CN106794592A - 用于原木的根部扩张部减小装置及减小根部扩张部的相关方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于原木的根部扩张部减小装置。此装置包括：机架、固定地联接到机架的定子环组件、以及可移动地联接到定子环组件的扩张部减小工具调节组件。此装置还包括：致动器，致动器在一端联接到机架并且在另一端联接到扩张部减小工具调节组件，以使扩张部减小工具调节组件在相对端位置之间移动；以及可旋转地联接到定子环组件的转子组件。转子组件包括转子框架与至少一个扩张部减小工具，所述至少一个扩张部减小工具可移动地联接到转子框架，以便与致动器和扩张部减小工具调节组件的移动直接相关地朝向与远离纵向旋转轴线直线地平移，从而调节原木加工直径。还提供了相关的方法。

Description

用于原木的根部扩张部减小装置及减小根部扩张部的相关 方法

技术领域

本公开大体上涉及用于从原木的根端移除突出的根部扩张部(root flare)的根部扩张部减小装置以及相关的方法。

背景技术

根部扩张部减小装置用于使原木的根端再成形，以移除自然突出的根部扩张部，从而为将原木进一步加工成木材以及其它木制品提供更一致的横截面轮廓。在Choquette的美国专利申请公开No.2003/0226617中示出与描述了根部扩张部减小装置的实例，该专利申请通过整体引用的方式包含于此。

发明内容

这里描述的根部扩张部减小装置与相关方法的实施方式尤其很好地适于在根部扩张部减小操作之前和/或期间提供原木加工直径的高效、稳健与可靠的调节。

根据一些实施方式，用于原木的根部扩张部减小装置可以归纳为包括：机架；固定地联接到机架的定子环组件；扩张部减小工具调节组件，其可移动地联接到定子环组件，以在相对端位置之间纵向地移动；致动器，其联接到扩张部减小工具调节组件，以使扩张部减小工具调节组件在相对端位置之间纵向地移动；以及转子组件，其可旋转地联接到定子环组件，以围绕纵向旋转轴线旋转。转子组件包括转子框架与至少一个扩张部减小工具，所述至少一个扩张部减小工具可移动地联接到转子框架，以便与致动器和扩张部减小工具调节组件的移动直接相关地朝向与远离纵向旋转轴线直线地平移，从而调节原木加工直径。

扩张部减小工具可以是布置在圆形阵列中的多个扩张部减小工具中的一个，并且当扩张部减小工具调节组件处于相对端位置之一时，多个扩张部减小工具可以限定最大原木直径，并且当扩张部减小工具调节组件处于另一个相对端位置时，多个扩张部减小工具可以限定最小原木直径。

转子组件可以包括用于每个扩张部减小工具的相应的系列机械动力传动部件，所述系列机械动力传动部件联接到扩张部减小工具，以将扩张部减小工具调节组件的纵向运动转换成扩张部减小工具的径向定向的平移运动。每个系列机械动力传动部件可以包括例如齿条与齿轮。在一些情形中，每个系列机械驱动传动部件可以包括通过至少一个中间齿轮联接到输出齿条的输入齿条。输入齿条可以纵向地布置并且输出齿条可以垂直于输入齿条布置。可以在输入齿条与输出齿条之间定位至少两个中间齿轮，其中一个中间齿轮与输入齿条啮合接合，并且另一个中间齿轮与输出齿条啮合接合。在此情形中，输出齿条的行程相对于输入齿条的行程之比可以取决于中间齿轮的特征，诸如齿轮直径。

转子组件至少还可以包括力抵抗构件(例如，盘簧或螺旋弹簧、气动囊状物、阻尼器、缓冲器、具有蓄能器的液压缸)，所述力抵抗构件联接在扩张部减小工具与转子框架之间，以便在操作过程中当转子组件旋转时平衡施加到扩张部减小工具的离心力。

此装置还可以包括控制系统。在一些情形中，控制系统可以构造为：相继地测量转子组件上游的一系列原木中的每个原木；根据从所述测量获得的原木的可用直径，针对依次的每个原木，确定扩张部减小工具的期望径向位置；以及针对依次的每个原木，同时调节每个所述扩张部减小工具的相应位置，以便与所述期望径向位置相对应。

根据一些实施方式，减小一系列原木中的每个原木上的根部扩张部的方法可以概括为包括：相继地测量扩张部减小工具的阵列上游的所述系列原木中的每个原木，每个扩张部减小工具安装到可旋转的转子框架，以朝向与远离转子框架旋转所围绕的纵向旋转轴线沿着相应工具路径直线地平移；根据从所述测量获得的原木的可用直径，针对依次的每个原木，确定扩张部减小工具的期望径向位置；以及针对依次的每个原木，同时调节每个扩张部减小工具沿着其相应工具路径的位置，以便与用于减小原木的根部扩张部的期望径向位置相对应。

