FI111938B - Puomiston ohjausjärjestelmä maastossa liikkuvassa työkoneessa - Google Patents

Description

111938

Puomiston ohjausjärjestelmä maastossa liikkuvassa työkoneessa

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen paineväliainetoimiseen ohjausjärjestelmään työkoneen puomistoa var-5 ten sen asettamiseksi nivelohjaustilaan ja suoravientitilaan.

Puunkorjuun suorittamiseksi tunnetaan maastossa liikkuvia työkoneita, kuten harvestereita, joiden puomiston päähän on sovitettu puunkor-juulaitteisto, nk. harvesteripää pystyssä kasvavan puunrungon katkai-10 semiseksi, kaatamiseksi ja sahaamiseksi halutun mittaisiksi osiksi. Sahatut puunrungot kerätään toisella tunnetulla maastossa liikkuvalla työkoneella eli kuormainlaitteistolla, kuten kuormaimella eli kuormain-kouralla varustetulla kuorma-ajoneuvolla, ja kuljetetaan sen kuormati-lassa. Tunnetaan myös yhdistelmäkoneita, joissa on yhdistetty har-15 vesterin ja kuorma-ajoneuvon toiminnot. Tällöin etuna on se, että puunkorjuu ja puunrunkojen keräily voidaan suorittaa samanaikaisesti, jolloin useiden koneiden tarve metsässä vähenee ja koneiden siirtojen määrä työmaiden välillä vähenee. Eräs esimerkki yhden runko-osan, puomiston ja kuormatilan käsittävästä tunnetusta yhdistelmäkoneesta 20 on esitetty myös patenttijulkaisussa US 4,984,961.

Edellä kuvatut työkoneet käsittävät työskentelyä varten puomiston, joka käsittää tavallisesti ainakin kolme toisiinsa nivelen avulla kiinnittyvää puomiosaa, joista kaksi liikkuu pystysuuntaisessa tasossa. Puomi on 25 kiinnitetty työkoneeseen nivelen avulla puomin kiertämiseksi pystysuuntaisen suunnan ympäri. Saman nivelen avulla voi myös ohjaamo kiertyä saman suunnan ympäri, kuten patenttijulkaisussa US 4,984,961 on esitetty. Puomin vapaaseen päähän on kiinnitettävissä sopiva työkalu, kuten harvesteripää tai kuormainkoura kuorman käsittelemiseksi.

O·: 30

Edellä esitettyjen työkoneiden työskentelytehokkuuden kannalta on tärkeää, että niiden kuorman käsittelyyn, siirtelyyn ja lastaukseen tar-koitetut puomit ovat loogisia käyttää sekä toimivat luotettavasti ja tehokkaasti hyvällä hyötysuhteella. Erityisesti yhdistelmäkoneen tulee 35 suoriutua sekä harvesterityöstä että kuormakonetyöstä mahdollisimman tehokkaasti. Esillä olevan keksinnön avulla tämä mahdollistuu erityisen tehokkaalla tavalla, jolloin puomin osalta tämä merkitsee, että 111938 2 harvesterityössä ovat käytettävissä ns. suoravientiominaisuudet ja kuormakonetyössä ovat käytettävissä ns. itsenäiset nivelohjausominai-suudet.

5 Puomistot toimivat tyypillisesti paineväliainetoimisen, tavallisesti hydraulisen ohjausjärjestelmän ohjaamana toimilaitteiden, kuten sylinterien, ja ohjausventtiilien avulla. Kuvaan 1 viitaten eräs tunnettu tapa ohjata niveltyyppistä puomia on ohjata puomin jokaista niveltä erillisellä nivelkohtaisella ohjausventtiilillä ja sylinteritoimilaitteella siten, että 10 puomin päässä oleva työkalu siirtyy halutulla nopeudella haluttuun paikkaan. Liikkeen aikaansaamiseksi työkoneen kuljettaja hoitaa kunkin nivelen ohjauksen koordinoinnin esimerkiksi vipuohjattujen venttiilien avulla käsin ohjaten. Venttiilejä voidaan ohjata myös automaattisesti sähköisellä tietokoneohjauksella työkoneen ohjausyksikön avulla, 15 jolloin kuljettaja voi käyttää ohjaukseen joystick-tyyppisiä ohjaimia.

Nivelkohtaisen ohjauksen hyötysuhde on monessa tilanteessa heikko. Puomin päätä suoraviennillä ohjattaessa, ts. ajettaessa sitä vaakasuuntaisesta tekee osa nivelistä ns. positiivista työtä kuormaa eli 20 painovoimaa vastaan ja osa ns. negatiivista työtä kuorman suunnassa, i Mainittu ohjausjärjestelmä soveltuu kuitenkin hyvin lastauskäyttöön esimerkiksi puunrunkojen käsittelyssä, jossa kuorma ensiksi nostetaan maasta koneen kuormatilaan ja puretaan myöhemmin kuormatilasta pinoon. Kuormaa siirrellään siis suurelta osin eri potentiaaliener-25 giatasosta toiseen ja työkierrolle on ominaista kuorman nostaminen sekä itse puomistorakenteen nostaminen esteiden, kuten työkoneen kuormathan rakenteiden yli. Edullista on, että puomin pään lisäksi jokaista niveltä pystytään ohjaamaan loogisella tavalla erikseen. Kuvan 1 mukainen nivelpuomi onkin tyypillinen ns. kuormakonepuomi.

