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Die vorliegende Erfindung betrifft eine automatische Vorrichtung für das Entasten und/oder für das Entrinden von stehenden Bäumen, bestehend aus einem Gestell mit zwei Armen, die V-förmig angeordnet sind und einen Winkel von etwa 90 bilden, aus auf dem Gestell vorgesehenen Einrichtungen für den Antrieb und fur das Feststellen, die mit mindestens einem Rad versehen sind, das von einem Getriebemotor angetrieben ist, wobei die Achse des Rades in einer Ebene liegt, die im wesentlichen zu der Ebene parallel ist, die zu dem Baumstamm und dem Rad tangential verläuft und mit der senkrechten Achse des Baumstammes einen spitzen Winkel bildet, und aus einer Schneidvorrichtung, die ein Schneidgerät trägt
Am häufigsten werden Bäume zuerst gefällt, und dann mit Hilfe von Handgeräten oder von grossen fahrbaren Ausrüstungen,
die gelenkige Arme mit Zangen oder Greifem für den Einsatz an den Baumstämmen besitzen, vor Ort entastet und eventuell entrindet. Femer müssen die Baumstämme oft vorher auf eine bestimmte Länge geschnitten werden, um automatisch bearbeitet zu werden.
Wenn der Baum eine grössere Anzahl von Ästen besitzt oder wenn das Astwerk besonders umfangreich ist, können beim Fällen an den benachbarten Bäumen grössere Schäden verursacht werden Ferner kann der Baum bei einem dicht bepflanzten Wald an den umgebenden Bäumen hängen bleiben, was schwierige und gefährliche Einsätze für die Waldarbeiter nach sich zieht
Andererseits, wenn der Baum liegt, ist durch die Dichte des Geästes der Zutritt zu dem Baumstamm verhältnismässig unbequem für den Waldarbeiter, der mit der Durchführung des Entastens beauftragt ist, und der Waldarbeiter setzt sich der Gefahr von Verletzungen aus, wenn er dicke Äste abtrennt, die auf ihn fallen können.
Femer bewirkt das Abtrennen der Äste, auf denen der Baumstamm liegt, häufig das Verkeilen des Schneidgerätes, insbesondere der Kette, wenn es sich hierbei um eine Kettensäge handelt, was oftmals Korperverletzungen und Materialschäden verursacht.
Nachdem der gefällte Baum entastet ist, erfordert der Vorgang des Entrindens bei dickeren Baumstämmen den Einsatz einer Sondermaschine, um ein vollständiges Entrinden auf der gesamten Oberfläche des Baumstammes zu erreichen.
Durch alle diese Nachteile ist das Fällen eines Baumes und die Bearbeitung des Baumstammes für seinen Transport in das Sägewerk gleichermassen umweltschädlich, gefährlich, unbequem und kostspielig.
Es gibt zur Zeit automatische Vorrichtungen für das Entasten und für das Entrinden von stehenden Bäumen. Eine dieser Vorrichtungen ist insbesondere in der französischen Patentanmeldung FR-A-2 683 976 beschrieben. Diese Vorrichtung enthält ein Gestell, das aus zwei Winkeleisen gebildet ist, die zueinander parallel angeordnet und miteinander starr verbunden sind. Jeder Arm eines jeden Winkeleisens enthält vier geneigte Laufrollen. Ein Schwenkarm, der mit dem Gestell verbunden ist, trägt einen Getriebemotor, der ein Zahnrad antreibt Das Gestell trägt ebenfalls einen Verbrennungsmotor, der ein Schneidgerät antreibt, das auf einem anderen Schwenkarm angeordnet ist.
Die Vorrichtung wird derart eingesetzt, dass der Baumstamm an mindestens einer Laufrolle von jedem Arm jedes Winkeleisens und an dem Zahnrad, das von dem Getriebemotor angetrieben ist, anliegt Die Neigung der Laufrollen ermöglicht, dass die Vorrichtung spiralförmig entlang des Baumstammes steigt, während das Schneidgerät ihn entastet und entrindet.
