FI127122B - Menetelmä ja järjestelmä puunkäsittelylaitteen käsittävän puomiston toimintojen ohjaamiseksi puun kaatotapahtuman yhteydessä ja vastaava metsäkone - Google Patents

Menetelmä ja järjestelmä puunkäsittelylaitteen käsittävän puomiston toimintojen ohjaamiseksi puun kaatotapahtuman yhteydessä ja vastaava metsäkone Download PDF

Info

Publication number
FI127122B
FI127122B FI20165646A FI20165646A FI127122B FI 127122 B FI127122 B FI 127122B FI 20165646 A FI20165646 A FI 20165646A FI 20165646 A FI20165646 A FI 20165646A FI 127122 B FI127122 B FI 127122B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
boom
function
wood
input
actuators
Prior art date
Application number
FI20165646A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20165646A (fi
Inventor
Aleksi Kivi
Markku Savolainen
Original Assignee
Ponsse Oyj
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ponsse Oyj filed Critical Ponsse Oyj
Priority to FI20165646A priority Critical patent/FI127122B/fi
Priority to EP17845592.9A priority patent/EP3506735B1/en
Priority to FIU20214084U priority patent/FI13033Y1/fi
Priority to PCT/FI2017/050609 priority patent/WO2018042080A1/en
Priority to CA3033715A priority patent/CA3033715A1/en
Priority to RU2019108059A priority patent/RU2741117C2/ru
Application granted granted Critical
Publication of FI127122B publication Critical patent/FI127122B/fi
Publication of FI20165646A publication Critical patent/FI20165646A/fi

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G23/00Forestry
    • A01G23/02Transplanting, uprooting, felling or delimbing trees
    • A01G23/08Felling trees
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01GHORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G23/00Forestry
    • A01G23/02Transplanting, uprooting, felling or delimbing trees
    • A01G23/08Felling trees
    • A01G23/083Feller-delimbers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C1/00Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles
    • B66C1/10Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles by mechanical means
    • B66C1/42Gripping members engaging only the external or internal surfaces of the articles
    • B66C1/58Gripping members engaging only the external or internal surfaces of the articles and deforming the articles, e.g. by using gripping members such as tongs or grapples
    • B66C1/585Log grapples
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C1/00Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles
    • B66C1/68Load-engaging elements or devices attached to lifting or lowering gear of cranes or adapted for connection therewith for transmitting lifting forces to articles or groups of articles mounted on, or guided by, jibs
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/12Arrangements of means for transmitting pneumatic, hydraulic, or electric power to movable parts of devices
    • B66C13/14Arrangements of means for transmitting pneumatic, hydraulic, or electric power to movable parts of devices to load-engaging elements or motors associated therewith
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66CCRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00Other constructional features or details
    • B66C13/18Control systems or devices
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02FDREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F3/00Dredgers; Soil-shifting machines
    • E02F3/04Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven
    • E02F3/28Dredgers; Soil-shifting machines mechanically-driven with digging tools mounted on a dipper- or bucket-arm, i.e. there is either one arm or a pair of arms, e.g. dippers, buckets
    • E02F3/36Component parts
    • E02F3/42Drives for dippers, buckets, dipper-arms or bucket-arms
    • E02F3/43Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations
    • E02F3/435Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like
    • E02F3/437Control of dipper or bucket position; Control of sequence of drive operations for dipper-arms, backhoes or the like providing automatic sequences of movements, e.g. linear excavation, keeping dipper angle constant
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G05B19/0423Input/output
    • G05B19/0425Safety, monitoring
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00Programme-control systems
    • G05B19/02Programme-control systems electric
    • G05B19/04Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/048Monitoring; Safety

