DE102006052050A1

DE102006052050A1 - Steuerkupplung zur Änderung der Einzugsgeschwindigkeit der Einzugsorgane einer Entastungs- und Durchtrennungsanordnung

Info

Publication number: DE102006052050A1
Application number: DE102006052050A
Authority: DE
Inventors: Arto Alfthan
Original assignee: John Deere Forestry Oy
Current assignee: John Deere Forestry Oy
Priority date: 2005-12-02
Filing date: 2006-11-04
Publication date: 2007-06-06
Also published as: US20070125447A1; FI20055645A0; CA2569921A1; FI119274B; SE0602538L; CA2569921C; US7644580B2; SE530183C2; FI20055645A

Abstract

Steuerkupplung für Druckmedium einer Entastungs- und Durchtrennungsanordnung für Einzugsorgane und zur Änderung ihrer Einzugsgeschwindigkeit, welche Steuerkupplung zumindest: einen ersten Motor (7) und einen zweiten Motor (8), die nebeneinander gekoppelt sind, und die das Einzugsorgan (12) antreiben; einen dritten Motor (9), der ein Mehrkapazitätsmotor ist, umfassend einen ersten Halbmotor (91) und einen zweiten Halbmotor (92), und der in Serie mit dem ersten Motor (7) ist und der ein Einzugsorgan (13) antreibt; einen vierten Motor (10), der in Serie mit dem zweiten Motor (8) ist, und ein Einzugsorgan (14) antreibt; erste Ventilorgane (26), die für freidrehenden Lauf die Rückspeisung des sich von dem dritten Motor entfernenden Druckmediums (9) an den besagten ersten Halbmotor (91) zulassen; und erste Steuerorgane (24, 28, 36, 40), die den Druck der ersten Linie (22) kontrollieren und die ersten Ventilorgane (26) freidrehend schalten, falls der besagte Druck niedriger als der vorgegebene Wert ist, umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuerkupplung für Druckmedium einer Entastungs- und Durchtrennungsanordnung für Einzugsorgane und zur Änderung ihrer Einzugsgeschwindigkeit gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei der Behandlung von Baumstämmen wird ein Harvesterkopf eingesetzt, d.h. eine Entastungs- und Durchtrennungsvorrichtung, dessen Aufgabe es ist, den wachsenden Baum vertikal zu greifen, ihn zu durchtrennen und ihn zu fällen, wonach der Baumstamm entastet und durch eine Sägevorrichtung zu Stammabschnitten abgelängt wird. Ein Harvesterkopf mit einem Einzugsrad ist in der WO-Veröffentlichung 00/15025 angeführt. Gewöhnlich ist der Harvesterkopf am Ende des Hebers einer Waldarbeitsmaschine befestigt. Der Harvesterkopf ist mit dem Heber mittels eines Gelenkes verbunden und er umfasst die benötigten Betätigunsvorrichtungen, gewöhnlich die hydraulischen Zylinder und Motoren, mittels welcher die Position des Kopfes und die verschiedenen Funktionen gesteuert werden können. An dem Harvesterkopf befinden sich die sich hinsichtlich der Rahmenkonstruktion drehenden Entastungsorgane, die die Entastungsmesser zum Entasten der Äste umfassen, während der Baumstamm getragen und durch die Vorrichtung geführt wird. Die Einzugsorgane umfassen ein Antriebsrad oder ein Abzugsband, das sich an den Baumstamm drückt und ihn durch die Vorrichtung zieht. An dem Harvesterkopf befinden sich auch Schneidmittel, wie eine Kettensäge, zum Durchtrennen des Baumstammes.

Es sind auch zur Bearbeitung bereits gefällter Baumstämme geeignete Entastungs- und Durchtrennungsvorrichtungen bekannt, die den Baumstamm entasten und ihn zu Stammabschnitten ablängen.

In der WO 95/01856 ist ein Einzugsrad aus Gummi angeführt. Die US 3669161 zeigt eine Einzugsvorrichtung mit einer Raupe. Bei den WO 99/41972 und FI 97340 B gibt es vier Einzugsräder, wobei die Einzugs radmotoren auf der gleichen Seite seriengekoppelt und die Einzugsradmotoren verschiedener Seiten nebeneinander gekoppelt sind. Durch die mechanische Parallelschaltung wird die Trennung der Motordrehgeschwindigkeiten voneinander verhindert und u.a. der Rutsch vermieden.

Die Einzugsmotoren verfügen gewöhnlich über ein festes Verdrängungsvolumen, wobei die Einzugsgeschwindigkeit konstant bleibt und nur von dem dem Motor eingespeisten Volumenstrom abhängig ist. Die relativ kleine Größe und kleines Gewicht der Einzugsmotoren eignen sich für Harvesterköpfe, wenn Leichtigkeit und Einfachheit der Steuerung bestrebt werden. Der Nachteil dabei ist jedoch die Beschränktheit der Einzugsgeschwindigkeiten.

In der FI 101868 B werden wiederum zwei Doppelkapazitätsmotoren (dual-capacity motor) als Einzugsmotoren für eine Entastungs- und Durchtrennungsvorrichtung angewandt, wobei die Vorrichtung zwei Einzugsorgane, beispielsweise Einzugsräder umfasst. Ein Doppelkapazitätsmotor ist in der US 6099273 angeführt. Der besagte Motor wird hauptsächlich auf Kraftübertragung von Fahrzeugen angewandt.

