CN101370627B - 用于木材处理设备的去皮装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种木材处理设备(1)中的去皮装置(10)。此种去皮装置特别适用在林业机械设备的收获机头部中使用。因此，该去皮装置包括构件(13)，所述构件(13)设置于木材处理设备内，延伸到被导引于去皮装置(10)内的树干(2)的表面(11)，并设置成切割树干的树皮(12)。该构件设置成在树干的树皮上留下相对于树干的纵轴线(9)成角度(α)的切割痕迹。就该去皮装置而言，该角度(α)可设置成与由于树干的平移和旋转而在树干表面(11)上所产生的运动矢量的方向角大致对应。

Description

用于木材处理设备的去皮装置

技术领域

本发明涉及一种用于具有进给装置的木材处理设备的去皮装置。此种去皮装置可用于诸如单握柄或双握柄式收获机或林业机械设备的收获机头部之类的移动机器中以及固定的木材处理设备中。根据本发明的去皮装置的主要任务是在木材处理设备中处理树干时帮助分离树皮。

背景技术

大家公知借助于诸如收获机和输送装置之类的林业机械设备并根据所谓的定长切割方法按机械方式实施收获。该方法中所用的收获机通常包括至少一个基座，所述基座能够在地面上移动并设置有能转动和能移动的提升转臂系统或装卸机。此种提升转臂系统或装卸机的端部承载例如收获机头部之类的木材处理设备。

根据本发明的方法在收获中使用的收获机头部典型地包括至少用于切割、砍伐、除枝以及测量树干的装置。

但是，已知若干种特别用于不同木材类型、任务或操作条件的收获机头部结构。在该上下文中述及的一个特定示例是用于一些收获机头部中并用于对一些木材类型更有效地去皮的专用结构的进给辊。此种进给辊的摩擦表面的定型旨在便利于除枝和去皮过程中树干的旋转。另一方面，不同刀形和爪形的刀具用于沿树干的纵轴线方向切割树皮。在公布文献WO 92/13686中公开了一种用于在收获机头部中处理时从树干去除树皮的此种装置。

但是，当使用此种装置时，已经观察到固定地设置在收获机头部的框架上的刀形刀片或者固定地设置在例如除枝刀具上并用于切开树皮的刀形刀片容易被阻绊，因此导致在去皮工艺中出现很大的故障。因此，为了沿纵向切割树皮，也有利地使用相对于收获机头部的框架旋转地设置的切割辊。因为相对于收获机头部的框架固定设置的此种旋转切割辊具有垂直于树干纵向轴线的旋转轴线，并且因为这些去皮应用装置的目的是在收获机头部的进给构件之间以上述方式旋转树干以在树干表面上实现尽可能全面的效果，所以已经注意到切割辊防止了树干在收获机头部内的旋转或使得树干在收获机头部内的旋转更加困难。进一步地，旋转轴线垂直于树干纵向轴线的切割辊容易破坏树皮并且可能破坏树皮之下的木材材料，由此存在使得所收获的木材受到收获损坏从而使得木材原材料的价值降低的风险。

发明内容

本发明的目的是以这种方式提供一种木材处理设备中的去皮装置，即全新种类的技术方案能够解决现有技术的缺陷所引起的上述问题。该目的以这种方式实现，即根据本发明的去皮装置具有权利要求所限定的特征部分。

更具体地，根据本发明的去皮装置包括设置于所述木材处理设备中的构件，该构件延伸到被导引于所述去皮装置内的树干的表面，并设置成切割所述树干的树皮，所述去皮装置的主要特征部分在于，设置成切割树干的树皮的所述构件设置成以如下方式在所述树干的树皮上留下相对于所述树干的纵轴线成角度的切割痕迹，所述角度与由于所述树干的平移和旋转而在所述树干表面上所产生的运动矢量的方向角大致对应。

因此，本发明是基于以下思想，即设置成沿大致纵向切割树皮表面的构件相对于树干的纵轴线设置成当在木材处理过程中树干在木材处理设备中旋转时、设置成切割树皮的这种构件位于尽可能少地阻止树干的旋转运动的位置。

