DE69506676T2

DE69506676T2 - Baumerntemaschine mit Schlaghammer

Info

Publication number: DE69506676T2
Application number: DE69506676T
Authority: DE
Inventors: John B. Lansberry
Original assignee: BLOUNT
Current assignee: BLOUNT
Priority date: 1994-11-15
Filing date: 1995-10-18
Publication date: 1999-09-09
Anticipated expiration: 2015-10-19
Also published as: NO954531L; BR9505174A; CA2160327C; NO305781B1; NO954531D0; DE69506676D1; US5465770A; EP0712570B1; CA2160327A1; FI955484A0; FI955484A; FI114278B; ATE174468T1; EP0712570A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft das Ernten und Verarbeiten von Nutzholz und insbesondere eine Vorrichtung zum Ernten von stehenden Bäumen.
Es wurde eine herkömmliche Vorrichtung zum Ernten von stehenden Bäumen entwickelt. Eine solche Vorrichtung wurde im US-Patent, Nr. 3 999 582 offenbart, die einander gegenüberliegende, schwenkende Scherenmesser verwendet, angetrieben durch dazugehörige Hydraulikfluid-Stellglieder. Die Scherenmesser werden mit dem Baum in Kontakt gebracht und durch die Fluid-Stellglieder in Richtung zueinander bewegt, um den Baum zu schneiden. Dieses herkömmliche Schneidverfahren funktioniert gut bei weichem Holz, ist aber bei harten Hölzern nicht so effektiv. Zum Beispiel sind eine enorme Leistung und Kraft erforderlich, um harte Hölzer mit dem herkömmlichen Schwenkscherenmessern zu schneiden. Weiterhin können die zum Schneiden von hartem Holz benötigten Kräfte eine Funktionsstörung der Ausrüstung verursachen oder bewirken, daß sich die Ausrüstung schnell verschleißt.
Bekannte Baumschneidevorrichtungen verursachen typischerweise eine Faserzerstörung und/oder einen Verlust infolge von Reißen und Splittern des Holzes durch die große Schere.
Die Druckschrift US-3 688 824 offenbart eine Vorrichtung zum Schneiden von stehendem Nutzholz und verwendet sogenannte Schallfrequenz- Vibrationsenergie, die durch einen Resonanzstab oder eine Antriebsstange übertragen wird, um das Schneidmesser zum Fällen oszillierend zu bewegen. Das Messer ist deshalb nur der Schwingungsenergie ausgesetzt; dies macht seine Funktion schwach und unsicher.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den oben angegebenen Bedarf zu erfüllen. Entsprechend den Prinzipien der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch Schaffung einer Vorrichtung zum Abtrennen eines stehenden Baumes an dessen Stammabschnitt gemäß Anspruch 1 erfüllt.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung des beschriebenen Typs, die eine einfache Konstruktion aufweist, funktionswirksam sowie ökonomisch herzustellen und zu warten ist.
Diese und andere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden im Verlauf der folgenden ausführlichen Beschreibung und den angefügten Ansprüchen deutlich.
Die Erfindung kann am besten mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen verständlich werden, in denen ein veranschaulichendes Ausführungsbeispiel gezeigt ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen
Fig. 1 eine schematische, perspektivische Explosions-Ansicht einer Schlagscheren-Vorrichtung, die mit einer zur Deutlichkeit der Darstellung weggelassenen Trägerplatte und einem Bodenteil des Gehäuses dargestellt ist, entsprechend den Prinzipien gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische, seitliche Vorderansicht der Schlagscheren- Vorrichtung, die mit einem zum Teil entfernten Gehäuse dargestellt ist, um den Messeraufbau in zurückgezogener Stellung zu zeigen;
Fig. 3 einen Grundriß der Schlagscheren-Vorrichtung gemäß Fig. 2 mit der Trägerplatte und einem zum Teil entfernten Gehäuses, um den Messeraufbau in zurückgezogener Stellung zu veranschaulichen;