Der Doppelkapazitätsmotor ist ein Radialkolbenmotor, der einen Eingangs- und Ausgangsanschluss umfasst sowie einen zusätzlichen Anschluss, der als Eingangs- und Ausgangsanschluss dienen kann. Der Motor umfasst darüber hinaus einen Wähler, d.h. eine in der Bohrung sitzende Spindel, mittels welcher der benutzte Volumenstrom durch einen Teil der Kolben in den normalen Ausgangsanschluss gesteuert wird, und die weiteren Kolben ihn in einen zusätzlichen Ausgangsanschluss einspeisen. Der Motor weist somit zumindest zwei verschiedene Kapazitäten (dual-capacity motor, Doppelkapazitätsmotor) auf, wobei er auf eine Art und Weise zwei Halbmotoren umfasst. Der zusätzliche Anschluss kann alternativ einen zusätzlichen Eingangsanschluss darstellen, durch welchen der Volumenstrom in den anderen Halbmotor eingespeist wird. Die Drehgeschwindigkeiten der Halbmotoren sind auf Grund der gemeinsamen Welle jedoch gleich. Der vorgenannte Wähler kann auch fehlen, wobei der Motor ständig drei Anschlüsse aufweist, der eine von welchen mit allen Kolben in Kontakt ist und die weiteren zwei nur mit gewissen verschiedenen Kolben in Kontakt sind, wobei die zu erreichenden Geschwindigkeiten davon abhängig sind, mit welchen Schaltungen der Motor gesteuert wird.

Die Kupplung von Doppelkapazitätsmotoren in einer bspw. der FI 97340 B entsprechenden Kupplung ist jedoch problematisch, weil zwei seriengekoppelte Motoren eingesetzt werden, einer von welchen zusätzlich mechanisch mit einem dritten Motor angekoppelt ist. Die Geschwindigkeitsunterschiede zwischen den Einzugsrädern müssen insbesondere vermieden werden, wenn systemgekoppelte Doppelkapazitätsmotoren zum Erzeugen von verschiedenen Einzugsgeschwindigkeiten eingesetzt werden.

Zum Beispiel beim Einsatz eines Doppelkapazitätsmotors muss der andere Halbmotor freidrehend geschaltet werden, um verschiedene Geschwindigkeiten zu erzeugen. Beim Planen des Freidrehens ist jedoch zu beachten, dass der freidrehende Halbmotor das Nutzverhältnis und die Energiewirtschaft des ganzen Systems beeinflusst. Die Wirkung ist am größten, wenn der freidrehende Motor einen bedeutenden Druckverlust hervorruft.

Bei der Funktion der seriengekoppelten Einzugsmotoren ist ferner die Kavitation zu beachten, die entsteht, wenn der Druck der als Druckmedium dienenden Flüssigkeit ausreichend, beispielsweise durch den Strömungswiderstand des Saugkanals, sinkt. Die Kavitation führt auf Grund der Kavitationserosion zum schnellen Verschleiß der Vorrichtungen.

Durch die vorliegende Erfindung wird die oben genannte Kupplung möglich, mittels welcher auf einfache Weise ein mehrläufiger Einzug und eine gute Energiewirtschaft erreicht werden, und derartige Situationen unnötig vermieden werden, in denen die Kavitation eintritt. Durch die Kupplung ist beim Drohen der Kavitation, oder je nach Wunsch, ein schneller Übergang auf eine andere Geschwindigkeit möglich.

Kennzeichnend für die erfindungsgemäße Steuerkupplung für Druckmedium einer Entastungs- und Durchtrennungsanordnung ist das, was in dem beiliegenden Patentanspruch 1 angeführt ist. In den weiteren unabhängigen Patentansprüchen sind einige geeignete Ausführungen der Erfindung dargestellt.

Gegenstand der Erfindung ist insbesondere der Einsatz eines Doppelkapazitätsmotors als Einzugsmotor einer Entastungs- und Durchtrennungsanordnung in einer Situation, wo vier Motoren für Einzugsräder in Betrieb sind, welche die vier Einzugsräder antreiben. Alternativ werden nur drei Einzugsräder angetrieben, einer von welchen über zwei Motoren angetrieben wird. Die Drehgeschwindigkeiten von zwei nebeneinander gekoppelten Motoren sind aneinander geknüpft, vorzugsweise durch eine mechanische Kupplung. Durch den Einsatz von einem Doppelkapazitätsmotor werden bei gleichem Volumenstrom zumindest zwei verschiedene Einzugsgeschwindigkeiten für eine Entastungs- und Durchtrennungsanordnung zum Einzug des Baumstammes durch die Vorrichtung erreicht. Der eingesetzte Doppelkapazitätsmotor ist leicht vom Bau, wenn verglichen mit entsprechenden einstellbaren Motoren. Der jeweilige herkömmliche Motor kann durch den besagten Motor ersetzt werden, weil der Raumbedarf der Motoren im Wesentlichen gleich ist, so dass die Größe der Vorrichtung nicht wächst.

Durch die Kupplung kann eine gute Energiewirtschaft erreicht werden, weil der freidrehende Halbmotor einen nur kleinen Druckverlust verursacht. Freidrehend ist der Motor auf Seite der Rückströmung angekoppelt, so dass das die Motoren beaufschlagende Druckniveau niedrig ist, und die Druckverluste auch entsprechend gering sind.

Bei der Kupplungssteuerung ist ebenfalls berücksichtigt worden, dass der Flüssigkeitsdruck in der Linie zwischen den seriengekoppelten Motoren nicht kritisch zum Fallen kommt. Der Druck vermindert sich insbesondere, wenn zwischen den seriengekoppelten Motoren ein Geschwindigkeitsunterschied besteht und der letztere Motor nicht genügend Volumenstrom erhält. Die Steuerung schaltet die Vorrichtung in eine Lage, wo der besagte Druck erneut steigen kann, d.h. es wird die Steigerung der Geschwindigkeit bestrebt oder aber der Halbmotor wird freidrehend geschaltet.

