FI126982B - Menetelmä ja järjestelmä kuormatraktorin puomiston ohjaamiseksi - Google Patents

Description

MENETELMÄ JA JÄRJESTELMÄ KUORMATRAKTORIN PUOMISTON OHJAAMISEKSI

Keksinnön ala

Keksinnön kohteena on menetelmä ja järjestelmä kuormatraktorin puomiston ohjaamiseksi.

Keksinnön taustaa

Kuormatraktorilla työskenneltäessä tavanomainen puomistolla tehtävä työtehtävä on puunrungon siirtäminen kuormatilan ulkopuolelta kuormathan sisäpuolelle sekä tyhjän kuormauskouran siirtäminen kuormatilasta (puunrungon kuormatilaan laskemisen jälkeen) takaisin kuormatilan ulkopuolella olevaan paikkaan, johon kuormattavia puunrunkoja on kerätty harvesteriko-neella tehdyn puiden kaatamisen, karsinnan ja katkomisen jälkeen. Toinen tavallinen työtehtävä on puunrunkojen lastaaminen pois kuormatilasta kuormatilan ulkopuolelle sijoitettuun pinoon ja sen jälkeen suoritettava tyhjän kuormauskouran siirtäminen takaisin kuormatilan ulkopuolelta kuormatilan sisäpuolelle uuden puunrungon lastaamista varten. Näissä molemmissa tyhjä kuormauskouraa siirretään kuormatilan sisäpuolella sekä sisäpuolelta kuormatilan ulkopuolelle kuormatilan kummallakin sivulla olevien kuormatilan pituussuunnassa peräkkäisten pankkojen välistä, mikäli se on mahdollista, koska silloin tämä työvaihe saadaan tapahtumaan nopeammin kuin nostamalla kuormauskoura pankkojen ylitse. Tähän vaikuttaa olennaisesti se, että silloin kuormauskoura voidaan siirtää kuormatilan sisäpuolelta ulkopuolelle tai päinvastoin yleensä pelkästään tai lähes pelkästään koko puomistoa sen kiinnityspisteessä sijaitsevan kääntöpöydän avulla kääntämällä. Kuitenkin, mikäli kuormauskouralla siirretään puunrunko kuormatraktorin ulkopuolelta kuormatilaan tai kuormatilasta kuormatraktorin ulkopuolelle, on kuormaus-koura nostettava aina pankkojen ylitse.

Saman työsuorituksen aikana monta kertaa toistuvat työvaiheet ovat usein keskenään lähes identtisiä eli niissä toistuvat tietyt ohjaustoiminnot, jotka kuormatraktorin käyttäjä aikaansaa eri ohjaimilla aina hyvin samalla tavalla. Tästä huolimatta työvaiheen edellyttämien ohjaustoimintosarjojen toteuttami- nen vaatii kuitenkin aina koneen ohjaajalta huolellisuutta ja tarkkaavaisuutta mm. koska liikeratojen läheisyydessä voi olla esteitä, jotka pitää huomioida liikkeitä suoritettaessa niin, ettei puomiston liikerata tällaista rutiinityövaihetta suoritettaessa vahingossa poikkea tarkoitetusta liikeradasta siten, että puomiston jokin osa, puomiston päähän kiinnitetty kuormauskoura tai kuor-mauskourassa oleva puunrunko osuisi johonkin liikeradan läheisyydessä olevaan esteeseen kuten kuormatilan etuosassa olevaan sermiin tai johonkin kuormatraktorin kuormatilan molemmilla sivuilla olevista pankoista. Puomiston liikkeen tulee olla myös helposti ja nopeasti pysäytettävissä kesken työvaiheen, koska metsässä työskenneltäessä ympäröivät olosuhteet voivat muuttua, jolloin aikaisemmin sopivan liikeradan tiellä onkin este (esim. koska metsäkone on siirtynyt uudelle hakkuupaikalle, jossa aikaisemmin käytetyn liikeradan kohdalla on puu tai sen oksa tms.). Tästä johtuen puomiston liikkeitä ei ole voitu automatisoida samalla tavalla kuin esim. teollisuusrobotin liikkeitä, vaan on katsottu parhaaksi, että metsäkoneen puomistoa liikutettaessa hallinnan tulee koko ajan olla metsäkoneen ohjaajalla, joka voi harkintansa mukaan valita liikeradat olosuhteiden edellyttämällä tavalla.

Kuormatraktorin puomiston päähän kiinnitetyn kuormauskouran siirtämisessä kuormatilan sisällä, pankkojen välistä kuormatilan sisäpuolelta kuormatilan ulkopuolelle tai päinvastoin tyhjänä tai pankkojen ylitse puunrungon ollessa kuormauskourassa on ollut hankaluutena se, että kuormatraktorin ohjaamosta on vaikea nähdä, millä kohdalla kuormatilan pituussuunnassa kuormauskoura tarkkaan ottaen sijaitsee. Tällöin, mikäli etäisyys on arvioitu väärin on vaarana, että kuormauskoura ja/tai siinä oleva puunrunko on voinut törmätä kuormatilaa sen etuosassa rajoittavaan sermiin tai johonkin niistä pankoista, jotka rajaavat kuormatilaa ja joiden välistä kuormauskoura oli tarkoitus siirtää erityisesti silloin, kun siirto tapahtuu edellä mainitulla tavalla pelkästään koko puomistoa sen kiinnityskohdalla olevan kääntöpöydän avulla kääntämällä. Tavallisimmin tyhjä kuormauskoura siirretään kuormatilan sisäpuolelta ulkopuolelle tai päinvastoin kahden kuormatilan pituussuunnassa keskimmäisen pankon välistä, koska silloin kuormauskoura saadaan valmiiksi puunrunkojen lastaamisen kannalta edullisimmalle kohdalle. Joissakin tilanteissa voi olla kuitenkin nopeampaa ja/tai helpompaa siirtää tyhjä kuormauskoura kuormatilan ulkopuolelta sen sisälle tai päinvastoin joidenkin muiden pankkojen kuin kahden keskimmäisen pankon välistä. Esim. kuorma- tilan etuosassa kuormauskouraa liikutettaessa on syytä varoa, ettei kuor-mauskoura osu sermiin. Puunrungon ollessa kuormauskourassa siirretään kuormauskoura kuormatilaan aina pankkojen ylitse. Tällöinkin on tärkeää saada kuormauskoura keskitettyä pituussuunnassa kuormatilan keskelle, koska tämä mahdollistaa nopeamman kuormauksen ja varmistaa mm. sen, ettei puunrungon pää osu sermiin silloin, kun puunrunko lasketaan kuormatilaan.

