DE3342006C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Regelsystem nach der Gattung des Hauptanspruchs oder eines der Nebenansprüche. Systeme zum Steuern von Hubwerken von Landmaschinen sind üblicherweise mit einem Kraftaufnehmer und einem Lageaufnehmer sowie mit einem Sollwertsteller und einem Mischsteller 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 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 Schlepper­ führers gesteuert.

Aus der DE-OS 23 38 892 ist eine elektrische Regel- und Steuereinrichtung für hydrau­ lische 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 Anbau­ gerät 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 Regel­ differenz wirksam werden. Die Schwellwertstufen steuern besondere Elektromagnetventile, die die hydraulische Hubvorrichtung in die jeweils entgegen­ gesetzte Bewegungsrichtung steuern. Diese Regel- und Steuereinrichtung kann zwar in vorteilhafter Weise jedes Überschwingen des Anbaugeräts bereits im Ent­ stehen 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 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 vonein­ ander ermittelt und nach Maßgabe eines Sollwerts mit­ einander gemischt. Nach dem Willen des Schlepper­ führers 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 Mischungsver­ hältnis geändert werden, ohne daß dabei eine Lage­ veränderung auftritt. Auch diese Einrichtung erfordert einen verhältnismäßig hohen Aufwand an zusätzlichen elektronischen Bauteilen, ohne daß Ausschwingvorgänge völlig unterdrückt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Regelsystem auf mög­ lichst einfache Weise so auszubilden, daß Ein- und Ausschwingvor­ gänge stärker reduziert werden und dadurch eine stabilere Arbeits­ weise erzielt wird, wobei das Regelsystem automatisch und fort­ laufend an die Arbeitserfordernisse anzupassen ist und dabei die In­ formation darüber, ob und inwieweit eine solche Anpassung erforder­ lich ist, gegebenenfalls aus dem Verhalten des Regelsystems selbst gewonnen werden soll.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichen des Haupt­ anspruchs oder eines Nebenanspruchs.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch und in den Nebenansprüchen angegebenen Regelsystems möglich. Beson­ ders vorteilhaft ist, daß der Schlepperführer nach wie vor jeden be­ liebigen möglichen Sollwert vorgeben kann, daß das Anbaugerät die eingestellte Lage dann aber ohne Einschwing- und Ausschwingvorgänge beibehält. Dabei werden die Totzone des Reglers und das Mischungs­ verhältnis von Zugkraftanteil und Lageanteil automatisch an die Ar­ beitserfordernisse angepaßt und damit das Regelsystem ständig adap­ tiv optimiert.

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 ver­ mieden. Beim dritten und beim vierten Ausführungsbeispiel wird in vorteilhafter Weise ein Regelverhalten wie bei der Mischregelung er­ zielt, es erfolgt aber keine Tiefenveränderung durch die Mischver­ stellung wie bei einer reinen Regelung des Mischverhältnisses. Das vierte Ausführungsbeispiel bringt außerdem den Vorteil, daß auf eine analoge Lagemessung verzichtet werden kann.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild zu einem Regelsystem, bei dem die Totzone angepaßt wird, Fig. 2 zeigt eine Anpassung der Lagezumischung; Fig. 3 ist ein Blockschaltbild eines Regelsystems mit einer Voraus­ abschaltung in Abhängigkeit von der Lageänderung und Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Regelsystems mit einer Vorausabschaltung in Abhängigkeit von der Schalt­ dauer.

Fig. 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 ge­ messen. Die Arbeitstiefe des Pflugs 12 ist mit einem Hubwerk 14 einstellbar, das über ein Ventil oder über Ventile 15 eines nicht eingezeichneten Hydrauliksystems betätigbar ist. Mit dem Hubwerk 14 steht ein Lageauf­ nehmer 16 in Wirkungsverbindung. Die Ventile 15 sind mit Hilfe eines Reglers 17 steuerbar. Dem Regler 17 ist ein Sollwertgeber 18 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 Lage­ aufnahmer 15 angeschlossen.

Der Regler 17 umfaßt eingangsseitig einen Komparator 21 und ausgangsseitig einen Verstärker 22. Zwischen den Komparator 21 und den Verstärker 22 ist ein Totzonesteller 23 geschaltet. Im Regler 17 ist dazu noch eine Schalt­ häufigkeit-Auswertestufe 24 vorgesehen. Der Eingang der Schalthäufigkeit-Auswertestufe 24′ ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Ausgang des Reglers 17 ver­ bunden, der Ausgang der Schalthäufigkeit-Auswertestufe 24 liegt an einem Eingang des Totzonestellers 23.

Beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird mit Hilfe der Schalthäufigkeit-Auswertestufe 24 die mittlere Schalthäufigkeit, also die Regelfrequenz des Reglers 17 ausgewertet. Die Auswertung wird beispielsweise in einem Zeitraum von zehn bis dreißig Sekunden vorge­ nommen. Ist die Schalthäufigkeit zu groß, dann wird der Totzonesteller 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 Fig. 2 und bei den folgenden Ausführungsbeispielen sind jeweils gleiche Systembauteile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 versehen.

