Способ и устройство для обрезки сучьев деревьев

Изображения

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для обрезки сучьев ствола дерева в податливом состоянии захвата, заданном группой ножей для обрезки сучьев, охватывающих ствол. Устанавливают требуемую податливость состояния захвата в блоке управления. Определяют фактическую податливость состояния захвата. Осуществляют каждое регулирование ножей для обрезки сучьев посредством блока управления до тех пор, пока фактическая податливость не будет соответствовать требуемой податливости. Устройство для обрезки сучьев ствола дерева содержит группу ножей для обрезки сучьев, приспособленных для схватывания ствола и задания податливого состояния захвата ствола дерева. Также устройство содержит исполнительные механизмы для неоднократного регулирования ножей для обрезки сучьев посредством блока управления для приспосабливания состояния захвата к изменяемой толщине ствола, когда ствол продвигается между ножами для обрезки сучьев ствола. Кроме того, устройство содержит блок ввода для ввода требуемой податливости состояния захвата в блок управления, а также датчик для определения фактической податливости состояния захвата и выдачи сигнала о фактической податливости на блок управления. Повышается эффективность обрезки сучьев стволов деревьев с взаимно разными качествами веток. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для обрезки сучьев деревьев для обрезки сучьев ствола дерева в податливом состоянии захвата, заданном группой ножей для обрезки сучьев, охватывающих ствол, содержащему неоднократную регулировку ножей для обрезки сучьев посредством блока управления для приспосабливания состояния захвата к изменяющейся толщине ствола, когда ствол продвигается между ножами для обрезки сучьев ствола.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

При обрезке сучьев столов деревьев посредством использования узла для обработки деревьев, является желательным обрезать ветки настолько близко к стволу, насколько возможно. Во время операции по обрезке сучьев, следовательно, является необходимым приспосабливать захват окружающими ножами к изменяющейся толщине участка ствола, который в настоящее время находится в захвате.

В устройстве для обрезки сучьев по предшествующему уровню техники вышеупомянутого типа и раскрытом в патенте США 4898218, податливость состояния захвата определяется изменением степени смыкания захватывающих средств, обеспеченных с ножами для обрезки сучьев, всякий раз, когда верхняя поверхность ствола была перемещена на заданное расстояние в направлении перемещения для упруго податливого ножа для обрезки сучьев. В примере, раскрытом в вышеприведенном патенте, предложен переключатель, который приводится в действие податливым ножом для обрезки сучьев, таким образом, когда переключатель не приводится в действие ножом для обрезки сучьев, степень смыкания захватывающих средств увеличивается для перемещения вперед ствола дерева в устройстве для обрезки сучьев до тех пор, пока податливый нож для обрезки сучьев не приведет в действие переключатель, который, в таком случае, прервет смыкание захватывающих средств. Когда ствол дерева дополнительно продвигается в устройстве для обрезки сучьев по направлению в его верхнему концу, переключатель снова становится не приведенным в действие посредством возврата упруго податливого ножа для обрезки сучьев, для того, чтобы степень смыкания захватывающих средств еще раз увеличилась. Этот процесс повторяется до тех пор, пока весь ствол дерева не продвинется через устройство для обрезки сучьев.

Недостаток устройства по предшествующему уровню техники заключается в том, что податливость состояния захвата, т.е. остающийся свободной ход перемещения упругого ножа для обрезки сучьев, является постоянным после каждого увеличения степени смыкания захвата ствола. Однако, для того, чтобы получить хорошую работу по обрезке сучьев, может быть необходимым обрезать ветки разных типов стволов деревьев с взаимно разной податливостью или остающимся свободным ходом перемещения упругого ножа для обрезки сучьев. Березы, например, могут иметь крупные ветки, которые могут чрезмерно нагружать узел для обработки, при попытке обрезать ветки слишком близко к стволу. Состояние захвата, в таком случае, должно иметь относительно большую податливость, способную обеспечить возможность перемещения ствола дерева от ножей для обрезки сучьев, или обеспечить возможность перемещения ножей для обрезки сучьев от ствола дерева на дополнительное расстояние, когда одна или более таких крупных веток входит в сцепление с ножом. Податливость, зазор или остающийся свободный ход перемещения состояния захвата, в таком случае, должен составлять от около 30 до 40 мм. С другой стороны, хвойные деревья, например, могут иметь линейно сужающийся ствол с относительно тонкими ветками. Состояние захвата, в таком случае, должно иметь относительно маленькую податливость для того, чтобы срезать ветки вблизи ствола. Если податливость, в таком случае, является слишком большой, упругие ветки могут упруго сгибаться к стволу и перемещаться вдоль ножей для обрезки сучьев, не будучи срезанными. Податливость, зазор или свободный ход перемещения состояния захвата, в таком случае, может составлять около 5 мм.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель настоящего изобретения состоит в дополнительной разработке способа и устройства типа, определенного выше, так, чтобы оно являлось способным на более эффективную обрезку сучьев стволов деревьев с взаимно разными качествами веток.

