DE19717522C2 - Aktor für die mechanische Beikrautregulierung innerhalb der Reihen von Reihenkulturpflanzen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bodenbearbeitungsmaschine, insbesondere zur mechanischen Beikrautregulierung von Reihenkulturpflanzen, mit einer eine Sonnenscheibe antreibenden Antriebswelle, wobei an der Sonnenscheibe mindestens ein Werkzeug rotierbar gehalten ist, mit einer steuerbaren, mit dem Werkzeug wirkverbundenen Antriebseinheit, umfassend eine durch die Antriebswelle antreibbare Nebenwelle, ein zentrales, mit dem Werkzeug wirkverbundenes Sonnenrad, und eine an der Nebenwelle angreifende Kupplung.

Eine solche Bodenbearbeitungsmaschine ist beispielsweise aus der DE 196 48 111 A1 vorbekannt. Bei dieser Bodenbearbeitungsmaschine rotieren zwei an der Sonnenscheibe angebrachte, sich gegenüberliegende Hackmesser um eine im Wesentlichen vertikale Hochachse. Die an der Sonnenscheibe angebrachten Hackmesser rotieren darüber hinaus um je eine koaxial zur Hochachse ausgerichtete Drehachse. Diese Bodenbearbeitungsmaschine wird zwischen zwei Reihen von vorhandenen Kulturpflanzen hindurchgeführt, wobei die Hackmesser in die Zwischenräume zwischen zwei benachbarten Kulturpflanzen eindringen, um dort das vorhandene Beikraut mechanisch zu entfernen. Dabei ist es für die Funktionsweise der Bodenbearbeitungsmaschine wesentlich, dass die einzelnen Hackmesser genau zum richtigen Zeitpunkt ausgefahren werden, um in den zwischen zwei benachbarten Kulturpflanzen vorhandenen Zwischenraum einzudringen, und um nicht versehentlich die Kulturpflanze selber zu hacken. Diese Steuerung erfolgt über entsprechende Sensoren, die eine steuerbare Antriebseinheit steuern. Dabei werden die Hackmesser immer dann abgebremst, wenn die Bodenbearbeitungsmaschine in den Bereich einer Kulturpflanze gelangt. Nach Passieren der Kulturpflanze wird die Bremse wieder gelöst, so dass die Hackmesser sich wieder in Rotation begeben, um den Raum zwischen der gerade passierten und der nächsten Kulturpflanze zu erfassen.

Beim Beschleunigen oder Abbremsen der Hackmesser treten relativ hohe Massenträgheitsmomente auf, die zur Wahl einer groß dimensionierten Kupplungsbremse zwingen.

Davon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die auftretenden Massenträgheitsmomente so deutlich zu reduzieren, dass eine kleinere und somit kostengünstigere Kupplungsbremse eingesetzt werden kann.

Als technische Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Bodenbearbeitungsmaschine der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, dass die Nebenwelle über einen Stab mit dem zentralen Sonnenrad verbunden ist, wobei der Stab am zentralen Sonnenrad drehbar gelagert ist.

Eine nach dieser technischen Lehre ausgebildete Bodenbearbeitungsmaschine hat den Vorteil, dass durch den Stab nun eine Verbindung von der Nebenwelle zum Sonnenrad geschaffen ist, so dass das Sonnenrad nun derart verstellbar ist, dass die Werkzeuge zu gegebener Zeit aus dem Bereich der Kulturpflanze herausgehalten werden können. Somit können die Werkzeuge an den Kulturpflanzen vorbeigelenkt werden, ohne dass diese ihre Rotation aufgeben. In diesem Falle braucht auch das jeweilige Werkzeug nicht weiter abgebremst und beschleunigt werden, so dass lediglich vernachlässigbare Massenträgheitsmomente auftreten. Hierdurch ist es möglich, die Kupplung entsprechend kleiner auszubilden, was zu einer erheblichen Kosteneinsparung und zu einer Gewichtsreduzierung führt.

Durch das Abwinkeln eines oder beider Enden des Stabes wird die Verdrehbarkeit des Sonnenrades weiter erhöht.

