DE3343895C2 - Vorrichtung zur Steuerung des Verhaltens eines von einer landwirtschaftlichen Maschine geschleppten Geräts - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung des Verhaltens eines von einer landwirtschaftlichen Maschine ge­ schleppten Geräts der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

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 Geräts zu ermöglichen, die ihrer­ seits eine Optimierung der landwirtschaftlichen Maschine gestattet, insbesondere eine optimale Verteilung der von der Maschine aufgebrachten Leistung auf ihre verschiedenen Funktionen, nämlich Schleppen, geben 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 Detektor­ elements zur Erfassung der Verbiegung einer Biegestange bestimmt sind. Die erste Art von Vorrichtung enthält eine Biegestange, die auf der Rückseite der landwirt­ schaftlichen 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 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 landwirtschaft­ lichen Maschine.

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

Bei der dritten Art von Vorrichtung wird anstelle des 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 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 infolge­ dessen eine Funktion der Verbiegung der Biegestange ist.

Die oben beschriebenen Vorrichtungen weisen verschie­ dene schwerwiegende Mängel auf. Die Vorrichtungen erster Art, also solche mit mechanischen Elementen zur Erfassung der Deformierung der Biegestange, haben insofern eine be­ grenzte Empfindlichkeit, als die mechanischen Meßwert­ geber keine kleinen Deformierungen der Biegestange fest­ stellen können. Infolgedessen unterliegt die Biegestange, da sie so stark deformiert werden muß, daß diese Defor­ mierung durch den mechanischen Meßwertgeber erfaßt werden kann, einem hohen Verschleiß und muß daher, um ihren Bruch zu vermeiden, aus einem geeignet bearbeiteten Material ge­ schaffen werden, das infolgedessen sehr teuer ist. Norma­ lerweise treten Relativverschiebungen zwischen der Biege­ stange und dem Fahrgestell der Maschine auf, wodurch auch Meßfehler erzeugt werden. Ferner erfolgt bei solchen Vor­ richtungen die Übertragung des Meßsignals mit geringer Geschwindigkeit, da die Kopplung mit mechanischer Flexi­ bilität behaftet ist. Infolgedessen hat das Steuersystem von derartigen Vorrichtungen eine geringe Ansprechge­ schwindigkeit. Da das Verlagerungssignal durch ein mecha­ nisches 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 Werk­ stoffe gestellt werden, und wegen der schwierigen Wärme­ behandlung der Biegestange.

Vorrichtungen der zweiten Art, also solche mit einem elek­ tronischen Element zur Erfassung der Deformierungen der Biegestange, weisen zwar gewisse Vorteile auf, zum Bei­ spiel hinsichtlich der konstruktiven Einfachheit und der Ansprechgeschwindigkeit, sind jedoch auch mit mehreren Mängeln der Vorrichtungen erster Art behaftet. Ferner be­ nötigen diese Vorrichtungen eine systematische und umfang­ reiche Wartung, da sie empfindlich auf die Umgebungs­ bedingungen ansprechen, zum Beispiel die Anwesenheit von Feuchtigkeit und Schlamm, in dem landwirtschaftliche Ma­ schinen 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 Elek­ tronik gelangen. Das der Deformierung entsprechende elek­ trische Signal wird durch Reibung zwischen dem Lager der 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 Kraftkompo­ nenten, die parallel zur Vorschubrichtung des Geräts bzw. senkrecht zur Achse der Biegestange sind.

Vorrichtungen der dritten Art, das heißt solche mit re­ sistiven dehnbaren Elementen, sind zwar technologisch ge­ genüber 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 er­ folgten Einführung von derartigen dehnbaren Elementen zu erklären sind. Insbesondere sind diese dehnbaren Elemente äußerst empfindlich und müssen daher mit einem Schutz­ system versehen sein, das den derzeit verwendeten über­ legen ist. Ferner müssen erhebliche Schwierigkeiten bei der Anbringung dieser Elemente an der Biegestange über­ wunden werden, und zwar insofern, als letztere vor dem Zusammenbau wärmebehandelt (gehärtet) wird. Die Arbeits­ stufen der Härtung der Biegestange sind nicht mit dem Auf­ bringen von dehnbaren Elementen vereinbar, also mit jeg­ licher Art von anschließender Oberflächenbearbeitung, die aber für das Aufbringen der dehnbaren Elemente erforder­ lich wäre.

