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Gebiet der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft rotierbare Schneide- bzw. Zermahlvorrichtungen
gemäß den Oberbegriffen
der Ansprüche
1 und 15, die für
das Beseitigen von Baumstümpfen,
das Ziehen von Gräben
und dergleichen geeignet sind.
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Hintergrund
der Erfindung
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Das
Zerschneiden bzw. Zermahlen von Baumstümpfen an Ort und Stelle ist
eine ausgezeichnete Alternative zum Auswurzeln für die Entfernung eines Baumstumpfes.
Eine Vielzahl von Stumpfschneide- bzw. Stumpfzermahlmaschinen (stump grinding
machines) sind bekannt. Eine sehr erfolgreiche Vorrichtung wird
in der US-Patentschrift 5,115,845 (Hooser) beschrieben.
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Aufgrund
der widrigen Betriebsbedingungen sind die Schneidevorrichtungen
von Stumpfschneideentfernungsvorrichtungen einem großen Verschleiß ausgesetzt.
Um den häufigen
Austausch von Werkzeugen zu vermeiden, müssen Schneidevorrichtungen
für Stumpfschneideentfernungsvorrichtungen
sehr haltbar sein. Eine besonders haltbare Schneidevorrichtung wird
in der US-Patentschrift 5,365,986 (Hooser) beschrieben. Die in dieser
Patentschrift beschriebene Schneidevorrichtung weist eine feste
Nabe (rigid hub) mit mehreren Armen auf, die um die Nabe verteilt
sind, sowie Schneidewerkzeuge, die an jeden der Arme befestigt sind.
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Hinsichtlich
der Sicherheit, der Haltbarkeit bzw. der Lebensdauer und der verhältnismäßig schnellen
Arbeitsgeschwindigkeit stellt die vorstehend erwähnte Vorrichtung hinsichtlich
vergleichbarer Vorrichtungen eine gute Alternative dar. Trotz des Erfolges
dieser Vorrichtung sind ein Hauptanliegen bei allen derartigen Teilen
für zu
wartende Geräte
die Kosten des Austauschens. Bis zum heutigen Tage weisen die haltbareren
Schneidevorrichtungen für Stumpfschneideentfernungsvorrichtungen
integrierte Einheiten auf, die, wenn diese verschlissen worden sind,
vollständig ausgetauscht
werden müssen.
Diese Einschränkung
hat unerwünschterweise
zu den Gesamtkosten des Betriebs von Stumpfschneidevorrichtungen
beigetragen.
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Die
Ansätze
zum Herstellen modularer Schneidevorrichtungen, die lediglich teilweise,
anstatt vollständig
ausgetauscht werden können
bzw. müssen,
sind insofern erschwert worden, als das Zerschneiden bzw. Zermahlen
von Stumpfen auf einer schnellen Rotation bzw. Drehung basiert.
Lediglich eine geringe Unwucht in der Schneidevorrichtung führt dazu,
dass eine Rotationsinstabilität
erzeugt wird, was das Benutzen der Schneidemaschine erschwert oder
gefährlich
macht.
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Somit
besteht weiterhin ein Bedarf nach einer haltbaren, jedoch kostengünstigen
Schneidevorrichtung für
Schneide- bzw. Zermahlmaschinen.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine rotierbare Schneidevorrichtung
bereit, die für
das Zerschneiden bzw. Zermahlen von Stümpfen geeignet ist. Die Vorrichtung
umfasst eine Antriebswelle mit einem feststehenden ringförmigen Flansch,
einen segmentierten Werkzeugträger,
der entfernbar bzw. abnehmbar an den Flansch befestigt ist und durch
eine Vielzahl von Segmenten ausgebildet wird, die zusammen eine
Scheibe ausbilden. Jedes der Segmente des Werkzeugträgers weist
einen Nabenabschnitt und einen einstückigen Arm auf, der sich von dem
Nabenabschnitt radial nach außen
erstreckt. Schneidewerkzeuge sind an jedem Arm befestigt und stellen
zusammen eine Schneidewerkzeuganordnung um den Umfang der Schneidevorrichtung
bereit. Die Schneidevorrichtung kann ferner eine Rückhaltevorrichtung
umfassen, die abnehmbar an dem Werkzeugträger befestigt ist, um die Rotationsstabilität zu verbessern.
