DE102008002626B3 - Pneumatic pruning shear for plantation pomiculture in communal tree care area, has central guide tube whose ends are connected to handrail and cutting head, respectively, and fixing unit for fixing pneumatic cylinder and circular saw - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine pneumatische Baumschere mit Griffstange und Schneidkopf mit Scherblättern zum Schneiden von Zweigen und Ästen.The The invention relates to a pneumatic pruner with handlebar and cutting head with shear blades for cutting branches and branches.
Unter einer Baumschere soll ganz allgemein ein Werkzeug verstanden werden, das zum Zertrennen von Zweigen und Ästen von Bäumen genutzt wird und vorrangig auf der Scherwirkung als Schere, aber auch auf der Keilwirkung beruht. Wird die Scherwirkung genutzt, wirken zwei Schneiden derart miteinander, dass eine Scherbeanspruchung auf das Schneidgut zu dessen Bruch führt. Wird die Keilwirkung genutzt, wirkt nur eine Schneide auf das Schneidgut gegen ein stumpfes Gegenstück.Under a pruning shears should generally be understood as a tool which is used for the cutting of branches and branches of trees and priority based on the shear action as a pair of scissors, but also on the wedge effect. If the shear effect is used, two cutting edges act in such a way, that a shear stress on the material to be cut to its breakage leads. If the wedge effect is used, only one cutting edge acts on the material to be cut against a dull counterpart.
Bei einer Baumschere handelt es sich regelmäßig um ein Schneidwerkzeug, mit dem Zweige und Äste von einem Baum abgetrennt werden sollen. Da die Arbeiten auch in größeren Höhen durchzuführen sind, ist eine Verlängerung in Form einer Griffstange erforderlich. Am unteren Ende der Griffstange sind dazu Bedienelemente angeordnet, mit denen die Schere am oberen Ende bedient werden kann. Zur Erleichterung der Arbeit trägt eine möglichst leichte Schere bei, die mit der Stange gut manipulierbar ist und eine vorzeitige Ermüdung der Arbeitskräfte verhindert.at a secateurs are usually a cutting tool, with the branches and branches to be separated from a tree. Since the work is also in larger heights are to be carried out, is an extension required in the form of a handlebar. At the bottom of the handlebar are For this purpose controls are arranged, with which the scissors at the upper end can be served. To facilitate the work carries one as easy as possible Scissors, which is well manipulated with the rod and a premature fatigue of the workforce prevented.
Baumscheren kommen neben der Gehölzpflege vor allem im Obstbau zum Einsatz. Der Ernteertrag in Obstplantagen hängt wesentlich vom professionellen Gehölzschnitt zu Beginn einer jeden Saison ab. Der Gehölzschnitt muss in einem kurzen Zeitfenster der Monate März und April durchgeführt werden. Das zu organisieren ist nicht nur ein meteorologisches Problem, sondern auch ein Arbeitskräfteproblem. Bei der Handhabung pneumatisch betriebener Handscheren zählen dann die Faktoren Gewicht, Leistung, größter durchschneidbarer Astdurchmesser, Schnittqualität, Reichweite, Standzeit der Schneiden sowie die Zuverlässigkeit des Pneumatikantriebs im Komplex. In der Praxis kommen handbetriebene Hebelscheren, pneumatisch wirkende Handscheren und mit Batterie betriebene Handscheren zum Einsatz. Je nach Einsatzbedingungen ist die Technologie an die Verwendung von Hubbühnen oder an die Verwendung zusätzlicher Hilfsmittel, wie Teleskopausleger, geknüpft.Pruning shears come next to the wood care especially in fruit growing used. The crop yield in orchards depends essentially from professional pruning at the beginning of each season. The pruning must be in a short Time window of the months March and April become. To organize this is not just a meteorological problem, but also a labor problem. When handling pneumatically operated scissors then count the factors weight, power, largest diameter of knifes, Cutting quality, Range, tool life and reliability the pneumatic drive in the complex. In practice, come hand-operated Lever shears, pneumatic hand shears and with battery operated scissors for use. Depending on the conditions of use the technology to the use of lifting platforms or to the use additional Aids, such as telescopic boom, knotted.
Durchgesetzt haben sich im professionellen Gehölzschnitt in großen Obstplantagen pneumatisch betriebene Scheren. Solche Scheren sind als Basis-Handgeräte vom Boden aus, zur Bedienung von der mobilen Hubbühne aus oder als Aufsatz auf Teleskop- bzw. einfachen Stangenhalterungen als Griffstangen verwendbar. Diese Einsatzkriterien führen zu besonderen Anforderungen an Bauart, Handhabbarkeit und Antriebssystem und erfordern Leichtbauprinzipien.enforced have worked in professional pruning in large orchards pneumatically operated shears. Such scissors are as basic handsets from the ground off, for operation from the mobile lifting platform or as an attachment Telescopic or simple rod holders used as handlebars. These application criteria lead on special requirements for design, handling and drive system and require lightweight construction principles.
Besteht das Erfordernis, größere Astdicken in Hochentastung in größeren Höhen am Baum zu schneiden, ist es nach dem Stand der Technik ausschließlich möglich, Kettensägenhochentaster einzusetzen. Diese sind benzinbetrieben und bringen Probleme seitens des Arbeitsschutzes mit sich. Zudem ist der resultierende Schnitt unsauber.Consists the requirement to have greater branch thicknesses in Hochentastung in greater heights on the tree to cut, it is only possible in the prior art, chainsaw plow use. These are gasoline-powered and bring problems on the part of occupational safety. In addition, the resulting cut unclean.
