ES2894826T3 - Cabezal de procesamiento de troncos - Google Patents

Abstract

Cabezal de procesamiento de troncos que tiene: a) una estructura (12); b) medios (16) de alimentación y medios (18) de desrame y/o descortezado, conectados de manera móvil a dicha estructura (12) y ajustables por medio de actuadores (20), c) una cuchilla (22) conectada a dicha estructura (12) mediante medios que permiten un movimiento determinado debido al impacto por un tronco (48), d) un pasador (40) en la estructura (12) o en la cuchilla (22), caracterizado por e) un brazo (58), opuesto a la zona de contacto con el tronco, en la cuchilla (22), que recibe de manera móvil una articulación (60) de pivote, f) pivotando la articulación (60) de pivote en una dirección lateral entre la cuchilla (22) y la estructura (12) retenida en dicho pasador (40); g) y estando configurado para inclinarse lateralmente con respecto a una línea (54) central de la cuchilla (22).

Description

DESCRIPCIÓN

Cabezal de procesamiento de troncos

Esta invención se refiere a un cabezal de procesamiento de troncos que tiene una estructura, medios de alimentación y medios de desrame y/o de descortezado, conectados de manera móvil a dicha estructura y ajustables por medio de actuadores y una cuchilla conectada a dicha estructura mediante medios que permiten un movimiento determinado debido al impacto por un tronco y a un método de control.

Los cabezales de procesamiento WARATAH de tipo 626 tienen una cuchilla superior, que está retenida de manera móvil entre rieles, para realizar un movimiento perpendicular a la dirección de alimentación longitudinal del tronco.

Los documentos WO2010/081937, WO00/15026, US2011/0265912 y US4.898.218 describen dispositivos de desrame.

El problema en el que está basada esta invención se observa en las dificultades cuando se hacen pasar troncos de forma irregular a lo largo de la cuchilla superior.

Este problema se resuelve de una manera innovadora por medio de la enseñanza de las reivindicaciones 1 y 10, mientras que las características ventajosas que desarrollan adicionalmente la invención se proporcionan en las reivindicaciones relacionadas con la reivindicación 1.

Por medio de esta enseñanza, se proporciona flexibilidad a la cuchilla para seguir el contorno del tronco en la dirección de los lados, mientras que en la dirección radial esta es mantenida en su posición por el pasador y la articulación de pivote. La expresión articulación de pivote debe entenderse en sentido amplio y puede hacer referencia a una bola con un orificio en la misma para recibir el pasador, o una bola recibida en un rebaje, tal como una articulación de rótula o una articulación cardan, y permitiendo en todos estos casos un movimiento de pivote de la cuchilla.

Son posibles diversas maneras para sujetar el pasador (entre pestañas, bloques, soportes, cojinetes, etc., o en voladizo). Es importante proporcionar suficiente estabilidad para el duro entorno de trabajo. En una versión simple, el pasador puede ser simplemente un perno.

Debido a que solo se necesita un pequeño movimiento de la cuchilla para permitir seguir el contorno del tronco, la cuchilla está provista de aberturas longitudinales que reciben retenedores atornillados o soldados a la estructura o cuchilla con cierta holgura, mientras que los retenedores o sus cabezas mantienen la cuchilla en el interior de su intervalo de movimiento definido. Aunque la holgura limita finalmente el movimiento de la cuchilla, no afecta a la fuerza sobre el pasador en la dirección radial. La abertura pretende abarcar cualquier abertura con un tamaño mayor que el retenedor, de manera que sea posible un movimiento relativo. De esta manera, esta puede ser simplemente un orificio más grande, una ranura recta, una ranura curva o similar.

Con el fin de retener la cuchilla de manera apropiada en la estructura, la cuchilla puede estar provista de un brazo o un rebaje para recibir la articulación de pivote. El brazo puede ser de cualquier tipo de extensión conectada a la cuchilla o que es parte integral de la misma. De manera similar, el rebaje para recibir, por ejemplo, una articulación de pivote de tipo bola puede estar en la estructura de la propia cuchilla o puede estar formado de manera cóncava o convexa en su borde.

Dependiendo del espacio disponible, el pasador puede estar orientado en la dirección de la dirección de desplazamiento del tronco o de manera transversal a la misma.

Una cuchilla cóncava rodea el tronco en mayor medida que una cuchilla plana y, de esta manera, elimina la corteza y las ramas en un mayor grado. A medida que dicha cuchilla cóncava es forzada por el tronco a moverse hacia los lados cuando se produce una deformación, el efecto positivo de disponer de la articulación de pivote es incluso más evidente.