Fig. 4 eine der Fig. 2 ähnliche Ansicht, die den Messeraufbau in einer ausgefahrenen Stellung darstellt, um einen stehenden Baum abzutrennen;
Fig. 5 eine der Fig. 3 ähnliche Ansicht, die den Messeraufbau in einer ausgefahrenen Stellung und mit Greifelementen zeigt, die geschlossen sind;
Fig. 6 eine seitliche Vorderansicht der an einem mit Rädern versehenen Fahrzeug angebrachten Schlaghammer-Scherenvorrichtung und in einer zum Abtrennen eines stehenden Baumes befindlichen Stellung;
Fig. 7 eine schematische Darstellung des Hydraulikkreises der Schlaghammer-Scherenvorrichtung gemäß der Erfindung;
Fig. 8 einen Teilschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Baumerntemaschine, die konstruiert und angeordnet ist, um an einem Fahrzeug angebracht zu werden; und
Fig. 9 eine Ansicht der Vorrichtung der Fig. 8 von hinten mit einem Teil des Gehäuses, das zur Deutlichkeit der Darstellung entfernt ist.
Mit Bezug insbesondere auf die Zeichnungen, ist eine allgemein mit Bezugszeichen 10 angegebene Schlaghammer-Scheren-Vorrichtung dargestellt, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verkörpert. Die Vorrichtung 10 umfaßt ein allgemein mit Bezugszeichen 12 bezeichnetes Gehäuse, vorzugsweise mit einer Konstruktion aus Metallblech mit einer Basis 14, die konstruiert und angeordnet ist, um an einem mit Rädern versehenen Fahrzeug 15 (ein Teil davon ist in Fig. 6 dargestellt) beispielsweise einem Frontlader, einer Baumerntemaschine oder einem ähnlichen Fahrzeug mittels Flansch 13 angebracht zu werden, das bei Bedarf für eine Bewegung der Vorrichtung 10 zu einer Baumerntestelle sorgt. Ein senkrechter Abschnitt 16 des Gehäuses 12 erstreckt sich von der Basis 14 aus.
Gemäß Darstellung in Fig. 1 ist eine Vielzahl von vertikal übereinander angeordneten hydraulischen Greifelementen 18 an der Vorderseite des senkrechten Teils des Gehäuses 12 angebracht und so einen Halteaufbau bilden, um Teile des Baumstammes festzuhalten, während dessen Stammabschnitt abgetrennt wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei im wesentlichen identische hydraulische Greifelemente 18 vorgesehen, wobei jedes ein erstes und zweites Klemmbacken-Bauteil 20 und 22 umfaßt. Jedes Klemmbacken-Bauteil ist um eine entsprechende Achse schwenkbar und wird durch eine dazugehörige Hydraulikzylindervorrichtung 24 bewegt. Die hydraulischen Greifelemente 18 und Hydraulikzylindervorrichtungen 24 sind üblich und können von dem im US-Patent, Nr. 3 999 582 offenbarten Typ sein. Die Bewegung der Klemmbacken-Bauteile 20 und 22 von einer offenen, nicht betriebsbereiten Stellung gemäß Fig. 3 in eine geschlossene, betriebsbereite Stellung (Fig. 5) umgreift und hält einen Teil des Baumstammes, um den stehenden Baum während eines Schneidvorgangs festzuhalten, welcher nachstehend beschrieben wird.
Entsprechend den Prinzipien der Erfindung ist der allgemein mit Bezugszeichen 26 bezeichnete Scherenmesseraufbau auf einer Stützeinrichtung in der Basis 14 des Gehäuses 12 montiert, um in einem Winkel A von ungefähr 7,5 Grad in Bezug zur Horizontalen (Fig. 4) angeordnet zu sein. Eine solche Ausrichtung gewährleistet, daß ein Schneidmesser 32 so angeordnet ist, um den stehenden Baum unter einem Winkel zu treffen, so daß eine genaue Hebelwirkung zum Abtrennen des stehenden Baumes erreicht wird, wie es nachstehend deutlicher wird. Der Scherenmesseraufbau 26 enthält ein an der hinteren Fläche der Basis 14 des Gehäuses 12 befestigtes Basisbauteil 28, ein Paar Hydraulikzylinder 30, die eine Bewegungseinheit bilden, die eine an einem Teil des Schneidmessers 32 