DE102007056319A1

DE102007056319A1 - Werkzeugkopf mit elektromechanischer Abspuleinrichtung

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Publication number: DE102007056319A1
Application number: DE200710056319
Authority: DE
Inventors: Jörg Dipl.-Ing. Elfner; Georg Dr.-Ing. Maier
Original assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Current assignee: Andreas Stihl AG and Co KG
Priority date: 2007-11-22
Filing date: 2007-11-22
Publication date: 2009-05-28

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugkopf mit einem auf einer Vorratsspule aufgespulten flexiblen Werkzeug, insbesondere einen Fadenmähkopf für ein Freischneidegerät mit einer drehend angetriebenen Ausgangswelle (20), die ein Fadenspulengehäuse (6) drehend antreibt. Im Fadenspulengehäuse (6) ist eine Gehäusenabe (30) ausgebildet, um die eine Fadenspule (25) drehbar ist. Auf der Fadenspule (25) ist ein flexibles Werkzeug wie ein Schneidfaden (7) aufgewickelt, der mit einem abgespulten Endabschnitt (9) radial über die Kontur des Fadenspulengehäuses (6) hinausragt. Zur Nachstellung der freien Länge des Endabschnittes (8) des flexiblen Werkzeugs bzw. Schneidfadens (7) ist eine Abspuleinrichtung (11) vorgesehen, die erfindungsgemäß als elektromechanische Abspuleinrichtung ausgebildet ist und eine Energiequelle (12), eine Steuerung (13) und einen elektromagnetischen Aktor (14) umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft einen Werkzeugkopf mit einem auf einer Vorratsspule aufgespulten flexiblen Werkzeug, insbesondere Fadenmähkopf für ein Freischneidegerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Werkzeugköpfe sind als Fadenmähköpfe in vielfältigen Ausbildungen bekannt. Sie bestehen im Wesentlichen aus einem angetriebenen Spulengehäuse mit einer inneren Gehäusenabe, auf der drehbar eine Vorratsspule gehalten ist. Auf der Vorratsspule ist ein flexibles Werkzeug wie ein Schneidfaden aufgewickelt, der mit einem abgespulten Endabschnitt radial über die Kontur des Spulengehäuses hinausragt und als Schneidelement genutzt wird. Da beim laufenden Betrieb das flexible Werkzeug, z. B. der Schneidfaden abnützt, ist zur Nachstellung der freien Länge des Endabschnittes des flexiblen Werkzeugs eine Abspuleinrichtung für das flexible Werkzeug wie einen Schneidfaden vorgesehen.
Derartige Abspuleinrichtungen, auch Weiterschalteinrichtungen genannt, sind in vielfältigen Ausführungen bekannt. So offenbart die EP 0 215 416 A1 eine Weiterschalteinrichtung aus einander axial gegenüberliegenden Nockenscheiben, welche durch Aufschlagen des Werkzeugkopfes auf dem Boden außer Eingriff und über eine Rückstellfeder wieder in Eingriff gestellt werden. Mit den Nockenscheiben wird die Drehung der Vorratsspule blockiert, so dass bei Außereingriffstellung ein Drehen der Vorratsspule relativ zum Gehäuse möglich ist und dadurch ein Nachstellen des Werkzeugs, nämlich des Schneidfadens erfolgt.
Andere Werkzeugköpfe nutzen die bei verschleißendem Werkzeug (Schneidfaden) einhergehende Drehzahlerhöhung aus, um eine automatische Verlängerung zu bewirken. So offenbart die DE 28 32 077 C2 einen Rasenmäher mit einem Fadenmähkopf, dessen Fadenspule von Sperrnocken an der Drehung gehindert wird. Die Sperrnocken sind federbelastet und verstellen sich in Abhängigkeit der Drehzahl des Fadenmähkopfes.
Derartige mechanische Abspuleinrichtungen für das flexible Werkzeug eines Werkzeugkopfes arbeiten nicht immer zufriedenstellend, insbesondere wenn ein starker Verschmutzungsgrad auftritt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Werkzeugkopf derart weiterzubilden, dass ein störungsfreier, präziser Betrieb mit dem flexiblen Werkzeug möglich ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abspuleinrichtung als elektromechanische Abspuleinrichtung ausgebildet ist, die eine Energiequelle, eine Steuerung und einen elektromechanischen Aktor umfasst.
Eine elektromechanische Abspuleinrichtung kann in einfacher Weise durch ein elektrisches Signal ein- und ausgeschaltet werden, so dass störungsanfällige mechanische Auslöseeinrichtungen vermieden werden können. Mit einer elektromechanischen Abspuleinrichtung kann die Verlängerung eines flexiblen Werkzeugs wie einem Schneidfaden in einfacher Weise erfolgen.
Wird als Steuerung eine elektronische Steuereinheit verwendet, kann eine vollautomatische Nachstellung des flexiblen Werkzeugs ohne Zutun des Benutzers erfolgen. Wird die elektronische Steuerung am Werkzeugkopf, vorteilhaft innerhalb des Spulengehäuses und insbesondere innerhalb der Gehäusenabe angeordnet, kann die Steuerung zusammen mit dem Werkzeugkopf als Einheit vertrieben werden, so dass z. B. jedes beim Benutzer genutzte Freischneidegerät ohne zusätzlichen Aufwand mit einem derartigen Werkzeugkopf nachgerüstet werden kann. Dies ist ohne Aufwand einfach möglich, wenn auch die Energiequelle am Werkzeugkopf selbst angeordnet ist.
Die Energiequelle ist zweckmäßig als Generator vorgesehen, der vorteilhaft als Wechselstromgenerator wie ein Klauenpolgenerator oder Sterngenerator ausgebildet sein kann. Ein derartiger Generator kann in einfacher Weise zwischen einem drehfesten Werkzeugkopfabschnitt und dem drehenden Spulengehäuse angeordnet sein. Vorteilhaft ist der Stator drehfest mit dem Spulengehäuse eines als Mähkopf ausgebildeten Werkzeugkopfes verbunden, wobei der Magnetring des Generators drehfest mit einem Winkelgetriebegehäuse bzw. einem Führungsrohr verbunden ist. Im Betrieb des Werkzeugkopfes tritt zwischen Magnetring und Stator eine drehende Relativbewegung statt, aufgrund der eine Spannung in der Spule induziert wird.
