-
Vorrichtung zur Steuerung einer Arbeitsmaschine, insbe-
-
sondere eines Mähdreschers Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Steuerung einer Arbeitsmaschine, insbesondere eines Mähdrescher3.
-
Bei bekannten Steuerungen einer Arbeitsmaschine wird der Antrieb während
der Dauer der Abweichung des Istwerts von einem Sollwert durch aufeinanderfolgende
Impulse mit verschiedenen Werten umgesteuert. Die Breite und/oder Amplitude, oder
die Frequenz dieser Impulse können dem Absolutwert der Abweichung proportional sein.
Dabei werden zusätzlich keine solchen Impulse, die infolge der Abweichung des Istwerts
vom Sollwert, die
entgegengesetztes Vorzeichen zur vornnehendcnAbweichung
hat, abgegeben. In zusammengesetztenTriebwerken von Arbeitsmaschinen erreicht die
Gesamthysterese der kinematischen Anordnung hohe Werte und der erste, nach der Änderung
des Vorzeichens der Abweichung erzeugte Impuls ist wenig oder sogar nicht wirksam.
Dadurch wird die Qualität der automatischen Steuerung verschlechtert.
-
In den bekannten Steuerungen von Arbeitsmaschinerl, insbesondere von
Mtihdreschern, ist auch die Verkettung des hydraulischen Handsteuersystems mit der
automatischen Steuerung nicht zufriedenstellend ausgelegt. Ferner ist bei den bekannten
Steuerungen die Einheit zur Handsteuerung der Maschinengeschwindigkeit durch Einstellung
der Druckdifferenz am FJinL:anL des DruckflüssigkeitEigetriebes parallel zu dem
weller für den Druckunterschied geschaltet, der von der automatischen Steuerung
gesteuert ist, wobei der Wert der Druckdifferenz proportional zur Zeitdauer der
Abweichung verändert wird. In dieser Steuerung ist eine Uberordnungdes Signals der
Handsteuereinheit gegenüber dem Signal der automatischen Steuerung nicht möglich.
In einer anderen Steuerung wird ein hydraulischer, manuell verstellbarer Verteiler
über den von dem automatischen Steuersystem gesteuerten Druckwerteinsteller gespeist.
Ein Nachteil dieser Steuerung besteht darin, daß es unmöglich ist, mit dem manuell
betätigbaren Verteiler die Fahrtgeschwindigkeit der Maschine über die, vorher aufgrund
der
automatischen Steuerung bestimmten Geschwindigkeit, zu erhöhen. Im Falle einer Störung
im Druckwerteinsteller wird auch die Handsteuerung nicht wirksm. In einer anderen
bekannten Steuerung ist in dem hydraulischen Kreis eine Sperreinrichtung angeordnet,
welche bewirkt, daß bei eingeschalteter automatischer Steuerung mit dem Eingang
des Druckflüssigkeitsgetriebes nur das gesteuerte Uruckwertestellglied verbunden
ist, bei ausgeschalteter automatischer Steuerung mit dem Eingang des Druckflüssigkeitsgetriebes
nur der manuell zu betätigende Verteiler verbunden ist. Ein wesentlicher Nachteil
besteht darin, daß kein flüssiger Ubergzangvon der Ha nd steuerung auf die automatische
Steuerung und umgekehrt erfolgt, der sowie in Notwendigkeit, vor der Betätigung
der Handsteuerung das automatische Steuersystem vorher auszuschalten. Ein wesentlicher
Nachteil der bekannten Steuerungen fjlr Mahdrescher ist die Bestimmung der Meßpunkte,
die mit den zugeordneten Einheiten der Steuerung verbunden werden müssen. In den
bekannten Steuerungen wird teilweise der Wert des Drehmomentes an der Dreschtrommel
zur Bestimmung der Durchsatzleistung herangezogen, wodurch die Messung etwa in der
Mitte des technologischen Prozesses erfolgt. Derartige Signale für die den technologischen
Prozeß bewirkenden Arbeitsorgane können keine guten Steuerungseigenschaften sichern.
Darüber hinaus wird die Messung des Drehmomentes durch die Einwirkung des TrÄgheitsmomentes
der rotierenden Dreschtrommel beeinträchtigt.
