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Die Erfindung betrifft eine Schneidmesser-Überlastsicherung für ein Schneidwerk einer Erntemaschine für Halm- und Blattgut, umfassend:
- – wenigstens ein an einem Gehäuse des Schneidwerks schwenkbar um einen Drehpunkt gelagertes, ein Schneidmesser tragendes Messeraufnahmeelement, mit welchem das Schneidmesser in eine Arbeitsposition innerhalb eines an der Erntemaschine vorgesehenen Press- und Förderkanals einschwenkbar und in eine Ausweichposition aus dem Press- und Förderkanal ausschwenkbar ist,
- – eine an dem Gehäuse angeordnete Hebelanordnung mit wenigstens einem daran befestigten und mit einer Federkraft vorgespannten Federelement,
wobei das Schneidmesser bei einer die Vorspannung des Federelements überschreitenden Überlast mit Hilfe der Hebelanordnung aus der Arbeitsposition in die Ausweichposition bringbar ist.
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Eine in
EP 2 910 105 B1 offenbarte, mit dem Oberbegriff konforme Schneidmesser-Überlastsicherung umfasst eine auf dem Kniehebelprinzip beruhende Hebelanordnung, welche das Schneidmesser in seiner Arbeitsposition gegen eine vorbestimmte Vorspannkraft einer Zugfeder abstützt. Wenn die Vorspannkraft durch eine Überlast, ausgelöst beispielsweise durch einen auf die Messerschneide wirkenden Fremdkörper, überschritten wird, schwenkt das Schneidmesser aus dem Press- und Förderkanal des Schneidwerks impulsartig in eine außerhalb des Förderkanals gelegene Ruheposition. Nach Beseitigung der Überlast wird das Schneidmesser durch eine von der Zugfeder ausgeübte Rückstellkraft, welche über ein Knickgelenk an den Kniehebelarmen wirkt, zurück in den Press- und Förderkanal und damit in Arbeitsposition geschwenkt. Die Zugfeder wird umso stärker vorgespannt, je weiter das Schneidmesser aus dem Press- und Förderkanal heraus geschwenkt wird.
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Die Schneidmesser-Überlastsicherung gemäß
EP 2 910 105 B1 verfügt über zusätzliche Mittel, mit welchen der Anschlagpunkt eingestellt werden kann, allerdings in einem durch das Kniehebelprinzip eingeschränkten Bereich.
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Ein Nachteil der Hebelanordnung gemäß
EP 2 910 105 B1 ist, dass die Größe der Rückstellkraft von der momentanen Schwenkposition des Schneidmessers abhängig ist:
Auf ein Schneidmesser in einer weit ausgeschwenkten Position wirkt somit eine größere Rückstellkraft als auf ein Schneidmesser, welches bereits annähernd in Arbeitsposition zurückgeschwenkt worden ist. Die erforderliche Rückstellkraft ist jedoch grundsätzlich von der Position des Schneidmessers unabhängig. Die Rückstellkraft wird vielmehr so vorgewählt, dass ein Schneidmesser nach Beseitigung der Überlast, bzw. Passieren eines Fremdkörpers, verlässlich in den Förderkanal zurückgeschwenkt wird. Hierzu ist im Wesentlichen die Überwindung der in der Hebelanordnung wirkenden Reibungskräfte erforderlich. Unter ungünstigen Umständen, beispielsweise wenn ein weiterer Fremdkörper den Förderkanal gerade in dem Moment passiert, in dem das noch ausgeschwenkte Schneidmesser durch den Rückstellmechanismus in den Kanal zurückgeschwenkt wird, wird dieses Schneidmesser mit einer relativ großen Kraft gegen den weiteren Fremdkörper gedrückt. Je größer die Kraft ist, mit dem ein Schneidmesser gegen einen Fremdkörper gedrückt wird, desto größer ist auch die Gefahr von Beschädigungen.
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Es stellt sich daher die Aufgabe, eine neuartige Schneidmesser-Überlastsicherung zu konzipieren, mit welcher ein verbesserter Schutz gegen Beschädigungen des Schneidmessers gewährleistet werden kann.
