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Die Erfindung betrifft einen Harvesterkopf für die Holzernte, insbesondere geeignet für die Ernte von Laubholz, umfassend ein Gestell, eine Fällsäge, einen Entastungsblock, wenigstens eine Greiferanordnung und eine Vorschubanordnung, sowie eine Messeranordnung für einen Harversterkopf. Ein Harvesterkopf, auch als Fällkopf oder Aggregat bzw. Harvesteraggregat bezeichnet, ist zur Montage an einer Arbeitsmaschine vorgesehen. Die Arbeitsmaschine, eine spezielle Holzerntemaschine, wird als Harvester, auch als Holzvollernter, Waldvollernter, Prozessor oder Kranvollernter bezeichnet. Derartige Maschinen vermögen mit Hilfe des Aggregates einen Baum zu fixieren, ihn totzuschneiden, ihn in eine gewünschte Richtung zu fällen, zu entasten, zu segmentieren, dabei gleichzeitig zu vermessen und auch diese Segmente zum Abtransport vorzuliefern.
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Der allgemeine Aufbau eines Harvesterkopfs ist seit längerem bekannt. Das Fixieren am Baum erfolgt mit beweglichen Greif- oder Entastungselementen, das Totschneiden mit einer Fällsäge. Drehende Walzen, auch als Vorschubwalzen bezeichnet, ziehen den Stamm durch den Harvesterkopf hindurch, wobei er mit Hilfe von im Durchmesser anpassbaren Entastungsmessern entastet wird. Hierzu weist der Harvesterkopf ein festes und zwei bewegliche Messer auf, zusätzlich ist in der Regel ein Haltemesser vorhanden. Beim Durchziehen erfolgt zugleich das Vermessen des Stamms, wozu der Harvesterkopf die Messwerte eines Messrads und eines Winkelmessers an den Messern entsprechend verarbeitet, um das bearbeitete Holzvolumen zu bestimmen.
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Das aus den Stämmen gewonnene Holz wird bevorzugt als Schnittholz zu Dielen, Parkett oder Furnier bzw. zu Balken, Brettern, Platten, Bohlen, Leimholz, Schichtholz oder konstruktiven Trägern verarbeitet. Aus den übrigen Teilen des Baumes, soweit sie nicht im Wald verbleiben oder als Energieholz dienen, wird Industrieholz gewonnen. Dieses wird dann weiterarbeitet zu Fasern und Spänen für Plattenwerkstoffe, wie z. B. Faserplatten, Spanplatten, OSB-Platten oder auch Holzwolle, Zellstoff oder ähnliches.
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Durch die Erfindung soll die vollmechanisierte Fällung und Aufarbeitung von Laubholz ermöglicht werden. Bislang werden für diese Aufgabe allein Harvesteraggregate skandinavischer Hersteller verwendet, welche ausschließlich für die Verwendung für Nadelholz geeignet sind und bei der Verwendung für Laubholz entweder nicht einsetzbar sind oder eine unproduktive Arbeitsweise und ungenügende Ausformungsqualität und -möglichkeit der zu erntenden Laubbäume aufzeigen. In Nordeuropa sind fast ausschließlich Nadelwälder zu finden, in Mitteleuropa liegt der Anteil von Nadel- und Laubwäldern bei jeweils etwa 50 %. Durch die Prozesse des Waldumbaus ist zu erwarten, dass der Laubholzanteil noch weiter steigt.
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Weiterhin ist aus der Druckschrift
AT 400 657 B ein Holzprozessor mit einem Entastungsmesser, welches oszillierend durch den Ast geschlagen wird, bekannt. Dadurch wird eine schonende Arbeitsweise erreicht, Dies verringert bereits die Schnittkraft, bietet aber für die Holzernte von Laubholz keinen ausreichenden Halt des Stamms zur Übertragung der auftretenden Schnittkräfte.
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Aus der Druckschrift
US 3 532 141 A ist ein Harvesterkopf bekannt, umfassend ein Gestell, einen Entastungsblock, wenigstens eine Greiferanordnung und eine Vorschubanordnung, wobei der Entastungsblock gegenüber dem Gestell längsbeweglich in Baumachse mittels einer Axialführung geführt verschiebbar ist und dabei über einen Hubantrieb eine Kraftwirkung hervorrufen kann. Eine darüber hinaus reichende Kraftübertragung zur Ableitung von hohen Schnittkräften ist aber nicht vorhanden.
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Der Einsatz einer Fällsäge anstelle eines Schergerätes in einem Harvesterkopf ist aus der Druckschrift
US 7 677 279 B2 (
2, Bz. 20, 35) bekannt. Es ist jedoch keine Einrichtung vorgesehen, die der Einleitung hoher Schnittkräfte, wie sie bei der Bearbeitung von Laubbäumen mit starken Ästen auftreten, gewachsen wäre.
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Denn Laubbäume bilden im Gegensatz zu Nadelbäumen starke Äste aus, die bei der Holzernte zwei Probleme aufwerfen. Zum einen sind die Äste nicht leicht abtrennbar und bilden bei der Aufarbeitung des Stamms einen häufig nicht überwindbaren Widerstand für den mittels Schlagimpuls entastenden Harvesterkopf. Das hat zur Folge, dass der Stamm zertrennt werden muss, sobald ein Starkast die Aufarbeitung behindert, weil der Harvesterkopf während der Aufarbeitung des Stamms gegen den Starkast stößt. Dadurch geht zumindest der Bereich des Stamms für die Nutzung als Sägeholz verloren, der zwischen dem Schnitt und einem Zwiesel, wo der Stamm sich in zwei Stämme aufspaltet, oder einer Abzweigung eines Starkasts, dem Entastungshindernis liegt. Das entspricht im Allgemeinen der Baulänge des gesamten Aggregates, da in Bearbeitungsposition des Aggregats die Entastungsmesser obenauf, die segmentierende Fällsäge aber zuunterst liegt. Da ein Harvesteraggregat aufgrund des Sägenkastens der Fällsäge im Allgemeinen breit baut, geht ein großer Teil eines Zwiesels verloren, da ein ausreichend tiefes Ansetzen nicht möglich ist. Er wird als Industrieholz genutzt und zu Buchebriketts, Holzschliff, Zellulose, Holzwolle, Span- oder Fasermaterial weiterverarbeitet.
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Bislang wurden im Laubholz mangels Alternativen konventionelle Harvesteraggregate verwendet und entstehende Nachteile (unproduktive Arbeitsweise, Holzentwertung durch unsachgemäße Beschädigungen und geringe „Ausbeute“ durch schlechte Ausformbarkeit der gefällten Laubbäume) zwangsläufig akzeptiert. Es sind auch leicht modifizierte Harvesteraggregate bekannt, die aber auch keine zufriedenstellende Lösung darstellen, da auch sie nur ungenügend die bestehenden Probleme zu lösen vermögen.
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An die Erfordernisse von Laubholz angepasst wurde in der Weise das Laubholzaggregat CTL 40 HW (Hardwood) der Firma CTL-Technology GmbH in Sehmatal-Sehma (Deutschland). Diese weist gegenüber einem zugrundeliegenden Nadelholzaggregat folgende Änderungen auf:
- - Verkleidung der messernahen Hydraulikzylinder;
- - Verzicht auf zweites Messerpaar, dadurch kürzere Baulänge;
- - kippbares oberes Entastungsmesser;
- - geometrische Detailänderungen.