Keksinnön lyhyt yhteenveto

Keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uudenlainen menetelmä kuorma-traktorin puomiston ohjaamiseksi, jossa puomiston päähän kiinnitettyä kuormauskouraa tai muuta työlaitetta saadaan liikutettua kuormatraktorin kuormatilan sisäpuolella sekä kuormatilan sisäpuolelta kuormatilan ulkopuolelle ja/tai kuormatilan ulkopuolelta kuormatilan sisäpuolelle aikaisempaa helpommin ja varmemmin niin, ettei puomiston päähän kiinnitetty kuormaus-koura tai siinä oleva puunrunko törmää kumpaankaan kahdesta peräkkäisestä pankosta tai esim. kuormatilaa rajaavaan sermiin. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin järjestelmä keksinnön mukaisen menetelmän toteuttamiseksi.

Keksinnön tarkoitus saavutetaan keksinnön mukaisella menetelmällä, koska siinä kuormauskouran ollessa kuormatilan sisäpuolella ja/tai kuormauskouraa siirrettäessä kuormatilan sisäpuolelta kuormatilan ulkopuolelle tai päinvastoin, kuormauskouraa siirretään puomistoa ainakin osittain automaattisesti liikuttamalla puomiston radiaalisuunnassa määrättyyn kohdeasemaan, joka on tallennettu ohjausjärjestelmän muistiin, jolloin kuormatraktorin ohjaaja tietää tarkasti sen, millä kohdalla kuormatilaa kuormauskoura sijaitsee sen ollessa kohdeasemassa. Tällöin kuormauskoura on aina sellaisella kohdalla, josta se on ohjattavissa tiettyjä, samoja liikkeitä käyttäen seuraavaan paikkaan osumatta kuormatilan etuosassa olevaan sermiin tai sitä rajaaviin pankkoihin. Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on tunnusomaista se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 1 ja keksinnön mukaiselle järjestelmälle se, mitä on esitetty patenttivaatimuksessa 13. Epäitsenäiset patenttivaatimukset 2-12 esittävät eräitä keksinnön mukaisen menetelmän edullisia suoritusmuotoja sekä epäitsenäinen patenttivaatimus 14 keksinnön mukaisen järjestelmän erään edullisen suoritusmuodon.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja järjestelmän etuna on se, että puomis-ton päähän kiinnitettyä kuormauskouraa saadaan liikutettua kuormatilassa ja/tai siirrettyä kuormatilan sisäpuolelta kuormatilan ulkopuolelle tai päinvastoin aikaisempaa nopeammin, helpommin ja vaivattomammin. Toisin sanoen keksinnön mukainen menetelmä helpottaa puomiston ohjaamista ja vähentää työn suorittamisesta metsäkoneen ohjaajalle aiheutuvaa rasitusta ja stressiä. Toisaalta etuna on se, että tällainen puomiston käyttöä helpottava menetelmä on kuitenkin yksinkertaisempi, toimintavarmempi ja helpompi toteuttaa vaativissa metsänhakkuuolosuhteissa kuin esim. sellainen menetelmä, jossa työvaiheen työliikkeet tapahtuisivat täysin automaattisesti (teollisuusrobotin tavoin).

Huomattakoon, että tässä hakemustekstissä käytetyt metsäkoneen puomiston ja muiden toimintojen ohjaamista kuvaavat termit tarkoittavat seuraavia asioita: -toiminto on jokin tapahtuma, jonka metsäkoneen yksi tai useampi toimilaite tai muu sähköinen, mekaaninen tai hydraulinen laite tai näiden yhdistelmä saavat aikaan. Toimintoja ovat siten esimerkiksi metsäkoneen eri toimilaitteiden aikaansaamat toiminnot, kuten puomiston yhden tai useamman puomin liike, karsintaterien kääntyminen puun runkoa vasten, sahan sahausliike tai syöttörullien syöttöliike tai jokin useammasta yksittäisestä työliikkeestä muodostuva työliikesarja. Toimintoja ovat kuitenkin myös kaikki muut metsäkoneessa olevilla ohjaimilla ohjattavat tapahtumat, kuten näytön päivittyminen ohjaamossa, moottorin pyörimisnopeuden muutos tai ajovalojen syttyminen ja sammuminen. -ohjain on laite jolla toimintoa ohjataan eli esim. ohjausvipu, näppäimistön näppäin, keinuvipu, katkaisin, painonappikytkin tai kosketusnäytöllä graafisesti esitetty näppäin jne. -ohjaustoiminnolla tarkoitetaan jonkin ohjaimen tilan muuttamista johonkin ohjausasentoon tai muuhun jonkin toiminnon ohjautumisen aikaansaavaan tilaan eli esim. ohjausvivun kääntämistä eteenpäin, taaksepäin, vasempaan tai oikealle, näppäimistön näppäimen painamista, keinuvivun kääntämistä jompaankumpaan suuntaan tai kosketusnäytön kuvakkeen koskettamista. Näin ollen yhdellä ohjaimella voidaan saada aikaan yksi tai useampia ohjaustoimintoja. -ohjautumisella tarkoitetaan toiminnon käynnistymistä, pysähtymistä, säätymistä tai muuta toiminnon tilan muuttumista. -työvaiheella tarkoitetaan yhdestä tai useammasta toiminnosta muodostuvaa kokonaisuutta, joka käsittää johonkin metsäkoneella tapahtuvaan työhön liittyvän vaiheen kuten esim. puiden lastaamisessa kuormatraktorin kuorma-tilaan yksi työvaihe on puunrungon siirtäminen pinosta kuormatraktorin kuormatilaan, toinen työvaihe on puunrungon asettaminen kuormatilaan, kolmas työvaihe on kuormauskouran siirtäminen takaisin pinolle jne. -kuormatraktorilla tarkoitetaan metsäkonetta, jossa on puunrunkoja varten kuormatila sekä puunrunkojen kuormaamiseen soveltuva puomisto ja kuor-mauskoura. -puomiston radiaalisuunnalla tarkoitetaan horisontaalisen tason suuntaista suuntaa puomiston kääntymispisteestä (eli kääntöpöydän kääntymispis-teestä) sitä tähän horisontaaliseen tasoon nähden kohtisuoraa suoraa kohden, joka kulkee puomiston pään kautta.

