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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Werkzeug für eine Maschine zur Bodenbearbeitung
der Bauart, die einen Rotor enthält,
der sich um eine vertikale oder im Wesentlichen vertikale Achse
dreht und an seinem Umfang mit auswechselbaren Werkzeugen zur Bodenbearbeitung
ausgestattet ist. Sie betrifft gleichfalls Maschinen zur Bodenbearbeitung, die
diese Werkzeuge verwenden, wie beispielsweise Maschinen zum Unkrautjäten, Hackmaschinen, Weinbaupflüge usw.,
die alle dazu bestimmt sind, die schädlichen Kräuter und Pflanzen auszureißen und/oder
zu zerhacken und/oder die Oberfläche
des Bodens aufzulockern.
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Die
derzeitige Auslegung der Maschinen zum Aufhacken oder für analoge
Arbeitsvorgänge zur
Bodenbearbeitung, die in den Maschinen der vorher genannten Art
verwendet werden, siehe z.B.
US-A-2
215 364 , berücksichtigt
nicht die Gesamtheit der Probleme, die sich aus der Drehung dieser
Werkzeuge im Boden ergeben, wie beispielsweise Widerstand gegen
das Eindringen, rasche Abnutzung, Widerstand der Erdschollen gegen
das Zerbröckeln, Heftigkeit
der Stöße beim
Auftreffen auf Steine usw., so dass ihre Effizienz ebenso wie ihre
mögliche
Einsatzdauer darunter leidet.
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeug und eine Maschine vorzuschlagen,
die eine bessere Lösung
der oben genannten Probleme ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels eines
auswechselbaren Werkzeugs nach Anspruch 1 erfüllt.
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Dank
dieser Anordnungen dringen die Werkzeuge leichter in den Boden ein;
sie sind geringeren Reibungen ausgesetzt, so dass ihre Abnutzung
langsamer verläuft,
und aus diesen Vorteilen ergibt sich ein weiterer, der aus einem
reduzierteren Energieverbrauch besteht.
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Andererseits
werden die Werkzeuge durch die Zentrifugalkraft gespannt, wenn sich
der Rotor dreht, und sie werden beim Auftreffen auf einen großen Stein
oder ein anderes hartes Hindernis eingezogen, wobei sie sich um
ihre Befestigungsachse drehen.
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Gemäß einer
anderen vorteilhaften Anordnung erstreckt sich der aktive Teil des
Werkzeugs unter Berücksichtigung
der Drehrichtung des Werkzeugs vom distalen Ende des Anschlussabschnitts aus
nach vorne.
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Dank
dieser Anordnung weist der untere aktive Teil des Werkzeugs eine
bedeutende Materialreserve auf und kann seine Funktion trotz einer
beträchtlichen
Abnutzung dauerhaft und effizient erfüllen.
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Obwohl
eine Monoblock-Ausführung
des Werkzeugs vorgesehen ist, könnte
der aktive Teil oder wenigstens der vordere Abschnitt des aktiven Teils
des Werkzeugs außerdem
auswechselbar sein und durch Verschrauben, Verschweißen oder
auf andere Weise angefügt
werden, wobei dieser vordere Teil dann aus einem Material ausgeführt ist,
das eine sehr große
Härte aufweist,
wie beispielsweise Wolframkarbid, Stellit usw., bzw. aus einem Material,
das vorher durch Bestücken
mit Plättchen,
Pulverbeschichtung oder Spritzen mit einem harten Überzug versehen
wurde, während
der restliche Teil des Werkzeugs aus einem Material mit geringerer
Härte und
zu niedrigeren Kosten ausgeführt
ist (beispielsweise Stahl).
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Anordnung ist der vordere Abschnitt des aktiven
Teils des Werkzeugs nach vorne geneigt.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
ermöglicht
es, den "Schleifsohlen-Bodendruck" zu vermeiden und
die Arbeitstiefe trotz der Abnutzung beizubehalten.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Anordnung enthält die obere Oberfläche des
aktiven Teils des Werkzeugs einen Höcker, der unter Berücksichtigung
seiner Drehrichtung nach seinem vorderen Abschnitt positioniert
ist, wobei dieser Höcker
es gestattet, den Boden aufzubrechen.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Anordnung weist der äußere Rand des aktiven Teils
des Werkzeugs, in Richtung seiner Schwenkachse gesehen, eine gekrümmte Form
auf.
