DE1582376B2 - Maehmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mähmaschine mit einem Mähbalken mit zwei Reihen zweiseitig wirksamer Messer, wobei die Messerplatten der oberen Reihe, die sich nach vorn zu gleichmäßig verjüngen, um zur Arbeitsfläche im wesentlichen senkrechte Achsen um Gelenkpunkte schwenkbar und etwa um ihre im wesentlichen in der Vorwärtsbewegungsrichtung der Mähmaschine verlaufenden Antriebsarme, die an ihrem hinteren Ende Antriebspunkte aufweisen, kippbar angeordnet sind und wobei die Reihen der Untermesser unbeweglich mit dem Mähbalken verbunden sind.

An solche Mähmaschinen werden vor allem, wenn es sich um Rasenmähmaschinen handelt, hohe Anforderungen in bezug auf den Wirkungsgrad, die Zuverlässigkeit und eine stets gleich hohe Schnittqualität gestellt.

Es ist bekannt, die beweglichen Messerplatten der oberen Reihe um senkrecht zur Schnittebene verlaufende Schwenkachsen zu schwenken (US-PS Π 52 322).

ίο Dabei liegen die beweglichen Messerplatten flächig reibend auf den unbeweglichen Untermessern auf. Es ist weiterhin bekannt, den Messerplatten ein vorderes Hochkippen zu ermöglichen, um so der Gefahr einer Beschädigung entgegenzuwirken. Die Messerplatten, bei denen die Schwenkachsen auch in diesem Fall und in normaler Weise senkrecht zur Schnittebene verlaufen, sind dazu zusätzlich auf einer federnd nachgiebigen Lagerung um eine parallel zur Schnittebene verlaufende Achse schwenkbar (DT-PS 7 41 660). Bei den beiden bekannten Ausführungen verjüngen sich die beweglichen Messerplatten zum vorderen Ende hin.

Die bekannten Mähmaschinen zeigen durchweg einen verhältnismäßig hohen Energieverbrauch, verbunden mit einem nicht unerheblichen Verschleiß der Messer bei mittelmäßiger Schnittqualität.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Mähmaschine zu schaffen, die ein hohe Anforderungen erfüllendes Mähfeld aufweist und bei der zugleich der Energieverbrauch minimal ist.

Die gestellte Aufgabe ist bei einer Mähmaschine der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß gemäß der Erfindung die Kippachsen in einem Abstand oberhalb der Schnittebene der Messerplatten verlaufen.

Bei einer in dieser Weise ausgebildeten Mähmaschine erzeugen die Reibkraft in der Schnittebene beim Kontakt mit dem Gegenmesser und die Widerstandskraft der Halme an der Schneidkante ein Drehmoment um die Kippachse. Dieses Kippmoment erzeugt eine Kraft, durch welche die auflaufenden Schneidkanten der Messer, d. h. die Schneidkanten der in einem bestimmten Augenblick miteinander zusammenwirkenden Messerpaare, gegeneinandergedrückt werden. Gleichzeitig werden die ablaufenden, d. h. die in diesem Augenblick nicht schneidenden Schneidkanten entlastet oder sogar vollständig außer Berührung gebracht, wodurch Reibungsverluste an dieser Stelle entfallen. Die Kippbewegung erfolgt stets in dem erwünschten Sinn.

Ein hinreichend festes Andrücken der auflaufenden Schneidkanten der Messer ist wesentlich für eine gute Schneidwirkung. Die Andruckkraft nimmt deshalb mit einem zunehmenden Mähwiderstand zu, der dadurch entsteht, daß entweder schwerere Halme oder pro Längeneinheit der Schneidkanten mehr Halme geschnitten werden müssen. Die Andruckkraft der auflaufenden Schneidkante ist somit abhängig von dem Mähwiderstand, da die Widerstandskraft ein Kippmoment auf die Messerplatten ausübt. Das System ist somit selbstregelnd.

Es ist ferner nicht mehr notwendig, die Messer mit großer Vorspannung gegeneinander zu drücken. Man kann die Messerreihen sogar ohne oder jedenfalls mit einer sehr geringen Andruckkraft anbringen, wodurch sich die Reibungsverluste, insbesondere auch die Leerlaufverluste, erheblich verringern lassen.

