FI100576B - Puunkorjuukoneen koura - Google Patents

Description

1 100576

Puunkorjuukoneen koura Tämä keksintö kohdistuu maastossa kulkevan puunkorjuukoneen, harvesterin, puun kaatoon, karsintaan ja katkaisuun osallistuvan ja varsi-5 naisesti puun runkoon tarttuvan kouran rakenteeseen.

Kaadettavat, karsittavat ja katkottavat puut ovat halkaisijoiltaan ja ok-saisuudeltaan sekä rungon muodoiltaan hyvin erilaisia ja yksittäisen puun rungon halkaisija saattaa rungon alapäässä olla luokkaa puoli 10 metriä ja latvapäässä vain 5 cm. Kone-elimen, kouran, joka selviää kaadosta ja karsinnasta tulee olla suhteellisen järeää tekoa, jolloin se myös helposti voi aiheuttaa kaadettavalle puulle vahinkoa. Sama koskee myös kouran niitä elimiä, jotka suorittavat karsinnan. Oksien monimuotoisuus, paksuus, tyven muoto sekä lukumäärä asettavat myös 15 karsintaelimille suuria vaatimuksia. Lisäksi karsintaterien tulee tarkasti seurata rungon paksuusvaihteluita.

Tämä keksintö esittää erään menetelmän, jolla tasataan puun syöttö-elinten sekä karsintaelinten puristusta runkoa vasten ja saadaan aikaan 20 nopeissa halkaisijamuutoksissa se, että ym. elimet joustavat jonkin verran. Tämä antaa selviä etuja sekä käytölle että elinten suunnittelulle.

Harvesterin kouran, joka on kiinnitetty maastossa kulkevan ajoneuvon nosturi-osaan, muodostavat kouran tukirakenteeseen kiinnittyvät, puuta 25 syöttävät elimet, kuten rullat, sekä puun karsintaelimet, karsintaterät. Lisäksi kouraan kuuluvat puun katkaisulaite, puun mittaukseen liittyvät elimet sekä yllämainittujen elinten käyttö- ja toimilaitteet, jollaisina käytetään yleisesti hydraulimoottoreita tai sylintereitä niihin liittyvine ohjauslaitteineen. Kouran asennoittamiseen puun kaadossa, karsinnas-30 sa ja käsittelyssä liittyviä elimiä ei tässä selityksessä esitetä.

Harvesterin kouralla on metsässä toimiessaan kaksi työasentoa. Puuta kaadettaessa koura on pystyasennossa, jolloin koura tarttuu puunrunkoon lähinnä syöttöelinten avulla. Nämä elimet voivat olla rullia, kahden 35 rullan ympäri vietyjä telaketjurakenteita tms. Myös karsintaelimet voivat auttaa kouran kiinnittymisessä runkoon. Molempien puristusliike puun runkoa vastaan saadaan aikaan yleensä hydraulisylintereillä. Syöttö-elinten syöttöliike saadaan aikaan yleensä hydraulimoottoreilla.

2 100576

Puunrunkoa karsittaessa ja katkottaessa syöttöelimet syöttävät puun runkoa eteenpäin alkaen sen juuresta ja liike jatkuu latvaan päin. Koura pysähtyy, kun tietyn mittainen rungon osa on mitattu ja kouraan sijoitet-5 tu katkaisuelin katkaisee rungon. Tämä jatkuu kunnes runko on katkottu sopiviin osiin. Samassa yhteydessä rungon liikkuessa kouraan kiinnitettyjen karsintaterien muodostaman kehän läpi, karsintaterät leikkaavat oksat irti rungosta. Rungon siirtoliike on hyvin nopea ja tällöin sekä syöttöelimet että karsintaelimet joutuvat rungon poikkileikkauksen 10 muutosten sekä epätasaisuuksien mukaisesti antamaan tilaa niiden välistä kulkevalle rungolle.

