DE3342006A1

DE3342006A1 - Regelsystem fuer hubwerke an landwirtschaftlichen arbeitsgeraeten

Info

Publication number: DE3342006A1
Application number: DE19833342006
Authority: DE
Inventors: Heinrich 7053 Kernen Kochendörfer; Heinrich Dipl.-Ing. 7143 Enzweihingen Lödige; Hubert 7120 Bietigheim Mohaupt; Roland 7143 Vaihingen Schempp; Werner Dipl.-Ing. 7144 Asperg Schumacher; Raimund 7143 Vaihingen Skambraks
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1983-11-22
Filing date: 1983-11-22
Publication date: 1985-05-30
Also published as: FR2555012B1; FR2555012A1; DE3342006C2

Description

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27. August 1983 ch/dö

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Regelsystem für Hubwerke an landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Regelsystem nach der Gattung des Hauptanspruchs. Systeme zum Steuern von Hubwerken von Landmaschinen sind üblicherweise mit einem Kraftaufnehmer und einem Lageaufnehmer sowie mit einem Sollwertsteller und einem Mischsteiler versehen. Bei Ackerschleppern beispielsweise kommt es darauf an, daß das mit dem Schlepper gekuppelte Anbaugerät über ein hydraulisch betätigtes Aushebegestänge auf eine vorgebbare Arbeitstiefe oder Hubhöhe und auf einen vorbestimmbaren Arbeitswiderstand gesteuert werden kann. Bei modernen Ackerschleppern, die mit

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einer elektronischen Steuerung dafür ausgerüstet sind, werden die Regelgrößen für die Lage des Anbaugeräts und den Arbeitswiderstand, also die Zugkraft in elektrische Größen umgeformt und in einem elektronischen Steuer- und Regelgerät verarbeitet. Mit Hilfe des Steuer- und Regelgeräts wird dann die hydraulische Steuerung des Aushebegestänges nach der Zielvorgabe des Schlepperführers gesteuert.

Aus der DE-OS 23 38 892 (Bosch R l6l2) ist eine elektrische Regel- und Steuereinrichtung für hydraulische Hubvorrichtungen für landwirtschaftliche Geräte wie Mähdrescher und Schlepper bekannt, die auf die gewünschte Gerätelage und auf eine gewünschte Zugkraft einstellbare Sollwertgeber und am Gerät vorgesehene elektrische Istwertaufnehmer umfaßt. Diese Steuereinrichtung ist einerseits mit einer hohen Ansprechempfindlichkeit versehen, regelt andererseits aber bei plötzlichen tatsächlichen Regelgrößenänderungen sofort mit der größtmöglichen Verstärkung des Regelers diese Änderung aus· Auf diese Weise wird verhindert, daß das Anbaugerät infolge von Ausschwingvorgängen im Regelsystem in Verbindung mit der trägen Masse der hydraulischen Einrichtung ins Schwingen kommt. Erreicht wird dies dadurch, daß Schwellwertstufen vorgesehen sind, die oberhalb und unterhalb einer vorgegebenen Regeldifferenz wirksam werden. Die Schwellwertstufen steuern besondere Elektromagnetventile, die die hydraulische Hubvorrichtung in die jeweils entgegengesetzte Bewegungsrichtung steuern. Diese Regel- und Steuereinrichtung kann zwar in vorteilhafter ¥eise jedes Überschwingen des Anbaugeräts bereits im Entstehen stoppen, dieser Vorteil wird jedoch mit den Nachteilen von zusätzlichen Ventilen, zusätzlichen hydraulischen und elektrischen Steuerleitungen und zusätzlichem elektronischem Aufwand erkauft.

Aus der DE-OS 31 28 713 (Bosch R. 7170) ist eine Vorrichtung zur rückwirkungsfreien Mischeinstellung bei Hubwerken von Landmaschinen bekannt. Bei der Mischregelung werden die Signale, die die Lage des Anbaugeräts und dessen Zugkraft erfassen, beim Betrieb des Schleppers miteinander kombiniert. Dies hat den Vorteil, daß bei unterschiedlichen Böden die von der Zugkraftregelung allein herrührenden Tiefenabweichungen mit einem von der Tiefenabweichung abhängigen Anteil des beigemischten Lage-Signals verringert werden. Die Istwerte von Kraft und Lage werden unabhängig voneinander ermittelt und nach Maßgabe eines Sollwerts miteinander gemischt. Nach dem Willen des Schlepperführers ist damit beispielsweise die Arbeitstiefe des Anbaugeräts einstellbar. Ist jedoch nur ein einziger Sollwert vorgesehen, so ergibt sich beim Verstellen des Mischwerts ungewollt auch eine Hubwerksverstellung. Die bekannte Vorrichtung räumt diesen Nachteil dadurch aus, daß der vom Zugkraftgeber abgegebene Signalwert mit dem vom Lagegeber abgegebenen Signalwert normiert wird. Infolge dieser Maßnahme kann das Mischungsverhältnis geändert werden, ohne daß dabei eine Lageveränderung auftritt. Auch diese Einrichtung erfordert einen verhältnismäßig hohen Aufwand an zusätzlichen elektronischen Bauteilen, ohne daß AusSchwingvorgänge völlig unterdrückt werden können.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäßen Regelsysteme mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und der Nebenansprüche hat demgegenüber den Vorteil, daß Ausschwingvorgänge nicht mehr ohne weiteres auftreten. Ein weiterer Vorteil ist,

