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Bodenbearbeitungsmaschine.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf eine Bodenbearbeitungsmaschine, bei welcher zweckmässig aus um eine senkrechte Achse kreisenden gekrümmten Flächen bestehende Bodenbearbeitungswerkzeuge angewendet sind, welche den Boden entweder nur schneiden und lockern, oder mittels eines dem Streichbrett oder Rüster ähnlichen Ansatzes den gelockerten Boden auch wenden oder kippen. Im ersterem Falle kann die Maschine für verschiedene Bodenlockerungs-, Schneid-und Zerkleinerungsarbeiten (Geländeebnung, Graben, Grabenziehen usw. ), im zweiten Falle aber für ordnungsmässiges Pflügen benutzt werden.
Gemäss der Erfindung sind die das Werkzeug bildenden Flächensegmente, welche in an und für sich bekannter Weise sich unter einem Winkel zu der die absolute Bewegungsbahn des Werkzeuges bildenden Zykloide neigen, so dass die Kante der Segmente ein Schneiden des Bodens, der übrige Teil aber dessen Lockerung bewirkt, ausser der drehbaren Anordnung um die Kreisungsachse, um eine eigene senkrechte Achse schwingbar angeordnet und mit einer eigenartigen Steuerung versehen, welche die schwingbare und kreisende, gekrümmte Fläche während der Arbeit derselben in einer derartigen bestimmten Weise steuert, dass die Fläche, deren Querschnitte in übereinander befindlichen wagrechten Ebenen wirken, in der einen Hälfte der kreisenden Bewegung ein Schneiden und Lockern bewirkt, worauf sie, bei ihrer Rückkehr nach dem Ausgangspunkt ihres Umlaufes,
den durch sie bereits einmal bearbeiteten Bodenteil nur glatt durchschneidet, ohne dass sie denselben wieder zu lockern oder in anderer Weise stark abzutrennen bestrebt wäre. In dieser Weise treten in der zweiten Hälfte des Umlaufes des Werkzeuges, d. h. bei der Rückkehr überhaupt keine nennenswerten Bodenreaktionen auf.
Diese Bodenbearbeitungswerkzeuge mit gesteuerten Flächen haben vom praktischen Gesichtspunkte grosse Bedeutung, wie dies aus nachstehenden Erwägungen klar hervorgeht :
Ein bekannter Nachteil der mit geradlinig fortschreitenden oder um eine senkrechte Achse kreisenden, an einer Drehscheibe o. dgl. starr befestigten pflugartigen Werkzeugen arbeitenden Motorpflügen oder pflugartigen Kraftmaschine besteht darin, dass während der Arbeit des Pfluges o. dgl. eine so starke. dem Zug des Fahrzeuges entgegenwirkende Bodenreaktion auftritt, dass dem System ein das eigentlich benötigte Gewicht bedeutend übersteigendes grösseres Gewicht (totes Gewicht) erteilt werden muss, zum Zwecke, damit die Überwindung der Bodenreaktion bei entsprechendem rollendem Zugvorgang möglich sei.
Die Beseitigung dieses hohen Gewichtes stellt eine wichtige Aufgabe dar, deren befriedigende Lösung aber bis nun nicht gelang, und zwar auch nicht bei den Maschinen derjenigen Art (Bodenfräser oder Rotationspflüge), bei welcher die Werkzeuge um eine an dem Fahrzeuggestell angebrachte wagrechte Achse drehbar angeordnet sind und bei welcher während der Bodenbearbeitung, namentlich beim Eingriff der Werkzeuge in den Boden, Bodenreaktionen von solcher Richtung auftreten, dass dieselben das sich drehende Werkzeug und dadurch das ganze System aus dem Boden herauszuheben trachten.
Hier treten zwar dem Zug des Fahrzeuges fortwährend entgegenwirkende Bodenreaktionen nicht auf und es wäre daher aus diesem Grunde die in Rede stehende bedeutende Gewichtsvergrösserung nicht nötig ; nichts desto weniger machen andere, die erwähnte aushebende Bestrebung aufweisende Bodenreaktion gleichfalls ein hohes totes Gewicht erforderlich.
Bei den um eine senkrechte Achse kreisenden und zweckmässig in der erwähnten Weise gesteuerten gekrümmten Flächen gemäss der Erfindung treten nun im grössten Teile des Umlaufes
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überhaupt keine schädlichen Bodenreaktionen auf ; in einem Teile der eigentlichen Arbeit des Werkzeuges, d. h. der ersten Hälfte der kreisenden Bewegung, wirken sogar gerade solche Boden-
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schieben trachten und in dieser Weise den Gesamtarbeitsbedarf des Zuges verringern. Dieser letztere Vorteil ist zwar an sich in gewisser Hmsicht bereits erkannt worden, doch hat man es erst durch die eigenartige Steuerung gemäss der Erfindung in der Hand. diesen Vorteil vollkommen auszunutzen.
