DE4232067A1 - Automatische stein-ueberlastsicherung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Stein-Überlast­ sicherung, insbesondere für ein- oder mehrscharige Pflüge, beispielsweise einen Dreh- oder Wendepflug, mit mindestens einem Pflugkörper bzw. einem Pflugkörperpaar.

Derartige automatische Stein-Überlastsicherungen, die je­ dem Pflugkörper oder jedem Pflugkörperpaar (bei Dreh- oder Wendepflügen) individuell zugeordnet werden, sollten folgende Forderungen erfüllen: (i) Die Kraft, mit der je­ der Pflugkörper während des Pflügens in der Arbeitsposi­ tion im Boden gehalten wird, soll nicht größer als not­ wendig sein; (ii) diese Kraft soll etwas größer als der größte, irgendwann während des Pflügens zu erwartende Bo­ denwiderstand sein, so daß jeder aktive Pflugkörper gleichmäßig in Pflugposition in der Erde gehalten wird; (iii) wenn ein Pflugkörper auf einen Stein trifft oder in anderer Weise eine Überlastung eintritt, soll der Pflug­ körper so leicht als möglich über den Stein gleiten und dabei ungefähr der Kontur des Steins folgen, wonach der Pflugkörper in die Arbeitsposition zurückkehren soll, so­ bald er den Stein passiert hat bzw. die Überlastung abge­ baut ist; (iv) wenn von mehreren ein Pflugkörper auf einen Stein trifft, sollte der zuvor beschriebene Siche­ rungsablauf weder die anderen Pflugkörper noch den übri­ gen Pflugaufbau beeinflussen; dies auch aufgrund der Tat­ sache, daß der durch einen Stein beeinflußte Pflugkörper mit nicht zu größer Kraft gehalten wird.

Zum Stand der Technik sei hier die norwegische Patent­ schrift 1 34 354 genannt.

Darin wird ein mit einem Federmechanismus ausgestatteter Grindel offenbart, der es ermöglicht, daß der Pflugkörper automatisch nach oben schwingt, sobald er auf ein Hinder­ nis im Erdreich trifft. Dieser bekannte Grindel zeichnet sich durch ein besonderes Gelenk aus, das Bewegungen des Pflugkörpers auch in seitliche und andere zwischen der horizontalen und der vertikalen Ebene liegende Richtungen erlaubt. Dieses Gelenk kann aus zwei durch den Federme­ chanismus gegeneinander gehaltenen Teilen bestehen, die gegeneinander verschwenkt werden können, wobei die Fe­ der(n) so vorgespannt ist (sind), daß die Gelenkteile satt aneinanderliegen, solange der Pflugkörper in norma­ lem Erdreich arbeitet.

Bei einem Ausführungsbeispiel des Gegenstands des norwe­ gischen Patents 1 34 354 wird die notwendige Vorspannkraft mit einer Blattfeder erzeugt.

Bei einer anderen bekannten Lösung wird diese Blattfeder durch einen hydraulischen Zylinder ersetzt. Darüber hin­ aus existieren weitere Vorschläge, die auf verschiedenen Prinzipien der Kraftübertragung und Kraftüber­ tragungsmittel basieren.

Ein allen Lösungen gemeinsamer Nachteil ist, daß es um­ ständlich und zeitraubend ist, die auf den Pflugkörper wirkende Gegenkraft zu ändern. Der Ausdruck "Pflugkörper", umfaßt im vorliegenden Zusammenhang auch Pflugkörper­ paare, wie sie bei Dreh- oder Wendepflügen benutzt werden und die auf einem gemeinsamen Grindel befestigt sind, wo­ bei ein Pflugkörper jedes Paares die aktive Pflugposition einnimmt, während der andere Pflugkörper eine inaktive Bereitschaftsposition innehat; für derartige Pflugkörper­ paare genügt es, daß eine automatische Stein- und Über­ lastsicherung dem gemeinsamen Grindel zugeordnet ist, z. B. eine Sicherung für jeden Einzelpflugkörper oder für jedes Paar Dreh- oder Wendepflugkörper.

