-
GEBIET DER
ERFINDUNG
-
Diese
Erfindung betrifft Führungsstäbe und eine
zugehörige
Vorrichtung für
Kettensägen,
die an einer Baumerntemaschine angebracht sind, und, genauer ausgedrückt, Führungsstabmerkmale
zum Kontrollieren von Reparaturkosten der Vorrichtung infolge von
Unfällen
der Baumerntemaschine.
-
HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
-
Der
Hintergrund der Erfindung ist eine Baumerntemaschinen-Kettensäge mit einem
Führungsstab,
der konfiguriert ist, um verschiebbar an einem Stabhalter der Säge angebracht
zu werden, welcher richtige Anbringung (unter Verwendung von Haltestiften)
hervorruft, die ein Zerbrechen des Stabs bei einem Unfall weniger
wahrscheinlich gestaltet und eine schnelle Entfernung und Auswechselung
in dem Fall bereitstellt, dass ein Stab zerbricht. Bei entfernter Kette
gleitet der Stab einfach frei auf dem Stabhalter und ein neuer Stab
wird an seinen Platz geschoben.
-
Die
vorliegende Erfindung ist auf weitere Modifikationen und Verbesserungen
des Führungsstabs des
oben genannten Standes der Technik gerichtet.
-
Hinsichtlich
Baumerntemaschinen sind die Kräfte,
die einer Bedienungsperson einer Baumerntemaschine zur Verfügung stehen,
groß,
und können einfach
Führungsstäbe und Stabhalter
zerbrechen, wenn sie unter den richtigen Bedingungen angelegt werden.
Bei Bedienung einer Baumerntemaschine beträgt die während Sägen an den Stab und den Stabhalter
angelegte maximale Kraft idealerweise etwa 100 Pfund, und sowohl
Stab als auch Stabhalter werden solchen Kräften für lange Benutzungszeitspannen
standhalten. Es ist jedoch sehr typisch, dass die Idealbedingungen
durch etwas unterbrochen werden, das hier als Unfälle bezeichnet
wird. Ein Unfall erfolgt zum Beispiel, wenn ein oberer Teil des
abgesägten
Baums in die Greifarme der Baumerntemaschine rutscht und die Kette
und der Führungsstab
zwischen dem oberen und unteren Teil des Baums eingeklemmt werden.
Der Bedienungsperson stehen begrenzte Mittel zur Verfügung, durch
die die Kette und der Stab befreit werden können, und oft wendet er einfach
eine größerer Kraft
der Baumerntemaschine an, um den Stab aus dem Baum herauszuziehen.
Diese Kraft kann einfach die Kette und den Stab zerbrechen und wird
oft absichtlich angewendet, um so Reparaturen und Fortsetzung des
Baumerntevorgangs zuzulassen. Die Bedienungsperson führt zusätzliche
Kettenschleifen und zusätzliche Führungsstäbe mit sich,
da diese in jedem Fall am stärksten
Abnutzung ausgesetzt sind und periodische Auswechselung erfordern.
Daher kann die Bedienungsperson, wenn die Kette und/oder der Führungsstab
zerbricht, Reparatur durchführen
und die Erntemaschine ohne unnötige
Verzögerung
in den betriebsbereiten Zustand zurückführen.
-
Während die
bevorzugte Situation darin besteht, dass keine Unfälle und
daher keine Unterbrechungen zur Reparatur auftreten, ist es weit
stärker bevorzugt,
dass, wenn ein einen Unfall verursachender Schaden auftritt, der
Führungsstab
anstelle des Stabhalters zerbrechen wird. Es wird erwartet, dass der
Stabhalter Jahre hält
(im Vergleich zu der Abnutzungsrate eines Stabs, z. B. eine bis
drei Wochen) und die Kosten einer Auswechselung des Stabhalters
möglicherweise
das Zehnfache der eines Stabs betragen. Auswechselung des Stabhalters
ist komplexer und zeitaufwendiger und am häufigsten steht ein zusätzlicher
Stabhalter nicht einfach zur Verfügung. Daher sind die Außerbetriebskosten
zum Zerbrechen eines Stabhalters viel größer, als es das Zerbrechen
des Stabs ist.
