DK168550B1 - Fremgangsmåde og indretning til styring af positionen af et redskabsophæng - Google Patents

Description

DK 168550 B1 i

Den foreliggende opfindelse angår en fremgangsmåde af den i krav l's indledning angivne art. Opfindelsen angår endvidere et styresystem til at styre arbejdsdybden for et traktorkoblet redskab som en funktion af forskellige affølte og operatør-5 styrede parametre og især funktionen under opstart af et sådant system.

Når et elektrohydraulisk styresystem for et redskabs ophæng afbrydes, kan betjeningshåndtagene flyttes uden en tilsvarende 10 bevægelse af det styrede ophæng. Dette kan medføre en uventet bevægelse i ophænget, når systemet igen energiforsynes. Et kendt ophængs styresystem er beskrevet i U.S. patentansøgning nr. 873.858, indleveret 11. juni 1986 som en Continuation af ansøgning nr. 578.902 indleveret 10. februar 1984 og svarende til EP-A-15 * 153.102. Dette system indeholder en startprocedure, hvori utilsigtede bevægelser i ophænget forhindres efter opstart medmindre den aktuelle position af ophænget stemmer overens med positionen af ophængsstyrestangen. Et andet kendt ophængs styresystem er beskrevet i ansøgerens U.S. patent nr. 4.518.044. Dette system 20 styrer traktor ophænget som en funktion af affølt og kommanderet trækmodstand, affølt og kommanderet ophængsposition, affølt motorhastighed og affølt hjulslip. I et sådant system ville det også være ønskeligt at forhindre en utilsigtet bevægelse af ophænget ved at forhindre bevægelse af ophænget efter opstart af 2 5 systemet, medmindre visse betingelser er opfyldt.

Det er formålet med den foreliggende opfindelse at forhindre en uønsket og/eller uventet bevægelse af ophænget efter opstart af et ophængs styresystem.

30

Det er endvidere hensigten med den foreliggende opfindelse at forhindre bevægelse af ophænget selv under omstændigheder, hvor lækager i hydrauliske ventiler ellers ville tillade en bevægelse af ophænget.

Dét er ligeledes hensigten med den foreliggende opfindelse at forhindre en bevægelse af ophænget, hvis ophænget efter 35 2 DK 168550 B1 systemets opstart ligger uden for ønskede positionsgrænser, som indstilles af operatøren.

Det er yderligere hensigten med den foreliggende opfindelse at 5 forhindre bevægelse af ophænget efter systemets opstart, hvis operatørstyringerne har været ændret under systemets standsning.

Disse og andre fomål opnås med den foreliggende opfindelse, hvori et mikroprocessor-baseret ophængs styresystem omfatter en 10 opstart- og låsealgoritme (eng.: start-up, lock-out), som forhindrer en uønsket og/eller uventet bevægelse af ophænget efter opstart af styresystemet.

15 o

Opstart-lasealgontmen vil forhindre bevægelse af ophænget ved opstart på grund af positionsændringer af ophænget eller ændringer af ophængets operatørstang, som er sket, mens styresystemet ikke var energiforsynet. Denne algoritme vil ikke alene hindre en bevægelse på grund af en uoverensstemmelse 2 0 mellem positionen af styrestangen og ophænget, men vil også mindske bevægelsen på grund af en lækage i en ventil. Frigørelse eller oplåsning af ophænget opnås ved at bevirke, at den styrede position af ophænget bevæges gennem ophængs-op- startpositionen, eller ved at bevæge ophængs-operatørstyre-25 stangen til et af stoppene og tillade ophængspositionen at bevæge sig til dette stop. Hvis operatørstangen allerede er ved et af stoppene, når opstarten foregår, skal stangen bevæges bort fra stoppet og tilbage til stoppet for at bevirke, at ophænget kan flyttes.