Bei den bekannten Geräten der hier einschlägigen Art ist es darüber hinaus sogar noch schwieriger, die Kraftken­ nung zu variieren, d. h. die Änderung der Kraft, mit der der Pflugkörper zurückgehalten wird, wenn er auf einen Stein trifft und nach oben gedrückt wird.

Keine der bisher bekannten Lösungen ermöglicht eine auto­ matische Anpassung dieser Gegenkraft unter sich während des Pflügens ändernden Erdreichbedingungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Mängel, Nachteile und Anwendungsgrenzen bekannter Stein-Überlastsicherungen für Pflüge zu beseitigen, und insbesondere eine Überlastsi­ cherung zu schaffen, die sich automatisch den jeweiligen Erdreichbedingungen anpaßt, so daß die Bedienungsperson nicht an Einstellungen und Anpassungen zu denken braucht.

Dabei soll die Überlastsicherung die eingangs erwähnten Grundforderungen erfüllen, so daß sichergestellt ist, daß jeder Pflugkörper während des Pflügens in einer gleichmä­ ßigen Arbeitsposition im Boden gehalten wird, d. h. mit einer Kraft, die nur geringfügig größer als der maximale Bodenwiderstand ist, mit dem während der gerade bestehen­ den Pflügbedingungen zu rechnen ist und der insbesondere durch die Art des zu bearbeitenden Bodens bestimmt wird. Sobald ein Pflugkörper auf einen Stein im Boden trifft oder sobald die auf den Pflugkörper einwirkende Last zu groß wird, soll die Erfindung sicherstellen, daß der Pflugkörper ausweicht und, sofern notwendig, aus dem Bo­ den nach oben schwingt. Die Kraft, mit der der Pflugkör­ per zurückgehalten wird, soll in den verschiedenen Pflug­ körperpositionen gesteuert werden. Sobald der Stein oder ein anderes Hindernis passiert worden ist, soll der Pflugkörper automatisch zurück in die normale Pflügposi­ tion gedrückt werden.

Speziell soll mit der Erfindung sichergestellt werden, daß die für das Ausweichen des Pflugkörpers notwendige Kraft in Abhängigkeit von der Härte des Erdreichs gesteu­ ert wird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit den im Hauptanspruch angegebenen Merkmalen gelöst.

Die erfindungsgemäße Sicherung besitzt folgende we­ sentliche Vorteile: (i) zeitraubendes Anpassen und Ein­ stellen wird vermieden; (ii) der erfindungsgemäße Pflug arbeitet gleichmäßiger als bisher bekannte; (iii) das Pflugergebnis ist besser; (iv) die Pfluggeschwindigkeit kann erhöht werden; (v) die einzelnen Pflugteile besitzen längere Standzeiten. Dies alles zusammen führt zu einer besseren Betriebswirtschaftlichkeit.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind sche­ matisch in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Stein-Ober­ lastsicherung, wobei ein Pflugkörper in zwei un­ terschiedlichen Positionen dargestellt ist, näm­ lich in einer Arbeits- oder Pflügposition in durchgezogenen Linien und in einer teilweise nach oben geschwenkten, einem Stein ausweichen­ den Position in gestrichelten Linien; zugehörige elektrische und elektronische Einrichtungen sind als Blockdiagramm dargestellt;

Fig. 2A zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Stein­ Überlastsicherung in einer der Fig. 1 entsprechenden Seitenansicht;

Fig. 2B ein drittes Ausführungsbeispiel der Stein-Über­ lastsicherung in etwas abgewandelter Ausführung des Gegenstandes nach Fig. 2A, ebenfalls in Sei­ tenansicht; und

Fig. 3 ein viertes Ausführungsbeispiel, ebenfalls in Seitenansicht.

In den Zeichnungen sind für gleiche Teile dieselben Be­ zugsziffern und für konstruktiv und/oder funktionell ähnliche Teile ähnliche Bezugsziffern verwendet worden, z. B. 10, 10a, 10b, 10c.

Gemäß Fig. 1 trägt ein rohrförmiger Grindel 1 in Zugrich­ tung gesehen hinten einen Pflugkörper 1′, im Falle eines Dreh- oder Wendepfluges ein Pflugkörper eines Pflugkör­ perpaares (der andere, gerade nicht im Einsatz befindli­ che Pflugkörper ist nicht dargestellt).