Bei der Kupplung bleiben die Geschwindigkeiten von zwei nebeneinander gekoppelten Einzugsrädern gleich groß, um dem Rutsch entgegenzuwirken. Auch die Funktion der seriengekoppelten Motoren und Einzugsrädern in den verschiedenen Zweigen der Einzugslinien bleibt logisch, auch wenn ein Teil des Volumenstroms den Motoren zurückgeleitet wird. Die Wahl der Geschwindigkeiten erfolgt einfach und ist auch durch eine einfache on/off-Steuerung realisierbar.

Falls der Raumbedarf der Motoren kein Problem darstellt, so kann der vorgenannte Doppelkapazitätsmotor durch zwei Motoren nach der herkömmlichen Technik ersetzt werden, die nebeneinander und mechanisch gekoppelt sind, beispielsweise an gleicher Welle, wobei sie die gleiche Drehgeschwindigkeit aufweisen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Doppelkapazitätsmotor ein Ventil, das für die verschiedenen Kupplungen zuständig ist. Weiter umfasst der Motor drei Anschlüsse, aber durch die erste Position des Ventils wird für die Leitung des Volumenstroms lediglich zum Ausgangsanschluss und durch die zweite Position sowohl zum Ausgansanschluss als auch zum zusätzlichen Anschluss gesorgt.

Bei der Erfindung ist an den beiden Einzugrädern jeweils ein Doppelkapazitätsmotor (oder zwei Motoren nach der herkömmlichen Technik) angekoppelt. Durch die Kupplung werden beim gleichen Volumenstrom entweder drei oder vier verschiedene Einzugsgeschwindigkeiten der Entastungs- und Durchtrennungsanordnung erreicht, in welchen der Baumstamm durch die Vorrichtung geführt wird. Sind die Doppelkapazitätsmotoren symmetrisch, d.h. die jeweiligen Halbmotoren von verschiedenen Motoren ein ähnliches Verdrängungsvolumen aufweisen, werden durch verschiedene Kupplungen drei verschiedene Geschwindigkeiten erreicht. Falls die Doppelkapazitätsmotoren unsymmetrisch sind, d.h. die jeweiligen Halbmotoren von verschiedenen Motoren ein verschiedenes Verdrängungsvolumen aufweisen, werden durch verschiedene Kupplungen vier verschiedene Geschwindigkeiten erreicht.

