FI127282B - Metsäkoneen tehonsyöttö - Google Patents

Metsäkoneen tehonsyöttö Download PDF

Info

Publication number
FI127282B
FI127282B FI20135603A FI20135603A FI127282B FI 127282 B FI127282 B FI 127282B FI 20135603 A FI20135603 A FI 20135603A FI 20135603 A FI20135603 A FI 20135603A FI 127282 B FI127282 B FI 127282B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
hydraulic
power source
power
energy storage
storage means
Prior art date
Application number
FI20135603A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI20135603A (fi
Inventor
Mikko Kullervo Erkkilä
Kalle Jaakko Juhani Einola
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 FI20135603A priority Critical patent/FI127282B/fi
Priority to RU2015153832A priority patent/RU2656348C2/ru
Priority to CN201480030340.7A priority patent/CN105246323B/zh
Priority to US14/894,442 priority patent/US20160123352A1/en
Priority to PCT/FI2014/050427 priority patent/WO2014191628A1/en
Priority to BR112015029225-9A priority patent/BR112015029225B1/pt
Priority to CA2912758A priority patent/CA2912758C/en
Priority to EP14803956.3A priority patent/EP3003011B1/en
Publication of FI20135603A publication Critical patent/FI20135603A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI127282B publication Critical patent/FI127282B/fi

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/04—Accumulators
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G23/00—Forestry
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/024—Installations or systems with accumulators used as a supplementary power source, e.g. to store energy in idle periods to balance pump load
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/08—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/14—Energy-recuperation means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20546—Type of pump variable capacity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/2053—Type of pump
    • F15B2211/20569—Type of pump capable of working as pump and motor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/205—Systems with pumps
    • F15B2211/20576—Systems with pumps with multiple pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/21—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge
    • F15B2211/212—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge the pressure sources being accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/40—Flow control
    • F15B2211/405—Flow control characterised by the type of flow control means or valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/60—Circuit components or control therefor
    • F15B2211/625—Accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/88—Control measures for saving energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/28—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture specially adapted for farming
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/16—Mechanical energy storage, e.g. flywheels or pressurised fluids

