Frontlader gehören für Landwirte zum täglichen Arbeitsgerät. Daher sollte der Umgang damit möglichst bequem und effizient sein. Agco/Fendt kam dieser Forderung nach, indem das Unternehmen einen teilautomatisierten Frontlader mit Wiegefunktion entwickelt und entsprechender Sensortechnik ausgestattet hat.

Frontladerarbeiten gehören in der Landtechnik zum Alltag. Denn auf den Höfen und Feldern werden täglich unterschiedliche Güter und Materialien transportiert und verladen. Effiziente Maschinen sollen die Landwirte daher bei ihrer Arbeit entlasten.  Im Fokus der Weiterentwicklung von Frontladern stehen deshalb der Bedienkomfort, die Erleichterung wiederkehrender Arbeitsfolgen und die Erweiterung des Funktionsspektrums. Auch gilt es, dem Umweltschutz Rechnung zu tragen, indem auch kritisches Ladegut sorgsam transportiert und verladen werden kann. 

Auf Grundlage dieser Anforderungen hat die Firma Agco/Fendt den CargoProfi, einen teilautomatisierten Frontlader mit Wiegefunktion entwickelt, der mit den Positionssensoren von MTS Sensor zahlreiche neue Funktionen realisiert. Fendt ist seit 1997 eine Marke des US-Landtechnikkonzerns Agco Corporation, der mit knapp 10 Milliarden US-Dollar Umsatz (2014) weltweit drittgrößter Hersteller von Traktoren und Landmaschinen ist. Im September 2013 hat Fendt den intelligenten Frontlader CargoProfi für die Traktorbaureihen 500 und 700 Vario mit den zugehörigen 4x- und 5x-Schwingengrößen entwickelt. Er basiert auf dem Cargo-Frontlader mit mechanischer Parallelführung, Einstellungen und Visualisierung erfolgen über das Varioterminal.

„Im CargoProfi werden die serienmäßigen 4x- oder 5x-Schwingen mit zusätzlicher Sensortechnik versehen“, erläutert Andreas Kämmerer, Konstrukteur für Hydraulik bei Agco/Fendt.  Längenmesssensoren sowie Drehwinkelgeber bestimmen die Relativposition des Frontladers, Neigungs- und Drucksensoren erfassen dann die Informationen, die für das hydraulische Wiegen und die Umsetzung weiterer neuer Funktionen nötig sind.

Sicherheit durch definierte Grenzwerte
Mit der Memofunktion können beispielsweise Frontladerpositionen gespeichert werden, wodurch eine Semi-Automatisierung von Bewegungen ermöglicht wird. Eine Kombination aus Schwingen- und Werkzeugpositionen kann per Varioterminal gespeichert werden. Auf Knopfdruck fährt der Frontlader sensorgesteuert die gespeicherten Positionen der Schwinge und des Werkzeugs gleichzeitig an. Komfortabel für den Fahrer ist dabei, dass die einmal abgespeicherten Positionen für wiederkehrende Abläufe sofort und exakt abrufbar sind. Dabei können zwei Memopunkte gesetzt werden, die jeweils aus einer Schwingen- und/oder einer Werkzeugposition bestehen. Die Positionen können über den gesamten Bewegungsbereich frei gewählt werden. Die neue Memo-Funktion des Frontladers vereinfacht und optimiert zum Beispiel den Beladeprozess und entlastet den Fahrer, der nun mit einem Befehl bei wiederkehrenden Aufgaben zwei Einzelbewegungen steuern kann. 

Auch lässt sich durch die Sensorik der Arbeitsraum begrenzen. Der Fahrer definiert Grenzwerte, die nach ihrer Aktivierung vom Frontlader und dessen Werkzeug nicht mehr überschritten werden. Die Begrenzung von Hubhöhe und Kippwinkel, Laderaum und Arbeitsbereichsbegrenzung für Schwinge und Werkzeug erleichtert das Arbeiten und erhöht gleichzeitig die Sicherheit. Konkret können die Hubhöhenbegrenzung bei Ladearbeiten in niedrigen Hallen oder die untere Schaufelfunktion beim Verfahren über den Boden definiert werden. Der Frontlader kontrolliert kontinuierlich die definierten maximalen Positionen und gewährleistet durch das Einhalten des begrenzten Arbeitsraumes, dass weder Maschine noch Umwelt geschädigt werden.  

Auch bei der elektronischen Endlagendämpfung spielen Sicherheitsaspekte eine große Rolle. Die Schwinge verzögert sich automatisch beim Anfahren von mechanischen und elektronischen Endlagen. Zügige Bewegungen gehen in sanftes Verzögern über und steigern dadurch beim Fahrer den Bedienkomfort. Die Endlagendämpfung minimiert zudem Rieselverluste von lockerem Lade- und Schüttgut und den Verschleiß der Schwingen- und Werkzeugteile.

