DE2927585C2 - Verfahren und Einrichtung zum Regeln der Arbeitstiefe eines von einer landwirtschaftlichen Zugmaschine, wie z.B. einem Schlepper getragenen Pfluges - Google Patents

Description

Der Schlepper bewegt sich daher nicht auf der durch den Geländeverlauf vorgegebenen Ebene, sondern auf einer gegenüber dieser um einen gewissen Winkel seitwärts geneigten Ebene, tn solch einem Fall kann die langsame Gegenkorrektur (Sollwertnachführung) die Zugkraft in unerwünschter Weise so verstellen, daß sich nach einer mehr oder weniger langen Strecke zwar die vorgegebene Lage einstellt, diese aber nicht der gewünschten Arbeitstiefe entspricht.

Auf der anderen Seite kann es vorkommen, daß sich dsr spezifische Bodenwiderstand in außergewöhnli chem Maße, z. B. innerhalb weniger Meter, wesentlich ändert. In solchen Fällen kommt die langsam vorgenommene Nachführung des Sollwertes nicht zur Geltung, was, da die Regeleinrichtung insoweit praktisch als reine Zugkraftregelung wirkt, zu Abweichungen in der Arbeitstiefe führt.

Es ist bereits eine Vorrichtung zur selbsttätigen Tiefenregelung von an landwirtschaftlichen Fahrzeugen angebauten Bodenbearbeitungsgeräten bekanntgeworden (DE-PS 20 55 403), bei der der Lagegeber bei einer bestimmten vorgebbaren Lage abgeschaltet wird. Diese Abschaltlage muß an der leichtestn Bodenart des zu pflügenden Schlages eingestellt werden. Dadurch wird bei einer Nickbewegung des Fahrzeugs der in diesem Fall nachteilige Einfluß des Gebers beendet und die Vorrichtung vorübergehend zu einer reinen Zugkraftregelung. Nachteilig an dieser Regeleinrichtung ist allerdings, daß bei Nickbewegungen auf Böden, deren Widerstand größer ist als der Bodenwiderstand, auf den die Abschaltlage bezogen ist, die Abschaltung des Gebers erst nach Auftreten einer ungewünschten Tiefenänderunf» erfolgt.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Einhalten der gewünschten Arbeitstiefe eines Pfluges dadurch zu gewährleisten, daß die Pflugstellung in Abhängigkeit von der jeweiligen Struktur und Oberflächenkontur des überfahrenen Bodens geregelt wird.

Diese Aufgabe wird nach einem ersten Regelverfahren gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Änderungsgeschwindigkeit der Zugkraft sowie gegebenenfalls deren Änderungsbeschleunigung ermittelt und in Abhängigkeit von vorgegebenen Grenzwerten zur Steuerung der Höhenlage des Pfluges benutzt wird. Bei einem zweiten Regelverfahren, bei dem der Sollwert der Zugkraft dem sich ändernden Zugwiderstand nachgeführt wird, besteht die Lösung der Aufgabe darin, daß die zeitliche Änderung der Zugkraft oder der Lage ermittelt und in Abhängigkeit von vorgegebenen Grenzwerten der Zugkraft- oder Lageänderungsgeschwindigkeit zur Steuerung der Nachführung des Sollwertes der Zugkraft genutzt wird.

Eine Einrichtung zur Durchführung des ersterwähnten Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßglied ein erstes Differenzierglied zur Bildung der ersten zeitlichen Ableitung der Zugkraft und gegebenenfalls ein zweites Differenziergüed zur Bildung der zweiten zeitlichen Ableitung der Zugkraft beigeordnet ist wobei die Ausgangssignale des ersten Differenziergliedes für sich oder gemeinsam mit denen des zweiten Differenziergliedes einem Datenverarbeitungsgerät zuführbar und dort entweder zu einem einzigen Wert zusammenfaßbar sind, der nach Vergleich mit einem von mehreren am Datenverarbeitungsgerät eingebbaren Grenzwerten auf ein dem Geber nachgeordnetes Schaltglied in der Weise einwirkt, daß dieses die Signalübertragung vom Geber zur Einstellhandhabe sperrt, wobei das letzte Ausgangssignal des Gebers hinter dem Schaltglied erhalten bleibt und der Anteil, mit dem das Meßglied an der Steuerung des Steurschiebers beteiligt ist, auf seinen maximalen Wert eingestellt ist oder freigibt oder jeder für sich mit einem am Datenverarbeitungsgerät eingegebenen Grenzwert verglichen wird und lediglich das Differenzierglied, dessen Ausgangssignal zuerst den ihm zugeordneten Grenzwert überschreitet, das Schaltglied sperrt.

ίο Eine Einrichtung zur Durchführung des letzterwähnten Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßglied (Meßfeder) ein Differenzierglied zur Bildung der ersten zeitlicher' Ableitung der Zugkraft oder dem Geber (Lagenocken) ein Differenzierglied zur Bildung der ersten zeitlichen Ableitung der Lage beigeordnet ist. dessen Ausgang mit dem dem Korrekturglied vorgeordneten, als Schalter wirkenden Steuerelement verbunden ist, das bei Überschreiten eines ersten am Steuerelement (Schalter) eingebbaren Wertes der Zugkraft- bzw.

