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Die Erfindung betrifft ein Vorschubelement für eine Transportoberfläche einer Vorschubeinrichtung.
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Derartige Vorschubelemente in Form von Stahlstiften kommen beispielsweise bei Vollerntern, insbesondere Holzvollerntern bzw. Harvestern zum Einsatz. Bei Holzvollerntern handelt es sich um spezielle Holzernte-Maschinen, die halbautomatisch Fällung, Entastung und Ablängung durchführen. Diese Maschinen besitzen einen Kranarm, an dessen Ende ein Fällkopf montiert ist. Der Fällkopf ist dabei meist mit Vorschubrollen, einer Längen-Messeinheit, einer hydraulisch angetriebener Kettensäge und Entastungsmessern ausgestattet.
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Ein Paar von Vorschubrollen greift im Betrieb beidseitig am Stamm eines zu fällenden, zu entastenden und abzulängenden Baumes an. Die Transportoberflächen der Vorschubrollen sind herkömmlicher Weise mit Stahlstiften besetzt, die sich außenseitig in das Holz einpressen. Die Stahlstifte sind dabei auf der Transportoberfläche aufgeschweißt. Durch Drehen der Vorschubrollen wird der abgesägte Baumstamm in seiner Längsrichtung transportiert. Dabei wirken die Stahlstifte als Vorschubelemente, die beim Bewegen des Baumstammes für einen definierten Vorschub und eine sichere Traktion sorgen.
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Den Vorschubrollen kommt dabei die Aufgabe zu, den Baumstamm möglichst genau so weit zu verfahren, dass die am Fällkopf angebrachte Kettensäge den Stamm in Abschnitte vordefinierter Länge absägen kann. Dies ist für den Transport, die Lagerung und die Weiterverarbeitung der Holzabschnitte unerlässlich.
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Durch den Einsatz der Vorschubrollen verschleißen die Stahlstifte, so dass es infolge von Schlupf zu fehlerhaften Wegmessungen und damit zu falschen Längen der Holzabschnitte kommen kann. Die Stahlstifte müssen deshalb rechtzeitig ersetzt werden, um den gewünschten Vorschub und die Traktion aufrechtzuerhalten. Dabei ist es sehr zeitaufwändig, die verschlissenen Stahlstifte von der Transportoberfläche der Vorschubrolle zu entfernen und neue Stahlstifte aufzuschweißen. Je nach Form der Stahlstifte muss beim Aufschweißen auf die Orientierung geachtet werden. Beim Schweißvorgang selbst ist es dabei nicht einfach, die vordefinierte Orientierung beizubehalten.
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Aus dem Stand der Technik sind so genannte Noppenbolzen als Verschleißschutz von stark verschleißbeanspruchten Oberflächen bekannt. So ist beispielsweise aus der
DE 86 12 180 U1 ein derartiger Noppenbolzen bekannt, der einen Tragteil aus einem gut schweißbaren Stahlwerkstoff aufweist. Das Tragteil ist mit einer Aufnahme ausgestattet, die beispielsweise als Bohrung oder als Kegelsitz ausgebildet sein kann. In bzw. an der Aufnahme ist ein Hartstoff-Element, vorliegend ein Hartmetallstück, angeordnet. Ist eine Bohrung in das Tragteil eingearbeitet, so wird ein Hartmetallstift als Hartstoff-Werkstoff verwendet, der in diese Bohrung eingelötet ist.
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Der Noppenbolzen dient zum Verschleißschutz von stark verschleißbeanspruchten Oberflächen. Hierzu werden eine Vielzahl von Noppenbolzen in einem Raster zueinander beabstandet auf die zu schützende Oberfläche aufgeschweißt. Beispielsweise kann die zu schützende Oberfläche Teil eines Erdbearbeitungswerkzeuges sein. Während des Arbeitseingriffes wird dann Erdmaterial über die Oberfläche und die Noppenbolzen geleitet. Aufgrund der Rasterstruktur lagert sich Erdreich in den Räumen zwischen den Noppenbolzen ab, und bildet hier eine Art natürlichen Verschleißschutz. Das Tragteil des Noppenbolzens nutzt sich während des Bearbeitungseinsatzes ab; das Hartstoff-Element hingegen unterliegt aufgrund seiner Werkstoffkennwerte nur einem geringeren Verschleiß.
