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Die
Erfindung betrifft eine Kombination aus einer landwirtschaftlichen
Arbeitsmaschine und einer von der Arbeitsmaschine gezogenen Ballenpresse, wobei
die Arbeitsmaschine mit einem Antriebsmotor, der mit einem Zapfwellenausgang
zum Antrieb der Ballenpresse und mit im Eingriff mit dem Erdboden befindlichen
Mitteln, insbesondere Rädern,
in Antriebsverbindung steht, und mit einer elektronischen Steuereinheit
ausgestattet ist, die mit einem Sensor zur Erfassung einer von der
Flussrate des von der Ballenpresse aufgenommenen Ernteguts abhängigen Größe und einem
Aktor zur Beeinflussung der Vortriebsgeschwindigkeit verbunden und
betreibbar ist, die Vortriebsgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine
abhängig
vom Signal des Sensors derart vorzugeben, dass die Flussrate des
von der Ballenpresse aufgenommenen Ernteguts zumindest näherungsweise
einem vorgegebenen Sollwert entspricht.
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Im
Stand der Technik sind landwirtschaftliche Traktoren mit einem Antriebsmotor
ausgestattet, der im Betrieb die Räder zum Vortrieb des Traktors
und eine Zapfwelle antreibt, die zum Antrieb von Zusatzgeräten dient,
wie Bodenbearbeitungsgeräten
oder Ballenpressen. Zwischen den Motor und den Zapfwellenausgang
des Traktors ist ein Zapfwellengetriebe geschaltet. Derartige Zapfwellengetriebe
weisen in der Regel mehrere durch einen Bediener auswählbare Übersetzungsstufen
auf, die bei bestimmten Motordrehzahlen zu gewünschten Drehzahlen der Zapfwelle
führen.
Die Übersetzung
eines zwischen dem Verbrennungsmotor und den Rädern in den Antriebsstrang
eingefügten
Fahrgetriebes ist in Stufen oder stufenlos veränderlich, um die Fahrgeschwindigkeit
des Traktors zu verändern.
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In
der
EP 1 153 538 A wird
eine Kombination aus einem Traktor und einer Ballenpresse für rechteckige
Ballen beschrieben. Durch eine Messung des Drehmoments an der Zapfwelle
des Traktors oder an einem Einzugsförderer oder Stopfer oder der
Position einer Sensortür
in einer Vorpresskammer der Ballenpresse wird eine Information über die
Flussrate des von der Ballenpresse aufgenommenen Materials gewonnen
und mit einer gewünschten
Flussrate verglichen. Wird die gewünschte Flussrate um einen bestimmten
Wert über-
oder unterschritten, wird die Vortriebsgeschwindigkeit des Traktors
verändert,
indem das Übersetzungsverhältnis des
Fahrgetriebes selbsttätig
entsprechend verstellt wird. Die Drehzahl des Antriebsmotors und
somit der Zapfwelle bleibt dabei konstant.
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Im
Artikel „Mikroelektronik
für Überwachungs-,
Regelungs- und Managementaufgaben" von R. Artmann, Landtechnik 1986, Seite
318ff wird eine nicht näher
spezifizierte Regelung des Drehmoments an der Zapfwelle oder des
Getriebegangs eines Traktors erwähnt.
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Außer Rechteckballenpressen,
wie sie in der
EP 1
153 538 A erwähnt
werden, sind auch Rundballenpressen gebräuchlich, bei denen eine Presskammer
von angetriebenen Elementen umschlossen ist. Durch die Bewegung
der Elemente bildet sich aus dem in die Presskammer eingeführten Erntegut
sukzessive ein Ballen, der schließlich durch eine geöffnete Tür ausgeworfen
wird. Man unterscheidet zwischen Rundballenpressen fester Presskammergröße, die
in der Regel mit stationären,
die Presskammer definierenden Rollen ausgestattet sind, und Rundballenpressen
variabler Presskammergröße, bei
denen die Presskammer in der Regel durch angetriebene Riemen begrenzt
wird.
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Das
zum Antrieb der Elemente einer Rundballenpresse variabler Presskammergröße erforderliche
Drehmoment hängt
nicht nur von der aufgenommenen Flussrate, sondern auch vom jeweiligen
Ballendurchmesser ab, da ein kleinerer Ballen ein kleineres Trägheitsmoment
aufweist und sich mit weniger Reibung drehen lässt als ein größerer Ballen.