Другая цель может рассматриваться в качестве приспосабливания операции по обрезки сучьев к требованиям фактического ствола дерева.

Эти цели достигаются посредством признаков прилагаемой формулы изобретения.

В одном аспекте изобретения, способ в соответствии с изобретением содержит

установку требуемой податливости состояния захвата в блоке управления;

определение фактической податливости состояния захвата; и

осуществление каждого регулирования ножей для обрезки сучьев посредством блока управления до тех пор, пока фактическая податливость не соответствует требуемой податливости.

Таким образом, податливость состояния захвата может быть приспособлена к качеству фактического ствола дерева. Требуемая податливость может эмпирически быть определена оператором устройства, исходя из оценки ствола дерева и его веток, и может быть установлена в блок ввода в качестве класса, например «Ель», «Береза» и т.д., а также в качестве непосредственного значения расстояния, например 40 мм.

Хотя податливость состояния захвата может быть включена всеми ножами для обрезки сучьев, в соответствии с одним вариантом осуществления изобретения, податливость содержит остающийся свободный ход одного ножа для обрезки сучьев, упруго сцепляющегося со стволом.

Другие признаки и преимущества изобретения могут быть очевидными из формулы изобретения и нижеследующего подробного описания вариантов осуществления.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 представляет собой вид впереди вертикально ориентированного узла для обработки деревьев, который может быть объединен с устройством в соответствии с изобретением;

Фиг.2 представляет собой схематичный вид сбоку с частями, отведенными от ствола дерева, расположенного в горизонтально ориентированном узле для обработки деревьев;

Фиг.3 представляет собой вид, соответствующий Фиг.2, показывающий увеличивающееся расстояние между стволом дерева и нижней поверхностью узла, когда ствол продвигается через него;

Фиг.4 представляет собой схематичный вид спереди горизонтально ориентированного узла для обработки деревьев, захватывающего ствол дерева;

Фиг.5 представляет собой вид, соответствующий Фиг.4, где узел захватывает более тонкий участок ствола; и

Фиг.6 представляет собой график, показывающий характеристику бесконтактного датчика, который может быть включен в устройство в соответствии с изобретением.

Везде на чертежах, элементы, имеющие аналогичную функцию, имеют одинаковые ссылочные позиции.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

На Фиг.1 показана передняя сторона вертикально ориентированного узла 10 для обработки деревьев однозахватного типа. Узел 10 имеет главный корпус 12, поддерживающий, в частности, пару противоположных подающих колес 14, нижний передний нож 18 для обрезки сучьев, пару верхних передних ножей 24, 26 для обрезки сучьев и верхний задний нож 28 для обрезки сучьев.

Два подающих колеса 14 шарнирно соединены с главным корпусом 12 для зажима и подачи в продольном направлении ствола 60 дерева (Фиг.2-5), срубленного узлом 10. Подобным образом шарнирно соединенные ножи 18, 24, 26, 28 для обрезки сучьев, подобным образом шарнирно соединенные с главным корпусом 12, охватывают ствол дерева для отрезки от него веток, когда ствол продвигается через узел.

Каждое подающее колесо 14 и ножи 18, 24, 26 для обрезки сучьев регулируются по их положениям, охватывая ствол, посредством исполнительных механизмов. В показанных примерах, подающие колеса 14 регулируются посредством соответствующих гидравлических цилиндров 16, и нижний нож 18 для обрезки сучьев, также как и верхние передние ножи 24, 26 для обрезки сучьев также регулируются посредством соответствующих гидравлических цилиндров 20 и 56, 56 (Фиг.4). Верхний задний нож 28 для обрезки сучьев упруго прижимается к стволу 60 дерева посредством пружины 30 (Фиг.4, 5).

Схематическое изображение на Фиг.2-5 показывает горизонтально ориентированный узел 10 для обработки деревьев, захватывающий ствол 60 дерева посредством верхних передних ножей 24, 26 для обрезки сучьев и посредством верхнего заднего ножа 28 для обрезки сучьев. Соответственно, верхние передние ножи 24, 26 для обрезки сучьев, также как и нижний передний нож 18 для обрезки сучьев (обозначенный только на Фиг.2) поддерживают массу горизонтально ориентированного ствола 60 дерева, размещенного в узле 10 для обработки.