Diese Vorrichtung weist verschiedene Nachteile auf. Insbesondere enthält sie keine Einrichtungen für die Kontrolle ihrer senkrechten Stellung zu dem Baum, wodurch die Vorrichtung eine schräge Lage einnehmen kann. Das Schneidgerät kann dann eine ungeeignete Position einnehmen und die Vorrichtung kann verklemmt bleiben, wobei es dann nicht mehr möglich ist, sie von dem Baum herunter zu bekommen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diesen Nachteilen abzuhelfen, indem eine Vorrichtung vorgesehen ist, die dafür bestimmt ist, vor dem Fällen von einstämmigen Bäumen die Äste zu schneiden und die Rinde zu entfernen, wobei diese Vorrichtung ausgelegt ist, um unten an dem Stamm des stehenden Baumes angebracht zu werden und selbständig entlang des Baum- stammes bis zu seinem oberen Ende entlang einer spiralförmigen Linie verstellt zu werden.
Dieser Zweck ist durch eine Vorrichtung wie eingangs beschrieben erfüllt, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie mindestens drei von wenigstens drei unabhängigen Getriebemotoren angetriebene Räder aufweist und dass Einrichtungen für die Messung der Lage des Schneidgerätes gegenüber dem Baumstamm und Einrichtungen für die Anpassung der Lage zum Halten des Schneidgerätes in einer optimalen Arbeitsposition vorgesehen sind.
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Jeder Arm trägt auf vorteilhafte Art einen Schlitten, der entlang des entsprechenden Armes in dessen Längsrichtung gleitet, wobei die Schlitten die Einrichtungen für den Antrieb und für das Feststellen tragen
Gemäss einer ersten vorteilhaften Ausführungsart sind zwei der Räder der Einrichtungen für den Antrieb und für das Feststellen durch einen der Schlitten getragen und entlang einer Achse angeordnet, die in der Arbeitsposition der Vorrichtung zu der Achse des Baumstammes im wesentlichen parallel ist, wobei das dritte Rad auf dem anderen Schlitten derart angebracht ist, dass die Mittelpunkte der drei dreiecksförmig angeordneten Räder eine Ebene bestimmen, die im wesentlichen die Achse des Baumstammes enthält.
Gemäss einer zweiten vorteilhaften Ausführungsart sind zwei der Räder der Einrichtungen für den Antrieb und für das Feststellen jeweils durch einen der Schlitten derart getragen, dass sie am Baum mit dem gleichen Durchmesser anliegen, den auch der Baumstamm aufweist, wobei das gegenüber den beiden anderen Rädern tiefer liegende dritte Rad in einer Ebene angeordnet ist, die zu der Ebene senkrecht steht, die die Achse des Baumstammes und die Mittelpunkte der beiden anderen Räder enthält.
Die Räder der Einrichtungen für den Antrieb und für das Feststellen können mit einer haftenden Bereifung versehen sein
Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsart besteht das Schneidgerät aus einer Bügelsäge oder aus einer mit Messern bestückten Trommel.
Die Einrichtungen für die Messung der Lage des Schneidgerätes gegenüber dem Baumstamm enthalten vorzugsweise zwei Abstandsgeber, die auf feststehenden Teilen gegenüber dem Gestell angebracht und ausgelegt sind, um den Abstand der Teile gegenüber dem Baumstamm an zwei Stellen zu messen, die voneinander entfernt sind und auf einer Geraden liegen, die im wesentlichen zu der Achse des Baumstammes parallel ist.
Die Einrichtungen für die Anpassung der Lage des Schneidgerätes enthalten vorzugsweise eine Vorrichtung für die Steuerung der Drehzahl von mindestens zwei der Räder.
