DE3237538C1 - Kontroll-System für die Arbeitstiefe der Werkzeuge von landwirtschaftlichen Bodenbearbeitungsgeräten - Google Patents

Description

• Dadurch bleiben vorteilhaft mehr oder weniger starke Schwingbewegungen des BodenrNiveau-Abfühlorgans, verursacht durch Steine, Schollen o. dgl., bei der Messung und Anzeige der Arbeits- oder Eintauchtiefe der Werkzeuge weitgehend unberücksichtigt, die dadurchçim Vergleich zum Stand der Technik ruhiger, schneller ablesbar und genauer wird. Die unteren Scheitelpunkte der durch die Auf- und Abbewegungen bzw. Schwingungen des Bodenniveau-Abfühlorgaiis erzeugten Schwingungskurve sind im wesentliche9 identisch mit der Oberfläche festen Bodens, über die sicht das Abfühlorgan bewegt, und von diesem Bodennìv-éå sind die elektrischen Signale zur Aktivierung dër Anzeigemittel für die Kontrolle der Werkzeug-Arbeltstiefe abgeleitet bzw. dieses Bodenniveau bildet des Bezugsniveau für die Messung und Anzeige der Werkzeug-Arbeitstiefe.
• Die Erfindung ist überall dort anwendbar, wo es bei Bodenbearbeitungsgeräten erforderlich ist, eine genaue Arbeits- oder Eintauchtiefe der Werkzeuge einzuhalte; was eben eine entsprechend exakte Kontrollmöglichi keit für den Bediener voraussetzt, die durch diese Erfindung gewährleistet ist.
• Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen åùs den Unteransprüchen hervor. So können die von dem elektrischen Meßglied erzeugten Signale in Abhängig keit von ihrer unterschiedlichen Dauer oder ihren verschiedenen Spannungs- oder Stromwerten ausgéfig tert werden.
• Die weitere Ausgestaltung der Erfindung entSpEë.-chend dem Anspruch 3 bringt die Vorteile, daß das elektrische Meßglied sowie die Mittel zur elektrischen Ausfilterung bestimmter Signale einfach und preisw9rt sind.
• Wenn entsprechend dem Airspruch 4 zwischen- jeder elektrischen Verzögerungsschaltung und einer Leuchte ein elektrisches Verstärkungsglied eingeschaltet:lst, wird der Vorteil erreicht, daß im Zuge der ohnehin erforderlichen Verstärkung der elektrischen Signale für die Leuchten eine weitere Selektion stattfindet. Die elektrischen Verstärkungsglíeder lassen nämlich nur diejenigen Signale passieren, die ihren vorbestimmtèn Betriebswerten entsprechen. -Noch eine Weiterbildung der Erfindung entsprechen;d dem Anspruch 5 verwendet an Stelle einer Reihe von magnetisch zu betätigenden elektrischen Schaltern zum Beispiel einen regelbaren elektrischen Widerstand, eiae Tauchspule 0. dgl. als Signalgeber, was in bestimmten Anwendungsfällen von Vorteil sein kann.
• Die Erfindung wird anschließend anhand -der Zeichnungen von Ausführungsbeispielen erläutert Es zeigt F i g. 1 ein Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kontröll-Systems für die Arbeitstiefe der Säschare einer Drillmaschine, die gleichfalls schematisch angedeutet ist; F i g. 2 ein weiteres Blockschaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels des Kontrollsystems und Fig.3 ein Diagramm mit einer Schwingungskuils, die durch die Auf- und Abbewegungen eines Boderiniveau-Abfühlrades an einer Drillmaschine erzeugt wird.
