DE102008000093B4

DE102008000093B4 - Antriebssystem für Hydraulikmotoren zum Antrieb der Holzbeschickungselemente des Entästungs- und Trennkopfes einer Forsterntemaschine

Info

Publication number: DE102008000093B4
Application number: DE102008000093.0A
Authority: DE
Inventors: Roni Ryyppö
Original assignee: Black Bruin Oy
Current assignee: Black Bruin Oy
Priority date: 2007-01-26
Filing date: 2008-01-18
Publication date: 2023-12-07
Anticipated expiration: 2028-01-19
Also published as: FR2911755B1; SE532733C2; FI20075056A0; DE102008000093A1; FR2911755A1; FI119901B; FI20075056A; SE0800100L

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Antriebssystem, das wenigstens einen Multikapazitätsmotor zum Antrieb einer Beschickungsrolle oder dergleichen und wenigstens einen zweiten damit verbundenen Hydraulikmotor zum Antrieb einer Beschickungsrolle oder dergleichen zum Beschicken von Holz aufweist, wobei der Multikapazitätsmotor ein Antriebssystem aufweist, bei dem als Antriebsmodus entweder Vollumdrehungsvolumen oder Teilumdrehungsvolumen gewählt werden kann. Der Multikapazitätshydraulikmotor ist ein Radialkolbenhydraulikmotor, der Kolben und an diesen Druckrollen aufweist, die ausgeführt sind, gegen einen Nockenring zu drücken, und der Hydraulikmotor weist einen Verteiler oder Verteilerventil auf, mit dem druckbeaufschlagtes Medium wie Öl phasenweise in oder an Kolben/Zylinder gebracht werden kann. In oder an dem Multikapazitätshydraulikmotor befindet sich eine Anordnung, in der durch Versetzen der Spindel des Steuerventils der Kanal geschlossen werden kann. Ein Teil der Zylinder und Kolben kann in sog. Ruhephase versetzt werden, wobei das druckbeaufschlagte Medium nur auf einen anderen Teil der Zylinder und Kolben, die in Arbeitsphase befindlich sind, umgestellt werden kann, womit deren Bewegungsgeschwindigkeit zunimmt und die Drehzahl des Hydraulikmotors entsprechend steigt, aber das Moment des Hydraulikmotors sich dabei verringert.

Description

Antriebssystem für Hydraulikmotoren zum Antrieb der Holzbeschickungselemente des Entästungs- und Trennkopfes einer Forsterntemaschine
Gegenstand der Erfindung ist ein Antriebssystem für Hydraulikmotoren zum Antrieb der Holzbeschickungselemente des Entästungs- und Trennkopfes eines Harvesters oder einer Forsterntemaschine.
Vom Stand der Technik sind sog. Vierbeschickungsrollen-Harvesterköpfe bekannt. Die Beschickungsrollen sind ausgeführt, Holzstämme an Trennmessern vorbei zu schicken, um Äste abzutrennen und die Stämme zu beschicken/zu messen. Die vom Stand der Technik bekannten Harvesterköpfe haben im Allgemeinen mit allen vier Beschickungsrollen verbundene separate Hydraulikmotoren aufgewiesen, deren Drehzahl geändert werden konnte. Die Steuerung der Motoren erfolgte über Proportionalventile. Bei den bekannten Vorrichtungslösungen können die benachbarten Beschickungsrollen auch mechanisch miteinander verkoppelt werden. Auf diese Weise wurde das Rutschen beim Beschickungsvorgang verhindert. DE 10 2006 052 050 A1 gehört zum nachveröffentlichten Stand der Technik gemäß §3(2) PatG und zeigt eine Steuerkupplung zur Änderung der Einzugsgeschwindigkeit der Einzugsorgane eines Harvesters.
Das beim Beschicken von Holz vorkommende Rutschen ist bei den bekannten Systemen das größte Problem. Außerdem war die Regelung der Beschickungsgeschwindigkeit schwierig. Auch lagen die Gesamtkosten der Vorrichtungslösungen hoch.
In vorliegender Anmeldung wird ein neues Antriebssystem für Hydraulikmotoren von Holzbeschickungselementen von Harvestern vorgestellt, mit dem die bei der Holzbeschickung auftretende Rutschneigung zuverlässig kontrolliert werden kann und die Regelung der Holzbeschickungsgeschwindigkeit und des Beschickungsmoments mit niedrigen Vorrichtungskosten ausgeführt werden kann.
Das erfindungsgemäße Antriebssystem ist in Anspruch 1 dargelegt. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen dargelegt.
