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Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer schwenkbar an einem
Fahrzeug befestigten Naschinenbaugruppe.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung
einer schwenkbar an einem Fahrzeug befestigten Naschinenbaugruppe gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich dabei insbesondere auf die Steuerung
der Maschinenbaugruppe einer Erntemaschine, beispielsweise eines Mähdreschers. Dabei
soll das Schneidwerk eines Mähdreschers im Betrieb so geführt werden, daß ein vorbestimmter
Mindestabstand zum Boden gewährleistet ist, und das Getreide in gleichbleibender
Höhe abgeschnitten wird. Der größte Gewichtsanteil des Schneidwerks wird von einem
oder mehreren hydraulischen Zylindern getragen, die einerseits am Schneidwerk und
andererseits am Ende des Fahrgestells gelenkig gelagert sind, und eine Höheneinstellung
des Schneidwerks ermöglichen. Das geführte Schneidwerk folgt mit einem Restgewicht
den Bodenunebenheiten, ohne sich in den Boden einzugraben oder vom Boden abzuheben.
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In der DE-OS 25 29 160 sind eine Steuereinrichtung und ein Verfahren
zum Führen einer hydraulisch betätigten Schneidwerkgruppe einer Erntemaschine beschrieben,
wobei die Schneidwerkgruppe über ein Verbindungsglied und zwei in Reihe angeordnete
Federelemente mit dem Restteil der Erntemaschine verbunden ist und die Federkraft
zumindest eines Federelements vorwählbar ist. Zwischen den Feder elementen ist ein
Schaltglied angeordnet, welches in Abhängigkeit von seiner Stellung ein Hub- oder
lenkventil betätigt oder eine Neutralstellung einnimmt. Bei dieser Steuereinrichtung
wird eine bestimmte Höheneinstellung des Schneidwerks über dem Boden vorgewählt,
die normalerweise während des Betriebs nicht geändert wird. Diese
Höheneinstellung
erfolgt über einen in Stufen schwenkbaren, an der Erntemaschine angeordneten Stellhebel,
der über zwei, hintereinander geschaltete Zugfedern mit dem Schneidwerk verbunden
ist, Durch Betätigung des Stellhebels kann das Schneidwerk angehoben oder abgesenkt
werden, wobei ein Teil des Gewichtes des Schneidwerkes von einem an diesem schwenkbar
angeordneten Hydraulikzylinder getragen wird und das Restgewicht sich auf dem Boden
abstützt. Das Restgewicht, beziehungsweise die auf den Hydraulikzylinder wirkende
Kraft, wird weitgehend konstant gehalten. Wenn das Kräftegleichgewicht der beiden
Federn gestört wird, bewegt sich das zwischen den Federn angeordnete Schaltglied
aus seiner neutralen Lage in eine obere oder eine untere Schaltstellung, so daß
entsprechend der Hydraulikzylinder über Ventile geschaltet wird, und das Schneidwerk
anhebt oder absenkt, so daß sich das Kräftegleichgewicht wieder einstellt.
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Der Nachteil dieser Steuereinrichtung liegt darin, daß durch die
beiden elektrischen Berührungskontakte lediglich zwei Werte .eines Regelbefehls
übertragen werden können, nämlich entweder "Heben" oder Senken, wobei zwar in der
angegebenen Schaltung eine neutrale Stellung des Schalters angegeben ist. Diese
Stellung gibt aber keinen Hinweis auf die Wirkungsweise des Schalters innerhalb
des Regelvorgangs an. Bei einer solchen Reglung kann kein Beharrungszustand, d.h.
ein gleichförmiges Bewegen des Schneidwerks über dem Boden, erreicht werden. Vielmehr
wechselt die Stellgröße und damit auch das Schneidwerk dauernd zwischen zwei Grenzzuständen
hin und her. Durch diesen Wechsel werden auch alle anderen Größen des Regelkreises
zu einer Schwingung gezwungen. Während des Regelvorganges stellt sich von selbst
bald der eine, bald der andere Wert in einer solchen Verteilung ein, daß der Mittelwert
der dadurch entstehenden Schwingung der Stellgröße dem zum Einhalten des Beharrungszustandes
benötigten Wert entspricht. Somit ist es schwierig eine annähernd
konstante
Stoppelhöhe einzustellen, vielmehr kommt es zu einem unerwünschten wellenförmigen
Schnittverlauf.
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Nachteilig ist ferner, daß durch häufiges Schalten und dem dabei entstehenden
Funkenabbrand die Kontakte störanfällig sind und daher nach gewissen Zeitabständen
ausgewechselt werden müssen. Außerdem ist die Reaktionsgeschwindigkeit und der eingestellte
Relativwert durch Reibungswiderstände zwischen dem Steuerteil bzw. der Steuerkette
und den Umlenkrollen bzw. Führungsösen nachteilig beeinflußt.
