DE2815165A1

DE2815165A1 - Werkzeug fuer erdarbeiten

Info

Publication number: DE2815165A1
Application number: DE19782815165
Authority: DE
Inventors: Earle W Stephenson
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 1977-04-07
Filing date: 1978-04-07
Publication date: 1978-10-12
Also published as: LU79383A1; CA1075272A; GB1601905A; AU521727B2; NL7803746A; NL175209B; NL175209C; FR2386649A1; GB1601904A; BE865745A; AU3422978A; FR2386649B1; IT1095107B; DE2815165C2; IT7822032A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät für Erdarbeiten, insbesondere ein Werkzeug bzw. eine Schneide eines Erdarbeitgerätes wie beispielsweise eines Bodenverfestigungsgerätes, eines Grabenbaggers, einer Erdaushubmaschine oder dergleichen.

Das erfindungsgemäß gestaltete Werkzeug bzw. der erfindungsgemäß gestaltete Schneidzahn ist speziell in Verbindung mit einem Erdverfestigungsgerat beschrieben, jedoch ist ihre Verwendung nicht auf diesen Anwendungsbereich beschränkt.

Bodenverfestigungsmaschinen finden beispielsweise in solchen

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Gebieten Verwendung, in denen der Boden derart beschaffen ist, daß er in feine Bestandteile zerbrochen und dann mit Zusätzen wie Kalk, Salz, Flugasche, Zement oder dergleichen versehen werden kann, wodurch der so stabilisierte Boden eine harte Sohle erhält.

Die zum Aufbrechen des Bodens bekannten Maschinen bzw. Geräte sind als Bodenverfestiger bekannt und weisen wenigstens eine im wesentlichen parallel zu der zu bearbeitenden Ebene verlaufende Welle sowie Bauteile zur Halterung von Werkzeugen bzw. Tragarme für Werkzeuge auf, die im wesentlichen radial zur Welle ausgerichtet sind.

Die Welle wird während des Vorschubs der Maschine über das zu bearbeitende Gelände angetrieben, wodurch die von der Welle getragenen Werkzeuge den Boden zerschneiden und so fein zerkleinern, daß er mit geeigneten Zusätzen der vorangehend beschriebenen Art gemischt werden kann, damit der beabsichtigte Zustand des Bodens erreicht wird.

Aufgrund der verschleißenden Wirkung von Böden, insbesondere von Böden mit hohem Quarzanteil, verschleißen die Schneidzähne bzw. die Werkzeuge solcher Geräte so schnell, daß das periodische Auswechseln der Schneidzähne bzw. Werkzeuge einschließlich der Stillstandszeiten des Gerätes als wesentlicher Kostenfaktor bei der Präparierung von Straßenunterbauen der hier interessierenden Art mit in Rechnung gestellt werden muß.

Derartige Maschinen, wie auch andere Bauarten solcher Maschinen können auf solche hochverschleißende Bodenbeschaffenheiten wie auch manchmal auf Felsen treffen. Außerdem kann der zu bearbeitende Boden manchmal verhältnismäßig hart verfestigt sein, so daß zu seiner Öffnung beträchtliche Kräfte erforderlich sind, damit er dann durch die Maschine in dem erwünschten Maß zerkleinert wird.

Ein besonderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die

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Schaffung eines Werkzeugs für Erdbearbeitungsmaschinen, das eine beträchtlich erhöhte nutzbare Lebensdauer hat.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Werkzeugs für Erdbearbeitungsmaschinen oder dergleichen, bei dem die Erneuerung des Arbeitsbereiches des Schneidzahnes mit geringeren Kosten als bisher möglich ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Erdbearbeitungswerkzeuges, bei dem hochverschleißfestes Material am äußeren Ende eines Werkzeugtragarmes so angeordnet ist, daß der Arm selbst gegen Verschleiß geschützt ist.