Ausserdem können gemäss der Erfindung durch die Kombination von mehreren Werkzeugen in der unten zu beschreibenden zweckmässigen Anordnung nicht nur die seitlichen Drehmomente in an und für sich bekannter Weise ausgeschaltet werden, sondern man kann überdies erreichen, dass die während der Drehung der Werkzeuge auftretenden verschiedenen Momente den Motor selbst während des ganzen Umlaufes gleichmässig belasten.
Infolge dieser Vorteile kann die Anwendung des oben erwähnten grossen toten Gewichtes gänzlich entfallen, ein leichter, schnellaufender Motor verwendet und im allgemeinen das ganze.
System im Gegenstaze zu den bisherigen Maschinen dieser Art ausserordentlich leicht gebaut und und billig hergestellt werden, wie auch der Betrieb infolge des geringeren Arbeitsbedarfes viel billiger wird, weshalb die Maschine nicht nur für die eigentlichen landwirtschaftlichen Bodenarbeiten in erweitertem Masse anwendbar ist, sondern auch für die Zwecke der verschiedensten Bodenarbeiten solcher Art eingeführt werden kann, bei welcher bisher die motorische Arbeit kaum in Betracht kommen konnte.
Ein weiterer Vorteil der Maschine gemäss der Erfindung besteht darin. dass die Lockerung des Bodens in beliebigem Masse bewirkt werden kann, und zwar kann man von einer mehrminder grossen Haufenbildung an bis zur vollkommenen Zerkleinerung eine beliebige Stufeeinfach durch Änderung der Umlaufzahl der Werkzeuge-erreichen.
Hinsichtlich der Anwendbarkeit der Maschine gemäss der Erfindung für verschiedene Zwecke kommen z. B. folgende Fälle in Betracht : Bei den Erdarbeiten von grösseren Kanälen, bei der Herstellung von Eisenbahndurchschnitten usw. wird die Verschiebung der Bodenteile bekanntlich nicht durch Handarbeit, sondeur gewöhnlich durch maschinelle Einrichtungen vorgenommen, welche Einrichtungen aber in ihrer bisherigen Form zur raschen Entfernung von kleineren Teilmassen wirtschaftlich nicht verwendet werden können.
Bisher geschah die Aushebung des Bodens für die Grundarbeiten von-Gebäuden, die Ebnung eines Grundes von
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ableitungszwecke oder für Erdgasleitungen, die Durchführung von kleineren Durchschnitten, die für Bewässerungskanaleinrichtungen, Strassen und Eisenbahnbau erforderlich sind usw., durch Handarbeit, gegebenenfalls auch durch Maschinen, welche aber bisher den Anforderungen nicht entsprochen haben. Alle diese und ähnliche Aufgaben können durch die an einem automobilartigen, selbstfahrenden Fahrzeug geeeignet verteilte, gruppenweise angebrachte Anordnung der den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Maschine kreisenden Systems durchwegs befriedigend gelöst werden.
Der Gegenstand der Erfindung kann als Grabmaschine derart gebaut werden, dass sie den gelockerten Boden gleichzeitig emporhebt und entweder auf die eine Seite der Maschine oder aber auf ein daneben laufendes Fahrzeug streut, welches denselben nach der entsprechenden Stelle hin befördert. Nachdem durch die Grabmaschine zweckentsprechend nur je eine Erdschichte von beschränkterer Stärke entfernt werden kann, so lässt sich eine dickere Erdmasse natürlich nur schichtenweise bewegen.
Die Herstellung eines schmalen, aber tiefen Grabens kann in einzelnen Stufen erreicht werden, und zwar zweck-
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welcher der bereits gelockerte Boden durch eine, gleichfalls an dem Motorwagen angebrachte Schöpfvorrichtung entfernt wird ; die zweite, gegebenenfalls auch eine dritte Stufe, wird entweder durch einen an einem besonderen oder an demselben Kraftwagen angeordneten Tiefgang vollführt, wobei-wenn die Maschine gegebenenfalls in nivellierter Richtung geführt wird-durch eine mechanische Hebung bzw. Senkung der Grabvorrichtung ein Graben mit nivelliertem Boden innerhalb gewisser Grenzen erreicht werden kann. Mit derselben Leichtigkeit können auch andere praktische Aufgaben gelöst werden.
In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung, welcher noch andere, unten beschriebene Vorteile aufweist, in einigen Ausführungsformen schematisch dargestellt. Fig. i zeigt einzelne Lagen und die einfache Zykloidenbahn der einfachsten Form des gesteuerten Werkzeuges gemäss der Erfindung in Draufsicht. Fig. 2 veranschaulicht zwei, die Bahnen eines doppelten Werkzeuges bildende, ineinandergreifende Zykloiden gleichfalls in Draufsicht. In Fig. 3 ist eine beispielsweise Steuerung und die Arbeitsweise des in Verbindung mit Fig. i erwähnten Werkzeuges in perspektivischer Ansicht dargestellt. Fig. 3a veranschaulicht die Drehmomentsverhältnisse, welche zu der unten beschriebenen eigenartigen Anordnung der Kante des Werkzeuges führten.