In der Erfindung wurde erkannt, vier Hydraulikmotoren zu verwenden, von denen die zwei in der Abbildung oberen Hydraulikmotoren sog. Multikapazitätsmotoren sind, mit denen ein bestimmtes wählbares Arbeitsumdrehungsvolumen und ein zu diesem gehörendes verändertes Moment erzielt werden. Die zwei anderen Motoren sind herkömmliche Eingeschwindigkeitsmotoren. In der Erfindung ist der mit dem Arbeitsumdrehungsvolumen verbundene zweite Motorabschnitt des Multikapazitätsmotors mit dem herkömmlichen Hydraulikmotor direkt in Reihe geschaltet. Wenn der Betriebsmodus des Multikapazitätsmotors von Maximalumdrehungsvolumen auf z.B. Halbumdrehungsvolumen geändert wird, ändern sich die Drehzahlen der Hydraulikmotoren des ganzen Systems gleichzeitig. Zum Beispiel wird mit dem Multikapazitätsmotor bei Halbumdrehungsvolumen ein kleineres Moment, aber höhere Geschwindigkeit erzielt. Dabei wird ein Teil der in Arbeitsphase befindlichen Kolben des Radialhydraulikkolbenmotors auf sog. Ruhephase gestellt und der Durchfluss des druckbeaufschlagten Öls erfolgt im betreffenden Modus nur durch bestimmte in Arbeitsphase befindliche Zylinder und Kolben, wobei das diesen zugeführte druckbeaufschlagte Öl bestrebt ist, mengenmäßigß (Q I/s) zu steigen, was einen Anstieg der Motordrehzahl zur Folge hat. Dementsprechend wird den anderen Motoren mehr Öl pro Zeiteinheit zugeführt, womit auch deren Drehzahlen ebenfalls steigen. Die Folge davon ist jedoch, dass die gegenseitigen Drehzahlen der Motoren untereinander im gleichen Verhältnis bleiben, womit der Rutscheffekt während der Holzbeschickung nicht auftreten kann.
Beim Wechsel des Betriebsmodus des Multikapazitätsmotors auf volles Umdrehungsvolumen wird auch der zweite Motorabschnitt des Multikapazitätsmotors eingeschaltet. Damit ist der erste Motorabschnitt Va₁ mit dem herkömmlichen Hydraulikmotor in Reihe und der zweite Motorabschnitt Va₂ des Multikapazitätshydraulikmotors mit diesem parallel geschaltet.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, ausdrücklich einen Radialhydraulikkolbenmotor zur Ausführung des variablen Kapazitätsmotors zu verwenden. Ein Grundprinzip bei dieser Lösung besteht darin, dass in dem System der Arbeitsdruck im Ölzulaufkanal A₁ des Multikapazitätsmotors erfasst wird, der mit dem gewöhnlichen Hydraulikmotor in Reihe geschaltet ist. Wenn der Arbeitsdruck unter einen bestimmten Toleranzbereich sinkt, schaltet der Multikapazitätsmotor das zweite Umdrehungsvolumen aus, womit der Multikapazitätsmotor und die im betreffenden Betriebsmodus verwendeten Zylinder mit dem daran angeschlossenen gewöhnlichen Hydraulikmotor sauber in Reihe geschaltet sind, womit keinerlei Rutschen beim Holzbeschicken auftreten kann. Die Umdrehungsvolumenregelungen der verwendeten Multikapazitätshydraulikmotoren 1, 2 können unabhängig voneinander erfolgen.
Für das erfindungsgemäße Antriebssystem für Hydraulikmotoren zum Antrieb der Holzbeschickungselemente des Entästungs- und Trennkopfes einer Forsterntemaschine sind die Definitionen der Patentansprüche kennzeichnend.
Im Folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf einige in den Figuren der beigefügten Zeichnungen dargestellte bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung ausführlich beschrieben, auf welche die Erfindung jedoch nicht eng begrenzt werden soll.
In 1A ist ein Harvesterkopf vom Stand der Technik gezeigt, an dem das erfindungsgemäße Hydrauliksystem angewendet werden kann.
In 1B ist ein Antriebssystem für Beschickungsrollen eines Harvesters vom Stand der Technik gezeigt.
In 2A ist ein erfindungsgemäßes Antriebssystem für Hydraulikmotoren eines Harvesters gezeigt.
In 2B ist ein Betriebsmodus gezeigt, in dem an dem einen Multikapazitätsmotor ½-Umdrehungsvolumenmodus ausgeführt ist.
In 2C ist die Regelung eines Systems gezeigt, in dem beide Multikapazitätsmotoren 1 und 2 auf Teilumdrehungsvolumen wie z.B. ½-Umdrehungsvolumen eingestellt sind.
In 3 ist das Schema einer Antirutschanordnung einschließlich Rückkopplung des Arbeitsdruckkreises gezeigt.
In 4A und 4B sind zwei verschiedene Längsschnitte durch den als Multikapazitätsmotor verwendeten Radialhydraulikkolbenmotor zur Verdeutlichung der Kanalsysteme gezeigt.
In 5 ist die einfachste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebssystems gezeigt, die nur einen Multikapazitätsmotor und einen mit diesem verbundenen zweiten Motor aufweist, der vorzugsweise ein gewöhnlicher Hydraulikmotor ist.
In 6 ist ein Querschnitt durch einen Radialhydraulikkolbenmotor zur Verdeutlichung des radialen Aufbaus der Radialkolbenkonstruktion und der Wellenförmigkeit des damit verbundenen Nockenrings gezeigt.
