DE3900086A1 - Adjusting device with a sensor for an implement, in particular a two-way turn-over plough - Google Patents
Adjusting device with a sensor for an implement, in particular a two-way turn-over ploughInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Verstelleinrichtung mit Sensor für ein Arbeitsgerät, insbesondere Drehpflug, mit den Merk malen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1.The invention relates to an adjustment device with a sensor for an implement, in particular a reversible plow, with the Merk paint the preamble of claim 1.
Es sind Verstelleinrichtungen in Form von Zylinder-Kolben- Einheiten mit hydraulischer oder pneumatischer Betätigung bekannt, die zur Wegbestimmung des Kolbens im Zylinder einen Sensor aufweisen. Als Sensor dienen dabei Halbleiteranord nungen (DE-OS 34 30 045), Drehpotentiometer (DE-OS 34 30 096), Linearpotentiometer (DE-OS 33 25 399), magnetische und Markierungsanordnungen. Diese meistens im Innenraum des Zy linders angeordneten Sensoren sind störanfällig, ungenau, mechanisch nicht verschleißfrei, gegen Lecköle empfindlich, teuer und für einen robusten Betrieb ungeeignet.There are adjustment devices in the form of cylinder-piston Units with hydraulic or pneumatic actuation known that one for determining the displacement of the piston in the cylinder Have sensor. Semiconductors are used as sensors specifications (DE-OS 34 30 045), rotary potentiometers (DE-OS 34 30 096), Linear potentiometer (DE-OS 33 25 399), magnetic and Marking arrangements. These mostly in the interior of the Zy Lindner's sensors are prone to failure, inaccurate, mechanically not wear-free, sensitive to leak oils, expensive and unsuitable for robust operation.
Darüber hinaus ist es bei einem Drehpflug bekannt, die ver schiedensten Betätigungen und Einstellungen über Einstell elemente in Form von druckmittelbetätigbaren Arbeitszylin dern vorzunehmen. Diese werden mittels einer Steuereinrich tung betätigt. Die hier verwendeten Arbeitszylinder sind nicht mit Sensoren für die Erfassung der IST-Stellung des Kolbens im Arbeitszylinder versehen (DE-OS 35 23 775).In addition, it is known in a reversible plow, the ver various operations and settings via settings elements in the form of pressure-actuated working cylinders to make. These are controlled by a tax tion operated. The working cylinders used here are not with sensors for the detection of the actual position of the Provide piston in the working cylinder (DE-OS 35 23 775).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verstellein richtung mit einem Sensor zu Lagebestimmung des Kolbens im Zylinder zu schaffen, die äußerst robust und verschleißarm aufgebaut ist, die einfach hergestellt werden kann und un empfindlich gegen auftretende Lecköle ist. Darüber hinaus sollen mehrere solche Verstelleinrichtungen geeignet sein, als Arbeitszylinder bei einem Drehpflug unter Rückmeldung der Stellung des Kolbens im Arbeitszylinder eingesetzt zu werden. Auch soll eine elektronische Steuereinrichtung für eine solche Verstelleinrichtung geschaffen werden.The invention has for its object an adjuster direction with a sensor to determine the position of the piston in the To create cylinders that are extremely robust and low wear is built that is easy to manufacture and un is sensitive to leaking oils. Furthermore several such adjustment devices should be suitable, as a working cylinder on a reversible plow with feedback the position of the piston used in the working cylinder will. An electronic control device for such an adjustment device can be created.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1.The invention solves this problem with the characterizing Features of claim 1.
Die Erfindung bietet den Vorteil, daß durch die allgemein gesprochen induktive Ausbildung des Sensors die Einrichtung äußerst robust und gegen Leckagen unempfindlich wird. Zudem ergibt sich ein verhältnismäßig einfacher, daher preiswerter Aufbau. Diese Verstelleinrichtung mit Sensor ist auch für einen robusten Einsatz, insbesondere bei einem Drehpflug, geeignet.The invention has the advantage that by the general spoken inductive training of the sensor the device extremely robust and insensitive to leakage. In addition the result is a relatively simple, therefore cheaper Construction. This adjustment device with sensor is also for robust use, especially with a reversible plow, suitable.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further refinements of the invention result from the Subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is described below with reference to the drawing illustrated embodiments explained in more detail. In the Show drawing:
Fig. 1 einen schematischen Vertikalschnitt durch die Zylinder-Kolben-Einheit mit feststehender Spule; Figure 1 is a schematic vertical section through the cylinder-piston unit with a fixed coil.
Fig. 2 eine Ansicht wie in Fig. 1 mit feststehendem Eisen kern; Fig. 2 is a view as in Figure 1 with a fixed iron core.