Es ist darüber hinaus günstig, daß der im Augenblick der Umkehr der Bewegungsrichtung und des Umkippens der Messer eintretende Funktionswechsel von den auflaufenden auf die ablaufenden Schneidkanten beson-

ders schnell vor sich geht infolge des Massenträgheitsmoments der Messerplatten in bezug auf den außerhalb dieser Platten liegenden Lenkpunkt. Dies bedeutet, daß sofort nach der Umkehr der Bewegungsrichtung ein einwandfreies Schneiden gewährleistet ist.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, die zwei Ausführungsbeispiele zeigt, wobei noch eine Anzahl vorteilhaft durchführbarer Maßnahmen hervorgehoben wird. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf den Mähbalken einer Mähmaschine nach der Erfindung, von dem ein Teil im waagerechten Schnitt längs der Linie 1-1 der Fig.2 dargestellt ist,

F i g. 2 eine Rückansicht und teilweise einen vertikalen Schnitt längs der Linie H-Il in Fig. 1,

Fig.3 einen Querschnitt längs der Linie III-III in Fig. 1,

Fig.4 einen Querschnitt längs der Linie IV-IV in Fig. 1,

F i g. 5 eine Draufsicht in vergrößertem Maßstab eines bewegbaren Messers mit Umrissen für damit zusammenwirkende, feststehende Untermesser,

Fig.6 eine Seitenansicht in Zusammenhang mit Fig. 5,

F i g. 7 eine perspektivische Darstellung eines bewegbaren Messers in einem Koordinatensystem.

Die Fig. 1 bis 4 zeigen einen Mähbalken 1, der aus einer Bodenplatte 2 besteht, die gemeinsam mit einer darauf angebrachten Kappe 3 ein schachteiförmiges, geschlossenes Gehäuse bilden. In der Vorwärtsrichtung ragen auf der Unterseite des Mähbalkens 1 in gleichen Abständen voneinander angeordnete Untermesser z. B. 4, 5 und 6 hervor. Mit ihren schräg abwärts abgebogenen Rändern (beim Untermesser 4 durch 7 bezeichnet), die an ihren hinteren Enden parallel zueinander verlaufen, sind die Untermesser so weit in Schlitze in der Unterseite der Bodenplatte 2 eingeschoben, bis ein Nocken 8 in eine Höhlung 9 einschnappt und die Untermesser festklemmt (F i g. 4). Die Untermesser werden weiterhin durch aus der Bodenplatte 2 herausragende Nocken, z. B. in den F i g. 1 und 3 durch die Nocken 10,11 und 12 seitlich abgestützt.

Die Reihe der feststehenden Untermesser wirkt mit einer höher liegenden Reihe von Messerplatten zusammen, von denen eine in den F i g. 1 und 3 mit 13 bezeichnet ist. Die Messerplatten der oberen Reihe sind mit je einem Gelenkpunkt 14 in der Mitte zwischen einem Paar von Untermessern wie 4 und 5 angeordnet, so daß sie bei der Schwenkbewegung um den Gelenkpunkt 14 abwechselnd mit den Schneidkanten der zwei benachbarten Untermesser zusammenwirken. Der Schnitt in F i g. 3 zeigt, daß jede Messerplatte 13 aus einer flachen Schneidplatte besteht, an der ein stabförmiger Antriebsarm 15 festgeschweißt ist. Der Arm 15 führt über einen Knick 16 und eine an dem Stab vorgesehene Kugelfläche im Gelenkpunkt 14 zu einem Angriffspunkt 20 am Stabende 17, das im Inneren des Gehäuses 2, 3 des Mähbalkens 1 liegt. Der als Kugelgelenk ausgebildete Gelenkpunkt 14 ist in einem Lagerblock 19 untergebracht, der in der Wand des Gehäuses 2, 3 verschlossen angebracht ist. Über den Angriffspunkt 20 im Endstück 17 des Antriebsarmes 15 erfolgt der Antrieb für die Schwenkbewegung des Messers 13. Der kugelige Angriffspunkt 20 wird zu diesem Zweck einer Hin- und Herbewegung in einer weiter unten zu beschreibenden Weise unterworfen. ;

Im vorderen Ende der Messerplatte 13 ist eine Öffnung 21 vorgesehen, durch die das Messer 13 herausgezogen werden kann. Die Lagerblöcke 19 und 22 des Antriebsarmes 15 sind, um das Herausziehen zu ermöglichen, aus einem elastischen Kunststoff hergestellt.

