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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Steuerungseinheit sowie ein Steuerungssystem zur elektrohydraulischen Hubwerksregelung bei einer Arbeitsmaschine wie z.B. einem Traktor, sowie ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens.
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Hintergrund der Erfindung
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An Arbeitsmaschinen, insbesondere mobilen Arbeitsmaschinen wie Fahrzeugen oder anderen beweglichen oder fahrbaren Maschinen, z.B. Traktoren, können Anbaugeräte angebracht werden, die mittels eines Hubwerks bewegbar sind, also insbesondere angehoben und abgesenkt werden können. Bei solchen Anbaugeräten kann es sich z.B. um landwirtschaftliche Geräte wie Pflüge, Sähmaschinen und dergleichen handeln, die an einem Traktor als mobile Arbeitsmaschine angebracht werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Erfindungsgemäß werden ein Verfahren, eine Steuerungseinheit sowie ein Steuerungssystem zur elektrohydraulischen Hubwerksregelung, sowie ein Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
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Die Erfindung beschäftigt sich mit Hubwerken (bzw. Hubeinrichtungen) für Arbeitsmaschinen, insbesondere mobile Arbeitsmaschinen wie Traktoren, und insbesondere deren Bedienung. Bei dem Hubwerk kann es sich insbesondere um einen sog. Dreipunkt-Kraftheber handeln, auch als Dreipunkthydraulik bekannt; dabei handelt es sich um eine hydraulische Vorrichtung an Traktoren oder anderen Arbeitsmaschinen, um Anbaugeräte (Arbeitsgeräte) anzukuppeln und anzuheben. Ein solches Hubwerk ist häufig an der Rückseite der Arbeitsmaschine angebracht (Heckhubwerk; an der Front der Arbeitsmaschine angebracht wird von einem Fronthubwerk gesprochen). Die Abwärtsbewegung erfolgt entweder hydraulisch oder bei einfacheren Systemen durch das eigene Gewicht seiner Elemente (Unterlenker) bzw. der Anbaugeräte. Dreipunkt heißt das System, weil die Arbeitsgeräte an drei Punkten an der Arbeitsmaschine befestigt werden.
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Solche Hubwerke sind heutzutage typischerweise elektronisch oder elektrohydraulisch geregelt, hier wird auch von der sog. elektrohydraulischen Hubwerksregelung (EHR) gesprochen. Ein solche ist in der Regel Standard in modernen Traktoren, kann aber auch in anderen (mobilen) Arbeitsmaschinen eingesetzt werden. Dabei können die Bewegungen und Kräfte an der Aufhängung elektronisch erfasst werden. Die Lenker sind z.B. mit Kraftmessbolzen am Traktor befestigt. Mit einem Positionssensor an der Dreipunktaufhängung kann die genaue Höhe ermittelt und eingestellt werden.
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Bei einer elektrohydraulischen Hubwerksregelung kann das Hubwerk (die eigentliche Hubeinrichtung) typischerweise auf zwei Arten geregelt werden. Entweder es wird die an der mobilen Arbeitsmaschine anliegende Zugkraft (Kraftregelung) oder die Position (Lage) des Hubwerks (Positionsregelung) geregelt. Für die Positionsregelung wird z.B. mittels eines Positions- bzw. Lagesensors (typischerweise als Winkelsensor) die Position bzw. Lage bestimmt. Für die Kraftregelung wird die Zugkraft z.B. mittels eines Kraftsensors ermittelt. Über eine geeignete Ansteuerung eines Hubwerkventils durch eine Steuerungseinrichtung (Steuergerät mit Funktionssoftware) kann entsprechend Kraft oder Position geregelt werden. Hierbei dient die Zugkraft typischerweise als indirekter Wert für die Arbeitstiefe, d.h. es wird durch Ablassen eines Bodenbearbeitungsgeräts als Anbaugerät in den Boden die Zugkraft auf den Kraftsensor erhöht. Durch Anheben wird der Traktor bzw. die mobile Arbeitsmaschine entlastet und der aktuell vom Kraftsensor ausgegebene Wert sinkt.
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Die Kraftregelung wird vorzugsweise für Bodenbearbeitungsgeräte (wie Pflüge) benötigt, da eine konstante Zugkraft für ein optimales Arbeitsergebnis und eine gute Auslastung des Traktors sorgt. Für andere Anwendungen wie etwa Düngerstreuen (mit einem Streuer als Anbaugerät) oder Spritzen soll die Lage bzw. Position (also die Höhe über dem Boden oder relativ zur Arbeitsmaschine) des Hubwerks vorzugsweise konstant gehalten werden. Ein großer Vorteil der elektrohydraulischen Hubwerksregelung ist die sog. Mischregelung. Hierbei kann zur Kraftregelung ein gewisser Anteil an Positionsregelung „hinzugemischt“ werden. Dies hat den Vorteil, dass die Position des Hubwerks verglichen mit reiner Kraftregelung weniger stark schwankt und somit die Arbeitstiefe besser konstant gehalten werden kann. Diese Funktion ist besonders bei inhomogenen Böden vorteilhaft.
