DE4232067A1 - Automatische stein-ueberlastsicherung - Google Patents
Automatische stein-ueberlastsicherungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine automatische Stein-Überlast
sicherung, insbesondere für ein- oder mehrscharige
Pflüge, beispielsweise einen Dreh- oder Wendepflug, mit
mindestens einem Pflugkörper bzw. einem Pflugkörperpaar.
Derartige automatische Stein-Überlastsicherungen, die je
dem Pflugkörper oder jedem Pflugkörperpaar (bei Dreh- oder
Wendepflügen) individuell zugeordnet werden, sollten
folgende Forderungen erfüllen: (i) Die Kraft, mit der je
der Pflugkörper während des Pflügens in der Arbeitsposi
tion im Boden gehalten wird, soll nicht größer als not
wendig sein; (ii) diese Kraft soll etwas größer als der
größte, irgendwann während des Pflügens zu erwartende Bo
denwiderstand sein, so daß jeder aktive Pflugkörper
gleichmäßig in Pflugposition in der Erde gehalten wird;
(iii) wenn ein Pflugkörper auf einen Stein trifft oder in
anderer Weise eine Überlastung eintritt, soll der Pflug
körper so leicht als möglich über den Stein gleiten und
dabei ungefähr der Kontur des Steins folgen, wonach der
Pflugkörper in die Arbeitsposition zurückkehren soll, so
bald er den Stein passiert hat bzw. die Überlastung abge
baut ist; (iv) wenn von mehreren ein Pflugkörper auf
einen Stein trifft, sollte der zuvor beschriebene Siche
rungsablauf weder die anderen Pflugkörper noch den übri
gen Pflugaufbau beeinflussen; dies auch aufgrund der Tat
sache, daß der durch einen Stein beeinflußte Pflugkörper
mit nicht zu größer Kraft gehalten wird.
Zum Stand der Technik sei hier die norwegische Patent
schrift 1 34 354 genannt.
Darin wird ein mit einem Federmechanismus ausgestatteter
Grindel offenbart, der es ermöglicht, daß der Pflugkörper
automatisch nach oben schwingt, sobald er auf ein Hinder
nis im Erdreich trifft. Dieser bekannte Grindel zeichnet
sich durch ein besonderes Gelenk aus, das Bewegungen des
Pflugkörpers auch in seitliche und andere zwischen der
horizontalen und der vertikalen Ebene liegende Richtungen
erlaubt. Dieses Gelenk kann aus zwei durch den Federme
chanismus gegeneinander gehaltenen Teilen bestehen, die
gegeneinander verschwenkt werden können, wobei die Fe
der(n) so vorgespannt ist (sind), daß die Gelenkteile
satt aneinanderliegen, solange der Pflugkörper in norma
lem Erdreich arbeitet.
Bei einem Ausführungsbeispiel des Gegenstands des norwe
gischen Patents 1 34 354 wird die notwendige Vorspannkraft
mit einer Blattfeder erzeugt.
Bei einer anderen bekannten Lösung wird diese Blattfeder
durch einen hydraulischen Zylinder ersetzt. Darüber hin
aus existieren weitere Vorschläge, die auf verschiedenen
Prinzipien der Kraftübertragung und Kraftüber
tragungsmittel basieren.
Ein allen Lösungen gemeinsamer Nachteil ist, daß es um
ständlich und zeitraubend ist, die auf den Pflugkörper
wirkende Gegenkraft zu ändern. Der Ausdruck "Pflugkörper",
umfaßt im vorliegenden Zusammenhang auch Pflugkörper
paare, wie sie bei Dreh- oder Wendepflügen benutzt werden
und die auf einem gemeinsamen Grindel befestigt sind, wo
bei ein Pflugkörper jedes Paares die aktive Pflugposition
einnimmt, während der andere Pflugkörper eine inaktive
Bereitschaftsposition innehat; für derartige Pflugkörper
paare genügt es, daß eine automatische Stein- und Über
lastsicherung dem gemeinsamen Grindel zugeordnet ist,
z. B. eine Sicherung für jeden Einzelpflugkörper oder für
jedes Paar Dreh- oder Wendepflugkörper.