Fig. 4 zeigt ein doppeltes Werkzeug in perspektivischer Ansicht, welches gemäss
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der in Fig. 3 dargestellten zweifachen Zykloide arbeitet. In Fig. 5 ist ein doppeltes Werkzeug dargestellt, welches mit einer vollkommen staubdichten Umhüllung und mit Arbeitsflügeln von schrägem Profil versehen ist. Fig. 6 ist eine Seitenansicht eines Werkzeuges, bei welchem das Schneiden nicht durch die Kante der das eigentliche Werkzeug bildenden gekrümmten Fläche, sondern durch eine besonders angebrachte feststehende Kante bewirkt wird. Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform der für die Zwecke der Bodenlockerung und des Wendens (d. h. zum Pflügen) geeigneten Werkzeuge. Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform der Maschine gemäss der Erfindung als Grabmaschine in Seitenansicht und Fig. 9 in senkrechtem Querschnitt.
In Fig. 10 ist eine Ausführungsform der Maschine gemäss der Erfindung als Ackermaschine in Seitenansicht, in Fig. 11 in Draufsicht dargestellt, während Fig. 12 eine bauliche Einzelheit dieser Maschine zeigt. Fig. 13 veranschaulicht eine zweite Ausführungsform der Ackermaschine, mit angehobenen
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beschriebenen mehrfachen Werkzeuganordnung, während Fig. 17 ein die Drehmomentverhältnisse dieser Anordnung veranschaulichendes Diagramm darstellt.
Wenn die zur Zeichungsebene senkrecht stehende (durch eine stärkere volle Linie angedeutete) Werkzeugfläche a um eine in Richtung des Pfeiles c mit gleichmässiger Geschwindigkeit fortschreitende Achse in Richtung des Pfeiles b gedreht wird, so beschreibt die Kante der Fläche a auf der Erdoberfläche oder in der Erde die gezeichnete Zykloidenbahn.
Die unter der Wirkung der unten zu beschreibenden Steuerung in der ersten Hälfte ihrer kreisenden Bewegung zur Zykloidenbahn beständig unter dem Winkel a geneigte Fläche a bewirkt, während sie bei ihrer Drehung und Vorwärtsbewegung die Lagen al, as usw. einnimmt, eine Lockerung des vor ihr befindlichen Bodens und verbleibt in einer zur Zykloidenbahn unter dem Winkel a geneigten Stellung bis sie den (schraffierten) halbmondförmigen Bodenabschnitt abgeschnitten hat und sobald sie in den, während der vorangehenden Drehungen gelockerten Boden gelangt, wird der Winkel a zu Null, so dass die Werkzeugfläche (in der zweiten Hälfte ihrer kreisenden Bewegung, d. h. beim Rückkehr) sich der Zykloide anschmiegen den Boden einfach glatt durchschneidet.
Dieses letztere Verhalten der gesteuerten Werkzeugfläche ist durch die beispielsweisen Lagen axa, as angedeutet.
Mit der oben beschriebenen Bodenlockerung verglichen, stellt der bisherige gewöhnliche Vorgang des Pflügen nichts anderes dar, als ein Schneiden und eine Lockerung entlang einer solchen Zykloidenbahn, bei welcher der Halbmesser des dazugehörigen rollenden Kreises unendlich gross ist.
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ihrer in Richtung des Pfeiles b erfolgenden Drehung in Richtung des Pfeiles e fortschreitend den Boden lockert und nach Abschneiden des halbmondförmigen Bodenabschnittes z. B. in den Stellungen d3, d usw. den bereits gelockerten Boden durchschneidet. Entlang der zweiten Zykloide kann durch eine andere (nicht dargestellte) Werkzeugfläche der halbmondförmige Bodenabschnitt in derselben Weise gelockert werden, wie dies soeben beschrieben wurde. (Die bauliche Ausbildung des doppelten Werkzeugkopfes wird in Verbindung mit Fig. 4 beschrieben werden).
Selbstverständlich ist die Massnahme der Bodenlockerung nicht nur nach zwei, sondern auch nach drei, gegebenenfalls nach mehreren ineinander greifenden Zykloiden möglich.
Aus Fig. i und 2 kann man auch, z. B. bei den Stellungen al'as bzw. dl, da leicht einsehen, dass hier während der Lockerung die Bodenreaktionen auch eine in Richtung der Fahrt nach vorwärts zeigende Komponente besitzen, welche den Zug der Maschine unterstützt.