Im zweiten Ausführungsbeispiel, das in Fig. 2 dar­ gestellt ist, dient als eine Regelgröße nicht die mit einer Schalthäufigkeit-Auswertestufe 24 ermittelte Schalthäufigkeit, sondern die mit Hilfe einer Lage­ änderung-Auswertestufe 25 ermittelte Lageänderung des nicht eingezeichneten Anbaugeräts. Die Lageänderung- Auswertestufe 25 ist dazu eingangsseitig an einen Aus­ gang des Lageaufnehmers 16 und ausgangsseitig an einen Eingang des Mischstellers 19 angeschlossen.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsge­ mäßen Regelsystems wird die Amplitude der durch den Lageaufnehmer 16 gemessenen Lageänderung des Anbau­ geräts bei den einzelnen Regelvorgängen ermittelt. Ist die Lageänderung zu groß, wird ein größerer Anteil des Ausgangssignals des Lageaufnehmers 16 zugemischt; dies wird über die Lageänderung-Auswertestufe 25 ermöglicht. Die Lageänderung-Auswertestufe 25 steuert das Misch­ verhältnis 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 Fig. 3 ist die Lageänderung-Auswertestufe 25 eingangsseitig wieder an den Lageaufnehmer 16, 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 Lageänderung die durch den Lageaufnehmer 16 ermittelt und durch die Lageänderung-Auswertestufe 25 ausgewertet wird, nach 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 Aus­ führungsbeispiel ist also eine Vorausabschaltung in Abhängigkeit von der Lageänderung verwirklicht.

Das vierte Ausführungsbeispiel, in Fig. 4 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 ausgangs­ seitig mit einem weiteren Eingang des Totzonestellers 23 verbunden.

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

Beim vierten Ausführungsbeispiel ist ein Lageauf­ nehmer 16 nicht mehr vorgesehen. Damit entfällt auch ein Mischsteller 19. Dies führt zu einer weiteren Vereinfachung des Regelsystems.

Claims (8)

1. Regelsystem für Hubwerke an landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten, insbesondere für Anbaugeräte an Ackerschleppern, mit einem Steller für die Totzone des Reglers - Totzonesteller -, dadurch gekenn­ zeichnet, daß über eine dem Totzonesteller (23) nachgeschaltete Schalthäufigkeit-Auswertestufe (24) mit Hilfe des Totzonestellers (23) die Breite der Totzone in Abhängigkeit von der Schalthäufigkeit des Reglers (17) so verstellbar ist, daß bei hoher Schalthäufigkeit die Totzone des Reglers (17) vergrößert und bei geringer Schalt­ häufigkeit verkleinert wird.

2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung der Totzone - analog und/oder in Stufen - einstellbar ist.

3. Regelsystem für Hubwerke an landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten, insbesondere für Anbaugeräte an Ackerschleppern, mit einem Steller für die Mischung des von einem Kraftaufnehmer in Abhängigkeit der auf das Arbeitsgerät wirkenden Zugkraft abgegebenen Signals und des von einem Lageaufnehmer in Abhängigkeit von der Lage des Hubwerks im Vergleich zum Arbeitsgerät abgegebenen Signals im Regler - Misch­ steller -, dadurch gekennzeichnet, daß über eine dem Lageaufnehmer (16) nachgeschaltete Lageänderung-Auswertestufe (25) mit Hilfe des Mischstellers (19) der Anteil des der Zugkraft entsprechenden Signalanteils (13) im Verhältnis zu dem der Hubwerklage entsprechen­ den Signalanteils (16) in Abhängigkeit von der Amplitude des Ausgangs­ signals des Lageaufnehmers (16) so gesteuert wird, daß bei großer Lageänderung ein höherer Lageanteil und bei kleinerer Lageänderung ein geringerer Lageanteil zugemischt wird.

4. Regelsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Mischverhältnisses - analog und/oder in Stufen - ein­ stellbar ist.

5. Regelsystem für Hubwerke an landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten, insbesondere für Anbaugeräte an Ackerschleppern, mit einer im Regler wirksamen Abschaltschwelle, dadurch gekennzeichnet, daß über eine dem Lageaufnehmer (16) nachgeschaltete Lageänderung-Auswertestufe (25) die Abschalteschwelle in Abhängigkeit von der Amplitude des Ausgangssignals des Lageaufnehmers (16) so gesteuert wird, daß bei großer Lageänderung die Abschaltschwelle heruntergesetzt und bei kleiner Lageänderung heraufgesetzt wird.

6. Regelsystem für Hubwerke an landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regler (17) ein Steller (19) für die Mischung des von einem Kraftaufnehmer (13) in Abhängigkeit von der auf das Arbeitsgerät (12) wirkenden Zugkraft abgegeben Signals und des von einem Lageaufnehmer (16) in Abhängig­ keit von der Lage des Hubwerks (14) im Vergleich zum Arbeitsgerät (12) abgegebenen Signals im Regler - Mischsteller (19) - vorgeschal­ tet ist.

7. Regelsystem für Hubwerke an landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten, insbesondere für Anbaugeräte an Ackerschleppern, mit einem Steller für die Totzone des Reglers - Totzonesteller -, einem Istwertauf­ nehmer, insbesondere Kraftaufnehmer, zur Abgabe eines von der auf das Arbeitsgerät wirkenden Größe, insbesondere Zugkraft, abhängigen Signals und mit einer im Regler wirksamen Abschaltschwelle, dadurch gekennzeichnet, daß über eine dem Totzonesteller (23) nachgeschal­ tete Schaltdauer-Auswertestufe (26) die Abschaltschwelle nach dem Einschalten in Abhängigkeit von der Dauer des einzelnen Schaltvor­ gangs so gesteuert wird, daß bei einer langen Einschaltdauer das Ab­ schalten früher und bei einer kurzen Einschaltdauer später erfolgt.

8. Regelsystem für Hubwerke an landwirtschaftlichen Arbeitsgeräten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es wenigstens mit einem der Regelsysteme nach Anspruch 3, 5 oder 7 kombiniert ist.