Для облегчения описания, работа регулируемого нижнего переднего ножа 18 для обрезки сучьев опущена. Если узел 10 обеспечен с таким ножом 18 для обрезки сучьев, в дальнейшем описании, нож 18 для обрезки сучьев предполагается управляемым образом, соответствующим управлению регулируемых верхних передних ножей 24, 26 для обрезки сучьев.

Когда горизонтально ориентирован, таким образом захваченный ствол 60 дерева продвигается влево через узел образом, который схематично показан на Фиг.2 и 3, т.е. от комеля к верхнему концу, фактическое расстояние d от ствола до нижней поверхности главного корпуса 12 узла 10 будет увеличиваться. Подпружиненный нож 28 для обрезки сучьев, в таком случае, будет следовать за перемещением вниз верхней поверхности ствола 60 и - до ограниченной степени - также вверх. Расстояние d, в таком случае, может рассматриваться в качестве величины податливости охватывающего сцепления ножей для обрезки сучьев относительно вертикальных перемещений и изменений толщины во время подачи ствола. Нижняя поверхность главного корпуса может представлять собой верхнее крайнее положение, заданное верхним ограничителем (не показан) для подпружиненного ножа 28 для обрезки сучьев, нижнее крайнее положение которого может определяться нижним ограничителем 32 (Фиг.4, 5) узла 10.

Расстояние d является критическим для надлежащей операции по обрезке сучьев. Расстояние d может рассматриваться как представляющее собой зазор или остающийся ход перемещения подпружиненного ножа 28 для обрезки сучьев - и, таким образом, также зазор в вертикальном направлении горизонтально ориентированного ствола 60 дерева.

Если, с одной стороны, зазор является слишком маленьким, ствол может застрять в узле 10 или подвергнуть ножи для обрезки сучьев слишком большой нагрузке при врезании в слишком массивные части древесины веток или ствола 60. Если, с другой стороны, зазор является слишком большим, ветки ствола 60 могут сгибаться к стволу и проходить под ножами, таким образом, они не будут срезаться во время операции по обрезке сучьев.

Как является очевидным из Фиг.4 и 5, фактическое расстояние d определятся бесконтактным датчиком 42, например аналоговым индуктивным или магнитным бесконтактным датчиком. Бесконтактный датчик 42 постоянно передает сигнал о фактическом расстоянии d, например, в виде электрического тока i, посредством сигнального соединения 44 на электронный блок 46 управления системы 40 управления. В одном варианте осуществления, процессор (не показан) в блоке 46 управления может быть запрограммирован для выдачи управляющего сигнала посредством сигнального соединения 48 для клапана 50 с электромагнитным управлением, когда электрический ток указывает, что расстояние d увеличилось до критического значения D1 (Фиг.6), которое может храниться в запоминающем устройстве (не показано) в блоке 46 управления. Клапан 50, в таком случае, открывает путь между гидравлическим насосом 52 и соответствующими гидравлическими цилиндрами 56. Ножи 24, 26 для обрезки сучьев, в таком случае, будут дополнительно уплотнять захват ствола 60 дерева, посредством чего расстояние d уменьшается до сопредельной величины D2 (Фиг.6), когда ствол 60 дерева дополнительно продвинется вперед в узле 10. При продолжении подачи ствола 60 в узле 10, расстояние d может дополнительно увеличиваться до тех пор, пока оно снова не достигнет критического значения D1, после чего вышеприведенный процесс повторяется. Количество повторений этого процесса зависит от величины интервала D1-D2 и длины ствола дерева. Величина интервала D1-D2 может меняться в зависимости от точности, например, в зависимости от инерции и задержки в гидравлической системе и влияния от отставания по фазе, системы 40 управления и датчика 42.

Как обозначено на Фиг.6, при конкретных обстоятельствах, D1 и D2 могут иметь относительно большие значения, которые обычно составляют от 30 до 40 мм. Это означает, что нож 28 для обрезки сучьев имеет относительно большой зазор над стволом 60 дерева. Такой случай может быть подходящим для стволов березы, ветки которой могут быть относительно массивными близи ствола. Большой зазор ножа 28 для обрезки сучьев, в таком случае, будет позволять ножу дополнительно перемещаться от ствола до того, как он отрежет ветку. Подпружиненный нож 28 для обрезки сучьев и также другие ножи для обрезки сучьев могут иметь такой угол резания, что они направляются от ствола на определенную величину во время операции отрезания. Процесс, в таком случае, может также обеспечивать, что весь ствол 60 дерева перемещается от регулируемых ножей 24, 26 для обрезки сучьев, когда эти ножи сталкиваются с массивными ветками. Результат, однако, заключается в том, что б льший зазор d, в общем смысле, будет обеспечивать возможность срезания крупных веток на большем расстоянии от ствола 60, чем меньший зазор.