Description

MENETELMÄ JA JÄRJESTELMÄ PUUNKÄSITTELYLAITTEEN KÄSITTÄVÄN
PUOMISTON TOIMINTOJEN OHJAAMISEKSI PUUN KAATOTAPAHTUMAN
YHTEYDESSÄ JA VASTAAVA METSÄKONE
Keksinnön kohteena on menetelmä puunkäsittelylaitteen käsittävän puomiston toimintojen ohjaamiseksi puun kaatotapahtuman yhteydessä, jossa menetelmässä määritetään ja/tai estimoidaan puomiston asentoa tai tilaa ainakin yhden vapausasteen suhteen, määritetään puunkäsittelylaitteen sen hetkistä toimintatilaa, ohjataan puunkäsittelylaitetta ensimmäisillä ohjaus-välineillä, ohjataan puomistoa toisilla ohjausvälineillä. Keksinnön kohteena on myös vastaava järjestelmä ja metsäkone. Käytettäessä puunkäsittelylaitetta puun kaatoon käyttäjän on usein vaikeaa nähdä harvesteripään toimintoja ja ajoittaa puunkäsittelylaitteen käsittävällä puomistolla tehtäviä liikkeitä, jotka puun kaatotapahtuma vaatii. Tällainen tilanne toistuu esimerkiksi lähestyttäessä puuta harvesteripäällä, jolloin käyttäjä joutuu ohjaamaan puomiston avulla harveste-ripäätä puuta kohden samalla, kun harvesteripään karsintateriä suljetaan puuhun tarttumiseksi. Tällöin käyttäjä on helppo liikuttaa harvesteripäätä liian suurella liikenopeudella puomiston avulla, jolloin harvesteripää törmää puuhun liian suurella nopeudella mahdollisesti vahingoittaen puuta, harvesteripäätä tai puomistoa tai kaikkia edellä mainittuja.
Toinen esimerkki ongelmallisesta tilanteesta on puun kaatosa-haus, jonka jälkeen käyttäjä siirtää puun tyven harvesteripäällä puomistoa liikuttamalla alueelle jossa puun käsittely suoritetaan. Jos tässä tilanteessa käyttäjä alkaa siirtää harvesteripäätä puomistolla samalla, kun kaatotapahtuma on käynnissä, katkaisulaite, esimerkiksi katkaisusaha, voi vahingoittua. Ongelmana on siis se, että huonon näkyväisyyden vuoksi käyttäjä helposti vahingoittaa metsäkonetta tai kaadettavaa puunrunkoa tai molempia.
Toinen asiaan liittyvä ongelma on se, että vahinkojen välttämiseksi käyttäjä helposti odottaa liian pitkään esimerkiksi kaatosahauksen päättymistä vielä silloinkin, kun puomiston liike olisi turvallista suorittaa. Näin aikaa kuluu hukkaan turhaan odotteluun ja työn tehokkuus heikkenee. Samat kaatosahauksen työvaiheet voivat toistua yhden työvuoron aikana 500 - 2000 kertaa, joten esimerkiksi sekunnin mittainen ylimääräinen odotus yhdessä työvaiheessa voi aiheuttaa jopa usean kymmenen minuutin työajan menetyksen. Turhan pitkä puomiston siirron odotus voi myös johtaa vaaratilanteeseen, koska puun kaatumissuunta määrätään yleensä siirtämällä puun tyvi kaatosuuntaan nähden vastakkaiseen suuntaan.
Julkaisusta FI 123932 B tunnetaan automatisoitu puomiston päähän ripustetun työkalun asennon ohjausjärjestelmä. Tässä ohjausjärjestelmässä puomiston ohjauskäskyjen avulla ohjataan automaattisesti myös samalla työkalun asentoa, esimerkiksi harvesteripään asentoa lähestyttäessä puuta. Tällaisen ratkaisun ongelmana on se, että täysautomaatio vaatii raskaan anturoinnin ja anturoinnin virheellisen mittauksen seurauksena metsäkone voi vaurioitua.
Lisäksi anturointi kasvattaa koneen valmistuskustannuksia ja hintaa ja tämän lisäksi koneen mahdollisia vikaantumiskohteita, jolloin järjestelmähäiriöiden todennäköisyys ja huoltotarve kasvavat.
Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada tekniikan tason ratkaisua yksinkertaisempi menetelmä puunkäsittelylaitteen käsittävän puomiston toimintojen ohjaamiseksi kaatotapahtumanyhteydessä. Tämän keksinnön tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 1. Keksinnön tarkoituksena on myös aikaansaada tekniikan tason ratkaisua yksinkertaisempi järjestely metsäkoneen ohjaamiseksi puun kaatotapahtuman yhteydessä, jolla järjestelyllä puun kaatotapahtuma voidaan suorittaa puoliautomatisoidusti. Tämän keksinnön tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 8. Edelleen keksinnön tarkoituksena on aikaansaada tekniikan tason ratkaisua yksinkertaisempi metsäkone, jolla puun kaatosahaus voidaan suorittaa puoliautomatisoidusti. Tämän keksinnön tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisesta patenttivaatimuksesta 10.
Keksinnön mukaisen menetelmän tarkoitus voidaan saavuttaa menetelmällä puunkäsittelylaitteen käsittävän puomiston toimintojen ohjaamiseksi kaatotapahtuman yhteydessä, jossa menetelmässä määritetään ja/tai estimoidaan puomiston asentoa tai tilaa ainakin yhden vapausasteen suhteen, määritetään puunkäsittelylaitteen sen hetkisiä toimintatilaa, ohjataan puunkäsittelylaitetta ensimmäisillä ohjausvälineillä ja ohjataan puomistoa toisilla ohjausvälineillä. Menetelmässä on määritetty muistiin, edullisesti metsäkoneen ohjausjärjestelmän muistiin, ainakin yksi esitallennettu puomiston toiminto, joka on sidottu käyttäjän aikaansaamaan ensimmäiseen syötteeseen puomistoa varten. Puun kaatotapahtuman yhteydessä valitaan esitallennettu puomiston toiminto automaattisesti muistista käyttäjän aikaansaaman ensimmäisen syötteen perusteella ja muodostetaan puunkäsittelylaitteen sen hetkisen määritetyn toimintatilan perusteella toinen syöte, joka sisältää ehdollisen kriteerin esitallennetun puomiston toiminnon käynnistämiselle. Edelleen menetelmässä käynnistetään esitallennettu puomiston toiminto automaattisesti toisen syötteen kriteerin täyttyessä ja suoritetaan toisen syötteen käynnistämä esitallennettu puomiston toiminto automaattisesti puomiston määritetyn ja/tai estimoidun asennon ainakin yhden vapausasteen suhteen perusteella. Toinen syöte käsittää siis ehdollisen kriteerin, jota tarkastellaan sen suhteen täyttyykö kriteeri. Määrittämällä muistiin esitallennettu puomiston toiminto voidaan kyseinen toiminto suorittaa automaattisesti, kun puunkäsitte-lylaitteen toimintatila ja käyttäjä sallivat toiminnon suorittamisen. Näin puunkäsittelylaitetta, puomistoa ja puuta suojellaan kahdella turvapiirteellä eli automatisoidulla puomiston liikeradalla, jolloin käyttäjän on epätodennäköistä rikkoa metsäkonetta ja toisaalta käyttäjän suorittamalla puomiston toiminnon käynnistyksellä, jolloin automatisoidusti tapahtuva puomiston toiminto ei pääse käynnistymään ilman käyttäjän valvontaa poikkeavien tilanteiden varalta. Tämä mahdollistaa metsäkoneen ja järjestelyn toteuttamisen yksinkertaisemmin, sillä menetelmää voidaan toteuttaa ilman täys-automaation vaatimaan raskasta valvontaa ja anturointia. Tässä yhteydessä määritelmällä puun kaatotapahtumanyhteydessä tarkoitetaan puunkäsittelylaitteen toimintoja aina puun katkaisuun lyhemmiksi osiksi eli edullisesti katkaisutapahtumaan saakka. Katkaisutapahtumassa erotetaan puun tyviosuus puun rungon loppuosasta.
Edullisesti puunkäsittelylaite on harvesteripää. Erityisesti harvesteripäässä on useita toimintoja, mikä osaltaan vaikeuttaa käyttäjän havainnointia siitä, mikä vaihe harvesteripäässä on menossa. Tämän vuoksi keksinnön mukaisen menetelmän puoliautomaattinen toiminta on erityisen edullinen harvesteripäiden yhteydessä.
Erään sovellusmuodon mukaan muistiin määritetään ainakin kaksi esitallennettua puomiston toimintoa. Tällöin käyttäjä voi valita haluamansa toiminnon jo puunkäsittelylaitteen toiminnon aikana useammasta esitallennetusta puomiston toiminnosta, jos har-vesteripään toimintatilanne on sellainen, että seuraavalle puomiston toiminnolle on vaihtoehtoja.
Edullisesti menetelmässä määritetään muistiin esitallennettu puomiston toiminto ennen puun kaatoa. Tällöin käyttäjä voi valita esitallennetun puomiston toiminnon jo ennen puunkäsittely-laitteen toimintatilaan liittyvän toisen syötteen sisältämän kriteerin täyttymistä, jolloin puomiston esitallennettu toiminto pääsee käynnistymään välittömästi kriteerin täyttyessä. Tämä säästää huomattavan määrän aikaa jo yhden ajovuoron aikana.
