DE3833534A1 - Regelverfahren und vorrichtung zum betreiben eines aus einem ackerschlepper und einem pflug bestehenden gespanns - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Regelverfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen des Regelverfahrens zum Betreiben eines aus ei­ nem Ackerschlepper und einem mit dem Ackerschlepper mittels ei­ ner Anbauvorrichtung verbundenen Pflug bestehenden Gespanns, bei dem die in der Draufsicht betrachtete Lage des ideellen Führungs­ punktes des Pfluges relativ zur Furche in Abhängigkeit von einem vorgebbaren Grenzwert einer Betriebsgröße eingestellt wird.

Bei einem aus der DE-PS 33 45 231 bekanntgewordenen Regelverfah­ ren und der entsprechenden Vorrichtung hierzu wird als Größe die beim Pflügen in den Unterlenkern der Anbauvorrichtung gemes­ sene Kraft verwendet, um daraus ein dem Quotienten aus der Kraft in einem der Unterlenker und der Summe der Kräfte in beiden Un­ terlenkern entsprechendes Steuersignal für den Stellmotor zu ge­ winnen. Infolge der Division der Kraftmeßwerte weist aber das gewonnene Steuersignal einen Fehler auf, der deutlich größer ist als der Meßfehler der Kraftmeßwerte selbst und das ange­ strebte Ziel, ein wahlweises Betreiben des Gespanns mit mög­ lichst geringem Zugkraftbedarf oder neutralem Lenkverhalten, teilweise wieder zunichte macht.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Regelverfahren zum Be­ treiben eines eingangs näher beschriebenen Gespanns sowie eine Vorrichtung zum Durchführen des Regelverfahrens zu schaffen, das die Ableitung eines exakteren Steuersignals für den Stell­ motor ermöglicht.

Das Regelverfahren, welches die gestellte Aufgabe löst, besteht darin, daß als Betriebsgröße die Normalkraft zwischen der Anlage des Pfluges und der Wand der Furche benutzt wird und der Führungspunkt des Pfluges bei einer Normalkraft unterhalb des Grenzwertes von der Furche weg, dagegen bei einer Normalkraft oberhalb des Grenzwertes zur Furche hin verlagert wird.

Die das vorgeschlagene Regelverfahren verwirklichende Vorrich­ tung, die einen Pflug verwendet, dem zur Veränderung der in der Draufsicht betrachteten Lage des ideellen Führungspunktes ein mittels Hilfskraft längenveränderbarer Stellmotor zugeordnet ist, zu dessen Ansteuerung eine Rechenschaltung benutzt wird, die das Steuersignal für den Stellmotor aus der Differenz zwischen dem vorgegebenen Grenzwert und dem Istwert der Betriebsgröße ab­ leitet, ist dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der als Betriebsgröße herangezogenen Normalkraft zwischen der Anlage des Pfluges der Wand der Furche mindestens einem der Pflugkörper ein Sensor zugeordnet ist, dessen Ausgang mit der Rechenschal­ tung in Verbindung steht, die aus der Differenz zwischen dem vor­ eingegebenen Grenzwert der augenblicklichen Normalkraft des Sen­ sors ein Steuersignal bildet, auf das hin der Stellmotor (Druck­ mittelzylinder) bei einer Normalkraft < Grenzwert den ideellen Führungspunkt von der Furche weg, dagegen bei einer Normalkraft < Grenzwert den ideellen Führungspunkt zur Furche hin verlagert.

Durch die Benutzung der Normalkraft zwischen der Anlage des Pfluges und der Wand der Furche steht ein Meßwert zur Verfügung, der unmittelbar, d.h. ohne weitere Fehler erzeugende Manipulation einem Vergleich mit dem vorgegebenen Grenzwert unterworfen werden kann. Daraus resultiert eine bessere Übereinstimmung des tatsäch­ lichen Arbeitsergebnisses mit dem angestrebten.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gegeben, daß als Sensor ein Dehnmeßstreifen an der Anlage des Pfluges be­ festigt ist.

Eine andere, gleichwertige Maßnahme besteht darin, daß als Sen­ sor ein Dehnmeßstreifen an dem den Pflugkörper mit dem Pflug­ rahmen verbindenden Träger befestigt ist.

Zum Schutz des Sensors vor mechanischer Beschädigung und/oder Umwelteinflüssen ist ferner der Sensor eingekapselt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 Einen Ackerschlepper mit angebautem Pflug in einer Ansicht von oben und

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeils A in Fig. 1.

