SE510028C2

SE510028C2 - Process of timber barking process

Info

Publication number: SE510028C2
Application number: SE9500699A
Authority: SE
Inventors: Martti Hakulinen; Kalervo Meskanen; Pekka Manninen; Ilpo Viitanen
Original assignee: Sunds Defibrator Woodhandling
Priority date: 1992-09-03
Filing date: 1995-02-27
Publication date: 1999-04-12
Also published as: FI89336C; FI923944A0; SE9500699D0; DE4394249B4; DE4394249T1; SE9500699L; WO1994005474A1; FI89336B

Abstract

The invention relates to a method in the process of timber debarking, whereby the debarking apparatus used comprises a rotary cylindrical drum (2), preferably equipped with transfer elements therein. The logs are conveyed from the feed end to the exit end of the cylindrical drum (2), the bark being thus separated from the trunk part of the logs. The cylindrical drum (2) is supported on a solid frame (1) by elements (4) which are suitably arranged to rotated substantially around the longitudinal axes of the cylindrical drum and at least part of them are flexible. The debarking apparatus comprises also drive means (6, 6a) for effecting the rotational movement of the cylindrical drum (2). The method is used particularly to measure the volumetric efficiency in order to control the process quantities of the debarking process. In the method, the control logistics of the volumetric efficiency are chosen according to the process quantities, particularly the elected barking strategy, in a way that they are dependent on the change of form of the flexible means (4). According to the method, the change of form of the flexible elements (4) - at least one of them - is measured preferably continuously during the use of the debarking apparatus for use in achieving at least one control quantity (A, B, C) according to the barking strategy.

Description

15 20 25 30 35 510 G28 V 2 noteras att det, i termer av mätningstekniker, är extremt svàrt att fastställa fyllningsgraden genom mätning av vikten av den cylind- riska trumman och de inuti denna befintliga stockarna pà ett tillför- litligt sätt. Som ett resultat därav, fordras mätningsanordningar som, beträffande konstruktion, är extremt svåra att installera i anslutning till barkningsinrättningen, varigenom denna sålunda blir känslig för störningar i de flesta praktiska applikationer. 15 20 25 30 35 510 G28 V 2 it is noted that, in terms of measurement techniques, it is extremely difficult to determine the degree of filling by measuring the weight of the cylindrical drum and the logs inside it in a reliable manner. As a result, measuring devices are required which, as far as construction is concerned, are extremely difficult to install in connection with the debarking device, whereby it thus becomes susceptible to disturbances in most practical applications.

Hos denna uppfinning upptäcktes det överraskande att, vid en timmerbarkningsprocess där den cylindriska trumman stöds mot ramen medelst flexibla element, mätningen av volymutnyttjandet kan göras på ett avsevärt enklare och mer tillförlitligt sätt än hos tidigare tekniks barkningsmekanismer. Följaktligen är det ett mäl för uppfinningen att öka kunskapsnivàn inom omrâdet, i synnerhet med hänsyn till barkningsinrättningar som är stöttade pà ramen medelst roterbara element, av vilka åtminstone en del är flexibla. Således gjordes i samband med uppfinningen den överraskande upptäckten att de ovan nämnda fördelarna uppnås genom att tillämpa förfaran- det enligt uppfinningen, vilket primärt är karaktäriserat därav, att - en för volymutnyttjandet avsedd styrlogik, relaterad till styrningen av processtorheterna, i synnerhet till den valda barkningsstrategin, utformas pà ett sådant sätt att den beror av formförändring av de flexibla elementen och att - formförändringen hos åtminstone ett av de flexibla elementen mäts företrädesvis kontinuerligt under användningen av barkningsinrätt- ningen för att erhálla åtminstone en styrstorhet i enlighet med barkningsstrategin.In this invention it was surprisingly discovered that, in a timber debarking process where the cylindrical drum is supported against the frame by means of flexible elements, the measurement of the volume utilization can be made in a considerably simpler and more reliable manner than with prior art debarking mechanisms. Accordingly, it is an object of the invention to increase the level of knowledge in the field, in particular with regard to barking devices which are supported on the frame by means of rotatable elements, at least some of which are flexible. Thus, in connection with the invention, the surprising discovery was made that the above-mentioned advantages are achieved by applying the method according to the invention, which is primarily characterized by the fact that - a control logic intended for volume utilization, related to the control of process quantities, in particular the selected barking strategy. , is designed in such a way that it depends on the deformation of the flexible elements and that - the deformation of at least one of the flexible elements is preferably measured continuously during the use of the barking device in order to obtain at least one control variable in accordance with the barking strategy.

