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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus, von einer Einrichtung, einem System oder einem Verfahren nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
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Aus der
CA 2410843 A1 ist bereits eine Einrichtung zum Entfernen von Pflanzenwurzeln bekannt, bei der die Einrichtung mittels Stiften über der Pflanze positioniert wird und wobei über ein Bedienelement eine zwischen den Stiften befindliche Spitze in das Zentrum der Pflanze gestoßen werden kann. Über eine Rückstellfeder wird das Bedienelement, das mit der Spitze verbunden ist, zurückgestellt.
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Aus der
DE 195 02 010 A1 ist ein Verfahren zum Entfernen von Wildkrautbewuchs auf Anlagen, wie Wegen, Plätzen und Hofbefestigungen bekannt. Hierbei wird ein bürstenartig ausgebildetes Arbeitselement an den Bodenbelag angedrückt, wobei das Bauteil eine zumindest annähernd quer zur Fahrtrichtung gerichtete Bewegung eines Fahrzeugs ausführt, an dem das Bauteil befestigt ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Einrichtung mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Druckbeaufschlagung des Beikrauts mittels eines Stempels sehr gezielt erfolgen kann. Indem der Stempel in einer Führungseinrichtung geführt ist, die wiederum in einem Führungselement gelagert ist, ist eine sehr genaue, gezielte Positionierung des Stempels möglich. Hiermit wird eine automatisierte Bearbeitung ermöglicht. Ferner ist es damit möglich, gezielt Beikräuter auch zwischen Nutzpflanzenbeständen gezielt zu beschädigen. Unter Beikräutern wird hierbei eine im Wesentlichen spontane, unerwünschte Besiedlung einer Bodenfläche verstanden. Eine solche Beikrautbesiedlung zwischen Nutzpflanzen ist insbesondere unerwünscht, da hierdurch deren Wachstum behindert wird. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es möglich, die Beikräuter zu beschädigen, insbesondere gezielt in den Boden zu drücken, während die im geringen Abstand hierzu wachsenden Nutzpflanzen nicht beschädigt werden. Die mechanische Beschädigung des Beikrautes, insbesondere durch eine Druckbeaufschlagung ist dabei nicht nur kostengünstig, sondern auch umweltverträglich, da eine Freisetzung von Pflanzenschutzmitteln oder eine thermische Beeinträchtigung von Pflanzen nicht erforderlich ist. Zudem kann auf eine manuelle Entfernung von Beikräutern verzichtet werden, insbesondere in eng gesetzten Nutzpflanzenbeständen.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in dem unabhängigen Anspruch angegebenen Einrichtung möglich. So ist es vorteilhaft, die Führungseinrichtung und das Führungselement als eine Hülse auszubilden. Hierdurch ist ein einfacher mechanischer Aufbau möglich.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, die Führungseinrichtung mit dem Stempel und dem Führungselement mechanisch so zu koppeln, dass zunächst die Führungseinrichtung in Wirkrichtung auf das Beikraut gerichtet wird. Hierdurch kann zunächst die Führungseinrichtung das Beikraut berühren und dabei für eine nachfolgende Einwirkung des Stempels am Boden fixieren. Hiermit wird sichergestellt, dass das Beikraut bei einer Annäherung des Stempels diesem nicht ausweichen kann und somit eine Druckbeaufschlagung des Beikrauts durch den Stempel sicher gestellt wird.
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Hierbei ist es vorteilhaft, die mechanische Kopplung zwischen Stempel, Führungseinrichtung und Führungselement durch zwei Federn zu realisieren. Insbesondere sind die Federn dabei so ausgeführt, dass die Federkonstante der Feder zwischen Stempel und Führungseinrichtung eine größere Federkonstante als die Feder zwischen Führungseinrichtung und Führungselement aufweist. Hierdurch deformiert sich die Feder zwischen Stempel und Führungseinrichtung langsamer als die andere Feder. Dadurch wird sichergestellt, dass bei einer Vorwärtsbewegung des Stempels durch die mechanische Kopplung zunächst die Führungseinrichtung bewegt wird und sich anschließend erst der Stempel wesentlich an die Führungseinrichtung annähert. Damit kann der mechanische Aufbau vereinfacht werden, da durch eine Bewegung des Stempels oder der Führungseinrichtung jeweils alleine eine mechanische Steuerung beider Elemente in der gewünschten zeitlich versetzten Weise ermöglicht wird.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, den Stempel beweglich an einer Spindel zu lagern. Durch einen Antrieb der Spindel ist es dabei möglich, eine Drehbewegung, die beispielsweise mit einem elektromotorischen Antrieb leicht realisiert werden kann, in eine lineare Bewegung umzusetzen. Hierdurch kann z.B. auf die Verwendung eines Linearmotors zum Antrieb des Stempels verzichtet werden. Damit können die Antriebskosten verringert werden. Durch ein axiales, an der Außenseite der Spindel angeordnetes Gewinde ist es damit leicht möglich, eine Kraft zur linearen Bewegung des Stempels von einem Antrieb an den Stempel zu übertragen.
