DK154601B - Styresystem til udkasteren ved en landbrugsmaskine - Google Patents

Description

DK 154601 B

i

Opfindelsen angår et udkasterstyresystem til en landbrugsmaskine omfattende en føler, der reagerer på vinklen mellem maskinen og en bugseret vogn, og en servomekanisme, der reagerer på føleren for at få udkasteren til at svinge synkront 5 med vognen i forhold til maskinen. Maskinen kan være en grønthøster.

Udkasterstyresystemer af denne art er kendt og benyttet til at sikre, at afgrøden bliver afgivet i hovedsagen midt i vognen, 10 selv når maskinen og vognen går gennem en drejning (se f.eks.

US patent nr. 3.786.945 og nr. 4.042.132).

Et forbedret system af den ovennævnte art er beskrevet i europæisk patentansøgning nr. EP 0.070.015.

15

Med henblik på at undgå unødvendig pendling af servomekanismen har denne en lille bevægelse, så længe som maskin-vognvinklen forbliver lille. Dette muliggør et vist frit spillerum mellem udkasteren og vognen. Under kørsel lige frem kan operatøren 2o manuelt styre udkasteren med henblik på at opnå en ensartet fyldning af vognen. Ved større maskin-vognvinkler har servo-forstærkeren.store bevægelser for at sikre, at udkasteren følger vognen gennem drejninger.

25 Det har vist sig, at dette tidligere styresystem kan kobles over fra sin arbejdsstilling med store bevægelser til sin arbejdsstilling med små bevægelser, før vognen har rettet sig op bag ved maskinen, når man kommer ud af en svagt hældende drejning med det resultat, at udkasteren får lov til at forblive 30 en lille smule skævt indstillet i forhold til vognen. Selv om denne lidt skæve indstilling ikke er nok til at forårsage spild af afgrøde, har den en tendens til at forårsage uensartet vognfyldning, når maskinen gentagne gange drejer i samme retning.

35

Med baggrund i ovenstående er det således formålet med opfindelsen at anvise et udkasterstyresystem, som kan returnere 2

DK 154601 B

udkasteren til en centreret eller neutral stilling ved afslutningen af en drejemanøvre, medens man bibeholder den dobbelte følsomhed for servomekanismen.

Systemet ifølge opfindelsen er ejendommeligt ved det i den

O

kendetegnende del af krav 1 anførte.

Eftersom omskiftningen til den første arbejdsmåde bliver forsinket af forsinkelsesmidlerne, fortsætter servomekanismen 10 med at operere ved den høje forstærkning, hvorunder der af-grænses et snævert vinkelområde for tilladt skævhed, selv når vogn-maskinvinklen er vendt tilbage til en lille værdi under den anden tærskelværdi. Dette sikrer, at servomekanismen genopretter den neutrale udkasterstilling nøjagtigt, før ig den skifter tilbage til den lave forstærkning ved den første arbejdsmåde.

Desuden sikres det ved hjælp af midler, som er tilvejebragt for at reducere den nævnte forsinkelse, når de manuelt be-2ø tjenbare organer er blevet aktiveret, at operatøren manuelt kan tilsidesætte strømkredsens servomekanisme, uden at der opstår en konflikt med servomekanismen i dennes høje forstærkningstilstand.

25 Eftersom en elektronisk timer er et enkelt og billigt appa rat, hvormed det desuden er let at gennemtvinge den manuelle tilsidesættelse af servomekanismen, kan et sådant apparat med fordel anvendes som forsinkelsesmiddel på den i kravene 3 og 4 nærmere angivne måde.

30

Anvendelsen af en servomekanisme af den i krav 5 angivne art er endvidere fordelagtig, da en følsomhedsstyret differentialforstærker er et enkelt middel til at kombinere frembringelsen af fejlsignaler for servomekanismen med valget af lav for-35 stærkning ved den første arbejdsmåde og høj forstærkning ved den anden arbejdsmåde.