/ö LägcändciürigsgcSCMWindigkcii durch dtp VOiTi Diffcrenzierglied gebildeten Wert so lange unter Beibehaltung des letzten Ausgangswertes des Korrekturgliedes gesperrt ist, wie der vorgegebene Wert kleiner bleibt, und daß darüber hinaus dem Differenziergüed ein Speicher für eine Anzahl der zuletzt gebildeten Differenzierwerte beigeordnet ist, der wiederholt aus diesen Werten den Mittelwert bildet, welcher bei Unterschreiten eines zweiten, gegenüber dem ersten eingegebenen Wert kleineren Wertes und Überschreiten eines dritten, gegenüber dem zweiten Wert kleineren und ebenfalls am Steuerelement eingebbaren Wertes für die Zugkraft- oder Lageänderungsgeschwindigkeit ebenfalls so lange unter Beibehaltung des letzten Ausgangswertes des Korrekturgliedes gesperrt ist. wie der gebildete Mittelwert inne-halb des dui ch die ersten und zweiten Werte vorgegebenen Bereiches bleibt.

Durch die Erfindung ist es möglich, die Arbeitstiefe eines Pfluges sehr genau einzuhalten, da die Regeleinrichtung in der Lage ist zu unterscheiden, ob eine Veränderung der Zugkraft aus einer Nickbewegung oder einem wechselnden Bodenwidersta.id resultiert, und deshalb je nach den bei Nickbewegungen oder wechselndem Bodenwiderstand unterschiedlichen Er fordernissen jinngerecht und praktisch verzögerungsfrei auf Änderungen der Zugkraft zu reagieren.

Weitere vorteilhafte Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand eier Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 das Signalflußbild einer Regeleinrichtung mit einem Korrekturglied für die automatische Nachführung des Sollwertes und

F i g. 2 das Signalflußbild einer Regeleinrichtung ohne Korrekturglied.

Die Signalflußbilder gemäß F i g. 1 und 2 zeigen in schematischer, übersichtlicher Weise die bei einem Schlepper mit angebautem, durch die Regelvorrichtung in seiner Arbeitstiefe zu regelnden Pflug gegebene Situation.

Im unteren Teil des Signalflußbildes gemäß F i g. 1 ist der Bodenwiderstand durch den Signalübertragungsblock 1 dargestellt Dem Signalübertragungsblock 1 nachgeordnet ist ein die kinematischen Verhältnisse des Pfluges und der Geräteanbauvorrichtung wiedergebender, proportional wirkender Signalübertragungsblock 2 und ein ebenfalls proportional wirkender, die Meßfeder für die vom nicht gezeigten Pflug zu überwindende Bodenwiderstandskraft darstellender Signalübertra-

gungsblock 3 nachgeordnet. Hinter dem Signalübertragungsblock 3 ist eine Mischstelle 4 vorgesehen, in welcher dem den Signalübertragungsblock 3 verlassenden Signal ein anderes Signal überlagert wird, das in später noch zu beschreibender Weise gebildet wird. Der Mischstelle 4 nachgeordnet ist ein den Steuerschieber für den Kraftheber des Schleppers ersetzender Signalübertrayxngsblock 5. Der Kraftheber selbst ist in diesem Signalflui&ild durch den Signalübertragungsblock 6 ersetzt, welcher mit einem weiteren Signalübertragungsblock 7, der durch einen die jeweilige Lage des Pfluges zum Schlepper wiedergebenden Lagenocken realisiert ist, verbunden ist. Zur Sollwerteingabe für die Lage des Pfluges im Boden is( eine aus einem Einstellhebel bestehende Eingabestelle 8 vorgesehen, die auf einen ein Steuerventil darstellenden Signalübertragungsblock 9 einwirkt, welcher wiederum mit einem Steuerelement 10 in Verbindung steht.

Bis hierher entspricht die in diesem Signalflußbild beschriebene Regelvorrichtung der bekannten Tiefenregelung. Erfindungsgemäß besitzt das Steuerelement 10 drei Eingabemöglichkeiten für verschiedene Grenzwerte der Zugkraft- (yi, γ₂, γι) oder Lageänderungsgeschwindigkeiten (ei. £2, £3). Sein Ausgang steht über einen das als Führungsgröße für den Sollwert der Zugkraft dienende Korrekturglied darstellenden Signalübertragungsblock 11 mit der Mischstelle 4 in Verbindung.

Außerdem ist der Ausgang des Signalübertragungsblocks 7 mit einem im folgenden kurz D-Glied genann»en Differenzierglied Ut) zur Bildung der ersten zeitlichen Ableitung der Lage des Pfluges verbunden und diesem ein Speicher L(t)m für eine größere Anzahl der zuletzt gebildeten Differenzierwerte des D-Gliedes L(t), in welchem gleichzeitig aus diesen Werten wiederholt ein Mittelwert gebildet wird, nachgeordnet. Der Ausgang des D-Gliedes Ut) und der Ausgang des Speichers L(t)m ist mit dem Steuerelement 10 verbunden. Zusätzlich steht der Ausgang des D-Gliedes UO mit einem weiteren D-Glied Qt) und dessen ·*ο Ausgang mit dem Signalübertragungsblock 5 in Verbindung.

