Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konstanthaltung des Ablagedruckes eines auf- und abbeweglichen Arbeitswerkzeuges an einem Arbeitsfahrzeug sowie eine Regeleinrichtung dafür.
Derartige Arbeitswerkzeuge finden sich an Kraftfahrzeugen, insbesondere Ackerschleppern, Erntefahrzeugen mit hydraulischer Hebe- und Senkvorrichtung für die Arbeitsgerätschaft, welch letztere sowohl front- wie auch heckseitig angebaut und betrieben werden können.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Arbeitsdruck eines solchen Werkzeuges, während mit dem Fahrzeug ein Bodenareal abgearbeitet wird, konstant zu halten. Dies wird durch ein Verfahren der eingangs genannten Art, ausgebildet nach dem Wortlaut des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1, durch eine Regelung eingangs genannter Art, ausgebildet nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 6, erreicht.
Die Erfindung wird anschliessend auch anhand einer Figur beispielsweise erläutert. Diese zeigt schematisch den Aufbau einer erfindungsgemässen Regelung, nach dem erfindungsgemässen Verfahren arbeitend.
An einer herkömmlichen umsteuerbaren Hydraulikanlage 1, wie sie beispielsweise von der Firma Bosch vertrieben wird, ist ein Hebesteuereingang EH sowie ein Absenk steuereingang EA vorgesehen, beide für elektrische Signale. Über eine Hebesteuerleitung 3 ist der Hebesteuereingang EH mit einem Bedienungspult 5 für den Fahrer verbunden, darin mit einem Pol "1" eines Umschalters 7, welcher mit seinem Schaltarm 7s in die erwähnte Position "1" und die weiteren Positionen "0" und "2" umschaltbar ist.
Der Schaltpol "2" des Umschalters 7 ist mit einem weiteren Umschalter 9 verbunden, ebenfalls durch den Fahrer am Bedienungspult bedienbar, welcher mit seinem Schaltarm 9s zwischen den Polen "1" und "2" umgeschaltet werden kann. Der Schaltpol "2" des Umschalters 9 ist mit einem elektrischen Eingang E11 eines elektromagnetischen Ventils 11 verbunden, welches einen Dämpfungsbehälter 13 für Hydraulikmedium, gesteuert auf eine hydraulische Steuerleitung 15 für das Anheben bzw. Absenken des Arbeitswerkzeuges, schaltet.
Der Kontakt "1" des Umschalters 9 ist seinerseits mit dem Absenksteuereingang EA der umsteuerbaren Hydraulikanlage 1 verbunden sowie mit einem Absenkausgang AA einer Regelelektronik 17. Ein Anhebsteuerausgang AH der Regelelektronik 17 ist einerseits mit dem Pol "1" des Umschalters 7 und weiter mit dem Anhebsteuereingang EH der umsteuerbaren Hydraulikanlage 1 verbunden. Der Schaltarm 7s des Umschalters 7 liegt auf einer Betriebsspannung für die Regelelektronik 17 von beispielsweise 15 Volt.
In der Hydrauliksteuerleitung 15 ist, als Drucksensor, elektrisch mit einer Betriebsspannung von beispielswei se 15 V betrieben, ein Druckmessumformer 19 geschaltet, welcher, ausgangsseitig, an seinem Ausgang A19 ein elektrisches Signal abgibt, entsprechend dem gemessenen Druck in Leitung 15. Das diesem Druck entsprechende elektrische Signal auf Leitung 21 ist einem IST-Wert-Eingang EX der Regelelektronik 17 zugespiesen.
Gegebenenfalls über ein elektronisches Glied 23, das das Eingangssignal EX erst bei Verlassen eines vorgebbaren Signalbereiches an seinen Ausgang A überträgt, wird das Ausgangssignal des Druckmessumformers 19 auf einen elektronischen Vergleicher 25 der Regelelektronik 17 geführt, welcher weiter, an Eingang H, ein am Bedienungspult durch den Fahrer mittels eines Potentiometers an einer Soll-Wert-Vorgabeeinheit 27 einstellbarer Soll-Wert zugeschaltet wird. Ausgangsseitig der Vergleichereinheit 25 erscheint ein Regeldifferenzsignal D welches einem Regler 29 zugeführt wird und darnach z.B. an einer elektronischen Komparatoreinheit 31 erst auf ihr Vorzeichen geprüft wird.
