DE19843677A1

DE19843677A1 - Vorrichtung zum mechanischen Entfernen von Unkraut innerhalb einer Pflanzenreihe

Info

Publication number: DE19843677A1
Application number: DE1998143677
Authority: DE
Inventors: Joachim Mueller; Martin Klausmann; Anja Baumert; Karlheinz Koeller
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-09-23
Filing date: 1998-09-23
Publication date: 2000-03-30

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum mechanischen Entfernen von Unkraut zwischen den Nutzpflanzen innerhalb einer Pflanzreihe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Einschränkung bzw. gänzliche Vermeidung von chemischen Unkrautregulierungsmaßnahmen in Sonderkulturen wie zum Beispiel dem Heilpflanzenanbau oder dem ökologischen Landbau führen zu einer Zunahme von Unkrautpflanzen [1]. Alternativen bieten thermische und mechanische Verfahren. Besonders thermische Verfahren wie z. B. Abflammen oder Heißwasser verursachen hohe Investitions- und Betriebskosten und schädigen Nutzpflanzen stark.

Bekannte Vorrichtungen zur mechanischen Unkrautregulierung, wie z. B. Hacken und Striegel, haben sich als wenig selektiv erwiesen, d. h. die Nutzpflanzen werden stark geschädigt. Bekannte Fingerhacken [2, 3] besitzen eine ungenügende Jätwirkung, da zur Vermeidung von Schäden an den Nutzpflanzen relativ große Abstände zu diesen eingehalten werden müssen. Die Entfernung von Unkraut zwischen den Pflanzen innerhalb einer Pflanzreihe ist somit unmöglich. Weiterhin dringen sie auf verkrusteten Böden nicht tief genug ein, um die Schadpflanzen zu lockern. Außerdem verschleißen die verwendeten flexiblen Gummifinger innerhalb kurzer Zeit [2] und sind außerdem zu starr.

Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, Unkraut zwischen den einzelnen Nutzpflanzen innerhalb einer Pflanzreihe mechanisch zu entfernen, ohne die Nutzpflanze zu schädigen.

Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 dadurch gelöst, daß unterschiedliche starre, flexible und gebogene Werkzeuge radial auf einer drehbaren Metallscheibe befestigt sind, die bei der Vorwärtsbewegung gegenüber über dem Erdboden unterschiedlichen Schlupf aufweisen. Für die Anpassung an unterschiedliche Gegebenheiten wie z. B. Bodenbeschaffenheit, Stadium und Art der Nutzpflanze bzw. der Unkräuter können unterschiedliche Werkzeuge montiert werden sowie Neigungs- und Anstellwinkel unabhängig voneinander variiert werden.

Die neuartige Vorrichtung verbessert das bekannte Prinzip der Fingerhacken [2, 3] und ermöglicht im Gegensatz zu bekannten Verfahren, auch innerhalb der Pflanzreihe zwischen den Nutzpflanzen stehendes Unkraut effektiv zu beseitigen. Im Feldversuch wurden Behandlungseffekte bis zu 80% gemessen. Die neuartige Bodenhacke ist für verschiedene Kulturen geeignet.

Bei Hackmaschinen beruht die Hackwirkung auf der horizontalen Scherwirkung der flexiblen Werkzeuge im Boden. Unterstützt wird dies durch die tief in den Boden eingreifenden starren Werkzeuge. Für die prinzipielle Funktion aller beschriebenen Hacken sind der Radius der Werkzeuge und der Radius der Antriebszinken ausschlaggebend. Der negative Schlupf der Antriebszinken wird durch die Differenz des Radius der Zinken zu denen der flexiblen Werkzeuge in positiven Schlupf gewandelt. Dies ist auf eine größere Umfangsgeschwindigkeit der Werkzeugspitzen zurückzuführen. Mit steigendem Schlupf der Werkzeuge nimmt der Hackeffekt zu. Je geringer der Schlupf der Antriebszinken, desto besser ist der Arbeitseffekt. Über den Neigungswinkel α der rotierenden Scheiben und über die Länge der flexiblen Werkzeuge kann man den Schlupf direkt beeinflussen. Eine Aufhebung des Hackeffektes tritt auf, wenn die Werkzeuge keinen positiven Schlupf mehr aufweisen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Hackmaschine (10) handelt es sich um ein mehrreihiges Gerät mit mehreren bodengetriebenen Werkzeugen zur Unkrautbekämpfung innerhalb der Pflanzreihe. Ein Hackelement der Maschine besteht aus zwei Hackkörpern (3), die von beiden Seiten in die Pflanzreihe (1) eingreifen. Ein einzelner Hackkörper besteht aus einer drehbar gelagerten Scheibe, die radial mit starren (4) und flexiblen (5) Werkzeugen ausgestattet ist. Vorzugsweise sind abwechselnd 32 starre und flexible Werkzeuge pro Fingerscheibe montiert. Der Bodenantrieb erfolgt über starre Metallzinken (6), welche in halbaxialer Richtung am Scheibenumfang angebracht sind. Diese Metallzinken weisen zur Scheibe einen Winkel β auf und dringen von oben möglichst senkrecht in den Boden ein. Die Scheibe ist um einen bestimmten Winkel α in Richtung der Pflanzenreihe geneigt, wodurch ein definierter Teil der Antriebszinken in den Boden (2) eindringt und bei Vorwärtsbewegung der Hacke ein gegensinniges Abrollen der Scheiben bewirkt. Bild 1 zeigt eine schematische Zeichnung der Hacke.