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Nachteilig bei den bekannten Aggregaten ist ungeachtet der vorgenommenen Anpassungen eine allgemein ungünstige Anordnung der Entastungsmesser und der Vorschubwalzen. Die Lastabtragung erfolgt in dem Falle nur in geringem Maße über das starre, rückwärtige Gestell, sondern ungünstiger Weise vorrangig in langen, gelagerten Hebeln. Bei Aufarbeitung des größten Stamms mit dem größten Ast ergeben sich ungünstige Hebelverhältnisse. Daraus resultieren hohe Belastungen an Messern und Vorschubwalzen gleichermaßen.
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Bei geradschaftigem, unverzweigtem Stangenholz bis 350 mm Brusthöhendurchmesser sind konventionelle Harvesteraggregate akzeptabel einsetzbar. Bei gekrümmtem, starkastigem und starkem Holz mit Brusthöhendurchmessern über 350 mm sind konventionelle Aggregate kaum bis gar nicht einsetzbar. Laubholz kann bislang allein mit kostenintensiver und gefährlicher motomanueller Arbeit mit der Motorsäge gefällt und eingeschnitten, aber nicht vorgeliefert werden. Aufgrund zu hoher Kosten oder dem Verbot motormanueller Arbeit aufgrund der Gefahr herabfallender Kronenteile (Eschentriebssterben) können derzeit große Bestandesflächen nicht beerntet werden.
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Ein wichtiges Kriterium bei einem Harvesterkopf ist aber auch dessen Gewicht, weil die Forstmaschine, die den Harvesterkopf trägt, von einem Weg aus bis zu 10 m weit mit Hilfe eines Auslegers agiert. Je höher das Gewicht des Harvesterkopfes, umso stabiler müssen der Ausleger und die Forstmaschine gebaut sein, zudem muss die Standsicherheit bei der Arbeit mit dem Ausleger gewährleistet sein. Die vorgenannten Kriterien sind umso einfacher zu handhaben, je leichter der Harvesterkopf ist.
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Der Stand der Technik weist zudem die folgenden Nachteile auf:
- • ein zu großer Sägekasten hat zur Folge, dass ein Zwiesel oberhalb des Harvesterkopfs nicht erreicht und der Stamm weit davor abgetrennt wird, was zu Materialverlust führt;
- • die starren, langbauenden Harvesteraggregate verweigern den Durchschub von gekrümmtem Holz, selbst bereits bei stärker gekrümmten Stämmen haben lange Harvesterköpfe Schwierigkeiten beim Durchschub;
- • die angewandte Entastungsmethode in Verbindung mit der üblichen Stammführungs- und Vorschubbeinrichtung versagt bei starken, spitz- bis rechtwinklig abführenden Starkästen von Laubbäumen;
- • die schmalen, an langen Hebeln befestigten Entastungsmesser eignen sich nicht für die Entastung harthölziger, dicker und spitzwinklig abspreizender Äste (im Gegensatz zu rechtwinklig abspreizenden, dürren Ästen bei Nadelbäumen);
- • zudem ist die impulsive Entastungsmethode mit feststehenden Messern bei Laubholz nicht wirksam und verursacht unakzeptable Hölzschäden;
- • der Vorschub durch die bekannten, den Stamm im Wesentlichen nur seitlich klemmenden Vorschubwalzen funktioniert nicht auf der wenig griffigen und dünnen Laubholzrinde;
- • die Längenmessung funktioniert nicht bei gekrümmten Stämmen;
- • die Ausformung eines zwischen Astansätzen liegenden Stammstückes ist mit der üblicherweise am unteren Ende des Harvesteraggretes angeordneten Fällsäge allein nicht möglich;
- • die Aufnahme von am Boden liegenden, noch aufzuarbeitenden Baumteilen ist nur schwer möglich.
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Ein am unteren Ende des Aggregats angebrachter Sägekasten verhindert, dass das Aggregat nah genug an einen Zwiesel heran positioniert werden kann, so dass ein Zwieselstummel stehen bleibt, der bei besserer Ausformung noch genutzt werden könnte. Stoßen in einem anderen Fall die Entastungsmesser von unten an einen Zwiesel heran, verbleibt ein Rohschaftstummel mit der Länge der Aggregatbauhöhe, da die Fällsäge ganz unten sitzt und oben angebrachte Kappsägen nur selten verbaut sind, und wenn, dann als Zopfsäge mit sehr kurzem Schwert.
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Nachteilig ist weiterhin, dass die Entastung bei bekannten Harvesterköpfen durch feststehende Messer erfolgt, gegen die der Stamm durch eine Vorschubeinrichtung gefahren wird. Diese Harvesterköpfe können deshalb nur dünne Äste an gleichmäßig gewachsenen Stämmen, wie sie bei dicht stehenden Nadelbäumen vorkommen, oder sogenannte Klebäste entfernen. Laubbäume besitzen in der Regel, vor allem wenn sie einzeln oder im lockeren Bestand aufwachsen, einen sehr ungleichmäßigen Wuchs mit dicken, vor allem im Faserwuchs des Stamms verankerten Echtästen, Verzweigungen und Unebenheiten am Stamm. Hinzu tritt häufig eine glatte, vergleichsweise wenig griffige Rinde. Nachteilig bei den bekannten Harvesterköpfen ist es, dass, bedingt durch die Schubentastung mit hohem Stoßimpuls und „fliegendem“ Grip, diese keine dickeren Äste abtrennen können und ihre Funktion in diesem Bereich sowie an Verzweigungen erheblich eingeschränkt ist.
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Auch die Vorschubmethode, wie sie der Stand der Technik vorgibt, ermöglicht nur unzureichend eine stabile Halterung und einen sicheren Vorschub des Stamms. Vor allem der größte Baum wird nur durch Reibung zwischen ausschließlich seitlich angreifenden, in erheblichem Maße durch ein Kippmoment belasteten Antriebswalzen gehalten. Die Seitenkräfte, die vor allem durch Baumkrümmungen auftreten, werden allein durch diese indirekt gelagerten Vorschubwalzen aufgenommen. Dabei bleibt der eigentlich stabile und für die Ableitung von Kräften geeignete Rücken des Aggregats fast unbelastet.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Harvesterkopf anzubieten, der zur Ernte von stärker verzweigten, ungleichmäßig gewachsenen Bäumen, wie z. B. Laubbäumen, geeignet ist und bei geringen Restabschnitten den als Schnitt- oder Industrieholz verwertbaren Anteil des Baumes maximiert. Dabei soll eine hohe Schnitt- und Entastungsqualität erreicht werden, damit Schnitt- und Industrieholz gleichermaßen erzeugt werden kann. Weiterhin sollen eine gute Ausformbarkeit der qualitativ hochwertigen Stücke bzw. geringe baubedingte Holzverluste erreicht werden. Ein Aggregat soll zur Aufnahme von Holzsegmenten geeignet und der größte abzutrennende Ast soll etwa die Hälfte des maximalen Brusthöhendurchmessers des Aggregats betragen dürfen (Brusthöhendurchmesser - BHD - bei 1,30 m vom Boden). Die Vorschubeinrichtung soll zum Vorschub auch von gekrümmtem Industrieholz geeignet sein.