Ist im dargestellten Beispiel das Vorzeichen der Regeldifferenz DELTA positiv, mithin der gemessene Druck an EX kleiner als der an der Vorgabeeinheit 27 vorgegebene, so wird, beispielsweise über einen Steuerschalter 33, der Absenkausgang AA der Regelelektronik 17 aktiviert. Ist, umgekehrt, die Regeldifferenz DELTA negativ, mithin der gemessene Druck an EX zu gross, verglichen mit dem vorgegebenen, so wird über einen Steuerschalter 35 der Anhebsteuerausgang AH der Regelelektronik 17 aktiviert.
Ob die Regelung durch Anheben des Werkzeuges oder dessen Absenken momentan den Druck auf den vorgegebenen Wert bringt, kann mittels Leuchtdioden LH bzw. LA angezeigt werden.
Bedient wird die dargestellte Anordnung wie folgt: Durch Umschalten des Umschalters 7 in Stellung "1" wird der Anhebsteuereingang EH an der Hydraulikanlage 1 aktiviert und mithin über Hydrauliksteuerleitung 15 das Werkzeug angehoben. Wird der Umschalter 7 in Stellung "0" rückfallen gelassen, so hält das Arbeitswerkzeug seine eingenommene Position ein.
Wird der Umschalter 7 nun in irgendeiner Position des Werkzeuges in Stellung "2" umgeschaltet, so wird, wenn der Umschalter 9 in Position "1" liegt, das Werkzeug abgesenkt. Liegt aber dann der Umschalter 9 in Position "2", so wird die Regelelektronik 17 über ihren Eingang EST aktiviert und gleichzeitig das vormals über Ventil 11 abgetrennte Dämpfungsbehältnis 13 mit Leitung 15 verbunden. Dies durch Aktivierung des Steuereingangs E11 am Elektromagnetventil 11.
Nun tritt an jeder beliebigen Arbeitsposition des Werkzeuges, innerhalb des möglichen Arbeitshubes, die Regelung in Kraft, d.h., der Druckmesswandler 19 misst den Druck in Leitung 15, an der Regelelektronik 17 wird der entsprechende elektrische Signalwert mit dem an Einheit 27 voreingestellten verglichen, die Regeldifferenz wird über den Regler entsprechend verstärkt, und je nachdem, ob der gemessene Druck über oder unter dem Sollwert liegt, wird der entsprechende Steuereingang EH bzw. EA der umsteuerbaren Hydraulikanlage 1 aktiviert, darüber der Druck in Hydrauliksteuerleitung 15 angehoben oder abgesenkt. Es wird damit, im Regelungsbetrieb, eine optimale Gelände- anpassung des Werkzeuges erreicht, weil der Steuerleitungsdruck in Leitung 15 in jeder Lage des Werkzeuges, wie eines Mähwerkes, stabil bzw. konstant bleibt.
Somit ist eine Hebe- und Senkvorrichtung am Fahrzeug vorgesehen, gekoppelt an eine umsteuerbare Hydraulikanlage 1, die neben einer Hebe- und Senkstelle auch zur Einnahme einer neutralen Haltestellung ansteuerbar ist. In der Absenkstellung, welche gleichzeitig nun auch Entlastungsstellung bedeutet, wird eine durch den Fahrer am Potentiometer der Einheit 27 einstellbare Kraft auf die Arbeitsgerätschaft eingeregelt. Der Entlastungsdruck, wenn sich letzterer anhebt - wenn beispielsweise das Werkzeug zu stark auf dem Untergrund aufliegt -, wird während des Arbeitseinsatzes durch die reaktionsschnelle Regeleinrichtung an der Regelelektronik 17 und weiter über die Elektromagnetventile geregelt; dies über den ganzen Hubbereich des Werkzeuges linear auf den jeweils an der Einheit 27 eingestellten Wert. Ein umgeschalteter Druckspeicher 13 wirkt dabei als Dämpfungselement.