•V-: 30

Harvestereissa, jotka kaatavat, karsivat ja katkovat puut, on kuorman nosto- ja laskutarve vähäistä verrattuna puomin pään ja työkalun vaakasuuntaiseen liikuttelutarpeeseen. Puomin käytön helpottamiseksi ja hyötysuhteen parantamiseksi tunnetaan mekaanisesti toteutettuja suo-35 ravienti- eli paralleelipuomeja. Näissä suoravienti on usein toteutettu lisäpuomiosien sekä suunnikasmekanismien avulla ja esimerkiksi sy-linteritoimilaitteiden kiinnitys poikkeaa kuvan 1 mukaisesta kytken- 111938 3 nästä. Ongelmana on usein se, että puomin pään vaakaliike on suoraviivainen vain tietyllä, etukäteen mitoitetulla korkeudella, ja että lisä-puomiosat lisäävät puomin painoa ja ovat kuljettajan näköesteenä. Puomin käyttö kuormauksessa on epäkäytännöllistä, koska niveliä ei 5 voida ohjata erikseen.

Kuvassa 2 on esitetty tunnettu, hydraulisesti toteutettu suoravienti-puomi, jolla puomin pää toteuttaa likimääräisen vaakasuoran liikkeen tietyllä etukäteen mitoitetulla korkeudella. Esitetyssä ratkaisussa on 10 käytetty periaatteessa kuvan 1 mukaista nivelpuomirakennetta mutta erona on se, että sylinterit on yhdistetty toisiinsa ohjauslinjalla ja niitä ohjataan yhteisellä venttiilillä. Toteutuksen ideana on se, että vuorollaan, puomiston pään vaakasuuntaisesta liikesuunnasta riippuen, niveltä liikuttavat sylinterit toimivat negatiivisen kuorman alueella, toimien 15 samalla ikäänkuin pumppuna toisen nivelen liikuttamiseksi. Tämän ansiosta ohjausjärjestelmän painelähteenä toimivan pumpun avulla aikaansaatavat, varsinaiset paineväliaineen käyttöpaineet eri ohjausti-lanteissa jäävät pienemmiksi kuin kuvan 1 mukaisessa toteutuksessa vastaavalla liikkeellä. Lisäksi johtuen ainoastaan yhden ohjattavan sy-20 linteritoimilaitteen tarpeesta myös tilavuusvirrat jäävät huomattavasti i pienemmiksi. Tällä on huomattava merkitys puomin tarvitsemaan te- i :’· hoon P, joka voidaan laskea riippuvuuden P = p · Q avulla, missä p on ... tarvittava pumpun tuottama paine ja Q pumpun tuottama tarvittava tila- vuusvirta. Myös tämän puomin käyttö kuormauksessa on kuitenkin 25 epäkäytännöllistä, koska niveliä ei voida ohjata erikseen.

Eräs kuvan 2 mukainen ohjausjärjestelmä on esitetty patenttijulkaisussa US-3884359, jossa lisäksi on kullekin sylinteritoimilaitteelle oma ohjausventtiilinsä. Ohjausjärjestelmä on kuitenkin kytketty siten, :.'· 30 että venttiilien ohjaus suoritetaan kolmella vivulla, jolloin kunkin sylinte- L.” rin laskulle ja nostolle, sekä suoraviennille on omat vipunsa ja venttii- linsä. Sylinterit on lisäksi kytketty niin, että suoraviennissä sylinterit liikkuvat eri suuntiin kuvan 2 ratkaisuun verrattuna. Ongelmana on, että sylinterit eivät yhtäaikaisesti ole itsenäisesti ohjattavissa, koska niiden 35 venttiilit ovat yhteydessä toisiinsa, jolloin sylinterien ohjausventtiileitä samanaikaisesti ohjattaessa sylinterit kytkeytyvät sarjaan. Ongelmana 111938 4 on lisäksi erilaiset yllättävät ja ei-toivotut liikkeet, mikä aiheutuu vipujen useista mahdollisista eri kytkentä- ja asentokombinaatioista.

Käytännön ongelmana kuvan 2 järjestelmässä on lisäksi sylintereitä 5 yhdistävän ohjauslinjan öljytäytön ja ilmauksen suoritus luotettavasti. Käytännössä tarvitaan yhteys täyttö-öljylähteeseen sekä ilmausventtiili. Toinen kuvan 2 mukaisen järjestelmän ongelma on se, kuinka toteutetaan puomin pään nosto- ja laskuliikkeet. Tunnetusti puomin pään kor-keussäätö toteutetaan erillisellä sylinterillä, jolloin tarvitaan siten yksi 10 ylimääräinen sylinteritoimilaite nivelineen ja kiinnityksineen. Seurauksena on rakenteen monimutkaisuudesta aiheutuvat luotettavuusongelmat ja painon kasvu.

Tunnetaan myös ohjausjärjestelmiä, joiden avulla voidaan toteuttaa 15 sekä toimilaitteiden synkronisoitu liike että nivelien itsenäinen ohjaus. Eräs ohjausjärjestelmä on esitetty japanilaisessa patenttihakemuksessa JP 57-195904 (Patent Abstracts of Japan, Voi 7, No 47, M-196). Nivelohjauksen toteuttamiseksi kutakin sylinteriä voidaan ohjata itsenäisesti oman ohjausventtiilinsä avulla. Lisäohjausventtiilin avulla sy-20 linterit voidaan kytkeä sarjaan, jolloin puomin alemmasta toimilaitteesta paheellinen paineväliaine johdetaan aina ylempään toimilaitteeseen. Mainitun ohjausjärjestelmän ongelmana on huono hyötysuhde erityisesti nostossa, koska vain laskussa käytetään hyväksi negatiivinen kuorma, jolloin puomin alemman sylinterin männänpuoleiseen sylinteri-25 tilavuuteen vaikuttaa kuorman paino ja siten avustaa ylemmän sylinterin nostoliikettä. Lisäksi järjestelmä on sovellettavissa lähinnä tilanteissa, joissa tarkoituksena on toimilaitteiden yhtäaikaisen liikkeen avulla pitää kannateltava kuorma vaakasuorassa.

