ITTO20091002A1 - CUTTING HEAD FOR WOOD CULTIVATIONS WITH SHORT CYCLE - Google Patents
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Description
“Testa di taglio per colture legnose a ciclo breve†⠀ œCutting head for short cycle woody cropsâ €
TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION
Sfondo dell’invenzione Background of the invention
La presente invenzione si riferisce al campo della forestazione a breve rotazione, destinata alla produzione di biomasse utilizzabili per la produzione di energia o di carburanti biologici. The present invention relates to the field of short rotation forestation, intended for the production of biomass that can be used for the production of energy or biological fuels.
Le varietà utilizzate per la forestazione a ciclo breve sono tipicamente costituite da pioppi, robinia, pseudoacacia e salici. Tali colture vengono generalmente coltivate in impianti a singola fila e, dopo un certo periodo di crescita, vengono tagliate e sminuzzate per ottenere il cosiddetto cippato. The varieties used for short-cycle forestation are typically made up of poplars, robinia, pseudoacacia and willows. These crops are generally grown in single-row plants and, after a certain period of growth, are cut and chopped to obtain the so-called wood chips.
Più precisamente, l’invenzione riguarda una testa di taglio per colture legnose a ciclo breve applicabile ad un macchina trinciatrice standard, ad esempio del tipo utilizzato per la trinciatura del mais, atta a produrre cippato mediante la triturazione del legno. More precisely, the invention relates to a short cycle cutting head for woody crops applicable to a standard shredder machine, for example of the type used for shredding corn, suitable for producing wood chips by shredding wood.
Le teste di taglio di tipo noto, ad esempio quelle sviluppate per il taglio del mais, si sono dimostrate inadatte per il taglio e la raccolta di colture legnose a ciclo breve. Known cutting heads, for example those developed for cutting corn, have proved unsuitable for cutting and harvesting short-cycle woody crops.
Uno dei problemi più frequenti che si incontrano durante il taglio e la trinciatura di colture legnose a ciclo breve à ̈ che la macchina trinciatrice durante il suo avanzamento tende ad accumulare le piante tagliate di fronte alla testa di taglio. Le piante appena tagliate tendono a rimanere compresse fra la testa di taglio e la fila di piante ancora da tagliare formando una massa aggrovigliata di fronte alla testa di taglio. In questa condizione, la testa di taglio ha delle grosse difficoltà a convogliare le piante tagliate verso la bocca di ingresso della macchina trinciatrice. One of the most frequent problems encountered when cutting and chopping short-cycle woody crops is that the shredding machine during its advancement tends to accumulate the cut plants in front of the cutting head. Freshly cut plants tend to get compressed between the cutting head and the row of plants still to be cut, forming a tangled mass in front of the cutting head. In this condition, the cutting head has great difficulty in conveying the cut plants towards the inlet of the shredding machine.
A causa di questi problemi, le macchine trinciatrici equipaggiate con teste di taglio di tipo noto sono costrette ad effettuare il taglio delle colture legnose a velocità molto basse ed a fermarsi frequentemente per permettere la raccolta della massa aggrovigliata che periodicamente si forma di fronte alla testa di taglio. Because of these problems, shredding machines equipped with known cutting heads are forced to cut wood crops at very low speeds and to stop frequently to allow the collection of the tangled mass that periodically forms in front of the head of cut.
Questo modo di operare riduce fortemente la produttività della macchina e penalizza la resa economica del ciclo di forestazione. This way of operating strongly reduces the productivity of the machine and penalizes the economic yield of the forestation cycle.
Sommario dell’invenzione Summary of the invention
La presente invenzione si prefigge lo scopo di fornire una testa di taglio per colture legnose a ciclo breve che consenta di risolvere i suddetti problemi. The present invention has the purpose of providing a cutting head for woody crops with a short cycle which allows the above problems to be solved.
