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Die
Erfindung betrifft einen Harvester (Holzvollernter) gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Herkömmliche
Schubharvester sind mit einer Schubhydraulik zum Entasten sowie
mit Planmessern ausgestattet und dienen zur Verarbeitung von Jungholz
vorwiegend für
die Herstellung von Faser- und Brennholz. Schubharvester werden
am Rotor (Greiferdreher) des Hydraulikladers eines Forsttraktors
oder Landwirtschaftstraktors anstelle des vorher abgekoppelten Holzgreifers
angekoppelt. Die Hydraulikschläuche
des Greifer-Druckzylinders werden an die Hydraulikanschlüsse des
Fahrzeugs angeschlossen. Die Vorteile eines solchen Harvesters sind
sein leichtes Gewicht und sein geringer Ölbedarf. Somit eignet sich
der Harvester für
sämtliche
an Landwirtschaftstraktoren gebräuchliche
Hydrauliklader. Ölbedarf
und Öldruck
sind so gering, dass das Gerät
mit den standardmäßigen Traktorhydraulikpumpen
betrieben werden kann. Es wird keine zusätzliche Hydraulik benötigt.
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Der
Nachteil eines solchen Harvesters ist der langsame Entastungsbetrieb,
da die Entastungsvorrichtung mit dem Hydraulikzylinder vor- und
zurückbewegt
wird. Während
der Zurückbewegung
des Zylinders erfolgt kein Entasten, sondern der zu entastende Stamm
wird mitsamt der Entastungsvorrichtung zum Messer gezogen. Dieser
Harvester verfügt z.
B. über
einen Entastungszylinder mit 1 m Hub. Mit einem Entastungshub kann
der Stamm auf einer Länge
von 1 m entastet werden. Danach wird der Stamm von den Entastungsmessern
umschlossen und während
der Rückbewegung
um einen Meter nach hinten gezogen. Danach wird der Stamm mit den
Klemmbacken festgehalten, wonach der nächste Entastungshub über 1 m
erfolgt. Das Gerät
arbeitet hydraulisch, d. h. alle Zylinder sind Hydraulikzylinder.
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Die
Entastungsfunktion des Harvesters könnte alternativ auch mit einem
Stachelwalzenzug ausgelegt werden, der gewöhnlich in Stammholzharvestern
für große Stämme eingesetzt
wird. Diese arbeiten mit effizienten Hydraulikpumpen und höherem Hydraulikdruck
als herkömmliche
Landwirtschaftstraktoren. Die Stachelwalzen werden meistens mit
2 Hydraulikmotoren angetrieben. Dabei wird von den Pumpen eine Ölfördermenge
von mindestens 160 Liter/Minute vorausgesetzt, damit die Stachelwalzen schnell
genug rotieren, um eine effiziente Entastung zu gewährleisten.
Die Entastungsmesser müssen eine
ausreichend hohe Geschwindigkeit haben, um den Ast beim Auftreffen
durchzuschneiden. Das ist mit einem Axtschlag vergleichbar: die
Axt muss ausreichend schnell geschlagen werden, um den Ast durchzutrennen.
Die Hydraulikpumpe eines standardmäßigen Landwirtschaftstraktors
besitzt eine Fördermenge
von 60–80
Liter/Minute und einen Öldruck
von 160 Bar, was für
den Hydraulikmotorbetrieb nicht ausreicht. Daher können Stachelzugwalzen
nicht eingesetzt werden. Es muss also die oben angeführte Entastungsmethode
mit Hydraulikzylinder oder Schubentastung eingesetzt werden.
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Ziel
der Erfindung ist die Konstruktion eines Harvesters, bei dem die
Zugwalzen mit einem geringen Hydraulikbedarf gedreht werden können. Weiterhin
wird ein Schubharvester angestrebt, mit dem die Stammentastung schneller
erfolgt als mit gegenwärtigen
Schubharvestern. Außerdem
soll eine schnellere Stammbewegung im Schubharvester erreicht werden,
so dass das Ablängen
schneller erfolgt, d. h. die Stammverarbeitung beschleunigt wird.