Sålunda upptäcktes det överraskande genom uppfinningen att formförändringen hos de flexibla elementen är proportionell mot den cylindriska trummans volymutnyttjande. Med andra ord är den cy- lindriska trummans volymutnyttjande en funktion av de flexibla ele- mentens formförändring i relation till den cylindriska trummans 10 15 20 25 30 35 a ' sin 1028 obelastade tillstånd. Med en formel kan detta uttryckas på följande sätt: T = f(y,t), i vilken T - volymutnyttjande, y = formförändring hos de flexibla elementen vid ett ögonbHckt,och t = tid.Thus, it was surprisingly discovered by the invention that the deformation of the flexible elements is proportional to the volume utilization of the cylindrical drum. In other words, the volume utilization of the cylindrical drum is a function of the deformation of the flexible elements in relation to the unloaded condition of the cylindrical drum 10 15 20 25 30 35 a '. With a formula, this can be expressed as follows: T = f (y, t), in which T - volume utilization, y = deformation of the flexible elements at a glance, and t = time.

Det är uppenbart att funktionsberoendet i varje enskilt fall kan fast- ställas genom belastningstester på den cylindriska trumman, eller att åtminstone den teoretiska formel som hârleds från egenskaperna hos de flexibla elementen, de fysikaliska màtten och vikten hos trumman och andra faktorer, med de därtill relaterade koefficienter- na, kan kontrolleras genom motsvarande belastningstester på den cylindriska trumman.It is obvious that the functional dependence in each individual case can be determined by load tests on the cylindrical drum, or that at least the theoretical formula derived from the properties of the flexible elements, the physical dimensions and weight of the drum and other factors, with the related factors the coefficients, can be checked by corresponding load tests on the cylindrical drum.

I ett fördelaktigt utförande av förfarandet enligt uppfinningen, mäts den cylindriska trummans höjdposition i förhållande till en fixerad punkt och/eller plats, företrädesvis en anordning ansluten till ramen och/eller basen för den cylindriska trumman. Detta förfarande, indi- rekt mätning av de flexibla elementens formförändring, har fördelen att mätningen kan göras pä ett enkelt sätt som en linjär mätning av avstånd, med en möjlighet till en stor mängd olika mätningsanord- ningar baserade på olika principer.In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the height position of the cylindrical drum is measured in relation to a fixed point and / or location, preferably a device connected to the frame and / or the base of the cylindrical drum. This method, indirect measurement of the deformation of the flexible elements, has the advantage that the measurement can be done in a simple manner as a linear measurement of distance, with a possibility of a large number of different measuring devices based on different principles.

Andra särdrag hos förfarandet enligt uppfinningen avhandlas i de bifogade, osjälvständiga kraven. Uppfinningen kommer att illustre- ras mer ingående under den följande beskrivningen med hänvisning till det utförande som visas pà de bifogade ritningarna, på vilka fig 1 är en schematisk vy av en del av den cylindriska trumman, sedd från sidan, primärt inmatningsânden, varvid den inrätt- 10 15 20 25 30 35 510 028 i 4 ning som tillämpar uppfinningens förfarande är ansluten till denna och visas delvis schematiskt, och fig 2 visar ett vertikalt tvärsnitt av fig 1.Other features of the method according to the invention are dealt with in the appended, dependent claims. The invention will be illustrated in more detail in the following description with reference to the embodiment shown in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a schematic view of a part of the cylindrical drum, seen from the side, primarily the feed end, in which it is arranged Figure 1010 528 in 4 4 applying the method of the invention is connected thereto and is shown partly schematically, and Fig. 2 shows a vertical cross-section of Fig. 1.

