FI109186B - Porrasannostin - Google Patents

Description

PORRASANNOSTIN 109186

Keksinnön kohteena on porrasannostin, joka on tarkoitettu käytettäväksi erityisesti sahalaitoksen käsittelyketjussa 5 raakapuun annostamiseen porrasannostinta edeltävältä kuljetin-laitteelta yksitellen porrasannostinta seuraavalle kuljetinlait-teelle, johon porrasannostimeen kuuluu runko ja siihen tuettuna kaksi toistensa suhteen lomittain sovitettua porrasrakennetta, runkoon nivelöidyt pitkittäiset tukivarret porrasrakenteen 10 tuentaa varten, ja toimilaite yhdistettynä nivelrakenteeseen porrasrakenteen liikuttamiseksi.

Nykyaikaiset raakapuun, kuten esimerkiksi tukin sahalaitokset | ovat pitkälti automatisoituja. Yleisesti raakapuuta käsitellään 15 suurissa erissä, mutta sahaan tukit tulee syöttää ehdottomasti yksitellen. Tätä varten ennen sahan syöttökuljetinta on tavallisesti porrasannostin, joka nostaa syöttökuljettimelle tukit yksitellen. Porrasannostinta ennen on lisäksi tukkipöytä, jolle kuormataan kerralla useita tukkeja esimerkiksi pyöräkuormaajal-20 la. Tukkipöytä syöttää porrasannostinta, joka sitten nostaa tukin kerrallaan sahan syöttökuljettimelle.

US-patentissa numero 5,351,729 esitetään porrasannostin, jossa tti>: on kaksi porrasrakennetta. Ensimmäinen levystä valmistettu >><>:25 porrasrakenne on kiinnitetty liikkumattomasti osaksi porrasan-. nostimen runkoa. Toinen kotelorakenteinen porrasrakenne on tuettu molemmista päistä kahdella tukivarrella, jolloin muodos-tuu nivelsuunnikas. Tällöin toisen porrasrakenteen syöttöliike • · · on kaareva. Syöttöliike aikaansaadaan sähkömoottorilla, joka on ... 30 yhdistetty nivelrakenteella toiseen porrasrakenteeseen.

• · · ·. Kyseisessä porrasannostimessa koko liikkuvaa porrasrakennetta tukkineen liikutetaan sähkömoottorilla. Syöttöliike vaatii siten suuritehoisen moottorin. Lisäksi sähkömoottorin kuormitus on ....:35 epätasaista, koska paluuliikkeen aikana tukit eivät liiku porrasrakenteen liikkuessa alaviistoon. Porrasrakenne pyritään • # yleisesti valmistamaan mahdollisimman kevyeksi, jotta voimantar- 109186 2 ve olisi vastaavasti mahdollisimman pieni. Kevyeeseen, mutta jäykästi tuettuun porrasrakenteeseen kohdistuu lisäksi iskumaisia kuormituksia erityisesti tukkipöydän jälkeen, mikä johtaa rakenteiden kulumiseen ja rikkoutumiseen. Porrasrakenne on myös 5 yksi kiinteä kokonaisuus, jonka asennus ja huoltaminen on siten hankalaa. Lisäksi portaiden muuttaminen raakapuun koon mukaan on mahdotonta. Porrasrakenteesta tulee myös tehdä tarpeettoman jäykkä, koska tukivarret ovat vain päädyissä.

10 Myös molemmat porrasrakenteet voivat olla liikkuvia. Tällainen porrasannostin esitetään US-patentissa numero 5,653,570. Esitetyssä porrasannostimessa kumpikin porrasrakenne on tuettu johteilla runkoon. Tällöin porrasrakenteiden syöttöliike on lineaarista. Tässäkin porrasrakenteet ovat kiinteitä koko- 15 naisuuksia, joiden asentaminen ja korjaaminen on hankalaa. Toimilaite käyttää toisiinsa kytkettyjä porrasrakenteita. Tällöin tarvitaan paljon tehoa, koska tukkien lisäksi nostetaan molempia porrasrakenteita. Toimilaitteen kuormitus on myös tässä epätasaista.

