WO2002017705A1 - Verfahren und vorrichtung zur garten- und landschaftspflege - Google Patents

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Gregor Wolf
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Wolf-Garten Gmbh & Co. Kg
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01D—HARVESTING; MOWING
    • A01D34/00—Mowers; Mowing apparatus of harvesters
    • A01D34/01—Mowers; Mowing apparatus of harvesters characterised by features relating to the type of cutting apparatus
    • A01D34/015—Cutting mechanisms not covered by another group
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G3/00—Cutting implements specially adapted for horticultural purposes; Delimbing standing trees
    • A01G3/08—Other tools for pruning, branching or delimbing standing trees
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01M—CATCHING, TRAPPING OR SCARING OF ANIMALS; APPARATUS FOR THE DESTRUCTION OF NOXIOUS ANIMALS OR NOXIOUS PLANTS
    • A01M21/00—Apparatus for the destruction of unwanted vegetation, e.g. weeds
    • A01M21/04—Apparatus for destruction by steam, chemicals, burning, or electricity

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for use in horticulture and agriculture.
  • machines equipped with a drive motor are generally used, which are driven by an internal combustion engine or by an electric motor, which is fed either from the mains or from a battery carried with the machine.
  • Such machines are widely used for cutting and / or crushing plant parts, in particular for mowing the lawn.
  • the noise pollution caused by the motor, the oscillating or rotating knives and the blower devices which convey the cut grass into a collecting container is perceived as disadvantageous.
  • the noise generated by the motor can be significantly reduced by the use of electric motors compared to the drive by internal combustion engines, and successes in noise reduction have recently been achieved by improved mechanical cutting devices and favorable flow guides. Despite these efforts, it has so far not been possible to reduce the noise level generated when mowing the lawn or cutting plant parts or twigs and branches to such an extent that it is possible to work at any time of the day without disturbing the neighbors.
  • the invention is therefore based on the object of providing a method and a device with which a practically noiseless clean cut can be achieved by machine.
  • the object is achieved by the method according to the features of claim 1.
  • Appropriate embodiments of the method result from subclaims 2 to 8.
  • the object is achieved by a lawn mower with the features of claim 9. Refinements thereof result from claims 10 and 11.
  • the replacement of the mechanically moving parts of known machines by the laser radiation ensures that the noise level is reduced to a value that is barely audible and is not perceived as a nuisance even in the immediate vicinity.
  • Laser devices are used in various fields of technology for cutting materials. For example, in medical technology, laser beams are used to cut tissue parts with pinpoint accuracy.
  • the arrangement is such that the gas is cut and dried at the same time in one operation, so that the shredded and dried clippings can be deposited directly on the lawn for fertilization.
  • the invention can also be used for cutting flowers and other plants and for cutting branches or branches, which in turn has the advantages mentioned compared to mechanically moved cutting devices.
  • Such a cutting device can, however, also be arranged in a stationary manner, the plant parts, in particular cut grass, being filled into a container in which comminution and drying are carried out by means of the laser radiation, after which the clippings treated in this way are removed again, for example by means of a spreader can.
  • a laser device can be used to chop branches and branches and to shred leaves and other parts of plants.
  • laser systems In connection with the laser cutting system, laser systems, video cameras and sensors can be used, which can be used to control all tasks. '
  • the laser cutting system When used as a lawn mower, the laser cutting system has the advantage that no catch container for the cut grass and no pneumatic conveying device are required because the cut grass is broken up into fine particles by the laser beams and at the same time completely dried. Then it falls back onto the grass hub. The crushing into the finest particles ensures the maintenance of a good lawn quality, since matting and mold formation, which occurs with conventional mulching, are prevented.
  • the lawn mower according to the invention is particularly service-oriented Complete solution designed for the care of lawns.
  • the lawn mower can be designed as a robot, and the lawn mowing can be carried out automatically, with all attachments being controlled with the aid of cameras and sensors.