• Die Erläuterung der Erfindung erfolgt beispielhaft anhand einer Drillmaschine, bei der die Arbeitstiefe der Säschare überwacht werden soll, um eine optiriale Ablagetiefe für die Saatkörner und damit einen guten Aufgang des Saatguts zu erreichen. Für die Messung und Anzeige dieser Ablagetiefe ist als Bezugsniveau nur die Oberfläche des »festen« Bodens bedeutsam, nicht dagegen die oberen Konturen losen Materials. Es svird demzufolge angestrebt, die Arbeits- oder Eintauchtiefe der Säschare nur in Abhängigkeit von dem den unten Scheitelpunkten der Abfühlrad-Schwingungskurve et- sprechenden Bodenniveau zu messen und anzuzeigen.
• Alle darüber liegenden Werte sollen praktisch eliminiert werden, d. h. keine Anzeige auslösen.
• Bei der in F i g. 1 schematisch von der Seite gezeigten Drillmaschine 10 ist mit 11 der Saatkasten bezeichnet, von dessen Boden sich zahlreiche teleskopierbare Saatrohre 12 nach unten erstrecken, die jeweils in ein Schar 13 münden. Zwischen den Auslaßöffnungen im Boden des Saatkastens 10 und den oberen Enden der-Saatrohre 12 ist eine übliche Dosiereinrichtung angeordnet. Jedes Schar 13 ist am einen Ende von Schararmen 14 befestigt, die mit ihren anderen Enden auf eine Achse 15 in vertikalen Ebenen schwenkbar gelagert sind. Die Achse 15 erstreckt sich horizontal zwischen den unteren Enden von Maschinenrahmenteilen 16 quer über die Drillmaschine 10. Diese Maschinenrahmenteile 16 tragen auch den Saatkasten 11 sowie die Laufräder 17 der Drillmaschine 10.
• Das Kontroll- und Anzeigesystem für die Arbeitstiefe der Schare 13 schließt eine Bodenniveau-Abfühlvorrichtung ein, die einen auf der Achse 15 gelagerten Schwingarm 18 trägt, an dessen freiem Ende ein Abfühlrad t9 gelagert ist, das während der Säarbeit auf der Bodenoberfläche abrollt. Damit es sich dabei nicht in den Boden eingräbt, ist eine nicht gezeigte, abgefederte und einstellbare Aufhängevorrichtung für den Schwingarm 18 vorgesehen. Um ferner die Auf- und Abbewegungen des Schwingarmes 18 während der Säarbeit, die durch Bodenunebenheiten verursacht werden, über welche das Abfühlrad 19 hinwegrollt, zu dämpfen, ist ein nicht gezeigter Stoßdämpfer zwischen dem Schwingarm und einem Maschinenrahmenteil 16 angeordnet. Diese Dämpfungsmaßnahme reicht jedoch nicht aus, um eine genaue ruhige Anzeige der Arbeitstiefe der Säschare 13 zu erhalten. Im folgenden werden die Maßnahmen beschrieben, durch welche dieser Mangel überwunden wird.
• Zwischen einem der Schararme 14 und dem benachbarten Schwingarm 18 ist ein elektrisches Meßglied 20 angeordnet, das aus einer Reihe von elektrischen Schaltern, z. N. 1-5 in einem Gehäuse und einer Reihe von Permanentmagneten, z. B. 6, 7, 8 besteht, die an einem Halter 22 befestigt sind. Das Gehäuse mit den elektrischen Schaltenl i-5 ist an dem Schararm 14 befestigt, der dem Schwingarm 18 benachbart ist, an dem wiederum der Halter 22 für die Permanentmagnete 6-8 festgemacht ist. Die Schalterreihe kann rauch als Schalterleiste und die Reihe von Permanentmagneten als Magnetleiste bezeichnet werden. Die einzefnen elektrischen Schalter 1-5 können aus sogenannten Reedschaltern bestehen, die durch die Permanentmagnete berührungslos betätigt werden können, wenn eine Relativbewegung zwischen dem betreffenden Schararm 14 und dem Schwingarm 18 stattfindet. Die Verwendung von Reedschaltern bringt den Vorteil, daß eine Korrosion der elektrischen Kontakte bei bodennaher Anordnung der elektrischen Schalter 1-5 vermieden ist. Die Anordnung der elektrischen Schalter 1-5 und der Permanentmagnete 6-8 muß so getroffen sein, daß zu jedem Zeitpunkt nicht nur der der aktuellen Höhe des Abfühlrades 19 entsprechende elektrische Schalter, sondern auch alle anderen elektrischen Schalter geschlossen sind, die repräsentativ für die unter dem aktuellen Niveau des Abfühlrades liegenden tieferen Werte sind. Während der Säarbeit findet fortlaufend eine Relativbewegung zwischen den die elektrischen Schalter 1-5 tragenden Schararme 14 und den die Permanentmagnete 6-S tragenden Schwingarme 18 statt und zwar in Abhängigkeit von den jeweiligen Bodenunebenheiten. Im Verlauf dieser Relativbewegungen betätigen die Permanentmagnete 6-8 die elektrischen Schalter 1-5 fortlaufend von unten nach oben und umgekehrt, entsprechend dem Verlauf der durch die Auf- und Abbewegungen des Abfühlrades 19 erzeugten Schwingungskurve (Fig 3).