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Aus älteren Patentschriften sind bereits Regeleinrichtungen zur Höhen-
bzw. Tiefeneinstellung bekannt, die es modernen Schlepperhydrauliken erlauben, ein
Anbaugerät zur Bodenbearbeitung so zu führen, daß sie wahlweise in Freigangsstellung,
Lageregelung, Zugwiderstandsregelung oder einer Mischregelung arbeiten, wobei letztere
Lageregelungseffekte und Zugwiderstandsregelungseffekte ausnutzt.
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Bei Hydraulikanlagen nach dem Freigangssystem mußte der Tiefgang
von Bodenbearbeitungsgeräten über zusätzliche Einstellhilfen wie Stützrollen und
einer Verstellung des Ob erl enkers reguliert werden. Auf ungleichmäßigen Böden
ließ die Gleichmäßigkeit der Tiefenhaltung zu wünschen übrig und vor allem bei schweren
Böden ergaben sich lange Einzugswege.
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Bei der Lageregelung, die für Geräte geeignet ist, die ständig in
der gleichen Höheneinstellung arbeiten, wird ein Arbeitskolben, an dem das Anbaugerät
befestigt ist, in seiner Lage durch eine Kurvenscheibe, die auf einer Hubwelle einer
Blockhydraulik angebracht ist und mit einem Taster mit einem Steuerventil in Verbindung
steht, geregelt. Durch eine manuelle Betätigung deg Steuerventils wird das zwischenzeitlich
ausgehobene Gerät wieder in die festgelegte Stellung gebracht. Diese Regelung hat
den
Nachteil, daß der Schlepper bereits bei kleineren Bodenunebenheiten
Nickschwankungen bewirkt, die zu beträchtlichen Abweichungen ip der mittleren Arbeitstiefe
führen, wobei das Bodenbearbeitungsgerät so tief in den Boden eindringen kann, daß
der Schleppermotor abgewürgt wird.
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Bei der Zugwiderstandsregelung wird der Zugwiderstand ständig kontrolliert,
so daß beim Ansteigen des Zugwiderstandes über einen kritischen Wert das Anbaugerät
angehoben wird. Der Zugwiderstand wird durch die Formveränderung einer Feder am
Anlenkpunkt eines Ob erl enkers gemessen. Die in Fahrtrichtung wirkende und vom
Schlepper aufzubringende Gesamtwiderstandskraft übt ein Moment um den Anlenkpunkt
an einem Unterlenker aus. Durch dieses Moment wird über die Gerätkoppel Druck in
den Oberlenker eingeleitet, der in Abhängigkeit von der Größe des eingeleiteten
Momentes eine Feder deformiert, so daß der den jeweiligen Arbeitsbedingungen entsprechende
Federweg den Sollwert des Systems darstellt. Je nach Richtung der Regelabweichung
wird selbsttätig das Steuerventil entweder auf "Heben" oder auf "Senken" gestellt,
um beim Erreichen des Sollwerts wieder selbsttätig den Hydraulikkolben zu fesseln.
Neben der Oberlenkerregelung ist auch eine Unterlenkerreglung möglich. Die Zugwiderstandsregelung
hat Jedoch den Nachteil, daß bei verfestigten Böden nur eine flache Furche und bei
losem Boden eine tiefe Furche gezogen wird, so daß eine gleichbleibende Arbeitstiefe
nicht erreicht wird.
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Die Mischregelung kann man nach ihrem regeltechnischem Prinzip als
eine Zugwiderstandsregelung mit reduzierter Ansprechempfindlichkeit bezeichnen,
so daß die Zugwiderstandsänderungen, wie sie durch wachsenden Bodenwiderstand oder
durch Nickbewegungen des Schleppers erzeugt werden können, vom Regelsystem nicht
mehr registriert werden, so daß man bei extrem groß gewählten Totbereich mit einer
Lageregelung arbeitet. Als nachteilig erweist sich bei der
Mischregelung
die Einstellung der Ansprechempfindlichkeit, die Kenntnisse und Erfahrung über das
Ansprechverhalten der Regelung voraussetzt und beim Bearbeiten von Feldstücken mit
unterschiedlicher Bodenbeschaffenheit eine neue Einstellung erforderlich macht,
um eine optimale Bearbeitung zu erreichen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine stetige Höheneinstellung der schwenkbaren
Maschinenbaugruppe ohne große Schwankungen zu gewährleisten und ein Verfahren und
eine Vorrichtung zu diesem Zweck anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst
und bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Anspruchs 15 gelöst.