daß die Totzone des Reglers und das Mischungsverhaltnxs von Zugkraftanteil und Lageanteil den Arbeitserfordernissen automatisch angepaßt -werden. In vorteilhafter Weise -kann die Information darüber, ob und in wie weit eine solche Anpassung erforderlich ist, aus dem Verhalten des Regelsystems selbst gewonnen werden. Diese Anpassung erfolgt fortlaufend, damit wird der Regler auch ständig adaptiv optimiert.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch und in den Nebenansprüchen angegebenen Regelsystems möglich. Einzelheiten dazu ergeben sich aus der Beschreibung der Ausführungsbeispiele. Besonders vorteilhaft ist, daß der Schlepperführer nach wie vor jeden beliebigen möglichen Sollwert vorgeben kann, daß das Anbaugerät die eingestellte Lage dann aber ohne Einschwing- und AusSchwingvorgänge beibehält.

Bei allen Ausführungsbeispielen wird die Bedienung des Arbeitsgeräts durch den Wegfall der einzelnen Einstellelemente für die Totzone und die Mischung stark vereinfacht. Weiter werden Fehleinstellungen vermieden. Beim dritten und beim vierten Ausführungsbeispiel wird in vorteilhafter Weise ein Regelverhalten wie bei der Mischregelung erzielt, es erfolgt aber keine Tiefenveränderung durch die Mischverstellung wie bei einer reinen Regelung des Mischverhältnisses. Das vierte Ausführungsbeispiel bringt außerdem den Vorteil, daß auf eine analoge Lagemessung verzichtet wer den kann ·

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Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild zu einem Regelsystem, bei dem die Totzone angepaßt wird, Figur 2 eine Anpassung der Lagezumischung; Figur 3 ist ein Blockschaltbild eines Regelsystems mit einer Vorausabschaltung in Abhängigkeit von der Lageänderung und Figur k ein Blockschaltbild eines Regelsystems mit einer Vorausabschaltung in Abhängigkeit von der Schaltdauer .

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Regelsystem. Ein Ackerboden 11 soll mit einem Pflug 12 bearbeitet werden. Die Zugkraft, die der Pflug 12 auf den nicht eingezeichneten Schlepper ausübt, wird mit Hilfe eines Kraftaufnehmers 13 gemessen. Die Arbeitstiefe des Pflugs 12 ist mit einem Hubwerk lh einstellbar, das über ein Ventil oder über Ventile 15 eines nicht eingezeichneten Hydrauliksystems betätigbar ist. Mit dem Hubwerk lh steht ein Lageaufnehmer l6 in Wirkungsverbindung. Die Ventile 1? sind mit Hilfe eines Reglers 17 steuerbar. Dem Regler 17 ist ein Sollwertgeber l8 vorgeschaltet. Weiter ist ein Mischsteller 19 vorgesehen, dessen Ausgang ebenfalls mit dem Regler 17 verbunden ist. Eingangsseitig ist der Mischsteller 19 an den Kraftaufnehmer 13 und den Lageaufnahmer l6 angeschlossen.

Der Regler 17 umfaßt eingangsseitig einen Komparator und ausgangsseitig einen Verstärker 22. Zwischen den Komparator 21 und den Verstärker 22 ist ein Totzonesteller

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23 geschaltet. Im Regler 17 ist dazu noch eine Schalthäufigkeit-Auswertestufe 2k vorgesehen. Der Eingang der Schalthäufigkeit-Auswertestufe 2k ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Ausgang des Reglers 17 verbunden, der Ausgang der Schalthäufigkeit-Auswertestufe 2k liegt an einem Eingang des Totzonestellers 23.