Description

Metsäkoneen tehonsyöttö
Tausta
Keksintö liittyy metsätyöyksiköihin ja erityisesti metsätyöyksiköiden tehonsyöttöön.
Koneellisen puunkorjuun suorittamiseksi tunnetaan erilaisia metsätyöyksiköitä, kuten kuormatraktoreita ja hakkuukoneita. Metsätyöyksikkö käsittää tyypillisesti pyörillä tai teloilla varustetun, maastossa liikkumaan kykenevän alustan, joka voi koostua yhdestä tai useammasta runko-osasta. Tällaiseen alustaan on tavallisesti sovitettu ainakin ohjaamo ja kulloinkin tarvittavat työlait10 teet. Tällaisen työlaitteen voi muodostaa esimerkiksi puomisto, kuten nosturi tai kuormain. Puomiston päähän on voitu järjestää puomiston kulloinkin kannattelema käsittelylaite, jolla suoritetaan metsästä korjattavalle puumateriaalille käsittelytoimenpiteitä.
Hakkuukoneessa eli harvesterissa olevan puomiston päässä liikutel15 laan ja käytetään erilaisia hakkuupäitä, jotka pystyvät käsittelemään puunrunkoja monipuolisesti. Hakkuupäällä voidaan esimerkiksi ainakin kaataa, karsia, mitata ja katkoa käsiteltävää yhtä tai useampaa puunrunkoa tai muuta puutavaraa halutulla tavalla. Toisaalta tunnetaan myös erilaisia käsittelylaitteita esimerkiksi energiapuun korjuun ja raivauksen suorittamiseen, kuten niin sanottu energiapuukoura, joka ei välttämättä käsitä esimerkiksi karsintaan tai syöttämiseen tarvittavia välineitä. Useimmat metsäkoneiden puunrungon käsittelyyn osallistuvista toiminnoista, esimerkiksi sahaus, syöttö, karsintaveitsien ja syöttörullien auki ja kiinni liikuttaminen, puomiston nosto, taitto ja kääntö sekä puomistossa olevan teleskooppimaisen jatkeen ohjaaminen sisään ja ulos, ovat nykyisin tyypillisesti hydraulisesti toteutettuja esimerkiksi hydraulisten ratkaisujen hyvän tehotiheyden ja ohjattavuuden vuoksi.
Kuormatraktori on erityisesti puutavaran lähikuljetukseen tarkoitettu metsäkone, joka kykenee keräämään ja kuljettamaan kuormatilassaan esimerkiksi hakkuukoneen käsittelemät puunrungon kappaleet hakkuualueen reunalle jatkokuljetusta varten.
Lisäksi tunnetaan niin sanottuja yhdistelmäkoneita, jotka kykenevät suoriutumaan sekä hakkuukoneen, että kuormatraktorin tehtävistä.
Edellä esitellyissä metsätyöyksiköissä on tavanomaisesti käytetty dieselmoottoria primäärinä voimanlähteenä, jonka avulla pääosin aikaansaa35 daan metsäkoneen tarvitsema mekaaninen, sähköinen tai paineväliainevälitteinen teho. Tällainen primääri voimanlähde voi vuorostaan käyttää tyypillisesti
20135603 prh 07-11- 2017 yhtä tai useampaa hydraulipumppua paineväliaineen paineistamiseksi. Primääriltä voimanlähteeltä voidaan lisäksi johtaa voimaa ja tehoa myös muilla tavoin kuin hydraulisesti esimerkiksi metsätyöyksikön ajovoimansiirron tai siihen kytkettyjen työ-ja käsittelylaitteiden tarpeisiin.
Metsätyöyksiköissä primäärin voimanlähteen muodostavan dieselmoottorin ohjaus on perinteisesti toteutettu hyvin yksinkertaisesti. Voimanlähteen ohjauksella pyritään tällöin oleellisesti vakiopyörimisnopeuteen, jolloin sen toimintaa tavallisesti ohjataan esimerkiksi dieselmoottorin yhteydessä olevan säätölaitteen, eli säätimen, avustuksella.
Käytettäessä tällaisia ratkaisuja esiintyy kuitenkin tyypillisesti esimerkiksi tilanteita, joissa moottorin teho jää silti ainakin hetkellisesti liian pieneksi. Tällainen tilanne aiheuttaa tyypillisesti voimanlähteen pyörimisnopeuden vaipumista, joka puolestaan hidastaa tai vaikeuttaa suoritettavaa toimintoa ja jopa estää sen onnistumisen. Esimerkiksi puun kaatamisen jälkeen tapahtuvat puunrungon katkontasahaukset ovat erityisesti luonteeltaan sellaisia, että toiminnon hidastuminen voi johtaa merkittäviin tappioihin niin sanottujen katkaisuhalkeamien muodossa. Tällaisia halkeamia aiheuttaa tyypillisesti esimerkiksi se, että katkaisusahauksessa sahausnopeus jää riittämättömäksi ja kannateltaessa tukkia toinen pää vapaana tukin katkaisukohtaan kohdistuu suuri taivu20 tusmomentti, joka voi johtaa mainittuihin korjuuvaurioihin puumateriaalissa. Riittävän käytettävissä olevan tehon hetkellinenkin puuttuminen voi siis toisin sanoen heikentää paitsi prosessin tehokkuutta, myös työn laatua.
Toisaalta viimeisimmän moottoritekniikan ja tiukentuneiden päästömääräysten myötä esimerkiksi dieselmoottoreiden kyky vastata suhteellisen suureen ja nopeaan askelmaiseen kuormituksen nousuun on jopa heikentynyt. Toisaalta uusien päästömääräysten täyttäminen on entistä vaikeampaa, jos moottorin kuormitus on kovin epätasaista ja suuria ja nopeita tehopiikkejä tulee vastaan. Lisäksi uusimmissa Off-Highway moottoreiden päästömääräyksissä on asetettu vaatimuksia juuri dynaamiseen kuormitukseen vastaamiselle niin, että asetetut päästörajat eivät ylity.
Tähän on johtanut esimerkiksi se, että nykyaikainen, esimerkiksi Euromot 3 päästönormin täyttävä, dieselmoottori on lähes poikkeuksetta ilmasta ilmaan välijäähdytetty, pakokaasuahdettu sekä sähköisesti ohjatulla ruiskutusjärjestelmällä varustettu. Tällaisen moottorin teho ja vääntömomentti perustu35 vat suurelta osin turboahtamiseen, jolloin moottorin tehontuoton dynamiikka on riippuvainen ahtopaineen olemassaolosta. Kevyesti kuormitettuun moottoriin
20135603 prh 07-11- 2017 ruiskutettavan polttoaineen määrä on tällöin vähäinen ja ahtopaine on tyypillisesti matala, joten kun moottoria kuormitetaan äkillisesti, moottorin tehontuottokyky ei välttämättä heti vastaa moottorin nimellistehoa, jonka mukaan voimanlähde esimerkiksi työkoneeseen tavallisesti mitoitetaan.
Hakkuukoneiden hakkuupäiden kohdalla on myös tunnettua, että hakkuupää määrittää tai mittaa sinällään tunnetulla tavalla käsiteltävän puunrungon ominaisuuksia ja esimerkiksi näitä puunrungon dimensioita käytetään metsätyöyksikön primäärin voimanlähteen ohjaamiseen sopivalle pyörimisnopeudelle tai muuten ohjatulle tehotuottovalmiudelle puunrungon käsittelyn ajaksi. Eräs tällainen ratkaisu on esitetty julkaisussa Fl 111183. On kuitenkin havaittu, ettei metsätyöyksikön toimintojen tehontarve aina ole riippuvainen käsiteltävän puun runkokohtaisista ominaisuuksista, vaan metsätyöyksikön toimintojen toteutus ja esimerkiksi hydrostaattisen tehonsiirron ominaisuudet vaikuttavat tehontarpeeseen. Tämä tulee erityisesti esiin käsiteltäessä pieniko15 koista puustoa.
Lyhyt selostus
Keksinnön tavoitteena on siten kehittää uudenlainen menetelmä ja menetelmän toteuttava järjestely siten, että yllä mainitut ongelmat saadaan ratkaistua. Tavoite saavutetaan menetelmällä ja järjestelyllä, joille on tunnus20 omaista se, mitä sanotaan itsenäisissä patenttivaatimuksissa. Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaatimusten kohteena.
Ratkaisu perustuu siihen, että metsäkoneen yhdestä tai useammasta energianlähteestä saatua energiaa ohjataan alhaisen tehonkulutuksen työvaiheessa pumppu-moottorin avulla energianvarastointivälineeseen, josta sitä korkean tehonkulutuksen työvaiheessa ohjataan pumppu-moottorin avulla metsäkoneen ainakin yhtä toimilaitetta käyttävään hydraulijärjestelmään.
Ratkaisun mukaisen menetelmän ja järjestelyn eräänä etuna on, että tehontarpeen huippuvaiheissa keskimääräistä korkeampi tehontarve voidaan tuottaa energianvarastointivälineeseen varastoidun hydraulisen energian avulla. Tällöin metsäkoneen primäärinen voimanlähde voidaan mitoittaa keskimääräisen tehontarpeen mukaan eikä tehohuippujen mukaan ja myös sen koko voidaan tällöin optimoida. Toisaalta vaihtoehtoisesti voidaan säilyttää aiemmin käytössä ollut primäärinen voimanlähde nimellistehoa ja kokoluokkaa pienentämättä ja hyödyntää nyt esitetyn ratkaisun tarjoama lisäteho primääri35 sen voimanlähteen tueksi ja lisäksi. Eräänä ratkaisun etuna on myös se, että ratkaisulla voidaan vähentää energianmuunnosten aiheuttamia tehohäviöitä.
20135603 prh 07-11- 2017
Kuvioiden lyhyt selostus
Ratkaisua selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:
Kuvio 1 esittää kaavamaisesti erästä metsäkonetta sivusta kuvattu5 na;
Kuvio 2 esittää erään tyypillisen harvesterityyppisen metsäkoneen mitattua tehontarvetta primääriseltä voimanlähteeltä;
Kuvio 3 esittää kaavamaisesti erästä menetelmää metsäkoneen tehonohjauksen yhteydessä;
Kuvio 4 esittää kaavamaisesti erästä järjestelyä metsäkoneen tehonohjauksessa;
Kuvio 5 esittää kaavamaisesti erästä järjestelyä metsäkoneen tehonohjauksessa;
Kuvio 6 esittää kaavamaisesti vielä erästä järjestelyä metsäkoneen tehonohjauksessa; ja
Kuviot 7a, 7b ja 7c esittävät kaavamaisesti energianvarastointivälineeseen varastoidun energian hyödynnettävyyttä.
Yksityiskohtainen selostus
Esillä olevan ratkaisun eräitä edullisia suoritusmuotoja on seuraa20 vassa kuvailtu havainnollistaen niitä viittaamalla edellä mainittuihin kuvioihin. Tällöin ratkaisu voi käsittää kuvioihin viitenumeroin merkityt menetelmävaiheet ja/tai rakenneosat, joihin on tässä selityksessä viitattu vastaavilla viitenumeroilla. Selkeyden vuoksi kuvioissa ei ole aina numeroitu kaikkia keskenään vastaavia osia, vaan niistä on voitu numeroida ainoastaan yksi tai osa.