In 1A ist die Konstruktion eines Harvesterkopfs vom Stand der Technik im Prinzip gezeigt. Der Harvesterkopf oder Entästungs- und Trennkopf M einer Forsterntemaschine weist einen Körper N auf, der über nicht dargestellte bewegliche Auslegerarme mit der Forsterntemaschine wie Harvester verbunden werden kann. Der Harvesterkopf M weist mit seinem Körper verbundene Trennschneiden O₁ und O₂ und Beschickungsrollen d₁, d₂, d₃, d₄ auf. Die Beschickungsrollen d₁ und d₂ können mit Hilfe von beweglichen Armen fest gegen den zu beschickenden Holzstamm bewegt werden, wogegen die Beschickungsrollen d₃ und d₄ mit dem Harvesterkopf an dessen Körper 2 angebrachten Hydraulikmotoren verbunden sind. Dagegen sind die Beschikkungsrollen d₁ und d₂ bei der erfindungsgemäßen Konstruktion mit den Multikapazitätshydraulikmotoren 1 und 2 verbunden, die an Armen T₁, T₂ über Stellvorrichtungen auf den Körper N des Harvesters bezogen bewegt werden können. Eine Säge R ist zum Abtrennen des Stammes auf die gewünschte Länge am Unterteil des dargestellten Harvesterkopfes angebracht. Mit Hilfe der Beschickungsrollen wird der zu fällende Stamm gegriffen und mit der Säge durchgetrennt sowie danach bei der erfindungsgemäßen Lösung mit vier Hydraulikmotoren durch Drehen deren Beschickungsrollen d₁, d₂, d₃, d₄ und Bewegen des Stammes an den Asttrennschneiden O₁ und O₂ vorbei geschickt, wobei die am Stamm vorhandenen Äste abgetrennt werden und der Stamm auf diese Weise entästet wird.
Das erfindungsgemäße Hydrauliksystem 100 wird z.B. an einem in 1A gezeigten Harvesterkopf 1 vom Stand der Technik verwendet. Der Harvesterkopf weist Hydraulikmotoren 3 und 4 sowie Multikapazitätshydraulikmotoren 1 und 2 an beweglichen Armen T₁ und T₂ auf. Vorzugsweise sind die Rollen d₃ und d₄ nebeneinander angeordnet und dementsprechend sind die Beschickungselemente, vorzugsweise Rollen d₁ und d₂ zu den Multikapazitätsmotoren 1 und 2 gehörend ebenfalls parallel angeordnet.
In 1B ist ein Hydrauliksystem eines Entästungs- und Trennkopfes M eines Harvesters vom Stand der Technik gezeigt.
Eine allgemein bekannte Art und Weise zum Verhindern des Rutschens in 4-Beschickungsrollen-Harvesterköpfen und zum Steuern der Holzbeschickungsgeschwindigkeit ist in dem Schema nach 1B gezeigt.
Weil die unteren Motoren der Figur mechanisch miteinander verkoppelt sind, wie in 1B gezeigt, können beide Seiten nicht rutschen.
Die Geschwindigkeit der Motoren wird über Proportionalventile gesteuert. Die Motoren müssen ein bestimmtes Umdrehungsvolumen haben, damit ein ausreichendes Moment erreicht wird. Bei hohen Geschwindigkeiten ändern sich diese Umdrehungsvolumen nicht, weswegen große und teure Pumpen erforderlich sind, um ein ausreichendes Moment zu erreichen.
Ein Mittel besteht darin, Multigeschwindigkeitsmotoren zu verwenden. Bei dieser herkömmlichen Steuerungsweise müssen alle Motoren Multigeschwindigkeitsmotoren sein, was eine teure Lösung ist. Die Ölmenge hintereinander angeordneter Motoren muss dazu noch annähernd gleich sein, weil die Motoren in Reihe geschaltet sind. Anderenfalls ist die Beschickungsgeschwindigkeit an den Ober- und Untermotoren verschieden, was natürlich unerwünscht ist. Die Volumen aller Motoren müssen natürlich gleichzeitig geändert werden.
Im Folgenden werden anhand von 2A die Steuerschaltung der erfindungsgemäßen Entästungs- und Trennanlage bzw. des Harvesterkopfes M und das Antriebssystem 100 für die Holzbeschickungsmittel erläutert; zur Änderung der Beschikkungsgeschwindigkeit sowie zum Verhindern des Rutschens der Motoren. Die Anordnung weist zumindest vier mit Druckmedium arbeitende Holz beschickende Beschickungsmotoren 1, 2, 3 und 4, vorzugsweise Hydraulikmotoren, auf, von denen jeder vorgesehen ist, Beschickungsmittel wie Beschickungsrollen d₁, d₂, d₃, d₄, anzutreiben und zu drehen, welche vorgesehen sind, gegen den Baumstamm gesetzt zu werden und den Baumstamm durch die genannte Anlage zu schicken und ihn durch die Trennmesser zu entästen (1A).
Im Schema nach 2A kann das Druckmedium durch einen ersten Kanal 11 in die Hydraulikmotoren 1, 2, 3 und 4 gespeist und von dort durch den Kanal B rückgeführt werden. Von den genannten Speisemotoren sind die Teile 1 und 2 Multikapazitätsmotoren, wobei für beide Motoren 1, 2 wenigstens ein erstes Umdrehungsvolumen Va₁ (des ersten Motorabschnitts) und wenigstens ein zweites Umdrehungsvolumen Va₁ + Va₂ (des ersten und zweiten Motorabschnitts) wählbar ist. Zur Erzielung von zwei Kapazitäten sind für den Arbeitsdruck ein erster und ein zweiter Hauptanschluss bzw. Druckeingang A₁, A₂ für die Hydraulikmotoren 1 und 2 vorhanden.
Die ersten Hauptanschlüsse A₁ der Multikapazitätsmotoren 1, 2 sind mit dem Hauptanschluss der zweiten Motoren 3, 4 in Reihe geschaltet. Die zweiten Hauptanschlüsse A₂ der Multikapazitätsmotoren 1, 2 sind getrennt geschaltet als zweiter Anschluss für druckbeaufschlagtes Medium wie Öl, wobei der Eingang des genannten Anschlusses an der Anschlussstelle von der Abzweigungsstelle C₁ auf der Eingangsseite der zweiten Motoren 3, 4 abgenommen wird, d.h. die gewöhnlichen Hydraulikmotoren 3 und 4 werden umgangen. Die dritten Anschlüsse A₃, A₄ der Multikapazitätsmotoren sind wiederum an den Anschluss B geschaltet.