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Die genannte Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
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Die Schneidmesser-Überlastsicherung bewirkt, dass ein Schneidmesser bei Überschreiten einer vordefinierten Überlast um einen Schneidmesser-Drehpunkt aus dem Press- und Förderkanal einer Erntemaschine herausgeschwenkt wird. Im Folgenden wird die Position, in der sich das Schneidmesser vollständig eingeschwenkt im Förderkanal befindet als Arbeitsposition bezeichnet und die Position, in der es vollständig aus dem Förderkanal herausgeschwenkt ist, als Ruheposition.
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Von großem Vorteil ist, dass die erfindungsgemäße Überlastsicherung Mittel vorsieht, die trotz Änderung der Federkraft die auf das Messer einwirkende Rückstellkraft konstant gehalten wird. Die gewählte Hebelanordnung stellt zum einen sicher, dass das Schneidmesser nach Überschreiten einer vordefinierten Überlast ausgelöst wird und durch den Hebelmechanismus aus dem Förderkanal gezogen wird, zum anderen bewirkt sie, dass während der gesamten Ausschwenkbewegung, also unabhängig von der Position des Schneidmessers, lediglich die Kraft gegen einen den Förderkanal passierenden Fremdkörper, wirkt, die als minimale Rückstellkraft für das Zurückschenken des Schneidmessers in Arbeitsposition erforderlich ist.
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Hinzu kommt, dass die gegen den Fremdkörper wirkende Kraft sich in dem Moment, in dem die definierte Überlast-Grenze überschritten wird, impulsartig entlädt. Dieser Impuls bewirkt bzw. trägt dazu bei, dass das Schneidmesser schneller aus dem Förderkanal schwenkt, als der Fremdkörper an der Schneide entlanggleiten kann. Der Fremdkörper kontaktiert die Schneide somit lediglich punktuell. Eine gegebenenfalls durch den Fremdkörper verursachte Beschädigung des Schneidmessers ist deshalb ebenfalls punktuell.
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Von besonderem Vorteil ist, dass durch die über den ganzen Schwenkbereich des Schneidmessers konstante Rückstellkraft auf das Schneidmesser auch zu Beginn seiner Rückschwenkbewegung lediglich die minimal für die Rückstellung erforderliche Kraft einwirkt. Auch ein in einer relativ weit ausgeschwenkten Position das Schneidmessers passierender weiterer Fremdkörper beschädigt die Schneide des Schneidmesser somit nur sehr wenig. Würde in dieser Schwenkposition eine höhere Rückstellkraft gegen den Fremdkörper wirken, würde hieraus ein erhöhtes Beschädigungsrisiko resultieren
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Wesentlich für die Erzielung dieses Effektes ist eine in den Überlast-Mechanismus integrierte, speziell entwickelte, Schwenklasche. Diese umfasst eine Innenkante mit einer Aussparung, welche eine Ansprechschwelle für ein in der Aussparung gelagertes Kontaktelement, bei dem es sich vorzugsweise um eine Rolle handelt, ausbildet. Bei in Arbeitsposition befindlichem Schneidmesser befindet sich das Kontaktelement in der Aussparung. Bei Überschreiten der vordefinierten Überlast wird das Kontaktelement aus der Aussparung herausgedrückt und gleitet oder rollt, soweit es sich bei dem Kontaktelement um eine bewegliche Rolle handelt, an einer sich an die Aussparung anschließenden und mit einer speziellen Geometrie ausgestalteten Führungsbahn der Schwenklasche entlang. Dabei vergrößert sich durch das Ausschwenken des Schneidmessers einerseits die Länge der Feder, andererseits reduziert sich gleichzeitig die Länge des wirksamen Hebelarms, mit dem die Feder die Schwenklasche gegen das Kontaktelement drückt.
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Die Rückstellkraft ist somit abhängig von der Länge des genannten wirksamen Hebelarms und der Federkraft. Das bedeutet, dass eine sich während des Schwenkprozess verlängernde Feder zwar eine sich vergrößernde Federkraft erzeugt, diese sich vergrößernde Federkraft aber durch eine sich reduzierende Länge des Hebelarms kompensiert werden kann. Mittels einer solchen Kompensation wird erfindungsgemäß die Rückstellkraft zumindest weitgehend konstant gehalten.