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Beim Einsatz von Vorschubelementen an der Transportoberfläche von Vorschubrollen sollen jedoch Räume zwischen den einzelnen Vorschubelementen nicht durch das zu transportierende bzw. vorzuschiebende Holzmaterial zugesetzt werden. Dies würde dazu führen, dass sich die Vorschubelemente nicht ausreichend tief in den zu bearbeitenden Baumstamm einpressen können. Dies wiederum führt zu einer verschlechterten Traktion bei der Vorschubbewegung, so dass die am Fällkopf angebrachte Kettensäge den Stamm nicht in Abschnitte genau vordefinierter Länge absägen kann.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Vorschubelement der eingangs erwähnten Art zu schaffen, dass sich im Betrieb bei abrasiver Belastung als besonders standfest auszeichnet und im Austauschfall einfach zu ersetzen ist. Zudem soll das Vorschubelement eine besonders gute Traktion des zu bearbeitenden Holzstückes gewährleisten.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch ein Vorschubelement gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils in den Unteransprüchen beschrieben.
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Demgemäß weist das Vorschubelement einen Tragteil auf, der ein Hartstoff-Element in oder an einer Aufnahme trägt, wobei das Hartstoff-Element mit einem Befestigungsabschnitt an dem Tragteil mittelbar oder unmittelbar abgestützt ist. Das Hartstoff-Element ist besonders verschleißstabil und sicher in dem Tragteil fixiert. Das Tragteil wiederum lässt sich auf einfache Weise durch ein schnelles Bolzenschweißverfahren auf der Transportoberfläche der Vorschubeinrichtung anbringen. Zudem kommt es nicht zu einem Zusetzen der Räume zwischen benachbarten Vorschubelementen an der Transportfläche der Vorschubrolle.
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Weiterhin weist das Hartstoff-Element zumindest eine in Richtung auf dessen dem Befestigungsabschnitt abgewandten oberen Endes in einem ersten Winkel zur Mittellängsachse hin geneigte erste Neigungsfläche auf. Mit dieser Gestaltung wird erreicht, dass das Vorschubelement besonders leicht in das zu transportierende Holzmaterial eindringt und sich nach dem Transportschritt auch wieder leicht daraus löst, ohne das Holzmaterial unnötig stark zu beschädigen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann das Hartstoff-Elemente noch eine in Richtung auf das obere Ende in einem zweiten Winkel zur Mittellängsachse hin geneigt verlaufende zweite Neigungsfläche aufweisen, die mit der ersten Neigungsfläche am oberen Ende des Hartstoff-Elements eine Schneidkante bildet. Mit dieser Schneidkante wird das Eindringen des Vorschubelements in das Holzmaterial noch weiter vereinfacht.
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Eine besonders scharfe Schneidkante ergibt sich dann, wenn die erste Neigungsfläche und die zweite Neigungsfläche an zwei bezüglich der Schneidkante gegenüberliegenden Seiten des Hartstoff-Elements ausgebildet sind. Eine derartige Schneidkante lässt sich nur aus Hartstoff in besonders verschleißresistenter Ausgestaltung herstellen.
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Für eine zuverlässige Montage des Hartstoff-Elementes kann es erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Aufnahme für das Hartstoff-Element im oder am Tragteil zumindest bereichsweise von einem Mantelteil umgeben ist. An dem Mantelteil lässt sich das Hartstoff-Element während der Montage lagerichtig und zuverlässig ausrichten.
