DE3611414A1 - Working depth control on ground-working implements - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftmeß- und Regelsystem an Bodenbe arbeitungsgeräten, beispielsweise an Pflügen, das einerseits die individuelle Kraft erfaßt, die an dem einzelnen Bodenbearbei tungswerkzeug, beispielsweise an dem Pflugkörper, wirkt und andererseits diese Meßwerte an die Elektronik, die zur Regelung des Krafthebers dient, weiterleitet, von der sie in Regelimpulse umgewandelt werden, die anschließend zum Regeln der Arbeitstiefe, der Arbeitsbreite des ersten Pflugkörpers und zur Arbeitsbreite des gesamten Pfluges verwendet werden.The invention relates to a force measuring and control system on Bodenbe work tools, for example on plows, the one hand the individual force grasped on the individual soil cultivation tion tool, for example on the plow body, acts and on the other hand these measured values to the electronics used for control the power lift serves, forwards, from which it provides control impulses which are then used to regulate the working depth, the working width of the first plow body and the working width of the entire plow can be used.
Die heutige Regelung der Arbeitstiefe von Bodenbearbeitungsge räten, vorzugsweise von Pflügen, erfolgt durch Messung der Zugkraft, die durch den Pflug am Schlepper entsteht. Bei einer homogenen Bodenmasse kann mit dieser Kraftmessung der Pflug auf einer vorher eingestellten Tiefe mit akzeptablen Abweichungen gehalten werden. Nachteilig ist jedoch, daß eine unterschiedliche Schartiefe eines Mehrscharpfluges hierbei nicht erfaßt wird und sich somit streifenartige, unterschiedliche Arbeitstiefen ergeben können. Bei wechselnden Bodenarten, beziehungsweise bei unterschiedlicher Bodendichte, entsteht eine teilweise nicht unerhebliche Schwankung der Bearbeitungstiefe bzw. der Pflugtiefe. An verdichteten Bodenstellen wird der Pflug durch den erhöhten Pflugwiderstand von dem Kraftheber des Schleppers auf eine geringere Bearbeitungstiefe eingestellt und umgekehrt. Solche Tiefenschwankungen verstärken sich bei mehrjähriger Bearbeitung, weil die Bodendichte an unbearbeiteten Verdichtungsstellen zunimmt und lockere Bodenschichten immer tiefer bearbeitet werden.Today's regulation of the working depth of tillage machines counseling, preferably plowing, is done by measuring the Tractive force created by the plow on the tractor. At a With this force measurement, the plow can have a homogeneous soil mass at a previously set depth with acceptable deviations being held. The disadvantage, however, is that a different The coulter depth of a multi-share plow is not recorded here and thus streak-like, different working depths can result. With changing soil types, respectively with different soil densities, one does not arise in some cases insignificant fluctuation in the working depth or the plow depth. The plow is raised on compacted ground Plow resistance from the tractor's power lift to one lower processing depth set and vice versa. Such Depth fluctuations increase with multi-year processing, because the soil density increases at unprocessed compaction points and loose soil layers are worked deeper and deeper.
Die verdichteten Bodenschichten verhindern das Eindringen der Pflanzenwurzeln und sind somit eine wesentliche Ursache für Ertragsschwankungen bzw. geringere Pflanzenerträge.The compacted soil layers prevent the penetration of the Plant roots and are therefore a major cause of Yield fluctuations or lower crop yields.
Neuere Meßverfahren mit Ultraschall-Sensoren ermöglichen eine Einhaltung der Bearbeitungstiefe auf Böden mit glatter, unbe wachsener Oberfläche. Bei einzuarbeitenden Pflanzenmassen wird die Bodenbearbeitungstiefe nach der Höhe der Pflanzenmassen ausgerichtet und in unerwünschter Weise variiert.Newer measuring methods with ultrasonic sensors enable one Adherence to the processing depth on floors with smooth, unbe adult surface. For plant masses to be incorporated the tillage depth depends on the height of the plant mass aligned and varied in an undesirable manner.