Die Steuerung eines
Mähdreschers auf Grund der Messung der Schichtdicke des gemähten Getreides liefert
ebenfalls keine zufriedenstellenden Ergebnisse, da der Meßfühler auch Störungen
der Getreideschichtdicke wiedergibt, welche durch die Transporteinrichtungen vor
dem Meßzeitpunkt bewirkt werden. Ueberdies ermöglicht der E'iihler nur die geometrische
Messung der aufgenommenen Getreidemenge. Bei einer anderen sutomatischen Steuerung
der Fahrtgeschwindigkeit des Mähdreschers erfolgt die Steuerung auf Grund der Messung
der Kornverluste.
-
Hierbei wird die Belastung der in dem gesamten technologischen Prozeß
teilnehmenden Arbeitsorgane nicht berücksichtigt, so daß die Arbeitsorgane gegen
Uberlastung nicht geschützt sind, was zu Verklemmungen führen kann.
-
Die Anordnung des Kornverlustfühlers am Ende der Arbeitskette ergibt
ebenfalls keine Regelung hoher Qualität und Stabilität. Die bekannten Steuerungen
weisen Begrenzungsschaltungen für Endstellungen, Geschwindigkeiten und andere Parameter
der Arbeitsorgane auf. Die Signale dieser Schaltungen sind den Signalen der das
Verfahren steuernden Fühler übergeordnet. Dadurch ergibt sich eine bessere Stabilität
oder Berücksichtigung der Arbeitsbedingungen, wie zum Beispiel eine Beschränkung
der maximalen Fahrtgeschwindigkeit beim Mahlen des lagernden Getreides oder bei
schwierigen Ausgangsbedingungen. In diesem Fall
ist der mit dem
Laufrad des Mähdreschers verbundene Fah rgeschwindigkeitsfühlerdie Informationsquelle,
weshalb sich wegen der geringen Ansprechempfindlichkeit der kinematischen Kette
des Antriebs und der langen Ansprechzeiten eine Ubersteuerung und Unregelmaßigkeitenbei
der Erreichung des Sollwerts der Geschwindigkeitsgrenze ergibt. Im hydraulischen
Kreis sind Begrenzungselemente angeordnet; als Informationsquelle für die Geschwindigkeit
dient der Fühler für den Steuerdruckwert. Dadurch wird die Möglichkeit einer Ubersteuerung
reduziert, jedoch nicht völlig verhindert. Ein wesentlicher Nachteil besteht darin,
daß zwischen dem kleinsten und größten Geschwindigkeitswert keine Geschwindigkeitsänderung
kleinen Werts ausgeführt werden kann, was bei schwierigen Mähbedingungen unbedingt
erforderlich sein sollte.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile und Schwierigkeiten
der bekAnnten Steuerungen zu beseitigen. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand
des Hauptanspruchs gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Die Vorrichtung zur automatischen Steuerung eignet sich für Arbeitsmaschinen,
insbesondere für Mähdrescher und ermöglicht eine sehr genaue und stabile Steuerung.
-
Der Mähdrescher wird vorzugsweise entsprechend vorgegebener
Mähbedingungen
mit maximaler Durchstzleistung gesteuert, wobei der den Durchsatz bestimmende Wert
das Antriebsmoment nm M ihkopf ist. Der Mähdrescher kann auch auf maximale Leistung
gesteuert werden, wobei bei einer derartigen Steuerung dem Steuerblock nur Signale
von den die Durchsatzmessung ausführenden 2zählern zugeführt werden. Die den Durchsatz
anzeigenden Signale sowie Signale aus dem Fühler für die Belastung oder Uberlastung
des Arbeitsglieds sind anderen Signalen übergeordnet.
-
Die Steuerung weist einen Fühler für das Antriebsmoment am Mähkopf,
einen Leistungsfühler, Schichtdickenfühler, Belastungsfühler fiir den Kornzubringer,
einen Belastungsfühler für den Ährenzubrinürer, einen Drchznhlfühler an der Dreschtrommel,
Fühler fiir minimale und maximale Fahrgeschwindigkeit und einen Fühler für die Anlaßsperrung
auf. Die Ausgänge dieser Fühler sind an den Steuerblock angeschlossen, der mit einem
Wahlschalter für die Steuerung versehen ist, und an welchen auch die EinGänGe der
elektrohydraulischen Verteiler bzw. Steuereinheiten für minimale und maximale Fahrgeschwindigkeit
sowie für die Drehzahl der Dreschtrommel angeschlossen sind. Diese Verteiler steuern
das hydraulische Stellglied.