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Eine Maschinenbaugruppe, insbesondere ein Schneidwerk einer Erntemaschine,
an das ein federndes Element angelenkt ist, gleitet über den Boden. Bei Bodenunebenheiten
wird das federnde Element bewegt und betätigt damit einen Meßgeber oder Meßwandler,
der die wirkende Kraft in eine elektrische Größe umwandelt. Dann setzt ein Regelvorgang
ein, der das Schneidwerk über eine Hydraulikeinrichtung stetig auf die entsprechenden
Bodenverhältnisse einregelt.
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Nach Anspruch 1 ergibt sich somit in vorteilhafter Weise, daß das
Verfahren zur Steuerung der schwenkbar an einem Fahrzeug befestigten Maschinenbaugruppe
so erfolgt, daß sich der Regelvorgang, der durch den Soll -Istwertvergleich bei
einer Verschiebung des Federnden Elements in Gang gesetzt wird, in einem Beharrungszustand
beruhigt und damit den eingestellten Bodenabstand nahezu konstant einhält.
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Zweckmäßige Weiterbildungen de8 Gegenstandes nach An-
spruoh
1 sind in den Unteransprüchen beschrieben. Nach AnsprUch 2 und 3 wird erreicht,
daß sich die Steuerung automatisch auf die Bodenverhältnisse einstellt und eine
unnötige Betätigung der Hydraulikeinrichtung, und damit des Schneidwerkes, vermeidet,
indem der Auflagedruck in bestimmten Grenzen abweichen kann. Um eine stufenlose
und druckfreie Schaltung und Betätigung der Hydraulikeinrichtung,und damit des Schneidwerkes,zu
erzielen, wird das Verfahren nach Anspruch 4 ausgebildet. Das Verfahren nach Anspruch
6 ermöglicht es, daß die Wegeventile langsam durchgeschaltet werden. Somit erniedrigt
sich die Belastung der hydraulischen Einrichtung durch schlagartige Druckstöße,und
die Lebensdauer der verwendeten Teile wird erhöht. Eine Kombination der Schaltung
aus den Ansprüchen 2, 3, 4 und 7 verhindert ein Bohren und Schieben des Schneidwerkes-und
dient zur Sicherung des Schneidwerkes vor der Zerstörung. Das Verfahren nach Anspruch
8 ermöglicht in vorteilhafter Weise die ungleichmäßigen Belastungen beim Einsatz
des Fahrzeuges an Hanglagen in einfacher Weise auszugleichen, so daß die Einstellzeit
des Schneidwerkes auf die Bodenverhältnisse gering ist. Die Ansprüche 9 und 10 betreffen
eine vorteilhafte Kombination einer in einer gleichbleibenden Höhe eingestellte
Lageschaltung mit der erfindungsgemäßen, automatischen Schneidwerkregeleinrichtung.
Die Verwendung von Potentiometern oder verstellbaren elektrischen Widerständen nach
Anspruch 11 ermöglicht einen genauen Vergleich der elektrischen Größen.
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Die Vorrichtung nach Anspruch 15 weist einen einfachen Aufbau mit
kleinen Abmessungen auf. Die Vorrichtung kann in jedes Fahrzeug nachträglich eingebaut
werden und ist wirtschaftlich herstellbar, da sie aus im Handel erhältlichen Teilen
aufgebaut ist. Die Ausstattung eines Traktors mit einer erfindungsgemäßen, modifizierten
Regelungseinrichtung nach Anspruch 17 ermöglicht ein dnfaches Einstellen der Regelung
über elektrische Schaltelemente ohne Werkzeuge und in kürzester Zeit. Nach Anspruch
14 verbindet es die
Vorteile der Zugkraftregelung nach Anspruch
13, nämlich einer mdglichst hohen Ausnutzung der Motorleistung und der Tiefenführung
nach Anspruch 12, insbesondere eine gleichbleibende Höheneinstellung bei ebenem
Gelände, unabhängig vom wechselnden Bodenwiderstand. Durch das Stützrad nach Anspruch
18 ist eine hohe, dynamische Belastung des Traktor möglich, da Radschlupf vermieden
wird. Vorteilhaft ist ferner, daß durch die Kombination der Schaltungen aus den
Ansprüchen 2, 3, 4 in Verbindung mit elektrohydraulischen Wegeventilen oder Nengenteilen
aus den Ansprüchen 29 und 30 eine kontaktlose Ansteuerung möglich ist. Durch die
Messung der Hangneigung über Potentiometer nach den Ansprüchen 8 und 31 bis 36 ist
es möglich, ohne Einstellarbeit des Schneidwerks, das Fahrzeug mit dem Schneidwerk
an Hanglagen einzusetzen, und die automatische Höheneinstellung zu benutzen, da
diese sich automatisch einstellt. Dabei ist besonders die Dämpfungseinrichtung nach
Anspruch 34 wichtig, die ein ständiges Schalten der Anlage verhindert. Die Bedienungs-und
Schaltelemente und ferner die Anzeigeinstrumente nach den Ansprüchen 37 bis 46 erlelchtern
die Bedienung des Schneidwerkes und stellen eine Sicherheitskontrolle für eventuelle
Störungen dar.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen
beispielshalber beschrieben.