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Für einen Nutzer der Arbeitsmaschine ist in der Regel eine Bedieneinheit vorgesehen, über die er die gewünschte Art der Regelung, einen Sollwert oder sonstige Funktionen einstellen bzw. vorgeben kann. Hierzu sind typischerweise viele verschiedene Bedien- oder Betätigungselemente wie z.B. Potentiometer, Schalter oder Taster als Komponenten der Bedieneinheit vorgesehen.
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Der Sollwert der Regelung kann an der Bedieneinheit typischerweise mittels eines Potentiometers oder einem ähnlichem Bedienelement vorgegeben werden. Dabei kann ein Potentiometer z.B. zwischen zwei Endanschlägen verstellbar sein (z.B. drehbar im Fall eines Drehpotentiometers), sodass je nach konkreter Stellung zwischen den zwei Endanschlägen ein entsprechender Sollwert für die Regelung eingestellt werden kann.
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Zusätzlich zur Regelung von Kraft und Position kann, z.B. in einer (z.B. unterster) Stellung des Potentiometers (also z.B. dem unteren Endanschlag), eine Funktion „Active Float“ vorgesehen sein; dabei handelt es sich um eine Schwimmstellung oder Schwimmregelung. Hierbei wird das Hydraulikventil dauerhaft gegen den Tank geöffnet, wodurch das Anbaugerät der Bodenkontur folgt, da kein Druck im Hydraulikzylinder herrscht. Dies ist z.B. für Anbaugeräte sinnvoll, die immer auf dem Boden aufliegen sollen, wie etwa eine Walze.
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Bei herkömmlichen Bedienkonzepten kann das Mischverhältnis der erwähnten Mischregelung, also Kraft- und Positionsregelung, ebenfalls mittels eines (weiteren) Potentiometer eingestellt. Wenn dieses Potentiometer an einem der Endanschläge ist, entspricht dies reiner Kraft- bzw. reiner Positionsregelung. Dabei kann mit zwei Modi gearbeitet werden, welche mittels (Kipp-)Schalter eingestellt werden können. Zum einen gibt es einen Transportmodus. Hierbei wird das Hubwerk maximal aus- bzw. angehoben. Die Hubhöhe im Transportmodus wird in der Regel mit einem weiteren Potentiometer begrenzt. Der zweite Modus ist der Arbeitsmodus bzw. Regelmodus. In diesem wird die Position-, Kraft- oder Mischregelung aktiviert und das Hubwerk auf den eingestellten Arbeitspunkt bzw. Sollwert (Setpoint) geregelt.
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Die Senkgeschwindigkeit des Hubwerks kann bei typischen Bedienkonzepten z.B. mittels eines weiteren Potentiometers begrenzt werden. Im Transportmodus kann die Möglichkeit der Schwingungstilgung vorgesehen sein. Sie wird meist über einen Taster oder Knopf ein- und ausgeschaltet. Sie gleicht bei Fahrten mit angebrachten Anbaugerät die Einflüsse von unebenen Fahrbahnen aus und verhindert ein Aufschwingen der mobilen Arbeitsmaschine.
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Außerdem können weitere Funktionen vorgesehen sein. Der sog. Schnelleinzug bewirkt z.B. das Ablassen bzw. Absenken des Hubwerks mit maximaler Geschwindigkeit, um z.B. den Pflug schnell in das Erdreich eindringen zu lassen, wenn der entsprechende Taster gedrückt wird. Auch zur Entsperrung des Systems, beispielsweise beim Start der mobilen Arbeitsmaschine oder bei Fehlern, kann ein Schalter vorgesehen sein.
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Solche Bedienkonzepte für die elektrohydraulische Hubwerksregelung sind aufgrund der Vielzahl an Bedienelementen mitunter sehr komplex und damit für den Nutzer meist sehr unübersichtlich und schwierig zu bedienen. Zwar könnten einige Bedienelemente weggelassen werden, dies geht allerdings mit einer Reduzierung des Funktionsumfangs einher.
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Vor diesem Hintergrund wird ein Bedienkonzept für eine elektrohydraulische Hubwerksregelung vorgeschlagen, durch das diese Komplexität vereinfacht wird, ohne jedoch den Funktionsumfang zu reduzieren oder zumindest ohne diesen übermäßig zu reduzieren.
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Hierzu wird ein Steuerungssystem vorgeschlagen, das eine Steuerungseinheit und eine damit zusammenwirkende Bedieneinheit umfasst. Ebenso wird ein Verfahren für die Steuerung vorgeschlagen. Nachfolgend sollen Verfahren, Steuerungseinheit, Bedieneinheit sowie Steuerungssystem gemeinsam und übergreifend beschrieben werden.