Die Arme, die die Schneidewerkzeuge tragen, können co-planar ausgestaltet
sein oder lateral voneinander versetzt sein.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 zeigt
eine teilweise perspektivische Explosionsdarstellung einer rotierbaren
Schneidevorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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2 zeigt
eine Draufsicht der Schneidevorrichtung von 1, wobei
ein Abschnitt der Rückhaltevorrichtung
zum Zwecke der Darstellung weggelassen worden. ist.
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3 zeigt
eine Querschnittsansicht entlang der Ebene 3-3 von 2.
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4 zeigt
eine Draufsicht der Trägersegmente
einer rotierbaren Schneidevorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Die
hier beschriebene Erfindung kann selbstverständlich in zahlreichen unterschiedlichen
Ausführungsformen
verkörpert
werden. In den Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
dargestellt, die nachstehend detailliert beschrieben werden. Man
sollte jedoch erkennen, dass es sich bei der vorliegenden Beschreibung
um eine beispielhafte Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung
handelt und die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen
beschränkt.
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Wie
sich den 1 bis 3 entnehmen lässt, weist
eine rotierbare Schneidevorrichtung 10 eine Antriebswelle 12 mit
einem ringförmigen Flansch 14 und
einen planaren, segmentierten Werkzeugträger auf, der durch vier Segmente 16, 18, 20 und 22 ausgebildet
wird.
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Obgleich
vier Segmente dargestellt sind, ist die vorliegende Erfindung in
dieser Hinsicht nicht beschränkt.
Der Schneidewerkzeugträger
kann mehr oder weniger Segmente aufweisen, wie dies erwünscht ist.
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Die
Segmente 16, 18, 20 und 22,
die auf dem Flansch 14 und um die Antriebswelle 12 angeordnet sind,
bilden zusammen eine Scheibe oder eine scheibenförmige Ausgestaltung aus. Die
Segmente 16, 18, 20 und 22 weisen
jeweils einen Nabenabschnitt, wie beispielsweise den Nabenabschnitt 24,
und drei einstückige
Arme auf, wie beispielsweise die Arme 32, 34 und 36.
Wie dargestellt, sind die Arme vorzugsweise bogenförmig und
im Wesentlichen gleichmäßig um den
Nabenabschnitt beabstandet. Jeder Arm weist eine distale Endfassung
auf, die ausgestaltet ist, ein Schneidewerkzeug aufzunehmen. In
der Zusammenschau bilden die befestigten Schneidewerkzeuge eine
Schneidewerkzeuganordnung um den Umfang der Schneidevorrichtung 10 aus.
Wendet man sich dem Segment 16 zwecks einer spezifischen
Beschreibung zu, so erkennt man, dass der Arm 32 eine Fassung
oder einen Schlitz 55 definiert, in dem ein Abschnitt eines
Schneidewerkzeugs 56 aus Wolframkarbid aufgenommen ist,
während
der Arm 34 gleichermaßen
eine Fassung 58 für
das Schneidewerkzeug 60 definiert. Diese eingesetzten Schneidewerkzeuge
sind feststehend und vorzugsweise an deren jeweiligen Trägerarmen
befestigt, und zwar mittels einer Hartlötung oder vergleichbarer Mittel.
Die Breite der Schneidewerkzeuge ist vorzugsweise genauso groß oder ein
wenig größer als die
Dicke der Trägerarme.
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Jedes
Trägersegment
(16, 18, 20, 22) ist entfernbar
bzw. abnehmbar vorzugsweise mittels Befestigungsvorrichtungen an
den Flansch 14 befestigt, die sich sowohl durch das Trägersegment
als auch durch den Flansch erstrecken. Wendet man sich wiederum
dem Segment 16 für
eine besondere Beschreibung zu, so erkennt man, dass jedes Segment zwei
Befestigungslöcher,
wie beispielsweise das Loch 62, für die Aufnahme eines Bolzens
aufweist, wie beispielsweise den Bolzen 64, der durch einen entsprechenden
Dichtungsring 66 und eine Mutter 68 aufgenommen
wird. Obgleich in der Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung, die in den Figuren dargestellt ist, zahlreiche Befestigungsvorrichtungen
aus Bolzen und Muttern verwendet werden, die sich durch den Flansch 14 erstrecken,
ist die vorliegende Erfindung in dieser Hinsicht nicht beschränkt. Beispielsweise
könnte
der Flansch 14 feststehende, mit Gewinde versehene Gabeln
bzw. Schafte umfassen, die sich axial in Richtung der Trägersegmente
erstrecken.
