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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Spannen eines Zugmittels für umlaufend angetriebene Fördereinrichtungen, nach
dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 und 2.
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Zur
Gewährleistung einer zuverlässigen Funktionsfähigkeit
von Fördereinrichtungen im Arbeitsbetrieb ist zur Übertragung
der erforderlichen Leistung eine entsprechende Spannung des jeweiligen
Zugmittels erforderlich. Hierfür sind bereits Spannvorrichtungen
mit vorwiegend mechanischen, hydraulischen und elektrischen Stellmitteln
in verschiedenen Ausführungen und Anordnungen bekannt.
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Beispielsweise
wird bei einer mechanischen Ausführung einer Spannvorrichtung
für einen Kettenförderer die verschiebbare Welle über
eine mit einer vorgespannten Druckfeder versehene Spannstange verstellt.
Die Spannstange ist dabei mit einer Zahnschiene verbunden. Durch
das Einrasten einer mitwirkenden Sperrklinke in die Rasten der Zahnschiene
wird die jeweilige Einstellung arretiert.
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Des
Weiteren ist aus der
DE
199 25 691 A1 eine hydraulisch wirkende Spannvorrichtung
an landwirtschaftlichen Erntemaschinen bekannt, bei der die verstellbare
Welle eines Kettenförderers über einen Hydraulikzylinder
und ein mit diesem gekoppelten Verstellgestänge bei jedem
Starten des Antriebsmotors der Erntemaschine oder noch bestimmten
Betriebszeiten in eine der erforderlichen Kettenspannung entsprechende
Position gebracht und gehalten wird.
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Eine
weitere bekannte hydraulische Spannvorrichtung (
DE 201 19 200 U1 ) für
Ketten und Riemen weist einen Spannkolben mit einer Rasteinrichtung
und einen Rastkolben auf, der mit der Rasteinrichtung zum Arretieren
oder Freigeben der Spannkolbenbewegung zusammenwirkt. Im Innenraum
des Spannkolbens ist eine zylindrische Raststange angeordnet, die
an ihrem freien Ende eine Rastverzahnung aufweist. Diese Rastverzahnung
ist als umlaufende Ringnut mit einem dreieckförmigen Querschnitt
ausgebildet, sodass im Querschnitt ein Sägezahnprofil vorhanden
ist. Bei einer verschleißbedingten Längung der
Kette wird der Spannkolben in die nächste Stufe bewegt,
wodurch die wirkende Spannung wieder erhöht wird.
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Alle
bisher bekannten Spannvorrichtungen weisen den Nachteil auf, dass
sie aufgrund ihrer besonderen Funktionsweisen eine ständige
hohe Spannung des Zugmittels besitzen und einen dementsprechend
hohen Verschleiß verursachen. Insbesondere wirkt sich dieser
Nachteil bei einem vorübergehenden Lastwechsel aus, bei
dem das Zugmittel in der Entlastungsphase automatisch nachgespannt
wird und diese hohe Spannung über einen längeren
Zeitraum auch dann noch aufrecht erhalten bleibt, wenn aufgrund
zwischenzeitlich gesunkener Leistungswerte eine niedrigere Spannung
ausreichend wäre.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Spanneinrichtung so auszuführen,
dass eine optimale Spannung des Zugmittels mit einem geringen Verschleißverhalten
erreicht wird.
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Diese
Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen 1 und 2
genannten Merkmale gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungen
des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den nachgeordneten Ansprüchen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung
ermöglichen eine sichere automatische Spannung des Zugmittels
mit einer der jeweiligen Leistungsübertragung optimal angepassten
Arbeitsspannung. Hierbei kommt es weder zu einer Unter- noch zu
einer Überspannung im Arbeitsbetrieb, sodass der auftretende
Verschleiß an den Zugmitteln wesentlich verringert wird.
Durch die hohe Vorspannung beim Spannen werden Haftreibungen und
Verschleiß in der Spanneinrichtung sicher überwunden. Auch
ein automatisches Nachspannen des Zugmittels, beispielsweise in
der Entlastungsphase nach einem Lastwechsel, wird sicher in die
optimale Arbeitsspannung überführt.
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Die
Erfindung wird nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
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In
der zugehörigen Zeichnung zeigen:
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1 eine
Seitenansicht des vorderen Bereichs eines selbstfahrenden Mähdreschers
mit drei Kettenförderern, die mit hydraulischen Spannvorrichtungen
versehen sind,
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2 Einen
Kettenförderer mit einer längs zur Förderrichtung
angeordneten mechanischen Spannvorrichtung mit einer Sperrklinke,
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3 Einen
Kettenförderer mit einer längs zur Förderrichtung
angeordneten mechanischen Spannvorrichtung mit zwei Sperrklinken,
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4 Einen
Kettenförderer mit einer mechanischen Spannvorrichtung
und einer quer zur Förderrichtung angeordneten Zahnschiene.