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Die
erfindungsgemäße Maschine
zum Unkrautjäten
ist auf Grund der Tatsache bemerkenswert, dass ihr Rotor so ausgelegt
ist, dass er die Montage mit einer Schwenkfreiheit von wenigstens
zwei vorher beschriebenen Werkzeugen unter solchen Bedingungen ermöglicht,
dass, wenn diese auf dem Rotor installiert werden, ihre Schwenkachsen
nach unten in Richtung auf die Drehachse des Letzteren konvergieren,
wobei mit der Drehachse ein Winkel gebildet wird.
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Wie
vorher angegeben, werden die Werkzeuge, wenn sie auf ein Hindernis
auftreffen, sich um ihre Schwenkachse drehend in Rückwärtsrichtung eingezogen,
wodurch die Stöße gedämpft werden und
eine Destabilisierung der Einheit des Jätkopfs der Maschine vermieden
wird. Während
einer solchen Einziehphase (die das Ergebnis entweder des Auftreffens
auf ein starres Hindernis, wie beispielsweise einen Stein oder Sonstiges,
oder einer übermäßigen Kompaktheit
des Bodens sein kann), wird die Arbeitstiefe dank des vorher erwähnten Winkels reduziert,
wodurch es möglich
wird, dem Hindernis auszuweichen und das Drehmoment und damit die zu übertragende
Kraft zu begrenzen, um die Drehgeschwindigkeit des Rotors aufrechtzuerhalten.
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Die
oben genannten sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile gehen
besser aus der folgenden Beschreibung und den folgenden Zeichnungen
im Anhang hervor:
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1 ist ein Aufriss eines
vorteilhaften Ausführungsbeispiels
des erfindungsgemäßen Werkzeugs
zum Unkrautjäten.
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2 ist eine Draufsicht dieses
Werkzeugs.
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3 ist eine teileweise geschnittene
Vorderansicht des Werkzeugs.
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4 ist eine Schnittansicht
entlang der Linie 4-4 in 3.
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5 ist eine vereinfachte,
teileweise geschnittene Vorderansicht eines erfindungsgemäßen Kopfs
einer Maschine zum Unkrautjäten.
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6 ist eine teileweise geschnittene
Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Kopfs
einer Maschine zum Unkrautjäten,
welche die Anwendung der Erfindung umfasst.
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7 ist eine Draufsicht von 6, wobei die punktierte
Linie das Einziehen eines Werkzeugs beim Auftreffen auf ein hartes
Hindernis darstellt.
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Zum
Beschreiben eines vorteilhaften, aber keinesfalls einschränkenden
Ausführungsbeispiels des
Werkzeugs der erfindungsgemäßen Maschine zum
Unkrautjäten
wird auf diese Zeichnungen Bezug genommen.
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Gemäß einer
ersten charakteristischen Anordnung enthält dieses Werkzeug, das in
seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet wird, (wobei
seine Position im Betrieb berücksichtigt
wird):
- – ein
Befestigungsende 2, das in einer oberen räumlichen
Zone Z1 enthalten ist, wobei dieses Ende so angeordnet oder ausgebildet
ist, dass es mit dem Rotor einer Maschine zur Bodenbearbeitung verbunden
werden kann, wie beispielsweise einer Maschine zum Unkrautjäten;
- – einen
Anschlussabschnitt 3, der in einer dazwischenliegenden
räumlichen
Zone Z2 enthalten ist, wobei der Zwischenabschnitt sich von dem
Befestigungsende aus nach unten erstreckt; und
- – einen
aktiven Teil 4, der in einer unteren räumlichen Zone Z3 vorhanden
ist.
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Der
Anschlussabschnitt 3 weist eine in Bezug auf das Befestigungsende 2 und
den aktiven Teil 4 geneigte Position auf, so dass sich
diese sowohl in vertikaler Richtung (1)
als auch in horizontaler Richtung (2)
voneinander beabstandet befinden.
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Das
obere Ende der Befestigung 2 des Werkzeugs ist so angeordnet
oder ausgebildet, dass seine Montage mit einer Schwenkfreiheit mit
begrenzter Amplitude auf dem Rotor einer Maschine zum Unkrautjäten oder
einer anderen Maschine zur Bodenbearbeitung ermöglicht wird, wobei dieses Ende
beispielsweise aus einem Ring oder einer Befestigungshülse gebildet
wird, wodurch die Befestigung des Werkzeugs um eine Gelenkachse
ermöglicht
wird, wie im folgenden der vorliegenden Darlegung erläutert wird.