Piirustusten kuvaus

Seuraavassa keksintöä selostetaan tarkemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää erästä metsäkoneen puomistolla toteutettavaa työvaihetta, jonka ohjaaminen tapahtuu keksinnön mukaisen menetelmän mukaisesti, kuva 2 esittää periaatepiirrosta kuvassa 1 esitetyn kuormatraktorin puomiston, kuormatraktorissa olevan ohjausyksikön sekä puomiston ohjaamiseen käytettävien ohjainten välisistä kytkennöistä, ja kuva 3 esittää periaatepiirrosta, jossa esitetään kuormauskouran liikkuminen ennalta määrättyyn kohdeasemaan kuormauskouran ollessa kuormatilassa sekä kuormauskouran siirtäminen kahden peräkkäisen pankon välistä kuormathan ulkopuolelta kuormatilaan ja päinvastoin.

Keksinnön yksityiskohtainen selitys

Keksinnön mukaista menetelmää voidaan soveltaa erilaisissa kuormatraktoreissa eli kaikissa sellaisissa metsäkoneissa joilla aikaisemmin kaadetut, karsitut ja määrämittaisiksi tukeiksi katkaistut puunrungot kuljetetaan pois hak-kuupaikalta. Kuvassa 1 esitetty kuormatraktori 10 on mekaaniselta rakenteeltaan sinänsä tunnettu kuormatraktori, jonka rungon 11 takaosassa on pankkojen 13 väliseen tilaan muodostettu kuormatila 12 puunrunkojen kuljettamista varten ja jonka etuosassa on käyttö- ja vetolaitteisto, ohjaamo 15 sekä näiden välillä nostopuomista 21, taittopuomista 22 ja jatkopuomista 23 muodostettu puomisto 20. Puomisto 20 on kiinnitetty kuormatraktorin runkoon 11 ohjaamon 15 ja kuormathan 12 välille sijoitetun kääntöpöydän 14 välityksellä niin, että sitä voidaan kääntää runkoon 11 nähden pystysuuntaisen akselin eli kääntymisakselin Xc suhteen kuormatraktorin puolelta toiselle. Nostopuomi 21 on nivelöity kääntöpöytään 14, taittopuomi 22 nostopuomin 21 päähän ja jatkopuomi 23 on sovitettu taittopuomin päähään sen pituussuunnassa liikkuvasti niin, että se voi liikkua taittopuomin päästä taittopuomin 22 sisään ja matkan verran sieltä ulos. Nostopuomin 21 ja kääntöpöydän 14, nostopuomin 21 ja taittopuomin 22 sekä taittopuomin 22 ja jatkopuomin 23 välillä on sinänsä tunnetulla tavalla toimivat, esim. hydrauliset toimilaitteet 101-104, joilla nostopuomia 21 voidaan kääntää kääntöpöydän 14 suhteen, taittopuomia 22 nostopuomin 21 suhteen sekä jatkopuomia 23 liikuttaa taitto-puomin 22 sisältä ulospäin ja takaisin sisäänpäin.

Kuormatraktorin 10 sekä puomiston 20 ohjaaminen on järjestetty tapahtuvaksi rungon 11 etuosaan sijoitetusta ohjaamosta 15. Ohjaamoon 15 on sijoitettu tätä varten erilaisia sinänsä tunnettuja ohjaimia, kuten esim. kuvassa 2 esitetyt vasemman käden ohjausvipu 70 ja oikean käden ohjausvipu 80 sekä näissä olevat keinuvivut 71 ja 81, joilla voidaan ohjata mm. puomiston 20 liikkumista sekä sen päässä 24 olevan kuormauskouran 30 tartuntaelinten 31 sulkeutumista ja avautumista ohjaustoiminnoilla, joita aikaansaadaan näiden ohjaimien avulla. Ohjaamisen aikana vasemman käden ohjausvivulla 70 ja oikean käden ohjausvivulla 80 aikaansaaduista ohjaustoiminnoista muo dostuvat ohjauskomennot siirtyvät näiltä ohjaimilta tiedonsiirtoväyliä 72 ja 82 pitkin ohjausyksikköön 60, joka varsinaisesti huolehtii erilaisia puomiston 20 ja kuormauskouran 30 toimintoja aikaansaavien toimilaitteiden ohjaamisesta ohjaamalla puomiston hydraulisten toimilaitteiden 101-104 magneettiventtii-leitä 91-94 ohjausvivuilla 70 ja 80 aikaansaatujen ohjaustoimintojen edellyttämällä tavalla.

