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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zum Ernten von Mais oder
dergleichen Körnerfrüchten, insbesondere
Pflückvorsatzgerät für Mähdrescher
oder Feldhäcksler
in einer Ausbildung gemäß Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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In
der
EP 0 896 789 A1 ist
ein Maisernte-Vorsatzgerät
zum Anbau an eine selbstfahrende Erntemaschine, wie z. B. einen
Mähdrescher
oder einen Feldhäcksler,
beschrieben, das reihenunabhängig
mähen und die
Maiskolben von den Pflanzen pflücken
kann, um sie gesondert von dem Rest der Pflanzen zu verarbeiten, beispielsweise
auszudreschen oder zu häckseln.
Pflückaggregate
sind den einzelnen Einzugsbereichen des Mähwerks zugeordnet, die große, mit
Randaussparungen versehene Förderscheiben
aufweisen. Die Übergabe
der abgeschnittenen stehend erfassten ganzen Pflanzen an die Pflückaggregate
erfolgt entweder mittels Ausräumscheiben
oder dadurch, dass die aufnehmenden Partien der Pflückaggregate
in den Laufkreis der Förderscheiben
eintauchen.
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In
der
DE 199 59 281
A1 ist eine Einzugs- und Pflückeinrichtung mit einer reihenunabhängig arbeitenden,
rotierenden Einzugseinrichtung insbesondere zum Erfassen von Stängeln beschrieben,
die Pflanzen in eine Pflückeinrichtung
mit einem Pflückkanal
zuführt,
die Teile von den Pflanzen abtrennt. Dabei übernimmt eine rotierende mit
radial nach außen
gerichteten Fingern bestückte
Einzugseinrichtung neben deren Einzugsfunktion auch eine Transportfunktion
dahingehend, dass diese die Pflanzen durch die Pflückeinrichtung
hindurch transportiert, indem sie den Pflückkanal überstreicht. Nachteilig dabei
ist, dass der Pflanzen- und damit der Massendurchsatz, den eine
derartige Pflückeinrichtung
bewältigen
kann, durch die Aufnahmefähigkeit
der Zwischenräume
zwischen den Fingern der Einzugseinrichtung begrenzt wird. Diese
hat zur Folge, dass die Fahrgeschwindigkeit insbesondere diesem
Umstand folgend, angepasst werden muss, welches einen leistungsbegrenzenden
Faktor darstellt.
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Aus
der
DE 19 18 931 A1 ist
eine Maispflückmaschine
mit verschwenkbaren Pflückwalzen
und oberhalb dieser mit ebenfalls verschwenkbaren Abstreifleisten
bekannt, welche einen verstellbaren Pflückspalt definieren. Pflückwalzen
und Abstreifleisten und die Weite deren Durchzugsspalte können von
einem beiden gemeinsamen Verstellantrieb verstellt werden.
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Aus
der
AT 245 853 B ist
eine Einrichtung zur Einstellung des Abstandes der Pflückrollen
einer Erntemaschine für
Mais bekannt, bei der die Weite des Pflück- und Durchzugsspalts ebenfalls
veränderbar
ist. Durch die in einer horizontalen Ebene verschwenkbaren Pflückrollen
der Einrichtung ist der Durchzugsspalt an den Durchmesser von Maispflanzen
anpassbar.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Gerät
zum Pflücken
von Mais oder ähnlichen
Erntefrüchten
mit verbesserten, d. h. einfachen, robusten und wenig störanfälligen Pflückeinheiten
vorzuschlagen, und dieses insbesondere unter dem Gesichtspunkt eines
variablen aber hohen Massendurchsatzes pro Pflückeinheit, so dass dieser Pflückvorsatz
insbesondere auch für
die reihenunabhängig
arbeitende Erntetechnik einsetzbar ist. Dieser einfache und robuste
Aufbau einer Pflückeinheit
soll es auch ermöglichen,
die zulässige
Arbeitsbreite, d. h. den Einzugsbereich je Pflückeinheit möglichst groß gestalten zu können bzw.
die Anzahl der Pflückeinheiten
pro Gerät
zu minimieren, welches dazu beiträgt, den wirtschaftlichen Einsatz
eines derartigen Gerätes erheblich
zu verbessern.