Utförandet av den på ritningarna visade inrättningen innefattar en ram 1 som är stöttad på en fast bas A och väsentligen består av socklar eller liknande, på vilken varje maskinenhet 3 hos den rota- tionsanordning som roterar den cylindriska trumman 2 stöder sig.The embodiment of the device shown in the drawings comprises a frame 1 which is supported on a fixed base A and essentially consists of sockets or the like, on which each machine unit 3 of the rotating device which rotates the cylindrical drum 2 rests.

Varje maskinenhet 3 innefattar i detta fall fyra parallella element 4, vilka är anordnade att vara radiellt flexibla, det vill säga i detta fall väsentligen i den vertikala riktningen, och roterbara kring den cy- lindriska trummans 2 longitudinella axel. Elementen 4 är företrä- desvis hjul utrustade med en tjock gummibeläggning och anslutna till en gemensam axel 5, med transmission 6a från elmotorn 6 eller en motsvarande drivenhet hos nämnda maskinenhet 3 på liknande sätt kopplad till denna axel. Maskinenheterna 3 är anordnade longi- tudinellt pä bägge sidor om en barkmottagande kanal 7, såsom visas i fig 2, på ett sådant sätt att mittlinjen k hos den horisontella, liggande cylindriska trumman 2 är placerad väsentligen parallellt med kanalen 7 i kanalens vertikala mittplan. Den cylindriska trum- man 2 kan vara försedd med en perforering eller liknande, genom vilken barkavfallet, i första hand bark från timret, töms ut i kanalen 7, och/eller så töms barkavfallet ut från den cylindriska trummans 2 utgångsände tillsammans med det barkade timret. Vidare är den cylindriska trummans innandöme utrustat med invändiga förflytt- ningselement 8, vilka sträcker sig väsentligen i den cylindriska trummans 2 longitudinella riktning och är fästade mot den cylind- riska trummans 2 innervägg. Både den cylindriska trummans 2 inmatningsände och utgångsände (icke visad) är utrustade med drivorgan, till exempel en portinrättning med en hydraulisk cylinder (icke visad).Each machine unit 3 in this case comprises four parallel elements 4, which are arranged to be radially flexible, i.e. in this case substantially in the vertical direction, and rotatable about the longitudinal axis of the cylindrical drum 2. The elements 4 are preferably wheels equipped with a thick rubber coating and connected to a common shaft 5, with transmission 6a from the electric motor 6 or a corresponding drive unit of said machine unit 3 in a similar manner coupled to this shaft. The machine units 3 are arranged longitudinally on both sides of a bark receiving channel 7, as shown in Fig. 2, in such a way that the center line k of the horizontal, horizontal cylindrical drum 2 is placed substantially parallel to the channel 7 in the vertical central plane of the channel. The cylindrical drum 2 may be provided with a perforation or the like, through which the bark waste, primarily bark from the timber, is emptied into the channel 7, and / or the bark waste is emptied from the exit end of the cylindrical drum 2 together with the barked timber . Furthermore, the interior of the cylindrical drum is equipped with internal displacement elements 8, which extend substantially in the longitudinal direction of the cylindrical drum 2 and are attached to the inner wall of the cylindrical drum 2. Both the feed end and the exit end of the cylindrical drum 2 (not shown) are equipped with drive means, for example a door device with a hydraulic cylinder (not shown).

