DD259720A1

DD259720A1 - ARRANGEMENT FOR COMPLIANCE WITH A CONSTANT, ADJUSTABLE ADJUSTABLE LAYING OR PROCESSING LEVEL INDEPENDENT OF THE RESISTANCE OF THE GROUND FLOOR, MEASURED FROM THE EARTH SURFACE

Info

Publication number: DD259720A1
Application number: DD29882586A
Authority: DD
Inventors: Guenter Irmer; Norbert Kaste; Friedrich Schaefer
Original assignee: Inst Post & Fernmeldewesen
Priority date: 1986-12-30
Filing date: 1986-12-30
Publication date: 1988-08-31

Abstract

Die erfindungsgemaesse Anordnung kann ueberall dort angewendet werden, wo es erforderlich ist, unabhaengig vom Bodenwiderstand eine konstante, vorher gewaehlte und fest eingestellte Lege- oder Bearbeitungstiefe zu garantieren. Das trifft beispielsweise bei der maschinellen grabenlosen Legung von Kabeln oder aehnlichen flexiblen Gebilden zu. Die erforderliche Genauigkeit der Lege- oder Bearbeitungstiefe wird durch starr am Zugmittel vorn und beweglich an der Legeeinheit hinten angebrachte Messfuehler, von deren Hoehenmesswerten ein Mittelwert gebildet wird, der auf die Hubeinrichtung, beispielsweise ueber ein Servoventil wirkt, erreicht. Kleinflaechige Erhebungen oder Senken werden messtechnisch unterdrueckt. Das gilt auch bei ploetzlichem Gelaendeabfall- oder -anstieg. Bei Ausfall der Steuerung sorgt eine Schwimmstellung fuer eine vertretbare Legetiefenaenderung bis zum Stillstand der Legeeinrichtung. Fig. 1The arrangement according to the invention can be applied wherever it is necessary to guarantee a constant, previously selected and permanently set laying or processing depth, independent of the soil resistance. This applies, for example, to machine trenchless laying of cables or similar flexible structures. The required accuracy of laying or processing depth is achieved by rigidly mounted on the traction means front and movable on the laying unit rear Meßfuehler, whose Hoehenmesswerten an average value is formed, which acts on the lifting device, for example via a servo valve. Small elevations or depressions are suppressed metrologically. This also applies to sudden fall or increase in terrain. In case of failure of the control ensures a floating position for a reasonable Legetiefenaenderung to a standstill of the laying device. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings

Field of application of the invention

Die erfindungsgemäße Anordnung kann überall dort angewendet werden, wo es erforderlich ist, unabhängig vom Bodenwiderstand eine konstante, vorher gewählte und fest eingestellte Lege- oder Arbeitstiefe zu garantieren. Das trifft insbesondere bei der maschinellen, grabenlosen Legung von Kabeln oder ähnlichen, flexibelen Gebilden zu.The arrangement according to the invention can be applied wherever it is necessary to guarantee a constant, previously selected and permanently set laying or working depth, regardless of the soil resistance. This is especially true in the machine, trenchless laying of cables or similar, flexible structures.