Von jeder Seite greifen flexiblen Werkzeuge (5) abwechselnd in die Pflanzenreihe ein. Die starren Werkzeuge (4) bearbeiten den Boden in der Peripherie der Wurzel (1a). In Fahrtrichtung sind die Scheiben in der Horizontalprojektion der Scheibenachse um einen bestimmten variablen Winkel angestellt, damit die Werkzeuge von oben in die Reihe eingreifen und nach außen arbeiten. Dabei werden die flexiblen Werkzeuge gespannt. In der Entspannungsphase wird das Unkraut zusammen mit losen Bodenpartikeln zwischen die Pflanzreihen befördert. Um den gewünschten Arbeitseffekt zu erzielen ist es eine Grundvoraussetzung, daß die Antriebszinken tiefer in den Boden eingreifen als die starren Werkzeuge. Nur so kann sichergestellt werden, daß die Scheiben über die Antriebszinken angetrieben werden. Werden die Scheiben dagegen von den starren Werkzeugen angetrieben, so geht der Hackeffekt verloren, da dann kein positiver Schlupf auftritt.

Das Stadium der Kulturpflanze kann durch Art und Einstellung der flexiblen Werkzeuge berücksichtigt werden. Optimal einsetzbar ist die Maschine in Pflanzungen, in denen die Kulturpflanze einen Wachstumsvorsprung zum Unkraut aufweist. Dabei sind Behandlungseffekte bis über 80% erreicht worden, d. h. 80% des gewachsenen Unkrautes wurde entfernt, ohne die Nutzpflanzen zu schädigen.

Es wurden verschiedene Werkzeugbauarten sowie verschiedene starre und flexible Werkzeuge getestet:

- der Gummifinger der bekannten Fingerhacke [2],
- Stahlseil mit 8 mm Durchmesser,
- ummanteltes Stahlseil mit 8 mm Durchmesser,
- Federstrang mit 8 mm Durchmesser und
- Federstrang mit 13 mm Durchmesser.

Polyamidrundmaterial, Rundstahl (St37) und Federstahl wurden für den Einsatz in starren Werkzeugen untersucht, um ein Werkzeugmaterial zu selektieren, das selbst unter widrigen Bodenverhältnissen die Bearbeitung innerhalb der Pflanzreihe sicherstellen kann. Gemessen wurde die die Auswirkung der angelegten Kraft auf die Auslenkung des Werkzeugs. Dabei zeigte sich z. B., daß sich der Rundstahl ab einer bestimmten Belastung, 32 N bei den durchgeführten Versuchen, gleichmäßig und irreversibel verformt. Das Polyamidwerkzeug weist einen zunehmenden Auslenkwinkel mit steigender Belastung auf. Allerdings bricht das Material, wenn eine bestimmte Kraft, 30 N bei den durchgeführten Versuchen, angelegt wird. Als optimal stellte sich ein Federstahlwerkzeug heraus, das bei den durchgeführten Versuchen Kräfte von bis zu 92 N aufnahm, ohne sich dauerhaft zu verformen. Die Elastizität des Federstahles ist insbesondere dann wichtig, wenn trockene Kluten die Hacke blockieren. Dabei werden hohe Kräfte auf die Werkzeuge ausgeübt, die der Federstahl ohne Verformung auffangen kann.

