FI107328B - Kuormain - Google Patents

Description

107328

Kuormain

Keksinnön kohteena on kuormain, joka käsittää kääntöelimen kuormaimen liittämiseksi alustakoneeseen, toisiinsa nivelöidysti liitetyn pää-5 puomin ja siirtopuomin, pääpuomin ollessa järjestettynä kääntöelimen yhteyteen, sekä näitä puomeja ohjaavat nostosylinterin ja siirtosylinterin.

Tällaista kuormainta käytetään ensisijaisesti metsänhakkuukoneis-sa kuormaimena. Kuormaimen toiseen päähän on yleensä kytketty erilaisia puunkäsittelylaitteita, kuten hakkuupää eli harvesteriosa tai puun kaatopää tai 10 energiapuun keräyskoura. Ulottuvuutensa ja liikeratansa ansiosta tällainen kuormain mahdollistaa metsän käsittelemisen ja hakkaamisen, joko valikoi-dusti, jolloin suoritetaan metsän harventamista tai päätehakkuuna, jolloin suoritetaan metsän aukkohakkuuta. Kuormaimet ovat yleensä kiinnitettyjä met-sänhakkuukoneen muodostamaan alustaan puijaamalla esimerkiksi laippale-15 vyn välityksellä.

Aikaisemmasta on tunnettua käyttää metsänhakkuukoneissa puu-tavarakuormaajaa, joka käsittää erilliset nosto- ja taittopuomit kukin omine lii-keratoineen ja niitä ohjaavine omine hydraulisylintereineen, jolloin nämä hyd-raulisylinterit ja puomit eivät ole liikeratayhteydessä toisiinsa. Nostopuomin ja 20 taittopuomin liikeradat eivät siis ole sidoksissa toisiinsa. Tällöin kuormaimen puomeja käytettäessä joudutaan tekemään kahta erillistä liikettä samanaikai-. sesti, jotta esimerkiksi taittopuomin kärjellä saataisiin aikaiseksi vaakasuora lii- .:. ke puomin ulottuvuusalueella.

On myös tavanomaista käyttää teleskooppisia ulottimia kuormaimen [ 25 toimintasäteen lisäämiseksi. Ulottimien ja puomien samanaikainen käyttö on . kuitenkin liikeradallisesti vaikeaa, ja käytettäessä kuormainta lähietäisyydellä ♦ · · onkin tällaisten teleskooppisten ulottimien oltava sisäänvedettyinä.

• · · ’♦* * Tunnettujen kuormaimien puomien erilliskäytöstä aiheutuu, että kuormaimen kärkeä ohjattaessa vaakaliikkeeseen on liikerata nykivää edestä-30 kaista ylös ja alas suuntautuvaa liikettä, eikä kuorman tai käyttölaitteen kan-naita edullista suoraa ja jouhevaa. Tällainen epäsäännöllinen liikerata lisää kuormaimen energian kulutusta ja muodostaa puomistoon kohdistuvista rasituksista epäedullisen suuria.

Tavanomainen puutavaran kuormain käsittää edelleen metsänhak-35 kuukoneeseen eli alustakoneeseen järjestetyn kääntölaitteen, johon on liitetty pystypilari. Tähän pystypilariin on tavanomaisesti järjestetty nostosylinterin 107328 2 i ohjaama nostopuomi, jonka toiseen päähän on järjestetty taittopuomi, jota ot-jaa taittosylinteri. Kuormaimen ulottuvuuden lisäämiseksi on teleskooppiini ulottimet sijoitettu taittopuomin sisään kaukana alustakoneesta. Kuormaimiei | painopiste tulee siis sijaitsemaan korkealla ja kaukana alustakoneesta. Tärn I j 5 aiheuttaa metsänhakkuukoneen tasapainon heikkenemisen, jolloin koneess ϊ | tarvitaan lisää massaa sen pitämiseksi vakaana kuormaimella työskenneltäos - j sä. j

Nosto- ja taittopuomien muodostaman puomiston rasituksiin va - | kuttavat haitallisesti myös nosto- ja taittosylintereiden aiheuttamat pisterasiti k- | j 10 set. Perinteisissä kuormaimissa nostosylinteri aiheuttaa pistekuorman puc- | mistoon, koska nostosylinteri yleensä on kiinnitetty puomistoon vain yhdestä j 5 pisteestä. Myös taittosylinterin alapään kiinnike on tavallisesti hitsattu nosto- i puomin puoleen väliin. Puomistoon syntyykin yleisesti murtumia, jotka lähtevät j liikkeelle edellämainituista pistekohdista. Näiden murtumien syntymisen estä- j 15 miseksi on yleensä pyritty vahventamaan puomien valmistusmateriaaleja laitteen kokonaispainon kustannuksella. |

