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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mähvorrichtung zum Schneiden von Pflanzen, wobei die Mähvorrichtung insbesondere zum Schneiden von langhalmigen oder langstieligen Pflanzen bzw. von Hochgras geeignet ist.
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Die heute verbreitet eingesetzten Mähgeräte für Grünland, Grünflächen und Gärten stellen für viele Tiere eine direkte Gefahr dar. Insbesondere schnelllaufende Rotationsmäher töten oder verletzen sehr viele Tiere und Insekten. Wie Versuche zeigen, tötet Mähen plus Mulchen 80-90% aller Wanzen, Käfer, Schmetterlingsraupen, Amphibien und Kleinsäuger bei einer einzigen Mahd.
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Geräte wie Fadentrimmer und Motorsense verlangen vom Anwender Geschicklichkeit beim Umgang damit, sind beim Mähen relativ großer Gartenflächen sehr zeitaufwändig und ermöglichen kein gleichmäßiges Schnittbild. Rasenmäher kommen nicht in Frage, weil sie hohe Pflanzen mit dem Gehäuserand umknicken und die so entstehende übergroße Biomasse breiartig zerhäckseln und kaum bewältigen können. Die im Handel erhältlichen motorangetriebenen Einachser mit vorn querangeordneten Mähbalken sind sehr unhandlich, voluminös und schwer.
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Der Einsatz von Fadentrimmern erzeugt durch den Fadenverschleiß Mikroplastik. Antriebe mit Verbrennungsmotoren erzeugen Lärm und Abgase. Wo immer möglich sollten diese Umweltbelastungen reduziert bzw. vermieden werden. Klassische Rasenmäher erfordern bauartbedingt ein viel zu häufiges Mähen, was sich sehr negativ auf die Artenvielfalt von Pflanzen und Insekten auswirkt.
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Studien zeigen, dass nach der Sense der Balkenmäher am schonendsten ist. Auch Pflanzen profitieren vom Einsatz des Balkenmähers. Die Vegetation regeneriert sich schneller, da die Halme abgeschnitten statt abgeschlagen werden. Dies senkt wiederum den Energiebedarf des Mähers und die Verletzungsgefahr durch weggeschleuderte Fremdkörper sinkt.
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Vor diesem Hintergrund stellt sich die Erfindung die Aufgabe, eine Mähvorrichtung bereitzustellen, die auf der einen Seite einen für Pflanzen und Tiere sehr schonenden Mähvorgang erlaubt und auf der anderen Seite einfach und flexibel bei guter Handhabbarkeit einsetzbar ist. Insbesondere soll die Mähvorrichtung ein schonendes und einfaches Mähen von langhalmigen oder langstieligen Pflanzen erlauben. Die Mähvorrichtung soll dabei sowohl manuell als auch automatisiert gesteuert werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Mähvorrichtung gelöst, wie sie sich aus dem Anspruch 1 ergibt. Bevorzugte Ausgestaltungen der Mähvorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Mähvorrichtung ist zum Schneiden von Pflanzen vorgesehen. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass sie balkenförmige Schneideinrichtungen aufweist, die zwei Schenkel eines Dreiecks bilden und einen Winkel α einschließen. Mit anderen Worten sind die zwei balkenförmigen Schneideinrichtungen an jeweils einem Ende direkt oder indirekt gelenkig miteinander verbunden, wobei die balkenförmigen Schneideinrichtungen einen Winkel α von kleiner als 180° umschließen. Die Spitze des so ausgebildeten Dreiecks, die von den balkenförmigen Schneideinrichtungen gebildet wird, ist zweckmäßigerweise in Mährichtung ausgerichtet. Vorzugsweise ist die Ausrichtung der balkenförmigen Schneideinrichtungen unter Änderung des Winkels α zur Veränderung der Schnittbreite der Mähvorrichtung einstellbar. Hierfür kann eine Verstelleinrichtung, beispielsweise ein elektrischer Verstellmechanismus vorgesehen sein. Der Winkel α ist dabei zumindest in Arbeitsposition kleiner als 180°, sodass eine Spitze an der Verbindung zwischen den balkenförmigen Schneideinrichtungen gebildet wird. Vorzugsweise liegt der Winkel α in einem Bereich zwischen 60° und 120°. Als Grundeinstellung kann beispielsweise ein Winkel α von 75° gewählt werden. So entsteht eine bevorzugt dreieckige Mähvorrichtung mit balkenförmigen Schneideinrichtungen an zwei Seiten des Dreiecks (Deltamähwerk), die vorzugsweise mit hin- und herbewegten Schneidwerkzeugen (Messerschiene) und/oder mit umlaufenden Schneidwerkzeugen (Messerkette) ausgestattet sind. Eine Ausgestaltung mit Messerketten bzw. mit umlaufenden Schneidwerkzeugen hat den besonderen Vorteil, dass bei einem möglicherweise auftretenden Verstopfen der Schneidwerkzeuge die Verstopfung durch Umkehr der Laufrichtung sehr einfach behoben werden kann.