30

Denne opstart— låsealgoritme vil også forhindre ophængsbevægelse på grund af ændringer i den øvre grænsestyring under standsning. Hvis ophænget befinder sig over den øvre grænse ved opstart, vil den øvre grænse ikke fremtvinge en bevægelse 35 af ophænget, før operatøren bevæger ophænget ned under den øvre grænse, eller før operatøren justerer den øvre grænse til at ligge over positionen af ophænget.

'Of DK 168550 B1 3

Et ophængsstyresystem kan omfatte omskiftere, der er placeret i afstand fra traktorkabinen, således at en operatør uden for kabinen kan løfte og sænke ophænget ved at betjene sådanne omskiftere. Den nærværende opstart — låsealgoritme indvirker 5 ikke på funktionen af sådanne omskiftere.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor 10 fig. 1 er et forenklet diagram af en 1andbrugstraktor, der er udstyret med den foreliggende opfindelse, fig. 2a-2f er rutediagrammer af den algoritme, som udføres af den centrale behandlingsenhed, også kaldet NCPU i fig.

15 o 2, og fig. 3 viser den operatørstyrede stang, der indgår i fig. 1.

En traktor 10 indeholder et bagved liggende hus 20, som bærer 2 0 en bagaksel 22 og en vuggeaksel 24. Et redskabsophæng 26 som f.eks. et konventionelt trepunktsophæng omfatter dybgangsforbindelser, dvs. trækstænger 28, som er forbundet til løftearme 30 via løftestænger 32. Løftearmene 30 er forbundet til vuggeakselen 24 for at sikre en samtidig og ensartet bevægelse 2 5 og løftes og sænkes via et par parallelt forbundne hydrauliske løfte- eller vuggeakselcylindre 34. En dybgangsstang 36 strækker sig bagud fra huset 20. Traktoren 10 og ophænget 26 er blot beskrevet som et eksempel, og fagfolk vil forstå, at opfindelsen , kan anvendes på traktorer og ophæng af andre udformninger.

3 0 F.eks. kan denne opfindelse anvendes på en leddelt firhjuls drevet traktor eller på en forhjulsdrevet traktor til rækkeafgrøder.

Et ikke vist redskab af den art, der er opbygget i ét stykke 3 5 og er indrettet til at gå i indgreb med jorden, såsom en muld-fjælsplov eller en mejselplov, kan på kendt måde fastgøres til trækstængerne 28. Alternativt kan et ikke vist trukket 4 DK 168550 Bl redskab kobles til traekstangen eller dybgangs s tangen 36. Dybgangsfølere 38 kan være indlagt i ophænget 26, f.eks. i trækstængerne 28, for at afføle trækkraften eller trækmodstanden, som overføres til trækstængerne 28 fra hele redskabet. Hvis 5 flere dybgangsfølere er anbragt i ophænget 26, kan man opnå et enkelt signal, der kan repræsentere dybgangen, ved at kombinere de enkelte signaler fra de forskellige følere 38. I tilfælde af et trukket redskab kan trækmodstanden afføles med en trækføler, der er anbragt i trækstangen 36, eller med 10 en T-stang koblet til trækstængerne. I begge tilfælde vil en hvilken som helst passende kendt trækføler være tilstrækkelig.

Strømmen af hydraulisk væske til og fra cylinderen 34 eller til og fra en i afstand placeret, ikke vist cylinder 15 på et trukket eller delvis indbygget redskab styres af en konventionel relæstyret elektrohydraulisk strømstyreventil 42, som modtager elektriske styresignaler frembragt af en styreenhed eller central behandlingsenhed eller CPU 50, som kan omfatte en digital mikroprocessor, analog-til-digital 20 konvertere, multipleksere og/eller andre ækvivalente konventionelle elektroniske komponenter. Strømstyreventilen 42 kan bestå af en i handelen værende MOOG-type servoventil med et momentmotordrevet styretrin og et komplet eller indbygget andet trin. Den resulterende strømningshastighed for den hydrau-25 liske væske er i det væsentlige proportional med størrelsen af den elektriske strøm, som påtrykkes momentmotoren på ventilen 42.