Das Steuerelement 10 arbeitet als Schalter, der in Abhängigkeit von den vom D-Glied UO und Speicher L(t)m gelieferten Werten für die Lageänderungsgeschwindigkeit des Pfluges sowie den eingegebenen Werten ει. £2, ty das Korrekturglied 11 sperrt oder wirksam werden läßt. Dabei sind die Werte ei, £2, £3 bereits im Herstellerwerk eingestellte, an bestimmte Bedenverhältnisse angepaßte Werte, die aber auch nachträglich noch veränderbar sind. Eine an sich bekannte logische Verknüpfung sorgt dafür, daß das durch den Signalübertragungsblock 11 wiedergegebene Korrekturglied immer dann gesperrt ist, wenn das D-Glied L(t) Werte liefert, die größer sind als der Wert ει oder im Bereich zwischen den Werten e₂ und 63 liegen, wobei F; immer der größte und £3 immer der kleinste Wert ist. Entsprechendes gilt für die Signale des Speichers L(t)m, wobei durch eine ebenfalls als bekannt vorausgesetzte Verknüpfung sichergestellt ist, daß das &o Korrekturglied (Signalübertragungsblock 11) gesperrt ist, sobald der vom Speicher L(t)m gelieferte Mittelwert der zuletzt ermittelten Lageänderungsgeschwindigkeiten kleiner ist als der voreingegebene Wert £2, aber größer bleibt als der eingegebene Wert 63. An der Mischstelle 4 bleibt dann jeweils das zuletzt vorhandene Ausgangssignal des Korrekturgliedes erhalten.

Ober den bisher beschriebenen Aufbau hinaus besitzt die Regelvorrichtung ein D-Glied Z(t) für die Bildung der ersten zeitlichen Ableitung und ein weiteres D-Glied 2(t) für die Bildung der zweiten zeitlichen Ableitung der Zugkraft, welche beide D-Glieder mit dem Ausgang des Signalübertragungsblocks 3 verbunden sind. Die Ausgänge der D-Glieder Z(t) und Z(t) sind wiederum mit dem Signalübertragungsblock 5 verbunden.

Die Differenzierglieder L(t); L(t); %t); Z(t) und der Speicher L(t)m sind ebenso wie die Einzelteile der im Steuerelement 10 enthaltenen Verknüpfungsschaltung, die von einem Fachmann ohne erfinderische Tätigkeit hergestellt werden kann, bekannte Bausteine und werden an dieser Stelle als in ihrer Funktion bekannt vorausgesetzt und deshalb nicht näher erläutert.

Unabhängig von der baulichen Ausgestaltung der verschiedenen Signalübertragungsblöcke ist die Wirkungsweise der Regeleinrichtung grundsätzlich wie folgt:

Zunächst wird die Arbeitstiefe des Pfluges durch entsprechendes Verschwenken des Einstellhebels (Eingabestelle 8) auf den gewünschten Wert eingestellt. Die vom Boden (Signalübertragungsblock 1) auf den abgesenkten Pflug ausgeübte Widerstandskraft wird über die Geräteanbauvorrichtung (Signalübertragungsblock 2) der Meßfeder (Signalübertragungsblock 3) zugeleitet und dort zu einem der jeweiligen Zugkraft entsprechenden, der besseren Weiterbehandlung wegen elektrischen Signal umgeformt. Dies wird an der Mischstelle 4 mit dem vom Korrekturglied (Signalübertragungsblock 11) gelieferten Signal überlagert bzw. verglichen. Das daraus resultierende Signal wird dem Steuerschieber (Signalübertragungsblock 5) des Krafthebers (Signalübertragungsblock 6) zugeleitet und führt dort in Abhängigkeit vom eingestellten Sollwert der Arbeitstiefe und den augenblicklichen Bodenverhältnissen zu einem Regelvorgang, in dessen Verlauf eine etwaige Abweichung der Arbeitstiefe vom vorgesehenen Wert zum Verschwinden gebracht wird. Auf den Regelvorgang selbst wird hier in allen Einzelheiten nicht eingegangen, da hierüber genügend Literatur, z. B. die DD-PS 24 280, zur Verfügung steht.

Damit bei einer Abweichung der Zugkraft vom über die Arbeitstiefe des Pfluges eingestellten Sollwert diese konstant gehalten werden kann, muß die Regeleinrichtung, je nach dem, ob die Abweichung aus wechselndem Bodenwiderstand oder einer Nickbewegung des Schleppers resultiert, verschieden reagieren.

Aus diesem Grund wird mittels des D-Gliedes L(t)d\e Änderungsgeschwindigkeit der Lage des Pfluges zum Schlepper in an sich bekannter Weise über einen Lagenocken (Signalübertragungsblock 7) ermittelt. Diese Änderungsgeschwindigkeit wird im Steuerelement 10 mit dem eingegebenen Wert ei verglichen. Ist der Wert ei kleiner als der Wert der Lageänderungsgeschwindigkeit, was auf Nickbewegungen hindeutet, so wird das Steuerventil (Signalübertragungsblock 9) gesperrt. Das bedeutet, daß die Nachführung des Sollwertes augenblicklich unterbrochen wird. Die Regeleinrichtung arbeitet sofort als reine Zugkraftregeleinrichtung und regelt in herkömmlicher Weise die Abweichungen aus.

Wenn der Wert der Lageänderungsgeschwindigkeit kleiner ist als der eingegebene Wert ei, aber größer bleibt als der eingegebene Wert 62, was aufgrund der Wahl der eingegebenen Werte ε·,, 62, ε? auf ebenen Boden und sich aufgrund wechselnden Bodenwiderstandes ändernder Zugkraft hindeutet, so ist das Korrektur-

glied (Signaiübertragungsblock 11) entsperrt. Die Regeleinrichtung arbeitet in diesem Fall mit automatischer Sollwertnachführung für die Zugkraft.