Relativverschiebungen zwischen der Biegestange und ihren Lagern führen zu mechanischer Hysteresis und der Erzeugung von elektrischen Störsignalen. Ferner führt der Zusammen­ bau der Vorrichtung zu hohen Kosten, ebenso wie die Biege­ stange 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 Trans­ port derselben im Verlauf der verschiedenen Behandlungen und bei der Montage umständlich.

Bei einer aus der DE 32 03 334 A1 bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Art sind die resistiven Elemente fest am Außenumfang einer massiv ausgebildeten Biegestange angebracht. Dadurch wird zwar erreicht, daß eine jeweilige Auslenkung oder Biegung der Biegestange unter Vermeidung einer mechani­ schen Hysterese unmittelbar auf die resistiven Elemente über­ tragen wird und diese einer entsprechenden Dehnung oder Kon­ traktion ausgesetzten resistiven Elemente auch bei einer re­ lativ geringen Verbiegung oder Auslenkung der Biegestange noch ein auswertbares Signal liefern. Es ergeben sich jedoch erhebliche Schwierigkeiten bei der Anbringung der resistiven Elemente an der Biegestange, die zuvor regelmäßig wärmebe­ handelt bzw. gehärtet wird. Zur Befestigung der dehnbaren resistiven Elemente ist demnach eine nachträgliche Oberflä­ chenbehandlung der bereits gehärteten Biegestange erforder­ lich, was relativ aufwendig ist und die Herstellungskosten entscheidend beeinflußt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs ge­ nannten Art zu schaffen, die auch weiterhin ein gutes An­ sprechverhalten ohne mechanische Hysterese besitzt und den­ noch problemlos herstellbar ist.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß das resistive Element an einem zentralen Teil eines Stabes befestigt ist, der in einem axialen Hohlraum im Inneren der Biegestange aufgenommen ist, der sich bis in die Nähe der einander gegenüberliegenden Enden der Biegestange erstreckt, und daß der Stab an seinen beiden Endbereichen jeweils starr im Inneren des Hohlraumes festgelegt ist.

Hierbei wird eine jeweilige Verbiegung oder Auslenkung der Biegestange nicht mehr an der Biegestange selbst, sondern an der Oberfläche eines zusätzlichen Stabes abgegriffen, auf den sämtliche Verbiegungen oder Auslenkungen der Biegestange übertragen werden, da er an beiden Enden in der hohlen Biege­ stange fixiert ist. Dieser zusätzliche Biegestab verhält sich demnach in der gleichen Weise wie die ihn umgebende Biege­ stange, so daß die auf dem innenliegenden Stab aufgebrachten resistiven Elemente praktisch dieselben Signale liefern, wie sie bisher von unmittelbar an der Biegestange befestigten resistiven Elementen erhalten wurden. Die resistiven Elemen­ te sind problemlos auf dem zusätzlichen Stab anbringbar, der im Vergleich zu der diesen umgebenden Biegestange aus relativ billigem Material hergestellt sein kann, da er den Zugkräften nicht ausgesetzt ist. Die bisher erforderliche nachträgliche Oberflächenbehandlung der bereits gehärteten Biegestange kann entfallen, da an dieser keine resistiven Elemente mehr zu be­ festigen sind. Somit ist es insbesondere auch ausgeschlossen, daß im Verlauf einer entsprechenden Nachbehandlung bestimmte Eigenschaften der vorbehandelten Biegestange wieder beein­ trächtigt werden.