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Verantwortlich für die Längenänderung von Federelement und wirksamen Hebelarm ist die geometrische Konzeption der Führungsbahn, an der das Kontaktelement entlang geführt wird. Durch konstruktive Berechnungen und entsprechende Versuchsreihen wurde eine geometrische Gestaltung der Führungsbahn ermittelt, bei der die durch die Feder ausgeübte, bei der Ausschwenkbewegung des Schneidmessers sich verändernde, Federkraft umgekehrt proportional zu der bei der Ausschwenkbewegung sich ebenfalls verändernden Länge des wirksamen Hebelarms verändert wird.
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Vereinfacht gesagt: Aus einer großen Hebellänge und einer kleinen Federkraft (eingeschwenktes Messer) ergibt sich die gleiche Rückstellkraft wie bei kleiner Hebellänge und großer Federkraft (ausgeschenktes Schneidmesser). Dabei ist eine Vorrichtung mit geometrischer Umkehr der Parameter selbstverständlich nicht ausgeschlossen. Mit einer kleinen Federkraft kann das Messer in Schneidposition gehalten werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform nimmt der durch den Abstand von Kontaktstelle und Federelement gebildete wirksame Hebelarm bei in Ausweichposition befindlichem Schneidmesser einen minimalen Wert an. Diese Konstellation ist insbesondere dann von Vorteil, wenn als Federelement eine Zugfeder zum Einsatz kommt. Die Zugfeder längt sich bei einer solchen Konstellation beim Ausschwenken während der Hebelarm sich verkürzt.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Federelement mit seinem einen Ende an der Schwenklasche außerhalb der Führungsbahn befestigt. An seinem anderen Ende ist es ortsfest am Gehäuse des Schneidwerks befestigt. Vorzugsweise ist die Feder an einem einstellbaren Element befestigt.
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Als Federelement kommen unterschiedliche Federn in Betracht. Das Federelement kann beispielsweise aus einer oder mehreren Federn gebildet sein. Die Federn können aus Metall oder gummi- bzw. kunststoffartigen Materialien bestehen. Nicht ausgeschlossen ist auch der Einsatz von pneumatischen oder hydraulischen Federn. Die Federn können als Druckfedern, oder als Zugfedern ausgebildet sein. Besonders bevorzugt ist eine Ausführung, bei der als Federelement eine oder zwei zylindrische Schraubenfeder mit linearer Federkennlinie vorgesehen sind.
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Soweit an einer Überlastsicherung mehrere, insbesondere zwei, Federn vorgesehen sind, sind diese vorzugsweise nach Art eines Ortscheits über einen zweiseitigen Hebel in Parallelschaltung an das Gehäuse gekoppelt. Das Begriff Ortscheit entstammt dem Gebiet der von Zugtieren gezogenen Fuhrwerke. Unter einem Ortscheit wird somit ein beweglicher Balken verstanden, an dessen beiden Enden Zugstränge angeordnet sind.
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Vorzugsweise weist die Führungsbahn der Schwenklasche eine evolventenartige Kontur auf. Die evolventenförmige Kontur trägt dazu bei, den gewünschten Effekt, nämlich die umgekehrt Proportionalität von Federkraftänderung und Hebelarmlänge zu realisieren und hierdurch die auf das Schneidmesser einwirkende Rückstellkraft konstant zu halten. Die Schwenklasche ist vorzugsweise flach gestaltet und hat durch die evolventenförmige Führungsbahn eine im Wesentlichen sichelförmige Kontur.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist an der Innenkante der Schwenklasche ein Bewegungsstopper für das Kontaktelement angeordnet. Die Bewegungsmöglichkeit des Kontaktelementes entlang der Führungsbahn – und damit die Schwenkbewegung des Schneidmessers insgesamt – wird somit am einen Ende der Führungsbahn durch die Aussparung und am anderen Ende durch en Bewegungsstopper begrenzt.