DK 154601 B

3 I det følgende beskrives opfindelsen nærmere ved hjælp af et eksempel og under henvisning til den ledsagende tegning, hvor g fig. 1 viser en typisk landbrugsmaskine, såsom en grønthø ster, med en afgrøde-modtagende vogn svingbart forbundet med grønthøsteren, fig. 2 et ledningsskema til et udkasterstyresystem ifølge op-10 findelsen, fig. 3a og 3b detaljerede strømskemaer over dele 64a og 64b af en styreenhed til brug for styreenheden 64 i styresystemet vist i fig. 2 og 15 fig. 4 et detaljeret strømskema for en del af en styreenhed konstrueret ifølge opfindelsen og tilpasset til brug i styreenheden i fig. 2 sammen med strømkredsen 64a vist i fig.

3a.

20

Fig. 1 viser en traktortrukket grønthøster 10, som har en trækstang 12 og en mekanisk drejelig afgrødeafgivende udkaster 14. Vognstangen 16 hørende til en afgrødemodtagende vogn 18 er koblet til trækstangen 12.

25

Et ledningsskema til grønthøsterens udkasterstyresystem 22 er vist i fig. 2. Til en fuldstændig forståelse af styresystemet 22 henvises til den førnævnte publicerede europapatent-ansøgning nr. EP 0.070.015. Kort fortalt har styresystemet 30 22 et hydraulisk system 24 og en styreenhed 64, som bevirker en styring af stillingen af udkasteren 14 i afhængighed af signaler fra en udkaster-vinkelføler 60 (vinklen A(s)), en vognstang-vinkelføler 62 (vinklen A(t)) og en operatørstyret omskifter 50.

35

Fig. 3a og 3b viser dele henholdsvis 64a og 64b af styreen-

DK 154601 B

4 heden 64, som er fuldt beskrevet i den førnævnte publicerede europapatentansøgning. Kort beskrevet omfatter styrestrømkredsene 64a og 64b en dobbelt forstærker eller en dobbelt 5 følsomhedsforstærkerkontrol 84, som sender strøm gennem enten et relæ 110 eller et relæ 114 for ved hjælp af det hydrauliske system 24 at svinge udkasteren 14 med henblik på at opretholde en forudbestemt vinkelstilling mellem udkasteren 14 og vognstangen 16. Forstærkningen eller følsomheden af 10 forstærkeren er afhængig af det signal, der afgives til en ledning 97 fra en omskifterstrømkreds 95, som står i forbindelse med CMOS omskiftere 86 og 90.

Relæerne 110 og 114 tilvejebringer signaler i ledningerne 15 66 og 68 (se fig. 2) med henblik på at åbne henholdsvis ven stre og højre solenoideventiler 34 og 36.

Styresystemet 22, hvis ledningsskema er vist i fig. 2, styrer stillingen af udkasteren 14 enten automatisk eller manuelt 20 i afhængighed af styresignaler, der bliver overført til et almindeligt elektrohydraulisk kredsløb 24. Kredsløbet 24 har en konventionel dobbeltrettet fluidummotor 26 til drejning af udkasteren 14 enten til venstre eller til højre set i fig.

1 i afhængighed af det fluidum, der modtages fra en pilotbe-25 tjent retningsstyreventil 28, som er forbundet med en pumpe- fødet trykledning 30 og en sumpledning 32. De venstre og højre solenoidebetjente pilotventiler 34 og 36 betjener retningsstyreventilen 28 i afhængighed af styresignaler, der overføres til henholdsvis en venstre og en højre styreledning 30 66 og 68. Til betjening med et åbent hydraulisk system (der ikke er vist) omfatter kredsløbet 24 en valgfri pilotbetjent bypass-ventil 42, som er styret af en solenoidebetjent ventil 44, der modtager styresignaler via en styreledning 70. Det bør bemærkes, at det er inden for formålet med denne opfindel-35 se at indsætte en elektrisk drevet motor i stedet for den hydrauliske motorservostrømkreds til det hydrauliske kredsløb 24.

DK 154601 B

5

Et manuelt retningsstyringsomskiftermodul 50 inkluderer en omskifter af momenttypen med dobbelt pol og dobbelt dreje-led med begge bevægelige kontakter forbundet med +12 volt klemmerne på køretøjets batteri. Venstre og højre omskifter-5 kontakter er forbundet med henholdsvis venstre og højre styreledninger 66 og 68. Valgfri åbne midterkontakter er begge forbundne med styreledningen 70, så at ventilen 44 bliver aktiveret med henblik på at lukke bypass-ventilen 42, når omskifteren bliver betjent med henblik på en venstre eller 10 en højre drejning af udkasteren.