• Nur der elektrische Schalter 1, der den unteren Scheitelpunkten dieser Schwingungskurve zugeordnet ist, bleibt in der Regel am längsten geschlossen, während die übrigen elektrischen Schalter, je nach ihrem Einbauniveau, mehr oder weniger lang geöffnet und geschlossen werden.
• Jeder der elektrischen Schalter 1-5 ist über eine getrennte Leitung 23-27 mit einer elektrischen Verzögerungsschaltung 28 zusammengeschaltet, von denen eine in Fig. 1 beispielhaft für alle andeen im Detail vergrößert gezeigt ist. Diese Verzögerungsschaltungen 28 verhindern, daß die vorstehend erwähnten kurzzeitigen Betätigungen der elektrischen Schalter 2-5 die noch zu beschreibenden Anzeigemittel aktivieren. Zu diesem Zweck ist jede Verzögerungsschaltung 28 mit einem über einen elektrischen Widerstand R 1 aufladbaren Kondensator C versehen, wobei die kurzzeitigeren Schalterbetätigungen eine Aufladung des Kondensators C bis zum Durchschaltwert verhindern, da die Ladezeit über den elektrischen Widerstand R 1 in der Regel länger dauert als die betreffenden Schalterbetätigungen (im Ausführungsbeispiel beträgt die Ladezeit z. B. 1/4 Sekunde, während lose Bodenteile jedoch in Sekundenbruchteilen durch das Abfühlrad 19 überfahren werden). Über eine Diode D und einen elektrischen Widerstand R 2 kann sich dann der Kondensator Cin sehr kurzer Zeit (im Ausführungsbeispiel innerhalb einer Milli-Sekunde) wieder entladen.
• Kurzfristige Aufladungen des Kondensators C bleiben somit wirkungslos, was bedeutet, daß die von kurzzeitigen Betätigungen der elektrischen Schalter ausgehenden Signale die Anzeigemittel nicht aktivieren. Andererseits gibt jede Verzögerungsschaltung 28 bei längerer Schalterbetätigung und demzufolge Überschreitung der Aufladezeit des Kondensators C von 1/4 Sekunde eine Signalspannung weiter an einen zugeordneten Verstärkertransistor 30. Jede Verzögerungsschaltung 28 ist über getrennte elektrische Leiter 31-35 mit einem eigenen Verstärkertransistor 30 verbunden, von denen in F i g. 1 beispielhaft für alle anderen einer vergrößert abgebildet ist. Die Verstärkertransistoren 30 sind ihrerseits über elektrische Leiter 36-40 mit einzelnen elektrischen Leuchten 1a-1e verbunden, die in einer vertikalen Reihe in einem Anzeigefeld 41 angeordnet sind und die Arbeitstiefe des Schars 13 anzeigen. Die Verstärkertransistoren 30 schalten durch, sobald die von der zugeordneten Verzögerungsschaltung 28 abgegebene Signalspannung den Betriebswert der Verstärkertransistoren 30 erreicht hat, so daß die zugeordnete Leuchte im Anzeigefeld 41 eingeschaltet wird.
