DE69107751T2

DE69107751T2 - Elektronische Vorrichtung zum Steuern der Arbeitstiefe und des Hebens eines Aufsatteldrehpfluges.

Info

Publication number: DE69107751T2
Application number: DE69107751T
Authority: DE
Inventors: Louis Perret
Original assignee: HUARD SA
Current assignee: HUARD SA
Priority date: 1990-09-19
Filing date: 1991-07-12
Publication date: 1995-11-23
Anticipated expiration: 2011-07-13
Also published as: DE69107751D1; FR2666911B1; EP0477041B1; ATE118959T1; EP0477041A1; FR2666911A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Vorrichtung zur automatischen Steuerung der Arbeitstiefe und des Hebens eines Aufsatteldrehpfluges durch Aufnehmer, die auf dem Pflug angebracht sind und Meß-Signale an die Vorrichtung zurückschicken.
Bei einem Pflug handelt es sich um einen Aufsatteldrehpflug, wenn er einerseits, vorne, durch die Kupplungsstangen des Schleppers und andererseits, hinten, durch mindestens ein Rad gehalten wird, dessen Lage verstellbar ist, und zwar die überwiegende Zeit mit Hilfe eines Zylinders, der durch einen Hydraulikkreis des Schleppers betätigt wird. Die Aufsatteldrehpflüge weisen eine große Anzahl Pflugschare auf und können folglich Längen von mehr als 10 m erreichen, wodurch es schwierig wird, zwischen den vorderen und den hinteren Pflugscharen eine konstante Arbeitstiefe zu erreichen.
Die Steuerung der Zugkraft erfolgt bisher unter Einsatz von Kraftmeß-Vorrichtungen, mit denen üblicherweise moderne Schlepper versehen sind; diese Vorrichtungen nehmen Signale auf, die von auf dem Schlepper angeordneten Kraftaufnehmern ausgesandt werden, und vergleichen die Werte dieser Signale mit vorbestimmten, gespeicherten Sollwerten, um, ausgehend von diesem Vergleich, ein Steuersignal zu erstellen, das auf das Hebesystem des Schleppers einwirkt. Man kann somit die Zugkraft durch Anheben oder Absenken der Kupplungseinrichtung regeln.
Bei einem solchen System ruft das Anheben des Schleppers eine Änderung der Höhe des vorderen Teils des Pfuges hervor, ohne auf den hinteren Teil einzuwirken. Folglich erhält man keine gleichmäßige Arbeitstiefe zwischen den vorderen und den hinteren Pflugscharen, weil das Gestell des Pfluges nicht mehr parallel zum Erdboden verläuft.
Andererseits finden der Furchenein- und -austritt für alle Pflugscharen gleichzeitig statt. Daher muß der Pflug, wenn die erste Pflugschar am Ende des Feldes ankommt, vorne angehoben werden, wobei auch die anderen Pflugscharen angehoben werden und für eine Pflugschar die Furchenlänge verloren geht, die dem Abstand dieser Pflugschar zur ersten Pflugschar entspricht. Wenn man berücksichtigt, daß die letzte Pflugschar mehr als 10 m hinter der ersten liegen kann und sich dies bei jedem Durchgang wiederholt, erkennt man, daß mehrere Hektar nicht bearbeitet werden können und folglich keinen Ertrag bringen. Deshalb muß man für diesen während der normalen Arbeit nicht bearbeiteten Teil eine zusätzliche Bearbeitung durchführen, z. B. durch Bearbeitung senkrecht zur normalen Arbeitsrichtung.
Zur Überwindung dieses Nachteils und zur Vermeidung einer ergänzenden Bearbeitung, die stets zeit- und materialaufwendig ist, ist es erforderlich, das Absenken oder das Anheben des vorderen Teils des Pfluges relativ zu dessen hinterem Teil zeitlich zu versetzen.
Eine Lösung für diese Probleme wird im Französischen Gebrauchsmuster FR-A- 2.080.686 vorgestellt, bei der das parallele Anheben des Pfluges gewährleistet wird durch die Überführung von Öl aus der Kammer eines Förderzylinders, der die Anhebestangen des Schleppers betätigt, zur Kammer eines Hebezylinders, der auf dem Hinterrad des Pfluges angeordnet ist. Bei diesem System wird die zeitliche Versetzung zwischen dem vorderen und dem hinteren Teil des Pfluges durch einen Schlitz gewährleistet, der in der Kolbenstange des Förderzylinders vorgesehen ist.