Fig. 3 eine Schaltungsanordnung der Steuereinrichtung der Zylinder-Kolben-Einheit mit analoger Signalverarbei tung; Figure 3 shows a circuit arrangement of the control device of the cylinder-piston unit with analog Signalverarbei device.
Fig. 4 eine Schaltungsanordnung der Steuereinrichtung der Zylinder-Kolben-Einheit mit digitaler Signalverarbei tung und Fig. 4 shows a circuit arrangement of the control device of the cylinder-piston unit with digital signal processing and
Fig. 5 eine schematische Draufsicht auf einen Drehpflug mit mehreren Zylinder-Kolben-Einheiten als Einstellein richtung für Arbeitsvorrichtungen am Pflug. Fig. 5 is a schematic plan view of a reversible plow with several cylinder-piston units as Einstellein direction for working devices on the plow.
Die Verstelleinrichtung 1 mit Sensor 2 in Form einer Spule 3 umfaßt nach Fig. 1 eine übliche Zylinder-Kolben-Einheit 4. In dem Zylinder 5 ist ein Kolben 6 mit Abdichtung 7 und Kol benstange 8 bewegbar.The adjusting device 1 with sensor 2 in the form of a coil 3 comprises a conventional cylinder-piston unit 4 according to FIG. 1. In the cylinder 5 , a piston 6 with seal 7 and Kol rod 8 is movable.
Der Zylinder 5 ist von einem einstückigen Zylinderboden 9 und einem fest einsetzbaren Deckel 10 abgeschlossen.The cylinder 5 is closed by a one-piece cylinder base 9 and a fixed cover 10 .
Die Kolbenstange 8 ist durch den Deckel 10 durch eine mit tige Buchse 11 mittels einer Dichtung 12 abgedichtet hin durchgeführt. Vorzugsweise ist die Buchse 11 aus Messing.The piston rod 8 is carried out through the cover 10 through a sealed with bush 11 by means of a seal 12 . The bushing 11 is preferably made of brass.
Die Zylinder-Kolben-Einheit 4 ist doppelwirkend ausgebildet, d. h. sie besitzt nahe dem Boden 9 eine Öffnung 13 für den Ölzu- bzw. -austritt und nahe dem Deckel 10 eine weitere Öffnung 14 ebenfalls für den Ölzu- bzw. -austritt. Diese Öffnungen sind über nicht dargestellte Druckleitungen mit einem nicht dargestellten Steuerventil verbunden.The cylinder-piston unit 4 is double-acting, ie it has an opening 13 near the bottom 9 for the oil inlet and outlet and near the cover 10 another opening 14 also for the oil inlet and outlet. These openings are connected to a control valve, not shown, via pressure lines, not shown.
Der Innenraum 15 des Zylinders 5 ist ölgefüllt.The interior 15 of the cylinder 5 is filled with oil.
Im Boden 9 des Zylinders 5 befindet sich eine mittige Gewin deöffnung, in die ein Gewindenippel 16 einschraubbar ist. An diesem ist ein Wickelkörper 17 befestigt, der sich durch eine Bohrung 18 im Kolben 6 und in der Kolbenstange 8 er streckt. Auf dem Wickelkörper 17 ist vorzugsweise eine ein lagige Spule 3 aus Kupferdraht gewickelt. Die Enden 19 der Spule 3 sind nahe dem Boden aus dem Zylinder 5 herausge führt. Die Spule 3 erstreckt sich vom Zylinderboden 9 bis zum Deckel 10, mindestens über den Arbeitshub des Kolbens 6 im Zylinder 5. Vorzugsweise ist die Außenseite der Spule 3 von einem Schutzrohr 20 abgedeckt. Gewindenippel 16, Wickel körper 17, Spule 3 und Schutzrohr 20 bilden eine feste Ein heit. Sie kann über die Bohrung 18 im Kolben 6 und in der Kolbenstange 8 eingeschoben und mittels des Gewindenippels eingeschraubt werden. Sie ist somit stationär mit dem Zylin der 5 verbunden.In the bottom 9 of the cylinder 5 there is a central threaded opening, into which a threaded nipple 16 can be screwed. On this, a winding body 17 is attached, which it extends through a bore 18 in the piston 6 and in the piston rod 8 . On the winding body 17 , a one-layer coil 3 is preferably wound from copper wire. The ends 19 of the coil 3 are near the bottom of the cylinder 5 leads out. The coil 3 extends from the cylinder base 9 to the cover 10 , at least over the working stroke of the piston 6 in the cylinder 5 . The outside of the coil 3 is preferably covered by a protective tube 20 . Threaded nipple 16 , winding body 17 , coil 3 and protective tube 20 form a fixed unit. It can be inserted through the bore 18 in the piston 6 and in the piston rod 8 and screwed in by means of the threaded nipple. It is thus stationary connected to the cylinder of FIG. 5 .