Für professionell einsetzbare Baumscheren, die in der Schnittleistung nominell bis 50 mm Aststärke ausgewiesen sind, kommt der Druckluftantrieb mittels pneumatischer Antriebsenergieversorgung über einen Druckluftschlauch von einer mitgeführten mobilen Kompressorstation zum Einsatz. Diese Geräte sind aufgrund ihrer Beanspruchung sehr stabil ausgelegt und deshalb wegen des hohen Einsatzgewichtes von mehr als 5 kg kaum für den Dauereinsatz geeignet.For professional usable pruning shears, nominal in the cutting performance up to 50 mm branch strength are designated, comes the pneumatic drive by means of pneumatic Drive power supply via a compressed air hose from an entrained mobile compressor station for use. These devices are designed very stable due to their stress and therefore because of the high operating weight of more than 5 kg hardly suitable for continuous use.
Geräte, die noch stärkere Äste trennen können, basieren auf dem im Obstbau wegen der Infektionsgefahr abgelehnten zerfasernden Sägeschnitt.Devices that separate even stronger branches can, are based on the one rejected in fruit growing because of the risk of infection fraying saw cut.
Restriktive Arbeitsschutzbestimmungen für den Tages- und Schichteinsatz in Plantagen setzen in der Ausführung der Baumscheren Grenzen, die bisher zur Entwicklung mobiler, pneumatisch betriebener Kompaktscheren bis maximal 50 mm zu schneidender Aststärke geführt haben. Dies stellt einen Kompromiss hinsichtlich der maximal schneidbaren Aststärke, dem Schnittbild und dem Gewicht der Baumschere dar.restrictive Health and safety regulations for the Day and shift use in plantations put in the execution of Pruning shears, previously used to develop mobile, pneumatic operated compact scissors have led to a maximum of 50 mm to be cut branch strength. This represents a compromise with regard to the maximum cuttable branch strength, the Sectional view and the weight of the secateurs.
Kommerziell verfügbare pneumatische Baumscheren mit Stößelstange und Führungsrohr bringen durch die großen wirkenden Kräfte für den Scherenantrieb und die notwendige Knicksicherheit relativ hohe Massen in das System, wodurch die Reichweite der Baumscheren zumeist auf 1,5 bis 2,0 m und mit zusätzlicher Stangenverlängerung auf maximal 3 m begrenzt ist. Das Gewicht des gesamten Systems beträgt bei einer Baumschere mit einer 3 m langen Griffstange etwa 5 kg. Der Scherenantrieb geht vom Pneumatikzylinder aus, der entweder am unteren Griffende oder im Scherenkopf angeordnet ist. Im ersten Fall ergeben sich daraus Nachteile für die flexible Umstellung der Schere auf andere Reichweiten. Im zweiten Fall, Anordnung des Pneumatikzylinders im Scherenkopf, ist zwar vorteilhaft, dass Druckluft im flexiblen Schlauch einfach übertragen werden. Dieser Vorteil zeigt sich insbesondere im Vergleich mit einem erweiterbaren Stangensystem bei einer geänderten Reichweitenlänge. Das technische Optimum und der bessere Gebrauchswert liegen bei der Variante der Anordnung des Kolbens in Schneidennähe, wobei jedoch die Forderung nach einem geringen Gewicht von Schere und Antrieb besondere Beachtung erfordert.Commercially available pneumatic pruning shears with push rod and guide tube bring by the large forces acting on the scissor drive and the necessary buckling relatively high masses in the system, whereby the reach of the secateurs mostly at 1.5 to 2.0 m and with additional rod extension to a maximum of 3 m is limited. The weight of the entire system is about 5 kg for a secateurs with a 3 m long handlebar. The scissor drive is based on the pneumatic cylinder, which is arranged either at the lower end of the handle or in the scissor head. In the first case, this results in disadvantages for the flexible conversion of the scissors to other ranges. In the second case, arrangement of the pneumatic cylinder in the scissor head, while it is advantageous that compressed air in the flexible tube are easily transferred. This advantage is particularly evident in comparison with an expandable rod system with a changed range length. The technical optimum and better use value are in the variant of the arrangement of the piston near the blade, but the requirement for a low weight of scissors and drive be special consideration requires.
Elektrisch bzw. mit Akku-Stromquelle betriebene Astscheren haben sich im professionellen Obstbau nicht durchgesetzt. Diese Systeme werden im Weinbau eingesetzt. Technisch sind die Scheren bis 30 mm ausgelegt und können mit einem vom Bediener umgehängten Akku-Gürtel oder Rucksack über die gesamte Achtstundenschicht betrieben werden. Nachteilig ist das Gewicht des Akkus mit etwa 4,5 kg und der hohe Geräuschpegel im Betrieb. Neben der begrenzten Leistungsfähigkeit sind die Anschaffungskosten sehr hoch und die elektrischen Scheren sind beispielsweise bei Regen nur eingeschränkt verwendbar.electrical or pruning shears powered by a rechargeable battery have become professional fruit trees not enforced. These systems are used in viticulture. Technically, the scissors are designed to 30 mm and can with one by the operator Battery Belt or backpack over the entire eight-hour shift are operated. The disadvantage is the weight of the battery with about 4.5 kg and the high noise level operational. In addition to the limited capacity are the acquisition costs very high and the electric shears are, for example, in the rain only limited usable.
Die auf dem Markt verfügbaren pneumatischen Geräte haben eine feststehende und eine angetriebene Schneide. Um die Kraftwirkung des ausgelösten Pneumatikkolbens über die Hebelverhältnisse auf die bewegte Schneide zu übertragen, sind lange Zugstangen mit großer Auslenkung notwendig oder Schubstangen, die jedoch gefährdet sind auszuknicken. Diese übliche Konstruktionsweise führt aber zu dem wesentlichen Nachteil einseitig wirkender Seitenkräfte. Die Konsequenz besteht in der starken Dimensionierung des Scherenkopfes und damit verbundenen Gewichtsnachteilen sowie der Leistungsminderung durch die begrenzten Hebelabmessungen.The available in the market pneumatic devices have a fixed and a driven cutting edge. To the force effect of the triggered Pneumatic piston over the leverage ratios to transfer to the moving edge, are long pull rods with big ones Deflection necessary or push rods, however, are at risk buckling. This usual But design way leads to the main disadvantage of unilaterally acting lateral forces. The The consequence is the strong dimensioning of the scissor head and associated weight penalties and performance degradation due to the limited lever dimensions.