En operatørstyret positions/belastningskommandostang 52 er koblet til en stangtransducer 54 (f.eks. et potentiometer), 30 som danner et kommandosigna1, som repræsenterer en ønsket position for ophænget eller en ønsket trækmodstand eller belastning, afhængig af indstillingen af en positions/belast-nings-styretilstandsomskifter 56. Et elektrisk øvre positionsgrænsesignal tilføres fra et operatørindstilleligt potentio-35 meter 51. Stangen 52 bevæger sig i en slids 57. Enderne 53 og 55 af denne slids virker som henholdsvis et nedre og et DK 168550 B1 5 øvre mekanisk stop, som mekanisk begrænser positionen af styrestangen 52 og dermed begrænser signalet fra potentiometeret 54.

® En positionstransducer 60, såsom et konventionelt drejepoten tiometer, frembringer et signal for den afføl te position, og dette signal repræsenterer den aktuelt affølte position af vuggeakselen. Et positionstilbagekoblingssignal kunne også fås fra løftecylinderen 34 eller fra en i afstand placeret 10 løftecylinder, hvis den pågældende cylinder omfatter en positionstransducer som f.eks. beskrevet i U.S. patentskrift nr. 3.726.191.

De ovenfor beskrevne komponenter såvel som de algoritmetræk, 15 som beskrives i det følgende, kan kombineres med andre ophængs styreelementer, som det er beskrevet i U.S. patent nr. 4.518.044, som hermed inkorporeres i ansøgningen.

Også et par løfte- og sænkeomskiftere 70,72 kan monteres uden 2 0 for traktorkabinen tæt ved ophænget 26, således at en operatør kan løfte og sænke ophænget udefra, dvs. uden for traktorkabinen.

Den styrealgoritme, som udøves af styreenheden 50, er vist 2 5 i fig. 2a-2f. Algoritmen begynder ved trin 100, hvorefter forskellige variable initialiseres i trin 102, således som følger UNLOCK (falsk) - angiver, at ophænget ikke er låst LOWER1 (falsk) - angiver, at ophængets kommando eller styre-30 stang er blevet sænket siden opstart RAISE1 (falsk) - angiver, at ophængets kommando eller styrestang er blevet hævet siden opstart LOKTOP (falsk) - angiver, at den øvre grænse for ophænget er ulåst 35 LOKSAV (falsk) - angiver, at ophængets position ved opstart er blevet gemt SLEW (falsk) - angiver, at ophængets positiondrejning (slew) vil blive tilladt 6 DK 168550 B1 I trin 104 læses indgangssignalet til styring af ophænget, og det normaliseres, således at alle indgangssignaler vil s ligge i området fra 0 til 255 enheder. De ophængs-indgangssignaler, der har interesse for opstart-1åsealgoritmen er 5 følgende: FDBK - ophængspositionstilbagekobling LEVER - ophængs-kommando-stang KOMMANDO - ophængspositionskommando bestemt af stangen 52 10 TOP - øvre grænsestyring af ophæng.

Trin 106-110 vil bestemme, om ophængets position FDBK ved opstart bør gemmes, og i givet fald gemme den i FDBKLC om nødvendigt. Dette gøres ved at kontrollere, om ophænget er 15 ulåst, og om ophængspositionen tidligere er blevet gemt. Trin 106 kontrollerer UNLOCK flaget for at bestemme, om ophænget er ulåst, og trin 108 afprøver LOKSAV for at bestemme, om ophængspositionen er blevet gemt. Hvis ingen af delene er sandt, vil trin 110 gemme ophængspositionen (FDBK) ved opstart 20 i FDBKLC.

Trin 112-122 kontrollerer den øvre grænse (TOP) for ophænget for at bestemme, om den bør anvendes som kommandogrænsen (ulåst).

