TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Umstellen eines sich mit einer Geschwindigkeit bewegenden Bodenbearbeitungsgeräts , insbesondere eines Drehpflugs , zwischen einer ersten Arbeitsstellung und einer zweiten Arbeitsstellung . Das Verfahren umfasst ein Anheben des Bodenbearbeitungsgeräts in der ersten Arbeitsstellung mittels eines Hubwerks in eine angehobene Stellung, ein Umstellen des Bodenbearbeitungsgeräts in der angehobenen Stellung von der ersten Arbeitsstellung in die zweite Arbeitsstellung mittels einer Umstelleinrichtung und ein Absenken des Bodenbearbeitungsgeräts mittels des Hubwerks aus der angehobenen Stellung in der zweiten Arbeitsstellung .

HINTERGRUND

Bei umstellbaren Bodenbearbeitungsgeräten, beispielsweise bei mechanischen Drehpflügen, ist eine Automatisierung des Umstellens durch Ausheben, Drehen und wieder Einsetzen nur mit einem Vorgewende-Management des das Bodenbearbeitungsgerät ziehenden Traktors möglich . Dabei muss der Bediener die einzelnen Schritte des Umstellens in den Traktor einprogrammieren, dann am Ende und zu Beginn einer Bahn manuell das Umstellen aktivieren . Eine beispielhafte Sequenz aus dem Stand der Technik zum Drehen eines Drehpflugs umfasst ein Anheben des Drehpflugs mittels eines Hubwerks und ein Starten der Drehung, wenn ein weiteres Auslöseereignis erreicht ist , z . B . das Erreichen einer Hubhöhe , Verstreichen einer definierten Zeitspanne seit dem Anheben Zeit , ein Zurücklegen einer definierten Strecke seit dem Anheben oder ähnliches .

Bei manchen Drehpflügen ist ein Packer dem Drehpflug nachgelagert . Die Auslösung des Packers über das Vorgewende- Management ist aktuell nur wenig praxistauglich, da die Integration der Kombination aus Drehung und Packer j e nach Vorgewende-Management-System sehr komplex ist . Der Packer wird auf Nicht- ISOBUS-Pf lügen mit einem separaten Steuergerät angesprochen . Bei ISOBUS-Pf lügen muss die Drehung separat angesteuert werden, genauso wie der Packer, da ISOBUS-AUX- Funktionen nicht in die Vorgewende-Management-Systeme der Schlepper Hersteller integriert werden können .

Beispiele für umstellbare Bodenbearbeitungsgeräte sind unter anderem aus EP 2 907 369 Al oder aus EP 3 050 416 Al bekannt .

Diese bekannten Verfahren sind teilautomatisierte Prozesse , die von einer Aktion des Bedieners eines Traktors , abhängen, da der Prozess durch den Benutzer ausgelöst und überwacht werden muss . Dies ist relativ ungenau und führt beispielsweise beim Pflügen im Vorgewende zu einer relativ hohen Arbeitsbelastung des Benutzers .

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Vor diesem Hintergrund besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren bereitzustellen, das eine verbesserte Feldhygiene , eine erhöhte Ef fi zienz , eine Arbeitsentlastung des Bedieners , eine Verringerung von Fehlbedienungen und eine genauere und gleichmäßigere Bearbeitung des Bodens ermöglicht .

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren nach Anspruch 1 sowie ein Bodenbearbeitungsgerät nach Anspruch 10 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .

Ein Verfahren zum automatischen Umstellen eines sich mit einer Geschwindigkeit bewegenden Bodenbearbeitungsgeräts , insbesondere eines Drehpflugs , zwischen einer ersten Arbeitsstellung und einer zweiten Arbeitsstellung umfasst ein Anheben des Bodenbearbeitungsgeräts in der ersten Arbeitsstellung mittels eines Hubwerks in eine angehobene Stellung, ein Umstellen des Bodenbearbeitungsgeräts in der angehobenen Stellung von der ersten Arbeitsstellung in die zweite Arbeitsstellung mittels einer Umstelleinrichtung und ein Absenken des Bodenbearbeitungsgeräts mittels des Hubwerks aus der angehobenen Stellung in der zweiten Arbeitsstellung . Dabei wird bestimmt , ob das Hubwerk einen Arbeitspunkt des Hubwerks überschreitet und ob das Hubwerk einen Drehpunkt des Hubwerks oberhalb des Arbeitspunkts überschreitet und ob die Geschwindigkeit eine Mindestgeschwindigkeit überschreitet , um das Umstellen des Bodenbearbeitungsgeräts zu starten .

