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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zur Bodenbearbeitung mit einer Anzahl etwa evolventenförmig ausgebildeter Schaufelblätter, die an einer auf einem fahrbaren Rahmen auf einer Mittelwelle drehbar gelagerten, angetriebenen Nabe angeordnet sind, wobei jedes Schaufelblatt an einer im rechten Winkel zur Nabenachse liegenden, in der Nabe drehbar gelagerten Stumpfwelle befestigt ist. Bei dieser bekannten Maschine sind die klingen derart eingerichtet, dass sie mit Zeitabstand eine Kippbewegung ausführen, um auf diese Weise den Boden abzuwerfen, der soeben aufgepflügt worden ist.
Der Hauptzweck der Erfindung ist der, einen Mechanismus zu schaffen, der diese Kippbewegung der Klingen hervorruft. Dieser Zweck wird gemäss der vorliegenden Erfindung bei einer Maschine der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass die Mittelwelle oder ein mit ihr verbundener Ring mit einem Nockenprofil versehen ist, wobei das Nockenprofil konzentrisch mit gleichbleibendem Radius auf der Mittelwelle angeordnet ist und in an sich bekannter Weise mit einer Rolle eines Zwischenstückes im Eingriff steht, und dass die Stumpfwellen tangential an der Nabe gelagert sind und jeweils kraftschlüssig mit einer der axial in der Nabe hin und her bewegbaren Rollen in solcher Verbindung stehen, dass die Verstellung der Rolle die damit verbundene Stumpfwelle verdreht.
Bei einer solchen Maschine erhalten die Klingen ihren Antrieb von einem Mechanismus, der innerhalb der Nabe untergebracht ist und somit gegen eindringenden'Schmutz vollkommen geschützt werden kann.
Die Erfindung soll nun weiter unter Hinweis auf die Zeichnungen erläutert werden, welche eine Ausführung der Maschine gemäss der Erfindung darstellen.
Fig. 1 ist die Draufsicht eines Ackertrekkers, ausgestattet mit einer Maschine gemäss Erfindung und bestehend aus mehreren Einheiten. Fig. 2 ist eine Draufsicht in vergrössertem Massslab, teilweise im Querschnitt, des Antriebsmechanismus und der Schaufeleinheiten. Fig. 3 ist ein Querschnitt in noch grö- sserem Massstab entlang Linie III - III eines Teiles der Fig. 2. Fig. 4 ist ein Querschnitt entlang Linie IV-IV eines Teiles der Fig. 3. Fig. 5 ist ein Querschnitt entlang Linie V - V eines Teiles der Fig. 3.
Fig. 6 ist ein Querschnitt kleineren Massstabes einer Nabe. Fig. 7 ist ein Längsschnitt der Nabe entlang Linie VII - VII der Fig. 6. Fig. 8 und 9 zeigen einen seitlichen Aufriss und einen Längsschnitt eines Rohrabschnittes zum Verbinden zweier nebeneinanderliegender Naben. Fig. 10 ist eine Abwicklung des Nockenprofils. Fig. 11 ist ein seitlicher Aufriss des Regelmechanismus der Mittelwelle, Fig. 12 räumliche Darstellung des Antriebes des Arbeitswerkzeuges.
Wie man aus Fig. 1 ersehen kann, befindet sich hinten an einem Ackertrekker 1 ein Teil 2, der über ein paar Glieder 3 mit einer hebbaren Werkzeugstange des Trekkers verbunden ist. Dieser Konstruktionteil besteht aus einem trägerförmigen Kasten 4, der quer verläuft, und auf diesem Kasten sitzt an jedem Ende ein in Längsrichtung verlaufendes Rohr 5 bzw. 6. Rohr 5 endet in einem scheibenförmigen Kasten 7.
