DK147041B - Sammenligner til en reguleringskreds i et automatisk styreanlaeg - Google Patents

Description

147041 i 1 Opfindelsen angår en sammenligner til en reguleringskreds i et automatisk styreanlæg og af den i krav l's indledning angivne art.

5 I et særhæfte 17 (1973) fra "Landbauforschung Voelken-rode - Wissenschaftliehe Mitteilungen der Forschungs-anstalt fur Landwirtschaft" er der på side 44 til 47 beskrevet et sådant reguleringssystem til automatisk styring af et køretøj, hvilket system arbejder elek-10 trisk-hydraulisk og har en sammenligner, der danner differencen af to størrelser, nemlig af en af en ledelinieføler afgivet reguleringsafvigelse og en fra styringen af køretøjet aftaget hjælpereguleringsstørrelse. Den af sammenligneren dannede differencestørrelse 15 tilføres til regulatoren. Sammenligningsdannelsen gennemføres i anlæggets elektriske del, altså rent e-lektrisk.

I det samme hæfte er der på side 60 til 68 forklaret 20 ledekabelsystemer. Som ledelinier tjener der her parallelle tråde, som er gennemstrømmet af vekselstrøm.

Blandt andet bliver samme tråd aftastet ved hjælp af et spolepar, idet spolerne befinder sig oven over og på begge sider af ledetråden. Endvidere er der beskre-25 vet en samtidig anvendelse af to ledetråde til styring af et køretøj.

Den foreliggende opfindelse tager sigte på at angive en sammenligner af den omhandlede art, der er anvende-30 Hg til automatisk styring af et køretøj og danner et differenssignal mellem et signal, der fremkommer som differencen mellem signalerne fra de to følere, og en fra køretøjets styring tilbageført hjælpereguleringsstørrelse.

35.

147041 2 1 En sådan sammenligner har særlig, betydning til hydrostatiske automatiske styreanlæg. Foruden den hydrauliske falder derved en elektrisk strømkilde bort. Det er dog mere væsentligt, at faren for forstyrrelser 5 i det elektriske system, først og fremmest for forstyrrelser ved elektriske afbrydere, bliver fjernet.

Sammenligneren ifølge opfindelsen har særlig betydning til landbrugskøretøjer, ved hvilke en ledelinie bliver 10 aftastet fra to sider ved hjælp af to af hinanden uaf hængige mekaniske følere, eller hvor køretøjet bevæges på langs mellem to ledelinier, der skal aftastes indefra. Det førstnævnte tilfælde indtræder fx ved høst af majs. Herved bliver en række majsstængler affølt af 15 følerne fra begge sider.

Det andet tilfælde optræder fx på vinbjerge, hvor en maskine til jordbearbejdning eller til sprøjtning af vinstokkene må bevæges mellem to vinstokrækker.

20

Ledelinier af denne art er lejlighedsvis afbrudt på grund af manglende planter eller, i vinbjerge, på grund af en tværvej. Et styreanlæg, der kun er udstyret med en føler, vil da føre til et skarpt styreindslag, idet 25 føleren i neutralstilling ligger om mod ledelinien.

Ved en manglende ledelinie vil føleren på grund af fjedermekanismen bevæge sig fra neutralstillingen til en stilling med maksimalt udslag. Dette vil registreres af sammenligneren og medføre, at køretøjet afviger 30 fra ligeud-kørsel. Findes der derimod to følere, der ved afbrydelse af en ledelinie slår maksimalt langt ud, vil styreanlægget ikke blive påvirket heraf, idet differenssignalet mellem de to følersignaler bliver nul, og køretøjet kører videre ligeud, uden at føreren 35 behøver at gribe ind.

3 147041 1 Udgangene fra to til følerne hørende givere forbindes fortrinsvis over hydrauliske ledninger med sammenlig-neren. Ved en omskiftning af arbejdsmaskinen er det nødvendigt at afbryde de hydrauliske ledninger, hvad 5 der altid medfører den fare, at luft eller fremmedlegemer når ind i det automatiske styreanlæg efter en fornyet tilslutning.