Bei Versuchen wurde festgestellt, dass das zum Antrieb der Presselemente
einer Rundballenpresse variabler Größe erforderliche Drehmoment
bis zu einem bestimmten Wert, der etwa der Hälfte des maximalen Ballendurchmessers
entspricht, näherungsweise
linear anwächst
und danach etwa konstant ist.
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Basiert
die Messung der Flussrate einer Ballenpresse variabler Größe auf einer
Erfassung des Antriebsdrehmoments der Ballenpresse einschließlich der
Presselemente, sind daher insbesondere bei kleineren Ballendurchmessern
Fehler zu erwarten. Bei diesen kleineren Ballendurchmessern wird
weniger Drehmoment für
den Antrieb des Ballens benötigt als
bei größeren Ballen,
so dass man dann eine für einen
ordnungsgemäßen Betrieb
der Ballenpresse zu hohe Vortriebsgeschwindigkeit und Flussrate
erhält.
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Aufgabe der
Erfindung
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Die
der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird darin gesehen, eine
Kombination aus einer Arbeitsmaschine und einer Rundballenpresse
variabler Presskammergröße dahingehend
zu verbessern, dass die Einflüsse
der Presskammergröße auf die Messung
der Flussrate und eine darauf basierende Geschwindigkeitsregelung
vermindert werden.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Lehre des Patentanspruches 1 gelöst,
wobei in dem weiteren Patentanspruch Merkmale aufgeführt sind,
die die Lösung
in vorteilhafter Weise weiterentwickeln.
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Eine
selbst fahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine weist einen
Antriebsmotor, in der Regel einen Verbrennungs- (z. B. Diesel-)
Motor auf, der einen Zapfwellenausgang und über ein Fahrgetriebe im Eingriff
mit dem Erdboden befindliche Mittel antreibt, insbesondere Räder oder
Raupenlaufwerke, um die Arbeitsmaschine über eine mit einer Rundballenpresse
variabler Presskammergröße, die
durch den Zapfwellenausgang angetrieben wird, zu befahrende Fläche zu bewegen.
Eine elektronische Steuereinheit ist mit einem Sensor zur Erfassung
einer von der Flussrate des von der Ballenpresse aufgenommenen Ernteguts
abhängigen
Größe, beispielsweise
des Drehmoments am Zapfwellenausgang oder des spezifischen Betriebsstoffverbrauchs
der Arbeitsmaschine, sowie einem Aktor verbunden, der z. B. zur
stufigen oder stufenlosen Veränderung
des Übersetzungsverhältnisses
des Fahrgetriebes oder einer anderweitigen Steuerung der Vortriebsgeschwindigkeit,
beispielsweise durch Änderung
der Drehzahl des Antriebsmotors dient. Im Betrieb wird durch die
Steuereinheit der – auf
einer direkten oder indirekten Erfassung des Antriebsdrehmoments
der Presselemente der Rundballenpresse basierende oder es einschließende – Messwert
des Sensors mit einem vorbestimmten Sollwert verglichen, wobei eine Umrechnung
und ein Vergleich des Messwerts des Sensors mit dem Sollwert in
beliebigen Einheiten beispielsweise der Flussrate oder des Drehmoments möglich ist.
Wird der Sollwert überschritten,
veranlasst die Steuereinheit den Aktor, das Übersetzungsverhältnis des
Fahrgetriebes in Richtung kleinerer Vortriebsgeschwindigkeit zu
verändern,
um die von der Ballenpresse aufgenommene Flussrate zu verringern.
Analog wird die Vortriebsgeschwindigkeit vergrößert, wenn der Sollwert unterschritten
wird. Es wird vorgeschlagen, die Rundballenpresse mit einem Ballengrößensensor
zur Erfassung der Größe des jeweils
in der Herstellung befindlichen Ballens auszustatten. Die Steuereinheit
wird mit den Signalen des Ballengrößensensors beaufschlagt und
kompensiert die jeweilige Ballengröße bei der Bestimmung der Vortriebsgeschwindigkeit
der Arbeitsmaschine.