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Der
untere aktive Teil 4 des Werkzeugs erstreckt sich unter
Berücksichtigung
der Drehrichtung des Letzteren vom distalen Ende des Anschlussabschnitts 3 aus
nach vorne.
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Dieser
aktive Teil 4 weist eine geringe Höhe H auf, die der Höhe H der
Zone Z3 entspricht, in der der Teil umläuft, wobei die Höhe vorzugsweise
unter der Hälfte
der Gesamthöhe
Z1 + Z2 + Z3 des Werkzeugs liegt.
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Der
aktive Teil 4 weist, gesehen in Richtung der Schwenkachse
B-B des Werkzeugs 1 oder entlang der Drehachse des Rotors,
auf dem dieses befestigt werden soll, eine geschwungene Form 5,
einen äußeren konvexen
Rand 6 und einen inneren konkaven Rand 7 auf,
wobei der Eingriffsrand in Bezug auf einen Radius, der sich mit
der Schwenkachse des Werkzeugs am vorderen Ende des äußeren konvexen
Rands 6 (2)
verbindet, eine nach vorne und in Richtung zu dem inneren Rand 7 geneigte
Position aufweist. Der aktive Teil 4 stellt sich somit
in Form eines gebogenen Bands dar, das nach vorne ausgerichtet und
von dem Befestigungsende 2 des Werkzeugs beabstandet ist.
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Andererseits
besitzt der aktive Teil 4 eine Länge L, die es während des
Einziehens ermöglicht, die
Arbeitsbreite beizubehalten und damit den Kurs zu halten.
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Der
Eingriffsrand 5 des aktiven Teils 4 ist abgeschrägt, um das
Eindringen in den Boden zu erleichtern.
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Der
aktive Teil ist so in die Vorwärts-Richtung geneigt,
dass die untere Oberfläche 8 seines
rückwärtigen Abschnitts
zur Befestigung am Zwischenteil 3 sich auf einer Ebene
befindet, die wesentlich höher als
diejenige ist, auf der sich die untere Oberfläche 8 seines vorderen
Arbeitsabschnitts 10 befindet.
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Andererseits
ist die untere Oberfläche 9 der vorderen
Abschnitts 10 annähernd
eben und bildet einen Freiwinkel α von
geringer Größe, beispielsweise
in einer Größenordnung
von 6°,
mit einer Ebene P-P, die im Wesentlichen senkrecht zur Schwenkachse
B-B des Werkzeugs verläuft.
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Die
obere Oberfläche
des aktiven Teils 4 des Werkzeugs enthält einen Höcker 11, der nach
seinem vorderen Teil beabstandet von dem Eingriffsrand 5 positioniert
ist.
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Das
vorher beschriebene auswechselbare Werkzeug kann aus einem einzigen
Teil aus Stahl oder einer Stahllegierung ausgeführt sein, der bzw. die verschleißbeständig, geschmiedet
und behandelt ist. Allerdings ist gemäß einer anderen charakteristischen
Anordnung der Erfindung vorgesehen, ihren aktiven Teil, oder wenigstens
den vorderen Arbeitsabschnitt 10 von diesem, aus einem
extraharten Material auszuführen,
wie beispielsweise Wolframkarbid, Stellit usw., oder aus einem Material,
das behandelt wurde, um eine große Härte aufzuweisen, und diesen
aktiven Teil oder Abschnitt mit dem restlichen Teil des Werkzeugs
durch Verschrauben, Verschweißen
oder auf eine andere Weise zu verbinden.
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In 5 wurde ein vereinfachtes
Ausführungsbeispiel
eines Kopfs einer Maschine zur Bodenbearbeitung dargestellt, die
aus einer Maschine zum Unkrautjäten
oder einer analogen Maschine gebildet wird, von der nur der Rotor 12,
die Werkzeuge 1 und das abnehmbare Befestigungssystem dieser
Letzteren in einer Position zur Bearbeitung des Bodens S abgebildet
sind.