Mit der Kolbenstange 8 ist am über den Deckel 10 vorstehen den Ende ein Eisenkern 21 schraubbar verbunden. Dieser er streckt sich im Hohlraum der Spule 3 und reicht fast bis zum Kolben 6.An iron core 21 is screwably connected to the piston rod 8 at the end projecting from the cover 10 . This extends in the cavity of the coil 3 and extends almost to the piston 6th
Die Kolbenstange 8 mit Kolben 6 können aus ferromagnetischem oder nicht ferromagnetischem Material, z. B. Messing oder dgl., bestehen.The piston rod 8 with piston 6 can be made of ferromagnetic or non-ferromagnetic material, e.g. B. brass or the like.
Mit dem Deckel 10 sind O-Ringe 22 verbunden, die den Deckel gegenüber der Innenwandung des Zylinders 5 abdichten.O-rings 22 are connected to the cover 10 and seal the cover against the inner wall of the cylinder 5 .
Mit dem Kolben 6 sind weitere O-Ringe 23 verbunden, die die Kolbenbohrung 18 gegenüber dem Schutzrohr 20 abdichten.With the piston 6 further O-rings 23 are connected, which seal the piston bore 18 relative to the protective tube 20th
Mit der Kolbenstange 8 ist ein Anschlußkopf 24 in Form eines Laschenbügels verbunden. Mit dem Zylinderboden 9 ist ein An schluß (nicht dargestellt) zur Befestigung des Zylinders verbunden.With the piston rod 8 , a connection head 24 is connected in the form of a bracket. With the cylinder bottom 9 is connected to a circuit (not shown) for fastening the cylinder.
Wird über die untere Öffnung 19 der Kolben 6 an seiner Unterseite durch Einleiten von Drucköl beaufschlagt, ver schiebt er sich in der Zeichnung nach aufwärts. Zugleich wird der Eisenkern 21, der mit der Kolbenstange 8 fest ver bunden ist, in der Spule 3 aufwärts bewegt. Hierdurch wird der Wert der Induktivität der Spule 3 verändert, der Art, daß er jeweils mit der IST-Lage des Kolbens 6 im Zylinder 5 übereinstimmt.Is applied to the lower opening 19 of the piston 6 on its underside by introducing pressure oil, he pushes upwards in the drawing. At the same time, the iron core 21 , which is firmly connected to the piston rod 8 , is moved upwards in the coil 3 . As a result, the value of the inductance of the coil 3 is changed such that it corresponds to the actual position of the piston 6 in the cylinder 5 .
Die Spulenenden 19 sind zu einer Auswerteinrichtung geführt, die die jeweilige Stellung des Kolbens auswertet, so lange, bis ein an der Steuereinrichtung eingestellter Sollwert mit dem Kolben-IST-Wert übereinstimmt.The coil ends 19 are guided to an evaluation device which evaluates the respective position of the piston until a setpoint value set on the control device matches the actual piston value.
Die in Fig. 2 dargestellte Verstelleinrichtung 1 stimmt im wesentlichen mit derjenigen nach Fig. 1 überein. Hier ist lediglich die Spule 3′ zusammen mit der Kolbenstange 8 und dem Kolben 6 ortsveränderlich verbunden, während der Eisen kern 21′ stationär mit dem Boden 9 des Zylinders 5 verbunden ist. Auch hier erstreckt sich der Eisenkern 21′ wieder min destens über den Arbeitshub der Spule 3′, die auf einen Wickelkörper 17′ gewickelt ist. Ein Schutzrohr 20 kann hier entfallen. Die O-Ringe 23′ des Kolbens 6 dichten hier gegen über dem stationären Eisenkern bei Bewegung des Kolbens 6 ab.The adjusting device 1 shown in FIG. 2 essentially corresponds to that according to FIG. 1. Here, only the coil 3 'together with the piston rod 8 and the piston 6 is connected in a variable manner, while the iron core 21 ' is stationary connected to the bottom 9 of the cylinder 5 . Again, the iron core 21 'extends again min least over the working stroke of the coil 3 ', which is wound on a winding body 17 '. A protective tube 20 can be omitted here. The O-rings 23 'of the piston 6 seal against the stationary iron core when the piston 6 is moving.