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Es ist auch Aufgabe der Erfindung, eine Greiferanordnung anzubieten, die für verschiedene Durchmesser Richtung geeignet ist und mit der ein auf dem Boden liegendes Baumteil einfach aufgenommen werden kann. Die Anordnung der Getriebegeometrie soll so sein, dass diese zwischen den beiden Extremlagen so wenig wie möglich Platz einnimmt, dabei weder in den Bereich hineinragt, der der Aufnahme des Baums dienen soll, nachfolgend Baumraum genannt, noch nach außen hervorsteht.
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Die Aufgabe der Erfindung, insbesondere zur verbesserten Entastung von Starkästen, wird gelöst durch einen Harvesterkopf gemäß Anspruch 1, umfassend ein Gestell, eine Fällsäge, einen Entastungsblock, wenigstens eine Greiferanordnung und eine Vorschubanordnung, wobei der Entastungsblock gegenüber dem Gestell längsbeweglich in Baumachse mittels einer Axialführung geführt verschiebbar ist und dabei über einen Hubantrieb, der z. B. aus Teleskopelementen gebildet wird, eine Kraftwirkung hervorrufen kann. Dadurch können auch starke Äste sauber abgetrennt werden und die Schnittkraft ist dosiert, gesondert und unabhängig von einer Vorschubanordnung, die beim Stand der Technik die Schnittkraft aufbringen muss, in den Schnittbereich eintragbar. Die Schubentastung kann ohne Beteiligung der Vorschubanordnung realisiert werden.
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Die Erfindung bietet neue Ansätze für Entastungsmesser, insbesondere deren Antrieb, Aufteilung, Lagerung und Wirkweise, sowie neue Ansätze für Walzenanordnung und Stammführung.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch einen Harvesterkopf, der über eine zusätzliche Kappsäge verfügt, die der Fällsäge gegenüber an dem entgegengesetzen Ende des Harvesterkopfes angeordnet ist. Die zusätzliche Kappsäge weist eine Schwertlänge auf, die gleich oder ähnlich der der Fällsäge ist, um eine verbesserte Ausformbarkeit zu erreichen. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Harvesterkopf mit einer Kappsäge ausgestattet, die als langschwertige Kettensäge ausgeführt ist und in der Ruheposition in einem geschützten Bereich, der vom Entastungsbereich abgewandt ist, angeordnet.
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Die Fällsäge ist schwenkbar an einer geeigneten Stelle gelagert, so dass beim Fällschnitt das letzte Halteband des größten Baumes bodenparallel und an der Seite zum Boden hin gebildet wird. Die Fällsäge ist schräg im Rahmen angeordnet, da sie das fixierte vom freihängenden Baumteil trennt, welches gleich nach dem Schnitt zu Boden fällt und deshalb das Halteband bodenparallel sein muss. Hierdurch wird eine hohe Holzqualität erzielt und das unerwünschte Spalten von Stämmen vermieden. Demgegenüber ist es bei der Kappsäge so, dass auf der einen Seite das Entastungsmesser den Stamm hält, auf der anderen die Vorschubwalzen, so dass die Kappsäge beliebig im Rahmen angeordnet werden kann.
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Besonders günstig ist es, wenn Fällsäge und Kappsäge diagonal gegenüber im Gestell gelagert sind, so ist in Längsrichtung des Rahmens betrachtet beispielsweise die Fällsäge an der linken Seite gelagert, die Kappsäge an der rechten. Dadurch wird ein möglichst guter Massenausgleich innerhalb des Harvesterkopfs erreicht.
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Bevorzugt umfasst der Harvesterkopf eine Messeranordnung zur Entastung mit einem Rahmen, wenigstens einer Rückschneide und zwei gegenüber dem Rahmen aktiv bewegliche und am Rahmen gelagerte Frontschneiden, die zusammen eine Messeranordnung bilden. Die Aufteilung der Messer umfasst somit ein passives und zwei aktiv bewegliche Messer. Die beiden aktiv beweglichen, angetriebenen Messer sind unmittelbar gegenüber dem festen Messer angeordnet. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das feste Messer geteilt und passiv beweglich ausgeführt ist. So erfolgt eine optimale Anpassung an die Form des Stamms bzw. an die veränderliche Bezugsfläche des Stammrückens im zu entastenden Bereich.
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Die erfindungsgemäß zweigeteilte Rückschneide bzw. jeder Rückschneidenteil ist schwenkbar um eine in Stammrichtung verlaufende Achse gelagert ist. Die beiden Teile der Rückschneide sind so zueinander und zu dem Rahmen angeordnet, dass sie sich derart dem Umfang eines eingelegten Baumstamms anpassen, dass die Rückenschneiden im gesamten Durchmesserbereich des Stamms eine Lage einnehmen, die einen großen Teil des Stammumfangs umfasst und für eine hohe Leistung bei der Entastung sorgt. Die Rückschneide und die Frontschneiden sind zum Keilschneiden mit vorauseilendem Risswachstum und bevorzugt mittels Abweiserkragen verminderter Behinderung durch den Rahmen ausgebildet.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Messeranordnung vor, bei der die Frontschneiden, bezüglich des Querschnitts der Harvesterkopfs, gegenüber der Rückschneide und an der Seite gelagert sind, an der auch der Bereich liegt, der zur Aufnahme des Baumstamms vorgesehen ist, dem Baumraum. Die Frontschneiden sind dadurch in direkter Baumraumnähe gelagert. Hieraus ergibt sich zwischen Lagerung und Spitze jeder Frontschneide ein so kurzer Hebelarm, dass ein Kippmoment minimiert wird. In der Folge werden die Belastung der Lager und auch der Messer selbst vermindert, so dass diese leichter, kleiner und damit auch kostengünstiger ausführbar sind.
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Die Anordnung der Messer insgesamt ist so angelegt, dass sich bei der Durchmesseranpassung an den zu entastenden Baum keine Überlappungszonen der Front- mit den Rückschneiden (und soweit möglich auch der Frontschneiden untereinander) ergeben und somit die Messer im Wesentlichen ohne Redundanz bei jedem Stammdurchmesser optimal genutzt werden. Wenn sich nur die beiden Frontschneiden überlappen, kann der Entastungsblock zweischichtig, also flach und kurz gebaut werden. Als Entastungsblock werden erfindungsgemäß alle vier Schneiden, Front- und Rückschneiden, mitsamt dem Rahmen bezeichnet. Ohne die vorliegende Erfindung wären drei Schichten vonnöten und der Harvesterkopf könnte nicht so kurz aufgebaut sein, wie es die Erfindung vorsieht.
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Des Weiteren ist die erfindungsgemäße Messeranordnung so gewählt, dass bei einer Durchmesseranpassung an den jeweils zu bearbeitenden Stammdurchmesser keine nennenswerten „Taschen“, also Lücken ohne Schneidwirkung zwischen den einzelnen Messern entstehen. Dadurch ist in jeder Position der Messer bzw. bei jedem Stammdurchmesser eine gute Entastbarkeit gegeben und die Entastung des Stamms erfolgt mit hoher Qualität.