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Gelöst wird
die Aufgabe der Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen der
unabhängigen
Ansprüche
1 und 8 Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
den abhängigen
Ansprüchen,
der Beschreibung und den Figurendarstellungen zu entnehmen.
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Ein
Maisernte-Vorsatzgerät
nach der Erfindung ist besonders auch für die Ernte der sogenannten Breitsaat,
d. h. der reihenlosen Maisernte geeignet. Um derartige Geräte wirtschaftlich
und optimal einsetzen zu können,
verlangen diese nach einer Pflückergeneration,
die einen möglichst
hohen und gleichzeitig variablen Massendurchsatz zulassen, ohne
dass deren Funktion dadurch beeinträchtigt ist, und die dabei unterschiedlichsten
Einsatzbedingungen, gekennzeichnet beispielsweise durch hohe Feuchtigkeit
oder Dürre,
oder durch hohen oder niedrigen Wuchs der Pflanzen, oder auch unterschiedlichen
Beständen
pro Flächeneinheit störungsfrei
gewachsen sind. Dieser Aufgabe widmet sich die Erfindung in besonderem
Maße dadurch,
dass sie eine einfache, robuste und somit wenig störanfällige Technik
vorschlägt.
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Ein
erfindungsgemäßes Gerät zum Ernten
von Mais oder dergleichen Körnerfrüchten, nachfolgend Pflückvorsatzgerät genannt,
besteht aus mehreren nebeneinander beabstandeten Pflückeinheiten
mit an sich bekannten umlaufend angetriebenen Durchzugswalzen, die
die Maisstängel
durch den von diesen definierten Durchzugsspalt hindurchziehen,
wobei die Maisstängel
gleichzeitig durch einen Pflückspalt
hindurchgezogen werden, und wobei wenigstens eine Abstreifkante
des Pflückspaltes
eine umlaufend rotierende Kante eines Rotationskörpers darstellt. Dieser Rotationskörper ist
frei von jeglicher Einzugs- und Förderfunktion für die Pflanzenstängel, wohl
aber vorgesehen zum Weitertransport der abgetrennten Pflanzenteile.
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Die
Drehachse des Rotationskörpers
ist überwiegend
aufrecht gegenüber
dem Boden ausgerichtet und der Rotationskörper ist dabei als Drehteller
ausgestaltet, auf dem gleichzeitig die abgetrennten Fruchtstände in Richtung
Querförderer
weiter, d. h. vom Ort ihrer Abtrennung von den Stängeln der
Pflanze wegtransportiert werden.
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Die
Rotationskörper
sind dabei nicht nur als Drehteller, sondern gleichermaßen und
vorzugsweise als hutförmige
Gebilde mit etwa planem Rand ausgebildet. Der äußere Umfang des Rotationskörpers bildet
dabei die Abstreifkante des Pflückspaltes,
so dass die Abstreifkante gleichzeitig auch einen Mitnahmeeffekt
im Sinne der Fortbewegung darstellt. Da sich nun im Laufe des Pflückprozesses
die abgetrennten Maiskolben auf dem etwa planen Rand des Rotationskörpers ablegen,
werden sie von der Umlaufbewegung des Rotationskörpers erfasst und ein nachfolgend
positionierter Ausräumer,
ausgebildet als Räumschild,
räumt den
Drehteller von den Fruchtständen
ab, so dass die Maiskolben dabei auf oder in die Querfördereinrichtung
fallen, so dass die Maiskolben dadurch dem Weiterverarbeitungsprozess
im Mähdrescher
oder Feldhäcksler
zugeführt
werden können.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der
Pflückspalt
aus zwei benachbarten gegenläufig
angetriebenen Drehtellern als Rotationskörper gebildet, so dass der
eigentliche Pflückspalt aus
zwei gegenläufig
umlaufenden Abstreifkanten gebildet wird.
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Diese
Ausgestaltung des Pflückspaltes
mit umlaufender Abstreifkante als Drehteller mit Fördereffekt ist
ein robustes und wenig verschleißanfälliges Fördersystem, welches auch in
seinem Förderverhalten
sehr anpassungsfähig
auf wechselnde Massenströme
reagiert, so dass mit dieser erfinderischen Lösung erhebliche wirtschaftliche
Vorteile einhergehen.