Edullisesti menetelmässä muodostetaan ensimmäinen syöte yhden tai useamman suureen perusteella, jotka suureet ovat: ensimmäisien ohjausvälineiden ohjaussignaali, toisien ohjausvälineiden ohjaussignaali, puun määritetty ominaisuus, puunkäsit-telylaitteen sen hetkinen määritetty toimintatila. Vaikka puun määritelty ominaisuus tai puunkäsittelylaitteen sen hetkinen määritetty toimintatila eivät suoranaisesti ole käyttäjän aikaansaamia tapahtumia, vaan automaattisesti suoritettuja mittauksia, ensimmäisen syötteen muodostaminen näistä vaatii käyttäjän hyväksynnän ja sitä kautta hänen osallistumisen toimintaan. Esimerkiksi puun ominaisuuden määrittäminen on edellyttänyt, että käyttäjä on ohjannut puunkäsittelylaitetta puun käsittelyä varten, jolloin puun ominaisuuksien määrittäminen voidaan suorittaa. Määritettävä puunkäsittelylaitteen toiminto voi olla yksi tai useampi seuraavista: puunkäsittelylaitteen karsintaterien liike tai asento, puunkäsittelylaitteen syöttörullien sulku- tai avausliike tai asento, karsintaterien tai syöttörullien puristusvoiman taso tai muutosnopeus, puunkäsittelylaitteen asento, puunkäsittelylaitteen katkaisulaitteen toiminta, edullisesti katkaisusahan pyörintä tai toimintatila, katkai- susahan laipan asento tai toimintatila, puunkäsittelylaitteen katkaisulaitteen edullisesti katkaisusahan asento, puunkäsittelylaitteen korkeussijainti puomiston jalustan suhteen, puunkäsittelylaitteen kääntölaitteen asento tai toimintatila. Puomiston esitallennetun toiminnon käynnistyminen voi riippua edellä mainituista toiminnoista, joiden perusteella toisen syötteen sisältämä kriteeri puomiston toiminnan käynnistymiselle joko täyttyy tai ei täyty.
Puomiston toiminto voi olla puomiston suorittama liikerata ja/tai puomiston asennon muutos ainakin yhden vapausasteen suhteen ja/tai puomiston kuormituksen lisäys tai poisto ainakin yhden vapausasteen suhteen tai puunkäsittelylaitteen puuhun aiheuttama jännitysvoima puomistoon kuuluvia toisia toimilaitteita kuormittamalla puomiston liikkumatta tai puomiston toisien toimilaitteiden lukitus tai kellutus eli puomiston toisien toimilaitteiden liikkeen vapautus. Kaikki nämä toiminnot ovat sellaisia, jotka huolimattomasti tai väärin ajoitetusti suoritettuina ovat tyypillisiä toimintoja, joissa käyttäjä voi vahingoittaa metsäkonetta. Lisäksi puomiston toiminto voi olla liikeradan muutos käyttäjän muodostamaan ohjaussignaaliin tai käyttäjän muodostamaan ensimmäiseen syötteeseen.
Edullisesti toiseen syötteeseen sisältyvä kriteeri on puunkäsittelylaitteen toimintatilan muutos. Toimintatilalla tarkoitetaan joko puunkäsittelylaitteen menneillään olevaa toimintoa, kuten esimerkiksi kaatosahausta tai vastaavaa, tai toimintojen välillä olevaa taukoa. Esimerkiksi kaatosahauksen päättyminen voi olla tällainen toimintatilan muutos, joka on kriteerinä puomiston esitallennetun toiminnon käynnistymiselle. Eli kun kaatosahaus päättyy, voi puomiston toiminto käynnistyä, jos käyttäjä on hyväksynyt sen ensimmäisen syötteen avulla.
Erään edullisen sovellusmuodon mukaan toinen syöte on puun-käsittelylaitteen katkaisusahan (teräketjun) pyörintä tai katkaisusahan laipan asento tai etenemä suhteessa kaadettavan puun tyven halkaisijaan, kriteeri on katkaisusahauksen päättyminen ja puomiston toiminto on puomiston nosto ja koukistus kohti puomiston tyveä. Tässä yhteydessä puomiston nostolla tarkoitetaan edullisesti puomiston nostosylinterin liikettä ylöspäin, kun taas puomiston koukistuksella taittosylinterin liikettä, joka siirtää puomin päätä kohti tyveä. Lisäksi, puomiston toiminto voi edullisesti käsittää lisäksi puomiston liikettä sivusuunnassa puomistoa koukistettaessa, jolloin puomiston pää liikkuu myös osittain sivusuunnassa puomiston tyven suhteen.
Menetelmässä käytettävän puunkäsittelylaitteen katkaisulaite on edullisesti ketjusaha, mutta se voi olla myös giljotiinikat-kaisin, veitsikatkaisin, sirkkeli tai muu puun katkaisuun soveltuva katkaisulaite.
Edullisesti keksinnön mukaisessa järjestelmässä muistiin on tallennettu myös esitallennettu ensimmäinen syöte, jolla käyttäjä voi keskeyttää valitun esitallennetun puomiston toiminnon kesken toiminnon suorittamista. Näin käyttäjä voi milloin tahansa keskeyttää puoliautomaation suorittaman toiminnon, jos jotain erityistä tapahtuu ja ympäristölle ja/tai metsäkoneelle aiheutuu vaaraa.
Keksinnön mukaisen järjestelyn tarkoitus voidaan saavuttaa järjestelyllä metsäkoneen ohjaamiseksi puun kaatotapahtuman yhteydessä, jossa metsäkoneeseen kuuluu ainakin kaksiosainen puomisto, edullisesti käsittäen pääpuomin ja nivelpuomin, puunkäsittelylaite kiinnitettynä puomistoon puiden kaatamiseksi, ensimmäiset toimilaitteet sijoitettuna puunkäsitte-lylaitteeseen puunkäsittelylaitteen toimintojen toteuttamiseksi ja toiset toimilaitteet sijoitettuna puomiston yhteyteen puomiston toimintojen toteuttamiseksi. Tämän lisäksi metsäkoneeseen kuuluu ensimmäiset ohjausvälineet ensimmäisien toimilaitteiden ohjaamiseksi manuaalisesti ja toiset ohjausvälineet toisien toimilaitteiden ohjaamiseksi manuaalisesti puomiston ja puunkäsittelylaitteen käyttämiseksi sekä ensimmäiset määri-tysvälineet puunkäsittelylaitteen toimintatilan mittaamiseksi ja/tai estimoimiseksi sovitettuna tuottamaan ensimmäisen määritystuloksen ja toiset määritysvälineet puomiston asennon mittaamiseksi tai määrittämiseksi ainakin yhden vapausasteen suhteen ja/tai estimoimiseksi sovitettuna tuottamaan toisen määritystuloksen. Lisäksi metsäkoneeseen kuuluu ohjausjärjestelmä ensimmäisien ohjausvälineiden ja toisien ohjausvälineiden muodostamien ohjaussignaalien käyttämiseksi ensimmäisien toimilaitteiden ja toisien toimilaitteiden ohjaukseen. Järjestelyyn kuuluu muisti liitettynä ohjausjärjestelmään ja muistiin sovitetut ohjelmalliset välineet ensimmäisien toimilaitteiden ja toisien toimilaitteiden ohjaamiseksi ainakin osittain automaattisesti, jotka ohjelmalliset välineet on sovitettu määrittämään muistiin ainakin yhden esitallennetun puomiston toiminnon, joka on sidottu ensimmäiseen syötteeseen puomistoa varten, ja puun kaatotapahtuman yhteydessä valitsemaan esitallennettu puomiston toiminto automaattisesti muistista käyttäjän aikaansaaman ensimmäisen syötteen perusteella. Lisäksi ohjelmalliset välineet on sovitettu muodostamaan puunkäsittelylaitteen sen hetkisen toimintatilan perusteella toinen syöte, joka sisältää ehdollisen kriteerin esitallennetun puomiston toiminnon käynnistämiselle, käynnistämään esitallennettu puomiston toiminto automaattisesti toisen syötteen ehdollisen kriteerin täyttyessä ja suorittamaan toisen syötteen käynnistämän esitallennetun puomiston toiminnon automaattisesti puomiston määritetyn ja/tai estimoidun asennon perusteella ainakin yhden vapausasteen suhteen.
Keksinnön mukaisessa järjestelyssä ohjelmallisten välineiden avulla voidaan suorittaa esitallennettuja puomiston toimintoja sen jälkeen, kun käyttäjä on ne ensimmäisen syötteen avulla valinnut ja puunkäsittelylaitteen toimintatila on muuttunut siten, että puomiston toiminto on turvallista suorittaa. Tämä mahdollistaa järjestelyn valmistamisen huomattavan kevyenä verrattuna täysautomatisoituihin järjestelmiin, joissa tarvittaisiin huomattavan raskas anturointi mahdollisien häiriötilojen havainnoimiseksi tai tarvittavien asennon tai toimintatilan määritysten tekemiseksi.