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Dabei zeigen: FIG. 1 eine Seitenansicht eines Schneidwerkes und einen
Teil des Fahrwerks auf ebenem Boden; FIG. 2 eine Seitenansicht eines Schneidwerkes
und einen Teil des Fahrwerkes auf unebenem Boden; FIG. 3 eine vergrößerte Ansicht
eines Teils der 'Regelungseinrichtung; FIG. 4 ein Blockschaltbild der Regelungseinrichtung,
sowie eine seitliche Ansicht des Schneidwerkes und einen Teil des Fahrwerks;
FIG.
5A ein Blockschaltbild der Regelungseinrichtung nach FIG. 1 mit einer Schaltung
zum Einstellen des Auflagedrucks in Stufen durch mehrere Druckknöpfe; FIG 5B ein
Blockschaltbild der Regelungseinrichtung nach FIG. 1 mit einer Schaltung zur kontinuierzeichen
Einstellung des Auflagedrucks durch Betätigung eines Druckknopfes; FIG. 6A ein Blockschaltbild
der Regelungseinrichtung nach FIG. 4 mit einer Schaltung zur Messung der Hangneigung;
FIG. 6B die Anordnung der Potentiometer der Schaltung nach FIG. 6A; FIG. 6C eine
mit Fluid gefüllte Dämpfungseinrichtung für ein Potentiometer; FIG. 6D ein Scheibenpotentiometer;
FIG. 6E einen durch ein Fluid gedämpften Scheibenpotentiometer; FIG. 7 eine Höheneinstellungsvorrichtung
für das Schneidwerk mit einem Zugseil; FIG. 8A und 8B zwei verschiedene Möglichkeiten
der Anbringung der Potentiometer zur Wegaufnahme bei der Lageschaltung; FIG. 9A
und 9B eine herkömmliche Regelhydraulik bei Traktoren; FIG. 10 eine Regelungseinrichtung
zur Tiefenelnstellung von Anbaugeräten bei Traktoren; FIG. 11 eine vergrößerte Darstellung,
der in FIG. 10 abgebildeten Regelungseinrichtung.
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Die in FIG. 1 dargestellte Seitenansicht eines Schneidwerkes eines
Mähdreschers besteht aus einem Fahrwerk 1, an dem um eine horizontale Achse 2 schwenkbar
ein Schneidwerk 3 angelenkt ist. Eine hydraulische Hubeinrichtung 4,
die
zwischen dem Fahrwerk 1 und dem Schneidwerk 3 angeordnet ist, hebt und senkt das
Schneidwerk 3. Am Zylinder befindet sich eine verstellbare Muffe 5 zur Halterung
einer Schraubenfeder 6. Durch die Muffe 5 und eine Führungsbuchse 8 des Zylinders
wird die Vorspannung der Feder 6 eingestellt. An einer Anschlagplatte 7 des Zylinders
ist ein Seilzug oder Bowdenzug 10 für einen Entlastungsanzeger 11 befestigt. Die
Verschiebung der Anschlagplatte 7 wird durch Anschlagbolzen 9 begrenzt; An dem Entlastungszeiger
11, der von der Bedienungsperson kontrolliert werden kann, ist über einen Seilzug
12 ein erstes Potentiometer 13 angeschlossen, In einer anderen Ausführungsform kann
als federndes Element ein einstellbarer Gasdruckspeicher verwendet werden.
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FIG. 2 zeigt die Erntemaschine beim Befahren einer Bodenunebenheit.
Der Kolben hat sich um einen bestimmten Betrag nach links verschoben und damit die
Feder 6 gedehnt und über den Seilzug 10, das Potentiometer 13 und den Entlastungsanzeiger
11 betätigt.
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FIG. 3 zeigt an vergrößerte Ansicht eines Teils der Regelung, dabei
ist erkennbar, daß die Feder 6 mit dem einen Ende an der verstellbaren Muffe 5 und
mit dem anderen Ende an der Führungsbuchse 8 des Zylinders gehaltert ist. An der
verschiebbaren Anschlagplatte 7 ist der Seilzug 10 befestigt, der durch die Führungsbuchse
des Zylinders geführt wird. Am Ende des Seilzugs .SO ist ein Zeiger 11, und am Zeiger.
11 ein Seil 12 ur BetEtigung des Potentiometers 13 befestigt.