Erfindungsgemäß sind auf einer Maschinenwelle Platten oder dergleichen in axial beabstandeten Ebenen gehalten, die senkrecht zur Wellenachse verlaufen. Diese Platten tragen wiederum Schneidzähne bzw. Werkzeuge oder Schneidzahn- bzw. Werkzeugtragarme, welche in Umfangsrichtung und vorzugsweise auch in Axialrichtung verteilt angeordnet sind.

Jeder an dem äußeren Ende angeordnete Arm oder jedes Werkzeug bzw. jedes an dem äußeren Ende eines solchen Arms angebrachte Werkzeugelement ist mit einem nach vorn gerichteten Randbereich versehen, in den hochverschleißfestes Material eingefügt ist. Derartiges Material kann in Anbetracht der extrem stark abnutzenden Arbeitsbedingungen bei der Erdbearbeitung vorteilhaft Hartmetall wie gesintertes Wolframkarbid oder dergleichen verschleißfestes Material wie es bei der Herstellung einer Borid-Metallverbindung entstehen kann, umfassen.

Im allgemeinen weist jeder Arm einen größeren Bereich auf, der in einer senkrecht zur Achse der Trägerwelle verlaufenden Ebene liegt, sowie einen seitlich versetzten Endteil. Das hochverschleißfeste Material kann an dem versetzten Endteil selbst angeordnet bzw. in diesen eingefügt sein. Es ist aber auch möglich, den Endteil so zu gestalten, daß er ein Werk-

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zeugelement halten kann, an dessen nach vorn gerichtetem Rand verschleißfestes Material angebracht oder eingebettet ist.

Bei einer modifizierten Ausführungsform ist der Tragarm lösbar in einem Block montiert, der von den auf der Welle sitzenden Platten gehalten und in einer Ebene angeordnet ist, die sich im wesentlichen in Axialrichtung der Welle erstreckt, so daß der Arm mit der Breitseite in die Drehrichtung weist, während der äußerste Rand des Armes mit hochverschleißfestem Material versehen ist, das auf diesen Rand aufgebracht oder in den Rand eingefügt ist.

Im Betrieb bewirkt der harte Rand der Werkzeugelemente, die an dem äußeren Ende des Armes montiert sind bzw. das äußere Ende der Arme selbst ein anfängliches Eindringen in die zu bearbeitende Formation, wobei zugleich harte Teile dieser Formation gebrochen werden. Das Werkzeugelement oder der Arm zerkleinern dann den Boden weiter und durchmischen ihn, wodurch eine gleichmäßige Materialbeschaffenheit zur weiteren Behandlung durch den Rotor erzeugt wird.

Sofern Werkzeugelemente vorgesehen sind, können diese abnehmbar an den äußeren Enden der Tragarme, beispielsweise durch eine ineinandergreifende Zungen-Ösen-Verbindung angebracht sein. Die Werkzeugelemente können aber auch mit den Außenenden der Arme verschweißt sein.

Die Arme bestehen vorteilhaft aus umgebogenen Metallblechstreifen, wobei die Armdicke zwischen den Enden im wesentlichen konstant ist.

Es ist jedoch auch möglich, die Arme zu schmieden, wobei sich die Dicke dann vom inneren zum äußeren Ende hin verändern kann, derart, daß das äußere Ende eine Dicke erhält, die die Herstellung von Bohrungen oder Schlitzen ermöglicht bzw. jede andere Art der spanabhebenden Bearbeitung ermöglicht, die

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zur Anpassung an hochverschleißfeste Einsätze erforderlich sind bzw. die Montage hochverschleißfester Platten an dem Arm oder deren Einsatz in Ausnehmungen des Armes erlaubt. Durch die Verwendung eines so gestalteten Armes können Schweißarbeiten zur Verbindung des Werkzeugelementes mit dem Arm entfallen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer in den Zeichnungen dargestellter bevorzugter Ausführungsformen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schaubildliche Darstellung eines Teils eines Rotors, wie er bei Erdbearbeitungsmaschinen verwendet wird, die der Bodenverfestigung dienen,