In der DE 30 04 592 A1 ist eine elektrohydraulische Steuer­ einrichtung beschrieben, bei der anstelle von resistiven Elementen ein magnetoelastischer Geber mit einem spulenbe­ setzten Magnetkern verwendet wird. Bei dieser gattungsfrem­ den Steuereinrichtung ist der spulenbesetzte Magnetkern am freien Ende eines Spulenträgers angeordnet, der axial beweg­ lich in einem hohlen, den Zugkräften ausgesetzten Bolzen aufgenommen und am anderen Ende mit einer Einstellschraube verbunden ist, über die dessen Lage relativ zum aus weich­ magnetischem Material bestehenden Bolzen verstellbar ist. Der Magnetkern dient dazu, ein die Bolzenwandung erfassen­ des Magnetfeld zu erzeugen, um anhand von Änderungen dieses Magnetfeldes, die sich aus einer jeweiligen Änderung der Permeabilität des Bolzens ergeben, eventuelle Verbiegungen und Auslenkungen des Bolzen feststellen zu können. Demnach werden diese Verbiegungen und Auslenkungen des Bolzens auch weiterhin unmittelbar am Bolzen bzw. an der Bolzenwandung abgegriffen. Eine Übertragung dieser Verbiegungen und Aus­ lenkungen des Bolzens auf den Spulenträger findet nicht statt. Schließlich tritt auch bei dieser bekannten Vorrich­ tung aufgrund der im Verlauf einer Deformation des Bolzens möglichen Relativverschiebung zwischen Magnetkern und Bolzen zwangsläufig wieder eine mechanische Hysterese auf.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, daß im Inneren des Hohlraumes eine Aufnahme für einen Verstärker gebildet ist, an den das resistive Ele­ ment angeschlossen ist. Damit wird der Umstand ausgenutzt, daß mit der Verwendung einer hohlzylindrischen Biegestange gleichzeitig Platz für einen Vorverstärker geschaffen wird, der in unmittelbarer Nähe der resistiven Elemente angeordnet werden kann, wodurch eine relativ hohe, störungsfreie Ver­ stärkung erreicht wird.

In den übrigen Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausführungs­ varianten der Erfindung angegeben.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 eine Perspektivansicht eines Teils einer land­ wirtschaftlichen Maschine, die mit der Vorricht­ ung ausgestattet ist;

Fig. 2 einen Teilschnitt der in Fig. 1 gezeigten Vor­ richtung; und

Fig. 3 einen Teilschnitt einer anderen Ausführungs­ form.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung zur Steuerung des Verhaltens bzw. der Funktion eines (nicht dargestellten) Geräts oder Werkzeugs, das von einer landwirtschaftlichen Maschine 2 geschleppt wird, allgemein mit dem Bezugszeichen 1 be­ zeichnet. Diese Vorrichtung 1 enthält zwei zylindrische Biegestangen 3, die jeweils in einem hohlzylindrischen Element 4 aufgenommen sind, welches an einem Ende, zum Beispiel durch Schrauben, an einem Fahrgestell 5 der Ma­ schine 2 befestigt ist, zum Beispiel an deren Getriebege­ häuse.

Das Fahrgestell oder Chassis 5 weist zwei parallele Sei­ tenwände 6 auf, aus denen die hohlen Elemente 4 koaxial heraus­ ragen. Bei den derzeit auf dem Markt befindlichen Vor­ richtungen ist die Biegestange ein einziges Teil; bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist aber der mittlere Teil der Biegestange nicht erforderlich, so daß zwei Biege­ stangen 3 verwendet werden, welche den einander gegenüber­ liegenden Endteilen der früher verwendeten Biegestange entsprechen. Die Vorrichtung 1 enthält zwei untere Kop­ pelstangen oder -arme 7, durch die die Biegestangen 3 an das Gerät angekoppelt sind. Ein (nicht dargestelltes) Steuersystem steuert die Verdrehung von zwei oberen Kop­ pelarmen oder Hebeln 8 um eine (nicht dargestellte) Stange herum, die in dem Fahrgestell 5 parallel zu den Biegestangen 3 und oberhalb derselben gelagert ist. Zwi­ schen den Armen 7 und 8 sind zwei Verbindungs­ streben 11 angeordnet, die jeweils schwenkbar an dem zen­ tralen Teil eines Armes 7 bzw. an dem freien Ende eines Armes 8 angreifen.

Das in Fig. 2 gezeigte hohlzylindrische Element 4 weist ein (nicht dargestelltes) Ende auf, welches auf der Innen­ seite des Fahrgestells 5 an diesem befestigt ist; ferner besitzt es einen zentralen Teil 12, der aus dem Fahrgestell 5 herausragt, und einen Endteil 13 geringeren Durchmessers als der des zentralen Teils 12. Der im Inneren des hohlzylindrischen Elementes 4 gebildete Hohlraum besitzt einen Abschnitt 14, der entsprechend dem zentralen Teil 12 ausgebildet ist, einen Abschnitt 15 geringeren Durchmessers als der des Ab­ schnitts 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 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 Bereich 18, der einen größeren Durch­ messer als der Endbereich 17 aufweist und in dem Abschnitt 15 aufgenommen ist, sowie einen Endbereich 21, der einen geringeren Durchmesser als der zentrale Bereich 18 aufweist und aus dem hohlzylindrischen Element 4 heraussteht. Zwischen dem zentralen Bereich 18 und dem Endbereich 21 weist die Biegestange 3 einen Zwischenbereich 22 auf, dessen Durch­ messer zwischen den Durchmessern der Bereiche 18 und 21 liegt. An dem Endteil 13 des hohlzylindrischen Elementes 4 ist mittels Schrauben 23 ein zylindrischer Deckel 24 befestigt, dessen mittig hindurchführende Bohrung 25 den Zwischenbereich 22 der Biegestange 3 aufnimmt. Die Bohrung 25 des Deckels 24 weist einen Durchmesser auf, der etwas größer als der des Zwischenbereichs 22 ist, so daß ein vorbestimmtes Spiel vorhanden ist, um zu gewährleisten, daß die Biegestange 3 im Betrieb ohne Behinderung deformiert werden kann.