在本发明的去皮装置的一个优选实施方式中，设置成切割树皮的构件设置成例如相对于树干的平移运动——即沿树干的纵轴线方向的移动——成45°角度。经验证明，当以这种方式安装时，构件对树干的旋转运动的阻力尽可能的小，从而不损害木材处理或树皮下面的部分。

另一方面，设置成切割树皮的构件可以利用相对于至少一个旋转轴线能转动的方式悬挂于木材处理设备中的框架上。以此方式产生由树干运动所导引的旋转运动，该旋转运动优选地相对于树干纵轴线将构件移动到基本上对应于在每次特定情况下由树干的旋转运动所产生的树干表面的运动方向的角度。实际上，此处设置成切割树皮的构件沿由树干表面上的观察点所绘出的大致螺旋形轨迹而行。设置成切割树皮的构件在树皮上绘出螺旋轨迹，轨迹的间距依赖于每次特定工作情况下树干的移动速度——即平移——以及旋转速度，这两种速度一起产生观察点的运动矢量。

当设置成切割树干的构件沿着在树干表面上所产生的运动矢量的方向定位时、并且当该构件尽可能少地阻止树干的旋转运动时，对使用去皮装置所引起的动力和/或性能的需要同时就减至最少。以此方式可最小化用于木材处理所需的总动力和/或总性能。

为了在处理时使树干的木材材料内产生的损伤最小，设置成切割树皮的构件也可设置成能脱离与树干的接触，例如当带有树干的木材处理设备必须反转时或者当在已经基本上去除树皮的点处以另一方式处理木材时就是如此。通过将设置成切割树皮的构件与树皮分离，避免了不适度大的载荷，例如当带有树干的设备必须反转时就是如此。以此方式可延长本发明的去皮系统的工作寿命。

以此方式，根据本发明的解决方案实现了对于去皮所设定的基本目的，换言之，即木材材料本身保存完整，而仍旧能够尽可能完全地去除树皮。

进一步地，根据本发明的去皮装置的设置成切割树皮的构件的旋转运动可设置成例如借助于水力发动机而被主动地控制。以此方式，因为沿树皮的纵向树纹切割较为容易，所以可显著地提高切割树皮的效率。切割树纹使得去皮更有效，并同时有助于使已去除的树皮断裂成更小的碎块，碎块将更容易和更快地分解。另外，当回收时，由较小碎块组成的此种树皮废料更容易处理并且在燃烧设施的输送器中容易输送。

优选地也可通过不时地将杂质移离树干表面的方式来将相对于木材处理设备的框架能移动的构件的杂质——例如积累在构件上的树皮碎块和枝桠——清除。为了清除地更有效，去皮系统甚至可设置有特定的对应部件或清除装置，由此当抵靠着这些装置而移动时，构件甚至被清除地更有效。

进一步地，对于设置成切割树皮的构件移至与树皮接触以及与树皮不接触进行的选择还使得例如收获机头部之类的木材处理设备能够在不去除或损坏树皮的情况下处理此种树干。因此，由于去皮和传统的除枝可用同一设备实施，所以可以避免时间浪费以及木材处理设备的困难的安装操作。