Verändert sich der Wert der Lageänderungsgeschwindigkeit dahingehend, daß er kleiner wird als der eingegebene Wert £2, aber größer bleibt als der eingestellte Wert £3, weil sich der Schlepper entlang sehr langgezogener Hügel bewegt, führt er also nur schwache Nickbewegungen aus, so werden an Stelle der Werte des D-Gliedes L(t) die im Speicher L(t)m aus einer größeren Anzahl der zuletzt ermittelten L(I)-Werte gebildeten Mittelwerte dem Vergleich mit den Werten ej und £3 zugrunde gelegt, und das Korrekturglied (Signalübertragungsblock 11) wird abermals gesperrt.

Das Korrekturglied (Signalübertragungsblock 11) ist dabei so ausgelegt, daß in seinem gesperrten Zustand das letzte Ausgangssignal festgehalten und ständig auf die Mischstelle 4 gespeist wird.

möglich, die Arbeitsweise der Regelvorrichtung auf die überwiegend vorherrschenden Bodenformationen und -eigenschaften einzustellen und eine optimale Arbeitsqualität zu erzielen, da die vom D-Glied L(I) gebildeten Werte bei auf Nickbewegungeti des Schleppers beruhenden Zugkraftänderungen wesentlich höher sind als die auf wechselndem Bodenwiderstand beruhenden Werte.

Um zu verhindern, daß stoßartige Bewegungen des Pfluges u. a. zu Überbelastungen des Krafthebers allgemein führen, wird bei Überschreiten eines am Differenzierglied L(I) vorgegebenen Beschleunigungsschwellwertes e« Jas Ausgangssignal des D-Gliedes L(I) dem von der Mischstelle 4 herangeführten Signal entgegenwirkend auf den Eingang des Steuerschiebers (Signalübertragungsblock 5) gegeben und bewirkt dort eine Abschwächung der Wirkung des von der Mischstelle 4 kommenden Signals.

Um die Reaktionsgeschwindigkeit der Regelvorrichtung insbesondere bei sich schnell ändernden Zugkräften, z. B. bei Beginn einer Nickbewegung, zu erhöhen, sind die Ausgangssignale der D-Glieder Z(I) und Z(i) ebenfalls auf den Eingang des Steuerschiebers (Signaiübertragungsblock 5) gegeben, und zwa in der Weise, daß das von der Mischstelle 4 herangeführte Signal entsprechend verstärkt wird. Dabei ist dafür geso^r?t daß jeweils das D-Glied Z(I) oder Z(I) dominiert, welches zuerst einen dem jeweiligen D-Glied zugeordneten Grenzwert yio bzw. y\ \ überschreitet

Praktisch das gleiche Regelergebnis wird erzielt, wenn an Stelle der Differenzierung der Lage L eine Differenzierung der Zugkraft Znach der Zeit erfolgt. In diesem Fall ist der Ausgang eines solchen D-Gliedes in analoger Weise wie in diesem Ausführungsbeispie! mit dem Steuerelement 10 zu verbinden, wobei nunmehr an Stelle der Werte ei, £2 und £3 andere, auf die neuen Verhältnisse abgestimmte Grenzwerte >·ι. '/2, γι eingestellt werden rr.üssen.

Es ist auch möglich, zur Ausregelung von vorzugsweise aus kurzen Nickbewegungen resultierenden Abweichungen in der Arbeitstiefe die Differenzierung der Zugkraft mit dem Speicher für die laufende Mittelwertbildung aus einer Anzahl Werte der Lageänderungsgeschwindigkeiten zu kombinieren. Die Abschaltung des Korrekturgliedes (Signalübertragungsblock 11) erfolgt in diesem Fall bei großen Nickbewegungen über das D-Glied Z(t), während bei schwach gekrümmtem Gelände mit lang andauernden Nickbewegungen die Abschaltung des Korrekturgliedes (Signalübertragungsblock 11) über den· Speicher L(0^m vorgenommen wird.

Während im vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel die Regelung der Arbeitstiefe unter Berücksichtigung

der Änderungsgeschwindigkeit der relativen Lage des Pfluges zum Schlepper erfolgte, wird bei der in F i g. 2 gezeigten Einrichtung die Regelung der Arbeitstiefe des Pfluges mit Hilfe der Änderungsgeschwindigkeit bzw. -beschleunigung der Zugkraft vorgenommen. In diesem Signalflußbild ist ebenso wie bei dem Signalflußbild gemäß F i g. 1 der Bodenwiderstand durch einen Signalübertragungsblock 1. der Pflug und die Geräteanbauvorrichtung durch einen Signalübertragungsblock 2 und die Meßfeder zur Ermittlung der vom Schlepper aufzubringenden Zugkraft durch einen Signalübertragungsblock 3 wiedergegeben. Der die relative Lage des Pfluges zum Schlepper ermittelnde Lagenocken is: durch einen Signalübertragungsblock 7 ersetzt.
Über ein Schaltglied 16, dessen Funktion später näher

CTiaüiCri »Vir-j, Stent ucF oigriätüuCTi

ebenso wie der Signalübertragungsblock 3 mit einer Mischstelle 4 in Verbindung. Anschließend an die Mischstelle 4 ist eine Einstellhandhabe 17 für die Arbeitstiefe des Pfluges vorgesehen und danach der Steuerschieber (Signalübertragungsblock 5) für den Kraftheber (Signalübertragungsblock 6) angeordnet.