angebrachte Bewegungseinrichtung bilden und mit einer Trägerplatte 33 so an einem gegenüberliegenden Teil befestigt sind, daß eine Bewegung der Hydraulikzylinder 30 sowohl das Schneidmesser 32 als auch die Trägerplatte 33 bewegt. Die Trägerplatte 33 ist in dem Kanal 35 des Gehäuses 12 bewegbar angebracht, um die Bewegung des Schneidmessers 32 in Richtung des Kanals 37 im Gehäuse 12 zu unterstützen und zu führen. Die Kolbenstange 34 jedes Hydraulikzylinders 30 ist derart an dem Basisbauteil 28 befestigt, daß die Hydraulikzylinder 30 das Schneidmesser 32 entlang des Kanals 35 bewegen können, so daß es durch eine Öffnung 36 ausfährt, die im vorderen Teil des Gehäuses 12 und in Verbindung mit dem Kanal 37 gebildet ist. Somit ist das Schneidmesser 32 ausfahrbar und einziehbar durch die Öffnung 36 und liegt normalerweise quer zum senkrechten Teils 16 des Gehäuses 12. Gemäß Fig. 4 befindet sich die Kante 44 des Schneidmessers 32 unter einem Winkel von ungefähr 30 Grad zur Horizontalen (Winkel B), um das Schneiden zu erleichtern. Das Schneidmesser 32 besteht vorzugsweise aus etwa 1 Zoll dickem, legiertem Stahl, der auf eine Rockwell-Härte von 40 bis 50 geschmiedet wurde.
Der Scherenmesseraufbau 26 umfaßt auch einen Schlaghammeraufbau, der allgemeinen mit Bezugszeichen 38 angegeben ist. Der Schlaghammeraufbau 38 enthält zumindest einen hydraulischen Schlaghammer 39, der an der Oberseite des Schneidmessers 32 zwischen dem Paar Hydraulikzylindern 30 angebracht ist. Das Werkzeug 40 des Schlaghammers 39 ist mit dem Schneidmesser 32 über den Block 42 gekoppelt, der durch Schweißen oder dergleichen mit der Oberseite des Schneidmessers 32 verbunden ist. Somit treibt die Bewegung des Schlaghammers 39 das Schneidmesser 32 in axialer Richtung. Der hydraulische Schlaghammer 39 kann eine beliebige Konstruktion aufweisen. Beispiele eines solchen Hammers 39 schließen die Modelle H-2XA von NPK Co., MES550 von INDECO Corp. und S-25 von Rammer Corp ein. Diese Hämmer besitzen eine Hammerschlagklasse von ungefähr 750 J (553 ft- Ib).
Es wird ersichtlich, daß das Hydraulikfluid zum Betrieb der verschiedenen Hydraulikzylinder 24 und 30 und des hydraulischen Schlaghammers 39 aus dem Hydrauliksystem des Fahrzeuges 15 abgeleitet und durch geeignete Ventile gesteuert werden kann. Fig. 7 ist eine schematische Darstellung des Hydraulikkreises der Vorrichtung 10. Im veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind vier Steuerventile 46 vorgesehen, die die Funktion des Schlaghammers 39, der beiden Hydraulikzylinder 30 zum Bewegen des Schneidmessers 32 und der Hydraulikzylinder 24 zum Bewegen der oberen und unteren Greifelemente 18 steuern. Somit stellen die Steuerventile 46 der Bedienperson eine volle Steuerung der Vorrichtung 10 gemäß der Erfindung bereit.
Mit Bezug auf die Zeichnungen wird zum Abtrennen eines stehenden Baumes 48 die Vorrichtung 10 durch das Fahrzeug 15 (Fig. 6) in die Stellung bewegt, die dem stehenden Baum benachbart ist. Die Greifelemente 18 werden anschließend durch die hydraulischen Zylindervorrichtungen 24 in ihre Arbeitsstellungen (Fig. 5) bewegt, um Teile des Baumstammes zu umfassen und festzuhalten. Die Hydraulikzylinder 30 werden betätigt, um die Kante 44 des Schneidmessers 32 mit dem Baumstamm in Eingriff zu bringen. Der Schlaghammer 39 befindet sich in einer neutralen Stellung, bis das Schneidmesser 32 auf einen Widerstand trifft. Der Schlaghammer 39 wird aktiviert, wenn die Kante 44 des Schneidmessers 32 mit dem Baumstamm in Eingriff kommt und schlägt wiederholt in den Baum mit einem Druck und Widerstand ein, der sich für Schneidmesser 32 bewährt hat. Somit bewegt der Schlaghammer 39 wiederholt das Schneidmesser 32 mit der oben definierten Neigung, um fortschreitend durch den Baumstamm zu schneiden. Die Hydraulikzylinder 30 drücken ununterbrochen das Schneidmesser 32 mit dem Baum in Eingriff, wenn der Schlaghammer 39 das Schneidmesser 32 durch den Baumstamm bewegt. Da das Schneidmesser 32 unter einem Winkel angeordnet ist und quer durch die Maserung des Baumes in einem meißelartigen Verfahren schneidet, wird die Beschädigung der Faser am abgetrennten Baum auf ein Minimum gebracht.