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FIG. 4 zeigt ein Blockschaltbild der Regelungseinrichtung für das
Schneidwerk. Die Regelungseinrichtung besteht im wesentlichen aus einem Ist-Wertgeber
und einem Soll-Wertgeber, wobei in dieser Ausführungsform jeweils ein Potentiometer
13 und Potentiometer 14 verwendet wird, sowie aus einem Operationsverstärker- oder
yergleicher
29, der die beiden Eingangssignale vergleicht und der
die drei Schaltstellungen "Heben", "Ruhestellung" und "Senken" bewirkt, ferner aus
einem einstellbaren Widerstand, der als ein Potentiometer 15 ausgebildet ist und
der die Toleranz bzw. die Empfindlichkeit der Regelung einstellt. Ferner sind noch
ein Verstärker 30 und eine hydraulische Einrichtung A vorgesehen, wobei mit der
hydraulischen Einrichtung A der Regelkreis geschlossen wird. Aufgrund der unterschiedlichen
Verteilung der Krafteinwirkung auf das Schneidwerk beim Durchfahren von Bodenunebenheiten
wii-d das federnde Element 6 entsprechend dem Auflagedruck und der Vorspannung der
Feder 6 stark oder weniger stark zusammengeschoben. Die Bewegungen der Feder 6 werden
auf das Potentiometer 13 übertragen, die eine Änderung der im Stromkreis herrschenden
Spannung bewirken. Die veränderliche Spannung ist kennzeichnend für ganz bestimmte
Auflagedruckverhältnisse. Ein Entlastungsanzeiger 11, der durch die Bewegung der
Feder mitbewegt und daher in seiner Lage verändert wird, zeigt die Entlastung der
Feder 6 und damit der Schneidwerkaufhängung 3 beim Duhfahren einer Bodenwelle an.
Die gemessene Spannung wird mit einer von dem Potentiometer 14 eingestellten Spannung
von dem Operationsverstärker 29 verglichen. Das erzeugte Signal geht an das Potentiometer
15, das die Toleranz der Bewegung einstellt, und läuft über den Signalverstärker
30. Der Signalverstärker 30 steuert eine Hydraulik A an, die direkt und kontaktlos
ansteuerbare elektromagnetische HydrauNikventile enthält, die veranlassen, daß sich
das Schneidwerk 3 hebt oder senkt.
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Ändert sich nun die Spannung der Schraubenfeder, so ändert sich auch
die Stellung des Entlastungsanzeigers 11, an den das Potentiometer 13 angeschlossen
ist, und mit ihm die Spannung im Operationsverstärker 29. Der Operationsverstärker
29 setzt sofort die Information in ein entsprechendes Signal um. Die Hydraulikventile
sprechen an, ein Hydraulikzylinder wird solange in der entsprechenden Weise bewegt,
bis der durch das Potentiometer 14 vorge-
wählte Auflagedruck wieder
erreicht ist. Das Potentiometer 14 am Bedienungspult ermöglicht es, die Vorspannkraft
bzw. die Vorgabe, bei der die Signale vom Operationsverstärker 29 geschaltet werden,
vorzuwählen oder während des Betriebes zu ändern. Das Potentiometer 15 ermöglicht
die Stabilisierung des Systems. Mit diesem Instrument wird die Schalthäufigkeit
sowie die Ansprechempfindlichkeit der Regelung den Erfordernissen angepaßt. Wird
die Toleranz oder der Abstand der Schaltschwellen groß gewählt, dann ergibt sich
eine geringe Empfindlichkeit bzw. wird die Toleranz klein gewählt, ergibt sich eine
große Empfindlichkeit. Die Schaltschwellen sind zwischen einem oberen und einem
unteren Wert einstellbar und können in ihrer Lage entsprechend dem dazugehörigen
mittleren Auflagedrucksollwert verschoben werden. Eine Schaltung wird nur dann ausgelöst,
wenn die Schaltschwellen überschritten werden. Das Signal wird direkt über den Verstärker
an die Hydraulik weitergegeben. In einer weiteren AusSUhrungsform ist es möglich,
daß das Signal verzögert weitergegeben wird, indem es von einem Wert Null langsam
ansteigend sich dem eingegebenen Signalwert nähert. Zu diesem Zweck können hydraulische
Mengenteila in die hydraulische Einrichtung eingebaut sein, die das Strömungsmittel
stufenlos reulieren. Die Regelungseinrichtung ermöglicht es ferner, daß bei einem
schlagartigen oder übersteuerten Absenken des Schneidwerkes durch äußere Einflüsse
die Automatik außer Betrieb gesetzt wird, und die Regelungseinrichtung auf "Heben"
geschaltet wird7 so daß die Maschinenbaugruppe so lange angehoben wird, bis eine
obere Grenze erreicht ist. Das Zurückschalten auf den Normalzustand der Anlage kann
nach Erreichen der normalen Belastung am Schneidwerk oder einem bestimmten, vorgewählten
Belastungszustand oder nach Ablauf einer bestimmten, einstellbaren Zeit erfolgen.
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Als Wegaufnehmer werden in dieser Ausfühningsform Potentiometer verwendet.