在一些情形中，调节每个扩张部减小工具沿着相应工具路径的位置可以包括：致动缸阵列，以使所有扩张部减小工具朝向或远离纵向旋转轴线同时地移动。致动缸阵列以使扩张部减小工具移动可以包括：将缸的纵向运动转换成扩张部减小工具的垂直于纵向旋转轴线的直线运动。将缸的纵向运动转换成扩张部减小工具的直线运动可以包括：将缸的纵向运动经由一系列机械动力传动部件(例如，齿条与齿轮)转换成扩张部减小工具的直线运动。例如，在一些情形中，将缸的纵向运动转换成扩张部减小工具的直线运动可以包括：针对每个扩张部减小工具，纵向地移动相应的输入齿条，以使至少一个相应齿轮旋转，从而使相应的输出齿条沿着与输入齿条垂直的方向移动。将缸的纵向运动转换成扩张部减小工具的直线运动可以包括：纵向地移动可滑动地联接到转子框架旋转所围绕的定子环组件的扩张部减小工具调节组件。此方法还可以包括从缸阵列中的至少一个缸获得位置数据并且利用所述位置数据来精确地控制扩张部减小工具的位置。

附图说明

图1是根据一个示例实施方式的根部扩张部减小装置的等距视图，其包括以缩回或最大原木直径构造示出的多个扩张部减小工具。

图2是图1的根部扩张部减小装置的等距视图，其中多个扩张部减小工具以伸出或最小原木直径构造示出。

图3是图1的根部扩张部减小装置的倾斜等距视图，其中一部分被移除以显示处于缩回或最大原木直径构造中的根部扩张部减小装置的内部部件。

图4是图1的根部扩张部减小装置的倾斜等距视图，其中一部分被移除以显示处于伸出或最小原木直径构造中的根部扩张部减小装置的内部部件。

图5是图1的根部扩张部减小装置的局部横截面侧视图，其示出了处于缩回或最大原木直径构造中的根部扩张部减小装置的内部部件。

图6是图1的根部扩张部减小装置的局部横截面侧视图，其示出了处于伸出或最小原木直径构造中的根部扩张部减小装置的内部部件。

图7是图1的根部扩张部减小装置的倾斜分解横截面视图，其中以缩回或最大原木直径构造示出了单个扩张部减小工具。为了清楚起见，移除了扩张部减小工具与相邻部件的其它情形。

图8是根据另一个实施方式的根部扩张部减小装置的局部横截面侧视图，其示出了处于缩回或最大原木直径构造中的根部扩张部减小装置的内部部件。

具体实施方式

在下面的描述中，阐述了一些具体细节以便提供对各个公开实施方式的透彻理解。然而，相关领域的技术人员将会认识到可以在没有这些具体细节中的一个或多个的情况下来实施这些实施方式。在其它情形中，可能不再详细地示出或描述与根部扩张部减小装置相关的公知结构与技术，以避免使实施方式的描述不必要地含糊。

除非上下文另外地要求，否则在整个说明书与所附的权利要求书中，术语“包括”及其变型(诸如“含有”和“包含”)应该以开放的包容性意义上来理解，即理解为“包括但不限于”。

整个说明书涉及“一个实施方式”或“实施方式”表示结合此实施方式描述的特定特征、结构、或特性包括在至少一个实施方式中。因此，在贯穿本说明书的不同位置出现的短语“在一个实施方式中”或者“在实施方式中”不一定都涉及相同的实施方式。此外，特定特征、结构、或特性可以以任何适当方式结合在一个或多个实施方式中。

如在本说明书与所附权利要求中使用的，除非内容另外清楚地指出，否则单数形式“一个”、“一”和“该”包括复数指代物。应该指出的是，除非内容另外清楚地指出，否则术语“或者”通常以包括“和/或”的意义使用。

图1至图7示出了用于加工原木的根端的根部扩张部减小装置100的一个示例实施方式。根部扩张部减小装置100可以沿着传送路径在由箭头标识102指示的方向上纵向地接收原木，并且当原木传送通过装置100时可以通过多个旋转扩张部减小工具154移除在原木的根端处自然突出的根部扩张部。未详细示出或描述与用于移动和定位原木以便加工操作的原木供给系统186(图3和图4)相关的公知结构与技术，以避免使得实施方式的描述不必要地含糊。有利地，如在其它地方更详细描述的，以及例如通过图3中的双箭头标识156指示的，在根部扩张部减小操作之前和/或期间，通过使每个扩张部减小工具154朝向或远离装置100的纵向旋转轴线A沿着相应工具路径P直线地移动，可以高效且可靠地调节由旋转扩张部减小工具154的径向位置限定的原木加工直径。