Dette gøres ved at bestemme, om ophænget er under den øvre 2 5 grænse, og at lase toppen op, hvis det er tilfældet. Trin 112 afprøver for at bestemme, om den øvre grænse, som er fastlagt af potentiometeret 51 (TOP) er mindre end, dvs. under ophængspositionen (FDBK) og springer over til trin 116, hvis det er tilfældet, eller til trin 114, hvis det ikke er til-30 fældet. Hvis den øvre grænse ligger over ophængspositionen, vil ophængskommandoen (COMMAND) blive begrænset til den øvre grænse (TOP) i trin 120 og 122. Hvis stangen har været låst op, dvs. (UNLOCK = sand, trin 114), låses også den øvre grænse op, dvs. (LOKTOP = sand, trin 118), før kommandoen begrænses.

35

Hvis ophænget ligger over den øvre grænse, vil kommandoen klin blive begrænset (trin 120 og 122), hvis den øvre grænse er ulåst (LOKTOP = sand, trin 116).

• ··, DK 168550 B1 7

Trin 124 og 126 vil låse ophænget op, hver gang de eksterne omskiftere 70,72 anvendes.

Trin 128-144 og 146 vil bevæge ophænget mod den position, 5 som repræsenteres af stangen 52, når som helst stangen bevæges til et af stoppene 53,55. Dette gøres ved at kontrollere for at se, om stangen nogensinde har været borte fra stoppet (SLEW = sand) og ved derefter at forøge eller formindske opstartpositionen for ophænget (FDBKLC), hvis stangen er ved stoppet.

10

Trin 128 bestemmer, hvilke stop der ligger nærmest ved stangen 52. Hvis stangen er nærmest ved det øvre stop 55 (LEVER større end 128), vil programmet springe til trin 132. Hvis det ikke er tilfældet, vil programmet springe til 130. Ved trin 130 15 og 132 bestemmer programmet, om stangen er fjernet fra stoppene med mindst 1,5% (LEVER større end 4 ved bunden eller LEVER mindre end 251 ved toppen) . Hvis stangen befinder sig i nogen afstand fra stoppet, gemmes dette faktum i trin 154 (SLEW = sand) , og programmet fortsætter til trin 148. Hvis stangen ikke er i 20 afstand fra stoppene, kontrolleres stangpositionen for at bestemme, om den er nøjagtig ved stoppene 136 og 138. Hvis stangen ikke er nøjagtig ved et af stoppene, fortsætter programmet til trin 148. Hvis stangen er ved det ene af stoppene, vil enten trin 140 eller trin 142 bestemme, om stangen tidligere har 25 været væk fra det pågældende stop (SLEW = sand). Hvis det er tilfældet, vil opstartpositionen (FDBKLC) blive trinvis forøget (trin 146) eller formindsket (trin 144), og derefter fortsætter algoritmen til trin 148. Dette vil medføre en gradvis bevægelse af ophænget til en position svarende til den pågældende 30 , » stopposition 53 eller 55. Hvis SLEW ikke er sand, vil programmet fortsætte uden at ændre opstartpositionen for ophænget.

I trin 148 beregnes den ventilkommando, som er nødvendig for at holde ophænget i opstartpositionen ud fra følgende ligning: HPERR = ((FEBKLC - FDBK) x 256 x G18)/128) + Gi 9 35 8 DK 168550 B1 hvor Gi8 er en konstant, der repræsenterer ventilforstærkningen (værdien kan ligge fra 26-55), og hvor G19 er en konstant, der repræsenterer ventildødbåndet (typisk en værdi på ca.

1250). Dette er i det væsentlige den samme ligning, som anvendes c i den normale ophængsstyrealgoritmepositions-styretilstand med den undtagelse, at FDBKLC indsættes i stedet for stang-positionskommandoværdien. I trin 150 beregnes den normale ophængsventilkommando (HVCO). Dette trin repræsenterer en ophængsstyrealgoritme som beskrevet i U.S. patentskrift nr.

10 4.518.044.