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Als
besonders vorteilhaft ist dabei auch anzusehen, dass diese Art der
Ausgestaltung eine Pflückeinheit
mit einem großen
Einzugsbereich im Sinne der Arbeitsbreite zulässt, welche besonders vorteilhaft
für die reihenlose
Pflücktechnik
und damit für
die sogenannte Breitsaat geeignet ist. Gleichermaßen kann
damit die Anzahl der Pflückeinheiten
auf ein Minimum reduziert werden, welches ebenfalls mit erheblichen
wirtschaftlichen Vorteilen verbunden sein kann.
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Dabei
ist es von besonderer Bedeutung, die Durchsatzleistung einer Pflückeinheit
durch ein zuverlässiges,
d. h. verbessertes Abstreifsystem sicherer zu gestalten.
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Dieses
wird erfindungsgemäß u. a.
dadurch erreicht, dass dem Durchzugsspalt zwischen den Pflückwalzen
eine oszillierende Bewegung aufgezwungen wird, die einerseits eine
schüttelnde
Bewegung auf den im Durchzug befindlichen Pflanzenstängel ausübt und dabei
auch den Anlagedruck des Pflanzenstängels an die Abstreifkanten
erhöht.
Beides kann dazu beitragen, die Durchzugsgeschwindigkeit der Pflanzenstängel zu erhöhen, welches
zu einem größeren Massendurchsatz
beitragen kann.
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An
Hand eines nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung
näher dargestellt und
erläutert
werden.
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Mathematische Formelzeichen:
- ω, ω'
- Winkelgeschwindigkeit
in 1/sek
- φ, φ'
- Drehwinkel
(alternativ in Altgrad umgerechnet)
- f
- Drehfrequenz
pro Sekunde
- n,
n'
- Umdrehungen
pro Minute
- t
- Zeit
in Sekunden
- π
- Kreiszahl
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Es
zeigen.
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1 ein
Erntegerät
als Pflückvorsatzgerät nach der
Erfindung in einer Draufsicht
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2 eine
einzelne Mäh-
und Pflückeinheit
nach der Erfindung in einer Draufsicht
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3 einen
Schnitt A-A durch die Pflückeinheit
gemäß 2
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4 Schnitt
A-A gemäß 3 mit
oszillierendem Durchzugsspalt in der Drehwinkellage φ = 0° (Nulldurchgang φ = 0°)
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5 Schnitt
A-A gemäß 3 mit
oszillierendem Durchzugsspalt in der Drehwinkellage φ = 90°
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6 Schnitt
A-A gemäß 3 mit
oszillierendem Durchzugsspalt in der Drehwinkellage φ = 180°
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7 Schnitt
A-A gemäß 3 mit
oszillierendem Durchzugsspalt in der Drehwinkellage φ = 270°
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8 vergrößerte Darstellung
der Pflückwalzen
in der Drehwinkellage φ =
0° anlog 4
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9 vergrößerte Darstellung
der Pflückwalzen
in der Drehwinkellage φ =
90° anlog 5
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10 vergrößerte Darstellung
der Pflückwalzen
in der Drehwinkellage φ =
180° anlog 6
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11 vergrößerte Darstellung
der Pflückwalzen
in der Drehwinkellage φ =
270° anlog 7
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12 nochmals
vergrößerte Darstellung
der Pflückwalzen
in der Drehwinkellage φ =
0° anlog 8
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1 zeigt
ein Erntegerät
als Pflückvorsatzgerät 1 nach
der Erfindung in einer Draufsicht, angebaut an einen Mähdrescher
oder Feldhäcksler 2.
Es besteht im Wesentlichen aus der Mäheinrichtung mit den Mäh- und Einzugscheiben 16, 16' wobei je zwei
Mäh- und
Einzugscheiben 16, 16' mit gegenläufiger Drehrichtung 17, 17' zueinander
angetrieben, je einer Pflückeinheit 8 zugeordnet
sind. Mehrere Pflückeinheiten 8,
in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
handelt es sich um drei Pflückeinheiten 8,
sind in einem symbolisch dargestellten Maschinengestell 19 gelagert,
welches von einem Mähdrescher
oder Feldhäcksler 2 aufgenommen wird
und von denen der Antrieb der Pflückeinheiten 8 ausgeht.
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2 zeigt
eine einzelne Mäh-
und Pflückeinheit 8 gemäß 1 in
vergrößerter Darstellung
und 3 zeigt einen Schnitt A-A durch die Pflückeinheit 8 gemäß 2.