Die Schaltung weist außerdem ein Stellglied 50 wie Ventilspindelvorrichtung zumindest zum Einschalten von zwei verschiedenen Umdrehungsvolumen oder sog. Modi auf.
Im wirtschaftlichen Sinne bevorzugt ist, dass die Motoren 3 und 4 keine sog. Multigeschwindigkeitsmotoren sind. Dennoch werden durch das System mit derselben Pumpe P₁ bei jeweiliger Leistung mehrere verschiedene zugehörige Geschwindigkeiten und verschiedene Momente erzielt.
In 2A ist eine Situation gezeigt, in der das System volles Volumen aufweist; d.h. kleinste Geschwindigkeit und größtes Moment. In der Erfindung wurden die guten Seiten sowohl der Reihen- als auch Parallelschaltung berücksichtigt. Der Motor 2 ist sowohl mit Motor 4 in Reihe geschaltet als auch für den Teil der Zylindergruppe (bzw. Motorabschnitt) Va₂ mit dieser reihengeschaltet, dementsprechend ist Motor 1 mit Motor 3 reihen- und parallelgeschaltet. Bei Parallelschaltung wird hohe Leistung in den Motoren 1 und 2 erzielt, bei Reihenschaltung wiederum Rutschen verhindert.
In der Erfindung können verschiedene Multikapazitätshydraulikmotoren eingesetzt werden. Der Multikapazitätshydraulikmotor 1, 2 ist vorzugsweise ein Radialkolbenhydraulikmotor, der Kolben V und an diesen Nockenräder oder Druckrollen 64 aufweist, die ausgeführt sind, gegen einen Nockenring 65 gedrückt zu werden. Der Motor 10 weist einen Verteiler bzw. Verteilerventil 60 auf, mit dem druckbeaufschlagtes Medium wie Öl phasenweise zum jeweiligen Kolben V geführt wird, um den Kolben V in Arbeitsphase oder das Öl zur Ausgangsphase zu bringen. In oder an dem Multikapazitätshydraulikmotor befindet sich eine Anordnung, in der durch Bewegung der Spindel 51 des Verteilerventils 50 ein Teil (bzw. Motorabschnitt) Va₂ der Kolben V in Ruhephase versetzt werden kann, wobei das arbeitsdruckbeaufschlagte Öl nur in den Teil (bzw. Motorabschnitt) Va₁ der Kolben V befördert werden kann, wobei deren Bewegungsgeschwindigkeit steigt und die Drehzahl des Motors 1, 2 entsprechend steigt, aber das Moment des Hydraulikmotors sich verringert.
Im Schema 2A weist das Hydrauliksystem 100 ein Wegeventil 10 auf, in dem der Zentralblock 10a₁ einen Verschlussblock aufweist, in dem das druckbeaufschlagte Medium nicht von der Pumpe P₁ in das System 100 geführt wird und in dem der Ausgang auch geschlossen ist und in dem der in der Abbildung linksseitige Block 10a₁ das druckbeaufschlagte Öl (Pfeil S) in das System 100 in den Kanal 11 fließen lässt. Darstellungsgemäß zweigt der Kanal 11 zum Kanalsystem M₁ und zum Kanalsystem M₂ und zu den Abzweigungskanälen 12 ab. Im Punkt C₁ zweigt der Abzeigungskanal 12 zum Abzweigungskanal A₀ und zum Abzweigungskanal A₂ ab. Die gleiche Anordnung ist sowohl am Motor 1 als auch am Motor 2 vorgesehen. Der Kanal A₀ führt zum Hydraulikmotor 3 und weiter durch den Kanal A₁ zum Multikapazitätsmotor 1, 2 in dessen Zylindergruppe (bzw. Motorabschnitt) Va₁. Der Kanal A₁ führt damit zu den für den Multikapazitätsmotor 1 und 2 bestimmten Kolbenzylindern und Kolben (Motorabschnitt Va₁) und der Abzweigungskanal A₂ führt direkt zu den anderen Kolbenzylindern und Kolben (Motorabschnitt Va₂) des Multikapazitätsmotors 1. Somit kann abhängig davon, ob zum Motor 1, zur Zylindergruppe (bzw. zu den Motorabschnitten) Va₁ + Va₂ oder nur zur Zylindergruppe (bzw. zum Motorabschnitt) Va₁ druckbeaufschlagtes Medium kommt, das Umdrehungsvolumen des Motors geändert werden.