-
Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welche ein System mit mehreren
Eingängen fr eine automatische Regeleinrichtung schafft, läßt sich die Arbeitsweise
des
Mähdreschers so steuern, daß dessen Leistung unter allen möglichen Mäh- und Grundbedingungen
den optimalen Wert erreicht. Damit können die Leistung des Mähdreschers beträchtlich
gesteigert und die Kornverluste bedeutend herabgesetzt werden.
-
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 ein Blockschaltbild der Steuer-Vorrichtung zur
automatischen Steuerung eines Mähdreschers, Fig. 2 einen Teil des Blockschaltbilds
der Steucr-Vorrichtung, und Fig. 3 den zu Fig. 2 gehörigen anderen Teil des Blockschaltbildes.
-
Das automatische Steuersystem des Mähdreschers enthält einen Steuerblock
7 (Fig. 1), an den die Eingänge des Antriebsmomentfühlers 1 am Mähkopf, des Leistungsfühlers
2, des Schichtdickenfühlers 3, des Belastungsfühlers 4 am Kornzubringer, des Belastungsfühlers
5 am Ährenzubringer, des Drehzahlfühlers 6 an der Dreschtrommel, des Fühlers 8 für
minimale Fahrgeschwindigkeit, des Fühlers 9 für maximale Fahrgeschwindigkeit und
des Fühlers 10 für die Anlaßsperrung angeschlossen
sind. Die Signale
des Steuerblocks 7 werden elektrohydraulischen Verteilern 11 und 12 zugeführt, welche
ein Stellglied 13 für die Fahrgeschwindigkeit steuern.
-
Darüber hinaus ist mit dem Stellglied 13 mechanisch die handgesteuerte
Stelleinheit 14 für die Fahrgeschwindigkeit verbunden, an die der Fühler 8, der
Fühler 9 und der Fühler 10 angeschlossen sind. Die Stelleinheit 14 ist mit einer
Fahrt-Sperrschaltung 15 verbunden, deren Signal dem Steuerblock zugeführt wird und
die mit einem Fahrwerk 16 verbunden ist.
-
Ein elektrohydraulischer Verteiler 17 für die Dreschtrommeldrehzahl
wird durch das Signal des Steuerblocks 7 gesteuert und ist mit dem Stellglied 18
verbunden, das mit einer Stelleinheit 19 für die Dreschtrommeldrehzahl verbunden
ist. Das Stellglied 18 steuert eine Drehzahl-Stelleinrichtung 20 der Dreschtrommel.
-
Der Steuerblock 7 weist eine Dioden-Matrix D2 auf, an die der Fühler
8, der Fühler 9 und die Einheit 14 zur Geschwindigkeitseinstellung angeschlossen
sind. Die Matrix D2 ist mit einem Mehrstellungs-Umschalter P2 versehen, der einen
beliebigen Bezugspunkt sowie die Zustände der gegenüber dem Sollwert niedrigeren,
gleichen und höheren Geschwindigkeitenzuwhlen gestattet.
-
An einen Eingang der Matrix D2 ist ein Begrenzer 21a
für
die minimale Geschwindigkeit und ein Begrenzer 21b für die maximale Geschwindigkeit
angeschlossen. Das Signal des Begrenzers 21a wird über eine Steuerschaltung 22 dem
elektrohydraulischen Verteiler 11, und das Signal des Begrenzers 21b über eine Steuerschaltung
23 dem elektrohydrnulischen Verteiler 12 zugefihrt. Mit dem Begrenzer 21a sind über
eine Signalform-Schaltung 37 der Belastungsfühler 4 am Kornzubringer und der Belastungsfühler
5 am Ährenzubringer verbunden.
-
Der Steuerblock 7 enthalt eine Dioden-Matrix D1, an die der Antriebsmomentfühler
1 angeschlossen ist. Die Matrix D1 weist einen Mehrstellungsschalter P1 auf, der
die Wahl eines beliebigen Bezugspunktes und mindesteno drei etriebszustnde ermöglicht.
