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Stand der
Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Ballenschneider, der insbesondere zum
Herausschneiden von Pflanzen, wie z.B. Bäume oder Sträucher aus dem
Erdboden dient, nach der Gattung des Anspruchs 1.
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Ballenschneider
gehören
schon seit längerem
zum Stand der Technik. Bevorzugt werden sie zur Arbeitserleichterung
in Baumschulen eingesetzt.
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In
der Offenlegungsschrift
DE
43 01 513 A1 wird ein Einzelballen-Aushebe- und Rodegerät beschrieben, das entweder
als Anhänger
ausgebildet ist, an der Ackerschiene anhängbar ist oder an einen Auslegerarm
eines Anbaubaggerladers angebaut werden kann. Das Gerät weist
ein Unterschneidemesser auf, das zum Herausschneiden des Ballens mittels
einer zentralen Doppelgelenkdrehverbindung positionierbar ist. Neben
der Doppelgelenkdrehverbindung sind hierfür aber drei Hubzylinder erforderlich,
so dass das Gerät
in seiner Konstruktion sehr aufwendig und störanfällig ist.
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Bei
anderen zum Stand der Technik gehörenden Maschinen wird das Unterschneidemesser über ein
Zahnradgetriebe durch einen rotatorischen Antrieb (Hydraulikmotor)
angetrieben. Zusätzlich wird
die Drehbewegung des Unterschneidemessers durch einen Unwuchtexzenter überlagert,
der ebenfalls über
einen rotatorischen Antrieb (Hydraulikmotor) angetrieben wird und,
der eine Schwingbewegung zum Lockern des Erdreichs erzeugt. Bei
dieser bekannten Konstruktion treten dadurch Probleme auf, dass
die Schwingbewegung durch das Getriebe zum Unterschneidemesser hindurchgeleitet
wird. Dadurch führen
die Schwingungen zu extremen Belastungen an den Zahnrädern des
Getriebes und an dem Unwuchtexzenter. Kleinste Schäden im Innern der
Getriebe führen
zu erheblichen Folgeschäden, wodurch
eine Reparatur oft wirtschaftlich nicht sinnvoll ist. Es besteht
weiterhin die Gefahr, dass bei Fehlbedienung dieser bekannten Konstruktion
sehr hohe äußere Kräfte auf
den Ballenschneider einwirken, wodurch die empfindlichen Getriebe überlastet und
ebenfalls beschädigt
werden können.
Diese äußeren Kräfte entstehen
beispielsweise durch die Bewegungen des Fahrzeugs, an das der Ballenschneider
angebaut ist, z.B. beim Positionieren oder bei unsachgemäßem Einsatz
(Wegräumen
von Hindernissen). Solche Fehlbedienungen sind bei eng bepflanzten
Bereichen meist unvermeidbar. Neben den mechanischen Schäden treten
auch Leckagen am Zahnradgetriebe oder am Unwuchtexzenter, die beide
mit Öl
gefüllt
sind, häufig
auf, da die Dichtungen sowohl durch die Schwingungen als auch durch äußere Einflüsse (Schmutz,
Feuchtigkeit) hohem Verschleiß ausgesetzt
sind. Das austretende Öl
belastet dann die Umwelt. Zusätzlich
besteht der Nachteil, dass der Unwuchtexzenter beim Schneiden mitdreht und
dabei teilweise durch den Erdboden bewegt werden muss, wodurch weitere
Belastungen auf alle Bauteile entstehen.
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Die Erfindung
und ihre Vorteile
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Der
erfindungsgemäße Ballenschneider,
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1, hat demgegenüber den
Vorteil, dass er aus verhältnismäßig wenigen,
verschleißarmen
und bei Reparaturen einzeln austauschbaren Teilen besteht und sein Gesamtaufbau
robust, kompakt und kostengünstig herstellbar
ist. Der erfindungsgemäße Ballenschneider
soll prinzipbedingt so robust sein, dass er Belastungen, die wesentlich
größer sind
als die durch den Schneidvorgang entstehende Kräfte, ohne Schäden aufnehmen
und ertragen kann (z.B. beim Ausgraben und Wegräumen von Steinen oder bei Fehlbedienungen).