以下通过对本发明的具体实施方式的详细解释来描述本发明所提供的优点。

附图说明

以下将参照附图更加详细地描述本发明的一些实施方式，其中：

图1示意性地示出在此处由林业机械设备的收获机头部所表示的木材处理设备中设置成切割树皮的构件的定位；

图2以三向投影的方式示出根据图1的设置成切割树皮的构件的一个实施方式，其中该构件与收获机头部分离；

图3示出根据图2的构件的主视图，其中该构件与树干表面分离；

图4示出设置成切割树皮的构件的替代性实施方式的主视图，其中该构件与树干表面分离；

图5示出设置成切割树皮的构件的第二替代性实施方式的主视图，其中该构件与树干表面分离；

图6示出设置成切割树皮的构件的第三替代性实施方式的主视图，其中该构件与树干表面分离；

图7示出附接到去皮系统中的支撑装置上的若干个盘形切割构件；

图8示出附接到去皮系统中的支撑装置上的若干个刀形切割构件；

图9以三向投影的方式示出用于形成设置成切割树皮的构件的结构和用于控制该构件的去皮系统；

图10以三向投影的方式示出用于形成设置成切割树皮的构件的结构和尤其用于控制该构件的替代性去皮系统；以及

图11以三向投影的方式示出树干和设置于树干上的树皮切割构件。

具体实施方式

以下将参照上述附图描述本发明的去皮装置的一些优选实施方式。因此，去皮装置包括附图中以与该具体实施方式中所用标号对应的标号标示的部件。

如说明书前文所述的，传统上用诸如收获机和装卸机之类的各种林业机械设备以机械方式进行收获。这些并未在附图中示出。当根据产品选型方法收获时，砍伐树木，并将树干除枝和切割成合适尺寸的木段。在一些情况下，也将这些木段去皮以便利后续处理并改善保存性。

在收获时所用的林业机械设备可例如设置有特定的起重转臂系统或装卸机。该特定的起重转臂系统或装卸机又用于支撑、转动和移动例如根据图1的收获机头部的实施方式中的木材处理设备1。但是，公知的是用该上下文中并未单独示出的多种不同设备来砍伐树木并将树木除枝。

在一些情况下，也期望将已砍伐和已除枝的树木去皮，在此情况下，或者可和砍伐一起实施去皮或者可在单独加工阶段实施去皮。此去皮也可由用于砍伐的木材处理设备以及其它设置在移动基座或静止基座上的木材处理设备实施。

在此，本发明的去皮装置在该木材处理设备的上下文中描述为典型地包括至少用于切割、砍伐、除枝以及测量树干2的处理装置。因此，根据图1的木材处理设备中的框架3包括横向切割锯4、测量辊5、进给辊6、能移动的除枝刀7以及固定除枝刀8。

当在木材处理设备1中处理树干时，通常产生沿树干的纵轴线9方向的平移运动和绕该纵轴线的旋转运动。树干的这种旋转运动可产生为侧面的处理效果，或者可用木材处理设备中的专门装置来实现。

除了处理装置4至8外，本发明的木材处理设备1设置有包括构件13的去皮装置10，构件13延伸到被导引进该装置内的树干2的表面11并设置成切割树干表面上的树皮12。当切割树皮时，这种切割构件设置成跟随木材处理设备中的树干所产生的运动，由此切割构件在树干的树皮上留下切割痕迹，切割痕迹的间距依赖于每个特定工作情形中树干的位移速度和旋转速度——即平移和旋转速度。为了在树干的树皮上的获得此种切割痕迹，设置成切割树皮的构件特别地设计成以如下方式相对于树干的纵轴线9倾斜一定角度，即此角度α与由于树干的平移和旋转运动所获得的树干表面11的运动矢量的方向角基本对应。但是，也可将角度α选择为使其略微偏离运动矢量的方向，因此在树干的树皮上产生去除树皮力的作用。

最优选地，设置成切割树干2的树皮12的构件13基本上固定地设置在木材处理设备1上，特别是木材处理设备1的框架3上。因此，切割构件相对于树干的纵轴线9形成固定的25°至55°的角度α。经验证，该角度的大小特别选择为约45°。

在该上下文中，被固定安装的设置成切割树皮的构件13主要表示具有其切割构件的去皮装置10相对于木材处理设备的框架基本上不可移动。但是，以切割构件能大致沿树干横剖面的径向移动的方式将切割构件能移动地安装在木材处理设备上是可行的。因此，切割构件在木材处理设备上能够相对于树干表面11移动，换言之，即该构件朝树干表面或远离树干表面而移动。此种运动例如可借助于根据附图的实施方式实施，在附图的实施方式中，构件借助于具有至少一个自由度的接头14连接到木材处理设备，以使构件能够与树干分离。另一方面，可以用特别为此目的而直接作用于构件的专门致动器或经由同样公知的平行四边形装置导引构件的运动轨迹。此致动器优选地包括压力介质驱动型缸体，例如液压缸。

当去皮装置10中的切割构件13能够大致沿树干2的横剖面的径向移动时，由构件引导在树干的树皮12处的力可优选地设置成可调整的。因此，力优选地可借助于压力介质驱动型致动器进行调整，由此例如导引切割构件中的树干的径向运动的致动器可用作该致动器。