An die Matrix D1 ist ein Decoder 27 für den Drehmomentwert angeschlossen, dessen
Signal über eine UND-Schaltung 33 einem monostabilen Multivibrator 34 zugeführt
wird, der Störungen beim Umschalten der Fühlerkontakte beseitigt. Das Signal des
Multivibrators 34 wird der Steuerschaltung 22 und einer das Vorzeichen der Regelabweichung
speichernden Speicherschaltung 28 zugeführt. Der Speicherschaltung 28 wird über
eine Nullstellschaltung36 das Signal eines Taktgebers 30 zugeführt, der durch das
Regelabweichungssignal ausgelöst wirdx Der UND-Schaltung 33 werden die
Signale
der Schichtdickenfühler 3 und der Schaltung 37 zugeführt. Das Ausgangssignal des
Taktgebers 30 wird der Steuerschaltung 22, die den Verteiler 11 steuert, und der
Steuerschaltung 23 zugefiihrt, die den Verteiler 12 steuert. Der Steuerschaltung
23 wird auch das "schneller bedeutende Signal vom Decoder 27 zugeführt.
-
Der Taktgeber 30 wird von der Schaltung 29 zur Änderung der Taktimpulsbreite
gesteuert. Die Schaltung 29 ist an den Ausgang der Speicherschaltung 28 angeschlossen.
-
Der Lcistungsfühler 2 ist an eine Eingang:,schiltung 39 angeschlossen,
mit der ein Wählschalter 38 für die Steuerart verbunden ist. Der Wahlschalter ist
an seiner anderen Seite mit der Ma-trix Dl verbunden. Das Signal des Leistungsfühlers
2 wird nach Umwandlung in der Eingangaschaltung 39 UND-Schaltungen 41, 43 und 42
zugeführt. Die UND-Schaltung 42 empfängt außerdem das durch eine lRegelabweichung
von einem Taktgeber 44 erzeugte Signal. Der Ausgang der UND-Schaltung 42 ist mit
der Speicherschaltung 28 verbunden. Der Taktgeber 44 wird durch das Signal der UND-Schaltung
41 gestellert, an deren Eingang das Signal der Steuerschaltung 32 angelegt wird,
wobei der Eingang der Steuerschaltung 32 mit dem Ausgang der UND-Schaltung 33 und
mit dem Eingang des Multivibrators 34 verbunden ist. Der Multivibrator 34 ist mit
der UND-Schaltung 35 verbunden, an deren Eingang das Signal des Decoders 27 angelegt
wird, und
deren Ausgang mit dem TaktGeber 30 verbunden ist. Die
Schaltung 29 zur automatischen Veränderung der Taktimpulsbreite der Impulse des
Taktgebers 30 ist über einen Impulszihler 31 mit einer Speicherschaltung 45 verbunden,
welche eine Uberlastung erfaßt und speichert.
-
Die Schaltung 45 ist mit einer Schaltung 46 zur automatischen Nullstellung
beim Einschalten sowie mit dem Eingang und Ausgang der UND-Schaltung 33 und der
Speicherschaltung 28 verbunden. Ds Überlastungssignal X der Schaltung 45 wird der
Schaltung 26 zur automatischen Verstellung des Geschwindigkeitseinstellers zugeführt,
der mit dem Trommeldrehznhieinsteller 13 und der Verzögerungsschnltung 25 verbunden
ist. Der Trommeldrehzahleinsteller 1>3 ist mit der Matrix D3 verbunden, an welche
der Dreschtrommel-Drehznhlfiihler 6 angeschlossen ist. Die Matrix D3 ist an die
signalformende Schaltung 24 angeschlossen, mit weicher den elektrohydraulischen
Vertciler 17 steuernde Schaltungen4Ound 47 verbunden sind.
-
Eine das Signal "langs.ner" abgebende Steuerschaltung 47 ist mit einer
Verzögerungsschaltung 25 verbunden.
-
Der Wählschalter 38 für die Steuerungsart ist im Steuerblock 7 angeordnetund
estattet, eine Steuerung für einen maximalen Durchsatz oder für maximale Leistung
zu wählen.
-
Eine Steuerung für maximalen Durchsatz arbeitet abhängig vom Momentfühler
1, dem Trommeldrehzahl-Fühler 6, dem
Schichtdickenfühler 3, dem
Belastungsfiihler 4 des Kornzubringers und dem Belastungsfühler 5 des Ährenzubringers.