Fig. 2 eine schaubildliche Darstellung des äußeren Endes eines Armes, der an dem in Fig. 1 dargestellten Rotor zur Bildung eines Erdbearbeitungswerkzeugs anbringbar ist,

Fig. 3 eine der Fig. 2 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform,

Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 eine Ausführungsform, bei der ein Werkzeugelement am äußeren Ende des Armes angebracht und von diesem trennbar ist,

Fig. 6 eine modifizierte Ausführungsform eines Erdbearbeirungselementes, das an dem in Fig. 5 dargestellten Arm anbringbar ist,

Fig. 7 eine teilweise geschnittene Teildarstellung eines Endabschnittes des in Fig. 6 dargestellten Werkzeugelementes ,

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Fig. 8 eine der Fig. 7 entsprechende Darstellung einer abgewandelten Ausführungsform des Werkzeugelementes bzw. des äußeren Endes des Armes,

Fig. 9 eine der Fig. 5 entsprechende Darstellung einer weiteren modifizierten Ausführungsform.

Die Zeichnungsfigur 1 zeigt eine Welle 10, die drehbar in einer Bodenverfestigungsmaschine gelagert ist, die zur Aufarbeitung des Bodens bis zum halben Durchmesser des Rotorteils geeignet ist, von dem die Welle 10 die Mitte bildet. Eine Maschine dieser allgemeinen Bauart ist in der US-PS 3 737 199 offenbart.

Der Rotor 10 trägt eine Vielzahl von Platten 12, die in Axialrichtung verteilt und, wie in der Zeichnung dargestellt, mit einem solchen Winkel eingestellt sind, daß die Eckbereiche 14 in einer etwa spiralförmigen Bahn liegen.

Die Platten 12 dienen der Halterung etwa radial abstehender Arme 16, die mit der jeweils zugehörigen Platte 12 durch eine Klemmleiste 18 und Klemmbolzen 20 festgelegt sein können. Die Arme sind dabei vorteilhaft aus der Radialrichtung heraus etwas nach rückwärts geneigt, wie dies der Winkel A in Fig. 1 zeigt. Der spezielle Winkel der Arme gegenüber der Radialrichtung ist jedoch nicht entscheidend, mit der Ausnahme, daß dieser Winkel den gehärteten vorderen Rand des Werkzeugelementes in die für ein wirkungsvolles Eindringen in den Boden günstigste Lage bringt.

Jede der Platten 12, die in Fig. 1 dargestellt sind, trägt vier Arme 16, von denen jeder Arm eine vorwärtsgerichtete Arbeitsseite hat, die an dem in Fig. 1 unteren Arm 16 mit dem Bezugszeichen 22 dargestellt ist. Der Arbeitsbereich 22 ist entweder einstückig mit dem äußeren Ende des jeweiligen Armes ausgebildet, mit diesem verschweißt oder lösbar verbunden,

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wie dies im einzelnen in den übrigen Zeichnungsfiguren dargestellt ist.

Jeder Arbeitsteil am äußeren Ende eines Armes ist mit einem hochverschleißfestem Material, vorzugsweise mit gesintertem Wolframkarbid besetzt, das in die vom Rotor erfaßte Erde eindringt und diese zerschneidet, wenn sich die den Rotor tragende Maschine entlang einer Arbeitsbahn vorwärtsbewegt.

Verschiedene Arten der Ausbildung der vorwärtsgerichteten, gehärteten Arbeitskanten an jedem der Tragarme sind in den anderen Zeichnungsfiguren dargestellt.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform besitzt der Tragarm 16 einen abgewinkelten äußeren ^r'ndabschnitt 24, der beispielsweise mit einem rechten Winkel zu der Ebene des Armhauptabschnittes 16 verlaufen kann. Der abgewinkelte äußere Endabschnitt 24 trägt ein Werkzeugelement 26, das die Form eines Blockes hat, in dem entlang des oberen Bereichs der Vorderseite ein Schlitz 28 eingeformt ist. In dem Schlitz 28 sind Elemente 30 aus hochverschleißfestem Material, vorzugsweise aus Hartmetall wie gesintertem Wolframkarbid angeordnet und in dem Schlitz 28 vorzugsweise durch eine Lot- bzw. Hartlötverbindung lagegerecht festgelegt.