Die Erfindung wird in der folgenden Erläuterung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen veranschaulicht.
1 zeigt eine Waldarbeitsmaschine, die ein Harvester ist, auf welche die Erfindung angewandt wird,
2 zeigt einen an einer Waldarbeitsmaschine anbringbaren Harvesterkopf, auf welchen die Erfindung angewandt wird
3 zeigt einen Steuerkreis, der zwei Doppelkapazitätsmotoren und Steuerventile umfasst,
4a, 4b, 5a und 5b zeigen die Funktion von Steuerventilen eines Steuerkreises, und
6 zeigt eine alternative Kupplung für eventuelle Kavitationsgefahr.
1 zeigt eine dem Stand der Technik gemäße Waldmaschine, die vom Typ her ein an sich bekannter Harvester ist, und auf welche die erfindungsgemäße Anordnung anwendbar ist. Der Harvester ist rahmengesteuert und weist eine Balkenanordnung auf, am Ende von welcher ein Harvesterkopf für die Bearbeitung von Baumstämmen befestigt ist. Als Steuersystem des Harvesters dient in diesem Fall ein PC-grundiertes Mess- und Steuersystem.
2 zeigt ausführlicher einen dem Stand der Technik gemäßen Harvesterkopf. Der Harvesterkopf weist an sich bekannte Oberentastungsmesser, Unterentastungsmesser, Einzugsrollen 12, 13 und 14, einen Motor der Säge, Organe für den Einzug des Sägeflansches und Steuerung der Position und eine Schwenkfunktion auf. Im Harvesterkopf wird die Messung des Baumstammdurchmessers typischerweise mittels der Oberentastungsmesser, und die Längenmessung mittels einer Messrolle durchgeführt.
Die Drehgeschwindigkeit der Einzugsrolle variiert je nach dem Verdrängungsvolumen des Motors bei gleich bleibendem Einzugsvolumenstrom, und umgekehrt. Die Einzugskraft der Einzugsrolle ist direkt von dem eingesetzten Druck und dem Verdrängungsvolumen des Motors abhängig.
3 zeigt eine Kupplung von Einzugsmotoren, mittels welcher die Einzugsorgane der Entastungs- und Durchtrennungsanordnung angetrieben werden. In diesem Fall dienen als Einzugsorgane zwei Einzugsrollen 13 und 14, die sich gegen den Baumstamm und auf dessen entgegengesetzten Seiten anordnen. Die Einzugsrollen 13, 14 sind an den Motoren gekoppelt, welches in 3 durch mechanische Wellen bezeichnet wird. Die Einzugsrollen sind an sich bekannt und sie sind durch gestrichelte Linien veranschaulicht. Die Motoren 9 und 10 der Einzugsrollen sind an den Einzugslinien 20 und 21 nebeneinander gekoppelt, an welche auch die mechanisch aneinander gekoppelten Motoren 7 und 8 gekoppelt sind, welches in 3 durch die Welle 11 gezeigt ist. An der Welle 11 ist bei dieser Ausführung auch eine Einzugsrolle 12 gekoppelt, die typischerweise am Rahmen der Entastungs- und Durchtrennungsanordnung angeordnet ist, gegen welchen sich der Baumstamm drückt. An der Welle 11 können auch mehrere Einzugsräder angekoppelt werden und statt der Welle 11 kann eine mechanische Kupplung zwischen zwei Einzugsrädern eingesetzt werden, die bspw. durch Zahnungen ausgeführt ist. Sind die Motoren 7 und 8 untereinander ähnlich, so weisen sie auf Grund der Zusammenkupplung die gleiche Drehgeschwindigkeit auf, so dass der aus der Linie 6 eingespeiste Volumenstrom Q sich gleichmäßig in die Linien 20 und 21 teilt. Der Volumenstrom teilt sich gleichmäßig auch an Motoren 9 und 10, so dass die Drehgeschwindigkeiten der Einzugsräder 13 und 14 ausgeglichen werden können und somit das Schlieren der anderen Einzugsrolle verhindert wird. In den Linien zirkuliert ein flüssiges Druckmedium, das vorzugsweise ein Hydrauliköl oder dgl. ist.
Durch das Ventil 3, das beispielsweise ein 4-Weg-Gleitventil mit drei Positionen ist, wird die Drehrichtung der Motoren 7, 8, 9 und 10 gewählt, d.h. die Richtung des Einzugs, wobei der Volumenstrom entweder in den Kanal 4 (Einzug vorwärts, und Rückströmung aus dem Kanal 5) oder in den Kanal 5 (Einzug rückwärts, und Rückströmung aus dem Kanal 4) eingespeist wird. In Mittelposition des Ventils 3 sind die Kanäle 4, 5 geschlossen und die Motoren stehen still. Das Ventil 3 kann auch eine Position aufweisen, in welcher die Motoren freidrehend geschaltet sind. Der das Ventil 3 einspeisende Steuerkreis ist an sich bekannt und umfasst zumindest einen Druckanschluss 1 und einen Rückanschluss 2. Das Ventil 3 ist beispielsweise ein druckgesteuertes Proportionalrichtungsventil.
Die Motoren 9 und 10 sind Doppelkapazitätsmotoren, die jeweils zwei Halbmotoren 91 und 92, oder 101 und 102 umfassen. Der aus dem Motor 7 über die Linie 22 einkommende Volumenstrom geht zum Halbmotor 92. Der aus dem Motor 8 über die Linie 23 einkommende Volumenstrom geht zum Halbmotor 102. Die Halbmotoren der Motoren werden mit Motorsymbolen bezeichnet, die nebeneinander gezeichnet sind. Mit einer entsprechenden Zeichenmarkierung wird die mechanische Zusammenkupplung von zwei herkömmlichen Motoren bezeichnet. Zugleich wird eine gemeinsame Welle veranschaulicht und auch das, dass die Halbmotoren immer eine gemeinsame Drehgeschwindigkeit aufweisen. Alternativ werden die Halbmotoren mit einem Symbol bezeichnet, der zwei ineinander befindliche Motorsymbole umfasst. Der jeweilige Halbmotor umfasst zwei Grundanschlüsse, die für den Einzug und die Rückströmung des Volumenstroms vorgesehen sind. Die einen Grundanschlüsse der Halbmotoren 91 und 92 sind innerhalb des