• Die Verstärkertransistoren 30 können auch weggelassen werden, wobei dann allerdings eine etwas unruhigere Anzeige im Anzeigefeld 41 hingenommen werden muß.
• Soll jedoch eine noch weitergehende Beruhigung der Anzeige im Anzeigefeld 41 erreicht werden, kann jeder Verzögerungsschaltung 28 eine (nicht gezeigte) Halteschaltung nachgeschaltet werden, die jede einmal abgegebene Signalspannung über einen bestimmten Zeitraum hält.
• Die Betätigung der elektrischen Schalter 1-5 setzt voraus, daß die Permanentmagnete 6-8 genügend großflächig ausgebildet sind, damit sie alle Schalter 1-5 gleichzeitig abdecken, wenn das Abfühlrad 19 jeweils seine Höchstlage erreicht.
• In Abweichung von dem in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel kann jedem Schalter 1-5 an Stelle einer Verzögerungssschaltung 28 auch ein unterschiedlicher elektrischer Widerstand nachgeschaltet sein, um für jeden (geschlossenen) elektrischen Schalter spezifische Spannungswerte zu bilden, die die korrespondierenden Verstärkertransistoren 30 aktivieren.
• In F i g. 3 ist eine typische Schwingungskurve gezeigt, die durch die Auf- und Abbewegungen des Abfühlrades 19 während der Säarbeit erzeugt wird. An der Ordinate des Diagramms sind mit 1-5 die Positionen der elektrischen Schalter entsprechend F i g. 1 angedeutet.
• Das Diagramm der Fig. 3 läßt erkennen,daß bei dem beispielhaft angedeuteten Schwingungsverlauf des Abfühlrades 13 nur die dem elektrischen Schalter 1 zugeordnete Leuchte 1a während der mit Kreisen markierten Zeit aufleuchtet, sehr kurzzeitig auch die Leuchte lb, die dem elektrischen Schalter 2 zugeordnet ist. Alle von den übrigen elektrischen Schaltern 3,4 und 5 erzeugten Signale werden durch die Verzögerungsschaltungen 28 ausgefiltert. Wenn die unteren Scheitelpunkte der Schwingungskurve des Abfühlrades 13 weiter nach oben wandern und auch die elektrischen Schalter 3, 4 und evtl. sogar 5 ihre zugeordneten Leuchten 1 c- 1 e aktivieren, zeigt dies dem Bediener der Drillmaschine an, daß er die Druckbelastung der Schare 13 verringern muß, damit diese nicht so tief in den Boden eintauchen und eine kleinere Ablagetiefe für das Saatgut erreicht wird. Ein zu seichtes Arbeiten der Säschare 13 erkennt der Bediener dadurch, daß infolge fehlender Betätigung der elektrischen Schalter 1-5 keine der Leuchten 1 a - 1 e im Anzeigefeld 41 aktiviert ist.