根部扩张部减小装置100可以结合或定位在其它原木加工设备附近或者并入其中，其它原木加工设备诸如例如Cholewczynski的美国专利申请公开No.US2012/0305137中示出与描述的去皮机系统，其通过整体引用的方式包含于此。在一些情形中，例如，根部扩张部减小装置100可以定位在去皮机系统的下游，以便接收去皮情形下的原木。在其它情形中，根部扩张部减小装置100可以定位在去皮机系统的上游，以卸下无扩张部的原木以便随后的去皮操作。在另外的其它情形中，根部扩张部减小装置100可以与去皮机系统的特征与部件结合，以提供能够移除树皮并且从原木的根端移除根部扩张部的集成机器。

继续参照图1到图7，根部扩张部减小装置100可以包括机架110，该机架固定地安装到地基(未示出)，诸如例如，工厂的地基，以将原木加工成木材和/或其它木制品。在操作中，机架110保持静止，而各个邻接部件相对于其旋转、平移和/或以其它方式移动。

根部扩张部减小装置100还可以包括定子环组件120，该定子环组件固定地联接(例如，经由螺栓、焊接或其它接合技术)到机架110，以便在操作过程中随其保持静止，而其它邻接部件相对于其旋转、平移和/或以其它方式移动。如图7中最佳示出的，定子环组件120可以包括具有周向阵列的线性引导轨道134的大致环形结构。

根部扩张部减小装置100还可以包括扩张部减小工具调节组件130，该扩张部减小工具调节组件可移动地联接到定子环组件120，以在通过图3中示出的双箭头132指示的相对端位置P₁、P₂之间纵向地移动。更具体地，扩张部减小工具调节组件130可以可移动地联接到定子环组件120，以沿着周向阵列的线性引导轨道134在图3和图5中所示的第一端位置P₁与图4和图6中所示的第二端位置P₂之间纵向地移动。

根部扩张部减小装置100还可以包括一个或多个致动器140，所述致动器在一端141(例如基端)上联接到静止的机架110并且在另一端142(例如杆端)上联接到扩张部减小工具调节组件130，以使扩张部减小工具调节组件130在相对端位置P₁、P₂之间纵向地移动。所述一个或多个致动器140例如可以是以液压缸或气压缸形式的线性致动器。在一些情形中，所述一个或多个致动器140中的每一个可以经由焊接、紧固件或者其它接合技术在一端141(例如，基端)上固定地联接到静止的机架110，并且例如如图5和图6中所示的，可以利用扩张部减小工具调节组件130的支耳131经由销连接在另一端142(例如，杆端)上联接到扩张部减小工具调节组件130。

根部扩张部减小装置100还可以包括转子组件150，该转子组件经由第一旋转轴承151(例如，具有相对滚道与其间的滚子元件的滚子轴承)可旋转地联接到定子环组件120，并且经由第二旋转轴承153(例如，具有相对滚道与其间的滚子元件的滚子轴承)可旋转地联接到扩张部减小工具调节组件130，以在根部扩张部加工操作过程中围绕纵向旋转轴线A旋转。转子组件150可以包括转子框架152以及与转子框架152一致地旋转的上述多个扩张部减小工具154。如上所述，每个扩张部减小工具154都可以可移动地联接到转子框架152(例如，经由滑动支架装置)，以便如图3中通过双箭头标识156指示的，朝向和远离纵向旋转轴线A沿着相应工具路径P直线地平移。在一些情形中，扩张部减小工具254与一个或多个致动器240和联接到其的扩张部减小工具调节组件130的移动直接相关地朝向和远离纵向旋转轴线A直线地移动。以这种方式，通过精确地控制一个或多个致动器140，在扩张部减小操作之前和/或期间，可以精确地动态地调节由扩张部减小工具154的径向位置限定的原木加工直径。

参照图5，当扩张部减小工具调节组件130处于相对端位置中的一个P₁(即，图5中示出的沿着轨道134的最右端位置)时，多个扩张部减小工具154限定最大原木直径与最大径向位置R_max。参照图6，当扩张部减小工具调节组件130处于相对端位置中的另一个P₂(即，图6中示出的沿着轨道134的最左端位置)时，多个扩张部减小工具154限定最小原木直径与最小径向位置R_min。在一些实施方式中，每个扩张部减小工具154的直线冲程(即，R_max-R_min)可以是大约六英寸或更大，以提供宽范围的可用原木加工直径。