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Wenn das Vorschubelement dergestalt ist, dass die Gegenfläche des Tragteils von einem Basisteil gebildet ist, das vorzugsweise eine zylindrische Außenkontur aufweist, und von dem das Mantelteil aufsteigt, dann wird eine einfache Bauform erreicht, die sich leicht fertigen lässt.
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Eine besonders bevorzugte Erfindungsvariante ist derart, dass das Tragteil mittelbar oder unmittelbar im Anschluss an die Gegenfläche einen vorzugsweise stumpfkegelförmigen Verjüngungsabschnitt aufweist, der den Querschnitt des Tragteils in Richtung auf das dem Hartstoff-Element abgewandten unteren Ende des Tragteils verjüngt. Die Gestalt mit dem querschnittsverjüngenden Abschnitt zeichnet sich durch eine gute Schweißbarkeit aus, denn hierdurch wird der Stromfluss während des Schweißvorganges optimiert.
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Besonders bevorzugt weist der Verjüngungsabschnitt ein Kontaktelement auf, das zur Kontaktierung während des Schweißvorganges dient. Dieses Kontaktelement kann beispielsweise als Aluminiumspitze ausgebildet sein.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Kombination bestehend aus einem Vorschubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und einer schweißbaren Transportoberfläche einer Vorschubeinrichtung für ein Werkstück, insbesondere Werkstück bestehend aus Holz oder dergleichen organischen Material, gelöst.
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Bei einer solchen Kombination kann es erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen sein, dass im Übergangsbereich zwischen dem Basisteil und dem Mantelteil außenseitig ein zumindest teilweise umlaufender, wulstförmiger Schweißbereich gebildet ist. Der wulstförmige Schweißbereich weist eine größere Verschleißhärte als das Tragteil auf, und schützt somit den Übergangsbereich des Tragteils zum Werkstück und dient mithin als Auswaschungs-Schutz.
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Die Aufgabe der Erfindung wird außerdem durch eine Kombination bestehend aus einem Vorschubelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und einem Keramikring, der eine zylindrische Innenaufnahme für das Vorschubelement aufweist, gelöst. Für die Durchführung des Schweißvorganges lässt sich an dem Keramikring ein Schweißwerkzeug, das das Tragteil elektrisch kontaktiert, sehr komfortabel ansetzen.
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Bei einer solchen Kombination kann es erfindungsgemäß insbesondere vorgesehen sein, dass das Vorschubelement in der zylindrischen Innenaufnahme des Keramikrings um seine Mittellängsachse drehbar ist. Damit lässt sich die Orientierung des Vorschubelements vor dem Verschweißen einrichten.
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Bei einer solchen Kombination kann es erfindungsgemäß weiterhin vorgesehen sein, dass der Keramikring eine untere Stützfläche aufweist, die auf einer schweißbaren Transportoberfläche einer Vorschubeinrichtung aufsetzbar ist. Mit dieser Anordnung lässt sich das aufzuschweißende Vorschubelement vor dem verschweißen einfach und sicher positionieren.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von einem in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
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1 in vereinfachter Seitenansicht und im Vollschnitt ein Vorschubelement umgeben von einem Keramikring, wobei das Vorschubelement zusammen mit dem Keramikring auf eine Transportoberfläche einer Vorschubrolle aufgesetzt ist;
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2 in vereinfachter Seitenansicht und im Vollschnitt das Vorschubelement gemäß der 1 aufgeschweißt auf die Transportoberfläche der Vorschubrolle;
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3 in perspektivischer Seitenansicht das Vorschubelement gemäß der 1;
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4 in perspektivischer Aufsicht das Vorschubelement gemäß der 1 umgeben von dem Keramikring;
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5 in perspektivischer Untersicht das Vorschubelement gemäß der 1 umgeben von dem Keramikring; und
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6 in vereinfachter Teil-Seitenansicht eine Vorschubrolle besetzt mit einer Vielzahl von Vorschubelementen.