• Beim Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist die magnetbetätigte Schalterreihe entsprechend F i g. 1 ersetzt durch einen Umsetzer für eine Meßstrecke in eine elektrische Größe, der gleichfalls zwischen dem Schwingarm 18 und einem benachbarten Schararm 14 anzuordnen ist, um die Größe der Auf- und Abbewegungen des Abfühlrades 19 zu messen. Die von dem Umsetzer erzeugten Signale werden von einem Analogspeicher und einer Minimum-Detektorschaltung aufgenommen, wobei letztere jedesmal dann einen Steuerimpuls an den Analogspeicher abgibt, wenn die Spannung auf einen minimalen Wert (entsprechend den unteren Scheitelpunkten der Abfühlrad-Schwingungskurve) absinkt. In diesem Fall veranlaßt der Steuerimpuls den Analogspeicher zur Weitergabe des aktuellen elektrischen Signals an die nachgeschaltete Verstärkerschaltung, die eine der Leuchtenanzahl lanze entsprechende Zahl von Verstärkertransistoren enthält. Letztere vergleichen die eingehenden elektrischen Signale mit ihrer Betriebsspannung und wenn die Größe des eingehenden Signals gleich der Betriebsgröße des jeweiligen Verstärkertransistors ist, schaltet dieser seine zugeordnete Leuchte ein. Die Leuchtenaktivierung durch diese Schaltungsanordnung entspricht bei gleicher Schwingungskurve des Abfühlrades 13 etwa derjenigen

Claims (6)

1. Patentansprüche: 1. Kontrollsystem für die Arbeitstiefe der Werkzeuge von landwirtschaftlichen Bodenbearbeitungsgeräten, z. B. Drillmaschinen, Kreiseleggen, Bodenfräsen o. dgl., mit einer Bodenniveau-Abfühlung durch ein mechanisches Abfühlorgan, z. B ein an einem Schwingarm gelagertes Abfühlrad, wobei zwischen dem Abfühlorgan und einem Werkzeug ein elektrisches Meßglied angeordnet ist, das Signale erzeugt, die repräsentativ für die Arbeits- oder Eintauchtiefe des Werkzeugs sind und entsprechende elektrische Anzeigemittel zur Kontrolle der Arbeitstiefe aktivieren, dadurch g e k e n n -z e i eh n e t, daß von den Signalen elektrisch diejenigen ausgefiltert werden, die im wesentlichen auf die unteren Scheitelpunkte der durch die Auf-und Abbewegungen des Bodenniveau-Abfühlorgans (18, 19) erzeugten Schwingungskurve bezogen sind, um die Arbeits- oder Eintauchtiefe der Werkzeuge (13) im wesentlichen nur in Abhängigkeit von dem den unteren Scheitelpunkten der Abfühlorgan-Schwingungskurve entsprechenden Bodenniveau zu messen und anzuzeigen.
2. 2. Kontrollsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem elektrischen Meßglied (20) erzeugten Signale in Abhängigkeit von ihrer unterschiedlichen Dauer oder ihren verschiedenen Spannungs- oder Stromwerten ausgefiltert werden.
3. 3. Kontrollsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Meßglied (20) eine Reihe von elektrischen Schaltern (1-5) und mindestens einen Permanentmagneten (6-8) zur Betätigung dieser Schalter entsprechend dem Schwingungsverlauf des Bodenniveau-Abfühlorgans (18, 19) enthält, wobei die Schalter (1-5) mit dem Werkzeug (13, 14) und der Permanentmagnet (6-8) mit dem Abfühlorgan (18, 19) oder umgekehrt verbunden sind, daß als Anzeigemittel zur Kontrolle der Arbeitstiefe des Werkzeugs jedem elektrischen Schalter (1-5) mindestens eine Leuchte (la-le) zugeordnet ist, und daß zwischen jedem elektrischen Schalter (1-5) und einer Leuchte (1alle) eine elektrische Verzögerungsschaltung (28) eingeschaltet ist, um Signale von kürzerer Dauer auszufiltern bzw. unwirksam zu machen.
4. 4. Kontrollsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jeder elektrischen Verzögerungsschaltung (28) und einer Leuchte (1 a-1 e) ein elektrisches Verstärkerglied (30) eingeschaltet ist.
5. 5. Kontrollsystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Meßglied aus einem Umsetzer für eine Meßstrecke in eine elektrische Größe, z. B. einem regelbaren Widerstand, einer Tauchspule o. dgl. besteht und mit einer Speicherschaltung und einer Detektorschaltung zusammengeschaltet ist, wobei die Detektorschaltung auf eine vorbestimmte elektrische Größe, z. B. einem minimalen Spannungswert anspricht und die Speicherschaltung zur Abgabe von elektrischen Signalen an eine Verstärkerschaltung aktiviert, deren Glieder mit den einzelnen Leuchten (alle) einer Leuchtenreihe zur Kontrolle der Arbeitstiefe des Werkzeugs (13) zusammengeschaltet sind.