20

Molemmissa porrasannostimissa syöttöliikkeen pituutta ei voi yksinkertaisesti säätää. Lisäksi porrasannostimien keskelle ;··· sijoitetut toimilaiteet ovat hankala huoltaa ja tarkkailla ja ne ovat erityisesti suojattava ylhäältä tippuvalta materiaalilta.

I V·:25 I Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada aikaisempaa kestävämpi, » · » mutta rakenteeltaan yksinkertaisempi ja toiminnaltaan monipuolisempi porrasannostin, jonka tehontarve on lisäksi aikaisempaa pienempi. Tämän keksinnön tunnusomaiset piirteet ilmenevät ,·;·,30 oheisista patenttivaatimuksista. Keksinnön mukaisessa porrasannostimessa porrasrakenteet on tuettu lukuisilla tukivarsilla, ’···* jolloin porrasannostimen leveys ei ole rajoitettu. Lisäksi porrasrakenteet on kytketty toisiinsa, jolloin niiden massaa voidaan hyödyntää toistensa liikuttamiseen. Tämä pienentää :”:35 tehontarvetta oleellisesti. Porrasrakenteiden tuenta sallii myös pieniä mittavirheitä, mikä helpottaa asennusta. Porrasannostin 109186 3 kestää myös samalla iskumaisia rasituksia kulumatta. Toimilaitteen sijainti on myös edullinen huollon ja toiminnan kannalta. Nivelrakenteen mitoituksella varsinaisen toimilaitteen liike muodostuu lyhyeksi, jolloin saavutetaan aikaisempaa huomattavas-5 ti suurempi syöttönopeus. Syöttönopeuden ohella syöttömatkan pituuden muuttaminen on yksinkertaista. Vastaavasti koko por-rasannostimen mukauttaminen kunkin raakapuun läpimittaluokan mukaiseksi on mahdollista.

10 Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin erästä keksinnön sovellusta kuvaaviin piirroksiin, joissa

Kuva 1 esittää periaatepiirroksena keksinnön mukaisen 15 porrasannostimen sivulta katsottuna syöttöliik- keen ääripäässä,

Kuva 2 esittää kuvan 1 porrasannostimen syöttöliikkeen vastakkaisessa ääripäässä,

Kuva 3 esittää periaatepiirroksena keksinnön mukaisen 20 porrasannostimen edestä katsottuna,

Kuva 4 esittää periaatepiirroksena keksinnön mukaisen porrasannostimen yhden nivelrakenteen aksonomet-·;· risesti kuvattuna, ·;·<: Kuva 5 esittää tarkemmin yhden nivelpisteen tukivarsi 25 irrotettuna.

,·;·. Kuvissa 1 ja 2 esitetään keksinnön mukainen porrasannostin sivulta katsottuna. Porrasannostinta on selvyyden vuoksi yksin-kertaistettu eikä esimerkiksi suojia esitetä. Tässä porrasannos-,·:«,30 tinta syöttää tukkipöytä 10, jolle tuodaan useita tukkeja 11 kerralla esimerkiksi pyöräkuormaajalla (ei esitetty). Porrasan-’···’ nostin vuorostaan syöttää sahan syöttökuljetinta 12 tukki kerrallaan. Syöttöliike aikaansaadaan kahdella lomittain asete-tulla porrasrakenteella 13 ja 13', jotka liikkuvat oleellisesti : 35 vastakkaisissa vaiheissa. Porrasrakenteiden edestakaisesta 109186 4 liikkeestä huolimatta tukki etenee jatkuvasti porrasrakenteelta toiselle kohti syöttökuljetinta.

Porrasannostimen toimintaperiaate on sinällään tunnettua. 5 Keksinnön mukainen porrasannostin kuitenkin poikkeaa selvästi rakenteeltaan ja ominaisuuksiltaan tunnetusta. Keksinnön mukaan molemmat porrasrakenteet 13 ja 13' on tuettu runkoon 14 tukivarsilla 15 ja 15'. Tässä tukivarret 15 ja 15' ovat kolmiotukivar-sia, mutta myös erillisiä tukivarsiakin voidaan käyttää. Tuki-10 varret 15 ja 15' on kuitenkin nivelöity ensimmäisistä päistä 16 ja 16' runkoon 14 oleellisesti yhdelle ja samalle linjalle. Tukivarsien 15 ja 15' toiset päät 17 ja 17' on kiinnitetty jäykästi porrasrakenteisiin 13 ja 13'. Näin ollen porrasraken-teiden liikerata on kaareva nivelpisteiden ollessa oleellisesti 15 samalla linjalla. Lisäksi tukivarsien 15 ja 15' pituus on 4 -12, edullisemmin 6-8 kertaa vastaavan porrasrakenteen portaan 18 iskunpituus. Tällöin pienelläkin tukivarren kulmanmuutoksella aikaansaadaan merkittävä porrasrakenteen iskunpituus.

