SI26209A - Cepilnik drv z nastavljivo potjo hidravličnega cilindra za optimiranje cepilnega cikla - Google Patents

Abstract

Izum spada na področje delovnih strojev, natančneje na področje strojev za cepljenje drv, še posebno na področje delovanja cilindra cepljenja na cepilnih strojih. Izum se nanaša na cepilnik drv z nastavljivo potjo hidravličnega cilindra za določanje dolžine cepilnega cikla. Bistvo izuma je v tem, da omogoča zaustavljanje hidravličnega cilindra v želeni točki in njegovo vračanje. Cilinder je opremljen z ustreznim senzorjem ali stikalom, ki krmilniku podaja informacijo glede pozicije cepilnega cilindra. Omenjeni senzor oziroma stikalo zazna referenčne točke, ki so na plašču, kateri je pritrjen na cilinder in se skupaj s cilindrom pomika naprej in nazaj. Referenčne točke na plašču so lahko luknje, mačja očesa, detekcije na jeklo ali podobno. Krmilnik s pomočjo elektromagnetnega hidravličnega ventila prilagodi hod hidravličnega cilindra glede na uporabnikov izbor želene poti cilindra, ki je odvisna od dolžine hloda oziroma polen

Description

CEPILNIK DRV Z NASTAVLJIVO POTJO HIDRAVLIČNEGA CILINDRA ZA OPTIMIRANJE CEPILNEGA CIKLA

Področje tehnike

Izum spada na področje delovnih strojev, natančneje na področje strojev za cepljenje drv, še posebno na področje delovanja cilindra cepljenja na cepilnih strojih. Izum se nanaša na cepilnik drv z nastavljivo potjo hidravličnega cilindra za določanje dolžine cepilnega cikla.

Ozadje izuma in tehnični problem

Cepilniki ali cepilci so mehanske naprave za cepljenje drv, ki se uporabljajo za cepljenje hlodov ali delov hloda na drva primerna za uporabo. Hlodi se lahko razcepijo na posamezne krajše valjaste dele ločeno z uporabo žage ali pa v cepilniku. Cepilno rezilo je lahko pomično ali pa fiksno, pri čemer mora hlod oziroma njegov del proti rezilu potisniti ustrezna potisna plošča ali podoben element. Večinoma je pomik rezila ali potisne plošče izvedeno s pomočjo hidravličnega cilindra, njegova pot iz izhodišča do konca poti (na primer fiksnega rezila) in nazaj pa določa dolžino cepilnega cikla. Težava, ki se pojavi v praksi, je ta, da so polena za razcep na drva različnih dolžin, pot hidravličnega cilindra, pa je vedno enaka ne glede na dolžino polena. Tako v primeru kratkih delov polen hidravlični cilinder opravlja bistveno daljši cepilni cikel kot bi bil potreben, kar podaljšuje delo oziroma niža produktivnost.

Tehnični problem, ki ga pričujoči izum rešuje, je torej zasnova cepilnika drv, ki bo imel izboljšan hod hidravličnega cilindra tako, da se bo želeni hod izbral glede na dolžino polena, s čemer se bo po potrebi skrajšal cikel cepljenja in povišala produktivnost cepilnega stroja.

Stanje tehnike

Patent SI25686 opisuje cepilnik drv z optimizacijo cepilnega cikla, pri čemer ima cepilnik v cepilnem kanalu fiksno nameščen cepilni nož v oddaljenosti najdaljšega žaganca in dodatne dolžine L od hidravlične potisne naprave. V osnovnem položaju je hod hidravlične potisne naprave omejen na dolžino L in posledično krmilnik izvede premik hidravlične potisne naprave le za vrednost L, ki predstavlja referenčno točko. Ko se referenčna točka doseže, se potisna naprava premakne v začetni položaj. Ta rešitev vključuje uporabo merilne letve za merjenje premika potisne plošče glede na referenčno točko. Ta rešitev deluje tako, da se v cepilnem kanalu nahajata vsaj dva polena, pri čemer je prvi lahko že v kontaktu s cepilnim nožem, drugega pa potisne potisna plošča, tako da prvi potuje skozi cepilni nož in se posledično razcepi na drva. Enak princip je bil prikazan tudi na cepilnem stroju proizvajalca Posch, ki je dostopen na naslovu: https://www.youtube.com/watch?v=Vg5TjOuOrzA.