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Die Bedieneinheit weist ein Bedienelement (bzw. Betätigungselement) auf, wobei das Bedienelement in einem Verstellbereich zwischen zwei Endanschlägen bzw. Endpunkten verstellbar ist, und zwar kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich. Bei diesem Bedienelement kann es sich insbesondere um ein Potentiometer, z.B. ein Drehpotentiometer, handeln, das beispielsweise per Hand zwischen zwei physischen Endanschlägen gedreht werden kann. Ein solches Bedienelement erzeugt damit insbesondere ein Signal, das zwischen zwei Werten liegt, die den Endanschlägen entsprechen. Beispielsweise kann eine Spannung kontinuierlich (bzw. quasi-kontinuierlich) zwischen einem oberen und einem unteren Wert (Pegel) verändert werden. Entsprechend dem Verstellbereich gibt es für das Signal also einen Signalbereich, in dem ein Wert des Signals liegt.
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Grundsätzlich denkbar ist auch ein virtuelles Bedienelement, das z.B. auf einem Touchscreen oder einem anderen Anzeige- und Eingabemittel angezeigt wird, und das durch Berühren des Touchscreens zwischen zwei Endanschlägen bzw. zwei Endpunkten bewegt werden kann. Auch hier kann dann ein Signal generiert werden, das in einem Signalbereich zwischen zwei Werten liegt, die den Endanschlägen entsprechen.
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Die Steuerungseinheit (z.B. ein Steuergerät oder eine andere Recheneinheit) ist dazu eingerichtet, wahlweise zumindest eine von mehreren Steuerungsfunktionen der elektrohydraulischen Hubwerksregelung durchzuführen oder zu veranlassen (hierbei können ggf. weitere Komponenten im Rahmen der Hubwerksregelung angesteuert werden). Die mehreren Steuerungsfunktionen umfassen dabei bevorzugt zumindest eine Positionsregelung zum Regeln einer Position eines Hubwerks und eine Kraftregelung zum Regeln einer Kraft auf das Hubwerk. Außerdem können die mehreren Steuerungsfunktionen z.B. noch eine Schwimmregelung, eine Schwingungsdämpfung sowie eine Mischregelung zum Regeln einer Position des Hubwerks und einer Kraft auf das Hubwerk umfassen.
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Es kann also je nach Bedarf z.B. die eingangs erwähnte Kraftregelung oder Positionsregelung durchgeführt werden. Die Steuerungseinheit ist außerdem dazu eingerichtet, mit der Bedieneinheit zusammenzuwirken, also von der Bedieneinheit ein Signal zu empfangen und somit die mittels der Bedieneinheit oder deren Bedienelement vorgegebenen Regelwunsch oder sonstige Funktion umzusetzen.
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Ein Wert des empfangenen Signals liegt dabei in einem Signalbereich zwischen zwei Grenzwerten, wobei der Wert innerhalb dieses Signalbereichs kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich variieren kann (eine Variation erfolgt bei Betätigung des Bedienelements). Je nach Wert und/oder (zeitlicher) Veränderung des Werts des (empfangenen) Signals wird dann zumindest eine der mehreren Steuerungsfunktionen ausgewählt und durchgeführt bzw. veranlasst.
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Es wird also nur ein Bedienelement benötigt, das in einem Verstellbereich zwischen zwei Endanschlägen kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich verstellbar ist, um trotzdem mehrere verschiedene Steuerungsfunktionen der elektrohydraulischen Hubwerksregelung durchführen oder veranlassen zu können. Die Erfindung ermöglicht damit eine vergleichsweise leicht eingängige Bedienung des EHR-Systems, indem die Anzahl der Bedienelemente reduziert wird, idealerweise auf lediglich eines, z.B. ein einziges Potentiometer, und zwei, vorzugsweise mechanische, Endanschläge. Zur Signalisierung eines Systemzustandes, also zur Ausgabe einer Information über eine aktuell gewählte Steuerungsfunktion im Rahmen der elektrohydraulischen Hubwerksregelung, kann ein Anzeigemittel, insbesondere eine Lampe wie z.B. eine LED verwendet werden. Dadurch wird eine höhere Akzeptanz gegenüber sowohl mechanischen Systemen als auch bestehenden Bedienkonzepten von EHR-Systemen bei Kunden erreicht. Außerdem ist die Bedieneinheit kostengünstiger zu fertigen als herkömmliche Bedienteile.