Motors fest zu einem Anschluss angeschlossen, der an der Linie 32 gekoppelt ist. Der Grundanschluss des Halbmotors 91 ist an der Linie 15 oder 34 koppelbar, je nach der Position des Ventils 26. Vom Halbmotor 91 gibt es eine Linie 18 zum Ventil 26. Die Linien 4 (direkt oder über die Linie 6) und 34 sind an der Linie 20 angeschlossen. Die einen Grundanschlüsse der Halbmotoren 101 und 102 sind innerhalb des Motors fest zu einem Anschluss angeschlossen, der an der Linie 33 gekoppelt ist. Der Grundanschluss des Halbmotors 101 ist an der Linie 16 oder an der Linie 35 koppelbar, je nach der Position des Ventils 27. Vom Halbmotor 101 gibt es eine Linie 19 zum Ventil 27. Die Linien 4 (direkt oder über die Linie 6) und 35 sind an der Linie 21 angeschlossen. Die Längen und Anschlussstellen der Linien können variieren, wenn das dem Angeführten gemäße Prinzip erfüllt wird. Die Konfiguration der Ventile 3, 26, 27, 28 und 29 kann auch variieren, denn die Funktion eines der 3 gemäßen Ventils kann auch durch ein oder mehrere Organe erzeugt werden, die als Ventile funktionieren. Als Beispiel seien zwei magnetgesteuerte Schließventile erwähnt, das eine von den beiden normal offen und das andere normal geschlossen ist.
Durch die Ventile 26 und 27 werden verschiedene Drehgeschwindigkeiten gewählt und die Ventile sind von den Motoren separate Komponente, die an dem Grundanschluss der Motoren anschließbar sind. Die Motoren 9 und 10 umfassen drei zur Verfügung stehende Anschlüsse. Das jeweilige Ventil 26 oder 27 ist vorzugsweise ein druckgesteuertes 3-Weg-Gleitventil mit zwei Positionen und mit Federrückstellung. Die Ventile 3 und in nötigem Maße auch die Ventile 28 und 29 werden durch das Steuersystem einer Waldmaschine gesteuert, das an sich bekannt ist. Die Grundanschlüsse des Halbmotors 91 und 92 sind an der Linie 17, die mit den Halbmotoren 101 und 102 des Motors 10 gemeinsam sind, oder direkt an der Linie 5 gekoppelt. Die Linien 15 und 16 sind an der Linie 5 angeschlossen, in diesem Fall über die Linie 17.
Die Position des Ventils 26 wird wiederum durch die Drucksteuerlinie 24 gesteuert, die an der Linie 22 gekoppelt ist. Das Ventil 26 kontrolliert somit das Druckniveau der Linie 22 und hält die Linien 15 und 18 aneinander gekoppelt, falls das Druckniveau der Linie 22 nicht ausreicht, um das Ventil 26 in einer der 4a gemäßen Position zu halten. Entsprechend funktioniert das Ventil 27, dessen Position über die Drucksteuerungslinie 25 gesteuert wird, die an der Linie 23 gekoppelt ist. Das Ventil 27 kontrolliert somit das Druckniveau der Linie 23 und hält die Linien 16 und 19 aneinander gekoppelt, falls das Druckniveau der Linie 23 nicht ausreicht, um das Ventil 27 in einer der 5b gemäßen Position zu halten. Die Halbmotoren 91 und 101 sind freidrehend geschaltet, falls der Druck nicht ausreichend ist, andernfalls werden die Halbmotoren 91 und 101 an den Linien 34 und 35 gekoppelt, so dass der Volumenstrom Q der Linie 6 sich zu den Motoren 7 und 8 sowie zu den Halbmotoren 91 und 101 steuert.
Die Kupplung weist ferner die Ventile 28 und 29 auf, mittels welchen es entweder dem Ventil 26 oder 27, oder den beiden, ermöglicht werden kann, gesteuert in die Position zu gelangen, in der die Halbmotoren 91 und 101 freidrehend geschaltet sind. Die Ventile 28 und 29 koppeln die Drucksteueranschlüsse der Ventile 26 und 27 in die Tanklinie 30 oder 31 ein, die somit als Drucksteuerlinie dient. Statt Tanklinien kann eine Linie eingesetzt werden, deren Druck ständig so niedrig bleibt, dass die Feder der Ventile 26 und 27 imstande ist, die Schieber der Ventile zu verschieben. So kann der Halbmotor 91 oder 101 freidrehend geschaltet werden, auch wenn der Druck der Linie 22 oder 23 groß genug wäre und keine Kavitationsgefahr bestünde. Die 4b und 5a stellen eine Situation dar, in der die Vorrichtung drucklos ist, oder aber eine Situation, in der die Vorrichtung funktioniert und der Druck der Linien 22 und 23 nicht ausreichend ist, um die Ventile 26 oder 27 zu verschieben.
Die Bedienung der verschiedenen Geschwindigkeiten der angeführten Kupplung erfolgt somit durch Steuerung der Ventile 28 und 29, die beispielsweise magnetgesteuerte 3-Weg-Gleitventile mit zwei Positionen und mit Federrückstellung sind. Die Geschwindigkeiten der Einzugsmotoren hängen davon ab, ob ein Motor freidrehend geschaltet ist, also entweder ein Halbmotor 91 oder ein Halbmotor 101, beide Halbmotoren 91 und 101, oder keiner von den beiden Halbmotoren.
Die Geschwindigkeit des Motors 9 in verschiedenen Positionen des Ventils 26 hängt von dem Verhältnis der Verdrängungsvolumina der Vg₉₁ und Vg₉₂ Halbmotoren ab, und ihre Summe entspricht im Beispiel der 3 dem GesamtVerdrängungsvolumen des Motors 10. Dabei kann die dritte Drehgeschwindigkeit n₃ (Geschwindigkeit III) durch die Formel n₃ = Q/(2·Vg₉₂) beschrieben werden, wenn die identischen Halbmotoren 91 und 101 freidrehend sind und ein Teil des Volumenstroms der Linien 32 und 33 zurück in die Linien 18 und 19 gesteuert wird, oder gewöhnlichst durch die Formel n₃ = Q/(Vg₉₂ + Vg₁₀₂), die zugleich die Drehgeschwindigkeit des Einzugsrades 13 und 14 darstellt, wenn kein Getriebe verwendet wird. Die zweite Drehgeschwindigkeit n₂ (Geschwindigkeit II) kann im Allgemeinen durch die Formel n₂ = Q/(Vg₉₁ + Vg₉₂ + Vg₁₀₂) oder n₂ = Q/(Vg₁₀₁ + Vg₉₂ + Vg₁₀₂) beschrieben werden, wenn ein Halbmotor 91 oder 101 freidrehend ist. Die erste Drehgeschwindigkeit n₁ (Geschwindigkeit I) kann durch die Formel n₁ = Q/(Vg₉₁ + Vg₉₂ + Vg₁₀₁ + Vg₁₀₂) beschrieben werden.