Der bekannte Gummifinger weist einen proportionalen Anstieg des Auslenkwinkels in Abhängigkeit von der anliegenden Kraft auf. In den Versuchen hat sich herausgestellt, daß das ummantelte Stahlseil den Werten des Gummifingers am nächsten kommt. In Feldversuchen zeigte sich jedoch, daß mit dieser Werkzeugvariante auch der größte Schaden in der Kultur angerichtet wurde. Die getesteten Federstränge weisen beide einen nahezu proportionalen Anstieg der Kurven auf. Die 8 mm Feder unterscheidet sich von der 13 mm Feder in der Höhe der Auslenkung. Bei der 8 mm Feder ist die Auslenkung bei geringer Kraft größer als bei der 13 mm Feder. Sowohl die 8 mm als auch die 13 mm Feder zeigen gute Hackeffekte in den Feldversuchen.

Eine Anpassung an das Stadium der Kulturpflanze kann durch unterschiedliche Steifigkeit der Federwerkzeuge erfolgen. Die Steifigkeit kann z. B. über das eingesetzte Materiäl sowie über den Durchmesser der Federwerkzeuge variiert werden.

Zur Optimierung des Hackeffektes kann die Länge der Werkzeuge so eingestellt werden, daß die starren Werkzeuge nicht in die Reihe eingreifen, sondern nur an der Reihe arbeiten. Sie drücken den Wurzelballen der Pflanze beim Eingreifen in den Boden an und lockern die Erde gleichmäßig nach außen. Die Länge der flexiblen Werkzeuge kann so gewählt werden, daß sich die Werkzeuge innerhalb der Pflanzreihe überlappen. Somit kann die Bearbeitung der Zwischenräume sichergestellt werden. Gleichzeitig steigt dadurch die aktive Werkzeuglänge und erhöht somit den Hackeffekt.

In den Versuchen in Labor und Feld hat sich gezeigt, daß über verschiedene Parameter der Hackeffekt stark beeinflußt werden kann. Die Auswahl des Materials der Werkzeuge und deren Modifizierung sorgen für eine saubere Hackwirkung innerhalb der Pflanzreihe ohne die Nutzpflanze zu schädigen. Über die Einstellung des Neigungswinkels α können zusätzlich die Laufeigenschaften der Hacke verbessert werden. Durch gezielte Reihenführung und Tiefenregulierung sind weitere Anpassungen möglich.

Auf Grund der großen Anzahl von Werkzeugen auf einer Scheibe kann die Hacke auflaufen und erreicht somit nicht ihre gewünschte Arbeitstiefe. Um die erforderliche Tiefenregulierung sicher zu stellen, können die Hackelemente mit Gewichten beschwert werden. Weiterhin ist eine Kombination der Hacke mit Gänsefußscharen, mit denen die Arbeitstiefe reguliert werden könnte, oder mit der Sternhacke möglich.

Literatur

1. Pank, F.: Chemische Unkrautbekämpfung in Arznei- und Gewürzpflanzen. Zeitschrift für Arznei- und Gewürzpflanzen (1997) Nr. 2 S. 24/38
2. Müller, J. et al.: Untersuchung einer Bodengetriebenen, rotierenden Fingerhacke. Agrartechnische Forschung (1997) Nr. 3 S. 78/85.
3. Bezzerides, P.: A line of tools with the versatility you need for removing weeds mechanically in between plants in the row, for row crops, vineyards and orchards. Orosi, California (USA), 1991.

Claims

1. Vorrichtung zum mechanischen Entfernen von Unkraut zwischen den Nutzpflanzen innerhalb einer Pflanzreihe dadurch gekennzeichnet, daß unterschiedliche starre, flexible und gebogene Werkzeuge radial auf einer drehbaren Metallscheibe befestigt sind, die bei der Vorwärtsbewegung gegenüber über dem Erdboden unterschiedlichen Schlupf aufweisen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge für unterschiedliche Einsatzzwecke einfach auszuwechseln sind.

3. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung der Steifigkeit der flexiblen Werkzeuge durch verschiedene Spiralfedern realisiert ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel α und der Anstellwinkel zur Fahrtrichtung unabhängig voneinander variabel einstellbar sind.