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Mit
einem erfindungsgemäßen Harvester, dessen
Merkmale im Patentanspruchs 1 aufgeführt sind, können die genannten Nachteile
beseitigt und die genannten Ziele erreicht werden. Vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind Gegenstände der
abhängigen
Patentansprüche.
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Der
wichtigste Vorteil der Erfindung besteht darin, dass bei einem erfindungsgemäßen Harvester die
Vorschubwalzen mit einem Hydraulikzylinder gedreht werden können, wodurch
das Entasten beschleunigt wird. Dadurch kann die Vorschubgeschwindigkeit
auch bei geringem Ölbedarf
deutlich gesteigert werden. Dank der erhöhten Vorschubgeschwindigkeit
erhöht
sich auch die Entastungsgeschwindigkeit, da die Entastung über die
Vorschubbewegung erfolgt. Bei dem erfindungsgemäßen Schubharvester wird der
Stamm durch die Zugwalzen gezogen, während die Entastungsmesser
am Stamm entlang geführt
werden. Dabei ist die Geschwindigkeit des Stammes mehr als doppelt
so hoch wie ohne Zugwalzen. Da die Zugwalzen mit Hydraulikzylindern
betrieben werden, können
sie sich mit geringem Öldruck
und geringer Ölmenge
drehen. Es liegt auf der Hand, dass mit dem erfindungsgemäßen Schubharvester
hohe wirtschaftliche Einsparungen in der Forstbewirtschaftung erreicht
werden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende
Zeichnung detailliert beschrieben. In dieser zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines bekannten Schubharvesters, teilweise geschnitten,
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2 einen
bekannten Schubharvester (vgl. 1) von schräg oben,
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3 eine
Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Schubharvesters in der
Entastungs- und Ablängungsposition;
wobei hier die Zugwalzen mit Drahtseilen gedreht werden,
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4 einen
Schubharvester gemäß 3 von
oben,
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5 eine
Seitenansicht eines Schubharvesters gemäß 3 und 4;
wobei die Rückzugsfeder
der Zugwalze zu sehen ist,
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6 einen Schubharvester gemäß 3, 4 und 5 von
oben in der Startposition für
die Entastung, d. h. die Entastungsvorrichtung ist eingefahren,
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7 einen
Schubharvester gemäß 3, 4, 5 und 6 während
der Entastungsbewegung, d. h. die Entastungsvorrichtung ist ausgefahren,
bewegt sich am Stamm entlang und entastet den Stamm,
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8 eine
erfindungsgemäße Entastungsvorrichtung
von oben; wobei hier die Zugwalzen mittels Zahnstangen und Zahnrädern gedreht
werden,
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9 eine
Seitenansicht einer dritten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Schubharvesters;
wobei die Führung
des Drahtseils zu sehen ist, das die Zugwalze dreht,
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10 einen
Schubharvester gemäß 9, von
oben; wobei die Führungsrollen
der Drahtseile zu sehen sind, welche die Zugwalzen drehen.
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11 eine
vierte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Harvesters
von der Seite und
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12 zeigt
einen Harvester gemäß 11 von
oben.
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Die 1 und 2 zeigen
einen gegenwärtig
bekannten Schubharvester u. a. mit einer guillotineartigen Ablängungsvorrichtung 1;
diese verfügt über einen
mit einer Klinge 21 versehenen Ablängungszylinder 8 und
einen Gegenhalter 12 der Ablängungsvorrichtung. Der bekannte
Schubharvester verfügt über einen
Rahmen 2 (Rohr), der von einem Viereckrohr aus Stahlblech
gebildet wird. Bei der Entastungsvorrichtung 3 handelt
es sich um ein Viereckrohr, das in das Rahmenrohr 2 eingeführt wird,
wo es hin und her bewegt wird. Am Rahmen 2 befinden sich die
Gegenhalter 4 zum Festhalten des Baumstamms 17,
damit dieser während
des Entastens nicht weg gleitet. Mit Hilfe des Neigearms 5 wird
der Schubharvester an den Rotor des Hydraulikladers gehängt. In den 1 und 2 befindet
sich der Schubharvester in waagerechter Position, d. h. in der Entastungsposition.