Edullisesti puunkäsittelylaite on harvesteripää, johon kuuluu inertiamittausyksikkö harvesteripään ja välillisesti myös kaadettavan puun liiketilan määrittämiseksi. Inertiamittaus-yksikön avulla harvesteripään ja välillisesti myös kaadettavan puun liiketila voidaan määrittää tarkasti ja puomiston liikkeitä voidaan automatisoida sen perusteella lopputuloksen optimoimiseksi .
Keksinnön mukaisen metsäkoneen tarkoitus voidaan saavuttaa metsäkoneella, johon kuuluu jonkin edellä mainitun sovellus-muodon mukainen järjestely.
Keksinnön mukaisella menetelmällä, järjestelyllä ja metsäkoneella saavutetaan etuina se, että voidaan helpottaa vaativien työvaiheiden manuaalisten liikkeiden ohjaamista, kun ohjelmalliset välineet ajoittavat puomiston liikkeet automaattisesti puunkäsittelylaitteen työvaiheiden (valmistumisen) mukaan ja estää vahingolliset toiminnot ennen edellisen työvaiheen valmistumista. Keksinnöllä estetään myös metsäkoneen rikkoutuminen, kun estetään metsäkonetta vahingoittavat toiminnot väärässä työvaiheessa tai toimintatilassa. Lisäetuna keksintö mahdollistaa tehokkaan työskentelyn huonossa näkyvyydessä, jolloin kaatotapahtuma ei ole kuljettajan nähtävissä esimerkiksi yön, lumen etäisyyden tai kuljettajan näkökyvyn vuoksi. Toisena lisäetuna keksintö mahdollistaa työskentelyn huoletta suuremmilla etäisyyksillä, jolloin työskentelyn tehokkuus paranee, kun metsäkoneen liikuttamistarve vähenee ja työskentelynopeus lisääntyy. Myös kaatotapahtuman turvallisuus ja kaatosuunnan tarkkuus paranevat, koska puuntyven siirto aloitetaan mahdollisimman oikea-aikaisesti.
Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirroksiin, joissa
Kuva 1 esittää keksinnön mukaisen metsäkoneen ja siinä olevan järjestelyn aksonmetrisesti esitettynä periaatekuvana,
Kuva 2 esittää keksinnön mukaisen menetelmän vaiheita lohkokaavioina,
Kuva 3 esittää sivusta päin erään harvesteripään sen ollessa metsäkoneen puunkäsittelylaitteena, Kuva 4a esittää puun kaatotapahtumaa aksonometrisesti, kun harvesteripää on tarttunut puuhun,
Kuva 4b esittää puun kaatotapahtumaa aksonometrisesti, kun puu on kaadettu ja käännetty puomiston ja harvesteripään avulla karsinta-asentoon.
Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukainen järjestely 10 ja metsäkone 100. Edullisesti keksinnön mukainen järjestely 10 on osa metsäkonetta 100 eli metsäkone 100 varustetaan jo valmistuksen yhteydessä keksinnön mukaisella järjestelyllä 10. Vaihtoehtoisesti järjestely 10 voidaan järjestää jo olemassa oleviin metsäkoneisiin, joissa muilta osin on järjestelyn vaatimat komponentit. Järjestelyä 10 voidaan soveltaa metsäkoneeseen 100, kuten esimerkiksi pyörillä tai tela-alustalla varustettuun metsäkoneeseen, johon kuuluu ainakin puomisto 12 ja puunkäsittelylaite 14 toimilaitteineen 18 ja 20, ohjausvälineineen 22 ja 24 ja määritysvälineineen 26 ja 28. Edullisesti puomisto on ainakin kahdesta toisiinsa nivelletystä puomista eli pääpuomista 12.1 ja nivelpuomista 12.2 koostuva, metsäkoneen 100 runkoon nivelletty rakenne, johon on liitetty puunkäsittelylaite 14 puiden 16 kaatamiseksi. Edullisesti puomiston nivelpuomi käsittää pidennettävän jatkeen, niin sanotun teleskooppijatkeen, puomiston ulottuman lisäämiseksi. Edullisesti puunkäsittelylaite 14 on kuvissa 1 ja 3 esitetty harvesteripää 14', joka on joko ripustettu tai muutoin liitetty puomistoon 12. Tästä eteenpäin sovellusmuotoja selitettäessä käytetään esimerkkinä puunkäsittelylaitteesta harvesteripäätä, mutta tulee ymmärtää, että harvesteripään sijaan puunkäsittelylaite voi olla myös energiakoura tai muu kaatotapahtumaan käytettävä työkalu.
Harvesteripään 14' toimintojen suorittamista varten metsäkoneeseen 100 kuuluu harvesteripäähän 14' ensimmäiset toimilaitteet 18, jotka voivat olla esimerkiksi hydraulisia sylintereitä tai moottoreita, jotka käyttävät esimerkiksi kuvan 3 harvesteripään 14' kääntölaitetta 50, katkaisusahaa 60, karsintateriä 52 ja 56, syöttörullia 54 ja 58 ja syöttörullien 54 ja 58 avaus- ja sulkumekanismia 55. Vastaavasti puomiston 12 toimintojen suorittamiseksi puomiston 12 yhteyteen kuuluu toiset toimilaitteet 20, jotka ovat esimerkiksi hydraulisia sylintereitä 20' nivellettyinä puomiston 12 eri osien välille.
Ensimmäiset ohjausvälineet 22 ohjaavat ensimmäisien toimilaitteiden 18 ja sitä kautta harvesteripään 14' toimintaa ainakin manuaalisesti silloin, kun käyttäjä ohjaa harvesteripäätä 14' itse. Toiset ohjausvälineet 24 puolestaan ohjaavat toisien toimilaitteiden 20 toimintaa puomiston käyttämiseksi manuaa lisesti ainakin silloin, kun käyttäjä ohjaa puomistoa 12. Ensimmäiset ohjausvälineet ja toiset ohjausvälineet voivat olla sovitettu myös yhteen ainoaan ohjaimeen, joka voi sijaita metsäkoneessa tai metsäkoneen etäohjauspisteessä teleyhteyksien avulla. Yleisimmin ensimmäiset ohjausvälineet ja toiset ohjausvälineet ovat metsäkoneen ohjaamossa olevat ohjainsauvat, joita käyttäjä käyttää.
Koska keksinnön mukaisessa järjestelyssä 10 ja metsäkoneessa 100 pyritään puomiston 12 liikkeiden puoliautomaation saavuttamiseen, on sekä harvesteripään 14' että puomiston 12 toimintoja tai toimintatiloja pystyttävä tarkkailemaan automatisoidusti. Ensimmäiset määritysvälineet 26 suorittavat harvesteripään 14' toimintatilan mittaamisen ja/tai estimoimisen tuottaen ensimmäisen määritystuloksen. Määritysvälineet ovat edullisesti antureita, jotka mittaavat harvesteripään 14' eri toimintoja, kuten katkaisusahan teräketjun pyörimisnopeutta tai asentoa, karsintaterien asentoa, harvesteripään asentoa ja muita vastaavia. Eräänä anturina voidaan käyttää myös inertia-mittausyksikköä (IMU), jonka perusteella voidaan tuntea harvesteripään asento ja liiketila tarkasti, mutta puun asento ja liiketila voidaan tuntea välillisesti. Näin siis silloin, kun puu on riittävän hyvin harvesteripään otteessa (pohjaa vasten ja katkaisuterillä ja syöttörullilla sopiva tukivoima) ja puun pituusmittaus toimii luotettavasti. Suoran mittauksen lisäksi tai sen sijaan voidaan harvesteripään toimintatiloja myös arvioida eli estimoida aiemmin harvesteripäästä määritettyjen määritystulosten perusteella. Tämä voi tarkoittaa esimerkiksi sitä, että katkaisusahan pyörintänopeuden muutoksen tai katkaisulaipan liikenopeuden muutoksen tai paineväliaineen virtauksen tai paineen muutoksen perusteella arvioidaan kaatosahauksen päättymisen ajankohta.
Puomiston 12 yhteydessä toisien määritysvälineiden 28 avulla mitataan ja/tai estimoidaan puomiston 12 asentoa tai tilaa ainakin yhden vapausasteen suhteen toisen määritystuloksen tuottamiseksi. Edullisesti myös toiset määritysvälineet ovat antureita 46, joiden avulla määritetään esimerkiksi puomiston sen hetkistä sijaintia tai asentoa. Tämän lisäksi tai sijasta voidaan myös arvioida puomiston sijaintia, liikerataa tai puomiston sisäisiä jännityksiä, joita voidaan aikaansaada toimilaitteiden avulla. Lisäksi tulee huomioida, että harvesteripään kaadettavaan puun runkoon kohdistamat voimat voidaan myös määrittää.
Metsäkoneessa ensimmäisien ohjausvälineiden 22 ja toisien ohjausvälineiden 24 muodostamat ohjaussignaalit muutetaan ohjausjärjestelmän 30 avulla toimilaitteiden 18 ja 20 liikkeitä säätävien venttiilien komennoiksi. Ohjausjärjestelmä 30 voi olla esimerkiksi metsäkoneen 100 keskustietokone, joka CAN-väylää tai vastaavaa tiedonsiirtoväylää käyttäen siirtää ohjauskäskyjä ohjausvälineiden, määritysvälineiden ja toimilaitteita ohjaavien venttiilien välillä.