Jede untere Arm 7 weist an jedem Ende eine hin­ durchführende Bohrung 26 zum Anschluß zwischen Biege­ stange 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 Strebe 11 schwenkbar angeschlossen ist. Eine der Bohrungen 26 ist mit dem Endbereich 21 der Biegestange 3 über eine auf den Endbereich 21 selbst aufgesetzte Gelenk­ kugel 31 und eine Gelenkpfanne 32 in Eingriff. Um ein Lö­ sen des Endes des Armes 7 von der Biegestange 3 zu verhindern, ist an dem Endbereich 21 ein Ring 33 be­ festigt, der eine gegen die Gelenkkugel 31 angelegte Schulter aufweist und durch eine Schraube 34 gesichert ist, welche durch zwei einander diametral gegenüberlie­ gende 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 aufgeschraubt ist. Ein Abstandsring 38 ist auf den End­ bereich 21 der Biegestange 3 zwischen Gelenkkugel 31 und Deckel 24 aufgesetzt.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist die Biegestange 3 einen zylindrischen Hohlraum 41 auf, der koaxial mit die­ ser 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 axiale Hohl­ raum 41 weist einen ersten Abschnitt 42 auf, der ent­ sprechend dem Endbereich 17 ausgebildet ist; ferner weist er einen zweiten Abschnitt 43 auf, der einen geringeren Durchmesser als der erste Abschnitt 42 besitzt und zwischen dem Endbereich 17 und dem zentralen Bereich 18 gebildet ist, sowie einen dritten Abschnitt 44, der einen kleineren Durchmesser als der Abschnitt 43 aufweist und entsprechend einem Abschnitt des zentralen Bereichs 18, nämlich dem Zwischenbereich 22, sowie einem Teil des Endbereiches 21 ausgebildet ist; und schließlich einen vierten Abschnitt 45, der einen kleineren Durchmesser als der dritte Abschnitt 44 aufweist und entsprechend einem zentralen Bereich des Endbereiches 21 ausgebildet ist, der auf den dritten 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 Endbereich 48 mittels eines Klebers im Inneren des zweiten Abschnittes 43 be­ festigt und besitzt einen zentralen Teil 51, der in dem dritten Abschnitt 44 aufgenommen ist und einen kleineren Durch­ messer als dieser Abschnitt aufweist, und einen zweiten Endbereich 52, der mittels eines Klebers im Inneren des vierten Abschnittes 45 befestigt ist. Die resistiven Elemente 47 sind in dem Endteil 13 des Elements 4 gelagert. Jedes resistive Element 47 ist über ein elektrisches Kabel 53 mit einem Vorverstärker (nicht gezeigt) verbunden, der normalerweise in dem ersten Abschnitt 42 der Biegestange 3 auf­ genommen ist. Zu diesem Zweck weist der Endbereich 48 ein hindurchführendes Loch 54 auf, welches die elektrischen Kabel 53 aufnimmt und dessen Achse parallel zu der des Stabes 46 ist.

Die resistiven Elemente 47 sind paarweise parallel zu­ einander in vier Ebenen derart angebracht, daß sie, wie weiter unten ersichtlich wird, Kräfte erfassen, deren Komponenten parallel bzw. senkrecht zu dem Boden sind.