Además de permitir el movimiento de inclinación de la cuchilla, una señal derivada a partir de las fuerzas de flexión que actúan sobre el pasador a través de un sensor tiene una mayor precisión. Mediante el uso de la articulación de pivote, la fuerza se transfiere de manera apropiada al pasador y al sensor transportado por el mismo y, de esta manera, no se causan daños mecánicos al pasador ni al sensor. La bola alrededor del pasador tiene la ventaja añadida de que el centro de la articulación de pivote coincide sustancialmente con el eje longitudinal del pasador y, de esta manera, del sensor.

Aquí, se evidencia que el pasador, con o sin el sensor, permite el movimiento de inclinación de la cuchilla.

Aunque los sensores para detectar la fuerza del tronco sobre la cuchilla son conocidos en la técnica anterior, uno de estos sensores conocido a partir del documento WO 00/15025 reacciona con y permite un movimiento de la cuchilla superior de manera sustancialmente lineal y uno de estos sensores conocido a partir del documento WO 2009/157864 capta el movimiento de detección a partir de una cuchilla de desrame pivotante con el fin de controlar el cierre o la apertura de otras cuchillas a lo largo del tronco en movimiento.

Aunque pueden usarse muchas tecnologías diferentes para crear una señal a partir de una fuerza aplicada externamente, los transductores de fuerza elásticos basados en deflexión, magnetoelásticos, los de tipo galga extensométrica, los sensores de efecto Hall o similares son tipos útiles de sensores. En particular, el sensor puede ser un sensor básico de tipo comercial, tal como el ofrecido, por ejemplo, por BOSCH, o puede ser un sensor especial con ciertas características creadas por su forma y/o material.

Dicho sensor puede usarse en cualquier variación de la orientación del pasador, independientemente de si está situado en la cuchilla o en la estructura. Además, la articulación de pivote puede estar sobre la estructura, la cuchilla, en un brazo o cualquier otro elemento.

Aunque una señal generada por dicho sensor puede usarse para generar datos de rendimiento, alertas o similares, el rendimiento de un procesador de troncos puede mejorarse cuando esta señal se usa para ajustar las partes móviles del cabezal de procesamiento de troncos permitiendo el desrame/descortezado y la alimentación.

El rendimiento, la calidad del corte, los requisitos de energía, etc. de un cabezal de procesamiento de troncos existente pueden mejorarse mediante un método que usa una señal de alta calidad y o no sesgada creada a partir de la fuerza que un tronco ejerce sobre una cuchilla, tal como una cuchilla superior, y transmitida a través de una articulación de pivote.

A continuación, se describe más detalladamente una realización de la invención y con relación al dibujo. Se muestra en:

La Figura 1 un cabezal de procesamiento de troncos en una vista frontal y vertical,

la Figura 2 el cabezal de procesamiento de troncos según la Figura 1 en una vista lateral y vertical,

la Figura 3 el cabezal de procesamiento de troncos según la Figura 1 en una vista en perspectiva y en una vista de desrame hacia abajo, y

la Figura 4 una vista de una cuchilla en la parte superior del cabezal de procesamiento de troncos, mientras se sujeta un tronco.

Un cabezal 10 de procesamiento de troncos mostrado en la Figura 1 comprende una estructura 12, una caja 14 de sierra, unos medios 16 de alimentación, unos medios 18 de desrame y/o de descortezado pivotantes, actuadores 20, una cuchilla 22 y unos medios 24 de control y está dispuesto mediante cojinetes alrededor de un eje 26 horizontal en un bastidor 28 inclinable.

El cabezal 10 de procesamiento de troncos es del tipo cortado a longitud deseada y se fija durante el funcionamiento y el transporte al extremo libre del brazo de una cosechadora u otro vehículo de transporte. Por medio de dicho cabezal 10 de procesamiento de troncos, un tronco 48 (en pie o ya cortado) es sujetado contra la estructura 12 mediante los medios 16 de alimentación y se tira del mismo a lo largo de los medios 18 de desrame y/o de descortezado y la cuchilla 22 para cortar las ramas y/o eliminar la corteza. A medida que el diámetro del tronco 48 se reduce a lo largo de su longitud, las posiciones de los medios 16 de alimentación y de los medios 18 de desrame y/o de descortezado deben ajustarse de manera continua para que permanezcan en contacto estrecho con el tronco 48.

La estructura 12 está realizada en acero soldado o fundido, tal como se conoce ampliamente, por ejemplo, a partir de los cabezales cortadores WARATAH modelo H415. Hay provistos cojinetes, soportes, etc. en la estructura 12 para sujetar los medios 16 de alimentación, los medios 18 de desrame y/o de descortezado, la cuchilla 22, etc. En la Figura 1 se observa que el extremo superior de la estructura 12 está provisto de una placa 30 o una pieza similar que forma una superficie para recibir la cuchilla 22.