Eine Energieaufnahme ins hydraulische System erfolgt nur in Hebefunktion ab einem bestimmten Volumenbedarf. Kleine Hub- bzw. Volumenänderungen werden durch den Speicher 13 kompensiert.
Mithin wird durch die beschriebene Erfindung eine elektronisch geregelte Geräteentlastung realisiert an einem hydraulischen Hubwerk, welche reaktionsschnell, ohne Verwendung eines Druckspeicherelementes als Hauptenergielieferant, den Entlastungsdruck einstellbar über den gesamten Hubbereich des Werkstückes konstant hält. Dabei ist reaktionsschnell z.B. so definiert, dass bei einem Geräteauflagegewicht von ca. 80-100 kg und einer Arbeitsgeschwindigkeit des Fahrzeuges von ca. 12 km/h sich das Arbeitsgerät im Hub/Senkbereich von +/- 10 cm simultan den Bodenunebenheiten anpasst. Dies wird erreicht durch erfindungsgemässe Kombination einer Regelelektronik mit elektromagnetischen Steuerventilen sowie mit einem Druckmessumformer, welcher laufend und mit minimaler Zeitverzögerung den aktuellen Entlastungsdruck als elektrisches IST-Wert-Signal an die Regelelektronik weitergibt.
Diese Regelelektronik wiederum bewirkt, wie beschrieben wurde, direkt mittels elektrischer Steuersignale über die beiden elektromagnetischen Steuerventile der Hydraulikanlage 1 ein Heben bzw. Senken des Arbeitsgerätes bzw. dadurch eine Konstanthaltung des Entlastungs- bzw. Belastungsdruckes. Die Regelung wirkt, aktiviert, in jedem eingestellten Hubzustand des Werkzeuges gleich.
The present invention relates to a method for keeping the placement pressure of an up and down moving work tool constant on a work vehicle and a control device therefor.
Such work tools can be found on motor vehicles, in particular agricultural tractors, harvesting vehicles with hydraulic lifting and lowering devices for the working equipment, the latter being able to be attached and operated both from the front and from the rear.
The object of the invention is to keep the working pressure of such a tool constant while a vehicle is working on a ground area. This is achieved by a method of the type mentioned at the beginning, designed according to the wording of the characterizing part of claim 1, by a regulation of the type mentioned at the beginning, designed according to the characterizing part of claim 6.
The invention is then also explained using a figure, for example. This shows schematically the structure of a control according to the invention, operating according to the method according to the invention.
On a conventional reversible hydraulic system 1, such as is sold for example by Bosch, a lifting control input EH and a lowering control input EA are provided, both for electrical signals. The lifting control input EH is connected via a lifting control line 3 to a control panel 5 for the driver, therein to a pole "1" of a changeover switch 7 which, with its switching arm 7s, moves into the aforementioned position "1" and the other positions "0" and "2 "is switchable.
The switching pole "2" of the changeover switch 7 is connected to a further changeover switch 9, likewise operable by the driver on the control panel, which can be switched between the poles "1" and "2" with his switching arm 9s. The switching pole "2" of the switch 9 is connected to an electrical input E11 of an electromagnetic valve 11, which switches a damping container 13 for hydraulic medium, controlled on a hydraulic control line 15 for raising or lowering the work tool.
The contact "1" of the switch 9 is in turn connected to the lowering control input EA of the reversible hydraulic system 1 and to a lowering output AA of control electronics 17. A lifting control output AH of the control electronics 17 is on the one hand connected to the pole "1" of the switch 7 and further to the lifting control input EH the reversible hydraulic system 1 connected. The switching arm 7s of the switch 7 is at an operating voltage for the control electronics 17 of, for example, 15 volts.
In the hydraulic control line 15, as a pressure sensor, electrically operated with an operating voltage of, for example, 15 V, a pressure transducer 19 is connected, which, on the output side, emits an electrical signal at its output A19, corresponding to the measured pressure in line 15. The pressure corresponding to this The electrical signal on line 21 is fed to an actual value input EX of the control electronics 17.