Sollen zum Beispiel die Halbmotoren 91 und 101 sich voneinander unterscheiden, so ergeben sich insgesamt vier verschiedene Geschwindigkeiten (n₁, n_2A, n_2B, n₃) je nachdem, welcher von den Halbmotoren freidrehend ist. So ergeben sich auch Drehgeschwindigkeiten n_2A = Q/(Vg₉₁ + Vg₉₂ + Vg₁₀₂) und n_2B = Q/(Vg₁₀₁ + Vg₉₂ + Vg₁₀₂). Wenn es in dem System nur einen Doppelvolumenmotor gibt, so gilt als Geschwindigkeit II entweder n_2A oder n_2B (IIA und IIB) zusätzlich zur Geschwindigkeit III.
Tabelle 1
Nach einer Ausführung der Erfindung dient als Motor 7 und 8 ein Danfoss TMT 400 -Motor mit einem Verdrängungsvolumen von 410,9 cc/r. Sowohl als Motor 9 als auch als Motor 10 dient ein Doppelkapazitätsmotor Poclain MSE08 TwinLock 1043, dessen Verdrängungsvolumina 624 cc/r (Halbmotoren 92 und 102) sowie 418 cc/r (Halbmotoren 91 und 101) betragen. Verschiedene Funktionsalternativen für verschiedene Schaltungen der Motoren 9 und 10 sind in der Tabelle 1 beschrieben, in welcher die verschiedenen Geschwindigkeiten (Geschwindigkeit I ist die langsamste Geschwindigkeit) und die Motorgröße der der jeweiligen Geschwindigkeit entsprechenden Schaltung dargestellt sind.
Im Folgenden werden die Funktion der Schaltung und die zu erreichenden Geschwindigkeiten betrachtet. In der anschließenden Erläuterung ist die Einzugsrichtung vorwärts und es stehen drei verschiedene Geschwindigkeiten zur Verfügung.
Bei einer Ausführung der Erfindung ist einer der Motoren 9 oder 10 ein herkömmlicher Motor mit nur einem Verdrängungsvolumen, das dem entsprechenden Halbmotor des anderen Motors entspricht, d.h. 624 cc/r. Dabei sind nur die Geschwindigkeiten III und II zu erreichen. Wenn beispielsweise der Motor 10 ein herkömmlicher Motor ist, sind die Ventile 27 und 29 und die Linien 16, 19, 25 und 35 nicht in Gebrauch.
Geschwindigkeit III
Der Volumenstrom Q wird über das Ventil 3 in die Linie 4 gesteuert. Der Volumenstrom Q wird in vier Teile geteilt, so dass sich Teile davon zu den beiden Motoren 7 und 8 sowie zu den beiden Ventilen 26 und 27 steuern, die so genannte Freidrehventile sind. In einer Situation nach 3 wird die höchste Geschwindigkeit III gebraucht und die Halbmotoren 91 und 101 sind freidrehend geschaltet. Die freidrehenden Halbmotoren werden lediglich je nach dem Druckniveau der Linien 15 und 16 beaufschlagt, so dass die entstehenden Druckverluste gering sind und die Energiewirtschaft auch während des Freidrehens gut ist. Der Druck der Linien 15, 16 entspricht im Wesentlichen dem Druckniveau der Linien 17 und 5, weil die Linien 5, 16 und 17 über das Ventil 3 an dem niedrigen Druckniveau in dem Rückanschluss 2 gekoppelt sind.
Geschwindigkeit II
Durch die Aktivierung nur eines der Ventile 28 oder 29 wird eine langsamere Einzugsgeschwindigkeit (Geschwindigkeit II, IIA oder IIB) bewirkt. In diesem Fall wird als aktiviertes Ventil das Ventil 28 gewählt. In 3 sind die Ventile 28 und 29 unaktiviert, so dass die Feder die Ventile 28 und 29 in eine Position schiebt, die durch die obere Position des Ventilsymbols bezeichnet wird. Durch die Aktivierung wird die Wirkung der Feder aufgehoben und das Ventil 28 verschiebt sich in eine Position, in der der Druck der Linie 22 das Ventil 26 bewirken kann und die Wirkung der Feder des Ventils 26 aufheben kann, wie in 4a gezeigt wird. Durch den in der Linie 22 herrschenden Druck wird das Ventil 26 in eine Position geschoben, die durch die linke Position des Ventilsymbols bezeichnet wird. Ein Teil des Volumenstroms Q steuert sich in den Halbmotor 91 (Verdrängungsvolumen 418 cc/r), welches den von dem Motor 9 zu erhaltenden Moment erhöht, so dass die Einzugskraft sich vermehrt.
Die Geschwindigkeit lässt im Vergleich zu der Schaltung der 3 nach, weil der durch die Motoren 7 und 8 laufende Volumenstrom abnimmt. Die Geschwindigkeit II (IIA oder IIB) bleibt solange erhalten wie das Ventil 28 aktiviert bleibt oder das Druckniveau der Linie 22 ausreichend ist, um die Position des Ventils 26 aufrechtzuerhalten. Alternativ, falls die Motoren 9 und 10 einander entsprechen, wird die entsprechende Geschwindigkeit II aktiviert, indem lediglich das Ventil 29 aktiviert wird und die Wirkung des Druckniveaus der Linie 23 auf das Ventil 27 ermöglicht wird.
Das Ventil 28 wird beispielsweise über eine separate Steuervorrichtung 36 gesteuert, die über die Einzugsgeschwindigkeit des Baumstammes informiert wird oder ein weiteres Signal 39 erhält, auf Grund von welchem die Steuervorrichtung 36 die Geschwindigkeit wählt. Das Signal 39 wird beispielsweise durch das an sich bekannte Mess- und Steuersystem des Harvesters geliefert, an welchem die Steuervorrichtung 36 auch integrierbar ist und der die Einzugsgeschwindigkeit kontrolliert. Statt manualer Drucktasten der Steuervorrichtung 36 können eine PC-Tastatur des Mess- und Steuersystems oder Drucktasten des Steuerpanels verwendet werden.