La caja 14 de sierra está fijada a la parte inferior de la estructura 12 (mirando hacia las Figuras 1 o 2) o está formada como una extensión de la misma. La caja 14 de sierra aloja una motosierra, mediante la cual el tronco 48 se corta en pedazos.

Los medios 16 de alimentación en el cabezal 10 de procesamiento de troncos mostrado comprenden dos ruedas 32 de alimentación exteriores y dos ruedas 34 de alimentación interiores, todas ellas accionadas por motores hidráulicos no mostrados. Estos medios 16 de alimentación necesitan estar en contacto estrecho con el tronco 48, con el fin de transferir el movimiento sobre el mismo para su procesamiento. En lugar de 4 ruedas 32, 34 de alimentación en total, podrían usarse también 2 o 3 ruedas de alimentación, o incluso cadenas de alimentación giratorias o abrazaderas con movimiento longitudinal; todas estas posibilidades son conocidas en la técnica.

Los medios 18 de desrame y/o de descortezado en esta realización comprenden dos cuchillas 36 pivotantes inferiores y dos cuchillas 38 pivotantes superiores, en el que cada juego puede pivotar con relación a la estructura 12 y es movido por actuadores 20. Sin embargo, un par de cuchillas 36 o 38 puede ser también suficiente.

Los actuadores 20 son normalmente cilindros hidráulicos lineales a los que se aplica fluido presurizado para su extensión o retracción, mientras que el flujo de este fluido es controlado por válvulas 46 electromagnéticas para cada actuador 20. En el caso de los medios 16 de alimentación, los actuadores 20 están conectados con una zona de extremo a brazos que transportan las ruedas 32 de alimentación exteriores y con la otra zona de extremo a la estructura 12, para mover las ruedas 32 de alimentación alrededor de cojinetes no especificados contra el tronco. En el caso de las cuchillas 36, 38 pivotantes, los actuadores están conectados entre las cuchillas 36 o 38 del conjunto respectivo para controlar su movimiento a través de un enlace. Además, los actuadores 20 podrían estar conectados también entre la estructura 12 y las cuchillas 36, 38 pivotantes, tal como se conoce. El control de los actuadores 20 puede realizarse en diferentes dimensiones y siguiendo reglas diferentes.

La cuchilla 22 tiene la forma de una denominada cuchilla superior y su forma orientada hacia el tronco 48 es del tipo de forma de sombrero cóncavo ordinario. Dicha cuchilla 22 está provista de una brida 50 de montaje, que está diseñada para apoyarse contra la placa 30 y que tiene dos aberturas 52, una a cada lado de su línea 54 central, es posible que a medio camino entre la línea 54 central y el borde más exterior. Estas aberturas 52 reciben retenedores 56 tales como pernos, espárragos, protuberancias, etc., que, sin embargo, son más pequeños que las aberturas 52 para permitir un movimiento de la cuchilla 22 sustancialmente a lo largo de e inclinado con relación a su línea 54 central. Los retenedores 56 tienen cabezas 66, tales como cabezas de tornillo, que sujetan la cuchilla 22 contra la placa 30, de manera que todavía sea móvil con un pequeño juego. Las dimensiones de las aberturas 52 y de los retenedores 56 permiten un movimiento de inclinación lateral limitado de la cuchilla 22 de aproximadamente 5 a 15 grados, tal como se observa en la Figura 4 mediante las líneas de trazos. La dimensión de las aberturas 52 puede ser mayor de lo necesario y pueden usarse topes ajustables para ajustar el movimiento de inclinación de la cuchilla 22 superior. Este movimiento de inclinación es causado por la forma del tronco 48, cuando es desplazado a través del espacio entre la estructura 12 y los medios 18 de desrame y/o de descortezado. Tal como se muestra en un ejemplo, la cuchilla 22 está provista también de un brazo 58 en su lado opuesto a la zona de contacto con el tronco, soldado a la misma y que se extiende en la dirección de la línea 54 central. Dicho el brazo 58 recibe de manera móvil una articulación 60 de pivote, mientras que, mediante una boquilla 62 de engrase, puede mantenerse fácilmente la movilidad entre el brazo 58 y la articulación 60 de pivote. Debería ser evidente que el brazo 58 podría formarse también como una parte integral o una extensión de la cuchilla 22. Además, en lugar de un brazo 58, podría formarse un asiento en un borde posterior de la cuchilla 22, en el que se recibe la articulación 60 de pivote. Sin embargo, la realización mostrada parece ser la forma más fiable y fácil de conectar la articulación 60 de pivote a la cuchilla 22. Tal como es evidente cuando se observa la Figura 4, la articulación 60 de pivote realiza un movimiento de pivote relativo en el brazo 58, una vez que se inclina lateralmente con respecto a la línea 54 central.

