DE19629073B4 - System zum Einstellen der Drehzahl eines Trennmittels - Google Patents

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Abstract

System zum Einstellen der Drehzahl eines Trennmittels, wobei das System ein Stellorgan (S), beispielsweise einen Hydraulikzylinder (S), steuert, welches durch ein Druckmedium betätigbar und mit dem Trennmittel auf kraftübertragende Weise verbunden ist, wobei an das Stellorgan (S) eine Leitung (LS) angeschlossen ist, die mit der Quelle (P) des Druckmediums in Verbindung steht und ein Einstellmittel (2) zum Einstellen des Drucks des Stellorgans (S) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
das System des weiteren ein Rechenmittel (8) und einen Drehzahlsensor (6) in Verbindung mit dem Trennmittel zum Messen der Drehzahl des Trennmittels umfasst, wobei der Drehzahlsensor (6) eine datenübertragende Verbindung (7) mit dem Rechenmittel (8) aufweist, welches angeordnet ist, um das Einstellmittel (2) gemäß der Messung derart zu steuern,
dass, wenn die Drehzahl zunimmt, die zugeführte Kraft des Stellorgans (S) ansteigt, um die Drehzahl im wesentlichen konstant zu halten.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein System zum Einstellen der Drehzahl eines Trennmittels, wobei das System ein Stellorgan, beispielsweise einen Hydraulikzylinder, steuert, welches durch ein Druckmedium betätigbar und mit dem Trennmittel auf kraftübertragende Weise verbunden ist, wobei an das Stellorgan eine Leitung angeschlossen ist, die mit der Quelle des Druckmediums in Verbindung steht und ein Einstellmittel zum Einstellen des Drucks des Stellorgans aufweist.
  • Bei mobilen Baumhandhabungsmaschinen, die imstande sind, sich im Gelände zu bewegen, wird gewöhnlich eine Ablängsäge verwendet, bei welcher ein kettenförmiges Blatt das Schwert umgibt. Die Kette wird mittels eines Motors bewegt, welcher mit ihr in kraftübertragender Verbindung steht und gewöhnlich durch ein Druckmedium, beispielsweise Hydrauliköl, angetrieben wird. Zum Durchführen des Ablängens wird das Schwert mittels eines als Stellorgan wirkenden Kraftzylinders, welcher ebenfalls durch das Druckmedium gesteuert wird, gegen einen Baum geschwenkt. Bei im Stand der Technik bekannten Ablängsägen von Baumhandhabungsmaschinen sind die Zuführgeschwindigkeit des Schwerts und die Zuführkraft gewöhnlich so eingestellt, daß sie konstant sind. Somit müssen Zuführgeschwindigkeit und Zuführkraft so niedrig eingestellt werden, dass die Ablängsäge auch Bäume mit einem großen Sägewiderstand zersägen kann, was beispielsweise beim Zersägen dicker Bäume der Fall ist. Somit ist allerdings am Beginn des Sägens und beim Zersägen dünner Bäume die Zuführgeschwindigkeit zu langsam, wodurch das Zerschneiden des Baums verzögert wird. In der Endphase des Sägens bleibt die Sägegeschwindigkeit langsam, wodurch es leicht zu Rissschäden am Baum kommen kann.
  • Derzeit sind auch Ablängsägen bekannt, bei welchen der Zuführdruck des Druckmediums, das zum Motor des Trennmittels geführt wird, gemessen wird, wobei versucht wird, ihn konstant zu halten, wobei die Drehzahl des Trennmittels im wesentlichen konstant gehalten wird. Bei derartigen Systemen kann das Trennmittel mit beträchtlicher und plötzlicher Beanspruchung beaufschlagt werden, sollten beim Zerschneiden eines Baumes erhebliche Schwankungen des Sägewiderstands auftreten. Dies kann sogar zur Beschädigung der Ablängsäge führen.
  • Im Stand der Technik bekannte Systeme weisen einen schlechten Wirkungsgrad auf, da die Einstellung mittels Verlusteinstellung, die durch Drosselung realisiert wird, erfolgt.