Zwischen diesem Kasten 7 und dem Ende des Rohres 6 verläuft eine Welle 8, die im nachfolgenden als . starre Mittelwelle" bezeichnet wild. und diese Welle ist in ihrer Längsrichtung gesperrt, aber an den Enden ruht sie in Lagern, die im Kasten 7 bzw. im Rohr 6 eingepasst sitzen. Um diese Mittelwelle 8 herum ist eine zusammengebaute Hohlwelle 9 drehbar gelagert, die aus den Rohrabschnitten 10 und Naben 11 besteht.
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Trekker 1 ist mit einer Zweigwelle 12 versehen, deren Ende in den Kasten 4 hinein verläuft. Die
Drehbewegung der Zweig welle 12. wird durch ein Kettenrad 13 und eine Kette 14 auf ein Kettenrad 15 übertragen, welches auf dem Ende einer Welle 16 sitzt, welches drehbar im Rohr 5 gelagert ist. Das an- dere Ende der Welle 16 weist ein konisches Ritzel 17 auf, welches mit den Zähnen eines Kronrades 18 in
Eingriff steht, das seinerseits an einem Ende der Hohlwelle 9 befestigt sitzt. Dieses Kronrad 18 sitzt über ein Rollenlager 19 auf der festen Mittelwelle 8. Dieses Lager dient gleichzeitig dazu, die äussere Hohl- welle 9 mit Bezug auf Welle 8 zu zentrieren. An ihrem andern Ende ist Hohlwelle 9 auf der starren Wel- le 8 in Rollenlager 20 gelagert.
Da Hohlwelle 9 gegen Verbiegen erheblich widerstandsfähiger ist als die starre Mittelwelle 8, kann unter besonderen Umständen ein weiteres Lager zwischen den beiden Wellen an einem nahe der Mitte gelegenen Punkte vorgesehen werden.
Befestigt am Ende der starren Mittelwelle 8, welches vom Kronrad 18 abgewendet liegt, sitzt ein
Hebelarm 21 (s. Fig. 2 und 11). Dieser Hebel ist über eine Spannschraube 22 veränderlicher Länge mit einem festen Punkt 23 des Konstruktionsteiles 2 verbunden. Auf Grund dieser Verbindung kann Welle 8 sich nicht drehen, aber ihre Winkellage mit Bezug auf Konstruktionsteil 2 lässt sich ändern, alles zu einem
Zweck erforderlich, der weiter unten beschrieben werden soll.
Wie man aus Fig. 6 ersehen kann, besteht jede der Naben 11 aus einem zylindrischen Gehäuse 25, welches seinem Umfang entlang ausgestattet ist mit einer Anzahl von im wesentlichen tangential ange- ordneten Genauen 26 (in der Zeichnung sind es drei) für die Unterbringung des Wellenstumpfes einer
Klinge.
Wie man deutlicher aus Fig. 3 erkennen kann hat der Wellenstumpf 27 die Form eines zylindrischen
Stiftes mit einem konischen Ende 28, auf welchem mittels Zugbolzen 29 die Hülse 30 einer Klinge 31 befestigt werden kann. Der Wellenstumpf 27 ist in der Mitte seines zylindrischen Teiles mit Zähnen 32 versehen. Die Stumpfwelle ist im Gehäuse 26 mittels einer Lagerhülse 33 versperrt, die gegen einen
Wulst (Ansatz) 34 des Gehäuses 26 ruht, und mittels Dichtung 35, die in das Ende des Gehäuses 26 einge- schraubt ist, welches der Klinge 31 abgewendet liegt.
Auf der starren Mittelwelle 8 ist im Innern jeder Nabe 11 ein breiter Ring 40 vorgesehen und gegen Drehen mittels Keil 41 gesichert. Dem Umfang dieses Ringes entlang ist ein Nockenprofil 42 ausgebildet, z. B. durch Fräsen. Innerhalb einer jeden Nabe sind ausserdem drei Zwischenstücke 43 gleitend gelagert. Jedes Zwischenstück ist mit einem Stift 44 versehen, auf welchem eine Rolle 45 gelagert liegt, welche Rolle in das Nockenprofil 42 hineinpasst. An der dem Stift 44 abgewendeten Seite ist jedes Zwischenstück 43 mit einer Zahnstange 46 versehen, die mit den Zähnen 32 auf dem Wellenstumpf 27 einer Klinge 31 in Eingriff treten kann.