Un pasador 40 mostrado en esta realización es retenido con sus zonas de extremo respectivas en dos pestañas 64 sujetadas en la placa 30 y, de esta manera, rígidas con la estructura 12 y distantes entre sí a lo largo de la línea central del pasador 40. Este pasador 40 se aplica en su zona libre radialmente por la tensión desde el tronco 48 presionado contra el mismo mediante la cuchilla 22. La articulación 60 de pivote está asentada como una bola con un orificio central en el pasador 40 con una holgura mínima en un espacio entre las dos pestañas 64. Tal como se muestra en la Figura 4, la orientación del pasador 40 es tal que su eje longitudinal se extiende paralelo a la superficie principal de la placa 30 y transversal a la dirección de alimentación del tronco 48. Sin embargo, la orientación podría ser también perpendicular a la superficie principal de la placa 30 y en la dirección de alimentación del tronco 48. La articulación 60 de pivote podría mantenerse incluso en un rebaje en la estructura de la propia cuchilla 22, especialmente si el pasador 40 está orientado a lo largo de la dirección de alimentación, mientras que, una vez más, la articulación 60 de pivote está situada en una línea radial del tronco 48

Los medios 24 de control (véase la Figura 3), en un sentido limitado, comprenden un ordenador 42, un sensor 44 y válvulas 46, en una escala más amplia, incluyen también los actuadores 20, un sistema hidráulico y eléctrico completo para generar y suministrar la energía y todos los componentes, tales como un teclado, una pantalla, etc. para permitir una interfaz con un operador. Entre otros, el deber de los medios 24 de control es mantener los medios 16 de alimentación, así como los medios 18 de desrame y/o de descortezado en un contacto estrecho predefinido con el tronco 48, para cuyo propósito primero detecta la presión con la que el tronco 48 es presionado por los medios 16 de alimentación pivotantes y los medios 18 de desrame y/o de descortezado contra la estructura 12 y contra la cuchilla 22. Una rutina ejecutada por el ordenador 42 está diseñada de manera que los medios 18 de desrame y/o de descortezado pivotantes se muevan adicionalmente contra el tronco 48, en cuanto la fuerza del tronco 48 que actúa sobre la cuchilla 22 se reduce por debajo de un cierto umbral; dicha fuerza se dirige de manera sustancialmente radial con respecto a la sección transversal del tronco.

El eje 26 está orientado horizontalmente y permite que la estructura 12 pivote desde una posición vertical, en la que agarra un árbol en pie, a una posición sustancialmente horizontal, en la que procesa el árbol, es decir, desrama y corta.

El bastidor 28 de inclinación con una forma de U invertida es la conexión entre un brazo de un vehículo portador y la estructura 12 y es bien conocido.

En esta realización, el sensor 44 está integrado en el pasador 40 y puede estar formado para reaccionar a la desviación del pasador 40 causada por la fuerza aplicada por la cuchilla 22. Los tipos útiles podrían ser transductores de fuerza elásticos basados en la desviación, magnetoelásticos, tipos de galgas extensométricas, sensores de tipo Hall o similares son tipos útiles de sensores. El sensor 44 puede tener un cable para su conexión al ordenador 42 o puede transmitir una señal inalámbrica.

A partir de la descripción estructural anterior, los medios 24 de control funcionan como sigue.

