WO2013092332A1 - Forstseilwinde - Google Patents

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WO2013092332A1
WO2013092332A1 PCT/EP2012/075187 EP2012075187W WO2013092332A1 WO 2013092332 A1 WO2013092332 A1 WO 2013092332A1 EP 2012075187 W EP2012075187 W EP 2012075187W WO 2013092332 A1 WO2013092332 A1 WO 2013092332A1
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WO
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winch
cable
carriage
circulating
electric motors
Prior art date
Application number
PCT/EP2012/075187
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English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Miggitsch
Original Assignee
Koller Gmbh
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 Koller Gmbh filed Critical Koller Gmbh
Priority to EP12816255.9A priority Critical patent/EP2794458A1/de
Publication of WO2013092332A1 publication Critical patent/WO2013092332A1/de

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Classifications

    • 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
    • A01G23/003—Collecting felled trees
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/22—Control systems or devices for electric drives
    • B66C13/23—Circuits for controlling the lowering of the load
    • B66C13/26—Circuits for controlling the lowering of the load by ac motors
    • B66C13/28—Circuits for controlling the lowering of the load by ac motors utilising regenerative braking for controlling descent of heavy loads and having means for preventing rotation of motor in the hoisting direction when load is released
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C21/00—Cable cranes, i.e. comprising hoisting devices running on aerial cable-ways
    • B66C21/04—Cable cranes, i.e. comprising hoisting devices running on aerial cable-ways with cable-ways supported at one end or both ends on bodily movable framework, e.g. framework mounted on rail track
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/02—Driving gear
    • B66D1/12—Driving gear incorporating electric motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/02—Driving gear
    • B66D1/14—Power transmissions between power sources and drums or barrels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D1/00—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans
    • B66D1/26—Rope, cable, or chain winding mechanisms; Capstans having several drums or barrels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66D—CAPSTANS; WINCHES; TACKLES, e.g. PULLEY BLOCKS; HOISTS
    • B66D3/00—Portable or mobile lifting or hauling appliances
    • B66D3/006—Power actuated devices operating on ropes, cables, or chains for hauling in a mainly horizontal direction

Definitions

  • the present invention relates to a forestry winch according to the preamble of claim 1 and in each case a method for operating such a forestry winch in an uphill or downhill operation according to claims 7 and 8.
  • Generic forestry winches are typically used in forestry in such cases Kippmastseil marasse where felled trees in mountainous regions uphill (“uphill”) or downhill (“down hill”) must be moved.
  • the forestry winch consists essentially of a mobile device (tractor, truck, trailer), which is equipped with winches with appropriately driven cable drums for receiving and moving the ropes used.
  • Such a forestry winch can be driven along forest roads in a position above (uphill) or below (downhill) from an area to be scoured or drives them independently.
  • a supporting cable and a traction cable and optionally (especially in downhill operation) of a circulating rope then felled trees are transported to the forestry winch, where they can then be loaded and transported away.
  • FIGs. 1A and 1B of Canadian Patent Application CA 2 249 918 A generic forestry winch is shown in Figs. 1A and 1B of Canadian Patent Application CA 2 249 918.
  • the forestry winch away to a starting from the forestry winch behind the felled trees fixed point starting from a Tragseilvvinde a carrying rope spanned.
  • the support cable is clamped after fixation at the fixed point by means of the cable winch.
  • a Kippmastseilêt In order to ensure a certain medium free height of the support rope above the ground in a floating or schleifenden transport of trees, a Kippmastseilêt be used, in which the forestry winch is provided with an erectable tilting mast or a tipping mast can be set up separately. From the top of the tilting mast, which is located at a similar height above the ground as the fixed point at which the carrying cable is fixed with its end facing away from the supporting cable winch, the supporting cable is guided in the direction of the fixed point. As a result, a distance of the support rope above the forest floor, along which the felled trees are conveyed, typically reaches 2 to 8m. The suspension cable is thereby stretched as possible that it essentially has a slope corresponding to the slope.
  • a traction cable is still used, which is on the one hand a carriage, which is suspended like a rope on the carrying cable by means of pulleys suspended. can be pulled to forestry winch.
  • this pull rope can also be used to carry out a load application, which means that the load to be conveyed (the felled tree trunks) is pulled towards the carriage.
  • the felled tree trunks on the one hand from lying on the side of the supporting rope can first be attracted to the supporting rope.
  • felled tree trunks which are already in an area below the supporting cable, can be pulled partially or completely upwards in the direction of the supporting cable or in the direction of the trolley.
  • the pull rope can be used both to Lastbeizug the load to the carriage out, as well as the transport of the load for forestry winch along the support cable, a releasably configured connection between the pull cable and the carriage must be realized.
  • a remotely controllable coupling can be provided on the carriage, which can set the traction cable relative to the carriage and release it again. In the fixed state, the carriage is thus moved along the supporting cable by a movement of the traction cable by means of the cable winch.
  • the traction winch in turn moves the traction cable relative to the carriage, thereby enabling load to be supplied to the carriage by a load.
  • another coupling must in turn bring the carriage into engagement with the traction cable, so that the carriage is fixed in its position relative to the traction cable for load-bearing purposes.
  • the carriage to the fixed deflection by fixed relative to the support cable and the first fixed point and further comprises one (or more) free-running pulley through which the pull rope is guided.
  • a relatively simple situation is in mountain climbing.
  • the forestry winch ie the mobile device with carrying, traction cable and circulating cable winch and possibly with tipping mast
  • the carriage starting from the forestry winch alone by the weight of its own weight or as soon as a corresponding proportion of the hauling cable is unrolled from the cable winch, by the weight of the When the tow rope is released, move downhill to the hitch. The carriage therefore unwinds the traction cable from the cable winch without any further drive.
  • the carriage is fixed to the support cable and the previously defined relative to the carriage pull rope released so that the Glasseilwinde remote end of the pull rope can reach the fallen down trees by the weight load of the pull rope.
  • the pulling cable is first pulled in by means of the cable winch through the carriage in the direction of the forestry winch, whereby the carriage remains fixed to the carrying cable for this load-securing operation.
  • the pull rope is set on the carriage and the carriage itself released on the support cable.
  • the forestry winch In a downhill operation, the forestry winch is in a position downhill of these relative to the filled trees to be conveyed.
  • the carriage can not be moved by its weight to the hitch, but it must be used a circulating rope, which pulls the carriage uphill to the hitch.
  • the traction cable While the traction cable is guided in a similar manner as in uphill operation, in this downhill operation the circulating cable is articulated in a direction opposite to the traction cable and the forest cable winch on the carriage.
  • the circulating cable is therefore guided starting from the circulating cable uphill to the load to be conveyed over to a deflection point above the felled trees, where it is by means of a pulley to the carriage diverted.
  • the carriage can be pulled to an attachment point (uphill).
  • a hydraulic pressure must be generated by a combustion engine, wherein the internal combustion engine is operated depending on the current power demand high or low-rev, and therefore rarely driven in an energetically optimal power range. It is the object of the present invention to provide a forestry winch or a method for operating a forestry winch available, in which the oversizing of the motors used can be reduced and the energy supply can be optimized.
  • two electric motors are provided for driving the cable winch, the circulating cable winch and the cable winch.
  • a first electric motor via a Wernerseilwindenkupplung with the Switzerlandseilwinde connectable and a second electric motor via a Umlaufseilwindenkupplung with the circulating cable winch.
  • a coupling arrangement is provided by means of which both electric motors can be connected to one another and optionally also to the supporting cable winch.
  • a forestry winch according to the present invention therefore offers the advantage that, on the one hand, each electric motor can drive its own cable winch or circulating winch alone.