Secondo la presente invenzione, tale scopo viene raggiunto da una testa di taglio avente le caratteristiche formanti oggetto della rivendicazione 1. According to the present invention, this object is achieved by a cutting head having the characteristics forming the subject of claim 1.
La presente invenzione prevede di realizzare una bocca di caricamento con un asse centrale inclinato lateralmente rispetto alla direzione di avanzamento della testa di taglio. Sulla testa di taglio à ̈ inoltre previsto un dispositivo deflettore orientabile atto a piegare le piante da tagliare lateralmente rispetto alla direzione di avanzamento della macchina trinciatrice prima di effettuare il taglio delle piante. The present invention provides for the creation of a loading mouth with a central axis inclined laterally with respect to the direction of advancement of the cutting head. An adjustable deflector device is also provided on the cutting head, suitable for bending the plants to be cut laterally with respect to the direction of advancement of the shredding machine before cutting the plants.
In questo modo, subito dopo il taglio le piante cadono a terra invece di rimanere appoggiate contro la fila di piante ancora da tagliare e le piante tagliate si trovano sostanzialmente allineate alla bocca di caricamento spostata lateralmente. In this way, immediately after cutting the plants fall to the ground instead of resting against the row of plants still to be cut and the cut plants are substantially aligned with the loading mouth moved laterally.
La testa di taglio raccoglie le piante cadute a terra in modo molto più agevole e veloce di quanto si possa fare nel caso in cui le piante tagliate rimangono compresse fra la testa di taglio e la fila di piante ancora da tagliare. The cutting head collects the fallen plants in a much easier and faster way than if the cut plants remain compressed between the cutting head and the row of plants still to be cut.
Grazie a questa idea di soluzione, la presente invenzione consente di aumentare in modo considerevole la produttività della macchina. Thanks to this solution idea, the present invention allows to considerably increase the productivity of the machine.
Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings
La presente invenzione verrà ora descritta dettagliatamente con riferimento ai disegni allegati, dati a puro titolo di esempio non limitativo, in cui: The present invention will now be described in detail with reference to the attached drawings, given purely by way of non-limiting example, in which:
- la figura 1 Ã ̈ una vista prospettica di una testa di taglio secondo la presente invenzione montata su una macchina trinciatrice standard per mais, - figure 1 is a perspective view of a cutting head according to the present invention mounted on a standard maize shredder machine,
- la figura 2 à ̈ una vista prospettica parzialmente esplosa illustrante la testa di taglio secondo l’invenzione staccata dalla macchina trinciatrice, - figure 2 is a partially exploded perspective view showing the cutting head according to the invention detached from the shredding machine,
- la figura 3 Ã ̈ una vista in pianta schematica della parte indicata dalla freccia III nella figura 1, e - figure 3 is a schematic plan view of the part indicated by arrow III in figure 1, and
- la figura e 4 Ã ̈ una vista prospettica schematica illustrante il funzionamento della testa di taglio secondo la presente invenzione. - figure e 4 is a schematic perspective view illustrating the operation of the cutting head according to the present invention.
Descrizione della forma di realizzazione preferita Con riferimento alle figure, con 10 Ã ̈ indicata una testa di taglio per colture legnose a ciclo breve. La testa di taglio 10 Ã ̈ destinata ad essere agganciata alla parte frontale di una macchina trinciatrice semovente 12 di tipo standard, ad esempio una macchina trinciatrice per mais. La testa di taglio 10 comprende una struttura di base 14 di robusta carpenteria metallica, configurata per il suo attacco alla parte anteriore della macchina trinciatrice 12 in modo analogo alle convenzionali teste di taglio per macchine agricole. In particolare, la struttura di base 14 Ã ̈ dotata di travi trasversali 16 (figura 2) aventi in sezione trasversale una forma ad U capovolta che si agganciano su puntoni 18 fissati nella parte anteriore della macchina trinciatrice 12. Description of the preferred embodiment With reference to the figures, 10 indicates a cutting head for short-cycle woody crops. The cutting head 10 is intended to be hooked to the front part of a self-propelled shredder 12 of the standard type, for example a maize shredder. The cutting head 10 comprises a base structure 14 of sturdy metal carpentry, configured for its attachment to the front part of the shredding machine 12 in a similar way to conventional cutting heads for agricultural machines. In particular, the base structure 14 is equipped with transversal beams 16 (figure 2) having an inverted U-shape in cross section which hook onto struts 18 fixed in the front part of the shredder 12.