Kuviossa 1 on esitetty kaavamaisesti eräs metsäkone, tässä tapauksessa harvesteri, sivusta kuvattuna. Metsäkone 1 voi käsittää esimerkiksi ainakin yhdestä runko-osasta koostuvan rungon 5, puomiston 2, ohjaamon 3, primäärisen voimanlähteen 4 ja soveltuvan määrän runko-osiin sovitettuja pyöriä, teloja, teliakseleita, telastoja tai muita koneen liikkumiseen tarvittavia sinäl30 lään tunnettuja rakenneosia 9. Puomisto 2 voi käsittää yhden tai useampia puomiosioita 2a, 2b, 2c, jotka on kulloinkin voitu sovittaa toisiinsa ja/tai metsäkoneen runkoon 5 liikkumattomasti, nivelöidysti taittonivelillä D tai jollain muulla sinällään tunnetulla tavalla. Kuvion 1 sovellutusmuodossa puomisto on esitetty rakenteeltaan haarukkamaisena, mutta eri sovellutusmuodoissa puomiston 2
20135603 prh 07-11- 2017 tai puomisto-osion 2a, 2b, 2c voi muodostaa mikä tahansa sinällään tunnettu metsäkoneen puomistotyyppi, esimerkiksi liukupuomisto.
Puomistoon 2 voidaan liittää metsäkoneesta 1, käyttötarkoituksesta ja tilanteesta riippuen yksi tai useampia työkaluja 8, kuten nostin, tarttuja, kau5 ha, katkaisu- ja/tai leikkausväline ja vasara tai muu käyttötarkoitukseen soveltuva työkalu tai sellaisten yhdistelmä. Puomistoa 2 ja/tai sen osioita voidaan kääntää runkoon ja/tai toisiinsa nähden esimerkiksi ainakin yhdellä toimilaitteella 6. Metsäkone 1 voi edelleen käsittää muita toimilaitteita 7, joista kuviossa 1 on esitetty ainoastaan eräitä mahdollisia esimerkkejä, joilla voidaan aito kaansaada metsäkoneen 1 erilaisia toimintoja. Toimilaite 6, 7 voi olla esimerkiksi paineväliainetoiminen toimilaite, kuten hydraulisylinteri. Eri sovellutusmuodoissa toimilaite 6, esimerkiksi sylinteri, voidaan sovittaa runkoon 5 ja/tai puomisto-osioon 2a, 2b, 2c myös muulla sinällään tunnetulla tavalla. Tässä selityksessä tällaisia toimilaitteita 6, 7 ja muita hydraulikäyttöisiä laitteita ja kom15 ponentteja, joilla voidaan aikaansaada metsäkoneen 1 erilaisia toimintoja, kutsutaan yleisesti työlaitteiksi.
Kuviossa 2 on esitetty erään tyypillisen harvesterityyppisen metsäkoneen 1 todellinen mitattu tehontarve primääriseltä voimanlähteeltä 4, joka on tyypillisesti dieselmoottori, ajan t[s] funktiona käsiteltäessä normaalikokoisia ja keskimääräisiä puita. Kuviosta käy ilmi, että tehontarpeen maksimi Ppeak voi tyypillisesti olla yli kaksinkertainen keskimääräiseen tehontarpeeseen Pav verrattuna ja tehontarve on erittäin voimakkaasti vaihtelevaa. Perinteisesti primäärinen voimanlähde on kuitenkin pitänyt mitoittaa maksimitehonkulutuksen mukaan, jotta riittävä teho on voitu varmistaa myös tehontarpeen huippuvaiheisiin
Ppeak, koska liian alhainen teho vaarantaa prosessin tehokkuuden ja tuotteen laadun.
Esillä olevassa ratkaisussa metsäkoneen 1 primäärisen voimanlähteen 4 tuottamaa tehoa voidaan varastoida ainakin osittain energianvarastointivälineeseen, kuten hydrauliseen paineakkuun tai muuhun hydraulista energi30 aa varastoimaan kykenevään järjestelyyn. Energianvarastointivälineeseen varastoitu teho on tällöin tarvittaessa otettavissa käyttöön hydraulisen, sähköisen tai muunlaisen tehonsiirron muodossa. Tällöin tätä sekundääriseksi muodostuvaa voimanlähdettä voidaan ohjata siten, että metsäkoneen tehontarpeen ollessa alhainen, energiaa, esimerkiksi hydraulista energiaa, voidaan ohjata energianvarastointivälineeseen. Vastaavasti metsäkoneen energiantarpeen ollessa korkea sekundääristä voimanlähdettä voidaan hyödyntää työlaitteiden
20135603 prh 07-11- 2017 käyttämisessä syöttämällä siitä hydraulienergiaa ja/tai -tehoa suoraan tai välillisesti työlaitteen käyttämiseksi.
Eräässä sovellutusmuodossa energianvarastointiväline voi siis käsittää yhden tai useamman hydraulisen paineakun.
Eräässä sovellutusmuodossa energianvarastointiväline voi käsittää sylinterin, joka kannattelee massaa. Tällöin hydraulienergia voidaan varata tämän nostetun massan potentiaalienergiaksi, josta se on jälleen otettavissa käyttöön hydraulijärjestelmässä. Tämä voi olla erityisen edullinen ratkaisu silloin, kun massa käsittää metsäkoneen jonkin sinällään tunnetun osan tai esi10 merkiksi metsäkoneen käsittelemän kappaleen massan, jolloin metsäkoneeseen tarvitaan vain minimaalisia muutoksia esitetyn energian varastoinnin järjestämiseksi.
Kuviossa 3 on esitetty kaavamaisesti eräs menetelmä metsäkoneen tehontuoton yhteydessä. Metsäkone 1 voi olla esimerkiksi kuviossa 1 esitetyn metsäkoneen kaltainen tai jokin muu sinällään tunnettu metsäkone 1. Metsäkone 1 voi tällöin käsittää ainakin yhden primäärisen voimanlähteen 4 metsäkoneessa olevan ainakin yhden työlaitteen 6, 7 käyttämiseksi suoraan tai välillisesti, ainakin yhden primääriseen voimanlähteeseen 4 kytketyn pumpun 11 primäärisen voimanlähteen tuottaman tehon muuntamiseksi hydrauliseksi energiaksi ja ainakin yhden energianvarastointivälineen 12 hydraulisen energian varastoimiseksi. Primäärinen voimanlähde 4 voi olla mikä tahansa liikkuvaan työkoneeseen soveltuva voimanlähde, kuten dieselmoottori. Pumppu 11 voi olla mikä tahansa sinällään tunnettu hydraulinen pumppu, jolla primäärisen voimanlähteen tuottama teho ja energia ovat muunnettavissa hydraulijärjes25 telmän tehoksi ja energiaksi. Energianvarastointiväline 12 voi käsittää esimerkiksi yhden tai useamman sinällään tunnetun paineakun. Ainakin yksi työlaite 6, 7 voi käsittää esimerkiksi metsäkoneen ajovoimansiirron ainakin yhden toimilaitteen, metsäkoneen ainakin yhden hakkuupään toiminnon toteuttavan ainakin yhden toimilaitteen ja/tai metsäkoneen ainakin yhden puomiston ainakin yhden toiminnon toteuttavan ainakin yhden toimilaitteen. Edelleen metsäkone 1 voi käsittää ainakin yhden primäärisen voimanlähteeseen 4 suoraan tai välillisesti kytketyn ohjattavan hydraulisen pumppu-moottorin 13.
Menetelmässä voidaan tällöin varastoida 301 primäärisen voimanlähteen 4 tuottamaa tehoa energianvarastointivälineeseen 12 ainakin yhdessä metsäkoneen työsyklin ensimmäisessä vaiheessa ohjaamalla hydraulinen pumppu-moottori 13 muuntamaan ainakin osa primäärisen voimanlähteen 4
20135603 prh 07-11- 2017 tuottamasta tehosta hydrauliseksi tehoksi ja syöttämällä se energianvarastointivälineeseen 12 varastoitavaksi ja syöttää 302 tehoa energianvarastointivälineestä 12 mainitun ainakin yhden työlaitteen 6, 7 käyttämiseksi ainakin yhdessä metsäkoneen työsyklin toisessa vaiheessa. Metsäkoneen 1 kulloinenkin työsykli kokonaisuudessaan voi käsittää yhden tai useampia tällaisia työsyklin ensimmäisiä vaiheita, yhden tai useampia tällaisia työsyklin toisia vaiheita ja/tai yhden tai useampia muita vaiheita ja nämä vaiheet voivat seurata toisiaan missä tahansa järjestyksessä ja järjestys voi vaihdella. Ainakin työsyklin toinen vaihe käsittää edullisesti metsäkoneen ainakin yhden työlaitteen 6, 7 käyttämi10 sen. Tyypillisesti työsyklin toinen vaihe käsittää ainakin yhden paljon tehoa vaativan työlaitteen 6, 7, esimerkiksi harvesteripään 8 ainakin yhden toiminnon toteuttavan ainakin yhden toimilaitteen, käyttämisen ja/tai useamman työlaitteen samanaikaisen käyttämisen.
Työsyklin ensimmäinen vaihe voi käsittää minkä tahansa vaiheen tai työvaiheen, jossa primäärisen voimanlähteen 4, kuten dieselmoottorin, kapasiteettia on käytettävissä ja energianvarastointiväline 12 kykenee ottamaan energiaa vastaan. Tällöin tämä tehotuottohetkellä ylimääräinen teho voidaan siten syöttää energiavarastoon varastoitavaksi. Näin voidaan esimerkiksi hyödyntää metsäkoneen 1 tyhjäkäyntijaksot ja/tai erityisesti harvesterin tapauk20 sessa koneen työpisteeltä toiselle siirtymiseen käytetty aika, sillä metsäkonetta 1, erityisesti harvesteria, työpisteeltä toiselle siirrettäessä primääriselle voimanlähteelle 4, kuten dieselmoottorille, kohdistettu tehontarve on tyypillisesti suhteellisen matala. Työpisteellä tarkoitetaan tässä yhteydessä metsäkoneen sijaintia, jossa voidaan metsäkoneen puomiston ulottuvuuden ansiosta käsitellä yksi tai useampia puunrunkoja metsäkonetta siirtämättä.
Eräs esimerkki erityisen paljon tehoa vaativasta työsyklin vaiheesta esimerkiksi harvesterin tai yhdistelmäkoneen kohdalla voi olla sellainen, jossa sekä harvesteripään 8 syöttötoimintoa, jossa puuta vedetään harvesteripään läpi karsien puun oksat rungosta, että nosturin toimintoja, kuten kääntöä, nos30 toa ja/tai taittoa, käytetään samanaikaisesti. Kuormatraktorin tai yhdistelmäkoneen kohdalla tällainen työsyklin vaihe voi esimerkiksi sellainen, jossa kuormainta ja ajovoimansiirtoa käytetään samanaikaisesti. Jokin tällainen työsyklin vaihe voi tällöin muodostaa erään niin sanotun työsyklin toisen vaiheen.