Wenn diese Lösung auch für das bei den langen Aufsatteldrehpflügen auftretende Problem theoretisch Abhilfe schafft, ist sie doch nur schwierig und sehr teuer zu realisieren, denn aufgrund zahlreicher mechanischer Verbindungen erfordert sie eine große Präzision bei der Bearbeitung der Teile und darüber hinaus eine große Vielfalt bei diesen Teilen, denn, da das Steuersystem auf dem Schlepper angeordnet ist, muß es an alle Schlepper-Arten, sämtliche Marken und auch an alle Varianten der Kupplungsgeometrie bei diesen Marken anpaßbar sein.
Eine Verbesserung dieses Systems wurde im Französischen Patent FR-A-2.533.409 vorgeschlagen, das eine Vorrichtung zur Steuerung der Arbeitstiefe der vorgenannten Art beschreibt, bei der man auf dem Pflug und auf dem Schlepper Aufnehmer anbringt, die auf das Hebesystem des Schleppers und des hinteren Stützrades des Pfluges mittels einer elektronischen Einheit einwirken. Auch hier muß man für sämtliche Kupplungsarten Anpassungsstücke vorsehen.
Außerdem wird im US-Patent US-A-4 529 039 eine elektronische Vorrichtung zum Steuern der Arbeitstiefe und des Hebens eines Aufsattelwerkzeugs beschrieben, die mit einem Elektroventil ausgestattet ist, das die Beaufschlagung des Zylinders zur Regelung der Höhe des Gestells relativ zu einem Stützrad steuert, und einen Rechner sowie einen Lageaufnehmer umfaßt, der ein Signal ausschickt, welches dem Drehwinkel des Stützarms für das Rad relativ zum Gestell entspricht. Eine solche Vorrichtung erlaubt es nicht, alle weiter oben schon genannten Probleme zu lösen.
Die Probleme,
- die Möglichkeit zu schaffen, einen Pflug an alle Arten von Schleppern ohne das Erfordernis einer Anpassung anhängen zu können, wobei für alle Pflugscharen eine gleichmäßige Arbeitstiefe gegeben ist, und
- am Ende eines Feldes einen konstanten Furchenein- bzw. -austritt zu erhalten,
werden erfindungsgemäß gelöst durch eine elektronische Vorrichtung der vorgenannten Art zum Steuern der Arbeitstiefe und des Hebens eines Aufsatteldrehpfluges, der mit einem Elektroventil ausgestattet ist, das die Beaufschlagung des Zylinders zur Regelung der Höhe des Gestells relativ zum Hinterrad steuert, wobei die Vorrichtung mit einem Rechner, der einen Mikroprozessor und einen Speicher aufweist, in den Eigenparameter des Pfluges und des Schleppers eingegeben sind, und mit einem ersten Lageaufnehmer versehen ist, der dem Rechner ein für den Drehwinkel des Stützarms für das Rad relativ zum Gestell repräsentatives Signal übermittelt, das der Höhe des Gestells über dem Rad entspricht, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß sie außerdem noch folgende Einrichtungen aufweist:
einen zweiten Lageaufnehmer, der dem Rechner ein für den Drehwinkel des Gestells relativ zu einem Kuppelglied des Schleppers repräsentatives Signal übermittelt, und
Mittel zur Messung der vom Rad zurückgelegten Strecke, die an den Rechner ein für diese Strecke repräsentatives Signal abgeben,
wobei der Rechner, ausgehend von den empfangenen Signalen, ein Steuersignal für das Elektroventil erzeugt, welches das Ein- und Ausfahren des Zylinders zum Steuern der Höhe des Gestells relativ zum Hinterrad regelt, um ein anwachsendes Ein- und Ausfahren der Pflugkörper am Anfang und am Ende der Furche zu erreichen, und daß alle Aufnehmer so ausgebildet sind, daß sie auf dem Pflug angeordnet sein können.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Vorrichtung außerdem mindestens ein nahe bei der Kippvorrichtung angebrachtes Kontaktelement auf, das dem Rechner ein Signal übermittelt, welches die mittlere Kipplage des Pfluges anzeigt, damit der Rechner das Elektroventil in eine Blockierlage entsprechend einem Verbringen des Pfluges in dessen Transportlage überführt.
Erfindungsgemäß umfaßt die Vorrichtung außerdem eine mit dem Rechner verbundene Konsole, auf der Mittel zur Eingabe von Parametern in den Speicher des Rechners sowie Mittel zur Auswahl von Transport- oder Arbeitsweisen des Pfluges angeordnet sind.
