EP4640953A1 - Verfahren zur anpassung der bedien- und/oder betätigungscha-rakteristik einer frontladersteuerung - Google Patents

Verfahren zur anpassung der bedien- und/oder betätigungscha-rakteristik einer frontladersteuerung

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EP4640953A1
EP4640953A1 EP24172323.8A EP24172323A EP4640953A1 EP 4640953 A1 EP4640953 A1 EP 4640953A1 EP 24172323 A EP24172323 A EP 24172323A EP 4640953 A1 EP4640953 A1 EP 4640953A1
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EP
European Patent Office
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control unit
load
class
loading tool
front loader
Prior art date
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Pending
Application number
EP24172323.8A
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English (en)
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Inventor
Onkar Kaniche
Amol Dhonde
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Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
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Publication date
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Priority to US19/097,940 priority patent/US20250333933A1/en
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    • E02F9/265—Sensors and their calibration for indicating the position of the work tool with follow-up actions (e.g. control signals sent to actuate the work tool)

Definitions

  • the invention relates to a method for adapting the operating and/or actuation characteristics of a front loader control system, which has a hand control lever, a control unit for evaluating a deflection detected by a sensor on the hand control lever, and an actuating device for raising and lowering a front loader boom with a loading tool for picking up a load, which can be hydraulically controlled by the control unit according to the deflection detected by the sensor, wherein a functional relationship between the deflection detected by the sensor on the hand control lever and a hydraulic flow generated for the hydraulic control of the actuating device can be adapted by the control unit.
  • Front loaders are used, among other things, for loading materials using a loading tool designed as a bucket or fork, which is located at one end of a front loader boom.
  • the loading tool can be adjusted in height relative to the ground and in angle by means of hydraulically controlled actuators that are part of the loader linkage, thus enabling precise immersion of the loading tool into a load for the purpose of picking up the material.
  • the front loader is, for example, attached to the front of an agricultural tractor as a detachable attachment; however, it can also be designed as a backhoe, telescopic handler, or similar loading vehicle from the construction or agricultural sector.
  • the material being loaded is... These are goods such as straw, hay, silage, manure, grain, corn, gravel, sand, soil or the like.
  • the front loader is typically operated using a hand control lever designed as a joystick. Depending on the direction of deflection of the control lever, the front loader boom can be raised or lowered. The degree of deflection determines the hydraulic flow generated to actuate the corresponding actuator. To accommodate the varying material properties of the load being handled and ensure efficient loading, assistance systems are also available. These systems allow the operator to select different operating and/or actuation characteristics for the front loader control via a user interface. The respective operating and/or actuation characteristic results from a functional relationship between the sensor-detected deflection of the hand control lever and the generated hydraulic flow.
  • the object of the present invention is to provide a method of the type mentioned above in such a way that the operator is actively supported in the efficient execution of a loading process with a front loader.
  • the front loader control system comprises a hand control lever, a control unit for evaluating a deflection detected by a sensor at the hand control lever, and an actuator for raising and lowering a front loader boom with a loading tool for picking up a load, which can be hydraulically controlled by the control unit according to the sensor-detected deflection.
  • the control unit is capable of adapting a functional relationship between the sensor-detected deflection at the hand control lever and a hydraulic flow generated for the hydraulic control of the actuator. This adaptation of the functional relationship by the control unit depends on a determined material property parameter that represents an immersion resistance opposite to that of the loading tool when picking up the load.
  • the control unit assigns the collected load to either a first material class characterized by soft material properties or a second material class characterized by hard material properties, with the functional relationship being adjusted accordingly.
  • Dividing the load into only two material classes reduces the computational effort required by the control unit and is sufficient for most applications.
  • soft materials especially those consisting of stem-like plant parts
  • hard materials generally free-flowing or granular
  • control unit can be adjusted with regard to a linear, progressive, or mixed linear-progressive generation of the hydraulic flow.
  • the generation of the hydraulic flow is linear or progressive if it increases proportionally or (quasi-)exponentially with the sensor-detected deflection of the hand control lever.
  • a linear increase in hydraulic flow has been observed when picking up soft materials, a Linear-progressive or progressive increase has proven advantageous for hard materials.
  • the control unit could detect the actuating torque exerted on the loading tool when picking up the load. This would allow a reliable conclusion to be drawn about the immersion resistance encountered by the loading tool during loading and could, for example, be estimated based on the sensor-detected pressure conditions in another hydraulically controlled actuator, which serves to tilt the loading tool on the front loader boom.
  • direct measurement could also be carried out using a strain gauge located at a suitable point on the loader linkage.
  • control unit can compare the recorded actuation torque with a corresponding class-specific value range to assign the picked-up load to one of the two material classes.
  • the class-specific value range is determined empirically, by evaluating and classifying a large number of goods to be loaded with regard to the actuation torques occurring during picking up at the loading tool.
  • the control unit compares the recorded actuation torque to a velocity parameter representing the immersion speed of the loading tool into the load.
  • the speed is set and compared with a further, class-specific value range assigned to it.
