DE3343895A1

DE3343895A1 - Vorrichtung zur steuerung des verhaltens eines von einer landwirtschaftlichen maschine geschleppten geraets

Info

Publication number: DE3343895A1
Application number: DE19833343895
Authority: DE
Inventors: Alfredo 41100 Modena Cevolini
Original assignee: Fiat Trattori SpA
Current assignee: Fiat Trattori SpA
Priority date: 1982-12-09
Filing date: 1983-12-05
Publication date: 1984-06-14
Anticipated expiration: 2003-12-06
Also published as: IT8203615A0; FR2537379A1; IT1157479B; ES8406837A1; GB8332008D0; FR2537379B1; ES527926A0; GB2133557A; DE3343895C2; GB2133557B

Description

PRINZ, LElSER₁₅-BiJNKEA PARTMER

Patentanwälte »,European Patent Attorneys* 33A3895

München Stuttgart

FIAT TRATTORI S.p.A. 5. Dezember 1933

Via Pico della Mirandola, 72
41100 Modena / Italien

Unser Zeichen: F 964

Vorrichtung zur Steuerung des Verhaltens eines von einer landwirtschaftlichen Maschine geschleppten Geräts

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Verhaltens eines von einer landwirtschaftlichen Maschine geschleppten Gerätes.

Eine solche Vorrichtung ermöglicht es in an sich bekannter Weise, die auf die Geräteankopplung einwirkenden Kräfte zu erfassen, um eine automatische Steuerung des Verhaltens oder der Funktion des Gerätes zu ermöglichen, die ihrerseits eine Optimierung der landwirtschaftlichen Maschine gestattet, insbesondere eine optimale Verteilung der von der Maschine aufgebrachten Leistung auf ihre verschiedenen Funktionen, nämlich Schleppen, Heben und Positionieren des Geräts in der erforderlichen Tiefe in der Bodenfurche.

Derzeit sind im wesentlichen drei Arten von Vorrichtungen im Gebrauch, die durch die Art des verwendeten Detektorelements zur Erfassung der Verbiegung einer Biegestange

bestimmt sind. Die erste Art von Vorrichtung enthält eine Biegestange, die auf der Rückseite der landwirtschaftlichen Maschine angeordnet und über zwei Streben an das Gerät angeschlossen ist. Unter der Wirkung der im Betrieb von dem Gerät ausgeübten Kräften wird diese Stange deformiert, und diese Deformierung wird durch einen mechanischen Meßwertgeber mit einem mechanischen Element erfaßt, welches ein Verlagerungssignal erzeugt, das von der Deformierung der Biegestange abhängt, wobei ^O dieses Verlagerungssignal über eine Kopplung zu einem Steuersystem gelangt, das im allgemeinen hydraulisch ausgebildet ist. Das Steuersystem steuert das Anheben oder Absenken des Geräts bzw. das "Verhalten" desselben unter Berücksichtigung der gewünschten Arbeitstiefe, der Bodenbeschaffenheit und der Leistung der landwirtschaftlichen Maschine.

Bei der zweiten Art von Vorrichtung wird anstelle eines mechanischen Elements ein elektronisches Element verwen-_ΟΛ det, das über einen elektronischen Meßwertgeber die Verbiegung der Biegestange bestimmt und ein entsprechendes elektrisches Signal an ein Steuersystem abgibt, das folglich mit einem elektromechanischen Wandler versehen ist.

_nr- Bei der dritten Art von Vorrichtung wird anstelle des Zo

elektrischen oder mechanischen Elementes ein elektrischer Stromkreis angewendet, der eine Mehrzahl von resistiven Elementen enthält, welche an einem Teil der Biegestange befestigt sind. Diese resistiven Elemente sind aus einem

Material geschaffen, dessen elektrischer Widerstand pro-30

portional zur Dehnung oder Kontraktion des Elementes ist.

Ein solcher elektrischer Stromkreis gibt ein elektrisches Signal an das Steuersystem ab, welches der Dehnung oder Kontraktion der resistiven Elemente entspricht und infolgedessen eine Funktion der Verbiegung der Biegestange ist. 35

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Die oben beschriebenen Vorrichtungen weisen verschiedene schwerwiegende Mangel auf. Die Vorrichtungen erster Art, also solche mit mechanischen Elementen zur Erfassung der Deformierung der Biegestange, haben insofern eine begrenzte Empfindlichkeit, als die mechanischen Meßwertgeber keine kleinen Deformierungen der Biegestange feststellen können. Infolgedessen unterliegt die Biegestange, • da sie so stark deformiert werden muß, daß diese Deformierung durch den mechanischen Meßwertgeber erfaßt werden kann, einem hohen Verschleiß und muß daher, um ihren Bruch zu vermeiden, aus einem geeignet bearbeiteten Material geschaffen werden, das infolgedessen sehr teuer ist. Normalerweise treten Relativverschiebungen zwischen der Biegestange und dem Fahrgestell der Maschine auf, wodurch auch Meßfehler erzeugt werden. Ferner erfolgt bei solchen Vorrichtungen die Übertragung des Meßsignals mit geringer Geschwindigkeit, da die Kopplung mit mechanischer Flexibilität behaftet ist. Infolgedessen hat das Steuersystem von derartigen Vorrichtungen eine geringe Ansprechgeschwindigkeit. Da das Verlagerungssignal durch ein mechanisches Element erfaßt wird, treten ferner Schwierigkeiten hinsichtlich der verzerrungsfreien Verstärkung dieses Signals auf. Schließlich verursachen derartige Vorrichtungen hohe Herstellungskosten, und zwar wegen der erforderlichen Präzision der Bearbeitung ihrer Bestandteile, wegen der hohen Qualitätsansprüche, die an die verwendeten Werkstoffe gestellt werden, und wegen der schwierigen Wärmebehandlung der Biegestange.