Onkin syytä huomata, että metsäkoneen kulloinenkin työsykli voi käsittää useita, keskenään erilaisia työsyklin ensimmäisiä ja/tai toisia vaiheita siinä mielessä kuin mitä työsyklin ensimmäisellä ja toisella vaiheella tämän rat20135603 prh 07-11- 2017 kaisun yhteydessä tarkoitetaan. Nämä vaiheet voivat seurata toisiaan tai työsykli voi käsittää niiden välissä työsyklin ensimmäisiä vaiheita ja/tai muita vaiheita. Työsyklin ensimmäisellä vaiheella tarkoitetaan siis työsyklin vaihetta, jossa primäärisen voimanlähteen tuottamaa tehoa syötetään energianvaras5 tointivälineeseen 12 varastoitavaksi. Työsyklin toisella vaiheella tarkoitetaan työsyklin vaihetta, jossa vaiheen tai oikeastaan työvaiheen toimintojen tarvitseman tehon tuottamiseen käytetään energianvarastointivälineeseen 12 varastoitua energiaa, jolloin tämä energianvarastointiväline muodostaa sekundäärisen voimanlähteen.
Metsäkoneen primääriseen voimanlähteeseen 4 on siis voitu kytkeä ainakin yksi ohjattava hydraulinen pumppu-moottori 13 työhydrauliikan ja energianvarastointivälineen välisen energiavirran ohjaamiseksi ja hallitsemiseksi. Tällöin työsyklin ensimmäisessä vaiheessa pumppu-moottori 13 voidaan ohjata muuntamaan ainakin osa primäärisen voimanlähteen 4 tuottamas15 ta tehosta hydrauliseksi tehoksi ja syöttämään se varastoitavaksi energianvarastointivälineeseen 12.
Eräässä sovellutusmuodossa pumppu-moottori 13 voi käsittää säätyvätilavuuksisen over-center -tyyppisen pumpun, jollaisia tunnetaan esimerkiksi työkoneiden ajovoimansiirron yhteydessä. Tyypillistä tällaiselle kom20 ponentille on se, että sen molemmat toimilaiteliitännät ovat suunniteltuja kestämään painetta ja esimerkiksi työkoneen ajosuunnan vaihto on mahdollista toteuttaa ohjaamalla pumppu niin sanotun nollakulman yli toiselle puolelle, jolloin hydraulinesteen virtaussuunta komponentissa muuttuu samalla. Tällaista pumppua voidaan tällöin käyttää hallitsemaan ja ohjaamaan energianvaras25 tointivälineen ja työhydrauliikan välistä energiavirtaa. Työhydrauliikalla tarkoitetaan ainakin yhtä metsäkoneen 1 toimintoihin liittyvää toimilaitetta 6, 7 tai esimerkiksi harvesteripään toimintoja käyttävää hydraulipiiriä. Työhydrauliikan pumppuna voidaan käyttää esimerkiksi niin sanottua kuormatuntevaa LSpumppua, jolloin pumpun kierrostilavuus säätyy siten, että järjestelmässä pyri30 tään aina ylläpitämään järjestelmän toimilaitteilta saatavan LS-signaalin mukainen painetaso. Vaihtoehtoisesti pumpun kierrostilavuus, samoin kuin piirin painetaso, voivat olla esimerkiksi sähköisesti ohjattavissa järjestelmässä kullakin hetkellä tarvittavan hydraulisen tehontarpeen tyydyttämiseksi. Työhydrauliikka voi myös koostua useammasta erillisestä hydraulipiiristä, mikä on si35 nällään tunnettua, erään tyypillisen toteutuksen koostuessa erikseen sekä nosturin, että harvesteripään ohjaukseen sovitetuista piireistä.
20135603 prh 07-11- 2017
Edullisesti pumppu-moottori 13 on liitetty rinnan primäärisen voimanlähteen 4 tuottamaa tehoa hydraulipiirin hydrauliseksi energiaksi muuntavan pumpun 11 kanssa. Nyt esillä olevan ratkaisun ansiosta pumpun 11 maksimikierrostilavuutta voidaankin todennäköisesti pienentää, kun merkittävä osa tarvittavasta tilavuusvirrasta voidaan ottaa sen sijaan pumppu-moottorilta 13.
Eräässä sovellutusmuodossa pumppu-moottori 13 voidaan ohjata syöttämään energianvarastointivälineeseen 12 varastoitua energiaa metsäkoneen 1 ainakin yhdelle työlaitteelle 6, 7 työsyklin toisessa vaiheessa syöttämällä hydraulienergiaa ja/tai -tehoa tämän ainakin yhden työlaitteen 6, 7 hydrauli10 järjestelmään. Painetta ja virtausta voidaan tällöin ohjata esimerkiksi suuntaventtiilillä.
Eräässä sovellutusmuodossa pumppu-moottori 13 voidaan ohjata syöttämään energianvarastointivälineeseen 12 varastoitua energiaa metsäkoneen 1 ainakin yhdelle työlaitteelle 6, 7 työsyklin toisessa vaiheessa syöttämäl15 lä lisätehoa mekaanisessa muodossa primäärisen voimanlähteen 4 tuottamaa tehoa hydrauliseksi energiaksi muuntavalle pumpulle 11. Tällöin siis pumppumoottori voi toimia hydraulisena moottorina muuttaen energianvarastointivälineen 12 hydraulista energiaa primäärisen voimanlähteen käyttämän akselin mekaaniseksi energiaksi.
Eräässä sovellutusmuodossa ainakin yksi seuraavista vaiheista tunnistetaan ainakin yhdelle työlaitteelle annettavan ohjauskäskyn perusteella: työsyklinen ensimmäinen vaihe ja työsyklin toinen vaihe. Eräässä toisessa sovellutusmuodossa tunnistetaan ainakin työsyklin ensimmäinen ja/tai toinen vaihe vasteena useammalle kuin yhdelle työlaitteelle samanaikaisesti annetta25 van ohjauskäskyn perusteella. Ohjauskäsky voi olla esimerkiksi aktivointikäsky, jonka metsäkoneen sinällään tunnetut ohjausvälineet 14 antavat sinällään tunnetulla tavalla yhdelle tai useammalle työlaitteelle, jolloin aktivointikäsky käynnistää metsäkoneessa 1 halutun toimenpiteen. Vastaavasti ohjauskäsky voi olla esimerkiksi metsäkoneen työlaitteen 6, 7 toiminnon päättämiseen tai toiminnan, esimerkiksi tehon tai nopeuden, muuttamiseen liittyvä ohjauskäsky. Tällöin yhdelle tai useammalle työlaitteelle 6, 7 lähetettävä ohjauskäsky tai ohjauskäskyt voidaan välittää samanaikaisesti myös metsäkoneen voimanlähteen 4 ohjaukselle, jolloin näitä käskyjä voidaan hyödyntää työsyklin ensimmäisen tai toisen vaiheen tunnistamisessa ja vastaavan tehonohjauksen valin35 nassa. Tehonohjauksen valinnalla tarkoitetaan siis energian ohjaamista energianvarastointivälineeseen tai energianvarastointivälineeltä ainakin yhdelle työ10
20135603 prh 07-11- 2017 laitteelle. Tehonohjaus voi myös käsittää esimerkiksi energianvarastointivälineestä poistuvan paineväliaineen virtauksen ja paineen säätämisen.
Näin voidaan varmistaa ohjauskäskyn käynnistämän tai pysäyttämän työlaitteen 6, 7 tai työlaitteen 6, 7, jonka toimintoa on jollain tapaa muutet5 tu, toimenpiteen vaatimaa kuormitusta vastaava tehontuotto joko yksin primäärisellä voimanlähteellä 4 tai energianvarastointivälineeseen 12 varastoitua energiaa lisätehona hyödyntämällä.
Ohjauskäsky voi kulloinkin käsittää käyttäjän antamia syötteitä, kuten ohjainkahvan liikkeen ja/tai painikkeen painalluksen, metsäkoneen tieto- ja ohjausjärjestelmän tuottamia ja/tai näitä yhdistämällä muodostettuja ohjauskäskyjä. Välilliset syötteet voivat käsittää esimerkiksi käyttäjän ohjaus- tai hallintatoiminteesta johdetun työsyklin vaiheeseen tai sellaisen vaihtumiseen tai vaiheen asetusten muutoksiin liittyvän ohjauskäskyn, jolloin käyttäjä voi esimerkiksi ohjausliikkeellä hidastaa jonkin toiminnon nopeutta ja siten vähentää tarvittavaa tehoa. Suorat syötteet voivat käsittää esimerkiksi käyttäjän suoraan käyttöliittymän avulla antamia ohjauskäskyjä, kuten vaiheiden ja/tai niihin liittyvien toimintojen aloitus- tai lopetuskäskyjä.
Eräässä sovellutusmuodossa ensimmäinen työsyklin vaihe tunnistetaan vasteena sille, että primäärisen voimanlähteen 4 kokonaiskuorman tehon20 tarve alittaa ennalta määritellyn ensimmäisen tehorajan. Eräässä sovellutusmuodossa toinen työnvaihe tunnistetaan vasteena sille, että primäärisen voimanlähteen kokonaiskuorman tehontarve ylittää ennalta määritellyn toisen tehorajan. Ensimmäinen ja toinen tehoraja voidaan määrittää kulloinkin esimerkiksi metsäkoneen kokoonpanon ja käyttötarkoituksen pohjalta.
Eräässä sovellutusmuodossa toinen työsyklin vaihe tunnistetaan harvesteripään 8 puunsyötön ja/tai sahan asetusten ja/tai näihin toimintoihin tarvittavien harvesteripäätä käyttävän hydraulijärjestelmän nopeuksien ja painetasojen perusteella. Edullisesti ohjattavalla hydraulisella pumppu-moottorilla 13, kuten säätötilavuuspumpulla, voidaan tällöin myös ohjata energianvaras30 tointivälineestä tarvittava teho harvesteripään 8 työhydrauliikalle, jolloin kuhunkin työtilanteeseen voidaan tuottaa tarvittavat, ennalta asetetut tilavuusvirta- ja painetasot. Eräässä sovellutusmuodossa säätötilavuuspumppu voi olla esimerkiksi suljetun piirin ajovoimansiirroissa yleisesti käytettävä vinolevytyyppinen säätötilavuuspumppu, jossa vinolevy on käännettävissä nollakulman ylitse.
Tällöin kierrostilavuus on säädettävissä positiivisen ja negatiivisen maksimiar11
20135603 prh 07-11- 2017 von välillä, jolloin säätötilavuuspumppua voidaan käyttää ohjattavana hydraulisena pumppu-moottorina 13.
Eräässä sovellutusmuodossa voidaan rajoittaa primääriseen voimanlähteeseen 4 kytketyn pumpun 11 tilavuusvirtaa toisessa työvaiheessa, kun energianvarastointivälineeseen 12 varastoitua energiaa hyödynnetään lisätehonlähteenä eli sekundäärisenä tehonlähteenä. Tällaisessa sovellutusmuodossa voidaan myös ohjata ja/tai säätää tehonjakoa primääriseen voimanlähteeseen kytketyn pumpun 11 ja hydraulisen pumppu-moottorin 13, välillä. Toisaalta sovellutusmuodoissa, joissa käytetään LS-säätimellä varustettua pumppua 11, pumpun 11 tilavuusvirran tuotto säätyy olennaisesti automaattisesti tarvittavalle tasolle, sillä pumpun LS-säädin pyrkii pitämään järjestelmässä paineen kuormatuntokanaviston pumpulle toimittaman LS-signaalin edellyttämällä tasolla. Sen sijaan esimerkiksi sovellutusmuodoissa, joissa pumppu 11 käsittää sähköisen kierrostilavuuden säädön, voi olla edullista säätää pumpun