In einer anderen, bevorzugten Ausführungsform ist der Stab in einem drehfest an der Nebenwelle angebrachten Hebel montiert. Hierdurch wird der Stab in einem größeren Radius von der Nebenwelle gehalten, so dass hierdurch eine geringere Beschleunigung erfolgt, was die Massenträgheitsmomente weiter reduziert.

In einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform ist der Stab drehfest an der Nebenwelle angebracht. Dies führt zu einer Einsparung des Hebels, was wiederum zu einer Kostenreduzierung führt.

In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform sind am Sonnenrad in unterschiedlichen Abständen zur Antriebswelle mehrere Bohrungen vorgesehen. Hierdurch kann der Stab in der jeweils gewünschten Bohrung verankert werden, so dass die Bodenbearbeitungsmaschine in einfacher Weise auf den jeweiligen Anwendungsbereich einstellbar ist.

Die in Fig. 1 skizzierte Baueinheit benötigt eine Ausgabeeinheit für elektronische Signale (1), die sich auf zu bearbeitende (a, b) oder von einer Bearbei­ tung auszusparende, sonstige Bereiche des Bodens bezieht. Die Signale werden genutzt, um eine Kupplungsbremse oder sonstwelche Kupplung (3) ein- und auszuschalten. Die Kupplungsbremse (3) ist auf einer Nebenwelle (2) angeord­ net (die wie auch eine Antriebswelle (4) im (nichteingezeich­ neten) Gehäuse drehbar gelagert ist) und wird über Scheiben (6) von der motorseitigen Antriebswelle (4) angetrieben. Die Kupplungsbremse ist z. B. eine Eintourenkupplungs­ bremse; sie treibt an oder bremst ab in Abhängigkeit von den Signalen der Ausgabeeinheit (1) über ein Kupplungsbrem­ senabtriebsrad (12) ein zentrales Sonnenrad (5), das über die Antriebswelle (4) gestülpt ist. Die Antriebswelle (4) ist an ihrem in der Figur oben gelegenen Ende mit einem (nicht eingezeichneten) Motor verbunden. An ihrem unteren Ende ist die Antriebswelle (4) mit einer Sonnenscheibe (7) dreh­ fest verbunden. Außen auf der Sonnenscheibe (7) sind Ab­ triebswellen (8) durch die Sonnenscheibe (7) hindurchge­ steckt und an dieser drehbar gelagert. Die Abtriebswellen (8) sind an ihrem unteren Ende drehfest mit Werkzeugträ­ gern (9) verbunden. Es können mehrere Abtriebswellen (8) an der Sonnenscheibe (7) angeordnet sein. Die Abtriebswel­ len (8) sind an ihrem oberen Ende drehfest mit Planetenrä­ dern (10) verbunden. An die Werkzeugträger (9) können dem Bearbeitungsziel entsprechende Werkzeuge (11) ange­ baut werden. Das zentrale Sonnenrad (5) kann über Riemen­ scheiben oder Zahnräder mit Planetenrädern (10) ver­ bunden sein.

Das positionsgenaue Hacken erfordert eine exakte Stel­ lung von Werkzeugen (11) ausschließlich im Bereich der Nutzpflanzenreihe (nicht eingezeichnet). Alle ansonsten von den Werkzeugen (11) überstrichenen Bereiche sind beliebig. Daher reicht es aus, die Werkzeuge (11) zum Zeitpunkt des gewünschten Nichthackens in eine andere Arbeitsrichtung zu verdrehen, ohne die Hackbewegung durch vollständiges oder teilweises Beschleunigen des zentralen Sonnenrades (5) ganz auszusetzen, wie in der DE 196 48 111 A1 aufgezeigt wurde.

In erfindungsgemäßer Weise wird dazu ein klein dimensio­ niertes Kupplungsbremsenabtriebsrad (12) über einen Stab, ggfs. mit abgewinkelten Enden (13), mit dem größer dimensio­ nierten, zentralen Sonnenrad (5) verbunden.

