DE2608315A1

DE2608315A1 - Baumstammsaege

Info

Publication number: DE2608315A1
Application number: DE19762608315
Authority: DE
Inventors: Leif Larsson
Original assignee: Volvo BM AB
Current assignee: Volvo Construction Equipment AB
Priority date: 1975-03-06
Filing date: 1976-02-28
Publication date: 1976-09-16
Also published as: DE2608315C3; AU1160676A; US4083291A; CA1042318A; FI760509A; DE2608315B2; SE388752B; AU499155B2; SE7502513L

Description

DR. RUDOLF BAUER DiPL.-ING. HELMUT HUBBUCH PATENTANWÄLTE

753 PFORZHEIM, (WEST-GERMANY) WESTLICHE 31 (AM LEOPOLDPLATZ) TEL.: (07231) 1O 22 SO

27.2.1976 III/Re

Volvo BM AB, Eskilstuna (Schweden)

" Baumstammsäge "

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Querschneiden von Baumstämmen mit wenigstens einem Schneidwerkzeug, vorzugaeise in Gestalt einer Kettensäge und mit einem Antrieb dafür, mit einer Vorschubeinrichtung, die das Schneidwerkzeug in den Baumstamm einführt, und mit einer Steuereinrichtung für die Vorschubeinrichtung. Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit einer Holzfallausrüstung mit hydraulisch angetriebenen Kettensägen.

Es ist bekannt, das Schneidwerkzeug beim Fällen von Bäumen mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit durch den Baumstamm zu führen. Dazu muß die Vorschubgeschwindigkeit so niedrig gewählt werden, daß das Schneidwerkzeug beim größten Widerstand im Baumstamm, der gewöhnlich an seinem größten Durchmesser auftritt, noch arbeiten kann. Eine derart eingestellte Vorschubgeschwindigkeit ist jedoch für den Beginn des Sägevorgangs unnötig niedrig und deshalb wenig wirtschaftlich.

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Zur Vermeidung dieses Nachteils kann man die Vorschubgeschwindigkeit stetig mit dem der Säge entgegengesetzten Widerstand verändern. Die zum Fällen eines Baumstamms benötigte Zeit wird dadurch verringert, weil die Vorschubgeschwindigkeit zu Beginn des Sägevorgangs höher ist als am Ende. Allerdings führt die stetige Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit zu erheblichen Belastungen des Schneidwerkzeugs. Auf Unregelmäßigkeiten in der Struktur des Baumstamms, die zu Änderungen des Schnittwiderstandes führen, versucht die Vorschubsteuerung in jedem Fall mit einer Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit zu antworten. Die dazu erforderlichen schnellen und kurzzeitigen Geschwindigkeitsänderungen erfordern einen so großen Kraft- bzw. Leistungsaufwand, daß das Schneidwerkzeug, z.B. die Kette der Kettensäge, angehalten wird oder bricht.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß die Sägezeit kurzer ist als beim Sägen mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit, ohne daß die Nachteile einer stetigen Änderung der Vorschubgeschwindigkeit in Kauf genommen werden müssen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung zwischen einer ersten Einstellung, in der die Vorschubeinrichtung das Schneidwerkzeug mit hoher Vorschubgeschwindigkeit bewegt, und wenigstens einer weiteren Einstellung mit

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niederer Vorschubgeschwindigkeit diskret einstellbar ist. Es hat sich gezeigt, daß die Zehl der Einstellungen nicht groß zu sein braucht, vielmehr kommt man mit drei Schaltstufen aus.

Das Umschalten von einer höheren zu einer niedrigeren Vorschubgeschwindigkeit erfolgt gemäß einer Weiterbildung der Erfindung selbsttätig. D.mzu ist ein Meßfühler vorgesehen, der die an das Schneidwerkzeug abgegebene Leistung überwacht und bei Erreichen eines für jede "Vorschubgeschwindigkeit vorgegebenen oberen Grenzwertes der Leistung ein Signal an die Steuereinrichtung übermittelt, welche daraufhin die Vorschubeinrichtung auf die nächst niedrigere Geschwindigkeitsstufe umschaltet.

Wenn die Vorrichtung zum Querschneiden von Baumstämmen eine hydraulisch angetriebene Sägekette als Schneidwerkzeug aufweist, dann überwacht der Meßfühler vorzugweise den Druck in einer Speiseleitung, die den Hydraulikmotor mit einer hydraulischen Druckquelle verbindet. Der Meßfühler kann dabei die Simereinrichtung bzw. die Vorschubeinrichtung elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch beeinflussen.