Der das Werkzeugelement 26 bildende Block ist bei 32 an einem Ende ausgespart, so daß es über die vorwärtsgerichtete Seite des etwa radial abstehenden Abschnittes des zugehörigen Tragarmes 16 greift und diese dadurch gegen Verschleiß durch den zu bearbeitenden Boden schützt. Es wurde festgestellt, daß die Anordnung des hochverschleißfesten Materials in der Ebene des Tragarmes 16 das Maß der Abnutzung der Vorderseite des Tragarmes bzw. das "Auswaschen" beim Betrieb der Maschine entscheidend verringert.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausfuhrungsform besitzt der dargestellte Tragarm an seinem äußeren Ende einen seitlich

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abgewinkelten Abschnitt 34, der dem abgewinkelten Abschnitt 24 der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform entspricht. Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist der Arm selbst jedoch zur Aufnahme der hochverschleißfesten Elemente 36 bearbeitet, neben denen zugleich ein verhältnismäßig schmales Werkzeugelement 38 in die dadurch gebildete Ausbehmung eingesetzt ist und weitere verschleißfeste Elemente 40 hält. Sowohl bei der Ausführungsform nach Fig. 2 als auch bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind die die Werkzeugelemente bildenden Blöcke in der vorgesehenen Lage vorzugsweise durch eine Schweißverbindung 42 festgelegt.

Die Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein Trägerblock 50 vorgesehen ist, der an der Tragplatte befestigt ist und der eine Aufnahme für einen Endabschnitt 52 eines Armes aufweist, welcher sich vom Maschinenrotor nach außen erstreckt und in einem quergeschlitzten Endabschnitt 54 endet, in dem hochverschleißfeste Einsätze 56 angebracht sind. Der Arm 54 und der Block 50 können mit zueinander ausgerichteten Durchbrüchen versehen sein, in die ein Haltezapfen 58 eingesetzt und zum Zusammenhalten der Teile dann umgebogen ist.

Die Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Arm 16 entsprechend den Darstellungen in den Fig. 1 und 3 einen abgewinkelten Endabschnitt 60 aufweist, durch den hindurch von der Vorder- zur Rückseite eine Tasche 62 verläuft, die zur Aufnahme eines Zungenelementes 64 bestimmt ist, das von einem Werkzeugelement 66 nach rückwärts absteht, während die vorn liegende Seite des Werkzeugelementes mit einer Fläche zur Aufnahme von Einsatzelementen 68 aus hochverschleißfestem Material versehen ist, das in der schon genannten Weise durch eine Hartlötverbindung festgelegt sein kann.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist bemerkenswert, daß die nach vorn gerichtete Seite des Werkzeugelementes vorzugsweise um 10° gegenüber der Axialebene des Rotors geneigt ist, so daß der vor der nach vorn gerichteten Seite des

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Tragarms liegende Bereich des Werkzeugelementes dem übrigen Teil der Vorderseite des Werkzeugelementes voreilt. Es wurde festgestellt, daß diese geneigte vordere Kante des Werkzeugelementes dessen Eindringen in die Erde fördert und einer Belastung des Tragarms entgegenwirkt, durch die dieser sich während des Betriebs der Maschine durchbiegen würde.

Die Fig. 6 zeigt ein Werkzeugelement, das dem in Fig. 5 dargestellten Werkzeugelement 66 ähnlich ist, dessen nach vorn gerichtete Seite jedoch mit zugespitzten Einsatzelementen 72 versehen ist, die in Querrichtung auf der Vorderseite verteilt angeordnet sind, während zwischen ihnen ebene Elemente 74 aus hochverschleißfestem Material angeordnet sind, die, wie bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführung, von der Unterseite zur Oberseite hin nach rückwärts geneigt sind.