Keksinnön mukaisessa järjestelyssä 10 itse järjestelyyn 10 kuuluu ohjausjärjestelmään 30 liitetty muisti 32 ja muistiin 32 sovitetut ohjelmalliset välineet 34. Edullisesti ohjelmalliset välineet toimivat ohjausjärjestelmän, ohjausvälineiden, määritysvälineiden ja toimilaitteiden välissä mahdollistaen käyttäjän suorittamien manuaalisten komentojen lisäksi myös puoliautomaation. Ohjelmalliset välineet ovat edullisesti jokin ohjelmisto tai tietokoneohjelma tai tietokoneohjelmatuote, joka toimii ohjausjärjestelmän päällä. Erään sovellusmuodon mukaan ohjelmalliset välineet voivat sijaita myös etäyhteyden päässä, jolloin metsäkoneen ohjausjärjestelmän tiedot lähetetään etäyhteyttä käyttäen ohjelmallisille välineille toiseen paikkaan. Järjestelyssä 10 ohjelmallisien välineiden 34 avulla määritetään muistiin 32 ainakin yksi esitallennettu puomiston 12 toiminto, joka on sidottu ensimmäiseen syötteeseen 36 puomistoa varten. Tällä tarkoitetaan sitä, että esimerkiksi käyttäjä voi ohjausjärjestelmän 30 päätelaitteen graafisen käyttöliittymän kautta määrittää muistiin 32 ennalta puomiston liikeradan, jonka hän haluaa toteuttaa jonkun harvesteripään toiminnon aikana tai sen jälkeen tai sitä ennen. Vaihtoehtoisesti tämä esitallennettu puomiston toiminto voi olla jo tehtaalta lähtiessä tallennettuna muistiin 32. Esimerkkinä voidaan käyttää esimerkiksi tilannetta, jossa harvesteripään kaatosahauksen jälkeen puomistolla tehdään nosto ja siirto puun käsittelypaikalle.
Esitallennuksella tarkoitetaan tässä yhteydessä sitä, että muistiin on tallennettu yksi tai useampia ohjaussignaalia puomiston toisia toimilaitteita ohjaaville venttiileille. Edullisesti yhteen esitallennettuun toimintoon liittyy useampia ohjaussignaaleja sarjassa. Ohjaussignaalien lisäksi muistiin on jokaisen esitallennetun puomiston toiminnon kohdalle määritetty myös tarkkailtava toinen syöte ja sen sisältämä ehdollinen kriteeri, jolla ohjaussignaalit voidaan toteuttaa. Esimerkiksi jos esitallennettu puomiston toiminto on puomiston liikerata, toinen syöte voi olla esimerkiksi katkaisusahan teräketjun pyörintänopeuden muutos, jolloin ehdollinen kriteeri puomiston liikeradan käynnistymiselle voi olla teräketjun pyörintänopeuden äkillinen nousu, mikä indikoi läpisahauksen tapahtumista. Lisäksi, toisen syötteen kriteeri puomiston liikeradan käynnistymiselle voi olla esimerkiksi katkaisusahan pyörintänopeuden laskeminen alle raja-arvon, tai pyörintänopeuden muutos raja-arvon verran. Muita vaihtoehtoja voivat olla sahalaipan asento, liikenopeus, liikenopeus suhteessa teräketjun pyörin-tänopeuteen ja/tai painatusvoimaan tai näiden muutosnopeus.
Ensimmäinen syöte 36 puomistoa varten on tässä tapauksessa edullisesti esimerkiksi jokin toisien ohjausvälineiden komento, johon esitallennettu puomiston toiminto on linkitetty. Eli käyttäjä voi ohjausvälineitä, kuten esimerkiksi ohjainsauvaa kääntämällä valita esitallennetun toiminnon, jos hän päättää, ettei suorita kyseistä toimintoa manuaalisesti. Toisin sanottuna käyttäjän suorittaessa jonkin ohjausvälineiden komennon, ohjelmalliset välineet tunnistavat komennon olevan sama kuin esitallennetun puomiston toiminnon valinnan komento.
Kun ensimmäinen syöte 36 tulee käyttäjältä ohjelmallisille välineille 34, ohjelmalliset välineet 34 on sovitettu automaattisesti valitsemaan esitallennettu puomiston 12 toiminto muistista 32 käyttäjän aikaansaaman ensimmäisen syötteen 36 perusteella ja muodostamaan harvesteripään 14' sen hetkisen toimintatilan perusteella toinen syöte 38, joka sisältää kriteerin, edullisesti ehdollisen, esitallennetun puomiston 12 toiminnon käynnistämiselle. Toisin sanottuna ohjelmalliset välineet 34 keräävät ensimmäisien määritysvälineiden muodostamia määritystuloksia ja niiden perusteella muodostavat toisen syötteen 38 eli käynnistyskomennon valitun esitallennetun puomiston toiminnon suorittamiselle, kun jokin kriteeri, kuten esimerkiksi kaatosahauksen päättyminen, täyttyy. Näin valittu esitallennettu puomiston toiminto ei käynnisty ennen kuin kriteeri täyttyy ja on turvallista alkaa suorittamaan puomiston toimintoja rikkomatta harvesteripäätä tai vaurioittamatta ympäristöä. Käytännön esimerkkinä voi olla, että esimerkiksi harvesteripään katkaisusahan asemaa seuraava anturi ilmoittaa ohjausjärjestelmälle katkaisusahan aseman. Kun puun läpimitta tiedetään karsintateriltä ja/tai syöttörullilta määritetyn tiedon perusteella ja samalla seurataan katkaisusahan sahalaipan kiertokulmaa ulos sahakotelosta, voidaan päätellä milloin puu on sahattu poikki. Tällöin kriteerin ehtona on se, että puu on sahattu poikki, ja kun se täyttyy, voidaan esivalittu puomiston toiminto käynnistää.
Vaihtoehtoisia kriteerejä voivat olla katkaisusahan moottorin pyörintänopeuden muutos, jolloin puun läpisahautuminen voidaan tunnistaa kiihtyvästä sahan pyörintänopeudesta. Toinen vaihtoehtoinen kriteeri voi olla katkaisusahan sahalaipan kierty-misnopeuden muutos, jolloin läpisahautuminen voidaan tunnistaa kiihtyvästä sahalaipan kiertymisnopeudesta. Kolmas vaihtoehto on seurata katkaisusahan moottorin yli vaikuttavaa painetta, jolloin paineen putoaminen kertoo läpisahauksen. Neljäs vaihtoehto on seurata virran muutosta, jos katkaisusahan moottori on sähköinen. Viides vaihtoehto on seurata inertiamittausyksikön avulla harvesteripään kiihtyvyyksiä, jolloin muutos tässä voidaan tulkita läpisahauksen tapahtumaksi. Tämän lisäksi kriteeri voi olla myös jokin muu määritysvälineiden kautta saatava tieto.
Lopuksi ohjelmalliset välineet on sovitettu suorittamaan toisen syötteen 38 käynnistämän esitallennetun puomiston 12 toiminnon automaattisesti puomiston 12 määritetyn ja/tai estimoidun asennon perusteella ainakin yhden vapausasteen suhteen. Toisin sanottuna ohjelmalliset välineet 34 välittää muistiin 32 esitallennettuun puomiston toimintoon liittyvän ohjaussignaalin tai -signaalit eteenpäin ohjausjärjestelmältä 30 puomiston toisia toimilaitteita ohjaaville venttiileille toisien toimilaitteiden käyttämiseksi.
Seuraavaksi on kuvattu keksinnön mukaisen menetelmän vaiheita kuvan 2 mukaisina vaiheina 202 - 220 . Keksinnön mukainen menetelmä liittyy puomiston ohjaukseen puun kaatotapahtuman yhteydessä eli tapahtumiin ennen kaadetun puun katkaisusahausta. Tulee ymmärtää, että vaikka kuvassa 2 vaiheet 202 - 220 on esitetty peräkkäin, vaiheet 204 - 208 tapahtuvat käytännössä yhtäaikaisesti. Vaiheen 204 mukaisesti harvesteripään toimintatilaa määritetään ja/tai estimoidaan jatkuvasti ensimmäisien määritysvälineiden avulla, jotta ohjausjärjestelmällä ja käyttäjällä on tieto harvesteripään sen hetkisestä toimintatilasta. Harvesteripään toimintatila voi olla aktiivinen tila, jossa ensimmäiset toimilaitteet suorittavat harvesteripäässä tiettyä toimintoa tai passiivinen tila, jossa harvesteripää odottaa puomiston toimintoa. Samaan aikaan vaiheen 206 mukaisesti puomiston toimintatilaa määritetään ja/tai estimoidaan jatkuvasti toisien määritysvälineiden avulla, jotta ohjausjärjestelmällä ja käyttäjällä on tieto puomiston sen hetkisestä toimintatilasta. Puomiston toimintatila voi olla aktiivinen tila, jossa toiset toimilaitteet suorittavat puomiston tiettyä toimintoa eli liikerataa tai puomiston jännitystä tai passiivinen tila, jossa puomisto odottaa harvesteripään toimintoa tai on lukittu. Vaiheet 204 ja 206 tapahtuvat jatkuvasti kaikkien menetelmävaiheiden aikana.