Koska nostopuomin käyttösylinteri yleensä sijaitsee nostopuorrin j ! alapuolella, on se usein iskuvaarassa. Kuormaimen ollessa pystyasennossa j syntyy helposti tilanne, että taittopuomin pää tai sen päähän järjestetty laite la I 20 laitteessa oleva puu osuu suojaamattomaan nostosylinteriin. Taittopuomir j käyttösylinterin kaukainen sijainti puomistossa aiheuttaa niin ikään ongelmia j jolloin metsässä työskenneltäessä voidaan tätä taittosyIinteriä vioittaa nosto j \ vaiheessa työskentely-ympäristössä olevaan kiinteään esteeseen. j

Aikaisempiin ratkaisuihin on siis liittynyt useita ongelmia. Niinpe j 25 puomiston ohjaaminen on ollut vaikeaa, koska on jouduttu hallitsemaan kaksi i jopa kolme, erillistä toisistaan riippumatonta liikettä. Niin ikään on puomiston • * · l I.” käyttösylintereiden sijoitus altistanut ne käytönaikaisille vahingoille. Lisäksi on j j · *·* ‘ käyttösylintereiden sijoitus aiheuttanut kuormaimeen epäedullisia pisterasituk- j siä johtaen joko laitteessa ilmeneviin murtumiin tai puomien raskaaseen kon- j 30 struktioon. ] « « ·

Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnetun tekniikan [ epäkohdat ja saada aikaan aivan uudenlainen yksinkertaisempi ja tehokkaam- j pi konstruktio. | i Tämä tarkoitus saavutetaan siten, että kuormaimella on tämän kek- j :.'·ί 35 sinnön mukaisesti patenttivaatimuksissa määritellyt tunnusmerkit. Täsmäli- semmin sanottuna on tälle keksinnön mukaiselle laitteelle pääasiallisesti tuiji- j s ; ; 107328 3 nusomaista, että nostosylinteri on järjestetty ensimmäisestä päästään kääntö-elimen yhteyteen ja siirtosylinteri on järjestetty ensimmäisestä päästään pää-puomin kääntöelimen puoleiseen päähän nostosylinterin ja siirtosylinterin ollessa oleellisesti vierekkäin ja, että nostosylinterin toinen pää sekä siirtosylinte-5 rin toinen pää ovat järjestettyjä vaikuttamaan samaan nivellevyyn.

Keksintöä käsiteltäessä on nosto- ja taittopuomeista käytetty yhteisnimitystä puomisto. Puomistoa ohjaavia nosto- ja siirtosylintereitä kutsutaan myös käyttösylintereiksi. Keksinnön avulla saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä keksinnön kohteena olevassa kuormaimessa on puomeja ohjaavat 10 nostosylinteri ja siirtosylinteri järjestetty päällekkäin pääpuomin päälle. Tällä on aikaansaatu kuormaimen kapea rakenne, jolloin koneen käyttäjän näkökenttä on vapaampi kuin tunnettuja laitteita käytettäessä. Edelleen sylinterit ovat lähellä alustakonetta ja ovat näin suojassa kuormaimen liikkuessa, minkä lisäksi ne sijaitsevat pääpuomin toisella puolella suojassa mahdollisilta siirtopuomin 15 tai siinä olevien taakkojen iskuilta.

Keksinnön mukaisen kuormaimen käyttösylintereiden edullisen sijoituksen ansiosta niiden voimat jakautuvat puomistoon monesta kohtaa, jolloin puomiston yksittäiseen kohtaan kohdistuvat rasitukset ovat pienet. Esimerkiksi siirtosylinterin alakiinnitys on edullisesti integroitu samaan kiinnityse-20 limeen kuin pääpuomi, jolloin siirtosylinterin aiheuttama rasitus siirtyy vain vähäisessä määrin keskelle puomistoa. Edelleen on esimerkiksi nostosylinterin pistekuormitus ohjattu jakautumaan puomistoon ainakin kolmeen kohtaan, · jolloin puomiston rasitukset tämänkin osalta ovat minimaaliset. Nostosylinterin kiinnityksen ollessa yli puolen välin nostopuomin ulottuvuudesta, vähentää tä-25 mäkin puomiston rasitusta. Kuormaimen nostoliikkeestä aiheutuukin pääpuo- • · a (>< miin edullisesti puristusta, eikä kuten tavallisesti, epäedullista taivutusta tai vetoa.