Characteristic of the known state of the art

Es sind vielfältige Verfahren und Vorrichtungen bzw. Einrichtungen bekannt geworden, die sich mit dem Einhalten einer konstanten Arbeitstiefe eines Arbeitsgerätes im Erdboden befassen. So wird in der DD-PS 24143 ein „Verfahren und eine Vorrichtung zur Einsteuerung von einem an einen Schlepper angebauten oder angehängten Arbeitsgerät auf einen gegenüber der Bodenoberfläche einzustellenden Abstand" beschrieben. Die Unebenheiten, die durch Furchen, Steine, Erdschollen,-Maulwurfshügel u.s.w. entstanden sind, werden durch bekannte Abtasträder oder Gleitkufen abgetastet, die sich ergebenden Werte auf einen Mittelwert interpoliert und dann laufend auf das die HöheneinsteJIung des Arbeitsgerätes bewirkende Steuergerät übermittelt. Zweckmäßigerweise wird hierzu eine pneumatische oder hydraulische Hubeinrichtung verwendet. Die Anordnung besteht aus einer die Bodenoberfläche abtastenden Einheit, der ein Interpoliergerät zugeordnet ist. Die Abtasteinheit besteht aus einem oder mehreren Abtasträdern, die pendelnd zur Längsachse des Zugmittels aufgehängt sein können. Das Arbeitsgerät selbst ist schwebend angeordnet, so daß sich der Antriebsdruck auf die Antriebsräder des Zugmittels erhöht, der Bodendruck unterhalb des Arbeitsgerätes aber vermindert wird. Nach der DE-OS 2631104 „Tiefensteuerungsvorrichtung für landwirtschaftliche Maschinen, insbesondere Rübenerntemaschinen" wird automatisch eine gewisse höhenmäßige Relativbeziehung zwischen Boden und Arbeitswerkzeug beibehalten und dadurch die Arbeitstiefe gewährleistet. Zum Stützorgan ist zusätzlich ein tastender Fühler höhenbewegbar angeordnet, der direkt oder indirekt mit mindestens einem über Leitungen mit einer hydraulisch, elektrohydraulisch oder elektrisch angetriebenen Verstelleinrichtung zum automatischen Tiefenreguliereri des höhenbeweglichen Rahmens verbundenen Schalter zusammen wirkt und beim Verändern einer gewissen Höhendifferenz zwischen seiner bodenseitigen Abtastfläche und der vom Boden getragenen Stützorgan-Auflagefläche zwecks Einhaltung eines Eindringtiefe-Sollwertes einen Schaltimpuls zum Anheben bzw. Senken des höhenbeweglichen Rahmens gibt. Eine feinfühlige Tiefensteuerung wird durch Verwendung von Servoventilen erreicht. Diese Vorrichtung hat keine Mittelwertbildung und ausschließlich eine 2-Punktsteuerung.There are a variety of methods and devices known or institutions that deal with maintaining a constant working depth of a working device in the ground. Thus DD-PS 24143 describes a "method and device for the control of a tractor mounted or attached implement to a distance to be set against the ground surface." The bumps created by furrows, rocks, clods, molehills, etc. are scanned by known scanning wheels or skids, which interpolate the resulting values to an average and then continuously conveyed to the height unit of the implement causing control device, for which purpose a pneumatic or hydraulic lifting device is used.The arrangement consists of a unit scanning the ground surface The scanning unit consists of one or more scanning wheels, which can be suspended in a swinging manner relative to the longitudinal axis of the traction device. The working device itself is suspended, so that the driving pressure on the antri Increased ebsräder the traction means, but the ground pressure below the implement is reduced. According to DE-OS 2631104 "depth control device for agricultural machines, in particular beet harvesters" automatically maintains a certain height relative relationship between the soil and working tool, thereby ensuring the working depth Lines with a hydraulically, electro-hydraulically or electrically driven adjusting device for automatic Tiefenreguliereri the height-adjustable frame connected switch acts together and when changing a certain height difference between its bottom scanning surface and carried by the ground support member support surface to comply with a penetration depth setpoint, a switching pulse for lifting or A sensitive depth control is achieved by the use of servo valves no averaging and only a 2-point control.