Im Normalfall werden die höchste Geschwindigkeit III und eine der 3 entsprechende Schaltung verwendet, aber falls die Geschwindigkeit jedoch wegen unausreichender Einzugskraft nachlassen sollte, wird die Geschwindigkeit II (IIA oder IIB) eingeschaltet. Zugleich erhöht sich die Einzugskraft, so dass der Einzug normal fortgesetzt werden kann, ohne dass die Funktion anhält oder zu langsam wird. Entsprechend kann die nächsthöchste Geschwindigkeit III ausgewählt werden, falls die Geschwindigkeit II aufrechterhalten werden kann. Es ist klar, dass die Steuervorrichtung 36 eine manuale Wahl- und Tauschmöglichkeit der Geschwindigkeit umfassen kann.
Durch die Wahl der Steife für die Feder des Ventils 26 wird das niedrigste Druckniveau der Linie 22 definiert, auf welchem die Geschwindigkeit II und die entsprechende Einzugskraft noch aktiv und im Einsatz gehalten werden kann. Bei den vorgenannten Komponenten könnte das vorgenannte niedrigste Druckniveau bspw. 15 bar betragen. Falls die Geschwindigkeit II aktiv ist und der Moment durch den Halbmotor 91 den Motor 9 schneller dreht als was der aus dem Motor 7 und aus der Linie 22 kommende Volumentstrom voraussetzen würde, so sinkt der Druck in der Linie 22, beispielsweise tiefer als bspw. 15 bar, und es besteht die Möglichkeit zum Eintreten einer Kavitation. Demzufolge geht das Ventil 26 zurück in die Position nach der 5a über und schaltet den Halbmotor 91 auf freie Drehungen. Der Halbmotor 91 wird abgesetzt und der Druck kann in der Linie 22 steigen, wonach wieder genügend Druck vorhanden ist, um das Ventil 26 für das Einsetzen des Halbmotors 91 zu verschieben. Durch die Kontrolle des Druckniveaus der Linie 22 wird durch die Steuerlinie 24 ein System zur Verhinderung von Kavitation geschaffen. Entsprechend ist die Situation für die Linie 23 unter Kontrolle, in welcher das Ventil 27 sich in eine Position nach der 4b verschiebt.
Geschwindigkeit I
Die langsamste Einzugsgeschwindigkeit (Geschwindigkeit I) wird erzeugt, indem die beiden Ventile 28 und 29 nach den 4a und 5b aktiviert sind. Die Ventile 28 und 29 gehen in eine Position über, in welcher der Druck der Linien 22 und 23 auf die Ventile 26 und 27 wirken kann. Durch den in der Linie 23 herrschenden Druck wird das Ventil 27 in eine Position geschoben, die durch die rechte Position des Ventilsymbols bezeichnet wird. Ein Teil des Volumenstroms Q wird sowohl über den Halbmotor 91 (Verdrängungsvolumen 418 cc/r) als auch den Halbmotor 101 (Verdrängungsvolumen 418 cc/r) gesteuert und er erhöht den Moment von den Motoren 9 und 10, so dass die Einzugskraft steigt. Die Geschwindigkeit lässt im Vergleich zur Geschwindigkeit II nach, da der durch die Motoren 7 und 8 laufende Volumenstrom abnimmt. Die Geschwindigkeit I bleibt erhalten so lange die Ventile 28 und 29 aktiviert sind und die Druckniveaus der Linien 22 und 23 ausreichend sind. Falls das Druckniveau sinken sollte, so ergibt sich eine Situation entweder nach 5a, 4b, oder nach den beiden, wobei ein Übergang zur Geschwindigkeit II oder III erfolgt.
Mit Hinweis auf 6 kann die Überwachung einer Kavitationsgefahr auch derart ausgeführt werden, dass an der Linie 22 oder an der Linie 23, oder an den beiden, ein Sensor 40 oder 41 zum elektrischen Abmessen des Druckes angekoppelt ist. Ein Drucksignal 42 oder 43 wird somit zur Steuervorrichtung 36 geführt, die das Ventil 28 oder 29 aktiviert, falls der Druck in der Linie 22 oder 23 unter die vorgegebene Grenze sinkt. Das Drucksignal 42, 43 bezeichnet das Druckniveau, und es wird mit der vorgegebenen Grenze verglichen. In diesem Fall ist es nicht nötig, die Steuerlinie 24 oder 25 direkt an die Linie 22 oder 23 zu koppeln, sondern die Steuerlinien 24 und 25 werden bspw. an dem Ventil eines Harvesterkopfes gekoppelt, beispielsweise an einem Druckanschluss 1, aus welchem immer ein ausreichender Druck für die Steuerung des Ventils 26 oder 27 erhalten wird. In der Situation der 6 ist das Ventil 28 nicht aktiviert. Die Ventile 26 und 28 oder Ventile 27 und 29 können alternativ auch an dem gleichen Ventil konstruiert werden, an welchem die Ventile 28 und 29 als sog. Vorsteuerventile für die eigentlichen Ventile 26 und 27 funktionieren, die von einem größeren Volumenstrom durchströmt werden und die druckgesteuert sind.
In einer Situation, wo ein Baumstamm rückwärts für einen neuen Einzug verschoben wird, ist die Richtung des Volumenstroms Q entgegengesetzt im Vergleich zu 3. Der Volumenstrom Q wird in die Linie 5 gesteuert. Die Bedienung der Geschwindigkeiten I, II und III erfolgt jedoch auf ähnliche Weise als vorhin bei den Ventilen angeführt ist. Bei dem rückwärtigen Einzug kann es jedoch zu einer Situation kommen, wo der Motor 9 oder 10 sich nicht dreht, oder sich langsamer dreht als die anderen Motoren.
Die Erfindung ist nicht nur auf die vorgenannten Ausführungen begrenzt, sondern im Rahmen der beiliegenden Patentansprüche ausführbar. Wie vorhin schon festgestellt wurde, können alternativ nur zwei Geschwindigkeiten (Geschwindigkeit II und III) unter Einsatz von nur einem Doppelkapazitätsmotor, oder vier Geschwindigkeiten (Geschwindigkeit I, IIA, IIB und III) unter Einsatz von zwei Doppelkapazitätsmotoren ausgeführt werden.