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Dabei sind verschiedene Möglichkeiten bevorzugt, mehrere verschiedene Steuerungsfunktionen auf den Signalbereich (bzw. Verstellbereich) abzubilden. Vorzugsweise umfasst der Signalbereich wenigstens zwei, insbesondere einander ausschließende, Teilbereiche. Denkbar ist z.B., den Signalbereich in eine obere und eine untere Hälfte - bzw. den Verstellbereich in zwei z.B. in etwa gleich große Bereiche zu unterteilen. Dann sind die wenigstens zwei Teilbereiche jeweils voneinander verschiedenen Steuerungsfunktionen zugeordnet. Denkbar ist z.B., dass dann bei einem Potentiometer als Bedienelement, ausgehend von einem (oberen) Endanschlag innerhalb einer Hälfte des Verstellbereichs ein Sollwert für eine Positionsregelung (von maximal zu minimal) vorgegeben werden kann, ab der zweiten Hälfte, dann bis hin zum (unteren) Endanschlag hingegen ein Sollwert für die Kraftregelung (von minimal zu maximal). Ebenso denkbar ist, dass zwischen den beiden Teilbereichen ein (kleiner, ggf. auch punktförmiger) weiterer Teilbereich (die beiden anderen wären dann z.B. jeweils etwas kleiner) vorgesehen ist, dem eine Schwimmregelung („Active Float“) zugeordnet ist. Durch (mechanisches) Verstellen der Endanschläge kann dann z.B. der Sollwert, der für die Kraft- oder Positionsregelung vorgegeben werden kann, begrenzt werden.
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Mittels zusätzlicher Softwarefunktionalität kann z.B. auch die Funktionalität der Mischregelung, also zugleich Positionsregelung und Kraftregelung, erreicht werden. Hierbei werden Positionsschwankungen während reiner Kraftregelung in bestimmtem Maße kompensiert. Dies ist eine Regelungsart, die besonders bei inhomogenen Böden Vorteile bietet. Die Mischregelung (AHC=Automatic Hitch Control) kann bei beiden beschriebenen Bedienkonzepten z.B. immer automatisch aktiviert sein, wenn Kraftregelung angewählt ist. Um AHC ein- oder auszuschalten, kann auch ein zusätzlicher Schalter vorgesehen sein.
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Bevorzugt ist es auch, wenn der Signalbereich oder wenigstens ein Teilbereich des Signalbereichs wenigstens zwei voneinander verschiedenen Steuerungsfunktionen zugeordnet ist. Ein Wechsel der Zuordnung des aktuellen Werts des Signals von einer zu einer anderen der wenigstens zwei voneinander verschiedenen Steuerungsfunktionen wird in diesem Fall vorgenommen, wenn die zeitliche Veränderung des Werts des Signals einem vorgegebenen Muster entspricht. Das vorgegebene Muster umfasst z.B., dass sich der Wert des Signals für mindestens und/oder höchstens jeweils eine vorgegebene Zeitdauer innerhalb eines vorgegebenen Umschaltbereichs des Signalbereichs befindet. So kann z.B. (fast) der gesamte Signalbereich für die Positionsregelung verwendet werden; wenn das Bedienelement dann für eine bestimmte Zeitdauer in einen Umschaltbereich, z.B. am oder nahe eines der Endanschläge, bewegt wird, danach wieder herausbewegt wird, kann zur Kraftregelung umgeschaltet werden. Dann kann also (fast) der gesamte Signalbereich für die Kraftregelung verwendet werden. Es können auch mehrere dieser Umschaltbereiche vorgesehen sein.
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Auf diese Weise kann das eine Bedienelement auf vielfältige Weise benutzt werden. Neben den vorstehend erwähnten Beispielen sind noch weitere Möglichkeiten denkbar, mittels eines Bedienelements verschiedene Steuerungsfunktionen durchzuführen bzw. zu veranlassen. Zwei ausführlichere Beispiele sollen im Rahmen der Figurenbeschreibung erläutert werden.
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Es sei erwähnt, dass zur Verwendung der vorgeschlagenen Bedieneinheit eine Steuerungseinheit nötig ist, die anhand des Werts eines Signals innerhalb eines Signalbereichs die erwähnten Steuerungsfunktionen darstellen kann. Hierbei ist es auch denkbar, dass das Verfahren durch eine Zusatzfunktion ausgeführt wird, mit der der Wert eines Signals innerhalb eines Signalbereichs in andere Signale gewandelt wird, wie sie z.B. bei herkömmlichen Steuerungseinheiten zur elektrohydraulischen Hubwerksregelung nötig sind, die bisher mit mehreren Bedienelementen zusammengewirkt haben. Denkbar ist hier z.B. ein Update der Software.
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Eine erfindungsgemäße Steuerungseinheit, z.B. ein Steuergerät eines Traktors, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
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Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.
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Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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Figurenliste
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- 1 zeigt schematisch eine Arbeitsmaschine mit einem Steuerungssystem zur elektrohydraulischen Hubwerksregelung in einer bevorzugten Ausführungsform.