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Der
Rotor 12, die Werkzeuge 1 und das abnehmbare Befestigungssystem
dieser Letzteren sind so ausgebildet und angeordnet, dass die Befestigung auf
dem Rotor 12 mit einer Schwenkfreiheit von wenigstens zwei
Werkzeugen 1 unter solchen Bedingungen ermöglicht wird,
dass, wenn diese auf dem Rotor installiert werden, ihre Schwenkachsen
B-B nach unten in Richtung auf die Achse A-A des Letzteren konvergieren,
wobei ein Winkel β mit
der Drehachse A-A, beispielsweise ein Winkel in der Größenordnung
von 9° gebildet
wird.
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Das
abnehmbare Befestigungssystem der Werkzeuge umfasst für jedes
davon eine Gelenkachse 13, um die der Befestigungsring 2 des
Werkzeugs 1 schwenkbar befestigt ist. Eines der Enden dieser Gelenkachse
ist in einer Bohrung gelagert, die benachbart zum Umfang des Rotors
ausgespart ist, während
das gegenüberliegende
Ende in eine Öffnung
eingreift, die eine Befestigungsschelle 14 aufweist. Eine
Druckscheibe 15 kann um das untere Ende der Gelenkachse 13 zwischen
einer kreisförmigen
Schulter 13a der Letzteren und der Befestigungsschelle 14 so
angeordnet sein, dass das Schwenken des Werkzeugs ermöglicht wird.
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Die
im Rotor 12 ausgesparten Löcher für die Befestigung der auswechselbaren
Werkzeuge 1 weisen eine in Bezug auf die Drehachse A-A
des Rotors geneigte Achse B-B auf, so dass die Gelenkachsen 13 und
die Achsen der Befestigungsringe 2 ebenfalls gemäß der Achse
B-B geneigt sind.
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Die
Schelle 14 ist axial an der Basis der Rotors 12 mittels
einer einzigen Schraube 16 befestigt, die eine zentrale Öffnung der
Platte durchquert und sich in ein Gewinde einschraubt, das im unteren
Abschnitt des Rotors ausgespart ist.
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Auf
diese Weise genügt
es, um die Werkzeuge 1, beispielsweise im Fall eines Verschleißes dieser
Letzteren auszutauschen, die Schraube 16 herauszuschrauben,
die Schelle 14 und die Scheiben 15 zu entfernen
und das auszuwechselnde Werkzeug mit seiner Gelenkachse 13 abzunehmen.
Zum Befestigen der neuen Werkzeuge wird in umgekehrter Reihenfolge
vorgegangen.
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Der
Arbeitskopf der erfindungsgemäßen Maschine
zur Bodenbearbeitung kann mit wenigstens zwei Werkzeugen 1 ausgestattet
werden, jedoch kann der Rotor 12 so ausgelegt werden, dass
er drei Werkzeuge oder mehr im Winkel und regelmäßig beabstandet aufnehmen kann.
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Wenn
der Arbeitskopf mit zwei Werkzeugen 1 ausgestattet ist,
sind diese Letzteren an Stellen des Rotors 12 befestigt,
die sich diametral gegenüberliegen
(4 bis 7). In diesem Fall, und wie in 5 und 6 dargestellt, sind die Auflageflächen der
Schelle 14, die durch die unteren Seiten der Scheiben 15 und den
mittleren Abschnitt des Rotors 12 ausgebildet werden, auf
einem Kreisbogen positioniert, während die
Befestigungsschelle im Wesentlichen eben und elastisch verformbar
ist. Wenn die Schraube 16 vollständig eingeschraubt ist, wird
eine konkave Verformung der Schelle 14 bewirkt, deren Enden
sich dann unter Fedenwirkung an den Haltescheiben 15 der Gelenkachsen 13 fest
anlegen.
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Der
Rotor 12 umfasst einen unteren zylindrischen Teil 12a mit
einem kleineren Durchmesser als der seines oberen Teils 12b,
unter dem die Werkzeuge 1 befestigt sind. Dieser untere
zylindrische Teil 12a dient als Anschlag, der die Einziehbewegung
der Werkzeuge nach hinten begrenzt, wenn diese auf ein hartes Hindernis
auftreffen.
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6 und 7 stellen eine Anwendung der Erfindung
auf eine Maschine zum Unkrautjäten
dar, die in einer anderen Patentanmeldung der Antragstellerin beschrieben
ist.
