DE4301029A1 - Crop row alignment control for tractor attachment - has attachment moved laterally by servo to follow crop row and with correction control for tractor steering - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Vorrichtung zur Seitensteuerung der Unterlenker an Schleppern, der zwei am Schlepperrahmen schwenkbar befestigte Un­ terlenker aufweist.

Schlepper gattungsgemäßer Art finden in der Land­ wirtschaft als reine Zugmaschinen oder kombiniert als Träger von Anbaugeräten wie z. B. Pflügen, Bo­ denfräsen und dgl. Verwendung. Der Anbau der Ar­ beitsmaschinen erfolgt dabei über eine Drei­ punktaufhängung in aller Regel am Heck des Schlep­ pers. Diese ist mit einer hydraulischen Hebeein­ richtung, die vom Motor des Schleppers angetrieben wird, versehen, die es erlaubt, das Anbaugerät so­ weit anzuheben, daß mit Sicherheit ein Bodenkontakt ausgeschlossen und bei der Bodenbearbeitung in die erforderliche tiefere Position abgelassen wird. Weiterhin sind Kraftheber mit Dreipunktgestänge be­ kannt, die sich darüber hinaus manuell oder hydrau­ lisch seitwärts und in der Neigung zur Horizontalen verstellen lassen. Die Steuerung der Verstellmecha­ nik erfolgt dabei von der den Schlepper bedienenden Person, die eine Verstellung aufgrund beobachtbarer Gelände- und Fahrsituationen vornimmt. Soll nun ein Arbeitsgerät längs einer vorgegebenen Linie z. B. einer Pflanzenreihe oder Furche oder gar längs ei­ ner geraden Linie geführt werden, erfordert dies vom Schlepperführer vor allen Dingen am Hang, bei dem ständig mit einem seitlichen Abrutschen des Ar­ beitsgerätes und/oder des Schleppers zu rechnen ist, nicht nur äußerste Konzentration, sondern die erforderliche Korrektur kann von diesem nur stark zeitverzögert vorgenommen werden.

Eine ebenfalls unbefriedigende Geräteführung läßt sich durch eine automatische Lenkung erzielen, die mittels eines Sensors, der am Arbeitsgerät ange­ bracht ist und die Pflanzenreihe oder die Furche abtastet, gesteuert wird. Zum einen ist bei erfor­ derlichen großen Lenkausschlägen an den Vorderrä­ dern die Gefahr gegeben, daß diese Pflanzenreihen queren und Pflanzen zerstören. Zum anderen läßt sich eine sofortige Richtungsänderung von Schlepper und Anbaugerät dann nicht durchführen, wenn die Rä­ der des Schleppers zumindest momentan nicht grei­ fen, wie es beispielsweise an einem Hang bei einem stark durchfeuchteten Lehmboden leicht auftreten kann.

Angesichts dieser Gegebenheiten hat sich die Erfin­ dung zum Ziel gesetzt, eine Vorrichtung zur Seiten­ steuerung des Arbeitsgerätes zu entwickeln, die beim Abdriften des Arbeitsgerätes sofort gegensteu­ ert und darüber hinaus ein nahezu geradliniges Füh­ ren ermöglicht, ohne daß der Schlepperführer Maß­ nahmen ergreifen muß, die eine hohe Konzentration und damit eine starke Ermüdung des Schlepperführers bedingt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß an einem Unterlenker seitlich ein Bolzen angreift, der in einer starr am Schlepperrahmen be­ festigten Verstelleinrichtung axial und ungefähr senkrecht zum zugehörigen Unterlenker beweglich ge­ lagert ist und die Verstelleinrichtung über ein am Schlepper angebrachtes Steuergerät einstellbar ist, das die von einem Taster, der sich an einem am Schlepper angehängten Anbaugerät befindet, ausge­ henden Steuersignale aufnimmt.

Unter einer "Seitbewegung" wird im folgenden eine Bewegung bezeichnet, die parallel zu den Radachsen des Schleppers erfolgt.

Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht in erster Linie darin, daß unmittelbar nach Zugang des vom Taster ausgehenden Steuersignals sofort und au­ tomatisch eine direkte Nachführung des Arbeitsgerä­ tes erfolgt. Die Pflanzreihe, die Furche oder dgl. wird so jederzeit optimal vom Arbeitsgerät erfaßt, ohne daß es zu einer Querstellung des Schleppers kommt, die zwangsweise dann auftritt, wenn eine Nachführung des Arbeitsgerätes durch einen Lenkein­ schlag der Vorderräder entweder vom Schlepperführer oder von der Lenkautomatik ausgeführt erfolgt. Der Schlepper selbst bewegt sich unter diesen Umständen immer parallel zur Arbeitslinie des Arbeitsgerätes. Der Bolzen muß zur Erfüllung seiner Aufgabe in der Verstelleinrichtung derart angebracht sein, daß bei seiner axialen Bewegung zumindest eine Bewegungs­ komponente parallel zur Hinterradachse zeigt. Die Bolzenachse verläuft in einer bevorzugten Ausfüh­ rungsform parallel zu der von den Berührpunkten der Schlepperreifen auf der Unterlage aufgespannten Ebene. Eine seitwärtige Bewegung des Unterlenkers in entgegengesetzte Richtungen erfordert, daß der Bolzen am Unterlenker angelenkt ist und sowohl Zug- als auch Druckkräfte auf diesen ausüben kann. Die endseitige Befestigung des Bolzens am Unterlenker muß im Abstand von dessen Befestigung am Rahmen er­ folgen. Da die beiden Unterlenker in der Regel durch eine Ackerschiene oder das Arbeitsgerät, das an den Unterlenkern befestigt ist, starr miteinan­ der verbunden sind, genügt es durchaus, wenn nur ein Bolzen an einem Unterlenker angreift. Dabei treten aber auf die jeweiligen Lager erhebliche Querkräfte auf. Diese lassen sich verhindern, indem beide Unterlenker von zwei symmetrisch zueinander liegenden und synchron gesteuerten Bolzen seitwärts bewegt werden. Die Lage der Bolzen wird in erster Linie von den geometrischen Verhältnissen des Schleppers und der in Frage kommenden Anbaugeräte, die Dimensionierung der Verstelleinrichtung der Bolzen von den zu erwartenden auftretenden Kräften bestimmt.

Das Steuergerät, das über die Verstelleinrichtung die axiale Bewegung des Bolzens steuert, wird vor­ zugsweise im Führerhaus des Schleppers unterge­ bracht, so daß es bei Bedarf für den Schlepperfüh­ rer leicht erreichbar zu- oder abschaltbar ist.

Zur Verstellung des Bolzens wird ein hydraulischer Antrieb vorgeschlagen, da heute praktisch jeder Schlepper mit einer hydraulischen Anlage ausgerü­ stet ist und daher auf einen zusätzlichen anderen Antriebsmechanismus vor allem aus Kostengründen verzichtet werden kann. Im Rahmen der Erfindung steht es dabei frei, den Bolzen als ein Teil des im Hydraulikzylinder bewegten Kolbens auszubilden.

In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, die Po­ sition eines Unterlenkers bezüglich der Mittellinie zu erfassen, d. h. die Abweichung von der Linie, die durch die Mitte der Vorder- und Hinterachse ver­ läuft oder im allgemeinen Fall die Abweichung der Unterlenker und damit des Arbeitsgerätes von einer bezüglich des Traktors als optimal bewerteten Posi­ tion. Um nach erfolgter Seitverstellung des Anbau­ gerätes diese optimale Position des Arbeitsgerätes bezüglich des Schleppers wieder zu erreichen, wer­ den die Signale eines seitlich des Unterlenkers am Schlepperrahmen angebrachten Sensors der Lenkauto­ matik für die Vorderräder des Schleppers zugeführt, über die eine Aussteuerung des Schleppers so er­ folgt, daß das Anbaugerät seine optimale Position bezüglich des Schleppers wieder einnehmen kann, ohne dabei die vorgegebene Arbeitslinie, z. B. die Pflanzreihe oder dgl. zu verlassen. Der Lenkaus­ schlag der Schleppervorderräder kann durch entspre­ chende Einstellung der Steuerung unter einem solch kleinem Winkel erfolgen, daß ein Erfassen der rechts und links der Vorderräder verlaufenden Pflanzreihen in der Regel ausgeschlossen werden kann. Die Steuerung ist zu diesem Zweck mit einem Prozeßrechner auszustatten. Aufgrund dieses Zusam­ menspiels von Lenkung und seitlicher Unterlenker­ verstellung läßt sich erreichen, daß der Schlepper etwa mittig vor das Arbeitsgerät geführt und posi­ tioniert wird.