Kuvassa 1 esitetyn kuormatraktorin 10 ohjausyksikössä 60 on muisti 61, johon voidaan tallentaa kohdeasema Pt, johon puomiston 20 halutaan siirtävän sen päähän 24 kiinnitetty kuormauskoura 30 tai muu puomiston päähän 24 mahdollisesti kiinnitetty työväline jostain satunnaisesta asemasta. Tällaisessa menetelmässä ohjausyksikkö 60 määrittää puomistolle liikeradan kohdeasemaan Pt siitä asemasta, jossa kuormauskoura 30 sijaitsee, kun komento siirtymisestä kohdeasemaan annetaan. Ohjausyksikkö 60 huomioi tällöin puomiston 20 liikealueella olevat tunnetut esteet, kuten kuormatilaa 12 rajaa-vat pankot 13 ja yleensä kuormathan etuosassa olevan sermin 25. Puomiston pään 24 ohjautuminen automaattisesti kohdeasemaan Pt voi tapahtua esim. erillisellä ohjauskytkimellä tai jotain muuta toimintoa ohjaavan ohjaustoiminnon avulla, esim. ohjaustoiminnolla, jolla puomistoa 20 käännetään kääntö-pöytää 14 kääntymisakselin Xc suhteen kääntämällä kohti kuormathan 12 keskilinjaa. Tämä voi tapahtua myös siten, että esim. jollain ohjaamossa 15 olevalla ohjauskytkimellä valitaan kohdeasema Pt aktiiviseksi tai inaktiiviseksi. Kohdeaseman Pt ollessa inaktiivinen, puomisto 20 liikkuu myös kuormathan 12 sisällä pelkästään ohjaajan ohjaimilla toteuttaminen ohjaustoimintojen mukaan.

Kohdeasema Pt voi olla määritelty olevan esim. kuormathan 12 pituussun-nassa sen keskellä, kuormatilaa 12 ympäröivien pankkojen 13 suhteen kahden vierekkäisen pankon 13 välissä. Tällöin kohdeasema on ns. keskityspis-teessä, joka on edullisimmin myös kuormathan 12 leveyssuunnassa sen keskellä. Kohdeasema voi olla kuitenkin myös missä tahansa muussa kuormati-lan 12 valitussa kohdassa puomiston 20 radiaalisuunnasta katsottuna. Haluttu kohdeasema Pt voidaan tallentaa ohjausyksikön 60 muistiin 61 ohjaamalla puomiston pää 24 haluttuun asemaan ja tallentamalla tämä asema kohdeasemaksi Pt. Kohdeasemia Pt voi olla myös useita. Esim. vierekkäisten pankkojen 13 välinen kohdeasema voi olla mikä tahansa, joka takaa sen, että puomisto 20 ja sen päässä oleva kuormauskoura 30 eivät osu mihinkään pankoista 13, kun sitä liikutetaan pankkojen 13 välissä. Usean kohdeaseman tapauksessa ohjaamossa 15 voi olla järjestetty ohjaajalle valintamahdollisuus (esim. näppäimillä tai kosketusnäytössä olevilla valintapainikkeilla) tai ohjausyksikkö 60 voi olla järjestetty ohjaamaan puomiston pää 24 sitä kohdeasemaa Pt kohti, joka on lähimpänä sitä paikkaa, jossa kuormauskoura 30 sijaitsee silloin, kun kuormauskoura 30 saavuttaa sen alueen, josta ohjausyksikkö 60 alkaa siirtämään kuormauskouraa ko. kohdeasemaa Pt kohti.

Siirtyminen kohdeasemaan Pt voi olla järjestetty tapahtumaan silloin, kun käyttäjä aktivoi kohdeasemaan Pt siirtymisen. Aktivointi voi tapahtua esim. erillisellä valintakytkimellä tai ohjaamossa olevan kosketusnäytön painikkeella tai jollain muulla sopivalla tavalla. Tällöin puomisto 20 hakeutuu kohti kohdeasemaa Pt, kun käyttäjä ohjaa puomistoa 20 kääntämällä sitä liikuttavaa ohjainta kohdeaseman Pt suuntaan. Kun puomiston pää 24 on saavuttanut kohdeaseman Pt, sen liike pysähtyy, vaikka käyttäjä edelleen pitäisi ohjainta kyseiseen suuntaan käännettynä. Tällaisen toiminnan ansiosta käyttäjän ei tarvitse huolehtia ohjaustoiminnon lopettamisesta oikealla hetkellä niin, että puomiston 20 liike varmasti loppuisi oikealla hetkellä, vaan ohjausyksikkö 60 huolehtii liikkeen pysäyttämisestä siten, että puomiston pää 24 ja siinä kiinni oleva kuormauskoura 30 pysähtyy kohdeasemaan Pt pehmeästi ja heiluntaa aiheuttamatta. Toiminto voi olla sama riippumatta siitä liikute-taanko puomiston pää 24 ja/tai siinä kiinni oleva kuormauskoura 30 pankkojen 13 välistä vai niiden yli. Kun ohjaustoiminto (esim. ohjausvivun kääntö) lopetetaan puomiston pään 24 ollessa kohdeasemassa Pt, automaattinen toiminto päättyy. Tällöin seuraavalla, uudella ohjaustoiminnolla puomiston pää 24 saadaan liikkumaan haluttuun suuntaan pois kohdeasemasta Pt. Tämä mahdollistaa esim. sopivan kohdan hakemisen kuormauskouralle 30 silloin, kun puunrunkoa ollaan lastaamassa kuormatilaan 12.