  • the first electric motor is connectable to the second electric motor and both electric motors in turn connect to the respective winch, so that each of the winches in the If necessary via both electric motors can be driven together.
  • connectable is to be understood that a rotational axis of an electric motor with the axis of rotation of another electric motor can be positively coupled, and rotate both axes synchronously. The same applies to a connection in an electric motor and an associated axis of a winch connected to it.
  • the first electric motor which is associated with the cable winch
  • the carriage is pulled up by means of the second electric motor in engine operation and the circulating cable winch connected to the second electric motor via the circulating cable coupling to the trailer.
  • the power required for this purpose is fiction recovered according to the generator operation of the first electric motor.
  • the coupling arrangement has a connection coupling for connecting the two electric motors to each other, and / or a supporting cable winch coupling for connecting at least one of the two electric motors to the supporting cable winch, particularly preferably the supporting cable winch coupling and the coupling are arranged so that both connected to each other via the connection coupling electric motors via the supporting cable winch coupling with the supporting cable winch are connectable.
  • the electric motors are operable as a generator and a rechargeable accumulator for electrical energy, in particular a high-performance capacitor, is provided which is electrically connected to the electric motors so that they can be charged by the electric motors in the generator bed, in particular those converted into electrical energy Braking energy can be stored.
  • a rechargeable accumulator for electrical energy in particular a high-performance capacitor
  • an internal combustion engine and an associated further generator are preferably provided, it being possible to drive the generator by means of the internal combustion engine, the generator being electrically connected to the reservoir and being able to charge it.
  • An advantage of this is that the internal combustion engine for charging the memory can be operated independently of the currently required wind power in an optimal speed range.
  • the further generator and the internal combustion engine can be integrated into the forestry winch or designed as a separate external unit.
  • the electric motors used are preferably designed as torque motors, so as a slow-speed direct drives with very high torque at relatively low speeds, so that additional gear can be omitted.
  • the control concept is designed to be adaptive in order to further minimize energy consumption.
  • the generator when commissioning the forestry winch at a (new) site, the generator is initially operated at maximum power until the memory for electrical energy is fully charged. Subsequently, also with maximum generator power, a first number of work cycles, consisting of a drive to a trailer, a Lastbeizug and a trip to Abladesmaschine, go through, and the demand for electrical energy is determined, the average for one cycle (alternatively: maximum) needed has been. The generator power for a second number of subsequent cycles then reduced so far that the sum of the electrical energy generated by the generator and the electric motors in generator mode per cycle corresponds to the determined demand.
  • the demand is re-determined based on current cycles, and the generator power is adjusted to the newly determined demand to compensate for a change in consumption or a previous false determination.
  • the generator power is preferably increased when the electrical energy stored in the electrical energy storage falls below a preselected energy reserve or energy storage status threshold. This avoids that, if the energy consumption also determined and thus also expected for subsequent cycles is set too low, insufficient electrical energy is stored, ie. is stored. A start-up of the internal combustion engine s in an inefficient high speed range can therefore be omitted.
  • the Generatori egg s do g is preferably also increased as soon as a specified limit for an energy storage status of the memory for electrical energy is exceeded. This ensures that the memory does not fall under an energy storage status or state of charge with corresponding electrical voltage below which or which reliable operation is no longer guaranteed.
  • the torque and the rotational speed of the associated electric motor is controlled in dependence on a filling level of cable winch and / or circulating winch so that it outputs a constant power, so the product of torque and rotational speed remains constant over a conveyor line.
  • a constant speed and a constant tensile force of the circulating rope or pull rope is achieved.
  • the maximum height corresponds to a maximum rope capacity of the rope drum, the degree of filling thus the currently used capacity.
  • the pull winch and / or the circulating cable winch can each be assigned a sensor in order to detect the degree of filling of the winch.
  • the sensor can be an optical sensor.
  • a line detector can be used, which is arranged next to an associated cable drum and aligned radially to its axis of rotation. An arranged on the opposite side of the cable drum light source illuminated depending on the degree of filling of the cable drum different areas of the line detector, so that by means of the line detector of the Filling level can be determined.
  • electrical sensors Capacitive or inductive
  • Rope voltage of the circulating cable and / or the traction cable determined and the torque and the rotational speed of the respective associated electric motor are controlled so that it keeps the tension constant.
  • Such a measurement of a rope tension can take place by means of a cable deflection around three rollers and a force measuring bolt.
  • Fig. 1 schematically a Forstseilwinde invention with the corresponding winches and associated electric motors.
  • a traction winch 10 which can be connected via a Werner 12 with a first electric motor 14 so that either the electric motor 14 in a motor operation can drive the cable winch 10, or vice versa the Switzerlandseilwinde 10, the electric motor 14 in a generator operation.
  • a circulating winch 16 is provided on the forestry winch, which is configured via a circulating winch clutch 18 with a second electric motor 20 connectable.
  • the electric motor 20 can drive the circulating cable 16 in engine operation or driven by the circulating cable 16 in the generator mode.
  • a clutch arrangement is provided, which has a connection coupling 22, a supporting cable winch coupling 24 and an optional gear 26.
  • connection coupling 22 serves to connect the two electric motors 14 and 20 with each other, so that this acts on the selective connection quasi like a single correspondingly larger-sized electric motor of the added individual services. Since the pull winch clutch 12, the circulating cable coupling 18 and the connecting coupling 22 can all be selectively engaged or disengaged, there is a possibility that, for example, the first electric motor 14 will either be alone in connection with and drive the pull winch 10 (via the pull winch clutch 12) is driven by this. The same applies to the second electric motor 20 and the circulating cable winch 16. Furthermore, both electric motors 14, 20 together can drive the Switzerlandseilwinde 10, which in principle in particular when load loading a load in the direction of a carriage of advantage, since very large tensile forces are necessary.
  • both electric motors 14 and 20 can jointly drive the supporting cable winch 28.
  • turn winch clutch 12 and circulating winch clutch 18 are opened, and the connection coupling 22 connecting both electric motors 14 and 20 is closed. Also closed is the supporting cable winch coupling 24, which ensures that the common torque of the electric motors 14 and 18 via the kauskuppl ung to the supporting cable winch 28 is forwarded.
  • a gear 26 is shown schematically, by means of which the common rotational speed of the electric motors 14 and 20 can be translated to a desired rotational speed of the supporting cable winch 28.
  • each transmission can be provided.
  • a capacitor 30 (preferably a high power capacitor such as known under the trade names "SuperCap”, “PowerCap”) for storing electrical energy supplied via electrical leads 32 to the first electric motor 14 and the second electric motor, respectively 20 is connected and can give 32 electrical power to these or receive these electrical lines on this.
  • a capacitor 30 preferably a high power capacitor such as known under the trade names "SuperCap”, “PowerCap” for storing electrical energy supplied via electrical leads 32 to the first electric motor 14 and the second electric motor, respectively 20 is connected and can give 32 electrical power to these or receive these electrical lines on this.
  • an electronic control is provided (not shown in FIG. 1), via which the voltage levels can be adjusted.
  • an electric motor too low voltage of the capacitor 30 (especially at a current low state of charge) are electronically transformed to a higher voltage level to operate the respective electric motor during engine operation can.
  • generator operation of one of the electric motors 14, 20, in turn, its output voltage can be adapted to the capacitor 30 so that it can be charged efficiently.
  • an internal combustion engine in the form of a diesel engine 34 is provided, which drives an electric generator 38 via a drive train 36 so that it can also deliver electrical power to the capacitor 30 via an electrical line 40.
  • An uphill operation according to the invention runs as follows:
  • step A the carriage must be braked as it drives in the direction of the valley.