Sobald der Baum abgetrennt wurde, können die Greifelemente 18 in ihre nicht betriebsbereiten Stellungen bewegt werden (Fig. 3), um den Baumstamm freizugeben, so daß der Baum weiter bearbeitet werden kann. Die Hydraulikzylinder 30 ziehen das Schneidmesser 32 in die Basis 14 zurück, so daß sie sich in einer Stellung befinden, um das Schneiden eines anderen Baumes einzuleiten.
Mit Bezug auf die Fig. 8 und 9 kann der Scherenmesseraufbau als separate Baumerntevorrichtung 100 ausgelegt sein, die so konstruiert und angeordnet ist, um an einem herkömmlichen, mit Rädern versehenen Träger (nicht gezeigt) befestigt zu werden, so daß sie zu einer Baumerntestelle bewegt werden kann. Die Vorrichtung umfaßt ein Gehäuse 112 und einen allgemein mit Bezugszeichen 126 bezeichneten Scherenmesseraufbau. Der Scherenmesseraufbau ist mit dem Scherenmesseraufbau 26 identisch, und in den Zeichnungen sind gleiche Teile mit gleichen Ziffern versehen. Das Gehäuse 112 umfaßt Befestigungsflansche 128, die sich von dessen Oberfläche her erstrecken. Die Flansche 128 sind ausgebildet und angeordnet, um mit einem Wagen verbunden zu werden. Der Wagen ist so ausgelegt, daß er einen Aufbau zur Ausrichtung des Scherenmesseraufbaus 126 in einer der zu Fig. 2 ähnlichen Art und Weise aufnehmen kann, wobei das Schneidmesser 32 in einem Winkel von ungefähr 7,5 Grad relativ zur horizontalen Fläche 43 des Gehäuses 12 angeordnet ist, um das Schneiden zu erleichtern. Der Wagen kann auch so ausgebildet und angeordnet sein, daß er den Greifaufbau beinhaltet, der einen Stammabschnitt des Baumes während des Schneidens seines Stammabschnitts festhält.
Das oben erwähnte Schlagschneideverfahren funktioniert gut bei Bäumen mit hartem Holz und ebenso gut bei Bäumen mit weichem Holz. Wenn die Kante 44 des Schneidmessers 32 verschlissen ist, kann sie durch ein einfaches Schleifverfahren geschärft werden. Außerdem sind bedeutend weniger Energie und Kraft erforderlich, um einen stehenden Baum mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung zu ernten, im Vergleich zu der herkömmlichen Vorrichtung mit Schwenkscherenmesser. Obwohl die Vorrichtung nach der Erfindung so offenbart wurde, daß sie hydraulische Energie verwendet, ist klar, daß pneumatische Energie, elektrische Energie oder mechanische Trägheits- Energie, verwendet werden kann, um die Schlagkraft für den Schneidvorgang bereitzustellen.
Es wird deutlich, daß die Vorrichtung der Erfindung einen leichten und wirksamen Weg schafft, einen stehenden Baum zu ernten, ohne in der Ausrüstung übermäßige Kräfte zu erzeugen.
Somit wird ersichtlich, daß die Aufgaben dieser Erfindung vollständig und effektiv erfüllt wurden. Man erkennt, daß das vorhergehende bevorzugte Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Zweck der Veranschaulichung der baulichen und funktionellen Prinzipien der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben wurde und Gegenstand von Änderungen sein kann, ohne von diesen Prinzipien abzuweichen. Deshalb schließt diese Erfindung alle Ausgestaltungen ein, die in den folgenden Ansprüchen enthalten sind.