Såsom framgår av fig 2 åstadkommer barkningsinrättningens cy- lindriska trumma 2 en viss formförändring (punkt MM i fig 2) hos de denna roterande, flexibla elementen 4 även i en situation där den 10 15 20 25 30 35 5 2510 028 cylindriska trumman 2 inte är belastad, det vill säga då dess volym- utnyttjande är noll. Uppenbarligen ökar även inmatning av stockar in i den cylindriska trumman 2 vid inmatningsänden den effektiva vik- ten på de flexibla elementen 4. Då volymutnyttjandet ökar, orsakar detta en större formförändring hos de roterande, flexibla elementen 4, vilken förändring är proportionell mot volymutnyttjandet.As can be seen from Fig. 2, the cylindrical drum 2 of the debarking device causes a certain deformation (point MM in Fig. 2) of the rotating, flexible elements 4 thereof even in a situation where the cylindrical drum 2 is not loaded, ie when its volume utilization is zero. Obviously, feeding logs into the cylindrical drum 2 at the feeding end also increases the effective weight of the flexible elements 4. As the volume utilization increases, this causes a larger deformation of the rotating, flexible elements 4, which change is proportional to the volume utilization.

Med särskild hänvisning till fig 1 är den inrättning som kontinuerligt mäter formförändringen hos de roterande, flexibla elementen 4 en- ligt uppfinningen placerad i anslutning till den cylindriska trumman 2. Enligt ett icke visat utförande kan inrättningen naturligtvis place- ras direkt i anslutning till de roterbara, flexibla elementen 4, men i det i fig 1 visade utförandet innefattar inrättningen ett mäthuvud 9 med fixerat stöd på basen A (eller alternativt på ramen 1) och elek- triskt anslutet till den till valet av barkningsstrategi sig hänförande styrlogikenheten 10. Mäthuvudet 9 mäter, till exempel optiskt och/eller magnetiskt, det vertikala avståndet y till den cylindriska trummans 2 omfång eller till en separat ramanordning 11 som är ansluten till denna och placerad i en företrädesvis vertikal position.With particular reference to Fig. 1, the device which continuously measures the deformation of the rotating, flexible elements 4 according to the invention is placed in connection with the cylindrical drum 2. According to an embodiment not shown, the device can of course be placed directly next to the rotatable , the flexible elements 4, but in the embodiment shown in Fig. 1 the device comprises a measuring head 9 with fixed support on the base A (or alternatively on the frame 1) and electrically connected to the control logic unit 10 relating to the choice of barking strategy. The measuring head 9 measures , for example optically and / or magnetically, the vertical distance y to the circumference of the cylindrical drum 2 or to a separate frame device 11 which is connected thereto and placed in a preferably vertical position.

Ramanordningen 11 kan konstrueras med en cirkulär form så nog- grant som möjligt på ett sådant sätt att centrum befinner sig på den cylindriska trummans mittlinje k. Ramanordningen 11 är sålunda separat från den cylindriska trummans 2 hölje, vilket kan ha dimen- sionsoriktigheter, i synnerhet beträffande tvärsnittscirkularitet, på grund av tillverkningstekniker och även på grund av spänningseffek- ten vid användning, och påverkar inte mätresultatet. Alternativt kan inrättningens logikenhet 10 vara försedd med filtrerande kretsar eller liknande, vilka är avsedda för filtrering av möjliga defekter hos den cirkulära formen. Mekanismen 9, 11 kan uppenbarligen vara en annan kombination för åstadkommande av mätningar, särskilt vid mätning av formförändringen hos de flexibla elementen 4 i det be- lastade tillståndet i jämförelse med den cylindriska trummans 2 obelastade tillstånd. Mekanismen kan placeras på flera platser i barkningsinrättningen, varigenom det är möjligt att erhålla ett total- resultat baserat på exempelvis medelvärdena av formförändringar- 10 15 20 25 30 35 510 028 ' 6 na. Mätinrättningen som visas i fig 1 är enbart ett föredraget utfö- rande.The frame device 11 can be constructed with a circular shape as accurately as possible in such a way that the center is located on the center line k of the cylindrical drum. The frame device 11 is thus separate from the housing of the cylindrical drum 2, which may have dimensional inaccuracies, in particular regarding cross-sectional circularity, due to manufacturing techniques and also due to the voltage effect during use, and does not affect the measurement result. Alternatively, the logic unit 10 of the device may be provided with filtering circuits or the like, which are intended for filtering possible defects of the circular shape. The mechanism 9, 11 can obviously be another combination for producing measurements, in particular when measuring the deformation of the flexible elements 4 in the loaded state in comparison with the unloaded state of the cylindrical drum 2. The mechanism can be placed in several places in the debarking device, whereby it is possible to obtain a total result based on, for example, the average values of the shape changes. 5 15 20 25 30 35 510 028 '6. The measuring device shown in Fig. 1 is only a preferred embodiment.