Varsinkin silloin, kun puun syöttönopeus eli se nopeus, jolla syöttöelimet liikuttavat runkoa, on suuri, muodostuu ongelmaksi saada aikaan 15 puristuksen aiheuttavissa hydraulisylintereissä riittävän nopea hydrauliikan paineensäätö, jotta ylimääräisiä rasituksia ei kuljetuselimiin ja karsintaelimiin syntyisi. Tämä saadaan aikaan suuren läpäisyn omaavia ja säätöominaisuuksiltaan tarkkoja paineensäätöventtiileitä sekä laajemman läpimitan omaavia putkistoja käyttäen. Myös syöttöelimen rullat 20 joudutaan varustamaan vahvemmalla joustavalla (esimerkiksi) kumiker-roksella.

Ruotsalainen kuulutusjulkaisu no 467 102 esittää perusratkaisua kourasta, jossa syöttöeliminä toimivat telaketjut, joiden puristusliikettä oh-25 jaavat hydraulisylinterit samoin kuin saman laitteen karsintaelimiä ja niiden teriä. Syöttöelimen telaketjuissa on kumielementtejä, jotka vaimentavat rungon epätasaisuuksien aiheuttamia rasituksia sekä rullas-ton liikkeitä. Karsintaelimissä ei ole hydrauliikkaa lukuunottamatta mitään vaimentavia elementtejä tai elimiä.

30

Ruotsalainen kuulutusjulkaisu no 469 774 esittää kourarakennetta, jossa on ainakin kaksi rullaa syöttöelimenä sekä näiden molemmin puolin karsintaterät ja lisäksi erillinen puunrungon yläosaa karsiva terä, joka pystyy joustamaan tietyn kulman verran puunrungon mittojen mukaan 35 lautasjousikonstruktion avulla. Karsintasuuntaan katsottuna taaemmaisen karsintateräparin runkoa kohti suuntautuva puristusliike välitetään etumaisiin karsintateriin torsiojousen avulla. Taaemmaisten 3 100576 karsintaterien puristusliike sitävastoin on joustettu ainoastaan hydrauli-sylinterin sallimissa rajoissa. Syöttöelimen rullien vastaava puristusliike on saatu aikaan hydraulisylinterillä, jolloin ainoastaan tämän ohjauspiirin sallima jousto sekä rullien joustava (kuminen) pintakerros ottavat 5 vastaan puunrungon äkkinäiset paksuusmuutokset.

Tämän keksinnön tarkoitus on saada aikaan sekä syöttöelimen että karsintaelinten joustomahdollisuus siten, että se tapahtuu hydrauliikasta riippumatta mekaanisesti aina kun joustoon on tarvetta. Samalla kui-10 tenkin saadaan riittävän luja puristusote syöttöelimen tai karsintaelimen ja puun rungon välille.

Keksinnölle on tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisen patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Normaali puristuselimen kääntövarsi 15 on tavallaan jaettu kahteen osaan: toimilaitteen liikuttamaan käyttövi-puun ja kääntövarteen, jotka on järjestetty rajoitetusti kääntymään toistensa suhteen saman akselitapin määräämän kiertoakselin ympäri.

Keksintö perustuu siihen, että kutakin toimintoa käyttävästä toimieli-20 mestä (usein hydraulisylinteri) liikettä kääntövarteen välittävä käyttövipu on kiinnitetty syöttöelimen tai karsintaterän kääntöliikkeen akselille tai sivussa siitä olevalle erilliselle akselille vääntöjousen avulla. Keksinnön mukaisesti tehdyssä konstruktiossa on helppo saada kaikki runkoa vasten puristuvat elimet pareittain riittävästi joustaviksi, jolloin ne 25 mukautuvat edullisesti puunrungon epätasaisuuksiin.

Keksintöä voi myös laajentaa siten, että samalla toimielimelle voidaan liittää useampi kuin yksi pari syöttö- tai karsintaelimiä.