Als Aktor ist ein steuerbares Getriebe, insbesondere ein schaltbares Getriebe zweckmäßig. Das Getriebe reduziert vorteilhaft das durch die Fadenfliehkräfte in die Vorratsspule eingeleitete Moment zum Aktor. Ein derartiges Getriebe kann als Planetenradgetriebe, vorteilhaft als Zweisteggetriebe (Wolframgetriebe) ausgebildet sein, welches bei kleiner, kompakter Bauweise geeignete Übersetzungsverhältnisse bereitstellt. Das Getriebe ist dabei so ausgelegt, dass in einer ersten Schaltstellung die Vorratsspule mit der Eingangswelle drehfest verbunden ist und in einer zweiten Schaltstellung die Vorratsspule relativ zur Eingangswelle drehen kann. Bei einem Planetenradgetriebe ist dieses Schalten in einfacher Weise dadurch möglich, dass das Sonnenrad des Planetenradgetriebes schaltbar mit der Eingangswelle zu verbinden oder von dieser zu lösen ist. Dies erfolgt vorteilhaft elektromagnetisch, wozu das Sonnenrad des Planetengetriebes mit dem Anker eines Elektromagneten fest verbunden ist.
Ein Verfahren zum Betrieb eines Werkzeugkopfes mit einem auf einer Vorratsspule aufgespulten flexiblen Werkzeug, insbesondere zum Betrieb eines Fadenmähkopfes für ein Freischneidegerät, gibt Anspruch 22 wieder. Eine Ausgangswelle treibt ein Spulengehäuse drehend an, wobei im Spulengehäuse eine Gehäusenabe angeordnet ist. Um die Gehäusenabe ist die Vorratsspule drehbar, wobei die Vorratsspule ein aufgewickeltes, flexibles Werkzeug wie einen Schneidfaden trägt. Das flexible Werkzeug bzw. der Schneidfaden ragt mit einem abgespulten Endabschnitt radial über die Kontur des Spulengehäuses hinaus und bildet mit seiner freien Länge z. B. ein Schneidwerkzeug. Zum Nachstellen des im Betrieb verschleißenden Endabschnittes ist eine Abspuleinrichtung für das flexible Werkzeug vorgesehen. Muss der Endabschnitt des flexiblen Werkzeugs nachgestellt werden, erfolgt das Nachstellen mit einer elektromechanisch ausgebildeten Abspuleinrichtung in mehreren Einzelschritten. Ein einzelner Nachstellvorgang setzt sich somit aus mehreren Einzelschritten zusammen, bevor wieder die geforderte freie Länge des Endabschnittes erreicht ist. Zwischen den Intervallen der Einzelschritte kommt die Gesamtanordnung, z. B. ein angeordnetes Getriebe, zur Ruhe, wodurch instabile Zustände in der Nachstellbewegung vermieden werden können.
Vorteilhaft wird bei niedrigen Drehzahlen des Werkzeugkopfes die Abspuleinrichtung länger freigegeben als bei hohen Drehzahlen des Werkzeugkopfes. Auf diese Weise wird berücksichtigt, dass bei niedrigen Drehzahlen nur geringe Fliehkräfte die Verlängerung des Endabschnittes bewirken und bei hohen Drehzahlen deutlich größere Kräfte am Endabschnitt angreifen. Die tatsächliche Verlängerung des Endabschnittes während eines Verlängerungszyklus kann somit weitgehend unabhängig von der anliegenden Drehzahl etwa gleich gehalten werden.
Um Störungen am Werkzeugkopf zu unterbinden, kann es vorteilhaft sein, unterhalb einer Mindestdrehzahl und oberhalb einer Maximaldrehzahl des Werkzeugkopfes die Abspuleinrichtung vollständig zu sperren. Reißt ein Endabschnitt vollständig ab, ergeben sich häufig Probleme bei der Nachstellung. Der Abriss ist aufgrund einer damit einhergehenden signifikanten Drehzahlerhöhung über eine zulässige maximale Drehzahl hinaus verbunden. Wird die vorgegebene Maximaldrehzahl überschritten, kann man mit dem Sperren der Abspuleinrichtung ein Verheddern des flexiblen Werkzeugs (z. B. Schneidfaden) im Spulengehäuse vermeiden. Das Sperren unterhalb einer Minimaldrehzahl kann ebenfalls Betriebsproblemen vorbeugen.
Um einen Grundverschleiß der in Eingriff stehenden Endabschnitte des flexiblen Werkzeugs auszugleichen, wird die Abspuleinrichtung unabhängig von der tatsächlichen Länge des freien Endabschnittes in vorgebbaren Zeitabständen betätigt, wodurch die freie Länge des Endabschnittes schrittweise verlängert wird. Ein sich eventuell ergebender überlanger Schneidfaden wird durch ein Ablängmesser auf den maximalen Flugkreisdurchmesser gekürzt.
Um Betriebsparameter des Werkzeugkopfes schnell und sicher zu erkennen, ist es unabhängig von der weiteren Ausbildung des Werkzeugkopfes, dessen Steuerung und dessen Betriebsweise vorteilhaft, die Winkelgeschwindigkeit des Kopfes zu erfassen und zur Steuerung der Abspuleinrichtung die erste Ableitung der Winkelgeschwindigkeit auszuwerten. Plötzliche Zustandsänderungen wie Auftreffen auf ein Hindernis oder Abriss des Endabschnittes können damit sicher und schnell erkannt werden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung, in der ein nachfolgend im Einzelnen beschriebenes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist. Es zeigen:
1 in schematischer Darstellung ein Freischneidegerät mit einem erfindungsgemäßen Werkzeugkopf,
2 in vergrößerter perspektivischer Darstellung eine Ansicht des Werkzeugkopfes,
3 in schematischer Ansicht einen Schnitt durch eine Weiterschaltvorrichtung zur Verlängerung des flexiblen Werkzeugs in Form eines Schneidfadens,
4 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Werkzeugkopf mit einer Weiterschaltvorrichtung nach 3,
5 einen Schnitt durch einen Werkzeugkopf gemäß 4 in perspektivischer Darstellung,
6 eine schematische Darstellung des Flugkreises des flexiblen Werkzeugs mit den Flugkreis begrenzendem Ablängmesser,
7 ein Schaubild der Öffnungszeit einer elektromagnetischen Bremse über der Drehzahl des Werkzeugkopfes,
8 ein Schaubild der Drehzahl eines Werkzeugkopfes über der Zeit beim Auftreffen des Werkzeugs auf ein Hindernis,
9 ein Schaubild der Winkelgeschwindigkeit des Werkzeugkopfes über der Zeit,
10 ein Schaubild der ersten Ableitung der Winkelgeschwindigkeit des Werkzeugkopfes über der Zeit,
11 ein Schaubild zur schrittweisen Verlängerung des flexiblen Werkzeugs über der Zeit.