In der Praxis befindet sich der Neigearm 5 immer in einer
senkrechten Stellung. Mit Hilfe eines Neigezylinders 10 wird
der Schubharvester entweder in eine senkrechte Stellung (zum Fällen eines
aufrecht stehenden Baums) oder in eine waagerechte Stellung (zum
Entasten und Ablängen
eines liegenden Stamms 17) geschwenkt. Zum Entasten des Stamms 17 wird
die Entastungsvorrichtung 3 mit Hilfe des Zylinders 9 nach
außen
geschoben. Gleichzeitig werden die Entastungsmesser 6 in
Entastungsposition gebracht, so dass sie am Stamm entlang geführt werden
können.
Die Entastungsmesser 6 entasten den Stamm 17.
Vor Entastungsbeginn wird der Stamm mit den Gegenhaltern 4 festgehalten,
so dass er nicht mit der Entastungsvorrichtung 3 weg gleitet. Vor
dem Rückhub
der Entastungsvorrichtung 3 werden die Entastungsmesser
eng um den Stamm geschlossen und die Gegenhalter 4 geöffnet, damit
der entastete Stamm mit dem Entastungszylinder 9 zurück gezogen
werden kann. Der Stamm gleitet aus den geöffneten Gegenhaltern 12 (Greifer
der Ablängungsvorrichtung).
Das Entasten wird fortgesetzt, indem der Stamm erneut von den Gegenhaltern 12 festgehalten
wird, bevor der nächste
Entastungshub erfolgt. Das Ablängen
erfolgt z. B. nach 3 Entastungshüben,
wenn der Stamm bis zu 3 m entastet ist. Während die Ablängungsvorrichtung
(d. h. die Gegenhalter) geschlossen ist, wird der Stamm mittels des
durch den Zylinder 8 in der Ablängungsvorrichtung 1 betriebenen
Messers 21 geschnitten, indem er von vorn gegen den Teil 12 der
Gegenhalter gedrückt wird.
Die Hydraulikventilgruppe 7 wird über ein Elektrokabel vom Fahrerstand
aus bedient. Mit Hilfe des Ablängungszylinders 8 erfolgen
das Fällen
des Baums sowie das Ablängen
des entasteten Stamms. Der Hydraulikzylinder 9 schiebt
und zieht während des
Entastens die Entastungsvorrichtung hin und her. Mit dem Neigungszylinder 10 werden
der Harvester und der aufrecht stehende Baum umgeschwenkt. Nachdem
der Baum geschnitten, entastet und abgelängt worden ist, wird der Harvester
zum Fällen
des nächsten
Baums in senkrechte Position gedreht. Zur Vorrichtung gehört auch
der Öffnungs- und
Schließzylinder 11 für die Entastungsmesser. Vor
dem Durchschneiden werden die Gegenhalter 12 der Ablängungsvorrichtung
um den Baum gelegt, danach wird das Ablängungsmesser quer durch den Baum
geschoben.
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Zu
dem in den 1 und 2 dargestellten Grundharvester
sind erfindungsgemäß anstelle
von Gegenhaltern Zugwalzen 13 (Stachelwalzen) hinzugefügt (Siehe 3 bis 10).
Erfindungsgemäß werden
eine oder mehrere Zugwalzen 13 durch einen oder mehrere
Hydraulikzylinder gedreht. Die Fig. zeigen, dass die Zugwalze 13 oder
die Zugwalzen 13 durch einen oder mehrere in den Rahmen
eingebaute Hydraulikzylinder 9 oder 24 gedreht
wird bzw. werden. In den 3 bis 10 werden
die Zugwalzen 13 durch den Hydraulikzylinder 9 gedreht,
der die Entastungsvorrichtung 3 bewegt. In den 11 und 12 werden
die Zugwalzen 13 durch den Hydraulikzylinder 24 gedreht.