Fejlsignalet ved udgangen fra forstærkeren 84 bliver overført til højre og venstre komparatorforstærkere, hvis udgangssignaler aktiverer relæer 110 henholdsvis 114 via vekselrettere 15 102,106 for at reducere udkaster-vognstangsskævheden ved hjælp af servovirkning. Servosystemet har en sådan hysterese, at skævheden kan vokse til 18°, før servomekanismen virker, hvilket muliggør et bredt område med operatørstyring under benyttelse af omskifteren 50> hvorimod servomekanismen, når den 20 virker, reducerer skævheden til 2°, før relæet 110 eller 114 falder ud.

Omskifterstrømkredsen 95 sammenligner vognstangsvinkelsignalet i en ledning 91 med tærskelværdier, sådan at CMOS omskifterne 25 86 og 90 bliver åbnet for at forøge forstærkningsgraden hos forstærkeren 84, når vognstangsvinklen i forhold til det bugserende køretøj overskrider 11° på hver side af længderetningen. Den ovenfor beskrevne servomekanisme bryder ind ved en skævhed på 3° og kobler ud, når skævheden er blevet reduceret 30 til 1/3°. Strømkredsen 95 lukker igen omskifterne 86 og 90, så de vender tilbage til lav forstærkningsgrad, når vognstangsvinklen falder til 4°.

Forstærkerne 120 og 122 og en CMOS omskifter 104 er kun be- O « skæftiget med at klare visse fejlforhold som beskrevet i EP 0.070.015. Når enten relæet 110 eller 114 er lukket, er et relæ 116 lukket for at tilvejebringe et signal i ledningen 70, 6

DK 154601 B

som lukker solenoideventilen 44 og dermed bypassventilen 42.

Nærværende opfindelse angår den forbedrede strømkreds 164, som er vist i fig. 4, hvor omskifterstrømkredsen 95 i fig. 3b 5 er erstattet af en omskifterstrømkreds 195, og hvori 'strømkreds- komponenterne i en blok 300 er tilføjet til strømkredsen i fig. 3b. Strømkredsen 164 i fig. 4 udgør, når den er koblet som vist med strømkredsdelen 64a i fig. 3a, en forbedret styreenhed eller strømkreds til brug som styreenheden 64 i styre-10 systemet vist i fig. 2.

Mere specifikt inkluderer den nye strømkreds 195 et par kom-paratorer 192 og 194 med (+)indgange forbundet med ledningen 91 i den oprindelige strømkreds 64a via modstande R112 og R113.

15 (-)indgangene for komparatorerne 192 og 194 er koblet til re ferencespændinger henholdsvis Vrl og Vr2. Udgangen på kompa-ratoren 192 er koblet til sin (+)indgang via modstanden R114, til +8 volt via modstanden R116 og til en pol på en CMOS omskifter 196. Udgangen på komparatoren 194 er koblet til sin 20 (+)indgang via modstanden R115/til +8 volt via modstanden R117 og til styrepolen C på CMOS omskifteren 196.

Den anden pol på CMOS omskifteren 196 er koblet til +8 volt via en modstand R118 og til stikket 6 på en programmerbar 25 timer 198, såsom Motorola nr. MC14541B. Stikkene 5, 9 og 10 på den programmerbare timer er jordforbundne. Stikkene 1, 2 og 3 er koblet til en RC strømkreds, som bestemmer den tidsperiode, der skal gå, før timeren 198 skal løbe ud, f.eks.

10 sekunder, når stikket 13 er højt. Stikket 8 på timeren 30 198 er koblet via ledningen 97 til CMOS omskifterne 86 og 90 i den del af strømkredsen 64a, der er vist i fig. 3a. Stikket 12 på timeren 198 er koblet til +8 volt.

En portstrømkreds 300 inkluderer en kctnparator 302 med en (+) indgang, 35 der er koblet til udgangen på vekselretteren.102 i den oprindelige strømkreds 64b. En komparator 304 har en (+) indgang koblet til udgangen på bufferforstærkeren 106 svarende til 106 i den

DK 154601B

7 oprindelige strømkreds 64b. En komparator 306 har en (+)indgang, der via modstanden R305 er koblet til en fælles katodeforbindelse på dioderne Dl og D2 i den oprindelige strømkreds 64b og med jord via en parallelt forbundet spændingsbegrænsende 5 zenerdiode D3 og kondensator C3. (-}indgangene på komparatorerne 302,304 og 306 er alle koblet til den fælles forbindelse mellem (-)indgangene på bufferforstærkerne 88 og 106 og frembringer derved en referencespænding på tilnærmelsesvis 3,5 volt for (-)indgangene på komparatorerne 302-306.