QQ Vorrichtungen der zweiten Art, also solche mit einem elektronischen Element zur Erfassung der Deformierungen der Biegestange, weisen zwar gewisse Vorteile auf, zum Beispiel hinsichtlich der konstruktiven Einfachheit und der Ansprechgeschwindigkeit, sind jedoch auch mit mehreren

oc Mangeln der Vorrichtungen erster Art behaftet. Ferner benötigen diese Vorrichtungen eine systematische und umfang-

reiche Wartung, da sie empfindlich auf die Umgebungsbedingungen ansprechen, zum Beispiel die Anwesenheit von Feuchtigkeit und Schlamm, in dem landwirtschaftliche Maschinen oft arbeiten müssen. Ferner sind elektronische Elemente empfindlich gegen Vibrationen und Stöße, die von der Maschine ausgehen, sowie gegen elektromagnetische Störungen, die von dem Wechselstromgenerator in die Elektronik gelangen. Das der Deformierung entsprechende elektrische Signal wird durch Reibung zwischen dem Lager der

!Q Biegestange und dieser und durch deren Nichtlinearität verzerrt. Schließlich ist es mit solchen Vorrichtungen nicht möglich, eine Information über die verschiedenen Kraftkomponenten zu erhalten, also über die Kraftkomponenten, die parallel zur Vorschubrichtung des Geräts bzw.

ic senkrecht zur Achse der Biegestange sind.

Vorrichtungen der dritten Art, das heißt solche mit resistiven dehnbaren Elementen, sind zwar technologisch gegenüber den Vorrichtungen der ersten und der zweiten Art

__ bereits im Vorteil, sind jedoch noch mit verschiedenen Mängeln behaftet, die mit der erst in jüngerer Zeit erfolgten Einführung von derartigen dehnbaren Elementen zu erklären sind. Insbesondere sind diese dehnbaren Elemente äußerst empfindlich und müssen daher mit einem Schutzsystem versehen sein, das den derzeit verwendeten über-

legen ist. Ferner müssen erhebliche Schwierigkeiten bei der Anbringung dieser Elemente an der Biegestange überwunden werden, und zwar insofern, als letztere vor dem Zusammenbau wärmebehandelt (gehärtet) wird. Die Arbeitsstufen der Härtung der Biegestange sind nicht mit dem Auf-30

bringen von dehnbaren Elementen vereinbar, also mit jeglicher Art von anschließender Oberflächenbearbeitung, die aber für das Aufbringen der dehnbaren Elemente erforderlich wäre.

Relativverschiebungen zwischen der Biegestange und ihren Lagern führen zu mechanischer Hysteresis und der Erzeugung

von elektrischen Störsignalen. Ferner führt der Zusammenbau der Vorrichtung zu hohen Kosten, ebenso wie die Biegestange selbst, insbesondere aufgrund ihres hohen Gewichts und der Behandlungen, denen sie unterzogen werden muß.

Schließlich ist aufgrund der Empfindlichkeit der dehnbaren Elemente, der Länge und des Gewichtes der Stange der Transport derselben im Verlauf der verschiedenen Behandlungen und bei der Montage umständlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Steuerung des Verhaltens eines von einer Landwirtschaftlichen Maschine geschleppten Gerätes zu schaffen, die von den oben beschriebenen Mangeln frei ist, von einfacher Konstruktion ist, die leicht montiert und gewartet werden kann und nur geringe Herstellungskosten verursacht.

Durch die Erfindung wird eine Vorrichtung zur Steuerung des Verhaltens eines von einer landwirtschaftlichen Maschine geschleppten Gerätes geschaffen, die wenigstens

2Q eine Koppelstange zwischen dem Gerät und einer an dem Chassis der Maschine befestigten Biegestange sowie wenigstens einen die Koppelstange mit einem Steuersystem verbindenden Hebel umfaßt und dadurch gekennzeichnet ist, daß das Steuersystem einen elektrischen Stromkreis enthält, der die Bewegung des Hebels mittels eines mechanischen und/oder hydraulischen Elements steuert, daß der elektrische Stromkreis wenigstens ein resistives Element enthält, das an einem zentralen Teil eines Stabes befestigt ist, der in einem axialen Hohlraum der Biegestange untergebracht ist, _ welcher sich bis in die Nähe ihrer beiden einander gegenüberliegenden Enden erstreckt, und daß der Stab an seinen zwei Enden im Inneren des Hohlraumes derart festgelegt ist, daß im Betrieb die auf das Gerät ausgeübte Zugkraft eine Auslenkung oder Verbiegung der Biegestange und des zentralen Teils des Stabes verursacht und eine Dehnung beziehungs-

weise Kontraktion des resistiven Elementes auftritt, das

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aus einem Material gebildet ist, dessen elektrischer Widerstand proportional zu seiner Deformierung ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von zwei Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung/ auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Teils einer land- IQ wirtschaftlichen Maschine, die mit der Vorricht

ung ausgestattet ist;