Darüber
hinaus soll kein empfindliches Zahnradgetriebe mit Ölfüllung verwendet
werden. Dies wird dadurch erreicht, dass der Antrieb des Unterschneidemessers
durch mindestens einen hydraulischen Antrieb (Hydraulikzylinder,
rotatorischer Antrieb, Schwenkzylinder, Schwenkmotor) erfolgt.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem
Antrieb und dem Unterschneidemesser ein Gelenkgetriebe angeordnet.
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In
einer zusätzlichen
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird das Gelenkgetriebe
aus mindestens zwei Hebeln gebildet.
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In
einer zusätzlichen
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung dient der hydraulische
Antrieb oder mindestens einer der hydraulischen Antrieb zusätzlich zur
Erzeugung von Schwingungen. Dadurch ist ein kombinierter Antrieb
für das
Drehen und das Schwingen des Unterschneidemessers möglich.
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In
einer diesbezüglichen
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Schwingungen durch
Druckschwankungen im hydraulischen Antrieb verursacht.
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In
einer diesbezüglichen
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Druckschwankungen
im hydraulischen Antrieb durch zwei voneinander unabhängige hydraulische
Drücke
bzw. Volumenströme
erzeugt. Bei der Verwendung eines Hydraulikzylinders werden die
Druckschwankungen ebenfalls durch zwei voneinander unabhängige hydraulische
Drücke
bzw. Volumenströme
erzeugt, von denen der eine kolbenseitig und der andere stangenseitig
in den Hydraulikzylinder eingespeist wird. Bevorzugt ist hierzu
der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder
nach Anspruch 7 einsetzbar. Dieser Hydraulikzylinder wird bevorzugt
durch eine speziell dafür ausgerichtete
Steuerung (z.B. mechanisch, hydraulisch, pneumatisch, elektrisch),
bestehend z.B. aus mindestens einem Elektrohydraulikventil und mindestens
einem elektronischen Impulsgeber, angesteuert.
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Der
erfindungsgemäße Hydraulikzylinder, mit
den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 7, zeichnet sich vorteilhaft
durch seine schwingende Bewegung aus. Diese wird durch zwei voneinander unabhängige hydraulische
Drücke
bzw. Volumenströme,
von denen der eine kolbenseitig und der andere stangenseitig in
den Hydraulikzylinder eingespeist wird, erzeugt. Hierbei dient der
kolbenseitige Druck bzw. Volumenstrom zum Vorschub des Kolbens.
Der stangenseitige Druck wird über
ein Ventil zwischen Kolben und Tank umgeschaltet, wodurch durch
einen kolbenseitig angeordneten Speicher (Hydraulikspeicher) ein
Pulsieren entsteht.
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Die
erfindungsgemäße hydraulische
Schaltung, mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 8, zeichnet
sich dadurch aus, dass bei geschlossenem Ventil der durch die kolbenseitige
Pumpe geförderte
Volumenstrom zumindest teilweise in einem Hydraulikspeicher gespeichert.
Für die
Konstruktion werden nur wenige und einfach aufgebaute Elemente benötigt. Es
wird mindestens ein Ventil eingesetzt, das beispielsweise elektrisch,
hydraulisch, pneumatisch oder mechanisch schaltbar ist. Denkbar ist
auch, dass dieses Ventil als 2/2-Wege-Ventil ausgebildet ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Erzeugung einer pulsierende Bewegung eines hydraulischen Antriebes,
insbesondere eines Hydraulikzylinders nach Anspruch 7, mit den kennzeichnenden Merkmalen
des Anspruchs 9, hat den Vorteil, dass das Pulsieren des hydraulischen
Antriebes durch zwei voneinander unabhängige hydraulische Drücke bzw.
Volumenströme
erzeugt wird. Denkbar ist hierzu die Verwendung einer hydraulischen
Schaltung, insbesondere einer hydraulischen Schaltung nach Anspruch
B.