Vom Kanal A₁ geht eine Steuerung C₁₀ zum Stellglied 50, das je nach Druck den Kanal A₂ schließen kann oder nicht schließt. Wenn also der Druck im Kanal A₁ unter einen bestimmten Grenzwert sinkt, wird der Betriebsmodus (bzw. die Motorabschnitte) Va₁ + Va₂ aus- und der Modus (bzw. Motorabschnitt) Va₁ somit eingeschaltet, d.h. bestimmte Zylinder/Kolben (bzw. Motorabschnitt) Va₂ werden außer Arbeitsphasenfunktion geschaltet und nur bestimmte Zylinder/Kolben (bzw. Motorabschnitt/e) werden verwendet, womit das Umdrehungsvolumen von Motor 1 geändert wird. Der Modus (bzw. Motorabschnitt) Va₁ ist ein Teilumdrehungsvolumen und der Modus (bzw. Motorabschnitte) Va₁ + Va₂ ist/sind ein Vollumdrehungsvolumen. Von den Motoren 1 und 2 führen Ausgangskanäle A₃ + A₄ jeweils zum gemeinsamen Ausgangskanal B. Bei eingeschaltetem Block 10a₁ des Wegeventils 10 wird die Drehrichtung des Hydraulikmotors geändert. Bei eingeschaltetem Block 10a₁ des Wegeventils 10 ist die Umlaufrichtung des Öls durch den Pfeil S₁ dargestellt. Bei eingeschaltetem Block 10a₁ ist das System abgesperrt/geschlossen.
In 2B ist der Motor 1 auf Teilvolumen geschaltet. Daraus folgt, dass die Speisegeschwindigkeiten aller Hydraulikmotoren bei gleicher Leistung der Pumpe P₁ steigen. Deren gegenseitigen Geschwindigkeitsverhältnisse bleiben jedoch unverändert. Auf diese Weise kann kein Rutschen entstehen, das durch die Entstehung von Geschwindigkeitsdifferenzen verursacht würde.
Gemäß 2C sind die Motoren 1 und 2 auf Teilvolumen gestellt, weil sie zum Rutschen neigen. Dabei ist Motor 1 und 2 mit Motor 3 und 4 suber in Reihe geschaltet, und kann nicht rutschen.
In Motor 1 und dementsprechend Motor 2 ist Antirutschfunktion eingebaut. Wenn der Druck in der Leitung A₁ genügend tief sinkt, wird Rutschgefahr für Motor 1 und/oder 2 indiziert. Dadurch wird automatisch das Volumen (bzw. Motorabschnitt) Va₂ ausgeschaltet und Motor 1 und/oder 2 geht auf Teilvolumen. Motor 1 und 2 können danach nicht rutschen, weil sie mit Motor 3 und 4 sauber in Reihe geschaltet sind.
In dem erfindungsgemäßen System kann einer von beiden oder können beide Multikapazitätsmotoren 1, 2 im Teilvolumenmodus oder Vollumdrehungsvolumenmodus unabhängig voneinander geregelt werden.
In 3 ist das Hydraulikschema eines erfindungsgemäßen Systems für einen Multikapazitätsmotor schematisch gezeigt. Erfindungsgemäß wird der Druck in der Leitung A₁ als Steuerungsdruck zum Stellglied wie Regelventil 50 übertragen, um das Regelventil in eine Position zu bringen, die einen bestimmten Betriebsmodus des Multikapazitätsmotors 1 oder 2 ausführt. Darstellungsgemäß wird in dem Modus in dem z.B. Halbvolumen (bzw. Motorabschnitt) Va₁ des Multikapazitätsmotors eingeschaltet ist, die Gruppe (bzw. Motorabschnitt) Va₂ aus der Arbeitsdruckfunktion ausgeschaltet. Eine Situation dieser Art tritt z.B. in einer Rutschsituation bei sinkendem Druck in der Leitung A₁ ein. Dabei schaltet sich der Multikapazitätsmotor auf Teilvolumen, z.B. Halbvolumen, wobei die Kolben/Zylindergruppe (bzw. Motorabschnitt) Va₂ auf sog. Ruhedruckfunktion geschaltet wird, wobei das diesen zugeführte Hydrauliköl als innenseitige Schleife B₁, F mit Ruhedruck im Inneren des Motors durch die betreffenden Zylinder (bzw. Motorabschnitt) Va₂ zirkuliert. Die genannte Reihenschaltung sowie, dass die gleiche Ölmenge durch den gewöhnlichen (in den Figuren) unterhalb der beiden Motoren befindlichen Hydraulikmotor und durch die das Halbvolumen ausführenden Arbeitskolben (bzw. Motorabschnitt) Va₁ des (in den Figuren) oberen Multikapazitätsmotors strömt, sichert, dass die Motoren 1, 3 und 2, 4 in Reihe geschaltet sind und das Rutschen zwischen diesen verhindert wird. Dass ein Teil (bzw. Motorabschnitt) Va₂ des Volumens (abbildungsgemäß der Kolben/Zylinder) ausgeschaltet ist, führt dazu, dass die Ölmenge in andere Teile des Systems zu führen ist. Das wiederum führt dazu, dass sich die Geschwindigkeiten aller Motoren 1, 2, 3 und 4 im selben Verhältnis erhöhen.
Das Stellglied 50 wie Ventil, mit dem der Betriebsmodus des Hydraulikmotors 1, 2 gewählt werden kann, kann sich auch außerhalb der Motorkonstruktion 1, 2 befinden. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, in der das Stellglied 50 zur Wahl des Umdrehungsvolumens des Hydraulikmotors in dem Motor 1, 2 eingebaut ist.