Fig. 2 einen Teilschnitt der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung; und

Fig. 3 einen Teilschnitt einer anderen Ausführungsform.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Steuerung des Verhaltens _on bzw. der Funktion eines (nicht dargestellten) Geräts oder Werkzeugs, das von einer landwirtschaftlichen Maschine 2 geschleppt wird, allgemein mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Diese Vorrichtung 1 enthält zwei zylindrische Biegestangen 3, die jeweils in einem hohlzylindrischen

Element 4 aufgenommen sind, welches an einem Ende, zum 25

Beispiel durch Schrauben, an einem Fahrgestell 5 der Maschine 2 befestigt ist, zum Beispiel an deren Getriebegehäuse.

Das Fahrgestell oder Chassis 5 weist zwei parallele Seitenwände 6 auf, aus denen die Elemente 4 koaxial herausragen. Bei den derzeit auf dem Markt befindlichen Vorrichtungen ist die Biegestange ein einziges Teil; bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist aber der mittlere Teil

der Biegestange nicht erforderlich, so daß zwei Biege-35

stangen 3 verwendet werden, welche den einander gegenüberliegenden Endteilen der früher verwendeten Biegestange

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entsprechen. Die Vorrichtung 1 enthält zwei untere Koppelstangen oder -arme 7, durch die die Biegestangen 3 an das Gerät angekoppelt sind. Ein (nicht dargestelltes) Steuersystem steuert die Verdrehung von zwei oberen Koppelarmen'oder Hebeln. 8 um eine (nicht dargestellte)

Stange herum, die in dem Fahrgestell 5 parallel zu den Biegestangen 3 und oberhalb derselben gelagert ist. Zwischen den Koppelarmen 7 und 8 sind zwei Verbindungsstreben 11 angeordnet, die jeweils schwenkbar an dem zen- ^q tralen Teil einer Koppelstange 7 bzw. an dem freien Ende eines Hebels■3 angreifen.

Das in Fig. 2 gezeigte hohlzylindrische Element 4 weist ein (nicht dargestelltes) Ende auf, welches auf der Innen-. p. seite des Fahrgestells 5 an diesem befestigt ist; ferner besitzt es einen zentralen Teil 12, der aus dem Fahrgestell 5 herausragt, und einen Endbereich geringeren Durchmessers als der des Teils 12. Der im Inneren des hohlzylindrischen Elementes 4 gebildete Hohlraum besitzt einen Abschnitt 14,

der entsprechend dem zentralen Teil 12 ausgebildet ist, 20

einen Abschnitt 15 geringeren Durchmessers als der des Abschnitts 14 und von dem Endteil 13 entsprechender Gestalt, sowie einen Abschnitt 16, der zwischen die Abschnitte 14 und 15 eingefügt ist und einen geringeren Durchmesser als

der Abschnitt 15 aufweist. Der Abschnitt 16 ist entsprech-25

end dem Ende des zentralen Teils 12 gestaltet, der an den

Endteil 13 anschließt. Jede Biegestange 3 besitzt einen Endbereich 17, der in den Abschnitten 14 und 16 aufgenom- . men ist, einen zentralen Teil 18, der einen größeren Durchmesser als der Endbereich 17 aufweist und in dem Abschnitt 30

15 aufgenommen ist, sowie einen Endbereich 21, der einen geringeren Durchmesser als der zentrale Teil 18 aufweist und aus dem hohlzylindrischen Element 4 heraussteht. Zwisqhen dem zentralen Teil 18 und dem Endbereich 21 weist die Biegestange 3 einen Zwischenteil 22 auf, dessen Durch-

messer zwischen den Durchmessern der Teile 18 und 21 liegt.

An dem Endbereich 13 des hohlzylindrischen Elementes 4 ist mittels Schrauben 23 ein zylindrischer Deckel 24 befestigt,

• * # 1

dessen mittig hindurchführende Bohrung 25 den Zwischenteil 22 der Biegestange 3 aufnimmt. Die Bohrung 25 des Deckels 24 weist einen Durchmesser auf, der etwas größer als der des Zwischenteils 22 ist, so daß ein vorbestimmtes Spiel vorhanden ist, um zu gewährleisten, daß die Biegestange im Betrieb ohne Behinderung deformiert werden kann.

Jede untere Koppelstange 7 weist an jedem Ende eine hindurchführende Bohrung 26 zum Anschluß zwischen Biegestange 3 und dem anzukoppelnden Gerät sowie ein mittig angeordnetes, hindurchführendes Loch 27 auf, in das ein Zapfen 28 eingesetzt ist, auf dem das untere Ende der Verbindungsstrebe 11 schwenkbar angeschlossen ist. Eine der Bohrungen 26 ist mit dem Endbereich 21 der Biegestange 3 über eine auf den Endbereich 21 selbst aufgesetzte Gelenkkugel 31 und eine Gelenkpfanne 32 in Eingriff. Um ein Lösen des Endes der Koppelstange 7 von der Biegestange 3 zu verhindern, ist an dem Endbereich 21 ein Ring 33 befestigt, der eine gegen die Gelenkkugel 31 angelegte Schulter aufweist und durch eine Schraube 34 gesichert ist, welche durch zwei einander diametral gegenüberliegende Löcher 35 und 36 hindurchgeht, die im Ring 33 bzw. im Endbereich 21 gebildet sind, wobei auf den aus dem Ring 33 herausstehenden Teil der Schraube eine Mutter 37