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Die Erfindung stellt damit eine Mähvorrichtung bereit, die ein für Pflanzen und Tiere sehr schonendes Mähen, vergleichbar wie bei einem Mähen mit der Sense, erlaubt. Die erfindungsgemäße Mähvorrichtung basiert dabei auf dem Prinzip des an sich bekannten Balkenmähers, wobei die schwere Handhabbarkeit und die Unflexibilität eines herkömmlichen Balkenmähers bei der erfindungsgemäßen Mähvorrichtung nicht mehr vorhanden sind.
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Vielmehr wird durch die Anordnung von zwei balkenförmigen Schneideinrichtungen in Form eines Dreiecks eine Vorrichtung geschaffen, die eine flexible Anpassung der Mähbreite zum effizienten Mähen auch unregelmäßig geformter Flächen und kleiner Teilflächen mit Innenecken erlaubt und dabei gleichzeitig leicht handhabbar ist. Insbesondere können mit der erfindungsgemäßen Mähvorrichtung neue Steuerungsverfahren optimal umgesetzt werden. Insbesondere für das Mähen von hochhalmigen oder hochstieligen Pflanzen, beispielsweise beim Mähen von Wiesen mit hohen Gräsern und anderen Blühpflanzen, werden damit die positiven Schnitteigenschaften eines Balkenmähers mit der Flexibilität eines Sensenmähens vereint.
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Ein neues Steuerungsverfahren ermöglicht es, dass die Mähvorrichtung im Prinzip in beliebigen Richtungen bewegt und gewendet werden kann. Die Schneideinrichtungen können dabei insbesondere vorwärts, seitlich links und rechts, sowie stufenlos dazwischen in alle Richtungen und Kurvenbahnen weisen. Beispielsweise während des Mähens kann die Basis des Dreiecks während der Fahrt bei Bedarf z.B. elektrisch verbreitert oder verringert werden. Beispielsweise in einem Geländeabschnitt mit geradlinigen Begrenzungen kann die Basis des Dreiecks verbreitert werden, sodass die Schnittbreite größer wird und die Fläche schneller gemäht ist. Bei Geländeabschnitten mit komplizierten Flächengeometrien mit vielen Ecken ist es zum Beispiel möglich, mit einem Winkel α kleiner als 90° alles in einem Arbeitsgang zu mähen.
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In bevorzugter Ausgestaltung sind die zwei balkenförmigen Schneideinrichtungen mit motorangetriebenen Messern ausgestattet. Dabei können die zwei balkenförmigen Schneideinrichtungen jeweils seitenbewegliche oder umlaufende Messerklingen umfassen. Weiterhin können jeweils Gegenschneiden vorgesehen sein, die feststehen oder die auch beweglich ausgebildet sein können. In besonders bevorzugter Weise können die Schneideinrichtungen eine mit Messerklingen bestückte, hin und her oszillierende Messerleiste umfassen. Jede Schneideinrichtung für sich genommen kann damit vergleichbar wie ein herkömmlicher Mähbalken mit herkömmlicher Messertechnik ausgebildet sein oder auf den von Heckenscheren oder Grasscheren bekannten Schnitttechniken aufbauen. Zur Optimierung der Schnitttechnik können beispielweise auch Werkzeuge eingesetzt werden, die aus der Patentschrift
EP 0572591 B1 zum tangentialen Abschneiden von länglichem Schnittgut bekannt sind.
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Die zwei balkenförmigen Schneideinrichtungen können gerade oder gekrümmt ausgebildet sein. Eine Krümmung der Schneideinrichtungen kann je nach Geländeanforderungen besonders vorteilhaft sein, um eine noch höhere Flexibilität beim Mähen zu erreichen.