La struttura di base 14 porta un primo ed un secondo gruppo di taglio 20, 22. Ciascun gruppo di taglio 20, 22 comprende un albero 24 (figura 3) ad asse verticale o sostanzialmente verticale girevole all'interno di un mozzo 26 fissato alla struttura di base 14. L'albero 24 di ciascun gruppo di taglio 20, 22 porta alla sua estremità inferiore un rispettivo disco di taglio 28 che ruota in un piano orizzontale o sostanzialmente orizzontale. I dischi di taglio 28 dei due gruppi di taglio 20, 22 sono parzialmente sovrapposti fra loro e ruotano in direzioni opposte. I dischi di taglio 28 sono dei tradizionali dischi di acciaio con periferia dentata, del tipo utilizzato per il taglio di legname e simili. Preferibilmente, sulla superficie piana superiore di ciascun disco di taglio 28 sono applicati denti 30 che sporgono dalla superficie piana superiore del rispettivo disco 28 di alcuni millimetri. The base structure 14 carries a first and a second cutting unit 20, 22. Each cutting unit 20, 22 comprises a shaft 24 (Figure 3) with a vertical or substantially vertical axis which rotates inside a hub 26 fixed to the structure base 14. The shaft 24 of each cutting unit 20, 22 carries at its lower end a respective cutting disc 28 which rotates in a horizontal or substantially horizontal plane. The cutting discs 28 of the two cutting units 20, 22 are partially superimposed on each other and rotate in opposite directions. The cutting discs 28 are conventional steel discs with toothed periphery, of the type used for cutting timber and the like. Preferably, on the upper flat surface of each cutting disc 28 there are applied teeth 30 which protrude from the upper flat surface of the respective disc 28 by a few millimeters.
La testa di taglio 10 ha una bocca di caricamento 32 disposta fra i due gruppi di taglio 20, 22 ed al di sopra dei dischi di taglio 28. La bocca di caricamento 32 ha una parete inferiore 34, una parete superiore 36 e due pareti laterali 38, 40 che convergono verso un'apertura posteriore 42. Quando la testa di taglio 10 Ã ̈ montata sulla macchina trinciatrice 12, l'apertura posteriore 42 della bocca di caricamento 32 Ã ̈ affacciata ad una coppia di cilindri trinciatori 44 portati dalla macchina trinciatrice 12 e girevoli attorno a rispettivi assi orizzontali. The cutting head 10 has a loading mouth 32 arranged between the two cutting units 20, 22 and above the cutting discs 28. The loading mouth 32 has a lower wall 34, an upper wall 36 and two side walls 38, 40 which converge towards a rear opening 42. When the cutting head 10 is mounted on the shredding machine 12, the rear opening 42 of the loading mouth 32 faces a pair of shredder cylinders 44 carried by the shredding machine 12 and rotatable about respective horizontal axes.
Due pareti laterali di guida 46 sono disposte sui due fianchi della bocca di caricamento 32. Le pareti laterali di guida 46 si estendono in avanti rispetto alla bocca di caricamento 32 e sono disposte davanti ai rispettivi mozzi 26 dei gruppi di taglio 20, 22 ed al di sopra dei dischi di taglio 28. Preferibilmente, la posizione angolare delle pareti di guida laterali 46 Ã ̈ regolabile attorno a rispettivi assi verticali. Two guiding side walls 46 are arranged on the two sides of the loading mouth 32. The guiding side walls 46 extend forward with respect to the loading mouth 32 and are arranged in front of the respective hubs 26 of the cutting units 20, 22 and the above the cutting discs 28. Preferably, the angular position of the lateral guide walls 46 is adjustable around respective vertical axes.