Vaiheen 208 mukaisesti puun kaatotapahtuman yhteydessä har-vesteripäätä ohjataan ensimmäisien ohjausvälineiden avulla puun kaatotapahtuman suorittamiseksi ja kaadetun puun kannattele-miseksi puuta siirrettäessä. Vastaavasti puomiston toimintoja ohjataan toisien ohjausvälineiden avulla harvesteripään saattamiseksi puun luo ja harvesteripään kannatteleman puun siirtämiseksi haluttuun paikkaan jatkokäsittelyä varten. Tämän lisäksi puomistoa voidaan käyttää puun jännittämiseen harvesteripään avulla puuta työntämällä, vetämällä ja/tai nostamalla tai puomiston jännityksen poistoon, jos harvesteripäätä on liikutettu syöttörullien avulla vielä kaatamattoman puun runkoa pitkin. Edullisesti vaiheen 208 ohjaustoiminnot tapahtuvat käyttäjän toimesta manuaalisesti eli käyttäjä suorittaa toimintojen ohjauksen ensimmäisien ohjausvälineiden ja toisien ohjausvälineiden avulla. Käyttäjä voi ennen puun kaatotapahtumaa, puun kaatotapahtuman aikana tai sen jälkeen valita jonkin esitallennetun puomiston toiminnon vaiheen 210 mukaisesti, jonka hän haluaa automaat tisesti suoritettavan. Valinta voi tapahtua esimerkiksi toisia ohjausvälineitä käyttäen. Tällöin toisien ohjausvälineiden ohjaussignaali toimii ohjelmallisille välineille ensimmäisenä syötteenä 36, joka valitsee esitallennetun puomiston toiminnon muistista vaiheen 211 mukaisesti.
Jotta esitallennettu puomiston toiminto voidaan suorittaa, tarvitaan lisäksi toinen syöte 38 harvesteripään ensimmäisiltä määritysvälineiltä, jotka määrittävät harvesteripään sen hetkistä toimintatilaa. Tämä määritys tapahtuu jatkuvana, kuten jo aiemmin todettiin, jolloin toimintatilan lisäksi tarvitaan toisen syötteen sisältämä ehdollinen kriteeri, joka määrittelee sallitut harvesteripään toimintatilat tai niiden osa-alueet. Kriteerin täyttymistä tarkkaillaan jatkuvasti ensimmäisen syötteen saavuttua ohjelmallisille välineille vaiheen 212 mukaisesti. Mikäli kriteeri ei täyty vaiheen 214 mukaisesti, esitallennettua puomiston toimintoa ei voida käynnistää, vaan ohjelmalliset välineet jatkavat kriteerin tarkistuksen ohjel-makiertoa 220, joka toistaa vaiheita 206, 212 ja 214, kunnes kriteeri täyttyy. Toisin sanottuna ensimmäisien määritysväli-neiden määritystulosta verrataan jatkuvasti kriteerin raja-arvoon tai -arvoihin ja määritystuloksen ollessa sallitulla alueella, eli kriteerin täyttävällä alueella esitallennetun puomiston toiminto voidaan sallia eli ohjaussignaalit voidaan välittää eteenpäin vaiheen 216 mukaisesti. Tällöin esitallennettu puomiston toiminto suoritetaan vaiheen 218 mukaisesti.
Seuraavaksi on esitetty erilaisia sovellusmuotoja keksinnön mukaisen menetelmän käytöstä kuvien 3 - 4b avulla. Ensimmäisen sovellusmuodon mukaan keksinnön mukaista menetelmää voidaan käyttää puun kaadon vaiheessa ennen puun kaatoa tai lähestyttäessä puuta ja puuhun tarttuessa. Tällöin esitallennettu puomiston toiminto on puomiston rajoitetulla liikenopeudella tapahtuva liikerata kohti puuta harvesteripään karsintaterien sulkeutuessa puun ympärille. Näin estetään harvesteripään ajaminen liian kovaa puuhun kiinni ja vähennetään karsintaterien rikkoutumisen riskiä.
Toinen sovellusmuoto tapahtuu ennen puun 16 kaatotapahtumaa, kun puuhun 16 on tartuttu harvesteripäällä 14', harvesteripään 14' karsintaterät ovat kiinni ja syöttörullat myös puussa kiinni kuvan 4a mukaisesti. Tällöin ajettaessa harvesteripäätä puuntyvelle tai ajettaessa harvesteripäätä syöttörullilla ylöspäin puun rungolla esitallennettuna puomiston toimintona puomistoa ohjataan tai puomistolla seurataan harvesteripään liikettä puomiston jännitysten vähentämiseksi. Näin vähennetään puomiston jännitystä, joka syntyy, kun harvesteripäätä ajetaan syöttörullilla puussa kiinni ja puomiston pään asema muuttuu puomiston nivelten ollessa paikoillaan.
Kolmannen sovellusmuodon mukaan harvesteripään ollessa puussa kiinni työnnetään harvesteripäätä johonkin suuntaan puomistoa liikuttamalla halutun jännityksen ja edullisesti myös suunnan aikaansaamiseksi. Esijännityksellä voi olla kolme suuntaa ylös, eteen tai sivulle tai näiden yhdistelmä. Tällöin esitallennettu puomiston toiminto on puomiston liikuttaminen haluttuun suuntaan puun rungon ja/tai puomiston jännittämiseksi.
Neljännen sovellusmuodon mukaan sallitaan suuren puun työntäminen ennen kaatoa, jolloin avustetaan puun kaatumista oikeaan suuntaan ja vähennetään riskiä puun kaatumisesta väärään suuntaan tai metsäkoneen suuntaan.
Viidennen ja erityisen edullisen sovellusmuodon mukaan kaato-tapahtuman yhteydessä esitallennettu puomiston toiminto on puomiston toisien toimilaitteiden lukitus. Tällöin toisena syötteenä on katkaisusahan pyörimisnopeus, jonka ollessa suurempi kuin O, puomiston toiset toimilaitteet lukitaan ja puomiston liike estetään.
Kuudennes sovellusmuodon esitallennettu puomiston toiminto on puomiston liikerata, joka voidaan toteuttaa toisen syötteen kriteerin täyttyessä. Tässä kriteeri on katkaisusahan pyörin-tänopeus, jonka ollessa nolla esitallennettu liikerata voidaan toteuttaa. Toisin sanottuna puomiston liike on estetty sillä aikaa, kun katkaisusaha katkaisee puun. Sanottu puomiston liikerata voi olla osittain nostava (aluksi) ja osittain konetta tai prosessointikohtaan tai katkontasahauspaikkaan kohti vetävä. Katkontasahauspaikalla tarkoitetaan paikkaa, jossa kaadettu puu voidaan karsia ja katkoa tavaralajimenetelmän (CTL) mukaisesti. Kuvassa 4b puomisto 12 ja harvesteripää 14' on ajettu kaato-tapahtuman eli kaatotapahtumapaikkaan. Tarkemmin sanottu esitallennettu puomiston toiminto eli puomiston liikerata metsäkoneen suuntaan voidaan muodostaa siten, että määritetään liikeradalle haluttu muoto eli aluksi voimakkaammin nouseva ja sitten lineaarinen. Liikeradan nollapiste voidaan sitoa kaatopaikkaan, jolloin liikerata nollapisteen ja metsäkoneen tai prosessointikohdan välillä voidaan määritellä valitun muotoiseksi, sen ollessa erityisesti aluksi nouseva siirtopaikkaa kohti, jonka jälkeen lineaarista liikettä vaakatasossa tai valitussa kulmassa nousevasti tai laskevasti. Liikeradan profiili on kuljettajan määrättävissä, kuten esimerkiksi 1 metrin matkalta nouseva ja muuten samalla korkeudella.
Seitsemäs sovellusmuoto on muutoin sama kuin kuudes sovellus-muoto, mutta rinnetyöskentelyssä otetaan huomioon myös metsäkoneen korkeussijainti nollapisteen suhteen. Tällöin ensimmäisien ja toisien määritysvälineiden tulee määrittää harves-teripään ja metsäkoneen sijainnit ja sijaintien korkeuserot.
Kahdeksannen sovellusmuodon mukaan menetelmällä voidaan toteuttaa kaadon aikainen puun syöttö. Tämä tarkoittaa sitä, että kun puu on sahattu poikki ja kaatuu, syötetään harvesteripäässä olevaa puun runkoa kohti katkontakohtaan, jolloin voidaan hyödyntää puun potentiaalienergiaa ja säästää aikaa. Puun liikkuessa alaspäin se säästää energiaa ja polttoainetta, sillä vaaka-asennossa (normitilanne) puun syöttäminen syöttörullilla kuluttaa enemmän energiaa. Tarkemmin sanottuna esitallennettu puomiston toiminto on liikerata, joka toteutetaan, kun har-vesteripään inertiamittausyksikkö tai puomin toiset määritys-välineet kertoo puun lähtevän kaatumaan.
Keksintöön kuulumattomana osana tässä hakemuksessa esitetty menetelmää, järjestelyä ja metsäkonetta voidaan myös käyttää päinvastoin kuin keksintöä. Kun tässä hakemuksessa ja patenttivaatimuksissa esitetyssä keksinnössä puomiston toimintaa ohjataan puoliautomaattisesti puunkäsittelylaitteen toimintatilan perusteella, voidaan keksintöön kuulumattomasti ajatella, että vastaavasti myös puunkäsittelylaitteen toimintaa voidaan ohjata puoliautomaattisesti puomiston toimintatilan perusteella .