30 Keksinnön edut ovat ilmeiset. Koska sekä puun rungon syöttöön että karsintaan osallistuvat elimet joustavat välittömästi rungon epätasaisuuksien mukaan mekaanisen konstruktionsa takia, voidaan hydrauliikka tehdä käyttäen normaaleja komponentteja, joiden läpäisykyvyn ja toimintanopeuden ei tarvitse olla poikkeavia. Syöttöelimen ja karsinta-35 elinten nopea reagointi rungon epätasaisuuksiin estää myös äkkinäisten ja suurten kuormitusvaihteluiden välittymisen rakenteisiin ja tällöin tämä voidaan ottaa huomioon konstruoitaessa edullinen rakenne. Koska syöttöelimien, rullien tai vastaavien, puristavaa liikettä voidaan 4 100576 samalla tavalla välittää joustavien vääntöjousien avulla, voidaan rullien päällä vaimennukseen käytettyjä kumipintoja tai rullaston ympäri vietyjä kumihihnoja ohentaa, joka tekee syöttöelimien valmistuksen edullisemmaksi. Lisäksi niiden rakenne kevenee.

5 Vääntöjousen elastinen osa kykenee tietyssä ylikuormituksessa muuttamaan muotoa kääntövarren ja käyttövivun liikkeiden mukana liikkuvien pintojen liikkeen suunnassa, jolloin pintojen keskinäinen asema tässä suunnassa pääsee muuttumaan. Näiden pintojen kehäliike on 10 samankeskinen kääntövarren ja käyttövivun välisen kääntöakselin ympärillä ja elastinen osa sijaitsee pintojen välissä. Normaalitilanteessa elastinen osa on muuttumattomana pintojen välissä, ja pintojen keskinäinen asema kehäliikkeen suunnassa ei muutu.

15 Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin oheisten piirrosten avulla. Kuvioista on jätetty selvyyden ja asian yksinkertaistamisen takia piirtämättä kouraan liittyvät ne elimet, joihin keksintö ei sinällään liity. Keksinnön mukaiselle konstruktiolle on monia erilaisia ratkaisumuotoja.

20 Kuvio 1 esittää harvesterin kouran erästä karsintaelimen suoritusmuotoa puunrungon suuntaan katsottuna.

Kuvio 2 esittää kuvioon 1 merkittyä (A-A) leikkausta.

25 Kuvio 3 esittää harvesterin kouraan liittyvää, puunrunkoa syöttävää elintä, jossa on käytetty syöttörullia tai teloja.

Kuvio 4 esittää kuvioon 3 nähden vaihtoehtoista nivelöintiratkaisua.

30 Kuvio 5 esittää vääntöjousta pelkistettynä sen kiertoakselia vastaan kohtisuorana poikkileikkauksena ja kiertoakselin suuntaisena leikkauksena.

Kuvio 6 esittää suoritusmuotoa, jossa keksinnön mukaista konstruk-35 tiota on käytetty useamman kuin yhden karsintaelimen pu- ristusliikkeen välittäjänä.

s 100576

Kuvio 1 esittää keksinnön erästä perusmuotoa. Siinä karsintateräpari 1,2 on akselien 3,3a kautta laakeroitu kouran runkoon 4, joka on vain viitteellisesti esitetty kuviossa. Karsintaterän 1 akselin vastapuolella olevaan vipumaiseen jatkeeseen, kääntövarteen 5 on nivelletty toimielin 5 6, joka kuvion esittämässä tapauksessa on hydraulisylinteri, siten, että sylinteriosa on nivelletty teräparin toisen terän 1 jatkeeseen 5 ja mäntäosa käyttövipuun 7, joka on puolestaan keksinnön mukaisen vääntöjousen 18, jota tarkemmin selitetään kuviossa 2, avulla kytketty toiseen karsintaterän 2 kääntövarteen 5a. Toimilaite 6 aiheuttaa karsin-10 tateräparin terien 1 ja 2 liikkeen puristaen terät niiden välisessä tilassa olevan puunrungon ympäri. Koska käyttövipu 7 on vääntöjousen 18 kautta yhteydessä toiseen terään 2, on terillä vääntöjousen jäykkyydestä riippuen mahdollisuus joustaa puunrungon kulkiessa terien välissä mikäli rungon halkaisijassa on epätasaisuuksia.