11 ja pumppu-moottorin 13 summatilavuusvirta eli yhteenlaskettu tilavuusvirta halutulle ennalta määritellylle tasolle. Vielä eräässä sovellutusmuodossa voidaan seurata primäärisen voimanlähteen, kuten dieselmoottorin, kierroslukua ja ohjata pumppua 11 pienemmälle kierrostilavuudelle ja vastaavasti ohjata pumppu-moottoria 13 suuremmalle kierrostilavuudelle vasteena havaitulle pri20 määrisen voimanlähteen 4 kierrosluvun alentumiselle kuormitustilanteessa, jolloin primäärisen voimanlähteen kuormitustasoa voidaan laskea ja energiavarastosta voidaan syöttää järjestelmään enemmän tehoa.
Edellä esitettyjen ratkaisujen ansiosta metsäkoneen primäärinen voimanlähde 4 voidaan eräässä sovellutusmuodossa mitoittaa siten, että sen tuottama maksimiteho on pienempi kuin metsäkoneen ainakin yhden työsyklin maksimitehontarve. Tämä mahdollistaa primäärisen voimanlähteen optimaalisen mitoituksen ja polttoaineenkulutuksen minimoinnin. Tällöin ensimmäinen tehoraja tai toinen tehoraja voi eräässä sovellutusmuodossa olla olennaisesti yhtä suuri kuin primäärisen voimanlähteen tuottama maksimiteho.
Eräässä sovellutusmuodossa primääristä voimanlähdettä ohjaavaa
CAN-väylää voidaan hyödyntää myös työsyklin ensimmäisen ja toisen vaiheen tunnistamiseen. Tällöin primäärisen voimanlähteen kuormituksesta voidaan saada tarkkaa tietoa seuraamalla esimerkiksi sen kierrosnopeutta, vääntömomenttia, kuormitusprosenttia ja polttoaineenkulutusta, esimerkiksi hetkellistä ja kumulatiivista kulutusta seuraamalla. Tällöin primäärisen voimanlähteen 4 kuormitustietojen perusteella voidaan tunnistaa työsyklin ensimmäisen ja/tai
20135603 prh 07-11- 2017 toisen vaihe eli määritellä, voidaanko primääriseltä voimanlähteeltä ottaa energiaa energianvarastointivälineeseen tai tarvitaanko energianvarastointivälineeltä lisätehoa työvaiheen toimintoihin.
Kuviossa 4 on esitetty kaavamaisesti järjestely metsäkoneen 1 te5 honohjauksessa. Tällaisella järjestelyllä voidaan toteuttaa yksi tai useampia edellä esitettyjä menetelmiä ja/tai menetelmävaiheita. Metsäkone 1 voi tällöin käsittää ainakin yhden primäärisen voimanlähteen 4 metsäkoneessa olevan ainakin yhden työlaitteen 6, 7 käyttämiseksi, ainakin yhden primääriseen voimanlähteeseen kytketyn pumpun 11 primäärisen voimanlähteen tuottaman telo hon muuntamiseksi hydrauliseksi energiaksi ja ainakin yhden energianvarastointivälineen 12 hydraulisen energian varastoimiseksi. Energianvarastointiväline 12 voi siis olla sovitettavissa varastoimaan primäärisen voimanlähteen 4 tuottamaa tehoa metsäkoneen 1 työsyklin ainakin yhdessä ensimmäisessä vaiheessa ja syöttämään varastoitua energiaa metsäkoneen 1 ainakin yhden työlaitteen 6, 7 käyttämiseksi metsäkoneen työsyklin ainakin yhdessä toisessa työvaiheessa.
Järjestely voi edelleen käsittää metsäkoneen primääriseen voimanlähteeseen kytketyn ainakin yhden hydraulisen pumppu-moottorin 13, jolloin mainitussa työsyklin ensimmäisessä vaiheessa mainittu hydraulinen pumppu20 moottori 13 on ohjattavissa muuntamaan ainakin osa primäärisen voimanlähteen tuottamasta tehosta hydrauliseksi tehoksi ja syöttämään se energianvarastointivälineeseen 12 varastoitavaksi.
Eräässä sovellutusmuodossa hydraulinen pumppu-moottori 13 voi olla sovitettavissa syöttämään energianvarastointivälineeseen 12 varastoitua energiaa metsäkoneen 1 ainakin yhdelle työlaitteelle 6, 7 työsyklin toisessa vaiheessa syöttämällä energiaa mainitun ainakin yhden työlaitteen 6, 7 hydraulijärjestelmään.
Eräässä sovellutusmuodossa hydraulinen pumppu-moottori 13 voi olla sovitettavissa syöttämään energianvarastointivälineeseen 12 varastoitua energiaa metsäkoneen ainakin yhdelle työlaitteelle 6, 7 työsyklin toisessa vaiheessa syöttämällä lisätehoa mekaanisessa muodossa primäärisen voimanlähteen 4 tuottamaa tehoa hydrauliseksi energiaksi muuntavalle pumpulle 11.
Eräässä sovellutusmuodossa järjestely voi käsittää ohjausvälineet 14 ainakin työsyklin ensimmäisen vaiheen tunnistamiseksi ja hydraulisen pumppu-moottori 13 ohjaamiseksi perustuen ainakin yhteen seuraavista tekijöistä: ainakin yhdelle työlaitteelle 6, 7 samanaikaisesti annettava ohjauskäsky
20135603 prh 07-11- 2017 ja primäärisen voimanlähteen 4 kokonaiskuorman ensimmäisen tehorajan alittava tehontarve. Eräässä sovellutusmuodossa työsyklin ensimmäinen vaihe voidaan vaihtoehtoisesti tunnistaa myös ainakin kahdelle tai useammalle työlaitteelle 6, 7 samanaikaisesti annetun ohjauskäskyn perusteella.
Eräässä sovellutusmuodossa järjestely voi käsittää ohjausvälineet ainakin työsyklin toisen vaiheen tunnistamiseksi ja hydraulisen pumppumoottori 13 ohjaamiseksi perustuen ainakin yhteen seuraavista tekijöistä: ainakin yhdelle työlaitteelle 6, 7 samanaikaisesti annettava ohjauskäsky ja primäärisen voimanlähteen kokonaiskuorman toisen tehorajan ylittävä tehontar10 ve. Eräässä sovellutusmuodossa työsyklin toinen vaihe voidaan vaihtoehtoisesti tunnistaa myös ainakin kahdelle tai useammalle työlaitteelle 6, 7 samanaikaisesti annetun ohjauskäskyn perusteella.
Ohjausvälineet 14 voivat käsittää esimerkiksi tiedonsiirtoväylän, jonka avulla ohjauskäskyjä voidaan välittää tehonsyöttöjärjestelylle. Tiedonsiirto15 väylä voi olla esimerkiksi sinällään tunnettu CAN-väylä. Edullisesti ohjausvälineet 14 voivat lisäksi käsittää ohjausyksikön, joka voi olla sovitettu ainakin vastaanottamaan tietoa metsäkoneen ainakin yhdeltä tunnistimelta ja/tai käyttöliittymältä ja määrittelemään ohjauskäskyjä metsäkoneen ainakin yhden toiminnon ohjaamiseksi. Sama ohjausyksikkö voi olla sovitettu ohjaamaan metsäko20 neen ainakin yhtä muuta toimintoa tehonsyöttöjärjestelyn lisäksi. Ohjausyksikkö voi olla sovitettu osaksi metsäkonetta tai se voi olla muodostettu etäohjausyksikkönä.
Edellä esitettyjen ratkaisujen ansiosta metsäkoneen primäärinen voimanlähde 4 voidaan eräässä sovellutusmuodossa mitoittaa siten, että sen tuottama maksimiteho on pienempi kuin metsäkoneen ainakin yhden työsyklin maksimitehontarve. Tämä mahdollistaa primäärisen voimanlähteen optimaalisen mitoituksen ja polttoaineenkulutuksen minimoinnin.
Kuviossa 5 on esitetty kaavamaisesti eräs järjestely metsäkoneen tehonohjauksessa. Tässä sovellutusmuodossa hydraulinen pumppu-moottori
13 voidaan liittää energianvarastointivälineeseen 12, kuten ainakin yhteen paineakkuun, ohjattavalla venttiilillä 15, joka voidaan ohjata työsyklin ensimmäisessä vaiheessa ensimmäiseen asentoon, jossa energia, esimerkiksi paineväliaineen välittämänä, siirtyy energianvarastointivälineeseen 12, mutta ei pääse siirtymään sieltä pois. Vastaavasti ohjattava venttiili 15 voidaan tällöin ohjata työsyklin toisessa vaiheessa toiseen asentoon, jossa energia, esimerkiksi pai14
20135603 prh 07-11- 2017 neväliaineen välittämänä, pääsee energianvarastointivälineeltä hydrauliselle pumppu-moottorille 13.
Eräässä sovellutusmuodossa hydraulinen pumppu-moottori 13 voidaan liittää suoraan metsäkoneen ainakin yhden työlaitteen hydraulijärjestel5 mään kuvion 5 esittämällä tavalla. Tällöin hydraulisella pumppu-moottorilla 13 voidaan metsäkoneen työsyklin toisessa vaiheessa syöttää tehoa suoraan ainakin yhden työlaitteen 6, 7 käyttämiseksi lisänä primäärisen voimanlähteen tuottamalle teholle hyödyntämällä suoraan energianvarastointivälineeltä 12 saatavaa tilavuusvirtaa.
Kuvion 6 mukaisessa sovellutusmuodossa järjestely voi käsittää toisen ohjausventtiilin 16, jonka ensimmäisessä asennossa hydraulinen pumppumoottori 13, tarkemmin sanottuna yleensä hydraulisen pumppu-moottorin 13 työhydrauliikan puoleinen liitäntä, on yhteydessä tankkiin 17 ja jonka toisessa asennossa hydraulinen pumppu-moottori 13 on yhteydessä ainakin yhden työ15 laitteen 6, 7 hydraulijärjestelmään. Tällöin metsäkoneen työsyklin toisessa vaiheessa energianvarastointivälineeseen varastoitua energiaa voidaan syöttää metsäkoneen ainakin yhden työlaitteen käyttämiseksi ohjausventtiilin ensimmäisessä asennossa syöttämällä lisätehoa mekaanisessa muodossa primäärisen voimanlähteen tuottamaa tehoa hydrauliseksi energiaksi muuntavalle pumpulle ja ohjausventtiilin toisessa asennossa suoraan työlaitteen hydraulijärjestelmään syöttämällä kuvion 5 sovellutusmuodon tapaan. Toisin sanoen energianvarastointivälineestä otetaan toisen ohjattavan venttiilin 16 ensimmäisessä asennossa tehoa primäärin voimanlähteen rinnalle käyttämään samalla voimalinjalla olevia tehoa tarvitsevia toimilaitteita, kuten muita pumppuja ja/tai esimerkiksi ajovoimansiirron toimilaitteita.
Edellä esitettyjen sovellutusmuotojen yhteydessä kuvattu ohjaus voidaan kulloinkin toteuttaa esimerkiksi metsäkoneen 1 ohjausvälineillä 14.