Hinter dem Signalübertragungsblock 3 sind zwei D-Glieder Z(I) und Z(I) angeschlossen, die mit einem Datenverarbeitungsgerät 15 verbunden sind. An diesem Datenverarbeitungsgerät 15. dessen Ausgang an das Schaltglied 16 angeschlossen ist, befindet sich eine Eingabestelle für je einem der D-Glieder (Z(O- ?(0 ) zugeordnete Grenzwerte y« und y$. Die eigentliche Datenverarbeitung erfolgt in der Weise, daß die von den D-Gliedern Z(I) und 2.(0 gelieferten Werte jeweils mit dem zugeordneten Wert γ* bzw. ys in einem Vergleicher einander gegenüber gestellt werden. Nur dann, wenn der von dem D-Glied Z(t) oaer Z(O gelieferte Wert den ihm zugeordneten, vorgegebenen Wert überschreitet.

gibt der betreffende Vergleicher ein definiertes Signal ab, dessen Absolutwert einer nachgeordneten Oder-Schaltung zugeführt wird. Der Ausgang der O !er-Schaltung steht mit dem Schaltglied 16 in Verbindung.

Liefert die Oder-Schaltung ein Signal, so wird das Schaltglied 16 gesperrt und demzufolge undurchlässig für vom Lagenocken (Signaiübcrtragungsblock 7) der Mischstelle zuzuführende Signale, wobei allerdings an der Mischstelle 4 das vor der Sperrung des Schaltgliedes 16 vorhandene Signal weiterhin ernalten bleibt. Von diesem Augenblick an ist der Einfluß der Lage des Pfluges auf die Empfindlichkeit der Regeleinrichtung auf seinen "letzten Wert beschränkt.

Damit die Regeleinrichtung in diesem Fall als reine Zugkraftregelung arbeitet, ist es notwendig, mittels einer nicht gezeigten Einrichtung den eingestellten Wert für den Anteil, mit dem die Meßfeder (Signalübertragungsblock 3) an der Steuerung des Steuerschiebers (Signaiübertragungsblock 5) beteiligt ist (Mischungsanteil), auf seine maximale Höhe einzustellen.

Die Arbeitsweise dieser Regeleinrichtung ist wie folgt: Mittels der Einstellhandhabe 17 wird die gewünschte Arbeitstiefe des Pfluges vorgewählt In an sich bekannter Weise wird mn in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Meßfeder (Signalübertragungsblock 3) und des Lagenockens (Signalübertragungsblock 7) das Steuerventil (Signalübertragungsblock 5) in der Weise verstellt, daß über den Kraftheber (Signaiübertragungsblock 6) der Pflug auf die gewünschte

Arbeitstiefe abgesenkt wird. Dieser Vorgang braucht an dieser Stelle im einzelnen nicht beschrieben zu werden, da er sich nicht von einem entsprechenden Vorgang der bekannten Regeleinrichtungen unterscheidet

Um die Arbeitstiefe des Pfluges unabhängig von Nickbewegungen des Schleppers oder von wechselndem Bodenwiderstand konstant zu halten, wird durch die D-Glieder Z(t), 2(t)'m analoger Weise zu dem bereits beschriebenen Ausführungsbeispiel die Änderungsgeschwindigkeit und die Änderungsbeschleunigung der to Zugkraft ermittelt und dem Datenverarbeitungsgerät 15 zugeführt. Die Verarbeitung der dort ankommenden Werte erfolgt in der oben beschriebenen Weise.

Wie bereits angedeutet wurde, erfolgt eine Sperrung der Signalübertragung vom Lagenocken (Signalübertragungsblock 7) zur Mischstelle 4, wenn entweder der vom D-Glied Z(t)oder der vom D-Glied 2fr) gelieferte Wert der Änderungsgeschwindigkeit bzw. -beschleunigung der Zugkraft einen bestimmten Wert überschreitet. r)nrr*h pntcnrppjipnHp ρinste!!iir!^CT dieser frei wählbare" Werte >u und ys ist es möglich, den Ansprechzeitpunkt des Schaltgliecis 16 zu beeinflussen. Wenn z. B. bei Beginn einer Nickbewegung des Schleppers — es sei hier angenommen, daß sich die vorderen Räder des Schleppers zunächst aufwärts bewegen — die Zugkraft wegen des tiefer in den Boden eindringenden Pfluges zunächst ansteigt, bis die Regeleinrichtung anspricht, steigen auch die vom D-Glied (Z(I)) gelieferten Werte der Zugkraftänderungsgeschwindigkeit nach einer bestimmten Kurve und die von dem D-Glied Z(t) gelieferten Werte der Änderungsbeschleunigung der Zugkraft nach einer anderen Kurve an. Die Werte }»< und ys werden nun so eingestellt, daß sie die Kurven, die aus Nickbewegungen bestimmter Mindestgröße resultieren, an irgendeiner Stelle schneiden. Unabhängig davon, welche der Kurven zuerst den vorgegebenen Wert γ* oder }>5 ichneidet, wird, sobald dieses Ereignis eintritt.

das Schaltglied 16 angesteuert und gesperrt. Damit arbeitet die Regeleinrichtung nunmehr als eine Zugkraftregeleinrichtung ohne Berücksichtigung des in diesem Fa!! sich negativ auswirkenden Rückführungssignals der Lage.

Je nach Empfindlichkeit der verwendeten Regeleinrichtung kann dabei die Sperrung des Schaltgliedes 16 bereits erfolgen, bevor die Regeleinrichtung auf die ansteigende Zugkraft reagiert hat oder danach. Um auch bei wechselndem Bodenwiderstand die Arbeitstiefe möglichst gut einzuhalten, muß der Einfluß der Lage, nachdem die Nickbewegung vorüber ist, wieder hergestellt werden. Dies bedeutet, daß das Schaltglied 16 wieder in seine ursprüngliche Schaltstellunj» umge-Si aaltet werden muß.