  • Die DE 2608315 B2 stellt ein System dar, wo der Druck in der zum Hydraulikmotor der Säge führenden Speiseleitung gemessen wird, um auf eine niedrigere Vorschubgeschwindigkeit der Säge umzuschalten, wenn der Druck beim Sägen steigt. In der Praxis dient dieses System nur dazu, dass die Säge vor dem Sägevorgang mit einer größeren Geschwindigkeit auf den Baumstamm zu verschwenkt werden kann. Weiter ist in der Einleitung dieser Druckschrift eine Technik genannt, wo der Vorschub des Sägewerkzeugs kontinuierlich abhängig vom Schnittwiderstand gesteuert wird. Gemäß dieser Technik wird die Vorschubgeschwindigkeit ohne Messungen durch ein Drosselventil auf der Abflussseite gesteuert.
  • Die Lösungen nach dem Stand der Technik berücksichtigen nicht alle möglichen Störungen in dem Regelsystem.
    •
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, in einfacher Weise die Drehzahl des Trennmittels konstant zu halten und Fehler und Störungen in der Regelung zu eliminieren.
  • Diese Aufgabe wird durch die Bereitstellung eines gattungsgemäßen zum Einstellen der Drehzahl eines Trennmittels dadurch gelöst, daß das Einstellsystem des weiteren ein Rechenmittel und einen Drehzahlsensor in Verbindung mit dem Trennmittel zum Messen der Drehzahl des Trennmittels umfaßt, wobei der Drehzahlsensor eine daten übertragende Verbindung mit dem Rechenmittel aufweist, welches ausgebildet ist, um das Einstellmittel gemäß der Messung derart zu steuern, dass wenn die Drehzahl zunimmt, die zugeführte Kraft des Stellorgans ansteigt, um die Drehzahl im wesentlichen konstant zu halten.
  • Die Erfindung beruht auf der Idee, die Drehzahl der Ablängsäge zu messen und entsprechend der Messung die Zuführkraft des Schwerts oder einer anderen Struktur, welche das Sägeblatt trägt, einzustellen, wobei die Drehzahl im wesentlichen konstant gehalten wird. Wenn die Drehzahl direkt gemessen wird, werden alle möglichen Störungen eliminiert, weil sie innerhalb des Regelkreises verbleiben.
  • Die Erfindung bietet wesentliche Vorteile. Bei Verwendung eines erfindungsgemäßen Einstellsystems bleibt die Drehzahl der Ablängsäge im wesentlichen konstant, wobei ermöglicht wird, daß das Zerschneiden der Bäume rascher durchgeführt wird als mittels im Stand der Technik bekannter Sägen, die sich einer konstanten Drehzahl bedienen; da Zuführgeschwindigkeit und Zuführkraft nicht auf einen konstanten Wert eingestellt werden müssen, der dem dicksten Baum mit dem größten Widerstand entspricht. Das System der Erfindung berücksichtigt auch durchaus Änderungen in der Struktur der zu zerschneidenden Bäume, beispielsweise Änderungen der Feuchtigkeit, Änderungen der Härte und Temperatur sowie Änderungen der Schärfe der Ablängsäge. Des weiteren ist die Gefahr einer Beschädigung der Ablängsäge geringer als beim Gebrauch von im Stand der Technik bekannten Systemen, da die Bewegung des Schwerts gesteuert wird, indem Zuführkraft und geschwindigkeit den Verhältnissen entsprechend eingestellt werden.
    •
  • Was weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung betrifft, wird auf die abhängigen Ansprüche 2 bis 6 verwiesen.
  • Die Erfindung wird in der Folge unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung genauer beschrieben, welche ein erfindungsgemäßes System zum Einstellen der Drehzahl einer Trennmittel anhand einer Ablängsäge darstellt.