Claims

1. Vorrichtung zum Abtrennen eines stehenden Baumes an seinem Stammabschnitt, umfassend:

ein Gehäuse (12), ausgelegt und angeordnet, um zu einer Baumerntestelle bewegbar zu sein;

ein Schneidmesser (32), das so angebracht ist, um, bezogen auf den Baum, zwischen einer eingezogenen Stellung und einer ausgefahrenen Stellung bewegbar zu sein;

einen Schlaghammeraufbau (38), der mit dem Schneidmesser derart funktionsfähig verbunden ist, daß aufeinanderfolgende Schläge auf das Schneidmesser (32) durch den Schlaghammeraufbau erzeugt werden; und

einen Antriebsaufbau (30), der mit dem Schneidmesser funktionsfähig verbunden und so ausgelegt und angeordnet ist, um das Schneidmesser zwischen seiner eingezogenen Stellung und ausgefahrenen Stellung zu bewegen, derart, daß, wenn sich dieses Schneidmesser in einer ausgefahrenen Stellung und in Eingriff mit dem Stammabschnitt befindet, die aufeinanderfolgenden Schläge das Schneidmesser bewegen, um den stehenden Baum abzutrennen,

gekennzeichnet durch einen Greifaufbau (18), der mit Bezug auf das Gehäuse ausgelegt und angeordnet ist, um einen Teil des Baumstammes zu ergreifen, während dessen Stammabschnitt abgetrennt wird; wobei der Schlaghammer so angeordnet ist, daß er bewirkt, daß das Schneidmesser zum Stamm hin kraftvoll vorgetrieben wird, während relativ dazu der Greifaufbau im wesentlichen unbeweglich gehalten wird, um das Schneidmesser fortschreitend durch den Stammabschnitt des Baumes zu bewegen, während der Greifaufbau den Baumstamm festhält.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Schlaghammeraufbau einen mit dem Schneidmesser verbundenen hydraulisch angetriebenen Schlaghammer umfaßt, der so ausgelegt und angeordnet ist, um das Schneidmesser durch den Stammabschnitt des stehenden Baumes zu bewegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Schlaghammer so ausgelegt und angeordnet ist, daß er eine Schlagklasse von etwa 750 J (553 ft-Ib) aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Schneidmesser bezüglich einer Längsachse des Baumes geneigt ausgelegt und angeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Schneidmesser bezüglich einer horizontalen Fläche einer Basis des Gehäuses in einem Winkel von ungefähr 7,5º nach unten geneigt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Antriebsaufbau ein Paar Hydraulikzylinder umfaßt, die mit dem Schneidmesser verbunden sind, um das Schneidmesser zwischen der ausgefahrenen Stellung und der eingezogenen Stellung zu bewegen.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Hydraulikzylinder mit einer dem Schneidmesser gegenüberliegenden Trägerplatte verbunden sind; die Trägerplatte ist bezüglich des Gehäuses so konstruiert und angeordnet, um eine Bewegung der Hydraulikzylinder und somit eine Bewegung des Schneidmessers mit Bezug auf das Gehäuse zu führen.