Im Stand der Technik sind diverse pneumatische Baumscheren mit verschiedenen Konzepten bekannt.in the State of the art are various pneumatic pruning shears with different Known concepts.
In
der
Nachteilig bei dieser Baumschere ist die geringe Schnittkraft, womit dem Einsatzbereich der Baumschere hinsichtlich der schneidbaren Astdicken enge Grenzen gesetzt sind. Zwar könnte durch einen größeren Zylinder mehr Kraft erzeugt und durch eine größere Schere dickere Äste geschnitten werden, aber nach dem jeweils genutzten Prinzip würde das Gewicht des Schneidkopfs so anwachsen, dass die Teleskopstange, insbesondere im ausgefahrenen Zustand, nicht mehr manipulierbar wäre.adversely in this pruning shears is the low cutting force, which is the application area the pruning shears with regard to the cuttable branch thicknesses narrow limits are set. Although could through a larger cylinder generates more power and cuts thicker branches with a larger pair of scissors but according to the principle used, the weight would be of the cutting head grow so that the telescopic rod, in particular in the extended state, would not be manipulated.
Die
Nachteilig bei dieser Anordnung ist der federgetriebene Rückhub zum Rückführen der Kolben in die Ausgangsstellung. Hierbei ist von mangelnder Funktionssicherheit beim Schneiden größerer Astdicken auszugehen, da es dabei zum Verklemmen der Schere kommen kann. Zudem wird im Arbeitshub ein Teil der Kraft für das Spannen der Feder benötigt und steht dem Schnittvorgang nicht mehr zur Verfügung.adversely In this arrangement, the spring-driven return stroke for returning the piston to the starting position. This is due to lack of functional reliability when cutting larger branch thicknesses to go out, since it can come to jamming the scissors. moreover In the working stroke, a part of the force for tensioning the spring is needed and stands the cutting process is no longer available.
In
der
Nach
der
Eine
derartige Anordnung bringt den Nachteil mit sich, dass die Kolben
nicht aktiv zurückgezogen
werden können,
was im Falle einer klemmenden Schneide erforderlich wäre. Zudem
weist die Konstruktion zahlreiche massive Teile auf, die auf ein
hohes Gewicht der Baumschere schließen lassen. So ist der Zylinder
auf beiden Seiten fest verschlossen, was im unteren Bereich für den Halt
des Zylinders nach der Konstruktion gemäß der
Die
Zudem ist durch den großen Durchmesser des Arbeitszylinders die Sicht auf die Schneiden und den Arbeitsbereich behindert.moreover is by the big one Diameter of the working cylinder the view on the cutting edges and the Workspace impeded.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine pneumatische Baumschere zur Verfügung zu stellen, die Äste größerer Dicke bei einem niedrigen Gewicht zu zertrennen in der Lage ist.The Object of the present invention is a pneumatic pruning shears available too put, the branches greater thickness to be able to cut at a low weight.
Die Aufgabe wird durch eine pneumatische Baumschere mit Griffstange und Schneidkopf mit Scherblättern gelöst, wobei der Schneidkopf aus einem zentralen Führungsrohr und einem außenliegenden, koaxial zum zentralen Führungsrohr angeordneten Pneumatikzylinder mit kreisringförmigem Kolben ausgebildet ist. Der kreisringförmige Kolben ist als Doppelkolben mit vorderem Kolben, hinterem Kolben und zwischenliegender Trennscheibe doppeltwirkend ausgebildet. Dazu befindet sich im Pneumatikzylinder korrespondierend ein hinterer Arbeitshubraum und ein vorderer Arbeitshubraum. Das zentrale Führungsrohr des Schneidkopfes ist an einem Ende mit der Griffstange und am anderen Ende mit dem Gabelkopf mit den Scherblättern verbindbar ausgestaltet. Weiterhin sind Mittel zur Fixierung des Pneumatikzylinders, beispielsweise in Form eines Gewindeabschnittes, und Mittel zur Fixierung des Pneumatikzylinders und der Trennscheibe, beispielsweise in Form eines Anschlags, vorgesehen.The Task is by a pneumatic pruner with handle bar and cutting head with shear blades solved, wherein the cutting head consists of a central guide tube and an outer, coaxial with the central guide tube arranged pneumatic cylinder is formed with annular piston. The annular Piston is as a double piston with front piston, rear piston and intermediate disc formed double acting. To is located in the pneumatic cylinder corresponding to a rear Working room and a front working room. The central guide tube The cutting head is at one end with the handlebar and the other End configured with the fork head connectable with the shear blades. Furthermore, means for fixing the pneumatic cylinder, for example in the form of a threaded portion, and means for fixing the pneumatic cylinder and the cutting disc, for example in the form of a stop provided.
Nach einer konstruktiven Weiterbildung der Erfindung ist der vordere und der hintere Kolben des Doppelkolbens durch ein aus mindestens zwei radial angeordneten Stäben bestehendes Gestänge zueinander beabstandet, wobei das Gestänge die Funktion der Kolbenstange des hinteren Kolbens als Bestandteil des Doppelkolbens übernimmt.To a constructive development of the invention is the front and the rear piston of the double piston by at least one two radially arranged rods existing linkage spaced apart, wherein the linkage the function of the piston rod the rear piston takes over as part of the double piston.