Die Fig. 7 zeigt eine Teilansicht eines Werkzeugelementes 70 in vergrößertem Maßstab, wobei die Art der Formgestaltung der Einsätze 72 und die Anordnung und Formgestaltung des Elementes 74 aus hochverschleißfestem Material genauer dargestellt ist. Wie schon zuvor die hochverschleißfesten Elemente 56 in Fig. 4, die hochverschleißfesten Elemente 68 in Fig. 5 oder die hochverschleißfesten Elemente 72 und 74 in den Fig. 6 und 7 ist auch das hochverschleißfeste Element 74 vorzugsweise durch eine Lötverbindung an dem zugehörigen Träger befestigt.

Die Fig. 8 zeigt ein Werkzeugelement 80, dessen vorn liegender, das Erdreich erfassender Abschnitt in seitlichem Abstand liegende, geneigte ebene Elemente 82 aus hochverschleißfestem Material aufweisen, die auf dafür vorgesehene Oberflächenbereiche gelötet sind, welche von der Unter- zur Oberseite hin nach rückwärts geneigt sind. Zwischen den Elementen 82 sind an der Vorderseite des Elementes 80 vertikale Flächen vorgesehen, auf denen blockhausförmig gestaltete Einsätze 84 aus hochverschleißfestem Material angeordnet und durch eine Hartlötverbindung festgelegt sind.

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Durch die in Fig. 8 dargestellte Anordnung werden an der Vorderseite der Elemente 84 Kanten geschaffen, die in das zu bearbeitende Erdreich eindringen und dieses aufbrechen, während die geneigten Flächen 82 die Erde in eine bevorzugte Richtung leiten.

Die Fig. 9 zeigt einen Tragarm 16 mit einem abgewinkelten äußeren Endabschnitt 90, an dem ein Werkzeugelement 92 beispielsweise durch eine Schweißverbindung 94 befestigt ist, dessen Vorderseite einen Schlitz 96 aufweist, in den Elemente 98 aus hochverschleißfestem Material beispielsweise durch eine Hartlötverbindung festgelegt sind.

Die nach vorn gerichtete Seite des in Fig. 9 dargestellten Werkzeugelementes ist ebenfalls vorteilhaft in der gleichen Art und zu dem gleichen Zweck wie in Fig. 5 axial geneigt.

Es versteht sich, daß als hochverschleißfestes Material in jedem Fall vorteilhaft ein Hartmetall wie gesintertes Wolframkarbid in Frage kommt und die hochverschleißfesten Elemente vorzugsweise durch eine Hartlot- oder Silber lötverbindung befestigt werden, wenngleich auch unter bestimmten Umständen die Verwendung eines Epoxid-Bindemittels nicht ausgeschlossen ist.

Jeder Tragarm 16 kann in Form eines Stahlstreifens mit über die gesamte Länge gleichmäßiger Dicke ausgebildet sein, wozu der Streifen zunächst gewalzt, dann auf die vorgesehene Länge zugeschnitten und schließlich zur Bildung des bei jedem Arm vorgesehenen abgewinkelten Endes umgebogen wird. Wie bereits erwähnt, könne'n die Tragarme aber auch geschmiedet sein, wodurch sie in jedem Teilbereich mit jeder beliebigen Dicke hergestellt werden können.

Die dargestellten Ausführungsformen sind nur beispielsweise Verwirklichungen der Erfindung in deren Rahmen noch mancherlei Änderungen möglich sind.