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Gemäß diesem
Ausführungsmodus
umfasst der Kopf zum Jäten
zwei Werkzeuge 1, die auf einem Rotor 12 befestigt
sind, der von einem mit einem Untersetzungsgetriebe 18 gekoppelten
Motor 17 angetrieben wird, und eine eingreifende kreisförmige Führung 19 in
Form einer Glocke, die über
den Werkzeugen vorzugsweise koaxial zur Drehachse A-A dieser Letzteren
angeordnet ist, wobei diese eingreifende Führung 19 dafür ausgelegt
ist, sich mit Blick in die Richtung dieser Achse um diese Drehachse
zu drehen, wobei die allgemeine Form einer ausgeschnittenen Scheibe
alternativ an ihrem Umfang Ausschnitte 20 und hervorstehende
Teile 21 aufweist, wobei die Länge des Aktionsradius R1 der
sich drehenden Werkzeuge kleiner ist als diejenige des Radius R2
eines Kreises, der am Boden der Ausschnitte 20 der eingreifenden
Führung 19 anliegt.
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Vorzugsweise
ist die ausgeschnittene Führung
in Form einer Glocke frei drehbar befestigt.
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Sie
könnte
jedoch auch mit einer Motorisierung gekoppelt werden, die ihren
Drehantrieb mit einer Geschwindigkeit sicherstellt, die im Wesentlichen gleich
der linearen Vorschubgeschwindigkeit der Zugmaschine oder eines
anderen Fahrzeugs ist, das mit der Maschine zum Unkrautjäten ausgestattet
ist, wobei das Geschwindigkeitsverhältnis beispielsweise mittels
eines bekannten hydraulischen Geschwindigkeitswandlers erhalten
wird.
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Dank
dieser Anordnung können
die Werkzeuge 1, mit denen der Kopf zum Unkrautjäten ausgestattet
ist, sich drehen und um Weinstöcke
oder Sträucher
herum arbeiten, und zwar sehr nahe, ohne sie jedoch zu berühren, so
dass sie keinesfalls Gefahr laufen, von den Werkzeugen verletzt
oder zertrennt zu werden. Es gibt also keine Zone, die nicht um
die Weinstöcke
oder die Sträucher
herum bearbeitet wird.
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Außerdem ermöglicht es
die Ausführung
der eingreifenden Führung
in Form einer Glocke, das Auswerfen von Stäuben und Steinen beträchtlich
zu reduzieren und die Arbeitstiefe der Werkzeuge zu begrenzen. Andererseits
ermöglicht
es das freie innere Volumen der Glocke, das Zusammendrücken der Erdschicht
zu vermeiden, die von den Werkzeugen zum Unkrautjäten aufgelockert
wurde.
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Die
Rotoren der Maschinen, die mit erfindungsgemäßen Werkzeugen ausgestattet
sind, können
sich um ihre Achse A-A mit Geschwindigkeiten zwischen 200 und 1500
U/min drehen. Die Werkzeuge 1 sind um ihre Gelenkachse
B-B frei drehbar befestigt, die in Bezug auf die Achse A-A geneigt
ist, wenn sich der Rotor dreht, wobei die Werkzeuge unter der Einwirkung
der Zentrifugalkraft (in 7 mit durchgezogener
Linie dargestellt) gespannt werden. Wenn sie auf ein hartes Hindernis
(Stein, großes Holzstück, Altmetall
oder Sonstiges) auftreffen, oder wenn der Boden einen für das Eindringen übermäßig hohen
Widerstand aufweist, werden sie um ihre Gelenkachse B-B (in 7 mit durchbrochener Linie dargestellt)
drehend eingezogen, wodurch es möglich
ist, Stöße zu dämpfen und
eine Destabilisierung des Arbeitskopfs der Maschine zu vermeiden.
Während
dieser Einziehphase schwenken die Werkzeuge nach rückwärts, wobei
sie dank des Neigungswinkels β ihrer
Gelenkachse B-B so angehoben werden, dass sich die Arbeitstiefe
reduziert, wodurch es möglich wird,
dem Hindernis auszuweichen und das Drehmoment und damit die zu übertragende
Kraft zu begrenzen, um die Drehgeschwindigkeit des Rotors aufrechtzuerhalten.
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Andererseits
wird unter Berücksichtigung
der Anwendung der Erfindung auf eine Maschine des Typs wie diejenige,
die in 7 dargestellt
ist, beobachtet, dass das Werkzeug während der Einziehphase auf
Grund seiner Form immer noch an dem äußeren Durchmesser der Führung in
Form einer Glocke anliegt, so dass die Arbeitsbreite konstant bleibt.