30 Vaakasuuntaisen suoraviennin ja pystysuuntaisen kuormausliikkeen toteuttamiseksi tunnetaan myös kuvassa 3 esitetty ratkaisu. Puomin .···' pään korkeussäätö toteutetaan nivelpuomin tapaan alempaa toimilai tetta ohjausventtiilillä ohjaten, joka venttiili toimii myös sylintereitä yhdistävän ohjauslinjan ilmausventtiilinä. Suoravientiin eli vaakasuuntai-;V 35 seen liikkeeseen käytetään edelleen molempia toimilaitteita ja toista ohjausventtiiliä, jolloin alempi puomin toimilaite on kytketty molempiin ohjausventtiileihin. Ohjausjärjestelmän kokonaisrakenteen mitoituk- 111938 5 sessa otetaan huomioon toimilaitteiden kuormitustaso, erityisesti pai-netaso yhdistävässä linjassa, jotta ratkaisu toimisi luotettavasti ja loogisesti. Kuvan kytkennän heikkoutena on kuitenkin ei-toivottujen liikkeiden mahdollisuus nosto- ja laskuliikkeissä. Esimerkiksi suoritettaessa 5 nostoliikettä puomiston suurella ulottumalla on mahdollista ei-toivottu uloimman puomiosan taittoliike ylemmän nivelen ympäri alaspäin, koska puomin ylemmän toimilaitteen kuorma ja kuorman aiheuttama painetaso on suurempi kuin nostoliikkeen aiheuttama paineväliaineen painetarve alemman toimilaitteen männänpuoleisessa sylinteritiiavuu-10 dessa.

Edellä esitetty ei-toivottu liike voidaan ehkäistä esimerkiksi siten, että toimilaitteiden sekä puomin geometrian mitoituksella aikaansaadaan tilanne, jossa alemman toimilaitteen männänpuoleinen painetaso on 15 aina korkeampi kuin ylemmän toimilaitteen männänvarrenpuoleisen sylinteritilavuuden painetaso. Eräs ratkaisu on liittää toimilaitteita yhdistävään linjaan venttiili, joka estää mainitun ylemmän toimilaitteen ei-toivotun liikkeen nostoliikettä ajettaessa. Tarkoituksen sopiva venttiili on esimerkiksi ns. kuormanlaskuventtiili, joka on osaltaan tunnettu mm. 20 kansainvälisestä patenttihakemuksesta WO 9716372. Ratkaisun käytettävyyttä alentavana ongelmana on kuitenkin se, että sylinteritoimi-laitteita ja siten puomin niveliä ei voida ohjata toisistaan riippumatta, ·;·· jolloin ohjausjärjestelmä soveltuu vain harvestereina toimiviin työkonei- .·: siin.

25

Eräs ohjauspiiri työkonetta varten on esitetty myös patenttijulkaisussa US 4828125, mutta kyseisen ohjauspiirin avulla ei ole mahdollista ohjata puomiston toimilaitteita erikseen.

30 Esillä olevan keksinnön tavoitteena on poistaa edellä esitettyjen ratkaisujen rajoitukset ja esittää työkoneen puomiston ohjausjärjestelmä, jossa on itsenäisesti ohjattavan nivelpuomin ja suoravientipuomin edut. Työkone, erityisesti mainittu yhdistelmäkone, jossa sovelletaan keksinnön ohjausjärjestelmää puomiston ohjaamiseksi, soveltuu sekä puun-35 korjuuseen että kuormaukseen. Tämän tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle ohjausjärjestelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

111938 6

Keksintö perustuu sekä puomiston niveliä liikuttavien sylinteritoimilait-teiden itsenäisen ohjauksen että niiden suoraviennin toteuttamiseen erittäin yksinkertaisin keinoin. Keksintö perustuu lisäksi siihen ajatuk-5 seen, että paineiden alentamiseksi ja hyötysuhteen parantamiseksi, liikesuunnasta riippuen, kukin niveltä liikuttava sylinteritoimilaite vuorollaan toimii negatiivisen kuorman alueella, toimien samalla ikäänkuin pumppuna toisen nivelen liikuttamiseksi.

10 Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja, kuten yksinkertaisuus ja siten myös helppo käytettävyys ja luotettavuus, jolloin keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti käytetään vain kahta ohjausvent-tiiliä ja kahta sylinteritoimilaitetta. Hyvä hyötysuhde saavutetaan siten, että kuormalla avustetaan molempia liikesuuntia ja samalla saavute-15 taan vähäinen tilavuusvirta sekä alhaisemmat käyttöpaineet. Ohjausjärjestelmä on joustava ja työkoneen kuljettaja voi mieltymystensä ja tottumustensa mukaan tehdä esimerkiksi hakkuutyötä myös nivelohja-tussa tilassa tai kuormaustyötä suoravientiohjauksen tilassa. Em. tilat ovat keksinnössä valittavissa ohjauksen toiminnan selkeyttämiseksi ja 20 ohjauksen toteuttamiseksi vain kahden ohjattavan venttiilin avulla.