  • the speed can be estimated to a good approximation from the current forward speed of the loading vehicle. This allows the actuation torque exerted on the loading tool to be evaluated with regard to speed-dependent influences, which enables further refinement or precision in the classification of the loaded material into one of the two material classes.
  • the control unit can determine the weight of the load picked up by the loading tool and compare it with the corresponding class-specific weight range. This takes into account the fact that there are usually significant differences in mass density between soft and hard materials, which can be used to further refine the classification of the load to one of the two material classes.
  • the weight can be determined, for example, using a weighing device such as those found in the... EP 2 843 378 A1 is described in detail.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the inventive method for adapting the operating and/or actuation characteristics of a front loader control 10, presented as a flowchart, and is subsequently described with reference to the arrangement 12 provided for its implementation.
  • Fig. 2 to be described.
  • the arrangement 12 is part of a loading vehicle 14 in the form of an agricultural tractor 16 with a front loader 18 attached to it, wherein the front loader 18 is attached as a removable attachment in the front area 20 of the agricultural tractor 16.
  • the front loader 18 serves to load cargo 22 by means of a loading tool 26, in this case designed as a bucket 24 (or also as a loading fork), which is located at a free end 28 of a front loader boom 30.
  • the loading tool 26 The height relative to the ground 42 and its inclination can be adjusted by means of first and second hydraulically controlled adjusting devices 32, 34 in the form of associated hydraulic cylinders 36, 38, which are part of a loader linkage 40, so that the loading tool 26 can be precisely immersed in a load supply 44 for the purpose of picking up the load 22.
  • the load 22 consists of goods such as straw, hay, silage, manure, grain, corn, gravel, sand, soil or the like.
  • the arrangement 12 comprises a microprocessor-controlled control unit 46, which is connected via a CAN data bus 48 to several wheel speed sensors 50, 52, which serve to provide information regarding the wheel speeds occurring at associated wheels 54, 56 of the agricultural tractor 16.
  • control unit 46 communicates via the CAN data bus 48 with a valve arrangement 60 supplied with hydraulic fluid from a hydraulic system 58 of the agricultural tractor 16 for controlling the first and second actuators 32, 34, a user interface 64 designed as a touch-sensitive display 62 and a storage unit 66.
  • the front loader 18 is operated by means of a hand control lever 70 designed as a joystick 68, which is also connected via the CAN data bus 48 to the control unit 46 for evaluating a deflection detected by a sensor on the hand control lever 70, wherein the first actuating device 32 is for lifting and The lowering of the front loader boom 30 is hydraulically controlled by the control unit 46 according to the sensor-detected deflection.
  • the hand control lever 70, the control unit 46, the valve assembly 60, and the two hydraulically controlled actuators 32 and 34 constitute the core components of the front loader control system 10.
  • the front loader boom 30 can be raised or lowered depending on the deflection direction of the control hand lever 70, whereby the extent of the deflection determines a hydraulic flow generated for the hydraulic control of the first actuating device 32, which is provided via the valve arrangement 60 according to a functional relationship that can be adapted by the control unit 46.
  • Feedback regarding the actuation status of the loader linkage 40 to the control unit 46 is provided based on information supplied by a sensor arrangement 72 for detecting the pressure conditions in the two actuating devices 32, 34 as well as the current position of the front loader boom 30 and the loading tool 26.
  • Fig. 1 The procedure, carried out by the control unit 46 and stored as corresponding program code in the memory unit 66, is started in a start step 100 by the operator by calling up the corresponding assistance function via the touch-sensitive display 62 of the user interface 64, whereupon in a first main step 102 a material property parameter is determined by the control unit 46, which represents an immersion resistance opposite to that of the loading tool 26 when picking up the load 22.
  • the derivation of the immersion resistance required to determine the material property parameter is achieved by detecting an actuating torque exerted on the loading tool 26 when picking up the load 22.
  • the control unit 46 estimates the actuating torque based on the information provided by the sensor arrangement 72 regarding the pressure conditions in the second actuating device 34, which is intended for tilting the loading tool 26.
  • direct detection is carried out using a strain gauge arranged at a suitable point on the loader linkage 40 (in Fig. 1 (not shown).
  • control unit 46 based on the material property parameter determined in the first main step 102, performs a multi-stage verification assignment of the received cargo 22 to a first material class characterized by soft material properties or a second material class characterized by hard material properties.
  • the actuation torque recorded in the first main step 102 is first evaluated by the control unit 46 in a second main step 104 on the basis of a corresponding comparison to determine whether it can be assigned to a respective class-specific value range.
  • the process continues with a third main step 106, in the second case with a first sub-step 108, with which The purpose of this process is to verify the assigned classification of the loaded material 22 to one of the two material classes.
  • the control unit 46 relates the detected actuation torque to a velocity value representing the immersion speed of the loading tool 26 into the load 22.
  • this value is compared with a further class-specific value range assigned to the first material class, and in the third main step 106, with a further class-specific value range assigned to the second material class. If an assignment to the relevant further class-specific value range is possible, the process continues with a second sub-step 110 or a fourth main step 112. Otherwise, the process returns to the beginning without further action and is repeated from the start.