In der nachfolgend beschriebenen Erfindung wird ein Kraftmeßsystem für das einzelne Bodenbearbeitungswerkzeug, vorzugsweise einen Pflugkörper, beschrieben, das es ermöglicht, die Pflugtiefe mit nur minimalen Abweichungen auf der eingestellten Tiefe zu halten, auch wenn unterschiedlich schwere Bodenschichten zu bearbeiten sind.In the invention described below, a force measuring system for the single tillage tool, preferably one Plow body, described, which allows the plow depth with only minimal deviations on the set depth to hold, even if soil layers of different weights are to be processed.
Auf den Skizzen ist die Erfindung beispielsweise beschrieben:The invention is on the sketches, for example described:
Fig. 1 zeigt einen Pflug, angebaut an einem Schlepper-Kraftheber. Fig. 1 shows a plow attached to a tractor linkage.
Fig. 2 zeigt den vergrößerten Ausschnitt B der Fig. 1. FIG. 2 shows the enlarged section B of FIG. 1.
Fig. 3 zeigt die Ansicht von hinten der Fig. 2. FIG. 3 shows the rear view of FIG. 2.
Fig. 4 zeigt die Draufsicht der Fig. 1. FIG. 4 shows the top view of FIG. 1.
Fig. 5 zeigt den vergrößerten Ausschnitt C der Fig. 4. FIG. 5 shows the enlarged section C of FIG. 4.
Fig. 6 zeigt die Draufsicht der Fig. 1, jedoch mit einer ange bauten hydraulisch zu betätigenden Arbeitsbreitenverstellung des Pfluges. Fig. 6 shows the top view of FIG. 1, but with a hydraulically operated working width adjustment of the plow.
Fig. 7 zeigt den vergrößerten Ausschnitt B der Fig. 1, jedoch mit Lagesensor. Fig. 7 shows the enlarged section B of Fig. 1, but with a position sensor.
Fig. 8 zeigt die Ansicht von hinten der Fig. 7. FIG. 8 shows the rear view of FIG. 7.
Der an dem Getriebeblock 1 des Schleppers angebrachte Kraftheber kann den Pflug 2 über die Unterlenker 3 des Schlepperkrafthebers über den beispielsweise innerhalb des Getriebeblocks 1 angeordneten Hubzylinder 4 anheben und absenken. Die Winkelstellung des Dreipunktbockes 5 des Pfluges 2, mit dem der Winkel des Pfluges zur Bodenoberfläche eingestellt wird, kann über den Oberlenker 6 des Schlepperkrafthebers, der beispielsweise als Hydraulik zylinder ausgebildet ist, verändert werden.The power lift attached to the transmission block 1 of the tractor can raise and lower the plow 2 via the lower links 3 of the tractor power lift via the lifting cylinder 4 arranged, for example, within the transmission block 1 . The angular position of the three-point bracket 5 of the plow 2 , with which the angle of the plow to the ground surface is adjusted, can be changed via the upper link 6 of the tractor power lift, which is designed, for example, as a hydraulic cylinder.
Die Messung der Kraft, mit der die im Boden befindlichen Pflugteile den Bodenwiderstand überwinden, erfolgt mit bekannten Kraftauf nehmern, bzw. Kraft-Sensoren, die entweder an Schraubverbindungen eingesetzt werden, wie sie beispielsweise in Fig. 2 und 3 vergrößert dargestellt sind oder mit Lage-Sensoren oder ähnlichen Meßvorrichtungen, die in oder an den Teilen angebracht werden, die zur Aufnahme und Weiterleitung der Kraft des Bodenbearbei tungswerkzeuges dienen, die zur Überwindung des Bodenwiderstandes erforderlich ist.The measurement of the force with which the plow parts in the ground overcome the soil resistance is carried out using known force transducers, or force sensors, which are either used on screw connections, such as are shown enlarged in FIGS. 2 and 3, or with position -Sensors or similar measuring devices, which are attached in or on the parts, which serve to absorb and transmit the force of the tillage processing tool, which is required to overcome the soil resistance.