Merilne letve v splošnem so draga rešitev, hkrati pa so zelo občutljive na umazanijo, udarce in zvijanja. Delovanje merilne letve uporabljene v rešitvi opisani v SI25686 lahko motijo razne nečistoče. Poleg tega je njihova natančnost nepotrebna, saj se prilagajanje na stotinke milimetra ne uporablja.

Cepilniki S360 Turbo proizvajalca Posch imajo sicer mehanizem za skrajšanje cepilnega cikla s pomočjo krajšanja cepilnega giba. Mehanizem obsega prestavno ročico, ki se jo lahko postavi v dve različni poziciji s pomočjo zatičev, pri čemer ena pozicija omogoča običajno dolžino cepilnega giba, druga pozicija pa skrajšano. Slabost te rešitve je omejenost le na dve dolžini cepilnega cikla, torej se ne more prilagajati dolžine hoda še na kakšne vmesne velikosti delov hloda oziroma polen. Mehanska nastavitev za spreminjanje dolžine hoda cilindra tudi ni optimalna, ker mora uporabnik posegati v napravo, hkrati pa so možne tudi mehanske poškodbe.

Opis rešitve tehničnega problema

Bistvo cepilnika drv z nastavljivo potjo hidravličnega cilindra za določanje dolžine cepilnega cikla je v tem, da omogoča zaustavljanje hidravličnega cilindra v želeni točki in njegovo vračanje. Cilinder je opremljen z ustreznim senzorjem ali stikalom, ki krmilniku podaja informacijo glede pozicije cepilnega cilindra. Krmilnik nato ustrezno s pomočjo elektromagnetnega hidravličnega ventila prilagodi hod hidravličnega cilindra glede na uporabnikov izbor želene poti cilindra, ki je odvisna od dolžine hloda oziroma polen. Elektromagnetni ventil nato prekrmili tok olja ter posledično spremeni smer gibanja cilindra. Ustrezen senzor je izbran v skupini, v kateri so induktivni senzorji, končno stikalo, Hallov senzor, optični senzor, enkoder, ali katerikoli drugi električni element. Prednostna izbira je induktivni senzor. Omenjeni senzor oziroma stikalo zazna referenčne točke, ki so na plašču, kateri je pritrjen na cilinder in se skupaj s cilindrom pomika naprej in nazaj. Sam senzorje fiksno pritrjen na ustreznem nosilcu, tako da se s premikom plašča ne premakne. Referenčne točke na plašču so lahko luknje, mačja očesa, detekcije na jeklo ali podobno. Pomembno je le, da jih lahko izbrani senzor oziroma stikalo zazna. Prednostno so v plašču izvedene luknje, ker so najcenejše. Oblika lukenj je poljubna, običajno okrogla ali ovalna.

Cepilnik vključuje:

- Cepilni kanal, ki lahko sprejme vsaj eno poleno (del hloda), in je opremljen:

o s cepilnim rezilom na eni strani, pri čemer je omenjeno rezilo v horizontalni smeri, torej smeri premika polena za razrez, prednostno fiksno nameščeno, in o z linearno pomično potisno ploščo na drugi strani, pri čemer potisno ploščo premika hidravlični cilinder,

- krmilnik, ki nadzoruje delovanje hidravličnega cilindra,

- elektromagnetni hidravlični ventil, ki na podlagi ukazov iz krmilnika, kontrolira premikanje hidravličnega cilindra, pri čemer

- je hidravlični cilinder opremljen z zaščitnim plaščem in je omenjeni plašč opremljen z vsaj dvema referenčnima točkama m je cepilnik opremljen z vsaj dvema nepremično nameščenima senzorjema ali stikalomoma, ki sta nameščena na istem nosilcu en zraven drugega, prednostno na delu plašča, ki je bližje pomični plošči, pri čemer je omenjeni nosilec nameščen na ogrodje cepilnega stroja, in sta senzorja ali stikali povezana s krmilnikom tako, da sporočata zaznano referenčno točko, na podlagi česar krmilnik upravlja z omenjenim ventilom in posledično hidravličnim cilindrom.

Senzorja sta lahko nameščena na enem nosilcu ali pa vsak na svojem nosilcu, pri čemer sta nosilca eden zraven drugega oziroma blizu en drugemu.

Material za plašč cilindra je kovina, v našem primeru jeklo. V prednostni izvedbi je plašč odprt šesterokotnik, lahko bi bil tudi odprti krog ali samo pločevina v obliki črke V na vrhu, vendar te variante niso prednostne.

