WO2006012845A1

WO2006012845A1 - Parallelführung von arbeitswerkzeugen

Info

Publication number: WO2006012845A1
Application number: PCT/DE2005/001291
Authority: WO
Inventors: Johann Rumpler
Original assignee: Johann Rumpler
Priority date: 2004-07-29
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2006-02-09

Abstract

Arbeitswerkzeuge (5) wie beispielsweise die Messer von Hackmaschinen werden vorzugsweise durch Parallelogramme in ihrer Arbeitsebene geführt. Erfindungsgemäß wird ein solches Parallelogramm durch die Einspannung eines in seinem Biegemittelpunkt mit Windungen versehenen Federstahlelementes (1a, 1b, 1c, 1d) zwischen zwei Gelenkpunkte (8, 10) realisiert. Dessen Schenkel (1a, 1c) bilden dabei gleichzeitig die erste und zweite Parallelogrammseite, wobei die zweite werkzeugseitig vertikale Seite (1c) einerseits die Werkzeugführung aufnimmt und andererseits beispielsweise zu einer Kufe (1d) geformt den Boden kopierend die gleichbleibende Arbeitstiefe gewährleistet. Das Parallelogramm wird durch ein Rahmenlager (2) als dritte Seite und ein Zugelement (4) als vierte Seite geschlossen. Die durch die Spannkraft des Federstahlelementes (1a, 1b, 1c, 1d) mögliche sehr rationale Ausführung der Gelenk- und Lagerstellen als Einhänge- und Steckverbindungen wird durch das Ersetzen des werkzeugseitigen oberen Gelenkpunktes durch den elastischen Biegemittelpunkt des Federstahlelements funktionell nochmals erheblich vereinfacht.

Description

Parallelführung von Arbeitswerkzeugen

Die Erfindung betrifft die Parallelführung von Arbeitswerkzeugen, beispielsweise die Messer von Hackmaschinen.

Aus der Patentschrift DE 103 27 669 ist zur Beseitigung der Mängel der hierfür vorzugsweise verwendeten starren und stabilen Parallelogramme die konstruktive Trennung der Bauteile in reine Zugkraft aufnehmende Seile und eine formschlüssig zwischen die rahmen- und werkzeugseitigen Bauteile eingespannte Druckfeder bekannt. Als Hauptvorteile ergeben sich anspruchslose Lager- und Verbindungsstellen und eine erhebliche Verringerung des Einsatzgewichts der Hackbaugruppe.

Die Blattfeder und ihre speziell kufenfbrmige Gestaltung zur Bodenführung gewährleistet hierbei in Mehrfachfunktion vor allem eine exakte Parallelstellung des Hackmessers zur Arbeitsebene. Die gleichzeitige Funktion zur Tiefenführung des Hackmessers wird hierbei kinematisch bedingt nicht exakt erfüllt. Ausgeprägte Senken führen zum tieferen Einziehen des Hackmessers in den Boden, während starke Bodenanhäufungen das Messer aus dem Eingriff nehmen können.

Weiterhin ist aus der DE 40 32 88 C eine parallelogrammähnliche Führung eines Grubberzinkens mit einem Federstahlelement und einem Zugelement bekannt, wobei das Federstahlelement in Ruheposition zwei Schenkel eines Kräfteparallelogramms mit der Zielstellung bildet, bei auftretenden Lastspitzen ein Ausweichen des Grubberzinkens unter Beibehaltung des Schnittwinkels zu ermöglichen. Wegen der einseitigen Festeinspannung des Federstahlelements ist diese Lösung jedoch für eine beidseitig vertikal von der Ruheposition erheblich abweichende Werkzeuglage ungeeignet und weist auch keine spezielle Vorrichtung zur in diesem Fall erforderlichen Tiefenführung des Werkzeuges auf.