If necessary, via an electronic element 23, which only transmits the input signal EX to its output A when it leaves a predeterminable signal range, the output signal of the pressure transducer 19 is passed to an electronic comparator 25 of the control electronics 17, which further, at input H, is carried out on the control panel the driver is switched on by means of a potentiometer on a target value setting unit 27 adjustable target value. On the output side of the comparator unit 25 there appears a control difference signal D which is fed to a controller 29 and then e.g. is first checked for its sign on an electronic comparator unit 31.
If the sign of the control difference DELTA is positive in the example shown, that is to say the measured pressure at EX is lower than that specified at the specification unit 27, the lowering output AA of the control electronics 17 is activated, for example via a control switch 33. If, conversely, the control difference DELTA is negative, and consequently the measured pressure at EX is too high compared to the predetermined one, the lifting control output AH of the control electronics 17 is activated via a control switch 35.
LEDs LH and LA indicate whether the control is currently bringing the pressure to the specified value by lifting the tool or lowering it.
The arrangement shown is operated as follows: By switching the switch 7 into position "1", the lifting control input EH on the hydraulic system 1 is activated and the tool is therefore raised via the hydraulic control line 15. If the changeover switch 7 is dropped back into the "0" position, the working tool maintains its assumed position.
If the changeover switch 7 is now switched to the "2" position in any position of the tool, the tool is lowered when the changeover switch 9 is in the "1" position. If the changeover switch 9 is then in position "2", the control electronics 17 are activated via their input EST and, at the same time, the damping container 13, which was previously separated via valve 11, is connected to line 15. This is done by activating the control input E11 on the solenoid valve 11.
Now the control comes into effect at any working position of the tool, within the possible working stroke, ie the pressure transducer 19 measures the pressure in line 15, on the control electronics 17 the corresponding electrical signal value is compared with the preset value on unit 27, the control difference is amplified accordingly by the controller, and depending on whether the measured pressure is above or below the setpoint, the corresponding control input EH or EA of the reversible hydraulic system 1 is activated, and the pressure in the hydraulic control line 15 is raised or lowered therefrom. In control mode, an optimal adaptation to the terrain of the tool is achieved because the control line pressure in line 15 remains stable or constant in every position of the tool, such as a mower.
Thus, a lifting and lowering device is provided on the vehicle, coupled to a reversible hydraulic system 1 which, in addition to a lifting and lowering point, can also be controlled to assume a neutral stop position. In the lowered position, which at the same time now also means the relief position, a force which can be set by the driver on the potentiometer of the unit 27 is adjusted to the implement. The relief pressure when the latter rises - for example when the tool lies too much on the ground - is regulated during work by the responsive control device on the control electronics 17 and further via the solenoid valves; this over the entire stroke range of the tool linearly to the value set on the unit 27. A switched pressure accumulator 13 acts as a damping element.
Energy is only absorbed into the hydraulic system in a lifting function from a certain volume requirement. Small changes in stroke or volume are compensated for by the memory 13.
Thus, the described invention realizes an electronically controlled device relief on a hydraulic lifting mechanism, which quickly, without using a pressure storage element as the main energy supplier, keeps the relief pressure adjustable over the entire stroke range of the workpiece. It is responsive e.g. defined in such a way that with a device support weight of approx. 80-100 kg and a working speed of the vehicle of approx. 12 km / h, the working device adapts to the unevenness of the floor simultaneously in the lifting / lowering range of +/- 10 cm. This is achieved by a combination of control electronics according to the invention with electromagnetic control valves and with a pressure transmitter which continuously and with a minimal time delay passes on the current relief pressure as an electrical actual value signal to the control electronics.
This control electronics in turn, as has been described, directly by means of electrical control signals via the two electromagnetic control valves of the hydraulic system 1 cause the implement to be raised or lowered, and thereby to keep the relief or loading pressure constant. When activated, the control has the same effect in every set stroke state of the tool.