Trin 152-162 bestemmer, om ophænget kan låses op. Ophænget låses op, hvis den normale ophængsventilkommando (HVCO) fra trin 150 = 0, eller har passeret gennem nul siden opstart.

15

Trin 152 søger efter en nulventilkommando (HVCO = 0) og låser op for ophænget (UNLOCK = sand, trin 162), hvis det er tilfældet. Trin 154 kontrollerer retningen af ophængskommandoen (HVCO større end 0) og angiver, at der har været en ophængsløftekommando (RAISEl = sand, trin 158), hvis trykventilen 20 har været påvirket, eller angiver, at der har været en ophængs sænkekommando (LOWER1 = sand, trin 156), hvis returventilen har været påvirket. Trin 160 undersøger derefter med henblik på at bestemme, om der både har været hæve- og sænkekommandoer siden opstart, og låser op for ophænget, hvis det er tilfældet 25 (UNLOCK = sand, i trin 162).

Trin 164 bestemmer, hvilken ventilkommando der skal anvendes for at styre ophænget. Hvis ophænget er låst op (dvs. UNLOCK = sand), vil programmet springe til trin 168 og udsende den 30 normale ophængsventilstyrekommando (HVCO) fra trin 150 til den pågældende ventil. Hvis ophænget ikke er låst op, vil programmet springe til trin 166 og udsende den ventilkommando, der er nødvendig for at holde ophænget i dets opstartposition (HPERR) fra trin 148.

35 På dette punkt springer programmet tilbage til trin 104 for at indføre nye data. Denne sløjfe fra trin 104 til 166 eller

Claims (6)

1. Fremgangsmåde til styring af positionen af et køretøjs (10) ophæng (26), hvorpå et jordbundsbearbejdende ekstraudstyr kan fastgøres, og ved hvilken fremgangsmåde følgende signaler registreres af et styresystem: 20. en styreparameter, som svarer til en ønsket styrekarakte ristik for ophænget (26), og som kan indstilles af et betjeningsorgan (52), - en positionsmåleyærdi, som gengiver den faktiske position af ophænget (26), og som registreres af en positionsføler 25 (60), - et grænseværdisignal, der svarer til en ønsket grænseværdiposition for ophænget (26), og som frembringes af en manuelt indstillelig grænseværdiindstilling (51), DK 168550 B1 10 og ved hvilken fremgangsmåde styresystemet frembringer automatiske styresignaler i afhængighed af styreparameteren og positionsmåleværdien, ifølge hvilke ophænget (26) hæves eller sænkes inden for et positionsområde, kendetegnet 5 ved, at for det tilfælde, at den faktiske stilling af ophænget (26) ligger uden for grænseværdipositionen ved styresystemets opstart, vil styresystemet hindre bevægelser af ophænget (26), indtil den tilsvarende position af ophænget (26) har nået grænseværdipositionen som følge af en manuel justering af 10 betjeningsorganet (52) og/eller som følge af en manuel justering af grænseværdiindstillingen (51), at grænseværdisignalet svarer til den faktiske stilling af ophænget (26).

2. Fremgangsmåde til styring af positionen af et køretøjs (10) ophæng (26), hvorpå-et jordbundsbearbejdende ekstraud- 15 styr kan fastgøres, ved hvilken fremgangsmåde følgende signaler registreres af et styresystem: - et positionssignal, som svarer til en ønsket stilling af ophænget (26) og kan indstilles med et betjeningsorgan (52), som forhindrer en mekanisk bevægelse ud over grænseposi- 20 tionen, og - en positionsmåleværdi, som gengiver den faktiske position af ophænget (26) og registreres af en positionsføler (60), og ved hvilken styresystemet afgiver styresignaler i afhængighed af positionssignalet og positionsmåleværdien, svarende 25 til hvilken ophænget (26) løftes eller sænkes, kendetegnet ved, at ved opstart af styresystemet sammenligner dette positionen af betjeningsorganet (52) med dets grænseposition, og en bevægelse af ophænget (26) forhindres, så længe som positionen af betjeningsorganet (52) afviger fra 30 grænsepositionen.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 2, kendetegnet ved, at når betjeningsorganet (52) bevæges ud fra en midterstilling DK 168550 B1 11 mod grænsepositionen, påvirker styresignalet ophænget (26) således, at dette bevæges til en position, som svarer til betjeningsorganets (52) grænseposition.