Eine praktische Lösung der Arbeitsweise gemäss Fig. i ist aus Fig. 3 ersichtlich. Demgemäss wird ein Arm C um die Achse T unterhalb einer feststehenden Daumenscheibe E in Richtung des Pfeiles w mit konstanter Winkelgeschwindigkeit gedreht. In dem am Arm C ausgebildeten Lager B ist ein Zapfen G beweglich, welcher einen Teil des (mit einer Schneidkante versehenen) Werkzeuges A bildet. Es ist zu bemerken, dass die wirksame Schneidkante der gekrümmten Fläche oder des Flügels A nicht durch die in der Zeichnung frei ersichtliche rechtseitige senkrechte Kante, sondern (aus den unten beschriebenen Gründen) durch die unter der Mittellinie der Zapfens G bzw. in der Nähe desselben befindliche linksseitige senkrechte Kante gebildet wird.
Die Schneidkante wirkt daher durch eine mit der Drehung des Uhrzeigers übereinstimmende kreisende Bewegung. Der Zapfen G ist in starrer Verbindung mit einem Arm D, dessen Rolle F an der Mantelfläche der Daumenscheibe E laufen kann. Diese ganze Vorrichtung bewegt sich, indem sie mit dem Motor usw. an einem Fahrzeuggestell angebracht ist, in Richtung des Pfeiles y mit konstanter Geschwindigkeit geradlinig nach vorwärts und es sei hierbei der Flügel A bis zu einer gewissen Tiefe in den Boden versenkt gedacht. Die Schneidkante des Flügels A wird auf der Erdoberfläche zufolge der gleichzeitigen kreisenden und fortschreitenden Bewegung, die teils durch eine volle, teils durch eine gestrichelte Linie angedeutete Zykloide
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beschreiben. Während der Flügel A z.
B. den Abschnitt b, c, à abgetrennt und gelockert hat, ist die Rolle F auf den Daumen der feststehenden Scheibe E aufgelaufen, wobei sie gesichert hat, dass während der Dauer dieser Bearbeitung die Flügelfläche durch den Arm D beständig in einer zur Zykloidenbahn unter dem Winkel a ; geneigten Stellung verbleibt. Sobald die Rolle F den Daumen verlässt, wird der Winkel oc zu Null und die Flügelfläche schneidet den bereits gelockerten Boden entlang dem Zykloidenbogen c, e, f glatt durch, d. h. ohne denselben witder zurückzudrängen.
Der Grund dessen, warum als Schneidkante die bei dem Zapfen G befindliche und nicht die entgegengesetzte Kante der Werkzeugnäche gewählt wurde, ist in Verbindung mit Fig. 3a leicht verständlich, wobei z einen Teil der Zykloidenbahn, A den zu der letzteren unter dem Winkel geneigten Werkzeugftügel (in Querschnitt), G den bereits erwähnten Schwingzapfen, P die Resultierende der bei der Lockerung auftretenden Bodenreaktionen, p den Drehmomentarm derselben um den Zapfen G, Y die beim Schneiden auftretende Bodenreaktion und schliesslich y, bzw. in der unteren Hälfte der Fig. 3a y, des Drehmomentarm der Schneidreaktion um den Zapfen G bedeutet.
Nun ergibt sich das resultierende Drehmoment, welches die Flügelfiäche A in Anspruch mimmt, in Falle der Kantenanordnung gemäss der Erfindung (obere Hälfte der Fig. 3a), wie folgt :
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Gesamtmoment ergeben würde :
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Es ist klar, dass J1 : l1 bedeutend grösser ist als M, so dass im ersteren Falle eine viel günstigere Beanspruchung für das Werkzeug erreicht wird.
Die Wirkungsweise wird im Endergebnis dieselbe bleiben, die Dauerhaftigkeit des Werkzeuges aber bedeutend erhöht, wenn der Boden durch ein vor der Werkzeugfläche laufendes, in Fig. 6 ersichtliches kolterartiges Messer k entlang der Zykloidenbahn im Voraus aufgeschnitten wird, welches Messer an der gesteuerten Bewegung (Winkelverdrehung) der Werkzeugfläche nicht teil nimmt. Im Falle dieser Anordnung hat der Flügel A kein Schneiden, sondern nur eine Lockerung zu bewirken, d. h. er erleidet eine geringere Beanspruchung ; mit anderen Worten, es wird die Kante des Flügels durch das Kolter geschont, wobei das wesentlich schmälere und billiger herstellbare Messer k für den Fall seiner Abnutzung zweckmässig auswechselbar angebracht werden kann.
Ferner erscheint es zweckmässig, wenn die Bodenfläche der gelockerten Erde durch eine an der Werkzeugfläche angebrachte (oder mit dem Messer k zusammen ausgebildete) Kante g (Fig. 6) glatt abgeschnitten wird.
