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Gegenstand
der Erfindung ist eine für
eine Holzerntemaschine bestimmte Vorschubvorrichtung, die eine Dreifachrollenkette
hat, die, von einem Antriebsrad gezogen, über ein Wendeglied und über Wälzführungen,
die sich eingriffseitig über
eine große Länge zwischen
Antriebsrad und Wendeglied erstrecken, läuft, wobei die Rollenkette
gegeneinander versetzte und durch Querbolzen aneinander gebundene Gliederreihen
bestehend aus einer mittleren Gliederreihe und aus äußeren Gliederreihen
umfasst, wobei jeder Gliederreihe auf der entsprechenden Wälzführung rollende,
an den Querbolzen gelagerte Rollen zugeordnet sind, und das Antriebsrad
mit seinen Zähnen
die mittlere Gliederreihe der Rollenkette über deren Rollen antreibt.
Der Begriff "Holzerntemaschine" ist hier in weitem
Sinne zu verstehen und umschließt
die verschiedensten Vorrichtungen zur Handhabung von Bäumen/Stämmen für die Faser- und
Sägeholzgewinnung.
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Holzerntemaschinen-Vorschubvorrichtung der
oben umrissenen Art sind von den früheren Schriften
WO 85/05589 und
WO 99/25526 des Anmelders her bekannt,
die den Publikationen
US-A-4753338 bzw.
US-B1-6202719 entsprechen. Die
Holzerntemaschine hat gewöhnlich
zwei einander gegenüberliegend
angelenkte Vorschubraupen, Entastungsmesser und eine Querschneidvorrichtung.
Der Vorschubraupenrahmen befindet sich an angelenkten Armen. Die
Rollenkette läuft über ein
die mittlere Gliederreihe ziehendes Antriebsrad und um ein Wendeglied,
gewöhnlich
ein Umlenkrad. Die Abmessungen der Rollenkette sind auf die Zahnung
des Antriebsrades abgestimmt, wodurch der Durchmesser der Rollen
begrenzt wurde.
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Vorschub
mit Raupenketten bietet im Vergleich zu Vorschubrollen klare Vorteile.
Die erstgenannte Schrift befasst sich mit einer Lösung, bei
der Wälzführungen
und Rollenkette eingesetzt werden. Dadurch konnte die Lebensdauer
der Raupenketten-Vorschubvorrichtung erhöht werden, da ja dabei die
Belastung direkt auf die Wälzführung übergeht und
Belastungsspitzen der Raupenketten vermieden werden. In der zweitgenannten
Schrift ist eine gekrümmte
Wälzführung beschrieben,
wobei die Raupenketten-Vorschubvorrichtung eine große Vorschubrolle „imitiert", deren Eingrifflänge jedoch
viel größer als
die jeder wirklichen Vorschubrolle ist, deren Durchmesser ja aus
praktischen Gründen
viel kleiner bleiben muss. Infolge der gekrümmten Wälzführung wurde die Mechanik vereinfacht,
da eines der Gelenke der Vorschubvorrichtung in Wegfall kam. Die
Raupenkette besteht aus einer speziellen Rollenkette, bei der sich
die Rollen und Bolzen im Betrieb abnutzen. Zur Verringerung der
Reibung sind die Rollen mit Buchsen versehen. Entsprechend nutzen
sich auch die Wälzführungen
im Betrieb ab und sind gleich der Raupenkette bevorzugt auswechselbar gestaltet.
Bei den bekannten Wälzführungen
mussten zwischen den Rollen Rillen eingearbeitet werden um zu verhindern,
dass die Glieder mit den Führungen
in Berührung
kommen.