参照图3至图7，转子组件150可以包括用于每个扩张部减小工具154的相应系列的机械动力传动部件160、160a-d，所述机械动力传动部件联接到该扩张部减小工具154，以将扩张部减小工具调节组件130的纵向运动转换成每个扩张部减小工具154的径向定向的平移运动。如图7中最佳示出的，例如，机械动力传动部件160可以包括齿条160a、160b以及齿轮160c、160d。更具体地，机械动力传动部件160可以包括通过中间齿轮160c、160d联接到输出齿条160b的输入齿条160a。输入齿条160a可以纵向地布置并且输出齿条160b可以垂直于输入齿条160a布置。对于每个扩张部减小工具154，机械动力传动部件160可以包括位于输入齿条160a与输出齿条160b之间的两个或更多个中间齿轮160c、160d，其中一个中间齿轮160c与输入齿条160a啮合接合并且另一个中间齿轮160d与输出齿条160b啮合接合。根据图7中示出的示例实施方式，每个输入齿条160a的一端可以被捕获或以其他方式保持在转子框架152的相应腔体内，使得输入齿条160a与转子组件150的其余部分一致地旋转。每个输入齿条160a的另一端可以固定到旋转轴承153的外滚道，使得外滚道与转子组件一起旋转并且形成转子组件150的一部分。

根据一些实施方式，输出齿条160b的行程相对于输入齿条160a的行程之比可以取决于中间齿轮160c、160d的特征。例如，中间齿轮可以具有诸如例如2:1的齿轮比，这导致输出齿条160b具有为输入齿条160a两倍的行程。以这种方式，输入齿条160a的相对小位移(如通过一个或多个致动器140驱动)可以导致输出齿条160b以及由此相关的扩张部减小工具154的显著更大的行程。

转子组件150还可以包括至少一个力抵抗构件158(例如，盘簧或螺旋弹簧、气动囊状物、阻尼器、缓冲器、具有蓄能器的液压缸)，所述力抵抗构件联接在每个扩张部减小工具154与转子框架152之间，以便在操作过程中当转子组件130旋转时平衡可能施加到扩张部减小工具154的离心力。力抵抗构件158可以选择并且尺寸设计为有效地消除由这种离心力产生的扩张部减小工具的不期望位移。

返回参照图3和图4，根部扩张部减小装置100还可以包括控制系统，该控制系统包括控制器180(例如，包括处理器、存储器等的构造的计算系统)，其构造为至少控制转子组件150的旋转功能以及一个或多个致动器140的运动，以便调节扩张部减小工具154的径向位置。为此目的，控制器180可以通信地联接到构造为驱动转子组件150围绕纵向旋转轴线A的驱动系统184。然而，未详细地示出或描述与驱动系统184相关的公知结构与技术，以避免使得实施方式的描述不必要地含糊。

控制器180还可以通信地联接到所述一个或多个致动器140，以调节可滑动地联接到定子环组件120的扩张部减小工具调节组件130的纵向位置。扩张部减小工具调节组件130的位移继而驱动动力传动部件160并且最终驱动扩张部减小工具154。为了协助精确地定位扩张部减小工具154，可以设置一个或多个传感器(未示出)，以感测致动器140中的一个或多个(或者联接到其的其它可移动部件)的位置并将位置反馈提供给控制器180，以便如果需要的话进一步提供所述一个或多个致动器140的位置细化(refinement)。再次，所述一个或多个致动器140可以是诸如液压缸或气压缸的线性致动器。所述一个或多个传感器(未示出)可以是诸如以商标销售的高精度非接触式位置传感器或者具有类似功能的其它传感器。

继续参照图3和图4，根部扩张部减小装置100还可以包括通信地联接到控制器180的测量系统182(例如，光幕)。测量系统182可以构造为相继地测量转子组件150上游的一系列原木中的每个原木，并且根据从测量获得的原木的可用直径，针对依次的每个原木，确定扩张部减小工具154的期望径向位置。控制器180然后可以控制所述一个或多个致动器140，以便针对依次的每个原木，同时调节扩张部减小工具154的实际径向位置，以便与针对该原木的期望径向位置相对应。以这种方式，在操作之前和/或期间，可以在不关停系统的情况下针对每个原木动态地调节原木加工直径，并且可以在具有最小浪费到不浪费可用原木直径的情况下加工每个原木以移除根部扩张部。