Soll während des obon beschriebenen Vorganges durch die Flügelfläche nicht nur ein Schneiden und eine Lockerung bewirkt, sondern der abgetrennte Bodenabschnitt auch gewendet werden, so wird das Werkzeug als Pflugkopf ausgebildet und in diesem Falle der Flügelfläche, z. B. die Form nach Fig. 7 erteilt. Natürlich steht auch hier der Anordnung nichts im Wege, dass die Zykloidenbahn durch ein Messer im Voraus aufgeschnitten werde, wie dies in Verbindung mit Fig. 6 beschrieben wurde.
An derselben Drehachse können auch zwei oder mehrere Werkzeuge angebracht werden, wobei man zu einer für die Praxis vorteilhaften-Lösung gelangt, wenn die in Fig. 3 dargestellte Daumenscheibe durch ein Exzenter ersetzt wird, wobei während der Arbeit, nach erfolgter Lockerung des abgetrennten Bodenabschnittes jede der Flügelflächen in dem bereits gelockerten Boden. d. h. bei der Rückkehr sich mit grosser Annäherung ihrer Zykloidenbahn anschmiegen, d. h. den gelockerten Boden mit befriedigender Annäherung bloss durchschneiden wird, ohne denselben zurückzudrängen.
Eine derartige Ausführungsform des zweifachen Werkzeuges zeigt Fig. 4, und zwar mit zum Graben dienenden Flügeln (sich der Zykloidenbahn anschmiegenden Zylinderflächensegmenten) , Ai ausgestattet ; bei dieser Lösung beschreiben die Kanten der Flügeln beispielsweise die doppelte, Zykloide gemäss Fig. 2 als die Resultierende ihrer kreisenden und fortschreitenden Bewegung. Die Flügeln Au, ai sind um Zapfen GI, G2 schwingbar, welche in einem Gussstück L gelagert sind. Das letztere ist um eine Achse N drehbar. Die Steuerung der Flügeln erfolgt unter Vermittlung der an ihnen angreifenden Armen Hi,. H und eines Kranzes K mittels des sonst feststehenden Exzenters M.
Wird diese Vorrichtung in Richtung des Pfeiles w mit konstanter Winkelgeschwindigkeit gedreht und in Richtung des Pfeiles x geradlinig gleichmässig vorwärtsbewegt, so beschreiben die Flügeln ineinander greifende Zykloidenbahnen, so wie dies in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben wurde. Entlang dieser Zykioiden geht die Bodenlockerung
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die als Ansätze der Flügeln At, AS angebrachten Kanten ex, es wird die Bodenfläche des gelockerten Abschnittes glatt abgehobelt. Es ist klar, dass wenn dieses doppelte Werkzeug mit dem Streichbrett gemäss Fig. 7 versehen wird, sich dem Vorgang der Bodenlockerung auch ein Wenden des Bodens anschliesst, d. h. der Pflugkopf die Massnahme des Pflügen vo1lfùhrt.
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Das. Streichbrett wird zweckmässig derait geformt, dass sich alle (übereinander veisetzt liegenden) Querschnitte desselben der Zykloidenbahn möglichst anschmiegen, so dass während der Steuerung, bei der Rückkehr, auch durch das Streichbrett nur ein Schneiden und keine Lockerung vollführt wird.
Gegen die schädlichen Einflüsse des Staubes kann die Antriebsvorrichtung der Werkzeuge leicht dadurch geschützt werden, dass dieselbe mit einem in Fig. 4 gestrichelt angedeuteten Gehäuse umhüllt wird. Eine derartige staubdichte Vorrichtung ist durch voll ausgezogene Umrisslinien in Fig. 5 dargestellt, wo als ein weiteres Ausführungsbeispiel auch zum Schneiden eines schrägen Pfofils (z. B. zur Herstellung eines Grabenprofiles) geeignete kegelförmige Flügelflächen Aa, A4 ersichtlich sind.
Das Werkzeug bildet in der, in Verbindung mit Fig. 4 und 5 beschriebenen Ausbildung (als Grabkopf) einen wichtigen Bestandteil der einen in Fig. 8 und 9 veranschaulichten Ausführungsform der Grabmaschine, welche zur. Herstellung von Gräben und zur Durchführung von Geländeebnungsarbeiten in gleicher Weise geeignet ist. Zur Erreichung dieses Zweckes werden Grabköpfe Ei, Es in der Ausbildung gemäss Fig. 4 an dem Rahmen K einer in Fig. 8 sowie in der, einen Schnitt nach Linie et-p der Fig. 8 darstellenden Fig. 9 ersichtlichen automobilartigen Maschine angebracht, an welchem Rahmen im vorliegenden Falle auch Grabköpfe Es. E4. mit schrägen Flügelflächen gemäss Fig. 5 angeordnet wurden, welche das Profil des herzustellenden Grabens ausfräsen.