Claims (10)

1. Menetelmä puunkäsittelylaitteen käsittävän puomiston toimintojen ohjaamiseksi puun kaatotapahtuman yhteydessä, jossa menetelmässä määritetään ja/tai estimoidaan puomiston (12) asentoa tai tilaa ainakin yhden vapausasteen suhteen, määritetään puunkäsittelylaitteen (14) sen hetkistä toimintatilaa, ohjataan puunkäsittelylaitetta (14) ensimmäisillä ohjausvälineillä (22), ohjataan puomistoa (12) toisilla ohjausvälineillä (24), tunnettu siitä, että on määritetty muistiin (32) ainakin yksi esitallennettu puomiston (12) toiminto, joka on sidottu käyttäjän aikaansaamaan ensimmäiseen syötteeseen (36) puomistoa (12) varten, ja puun (16) kaatotapahtuman yhteydessä: valitaan esitallennettu puomiston (12) toiminto automaattisesti muistista (32) käyttäjän aikaansaaman ensimmäisen syötteen (36) perusteella, - muodostetaan puunkäsittelylaitteen (14) sen hetkisen määritetyn toimintatilan perusteella toinen syöte (38), joka sisältää ehdollisen kriteerin esitallennetun puomiston (12) toiminnon käynnistämiselle, käynnistetään esitallennettu puomiston (12) toiminto automaattisesti toisen syötteen (38) kriteerin täyttyessä, suoritetaan toisen syötteen (38) käynnistämä esitallennettu puomiston (12) toiminto automaattisesti puomiston (12) määritetyn ja/tai estimoidun asennon ainakin yhden vapausasteen suhteen perusteella.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että määritetään muistiin ainakin kaksi esitallennettua puomiston (12) toimintoa.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että muodostetaan sanottu ensimmäinen syöte (36) yhden tai useamman suureen perusteella, jotka suureet ovat: ensimmäisien ohjausvälineiden (22) ohjaussignaali, toisien ohjausvälineiden (24) ohjaussignaali, puun (16) määritetty ominaisuus, puunkäsittelylaitteen (14) sen hetkinen määritetty toimintatila.
4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu määritettävä puunkäsittelylaitteen (14) toiminto on yksi tai useampi seuraavista: puunkäsittelylaitteen (14) karsintaterien (52,56) liike tai asento, puunkäsittelylaitteen (14) syöttörullien (54,58) liike tai asento, puunkäsittelylaitteen (14) asento, puunkäsittelylaitteen (14) katkaisulaitteen, edullisesti katkaisusahan (60) pyörintä tai toimintatila, puunkäsittelylaitteen (14) katkaisulaitteen (60) asento, puunkäsittelylaitteen (14) korkeussijainti puomiston jalustan suhteen, puunkäsittelylaitteen (14) rotaattorin (50) asento tai toimintatila.
5. Patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu puomiston (12) toiminto on puomiston (12) suorittama liikerata ja/tai puomiston (12) asennon muutos ainakin yhden vapausasteen suhteen ja/tai puomiston (12) jännityksen lisäys tai poisto ainakin yhden vapausasteen suhteen puomistoon (12) kuuluvia toisia toimilaitteita (20) kuormittamalla puomiston (12) liikkumatta tai puomiston (12) toisien toimilaitteiden (20) lukitus.
6. Patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu kriteeri on puunkäsittelylaitteen (14) toimintatilan muutos.
7. Patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu toinen syöte (38) on puunkäsittelylaitteen (14) katkaisusahan (60) pyörintä, sanottu kriteeri on kaato-sahauksen päättyminen ja sanottu puomiston (12) toiminto on puomiston (12) nosto ja koukistus kohti puomiston (12) tyveä.
8. Järjestely metsäkoneen ohjaamiseksi puun kaatotapah-tuman yhteydessä, jossa metsäkoneeseen (100) kuuluu ainakin ainakin kaksiosainen puomisto (12), edullisesti käsittäen pääpuomin (12.1) ja nivelpuomin (12.2), puunkäsittelylaite (14) liitettynä puomistoon (12) puiden (16) kaatamiseksi, ensimmäiset toimilaitteet (18) sijoitettuna puun-käsittelylaitteeseen (14) puunkäsittelylaitteen (14) toimintojen toteuttamiseksi, toiset toimilaitteet (20) sijoitettuna puomiston (12) yhteyteen puomiston (12) toimintojen toteuttamiseksi, - ensimmäiset ohjausvälineet (22) ensimmäisien toimi laitteiden (18) ohjaamiseksi ja toiset ohjausvälineet (24) toisien toimilaitteiden (20) ohjaamiseksi puunkäsittelylaitteen (14) ja puomiston (12) käyttämiseksi, ensimmäiset määritysvälineet (26) puunkäsittelylaitteen (14) toimintatilan mittaamiseksi ja/tai estimoimiseksi sovitettuna tuottamaan ensimmäisen määritystuloksen, toiset määritysvälineet (28) puomiston (12) asennon määrittämiseksi ja/tai estimoimiseksi ainakin yhden vapausasteen suhteen sovitettuna tuottamaan toisen määritystuloksen, ohjausjärjestelmä (30) ensimmäisien ohjausvälineiden (22) ja toisien ohjausvälineiden (24) muodostamien ohjaussignaalien käyttämiseksi ensimmäisien toimilaitteiden (18) ja toisien toimilaitteiden (20) ohjaukseen, jossa järjestelyyn kuuluu ohjausjärjestelmään liitetty muisti (32) ja muistiin (32) sovitetut ohjelmalliset välineet (34) ensimmäisien toimilaitteiden (18) ja toisien toimilaitteiden (20) ohjaamiseksi, tunnettu siitä, että järjestelyssä ohjelmalliset välineet (34) on sovitettu: määrittämään muistiin (32) ainakin yhden esitallennetun puomiston (12) toiminnon, joka on sidottu ensimmäiseen syötteeseen (36) puomistoa varten, ja puun (16) kaatotapahtuman yhteydessä: valitsemaan esitallennettu puomiston (12) toiminto automaattisesti muistista (32) käyttäjän aikaansaaman ensimmäisen syötteen perusteella, ja muodostamaan puunkäsittelylaitteen (14) sen hetkisen toimintatilan perusteella toinen syöte (38), joka sisältää ehdollisen kriteerin esitallennetun puomiston (12) toiminnon käynnistämiselle, käynnistämään esitallennettu puomiston (12) toiminto automaattisesti toisen syötteen (38) kriteerin täyttyessä ja suorittamaan toisen syötteen (38) käynnistämän esitallennetun puomiston (12) toiminnon automaattisesti puomiston (12) määritetyn ja/tai estimoidun vapausasteen perusteella.
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että puunkäsittelylaite (14) on harvesteripää (14'), johon kuuluu inertiamittausyksikkö kaadettavan puun (16) liiketilan määrittämiseksi.
10. Metsäkone, tunnettu siitä, että metsäkoneeseen (100) kuuluu patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen järjestely (10). PATENTKRAV
FI20165646A 2016-08-30 2016-08-30 Menetelmä ja järjestelmä puunkäsittelylaitteen käsittävän puomiston toimintojen ohjaamiseksi puun kaatotapahtuman yhteydessä ja vastaava metsäkone FI127122B (fi)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20165646A FI127122B (fi) 2016-08-30 2016-08-30 Menetelmä ja järjestelmä puunkäsittelylaitteen käsittävän puomiston toimintojen ohjaamiseksi puun kaatotapahtuman yhteydessä ja vastaava metsäkone
EP17845592.9A EP3506735B1 (en) 2016-08-30 2017-08-30 Method and system for controlling the functions of set of booms, or of a tree-processing device attached to it in connection with the felling of a tree, as well as a corresponding arrangement and a forestry machine
FIU20214084U FI13033Y1 (fi) 2016-08-30 2017-08-30 Järjestelmä puomiston tai siihen ripustetun puunkäsittelylaitteen toimintojen ohjaamiseksi puun kaatotapahtuman yhteydessä sekä vastaava metsäkone
PCT/FI2017/050609 WO2018042080A1 (en) 2016-08-30 2017-08-30 Method and system for controlling functions of a boom or a tree processing device attached to the boom in connection with felling of a tree as well as a corresponding arrangement and a forestry machine
CA3033715A CA3033715A1 (en) 2016-08-30 2017-08-30 Method and system for controlling the functions of set of booms, or of a tree-processing device attached to it in connection with the felling of a tree, as well as a corresponding arrangement and a forestry machine
RU2019108059A RU2741117C2 (ru) 2016-08-30 2017-08-30 Способ и система для управления функциями набора стрел или прикрепленного к ним деревообрабатывающего устройства в связи с валкой дерева, а также соответствующее устройство и лесозаготовительная машина