• · · Järjestämällä pääpuomi lähtemään matalalta ilman erillistä pystypi-laria on laitteen painopiste saatu erittäin edullisesti lähelle alustakonetta ja 30 laitteen kokonaisrakenne on lisäksi saatu matalaksi. Matalasta rakenteesta on • · « hyötyä myöskin siten, että se vapauttaa koneen käyttäjän näkökenttää.

Keksinnön mukaisen kuormaimen liikeradasta on saatu ihanteelli-"·"·. nen, koska laitteen vaakasuora siirtoliike koko sen ulottuvuusalueella suorite- taan vain yhtä sylinteriä eli siirtosylinteriä käyttäen, jolloin kuormaimen liike on • · 35 erittäin jouhevaa. Pääpuomin ja siirtopuomin kulmat pystytasoon nähden py-syvät oleellisesti samoina koko puomiston ulottuvuuden alueella, jolloin kuor- 4 .......— τπ 107328; maajan painopiste aina on optimaalisesti mahdollisimman lähellä kiinnityspä- i teitään ja alustakonettaan. j i

Kuormainta ohjaava siirtosylinteri siirtää kuormaimen työskentelyt- i lassa puomiston päätä oleellisesti suoraa linjaa pitkin. Laitteen nostosylintei i 5 vuorostaan suorittaa vain puomiston nostoliikettä, jolloin kuormaimen liikettä ] on helppo hallita. Keksinnön mukaisella ohjausjärjestelmiä kohteeseen siirry- j i tään lyhintä matkaa, jolloin säästetään energiaa sekä kuormainta rasituksilta, j Koska kuormaimeen kohdistuu näin ollen tunnettuja laitteita pienempi rasitu s j ja koska kuormaimen käyttöelimet on järjestetty toisiinsa tunnettuja ratkaisuj a ! 10 edullisemmin, aikaansaadaan kuormaimelle kevyt rakenne. Käytössä tällaiss ι ; keksinnön mukaisen kuormahan on arvioitu säästävän energiaa noin 2C% | tunnettuihin ratkaisuihin verrattuna, minkä lisäksi sitä myös on arvioitu olevan ; noin 20% nopeampi käyttää.

Siirtosylinterillä aiheutettu siirtoliike kuormaajalla ulospäin ja ai-15 säänpäin saa edullisesti saman siirtovoiman kumpaankin suuntaan, kosta ! siirtosylinterin heikomman kokoonpuristavan voiman avuksi tulee puomiston ; oma paino puomiston laskeutuessa suoraksi.

Seuraavassa keksintöä selitetään viittaamalla oheiseen piirustuk seen, jossa on esitetty keksinnön mukainen kuormaimen eräs edullinen suo 20 ritusmuoto.

Tällainen kuormain käsittää metsäkoneen runkoon eli alustakona e . seen 1 kääntyvästi järjestetyn kääntölaitteen 2. Kääntölaitteeseen on järjes ··· tetty laitteen puomisto, joka käsittää pääpuomin 3 ja siirtopuomin 4. Puomeis on järjestetty ohjaamaan kaksi käyttösylinteriä, eli nostosylinteri 5 ja siirtosi 25 linteri 6. Nostosylinteri on sijoitettu pääpuomin 3 siirtopuomiin 4 nähden vas • · i , takkaiselle puolelle oleellisesti pääpuomin suuntaiseksi siten, että sen ensin- * · · 1 II.* mäinen pää on järjestetty kääntölaitteen yhteyteen. Tällöin siirtosylinteri 6 c r ! • · * 4

sijoitettu nostosylinterin ja pääpuomin väliin ollen edullisesti liitetty pääpuom r j tyveen esimerkiksi kiinnityskappaleen 7 välityksellä. I

30 Kuormaimen liikerataa ohjataan pää-ja siirtopuomin liittymäalueel a | olevalla ohjaustanko- ja ohjausniveljärjestelyllä, jota hallitaan vakaajatangola j 8 sekä pääpuomilla 3. Tällöin nostosylinteri 5 on liitetty nivellevyyn 9, joka vuo- j rastaan on yhdistetty vakaajatankoon 8. Nivellevyyn on niin ikään järjestely kääntyvästi apuhaarukka 10, jonka toinen pää on järjestetty kääntyvästi päit-. , 35 puomiin 3, edullisesti sen keskialueelle. Tähän apuhaarukkaan on järjestetty siirtosylinterin 6 toinen pää, edullisesti niin, että apuhaarukan liittymäkohta ni- 107328 5 vellevyyn ja siirtosylinterin liittymäkohta apuhaarukkaan yhdistyvät samaan ni-velpisteeseen.