In einer weiteren AusSührungsform können nuch indllk-t.ive WegrUfnPhmer versndet
werden.
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Beispielsweise kann ein als Tauchanker ausgebildeter Taststift in
einer stromdurchflossenen Spule bewegt werden, oder es wird eine stromdurchflossene
Spule mit Dauermagnet verwendet, so daß die Magnetfeldänderung gemessen wird.
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In FIG. 5A ist eine Regelungseinrichtung H angegeben, bei der in
Reihe zum Potentiometer 14 einstellbare Widerstände oder Trimmer geschaltet sind,
die über Relais durch Drucktasten betätigt werden. Mit Hilfe der Drucktasten ist
es möglich, den Auflagedruck stufenweise umzuschalten. Es ergibt sich eine Spannungsänderung
im Potentiometer 14. Der Mittelwert und mit ihm der Auflagedruck verschiebt sich
um ein vorher fest eingestelltes Maß. Die Abstufung kann beliebig sein, ebenso die
Anzahl der Stufen.
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Zur Wiederherstellung des ursprünglich eingestellten Auflagedruckes
werden die geschalteten Relais über eine weitere Taste entriegelt.
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FIG. 5B zeigt eine Regelungseinrichtung F, bei der der Auflagedruck
kontinuierlich veränderbar ist. Bei Betätigung eines Druckknopfes ändert sich der
Widerstand des Potentiometers 14 kontinuierlich. Der Auflagedruck wird größer, so
lange die Drucktaste betätigt wird. Bleibt die Drucktaste unberührt, bleibt der
neu eingestellte Wert erhalten.
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Eine zweite Taste führt den Auflagedruck wieder zum Ausgangspunkt
zurück. Es können ferner auch drei Schaltelemente vorgesehen sein, wobei das erste
Schaltelement eine kontinuierliche Anhebung und das zweite Schaltelement eine kontinuierliche
Absenkung des elektrischen Widerstandes bewirkt, und das dritte Schaltelement zur
Rückführung des Widerstandes in die Anfangsstellung dient.
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FTG, 6A zeigt ein Blockschaltbild der Regelungseinrichtung nach FIG.
4 mit einer Schaltung E zur Messung der Hangneigung. Die Schaltung E enthält drei
Potentiometer 16, 17 und 18, die automatisch den Auflagednlck bei Hangneigung einstellen.
Die drei Potentiometor sind in Reihe
zum zweiten Potentiometer
14 geschaltet. Die Potentiometer sind, wie es in Fig. 6B gezeigt ist, so an der
Maschine angebracht, da(3 die Achsen von zwei Potentiometern 16 und 18 parallel
zur Maschinenlängsachse verlaufen, während die Achse des Potentiometers 17 quer
zur Maschinenlängsachse angeorrdnet ist. Die Potentiometer besitzen an ihren Achsen
Pendel, die bei einer Neigung der Maschine eine Drehung des Potentiometers bewirken.
Die Pendel sind frei schwingend, jedoch gedämpft aufgehängt, damit kurze Nickbewegungen
der Maschinen nicht zur Wirkung kommen. Die Potentiometer sind untereinander so
geschaltet, daß sowohl eine Neigung nach rechts, und eine Neigung nach links, als
auch eine Neigung nach vorne eine Erhöhung des Auflagedrucks bewirken, während eine
Neigung nach hinten eine Verringerung des Auflagedrucks zur Folge hat.
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FIG. 6C zeigt eine mit Fluid gefüllte Dämpfungseinrichtung für die
Potentiometer. Es können auch Reibungsdämpfer anderer Art verwendet werden. Neben
Drehpotentiometern können auch Scheibenpotentiometer verwendet werden, wie dies
in FIG. 6E dargestellt ist. FIG. 6E zeigt Scheibenpotentiometer,die durch eine auf
öl schwimmende Scheibe betätigt werden. Neben der automatischen Einstellung des
Auflagedrucks bei Hangneigung ist auch.
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eine manuelle Verstellung des Auflagedrucks möglich, wobei die in
der Beschreibung der FIG. 5B zuletzt genannte Schaltung verwendet wird. Eineweitere
manuelle Verstellung ist durch elektronische Schaltelemente möglich, die jeweils
eine festeingestellte Auflagedruckstufe schalten. Es kann eine Auilagedruckstufe
oder mehrere Auflagedruckstufen vorgesehen sein, wobei ein Schaltelement die Rück!dhfungS
in die Grundeinstellung bewirkt.
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In FIG. 7 ist die Höheneinstellungsvorrichtung für das Schneidwerk
mit einem mechanischen Verbindungsglied, beispielsweise einem Zugseil, abgebildet.
