DE102004036848B3

DE102004036848B3 - Parallelführung von Arbeitswerkzeugen

Info

Publication number: DE102004036848B3
Application number: DE200410036848
Authority: DE
Inventors: Johann Rumpler
Original assignee: Rumpler Johann Dr-Ing
Current assignee: Rumpler Johann Dr-Ing
Priority date: 2003-06-20
Filing date: 2004-07-29
Publication date: 2006-01-19
Anticipated expiration: 2024-07-30

Abstract

Arbeitswerkzeuge wie beispielsweise die Messer von Hackmaschinen werden vorzugsweise durch Parallelogramme in ihrer Arbeitsebene geführt. Bereits in DE 10327669 wurde vorgeschlagen, diese durch konstruktive Trennung in reine druckbelastete und reine zugbelastete Bauteile wesentlich leichter und anspruchsloser in den Gelenkverbindungen herzustellen und mit der verwendeten Blattfeder gleitend am Boden zu führen. Erfindungsgemäß wird die bei dieser Lösung nicht in jeder vertikalen Lage des Parallelogramms gleiche Arbeitstiefe des Hackmessers nun kinematisch exakt durch die Einspannung eines in seinem Biegemittelpunkt mit Windungen versehenen Federstahlelements in das Parallelogramm erreicht. Dessen Schenkel bilden dabei gleichzeitig die erste und zweite Parallelogrammseite, wobei die zweite werkzeugseitig vertikale Parallelogrammseite nunmehr zur Arbeitsebene hin verlängert einerseits die Werkzeugführung aufnimmt und andererseits beispielsweise zu einer Kufe geformt den Boden kopiert und dabei in jeder vertikalen Lage die gleiche Position zum Arbeitswerkzeug hat. Das Parallelogramm wird durch das Rahmenlager als dritte und durch ein Zugelement als vierte Seite geschlossen. Damit bleiben sämtliche Vorteile der bisherigen Lösung bezüglich Gewicht und Einfachheit erhalten. Das Ersetzen des werkzeugseitigen oberen Gelenkpunktes durch den elastischen Biegemittelpunkt des Federstahlelements vereinfacht die technische Ausführung zusätzlich.

Description

Die Erfindung betrifft die Parallelführung eines Arbeitswerkzeuges, beispielsweise eines Hackelementes, zu einer Arbeitsebene nach Patent DE 103 27 669 . In dieser Patentschrift wurde zur Beseitigung der Mängel der vorzugsweise verwendeten starren und stabilen Parallelogramme die konstruktive Trennung der Bauteile in reine Zugkraft aufnehmende Seile und eine formschlüssig zwischen die rahmen- und werkzeugseitigen Bauteile eingespannte Druckfeder vorgeschlagen. Als Hauptvorteile ergeben sich anspruchslose Lager- und Verbindungsstellen und eine erhebliche Verringerung des Einsatzgewichts der Hackbaugruppe.

Die Blattfeder und ihre speziell kufenförmige Gestaltung zur Bodenführung gewährleistet hierbei in Mehrfachfunktion vor allem eine exakte Parallelstellung des Hackmessers zur Arbeitsebene.

Die gleichzeitige Funktion zur Tiefenführung des Hackmessers wird hierbei durch die besondere Kinematik nur bei ebener und in der Höhe gering schwankender Feldoberfläche, wie beispielsweise bei Beetkulturen, ausreichend genau erfüllt. Ausgeprägte Senken führen dagegen zum tieferen Einziehen des Hackmessers in den Boden, während starke Bodenanhäufungen das Messer aus dem Eingriff nehmen können.

Weiterhin ist aus der DE 40 32 88 C eine parallelogrammähnliche Führung eines Grubberzinkens mit einem Federstahlelement und einem Zugelement bekannt, wobei das Federstahlelement in Ruheposition zwei Schenkel eines Kräfteparallelogramms mit der Zielstellung bildet, bei auftretenden Lastspitzen ein Ausweichen des Grubberzinkens unter Beibehaltung des Schnittwinkels zu ermöglichen. Wegen der einseitigen Festeinspannung des Federstahlelements ist diese Lösung jedoch für eine beidseitig vertikal von der Ruheposition erheblich abweichende Werkzeuglage ungeeignet und weist auch keine spezielle Vorrichtung zur in diesem Fall erforderlichen Tiefenführung des Werkzeuges auf.

Aufgabe der Weiterentwicklung ist es, den beim Patent DE 103 27 669 kinematisch bedingten Nachteil in der Tiefenführung bei weiterer konstruktiver Vereinfachung auszugleichen.

Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass ein Federstahlelement derart geformt und bemessen wird, dass seine Schenkel bei Einspannung zwischen oberem Rahmengelenk und unterem werkzeugseitigen Gelenkpunkt des Parallelogramms sowohl die erste Parallelogrammseite als auch die vertikale zweite Parallelogrammseite für die Befestigung der Werkzeugführung bilden. Dabei wird das werkzeugseitige obere Gelenk durch den Biegemittelpunkt des Federstahlelements ersetzt. Letzteres kann nun in fester räumlicher Zuordnung zum Werkzeug über den unteren werkzeugseitigen Anlenkpunkt hinaus kufenförmig zur Führung am Boden ausgebildet sein.