Die Konsole kann auf dem Schlepper nahe bei der Bedienungsperson oder auf dem Pflug angebracht sein.
Bei einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist der Rechner auch mit einem zweiten Elektroventil verbunden und übermittelt diesem ein Steuersignal, das es in eine Lage überführt, in der es den Zylinder zum Regeln mit einem Öl-Druckluftspeicher verbindet, der während des Transportes des Pfluges als Stoßdämpfer dient.
Die Aufnehmer können Winkellagenaufnehmer oder Nähesensoren sein und die Mittel zur Messung der vom Rad zurückgelegten Strecke werden von einem Radargerät oder einem Drehzahlmesser gebildet.
Die Erfindung läßt sich besser verstehen anhand eines Ausführungsbeispiels, wie es in der beigefügten Zeichnung wiedergegeben ist.
In der einzigen Figur ist ein Aufsatteldrehpflug bei der Bearbeitung des Erdbodens schematisch dargestellt.
Der Pflug weist einen Vorderwagen 1, der über zwei Kupplungsstangen 3 und 4 längs der Kupplungsachsen 22 und 23 mit dem Schlepper 2 verbunden ist, und einen Hinterwagen auf, der ein Gestell 5 umfaßt, das die Pflugschare 6 trägt. Das Gestell 5 wird vorne durch den Vorderwagen 1, und zwar mittels eines horizontalen, in der Figur schematisch dargestellten Quergelenks 7, und hinten durch ein Rad 8 über eine Radstütze 9 gehalten, die um eine horizontale Querachse 10 des Gestells 5 verschwenkbar ist. Ein hydraulischer Zylinder 11, der zwischen dem Gestell 5 und der Radstütze 9 angebracht ist, gestattet es, die Lage des Rades 8 relativ zum Gestell während des Transports und bei der Arbeit zu regeln. Der dargestellte Pflug ist umkehrbar, wobei seine Verkippung durch ein bekanntes Zylindersystem bewirkt wird, wie es bei 12 schematisch dargestellt ist.
Der Zylinder 11 zur Regelung der Lage des Rades wird durch eine Hydraulik-Pumpe über ein Elektroventil 19 mit drei Stellungen mit Druckflüssigkeit beaufschlagt und kann über ein Elektroventil 20 mit einem Öl-Druckluftspeicher 21 verbunden sein.
Die Elektroventile 19 und 20 werden über Signale betätigt, die von einer elektronischen Einrichtung 13 abgegeben werden.
Diese Einrichtung 13 umfaßt einen Rechner, der die von den Aufnehmern 15, 16, 17 und 18 erhaltenen Signale in Abhängigkeit von Eigen-Parametern des Pfluges verarbeitet und von ihnen ausgehend die Steuersignale für die Elektroventile 19 und 20 erarbeitet.
Die Aufnehmer 15 und 16 sind bei diesem Beispiel Winkeländerungs-Aufnehmer. Der Aufnehmer 15 mißt die Drehung des Hinterwagens relativ zur Kuppelstange 4 des Schleppers, während der Aufnehmer 16 die Drehung der Radstütze 9 in bezug auf das Gestell 5 mißt. Beim Aufnehmer 17 handelt es sich um einen Zähler für die Umdrehungen des Rades 8 und beim Aufnehmer 18 um ein Kontaktelement, das betätigt wird, wenn das Gestell eine Verkippung um etwa eine Viertelumdrehung ausgeführt hat, um in die Transportlage zu gelangen.
Die Gesamtheit der Elemente 15 bis 21 ist auf dem Pflug angebracht.
Die Einrichtung 13 ist mit einer Konsole 14 verbunden, die z. B. auf dem Schlepper in der Nähe der Bedienungsperson angeordnet ist.
Das System funktioniert folgendermaßen:
Der Arbeiter gibt (nur ein einziges Mal, wenn er immer mit demselben Aufbau arbeitet) über die Konsole 14 die Eigen-Parameter des Pfluges und des Schleppers in den Speicher der Einrichtung 13 ein, nämlich:
- Anzahl der Pflugschare,
- Arbeitsbreite pro Pflugschar,
- Länge des Kuppelglieds 4 des Schleppers,
- Abstand L&sub1; zwischen der Kuppelachse 22 und der ersten Pfugschar,
- Abstand L&sub2; zwischen der ersten Pflugschar und der Achse des Rades 8,
- Abstand L&sub3; zwischen der Achse des Rades 8 und der letzten Pflugschar, und
- gewünschte Arbeitstiefe.
Diese Erfassung der Parameter kann auch bin der Fabrik vorgenommen werden.