在一些实施方式中，出于安全目的或者为了避免例如当断电时可能发生的潜在危险状况，扩张部减小工具154有时可以在顺序的原木之间移动到完全缩回位置(或者最大原木直径)。根据要进行的切割的尺寸以及与其相关的切削动力要求，控制器180可以与原木供给系统186通信以调节进入原木的速率，和/或可以与驱动系统184通信以调节转子组件150的旋转速度。

根据这里描述的根部扩张部减小装置100的实施方式，还提供了减小一系列原木中的每个原木上的根部扩张部的相关方法。例如，在一些实施方式中，可以提供减小一系列原木中的每个原木上的根部扩张部的方法，此方法包括相继地测量扩张部减小工具154的阵列上游的系列原木中的每个原木，每个扩张部减小工具安装到可旋转的转子框架152，以朝向与远离转子框架154旋转所围绕的纵向旋转轴线A沿着相应工具路径P直线地平移。此方法还可以包括根据从测量获得的可用原木直径针对依次的每个原木确定扩张部减小工具154的期望径向位置。此后，此方法可以包括：针对依次的每个原木，调节每个扩张部减小工具154沿着相应工具路径P的径向位置，以便与期望径向位置相对应，从而减小原木的根部扩张部。以这种方式，在操作之前和/或期间，可以在不关停系统的情况下针对每个原木动态地调节原木加工直径，并且可以在具有最小浪费到不浪费可用原木直径的情况下加工每个原木以移除根部扩张部。

在一些情形中，调节每个扩张部减小工具154沿着相应工具路径P的位置可以包括：使致动器140的阵列(例如，液压缸或气压缸)致动，以使全部扩张部减小工具154同时地朝向或远离纵向旋转轴线A移动。使致动器140的阵列致动可以包括：将致动器140的纵向运动转换成扩张部减小工具154在垂直于纵向旋转轴线A的径向方向上的直线运动。将致动器140的纵向运动转换成扩张部减小工具154的直线运动还可以包括使用一系列机械动力传动部件160。更具体地，此方法可以包括纵向地移动相应的输入齿条160a，以旋转至少一个相应的齿轮160c、160d，从而使相应的输出齿条160b在垂直于输入齿条160a的方向上移动。在一些情形中，将致动器140的纵向运动转换成扩张部减小工具154的直线运动可以包括：使可滑动地联接到转子框架152旋转所围绕的定子环组件120的扩张部减小工具调节组件130纵向地移动。

根据一些实施方式，此方法还可以包括从致动器140阵列中的至少一个致动器140获得位置数据以及使用此位置数据来精确地控制扩张部减小工具154的位置。为此目的，可以设置一个或多个传感器(未示出)，以感测致动器140(或者联接到其的其它可移动部件)的位置并将位置反馈提供给控制器180，以便如果需要的话进一步提供一个或多个致动器140的位置细化。再次，所述一个或多个传感器可以例如是诸如以商标销售的高精度非接触式位置传感器。在其它情形中，可以直接地从扩张部减小工具调节组件130自身而不是从一个或多个致动器140获得用于反馈控制的位置数据。例如，可以利用激光测量装置或者其它位置感测装置，从扩张部减小工具调节组件130获得位置数据。

图8示出了用于加工原木的根端的根部扩张部减小装置200的另一个示例实施方式。与图1至图7中示出的上述装置100类似，根部扩张部减小装置200可以沿着传送路径在由箭头标识202指示的方向上纵向地接收原木，并且当原木传送通过装置200时，可以通过多个旋转扩张部减小工具254移除在原木的根端处自然突出的根部扩张部。未详细示出或描述与用于移动和定位原木以便加工操作的原木供给系统286相关的公知结构与技术，以避免使得实施方式的描述不必要的含糊。有利地，在根部扩张部减小操作之前和/或期间，通过使每个扩张部减小工具254朝向或远离装置200的纵向旋转轴线A₂沿着相应工具路径P₃直线地移动(如通过双箭头标识256指示的)，可以高效且可靠地调节由旋转扩张部减小工具254的径向位置限定的原木加工直径。

继续参照图8，根部扩张部减小装置200可以包括机架210，此机架固定地安装到地基(未示出)，诸如例如，工厂的地基，以将原木加工成木材和/或其它木制品。在操作中，机架210保持静止，而各个邻接部件相对于其旋转、平移和/或以其它方式移动。