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Eine
Schneidewerkzeugrückhaltevorrichtung 70,
bei der es sich vorzugsweise um eine Scheibe handelt, ist abnehmbar über dem
Werkzeugträger befestigt.
Ein Ring von Befestigungslöchern,
wie beispielsweise das Loch 72, ermöglicht es Befestigungsvorrichtungen,
wie beispielsweise dem Bolzen 64, die Rückhaltevorrichtung 70 über den
Segmenten 16, 18, 20 und 22 zu
befestigen. Die Arme der Segmente 16, 18, 20 und 22 erstrecken
sich über
den Umfang der Rückhaltevorrichtung 70 hinaus.
Die Rückhaltevorrichtung 70 dient
unter anderem dazu, die Rotationsstabilität der Schneidevorrichtung 10 zu verbessern.
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Um
einen verhältnismäßig breiteren
Sägeschnitt
und somit eine schnellere Stumpfzermahlrate zu erreichen, sind benachbarte
Arme der Schneidevorrichtung 10 lateral versetzt. Insbesondere
ist die Schneidevorrichtung 10 mit vier Armen 34, 40, 46 und 52 bereitgestellt,
die im Wesentlichen co-planar zueinander und zu deren entsprechenden
einstückigen
Nabenabschnitten angeordnet sind. Auf der anderen Seite sind die
Arme 32, 36, 38, 42, 44, 48, 50 und 54 lateral
aus der Ebene der Nabenabschnitte versetzt.
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Die
Arme 36, 42, 48 und 54, sind
in der Richtung des Flansches 14 versetzt, während die
Arme 32, 38, 44 und 50 in Richtung
der gegenüberliegenden
Seite der Ebene der Nabenabschnitte versetzt sind. Das Ausmaß dieses
Versatzes der Arme kann innerhalb verhältnismäßig weiter Grenzen variieren, und
zwar je nach der Leistung, die an der Antriebswelle zur Verfügung steht,
und der erwünschten
Sägeschnittbreite
(kerf width). Üblicherweise
liegt der Armversatz aus der Ebene der Nabenabschnitte im Bereich
von ungefähr
0,25 Zoll (6,35 mm) bis ungefähr
1 Zoll (25,4 mm). Unterschiedliche Versätze für die versetzten Arme können an
einer Seite der Ebene der Nabenabschnitte verwendet werden.
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Um
eine verhältnismäßig schnellere
Durchdringung mit einem schmalen Sägeschnitt zu erreichen, können Schneidevorrichtungen
gemäß der vorliegenden
Erfindung einen Schneidewerkzeugträger verwenden, der eine im
Wesentliche flache Ausgestaltung aufweist, wobei alle Arme (an jedem
Trägersegment)
im Wesentlichen co-planar miteinander und mit deren entsprechenden
Nabenabschnitten angeordnet sind.
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Die
Antriebswelle 12 ist für
die Verbindung mit einer Antriebs- bzw. Energiequelle ausgestaltet. Beispielsweise
weist die in den Figuren dargestellte Ausführungsform eine Keilnut 74 (key
way) für
die Verbindung mit einer Energiequelle auf. Die rotierbare Schneidevorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung kann mittels einer Energiequelle des allgemeinen Typs
angetrieben werden, der in den US-Patentschriften 5,034,407 (Hooser)
und 5,115,845 (Hooser) beschrieben wird.
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Bei
der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform
definieren die Seiten von benachbarten Trägersegmenten eine Schnittstelle
bzw. Verbindung, die rechteckig (d.h. gerade) ist. Betrachtet man
beispielsweise die Segmente 20 und 22, dann erkennt
man, dass die gemeinsamen Seiten dieser benachbarten Segmente eine
Schnittstelle 76 ausbilden, die rechteckig ist.