Beim ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 wird mit Hilfe der Schalthäufigkeit-Auswertestufe 2k die mittlere Schalthäufigkeit, also die Regelfrequenz,des Reglers 17 ausgewertet. Die Auswertung wird beispielsweise in einem Zeitraum von zehn bis dreißig Sekunden vorgenommen. Ist die Schalthäufigkeit zu groß, dann wird der Totzonensteller 23 so gesteuert, daß die Totzone des Reglers 17 größer wird. Ist die Schalthäufigkeit zu klein, wird die Totzone des Reglers 17 verkleinert.

Als Soll-Regelfrequenz wird üblicherweise eine Frequenz von etwa ein Hertz angestrebt, sie kann aber auch anders eingestellt sein. Weiter ist es möglich, die Soll-Regelfrequenz verstellbar zu machen. Die Verstellung der Breite der Totzone kann in Abhängigkeit von der Regelfrequenz, also der Schalthäufigkeit, analog oder in einigen Stufen erfolgen.

Im zweiten Ausführungsbeispiel nach Figur 2 und bei den folgenden Ausführungsbeispielen sind jeweils gleiche Systembauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel nach Figur 1 versehen.

Im zweiten Ausführungsbeispiel, das in Figur 2 dargestellt ist, dient als eine Regelgröße nicht die mit einer Schalthäufigkeit-Auswertestufe 2k ermittelte

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Schalthäufigkeit, sondern die mit Hilfe einer Lageänderung- Auswerte stufe 25 ermittelte Lageänderung des nicht eingezeichneten Anbaugeräts. Die Lageänderung-Auswertestufe 25 ist dazu eingangsseitig an einen Ausgang des Lageaufnehmers l6 und ausgangsseitig an einen Eingang des Mischstellers 19 angeschlossen·

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Regelsystems wird die Amplitude der durch den Lageaufnehmer l6 gemessenen Lageänderung des Anbaugeräts bei den einzelnen Regelvorgangen ermittelt. Ist die Lageänderung zu groß, wird ein größerer Anteil des Ausgangssignals des Lageaufnehmers l6 zugemischt; dies wird über die Lageänderung-Auswertestufe 25 ermöglicht. Die Lageänderung-Auswertestufe 25 steuert das Mischverhältnis des Mischstellers 19· Als Soll-Lageänderung wird etwa fünf Prozent des Lagebereichs angestrebt. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Änderung der Lagezumischung ebenfalls analog oder in einigen Stufen erfolgen.

Im dritten Ausführungsbeispiel nach Figur 3 ist die Lageänderung-Auswertestufe 25 eingangsseitig wieder an den Lageaufnehmer l6, ausgangsseitig aber direkt an einen Eingang des Reglers 17 angeschlossen.

Mit dem dritten Ausführungsbeispiel wird eine ähnliche Wirkung erzielt wie beim zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem die Lagezumischung angepaßt wird. Die ähnliche Wirkung beim dritten Ausführungsbeispiel wird dadurch erreicht, daß in Abhängigkeit von der Lage änderung die durch den Lageaufnehmer Io ermittelt und durch die Lageänderung-Auswertestufe 25 ausgewertet wird, nach

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dem Einschalten bei den einzelnen Regelvorgängen eine Abschaltschwelle des Reglers 17 verändert wird. Erfindungsgemäß erfolgt das Abschalten um so früher, je größer die Lageänderung ist. Beim dritten Ausführungsbeispiel ist also eine Vorausabschaltung in Abhängigkeit von der Lageänderung verwirklicht.

Das vierte Ausführungsbeispiel, in Figur k skizziert, betrifft eine Vorausabschaltung in Abhängigkeit von der Schaltdauer im Regler 17· Dazu ist im Regler 17 eine Schaltdauer-Auswertestufe 26 vorgesehen. Die Schaltdauer-Auswertestufe 26 ist eingangsseitig mit einem Ausgang des Totzonestellers 23 und ausgangsseitig mit einem weiteren Eingang des Totzonestellers 2 3 verbund en·

Beim vierten Ausführungsbeispiel wird die im Regler 17 vorhandene Abschaltschwelle in Abhängigkeit von der Dauer des einzelnen Schaltvorgangs nach dem Einschalten verändert. Das Abschalten erfolgt um so früher, je langer die Einschaltdauer ist.

Beim vierten Ausführungsbeispiel ist ein Lageaufnehmer l6 nicht mehr vorgesehen. Damit entfällt auch ein Mischsteller 19· Dies führt zu einer weiteren Vereinfachung des Regelsystems.