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Auf
diese Weise besteht die Möglichkeit,
den Einfluss der Ballengröße auf die
Messung der Flussrate auszugleichen.
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In
den Zeichnungen ist ein nachfolgend näher beschriebenes Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Es zeigt:
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1 eine
seitliche Ansicht einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine in
Form eines Traktors mit einer daran angehängten Rundballenpresse,
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2 eine
schematische Darstellung der Antriebsanordnung der Arbeitsmaschine,
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3 ein
Programmablaufschema, nach dem die Steuereinheit beim Drehmomentregeln
arbeitet.
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Die
1 zeigt
eine seitliche Ansicht einer landwirtschaftlichen Arbeitsmaschine
10 in
Form eines Traktors und eines mittels einer Deichsel
14 an eine
Anhängekupplung
(nicht gezeigt) der Arbeitsmaschine
10 gekoppelten, an
sich bekannten (s.
EP 0
316 506 A ) Rundballenpresse
12 variabler Presskammergröße. Die
Arbeitsmaschine
10 baut sich auf einem tragenden Rahmen
18 auf,
der sich auf lenkbaren Vorderrädern
20 und
antreibbaren Hinterrädern
22 abstützt und
eine Kabine
24 trägt,
in der sich ein Bedienerarbeitsplatz
26 befindet.
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Der
Bedienerarbeitsplatz 26 umfasst einen Sitz 28,
ein Lenkrad 30, ein Gaspedal 16 und andere Pedale
für Bremse
und Kupplung (nicht gezeigt) und einige im Griffbereich des sich
am Bedienerarbeitsplatz 26 befindlichen Bedieners angeordnete
Eingabeelemente zur Vorgabe auswählbarer
Funktionen der Arbeitsmaschine 10. Zu letzteren zählt eine
Auswahleinrichtung 32 für
die Übersetzungsstufe
eines Zapfwellengetriebes 46, ein Handgashebel 70,
ein Zapfwellenschalter 68, eine Eingabeeinrichtung 74 zur
Vorgabe eines Drehmomentsollwerts am Zapfwellenausgang 56 und
ein virtuelles Terminal 72 eines nach ISO 11783 arbeitenden
Bussystems mit einer Tastatur 90 und einer Anzeigeeinrichtung 94.
Die Auswahleinrichtung 32, die Eingabeeinrichtung 74 und/oder
der Zapfwellenschalter 68 könnten auch als Menüpunkte auf
dem Terminal 72 realisiert werden. Anstelle des Terminals 72 können auch
beliebige andere Eingabe- und Anzeigeeinrichtungen verwendet werden.
Das Gaspedal 16 ist mit einem Sensor versehen, der einer
Bedienerschnittstellenlogik 64 elektrische Signale übermittelt,
die Informationen über die
jeweilige Stellung des Gaspedals 16 enthalten.
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Die 2 zeigt
schematisch die Antriebsanordnung der Arbeitsmaschine 10 zum
Antrieb der Hinterräder 22 und
einer Zapfwelle 34, die zum Antrieb antreibbarer Elemente
der Rundballenpresse 12 dient. Ein Antriebsmotor 36,
in der Regel ein Dieselmotor, treibt eine Welle 38 an,
die über
ein Zahnrad 40 zum Antrieb der Hinterräder 22 und vorzugsweise auch
der Vorderräder 20 und
ggf. anderer antreibbarer Einrichtungen der Arbeitsmaschine 10,
wie eines Kompressors einer Klimaanlage und eines Stromgenerators
dient. Die Hinterräder 22 und
ggf. Vorderräder 20 werden
vom Zahnrad 40 her über
eine Kupplung 88 und ein Fahrgetriebe mit stufenlos oder
in Stufen wählbarer,
in den einzelnen Übersetzungsstufen
konstanter Übersetzung
und ein Differenzialgetriebe 78 angetrieben.
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Das
Fahrgetriebe kann beispielsweise ein rein hydraulisch arbeitendes
Getriebe mit einer von der Kupplung
88 angetriebenen Hydraulikpumpe
und einem die Räder
antreibenden Hydromotor oder Hydrostaten sein, wobei das Übersetzungsverhältnis des
Getriebes durch Verstellen der Taumelscheiben der Pumpe und/oder
des Motors veränderbar
ist. In einer anderen Ausführungsform
ist es ein mehrstufiges mechanisches Getriebe mit vorgeschaltetem Drehmomentwandler,
wie es insbesondere in Personenkraftwagen verwendet wird (s.