Ved opfindelsen skal der skaffes en sammenligner, der 10 arbejder uden anvendelse af elektriske byggedele, afgiver hydrauliske styresignaler til regulatoren, danner differencen af tre størrelser, nemlig mellem et signal, der fremkommer som differencen mellem signalerne fra de to følere, og en fra køretøjets styring 15 tilbageført hjælpereguleringsstørrelse, og således at de hydrauliske systemer ved indgang og udgang fuldstændigt er adskilte fra hinanden, så at luft eller forureninger ikke kan nå fra det ene til det andet system. Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at sammen-20 ligneren er udformet som angivet i krav l’s kendetegnende del.

Ved denne udformning opnår man en adskillelse af de hydrauliske systemer ved hjælp af trykvæske, og den 25 deri lejrede vægtbjælke eller differentialvægtstang.

Kammeret står alene i forbindelse med regulatoren, medens der kun sker en mekanisk indvirkning på vægtbjælken eller differentialvægtstangen, nemlig under anvendelse af stødstænger. De to fra følerne kommende 30 hydrauliske ledninger har kun over hver sin stødstang en forbindelse med den i kammeret anbragte vægtbjælke eller differentialvægtstang, men ikke en direkte hydraulisk forbindelse med kammerindholdet selv.

35 En hjælpereguleringsstørrelse, der er aftaget fra sty- 147041 4 1 reanlægget, fx fra en styrevægtstang, kan hensigtsmæssigt rent mekanisk tilgøres ved hjælp af et stangsystem, der forbinder styrevægtstangen med en af stød-stængerne .

5

Ved udformning af sammenligneren som angivet i krav 2 opnår man, at reaktionsfølsomheden for sammenligneren for den fra styringen aftagne hjælpereguleringsstørrelse, navnlig styrevinklen, bliver variabel på den måde, 10 at følsomheden i et område på begge sider af centralstillingen bliver stor, men derimod mindre i de tilsluttede områder.

Ved udformning af sammenligneren som angivet i krav 3 15 opnår man, at hjælpereguleringsstørrelsen i et forholdsvis lille midterområde fuldt ud påvirker udgangssignalet fra sammenligneren, så at allerede ved enderne af dette midterområde opnås et fuldt udslag af omstillingsmotoren til den ene eller den anden side, me-20 dens en yderligere forøgelse af giversignalet så ikke har nogen indvirkning.

Derved opnår man, at de styrede hjul kun bevæges i det begrænsede område om midten, og at en oversvingning 25 til større styreomslag udebliver. Da ledelinierne, der skal afføles, i vidt omfang er rette, kræves der nemlig til styring kun minimale korrektioner på omkring 2 til 5°.

30 Opfindelsen forklares nærmere under henvisning til tegningen, på hvilken fig. 1 skematisk viser anordningen af to følere, der afføler en enkel ledelinie samt en 35 styrevinkelgiver og en udførelsesform for 147041 5 1 sammenligneren ifølge opfindelsen på et køretøj , fig. 2 skematisk anordningen af to følere* der 5 afføler to ledelinier* fig. 3 et blokkoblingsbillede til regulerings systemet i et til sammenligneren hørende automatisk styreanlæg, 10 fig. 4 viser en udførelsesform for sammenligneren i længdesnit efter linier IV-IV i fig. 6 og 7, 15 fig. 5 viser i perspektiv aksel og kurvedel i sammenligneren, fig. 6 et tyærsnit efter en linie VI-VI i fig.

4, neden under vægtbjælken, 20 fig. 7 et tværsnit efter en linie VII-VII i fig.

4, oven over bægtbjælken, fig. 8 et aksialsnit gennem en anden udførelses- 25 form for sammenligneren, fig. 9 et tværsnit efter en linie IX-IX i fig. 8, fig.10 et tværsnit efter en linie X-X i fig. 8, 30 og fig.11 i perspektiv differentialvægtstangen i sammenligneren sammen med de på den indvirkende byggedele.