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Die neuartige Konstruktion gemäß Erfindung lässt sich technisch einfacher als das als Stand der Technik genannte Kniehebelprinzip bewerkstelligen, da der relativ komplizierte Kniehebelmechanismus entfällt.
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Alle Schneidmesser sind vorzugsweise einzeln oder in Gruppen fremdkörpergesichert und zwar auf die beschriebene Art und Weise, so dass die Gefahr von Beschädigungen durch Fremdkörper an allen Messern reduziert ist.
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Die Erfindung betrifft auch eine Erntemaschine für Halm- und Blattgut, welche wenigstens eine oben beschriebene Schneidmesser-Überlastsicherung umfasst.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind einem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, welches anhand der Zeichnung näher verdeutlicht ist.
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Die Figuren zeigen:
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1 eine in ein Schneidwerk eingebaute Schneidmesser-Überlastsicherung, in einer schematischer Seitenansicht;
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2 die Schneidmesser-Überlastsicherung mit einem in Arbeitsposition befindlichen Schneidmesser, in einer schematischer Seitenansicht;
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3 die Schneidmesser-Überlastsicherung mit dem um einen geringfügigen Winkel gedrehten Schneidmesser, unmittelbar nachdem die Überlastsicherung ausgelöst wurde und Kontaktelement die Aussparung verlassen hat, in einer schematischer Seitenansicht;
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4 die Schneidmesser-Überlastsicherung in einer Ausweichposition des Schneidmessers, in einer schematischer Seitenansicht;
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5 Drehphasen einer Schwenklasche;
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6 die Schwenklasche gemäß 5, mit einem Bewegungsstopper, in einer Seitenansicht;
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7 ein Diagramm mit angedeutetem impulsartigem Verhalten des Federelements;
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8 Drehphasen des Schneidmessers und der Schwenklasche der Schneidmesser-Überlastsicherung gemäß 1, jeweils in einer schematischen Seitenansicht und
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9 schematisch eine vom Kontaktelement während der Ausschwenkbewegung beschriebene Bewegungsbahn.
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Gleiche oder ähnliche Elemente können in den nachfolgenden Figuren mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sein. Ferner enthalten die Figuren der Zeichnung, deren Beschreibung sowie die Ansprüche zahlreiche Merkmale in Kombination. Einem Fachmann ist dabei klar, dass diese Merkmale auch einzeln betrachtet werden oder sie zu weiteren, hier nicht näher beschriebenen Kombinationen zusammengeführt werden können.
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In 1 ist ein Schneidwerk 11 mit einer Schneidmesser-Überlastsicherung 100 gemäß Erfindung schematisch dargestellt, welche auf bekannte Weise hinter einem Press- und Förderkanal 18 und einer Fördertrommel 10 einer nicht näher dargestellten landwirtschaftlichen Erntemaschine für Halm- und Blattgut angeordnet ist. Der Press- und Förderkanal 18 ist durch die Fördertrommel 10 und eine gekrümmte Kanalwand 33 begrenzt. In der Kanalwand 13 befinden sich eine Vielzahl von nicht dargestellten Schlitzen, durch die jeweils ein Schneidmesser 15 in den Press- und Förderkanal 18 eingreift, eingebracht ist. Dem Press- und Förderkanal 18 ist eine an sich bekannte Pickup 25 mit Belastungswalze 26 und nicht gezeigten Tasträdern vorgeschaltet. Die Pick-up 25 sammelt im Arbeitseinsatz Halm- und Blattgut vom Boden auf und fördert es in den Förderkanal 18. Im Förderkanal 18 wird das Halm- und Blattgut von der Fördertrommel 10 erfasst und weiter in Richtung eines Laderaums der Erntemaschine (nicht dargestellt) gefördert.
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In 1 befinden sich die Schneidmesser 15 in vollständig in den Press- und Förderkanal 18 eingeschwenkter Position. Diese Position wird als Arbeitsposition A bezeichnet. Im Gegensatz dazu befindet sich ein in 4 schematisch dargestelltes Schneidmesser 15 in vollständig aus dem Press- und Förderkanal 18 ausgeschwenkter Position. Diese Position wird als Ruheposition B bezeichnet.
