DE2608315B2

DE2608315B2 - Steuereinrichtung für eine vorzugsweise hydraulisch angetriebene Säge zum Querschneiden von Baumstämmen

Info

Publication number: DE2608315B2
Application number: DE2608315A
Authority: DE
Inventors: Leif Eskilstuna Larsson (Schweden)
Original assignee: Volvo BM AB
Current assignee: Volvo Construction Equipment AB
Priority date: 1975-03-06
Filing date: 1976-02-28
Publication date: 1979-05-17
Also published as: AU1160676A; US4083291A; AU499155B2; SE7502513L; FI760509A; DE2608315A1; SE388752B; DE2608315C3; CA1042318A

Description

Die Erfindung geht von einer Steuereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 aus.

Eine derartige Steuereinrichtung ist aus der DE-OS 50 751 bekannt Bei dieser bekannten Steuereinrichtung wird laufend der Schnittwiderstand der Säge gemessen und abhängig vom Schnittwiderstand kontinuierlich der Vorschub des Sägewerkzeugs gesteuert um die volle Leistungskraft der Säge während des ganzen Schneidverlaufs ausnützen zu können. Die Steuerung erfolgt derart daß bei zunehmendem Schnittwiderstand die Vorschubgeschwindigkeit herabgesetzt, bei abnehmendem Schnittwiderstand die Vorschubgeschwindigkeit erhöht wird.

In der Praxis unterliegt der Schnittwiderstand schon beim Schneiden von im Querschnitt regelmäßigen Baumstämmen starken Schwankungen. Die Schwankungen treten verstärkt auf, wenn die Baumstämme einen unregelmäßigen Querschnitt haben oder im Weg des Schneidwerkzeugs Äste, Zweige oder Schwankungen der Wachstumsdichte des Holzes liegen. Die kontinuierlich arbeitende Vorschubsteuerung reagiert auf die in rascher Folge auftretenden, z. T. sehr starken Schwankungen im Schnittwiderstand und versucht in jedem Fall mit einer Anpassung der Vorschubgeschwindigkeit zu antworten; sie bewirkt dadurch einen sehr abgehackten, ungleichmäßigen Vorschub des Schneidwerkzeugs. Die auftretenden Regelschwankungen können sogar zu Resonanzcrschcinungcn führen. Die durch die kontinuierliche Vorschubsteuerung bewirkten heftigen Stöße und Rucke übertragen sich auf das Schneidwerkzeug, mindern dessen Lebensdauer und können es beschädigen oder zerstören, bei Kettensägen

■> z. B. zum Bruch der Sägekette führen.

Aus der GB-PS 1101075 ist es bekannt, die Geschwindigkeit eines Werkzeugs zum Kohleabbau in Abhängigkeit von der Belastung des das Werkzeug antreibenden Kreises einzustellen.

id Ferner ist aus dem Buch von Dr. Heinz Z ο e b I »Grundschaltpläne hydraulischer Anlagen«, erschienen in der ölhydraulik und Pneumatik« — Schriftenreihe Bd. 1, Krauskopf-Verlag-Wiesbaden, 1961, S. 46, Bild 9,5 zur Erzielung zweier diskreter Vorschubgeschwindig-

I¹J leiten ein hydraulischer Stromregler bekannt der mittels einer einstellbaren Drossel und eines Steuerschiebers eine Abfluß-Stromregelung verwirklicht

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die gattungsgemäße Steuereinrichtung derart zu verbessern, daß die stoß- und ruckartigen Belastungen des Schneidwerkzeugs möglichst weitgehend vermieden werden und das

Werkzeug folglich geschont wird und eine längere Lebensdauer erhält Die Erfindung erreicht dies durch eine Steuereinrich-

tung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Es hat sich gezeigt daß die Zahl der Einstellungen nicht groß zu sein braucht, vielmehr kommt man mit drei Schaltstufen aus.

)o Das Umschalten von einer höheren zu einer niedrigeren Vorschubgeschwindigkeit erfolgt selbsttätig. Dazu ist der Meßfühler vorgesehen, der die an das Schneidwerkzeug abgegebene Leistung überwacht und bei Erreichen des für jede Vorschubgeschwindigkeit

i» vorgegebenen oberen Grenzwertes der Leistung, der vorzugsweise in jeder Schaltstufe gleich ist, das Umschalten auf die nächst niedrigere Geschwindigkeitsstufe bewirkt
Wenn die Säge eine hydraulisch angetriebene Sägekette als Schneidwerkzeug aufweist dann mißt der Meßfühler gemäß Patentanspruch 2 vorzugsweise den Druck in einer Speiseleitung, die den Hydraulikmotor mit einer hydraulischen Druckquelle verbindet. Der Meßfühler kann dabei die Steuereinrichtung bzw. die

■t¹"» Vorschubeinrichtung elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch beeinflussen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Steuereinrichtung dargestellt und zwar nur ein Ausschnitt aus dem hydraulischen Schaltplan der Säge.

w 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 voneinan-

'<^r> der 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 (SE-PS

w) 3 30 602).