2g aufgeschraubt ist. Ein Abstandsring 38 ist auf den Endbereich 21 der Biegestange 3 zwischen Gelenkkugel 31 und Deckel 24 aufgesetzt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist die Biegestange 3 _on einen zylindrischen Hohlraum 41 auf, der koaxial mit dieser Biegestange 3 ist und sich über die gesamte Länge derselben erstreckt, mit Ausnahme desjenigen Teiles des Endbereiches 21, wo der Ring 33 aufgesetzt ist. Der Hohlraum 41 weist einen ersten Abschnitt 42 auf, der ent-

_o_ sprechend dem Teil 17 ausgebildet ist; ferner weist er

einen zweiten Abschnitt 43 auf, der einen geringeren Durchmesser als der Abschnitt 42 besitzt und zwischen dem

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• · · * Λ β

Teil 17 und dem Teil 18 gebildet ist, sowie einen dritten Abschnitt 44, der einen kleineren Durchmesser als der Abschnitt 43 aufweist und entsprechend einem Bereich des mittleren Teils 18, nämlich dem Bereich 22, sowie einem Teil des Endbereiches 21 ausgebildet ist; und schließlich einen vierten Abschnitt 45, der einen kleineren Durchmesser als der Abschnitt 44 aufweist und entsprechend einem zentralen Bereich des Endbereiches 21 ausgebildet ist, der auf den Abschnitt 44 folgt und unmittelbar vor dem massiven Ende des Endbereichs 21 liegt.

Es wird weiter auf Fig. 2 Bezug genommen. Im Inneren der Biegestange 3 ist ein Stab 46 aufgenommen, an dem vier dehnbare resistive Elemente 47 befestigt sind, welche aus einem Material gebildet sind, dessen elektrischer Widerstand proportional zur Dehnung bzw. Kontraktion dieses Materials ist. Der Stab 46 ist an seinem einen Ende 48 mittels eines Klebers im Inneren des Abschnittes 43 befestigt und besitzt einen zentralen Teil 51, der in dem Abschnitt 44 aufgenommen ist und einen kleineren Durchmesser als dieser Abschnitt aufweist, und einen zweiten Endbereich 52, der mittels eines Klebers im Inneren des Abschnittes 45 befestigt ist. Die resistiven Elemente 47 sind in dem Endabschnitt 13 des Elements 4 gelagert. Je-

2g des resisitive Element 47 ist über ein elektrisches Kabel 53 mit einem Vorverstärker (nicht gezeigt) verbunden, der normalerweise in dem Abschnitt 42 der Biegestange 3 aufgenommen ist. Zu diesem Zweck weist der Endabschnitt 48 eine hindurchführende Bohrung 54 auf, welche die elektri-

_on sehen Kabel 53 aufnimmt und deren Achse parallel zu der

des Stabes 46 ist.

Die resistiven Elemente 47 sind paarweise parallel zueinander in vier Ebenen derart angebracht, daß sie, wie weiter unten ersichtlich wird, Kräfte erfassen, deren

Komponenten parallel bzw. senkrecht zu dem Boden sind.

-ve-

Das elektrische Steuersystem enthält einen elektrischen Stromkreis, an den die resistiven Elemente 47 angeschlossen sind/ sowie ein mechanisches und/oder hydraulisches Organ, das aufgrund der von dem elektrischen Stromkreis gelieferten elektrischen Signale die Koppelstangen 7 und folglich das geschleppte Gerät über die oberen Koppelarme 8 und die Verbindungsstreben 11 anhebt bzw. absenkt. Wie bereits erwähnt wurde, sind die resistiven Elemente 47 aus einem Material gebildet, dessen elektri- -^q scher Widerstand eine Funktion der Deformierung ist, denen die Elemente 47 im Gebrauch ausgesetzt werden. Die resistiven Elemente 47 können aus einem Metalldraht, einem Dickfilm oder aus einem Halbleiter gebildet sein. Allgemein wird die Verwendung von resistiven Elementen 47 bevorzugt, die vom Metalldrahttyp oder Halbleitertyp sind, da derartige Materialien verbreitet angewendet werden und daher leicht im Handel verfügbar sind.

Die aus Dickfilmen gebildeten resistiven Elemente 47 sind

noch im Entwicklungsstadium. Sie werden aus einem pasten-20

förmigen Gemenge auf Glas- und Metallteilchenbasis hergestellt, das auf einer Substratschicht, im allgemeinen auf Glasbasis, aufgebracht und erhitzt worden ist. Eine solche Substratschicht ermöglicht ein gutes Anhaften ohne Verschiebung der Elemente 47 auf dem Material, im allgemeinen 25

Stahl, aus dem der Stab 46 gebildet ist. Diese resistiven Elemente 47 sind ferner zur Verbindung mit den elektrischen Kabeln 53 mit Anschlüssen aus Edelmetall versehen. Der die Elemente 47 enthaltende elektrische Stromkreis kann auf

verschiedenste Weise ausgebildet sein, zum Beispiel als 30

sogenannte "Wheatstone"-Brücke oder dergleichen. Bei einer Biegedeformierung der Biegestange 3 tritt eine Dehnung (Kontraktion) eines Paares von Elementen 47 auf, die auf zwei parallelen Ebenen aufgebracht sind, während eine