35 147041 6 1 I fig. 1 er der vist et køretøj, der med to mekaniske følere 1 og 2 aftaster en enkelt række af stængler, der danner en ledelinie 3. Begge følere er fuldstændig uafhængige af hinanden. Ved aftastningen bliver 5 føleren 1 bøjet i en vinkel a 1 ud. En giver 4, der hører til denne føler, afgiver herved et hydraulisk udgangssignal xl, der er en funktion af vinklen α 1.

Det tilsvarende gælder for føleren 2 med en udslagsvinkel α 2 og en giver 5 for et hydraulisk udgangssig-10 nal x2.

En afgørende størrelse for hvert af disse udgangssignaler kan være et væsketryk eller en volumenforskydning af en væske. Begge størrelser tilføres til sammenlig-15 neren 6.

Fra det automatiske styreanlæg styres en ikke vist omstillingsmotor, der påvirker en styrevægtstang 8. Sty-revægtstangen bliver omstillet en vinkel 3- Fra styre-20 vægtstangen 8 overføres der mekanisk til sammenligne- ren 6 en hjælpereguleringsstørrelse xH, der er en funktion af styrevinklen 3.

I blokkoblingsbilledet for reguleringssystemet, fig. 3, 25 er atter vist de to følere 1 og 2, der ved aftastning af ledelinien 3, der her danner føringsstørrelsen, frembringer udgangssignaler, der svarer til reguleringsafvigelser xl og x2. Udgangsstørrelsen fra regulatoren 10, nemlig en indstillingsstørrelse Y tilfø-30 res over den ikke viste omstillingsmotor til en reguleringsstrækning 12 og dermed til køretøjet. Af dette anvendes der to størrelser, nemlig en reguleringsstørrelse X, der indvirker på de to følere 1 og 2, samt styrevinklen 3, tilsvarende tilføres der til en tilba-35 gemelder l4 en hjælpereguleringsstørrelse xH, der er 1 en funktion af styrevinklen β, til sammenligneren 6.

147041 7

Sammenligneren 6 danner en difference af .de to indgangsstørrelser xl, x2 og dette differenssignal sammen-5 lignes med xH, hvorefter sammenligneren afgiver en udgangsstørrelse i form af et væsketryk, der er en funktion af differensen mellem disse to signaler.

Det i fig. 2 skematisk viste køretøj kører mellem to ledelinier 16 og 17. Ledelinierne kan fx være dannet 10 af rækker af vinstokke. De to følere 1 og 2 trykker her indefra mod de to ledelinier 16 og 17. Medens føringsstørrelsen W ved anordningen ifølge fig. 1 blev dannet af den ene ledelinie 3, bliver den her dannet af de to ledelinier 16 og 17, som det er antydet med 15 punkterede linier i fig. 3· I øvrigt er reguleringssystemet i fig. 2 det samme som i fig. 1.

Yed den i fig. 4 til 7 viste udførelsesform for sammenligneren bliver reguleringsafvigelser xl og x2 i 20 form af væsketryk tilført til sammenligneren, medens hjælpereguleringsstørrelsen xH tilføres i form af en drejningsbevægelse. En husklods, der som et hele er betegnet med 20, har en foddel 22 med kvadratisk tværsnit, hvilken foddel går over i en cylindrisk husdel 25 24. Den cylindriske husdel indeholder et kammer 25, der er væsketæt afsluttet ved hjælp af en i hovedsagen cylindrisk blok-26 og en ringtætning 27. I foddelen 22 og i blokken 26 er en aksel 29 lejret med to kuglelejer 28 og 28’, og denne aksel er på ikke vist 30 måde forbundet med tilbagemelderen 14 i form af en styrevinkelgiver. Px bliver akslen 29 umiddelbart drejet af køretøjets styrestang, medens huset 20 er anbragt fast på køretøjets ramme i nærheden af styrestangen.

35 147041 8 1 Ved bunden af den hydrauliske husdel 24 er d.er anbragt en cylindrisk klods 31. Med to akseparallelle fortsættelser 33, fig. 6 og 7, rager klodsen ind i udsparinger 35 i husdelen 22 og er på denne måde anbragt drej-5 ningsfast. På fortsættelserne 33 er der ved hjælp af lejestifter 37 svingeligt lejret en vægtbjælke 40 i form af en i det væsentlige cirkelrund plade om en akse, der forløber vinkelret på aksen for akslen 29.