  • the grass can be cut almost noiselessly and in much finer particles than with knives or flails. This also optimizes the recycling of the clippings as a natural part of lawn fertilization.
  • the tiny particles that fall onto the grass hub when dried do not contribute to matting of the lawn or to lawn diseases that can be caused by too slow rotting in normal mowers.
  • the grass clippings formed in this way are rather the basis for the nutrient supply.
  • the design of the beam guidance is decisive for the cutting result.
  • suitable beam switches, deflection units in the form of mirrors and focusing units an exact cut image can be generated.
  • the laser beam sources can be mounted in a protective housing of a mobile or stationary unit.

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zum Bearbeiten und zum Schneiden von Pflanzen, z.B. Gras, Zweigen und Ästen und hierfür geeignete Vorrichtungen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß das Schneiden durch Laserstrahlung erfolgt und zu diesem Zweck ist innerhalb eines Schutzgehäuses der Vorrichtung wenigstens eine Laserstrahlquelle fest oder beweglich angeordnet. Die Laserstrahlquellen sind dabei zweckmäßigerweise so ausgelegt und angeordnet, daß das Gut geschnitten und das geschnittene Gut in feinste Partikel zerkleinert und gleichzeitig einer Trocknung unterworfen wird, so daß das auf diese Weise gehäckselte Schnittgut als Dünger abgelegt werden kann. Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, einen Rasenmäher oder eine andere mobile Vorrichtung als Roboter mit entsprechenden Sensoren und Steuervorrichtungen auszurüsten. Weiter ist vorgesehen, eine stationäre Anlage zu schaffen, in der durch Laserstrahlung Gras eingefüllt und zerkleinert werden kann, wobei gleichzeitig eine Trocknung stattfindet, so daß das Schnittgut dann mittels Streuwagen wieder ausgebracht werden kann.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Garten- und Landschaftspfleαe
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einsatz im Gartenbau und in der Landwirtschaft. Zur Erleichterung der Arbeit werden hierbei allgemein mit einem Antriebsmotor ausgerüstete Maschinen benutzt, deren Antrieb durch eine Brennkraftmaschine oder durch einen Elektromotor erfolgt, der entweder vom Netz oder über einen mit der Maschine mitgeführten Akku gespeist wird.
Im großen Umfang werden derartige Maschinen zum Schneiden und/oder zum Zerkleinern von Pflanzenteilen, insbesondere zum Rasenmähen, benutzt. Als nachteilig wird dabei die Lärmbelästigung empfunden, die durch den Motor, die oszillierenden oder rotierenden Messer sowie die Gebläsevorrichtungen verursacht wird, die das geschnittene Gras in einen Fangbehälter fördern.
Das vom Motor erzeugte Geräusch kann zwar durch Verwendung von Elektromotoren gegenüber dem Antrieb durch Brennkraftmaschinen bedeutend verringert werden, und Erfolge in der Lärmreduzierung konnten in jüngerer Zeit auch durch verbesserte mechanische Schneidvorrichtungen und günstige Strömuπgsführungen erreicht werden. Trotz dieser Bemühungen ist es aber bisher nicht gelungen, den beim Rasenmähen oder beim Schneiden von Pflanzenteilen oder Zweigen und Ästen erzeugten Geräuschpegel soweit zu vermindern, daß ein Arbeiten ohne Belästigung der Nachbarn zu jeder Tageszeit möglich wird.
Es ist zwar bereits versucht worden (DE-GM 90 05 367.2), den Geräuschpegel eines Rasenmähers dadurch herabzusetzen, daß die Schneidwerkzeuge durch eine Ultraschallvorrichtung ersetzt werden. Diese Versuche haben jedoch zu keinem befriedigenden Ergebnis geführt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, womit maschinell ein praktisch geräuschloser sauberer Schnitt erzielt werden kann. Gelöst wird die gestellte Aufgabe durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Zweckmäßige Ausbildungen des Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen 2 bis 8. Soweit es die Vorrichtung betrifft, wird die gestellte Aufgabe gelöst durch einen Rasenmäher mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Ausgestaltungen hiervon ergeben sich aus den Ansprüchen 10 und 11.