: Keksinnön eräässä edullisessa suoritusmuodossa käytettävät logiikka- venttiilit ovat yksinkertaisia, luotettavia ja halpoja, valmiina saatavia komponentteja. Kaikki logiikkaventtiilit on edullista sijoittaa samaan 25 venttiililohkoon, jolloin aikaansaadaan pienikokoinen ja luotettava rakenne. Samaan lohkoon voidaan tarvittaessa sijoittaa myös muita järjestelmässä mahdollisesti käytettäviä venttiilitoimintoja, kuten esimerkiksi regeneratiivinen- ja kuormanlaskutoiminto.

30 Keksintöä selostetaan seuraavassa tarkemmin käyttäen esimerkkinä keksinnön mukaisen ohjausjärjestelmän erästä edullista suoritusmuo-• · toa, samalla viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa: kuva 1 esittää tunnetun tekniikan mukaista puomin ohjausjärjestel-35 mää ja nivelkohtaista ohjausta periaatekuvantona, 111938 7 kuva 2 esittää tunnetun tekniikan mukaista puomin ohjausjärjestelmää ja puomin suoraviennin ohjausta periaatekuvantona, kuva 3 esittää tunnetun tekniikan mukaista puomin ohjausjärjestel-5 mää ja puomin suoraviennin ja pystysuuntaisen liikkeen ohjausta periaatekuvantona, ja kuva 4 esittää keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaista puomin ohjausjärjestelmää sekä puomistoa, jossa keksintöä 10 voidaan soveltaa.

Maastossa liikkuvaksi tarkoitettu työkone puiden käsittelemiseksi ja kuljettamiseksi käsittää tavallisesti ainakin yhden runko-osan, joka on järjestetty liikkuvaksi esimerkiksi pyörien avulla, jotka liittyvät runko-15 osaan telien avulla. Runko-osaan on sijoitettu myös työkoneen voimanlähde, tyypillisesti dieselmoottori, ja työkone on varustettu mekaa-nis-hydrostaattisella voimansiirtojärjestelmällä. Kahden runko-osan avulla työkone voidaan järjestää runko-ohjatuksi. Runko-osan päälle voidaan kiinnittää myös kääntöalusta, jonka päälle on sijoitettu myös 20 ohjaamo, ja johon myös puomisto voi olla kiinnitetty.

Kuvissa 1—4 puomisto, sylinteritoimilaitteiden kiinnitykset ja nivelien toiminta on esitetty yksinkertaistettuna kaaviona. Esimerkiksi puo-miosat on esitetty suorina rakenteina, mutta on selvää, että niiden tar-25 kempi rakenne ja muoto voivat vaihdella hyvinkin laajasti. Lisäksi nivelet on esitetty yksinkertaistettujen onttojen ympyröiden avulla. Tämän lisäksi toiminnan havainnollistamiseksi toimilaitteet kiinnittyvät nivelen avulla puomiosaan kiinnitettyihin ulokkeisiin, mutta on selvää, että mainittu nivel voidaan useissa tapauksissa sijoittaa myös suoraan puo-30 miosaan.

Kuvan 1 mukainen puomisto käsittää ensimmäisen puomiosan P1, joka käsittää työkoneeseen tavallisesti kiinteästi kiinnitetyn ensimmäisen pään P1a ja toisen pään P1b. Ensimmäisen pään P1a kiinnitys voidaan 35 sovittaa myös pystysuuntaisen akselin ympäri pyörivälle alustalle, jolloin puomistoa voidaan kääntää sivulle päin. Puomiosa P1 on tavallisesti pystysuuntainen ja järjestetty pystysuuntaisen askelin Z ympäri 111938 8 kiertyväksi. Puomisto käsittää toisen puomiosan P2, joka käsittää ensimmäisen pään P2a, joka on kiinnitetty nivelen avulla ensimmäisen puomiosan P1 toiseen päähän P1b, ja toisen pään P2b. Toinen pää P2b on järjestetty tavallisesti pystysuuntaisessa (taso Z—X) tasossa 5 liikkuvaksi kiertyen pään P2a nivelen ympäri. Kierto aikaansaadaan ensimmäisen puomiosan P1 ja toisen puomiosan P2 välille kiinnitetyn ensimmäisen syIinteritoimilaitteen S1 avulla. Puomisto käsittää lisäksi kolmannen puomiosan P3, joka käsittää ensimmäisen pään P3a, joka on kiinnitetty nivelen avulla toisen puomiosan P2 toiseen päähän P2b, 10 ja vapaan toisen pään P3b. Toinen pää P3b on järjestetty tavallisesti pystysuuntaisessa (taso Z—X) tasossa liikkuvaksi kiertyen pään P2b nivelen ympäri. Kierto aikaansaadaan toisen puomiosan P2 ja kolmannen puomiosan P3 välille kiinnitetyn toisen sylinteritoimilaitteen S2 avulla.

15

Ulommainen puomiosa P3 voidaan lisäksi järjestää teleskooppisesti toimivaksi puomiston ulottuman lisäämiseksi. Puomiston vapaaseen päähän P3b on sovitettavissa sinänsä tunnettu harvesteripää, jonka avulla suoritetaan kasvavan puun katkaisu ja kaato, puunrungon kar-20 sinta ja katkaisu, puunrunkojen lastaaminen kuormatilaan ja purkami-·; nen kuormatilasta. Selvää on, että puomiston päähän voidaan kytkeä myös sinänsä tunnettu kuormainlaitteisto, jota käytetään vain puunrunkojen lastaamiseen, tai harvesteripää, jota käytetään vain kasvavan puun katkaisuun ja kaatoon sekä puunrungon karsintaan ja katkaisuun.

