DE4328148A1

DE4328148A1 - Verfahren für eine Einrichtung zur Gewichtsbestimmung von an einem Schlepper angehängten Lasten

Info

Publication number: DE4328148A1
Application number: DE19934328148
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Dr Hesse; Heinrich Dipl Ing Loedige
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1993-08-21
Filing date: 1993-08-21
Publication date: 1995-02-23
Anticipated expiration: 2013-08-22
Also published as: FR2709102A1; DE4328148C2; FR2709102B1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren für eine Einrichtung zur Gewichtsbestimmung von an einem Schlepper angehängten Lasten nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist schon ein solches Verfahren für eine Einrichtung zur Ge wichtsbestimmung von an einem Schlepper angehängten Lasten aus der DE 38 20 757 A1 bekannt, bei dem die Wägung von Massen im Anbaugerät mit Hilfe eines Drucksensors durchgeführt wird, welcher den Druck im Hubzylinder einer elektrohydraulischen Hubwerks-Regeleinrichtung ab greift und lastabhängige Signale an ein elektronisches Steuergerät gibt. Dabei werden verschiedene Hinweise gegeben, wie bei der Ge wichtsermittlung störende Einflüsse infolge von unterschiedlichen Schwerpunktsabständen der Last, Hysterese der Einrichtung oder Druckschwingungen verringert werden können. U.a. ist zur Vermeidung von Hysterese vorgesehen, mit der Last einen oder mehrere Zyklen aus Heben- und Senkenvorgang abzufahren und aus den ermittelten Drücken einen hysteresefreien Mittelwert des Drucks zu bilden, der weiter verarbeitet werden kann. Auch beim Eichen der Einrichtung ist vorgesehen, mit einem Eichgewicht mehrere Heben- und Senkenvorgänge abzufahren und dabei ein Verhältnis aus Heben-Hysterese zu Senken-Hysterese zu bilden und weiter zu berücksichtigen. Es kann nun vorkommen, daß dieses Verfahren nicht immer optimal ist. Insbe sondere kann die Vorstellung, beim Eichen wie beim Messen einen oder mehrere Heben- oder Senkenzyklen zu durchfahren und daraus die Hy sterese zu eliminieren und das Gewicht zu errechnen, zu einem re lativ aufwendigen Verfahren führen. Dies kann insbesondere bei kurz zeitigen Gewichtsermittlungen nachteilig sein.

Ferner ist es aus der DE-Z: "Landtechnik", Heft 5/88, Seiten 218- 219, Knechtges, "Behälterwägung im Dreipunkt-Anbau" bekannt, wie störende Einflüsse bei der Gewichtsermittlung, insbesondere der Schwerpunktsabstand der Last und die Hysterese, verringert werden können. Dabei wird zwar auf den Zusammenhang zwischen Hysterese und der reibungsbehafteten Lagerung des Gestänges hingewiesen und zur Vermeidung der Hysterese vorgeschlagen, mit Hilfe der elektrohydrau lischen Kraftheberregelung eine gewichtete Mittelwertbildung vor zunehmen. Nähere Angaben zur Senkung der Hysterese werden hier nicht gemacht.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren für eine Einrichtung zur Gewichtsbe stimmung von an einem Schlepper angehängten Lasten mit den kenn zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vor teil, daß die Gewichtsbestimmung relativ einfach, schnell und mit hinreichender Genauigkeit durchgeführt werden kann. Dabei läßt sich durch Ermittlung eines globalen Reibungskoeffizienten in relativ einfacher Weise und dessen weiterer Berücksichtigung bei der Er mittlung der Übersetzungskonstante des Hubwerks eine Hysterese kompensation durchführen, die hohen Ansprüchen genügt. Vor allem ist von Vorteil, daß nach der Bestimmung dieser Konstanten auch ein einzelner Senken- oder Hebenvorgang ausreicht, um das Ge wicht mit ausreichender Genauigkeit zu ermitteln. Das Verfahren zur Gewichtsermittlung gestaltet sich dadurch weniger aufwendig, einfach und schneller.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegeben Verfahrens möglich. Dabei ist es besonders günstig, daß sowohl bei der Übermittlung der Übersetzungskonstanten wie auch bei der Gewichtsbestimmung selbst mit einem einzigen Druckwert gear beitet werden kann.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt in vereinfachter Darstellung den vom Drucksensor ermittelten Druckverlauf als Funktion vom Hub für zwei verschiedene Lasten am Schlepper.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Einrichtung zur Gewichts bestimmung von an einem Schlepper angehängten Lasten mit Hilfe einer elektrohydraulischen Hubwerks-Regeleinrichtung und mit einem lastab hängige Signale liefernden Drucksensor am Hubzylinder der Regelein richtung, einem Lagesensor sowie einem elektronischen Steuergerät vorausgesetzt, wie dies an sich aus den eingangs erwähnten Druck schriften bekannt ist. Bei der Gewichtsbestimmung einer am Schlepper mit Hilfe des Dreipunkt-Regelgestänges angehängten Last ist zu be rücksichtigen, daß der das Regelgestänge betätigende hydraulische Hubzylinder sowie das Regelgestänge mit all seinen Lagerpunkten und Gelenken reibungsbehaftet sind und deswegen der im Hubzylinder ge messene Druck p nicht direkt proportional zur Last ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für die Einrichtung zur Ge wichtsbestimmung wird nun von der Erkenntnis ausgegangen, daß durch eine angenommene Konzentration der Reibungskräfte in einem Lager punkt sich eine einfache Beziehung zur Abschätzung eines globalen Reibungskoeffizienten µ angeben läßt. Dabei wird so vorgegangen, daß mit einer beliebigen Last ein Heben-Senken-Zyklus abgefahren wird und dabei in einer bestimmten Lage h des Regelgestänges der Druck zum Heben (p_h) und zum Senken (p_s) gemessen werden. An schließend läßt sich der globale Reibungskoeffizient µ aus der Gleichung