Esillä oleva ratkaisu on erityisen hyödyllinen sovellettaessa sitä käytettäväksi puunrungon syöttö- tai sahaustoim innon aloituksen yhteydessä, koska tällaisessa työsyklin vaiheessa on tyypillisesti hetkellisesti korkea tehontarve. Näin kokonaistehotasoa voidaan nostaa hyödyntämällä energianvarastointivälineeseen varastoitua energiaa lisäenergiana primäärisen voimanlähteen tuottaman tehon ohella. Näin voidaan minimoida polttoaineen kulutus ja esimerkiksi dieselmoottorin pakokaasupäästöjä. Erityisesti tällaisen ratkaisun edut tulevat esiin hakkuukoneen hakkuupäätä käyttävän hydraulijärjestelmän tapauksessa, jolloin tehontarpeet vaihtelevat voimakkaasti erityisesti syöttö- ja
20135603 prh 07-11- 2017 sahaustoimintojen vuorotellessa puun runkoa käsiteltäessä. Vastaavia äkillisiä korkeita tehontarpeita voi muodostua myös esimerkiksi harvesterin nosturin tai kuormatraktorin kuormaimen toimintojen yhteydessä, erityisesti käytettäessä kuormainta ja ajovoimansiirtoa samanaikaisesti.
Esillä olevaa ratkaisua voidaan siis soveltaa esimerkiksi siten, että metsäkoneen primääri voimanlähde voi käyttää yhtä tai useampaa energianvarastointivälineenä toimivaa suurta paineakkua paineistavaa ja täyttävää hydraulipumppua, jolloin pumppu-moottori voi toimia sekundäärisenä voimanlähteenä, joka voi ottaa käyttöönsä paineistetun väliaineen tästä ainakin yhdestä paineakusta. Pumppu-moottoria voidaan tässäkin tapauksessa myös ohjata ennakoimaan tehontarpeen vaihteluita. Toisaalta paineakku voi itse toimia mainittuna sekundäärisenä voimanlähteenä, jolloin sekundäärisen voimanlähteen ohjauksella voitaisiin ymmärtää esimerkiksi paineakusta poistuvan paineväliaineen virtauksen ja paineen säätäminen.
Eräässä sovellutusmuodossa sekundääristä voimanlähdettä eli energianvarastointivälinettä 12 ja/tai siihen kytkettyä pumppu-moottoria 13, kuten säätötilavuuksista pumppu-moottoria, voidaan ohjata vasteena käsiteltävän puun läpimitan tunnistamiselle. Tällöin voidaan esimerkiksi ohjata pumppumoottorin, kuten säätyvätilavuuksisen pumppu-moottorin, kierrostilavuutta suu20 remmaksi vasteena läpimitaltaan keskimääräistä suuremman käsiteltävän puun tunnistamiselle ja vastaavasti pienemmäksi vasteena läpimitaltaan keskimääräistä pienemmän käsiteltävän puun tunnistamiselle. Puun läpimitalle voidaan myös asettaa raja-arvoja, joiden perusteella kierrostilavuutta voidaan ohjata portaittain, tai kierrostilavuutta voidaan säätää portaattomasti suhteessa puun tunnistettuun läpimittaan. Näin voidaan varmistaa riittävä teho läpimitaltaan suuremman puun käsittelyn vaatiman korkeamman kokonaistehon varmistamiseksi, kun taas odotettaessa pienempää tehontarvetta ohuempia puita käsiteltäessä ei energianvarastointivälineen energiavarastoa pureta tarpeettoman nopeasti.
Eräässä sovellutusmuodossa työsyklin ensimmäinen ja toinen vaihe ja/tai kuhunkin vaiheeseen liittyvä tehontarve voidaan arvioida ja/tai määrittää hyödyntämällä teoreettista ja/tai kokemusperäistä tietoa tavanomaisen työsyklin luonteesta ja siitä, miten eri työvaiheet seuraavat toisiaan ja aiheuttavat kuormitusta metsäkoneen voimansiirrolle. Toisin sanoen esimerkiksi yksittäi35 sen puunrungon käsittely harvesterilla voi käsittää esimerkiksi seuraavat työvaiheet: harvesteri pään vienti kaadettavan puun tyvelle, kaatosahaus, puun
20135603 prh 07-11- 2017 nosto ja kaadon ohjaus, ensimmäisen pölkyn syöttö ja karsinta, katkaisusahaus, toisen pölkyn syöttö, katkaisusahaus ja pölkyn syötön ja katkaisusahauksen toistamista kunnes runko on käsitelty latvaan asti ja harvesteripää avataan, latvan pudotus maahan ja harvesteripään nosto pystyyn asentoon, jossa voidaan tarttua seuraavaan runkoon. Kunkin työvaiheen vaatiman tehon arviointi voidaan useimmiten tehdä riittävällä tarkkuudella olemassa olevan tiedon perusteella. Toisin sanoen järjestelmältä odotettava teho voidaan eräissä sovellutusmuodoissa estimoida riittävän luotettavasti myös ilman käsiteltävän rungon tietojen hyödyntämistä.
Eri sovellutusmuodoissa metsäkone 1 voi olla esimerkiksi harvesteri, kuormatraktori tai yhdistelmäkone.
Metsäkoneen sekundäärisen voimanlähteen, edellä esitetyn energianvarastointivälineen ja tehonohjausmenetelmän toteuttaminen hydraulisena on erityisen edullista metsäkoneiden yhteydessä, sillä poikkeuksellisen suuri osuus metsäkoneen toiminnoista on toteutettu joka tapauksessa hydraulisesti ja tällöin vältytään tarpeettomilta energianmuunnoksilta. Esimerkiksi vastaavan hybridiratkaisun tuominen metsäkoneeseen sähköhybridiratkaisuna tarkoittaisi lisää energianmuunnoksia, ellei lopullista toimintoa voida muuttaa hydraulisesta sähköiseksi.
Kuten edellä on esitetty, on tärkeää, että hetkellisiin korkeisiinkin tehontarpeisiin kyetään vastaamaan, sillä riittävän käytettävissä olevan tehon hetkellinenkin puuttuminen voi siis heikentää prosessin tehokkuutta ja työn laatua. Edellä esitetyllä ratkaisulla voidaan mahdollista riittävä tehontuotto myös silloin, kun tehontarve ylittää primäärisen voimanlähteen maksimitehon. Toi25 saalta edellä esitetty ratkaisu mahdollista primäärisen voimanlähteen mitoituksen optimoinnin, koska primääristä voimanlähdettä ei tarvitse mitoittaa hetkellisen maksimikuormituksen mukaan.
Edellä esitetyllä ratkaisulla voidaan lisäksi hyödyntää arvokasta ja mahdollisesti hankalasti koneeseen järjestettävää akkukapasiteettia parhaalla mahdollisella tavalla. Tällaisella ratkaisulla paineakkuun varastoitu teho voidaan käyttää käytännössä kokonaisuudessaan, koska paineakun varaustason lähestyessä nollaa tarvittava lisäteho hybridin hydraulisen pumppu-moottorin 13 käyttöön voidaan ottaa primääriseltä voimanlähteeltä 4, mutta tällöinkin paineakun jäljellä oleva paine pienentää paine-eroa hydraulisen pumppu35 moottorin yli. Lisäksi energiavarastointivälineestä otettavan hydraulitehon määrää voidaan hallita ja säätää suhteellisen tarkasti ja helposti esimerkiksi sää17
20135603 prh 07-11- 2017 dettävätilavuuksisen pumppu-moottorin ansiosta. Nyt esitetyssä ratkaisussa energiavirtaa voidaan siis ohjata energianvarastointivälineestä työhydrauliikkaan syrjäytysperiaatteella toimivan pumppu-moottorin avulla eikä virtausta tarvitse kuristaa esimerkiksi paineakun työhydrauliikkaan liittävän venttiilin tai muun vastaavan kuristusvälineen avulla.
Tätä on havainnollistettu kuvioissa 7a, 7b ja 7c, jotka esittävät kaavamaisesti energianvarastointivälineeseen varastoidun energian hyödynnettävyyttä. Kuviossa 7a on esitetty viivoitetulla alueella erään energianvarastointivälineen tietyissä olosuhteissa hyödynnettävissä olevaa energianvarastointi10 kapasiteettia paineen pi ja sitä vastaavan tilavuuden Vi ja paineen p2 ja sitä vastaavan tilavuuden V2 välillä. Energianvarastointivälineen paineen ja tilavuuden riippuvuutta on kuvattu viivalla B ja järjestelmän painetta tietyssä työsyklin vaiheessa viivalla A. Kuvio 7b havainnollistaa tunnettuihin hydraulisella paineakulla varustettuihin ratkaisuihin liittyvää ongelmaa. Tunnetuissa ratkaisuis15 sa hydrauliseen paineakkuun varastoidusta energiasta voidaan hyödyntää kuviossa 7b viivoitetulla alueella kuvattu osa, sillä paineakusta saadaan hyödynnettyä ainoastaan järjestelmänpainetta korkeammassa paineessa oleva osa. Toisaalta tästäkin energiasta osa, jota on kuviossa 7c kuvattu alueella M, kuristetaan häviöiksi, koska vain järjestelmän painetta vastaava osa energiasta pystytään hyödyntämään. Kuviossa 7c onkin esitetty kaavamaisesti nyt esitetyn ratkaisun merkittävää etua tunnettuihin ratkaisuihin verrattuna. Esitetyssä ratkaisussa energianvarastointivälineen koko energiakapasiteetti voidaan käyttää hyödyksi. Viitteellä K merkitty osa energiasta pystytään hyödyntämään suoraan järjestelmän paineistukseen, kun tarvittaessa alueen L kuvaama energia otetaan primääriseltä voimanlähteeltä. Tarvittava lisäteho on kuitenkin hyvin pieni, koska paine-ero pumppu-moottorin yli on pieni energianvarastointivälineen paineen ansiosta. Lisäksi alueen M kuvaama energia pystytään hyödyntämään käyttämällä pumppu-moottoria moottorina, joka syöttää mekaanista tehoa primäärisen voimanlähteen akselille.
On ymmärrettävä, että edellä oleva selitys ja siihen liittyvät kuviot on ainoastaan tarkoitettu havainnollistamaan esillä olevaa ratkaisua. Ratkaisua ei siten ole rajattu pelkästään edellä esitettyyn tai patenttivaatimuksissa määriteltyyn suoritusmuotoon, vaan alan ammattilaiselle tulevat olemaan ilmeisiä sen monet erilaiset variaatiot ja muunnokset, jotka ovat mahdollisia oheisten pa35 tenttivaatimusten määrittelemän ajatuksen puitteissa.
Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä esillä olevan ratkaisun perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Esillä oleva ratkaisu ja sen suoritusmuodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

