DE69916021T2 - Holzernteverfahren und erntemaschinenkopf zu dessen ausführung - Google Patents

Description

• Diese Erfindung bezieht sich auf ein Holzernteverfahren zur Verwendung bei Waldarbeiten, das im einleitenden Teil des Patenanspruchs 1 definiert ist. Sie bezieht sich außerdem auf einen Erntemaschinenkopf zur Ausführung dieses Verfahrens, das im einleitenden Teil des ersten Patentanspruchs für die Vorrichtung beschrieben ist.
• Die typische nordische Holzerntekette macht sich effiziente Verfahren zunutze, die hauptsächlich bei der Ernte von Stammholz nützlich und sehr ökonomisch sind. Diese Verfahren nutzen als grundlegende Maschinen große Mehrzweckmaschinen. Diese Maschinen sind bei der Verarbeitung einzelner Stämme äußert effizient.
• Die Holzernte beschränkt sich jedoch nicht nur auf die Ernte von Stammholz. Die Ernte von Spreizholz beispielsweise ist längst nicht so kosteneffizient wie die Stammernte, wenn diese herkömmlichen Verfahren und Maschinen zum Einsatz kommen, weil der Preis für Spreizholz niedriger und das Volumen pro Baum geringer ist.
• Bei der konventionellen Arbeit mit einer Mehrzweckmaschine wird bisher der Ernte von Brennholz nicht genug Beachtung geschenkt. Brennholz wird oft direkt mit einer Maschine in den Boden gewalzt. Bezüglich der Kosteneffizienz ist dies recht verständlich, aber es führt trotzdem zu ökonomischer Verschwendung. Ebenso wird bei der Nutzung der heutigen Verfahren und Vorrichtungen die erste Ausforstung oft völlig vernachlässigt, da sie keinen umgehenden Profit bringt.
• Es wurden einige Investitionen getätigt, um Verfahren und Vorrichtungen zur Ernte von Brennholz allein zu entwickeln, aber diese sind aus verschiedenen Gründen ökonomisch nicht sehr wettbewerbsfähig. Sie sind außerdem nicht in der Lage, Stämme zu verarbeiten, und möglicherweise auch kein Spreizholz.
• Die Erfindung zielt darauf ab, ein Holzernteverfahren und einen Erntemaschinenkopf hervorzubringen, die zur Eliminierung einiger Nachteile der oben erwähnten Ernteverfahren in der Lage sind. Insbesondere besteht das Ziel darin, ein Verfahren und einen Erntemaschinenkopf einzuführen, die es ermöglichen, Spreizholz oder Brennholz in Bündeln zu ernten, so dass die fehlende Effizienz aufgrund der geringen Größe eines einzelnen Baumes nicht mehr zur Debatte steht. Zusätzlich besteht unser Ziel darin, einen Erntemaschinenkopf einzuführen, der ebenfalls zur Ernte von einzelnem Stammholz genutzt werden kann.
• Das Ziel der Erfindung kann erreicht werden, indem das Verfahren und der Erntemaschinenkopf genutzt werden, die durch diejenigen Eigenschaften gekennzeichnet sind, die in den Teilen der Patentansprüche, die die charakteristischen Eigenschaften der Erfindung beschreiben, dargestellt sind.
• Wenn das in der Erfindung vorgeschlagene Verfahren genutzt wird, beinhaltet die Ernte in Bündeln zumindest die folgenden Arbeitsschritte im Wesentlichen in dieser Reihenfolge: Den Erntemaschinenkopf, dessen Greifer alle geöffnet sind, am ersten Baum anlegen, alle Greifer um den ersten Baum herum schließen, den Baum mit der Schneidevorrichtung abtrennen, den Baum ein wenig anheben, indem er mit den an einem Teleskoparm befestigten Greifern gehalten wird und der Hubzylinder genutzt wird, um den Teleskoparm in Bezug auf den Hauptrahmen der Maschine zu bewegen.