Um einen Furcheneintritt parallel zum Rand des Feldes zu erreichen, wenn die Kuppelglieder 3 und 4 abgesenkt sind, vergleicht der Rechner 13 die Winkeländerungs- Signale miteinander, die von den Aufnehmern 15 und 16 abgegeben werden, und erarbeitet abhängig von der Differenz, unter Berücksichtigung der konstanten Parameter L&sub1;, L&sub2; und L&sub3; sowie auch der Anzahl der erfolgten Radumdrehungen, die vom Aufnehmer 17 in Pulssignale umgewandelt und abgegeben werden, ein Steuersignal zum Zurückfahren des Zylinders 11, das dem Elektroventil 19 übermittelt wird, welches wechselweise in die Offenstellung B übergeht, damit die Flüssigkeit von der Kammer des Zylinders 11 zum Sammelbehälter fließen kann, wonach das Elektroventil in Abhängigkeit von der Fortbewegung der Pflugscharen in seine Neutralstellung übergeht.
Dabei wird jede Pflugschar im Maße der Verschiebung des Zylinders 11, die entsprechend dem vom Rechner ausgeführten Programm stattfindet, zunehmend in die Erde eingefahren.
Während der Bearbeitung wird, unabhängig von den Unebenheiten des Terrains, über den Rechner eine gleichmäßige Arbeitstiefe beibehalten, wobei der Rechner ständig die Signale von den Winkellage-Aufnehmern 15 und 16 miteinander vergleicht und das Elektroventil 19 in die eine oder in die anderen Richtung steuert, um den hinteren Teil durch Zuleitung der Flüssigkeit an den Zylinder 11 (Stellung A) anzuheben oder durch Verbinden des Zylinders mit dem Sammelbehälter (Stellung B) abzusenken. Wenn der Pflug einen gleichmäßigen Bereich des Terrains bearbeitet, verbleibt das Elektroventil in seiner Schließlage, in der es das Fließen die Flüssigkeit in beiden Richtungen (Stellung C) blockiert.
Die Anordnung kann jederzeit durch das Potentiometer 14a der Konsole 14 korrigiert werden, das eine Änderung des Vorgabewertes für den Winkel zwischen dem Gestell 5 und der Horizontalen ermöglicht.
Am Ende der Furche erfolgt der Ausfahrvorgang genau umgekehrt wie beim Einfahren.
Wenn die Hebesteuerung betätigt wird, erstellt der Rechner erneut ein Steuersignal für den Zylinder 11, und zwar stets ausgehend von dem Vergleich der Signale, die von den Aufnehmern 15 und 16 geliefert werden, und abhängig von den voreingestellten Parametern wie auch von der Zahl der Radumdrehungen, die seit Beginn der Steuerung erfolgt sind. Das Elektroventil 19 steht dann in seiner Stellung A, um die Flüssigkeit dem Zylinder 11 zuzuführen, und alternierend in seiner Neutralstellung C, um den Zylinder 11 abhängig von dem durch den Rechner ausgeführten Programm auszufahren.
Man erhält auf diese Weise ein zunehmendes Ausfahren aller Pflugschare aus der Furche, und zwar entsprechend dem Ausfahren des Zylinders 11.
Wenn an der Schaltstation 14a die Transportlage ausgewählt wird, erarbeitet die Einrichtung 13 ein Signal, welches das Elektroventil 19 so steuert, daß es in seine Neutralstellung C übergeht, um im Zylinder 11 eine bestimmte Flüssigkeitsmenge beizubehalten und ihn in einer Mittelstellung zu halten.
Die Bedienungsperson löst dann die Verkippung aus, um den Pflug in Transportlage zu bringen, d. h. so, daß die Pflugschare nach oben ausgerichtet sind. Der Aufnehmer 18 wird dabei nach etwa einer Viertelumdrehung betätigt und schickt ein Signal an die Einrichtung 13, die ihrerseits ein Steuersignal an das Elektroventil 20 abgibt, um dieses von der Stellung A, bei der der Speicher 21 nicht mit dem Kreislauf verbunden ist, in die Stellung B zu verbringen, in der der Speicher 21 die Aufrechterhaltung des Drucks im Zylinder 21 gewährleistet und im Falle von Stößen während des Transports als Aufhängung dient.
Anstelle des Drehzahlzählers kann man als Aufnehmer 17 auch ein Radargerät einsetzen.
Das Elektroventil 19 kann auch ein Ventil mit progessivem Öffnungsverhalten sein, was es zuläßt, das Ausfahren des Zylinders ohne eine wechselnde Änderung der Stellung des Ventils zu regeln.