Das in 1 dargestellte Arbeitsgerät ist ein Freischneidegerät 1, welches im Wesentlichen aus einer Antriebseinheit 2, einem Führungsrohr 3 und einem Werkzeugkopf 5 besteht. Der Werkzeugkopf 5 ist an einem Ende des Führungsrohrs 3 festgelegt und im Ausführungsbeispiel als Fadenmähkopf ausgebildet, während die Antriebseinheit 2 am anderen Ende des Führungsrohrs 3 montiert ist. Zum Halten und Führen des Freischneidegerätes ist ein Lenkergriff 4 vorgesehen, dessen Griffe nicht gezeigte Bedienungselemente für die Antriebseinheit 2 enthalten.
Die Antriebseinheit 2 kann ein Elektromotor mit Netzkabel, ein kabelfreier Elektromotor mit einem Akku oder auch ein Verbrennungsmotor sein. Der nur als Ausführungsbeispiel als Fadenmähkopf dargestellte Werkzeugkopf 5 nimmt ein abspulbares flexibles Werkzeug wie z. B. einen Schneidfaden 7 aus Kunststoff auf.
Der in 2 vergrößert dargestellte Werkzeugkopf 5 besteht aus einem Getriebegehäuse 15 mit einer Anschlussbuchse 16 für das Führungsrohr. An der Anschlussbuchse 16 ist ein Flansch 17 ausgebildet, der zur Befestigung eines Schutzschildes vorgesehen ist. An dem Schutzschild kann ein Ablängmesser 60 angebracht sein, wie es in 6 dargestellt ist. Das Ablängmesser 60 begrenzt die maximale Länge l des Endabschnittes 9 des flexiblen Werkzeugs, im Ausführungsbeispiel des Schneidfadens 7. Damit ist gewährleistet, dass der maximale Flugkreisdurchmesser 61 des Werkzeugs nicht überschritten werden kann. Das Getriebegehäuse 15 ist fest mit dem Führungsrohr 3 verbunden, während das Gehäuse 6 des Werkzeugkopfes 5 drehbar am Getriebegehäuse 15 gelagert ist.
Wie aus der Schnittdarstellung gemäß 4 ersichtlich, greift eine im Führungsrohr 3 gelagerte Antriebswelle 50 in ein Kegelrad 10 ein, welches dafür eine zentrale Aufnahme 18 aufweist. Das Kegelrad 10 ist über Wälzlager 19 in der Anschlussbuchse 16 des Getriebegehäuses 15 gelagert.
Im Getriebegehäuse 15 ist im Wesentlichen vertikal eine Ausgangswelle 20 mittels Kugellagern 19 drehbar gehalten, die mit axialem Abstand zueinander liegen. An einem Ende der Ausgangswelle 20 ist drehfest ein Zahnrad 21 festgelegt, welches mit dem Kegelrad 10 der Anschlussbuchse 16 kämmt. Die Drehachse 22 des Kegelrades 10 und die Drehachse 23 der Ausgangswelle 20 liegen in einem Winkel von etwa 60° zueinander.
An der aus dem Getriebegehäuse 15 herausragenden Ausgangswelle 20 ist das Gehäuse 6 des Werkzeugkopfes 5 drehfest befestigt.
Der Werkzeugkopf 6 hat eine im Wesentlichen flachzylindrische Grundform und weist in seiner Mantelfläche Öffnungen 8 für das flexible Werkzeug, im Ausführungsbeispiel für den Schneidfaden 7 auf, in welche zum Schutz des vorzugsweise aus Kunststoff bestehenden Gehäuses 6 Schutzhülsen 24 eingesetzt sind, durch die das Werkzeug bzw. der Schneidfaden 7 nach außen geführt wird. Die Schutzhülsen 24 bestehen vorzugsweise aus Metall, insbesondere Leichtmetall wie Aluminium oder dgl..
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind über den Umfang verteilt vier Werkzeugöffnungen 8 vorgesehen, aus denen jeweils ein Endabschnitt 9 eines auf der Vorratsspule 25 aufgewickelten Schneidfadens 7 herausragt (1). Jeder dieser Schneidfäden 7 ist auf der Vorratsspule 25 (4, 5) in einer Umfangsnut 26 aufgewickelt, wobei die Umfangsnuten 26 über die axiale Höhe der Vorratsspule 25 gleichmäßig verteilt liegen. Es kann zweckmäßig sein, die die Umfangsnuten 26 trennende Mittelwand 27 der Vorratsspule 25 mit größerem Radius auszuführen als die benachbarten Umfangswände.
Das Gehäuse 6 des Werkzeugkopfs 5 ist gegenüber dem Boden durch eine Verschlussplatte 28 verschlossen.
Das Gehäuse 6 des Werkzeugkopfes 5 weist eine innere zentrale Nabe 30 auf (4, 5), die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Hohlrad 31 eines Planetengetriebes 29 ausgebildet und drehfest an dem Gehäuse 6 befestigt ist. Das zentrale Sonnenrad 32 des Planetengetriebes 29 ist über eine im Ausführungsbeispiel nach Art einer elektromagnetischen Bremse ausgebildeten Schaltvorrichtung 33 mit der Ausgangswelle 20 drehfest koppelbar. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Sonnenrad 32 topfförmig ausgebildet, wobei das freie Ende der Ausgangswelle 20 in das topfförmige Sonnenrad 32 einragt. Drehfest mit der Ausgangswelle 20 ist ein Aktor 14 verbunden, der im Ausführungsbeispiel als elektromagnetischer Aktor 14 in Form eines Hubmagneten 34 ausgebildet ist. Die Spule 35 des Hubmagneten 34 liegt koaxial zur Ausgangswelle 20 in einem Ringgehäuse 36, welches mit einer Verschlussplatte 37 verschlossen ist. Dem die Form eines Ringmagneten aufweisenden Hubmagnet 34 ist eine Ankerscheibe 38 zugeordnet, welche drehfest im Inneren des topfförmigen Sonnenrades 32 festliegt.