-
Wie
angeführt,
gibt es Idealerweise keine Unfälle.
Unfälle
(des oben beschriebenen Typs) finden jedoch statt. In dem Fall eines
Unfalls ist es bevorzugt, dass nichts zerbricht. Die Stäbe können ausreichend
stabil gestaltet werden, um Zerbrechen in vielen Typen von Unfällen standzuhalten,
aber ein gelegentlicher Unfall wird den stabilsten Stab überwinden
und entweder der Stab oder der Stabhalter wird zerbrechen.
-
Es
ist dementsprechend eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen
Stab zu schaffen, der Zerbrechen standhalten, jedoch zerbrechen
wird, bevor die angelegte Kraft so groß ist, dass sie den Stabhalter
zerbricht.
-
In
EP 0993767 erzeugt ein Stab,
der an einer Baumerntemaschine angebracht ist und bei dem ein länglicher
Vorsprung des Stabhalters in einem Mittelschlitz des Stabs positioniert
ist, eine Spaltkraft am Hinterende des Stabs. Das Hinterende des
Stab kann sich daher am Mittelschlitz spalten, wenn die für normale
Sägetätigkeit
typischen Kräfte
ausreichend überschritten
werden. Das Auftreten von solchem Aufspalten ist weitestgehend durch
Bohren eines Lochs in das Hinterende des Stabs auf der Seite des Schlitzes
aufgehoben worden, das gedrückt
wird, um von dem Vorsprung weg zu schwenken. Ein Bolzen wird durch
das Loch und in den Stabhalter eingeführt. Der Widerstand gegen Stabbruch
wird umfassend durch diese Abwandlung erhöht, aber in vielen Fällen ist
dies zu viel. Es kann dann geschehen, dass der Stabhalter vor dem
Stab zerbrechen wird.
-
Das
Loch im Stab kann durch einen zweiten, oder von der Mitte versetzten
Schlitz ersetzt werden, der sich zum Hinterende des Stabs erstreckt.
Diese weitere Abwandlung ermöglicht
Verschiebung des Stabs auf den Stabhalter und von diesem herunter und
vermeidet die Notwendigkeit, den Bolzen einzuführen und zu entfernen. Ein
permanenter Stift oder Bolzen, der in den von der Mitte versetzten
Schlitz des Stabs eingeschoben ist, liefert erhöhte Stabilität und hält Aufspalten
stand, jedoch nicht unbedingt im gleichen Ausmaß wie die Bolzen- und Lochanordnung.
-
US 5 709 254 beschreibt
einen Stabhalter und einen Sägestab,
und mindestens einen Einbauvorsprung, in dem der Stabhalter und
der Sägestab während Betrieb
Schwenkkräften
ausgesetzt werden. In dem Fall eines Unfalls ist es wahrscheinlicher, dass
der Sägestab
zerbricht als der Halter.
-
Der
vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Kombinationsführungsstab-
und Stabhalter zur Anbringung des Führungsstabs an einer Kettensäge einer
Baumerntemaschine geschaffen, umfassend:
einen Stabhalter zum
Anbringen an einer Baumerntemaschine;
einen Sägekettenführungsstab
mit einem Vorder- und einem Hinterende;
wobei der genannte
Stabhalter einen Einbauvorsprung aufweist und das genannte Hinterende
zum Anbringen an den Vorsprung in einem nichtschwenkenden Verhältnis ausgelegt
ist;
wobei der genannte Stabhalter und der genannte Führungsstab
einer variierenden Schwenkkraft während Betrieb der Baumerntemaschine
ausgesetzt sind, die gemeinsam den Vorsprung und das Hinterende
des Stabs belastet, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Vorsprung
bei einer vorbestimmten Schwenkkraft zerbrechlich ist und das genannte
Hinterende ausgelegt ist, um bei einer kleineren Schwenkkraft als
der bestimmten Schwenkkraft zu zerbrechen.
-
Daher
ist die Stabkonfiguration speziell ausgeführt, um gegen Zerbrechen des
Stabhalters zu schützen.