Das Verfahren ermöglicht ein autonomes Arbeiten, das keine auslösenden Aktionen eines Bedieners erfordert und dabei genauer und sicherer ist als die aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweisen . Damit wird auch eine verbesserte Feldhygiene , eine erhöhte Ef fi zienz , und eine genauere und gleichmäßigere Bearbeitung des Bodens möglich .

Das Umstellen des Bodenbearbeitungsgeräts kann beispielsweise ein Drehen, Wenden, Kippen oder Verschieben des Bodenbearbeitungsgeräts sein .

Insbesondere wenn das Bodenbearbeitungsgerät ein Drehpflug ist , bedeutet das Umstellen ein Drehen oder Wenden des Drehpflugs zwischen einer linkswendenden Arbeitsstellung und einer rechtswendenden Arbeitsstellung . Bei anderen Bodenbearbeitungsgeräten werden analoge Arbeitsstellungen eingenommen . Dabei ist eine Arbeitsstellung eine Stellung des Bodenbearbeitungsgeräts , in der es den Boden bearbeiten kann, wobei hierzu sowohl eine auf den Boden abgesenkte , in den Boden eingrei fende bzw . eingesetzte , als auch eine angehobene Position des Bodenbearbeitungsgeräts als Arbeitsstellung verstanden wird .

Bevorzugt umfassen die erste und die zweite Arbeitsstellung eine rechtswendende Arbeitsstellung und eine linkswendende Arbeitsstellung . Diese Arbeitsstellungen liegen insbesondere bei einem Drehpflug vor, aber auch andere rechts- und linkswendende Bodenbearbeitungsgeräte können durch das bevorzugte Verfahren automatisch umgestellt werden .

Ein Hubwerk im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Anheben und Absenken des Bodenbearbeitungsgeräts , die Teil des Bodenbearbeitungsgeräts sein kann aber nicht muss . Insbesondere ist ein Heckhubwerk eines das Bodenbearbeitungsgerät schleppenden Traktors ein Hubwerk in diesem Sinne . Das Hubwerk kann vorzugsweise Unterlenker und Oberlenker aufweisen und durch selektives Ansteuern der Unterlenker und Oberlenker neben einem translatorischen Anheben und Absenken des Bodenbearbeitungsgeräts auch eine Kippbewegung in einer vertikalen Richtung induzieren .

Eine Umstelleinrichtung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist eine ein- oder mehrteilige Einrichtung, die eine für das Umstellen geeignete Kraft auf das Bodenbearbeitungsgerät aufbringen kann . Beispielsweise ist die Umstelleinrichtung eine Einrichtung zum Drehen des Bodenbearbeitungsgeräts , z . B . eines Drehpflugs .

Beispielsweise durch eine Nachricht von einem ISOBUS/ J1939 Bus des Traktors kann eine Hubwerksposition bekannt sein, diese kann aber auch auf anderem Weg ermittelt werden . Auf der Grundlage der Hubwerksposition kann dann bestimmt werden, ob das Hubwerk einen Arbeitspunkt des Hubwerks überschritten hat . Der Arbeitspunkt ist eine oft in Prozent angegebene Stelle entlang des gesamten Hubwegs des Hubwerks , die der Höhe entspricht , in der das Bodenbearbeitungsgerät normalerweise den Boden bearbeitet . Grundsätzlich kann das Hubwerk auch unter diesen Arbeitspunkt gefahren werden, um das Bodenbearbeitungsgerät tiefer in den Boden eingrei fen zu lassen . Für das automatische Umstellen ist wichtig, dass das Hubwerk sich zumindest oberhalb dieses Arbeitspunkts befindet .

Diese Information dient unter anderem der Dokumentation und Markierung der bearbeiteten Fläche , der Aktivierung und Deaktivierung von Regelungen im Arbeits zustand, wozu insbesondere gehört , Prozesse gegebenenfalls in einen Arbeit- Zustand bzw . Nicht-Arbeit-Zustand einzustellen, beispielsweise Grundzustände vor einer Drehung beim Drehpflug .

Sofern das Hubwerk den Arbeitspunkt des Hubwerks überschreitet , d . h . eine höhere Position als die Arbeitsposition einnimmt , wird weiter bestimmt , ob das Hubwerk einen Drehpunkt des Hubwerks oberhalb des Arbeitspunkts überschreitet . Der Drehpunkt ist analog zum Arbeitspunkt eine beispielsweise in Prozent angegebene Stelle entlang des gesamten Hubwegs des Hubwerks , die der Höhe entspricht , in der das Bodenbearbeitungsgerät genug Bodenfreiheit hat , um kollisions frei umgestellt werden zu können .