- 2 zeigt schematisch einen Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform.
- 3 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Bedieneinheit in einer bevorzugten Ausführungsform.
- 4 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Bedieneinheit in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform.
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Detaillierte Beschreibung der Zeichnung
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In 1 ist schematisch und beispielhaft eine als Traktor ausgebildete Arbeitsmaschine 100 mit einem Steuerungssystem zur elektrohydraulischen Hubwerksregelung in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Der Traktor umfasst ein Hubwerk 130, an dem beispielhaft ein als Pflug ausgebildetes Anbaugerät 102 angebracht ist.
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Das Hubwerk 130 wiederum weist einen Hydraulikzylinder 132 auf, mit dem ein Gestänge 134 bewegt, insbesondere angehoben und abgesenkt werden kann. Weiterhin ist eine Hydraulikpumpe 134 vorgesehen, mittels welcher über ein Ventil oder einen Ventilblock 136 (mit ggf. mehreren Ventilen) Hydraulikfluid zu dem Hydraulikzylinder 132 befördert werden kann, um das Hubwerk anzuheben. Zum Absenken des Hubwerks kann Hydraulikfluid durch Öffnen des Ventils abgelassen werden.
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Weiterhin ist eine Steuerungseinheit 120 vorgesehen, mittels welcher das Ventil oder der Ventilblock 136 angesteuert werden kann, ggf. auch die Hydraulikpumpe. Weiterhin ist eine Bedieneinheit 110 vorgesehen, mittels welcher ein Nutzer Vorgaben für Steuerungsfunktionen der elektrohydraulischen Hubwerksregelung machen kann, die als Signal 112 an die Steuerungseinheit 120 übermittelt werden. Zudem sind ein Kraftsensor 140 und ein Positionssensor 142 vorgesehen, um eine Position (ggf. über einen Winkel) des Hubwerks 130 bzw. eine Kraft auf das Hubwerk 130 zu erfassen. Die Steuerungseinheit 120 erhält die Werte dieser Sensoren, um die Steuerung bzw. Regelung entsprechend der Vorgabe über die Bedieneinheit 110 durchführen zu können.
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Außerdem ist beispielhaft eine Hecktasteranordnung 144 mit beispielsweise zwei sog. Hecktastern vorgesehen, mittels derer ein Nutzer ebenfalls Vorgaben für Steuerungsfunktionen der elektrohydraulischen Hubwerksregelung machen kann; diese beschränken sich typischerweise aber auf Absenken und/oder Anheben.
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In 2 ist schematisch ein Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Ein Nutzer kann, in einem Schritt 200, Vorgaben für Steuerungsfunktionen der elektrohydraulischen Hubwerksregelung machen, also z.B. einen bestimmten Sollwert für die Positionsregelung vorgeben oder das Hubwerk absenken. Dies kann über die Bedieneinheit 110 oder die Hecktaster 144 erfolgen. So kann z.B. über die Bedieneinheit 110 eine Stellung oder Position des Potentiometers als Signal 212 an die Steuerungseinheit 120 übermittelt werden. Ebenso kann ggf. von den Hecktastern 144 eine Tasterstellung als Signal 214 an die Steuerungseinheit 120 übermittelt werden.
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Mittels des Positionssensors 142 (ggf. als Winkelsensor) wird eine Position 202 des Hubwerks 130 erfasst und als Positionswert 204 an die Steuerungseinheit 120 übermittelt. Mittels des Kraftsensors 140 wird eine Belastung oder Kraft 208 das Hubwerk 130 erfasst. Hierzu ist ggf. eine Umrechnung oder Berücksichtigung 206 der Lage oder Position des Hubwerks in bzw. auf die Kraft nötig (dies kann z.B. von der Oberfläche, auf dem sich das Anbaugerät bewegt, der Witterung, dem Anbaugerät selbst oder der Geschwindigkeit des Traktors abhängen. Diese Kraft 208 wird dann als Kraftwert 210 an die Steuerungseinheit 120 übermittelt.
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In der Steuerungseinheit 120 werden dann anhand der Signale 212, 214 (typischerweise wird nur eines davon zur gleichen Zeit vorgegeben/erhalten), dem Positionswert 204 und dem Kraftwert 210 z.B. zunächst der Systemzustand des Hubwerks 130 bestimmt, ein Sollwert errechnet (der über das Signal 212 vorgegeben wird), die gewünschte Steuer- oder Regelfunktion bestimmt (die ebenfalls über das Signal 212 vorgegeben wird) und ggf. eine Regeldifferenz berechnet. Beispielhaft sind hier eine Positionsregelung 220 und eine Kraftregelung 222 zur Auswahl vorgesehen. Es erfolgt dann das Veranlassen oder Durchführen der betreffenden Steuer- oder Regelfunktion z.B. durch Ansteuern des Ventilblocks des Hubwerks 130. Damit wird z.B. der Hydraulikzylinder gefüllt oder geleert, um das Hubwerk an- bzw. auszuheben oder abzusenken.