  • the verification described above allows the actuating torque exerted on the loading tool 26 to be further evaluated with regard to speed-dependent influences, which enables a further narrowing down or more precise classification of the loaded material 22 into one of the two material classes.
  • the speed parameter used for this purpose is derived, to a good approximation, from the current forward speed of the agricultural tractor 16, which in turn is determined based on the information provided via the CAN data bus 48 regarding the wheel rotation speeds occurring at the corresponding wheels 54, 56 of the agricultural tractor 16.
  • the control unit 46 determines the weight of the load 22 picked up by the loading tool 26 and in the second sub-step 110 compares it with one of the first material class or in the fourth main step 112 with one of the class-specific weight ranges assigned to the second material class.
  • the weight is determined based on the information provided by the sensor arrangement 72 for detecting the pressure conditions in the two actuating devices 32, 34, as well as the current position of the front loader boom 30 and the loading tool 26, for example, using a weighing device such as the one used in the EP 2 843 378 A1 is described in detail.
  • a third sub-step 114 or a fifth main step 116 is carried out, in which the functional relationship between the sensor-detected deflection at the hand control lever 70 and the hydraulic flow generated for the hydraulic control of the first actuator 32 is adjusted with regard to a linear, progressive, or mixed linear-progressive generation of the hydraulic flow, or, if necessary, limited accordingly for this purpose. Otherwise, the procedure returns to the beginning without further actions to be executed again from the start. In this context, the generation of the hydraulic flow is then linear or... progressively, if it increases proportionally or (quasi-)exponentially with the sensor-detected deflection of the hand control lever 70.
  • class-specific value or weight ranges stored in storage unit 66 as the associated data record is carried out empirically, for which a corresponding evaluation and classification of a large number of goods to be loaded is carried out beforehand.
  • a front loader 18 designed as a detachable attachment on an agricultural tractor 16 is merely exemplary; it can just as well be designed as a backhoe, telescopic loader or a corresponding other loading vehicle from the construction or agricultural sector.

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Abstract

Verfahren zur Anpassung der Bedien- und/oder Betätigungscharakteristik einer Frontladersteuerung (10), die einen Handbedienhebel (70), eine Kontrolleinheit (46) zur Auswertung einer an dem Handbedienhebel (70) sensorisch erfassten Auslenkung, sowie eine von der Kontrolleinheit (46) nach Maßgabe der sensorisch erfassten Auslenkung hydraulisch ansteuerbare Stelleinrichtung (32) zum Heben und Senken einer Frontladerschwinge (30) mit einem Ladewerkzeug (26) zum Aufnehmen eines Ladeguts (22) aufweist, wobei von der Kontrolleinheit (46) ein funktionaler Zusammenhang zwischen der sensorisch erfassten Auslenkung am Handbedienhebel (70) und einem zur hydraulischen Ansteuerung der Stelleinrichtung (32) erzeugten Hydraulikfluss anpassbar ist. Hierbei erfolgt die Anpassung des funktionalen Zusammenhangs von der Kontrolleinheit (46) in Abhängigkeit einer ermittelten Materialeigenschaftsgröße, die einen dem Ladewerkzeug (26) beim Aufnehmen des Ladeguts (22) entgegengesetzten Eintauchwiderstand repräsentiert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung der Bedien- und/oder Betätigungscharakteristik einer Frontladersteuerung, die einen Handbedienhebel, eine Kontrolleinheit zur Auswertung einer an dem Handbedienhebel sensorisch erfassten Auslenkung, sowie eine von der Kontrolleinheit nach Maßgabe der sensorisch erfassten Auslenkung hydraulisch ansteuerbare Stelleinrichtung zum Heben und Senken einer Frontladerschwinge mit einem Ladewerkzeug zum Aufnehmen eines Ladeguts aufweist, wobei von der Kontrolleinheit ein funktionaler Zusammenhang zwischen der sensorisch erfassten Auslenkung am Handbedienhebel und einem zur hydraulischen Ansteuerung der Stelleinrichtung erzeugten Hydraulikfluss anpassbar ist.
  • Frontlader dienen unter anderem dem Verladen von Ladegut mittels eines als Schaufel oder Ladegabel ausgebildeten Ladewerkzeugs, das sich an einem freien Ende einer Frontladerschwinge befindet. Das Ladewerkzeug lässt sich mittels hydraulisch ansteuerbarer Stelleinrichtungen, die Bestandteil eines Ladergestänges sind, in seiner Höhe gegenüber dem Erdboden sowie seiner Neigung verstellen, sodass ein gezieltes Eintauchen des Ladewerkzeugs in einen Ladegutvorrat zum Zwecke der Aufnahme des Ladeguts ermöglicht wird. Der Frontlader ist beispielsweise im Frontbereich eines landwirtschaftlichen Traktors als abnehmbares Zusatzgerät angebracht, dieser kann jedoch auch als Schaufelbagger, Teleskoplader oder entsprechendes anderes Ladefahrzeug aus dem Bau- oder Landwirtschaftsbereich ausgebildet sein. Bei dem Ladegut handelt es sich um Güter wie Stroh, Heu, Silage, Mist, Getreide, Mais, Kies, Sand, Erde oder dergleichen.