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Claims

Ansprüche :

( 1 .) Werkzeug für Erdarbeiten mit einem an einem" umlaufenden Bauteil etwa radial nach außen abstehend befestigbaren
Arm, der in ein Arbeitsende übergeht, welches eine nach vorn gerichtete und eine nach rückwärts gerichtete Seite aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß an dem Arbeitsende des Armes verschleißfeste Elemente
angebracht und dabei verschleißhindernd auf dessen nach vorn gerichteter Seite angeordnet sind.
2. Werkzeug für Erdarbeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm von der Vorderseite zur Rückseite hin breiter bemessen ist als in der Seitwärtsrichtung und am Arbeitsende des Arms ein Block

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ORföl'NAL INSPECTED

angeordnet ist, der auf seiner Vorderseite ein Element aus hochverschleißfestem Material trägt.
3. Werkzeug für Erdarbeiten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das verschleißfeste Element auf der Vorderseite scharf ausgebildet ist.
4. Werkzeug für Erdarbeiten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß es mehrere hochverschleißfeste Elemente und keilförmige Elemente umfaßt, deren Keilspitze zur Vorderseite des Blockes hin gerichtet sind.
5. Werkzeug für Erdarbeiten nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch die Anordnung mehrerer hochverschleißfester Elemente, von denen ein Teil auf der Vorderseite des Blockes in einer Kante endet, während ein anderer Teil der Elemente auf der Vorderseite des Blocks in einem Punkt endet.
6. Werkzeug für Erdarbeiten nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß die punktförmig endenden Elemente in Seitwärtsrichtung im Abstand zueinander angeordnet sind und über die anderen Elemente vorspringen .
7. Werkzeug für Erdarbeiten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Block auf der Vorderseite mehrere hochverschleißfeste Elemente aufweist und die Vorderseite gegenüber ihrer Bewegungsrichtung geneigt ist.
8. Werkzeug für Erdarbeiten nach Anspruch 7, dadurch

gekennzeichnet , daß der Neigungswinkel der Vorderseite des Blockes etwa 15 gegenüber der Achse beträgt, um die der Arm dreht.

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9. Werkzeug für Erdarbeiten nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine "L"-förmige Gestaltung des Armes und Abwinkelung des Endabschnittes des Arbeitsendes zur Bildung eines Seitenteils, in dem der Werkzeugblock gehalten ist und sich seitwärts über dessen gesamte Länge erstreckt, wobei auf der vorwärts gerichteten Seite des Werkzeugblockes mehrere hochverschleißfeste Elemente angeordnet sind.
10. Werkzeug für Erdarbeiten nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Block mit dem Arm verschweißt ist.
11. Werkzeug für Erdarbeiten nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine "L"-förmige Gestaltung des Armes mit abgewinkeltem Endabschnitt des Arbeitsendes zur Bildung eines Seitenteils, wobei in dem Seitenteil ein Durchbruch ausgebildet ist, in den von der Vorderseite her ein Schaft des Werkzeugblockes einführbar ist.
12. Werkzeug für Erdarbeiten nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß der Block eine sich dem Arm anlegende rückwärtige Schulter zur Übertragung der bei der Arbeit auf den Block einwirkenden Belastung auf den Arm aufweist.
13. Werkzeug für Erdarbeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Arm in Richtung von der Vorderseite zur Rückseite breiter ist als in Seitwärtsrichtung und einen am Arbeitsende seitlich verlaufenden Abschnitt umfaßt, wobei auf der Vorderseite des seitlich verlaufenden Abschnittes und an dem benachbarten Arm hochverschleißfeste Elemente angebracht sind.
14. Werkzeug für Erdarbeiten nach Anspruch 13, dadurch g e ■ kennzeichnet , daß die Vorderseite des am Arbeitsende des Armes seitlich abstehenden Abschnittes

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mit einem Winkel von etwa 15 gegenüber einer Ebene geneigt ist, die die Drehachse des Armes einschließt und durch die seitwärts verlaufende Position hindurchgeht.
15. Werkzeug für Erdarbeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Arm in Seitwärtsrichtung breiter ist als von vorn nach hinten und am Arbeitsende des Arms zur Vorderseite hin hochverschleißfeste Elemente angeordnet sind.

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