EP 0 744 564 A ), oder
ein mechanisches Getriebe mit hinreichend vielen Übersetzungsstufen
und automatisch geschalteter Kupplung (s.
US 4 576 065 A ) oder mit
Planetenrädern
und Reibungskupplungen. Denkbar ist auch die Verwendung eines Fahrgetriebes
mit stufenlos verstellbarer Übersetzung,
das beispielsweise mit Keilriemen arbeitet, die um Riemenscheiben
mit verstellbarem Durchmesser umlaufen, oder mit einem mechanischen
und einem hydraulischen (oder elektrischen) Antriebszweig, wobei
ein Planetengetriebe ein mit fester oder in Stufen änderbarer
Drehzahl mechanisch und ein mit veränderbarer Drehzahl hydraulisch
oder elektrisch angetriebenes Element umfasst und das dritte Element
zum Abtrieb dient, oder einer Kombination mehrerer der erwähnten Getriebe.
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In
der dargestellten Ausführungsform
umfasst das Fahrgetriebe ein Lastschaltgetriebe 92, welches
Planetenradsätze
mit Kupplungen und Bremsen enthält,
die eine Umschaltung der Gänge unter
Last ermöglichen,
und ein nachgeschaltetes Synchronschaltgetriebe 78. Das
Lastschaltgetriebe 92 und das Synchronschaltgetriebe 78 sind
mit jeweils einem Aktor 104 bzw. 106 zur Auswahl
der Übersetzungsstufe
ausgeschaltet. Da beide Aktoren 104 und 106 unabhängig voneinander
ansteuerbar sind, ist eine hohe Anzahl an unterschiedlichen Übersetzungsstufen
verfügbar,
die sich durch Multiplikation der Anzahl der Übersetzungsstufen des Lastschaltgetriebes 92 mit
der Anzahl der Übersetzungsstufen
des Synchronschaltgetriebes 76 ergibt. In den Antriebsstrang
zwischen dem Lastschaltgetriebe 92 und das Synchronschaltgetriebe 76 ist
weiterhin eine Kupplung 88 eingefügt, die durch einen Kupplungsaktor 102 zwischen
einer Schließ-
und Öffnungsposition
bewegbar ist.
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Die
Welle 38 ist auch mit einer hydraulisch betätigbaren
Kupplung 42 verbunden, die ausgangsseitig mit einer Eingangswelle 44 eines
Zapfwellengetriebes 46 verbunden ist. Die Kupplung 42 wird
mittels eines Ventilzusammenbaus 48 betätigt, der auch mit einer auf
der Eingangswelle 44 angeordneten Bremse 50 verbunden
ist.
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Das
Zapfwellengetriebe
46 weist drei unterschiedliche, auswählbare Übersetzungsstufen
auf und umfasst daher drei kämmende
Zahnradpaare. Die Übersetzungsstufe
wird mittels eines elektrohydraulisch (oder elektrisch) fremdkraftbetätigten Aktors
52 ausgewählt, der
beispielsweise mittels verschiebbarer Kopplungsglieder (s.
EP 0 819 562 A )
festlegt, welches der drei auf einer Abtriebswelle
54 des
Zapfwellengetriebes
46 angeordneten Zahnräder in drehmomentschlüssiger Verbindung
mit der Abtriebswelle
54 steht. Alternativ könnte der
Aktor
52 festlegen, welches der drei auf der Eingangswelle
44 angeordneten
Zahnräder
in drehmomentschlüssiger
Verbindung mit der Eingangswelle
44 steht. Der Aktor
52 ermöglicht die
Auswahl von drei Übersetzungsstufen, von
denen in der vorliegenden Ausführungsform
eine erste bei der Nenndrehzahl des Antriebsmotors
36 von
2100/min eine Drehzahl der Abtriebswelle
54 von 1000/min
ermöglicht,
eine zweite bei einer abgesenkten Drehzahl des Antriebsmotors
36 von
1800/min eine Drehzahl der Abtriebswelle
54 von 540/min
ermöglicht,
und eine dritte bei der Nenndrehzahl des Antriebsmotors
36 von
2100/min eine Drehzahl der Abtriebswelle
54 von 540/min
ermöglicht.