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Außerdem weisen die einzelnen Messer untereinander keinen Versatz der Schnittflächen auf. Die beiden gegenüberliegenden Frontschneiden sind aufgrund der Überschneidung in zwei Ebenen angeordnet, die Rückschneide vollführt aber eine halbe Wendel von der unteren linken Frontschneide zur oberen rechten und überbrückt damit den Versatz der Frontschneiden. Der fehlende bzw. verringerte Versatz stellt einen besonderen Vorteil gegenüber den bekannten Aggregaten dar.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Messeranordnung umfasst Frontschneiden und/oder die Rückschneide, die zumindest an der konvexen Seite am Übergang zu einer Basis, insbesondere dem Rahmen, über einen Abweiserkragen verfügen. Der Abweiserkragen weist gegen Ende des Schnittverlaufs die dort auftreffende Schnittfläche des Astes ab und fördert damit zugleich das vorauseilende Risswachstum, was das Abtrennen des Asts erleichtert. Hierzu trägt in erster Linie auch gleichfalls die Keilwirkung der Messer bei sowie weiterhin schmale Versteifungsrippen, die im Wesentlichen senkrecht zu den Frontschneiden und/oder der Rückschneide, bevorzugt in Richtung zum Ast hin, ausgerichtet sind. Sie dienen dazu, die Faserbündel in Längsrichtung aufzulösen, so dass sich diese in Querrichtung leichter trennen lassen.
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Bei einer bevorzugten Messeranordnung weisen die Frontschneiden einen ersten Schneidenantrieb zum Öffnen der Frontschneiden und damit zum Aufnehmen eines Baumes und der anschließenden Durchmesseranpassung auf. Der gesamte Entastungsblock, also alle vier Schneiden mit Rahmen, werden gemeinsam mit einem Hubantrieb mit dem Hub, bevorzugt in Höhe der Astbreite, in Vorschubrichtung bewegt, während der Rest des Harvesterkopfs am Baumstamm fixiert wird und die Schnittkräfte in den Baumstamm ableitet. Sofern die Astbreite größer als der Hub ist, kann auch nochmals nachgesetzt werden, indem die Fixierung des Baumstamms gelöst, der Hub des Entastungsblocks zurückgefahren und der Baumstamm vor einer erneuten Fixierung nachgeführt wird. Der Hub führt zu einer Relativbewegungen der Frontschneiden und der Rückschneiden gegenüber dem Stamm.
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Die nach dem Stand der Technik übliche stoßweise Entastung gerät bei Laubholz an ihre Grenzen. Die stoßweise Entastung funktioniert bei senkrecht abgehenden, dünnen Totästen, nicht aber bei dickeren, steiler abgehenden Echtästen. Diese führen dazu, dass sich die Messer verbiegen, in den Stamm schneiden oder eine Entastung ganz unmöglich wird. Es kann auch geschehen, dass die Äste aus dem Stamm herausgerissen werden, was zu einer minderen Qualität des Holzes führt. Die Erfindung schlägt deshalb eine neuartige Entastungsmethode vor, wobei sowohl die Messer, ihre Aufteilung und Anordnung sowie ihr Antrieb neuartig ausgeführt sind, als auch der Vorschub des zu bearbeitenden Stamms.
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Die erfindungsgemäßen Messer weisen keinen störenden, senkrecht zur Schnittrichtung angeordneten Kragen auf, wie er beim Stand der Technik zum Einsatz kommt und den Schnitt behindert. Das in Schneidrichtung (für dünne Äste ausreichend) kurze feststehende Messer ist bei bekannten Harvesterköpfen direkt auf eine Rahmenplatte geschraubt, die senkrecht zur Bewegungsrichtung des Baumes wie eine Prallplatte wirkt, wenn dickere Äste, deren Durchmesser größer ist als die Länge des Messers in Schneidrichtung, durch das feststehende Messer entastet werden sollen.
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Die erfindungsgemäßen Messer verfügen stattdessen über einen (bei einer alternativen Ausgestaltung auch mehrere, nacheinander angeordnete) schrägen Abweiserkragen. Dadurch wird dem Schnittweg bei der Entastung kein nennenswerter Widerstand entgegengesetzt, auch wenn die Aststärke die Messerlänge übersteigt. Der schräge Abweiserkragen, der gegen Ende des Schnittverlaufs die dort auftreffende Schnittfläche des Astes abweist, befördert damit zugleich das vorauseilende Risswachstum und erleichtert das Abtrennen des Asts. Hierzu trägt in erster Linie auch gleichfalls die Keilwirkung der Messer bei. Die erfindungsgemäßen Messer ermöglichen damit eine quasistatische Entastung mit „Festhalten“ durch Keilschneiden und Aufbiegen, so dass der Riss der Schneide bei optimalem Verlauf vorauseilt.
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Schmale Versteifungsrippen dienen dazu, die Faserbündel aufzulösen, so dass sich diese in Querrichtung leichter trennen lassen. Die scharfkantige Versteifungsrippe stabilisiert zudem die ansonsten lange, keilförmige Schneide. Die Länge ist dabei bevorzugt so bemessen, dass ein Starkast vollständig durchtrennt werden kann und das Gehäuse keinen Widerstand auch für dickere Äste bietet.
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Die Messer sind zwischen Lagerung und Spitze vergleichsweise kurz ausgeführt, so dass sie im Unterschied zum Stand der Technik kurze Abstände zwischen Messerspitze und Lager aufweisen, demnach kurze Hebel gegenüber den Lagerstellen darstellen und daher an den Lagerstellen geringere Lasten abzutragen sind. Dadurch können die Lager leichter ausgeführt werden, was wiederum zur Einsparung von Masse des gesamten Harvesterkopfs beiträgt.
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Der Antrieb der Messer erfolgt nach der Erfindung einerseits durch einen mittels Hubantriebs bevorzugt hydraulisch teleskopisch ausfahrbaren und axial geführten Entastungsblock, andererseits sind die beweglichen Messer, die Frontschneiden, mittels des Schneidenantriebs aufklappbar. Die dienen bei entsprechend ausgelegtem Schneidenantrieb auch als Greifanordnung. Die Messer werden somit als Messeranordnung zusammen mit dem Rahmen, als der gesamte Entastungsblock, geführt und gegenüber dem Gestell, das die übrigen Teile des Harvesterkopfs hält, vorgeschoben.
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Eine bevorzugte Ausführungsform sieht demnach einen Teleskopzylinder vor, der den gesamten Entastungsblock relativ zum fixierten Stamm vorschiebt und dabei den Ast nicht impulsiv, sondern langsam und kontinuierlich entastet.
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Ein Entasten mit Nachsetzen ist ebenfalls möglich. Wenn der Ast sehr steil von Stamm abgeht oder sehr stark ist, dann kann die Schubentastung auch in Schritten ausgeführt werden. Das heißt, die Fixierung am Stamm wird gelöst, der Harvesterkopf durch Einziehen des Teleskopzylinders nachgeholt, der Stamm erneut fixiert und die Schubentastung weiter ausgeführt.