Das elektrische Steuersystem enthält einen elektrischen Stromkreis, an den die resistiven Elemente 47 angeschlos­ sen sind, sowie ein mechanisches und/oder hydraulisches Organ, das aufgrund der von dem elektrischen Stromkreis gelieferten elektrischen Signale die Arme 7 und folglich das geschleppte Gerät über die oberen Arme 8 und die Streben 11 anhebt bzw. ab­ senkt. Wie bereits erwähnt wurde, sind die resistiven Elemente 47 aus einem Material gebildet, dessen elektri­ scher Widerstand eine Funktion der Deformierung ist, denen die Elemente 47 im Gebrauch ausgesetzt werden. Die resisti­ ven Elemente 47 können aus einem Metalldraht, einem Dick­ film oder aus einem Halbleiter gebildet sein. Allgemein wird die Verwendung von resistiven Elementen 47 bevorzugt, die vom Metalldrahttyp oder Halbleitertyp sind, da der­ artige 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 förmigen Gemenge auf Glas- und Metallteilchenbasis herge­ stellt, das auf einer Substratschicht, im allgemeinen auf Glasbasis, aufgebracht und erhitzt worden ist. Eine solche Substratschicht ermöglicht ein gutes Anhaften ohne Ver­ schiebung der resistiven Elemente 47 auf dem Material, im allgemeinen Stahl, aus dem der Stab 46 gebildet ist. Diese resistiven 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 sogenannte "Wheatstone"-Brücke oder dergleichen. Bei einer Biegedeformierung der Biegestange 3 tritt eine Dehnung (Kontraktion) eines Paares von resistiven Elementen 47 auf, die auf zwei parallelen Ebenen aufgebracht sind, während eine Kontraktion (Dehnung) desjenigen Paares von resistiven Elementen 47 auftritt, die auf die anderen beiden parallelen Ebenen aufgebracht sind. Bei Anwendung einer Wheatstone-Brücke gelangen die daran anliegenden elektrischen Potentiale außer Gleichgewicht, wodurch ein elektrisches Signal ent­ steht, das an den Vorverstärker angelegt wird. Dieses elektrische Signal ist proportional zu der Kraft, die durch das geschleppte Gerät auf die Biegestange 3 aus­ geübt wird. Die auf den zueinander senkrechten Ebenen aufgebrachten resistiven Elemente 47 können Bestandteile von zwei getrennten Schaltkreisen sein, von denen jeder ein eigenes elektrisches Signal erzeugt. Eine Verarbeitung dieser elek­ trischen Signale ermöglicht die Erfassung der horizontalen und vertikalen Kraftkomponenten in jeglicher Richtung, die in einer zur Achse der Biegestange 3 senkrechten Ebene liegt.

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 resistiven Elemente 47 enthält, ein Anheben des Geräts durch das mechanische und/oder hydraulische Organ auslöst.

In Fig. 3 ist durch das Bezugszeichen 61 allgemein eine Vorrichtung zur Steuerung des Verhaltens eines (nicht dar­ gestellten) Gerätes oder Werkzeugs, das von einer land­ wirtschaftlichen Maschine 2 geschleppt wird, bezeichnet. Diese Vorrichtung 61 unterscheidet sich von der oben be­ schriebenen 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 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 oder Rückwand 65 des Fahrgestells 5 ermöglicht wird. Jede Biegestange 62 besitzt ferner einen zylindrischen Zwischen- oder zentralen Bereich 66 mit Stufen von abnehmendem Durchmesser sowie einen Endbereich 67, an dem das eine Ende des unteren Armes 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 Be­ festigung 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 Bereichen 66 und 67 ist. Dieser zylindrische axiale Hohlraum 71 besitzt aufeinanderfolgend einen ersten Abschnitt 72, der entsprechend dem Endbereich 63 ausgebildet ist, einen zweiten Abschnitt 73, der einen kleineren Durchmesser als der erste Abschnitt 72 aufweist und entsprechend einem Teil 66 des Endbereiches 63 und einem Teil des Endbereiches 67 ausgebildet ist, einen dritten Abschnitt 74 von geringerem Durchmesser als der des zweiten Abschnittes 73 und einen vierten Abschnitt 75, dessen Durchmesser größer ist als der des dritten Abschnittes 74 und der entsprechend dem­ jenigen Teil des Endbereiches 67 ausgebildet ist, welcher mit dem diametral hindurchführenden Loch 36 versehen ist, um die Schraube 34 aufzunehmen, durch die der Ring 33 ge­ sichert ist, welcher die an der Gelenkkugel 31 anliegende Schulter bildet. Im Inneren des zylindrischen Gehäuses bzw. axialen Hohl­ raumes 71 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 ersten Abschnitt 72 aufgenommen ist, einen zentralen Bereich 81, der in dem zweiten Abschnitt 73 auf­ genommen ist, und einen Endbereich 82, der in dem dritten Ab­ schnitt 74 aufgenommen ist.