Gemäss der bevorzugten Ausführungsart verstellt die Vorrichtung für die Steuerung die Getriebemotoren in Abhängigkeit von den Ergebnissen der Messungen der Abstandsgeber.
Die Vorrichtung enthält in vorteilhafter Weise eine mechanische Haltevorrichtung zum Zurückfahren der Schlitten in Richtung der Spitze des durch die beiden Arme des Gestells gebildeten Winkels.
Gemäss einer ersten Ausführungsart, weist die mechanische Haltevorrichtung zwei Zahnriemen zum Antrieb jeweils eines Schlittens und ein Antriebsritzel auf, das auf der Antriebswelle eines Elektromotors der mechanischen Haltevorrichtung angeordnet ist.
Bei einer zweiten Ausführungsart enthält die mechanische Haltevorrichtung zwei Federn zum Verstellen der Schlitten in Richtung der Spitze des durch die beiden Arme des Gestells gebildeten Winkels.
Gemäss einer bevorzugten Ausführungsart sind die Drehachsen der Räder beweglich, und die Räder sind mit mindestens zwei Motoren für die Verstellung der Achsen der Räder verbunden, die für die Einstellung des spitzen Winkels vorgesehen sind.
Vorteilhafterweise enthält die Vorrichtung einen Verbrennungsmotor und einen Generator für die elektrische Versorgung der Getriebemotoren, der Geber, der Verstellmotoren für die Achse der Räder, des Elektromotors der mechanischen Haltevorrichtung sowie der Vorrichtung für die Steuerung, die in einem Gehäuse untergebracht ist.
Gemäss einer ersten Ausführungsart enthält die Vorrichtung eine Fernsteuerung
Gemäss einer zweiten Ausführungsart enthält die Vorrichtung programmierbare Einrichtungen für eine automatische Steuerung.
Die Erfindung und deren Vorteile werden in der Beschreibung eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser herausgestellt.
Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsart der erfindungsgemässen Vor- richtung ;
Fig 2 eine Draufsicht der Vorrichtung gemäss Fig. 1;
Fig. 3 eine perspektivische Teilansicht der Vorrichtung gemäss Fig. 1;
Fig. 4 einen Teilschnitt der Vorrichtung gemäss Fig. 1;
Fig. 5a eine Ansicht einer Art der Ausführung des Schneidgerätes der Vorrichtung gemäss Fig
1;
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Fig. 5b eine Ansicht einer weiteren Ausführungsart des Schneidgerätes der Vorrichtung gemäss
Fig 1;
Fig 6 eine perspektivische Ansicht einer Variante der Vorrichtung gemäss Fig. 1, und
Fig 7 eine Teilansicht einer zweiten Ausführungsart der Vorrichtung gemäss der vorliegenden
Erfindung.
Unter Bezug auf die Fig. 1 bis 6 enthält die dargestellte Vorrichtung 10 für das Entasten und/oder für das Entrinden im wesentlichen ein Gestell 11, das aus zwei Armen 12 und 13 besteht, die V-förmig angeordnet sind und einen Winkel von etwa 90 bilden, wobei auf dem Gestell eine Schneidvorrichtung 14, Einrichtungen für den Antrieb und für das Feststellen 15, um auf dem Baumstamm das Gestell 11 in seiner Stellung zu halten und dessen Verstellung entlang des Baumstammes sicherzustellen, Einrichtungen 16 für die Messung der Lage eines Schneidgerätes 17 der Schneidvorrichtung 14 und Einrichtungen 18 für die Anpassung der Lage für das Halten des Schneidgerätes 17 in einer optimalen Arbeitsposition angeordnet sind.
Der Arm 12 trägt einen Schlitten 19, der mit zwei Rollenpaaren 20a, 20b und 20c, 20d versehen ist, wobei jedes Rollenpaar jeweils in einer Führungsbahn 21a, 21b gleitet, die auf jeder Seite des Armes angebracht ist. Auf ähnliche Weise trägt der Arm 13 einen Schlitten 22, der mit zwei Rollenpaaren 23a, 23b und 23c, 23d versehen ist, wobei jedes Rollenpaar jeweils in einer Führungsbahn 24a, 24b gleitet, die auf jeder Seite des Armes angebracht ist.