In einer weiteren Ausführungsform, die gleichzeitig aber auch unabhängig zur bisher beschriebenen Lö­ sung realisierbar ist, wird vorgeschlagen, anstatt die seitliche Auslenkung des Anbaugerätes mittelbar über die Position der Unterlenker zu erfassen, un­ mittelbar die Position des Anbaugerätes relativ zum Schlepper mit Hilfe eines Sensors zu ermitteln. Die Funktionsweise stimmt mit vorgeschildertem Ausfüh­ rungsbeispiel weitgehend überein, d. h. daß nach ei­ ner Abweichung des Arbeitsgerätes aus der durch die Fahrzeuglängsachse definierten Mittelebene ein Steuerimpuls auf den auf die Vorderräder wirkenden Lenkautomat ausgesandt wird, der zu einer erneuten mittigen Ausrichtung des Arbeitsgerätes relativ zum Schlepper führt. Der Unterschied zur vorgeschilder­ ten Ausgestaltung besteht in der unmittelbaren Er­ fassung der relativen Position des Anbaugerätes zum Schlepper. Klarzustellen ist, daß neben der Erfas­ sung der Position des Anbaugerätes zusätzlich auch die der Unterlenker erfaßt und zur Regelung und Ausrichtung des Anbaugerätes nach wie vor benutzt werden kann. Allerdings ist festzuhalten, daß die seitliche räumliche Verschiebung des Anbaugerätes in vorliegender Lösung nicht in der Weise zwingend erfolgen muß, daß die Unterlenker eine seitliche Verschiebung erfahren, sondern statt dessen auch auf andere und letztlich beliebige Weise erfolgen kann. Gleichermaßen ist die Art und Weise der An­ bringung und Führung des Anbaugerätes für die Re­ alisierung der Erfindung unbedeutend. Entscheidend ist einzig, daß mit Hilfe eines die relative Ver­ schiebbarkeit gegenüber dem Schlepper erfassenden Sensors eine automatische Ausrichtung Schlepper - Anbaugerät erfolgt. Die konkrete bauliche Umsetzung bleibt dem Fachmann überlassen.

Um eine höhere Präzision der Abtastung zu erzielen, wird vorgeschlagen, die Abtastung der Position des Unterlenkers mittels eines Lasers durchzuführen. Der erforderliche Lenkeinschlag der Vorderräder er­ folgt über die Lenkautomatik auf die gleiche Weise wie bei der mechanischen Abtastung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einer Zeichnung dargestellt und im folgenden näher be­ schrieben. Sie zeigt die schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Schleppers mit Anbaugerät in der Draufsicht.

Die Figur zeigt einen Schlepper (1), an dessen Heck mittels eines Dreipunktgestänges, bestehend aus Kupplungsstange (2), linkem Unterlenker (3) und rechtem Unterlenker (4) ein Anbaugerät (6) befe­ stigt ist. Die beiden Unterlenker (3, 4) und die Kupplungsstange (2) sind jeweils endseits, d. h. am Schlepperrahmen (5) und am Anbaugerät (6) innerhalb des vorgegebenen Verstellbereiches in der Vertika­ len und Horizontalen schwenkbar gelagert. Die axial beweglichen Bolzen (7 und 8) sind an einem Ende je­ weils etwa mittig an den Unterlenkern (3, 4) befe­ stigt; das andere Ende mündet jeweils in einer Ver­ stelleinrichtung (9, 10), die hydraulisch angetrie­ ben wird und mit jeweils ihrem anderen Ende am Schlepperrahmen (5) fixiert sind. Sowohl die Bolzen (7, 8) als auch die Unterlenker (3, 4) verlaufen symmetrisch zur Mittelebene des Schleppers (1), die durch die Mitte der Vorderachse (11) und der Hin­ terachse (12) führt und senkrecht auf beiden Achsen steht. Sowohl die Achsen der Bolzen (7, 8) als auch die Achsen der Unterlenker (3, 4) liegen in der Ebene, die parallel zu den von den Berührpunkten der Schlepperreifen auf der Unterlage festgelegten Ebene liegt. Die Achsen der beiden Bolzen (7, 8) verlaufen jeweils spitzwinkelig zu den zugehörigen Unterlenkern (3, 4) bzw. spitzwinkelig zu der par­ allel zur Mittelebene liegenden, durch den Befesti­ gungspunkt des jeweiligen Bolzens (7 bzw. 8) am Schlepperrahmen führenden Ebene. Eine seitliche Verschiebung des Anbaugerätes (6) auf die linke bzw. auf die rechte Seite erfolgt durch eine axiale Bewegung der beiden Bolzen (7, 8), die sich dabei gegenläufig bewegen, d. h. bewegt sich der linke Bolzen (7) in Richtung des Schleppers (1), so muß sich der rechte Bolzen (8) vom Schlepper weg bewe­ gen, was als Resultierende eine Bewegung des Anbau­ gerätes (6) auf die linke Seite zur Folge hätte. Die axiale Verschiebung der beiden Bolzen (7, 8) erfolgt über die jeweilige Verstelleinrichtung (9, 10), die vom Steuergerät (13) bestimmt wird, das seine Informationen vom Taster (14) erhält, der am Anbaugerät (6) befestigt ist.