Der Rahmen K kann mittels der um feststehende Zapfen schwingbaren Arme ssi, Rs und der Schraubenspindeln Fl'F2 gesenkt werden (für welche Senkung vorteilhaft auch die mit einem in Fig. 13 bis 15 mit A bezeichneten, unten beschriebenen Exzenter getroffene Anordnung angewendet werden kann), so dass in dieser Weise die Grabköpfe EI.,. usw. bis zu einer beliebigen Tiefe herabgelassen werden können ohne die senkrechte Lage derselben zu verändern. Die Grabköpfe erhalten ihre kreisende Bewegung von einer durch den Motor vom Rade T\ aus unter Zwischenschaltung der Kettenräder Ta und Ta angetriebenen Welle t mittels einer Schneckenrad-oder Kegelradübersetzung.
Durch die Grabmaschine wird während ihrer Vorwärtsbewegung in den Boden die in Fig. 8 mit a, b, c bezeichnete bzw. in Fig. 9 in Querschnitt dargestellte Mulde d, e, f, g hergestellt, aus welcher der gelockerte Boden durch eine gleichfalls von der Achse des Rades Tl aus angetriebene heb-und senkbare Schöpfvorrichtung P hinaufgetragen und auf ein in Querrichtung laufendes Transportband R geworfen wird, welches sodann die Bodenmasse je nach der Bewegungsrichtung des Bodens nach der rechten oder linken Seite des Grabens (nach der in Fig. 9 mit A bezeichneten Stelle) abwirft.
Sollte die in dieser Weise hergestellte Mulde in Fig. 8 bis zur Linie k l bzw. in Fig. 9 im Querschnitt bis zur Linie mn ausgetieft werden, so kann diese Massnahme durch einen der Maschine mit der soeben beschriebenen Grab-und Schöptvolrichtung ähnlichen, und zwar entweder an einem besonderen, oder an demselben selbstfahrenden Fahrzeug angebrachten Tiefgang durchgeführt werden. In dieser Weise kann der Graben stufenweise bis zu einer praktischen Grenze ausgetieft werden. Nachdem die Maschine gemäss der Erfindung bei aller Leichtigkeit eine äusserst wirksame, feine Lockerung bewirkt, ist auch die Arbeit der Schöpfvorrichtung eine viel leichtere als bei den bisherigen Maschinen dieser Art, folglich kann diese Vorrichtung gleichfalls leichter gebaut werden.
Soll die Maschine für Geländeebnungsarbeiten in Anspruch genommen werden, so kann
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Bauart angebracht. In dieser Weise lässt sich die Mulde p, r, s, M herstellen, wobei mit Rücksicht auf den Radstand, welcher geringer ist als der Abstand p, u die hinter der den gelockerten Boden heraushebenden Schöpfvorrichtung befindlichen, d. h. rückwärtigen Laufräder V der Maschine in an sich bekannter Weise (z. B. durch eine verstellbare Achszapfenlagerung) in die Lage Fi (Fig. 8) gesenkt werden können, so dass die Hinterräder nicht auf der Erdoberfläche, sondern am Boden der Mulde laufen.
Bei der in Fig. 10 in einer Seitenansicht, in Fig. 11 in Draufsicht und in Fig. 12 in einer Einzelheit dargestellten Ausführungsform der Maschine gemäss der Erfindung, als Ackermaschine, sind die Werkzeuge Al... A, (im vorliegenden Falle Pflugköpfe) am rückwärtigen Teile des auf den Rädern Bi, B, Bs, -B4. laufenden Kraftwagens an den in einem heb-und senkbaren, V-förmig ausgebildeten Rahmen D gelagerten Spindeln Oi, o... c, angebrachte eine Ausführungsform dieser Werkzeuge wurde in Verbindung mit Fig. 3 und 4 bzw. das dazugehörige Streichbrett in Verbindung mit Fig. 7 bereits beschrieben.
In Fig. 10 sind die Pflugkörper in Seitenansicht, wie sie angebracht sind, ersichtlich, während in Fig. 11 der Einfachheit halber durch Kreise A"A,... A, bloss die Wirkungsstellen der Pflugköpfe angedeutet sind. Der Antrieb der Pflugköpfe erfolgt durch ein Getriebe, welches an der mit F ;, bezeichneten Stelle des Kraftwagens angebracht ist und dessen Einzelheiten in Fig. 12 in grösserem Massstabe ersichtlich sind.