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Wird
der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder
bzw. das erfindungsgemäße Verfahren
zur Erzeugung einer pulsierenden Bewegung eines hydraulischen Antriebes
in bzw. bei einem Ballenschneider angewandt, so ist eine schwingende und/oder
drehende Bewegung des Unterschneidemessers erzeugbar.
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Zusätzliche
Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der
nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
des Gegenstandes der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im Folgenden näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht
eines erfindungsgemäßen Ballenschneiders,
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2 eine perspektivische Ansicht
eines erfindungsgemäßen Ballenschneiders,
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3 eine perspektivische Detailansicht
der Kinematik eines erfindungsgemäßen Ballenschneiders,
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4 eine perspektivische Detailansicht
der Kinematik eines erfindungsgemäßen Ballenschneiders und
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5 einen Schaltplan des Verfahrens
zur Erzeugung einer pulsierenden Hydraulikzylinderbewegung.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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1 und 2 zeigen eine perspektivische Ansicht
eines erfindungsgemäßen Ballenschneiders 1.
Der erfindungsgemäße Ballenschneider 1 dient
zum Herausschneiden und Ausheben von Pflanzen, wie z.B. Bäume und
Sträucher
aus dem Erdboden. Über
eine jeweils beispielhaft dargestellte Anbauvorrichtung 2,
durch die auch beispielsweise durch einen nicht dargestellten Hydraulikzylinder
ein seitliches Verschwenken denkbar ist, ist der Anbau oder die
Anhängung
an z.B. ein mobiles Trägerfahrzeug
möglich.
In seiner Neigung ist der erfindungsgemäße Ballenschneider 1 über einen
Hydraulikzylinder 3 variierbar. Die Schwenkbewegung des
Unterschneidemessers 4 wird mit einem Hydraulikzylinder 5,
der an die Aufnahme 6 angeordnet ist, bewirkt. Das Unterschneidemesser 4 ist
auf der einen Seite an eine drehbare Achse 7 angeordnet.
An der anderen Seite ist das Unterschneidemesser 4 gelagert
an einem Messerhaltearm 8 angeordnet. Bevorzugt ist dieser
Messerhaltearm 8 mit einer nicht dargestellten Schwenkvorrichtung
verbunden, so dass er von der einen auf die andere Seite des erfindungsgemäßen Ballenschneiders 1 geschwenkt
werden kann, um z.B. Baumstämmen
nicht im Wege zu sein. Denkbar ist auch, dass die Länge des
Messerhaltearms 8 bevorzugt stufenlos (z.B. hydraulisch)
verstellbar ausgestaltet ist, wodurch die Aufnahme von verschiedenen
Unterschneidemessergrößen ermöglicht wird oder
ein mindestens aus zwei Teilen bestehendes Unterschneidemesser 4 auseinanderziehbar
bzw. zusammenschiebbar auf die gewünschte Größe einstellbar wird. Der Messerhaltearm 8 ist
aber nicht zwingend erforderlich, so dass, je nach Dimension und
Einsatzbereich und den daraus auf das Unterschneidemesser 4 resultierenden
Kräften,
der erfindungsgemäße Ballenschneider 1 auch
ohne Messerhaltearm 8 denkbar ist.
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3 und 4 zeigen eine perspektivische Detailansicht
der Kinematik eines erfindungsgemäßen Ballenschneiders 1.
Der Hydraulikzylinder 5 ist auf der einen Seite an die
Aufnahme 6 und auf der anderen Seite an einen Hebel 9 angeordnet.
Der Hebel 9 ist schwenkbar an der Aufnahme 6 gelagert.
Auf der der Aufnahme 6 entgegengesetzten Seite ist der Hebel 9 über ein
Lager mit dem Koppel 10 verbunden. Koppel 10 weist
zudem eine gelagerte Verbindung zu einem Hebel 11, der
fest mit der Achse 7 verbunden ist, auf.
