DE2434396A1

DE2434396A1 - Tasteranordnung einer automatischen seitenfuehrung an einer mobilen erntemaschine, z.b. einem maehdrescher, zum ernten in reihe gepflanzter stengeliger gewaechse, wie mais

Info

Publication number: DE2434396A1
Application number: DE2434396A
Authority: DE
Inventors: Josef Gail
Original assignee: Maschinenfabrik Fahr AG
Current assignee: Maschinenfabrik Fahr AG
Priority date: 1974-07-17
Filing date: 1974-07-17
Publication date: 1976-01-29
Also published as: FR2278236B1; GB1467624A; FR2278236A1; BE831468A; US3972381A; DE2434396B2; DD118502A5; DE2434396C3

Description

PATENTANWÄLTE

H. LEINWEBER dipping. H. ZIMMERMANN DiPL.-iNG. A. Gf. v. WENGERSKY 2434396

8 München 2, Rosental 7, 2.Aufg.

Tei.-Adr. Lelnpat München Telefon (089) 2603989

Postscheck-Konto: München 220 45-804

den 17. Juli 1974

Unser Zeichen

ucseliinonfabrik r'alir Aktiengesellschaft G-ottmadingen

7702 GottDadingen

Tasterenordnung einer automatischen Seitenführung an einer mobilen ilrntüffiaschine, ξ .B. einem i-±ähdrescher, sum Ernten in i'ieihe bepflanzter stengeliger G-eurlchse, wie Kais

Zusatz su Patent (ratentanueluung P 23 4ü yS3 )

i3ie lirfindun-j· bezieht sich auf eine 'Ja st er anordnung einer automatischen Seitenführung an einer mobilen ^rntooaschine, z.B. ο ine uj rüUidrecciier, zuu Ernten in xieihe gepflanster stengeliger ü-ev'dchse, wie iuais, sit ua eine vertikale Achse drehbaren Tastern, die durch federn beaufschlagt in einer EiiieLage gehalten und als Betätigungselement eines Potentiometers ausgebildet sind, von dem eine in der automatischen Seitenführung· je nach der 'fasterauslenkung durch die Stengel in einen Lenkbefehl umsetzbare

Steuergröße abgreifbar ist, nach Patent (Patentanmeldung

P 23 40 983).

Leim älteren Vorschlag gemii'j den Haupt patent wird als 'Taster ein 'Taststab verwendet, der bei der Portbewegnng der Erntemaschine ständig von den Maisstengeln ausgelenkt wird. Da es

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sich um einen federzentrierten Taststab handelt, ist dieser bestrebt, in seine liuhelage zurückzukehren. Fehlen nun in der lirntereihe einige Stengel, so geht der Taststab tatsächlich in seine iiuhelage zurück. Der automatischen Seitenführung der Leitvorrichtung der an sich auf richtigem Kurs fahrenden Erntemaschine wird damit die Notwendigkeit einer Lenkkorrektur vorgetäuscht. δ±ώ. Lenkausschlag und eine Schwenkbewegung der Erntemaschine sind die Folge, die dabei die benachbarte HaImreihe umdrückt. ])d.ü ist in hohem Maße unerwünscht. Dieser Ilachteil kann auch nicht dadurch beseitigt -werden, daß sau die iiuhelage des Tasts tabes als Ab schalt signal für dio aiitomatischo Seitenführung benutzt. In diesem Fall liefert nämlich der Taststab schon beim Zurückschwenken in seine iiuhelage an die automatische Seitenführung eine Steuergröße, die in einen Lenkbefehl umgesetzt wird und einen entsprechenden Lenkausschlag zur Folge hat. Bei der Ernte von Stengelfrüchten wie Mais, muß aber die Steuerung auf wenige Zentimeter genau arbeiten. Störgrößen der geschilderten Art müssen deshalb zuverlässig ausgeschaltet sein. Das ist bisher nur mit großem elektronischem Aufwand und auch dann nur teilweise möglich.

Mn weiterer lachteil der bekannten Tasteranordnung besteht bei der Ernte in ileihe gepflanster stengeliger Gewächse wie Hais darin, daß der federbelastete Taststab wegen der hohen Anforderung an die Genauigkeit kurz sein muß und deshalb beim Überspringen von einem Maisstengel auf den in der Keine nächstfolgenden Maisstengel, der 12 bis 15 cm Abstand vom vorhergehenden Maisstengel hat,"einen großen Schwenkwinkel zurücklegt. Die Taststabstellung wird so ständig zwischen einem Minimalwinkel der Auslenkung aus der iiuhelage und einem Maximalwinkel dieser Auslenkung schwanken. Die automatische Seitenführung stellt sich dabei auf einen Mittelwert ein, von dem die

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tatsächliche Taststabstellung in den beiden Endlagen ihrer Auslenkung stark abweicht. Die starke Abweichung führt zu einem Überschreiten der Ansprechschwelle der automatischen Seitenführung auf die vom Taststab herkommende Steuergröße. Das hat zur Folge, daß im hydraulischen Lenksystem der Ernte- ' maschine ständig ein periodisches Schalten der Magnetventile erfolgt, was einen erheblichen Verschleiß im hydraulischen Lenksystem zur Folge hat.