Aufgabe der Entwicklung ist es, den beim Patent DE 103 27 669 kinematisch bedingten Nachteil in der Tiefenführung bei weiterer konstruktiver Vereinfachung auszugleichen. Die Aufgabe wird durch den Gegenstand des Patentanspruches 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass ein Federstahlelement derart geformt und bemessen wird, dass seine Schenkel bei Einspannung zwischen oberem Rahmengelenk und unterem werkzeugseitigen Gelenkpunkt des Parallelogramms sowohl die erste Parallelogrammseite als auch die vertikale zweite Parallelogrammseite für die Befestigung der Werkzeugführung bilden. Dabei wird das werkzeugseitige obere Gelenk durch den Biegemittelpunkt des Federstahlelements ersetzt. Letzteres kann nun in fester räumlicher Zuordnung zum Werkzeug über den unteren werkzeugseitigen Anlenkpunkt hinaus kufenformig zur Führung am Boden ausgebildet sein oder hierfür geeignete Elemente aufnehmen. Damit wird neben der exakten Parallelführung gewährleistet, dass die eingestellte Arbeitstiefe des Werkzeuges in jeder vertikalen Lage konstant ist. Der erforderliche Druck auf das Arbeitswerkzeug wird durch die Schenkel des Federstahlelements erzeugt, die sich zu entspannen suchen. Erfindungsgemäß einfach kann dieser Druck zusätzlich zu einer üblich diagonal in das Parallelogramm eingespannten Zugfeder durch eine über die Windungen des Federstahlelements von Schenkel zu Schenkel abgespreizt montierte Blattfeder durch Nachregulieren des Spreizmaßes verändert werden. Die Lagerstellen des erfindungsgemäßen Parallelogramms werden als einfache formschlüssige Druck- oder Zuglager ausgeführt, die sich durch die permanent anliegende Spreizkraft des Federstahlelements bei Verschleiß selbst nachstellen. Vorteilhaft wird ihre Anzahl durch das im Biegemittelpunkt des Federstahlelements gebildete Gelenk reduziert. Die untere Parallelogrammseite kann aus einem oder zwei Zugelementen bestehen, über deren Längeneinstellung der Bodeneingriff des Arbeitswerkzeuges regulierbar ist. Die Elastizität der den Biegemittelpunkt bildenden Windungen des Federstahlelementes kann in Verbindung mit dem bei Druckkräften schwach elastisch ausformenden Schenkel zusätzlich einen für die Wirkung des Werkzeuges vorteilhaften Vibrationseffekt erzeugen.

Die Lösung soll nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel erläutert werden. Hierin zeigt Fig. 1 die schematische Seitenansicht eines Hackelementes.

Am Rahmen (6) einer Hackmaschine wird im erforderlichen Reihenabstand das Rahmenlager (2) einer Hackbaugruppe festgeklemmt, das funktionell als vertikale dritte Parallelogrammseite mit dem oberen (8) und dem unteren Gelenkpunkt (9) dient. Demgegenüber ist die Werkzeugführung (3) zur Aufnahme des parallel zur Arbeitsebene (7) zu führenden Arbeitswerkzeuges (5) angeordnet. Beide Bauteile (2;3) sind einerseits durch ein als untere Parallelogrammseite (4) in einfachster Weise ausgeführtes Zugelement, eingehängt in die Gelenkpunkte (9) und (10), verbunden. Andererseits wird das Parallelogramm durch den Schenkel (Ia) und den Schenkel (Ic) des Federstahlelements (la,lb,lc,ld) geschlossen. Diese Schenkel bilden in Ruhelage einen stumpfen Winkel zueinander, so dass beim Zusammenbau des Parallelogramms durch Einstecken des oberen Schenkels (Ia) in den Gelenkpunkt (8) das Federstahlelement (Ia₅Ib, lc,ld) für das Einhängen des Zugelements (4) in den Gelenkpunkt (10) zusammengedrückt werden muss. Im Ergebnis steht das Parallelogramm permanent unter einer diagonal zwischen den Gelenkpunkten (8) und (10) wirkenden Druckkraft, die wiederum das Zugelement (4) strafft und sich in Richtung Arbeitsebene (7) zu entspannen sucht. Die hieraus resultierende Anpresskraft auf die Gleitkufe (Id), die durch geeignetes Gleitmaterial (11) verstärkt wird, führt das Arbeitswerkzeug (5) sicher parallel zur Arbeitsebene (7) bei konstanter Arbeitstiefe in allen vertikalen Arbeitslagen.