15

Kuvio 2 esittää kuvioon 1 merkittyä leikkausta A—A. Kuvioon ei ole piirretty kouran runko-osaa 4, johon akseli 3 on laakeroitu kiertyväksi rungon suhteen. Käyttövipu 7 ja kääntövarsi 5a ovat samalla kohtaa akselin 3a pituussuunnassa ja sisäkkäin niin, että käyttövipu 7 sijoittuu 20 kääntövarren 5a korvakkeiden väliin. Toimielimen 6 välittämä liike johdetaan laakeritapin 8 kautta käyttövipuun 7, jonka liike välittyy eteenpäin kiilan 9 kautta vääntöjouseen 18, jonka muodostavat kaksi sisäkkäistä hoikkia 10 ja 11 ja näiden hoikkien välisessä tilassa oleva elastisesta materiaalista tehty holkkimainen osa 12, joka on luistamatto-25 masti kiinni sekä hoikissa 10 että hoikissa 11. Sisemmästä hoikista 11 liike välittyy kiilan 13 avulla sekä akselille 3a että myös karsintaterään 2, tarkemmin sanoen sen kääntövarteen 5a, jonka jatkeena terä 2 on.

Jos terien 1 ja 2 välissä liikkuvassa puunrungossa on huomattavia epätasaisuuksia, pystyy terien 1 ja 2 etäisyys vääntöjousen vaikutuk-30 sesta jonkinverran joustamaan, vaikka toimielin 6 ei ehtisi antaa yhtään periksi.

Kuvio 3 esittää vastaavaa suoritusmuotoa silloin, kun vääntöjousta 18 käytetään syöttöelinten yhteydessä. Kuviossa 3 on esitetty tapaus, 35 jossa syöttöelimet muodostuvat rullista 14 ja 15. Toisen rullan 15 kääntövarsi 16 on akselin 3 avulla laakeroitu runkoon 4. Toisen rullan 14 kääntövarsi 17 on, samoin kuin kuviossa 1 ja 2 on esitetty, vääntöjousen avulla kytketty käyttövipuun 7. Toimilaite 6 liikuttaa suoraan toisen 6 100576 rullan 15 kääntövartta 16 ja käyttövivun 7 kautta vääntöjousen avulla kääntövartta 17. Toimilaitteesta 6 riippumatta voi rullien etäisyys toisistaan joustaa vääntöjousen 18 ansiosta. Kuten kuviossa 3 on esitetty, käyttövipu 7 voi suuntautua samaan suuntaan kuin kääntövarsi 17 ja 5 sijaita sen sisällä.

Kuviossa 4 on esitetty kuvion 3 syöttöelimet 14 ja 15, joista toisen kääntövarteen käyttövipu 7 on myös kytketty vääntöjousen avulla, mutta vääntöjousen kääntöakseli 3a on varressa sivussa varren ja run-10 gon 4 välisestä varsinaisesta kääntöakselista. Toimintaperiaate ja vääntöjousen rakenne voi olla sama kuin aikaisemmin on esitetty. Kuvion 4 oikeanpuoleisessa osassa kääntövarsi 17 on päässyt joustamaan kulman a verran vääntöjousen ansiosta.

15 Kuvio 5 esittää pelkistettynä vääntöjousta 18. Samankeskeisten hoikkien 10 ja 11 välinen tila 12 on täytetty elastisella materiaalilla, esimerkiksi kumilla tai vastaavalla. Tämä materiaali on luistamattomasti kiinnitetty hoikin 10 sisäpintaan ja hoikin 11 ulkopintaan. Kiiloilla 9 ja 13 (esitetty katkoviivoilla) liike välitetään vääntöjouseen ja siitä eteenpäin.

20 Luonnollisesti vääntöjousi voidaan toteuttaa liikkeen välityksen osalta muullakin tavalla, esimerkiksi holkki 11 ja akseli 3a voivat olla kiinnitetyt muulla tavoin toisiinsa tai ne voivat olla samaa kappaletta, ja liike välitetään kiilan 13 sijasta akselin muotoilun avulla eteenpäin.