Dieser Zylinder bewegt den Entastungskopf 3 nicht, da die
Entastungsmesser je nach Dicke des Stamms 17 den Stamm 17 rotierend umschließen.
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In
den 3 bis 10 erfolgt das Entasten des
Stamms 17 durch die Drehbewegung der Entastungsvorrichtung 3.
Der Vorschub erfolgt, wenn eine oder mehrere Zugwalzen 13 durch
die Ausfahrbewegung der Entastungsvorrichtung 3 gedreht
werden.
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Die 3 bis 7 zeigen
die erfindungsgemäße Lösung für das Drehen
der Zugwalzen 13. Die Zugwalzen 13 sind über die
Drahtseile 14 mit dem Entastungskopf der Entastungsvorrichtung 3 verbunden.
Der im Rahmen befindliche Entastungszylinder 9 schiebt
den Entastungskopf je nach Bedarf nach außen. Die Drahtseile 14 sind
mit dem Rahmen 3 der Entastungsmesser 6 verbunden.
Die Drahtseilenden sind auf die in den Zugwalzen 13 befindlichen
Drahtseilspulen 15 gewickelt. Diese drehen die Stachelwalzen 13 entgegengesetzt
zum Entastungskopf 3. In der Zugwalze 13 befinden
sich eine oder mehrere Drahtseilspulen 15, auf die das
Drahtseil 14, das von der Rückzugfeder 18 gezogen
wird, während
der Rückbewegung
des Zylinders 9 oder 24 gewickelt wird. An der
Zugwalze 13 befinden sich eine oder mehrere Rückzugfedern 18,
die das Drahtseil 14 auf die Drahtseilspule 15 wickeln.
Die Zugwalzen werden mit den Hydraulikzylindern 16 gegen
den zu entastenden Baumstamm 17 gedrückt. Wenn sich der Entastungskopf 3 nach
vorne bewegt, drehen die Drahtseile 14 die Zugwalzen 13 und
ziehen den Stamm die doppelte Strecke in die entgegengesetzte Richtung. Der
Stamm 17 gleitet innerhalb der geschlossenen Entastungsmesser 6 und
Gegenhalter 12 der Ablängungsvorrichtung.
Wenn der Stamm 17 über
die entsprechende Länge
entastet ist, wird er mit dem Messer 21, das mit dem Ablängungszylinder
verbunden ist, durchgeschnitten. Mit einem Hub des Entastungskopfes
können
also bis zu 3 Meter auf einmal entastet werden anstatt wie bisher
ein Meter. Auf die Entastungsstrecke und die Geschwindigkeit wirken sich
der Durchmesser der Drahtseilspule 15 der Zugwalze 13 sowie
die Bewegungsgeschwindigkeit des Zylinders 9 aus. In der
Stachelwalze 13 befindet sich die Rückzugfeder 18, die
während
des Rückhubs
der Entastungsvorrichtung 3 die Drahtseilspule 15 und die
Stachelwalze 13 zurückdreht
und das Drahtseil 14 in die Rille zurückleitet und aufwickelt. Die
Hydraulikzylinder 16 drehen die Stachelwalzen und drücken sie
während
des Entastens gegen den Baumstamm 17. Wenn die Entastungsbewegung
mit dem Entastungszylinder 9 des Schubharvesters erfolgt, werden
die Zugwalzen 13 durch die separaten Zylinder 16 an
den Stamm herangefahren. Das Drahtseil 14, das mit dem
Entastungskopf 3 und der Welle der Zugwalze 13 (Vorschubwalze)
verbunden ist, dreht die Vorschubwalze 13 während der
Entastungsbewegung. Während
der Rückbewegung
des Entastungszylinders 9 berühren die Vorschubwalzen 13 den Stamm 17 nicht.