Bekannt sind auch schon Lenkvorrichtungen mit automatischer Seitenführung (DT-OS 1 800 473),. die zwei Taster aufweisen. Diese befinden sich auf ein- und derselben Seite der Halrawand, sind in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet und bestehen aus um eine vertikale Achse drehbaren Scheiben.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Tasteranordnung nach dem älteren Vorschlag so weiterzubilden, daß die von der automatischen Seitenführung der Lenkvorrichtung in einen Lenkbefehl umsetzbare, von der Tasteranordnung erhaltene Steuergröße trotz der Verwendung durch die in Reihe gepflanzten stengeligen Gewächse mechanisch auslenkbarer. Taster eine gleichbleibende Größe ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beidseits der Reihe stengeliger Gewächse je ein Taster angeordnet ist, daß die Taster von den stengeligen Gewächsen in zueinander entgegengesetzten Drehrichtungen auslenkbar sind, daß die beiden je einem der beiden Taster zugeordneten Potentiometer zur Abnahme der Steuergröße in Reihe geschaltet sind, daß der Wider-standswert des einen Potentiometers mit dem Auslenkungswinkel des zugehörigen Tasters wächst und daß der Wider· standswert des anderen Potentiometers mit wachsendem Auslenkungswinkel des zugehörigen Tasters absinkt.

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Bei einer derartigen Ausbildung kompensieren sich die sich ständig ändernden Auslenkungen der Taststäbe bezüglich der Steuergröße gegenseitig.: Die zunehmende Auslenkung des. einen.Tasters hat auf den Summenwiderstand der in Reihe geschalteten Potentiometer gerade die gegenteilige Wirkung, wie die zunehmende .aisienkung des anderen Tasters. Entspricht die Lage der erntemaschine bzw. ihre Fahrtrichtung relativ zur erntenden Reihe stengeligen Gutes dem Sollwert, so springen beide Taststäbe zur gleichen Zeit von einem »Stengel zum nächsten Der Summenwiderstand ist dann nicht nur konstant, sondern überdies auf einem Sollwert, der beispielsweise der Geradeausfahrtstellung der lenkung der Erntemaschine zugeordnet ist. Auch in allen anderen Fällen ist der von den in Reihe geschalteten Potentiometern als Steuergröße zur Verfügung gestellte Sutanen- ; widerstand der beiden Potentiometer mit der Differenz der Aus- ^! lenkungswinkel der beiden Taststäbe identisch. Der Differenzwert dient als zusätzliche Information bezüglich der Lage der Stengel zum Einzugskanal der Erntemaschine. Eine entsprechende Steuergröße dient zur Korrektur der Lenkung über die automatische Seitenführung. Da aber nicht der Auslenkungswinkel der Taster selbst, sondern die Differenz der Auslenkungen auf die erläuterte Weise als Steuergröße herangezogen wird, spricht das Lenksystem nur dann an, wenn tatsächlich eine Lenkkorrektur erforderlich ist. Ein häufiges Schalten der Hagnetventile ist damit sicher ausgeschaltet und der Verschleiß . der Einrichtungen im hydraulischen Lenksystem stark reduziert. ! Lücken in der Reihe des zu erntenden stengeligen Gewächses j spielen keine Rolle: Hier werden beide Taster unter Einfluß ihrer. Federbelastung ihre Ruhelage einnehmen, die Differenz ist Hull, die Steuergröße auf ihrem Sollwert. Die automatische Sätenführung steuert damit die Erntemaschine in der bisherigen Richtung weiter, also beispielsweise weiter geradeaus.

Man erhält also eine Tasteranordnung, die trotz einfachen

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Aufbaus eine erheblich besser zu Lenkbefehlen verarbeitbare Steuergröße ergibt, eine häufige Beanspruchung des hydraulischen Lenksystems vermeidet und dennoch für eine automatische Seitenführung mit angehobener Genauigkeit gut geeignet ist.

Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise erläutert und zwar zeigen

Fig. 1 und 2 schematische Dratdsichten auf eine Taster anordnung zur Erläuterung der Art der Abtastung einer üeihe stengeliger Gewächse,

Fig. 3 schema tisch eine Ausführungsform der Er f indung, und

Fig. 4 eine den Fig. 1und 2 ähnliche Darstellung der Ausführungsform von Fig. 3·

Der Taststab 10 besteht zwecki-iäiMg aus hochelastischem und sehr leichtem Werkstoff, beispielsweise aus Glasschiebern. Seine Länge wird den Bedürfnissen entsprechend gewählt. Die Änderung seines Auslenkungswinkels ist umso größer, je kürzer der Taststab ist. Der Taststab 10 bewegt sich in einer Horizontalebene, die zur Bodenoberfläche in etwa parallel ist. Um dem Taststab 10 eine solche Bewegung zu ermöglichen, weist er eine vertikale Achse 11 auf, um die er drehbar ist. Der Taststab 10 ist überdies derart mit Federn beaufschlagt, daß er eine definierte Ruhelage 12 hat. Die vertikale Achse 11 des Taststabes 10 liegt seitlich einer Reihe von stengeligen Gewächsen, wie Maisstengel 13. Die Maisstengel 13 haben in der Reihe ei-nen Abstand von etwa 12 bis 15 cm voneinander. Der seitliche Abstand benachbarter Reihen voneinander ist erheblich größer. Die Maisstengel 13 werden durch ein Einzugsorgan einer

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Jrncenasohine, beisyiclsircise eines i-iähdresellers oder oiiics Feldhäckslers orfaBt. Die Lrnteoiaschine weist entsprechend seit-' lieh versetzt einen Tastkörper auf, der den Taststab 10 und die Achse Ί1 onthr.lt. Ia Tastkürper befindet sich überdies ein i-Otentioueter, für den der Tastsiab 1ü ein. Betätigungselement darstellt. Das Potentiometer ist also auf einen durch den Auslonkwinkel des i'aststabes 10 bestimmten ,/iderstandswert eingestellt.

Dig Auslenkung des Taststabes 10 erfolgt bei Forbewegung der Erntemaschine in Längs richtung der iieihe aus Haisstengeln 13 dadurch, daß der Taststab 10 eine Länge aufweist, die r;röHe.r ist, als der seitliche xVbstand seiner Achse 11 von der Iieihe der Maisstengel 13 quer zur Fahrtrichtung. Der Vaststab Vj läuft deshalb bei Fortbewegung der Erntemaschine auf einen Maisstengel 13 auf und wird von diesem gegen, die Wirkung der den Taststab 10 beaufschlagenden Federn aus der Euhelage : 12 ausgelenkt. In Fig. 1 ist der Maximalwinkel eC-j der Aus-. lenkung aus der Huhelage 12 dargestellt, bei dem der Taststab 10 gerade noch durch einen Maisstengel 13 gehalten wird. Fig. zeigt den Minimalwinkel 0C2 der Auslenkung des Taststabes 10 aus der Huhelage 12 unmittelbar nach Freigabe des Taststabes durch den vorhergehenden Maisstengel 13· Es ist zu beachten, daß es sich bei der automatischen Seitenführung durch Taststäbe um eine dynamische Abtastung handelt. Die Erntemaschine und da- ^; mit auch die Achse 11 legen zwischen den Stellungen von Fig. 1 und Fig. 2 einen Weg s in Sichtung der iieihe in Abstand stehender Maisstengel, also in Fahrtrichtung zurück.

Die Auslenkung des Taststabes 10 und die entsprechende Betätigung des ihm im Tastkopf der Erntemaschine zugeordneten Potentiometers bzw. die Verarbeitung zu einer Steuergröße er-

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folgt auf herkömmliche V/eise. Sie ist dem Fachmann vertraut und bedarf deshalb hier keiner naheι en Beschreibung.

Aus den Fig. 1 und 2 kann abgelesen werden, da:3 der Istwert der Steuergröße durch die sich ständig Lindernde ^islenkung des Taststabos Ίϋ und das Überspringen von einem Maisstengel 13 zum in der Keine nächstfolgenden Maisstengel periodischen Schwankungen unterworfen ist. Die Bildung eines festen, gleichbleibenden Sollwertes ist dabei nicht möglich, was οinen erheblichen lachteil darstellt.

Fig,

O zeigt nun eine Tasteranordnung mit zwei Tast-

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stuben 14 und 15, bei der diese Schwierigkeit beseitigt ist. Die Taststäbe 14 und 15 sind an vertikalen Achsen 16 und 17 '■ beidseits der lieihe aus Maisstengeln 13 angeordnet. Sie haben eine gemeinsame, quer zur Fahrtrichtung bzw. zur iioihe der Mais-; stengel 13 liegende kuhelage 10. Ihre Ausbildung entspricht im übrigen der obigen Erläuterung.