V prednostni izvedbi sta uporabljena dva senzorja in tri referenčne točke, opis delovanja bo narejen na podlagi te prednostne izvedbe. Delovanje je enako za vse variante oziroma števila ter izvedbe referenčnih točk. Pri osnovnem (zaprtem) položaju hidravličnega cilindra je prvi senzor aktiven in drugi senzor neaktiven, kar pomeni, da je pod enim referenčna točka, prednostno luknja, ter pod drugim material plašča. Prvi senzor javlja pozicijo, da je bat hidravličnega cilindra v nultem (izhodiščnem) položaju, prednostno pa je zraven predvidena še dodatna luknja, ki je namenjena za mehko ustavljanje cilindra. Namreč, ko se cilinder z veliko hitrostjo vrača, bi za vsak gib udarilo cilinder in plašč, kar se prepreči s tem, da senzor malo prej javi in neke vrste pripre ventil ter upočasni povratni gib cilindra.

Aktivnost drugega senzorja, ki je namenjen za skrajšani hod, se zazna pri luknji na plašču. Senzorje namreč odmaknjen od plašča približno 3 do 5 mm, njegova mejna vrednost, do katere je še neaktiven 10 mm. Ko pride do luknje se razdalja senzorju poveča nad mejno vrednost (praktično je ni več) in tako senzor dobi informacijo o poziciji cilindra, kar pošlje krmilniku, kateri pošlje ukaz nato do elektromagnetnega ventila, le-ta pa preklopi hidravlični tok in s tem smer gibanja cilindra. Pri pomiku proti cepilnemu rezilu, drugi senzor dobi signal pri vsaki luknji na dolžinah od L1 do L3. Dolžine L1, L2, L3 so želene dolžine, kjer se lahko ustavi cilinder glede na izbor uporabnika, ki ga ima krmilnik. Število želenih dolžin je lahko poljubno, v skladu s tem pa je prilagojeno tudi število referenčnih točk. Običajno pa se te izbirajo glede na standardne dolžine polen, ki so 25, 33, 40 in 50 cm. Ustavljanje cilindra in njegovo vračanje v izhodiščni položaj se torej aktivira z ustrezno sprogramiranim krmilnikom.

Postopek uporabe cepilnika poteka na sledeč način. S stikalom se na kontrolni plošči izbere želena dolžina hoda hidravličnega cilindra. Pri izbiri dolžine L1 program krmilnika čaka na en signal iz drugega senzorja. Pri detekciji signala vrne cilinder v osnovni položaj. Pri izbiri dolžine L2 program čaka na dva signala iz drugega senzorja. Prvega prebere in šteje kot 1, po detekciji drugega pa vrača cilinder v osnovni položaj. Pri izbiri dolžine L3 program čaka na tri signale iz drugega senzorja. Prvega prebere in šteje kot 1, drugega prebere in šteje kot 2, po detekciji tretjega pa vrača cilinder v osnovni položaj. Opisani postopek se lahko ponavlja za večje število pomikov.

Želene dolžine se lahko zaznajo tudi z večjim številom senzorjev. Na primer, vsak pomik ima lahko svoj senzor in ni potrebno krmilnika programirati za štetje signalov pri večjem številu različnih pomikov. S tem v skladu je potrebno prilagoditi referenčne točke na plašču.

Izum omogoča izbiro skrajšanega končnega hoda, glede na izbrano dolžino polena. S tem se skrajša ciklus cepljena in poveča produktivnost cepilnega stroja. Postopek uporabe opisanega cepilnika je cenovno ugoden in praktičen, ker se uporabi že vgrajena oprema, to so senzorji in krmilnik, kar pomeni izdelavo brez dodatnih materialnih stroškov. Rešitev je tudi praktična, ker za določanje poti cilindra uporablja plašč, ki cilinder obdaja, pri čemer je plašč že znana standardna komponenta cepilnikov zaradi zaščite batnice hidravličnega cilindra. Tako izum na enostaven in cenovno ugoden način rešuje zastavljeni tehnični problem.