Da die Schnittebene 18 außerhalb der durch den Antriebspunkt 20 und den Gelenkpunkt 14 verlaufenden Mittellinie 23 des Stabendes 17 verläuft, hat die Messerplatte 13 die Neigung, um die Kippachse 23 zu kippen, sobald bei der Schneidwirkung die geringste Widerstandskraft auf die Schneidkante ausgeübt wird. Solche Kräfte entstehen bei der Reibung zwischen der Messerplatte 13 und dem Untermesser 4, wenn bei der Hin- und Herbewegung die Schneidkante der Messerplatte 13 in F i g. 1 nach links längs der entsprechenden Schneidkante 7 des Untermessers 4 hochläuft, aber insbesondere infolge des Widerstandes der abzuschneidenden Halme, sobald diese mit der Schneidkante des Obermessers 13 in Berührung gelangen. Beide Kräfte greifen in der Schnittebene 18 der Messerplatte 13, und zwar senkrecht zur Zeichnungsebene in F i g. 3 an. Das um die Kippachse 23 entstehende Kippmoment der Messerplatte 13 bewirkt, daß die »auflaufende« Schneidkante, d. h. die Schneidkante 24 der Messerplatte 13 in Fig. 1, bei der Bewegung der Messerplatte in Richtung des Pfeiles P gegen die Schneidkante 7 des Untermessers 4 mit einer Kraft gedrückt wird, die mit größer werdendem Mähwiderstand zunimmt. Die »ablaufende« Schneidkante der Messerplatte 13, d. h. in diesem Fall die Schneidkante 25, wird durch das in der Richtung der Kippbewegung wirkende Moment von der Schneidkante 26 des Messers 5 abgehoben. Das von dem Mähwiderstand abhängige Festdrücken der Messerplatten hat zur Folge, daß die Halme besonders effektiv abgeschnitten werden, wobei an den ablaufenden Schneidkanten der Messerplatten keine Energieverluste auftreten, so daß die Mähmaschine mit einer sehr geringen Speiseleitung angetrieben werden kann.

An ihrem in F i g. 1 aus dem Mähbalken herausragenden Teil schließen die aufrecht stehenden Seitenränder 7 der Messerplatte 13 einen tieferliegenden Mittenteil 12a ein. Diese »schüsselartige« Form der Untermesser hat auch bei passender Wahl des relativen Verlaufs der Schneidränder der Untermesser und der Messerplatten zur Folge, daß eine gewisse Abnutzung möglich ist. Der Rückwand 27 der Messerplatten 13 ist in bezug auf den Abstand zwischen den Untermessern 4 und 5 so breit gewählt, daß in den äußersten linken und rechten Kippstellungen jeweils ein Eckpunkt des Hinterrandes noch gerade an der Schneidkante 7 des benachbarten Untermessers abgestützt wird, wenn die Messerplatte 13 sich bewegt, so daß diese Messerplatte nicht verhakt, sondern nach dem Kippen sofort wieder zu schneiden beginnen kann. Bei der Bewegung, z. B. in Richtung des Pfeiles P ist in bezug auf die in F i g. 1 dargestellte Mittellage ersichtlich, daß der Schneidrand 24 des Messers 13 von dem Eckpunkt 28 bis zu der Nähe des Arbeitspunktes 29, wo er an dem Schneidrand 7 anliegt, nach innen über den Schneidrand 7 des Messers 4 hervorragt. Der Rückrand 27 der Messerplatte 13, die ihre Schneidwirkung in einem bestimmten Augenblick erfüllt hat, tritt bei der Kippbewegung in den schüsselartigen Raum 12a des Untermessers 4 ein, während ein weiter nach vorn liegender Punkt 29 der Messerplatte 13 mit der Schneidkante 7 des Untermessers 4 den Schnitt vollführt.

Die Gelenkpunkte 14 für die Messerplatten sind in der Wand des Gehäuses 2, 3 untergebracht, während sich die. Antriebspunkte in dem Gehäuse 2, 3 befinden. Damit sind für sie eine gute Schmierung und ein guter. Schutz sichergestellt. Die Lagerblöcke 22 sind in einem hohlen Antriebsbalken 31 untergebracht, der aus zwei Rinnenprofilen 32 und 33 zusammengesetzt ist, die mittels Bolzen, z. B. 34 und 35 aneinander verbunden sind. Fig.2 zeigt noch einen kleinen Teil der Vorderwand 36 der Kappe 3 (s. auch F i g. 1), woraus ersichtlich ist, daß die Lagerblöcke 19 an der Bodenplatte 2 in Nuten des Randes der Kappe untergebracht sind.