20 Kaarevan syöttöliikkeen lisäksi porrasannostimen erottelukykyä parantaa porrasrakenteiden portaiden muotoilu. Yleisesti kunkin portaan 18 etureunan 18' kaarevuuskeskipiste on oleellisesti ! :··· tukivarsien nivelöintilinjalla. Lisäksi eri portaiden korkeus h ;··· määrittää oleellisesti saman kulman a. Käytännössä sanottu kulma 25 a on 10° - 20°, edullisemmin 13° - 17°. Lisäksi portaan syvyyden s määrittävä, myös tukivarren nivelpisteeseen asetettu säde pienenee porrasannostimen syöttösuunnassa portaittain 10% - 20%, ’ edullisemmin 13% - 17%. Tällöin portaiden korkeus ja syvyys pienevät kuvien 1 ja 2 mukaisesti parantaen entisestään por-30 rasannostimen erottelukykyä ja soveltuvuutta eri kokoluokan » I · • tukeille.

Erityisesti tukkipöydältä 10 putoavat tukit 11 aiheuttavat :·: toistuvia iskuja porrasrakenteisiin 13 ja 13'. Rikkoutumisten : : 35 estämiseksi kunkin tukivarren 15 ja 15' nivelpisteessä 19 on laakerielin 20, johon on järjestetty tukivarren pienen liikkeen 109186 5 salliva joustoelin 20'. Tällöin iskut vaimenevat eikä toimilaitekaan kuormitu. Joustoelin 20' sallii myös pieniä mitta- ja suuntavirheitä, mikä suurentaa asennustoleransseja ja siten helpottaa asennusta. Yksinkertaisimmillaan joustoelin on nivel-5 tapin 21 ympärille sovitettu kumipusla (kuva 5). Tässä kumipusla on kiinnitetty tukivarren 15 päähän. Edullisesti kaikki tukivarret on siis nivelöity oleellisesti samalle linjalle. Laakerieli-men 20 yhteydessä voi kuitenkin olla säätöelin 22 nivelpisteen 19 asettelemiseksi erityisesti porrasannostimen halkileikkaus-10 tasossa (kuvien 1 ja 2 tasossa). Pienellä asetteluvaralla voidaan kukin tukivarsi säätää haluttuun kohtaan. Tukivarren pituudesta johtuen pienelläkin nivelpisteen siirrolla (muutamia kymmeniä millimetrejä) on merkittävä vaikutus portaiden sijaintiin. Kuvassa 5 akselitappi 21 kiinnitetään johteilla 23 ja 23' 15 liikuteltavaan korvakkeeseen 24. Johteet 23 ja 23' sekä korvake 24 muodostavat säätöelimen 22, joka on kiinnitetty runkoon 14. Säätöelimillä voidaan porrasrakenteet säätää toistensa suhteen eri tavoin, mitä voidaan käyttää porrasannostimen erottelukyvyn säätämisessä.

20

Kuvassa 3 esitetään yksinkertaistettuna keksinnön mukainen porrasannostin edestä katsottuna. Keksinnön mukaan kukin porras-;··· rakenne 13 ja 13' pääosin muodostuu tukivarret 15 ja 15' yhdis- ;··· tävistä poikkituista 25 ja 25' ja tukivarsiin 15 ja 15' irrotet- \|25 tavasti kiinnitetyistä porraskappaleista 26 ja 26'. Yksi poikki- 't. tuki sitoo luonnollisesti vain yhden porrasrakenteen tukivarret, | ·;·. jolloin porrasrakenteet voivat liikkua toistensa suhteen.

