DE69814915T2

DE69814915T2 - Baumernter und seine baumzuführvorrichtung

Info

Publication number: DE69814915T2
Application number: DE69814915T
Authority: DE
Inventors: Lauri Kalervo Ketonen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-11-14
Filing date: 1998-11-12
Publication date: 2004-03-04
Anticipated expiration: 2018-11-13
Also published as: AU1235899A; DE69814915D1; CA2306937A1; FI103010B; FI103010B1; EP1037730A1; JP3876298B2; ATE240822T1; CA2306937C; JP2001523445A; FI981021A0; US6202719B1; EP1037730B1; WO1999025526A1

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Holzerntemaschine, d. h. ein Harvester(kopf) mit zwei einander gegenüberliegend angelenkten Vorschubvorrichtungen, Entastungsmessern und einer Querschneidvorrichtung, bei dem der Rahmen der Vorschubvorrichtung an Gelenkarmen befestigt ist. Gegenstand der Erfindung ist besonders eine in Harvestern einzusetzende Vorschubvorrichtung mit einer Einfach- oder Mehrfachrollenkette, die über ein Antriebsrad, ein Wendeglied sowie über Wälzführungen läuft, die sich eingriffseitig zwischen dem Antriebsrad und dem Wendeglied über eine lange Strecke erstrecken.
In den Patentschriften WO 85/05589 (Ketonen, = EP 218 584 ), FI 84009 und FI 83831 sind in Holzerntemaschinen und insbesondere in Ein-Griff-Harvestern einzusetzende Raupenketten-Vorschubvorrichtungen beschrieben. Am besten hat sich, das haben jahrelange Erfahrungen ergeben, die in der WO-Schrift beschriebene Vorschubvorrichtung bewährt, bei der als Raupenkette eine Rollenkette dient, die zumindest eingriffseitig von Wälzführungen gestützt wird. Am vorteilhaftesten gestaltet sich dabei eine Dreifachrollenkette, deren mittlere Gliedreihe gegen die äußeren Gliedreihen versetzt ist. Außerdem wird nur ein einziges, die mittlere Gliedreihe antreibendes Antriebsrad eingesetzt, wobei sich die äußeren Wälzführungen bis zur Achse des Antriebsrades und bevorzugt bis in den Wendebereich erstrecken. Bei dieser Lösung werden die punktförmigen Beanspruchungen der Kette hauptsächlich unmittelbar von den Wälzführungen aufgenommen. In einem kurzen Übergangsbereich zwischen der Wälzführung und dem Antriebsrad wird die mittlere Gliedreihe von den äußeren Gliedreihen getragen.
Die Kettenvorschubvorrichtung nach der WO-Schrift ist so angelenkt, dass sie sich mit der Vorschubrichtung des Baumes etwas mitdrehen kann wenn der Baumvorschub nicht genau in Maschinen richtung erfolgt. Das von der Vorschubbewegung verursachte Moment erhöht den Belastungsdruck an der Austrittsseite.
Im Allgemeinen besteht das zum Antriebsrad entgegengesetzte Wendeglied aus einem Umlenkrad, jedoch kommen als alternative Lösung auch bloße Wälzführungen als Wendeglied in Frage.
Traditionell konkurriert die Kettenvorschubvorrichtung mit der Walzenvorschubvorrichtung. Die Raupenkette, die einem unendlich großen Rad entspricht, gewährleistet durch ihre große Kontakt-, d. h. Eingriffsfläche einen zuverlässigen, stetigen Kontakt zu dem Baumstamm bei gleichzeitig geringem Flächendruck. Bei der Walze besteht trotz diverser die Haftung, d. h. den Eingriff verbessernder Oberflächenelemente oft das Problem punktförmigen Kontakts mit der Folge ungleichmäßig auftretender unkontrollierter Beschädigungen der Baumstammoberfläche. Die im Zusammenhang mit Walzen einzusetzenden Ketten und Oberflächenbleche verbessern anfangs den Eingriff, werden aber u. U. durch Rinde, die sich vom Baum löst, verstopft. Bei der Raupenkette ist ein solches Verstopfen unwahrscheinlich, weil sie sich infolge ihrer wechselnden Krümmung während ihres Umlaufs wirksam reinigt.
Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, den mit Vorschubketten arbeitenden Harvester und die Vorschubkette selbst zu vereinfachen. Der erfindungsgemäße Harvester ist gekennzeichnet durch Patentanspruch 4, die verbesserte Vorschubvorrichtung durch Patentanspruch 1. Bei der erfindungsgemäßen Vorschubvorrichtung wird der früher unendlich große Krümmungsradius der Kette durch einen endlichen Wert ersetzt, was den Charakter der Kette verändert. Die erfindungsgemäße Kette verhält sich teils wie eine dem Krümmungsradius an der Eingriffstelle entsprechende Vorschubwalze, d. h. wie eine Vorschubwalze von großem Durchmesser, jedoch erfolgt nun hier eine Selbstreinigung der Kette, weil der Krümmungsradius der Kette während ihres Umlaufs stark variiert. Außerdem genügt für den Antrieb der Kette ein geringes Antriebsrad-Drehmoment. Der Krümmungsradius ist auf jeden Fall so groß, dass sich eine ziemlich lange Eingriffsfläche mit dem Baumstamm ergibt. Die erfindungsgemäße Vorschubvorrichtung ist bevorzugt starr an den sie betätigenden Gelenkarmen befestigt. Die Krümmung der Vorschubkette ermöglicht kleine Winkelabweichungen gegenüber dem Baumvorschub. Durch die gekrümmte und namentlich konvexe Konstruktion wird die größte Last auf die Klemm-, d. h. Kontaktzone konzentriert, wo die Wälzführungen wirksam zum Tragen kommen. In der Nähe des Antriebsrads und entsprechend des Umlenkrads tritt keine Belastung mehr auf.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen ein erfindungsgemäßer Ein-Griff-Harvester und die darin einzusetzende Vorschubvorrichtung dargestellt sind, beschrieben. Es zeigen:
1 den Ein-Griff-Harvester schräg von hinten betrachtet; 2 die Vorschubvorrichtung seitlich betrachtet und in aufgeschnittener Form ohne die daran angeordnete Sägevorrichtung;
3 die Vorschubvorrichtung von 2 im Draufblick ohne Kette;
4 Den Harvester mit gefasstem Baumstamm, wobei eine der Vorschubketten im Schnitt dargestellt ist.
Die heute häufigste Holzerntemaschine ist der Ein-Griff-Harvester, dem in 1 die allgemeine Bezugszahl 10 zugeordnet ist. Seine Hauptbauteile sind der Rahmen 11, die Aufhängevorrichtung 12, die Vorschubvorrichtungen 14, deren Gelenkarme 13 und die Säge 16. Die Vorschubvorrichtungen 14 und die Entastungsmesser 15 werden durch Hydraulikzylinder angetrieben und umfassen maulartig den zu behandelnden Baumstamm 1. Die Vorschubvorrichtungen 14 ziehen den Baum 1 durch dieses Maul.
Die Grundkonstruktion der Vorschubvorrichtung 14 entspricht der in der o. g. WO-Schrift beschriebenen Konstruktion, 2 und 3. Die Dreifachkette 17 läuft um das Antriebsrad 24, die Wälzführungen 22, 23 und das Umlenkrad 25. Das Umlenkrad 25 ist mit einer Vorrichtung 26 zum Einstellen der Kettenspannung verbunden. Das Antriebsrad 24 treibt die mittlere Gliedreihe 17.1 der Kette an, während das Umlenkrad die äußeren Gliedreihen 17.2 stützt. Die äußeren Wälzführungen 22 erstrecken sich auf der Seite des Antriebsrads bis zu dessen Mittelachse und sogar darüber hinaus, und die mittlere Wälzführung auf der Seite des Umlenkrades 25 entsprechend über dessen Achslinie hinaus. Durch diese Anordnung werden die Belastungen der Kette 17 in den Übergangsbereichen gut unter Kontrolle gebracht, wenngleich die Situation hier auch ansonsten nicht mehr so kritisch ist wie in der Konstruktion nach der o. g. WO-Schrift. Dies deshalb, weil die konvexe Form der Kette eine Zentrierung der Belastung auf die Mitte der Eingrifflänge bewirkt. Die Dreifachkette mit gegeneinander versetzten Gliedern gestaltet sich dennoch auch bei dieser Zuganordnung vorteilhaft. Ihr Antriebsmotor 19 einschließlich Lager 20 findet teilweise im Inneren der Kette 17 Platz.
Die konvexe Form der Kette 17 auf der Eingriffseite wird mit Hilfe der konvex gestalteten Wälzführungen 22, 23 bewirkt. Bevorzugt entsprechen die Wälzführungen 22, 23 über den größten Teil ihrer Länge einem Bogen, dessen Halbmesser gleich dem 0,8- bis 1,2-fachen des charakteristischen Achsabstandes L (d. h. des Abstandes von Mitte Antriebsrad 24 zu Mitte Umlenkrad 25) ist. Im Allgemeinen beträgt die aus der Konvexität resultierende Vorwölbung wenigstens 1 cm, bevorzugt 3–6 cm. Weiter befinden sich die Wälzführungen 22, 23 auf der Eingriffseite zwischen das Antriebsrad 24 und die Umlenkvorrichtung 25 tangierenden Bögen Rin und Rout, welche durch die Formeln Rout = 0,6 × L und Rin = 2,5 × L bestimmt sind, worin L den charakteristischen Achsabstand, d. h. den Abstand von Mitte Antriebsrad 24 zu Mitte Umlenkvorrichtung 25 bedeutet.
Wie in 2 gezeigt, dringen die Greifstacheln 18 der Kette 17 durch die Rinde des Baums 1. Infolge des großen Krümmungsradius ergibt sich eine große Eingriffs- oder Klemmzone, so dass die Oberflächenbeschädigungen des Baumstamms kontrolliert und gleichmäßig erfolgt. Tiefe und Beschaffenheit dieser Oberflächenschäden sind wesentlich durch die Länge der Stacheln 18 bestimmt.
Bei einem der Abbildung entsprechenden Ein-Griff-Harvester betrug der Achsabstand 300 mm und der Krümmungsradius der Wälzführungen gleichfalls 300 mm, was einem 600-mm-Rad entspricht. Das am Hydraulikmotor sitzende Kettenantriebsrad hatte einen Durchmesser von 120 mm, d. h. das Übersetzungsverhältnis, bezogen auf dieses rechnerische Rad, betrug 5. Die Welle des Hydraulikmotors wird hier lediglich durch die Kettenzugkräfte belastet, während bei der Vorschubwalze die Welle auch die Druckkräfte aufnehmen muss.
Die erfindungsgemäße konvexe Kette bewirkt gemäß 4, dass die Vorschubvorrichtungen 14 direkt an den Gelenkarmen 13, d. h. ohne Drehgelenk befestigt werden können. Hier sind die einem beliebigen Viereck zugehörigen Arme 13.1 und 13.2 unmittelbar an den Rahmen 21 der Vorschubvorrichtung 14 angelenkt. Mit ihrem anderen Ende sind sie auf bekannte Weise an den Rahmen 11 des Harvesters 10 angelenkt. Die einander entgegengesetzten Gelenkarme 13.1 werden von dem Hydraulikzylinder 15 betätigt, und der Ausgleichsarm 16 zwingt sie auf bekannte Weise zu symmetrischer Bewegung. Die übrigen Bauteile des Ein-Griff-Harvesters sind in 4 weggelassen.
Die erfindungsgemäße Vorschubvorrichitung eignet sich besonders für dickrindige Sägestämme und für Faserholz. Mit Hilfe der Erfindung lässt sich das Gewicht der Vorschubvorrichtung und damit des gesamten Harvesters senken und seine Konstruktion vereinfachen.