为了依照期望调整设置成切割树干2的树皮的构件13的运动轨迹，以例如更加精确地对应树干表面11的真实运动轨迹，切割构件也可在木材处理设备1内设置成具有包括不止一个接头的装置或者具有根据图2、3和5的多个自由度的接头。这就使得构件能够大致沿树干的径向移动，并使构件能够转动以适应树干的旋转运动。

在图9中图示出设置成切割树干2的树皮12的构件13的一个导引接头和致动器装置。该图示出优选地设置成在切割臂15的端部处旋转的切割构件。此种切割臂借助于具有至少一个自由度的接头17附接到回转轴16。回转轴能够相对于接头14进行旋转运动，由此切割构件在木材处理设备的处理下相对于树干表面11是可控制的。借助于切割臂的回转运动，切割构件又能够被相对于树干的纵轴线导引到不同角度。在附图的实施方式中，对回转轴的控制是通过操作附接到回转轴上的回转杆18的致动器19来实施的。但是，该控制也可以本领域人员公知的其它方式实施。

在附图中，示出设置成切割树干的树皮的切割构件13的至少两种不同的实施方式。因此，图1至4、图9以及图10示出设置成包括大致盘形装置的构件。此种盘形装置优选地设置成在支撑它的支撑框架上旋转，且因此它相对于树干表面旋转。例如在图9中，盘形装置经由连接轴20附接到切割臂15。但是，无意局限于将盘形装置基本上刚性地附接到其支撑框架。

具有此种盘形形状的情况下，切割构件13也可以如下方式设置成能被主动的控制，即例如借助于水力发动机而在该装置内产生相对于切割臂15的旋转运动。切割构件的此种主动运动有助于例如通过切割树皮的纵向树纹来切割树皮。因此，可调整盘形装置的旋转速度，且可选择盘形装置的外周缘的形状以更有效地切割或者甚至锯割树皮。

另一方面，图5和图6示出切割构件13，该切割构件13设置成包括大致为刀形的装置。根据图5的切割构件设置成能相对于形成支撑框架的回转轴16转动，而图6所示的切割构件基本上刚性地设置于其回转轴上。

虽然例如图9的实施方式中的切割构件13设置成能够跟随树干2的表面11的运动而基本上自由地转动，但切割构件13本身也能够主动地转动。此种实施方式在图10中示出，在这种实施方式中，致动器21——在这种情况下为液压缸——设置成导引切割构件相对于树干表面的角度α。

在附图中，仅示出了只包括一个设置成切割树皮的构件的13的此种实施方式。但是，在木材处理设备内设有不止一个的去皮装置10或者在去皮装置内设有不止一个的切割构件也是完全可行的。在此种情况下，构件可以根据图7设置在同一连接轴20上，或者设置在不同连接轴上。去皮装置10内的不同连接轴也可具有不同数目的切割构件。并且，也可根据图8在同一支撑框架上设置一个或多个固定刀片。

替代附接到木材处理设备的框架3上，设置成切割树干2的树皮12的构件13可设置在固定去皮刀8上、或相对于木材处理设备内的框架能移动的去皮刀7上。

当设置成切割树皮的构件13设置成相对于树干2的纵轴线9旋转时，构件13优选地包括限位器，以将构件的旋转运动相对于树干的纵轴线限制于上述的诸如25°至55°的角度处的区域。此种限位器包括例如机械挡块以限制切割臂15在接头17内的运动。限位器的此种实施方式可参见图9，其中设置于狭槽22内的销23限定切割臂的运动的极限范围。

设置成切割树干2的树皮12的构件13的运动也可由弹簧构件以同样公知的方式导引或抑制。在这种情况下将压力介质驱动型致动器与弹簧构件一起使用也是可行的。

对于本领域普通技术人员明显的是，上述方法的基本思想以及实施这种思想的去皮装置可以多种途径实施。因此，所公开的方案以及其实施方式并不局限于上述示例，而是可在权利要求的范围内变化。

Claims (20)

1.一种用于具有进给装置(6)的木材处理设备(1)的去皮装置(10)，所述去皮装置包括构件(13)，所述构件(13)设置于所述木材处理设备(1)中，延伸到被导引于所述去皮装置(10)内的树干(2)的表面(11)，并设置成切割所述树干(2)的树皮(12)，所述去皮装置(10)的特征在于，