Damit wird neben der exakten Parallelführung gewährleistet, dass die eingestellte Arbeitstiefe des Werkzeuges in jeder vertikalen Lage konstant ist.

Der erforderliche Druck auf das Arbeitswerkzeug wird durch die Schenkel des Federstahlelements erzeugt, die sich zu entspannen suchen und hierbei beispielweise eine Kufenführung gegen den Boden pressen. Erfindungsgemäß einfach kann dieser Druck zusätzlich zu einer üblich diagonal in das Parallelogramm eingespannten Zugfeder durch eine über die Windungen des Federstahlelements von Schenkel zu Schenkel abgespreizt montierte Blattfeder durch Nachregulieren des Spreizmaßes verändert werden. Dies ermöglicht eine sehr elastische Grunddimensionierung des Federstahlelements selbst.

Wie bislang bekannt, werden auch die Lagerstellen des erfindungsgemäßen Parallelogramms als einfache formschlüssige Druck- oder Zuglager ausgeführt, die sich durch die permanent anliegende Spreizkraft des Federstahlelements bei Verschleiß selbst nachstellen. Vorteilhaft wird ihre Anzahl durch das im Biegemittelpunkt des Federstahlelements gebildete Gelenk reduziert, das keiner gesonderten konstruktiven Ausführung bedarf!

Die untere Parallelogrammseite kann bekanntermaßen aus zwei gespreizten Zugseilen bestehen. Die hiermit bezweckte Seitenstabilität ist erfindungsgemäß aber auch durch Abspreizen der beiden Enden des als obere Parallelogrammseite dienenden Schenkels des Federstahlelements zu erreichen, wenn dieser beispielsweise aus zwei Rundstahlenden besteht. In diesem Fall ist unterseitig auch nur ein Zugelement möglich, über dessen Längeneinstellung der Bodeneingriff des Arbeitswerkzeuges regulierbar ist.

Dessen Wirkung durch einen leichten Vibrationseffekt zu verstärken, ist auch mit der vorgeschlagenen Lösung möglich. Erreicht wird dies durch den auf Biegedruck belastbaren Schenkel des Federstahlelements, der die obere Parallelogrammseite bildet. Im Gegensatz zum durch die Werkzeugführung fixierten vertikalen Schenkel kann dieser bei Kräfteschwankungen am Werkzeug entstehende Druckkraftschwankungen durch schwaches Ausformen auffangen, so dass ein Vibrationseffekt gegen die Federkraft entsteht. Dieser wird durch die Windungen des Federstahlelements unterstützt, die erfindungsgemäß bereits in die Lösung integriert sind, während sie bei praktischen Ausführungen des Standes der Technik in der Regel als Zusatzbaugruppen nachzurüsten wären.

Im Ergebnis werden mit dieser erfindungsgemäßen Parallelogrammführung eines Arbeitswerkzeuges alle bisher bekannten Vorzüge der Lösung bei weiterer Vereinfachung des technischen Aufwandes realisiert.