Demgemäss wird durch eine Welle In mittels eines Kegelräderpaares g eine in dem Rahmen Fa
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angebrachte Welle n betätigt, von welcher die in Richtung dieser Welle gleitbaren, jedoch durch diese beim Drehen mitgenommenen Kettenräder (gegebenenfalls Zahnräder) i die Drehbewegung auf die Spindeln der Pflugkörper in folgender Weise übertragen : die Kettenräder j sind an einem an dem erwähnten Rahmen D angebrachten Gussstück l gelagert, und zwar steht eines derselben mit der Spindel des Pflugkörpers As, das andere aber mit derjenigen des Pflugkörpers Ad in Ver-
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geschieht folgendermassen :
Der Rahmen D wird durch die Schraubenspindeln Ci, , welche an den mit F1, F2, F3 bezeichneten Lagerteilen des Kraftwagens angebracht sind, getragen, wobei die Drehung der Schraubenspindeln eine Auf. oder Abwärtsbewegung des Rahmens D verursacht. Die Ausbildung des an der Stelle Fi befindlichen Schraubenspindelantriebes stimmt mit derjenigen, welche sich an der Stelle Fa befindet, überein. Aus Fig. 10 ist eine beispielsweise Ausbildung des Antriebes der zur Stelle Fi und F2 gehörenden Spindeln Cl bzw. cl ersichtlich.
Beim Vergleich der Fig. 12 mit Fig. 10 und 11 ersieht man, dass die von der Achse n betätigte Reibungskupplung S die Drehung auf das Kegelräderpaar u, sowie auf die Schraubenspindel c, überträgt und in dieser Weise unter Vermittlung der Wellen SI und sa die Kegelräder Mi und u. und die auf der Achse des betreffenden wagrechten Kegelrades aufgekeilte Schraubenspindel Ci bzw. Ca betätigt, welche sodann unter Mitwirkung der Schraubenspindel c, ein Heben oder Senken des Rahmens D und der dazugehörigen Teile bewirken.
Eine andere Ausführungsform der Ackermaschine zeigt Fig. 13 mit gehobenen, Fig. 14
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E3, E4 sind auch hier an einem Rahmen K angebracht, welcher mittels der Exzenter A innerhalb gewisser Grenzen bis zu einer beliebigen Tiefe gesenkt werden kann und damit hierbei die senkrechte Lage der Spindeln der Pflugköpfe gesichert sei, wird der Rahmen K durch ein Paralellogramm geführt, welches durch die um feststehende Zapfen schwingbaren Gestängen B1, B2
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Motor angetriebenen Welle t1 aus infolgender Weise :
Die an einer, die Spindeln der Pflugköpfe Es, Es antreibeneden Welle ta angebrachten Kettenräder C, stehen mit den Kettenrädern Ci in Verbindung, welche an der durch den Motor angetriebenen Welle tl angebracht sind, wobei die Kettenräder Ci und Ca einen gemeinsamen Mittelpunkt mit den entsprechenden Zapfen der Stangen 61 besitzen. Die Welle ta übertägt ihre Drehung unter Vermittlung der Kettenräder Ca und C auf die Welle ta, damit in dieser Weise auch die Pflugköpfe EI und E, gegebenenfalls durch Kegelrad-oder Schneckenradantrieb, eine kreisende Bewegung erhalten, welche Pflugköpfe Ei und E die den Spuren der hinteren Laufrädern entsprechenden Streifen bearbeiten.
Die hinteren Laufräder der Ackermaschine erhalten ihre Bewegung mittels der durch den Motor angetriebenen Kettenräder Di und D2.
Die in Fig. 15 dargestellte Gruppierung der Pflugköpfe Ei, Ea, E, ergibt zwar mechanische Vorteile, doch kann man vom Gesichtspunkte der Einfachheit auch die Anordnung treffen, dass die Pflugköpfe nebeneinander in einer Reihe stehen, wodurch der gesamte Antriebsmechanismus eine einfachere Ausführung erhält.
Wenn die in Fig. 10 bis 15 dargestellten Ausführungen der Ackermaschine nicht mit Pflugköpfen, sondern nur mit Grabköpfen ausgestattet werden (wobei also nur ein Schneiden und eine Lockerung des Bodens bezweckt wird), so wird dadurch die Ackermaschine in eine Bodenbearbeitungsmaschine anderer Art : in einen Bodenfräser umgewandelt.
Wie aus Obigem ersichtlich, kann der Werkzeugantrieb auch bei den eigenartigen Werkzeugen gemäss der Erfindung mit Tiefenreguliervorrichtungen beliebiger Art vorteilhaft kombiniert werden.
Ferner kann bei jeder Ausführungsform der Geländeebnungs-, Grab-oder Bodenfräsmaschine und der Ackermaschine gemäss der Erfindung die in Fig. 16 in beispielsweiser schematischer Draufsicht veranschaulichte mehrfache Werkzeuganordunng vorteilhaft anwendet werden. Demgemäss ist der gegenseitige Antrieb der mit (stärkerer Linie angedeuteten) doppelten Werkzeuge Al, Aa, As, derart getroffen, dass die Werkzeuge Al und A4 entgegengesetzt zu den Werkzeugen A2 und AI kreisen und die Werkzeuge von gleicher Drehrichtung gegeneinander z. B. mit einer Phasenverschiebung von 900 laufen. Das derart gebildete System schreitet in Richtung des Pfeiles α vorwärts.