Durch die DE-OS 3240278 „Einrichtung zum Regeln eines an einen landwirtschaftlichen Schlepper angebauten Arbeitsgerätes" wird eine Regeleinrichtung offenbart, die wahlweise die Betriebsart Zugkraft, Misch- oder Lageregelung (Tiefeneinstellung) ermöglicht. Die Ermittlung der erforderlichen Werte erfolgt durch Sensoren. Die Lage des Gerätes bezüglich des Zugmittels wird in Abhängigkeit von einem Zugkraftsignal für die am Gerät im Boden entstehende Zugkraft und einem Lagesignal für die Lage des Gerätes bezüglich des Zugmittels verstellt, wobei aus dem Zugkraftsignal der Anteil oberhalb einer bestimmten Grenzfrequenz und aus dem Lagesignal unterhalb der gleichen oder einer niedrigeren Grenzfrequenz herangezogen wird. Die DE-OS 3513064 betrifft ein „Regelverfahren und danach arbeitende Regeleinrichtung für landwirtschaftlich nutzbare Zugfahrzeuge", bei der die Arbeitstiefe aufgrund von Änderungen arbeitstiefenabhängiger Meßwerte und zum Begrenzen des Schlupfes der Antriebsräder durch Anheben, beispielsweise des Pfluges geregelt wird.DE-OS 3240278 "Device for controlling a working implement attached to an agricultural tractor" discloses a control device which optionally permits the operating mode of tractive force, mixing or position control (depth adjustment.) The required values are determined by sensors Device with respect to the traction means is adjusted in response to a tensile force signal generated by the device in the ground traction and a position signal for the position of the device with respect to the traction means, from the Zugkraftsignal the proportion above a certain cutoff frequency and from the position signal below the same or a DE-OS 3513064 relates to a "control method and thereafter operating control device for agricultural usable towing vehicles", in which the working depth due to changes in working depth-dependent measured values and for limiting the slip of the drive wheels by lifting, for example, the plow is regulated.

Die DE-PS 2315408 beschreibt eine „Landwirtschaftlich nutzbare Zugmaschine" mit heb-und senkbarer Anbauvorrichtung, die ein selbsttätiges Verstellen der Pflugtiefe oder -breite durch ein elektrisches Rechengerät aufweist. Das Rechengerät in Verbindung mit einem Speicher ermöglicht eine konstante Arbeitstiefe bei veränderlicher Arbeitsbreite (beispielsweise ein oder mehrere Pflugscharen) nach Beendigung eines oder mehrerer Arbeitsgänge durch eine Mittelwertbildung und entsprechender Verzögerung. Dabei spielt der Schlupf an der Treibachse oder den Triebrädern, der optisch angezeigt wird bei der Breitenverstellung eine Rolle. Die in der PS hauptsächlich beschriebene Breitenverstellung kann auch analog auf eine Tiefensteuerung umgesetzt werden. Dabei würde aber die Steuerung nicht exakt genüg und für die Kabellegung nicht brauchbarDE-PS 2315408 describes an "agriculturally usable tractor" with an attachable lifting and lowering device, which has an automatic adjustment of the plowing depth or width by an electrical computing device one or more plowshares) after completion of one or more operations by averaging and corresponding deceleration, whereby the slip on the drive axle or the drive wheels, which is visually indicated, plays a role in the width adjustment However, the control would not be exactly enough and not usable for cable laying