Fig. 2 zeigt, wie ein Stab (13) koaxial vom Zentrum des Kupplungsbremsenabtriebs drehbar in einem Hebel (22) ge­ lagert wird. Er wird in gleicher Weise in einem vom Zen­ trum des zentralen Sonnenrades (5) relativ größeren Radius im Sonnenrad (5) gelagert. Das erzielte Ergebnis dieser Ausgestaltung ist, daß eine vollständige Umdrehung der eingeschalteten Kupplungsbremse (3) eine Teilumdrehung des Sonnenrades (5) in Drehrichtung der Antriebswelle (4), gefolgt von einem Zurückdrehen des Sonnenrades (5) entge­ gen der Drehrichtung in die vorherige Position bewirkt. Ins­ gesamt wird das zentrale Sonnenrad (5) mitsamt der nachge­ lagerten, also davon angetriebenen Baugruppen wesentlich weniger stark beschleunigt, als dies bei der DE 196 48 111 A1 der Fall sein muß. Somit kann eine relativ kleine und damit kostengünstige Kupplungsbremse (3) eingesetzt wer­ den. Statt eines Kupplungsbremsenabtriebsrads (12) sowie einer davon angetriebenen, mit dem zentralen Sonnenrad (5) verbundenen Scheibe ist kupplungsseitig ein einarmiger He­ bel (22) ausreichend, der in, im Sonnenrad (5) befindliche Bohrungen (14) eingreift. Somit ist weniger Material erfor­ derlich und ein geringeres Massenträgheitsmoment zu über­ winden, als in bisherigen Systemen.

Vorzugsweise sind im zentralen Sonnenrad (5), dem Hebel (22) und/oder im Kupplungsbremsenabtriebsrad (12) eine Anzahl von Bohrungen (14) oder einstellbare Boh­ rungen (14) enthalten, welche in verschiedenen Radien und radialen Winkeln angeordnet oder verstellbar sind, um eine weitgehende Einstellbarkeit verschiedener Arbeitsrichtun­ gen und Auslenkungswinkel zu gewährleisten. Andernfalls ist eine kraftschlüssige Anbringung des einarmigen Hebels (22) am Abtrieb der Kupplungsbremse (3) in verschiedenen Positionen möglich.

Es ist der Stab (13) oberhalb eines bestimmten oder einstellbaren Drehmomentes rückstellend nachgiebig ausgeführt, so daß die Werkzeuge (11) gegen­ über Steinen oder starken Wurzeln seitwärts ausweichen können und so Spitzendrehmomente, die über die Werkzeuge (11) auf sonstige Bauelemente übertragen wer­ den können, abgesenkt werden.

Fig. 3 skizziert in einem Ausführungsbeispiel den be­ zeichneten Stab (13), der zwischen zwei endseitig durch Zwischenplatten (15) verbundenen Federstahlelementen (16) Gummipuffer (17) einschließt, wobei die Federstahl­ elemente (16) so durchgebogen sind, daß sie gegeneinander und gegen die Gummipuffer (17) federn, so daß nur eine be­ grenzte Nachgiebigkeit gegeben ist. Am vorderen und am hinteren Ende des Stabes werden durch Bohrungen (14) in den Federstahlelementen (16) und in den Zwischenplatten (15) Stifte (18) hindurchgeführt, die entweder darin drehbar gelagert sind oder fest eingepaßt sind.

Entsprechend der Fig. 4 wird in erfinderischer Weise der Betätigungszeitpunkt für die Baueinheit über eine Elektro­ nik so eingestellt, daß ein Werkzeug (11) (bzw. dessen Spitze), wenn es eine Nutzpflanze (19) verschonen soll, auf einer pflanzennahen Umlaufbahn (c) umläuft. In der Figur sind nebeneinanderliegend unterschiedlich große Umlauf­ bahnen eingezeichnet (C1 große; C2 kleine Umlaufbahn). Der zur Einstellung der pflanzennahen Umlaufbahn (c) ge­ eignete Schaltzeitpunkt wird über eine (nicht eingezeich­ nete) Steuerelektronik auf Basis von den Abstand Bauein­ heit zu Pflanzen feststellenden Sensorsignalen fortwährend neu eingestellt. Mit dem vor einer erkannten Pflanze (19) umlaufenden Werkzeug (11) wird insbesondere der Bereich (a) bearbeitet; mit dem zwischen verschiedenen Einzelpflan­ zen stechend arbeitenden Werkzeug wird insbesondere der Bereich (b) bearbeitet. Der Schaltzeitpunkt differiert abhän­ gig vom Betätigungszeitpunkt für die Kupplungsbremse (3); er wird eingestellt in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Sensoren (21) und der Pflanzenreihe (20) ggf. unter Berück­ sichtigung eines Sicherheitsabstandes zu den Nutzpflanzen, wobei der Sicherheitsabstand auch abhängig von einem sensorisch gemessenen Berührtwerden der Pflanze (19) durch Werkzeuge (11) oder Bodenmaterial zusätzlich justiert wer­ den kann, indem die Bewegungsinduktion der Pflanze (19) sensorisch miterfaßt werden kann. Somit werden Beikräu­ ter, die sich im Bearbeitungsbereich der Werkzeuge (11) be­ finden, abgeschlagen; es wird sogar ein kombiniertes Längs- und Querhacken möglich. Somit wird eine rahmenseitige Exaktsteuerung der Gesamtmaschine eingespart, da eine den sensorisch ermittelten Abstand zwischen Nutzpflanzen (11) und Maschine berücksichtigende Bearbeitung von Bei­ kräutern erfolgt. Links in der Figur wird hingewiesen auf die Möglichkeit, die Arbeitsrichtung der Werkzeuge (11) durch Verdrehen der Kupplungsbremse (3) durch z. B. einen Stell­ antrieb ebenfalls abhängig von einer Pflanzenerkennung ge­ zielt und schnell wechselnd einzustellen.