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Eine
Ausgestaltung, bei der Segmente eine Schnittstelle definieren, die
nicht gerade ist, kann ebenso wünschenswert
sein. Wendet man sich nun 4 zu, so
erkennt man, dass ein Werkzeugträger durch
vier Segmente 116, 118, 120 und 122 ausgebildet
wird. Wie dargestellt, sind die Seiten von jedem Segment nicht gerade,
sondern gekrümmt,
und daher ist die Schnittstelle, die zwischen benachbaren Seg- menten
ausgebildet wird, wie beispielsweise die Schnittstelle 172,
gekrümmt
bzw. bogenförmig.
Diese Ausgestaltung verhindert, dass ein Benutzer der Schneidevor richtung
individuelle Segmente rückwärts bzw.
falsch herum installiert, da die gemeinsamen Seiten der benachbarten
Segmente einander entsprechen müssen,
um zusammenzupassen.
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Überdies
können
die distalen Enden der Trägersegmente 16, 18, 20 und 22 an
die Antriebswelle 12 anstoßen, wie dies in den 1 und 2 dargestellt
ist. Diese Ausgestaltung ist jedoch ebenso nicht kritisch. Wie sich 4 entnehmen
lässt,
kann eine Lücke
bzw. ein Spalt zwischen der Antriebswelle 12 und jedem
Segment vorhanden sein.
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Die
befestigten Schneidewerkzeuge sind aus einem harten, verschleißresistenten
Material hergestellt, und zwar üblicherweise
aus einem feuerfesten Material, wie beispielsweise Hartmetall. Die Werkzeughärte liegt
vorzugsweise im Bereich von ungefähr 85 bis ungefähr 90 Rockwell
A Härtegrade (Rockwell
A hardness units; HRA), und vorzugsweise bei ungefähr 88,7
HRA. Derartige Härten
können ohne
Weiteres erreicht werden, indem Wolframkarbidkobaltmaterialien verwendet
werden, die aus Wolframkarbidpartikeln bestehen, die mit Kobalt
verbunden sind und Karbidkorngrößen in dem
Bereich von ungefähr
0,5 Mikrometer (μm)
bis ungefähr
5 μm aufweisen.
Ein derartiges geeignetes Schneidewerkzeugmaterial wird kommerziell
von der Firma Border City Tool & Mfg.
Co., Warren, Michigan 48089, U.S.A. vertrieben.
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Die
anderen Komponenten der vorliegenden Erfindung sind vorzugsweise
aus unlegiertem Stahl hergestellt, wie beispielsweise AISI-SAE 1040
(UNS G 10400). Selbstverständlich
können
andere hinreichend feste bzw. harte Materialien ebenso verwendet werden.
Beispielsweise kann ein Edelstahl für eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit
verwendet werden.
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Zusätzlich zu
einem Entfernen von Baumstümpfen
sind Ausführungsformen
gemäß der vorliegenden
Erfindung gut für
das Ziehen von Gräben (ground
trenching) geeignet. Insbesondere sind Ausführungsformen gemäß der vorliegenden
Erfindung gut für
das Ausbilden bzw. Ziehen von Gräben
geeignet, wie beispielsweise beim Verlegen von Kabeln, bei denen
ein verhältnismäßig schmaler
Graben erwünscht
wird. Dementsprechend stellt eine Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung eine Vorrichtung zum Ziehen von Gräben (trencher) bereit, die eine
Antriebswelle umfasst, die für
eine Verbindung mit einer Energiequelle ausgestaltet ist und einen ringförmigen Flansch
aufweist. Ein kreisförmiger Werkzeugträger ist
abnehmbar an dem Flansch befestigt und wird durch mehrere Segmenten
ausgebildet, die zusammen eine Scheibe ausbilden. Jedes der Segmente
weist einen Nabenabschnitt und wenigstens einen bogenförmigen Arm
auf, der sich von dem Nabenabschnitt radial nach außen erstreckt.
An das distale Ende von jedem Arm ist ein Schneidewerkzeug befestigt.
Zusammen bilden die Schneidewerkzeuge eine Schneidewerkzeuganordnung
um den Umfang der Schneidevorrichtung aus.
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Die
vorstehende Beschreibung und die vorstehenden Zeichnungen illustrieren
die vorliegende Erfindung, sollen diese jedoch nicht beschränken. Andere
Ausgestaltungen und Ausführungsformen von
Schneide- bzw. Zermahlvorrichtungen sind möglich und ergeben sich für den Fachmann
ohne Weiteres.