Das Gestänge durchdringt axial die im Führungsrohr fixierte Trennscheibe bei der Bewegung des Doppelkolbens. Funktionsgemäß muss das Gestänge zur Trennscheibe hin deshalb abgedichtet ausgebildet sein.The linkage penetrates axially in the guide tube Fixed cutting disc during the movement of the double piston. Functionally, this must be linkage Therefore, be formed sealed to the cutting disc.
Von besonderem Vorteil ist die Ausbildung einer beidseitig wirkenden Hebelkinematik mit fünf Gelenken zur Kraftübertragung vom Doppelkolben über eine als Kolbenstange wirkende Schubhülse auf die Scherblätter nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung.From particular advantage is the formation of a double-acting Lever kinematics with five joints for power transmission from the double piston over a thrust sleeve acting as a piston rod on the shear blades a further embodiment of the invention.
Die beidseitig wirkende Hebelkinematik und die Schneidengeometrie der sich aufeinander zubewegenden Scherblätter wirken derart zusammen, dass bei maximaler Schneidenöffnung und dem maximalen Astdurchmesser immer eine rechtwinklig zum Astmittelpunkt wirkende Schnittkraft und ein gezogener Schnitt realisiert wird.The double - acting lever kinematics and the cutting edge geometry of the Shear leaves moving toward one another act in such a way that at maximum cutting opening and the maximum branch diameter always at right angles to the branch center point acting cutting force and a drawn cut is realized.
Die erfindungsgemäße pneumatische Baumschere nutzt einen Verbundzylinder mit zentrischer Scherenbetätigung. Immer gleich parallel wirkende Zugstangen, die Bestandteil der beidseitig wirkenden Hebelkinematik des Scherensystems sind, erfordern weniger Platz und Gewicht.The pneumatic according to the invention Pruning shears use a compound cylinder with centric scissors operation. Always equal parallel pull rods, which are part of both sides acting lever kinematics of the scissors system are less demanding Space and weight.
Ein wichtiger Gebrauchswert ist neben der Leistung und dem Einsatzgewicht die Schnittqualität. Zur Erzielung des „gezogenen Schnitts" ist in der Verbindung mit der beidseitig gespiegelten Hebelkinematik eine Schneidengeometrie entwickelt worden, die bei maximaler Schneidenöffnung und der nominell angegebenen Schnittleistung von 65 mm immer eine rechtwinklig zum Astmittelpunkt wirkende Schnittkraft entfaltet. Die vom Pneumatikkolben ausgehende Schnittkraft wirkt so mit geringsten Verlusten und der Schnitt wird gleichmäßig glatt.One important utility value is in addition to the power and the operating weight the cut quality. to Achievement of the "pulled Schnitt "is in the connection with the two-sided mirrored lever kinematics one Cutting edge geometry has been developed at maximum cutting edge and the nominal cutting capacity of 65 mm is always a right angle unfolds to the branch center acting cutting force. The from the pneumatic piston outgoing cutting force thus acts with minimal losses and the Cut becomes evenly smooth.
Besonders vorteilhaft ist, dass das zentrale Führungsrohr im Inneren als Druckpufferkammer ausgeführt ist und zur Zuführung der Druckluft zu den Arbeitshubräumen des Pneumatikzylinders Verbindungsbohrungen vorgesehen sind.Especially It is advantageous that the central guide tube is designed in the interior as a pressure buffer chamber and to the feeder the compressed air to the Arbeitshubräumen the pneumatic cylinder connecting holes are provided.
Die Ausgestaltung der Schubhülse als Koaxialzylinder zum zentralen Führungsrohr ist besonders kosteneffizient und konstruktiv einfach und robust in der Ausführung.The Design of the sliding sleeve As a coaxial cylinder to the central guide tube is particularly cost-effective and structurally simple and robust in design.
Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen pneumatischen Baumschere, bei der zwischen dem hinteren Kolben und der Trennscheibe ein Rückbewegungshubraum im Pneumatikzylinder für den aktiven Rückhub zum pneumatischen Öffnen der Scherblätter und eine zugehörige Verbindungsbohrung im zentralen Führungsrohr mit Mitteln zur Druckluftzuführung für den Rückhub vorgesehen ist, führt zu dem zusätzlichen Vorteil, dass die Rückhubbewegung aktiv ausführbar ist. Das ist besonders hilfreich bei Verklemmungen der Scherblätter.A Further development of the pneumatic according to the invention Pruning shears, between the rear piston and the cutting disc a Rückbewegungshubraum in the pneumatic cylinder for the active return stroke for pneumatic opening the shearer blades and an associated one Connecting hole in the central guide tube with means for Compressed air supply for the return stroke is provided leads to the additional Advantage that the return stroke actively executable is. This is especially helpful in jamming the shear blades.
Die Ausgestaltung einer wirksamen, verschleißlosen Endlagendämpfung kann prinzipiell auf zwei verschiedenen Wegen realisiert werden, einerseits durch elastisch wirkende Dämpfungselemente, die in den Kolben oder im System der Hebelkinematik eingebaut sind, ohne dass damit eine verschleißlose Funktionsweise möglich ist. Andererseits wurde die besonders vorteilhafte erfindungsgemäße Lösung gefunden, die aus einem Steuersystem besteht, das den Aufbau eines Luftkissens vor Erreichen der Kolbenendlage zulässt.The design of an effective, wear-free cushioning can be realized in principle in two different ways, on the one hand by elastically acting damping elements, which are installed in the piston or in the system of lever kinematics, without causing a wear-free Operation is possible. On the other hand, the particularly advantageous solution according to the invention has been found which consists of a control system which allows the construction of an air cushion before reaching the piston end position.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind vor der Endlage der Kolben sowohl in Rückhubstellung als auch in Arbeitsstellung auf der äußeren Seite des zentralen Führungsrohres Dämpfungsschlitze zur pneumatischen Bewegungsdämpfung über Luftkissen vorgesehen.According to one advantageous embodiment of the invention are in front of the end position of Piston both in Rückhubstellung as well as in working position on the outer side of the central guide tube damping slots for pneumatic motion damping via air cushions intended.