25

Kuvaan 1 viitaten ohjausvälineiden V1, kuten ohjausventtiilin V1 ja oh-jauslinjojen L1, L2 avulla ohjataan toimilaitetta S1 (ts. niveltä P1b—P2a). Ohjausvälineiden V2, kuten ohjausventtiilin V2 ja ohjaus-linjojen L3, L4 avulla ohjataan toimilaitetta S2 (ts. niveltä P2b—P3a). 30 Esimerkiksi toimilaitteen S1 pidentämiseksi ja samalla toisen pään P2b nostamiseksi linja L1 kytketään painelinjaan P ja linja L2 kytketään pa-luulinjaan T ohjausventtiilin V1 avulla. Toimilaitteen S1 lyhentämiseksi ja samalla toisen pään P2b laskemiseksi linja L2 kytketään painelinjaan P ja linja L1 kytketään paluulinjaan T ohjausventtiilin V1 avulla. Oh-35 jausventtiilit, kuten venttiilit V1 ja V2 ovat yhteydessä ohjausjärjestelmän painelähteeseen P ja paluulinjaan T, kuten tankkilinjaan, jonka painetaso on tavallisesti pienempi kuin painelähteen P. Ohjausjärjes- 111938 9 telmä voi painelähteen P ja paluulinjan T lisäksi käsittää muitakin sinänsä tunnettuja komponentteja, kuten tankkivälineitä paineväliaineen säilyttämiseksi, suodatinvälineitä, paineenohjausvälineitä painetason asettamiseksi ja painelähteenä toimivia pumppuvälineitä paineen ja 5 tilavuusvirran tuottamiseksi.

Kuvassa 2 on esitetty tunnettu ratkaisu, jolla kuvan 1 mukaisen puomin pää P3b toteuttaa ainakin likimääräisen vaakasuuntaisen suoraviennin (nuolet X1 ja X2) tietyllä korkeudella Z. Toimilaitteen S1 sylinteritila-10 vuus S1a on kytketty yhdistävällä ohjauslinjalla PK toimilaitteen S2 sy-linteritilavuuteen S2b. Muut sylinteritilavuudet S1b ja S2a on kytketty ohjausventtiiliin V1 siten, että niihin vuorotellen voidaan kytkeä paine-linja P ja paluulinja T. Päätä P3b suuntaan X1 siirrettäessä painelähde P kytketään tilavuuteen S2a ja toimilaite S2 toimii aikaisemmin selos-15 tettuna pumppuna sekä toimilaite S1 toimii jarruna. Paineväliaineen tilavuusvirta, tavallisesti hydraulineste, siirtyy tilavuudesta S2b tilavuuteen S1a ja tilavuudesta S1b ohjausventtiilin V1 kytkemänä paluulin-jaan T. Päätä P3b suuntaan X2 siirrettäessä painelähde P kytketään vaihtoehtoisesti tilavuuteen S1b ja toimilaite S1 toimii pumppuna sekä 20 toimilaite S2 toimii jarruna.

Kuvassa 3 pään P3b siirtäminen pystysuunnassa (nuoli Z) eli liikkeet ... Z1 ja Z2 toteutetaan toimilaitetta S1 ohjausventtiilillä V1 ohjaamalla.

Suoravientiin eli vaakasuuntaisiin (nuoli X) liikkeisiin X1, X2 käytetään 25 molempia toimilaitteita S1 ja S2 ja ohjausventtiiliä V2.

Kuvassa 4 on esitetty keksinnön mukaisen ohjausjärjestelmän ensimmäinen edullinen suoritusmuoto. Ohjausjärjestelmässä puomiosien kiertyminen on järjestetty siten, että toimilaitteen S1 pidentyessä pää 30 P2b nousee ja lyhentyessä pää P2b laskee sekä toimilaitteen S2 pi-:' dentyessä pää P3b laskee ja lyhentyessä pää P3b nousee.

Keksinnön toisessa edullisessa suoritusmuodossa toimilaitteiden kytkentä on sellainen, että toimilaitteen S1 pidentyessä pää P2b laskee Λ 35 sekä toimilaitteen S2 pidentyessä pää P3b nousee, jolloin myös myöhemmin selostettava, toimilaitteet S1 ja S2 sarjaan kytkevä ohjauslinja L5 on kytkettävä toimilaitteen S1 tilavuuden S1 b ja toimilaitteen S2 tila- 111938 10 vuuden S2a välille, ja jolloin myöhemmin selostettava ohjauslinja L6 onkin kytkettävä toimilaitteen S1 tilavuuteen S1a. Ohjauslinja L3 kytketään tilavuuteen S2b. Yhteisenä periaatteena ensimmäiselle ja toiselle suoritusmuodolle on, että suoraviennissä sylinteritoimilaite S1 ja 5 sylinteritoimilaite S2 on järjestetty samaan suuntaan liikkuviksi, jolloin ne siis joko lyhentyvät tai pidentyvät.

Keksinnön kolmannessa edullisessa suoritusmuodossa toimilaitteiden kytkentä on sellainen, että toimilaitteen S1 pidentyessä pää P2b laskee 10 sekä toimilaitteen S2 pidentyessä pää P3b laskee, jolloin myös myöhemmin selostettava ohjauslinja L5 on kytkettävä toimilaitteen S1 tilavuuden S1b ja toimilaitteen S2 tilavuuden S2b välille, ja jolloin myöhemmin selostettava ohjauslinja L6 onkin kytkettävä toimilaitteen S1 tilavuuteen S1a. Ohjauslinja L3 kytketään tilavuuteen S2a.