Das Zwischenstück 43 wird beiderseitig mittels Rohrstück 47 geführt, welches im Nabengehäuse 25 vorgesehen ist, wobei die Achse dieses Rohrstückes zur starren Mittelwelle 8 parallel verläuft. Auf einander gegenüberliegenden Seiten sind die Rohrabschnitt6 47 über einen Sektor von weniger als 180 Grad mit einem in Längsrichtung verlaufenden Spalt 48 versehen.
Die Rohrabschnitte 47 arbeiten mit Schuhen 49 zusammen, die zu beiden Seiten des Zwischenstückes 43 vorgesehen sind. Jeder der Schuhe wird aus vier Augen (Ohren) 50 gebildet, die einen festen Bestandteil des Zwischenstückes 43 bilden. Zwischen jedem Paar Ohren ist eine Buchse 51 aus Lagermetall mittels Stift 52 eingepasst, der durch beide Ohren hindurchführt. Das System als Ganzes wird mittels Federring 53 gesichert, durch den sowohl der Stift als auch die Buchse in Längsrichtung festgehalten werden. Der Aussendurchmesser der Buchsen 51 entspricht dem Innendurchmesser der Rohrabschnitte 47, so dass das Zwischenstück ohne Spiel geführt wird. Der Aussendurchmesser der Ohren 50 ist etwas kleiner als der der Buchsen 51, so dass keine Gefahr eines Kontaktes mit den Rohrabschnitten 47 besteht.
Der Teil des Zwischenstückes 43, der zu den Ohren 50 führt, ist keilförmig und passt mit Spiel in den sektorförmigen Spalt 48 der Rohrabschnitte 47.
Wie man aus den Fig. 6 - 9 ersehen kann, sind im Gehäuse 25 einer jeden Nabe 11 eine Anzahl Löcher vorgesehen, welche durch Rohrabschnitte 54 miteinander verbunden sind, deren Enden mit Innengewinde versehen sind. Auf den Rohrabschnitten 10 sind Flansche 55 vorgesehen, die ebenfalls mit Löchern 56 versehen sind. Mit Hilfe von Befestigungsbolzen-57 können die Rohrabschnitte 10 und die Naben 11 untereinander verbunden werden. Auf diese Weise wird die Hohlwelle 9 durch das aufeinanderfolgende Verbinden von Naben 11 und Kupplungsteilen oder Rohrabschnitten 10 untereinander aufgebaut.
Das gleiche Prinzip kann angewendet werden beim Anpassen der Ringe 40 auf die starre Mittelwelle 8. Um das zu erreichen, können die Ringe 40 in axialer Richtung mit Hilfe von rohrförmigen Trennteilen 58, die über die Welle geschoben werden, befestigt werden. An den Enden der Welle 8 sind Mittel vorgesehen, um das gesamte System zu sperren.
Während des Betriebes der Maschine gemäss der vorliegenden Erfindung wird die Hohlwelle 9 durch
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eine Zweigwelle 12 über das Kettengetriebe 13-15, Welle 16, Ritzel 17 und Kronrad 18 angetrieben.
Während dieser Drehbewegung der Hohlwelle 9 bewegen sich die Rollen 45 das Nockenprofil 42 entlang.
Dieses Nockenprofil 42 ist derart (s. Fig. 10) gewählt worden, dass ein Teil des Umfanges in einer Ebene quer zur starren Mittelwelle 8 verläuft, während der restliche Teil sich seitlich in axialer Richtung beugt.
Die Kippbewegung einer jeden Klinge besteht aus vier Phasen, nämlich: a) normale oder Schaufelstellung, b) Drehung zur gekippten Stellung, c) gekippter Stellung, d) Drehung rückwärts in die Normalstellung.