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Mit
der vorliegenden Erfindung soll eine verbesserte Holzerntemaschinen-Vorschubvorrichtung bereitgestellt
werden, die sich durch lange Lebensdauer und hohe Zuverlässigkeit
auszeichnet. Die Vorschubvorrichtung ist die zentrale Komponente
der Holzerntemaschine und von bedeutendem Einfluss auf das Gesamtgewicht
der Maschine. Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die
Raupenketten-Vorschubvorrichtung ohne Einbuße an Dauerhaftigkeit kleiner
und leichter zu gestalten. Gelöst
wird diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs
1. Die Erfindung basiert zu einem Großteil auf der Beobachtung,
dass sich die Wälzführung hauptsächlich nur
an den Rändern
abnutzt, wobei sich jedoch die Größe der Rollen der äußeren Gliederreihen
nach der mittleren Gliederreihe richteten, deren Rollen auf das
antreibende Zahnrad abgestimmt sind. Im Allgemeinen beschränkt sich also
der Verschleiß auf
die seitlichen Reihen der Raupenkette. Die in Raupenmitte befindliche
Reihe zeigt im Allgemeinen keine Abnutzung, obwohl sie der Beanspruchung
durch das Antriebsrad der Raupenkette ausgesetzt ist. Die äußeren Gliederreihen können demzufolge
mit größeren Rollen
ausgestattet werden, vorausgesetzt, dass gleichzeitig die Wälzführung für verschieden
große
Rollen eingerichtet wird.
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Im
Folgenden wird die Erfindung an Hand eines in den beigefügten Zeichnungen
dargestellten Ausführungsbeispiels
beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
mit Raupenketten-Vorschubvorrichtung ausgestattete Holzerntemaschine;
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2 die
Vorschubvorrichtung im Schnitt seitlich betrachtet;
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3 die
Vorschubvorrichtung von 2 von oben betrachtet und mit
teilweise entfernter Raupenkette;
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4 einen
Querschnitt der Vorschubvorrichtung an der Wälzführung.
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1 zeigt
eine Holzerntemaschine 10, die ein Rahmenteil 11,
eine Aufhängevorrichtung 12, zwei
einander gegenüberliegend
angelenkte Vorschubraupen 14, Entastungsmesser 15 und
eine Querschneidevorrichtung (Säge) 16 umfasst.
Die Vorschubraupen 14 und die Entastungsmesser 15 werden
durch (nicht dargestellte) Hydraulikzylinder angetrieben und nehmen
maulartig den zu behandelnden Baum zwischen sich in den Griff. Die
Vorschubraupen 14 ziehen den Baum durch das Maul.
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Der
Rahmen der Vorschubraupe 14 ist an angelenkten Armen 13 befestigt.
Die Vorschubraupe 14 besteht aus einer Dreifachrollenkette,
die um ein Antriebsrad, ein Wendeglied und um Wälzführungen läuft, welche letztere sich auf
der Eingriffseite über eine
große
Länge zwischen
dem Antriebsrad und dem Wendeglied erstrecken.
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Das
Gewicht der Holzerntemaschine kann durch Verkleinerung der Raupenketten-Vorschubvorrichtungen
verringert werden. Auch bei einer auf gekrümmter Führung laufenden Raupenkette
ist der Flächendruck
gegen den Baumstamm nicht zu groß, obgleich die Kontaktfläche zwischen
Raupe und Baumstamm kürzer
als bei Vorschubvorrichtungen mit gerader Wälzführung ist. Somit wird die Gewichtsverringerung
lediglich durch den Flächendruck zwischen
der Raupenkette und ihrer Führung
und also durch den Verschleiß dieser
in gegenseitigem Wälzkontakt
stehenden Teile begrenzt.
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Bei
der erfindungsgemäßen Vorschubvorrichtung
ist die Raupenkette dreireihig ausgebildet. Sie kann aus einer herkömmlichen
Dreifachrollenkette bestehen, bei der die Glieder nebeneinander,
bevorzugt jedoch, zur Belastungsausgleichung, gegeneinander versetzt
angeordnet sind (
WO 85/05589 ). Das
Antriebsrad befindet sich an der mittleren Reihe der Raupenkette,
wobei die Konstruktion dieser Reihe auf der Grundlage des Antriebsvorganges
bemessen wird. Die beiden äußeren Reihen
der Raupenkette wiederum erhalten Rollen von möglichst großem Durchmesser. Auf diese
Weise erhält
man eine Dreifachraupenkette, bei der der Rollendurchmesser der mittleren,
d. h. inneren Reihe maximal 80% der Teilung, im Allgemeinen aber
weniger beträgt.