Ett avståndsvärde y härleds frán mäthuvudet 9 till styrlogikenheten 10, vilken är försedd med funktionen T = f(yi, ti) som beskriver vo- lymutnyttjandet och beror av avståndsvärdet y. Det omedelbara värde som sålunda erhålls för volymutnyttjandet jämförs med ett indexvärde Tas, vilket är registrerat i styrlogikenheten 10 och till exempel svarar mot kvaliteten hos det timmer som skall barkas. lndexvärdet Tas är åtminstone en startpunkt för den önskade bark- ningsstrategin för att uppnå en optimal grad av utnyttjande av bark- ningsinrättningen med hänsyn till både barkningsresultatet och eventuellt energikonsumtion. lndexvärdet Tas kan fastställas genom testning eller genom beräkning. Genom att jämföra värdena Ti = f(yj,ti), hos vilket i är ett index för ett visst ögonblick, och Tas, erhålls ett differenskvalitetsvärde öT som tillhandahåller en basis för reglering av drivorganen A, B, C etc, vilka i sin tur styr inrätt- ningen, såsom motorer 6 (rotationsfrekvens hos den cylindriska trumman 2), vars inmatnings- och utgàngsportar och andra funktio- ner reglerar den valda barkningsstrategin.A distance value y is derived from the measuring head 9 to the control logic unit 10, which is provided with the function T = f (yi, ti) which describes the volume utilization and depends on the distance value y. The immediate value thus obtained for the volume utilization is compared with an index value Tas, which is registered in the control logic unit 10 and, for example, corresponds to the quality of the timber to be debarked. The index value Tas is at least a starting point for the desired debarking strategy in order to achieve an optimal degree of utilization of the debarking device with regard to both the debarking result and possible energy consumption. The index value Tas can be determined by testing or by calculation. By comparing the values Ti = f (yj, ti), in which i is an index for a certain moment, and Tas, a difference quality value öT is obtained which provides a basis for regulating the drive means A, B, C etc., which in turn controls the device, such as motors 6 (frequency of rotation of the cylindrical drum 2), whose input and output ports and other functions regulate the selected debarking strategy.

Av beskrivningen ovan år det uppenbart för en expert inom området att uppfinningens förfarande kan appliceras på den aktuella mät- ningsoperationen pà en mängd olika sätt. l praktiken är det emeller- tid fördelaktigt att mäta formförändringen hos de roterbara, flexibla elementen indirekt, i synnerhet - men inte endast - som en kontinu- erlig mätning av avståndet mellan en fixerad punkt hos inrättningen och ytterytan hos höljet hos den cylindriska trumman 2 och/eller en till denna relaterad ramanordning 11 eller liknande i vertikal rikt- ning. Utifrån denna mätning av avståndet är det enkelt att, särskilt genom utnyttjande av det valda mätförfarandets geometriska di- mensioner, exempelvis kalkylera det absoluta värdet på formför- ändringen hos de roterbara, flexibla elementen direkt vid varje fyll- ningsgrad. Det är uppenbart att roteringen av den cylindriska trum- man även kan åstadkommas med andra drivorgan än de roterbara, flexibla elementen, vilka sålunda används enbart i stödsyfte, varvid 10 1 " 510 _o_2s den kraft som fordras för roteringen av den cylindriska trumman tillhandahålls av andra drivorgan. Det är uppenbart att förfarandet kan appliceras även hos sådana barkningsinrättningar där åtmins- tone en av tvà linjer av roterbara element är gjord av ett flexibelt material. Styrlogikenheten 10 kan naturligtvis innefattar transdukto- rer, sàsom digital-analogbaserade kretsar och beräkningskretsar för övervakning av styrenheten. Själva avstàndsmätningen kan ske utan kontakt, till exempel enligt en optisk och/eller magnetisk princip, men även kontaktbaserade mätmetoder, såsom de som baseras pá elektriskt motstånd är möjliga. Dessa olika förfaranden beskrivs inte i detalj i beskrivningen, eftersom de utgör en del av vad fackman- nen inom omràdet känner till.From the description above, it is obvious to an expert in the field that the method of the invention can be applied to the actual measurement operation in a variety of ways. In practice, however, it is advantageous to measure the deformation of the rotatable, flexible elements indirectly, in particular - but not only - as a continuous measurement of the distance between a fixed point of the device and the outer surface of the housing of the cylindrical drum 2 and / or a frame device 11 or the like related thereto in the vertical direction. Based on this measurement of the distance, it is easy, especially by using the geometric dimensions of the selected measuring method, to calculate, for example, the absolute value of the deformation of the rotatable, flexible elements directly at each degree of filling. It is obvious that the rotation of the cylindrical drum can also be effected with drive means other than the rotatable, flexible elements, which are thus used only for support purposes, whereby the force required for the rotation of the cylindrical drum is provided by other It is obvious that the method can also be applied to such debarking devices where at least one of two lines of rotatable elements is made of a flexible material.The control logic unit 10 may of course comprise transducers, such as digital-analog-based circuits and computing circuits for monitoring The distance measurement itself can be done without contact, for example according to an optical and / or magnetic principle, but also contact-based measurement methods, such as those based on electrical resistance are possible.These different methods are not described in detail in the description, as they form part of what the person skilled in the art knows.