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Es ist hierbei vorteilhaft, eine Längsführung des Stempels durch entsprechende Führungselemente zwischen dem Stempel und dem Führungselement oder der Führungseinrichtung zu realisieren. Hierdurch kann eine sichere Längsführung dargestellt werden.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, dass in einer Ausführungsform die Längsführung nicht vollständig linear verläuft, sondern insbesondere mit oder nach einem Eintauchen des Stempels in den Boden gekrümmt verläuft. Hierdurch wird der Stempel nicht nur linear geführt, sondern auch um seine Längsachse gedreht, so dass das Beikraut zusätzlich durch eine Drehung des Stempels beschädigt wird.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, um die Fixierung des Beikrauts für die Druckbeaufschlagung durch den Stempel zu erleichten, die Führungseinrichtung an ihrer Vorderkante, die dem Beikraut zuweist, mit einem Anschliff zu versehen.
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Entsprechende Vorteile ergeben sich für ein System und ein Verfahren zur Beschädigung eines Beikrauts mit einer erfindungsgemäßen Einrichtung. Die Positionierung des Stempels und der Einrichtung gegenüber dem Beikraut wird dabei vorzugsweise durch eine Kameraeinrichtung erleichtert, mit der eine Position des Beikrauts zunächst bestimmt wird und im Anschluss die Einrichtung mit dem Stempel so über dem Beikraut positioniert wird, dass in geeigneter Weise möglichst zentral ein Druck auf das Beikraut ausgeübt wird, so dass es sicher in oder auf den Boden gedrückt werden kann.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
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1 eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einem erfindungsgemäßen System zur Beschädigung eines Beikrauts, angeordnet an einem Fahrzeug,
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2 ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Beschädigung eines Beikrauts in einer Querschnittsdarstellung,
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3, 4 weitere Zustände der erfindungsgemäßen Einrichtung gemäß der 3 in einem Querschnitt bei einem erfindungsgemäßen Betrieb der Einrichtung,
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5 ein Ausführungsbeispiel für einen Antrieb einer erfindunsgemäßen Einrichtung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung kann vorzugsweise zur Beikrautregulierung zwischen in einer Reihe gepflanzten Nutzpflanzen eingesetzt werden. Durch die Druckbeaufschlagung mit einem Stempel ist es möglich, das Beikraut zu beschädigen oder zu zerstören. Insbesondere wird das Beikraut – auch als „Unkraut“ bezeichnet – durch die Druckbeaufschlagung im Boden versenkt. Derartig im Boden versenkte Beikräuter zeigen im Anschluss kein oder nur ein schwach ausgeprägtes erneutes Wachstum. Somit ist es möglich, dass die Nutzpflanze zumindest einen zeitlichen Vorsprung gegenüber konkurrierenden Beikräutern entwickelt. Insbesondere ist damit möglich, dass die Nutzpflanze Laub ungehindert entwickeln kann. Ein im Anschluss sich dann bald ergebender Reihenschluss der Kulturpflanzen unterbindet ein weiteres Aufgehen von Beikräutern. Durch die gezielte Bekämpfung von Beikräutern im Bestand ist es möglich, Beikräuter wirksam zu bekämpfen, ohne den Boden großflächig zu lockern. Da auf eine solche Bodenlockerung verzichtet wird, kann zudem eine mit der Bodenlockerung verbundene weitere Förderung des Beikräuterwuchses vermindert werden. Insbesondere wird eine gezielte, automatisierte Beikrautbeseitigung ermöglicht.