根部扩张部减小装置200还可以包括定子环组件220，此定子环组件固定地联接(例如，经由螺栓、焊接或者其它接合技术)到机架210，以便在操作过程中随其保持静止，而其它邻接部件相对于其旋转、平移和/或以其它方式移动。定子环组件220可以包括具有周向阵列的线性引导轨道234的大致环形结构。

根部扩张部减小装置200还可以包括扩张部减小工具调节组件230，该扩张部减小工具调节组件可移动地联接到定子环组件220，以在通过双箭头232指示的相对端位置之间纵向地移动。更具体地，扩张部减小工具调节组件230可以可移动地联接到定子环组件220，以沿着周向阵列的线性引导轨道234在相对端位置之间纵向地移动。

根部扩张部减小装置200还可以包括一个或多个致动器240，所述致动器在一端(例如基端)联接到固定机架210并且在另一端242(例如杆端)联接到扩张部减小工具调节组件230，以使扩张部减小工具调节组件230在相对端位置之间纵向地移动。所述一个或多个致动器240例如可以是以液压缸或气压缸形式的线性致动器。在一些情形中，所述一个或多个致动器240中的每个都可以经由焊接、紧固件或者其它接合技术在一端241(例如，基端)固定地联接到固定机架210，并且可以在另一端242(例如，杆端)，例如经由销连接或螺栓连接联接到扩张部减小工具调节组件230。

根部扩张部减小装置200还可以包括转子组件250，该转子组件经由第一旋转轴承251(例如，具有相对滚道与其间的滚子元件的滚子轴承)可旋转地联接到定子环组件220，并且经由第二旋转轴承253(例如，具有相对滚道与其间的滚子元件的滚子轴承)可旋转地联接到扩张部减小工具调节组件230，以便在根部扩张部加工操作过程围绕纵向旋转轴线A₂旋转。转子组件250可以包括转子框架252以及与转子框架252一致地旋转的上述多个扩张部减小工具254。如上所述，每个扩张部减小工具254都可以可移动地联接到转子框架252(例如，经由滑动支架装置)，以便如通过双箭头标识256指示的，朝向与远离纵向旋转轴线A₂沿着相应工具路径P₃直线性地平移。在一些情形中，扩张部减小工具254与所述一个或多个致动器240和联接到其的扩张部减小工具调节组件230的移动直接相关地朝向与远离纵向旋转轴线A₂直线地移动。以这种方式，通过精确地控制所述一个或多个致动器240，在扩张部减小操作之前和/或期间，可以精确地动态地调节由扩张部减小工具254的径向位置限定的原木加工直径。

继续参照图8，转子组件250可以包括用于每个扩张部减小工具254的相应系列的机械动力传动部件260，此机械动力传动部件联接到扩张部减小工具254，以将扩张部减小工具调节组件230的纵向运动转换成每个扩张部减小工具254的径向定向的平移运动。例如，机械动力传动部件260可以包括齿条与齿轮。更具体地，机械动力传动部件260可以包括通过中间齿轮联接到输出齿条的输入齿条。输入齿条可以纵向地布置并且输出齿条可以垂直于输入齿条布置。对于每个扩张部减小工具254，机械动力传动部件260可以包括位于输入齿条与输出齿条之间的两个或更多个中间齿轮，其中一个中间齿轮与输入齿条啮合接合，并且另一个中间齿轮与输出齿条啮合接合。

转子组件250还可以包括至少一个力抵抗构件258(例如，盘簧或螺旋弹簧、气动囊状物、阻尼器、缓冲器、具有蓄能器的液压缸)，所述力抵抗构件联接在每个扩张部减小工具254与转子框架252之间，以便在操作过程中当转子组件230旋转时平衡可能施加到扩张部减小工具254的离心力。根据图8的示例实施方式，力抵抗构件258包括液压缸，此液压缸经由歧管261和/或液压管线联接到一个或多个蓄能器259，使得在操作过程中通过扩张部减小工具调节组件230调节扩张部减小工具254的径向位置时流体可以在液压缸与蓄能器259之间传送，并且使得液压缸与蓄能器259有效地消除由离心力产生的扩张部减小工具254的不期望位移。

继续参照图8，根部扩张部减小装置200还可以包括控制系统，该控制系统包括控制器280(例如，包括处理器、存储器等的构造的计算系统)，其构造为至少控制转子组件250的旋转功能以及所述一个或多个致动器240的运动，以便调节扩张部减小工具254的径向位置。为此目的，控制器280可以通信地联接到构造为驱动转子组件250围绕纵向旋转轴线A₂的驱动系统284。然而，未详细地示出或描述与驱动系统284相关的公知结构与技术，以避免使得实施方式的描述不必要地含糊。