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Die Schneidmesser 15 mit dazu gehörenden Schneidmesser-Überlastsicherungen 100 sind entlang der Fördertrommel 10 voneinander beabstandet und nebeneinanderliegend in einer Reihe angeordnet und decken die gesamte Arbeitslänge der Fördertrommel 10 ab. Die Schneidmesser 15 sind jeweils als ein sich in Richtung Press- und Förderkanal 18 verjüngendes Wendemesser ausgebildet. Jedes Schneidmesser 15 wird durch ein Federelement 36, bei dem es sich im dargestellten Ausführungsbeispiel um zwei parallel an einem Hebel 32 angebrachte Zugfedern 13, 13' handelt so lange in der Arbeitsposition A gehalten, bis es durch eine auf seine Schneide einwirkende Überlast und unter Aktivierung der Schneidmesser-Überlastsicherung aus der Arbeitsposition A heraus in die Ruheposition B geschwenkt wird.
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Jedes Schneidmesser 15 ist in ein flächiges Messeraufnahmeelement 17, 17' (Messerträger) formschlüssig und abnehmbar eingesetzt. Das in den 2 bis 4 dargestellte Messeraufnahmeelement 17 ist rechteckig und hat abgerundete Enden, von denen das eine Ende abgeschrägt ist und eine außerhalb eines Umrisses U des Schneidmessers 15 liegendes Kontaktelement 14 trägt. Das Kontaktelement 14 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Rolle 35 ausgebildet. Das in 1 und 8 gezeigte Messeraufnahmeelement 17' ist dagegen teilringförmig, sonst weist es dieselben Funktionselemente auf, wie das Messeraufnahmeelement 17.
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Aus den 2 bis 4 sind drei Drehpunkte P1, P2 und P3 ersichtlich. Um den Drehpunkt P1 dreht sich das Messeraufnahmeelement 17 mit dem daran angeordneten Schneidmesser 15. Um den Drehpunkt P2 dreht sich eine Schwenklasche 16 (vgl. insbesondere 2 und 5). Die Schwenklasche 16 ist weiterhin um den Drehpunkt P3, der durch die Koppelstelle von Federelement 36 und Gehäuse 12 gebildet wird, beweglich. Das Federelement 36 ist somit an seiner einen Seite an das Gehäuse 12 gekoppelt und an seiner anderen Seite an einen an der Schwenklasche 16 angeordneten Anlenkpunkt 21.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel zieht das vorgespannte Federelement 36 die Schwenklasche 16 um den Drehpunkt P2. Die Schwenklasche 16 berührt mit einer Innenkante 24 das Kontaktelement 14. Die Innenkante 24 hat eine Form, die einer Evolvente entspricht oder einer solchen ähnelt. Der Berührungsbereich von Schwenklasche 16 und Kontaktelement 14 wird als Kontaktstelle KS bezeichnet. Eine vom Federelement 36 ausgeübte Federkraft FF drückt die Schwenklasche 16 mit einer Kraft FR gegen das Kontaktelement. Während der Ausschwenkbewegung des Schneidmessers 15 aus der Arbeitsposition A in die Ruheposition B rollt das als Rolle 35 ausgebildete Kontaktelement 14 an der Innenkante 24 entlang. Die Wirkrichtung der Kraft FR ist durch eine Wirklinie W2 dargestellt. Die Wirklinie W2 ist senkrecht ausgerichtet gegenüber einer an der Innenkante 24 angelegten Tangente T. Da die Innenkante 24 eine evolventenartige Kontur aufweist, ändert sich die Wirkrichtung der Kraft FR während das Kontaktelement an der Innenkante 24 entlangrollt. Dabei wird die Länge des Hebelarms L3 annähernd konstant gehalten.