4. Styresystem til udøvelse af fremgangsmåden ifølge et eller 5 flere af kravene 1-3 til positionsindstilling af et køretøjs (10) ophæng (26), hvorpå et jordbundsbearbejdende ekstraudstyr kan fastgøres, hvilket køretøj omfatter drivmidler til at hæve og sænke ophænget (26) inden for et styreområde svarende til forud givne styresignaler, 10. med et betjeningsorgan (52) til frembringelse af en styre parameter, som svarer til en ønsket styrekarakteristik for ophænget (26), - med et positionsføler (60) til registrering af den faktiske position af ophænget (26), 15. med en manuelt indstillelig grænseværdiindstilling (51) til frembringelse af et grænseværdisignal, som svarer til en ønsket grænseværdiposition for ophænget (26), - og med en styreenhed (50), som automatisk frembringer de nævnte styresignaler i afhængighed af styreparameteren og 20 positionsmåleværdien, og indeholdér en igangsættelseslåseindretning, kendetegnet ved, at igangsættelseslåseindretningen omfatter en sammenligningsindretning til at afgøre, om den faktiske position af ophænget (26) ligger uden for grænse-25 værdipositionen, og indeholder en diskriminator, som foranlediger afgivelsen af et styresignal, ved hjælp af hvilket styresignal den aktuelle position af ophænget (26) opretholdes, og en bevægelse af ophænget (26) forhindres, indtil styreparameteren som følge af en manuel justering af betjenings-30 organet (52) når en størrelse, der svarer til grænseværdipositionen, og/eller indtil grænseværdisignalet som følge i i DK 168550 B1 12 af en manuel justering af grænseværdiindstillingen (51) når en størrelse, der svarer til stillingen af ophænget (26).

5. Styresystem til udøvelse af fremgangsmåden ifølge et eller flere af kravene 1-3 til positionsindstilling af et køretøjs 5 (10) ophæng (26), hvorpå et jordbundsbearbejdende ekstraudstyr kan fastgøres, hvilket køretøj indeholder drivorganer til hævning og sænkning af ophænget (26) og af ekstraudstyret svarende til forud givne styresignaler, - med et betjeningsorgan (52) til frembringelse af et posi-10 tionssignal, som svarer til en ønsket position af ophænget, idet betjeningsorganet (52) indeholder begrænsninger, som forhindrer en mekanisk bevægelse ud over grænsepositionen, - med en positionsføler (60) til registrering af positionen af ophænget, 15. og med en styreenhed (50), som frembringer de nævnte styre signaler i afhængighed af positionssignalerne og den målte position af ophænget, og indeholder en igangsættelseslåseindretning, kendetegnet ved, at igangsættelseslåseindretningen 20 omfatter en sammenligningsindretning til bestemmelse af den relative position af betjeningsorganet (52) i forhold til deres grænseposition, og indeholder en diskriminator, som afgiver et styresignal, ved hvilket den aktuelle position af ophænget (26) opretholdes, og en bevægelse af ophænget 25 (26) forhindres, så længe positionen af betjeningsorganet (26) afviger fra grænsepositionen.

6. Styresystem ifølge krav 5, kendetegnet ved, at igangsættelseslåseindretningen indeholder undersøgelsesindretning, som prøver, om betjeningsorganet (52) blev bevæget ud 30 fra en midterstilling mod grænsepositionen, og i tilfælde af, at dette er indtruffet, foranlediger afgivelsen af styre- DK 168550 B1 13 \ signaler, som bevæger ophænget (26) mod en position svarende til grænsepositionen. i