Der Ersatz der mechanisch bewegten Teile bekannter Maschinen durch die Laserstrahlung gewährleistet, daß der Geräuschpegel auf einen Wert reduziert wird, der kaum hörbar ist und auch in nächster Umgebung nicht als störend empfunden wird.
Laservorrichtungen werden zwar auf den verschiedensten Gebieten der Technik auch zum Schneiden von Materialien benutzt. Beispielsweise werden in der Medizintechnik Laserstrahlen zum punktgenauen Schneiden von Gewebeteilen benutzt.
Auf dem Gebiet der Garten- und Landschaftspflege wurde Laserstrahlung bisher jedoch nur als Sensor zur Detektion der Wuchsorte von Unkräutern benutzt. Die DE 19640641 A1 beschreibt zu diesem Zweck ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erkennung von potentiellen und tatsächlichen Standorten von Unkraut sowie der Unkrautbekämpfung oder Unkrautvorsorge auf Wegen und Plätzen, wobei mit Hilfe von Sensoren oder dergleichen die potentiell möglichen Wuchsorte von Unkräutern detektiert oder erkannt werden sowie das potentiell zu erwartende oder gegenwärtige Wachstum der Unkräuter dann durch Bearbeitung oder durch Manipulation der Unkräuter oder der Wuchsorte gänzlich oder zeitweise verhindert wird. Dabei können Laserstrahlen indirekt zur Unkrautbekämpfung genutzt werden, indem sie Porzellan- oder Metallteile anstrahlen, welche ihre Hitze dann an die Zielfläche abgeben. Ein Schneiden von Pflanzenteilen mittels Laser ist hierbei jedoch nicht vorgesehen.
Es hat sich gezeigt, daß bereits mit relativ geringer Leistung bei entsprechender Fokussierung eine Energiedichte erreicht werden kann, die zuverlässig ein Schneiden und Zerkleinern von Pflanzenteilen ermöglicht, wobei Sicherheitsvorrichtungen getroffen werden können, die ein sofortiges Abschalten der Laserstrahlquellen bewirken, wenn der Rasenmäher aus seiner definierten Gebrauchslage bewegt wird. Die Abschaltung kann über geeignete Sensoren augenblicklich erfolgen, da im Gegensatz zu den üblichen Rasenmähern kein Nachlauf der Mähwerkzeuge zu befürchten ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Rasenmäher ist die Anordnung derart getroffen, daß das Gas beim Schneiden in einem Arbeitsgang gleichzeitig zerkleinert und getrocknet wird, so daß das zerkleinerte und getrocknete Schnittgut unmittelbar wieder auf der Rasenfläche zwecks Düngung abgelegt werden kann.
Die Erfindung ist jedoch auch anwendbar zum Schneiden von Blumen und anderen Pflanzen sowie zum Schneiden von Zweigen oder Ästen, wobei sich wiederum die genannten Vorteile gegenüber mechanisch bewegten Schneidvorrichtungen ergeben.
Eine derartige Schneidvorrichtung kann jedoch auch stationär angeordnet werden, wobei die Pflanzenteϊle, insbesondere geschnittenes Gras, in einen Behälter eingefüllt werden, in dem durch die Laserstrahlung eine Zerkleinerung und Trocknung durchgeführt wird, wobei danach das derart behandelte Schnittgut zum Beispiel mittels eines Streuwagens wieder ausgebracht werden kann.
Ebenso kann stationär durch eine Laservorrichtung ein Häckseln von Zweigen und Ästen sowie eine Zerkleinerung von Laub und anderen Pflanzenteilen vorgenommen werden.