La testa di taglio 10 à ̈ munita di un sistema di azionamento idraulico autonomo 48. Tale sistema di azionamento comprende un serbatoio 50, due pompe 52 e due motori idraulici 54 e le relative tubazioni di raccordo 56. Come à ̈ visibile nella figura 2, Le pompe 52 sono portate da una flangia 58 fissabile ad una traversa 60 della struttura di base 14 mediante un perno ad L 62. Le pompe 52 sono azionate da un albero 64 destinato ad essere connesso ad una presa di forza della macchina trinciatrice 12 mediante un giunto cardanico 66. I motori idraulici 54 sono disposti alla sommità dei mozzi 26 e sono direttamente connessi ai rispettivi alberi 24 portanti i dischi di taglio 28. The cutting head 10 is equipped with an autonomous hydraulic drive system 48. This drive system comprises a tank 50, two pumps 52 and two hydraulic motors 54 and the related connecting pipes 56. As can be seen in Figure 2, The pumps 52 are carried by a flange 58 which can be fixed to a crosspiece 60 of the base structure 14 by means of an L-shaped pin 62. The pumps 52 are driven by a shaft 64 intended to be connected to a power take-off of the shredder 12 by means of a cardan joint 66. The hydraulic motors 54 are arranged at the top of the hubs 26 and are directly connected to the respective shafts 24 carrying the cutting discs 28.
La struttura di base 14 della testa di taglio 10 porta due pareti di supporto laterali 70 che portano rispettivi pattini 72 destinati ad appoggiare al suolo durante il lavoro in campo. The base structure 14 of the cutting head 10 carries two lateral support walls 70 which carry respective skids 72 intended to rest on the ground during field work.
La testa di taglio 10 comprende un dispositivo deflettore 74 disposto al di sopra della bocca di caricamento 32. Il dispositivo deflettore 74 comprende un telaio a forma di portale 76 fissato alla struttura di base 14 al di sopra della bocca di caricamento 32. Il telaio 76 porta un braccio orientabile 78 che si estende in avanti rispetto alla struttura di base 14. Il telaio 76 porta un albero oscillante 80 girevole attorno ad un asse orizzontale 82. Un primo attuatore 84 comanda l’oscillazione dell'albero 80 attorno all'asse 82. Il braccio orientabile 78 à ̈ articolato all'albero 80 attorno ad un asse 86 ortogonale rispetto all'asse orizzontale 82. Un secondo attuatore 88 à ̈ disposto per comandare il movimento del braccio orientabile 78 attorno all’asse 86. Il braccio orientabile 78 à ̈ preferibilmente formato da due sezioni 90, 92 scorrevoli telescopicamente l'una rispetto all'altra. La prima sezione 90 del braccio orientabile 78 à ̈ articolata all'albero 80. Un terzo attuatore 94 à ̈ disposto per comandare il movimento telescopico della seconda sezione 92 rispetto alla prima sezione 90. Il primo, il secondo ed il terzo attuatore 84, 88, 94 sono preferibilmente attuatori lineari a fluido. The cutting head 10 comprises a deflector device 74 arranged above the loading mouth 32. The deflector device 74 comprises a portal-shaped frame 76 fixed to the base structure 14 above the loading mouth 32. The frame 76 carries an adjustable arm 78 which extends forward with respect to the base structure 14. The frame 76 carries an oscillating shaft 80 rotatable around a horizontal axis 82. A first actuator 84 controls the oscillation of the shaft 80 around the axis 82. The swivel arm 78 is articulated to the shaft 80 around an axis 86 orthogonal to the horizontal axis 82. A second actuator 88 is arranged to control the movement of the swivel arm 78 around the axis 86. The arm adjustable 78 is preferably made up of two sections 90, 92 sliding telescopically with respect to each other. The first section 90 of the swivel arm 78 is articulated to the shaft 80. A third actuator 94 is arranged to control the telescopic movement of the second section 92 with respect to the first section 90. The first, second and third actuators 84, 88 , 94 are preferably fluid linear actuators.