Kontraktion (Dehnung) desjenigen Paares von Elementen 47 35

auftritt, die auf die anderen beiden parallelen Ebenen aufgebracht sind. Bei Anwendung einer Wheatstone-Brücke

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gelangen die daran anliegenden elektrischen Potentiale außer Gleichgewicht, wodurch ein elektrisches Signal entsteht, das an den Vorverstärker angelegt wird. Dieses elektrische Signal ist proportional zu der Kraft, die durch das geschleppte Gerät auf die Biegestange 3 ausgeübt wird. Die auf den zueinander senkrechten Ebenen aufgebrachten Elemente 47 können Bestandteile von zwei getrennten Schaltkreisen sein, von denen jeder ein eigenes elektrisches Signal erzeugt. Eine Verarbeitung dieser elektrischen Signale ermöglicht die Erfassung der horizontalen und vertikalen Kraftkomponenten in jeglicher Richtung, die in einer zur Achse der Biegestange 3 senkrechten Ebene liegt.

^g Das Steuersystem kann derart ausgelegt sein, daß für eine an dem Gerät angreifende Kraft, die einen vorbestimmten Wert überschreitet (der von der Leistung der Maschine 2 abhängt), der elektrische Stromkreis, welcher die Elemente 47 enthält, ein Anheben des Geräts durch das mechanische

2Q und/oder hydraulische Organ auslöst.

In Fig. 3 ist durch das Bezugszeichen 61 allgemein eine Vorrichtung zur Steuerung des Verhaltens eines (nicht dargestellten) Gerätes oder Werkzeugs, das von einer landet wirtschaftlichen Maschine 2 geschleppt wird, bezeichnet. Diese Vorrichtung 61 unterscheidet sich von der oben beschriebenen Vorrichtung 1 nur durch die unterschiedliche Ausbildung der Biegestangen und durch die unterschiedliche Art ihrer Befestigung an dem Fahrgestell 5. Die Vorrichtung

61 enthält zwei Biegestangen 62, von denen jede einen End-30

bereich 63 aufweist, der eine im wesentlichen prismatische

Form aufweist oder wenigstens eine Abflachung aufweist, durch welche ihre mittels Schrauben 64 erfolgende Befestig-• ung an der Rückseite 65 des Fahrgestells 5 ermöglicht wird.

Jede Biegestange 62 besitzt ferner einen zylindrischen 35

Zwischenteil 66 mit Stufen von abnehmendem Durchmesser sowie einen Endbereich 67, an dem das eine Ende der unteren

-vt- At,

Koppelstange 7 über eine Gelenkkugel 31 angelenkt ist.

Von dem Endbereich 63 erstreckt sich eine Platte 68 fort, die koplanar mit derjenigen Fläche des Endbereiches 63 ist, der an dem Fahrgestell 5 befestigt ist, wobei die Befestigung an diesem ebenfalls mittels Schrauben erfolgt.

Die Biegestange 62 weist einen sich über ihre gesamte Länge erstreckenden zylindrischen Hohlraum 71 auf, der koaxial mit den Teilen 66 und 67 ist. Dieser zylindrische Hohlraum 71 besitzt aufeinanderfolgend einen ersten Abschnitt 72, der entsprechend dem Teil 63 ausgebildet ist, einen zweiten Abschnitt 73, der einen kleineren Durchmesser als der Abschnitt 72 aufweist und entsprechend einem Teil 66 des Endbereiches 63 und einem Teil des Abschnittes 67 ausgebildet ist, einen dritten Abschnitt 74 von geringerem Durchmesser als der des Abschnittes 73 und einen vierten Abschnitt 75, dessen Durchmesser größer ist als der des Abschnittes 74 und der entsprechend demjenigen Teil des Teiles 67 ausgebildet ist, welcher mit dem diametral hindurchführenden Loch 36 versehen ist, um die Schraube 34 aufzunehmen, durch die der Ring 33 gesichert ist, welcher die an der Gelenkkugel 31 anliegende Schulter bildet. Im Inneren des zylindrischen Gehäuses ist ein Stab 77 aufgenommen, an dem die vier resistiven Elemente 47 in gleicher Weise wie für die Vorrichtung 1 beschrieben befestigt sind. Der Stab 77 weist einen Endbereich 78 auf, der in dem Abschnitt 72 aufgenommen ist, einen zentralen Bereich 81, der in dem Abschnitt 73 aufgenommen ist, und einen Endabschnitt 82, der in dem Abschnitt 74 aufgenommen ist.

Wie bei dem Stab 46 müssen auch die Endabschnitte 78 und 82 des Stabes 77 sicher in dem Hohlraum 71 befestigt sein. Bei dieser Ausführungsform wird gegenüber einer Befestigung gg durch Klebemittel eine mechanische Befestigung bevorzugt. Der Endbereich 78 weist einen zylindrischen Kopf 83 auf, der an dem Teil 63 der Biegestange 62 durch eine Mehrzahl

BAD

von Schrauben 84 befestigt ist, während der Endbereich eine zylindrische Ausnehmung 85 aufweist, in die eine Kugel 86 eingepreßt wird, so daß die zylindrische Oberfläche des Endbereiches 82 gegen die Innenwandung des Hohlraums gepreßt wird, um eine sichere Befestigung zu erreichen.