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Die Erfindung sieht im Rahmen einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung vor, dass sich der Entastungsblock mit vibrierenden Bewegungen längs zum Schnittverlauf, die beispielsweise gemeinsam mit der Schnittkraft über die hydraulische Energieversorgung übertragen werden, bewegt.
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Die erfindungsgemäße Messeranordnung minimiert zudem die Überlappung der Messer bzw. der durch die Messerbewegung überstrichenen Flächen. Während der Stand der Technik regelmäßig drei Überlappungen aufweist, ist es bei der Erfindung nur eine. Dieser Effekt wird erreicht durch die Verteilung des Messerapparats in ein bis zwei Ebenen anstelle von drei Ebenen, wie bei herkömmlichen Messerapparaten. Zudem weist das feste Messer keinen Versatz zum beweglichen Messer auf. Durch diese Verteilung auf zwei Ebenen ist die Anordnung zudem sehr flach, was zu einem insgesamt kurzen Harvesterkopf führt.
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Zur Ableitung der Schnittkraft in den Stamm ist es erforderlich, genauso stark gegenzuhalten, wie Kraft zur Entastung aufgewendet wird. Das heißt, der Harvesterkopf muss den Stamm sicher fixieren und darf nicht abrutschen. Die Vorschubwalzen allein können bremsen, sind aber zum sicheren Halten unzureichend. Ein Einsatz der unteren Greifer soll vermieden werden, da diese leicht gebaut sind und sich verbiegen könnten. Als besonders vorteilhaft haben sich hydraulisch betätigbare Klemmplatten erwiesen, die, beispielsweise als Paar, zwischen den Vorschubwalzen angeordnet sind. Sie sind mit, beispielsweise aufgeschweißten, „Harpunenzähnen“ versehen, um einen bessern Halt im Stamm zu erreichen. Die Klemmplatten wirken umso stärker auf den Stamm, je höher die Kraft ist, die den Stamm aus seiner Verankerung zu lösen versucht. Dies wird beispielsweise durch Exzenter, Hebel oder Kniehebel erreicht, so dass die Klemmplatten unabhängig von der Anpresskraft als Halteelement wirken. Je stärker gegengehalten werden muss, umso stärker klemmen die Klemmplatten auf den Baum.
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Sämtliche zugehörigen Einrichtungen sind besonderes schmal ausgeführt, damit der Harvesterkopf nahe an einen Astansatz oder einen Zwiesel herangeführt werden kann.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Greiferanordnung zum Ergreifen eines Stamms, vorgesehen für einen Harvesterkopf, wobei zwei Greiferpaare mit im Wesentlichen paralleler Greifbewegung vorgesehen sind, die jeweils gegenüber einem Ende des Harvesterkopfs angeordnet sind. Bevorzugt ist der Greifer, der an oder im Bereich der Fällsäge angeordnet ist, stabiler als der an der Kappsäge. Besonders bevorzugt ist dieser Greifer als ein Paar Entastungsmesser ausgeführt, die beim Aufnehmen eines Stammabschnittes eine Greiffunktion ausüben. Diese Aufteilung führt zu einer weiteren Gewichtsminimierung, zudem wird eine behinderungsfreie Aufnahme von Baumteilen erreicht.
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Erfindungsgemäß ist auch eine Vorschubanordnung zum Längsvorschub eines Stamms in einem Harvesterkopf, umfassend zwei Paare fest im Rahmen des Harvesterkopfs gelagerte Rückrollen und nur eine bezüglich des Stammquerschnitts gegenüber angeordnete und wirkende Frontwalze. Die Frontwalze ist durch ihre schwenkbare Lagerung gegenüber dem Rahmen an einen variierenden Stammquerschnitt anpassbar und kann zur Aufnahme von Stammteilen vollständig weggeschwenkt werden.
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Die passiven Rückenrollen ohne eigenen Antrieb sind kleiner und leichter ausgeführt. Bevorzugt wird ein Harvesterkopf angeboten, bei dem die Vorschubanordnung zum Längsvorschub eines Stamms in einem Harvesterkopf, umfassend zwei Paare Rückrollen und eine bezüglich des Stammquerschnitts gegenüber angeordnete Frontwalze, wobei die Frontwalze in Längsrichtung zwischen den in Längsrichtung zueinander beabstandeten Paaren Rückrollen angeordnet ist. Besonders bevorzugt liegt der Wirkpunkt der Frontwalze im Diagonalenschnittpunkt der Rückrollenpaare. Die Frontwalze ist dazu, in Längsrichtung des Rahmens bzw. in Richtung der Baumachse betrachtet, mittig zwischen den in Längsrichtung zueinander beabstandeten Paaren von Rückrollen angeordnet. Dadurch nehmen beide Paare Rückrollen die von der Frontwalze eingetragenen Kräfte zu gleichen Teilen auf. Diese entstehenden Querkräfte werden dadurch direkt im Gestell des Harvesterkopfs aufgenommen, nicht wie bisher in den an langen, für die Ableitung von Kräften ungünstigen Hebeln gelagerten, seitlich angeordneten Vorschubwalzen. Die resultierende Dreipunktbiegung bzw. Dreipunktauflage, sowohl in Richtung der Längsachse des Stamms, als auch bei seitlicher Betrachtung, ermöglicht es, bestimmte Krümmungen des aufgenommenen Stamms zu bewältigen und diesen durch den Harvesterkopf zu schieben.
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Die Dreipunktauflage aus den unterschiedlichen Vorschubwalzen bilden ein Paar starre Rückenrollen in angewinkelter Anordnung, das an jedem der beiden passiven Punkte der Dreipunktauflage Seitenkräfte der gekrümmten Stämme aufnimmt. Die Rückenrollen leiten die Kräfte in das Gestell ab, die durch eine große Antriebswalze, die Frontwalze, die den aktiven Punkt der Dreipunktauflage darstellt, aufgebracht werden und gegen den Baumstamm wirken. Die bei seitlicher Betrachtung des Baumstamms kurze Dreipunktauflage ersetzt einen langen Rahmen, wie er beim Stand der Technik eingesetzt wird. Die Frontwalze ist durch einen Schwenkarm, an dem sie angeordnet ist, mit einer kippbaren Achse versehen und sorgt für einen kippmomentfreien Anpressdruck gegen den Baumstamm in Richtung der Rückenrollen. Die kippbare Achse der Frontwalze ermöglicht es, diese in kurzer Zeit wegzuklappen und den Raum zum Einlegen des Stamms freizugeben. Mit dem Antrieb ausschließlich mittels der großen Frontwalze werden Bauraum und Gewicht gespart.
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Ein vorteilhafter Harvesterkopf umfasst eine zwei Greiferpaare, die im Wesentlichen parallele Greifbewegungen zur Aufnahme eines Baustamms im Harvesterkopf ausführen können und wobei das erste Greiferpaar an einem dem Entastungsblock gegenüberliegenden Ende des Gestells und das zweite Greiferpaar am Entastungsblock am dem Gestell gegenüberliegenden Ende des Entastungsblocks angeordnet ist. Das zweite Greiferpaar ist zugleich als Frontschneiden ausgeführt. Durch zwei Greiferpaare können die Teile des Baumstamms auch bei Segmentieren sicher gehalten werden.