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Der
Antrieb des Unterschneidemessers 4 erfolgt somit über ein
Gelenkgetriebe, das mindestens aus den zwei Hebeln (9, 11)
besteht und dessen Kräfte über eine
Koppel 10 auf die, das Unterschneidemesser 4 schwenkende
Achse 7 überträgt. Am Hebel 9 wird
die Drehung durch einen Hydraulikzylinder 5 eingeleitet.
Durch speziell auf die Anwendung abgestimmte Längen und Abstände der
Kinematik sind auch Drehwinkel des Unterschneidemessers 4 von mehr
als 180° möglich, so
dass das Unterschneidemesser 4 auf einer Seite des zu schneidenden
Gegenstandes (vorzugsweise Pflanzen) angesetzt werden kann und auf
der anderen Seite nach dem Schneiden wieder austritt. Außer dem
Unterschneidemesser 4 tauchen weitere Bauteile des erfindungsgemäßen Ballenschneiders 1 nur
geringfügig
in das Erdreich ein. Um Schwingungen des Unterschneidemessers 4 zu
erzeugen, ist es denkbar, dass diese beispielsweise durch den Hydraulikzylinder 5 eingeleitet
werden. Die Schwingungen könnten
durch eine ebenfalls neuartige hydraulische Schaltung, die Druckschwankungen
im Hydraulikzylinder 5 hervorruft und dadurch das Unterschneidemesser 4 zum Schwingen
bringt, entstehen.
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5 zeigt einen Schaltplan
des Verfahrens zur Erzeugung einer pulsierenden Hydraulikzylinderbewegung.
Zwei voneinander unabhängigen
Volumenströme
der Pumpen 12 und 13 werden in den Hydraulikzylinder 5 eingespeist
(Pumpe 12 kolbenseitig, Pumpe 13 stangenseitig).
Ein Teil des Volumenstroms von Pumpe 12 wird hierbei in
einem Hydraulikspeicher 14 gespeichert. Durch Betätigen eines Ventils 15 wird
der stangenseitige Volumenstrom in den Tank, aus dem auch die Pumpen 12 und 13 gespeist
werden, umgeleitet, wodurch sich der Druck stangenseitig schlagartig
reduziert. Das unter Druck im Hydraulikspeicher 14 gespeicherte Öl strömt dann in
den Hydraulikzylinder 5 und die Zylinderstange wird schlagartig
entsprechend des gespeicherten Ölvolumens
ausgefahren. Durch zyklische Wiederholung des beschriebenen Vorgangs
(Ein- und Ausschalten des Ventils 15) entsteht die pulsierende
Bewegung des Hydraulikzylinders 5. Weitere Schaltelemente
wie z.B. zum Ein- und Ausschalten der Funktionen, zum Einfahren
des Hydraulikzylinders 5 und zum Absichern der Hydraulikkreise
gegen Überlast sind
nicht dargestellt. Denkbar ist, dass ein bzw. das Ventil zwischen
der Pumpe 12 und dem Hydraulikzylinder 5 angeordnet
wird und/oder dass nur eine Pumpe verwendet wird, deren Volumenstrom über ein
Ventil auf zwei unabhängige
Kreise aufgeteilt wird. Denkbar ist auch, dass die beschriebene
erfindungsgemäße hydraulische
Schaltung für
andere hydraulische Antriebe z.B. rotatorischer Antrieb, Schwenkzylinder
oder Schwenkmotor einsetzbar ist.
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Alle
in der Beschreibung, Zeichnung oder den Ansprüchen dargestellten Merkmale
können
sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich
sein.
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- 1
- Ballenschneider
- 2
- Anbauvorrichtung
- 3
- Hydraulikzylinder
- 4
- Unterschneidemesser
- 5
- Hydraulikzylinder
- 6
- Aufnahme
- 7
- Achse
- 8
- Messerhaltearm
- 9
- Hebel
- 10
- Koppel
- 11
- Hebel
- 12
- Pumpe
(kolbenseitig)
- 13
- Pumpe
(stangenseitig)
- 14
- Hydraulikspeicher
- 15
- Ventil