10 Udgangene på komparatorerne 302-306 er. koblet sammen for at jordforbindævia kondensatoren C4, og til +8 volt via tiltrækningsmodstanden R307 og til (-)indgangen på komparatoren 308. (+)indgangen på komparatoren 308 er koblet til den fælles forbindelse mellem (-)indgangene på komparatorerne 302-306. Ud-15 gangen på komparatoren 308 er koblet til programmeringsstikket 13 på den programmerbare timer 198.

Når høstmaskinen 10 og vognen 18 kommer ud af en forholdsvis jævn drejning, vil vognstangsvinklen være aftagende, eftersom vognen 18 begynder at rette sig op efter drejningen. Ved en 20 eller anden vognstangsvinkel, f.eks. 4° eller 6°, ville den oprindelige forstærker-styrestrømkreds 95 øjeblikkeligt omkoble systemet til sin arbejdstilstand med lav følsomhed, og vognstangen ville fortsætte med at rette sig op, medens udkasteren 14 ville forblive skævtstillet i denne størrelses-25 orden på 4° eller 6°.

Imidlertid forbliver stikket 8 på timeren 198 (og ledningen 97) ved den nye forstærkerstyrings- eller omskifterstrømkreds 195 lavt, så at systemet forbliver i sin høje følsomhedstilstand i 10 sekunder efter det tidspunkt, hvor vognstangsvinklen når 30 det førnævnte niveau på 4° eller 6°. Ved at forblive i sin høje følsomhedstilstand vil udkasteren 14 fortsætte med at indspores til inden for 1/3°'s afvigelse fra vognstangen 16, når denne når sin lige bagudrettede stilling i forhold til længdeaksen 20 for grønthøsteren 10.

8

DK 154601 B

Når denne 10 sekunders forsinkelsesperiode udløber, vil stikket 8 på timeren 198 og ledningen 97 gå højt for at anstille systemet til sin lave forstærkning eller lave følsomhedstil-stand, hvor der tillades et større frit spillerum mellem ud-5 kasteren 14 og vognstangen 16. Den bestemte forsinkelsesperiode kan ændres som ønsket ved at koble et passende RC netværk til stikkene 1, 2 og 3 på timeren 198.

Den foregående beskrivelse svarer til, at der ikke indtræffer nogen manuel betjening af omskifteren 50. Under visse for-10 hold kan operatøren imidlertid ønske øjeblikkeligt at svinge udkasteren 14 manuelt i forhold til vognstangen 16, efter at han er kommet ud af en drejning uden at vente på, at systemet skal omskifte til lav følsomhedstilstand, efter at en 10 sekunders forsinkelsesperiode udløber. Komparatorens logiske 15 strømkreds 300 tillader operatøren at dreje udkasteren 14 øjeblikkeligt i forhold til vognstangen 16 gennem et vinkelområde, som er større end det, som ville være tilladt, når systemet er i sin høje forstærkningstilstand med høj driftsfølsomhed uden at vente de 10 sekunder, der normalt ville kræ-20 ves , før timeren 198 omkoblede systemet til sin lave forstærkertilstand eller lave følsomhedstilstand.

Mere specielt, når udgangene for vekselretterne 102 og 106 er høje, og relæerne 110 og 114 er åbne, som det ville være tilfældet, når der ikke foretages nogen automatisk udkasterregulering, 25 og når en spænding på 12 volt forekonmer ved de fælles katoder på dioderne Dl og D2, hvilket derfor må skyldes en manuel lukning af omskifteren 50, så vil signalet for udgangene på komparatorerne 302, 304 og 306 og (-)indgangene på komparatoren 308 gå højt.