Der Rollendurchmesser der Außenreihen
wiederum beträgt wenigstens
85% der Teilung der Raupenkettenelemente. In der Praxis beträgt der Rollendurchmesser in
der mittleren Reihe der Rollenkette ca. 70% der Teilung. Die Rollen
der Außenreihen
haben bevorzugt einen Durchmesser von 85–95% der Teilung. Allgemein
kann gesagt werden, dass die äußeren Rollen
33.1 einen
um 10–25%
größeren Durchmesser
haben als die mittleren Rollen
34.1. Bevorzugt haben wenigstens
die äußeren Rollen
33.1 Buchsen
33.3.
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Nimmt
der Rollendurchmesser der Außenreihe
zu, so verringert sich der auf die Wälzführung wirkende Flächendruck,
die Geschwindigkeit der Rolle gegenüber der Buchse verringert sich
und gleichzeitig auch deren gegenseitiger Gleitweg. All das trägt zur Erhöhung der
Lebensdauer der Raupenkette bei. Nun kann aber auch die Wälzführung (ausgenommen
die mittlere Reihe) auf vorteilhafte Weise plattenartig ohne separate
Schienen gestaltet werden. Werden in den Außenreihen große Rollen
einge setzt, steht die Rollenaußenfläche über die
Seitenbleche hervor. Dabei ist dann an der Wälzführung kann Platz für die Seitenbleche
der Außenreihen
erforderlich. Die Herstellung solcher Wälzführungen kann effektiv mit großen Maschinenwerkzeugen
erfolgen, auch wenn mehr Material entfernt werden muss als bei einer
gerillten Führung.
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2 zeigt
die Konstruktion einer Vorschubvorrichtung (Schnitt B-B in 3).
Die Vorschubvorrichtung, hier in Teilschnittform seitlich betrachtet,
hat eine gekrümmte
Wälzführung 22.
Der zu behandelnde Baumstamm trägt
die Bezugszahl 1, die Raupenkette insgesamt die Bezugszahl 17 und
das die Raupenkette antreibende Antriebsrad die Bezugszahl 24. Am
entgegengesetzten Ende läuft
die Kette um zwei Umlenkräder 25,
die im Bereich der äußeren Rollen jedoch
schmal sind und bevorzugt abgestumpfte Zähne haben. Das Umlenkrad kann
jedoch auch glatt, d. h. ohne Zähne
sein oder durch eine Wälzführung ersetzt
sein. Die Zähne 24.1 des
Antriebsrades 24 übertragen
die Kraft auf die mittlere Gliederreihe der Raupenkette 17.
Da diese Zähne 24.1 in
die entsprechenden Rollenzwischenräume passen müssen, ist
die Größe der Rollen
in Relation zur Teilung begrenzt. Bei den seitlichen Gliederreihen
besteht eine solche Begrenzung nicht, und bei ihnen kann der Rollendurchmesser
nahe bei der Teilung liegen.