Kuvissa 1 esitetyissä kuormatraktorissa 10 kääntöpöytään 14, kääntöpöydän 14 ja nostopuomin 21 väliseen niveleen, nostopuomin 21 ja taittopuomin 22 väliseen niveleen sekä taittopuomin 22 ja jatkopuomin 23 välille on asennettu kuvassa 2 esitetyt mittauselimet 51-54. Mittauselimet 51-53, jotka mittaavat kääntöpöydän 14 asentoa (kääntymiskulmaa määrättyyn lähtöasentoon nähden), nostopuomin 21 ja taittopuomin 22 kulmaa toisiinsa ja kääntöpöytään 14 nähden voivat olla esim. tähän sopivia sinänsä tunnettuja kulma-antureita ja jatkopuomin liikettä mittaava mittauselin 54 voi olla esim. jokin sinänsä tunnettu lineaarianturi. Mittauselimet 51-54 on tällaisessa keksinnön mukaisen menetelmän suoritusmuodossa kytketty ohjausyksikköön 60 niin, että ohjausyksikkö 60 vastaanottaa mittauselimien tuottamaa mittaustietoa. Mittaustiedon avulla ohjausyksikkö 60 määrittää kääntöpöydän 14, nostopuomin 21, taittopuomin 22 ja jatkopuomin 23 aseman ja näiden perusteella puo-miston pään 24 ja siten myös kuormauskouran 30 sijainnin valittuun origo-pisteeseen nähden sekä korjaa puomiston pään 24 liikerataa, mikäli kuormauskouran 30 rata poikkeaa siitä, minkä on ohjausyksikkö 60 määrittänyt kuormauskouran 30 siirtämiseksi kohdeasemaan Pt.

Mittauselimien 51-54 avulla minkä tahansa puomiston 20 tai siinä olevan kuormauskouran 30 pisteen asema, nopeus ja kiihtyvyys voidaan määrittää haluttuun origopisteeseen nähden. Sopiva origopiste on esim. kääntöpöydän se piste, jonka suhteen kääntöpöytä kääntyy kuormatraktorin runkoon 11 nähden (eli jokin kääntymisakselilla Xc oleva piste). Origopiste voi olla periaatteessa myös mikä tahansa muu sellainen kuormatraktorin 10 piste, joka pysyy runkoon 11 nähden paikallaan. Tällöin puomiston 20 pään 24 sijainti on mahdollista määrittää tähän origopisteeseen nähden ja siten ohjata ohjausyksikön 60 avulla puomiston päätä 24 ja siihen kiinnitettyä kuormaus-kouraa 30 kulkemaan haluttua liikerataa myöten käyttäen ns. ”kärkiohjausta”, jossa ohjausyksikkö 60 jatkuvasti säätää puomiston toimilaitteiden 101-104 liikkeitä niin, että puomiston pää 24 kulkisi mahdollisimman tarkasti opetettua liikerataa myöten. Mittauselimillä 51-54 määritetyn puomiston pään 24 sijainnin ansiosta ohjausyksikkö 60 tietää puomiston pään 24 ja siihen kiinnitetyn kuormauskouran 30 sijainnin suhteessa kohdeasemaan Pt sekä ympärillä oleviin tunnettuihin esteisiin ja kykenee siten kaikissa tilanteissa generoimaan sellaisen liikeradan, jota myöten siirretty kuormauskoura 30 ei osu kuormathan 12 etuosassa olevaan sermiin 25 tai pankkoihin 13.

Keksinnön mukaisen menetelmän mukaista ohjausta voidaan käyttää esim. silloin, kun kuormatraktori 10 on ajettu aiemmin harvesterilla kaadetuista ja karsituista puunrungoista muodostetun pinon viereen ja pinosta on tarkoitus lastata puunrunkoja kuormatraktorin 10 kuormatilaan 12. Tällöin kuormaus-koura 30 liikutetaan puomiston 20 nostopuomia 21, taittopuomia 22 ja jatko- puomia 23 liikuttaen pinon päälle, jonka jälkeen kuormauskouralla 30 tartutaan pinon päällimmäiseen puunrunkoon sekä siirretään se kuormatraktorin 10 kuormatilaan 12. Kuormatilaan 12 tullessaan kuormauskoura 30 nostetaan yleensä pankkojen 13 yläpuolelle, koska puunrunkoa ei luonnollisesti voida siirtää kuormatilaan pankkojen 13 välistä. Tämä kohta voi olla esim. ennalta määrätty kohdeasema Pt, johon ohjausyksikkö 60 ohjaa kuormaus-kouran 30 automaattisesti. Kohdeasema Pt voi olla määritetty manuaalisesti (antamalla ohjausyksikölle 60 kohdeaseman koordinaatit), puomiston 20 nivelissä olevien mittauselimien 51-54 avulla tai laskennallisesti ottamalla huomioon puomiston päässä 24 kiinni olevan kuormauskouran 30 mitat ja asentoennusteet. Kohdeasemasta Pt pankkojen 13 yläpuolelta kuormaus-koura 30 ja siinä oleva puunrunko lasketaan sopivalle korkeudelle ja tarvittaessa siirretään kuormatilaan 12 nähden sellaiselle sopivalle kohdalle, josta puunrunko voidaan päästää putoamaan kuormathan 12 pohjalle tai siellä jo olevien puunrunkojen päälle aukaisemalla kuormauskouran 30 tartuntaelimet 31.