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Bei
dem in 1 dargestellten vorderen Bereich eines selbstfahrenden
Mähdreschers 1 gelangt das vom Schneidwerk 2 abgeschnittene
Erntegut über eine Einzugsförderschnecke 3 und
einem schräg nach oben verlaufenden Einzugskanal 4 zu einer
Drescheinrichtung 5. Innerhalb des Einzugskanals 4 (in
der Fördereinrichtung FR) ist ein mit wenigstens zwei Zugmitteln
umlaufender, mit Mitnehmerleisten 6 versehener Kettenförderer 7 angeordnet. Über
eine hydraulische Spannvorrichtung 8 wird der Kettenförderer 7 durch
Verstellen der antriebslosen Welle 9 im erforderlichen
Spannungszustand gehalten. In der Drescheinrichtung 5 erfolgt
der Ausdrusch der in den Fruchtständen des Ernteguts befindlichen
Körner. Die am Dreschkorb 10 abgeschiedenen Körner
gelangen gemeinsam mit dem Kurzstroh und der Spreu zu einer Reinigungseinrichtung. Von
dieser aus werden die abgetrennten und gereinigten Körner über
einen als Kettenförderer ausgebildeten Körnerelevator 11 in
den Korntank 12 gefördert. Das unvollständig
ausgedroschene und an der Reinigungseinrichtung abgeschiedene Erntegut
wird über einen ebenfalls als Kettenförderer ausgeführten Überkehrelevator 13 der
Drescheinrichtung 5 zugeführt und durchläuft
nochmals den Dresch- und Reinigungsvorgang. Die gezeigten Spanneinrichtungen 8 sind
eine Kombination aus einer hydraulischen Spanneinrichtung und einer
mechanischen Rasteinrichtung, die jeweils in einem gemeinsamen Gehäuse
innerhalb der Elevatorgehäuse 14 bzw. des Einzugskanals 4 angeordnet
sind. Beim Einsatz einer hydraulischen Spanneinrichtung 8 wird
der für den Stellgang verwendete Hydraulikzylinder beim
Spannen mit einem hohen Druck beaufschlagt und im danach folgenden
Arbeitsbetrieb in Verbindung mit einer, wie im nachfolgend näher
erläutert, mitwirkenden Rasteinrichtung druckfrei betrieben.
In einer anderen Ausgestaltung wird die hydraulischen Spannvorrichtung 8 ohne
Rasteinrichtung vorgesehen, wobei dann der Hydraulikzylinder beim
Spannen der Kette 7, 17 mit hohen Druck beaufschlagt
und im nachfolgenden Arbeitsbetrieb mit einer niedrigen Druckbeaufschlagung
zur Erzielung der Arbeitsspannung betrieben wird.
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Am
Beispiel der in den 2, 3 und 4 dargestellten
Ausführungsvarianten werden der Aufbau und die Funktionsweise
der mechanischen Spanneinrichtung für die Kette 17 des
Körnerelevators 11 erläutert.
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Das
in einem Elevatorgehäuse 14 umlaufend über
die andere Antriebswelle 15 angetriebene und mit Förderplatten 16 versehene
Zugmittel in Form einer Kette 17 wird durch Verschieben
der oberen antriebslosen Welle 18 im erforderlichen Spannungszustand
gehalten. Zu diesem Zweck ist der am Elevaterkopf 19 angeordnete
Führungs- und Verschiebemechanismus 20 für
die Welle 18 mit einer Spannstange 21 verbunden,
die außerhalb entlang einer Seitenwand des Elevatorgehäuses 14 bis
zum Spannbereich verläuft. Die Spannstange 21 kann
als Rohr oder als ein anderes Profil ausgebildet sein. Das untere
Ende der Spannstange 21 wird über ein Stützlager 22 an
der Seitenwand des Elevatorgehäuses 14 geführt.
Zwischen dem Stützlager 22 und einem verstellbaren
Anschlag 23 ist eine, die Spannstange 21 umgreifende
Druckfeder 24 angeordnet. Mit Hilfe des Anschlages 23 wird
die erforderliche Spannung der Druckfeder 24 und damit
die Wirkung der Spanneinrichtung 8 eingestellt. Die Spannung der
Druckfeder 24 wird über die Spannstange 21 bis zum
Verschiebemechanismus 20 der Welle 18 übertragen.