• Den Baum aufrecht halten und zum nächsten zu fällenden Baum übergehen, den Erntemaschinenkopf in die Nähe des zweiten Baums halten, die starren Greifer öffnen, während der erste Baum mit den Gelenkgreifern hochgehalten wird, und die starren Greifer um den zweiten Baum herum schließen. Die Gelenkgreifer verbleiben somit zwischen dem ersten und dem zweiten Baum. Jetzt die Gelenkgreifer öffnen, so dass ihre sich drehenden Spitzen im Wesentlichen kraftfrei sind und daher leicht zwischen den Bäumen herausgleiten können, die Gelenkgreifer um alle Bäume herum schließen und den zweiten Baum mit der Schneidevorrichtung abtrennen. Die gefällten Bäume ein wenig anheben, indem sie mit den am Teleskoparm befestigten Greifern gehalten werden und der Hubzylinder genutzt wird, um den Teleskoparm in Bezug auf den Hauptrahmen der Maschine zu bewegen. Danach die Arbeit des Schneidens und Sammelns weiterer Bäume in der oben beschriebenen Reihenfolge fortsetzen, bis die Greifer voll sind. Am Ende wird der volle Greifer mit Holz entsprechend dem gegebenen Bedarf weiterverarbeitet und/oder in ein Zwischenlager, auf ein Transportfahrzeug oder ein Gerät zur weiteren Verarbeitung verladen. Dieses Verfahren ist sehr nützlich, um die Bäume effizient und zuverlässig in Bündeln zu ernten.
• Das oben beschriebene Verfahren ermöglicht es, alle zu nutzenden Bäume aus einem Waldgrundstück während eines einzigen Einsatzes der Holzerntemaschine unabhängig von den Baumgrößen zu fällen, wenn die vielseitige und effiziente Holzerntevorrichtung, wie in der Erfindung beschrieben, verfügbar ist.
• Bei der kosteneffizienten Anwendung der Erfindung werden die Äste der Bäume mit den Greifern, die mit Schneideklingen ausgestattet sind, von außen gelichtet oder gebogen, indem ein Hubzylinder verwendet wird, um den Teleskoparm in Bezug zu dem Hauptrahmen der Maschine zu bewegen, und die Bäume mit den anderen Greifern gehalten werden. Somit erfordert das Baumbündel weniger Platz und ist leichter zu transportieren.
• Als nächstes werden wir eine kosteneffiziente Ausführung der Erfindung mit Hinweis auf die beigefügten Abbildungen betrachten. Um das Verfahren genau zu beschreiben, werden wir zunächst eine erfindungsgemäße Version der Holzerntemaschine vorstellen. Um die Abbildungen zu vereinfachen, wurde eine große Anzahl gewöhnlicher Komponenten, wie beispielsweise Hydraulikventile und Schläuche, weggelassen. Ebenfalls wird den elektrischen Steuergeräten der Vorrichtung nicht viel Beachtung geschenkt, weil sie einen Teil der konventionellen Struktur darstellen.
• In der Zeichnung zeigen:
• 1 den Erntemaschinenkopf von. der Seite in einer horizontalen Position. Diese Position wird genutzt, wenn Bäume gelichtet und gefällt werden.
• 2 ist ein Querschnitt durch den Erntemaschinenkopf von der Position der Gelenkgreifer aus. Aus Gründen der Klarheit werden die Formen im hinteren Teil nicht beschrieben.
• Nummer 1 steht für den Hauptrahmen des Erntemaschinenkopfes, und Nummer 1.1 für den integrierten Hubzylinder. Nummer 2 steht für den Teleskoparm, der mit einem Lager ausgestattet wurde, so dass er innerhalb des Hauptrahmens 1 und mit Hilfe des Hubzylinders 1.1 in Bezug zu diesem gleitet. Nummer 3 steht für die Zangengreifer und 3.1 für deren Hydraulikzylinder. Die Zangengreifer sind am Hauptrahmen 1 befestigt.
• Nummer 4 steht für die Greifer mit Schneideklingen und 4.1 für deren Zylinder. Diese sogenannten Schneidemesser sind am Teleskoparm 2 befestigt.
• Nummer 5 steht für die Gelenkgreifer. Die Gelenkgreifer bestehen aus den Unterteilen 5.3 und den an diesen befestigten Spitzen 5.4. Die Hydraulikzylinder 5.1 bewegen die Unterteile der Gelenkgreifer. Die Spitzen der Greifer werden durch separate Hydraulikzylinder 5.2 bewegt. Die Unterteile 5.3 der Gelenkgreifer 5 sind am Hauptrahmen 1 der Maschine befestigt.
• Nummer 6 steht für die Sägevorrichtung. Es handelt sich praktischerweise um eine normale Kettensäge oder irgendeine andere geeignete Schneidevorrichtung.