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In der 1 ist ein Beispiel für eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Einrichtung 1 zur Beschädigung von Beikräutern 2 auf einer Bodenfläche 3 dargestellt. Die erfindungsgemäße Einrichtung 1 ist an einem Fahrzeug 4 angeordnet. Das Fahrzeug 4 kann dabei beispielsweise ein landwirtschaftliches Nutzfahrzeug sein, das von einem Fahrer gesteuert wird. Ferner ist es auch möglich, dass das Fahrzeug 4 als ein selbstfahrender Roboter ausgebildet ist.
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Das Fahrzeug 4 bewegt sich in Pfeilrichtung 5 über die Bodenfläche 3 fort. Dabei wird die Bodenfläche 3 von einer Kamera 6 beobachtet. Bilddaten der Bodenfläche 3 werden von der Kamera 6 an eine Auswerteeinrichtung 8 weitergegeben. Stellt die Auswerteeinrichtung 8 an einer Position 7, die die Kamera 6 erreicht hat, ein Beikraut 2 fest, so wird diese Position gespeichert. Mittels eines Bewegungssignalgebers 9, der eine Bewegung des Fahrzeugs 4 beispielsweise durch Auswertung eines Radsignals eines Antriebsrades 10 des Fahrzeugs 4 auswertet, kann eine Fortbewegung des Fahrzeugs 4 bestimmt werden. Wird nun anschließend so festgestellt, dass die Einrichtung 1 bei der Weiterfahrt des Fahrzeugs 4 in Pfeilrichtung 5 über dem Beikraut 2 positioniert wurde, dann wird ein Stempel 11 der Einrichtung 1 in Pfeilrichtung 12 in Richtung des Beikrauts 2 so ausgefahren, dass das Beikraut 2 beschädigt oder in die Bodenfläche 3 gedrückt wird. Eine genaue Positionierung wird dabei in einer bevorzugten Ausführungsform über eine weitere Kameraeinrichtung 13 erreicht, die in unmittelbarer Nähe zu der Einrichtung 1 an dem Fahrzeug 4 angeordnet ist. In einer weiteren Ausführungsform kann eine Vielzahl von Einrichtungen 1 an der Unterseite des Fahrzeugs 4 benachbart so angeordnet sein, dass quer zur Fahrtrichtung eine möglichst große Längenausdehnung unterhalb des Fahrzeugs 4 auf der Bodenfläche 3 mit entsprechenden Stempeln von Einrichtungen 1 druckbeaufschlagt werden kann, so dass bei einer Vorbeifahrt des Fahrzeugs 4 an einem Bodensegment auf einer möglichst großen Fläche Beikräuter beschädigt werden können. Indem zunächst eine in einem Führungselement geführte Führungseinrichtung von der Einrichtung 1 ausgefahren und anschließend ein Stempel auf dem Beikraut positioniert wird, erfolgt eine gezielte Beeinträchtigung des jeweiligen Beikrauts.
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Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Einrichtung zur Beschädigung eines Beikrauts ist in der 2 in einem Ausgangszustand dargestellt. Die Einrichtung 1 ist hierbei vorzugsweise an einer Halteeinrichtung an einer Unterseite eines Fahrzeugs angeordnet. Die Einrichtung 1 weist ein Führungselement 20 auf, das in der hier dargestellten Ausführungsform zylindrisch ausgeführt ist und an der Unterseite eine Öffnung 21 aufweist. Aus der Öffnung 21 kann eine Führungseinrichtung 22 ausgefahren werden, die durch eine rund verlaufende, kragenförmige Anformung 23 konzentrisch zu einer gestrichelt dargestellten, konzentrischen Achse 24 der Einrichtung 1 geführt werden kann. Das Führungselement 20 bildet im Inneren hierzu eine Hülse aus, die die Führungseinrichtung 22 aufnimmt. Die Führungseinrichtung 22 umgibt wiederum einen Stempel 25, der ebenfalls axial zu der Achse 24 in Längsrichtung in dem Führungselement 20 bewegt werden kann. Hierzu bildet die Führungseinrichtung 22 eine zylindrische Hülse zur Aufnahme des Stempels 25 aus. Der Stempel 25 wiederum umgibt eine Spindel 26, die ebenfalls entlang der Längsachse 24 ausgerichtet ist. Die Spindel 26 kann sich um die Längsachse 24 drehen. Die Spindel 26 greift dabei in eine mit dem Stempel 25 fest verbundene Spindelmutter 27 ein.