Durch die Kombination von Druck- und Positionssensoren ist hydraulisches Wiegen in jeder Schwingenposition möglich. Die aktuelle Position der Schwinge wird ermittelt und kann in die Berechnung des Ladegewichts einbezogen werden. Der CargoProfi ist in der Lage, das Gewicht der einzelnen Schaufelladung als auch das Gesamt- und Zielgewicht der Ladung zu kontrollieren. Zudem summiert er das Gewicht der Ladungen bis zum Erreichen eines festgelegten Zielgewichtes. Der Fahrer wird vor Überladung gewarnt, aber auch unterstützt, Ladekapazitäten optimal auszunutzen. Weiterer Pluspunkt bei dieser neuen Funktion ist die Zeitersparnis durch das Vermeiden von Unter- und Überladung. Das Gewicht des Schaufelinhaltes wird durch die Messung der Zylinderdrücke ermittelt. Das Wiegen ist nun über einen sehr großen Hubbereich und auch während der Fahrt möglich. Dabei wird das Gewicht der Beladung mit einer Genauigkeit von +/- 2 Prozent ermittelt. Gerätespezifische Waagen werden unnötig.

Durch Modifikation der Sensortechnik zum Arbeitsgerät der Zukunft
Die geschwindigkeitsabhängige Schwingendämpfung ist eine optionale Funktion, welche zügiges Fahren mit gedämpfter Schwinge sowie beladenem Werkzeug und präzises Steuern der Schwinge bei geringen Geschwindigkeiten ermöglicht. Die Schwingendämpfung kann, angepasst an die Fahrgeschwindigkeit, nun nicht nur manuell, sondern auch automatisch über das Varioterminal zugeschaltet werden. Der Benutzer definiert eine beliebige Geschwindigkeitsschwelle. Ist dieser Punkt erreicht, wird die Schwingendämpfung automatisch aktiviert und anschließend auch wieder deaktiviert. Wird ein präzises Handling benötigt, ist ein genaues Arbeiten mit den Werkzeugen bei gesperrter Dämpfung möglich.

Das Werkzeug rüttelt auf Knopfdruck durch eine vorprogrammierte Wechselbewegung der Kippzylinder. Damit haben die elektrohydraulischen Ventile nun eine Funktionsweise, die in der Vergangenheit nur mechanischen Ventilen vorbehalten war. Der Fahrer kann durch die Ausrüttelfunktion auch anklebende Ladung restlos entleeren und Schüttgut fein dosieren. „Die gesamte Bedienung des Fendt CargoProfi kann bequem vom Fahrerplatz aus über das Varioterminal gesteuert werden – es gibt weiterhin nur eine Benutzeroberfläche für alle Abläufe“, erläutert Andreas Kämmerer. Über das Varioterminal kann der bewährte Kreuzschalthebel des Frontladers  auf Knopfdruck umbelegt werden. Das Varioterminal zeigt dem Benutzer dann auf Knopfdruck die Umbelegung des Kreuzschalthebels und die Bedienung der neuen Profifunktionen an. Es werden keine zusätzlichen Bedienelemente im Terminal angebracht, sodass der Fahrer die vertraute Arbeitsumgebung behält.

Sichere und kontrollierte Ladearbeiten sowie  leichteres und schnelleres Arbeiten durch intelligente Voreinstellungen sprechen für sich. „Gerade durch die Modifikation des Serienfrontladers mit Sensortechnik wird der CargoProfi das intelligente teilautomatische Arbeitsgerät der Zukunft“, verspricht Andreas Kämmerer.
Viele der neuen Funktionen des CargoProfi wurden erst durch den Einsatz von Sensoren ermöglicht. Zur exakten Positionserfassung des Werkzeugs wurde beispielsweise ein MTS-Sensor in einen KMF-Kippzylinder integriert. Der so vor äußeren Einflüssen geschützt verbaute magnetostriktive Positionssensor MH4 analog überzeugte die Fendt-Konstrukteure durch die absolut und  berührungslos messende Technik. Selbst wenn der Fahrer die Rüttelfunktion des Frontladers aktiviert, liefert der vibrations- und schockfeste Positionssensor ein gutes Rohsignal, das nur Torsionssignale erfasst und nicht verstärkt werden muss. Zwei Jahre haben die Konstrukteure von Agco/Fendt eng mit Ingenieuren des Zylinderlieferanten KMF und MTS Sensors zusammengearbeitet, um mit passgenauen Zylindern und darin integrierten Sensoren die neuen Funktionen des Fendt-Frontladers zu realisieren.