  • the carriage is braked by means of the traction cable, which drives the electric motor 14 in the generator mode via the Switzerlandscilwinde 10, which thus introduces electrical energy into the capacitor 30.
  • the resulting energy balance is positive.
  • step B attaching the wood to the load-lifting pull rope, virtually no energy is needed.
  • step C and D high forces must be applied by the pull rope to first pull the load toward the carriage and then pull the load and carriage to an uphill unloading point.
  • the resulting energy balance is negative.
  • step E suspension of the wood from the load lifting cable again virtually no energy is needed.
  • step A the carriage must be pulled uphill to the receiving location. This is done by the movement of the circulating cable, which is moved by means of the circulating cable winch 16 and the second electric motor 20. While the second electric motor 20 is operating in the motor mode and consumes electrical energy from the condenser 30, the carriage pulls the traction cable off the traction winch 10 and moves the electric motor 14 in the generator mode via the traction cable coupling 12, whereby electric power is fed to the capacitor 30.
  • the force or energy that must necessarily be provided to always slightly slow down the carriage (avoiding oscillations) is therefore not thermally destroyed by a brake according to the invention, but in a sense recycled in the form of electrical energy.
  • step C a high force is also required during downhill operation for bringing the load to the carriage, which is accordingly supplied again by a coupling of both electric motors 14 and 20 via the connection coupling 22 and the pull winch coupling 12 of the pull winch 10 (negative energy balance) ).
  • step B a braking of the carriage with attached load while driving to the lower (valley) forest cable winch necessary, in which case the corresponding braking force is transmitted from the circulating cable, which in this step on the circulatory clutch 18, the second electric motor 20 in the Generator operation drives, so that here again the required braking energy can be converted into electrical energy and the capacitor 30 can be supplied.

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Abstract

Eine Forstseilwinde zum Bewegen von gefällten Bäumen mit einem Zugseil und einer Zugseilwinde (10) zum Bewegen des Zugseils, einem Umlaufseil und einer Umlaufseilwinde (16) zum Bewegen des Umlaufseils, einem Tragseil und optional einer Tragseilwinde (28) zum Spannen des Tragseils, sowie einem Laufwagen, welcher mittels des Zugseils und optional auch mittels des Umlaufseils entlang des Tragseils und von diesem getragen, bewegbar ist, wobei zum Antrieb der Zugseilwinde (10) und der Umlaufseilwinde (16) zwei Elektromotoren (14, 18) vorgesehen sind, wobei ein erster der Elektromotoren (14) über eine Zugseilwindenkupplung (12) mit der Zugseilwinde (10) verbindbar ist, und ein zweiter der Elektromotoren (20) über eine Umlaufseilwindenkupplung (18) mit der Umlaufseilwinde (16) verbindbar ist, und ferner eine Kupplungsanordnung (22, 24, 26) vorgesehen ist, mittels derer beide Elektromotoren (14, 20) miteinander verbindbar sind.

Description

Forstseilwinde
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Forstseilwinde gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie jeweils ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Forstseilwinde in einem Bergaufbetrieb bzw. Bergabbetrieb gemäß der Ansprüche 7 und 8.
Gattungsgemäße Forstseilwinden finden typischerweise Kippmastseilgeräte in der Forstwirtschaft in solchen Fällen Verwendung, wo gefällte Bäume in bergigen Regionen bergauf ("Bergaufbetrieb") oder bergab ("Bergabbetrieb") bewegt werden müssen. Die Forstseilwinde besteht dabei im Wesentlichen aus einem mobilen Gerät (Traktor, Lkw , Anhänger), welches mit Seilwinden mit entsprechend angetriebenen Seiltrommeln zum Aufnehmen und Bewegen der verwendeten Seile ausgestattet ist. Eine solche Forstseilwinde kann entlang von Forstwegen in eine Position oberhalb (Bergaufbetrieb) oder unterhalb (Bergabbetrieb) von einem zu durchforstenden Bereich gefahren werden oder fährt diese selbständig an. Mittels eines Tragseils und eines Zugseils und optional (insbesondere im Bergabbetrieb) eines Umlaufseils werden dann gefällte Bäume zur Forstseilwinde hin transportiert, wo sie anschließend verladen und abtransportiert werden können.
Eine gattungsgemäße Forstseilwinde ist in den Fig. 1A und 1B der kanadischen Patentanmeldung CA 2 249 918 abgebildet. Wie in dieser Patentanmeldung gezeigt, wird einerseits von der Forstseilwinde weg zu einem ausgehend von der Forstseilwinde hinter den gefällten Bäumen liegenden Fixpunkt ausgehend von einer Tragseilvvinde ein Tragseil aufgespannt. Als Fixpunkt kommt natürlich insbesondere ein noch nicht gefällter Baumstamm in Frage. Das Tragseil wird nach der Fixierung am Fixpunkt weise mittels der Tragseilwinde gespannt. Um bei einem schwebenden oder schleifenden Transport der Bäume eine gewisse mittlere freie Höhe des Tragseils über dem Boden zu gewährleisten, kann ein Kippmastseilgerät Verwendung finden, bei welchem die Forstseilwinde mit einem aufstellbaren Kippmast versehen ist oder ein Kippmast separat aufgestellt werden kann. Von der Spitze des Kippmasts, die sich in ähnlicher Höhe über dem Boden befindet wie der Fixpunkt, an welchem das Tragseil mit seinem der Tragseilwinde abgewandten Ende fixiert ist, wird das Tragseil in Richtung des Fixpunktes geführt. Dadurch wird ein Abstand des Tragseils über dem Waldboden, entlang dessen die gefällten Bäume gefördert werden, von typischerweise 2 bis 8m erreicht. Das Tragseil wird dabei möglichst so aufgespannt, dass es im Wesentlichen eine Neigung entsprechend der Hangneigung hat. Sowohl bei einem Bergauf- als auch bei einem Bergabbetrieb wird weiterhin ein Zugseil eingesetzt, welches einerseits einen Laufwagen, der seilbahnartig am Tragseil mittels Seilrollen verlagerbar aufgehängt ist. zur Forstseilwinde gezogen werden kann. Andererseits kann dieses Zugseil auch dazu verwendet werden, einen Lastbeizug durchzuführen, was bedeutet, dass die zu fördernde Last (die gefällten Baumstämme) zum Laufwagen hin gezogen wird. Dabei können die gefällten Baumstämme einerseits aus Liegepositionen seitlich des Tragseils zunächst zum Tragseil hingezogen werden. Andererseits können auch gefällte Baumstämme, die bereits in einem Bereich unterhalb des Tragseils liegen, teilweise oder ganz in die Höhe in Richtung des Tragseils bzw. in Richtung des Laufwagens gezogen werden. Somit ist ein schwebender oder schleifender Transport von Baumstämmen oder natürlich auch von abgelängten Teilen von Baumstämmen möglich. Damit das Zugseil sowohl zum Lastbeizug der Last zum Laufwagen hin, als auch zum Transport der Last zur Forstseilwinde entlang des Tragseils verwendet werden kann, muss eine lösbar ausgestaltete Verbindung zwischen dem Zugseil und dem Laufwagen realisiert werden. So kann am Laufwagen eine fernsteuerbare Kupplung vorgesehen sein, welche das Zugseil relativ zum Laufwagen festlegen und wieder freigeben kann. In festgelegtem Zustand wird somit durch eine Bewegung des Zugseils mittels der Zugseilwinde der Laufwagen entlang des Tragseils bewegt. Sobald diese Kupplung das Zugseil freigibt, bewegt die Zugseilwinde wiederum das Zugseil relativ zum Laufwagen, wodurch die Lastbeibringung einer Last zum Laufwagen hin ermöglicht wird. Bei einer Lastbeibringung mit relativ zum Laufwagen freigegebenem Zugseil muss allerdings wiederum eine weitere Kupplung den Laufwagen in Eingri ff mit dem Tragseil bringen, sodass zur Lastbeibringung der Laufwagen in seiner Position relativ zum Tragseil fixiert ist. So wird der Laufwagen zum feststehenden Umlenkpunkt, indem er relativ zum Tragseil und zum ersten Fixpunkt feststeht und weiterhin eine (oder mehrere) freilaufende Umlenkrolle aufweist, durch welche das Zugseil geführt ist.