6. 6. Kontrollsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Verzögerungsschaltung (28) eine Halteschaltung nachgeschaltet ist, die jede einmal abgegebene Signalspannung über einen bestimmten Zeitraum hält.

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Kontroll-System für die Arbeitstiefe der Werkzeuge von landwirtschaftlichen Bodenbearbeitungsgeräten, z. N. Drillmaschinen, Kreiseleggen, Bodenfräsen 0. dgl., mit einer Bodenniveau-Abfühlung durch ein mechanisches Abfühlorgan, z. B. ein an einem Schwingarm gelagertes Abfühlrad, wobei zwischen dem Abfühlorgan und einem Werkzeug ein elektrisches Meßglied angeordnet ist, das Signale erzeugt, die repräsentativ für die Arbeits- oder Eintauchtiefe des Werkzeugs sind und entsprechende elektrische Anzeigemittel zur Kontrolle der Arbeitstiefe aktivieren. Die Erfindung betrifft somit generell Bodenbearbeitungsgeräte, bei welchen es auf die Einhaltung einer gleichmäßigen einstellbaren Arbeitstiefe der jeweiligen Werkzeuge ankommt.

   Bei dem durch das Patent 32 18 839 bekanntgewordenen und eingangs erläuterten Kontroll-System für die Arbeitstiefe der Säwerkzeuge von Drillmaschinen besteht die Möglichkeit, daß die Anzeige der jeweiligen Arbeitstiefe, trotz mechanischer Vorkehrungen zur Dämpfung der Bewegungsausschläge der Bodenniveau-Abfühlvorrichtung zu unruhig ist, so daß eine genaue Kontrolle der jeweiligen Arbeitstiefe erschwert wird.

   Dies ist u. a. darauf zurückzuführen, daß bei der Saatbettbereitung vor der eigentlichen Säarbeit mit Geräten gearbeitet wird, die eine starke horizontale Bodenbewegung bewirken und dabei Senken, Furchen, Schlepperspuren etc. weitestgehend aufschütten. Dagegen arbeiten diese Geräte weniger erfolgreich bei der Zerkleinerung von losem Material. Für die vorliegenden Zwecke ist es jedoch von Bedeutung, daß die Bodenniveau-Abfühlung sich an der Oberfläche des festen Bodens orientiert und im wesentlichen alles darüber befindliche lose Material (Steine, Schollen etc.) unberücksichtigt läßt. Für die Anzeige der Ablagetiefe z. B. der Saatkörner ist nämlich nur die Oberfläche des festen Bodens als Bezugsniveau bedeutsam, nicht dagegen die oberen Konturen losen Materials auf diesem festen Untergrund.

   Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kontrollsystem für die Arbeitstiefe der Werkzeuge von landwirtschaftlichen Bodenbearbeitungsgeräten zu schaffen, welches eine ruhige, schnell ablesbare und genaue Anzeige dieser Arbeitstiefe liefert sowie die nicht relevanten Anzeigewerte für loses Bodenmaterial unterdrückt.

   Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Kontrollsystem der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß von den Signalen elektrisch diejenigen ausgefiltert werden, die im wesentlichen auf die unteren Scheitelpunkte der durch die Auf- und Abbewegungen des Bodenniveau-Abfühlorgans erzeugten Schwingungskurve bezogen sind, um die Arbeits- oder Eintauchtiefe der Werkzeuge im wesentlichen nur in Abhängigkeit von dem den unteren Scheitelpunkten der Abfühlorgan-Schwingungskurve entsprechenden Bodenniveau zu messen und anzuzeigen.