Bemerkt sei, dass die Dauer der Phase (c) sich praktisch auf Null verringern lässt. Jeder Teil der Kurve endet in einem Biegungspunkt (d. h. in einer Krümmung mit unendlichem Radius), als Folge wovon je- der Beginn und jedes Ende einer seitlichen Verlagerung der Rolle 45 gänzlich ohne Stösse vor sich geht.
Während ihres Verlaufes durch den Bereich b - d der Drehung der Welle 9 bewegt sich jede der Rollen 45 in seitlicher Richtung parallel zur Achse der Welle 8, während das Zwischenstück 43 sich ebenfalls bewegt und über Zahnstange 46 eine begrenzte Schwingung auf Wellenstumpf 27 überträgt. Das Nockenprofil 42 und der Durchmesser des Teilkreises der Zähne 32 sind derart gewählt worden, dass die Stumpfwelle einer winkelmässigen Verlagerung von mehr als 90 Grad mit jeder Drehung der Hohlwelle 9 unterworfen wird.
Während dieser Hin-und Herbewegung des Zwischenstückes 43 sorgen die Rohrabschnitte 47 und die Schuhe 49 für genaue Führung.
Die winkelmässige Stellung des Ringes 40 mit Bezug auf Bauelement 2 ist derart gewählt, dass der Kippbereich einer jeden Klinge 31 sich im wesentlichen im Bereich zwischen dem Punkt, in welchem sie am tiefsten in den Boden eingedrungen ist und dem höchsten Punkt ihrer Bahn befindet. Entsprechend der Art des Bearbeitungsvorganges muss die genaue Lage des Schaufelbereiches der Klingen gewählt werden. Wenn z. B. der ausgehobene Boden in der entsprechenden Furche abgelegt werden soll, ist es günstig, die Kippbewegung bereits nahe jenem Punkte einzuleiten, in welchem die betreffende Klinge am weitesten in das Erdreich eingedrungen ist. Wenn die gehobene Scholle etwas abseits in seitlicher Richtung abzulagern ist (z.
B. im Falle einer Grabenziehmaschine), empfiehlt es sich, den Kippbereich in einer Weise zu ändern, dass die Phasme 0) nicht eher einsetzt, als bis die auf ihr lagernde Erde bis zur Erdbodenhöhe und darüber hinaus gehoben worden ist.
Diese Veränderung des Kippbereiches wird erzielt durch Regelung der Winkelstellung der starren Mittelwelle 8 mit Bezug auf das Bauelement 2. Diese Regelung der Winkelstellung der Welle 8 wird mit Hilfe des Hebelarmes 21 und der Spannschraube 22 bewerkstelligt. Das Strecken oder Kürzen der Spannschraube 22 wird durch Drehen dieser Spannschraube in der einen oder andern Richtung bewirkt. Als Folge davon wird die Stellung des Hebelarmes 21 und die der Welle 8 mit den Ringen 40 in bezug auf das Konsrruktionselement 2 geändert. Der Regelungsbereich der Spannschraube 22 ist derart gewählt, dass die Kippbewegung der Klingen niemals zu früh einsetzen oder zu spät aufhören kann.
Die nebeneinanderliegenden Einheiten 11, 31 weisen jeweils hintereinander einen Winkel von40Grad mit Bezug auf die nächstfolgende Einheit auf, so dass in dem Zeitraum, der zwischen den Zeitpunkten verstreicht, in denen zwei aufeinanderfolgende Klingen derselben Einheit in Kontakt mit dem Erdboden gelangen (d. h. während einer Drehung der Nabe über 120 Grad), eine Klinge der beiden benachbarten Einheiten mit dem Erdboden in Berührung gelangt ist. Auf diese Weise wird eine gleichmässige Kraft durch die Klingen auf den Boden ausgeübt und, infolgedessen, wird die Reaktion des Bodens auf die Maschine gleichförmig sein.
Insbesondere wird die Rückwirkung der Durchdringbewegung der Klingenspitze in den Erdboden hinein aufgenommen werden durch jene Klingen, die bereits über eine bestimmte Tiefe hinaus in die Erde eingedrungen sind. Auf diese Weise wird jedwede Tendenz der Klingen, die Maschine über den Erdboden hochzuheben, ausgeschaltet. Ausserdem ist die Belastung des Antriebsmechanismus nur wenigen Schwankungen unterworfen.