Eine relativ einfache Situation gestaltet sich im Bergaufbetrieb. Definitionsgemäß befindet sich hier die Forstseilwinde (also das fahrbare Gerät mit Trag-, Zugseil- und Umlaufseilwinde sowie evtl. mit Kippmast) in einem Bereich (beispielsweise auf einer Forststraße) oberhalb der gefällten Bäume. In diesem Fall kann der Laufwagen ausgehend von der Forstseilwinde allein durch die Gewichtskraft seines Eigengewichts bzw. sobald ein entsprechender Anteil des Zugseils von der Zugseilwinde abgerollt ist, auch durch das Eigengewicht des ausgegebenen Zugseils, eine Bewegung in Hangrichtung nach unten zur Anhängestelle durchführen. Der Laufwagen wickelt daher ohne weiteren Antrieb das Zugseil von der Zugseilwinde ab. Sobald er die Anhängeposition erreicht hat, wird der Laufwagen am Tragseil festgelegt und das vorher relativ zum Laufwagen festgelegte Zugseil freigegeben, sodass das der Zugseilwinde abgewandte Ende des Zugseils durch die Gewichtslast des Zugseils die am Boden liegenden gefällten Bäume erreichen kann. Zum Fördern der gefällten Bäume wird nun umgekehrt zunächst das Zugseil mittels der Zugseilwinde durch den Laufwagen hindurch Richtung Forstseilwinde eingezogen, wobei der Laufwagen für diese Lastbeibringung am Tragseil festgelegt bleibt. Nachdem die Lastbeibringung abgeschlossen ist, sodass also einerseits die zu fördernde Last sich nahe beim Tragseil bzw. unter dem Tragseil befindet und ferner auf eine gewünschte Höhe über dem Boden angehoben ist, wird wiederum das Zugseil am Laufwagen festgelegt und der Laufwagen selbst am Tragseil freigegeben. Durch ein Einholen des Zugseils wird daher die Position des Laufwagens relativ zur Forstseilwinde verändert, d.h. der Laufwagen und mit ihm die angehängte Last wird zur Forstseilwinde hin gezogen.
Bei einem Bergabbetrieb befindet sich die Forstseilwinde relativ zu den gefüllten Bäumen, die gefördert werden sollen, in einer Position hangabwärts von diesen. Somit kann in diesem Fall der Laufwagen nicht durch seine Gewichtskraft zur Anhängestelle hin bewegt werden, sondern es muss ein Umlaufseil eingesetzt werden, welches den Laufwagen hangaufwärts zur Anhängestelle zieht. Während das Zugseil ähnlich geführt ist wie im Bergaufbetrieb, ist in diesem Bergabbetrieb das Umlaufseil in einer dem Zugseil und der Forstseilwinde entgegengesetzten Richtung am Laufwagen angelenkt. Um dennoch die Umlaufseilwinde an der Forstseilwinde, also beispielsweise entsprechenden Lkw oder Traktor anbringen zu können, ist das Umlaufseil daher ausgehend von der Umlaufseilwinde hangaufwärts an der zu fördernden Last vorbei zu einem Umlenkpunkt oberhalb der gefällten Bäume geführt, und wird dort mittels einer Seilrolle zum Laufwagen umgelenkt. Somit kann mittels des Umlaufseils und der Umlaufseilwinde der Laufwagen zu einem Anhängepunkt hin gezogen werden (bergauf). Über das Zugseil wird in diesem Fall der Bergaufbewegung des Laufwagens über das Eigengewicht des Zugseils oder meist ergänzend durch die Zugseilwinde eine der Zugkraft des Umlaufseils entgegengesetzte Kraft auf den Laufwagen ausgeübt, um unerwünschte Oszillationsbewegungen des Laufwagens zu vermeiden. Beim Betrieb von Forstseilwinden wechseln sieh Betriebszustände ab, welche durch sehr unterschiedliche Energieaufwände und Leistungen gekennzeichnet sind. So ist beispielsweise beim Hinunterfahren des Laufwagens an eine Anhängestelle im Bergaufbetrieb sowie im Bergabbetrieb bei der Förderung einer Last in einer Hangrichtung nach unten zur Forstseilwinde hin im Wesentlichen Bremsenergie aufzuwenden, um zu vermeiden, dass der Laufwagen unkontrolliert beschleunigt. Andererseits ist zum Beiziehen einer Last zum Laufwagen hin bzw. zur Förderung einer Last im Bergaufbetrieb eine hohe Antriebsleistung notwendig. Typischerweise wird dabei die entsprechende Leistung durch Hydraulikmotoren zur Verfügung gestellt, wobei jeweils ein Motor eine Winde (Zugseil-, Umlaufseil-, Tragseilwinde) antreibt. Da die jeweiligen Motoren in bestimmten Abschnitten des Betriebs eine sehr hohe Leistung zur Verfügung stellen müssen, müssen sie sehr groß dimensioniert. Weiterhin muss ein Hydraulikdruck von einem V erbrennungsmotor erzeugt werden, wobei der Verbrennungsmotor je nach aktuellem Leistungsbedarf hoch- oder niedertourig betrieben wird, und daher selten in einem energetisch optimalen Leistungsbereich gefahren werden. Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Forstseilwinde bzw. ein Verfahren zum Betreiben einer Forstseilwinde zur Verfügung zu stellen, bei welcher die Überdimensionierung der verwendeten Motoren reduziert und die Energiebereitstellung optimiert werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Forstseilwinde gemäß Anspruch 1 , sowie den Verfahren zum Betreiben einer Forstseilwinde gemäß der Ansprüche 7 und 8.
Bei der Forstseilwinde gemäß Anspruch 1 sind zum Antrieb der Zugseilwinde, der Umlaufseilwinde und der Tragseilwinde zwei Elektromotoren vorgesehen. Dabei ist ein erster Elektromotor über eine Zugseilwindenkupplung mit der Zugseilwinde verbindbar und ein zweiter Elektromotor über eine Umlaufseilwindenkupplung mit der Umlaufseilwinde. Es ist ferner eine Kupplungsanordnung vorgesehen mittels derer beide Elektromotoren miteinander und optional auch mit der Tragseilwinde verbindbar sind. Eine Forstseilwinde gemäß der vorliegenden Erfindung bietet daher den Vorteil, dass einerseits jeder Elektromotor die ihm zugeordnete Zugseilwinde bzw. Umlaufseilwinde alleine antreiben kann. Andererseits ist in einem Betriebsmodus, bei welchem eine der Winden eine besonders hohe Zugkraft aufwenden muss, der erste Elektromotor mit dem zweiten Elektromotor verbindbar und beide Elektromotoren wiederum mit der betreffenden Winde, sodass jede der Winden im Bedarfsfall über beide Elektromotoren gemeinsam antreibbar ist. Unter dem Begriff "verbindbar" ist dabei zu verstehen, dass eine Drehachse eines Elektromotors mit der Drehachse eines anderen Elektromotors kraftschlüssig gekoppelt werden kann, und beide Achsen synchron rotieren. Entsprechendes gilt für eine Verbindung bei einem Elektromotor und einer zugeordneten Achse einer mit ihm verbundenen Winde.