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20165646A FI127122B (fi) 2016-08-30 2016-08-30 Menetelmä ja järjestelmä puunkäsittelylaitteen käsittävän puomiston toimintojen ohjaamiseksi puun kaatotapahtuman yhteydessä ja vastaava metsäkone

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI127122B true FI127122B (fi) 2017-11-30
FI20165646A FI20165646A (fi) 2017-11-30

Family

ID=60450321

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20165646A FI127122B (fi) 2016-08-30 2016-08-30 Menetelmä ja järjestelmä puunkäsittelylaitteen käsittävän puomiston toimintojen ohjaamiseksi puun kaatotapahtuman yhteydessä ja vastaava metsäkone
FIU20214084U FI13033Y1 (fi) 2016-08-30 2017-08-30 Järjestelmä puomiston tai siihen ripustetun puunkäsittelylaitteen toimintojen ohjaamiseksi puun kaatotapahtuman yhteydessä sekä vastaava metsäkone

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FIU20214084U FI13033Y1 (fi) 2016-08-30 2017-08-30 Järjestelmä puomiston tai siihen ripustetun puunkäsittelylaitteen toimintojen ohjaamiseksi puun kaatotapahtuman yhteydessä sekä vastaava metsäkone

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP3506735B1 (fi)
CA (1) CA3033715A1 (fi)
FI (2) FI127122B (fi)
RU (1) RU2741117C2 (fi)
WO (1) WO2018042080A1 (fi)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7410959B2 (ja) 2019-02-22 2024-01-10 プレジデント アンド フェローズ オブ ハーバード カレッジ 位相空間光変調器を用いた大スケールの一様な光学的焦点アレイ生成

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI119394B (fi) * 2005-12-02 2008-10-31 Ponsse Oyj Menetelmä metsäkoneen voimanlähteen ohjauksessa
FI123932B (fi) * 2006-08-16 2013-12-31 John Deere Forestry Oy Puomirakenteen ja siihen nivelletysti kiinnitetyn työkalun ohjaus
US7748147B2 (en) * 2007-04-30 2010-07-06 Deere & Company Automated control of boom or attachment for work vehicle to a present position
FI121259B (fi) * 2007-05-30 2010-09-15 Ponsse Oyj Järjestely ja menetelmä joukkokorjuun mahdollistamiseksi
WO2008153529A1 (en) * 2007-06-15 2008-12-18 Deere & Company Hydraulic function control with auto- control mode override
JP2009197425A (ja) * 2008-02-20 2009-09-03 Komatsu Ltd 建設機械
FI20135085L (fi) * 2013-01-29 2014-07-30 John Deere Forestry Oy Menetelmä ja järjestelmä työkoneen puomiston ohjaamiseksi kärkiohjauksella
FI126982B (fi) * 2014-04-29 2017-09-15 John Deere Forestry Oy Menetelmä ja järjestelmä kuormatraktorin puomiston ohjaamiseksi
FI127305B (fi) * 2014-04-29 2018-03-15 John Deere Forestry Oy Menetelmä ja järjestelmä metsäkoneen puomiston ohjaamiseksi
EP2987399B1 (en) * 2014-08-22 2021-07-21 John Deere Forestry Oy Method and system for orienting a tool
US9485912B2 (en) * 2015-02-01 2016-11-08 Orchard Machinery Corporation Tree location sensing system for agricultural tree harvesters

Also Published As

Publication number Publication date
RU2741117C2 (ru) 2021-01-22
RU2019108059A (ru) 2020-10-01
EP3506735A4 (en) 2020-04-15
EP3506735A1 (en) 2019-07-10
CA3033715A1 (en) 2018-03-08
WO2018042080A8 (en) 2018-04-12
EP3506735B1 (en) 2021-09-22
RU2019108059A3 (fi) 2020-11-27
WO2018042080A1 (en) 2018-03-08
FI13033Y1 (fi) 2021-10-12
FI20165646A (fi) 2017-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8862340B2 (en) Linkage end effecter tracking mechanism for slopes
EP2924177B1 (en) Work vehicle
CA2926648C (en) Velocity-based control of end effector
EP2504817B1 (en) Method carried out in a forestry machine and corresponding forestry machine
EP1889537A2 (en) Control of a boom construction and a tool articulated thereto
CA2979234A1 (en) Intelligent boom control with rapid system cycling
CA2898352C (en) Method and system for controlling the crane of a working machine by using boom tip control
US11793125B2 (en) Tree processing system
FI127122B (fi) Menetelmä ja järjestelmä puunkäsittelylaitteen käsittävän puomiston toimintojen ohjaamiseksi puun kaatotapahtuman yhteydessä ja vastaava metsäkone
US10844572B2 (en) Method of controlling movement of an intelligent boom
EP3725728A1 (en) Control system for controlling a crane assembly, method for controlling a crane assembly and working vehicle
EP2939530B1 (en) A method and a system for controling the crane of a forwarder
CN112593917B (zh) 旋挖钻机控制方法、装置、旋挖钻机和可读存储介质
FI127305B (fi) Menetelmä ja järjestelmä metsäkoneen puomiston ohjaamiseksi
EP3650399A1 (en) Telehandler with control system
US11785901B2 (en) Tree processing system
US11559012B2 (en) Timber working device and method for controlling a timber working device and a working vehicle
US20230348250A1 (en) System and method for grapple hydraulics regulation based on work vehicle functions
FI125080B (fi) Harvesterikouran ja kaatopään ohjausmenetelmä
CN117136002A (zh) 控制林业机械的方法及控制布置结构
ITBO20100122A1 (it) Dispositivo di controllo per attrezzi associati ad un veicolo

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 127122

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B