^! Außer der Anordnung von zwei Taststäben 14 und 15 beidj seits der lieihe aus Maisstengeln 13, die durch die Maisstengel ; j in entgegengesetzten Drehrichtungen um ihre Achsen 16 bzw. 17 ausgelenkt werden ist nun entscheidend, daß die Potentiometer 19 und 20, denen die Taststäbe 14 bzw. 15 als Betätigungselement j zugeordnet sind, in Reihe geschaltet sind, wobei der Wider stands·- wert des ersten Potentiometers 19 mit dem Auslenkungswinkel ßi des zugeordneten Taststabes 15 größer wird, während der Wider·- standswert des zweiten Potentiometers 20 mit dem Auslenkungswinkel (3 ρ des zugehörigen Taststabes 14 kleiner wird. Die Widerstände werden auf die in der Figur symbolisch angedeutete Weise in Beine geschaltet, so daß zwischen den Anschlußklemmen

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21 und 22 der Summenwiderstände beider Potentiometer liegt, der ein Maß für die Differenz der Auslenkungswinkel ß-^ und β 2 der beiden Taststäbe 14 und 15 darstellt. Diese Differenz und damit der Widerstandswert ist aber ein Maß.für die Lage der Reihe aus Maisstengel 13 relativ zum Einzugskanal der Erntemaschine.

Bezeichnet man mit

R = Gesamtwiderstand jedes Potentiometers

r-i = Augenblickswert des Potentiometers 19

r₂ = Augenblickswert des Potentiometers 20

= Auslenkungswinkel des Taststabes 15

= Auslenkungswinkel des Taststabes H

so gilt
r-, =

90°
= R - ^R

90°

Summe von r-j und ^: _r = * / 1 +^

90° 90° R ■ β_λ - R ·β₂ _m _R+^

90° 90°

= K · CjS₁ -j8₂) da R + -ä-₀ = konstant

wobei in der Praxis K gleich der Größe des Sollwertes gewählt wird.

Sind /3-j undjß₂ gleich, so ist nur der Wert K vorhanden und es erfolgt eine Geradeaus-Steuerung.

Weicht die in Fig. 4 strichpunktiert angedeutete Einzugskanalmitte 23 seitlich von der Reihe von Maisstengeln 13 ab,

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so wird die Differenz der Auslenkimgswinkel ft und ßr, der Taststäbe Vj und 14 nicht zu Null. Die von den in Heihe geschalteten Potentiouetern abgeleitete Steuergröße hat damit einen
Tora K abweichenden Uert, was einen entsprechenden Lenkbefehl
an die automatische Seitenfülirung des hydraulischen Lenksysterns
zur Folge hat. Die daraufhin durchgeführte Lenkkorrektur sorgt
für eine zentinetergenaue Übereinstimmung zwischen Einzugs- ^; kanalnitte 23 und Flucht der i-ia is stengel 13.

Um eine gegenseitige Behinderung der Tastctengel 14 und , Vj auszuschließen, legt man entweder die von den Taststäben be- ^! nützten horizontalen Tastebenen übereinander oder ordnet die ^! Taster bezüglich der Fahrtrichtung etwas versetzt an, wobei dann, die Versetzung eine gewisse Verfälschung der Auslenkung zur
Folge hat, die durch einen Festwertwiderstand in der Seihen- i schaltung der beiden Potentiometer berücksichtigt werden kann. : Erforderlich ist das nicht unbedingt. Die Maßnahme hat dann
lediglich eine Veränderung der Größe K zur Folge. ;

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Claims

A η s ρ r u c h :

lasteranordnung einer automatischen Seitenführung an einer mobilen Erntemaschine z.B. einem Mähdrescher, zum Ernten in Heihe gepflanzter stengeliger G-ewilc-h.se, wie Hais, mit um eine vertikale Achse drehbaren Tastern, die durch lodern beaufschlagt in einc-r liullage gehalten und als Betätigungselement eines Potentiometers ausgebildet sind, von dem eine in der automatischen Seitenführung" je nach der Tasterauslenkung durch die Stengel in einen Lenkbefehl umsetzbare Steuergröße abgreif-

. bar ist, nach Patent (Patentanmeldung P 23 40 903),

dadurch gekennzeichnet, daß beidseits der xieihe stengeliger Gewächse je ein Taster angeordnet ist, daß die Taster von den stengeligen Gewächsen in zueinander entgegengesetzten Drehrich-

_: tungeii auslenkbar sind, daß die beiden je einem der beiden Taster

• zugeordneten Potentiometer zur Abnahme der Steuergröße in Reihe geschaltet sind, daß der tfiderstandswert des einen Potentiometers mit dem Auslenkungswinkel des zugehörigen Tasters wächst und daß der Wider stands vier t des anderen Potentiometers mit wachsendem Auslenkungswinkel des zugehörigen Tasters absinkt.

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