控制器280还可以通信地联接到所述一个或多个致动器240，以调节可滑动地联接到定子环组件220的扩张部减小工具调节组件230的纵向位置。扩张部减小工具调节组件230的位移继而驱动动力传动部件260并且最终驱动扩张部减小工具254。为了协助精确地定位扩张部减小工具254，可以设置一个或多个传感器(未示出)，以感测致动器240中的一个或多个(或者联接到其的其它可移动部件)的位置并将位置反馈提供给控制器280，以便如果需要的话进一步提供所述一个或多个致动器240的位置细化。再次，所述一个或多个致动器240可以是诸如液压缸或气压缸的线性致动器。所述一个或多个传感器(未示出)可以是诸如以商标销售的高精度非接触式位置传感器或者具有类似功能的其它传感器。

根部扩张部减小装置200还可以包括通信地联接到控制器280的测量系统282(例如，光幕)。测量系统282可以构造为相继地测量转子组件250上游的一系列原木中的每个原木，并且根据从测量获得的原木的可用直径，针对依次的每个原木，确定扩张部减小工具254的期望径向位置。控制器280然后可以控制所述一个或多个致动器240，以便针对依次的每个原木同时调节扩张部减小工具254的实际径向位置，以便与针对该原木的期望径向位置相对应。以这种方式，在操作之前和/或期间，可以在不关停系统的情况下针对每个原木动态地调节原木加工直径，并且可以在具有最小浪费到不浪费可用原木直径的情况下加工每个原木以移除根部扩张部。

在一些实施方式中，出于安全目的或者为了避免例如当断电时可能发生的潜在危险状况，扩张部减小工具254有时可以在顺序的原木之间移动到完全缩回位置(或者最大原木直径)。根据要进行的切割的尺寸以及与其相关的切削动力要求，控制器280可以与原木供给系统286通信以调节进入原木的速率，和/或可以与驱动系统284通信以调节转子组件250的旋转速度。

尽管分别参照图1至图7和图8中示出的示例实施方式示出与描述了某些具体细节，但相关领域的技术人员将会认识到，可以在没有这些具体细节中的一个或多个的情况下实施其它实施方式。例如，根部扩张部减小装置100、200的一个或多个实施方式可以缺少分别在图1至图7和图8的示例实施方式中示出的特定齿条与齿轮动力传动部件160、260，并且替代地可以包括其它动力传动部件。

此外，尽管示例根部扩张部减小装置100、200中的每个都以如下构造示出，其中致动器140、240的伸出推动扩张部减小工具调节组件130、230，以沿着一个方向移动一系列动力传动部件，从而使扩张部减小工具154、254径向地远离纵向轴线A、A₂而缩回，并且其中致动器140、240的缩回拉动扩张部减小工具调节组件130、230，以沿着相反的方向移动此系列动力传动部件，从而使扩张部减小工具154、254径向地朝向纵向轴线A、A₂而伸出，但应该理解的是，在其它实施方式中，根部扩张部减小装置可以构造为使得致动器140、240的伸出使得扩张部减小工具154、254径向地朝向纵向轴线A、A₂而伸出，而致动器140、240的缩回使扩张部减小工具154、254径向地远离纵向轴线A、A₂而缩回。

此外，这里描述的各个实施方式的方面与特征可以结合以提供其它实施方式。此外，2014年7月29日提交的美国临时专利申请No.62/030,449出于所有目的可以通过引用包含于此，并且如果必要的话，可以修改本发明的各方面，以采用在该申请中公开的特征、系统与概念，从而提供另外的其它实施方式。可以根据上面的详细描述对实施方式进行这些与其它改变。通常，在所附权利要求中，使用的术语不应理解为将权利要求限定于在说明书与权利要求中公开的特定实施方式，而是应该理解为包括所有的可能实施方式以及这些权利要求所赋予的等同物的全部范围。

Claims (17)