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Die Aufgabe der Erfindung wird ebenfalls gelöst durch eine Messeranordnung gemäß Anspruch 12, zum Einsatz in einem Harvesterkopf, wie er zuvor beschrieben wurde. Dabei ist es vorgesehen, dass eine Hubbewegung der Messeranordnung gegenüber dem Baumstamm bei der Entastung, insbesondere eine auf einen Zylinder wirkende Kraft, zwischen Null und einem Maximalwert oszilliert, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen ist, dass dies in variierender Frequenz erfolgt. Diese Kraft wird demgemäß bevorzugt als Mikroschwingungen eingetragen.
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Besonders vorteilhaft ist das neue Entastungssystem durch seine Lage, den Antrieb und die Wirkungsweise, insbesondere in Zusammenwirken mit der Walzenanordnung zum Vorschub und mit der Stammführung. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird insbesondere auch gelöst durch einen schmal bauenden Fällsägenkasten, der wenig Platz in Anspruch nimmt, und die obere Kappsäge, die fester Bestandteil des erfindungsgemäßen Harvesters ist.
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Die Erfindung ermöglicht die Produktion von Sägeholz aus Laubbäumen bei maschineller Ernte in deutlich stärkerem Maße als beim Stand der Technik. Entscheidend hierfür ist das vollständig andere Herangehen an die Holzernte gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der von der gewünschten Ausformung des Baumes her entschieden wird, wie die Aufarbeitung des Stammes erfolgen soll. Der erfindungsgemäße Harvesterkopf ist in der Lage, bei auftretenden Krümmungen und Starkästen den Stamm weiter aufzuarbeiten, ohne den Baum in unerwünschter Weise so zu „verschneiden“, dass nur noch ein geringer Teil des Stamms als Schnittholz (Balken, Platten, Bohlen), Leimholz (Platten), Furnierschichtholz als Platten, konstruktive Träger oder Paneele nutzbar bleibt. Zudem erfolgt die Aufarbeitung in deutlich kürzerer Zeit, als es mit einem herkömmlichen Harvesterkopf beim Aufarbeiten von Laubbäumen möglich wäre.
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Die Erfindung ermöglicht es vor allem auch, den Baum optimal auszuformen, wenn es sich um einen Laubbaum handelt. Es könnte beispielsweise zunächst ein Endstamm von 5 m Länge gewonnen werden, indem vom dicken Ende bis dicht an einen Zwiesel oder einen Starkast aufgearbeitet wird. Der Endstamm kann genutzt werden, um Schnittholz, Leimholz, Furnierschichtholz als Platten, konstruktive Träger oder Paneele herzustellen. Danach wird fortgesetzt und weitere 3 m als Sägeholz nutzbarer Stammabschnitt gewonnen, der dann zu Parkett oder Massivholzdielen verarbeitet werden kann. Dies geschieht, indem wiederum bis an den Zwiesel bzw. den Ast heran aufgearbeitet wird. Weiterhin kann der Starkast selbst gewonnen, aufgearbeitet und einer Verwendung als Sägeholz zugeführt werden, wenn er wenigstens einen Durchmesser von 10 cm aufweist.
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Vorteilhaft ist auch die Antriebswalze, die als Frontwalze ausgeführt so weit weggeschwenkt werden kann, dass ein auf dem Boden liegendes Baumteil einfach und ohne Nachteile aufgenommen werden kann. Nach dem Stand der Technik war dies aufgrund der Position der geöffneten Antriebswalzen nicht möglich. Gelenklager für den Schwenkarm der Frontwalze sind oberhalb-seitlich des Baumraumes vorgesehen und der Verstellwinkel des Schwenkarms beträgt weniger als 180 Grad.
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:
- 1: eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Harvesterkopfs in Position bei horizontaler Baumachse mit geöffneter Greiferanordnung;
- 2: eine schematische Ansicht von unten einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Harvesterkopfs in Position bei vertikaler Baumachse;
- 3: eine schematische Schnittdarstellung des Stands der Technik einer Messeranordnung für einen bekannten Harvesterkopf mit Baumstämmen unterschiedlicher Dicke;
- 4: eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer Messeranordnung eines erfindungsgemäßen Harvesterkopfs mit Baumstämmen unterschiedlicher Dicke;
- 5: eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer Messeranordnung mit Rahmen eines erfindungsgemäßen Harvesterkopfs;
- 6: eine schematische Darstellung einer Schneide nach dem Stand der Technik;
- 7: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schneide;
- 8: eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorschubanordnung eines erfindungsgemäßen Harvesterkopfs in zwei Ansichten;
- 9: eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform von Vorschubanordnung und Greiferanordnung eines erfindungsgemäßen Harvesterkopfs bei Aufnahme eines Stamms und mit aufgenommenem Stamm; und
- 10: eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform von Vorschub und Greifer eines erfindungsgemäßen Harvesterkopfs mit aufgenommenem Stamm unterschiedlicher Größen.
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1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Harvesterkopfs 1 in einer Position bei horizontaler Baumachse 15 mit geöffneten Greiferanordnungen 4, 5. Der Harvesterkopf 1 weist eine Fällsäge 2 auf, die hier durch den Sägenkasten verdeckt ist und an einem ersten Ende des Harvesterkopfs 1 angeordnet und mit dessen Gestell 10 verbunden ist. Das erste Ende Harvesterkopfs 1 liegt in Arbeitsposition beim Fällen eines Baumes unten (vergleiche 2). Zu einem gegenüberliegenden zweiten Ende des Harvesterkopfs 1 hin ist eine Kappsäge 3 angeordnet. Durch die beiden Sägen, die Fällsäge 2 und die Kappsäge 3, kann an beiden Enden des Harvesterkopf 1 geschnitten werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn an einen Zwiesel oder einen Starkast herangefahren und dort der Stamm abgetrennt werden muss.
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An dem ersten Ende des Harvesterkopfs 1 ist eine erste Greiferanordnung 4 und an dem zweiten Ende, durch einen Entastungsblock 11 gebildet, eine zweite Greiferanordnung 5 angeordnet. Die zweite Greiferanordnung 5 bildet zugleich Frontschneiden 23 einer Messeranordnung 20. Während die erste Greiferanordnung 4 an dem Gestell 10 angeordnet ist, ist die Messeanordnung 20 mit den Frontschneiden 23 und den Rückschneiden 25 an dem Rahmen 26 angeordnet. Rahmen 26 und Messeanordnung 20 bilden zusammen den Entastungsblock 11, der von dem Gestell 10 getrennt und diesem gegenüber beweglich ist.
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Dies wird durch die Trennebene 14 dargestellt. Gestell 10 und Entastungsblock 11 sind gegeneinander verschiebbar (durch Pfeil dargestellt). Hierzu dienen eine Axialführung 12 und ein Hubantrieb 13, die bevorzugt als Teleskopeinrichtung ausgeführt sind. Während ein Baumstamm (vergleiche dargestellte Baumachse 15) im Harvesterkopf 1 im Bereich des Gestells 10 festgehalten wird, was insbesondere durch die erste Greiferanordnung 4 erfolgt, wird mithilfe des Hubantriebs 13 der Entastungsblock 11 von dem Gestell 10 weg geschoben, so dass die Messeranordnung 20 gegen einen Ast gedrückt wird und diesen vom Baumstamm abschneidet. Neben der Druckkraft, die der Hubantrieb 13 aufbringt, ist es optional vorgesehen, dass der Hubantrieb 13 auch Mikroschwingungen auf den Entastungsblock 11 überträgt und damit den Schnitterfolg weiter verbessert.