Das Planetengetriebe 29 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel als Zweisteggetriebe bzw. Wolframgetriebe mit zwei Stufen ausgebildet, wobei dem inneren, die Nabe 30 bildenden Hohlrad 31 ein äußeres Hohlrad 40 zugeordnet ist. Das äußere Hohlrad 40 ist drehbar auf einer ersten Ringfläche 41 des Gehäuses 6 und einer zweiten Ringfläche 42 am axial unteren Ende des inneren Hohlrades 31 gelagert. Die Vorratsspule 25 ist drehfest auf dem äußeren Hohlrad 40 festgelegt, so dass das äußere Hohlrad 40 und die Vorratsspule 25 gemeinsam drehen.
Zwischen dem Sonnenrad 32 und den Hohlrädern 31 und 40 sind zweistufige Planetenräder 39 vorgesehen, wobei die eine Stufe 43 des Planetenrades mit dem Sonnenrad 32 und dem inneren Hohlrad 31 kämmt und die zweite Stufe 44 des Planetenrades 39 mit der Zahnung 51 des äußeren Hohlrades 40 kämmt. Die Stufe 44 des Planetenrades hat einen größeren Durchmesser als die Stufe 43, wodurch sich ein entsprechendes Untersetzungsverhältnis des Planetenradgetriebes 29 ergibt.
Allgemein ist ein zwischen dem Gehäuse 6 und der Vorratsspule 25 angeordnetes Getriebe 29 ein die Drehzahl n untersetzendes Getriebe, das zur Vermeidung von Unwuchten vorteilhaft punktsymmetrisch zur Drehachse 23 des Gehäuses 6 ausgebildet ist. Insbesondere ist das Getriebe derart aufgebaut, dass es in jeder Schaltstellung der Abspuleinrichtung 11 gegenüber der zentralen Nabe 30 bzw. der Drehachse 23 des Werkzeugkopfes 5 ausgewuchtet ist.
Ist der Hubmagnet 34 erregt, wird die Ankerscheibe 38 angezogen, wodurch das Sonnenrad 32 durch Bremswirkung drehfest mit der Ausgangswelle 20 gekoppelt wird. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die drehfeste Kopplung elektromagnetisch; eine formschlüssige drehfeste Kopplung des Sonnenrades 32 bei erregtem Hubmagneten 34 kann vorteilhaft sein.
Ist das Sonnenrad 32 drehfest mit der Ausgangswelle 20 gekoppelt, ist eine Drehung des Planetenrades 39 nicht möglich, da auch das innere Hohlrad 31 drehfest mit der Ausgangswelle 20 in Verbindung steht. Bei drehfest mit der Ausgangswelle 20 gekoppeltem Sonnenrad 32 und dem aufgrund der Konstruktion drehfesten inneren Hohlrad 31 ist das Planetenrad 39 blockiert; eine Drehbewegung ist nicht möglich.
Aufgrund des zwischen Sonnenrad 32 und innerem Hohlrad 31 blockierten Planetenrads 39 wird auch das äußere Hohlrad 40 blockiert, wodurch die Vorratsspule 25 zusammen mit dem Hohlrad 40 drehfest mit der Ausgangswelle 20 verbunden ist. Der Werkzeugkopf 5 befindet sich in seiner Arbeitsstellung; die Abspuleinrichtung 11 des Schneidfadens 7 ist blockiert.
Im Betrieb des Werkzeugkopfes 5 wirken auf die aus dem Gehäuse 6 herausragenden Endabschnitte 9 der Schneidfäden 7 Zentrifugalkräfte, die ein entsprechendes Drehmoment auf die Vorratsspule 25 ausüben. Da die Vorratsspule 25 drehfest mit dem äußeren Hohlrad 40 verbunden ist, und das Planetenradgetriebe 29 aufgrund der drehfesten Kopplung des Sonnenrades 32 an die Ausgangswelle 20 blockiert ist, kann die Vorratsspule 25 trotz der auf sie wirkenden Drehkraft nicht drehen. Anzumerken ist, dass alle Schneidfäden in den Umfangsnuten 26 in gleicher Wickelrichtung aufgewickelt sind, so dass alle aus den Öffnungen 8 herausragenden Endabschnitte 9 der Schneidfäden 7 auf die Vorratsspule 25 ein in gleicher Richtung wirkendes Drehmoment ausüben.
Zur Verlängerung des Schneidfadens 7 muss lediglich die drehfeste Kopplung des Sonnenrades 32 mit der Ausgangswelle 20 aufgehoben werden; dies erfolgt durch Abschalten des Hubmagneten 34. Das auf die Vorratsspule 25 weiterhin wirkende Drehmoment reicht aus, das äußere Hohlrad 40 und damit die Vorratsspule 25 auf der inneren Gehäusenabe 30 zu drehen, so dass eine Relativdrehung zwischen dem Gehäuse 6 und der Vorratsspule 25 auftritt, was eine Verlängerung der Schneidfäden 7 zur Folge hat.
Die erfindungsgemäße elektromechanische Weiterschaltvorrichtung kann somit durch Ein- und Ausschalten des Hubmagneten 34 betätigt werden. In einer einfachen Ausgestaltung kann im Bereich des Lenkers 4 an einem Handgriff ein elektrischer Taster vorgesehen werden, über den der Hubmagnet 34 ein- und ausgeschaltet werden kann. Der Benutzer kann auf diese Weise bedarfsgerecht die Nachstellung der Schneidfäden 7 auslösen.
Die elektrische Energie für die elektromechanische Abspuleinrichtung 11 kann über einen Generator oder dgl. von einem antreibenden Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellt werden; wird ein elektrischer Antriebsmotor verwendet, erfolgt die Energieversorgung aus dem Netz bzw. dem Akku.