Das zentrale Führungsrohr ist wegen seiner funktionalen Einbindung und den damit verbundenen mechanisch zu bearbeitenden Funktionsflächen sowie auch aus tribologischen Erwägungen aus Metall ausgeführt. In einer bevorzugten Ausgestaltung besteht es aus Aluminium.The central guide tube is because of its functional integration and the associated mechanical to be processed functional surfaces as well as tribological considerations made of metal. In In a preferred embodiment, it is made of aluminum.
Zur aufgabengemäßen Gewichtsreduzierung der erfindungsgemäßen Baumschere ist der Pneumatikzylinder aus einem Leichtbauverbundwerkstoff gefertigt, in einer alternativen Ausgestaltung auch aus Aluminium oder anderen geeigneten Materialien.to Task-related weight reduction the pruner according to the invention the pneumatic cylinder is made of a lightweight composite material, in an alternative embodiment also of aluminum or other suitable materials.
Nach der Konzeption der Erfindung erhält die pneumatische Baumschere als Antriebsenergie Druckluft. Diese wird mit einem flexiblen leichten Schlauch zugeführt und von Hand über ein Steuerventil mit Druckbegrenzungsventil und Druckluftschlauch am Griff gesteuert. Das erfindungsgemäße Schneidensystem realisiert den gezogenen Schnitt und wirkt hinsichtlich der Kraftrichtung der Schneidkräfte kompensierend, nach außen neutral und damit im engen Zusammenhang. Ein oben liegender pneumatischer Teleskop-Arbeitszylinder, der nach einer bevorzugten Ausgestaltung aus faserverstärktem Verbundwerkstoff gefertigt ist, wirkt differenziert und ist in der Kräfteentfaltung so abgestimmt, dass die höchste Kraftentwicklung bei 40% Schneidenöffnung im Moment des größten Schnittkraftbedarfes entfaltet wird.To the concept of the invention receives the pneumatic pruner as drive energy compressed air. These is supplied with a flexible lightweight tube and passed over by hand Control valve with pressure relief valve and compressed air hose on Handle controlled. The cutting system according to the invention realized the drawn section and acts with regard to the direction of the force of cutting forces compensating, outward neutral and therefore closely related. An overhead pneumatic Telescopic working cylinder, according to a preferred embodiment made of fiber-reinforced composite material is crafted, acts differentiated and is in the development of forces tuned to be the highest Force development at 40% cutting opening at the moment of the largest cutting force requirement is unfolded.
Die erfindungsgemäße pneumatische Baumschere besteht aus folgenden Hauptkomponenten:
- • Pneumatikzylinder in der bevorzugten Ausführungsform als GFK-Kompaktzylinder mit Zentralführungsstange;
- • Schubhülse;
- • beidseitig wirkende Hebelkinematik mit Übertragungshebeln;
- • Gabelkopf mit Scheren- bzw. Messerhebel;
- • Steuereinheit mit Druckbegrenzungsventil und Druckluftschlauch.
- • Pneumatic cylinder in the preferred embodiment as a GFK compact cylinder with central guide rod;
- • push sleeve;
- • Bilateral lever kinematics with transmission levers;
- • Clevis with scissors or knife lever;
- • Control unit with pressure relief valve and compressed air hose.
Durch den Einsatz von Leichtbau-Verbundmaterialien, wie kohlefaser- oder glasfaserverstärktem Kunststoff und von Aluminiuminlinern ist es bei vollem Gebrauchswert und Belastungskennwerten möglich, ein leistungsstarkes und insbesondere leichtes Gerät serienmäßig zur Verfügung zu stellen.By the use of lightweight composite materials, such as carbon fiber or fiberglass-reinforced Plastic and aluminum liners, it is at full use and load characteristics possible, a powerful and especially lightweight device as standard for disposal to deliver.
Dabei kommt ein völlig neues kinematisches Wirkprinzip für die zwei Schneidmodule für einen bisher nur durch Sägen realisierten Einsatzbereich zum Einsatz. Weiterhin sind ein zweistufiger Pneumatikantrieb und weitere Gerätebauelemente in konsequenter Kunststoff-Verbundleichtbauweise realisiert.there comes a completely new kinematic operating principle for the two cutting modules for one so far only by sawing implemented application area. Furthermore, a two-stage Pneumatic drive and other device components implemented in consistent plastic composite lightweight construction.
Der Kompaktzylinder aus glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK) kann als Verbundkonstruktion mit Hilfe eines dünnen Aluminiumblech-Inliners oder verschleißfesten Kunststoffs gefertigt werden. Die Steifigkeit und Festigkeit entsteht durch den GFK-Wickelverbund, wobei weitere technologische Konstruktions- und Fertigungsvarianten zur Anwendung kommen können.Of the Compact cylinder made of glass fiber reinforced plastic (GRP) can as a composite construction using a thin aluminum sheet inliner or wear-resistant Plastic are made. The stiffness and strength arises through the GRP winding composite, whereby further technological construction and manufacturing variants can be used.
Für den Kolben mit Schubhülse sind alternative Werkstoffe einsetzbar, bei Bedarf Werkstoffkombinationen, die Leichtbaueigenschaften mit punktuellen Belastungsanforderungen verbinden.For the piston with push sleeve alternative materials can be used, if necessary material combinations, the lightweight properties with punctual load requirements connect.