Claims (14)

1. Menetelmä metsätyöyksikössä, joka käsittää ainakin yhden primäärisen voimanlähteen (4) metsäkoneessa (1) olevan ainakin yhden työlaitteen (6, 7) käyttämiseksi, ainakin yhden primääriseen voimanlähteeseen kytke5 tyn pumpun (11) primäärisen voimanlähteen tuottaman tehon muuntamiseksi hydrauliseksi energiaksi ainakin mainitulle työlaitteelle (6, 7) ja ainakin yhden energianvarastointivälineen (12) hydraulisen energian varastoimiseksi, tunnettu siitä, että metsäkoneen primääriseen voimanlähteeseen (4) on lisäksi kytketty ainakin yksi ohjattava hydraulinen pumppu-moottori (13), joka on li10 säksi kytketty toisaalta energianvarastointivälineeseen (12) ja toisaalta ainakin mainitun työlaitteen (6, 7) hydraulijärjestelmään sekä rinnan primäärisen voimanlähteen (4) tuottamaa tehoa hydraulipiirin hydrauliseksi energiaksi muuntavan pumpun (11) kanssa, ja että menetelmässä varastoidaan (301) primäärisen voimanlähteen tuottamaa tehoa
15 energianvarastointivälineeseen ainakin yhdessä metsäkoneen työsyklin ensimmäisessä vaiheessa säätämällä ohjattavan hydraulisen pumppu-moottorin kulmaa siten, että hydraulinen pumppu-moottori syöttää ainakin osan primäärisen voimanlähteen tuottamasta tehosta energianvarastointivälineeseen varastoitavaksi hydraulisena energiana ja
20 syötetään (302) ohjattavan hydraulisen pumppu-moottorin kulmaa säätämällä hydraulista tehoa energianvarastointivälineestä mainitun ainakin yhden työlaitteen hydraulijärjestelmään työlaitteen käyttämiseksi ainakin yhdessä metsäkoneen työsyklin toisessa vaiheessa.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä,
25 että menetelmässä ohjataan pumppu-moottori muuntamaan energianvarastointivälineen hydraulista energiaa primäärisen voimanlähteen käyttämän akselin mekaaniseksi energiaksi työsyklin toisessa vaiheessa.
3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä ainakin yksi seuraavista vaiheista tunnistetaan vas30 teenä ainakin yhdelle työlaitteelle annettavalle ohjauskäskylle: työsyklin ensimmäinen vaihe ja työsyklin toinen vaihe.
4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä ensimmäinen työnvaihe tunnistetaan vasteena sille, että primäärisen voimanlähteen kokonaiskuorman tehontarve alittaa
35 ennalta määritellyn ensimmäisen tehorajan.
20135603 prh 07-11- 2017
5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä toinen työnvaihe tunnistetaan vasteena sille, että primäärisen voimanlähteen kokonaiskuorman tehontarve ylittää ennalta määritellyn toisen tehorajan.
5
6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että menetelmässä mitoitetaan metsäkoneen primäärinen voimanlähde siten, että sen tuottama maksimiteho on pienempi kuin metsäkoneen ainakin yhden työsyklin maksimitehontarve.
7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen menetelmä, tun10 nettu siitä, että menetelmässä ainakin yksi työlaite käsittää ainakin yhden seuraavista: metsäkoneen ainakin yhden hakkuupään toiminnon toteuttava ainakin yksi toimilaite, ainakin yhden puomiston ainakin yhden toiminnon toteuttava ainakin yksi toimilaite ja ajovoimansiirron ainakin yhden toiminnon toteuttava ainakin yksi toimilaite.
15
8. Järjestely metsätyöyksikössä, joka käsittää ainakin yhden primäärisen voimanlähteen (4) metsäkoneessa (1) olevan ainakin yhden työlaitteen (6, 7) käyttämiseksi, ainakin yhden primääriseen voimanlähteeseen kytketyn pumpun (11) primäärisen voimanlähteen tuottaman tehon muuntamiseksi hydrauliseksi energiaksi ainakin mainitulle työlaitteelle (6, 7) ja ainakin yhden
20 energianvarastointivälineen (12) hydraulisen energian varastoimiseksi, tunnettu siitä, että mainittu energianvarastointiväline (12) on sovitettavissa varastoimaan ainakin osa primäärisen voimanlähteen (4) tuottamasta tehosta metsäkoneen työsyklin ainakin yhdessä ensimmäisessä vaiheessa ja syöttämään va25 rastoitua energiaa metsäkoneen ainakin yhden työlaitteen (6, 7) käyttämiseksi metsäkoneen (1) työsyklin ainakin yhdessä toisessa työvaiheessa ja että järjestely edelleen käsittää metsäkoneen primääriseen voimanlähteeseen (4) kytketyn ainakin yhden ohjattavan pumppu-moottorin (13), joka on kytketty toisaalta energian30 varastointivälineeseen (12) ja toisaalta ainakin mainitun työlaitteen (6, 7) hydraulijärjestelmään sekä rinnan primäärisen voimanlähteen (4) tuottamaa tehoa hydraulipiirin hydrauliseksi energiaksi muuntavan pumpun (11) kanssa, jolloin mainitun ohjattavan hydraulisen pumppu-moottorin kulma on säädettävissä siten, että mainitussa työsyklin ensimmäisessä vaiheessa ohjattava hydraulinen
35 pumppu-moottori (13) on sovitettavissa syöttämään ainakin osa primäärisen voimanlähteen (4) tuottamasta tehosta energianvarastointivälineeseen (12) va21
20135603 prh 07-11- 2017 rastoitavaksi hydraulisena energiana ja mainitussa työsyklin toisessa vaiheessa ohjattava hydraulinen pumppu-moottori (13) on sovitettavissa syöttämään ainakin hydraulista tehoa energianvarastointivälineestä (12) mainitun ainakin yhden työlaitteen hydraulijärjestelmään työlaitteen (6, 7) käyttämiseksi.
5
9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestelyssä mainittu pumppu-moottori (13) on sovitettavissa muuntamaan energianvarastointivälineen hydraulista energiaa primäärisen voimanlähteen käyttämän akselin mekaaniseksi energiaksi työsyklin toisessa vaiheessa.
10. Patenttivaatimuksen 8 tai 9 mukainen järjestely, tunnettu
10 siitä, että järjestely käsittää ohjausvälineet (14) ainakin työsyklin ensimmäisen vaiheen tunnistamiseksi ja pumppumoottorin ohjaamiseksi vasteena ainakin yhdelle seuraavista tekijöistä: ainakin yhdelle työlaitteelle annettava ohjauskäsky ja primäärisen voimanlähteen kokonaiskuorman ensimmäisen tehorajan alittava tehontarve.
15
11. Jonkin patenttivaatimuksen 8-10 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestely käsittää ohjausvälineet (14) ainakin työsyklin toisen vaiheen tunnistamiseksi ja pumppumoottorin ohjaamiseksi vasteena ainakin yhdelle seuraavista tekijöistä: ainakin yhdelle työlaitteelle annettava ohjauskäskyjä primäärisen voimanlähteen kokonaiskuorman toisen tehorajan ylittävä
20 tehontarve.
12. Jonkin patenttivaatimuksen 8-11 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestelyssä metsäkoneen primäärisen voimanlähteen tuottama maksimiteho on pienempi kuin metsäkoneen ainakin yhden työsyklin maksimitehontarve.
25
13. Jonkin patenttivaatimuksen 8-12 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestelyssä ainakin yksi työlaite (6, 7) käsittää ainakin yhden seuraavista: metsäkoneen ainakin yhden hakkuupään toiminnon toteuttava ainakin yksi toimilaite, ainakin yhden puomiston ainakin yhden toiminnon toteuttava ainakin yksi toimilaite ja ajovoimansiirron ainakin yhden toiminnon to30 teuttava ainakin yksi toimilaite.
14. Jonkin patenttivaatimuksen 8-13 mukainen järjestely, tunnettu siitä, että järjestelyssä energianvarastointiväline (12) käsittää ainakin yhden hydraulisen paineakun.
FI20135603A 2013-05-31 2013-05-31 Metsäkoneen tehonsyöttö FI127282B (fi)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20135603A FI127282B (fi) 2013-05-31 2013-05-31 Metsäkoneen tehonsyöttö
RU2015153832A RU2656348C2 (ru) 2013-05-31 2014-05-28 Источник мощности для лесозаготовительного аппарата
CN201480030340.7A CN105246323B (zh) 2013-05-31 2014-05-28 森林工作单元中的方法和装置
US14/894,442 US20160123352A1 (en) 2013-05-31 2014-05-28 A method and an arrangement in a forest work unit
PCT/FI2014/050427 WO2014191628A1 (en) 2013-05-31 2014-05-28 A method and an arrangement in a forest work unit
BR112015029225-9A BR112015029225B1 (pt) 2013-05-31 2014-05-28 Método e disposição em uma unidade de trabalho florestal
CA2912758A CA2912758C (en) 2013-05-31 2014-05-28 A method and an arrangement in a forest work unit
EP14803956.3A EP3003011B1 (en) 2013-05-31 2014-05-28 A method and an arrangement in a forest work unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20135603A FI127282B (fi) 2013-05-31 2013-05-31 Metsäkoneen tehonsyöttö