Bei den bekannten Geräten der hier einschlägigen Art ist
es darüber hinaus sogar noch schwieriger, die Kraftken
nung zu variieren, d. h. die Änderung der Kraft, mit der
der Pflugkörper zurückgehalten wird, wenn er auf einen
Stein trifft und nach oben gedrückt wird.
Keine der bisher bekannten Lösungen ermöglicht eine auto
matische Anpassung dieser Gegenkraft unter sich während
des Pflügens ändernden Erdreichbedingungen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Mängel, Nachteile und
Anwendungsgrenzen bekannter Stein-Überlastsicherungen für
Pflüge zu beseitigen, und insbesondere eine Überlastsi
cherung zu schaffen, die sich automatisch den jeweiligen
Erdreichbedingungen anpaßt, so daß die Bedienungsperson
nicht an Einstellungen und Anpassungen zu denken braucht.
Dabei soll die Überlastsicherung die eingangs erwähnten
Grundforderungen erfüllen, so daß sichergestellt ist, daß
jeder Pflugkörper während des Pflügens in einer gleichmä
ßigen Arbeitsposition im Boden gehalten wird, d. h. mit
einer Kraft, die nur geringfügig größer als der maximale
Bodenwiderstand ist, mit dem während der gerade bestehen
den Pflügbedingungen zu rechnen ist und der insbesondere
durch die Art des zu bearbeitenden Bodens bestimmt wird.
Sobald ein Pflugkörper auf einen Stein im Boden trifft
oder sobald die auf den Pflugkörper einwirkende Last zu
groß wird, soll die Erfindung sicherstellen, daß der
Pflugkörper ausweicht und, sofern notwendig, aus dem Bo
den nach oben schwingt. Die Kraft, mit der der Pflugkör
per zurückgehalten wird, soll in den verschiedenen Pflug
körperpositionen gesteuert werden. Sobald der Stein oder
ein anderes Hindernis passiert worden ist, soll der
Pflugkörper automatisch zurück in die normale Pflügposi
tion gedrückt werden.
Speziell soll mit der Erfindung sichergestellt werden,
daß die für das Ausweichen des Pflugkörpers notwendige
Kraft in Abhängigkeit von der Härte des Erdreichs gesteu
ert wird.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit den
im Hauptanspruch angegebenen Merkmalen gelöst.
Die erfindungsgemäße Sicherung besitzt folgende we
sentliche Vorteile: (i) zeitraubendes Anpassen und Ein
stellen wird vermieden; (ii) der erfindungsgemäße Pflug
arbeitet gleichmäßiger als bisher bekannte; (iii) das
Pflugergebnis ist besser; (iv) die Pfluggeschwindigkeit
kann erhöht werden; (v) die einzelnen Pflugteile besitzen
längere Standzeiten. Dies alles zusammen führt zu einer
besseren Betriebswirtschaftlichkeit.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind sche
matisch in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und
werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Stein-Ober
lastsicherung, wobei ein Pflugkörper in zwei un
terschiedlichen Positionen dargestellt ist, näm
lich in einer Arbeits- oder Pflügposition in
durchgezogenen Linien und in einer teilweise
nach oben geschwenkten, einem Stein ausweichen
den Position in gestrichelten Linien; zugehörige
elektrische und elektronische Einrichtungen sind
als Blockdiagramm dargestellt;
Fig. 2A zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Stein
Überlastsicherung in einer der Fig. 1 entsprechenden
Seitenansicht;
Fig. 2B ein drittes Ausführungsbeispiel der Stein-Über
lastsicherung in etwas abgewandelter Ausführung
des Gegenstandes nach Fig. 2A, ebenfalls in Sei
tenansicht; und
Fig. 3 ein viertes Ausführungsbeispiel, ebenfalls in
Seitenansicht.
In den Zeichnungen sind für gleiche Teile dieselben Be
zugsziffern und für konstruktiv und/oder funktionell
ähnliche Teile ähnliche Bezugsziffern verwendet worden,
z. B. 10, 10a, 10b, 10c.
Gemäß Fig. 1 trägt ein rohrförmiger Grindel 1 in Zugrich
tung gesehen hinten einen Pflugkörper 1′, im Falle eines
Dreh- oder Wendepfluges ein Pflugkörper eines Pflugkör
perpaares (der andere, gerade nicht im Einsatz befindli
che Pflugkörper ist nicht dargestellt).