Anhand von 3 wird im Folgenden das Funktionsprinzip des Systems 100 genauer beschrieben. In 3 ist das Stellglied 50 gezeigt, mit dem das Umdrehungsvolumen des Multikapazitätsmotors 1 und somit die Antirutschfunktion der Holzbeschickungsrollen d₁, d₂, d₃, d₄ des Harvesterkopfs M geregelt wird. Das System 100 weist ein Stellglied 50, vorzugsweise Ventilvorrichtungssystem, auf, das in Abhängigkeit von dem in dem einen zum Motor 1 kommenden Arbeitsdruckkanal A₁ herrschenden Druck das Umdrehungsvolumen des Multikapazitätsmotors 1 regelt, wobei es gegebenenfalls bestimmte Zylinder (bzw. Motorabschnitt) Va₂ außer Funktion setzt und diese beim Wiederansteigen des im Kanal A₁ herrschenden Arbeitsdruckes wieder einschaltet. In der Figur ist die bestimmte arbeitende Zylindergruppe des Multikapazitätsmotors 1 mit dem dem ersten Motorabschnitt zugeordneten Bezugszeichen Va₁ bezeichnet und die bestimmten anderen Zylinder sind mit dem dem zweiten Motorabschnitt zugeordneten Bezugszeichen Va₂ bezeichnet. Darstellungsgemäß wird das druckbeaufschlagte Medium durch die Kanäle A₁ und A₂ zum Radialkolbenhydraulikmotor 1 geführt. Gemäß der Figur wird das druckbeaufschlagte Medium durch den Kanal A₁ zur Zylindergruppe (bzw. Motorabschnitt) Va₁ gebracht und das Vorrichtungssystem weist einen zweiten Arbeitsdruckkanal A₂ auf, der das Stellglied, vorzugsweise Ventil 50 durchläuft. Bei eingeschaltetem Block von Block 50a₂ des Ventils 50 bildet die Zylindergruppe (bzw. Motorabschnitt) Va₂ ein geschlossenes System, in welches das druckbeaufschlagte Medium durch den Kanal A₂ keinen Zugang hat, weil der Zugang verschlossen ist. Der Block 50a₂ des Ventils 50 (bei eingeschaltetem Block) verbindet den Kanal A₁ mit den Zylindergruppen (bzw. dem Motorabschnitt) Va₁ immer und schließt den zweiten Arbeitsdruckanal A₂ wenn der Druck im Kanal A₁ sinkt. Zum Stellglied 50, vorzugsweise Steuerventil, führt ein Druckrückkopplungskanal C₁₀ vom Druckkanal A₁. Damit führt vom Kanal A₁ der Druckrückkopplungskanal C₁₀ zum Ventil 50, das den Arbeitsdruck zu den zweiten Zylindern (bzw. dem Motorabschnitt) Va₂ entgegen der Federkraft der Feder 3 schließt, wenn der Druck im Kanal A₁ genügend sinkt. Das Ventilvorrichtungssystem 50 kann vorzugsweise aus im Hydraulikmotor in einer Bohrung 52 befindlichen kolbenartige Schließverbreiterungen G₁, G₂, G₃ aufweisenden Steuerspindel 51 gestaltet sein, wobei sich am Ende der Steuerspindel 50 eine Feder 3 befindet. Auch Stellglieder anderer Gattung sind möglich. Das Stellglied 50 kann vorzugsweise im Motor selbst oder bei einigen Ausführungsformen auch außerhalb von diesem angeordnet sein.
Der Motor 1, dessen Zylinder (bzw. Motorabschnitt) Va₁, sind mit dem gewöhnlichen Motor 3 in Reihe verbunden und dementsprechend sind die Zylinder (bzw. Motorabschnitt) Va₁ des Multikapazitätsmotors 2 mit dem gewöhnlichen Motor 4 in Reihe. Die gewöhnlichen Motoren 3 und 4 können auch mechanisch miteinander zusammengekoppelt sein.
In 3 ist außerdem ein Wegeventil 70 gezeigt, das entgegen der Federkraft von Feder J₁₀ magnetgesteuert ist. Wenn der Wegeventilblock 70a in dargestellter Weise eingeschaltet ist, wird der in der Leitung C₁₀ herrschende Druck erfasst und zum Stellglied 50, vorzugsweise zum Ende der Spindel 51 des Ventilsystems, übertragen, um entgegen der Federkraft der Feder 3 auf die Ventilspindel zu wirken. Wenn der Block 70b des Wegeventils 70 eingeschaltet ist, wenn dem Magnetschalter keine Steuerspannung zugeführt wird, wird die Verbindung der Druckleitung C₁₀ zur Spindel 51 geschlossen, womit die Feder 3 des Stellglieds 50 die Spindel in eine Position bewegt, in der der Block (bzw. Motorabschnitt) Va₂ geschlossen ist und der Motor mit höherer Geschwindigkeit betrieben wird.
In 4A und 4B sind zur Verdeutlichung der Motorkonstruktionen zwei Längsschnitte desselben Radialkolbenhydraulikmotors 1, 2 gezeigt. Die Druckkanäle A₁, A₂ sind über einen Verteiler bzw. Verteilerventil 60 mit dem Kolbenkörper 61 und den Zylindern/Kolben (bzw. Motorabschnitten) Va₁, Va₂ verbunden. Die Welle 62 ist in der dargestellten Ausführungsform nicht drehbar und der Mantel 63 dreht sich, wobei mit den Kolben verbundene Druckrollen 64 in der Arbeitsphase gegen einen wellenförmigen Nockenring 65 drücken. Beim Drehen des wellenförmigen Nockenrings 65 dreht sich der Mantel des Motors und das damit verkoppelte Verteilerventil 60, welches druckbeaufschlagtes Öl in der richtigen Phase auf die in Arbeitsphase befindlichen Kolben verteilt und das Öl zum richtigen Zeitpunkt von den Kolben entfernt. Der Rücklauf von den Zylindern (bzw. Motorabschnitten) Va₁, Va₂ erfolgt über die Kanäle des Verteilers 60 zur Welle 62 in deren Kanäle und aus dem System heraus. Das Stellglied 50 weist in der Bohrung 52 der Welle 62 eine Spindel 51 auf, die in der Bohrung 52 entgegen der Federkraft von Feder 3 beweglich ist. Die Spindel 51 weist eine kolbenartige Verbreiterung G₂ zum Absperren der Ölströmung aus dem zweiten Druckkanal A₂ auf. Im Rahmen der Erfindung ist auch eine Ausführungsform des Hydraulikmotors möglich, bei der die Welle des Kolbenhydraulikmotors gedreht wird. Auch andersartige Hydraulikmotorlösungen sind möglich.