• Nummer 7 steht für die Aufhängungswelle, mit der der Erntemaschinenkopf an der Hauptmaschine, einer Holzschlagmaschine von vorteilhafter Größe, befestigt wird. Der Kippzylinder 7.1 ist an der Aufhängungswelle sowie am Hauptrahmen befestigt, und steuert die Neigung des Erntemaschinenkopfes oder hält ihn gerade, je nach dem zu verrichtenden Arbeitsschritt.
• Jedes Greiferpaar 3, 4, 5 wird in individuellem Betrieb durch die elektrohydraulischen Ventile 3.1, 4.1, 5.1 und 5.2 gelenkt, was es ermöglicht, sie unabhängig voneinander zu schließen und/oder zu öffnen. Zusätzlich enthält der Erntemaschinenkopf ein elektrisches Steuergerät, das gefertigt und/oder programmiert wurde, die Greiferpaare 3, 4, 5 zu gruppieren und ihren Betrieb zu steuern.
• Die Arbeit mit dem Erntemaschinenkopf, der dem erfindungsgemäßen Verfahren entspricht, wird folgendermaßen ausgeführt:
• Zum Fällen des ersten Baumes wird der Erntemaschinenkopf, dessen Greifer 3, 4, 5 alle geöffnet sind, am Stamm des Baumes angelegt. Die Greifer 3, 4, 5 werden um den Baum herum geschlossen und der Baum wird mit der Sägevorrichtung 6 des Erntemaschinen kopfes vom Stumpf getrennt. Auch nach dem Trennen wird der Baum mit der Hydraulik der Hauptmaschine und dem Kippzylinder 7.1 des Erntemaschinenkopfes aufrecht gehalten.
• Nach dem Sägen werden die Schneidemesser 4 genutzt, um den Baum anzuheben, indem der Teleskoparm 2 ein wenig in Richtung Hubzylinder 1.1 bewegt wird, so dass der Stumpf des ersten Baumes beim Absägen des nächsten Baums keinen Widerstand verursacht. Die Anhubhöhe kann frei gewählt werden. Die anderen Greifer 3, 5 werden momentan gelöst, um das Anheben zu ermöglichen.
• Dann wird die Maschine zum nächsten zu fällenden Baum bewegt. In dieser Phase ist der erste Baum vorübergehend nur am Gelenkgreifer 5 befestigt, und die starren Greifer 3, 4 sind geöffnet. Der zweite Baum wird mit den starren Greifern 3, 4 gegen den ersten Baum platziert. Die Gelenkgreifer 5 werden geöffnet, und ihre Spitzen 5.4 werden zwischen dem ersten und dem zweiten Baum herausbewegt. Dies erfolgt durch Lösen der Spannung in den Spitzen 5.4 der Greifer, indem der Hydraulikdruck von den Zylindern 5.2 in den Spitzen entfernt wird und indem die Gelenkgreifer 5 mit dem Zylinder 5.1 der Unterteile bewegt werden. Die Spitzen 5.4 der Greifer 5 können gedreht werden, so dass sie zwischen dem zuletzt gesammelten Baum und den vorigen Bäumen heraus entfernt werden können.
• Die Gelenkgreifer 5 werden um beide Bäume herum geschlossen, und der zweite Baum wird abgesägt. Unmittelbar nach dem Sägen werden beide Bäume mit den Schneidemessern 4 durch Unterstützung durch den Hubzylinder 1.1 so hoch wie nötig angehoben.
• Die Maschine wird zum nächsten zu fällenden Baum bewegt. In dieser Phase werden der erste und der zweite Baum von den Gelenkgreifern 5 gehalten. Der nächste Baum wird mit den starren Greifern 3, 4 gegen die vorherigen Bäume platziert. Die Arbeit wird wie oben beschrieben fortgesetzt, bis die Greifer 3, 4, 5 voll sind. Die Zeit, die dafür benötigt wird, alle Greifer zu füllen, hängt von der Größe der geernteten Bäume ab.
• Um eine kompakte Ladung für den Transport zu erhalten, wird das Baumbündel gelichtet oder seine Äste werden mit den Schneidemessern 4 in Richtung der Stämme gebogen. Das Bündel wird mit den anderen Greifern 3, 4 gehalten und der Hubzylinder 1.1 wird verwendet, um die relative Bewegung zwischen dem Baumbündel und den Schneidemessern zu bewirken, indem der Teleskoparm in Bezug zu dem Hauptrahmen bewegt wird. Durch Änderung des Griffes können sogar lange Bündel in der oben beschriebenen Weise behandelt werden. Die Richtung des Lichtens (Wipfel/Stumpf) kann der jeweiligen Situation entsprechend gewählt werden.