In einer Ausführungsform
erzeugt der von der Mitte versetzte Schlitz, der neben dem den Vorsprung
aufnehmenden Mittelschlitz vorspringt, einen Zwischensteg oder Finger
aus Stabstahl zwischen den beiden Schlitzen. Wenn dieser Stahlfinger
abbricht, wird der Stab sofort zerbrechen. Es gibt eine Reihe von
Faktoren, die die Stabilität
des Stahlfingers beeinflussen können.
Die Länge des
Fingers (oder Schlitzes), die Breite und Dicke des Fingers und die
Härte des
Stahls haben alle eine Auswirkung auf die Stabilität des Fingers
und die zum Abbrechen des Fingers erforderliche Kraft. In der bevorzugten Ausführungsform
wird die Fingerlänge
und -breite primär
durch die Stabauslegung vorgeschrieben. Ein schmales Hinterende
des Stabs kann durch das Antriebszahnrad und den Stiftdurchmesser
vorgegeben sein, und seine Position in dem Stabhalter lässt keine große Abwandlung
der Breite und Länge
des Fingers zu. Daher ist die Stabkonfiguration primär ausgelegt, um
zum Stabhalter zu passen. In dem Ausmaß, dass weitere Verstärkung oder
Schwächung
des Fingers erwünscht
ist, kann der Finger wärmebehandelt
werden, um die Stahlhärte
zum Erreichen der gewünschten
Bruchgrenze zu erhöhen
oder zu senken.
-
Es
wird eine Bestimmung bezüglich
der Kraft vorgenommen, die zum Zerbrechen eines Stabhalters in einem
neuen Zustand erforderlich ist. Es ist ein gewisser Spielraum vorgesehen,
um Abnutzung und Ermüdung
eines Stabhalters über
eine Gebrauchszeitspanne zu berücksichtigen,
der vorzugsweise ausgelegt ist, um bei etwa 60–90 % der zum Brechen des Stabhalters
benötigten
Kraft zu zerbrechen. Einer bevorzugten Ausführungsform zufolge stellt eine Kraft
von 70% die gewünschte
Bruchgrenze des Stabs dar. Daher wird der Stabfinger geschwächt oder
verstärkt,
z. B. wärmebehandelt,
um eine Bruchgrenze bei 70% der bekannten Bruchgrenze des Stabhalters
in einem neuen Zustand zu erzeugen. In einem Beispiel wurde ein
bekannter Stabhalter durch eine Kraft von 4.000 Pfund zerbrochen,
die an einen Stab an einem Punkt 17 Zoll von dort angelegt wurde, wo
er an dem Stabhalter angebracht ist, der Stabfinger des Stabs, der
ausgelegt war, um zum Halter zu passen, wurde wärmebehandelt, um eine Bruchgrenze
unter den gleichen Bedingungen bei einer Kraft von 2.800 Pfund zu
erzeugen.
-
Einer
bevorzugten Ausführungsform
des Kombinationsführungsstab
und -Stabhalters zufolge, weist das Hinterende einen Schlitz auf
und ist der Vorsprung länglich
und wird in den Schlitz eingepasst, und verhindert nach Einpassen
in den Schlitz Schwenken des Stabs in bezug zum Vorsprung, wobei
das genannte Hinterende einen Finger aus Stabmaterial, der eine
Seite des Schlitzes begrenzt, und einen Stift aufweist, der gegen
den genannten Finger gelagert und an dem Stabhalter befestigt ist,
um Wegsschwenken des Fingers von dem Vorsprung zu verhindern, wenn
dieser einer Schwenkkraft ausgesetzt wird, wobei der genannte Finger
ausgelegt ist, um bei Anwendung einer kleineren Schwenkkraft als der
bestimmten Schwenkkraft von dem Stab weggebrochen zu werden.
-
Vorzugsweise
begrenzt das genannte konfigurierte Hinterende mindestens einen
Schlitz, und ist mindestens einer der genannten Vorsprünge ein länglicher
Vorsprung, der in den Schlitz eingepasst wird, und nach Einpassen
in den Schlitz Schwenken des Führungsstabs
in bezug zum Führungsstabhalter
Widerstand entgegensetzt.
-
Die
Erfindung wird vollständiger
bei Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und Zeichnungen
verstanden werden, auf die hier Bezug genommen wird.