Una vez aprovechado o procesado un tronco 48, se sujetará en el espacio entre la estructura 12 y la cuchilla 22 en un lado y los medios 16 de alimentación y los medios 18 de desrame y/o de descortezado en el otro lado bajo una fuerza adecuada para mover el tronco 48 sin deslizamiento en los medios 16 de alimentación para cortar las ramas del tronco 48. Con este propósito, la estructura 12 pivota alrededor del eje 26 en el bastidor 28 de inclinación para adoptar la posición horizontal, tal como se muestra en la Figura 3, de manera que los medios 16 de alimentación y los medios 18 de desrame y/o descortezado se encuentren alrededor del tronco 48 y lo sostengan contra la gravitación. En esta posición, la cuchilla 22 está situada encima del tronco 48. Debido a la fuerza de sujeción aplicada por los actuadores 20 a través de los medios 16 de alimentación y los medios 18 de desrame y/o de descortezado sobre el tronco 48, dicho tronco 48 ejerce una fuerza radial orientada hacia arriba sobre la cuchilla 22 retenida en la placa 30. La cuchilla 22 se moverá en la dirección lateral en la cantidad permitida por las aberturas 52 y presionará radialmente al tronco sobre el pasador 40 y de esta manera al sensor 44 por medio del brazo 58 y la articulación 60 de pivote. Incluso si la cuchilla 22 se inclina ligeramente, tal como se muestra mediante las líneas a trazos laterales en la Figura 4, esto no cambia la posición de la articulación 60 de pivote en el pasador 40 y no tendrá un impacto mecánico sobre su superficie ni sobre la precisión de la señal generada por el sensor 44. La fuerza reconocida por el sensor 44 se transmite como una señal al ordenador 42, el cual, en base a datos internos, ajusta la presión de los actuadores 20 necesaria para tener un contacto suficiente entre los medios 16 de alimentación, concretamente ruedas 32, 34 de alimentación, y los medios 18 de desrame y/o de descortezado, el tronco 48 y la cuchilla 22. A medida que el diámetro del tronco se reduce a lo largo de su longitud, el sensor 44 detectará menos tensión a lo largo del tronco 48 en movimiento y el ordenador 42 enviará una señal a las válvulas 46, causando que los actuadores 20 se extiendan, hasta que se aplique una fuerza determinada sobre la cuchilla 22 por parte del tronco 48.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Cabezal de procesamiento de troncos que tiene:

a) una estructura (12);

b) medios (16) de alimentación y medios (18) de desrame y/o descortezado, conectados de manera móvil a dicha estructura (12) y ajustables por medio de actuadores (20),

c) una cuchilla (22) conectada a dicha estructura (12) mediante medios que permiten un movimiento determinado debido al impacto por un tronco (48),

d) un pasador (40) en la estructura (12) o en la cuchilla (22),

caracterizado por

e) un brazo (58), opuesto a la zona de contacto con el tronco, en la cuchilla (22), que recibe de manera móvil una articulación (60) de pivote,

f) pivotando la articulación (60) de pivote en una dirección lateral entre la cuchilla (22) y la estructura (12) retenida en dicho pasador (40);

g) y estando configurado para inclinarse lateralmente con respecto a una línea (54) central de la cuchilla (22).

2. Cabezal de procesamiento de troncos según la reivindicación 1, en el que el pasador (40) se retiene:

a) en zonas distantes en la estructura (12) o la cuchilla (22) y la articulación (60) de pivote es recibida entre estas zonas, o

b) con una zona de extremo en la estructura (12) o la cuchilla (22) y la articulación (60) de pivote es recibida en la otra zona de extremo libre en voladizo.

3. Cabezal de procesamiento de troncos según la reivindicación 1 ó 2, en el que la cuchilla (22) está provista de aberturas (52) que reciben los retenedores (56) mantenidos por la estructura (12) o viceversa, con una holgura.

4. Cabezal de procesamiento de troncos según una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que la cuchilla (22) está provista de un brazo (58) o un rebaje para recibir la articulación (60) de pivote.

5. Cabezal de procesamiento de troncos según una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que el pasador (40) está orientado en la dirección de desplazamiento del tronco o transversal a la misma.

6. Cabezal de procesamiento de troncos según una o más de las reivindicaciones anteriores, en el que la cuchilla (22) tiene una forma cóncava con el centro con la articulación (60) de pivote en una línea radial de un tronco (48) real o supuesto.

7. Cabezal de procesamiento de troncos según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el pasador (40) está provisto de un sensor (44) que crea una señal que depende de las fuerzas de flexión que actúan sobre el pasador (40).

8. Cabezal de procesamiento de troncos según la reivindicación 1 ó 2, en el que el sensor (44) es del tipo transductor de fuerza elástico basado en la flexión, magnetoelástico, tipo galga extensométrica o de un tipo similar.

9. Cabezal de procesamiento de troncos según la reivindicación 7 u 8 que comprende medios (24) de control para operar los actuadores (20) de los medios (16) de alimentación y/o los medios (18) de desrame y/o descortezado dependiendo de las señales recibidas desde el sensor (44).

10. Método para controlar la posición de los medios (16) de alimentación y/o los medios (18) de desrame y/o de descortezado en un cabezal (10) de procesamiento de troncos, usando una señal generada por un sensor (44) provisto en o sobre un pasador (40) que soporta una cuchilla (22) mediante una articulación (60) de pivote permitiendo de esta manera un movimiento de inclinación lateral de la cuchilla (22) para seguir el contorno de un tronco (48).