Auch die Signale der Fühler 8 und 9 des Anlaßsperr-Fühlers 10 werden bei dieser
Steuerungsart berücksichtigt.
-
Am Ausgang des Steuerblocks 7 werden, abhängig von den Signalen der
Fühler, Signale erzeugt, welche als Regel-, Uberlastungs-, Umkehr- und Normalzustandsignale
bezeichnet werden. Die Zuführung von Signalen mit verschiedenen Werten ausgangsseitig
des Steuerblocks 7 sichert eine gute Steuerungsqualitiit und kompensiert negative
Beeinflussungen der gesamten Unempfindlichkeit der kinematischen Kette beim Ansprechen
des Arbeitsglieds auf Änderungen des Vorzeichens der Regelabweichung.
-
Bei einer vom Durchsatz abhängigen Steuerung bewirken die eine zu
geringe Belastung anzeigenden Signale des Fühlers 1 am Mnhkopf eine Steigerung der
Fahrgeschwindigkeit, bei einer leistungsabhängigen Steuerung werden diese Signale
nicht direkt vom Steuerblock 7 empfangen. Tritt eine Überlastung auf, so erfolgt
eine Verminderung der Fahrgeschwindigkeit; bei nicht ausreichender Momentbelastung
werden in bestimmten Intervallen vom Impulszähler 31
die die Fahrt
beschleunigenden Signale abgegeben. Die Impulszählung wird unterbrochen, wenn vorzeitig
ein Signal bei Erreichen des Sollwerts des Antriebsdrehmomentes auftritt.
-
Zur Unterdrückung von Schwingungen weist der Antriebsdrehmomentfühler
1 oder dessen Signalweg ein Filter auf.
-
Die Signale des Steuerblocks 7, welche die Fahrgeschwindigkeit steuern,
werden den das Stellglied 13 steuernden elektrohydraulischen Verteilern 11 und 12
zugeführt, wobei das Stellglied 13 mechanisch mit der zur Handsteuerung dienenden
Geschwindigkeitseinstelleinheit 14 verbunden ist. Mit dem Stellglied 13 und/oder
der Einheit 14 sind mechanisch die Geschwindigkeitsfühler 8 und 9 und der Anlaßsperrfühler
10 verbunden.
-
Die Zweipositions-Verteiler 11 und 12 verbinden in der durch ein Steuersignal
erreichten Stellung die Arbeitskammer des Stellglieds 13 mit der hydraulischen Energiequelle,
während in der freien bzw. nicht angesteuerten Stellung dessen Kammern untereinander
und mit dem Arbeitsflüssigkeitsbehälter verbunden sind. Auf diese Weise wird zu
jedem Zeitpunkt die Überordnung der Handsteuerung gewährleistet, ohne daß der Steuerblock
7 ausgeschaltet werden muß. Somit ist auch ein flüssiger Ubergang von der Handsteuerung
auf die automatische Steuerung und umgekehrt gesichert. Die bestehende Hysterese
der Geschwindigkeitseinstelleinheit
14, die durch Umkehrsignale
kompensiert wird, reduziert Unregelmtißigkeiten bei der Aufrechterhaltung der Grenzgeschwindigkeiten,
welche sich aus der Hysterese der Geschwindigkeitsfühler 8 und 9 ergeben. Um die
Unregelmdßigkeiten hinsichtlich der Grenzgeschwindigkeiten zu vermeiden, welche
sich aus langen Ansprechzeiten der Glieder der kinematischen Kette ergeben, die
die Steuersignale zum Radantrieb geben, ist der Dreschtrommeldrehzahlfühler 6 mechanisch
mit dem Drehzahleinsteller P3 verbunden. Die mechanische Verbindung zwischen der
Einstelleinheit 14 für die Fahrgeschwindigkeit und dem AnlaI3sperrfühler 10 bewirkt
eine selbstteitige Ausschaltung des Steuerblocks 7 in denjenigen Stellungen der
Einstelleinheit 14, welche der Vorwiirts- und der Rückwärtsfahrt entsprechen. Die
Fahrt-Sperrachaltung 15 erlaubt eine Überprüfung der Funktion des Systems beim Stillstand
des Mähdreschers.
-
Leerseite