Die Enden der Spule 3′ sind hier nach oben aus der Kolben stange 8 herausgeführt.The ends of the coil 3 'are out here rod 8 out of the piston.
Die von einer Einrichtung nach Fig. 1 bzw. Fig. 2 gelieferte Signalspannung wird mit einer Schaltungsanordnung nach Fig. 3 verarbeitet. Ein Netzteil 30 liefert eine konstante Span nung für ein SOLL-Wert-Einstellglied 31. Dieses wird im ein fachsten Fall von einem Potentiometer gebildet. Hier wird von Hand ein gewisser SOLL-Wert, z. B. für Hub oder sonstige Verstellangaben, für die Verstelleinrichtung 1 vorgegeben.The signal voltage supplied by a device according to FIG. 1 or FIG. 2 is processed with a circuit arrangement according to FIG. 3. A power supply 30 provides a constant voltage for a setpoint 31st In the simplest case, this is formed by a potentiometer. Here a certain SHOULD value, e.g. B. for stroke or other adjustment information, specified for the adjustment device 1 .
Insbesondere bei doppelwirkenden Zylinder-Kolben-Einheiten 4, bei denen der Kolben nach Betätigen eines Schalters selbsttätig einen Doppelhub ausführen soll, muß das SOLL- Wert-Einstellglied als PI- oder PD-Regler ausgeführt werden. In particular in double-acting cylinder-piston units 4 , in which the piston should automatically perform a double stroke after actuation of a switch, the TARGET value setting element must be designed as a PI or PD controller.
Weiter liefert das Netzteil 30 die Versorgungsspannung für einen Frequenzgenerator 32. Dieser speist mit konstanter Frequenz einen Reihenschwingkreis 33. Dieser wird von einem konstanten ohm′schen Widerstand und der Spule 3 mit verän derbarer Induktivität gebildet. Das Ausgangssignal wird an der gegen Masse gelegten Spule 3 abgegriffen. Es wird einem Glättungsglied 34 zugeführt. Je nach der durch die Kolben stellung bestimmten Induktivität der Spule 3 entsteht eine unterschiedlich große Ausgangswechselsignalspannung. Dement sprechend liefert das Glättungsglied 34 eine entsprechend große Gleichspannung. Den Eingängen eines Differenzbilders 35 wird das SOLL-Wert-Signal und das dem IST-Wert entspre chende Ausgangssignal des Glättungsgliedes 34 zugeführt. Das Ausgangssignal des Differenzbilders 35, das bei Abweichungen zwischen SOLL- und IST-Wert entsteht, wird einem Fensterkom parator 36 zugeleitet. Mit diesem kann man eine gewisse Schalthyterse der Endstufe einstellen, wodurch ein Schwingen der Regelung verhindert wird. Der Ausgang des Komparators ist mit einer Endstufe 37 verbunden, die ein Ventil 38 für das der Verstelleinrichtung 1 zuzuführende Öl schaltet.Furthermore, the power supply unit 30 supplies the supply voltage for a frequency generator 32 . This feeds a series resonant circuit 33 at a constant frequency. This is formed by a constant ohmic resistance and the coil 3 with changeable inductance. The output signal is tapped at the coil 3 which is connected to ground. It is fed to a smoothing member 34 . Depending on the inductance of the coil 3 determined by the piston position, a differently sized alternating output signal voltage arises. Accordingly, the smoothing element 34 supplies a correspondingly large DC voltage. The inputs of a difference generator 35 , the TARGET value signal and the output signal corresponding to the ACTUAL value of the smoothing element 34 are supplied. The output signal of the difference generator 35 , which arises in the event of deviations between the SET and ACTUAL values, is fed to a window comparator 36 . This can be used to set a certain switching level of the output stage, which prevents the control from oscillating. The output of the comparator is connected to an output stage 37 , which switches a valve 38 for the oil to be supplied to the adjusting device 1 .
Anstatt mit Öl könnte auch die Verstelleinrichtung 1 mit Druckluft betrieben werden.Instead of oil, the adjusting device 1 could also be operated with compressed air.
Eine Temperaturkompensation erübrigt sich. Es wird nicht der von der Temperatur beeinflußte ohm′sche Widerstand der Ver stelleinrichtung 1 ausgewertet, sondern der von der jeweili gen Induktivität der Spule 3 bestimmte induktive Blindwider stand, der temperaturunabhängig ist.There is no need for temperature compensation. It is not the temperature-influenced ohmic resistance of the adjusting device 1 that is evaluated, but the inductive reactance determined by the inductance of the coil 3 , which is independent of temperature.