Sofern das Hubwerk den Drehpunkt des Hubwerks oberhalb des Arbeitspunkts überschreitet wird bestimmt , ob die Geschwindigkeit des Bodenbearbeitungsgeräts eine Mindestgeschwindigkeit überschreitet . Damit wird verhindert , dass das Umstellen gestartet wird, während das Bodenbearbeitungsgerät steht oder sich zu langsam bewegt . Das Unterschreiten der Mindestgeschwindigkeit ist ein Indikator für eine Unterbrechung der Bearbeitung für eine Pause des Bedieners oder ein Rangieren des Bodenbearbeitungsgeräts und in diesen Fällen wird ein Umstellen des Bodenbearbeitungsgeräts als zu riskant angesehen . Die Geschwindigkeit kann durch verschiedenste Signalquellen ermittelt werden, beispielsweise durch ein Geschwindigkeitssignal als Nachricht vom ISOBUS/ J1939 Bus des Traktors , einen Radsensor oder ein Satellitennavigationssignal .

Wenn das Hubwerk sowohl den Arbeitspunkt als auch den Drehpunkt des Hubwerks überschreitet und zudem die Geschwindigkeit die Mindestgeschwindigkeit überschreitet , wird das Umstellen des Bodenbearbeitungsgeräts gestartet .

In einer bevorzugten Aus führungs form wird das Drehen unterbunden oder angehalten, wenn die Geschwindigkeit über einen vordefinierten Zeitraum unterhalb der Mindestgeschwindigkeit liegt . Hiermit wird verhindert , dass ein kurz vor oder während des Drehens anhaltendes Bodenbearbeitungsgerät umgestellt wird, um ein Verletzungsrisiko und ein Risiko einer Beschädigung des Geräts oder anderer Gegenstände zu reduzieren . Hierdurch wird insbesondere ermöglicht , gefahrlos einen Fahrtrichtungswechsel , beispielsweise am Vorgewende , durchzuführen .

In einer bevorzugten Aus führungs form wird das Drehen unterbunden oder angehalten, wenn das Hubwerk seinen Drehpunkt unterschreitet . Hiermit wird verhindert , dass ein kurz vor oder während des Drehens abgesenktes Bodenbearbeitungsgerät umgestellt wird, um ein Verletzungsrisiko und ein Risiko einer Beschädigung des Geräts oder anderer Gegenstände zu reduzieren, das sich durch die Reduzierung der Bodenfreiheit ansonsten deutlich erhöht . Vorzugsweise wird das Anheben und/oder das Absenken des Bodenbearbeitungsgeräts mittels des Hubwerks derart durchgeführt , dass es zusätzlich zu einer translatorischen Hubbewegung auch eine Kippbewegung voll zieht . Diese bevorzugte Möglichkeit lässt sich beispielsweise durch eine Aus führungs form realisieren, in der das Hubwerk Unterlenker und Oberlenker umfasst , die unabhängig voneinander betätigt werden können, so dass ein Kippmoment auf das Bodenbearbeitungsgerät aufbringbar ist . Besonders bevorzugt wird das Bodenbearbeitungsgerät in diesem Zusammenhang durch die Unterlenker des Hubwerks angehoben und währenddessen der Oberlenker des Hubwerks weit ausgefahren, so dass zunächst ein nah am Hubwerk befindlicher Teil des Bodenbearbeitungsgeräts aus dem Boden herausgehoben wird, während ein weiter vom Hubwerk entfernter Teil erst später aus dem Boden herausgehoben wird, beispielsweise indem der Oberlenker des Hubwerks in eine Mittelstellung eingefahren wird . Beim Absenken des Bodenbearbeitungsgeräts kann der Oberlenker beispielsweise weit eingefahren werden, während die Unterlenker das Bodenbearbeitungsgerät absenken . Dadurch grei ft zunächst der nah am Hubwerk gelegene Teil des Bodenbearbeitungsgeräts in den Boden ein und durch Aus fahren des Oberlenkers in Richtung einer Mittelstellung oder einer ausgefahrenen Stellung grei fen die weiter vom Hubwerk entfernt gelegenen Teile des Bodenbearbeitungsgeräts später in den Boden ein .