Claims

Steuerkupplung für Druckmedium einer Entastungs- und Durchtrennungsanordnung für Einzugsorgane und zur Änderung ihrer Einzugsgeschwindigkeit, welche Steuerkupplung zumindest – einen ersten Motor (7) und einen zweiten Motor (8), die nebeneinander gekoppelt sind, umfasst, und die derart angeordnet sind, dass sie ein oder mehrere Einzugsorgane (12) antreiben, und deren Drehgeschwindigkeiten miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerkupplung darüber hinaus – einen dritten Motor (9), der ein Mehrkapazitätsmotor ist, umfassend einen ersten Halbmotor (91) und einen zweiten Halbmotor (92), und der mit dem ersten Motor (7) durch eine Linie (22) seriengekoppelt ist, und der zum Antreiben eines Einzugsorgans (13) angeordnet ist, – einen vierten Motor (10), der mit dem zweiten Motor (8) durch eine zweite Linie (23) seriengekoppelt ist, und der zum Antreiben eines Einzugsorgans (14) angeordnet ist, – erste Ventilorgane (26), die für die freidrehende Anordnung derart angeordnet sind, dass sie die Rückspeisung des sich von dem dritten Motor (9) entfernenden Druckmediums an den besagten ersten Halbmotor (91) zulassen, und, zum Herabsetzen der Geschwindigkeit, den dritten Motor (9) mit dem ersten Halbmotor (91) nebeneinander mit dem ersten Motor (7) koppeln, und – erste Steuerorgane (24, 28, 36, 40), die zur Überwachung des Druckes der ersten Linie (22) und zur freidrehenden Schaltung der ersten Ventilorgane (26) angeordnet sind, falls der besagte Druck niedriger als der vorgegebene Wert ist, umfasst.
Steuerkupplung nach dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – der vierte Motor (10) ein Mehrkapazitätsmotor ist umfassend einen ersten Halbmotor (101) und einen zweiten Halbmotor (102), und – die Steuerkupplung darüber hinaus die zweiten Ventilorgane (27), die für die freidrehende Anordnung derart angeordnet sind, dass sie die Rückspeisung des sich von dem vierten Motor (10) entfernenden Druckmediums an den besagten ersten Halbmotor (101) zulassen, und, zum Herabsetzen der Geschwindigkeit, den vierten Motor (10) mit dem ersten Halbmotor (101) nebeneinander mit dem zweiten Motor (8) koppeln, umfasst, und – die Steuerkupplung darüber hinaus die zweiten Steuerorgane (25, 29, 36, 41) umfasst, die zur Kontrolle des Druckes der zweiten Linie (23) und zur freidrehenden Schaltung der zweiten Ventilorgane (27) angeordnet sind, falls der besagte Druck niedriger als der vorgegebene Wert ist.
Steuerkupplung nach den Patentansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mehrkapazitätsmotor (9) einen ersten Grundanschluss, über welchen das Druckmedium gemeinsam dem ersten Halbmotor (91) und dem zweiten Halbmotor (92) zuführbar ist, einen zweiten Grundanschluss, an den das Druckmedium von dem ersten Halbmotor (91) förderbar ist, und einen dritten Grundanschluss, an den das Druckmedium von dem zweiten Halbmotor (92) förderbar ist, umfasst.
Steuerkupplung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Steuerorgane dritte Ventilorgane (28) aufweisen, die dazu angeordnet sind, die Schaltung des Druckes der ersten Linie (22) an die ersten Ventilorgane (26) für die Steuerung, zur Änderung der Position der ersten Ventilorgane (26) mittels besagten Druckes sowohl zu verhindern als auch zuzulassen.
Steuerkupplung nach dem Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Steuerorgane vierte Ventilorgane (29) aufweisen, die dazu angeordnet sind, die Schaltung des Druckes der zweiten Linie (23) an die zweiten Ventilorgane (27) für die Steuerung, zur Änderung der Position der zweiten Ventilorgane (27) mittels besagten Druckes sowohl zu verhindern als auch zuzulassen.
Steuerkupplung nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Steuerorgane – erste Sensororgane (40), die zum Generieren eines den Druck der ersten Linie (22) bezeichnenden Signals (42) angeordnet sind, – elektrisch gesteuerte dritte Ventilorgane (28), die dazu angeordnet sind, die Schaltung des Steuerdruckes (44) an die ersten Ventilorgane (26) für die Steuerung, zur Änderung der Position der ersten Ventilorgane (26) mittels besagten Steuerdruckes (44) sowohl zu verhindern als auch zuzulassen, und – eine Steuervorrichtung (36), die zum Steuern der dritten Ventilorgane (28) auf Grund des besagten Signals (42) angeordnet ist, umfassen.
Steuerkupplung nach dem Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Steuerorgane – zweite Sensororgane (41), die zum Generieren eines den Druck der zweiten Linie (23) bezeichnenden Signals (43) angeordnet ist, – elektrisch gesteuerte vierte Ventilorgane (29), die dazu angeordnet sind, die Schaltung des Steuerdruckes an die zweiten Ventilorgane (27) für die Steuerung, zur Änderung der Position der zweiten Ventilorgane (27) mittels besagten Steuerdruckes sowohl zu verhindern als auch zuzulassen, und – eine Steuervorrichtung (36), die zum Steuern der vierten Ventilorgane (29) auf Grund des besagten Signals angeordnet ist, umfassen.
Steuerkupplung nach einem der Patentansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Ventilorgane (26) hinsichtlich des Mehrkapazitätsmotors (9) innere Komponente sind.
Steuerkupplung nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Motor (7) und der zweite Motor (8) für die Synchronisation der Drehgeschwindigkeiten mechanisch aneinander gekoppelt sind.
Steuerkupplung nach einem der Patentansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtverdrängungsvolumen des ersten Motors (7) dem Gesamtverdrängungsvolumen des zweiten Motors (8) entspricht und das Verdrängungsvolumen des ersten Motors (7) dem Verdrängungsvolumen des zweiten Motors (8) entspricht.
Steuerkupplung nach dem Patentanspruch 2, 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbmotoren (91, 92) des dritten Motors (9) von den Halbmotoren (101, 102) des vierten Motors (10) abweichen.
Steuerkupplung nach dem Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste, zweite und vierte Motor (7, 8, 10) herkömmliche Motoren mit einem konstanten Verdrängungsvolumen sind.