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Für den Vorschub des Baumstamms ist eine Vorschubanordnung vorgesehen. Diese schiebt den Baumstamm im Harvesterkopf bis zu dem Bereich, an dem ein Ast abgeschnitten werden soll. Dargestellt ist hier eine Frontwalze 32, die an einem Schwenkarm 33 angeordnet ist, der wiederum durch den Schwenkantrieb 34 angetrieben wird.
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Der Harvesterkopf 1 ist über den Anlenkpunkt 6 mit einem geeigneten Fahrzeug verbindbar, das dann als Harvester fungiert.
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2 zeigt eine schematische Ansicht - je nach Position des Harvesterkopfs von unten bzw. der Seite - einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Harvesterkopfs 1. Die Position entspricht der Arbeitsstellung bei vertikaler Baumachse 15 mit geschlossener Greiferanordnung 4 und mit geöffneter Greiferanordnung 5. Die Fällsäge 2 ist hier erkennbar, wie sie geschützt im Sägenkasten gelagert ist. Ebenso ist die Sicht auf die Kappsäge 3 im oberen Bereich zwischen dem Gestell 10 und dem Entastungsblock 2 frei, die dort schwenkbar angeordnet ist. Zur Aufnahme eines Baumstammes ist die Frontwalze 32 mithilfe des Schwenkarms 33 weggeklappt und die Rückrollen 31, im Bereich des oberen und unteren Endes des Gestells 10 angeordnet, werden sichtbar. Die Frontwalze 32 wird durch den Rotationsantrieb 35 angetrieben, der zugleich den einzigen Antrieb für den Vorschub darstellt und damit den Aufbau des Harvesterkopfs 1 vereinfacht.
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Ein Messrad 8 vermisst die Länge des Baumstamms, während er mithilfe der Vorschubeinrichtung 30 durch den Harvesterkopf 1 geschoben wird. So kann aus diesem Wert und dem eines Winkelmessers an den Entastungsmessern, vor allem den Frontschneiden 23, das Holzvolumen bestimmt werden.
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Bei der Entastung, wenn der Entastungsblock 11 gegenüber dem Gestell 10 unter hoher Kraftwirkung verschoben wird, muss der Baumstamm sicher gehalten werden. Hierzu tragen neben der Greiferanordnung 4 mit den Greiferbacken 41, 42 und der Vorschubanordnung 30 auch Klemmplatten 7 bei. Diese sind bevorzugt hydraulisch antreibbar und mit dem Gestell 10 über eine selbstverstärkende Einrichtung verbunden, beispielsweise eine Hebel- oder eine Exzentereinrichtung. Die selbstverstärkende Einrichtung wirkt derart, dass bei Kraftwirkung in Richtung der Baumachse 15 die Klemmplatten 7 gegen den Baumstamm gedrückt werden und damit dessen Halt im Gestell 10 des Harvesterkopfs 1 weiter verbessern. So kann der Baumstamm bei der Entastung nicht unter der Last der Schnittkraft wegrutschen.
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Im Entastungsblock 11 sind die Rückschneiden 25 und die aufgeklappten Frontschneiden 23 erkennbar. Sie bilden zusammen die Messeranordnung 20, die hier in nur zwei Ebenen angeordnet ist und dadurch eine sehr kurze Bauform des Harvesterkopf 1 ermöglicht.
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Die Frontschneiden 23 bilden zugleich die zweite Greiferanordnung 5 mit einer primären Greiferbacke 51 und einer sekundären Greiferbacke 52. Zur Bewegung der Frontschneiden 23 bzw. Greiferbacken 51, 52 ist ein Lager 22 mit entsprechenden zugehörigen Schneidenantrieb 21 vorgesehen. Die Vorschubbewegung des Entastungsblocks 11 gegenüber dem Gestell 10 ist durch einen im Gestell 10 angeordneten Hubantrieb 13 vorgesehen, der nach der bevorzugten Ausführungsform zugleich die Führung zwischen Gestell 10 und Entastungsblock 11 mittels der Axialführung 12 übernimmt.
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3 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Stands der Technik einer Messeranordnung für einen bekannten Harvesterkopf mit verschieden dicken Stämmen in den Teilansichten a) bis d). Dabei sind die sehr langen beweglichen Frontschneiden 23' sehr weit vom Zentrum des Baumstamms 16 in den Lagern 22' gelagert. Dadurch entsteht eine starke Hebelwirkung auf die Lager 22', die entsprechend aufwändig ausgeführt sein müssen. Zudem führt die starre Rückschneide 25' dazu, dass je nach Stammdurchmesser diese nur in einem bestimmten Bereich wirksam werden können. Entsprechendes trifft auch auf die Frontschneiden 23' zu. Weiterhin müssen die Rückschneide 25 sowie beide beweglichen Frontschneiden 23' auf jeweils einer Ebene angeordnet werden, da sich ihre Bewegungen überdecken. Dies führt zu ungünstigen Belastungen beim Schnitt und darüber hinaus zu einer Verlängerung des gesamten Harvesterkopfs um die wenigstens zweifache Höhe der Schneiden.
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4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer Messeranordnung 20 eines erfindungsgemäßen Harvesterkopfs 1 mit unterschiedlich dicken Stämmen 16 in den Teilansichten a) bis d). Dabei sind die Rückschneiden 25 passiv schwenkbar in den Lagern 24 gelagert, so dass sie sich optimal an den jeweils aufgenommenen Durchmesser des Baumstamms 16 anpassen können und weitgehend am Umfang des Baumstamms 16 anliegen. Aktiv beweglich sind die Frontschneiden 23, die in den Lagern 22 gelagert sind und über die entsprechenden Schneidenantriebe 21 bewegt werden können. Insbesondere müssen sich die Frontschneiden 23 öffnen, um einen Baumstamm 16 aufnehmen zu können.
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Besonders bedeutsam ist, dass sich Rückschneiden und Frontschneiden wegen der entsprechenden Lagerung der Frontschneiden 23 nicht überschneiden, so dass sie in derselben Ebene im Harvesterkopf 1 angeordnet sein können. Zudem rücken die Lager 22 an den Mittelpunkt des Baumstamms 16 heran. Dadurch werden die auf die Frontschneiden 23 wirkenden Kräfte auf kürzestem Weg in den Rahmen des Entastungsblocks abgeleitet. Im Ergebnis können sowohl die Frontschneiden 23, als auch die Lager 22 und die Schneidenantriebe 21 weniger stabil und aufwändig gebaut sein.