  • Die Bedienung des Frontladers erfolgt in der Regel mittels eines als Joystick ausgebildeten Handbedienhebels. Hierbei lässt sich die Frontladerschwinge je nach Auslenkungsrichtung des Bedienhandhebels anheben bzw. absenken. Der Umfang der Auslenkung bestimmt hierbei den zur hydraulischen Ansteuerung der betreffenden Stelleinrichtung erzeugten Hydraulikfluss. Um verschiedenen Materialeigenschaften des aufzunehmenden Ladeguts im Hinblick auf eine effiziente Durchführung des Ladevorgangs gerecht zu werden, sind zudem Assistenzsysteme bekannt, bei denen der Bediener über eine Nutzerschnittstelle zwischen verschiedenen Bedien- und/oder Betätigungscharakteristiken für die Frontladersteuerung wählen kann. Die jeweilige Bedien- und/oder Betätigungscharakteristik ergibt sich hierbei aufgrund eines zwischen der sensorisch erfassten Auslenkung am Handbedienhebel und dem erzeugten Hydraulikfluss vorgegebenen funktionalen Zusammenhangs.
  • Die Wahl einer zum Verladen des betreffenden Ladeguts geeigneten Bedien- und/oder Betätigungscharakteristik setzt entsprechende Erfahrung des Bedieners voraus. Bei weniger routinierten Bedienern kann es daher je nach Art des Ladeguts dazu kommen, dass der Ladevorgang aufgrund einer Fehlwahl weniger effizient erfolgt.
  • Angesichts dessen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend anzugeben, dass der Bediener bei der effizienten Durchführung eines Ladevorgangs mit einem Frontlader aktiv unterstützt wird.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Anpassung der Bedien- und/oder Betätigungscharakteristik einer Frontladersteuerung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Bei einem Verfahren zur Anpassung der Bedien- und/oder Betätigungscharakteristik einer Frontladersteuerung weist die Frontladersteuerung einen Handbedienhebel, eine Kontrolleinheit zur Auswertung einer an dem Handbedienhebel sensorisch erfassten Auslenkung, sowie eine von der Kontrolleinheit nach Maßgabe der sensorisch erfassten Auslenkung hydraulisch ansteuerbare Stelleinrichtung zum Heben und Senken einer Frontladerschwinge mit einem Ladewerkzeug zum Aufnehmen eines Ladeguts auf, wobei von der Kontrolleinheit ein funktionaler Zusammenhang zwischen der sensorisch erfassten Auslenkung am Handbedienhebel und einem zur hydraulischen Ansteuerung der Stelleinrichtung erzeugten Hydraulikfluss anpassbar ist. Hierbei erfolgt die Anpassung des funktionalen Zusammenhangs von der Kontrolleinheit in Abhängigkeit einer ermittelten Materialeigenschaftsgröße, die einen dem Ladewerkzeug beim Aufnehmen des Ladeguts entgegengesetzten Eintauchwiderstand repräsentiert.
  • Da der Eintauchwiderstand maßgeblichen Einfluss auf die beim Aufnehmen des Ladeguts aufzuwendende Hydraulikleistung hat, lassen sich ineffiziente Betriebszustände der Frontladersteuerung durch geeignete Anpassung oder Begrenzung des zur hydraulischen Ansteuerung der zugehörigen Stelleinrichtung erzeugten Hydraulikflusses verlässlich vermeiden. Die Anpassung oder Begrenzung erfolgt durch Auswahl eines dem jeweiligen Eintauchwiderstand entsprechenden funktionalen Zusammenhangs und damit ohne weiteres Zutun des Bedieners, sodass dieser bei der effizienten Durchführung eines Ladevorgangs mit einem Frontlader aktiv unterstützt wird.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor.
  • Bevorzugt nimmt die Kontrolleinheit ausgehend von der ermittelten Materialeigenschaftsgröße eine Zuordnung des aufgenommenen Ladeguts zu einer durch weiche Materialeigenschaften gekennzeichneten ersten Materialklasse oder einer durch harte Materialeigenschaften gekennzeichneten zweiten Materialklasse vor, wobei die Anpassung des funktionalen Zusammenhangs auf Grundlage dieser Zuordnung erfolgt. Die Unterteilung des Ladeguts in lediglich zwei Materialklassen führt zu einem entsprechend verringerten Rechenaufwand seitens der Kontrolleinheit und ist für die meisten Anwendungen ausreichend. So weisen weiche (insbesondere aus stängelartigen Pflanzenteilen bestehende) Materialen wie Stroh, Heu, Silage oder Mist einen im Vergleich zu harten (in der Regel streufähigen bzw. granulatartigen) Materialen wie Getreide, Mais, Kies, Sand oder Erde einen messbar geringeren Eintauchwiderstand auf.
  • Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass der funktionale Zusammenhang von der Kontrolleinheit hinsichtlich einer linearen, progressiven oder gemischt linear-progressiven Erzeugung des Hydraulikflusses angepasst wird. Die Erzeugung des Hydraulikflusses ist dann linear bzw. progressiv, wenn dieser proportional bzw. (quasi-)exponentiell mit der sensorisch erfassten Auslenkung des Handbedienhebels zunimmt. Hierbei hat sich eine lineare Zunahme des Hydraulikflusses beim Aufnehmen von weichen Materialien, eine linear-progressive oder progressive Zunahme bei harten Materialien als vorteilhaft erwiesen.
  • Ferner ist es denkbar, dass zur Ermittlung der Materialeigenschaftsgröße von der Kontrolleinheit ein beim Aufnehmen des Ladeguts auf das Ladewerkzeug ausgeübtes Betätigungsmoment erfasst wird. Dieses lässt einen verlässlichen Rückschluss auf den dem Ladewerkzeug beim Aufnehmen des Ladeguts entgegengesetzten Eintauchwiderstand zu und kann beispielsweise aufgrund der sensorisch erfassten Druckverhältnisse in einer weiteren hydraulisch ansteuerbaren Stelleinrichtung, die dem Neigen des Ladewerkzeugs an der Frontladerschwinge dient, abgeschätzt werden. Andererseits kann auch eine unmittelbare Erfassung mittels einer an geeigneter Stelle eines Ladergestänges angeordneten Dehnungsmesseinrichtung erfolgen.
  • Ausgehend davon ist es möglich, dass zur Zuordnung des aufgenommenen Ladeguts zu einer der beiden Materialklassen von der Kontrolleinheit das erfasste Betätigungsmoment mit einem jeweils zugeordneten klassenspezifischen Wertebereich verglichen wird. Die Vorgabe des klassenspezifischen Wertebereichs erfolgt auf empirischen Wege, wozu eine Vielzahl von zu verladenden Gütern hinsichtlich der beim Aufnehmen am Ladewerkzeug auftretenden Betätigungsmomente bewertet und entsprechend klassifiziert wird.
  • Zusätzlich kann vorgesehen ein, dass zur Verifikation der vorgenommenen Zuordnung des aufgenommenen Ladeguts zu einer der beiden Materialklassen von der Kontrolleinheit das erfasste Betätigungsmoment in Relation zu einer eine Eintauchgeschwindigkeit des Ladewerkzeugs in das Ladegut wiedergebenden Geschwindigkeitsgröße gesetzt und mit einem jeweils zugeordneten weiteren klassenspezifischen Wertebereich verglichen wird. Die Geschwindigkeitsgröße kann in guter Näherung aus einer aktuellen Vorwärtsfahrtgeschwindigkeit des Ladefahrzeugs abgeschätzt werden. Dies erlaubt es, das auf das Ladewerkzeug ausgeübte Betätigungsmoment hinsichtlich geschwindigkeitsabhängiger Einflüsse zu bewerten, was eine zusätzliche Eingrenzung bzw. Präzisierung bei der Zuordnung des aufgenommenen Ladeguts zu einer der beiden Materialklassen ermöglicht.
  • Des Weiteren kann zur Verifikation der vorgenommenen Zuordnung des aufgenommenen Ladeguts zu einer der beiden Materialklassen von der Kontrolleinheit das Gewicht des vom Ladewerkzeug aufgenommenen Ladeguts bestimmt sowie mit einem jeweils zugeordneten klassenspezifischen Gewichtsbereich verglichen werden. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass zwischen weichen und harten Materialien in der Regel signifikante Unterschiede hinsichtlich der Massedichte bestehen, was sich für die Zwecke einer weiteren Eingrenzung bzw. Präzisierung bei der Zuordnung des aufgenommenen Ladeguts zu einer der beiden Materialklassen nutzen lässt. Die Gewichtsbestimmung kann beispielsweise unter Verwendung einer Wiegeeinrichtung erfolgen, wie sie in der EP 2 843 378 A1 detailliert beschrieben ist.
  • Die Vorgabe des jeweiligen klassenspezifischen weiteren Wertebereichs bzw. Gewichtsbereichs erfolgt hierbei ebenfalls auf empirischen Wege durch entsprechende Bewertung und Klassifizierung einer Vielzahl von zu verladenden Gütern.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    ein als Flussdiagramm veranschaulichtes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anpassung der Bedien- und/oder Betätigungscharakteristik einer Frontladersteuerung, und
    Fig. 2
    eine schematisch dargestellte Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anpassung der Bedien- und/oder Betätigungscharakteristik einer Frontladersteuerung.
  • Fig. 1 zeigt ein als Flussdiagramm dargestelltes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anpassung der Bedien- und/oder Betätigungscharakteristik einer Frontladersteuerung 10, wobei dieses nachfolgend unter Bezugnahme auf die zu dessen Durchführung vorgesehene Anordnung 12 gemäß Fig. 2 beschrieben werden soll.