Claims

1. Elektronische Vorrichtung zum Steuern der Arbeitstiefe und des Hebens eines Aufsatteldrehpfluges, der mit einem Elektroventil (19) ausgestattet ist, das die Beaufschlagung des Zylinders (11) zur Regelung der Höhe des Gestells relativ zum Hinterrad (8) bestimmt, mit einem Rechner (13), der einen Mikroprozessor und einen Speicher aufweist, in den Eigen-Parameter des Pfluges und des Schleppers eingegeben sind, und mit einem ersten Lageaufnehmer (16), der dem Rechner ein für den Drehwinkel des Stützarms (9) für das Rad (8) relativ zum Gesteli (5) repräsentatives Signal übermittelt, das der Höhe des Gestells über dem Rad entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung außerdem folgende Einrichtungen aufweist:

einen zweiten Lageaufnehmer (15), der dem Rechner ein für den Drehwinkel des Gestells (5) relativ zu einem Kuppelglied (4) des Schleppers repräsentatives Signal übermittelt, und

Mittel zur Messung der vom Rad (8) zurückgelegten Strecke, die an den Rechner ein für diese Strecke repräsentatives Signal abgeben,

wobei der Rechner (13) ausgehend von den empfangenen Signalen ein Steuersignal für das Elektroventil (19) erarbeitet, welches das Ein- und Ausfahren des Zylinders (11) zur Regelung der Höhe des Gestells (5) relativ zum Hinterrad (8) regelt, um ein zunehmendes Ein- und Ausfahren der Pflugkörper am Anfang und am Ende der Furche zu erreichen, und daß alle Aufnehmer zur Anbringung auf dem Pflug ausgebildet sind.

2. Elektronische Vorrichtung zum Steuern der Arbeitstiefe und des Hebens eines Aufsatteldrehpfluges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem mindestens einen nahe bei der Kippvorrichtung (12) angebrachten Aufnehmer (18) aufweist, der dem Rechner (13) ein Signal übermittelt, welches das Erreichen der mittleren Kipplage des Pfluges anzeigt, damit der Rechner den Durchlaß des Elektroventils (19) in eine Blockierstellung entsprechend einer Einstellung des Pfluges in dessen Transportlage überführt.

3. Elektronische Vorrichtung zum Steuern der Arbeitstiefe und des Hebens eines Aufsatteldrehpfluges nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine mit dem Rechner (13) verbundene Konsole (14) umfaßt, auf der Mittel sie außerdem eine mit dem Rechner (13) verbundene Konsole (14) umfaßt, auf der Mittel zur Eingabe von Parametern in den Speicher des Rechners sowie Mittel (14a) zur Auswahl von Transport- oder Arbeitsweisen für den Pflug angeordnet sind.

4. Elektronische Vorrichtung zum Steuern der Arbeitstiefe und des Hebens eines Aufsatteldrehpfluges nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Konsole (14) auf dem Schlepper nahe der Bedienungsperson angeordnet ist.

5. Elektronische Vorrichtung zum Steuern der Arbeitstiefe und des Hebens eines Aufsatteldrehpfluges nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner auch mit einem zweiten Elektroventil (20) verbunden ist und diesem ein Steuersignal übermittelt, das es in eine Stellung überführt, in der es den Zylinder (11) zum Regeln mit einem Öl-Druckluftspeicher (21) verbindet, der während des Transportes des Pfluges als Stoßdämpfer dient.

6. Elektronische Vorrichtung zum Steuern der Arbeitstiefe und des Hebens eines Aufsatteldrehpfluges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnehmer (15, 16) Winkellagenaufnehmer oder Nähesensoren sein können.

7. Elektronische Vorrichtung zum Steuern der Arbeitstiefe und des Hebens eines Aufsatteldrehpfluges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Messung der vom Rad (8) zurückgelegten Strecke aus einem Radargerät bestehen.

8. Elektronische Vorrichtung zum Steuern der Arbeitstiefe und des Hebens eines Aufsatteldrehpfluges nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Messung der vom Rad (8) zurückgelegten Strecke aus einem Drehzahlzähler bestehen.