Wird das Federstahlelement (la,lb,lc,ld) in der Kufenspitze (Id) U-förmig beginnend aus einem Rundstahl geformt, verlaufen damit von hier bis zum oberen Rahmengelenkpunkt (8) zwei Rundstähle parallel, die im Biegepunkt des Federstahlelements (Ia, Ib, Ic, Id) mit ein- oder zwei Windungen (Ib) versehen werden und zum oberen Rahmengelenkpunkt (8) hin abgespreizt die obere Parallelogrammseite (Ia) bilden. Letzteres verbessert die stabile Seitenführung des gesamten Parallelogramms, während die Windungen (Ib) die Elastizität des Parallelogramms im Biegemittelpunkt erhöhen und diesem damit die Funktion des vierten Parallelogrammgelenkes ermöglichen. Diese Elastizität im Zusammenwirken mit der aus dem Arbeitswerkzeug (5) über die starre Werkzeugführung (3) und das Drehgelenk (10) auf die obere Parallelogrammseite (Ia) ausgeübten Druckkraft, bei der diese schwach ausformen kann, bewirkt einen für das Werkzeug (5) bei verkrusteten Bodenverhältnissen und dgl. günstigen Vibrationseffekt. Um diesen ebenso wie die diagonale Druckkraft im Parallelogramm den Erfordernissen anzupassen, ist die Einstellbarkeit der Spannkraft des Federstahlelements (Ia, Ib, Ic, Id) wünschenswert. Dies geschieht üblich durch eine diagonal spannbare Zugfeder (14) und zusätzlich durch ein Verstärkungselement (13), das einerseits fest mit der oberen Parallelogrammseite (Ia) verbunden abgespreizt über Biegemittelpunkt und Windungen (Ib) zur vertikalen Parallelogrammseite (Ic) hin regulierbar gespannt wird. Da die Spannkräfte bei nur geringer Gewichtskraft des Hackelements permanent anliegen, ist eine Fixierung des Elements nur nach unten durch eine in das Rahmenlager (2) integrierte Sperre (12) erforderlich.

Claims

Patentansprüche

1. Parallelführung eines Arbeitswerkzeuges (5), beispielsweise eines Hackelementes, zu einer Arbeitsebene (7), dadurch gekennzeichnet, dass ein Federstahlelement (Ia, Ib, Ic, Id) derart geformt und bemessen ist, dass seine Schenkel (Ia, Ic) bei Einspannung zwischen einem oberen Gelenkpunkt (8) am Rahmenlager (2) und einem werkzeugseitigen unteren Gelenkpunkt (10) durch reine Druckkraft sowohl eine erste Parallelogrammseite (Ia) als auch eine zweite Parallelogrammseite (Ic) eines Parallelogramms bilden, dessen dritte Seite rahmenseitig aus dem Rahmenlager (2) und dessen vierte Seite aus Zugelementen (4) besteht, wobei der funktionell erforderliche werkzeugseitig obere Gelenkpunkt durch den Biegemittelpunkt des Federstahlelements gebildet wird und der vertikale Schenkel (Ic) des Federstahlelements über den unteren werkzeugseitigen Gelenkpunkt (10) des Parallelogramms zur Arbeitsebene (7) hin verlängert sowohl der Befestigung der Werkzeugführung (3) als auch durch eine kufenförmige (Id) Ausbildung dem Kopieren dieser Arbeitsebene (7) und damit der parallelen und in jeder Arbeitslage konstanten Tiefenführung des Arbeitswerkzeuges (5) dient.

2. Parallelführung eines Arbeitswerkzeuges (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die diagonale Druckkraft des Federstahlelements (Ia, Ib, Ic, Id) zusätzlich zu einer spannbaren Zugfeder (14) durch ein von Schenkel (Ia) zu Schenkel (Ic) über den Biegemittelpunkt abgespreizt gespanntes einerseits fest verbundenes und andererseits verstellbar angelenktes Verstärkungselement (13) regelbar erhöht werden kann.

3. Parallelführung eines Arbeitswerkzeuges (5) nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Federstahlelement (Ia, Ib, Ic, Id) zur Erhöhung der Elastizität der Parallelbewegung im Biegemittelpunkt mit ein- oder mehrfachen Windungen (Ib) ausgeführt werden kann und diese Windungen (Ib) gemeinsam mit dem bei Druck schwach ausformenden Schenkel (Ia) einen Vibrationseffekt des Werkzeuges (5) erzeugen können.

4. Parallelführung eines Arbeitswerkzeuges (5) nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass deren Gelenkpunkte (8, 9, 10) Einhänge- oder Einsteckverbindungen aufweisen, die sich durch eine permanent anliegende Spannkraft bei Verschleiß selbst nachstellen und praktisch lagerspielfrei bleiben.