Kuvassa 3 on esitetty vain yksi poikkituki 25 ja 25' molemmista porrasrakenteista 13 ja 13'. Käytännössä sekä porraskappaleet •;*,30 että poikkituet kiinnitetään irrotettavasti esimerkiksi ruuvi- i * · j liitoksilla tukivarsiin. Tällöin porrasannostin voidaan koota ' ’···* pienistä modulaarisista osista. Toisin sanoen kussakin porrasra- kenteessa on monikerta tukivarsia, joita yleisesti on yhdestä kahteen kappaletta leveysmetriä kohden. Tällöin voidaan käyttää : :35 saman vahvuisia tukivarsi eri levyisissä porrasannostimissa eivätkä porrasrakenteet koskaan merkittävästi taivu. Levymateri- 109186 6 aalista valmistetut porraskappaleet voidaan myös yksinkertaisesti vaihtaa eri mallisiin, jolloin saavutetaan optimaalinen syöttö- ja erotteluteho kaikille kokoluokille. Myös rikkoutuneet tai kuluneet porraskappaleet voidaan vaihtaa helposti yksitel-5 Ien. Kuvassa 3 on havainnollisuuden vuoksi vain kahteen matalamman porrasrakenteen 13' porraskappaleeseen 26' kiinnitetty välilevyt 27. Välilevyillä 27 porrasannostimesta muodostuu oleellisesti suljettu rakenne, jolloin mahdollisesti vinossa tulevat tukit eivät pääse rakenteiden väliin. Porrasrakenteiden 10 väliin jää vain pienet raot.

Tukivarsien 15 ja 15' lisäksi porrasrakenteet 13 ja 13' on kannatettu erityisillä nivelrakenteilla 28. Porrasannostimen molempaan päähän järjestetyt nivelrakenteet 28 on sijoitettu 15 leveyssuunnassa oleellisesti porrasrakenteen ulkopuolelle kuvan 3 mukaisesti. Tällöin huollettavat kohteen ovat hyvin esillä eikä irtomateriaali on ongelma. Tukemisen lisäksi nivelraken-teella 28 siirretään toimilaitteen 33 voima porrasrakenteisiin 13 ja 13'. Tässä nivelrakenteeseen 28 kuuluu oleellisesti 20 tukivarsien nivelöintilinjan suuntaisesti laakeroitu välitysak-seli 29 ja sen molempiin päihin pyörimättömästi kiinnitettynä kaksi kampea 30 ja 30'. Ensimmäinen kampi 30 on sovitettu kiinni ·;·· toimilaitteeseen 33. Toisessa kammessa 30' on kaksi oleellisesti I ---- j vastakkaista haaraa 31 ja 31', joista kumpikin on yhdistetty ;'.t|25 nivelvarsien 32 ja 32' avulla eri porrasrakennelmaan 13 ja 13'.

* ♦ j Tällöin porrasrakennelmat ovat tasapainossa, jolloin toimilait- j teen tehontarve vastaa vain kulloinkin nostettavien tukkien i massaa. Vastaavasti porrasrakenteiden massa ei rasita lainkaan toimilaitetta vaan se kuormittaa välitysakselia, jonka tukeva 1 i · ,--/,30 laakerointi runkoon on helppoa.

I * · j Porrasrakenteiden tasapainotuksen ohella nivelrakenteella saavutetaan sopiva välityssuhde. Toisin sanoen pienellä toimi-: * ’: laitteen iskunpituudella aikaansaadaan riittävä portaiden 35 iskunpituus. Samalla porrasannostimen erottelunopeus kasvaa. Yleisesti ensimmäisen kämmen 30 toiminnallinen pituus on 55 - 7 109186 90%, edullisemmin 65 - 80% toisen kämmen 30' haaran 31 tai 31' toiminnallisesta pituudesta. Tämän lisäksi nivelvarsien 32 ja 32' toiminnallinen pituus on 2,7 - 3,6 kertaa, edullisemmin 2,9 3,4 kertaa ensimmäisen kämmen 30 toiminnallinen pituus.