In dem dargestellten Beispiel wird die erforderliche Zugkraft des Pflugkörpers 7 und des Vorwerkzeuges 8 unabhängig voneinander in der Befestigung des Pfluggrindels 9, beziehungsweise der Haltestange 10 des Vorwerkzeuges 8 gemessen.In the illustrated example, the required pulling force of the plow body 7 and the Vorwerk die 8 independently of one another in the mounting of the plow plow beam 9, respectively of the holding rod 10 of the tool 8 Vorwerk measured.
Das Pfluggrindel 9 und die Befestigungsstange 10, die am unteren Ende den Pflugkörper 7 bzw. das Vorwerkzeug 8 tragen, sind beispielsweise in der oberen Befestigung 11 und 12 drehbar bzw. pendelnd gelagert, so daß in der unteren Befestigung 13 und 14, je nach Widerstand des Bodens, ein mehr oder weniger starker Druck auf den hier eingesetzten Kraftmeßbolzen ausgeübt wird. Die von dem Kraftmeßbolzen 13 und 14 gemessene Kraft wird jeweils über ein Kabel 15 und 16 der Elektronik 17 zugeleitet.The plow shaft 9 and the fastening rod 10 , which carry the plow body 7 or the front tool 8 at the lower end, are, for example, rotatably or pivotally mounted in the upper fastening 11 and 12 , so that in the lower fastening 13 and 14 , depending on the resistance of the ground, a more or less strong pressure is exerted on the force measuring bolt used here. The force measured by the force measuring bolt 13 and 14 is fed to the electronics 17 via a cable 15 and 16 , respectively.
Alternativ zu den Kraftmeßbolzen 13 und 14 kann auch die durch den Bodenwiderstand entstehende Materialverformung oder Federwirkung an der Halterung bzw. den Befestigungsteilen des Pflugkörpers 7 und des Vorwerkzeuges 8 durch Lage-Sensoren gemessen werden.As an alternative to the force measuring bolts 13 and 14 , the material deformation or spring action on the holder or the fastening parts of the plow body 7 and the front tool 8 , which is caused by the soil resistance, can also be measured by position sensors.
Die gleiche Kraftmessung, wie sie beispielsweise an dem letzten Pflugkörper 7 mit Vorwerkzeug 8 eines Pfluges der Fig. 1, 2 und 3 beschrieben wird, kann bei mehrscharigen Pflügen an einer beliebigen Anzahl von Pflugkörpern eines Pfluges erfolgen.The same force measurement as is described, for example, on the last plow body 7 with the front tool 8 of a plow of FIGS . 1, 2 and 3 can be carried out on any number of plow bodies of a plow in the case of multi-furrow plows.
In dem hier dargestellten Beispiel sind zusätzlich an dem zweiten Pflugkörper 18 von vorn und dem zugeordneten Vorwerkzeug 19 Kraftmeßvorrichtungen in der bereits beschriebenen Weise ange ordnet.In the example shown here, force measuring devices are additionally arranged on the second plow body 18 from the front and the associated front tool 19 in the manner already described.
Die annähernd gleichmäßige Pflugtiefenregelung erfolgt in der Weise, daß die von dem Vorwerkzeug 8 und 19 in die Befestigungs stange 10 und die des Vorwerkzeuges 19 eingeleitete Kraft über den Kraftmeßbolzen 14 gemessen und an die Elektronik 17 weiterge leitet wird. The approximately uniform plow depth control takes place in such a way that the rod from the front tool 8 and 19 into the fastening rod 10 and the force introduced by the front tool 19 are measured via the force measuring bolt 14 and passed on to the electronics 17 .