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Der Stempel 25 ist in einer hier dargestellten Ausführungsform mit einem Bolzen 28 mit einem in der 2 nicht dargestellten Langloch verbunden, das parallel zu der Achse 24 passend zu dem Bolzen 28 in die Führungseinrichtung 22 eingebracht ist. Bei einer Drehung der Spindel 26 wird über das an der Spindel 26 angeordnete Gewinde 18, das in ein Gegenstück 29 an der Spindelmutter 27 eingreift, derartig eine Kraft ausgeübt, dass sich der Stempel 25 abhängig von der Drehrichtung der Spindel 26, entsprechend der Führung durch den Bolzen 28 in dem zugehörigen Langloch in der Führungseinrichtung 22 entlang der Achse 24 bewegt, mit einer ersten Rotationsrichtung der Spindel 26 in Richtung des Pfeils 30 und mit der umgekehrten Rotationsrichtung der Spindel 26 in die Gegenrichtung. In einer weiteren Ausführungsform kann das in die Führungseinrichtung 22 passend zu dem Bolzen 28 ausgeführte Langloch auch von der linearen Ausrichtung parallel zu der Achse 24 abweichen. In diesem Fall führt dies dazu, dass der Bolzen 28 zudem eine Rotationsbewegung um die Achse 24 ausführt, so dass auch der Stempel 25 eine Rotationsbewegung ausführt.
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In einer anderen Ausführungsform kann ein entsprechender Bolzen 38 auch an dem Stempel 25, vorzugsweise im Bereich der Auskragung 31 oder der Spindelmutter 27 angeformt sein und in ein in das Führungselement 20 eingebrachtes Langloch eingreifen.
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Zwischen einer Auskragung 31 des Stempels 25 und der Auskragung 23 der Führungseinrichtung ist eine in der 2 gestrichelt dargestellte erste Feder 32 angeordnet. Zwischen der Auskragung 23 der Führungseinrichtung 22 und einer Auskragung 33 des Führungselements 20 ist eine zweite Feder 34 angeordnet. Die Federn können beispielsweise als Drahtfeder, insbesondere als Spiralfeder, ausgeführt sein.
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In der 3 ist die Einrichtung 1 gemäß der 2 in einem zweiten Zustand dargestellt. Die Spindel 26 hat hierbei den Stempel 25 entlang der Achse 24 in Pfeilrichtung 30 bewegt. Durch die erste Feder 32 wurde dabei ein Druck auf die Führungseinrichtung 22 so ausgeübt, dass diese sich ebenfalls bewegt hat. Die erste Feder 32 hat eine größere Federkonstante als die zweite Feder 34, so dass die zweite Feder 34 stärker komprimiert wurde als die erste Feder 32. Damit läuft die Führungseinrichtung 22 dem Stempel 25 entlang der Achse 24 in Pfeilrichtung 30 voraus. Hierbei drückt eine Kante 42 der Führungseinrichtung 22 auf ein Beikraut 41, das sich auf einer Bodenfläche 40 befindet. In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Kante 42 einen Anschliff auf. Der Anschliff kann glatt oder mit Sägezähnen ausgeführt werden. Durch ein Drücken der Führungseinrichtung 22 auf das Beikraut 41 wird dieses fixiert, insbesondere bei einem gegenüber der 3 weiteren Voranschreiten der Führungseinrichtung 22 in Pfeilrichtung 30 mit einem Erreichen des Bodens 40 durch die Führungseinrichtung 22.
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In der 4 ist die Einrichtung 1 in einem Stadium gezeigt, bei der durch ein weiteres Fortbewegen des Stempels 25 durch die Spindel 26 die Federn 32, 34 im Wesentlichen zusammengedrückt sind. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Federn 32, 34 in der 4 nicht dargestellt. In diesem Zustand der Einrichtung 1 ragt der Stempel 25 mit einer Oberfläche 43 geringfügig über die Führungseinrichtung 22 hinaus. Die Kante 42 der Führungseinrichtung 22 hat die Bodenfläche 40 erreicht oder ist in diesen eingedrungen, so dass sich der Stempel mit einer Unterseite 43 in den Boden 40 hinein bewegen kann. Ein in der 4 nun nicht mehr dargestelltes Beikraut wird dabei beschädigt, insbesondere dadurch, dass es mit Druck beaufschlagt wird und hierdurch die Pflanzenstruktur beeinträchtigt wird sowie das Beikraut in den Boden hineingedrückt und hierbei ggf. mit Erde bedeckt wird.