Bei einem Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Forstseilwinde Bäumen in einem Bergaufbetrieb von mindestens einer Anhängestelle zu einer relativ zu der Anhängestelle höher gelegenen Abladestelle, wobei im Zuge des Verfahrens wird zunächst die Zugseilwinde und die Tragseilwinde oberhalb der Anhängestellen positioniert. Dann wird das Tragseil zwischen der Tragseilwinde und einem Punkt unterhalb der zu fördernden Lasten mittels der Tragseilwinde gespannt. Bei einer Fahrt des Laufwagens ohne Last zu einer Anhängestelle in einer Richtung von der Zugseilwinde weg, wickelt der Laufwagen durch seine Gewichtskraft und dem verbundenen Hangabtrieb das Zugseil von der Zugseilwinde ab und treibt damit die Zugseilwinde an, welche wiederum den ersten Elektromotor über die Zugse il windenkupplung antreibt, sodass dieser im Generatorbetrieb elektrische Energie erzeugt. Bei einem Lastbeizug einer Last in Richtung des Laufwagens oder bei einer Fahrt des Laufwagens mit einer Last zur Abladestelle werden beide Elektromotoren über die Kupplungsanordnung miteinander und über die Zugseilwindenkupplung mit der Zugseilwinde verbunden und treiben diese an. Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht folglich darin, dass bei einer Fahrt zur Anhängestelle, also einer Bewegung des Laufwagens bergab, die Gewichtskraft des Laufwagens und auch die des bereits ausgezogenen Zugseils die Zugseilwinde antreiben, die mittels der Zugseilwindenkupplung wiederum den ersten Elektromotor im Generatorbetrieb antreibt. Somit wird in diesem Fall elektrische Energie erzeugt statt Bremsenergie beispielsweise thermisch vernichtet. Andererseits besteht beim Bergaufbetrieb für einen Lastbeizug bzw. bei einer Fahrt des Laufwagens mit einer Last zur Abladestelle die Leistung beider Elektromotoren zur Verfügung, da diese gemeinsam und über die Kupplungsanordnung miteinander verbunden über die Zugseilwindenkupplung die Zugseilwinde antreiben. Somit kann ein einzelner Elektromotor gegenüber herkömmlichen Forstseilwinden mit der halben Leistung dimensioniert werden. Bei einem Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Forstseilwinde in einem Bergabbetrieb von mindestens einer Anhängestelle zu einer relativ zu der Anhängestelle tiefer gelegenen Abiadestelle, werden zunächst die Zugseilwinde, die Umaufseilwinde und die Tragseilwinde unterhalb der Anhängestellen positioniert . Anschließend wird das Tragseil zwischen der Tragseilwinde und einem Fixpunkt oberhalb der zu fördernden Lasten mittels der Tragseilwinde gespannt. Bei einer Fahrt des Laufwagens ohne Last zur Anhängestelle wird der erste Elektromotor über die Zugseilwindenkupplung mit der Zugseilwinde verbunden und von dieser angetrieben, und wird der zweite Elektromotor über die Umlaufseilwindenkupplung mit der Umlaufseilwinde verbunden und treibt diese an. Für einen Lastbeizug einer Last in Richtung des Laufwagens werden beide Elektromotoren über die Kupplungsanordnung miteinander und über die Zugseilwindenkupplung mit der Zugseilwinde verbunden, und sie antreiben diese gemeinsam an.
Auch bei diesem Bergabbetrieb und der Fahrt zur Anhängestelle bietet sich daher der Vorteil, dass der erste Elektromotor, der der Zugseilwinde zugeordnet ist, über die Zugseilwindenkupplung von der Zugseilwinde im Generatorbetrieb angetrieben wird, wodurch elektrische Energie erzeugt wird. In diesem Fall wird der Laufwagen mittels des zweiten Elektromotors im Motorbetrieb und der mit dem zweiten Elektromotor über die Umlaufseilkupplung verbundenen Umlaufseilwinde zur Anhängestelle hinaufgezogen. Um unerwünschte Oszillationen, also eine springende Bewegung des Laufwagens zu vermeiden, wird auf den Laufwagen über das Zugseil eine Gegenkraft ausgeübt, wobei die hierzu notwendige Leistung erfindungs gemäß über den Generatorbetrieb des ersten Elektromotors zurückgewonnen wird.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sowie entsprechende Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Forstseilwinde weist die Kupplungsanordnung eine Verbindungskupplung auf zum Verbinden der beiden Elektromotoren miteinander, und / oder eine Tragseilwindenkupplung zum Verbinden mindestens eines der beiden Elektromotoren mit der Tragseilwinde, wobei besonders bevorzugt die Tragseilwindenkupplung und die Verbindungskupplung so angeordnet sind, dass die beiden über die Verbindungskupplung miteinander verbundenen Elektromotoren über die Tragseilwindenkupplung mit der Tragseilwinde verbindbar sind. Vorzugsweise sind die Elektromotoren als Generator betreibbar sind und ein aufladbarer Speicher für elektrische Energie, insbesondere ein Hochleistungskondensator, ist vorgesehen, der mit den Elektromotoren so elektrisch verbunden ist, dass er von den Elektromotoren im Generatorbetiieb aufgeladen werden kann, damit insbesondere die in elektrische Energie umgewandelte Bremsenergie gespeichert werden kann. Ergänzend sind vorzugsweise ein Verbrennungsmotor und ein zugeordneter weiterer Generator vorgesehen, wobei mittels des Verbrennungsmotors der Generator angetrieben werden kann, wobei der Generator mit dem Speicher elektrisch in Verbindung steht und diesen aufladen kann. Ein Vorteil hierbei ist, dass der Verbrennungsmotor zum Aufladen des Speichers unabhängig vor der aktuell benötigten Windenleistung in einem optimalen Drehzahlbereich betrieben werden kann. Der weitere Generator und der Verbrennungsmotor können dabei in die Forstseilwinde integriert oder als eine separate externe Einheit ausgeführt sein.
Die verwendeten Elektromotoren sind vorzugsweise als Torque-Motoren ausgebildet, also als ein langsam laufende Direktantriebe mit sehr hohe Drehmomenten bei relativ kleinen Drehzahlen, sodass zusätzliche Getriebe entfallen können.
Bei eine besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Verfahren ist das Steuerungskonzept lernfähig ausgestaltet, um den Energieverbrauch weiter zu minimieren. Dabei wird bei einer Inbetriebnahme der Forstseilwinde an einem (neuen) Aufstellplatz der Generator zunächst mit maximaler Leistung betrieben wird, bis der Speicher für elektrische Energie vollständig aufgeladen ist. Anschließend wird ebenfalls bei maximaler Generatorleistung eine erste Anzahl von Arbeitszyklen, bestehend aus einer Fahrt zu einer Anhängestelle, einem Lastbeizug und einer Fahrt zur Abladesteile, durchlaufen, und der Bedarf an elektrischer Energie ermittelt wird, der für einen Zyklus durchschnittlich (alternativ: maximal) benötigt wurde. Die Generatorleistung für eine zweite Anzahl von folgenden Zyklen dann soweit reduziert, dass die Summe der durch den Generator und die Elektromotoren im Generatorbetrieb je Zyklus erzeugten elektrischen Energie dem ermittelten Bedarf entspricht. Über den Verbrennungsmotor und den ihm zugeordneten Generator wird somit nur noch die Energiedifferenz zwischen dem zu erwartenden gesamten Energieverbrauch minus der rückgewonnenen Bremsenergie erzeugt. Vorzugsweise wird zu einem späteren Zeitpunkt der Bedarf anhand aktueller Zyklen neu ermittelt, und die Generatorleistung an den neu ermittelten Bedarf angepasst, um eine Veränderung des Verbrauchs oder eine vorherige falsche Ermittlung auszugleichen.