Der Antriebsbalken 31 liegt verschiebbar auf Platten

37 und wird nahe seinen Enden von einem Schakenpaar

38 und 39 (F i g. 1,2 und 4) schwenkbar abgestützt. Diese Schaken sind um Gelenke schwenkbar, die für die Schake 38 mit 40 und 41 bezeichnet sind.

Der Antriebsbalken 31 endet bei 44 (F i g. 1) nahe der Mähbalkenmitte. Die rechte Hälfte des Gehäuses 2, 3 des Mähbalkens enthält einen nicht dargestellten Antriebsbalken gleicher Bauart, der spiegelbildlich zum Antriebsbalken 31 angeordnet ist.

Mit dem Antriebsbalken 31 ist ein Mitnehmerorgan 45 verbunden (gestrichelte Linien in F i g. 1), das bei 46 schwenkbar an einem Exzenterarm 47 befestigt ist, der mit einer Exzenterscheibe (nicht dargestellt) auf der in einem Teil 49 gelagerten Antriebsachse 48 zusammenwirkt. Mittels einer zweiten auf der Achse 48 angebrachten Exzenterscheibe, die mit einer Winkelverschiebung von 180° in bezug auf die erstgenannte Exzenterscheibe auf der Achse 48 befestigt ist, wird die rechte Reihe von Messerplatten angetrieben. Infolgedessen arbeiten die Messerplatten beiderseits der Mähbalkenmitte mit einer Phasenverschiebung von einer halben Periode. Der Antrieb ist damit gut ausgeglichen.

Bei dem in F i g. 1 bis 4 beschriebenen Aufbau verläuft die Kippachse 23 (F i g. 3) parallel zur Schnittebene 18. Von dieser Bauweise weicht die nach den F i g. 5 bis 7 ab. F i g. 5 zeigt eine um den Gelenkpunkt 14 schwenkbare Messerplatte 50 und flache Untermesser 51 und 52. Die Messerplatte 50 schließt dabei einen Winkel β mit der Ebene der Untermesser 51 und 52 ein, in deren obere Flächen die Schnittebene 60 liegt, in der die Halme abgeschnitten werden. Ähnlich wie bei der in den F i g. 1 bis 4 beschriebenen Ausführungsform kann die Kippbewegung der Messerplatte 50 nicht beeinträchtigt werden, da der jeweilige Eckpunkt 53 die Fläche des Untermessers 51 bzw. 52 nicht verläßt.

Fig.7 zeigt schematisch eine solche Anordnung in bezug auf die Koordinatachsen X, Y, Z, wobei die Messerplatte 50, die an einer in Richtung der Kippachse 54 verlaufenden Stange gehalten und mittels dieser angetrieben wird, eine Mittelstellung einnimmt; die Projektion der Mittellinie 59 der Messerplatte 50 fällt dabei mit der X-Achse zusammen. Der Gelenkpunkt 14 liegt auf der y-Achse, und die XZ-Ebene bildet die Schnittebene 60. Die Kippachse 54, die durch den Gelenkpunkt 14 und den Antriebspunkt 20 verläuft, schließt einen Winkel β mit der Schnittebene 60 (XZ-Ebene) ein. Die Schraffierung gibt die Projektionslinien der Schneidkanten der Messerplatte 50 auf die Schnittebene 60 (XZ-Ebene) an; die Lotlinie 75, gelotet von dem Berührungspunkt 62 zwischen der Messerplatte 50 und dem Untermesser auf die Kippachse 54, schließt einen Winkel α mit der Fläche der Messerplatte 50 ein.
Am Ende jeder Schwenkbewegung (z. B. nach einer Schwenkbewegung in Richtung des Pfeiles P nach links) ragt der wirksam gewesene Schneidrand (in diesem Fall der Schneidrand 55; s. auch F i g. 5) größtenteils über die Schnittebene 60 (XZ) heraus; am Anfang der Gegenbewegung liegt der andere Schneidrand 58 zum größten Teil unterhalb der Arbeitsfläche.