An seinem vorderen Ende trägt der Grindel ein Gelenk, das
eine Drehbewegung der Grindel 1 und demzufolge des Pflug
körpers 1, zumindest in der Vertikalebene zuläßt.
Im Grundaufbau kann dieses Gelenk 2 dem im norwegischen
Patent 1 34 354 offenbarten entsprechen; es ermöglicht so
mit Schwenkbewegungen des Grindels/Pflugkörpers 1, 1′
auch in seitlichen Richtungen sowie anderen zwischen ver
tikalen und horizontalen Ebenen liegenden. Dazu kann das
Gelenk 2 z. B. vier Kugeln 3′ auf einer Konsole 3 aufwei
sen, die zusammen mit den Kugeln 3′ ein Gelenkteil bil
det, wobei die Kugeln 3′ in entsprechende Kugellager ein
greifen können, die in einem vorderen Flansch 1′′ der
Grindel 1 eingearbeitet sind, so daß dieser Flansch 1′′
mit den Kugelwiderlagern den anderen Gelenkteil bildet.
Das Gelenk 2 kann jedoch auch völlig anders gestaltet
sein, solange es Schwenkbewegungen des Grin
dels/Pflugkörpers zumindest in der Vertikalebene erlaubt.
Die einen Teil des Gelenks 2 bildende Konsole 3 ist an
einem nicht dargestellten Pflugrahmen derart befestigt,
daß sie ihre im wesentlichen vertikale Ausrichtung unab
hängig von der jeweiligen Stellung des Grin
dels/Pflugrahmens 1, 1′ beibehält, wie sich auch aus
einem Vergleich der durchgezogen und gestrichelt
dargestellten Positionen der hier angesprochenen Teile
ergibt.
Mit der Konsole 3 ist ein Zuganker 4 verbunden, der sich
bei normaler Pflügstellung des Grindels 1 und des Pflug
körpers 1′ zentrisch durch den rohrförmigen Grindel 1 er
streckt. Ein ähnlicher Zuganker mit einem entsprechenden
Anlenkpunkt an der Konsole 3 ist aus dem genannten norwe
gischen Patent bekannt.
Am hinteren Ende des Grindels 1 befindet sich ein koaxial
mit diesem verbundener Hydraulikzylinder 5 mit einem Kol
ben 5′ und einer Kolbenstange 5′′. Das vordere Ende der
Kolbenstange 5′′ ist mit dem hinteren Ende des Zugankers 4
über ein Gelenk 6 verbunden.
Eine Kammer 7 des Zylinders - hier die kolbenstangen
seitige; die abgewandte ist mit 7′ bezeichnet - wird von
einem Druckbehälter aus mit Hydrauliköl beaufschlagt. Der
Öldruck wird über ein Steuerventil 9 eingestellt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wirkt der Kolben
5′ mit einem Sensor 10 zusammen, der die Stellung des
Kolbens 5′ - möglicherweise auch die der Kolbenstange
5′′ - innerhalb des Zylinders feststellt.
Der Sensor 10 liefert über ein Digitalfilter 11 ständig
Kontroll- bzw. Steuersignale in Abhängigkeit von der je
weiligen Stellung des Kolbens 5′ an einen Mikroprozessor
12, der seinerseits entweder direkt oder über ein ge
eignetes Steuergerät 13 Steuersignale an das Druckventil
9 gibt.
Die erfindungsgemäße, automatische Stein-Überlastsiche
rung in der Ausführung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt:
In der kolbenstangenseitigen Zylinderkammer 7 wird stän
dig ein hydraulischer Druck aufrechterhalten, der be
wirkt, daß der Grindel 1 mit dem Pflugkörper 1′ in der
Pflügposition gehalten wird.
Während des Pflügens registriert der Sensor 10 sich än
dernde Widerstände im Boden 14 aufgrund der sich dadurch
ändernden Kolbenstellungen im Zylinder 5.
Sobald die Änderungen zu groß werden, d. h. einen vorbe
stimmten Wert überschreiten, steigt der Hydraulikdruck in
der Zylinderkammer 7 so weit an, daß die Lageänderung
wieder innerhalb der vorbestimmten Grenzen bleibt. Ande
rerseits wird der Druck in der Zylinderkammer 7 dann ab
gesenkt, wenn die Lageänderung zu klein ist, d. h. gerin
ger als eine vorgegebene Minimaländerung, und zwar so
weit, daß die Änderung wieder dem gewünschten Wert ent
spricht.