Vakaajatanko 8 välittää ohjaustanko- ja ohjausniveljärjestelyyn käyttösylintereiden ohjausliikkeen siten, että siinä olevaa niveltankoa 11 siir-5 tämällä vipuelimen 12 suhteen, siirtyy ohjausliike niveltangon toiseen päähän liitettyyn siirtopuomiin 4.

Pääpuomi 3 välittää vuorostaan ohjaustanko- ja ohjausniveljärjestelyyn käyttösylintereiden ohjausliikkeen siten, että pääpuomin päähän on yhdistetty taittolevy 13 ja vipuelimen 12 toinen pää. Tällöin taittolevy välittää oh-10 jausliikkeen siirtopuomille ja vipuelin välittää ohjausliikkeen siirtopuomille niveltangon kautta.

Keksinnön mukaisessa kuormaimen rakenteessa on pääpuomin 3 kiinnityspisteen etäisyys alustakoneesta 1 pieni, jolloin laitteen painopiste on saatu lähelle alustakonetta ja kuormaimen rakenne näin matalaksi.

15 Koska edelleen nostosylinteri 5 ja siirtosylinteri 6 ovat järjestettyjä oleellisesti samaan leikkaustasoon pääpuomin 3 kanssa, on aikaansaatu keksinnön mukaiselle laitteelle kapea rakenne. Nosto- ja siirtosylintereiden ollessa lähellä alustakonetta 1 ovat ne suojassa kuormaimen liikkuessa, jonka lisäksi ne ollessaan keksinnön mukaisesti sijoitettuna pääpuomiin 3 nivelöidysti liite-20 tyn siirtopuomin 4 vastakkaisella puolella, ovat suojassa mahdollisilta siirto-puomin tai siihen liitetyn käyttölaitteen 14 iskuilta.

. f: Tällä rakenteella on myös aikaansaatu nostosylinterin 5 ja siirtosy- ·: linterin 6 voimien jakautuminen puomistoon monesta eri kohdasta, jolloin

MU

puomistoon kohdistuvat rasitukset on voitu muodostaa mahdollisimman pie- ,', [: 25 niksi.

• · > Kuormaimella työskenneltäessä saadaan yhdellä ohjausliikkeellä .’Il aikaiseksi puomiston suoristuminen tai kokoon vetäytyminen. Tällöin siirtosy- ♦ ♦ ♦ linteri 6 on järjestetty ohjaamaan monikulmiota, jonka sivut muodostuvat laitteen vakaajatangosta 8, nivellevystä 9, apuhaarukasta 10, pääpuomin 3 kär-30 jestä, vipuelimestä 12 ja niveltangosta 11. Kun siirtosylinterillä 6 kohdistetaan • · · monikulmioon sylinterin pituusakselin suuntainen siirtovoima, aikaansaadaan monikulmion kulmien muutos, jonka tuloksena on pääpuomin ja siirtopuomin oleellisesti samanaikaiset ja samansuuruiset, eli synkronoidut, liikkeet. Tästä seuraa siirtopuomin 4 kärjen oleellisesti suoraviivainen liikerata työskentelyti-35 lassa. Kun esimerkiksi nivellevyn 9 ja kääntölaitteen välinen etäisyys pidetään vakiona eli nostosylinterin pituutta ei muuteta, mutta siirtosylinterin mäntää ve- 6 1073/8 detään sylinteriin lyhentäen sylinterin pituutta aikaansaadaan pääpuonriii alustakonetta kohti suuntautuva kiertoliike. Tämä kiertoliike välittyy siirtopuc-miin 4 pakottaen sen kiertymään tietyn astekulman a, joka on sama astekulm 3 a, jonka pääpuomi on kiertynyt. Edelleen siirtosylinterin mäntä aikaansaa p -5 tuusakselinsa suuntaisella liikkeellään kiertoliikkeen apuhaarukassa 10 ja edelleen ohjausliikkeen, joka välittyy vakaajatangon 8 ja niveltangon 12 kautt 3 j siirtopuomille 8, pakottaen siirtopuomin kärjen joko etääntymään pääpuomi! >t 3 j tai lähestymään sitä. Pääpuomi ja siirtopuomi kiertyvät siis samassa suhteos- ! sa kuormaimen tällä tavalla ojentuessa auki. j 10 Nostosylinterin 5 pituuden muutoksella vaikutetaan siirtopuomi i j kärjen korkeusarvoon. Näin ollen nostosylinterin mäntä aikaansaa pituusakne- ] linsa suuntaisella liikkeellä vakaajatangon 8 ja niveltangon 11 välityksellä pj ιέ- l puomin kiertymään tyvensä suhteen, jolloin pääpuomin käijen siirtymä yhdus- j sä niveltangon liikkeen kanssa nostaa tai laskee siirtopuomin kärkeä. Tällä <- j 15 voin valitaan puomiston liikerata ja siirtopuomin kärjen korkeus alustasta. j