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In bevorzugten Ausführungsformen weist die Mähvorrichtung einen elektrischen Antrieb auf. Hierbei bezieht sich der Antrieb einerseits auf den Antrieb der Messer der zwei Schneideinrichtungen. Andererseits kann sich der Antrieb auch auf den Vortrieb der Mähvorrichtung als solche beziehen. Neben elektrischen Antrieben, beispielsweise über Akkumulatoren, sind prinzipiell auch andere Antriebe möglich, beispielsweise auf der Basis von Verbrennungsmotoren. Allerdings sind aufgrund der geringen Lärmentwicklung bei Elektroantrieben und der störenden Abgase bei Verbrennungsmotoren elektrische Antriebe besonders bevorzugt.
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In bevorzugten Ausführungsformen ist die Mähvorrichtung mit mitlaufenden und/oder angetriebenen Rädern ausgestattet ist. Hierbei können insbesondere ein, zwei oder, besonders bevorzugt, drei Räder vorgesehen sein. Vorzugsweise umfasst das Fahrwerk drei Räder, die einzeln elektrisch angetrieben, lenkbar und höhenverstellbar sind.
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In besonders bevorzugter Weise sind die balkenförmigen Schneideinrichtungen in der Höhe verstellbar, vorzugsweise stufenlos verstellbar. In dieser bevorzugten Ausführungsform kann die Mähvorrichtung auf verschiedene Schnitthöhen eingestellt werden. Zur Optimierung des Mähwinkels zwischen Boden und Schneideinrichtungen kann die gesamte Mähvorrichtung geneigt werden. Durch diese Funktion wird unterstützt, dass z.B. durch Wettereinflüsse flach liegendes Gras ohne manuellen Eingriff von der Mähvorrichtung aufgenommen und gemäht werden kann.
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In bevorzugten Ausführungsformen ist die Mähvorrichtung mit einer Gerätehaube ausgestattet. Diese Gerätehaube kann beispielsweise aus Metall und/oder aus Kunststoff gefertigt sein. Hierdurch werden zum einen die Messertechnik und die Schneideinrichtungen allgemein geschützt. Zum anderen bietet ein Gehäuse auch einen Schutz für den Anwender.
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In besonders bevorzugter Weise weist die Mähvorrichtung Leitbleche zur Lenkung des Schnittguts auf. Diese Leitbleche können beispielsweise Teil der Gerätehaube sein. Die Gerätehaube kann dabei vorzugsweise so geformt sein, dass sie neben einer Schutzfunktion gleichzeitig die Funktion von Leitblechen übernimmt und das Schnittgut links und rechts am Mäher vorbei leitet.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Mähvorrichtung angetriebene Mittel zur Lenkung des Schnittguts aufweisen. Hierbei können die angetriebenen Mittel zur Lenkung des Schnittguts beispielsweise mit umlaufenden Ketten oder Bändern angetriebene Mitnehmermittel (z.B. Zinken, Haken oder ähnliches) sein. Diese Mitnehmermittel, die mit umlaufenden Ketten oder Bändern angetrieben sind, sind dabei zweckmäßigerweise den zwei balkenförmigen Schneideinrichtungen räumlich zugeordnet, sodass sie zuverlässig ein Verstopfen der Schneideinrichtungen verhindern.
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In besonders bevorzugten Ausführungsformen ist die Mähvorrichtung mit einer Sensorik ausgestattet. Die Sensorik kann dabei beispielsweise optische Sensoren und/oder Abstandssensoren und/oder magnetische Sensoren und/oder induktive Sensoren und/oder Neigungs- und Kippsensoren und/oder Feuchtigkeitssensoren und/oder Infrarotsensoren u.v.a.m. umfassen. Mit einer Sensorik können vielfältige Funktionen der Schneideinrichtungen realisiert werden, insbesondere Sicherheitsfunktionen und Funktionen zur Automatisierung des Mähvorgangs.
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In bevorzugten Ausführungsformen ist eine Steuerungseinheit vorgesehen, die zweckmäßigerweise in der Mähvorrichtung montiert ist. Diese Steuerungseinheit kann mittels Computer und/oder Prozessoren und entsprechender, integrierter Steuerungssoftware alle Sensoren und Aktoren und somit die Funktionen des Mähers steuern. Eine zentrale Kommunikationseinheit kann das Gerät für Fernwartungs- oder Kommunikationszwecke bei Bedarf mit dem Internet verbinden (loT-Technik).