An der Spannstange 21 ist seitlich eine Zahnschiene 25 mit
mehreren Zähnen 26 befestigt. In deren Wirkungskreis
ist am Elevatorgehäuse 14 eine schwenkbare, federbelastete
Sperrklinke 27 angeordnet, die entsprechend der jeweiligen
Spannung der Kette 17 mit einem zugeordneten Zahn 26 der Zahnschiene 25 in
einer Rastverbindung steht. Dadurch wird innerhalb eines bestimmten
Bereiches die eingestellte Spannung im Arbeitsbetrieb aufrecht erhalten.
Die einzelnen Zähne 26 mit der Zahnschiene 25 weisen
in Spannrichtung SR eine profilierte Flanke mit einem Spannbereich
SB und einem Entlastungsbereich EB sowie eine ebenflächige
Stirnseite auf. Die Kontur der Flanke weist für den Spannbereich
SB einen vorstehenden und für den Entlastungsbereich EB
einen einwärts gerichteten Verlauf auf. Der Entlastungsbereich
SB ist in dem Spannbereich SB integriert. Beide Bereiche stehen
nacheinander zu einer zwangsläufigen Wirkverbindung. Tritt eine
Längung der Kette 17 auf, bewirkt die Druckfeder 24 eine
Verschiebung der Spannstange 21 in Spannrichtung SR. Hierbei
wird die Sperrklinke 27 aus der Rastverbindung mit der
Zahnschiene 25 gelöst. Überschreitet
die Längung den Spannbereich SB zuzüglich der
Länge des Entlastungsbereichs EB, wird die Sperrklinke 27 in
den Bereich der nächsten Spannstufe gebracht. Während
beim Spannen die Kette 17 zunächst mit einer hohen
Vorspannung gespannt wird, die oberhalb der Arbeitsspannung liegt, wird
im darauffolgenden Entlastungsbereich EB diese Vorspannung in einer
genau definierten Größe auf die erforderliche
optimale Arbeitsspannung reduziert. Diese Reduzierung erfolgt durch
die im Arbeitsbetrieb erfindungsgemäß zugelassene
Verschiebung der Spannstange 21 entgegen der Spannrichtung SR,
indem die Sperrklinke 27 in Wirkverbindung mit der Ausbildung
der Zahnschiene 25 einen Entlastungsbereich EB definiert.
Diese Verschiebung wird durch die auf die antriebslose Welle 18 im
Arbeitsbetrieb wirkende Rückstellkraft, resultierend aus
der umgelenkten Zugkraft in der Kette 17, verursacht. Diese
Rückstellkraft ist höher als beim Spannen vorherrschende
hohe Vorspannung in der Spanneinrichtung 8. Dadurch ist
die Kettenspannung im Arbeitsbetrieb weder zu hoch noch zu niedrig,
wodurch eine störungsfreie Funktionsweise des Körnerelevators 11 gewährleistet
sowie der auftretende Verschleiß der einzelnen Bauteile
der Kette 17 verringert wird. Die Vermeidung von Über-
und Unterspannungen ist besonders bei der Durchsatzmessung im Körnerelevator 11 eines
Mähdreschers 1 von besonderer Bedeutung, da es
hierbei auf die exakte rechtwinklige Stellung der Förderplatten 16 gegenüber
dem Elevatorgehäuse 14 und der Meßeinrichtung
ankommt und hierbei die geringste Menge an Riesel- bzw. Meßverluste
erzeugt wird.
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In
der 3 ist eine Ausführungsvariante der Spannvorrichtung 8 mit
zwei Sperrklinken 28, 29 dargestellt, die mit
den Zähnen 26 der Zahnschiene 25 wechselweise
zusammenwirken. Hierbei sind auf einem, mit dem Elevatorgehäuse 14 fest
verbundenen Achsbolzen 30 die beiden Sperrklinken 28, 29 mit
unterschiedlich langen Hebelarmen unabhängig voneinander
schwenkbar befestigt. Die Hebelarmlängen sind so dimensioniert,
dass jeweils immer eine Sperrklinke 28 oder 29 der
ebenflächigen Stirnseite 31 eines Zahnes 26 wirkungslos
anliegt. Beim Nachspannen der Kette 17wird durch die Bewegung
der Spannstange 21 in Spannrichtung SR zunächst
die eingerastete Sperrklinke 28 oder 29 gelöst
und in eine unwirksame Lage gebracht sowie die andere, bisher funktionslose
Sperrklinke 28 oder 29 mit dem nächst
höheren Zahn 26 in Wirkverbindung gebracht. Jeder
Sperrklinke 28, 29 ist mit einer Zugfeder 31, 32, verbunden,
die das freie Hebelende der Sperrklinken 28, 29 in
Richtung der Zähne 26 der Zahnschiene 25 drücken.