In Weiterbildung der Erfindung ist eine Energiequelle 12 zur Speisung der elektromagnetischen Abspuleinrichtung 11 am Werkzeugkopf 5 vorgesehen. Diese Energiequelle 12 ist zweckmäßig ein elektrischer Generator 45, der in einfacher Weise als Klauenpolgenerator ausgebildet sein kann. Der Generator 45 ist vorteilhaft zwischen einem drehfesten Schneidkopfabschnitt wie dem Getriebegehäuse 15 und dem drehenden Spulengehäuse 6 angeordnet. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der als Klauenpolgenerator ausgebildete Generator 45 zwischen dem Spulengehäuse 6 und dem Getriebegehäuse 15 angeordnet. Hierzu weist das Getriebegehäuse 15 an seinem dem Werkzeugkopf 5 zugewandten Ende einen becherförmigen Ansatz 46 auf, auf dessen Innenwand ein Magnetring 47 drehfest festgelegt ist. Die Generatorspule 48 ist auf einem Träger 49 festgelegt, welcher drehfest auf der zugewandten Stirnseite des Spulengehäuses 6 angeordnet ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die ringförmige Generatorspule 48 koaxial zur Ausgangswelle 20 angeordnet, wobei die ringförmige Spule 48 radial innen auf dem Träger 49 befestigt ist. Auf diese Weise können die im Magnetfeld liegenden Klauen nahe des Magnetrings 47 angeordnet werden, wodurch ein hoher magnetischer Wechselfluss im Klauenpolgenerator erzielt ist, der – bei kleiner Bauweise – eine hohe induzierte Spannung in der Generatorspule 48 bewirkt. Die zur Verfügung stehende elektrische Energie ist ausreichend, um die erfindungsgemäße Abspuleinrichtung 11 und ihre Steuerung zu versorgen.
Es kann zweckmäßig sein die Abspuleinrichtung 11 derart auszubilden, dass bei stromlosen Hubmagneten 34 die Abspuleinrichtung 11 blockiert ist und ein Bestromen des Hubmagneten 34 zur Freigabe des Getriebes 29 und damit zum Abspulen des Schneidfadens 7 führt. Im weiteren Sinne bildet der Hubmagnet somit eine elektromagnetisch betriebene Bremse.
Vorteilhaft ist im Träger 49 des Generators 45 eine elektronische Steuereinheit 13 angeordnet, z. B. in der Masse des Trägers 49 vergossen. Die elektronische Steuereinheit 13 ist so ausgebildet, dass die elektromechanische Abspuleinrichtung 11 zur Verlängerung der Schneidfäden 7 vollautomatisch arbeitet. Die zur Betätigung des Hubmagneten 34 notwendige Energie stellt der Generator 45 ebenso zur Verfügung wie die zur Steuerung der Abspuleinrichtung 11 notwendigen Steuersignale.
Wird der Werkzeugkopf 5 in Betrieb genommen und sind die Schneidfäden 7 auf Arbeitslänge aus den Fadenöffnungen 8 herausgeschoben, wird die Drehzahl des Gehäuses 6 des Werkzeugkopfes eine obere Grenzdrehzahl nicht überschreiten. Die elektrische Energie des Generators 45 wird auf den Hubmagneten 34 aufgeschaltet, so dass das Sonnenrad 32 drehfest mit der Ausgangswelle 20 verbunden ist und die mechanische Abspuleinrichtung 11 blockiert ist. Eine Verlängerung der Schneidfäden ist unterbunden.
Verkürzen sich im Betrieb die Schneidfäden 7, wird als Folge davon die Drehzahl des Spulengehäuses 6 ansteigen und eine vorgebbare, obere Grenzdrehzahl überschreiten. Mit Überschreiten der Grenzdrehzahl wird die Steuerungseinheit 13 den Hubmagneten 34 abschalten, wodurch die drehfeste Verbindung des Sonnenrades 32 mit der Ausgangswelle 20 aufgehoben ist. Die auf die Vorratsspule 25 durch die Endabschnitte 9 aufgebrachten Drehmomente sind ausreichend, die Vorratsspule 25 zusammen mit dem äußeren Hohlrad 40 relativ zum Spulengehäuse 6 zu drehen, so dass sich die Schneidfäden 7 verlängern. Die Verlängerung der Schneidfäden 7 führt zu einer Absenkung der Drehzahl, wobei bei Unterschreiten der Grenzdrehzahl die Steuereinheit 13 den Hubmagneten 34 erneut bestromt, wodurch die Ankerscheibe 38 angezogen und das Sonnenrad 32 wieder drehfest mit der Ausgangswelle 20 verbunden wird. Ein weiteres Abspulen der Schneidfäden 7 von der Vorratsspule 25 ist blockiert.
In einer weiteren Ausführung ist die Verlängerung des Schneidfadens vorteilhaft zeitgesteuert; in einer Mischform kann die Verlängerung des Schneidfadens wie beschrieben drehzahlabhängig ausgelöst werden und die eingeleitete Verlängerung zeitgesteuert für eine vorgegebenes Zeitintervall geschaltet werden.
Zur Steuerung der elektromechanischen Abspuleinrichtung 11 kann es vorteilhaft sein, eine Hysterese im Schaltvorgang vorzusehen. So kann ein Verlängern des Schneidfadens 7 immer dann geschaltet werden, wenn eine obere Grenzdrehzahl überschritten wird; das Blockieren der Abspuleinrichtung wird dann ausgeführt, wenn eine untere Grenzdrehzahl unterschritten ist. Dabei liegt die obere Grenzdrehzahl höher als die untere Grenzdrehzahl.
Das Auslösen einer Nachstellung des Endabschnittes 9 kann manuell durch den Benutzer erfolgen, z. B. durch eine entsprechende Steuerungstaste im Bedienbereich am Handgriff 4 oder an anderer geeigneter Stelle. Die Übermittlung der Steuerbefehle erfolgt dabei vorzugsweise drahtlos an die Steuereinheit im Werkzeugkopf 5. Die Nachstellung erfolgt bevorzugt automatisch, wozu entsprechende Betriebssignale des Werkzeugkopfes erfasst und ausgewertet werden.
Anhand der 7 bis 11 werden Verfahren beschrieben, die zur Steuerung der Nachstellung der freien Länge l des Endabschnittes 9 des flexiblen Werkzeugs, im Ausführungsbeispiel des Schneidfadens 7 dienen.