Die Generatorleistung wird vorzugweise dann erhöht, wenn die im Speicher für elektrische Energie gespeicherte elektrische Energie unter eine vorgewählte Energiereserve bzw. einen Grenzwert für den Energiespeicherstatus fällt. Somit wird vermieden, dass, wenn der ermittelte und damit für folgende Zyklen ebenfalls erwartete Energieverbrauch zu niedrig angesetzt wird, nicht ausreichend elektrische Energie vorgehalten, d.h. gespeichert ist. Ein Hochfahren des V erbrennungsmotor s in einen ineffizienten hohen Drehzahlbereich kann daher unterbleiben.
Die Generatori ei s tun g wird vorzugsweise ebenfalls erhöht, sobald ein festgelegter Grenzwert für einen Energiespeicherstatus des Speichers für elektrische Energie unterschritten wird. Damit ist gewährleistet, dass der Speicher nicht unter einen Energiespeicherstatus oder Ladezustand mit entsprechender elektrischer Spannung fällt, unterhalb dessen bzw. derer ein zuverlässiger Betrieb nicht mehr gewährleistet ist.
Bei einem weiteren bevorzugten Verfahren wird in Abhängigkeit von einem Füllgrad von Zugseilwinde und / oder Umlaufseilwinde das Drehmoment und die Drehgeschwindigkeit des zugeordneten Elektromotors so geregelt, dass dieser eine konstante Leistung abgibt, also das Produkt aus Drehmoment und Drehgeschwindigkeit über eine Förderstrecke konstant bleibt. So wird unabhängig von dem Füllgrad der zugeordneten Winde eine konstante Geschwindigkeit und eine konstante Zugkraft des Umlaufseils bzw. Zugseils erreicht. Unter einem Füllgrad ist dabei die Höhe der aufgewickelten aktuell äußersten Seillage über einer Wickeloberfläche einer Seiltrommel einer Seilwinde relativ zur maximalen Höhe zu verstehen. Die maximale Höhe entspricht einer maximalen Seilkapazität der Seiltrommel, der Füllgrad somit der aktuell genutzten Kapazität. Dabei kann der Zugseilwinde und / oder der Umlaufseilwinde jeweils eine Sensor zugeordnet sein kann, um den Füllgrad der Winde zu erfassen. Der Sensor kann ein optischer Sensor sein. Insbesondere kann ein Liniendetektor verwendet werden, der neben einer zugeordneten Seiltrommel angeordnet und radial zu deren Drehachse ausgerichtet ist. Eine auf der gegenüberliegenden Seite der Seiltrommel angeordnete Lichtquelle beleuchtet in Abhängigkeit vom Füllgrad der Seiltrommel unterschiedliche Bereiche des Liniendetektors, sodass mittels des Liniendetektors der Füllgrad bestimmt werden kann. Alternativ können elektrische Sensoren (kapazitive oder induktive) verwendet werden. Weiterhin kann statt einem Füllgrad oder auch ergänzend die
Seil Spannung des Umlaufseils und / oder des Zugseils ermittelt und das Drehmoment und die Drehgeschwindigkeit des jeweils zugeordneten Elektromotors so geregelt werden, dass dieser die Zugspannung konstant hält. Eine solche Messung einer Seilspannung kann mittels einer Seilumlenkung um drei Rollen und eines Kraftmessbolzens erfolgen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand der einzigen Fig. 1 näher erläutert. Dabei zeigt die
Fig. 1 : schematisch eine erfindungsgemäße Forstseilwinde mit den entsprechenden Winden und zugeordneten Elektromotoren.
Die erfindungsgemäße Forstseilwinde der Fig. 1 zeigt eine Zugseilwinde 10, welche über eine Zugseilwindenkupplung 12 mit einem ersten Elektromotor 14 so verbunden werden kann, dass wahlweise der Elektromotor 14 in einem Motorbetrieb die Zugseilwinde 10 antreiben kann, oder umgekehrt die Zugseilwinde 10 den Elektromotor 14 in einem Generatorbetrieb. Ähnlich ist an der Forstseilwinde eine Umlaufseilwinde 16 vorgesehen, welche über eine Umlaufseilwindenkupplung 18 mit einem zweiten Elektromotor 20 verbindbar ausgestaltet ist. Auch hier kann wiederum der Elektromotor 20 in Motorenbetrieb die Umlaufseilwinde 16 antreiben oder im Generatorbetrieb von der Umlaufseilwinde 16 angetrieben werden. Zwischen den beiden Elektromotoren 14 und 20 ist eine Kupplungsanordnung vorgesehen, welche eine Verbindungskupplung 22, eine Tragseilwindenkupplung 24 und ein optionales Getriebe 26 aufweist. Die Verbindungskupplung 22 dient dabei dem Verbinden der beiden Elektromotoren 14 und 20 miteinander, sodass diese beim wahlweisen Verbinden quasi wie ein einzelner entsprechend größer dimensionierter Elektromotor der addierten Einzelleistungen wirkt. Da die Zugseilwindenkupplung 12, die Umlaufseilkupplung 18 und die Verbindungskupplung 22 alle wahlweise ein- oder ausgekuppelt werden können, besteht die Möglichkeit, dass beispielsweise der erste Elektromotor 14 entweder allein mit der Zugseilwinde 10 (über die Zugseilwindenkupplung 12) in Verbindung steht und diese antreibt oder von dieser angetrieben wird. Entsprechendes gilt für den zweiten Elektromotor 20 und die Umlaufseilwinde 16. Weiterhin können auch beide Elektromotoren 14, 20 gemeinsam die Zugseilwinde 10 antreiben, was insbesondere grundsätzlich beim Lastbeizug einer Last in Richtung eines Laufwagens von Vorteil ist, da hier sehr große Zugkräfte notwendig sind. Der Antrieb der Zugseilwinde 10 von allen Elektromotoren 14 und 20 gemeinsam findet ferner auch bei der Fahrt mit Last im Bergaufbetrieb zu einer Abladesteile Anwendung, da auch hier eine hohe Antriebskraft der Zugseilwinde 10 benötigt wird (Bewegung der gefällten Bäume hangaufwärts). Neben der Möglichkeit, dass der erste Elektromotor 14 und der zweite Elektromotor 20 gemeinsam die Zugseilwinde 10 antreiben (Zugseilwindenkupplung 12 und Verbindungskupplung 22 geschlossen, Umlaufseilwindenkupplung 18 geöffnet und Tragseilwindenkupplung 24 ebenfalls geöffnet) sowie den beiden Varianten, dass die Elektromotoren 14 und 20 die ihnen zugeordneten Winden 10 und 16 allein antreiben (Verbindungskupplung 22 und optional auch Tragseilwindenkupplung 24 geöffnet und Zugseilwindenkupplung 12 bzw. Umlaufseilwindenkupplung 18 geschlossen), können auch beide Elektromotoren 14 und 20 gemeinsam die Tragseilwinde 28 antreiben. Im letzteren Fall sind wiederum Zugseilwindenkupplung 12 und Umlaufseilwindenkupplung 18 geöffnet und die Verbindungskupplung 22, die beide Elektromotoren 14 und 20 miteinander verbindet, ist geschlossen. Ebenfalls geschlossen ist die Tragseilwindenkupplung 24, die dafür sorgt, dass das gemeinsame Drehmoment der Elektromotoren 14 und 18 über die Verbindungskuppl ung an die Tragseilwinde 28 weitergeleitet wird. Zwischen der Tragseilwindenkupplung 24 und der Tragseilwinde 28 ist schematisch ein Getriebe 26 abgebildet, mittels welchem die gemeinsame Drehgeschwindigkeit der Elektromotoren 14 und 20 auf eine gewünschte Drehgeschwindigkeit der Tragseilwinde 28 übersetzt werden kann. Selbstverständlich können auch zwischen den beiden Elektromotoren 14 und 20 und den ihnen zugeordneten Winden 10 und 16 jeweils Übersetzungsgetriebe vorgesehen sein.