Cepilnik drv z nastavljivo potjo hidravličnega cilindra za določanje dolžine cepilnega cikla bo v nadaljevanju podrobneje opisan s pomočjo izvedbenega primera in slik, ki prikazujeta:

Slika 1 Plašč hidravličnega cilindra s senzorjema in referenčnimi luknjami

Slika 2 Prikaz možnih razdalj L1, L2 in L3

Slika 1 prikazuje možen izvedbeni primer sklopa hidravličnega cilindra 1 in plašča 2 cilindra 1 za cepilnik drv po izumu. Plašč 2 cilindra 1 le-tega obdaja, pri čemer ima plašč 2 tri luknje 4a, 4b, 4c, ki predstavljajo referenčne točke in so na plašču 2 razporejene stran od senzorjev 3a, 3b. Na nosilcu 3, ki je nameščen na ogrodje cepilnega stroja, sta nepremično vgrajena dva senzorja 3a, 3b, ki sta prednostno induktivna senzorja, pri čemer sta senzorja en poleg drugega na delu, ki je blizu pomične plošče 5. Kot je prikazano na sliki 2, razdalja L1 predstavlja dolžino poti od senzorja 2b do prve luknje 4a, razdalja L2 je dolžina poti od senzorja 2b do druge luknje 4b, razdalja L3 pa je dolžina poti od senzorja 2b do tretje luknje 4c.

Pri osnovnem (zaprtem) položaju hidravličnega cilindra je prvi senzor 3a aktiven in drugi senzor 3b neaktiven, kar pomeni, da je pod enim referenčna točka, prednostno luknja, ter pod drugim material plašča. Prvi senzor 3a javlja pozicijo, da je bat hidravličnega cilindra v nultem (izhodiščnem) položaju. Poleg tega je zraven še dodatna luknja 4d, ki je namenjena za mehko ustavljanje cilindra 1. Namreč, ko se cilinder z veliko hitrostjo vrača, bi za vsak gib udarilo cilinder in plašč, kar se prepreči s tem, da senzor malo prej javi in neke vrste pripre ventil ter upočasni povratni gib cilindra.

Postopek uporabe pri krajših polenih poteka tako, da se s stikalom se na kontrolni plošči izbere želena dolžina hoda hidravličnega cilindra 1, na primer L1. Pri izbiri dolžine L1 program krmilnika ob premiku hidravličnega cilindra 1 čaka na en signal iz drugega senzorja 3b. Po detekciji signala vrne cilinder v osnovni položaj tako, da pošlje ustrezen signal elektromagnetnemu hidravličnemu ventilu 5, ki preusmeri tok olja in cilinder 1 vrne v izhodiščni položaj.

V kolikor je izbrana najdaljša dolžina hoda hidravličnega cilindra, torej L3, program krmilnika čaka na tri signale iz drugega senzorja 3b. Prvega prebere in šteje kot 1, drugega prebere in šteje kot 2, po detekciji tretjega pa vrača cilinder v osnovni položaj. Pri izbiri dolžine L2 pa program krmilnika čaka na dva signala iz drugega senzorja 3b. Prvega prebere in šteje kot 1, po detekciji drugega pa vrača cilinder v osnovni položaj. Tako lahko uporabnik torej enostavno določi katero dolžino hoda naj ima cilinder 1, te nastavitve pa krmilnik uporabi za preverjanje zaznavanja referenčnih lukenj na plašču cilindra s senzorjem.

Claims (13)

1. Patentni zahtevki

   1. Cepilnik drv z nastavljivo potjo hidravličnega cilindra za določanje dolžine cepilnega cikla, ki vključuje:

   - Cepilni kanal, ki lahko sprejme vsaj eno poleno, in je opremljen:

   o s cepilnim rezilom na eni strani, in o z linearno pomično potisno ploščo na drugi strani, pri čemer potisno ploščo premika hidravlični cilinder,

   - krmilnik, ki nadzoruje delovanje hidravličnega cilindra,

   - elektromagnetni hidravlični ventil, ki na podlagi ukazov iz krmilnika, kontrolira premikanje hidravličnega cilindra, značilen po tem, da

   - je hidravlični cilinder opremljen z zaščitnim plaščem in je omenjeni plašč opremljen z vsaj dvema referenčnima točkama,