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Claims

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27. August 1983 ch/dö

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Regelsystem für Hubwerke an landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten

Patentansprüche

1. Regelsystem für Hubwerke an landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten, insbesondere für Anbaugeräte an Ackerschleppern, mit einem Steller für die Totzone des Reglers - Totzonesteller - und einem Steller für die Mischung des von einem Kraftaufnehmer in Abhängigkeit von der auf das Arbeitsgerät wirkenden Zugkraft abgegebenen Signals und von einem Lageaufnehmer in Abhängigkeit von der Lage des Hubwerks im Vergleich zum Arbeitsgerät abgegebenen Signals im

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Regler - Mischsteller - , dadurch gekennzeichnet , daß über eine dem Totzonesteller (25) nachgeschaltete Schalthäufigkeit-Auswertestufe (24) mit Hilfe des Totzonestellers (23) die Breite der Totzone in Abhängigkeit von der Schalthäufigkeit des Reglers (17) verstellbar ist.

2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei hoher Schalthäufigkeit die Totzone des Reglers (17) vergrößert und bei geringer Schalthäufigkeit verkleinert wird.

3. Regelsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Totzone - analog und/oder in Stufen - einstellbar ist.

km Regelsystem für Hubwerke an landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten, insbesondere für Anbaugeräte an Ackerschleppern, mit einem Steller für die Totzone des Reglers - Totzonesteller - und einem Steller für die Mischung des von einem Kraftaufnehmer in Abhängigkeit der auf das Arbeitsgerät wirkenden Zugkraft abgegebenen Signals und von einem Lageaufnehmer in Abhängigkeit von der Lage des Hubwerks im Vergleich zum Arbeitsgerät abgegebenen Signals im Regler - Mischsteller -, dadurch gekennzeichnet daß über eine dem Lageaufnehmer (l6) nachgeschaltete Lageänderung-Auswertestufe (25) mit Hilfe des Mischstellers (19) der Anteil des der Zugkraft entsprechenden Signalanteils (13) im Verhältnis zu dem der Hubwerklage entsprechenden Signalanteils (16) in Abhängigkeit von der Amplitude des Ausgangssignals des Lageaufnehmers (l6) gesteuert wird.

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5. Regelsystem nach Anspruch ^t₁ dadurch gekennzeichnet, daß bei großer Lageänderung ein höherer Zuganteil und bei kleinerer Lageänderung ein geringerer Zuganteil zugemischt wird.

6. Regelsystem nach Anspruch 5j dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Mischverhältnisses - analog und/oder in Stufen - einstellbar ist.

7. Regelsystem für Hubwerke an landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten, insbesondere für Anbaugeräte an Ackerschleppern, mit einem Steller für die Totzone des Reglers - Totzonensteller - , einem Steller für die Mischung des von einem Kraftaufnehmer in Abhängigkeit von der auf das Arbeitsgerät wirkenden Zugkraft abgegebenen Signals und von einem Lageaufnehmer in Abhängigkeit von der Lage des Hubwerks im Vergleich zum Arbeitsgerät abgegebenen Signals im Regler - Mischsteiler - und mit einer im Regler wirksamen Abschaltschwelle, dadurch gekennzeichnet , daß über eine dem Lageaufnehmer (l6) nachgeschaltete Lageänderung-Auswertestufe (25) die Abschaltschwelle in Abhängigkeit von der Amplitude des Ausgangssignals des Lageaufnehmers (l6) gesteuert wird.

8. Regelsystem nach Anspruch 7j dadurch gekennzeichnet, daß bei großer Lageänderung die Abschaltschwelle heruntergesetzt und bei kleiner Lageänderung heraufgesetzt wird.

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9. Regelsystem für Hubwerke an landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten, insbesondere für Anbaugeräte an Ackerschleppern, mit einem Steller für die Totzone des Reglers - Totzonesteller -, einem Kraftaufnehmer zur Abgabe eines von der auf das Arbeitsgerät wirkenden Zugkraft abhängigen Signals und mit einer im Regler wirksamen Abschaltschwelle, dadurch gekennzeichnet , daß über eine dem Totzonesteller (23) nachgeschaltete Schaltdauer-Auswertestufe (26) die Abschaltschwelle nach dem Einschalten in Abhängigkeit von der Dauer des einzelnen Schaltvorgangs gesteuert wird.

10. Regelsystem nach Anspruch 9i dadurch gekennzeichnet, daß bei einer langen Einschaltdauer das Abschalten früher und bei einer kurzen Einschaltdauer später erfolgt.

11. Regelsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl der Regelverfahren gleichzeitig Anwendung findet.