Das Gespann gemäß Fig. 1 besteht aus einem Ackerschlepper, des­ sen Fahrzeugrahmen 1 im hinteren Bereich in eine von Treibrä­ dern 2 getragene Hinterachse 3 übergeht. Im vorderen Bereich des Fahrzeugrahmens 1 ist eine mit 4 angedeutete Vorderachse pendelbar gelagert, wobei in bekannter Weise Vorderräder 5 um an den Enden der Vorderachse 4 angeordnete Achsschenkelbolzen 6 schwenkbar gelagert sind. Das Verschwenken der Vorderräder 5 erfolgt mit Hilfe eines Druckmittelzylinders 7, der von der nicht gezeigten Lenkanlage des Fahrzeuges beaufschlagt wird.

Im Heckbereich des Fahrzeuges sind am Fahrzeugrahmen 1 an Punkten 9 und 10 zwei untere Lenker 11 und 12 einer Anbauvorrichtung an­ gelenkt, deren dritter, oberer Lenker nicht gezeigt ist. Von der Anbauvorrichtung getragen ist ein Pflug 13, dessen Koppel 14 mit einem Lenker 15 gelenkig verbunden ist. An dessen freiem Ende ist ein Pflugrahmen 16 gelenkig angeschlossen, an den über je einen im Betrieb vertikalen Träger 8 drei Pflugkörper 17 be­ festigt sind. Zur Einstellung der Arbeitsbreite der Pflugkörper 17 ist der Pflugrahmen 16 über eine Verstellspindel 18 mit der Koppel 14 gelenkig verbunden. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, ist an einem der Träger 28 ein Sensor 27 für die Normalkraft N zwischen der Anlage 26 des Pfluges 13 und der Wand 24 a der Fur­ che 24 angebracht. Der Sensor 27, der als Dehnmeßstreifen aus­ gebildet sein kann, ist dabei zu seinem Schutz gegen Beschädi­ gungen durch Arbeits- und/oder Umwelteinflüsse geschützt unter­ gebracht.

Zwischen der Koppel 14 und dem Lenker 15 ist ferner als Stell­ motor ein doppeltwirkender Hubzylinder 19 angeordnet, der über mittels eines 4-Wegeventils 20 wahlweise mit einer Pumpe 24 verbindbare Leitungen 22 oder 23 mit Druckmittel beaufschlag­ bar ist. In der Schaltstellung a des Wegeventils 20 wird die wirksame Länge des Hubzylinders 19 verringert, in der Schalt­ stellung b bleibt sie unverändert und in der Schaltstellung c wird die Länge des Hubzylinders 19 vergrößert. Bei einer Ver­ kürzung des Hubzylinders 19 wird das aus den unteren Lenkern 11, 12 und der Koppel 14 gebildete Gestänge derart verstellt, daß der sich als Schnittpunkt der nach vorn verlängert gedachten Unterlenker 11, 12 bildende ideelle Führungspunkt F in Fahrtrich­ tung des gezeigten Schleppers und in Draufsicht gesehen nach links, also von der Furche 24, in welcher die beiden Räder 2 und 5 des Ackerschleppers laufen, weg, d.h. zum ungepflügten Boden verlagert wird. Umgekehrt wird bei einer Verlängerung des Hubzylinders 19 der ideelle Führungspunkt zur Furche 24 hin, d.h. zum gepflügten Boden, verlagert. Je nach Lage des Führungspunktes F stellt sich dabei ein von der Gesamtwider­ standskraft P der Pflugkörper 17 und der kürzesten Entfernung der Wirkungslinie W (strichpunktierte Linie) der Kraft P vom Triebachsmittelpunkt T abhängiges Drehmoment um den Triebachs­ mittelpunkt T ein. Eine weitere Schaltstellung d des Wegeven­ tils 20 ist vorgesehen, um eine Einstellung der Furchenbreite zu erlauben.

Die Ansteuerung des Wegeventils 20 erfolgt auf elektrischem Wege, wobei das dafür benötigte Steuersignal in einer Rechen­ schaltung 25 gewonnen wird. Die als ansich bekannt vorausge­ setzte Schaltung 25 besitzt einen ersten Eingang für die manu­ elle Eingabe des jeweils vom Fahrer je nach gewünschter Be­ triebsweise zu bestimmenden Grenzwertes Ng der Normalkraft N, sowie einen zweiten Eingang, der mit dem Sensor 27 verbunden ist. Während des Pflügens wird durch die Rechenschaltung 25 er­ mittelt, ob der vom Sensor 27 ermittelte Meßwert der Normal­ kraft N kleiner, gleich oder größer ist als der vorgegebene Grenzwert Ng. Im ersten Fall wird ein Steuersignal erzeugt, das das Wegeventil 20 in die Schaltstellung a überführt. Im zweiten Fall wird das Wegeventil 20 in die Schaltstellung b und im drit­ ten Fall in die Schaltstellung c überführt.