  • Ausgehend von Fig. 2 ist die Anordnung 12 Bestandteil eines Ladefahrzeugs 14 in Gestalt eines landwirtschaftlichen Traktors 16 mit einem daran angeordneten Frontlader 18, wobei der Frontlader 18 im Frontbereich 20 des landwirtschaftlichen Traktors 16 als abnehmbares Zusatzgerät angebracht ist.
  • Genauer gesagt dient der Frontlader 18 dem Verladen von Ladegut 22 mittels eines vorliegend als Schaufel 24 (oder auch als Ladegabel) ausgebildeten Ladewerkzeugs 26, das sich an einem freien Ende 28 einer Frontladerschwinge 30 befindet. Das Ladewerkzeug 26 lässt sich mittels erster und zweiter hydraulisch ansteuerbarer Stelleinrichtungen 32, 34 in Gestalt zugehöriger Hydraulikzylinder 36, 38, die Bestandteil eines Ladergestänges 40 sind, in seiner Höhe gegenüber dem Erdboden 42 sowie seiner Neigung verstellen, sodass ein gezieltes Eintauchen der Ladewerkzeugs 26 in einen Ladegutvorrat 44 zum Zwecke der Aufnahme des Ladeguts 22 ermöglicht wird. Bei dem Ladegut 22 handelt es sich um Güter wie Stroh, Heu, Silage, Mist, Getreide, Mais, Kies, Sand, Erde oder dergleichen.
  • Die Anordnung 12 umfasst eine mikroprozessorgesteuerte Kontrolleinheit 46, die über einen CAN-Datenbus 48 mit mehreren Raddrehzahlsensoren 50, 52 in Verbindung steht, die der Bereitstellung von Informationen hinsichtlich der an zugehörigen Rädern 54, 56 des landwirtschaftlichen Traktors 16 auftretenden Raddrehzahlen dienen.
  • Des Weiteren kommuniziert die Kontrolleinheit 46 über den CAN-Datenbus 48 mit einer aus einem Hydrauliksystem 58 des landwirtschaftlichen Traktors 16 mit Hydraulikflüssigkeit gespeisten Ventilanordnung 60 zur Ansteuerung der ersten und zweiten Stelleinrichtungen 32, 34, einer als berührungsempfindliches Display 62 ausgebildeten Nutzerschnittstelle 64 sowie einer Speichereinheit 66.
  • Die Bedienung des Frontladers 18 erfolgt mittels eines als Joystick 68 ausgebildeten Handbedienhebels 70, der ebenfalls über den CAN-Datenbus 48 mit der Kontrolleinheit 46 zur Auswertung einer an dem Handbedienhebel 70 sensorisch erfassten Auslenkung verbunden ist, wobei die erste Stelleinrichtung 32 zum Heben und Senken der Frontladerschwinge 30 von der Kontrolleinheit 46 nach Maßgabe der sensorisch erfassten Auslenkung hydraulisch angesteuert wird. Hierbei stellen der Handbedienhebel 70, die Kontrolleinheit 46, die Ventilanordnung 60 sowie die beiden hydraulisch ansteuerbaren Stelleinrichtungen 32, 34 die Kernkomponenten der Frontladersteuerung 10 dar.
  • Genauer gesagt lässt sich die Frontladerschwinge 30 je nach Auslenkungsrichtung des Bedienhandhebels 70 anheben bzw. absenken, wobei der Umfang der Auslenkung einen zur hydraulischen Ansteuerung der ersten Stelleinrichtung 32 erzeugten Hydraulikfluss bestimmt, der über die Ventilanordnung 60 entsprechend eines von der Kontrolleinheit 46 anpassbaren funktionalen Zusammenhangs bereitgestellt wird.
  • Eine Rückmeldung hinsichtlich des Betätigungszustands des Ladergestänges 40 an die Kontrolleinheit 46 erfolgt ausgehend von Informationen, die von einer Sensoranordnung 72 zur Erfassung der Druckverhältnisse in den beiden Stelleinrichtungen 32, 34 sowie der momentanen Stellung von Frontladerschwinge 30 und Ladewerkzeug 26 bereitgestellt werden.
  • Gemäß Fig. 1 wird das von der Kontrolleinheit 46 durchgeführte und als entsprechender Programmcode in der Speichereinheit 66 abgelegte Verfahren in einem Startschritt 100 vom Bediener durch Aufrufen der entsprechenden Assistenzfunktion über das berührungsempfindliche Display 62 der Nutzerschnittstelle 64 gestartet, woraufhin in einem ersten Hauptschritt 102 von der Kontrolleinheit 46 eine Materialeigenschaftsgröße ermittelt wird, die einen dem Ladewerkzeug 26 beim Aufnehmen des Ladeguts 22 entgegengesetzten Eintauchwiderstand repräsentiert.