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Die 1 zeigt in vereinfachter Seitenansicht und im Vollschnitt ein Vorschubelement 10 umgeben von einem Keramikring 44, wobei das Vorschubelement 10 zusammen mit dem Keramikring 44 auf eine Transportoberfläche 52 einer Vorschubrolle 50 eines Holzvollernters aufgesetzt ist.
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Das Vorschubelement 10 weist einen Tragteil 12 und ein Hartstoff-Element 14 auf. Das Tragteil 12 besteht aus einem schweißbaren Material mit guten elektrischen Leitfähigkeiten. Es weist ein Basisteil 32 auf, von dem ein ringförmig umlaufender Mantel 30 aufsteigt. Der Mantel 30 umschließt einen zylindrischen Hohlraum 13. An seiner Außenkontur weist der Mantel 30 einen vom Basisteil 32 aufsteigenden ersten Zylinderabschnitt 30a auf, der sich in einem zweiten Zylinderabschnitt 30b mit kleinerem Außendurchmesser als der erste Zylinderabschnitt 30b fortsetzt. Dabei geht der ersten Zylinderabschnitt 30a stufenförmig in den zweiten Zylinderabschnitt 30b über.
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Das Basisteil 32 bildet, dem Hohlraum 13 zugewandt, eine bodenseitige Gegenfläche 20 und weist eine zylindrische Außenkontur auf. An das Basisteil 32 schließt sich, dem Mantel 30 abgekehrt, ein Verjüngungsabschnitt 34 mit stumpfkegelförmiger Gestalt an. In den Verjüngungsabschnitt 34 ist eine Bohrung 37 eingebracht, wobei die Bohrungsachse dieser Bohrung 37 mit der Mittellängsachse ML des Vorschubelements 10 fluchtet. In die Bohrung 37 ist ein Kontaktelement 38, bestehend aus einem elektrisch gut leitfähigen Material, beispielsweise Aluminium, eingepresst.
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Das Tragteil 12 nimmt in dem Hohlraum 13 ein Hartstoff-Element 14, bestehend beispielsweise aus Keramik oder Hartmetall, auf. Das Hartstoff-Element 14 weist einen zylinderförmigen Befestigungsabschnitt 18 mit einer bodenseitigen Stützfläche 16 auf. Dabei ist die Stützfläche 16 orthogonal zur Mittellängsachse ML des Hartstoff-Elements 14 ausgerichtet.
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Zur Montage des Hartstoff-Elementes 14 in dem Hohlraum 13 des Tragteiles 12 wird beispielsweise ein Lot verwendet. Dieses ist im Übergangsbereich zwischen der Stützfläche 16 und der Gegenfläche 20 positioniert. Über die Lotverbindung wird das Hartstoff-Element 14 stoffschlüssig an dem Tragteil 12 fixiert.
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An den Befestigungsabschnitt 18 schließt sich in Richtung auf das der Stützfläche 16 abgewandte obere Ende 17 des Hartstoff-Elements 14 eine erste Neigungsfläche 24 und eine zweite Neigungsfläche 26 an, die am oberen Ende 17 des Hartstoff-Elements 14 eine Schneidkante 28 bilden.
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In einer alternativen (nicht gezeigten) Ausführungsform kann nur die erste Neigungsfläche 24 vorgesehen sein.
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Die erste Neigungsfläche 24 ist in einem ersten Winkel α zur Mittellängsachse ML hin geneigt, wohingegen die zweite Neigungsfläche 26 in einem zweiten Winkel β zur Mittellängsachse ML hin geneigt ist. Der erste Winkel α ist dabei im Bereich von 40° bis 50° ausgeführt, wohingegen der zweite Winkel β 5° bis 10° kleiner als der erste Winkel ausgeführt ist.