Jos kuormauskoura 30 käännetään kuormathan 12 ulkopuolelta kuormathan 12 kohdalle kääntämällä puomistoa 20 kääntöpöydän 14 avulla ohjausyksikkö 60 voi ohjata kääntöpöytää 14 samalla kun se liikuttaa kuormauskouraa 30 kohdeasemaa Pt kohti. Kohdeasemasta puomisto 20 voidaan siirtää takaisin kuormatraktorin 10 vierellä olevan pinon 40 päälle pelkästään puomistoa 20 kääntämällä, koska kohdeasema Pt on tyypillisesti valittu niin, että tyhjä kuormauskoura 30 voidaan kääntää kuormathan 12 ulkopuolelle ilman törmäyksen riskiä kahden peräkkäisen pankon (esim. kahden kuormathan pituussuunnassa keskimmäisen pankon) välistä.

Kuormauskouran 30 liikerata voi kulkea esim. kuvassa 6 esitetyllä tavalla kuormathan 12 pituussuunnassa sen kahden keskimmäisen pankon 13 välistä. Sen jälkeen, kun kuormauskoura 30 on siirtynyt kuormathan 12 sisäpuolelle se hakeutuu keksinnön mukaisen menetelmän mukaista ohjausta käytettäessä automaattisesti kuormathan 12 sisällä olevaan kohdeasemaan Pt. Jos kohdeasema on valittu kuormathan etuosasta tai jos kuormauskoura 30 on lähtötilanteessa kuormathan takaosassa, liikutetaan kuormauskouraa 30 kuormathan pituussuunnassa kuormathan 12 etuosassa olevaa sermiä 25 kohti.

Kuormauskouran 30 siirto kohdeasemaan Pt voi tapahtua myös esim. siten, että puunrunkoja kuormattaessa puomiston pää 24 ja siinä oleva kuormaus-koura 30 siirtyy kohdeaseman Pt kohdalle automaattisesti silloin, kun puo-mistoa 20 käännetään pelkästään puomistoa 20 kääntöpöydän avulla kään-töakselin Xc suhteen kääntämällä kuormathan 12 ulkopuolelta sen yläpuolelle. Mikäli tällöin mahdollisesti kuormattava puunrunko on kuormatilaan 12 nähden (kuormathan pituussuunnassa) väärällä kohdalla, voi käyttäjä siirtää puomistoa 20 manuaalisesti ohjaten kuormauskouraa 30 ennen puunrungon laskemista kuormatilaan 12. Puunrungon pudottamisen ja kuormauskouran 30 aukaisun jälkeen voi ohjausjärjestelmä 60 olla ohjelmoitu toimimaan niin, että se ei liikutakaan puomistoa 20 sivusuunnassa ennen kuin se on palauttanut kuormauskouran 30 ensin takaisin kohdeasemaan Pt. Tästä asemasta kuormauskoura 30 voidaan sitten siirtää uudelleen kuormathan 12 ulkopuolelle yksinkertaisella kääntöpöydän 14 kääntöliikkeellä, koska kohdeasema Pt on valittu niin, ettei kuormauskoura 30 osu kuormathan 12 pankkoihin 13, vaikka kuormauskoura 30 olisi sellaisella korkeudella, että se liikkuu kuormathan 12 ulkopuolelle pankkojen 13 välistä.

Silloin, jos valittu liikerata on sellainen, että kuormauskoura 30 kulkee kahden keskimmäisen pankon 13 välistä voi ohjausyksikkö 60 olla järjestetty ohjaamaan puomistoa 20 myös niin, että puomiston pää 24 hakeutuu samalla kun se kääntyy sivusuunnassa määriteltyyn kohdeasemaan Pt, ennen kuin se tulee kuormathan 12 sivuilla olevien peräkkäisten pankkojen 13 kohdalle. Tämä voi toteutua myös silloin, jos puomiston pää 24, kuormauskoura 30 ja siinä mahdollisesti oleva puunrunko ovat pankkojen 13 yläpuolella.

Kuormauskouran siirto kohdeasemaan voi olla toteutettu lisäksi niin, että ohjausyksikkö 60 huomioi keinuvivun 81 asennolla valitun suoritusnopeuden siten, että se suhteuttaa eri toimilaitteiden 101-104 liikkeitä vastaavat ohjaustoimintojen pituudet suoraan verrannollisesti valittuun nopeuteen sen mukaan miten paljon keinuvipua kallistetaan. Jos nopeuden vaihteluväli on esim. 30% ... 100% täydestä nopeudesta, ovat ohjausyksikön 60 automaattisesti muodostamat ohjaustoiminnot esim. 30% kohdalla kestoajaltaan t3o% = (1/0,3) * tioo%- eli n. 3,3 kertaa pidempiä kuin täydellä nopeudella ajettaessa. Tällöin luonnollisesti toimilaitteiden 101-104 liikenopeudet on vastaavasti säädettävä niin, että jos toimilaitteen liikenopeus täydellä nopeudella on vioo% niin 30%:n nopeudella se on V3o% = 0,3*v-ioo%, jotta puomiston 20 pää liikkuisi samaa liikerataa kuin täydellä nopeudella ajettaessa.

Silloin, kun puunrunkoja siirretään kuormatilasta 12 kuormatraktorin 10 vierelle muodostettavaan pinoon, puomistoa ohjataan ensin pankkojen 13 yläpuolelle ja sen jälkeen pankkojen 13 yli kuormatilan 12 ulkopuolelle. Tällöinkin puomiston pää voi olla järjestetty liikkumaan ensin kohdeasemaan Pt ja vasta sen jälkeen pankkojen 13 yli kuormatilan 12 ulkopuolelle. Tyhjää kuor-mauskouraa 30 siirrettäessä kuormatilan 12 ulkopuolelta olevan puunrunkopinon 40 läheisyydestä takaisin kuormatilaan 12 ohjausyksikkö 60 voi ohjata puomiston päätä 24 liikkumaan niin, että kuormauskoura 30 siirtyy automaattisesti kohdeasemaan Pt sen tullessa kuormatilan 12 sisäpuolelle. Tällöin puomiston 20 ohjaus voi toimia lisäksi niin, että puomiston pää 24 hakeutuu jo puomiston kääntöliikkeen aikana kuormatilaa 12 ympäröiviin pankkoihin 13 nähden automaattisesti niin, ettei se osu niihin, vaikka siirto takaisin kuormatilaan 12 tapahtuu pelkästään puomistoa 20 kääntöpöydän 24 avulla kääntämällä.