Um diese Bewegung bei gleichbleibender Höhe des Gelenkpunktes 20 oberhalb der XZ-Ebene zu ermöglichen, haben die Schneidränder 56 und 57 der Untermesser einen beispielsweise aus F i g. 5 erkennbaren Verlauf gegenüber einem gegebenen Verlauf der Schneidränder 55 und 58 der schwenkbaren Messerplatte 50. Bei gleichbleibender Höhe des Antriebspunktes 20 paßt die Messerplatte 50 (b in Fi g. 7) in der Mittelstellung der Bewegung gerade zwischen die Messer 56 und 57.

Die Verlängerungen der geraden und konisch aufeinander zu verlaufenden Schneidränder 55 und 58 treffen sich in einem bestimmten Punkt vor der Vorderkante der Messerplatte 50, der sich folgendermaßen bestimmten läßt: Die Schneidränder 55 und 58 werden lotrecht auf die Schnittebene 60 in der XZ-Ebene projiziert. Gleichzeitig ist die Kippachse 54 lotrecht in die XZ-Ebene projiziert (Linie 59 in der XZ-Ebene). Diese Lotprojektionen der Schneidränder 55 und 58 sowie der Kippachse 54 in die XZ-Ebene schneiden sich in einem Punkt 61 vor der Vorderkante des Messers. Dabei verringert sich in Richtung auf den vorderen Messerplattenrand der Abstand c zwischen der Schneidrandprojektion 55' und der Kippachsenprojektion 59 proportional zur Verringerung des Abstandes d zwischen der Kippachse 54 und der Kippachsenprojektion 59. Die Breite b ist die Messerplattenbreite gemessen vom Punkt 62.

Vorausgesetzt, daß die Messerplatte nach links schwenkt, so wird die Kraft Ks (Druck der zu schneidenden Halme an der betreffenden Stelle mit Reibungswiderstand) das Moment DKs und die Reaktionskraft des Druckes auf die Schneidkante des Untermessers das Moment cKn erzeugen. Nimmt bei der Verschiebung des Schnittpunktes 62 der Momentarm c ab, dann nimmt auch der Momentarm d proportional ab, so daß der Druck der Schneidränder der Messerplatte gegen das Untermesser bei einem konstanten Ks konstant bleibt. Anders ausgedrückt sind die Reibungsverluste bei Nullast konstant über die ganze Strecke, längs der die Schneidränder der sich bewegenden Messerplatte und des Untermessers einander in Berührung kommen. Der Wert der Nullastreibung kann nunmehr sehr niedrig gewählt werden.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Mähmaschine mit einem Mähbalken mit zwei Reihen zweiseitig wirksamer Messer, wobei die Messerplatten der oberen Reihe, die sich nach vorn zu gleichmäßig verjüngen, um zur Arbeitsfläche im wesentlichen senkrechte Achsen um Gelenkpunkte schwenkbar und etwa um ihre im wesentlichen in der Vorwärtsbewegungsrichtung der Mähmaschine verlaufenden Antriebsarme, die an ihrem hinteren Ende Antriebspunkte aufweisen, kippbar angeordnet sind und wobei die Reihen der Untermesser unbeweglich mit dem Mähbalken verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippachsen (23) in einem Abstand oberhalb der Schnittebene (18, 60) der Messerplatten (13,50) verlaufen.

2. Mähmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkpunkte (14) und die Antriebspunkte (20) der Antriebsarme (17) der bewegbaren Messerplatten (13, 50) beide oberhalb der Schnittebene (18,60) liegen.

3. Mähmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß von den Gelenk- (14) und Antriebspunkten (20) der Antriebsarme (17) der bewegbaren Messerplatten (13, 50) wenigstens die Gelenkpunkte (14) die Form von Kugelgelenken haben.

4. Mähmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gelenkpunkte (20) der Antriebsarme (17) der bewegbaren Messerplatten (13, 50) in der Vorderwand (36) einer auf dem Mähbalken (1) angebrachten Kappe (3) untergebracht sind, die mit dem Mähbalken ein Gehäuse (3) bildet, das alle Gelenkpunkte (20) des Antriebsmechanismus umfaßt.

5. Mähmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbaren Messerplatten (13,50) eine Öffnung (21) am vorderen Ende aufweisen.

6. Mähmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehenden Untermesser (4, 5, 6) aufrecht stehende Ränder (7) aufweisen.

7. Mähmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kippachsen (23) einen Winkel β mit der Schnittebene (18,60) einschließen.

8. Mähmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verjüngung der in die Schnittebene (60) projizierten Schneidkanten (55, 58) der Annäherung der um den Winkel β geneigten Kippachsen (54) an die Schnittebene (60) proportional ist.