设置成切割所述树干(2)的树皮(12)的所述构件(13)设置成以如下方式在所述树干的树皮上留下相对于所述树干的纵轴线(9)成角度(α)的切割痕迹，

所述角度(α)与由于所述树干的平移和旋转而在所述树干表面(11)上所产生的运动矢量的方向角大致对应。

2.如权利要求1所述的去皮装置(10)，其特征在于，所述木材处理设备(1)包括林业机械设备的收获机头部并至少包括进给装置(6)和横向切割锯(4)。

3.如权利要求1或2所述的去皮装置(10)，其特征在于，设置成切割所述树干(2)的树皮(12)的所述构件(13)基本上固定地设置在所述木材处理设备(1)上。

4.如权利要求1或2所述的去皮装置(10)，其特征在于，设置成切割树皮的所述构件(13)通过具有至少一个自由度的接头(14)设置在所述木材处理设备(1)中，以容许所述构件自所述树干(2)的表面(11)提升。

5.如权利要求4所述的去皮装置(10)，其特征在于，设置成切割所述树干的树皮的所述构件(13)通过具有至少一个自由度的两个接头(14，17)设置在所述木材处理设备(1)中，以既容许所述构件自所述树干(2)的表面(11)提升又容许所述构件转动，以适应所述树干表面的运动。

6.如权利要求1所述的去皮装置(10)，其特征在于，设置成切割所述树干的树皮的所述构件(13)设置成包括大致盘形装置。

7.如权利要求6所述的去皮装置(10)，其特征在于，所述盘形装置(13)设置成相对于所述树干(2)的表面(11)旋转。

8.如权利要求7所述的去皮装置(10)，其特征在于，所述盘形装置(13)的旋转运动设置成被主动地导引。

9.如权利要求1所述的去皮装置(10)，其特征在于，设置成切割树皮的所述构件(13)设置成包括大致刀形装置。

10.如权利要求1所述的去皮装置(10)，其特征在于，设置一个或多个所述构件(13)以切割所述树干的树皮。

11.如权利要求10所述的去皮装置(10)，其特征在于，设置成切割所述树干的树皮的多个所述构件(13)附接到支撑所述构件的同一支撑框架(15，16)。

12.如权利要求1所述的去皮装置(10)，其特征在于，设置有用于切割所述树干的树皮的所述构件(13)的所述去皮装置(10)设置于所述木材处理设备(1)中的框架(3)上。

13.如权利要求2所述的去皮装置(10)，其特征在于，设置有用于切割所述树干的树皮的所述构件(13)的所述去皮装置(10)设置于定位在所述木材处理设备(1)中的固定除枝刀(8)上。

14.如权利要求2所述的去皮装置(10)，其特征在于，设置有用于切割所述树干的树皮的所述构件(13)的所述去皮装置(10)设置于定位在所述木材处理设备(1)中并相对于所述木材处理设备(1)移动的除枝刀(7)上。

15.如权利要求1所述的去皮装置(10)，其特征在于，当设置成切割所述树干的树皮的所述构件(13)能相对于所述树干(2)的表面(11)转动时，所述构件(13)包括限位器(22，23)，所述限位器(22，23)用于将所述构件的旋转运动限制在相对于所述树干的纵轴线(9)成25°至55°角度范围的区域。

16.如权利要求1所述的去皮装置(10)，其特征在于，设置成切割所述树干的树皮的所述构件(13)设置成借助于致动器(19)被控制以相对于所述树干(2)的表面(11)升高和下降。

17.如权利要求16所述的去皮装置(10)，其特征在于，所述致动器(19)包括压力介质驱动型缸体。

18.如权利要求1所述的去皮装置(10)，其特征在于，设置有弹簧构件以抑制用于切割所述树干的树皮的所述构件(13)的运动。

19.如权利要求1所述的去皮装置(10)，其特征在于，由用于切割所述树干的树皮的所述构件(13)施加在所述树干(2)的树皮(12)处的力是能够调整的。

20.如权利要求19所述的去皮装置(10)，其特征在于，由用于切割所述树干的树皮的所述构件(13)施加在所述树干(2)的树皮(12)处的所述力能够借助于压力介质驱动型致动器调整。

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