Wie bei dem Stab 46 müssen auch die Endbereiche 78 und 82 des Stabes 77 sicher in dem Hohlraum 71 befestigt sein. Bei dieser Ausführungsform wird gegenüber einer Befestigung durch Klebemittel eine mechanische Befestigung bevorzugt. Der Endbereich 78 weist einen zylindrischen Kopf 83 auf, der an dem Endbereich 63 der Biegestange 62 durch eine Mehrzahl von Schrauben 84 befestigt ist, während der Endbereich 82 eine zylindrische Aussparung 85 aufweist, in die eine Ku­ gel 86 eingepreßt wird, so daß die zylindrische Oberfläche des Endbereiches 82 gegen die Innenwandung des Hohlraums 71 gepreßt wird, um eine sichere Befestigung zu erreichen. Am äußeren Ende des vierten Abschnittes 75 ist ein Sitz 87 für eine Verschlußplatte 88 ausgebildet.

Der Durchmesser des zentralen Teiles 81 des Stabes 77 ist geringer als der des zweiten Abschnittes 73. Die resistiven Elemente 47 sind an dem zentralen Teil 81 befestigt, der im Inneren des Abschnittes 73 aufgenommen ist, welcher in dem Endbereich 63 der Biege­ stange 62 gebildet ist. Diese resistiven Elemente sind durch elektrische Kabel 53 mit dem (nicht dargestellten) Vorverstärker verbunden, der in einer Kammer 93 aufgenommen ist, welche durch die Wand 65 des Fahrgestells 5, die Edbereiche 63 der beiden Biegestangen 62, eine rückseitige Ver­ schlußplatte zwischen den Endbereichen 63 und durch nicht dar­ gestellte obere und untere Verschlußplatten begrenzt ist. Der Endbereich 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 resistiven Elemente 47 der Vorrichtung 61, so­ wohl hinsichtlich der Materialien als auch hinsichtlich der Art ihrer Befestigung, und auch für die Schaltungs­ anordnung der elektronischen Schaltung, an die sie ange­ schlossen 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 der untere Arm 7, der an die Geräteankopp­ lung anschließt, eine Zugkraftkomponente auf die Biege­ 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 diese Stäbe starr an ihren Enden festgelegt sind, tritt in ihrem zen­ tralen Teil 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 Teil 51 bzw. 81 befestigt sind. Es ist daher ersichtlich, daß die resisti­ ven Elemente 47 ein elektrisches Signal in dem elektrischen Schaltkreis verursachen, an den sie angeschlossen sind, wobei dieses Signal proportional zur Verbiegung der Stäbe 46 bzw. 77 und folglich zu der Zugkraft ist, die durch das Gerät oder Werkzeug auf die Biegestangen 3 bzw. 62 ausge­ übt werden. Dieses Signal wird in der bereits beschriebenen Weise durch das Steuersystem verarbeitet, welches das Ge­ rät über das mechanische und/oder hydraulische Organ an­ hebt oder absenkt.

Durch das erfindungsgemäße System werden zahlreiche Vor­ teile erreicht.