Durch die seitliche Verschiebung des Anbaugerätes (6) verläßt es relativ zum Schlepper (1) seine op­ timale Position. Die Abweichung hiervon erfaßt Sen­ sor (15), der mit der Lenkautomatik (16) der hydraulischen Lenkung (17) der Vorderachse verbun­ den ist. Durch das Gegensteuern an der Vorderachse (11) kommt es zwangsläufig zu einer seitlichen Ab­ weichung des Anbaugerätes (6) von der vorgeschrie­ benen Arbeitslinie, was eine gegenläufige Seit­ wärtsbewegung der Unterlenker (3, 4) durch die Bol­ zen (7, 8) zur Folge hat, die so lange anhält, bis sich das Anbaugerät (6) in seiner optimalen Posi­ tion zum Schlepper (1) befindet. Wurden beispiels­ weise die beiden Unterlenker (3, 4) auf die linke Seite des Schleppers (1) hin verschoben, erfolgt über den Sensor (15) und der Lenkautomatik (16) durch die hydraulische Lenkung (17) ein Lenkan­ schlag der Vorderachse (11) nach links. Gleichzei­ tig findet eine Verschiebung des Arbeitsgerätes (6) mittels der Bolzen (7, 8) auf die rechte Seite hin so lange statt, bis das Anbaugerät (6) seine opti­ male Position bezüglich der Mittellinie des Schlep­ pers (1) wieder erreicht hat.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Seitensteuerung der Unterlenker am Schlepper, der zwei am Schlepperrahmen schwenk­ bar befestigte Unterlenker aufweist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß an einem Unterlenker (3, 4) seit­ lich ein Bolzen (7, 8) angreift, der in einer starr am Schlepperrahmen (5) befestigten Verstelleinrich­ tung (9) axial und ungefähr senkrecht zum zugehöri­ gen Unterlenker (3, 4) beweglich gelagert ist und die Verstelleinrichtung (9) über ein am Schlepper (1) angebrachtes Steuergerät (13) einstellbar ist, das die von einem Taster (14), der sich an einem am Schlepper (1) angehängten Anbaugerät (6) befindet, ausgehenden Steuersignale aufnimmt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Bolzen (7, 8) einen hydraulischen Antrieb aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei einem Schlepper mit Lenkauto­ matik (16) am Schlepperrahmen (5) ein die seitliche Position des Unterlenkers (3) erfassender Sensor (15) angebracht ist, der auf den Lenkautomat (16) einwirkt.

4. Vorrichtung an einem Schlepper mit Lenkautomatik und einem an den Unterlenkern befestigten Anbauge­ rät, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein die seitliche Ab­ weichung des Anbaugeräts (6) von der Mittellinie des Schleppers (1) erfassender Sensor (15) ange­ bracht ist, der auf den Lenkautomat (16) einwirkt, um den Schlepper (1) in die Mittelposition vor das Anbaugerät (6) zu führen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sensor (15) eine Laserabta­ stung aufweist.