Wenn die Vorschubeinrichtung durch einen Hydraulikmotor angetrieben wird, dann weist die Steuereinrichtung gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des Erfindungsgedankens in der vom

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Hydraulikmotor zum Druckmitteltank der hydraulischen Druckquelle führenden Rücklaufleitung eine einstellbare Drossel auf.

Mit Vorteil weist die Drossel ein oder mehrere vorzugsweise einstellbare Drosselventile und ein Schaltventil auf, welches kein, ein oder mehrere Drosselventile gleichzeitig in die Rücklaufleitung einschaltet.

In der beigefügten Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar nur ein Ausschnitt aus dem hydraulischen Schaltplan der Torrichtung zum Querschneiden von Baumstämmen.

Beim Ausführungsbeispiel arbeitet die Vorrichtung zum Querschneiden von Baumstämmen mit bekannter Ausrüstung wie einem !fahrgestell mit zwei Führungsstangen für Kettensägen, die um zwei senkrechte Achsen des Fahrgestells aufeinander zu und voneinander fort verschwenkt werden können. Dazu sind Hydraulikzylinder vorgesehen, die zwischen dem Fahrgestell und je einer Führungsstange angeordnet sind. Die beiden Sägeketten werden durch einen gemeinsamen Hydraulikmotor angetrieben (SW-PS 330 602) .

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Diese bekannte Ausrüstung wird im folgenden nicht näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt lediglich den Hydraulikmotor 1 für die Säge und die beiden Vorschubzylinder 2 und 3· Der Hydraulikmotor für die Säge wird über eine Speiseleitung 4-von einer Hydraulikpumpe 5 gespeist, welche über eine Ansaugleitung 5* mit einem Druckmitteltank 7 verbunden ist. Ferner verbindet eine drucklose Rücklaufleitung 6 den Hydraulikmotor mit dem Druckmitteltank 7· Das der Kolbenstange abgewandte Ende beider Vorschubzylinder 2 und 3 ist über Zuleitungen 8 bzw. 9 mit einem von zwei mechanisch miteinander gekoppelten Zahnradpumpen 10 und 11 verbunden, weiche durch eine gemeinsame Speiseleitung 12 mit Druckmittel gespeist werden. Die Zahnradpumpen 10 und 11 bilden einen Stromteiler und steilen sicher, daß sich die. .beiden Vorschubzylinder 2 und 3 gleichförmig bewegen. Die den Kolbenstangen zugewandten Kammern der Vorschubzylinder 2, 5 sind über Rücklaufleitungen 13 bzw. 14 mit einer gemeinsamen Rücklaufleitung 15 verbunden.

Die Einspeisung des Druckmittels in die Vorschubzylinder 2,3 wird durch eine Steuereinrichtung 16 gesteuert, welche in der Zeichnung gestrichelt umrahmt ist. Die Steuereinrichtung enthält ein 3/3 - Wegeventil 17 mit elektromagnetisch betätigtem Steuerschieber. Es ist aber auch möglich, das 3/3 - Wegeventil 17 von Hand,mechanisch oder elektropneumatisch zu betätigen. Auf der

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Eingangsseite des 3/3 - Wegeventils 17 ist ein Anschluß über eine Zuleitung 18 mit einer Pumpe 18' verbunden, welche ihrerseits über eine Ansaugleitung 18'' mit dem Druckmitteltank 7 verbunden ist. Ein zweiter Anschluß auf der Eingangsseite des 3/3 - Wegeventils 17 ist über eine Zweigleitung 19, in der ein Rückschlagventil 20 liegt, ebenfalls mit der Zuleitung 18 verbunden. Der dritte Anschluß auf der Eingangsseite des 3/3 - Wegeventils 17 ist über eine Leitung 21 mit einer zum Druckmitteltank führenden Rücklaufleitung 22 verbunden. Eine zusätzliche Leitung 23 mit einem Überdruckventil 24 zur Begrenzung des maximalen Drucks des der Steuereinrichtung eingespeisten Druckmittels verbindet die Zuleitung 18 mit der Rücklaufleitung 22.