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Die Wirklinie W2 der Kraft FR verläuft grundsätzlich nicht durch den Drehpunkt P1. Wenn das der Fall wäre, hätte das System einen Selbsthemmungseffekt und das Schneidemesser 15 könnte durch das Federelement 36 nicht in den Förderkanal 18 gezogen werden. Die Wirklinie FR ist vielmehr vom Drehpunkt P1 beabstandet. Der Abstand des Drehpunktes P1 zur Wirklinie der Kraft FR bildet einen Hebelarm L3 aus. Um den Drehpunkt P1 wirkt somit ein Drehmoment M1, das durch die Länge des Hebelarms L3 und die Größe der Kraft FR definiert ist. Durch die besondere, evolventenartige Gestaltung der Innenkante 24 wird die Länge des Hebelarms L3 bei der Ausschwenkbewegung weitgehend konstant gehalten. Dies ist besonders gut bei Vergleich des Hebelarme L3 mit dem Hebelarm L3 in 4 ersichtlich.
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Die besagte Schwenklasche 16 bildet zusammen mit dem Messeraufnahmeelement 17 und der Zugfeder 13 eine Hebelanordnung 20. Zu der Hebelanordnung 20 zählen außerdem:
- – ein Hebelarm L1 zwischen dem Drehpunkt P2 und der Kontaktstelle KS von Kontaktelement 14 und Schwenklasche 16,
- – ein sich zwischen dem Drehpunkt P2 und einer Wirklinie W1 der Zugfeder 13 erstreckender Hebelarm L2,
- – ein veränderlicher Hebelarm L4 zwischen der Rolle 35 und der Wirklinie W1 der Zugfeder 13 (vgl. 3 und 4).
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Es ist nicht ausgeschlossen, dass die Länge der Hebelarme L1 und L2 sich verändert, Gegenüber der Längenänderung des Hebelarms L4 sind die Längenänderungen von L1 und L2 aber von untergeordneter Bedeutung.
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Die Rolle 35 liegt in einem konstanten Abstand r2 (vgl. 2) von einem gemeinsamen Drehpunkt P1 des Messeraufnahmeelementes 17 und des Schneidmessers 15.
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Die Schwenklasche 16 ist etwa sichelförmig und weist eine Außenkante 23, eine Innenkante 24 und ein Kopfstück 28 auf (vgl. 5 und 6). Im eingebauten Zustand ist die Schwenklasche 16 so ausgerichtet, dass ihre Innenkante 24 der Rolle 35 zugewandt ist. Die Innenkante 24 definiert dabei eine Führungsbahn K für die Rolle 35 entlang derer die Rolle 35 auf- und abwärts bewegbar ist. Außerdem ist an der Innenkante 24 eine Aussparung 27 eingearbeitet, welche eine Ansprechschwelle S definiert. Bei in Arbeitsposition A befindlichem Schneidmesser 15 befindet sich das Kontaktelement 14, beziehungsweise die Rolle 35, in der Aussparung 27. Die Aussparung 27 umfasst ein Teilstück mit einem Radius R, der vorzugsweise an den Radius der Rolle 35 angepasst ist. In Richtung Übergangspunk 22 läuft die Aussparung 27 in einer Geraden 37 mit einem vordefinierten Winkel β aus. Zwischen der Geraden 37 und der Führungsbahn K ist ein erhöhter Übergangspunkt 22 angeordnet.
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Bei Ausschwenken des Schneidmessers aus der Arbeitsposition A in die Ruheposition B längt sich das Federelement 36. Wie die 5 zeigt, wächst mit zunehmender Drehung der Schwenklasche 16 um den Drehpunkt P2 der Federdruck bzw. die Federkraft FF. Mit Δy ist eine maximale Ausdehnung der Zugfeder 13 bezeichnet.
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Optional ist an einem Ende 29 der Innenkante 24 ein Bewegungsstopper 19 für das Kontaktelement 14 vorgesehen.
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Wie die 9 zeigt, beschreibt die sich entlang der Führungsbahn K bewegende Rolle 35 eine Bewegungsbahn E. Die Rolle 35 bewegt sich um den Punkt P1 mit einem konstanten Radius. Die Bewegungsbahn E wird gebildet durch die Aneinanderreihung der Kontaktstellen KS im Verlauf der Ausschwenkbewegung der Schwenklasche 16.