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Außerdem kann von der Steuerungseinheit 120 eine Information 216 über eine aktuell gewählte Steuerungsfunktion auf einem Anzeigemittel, wie z.B. einer LED, ausgegeben werden.
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In 3 ist schematisch eine erfindungsgemäße Bedieneinheit 310 in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Die Bedieneinheit 310 weist ein als Drehpotentiometer ausgebildetes Bedienelement 350 mit einer Nase 352 auf. Weiterhin sind zwei Endanschlägen 354 und 356 vorgesehen, zwischen denen ein Verstellbereich 360 vorgesehen ist. Die Bedieneinheit 350 kann in dem Verstellbereich 360 (mittels Drehen) zwischen den zwei Endanschlägen 354, 356 kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich verstellt werden. Hierzu ist die Nase 352 vorgesehen, die an den Endanschlägen in Anschlag geht. Außerdem zeigt die Nase 352 den aktuell eingestellten Wert 368 an. Die Endanschläge 354 und 356 können ggf. z.B. manuell verstellt werden, sodass der ausnutzbare Anteil des Verstellbereichs verkleinert wird.
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Die Bedieneinheit bzw. das Bedienelement dient zum Erzeugen eines Signals 312, das an die Steuerungseinheit übermittelt wird. Bei dem hier schematisch angedeuteten Signal 312 kann es sich z.B. um ein Spannungssignal handeln. Das Signal kann einen Wert zwischen zwei Grenzwerten 354' und 356' annehmen, z.B. einem oberen und einem unteren Spannungspegel. Diese beiden Grenzwerte entsprechend den Endanschläge 354 und 356, wenn diese an ihrem jeweiligen Ende angebracht sind, sodass der maximale Verstellbereich gewählt werden kann. Dem (maximalen) Verstellbereich 360 entspricht ein Signalbereich 360`.
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Der Verstellbereich kann in mehrere Teilbereiche unterteilt sein, hier z.B. drei Teilbereiche 362, 364 und 366. Entsprechend ist auch der Signalbereich 360' in drei Teilbereiche 362`, 364' und 366' unterteilt. Der aktuelle mittels des Bedienelements eingestellte Wert 368 (Stellung des Potentiometers) entspricht dem aktuellen Wert 368` im Signal 312.
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Die drei Teilbereiche 362, 364 und 366 bzw. 362', 364' und 366' können nun drei verschiedenen Steuer- oder Regelfunktionen im Rahmen der elektrohydraulischen Hubwerksregelung zugeordnet sein, die entsprechend dem aktuellen Wert 368 bzw. 368` oder ggf. dessen zeitlicher Veränderung gewählt und umgesetzt werden können. Dies soll nachfolgend anhand eines Beispiels näher erläutert werden.
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Die aktuellen Steuerungsfunktionen hängt von der Stellung des Potentiometers ab. Der obere Teilbereich 362 ist der Positionsregelung zugeordnet; dort sind alle Sollwerte für eine Positionsregelung des Hubwerks einstellbar und die Positionsregelung ist aktiv. So kann durch Verstellen des Werts 368 bzw. Drehen des Potentiometers von einem Ende des Teilbereichs 362 zum anderen Ende der Sollwert der Position z.B. abgesenkt werden.
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Die Funktion „Active Float“ (Schwimmregelung) wird im Teilbereich 364 realisiert. Dieser befindet sich in unterster Stellung an bzw. nach der Positionsregelung. Es sei angemerkt, dass der Teilbereich 362 sehr klein (z.B. nur im Form eines Punktes) sein kann, da hier keine verschiedenen Sollwerte vorgegeben werden müssen.
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Der untere Teilbereich 366 ist der Kraftregelung zugeordnet. Hier sind alle Sollwerte der Kraft für Zugkräfte dargestellt (nach unten steigt der Sollwert z.B. an). In diesem Teilbereich 366 kann nicht aus dem Boden ausgehoben werden, da eine Regelung auf Zugkraft immer einer Position des Anbaugeräts unterhalb der Feldoberfläche bedeutet.
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Die Teilbereiche 362, 364 und 366 können auf der Bedieneinheit entsprechend beschriftet sein, z.B. mit „Positionsregelung“, „Active Float“ und „Kraftregelung“. Positionsregelung und Kraftregelung können zudem mit einer Skala versehen sein, um einen Anhaltspunkt für die Sollwerte (zumindest maximalem und minimalem, einstellbarem Sollwert) bereitzustellen.