In der Nullstellung, in der sich das 3/3 -Wegeventil 17 in der Zeichnung gerade befindet, ist die Zuleitung 18 zur Steuereinrichtung 16 unmittelbar mit der Rücklaufleitung 22 verbunden. Die zu den hydraulischen Yorschubzylindern 2,3 führende Speiseleitung 12 endet ebenso wie die Rücklauf leitung von den "Vorschubzylindern an der Ausgangsseite des 3/3 - Wegeventils 17· Das Druckmittel in der Zuleitung 18 fließt daher drucklos durch das 3/3 - Wegeventil 17 und zurück durch die Rückl*aufleitung in den Druckmitteltank 7; die Vorschubzylinder 2,3 sind während dessen abgeriegelt. Wenn der Steuerschieber des 3/3 - Wegeventils 17 aus ssiner Nullstellung heraus im Sinne der Zeichnung nach

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rechts verschoben wird, denn ist in dieser Sohaltstellung die Zuleitung 18 abgesperrt, jedoch kann das Druckmittel über die Zweigleitung 19 und das Rückschlagventil 20 in die Speiseleitung 12 der Vors chub zylinder 2,3 fließen, wodurch eine Vorschubbewegung ausgelöst wird, d".h. die Führungsstangen der
Kettensägen xverden aufeinander zu verschwenkt. Das in den den Kolbenstangen zugewandten Kammern der Vorschubzylinder 2,3 enthaltene Druckmittel fließt durch die Rücklaufleitungen 13, 14 und 15 zum 3/3 - Wegeventil 17 ab und wird von dort über die Leitung 21 und die Rücklaufleitung 22 zum Druckmitteltank 7 weitergeleitet. Wird hingegen der Steuerschieber des 3/3 - Wegeventils 17 im Sinne der Zeichnung aus der Nullstellung heraus nach links verschoben, dann wird das Druckmittel aus der Zuleitung 18 in die von den Vorschubzylindern 2,3 kommende Rücklaufleitung eingespeist, während die Speiseleitung 12 der Vorschubzylinder mit dem Druckmitteltank 7 verbunden wird. In
dieser Stellung des 3/3 - Wegeventils 17 werden die Führungsstangen der Kettensägen voneinander fort verschwenkt.

Die Steuereinrichtung umfaßt ein weiteres elektromagnetisch oder -pneumatisch betätigtes 3/3 - Wegeventil 25» welches in der in der Zeichnung dargestellten Nullstellung die Rücklaufleitung 15 unmittelbar mit einer zur Ausgangsseite des 3/3 - Wegeventils 17 führenden Verbindungsleitung 26 verbindet. Ein zweiter Anschluß auf der Einlaßseite des 3/3 - Wegeventils 25 ist über

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eine Zweigleitung 27 mit der von den Torschubzylindern kommenden Rücklauf leitung 15 verbunden. Der dritte Anschluß auf der Eingsngsseite des 3/3 - Wegeventils 25 ist über eine Rücklaufleitung 28 direkt mit dem Druckmitteltank 7 verbunden. Zwei weitere Anschlüsse auf der Ausgangsseite des 3/3 - Wegeventils 25 sind mit ihren beiden Ableitungen 29 und 30 an die Verbindungsleitung 26 angeschlossen. In den Ableitungen 29 und 30 liegen druckkompensierte, zur Durchflußsteuerung geeignete Drosselventile 31 bzw. 32.

Die El ekt ro magnete 33 und 34- des 3/3 - Wegeventils 25 sind über elektrische Leitungen 33' bzw. 34-' mit einer elektronischen Steuereinrichtung 35 verbunden, von welcher eine weitere elektrische Leitung 35' zu einem hydraulisch betätigten Druckschalter 36 führt. Dieser wiederum spricht über die Hydraulikleitung 37 auf den Druck in der zum Hydraulikmotor 1 der Säge führenden Speiseleitung 4 an. Mit einer weiteren elektrischen Leitung 38' ist an die elektronische Steuereinrichtung 35 ein Sp^eicherstromkreis 38 angeschlossen. Wenn in der Speiseleitung 4- niedriger Druck herrscht befindet sich das 3/3 - Wegeventil 25 in seiner gezeichneten Nullstellung.