Durch die Tatsache, daß die Vorwerkzeuge 8 und 19 nur in den oberen Schichten des Bodens arbeiten und ihre Arbeitstiefe nur etwa 50 mm beträgt, bedeutet eine um 25 mm verringerte Pflugarbeitstiefe bereits eine um 50% reduzierte Zugkraft be ziehungsweise ein um 50% reduzierter Meßwert, der der Elektronik zugeführt wird. Es tritt also bei einer plötzlich auftretenden Bodenverdichtung, die etwa die doppelte Bodenmasse, beziehungs weise das doppelte spezifische Bodengewicht erbringt, eine um nur 25 mm verringerte Pflugtiefe auf.Due to the fact that the front tools 8 and 19 only work in the upper layers of the ground and their working depth is only about 50 mm, a plow working depth reduced by 25 mm means a pulling force reduced by 50% or a measurement value reduced by 50%, which is fed to the electronics. So when a sudden compaction of the soil occurs, which produces about twice the soil mass or twice the specific soil weight, the plow depth is reduced by only 25 mm.
Das Vorwerkzeug mißt den Bodenwiderstand in der oberen Schicht des Bodens. Verdichtungen, die in den tieferen Schichten der Bodenkrume vorhanden sind und das Pflanzenwachstum ungünstig beeinflussen, wirken nicht auf das Tiefenregelsystem des Pfluges. Somit wird eine gleichmäßige Tiefe des Pfluges eingehalten.The front tool measures the soil resistance in the upper layer of the floor. Densifications in the deeper layers of the Soil crumbs are present and plant growth is unfavorable influence, do not affect the plow's depth control system. This ensures that the plow remains at a constant depth.
Die Veränderung der Pflugtiefe kommt dadurch zustande, daß die Elektronik 17 die gemessenen Werte der Kraftmeßbolzen 13 und/oder 14 in ein Signal umwandelt, das das hydraulische Regelventil 20 zur Regelung des von der Hydraulikpumpe 21 erzeugten Ölstroms veranlaßt, der bei höheren Meßwerten der Kraftmeßbolzen 13 und/oder 14 den Kraftheber durch den Hubzylinder 4 anhebt bzw. bei geringeren Meßwerten den Kraftheber absenkt.The change in the plow depth is caused by the fact that the electronics 17 convert the measured values of the force measuring bolts 13 and / or 14 into a signal which causes the hydraulic control valve 20 to regulate the oil flow generated by the hydraulic pump 21 , which at higher measured values of the force measuring bolts 13 and / or 14 raises the power lift by the lifting cylinder 4 or lowers the power lift in the case of lower measured values.
Auf einem Acker mit rauher Oberfläche kann es vorkommen, daß die Kraftmessung der Vorwerkzeuge 8 und 19 nicht ausreicht, um eine gleichmäßige Tiefe der Pflugkörper 7 und 18 zu erreichen. Für solche Bedingungen ist es vorgesehen, die gemessenen Werte der Kraftmeßbolzen 13, die die Kräfte der Hauptpflugkörper 7 und 18 aufnehmen, ebenfalls für die Pflugtiefenregelung heranzu ziehen. Diese Meßwerte werden ebenfalls der Elektronik 17 zugeführt und können entweder ausschließlich zur Tiefenregelung oder in einem vom Fahrer einstellbaren Verhältnis zu den Meßwerten, die von den Vorwerkzeugen 8 und 19 erzeugt werden, verwendet werden.On a field with a rough surface, the force measurement of the front tools 8 and 19 may not be sufficient to achieve a uniform depth of the plow bodies 7 and 18 . For such conditions, the measured values of the force measuring bolts 13 , which absorb the forces of the main plow bodies 7 and 18 , are also used for the plow depth control. These measured values are also supplied to the electronics 17 and can either be used exclusively for depth control or in a ratio that can be set by the driver to the measured values generated by the front tools 8 and 19 .