5 Kuvassa 4 esitetään periaatepiirroksena keksinnön mukainen nivelrakenne 28. Edullisesti toimilaite 33 on hydraulisylinteri 33', jonka iskunpituus on 100 - 400, edullisemmin 150 - 350 mm. Tunnetuissa hydraulikäyttöisissä porrasannostimissä sylinterin iskunpituus on 500 - 1000 mm.

10

Keksinnön mukaisessa porrasannostimessa iskujen kestävyyttä on parannettu joustavan tuennan ohella massan nostolla. Kokonaismassan ollessa selvästi tukkien massaa suurempi, iskut eivät rasita rakenteita. Massiivinen rakenne ei myöskään värähtele 15 iskujen vaikutuksesta. Tällöin porrasannostimen toiminta on tasaista ja häiriötöntä. Massaa voidaan hyvin nostaa ilman tehontarpeen lisäystä, koska porrasrakenteet ovat tasapainossa. Sen sijaan tukkien massa määrittää tehontarpeen. Keksinnön mukainen porrasannostin painaa jopa 15000 kiloa vastaavan 20 kokoisten tunnettujen porrasannostimien painaessa korkeintaan 5000 kiloa. Samalla tehontarve on kuitenkin vain kymmenesosa aikaisemmasta.

• ;..j Tehontarpeen pienenemisestä huolimatta porrasannostimella 25 saavutetaan huomattavan suuri syöttönopeus. Nivelrakenteen * * :*. välityssuhteen ansiosta toimilaitteen tarvittava työliike on ;·. lyhyt. Tällöin yhteen työliikkeeseen kuluu vastaavasti lyhyt aika. Porrasannostimen tehollinen syöttönopeus on tällöin jopa 50 tukkia minuutissa, kun sen tunnetuissa porrasannostimissa on 30 vain 15 - 20 tukkia. Nopeudesta huolimatta erottelukyky pysyy * * * hyvänä porrasrakenteiden liikeradan ja portaiden muotoilun I · ’··' ansiosta.

'f·: Kuvissa 1 ja 2 on kuvattu joidenkin tukkien sijaintia porrasra- ; :35 kenteiden eri vaiheissa. Portaiden mitoituksesta johtuen alem milla portailla voi olla useitakin tukkeja, mutta loppuvaiheessa 8 109186 portailla on vain ja ainostaan yksi tukki. Porraskappaleiden mitoituksella ja nivelpisteiden säädöllä voidaan mukauttaa porrasannostin eri kokoisilla tukeille. Tämän lisäksi porrasra-kenteiden iskunpituutta on helppo säätää, kun käytetään edesta-5 kaisin liikkuvaa toimilaitetta kuten hydraulisylinteriä. Sopivilla antureilla kämmen liikerataa voidaan lisäksi seurata oikean iskunpituuden säätämiseksi.

Keksinnön mukainen porrasannostin on aikaisempaa nopeampi 10 tehontarpeen ollessa kuitenkin pienempi. Porrasannostin kestää myös pitempään kulumatta ja osia voidaan vaihtaa yksitellen. Lisäksi porrasannostin erottelukyky on hyvä ja se soveltuu tukeilla, joiden tyvihalkaisija on 10 - 60 mm.

. » • · > I M t » f * I *»♦*« i · * • * * • · « · I 9

* t I

* t * « * » » I f

Claims (12)

1. Porrasannostin, joka on tarkoitettu käytettäväksi erityisesti sahalaitoksen käsittelyketjussa raakapuun (11) annostami-5 seen porrasannostinta edeltävältä kuljetinlaitteelta (10) yksitellen porrasannostinta seuraavalle kuljetinlaitteelle (12), johon porrasannostimeen kuuluu runko (14) ja siihen tuettuna kaksi toistensa suhteen lomittain sovitettua porrasrakennetta (13, 13'), molempiin porrasrakenteisiin (13, 13') järjestetyt 10 pitkittäiset tukivarret (15, 15') porrasrakenteiden (13, 13') tuentaa varten, jotka tukivarret (15, 15') on nivelöity ensimmäisistä päistä (16, 16') runkoon (14) oleellisesti samalle linjalle toisten päiden (17, 17') ollessa kiinnitettynä jäykästi porrasrakenteisiin (13, 13'), ja toimilaite (33) yhdistettynä 15 nivelrakenteeseen (28) porrasrakenteen liikuttamiseksi, tunnettu siitä, että tukivarsien (15, 15') pituus on 4 - 12, edullisemmin 6-8 kertaa vastaavan porrasrakenteen (13, 13') portaan (18) iskunpituus, ja että molemmassa porrasrakenteessa (13, 13') kunkin portaan (18) etureuna (18') on oleellisesti kohtisuorassa 20 sanotun linjan suhteen kunkin portaan (18) korkeuden (h) määrittäessä oleellisesti saman kulman (a) sanotun linjan suhteen, . joka kulma (a) on 10° - 20°, edullisemmin 13° - 17°.