-
KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist
eine Ansicht eines Teils einer Baumerntemaschine;
-
2 ist
eine Seitenansicht eines Hinterendabschnitts eines Führungsstabs,
der die vorliegende Erfindung verkörpert;
-
3 ist
eine Querschnittansicht der Einbaustruktur, die den Führungsstab
an der Baumerntemaschine von 1 befestigt,
wie auf Betrachtungslinien 4-4 von 6 genommen;
-
4 ist
eine Ansicht ähnlich 3,
die eine andere Einbauanordnung zeigt;
-
5 illustriert
eine Abwandlung der Einbaustruktur von 3, die durch
den Stab von 2 ermöglicht wird;
-
6 ist
eine perspektivische Ansicht, die die Einbaustruktur mit ihren verschiedenen
Komponenten in Explosionsverhältnis
darstellt; und
-
7–12 sind
Ansichten, die verschiedene Ausführungsformen
der Erfindung zeigen.
-
BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
-
1 zeigt
einen Auslegerteil 10 einer Baumerntemaschine. Der Auslegerteil 10 ist
an einem mobilen Fahrzeug (nicht gezeigt) angebracht. Ein an dem
Ausleger angebrachter Erntemaschinenkopf 20 umfasst einen
Kettensägen-Antriebskopf,
der drehbar ein Antriebszahnrad antreibt, das die Sägekette 22 um
einen Führungsstab 38 treibt.
Grundlegend ist der Erntemaschinenkopf 20 beweglich, um
gegen einen zu fällenden
Baum 12 positioniert zu werden, und umfasst einen Einspannmechanismus 14, 16, der
den Erntemaschinenkopf 20 an den Baum 12 klemmen
wird: Der Führungsstab 38,
um den die Sägekette 22 mitgenommen
wird, wird dann wie durch Pfeil 24 gezeigt geschwenkt,
um durch den Stamm des Baums 12 zu sägen. Eine bedeutende Kraft
wird erteilt, um den Führungsstab 38 während dieses
Vorgangs zu schwenken, und deshalb muss der Führungsstab 38 geeignet
an dem Erntemaschinenkopf angebracht sein. Ein solches Anbringen
wird typischerweise erreicht, indem der Stab zuerst in einem Stabhalter
angebracht wird, der anschließend
an dem Erntemaschinenkopf angebracht wird. 3–6 stellen
die Anbringung des Führungsstabs 38 an
dem Stabhalter 48 dar.
-
Unter
Bezugnahme auf die 3–6 wird erkannt
werden, dass die Querschnittansichten der 3–5 so
genommen sind, als wenn sich die Komponenten von 6 in
dem zusammengebauten Zustand befänden.
Speziell bezugnehmend auf 3, wird
der Führungsstab 38 auf
den Stabhalter 48 geschoben, wobei die Schlitze, z. B.
Schlitze 80 und 82 von 7, auf dem
Vorsprung 56 und den Stiften 50 gelagert werden.
Die Kette 22 wird dann an dem Stab und Antriebszahnrad
angebracht. Wenn sich Stab und Kette an ihrem Platz befänden, werden der
Stab 38 und der Stabhalter 48 vorwärts geschoben
(Kraft F1 in 6), um die Kette zu spannen. Kolben 70 werden
dann zum Erzwingen einer Verschiebebewegung (Kraft F2) des Stabhalters 48 in Bezug
zum Gehäuse 46 betätigt, um
den Stab 38 zwischen dem Stabhalter 48 und dem
Gehäuse 46 einzuklemmen
und dadurch die gesamte Baugruppe zu verriegeln.
-
4 und 5 variieren
nur in der Struktur der Stifte 50, d. h. die durch Stifte 60 und 50' in 4 bzw. 5 ersetzt
sind. Ansonsten wirken sie in der gleichen Weise wie oben beschrieben.
-
7–11 stellen
beispielhaft verschiedene Konfigurationen des Führungsstabs 38 dar,
die eingerichtet sind, um unter einer schweren Last nachzugeben,
jedoch während
Normalbetrieb der Baumerntemaschine adäquate strukturelle Integrität aufrechtzuerhalten. 7 stellt
eine Variation des Führungsstabs 38 dar.