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Mittels zusätzlicher Softwarefunktionalität kann z.B. auch die Funktionalität der Mischregelung erreicht werden. Hierbei werden Positionsschwankungen während reiner Kraftregelung in bestimmtem Maße kompensiert.
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Soll das Hubwerk während einer Kraftregelung ausgehoben werden, muss in den Teilbereich 364 und dann 362 umgestellt werden. Da die dabei auftretenden Positionssollwerte jedoch zunächst sehr klein und ggf. kleiner als der aktuelle Istwert des Positionssensors sind, könnte dies zu einem ungewollten Absenken des Hubwerks führen. Um dies zu verhindern, ist vorzugsweise vorgesehen, dass bei Verlassen des Teilbereichs 366 ein Absenken des Hubwerks zunächst z.B. durch Sperren des Systems verhindert wird. Dies kann optisch, z.B. durch Blinken der LED angezeigt werden. Erst wenn der Positionssollwert den Istwert bzw. Sensorwert der Position überschreitet, wird das Hubwerk wieder freigegeben (und das Blinken der LED endet). Dadurch entsteht nach dem Entsperren keine große Regeldifferenz, welche zu unkontrollierter Bewegung des Hubwerks führen könnte.
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Es ist vorzugsweise möglich, auch während einer solchen Sperre wieder in den Bereich der Kraftregelung zurückzukehren, wo das Hubwerk zur Bodenbearbeitung wieder freigegeben wird.
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Die Senkgeschwindigkeit wird durch die Potentiometerbewegung vorgegeben, d.h. je schneller das Potentiometer gedreht wird, desto schnelle wird das Hubwerk abgesenkt bzw. angehoben (solange der Teilbereich 362 gewählt ist).
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Eine Schwingungsdämpfung kann z.B. automatisch aktiviert werden, wenn Positionsregelung vorliegt, das Hubwerk eine gewisse Höhe überschritten hat und der Sollwert durch das Potentiometer für eine bestimmte Zeit nicht verändert wurde. Deaktiviert wird die Schwingungsdämpfung, wenn das Potentiometer wieder bewegt wird.
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Die LED 390 (Anzeigemittel) zeigt z.B. durch Leuchten nach Systemstart an, dass entsperrt werden muss. Durch Blinkcodes können Fehler ausgegeben werden. Bei der oben beschriebenen Sperrung blinkt die LED z.B. mit 4Hz.
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In 4 ist schematisch eine erfindungsgemäße Bedieneinheit 410 in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dargestellt. Die Bedieneinheit 410 weist ein als Drehpotentiometer ausgebildetes Bedienelement 350 mit einer Nase 352 auf. Weiterhin sind zwei Endanschläge 354 und 356 vorgesehen, zwischen denen ein Verstellbereich 460 vorgesehen ist. Die Bedieneinheit 350 kann in dem Verstellbereich 460 (mittels Drehen) zwischen den zwei Endanschlägen 354, 356 kontinuierlich oder quasi-kontinuierlich verstellt werden. Hierzu ist die Nase 352 vorgesehen, die an den Endanschlägen in Anschlag geht. Außerdem zeigt die Nase 352 den aktuell eingestellten Wert 368 an. Die Endanschläge 354 und 356 können ggf. z.B. manuell verstellt werden, sodass der ausnutzbare Anteil des Verstellbereichs verkleinert wird.
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Die Bedieneinheit bzw. das Bedienelement dient zum Erzeugen eines Signals 412, das an die Steuerungseinheit übermittelt wird. Bei dem hier schematisch angedeuteten Signal 412 kann es sich z.B. um ein Spannungssignal handeln. Das Signal kann einen Wert zwischen zwei Grenzwerten 454` und 456` annehmen, z.B. einem oberen und einem unteren Spannungspegel. Diese beiden Grenzwerte entsprechend den Endanschläge 354 und 356, wenn diese an ihrem jeweiligen Ende angebracht sind, sodass der maximale Verstellbereich gewählt werden kann. Dem (maximalen) Verstellbereich 460 entspricht ein Signalbereich 460`.
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Es sei erwähnt, dass der mechanische Aufbau der Bedieneinheit 410 mit demjenigen der Bedieneinheit 310 identisch sein kann; ein Unterschied besteht in der Art, wie der aktuelle Wert innerhalb des Verstellbereichs 460 bzw. des Signalbereichs 460' in der Steuerungseinheit in eine Steuer- oder Regelunktion umgesetzt wird. Ebenso unterscheidet sich dann eine Beschriftung der Bedieneinheit.
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Der Verstellbereich 460 kann nun in mehrere Teilbereiche unterteilt sein, hier z.B. drei Teilbereiche 462, 464 und 466. Entsprechend ist auch der Signalbereich 460' in drei Teilbereiche 462', 464' und 466' unterteilt. Der aktuelle mittels des Bedienelements eingestellte Wert 468 (Stellung des Potentiometers) entspricht dem aktuellen Wert 468' im Signal 412.