Das mechanische
Verbindungsglied 40 wirkt direkt auf elektrische
Endschalter des Gerätes J. Das Gerät J ist direkt auf den Eingang des Verstärkers
30 gelegt, so daß die elektrischen Signale verarbeitet werden können. Diese an sich
bekannte mechanische Höheneinstellung ist mit der automatischen Schneidwerksteuerung
so geschaltet, daß das Schneidwerk auch bei einer bestimmten Höhe oder Lage automatisch
bei vorgegebenem Auflagedruck über Hindernisse geführt wird, Beim Umschalten von
der automatischen Steuerung auf die mechanische Lagesteuerung wird das Potentiometer
13 und das Potentiometer 14 auf entsprechende Potentiometer 47 und 48 oder veränderbare
elektrische Widerstände bzw. induktive Meßgeräte umgeschaltet. Die Relativlage des
Schneidwerks zum Maschinenrahmen läßt sich nun mit dem neuen Soll-Wertgebern stufenlos
steuern. Eine weitere Möglichkeit der Höheneinstellung bei Lageschaltung ergibt
sich dadurch, daß die mechanische Steuerung bei Bodenberührung des Schneidwerks
über eine elektronische Schaltung auf Automatik umgeschaltet wird. Ist nach überfahren
des Hindernisses die vorgewählte Lage des Schneidwerks zum Maschinenrahmen wieder
erreicht, wird die Steuerung wieder auf die Lageschaltung.zurückgeschaltet.
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In FIG. 8A und 8B sind zwei verschiedene Möglichkeiten zur Wegaufnahme
bei der Lageschaltung aufgezeigt. In FIG.
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8A erfolgt die Wegaufnahme durch das. über einen Seilzug betätigte
Potentiometer47,dabei ist das Ende des Seilzuges am Schrägförderer 45 befestigt,
und das Potentiometer 47 ist am Maschinenrahmen 1 angeordnet. Das in FIG. 8B gezeigtePotentiometer47ist
an der Drehachse 44 befestigt.
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Die Betätigung des Potentiometers kann auch über ein Gestange oRs
ein Getriebe erfolgen. Neben Drehpotentiometern können auch Scheibenpotentiometer
und induktive Wegaufnehmer verwendet werden.
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In den FIG. 9A, 9B, 10 und 11 wird eine weitere Anwendungsmöglichkeit
der erfindungsgemäßen Regelungsein richtung gezeigt. Die oftmals ungleichmäßigen
Bodenver-
hfi2-tni.nse machen es erforderlich, ein Anbaugerät zur
Bodenbearbcitung mit der Kraftheberanlage des Traktors in der Arbeitstiefe so zu
führen, daß ein annähernd gleichbleibender Zugkraftwiderstand in wechselnden Böden
gewährleistet wird und somit die Motorleistung des Antriebmotors maximal genützt
werden kann.
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Eine konventionelle Regelhydraulik für ein Anbaugerät zur Bodenbearbeitung
zeigen die FIG. 9A und 9B. In der in FIG. 9A dargestellten Regelung wird die Zugkraft
von einem oberen Lenker 68 auf ein Anbaugerät 71 übertragen. Im Gegensatz zu dieser
Oberlenkerregelung wird in FIG. 9B die Zugkraft durch den unteren Lenker 69 übertragen.
Die Lenker 68, 69 sind bei modernen Traktoren durch ein federndes Element 60 abgefedert,
welches über ein Gestänge 70 die Kraftheberanlage betätigt. Ändert sich der Zugwiderstand
bzw. der Zugkraftbedarf für das Anbaugerät 71, so wird die Kraftheberanlage in der
Weise betätigt, daß bei einer Erhöhung der Zugkraft das Anbaugerät aus dem Boden
herausgehoben wird, und bei einer Erniedrigung der Zugkraft tiefer in den Boden
gedrückt wird, so daß die Zugkra-ftvert änderung ausgeglichen wird.
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Die FIG. 10 und 11 zeigen eine elektronisch gesteuerte Kraftheberanlage
für Front- und Heckanbau bei Traktoren mit elektronischer Zugwiderstands- und Lageregelung.
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Wenn sich, wie dies oben beschrieben ist, der Zugwiderstand bzw. der
Zugkraftbedarf ändert, so verändert sich auch die Federspannung der Regelfeder 60.
Diese Federspannung kann elektronisch durch ein Potentiometer 59 gemessen werden
und mit einem einstellbaren Widerstand, der in dieser Ausführungsform ein Potentiometer
53 ist, ver-Aschen werden. Entsprechend der vorgewählten Einstellung des Widerstandes
und der tatsächlichen ZugkraStverhältnisse werden Signale an? die Hydraulik A gegeben,
die das Anbaugerät 71 so lange anheben bzw. absenken, bis der eingestellte Zugwiderstand
wieder erreicht wird, Diese Rege -lung ist gleichermaßen für die Ober- als auch
für die
Unterlenkerregelung anwendbar.