An seinem vorderen Ende trägt der Grindel ein Gelenk, das eine Drehbewegung der Grindel 1 und demzufolge des Pflug­ körpers 1, zumindest in der Vertikalebene zuläßt.

Im Grundaufbau kann dieses Gelenk 2 dem im norwegischen Patent 1 34 354 offenbarten entsprechen; es ermöglicht so­ mit Schwenkbewegungen des Grindels/Pflugkörpers 1, 1′ auch in seitlichen Richtungen sowie anderen zwischen ver­ tikalen und horizontalen Ebenen liegenden. Dazu kann das Gelenk 2 z. B. vier Kugeln 3′ auf einer Konsole 3 aufwei­ sen, die zusammen mit den Kugeln 3′ ein Gelenkteil bil­ det, wobei die Kugeln 3′ in entsprechende Kugellager ein­ greifen können, die in einem vorderen Flansch 1′′ der Grindel 1 eingearbeitet sind, so daß dieser Flansch 1′′ mit den Kugelwiderlagern den anderen Gelenkteil bildet.

Das Gelenk 2 kann jedoch auch völlig anders gestaltet sein, solange es Schwenkbewegungen des Grin­ dels/Pflugkörpers zumindest in der Vertikalebene erlaubt.

Die einen Teil des Gelenks 2 bildende Konsole 3 ist an einem nicht dargestellten Pflugrahmen derart befestigt, daß sie ihre im wesentlichen vertikale Ausrichtung unab­ hängig von der jeweiligen Stellung des Grin­ dels/Pflugrahmens 1, 1′ beibehält, wie sich auch aus einem Vergleich der durchgezogen und gestrichelt dargestellten Positionen der hier angesprochenen Teile ergibt.

Mit der Konsole 3 ist ein Zuganker 4 verbunden, der sich bei normaler Pflügstellung des Grindels 1 und des Pflug­ körpers 1′ zentrisch durch den rohrförmigen Grindel 1 er­ streckt. Ein ähnlicher Zuganker mit einem entsprechenden Anlenkpunkt an der Konsole 3 ist aus dem genannten norwe­ gischen Patent bekannt.

Am hinteren Ende des Grindels 1 befindet sich ein koaxial mit diesem verbundener Hydraulikzylinder 5 mit einem Kol­ ben 5′ und einer Kolbenstange 5′′. Das vordere Ende der Kolbenstange 5′′ ist mit dem hinteren Ende des Zugankers 4 über ein Gelenk 6 verbunden.

Eine Kammer 7 des Zylinders - hier die kolbenstangen­ seitige; die abgewandte ist mit 7′ bezeichnet - wird von einem Druckbehälter aus mit Hydrauliköl beaufschlagt. Der Öldruck wird über ein Steuerventil 9 eingestellt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wirkt der Kolben 5′ mit einem Sensor 10 zusammen, der die Stellung des Kolbens 5′ - möglicherweise auch die der Kolbenstange 5′′ - innerhalb des Zylinders feststellt.

Der Sensor 10 liefert über ein Digitalfilter 11 ständig Kontroll- bzw. Steuersignale in Abhängigkeit von der je­ weiligen Stellung des Kolbens 5′ an einen Mikroprozessor 12, der seinerseits entweder direkt oder über ein ge­ eignetes Steuergerät 13 Steuersignale an das Druckventil 9 gibt.

Die erfindungsgemäße, automatische Stein-Überlastsiche­ rung in der Ausführung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt:

In der kolbenstangenseitigen Zylinderkammer 7 wird stän­ dig ein hydraulischer Druck aufrechterhalten, der be­ wirkt, daß der Grindel 1 mit dem Pflugkörper 1′ in der Pflügposition gehalten wird.

Während des Pflügens registriert der Sensor 10 sich än­ dernde Widerstände im Boden 14 aufgrund der sich dadurch ändernden Kolbenstellungen im Zylinder 5.

Sobald die Änderungen zu groß werden, d. h. einen vorbe­ stimmten Wert überschreiten, steigt der Hydraulikdruck in der Zylinderkammer 7 so weit an, daß die Lageänderung wieder innerhalb der vorbestimmten Grenzen bleibt. Ande­ rerseits wird der Druck in der Zylinderkammer 7 dann ab­ gesenkt, wenn die Lageänderung zu klein ist, d. h. gerin­ ger als eine vorgegebene Minimaländerung, und zwar so weit, daß die Änderung wieder dem gewünschten Wert ent­ spricht.