Während des Betriebes der Maschine legen die Klingen 31 die gehobenen Schollen der Erde in der entsprechenden Furche ab, so dass jede Einheit in der Lage ist, einen Erdstreifen zu bearbeiten, welcher unmittelbar neben dem durch die benachbarten Einheiten bearbeiteten Streifen liegt.
Bei der vorbeschriebenen Ausführung befinden die Einheiten sich immer um die Welle 8 herum an-
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gebracht, so dass sie innerhalb eines Winkels von 400 zueinanderliegen. Das ist besonders günstig, wenn jede der Einheiten aus drei Klingen besteht. Es ist aber auch sehr wohl möglich, die Einheiten um die
Welle 8 herum derart anzubringen, dass sie mit den benachbarten Einheiten einen Winkel von 600 bilden.
Wenn jede Einheit aus einer andern Anzahl Klingen als drei Stück besteht, müsste der relative Winkel i zwischen nebeneinanderliegenden Einheiten entsprechend gewählt werden. Immer aber ist das Ziel, gleichmässige Belastung zu erzielen und eine gemeinsame Störung der nebeneinanderliegenden Einheiten während der Kippbewegungen der Klingen zu vermeiden.
Der Kippmechanismus gemäss der Erfindung, wie oben beschrieben, wie auch die Aufbauweise aus lösbaren, nebeneinander angeordneten Abschnitten der Hohlwelle 9 und der Mittelwelle 8 besitzt eine
Anzahl wichtiger Vorteile. Zuerst einmal ist der Zusammenbau und das Auseinandernehmen der Maschine sehr einfach, weil eine Anzahl Ringe 40 mit einem Nockenprofil 42 und Distanzstücke über die Mittel- welle 8 geschoben werden, auf welcher das ganze System an den Enden gesperrt wird. Die äussere Hohl- welle 9 ist in ähnlicher Weise durch das sukzessive Verbinden der Naben 11 und der Rohrabschnitte 10 untereinander aufgebaut.
Nachdem die Zwischenstücke 43 und die Stumpfachsen 27 eingebaut worden sind, wird die Winkel- stellung einer jeden Klinge 31 mittels der Steckverbindungen 28,30 und des Zugbolzens 29 genau einge- stellt. Das hat den Vorteil, dass die Stumpfachsen 27 sich in jeder gewünschten Weise in den Gehäusen befestigen lassen, ohne dass die Stellung der daran zu befestigenden Klinge berücksichtigt zu werden braucht. Die kompakte Art, in welcher die Teile innerhalb des Nabengehäuses 25 aufgebaut sind, so dass sie wenig Platz einnehmen. ermöglicht die Übertragung starker Kräfte und Gewährung wirksamer Schmie- rung.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Maschine zur Bodenbearbeitung mit einer Anzahl etwa evolventenförmig ausgebildeter Schaufel- blätter, die an einer auf einem fahrbaren Rahmen auf einer Mittelwelle drehbar gelagerten, angetriebe- nen Nabe angeordnet sind, wobei jedes Schaufelblatt an einer im rechten Winkel zur Nabenachse lie- genden, in der Nabe drehbar gelagerten Stumpfwelle befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Mit- telwelle (8) oder ein mit ihr verbundener Ring (40) mit einem Nockenprofil (42) versehen ist, wobei das
Nockenprofil (42) konzentrisch mit gleichbleibendem Radius auf der Mittelwelle (8) angeordnet ist und in an sich bekannter Weise mit einer Rolle t45) eines Zwischenstückes (43) im Eingriff steht, und dass die Stumpfwellen (27) tangential an der Nabe (11)
gelagert sind und jeweils kraftschlüssig mit einer der axial in der Nabe (11) hin und her bewegbaren Rollen In solcher Verbindung stehen, dass die Verstellung der Rolle die damit verbundene Stumpfwelle verdreht.