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Eine
Pflückeinheit 8 besteht
im Wesentlichen aus zwei mit gegenläufiger Drehrichtung 20, 20' zueinander
angetrieben Pflückwalzen 3, 3', und mit gegenläufiger Drehrichtung 17, 17' zueinander
angetrieben Rotationskörpern 9, 9'.
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Die
Pflückwalzen 3, 3' mit ihren etwa
in Fahrtrichtung F verlaufenden Drehachsen 4, 4' definieren
dabei einen Durchzugsspalt 5. Die Pflückwalzen 3 können dabei
beispielsweise mit Rippen als vorstehende Formteile am Umfang besetzt
sein, die zur Erhöhung
der Durchzugskräfte
beitragen können.
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Der
Pflückspalt 7,
der durch die Abstreifkanten 6, 6' definiert ist, wird durch die
Außenkontur
der Rotationskörper 9, 9' definiert.
Dabei sind die Rotationskörper 9, 9' um ihre aufwärts weisenden
Drehachsen 10, 10' gegenläufig mit
Ihren Drehrichtungen 17, 17' umlaufend angetrieben.
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In
dem Ausführungsbeispiel
sind die Rotationskörper 9, 9' hutförmig mit
planem Rand 11, 11' ausgebildet,
so dass die abgetrennten Fruchtstände auf diesem Rand 11, 11' liegend in
Richtung der Querfördereinrichtung 14, beispielsweise
ausgebildet als Förderschnecke,
weitertransportiert werden und von einem Ausräumer 13 von diesem
Rand 11, 11' in
die Schneckenmulde abgeworfen werden können.
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Um
die mitnehmende Wirkung des Rotationskörpers 9, 9' und damit seine
Fördereigenschaften
zu verbessern, ist es von Vorteil, die Auflagefläche des planen Randbereichs 11, 11' mit einem hohem
Reibungskoeffizienten auszugestalten. Dazu eignet sich beispielsweise
eine Gummiauflage, deren Auflage z. B. auch genoppt sein kann. Aber
auch andere Beschichtungen kommen dazu in Frage, beispielsweise
aufgeraute Kunststoffbeschichtungen oder beispielsweise auch Flammaufspritzungen
oder Auftragsschweißungen,
die gleichzeitig verschleißhemmend
wirken.
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Der
Randbereich 11, 11' muss
nicht notwendigerweise zur Lösung
der erfinderischen Aufgabe planeben sein, sondern er kann auch umlaufend
mulden- oder trogförmig
gewölbt
sein.
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Die
Figuren 4 bis 12 zeigen
ein Ausführungsbeispiel
exzentrisch gelagerter Pflückwalzen.
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Die
Pflückwalzen 3, 3' können so
ausgebildet sein, dass deren Figurenachse P exzentrisch zu deren Drehachse 4, 4' liegt. Dadurch
bedingt rotiert die Figurenachse P auf dem Exzenterkreis 21, 21', so dass auch die
Konturkreise 23, 23' an
der Exzenterbewegung teilnehmen und deren Außenkonturen während des
Umlaufs von den Hüllkreisen 18, 18' definiert sind.
In bezug auf die etwa horizontale Ausrichtung des Durchzugsspalts 5 verursacht
diese Exzentrizität
einen mit der Drehfrequenz der Umlaufbewegung der Pflückwalzen 3 oszillierenden
Durchzugsspalt 5, welches zur Folge hat, dass die im Durchzug
befindlichen Pflanzenstängel horizontalen
Beschleunigungskräften
mit periodisch wechselnder Richtung ausgesetzt sind. Dieses wiederum verursacht
etwa horizontale Schüttelbewegungen
mit der Umlauffrequenz der Pflückwalzen
an den Pflanzenstängeln,
welches zu einem kraftmindernden und schnellerem Ablösen der
Fruchtstände
von den Stängeln beitragen
kann.