Am äußeren Ende des Abschnittes 75 ist ein Sitz 87 für eine Verschlußplatte 88 ausgebildet.

Der Durchmesser des Teiles 81 des Stabes 77 ist geringer als der des Abschnittes 73. Die resistiven Elemente 47 sind an dem Teil 81 befestigt, der im Inneren des Abschnittes 73 aufgenommen ist, welcher in dem Teil 63 der Biegestange 62 gebildet ist. Diese resistiven Elemente sind durch elektrische Kabel 53 mit dem (nicht dargestellten)

2g Vorverstärker verbunden, der in einer Kammer 93 aufgenommen ist, welche durch die Wandung 65 des Fahrgestells 5, die Teile 63 der beiden Biegestangen 62, eine rückseitige Verschlußplatte zwischen den Teilen 63 und durch nicht dargestellte obere und untere Verschlußplatten begrenzt ist.

2Q Der Teil 78 und sein Kopf 83 sind infolgedessen mit einem Loch 95 versehen, durch welches hindurch die elektrischen Kabel 53 aus dem Hohlraum 71 herausgeführt werden können, um an den Vorverstärker angeschlossen zu werden. Dieselben Betrachtungen wie die zuvor bereits für die resistiven

„_ Elemente 47 der Vorrichtung 1 angestellten gelten auch für die resisitvien Elemente 47 der Vorrichtung 61, sowohl hinsichtlich der Materialien als auch hinsichtlich der Art ihrer Befestigung, und auch für die Schaltungsanordnung der elektronischen Schaltung, an die sie angeschlossen sind, sowie für das Steuersystem zum Steuern des mechanischen und/oder hydraulischen Organs.

Die Arbeitsweise der Vorrichtungen 1 und 61 ist dieselbe und wird im folgenden beschrieben.

Wenn die untere Koppelstange 7, die an die Geräteankopplung anschließt, eine Zugkraftkomponente auf die Biege-

* 4t

* W

stange 3 bzw. 62 überträgt, so tritt eine Auslenkung oder Verbiegung derselben auf. Diese mechanische Deformierung wird auf die Stäbe 46 bzw. 77 übertragen. Da dieee Stäbe starr an ihren Enden festgelegt sind, tritt in ihrem zentralen Bereich 51 bzw. 81 eine Biegung auf. Diese Biegung wird auf die resistiven Elemente 47 übertragen, die sich ausdehnen oder zusammenziehen, in Abhängigkeit von ihrer Lage, in der sie an diesem zentralen Bereich 51 bzw. 81 befestigt sind. Es ist daher ersichtlich, daß die resisti- ^q ven Elemente 47 ein elektrisches Signal in dem elektrischen Schaltkreis verursachen, an den sie angeschlossen sind, wobei dieses Signal proportional zur Verbiegung der Stäbe 4 6 bzw. 77 und folglich zu der Zugkraft ist, die durch das Gerät oder Werkzeug auf die Biegestangen 3 bzw. 62 ausgeübt werden. Dieses Signal wird in der bereits beschriebenen Weise durch das Steuersystem verarbeitet, welches das Gerät über das mechanische und/oder hydraulische Organ anhebt oder absenkt.

Durch das erfindungsgemäße System werden zahlreiche Vorteile erreicht.

Diese Vorteile können insbesondere in zwei Gruppen unterteilt werden, von denen die erste die Betriebsbedingungen und die zweite die Herstellung betreffen.

Bezüglich der Betriebsbedingungen ist ersichtlich, daß mittels der resistiven Elemente 47 selbst geringe Auslenkungen oder Verbiegungen der Stäbe 46 bzw. 77 erfaßt

werden können. Da der Vorverstärker sehr nahe an den 30

Elementen 47 angeordnet werden kann, ist eine hohe Verstärkung des elektrischen Signals möglich, das durch den die.Elemente 47 enthaltenden elektrischen Stromkreis erzeugt wird, und zwar ohne beachtliche Verzerrungen. Ferner sind die Stäbe 46 bzw. 77, insbesondere die mittleren

Teile 51, 81 derselben, ausschließlich elastischen Bewegungen ausgesetzt, während hingegen Gleitbewegungen

oder von Reibung begleitete Bewegung gegenüber der Biegestange 3 bzw. 62 vollständig entfallen. Die daher auftretende elastische Bewegung ist von guter Linearität, wodurch eine genaue Proportionalität zwischen der an dem Gerät angreifenden Zugkraft und der Auslenkung des zentralen Teils 51 bzw. 81 erhalten wird, da das Fehlen von Gleitbewegungen oder unter Reibung stattfindenden Bewegungen das Auftreten von mechanischen Hysteresiserscheinungen verhindert. Die Vorrichtungen 1 und 61 ermöglichen eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit hinsichtlich der Übertragung der elektrischen Informationssignale, welche die Auslenkung des Stabes 56 bzw. 77 ergeben, und folglich der Größe der an dem Gerät wirksamen Zugkraft. Die Möglichkeit, die Elemente 47 in noch größerer Anzahl auf irgendeiner Ebene aufzubringen, ermöglicht ferner die Messung von Kraftkomponenten in jeder beliebigen Richtung. Die Positionen der Elemente 47 längs der Achse der Teile 51, 81 der Biegestangen können unterschiedlich sein, je nach der gewünschten elektronischen/mechanischen Empfindlichkeit.