Als alternative Ausführungsform der Schneidenschenkel werden unter Beachtung maximal zulässiger Verformungsgrenzen und des Verschleißes an den Schneidenschenkeln hochfeste Blechwerkstoffe eingesetzt, die bereits die Endfestigkeit von etwa 1.000 N/mm2 aufweisen. Als vorteilhafte Weiterbildung sind die Bauteile nach der mechanischen Bearbeitung vergütet.As an alternative embodiment of the cutting edges high-strength sheet materials are used, taking into account maximum allowable deformation limits and wear on the cutting limbs, which already have the ultimate strength of about 1,000 N / mm 2 . As an advantageous development, the components are annealed after mechanical processing.
Bei der Gestaltung der Schneidwerkzeuge wird in einer vorteilhaften Ausführungsform das By-Pass-Prinzip für ein glattes Schneidergebnis realisiert. Dieses konstruktive Prinzip ist dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidenschenkel gleichzeitig als Auflager mit nahezu ebenen Anlageflächen und als aktive Schneiden ausgebildet sind. Beim Schneiden werden die Schneidwerkzeuge flächig aneinander vorbeigeführt. Mit der bogenförmigen Schneidenausbildung, der Radius orientiert sich am maximalen Astdurchmesser, wird der zu schneidende Ast fixiert. Die Schneidenflächen sollten als Voraussetzung für die Einhaltung eines minimalen Schneidspaltes planparallel sein. Dieses Prinzip sichert energiesparende und qualitative Vorteile, wie geringere Schnittkräfte, geringere Quetschungen und glattere Trennflächen.at the design of the cutting tools is in an advantageous embodiment the by-pass principle for realized a smooth cutting result. This constructive principle is characterized in that the cutting edges simultaneously as a support with almost flat contact surfaces and as active cutting are formed. When cutting the cutting tools are flat to each other past. With the curved cutting edge design, the radius is based on the maximum branch diameter, the Fixed branch to be cut. The cutting surfaces should be considered as a prerequisite for the Compliance with a minimum cutting gap to be plane-parallel. This Principle ensures energy-saving and qualitative benefits, such as lower Cutting forces less bruising and smoother parting surfaces.
Die Schneidwerkzeuge sind so gestaltet, dass sie schnell gewechselt werden können, nachschleifbar und ohne erneute Oberflächenvergütung wieder einsatzfähig sind. Ein integriertes System zur automatischen Schneidspaltnachstellung sichert eine gleichbleibende Schnittflächenqualität am Baum.The Cutting tools are designed to be changed quickly can be nachschleifbar and re-usable without renewed surface coating. An integrated system for automatic cutting gap adjustment ensures a consistent cut surface quality on the tree.
Leichtbauprinzipien kommen auch bei der Entwicklung einer leichteren und steiferen Griffstange zur Anwendung. Dabei wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung eine notwendige Stabstabilität durch eine integrierte Kammer bzw. Zellenstruktur unter Gewichtskriterien erreicht und die Aufnahme der Medienleitung ermöglicht. Griffstangen unterschiedlicher Länge, in einer alterativen Ausgestaltung zwei und drei Meter, ermöglichen die stufenweise Anpassung an verschiedene Arbeitshöhen. Die Kompaktschere ist auf 8 bis 12 bar Druckluft als Antriebsmedium ausgelegt. Je nach der Einsatzkonzeption oder den Voraussetzungen vor Ort kann das Medium aus einer fahrzeuggebundenen Druckluftanlage, aus einem mobilen Kompressor oder über Druckminderer aus Flaschen entnommen werden. Akustisch relevante Lärmgrenzwerte, die bei der Entspannung der Druckluft entstehen könnten, werden mit einem Ventilsystem verhindert.lightweight principles also come in the development of a lighter and stiffer handlebar for use. In this case, in an advantageous embodiment a necessary bar stability by an integrated chamber or cell structure under weight criteria achieved and the inclusion of the media line allows. Handlebars different Length, in an alternative embodiment two and three meters, allow the gradual adaptation to different working heights. The Compact scissors are at 8 to 12 bar compressed air as drive medium designed. Depending on the usage concept or the requirements On-site, the medium may consist of a vehicle-mounted compressed air system, from a mobile compressor or via pressure reducer from bottles be removed. Acoustically relevant noise limits when relaxing the compressed air could arise are prevented with a valve system.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind Ausführungsvarianten des pneumatisch angetriebenen Basisgerätes als handhabbares Kurzgerät oder mit einer Verlängerung auf 4,5 m mit der entsprechend langen Griffstange als kronentauglich aufgerüstet.To A preferred embodiment of the invention are embodiments of the pneumatically driven base unit as a manageable short device or with an extension on 4.5 m with the correspondingly long handlebar as suitable for kroner upgraded.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Griffstange eine elektrisch isolierende Stange aus glasfaserverstärktem Kunststoff für Arbeiten in der Nähe von Energiefreileitungen.To An advantageous development of the invention is the handlebar an electrically insulating rod made of glass fiber reinforced plastic for work near of power transmission lines.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Messer-Schnellwechselsystem zur Minimierung notwendiger Service-Unterbrechungen eingesetzt.To Another embodiment of the invention is a knife quick-change system used to minimize necessary service interruptions.
Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Konzeption besteht weiterhin darin, dass verschiedene Schneidmodule als Aufsatzbaugruppen für spezifische Einsatzfälle und mit jeweils spezifischer Schneidengeometrie eingesetzt werden.One Advantage of the conception according to the invention persists in that various cutting modules as essay assemblies for specific applications and be used with specific cutting geometry.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind folgendermaßen zusammenzufassen:
- • flexibler Einsatz im Scherverfahren je nach Holzart bis 65 mm, Schere zur Hochentastung bis 5 m Höhe;
- • Funktions- und Handhabungssicherheit im Einsatz auch bei 5 m Schnitthöhe;
- • als modifizierungsfähiges Gerät Einsatz im Plantagenobstbau, im kommunalen Baumpflegebereich sowie bei der Hochentastung in der Freileitungswartung;
- • Leichtbauweise durch Einsatz von faserverstärkten Verbundwerkstoffen im Gerätegerüst und in den Kräfteübertragungselementen;
- • mit minimiertem Einsatzgewicht geringe Handhabungsmasse im Hochleistungsbereich;
- • elektrisch isolierender Griffstab aus Glasfaser für Arbeiten nahe bei Energiefreileitungen;
- • der zweistufige Pneumatikantrieb in extra kurzer Bauweise auf der Basis eines Doppelkolbens hat nur etwa 100 mm Hubweg;
- • die Schneidenfunktionskinematik erzeugt in dem Moment, in dem der höchste Schnittkraftbedarf besteht, bei 40% der Schneidenöffnung maximale Schnittkraftentfaltung;
- • parallel wirkende Zugstangen, die Bestandteil der beidseitig wirkenden Hebelkinematik des Scherensystems sind, erfordern weniger Platz und haben ein geringeres Gewicht;
- • das Scherenfunktionsprinzip ermöglicht, dass die Schnittkräfte innerhalb des kinematischen Systems aufgenommen und damit die Biegemomente weitestgehend von der Trägerstange ferngehalten werden;
- • die Schneidengeometrie realisiert in der Verbindung mit den kinematischen Antriebsverhältnissen auch im Bereich des maximalen Schnittbereiches von 65 mm den „gezogenen Schnitt";
- • pneumatische Kompaktschere in Modulbauweise als Basisgerät bzw. als Scherenantriebsvorrichtung und Scherenaufsatz;
- • die erfindungsgemäße Baumschere verfügt über eine beidseitige Endlagendämpfung im Pneumatikzylinder;
- • ein geringer Außendurchmesser des Pneumatikzylinders lässt freie Sicht auf den Schneidenansatz zu, wenn mit der Verlängerung des Griffes gearbeitet werden muss und Sicht- sowie Gerätefunktionslinie nahe beieinander liegen.
- • flexible use in the shearing process, depending on the type of wood up to 65 mm, scissors for high-keying up to 5 m in height;
- • Functional and handling safety in use, even at 5 m cutting height;
- • as a modifiable device used in plantation fruit growing, in the municipal tree care sector as well as in the overhead keying in the overhead line maintenance;
- • Lightweight construction through the use of fiber-reinforced composites in the scaffold and in the force transmission elements;
- • minimized use weight low handling mass in the high performance area;
- • electrically insulating fiberglass handle for work close to overhead power lines;
- • The two-stage pneumatic actuator with extra short design based on a double piston only has a stroke of approx. 100 mm;
- • The cutting function kinematics generates maximum cutting force development at 40% of the cutting edge opening at the moment when the highest cutting force requirement is required;
- • Parallel pull rods, which are part of the bilateral lever kinematics of the scissors system, require less space and weight;
- • The scissor function principle allows the cutting forces to be absorbed within the kinematic system, thus keeping the bending moments as far as possible from the carrier bar;
- • In combination with the kinematic drive conditions, the cutting edge geometry also realizes the "drawn cut" in the area of the maximum cutting area of 65 mm;
- • compact pneumatic scissors in modular design as basic unit or as scissors drive device and scissors attachment;
- • The pruner according to the invention has a double-end cushioning in the pneumatic cylinder;
- • A small outer diameter of the pneumatic cylinder allows a clear view of the cutting edge when working with the extension of the handle and the visual and device function lines are close to each other.
Besonders hervorzuheben ist, dass Druckluft ein Energieträger ist, der unter Umwelt-, Leckage- und Arbeitsschutzgesichtspunkten völlig unbedenklich ist und fast keine Vorkehrungsmaßnahmen hinsichtlich des Arbeitsschutzes erfordert.Especially It should be stressed that compressed air is an energy source Leakage and safety aspects is completely harmless and almost no precautionary measures in terms of occupational safety.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:Further Details, features and advantages of the invention will become apparent the following description of embodiments with reference on the associated Drawings. Show it:
In
Ein
wesentliches Element der Ausgestaltung stellt das zentrale Führungsrohr
Das
zentrale Führungsrohr
Im
Ringspalt zwischen dem Pneumatikzylinder
Das
Gestänge
Die
Schubhülse
Die
Gelenke
In
dem kreisringzylinderförmigen
Volumen zwischen dem Pneumatikzylinder
Zwischen
dem hinteren Kolben
Zwischen
der Trennscheibe
Der
Anschlussstutzen
Ebenso
verläuft
der Pneumatikschlauch für die
Druckluft der Druckpufferkammer
Im
Bereich der hinteren bzw. unteren Endlage des vorderen Kolbens
Kurz
vor dem Erreichen bzw. Anschlagen des vorderen Kolbens
In
Die
beidseitig wirkende Hebelkinematik
Eine
weitere Ansicht des Ausführungsbeispiels
ist in
Der
Anschlussstutzen
In
In
Der
Doppelkolben wird aus dem hinteren Kolben
Der Ablauf eines Schnittes mit der pneumatischen Baumschere sei in folgenden Schritten kurz umrissen:
- – Die Scherblätter
4 und5 befinden sich in geöffneter Stellung. - – Über geeignete
Betätigungseinrichtungen
wird Druckluft über
den Anschlussstutzen