Hierfür macht man sich die Tatsache zunutze, daß nach Beendigung der Nickbewegung des Fahrzeugs 1; der Regel die zu Beginn der Nickbewegung vorhandene Lage des Pfluges i.um Schlepper wieder erreicht wird.

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Signalübertragungsblocks 7 einem Befehlsglied 18 zugeführt und dort im Falle der Sperrung des Schaltgliedes 16 gespeichert und mit den weiteren von diesem Signalübertragungsblock 7 gelieferten Werten verglichen, die im Zuge der weiteren Nickbewegung geliefert werden. Diese Werte werden sich zunächst erheblich von dem gespeicherten Wert entfernen und schließlich aber nach vollendeter Nickbewegung sich diesem wieder annähern. Sobald eine ausreichende Übereinstimmung beider Werte vorhanden ist, ergeht ein entsprechendes Signal, welches das Schaltglied 16 wieder umsteuert. Kann diese Übereinstimmung infolge besonderer Geländebeschaffenheit nicht eintreten, so wird nach einer zurückgelegten Wegstrecke des Fahrzeugs von z. B. 5 oder iO m das Schaltglied 16 vom Befehlsglied 18 aus umgeschaltet.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Regeln der Arbeitstiefe eines von einer landwirtschaftlichen Zugmaschine, wie z. B. einem Schlepper, getragenen Pfluges, mittels einer Regeleinrichtung, bei der hilfsweise die vom Pflug herrührende Zugkraft als Regelgröße benutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderungsgeschwindigkeit der Zugkraft (Z) sowie gegebenenfalls deren Anderungsbeschleunigung ermittelt und in Abhängigkeit von vorgegebenen Grenzwerten (y«, ys) zur Steuerung der Höhenlage des Pfluges benutzt wird.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, bei der ein hydraulischer ICraftheber eines Schleppers über einen Steuerschieber beaufschlagbar ist, dessen Steuerung in Abhängigkeit von einem die vom Pflug herrührende Zugkraft ermittelnden Meßglied und der Stellung einer Einsterthandhabe für die Arbeitstiefe des Pfluges und/oder von einem die relative Lage des Pfluges zum Schlepper ermittelnden Geber erfolgt wobei der Anteil, mit dem das Meßglied und/oder der Geber an der Steuerung des Steuerschiebers beteiligt sind, einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßglied (Meßfeder, Signalübertragungsblock (3)) ein erstes Differenzierglied (Z(O) zur Bildung der ersten zeitlichen Ableitung der Zugkraft (Z) und gegebenenfalls ein zweites Differenzierglied (Z\t)) zur Bildung der zweiten zeitlichen Ableitung der Zugkraft (Z) beigeordnet ist, wobei die Ausgang?signale des ersten Differenziergliedes (Z(t))iür sich oder gemeinsam mit denen des zweiten Differenziergliedes (P^t)) einem Daten-Verarbeitungsgerät (15) zuführbar und dort entweder zu einem einzigen Wert zusammenfaßbar sind, der nach Vergleich mit einem von mehreren am Datenverarbeitungsgerät (15) eingebbaren Grenzwerten (y+, Ys) auf ein dem Geber (ü'genocken, *o Signalübertragungsblock (7)) nachgeordnetes Schaltglied (16) in der Weise einwirkt, daß dieses die Signalübertragung vom Geber (Lagenocken, Signalübertragungsblock (7)) zur Einstellhandhabe (17) sperrt, wobei das letzte Ausgangssignal des Gebers (Lagenocken, Signalübertragungsblock (7)) hinter dem Schaltglied (16) erhalten bleibt und der Anteil, mit dem das Meßglied (Meßfeder, Signalübertragungsblock (3)) an der Steuerung des Steuerschiebers (Signalübertragungsblock (5)) beteiligt ist, auf so seinen maximalen Wert eingestellt ist, oder freigibt, oder jeder für sich mit einem am Datenverarbeitungsgerät (15) eingegebenen Grenzwert {γ*, ys) verglichen wird und lediglich das Differenzierglied (Z(t); Z(t)), dessen Ausgangssignal zuerst den ihm zugeordneten Grenzwert (^₁ ys) überschreitet, das Schaltglied (16) sperrt.

3. Verfahren zum Regeln der Arbeitstiefe eines von einer landwirtschaftlichen Zugmaschine, wie

z. B. einem Schlepper, getragenen Pfluges, mittels eo einer Regeleinrichtung, die den Sollwert für die Zugkraft dem sich bei wechselndem Bodenwiderstand relativ langsam ändernden Zugwiderstand in Abhängigkeit von der Änderung der Lage des Pfluges nachführt, dadurch gekennzeichnet, daß die es zeitliche Änderung der Zugkraft (Z) oder der Lage f/J ermittelt und in Abhängigkeit von vorgegebenen Grenzwerten der Zugkraft- (yi, y₂, /3) oder Lageänderungsgeschwindigkeit (g_{If g2i g3}) _zw steuerung der Nachführung des Sollwertes der Zugkraft /^benutzt wird,

