NL1030219C2 - Inrichting voor het automatisch regelen van de werkbreedte van een ploeg. - Google Patents

Description

INRICHTING VOOR HET AUTOMATISCH REGELEN VAN DE WERKBREEDTE VAN EEN PLOEG.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het automatisch regelen van de werkbreedte van een ploeg. Bij deze inrichting wordt gebruik gemaakt van een antenne. De antenne is een onderdeel van een GPS positiebepalingssysteem. De antenne is bedoeld voor het ontvangen van signalen van één of meerdere GPS-satellieten. Aan 5 de hand van deze signalen kan een microprocessor de momentane positie van de antenne berekenen en vergelijken met een vooraf ingestelde gewenste positie. Wanneer de werkelijke positie niet overeenkomt met de gewenste positie kan de microprocessor een commando geven aan één of meerdere actuatoren die de werkbreedte van de ploeg kunnen veranderen.

10

Dergelijke inrichtingen zijn op zich bekend. Een nadeel van bekende inrichtingen is dat de nauwkeurigheid te wensen overlaat.

Het is een doel van deze uitvinding een inrichting te verschaffen met een hogere 15 nauwkeurigheid dan bestaande inrichtingen.

Figuur 1 toont schematisch een bovenaanzicht van een ploeg 1 met een centraal verstelbare werkbreedte. De ploegkop 2 is door middel van twee trekstangen 3 en één topstang 4 met de achterbrug van de trekker 5 verbonden. De trekstangen en de topstang 20 zijn aan de uiteinden voorzien van kogelgewrichten 6. Door deze verbinding tussen trekker en ploeg kan de ploeg in bovenaanzicht in zijwaartse richting scharnieren t.o.v. de trekker. Aan de ploegkop 2 is door middel van een schuifstuk 7 een framebalk 8 bevestigd. De hoek tussen de ploegkop en de framebalk is afhankelijk van de lengte van de koppelstang 9. De koppelstang 9 kan uitgevoerd zijn als schroefspindel of als 25 hydraulische cilinder. Aan de framebalk in figuur 1 zijn twee ploegelementen gekoppeld, een voorste ploegelement 10 en een achterste ploegelement 11. Elk ploegelement is voorzien van een console 12 welke schamierbaar met de framebalk verbonden is. De consoles 12 zijn met elkaar verbonden door een stuurstang 13. De hoek tussen de consoles en de framebalk kan worden versteld door middel van de 30 ploegbreedtestelcilinder 14 welke met één uiteinde met de stuurstang verbonden is en met een ander uiteinde aan de ploegkop of de framebalk of beide. Een ploegelement is 1030219- 2 meestal opgebouwd uit een ploegbalk 15, een ploeglichaam 16, een zoolplaat 17, een ploegschaar 18 en een ploegrister 19. De ploeg is verder voorzien van een GPS-antenne 20. Omwille van de eenvoud is de ploeg in figuur 1 weergegeven als rondgaande ploeg. De uitvinding is ook goed toepasbaar op een wentelploeg en een zwenkploeg.

5 De nominale werkbreedte van een ploeg is het product van het aantal ploegelementen en de afstand tussen de ploegelementen i\. Voor een gegeven ploeg is de afstand ti afhankelijk van de instelling van de ploegbreedtestelcilinder. De lengte van de ploegbreedtestelcilinder is positief gecorreleerd aan de nominale werkbreedte. De werkelijke ploegbreedte kan afwijken van de nominale ploegbreedte zoals hierna 10 wordt uitgelegd.

Tijdens het ploegen wordt een deel van de kracht die de grond op het ploegelement uitoefent via de zoolplaat op de zijkant van de ploegvoor overgedragen. De zoolplaat is zodanig gedimensioneerd dat deze zich bij een goed afgestelde ploeg precies of nagenoeg precies evenwijdig aan de rijrichting R langs de kant van de 15 ploegvoor beweegt. Van deze eigenschap wordt gebruik gemaakt bij de afstelling van de werkbreedte van het voorste ploegelement. De werkbreedte van het voorste ploegelement hoort gelijk te zijn aan de afstand tussen de ploegelementen h. Voor het verstellen van de ploegbreedte van het voorste ploegelement wordt de framebalk met het schuifstuk langs de ploegkop geschoven met behulp van een spindel of een 20 hydraulische cilinder. Omwille van de eenvoud zijn deze verstelinrichtingen niet weergegeven in figuur 1.

Er zijn twee belangrijke redenen voor de bestuurder om de werkbreedte van de ploeg te verstellen: - om evenwijdig aan en op juiste afstand van een perceelgrens te kunnen eindigen; 25 - om een kromme voor recht te maken.

Wanneer de perceelgrens evenwijdig ligt aan de ploegvoor, maar de afstand van de ploegvoor tot die perceelgrens geen veelvoud is van de ingestelde werkbreedte, is het nodig om voor het bereiken van de perceelgrens de werkbreedte aan te passen. Wanneer 30 de perceelgrens niet evenwijdig loopt aan de ploegvoor is nodig om tijdens het ploegen de werkbreedte aan te passea

Als gevolg van variatie van de verhouding tussen de kracht die de grond op de ploegristers uitoefent en de weerstand tegen indrukking van de grond aan de zijkant van de ploegvoor komt het voor dat de indrukking van de grond door de zoolplaten tijdens 1 03 0219? 3 een werkgang varieert. Dit gebeurt bijvoorbeeld bij de overgang tussen licht en zware grond. Naarmate de grond zwaarder wordt en daarmee de druk op het ploegrister toeneemt, neemt ook de indrukking van de zijkant van de ploegvoor toe. Als gevolg hiervan zwenkt de ploeg zoals weergegeven in figuur 1 uit in de richting van het 5 ongeploegde. De hiermee samenhangende onbedoelde toename van de werkbreedte van de ploeg is nagenoeg volledig het gevolg van een toename van de werkbreedte van het voorste ploegelement.

Het uitzwenken van de ploeg is hinderlijk wanneer men een rechte ploegvoor nastreeft, bijvoorbeeld bij percelen met een rechte perceelgrens. Het uitzwenken van de 10 ploeg heeft ook gevolgen voor de positie van het denkbeeldige trekpunt. Het denkbeeldige trekpunt wordt gedefinieerd door het snijpunt van de krachtlijnen door de trekstangen. Een verandering van de positie van het denkbeeldige trekpunt kan nadelige gevolgen hebben voor de koersvastheid van de trekker/ploeg combinatie.

15 De ploeg biedt drie alternatieven aan de bestuurder om te voorkomen dat de ploegbreedte toeneemt: a. Het verschuiven van het schuifstuk over de ploegkop in de richting van het geploegde met behulp van een schroefspindel of een hydraulische cilinder.

20 b. Het verkleinen van de hoek tussen de ploegkop en de framebalk door het verkleinen van de lengte van de koppelstang.

c. Het verkleinen van de ploegbreedte, door het verkorten van de ploegbreedtestelcilinder.

Uit theoretisch oogpunt is alternatief b. het meest aantrekkelijk omdat hierdoor alleen de 25 werkbreedte van het voorste ploegelement verminderd wordt en de trekstangen nagenoeg weer in de oorspronkelijke stand terug keren. Hierdoor neemt ook het denkbeeldige trekpunt bij benadering weer zijn oorspronkelijke positie in. Een | regeltechnisch nadeel van deze verstelmethode is dat de ploeg zeer gevoelig reageert op een hoekverandering tussen de ploegkop en de framebalk.

30 Bij alternatief a. wordt de toename van de werkbreedte opgeheven door het verminderen van de werkbreedte van het voorste ploegelement. De verschuiving van het schuifstuk heeft hoegenaamd geen effect op de stand van de trekstangen.

Alternatief c. is uit theoretisch oogpunt het minst aantrekkelijke alternatief. De vergroting van de werkbreedte als gevolg van de toename van de werkbreedte van het 1 ü3 021.8a “ ------- --- - - - - 4 voorste ploegelement wordt bij dit alternatief gecompenseerd door een even grote vermindering van de werkbreedte van alle ploegelementen. De werkbreedte van het voorste ploegelement blijft dus groter dan dat van de andere ploegelementen. Bij dit alternatief keren de trekstangen net zoals bij alternatief a. niet terug in de 5 oorspronkelijke positie.

Technisch is het mogelijk een GPS-gestuurde ploeg te ontwerpen die zowel middelen omvat voor het meten en aanpassen van de werkbreedte van het voorste ploegelement en middelen voor het meten en aanpassen van de totale werkbreedte aan 10 de vorm en afmetingen van het te ploegen perceel. Wanneer de GPS-besturing voldoende nauwkeurig is kan men echter onder praktijkomstandigheden volstaan met middelen voor het besturen van de totale werkbreedte van de ploeg. Bij een voldoende nauwkeurige GPS-besturing blijft de verandering van de werkbreedte van het eerste ploeglichaam onder invloed van variërende grondeigenschappen binnen acceptabele 15 grenzen.

Bij de GPS-besturing van de ploeg wordt verondersteld dat het te ploegen perceel voorzien is van een voorgeprogrammeerd denkbeeldig lijnenpatroon L dat door een daarvoor aangewezen punt op de ploeg gevolgd moeten worden. De coördinaten 20 van de punten waaruit deze denkbeeldige lijnen zijn opgebouwd kunnen bijvoorbeeld ontworpen zijn d.m.v. een geometrische bewerking van een digitale kaart van het te ploegen perceel. De afstand tussen de denkbeeldige lijnen is gelijk aan de gewenste werkbreedte van de ploeg. De denkbeeldige lijnen kunnen parallel lopen, di- of convergeren, recht of krom zijn.

25 De ploeg is uitgerust met een GPS-antenne die zodanig geplaatst is dat geen hinder ondervonden wordt van enig deel van de trekker of de ploeg bij het ontvangen van de satellietsignalen. De ploeg of trekker is voorts uitgerust met een processor die de werkelijke positie van de ploeg vergelijkt met de gewenste positie. Zonodig geeft de processor een commando aan de ploeg om de werkbreedte te vergroten of te verkleinen. 30 Van bijzonder belang is de plaats waar de GPS-antenne bevestigd is. In de uitvoering van de inrichting volgens de uitvinding is de GPS-antenne bevestigd aan één van de ploegelementen. Bij voorkeur is de GPS-antenne bevestigd aan de console van het achterste ploegelement omdat dit element een grotere zijdelingse beweging maakt 1030219" 5 bij het verstellen van de werkbreedte of bij het uitzwenken van de ploeg dan de overige ploegelementen.

Van bijzonder belang is verder de positie van de GPS-antenne ten opzichte van het scharnierpunt van het ploegelement. In de uitvoering volgens de uitvinding is de 5 GPS-antenne in een ruimte geplaatst die in bovenaanzicht aan de achterkant begrensd wordt door een lijn die haaks op de rijrichting staat en die het scharnierpunt van de console waarop de GPS-antenne geplaatst is snijdt. Als gevolg van het positioneren van de GPS-antenne op de console van een ploeglichaam en, in de rijrichting gezien, voor het scharnierpunt waarmee de console aan de ffamebalk is bevestigd, ontstaat een 10 zogenaamde mechanische terugkoppeling in de regeling van de werkbreedte van de ploeg.

Een uitvoering van een inrichting volgens de uitvinding zal hierna nader verduidelijkt worden.

15 De momentane werkbreedte van de ploeg is correct wanneer het hart van de GPS-antenne op de denkbeeldige referentielijn ligt. Stel nu dat de koers van de ploeg afwijkt van de gewenste referentielijn, bijvoorbeeld in de richting van het ongeploegde. Wanneer de grootte van de afwijking een bepaalde, vooraf ingestelde waarde overschrijdt, geeft de microprocessor een commando aan het hydraulisch systeem om 20 de ploegbreedtestelcilinder die de stuurstang bediend in te trekken. De vooraf ingestelde waarde wordt de drempelwaarde van de afwijking genoemd. Als gevolg van deze actie draait het ploeglichaam ten opzichte van de framebalk in de richting van de wijzers van de klok. Deze richtingsverandering zorgt ervoor dat het ploeglichaam zich zijdelings in de grond verplaatst ten opzichte van de rijrichting. Deze zijdelingse verplaatsing stopt 25 zodra de zoolplaat weer in, of bijna in de rijrichting staat. Er is dan sprake van een nieuwe evenwichtsituatie. Tijdens het draaien van het ploeglichaam draait ook de GPS-antenne om het scharnierpunt op de framebalk in de richting van de denkbeeldige referentielijn. Zodra de afwijking van de GPS-antenne ten opzichte van de referentielijn in absolute zin kleiner is dan de drempelwaarde stopt de microprocessor met het 30 activeren van de ploegbreedtstelcilinder. Op dat moment is de ploeg nog bezig met het innemen van de nieuwe evenwichtsituatie. Als gevolg van de plaatsing van de GPS-antenne anticipeert de regeling op het nieuw in te stellen evenwicht. De verandering van de instelling van de ploegbreedte stopt voordat de ploeg de nieuwe evenwichtsituatie 1030219- 6 ingenomen heeft. Hiermee wordt de kans op, of de mate van oversturing en slingeren tot een minimum beperkt.

De plaatsing van de GPS-antenne volgens de vinding is geen voorwaarde voor het kunnen sturen van de ploeg met behulp van GPS, maar het is wel een eenvoudige 5 techniek om tot een nauwkeurige regeling van de ploegbreedte te komen.

t 0302 19-

Claims (4)

1. Inrichting voor het meten en regelen van de werkbreedte van een ploeg, welke inrichting voorzien is van een GPS-antenne voor het bepalen van de 5 momentane positie van een punt op de ploeg ten opzichte van een denkbeeldige referentielijn, met het kenmerk, dat de GPS-antenne bevestigd is op een ploegelement, onder andere omvattende een zoolplaat, dat schamierbaar bevestigd is op de framebalk van de ploeg.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de GPS-antenne 10 gepositioneerd is in een ruimte die, in bovenaanzicht en in de rijrichting beschouwd, aan de achterzijde begrensd is door een lijn die haaks op de rijrichting staat en het scharnierpunt van het ploegelement met de framebalk snijdt.

3. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de GPS-antenne 15 geplaatst is op het ploegelement dat de achterste positie op de framebalk inneemt.

4. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de GPS-antenne zodanig gepositioneerd is dat voor het ontvangen van GPS-ignalen geen hinder van de trekker en/of delen van de ploeg ondervonden wordt in een mate die de 20 nauwkeurigheid van de plaatsbepaling negatief beïnvloedt. IÜ30219-