Diese Vorteile können insbesondere in zwei Gruppen unter­ teilt 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 Aus­ lenkungen oder Verbiegungen der Stäbe 46 bzw. 77 erfaßt werden können. Da der Vorverstärker sehr nahe an den resistiven Elementen 47 angeordnet werden kann, ist eine hohe Ver­ stärkung des elektrischen Signals möglich, das durch den die resistiven Elemente 47 enthaltenden elektrischen Stromkreis er­ zeugt wird, und zwar ohne beachtliche Verzerrungen. Ferner sind die Stäbe 46 bzw. 77, insbesondere die zentralen Teile 51, 81 derselben, ausschließlich elastischen Be­ wegungen ausgesetzt, während hingegen Gleitbewegungen oder von Reibung begleitete Bewegung gegenüber der Biege­ stange 3 bzw. 62 vollständig entfallen. Die daher auftre­ tende elastische Bewegung ist von guter Linearität, wo­ durch eine genaue Proportionalität zwischen der an dem Gerät angreifenden Zugkraft und der Auslenkung des zentra­ len Teils 51 bzw. 81 erhalten wird, da das Fehlen von Gleitbewegungen oder unter Reibung stattfindenden Bewegun­ gen das Auftreten von mechanischen Hysteresiserscheinungen verhindert. Die Vorrichtungen 1 und 61 ermöglichen eine hohe Übertragungsgeschwindigkeit hinsichtlich der Über­ tragung der elektrischen Informationssignale, welche die Auslenkung des Stabes 56 bzw. 77 ergeben, und folglich der Größe der an dem Gerät wirksamen Zugkraft. Die Mög­ lichkeit, die resistiven Elemente 47 in noch größerer Anzahl auf irgendeiner Ebene aufzubringen, ermöglicht ferner die Messung von Kraftkomponenten in jeder beliebigen Richtung. Die Positionen der resistiven Elemente 47 längs der Achse der zentralen Teile 51, 81 der Biegestangen können unterschiedlich sein, je nach der gewünschten elektronischen/mechanischen Empfind­ lichkeit.

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 er­ leichtert und eine beträchtliche Freiheit bei der Aus­ wahl 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 resistiven Elemente 47 aufzubringen, wodurch nämlich bei Anwendung der herkömmlichen Technik bestimmte Eigen­ schaften 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 Ge­ häuse gewährleistet ferner, daß sie vor Umwelteinflüssen geschützt sind, zum Beispiel vor Staub, aggressiven che­ mischen Substanzen, Feuchtigkeit und mechanischen Stößen. Ferner ist ein Aufnahmeraum für den Vorverstärker nahe bei den resistiven Elementen 47 gebildet, wodurch nicht nur Verzerrungen des elektrischen Signals in Grenzen ge­ halten 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 Fahrge­ stell 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 ledig­ lich ein neuer Stab eingebaut werden muß, während her­ kömmlicherweise 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 Biege­ stange 3 bzw. 62 sind verschiedene. Ausführungsformen mög­ lich, wobei aber gewährleistet sein muß, daß es sich um eine sichere Festlegung handelt. Auch die Art der Be­ festigung der Biegestange 3 auf der Innenseite des hohl­ zylindrischen Elementes 4 bzw. der Biegestange 62 an dem Fahrgestell 5 kann unterschiedlich sein. Auch die Aus­ bildung der Biegestangen 3, 62 sowie der Stäbe 46 und 77 kann unterschiedlich sein. Bei einer besonderen Ausführungs­ form 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 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 Stel­ lung des hydraulischen Hubzylinders mißt. Dieser elektro­ nische Sensor kann ausgebildet sein als Wandler für line­ are Verschiebungen oder als Drehwandler bekannter Art, oder in anderer Weise, indem eine Metallplatte an einem Bügel befestigt wird, dessen freies Ende eine Auslenkung erfahren kann, die durch einen Nocken ausgeübt wird, wel­ cher starr an der Welle befestigt ist, welche den oberen Arm 8 trägt. Wenn resistive Elemente auf der Platte nahe an der Befestigung aufgebracht sind, kann ein elektrisches Signal von diesen Elementen erhalten werden, 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 Stellung des Gerätes oder Werkzeugs betreffenden Infor­ mation durchgeführt wird. Die zentrale Steuereinheit kann einen Komparator enthalten, der diese Information mit vor­ bestimmten unteren oder oberen Schwellwerten für Kraft und Position vergleicht, um das mechanische und/oder hy­ draulische Organ zu aktivieren und so das Absenken oder Anheben des Gerätes oder Werkzeugs auszulösen und gleich­ zeitig die verschiedenen Bestandteile der Vorrichtung 1 oder 61 zu schützen.

Claims (15)