Unter Kanal sind in dieser Anmeldung Rohre, Schläuche, Bohrungen und andere ähnliche Verbindungen zu verstehen. In dieser Anmeldung wird für bestimmte Zylindergruppen des Multikapazitätsmotors und mit diesen verbundene Kolben die Bezeichnung Modus oder Betriebsmodus oder Teil- oder Vollumdrehungsvolumen verwendet. Ein Umdrehungsvolumen kann ein Vollumdrehungsvolumen (entspricht den ersten und zweiten Motorabschnitten) Va₁ + Va₂ oder Teilumdrehungsvolumen (entspricht dem ersten Motorabschnitt) Va₁ sein.
In 5 ist eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Entästungs- und Trennkopfes M einer Forsterntemaschine gezeigt, in der der Trennkopf nur einen Multikapazitätsmotor 1 aufweist und nur einen mit dessen Kolben-/Hydraulikzylindergruppe (bzw. Motorabschnitt) Va₁ in Reihe geschalteten gewöhnlichen Motor 3 aufweist. In der Ausführungsform kann der Harvesterkopf M somit nur zwei Beschickungsrollen aufweisen; Beschickungsrolle d₁, die mit dem Multikapazitätsmotor verbunden ist und Beschikkungsrolle d₃, die mit dem gewöhnlichen Hydraulikmotor 3 verbunden ist. Die Rolle d₁ und die Rolle d₃ können den Stamm z.B. gegen eine gleitende Gegenfläche drücken. Die meist bevorzugte Ausführungsform ist jedoch z.B. in 2A gezeigt, die vier Hydraulikmotoren aufweist.
In 6 ist eine den Stand der Technik verdeutlichende Darstellung radial angeordneter Zylinder und Kolben gezeigt. Die dargestellte Ausführungsform weist acht Kolben und somit acht Zylinder auf und somit können die Kolben/Zylinder Gruppe (bzw. Motorabschnitt) Va₁ z.B. vier Kolben und mit diesen verbundene Zylinder und dementsprechend kann die Gruppe (bzw. Motorabschnitt) Va₂ entsprechend vier Kolben und Zylinder aufweisen.
In 6 ist ein Querschnitt durch einen Radialkolbenhydraulikmotor gezeigt, der acht Hydraulikzylinder und mit diesen verbundene Kolben aufweist.
In dem Va₁ + Va₂ -Modus wird allen in Arbeitsphase befindlichen Kolben arbeitsdruckbeaufschlagtes Hydrauliköl zugeführt. Im Va₁-Modus wird nur der Gruppe (bzw. dem Motorabschnitt) Va₁ arbeitsdruckbeaufschlagtes Hydrauliköl zugeführt, wogegen der Gruppe (bzw. dem Motorabschnitt) Va₂ im betreffenden Modus nur geringfügig druckbeaufschlagtes Hydrauliköl, d.h. nichtarbeitsdruckbeaufschlagtes Öl zugeführt wird. Diejenigen Kolben, die sich jeweils in Arbeitsphase unter dem Arbeitsdruck der Pumpe P₁ befinden, können jedoch im selben Hydraulikmotor variieren.