Die Einstellung der Yorschubgeschwindigkeit geschieht erfindungsgemäß wie folgt: Das 3/3 - Wegeventil 17 wird in seine rechte

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Schaltstellung verschoben, in welcher das Druckmittel in die Speiseleitung 12 und von da in die Vorschubzylinder 2,3 eingespeist wird. Dadurch werden die Führungsstangen der Sägen auf den Baumstamm zu verschwenkt. Gleichzeitig wird dem Hydraulikmotor 1 für die Sägen Druckmittel über die Speiseleitung

noch

4 zugeführt. Solange die Sägeketten den Baumstamm/nicht erreicht haben oder gerade in seiner Randzone schneiden, ist der den Sägeketten entgegengesetzte Widerstand vernachlässigbar und folglich der Druck in der Speiseleitung 4- gering. Das 3/3 - Wegeventil 25 verbleibt solange in seiner Nullstellung, in der der Rückfluß von den Vorschubzylindern 2,3 ungehindert von der Rücklaufleitung 15 durch das 3/3 - Wegeventil 25, die Verbindungsleitung 26, das 3/3 - Wegeventil 17, die Leitung 21 sowie die Rücklaufleitung 22 zum Druckmitteltank 7 erfolgt. Der Vorschub der Sägeketten erfolgt in dieser Schaltstellung mit der größtmöglichen Geschwindigkeit. Sobald sich die Sägeketten tiefer in den Baumstamm hineingearbeitet haben, steigt der Sägewiderstand und mit ihm der Druck in der Speiseleitung 4- an. Bei Erreichen eines vorgegebenen Druckes übermittelt der Druckschalter 36 über die elektrische Leitung 35'SIn Signal an die elektronische Steuereinrichtung 35» welche über die elektrische Leitung 33' den Elektromagneten 33 erregt, so daß der Steuerschieber des 3/3 - Wegeventils 25 nach rechts verschoben wird. Der direkte Rückfluß zur Verbindungsleitung 26 wird dadurch unterbrochen und das Druckmittel in der Rücklaufleitung 15 fließt stattdessen

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durch die Zweigleitung 27, das 3/3 - Wegeventil 2i?, die Ableitung 29 und das Drosselventil 31 in die Verbindungsleitung 26 und von dort über das 3/3 - Wegeventil 17 in den Druckmitteltank 7« Die Vorschubgeschwindigkeit wird dadurch um eine Stufe herabgesetzt auf einen Wert, der durch Verstellen des Drosselventils 31 einstellbar ist.

Weil eine geringere Vorschubgeschwindigkeit eingestellt worden ist, wird die den Sägeketten zugeführte Leistung vermindert, so daß der Druck in der Speiseleitung 4- absinkt. Der Druckschalter 36 wird zurückgestellt und gibt ein umgekehrtes Signal an die elektronische Steuereinrichtung 35 ab. Der Speicherstromkreis 38 verhindert, daß die elektronische Steuereinrichtung des 3/3-Wegeventil 25 daraufhin in die Stellung mit höherer Vorschubgeschwindigkeit zurückschaltet. Das 3/3-Wegeventil bleibt solange unbeeinflußt, bis der Sägewiderstand erneut so stark anwächst, daß der Druck in der Speiseleitung 4 erneut den (oder einen anderen) vorgegebenen Maximalwert erreicht und infolgedessen der Druckschalter 36 erneut ein Signal an die elektronische Steuereinrichtung 35 abgibt. Diese unterbricht dann die Stromversorgung des Elektromagneten 34-» so daß der Steuerschieber des 3/3 - Wegeventils 25 nach links verschoben wird. In dieser Schaltstellung strömt das Druckmittel aus der

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Rücklaufleitung 15 durch die Zweigleitung 27, das 3/3 - Wegeventil 25 und die Ableitung 30 mit dem Drosselventil 32 in die Verbindungsleitung 26 und von dort über das 3/3-Wegeventil 17 in den Druckmitteltank 7· Des Drosselventil 32 ist auf geringeren Durchfluß eingestellt als das Drosselventil 31 und setzt deshalb die Vorschubgeschwindigkeit der Vorschubzylinder 2,3 um eine weitere Stufe herab.

Wenn der Sägevorgang beendet ist, wird der Steuerschieber des 3/3-Wegeventils 17 in seine linke Stellung verschoben, wodurch die Speiseleitung 12 über die Leitung 21 und die Rücklaufleitung mit dem Druckmitteltank 7 verbunden wird. Die Vorschubbewegung wird dadurch beendet, und der Druck in der zum Hydraulikmotor der Kettensäge führenden Speiseleitung 4 fällt ebenfalls ab, so daß der Druckschalter 36 beide Elektromagnete 33 und 3^- abschaltet. Das 3/3-Wegeventil 25 kehrt daraufhin in seine Nullstellung zurück, welche eine ungehinderte Druckmittelströmung vom 3/3-Wegeventil 17 über die Verbindungsleitung 26 und das 3/3-Wegeventil 25 in die Rücklaufleitung 15 erlaubt, die während des Sägens das Druckmittel zurückleitet. Nun aber speist die Rücklaufleitung 15 umgekehrt Druckmittel in die Vorschubzylinder 2,3 ein, deren Kolbaa sich daraufhin zurückbewegen und die IHihrungsstangen der Kettensägen auseinanderbewegen.