10 pra bunden af kammeret 25 er der ind i foddelen 22 ført to akseparallelle boringer 42.1 og 42.2, i hvilke stødstænger 43-1 og 43.2 er indsat forskydelige.

Boringerne fører til tilslutninger 45.1 og 45.2. Her bliver væskeledninger, der kommer fra de to givere 15 4 og 5, tilsluttet og disse væskeledninger overfører reguleringsafvigelser xl og x2 i form af væsketryk.

De to stødstænger trykker nedefra mod vægtbjælken 20 og stræber efter at svinge denne bjælke ved trykæn-' dringer.

20 I foddelen 22 er der·tillige anbragt to løfteventiler, hvis lukkedele 47 og 47a i form af ventilkugler ligger an mod den n:ederste flade på vægtbjælken 40. Løfteventilerne står i forbindelse med styretilslutninger 25 49 og 49a.

Endelig har kammeret 25 en udefter førende tilslutning 50 til tilbageføring. Under drift strømmer trykolie .gennem styretilslutningerne 49 og 49a og ventilerne 30 ind i kammeret 25 og atter ud gennem tilslutningen 50.

Ved en svingning af vægtbjælken 4o ændres de kræfter, der påvirker ventillukkedelene 47 og 47a, og derved bliver trykkene i styreledningerne 52 og 52a, der er forbundet med tilslutningerne 49 og 49a og fører til 35 indgangen til regulatoren, ændret. De pile, der er 9 147041 1 indtegnet på ledningerne 52 og 52a, angiver retningen af signalstrømmen, der er rettet modsat strømnings-retningen. Den mellem, ledningerne 52 og 52å værende -trykdifference skal udgøre et differenssignal mellem 5 et signal, som repræsenterer differensen mellem afvigelserne xl og x2 og et signal repræsenterende styrevinklen β.

Akslen 29 tjener til mekanisk indføring af funktionen af styrevinklen β. Akslen har en kurvedel 54, mod hvil-10 ken der trykkes to hule stødstænger 56, der er anbragt i akseparallelle boringer i den cylindriske klods 31.

Stængerne støtter sig med skruetrykfjedre 59 mod skål-agtige udsparinger 60 i vægtbjælken 40. Kurvedelen 54 har et løftet afsnit 62, et i forhold dertil fordybet 15 afsnit og to overgangsafsnit 66 og 68 i fonn af plane skråflader. Ved en centralstilling af styrevægtstangen ligger de to stødstænger 56 an mod skråfladerne på overgangsafsnittene 66 og berører disse. Medens styrevægtstangen udfører forholdsvis små udsving om sin 20 centralstilling, vandrer den ene af stødstængerne 56 et stykke mod det fordybede afsnit 64, den anden stødstand derimod et stykke mod det løftede afsnit 62. 0-ver trykfjedrene 59 bliver vægtbjælken 40 påvirket tilsvarende. De i ledningerne 52 og 52a optrædende tryk-25 differencer danner dermed det ønskede differenssig- . nal.

Ved større udslag af styrevinklen kommer den ene stødstang ind på det fordybede afsnit 64, den anden på det 30 løftede afsnit 62. Begge disse afsnit er begrænset af planer, der forløber vinkelret på aksen af akslen 29.

Som følge heraf vil stillingerne af stødstængerne ikke ændre sig yderligere ved en yderligere svingning af akslen 29, og dette· vil de af fjedrene 59 til vægtbjæl-35 ken 40 overførte kræfter heller ikke.

ίο 147041 1 Ved den i fig. 8 til 11 viste anden udførelsesform for sammenligneren ifølge opfindelsen bliver reguleringsafvigelserne xl og x2 tilført i form af volumenforskydninger i en trykvæske. Hjælpereguleringsstør-5 reisen xH bliver også her tilført som en drejningsbevægelse, og de styresignaler, der afgives af sammen-ligneren, dannes som trykændringer i ledningerne 52 og 52a.