ermitteln. Der Reibungskoeffizient µ kann dabei eine Funktion der Hubwerksstellung sein und als solche in einem elektronischen Speicher im Steuergerät der Einrichtung abgelegt werden. Die Hub werksstellung kann dabei in an sich bekannter Weise von dem bei der Hubwelle liegenden Lagesensor oder von einem Sensor am Hubzylinder selbst abgenommen werden. Die so ermittelte Konstante µ kann vom elektronischen Steuergerät der Einrichtung, in dem sich ent sprechende Mikrorechner und Speicherelemente befinden, im weiteren Verfahren berücksichtigt werden.

Nach der Ermittlung des Reibungskoeffizienten µ ist weiterhin die Übersetzungskonstante k des Hubwerks notwendig, um die Bestimmung eines Gewichts M aus dem Zylinderdruck p des Drucksensors vornehmen zu können. Die Übersetzungskonstante k kann mit Hilfe eines be kannten Gewichtes M₁ aus den folgenden Beziehungen ermittelt wer den, wenn das Gewicht der Wiegeeinrichtung G (Gestänge) ebenfalls bekannt ist:

Dabei genügt es für die Ermittlung der Konstanten k, wenn entweder der Hebendruck p_h oder der Senkendruck p_s vorliegt.

Der in der Praxis häufiger vorkommende Fall, daß das Gewicht der Wiegeeinrichtung G nicht bekannt ist, läßt sich bei der Ermittlung der Übersetzungskonstanten k mit Hilfe einer Differenzmessung be heben. Dieser Fall ist in der Figur vereinfacht dargestellt, in der mit Hilfe von zwei bekannten Gewichten M₁ und M₂ jeweils ein Heben- und ein Senkenzyklus abgefahren wird und dabei in einer be stimmten Stellung h zum Beispiel beide Hebendrücke p_h1 und p_h2 ermittelt werden. Aus den so ermittelten Werten läßt sich mit Hilfe der Gleichung

die Übersetzungskonstante k ermitteln, wobei lediglich die Meßwerte zweier zugeordneter Drücke entsprechend den beiden unterschiedlichen Massen M1 und M2 notwendig sind. Diese Übersetzungskonstante k ist in der Regel auch wieder eine Funktion des Hubes und kann als solche elektronisch in dem Steuergerät der Einrichtung abgespeichert werden.