Kuormaimen liikeradasta on saatu ihanteellinen, koska siirtoliik 3 j vaakasuorassa koko kuormaimen ulottuvuudella suoritetaan vain yhdellä j linterillä, eli siirtosylinterillä 6, jolloin kuormaimen liike on jouhevaa. j

On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuvict j 20 on ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa keksintöä. Keks r - j töä ei siten ole rajattu pelkästään edellä esitettyyn tai patenttivaatimuksia su j . määriteltyyn suoritusmuotoon, vaan alan ammattimiehille tulevat olemaan i- | meisiä monet erilaiset keksinnön variaatiot ja muunnokset, jotka ovat mahd d - j lisiä oheisten patenttivaatimusten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen j 25 puitteissa. j • l

• · * J

• · · • ·« *, • « · j • · · 5 * * · • y • j • · ] * * * 3 • · } • 5 * * * i i * i 3 • l \ | t ! « i * I I « < ! 3 j | ;

Claims (6)

107328 7

1. Kuormain, joka käsittää kääntöelimen (2, 2a) kuormaimen liittämiseksi alustakoneeseen (1), toisiinsa nivelöidysti liitetyn pääpuomin (3) ja 5 siirtopuomin (4), pääpuomin ollessa järjestettynä kääntöelimen yhteyteen, sekä näitä puomeja ohjaavat nostosylinterin (5) ja siirtosylinterin (6), tunnettu siitä, että nostosylinteri (5) on järjestetty ensimmäisestä päästään kääntöelimen (2, 2a) yhteyteen ja siirtosylinteri (6) on järjestetty ensimmäisestä päästään pääpuomin kääntöelimen puoleiseen päähän nostosylinte-10 rin ja siirtosylinterin ollessa oleellisesti vierekkäin ja, että nostosylinterin toinen pää sekä siirtosylinterin toinen pää ovat järjestettyjä vaikuttamaan samaan ni-vellevyyn (9).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen kuormain, tunnettu siitä, että kuormaimessa on pääpuomiin kääntyvästi järjestetty apuhaarukka (10) ja 15 tähän nivelöity nivellevy (9) sekä nivellevyyn liitetty vakaajatanko (8), joka on järjestetty ohjaamaan siirtopuomia, jolloin nostosylinteri (5) ja siirtosylinteri (6) ovat järjestettyjä nivellevyyn (9), nosto- ja siirtosylintereiden ohjausliikkeiden välittyessä pää- ja siirtopuomeihin vakaajatangon ja apuhaarukan välityksellä.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen kuormain, tunnettu siitä, 20 että siirtosylinteri (6) on yhdistetty nivellevyyn (9) apuhaarukan (10) välityksel- *< lä. « < « .:, 4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen kuormain, tunnettu siitä, että siirtosylinteri (6) on liitetty ensimmäisestä päästään oleellisesti pää- > < I | [, puomin (3) tyven alueelle kiinnityskappaleen (7) välityksellä.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kuormain, 'l\l tunnettu siitä, että nostosylinteri (5), siirtosylinteri (6) ja pääpuomi (3) ovat :·: : oleellisesti samassa leikkaustasossa siten, että siirtosylinteri (6) on järjestetty nostosylinterin (5) ja pääpuomin (3) väliin.

6. Jokin edellisen patenttivaatimuksen mukainen kuormain, \ 30 tunnettu siitä, että apuhaarukan (10) liitospiste pääpuomiin (3) on pää- puomin keskipisteen ja kärjen välisellä alueella. « I 8 10732B Patentkrav ί : .i ] j j