Außerdem besteht
die Möglichkeiten,
keines der Zahnräder
des Zapfwellengetriebes
46 mit der Eingangswelle
44 bzw.
Abtriebswelle
54 zu koppeln, um das Zapfwellengetriebe
46 in
eine Neutralstellung zu bringen, in der die Abtriebswelle
54 auch
bei aktiver Bremse
50 frei drehbar ist.
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Die
Abtriebswelle 54 ist mit einem Zapfwellenausgang 56 in
Form eines Zapfwellenstummels verbunden, auf den die mit einem Hohlwellenendstück 58 ausgestattete
Zapfwelle 34 der Rundballenpresse 12 aufschiebbar
ist. Die Zapfwelle 34 ist in der Regel als Gelenkwelle
ausgeführt.
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Eine
elektronische Steuereinheit 60 ist mit dem Ventilzusammenbau 48 und
mit dem Aktor 52 verbunden. Über einen Gerätebus 62 (z.
B. CAN-Bus) ist sie außerdem
mit einer Bedienerschnittstellenlogik 64 verbunden, die
ihrerseits mit der Auswahleinrichtung 32, der Eingabeeinrichtung 74,
dem Gaspedal 16 und dem Handgashebel 70 und dem
Zapfwellenschalter 68 verbunden ist. Über den Bus 62 ist
die Steuereinheit 60 außerdem mit dem virtuellen Terminal 72,
den Aktoren 104 und 106 und dem Kupplungsaktor 102 der
Kupplung 88 verbunden. Die Auswahleinrichtung 32 umfasst
vier Drucktasten, von denen jeweils eine einer anderen der erwähnten Übersetzungsstufen
und der Neutralstellung des Zapfwellengetriebes 46 zugeordnet
ist.
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Die
Auswahleinrichtung 32 ermöglicht dem Bediener durch manuelles
Betätigen
der vier Drucktasten je eine der drei Übersetzungsstufen des Zapfwellengetriebes 46 oder
die Neutralstellung auszuwählen.
Die Bedienerschnittstellenlogik 64 übermittelt eine Information über die
Vorgabe des Bedieners über
den Bus 62 an die Steuereinheit 60, die ihrerseits
den Aktor 52 entsprechend der erhaltenen Information ansteuert.
Die jeweils ausgewählte Übersetzungsstufe
kann dem Bediener durch eine Beleuchtung der zugeordneten Drucktaste
der Übersetzungsstufenauswahleinrichtung 32 angezeigt
werden.
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Verbringt
der Bediener den Zapfwellenschalter 68 in die Betriebsposition, übermittelt
die Bedienerschnittstellenlogik 64 eine entsprechende Information über den
Bus 62 an die Steuereinheit 60, die ihrerseits
den Ventilzusammenbau 48 veranlasst, die Bremse 50 zu
lösen und
die Kupplung 42 zu schließen. Verbringt der Bediener
den Zapfwellenschalter 68 in die Außerbetriebsposition, übermittelt
die Bedienerschnittstellenlogik 64 analog eine entsprechende
Information über
den Bus 62 an die Steuereinheit 60, die ihrerseits
den Ventilzusammenbau 48 veranlasst, die Kupplung 42 zu öffnen und
die Bremse 50 zu aktivieren.
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Die
Steuereinheit
60 ist weiterhin über den Bus
62 mit
einer Motorsteuerung
80 verbunden, die wiederum eine Einspritzanlage
82 des
Antriebsmotors
36 steuert und der von einem Drehzahlsensor
84 eine
Information über
die jeweilige Drehzahl der Welle
38 zugeführt wird.