Edelleen myös tässä tapauksessa puomiston 20 liikenopeutta voidaan säätää keinuvivun 81 asentoa muuttamalla, jolloin ohjaustoimintojen kestoajat ja toimilaitteiden 101-104 liikenopeudet skaalautuvat vastaavalla tavalla kuin kuormauskouraa 30 siirrettäessä kuormatilan 12 sisäpuolelta kuormatilan 12 ulkopuolelle.

Edellä on kuvattu kuormauskouran 30 siirtäminen kuormatilasta 12 sen ulkopuolelle sekä kuormauskouran 30 siirtäminen kuormatilan 12 ulkopuolelta sen sisäpuolelle. Molemmissa tapauksissa voidaan ottaa huomioon kuorma-tilassa 12 olevan kuorman korkeus esim. siten, että kohdeasemassa Pt ollessaan se korkeus, jolle kuormauskoura 30 pysäytetään tallentuu automaatti-sesti/voidaan haluttaessa tallentaa manuaalisesti ohjausyksikön 60 muistiin 61. Tämän jälkeen, kun kuormauskoura 30 tuodaan seuraavan kerran kohdeasemaan Pt ohjausyksikkö 60 ohjaa puomistoa niin, että kuormauskoura 30 ei liiku tätä aiempaa asemaa alemmas, vaan pysähtyy vähintään tälle edelliselle korkeudelle. Tästä asemasta kuormauskouraa 30 voidaan esim. manuaalisesti ajaa alemmas (jos ollaan lastaamassa puunrunkoja pois kuormatilasta) tai se voidaan jättää edelleen ylemmäs (jos ollaan lastaamassa puita kuormatilaan). Tällä toiminnolla saadaan puomiston pään 24 ja kuormauskouran 30 asema kuormathan 12 korkeussuunnassa oikealle kohdalle kuorman korkeuden muuttuessa sitä mukaa, kun kuormatilaan 12 lastataan puunrunkoja tai niitä lastataan kuormatilasta 12 pois.

Keksinnön mukainen menetelmä ja järjestelmä voidaan toteuttaa monella eri tavoin edellä esitetyistä esimerkkisuoritusmuodoista poikkeavasti tai niissä esitettyjen toimintojen lisäksi menetelmään ja järjestelmään voi liittyä monia erilaisia puomiston käyttöä edelleen helpottavia ominaisuuksia. Jossain suoritusmuodoissa menetelmä voi olla toteutettu esim. niin, että se käsittää vaiheen, jossa ohjausyksikkö tai vastaava kuormatraktorin ohjausjärjestelmän osa ottaa huomioon puomiston pystyasennon laskiessaan optimaalisen reitin ajan suhteen liikuttaessaan puomistoa ja kuormauskouraa (sekä siinä mahdollisesti olevaa puunrunkoa) tai muuta siihen kiinnitettyä työvälinettä pois kuormatilasta tai kuormathan ulkopuolelta takaisin kuormatilaan. Menetelmä voi myös käsittää esim. vaiheen, jossa useiden kohdeasemien löytämiseksi pankkojen välillä kuormauskoura saatetaan peräkkäin kosketukseen radiaali-sen sisäpankon (eli puomiston päähän nähden puomiston puoleisen pankon) ja radiaalisen ulkopankon (eli puomiston pään ulkopuolelle jäävän pankon) kanssa ja annetaan ohjausyksikön laskea ainakin yksi kosketukseen asema.

Sellaisessa suoritusmuodossa, jossa kuormauskouralla voi olla puomistoon nähden erilaisia kääntöasentoja ja on kääntöpöydän kääntöakseliin nähden erilaisia ulottuvuuksia, voidaan kuormauskouraa liikutettaessa vierekkäisten pankkojen välisen tilan kautta kuormauskoura kääntää kohtaan, jossa sen etäisyys pankkoon on suurin, ennen kuin kuormauskouraa liikutetaan pankkojen välissä. Esim. tämän tyyppisessä tai jossain muussa suoritusmuodossa menetelmä voi käsittää lisäksi vaiheen, jossa oletusarvoisesti kuormauskoura liikutetaan kohtaan, jossa kuormauskouran suurempi ulottuvuus on ohitettavien pankkojen välisen tasoon nähden kohtisuorassa suunnassa. Tällä varmistetaan se, että silloin kun puomiston päätä liikutetaan niin, että kuormaus-koura siirtyy kuormathan ulkopuolelta kuormathan sisäpuolelle tai päinvastoin pankkojen välistä kuormauskoura aina mahtuu pankkojen välistä, vaikka se jossain muussa asennossa olisi tällä kohdalla ollessaan vaarassa osua pankkoihin.

Edelleen jossakin suoritusmuodossa menetelmä voi käsittää lisäksi vaiheen, jossa ohjausyksikkö ohjaa puomistoa liikkumaan ainakin yhden optimointiohjelman mukaisesti ottaen huomioon nopeuden, tarvittavan tehon ja/tai kuormitustietoja.