:··* 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen porrasannostin, tunnettu :'·.·25 siitä, että molemman porrasrakenteen (13, 13') portaat (18) ovat • · kaarevia siten, että kunkin portaan (18) etureunan (18') kaare-:*·’· vuuskeskipiste on oleellisesti tukivarsien (15, 15') nivelöinti- linjalla. i .**·. 30

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen porrasannostin, * * * • t tunnettu siitä, että portaan (18) syvyyden määrittävä, tukivar- j , ren (15, 15') nivelpisteeseen (19) asetettu säde pienenee t * i * · i porrasannostimen syöttösuunnassa portaittain 10% - 20%, edulli- semmin 13% - 17%. 35 109186

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen porrasannostin, tunnettu siitä, että kunkin tukivarren (15, 15') nivelpisteessä (19) on laakerielin (20), jonka yhteyteen on järjestetty tukivarren (15, 15') liikkeen salliva joustoelin (20'). 5

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen porrasannostin, tunnettu siitä, että laakerielimen (20) yhteydessä on säätöelin (22) nivelpisteen (19) asettelemiseksi erityisesti porrasannostimen halkileikkaustasossa.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen porrasannostin, tunnettu siitä, että kukin porrasrakenne (13, 13') pääosin muodostuu tukivarret (15, 15') yhdistävistä poikkituista (25, 25. ja tukivarsiin (15, 15') irrotettavasti kiinnitetyistä 15 porraskappaleista (26, 26'), joita tukivarsia (15, 15') on 1 -2 kappaletta porrasrakenteen (13, 13') leveysmetriä kohden.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen porrasannostin, tunnettu siitä, että porrasannostimeen molempaan päähän on 20 järjestetty nivelrakenteet (28), joista kumpikin on sijoitettu leveyssuunnassa oleellisesti porrasrakenteen (13, 13') ulkopuo-lelle.

* * *; * *: 8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen porrasannostin, : ·,,· 25 tunnettu siitä, että nivelrakenteeseen (28) kuuluu oleellisesti tukivarsien (15, 15') nivelöintilinjan suuntaisesti laakeroitu välitysakseli (29) ja sen molempiin päihin pyörimättömästä kiinnitettynä kaksi kampea (30, 30'). • · ·

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen porrasannostin, tunnettu ’ . siitä, että ensimmäinen kampi (30) on sovitettu kiinni toimi- . laitteeseen (33) ja toisessa kammessa (30') on kaksi oleellises- , ti vastakkaista haaraa (31, 31'), joista kumpikin on yhdistetty : ’.· nivelvarsien (32, 32') avulla eri porrasrakennelmaan (13, 13'). 35 109186

9 109186

10. Patenttivaatimuksen 8 mukainen porrasannostin, tunnettu siitä, että ensimmäisen kämmen (30) toiminnallinen pituus on 55 - 90%, edullisemmin 65 - 80% toisen kämmen (30') haaran (31, 31') toiminnallisesta pituudesta. 5

11. Patenttivaatimuksen 9 mukainen porrasannostin, tunnettu siitä, että nivelvarsien (32, 32') toiminnallinen pituus on 2,7 - 3,6 kertaa, edullisemmin 2,9 - 3,4 kertaa ensimmäisen kämmen (30) toiminnallinen pituus. 10

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-11 mukainen porrasannostin, tunnettu siitä, että toimilaite (33) on työsylinteri (33'), jonka iskunpituus on 100 - 400, edullisemmin 150 - 350 mm. 15