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Der Stempel 25 kann an seiner dem Beikraut zugewandten Unterseite 43 eben ausgeführt sein. Ferner ist es auch möglich, den Stempel anzuspitzen oder mit einer vorzugsweise scharfkantigen Oberflächentextur zu versehen, z.B. mit einer Schlitz- oder Kreuzschlitzstruktur, ähnlich eines Schraubenkopfes, oder mit einer Pyramidenstruktur.
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Durch eine von der Längsrichtung abweichende Langlochführung des Stempels 26 kann insbesondere bei einer Annäherung der Oberfläche der Unterseite 43 des Stempels 25 an die Bodenfläche 40 eine Rotation der Unterseite 43 um die Achse 24 hervorgerufen werden. Hierdurch kann zudem auf die Pflanze eine reißende oder fräsende Wirkung durch die Rotation der Oberfläche der Unterseite 43 ausgeübt werden.
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Die Einrichtung 1 ist bei Ihrer Benutzung dabei bevorzugt derart über dem Boden angeordnet, dass bei einem ausgefahren Stempel 25 dieser wenige Zentimeter in den Boden hineinragt, bevorzugt zwischen 2cm und 6cm. Bei einem nicht verdichteten, vorzugsweise feuchten Boden, ist davon auszugehen, dass bei einem derartigen Eindringen in den Boden eine erhöhte Abnutzung des Stempels 25 durch eine zu starke Druckbelastung ausgeschlossen werden kann. Der Abstand kann auch abhängig von der Härte oder anderen Beschaffenheiten des Bodens bei Bedarf kleiner oder größer gewählt werden.
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In der 5 ist ein Ausführungsbeispiel für einen Antrieb einer erfindungsgemäßen Einrichtung dargestellt. Ein Halterahmen 50 ist an einem Träger 51 angeordnet. Der Träger 51 befindet sich beispielsweise an einem Fahrzeug. An dem Halterahmen 50 ist ein Motor 52 angeordnet, der in Abhängigkeit von einer in 5 nicht gezeigten Ansteuerungseinheit über eine Achse 53 ein erstes Antriebsrad 54 antreibt. Das erste Antriebsrad 54 ist mit einem gestrichelt dargestellten Antriebsriemen 55 oder einem Zahnriemen mit einem zweiten Antriebsrad 56 verbunden. Das zweite Antriebsrad 56 ist mit einer Spindel 57 verbunden, die im Inneren eines Führungselements 58 verläuft, das beispielsweise entsprechend der 2 bis 4 ausgeführt ist. Aus dem Führungselement 58 ragt eine Führungseinrichtung 59 heraus. In dem Führungselement 58 ist ein Langloch 60 vorgesehen, in das ein Bolzen 61 hineinragt, der mit einem Stempel im Inneren der Führungseinrichtung 59 und des Führungselements 58 verbunden ist. Bei einer Drehung der Spindel 57 die durch eine Betätigung des Antriebs 52 verursacht wird, bewegt sich über den Bolzen 61 geführt der in der 5 nicht sichtbare Stempel in Pfeilrichtung 62. Hat der Stempel seine Position im Boden erreicht, nachdem eine vorgeschriebene Anzahl von Umdrehungen der Spindel 57 ausgeführt wurde, so wird die Antriebsrichtung des Motors 52 umgekehrt und der Stempel wird wieder in eine Ausgangsposition zurückgefahren und damit auch die Führungseinrichtung 59.
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Für den Fall, dass der Stempel oder die Führungseinrichtung 59 auf ein Hinderniss treffen, kann die Auswerteeinheit zudem über eine Drehmomentregelung für den Antriebsmotor 52 verfügen, so dass bei einem ermittelten Widerstand über einen vorgegebenen Wert die Antriebsrichtung des Antriebsmotors 52 automatisch umgekehrt wird.
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Bei der hier dargestellten Ausführung des Langlochs 60 weist das Langloch 60 in einem Bereich nahe des Bodens eine Krümmung 63 auf, die dazu führt, dass der Bolzen 61 seitlich bewegt wird und somit der im Innern der Führungseinrichtung 59 befindliche Stempel gedreht wird, so dass zu der linearen Bewegung in Richtung des Bodens auch eine Drehbewegung des Stempels erfolgt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CA 2410843 A1 [0002]
- DE 19502010 A1 [0003]