Hinsichtlich der Herstellungstechnik ist ersichtlich, daß die Trennung zwischen den der Kraft direkt ausgesetzten Elementen (Biegestange 3 bzw. 62) von dem Meßwertgeber (Stab 46 bzw. 77) die Herstellung dieser Elemente erleichtert und eine beträchtliche Freiheit bei der Auswahl der resistiven Elemente bietet. Die Biegestangen 3, 62 haben insbesondere geringere Abmessungen und Gewicht als die in herkömmlicher Weise eingebauten Biegestangen. Da die Biegestangen 3, 62 ferner keines der resistiven Elemente 47 direkt tragen, müssen sie nicht bearbeitet werden, um diese Elemente 47 aufzubringen, wodurch nämlich bei Anwendung der herkömmlichen Technik bestimmte Eigenschaften dieser Biegestange beeinträchtigt werden. Das Material, aus dem die Stäbe 46, 77 gebildet werden, kann ferner ein weniger teueres Material sein, da diese Stäbe

* nicht den Zugkräften ausgesetzt sind.

Die Anordnung der Stäbe 46, 77 in einem abgedichteten Gehäuse gewährleistet ferner, daß sie vor Umwelteinflüssen geschützt sind, zum Beispiel vor Staub, aggressiven chemischen Substanzen, Feuchtigkeit und mechanischen Stoßen. Ferner ist ein Aufnahmeraum für den Vorverstärker nahe bei den resistiven Elementen 47 gebildet, wodurch nicht nur Verzerrungen des elektrischen Signals in Grenzen gehalten werden, sondern überdies freitragende elektrische Verbindungskabel vermieden werden können, die der Gefahr der Beschädigung ausgesetzt wären. Die Möglichkeit der direkten Befestigung der Biegestangen 62 an dem Fahrgestell 5 vereinfacht die Montage derselben. Schließlich ist aus der obigen Beschreibung ersichtlich, daß die Vorrichtung 1 bzw. 61 keine regelmäßige Wartung der Stäbe 46 bzw. 77 benötigt und daß im Falle eines Defektes lediglich ein neuer Stab eingebaut werden muß, während herkömmlicherweise eine neue Biegestange eingebaut werden muß. Diese Umstände tragen sämtlich zur Minderung der Herstellungskosten für die Vorrichtung 1 bzw. 61 bei.

Hinsichtlich der Befestigung der Endbereiche 48 und 52 bzw. 78 und 82 des Stabes 46 bzw. 77 im Inneren der Biegestange 3 bzw. 62 sind verschiedene Ausführungsformen möglich, wobei aber gewährleistet sein muß, daß es sich um eine sichere Festlegung handelt. Auch die Art der Befestigung der Biegestange 3 auf der Innenseite des hohlzylindrischen Elementes 4 bzw. der Biegestange 62 an dem Fahrgestell 5 kann unterschiedlich sein. Auch die Ausbildung der Biegestangen 3, 62 sowie der Stäbe 46 und 77 kann unterschiedlich sein. Bei einer besonderen Ausführungsform wird nur eine einzige Biegestange verwendet, an deren Ende eine Aufnahme für einen Stab 46 oder 77 gebildet ist.

Auch die Anzahl von resistiven Elementen 47 kann mehr oder weniger als bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel be-

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-Vf-

tragen. Die Position der resistiven Elemente längs des zentralen Teils 51 bzw. 81 des Stabes 46 bzw. 77 kann unterschiedlich sein. Ferner kann die Vorrichtung 1 oder 61 einen elektronischen Sensor enthalten, der die Stellung des hydraulischen Hubzylinders mißt. Dieser elektronische Sensor kann ausgebildet sein als Wandler für lineare Verschiebungen oder als Drehwandler bekannter Art, oder in anderer Weise, indem eine Metallplatte an einem Bügel befestigt wird, dessen freies Ende eine Auslenkung

XO erfahren kann, die durch einen Nocken ausgeübt wird, welcher starr an der Welle befestigt ist, welche die obere Koppelstange 8 trägt. Wenn resistive Elemente auf der Platte nahe an der Befestigung aufgebracht sind, kann ein elektrisches Signal von diesen Elementen erhalten werden,

Xg das von der Biegedeformierung der Platte abhängt. Durch Anwendung einer zentralen Steuereinheit ist es möglich, die elektrischen Signale zu verarbeiten, die von dem Stab 46 bzw. 77 und der Platte abgeleitet werden, so daß also eine Informationsverarbeitung der die Zugkraft und die

2Q Stellung des Gerätes oder Werkzeugs betreffenden Information durchgeführt wird. Die zentrale Steuereinheit kann einen Komparator enthalten, der diese Information mit vorbestimmten unteren oder oberen Schwellwerten für Kraft und Position vergleicht, um das mechanische und/oder hy-

2J- draulische Organ zu aktivieren und so das Absenken oder Anheben des Gerätes oder Werkzeugs auszulösen und gleichzeitig die verschiedenen Bestandteile der Vorrichtung 1 oder 61 zu schützen.