sein. Weitere Erfindungsbeschreibungen, so die DE-PS 2731164; DE-PS 31 43538 oder die DE-OS 3337317 befassen sich ebenfalls mit der Regelung der Arbeitstiefe. Alle ermittelten Schriften haben jedoch nachteilig für den erfindungsgemäßen Zweck gemeinsam, daß die Lage des Arbeitsgerätes (Lege- oder Arbeitstiefe) in allen Fällen von Werten der Zugkraft und damit des Schlupfes der Antriebsräder abhängig ist. Ausschlaggebendes Kriterium ist immer der unterschiedliche Bodenwiderstand und die damit verbundene Flächenleistung bzw. die Ausnutzung des Zugmittels. . Verfahren und/oder Vorrichtung zur Legetiefenregelung von Kabeln unabhängig vom Bodenwiderstand wurden nicht ermittelt.his. Further invention descriptions, so the DE-PS 2731164; DE-PS 31 43538 or DE-OS 3337317 are also concerned with the regulation of the working depth. However, all the writings found have disadvantageous for the purpose of the invention in common that the position of the implement (laying or working depth) in all cases depends on values of the tensile force and thus the slip of the drive wheels. The decisive criterion is always the different soil resistance and the associated area performance or the utilization of the traction means. , Method and / or device for laying depth control of cables regardless of soil resistance were not determined.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist, eine Anordnung zu schaffen, mit der erreicht wird, daß das zu legende Kabel oder ähnliche Gebilde unabhängig vom Bodenwiderstand über seine gesamte Länge einen nahezu gleichbleibenden Abstand von der-Erdbodenoberfläche behält und durch Vermeidung von zusätzlichen Handschachtarbeiten schwere körperliche Arbeit und ökonomische Verluste vermieden werden.The aim of the invention is to provide an arrangement which achieves that the cable or similar structure to be laid, regardless of soil resistance, maintains a nearly constant distance from the soil surface over its entire length and, by avoiding additional manhole work, requires heavy physical labor and economic work Losses are avoided.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zu schaffen, bei der mit geringstem materiellen und finanziellen Aufwand erreicht wird, mit der erforderlichen Genauigkeit die Legetiefe eines Kabels oder ähnlichen Gebildes unabhängig vom Bodenwiderstand einzuhalten. Geringfügige, kleinflächige Höhenunterschiede, wie sie z. B. durch Steine, Furchen oder Erdschollen hervorgerufen werden, sind meßtechnisch zu unterdrücken. Es ist jedoch sicherzustellen, daß bei relativ plötzlichem Geländeabfall in Lege (Fahrt)-richtung ein nachträgliches Handschachten zum Erreichen der erforderlichen Legetiefe vermieden wird bzw. bei plötzlichem Geländeanstieg durch zu tiefes Eindringen in das Erdreich der Bodenwiderstand so groß wird, daß die Zugkräfte des Zugmittels nicht mehr ausreichen und der Legevorgang unterbrochen wird. Die Meßstützstellen sollen in Abhängigkeit von einer Wegeinformation und dem zulässigen Biegeradius des zu legenden Kabels oder ähnlichen Gebildes fest, jedoch variabel wählbar sein.The invention has for its object to provide an arrangement in which is achieved with the least material and financial expense to comply with the required accuracy, the laying depth of a cable or similar structure regardless of soil resistance. Minor, small differences in height, as z. B. caused by stones, furrows or clods are to suppress metrology. However, it must be ensured that in the case of relatively sudden terrain waste in the laying (driving) direction, subsequent hand shunting to achieve the required laying depth is avoided or, in the case of a sudden terrain increase due to deep penetration into the soil, the soil resistance becomes so great that the tensile forces of the traction means no longer sufficient and the laying process is interrupted. The Meßstützstellen should be fixed depending on a path information and the allowable bending radius of the cable to be laid or similar structure, but variably selectable.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß an dem Zugmittel vorn und hinten jeweils ein oder zwei Meßfühler links und/oder rechts, hinten vorzugsweise über der jeweiligen Rad-oder Raupenspur angebracht werden, die eine definierte Höhenmessung mechanisch, durch Ultraschall-, Radar- oder Infrarotgeräte vornehmen und die in entsprechend elektrische Signale umgesetzten Meßwerte über Leitungen an einen Mikrorechner weitergeben. Während der (die) vordere (n) Meßfühler star mit dem Zugmittel verbunden ist (sind), wird der (die) hintere (n) Meßfühler so angebracht, daß er (sie) die Bewegung der Legeeinrichtung mit durchführt, das geschieht durch vorzugsweise Anbringen am Kupplungsmaul des Arbeitsrahmens. Die dem Mikrorechner zugeführten Höhenmeßwerte werden durch die Eingabe des jeweiligen Biegeradiusesund der Wegeinformation zur Mittelwertbildung ergänzt und dieser Mittelwert über einen Verstärker dem Servoventil zugeführt, das seinerseits in bekannter Weise einen Kraftzylinder zum Heben oder Senken eines Arbeitsrahmens mit der Legeeinrichtung pneumatisch oder hydraulisch beaufschlagt. Die Vertikalbewegung des Arbeitsrahmens mit Legeeiririchtung kann auchdurch elektromechanisch^ Antriebe, beispielsweise Schrittmotore erreicht werden. Im Falle der Steuerung darf der Kraftzylinder nicht zur sogenannten Schwimmstellung kurzgeschlossen sein. Durch die zweckmäßige Anordnung der Meßfühler vorn und hinten und durch die Wahl der Meßstützstellen in Abhängigkeit vom Biegeradius des Kabels wird erreicht, daß nicht nur eine nahezu gleiche Legetiefe erzielt wird, sondern daß auch bei relativ plötzlichem und starkem Gefälle oder Anstieg des Gelänctes in Lege (Fahrt)-richtung das Kabel in solcher Tiefe verbleibt, daß ein manuelles Schachten zum Absenken des Kabels vermieden wird bzw. ein zu hoher Bodenwiderstand zur Unterbrechung des Legevorganges führt.According to the invention the object is achieved in that on the traction means front and rear each one or two sensors on the left and / or right, behind preferably mounted above the respective wheel or track track, a defined height measurement mechanically, by ultrasound, radar or Make infrared devices and pass the converted into corresponding electrical signals measured values via lines to a microcomputer. While the front sensor (s) is rigidly connected to the traction means, the rear sensor (s) is mounted so as to carry out the movement of the laying means, preferably by attachment on the coupling jaw of the working frame. The micrometer-fed Höhenmeßwerte be supplemented by the input of the respective bending radius and the path information for averaging and this average value supplied via an amplifier the servo valve, which in turn pneumatically or hydraulically applied in a known manner a power cylinder for raising or lowering a working frame with the laying device. The vertical movement of the working frame with laying direction can also be achieved by electromechanical drives, for example stepping motors. In the case of control, the power cylinder must not be shorted to the so-called floating position. Due to the convenient arrangement of the probe front and rear and by the choice of Meßstützstellen depending on the bending radius of the cable is achieved that not only a nearly same depth of immersion is achieved, but that even with relatively sudden and strong slope or increase of Gelänctes in laying ( Ride) -direction the cable remains at such depth that a manual shaft for lowering the cable is avoided or too high soil resistance leads to the interruption of the laying process.