• Der volle Greifer mit Holz wird entsprechend dem gegebenen Bedarf weiterbehandelt. Das Baumbündel wird an einen geeigneten Ort an einem Forstweg oder auf ein Transportfahrzeug oder beispielsweise zu einer Holzschlagmaschine oder zu einer anderen zur weiteren Verarbeitung genutzten Vorrichtung bewegt.
• Gewöhnlich besteht ein Bündel aus mehreren kleineren Bäumen, aber bei Bedarf kann ein Bündel nur einen einzelnen Baum enthalten, wenn der Baum nahe seines Wipfels geschnitten wird. Wenn es sich um Stammholz handelt, wird der Baum mit den Schneidemessern allein gelichtet, indem der Hubzylinder genutzt wird, um den Teleskoparm in der oben beschriebenen Weise zu bewegen. Danach wird die Schneidevorrichtung eingesetzt, um den Baum in Langhölzer der gewünschten Größe zu schneiden. Der Stamm des Baums wird in Längsrichtung bewegt, während er mit den Schneidemessern 4 gehalten und mit den anderen Greifern 3, 5 gestützt wird.
• Die Arbeit mit dem erfindungsgemäßen Erntemaschinenkopf unterscheidet sich bei der Ernte von Spreizholz nicht sehr von der Arbeit, die mit einem konventionellen Erntemaschinenkopf verrichtet wird, solange die Bäume groß genug sind, dass sie einzeln nacheinander verarbeitet werden müssen. Wenn das Spreizholz klein genug ist, um die Verarbeitung in Bündeln zu ermöglichen, ist die Arbeit der Verarbeitung in Bündeln wie oben beschrieben sehr ähnlich. Die Präzisionsanforderungen für das Lichten von Spreizholz können den Bedarf, die Bäume während des Lichtens einzeln nacheinander zu verarbeiten, hervorrufen. Es ist jedoch immer noch möglich, sie in Bündeln zu sammeln.
• Die Verarbeitung von Stammholz ähnelt sogar mit diesem Erntemaschinenkopf sehr der konventionellen Arbeit. Der Kopf kann mit allen Arten existierender automatischer Messgeräte ausgestattet werden, um das Volumen und andere auf die Bäume bezügliche Werte zu berechnen.
• Es ist außerdem für den Automatisierungsgrad der Vorrichtung sehr normal, in verschiedenen Ausführungen zu variieren. Beispielsweise kann das geringe Anheben nach dem Sägen leicht automatisiert werden, was für den Bediener der Maschine klaren Komfort schafft. Auch in der Struktur und den Anordnungen der Vorrichtung können verschiedene Variationen gesehen werden. Diese sind jedoch in den beigefügten Patentansprüchen und in der in diesen definierten innovativen Idee eingeschlossen.

Claims (8)

1. Holzernteverfahren, das für die Ernte von Bäumen aller Größen verwendet wird, die von einer Stelle im Wald geerntet werden sollen, ohne daß die Erntemaschine zu dieser Stelle öfter als einmal gebracht werden muß, wobei kleine Bäume in den Greifern der Erntemaschine unter Verwendung von Greifern (3, 4, 5) gebündelt werden, die an der Erntemaschine befestigt sind, und wobei diese mit einer Schneidevorrichtung (6) abgeschnitten werden, die an der Erntemaschine befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der Greifer (3, 4) starr sind und ein anderer Greifer (5) gelenkig und mit unteren Teilen (5.3) und oberen Teilen (5.4) und hydraulischen Zylindern (5.1, 5.2) ausgerüstet ist, um die unteren Teile und die oberen Teile unabhängig voneinander zu bewegen, wobei das Verfahren die Verwendung zumindest der folgenden Arbeitsschritte beim bündelweisen Ernten im wesentlichen in der folgenden Reihenfolge umfasst: – Positionieren des Erntemaschinenkopfes an einem ersten Baum, wobei alle Greifer (3, 4, 5) offen sind, – Schließen aller Greifer (3, 4, 5) um den ersten Baum, – Abschneiden des ersten Baumes mit der Schneidevorrichtung (6), – geringfügiges Anheben des ersten abgeschnittenen Baumes, und Halten des ersten abgeschnittenen Baumes mit dem Greifer (4), der an einem Teleskoparm (2) befestigt ist, und Verwenden eines Hubzylinders (1.1), um den Teleskoparm (2) relativ zu einem Hauptkörper (1) zu bewegen, – Weiterbewegen zum nächsten abzuschneidenden Baum, wobei der abgeschnittene erste Baum in einer aufrechten Stellung gehalten wird, – Positionieren des Erntemaschinenkopfes in der Nähe des zweiten Baumes, Öffnen der starren Greifer (3, 4) und Halten des abgeschnittenen ersten Baumes in einer aufrechten Stellung mit Hilfe des gelenkigen Greifers (5), – Schließen der starren Greifer (3, 4) um den zweiten Baum, wobei der gelenkige Greifer (5) zwischen dem abgeschnittenen ersten Baum und dem zweiten Baum gelassen werden, – Öffnen des gelenkigen Greifers (5) so, daß die sich drehenden Oberteile (5.4) des gelenkigen Greifers (5) zwischen den Bäumen herausgleiten können, – Schließen des gelenkigen Greifers (5) um alle Bäume, – Abschneiden des zweiten Baumes mit der Schneidevorrichtung (6), – geringfügiges Anheben der abgeschnittenen ersten und zweiten Bäume, Halten dieser Bäume mit dem an dem Teleskoparm (2) befestigten Greifer (4) und Verwendung des Hubzylinders, um den Teleskoparm (2) relativ zum Hauptkörper (1) zu bewegen, – Fortsetzen der Arbeit in der oben beschriebenen Reihenfolge unter Abschneiden und Sammeln von weiteren Bäumen, bis die Greifer (3, 4, 5) voll sind, und – danach Weiterbehandeln aller ergriffenen und abgeschnittenen Bäume und Abladen dieser in einem Zwischenlager, auf einem Transportfahrzeug oder auf einer Vorrichtung für eine weitere Bearbeitung.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der Transportdichte Zweige der Bäume von der Außenseite eines Bündels mit dem mit Schneidklingen ausgerüsteten Greifer (4) abgeschnitten oder gebogen werden, wobei der Hubzylinder verwendet wird, um den Teleskoparm (2) relativ zum Hauptkörper (1) zu bewegen, wobei die Bäume mit den anderen Greifern (3, 5) gehalten werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei wenigstens einem Greiferpaar (5) die unteren Teile (5.3) und die oberen Teile (5.4) des Greiferpaars mit Hydraulikzylindern (5.1, 5.2) unabhängig voneinander bewegt werden.
4. Erntemaschinenkopf zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 für eine motorbetriebene Maschine, der für eine Befestigung an einer Häckselmaschine geeignet ist und einen Hauptkörper (1), eine Einrichtung (6) zum Schneiden von Bäumen, mehrere Greiferpaare (3, 4, 5) zum Halten von Bäumen, wenigstens ein Greiferpaar (5), das mit gelenkigen Greifern (5.3, 5.4) ausgestattet ist, und Einrichtungen zum Anheben der abgeschnittenen Bäume umfasst, dadurch gekennzeichnet, daß der Erntemaschinenkopf einen Teleskoparm (2) umfasst, der relativ zum Körper (1) bewegbar ist, sowie Einrichtungen zum Halten eines abgeschnittenen Baumes mit den am Teleskoparm befestigten Greifern und zur Verwendung des Hubzylinders zur Bewegung des Teleskoparmes relativ zum Hauptkörper, und daß zwei der Greifer (3, 4) starr sind, und daß die gelenkigen Greifer (5.3, 5.4) mit unteren Teilen (5.3) und oberen Teilen (5.4) und Hydraulikzylindern (5.1, 5.2) ausgestattet sind, um die unteren Teile und die oberen Teile unabhängig voneinander zu bewegen.
5. Erntemaschinenkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Greiferpaar (4) mit Schneidklingen ausgestattet ist.
6. Erntemaschinenkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Greiferpaar (4) an dem Teleskoparm (2) und wenigstens ein Greiferpaar (3 und/oder 5) am Körper (1) befestigt ist.
7. Erntemaschinenkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Greiferpaare (3, 4, 5) durch elektrohydraulische Ventile für einen voneinander unabhängigen Betrieb gesteuert werden.
8. Erntemaschinenkopf nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Erntemaschinenkopf eine elektrische Steuereinrichtung umfaßt, die so gebaut und/oder programmiert ist, daß sie die Greiferpaare (3, 4, 5) gruppiert und ihren Betrieb steuert.