Claims

PRINZ, LEISER,.-BM;MK£ .&. ABWER

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Patentansprüche

/\J Vorrichtung zur Steuerung des Verhaltens eines von einer landwirtschaftlichen Maschine (2) geschleppten Gerätes oder Werkzeugs, mit wenigstens einem Arm (7), der zwischen dem Gerät und einer Biegestange (3, 62) angeschlossen ist, welche an dem Fahrgestell der Maschine (2) befestigt ist, und wenigstens einer Strebe (11), welche diese Arme (7) mit einem Steuersystem verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem einen elektrischen Stromkreis enthält, welcher die Bewegung der Strebe (11) über mechanische und/oder hydraulische Organe steuert, daß der elektrische Stromkreis wenigstens ein resistives Element (47) enthält, das an einem zentralen Teil (51, 81) eines Stabes (46, 77) befestigt ist, welcher in einem axialen Hohlraum (41, 71) im Inneren der Biegestange (3,

62) aufgenommen ist, der sich bis in die Nähe ihrer einander gegenüberliegenden Enden erstreckt, und daß der

Stab (46, 77) zwei Endbereiche (48, 52; 78, 82) aufweist, die im Inneren des Hohlraumes (41, 71) starr festgelegt sind, Su daß im Betrieb die auf das Gerät ausgeübte Zugkraft eine Auslenkung der Biegestange (3, 62) und folglieh auch des zentralen Teiles (51, 81) des Stabes (46, 77) verursacht und eine Dehnung oder Kontraktion des resistiven Elementes (47) verursacht, das aus einem Material hergestellt ist, dessen elektrischer Widerstand proportional zu seiner Deformierung ist. 10
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegestange (3, 62) aus zwei koaxialen Teilen gebildet ist, die an den zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden (6) oder dergleichen bzw. an den einander gegenüberliegenden Enden einer Rückwand (65) des Fahrgestells (5) befestigt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Teil der Biegestange (3, 62) einen ersten zylindrischen Endbereich (21/ 67), auf dem das eine Ende des Armes (7) schwenkbar gelagert ist, einen zylindrischen zentralen Bereich (18, 66), dessen Durchmesser größer ist als der des ersten zylindrischen Bereiches (21, 67), und einen zweiten Endbereich (17, 63) aufweist, der an dem Fahrgestell (5) befestigt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Endbereich (17) zylindrisch ist und in einem hohlen Element (4) aufgenommen ist, welches an den

QQ genannten Seitenwänden (6) des Fahrgestells (5) befestigt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Endbereich (63) im wesentlichen prismatisch

gg ausgebildet ist und eine flache Oberfläche aufweist, die an dem einen Ende der genannten Rückwand (65) des Fahr-

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-3-gestells (5) befestigt ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab (46, 77) zylindrisch ist und der zentrale Bereich (51, 81) desselben einen kleineren Durchmesser als die Endbereiche 48, 52; 78, 82) desselben aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Endbereiche (48, 52) des Stabes

(46) im Inneren des Hohlraumes (41) mittels eines Klebers durchgeführt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung der Endbereiche (78, 82) des Stabes

(77) im Inneren des Hohlraumes (71) mittels einer mechanischen Verriegelung durchgeführt ist, insbesondere einer mechanischen Festlegung dadurch, daß einer der Endbereiche (78, 82) des Stabes (77) einen Kopf (82) aufweist, der aus äena Hohlraum (71) heraussteht und durch eine Mehrzahl von Schrauben (84) an dem zweiten Endbereich (63) der Biegestange (62) befestigt ist, und der andere Endbereich eine Aussparung (85) aufweist, in den eine Kugel (86) derart eingebracht ist, daß die Außenoberfläche des betreffenden

2g Endbereichs durch die Kugel gegen die Innenoberfläche des entsprechenden Abschnittes (74) des Hohlraumes (71) angepreßt wird.
9. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da_g0 durch gekennzeichnet, daß der zentrale Bereich (51, 81) des Stabes (46, 77) derart ausgebildet ist, daß eines oder mehrere resistive Elemente (47) daran angebracht werden können, welche paarweise in parallelen Ebenen angeordnet sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,

daß die resisitiven Elemente (47) mit dem elektrischen

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Stromkreis über entsprechende Kabel (53) verbunden sind, die aus dem Hohlraum (41, 71) durch ein Loch (54, 95) herausgeführt sind, welches sich durch einen der Endbereiche (48, 52; 78, 82) des Stabes (46, 77) erstreckt, der in dem zweiten Endbereich (17, 63) der betreffenden Biegestange (3, 62) aufgenommen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die resisitiven Elemente (47) auf dem zentralen Bereich (51, 81) des Stabes (46, 77) entsprechend der Lage des zylindrischen zentralen Bereiches (18, 66) der Biegestange (3, 62) aufgebracht sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da_lfdurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Hohlraumes (41) eine Aufnahme für einen Verstärker gebildet ist, an den die resistiven Elemente angeschlossen sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 und 5 bis

11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den zweiten End-2Ü

bereichen (63) der Biegestange (62) eine Kammer (93) zur Aufnahme eines Verstärkers für jeden Teil der Biegestange (62) gebildet ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, da-25

durch gekennzeichnet, daß das resistive Element (47) aus einem Metalldraht, einem Dickfilm oder einem Halbleiter gebildet ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor vorgesehen ist, welcher die Position des Gerätes relativ zu der Maschine (2) erfaßt.