  • Die Zeichnung veranschaulicht ein erfindungsgemäßes Einstellsystem als Hydraulikschema, wobei die wichtigsten Komponenten des Systems dargestellt werden. Die Hydraulikkomponenten des Einstellsystems werden in einem Multifunktionskopf, d. h. einem Fällkopf, der Baumhandhabungsmaschine angeordnet, wobei sich der Multifunktionskopf am Ende eines schwenkbaren Auslegers der Baumhandhabungsmaschine befindet und neben der Ablängsäge und ihren Stellorganen auch Mittel zum Vorschieben und Entasten von Baumstämmen umfaßt. Das Einstellsystem umfaßt eine Leitung L, welche an die Druckmittelquelle, beispielsweise eine Hydraulikölpumpe P, angeschlossen ist. Die Leitung L führt zu einem Drosselventil 1, welches ein sogenannter Druckausgleicher ist. Das Drosselventil 1 begrenzt das Ausmaß des Druckmediumflusses zu einem Motor M derart, dass die höchstzulässige Drehzahl des Motors in keinem Fall überschritten wird. Entlang der Leitung L wird Druckmedium auch zu den Einstellmitteln 2 geführt, welche die Bewegung eines Schwerts der Ablängsäge oder einer ähnlichen Struktur, welche das Ablängblatt trägt, steuern. Druckmedium wird von der Leitung L auch einer Steuerleitung LO entlang über ein Startventil 3 zu einem Steuerventil 4 des Motors M geführt, wobei Druckmedium das Steuerventil 4 öffnet. Ist das Steuerventil 4 offen, so wird Druckmedium entlang der Zuführleitung LM des Motors über das Drosselventil 1 durch das Steuerventil 4 zum Motor M geführt, woraufhin sich der Motor M zu drehen beginnt. Vom Motor M wird Druckmedium entlang einer Rücklaufleitung LT zu einem Druckmediumtank T geführt. Des weiteren steht ein Überdruckventil 5 mit dem Motor M in Verbindung, welches Druckmedium durchläßt, falls der Druck in der Rücklaufleitung LT den voreingestellten Wert überschreitet.
  • Das Startventil 3 des Motors M wird auf an sich bekannte Weise gesteuert. In der Zeichnung wird das Startventil 3 in einer Stellung dargestellt, in welcher die Steuerung des Startventils 3 abgeschaltet ist und der Motor M sich dreht. Wird die Steuerung des Startventils 3 eingeschaltet, so wird das Startventil 3 aktiviert und der rechte Abschnitt in Verbindung mit den Leitungen bewegt. Somit hört die Steuerung des Steuerventils 4 zu arbeiten auf und das Steuerventil 4 schließt sich, wodurch zugleich der Motor M angehalten wird. Druckmedium wird von der Steuerleitung LO des Steuerventils 4 über das Startventil 3 zum Druckmediumtank T geführt.
  • Das Einstellen des Schwerts der Ablängsäge wird beim erfindungsgemäßen Einstellsystem derart durchgeführt, dass in Verbindung mit der Ablängsäge, in diesem Fall in Verbindung mit ihrem Motor M, ein Drehzahlsensor 6 angeordnet wird, welcher die Drehzahl des Motors M auf an sich bekannte Weise mißt. Der Drehzahlsensor 6 kann vorzugsweise ein Impulsanzeiger oder ein Geschwindigkeitszähler (Tachometer) sein, welcher eine bestimmte Anzahl von Impulsen je Umdrehung des Motors angibt. Der Drehzahlsensor 6 ist auf datenübertragende Weise mittels einer als Datenübertragungsbus ausgebildaten datenübertragenden Verbindung 7 mit einem Rechenmittel 8 verbunden, welches einen elektronischen Steuerkreis umfaßt. Das Rechenmittel 8 zählt die Anzahl von Impulsen, die vom Drehzahlsensor 6 kommen, vorzugsweise je voreingestellter Zeiteinheit, wobei das Rechenmittel 8 auf dieser Grundlage hernach die Drehzahl des Motors berechnet. Das Rechenmittel 8 vergleicht die berechnete Drehzahl mit dem voreingestellten Wert. Entsprechend dem Vergleich steuert das Rechenmittel 8 ein als Proportionalventil ausgebildetes Schwerteinstellventil 10, welches zu den Einstellmitteln 2 gehört, über eine Steuerleitung 9. Das Schwerteinstellventil 10, ein Druckregelventil, stellt den Mediumdurchfluß ein, welcher eine Zylinderleitung LS entlang zum als Stellorgan wirkender Hudraulik- bzw. Kraft- Zylinder S des Schwertes geführt wird. Liegt die Drehzahl, welche gemäß der Messung berechnet wird, unter dem voreingestellten Wert, stellt das Rechenmittel 8 das Schwerteinstellventil 10 derart ein, daß der Druck in der Zylinderleitung LS abnimmt, was auch bewirkt, daß die Zuführkraft des Schwertes abnimmt. Steigt die Drehzahl des Sägemotors, so stellt der Steuerkreis mittels des Schwerteinstellventils 10 wieder einen höheren Druck ein. Im Rechenmittel 8 können verschiedene Rechenalgorithmen verwendet werden, wobei die Reaktionszeit gemäß den Anforderungen verringert oder erhöht werden kann, was an sich bekannt ist. Das Rechenmittel 8 kann in den Steuerautomationsmitteln der Baumhandhabungsmaschine angeordnet werden. Das Schwerteinstellventil 10 in der Zylinderleitung LS ist ein Proportionalventil, d.h. ein an sich bekanntes Druckventil, dessen Ausgangsdruck elektrisch über die Steuerleitung 9 eingestellt werden kann.