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3 zeigt
die Vorschubvorrichtung 14 mit fast vollständig entfernter
Raupenkette 17 und in teilweise geschnittenem Zustand von
oben betrachtet. In der Zeichnung sind die Wälzführung 22, das Antriebsrad 24,
der dieses Rad antreibende Hydraulikmotor 19, der Aufhängearm 13.2 der
Vorschubvorrichtung, das Aufhängegelenk 19 und
die Umlenkräder 25 zu
sehen. Die Raupenkette 17 füllt, mit geringem Spiel, den
Raum zwischen den Seitenblechen 14.2 des Rahmens. Bevorzugt
sind die Glieder der Raupenkette 17, wie in der Figur gezeigt,
gegeneinander versetzt. Der an den Laschen 17.3 der Raupenkette
befestigte Bolzen 17.4 bindet die Glieder 33.2 und 34.2 so
aneinander, dass sich die Glieder 34.2 der mittleren Gliederreihe 17.2 in
der „gleichen Phase" wie die Laschen 17.3 befinden
und die Glieder 33.2 der äußeren Gliederreihen 17.1 gegenüber diesen
versetzt sind. Die ausbaubare Wälzführung 22 ist
wesentlich schmaler als die Raupenkette 17, sodass die
Laschen 17.3 genügend
Platz haben, sich ungehindert zu bewegen.
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4 zeigt
die Vorschubvorrichtung im Schnitt A-A in 2. Die Teile 33.2 und 34.2 sind Glieder
der Dreifachkette. Das Teil 17.3 ist die Lasche der Raupenkette
auf beiden Seiten, d. h. an diesen Laschen ist der Bolzen 17.4 mit
seinen beiden Enden befestigt. Im gezeigten Fall werden die Glieder 33.2 und 34.2 auf
bekannte Weise aus einem U-Teil gebildet, an dessen Steg Mitnehmer-,
d. h. Greifelemente geschweißt
sind. Die Glieder können auch
aus separaten Laschen gebildet werden, auf die ein Stegblech geschweißt wird.
Das Greifelement kann aus einem auf das Stegteil geschweißten Dorn oder
lattenartigen Teil bestehen.
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Wie
ersichtlich, ist die Rolle 33.1 der Glieder 33.2 größer als
die Rolle 34.1 des Gliedes 34.2. Diese entsprechen
den Wälzstreifen 22.1 und 22.2 der Wälzführung. Die
Wälzführung 22 ist
ansonsten einheitlich, hat jedoch an der mittleren Reihe eine dickere
Stelle, welche einen erhöhten
Wälzstreifen 22.2 für die kleineren
Rollen 34.1 bildet. Die Wälzführung kann auch eine partielle
und geteilt sein (nicht dargestellt). Hier ist sie mit den Bolzen 22.3 demontierbar, aber
auch Schweißverbindung
kommt in Frage.
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Bevorzugt
sind die Wälzführungen
gekrümmt,
wobei der Krümmungsradius
etwa 1 Meter, allgemein gesagt 0,8–1,3 Meter beträgt. Dabei
sind dann Dauerhaftigkeit, Mechanik und Eingriff optimal.
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Zur
Verbesserung der Härtbarkeit
und Erzielung einer großen
Oberflächenhärte wird
beim Einsatzhärten
der Oberflächenkohlenstoffgehalt
des kohlenstoffarmen Stahls auf ein Niveau von 0,65–0,9% angehoben.
Die Dicke der Aufkohlungsschicht der Wälzführungen liegt hier bevorzugt
im Bereich 1–2,5
mm.
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Als
Alternative zum Einsatzhärten
kann Werkzeugstahl eingesetzt oder Induktionshärten kohlenstoffreichen Grundwerkstoffs
angewendet werden.
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Es
versteht sich, dass die Erfindung im Rahmen der beigefügten Patentansprüche innerhalb
weiter Grenzen variiert werden kann. Die Holzerntemaschine kann
in ihrer Grundkonstruktion vom hier angeführten Beispiel auch stark abweichen.
Mit dem oben benutzten Ausdruck Dreifachrollenkette sind drei Streifen
gemeint. Im Prinzip könnte
jeder Streifen auch zwei Reihen Rollen gleicher Größe haben.
Im günstigsten
Fall bedeutet Holzerntemaschine hier einen Ein-Griff-Harvester mit
zwei gegeneinander angeordneten Vorschubvorrichtungen, und diese Grundkonstruktion
ist in der genannten PCT-Schrift
WO
99/25526 beschrieben.