Hierdurch können so genannte Einsetz- und Aushubkeile am Ende der Bearbeitungsbahnen abgeschwächt werden, die ansonsten durch ein gleichzeitiges Ausheben aller Bearbeitungswerkzeuge entstehen, wenn die Bearbeitungswerkzeuge des Bodenbearbeitungsgeräts , also beispielsweise Schare eines Pflugs , nicht nur nebeneinander, sondern auch hintereinander versetzt angeordnet sind .

Bevorzugt wird bestimmt , ob das Bodenbearbeitungsgerät ein für das Umstellen vorgesehenes Gebiet erreicht oder sich darin befindet , um das Umstellen des Bodenbearbeitungsgeräts zu starten . Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Vorgewende handeln . Durch diese Information kann ein automatisches Umstellen zuverlässig initiiert werden, sobald der Drehpflug oder ein anderes Bodenbearbeitungsgerät beispielsweise eine Vorgewende-Grenzlinie überfährt , hinter der der Drehpflug zwischen der rechtswendenden und der linkswendenden Arbeitsstellung gewendet werden soll , bevor beim nochmaligen Überfahren der Vorgewende-Grenzlinie auf das Feld zu der Drehpflug durch das Absenken wieder in Eingri f f mit dem Boden gebracht wird . SO kann beispielsweise eine Einfahrt in das Feld auch bewertet und als korrekt oder inkorrekt identi fi ziert werden .

In einer bevorzugten Aus führungs form ist das Bodenbearbeitungsgerät ein Drehpflug und ist dem Drehpflug ein Packer nachgeführt . Dabei wird vor dem Anheben des Drehpflugs der Packer abgelegt , beispielsweise am Vorgewende .

Ein erfindungsgemäßes Bodenbearbeitungsgerät , insbesondere ein Drehpflug, umfasst ein Hubwerk und eine Umstelleinrichtung sowie Mittel , die geeignet sind, die Schritte des oben ausgeführten Verfahrens durchzuführen . Bei dem Mittel kann es sich insbesondere um eine Steuerung oder eine allgemeine EDV-Vorrichtung handeln .

Es ist möglich, dass das Bodenbearbeitungsgerät ferner Sensoren zum Erfassen einer Hubwerksposition, einer Geschwindigkeit und/oder einer Bodenfreiheit aufweist . Bevorzugt ist das Bodenbearbeitungsgerät dazu geeignet , auf Grundlage des ISOBUS/ J1939 Bus-Systems mit einem Traktor zu kommuni zieren und unter anderem diese Information auf diese Weise vom Traktor zu erhalten .

Das Bodenbearbeitungsgerät kann mit eigener Steuerung ausgestattet sein, um das Verfahren durchzuführen . Das Verfahren kann an Anbaudrehpflügen, Anbauschwenkpflügen, Auf satteldrehpf lügen und anderen asymmetrischen Anbaugeräten, die bei einer Fahrtrichtungsumkehr einen Wende-/Dreh- oder Verschiebvorgang benötigen ( z . B . auch an Hanglagen) besonders vorteilhaft eingesetzt werden . Für Anbaugeräte ohne eigene Elektronik, kann das Verfahren auch auf einem Trägerf ahrzeug bzw . Traktor als Funktion integriert werden .

Durch diese Erfindung ist ein verbesserter Komfort und eine geringere Beanspruchung des Fahrers bei normalen bemannten Trägerf ahrzeugen möglich .

Die Erfindung ermöglicht es , dass ein Pflug, wie beispielsweise der LEMKEN Juwel 8i , kann autonom arbeiten und ohne Bedienung durch den Fahrer wenden kann . Dadurch ermöglicht die Erfindung eine Nutzung in Verbindung mit Feldroboter beim autonomen Ackern .

Durch den höheren Automatisierungsgrad werden Fehlbedienungen verringert und Zeitersparnis beim Drehvorgang erzielt . Des Weiteren ermöglicht die Erfindung ein besonders gleichmäßiges Arbeitsbild durch gezieltes Einset zen/Ausheben, bessere Feldhygiene am Vorgewende durch geringere Überlappungen der Keile vom Einsetzen und Ausheben und gegebenenfalls ein gleichmäßiges Arbeitsbild des Packers , da eine Doppelbearbeitung weitestgehend vermieden wird .

Weitere Vorteile und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung und der Gesamtheit der Ansprüche .

KURZE FIGURENBESCHREIBUNG

Fig . 1 zeigt ein Flussdiagramm eines bevorzugten Verfahrens zum automatischen Umstellen eines Drehpflugs .