25 Kuvion 6 esittämässä rakenteessa on esitetty eräs esimerkki, kuinka keksintöä sovelletaan tapauksessa, jolloin kourassa useampi kuin yksi karsintateräpari tai syöttöelinpari on yhdistetty toimimaan yhden ainoan toimielimen avulla. Kuviossa 6 karsintateräparien 1,1a ja 2,2a saman puoliset terät ovat samoilla runkoon (jota kuviossa 6 ei ole esitetty) laa-30 keroiduilla akseleilla 3 ja 3a. Akseleilla 3 ja 3a ovat myös luistamattomasti, esimerkiksi kiilaliitoksella kiinnitetyt, toimielimen 6 käyttövivut 7 ja 7a. Karsintaterät ovat akseleille kiinnitetyt siten, että nurkittain olevat terät 1 ja 2a ovat luistamattomasti esimerkiksi kiilaliitoksella kiinnitetyt akseleihin 3 ja 3a ja terät 1a ja 2 aikaisemmin kuvatun vääntöjousen 18 35 välityksellä kiinnitetyt akseleihin. Tällaisella rakenteella saavutetaan te-räpareittain samat edut kuin kuvion 1 ratkaisussa. On selvää, että toimielin 6 vipuineen voi sijaita vapaasti millä kohtaa tahansa akseleilla, koska käyttövivun 7 liikkeen mukana liikkuva osa sijaitsee vääntöjou- 7 100576 sessa 18 pitkän akselitangon 3, 3a ympärillä. Ammattimiehelle on myös selvää, että samaa konstruktiota voi käyttää myös syöttöelimien yhteydessä, jos kourassa on kaksi syöttöelinparia, tai siinä tapauksessa, että karsintaelimet ja syöttöelimet on kytketty mekaanisesti yhteen.

5

Kuvioiden esittämät rakenteet ovat esimerkkejä keksinnön soveltamisesta. Sekä syöttö- että karsintaelimet voidaan pareittain tehdä joustaviksi kuvatulla tavalla. Keksintö ei rajaa mitään tapoja sijoittaa ko elimiä kouran runkoon eikä myöskään sitä, mihin kohtiin kyseiset elementit 10 akseleineen sijoitetaan. Myös vipukonstruktiot voivat tapauksittain vaihdella.

Elastisen materiaalin kiinnitykseen holkkeihin voidaan käyttää esimerkiksi vulkanointia tai liimausta tai kiinnityspinnat voivat olla sellaisia, 15 että elastinen materiaali ei voi liikkua hoikin pintaa pitkin. Toisiaan vastaan olevat pinnat voivat olla esimerkiksi hammastettuja. On sinänsä selvää, että materiaalin kovuus tai kimmoisuus vaikuttaa vääntöjou-sessa vääntävän voiman aiheuttamaan vääntymäkulmaan, joka tässä yhteydessä tarkoittaa joustoa. Myös materiaalikerroksen paksuus vai-20 kuttaa siten, että mitä paksumpi materiaalikerros on, sitä suurempi on myös jousto. Näillä kahdella tekijällä voidaan joustoa säätää haluttuun suuntaan.

Ammattimiehelle on myös selvää, että tarkoituksesta riippuen vääntö-25 jousen elastinen materiaali voi vaihdella sekä laadun että kovuuden suhteen. Samoin ainepaksuus vääntöjousessa voi vaihdella ja tällä voidaan vaikuttaa vääntymän amplitudiin. Kaikkia näitä voidaan käyttää hyväksi etsittäessä sopiva jousto kuhunkin tarkoitukseen. Esimerkiksi syöttöelinten yhteydessä vääntöjousi voi olla jäykempi kuin vastaavas-30 sa karsintateräkäytössä.

Tämä keksintö ei rajoitu kuviossa 5 esitettyyn ratkaisuun. Vääntöjousen elastinen osa voidaan myös tehdä muusta kuin yhtenäistä massaa, kuten kumia olevasta elastisesta materiaalista. Elastinen osa voidaan 35 muodostaa esimerkiksi jäykästä teräksisestä kierrejousesta, joka on sijoitettu hoikkien 10 ja 11 väliin siten, että jousen toinen pää on ankkuroitu hoikkiin 10 ja toinen pää hoikkiin 11.