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

h""' 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 1 mit dem Druckmitteltank 7. Das der Kolbenstange abgewandte Ende beider Vorschubzylinder 2 und 3 ist über Zuleitungen 8 bzw, 9 mit einem von zwei medianisch miteinander gekoppelten Zahnradpumpen 10 und 11 verbunden, welche durch eine gemeinsame Speiseleitung 12 mit Druckmittel gespeist werden. Die Zahnradpumpen 10 und 11 bilden einen Stromteiler und stellen sicher, daß sich die beiden Vorschubzylinder 2 und 3 gleichförmig bewegen. Die den Kolbenstangen zugewandten Kammern der Vorschubzylinder 2, 3 sind über Rücklaufleitungen 13 bzw. 14 mit einer gemeinsamen RQcklaufleitung 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-WegeventiI 17 von Hand, mechanisch oder elektropneumatisch zu betätigen. Auf der Eiiigangsseite des 3/3-Wegeventils 17 ist ein Anschluß über eine Zuleitung 1.8 mit einer Pumpe i8' 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 Oberdruckventil 24 zur Begrenzung des maximalen Drucks des der Steuereinrichtung eingespeisten Druckmitteis 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 Vorschubzyl-ndem 2,3 führende Speiseleitung 12 endet ebenso wie die Rücklaufleitung 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 Rücklaufleitung 22 in den Druckmitteltank 7; die Vorschubzylinder 2,3 sind während lessen abgeriegelt Wenn der Steuerschieber des 3/3-Wegeventils 17 aus seiner Nullstellung heraus im Sinne der Zeichnung nach rechts verschoben wird, dann ist in dieser Schaltstellung die Zuleitung 18 abgesperrt jedoch kann das Druckmittel über die Zweigleitung 19 und das Rückschlagventil 20 in die Speiseleitung 12 der Vorschubzylinder 2, 3 fließen, wodurch eine Vorschubbewegung ausgelöst wird, d. h, Führungsstangen der Kettensägen werden aufeinander zu ve/schwenkt 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 uer Vorschubzylinder mit dem Druckmitteltank 7 verbinden 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 s Nullstellung die Rücklaufleitung 15 unmittelbar mit einer zur Ausgangsseite de« 3/3-Wegeventils 17 führenden Verbindungsleitung 26 verbindet Ein zweiter Anschluß auf der Einlaßseite de« 3/3-Wegeventils 25 ist über eine Zweigleitung 27 mit der von den Vorschubzy-

I» lindern kommenden Rücklaufleitung 15 verbunden. Der dritte Anschluß auf der Eingangsseite des 3/3-Wegeventils 25 ist über eine Rücklaufleitung 28 direkt mit dem Druckmitteltank 7 verbunden. Zwei weitere Anschlüsse auf der Ausgangsseile 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 Elektromagnete 33 und :ϊ4 des 3/3-Wegeventils

25 sind über elektrische Leitungen 33' bzw. 34' mit einer elektronischen Steuereinrichtung &s verbunden, von welcher eine weitere elektrische Leitung 35' zu einem hydraulisch betätigten Druckschalter 36 führt Dieser wiederum spricht über die Hydiraulikleitung 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 Speicherstromkreis 38 angeschlossen. Wenn in der Speiseleitung 4 niedriger Druck herrscht befindet sich

jo das 3/3-WegeventiI 25 in seiner gezeichneten Nullstellung.