   - in je cepilnik opremljen z vsaj dvema nepremično nameščenima senzorjema ali stikalomoma, ki sta nameščena na istem ali ločenem nosilcu en zraven drugega, pri čemer sta senzorja prilagojena za zaznavanje referenčne točke in sta senzorja ali stikali povezana s krmilnikom tako, da sporočata zaznano referenčno točko, na podlagi česar krmilnik upravlja z omenjenim ventilom in posledično hidravličnim cilindrom.
2. 2. Cepilnik drv z nastavljivo potjo hidravličnega cilindra za določanje dolžine cepilnega cikla po zahtevku 1, značilen po tem, da je pri osnovnem položaju hidravličnega cilindra prvi senzor aktiven in drugi senzor neaktiven, kar pomeni, da je pod enim referenčna točka, prednostno luknja, ter pod drugim material plašča.
3. 3. Cepilnik drv z nastavljivo potjo hidravličnega cilindra za določanje dolžine cepilnega cikla po zahtevku 1 ali 2, značilen po tem, da je senzor prilagojen za aktivacijo pri referenčni točki na plašču, s čemer se zazna pozicija cilindra s pomočjo krmilnika, ki je prilagojen za pošiljanje ukaza na elektromagnetni ventil, s katerim se upravlja gibanje hidravličnega cilindra.
4. 4. Cepilnik drv z nastavljivo potjo hidravličnega cilindra za določanje dolžine cepilnega cikla po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da ima referenčne točke razporejene tako, da določajo vsaj dolžini L1 in L2, prednostno tri dolžine L1, L2, in L3.
5. 5. Cepilnik drv z nastavljivo potjo hidravličnega cilindra za določanje dolžine cepilnega cikla po predhodnem zahtevku, značilen po tem, da so omenjene dolžine izbrane v skupini, v kateri so dolžine 25, 33, 40 in 50 cm.
6. 6. Cepilnik drv z nastavljivo potjo hidravličnega cilindra za določanje dolžine cepilnega cikla po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da se dolžine lahko zaznajo tudi z večjim številom senzorjev, kjer ima vsaka dolžina svoj senzor in ni potrebno krmilnika programirati za štetje signalov pri večjem številu različnih pomikov.
7. 7. Cepilnik drv z nastavljivo potjo hidravličnega cilindra za določanje dolžine cepilnega cikla po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da sta senzorja nameščena na delu plašča, ki je bližje pomični plošči.
8. 8. Cepilnik drv z nastavljivo potjo hidravličnega cilindra za določanje dolžine cepilnega cikla po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, daje omenjeno rezilo v horizontalni smeri, torej smeri premika polena za razrez, fiksno nameščeno.
9. 9. Cepilnik drv z nastavljivo potjo hidravličnega cilindra za določanje dolžine cepilnega cikla po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da je senzor izbran v skupini, v kateri so induktivni senzorji, končno stikalo, halo senzor, optični senzor, enkoder ali katerikoli drugi element.
10. 10. Cepilnik drv z nastavljivo potjo hidravličnega cilindra za določanje dolžine cepilnega cikla po predhodnem zahtevku, značilen po tem, da je senzor induktivni senzor.
11. 11. Cepilnik drv z nastavljivo potjo hidravličnega cilindra za določanje dolžine cepilnega cikla po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da so referenčne točke na plašču lahko luknje, mačja očesa, detekcije na jeklo ali podobno, prednostno so referenčne točke luknje katerekoli oblike, običajno okrogle ali ovalne.
12. 12. Cepilnik drv z nastavljivo potjo hidravličnega cilindra za določanje dolžine cepilnega cikla po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da sta uporabljena dva senzorja in tri referenčne točke.
13. 13. Postopek uporabe cepilnika po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da vključuje sledeče korake:

    - S stikalom se na kontrolni plošči izbere želena dolžina hoda hidravličnega cilindra, pri čemer se:

    o pri izbiri dolžine L1 program krmilnika čaka na en signal iz senzorja, pri čemer se po detekciji referenčne točke s senzorjem cilinder s pomočjo krmilnika in elektromagnetnega ventila vrne v osnovni položaj, ali o pri izbiri dolžine L2 program krmilnika čaka na dva signala iz senzorja, kjer se prvi signal prebere kot prva referenčna točka in šteje kot 1, po detekciji druge referenčne točke pa se cilinder s pomočjo krmilnika in elektromagnetnega ventila vrne v osnovni položaj, ali o pri izbiri dolžine L3 program krmilnika čaka na tri signale iz senzorja, kjer se prvi prebere kot prva referenčna točka in šteje kot 1, drugi se prebere kot druga referenčna točka in šteje kot 2, po detekciji tretje referenčne točke pa se cilinder s pomočjo krmilnika in elektromagnetnega ventila vrača v osnovni položaj.