Die Wirkungsweise soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Hierin zeigt
1 die schematische Seitenansicht eines Hackelementes.
Am Rahmen (6) einer Hackmaschine wird im erforderlichen Reihenabstand das Rahmenlager (2) einer Hackbaugruppe festgeklemmt, das funktionell als vertikale dritte Parallelogrammseite mit dem oberen (8) und dem unteren Gelenkpunkt (9) dient. Demgegenüber ist die Werkzeugführung (3) zur Aufnahme des parallel zur Arbeitsebene (7) zu führenden Arbeitswerkzeuges (5) angeordnet. Beide Bauteile (2; 3) sind einerseits durch ein als untere Parallelogrammseite (4) in einfachster Weise ausgeführtes Zugseil, eingehängt in die Gelenkpunkte (9) und (10), verbunden. Andererseits wird das Parallelogramm durch den Schenkel (1a) und den Schenkel (1c) des Federstahlelements (1a, 1b, 1c, 1d) geschlossen. Diese Schenkel bilden in Ruhelage einen stumpfen Winkel zueinander, so dass beim Zusammenbau des Parallelogramms durch Einstecken des oberen Schenkels (1a) in den Gelenkpunkt (8) das Federstahlelement (1a, 1b, 1c, 1d) für das Einhängen des Zugelements (4) in den Gelenkpunkt (10) zusammengedrückt werden muss. Im Ergebnis steht das Parallelogramm permanent unter einer diagonal zwischen den Gelenkpunkten (8) und (10) wirkenden Druckkraft, die wiederum das Zugelement (4) strafft und sich in Richtung Arbeitsebene (7) zu entspannen sucht. Die hieraus resultierende Anpresskraft auf die Gleitkufe (1d), die durch Fortführung und Formung des vertikalen Schenkels (1c) entsteht und durch geeignetes Gleitmaterial (11) verstärkt wird, führt das Arbeitswerkzeug (5) sicher parallel zur Arbeitsebene (7) bei konstant einstellbarer Arbeitstiefe in allen vertikalen Arbeitslagen.
Wird das Federstahlelement (1a, 1b, 1c, 1d) in der Kufenspitze (1d) U-förmig beginnend aus einem Rundstahl geformt, verlaufen damit von hier bis zum oberen Rahmengelenkpunkt (8) zwei Rundstähle parallel, die im Biegepunkt des Federstahlelements (1a, 1b, 1c, 1d) von innen nach außen mit ein- oder zwei Windungen (1b) versehen werden und zum oberen Rahmengelenkpunkt (8) hin abgespreizt die obere Parallelogrammseite (1a) bilden. Letzteres verbessert die stabile Seitenführung des gesamten Parallelogramms, während die Windungen (1b) die Elastizität des Parallelogramms im Biegemittelpunkt erhöhen und diesem damit die Funktion des vierten Parallelogrammgelenkes ermöglichen. Diese Elastizität im Zusammenwirken mit der aus dem Arbeitswerkzeug (5) über die starre Werkzeugführung (3) und das Drehgelenk (10) auf die obere Parallelogrammseite (1a) ausgeübten Druckkraft, bei der diese schwach ausformen kann, bewirkt einen für das Werkzeug (5) bei verkrusteten Bodenverhältnissen und dgl. günstigen Vibrationseffekt. Um diesen ebenso wie die diagonale Druckkraft im Parallelogramm den Erfordernissen anzupassen, ist die Einstellbarkeit der Spannkraft des Federstahlelements (1a, 1b, 1c, 1d) wünschenswert. Dies geschieht üblich durch eine vom unteren Rahmengelenkpunkt (9) diagonal zur oberen Parallelogrammseite (1a) spannbare Zugfeder (14) und zusätzlich durch ein Verstärkungselement (13), das einerseits fest mit der oberen Parallelogrammseite (1a) verbunden abgespreizt über Biegemittelpunkt und Windungen (1b) zur vertikalen Parallelogrammseite (1c) gespannt wird und mit dieser gelenkig und das Spreizmaß regulierbar verbunden wird. Da die Spannkräfte ebenso wie die normale Gewichtskraft des Hackelements permanent zur Arbeitsebene hin wirkend anliegen, ist eine Fixierung des Elements in einer oberen Transportstellung ebenso erforderlich wie die Begrenzung des Absinkens nach unten. Dies kann in einfacher Weise durch einen im Rahmenlager (2) gelagerten gekröpften Drahtbügel (12) erfolgen, der durch Umklappen beide Positionen durch das Anliegen der oberen Parallelogrammseite (1a) sicher realisiert.

Claims

Parallelführung eines Arbeitswerkzeuges (5), beispielsweise eines Hackelementes, zu einer Arbeitsebene (7) nach Patent DE 103 27 669 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Federstahlelement (1a, 1b, 1c, 1d) derart geformt und bemessen ist, dass seine Schenkel (1a, 1c) bei Einspannung zwischen einem oberen Gelenkpunkt (8) am Rahmenlager (2) und einem werkzeugseitigen unteren Gelenkpunkt (10) durch reine Druckkraft sowohl eine erste Parallelogrammseite (1a) als auch eine zweite Parallelogrammseite (1c) eines Parallelogramms bilden, dessen dritte Seite rahmenseitig aus dem Rahmenlager (2) und dessen vierte Seite aus Zugelementen (4) besteht, wobei der funktionell erforderliche werkzeugseitig obere Gelenkpunkt durch den Biegemittelpunkt des Federstahlelements gebildet wird und der vertikale Schenkel (1c) des Federstahlelements über den unteren werkzeugseitigen Gelenkpunkt (10) des Parallelogramms zur Arbeitsebene (7) hin verlängert sowohl der Befestigung der Werkzeugführung (3) als auch durch eine kufenförmige (1d) Ausbildung dem Kopieren dieser Arbeitsebene (7) und damit der parallelen und in jeder Arbeitslage konstanten Tiefenführung des Arbeitswerkzeuges (5) dient.
Parallelführung eines Arbeitswerkzeuges (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die diagonale Druckkraft des Federstahlelements (1a, 1b, 1c, 1d) zusätzlich zu einer spannbaren Zugfeder (14) durch ein von Schenkel (1a) zu Schenkel (1c) über den Biegemittelpunkt abgespreizt gespanntes einerseits fest verbundenes und andererseits verstellbar angelenktes Verstärkungselement (13) regelbar erhöht werden kann.
Parallelführung eines Arbeitswerkzeuges (5) nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federstahlelement (1a, 1b, 1c, 1d) zur Erhöhung der Elastizität der Parallelbewegung im Biegemittelpunkt mit ein- oder mehrfachen Windungen (1b) ausgeführt werden kann und diese Windungen (1b) gemeinsam mit dem bei Druck schwach ausformenden Schenkel (1a) einen Vibrationseffekt des Werkzeuges (5) erzeugen können.
Parallelführung eines Arbeitswerkzeuges (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass deren Gelenkpunkte (8, 9, 10) Einhänge- oder Einsteckverbindungen aufweisen, die sich durch eine permanent anliegende Spannkraft bei Verschleiß selbst nachstellen und praktisch lagerspielfrei bleiben.