1. Vorrichtung zur Steuerung des Verhaltens eines von einer landwirtschaftlichen Maschine (2) geschleppten Geräts oder Werkzeugs, mit wenigstens einem Arm (7), über den das Gerät mit einer Biegestange (3, 62) gekoppelt ist, die an dem Fahr­ gestell (5) der Maschine (2) befestigt ist, und wenigstens einer Strebe (11), die den Arm (7) mit einem Steuersystem verbindet, das einen elektrischen Stromkreis umfaßt, der die Bewegung der Strebe (11) über mechanische und/oder hydrauli­ sche Organe steuert, wobei der elektrische Stromkreis wenig­ stens ein resistives Element (47) enthält, das aus einem Ma­ terial hergestellt ist, dessen elektrischer Widerstand pro­ portional zu seiner Deformierung ist, und das auf eine jewei­ lige Verbiegung oder Auslenkung der Biegestange (3, 62) in­ folge einer im Betrieb auf das Gerät ausgeübten Zugkraft an­ spricht, dadurch gekennzeichnet, daß das resistive Element (47) an einem zentralen Teil (51, 81) eines Stabes (46, 77) befestigt ist, der in einem axialen Hohlraum (41, 71) im In­ neren der Biegestange (3, 62) aufgenommen ist, der sich bis in die Nähe der einander gegenüberliegenden Enden der Biege­ stange (3, 62) erstreckt, und daß der Stab (46, 77) an seinen beiden Endbereichen (48, 52; 78, 82) jeweils starr im Inneren des Hohlraumes (41, 71) festgelegt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des Hohlraumes (41) eine Aufnahme für einen Ver­ stärker gebildet ist, an den das resistive Element (47) an­ geschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Biegestange (3, 62) aus zwei jeweils einem Arm (7) zugeordneten koaxialen Teilen gebildet ist, die an den zwei einander gegenüberliegenden Seitenwänden (6) oder der­ gleichen bzw. an den einander gegenüberliegenden Enden einer Rückwand (65) des Fahrgestells (5) der Maschine (2) befestigt sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Teil der Biegestange (3, 62) einen ersten zylindrischen Endbereich (21, 67), auf dem das eine Ende des jeweiligen Armes (7) schwenkbar gelagert ist, einen zylindrischen zen­ tralen 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.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Endbereich (17) zylindrisch ist und in einem hoh­ len Element (4) aufgenommen ist, das an den Seitenwänden (6) des Fahrgestells (5) befestigt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Endbereich (63) im wesentlichen prismatisch ausge­ bildet ist und eine flache Oberfläche aufweist, die an dem einen Ende der Rückwand (65) des Fahrgestells (5) befestigt ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Stab (46, 77) zylindrisch ist und der zentrale Teil (51, 81) des Stabes einen kleineren Durchmesser als dessen Endbereiche (48, 52; 78, 82) aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Endbereiche (48, 52) des Stabes (46) mittels eines Kle­ bers im Inneren des Hohlraumes (41) befestigt sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Endbereiche (78, 82) des Stabes (77) mittels einer mecha­ nischen Verriegelung im Inneren des Hohlraumes (71) befestigt und hierbei insbesondere dadurch mechanisch festgelegt sind, daß einer (78) der Endbereiche (78, 82) des Stabes (77) einen Kopf (83) aufweist, der aus dem Hohlraum (71) heraussteht und durch eine Mehrzahl von Schrauben (84) an dem zweiten Endbe­ reich (63) der Biegestange (62) befestigt ist, und der andere Endbereich (82) des Stabes (77) eine Aussparung (85) aufweist, in den eine Kugel (86) derart eingebracht ist, daß die Außen­ oberfläche des betreffenden Endbereichs durch die Kugel (86) gegen die Innenoberfläche des entsprechenden Abschnittes (74) des Hohlraumes (71) angepreßt wird.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der zentrale Teil (51, 81) des Sta­ bes (46, 77) derart ausgebildet ist, daß eines oder mehrere, paarweise in parallelen Ebenen angeordnete resistive Elemente (47) daran anbringbar sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das bzw. die resistiven Elemente (47) mit dem elektrischen Stromkreis über entsprechende Kabel (53) verbunden sind, die aus dem Hohlraum (41, 71) durch ein Loch (54, 95) herausge­ führt sind, das sich durch einen der Endbereiche (48, 52; 78, 82) des Stabes (46, 77) erstreckt, der in dem zweiten Endbe­ reich (17, 63) des betreffenden Teils der Biegestange (3, 62) aufgenommen ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die resistiven 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.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3, 4 und 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den zweiten Endbereichen (63) der beiden koaxialen Teile der Biegestange (62) eine Kammer (93) zur Aufnahme eines Verstärkers für jeden Teil der Biegestange (62) gebildet ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das resistive Element (47) aus ei­ nem Metalldraht, einem Dickfilm oder einem Halbleiter gebil­ det ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Sensor vorgesehen ist, der die Position des Gerätes relativ zu der Maschine (2) erfaßt.