Wenn die Auslenkung des Sensors 10 einen zuvor festgeleg
ten Wert übersteigt, ist dies gewöhnlich gleichbedeutend
mit der Tatsache, daß der Pflugkörper 1′ auf einen Stein
15 oder ein anderes Hindernis im Boden 14 getroffen ist.
Dann wird der Druck in der kolbenstangenseitigen Zylin
derkammer 7 in Abhängigkeit von der Kolbenlage gesteuert,
so daß der gewünschte Kraftverlauf erreicht wird.
Sobald die Bewegung des Kolbens 5 bzw. seine Bewegungsge
schwindigkeit Null wird, bedeutet dies, daß der Pflugkör
per 1′ den obersten Punkt des Steins 15 oder eines ande
ren Hindernisses passiert, und der Druck in der Zylinder
kammer 7 wird dann wieder auf den Wert angehoben, der
herrschte, bevor der Pflugkörper 1′ den Stein 15 oder ein
anderes Hindernis traf, so daß der Pflugkörper 1′ so
schnell als möglich in die normale Pflügposition zurück
gebracht wird.
Der Mikroprozessor 12 nimmt die bei ihm über das Digi
talfilter 11 eingehenden Signale des Ladesensors 10 auf,
verarbeitet sie und erzeugt auf dieser Basis Steuersi
gnale für das Druckventil 9. Der gesamte Vorgang wird
über ein Programm gesteuert, das speziell für diese Auf
gabe ausgearbeitet und dem Mikroprozessor 12 eingegeben
wird.
In Fig. 2A ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfin
dung dargestellt.
Dieses Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in
Fig. 1 gezeigten im wesentlichen dadurch, daß die der
Kolbenstange 5′′ abgewandte Zylinderkammer 7a′ geschlossen
und mit Luft gefüllt ist, und dadurch, daß ein den Druck
in der Kammer 7a′ registrierender Drucksensor 10a an
stelle des Lagesensors 10 verwendet wird.
Bei einem dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2B ist
in Abänderung des Beispiels nach Fig. 2A die Zylinderkam
mer 7b′ nicht mit Luft sondern mit Öl gefüllt und steht
mit einem Sammler oder Akku 16 in Verbindung.
Beim zweiten und dritten Ausführungsbeispiel wird der
Druck in der Luftkammer 7a′ bzw. der Ölkammer 7b′ mittels
des Drucksensors 10a bzw. 10b registriert. Diese Luft-
bzw. Öldruckwerte in der Kammer 7a′ bzw. 7b′ hängen di
rekt von der Pflugstellung ab, so daß die jeweils erfor
derliche Anpassung grundsätzlich auf dieselbe Weise er
folgt, wie sie im Zusammenhang mit der Erläuterung der
Fig. 1 zuvor beschrieben wurde.
In Fig. 3 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer
Stein-Überlastsicherung dargestellt.
Wie bei den Beispielen gemäß den Fig. 2A und 2B wird beim
Vorschlag gemäß Fig. 3 ein Drucksensor 10c anstelle des
im Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterten Lagesensors 10
verwendet, jedoch ist der Drucksensor 10c nunmehr der
kolbenstangenseitigen Zylinderkammer 7c zugeordnet, so
daß der Druck nun in derselben Kammer 7c gemessen wird,
in der er gesteuert und gegebenenfalls angepaßt wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 kann die
Steuerung derart durchgeführt werden, daß das Drucksteu
erventil 9 normalerweise geschlossen ist. Sobald der
Pflugkörper 1′ auf unterschiedlichen Widerstand im Boden
trifft, wird er sich relativ zum Pflugrahmen bewegen und
die Bewegungen auf den Kolben 5′ übertragen, so daß
Druckschwankungen in den Zylinderkammern 7c, 7c′ hervor
gerufen werden. Diese Druckschwankungen sind direkt ab
hängig von den Bewegungen des Pflugkörpers 1′ relativ zum
Pflugrahmen.
Der Ausgleich kann grundsätzlich in nahezu derselben
Weise wie zuvor beschrieben durchgeführt werden. Sobald
die Druckänderungen zu groß werden, wird etwas Öl in die
kolbenstangenseitige Zylinderkammer gedrückt. Sobald die
Druckänderungen zu klein sind, d. h. unter einen vorbe
stimmten Minimalwert sinken, wird Öl aus der Kammer 7c
abgelassen, so daß der Druck abfällt.
Sobald der Pflugkörper 1′ auf einen Stein trifft, d. h.
sobald der Druck in der Kammer 7c während kurzer Zeit
einen vorbestimmten Wert übersteigt, der z. B. 20% größer
als der noch kurz zuvor geherrschte ist, öffnet sich das
Ventil 9. Während der Pflugkörper 1′ über den Stein glei
tet, wird Öl durch das Drucksteuerventil 9 herausge
drückt. Das Öffnen des Ventils paßt sich jederzeit derart
an, daß der Druckverlauf wie gewünscht erfolgt. Sobald
der Pflugkörper die Spitze des Steins erreicht hat, wird
kein Öl mehr aus der Kammer gedrückt und der Druck fällt
auf Atmosphärendruck ab. Sobald der Druck unter einen be
stimmten Grenzwert fällt, wird Öl wieder in das System
eingegeben, so daß der Druck in gewünschter Weise an
steigt, bis er den Wert erreicht hat, der herrschte, be
vor der Pflugkörper 1′ auf den Stein traf.
Claims (11)
1. Automatische Stein-Überlastsicherung, insbesondere
für ein- oder mehrscharige Pflüge mit
- - mindestens einem Pflugkörper (1′) bzw. einem Pflugkörperpaar an einem gelenkig (2) am Pflug rahmen befestigten Grindel (1),
- - druckmittelbetätigte, auf das Gelenk (2) einwir kende Vorspannmittel (4, 5, 6),
- - einer sensorabhängigen (10; 10a; 10b; 10c) Druck steuerung (8, 9).
2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
daß ein mit einem Zuganker (4) verbundener, am Grin
del (1) befestigter Zylinder (5) die Gelenkvorspann
kraft in Abhängigkeit von der Relativstellung des
Pflugkörpers (1′) zum Pflugrahmen bodenwider
standsabhängig steuert.
3. Sicherung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Größe der Vorspannkraft umgekehrt
proportional zum Bodenwiderstand gesteuert wird.
4. Sicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß über ein Steuer
ventil (9), einen Sensor (10; 10a; 10b; 10c) und einen
Mikroprozessor (12) die über einen Zuganker (4) von
der Kolbenstange (5′′) des Zylinders (5) auf das Ge
lenk (2) übertragene Vorspannkraft ständig derart an
gepaßt wird, daß die Relativbewegungen des Pflugkör
pers (1′) zum Pflugrahmen als Reaktion auf unter
schiedliche Bodenwiderstände minimiert werden, im
Falle eines einen vorbestimmten Widerstandswert über
schreitenden Bodenhindernisses jedoch soweit redu
ziert werden, daß eine Ausweichbewegung möglich ist.
5. Sicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 4, kennzeichnet durch einen Lagesensor (10).
6. Sicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 4, gekennzeichnet durch einen Drucksensor
(10a; 10b; 10c), der einer der beidseitig des Kolbens
(5′) gelegenen Kammern des Hydraulikzylinders (5) zu
geordnet ist.
7. Sicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die der Kolben
stange abgewandte Zylinderkammer (7a′) des Zylinders
(5) geschlossen und luftgefüllt und mit dem Drucksen
sor (10a) verbunden ist.
8. Sicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die der Kolben
stange abgewandte Zylinderkammer (7b′) ölgefüllt und
mit dem Drucksensor (10b) verbunden ist.
9. Sicherung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die ölgefüllte Kammer (7b′) an einen mit dem
Drucksensor (10b) verbundenen Akku (16) angeschlossen
ist.
10. Sicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4
bis 9, gekennzeichnet durch ein Digitalfilter (11)
zwischen dem Sensor (10; 10a; 10b; 10c) und dem Mikro
prozessor (12).
11. Sicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4
bis 10, gekennzeichnet durch ein Steuergerät (13)
zwischen dem Mikroprozessor (12) und dem Druck
steuerventil (9).
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