Der Führungsstab 38 umfasst einen
Mittelschlitz 80 mit offenem Ende, der zum Aufnehmen eines
Schulterteils (Vorsprungs) 56 des Stabhalters 48 angeordnet
ist. Der Führungsstab 38 umfasst
geformte Schlitze 82 mit offenem Ende angrenzend an den
Mittelschlitz 80, wobei der Mittelschlitz 80 und
die angrenzenden Schlitze 82 sich ausstreckende Finger 84 bilden.
Die Schlitze 82 werden die Einbaustifte oder Stifte wie
zum Beispiel die in 5 dargestellten Stifte 50' aufnehmen.
Die Einbauanordnung stellt sicher, dass der Stab 38 fest
im Stabhalter gehalten wird. In diesem Beispiel sind die Finger 84 bis
zu einem solchen Ausmaß in der
Zone 88 wärmebehandelt,
dass, wenn eine übermäßige Kraft
an den Stab 38 angelegt wird, z. B. bei einem Unfall, einer
der Finger 84 nachgeben oder von dem Stab 38 abbrechen
wird. Wenn zum Beispiel die Kräfte
derart sind, dass der Vorsprung 56 in 7 gepresst
wird, um gegen den Uhrzeigersinn in bezug zum Stab 38 zu
schwenken, wirkt der obere Stift 50' gegen den oberen Finger 84,
um Aufspreizen des Schlitzes 80 zu verhindern. Wenn die
Kraft ausreichend zum Verursachen ist, dass der Finger abbricht, wird
der Vorsprung 56 in dem Schlitz verdreht werden, um das
Hinterende zu spreizen und Bruch zu verursachen, wie durch den Riss 86 angezeigt
ist.
-
8 zeigt
eine andere Variation des Stabs 38, die zur Anbringung
in dem Stabhalter des Erntemaschinenkopfs 20 geeignet ist.
In diesem Beispiel umfasst der Stab 38 einen Mittelschlitz 90,
der den Vorsprung 56 des Stabhalters aufnehmen wird. Finger 92 sind
angrenzend an den Mittelschlitz 90 ausgebildet und angeordnet,
um die Stifte 50' des
Stabhalters zu ergreifen. Die Finger 92 sind wärmebehandelt,
wobei die wärmebehandelte
Zone 94 durch die schattierten Bereiche gekennzeichnet
ist. Die Finger 92 wirken in der gleichen Weise wie die
Finger 84, vermeiden jedoch die Schlitzkonfiguration, wie
dargestellt ist.
-
9 zeigt
einen anderen Führungsstab 38 mit
einem Mittelschlitz 100 mit offenem Ende, der zum Aufnehmen
des Vorsprungs 56 des Stabhalters angeordnet ist. Der Mittelschlitz 100 kombiniert
mit den Ausnehmungen 102 und 104 begrenzt ausgestreckte
Finger 106. Die Ausnehmungen 102 und 104 werden
den Stift 50' aufnehmen,
wenn dieser im Stabhalter installiert ist. Die Finger 106 sind
wärmebehandelt,
wobei die Zone der Wärmebehandlung durch
die schattierten Bereiche 108 gekennzeichnet ist. Die Finger 106 weisen
reduzierte Stabilität
auf und werden durch Biegen oder Abbrechen nachgeben, wenn eine übermäßige Kraft
an den Stab 38 angelegt wird. Die Finger weisen weiterhin
ausreichende Stabilität
auf, um die unter normalen Betriebsbedingungen an den Stab angelegten
Kräfte
zu halten.
-
9A zeigt
den Führungsstab 38 von 9,
der durch einen konfigurierten Vorsprung 56" des Stabhalters gehalten wird.
In dieser Ausführungsform
weist der Vorsprung 56" einen
Mittelvorsprung 150 auf, der in den Mittelschlitz 100 passt. Der
Vorsprung 56" umfasst
ausgestreckte Lappen 152, die in die Ausnehmungen 102, 104 des
Stabs 38 passen. Diese Anordnung beseitigt die Verwendung der
Stifte 50'.