Im Einsatz wird zunächst der Rechenschaltung 25 der angestrebte Grenzwert Ng für die Normalkraft N zwischen der Anlage 26 des Pfluges 13 und der Wand 24 a der Furche 24 eingegeben, sowie mit­ tels der Verstellspindel 18 die Arbeitsbreite der Pflugkörper 17 eingestellt. Dabei befindet sich das Wegeventil 20 in der Schalt­ stellung d. Sobald das Gespann in Bewegung gesetzt wird, steuert die Rechenschaltung 25 über das Wegeventil 20 den ideellen Füh­ rungspunkt F langsam solange in Richtung zur Furche oder ent­ gegengesetzt dazu, bis die vom Sensor 27 gemessene Normalkraft N den vorgegebenen Grenzwert Ng erreicht hat. Dann geht das Wege­ ventil 20 in die Schaltstellung b über. Je nach Größe des vor­ gegebenen Grenzwertes Ng wird somit der Führungspunkt F derart verlagert, daß das Drehmoment um den Triebachsmittelpunkt T ei­ nen Wert zwischen 0 und einen systembedingten maximalen Betrag annimmt. Durch Vorgabe eines geeigneten Grenzwertes hat es der Fahrer somit in der Hand, die Arbeitsweise seines Gespanns in weiten Grenzen vorzubestimmen. Mit der Wahl eines geringen Grenzwertes Ng für die Normalkraft N gibt der Fahrer eine Be­ triebsweise vor, bei der der Treibstoffverbrauch des Ackerschlep­ pers ebenfalls gering ist. Allerdings hat er dann den Ackerschlep­ per ständig zum Kurshalten geringfügig gegenzulenken. Soll dage­ gen die von ihm aufzubringende Lenkkraft möglichst gering sein, so hat er der Rechenschaltung 25 einen größeren Grenzwert für die Normalkraft N vorzugeben.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird als Betriebs­ größe die Normalkraft N zwischen der Anlage 26 und der Wand 24 a der Furche 24 zur Einstellung des ideellen Führungspunktes F be­ nutzt. Der Vollständigkeit halber sei aber darauf hingewiesen, daß für den gleichen Zweck auch eine von der Normalkraft N ab­ hängige Größe benutzt werden kann. Hierzu bietet sich insbeson­ dere die in Richtung der Furchenwand 24 a wirkende Reibkraft zwischen der Anlage 26 und der Furchenwand 24 a an. Diese läßt sich mit geeignet angebrachten Sensoren in ähnlicher Weise wie die Normalkraft N bestimmen.

Claims (5)

1. Regelverfahren zum Betreiben eines aus einem Ackerschlepper und einem mit dem Ackerschlepper mittels einer Anbauvorrich­ tung verbundenen Pflug bestehenden Gespanns, bei dem die in der Draufsicht betrachtete Lage des ideellen Führungspunktes des Pfluges relativ zur Furche in Abhängigkeit von einem vor­ gebbaren Grenzwert einer Betriebsgröße eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Betriebsgröße die Normalkraft (N) zwischen der An­ lage (26) des Pfluges (13) und der Wand (24 a) der Furche (24) benutzt wird und der Führungspunkt (F) des Pfluges (13) bei einer Normalkraft (N) unterhalb des Grenzwertes (Ng) von der Furche (24) weg, dagegen bei einer Normalkraft (N) oberhalb des Grenzwertes (Ng) zur Furche (24) hin verlagert wird.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, unter Verwendung eines Pfluges, dem zur Veränderung der in der Draufsicht betrachteten Lage des ideellen Führungspunktes ein mittels Hilfskraft längenveränderbarer Stellmotor zugeord­ net ist, zu dessen Ansteuerung eine Rechenschaltung benutzt wird, die das Steuersignal für den Stellmotor aus der Diffe­ renz zwischen dem vorgegebenen Grenzwert und dem Istwert der Betriebsgröße ableitet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der als Betriebsgröße herangezogenen Normalkraft (N) zwischen der Anlage (26) des Pfluges (13) und der Wand (24 a) der Furche (24) mindestens einem der Pflug­ körper (17) ein Sensor (27) zugeordnet ist, dessen Ausgang mit der Rechenschaltung (25) in Verbindung steht, die aus der Differenz zwischen dem voreingegebenen Grenzwert (Ng) und der augenblicklichen Normalkraft (N) des Sensors (27) ein Steuersignal bildet, auf das hin der Stellmotor (Druckmittel­ zylinder (19)) bei einer Normalkraft (N) < Grenzwert (Ng) den ideellen Führungspunkt (F) von der Furche (24) weg, dagegen bei einer Normalkraft (N) < Grenzwert (Ng) den ideellen Füh­ rungspunkt (F) zur Furche (24) hin verlagert.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor (27) ein Dehnmeßstreifen an der Anlage (26) des Pfluges (13) befestigt ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor (27) ein Dehnmeßstreifen an dem den Pflugkör­ per (17) mit dem Pflugrahmen (16) verbindenden Träger (28) befestigt ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (27) eingekapselt ist.