Claims

Vorschubvorrichtung (14) mit einem Rahmen (21) und einer Einfach- oder Mehrfachrollenkette (17), die über ein Antriebsrad (24), ein Wendeglied (25) sowie über Wälzführungen (22, 23) läuft, die sich auf der Eingriffseite zwischen dem Antriebsrad (24) und dem Wendeglied (25) über eine lange Strecke erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzführungen der Vorschubvorrichtung auf der Eingriffseite so konvex gestaltet sind, dass die durch die Konvexität gegebene Vorwölbung wenigstens 1 cm beträgt und die gekrümmtem Wälzführungen (22, 23) zwischen das Antriebsrad (24) und die Umlenkvorrichtung (25) tangierende Bögen Rin und Rout zu liegen kommen, welche durch die Formeln Rout = 0,6 × L und Rin = 2,5 × L bestimmt sind, worin L den charakteristischen Achsebstand, d. h. den Abstand von Mitte Antriebsrad (24) zu Mittee Umlenkvorrichtung (25) bedeutet, und die gekrümmten Wälzführungen (22, 23) durch Heranführen der Klemmzone an den Baumstamm (1) den Eingriff bewirken.
Vorschubvorrichtung (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzführungen (22, 23) über den größten Teil ihrer Länge einem Bogen entsprechen, dessen Radius gleich dem 0,8- bis 1,2-fachen des charakteristischen Achsabstands L ist.
Vorschubvorrichtung (14) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch Gekennzeichnet, dass die Rollenkette (17) eine Dreifachkette ist und ihre mittlere Gliedreihe (17.1) im Verhältnis zu den äußeren Gliedreihen (17.2) versetzt ist und das Antriebsrad (24) dazu eingerichtet ist, diese mittlere Gliedreihe (17.1) anzutreiben.
Harvester (10) mit Abästmessern (15) und Querschneidvorrichtung (16), dadurch Gekennzeichnet, dass zu besagtem Harvester auch zwei einander gegenüberliegend angelenkte Vorschubvor richtungen (14) nach Anspruch 1 gehören und die Wälzführungen auf der Eingriffseite konvex geformt sind.
Harvester (10) nach Anspruch 4, dadurch Gekennzeichnet, dass die Wälzführungen (22, 23) aus an ihrem Mittelteil am Kettenrahmen (21) befestigten, an ihren Enden aber frei bleibenden Stangen bestehen.
Harvester (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlenkung der Vorschubvorrichtung (14) ein Drehen der Vorschubvorrichtung um lediglich eine Achse, im Wesentlichen um die Längsachse, erlaubt.