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Natürlich ist die Erfindung nicht auf das anhand der Zeichnung beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Der Erfindungsgedanke ist auch auf die Steuerung einer einfachen Kettensäge oder einer Kreissäge anwendbar. Die in der Zeichnung dargestellte Schaltung kann auch dahingehend abgewandelt werden, daß hydraulische Steuerungsablaufe durch pneumatische oder elektrische Steuerungsabläufe ersetzt werden, oder umgekehrt. Zum Beispiel können der elektrische Druckschalter 36 und die Elektromagnete 33 und 34- für das 3/3-Wegeventil 25 durch eine direkte hydraulische oder durch eine elektrisch gesteuerte pneumatische Betätigung des 3/3-Wegeventils 25 ersetzt werden.

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Claims

DR. RUDOLF BAUER . DIPL.-IMG. HELMUT HUBBUCH 753 PFORZHEIM, (WEST-GERMANY) WESTLICHE 31 (AM LEOPOLDPLATZ) TEL.: (07230 10 2290 27.2.1976 Ill/Re Pstentanspräche:

1. Vorrichtung zum Querschneiden von Baumstämmen mit wenigstens einem Schneidwerkzeug, z.B. einer Kettensäge mit Antrieb

(1), mit einer Vorschubeinrichtung (2,3,10,11) zum Einführen des Schneidwerkzeugs in den Baumstamm, und mit einer Steuereinrichtung (16) für die Vorschubeinrichtung (2,3»1O,11), dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (16) zwischen einer ersten Einstellung, in der die Vorschubeinrichtung (2,3»1O,11) das Schneidwerkzeug mit hoher Vorschubgeschwindigkeit bewegt, und wenigstens einer zweiten Einstellung mit niedierer Vorschubgeschwindigkeit diskret einstellbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Meßfühler (36) zur Überwachung der an das Schneidwerkzeug

abgegebenen Leistung, der bei Erreichen eines für jede Vorschubgeschwindigkeit vorgegebenen oberen Grenzwertes der Leistung ein Signal an die Steuereinrichtung (16,25) übermittelt, welche daraufhin die Vorschubeinrichtung auf die nächst niedrigere Geschwindigkeitsstufe umschaltet.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2 mit einer durch einen Hydraulikmotor (1) angetriebenen Sägekette als Schneidwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (36) den Druck in einer Speiseleitung (4) mißt, welche den Hydraulikmotor (1) mit einer hydraulischen Druckquelle (5) verbindet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene obere Grenzwert der Leistung für

alle Vorschubgeschwindigkeiten gleich eingestellt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blockiereinrichtung vorgesehen

ist, z.B. eine elektronische SiHiereinrichtung (35) mit einem Speicherstromkreis (38)_; die in die Verbindungsleitung vom Meßfühler (36) zur Steuereinrichtung (25) eingeschaltet ist und verhindert, daß die Vorschubgeschwindigkeit erneut gesteigert wird, wenn die Leistungsaufnahme des Schneidwerkzeugs nach dem Umschalten auf eine niedrigere Vorschubgeschwindigkeit abfällt.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5» io· der die Vorschubeinrichtung (2,3,10,11) einen Hydraulikmotor (10,11)

umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß die SiBiereinrichtung (16) in der zum Druckmitteltank (7) führenden Eücklaufleitung (15»26)

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dieses Hydraulikmotors (10,-11) eine einstellbare Drossel (25, 31, 32) aufweist.

7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (25, 311 32) ein oder mehrere vorzugsweise

einstellbare Drosselventile (31» 32) und ein Schaltventil (25)

ein
aufweist, welches kein,/oder mehrere Drosselventile (31, 32) gleichzeitig in die Rücklaufleitung (15» 26) des Hydraulikmotors (10, 11) einschaltet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselventile (31) eine Einstellung des Durchsatzes erlauben und dazu druckkompensiert sind.

9- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidwerkzeuge in an sich bekannter V/eise zwei Sägeketten sind, die an zwei durch die Vorschubeinrichtung (2,3) zueinander und voneinander verschwenkbaren Führungsstangen geführt sind.

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