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3 mit einem hydraulischen Kraftheber, welcher über einen Steuerschieber von einer Zugkraftregeleinrichtung und/oder einer Lagerregeleinrichtung beaufschlagbar ist, wobei die Zugkraftregeleinrichtung ein Meßglied für die να ti Pflug herrührende Zugkraft aufweist, und die Lageregeleinrichtung eine Einstellhandhabe für den Sollwert der Lage des Pfluges relativ zum Schlepper sowie einen Geber für den Istwert der Lage besitzt, welcher über ein Steijerelement ein Korrekturglied für die selbsttätige Nachführung des Sollwertes steuert, dadurch gekennzeichnet, daß dem Meßglied (Meßfeder, Signalübertragungsblock (3)) ein Differenzierglied (Z(t)) zur BiUung der ersten zeitlichen Ableitung der Zugkraft (Z) oder dem Geber (Lagenocken, Signalübertragungsblock (7)) ein Differenzierglied (L(t)) zur Bildung der ersten zeitlichen Ableitung der Lage beigeordnet ist, dessen Ausgang mit dem dem Korrekturglied (Signalübertragungsblock (H)) vorgeordneten, als Schalter wirkenden Steuerelement (10) verbunden ist, das bei Überschreiten eines ersten am Steuerelement (10) eingebbaren Wertes der Zugkraft- \y\. γ?, yj) bzw. Lageänderungsgeschwindigkeit (ει, 62, 63) durch den vom Differenzierglied ((Z(t);(L(t)) gebildeten Wert so lange unter Beibehaltung des letzten Ausgangswertes des Kort-ekturgliedes (Signalübertragungsblock (11)) gesperrt ist, wie der vorgegebene Wert kleiner bleibt, und daß darüber hinaus dem Differenzierglied ((Z(t); L(t)) ein Speicher ((Z(t)m); (L(t)m)) für eine Anzahl der zuletzt gebildeten Differenzierwerte beigeordnet ist, der wiederholt aus diesen Werten den Mittelwert bildet, welcher bei Unterschreitung eines zweiten, gegenüber dem ersten eingegebenen Wert (yi, ei) kleineren Wertes [γι, ε₂) und Überschreiten eines dritten, gegenüber dem zweiten Wert (yt, £2) kleineren und ebenfalls am Steuerelement (10) eingebbaren Wertes {γ% ει) für die Zugkraft- oder Lageänderungsgeschwindigkeit ebenfalls so lange unter Beibehaltung des letzten Ausgangswertes des Korrekturgliedes (Signalübertragungsblock (11)) gesperrt ist, wie der gebildete Mittelwert innerhalb des durch die ersten und zweiten Werte (yi, ει) und (y2. £2) vorgegebenen Bereiches bleibt.

5. Einrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß ein Differenzierglied (L(I)) zur Bildung der zweiten Ableitung der Lage vorgesehen ist, dessen Ausgangsleitung mit dem Schaltteil des Steuerschiebers (Signalübertragungsblock (5)) verbunden ist, wobei das Ausgangssignal dem aus der Zugkraft resultierenden Steuersignal für die Verstellung des Steuerschiebers (Signalübertragungsblock (5)), solange eine vorgegebene Beschleunigung des Pfluges überschritten ist, entgegenwirkt.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Differenzierglied (Z(I)) zur Bildung der ersten zeitlichen Ableitung der Zugkraft (Z) und/oder ein Differenzierglied (t(t) )zw Bildung der zweiten zeitlichen Ableitung der Zugkraft (Z) mit dem Schaltteil des Steuerschiebers (Signalübertragungsblock (5)) verbunden ist, wobei bei Überschreiten am Steuerschieber (Signalübertragungsblock (5)) einstellbarer Werte für die Zugkraftände-

rungsgeschwindigkeit (jmo) bzw, Zugkraftänderungsbeschleunigung («ι ι) der Steuerschieber (SignaJübertragungsblock (5)) vorzugsweise voll aufgesteuert ist und jeweils der zuerst überschrittene Wert (yio, j>u) zur Wirkung kommt

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Einrichtung zum Regeln der Arbeitstiefe eines von einer landwirtschaftlichen Zugmaschine, wie z. B. einem Schlepper, getragenen Pfluges, mittels einer Regeleinrichtung bei der hilfsweise die vom Pflug herrührende Zugkraft als Regelgröße benutzt wird, oder die den Sollwert für die Zugkraft dem sich bei wechselndem Bodenwiderstand relativ langsam ändernden Zugwiderstand in Abhängigkeit von der Änderung der Lage des Pfluges nachführt.

Das möglichst genaue und gleichmäßige Einhalten der Arbeitstiefe bei der Bodenbearbeitung mittels Pflügen ist in einer intensiv betriebenen Land virtscliaft ein wichtiger, sich aus verschiedenen Gründen stark auf den Ertrag auswirkender Faktor. Vor allen Dingen eine gleichmäßige Furchentiefe gestattet eine bessere Aufnahme der Niederschläge sowie gleichmäßigere Düngerkonzentrationen und ermöglicht erst einen gleichmäßigen Auflauf und eine gute Weiterentwicklung der Pflanzen, insbesondere Zuckerrüben und Kartoffeln.

Die bisher zu diesem Zweck in der Praxis eingesetzten Regeleinrichtungen arbeiten nach dem Prinzip der sogenannten Zugkraft- und/oder Lageregelung.

Die Zugkraftregelung zeichnet sich dadurch aus, daß die Arbeitstiefe nicht direkt, sondern indirekt über die von der Arbeitstiefe abhängige Zugkraft geregelt wird. Solange auftretende Zugkraftabweichungen von einem vorgegebenen, der gewünschten Arbeitstiefe entsprechenden Sc'lwert allein auf Nickbewegungen des Schleppen? zurückgehen, arbeiten diese Regeleinrichtungen zufriedenstellend. Ist die Ursache für die Zugkraftabweichung dagegen in wechselndem Bodenwiderstand zu suchen, so kann eine Tiefenabweichung prinzipbedingt nicht verhindert werden, da einem geänderten Bodenwiderstand eine vom gewünschten Wert abweichende Arbeitstiefe zugeordnet ist, sofern die Bedingung nach konstanter Zugkraft eingehalten wird.