embodiment

Die erfindungsgemäße Anordnung sei an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Die Zeichnungen zeigen inThe arrangement according to the invention will be explained using an exemplary embodiment. The drawings show in

Fig. 1: eine schematische Darstellung der AnordnungFig. 1: a schematic representation of the arrangement

Fig. 2: eine schematische Darstellung der Seitenansicht einer Legeeinheit.Fig. 2 is a schematic representation of the side view of a laying unit.

Die Fig. 1 zeigt den vorderen, starr mit dem Zugmittel 1 verbundenen Meßfühler 2, dessen Werte dem Mikrorechner 3 über eine Anschlußsteuerung 13 zugeführt werden. Der hintere Meßfühler 4 ist fest am Kupplungsmaul 5, das die Legeeinrichtung 6 mit dem Zugmittel 1 über einen Arbeitsrahmen 7 verbindet, angebracht und übergibt über eine Anschlußsteuerung 13 die Höheninformation ebenfalls an den Mikrorechners. Vom Zugmittel 1 werden überWegaufnehmer 14 Längeninformationen und durch den Eingabeteil 9 die Informationen über das zu legende Kabel, beispielsweise den zulässigen Biegeradius in Abhängigkeit von der Außentemperatur dem Mikrorechners eingegeben. Der vom Mikrorechners gebildete Mittelwert wird über den Verstärker 10 dem Servoventil 11 als Steuergröße zugeführt, das seinerseits den Kraftzylinder 8 mit dem entsprechenden Druck beaufschlagt.Fig. 1 shows the front, rigidly connected to the traction means 1 sensor 2, the values of which are supplied to the microcomputer 3 via a connection controller The rear sensor 4 is fixed to the coupling jaw 5, which connects the laying device 6 with the traction means 1 via a working frame 7, attached and passes via a connection control 13, the height information also to the microcomputer. From the traction means 1 via 14 are length information and via the input part 9, the information about the cable to be laid, for example, the permissible bending radius in response to the outside temperature of the microcomputer entered viaWegaufnehmer. The mean value formed by the microcomputer is supplied via the amplifier 10 to the servo valve 11 as a control variable, which in turn acts on the power cylinder 8 with the corresponding pressure.