Ein seitliches Widerlager 33 mit einer Gleitauflage 34 dient
der vertikalen Führung der Spannstange 21. Der
sonstige prinzipielle Aufbau und die grundsätzliche Funktion
der Spanneinrichtung 8 stimmen mit der in 2 dargestellten
und beschriebenen Ausführung überein. Durch die
Anordnung von zwei wechselweise mit den Zähnen 26 der Zahnschiene 25 in
Verbindung stehenden Sperrklinken 28, 29 ist eine
feinere Stufung der Kettenspannung als mit einer Sperrklinke 27 möglich.
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Eine
weitere mechanische Spanneinrichtung 8 ist in der 4 dargestellt.
Hierbei ist im Bereich des Fußendes 35 der Spannstange 21 eine
Zahnschiene 36 angeordnet, die quer zur Längsachse
der Spannstange 21 angebracht ist. Die Zahnschiene 36 ist
etwa in horizontaler Richtung auf einem Gleitlager 37 verstellbar
gelagert und weist mehrere nebeneinander angeordnete Zähne 38 mit
einem ebenflächigen Kopfbereich auf. Die Höhe
der Zähne 38 steigt in der Verstellrichtung VR
der Zahnschiene 36 an. Zwischen den einzelnen Zähnen 38 befinden
sich Rasten 39, in die je nach der Kettenspannung das Fußende 35 der
Spannstange 21 einrastet. Bei einer verschleiß-
und belastungsabhängigen Änderung der Kettenspannung
wird durch die Wirkung der Druckfeder 24 das Fußende 35 aus
der bisherigen Raste gelöst. Durch die Wirkung einer Druckfeder 40 wird
die Zahnschiene 36 auf dem Gleitlager 37 in Verstellrichtung
VR verschoben und dabei das Fußende 35 der Spannungsstange 21,
bei einer definierten Längung der Kette 17, mit
dem jeweils nächst höheren Kopfbereich eines Zahnes 38 verbunden.
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Die
Spannstange 21 wird dabei nach oben bewegt und die zwischen
dem Stützlager 22 und dem Anschlag 23 angeordnete
Druckfeder 24 höher gespannt. Dadurch wird über
die Spannstange 21, den Verschiebemechanismus 20 und
die verstellbare Welle 18 die Spannung der Kette 17 erhöht.
Die hohe Vorspannung der Kette 17 wird bei der Stellung
des Fußendes 35 der Spannstange 21 am
flachen Kopfbereich der Zähne 38 und die reduzierte
Arbeitsspannung am Fuß der Zähne 38 erreicht.
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Anstelle
der vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten mit mechanischen
Stellmitteln können auch hydraulische, pneumatische oder
elektrische Stelleinrichtungen verwendet werden, mit denen eine
Steuerung der Spanneinrichtung mit mindestens zwei verschiedenen
Spannwirkungen möglich ist. Beispielsweise kann mit einem
elektrischen Spindelantrieb die Spanneinrichtung bis zu einem definierten
Motorstrom oder Drehmoment betätigt werden und danach um
eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen zurück gedreht bzw.
um einen festgelegten Stellweg zurückgestellt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Mähdrescher
- 2
- Schneidwerk
- 3
- Einzugsförderschnecke
- 4
- Einzugskanal
- 5
- Drescheinrichtung
- 6
- Mitnehmerleisten
- 7
- Kettenförderer
- 8
- Spannvorrichtung
- 9
- Welle
- 10
- Dreschkorb
- 11
- Körnerelevator
- 12
- Korntank
- 13
- Überkehrelevator
- 14
- Elevatorgehäuse
- 15
- Antriebswelle
- 16
- Förderplatten
- 17
- Kette
- 18
- Welle
- 19
- Elevatorkopf
- 20
- Verschiebemechanismus
- 21
- Spannstange
- 22
- Stützlager
- 23
- Anschlag
- 24
- Druckfeder
- 25
- Zahnschiene
- 26
- Zähne
- 27
- Sperrklinke
- 28,
29
- Sperrklinken
- 30
- Achsbolzen
- 31,
32
- Zugfender
- 33
- Widerlager
- 34
- Gleitauflage
- 35
- Fußende
- 36
- Zahnschiene
- 37
- Gleitlager
- 38
- Zähne
- 39
- Rasten
- 40
- Druckfeder
- FR
- Förderrichtung
- SR
- Spannrichtung
- SB
- Spannbereich
- EB
- Entlastungsbereich
- VR
- Verstellrichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19925691
A1 [0004]
- - DE 20119200 U1 [0005]