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Neben der elektronischen Zugwiderstandsregelung ist auch eine elektronische
Lageregelung möglich, wobei die vordere und Hintere Relativlage des Anbaugerätes
71 zum Maschinenrahmen Jeweils über ein Potentiometer 72 für den Ist-Wert und über
Potentiometer 74 und 75 für den Soll-Wert einstellbar ist. Ferner gibt es die Möglichkeit,
ein Anbaugerät 71 mit einem Stützrad 68 so zu führen, daß das Stützrad 68 lediglich
ein Restgewicht des Anbaugerätes 71 trägt, während das Hauptgewicht von der Kraftheberanlage
auf den Traktor übertragen wird. Somit ist eine hohe, dynamische Belastung des Traktors
möglich, da Radschlupf vermieden wird und ferner wird eine exakte Führung des Anbaugerätes
in einer eingestellten Arbeitstiefe gewährleistet, Die hier beschriebene elektronische
Zugkraftregelung und die elektronische Tiefenführung lassen sich in einem Gerät
kombinieren und so einstellen, daß wahlweise jeweils eine der beiden Steuerungen
die andere übersteuert, so daß eine Mischregelung vorliegt, oder eine Steuerung
ganz abgeschaltet wird. In FIG. 10 und in FIG. 11 ist jeweils eine Unterlenkerregelung
für die Zugwiderstandsregelung abgebildet.
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Bei der Zugwiderstandsregelung wird die Zug- oder Druckkraft'über
das Anbaugerät 71 auf den unteren Lenker 69 und die Regelfeder 60 übertragen. Die
Zugkraftänderung wird durch ein Potentiometer 59 gemessen, das durch einen Seilzug
55 betätigt wird, und in den Vergleicher 29 eingegeben und wird dort mS dem eingestellten
Wert des Potentiometers 53 verglichen. Der Hydraulikzylinder 67 wird durch das Verstärker
30 verstärkte Signal über die hydraulische Einrichtung A geschaltet und hebt oder
senkt über ein Gestänge das Anbaugerät 71. Mit dem gleichen Prinzip arbeitet die
Regelung für den Heckanbau.
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Bei. der Lageregelung bzw. Tiefenführung des Anbaugerätes 71 mißtdas
Potentiometer55,dasdurchden @@@@@@@@@@@
schaltet wird, die Ist-Belastung
am Stützrad 68, und das Potentiometer 72 den Ist-Wert der Relativlage des Anbaugerätes
71 zum Maschinenrahmen. Die gemessenen Werte werden in den Vergleicher 29 eingegeben,
und dort Jeweils mit dem im Potentiometer 51 eingestellten Soll-Wert für die Stützradbelastung
und dem im Potentiometer 74 eingestellten Soll-Wert verglichen. Das entstehende
Differenzsignal wird im Verstärker 30 verstärkt und betätigt die Hydraulik A, die
veranlaßt, daß das Anbaugerät 71 angehoben bzw. abgesenkt wird. über ein Potentiometer
52 ist eine Einstellung der Toleranz für die Stützradbelastung möglich, ebenso kann
über ein Potentiometer 54 die Einstellung der Toleranz für die Zugwiderstandsregelung
vorgenommen werden.
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FIG. 11 zeigt eine vergrößerte Darstellung der in FIG. 10 abgebildeten
Regelungseinrichtung, wobei in dieser Ausführungsform die Messung der Relativlage
des Anbaugerätes zwischen dem unteren Lenker 69 und dem Maschinenrahmen, in diesem
Fall der Hydraulikblock 78, durch das Potentiometer 72 vorgenommen wird.
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Sämtliche Bedienungsschalter können mit den Einstellelementen gemeinsam
auf einem Steuerpult untergebracht werden. Dabei sind Drucktasten zum Einstellen
der automatischen Steuerung, zum Einstellen der Lage des Schneidwerks, zum Einstellen
des Auflagedrucks in Rastern oder Stufen und Drucktasten für die Funktionen "Heben",
"Senken" und "Stop " vorgesehen. Außerdem ist ein Kipp- oder Wippschalter zur Übersteuerung
sämtlicher automatischer Funktionen und eine Drucktaste eingebaut, bei deren Betätigung
sich der ursprünglich eingestellte Auflagedruck wieder einstellt. Ebenfalls auf
dem Steuerpult untergebracht sind noch Kontrolleuchten zur Überwachung der Funktionen
"Heben", "Senken", "Stop" und "Störung" Auf Jeweils einem Anzeigeinstrument kann
der eingestellte Auflagedruck und der tatsächliche AuflagedrUck abgelesen wrnn.
Win Ertlastungsanz Iger und ein Anzeigeinstrument
für den eingestellten
Toleranzbereich ist ebenfalls im Steuerpult eingebaut.