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Damit
der Durchzugsspalt
5 während
der Umlaufbewegungen der Pflückwalzen
seine Weitenäherungsweise
etwa konstant hält,
ist eine Phasenverschiebung Δφ hinsichtlich
der Drehwinkels φ, φ' in Bezug auf die
Drehwinkellage der beiden Pflückwalzen
3,
3' einer Pflückeinheit
im Bereich von etwa 60° bis
120° vorzugsweise
etwa 90° von
Vorteil. Dabei soll der Drehwinkel φ der Pflückwalze
3 und der
Drehwinkel φ' der Pflückwalze
3' zugeordnet
sein, so dass sich die Phasenverschiebung Δφ als Kenngröße wie folgt definieren lässt:
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Die
Figuren 4 bis 7 zeigen
unterschiedliche Drehwinkellagen im fortschreitenden Umlaufprozess
mit dem Drehwinkel φ als
Bezugsgröße. Dabei
ist unterstellt, dass die Winkelgeschwindigkeit ω, ω' beider Pflückwalzen 3, 3' einer Pflückeinheit 8 dem
Betrage nach untereinander gleich, die Drehrichtungen 20, 20' jedoch gegenläufig zueinander
sind. Die 8 bis 11 zeigen
die Pflückwalzen
der 4 bis 7 in vergrößerter Darstellung und die 12 zeigt
den Nulldurchgang φ =
0°(360°) in noch
weiter vergrößerter Darstellung.
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An
Hand der dargestellten Figuren, 4 bis 7 bzw. 8 bis 11,
ist ein 360° Drehzyklus dargestellt,
wobei die 360° Lage
mit der Ausgangslage mit dem Drehwinkel φ = 0° in 9 identisch
ist. Die Figuren 5 und 6 und 7 zeigen
weitere fortgeschrittene Drehwinkellagen und zwar mit dem Drehwinkel φ = 90° bzw π/4, φ = 180° bzw. π und φ = 270° bzw. 3/2π, wobei der
Drehwinkel φ =
360° bzw.
2π die gleiche
Lage, wie die Ausgangslage φ =
0° bzw =
0·π erzeugt.
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12 zeigt
die Ausgangslage φ =
0° (Nulldurchgang)
in einer noch weiter vergrößerten Darstellung.
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Somit
lässt sich
jede beliebige Drehwinkellage mathematisch wie folgt definieren,
wobei gilt: φ = ω·t φ = –ω·t + Δφbzw.
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Das
Minuszeichen bedeutet, das die Drehrichtung von –ω entgegengesetzt zu ω verläuft, wobei Δφ ebenso
positive wie negative Werte annehmen kann.
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Dabei
gilt ω =
2π·fbzw. ω = π·n/30. mit
- π
- = Kreiszahl
- f
- = Drehfrequenz in
1/Sekund
- n, n'
- = Umdrehungen pro
Minute der Pflückwalzen 9, 9'
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Diese
Betrachtungsweise unterstellt, dass bei Drehzahlen n bzw. n' beider Pflückwalzen 3 bzw. 3' dem Betrage
nach gleich und gegenläufig
zueinander sind.
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Die
Figurenachse P einer Pflückwalze
bewegt sich während
einer vollen Umdrehung auf ihren Exzenterkreis 21 mit dem
Exzenterkreisdurchmesser 22, so dass die Amplitude der
horizontalen Oszillation des Durchzugsspaltes 5 dem Durchmesser 22 des
Exzenterkreises 21 entspricht.
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Die äußeren Kontur
der Pflückwalzen 3, 3' mit dem Konturkreis 23 beschreiben
somit während
ihrer Drehung einen Hüllkreis 18, 18', dessen Mittelpunkt
die Drehachse 4 ist. Somit beschreibt der Konturkreis 23 aber
auch jeder andere Massenpunkt der Pflückwalzen eine umlaufende Oszillation
im Sinne einer Kreisschwingung, dessen Amplitude dem Exzenterkreisdurchmesser 22 entspricht.
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Um
die Breite des Durchzugsspaltes 5 etwa konstant zu halten,
laufen die Figurenachsen auf den Exzenterkreisen mit einer konstanten
Phasenverschiebung in ihrem Drehwinkel von etwa im Bereich 60° bis etwa 120°, vorzugsweise
etwa bei 90°.
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Die
Exzentrizität
der Pflückwalzen
erzeugt gleichermaßen
eine oszillierende Schwingform der Pflückwalzen 3, 3' sowohl in horizontaler
als auch in vertikaler Richtung, welche die Abförderung der Maiskolben in Richtung
der Querfördereinrichtung
zudem beschleunigen kann.