In Verbindung mit dem Laserschnittsystem können Lasersysteme, Videokameras und Sensoren benutzt werden, die zur Steuerung aller Aufgaben herangezogen werden können. '
Bei Anwendung als Rasenmäher hat das Laserschnittsystem noch den Vorteil, daß kein Fangbehälter für das geschnittene Gras und keine pneumatische Fördervorrichtung erforderlich sind, weil das geschnittene Gras durch die Laserstrahlen in feinste Partikel zerkleinert und gleichzeitig vollständig getrocknet wird. Danach fällt es verteilt auf die Grasnabe zurück. Die Zerkleinerung in feinste Partikel gewährleistet die Aufrechterhaltung einer guten Rasenqualität, da eine Verfilzung und Schimmelbildung, die beim herkömmlichen Mulchen auftritt, verhindert wird.
Der erfindungsgemäße Rasenmäher ist insbesondere als service-orientierte Komplettlösung für die Pflege von Rasenflächen konzipiert. Der Rasenmäher kann als Roboter ausgebildet sein, und das Rasenmähen kann automatisch vorgenommen werden, wobei alle Anbauelemente mit Hilfe von Kameras und Sensoren gesteuert werden.
Mit dem Laserschneidsystem kann das Gras nahezu geräuschlos und in sehr viel feineren Partikeln als mit Messern oder Schlegeln geschnitten werden. Auch die Wiederverwertung des Schnittguts als natürlicher Teil der Rasendüngung ist damit optimiert. Einmal durch die winzigen Rasenschnipsel selbst und zum anderen durch den gleichzeitigen Entzug von Feuchtigkeit. Da Rasen zu 80 % aus Wasser besteht, bedeutet dieser Trockenvorgang eine enorme Reduzierung des Schnittgutvölumens. Die winzigen Partikel, die getrocknet auf die Grasnabe fallen, tragen weder zur Verfilzung des Rasens noch zu Rasenkrankheiten bei, die durch eine zu langsame Verrottung bei normalen Mähern ausgelöst werden können. Die so gebildeten Rasenschnipsel sind vielmehr die Basis für die Nährstoffversorgung.
Ausschlaggebend für das Schneidergebnis ist die Auslegung der Strahlführung. Durch Festlegung geeigneter Strahlweichen, Umlenkeinheiten in Form von Spiegeln und Fokussiereinheiten läßt sich ein exaktes Schnrttbiid erzeugen. Dabei können die Laserstrahlquellen in einem Schutzgehäuse einer mobilen oder stationären Einheit montiert sein.

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Einsatz im Gartenbau und in der Landwirtschaft, bei welchem eine Laserstrahlung zum Schneiden von Pflanzen und/oder Pflanzenteilen eingesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem die Laserstrahlung eingesetzt wird, um Gras zu mähen.
3. Verfahren nach Anspruch 1 , bei welchem die Laserstrahlung zum Schneiden von Zweigen und Ästen benutzt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlung geschnittene Pflanzen und/oder Pflanzenteile zerkleinert.
5. Verfahren nach den Ansprüchen 3 und 4, bei welchem geschnittene Pflanzen und /oder Pflanzenteile durch die Laserstrahlung einer Trocknung unterworfen werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welches in Verbindung mit einer mobilen Bearbeitungsmaschine eingesetzt wird.
7. Verfahren nach den Ansprüchen 2, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die geschnittenen, zerkleinerten und getrockneten Pflanzenteile gleichmäßig auf der gemähten Bodenfläche abgelegt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, welches in Verbindung mit einer stationären Bearbeitungsmaschine eingesetzt wird.
9. Rasenmäher zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Schutzgehäuses eine Laserstrahlqueüe oder mehrere Laserstrahlquellen angeordnet sind, wobei die Energiedichte derart bemessen ist, daß das Gras geschnitten und zerkleinert und getrocknet wird.
10. Rasenmäher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Laserstrahlquellen innerhalb des Schutzgehäuses fest oder beweglich (rotierend oder oszillierend) angeordnet sind.
11. Rasenmäher nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß er als Roboter ausgebildet ist und ein Lasersystem sowie Videokameras und Sensoren zur Steuerung aller Aufgaben aufweist.
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