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FI20135603A FI20135603A (fi) 2014-12-01
FI127282B true FI127282B (fi) 2018-03-15

Family

ID=51988078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI20135603A FI127282B (fi) 2013-05-31 2013-05-31 Metsäkoneen tehonsyöttö

Country Status (8)

Country Link
US (1) US20160123352A1 (fi)
EP (1) EP3003011B1 (fi)
CN (1) CN105246323B (fi)
BR (1) BR112015029225B1 (fi)
CA (1) CA2912758C (fi)
FI (1) FI127282B (fi)
RU (1) RU2656348C2 (fi)
WO (1) WO2014191628A1 (fi)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2987399B1 (en) * 2014-08-22 2021-07-21 John Deere Forestry Oy Method and system for orienting a tool
FI128709B (fi) * 2017-11-06 2020-10-30 Lauri Ketonen Monitoimikone
FI20185718A1 (fi) * 2018-08-30 2020-03-01 Ponsse Oyj Menetelmä voimansiirtolaitteen ohjaamiseksi, järjestelmä ja metsäkone

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6378301B2 (en) * 1996-09-25 2002-04-30 Komatsu Ltd. Pressurized fluid recovery/reutilization system
DE102004061559A1 (de) * 2004-12-21 2006-06-29 Brueninghaus Hydromatik Gmbh Hydraulischer Antrieb
US7234298B2 (en) * 2005-10-06 2007-06-26 Caterpillar Inc Hybrid hydraulic system and work machine using same
FI118882B (fi) * 2005-11-28 2008-04-30 Ponsse Oyj Menetelmä ja järjestely metsäkoneen tehonsiirrossa
FI119394B (fi) * 2005-12-02 2008-10-31 Ponsse Oyj Menetelmä metsäkoneen voimanlähteen ohjauksessa
DE102006046127A1 (de) * 2006-09-28 2008-04-03 Robert Bosch Gmbh Energiespeichereinheit
CN101626913B (zh) * 2007-01-19 2013-05-08 二叠系驱动技术有限公司 一种能量再生驱动总成的液压回路
DE602008004099D1 (de) * 2008-04-29 2011-02-03 Parker Hannifin Ab Anordnung zum Bedienen einer hydraulischen Vorrichtung
WO2009144524A1 (en) * 2008-05-30 2009-12-03 Deere-Hitachi Specialty Products A vehicular stored energy processor
DE202008007880U1 (de) * 2008-06-13 2009-10-29 Big Dutchman International Gmbh Geflügelwaage
CN201282679Y (zh) * 2008-10-24 2009-08-05 北京林业大学 多功能林木采伐机
JP5322215B2 (ja) * 2008-11-20 2013-10-23 キャタピラー エス エー アール エル 作業機械における制御システム
US8453762B2 (en) * 2010-04-07 2013-06-04 Atlas Copco Drilling Solutions, Inc. Regenerative drive mechanism for hydraulic feed cylinders in hydrostatic or hydraulic circuits
WO2011133072A1 (en) * 2010-04-19 2011-10-27 Parker Hannifin Ab Arrangement for operating a hydraulic device
US20120233991A1 (en) * 2011-03-16 2012-09-20 Purdue Research Foundtion Multi-function machines, hydraulic systems therefor, and methods for their operation
WO2012166022A1 (en) * 2011-05-31 2012-12-06 Volvo Construction Equipment Ab A hydraulic system and a method for controlling a hydraulic system
KR20140050072A (ko) * 2011-08-12 2014-04-28 이턴 코포레이션 에너지를 재생하고 또한 유압시스템 부하를 평준화하기 위한 시스템 및 방법
DE102012017004A1 (de) 2012-08-28 2014-03-06 Hydac Technology Gmbh Hydraulisches Energierückgewinnungssystem

Also Published As

Publication number Publication date
FI20135603A (fi) 2014-12-01
CA2912758A1 (en) 2014-12-04
RU2015153832A3 (fi) 2018-03-22
CN105246323B (zh) 2018-07-17
EP3003011A1 (en) 2016-04-13
CA2912758C (en) 2021-06-15
RU2656348C2 (ru) 2018-06-05
EP3003011A4 (en) 2017-02-15
WO2014191628A1 (en) 2014-12-04
CN105246323A (zh) 2016-01-13
BR112015029225B1 (pt) 2020-09-15
US20160123352A1 (en) 2016-05-05
EP3003011B1 (en) 2018-05-16
BR112015029225A2 (pt) 2017-07-25
RU2015153832A (ru) 2017-07-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1954931B1 (en) Method for controlling a power source of a forestry machine
US7249457B2 (en) Hydraulic gravitational load energy recuperation
FI118882B (fi) Menetelmä ja järjestely metsäkoneen tehonsiirrossa
FI127282B (fi) Metsäkoneen tehonsyöttö
US20150368879A1 (en) Combined Hydraulic Implement and Propulsion Circuit with Hybrid Energy Capture and Reuse
US20140069554A1 (en) Integrated hydraulic system for harvester
US9750203B2 (en) Load sense hydraulic pump alignment
AU2009353981B2 (en) Load sense and hydraulic pump management
EP3020874A1 (en) A hydraulic control system for controlling a moveable device
US6997221B2 (en) Reach actuation for energy saving hydraulic knuckle booms
WO2011130502A2 (en) Power management system for a forestry machine
FI122061B (fi) Järjestely metsäkoneen voimanlähteen yhteydessä
WO2015123510A1 (en) Accumulator circuit for towed implements
WO2003096794A1 (en) A method in controlling an engine of a forest machine and a forest machine
FI123220B (fi) Menetelmä ja järjestely puunkorjuukoneessa
US10694687B2 (en) Electric tree felling head and associated control system for a forestry vehicle
FI128709B (fi) Monitoimikone
FI121105B (fi) Laitteisto kantojen halkaisuun ja menetelmä kantojen käsittelyssä
CA2536848A1 (en) Hydraulic gravitational load energy recuperation
WO2000033641A1 (en) Method and apparatus for distributing hydraulic power in a feller-buncher

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Ref document number: 127282

Country of ref document: FI

Kind code of ref document: B