Die Einrichtungen für den Antrieb und für das Feststellen 15 enthalten drei Zahnräder 30,31, 32, die jeweils durch einen unabhängigen Getriebemotor 33,34, 35 angetrieben sind. Der Getriebemotor 33 ist durch zwei Befestigungsarme 36,37 derart gehalten, dass er um eine Achse 38, die im wesentlichen waagrecht ist und durch den Durchmesser des Baumstammes geht, schwenken kann.
Der Getriebemotor 34 ist durch zwei Befestigungsarme 39,40 auf ähnliche Weise gehalten und schwenkt um eine Achse 41, die zu der Achse 38 parallel ist
Die beiden Getriebemotoren 33,34 sind durch eine Stange 42 an einem Punkt verbunden, der gegenüber den Achsen 38 und 41 exzentrisch ist. Die Stange 42 ist über eine Stange 43 mit einem Stellmotor 44 verbunden. Die Länge der Stange 42 ist vorherbestimmt, damit der Winkel, der durch die Drehachse des Rades 30 und die Achse des Baumstammes gebildet ist, dem Winkel ent- spricht, der durch die Drehachse des Rades 31 und die Achse des Baumstammes gebildet ist Dieser Winkel kann verändert werden, indem der Motor 44 betätigt wird.
Das dritte Zahnrad 32 der Einrichtungen für den Antrieb und für das Feststellen ist auf dem Schlitten 22 angebaut Der Getriebemotor 35, der dieses Rad 32 antreibt, ist durch zwei Befestigungsarme 45,46 getragen, die auf einem Gleitstück 47 angeordnet sind, das über eine Aufhängevorrichtung 48 mit dem Schlitten 22 verbunden ist Der Getriebemotor 35 kann um eine Achse 49 schwenken, die im wesentlichen waagrecht ist und durch den Durchmesser des Baumstammes geht. Die Einstellung des Winkels zwischen der Drehachse des Rades und der Achse des Baumstammes ist von dem Stellmotor 50 sichergestellt.
Die Einrichtungen 16 für die Messung der Lage des Schneidgerätes 17 gegenüber dem Baumstamm enthalten zwei Abstandsgeber 51,52, die auf feststehenden Teilen gegenüber dem Gestell angebracht sind. Sie sind an zwei Stellen, die voneinander entfernt sind, angeordnet und entlang einer Geraden, die im wesentlichen zu der Achse des Baumstammes parallel ist, ausgerichtet. Jeder Geber misst den Abstand, der ihn von dem Baumstamm trennt, und übermittelt diesen Wert an die Einrichtungen 18 für die Anpassung der Lage des Schneidgerätes.
Die Einrichtungen 18 enthalten eine Vorrichtung für die Steuerung 53 der Drehzahl der Räder 30, 31, 32 und eine mechanische Haltevorrichtung 54.
Die Vorrichtung für die Steuerung 53 enthält eine elektronische Einheit 55, die von einem Generator 56 gespeist ist, der von einem Verbrennungsmotor 25 angetrieben ist. Die elektronische Einheit ist ausgelegt, um die Getriebemotoren 33,34, 35 zu steuern. Sie übernimmt ebenfalls die Steuerung der Stellmotoren 44,50 zu dem Winkel der Räder 30,31, 32. Die elektronische Einheit ist in einem Gehäuse 60 untergebracht, das auf dem Schlitten 19 angeordnet ist.