7 stellt schematisch dar, wie die Nachstellung des Endabschnittes 9 in Abhängigkeit der Drehzahl n auszuführen ist. Um Störungen am Werkzeugkopf 5 bzw. im Spulengehäuse 6 zu vermeiden, kann es vorteilhaft sein, unterhalb einer Mindestdrehzahl n_min und oberhalb einer Maximaldrehzahl n_max des Werkzeugkopfes 5 die Abspuleinrichtung 11 vollständig zu sperren. Reißt z. B. ein Endabschnitt 9 vollständig ab, ergeben sich häufig Probleme bei der Nachstellung. Der Abriss ist aufgrund einer damit einhergehenden signifikanten Drehzahlerhöhung Δn (8) über eine zulässige maximale Drehzahl n_max hinaus verbunden. Wird die vorgegebene Maximaldrehzahl n_max überschritten, kann man mit dem Sperren der Abspuleinrichtung 11 ein Verheddern des flexiblen Werkzeugs (z. B. des Schneidfadens 7) im Spulengehäuse 6 vermeiden. Das Sperren unterhalb einer Minimaldrehzahl n_min kann ebenfalls Betriebsproblemen vorbeugen. So kann bei zu niedrigen Drehzahlen n nicht immer sichergestellt werden, dass der Endabschnitt 9 durch das Ablängmesser 60 auf seinen maximal zulässigen Flugkreisdurchmesser 61 gekürzt wird. Um einen Betrieb mit überlangen Endabschnitten 9 zu unterbinden, wird die Abspuleinrichtung 11 beim Detektieren einer zu geringen Drehzahl n gesperrt.
Wie 7 ferner zu entnehmen ist, wird bei niedrigen Drehzahlen n des Werkzeugkopfes 5 die Abspuleinrichtung 11 für einen längeren Zeitraum t_s freigegeben als bei hohen Drehzahlen n des Werkzeugkopfes 5. Die für einen Werkzeugkopf 5 zweckmäßige Kurve K wird vorteilhaft über ein Kennfeld vorgegeben. Durch die drehzahlabhängigen Schaltzeiten t_s wird berücksichtigt, dass bei niedrigen Drehzahlen n nur geringe Fliehkräfte die Verlängerung des Endabschnittes 9 bewirken und bei hohen Drehzahlen n deutlich größere Kräfte am Endabschnitt 9 angreifen. Die tatsächliche Verlängerung des Endabschnittes während eines Verlängerungszyklus kann somit weitgehend unabhängig von der anliegenden Drehzahl n etwa gleich gehalten werden.
Ein Verschleiß oder der Abriss eines Endabschnittes 9 kann im laufenden Betrieb des Werkzeugkopfes 5 durch Überwachen der Drehzahl n festgestellt werden. Bei Auftreffen des Endabschnittes 9 auf ein Hindernis im Zeitpunkt t₁ wird die Rotation des Gehäuses 6 abgebremst (8), was einen entsprechenden Drehzahleinbruch zur Folge hat. Ein Indikator für die Hindernisberührung ist der festzustellende Drehzahlabfall Δn₁ mit einem bestimmten Gradienten. Ist im Zeitpunkt t₂ das Hindernis überwunden, wird die Ist-Drehzahl n wieder ansteigen. Ein Fadenverschleiß oder gar ein Abriss des Endabschnittes 9 ergibt sich aus einer Drehzahlüberhöhung um einen Betrag Δn₂. Dieses Überschwingen der Drehzahl n über eine vor der Hindernisberührung anliegende Drehzahl n_B kann von der Steuereinheit 13 ausgewertet und die Abspuleinrichtung 11 bzw. die Schaltvorrichtung 33 entsprechend gesteuert werden. Die festgestellte Drehzahlüberhöhung Δn₂ ist unabhängig von dem aktuellen Drehzahlbereich und ist z. B. auf eine festgestellte Ist-Drehzahl kurz vor der Berührung des Hindernisses bezogen. Eine durch den Drehzahlgradienten festgestellte Hindernisberührung hat nicht zwangsläufig auch ein Überschwingen der Drehzahl zur Folge; dies ist abhängig von dem dabei auftretenden Verschleiß.
Um signifikante Betriebsparameter des Werkzeugkopfes 5 schnell und sicher zu erkennen, ist es unabhängig von der weiteren Ausbildung des Werkzeugkopfes 5, dessen Steuereinheit 13 und dessen Betriebsweise vorteilhaft, die Winkelgeschwindigkeit ω des Gehäuses 6 des Werkzeugkopfes 5 zu erfassen. Dies kann durch Anordnung eines geeigneten Sensors erfolgen oder durch Auswertung der Drehzahlinformationssignale. Eine derartige Kurve der Winkelgeschwindigkeit ω über der Zeit t ist in 9 dargestellt. Die erfasste Winkelgeschwindigkeit ω kann ausgewertet und zur Steuerung genutzt werden. Vorteilhaft wird zusätzlich oder anstelle des Winkelsignals der erste Gradient dω/dt gebildet und zur Steuerung der Abspuleinrichtung 11 ausgewertet. Plötzliche Zustandsänderungen wie Auftreffen auf ein Hindernis oder Abriss des Endabschnittes 9 können damit sicher und schnell erkannt werden. Derartige Ereignisse führen zu signifikanten Sprüngen in der Ableitungsfunktion dω/dt, da die maximalen Beschleunigungswerte ω·_{max oF} ohne Faden deutlich größer ausfallen als die im normalen Betrieb auftretenden maximalen Beschleunigungswerte ω·_{max mF} mit Faden. Nach einem Fadenabriss wird die aktuell sich einstellende Drehzahl wesentlich höher sein als eine mit nur abgenutztem Faden sich einstellende maximale Drehzahl, da der Schleppwiderstand plötzlich vollständig entfällt.
Nach der Erfindung ist es auch möglich, einen dauerhaften Grundverschleiß des Endabschnittes 9 des Werkzeugs, im Ausführungsbeispiel des Schneidfadens 7, durch fortwährendes Nachstellen in vorgebbaren Zeitabständen Δt_v auszugleichen.
Die Zeitabstände Δt_v können fest oder auch variabel in Abhängigkeit festgestellter Betriebsparameter gewählt sein und z. B. aus einem Kennfeld ausgelesen werden.