  • Die zur Ermittlung der Materialeigenschaftsgröße erforderliche Ableitung des Eintauchwiderstands erfolgt hierbei durch Erfassung eines beim Aufnehmen des Ladeguts 22 auf das Ladewerkzeug 26 ausgeübten Betätigungsmoments. Das Betätigungsmoment wird von der Kontrolleinheit 46 im ersten Hauptschritt 102 auf Grundlage der seitens der Sensoranordnung 72 bereitgestellten Informationen hinsichtlich der Druckverhältnisse in der zum Neigen des Ladewerkzeugs 26 vorgesehenen zweiten Stelleinrichtung 34 abgeschätzt. Alternativ erfolgt eine unmittelbare Erfassung mittels einer an geeigneter Stelle des Ladergestänges 40 angeordneten Dehnungsmesseinrichtung (in Fig. 1 nicht gezeigt).
  • Daraufhin nimmt die Kontrolleinheit 46 ausgehend von der im ersten Hauptschritt 102 ermittelten Materialeigenschaftsgröße eine einer mehrstufigen Verifikation unterzogene Zuordnung des aufgenommenen Ladeguts 22 zu einer durch weiche Materialeigenschaften gekennzeichneten ersten Materialklasse oder einer durch harte Materialeigenschaften gekennzeichneten zweiten Materialklasse vor.
  • Hierbei wird das im ersten Hauptschritt 102 erfasste Betätigungsmoment von der Kontrolleinheit 46 zunächst in einem zweiten Hauptschritt 104 auf Grundlage eines entsprechenden Vergleichs dahingehend bewertet, ob dieses einem jeweils zugehörigen klassenspezifischen Wertebereich zuzuordnen ist.
  • Im ersten Fall wird mit einem dritten Hauptschritt 106, im zweiten Fall mit einem ersten Nebenschritt 108 fortgefahren, mit dem Ziel der Verifikation der vorgenommenen Zuordnung des aufgenommenen Ladeguts 22 zu einer der beiden Materialklassen. Hierzu wird das erfasste Betätigungsmoment von der Kontrolleinheit 46 in Relation zu einer eine Eintauchgeschwindigkeit des Ladewerkzeugs 26 in das Ladegut 22 wiedergebenden Geschwindigkeitsgröße gesetzt sowie im ersten Nebenschritt 108 mit einem der ersten Materialklasse bzw. im dritten Hauptschritt 106 mit einem der zweiten Materialklasse zugeordneten weiteren klassenspezifischen Wertebereich verglichen. Ist eine Zuordnung zu dem betreffenden weiteren klassenspezifischen Wertebereich möglich, so wird mit einem zweiten Nebenschritt 110 bzw. einem vierten Hauptschritt 112 fortgefahren. Andernfalls kehrt das Verfahren ohne weitere Aktionen zum Anfang zurück, um von vorne durchlaufen zu werden.
  • Die vorstehend beschriebene Verifikation erlaubt es, das auf das Ladewerkzeug 26 ausgeübte Betätigungsmoment zusätzlich hinsichtlich geschwindigkeitsabhängiger Einflüsse zu bewerten, was eine zusätzliche Eingrenzung bzw. Präzisierung bei der Zuordnung des aufgenommenen Ladeguts 22 zu einer der beiden Materialklassen ermöglicht. Die hierfür herangezogene Geschwindigkeitsgröße ergibt sich dabei in guter Näherung aus der aktuellen Vorwärtsfahrtgeschwindigkeit des landwirtschaftlichen Traktors 16, wobei diese wiederum auf Grundlage der über den CAN-Datenbus 48 bereitgestellten Informationen hinsichtlich der an den zugehörigen Rädern 54, 56 des landwirtschaftlichen Traktors 16 auftretenden Raddrehzahlen ermittelt wird.
  • Im zweiten Nebenschritt 110 bzw. vierten Hauptschritt 112 ist eine weitere Verifikation der vorgenommenen Zuordnung des aufgenommenen Ladeguts 22 zu einer der beiden Materialklassen vorgesehen, wozu von der Kontrolleinheit 46 das Gewicht des von dem Ladewerkzeug 26 aufgenommenen Ladeguts 22 bestimmt sowie im zweiten Nebenschritt 110 mit einem der ersten Materialklasse bzw. im vierten Hauptschritt 112 mit einem der zweiten Materialklasse zugeordneten klassenspezifischen Gewichtsbereich verglichen wird.
  • Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass zwischen weichen und harten Materialien in der Regel signifikante Unterschiede hinsichtlich der Massedichte bestehen, was sich für die Zwecke einer weiteren Eingrenzung bzw. Präzisierung bei der Zuordnung des aufgenommenen Ladeguts 22 zu einer der beiden Materialklassen nutzen lässt. Die Gewichtsbestimmung erfolgt auf Grundlage der von der Sensoranordnung 72 zur Erfassung der Druckverhältnisse in den beiden Stelleinrichtungen 32, 34 sowie der momentanen Stellung von Frontladerschwinge 30 und Ladewerkzeug 26 bereitgestellten Informationen, beispielsweise unter Verwendung einer Wiegeeinrichtung, wie sie in der EP 2 843 378 A1 detailliert beschrieben ist.