Keksinnön mukainen menetelmä ja järjestelmä ei siis rajoitu edellä esitettyihin esimerkkisuoritusmuotoihin, vaan voidaan toteuttaa eri tavoin oheisten patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (13)

1. Menetelmä kuormatraktorin (10) puomiston (20) ohjaamiseksi, jossa -puomisto (20) on käännettävissä kääntöakselin (Xc) ympäri, -kuormatraktori (10) käsittää ylhäältä avoimen kuormathan (12), -puomisto (20) kannattelee työvälinettä (30), joka on ripustettu sopivimmin sen pään (24) alueelle, -työvälinettä (30) ja puomistoa (20) liikutetaan oleellisesti vaaka-suunnassa kuormathan (12) yläpuolella, -puomiston (20) liikettä ohjataan ohjausyksiköllä (60), -on määritelty ainakin yksi kohdeasema (Pt) puomiston (20) radiaalisuun-nassa, -kohdeasema (Pt) on tallennettu ohjausyksikön (60) muistiin (61), -ohjausyksikkö (60) ohjaa puomistoa (20) liikuttamaan työvälinettä (30) kohdeasemaa (Pt) kohti ohjausyksikköön (60) tulevan signaalin perusteella, tunnettu siitä, että -siirtyminen kohdeasemaan (Pt) aktivoidaan erillisellä valintakytkimellä tai kuormatraktorin (10) ohjaamossa (15) olevan kosketusnäytön painikkeella -puomiston pää (24) hakeutuu radiaalisuunnassa kohti kohdeasemaa (Pt) kun puomistoa (20) ohjataan kääntämällä sitä liikuttavaa ohjainta kohdeaseman (Pt) suuntaan, erillisellä valintakytkimellä tai ohjaustoiminnon avulla, joka ohjaa kääntöpöydän kääntymään kääntöakselinsa (Xc) suhteen kohti kuormathan (12) keskilinjaa, -kun puomiston pää (24) on saavuttanut kohdeaseman (Pt) sen liike pysähtyy.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, jossa kuormatilaa (12) rajoittaa yhdessä päässä seinämä (25), tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa työvälinettä (30) liikutetaan seinämää (25) kohti, kun puomisto (20) tulee kuormathan (12) yläpuolella olevaan tilaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä jossa kuormatilaa rajoittavat sivusuunnassa toisistaan välimatkan päässä olevat pankot (13), tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa kohdeaseman (Pt) on määritelty olevan: -kuormatilan (12) keskellä puomiston (20) radiaalisuunnassa katsottuna, tai -vierekkäisten pankkojen (13) välissä, tai -missä tahansa valitussa kohdassa kuormatilassa (12) puomiston (20) radiaalisuunnassa katsottuna.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa ohjauslaitteella voidaan tallentaa muistiin (61) ja valita useita kohdeasemia (Pt).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, jossa puomistoa (20) käännetään kääntölaitteen (14) avulla, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa kääntölaitteen (14) liikettä ohjataan, kun työvälinettä (30) liikutetaan kohdeasemaa (Pt) kohti vierekkäisten pankkojen (13) välissä.

6. Patenttivaatimuksen 1 tai 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa kohdeasema (Pt) määritetään manuaalisesti, anturien (51-54) avulla tai laskemalla puomin ja työvälineen mitat ja asentoennusteet.

7. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa puo-misto (20) on liikuteltavissa pystysuunnassa, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa ohjausyksikkö (60) ottaa huomioon puomiston (20) pystyasennon laskiessaan optimaalisen reitin ajan suhteen liikuttaessaan puomistoa (20) ja työvälinettä (30) pois kuormatilasta (12).

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa useiden kohdeasemien (Pt) löytämiseksi pankkojen (13) välillä työväline (30) saatetaan peräkkäin kosketukseen radiaalisen sisäpankon ja radiaalisen ulkopankon kanssa ja annetaan ohjausyksikön (60) laskea ainakin yksi kosketukseton asema.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa työvälineellä (30) voi olla puomistoon (20) nähden erilaisia kääntöasentoja ja on kääntöakseliinsa nähden erilaisia ulottuvuuksia, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa liikutettaessa työvälinettä (30) vierek käisten pankkojen (13) välisen tilan kautta työväline (30) käännetään kohtaan, jossa etäisyys pankkoon (13) on suurin, ennen kuin työvälinettä (30) liikutetaan pankkojen (13) välissä.

10. Patenttivaatimuksen 9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa oletusarvoisesti työväline (30) liikutetaan kohtaan, jossa suurempi ulottuvuus on ohitettavien pankkojen (13) välisen tasoon nähden kohtisuorassa suunnassa.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmä käsittää lisäksi vaiheen, jossa ohjausyksikkö (60) ohjaa puomistoa (20) liikkumaan ainakin yhden optimointiohjelman mukaisesti ottaen huomioon nopeuden, tarvittavan tehon ja/tai kuormitustietoja.

12. Järjestelmä kuormatraktorin (10) puomiston (20) ohjaamiseksi, joka järjestelmä on asennettavissa kuormatraktoriin (10), jossa on kuormatila (12), ja joka järjestelmä on järjestetty ohjaamaan kuormatraktorin (10) puomistoa (20) kuormatraktorissa (10) olevilla ohjaimilla (70, 71, 80, 81) aikaansaatavien ohjaustoimintojen avulla, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää ohjausyksikön (60), johon ohjaimet ovat kytkettävissä (70, 71, 80, 81), puomiston (20) ohjaamiseksi ainakin osittain automaattisesti jonkin patenttivaatimuksen 1-12 mukaisen menetelmän mukaisesti.

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että järjestelmä käsittää lisäksi ohjausyksikköön (60) kytketyt ja puomistossa (20) tai sitä liikuttavissa toimilaitteissa (101-104) olevat mittauselimet (51-54), jotka on järjestetty mittaamaan puomiston (20) eri puomien (21-23) ja/tai niitä liikuttavien toimilaitteiden (101-104) liikkeet. Patentkrav