Die mechanische Haltevorrichtung 54 besteht aus einem Elektromotor 61, der mit einem Antriebsritzel 62 fest verbunden ist, aus zwei Zahnriemen 63,64 und aus zwei Ritzein 65,66, die jeweils auf einem der Arme des Gestells 11 angeordnet sind. Der Elektromotor 61 der me- chanischen Haltevorrichtung ist in der Nähe der Spitze des Gestells derart angeordnet, dass das Antriebsritzel sich um eine Achse, die im wesentlichen senkrecht ist, dreht. Die beiden Zahnriemen 63,64 sind auf dem Antriebsritzel 62 aufgelegt und mit Hilfe der beiden Ritzel 65,66 gespannt. Der Schlitten 19 ist mit dem Zahnriemen 63 über zwei Stangen 67,68, die auf der Innenseite des
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Riemens befestigt sind, fest verbunden, während der Schlitten 22 mit dem Zahnriemen 64 über eine Stange 69, die auf der Aussenseite des Riemens befestigt ist, fest verbunden ist.
Die Stellen für die Befestigung der Schlitten an den Riemen sind so ausgestaltet, dass die Zahnräder 30,31 sich jederzeit in dem gleichen Abstand von der Spitze des Gestells wie das Zahnrad 32 befinden.
Wie in der Fig. 6 veranschaulicht, kann der Elektromotor 61 durch Federn 63' und 64' ersetzt werden, die einen gemeinsamen Fixpunkt an der Spitze des Gestells und einem Punkt an jedem der Schlitten haben.
Die Schneidvorrichtung 14 ist auf dem Gestell 11 angeordnet Sie enthält im wesentlichen das Schneidgerät 17, einen Verbrennungsmotor 25, der das Schneidgerät antreibt, und einen Kraftstoffbehälter 26 fur den Verbrennungsmotor. Das Schneidgerät kann ausgeführt werden als Trommel 27, die mit Messern bestückt ist, wie in den Fig 1, 2 und 4, als Bügelsäge 28, wie in der Fig 5a veranschaulicht, oder als Kette 29 wie bei den Kettensägen gemäss der Fig. 5b
Bei einer Variante, die in der Fig 7 veranschaulicht ist, wurden das Rad 31 und der Getriebemotor 34 derart verstellt, dass sie im wesentlichen nach dem Schneidgerät 17 und nach der Spitze des Gestells 11 ausgerichtet sind. Diese Variante ermöglicht es, das Drehmoment auszugleichen, das durch das Gewicht der Vorrichtung entsteht.
Jedoch weist sie den Nachteil auf, einen zusätzlichen Stellmotor 80 zu erfordern, um die Einstellung der Drehachse des Zahnrades 31 zu ermöglichen. Ferner, da die Masse der Vorrichtung im wesentlichen konstant ist, kann die Kraft, die dieses Zahnrad gegen den Baumstamm andrückt, nicht geregelt werden
Jedoch arbeiten diese beiden Varianten auf ähnliche Weise
Die Vorrichtung 10 für das Entasten und/oder für das Entrinden ist an dem Stamm des Baumes angebracht, der zu entasten und/oder zu entrinden ist. Die Schlitten 19 und 22 sind in einer Stellung derart angeordnet, dass der Abstand der Räder 30 und 32 voneinander dem Durchmesser des Baumstammes entspricht.
Der Winkel, der zwischen der Drehachse jedes Zahnrades 30,31 und 32 und einer senkrechten Achse gebildet ist, ist derart eingestellt, dass er für alle Räder gleich ist Die Drehzahl dieser drei Räder ist vorher eingestellt bzw geregelt, um im wesentlichen für jedes Rad gleich zu sein. Der Verbrennungsmotor 25 wird in Betrieb genommen, wodurch das Schneidgerät 17 und der Generator 56 angetrieben sind. Der Generator 56 versorgt die Ge- triebemotoren 33,34 und 35, die die Zahnräder 30,31 und 32 antreiben Somit steigt die Vorrichtung 10 am Baumstamm entlang in einer spiralförmigen Linie nach oben.