In der Fig. 1 weiterhin gezeigt ist ein Kondensator 30 (vorzugsweise ein Hochleistungskondensator wie z.B. unter den Handelsnamen „SuperCap", „PowerCap" bekannt) zum Speichern von elektischer Energie, welcher über elektrische Leitungen 32 mit dem ersten Elektromotor 14 bzw. dem zweiten Elektromotor 20 in Verbindung steht und über diese elektrischen Leitungen 32 elektrische Leistung an diese abgeben oder von diesen aufnehmen kann.
Zwischen den Elektromotoren 14 und 20 und dem Kondensator 30 ist eine elektronische Steuerung vorgesehen (in der Fig. 1 nicht abgebildet), über die die Spannungsniveaus angepasst werden können. Somit kann eine im Vergleich zur notwendigen Betriebsspannung eines Elektromotors zu niedrige Spannung des Kondensators 30 (insbesondere bei einem aktuell niedrigen Ladezustand) elektronisch auf ein höheres Spannungsniveau transformiert werden, um den jeweiligen Elektromotor im Motorbetrieb betreiben zu können. Im Generatorbetrieb eines der Elektromotoren 14, 20 kann wiederum dessen Ausgangsspannung so an den Kondensator 30 angepasst werden, dass dieser effizient aufgeladen werden kann.
Es ist ferner ein Verbrennungsmotor in Form eines Dieselmotors 34 vorgesehen, welcher über einen Antriebsstrang 36 einen elektrischen Generator 38 antreibt, sodass dieser ebenfalls elektrische Leistung über eine elektrische Leitung 40 an den Kondensator 30 abgeben kann.
Wie bereits angedeutet, gibt es unterschiedliche Arten des Windenbetriebs (der Seilbringung), wobei eine wesentliche Unterscheidung darin besteht, dass die zu fördernde Last, also beispielsweise gefällte Bäume, entweder vom Tal Richtung Berg transportiert wird ('Bergaufbetrieb) oder vom Berg Richtung Tal (Bergabbetrieb).
Grundsätzlich läuft ein Arbeitszyklus dabei folgendermaßen ab:
(A) Bewegen des Laufwagens zu einer Aufnahmestelle eines Baumes
(B) Anhängen des Baums am lasthebenden Zugseil
(C) Beiziehen des Baums zum Laufwagen hin
(D) Bewegen des Laufwagens und des Baums zur Abladesteile
(E) Abhängen des Baums vom Zugseil
Anschließend wiederholt sich der Zyklus.
Ein erfindungsgemäßer Bergaufbetrieb läuft dabei folgendermaßen ab:
Im Schritt A muss der Laufwagen gebremst werden, da er in Richtung Tal fährt. Hier wird der Laufwagen mittels des Zugseils gebremst, welches über die Zugscilwinde 10 den Elektromotor 14 im Generatorbetrieb antreibt, welcher somit elektrische Energie in den Kondensator 30 einbringt. Die resultierende Energiebilanz ist positiv.
Im Schritt B, dem Anhängen des Holzes an das lasthebende Zugseil wird praktisch keine Energie benötigt.
In den Schritten C und D müssen hohe Kräfte durch das Zugseil aufgebracht werden, um zunächst die Last zum Laufwagen hin beizuziehen und dann Last und Laufwagen zu einer bergauf gelegenen Abladestclle ziehen zu können. Die resultierende Energiebilanz ist negativ. Im Schritt E (Abhängen des Holzes vom Last hebenden Zugseil) wird wiederum praktisch keine Energie benötigt.
Im Bergabbetrieb ist die Energiebilanz pro Arbeitszyklus folgendermaßen:
Im Schritt A muss der Laufwagen bergaufwärts zur Aufnahmestelle gezogen werden. Dies geschieht durch die Bewegung des Umlaufseils, welches mittels der Umlaufseilwinde 16 und dem zweiten Elektromotor 20 bewegt wird. Während der zweite Elektromotor 20 im Motorbetrieb betrieben wird und elektrische Energie vom Kondensator 30 verbraucht, zieht der Laufwagen das Zugseil von der Zugseilwinde 10 ab und bewegt über die Zugseilkupplung 12 den Elektromotor 14 im Generatorbetrieb, wodurch elektrische Leistung in den Kondensator 30 eingespeist wird. Die Kraft bzw. Energie, die notwendigerweise bereitgestellt werden muss, um den Laufwagen immer leicht abzubremsen (Vermeidung von Oszillationen) wird daher erfindungsgemäß nicht über eine Bremse thermisch vernichtet, sondern in Form von elektrischer Energie gewissermaßen recycelt.
Wie im Bergaufbetrieb wird im Schritt dieses Anhängevorgangs praktisch keine Energie benötigt.
Entsprechend dem Schritt C beim Bergaufbetrieb wird auch beim Bergabbetrieb zum Beiziehen der Last an den Laufwagen eine hohe Kraft benötigt, die dementsprechend wieder durch eine Kopplung beider Elektromotoren 14 und 20 über die V erbindungskupplung 22 und die Zugseilwindenkupplung 12 der Zugseilwinde 10 zugeführt wird (negative Energiebilanz). Im Bergabbetrieb ist dann im Schritt B ein Abbremsen des Laufwagens mit angehängter Last bei der Fahrt zur weiter unten gelegenen (talseitigen) Forstseilwinde notwendig, wobei hier die entsprechende Bremskraft vom Umlaufseil übertragen wird, welches in diesem Schritt über die Umlaufscilwindenkupplung 18 den zweiten Elektromotor 20 im Generatorbetrieb antreibt, so dass auch hier wiederum die benötigte Bremsenergie in elektrische Energie umgewandelt und dem Kondensator 30 zugeführt werden kann.
Wiederum wie im Bergaufbetrieb wird auch im Bergabbetrieb während des Abhängevorgangs praktisch keine Energie benötigt.

Claims

Ansprüche:
1. Forstseilwinde zum Bewegen von gefällten Bäumen mit einem Zugseil und einer Zugseilwinde (10) zum Bewegen des Zugseils, einem Umlaufseil und einer Umlaufseilwinde (16) zum Bewegen des Umlaufseils, einem Tragseil und optional einer Tragseilwinde (28) zum Spannen des Tragseils, sowie einem Laufwagen, welcher mittels des Zugseils und optional auch mittels des Umlaufseiis entlang des Tragseils und von diesem getragen, bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb der Zugseilwinde (10) und der Umlaufseilwinde (16) zwei Elektromotoren (14, 18) vorgesehen sind, wobei ein erster der Elektromotoren (14) über eine Zugseilwindenkupplung (12) mit der Zugseilwinde (10) verbindbar ist, und ein zweiter der Elektromotoren (20) über eine Umlaufseilwindenkupplung (18) mit der Umlaufseilwinde (16) verbindbar ist, und ferner eine Kupplungsanordnung (22, 24, 26) vorgesehen ist, mittels derer beide Elektromotoren (14, 20) miteinander verbindbar sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungsanordnung (22, 24, 26) eine Verbindungskupplung (22) aufweist zum Verbinden der beiden Elektromotoren (14, 20) miteinander.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Forstseilwinde eine Tragseilwinde (28) beinhaltet und die Kupplungsanordnung (22, 24, 26) eine Tragseilwindenkupplung (24) aufweist zum Verbinden mindestens eines der beiden Elektromotoren (14, 20) mit der Tragseilwinde (28).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragseilwindenkupplung (24) und die Verbindungskupplung (22) so angeordnet sind, dass die beiden über die Verbindungskupplung miteinander verbundenen Elektromotoren (14, 20) über die Tragseilwindenkupplung mit der Tragseilwinde (28) so verbindbar sind, dass sie diese gemeinsam antreiben können.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren (14, 20) als Generator betreibbar sind und ein aufladbarer Speicher (30) für elektrische Energie, insbesondere ein Hochleistungskondensator, vorgesehen ist, der mit den Elektromotoren so elektrisch verbunden ist, dass er von den Elektromotoren im Generatorbetrieb aufgeladen werden kann und weiterhin ein Verbrennungsmotor (34) und ein zugeordneter weiterer Generator (38) vorgesehen ist, wobei mittels des Verbrennungsmotors der Generator angetrieben werden kann, wobei der Generator mit dem Speicher elektrisch in Verbindung steht und diesen aufladen kann.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren (14, 20) als Torque-Motoren ausgebildet sind.