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Die erste Neigungsfläche 24 und die zweite Neigungsfläche 26 sind an zwei bezüglich der Schneidkante 28 gegenüberliegenden Seiten des Hartstoff-Elements 14 ausgebildet. Die am oberen Ende 17 des Hartstoff-Elements 14 zwischen beiden Neigungsfläche 24 und 26 gebildete Schneidkante 28 ist in Richtung der zweite Neigungsfläche 26 versetzt, so dass das obere Ende 17 des Hartstoff-Elements 14 nicht spiegelsymmetrisch ausgebildet ist. Wie anhand der 1 deutlich wird, ist das Hartstoff-Element 14 nicht rotationssymmetrisch zur Mittellängsachse ML aufgebaut. Dabei weist die erste Neigungsfläche 24 in Transportrichtung T der Vorschubrolle 50.
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Die 3 zeigt das anhand der 1 beschriebene Vorschubelement in einer perspektivischen Seitenansicht.
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In den 1, 4 und 5 wird das Vorschubelement 10 umgeben von einem Keramikring 44 gezeigt. Dabei stellt die 1 eine vereinfachte Seitenansicht und einen Vollschnitt, die 4 eine perspektivische Aufsicht und die 5 eine perspektivische Untersicht dieser Anordnung dar.
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Für die Durchführung des (nicht gezeigten) Schweißvorganges wird der in den 1, 4 und 5 gezeigte Keramikring 44 verwendet, der eine zylindrische Innenaufnahme 46 aufweist, die das Vorschubelement 10 aufnimmt. Das Vorschubelement 10 ist in der zylindrischen Innenaufnahme 46 des Keramikrings 44 um seine Mittellängsachse ML drehbar und somit in seiner Orientierung bezüglich der Transportrichtung T der Vorschubrolle 50 einstellbar.
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Der Keramikring 44 weist eine untere Stützfläche 48 auf, die auf die Transportoberfläche 52 einer Vorschubrolle 50 beispielsweise eines Holzvollernters aufgesetzt werden kann. Die Transportoberfläche 52 gilt es mit einer Vielzahl von Vorschubelementen 10 zu versehen.
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In vereinfachter Teil-Seitenansicht ist in der 6 eine Vorschubrolle 50 eines Holzvollernters besetzt mit einer Vielzahl von Vorschubelementen 10 dargestellt. Dabei sind die Vorschubelementen 10 auf der Transportoberfläche 52 vorzugsweise im Teilungsraster angeordnet.
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Wie in den 1, 4 und 5 gezeigt ist der Keramikring 44 im Bereich der Stützfläche 48 mit Ausnehmungen versehen, die als Gasauslässe 49 dienen. Zur Befestigung des Vorschubelements 10 auf der Transportoberfläche 52 wird an dem Keramikring 10 ein (nicht gezeigtes) Schweißwerkzeug angesetzt, das das Tragteil 12 elektrisch kontaktiert. In das Tragteil 12 wird dann ein Schweißstrom eingeleitet, der zwischen dem Kontaktelement 38 und der Transportoberfläche 52 einen Lichtbogen erzeugt. Hierdurch wird zum einen die Vorschubrolle 50 im Bereich der Transportoberfläche 52 angeschmolzen. Zum anderen wird auch der Verjüngungsabschnitt 34 sowie das Kontaktelement 38 aufgeschmolzen. Anschließend sinkt der Vorschubelement 10 in die so gebildete Metallschmelze ein.
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Wie die 2 zeigt, ergibt sich nach Erkalten eine feste Schweißverbindung im Übergangsbereich zwischen dem Basisteil 32 und der Transportoberfläche 52 der Vorschubrolle 50. Dabei ist der Schweißvorgang so ausgeführt, dass im Übergangsbereich zwischen dem Basisteil 32, dem Mantelteil 30 und der Transportoberfläche 52 der Vorschubrolle 50 ein umlaufender, wulstförmiger Schweißbereich 40 bildet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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