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Das Federelement 36 kann anstelle einer einzelnen Feder auch zwei parallel geschaltete Federn umfassen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Parallelschaltung PS zweier Zugfedern 13, 13' vorgesehen. Dies zeigt die 1 und auch die 8, in der einzelne Bewegungsphasen des Schneidmessers 15 und der Rolle 35, die dem erfindungsgemäßen Prinzip entsprechen, abgebildet sind. Die Parallelschaltung PS umfasst einen Hebel 32 in der Art eines Ortscheits, an dem zwei Zugfedern 13, 13' befestigt sind.
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Weiterhin zeigen die 1 und 8 Einstellschrauben 34 für eine feinfüllige Einstellung bzw. Justierung der Vorspannkraft. Die Einstellung der Vorspannkraft erfolgt für alle Schneidmesser-Überlastsicherungen 100 zentral über entsprechende Einstellmittel, bei denen es sich vorzugsweise um zwei Schrauben 34 handelt. Selbstverständlich kann alternativ hierzu auch vorgesehen sein, dass die Vorspannkraft nicht zentral für alle Schneidmesser-Überlastsicherungen 100 einstellbar ist, sondern einzeln oder gruppenweise.
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Funktionsweise:
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In der Arbeitsposition A (vgl. 2) befindet sich ein wesentlicher Teil der Messerschneide 31 innerhalb des Press- und Förderkanals 18. Die Rolle 35 sitzt in der runden, die Ansprechschwelle S bildenden Aussparung 27 der Schwenklasche 16. Die Ansprechschwelle S ist in Form einer kurzen Geraden 37 ausgebildet, um hier einen definierten Winkel β und einen Kontaktpunkt zu erhalten.
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Sobald ein Fremdkörper 30 (z. B. ein Stein oder Metallstück) gegen die Messerschneide 31 stößt, bildet sich ein Drehmoment M1 um den ortsfesten Drehpunkt P1 und das an das Messeraufnahmeelement 17 gekoppelte Schneidmesser 15 beginnt, sich um den Drehpunkt P1 zu drehen. Infolge dessen entsteht an der Kontaktstelle KS zwischen der Rolle 35 und der Aussparung 27 eine Kraft FM (2), welche mit einem wirksamen Hebelarm L1 ein Drehmoment um den Drehpunkt P2 bewirkt. Der Hebelarm L1 ergibt sich aus dem Abstand einer Wirklinie W3, deren Lage durch die Wirkrichtung der Kraft FM definiert ist, zum Drehpunkt P2. Dem durch W3 und FM erzeugten Drehmoment wirkt ein entgegengesetzt ausgerichtetes, durch die Federkraft FF und einen Hebelarm L2 ausgebildetes Drehmoment entgegen. Der Hebelarm L2 stellt eine kürzeste Entfernung des Drehpunktes P2 von einer Wirklinie W1 der Federkraft FF dar. Die Summe der beiden Drehmomente bildet das um den Drehpunkt P2 wirkende Drehmoment M2.
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Die Schwenklasche 16 dreht sich um den Drehpunkt P2 gegen den Uhrzeigersinn, sobald das durch den Fremdkörper 30 bewirkte Drehmoment das durch die Federkraft bewirkte Drehmoment übersteigt und so groß ist, dass das Kontaktelement 14 aus der Aussparung 27 herausgedrückt wird. Dies ist nach einer ca. 1,5° Drehbewegung des Schneidmessers 15 um den Drehpunkt P1 der Fall. Die Rolle 35 wird nicht mehr durch die Ansprechschwelle S in der Aussparung gehalten sondern überrollt vielmehr den Übergangspunkt 22 zwischen Aussparung 27 und Führungsbahn K.
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Die Rolle 35 rollt im weiteren Verlauf an der Führungsbahn K entlang bis zu deren Ende 29 (vgl. 4). Dabei längt sich zwar die Zugfeder 13 und die Federkraft FF steigt an, umgekehrt proportional dazu reduziert sich jedoch die Länge des Hebelarms L4, so dass im Ergebnis die Kraft FR konstant gehalten wird. Die Kraft FR wirkt senkrecht zur Tangentialen T am Kontaktpunt der Rolle 35 mit der Führungsbahn K und bewirkt das für die Rückstellung des Schneidmessers erforderlich Drehmoment M1.