Die Einstellung der Vorscfoubgeschwindigkeit geschieht erfindungsgemäß wie folgt: Das 3/3-Wegeventil 17 wird in seine rechte Schaltstellung verschoben, in

r> welcher das Druckmitte! 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

4(i Speiseleitung 4 zugeführt Solange die Sägeketten den Baumstamm noch 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

4, 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 211 sowie die Rücklauflei-

Vi tung 22 zum Druckmitteltank 7 erfolgt Der Vorschub der Sägeketten erfolgt in dieser Schaltstellung mit der größtmöglichen Geschwindigkeit Sobald sich d^;e Sägeketten tiefer in deti Baumstamm hineingearbeitet hLbeii, steigt der Sägewiderstand und mit ihm der Druck

• in der Speiseleitung 4 an. Bei Erreichen pines vorgegebenen Druckes übermittelt der Druckschalter 36 über die elektrische Leitung 35' ein Signal an die elektronische Steuereinrichtung 35, welche über die elektrische Leitunp 33' den Elektromagneten 33 erregt,

mi 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 durch die Zweigleitung 27, das 3/3-Wege-

b5 ventil 25, 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 Speicher-Stromkreis 38 verhindert, daß die elektronische Steuereinrichtung 35 des 3/3-Wegeventils 25 daraufhin in die Stellung mit höherer Vorschubgeschwindigkeit zurückschaltet. Das 3/3-Wcgeventil 25 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 SugiDi. lJ;csc iir,{crsr;cnt as"r, u;c i>trc~%'crsorgu:*,g des Elektromagneten 34, so daß der Steuerschieber des 3/3-Wegeventils 25 nach links verschoben wird. In dieser Schaltstellung strömt das Druckmittel aus der Rücklaufleitung 15 durch die Zweigleitung 27, das 3/3-Wegeventil 25 und die Ableitung 30 mit dem Drosselventil 32 in die Verbindungsleilung 26 und von dort über das 3/3-Wegeventil 17 in den Druckmitteltank 7. Das 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 Rücklaufieitung 22 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 Elektromagnetc 33 und 34 abschaltet. Das 3/3-Wegeventil 25 kehrt daraufhin in seine Nullstellung zurück, welche eine ungehinderte Druckmittelströmung vom 3/3-Wegeventil 17 über die Vcrbindungslcttiing 26 und das 3/3-Wegcvcntil 25 in die Rücklaufleitung 15 erlaub!, die während des Sägcns das Druckmittel zurückleiiet. Nun aber speist die Rücklaufleilung 15 umgekehrt Druckmittel in die Vorschubzylinder 2,3 ein, deren Kolben sich daraufhin zurückbewegen und die Führungsstangen der Kettensägen auseinanderbewegen.

Ms'ürüch ist die Erfifidii"" nich! 2uf dns 2nhän^ ί^γ 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 abgewandeil werden, daß hydraulische Steuerungsabläufe durch pneumatische oder elektrische Steucrungsabläufc ersetzt werden, oder umgekehrt. Zum Beispiel können der elektrische Druck.« halter 36 und die Elektromagnetc 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steuereinrichtung für eine vorzugsweise hydraulisch angetriebene Säge zum Querschneiden von Baumstämmen, z. B. Kettensäge, zum lastabhängigen Vorschub der Säge in einen Baumstamm mit unterschiedlicher Vorschubgeschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorschubeinrichtung (2,3,10,11) durch die Steuereinrichtung (16) zwischen einer ersten Einstellung, in der sie die Säge mit hoher, konstanter Vorschubgeschwindigkeit bewegt, und wenigstens einer zweiten Einstellung mit niedrigerer konstanter Vorschubgeschwindigkeit diskret einstellbar ist, daß die Steuereinrichtung (16) einen Meßfühler (36) zur Überwachung der an das Schneidwerkzeug abgegebenen Leistung aufweist, der bei Erreichen eines für jede Vorschubgeschwindigkeit vorgegebenen, oberen Grenzwertes der Leistung ein Signal erzeugt, wodurch die SteuereinnLhtung (16) die Vorschubeinrichtung (2,3, 10, Jl) auf die nächst niedrigere Geschwindigkeitsstufe umschaltet, und daß die Steuereinrichtung (16) eine Blockiereinrichtung aufweist, z. B. eine elektronische Steuereinrichtung (35) mit einem Speichenstromkreis (38), die mit dem Meßfühler (36) an dessen Ausgang (35') in Reihe geschaltet ist und verhindert, daß die Vorschubgeschwindigkeit erneut gesteigert wird, wenn die Leistungsaufnahme des Schneidwerkzeugs nach dem Umschalten auf eine niedrigere Vorschubgeschwindigkeit abfällt.

2. Steuereiⁿrichtung für eine hydraulisch angetriebene Kettensäge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler (J»6) den Druck in einer Speiseleitung (4) mißt, welche den Hydraulikmotor (1) mit einer hydraulischen Dns.kquelle (5) verbindet