Ein mit der Steuereinheit
60 verbundener Sensor
86 erfasst
das von der Abtriebswelle
54 übertragene Drehmoment. Der
Drehzahlsensor
84 kann mit der zugehörigen Welle
38 beispielsweise optisch
(durch mit der Welle
38 verbundene gelochte Kodierscheiben,
die mit Lichtschranken zusammenarbeiten) oder magnetisch (durch
mit der Welle
38 verbundene Magnete, die mit Induktionsspulen,
Reedrelais oder Hallsensoren zusammenarbeiten) zusammenwirken oder
die Drehzahl auf beliebige andere Weise erfassen. Der Sensor
86 umfasst
auf der Abtriebswelle
54 angeordnete Dehnungsmessstreifen,
deren Anschlüsse
durch Schleifkontakte mit der Steuereinheit
60 verbunden
sind, um durch die durch das übertragene
Drehmoment bedingte elastische Torsion der Abtriebswelle
54 zu
erfassen. Es können auch
beliebige andere Ausführungsformen
für den Sensor
86 zur
Anwendung kommen, beispielsweise Lasersensoren zur Erfassung der
Torsion der Abtriebswelle
54. Eine Messung des Drehmoments kann
auch derart erfolgen, dass durch Sensoren (nicht gezeigt) am Ein-
und Ausgang der Zapfwellenkupplung
42 eine Drehzahlermittlung
erfolgt, wobei der Kupplungsschlupf aus den vor und hinter der Kupplung
42 herrschenden
Drehzahlen ermittelt wird, indem der Kupplungsschlupf laufend auf
einen konstanten Wert eingestellt und gehalten wird und aus dem
konstanten Schlupfwert und einem dem Kupplungsdruck entsprechenden
Wert das durch die Kupplung
42 übertragene Drehmoment ermittelt
wird. Ein derartiger Drehmomentsensor wird in der
EP 1 293 697 A offenbart,
deren Inhalt durch Verweis mit in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen
wird. Geeignete Drehmomentmesswellen sind auch unter der Bezeichnung
DLC
250 auch von der Firma GKN Walterscheid, Lohmar, DE
erhältlich.
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Die
dritte Eingabeeinrichtung 74 umfasst drei Tasten 96, 98 und 100.
Die erste Taste 96 dient zum Einschalten einer Automatikbetriebsart
und die anderen Tasten zum Verringern (Taste 98) oder Vergrößern des
Drehmomentsollwerts (Taste 100) an der Abtriebswelle 54.
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Weiterhin
ist die Rundballenpresse
12 mit einem Ballengrößensensor
110 ausgestattet,
der in Form eines Potentiometers oder eines anderen geeigneten Elements
ausgestaltet ist und die aktuelle Größe des jeweils in der Rundballenpresse
12 hergestellten
Ballens
112 erfasst. Ein geeigneter Ballengrößensensor
ist in der
EP 0 296
709 A beschrieben, deren Offenbarung durch Verweis mit
in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen wird. Der Ballengrößensensor
110 ist über den
Bus
62 mit der Steuereinheit
60 verbunden.
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Im
Betrieb weist die Steuereinheit 60 die Motorsteuerung 80 an,
den Antriebsmotor 36 mit einer Drehzahl laufen zu lassen,
die der aktuellen Eingabe der Auswahleinrichtung 32 entspricht,
d. h. je nach gedrückter
Taste der Auswahleinrichtung 32 mit einer festen Drehzahl
von 2100/min oder 1800/min. Alternativ wird die Drehzahl mittels
einer separaten Drehzahleingabeeinrichtung (nicht gezeigt) oder über das virtuelle
Terminal 72 durch den Bediener eingegeben. Wird die Neutralstellung
gewählt,
hängt die Drehzahl
des Antriebsmotors 36 von der Position des Gaspedals 16 oder
des Handgashebels 70 ab oder wird durch den Bediener eingegeben
oder sie ist fest vorgegeben.
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Bei
der Ballenherstellung wird die Vortriebsgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine 10 zunächst durch
das Gaspedal 16 oder den Handgashebel 70 vorgegeben.
Die Steuereinheit 60 steuert dann die Aktoren 104 und 106 und,
vor und nach dem Betätigen
des Aktors 106 den Kupplungsaktor 102 zum Öffnen und
Schließen
der Kupplung 88 an, so dass das Fahrgetriebe die Räder 22 mit
der gewünschten Geschwindigkeit
antreibt. Das vom Sensor 86 gemessene Drehmoment an der
Abtriebswelle 54 wird auf der Anzeigeeinrichtung 94 des
virtuellen Terminals 72 angezeigt.