In Fig. 2 sind die vorzugsweisen Anbauorte der Meßfühler 2 am Zugmittel 1 und der Meßfühler4 am Kupplungsmaul 5 sowie der Arbeitsrahmen 7 mit Kraftzylinder 8 und die Legeeinrichtung 6 dargestellt. Durch ein Kurzschlußventil 12 wird bei Ausfall der Steuerung die Legeeinrichtung 6 in Schwimmstellung gehalten, so daß ein für das Kabel gefahrloses langsames Auslaufen der Legeeinheit bei vertretbarer Legetiefenänderung möglich ist. Durch die starre Anordnung der Meßfühler 2 und die gesamte Mittelwertbildung wird bei einem relativ starken und/oder plötzlichen Geländeabfall in Lege(Fahrt)-Richtung das Ausheben der Legeeinrichtung 6 mit dem Kabel und eine evtl. Beschädigung des Kabels vermieden. In jedem Fall ist eine Handschachtung zum Tieferlegen des Kabels nicht erforderlich. Ebenfalls wird vermieden, daß bei Geländeanstieg in der gleichen Art die Legeeinrichtung 6 zu tief in das Erdreich eindringt und Zugkräfte des Zugmittels 1 nicht mehr ausreichen, so daß der Legevorgang unterbrochen wird.In Fig. 2, the preferred mounting locations of the probe 2 on the traction means 1 and the Meßfühler4 on the coupling jaw 5 and the working frame 7 with power cylinder 8 and the laying device 6 are shown. By a short-circuit valve 12, the laying device 6 is held in the floating position in case of failure of the control, so that a safe for the cable slow leakage of the laying unit at reasonable depth change is possible. Due to the rigid arrangement of the probe 2 and the entire averaging the lifting of the laying device 6 with the cable and a possible damage to the cable is avoided in a relatively strong and / or sudden land drop in lay (ride) direction. In any case, a manhole for lowering the cable is not required. It is also avoided that when terrain in the same way the laying device 6 penetrates too deep into the soil and tensile forces of the traction device 1 is no longer sufficient, so that the laying process is interrupted.

Claims

1. Arrangement for maintaining a constant, variably adjustable laying or processing depth regardless of the resistance of the soil, measured from the earth's surface by a vertically controlled lifting device, characterized in that the traction means (1) rigidly one or more sensors (2) front and on the coupling jaw (5) preferably two sensors (4) are arranged with a lateral distance so that they are above the respective wheel or track track and the measured values of the sensor (2; 4) and the input unit (9) and the path information by means of transducer (14 ) are input to the microcomputer (3) whose mean value is applied via an amplifier (10) on the servo valve (11), which acts on the power cylinder (8) with corresponding pressure.

2. Arrangement according to claim ^, characterized in that in case of failure of the control, the short-circuit valve (12) enables the floating position of the laying device (6).

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the sensors (2, 4) work mechanically with ultrasound, radar or infrared technology.

4. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that the mean value of the microcomputer (3) via an amplifier (10) influences an electromechanical drive.