21 in die Druckpufferkammer20 im zentralen Führungsrohr1 eingeleitet. - – Zugleich
wird der Rückbewegungshubraum
24 gegen die Umgebung entlüftet. - – Die
Druckluft gelangt über
die Verbindungsbohrungen (vorderer Arbeitshubraum)
14 und (hinterer Arbeitshubraum)15 in den hinteren und vorderen Arbeitshubraum22 ,23 . Die Arbeitshubräume22 ,23 sind in dem Ringspalt zwischen dem Pneumatikzylinder und dem zentralen Führungsrohr1 ausgebildet. - – Der
Doppelkolben aus hinterem Kolben
11 und vorderem Kolben10 wird nach oben bzw. zum vorderen Ende des Pneumatikzylinders2 durch die Expansion der Druckluft in den Arbeitsräumen22 ,23 bewegt. - – Durch
die Bewegung des Doppelkolbens wird die sich daran anschließende Schubhülse
3 mitbewegt, an deren oberem Ende die beidseitig wirkende Hebelkinematik6 über Gelenke19 bewegt wird. - – Das
Scherblatt (Messer)
4 bewegt sich auf das Scherblatt (Gegenschneide)5 zu und ein dazwischen liegender Ast wird zerschnitten. - – Kurz
vor Schnittende bzw. dem Anschlagen der hinteren Kolbenscheibe an
der Trennscheibe wird durch den Dämpfungsschlitz
18 im Rückbewegungshubraum24 ein Luftpolster aufgebaut, welches aufgrund des geringen Drosselquerschnitts nur langsam entweicht. - – Nach
der Beendigung des Schnittes wird Druckluft über das Steuerventil zum zweiten
Druckluftanschluss im Anschlussstutzen
21 und in die Mittel zur Druckluftzuführung für den Rückhub17 , beispielsweise einen Schlauch, geleitet. - – Die
Druckluft wird im Schlauch durch die Druckpufferkammer
20 hindurchgeleitet und schließlich über die Verbindungsbohrung (Rückbewegungshubraum)16 für den Rückbewegungshubraum24 in diesen eingeleitet. Dabei wird der Doppelkolben aus seiner vorderen und oberen Stellung in die hintere und untere Stellung bewegt und die beidseitig wirkende Hebelkinematik6 öffnet sich aktiv gesteuert durch die Druckluftzuführung in den Rückbewegungshubraum24 . - – Zum
Ende des Rückhubs
hin wird die Bewegung des Doppelkolbens mittels der Dämpfungsschlitze
18 zum Druckausgleich gebremst, um einen harten Anschlag der Schubhülse3 an der Trennscheibe12 zu verhindern.
- - The shear blades
4 and5 are in open position. - - Compressed air is supplied via the connecting piece via suitable actuating devices
21 in the pressure buffer chamber20 in the central guide tube1 initiated. - - At the same time the Rückbewegungshubraum
24 vented against the environment. - - The compressed air passes through the connecting bores (front working stroke)
14 and (rear working stroke)15 in the rear and front power stroke22 .23 , The workhouses22 .23 are in the annular gap between the pneumatic cylinder and the central guide tube1 educated. - - The double piston from the rear piston
11 and front piston10 goes up or to the front end of the pneumatic cylinder2 by expanding the compressed air in the work spaces22 .23 emotional. - - The movement of the double piston is the adjoining thrust sleeve
3 moved, at the upper end of the two-sided lever kinematics6 over joints19 is moved. - - The shear blade (knife)
4 moves on the shear blade (counter blade)5 to and an intervening branch is cut. - - Shortly before cutting end or striking the rear piston disc on the cutting disc is through the damping slot
18 in the return movement hub24 built an air cushion, which escapes only slowly due to the small throttle cross-section. - - After completing the cut, compressed air is supplied via the control valve to the second compressed air connection in the connecting piece
21 and in the means for compressed air supply for the return stroke17 , For example, a hose, passed. - - The compressed air is in the hose through the pressure buffer chamber
20 passed through and finally via the connection bore (Rückbewegungshubraum)16 for the Rückbewegungshubraum24 initiated in these. In this case, the double piston is moved from its front and top position to the rear and lower positions and the double-acting lever kinematics6 opens actively controlled by the compressed air supply in the Rückbewegungshubraum24 , - - Towards the end of the return stroke, the movement of the double piston by means of the damping slots
18 braked to equalize the pressure to a hard stop of the sliding sleeve3 on the cutting disc12 to prevent.
- 11
- zentrales Führungsrohrcentral guide tube
- 22
- Pneumatikzylinderpneumatic cylinder
- 33
- Schubhülsepush sleeve
- 44
- Scherblatt (Messer)Scherblatt (Knife)
- 55
- Scherblatt (Gegenschneide)Scherblatt (Bedknife)
- 66
- Hebelkinematik (beidseitig wirkend)lever kinematics (double-acting)
- 77
- Bolzenbolt
- 88th
- GriffstangeGrab bars
- 99
- Gabelkopfclevis
- 1010
- vorderer Kolbenfront piston
- 1111
- hinterer Kolbenrear piston
- 1212
- Trennscheibecutting wheel
- 1313
- Gestängelinkage
- 1414
- Verbindungsbohrung (vorderer Arbeitshubraum)connecting bore (front working stroke)
- 1515
- Verbindungsbohrung (hinterer Arbeitshubraum)connecting bore (rear working stroke)
- 1616
- Verbindungsbohrung (Rückbewegungshubraum)connecting bore (Return movement displacement)
- 1717
- Mittel zur Druckluftzuführung für den Rückhubmedium for compressed air supply for the return stroke
- 1818
- Dämpfungsschlitzdamping slot
- 1919
- Gelenkjoint
- 2020
- DruckpufferkammerPressure buffer chamber
- 2121
- Anschlussstutzenspigot
- 2222
- hinterer Arbeitshubraumrear working stroke
- 2323
- vorderer Arbeitshubraumfront working stroke
- 2424
- RückbewegungshubraumReturn movement displacement
Claims (10)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200810002626 DE102008002626B3 (en) | 2008-06-24 | 2008-06-24 | Pneumatic pruning shear for plantation pomiculture in communal tree care area, has central guide tube whose ends are connected to handrail and cutting head, respectively, and fixing unit for fixing pneumatic cylinder and circular saw |
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2008
- 2008-06-24 DE DE200810002626 patent/DE102008002626B3/en not_active Expired - Fee Related
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