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Der
Bediener kann, sobald das angezeigte Drehmoment mit einem für die Rundballenpresse 12 passenden,
optimalen Drehmomentsollwert übereinstimmt,
die Taste 96 der Eingabeeinrichtung 74 betätigen. Dann
ignoriert die Steuereinheit 60 die mit dem Gaspedal 16 oder
dem Handgashebel 70 durchgeführten Eingaben und stellt durch
Betätigung
der Aktoren 104 und 106 die Vortriebsgeschwindigkeit
der Arbeitsmaschine 10 derart ein, dass das mit dem Sensor 86 gemessene
Drehmoment mit dem Drehmomentsollwert zumindest näherungsweise übereinstimmt.
Die Taste 98 ermöglicht
eine stufenweise Herabsetzung des Drehmomentsollwerts und die Taste 100 ermöglicht eine
stufenweise Heraufsetzung des Drehmomentsollwerts, z. B. in Schritten
von 10 Nm. Alternativ oder zusätzlich
kann der gewünschte Drehmomentsollwert
mittels der Tastatur 90 des virtuellen Terminals 72 als
Zahlenwert eingegeben werden, oder es wird der Hersteller und Typ
der Rundballenpresse 12 in die Tastatur 90 eingegeben
und die Steuereinheit 90 leitet anhand einer Datenbank
den Drehmomentsollwert daraus ab. Der Drehmomentsollwert kann auch
in einem mit dem Bus 62 verbundenen Speicher 108 an
Bord der Rundballenpresse 12 abgespeichert sein und die
Steuereinheit 60 erfragt ihn bei Bedarf vom Speicher 108.
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Die
dann in der Steuereinheit 60 ablaufende Routine ist im
Programmablaufplan (3) dargestellt. Das Zapfwellendrehmoment
wird im Schritt 200 über
den Bus 62 erfasst und im Schritt 202 mit einer gleitenden
Mittelwertbildung über
0.1 s, d.h. 10 Werte bei einer Samplingfrequenz von 100 Hz, geglättet. Im Schritt 203 erfolgt
eine Berechnung des Sollwerts des Drehmoments, um den Einfluss der
Ballengröße auf das
von der Rundballenpresse 12 aufgenommene Drehmoment zu
korrigieren. Es wird davon ausgegangen, dass das zum Antrieb der
Rundballenpresse erforderliche Drehmoment bis zu einem bestimmten Wert,
der etwa der Hälfte
des maximalen Ballendurchmessers entspricht, näherungsweise linear anwächst und
danach etwa konstant ist.
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Der
Sollwert des Drehmoments steigt demnach zunächst linear mit dem Ballendurchmesser
an. Ab Erreichen der Hälfte
des maximalen Ballendurchmessers ist der Sollwert dann konstant.
Vorzugsweise entspricht dieser konstante Sollwert dem im vorigen
Absatz beschriebenen, eingegebenen oder anderweitig definierten
Sollwert, wobei die bei der Eingabe des Sollwerts durch Drücken der
Taste 96 vorhandene Ballengröße vorzugsweise in die Bestimmung
des Sollwerts eingeht. Durch die erfindungsgemäße Berechnung des Sollwerts
des Drehmoments vermeidet man im Anfangsbereich der Ballenbildung anderenfalls
(aufgrund der anfangs geringeren Reibung des kleineren Ballens 112)
mögliche,
für einen optimalen
Betrieb der Rundballenpresse 12 zu hohe Drehmomente und
Flussraten. Ist die Rundballenpresse 12 mit ein- und ausschwenkbaren
Messern im Förderkanal
ausgestattet, kann im Schritt 203 auch eine Berücksichtigung
des Betriebszustands dieser Messer erfolgen. Bei eingeschwenkten
Messern ist der Sollwert des Drehmoments um den zum Vorbeifördern des
Ernteguts an den Messern erforderlichen Drehmomentbetrag größer als
bei ausgeschwenkten Messern. Anzumerken ist, dass man statt einer Änderung
des Sollwerts des Drehmoments in Abhängigkeit von der Ballengröße auch
den Istwert anhand des Werts des Ballengrößensensors 110 anpassen könnte. Die
zur Kompensation des Einflusses der Ballengröße auf den Sollwert des Drehmoments
dienenden Algorithmen können
in Form von Tabellen oder Formeln abgelegt und in der Steuereinheit 60 fest
vorgegeben sein, wobei zusätzlich
oder alternativ Eingabemöglichkeiten
für den
Bediener hinsichtlich des Kurvenverlaufs (Kurvenform, Lage des Übergangs
zwischen linearem Anstieg und konstantem Wert des Drehmoments und/oder
Sollwert des Drehmoments) vorhanden sein können. In einer anderen Ausführungsform
sind die Algorithmen im Speicher 108 der Rundballenpresse 12 abgelegt
und werden auf eine Anfrage der Steuereinheit 60 hin an
letztere übertragen.