1.一种用于原木的根部扩张部减小装置，所述装置包括：

机架；

定子环组件，其固定地联接到所述机架；

扩张部减小工具调节组件，其能够移动地联接到所述定子环组件，以在相对端位置之间纵向地移动；

致动器，其联接到所述扩张部减小工具调节组件，以使所述扩张部减小工具调节组件在所述相对端位置之间纵向地移动；以及

转子组件，其能够旋转地联接到所述定子环组件，以围绕纵向旋转轴线旋转，所述转子组件包括：

转子框架；以及

扩张部减小工具，其能够移动地联接到所述转子框架，以与所述致动器和扩张部减小工具调节组件的移动直接相关地朝向与远离所述纵向旋转轴线直线地平移。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述扩张部减小工具是以圆形阵列布置的多个扩张部减小工具中的一个，当所述扩张部减小工具调节组件处于所述相对端位置之一时，所述多个扩张部减小工具限定最大原木直径，并且当所述扩张部减小工具调节组件处于所述相对端位置中的另一个时，所述多个扩张部减小工具限定最小原木直径。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述转子组件包括用于每个扩张部减小工具的相应的系列机械动力传动部件，所述系列机械动力传动部件联接到所述扩张部减小工具，以将所述扩张部减小工具调节组件的纵向运动转换成所述扩张部减小工具的径向定向的平移运动。

4.根据权利要求3所述的装置，其中，每个所述系列机械动力传动部件包括齿条与齿轮。

5.根据权利要求3所述的装置，其中，每个所述系列机械动力传动部件包括通过至少一个中间齿轮联接到输出齿条的输入齿条。

6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述输入齿条纵向地布置，并且所述输出齿条垂直于所述输入齿条布置。

7.根据权利要求5所述的装置，其中，至少两个中间齿轮定位在所述输入齿条与所述输出齿条之间，其中所述中间齿轮中的一个与所述输入齿条啮合接合，并且所述中间齿轮中的另一个与所述输出齿条啮合接合，并且其中所述输出齿条的行程相对于所述输入齿条的行程的比值取决于所述中间齿轮的特征。

8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述转子组件至少还包括力抵抗构件，所述力抵抗构件联接在所述扩张部减小工具与所述转子框架之间，以在操作过程中当所述转子组件旋转时平衡施加到所述扩张部减小工具的离心力。

9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述扩张部减小工具是以圆形阵列布置的多个扩张部减小工具中的一个，并且其中所述装置还包括：

控制系统，所述控制系统构造为：相继地测量所述转子组件上游的一系列原木中的每个原木；根据从所述测量获得的所述原木的可用直径，针对依次的每个原木，确定所述扩张部减小工具的期望径向位置；以及针对依次的每个原木，同时调节每个所述扩张部减小工具的相应位置，以便与所述期望径向位置相对应。

10.一种减小一系列原木中的每个原木上的根部扩张部的方法，所述方法包括：

相继地测量在扩张部减小工具的阵列上游的所述系列原木中的每个原木，每个扩张部减小工具安装到能够旋转的转子框架，以朝向与远离所述转子框架旋转所围绕的纵向旋转轴线沿着相应工具路径直线地平移；

根据从所述测量获得的原木的可用直径，针对依次的每个原木，确定所述扩张部减小工具的期望径向位置；以及

针对依次的每个原木，调节每个扩张部减小工具沿着其所述相应工具路径的位置，以便与用于减小所述原木的根部扩张部的所述期望径向位置相对应。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，调节每个扩张部减小工具沿着其所述相应工具路径的位置包括：致动缸阵列，以使所有的所述扩张部减小工具朝向或远离所述纵向旋转轴线同时地移动。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，致动所述缸阵列以使所述扩张部减小工具移动包括：将所述缸的纵向运动转换成所述扩张部减小工具的垂直于所述纵向旋转轴线的直线运动。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，将所述缸的纵向运动转换成所述扩张部减小工具的垂直于所述纵向旋转轴线的直线运动包括：将所述缸的纵向运动经由一系列机械动力传动部件转换成所述扩张部减小工具的直线运动。

14.根据权利要求12所述的方法，其中，将所述缸的纵向运动转换成所述扩张部减小工具的垂直于所述纵向旋转轴线的直线运动包括：针对每个扩张部减小工具，使相应的输入齿条纵向地移动，以使至少一个相应的齿轮旋转，从而使相应的输出齿条沿着垂直于所述输入齿条的方向移动。

15.根据权利要求12所述的方法，其中，将所述缸的纵向运动转换成所述扩张部减小工具的垂直于所述纵向旋转轴线的直线运动包括：纵向地移动能够滑动地联接到定子环组件的扩张部减小工具调节组件，所述转子框架围绕所述定子环组件旋转。

16.根据权利要求11所述的方法，还包括：

从所述缸阵列中的至少一个缸获得位置数据；以及

利用所述位置数据来精确地控制所述扩张部减小工具的位置。

17.根据权利要求10所述的方法，还包括：

从扩张部减小工具调节组件获得位置数据，该扩张部减小工具调节组件能够滑动地联接到所述转子框架旋转所围绕的定子环组件；以及

利用所述位置数据来精确地控制所述扩张部减小工具的位置。