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Dabei dienen die Teilbereiche 462 und 466 an bzw. nahe an den Endanschlägen als Umschaltbereiche; diese beiden Teilbereiche können sehr klein sein; ggf. kann auch nur der Wert direkt am Endanschlag als Umschaltbereich dienen. Dementsprechend entspricht der Teilbereich 364 fast dem gesamten Verstellbereich 460.
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Der Teilbereich 464 bzw. fast der gesamte Verstellbereich 460 stellt damit sowohl den gesamten Sollwertbereich der Positionsregelung als auch den Sollwertbereich der Kraftregelung dar. Der Funktion „Active Float“ ist z.B. der Teilbereich 466 zugeordnet (der dann aber zudem als Umschaltbereich dienen kann).
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Auf Kraftregelung wird geschaltet durch Bewegen des Potentiometers in den Umschaltbereich bzw. Teilbereich 466 und anschließendem Verlassen des Umschaltbereichs bzw. Teilbereichs 466 innerhalb einer gewissen Zeitspanne (würde dieser Teilbereich nicht innerhalb dieser Zeitspanne Verlassen, würde „Active Float“ aktiviert). Durch die Lage des Umschaltbereichs 466 am unteren Endanschlag ist der Umschaltvorgang abgesichert (keine unkontrollierte Bewegung), da sich das Anbaugerät auf dem Boden befindet. Wie bei der Variante gemäß 3 kann ebenfalls die Softwarefunktionalität für die Mischregelung verwendet werden.
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Wird das Potentiometer im Umschaltpunkt nicht bewegt, ändert sich die Regelfunktion nicht. Der Umschaltvorgang kann wieder begonnen werden, nachdem das Potentiometer aus dem Umschaltbereich bewegt wurde. Analog zum Umschalten bzw. Wechseln von Positionsregelung auf Kraftregelung wird durch den Umschaltbereich 462 von Kraftregelung auf Positionsregelung geschaltet.
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Die Teilbereiche 462 und 466 können auf der Bedieneinheit entsprechend beschriftet sein, z.B. mit „Umschalten auf Positionsregelung“ und „Active Float + Umschalten auf Kraftregelung“. Der Teilbereich 464 kann zudem mit einer Skala versehen sein, um einen Anhaltspunkt für die Sollwerte (zumindest maximalem und minimalem, einstellbarem Sollwert) bereitzustellen. Ebenso kann der Teilbereich 464 mit „Positionsregelung / Kraftregelung“ beschriftet sein.
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Im Gegensatz zur Variante gemäß 3 kann hier in Kraftregelung ausgehoben werden, da der gesamte Bereich für Kraftsollwerte abgebildet ist. In dieser Bedienart kann nämlich insbesondere vorgesehen sein, dass keine Bereichsumschaltung von Kraft-/Mischregelung (Verwendung des Kraftmessbolzens für das Sensorsignal) auf Positionsregelung (Verwendung des Positionssensors für das Sensorsignal) erfolgt. Somit ist das Sensorsignal stetig und die Regelung braucht hier nicht im Umschaltbereich gesperrt zu werden, um ein Sprungverhalten des Hubwerkes abzufangen. Wenn das Gewicht des Anbaugeräts durch den Kraftsollwert überschritten wird, würde das Hubwerk sofort maximal ausheben, da die Regeldifferenz durch Ausheben nicht mehr ausgeglichen werden kann. Um dies zu verhindern, kann zusätzlich die Aushubhöhe in Kraftregelung durch das Potentiometer begrenzt werden. Wird das Potentiometer weiter nach oben gedreht, erhöht sich die maximale Höhe, wodurch sicheres Ausheben gewährleistet ist. Somit begrenzt der (obere) Endanschlag immer die Hubhöhe.
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Der Arbeitspunkt kann ebenfalls mittels eines der Endanschläge eingestellt werden. Entsperrt kann wie bei der Variante gemäß 3 werden. Nach dem Entsperren liegt z.B. immer Positionsregelung vor. Die Senkgeschwindigkeit wird durch die Potentiometerbewegung vorgegeben. In Positionsregelung kann die Schwingungsdämpfung bei der Variante gemäß 3 durch Verweilen im oberen Bereich aktiviert werden, und durch erneute Potentiometerbewegung deaktiviert werden.
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Ist die LED 390 aus, befindet sich das System in Positionsregelung. In Kraftregelung blinkt die LED mit z.B. 0,5 Hz. Bei Umschaltvorgängen blinkt die LED z.B. mit 4Hz. Wie bei der Variante gemäß 3 zeigt die LED nach dem Traktorstart z.B. durch Dauerleuchten an, dass das System gesperrt ist, und durch Blinkcodes werden Fehler signalisiert.