Es ist auch eine Schaltungsanordnung nach Fig. 4 mit digita ler Signalverarbeitung möglich. Wie ersichtlich, wird das aus dem Glättungsglied 34 austretende analog IST-Wert-Signal über einen Analog-Digital-Wandler in ein digitales Signal umgewandelt und einem Eingang eines Mikrocomputers 40 zuge leitet. A circuit arrangement according to FIG. 4 with digital signal processing is also possible. As can be seen, the analog actual value signal emerging from the smoothing element 34 is converted into a digital signal via an analog-digital converter and is passed to an input of a microcomputer 40 .
Als SOLL-Wert-Einstellglied kann man bei entsprechender Wahl direkt ein digitales Ausgangssignal erzeugen, das man dem Mikrocomputer 40 zuleitet, der auch vom Netzteil 30 seine Versorgungsspannung erhält. Es wäre auch möglich, einen ana logen SOLL-Wert-Einsteller zu verwenden und einen A/D-Wand ler nachzuschalten.With a corresponding choice, a desired output value can be directly generated as a SET value setting element, which is fed to the microcomputer 40 , which also receives its supply voltage from the power supply unit 30 . It would also be possible to use an analog TARGET value adjuster and to add an A / D converter.
Weicht der IST-Wert vom SOLL-Wert ab, wird auch hier, wie bei der Analogregelung nach Fig. 3, ein Ventil 38 gesteuert.If the ACTUAL value deviates from the TARGET value, a valve 38 is also controlled here, as in the analog control according to FIG. 3.
Als Hauptanwendungsgebiet soll die Einstelleinrichtung nach den Fig. 1 oder 2 bei einem Drehpflug 50 nach Fig. 5 Anwen dung finden. Dieser Drehpflug 50 besitzt einen im wesentli chen üblichen Aufbau. Der Drehkopf 51 ist an eine übliche Dreipunktaufhängung eines nicht dargestellten Schleppers anbaubar. Eine liegende Zylinder-Kolben-Einheit 2 kann zum Wenden des Pflugrahmens 52 erfolgen. Der Rahmen 52 ist schwenkbar am Verstellager 53 gelagert und über ein Verbin dungsgestänge 54 mit einer zwischengeschalteten Zylinder- Kolben-Einheit zur Einstellung des Zugpunktes und einer Zylinder-Kolben-Einheit 2 zur Einstellung der Schnittbreite verbunden.As a main area of application, the adjusting device according to FIGS . 1 or 2 is to be used in a reversible plow 50 according to FIG. 5. This reversible plow 50 has a usual construction in wesentli chen. The rotary head 51 can be attached to a conventional three-point suspension of a tractor, not shown. A lying cylinder-piston unit 2 can be used to turn the plow frame 52 . The frame 52 is pivotally mounted on the adjustment bearing 53 and connected via a connec tion linkage 54 with an intermediate cylinder-piston unit for adjusting the pull point and a cylinder-piston unit 2 for adjusting the cutting width.
Am Rahmen sind wie üblich die Pflugscharen, Vorwerkzeuge oder dgl. einstellbar angeordnet.As usual, the plowshares, front tools are on the frame or the like. Arranged arranged.
Eine weitere Zylinder-Kolben-Einheit 2 ist zur Einstellung des Tiefganges im Zusammenwirken mit dem Tiefgangrad 56 vor gesehen.Another cylinder-piston unit 2 is seen to adjust the draft in cooperation with the draft gear 56 before.
Die einzeln erwähnten Zylinder-Kolben-Einheiten 2 sind mit Sensoren 4 nach den Fig. 1 bzw. 2 aufgebaut. Die von Ihnen gelieferten Signale werden unter Verwendung von Schaltungs anordnungen nach Fig. 3 oder 4 ausgewertet. Hierbei können die SOLL-Wert-Geber am Steuerpult des nicht dargestellten Schleppers angeordnet werden, während die Ventile 38 zur Steuerung der einzelnen Zylinder-Kolben-Einheiten 2 vorzugs weise am Pflug 50 vorzusehen sind.The individually mentioned cylinder-piston units 2 are constructed with sensors 4 according to FIGS. 1 and 2. The signals you provide are evaluated using circuit arrangements according to Fig. 3 or 4. Here, the TARGET value transmitter can be arranged on the control panel of the tractor, not shown, while the valves 38 for controlling the individual cylinder-piston units 2 are preferably provided on the plow 50 .
Claims (14)
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DE19893900086 DE3900086A1 (en) | 1989-01-03 | 1989-01-03 | Adjusting device with a sensor for an implement, in particular a two-way turn-over plough |
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Publications (1)
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ID=6371555
Family Applications (1)
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