Zusätzlich zu der beschriebenen Tiefenregelung des Pfluges wird über die vorhandenen Kraftmeßbolzen 13 und 14 die gleich mäßige Tiefe des Pfluges, beispielsweise der Pflugkörper 7 und 18, geregelt. Diese Regelung erfolgt dadurch, daß die Kräfte, die von dem hinteren Pflugkörper 7 oder dessen Vorwerkzeug 8 gemessen werden, mit den gemessenen Kräften des Pflugkörpers 18 und dessen Vorwerkzeug 19 von der Elektronik verglichen werden.In addition to the described depth control of the plow, the even depth of the plow, for example the plow bodies 7 and 18 , is regulated by the existing force measuring bolts 13 and 14 . This regulation takes place in that the forces which are measured by the rear plow body 7 or its front tool 8 are compared by the electronics with the measured forces of the plow body 18 and its front tool 19 .
Bei unterschiedlichem Meßwert des hinteren bzw. eines der hinteren Pflugkörper, verglichen mit dem zweiten Pflugkörper von vorn, bzw. einem vorderen Pflugkörper, gibt die Elektronik 17 Impulse an das hydraulische Regelventil 20, so daß über den hydraulisch verstellbaren Oberlenker 6 die annähernd parallele Lage des Pfluges zum Boden so verändert wird, daß annähernd gleiche Kräfte bzw. gleiche Meßwerte von allen Pflugkörpern ausgehen. At varying measured value of the rear or one of the rear plow body, compared with the second plow bodies from the front, and a front plow bodies, the electronics are 17 pulses to the hydraulic control valve 20 so that about the hydraulically adjustable top link 6 which is approximately parallel position of the Plow to the ground is changed so that approximately the same forces or the same measured values come from all plow bodies.
Bei herkömmlichen Pflügen wird die Arbeitsbreite des vorderen Pflugkörpers durch die manuelle Einstellung des Pfluges bestimmt. Erfindungsgemäß wird zusätzlich zu der bereits beschriebenen Tiefenregelung des Pfluges eine weitere sich selbsttätig regelnde Arbeitsbreite für den ersten Pflugkörper dargestellt.With conventional plows, the working width of the front Plow body determined by the manual adjustment of the plow. According to the invention, in addition to that already described Depth regulation of the plow is another automatic regulation Working width shown for the first plow body.
Der vordere Pflugkörper 22 mit dem dazugehörigen Vorwerkzeug 23 ist mit den gleichen Kraftmeßvorrichtungen versehen wie sie bisher beschrieben wurden. Bei Verminderung der gemessenen Kraft des Kraftmeßbolzens 24 wird über die Elektronik 17 und das Steuerventil 22 der Hydraulikzylinder 24 betätigt, der eine Veränderung der Arbeitsbreite des Pflugkörpers 22 in der Weise bewirkt, daß die gemessene Widerstandskraft des Pflugkörpers 22 mit dem darauf folgenden Pflugkörper 18 in etwa gleich ist.The front plow body 22 with the associated front tool 23 is provided with the same force measuring devices as previously described. When the measured force of the force measuring bolt 24 is reduced, the hydraulic cylinder 24 is actuated via the electronics 17 and the control valve 22 , which causes a change in the working width of the plow body 22 in such a way that the measured resistance of the plow body 22 with the subsequent plow body 18 approximately is equal to.
In Fig. 6 ist der in Fig. 4 gezeigte Pflug beispielsweise mit einer Arbeitsbreitenverstellung dargestellt. Diese Arbeitsbreiten verstellung besteht beispielsweise aus dem Hydraulik-Zylinder 28, der Verstellstange 29 und dem Pflugkörperhalter 30. Durch das Ein- und Ausfahren des Hydraulik-Zylinder 28 werden über die Verstellstange 29 die Pflugkörper 7, 18 und 22 über die Pflugkörperhalter 30, die in dem Bolzen 31 drehbar gelagert sind, in ihrem Anstellwinkel zum Boden verändert.In Fig. 6 the plow shown in Fig. 4 is shown for example with a working width adjustment. This working width adjustment consists, for example, of the hydraulic cylinder 28 , the adjusting rod 29 and the plow body holder 30 . By retracting and extending the hydraulic cylinder 28 , the plow bodies 7, 18 and 22 are changed via the adjusting rod 29 via the plow body holder 30 , which are rotatably mounted in the bolt 31 , in their angle of attack to the ground.