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Zum automatisierten Mähen kann die integrierte Steuerungssoftware die Ansteuerung der Motoren übernehmen. Verschiedene Sensoren können dabei Abstände und/oder Hindernisse melden. Beispielsweise über eine WLAN-Kommunikation kann der Deltamäher über ein geeignetes Gerät (z.B. Smartphone oder Tablet) ferngesteuert werden.
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Manuell abgefahrene Wege und Einstellungen können über Tracking-Funktionen aufgezeichnet und später wiederholt automatisch abgefahren werden. So ist auch ein Roboterbetrieb möglich. Die integrierte Steuerungssoftware kann über Mustererkennungsalgorithmen (KI-Technik) verfügen und kann gegebenenfalls eigenständig Anpassungsentscheidungen vornehmen.
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Sofern die Sensorik des Mähwerks für ein schonendes Mähen in besonders sensiblen Bereichen nicht ausreicht, kann eine Begleitperson über die Fernsteuerung ad hoc eingreifen oder temporär die Steuerung manuell übernehmen.
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Möglich ist auch, dass z.B. bei großen Flächen eine Begleitdrohne mit zusätzlicher Sensorik und optischer Überwachung eingesetzt wird, deren Steuerung ebenfalls die integrierte Steuerungssoftware übernimmt. Über WLAN-Kommunikation auf ein geeignetes Gerät, z.B. Smartphone oder Tablet, kann der Mähvorgang beispielsweise über einen Monitor verfolgt und korrigiert werden.
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Das Deltamähwerk kann als intelligenter autonomer Mähkopf am Ausleger beispielsweise eines Kommunalfahrzeugs befestigt werden. Die integrierte Steuerungssoftware kann mit der Steuerung des Auslegers in Echtzeit kommunizieren, um Hindernissen (z.B. Leitplanken) und Unebenheiten (z.B. Bordsteinkanten) rechtzeitig auszuweichen.
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In besonders vorteilhaften Ausführungsformen ist die Mähvorrichtung mit einer sensorgestützten Mähstopp-Funktion ausgestattet, die den Mähvorgang sofort stoppt, wenn Mindestabstände zu Hindernissen unterschritten werden. Diese Mähstoppfunktion dient in erster Linie einem Schutz von Tieren, die möglicherweise in dem Pflanzenbestand verborgen sind. Zum anderen kann die Mähstopp-Funktion auch einem Schutz des Mähwerks, der Messertechnik und der Menschen dienen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung. Hierbei können die einzelnen Merkmale jeweils für sich oder in Kombination miteinander verwirklicht sein.
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Die Figur zeigt in schematischer Weise die Anordnung der zwei balkenförmigen Schneideinrichtungen der erfindungsgemäßen Mähvorrichtung in zwei Positionen.
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Ausführungsbeispiel
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In der Figur ist der prinzipielle Aufbau einer erfindungsgemäßen Mähvorrichtung 10 in zwei Positionen (Teilfiguren A und B) gezeigt. Die Pfeile deuten die Mährichtung an. Die Mähvorrichtung 10 umfasst zwei balkenförmigen Schneideinrichtungen 11, die in Bezug auf ihre Anordnung innerhalb der Mähvorrichtung zwei Schenkel oder Seiten eines Dreiecks bilden. Der Winkel α zwischen den beiden Schneideinrichtungen 11 ist verstellbar, sodass die Schnittbreite der Mähvorrichtung 10 in der Mährichtung flexibel anpassbar ist. So zeigt Teilfigur A einen kleineren Winkel α zwischen den zwei Schneideinrichtungen 11 und Teilfigur B einen größeren Winkel α zwischen den zwei Schneideinrichtungen 11. Die Schnittbreite in Teilfigur A ist damit kleiner als in Teilfigur B.
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Zur Veränderung des Winkels α zwischen den Schneideinrichtungen 11 ist eine Verstelleinrichtung 12 vorgesehen, die beispielsweise als elektrischer Verstellmechanismus ausgebildet sein kann, sodass über entsprechende Aufhängungen 13 der Schneideinrichtungen 11 die Position der Schneideinrichtungen 11 zueinander flexibel eingestellt werden kann.