15

Keksinnön neljännessä edullisessa suoritusmuodossa toimilaitteiden kytkentä on sellainen, että toimilaitteen S1 pidentyessä pää P2b nousee sekä toimilaitteen S2 pidentyessä pää P3b nousee, jolloin myös myöhemmin selostettava ohjauslinja L5 on kytkettävä toimilaitteen S1 20 tilavuuden S1a ja toimilaitteen S2 tilavuuden S2a välille, ja jolloin myö-;; hemmin selostettava ohjauslinja L6 onkin kytkettävä toimilaitteen S1 tilavuuteen S1b. Ohjauslinja L3 kytketään tilavuuteen S2b. Yhteisenä periaatteena kolmannelle ja neljännelle suoritusmuodolle on, että sy-;· linteritoimilaite S1 ja sylinteritoimilaite S2 on järjestetty suoravientiti- 25 lassa eri suuntiin liikkuviksi.

Yhteisenä periaatteena kuitenkin on, että suoraviennissä puomiosa P2 ja puomiosa P3 on järjestetty ohjausventtiilin V2 ohjaamana samanaikaisesti vastakkaisiin suuntiin kiertyviksi.

30

Puomiston liikkeiden hallinta on toteutettu kahdella ohjausventtiilillä V1 ; · ja V2. Sukuelimillä V3, V4 ja V5 on toteutettu ohjauslinjojen avaami- nen ja sulkeminen. Keksinnön erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti sukuelimet on toteutettu sinänsä logiikkaventtiilien avulla (Logic 35 Element), jotka voivat käsittää myös hydraulisen esiohjausosan. Edullisesti venttiilit ovat sähköohjattuja, jolloin normaaliasennossaan ne ovat joko suljettuna tai avattuna ja sähköohjattuna siirtyvät toiseen asen- 111938 11 toon. Venttiileitä ohjataan edullisesti työkoneen ohjausjärjestelmän CTRL avulla, joka käsittää esimerkiksi ohjaustietokoneen. Käyttäjä antaa ohjaustietokoneelle esimerkiksi kytkimen avulla tiedon siitä, missä tilassa ohjausjärjestelmän on kulloinkin oltava. Sukuelimillä V3, 5 V4 ja V5 valitaan puomiohjauksen tila, jolloin tilat käsittää puomiston nivelien itsenäisen nivelohjauksen ja suoraviennin eli paralleeliviennin. Kuvaan 4 viitaten nivelohjauksessa V3 on avoin (ei ohjausta), V4 on suljettu (ei ohjausta) ja V5 on suljettu (ei ohjausta). Suoraviennissä V3 on suljettu (ohjaus), V4 on avoin (ohjaus) ja V5 on avoin (ohjaus). Sel-10 vää on, että kaksi tai useampia sukuelimiä V3—V5 voidaan muodostaa myös samaan venttiiliin, kuten sähköohjattuun 2-asentoiseen suuntaventtiiliin. Sukuelimet V3, V4 ja V5 on työturvallisuuden takia sopivimmin järjestetty siten, että ohjauksen puuttuessa ne asettavat puomiohjauksen tilaan, jossa itsenäinen nivelohjaus on mahdollista. 15 Tällöin sukuelimet V3, V4 ja V5 esimerkiksi jousiohjauksen avulla siirtyvät määrättyyn, kuvan 4 mukaisiin asentoihin mainittua tilaa varten. Ohjaus voi puuttua esimerkiksi sähköohjauksen katketessa tai muussa virhetilanteessa.

20 Nivelkohtaisessa ohjauksessa ohjausjärjestelmä toimii kuten kuvan 1 j mukainen ohjausjärjestelmä ja venttiilien V1, V2 toiminta kuvissa 1 ja 4 vastaa toisiaan. Ohjauksen tässä tilassa ohjauslinja L6 on suljettuna sukuelimellä V5, ohjauslinja L4 on avattuna sukuelimellä V3 ja ohjauslinja L5 on suljettuna sukuelimellä V4. Mainitussa ohjauksessa 25 päitä P2b ja P3b voidaan ohjata itsenäisesti ja eri venttiileillä.

Suoraviennissä päätä P3b suuntaan X2 siirrettäessä painelähde P kytketään (ohjauslinjaa L6 käyttäen) tilavuuteen S1b venttiilillä V2 (sul-kuelin V5 avattuna) ja tilavuusvirran ohjaamiseksi tilavuudesta S1a se 30 on kytketty (ohjauslinjaa L5 käyttäen) tilavuuteen S2b sukuelimien V4 avulla (sukuelin V3 suljettuna). Tilavuusvirta ohjataan tilavuudesta S2a ohjausventtiilillä V2 paluulinjaan T. Päätä P3b suuntaan X1 siirrettäessä painelähde P kytketään tilavuuteen S2a venttiilillä V2 ja tilavuus-virran ohjaamiseksi tilavuudesta S2b se on kytketty tilavuuteen S1a 35 sukuelimien V4 avulla (sukuelin V3 suljettuna). Tilavuusvirta ohjataan tilavuudesta S1b ohjausventtiilillä V2 paluulinjaan T (sukuelin V5 avattuna). Tässä tilassa korkeussäätö suunnissa Z1 ja Z2 on toteutettu 111938 12 venttiilillä V1, jolloin pään P3b siirtämiseksi suuntaan Z1 tilavuus S1a kytketään painelähteeseen P ja tilavuus S1b paluulinjaan T, ja jolloin pään P3b siirtämiseksi suuntaan Z2 tilavuus S1b kytketään painelähteeseen P ja tilavuus S1a paluulinjaan T. Ohjauslinja L6 on kytketty 5 ohjauslinjaan L4, jolloin ohjausventtiili V2 voidaan toteuttaa 3-asentoi-sella 4-tieventtiilillä. Esitetyt venttiilit V1 ja V2 käsittävät suljetun kes-kiasennon linjojen L1—L4 sulkemiseksi. Molemmat venttiilit V1 ja V2 voivat olla myös esitetyn toiminnan toteuttavia suuntaproportionaali-venttiileitä. Edullisesti venttiilit ovat sähköohjattuja ja ohjausyksikköön 10 CTRL yhteydessä olevia ohjausventtiileitä, joita ohjataan ohjaimien C1 ja C2 avulla. Myös mainitut ohjaimet voivat olla yhteydessä ohjausyksikköön CTRL, joka ohjaimien asennon perusteella ohjaa ohjausvälineitä V1 ja V2.