Fig . 2 zeigt eine schematische Darstellung eines bevorzugten Verfahrens zum automatischen Umstellen eines Drehpflugs . WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG

Fig . 1 zeigt ein Flussdiagramm eines bevorzugten Verfahrens zum automatischen Umstellen eines Drehpflugs . Das bevorzugte Verfahren kann von einem Bediener aktiviert werden, kann aber auch deaktiviert bleiben . Im deaktivierten Zustand wird das Verfahren nicht durchgeführt .

Im aktivierten Zustand empfängt der Drehpflug Tractor Electronic Control Unit ( TECU) Daten und Signale von einem Traktor, die er einer Plausibilitätskontrolle unterzieht und bei Plausibilität der Daten und Signale verarbeitet .

Der Drehpflug bekommt einen Arbeitsauftrag über diese TECU Daten und Signale oder aus einer anderen Quelle . Wenn der Arbeitsauftrag eintri f ft , wird bestimmt , ob der Drehpflug in einer seiner zwei Arbeitsstellungen - linkswendend oder rechtswendend - ist . Wenn eine Arbeitsstellung erkannt werden kann, beginnt der Drehpflug mit der Bodenbearbeitung . Andernfalls , wenn keine Arbeitsstellung erkannt werden kann, ergeht eine Fehlermeldung oder der Drehpflug wartet weiter auf den Arbeitsauftrag .

Wenn der Drehpflug sich einem Vorgewende nähert wird durch ein Hubwerk der Drehpflug angehoben und es wird das Signal vom Traktor erhalten, dass sich das Hubwerk oberhalb seines Arbeitspunkts befindet . Bei weiterem Verlauf des Anhebens erhält der Drehpflug das Signal , dass das Hubwerk einen Drehpunkt oberhalb des Arbeitspunkts überschreitet , sobald sich dieser Zustand einstellt . So lange das Hubwerk den Drehpunkt noch nicht überschritten hat , wird der Drehpflug nicht gedreht .

Sobald das Hubwerk auch seinen Drehpunkt überschreitet , wird bestimmt , ob der Drehpflug eine Geschwindigkeit oberhalb einer definierten Mindestgeschwindigkeit hat . Falls j a, wird das Drehen, d . h . das Umstellen des Drehpflugs aus einer ersten der zwei Arbeitsstellungen in eine zweite der zwei Arbeitsstellungen gestartet . So lange die Mindestgeschwindigkeit nicht erreicht wird, wird die Drehung aber nicht eingeleitet .

Nach dem Drehen wird der Drehpflug in seiner anderen Arbeitsstellung wieder abgesenkt .

Fig . 2 zeigt eine schematische Darstellung eines bevorzugten Verfahrens zum automatischen Umstellen eines Drehpflugs .

In dieser Figur ist eine Draufsicht eines Feldes mit einem Vorgewende und einer Vorgewendegrenzlinie zwischen dem Feld und dem Vorgewende gezeigt . Ebenfalls idealisiert dargestellt sind die einzelnen Bahnen und die Wendewege im Vorgewende .

An Position 1 ist der Drehpflug noch vollständig in Arbeitsstellung und in Eingri f f mit dem Boden sowie ein dem Drehpflug nachgelagerter Packer in Kontakt mit dem Boden . Durch eine Packer-Section Control zum automatischen Ablegen des Packers am Vorgewende ( TIM Ventil iQblue connect / iQplough ohne TIM - TIM steht in diesem Zusammenhang für „Tractor Implement Management" , einem dem Fachmann geläufigen Konzept zur Kommunikation zwischen Traktor und Anbaugerät ) kann der Packer beim Annähern an das Vorgewende automatisch abgelegt werden .

An Position 2 wird der Drehpflug durch eine Field In Field Out Section Control zum automatischen Ausheben am Vorgewende ( TIM Rear Hitch) angehoben . Eine Oberlenkeransteuerung kann in diesem Schritt zur Verkleinerung von Aushubeilen ( TIM Ventil ) optional genutzt werden .

An Position 3 findet eine automatische Pflugdrehung statt ( TIM Ventil iQblue connect / iQplough ohne TIM) , die dem in Fig . 1 dargestellten Schema folgt . An Position 4 wird durch eine Field In Field Out Section Control ein automatisches Einsetzen am Vorgewende ( TIM Rear Hitch) bewirkt . Wie schon beim Ausheben kann eine Oberlenkeransteuerung zur Verkleinerung von Einsetzkeilen ( TIM Ventil ) optional genutzt werden .