Nach einer einmaligen Bestimmung der Konstanten µ und k für eine bestimmte Einrichtung kann nun das Gewicht einer beliebigen Last M näher bestimmt werden. Dabei muß die Wägung im gleichen Lagepunkt erfolgen, in dem die Konstanten µ und k ermittelt wurden. Dabei ist es zweckmäßig, wenn dieser Lagepunkt die Parallelstellung von Ober- und Unterlenker ist, weil dort das Drucksignal von der Schwer punktslage der Last unabhängig ist. Sind jedoch die Konstanten µ und k als Funktionen in Abhängigkeit von dem Hub h aufgenommen und gespeichert worden, so kann der Einfluß des Lagepunktes eliminiert werden. Die Gewichtsbestimmung selbst kann nun nach folgenden Gleichungen vorgenommen werden:

Dabei besteht der Vorteil dieses Verfahrens vor allem darin, daß nach der Bestimmung der Konstanten k und µ auch ein einzelner Senken- oder Hebenvorgang ausreicht, um das Gewicht mit aus reichender Genauigkeit zu ermitteln. Ein Abfahren von mehreren Heben- und Senkenzyklen und gegebenenfalls eine Mittelwertbildung sind nicht mehr erforderlich.

In besonderen Fällen, in denen trotzdem beim Heben und Senken beide Drücke gemessen werden, läßt sich mit den Konstanten µ und k das Gewicht der beliebigen Last M auch nach folgender Gleichung er mitteln:

Insgesamt läßt sich mit dem Verfahren eine einfache, wirksame und schnelle Hysteresekompensation bei der Gewichtsbestimmung von ange hängten Lasten durchführen.

Selbstverständlich sind an dem aufgezeigten Verfahren Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. Unter dem Be griff Schlepper bzw. Arbeitsfahrzeug sind auch Salzstreufahrzeuge und andere Fahrzeuge zu verstehen, bei denen vergleichbare Ver hältnisse vorliegen.

Claims

1. Verfahren für eine Einrichtung zur Gewichtsbestimmung von an einem Schlepper angehängten Lasten, die mit Hilfe eines hydraulisch betätigbaren Gestänges einer elektrohydraulischen Hubwerks-Regel einrichtung an dem landwirtschaftlichen Arbeitsfahrzeug höhenver stellbar angelenkt sind, wobei ein den Druck in einem Hubzylinder der Regeleinrichtung abgreifender Drucksensor lastabhängige Signale liefert, aus denen die Größe der angehängten Last herleitbar ist und wobei ein lageabhängiger Sensor, der die Lage des Regelgestänges re lativ zum Arbeitsfahrzeug abgreift, Signale an ein elektronisches Steuergerät der Einrichtung gibt, dadurch gekennzeichnet, daß aus den Drücken beim Heben (p_h) und Senken (p_s) mit einer beliebigen Last ein globaler Reibungskoeffizient (µ) für die Einrichtung er mittelt wird, wonach mit diesem Reibungskoeffizient (µ) unter Ver wendung wenigstens eines bekannten Gewichts (M₁) und eines bei dessen Heben oder Senken auftretenden Druckes eine Übersetzungs konstante (k) des Hubwerks errechnet wird und daß mit diesen Kon stanten (µ, k) aus einem einmaligen Heben- oder Senkenvorgang einer zu bestimmenden Last (M) und dem dabei gemessenen Druckwert die Größe der gesuchten Last (M) ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rei bungskoeffizient nach der Gleichung ermittelt wird, wobei p_h und p_s die Drücke beim Heben und Senken mit einer beliebig großen Last darstellen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übersetzungskonstante k mit Hilfe eines bekannten Gewichts (M₁) und des bekannten Gewichts des Gestänges (G) nach einer der Formeln ermittelt wird, wobei p_h und p_s die Drücke beim Heben bzw. Senken mit dem bekannten Gewicht (M₁) darstellen.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungskonstante k mit Hilfe zweier bekannter Gewichte (M₁) und (M₂) nach einer Formel ermittelt wird, wobei p_h1 und p_h2 die Drücke beim Heben mit beiden Gewichten (M₁ und M₂) darstellen.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtsbestimmung mit einem einzigen Druck wert nach einer der Gleichungen erfolgt.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gewichtsbestimmung aus den Druckwerten eines Heben- und eines Senkenzyklus nach der Gleichung erfolgt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß der Reibungskoeffizient (µ) und/oder die Über setzungskonstante (k) als Funktion der Lage des Hubwerks ermittelt und als solche im elektronischen Steuergerät abgespeichert ist und davon abhängig die Gewichtsbestimmung vorgenommen wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Ermittlung der Konstanten (µ, k) sowie die Ge wichtsbestimmung in der Parallelstellung von Ober- und Unterlenker durchgeführt werden.