Deshalb wird das Drahtseil 14 der Vorschubwalze mittels
der Rückzugfeder 18 auf
die Drahtseilspule 15 zurückgewickelt, die sich auf der Weile
der Vorschubwalze 13 befindet. 8 ist zu entnehmen,
dass die Zugwalzen 13 erfindungsgemäß mit Hilfe einer oder mehrerer
Zahnstangen 19 und eines oder mehrerer Zwischenzahnräder 20 sowie
mit Hilfe eines oder mehrerer Zugwalzenzahnräder 22 gedreht werden
können.
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Oberhalb
des Rahmens 2 befindet sich die Zahnstange 19,
die über
die Zwischenzahnräder 20 die
Stachelwalzen 13 (Zugwalzen) dreht, die ihrerseits mittels
Hydraulikzylinder 16 an den zu entastenden Stamm 17 gedrückt werden.
Bei dieser Zahnstangenausführung 19 wird
der Schwerpunkt der Vorrichtung jedoch etwas angehoben, was deren
Bedienungsfreundlichkeit aufgrund des erhöhten Gewichts beeinträchtigt.
Die Funktionsweise entspricht dem Drahtseilantrieb; der Zahnstangenantrieb
ist zuverlässiger,
denn er kann sich anders als die Drahtseile nicht verwickeln und
es wird keine Rückzugfeder
benötigt.
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Die 3 bis 7 zeigen,
dass die Zugwalze 13 erfindungsgemäß durch ein oder mehrere Drahtseile 14 gedreht
wird. Das Drahtseil ist bzw. die Drahtseile sind mit der Zugwalze 13 und
am anderen Ende mit der Entastungsvorrichtung 3 verbunden.
In der Zugwalze 13 befinden sich eine oder mehrere Drahtseilspulen 15.
An der Zugwalze 13 befinden sich eine oder mehrere Rückzugfedern 18,
die das Drahtseil 14 auf die Drahtseilspule 15 wickeln.
Die Zugwalzen 13 werden durch einen oder mehrere Druckzylinder 16 der
Zugwalze gegen den Baumstamm 17 gedrückt.
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Der 8 ist
zu entnehmen, dass erfindungsgemäß mindestens
eine Zugwalze 13 mit mindestens einer an dem Entastungsgerät 3 vorgesehenen
Zahnstange 19 über
ein oder mehrere Zahnräder 20, 22 gedreht
wird. Je nach ihrer Positionierung können die Zahnräder z. B.
als Zwischenzahnrad 20 oder als Zugwalzenzahnrad 22 bezeichnet
werden.
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Abweichend
von den Figuren kann erfindungsgemäß auch so vorgegangen werden,
dass mindestens eine Zugwalze 13 durch eine oder mehrere
Ketten, z. B. eine Rollenkette oder eine Blockkette gedreht wird.
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Abweichend
von den Figuren kann erfindungsgemäß auch so vorgegangen werden,
dass mindestens eine Zugwalze 13 durch einen oder mehrere
Riemen, z. B. Zahnriemen gedreht wird.
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Die 9 bis 12 zeigen,
dass der Lauf des Drahtseils 14, der Kette oder des Riemens
mit einer oder mehreren Führungen 23 gesteuert
wird. In den Figuren handelt es sich bei der Führung 23 um eine Biegerolle.
In den 9 bis 10 sind die Führungen 23 an
dem Rahmen 2 nahe der Zugwalzen 13 befestigt,
wodurch die Drahtseile 14 nahe am Rahmen 2 verlaufen,
so dass sie gut vor externen Belastungen geschützt sind. Aufgrund der nahen
Positionierung der Führungen 23 ziehen
die Drahtseile 14 die Zugwalzen 13 in Richtung Baumstamm 17, wobei
die Belastung der Zylinder 16 abnimmt. Durch eine erfindungsgemäße Konstruktionslösung können die
Zylinder 16 so ausgelegt werden, dass sie die Zugwalzen 13 nur öffnen, da
die Drahtseile 14 die Zugwalzen 13 zum Baumstamm 17 ziehen.