Una barra 96 sostanzialmente a forma di forcella à ̈ fissata all'estremità distale del braccio orientabile 78. La barra 96 ha un vertice arcuato 100 fissato all'estremità distale del braccio 78 e due estremità 98 che si estendono in avanti rispetto al vertice 100. La distanza in direzione trasversale fra le estremità 98 à ̈ superiore alla distanza in direzione trasversale fra gli assi di rotazione dei gruppi di taglio 20, 22. A substantially fork-shaped bar 96 is attached to the distal end of the pivot arm 78. Bar 96 has an arcuate vertex 100 attached to the distal end of arm 78 and two ends 98 which extend forward of the vertex 100. The distance in the transverse direction between the ends 98 is greater than the distance in the transverse direction between the axes of rotation of the cutting units 20, 22.
Con riferimento alla figura 3, in una vista in pianta gli assi di rotazione 102, 104 dei gruppi di taglio 20, 22 sono distanziati fra loro in direzione trasversale di una distanza H superiore alla larghezza in direzione trasversale della bocca di caricamento 32. Gli assi di rotazione 102, 104 sono distanziati fra loro in direzione longitudinale di una quantità L. Gli assi 102, 104 sono distanziati di quantità diverse fra loro rispetto ad un asse longitudinale centrale 106 passante per la mezzeria dei rulli 44. Le pareti 38, 40 sono sostanzialmente tangenti ai rispettivi mozzi 26 dei gruppi di taglio 20, 22. Per effetto dello scostamento in direzione trasversale degli assi di rotazione 102, 104 rispetto all'asse longitudinale centrale 106, la bocca di caricamento 32 ha un asse centrale 108 che à ̈ inclinato rispetto all'asse longitudinale centrale 106 passante per il centro dei rulli 44. With reference to Figure 3, in a plan view, the rotation axes 102, 104 of the cutting units 20, 22 are spaced from each other in the transverse direction by a distance H greater than the width in the transverse direction of the loading mouth 32. The axes 102, 104 are spaced apart in the longitudinal direction by an amount L. The axes 102, 104 are spaced by different amounts with respect to a central longitudinal axis 106 passing through the center line of the rollers 44. The walls 38, 40 are substantially tangent to the respective hubs 26 of the cutting units 20, 22. Due to the displacement in the transverse direction of the rotation axes 102, 104 with respect to the central longitudinal axis 106, the loading mouth 32 has a central axis 108 which is inclined with respect to the central longitudinal axis 106 passing through the center of the rollers 44.
Con riferimento in particolare alla figura 4, durante il funzionamento i dischi di taglio 28 sono posizionati ad un'altezza di pochi centimetri dal suolo. I pattini 72 appoggiano al suolo e definiscono la distanza dal suolo dell'intera testa di taglio 10 e, di conseguenza, la distanza dal suolo dei dischi di taglio 28. With reference in particular to Figure 4, during operation the cutting discs 28 are positioned at a height of a few centimeters from the ground. The shoes 72 rest on the ground and define the distance from the ground of the entire cutting head 10 and, consequently, the distance from the ground of the cutting discs 28.