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Der Fremdkörper 30 (Stein) kann nunmehr am in die Ruheposition B ausgeschenkten Schneidmesser 15 vorbei gefördert werden (vgl. 4). Dabei hat der Fremdkörper 30 dem Schneidmesser lediglich einen punktuellen Stoß versetzt und die Messerschneide 31 minimal beschädigt.
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Nachdem der Fremdkörper 30 weitergefördert wurde kann das Schneidmesser 15 aus der Ruheposition B zurück in die Arbeitsposition A geschwenkt werden. Das für die Rückstellung des Schneidmessers 15 erforderliche bzw. vordefinierte Drehmoment M1 wird über den gesamten Schwenkbereich, beginnend vom Übergangspunkt 22 der Führungsbahn bis zum Ende 29 zumindest weitgehend konstant gehalten, weil sowohl die Kraft FR als auch die Hebellänge L3 im Verlauf der Schwenkbewegung ebenfalls zumindest weitgehend konstant bleiben.
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Durch beim Anmelder durchgeführten Versuche konnte nachgewiesen werden, dass beim Auslösen der erfindungsgemäßen Schneidmesser-Überlastsicherung ein im System gemessener Druck – und im Rückschluss hieraus auch eine entsprechende Kraft – zunächst auf einen Spitzenwert D1 ansteigt (vgl. 7). In diesem Moment befindet sich das Kontaktelement 14 minimal vor Überschreiten des Übergangspunktes 22. Nach Passieren des Übergangspunktes 22 konnte ein schlagartiger Druck- bzw. Kraftabfall auf einen Wert D2 gemessen werden, der im weiteren Verlauf (Kontaktelement rollt an der Führungsbahn entlang) im Wesentlichen konstanten gehalten wurde. Das Versuchsergebnis belegt somit, dass die Rückstellkraft FR konstant gehalten wurde.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Fördertrommel
- 11
- Schneidwerk
- 12
- Gehäuse
- 13; 13'
- Zugfeder
- 14
- Kontaktelement
- 15
- Schneidmesser
- 16
- Schwenklasche
- 17, 17'
- Messeraufnahmeelement
- 18
- Press- und Förderkanal
- 19
- Bewegungsstopper
- 20
- Hebelanordnung
- 21
- Anlenkpunkt
- 22
- Übergangspunkt (v. 16)
- 23
- Außenkante
- 24
- Innenkante
- 25
- Pick-up
- 26
- Belastungswalze
- 27
- Aussparung
- 28
- Kopfstück
- 29
- Ende
- 30
- Fremdkörper (Stein)
- 31
- Messerschneide
- 32
- Hebel
- 33
- Kanalwand
- 34
- Einstellschraube
- 35
- Rolle
- 36
- Federelement
- 37
- Gerade
- 100
- Schneidmesser-Überlastsicherung
- A
- Arbeitsposition
- B
- Ausweichposition
- D1
- Kraft
- D2
- Kraft
- E
- Bewegungsbahn
- FF
- Federkraft
- FM
- Kraft
- FR
- Kraft
- K
- Führungsbahn
- KS
- Kontaktstelle
- L1
- Hebelarm
- L2
- Hebelarm
- L3
- Hebelarm
- L4
- Hebelarm
- P1
- Drehpunkt (von 15)
- P2
- Drehpunkt (von 16)
- P3
- Ende (von 36)
- PS
- Parallelschaltung
- R
- Radius (in 27)
- r
- Abstand
- S
- Ansprechschwelle
- U
- Umriss
- T
- Tangente
- M1
- Drehmoment (um P1)
- M2
- Drehstellmoment (um KS)
- W1
- Wirklinie (von FF)
- W2
- Wirklinie (von FR)
- W3
- Wirklinie (von FM)
- Δy
- Ausdehnung (von 13)
- β
- Winkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2910105 B1 [0002, 0003, 0004]