  • Ist eine Zuordnung zu dem betreffenden klassenspezifischen Gewichtsbereich möglich, so wird mit einem dritten Nebenschritt 114 bzw. einem fünften Hauptschritt 116 fortgefahren, in dem der funktionale Zusammenhang zwischen der sensorisch erfassten Auslenkung am Handbedienhebel 70 und dem zur hydraulischen Ansteuerung der ersten Stelleinrichtung 32 erzeugten Hydraulikfluss hinsichtlich einer linearen bzw. progressiven oder gemischt linear-progressiven Erzeugung des Hydraulikflusses angepasst bzw. zu diesem Zweck gegebenenfalls entsprechend begrenzt wird. Andernfalls kehrt das Verfahren auch hier ohne weitere Aktionen zum Anfang zurück, um von vorne durchlaufen zu werden. In diesem Zusammenhang ist die Erzeugung des Hydraulikflusses dann linear bzw. progressiv, wenn dieser proportional bzw. (quasi-)exponentiell mit der sensorisch erfassten Auslenkung des Handbedienhebels 70 zunimmt.
  • Die Vorgabe der in der Speichereinheit 66 als zugehöriger Datensatz hinterlegten klassenspezifischen Werte- bzw. Gewichtsbereiche erfolgt auf empirischen Wege, wozu vorab eine entsprechende Bewertung und Klassifizierung einer Vielzahl von zu verladenden Gütern erfolgt.
  • Zuletzt sei angemerkt, dass die Darstellung eines als abnehmbares Zusatzgerät ausgebildeten Frontladers 18 an einem landwirtschaftlichen Traktor 16 lediglich beispielhaft ist, dieser kann ebenso gut auch als Schaufelbagger, Teleskoplader oder entsprechendes anderes Ladefahrzeug aus dem Bau- oder Landwirtschaftsbereich ausgebildet sein.

Claims (7)

  1. Verfahren zur Anpassung der Bedien- und/oder Betätigungscharakteristik einer Frontladersteuerung, die einen Handbedienhebel (70), eine Kontrolleinheit (46) zur Auswertung einer an dem Handbedienhebel (70) sensorisch erfassten Auslenkung, sowie eine von der Kontrolleinheit (46) nach Maßgabe der sensorisch erfassten Auslenkung hydraulisch ansteuerbare Stelleinrichtung (32) zum Heben und Senken einer Frontladerschwinge (30) mit einem Ladewerkzeug (26) zum Aufnehmen eines Ladeguts (22) aufweist, wobei von der Kontrolleinheit (46) ein funktionaler Zusammenhang zwischen der sensorisch erfassten Auslenkung am Handbedienhebel (70) und einem zur hydraulischen Ansteuerung der Stelleinrichtung (32) erzeugten Hydraulikfluss anpassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung des funktionalen Zusammenhangs von der Kontrolleinheit (46) in Abhängigkeit einer ermittelten Materialeigenschaftsgröße, die einen dem Ladewerkzeug (26) beim Aufnehmen des Ladeguts (22) entgegengesetzten Eintauchwiderstand repräsentiert, erfolgt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontrolleinheit (46) ausgehend von der ermittelten Materialeigenschaftsgröße eine Zuordnung des aufgenommenen Ladeguts (22) zu einer durch weiche Materialeigenschaften gekennzeichneten ersten Materialklasse oder einer durch harte Materialeigenschaften gekennzeichneten zweiten Materialklasse vornimmt, wobei die Anpassung des funktionalen Zusammenhangs auf Grundlage dieser Zuordnung erfolgt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der funktionale Zusammenhang von der Kontrolleinheit (46) hinsichtlich einer linearen, progressiven oder gemischt linear-progressiven Erzeugung des Hydraulikflusses angepasst wird.
  4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Materialeigenschaftsgröße von der Kontrolleinheit (46) ein beim Aufnehmen des Ladeguts (22) auf das Ladewerkzeug (26) ausgeübtes Betätigungsmoment erfasst wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Zuordnung des aufgenommenen Ladeguts (22) zu einer der beiden Materialklassen von der Kontrolleinheit (46) das erfasste Betätigungsmoment mit einem jeweils zugehörigen klassenspezifischen Wertebereich verglichen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verifikation der vorgenommenen Zuordnung des aufgenommenen Ladeguts (22) zu einer der beiden Materialklassen von der Kontrolleinheit (46) das erfasste Betätigungsmoment in Relation zu einer eine Eintauchgeschwindigkeit des Ladewerkzeugs (26) in das Ladegut (22) wiedergebenden Geschwindigkeitsgröße gesetzt und mit einem jeweils zugeordneten weiteren klassenspezifischen Wertebereich verglichen wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verifikation der vorgenommenen Zuordnung des aufgenommenen Ladeguts (22) zu einer der beiden Materialklassen von der Kontrolleinheit (46) das Gewicht des vom Ladewerkzeug (26) aufgenommenen Ladeguts (22) bestimmt sowie mit einem jeweils zugeordneten klassenspezifischen Gewichtsbereich verglichen werden.
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