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Die 11 und 12 zeigen
einen Harvester, der über
keine in Längsrichtung
laufende Entastungsvorrichtung verfügt. Stattdessen befinden sich am
Rahmen 2 des Harvesters Entastungsmesser, die sich öffnen und
schließen.
An der Seite des Rahmens 2, an der sich die Hydraulikventilgruppe 7 befindet,
befindet sich auch die Ablängungsvorrichtung 1 und
an der anderen Seite des Rahmes 2 sind die Entastungsmesser 6 angeordnet.
Außerdem
ist das Ende des Rahmes 2 mit einem Entastungsmesser versehen.
Die Zugwalzen 13 werden mit dem am Rahmen 2 angebrachten
Hydraulikzylinder 24 über das
Drahtseil 14 gedreht. Am Ende des Kolbens des Hydraulikzylinders 24 befindet
sich ein runder Drücker.
Der Drücker
biegt das Drahtseil 14, so dass es über die Biegerollen 23 in
den Rahmen 2 hineingezogen wird und beim Zurückziehen
die Zugwalzen 13 dreht. Das Drahtseil 14 reicht
von einer Zugwalze 13 bis zur anderen Zugwalze 13.
Das Drahtseil 14 kann auch am Ende der Kolbenstange des
Hydraulikzylinders 24 befestigt werden.
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Gemäß den 11 und 12 erfolgt
das Entasten mit dem Harvester, indem die Zugwalzen 13 mittels
der Zylinder 16 an den Stamm 17 gedrückt und
gleichzeitig die Entastungsmesser 6 in die Entastungsposition
an Stamm 17 gefahren werden. Die Gegenhalter 4 werden
geöffnet
oder öffnen
sich. Der Hydraulikzylinder 24 beginnt, am Drahtseil 14 zu
ziehen, wodurch die Zugwalzen 13 den Baumstamm 17 in
Bewegung setzen. Der Stamm wird während seiner Bewegung entastet.
Wenn die Kolbenstange des Hydraulikzylinders 24 ausgefahren
ist, schwenken die Zylinder 16 die Zugwalzen 13 vom
Baumstamm 17 ab. Der Hydraulikzylinder 24 fährt die
Kolbenstange ein, wobei das Drahtseil 14 gelöst wird.
Das Drahtseil 14 wird, von Rückzugfeder 18 gezogen,
auf die Drahtseilspule 15 aufgewickelt. Eine neue Entastungsbewegung
des Stamms 17 setzt ein, wenn der Zylinder 16 die
Zugwalze 13 gegen den Stamm 17 drückt. Das
Ablängen
des Stamms 17 erfolgt an der gewünschten Stelle mit Hilfe der
Ablängungsvorrichtung.
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Alle
Teile des erfindungsgemäßen Harvesters
können
aus bekannten Metallen mit Hilfe bekannter Maschinenbauverfahren
hergestellt werden.
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Für einen
Fachkundigen ist klar, dass sich die Erfindung nicht nur auf die
oben dargestellten Alternativen beschränkt, sondern im Rahmen der
erfindungsgemäßen Idee
Modifikationen möglich
sind, die durch die beiliegenden Schutzanforderungen definiert wird.
Im Zusammenhang mit den Modifikationsalternativen soll hier erwähnt werden,
dass das Durchschneiden des Baumstamms 17 statt mit dem in
den Abbildungen dargestellten guillotinenartigen Ablängungsmesser
auch durch andere Schneidemethoden erfolgen kann. Der Baumstamm 17 kann
z. B. mit einer Kettensäge
oder mittels einer anderen bekannten Ablängungsmethode durchgeschnitten
werden.
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Zwar
ist in den Figuren nur ein Hydraulikzylinder 24 dargestellt,
doch können
auch mehrere Hydraulikzylinder verwendet werden. Z. B. kann für jede der
Zugwalzen 13 ein separater Hydraulikzylinder 24 eingesetzt
werden.