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5 zeigt eine schematische perspektivische Darstellung einer Ausführungsform des Entastungsblocks 11 mit der Messeranordnung 20 und dem Rahmen 26 eines erfindungsgemäßen Harvesterkopfs 1. Zum besseren Verständnis ist die Baumachse 15 angegeben, die sich durch den Bereich erstreckt, durch den der Baumstamm bei der Entastung hindurchgeführt wird. Die Rückschneiden 25 sind mithilfe der Lager 24 an dem Rahmen 26 um eine Achse schwenkbar angeordnet, die im Wesentlichen parallel zur Baumachse 15 liegt. Die Frontschneiden 23 sind mithilfe der Lager 22 an dem Rahmen 26 angeordnet, wo sich auch ein hier nicht sichtbarer Schneidenantrieb 21 befindet, durch den die Frontschneiden 23 weggeklappt werden können und die Öffnung zur Aufnahme eines Baumstamms freigeben bzw. diesen auch greifen.
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Der Rahmen 26 ist über die Axialführung 12 und den Hubantrieb 13 mit dem Gestell des Harvesterkopfs verbunden, wobei sich bei der bevorzugten Ausführungsform der Hubantrieb 13 im hier nicht gezeigten Gestell befindet.
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6 zeigt eine schematische Darstellung einer Schneide, Frontschneide 23' oder Rückschneide 25', nach dem Stand der Technik, während ein Starkast von dem Baumstamm 16 abgetrennt wird. Dabei ist erkennbar, dass ein Starkast, noch ehe er durchtrennt ist, auf den Rahmen 26 aufläuft und dieser damit den weiteren Schnittverlauf behindert.
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7 zeigt eine schematische Darstellung einer Schneide, Frontschneide 23 oder Rückschneide 25, eines erfindungsgemäßen Harvesterkopfs, während ein Starkast von dem Baumstamm 16 abgetrennt wird. Dabei ist erkennbar, dass die Schneide 23, 25 über einen Abweiserkragen 27 mit dem Rahmen 26 verbunden ist. Dadurch wird der Ast von dem Rahmen 26 weggeschoben und der Schnitt kann ohne Behinderung vollendet werden. Darüber hinaus sind Versteifungsrippen 28 an der zum Ast hin weisenden Seite der Schneide 23, 25 vorgesehen, die nicht nur die Schneide 23, 25 stabilisieren, sondern auch die Fasern im Ast voneinander trennen und damit den Schnitt weiter erleichtern. Dazu sind die Versteifungsrippen 28 schneidenartig und sehr schmal gebaut.
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8 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorschubanordnung 30 eines erfindungsgemäßen Harvesterkopfs 1 in zwei Ansichten, einer Schnittdarstellung und einer Seitenansicht. Die Vorschubanordnung 30 hält den Baumstamm 16 sowohl in Quer- als auch in Längsrichtung in einer Dreipunktauflage.
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In der Schnittdarstellung ist eines der beiden Paare Rückrollen 31 zu erkennen, gegen die der Baumstamm 16 durch die schwenkbare Frontwalze 32 gedrückt wird. In der seitlichen Darstellung ist jeweils eine Rückrolle 31 der beiden Rollenpaare zu erkennen. In etwa der Mitte zwischen den beiden beabstandeten Paaren von Rückrollen 31 greift die Frontwalze 32 an. Dadurch nimmt jedes Paar Rückrollen 31 etwa dieselbe Last auf und leitet sie unmittelbar in das Gestell ab, in dem sie gelagert sind. Während die Rückrollen 31 passiv drehbar gelagert sind, ist einzig die Frontwalze 32 durch den Rotationsantrieb 35 angetrieben und schiebt den aufgenommenen Baumstamm 16 vor oder zurück. Wie in der Seitenansicht dargestellt (siehe gestrichelte Linien), ermöglicht diese Art der Vorschubanordnung Aufnahme und Transport auch solcher Stämme, nicht gleichmäßig und gerade gewachsen sind. Dies macht die erfindungsgemäße Vorschubanordnung 30 auch geeignet für die Manipulation von Laubbäumen. Die Stämme werden im „Dreipunkt“ sicher und unabhängig von der Reibung zwischen Baustamm und Rollen gehalten.
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9 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform von Vorschubanordnung 30 und Greiferanordnung 4, 5 eines erfindungsgemäßen Harvesterkopfs 1 bei Aufnahme eines Baumstamms 16 und mit aufgenommenem Baumstamm 16. Nach der Teildarstellung Buchstabe a) liegt der Baumstamm 16 auf dem Boden auf die geöffneten Greiferbacken 41, 42 bzw. 51, 52 schieben sich über den Baumstamm 16, während zugleich auch die Frontwalze 32 weggeklappt ist, um den Raum für die Aufnahme des Baumstamms 16 freizugeben. Sowohl die Greiferanordnungen 4, 5, als auch die Vorschubanordnung 30 sind am Gestell 10 angeordnet, wobei die Frontwalze 32 über den Schwenkarm 33 mit dem Gestell verbunden ist und zudem den Rotationsantrieb 35 umfasst, der bevorzugt als Hydraulikantrieb ausgeführt ist.
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Die Teildarstellung nach Buchstabe b) zeigt den bereits aufgenommenen Baumstamm 16 bei geschlossenen Greiferanordnungen 4, 5. Die Frontwalze 32 wird, durch einen Pfeil angedeutet, gerade in ihre Arbeitsposition geschwenkt, um den Baumstamm 16 gegen die Rückrollen 31 zu drücken und durch den Harvesterkopf 1 hindurchzuschieben. Dies erfolgt dann in Teildarstellung c).
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10 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Ausführungsform von Vorschubanordnung 30 und Greiferanordnungen 4, 5 eines erfindungsgemäßen Harvesterkopfs 1 mit aufgenommenem Baumstamm 16 jeweils unterschiedlicher Größen. In den Teildarstellungen a) bis d) wird gezeigt, dass sich sowohl die Greiferanordnungen 4, 5, als auch die Vorschubanordnung 30 durch die schwenkbare Frontwalze 32 optimal an unterschiedliche Stammdurchmesser anzupassen vermögen und dabei eine hohe Greif- und Vorschubsicherheit gewährleisten können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Harvesterkopf
- 2
- Fällsäge
- 3
- Kappsäge
- 4
- erste Greiferanordnung
- 5
- zweite Greiferanordnung
- 6
- Anlenkpunkt
- 7
- Klemmplatte
- 8
- Messrad
- 10
- Gestell
- 11
- Entastungsblock
- 12
- Axialführung
- 13
- Hubantrieb
- 14
- Trennebene
- 15
- Baumachse
- 16
- Baumstamm
- 20, 20'
- Messeranordnung
- 21, 21'
- Schneidenantrieb
- 22, 22'
- Lager Frontschneide
- 23, 23'
- Frontschneide
- 24
- Lager Rückschneide
- 25, 25`
- Rückschneide
- 26
- Rahmen
- 27
- Abweiserkragen
- 28
- Versteifungsrippe
- 30
- Vorschubanordnung
- 31
- Rückrolle
- 32
- Frontwalze
- 33
- Schwenkarm Frontwalze
- 34
- Schwenkantrieb Frontwalze
- 35
- Rotationsantrieb Frontwalze
- 41, 51
- primäre Greiferbacke
- 42, 52
- sekundäre Greiferbacke