Wenn die Auslenkung des Sensors 10 einen zuvor festgeleg­ ten Wert übersteigt, ist dies gewöhnlich gleichbedeutend mit der Tatsache, daß der Pflugkörper 1′ auf einen Stein 15 oder ein anderes Hindernis im Boden 14 getroffen ist. Dann wird der Druck in der kolbenstangenseitigen Zylin­ derkammer 7 in Abhängigkeit von der Kolbenlage gesteuert, so daß der gewünschte Kraftverlauf erreicht wird.

Sobald die Bewegung des Kolbens 5 bzw. seine Bewegungsge­ schwindigkeit Null wird, bedeutet dies, daß der Pflugkör­ per 1′ den obersten Punkt des Steins 15 oder eines ande­ ren Hindernisses passiert, und der Druck in der Zylinder­ kammer 7 wird dann wieder auf den Wert angehoben, der herrschte, bevor der Pflugkörper 1′ den Stein 15 oder ein anderes Hindernis traf, so daß der Pflugkörper 1′ so schnell als möglich in die normale Pflügposition zurück­ gebracht wird.

Der Mikroprozessor 12 nimmt die bei ihm über das Digi­ talfilter 11 eingehenden Signale des Ladesensors 10 auf, verarbeitet sie und erzeugt auf dieser Basis Steuersi­ gnale für das Druckventil 9. Der gesamte Vorgang wird über ein Programm gesteuert, das speziell für diese Auf­ gabe ausgearbeitet und dem Mikroprozessor 12 eingegeben wird.

In Fig. 2A ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung dargestellt.

Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 1 gezeigten im wesentlichen dadurch, daß die der Kolbenstange 5′′ abgewandte Zylinderkammer 7a′ geschlossen und mit Luft gefüllt ist, und dadurch, daß ein den Druck in der Kammer 7a′ registrierender Drucksensor 10a an­ stelle des Lagesensors 10 verwendet wird.

Bei einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2B ist in Abänderung des Beispiels nach Fig. 2A die Zylinderkam­ mer 7b′ nicht mit Luft sondern mit Öl gefüllt und steht mit einem Sammler oder Akku 16 in Verbindung.

Beim zweiten und dritten Ausführungsbeispiel wird der Druck in der Luftkammer 7a′ bzw. der Ölkammer 7b′ mittels des Drucksensors 10a bzw. 10b registriert. Diese Luft- bzw. Öldruckwerte in der Kammer 7a′ bzw. 7b′ hängen di­ rekt von der Pflugstellung ab, so daß die jeweils erfor­ derliche Anpassung grundsätzlich auf dieselbe Weise er­ folgt, wie sie im Zusammenhang mit der Erläuterung der Fig. 1 zuvor beschrieben wurde.

In Fig. 3 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer Stein-Überlastsicherung dargestellt.

Wie bei den Beispielen gemäß den Fig. 2A und 2B wird beim Vorschlag gemäß Fig. 3 ein Drucksensor 10c anstelle des im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterten Lagesensors 10 verwendet, jedoch ist der Drucksensor 10c nunmehr der kolbenstangenseitigen Zylinderkammer 7c zugeordnet, so daß der Druck nun in derselben Kammer 7c gemessen wird, in der er gesteuert und gegebenenfalls angepaßt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 kann die Steuerung derart durchgeführt werden, daß das Drucksteu­ erventil 9 normalerweise geschlossen ist. Sobald der Pflugkörper 1′ auf unterschiedlichen Widerstand im Boden trifft, wird er sich relativ zum Pflugrahmen bewegen und die Bewegungen auf den Kolben 5′ übertragen, so daß Druckschwankungen in den Zylinderkammern 7c, 7c′ hervor­ gerufen werden. Diese Druckschwankungen sind direkt ab­ hängig von den Bewegungen des Pflugkörpers 1′ relativ zum Pflugrahmen.