Dette får udgangen på komparatoren 308 til at skifte til lavt 30 og således overføre et lavt niveau eller et nulsignal til stikket 13 på timeren 198. Lavt-niveausignalet ved stikket 13 reducerer den tidsforsinkelse, der frembringes af timeren 198 fra 10 sekunder til tilnærmelsesvis 40 millisekunder, så at når vinklen mellem vognstangen 16 og trækstangen aftager til 9

DK 154601 B

f.eks. 4° eller 6°, omskifter styresystemet næsten øjeblikkeligt til sin lave forstærkning eller lave følsomhedstilstand. Dette muliggør, at operatøren manuelt kan svinge udkasteren 14 næsten øjeblikkeligt uden interferens fra den højje følsom-5 hedstilstand i styresystemet. Bemærk, at når styresystemet udfører en automatisk korrektion af udkasterstillingen, vil den ene eller den anden af (+) indgangene på komparatborerne 302, 304 blive lave og således holde de fælles udgange på komparatorerne 302, 304 og 306 lave. Dette tvinger udgangen 10 på komparatoren 308 og stikket 13 på timeren 198 h#jt, så at timeren 198 vil være i sin 10 sekunders forsinkelsesstilstand, indtil korrektionen er fuldført, og begge (+)indgangene på komparatorerne 302 og 304 er høje.

Når grønthøsteren 10 og vognen 18 træder ind i en drejning, 15 og vognstangsvinklen forøges, forsinker timeren 198 ikke omskiftningen af systemet fra dets lave følsomheds- til dets høje følsomhedstilstand. Med andre ord, når vognstangsvinklen forøges til f.eks. en vinkel på 9° eller 11°, omskifter stikket 8 på timeren 198 (og ledningen 97) øjeblikkeligt fra 20 høj til lav for at omskifte systemet til dets høje forstærkning eller høje følsomhedsdriftstilstand, hvori udkasteren 14 holdes tæt rettet ind med vognstangen IB for at forhindre afgrødespild under drejningen.

Claims (5)

1. Udkasterstyresystem til en landbrugsmaskine omfattende en føler (62) , der reagerer på en vinkel (A(t)) mellem maskinen (10) og en bugseret vogn (18),og en servomekanisme (64,24), der reagerer på føleren (62) for at få udkasteren 5 (14) til at svinge synkront med vognen i forhold til maski nen, kendetegnet ved omskiftermidler (195), der omskifter servomekanismen til en anden af to arbejdsmåder, når vogn-maskinvinklen (A(t)) vokser over en første tærskelværdi, og som tilbageskifter servomekanismen til den første 10 af de to arbejdsmåder som reaktion på, at vogn-maskinvinklen falder ned under en anden tærskelværdi, hvorved den første og den anden arbejdsmåde holder udkaster-vognskævheden inden for henholdsvis et bredt og et snævert vinkelområde, og hvor der findes forsinkelsesmidler (198), der tilvejebringer en 15 forudbestemt forsinkelse i den nævnte tilbageskiftning til den første arbejdsmåde.

2. System ifølge krav 1, omfattende manuelt betienbare organer (50), som muliggør, at udkasteren (14) kan indstilles manuelt inden for det servodøde vinkelområde, når den 20 første arbejdsmåde gælder, kendetegnet ved midler (300), som er tilvejebragt for at reducere den nævnte forsinkelse, når de manuelt betjenbare organer (50) er blevet aktiveret.

3. System ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, 25 at forsinkelsesmidlerne er en elektronisk timer (198) med en styreindgang (6), der modtager et indgangssignal fra en tostillings omskifter (196) i omskiftermidlerne (1'95) og en styret udgang (8), som ér forbundet med forstærkningsorganer (86,9.0 )· i servomekanismen (64,24). 1

4. System ifølge krav 2 eller 3, kendetegnet ved, DK 154601 B at den elektroniske timer (198) har en styreindgang (13), som er forbundet med midlerne (300), som reducerer forsinkelsen, når de manuelt betjenbare organer bliver aktiveret.

5. System ifølge et eller flere af kravene 1M, kende-5 tegnet ved, at servomekanismen (64,24) mmfatter en differentialforstærker (84), som tilvejebringer et fejlsignal i afhængighed af forskellen mellem et signal (A;(t)) fra vogn-/ maskin-vinkelføleren f'62) og et signal (A(s)) fra en udkaster-vinkelføler (60), og hvor omskiftermidlerne (195) er forbun-10 det med en forstærkningsstyreindgang (97) på forstærkeren.