Claims

10 15 20 25 30 35 510 028 V '8 Patent claims

A method in timber barking process, in which the used barking device comprises a rotatable, cylindrical drum (2), preferably inside equipped with moving elements, through which drum timber is transported from an feed end to an exit end of the cylindrical drum (2). is separated from the stem portion of the timber mainly by a scrubbing, abrasive and / or cutting action resulting from a reciprocating log movement, which movement is induced by the rotating movement of the cylindrical drum (2), which moves the timber , the cylindrical drum (2) being supported on a fixed frame (1) of elements (4), which are arranged to rotate substantially about axes in the longitudinal direction of the cylindrical drum and at least some of which are flexible, the barking device also comprising drive means (6, 6a) for effecting the rotational movement of the cylindrical drum (2), the method being used in particular for measuring volume utilization to control the process variables of the debarking process, characterized in that - a control logic intended for the volume utilization, related to the control of the process variables, in particular to the selected debarking strategy, is designed in such a way that it depends on deformation of the flexible elements (4 ) and that - the deformation of at least one of the flexible elements (4) is measured during the use of the barking device to obtain at least one control variable (A, B, C) in accordance with the barking strategy.

Method according to Claim 1, characterized in that the measurement is carried out continuously.

Method according to claim 1, characterized in that the method is used to measure the height position of the cylindrical drum (2) in relation to a device (9) which is attached to a fixed point and / or location, preferably the frame and / or base (A) of the cylindrical drum (2).

Method according to claim 1 or 2, characterized in that - at least one measuring zone, in particular a frame device (11), is placed on the cylindrical drum (2), preferably on its outer surface, and - at least one measuring element, such as a measuring head ( 9), is fixed with respect to the measuring zone, in particular the frame device (11), for measuring the distance between the frame device (11) and the measuring element, such as the measuring head (9), and - the measuring element, such as the measuring head (9), is connected to the debarking process. control logic unit (10) or the like, for using distance data (yi, ti) in controlling the debarking process.

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that - an index value (Tas) is registered in the control logic unit (10) or the like, which value is calculated and / or measured separately to correspond to the optimum operating value of the debarking process in accordance with a certain debarking strategy, and that - a measured value Ti = f (yi, ti), which is based on the deformation of the flexible means (4) - or at least one of them - is compared with the index value (Tas), a difference quality value derived therefrom (öT) is used in the control of impact organs for the elements that perform the debarking strategy.

Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the measurement is made by measuring non-contact principle, for example optically and / or magnetically.