Der Ausgleich kann grundsätzlich in nahezu derselben Weise wie zuvor beschrieben durchgeführt werden. Sobald die Druckänderungen zu groß werden, wird etwas Öl in die kolbenstangenseitige Zylinderkammer gedrückt. Sobald die Druckänderungen zu klein sind, d. h. unter einen vorbe­ stimmten Minimalwert sinken, wird Öl aus der Kammer 7c abgelassen, so daß der Druck abfällt.

Sobald der Pflugkörper 1′ auf einen Stein trifft, d. h. sobald der Druck in der Kammer 7c während kurzer Zeit einen vorbestimmten Wert übersteigt, der z. B. 20% größer als der noch kurz zuvor geherrschte ist, öffnet sich das Ventil 9. Während der Pflugkörper 1′ über den Stein glei­ tet, wird Öl durch das Drucksteuerventil 9 herausge­ drückt. Das Öffnen des Ventils paßt sich jederzeit derart an, daß der Druckverlauf wie gewünscht erfolgt. Sobald der Pflugkörper die Spitze des Steins erreicht hat, wird kein Öl mehr aus der Kammer gedrückt und der Druck fällt auf Atmosphärendruck ab. Sobald der Druck unter einen be­ stimmten Grenzwert fällt, wird Öl wieder in das System eingegeben, so daß der Druck in gewünschter Weise an­ steigt, bis er den Wert erreicht hat, der herrschte, be­ vor der Pflugkörper 1′ auf den Stein traf.

Claims (11)

1. Automatische Stein-Überlastsicherung, insbesondere für ein- oder mehrscharige Pflüge mit

• - mindestens einem Pflugkörper (1′) bzw. einem Pflugkörperpaar an einem gelenkig (2) am Pflug­ rahmen befestigten Grindel (1),
• - druckmittelbetätigte, auf das Gelenk (2) einwir­ kende Vorspannmittel (4, 5, 6),
• - einer sensorabhängigen (10; 10a; 10b; 10c) Druck­ steuerung (8, 9).

2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß ein mit einem Zuganker (4) verbundener, am Grin­ del (1) befestigter Zylinder (5) die Gelenkvorspann­ kraft in Abhängigkeit von der Relativstellung des Pflugkörpers (1′) zum Pflugrahmen bodenwider­ standsabhängig steuert.

3. Sicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Größe der Vorspannkraft umgekehrt proportional zum Bodenwiderstand gesteuert wird.

4. Sicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über ein Steuer­ ventil (9), einen Sensor (10; 10a; 10b; 10c) und einen Mikroprozessor (12) die über einen Zuganker (4) von der Kolbenstange (5′′) des Zylinders (5) auf das Ge­ lenk (2) übertragene Vorspannkraft ständig derart an­ gepaßt wird, daß die Relativbewegungen des Pflugkör­ pers (1′) zum Pflugrahmen als Reaktion auf unter­ schiedliche Bodenwiderstände minimiert werden, im Falle eines einen vorbestimmten Widerstandswert über­ schreitenden Bodenhindernisses jedoch soweit redu­ ziert werden, daß eine Ausweichbewegung möglich ist.

5. Sicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, kennzeichnet durch einen Lagesensor (10).

6. Sicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Drucksensor (10a; 10b; 10c), der einer der beidseitig des Kolbens (5′) gelegenen Kammern des Hydraulikzylinders (5) zu­ geordnet ist.

7. Sicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die der Kolben­ stange abgewandte Zylinderkammer (7a′) des Zylinders (5) geschlossen und luftgefüllt und mit dem Drucksen­ sor (10a) verbunden ist.

8. Sicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die der Kolben­ stange abgewandte Zylinderkammer (7b′) ölgefüllt und mit dem Drucksensor (10b) verbunden ist.

9. Sicherung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ölgefüllte Kammer (7b′) an einen mit dem Drucksensor (10b) verbundenen Akku (16) angeschlossen ist.

10. Sicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 9, gekennzeichnet durch ein Digitalfilter (11) zwischen dem Sensor (10; 10a; 10b; 10c) und dem Mikro­ prozessor (12).

11. Sicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 10, gekennzeichnet durch ein Steuergerät (13) zwischen dem Mikroprozessor (12) und dem Druck­ steuerventil (9).