Prüft man die Wirkung der vom Bodenwiderstand herrührenden Reaktionen, so findet man zunächst, dass jeder Lage eines jeden Werkzeuges eine solche Lage des zu ihr entgegengesetzt kreisenden Werkzeuges entspricht, dass die vom Bodenwiderstand herrührenden Reaktionen in bezug auf den Massenmittelpunkt des Systems einander ent-
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gegengesetzte seitliche Verdrehungen hervorzurufen bestrebt sind, so dass die Drehmomente ihre Wirkung gegenseitig aufheben. So trachtet z.
B. in der Anfangslage des Werkzeuges A. l (in Fig. 16 bedeuten die stark ausgezogenen Lagen die Anfangslagen) der Bodenwiderstand das ganze Maschinensystem in einer zum Uhrzeiger entgegengesetzten Richtung zu verdrehen, während bei dem zu ihm entgegengesetzt kreisenden Werkzeug Ag ein mit der Richtung des Uhrzeigers übereinstimmendes Reaktionsmoment auftritt ; die Arme dieser beiden Drehmomente sind zwar einander nicht genau gleich, doch bestehen hinsichtlich der Werkzeuge As und A4 (in umgekehrter Reihenfolge) dieselben Verhältnisse, so dass im Endergebnis sämtliche Seitenmomente einander gegenseitig das Gleichgewicht halten und daher die Maschine in der Richtung ihrer geradlinigen Vorwärtsbewegung nicht schädlich beeinflussen.
Ausser den Drehmomenten halten auch die verschiedenen nach vorn und rückwärts zeigenden Bodenwiderstände einander das Gleichgewicht, folglich entstehen keine solche Kräfte (wenn solche gegebenenfalls auch entstehen, so spielen sie eine sehr untergeordnete Rolle), welche die Maschine an ihrem Fortschreiten hindern, d. h. den Charakter von zurückziehenden Kräften aufweisen würden. Infolgedessen kann die Maschine aus den eingangs angeführten
Gründen sehr leicht gebaut werden.
Ein weiterer wichtiger Vorteil der Anordnung gemäss Fig. 16 besteht in folgendem : Es sei angenommen, dass jedes der Werkzeuge um einen Winkel ss von der Anfangslage aus in die gestrichelt angedeutete Lage gelangt ist (Fig. 16) und es seien die vom Bodenwiderstand herrührenden Drehmomente in bezug auf die besondere Achse jedes Werkzeuges berechnet, welche Drehmomente sodann gemeinschaftlich die Achse des Motors belasten. Der summierte Wert dieser Drehmomente sei in Fig. I7 auf den einen Schenkel des Winkels ss radial aufgetragen.
Wurden die gesamten Drehmomente für jede Winkelverdrehung bestimmt und ihre Werte radial aufgetragen, so gelangt man zu dem in Fig. I7 strichpunktiert dargestellten Diagramm, aus welchem ersichtlich ist, dass sich die Drehmomente während des ganzen Umlaufes aller Werkzeuge nur in geringem Masse ändern : der Höchstwert (Mmax) und das Minimum (Mmin) der Drehmomente weichen von dem mittleren Wert (Mitte,) kaum ab, d. h. der Motor wird durch den
Bodenwiderstand bei der Gruppierung der Werkzeuge gemäss Fig. 16 oder einer ähnlichen
Gruppierung beinahe ganz gleichmässig belastet.
An Stelle der Anordnung nach Fig. 16 kann auch eine andere mehrfache Anordnung mit gleichem Ergebnis angewendet werden. So kann man z. B. mehrere Werkzeuge nebeneinander derart anordnen, bzw. antreiben, dass jedes Werkzeug entgegengesetzt zu dem benachbarten kreist und z. B. das erste und vierte Werkzeug gegeneinander mit einer Phasenverschiebung von 1800 laufen ; desgleichen das zweite und dritte Werkzeug usw.
Das Wesen der Erfindung erleidet natürlich keine Änderung, wenn die Werkzeuge nicht um einen senkrechten, sondern um eine zur Senkrechten mehr oder minder geneigte Achse gedreht werden.
PATENT-ANSPRÜCHE : 1. Bodenbearbeitungsmaschine mit um eine senkrechte oder schräge Achse kreisenden
Werkzeugen bestehend aus Flächensegmenten, welche sich unter einem Winkel zu der die
Bewegungsbahn des Werkzeuges bildenden Zykloide neigen, so dass die Kante der Segmente ein Schneiden des Bodens, der gekrümmte Teil aber eine Lockerung desselben bewirkt, gekenn- zeichnet durch eine Steuerung, welche auf die in bezug auf dieKreisungsbahn schwingbar ge- lagerten Werkzeuge derart einwirkt, dass diese sich während ihrer Bewegung in dem rückkehrenden
Teil der Zykloidenbahn der letzteren anschmiegen, damit die Werkzeuge beim Rückgang nur ein Schneiden des Bodens ohne Lockerung vollführen.