10 Sammenligneren har en husklods 80, i hvilken et kammer 82 er udsparet. I kammeret munder de nævnte ledninger 52 og 52a med kugleventiler 84 og 84a. I kammeret 82 er der anbragt en differentialvægtstang 86 i form af en T-formet plade på en sådan måde, at omtrent midten 15 af et midterstykke 88 på det store T ligger mellem kuglerne i de to kugleventiler 84 og 84a. På enderne af et tværstykke 90 af differentialvægtstangen virker to stødstænger 91 og 92, der er tilsluttet til hydrauliske trykledninger, der fører til de to givere 4 og 5, 20 og således overfører reguleringsafvigelserne lx og x2 som vejstykker til differentialvægtstangen. På de sider af tværstykket, der ligger over for stødstængerne, findes der skruetrykfjedre 94, der støtter sig mod husklodsen 80.

25

Til indførelse af hjælpereguleringsstørrelsen xH svarende til styrevinklen tjener også her en aksel 96, der er lejret i et dæksel 98 i husklodsen og ved sin nederste ende har en potte 100, hvis indervæg er ud-30 formet som en kurve og påvirker en stødstang 102. Stødstangen 102 virker på den øverste ende af midterstykket 88 på differentialvægtstangen. Den anden side af vægtstangen er atter ved hjælp af en skruetrykfjeder 94 understøttet mod husklodsen.

35 147041 ΜΙ Kurven i potten 100 har en flade 104 med stor radius, en flade 106 med lille radius og overgangsflader 108.

Funktionen af potten 100 med kurven og stødstangen 102 er i princippet den samme som funktionen af kurvedelen 5 5^ i fig. 5 med de to tilhørende stødstænger 56. Også her bliver signalændringer overført fra det lille område, der svarer til overgangsfladerne 108, medens der på begge sider af dette område ved maksimal udstyring af den styrede omstillingsmotor ikke mere optræder æn-10 dringer.

Yed begge de beskrevne udførelsesformer er der som signaludgang til regulatoren anvendt to styreledninger 52 og 52a, ved hjælp af hvilke differenssignaler over-15 føres til regulatoren. I hver af ledningerne 52 og 52a kan der overføres tryk mellem 0 og en forudbestemt maksimal værdi. I stedet herfor kan man også nøjes med en enkelt styreledning, når trykkene svinger om en middelværdi, der ligger nogle bar over værdien nul, 20 idet værdien nul aldrig bliver nået eller underskredet ved tryksvingningerne.

Claims (2)

147041

1. Sammenligner til en reguleringskreds i et automa tisk styreanlæg til køretøjer, der er udstyret med to følere, der afføler to med hinanden parallelle ledelinier eller i fællesskab én ledelinie, idet sammenlig-5 neren som indgangsstørrelse for regulatoren danner et differenssignal mellem et signal, der fremkommer som differencen mellem signalerne fra de to følere, og en fra styringen af køretøjet tilbageført hjælpereguleringsstørrelse, kendetegnet ved, 10. at sammenligneren har en vægtbjælke (40) eller en dif- ferentialvægtstang (86), der er anbragt svingeligt i et trykvæskekammer (kammer 25; 82) og indvirker på en lukkedel på mindst én løfteventil (47; 84 o.s.v.), der i mindst én gennem kammeret førende trykvæske-15 strøm styrer det differenssignalet dannende væske tryk, - at der på vægtbjælken eller differentialvægtstangen til overføring af de af følerne (1, 2) bestemte reguleringsafvigelser (xl, x2) og den fra styreanlægget 20 tilbageførte hjælpereguleringsstørrelse (xH) indvir ker stødstænger (43.1, 43.2, 56; 91, 92, 102), - at to stødstænger (43.1, 43.2; 91, 92) over hydrauliske ledninger står i forbindelse med følerne og er påvirkelige af disses udgangsstørrelser i form af 25 tryk eller volumenforskydninger, og - at der på mindst en yderligere stødstang (56; 102) indvirker en kurvedel (54; 100), der står i mekanisk drivforbindelse med en styret del af køretøjet.

2. Sammenligner ifølge krav 1, kendetegnet ved, at stigningen af kurvefladen af kurvedelen (54; 100. er størst i et område på begge sider af centralstillingen og aftager hen mod enderne.