Zum Nachstellen der in Eingriff stehenden Endabschnitte 9 des flexiblen Werkzeugs wird die Abspuleinrichtung 11 unabhängig von der tatsächlichen Länge l des freien Endabschnittes 9 betätigt, wodurch die freie Länge l des Endabschnittes 9 schrittweise verlängert wird. Ein sich eventuell ergebender überlanger Endabschnitt 7 wird durch ein Ablängmesser 60 am maximalen Flugkreisdurchmesser 61 (6) auf die zulässige maximale Länge l gekürzt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhaft, das Nachstellen mit der elektromechanisch ausgebildeten Abspuleinrichtung 11 in mehreren Einzelschritten auszuführen. Ein einzelner Nachstellvorgang des Endabschnittes 9 auf seine notwendige maximale Länge l setzt sich somit aus Einzelschritten zusammen. Zwischen den Intervallen der Einzelschritte kommt die Gesamtanordnung, z. B. ein angeordnetes Getriebe, zur Ruhe, wodurch instabile Zustände in der Nachstellbewegung selbst sicher vermieden werden.
Selbst wenn der Benutzer unzulässigerweise den Schneidschutz demontiert, um mit überlangen Schneidfäden hohe Flächenleistungen zu erzielen, kann der erfindungsgemäße Werkzeugkopf 5 eine automatische Nachstellung und damit eine wiederholte Verlängerung des Endabschnittes 9 bewirken, ohne dass ein Ablängmesser 60 den maximalen Flugkreisdurchmesser 61 begrenzt. Bei einer ersten Drehzahl n₀ wird in einem ersten Schritt B₁ die Abspuleinrichtung 11 betätigt, z. B. die elektromagnetische Bremse gelöst, so dass der Endabschnitt 9 eines Schneidfadens 7 um einen Betrag Δl verlängert wird. Die Reak tion auf die Verlängerung des Endabschnittes ist ein Absinken der Drehzahl n um einen Betrag Δn. Nun wird überprüft, ob die sich neu ergebende Drehzahl n kleiner als eine vorgegebene Betriebsdrehzahl n_B ist; ist das der Fall, erfolgt keine weitere Betätigung der Abspuleinrichtung 11. Liegt hingegen die aktuell sich eingestellte Drehzahl n weiterhin oberhalb der Betriebsdrehzahl n_B, wird ein nächster Nachstellschritt B_i ausgeführt und die sich dann ergebende neue Drehzahl n_i ermittelt und ausgewertet. Dieses schrittweise Nachstellen erfolgt so lange, bis nach i Schritten die Drehzahl n_i unterhalb oder gleich der Betriebsdrehzahl n_B ist. Der Endabschnitt 9 des Schneidfadens 7 hat eine maximale Länge l_max erreicht. Dabei können die Stellschritte unterschiedlich sein. Bei Annäherung an die vorgegebene Solllänge des Endabschnittes 9 kann die Abspuleinrichtung 11 kürzer betätigt werden, so dass die nachgestellten Längen Δl von Schritt zu Schritt kleiner werden. Die maximale Länge l_max ist ohne Ablängeinrichtung wie ein Messer 60 erzielbar; dennoch kann es zweckmäßig sein, eine Ablängeinrichtung am maximalen Flugkreisdurchmesser 61 anzuordnen.
Ist an der Schutzabdeckung ein Ablängmesser 60 angeordnet, kann die schrittweise Verlängerung des Schneidfadens 7 auch in Abhängigkeit von einer von Schritt zu Schritt festzustellenden Drehzahldifferenz Δn erfolgen. Bei einer ersten Drehzahl n₀ wird in einem ersten Schritt B₁ die Abspuleinrichtung 11 betätigt, z. B. die elektromagnetische Bremse gelöst, so dass der Endabschnitt 9 eines Schneidfadens 7 um einen Betrag Δl verlängert wird. Durch die Verlängerung des Schneidfadens steigt dessen Schleppwiderstand an, wodurch die Drehzahl n₀ auf eine geringere Drehzahl n₁ absinkt. Die sich ergebende Drehzahl differenz Δn wird ermittelt und festgestellt, ob der Betrag größer "Null" ist; ist dies der Fall, wird ein erneuter Schritt B₂ zur Verlängerung des Schneidfadens ausgeführt. Danach wird wieder der Betrag der Drehzahldifferenz Δn zwischen den Drehzahlen n₂ und n₁ ermittelt und ein nächster Nachstellschritt B_i ausgeführt, sofern der Betrag der festgestellten neuen Drehzahldifferenz Δn_i wieder größer "Null" ist. Dieses schrittweise Nachstellen erfolgt so lange, bis nach i Schritten die Drehzahldifferenz Δn_i etwa "Null" ist. Dies tritt dann auf, wenn der Endabschnitt 9 des Schneidfadens 7 eine maximale Länge l_max (maximaler Flugkreisdurchmesser) erreicht hat und eine weitere Verlängerung des Fadens zu keiner signifikanten Drehzahldifferenz Δn_i mehr führt, da der Faden am Ablängmesser sofort wieder abgeschnitten wird.
Bei Annäherung an die vorgegebene Solllänge des Endabschnittes 9 kann die Abspuleinrichtung 11 kürzer betätigt werden, so dass die nachgestellten Längen Δl von Schritt zu Schritt kleiner werden.
Es kann vorteilhaft sein, die Art des Werkzeugkopfes 5 und das verwendete elastische Werkzeug anhand prägender Betriebsparameter wie das Brems- und Beschleunigungsverhalten zu klassifizieren und entsprechend zugeordnete Kurven in Kennfeldern abzulegen. Die Steuereinheit 13 kann dann anhand festgestellter Betriebsparameter den Kopf und das verwendete Werkzeug erkennen und die zugeordnete Betriebs- und Steuerkurve aus dem Kennfeld auslesen und verwenden. Damit kann eine normierte Steuereinheit 13 für alle Werkzeugköpfe 5 und elastische Werkzeuge genutzt werden, ohne dass der Benutzer selbst Einstellungen vornehmen oder der Hersteller unterschiedliche Steuereinheiten bereithalten muss.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0215416 A1 [0003]
- DE 2832077 C2 [0004]

Claims

Werkzeugkopf mit einem auf einer Vorratsspule aufgespulten flexiblen Werkzeug, insbesondere Fadenmähkopf für ein Freischneidegerät, mit einer drehend angetriebenen Ausgangswelle (20), die ein Spulengehäuse (6) drehend antreibt, mit einer im Spulengehäuse (6) angeordneten Gehäusenabe (30), um die die Vorratsspule (25) drehbar ist, und mit mindestens einem auf der Vorratsspule (25) aufgewickelten, flexiblen Werkzeug wie einen Schneidfaden (7), wobei das flexible Werkzeug mit einem abgespulten Endabschnitt (9) radial über die Kontur des Spulengehäuses (6) hinausragt, und mit einer Abspuleinrichtung (11) für das flexible Werkzeug zur Nachstellung der freien Länge des Endabschnittes (9) des Werkzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspuleinrichtung (11) eine elektromechanische Abspuleinrichtung (11) ist, die eine Energiequelle (12), eine Steuereinheit (13) und einen elektromechanischen Aktor (14) umfasst.
Werkzeugkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung eine elektronische Steuereinheit (13) ist, die vorzugsweise am Werkzeugkopf (5) angeordnet ist und insbesondere innerhalb der Gehäusenabe (30) liegt.
Werkzeugkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (12) am Werkzeugkopf (5), insbesondere innerhalb des Spulengehäuse (6) angeordnet ist.
Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (12) ein Generator (45), insbesondere ein Klauenpolgenerator oder ein Sterngenerator ist.
Werkzeugkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Generator (45) zwischen einem drehfesten Werkzeugkopfabschnitt und dem drehenden Spulengehäuse (6) angeordnet ist.
Werkzeugkopf nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnetring (47) des Generators (45) am drehfesten Werkzeugkopfabschnitt befestigt ist und die Generatorspule (48) am drehenden Spulengehäuse (6) festliegt.
Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (14) ein steuerbares, insbesondere schaltbares Getriebe (29) ist.
Werkzeugkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (29) das durch die Fadenfliehkräfte in die Vorratsspule (25) eingeleite Moment zum Aktor (14) hin reduziert.
Werkzeugkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (29) zur Drehachse (23) des Werkzeugkopfes (5) punktsymmetrisch ausgebildet ist.
Werkzeugkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (29) in jeder Schaltstellung der Abspuleinrichtung (11) gegenüber der Gehäusenabe (30) ausgewuchtet ist.
Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Planetenradgetriebe (29), insbesondere ein Zweisteggetriebe, beispielsweise ein Wolframgetriebe ist.
Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe über eine Schaltvorrichtung (33) schaltbar ist und in einer ersten Schaltstellung des Getriebes (29) die Vorratsspule (25) mit der Ausgangswelle (20) drehfest verbunden ist und in einer zweiten Schaltstellung des Getriebes (29) die Vorratsspule (25) relativ zur Ausgangswelle (20) drehbar ist.
Werkzeugkopf nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (33) die drehfeste Verbindung zwischen dem Sonnenrad (32) des Planetengetriebes (29) und der Ausgangswelle (20) schaltet.
Werkzeugkopf nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (33) als Bremse, insbesondere als elektromagnetische Bremse ausgebildet ist.
Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Sonnenrad (32) des Planetengetriebes (29) mit dem Anker (38) eines Elektromagneten (34) verbunden ist.
Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Hohlrad (31) des Planetengetriebes (29) mit dem Spulengehäuse (6) drehfest verbunden ist und ein zweites Hohlrad (40) des Planetengetriebes (29) mit der Vorratsspule (25) drehfest verbunden ist und die Hohlräder (31, 40) mit gemeinsamen Doppelplanetenrädern (39) kämmen.
Werkzeugkopf nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (34) die Ausgangswelle (20) koaxial umgibt und vorzugsweise mit der Ausgangswelle (20) drehfest verbunden ist.
Werkzeugkopf nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (34) innerhalb der Gehäusenabe (30) angeordnet ist.
Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (34), der Generator (45) und die elektronische Steuereinheit (13) zueinander eng benachbart im Bereich der Gehäusenabe (30) liegen.
Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkzeugkopf (5) ausgewuchtet ist.
Werkzeugkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale freie Länge (l) des Endabschnittes (9) durch ein Ablängmesser (60) begrenzt ist.
Verfahren zum Betrieb eines Werkzeugkopfes mit einem auf einer Vorratsspule (25) aufgespulten flexiblen Werkzeug, insbesondere zum Betrieb eines Fadenmähkopfes für ein Freischneidegerät, mit einer Ausgangswelle (20), die ein Spulengehäuse (6) drehend antreibt, mit einer im Spulengehäuse (6) angeordneten Gehäusenabe (30), um die die Vorratsspule (25) drehbar ist, und mit mindestens einem auf der Vorratsspule (25) aufgewickelten, flexiblen Werkzeug wie einen Schneidfaden (7), wobei das flexible Werkzeug mit einem abgespulten Endabschnitt (9) radial über die Kontur des Spulengehäuses (6) hinausragt, und mit einer Abspuleinrichtung (11) für das flexible Werkzeug zur Nachstellung der freien Länge des Endabschnittes (9) des Werkzeugs, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachstellen eines Endabschnittes (9) des flexiblen Werkzeugs mit einer elektromechanisch ausgebildeten Abspuleinrichtung (11) in Einzelschritten erfolgt.
Verfahren zum Betrieb eines Werkzeugkopfes nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb einer Mindestdrehzahl (n_min) und/oder oberhalb einer Maximaldrehzahl (n_max) des Werkzeugkopfes (5) die Abspuleinrichtung (11) vollständig gesperrt ist.
Verfahren zum Betrieb eines Werkzeugkopfes nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass bei niedrigen Drehzahlen (n) des Werkzeugkopfes (5) die Abspuleinrichtung (11) länger freigegeben ist als bei hohen Drehzahlen (n) des Werkzeugkopfes (5).
Verfahren zum Betrieb eines Werkzeugkopfes nach einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Abspuleinrichtung (11) unabhängig von der tatsächlichen Länge (l) des freien Endabschnittes (9) des flexiblen Werkzeugs (7) zur schrittweisen Verlängerung des freien Endabschnittes (9) in vorgegebenen Zeitabständen betätigt wird.
Verfahren zum Betrieb eines Werkzeugkopfes nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgebbaren Zeitabstände aus einem Kennfeld auslesbar sind.
Verfahren zum Betrieb eines Werkzeugkopfes nach einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung der Abspuleinrichtung (11) die Winkelgeschwindigkeit (ω) und/oder die erste Ableitung (dω/dt) der Winkelgeschwindigkeit (ω) ausgewertet wird.