Claims

Antriebssystem (100) für Hydraulikmotoren (1, 2, 3, 4) zum Antrieb der Holzbeschickungselemente (d₁, d₂, d₃, d₄) des Entästungs- und Trennkopfes (M) einer Forsterntemaschine, wobei das Antriebssystem (100) wenigstens einen Multikapazitätsmotor (1, 2) zum Antrieb einer Beschickungsrolle (d₁, d₂) oder dergleichen und wenigstens einen zweiten damit verbundenen Hydraulikmotor (3, 4) zum Antrieb einer Beschickungsrolle (d₃, d₄) oder dergleichen zum Beschicken von Holz aufweist, wobei der Multikapazitätsmotor (1, 2) in dem System (100) ein Antriebssystem (100) aufweist, bei dem als Antriebsmodus entweder Vollumdrehungsvolumen oder Teilumdrehungsvolumen gewählt werden kann, wobei mit dem Multikapazitätshydraulikmotor (1, 2) Motorabschnitte (Va₁, Va₂) verbunden sind, von denen einer mit dem betreffenden zweiten Hydraulikmotor (3, 4) in Reihe geschaltet ist und dass einer der Motorabschnitte (Va₂) des Multikapazitätsmotors (1 oder 2) mit einer Pumpe (P₁) verbunden werden kann in der Weise, dass der zweite Hydraulikmotor (3, 4) von der Ölströmung umgangen wird, und dass das System (100) eine Stellverbindung von dem das Teilvolumen des Multikapazitätsmotors herstellenden Motorabschnitt (Va₁) von dessen Druckleitung (A₁) zu einem den Betriebsmodus steuernden Stellglied (50) aufweist derart, dass wenn der Druck in dem betreffenden Abschnitt in dessen Druckleitung unter einen bestimmten Druckgrenzwert sinkt, das Stellglied (50) den zweiten Motorabschnitt (Va₂) schließt und der Multikapazitätsmotor (1, 2) auf Teilumdrehungsvolumen gestellt wird, wobei der Multikapazitätshydraulikmotor (1, 2) ein Radialkolbenhydraulikmotor ist, der Kolben (V) und an diesen Druckrollen (64) aufweist, die ausgeführt sind, gegen einen Nockenring (65) zu drücken, und der Hydraulikmotor (1, 2) einen Verteiler (60) oder Verteilerventil aufweist, mit dem druckbeaufschlagtes Medium wie Öl phasenweise in oder an Kolben/Zylinder gebracht werden kann und in oder an dem Multikapazitätshydraulikmotor (1, 2) sich eine Anordnung befindet, in der durch Versetzen der Spindel (51) des Steuerventils (50) der Kanal (A₂) geschlossen werden kann, wobei ein Teil der Zylinder und Kolben in sog. Ruhephase versetzt werden kann, wobei das druckbeaufschlagte Medium nur auf einen anderen Teil der Zylinder und Kolben, die in Arbeitsphase befindlich sind, umgestellt werden kann, womit deren Bewegungsgeschwindigkeit zunimmt und die Drehzahl des Hydraulikmotors (1, 2) entsprechend steigt, aber das Moment des Hydraulikmotors (1, 2) sich dabei verringert.
System (100) nach Anspruch 1, wobei das Antriebssystem (100) wenigstens zwei parallele Multikapazitätsmotoren (1, 2) aufweist, die Beschickungsrollen (d₁, d₂) zum Beschicken von Holz antreiben und wenigstens zwei weitere parallele gewöhnliche Hydraulikmotoren (3, 4) mit Beschickungsrollen (d₃, d₄) oder dergleichen zum Beschicken von Holz aufweist.
Antriebssystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der betreffende zweite Hydraulikmotor (3, 4) ein gewöhnlicher Motor ist, dessen Umdrehungsvolumen nur durch Erhöhen oder Senken der Pumpenspeisung reguliert wird.
Antriebssystem (100) nach Anspruch 1, wobei das System einen Multikapazitätsmotor (1, 2) aufweist, bei dem einer seiner Motorabschnitte direkten Zulauf von der Pumpe (P₁) aufweist.
Antriebssystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Ausgang des Multikapazitätsmotors (1, 2) mit einem der Ausgänge der Motorabschnitte verbunden ist und dass in dem System der von der Pumpe kommende Kanal (11) sich in zwei entsprechende Kanalsysteme verzweigt, von denen das eine Kanalsystem (M₁) mit dem einen Multikapazitätsmotor (1) des Hydrauliksystems der Forsterntemaschine und dem mit diesem verbundenen gewöhnlichen Hydraulikmotor (3) verbunden ist, und das andere Kanalsystem (M₂) mit dem zweiten Multikapazitätsmotor (2) des Hydrauliksystems und dem mit diesem verbundenen gewöhnlichen zweiten Hydraulikmotor (4) verbunden ist.
Antriebssystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das System (100) eine Druckverbindung (C₁₀) von dem das Teilvolumen des Multikapazitätsmotors herstellenden Motorabschnitt (Va₁) zum steuernden Stellglied (50) aufweist und dass wenn in dem betreffenden Abschnitt der Druck in dessen Druckleitung (A₁) unter einen bestimmten Druckgrenzwert sinkt, das Stellglied (50) den zweiten Motorabschnitt (Va₂) schließt und der Multikapazitätsmotor (1, 2) damit auf Teilvolumen übergeht.
Antriebssystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Beschickungselemente des Harvesterkopfes (M) des Harvesters Beschickungsrollen (d₁, d₂, d₃, d₄) sind, die zum Beschicken von Holz gegen die Fläche des zu beschickenden Holzes gesetzt werden.
Antriebssystem (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei bei normaler Betriebssituation der Druck und die Leistung der Pumpe (P₁) in einem bestimmten Funktionswertbereich gehalten werden und dass in dem System die gegenseitigen Drehzahlen der Hydraulikmotoren (1, 2, 3, 4) damit derart geregelt werden können, dass das gegenseitige Verhältnis der Drehgeschwindigkeiten der Hydraulikmotoren (1, 2, 3, 4) sich nicht ändert wenn bei verschiedenen Drehzahlen der Betriebsmodus d.h. das Umdrehungsvolumen des Multikapazitätsmotors (1, 2) von demjenigen des ersten und zweiten Motorabschnitts (Va₁ + Va₂) auf denjenigen des ersten Motorabschnitts (Va₁) oder umgekehrt geändert wird.
Antriebssystem (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Stellglied (50) aus einer Spindel (51) besteht, auf welche der Druck der Druckleitung (A₁) direkt oder indirekt und entgegen der Federkraft der Feder (3) der Spindel (51) wirkt, wobei wenn der Druck in der Leitung (A₁) unter einen bestimmten Grenzwert sinkt, die Spindel (51) in eine Position bewegt wird, in der die andere Druckleitung (A₂) geschlossen wird.