8 100576

Syöttö- ja karsintaelinten toimielinten aiheuttamaa puristusvoimaa puun runkoa vastaan voidaan säätää esimerkiksi sellaisessa tapauksessa, että toimielin on hydraulisylinteri, rajoittamalla hydrauliseen toimielimeen tulevaa hydrauliikkanesteen painetta sopivilla paineenalennus-5 elimillä. Puristusvoimaa voidaan säätää myös sellaiseksi, että vääntö-jousilla on tietty esivääntymä, joka on osa vääntöjousen kokonaisvään-tymästä. Tällöin vääntöjousi voi joustaa kumpaankin suuntaan.

Lisäksi on mahdollista järjestää vääntöjousi saman toimielimen 6 liikut-10 teleman parin molempiin elimiin, mutta riittävää on vääntöjousi vain toisen akselin ympärillä, jolloin rakenne on yksinkertaisempi.

Claims (7)

9 100576

1. Puunkorjuukoneen koura, joka on ohjattavasi kiinnitetty maastossa 5 liikkuvan puunkorjuukoneen nosturipuomiin ja joka muodostuu laitteen rungosta (4), vähintään yhdestä parista puristavia elimiä, kuten karsin-taelimiä (1, 2) ja/tai puunrungon syöttöelimiä (14, 15) sekä katkaisulaitteesta niitä käyttävine ja ohjaavine elimineen, jolloin puunrunkoa vastaan toimilaitteen (6) avulla puristavat elimet ovat pareittain toistensa 10 suhteen joustettuja, tunnettu siitä, että puristavat elimet, karsintaelimet (1, 2) ja/tai syöttöelimet (14, 15), ovat toistensa suhteen joustettuja siten, että toimilaitteen (6) liike siirretään erillisen käyttövivun (7) avulla vääntöjousen (18) välittämänä parin toiseen kääntövarteen (5a), joka on järjestetty liikuteltavaksi käyttövivun (7) ja kääntövarren (5a) välisen 15 kääntöakselin (3a) kautta siten, että vääntöjousen (18) elastinen osa on kääntöliikettä välittävässä kontaktissa akselin (3a) ympärillä saman-keskisesti sijaitsevien, käyttövivun (7) ja kääntövarren (5a) liikkeen mukana liikkuvien pintojen kanssa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koura, tunnettu siitä, että kääntö- varren (5a) ja rungon (4) välinen kääntöakseli muodostaa samalla käyttövivun (7) ja kääntövarren (5a) välisen kääntöakselin (3a).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen koura, tunnettu siitä, että käyttö-25 vivun (7) ja kääntövarren (5a) välinen kääntöakseli (3a) on kääntövar- ressa (5a) sivussa kääntövarren ja rungon (4) kääntöakselista.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1—3 mukainen koura, tunnettu siitä, että vääntöjousen (18) joustava osa sijaitsee akselia (3a) kehämäisesti 30 ympäröivän ulkopinnan ja tämän pinnan ympärillä kehämäisesti olevan sisäpinnan välissä.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen koura, tunnettu siitä, että käyttö-vipu (7) on kiinnitetty vääntöjousen, joka muodostuu kahdesta kääntö- 35 akselin (3a) suhteen samankeskisestä hoikista (10 ja 11) ja niiden välissä olevasta elastisesta materiaalista (12), ulompaan hoikkiin (10) ja liike välittyy vääntöjousen sisemmästä hoikista (11) kääntövarteen (5a), johon sisempi holkki (11) on kiinnitetty. 10 100576

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1—5 mukainen koura, tunnettu siitä, että käyttövipu (7) on suoraan luistamattomasti kiinnitetty akselille (3a) ja liike välittyy akselilta kääntövarteen (5) vääntöjousen (18) avulla. 5

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen koura, tunnettu siitä, että samoilla akseleilla (3, 3a) on vähintään kaksi paria puristavia elimiä ja että toimilaitteen (6) käyttövivut (7) ovat luistamattomasti kiinnitetyt akseleille (3, 3a) ja pareissa ainakin toiset, edullisimmin ristikkäin sijaitsevat, eli- 10 met (1, 2a) ovat vääntöjousen (18) avulla kiinnitetyt akseleille (3 ja 3a). 11 100576