7. Verfahren zum Betreiben einer Forstseilwinde nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Fördern von Lasten in Form von gefällten Bäumen in einem Bergaufbetrieb von mindestens einer Anhängestelle zu einer relativ zu der Anhängestelle höher gelegenen Abladesteile, wobei die Forstseilwinde eine Tragseilwinde (28) aufweist und im Zuge des Verfahrens: die Zugseilwinde (10) und die Tragseil winde (28) oberhalb der Anhängestellen positioniert werden, das Tragseil zwischen der Tragseilwinde (28) und einem Punkt unterhalb der zu fördernden Lasten mittels der Tragseilwinde gespannt wird, bei einer Fahrt des Laufwagens ohne Last zu einer Anhängestelle in einer Richtung von der Zugseilwinde (10) weg, der Laufwagen durch seine Gewichtskraft und dem verbundenen Hangabtrieb das Zugseil von der Zugseilwinde abwickelt und damit die Zugseilwinde antreibt, welche wiederum den ersten Elektromotor (14) über die Zugscilwindenkupplung (12) antreibt, sodass dieser im Generatorbetrieb elektrische Energie erzeugt; und bei einem Lastbeizug einer Last in Richtung des Laufwagens oder bei einer Fahrt des Laufwagens mit einer Last zur Abladestclle beide Elektromotoren (14, 20) über die Kupplungsanordnung (22, 24, 26) miteinander und über die Zugseilwindenkupplung (12) mit der Zugseilwinde verbunden sind und diese antreiben.
8. Verfahren zum Betreiben einer Forstseilwinde nach einem der vorhergehenden
Ansprüche 1 bis 6 zum Fördern zum Fördern von Lasten in Form von gefällten Bäumen in einem Bergabbetrieb von mindestens einer Anhängestelle zu einer relativ zu der Anhängestelle tiefer gelegenen Abladestelle, wobei im Zuge des Verfahrens: die Zugseilwinde (10) , die Umaufseilwinde (16) und die Tragseilwinde (28) unterhalb der Anhängestellen positioniert werden, das Tragseil zwischen der Tragseilwinde (28) und einem Fixpunkt oberhalb der zu fördernden Lasten mittels der Tragseil winde gespannt wird, bei einer Fahrt des Laufwagens ohne Last zur Anhängestelle der erste Elektromotor (14) über die Zugseilwindenkupplung (12) mit der Zugseilwinde (10) verbunden ist und von dieser angetrieben wird, und der zweite Elektromotor (20) über die Umlaufseilwindenkupplung (18) mit der Umlaufseilwinde (16) verbunden ist, und diese antreibt; bei einem Lastbeizug einer Last in Richtung des Laufwagens beide Elektromotoren (14, 20) über die Kupplungsanordnung (22, 24, 26) miteinander und über die Zugseilwindcnkupplung (12) mit der Zugseilwinde (10) verbunden sind und diese antreiben; und bei einer Fahrt mit einer Last zur Abladesteile der erste Elektromotor (14) über die Zugseilwindcnkupplung (12) mit der Zugseilwinde (10) verbunden ist, und diese antreibt, und der zweite Elektromotor (20) über die Umlaufseilwindenkupplung (1 8) mit der Umlaufscilwinde (16) verbunden ist, und von dieser angetrieben wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, sofern auf Anspruch 5 rückbezogen, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Inbetriebnahme der Forstseilwinde an einem Aufstellplatz die Generatorleistung gesteuert wird, indem: der Generator (38) zunächst mit maximaler Leistung betrieben wird, bis der Speicher (30) für elektrische Energie vollständig aufgeladen ist, anschließend bei maximaler Generatorleistung eine erste Anzahl von Arbeitszyklen, bestehend aus einer Fahrt zu einer Anhängestelle, einem Lastbeizug und einer Fahrt zur Abladestelle, durchlaufen wird, und der Bedarf an elektrischer Energie ermittelt wird, der für einen Zyklus durchschnittlich benötigt wurde, die Generatorleistung für eine zweite Anzahl von folgenden Zyklen so reduziert wird, dass die Summe der durch den Generator (38) und die Elektromotoren ( 14, 20) im
Generatorbetrieb je Zyklus erzeugten elektrischen Energie dem ermittelten Bedarf entspricht.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem späteren Zeitpunkt der Bedarf anhand aktueller Zyklen neu ermittelt, und die Generatorleistung an den neu ermittelten Bedarf angepasst wird.
1 1. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorleistung erhöht wird, sobald die im Speicher (30) für elektrische Energie gespeicherte elektrische Energie für eine festgelegte Anzahl von Zyklen unter eine vorgewählte Energiereserve fällt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Generatorleistung erhöht wird, sobald ein festgelegter Grenzwert für einen Energiespeicherstatus des Speichers (30) unterschritten wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass zu einem Transport der Last: die zu fördernde Last an einem der Zugseilwinde (10) entgegengesetzten Ende des Zugseils an diesem befestigt wird, für einen Lastbeizug der Last zum Laufwagen hin der Laufwagen am Tragseil festgelegt und das Zugseil durch den Laufwagen gezogen wird, und anschließend das Zugseil am Laufwagen festgelegt wird und der Laufwagen mittels des Zugseils und optional auch mittels des Umlaufseils relativ zum Tragseil bewegt wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugseil, ausgehend von der Zugseilwinde (10) mit einem dem Laufwagen zugeordneten Ende im Bergabbetrieb talseitig und im Bergaufbetrieb bergseitig am Laufwagen befestigt ist.
15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass nur im Bergabbetrieb ein Umlaufseil verwendet wird und dieses, ausgehend von der Umlaufseilwinde (16), mindestens einmal so umgelenkt wird, dass es mit einem der Umlaufseilwinde abgewandten Ende bergseitig am Laufwagen befestigt ist.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einem Füllgrad von Zugseil winde (10) und / oder Umlaufseilwinde (16) oder in Abhängigkeit einer gemessenen Seilspannung von Umlaufseil und /oder Zugseil das Drehmoment und die Drehgeschwindigkeit des zugeordneten Elektromotors (14, 20) so geregelt wird, dass dieser eine konstante Leistung abgibt und unabhängig von dem Füllgrad der zugeordneten Winde eine konstante Geschwindigkeit und eine konstante Zugkraft des Umlaufseils bzw. Zugseils erreicht wird, wobei insbesondere der Zugseilwinde und / oder der Umlaufseilwinde jeweils eine Sensor zugeordnet sein kann, um den Füllgrad der Winde oder die Seilspannung zu erfassen.
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