  • Die Drehzahl des Motors M der Trennmittel kann niemals über das, was durch das Drosselventil 1 begrenzt wird, welches die Höchstmenge an zur Leitung LM geführtem Druckmedium begrenzt, hinausgehen. Der Steuerkreis neigt stets dazu, den Motor, welcher durch die Steuervorgaben gesteuert wird, mit der vollen Drehzahl zu betreiben.
  • Die Zuführrichtung des Schwertes wird mittels seines Wegeventils 11, das zu den Einstellmitteln 2 gehört, gesteuert, und in der Zeichnung wird es in einer Baumschneideposition dargestellt, das heißt, daß das Schwert zu einem Baum hingeführt wird, um diesen zu zerschneiden.
  • Wenn der Baum zerschnitten ist, steuert das Steuersystem der Ablängsäge das Wegeventil 11 des Schwertes, wobei das Schwert unter Einwirkung des Druckmediums in seine Ausgangslage zurückgeführt wird. Das Druckmittel im Kraftzylinders, auf der Seite der Zylinderleitung LS, wird dann zum Druckmitteltank T zurückgeführt.
  • Die Erfindung ist nicht nur auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann innerhalb des Rahmens der beiliegenden Ansprüche modifiziert werden. Beispielsweise kann sie in Verbindung mit anderen Arten von Ablängsägen und nicht nur mit Kettensägen verwendet werden, und sie ist somit allen Trennmitteln, wie rotierenden Trennscheiben und Sägen gemein, bei denen der das Stellorgan S bildende Hydraulik- bzw. Kraft- Zylinder auf eine Struktur einwirkt, welche sich in bezug auf den Baumstamm bewegt und das schneidende Säge- oder Trennblatt trägt, um die Trennmittel beim Ablängen gemäß der Erfindung vorzubewegen. Des weiteren ist der Lageort des Drehzahlsensors nicht eingeschränkt, sondern dieser kann an jedwedem geeigneten Platz angeordnet werden, wo die Drehzahl des Trennmittels gemessen werden kann, beispielsweise derart, dass er die betreffende Geschwindigkeit direkt am Sägeblatt misst.

Claims (6)

  1. System zum Einstellen der Drehzahl eines Trennmittels, wobei das System ein Stellorgan (S), beispielsweise einen Hydraulikzylinder (S), steuert, welches durch ein Druckmedium betätigbar und mit dem Trennmittel auf kraftübertragende Weise verbunden ist, wobei an das Stellorgan (S) eine Leitung (LS) angeschlossen ist, die mit der Quelle (P) des Druckmediums in Verbindung steht und ein Einstellmittel (2) zum Einstellen des Drucks des Stellorgans (S) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das System des weiteren ein Rechenmittel (8) und einen Drehzahlsensor (6) in Verbindung mit dem Trennmittel zum Messen der Drehzahl des Trennmittels umfasst, wobei der Drehzahlsensor (6) eine datenübertragende Verbindung (7) mit dem Rechenmittel (8) aufweist, welches angeordnet ist, um das Einstellmittel (2) gemäß der Messung derart zu steuern, dass, wenn die Drehzahl zunimmt, die zugeführte Kraft des Stellorgans (S) ansteigt, um die Drehzahl im wesentlichen konstant zu halten.
  2. System gemäß Anspruch 1, wobei das Einstellmittel (2) ein Proportionalventil Schwerteinstellventil (10) umfasst.
  3. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rechenmittel (8) einen elektronischen Steuerkreis umfasst.
  4. System gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trennmittel eine Säge ist.
  5. System gemäß Anspruch 4, wobei die Säge eine Ablängsäge einer Baumhandhabungsmaschine, insbesondere einer Zangengreifererntemaschine, ist.
  6. System gemäß Anspruch 5, wobei die Baumhandhabungsmaschine Steuerautomationsmittel zum Steuern der Baumhandhabungsmaschine umfasst, wobei das Rechenmittel (8) in den Steuerautomationsmitteln der Baumhandhabungsmaschine ausgebildet ist.
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