Durante l'operazione di taglio, la macchina 12 avanza lungo una direzione longitudinale parallela alla direzione di allineamento delle piante da tagliare. Il braccio orientabile 78 del dispositivo deflettore 74 viene orientato in direzione laterale rispetto alla direzione di avanzamento della macchina. I cilindri 84, 88 consentono di regolare l'orientamento del braccio 78 sia in direzione verticale (oscillazione attorno all'asse orizzontale 82) sia in direzione trasversale (oscillazione attorno all'asse 86). L'orientamento del braccio 78 viene selezionato dall'operatore in modo da deflettere le piante da tagliare lateralmente rispetto alla fila. In particolare, le piante vengono piegate lateralmente alla fila prima di essere tagliate dai dischi 28. La figura 4 mostra schematicamente il modo in cui le piante da tagliare vengono impegnate dalla barra a forcella 96. Siccome la distanza fra le estremità distali 98 della barra 96 à ̈ superiore alla distanza fra gli assi dei gruppi di taglio 20, 22, la barra 96 abbraccia tutte le piante che si trovano sul percorso dei dischi di taglio 28. Dopo l'impegno da parte della barra 96, l’inclinazione laterale del braccio fa sì che le piante vengano piegate lateralmente rispetto alla fila prima che i dischi di taglio entrino in contatto con la base delle piante. Pertanto, dopo il taglio, le piante cadono lateralmente rispetto alla fila di piante ancora da tagliare. Il fatto che le piante tagliate cadono a terra à ̈ molto importante per far sì che le piante tagliate entrino nella bocca di caricamento e vengano correttamente prese dai cilindri trinciatori 44. La disposizione inclinata lateralmente della bocca di caricamento 32 facilita l'ingresso nella bocca di caricamento delle piante coricate lateralmente rispetto all'orientamento della fila. I denti sporgenti 30 previsti sulla superficie superiore dei dischi di taglio 28 facilitano l'ingresso delle piante tagliate nella bocca di caricamento 32. La deflessione laterale delle piante prima del taglio impedisce che le piante tagliate rimangano compresse fra la testa di taglio e la fila di piante ancora da tagliare. Grazie a questa caratteristica, la soluzione secondo la presente invenzione consente di effettuare il taglio e la trinciatura delle colture legnose a velocità notevolmente superiori rispetto a quanto à ̈ possibile con altre teste di taglio di tipo noto. During the cutting operation, the machine 12 advances along a longitudinal direction parallel to the direction of alignment of the plants to be cut. The pivotable arm 78 of the deflector device 74 is oriented in a lateral direction with respect to the direction of advancement of the machine. The cylinders 84, 88 allow to adjust the orientation of the arm 78 both in the vertical direction (oscillation around the horizontal axis 82) and in the transverse direction (oscillation around the axis 86). The orientation of the arm 78 is selected by the operator so as to deflect the plants to be cut laterally with respect to the row. In particular, the plants are folded laterally to the row before being cut by the discs 28. Figure 4 schematically shows the way in which the plants to be cut are engaged by the forked bar 96. Since the distance between the distal ends 98 of the bar 96 It is greater than the distance between the axes of the cutting units 20, 22, the bar 96 embraces all the plants that are in the path of the cutting discs 28. After the engagement by the bar 96, the lateral inclination of the arm causes the plants to be folded sideways in relation to the row before the cutting discs come into contact with the base of the plants. Therefore, after cutting, the plants fall to the side of the row of plants still to be cut. The fact that the cut plants fall to the ground is very important to ensure that the cut plants enter the loading mouth and are correctly picked up by the chopper cylinders 44. The lateral inclined arrangement of the loading mouth 32 facilitates entry into the mouth loading of the plants lying sideways with respect to the orientation of the row. The protruding teeth 30 provided on the upper surface of the cutting discs 28 facilitate the entry of the cut plants into the loading mouth 32. The lateral deflection of the plants before cutting prevents the cut plants from remaining compressed between the cutting head and the row of plants still to be cut. Thanks to this characteristic, the solution according to the present invention allows cutting and shredding woody crops to be carried out at considerably higher speeds than is possible with other known cutting heads.
Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, i particolari di costruzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione così come definito dalle rivendicazioni che seguono. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the details of construction and the embodiments may be widely varied with respect to those described and illustrated without thereby departing from the scope of the invention as defined by the following claims.
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2009
- 2009-12-18 IT ITTO2009A001002A patent/IT1397583B1/en active
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