Auf ebenem Boden kann dieser Nachteil der bekannten Regeleinrichtungen zwar durch den Einsatz der sogenannten Lageregelung, bei der die relative Lage des Pfluges zum Schlepper einstellbar ist, umgangen werden. Dafür ist die Lageregelung aber zum Pflügen auf unebenem Gelände völlig untauglich.

Mittels sogenannter Mischregelungen, bei welchen je nach Wahl des einstellbaren Mischungsanteils die Zugkraft- oder die Lageregeleinrichtung mehr oder weniger dominiert, hat man bereits versucht, die Vorteile der beiden Regelungsarten auch auf Böden mit beliebiger Öberflächenbeschaffenheit und Bodenart zu übertragen. Es hat sich aber gezeigt, daß dies in dem erforderlichen Maß nicht möglich ist, vielmehr läßt die Arbeitsweise derartiger Regeleinrichtungen viel zu wünschen übrig.

In dieser Hinsicht brachte eine in der DD-PS 24 280 beschriebene Steuervorrichtung zur automatischen Tiefenregelung von an Schleppern angebauten Bodenbearbeitungsgeräten bedeutsame Verbesserungen. So wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, an einer an sich bekannten Zugkontrolleinrichtung eine zusätzliche, gegenüber dieser einstellbar verzögernd und entgegengesetzt wirkende, von der Lage zwischen Zugmittel und Gerät abhängige Tiefenregelung anzuordnen. Dadurch ist es gelungen, erstmals eine Regeleinrichtung zu schaffen, bei der der mittelbar über die Lageregelung eingestellte Sollwert für die Zugkraft bei einer Veränderung des spezifischen Bodenwiderstandes entsprechend der Lagesollwertabweichung langsam r.achgeführt wird. Die Nachführung erfolgt dabei mittels eines von der Lageregelung gesteuerten, als Korrekturglied wirkenden Zylinders.

Da die Geschwindigkeit der Zugkraftänderung bei aus wechselndem Bodenwiderstand resultierenden Schwankungen der Zugkraft sehr viei geringer ist als die Geschwindigkeit der aus Nickbewegungen entstandenen Zugkraftänderungen, spricht diese Regeleinricbtung sowohl auf unterschiedliche Bo«i»nwiderstände als auch auf die Oberflächengestalt des zu bearbeitenden Bodens an. Sie wirkt beim Auftreten von Nickbewegungen als eine reine Zugkraftregelung mit praktisch konstantem Sollwert der Zugkraft und auf einem sich in seinem spezifischen Bodenwiderstand änderndem Boden im wesentlichen als Lageregelung. Damit bleibt es dem Schlepperführer auf Böden, deren spezifischer Widerstand uneinheitlich ist, erspart, die Tiefenlage des Pfluges ständig zu beobachten und gegebenenfalls manuell zu korrigieren.

Wenn, wie oben ausgeführt wird, diese bekannte Regeleinrichtung sowohl auf unterschiedliche Bodenwiderstände als auch Oberflächengestalt des zu bearbeitenden Bodens anspricht, so beruht das auf der Auswertung der Beobachtung, wonach solche Bodenunebenheiten, die die Nickbewegungen des Schleppers verursachen, relativ kurz sind. In der Regel liegt ihre Ausdehnung in einem Bereich von etwa 0,5 bis 5 m. Demgegenüber verändert sich der spezifische Bodenwiderstand auf den meisten Böden nur über wesentlich grcflere Distanzen, schätzungsweise über Strecken von 10 bis 30 m und darüber. Die Nachführung des Sollwertes der Lage mittels des Zylinders erfolgt nun mit einer solchen, dem beschriebener. Bodenprofil

optimal angepaßten geringen Geschwindigkeit, daß zwar bei den auf wechselndem Bodenwiderstand beruhenden, langer andauernden Zugkraftveränderungen eine ins Gewicht fallende Sollwertnachstellung gegeben ist, nicht jedoch bei auf Nickbewegungen des Schleppers beruhenden Zugkraftveränderungen, deren Dauer hierfür nicht groß genug ist. Eine Verstellbarkeit der Nachführgeschwindigkeit des Sollwertes der Zugkraft durch den Zylinder zur Anpassung an grundsätzlich andere Geländeformen ist nicht vorgesehen.

Das bedeutet, dal? die Regeleinrichtung rarner in der gleichen Weise arbeitet und nicht in der Lage ist zu unterscheiden, ob eine Zugkraftänderung wechselndem Bodenwiderstand oder einer Nickbewegung zuzuschreiben ist Insbesondere bei der Ausregelung von Nickbewegungen, die auf Bodenunebenheiten beruhen, welche außerhalb des erfahrungsgemäß üblichen Bereiches liegen, also länger sind als 5 m, kaiir sich dies als nachteilig erweisen. So kann es vorkommen, daß z. B. beim Pflügen von Böden, in denen Hackfrüchte geerntet

wurden, ein oder .-zwei auf derselben Seite des Schleppers befindliche Räder ständig längs eines aus z. 3. einer früheren Kartoffelreihe entstandenen Bodenhügels oder mit einem kleinen Winkel quer dazu fahren.