Weitere Einzelheiten können den Zeichnungen entnom­ men werden.

Bezugszeichenliste

a von umlaufendem Werkzeug zu bearbeitender Bereich
b von stechendem Werkzeug zu bearbeitender Bereich
c pflanzennahe Umlaufbahn einer Werkzeugspitze

1

Ausgabeeinheit für elektronische Signale

2

Nebenwelle

3

Kupplungsbremse oder funktionsäquivalente, sonstige Kupplungen

4

Antriebswelle

5

zentrales Sonnenrad

6

Scheiben (z. B. Riemenscheiben oder Zahnscheiben)

7

Sonnenscheibe

8

Abtriebswellen

9

Werkzeugträger

10

Planetenrad

11

Werkzeug

12

Kupplungsbremsenabtriebsrad

13

Stab mit abgewinkelten Enden

14

Bohrung

15

Zwischenplatten

16

Federstahlelemente

17

Gummipuffer

18

Stifte

19

Nutzpflanze

20

Pflanzenreihe

21

Sensor

22

Hebel

Claims (6)

1. Bodenbearbeitungsmaschine, insbesondere zur mechanischen Beikrautregulierung von Reihenkulturpflanzen, mit einer eine Sonnenscheibe (7) antreibenden Antriebswelle (4), wobei an der Sonnenscheibe (7) mindestens ein Werkzeug (11) rotierbar gehalten ist, mit einer steuerbaren, mit einem Werkzeug (11) wirkverbundenen Antriebseinheit, umfassend eine durch die Antriebswelle (4) antreibbare Nebenwelle (2), ein zentrales, mit dem Werkzeug (11) wirkverbundenes Sonnenrad (5), und eine an der Nebenwelle (2) angreifende Kupplung (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Nebenwelle (2) über einen Stab (13) mit dem zentralen Sonnenrad (5) verbunden ist, wobei der Stab (13) am zentralen Sonnenrad (5) drehbar gelagert ist.

2. Bodenbearbeitungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (13) ein abgewinkeltes Ende aufweist.

3. Bodenbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stab (13) drehfest an der Nebenwelle (2) angebracht ist.

4. Bodenbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Nebenwelle (2) ein Hebel (22) drehfest angebracht ist, an dem der Stab (13) drehbar gelagert ist.

5. Bodenbearbeitungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass im zentralen Sonnenrad (5) verschiedene Bohrungen (14) vorgesehen sind, an denen der Stab (13) anbringbar ist, wobei die Bohrungen (14) unterschiedliche Abstände zur Antriebswelle (4) aufweisen.

6. Verfahren zum Betrieb einer Bodenbearbeitungsmaschine, insbesondere zur Beikrautregulierung von Reihenkulturpflanzen, wobei an einer rotierenden Sonnenscheibe (7) Werkzeuge (11) rotierbar angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (11) permanent rotieren und durch eine steuerbare Antriebseinheit an den Kulturpflanzen vorbeigelenkt werden.