Damit das Schneidgerät in einer optimalen Arbeitsposition gehalten wird, miss der Abstand der Räder 30 und 32 voneinander dem Durchmesser des Baumstammes angepasst werden Ausserdem muss die Vorrichtung parallel zu der Achse des Baumstammes bleiben.
Um den Abstand der Räder dem Durchmesser des Baumstammes anzupassen, misst der Geber 51 den Abstand, der ihn von dem Baumstamm trennt. Wenn dieser Abstand grösser als ein vorgegebener konstanter Wert ist, der mit der Geometrie der Vorrichtung in Verbindung steht, muss die Drehzahl des Rades 30 herabgesetzt werden, wobei die Drehzahl des Rades 32 konstant bleibt
Umgekehrt, wenn der Abstand, der von dem Geber 51 gemessen wird, kleiner als der konstante Wert ist, muss die Drehzahl des Rades 30 gesteigert werden.
Damit die Vorrichtung parallel zu der Achse des Baumstammes gehalten wird, wird der Abstand gemessen, der jeden der Geber 51 und 52 von dem Baumstamm trennt. Diese beiden Abstände werden gleich gehalten, indem auf die Drehzahl des Rades 31 eingewirkt wird.
Wenn der Durchmesser des Baumstammes abnimmt, müssen die Schlitten 19 und 22 derart verstellt werden, dass die Zahnräder 30,32 dem Durchmesser des Baumstammes angepasst werden. Dieser Vorgang wird von der mechanischen Haltevorrichtung bewerkstelligt Durch die Stromversorgung des Elektromotors der mechanischen Haltevorrichtung wird eine mechanische Spannung auf den Zahnriemen 63 und 64 erzeugt. Somit werden die Schlitten gleichzeitig derart verstellt, dass die Vorrichtung in ihrer Lage bleibt. Die Stärke der Spannung auf den Zahnriemen hängt von dem Versorgungsstrom für den Elektromotor der mechanischen Haltevorrichtung ab.
Somit kann die Kraft für das Halten der Zahnräder am Baumstamm geregelt werden, indem der Strom zur Versorgung des Elektromotors der mechanischen Haltevorrichtung geändert wird.
Wenn der Durchmesser des Baumstammes kleiner als ein vorher bestimmter Wert ist, was unmittelbar von der Lage der Schlitten 19 und 22 abgeleitet wird, sinkt die Vorrichtung zurück nach unten. Hierzu sind zwei Lösungen durchführbar: - die erste Lösung besteht darin, die Drehrichtung der Zahnräder 30,31 und 32 umzukehren, wobei der Winkel zwischen der Drehachse und einer senkrechten Achse konstant gehalten wird,
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- die zweite Lösung besteht darin, diesen Winkel zu ändern, damit die Vorrichtung absinkt, ohne die Drehrichtung der Räder zu ändern
Die Geschwindigkeit für die Senkbewegung kann höher sein als die Steiggeschwindigkeit, weil auf dem Baumstamm nach dem Entasten keine Hindernisse für das Schneidgerät 17 vorhanden sind.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele, die vorstehend beschrieben sind, be- grenzt, sondern erstreckt sich auf alle Änderungen oder Varianten, die für den Fachmann selbstverständlich sind Beispielsweise kann das Schneidgerät ein Gerät sein, das nur für das Entasten oder nur für das Entrinden oder gleichzeitig fur die beiden Vorgänge bestimmt ist.
Die elektrische Versorgung kann beispielsweise durch Batterien erfolgen und die Aufhängevorrichtung für das Rad 32 kann ein System mit Zapfen in Parallelogrammen sein
Der Winkel zwischen der Drehachse der Räder 30, 31, 32 und einer senkrechten Achse kann bei der Steigbewegung der Vorrichtung konstant gehalten werden Er kann ebenfalls in Abhängigkeit von dem Durchmesser des Baumstammes geändert werden.