Die Finger 106 werden wärmebehandelt,
wobei die wärmebehandelte
Zone durch 108 bezeichnet ist. Wenn eine übermäßige Kraft
an den Stab 38 angelegt wird, sind die Finger eingerichtet, um
nachzugeben, und der Stab wird im wesentlichen wie in 7 gezeigt
abbrechen.
-
10 zeigt
einen anderen Stab 38, der eingerichtet ist, um in einem
Stabhalter mit zwei Einbauvorsprüngen 56' eingebaut zu
werden. Schlitze 112 sind in dem Stab 38 zum Aufnehmen
der Vorsprünge 56' vorgesehen.
Der Stab 38 ist in diesem Beispiel in der als 114 gekennzeichneten
schattierten Zone wärmebehandelt.
Ein Loch 116 ist in der Zone 114 vorgesehen, wobei
das Loch ungefähr
an dem Mittelpunkt zwischen den Außenkanten der Zone 114 positioniert ist.
Die wärmebehandelte
Zone 114 kombiniert mit dem Loch 116 reduziert
die Stabilität
des Stabs in der. Zone 114. Der Stab 38 hat adäquate strukturelle Stabilität für normale
Arbeitsgänge,
wird jedoch in der wärmebehandelten
Zone versagen, wenn eine übermäßige Kraft
gegen den Stab 38 angelegt wird.
-
11 zeigt
ein anderes Beispiel eines Stabs 38, das für Anbringung
in einem Stabhalter eingerichtet ist. In diesem Beispiel würde der
Stabhalter einen Haltestift 120 aufweisen, der in eine
in dem Stab 38 vorgesehene Bohrung 122 eingeführt werden
würde.
Der Stab 38 umfasst einen Mittelschlitz 124 mit
offenem Ende. Zwei zusätzliche
Schlitze 126 mit offenem Ende sind vorgesehen, einer auf
jeder Seite des mittleren Endschlitzes 124. Die Schlitze 124 und 126 begrenzen
ausgestreckte Finger 128. Die Schlitze 126 sind
zum Aufnehmen von Stiften 50' des
Stabhalters angeordnet. In diesem Beispiel umfasst der Stab eine
wärmebehandelte
Zone, die sich über
die Breite des Stabs 38 einschließlich der Finger 128 erstreckt.
Die wärmebehandelte
Zone befindet sich im schattierten Bereich und ist durch 130 bezeichnet.
-
In
den Beispielen der 7–11 ist
der Führungsstab
in speziellen Zonen wärmebehandelt, um
einen Führungsstab
mit der gewünschten
Streckgrenze bereitzustellen. Die Führungsstabfinger können strukturell
auf andere Weisen zum Erhalten der gewünschten Stabilität modifiziert
werden. 12 zeigt ein Beispiel zum Modifizieren
des Führungsstabs 38 in
einer anderen Weise als durch Wärmebehandlung. 12 zeigt
den Stab 38, der Außenschichten 140, 144 und
eine Mittelschicht 142 aufweist. 12 hat
eine ähnliche
Struktur wie 7. Anstatt eine wärmebehandelte
Zone aufzuweisen, umfassen die Außenschichten 140, 144 jedoch
eine Nut 146, die über
den begrenzten Fingern 84 ausgebildet ist und sich über diese
erstreckt. Die Nuten 146 verringern die Stabilität der Finger 84,
um dadurch den Stabhalter zu schützen,
wenn eine übermäßige Kraft
an den Stab 38 angelegt wird. Wenn eine übermäßige Kraft
an den Stab 38 angelegt wird, wird ein Finger 84 versagen
und der Stab wird abbrechen, wie vorhergehend unter Bezugnahme auf 7 beschrieben
wurde. Es wird erkannt werden, dass die Führungsstabfinger auf andere
Weisen modifiziert werden können,
um die gewünschte
Stabilität
zu liefern.
-
Die
Fachleute in diesem Bereich werden erkennen, dass Modifikationen
und Variationen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Erfindung
abzuweichen. Die Erfindung ist deshalb nicht auf die beschriebenen
und dargestellten Ausführungsformen
begrenzt, sondern soll aufgrund der anliegenden Ansprüche bestimmt
werden.