Erfindungsgemäß kann zusätzlich die Arbeitsbreite des Pfluges in Abhängigkeit des Radschlupfes des ziehenden Schleppers durch einen zusätzlichen Regelkreis verändert werden.According to the invention, the working width of the plow can additionally depending on the wheel slip of the pulling tractor can be changed by an additional control loop.
Die Steuerung für diese selbsttätige Breitenregulierung erfolgt durch den mit bekannten Mitteln gemessene Radschlupf des Schlep pers. Bei zu hohem, evtl. vorwählbarem Radschlupf wird beispiels weise von der Elektronik 17, die auch die Radschlupfwerte ermittelt oder der sie mitgeteilt werden, dem Regelventil 20 signalisiert, daß der Hydraulik-Zylinder 28 eingefahren werden muß und somit die Arbeitsbreite des Pfluges reduziert wird. Bei abfallendem Radschlupf wird der Hydraulik-Zylinder 28 ausgefahren und somit die Arbeitsbreite des Pfluges vergrößert.The control for this automatic width adjustment is carried out by means of the wheel slip of the trap measured with known means. If the wheel slip is too high, possibly preselectable, the electronic valve 17 , which also determines the wheel slip values or to which they are communicated, signals the control valve 20 , that the hydraulic cylinder 28 must be retracted and thus the working width of the plow is reduced. When the wheel slip drops, the hydraulic cylinder 28 is extended, thus increasing the working width of the plow.
In Fig. 7 und Fig. 8 ist der Kraftmeßbolzen 13 durch den Lagesen sor 32 ersetzt.In Fig. 7 and Fig. 8, the force measuring bolt 13 is replaced by the position sensor 32 .
Das Pfluggrindel 9 ist beispielsweise in der oberen Befestigung 11 drehbar befestigt. Beim Überwinden des Bodenwiderstandes wird das Pfluggrindel 9 gegen einen elastischen Block, beispiels weise einen Hartgummiblock 33 gedrückt, der je nach der Größe des Bodenwiderstandes einen gewissen Pendelausschlag des Pflug grindels 9 zuläßt. Der Pendelausschlag des Pfluggrindels 9, aber auch eine mögliche Materialverformung des Pfluggrindels 9, wird von dem Lagesensor 32 gemessen und als Impuls über die Leitung 15 an die Elektronik 17 weitergeleitet.The plow shaft 9 is, for example, rotatably fastened in the upper fastening 11 . When overcoming the ground resistance, the plow shaft 9 is pressed against an elastic block, for example a hard rubber block 33 , which, depending on the size of the ground resistance, allows a certain pendulum deflection of the plow shaft 9 . The pendulum deflection of the plow spindle 9 , but also a possible material deformation of the plow spindle 9 , is measured by the position sensor 32 and transmitted as an impulse via the line 15 to the electronics 17 .
Die Messung des Bodenwiderstandes an dem Vorwerkzeug erfolgt sinngemäß in gleicher Weise. Es bedeuten: Lagesensor 34, ela stischer Block, beispielsweise Hartgummiblock 35.The ground resistance on the front tool is measured in the same way. It means: position sensor 34 , elastic block, for example hard rubber block 35 .
In Fig. 8 ist die Rückansicht der Fig. 7 dargestellt. Der Lagesen sor ist mit 36 gekennzeichnet. FIG. 8 shows the rear view of FIG. 7. The location sensor is marked with 36 .
Claims (7)
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- 1986-04-05 DE DE19863611414 patent/DE3611414A1/en not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |