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Dokumentenidentifikation DE10131559B4 31.03.2005
Titel Vorrichtung zur Bodendruckentlastung eines am Erdboden arbeitenden Arbeitswerkzeuges
Anmelder Fiedler Maschinenbau und Technikvertrieb GmbH, 01877 Putzkau, DE
Erfinder Golbs, Markus, 02708 Löbau, DE;
Pötschke, Alex, 01877 Demitz-Thumitz, DE
Vertreter Ilberg & Weißfloh, 01309 Dresden
DE-Anmeldedatum 29.06.2001
DE-Aktenzeichen 10131559
Offenlegungstag 16.01.2003
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 31.03.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 31.03.2005
IPC-Hauptklasse A01B 63/11
IPC-Nebenklasse A01D 34/86   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bodendruckentlastung eines am Erdboden arbeitenden Arbeitswerkzeuges mit hydraulisch bewegtem Auslegearm durch Regelung des Auflagedruckes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es sind bereits eine Anzahl von Vorrichtungen bekannt (Fa. Mulag, Fa. Orsi), die eine Einstellung des Auflagedrucks von Arbeitswerkzeugen und ein Kopieren der zu bearbeitenden Bodenoberfläche realisieren.

So ist aus dem EP 06 64 076 A1, entsprechend DE 44 01 716 A1, ein Auslegerarbeitswerkzeug mit reichweitenunabhängiger Stelleinrichtung für den Auflagedruck auf dem zu bearbeitenden Gelände bekannt. Dazu ist eine bodenparallele Abrollwalze hinter einem Messerbalken auf dem Gelände abgestützt. Dieser Abrollwalze ist ein proportional arbeitendes Steuerorgan zugeordnet. Zur Abtastung der senkrechten Bewegungen der Abrollwalze steht mit ihr eine Wegesensorenanordnung mit ihrem Tastkopf in direkter Antriebsverbindung. Gleich wirkend, jedoch mit einem Tastrad vor dem Arbeitsmittel ist der Gegenstand der EP 05 33 571 A1 und der DE 86 31 593 U1. Weitere Auflagedruckregelungen für ein am Erdboden arbeitendes landwirtschaftliches Arbeitswerkzeug sind aus DE 37 44 821 A1, DE 33 26 609 A1 und DE 32 40 791 A1 bekannt, welche über Druck- bzw. Wegesensoren die Lage eines Mähwerkes gegenüber dem Erdboden erfassen und über elektrische und hydraulische Elemente das Mähwerk in der gewünschten Lage gegenüber dem Erdboden ansteuern.

Eine direkte Einstellung des Arbeitsmittels erfolgt mit auf dem Boden aufliegenden Gleitschuhen (DE 34 43 144 A1) oder durch vor einem Schneidwerk gleitende Fühler (DE 37 32 887 A1, DE 37 44 821 A1).

Diese Regelungen haben gemeinsam, dass eine elektrische Lagemessung direkt, am Arbeitswerkzeug stattfindet, deren Messwerte erst elektronisch und dann in entsprechende mechanische Stellbefehle umgesetzt werden. Die Messglieder zur Erfassung des Auflagedruckes und der Position des Arbeitswerkzeuges am Arbeitswerkzeug befinden sich damit an der am meisten beanspruchten Zone der Maschine, so dass nur mit großem Aufwand ein störfreier Betrieb dieser Regelung möglich ist.

Aus der DE 196 11 281 C2 ist eine Auflagedruckregelung für ein am Erdboden arbeitendes landwirtschaftliches Arbeitswerkzeug, insbesondere für ein Auslegemähgerät, bekannt, das bei sich änderndem Bodenprofil ständig mit gleichem Auflagedruck auf dem Erdboden aufliegt und das einen Messwertgeber hat, der dem Bodenprofil entsprechende Messwerte liefert. Es ist an einem Nebenarm des Auslegemähgeräts zwischen einem Mähkopf in Form einer in einer Nulllage gehaltenen Schwenkplatte und einem Regelventil angebracht. Damit entsteht eine hydraulische Mess- und Regeleinrichtung mit einer direkt hydraulischen Messwerterfassung. Das am Mähkopf befestigte Regelventil regelt den Ölstrom zu einem Hydraulikzylinder. Der Messwertgeber befindet sich außerhalb der Hauptverschleißzone des Auslegemähgeräts, da sich die Schwenkplatte an der Oberseite des Mähkopfes befindet und mit diesem schwenkbar mit einem Gelenk verbunden ist. Der Schwenkwinkel der Schwenkplatte ist durch einen Anschlag sowie durch ein Federpaket in beiden Richtungen von der Nulllage ausgehend begrenzt. Hier befindet sich der Messwertgeber nicht in der Hauptverschleißzone, jedoch überschreitet der Abstand zwischen dem Drehpunkt des Arbeitswerkzeuges am Auslegearm und dem des Arbeitswerkzeuges am Erdboden bei weitem das nötige Funktionsmaß. Eine Anfahrsicherung als Kollisionsschutz ist bei dieser Anordnung nicht gegeben.

Ziel und Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Bodendruckentlastung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches zu finden, bei der sich die Messglieder nicht in der Arbeitszone befinden, jedoch eine optimale Bodenkopierung gewährleisten.

Die Lösung dieser Aufgabe ist Gegenstand der im ersten Anspruch offenbarten Erfindung. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der Vorrichtung zur Bodendruckentlastung eines am Erdboden arbeitenden Arbeitswerkzeuges mit hydraulisch bewegtem Auslegearm, wobei ein daran befestigter erster Zylinder die Last des gesamten Auslegearmes und des Arbeitswerkzeuges trägt, ist das Arbeitswerkzeug unter Einhaltung eines Funktionsmaßes „e" nahe an einem Drehpunkt am Auslegearm befestigt. Der erste Zylinder ist mit einem Drucksensor zur Erfassung eines am Drehpunkt sich ergebenden Kräftepaares durch Zylinderdruckmessung und der Drucksensor mit einer sich weit außerhalb des Arbeitsbereiches befindenden Mikrorechnereinheit verbunden.

Eine aktive Anfahrsicherung kann aus einem mit dem Schwenkzylinder verbundenen Druckschalter, einem den Schwenkwinkel anzeigenden Sensor in Verbindung mit einer Mikrorechnereinheit und einer Hydraulikventilkombination bestehen. Beim Auftreffen auf ein Hindernis hebt die Anfahrsicherung den Auslegearm mit Arbeitswerkzeug an. Nach Passieren des Hindernisses bringt die Anfahrsicherung in Verbindung mit dem Drucksensor und der Mikrorechnereinheit den Auslegearm mit Arbeitswerkzeug wieder mit festgelegtem Auflagedruck in Arbeitsstellung.

Die Erfindung soll nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt den schematischen Aufbau der Vorrichtung zur Bodendruckentlastung.

Bei der Vorrichtung zur Bodendruckentlastung entsprechend Bild 1 bewirkt die Lageänderung eines Nebenarmes 10 im Arbeitsbereich eines Gesamtauslegearmes eine geringe Schwerpunktverlagerung des Gesamtsystems.

Auf einem Verschieberahmen 1, welcher an einem Trägerfahrzeug 2 befestigt ist, befindet sich ein Schiebeteil 3, welches über einen Kettentrieb quer zur Fahrtrichtung beweglich ist. In diesem Schiebeteil 3 ist ein Zentralrohr 4 angebracht, welches mit Hilfe eines Schwenkzylinders 5, der mit einem Druckschalter verbunden ist, um eine vertikale Achse schwenkbar ist. Am oberen Ende des Zentralrohres befindet sich ein Gelenk 6, mit welchen ein Hauptarm 7 vertikal schwenkbar am Zentralrohr 4 befestigt ist. Die Schwenkbewegung des Hauptarmes 7 erfolgt über einen Hydraulikzylinder 8, welcher mit der Kolbenseite am Zentralrohr 4 und mit der Stangenseite am Hauptarm 7 gelenkig verbunden ist. An dem dem Zentralrohr 4 gegenüberliegenden Ende des Hauptarmes 7 befindet sich ein Gelenk 9, an welchem der Nebenarm 10 vertikal schwenkbar zum Hauptarm 7 befestigt ist. Die Schwenkbewegung des Nebenarmes 10 erfolgt über einen Hydraulikzylinder 11, der mit jeweils einem Ende gelenkig am Hauptarm 7 und am Nebenarm 10 verbunden ist. An dem dem Hauptarm 7 gegenüberliegenden Ende des Nebenarmes 10 befindet sich ein Gelenk 12, mit dem ein Arbeitswerkzeug 13 in seinem Schwerpunkt vertikal schwenkbar am Nebenarm 10 befestigt ist. Dieses Gelenk 12 ist möglichst nahe an einem Boden-Drehpunkt 21 des Arbeitswerkzeuges 13 auf dem Erdboden 15 angebracht, um einen Abstand „e" zwischen dem Drehpunkt 21 und dem Gelenk 12 gering zu halten.

Die Drehung des Arbeitswerkzeuges 13 in der Vertikalebene erfolgt durch einen Hydraulikzylinder 14. Die Hydraulikzylinder 8, 11, und 14 sowie der Hydraulikmotor 16 des Kettengetriebes werden über eine Kombination von Hydraulikventilen 17 angesteuert.

Diese Ventile erhalten ihre Steuerbefehle über eine Elektroniksteuerung 18.

Während der Arbeit im ebenen Gelände liegt das Arbeitswerkzeug 13 in voller Arbeitsbreite auf dem Erdboden 15 auf. Der Hydraulikzylinder 14 ist dabei in Schwimmstellung geschaltet, so dass das Arbeitswerkzeug 13 frei um das Gelenk 12 pendeln kann. Der Hydraulikzylinder 11 ist in seiner Lage, der jeweiligen Arbeitsweite entsprechend, fest eingestellt, während der Hydraulikzylinder 8 an der Kolbenseite mit einem Gasfederspeicher 20 verbunden ist, der wie eine Druckfeder den Hauptarm 7 mit Nebenarm 10 und dem Arbeitswerkzeug 13 nach oben drückt, und damit den Auflagedruck des Arbeitswerkzeuges 13 auf den Erdboden 15 reduziert. Dieser Auflagedruck wird über einen elektronischen Drucksensor 19, der mit der Kolbenseite des Hydraulikzylinders 8 verbunden ist, gemessen. Der gemessene Druckwer-Ist-Wert wird in einer Mikrorechnereinheit mit dem eingestellten Soll-Wert des Auflagedruckes verglichen. Über die Mikrorechnereinheit werden die Hydraulikventile der Hydraulikventilkombination 17 so angesteuert, dass der Gasfederspeicher 20 mit Hydrauliköl gefüllt oder entleert wird, so dass der Druck-Ist-Wert dem Druck-Soll-Wert ständig angenähert wird. Das bewirkt einen ständig konstanten Auflagedruck des Arbeitswerkzeuges 13 auf dem Erdboden 15.

Die Erfassung des Zylinderdrucks in einem Schwenkzylinder 5 durch einen Druckschalter und die Erfassung eines Schwenkwinkels durch einen Sensor ermöglicht die Realisierung einer elektronischen Anfahrsicherung im dreidimensionalen Raum. Beim Auftreffen auf ein Hindernis wird der Auslegearm 7,10 ab einem bestimmten Druck im Schwenkzylinder 5 bei Erreichen eines bestimmten Schwenkwinkels durch die Mikrorechnereinheit und die Hydraulikventilkombination 17 gesteuert, angehoben und nach Passieren des Hindernisses nach Absinken des Druckes im Schwenkzylinder 5 wieder auf dem Erdboden mit entsprechenden Druck-Sollwert abgesetzt.

Die Erfassung der Druckwerte in den Hydraulikzylindern 5 und 8 und deren Auswertung in der Mikrorechnereinheit 18 ermöglichen auch eine Positionierung des gesamten Auslegearmes 7,10 an Hand der gespeicherten Druckwerte für sich wiederholende Auslagepositionen.

1Verschieberahmen 2Trägerfahrzeug 3Schiebeteil 4Zentralrohr 5Schwenkzylinder 6Gelenk 7Hauptarm 8Hydraulikzylinder 9Gelenk 10Nebenarm 11Hydraulikzylinder 12Gelenk 13Arbeitswerkzeug 14Hydraulikzylinder 15Erdboden 16Hydraulikmotor 17Hydraulikventil 18Elektroniksteuerung 19Drucksensor 20Gasfederspeicher 21Drehpunkt „e"Abstand

Anspruch[de]
  1. Vorrichtung zur Bodendruckentlastung eines am Erdboden (15) arbeitenden Arbeitswerkzeuges (13) mit hydraulisch bewegtem Auslegearm (7,10), wobei ein daran befestigter erster Zylinder (8) die Last des gesamten Auslegearmes (7,10) und des Arbeitswerkzeuges (13) trägt, dadurch gekennzeichnet,

    dass das Arbeitswerkzeug (13) unter Einhaltung eines Funktionsmaßes „e" nahe an einem Boden-Drehpunkt (21) am Auslegearm (10) mittels eines Gelenks (12) befestigt ist,

    dass der erste Zylinder (8) mit einem Drucksensor (19) zur Erfassung eines am Drehpunkt (21) sich ergebenden Kräftepaares durch Zylinderdruckmessung und

    dass der Drucksensor (19) mit einer sich weit außerhalb des Arbeitsbereiches befindenden Mikrorechnereinheit (18) verbunden ist.
  2. Vorrichtung zur Bodendruckentlastung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktive Anfahrsicherung aus einem mit einem Schwenkzylinder (5) verbundenen Druckschalter, einem einen Schwenkwinkel anzeigenden Sensor in Verbindung mit der Mikrorechnereinheit (18) und einer Hydraulikventilkombination (17) besteht.
Es folgt ein Blatt Zeichnungen






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