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Nach
der Kalkulation der Regelabweichung im Schritt 204 erfolgt
die Berechnung der Geschwindigkeitsänderung im Sinne eines Dreipunktreglers mit
nachgeschaltetem Proportionalglied und einer Beschleunigungs- sowie
Geschwindigkeitsbegrenzung in den Schritten 206 bis 226.
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Bewegt
sich das gemittelte Drehmoment im Schritt 206 in einem
Toleranzbereich von 75 Nm über oder
unter dem Solldrehwert, bleibt im Schritt 208 die Fahrgeschwindigkeit
konstant. Der Wert von 75 Nm stellt dabei einen Kompromiss zwischen
den verschiedenen Arbeiten dar. Für größere Drehmomentschwankungen
bei Ladewagen wären
100 Nm besser, beim Mähen
oder beim Pressen von Stroh genügen
50 Nm. Es ist denkbar, für
den Toleranzbereich eine Eingabemöglichkeit seitens des Fahrers
bereitzustellen.
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Ist
der Betrag der Regelabweichung größer als die Toleranz von 75
Nm, aber kleiner als die sogenannte Anpassungstoleranz von 275 Nm
(Schritt 210, 214), erfolgt eine Geschwindigkeitsänderung (Schritt 212, 216).
Bei zu hohem Drehmoment wird die Größe der Beschleunigung im Bereich
von 0...–0,9
m/s2 proportional zur Drehmomentabweichung
kalkuliert, ist das Solldrehmoment dagegen unterschritten, wird
mit 0...0,45 m/s2 beschleunigt. Die genannten
Maximalwerte der Beschleunigung von –0,9 m/s2 beim
Bremsen und 0,45 m/s2 beim Beschleunigen
sind gemäß dem subjektiven
Empfinden für
ein angenehmes Regelungsverhalten bei Feldversuchen gewählt worden.
Auch der Wert von 275 Nm über
und unter der Toleranzgrenze für
den Bereich der an die Drehmomentabweichung gekoppelten Beschleunigung
ist im Praxiseinsatz empirisch ermittelt worden und kann für alle Arbeiten
konstant eingestellt bleiben. Bei noch größeren Abweichungen wird die
Geschwindigkeit um einen festgelegten Wert verändert (Schritt 218).
Wenn nötig,
könnte
auch die Bremse der Arbeitsmaschine 10 durch die Steuereinheit 60 aktiviert
werden.
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Es
folgt nach dem Schritt 220, in dem der neue Sollwert für die Vortriebsgeschwindigkeit
berechnet wird, allerdings keine Erhöhung der Sollgeschwindigkeit,
wenn die Differenz zur Istgeschwindigkeit größer als ein bestimmter Wert
(hier z. B. 1 km/h) ist (Schritt 222, 224). Anderenfalls
(Schritt 226) wird die Geschwindigkeit erhöht. Die
Höchstgeschwindigkeit
entspricht demnach der beim Einschalten des Regelalgorithmus gefahrenen
Vortriebsgeschwindigkeit. Damit ist es dem Fahrer jederzeit möglich, durch Zurückziehen
des Handgashebels 70 oder Treten des Bremspedals manuell
die Geschwindigkeit zu begrenzen oder zu verringern, ohne dass die
Sollgeschwindigkeit unbegrenzt erhöht wird. Am Schwadanfang genügt dann
beispielsweise eine kurze Betätigung
der Bremse, um die zu hohe Fahrgeschwindigkeit am Vorgewende auf
ein vertretbares Niveau für die
Feldfahrt zu bringen.