15 Keksintöä ei ole rajoitettu ainoastaan edellä esitettyyn suoritusmuotoon, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patenttivaatimusten puitteissa. Esimerkiksi kaksi tai useampia sulkuelimiä V3—V5 voidaan muodostaa myös samaan venttiiliin, kuten sähköohjattuun 2-asentoi-seen suuntaventtiiliin. Selvää on myös, että ohjauslinjat L1—L6 voi-20 daan toteuttaa sinänsä tunnetuin putkin ja letkuin sekä ainakin osittain i muodostamalla tarvittavat ohjauslinjat ohjauslohkoon B, johon mainitut ohjauslinjat porataan. Edullisesti porauksiin sijoitetaan myös mainitut patruunatyyppiset logiikkaventtiilit V3—V5. Edellä olevassa selostuksessa sylinteritilavuudella viitataan yhteen sylinteritoimilaitteen kah-25 desta tilavuudesta, siis joko männänpuoleiseen tai männänvarrenpuo-leiseen tilavuuteen. Keksinnön neljässä eri suoritusmuodossa esitettyjen kahden sylinteritoimilaitteen kytkentä puomistoon vaihtelee ja siten ohjausjärjestelmänkin kytkentä on erilainen, jolloin tarkoitettaessa ensimmäisellä sylinteritilavuudella männänpuoleista tilavuutta, niin saman 30 toimilaitteen toisella sylinteritilavuudella tarkoitetaan männänvarren-puoleista tilavuutta. Samoin ensimmäisen sylinteritilavuuden ollessa männänvarrenpuoleinen tilavuus, niin saman toimilaitteen toisella sy-' | ’ linteritilavuudella tarkoitetaan männänpuoleista tilavuutta.

* t L 35

Claims (10)

111938 13

1 I ' I — toisen puomiosan (P2) ja kolmannen puomiosan (P3) välille kiinnitetyn toisen sylinteritoimilaitteen (S2), joka on järjestetty kolmannen puomiosan (P3) toisen pään (P3b) liikuttami- 30 seksi oleellisesti pystysuuntaisessa tasossa (taso Z—X), I * : — painelähteeseen (P) ja paluulinjaan (T) yhteydessä olevat ensimmäiset ohjausvälineet (V1), jotka on järjestetty paine-väliaineen ohjaamiseksi ensimmäisen ohjauslinjan (L1) 35 kautta ensimmäisen sylinteritoimilaitteen (S1) ensimmäi seen sylinteritilavuuteen (S1a) ja vaihtoehtoisesti toisen ohjauslinjan (L2) kautta toiseen sylinteritilavuuteen (S1 b), 111938 14 — painelähteeseen (P) ja paluulinjaan (T) yhteydessä olevat toiset ohjausvälineet (V2), jotka on järjestetty paineväliai-neen ohjaamiseksi kolmannen ohjauslinjan (L3) kautta toi- 5 sen sylinteritoimilaitteen (S2) ensimmäiseen sylinteritilavuu- teen (S2a) ja vaihtoehtoisesti neljännen ohjauslinjan (L4) kautta toiseen sylinteritilavuuteen (S2b), ja — neljänteen ohjauslinjaan (L4) sovitetut kolmannet sulkueli- 10 met (V3) neljännen ohjauslinjan (L4) sulkemiseksi ja avaa miseksi, — viidennen ohjauslinjan (L5), joka on järjestetty paineväliai-neen johtamiseksi ensimmäisen sylinteritoimilaitteen (S1) 15 ensimmäisen sylinteritilavuuden (S1a) ja toisen sylinteritoi milaitteen (S2) toisen sylinteritilavuuden (S2b) välillä suora-vientitilassa, jolloin toinen puomiosa (P2) ja kolmas puo-miosa (P3) on järjestetty toisten ohjauselimien (V2) ohjaamana samanaikaisesti vastakkaisiin suuntiin kiertyviksi, 20 « I I :*·· — viidenteen ohjauslinjaan (L5) sovitetut ensimmäiset sulku- elimet (V4) mainitun viidennen ohjauslinjan (L5) sulkemi- :, j ’ seksi ja avaamiseksi, ja t I » ; i* 25 — kuudennen ohjauslinjan (L6), joka on järjestetty paineväli- i .1. aineen johtamiseksi toisten ohjausvälineiden (V2) ja ensim mäisen sylinteritoimilaitteen (S1) toisen sylinteritilavuuden (S1b) välillä, 30 tunnettu siitä, että » — ohjausjärjestelmä käsittää lisäksi kuudenteen ohjauslinjaan (L6) sovitetut toiset sulkuelimet (V5) kuudennen ohjauslinjan (L6) sulkemiseksi ja avaamiseksi sekä sylinteritoimilait- 35 teiden (S1, S2) ohjaamiseksi itsenäisesti nivelohjaustilassa, jolloin lisäksi sylinteritoimilaitteet (S1, S2) on kytketty puo-miosiin (P1, P2, P3) siten, että ensimmäisen sylinteritoimi- 111938 15 laitteen (S1) ensimmäinen sylinteritilavuus (S1a) on järjestetty kannattelemaan positiivista kuormitusta, joka pyrkii pienentämään tätä sylinteritilavuutta (S1a) ja joka aiheutuu ainakin toisen puomiosan (P2) painosta, ja että toisen sy-5 linteritoimilaitteen (S2) toinen sylinteritilavuus (S2b) on jär jestetty kannattelemaan positiivista kuormitusta, joka pyrkii pienentämään tätä sylinteritilavuutta (S2b) ja joka aiheutuu ainakin kolmannen puomiosan (P3) painosta.