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Die erfindungsgemäße Mähvorrichtung 10 ist dabei allgemein dadurch gekennzeichnet, dass die Grundform in etwa dreieckig ist (Deltaform). Die beiden Schenkel des Dreiecks werden von den balkenförmigen Schneideinrichtungen 11 gebildet und sind mit Schneidwerkzeugen bestückt.
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Bei diesem Delta-Balkenmäher, der vorzugsweise elektrisch angetrieben ist, kann die Basis des Dreiecks verbreitert oder verkürzt werden, um die effektive Schnittbreite zu vergrößern oder zu verkleinern.
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Es können beispielsweise drei Räder im Bereich der balkenförmigen Schneideinrichtungen 11 sowie verschiedene Sensoren und Aktoren vorgesehen sein. Über ein softwaregestütztes Steuerungsverfahren mittels der Sensoren und Aktoren können beispielsweise die drei Räder der Schneideinrichtungen 11 voneinander unabhängig während des Mähens in der Höhe stufenlos zur Schnittwinkeloptimierung ausgerichtet werden. Weiterhin kann die gesamte Mähvorrichtung 10 beispielsweise durch entsprechende Ansteuerung der Räder in jede Fahrtrichtung bewegt werden.
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Die erfindungsgemäße Mähvorrichtung 10 kann in unterschiedlichen Formen betrieben werden, beispielsweise als Handgerät zum Schieben mit Motorbetrieb der Messer oder als elektrisch angetriebenes Gerät zum Vortrieb oder als Selbstfahrgerät oder als Anbaugerät.
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Für eine manuelle Führung der Mähvorrichtung 10 kann beispielsweise ein Führungsbügel vorgesehen sein. Ein Führungsbügel kann auch bei einer elektrischen Steuerung und/oder einem elektrischen Antrieb (Radantrieb) der Mähvorrichtung 10 vorteilhaft sein.
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In besonders bevorzugter Weise ist die Mähvorrichtung 10 für einen softwaregestützten Betrieb eingerichtet.
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Weiterhin ist es möglich, dass der Delta-Balkenmäher bzw. die Mähvorrichtung 10 über eine digitale Funkverbindung ferngesteuert wird (loT-Technik), wobei gegebenenfalls auf einen Führungsbügel verzichtet werden kann.
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Die Mähvorrichtung 10 kann in bevorzugten Ausgestaltungen als Mähkopf zur Befestigung an einem Ausleger- oder Böschungsmäher ausgebildet sein.
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Wenn die Mähvorrichtung 10 bzw. der Delta-Balkenmäher als Mähkopf für einen Ausleger- und Böschungsmäher ausgebildet ist, kann die Mähvorrichtung 10 beispielsweise vom Fahrzeug aus gesteuert werden. Bei einer Ausgestaltung als Mähkopf an einem Ausleger- und Böschungsmäher kann auch die Energieversorgung und die Steuerung in Echtzeit vom Fahrzeug aus über eine geeignete Schnittstelle erfolgen.
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Zusätzlich oder alternativ kann die Mähvorrichtung 10 in besonders bevorzugten Ausgestaltungen eine Kamerafunktion und/oder eine Navigationsfunktion, z.B. auf GPS-Basis, umfassen, die ebenfalls für Sicherheitsfunktionen und/oder Funktionen zur Automatisierung des Mähvorgangs oder für andere Zwecke genutzt werden können.
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Weiterhin kann die Mähvorrichtung 10 für einen autonomen oder teilautonomen Betrieb eingerichtet sein.
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Bei einer Verwendung der erfindungsgemäßen Mähvorrichtung 10 kann eine sehr geringe Verletzungs- und Verlustrate von Insekten und Kleintieren, sowie eine sehr biodiversitätsfördernde Mahd erreicht werden, so dass von mindestens der gleichen oder höheren Förder-Einstufung gegenüber herkömmlichen Balkenmähern bei den Agrar- und Umweltförderprogrammen auszugehen ist. Es ist inzwischen anerkannt, dass regelmäßige, aber nur 1-2 malige Mahd pro Jahr die natürliche Pflanzenvielfalt fördert und somit essenziell zu mehr Artenreichtum beiträgt. Deshalb ist es sehr vorteilhaft, wenn eine entsprechend schonende Mähvorrichtung insbesondere zum Schneiden von langhalmigen oder langstieligen Pflanzen bzw. von Hochgras verfügbar ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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