1. Paineväliainetoiminen ohjausjärjestelmä työkoneen puomistoa 5 varten sen asettamiseksi nivelohjaustilaan ja suoravientitilaan, joka puomisto käsittää ainakin — työkoneeseen ensimmäisestä päästään (P1a) kiinnitetyn ensimmäisen puomiosan (P1), 10 — ensimmäiseen puomiosaan (P1) nivelen avulla kiinnitetyn toisen puomiosan (P2), joka käsittää ensimmäisen pään (P2a) ja toisen pään (P2b), ja 15. nivelen avulla toiseen puomiosaan (P2) kiinnitetyn kolman nen puomiosan (P3), joka käsittää ensimmäisen pään (P3a) ja toisen pään (P3b), ja joka ohjausjärjestelmä käsittää 20 • — ensimmäisen puomiosan (P1) ja toisen puomiosan (P2) vä- lille kiinnitetyn ensimmäisen sylinteritoimilaitteen (S1), joka on järjestetty toisen puomiosan (P2) toisen pään (P2b) lii-:·· kuttamiseksi oleellisesti pystysuuntaisessa tasossa (taso V 25 Z—X),

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että nivelohjaustilassa ensimmäinen sulkuelin (V4) on suljettuna, toinen sulkuelin (V5) on suljettuna ja kolmas sulkuelin (V3) on avattuna, joihin asentoihin nämä sulkuelimet (V3, V4, V5) on myös järjestetty asettumaan ohjauksen puuttuessa, ja että suoravientitilassa 15 ensimmäinen sulkuelin (V4) on avattuna, toinen sulkuelin (V5) on avattuna ja kolmas sulkuelin (V3) on suljettuna.

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että suoravientitilassa ensimmäinen sulkuelin (V4) avattuna, toinen 20 sulkuelin (V5) avattuna ja kolmas sulkuelin (V3) suljettuna ensimmäinen sylinteritoimilaite (S1) on järjestetty ensimmäisten ohjauselimien (V1) avulla lyhentyväksi ja pidentyväksi korkeussäätöä varten.

4. Patenttivaatimuksen 2 tai 3 mukainen ohjausjärjestelmä, tunnettu 25 siitä, että mainitun neljännen ohjauslinjan (L4) osa, joka sijoittuu toisten ohjausvälineiden (V2) ja kolmannen sulkuelimen (V3) väliin, ja mainittu kuudes ohjauslinja (L6) on kytketty toisiinsa.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 2—4 mukainen ohjausjärjestelmä, tun-30 nettu siitä, että ensimmäinen sulkuelin (V4), toinen sulkuelin (V5) ja kolmas sulkuelin (V3) on kukin muodostettu 2/2-patruunaventtiilin .:.· avulla.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1—5 mukainen ohjausjärjestelmä, tun-35 nettu siitä, että pidentyessään ensimmäinen sylinteritoimilaite (S1) on järjestetty liikuttamaan toisen puomiosan (P2) toista päätä (P2b) ylöspäin tai alaspäin, ja että lyhentyessään toinen sylinteritoimilaite (S2) 111938 16 on järjestetty liikuttamaan kolmannen puomiosan (P3) toista päätä (P3b) ylöspäin tai alaspäin.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1—6 mukainen ohjausjärjestelmä, tun-5 nettu siitä, että mainittu työkone on maastossa liikkuvaksi tarkoitettu työkone puiden käsittelemiseksi ja kuljettamiseksi, ja että kolmannen puomiosan (P3) toiseen päähän (P3b) on kiinnitetty kuormaimena ja/tai harvesteripäänä toimiva työkalu.

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1—7 mukainen ohjausjärjestelmä, tun nettu siitä, että mainittu työkone käsittää tietokoneohjatun ohjausyksikön (CTRL) ohjausjärjestelmän asettamiseksi nivelohjauksen tilaan ja suoraviennin tilaan.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1—8 mukainen ohjausjärjestelmä, tun nettu siitä, että se käsittää ensimmäisen ohjausvivun (C1) ja toisen ohjausvivun (C2), jolloin nivelohjaustilassa ensimmäinen sylinteritoimi-laite (S1) on järjestetty ensimmäisen ohjausvivun (C1) avulla ohjattavaksi ja toinen sylinteritoimilaite (S2) on järjestetty toisen ohjausvivun 20 (C2) avulla ohjattavaksi, ja jolloin suoravientitilassa molemmat sylinte- ritoimilaitteet (S1, S2) on järjestetty toisen ohjausvivun (C2) avulla ohjattavaksi vaakasuuntaisen liikkeen (X1, X2) aiheuttamiseksi ja ensimmäisen ohjausvivun (C1) avulla ohjattavaksi pystysuuntaisen liikkeen (Z1, Z2) aiheuttamiseksi. V 25

10. Jonkin patenttivaatimukseni—9 mukainen ohjausjärjestelmä, tunnettu siitä, että ensimmäiset ohjauselimet (V1) ja toiset ohjauseli-met (V2) on kukin muodostettu proportionaalisuuntaventtiilin avulla. 111938 17