Подпружиненный нож 28 для обрезки сучьев и масса ствола 60, однако, будут обеспечивать, что более тонкие ветки по-прежнему обрезаются вблизи ствола.

Относительно маленький зазор, где D1 и D2 имеют относительно маленькие величины около 5 мм, может быть подходящим при обрезании сучьев стволов ели, например, где обычно поверхность ствола сужается относительно линейно, и ветки являются относительно тонкими и, следовательно, являются довольно легкими для срезания. В таком случае, ветки срезаются вблизи ствола 60 и, таким образом, предотвращаются от сгибания к стволу и перемещения вдоль и мимо ножей 18, 24, 26, 28 для обрезки сучьев.

С целью принятия во внимание изменяющегося качества стволов деревьев, где, по меньшей мере, требуется срезать определенные ветки на разных расстояниях от ствола для получения хорошего результата обрезки сучьев для конкретного узла для обработки, требуемый зазор или вышеупомянутое критическое значение D1 может задаваться в блоке 46 управления перед каждой операцией по обрезке сучьев. С этой целью, блок 46 управления обеспечен с блоком 47 ввода, имеющим одну или более нажимных кнопок или клавиш 49, например, в транспортном средстве (не показано), которое поддерживает узел 10. В одном варианте осуществления изобретения, оператор (не показан), в таком случае, выполняет визуальный осмотр дерева, подлежащего срубанию, и, после эмпирического вывода, принимает решение о качестве ствола, например в виде класса, который вводится в узел 47. Кроме «Березы» и «Ели» во множестве классов, подлежащих вводу, также другие виды деревьев, подклассы, например «Тонкая Береза», а также изменяющиеся качества, например сгнившая или трухлявая древесина, могут быть включены. Опытный оператор может также непосредственно ввести значение D1, если это позволяет блок 46 управления. Множество клавиш 49 блока 46 управления может быть расположено доступным образом для оператора вблизи рукоятки управления (не показана), например, обеспеченной для управления другой функцией узла для обработки деревьев.

Для упрощения работы оператора, в пределах объема прилагаемой формулы изобретения, является, по меньшей мере, предпочтительным осуществление установки класса ствола дерева автоматически посредством использования камеры и системы обработки изображения (не показано), имеющей способность определять разные классы стволом деревьев.

Вышеприведенное подробное описание дано главным образом для ясности понимания, и его не следует понимать как ограничивающее. Модификации станут очевидными для специалистов в данной области техники при прочтении настоящего описания изобретения, и могут быть выполнены, не отступая от идеи изобретения или объема прилагаемой формулы изобретения.

Формула изобретения

1. Способ обрезки сучьев ствола (60) дерева в податливом состоянии захвата, заданном группой ножей (18, 24, 26, 28) для обрезки сучьев, охватывающих ствол, содержащий неоднократное регулирование ножей для обрезки сучьев посредством блока (46) управления для приспосабливания состояния захвата к изменяющейся толщине ствола, когда ствол продвигается между ножами для обрезки сучьев ствола, установку требуемой податливости (D1) состояния захвата в блоке (46) управления; определение фактической податливости (d) состояния захвата; и осуществление каждого регулирования ножей для обрезки сучьев посредством блока управления до тех пор, пока фактическая податливость (d) не будет соответствовать требуемой податливости (D1).

2. Способ по п.1, в котором податливость содержит остающийся свободный ход перемещения ножа (28) для обрезки сучьев, подпружиненного относительно ствола (60).

3. Устройство для обрезки сучьев ствола (60) дерева, содержащее группу ножей (18, 24, 26, 28) для обрезки сучьев, приспособленных для схватывания ствола и задания податливого состояния захвата ствола дерева, содержащее исполнительные механизмы (20, 56) для неоднократного регулирования ножей для обрезки сучьев посредством блока (46) управления для приспосабливания состояния захвата к изменяемой толщине ствола, когда ствол продвигается между ножами для обрезки сучьев ствола; блок (47) ввода для ввода требуемой податливости (D1) состояния захвата в блок управления; и датчик (42) для определения фактической податливости (d) состояния захвата и выдачи сигнала о фактической податливости на блок управления; при этом при каждом неоднократном регулировании ножей для обрезки сучьев блок управления приспосабливается к управлению исполнительными механизмами до тех пор, пока фактическая податливость (d) не будет соответствовать требуемой податливости (D1).

4. Устройство по п.3, в котором один из ножей (18, 24, 26, 28) для обрезки сучьев содержит подпружиненный нож (28) для обрезки сучьев, и в котором податливость содержит остающееся свободное перемещение хода подпружиненного ножа (28) для обрезки сучьев.

5. Устройство по п.4, в котором датчик представляет собой бесконтактный датчик, приспособленный для определения фактического остающегося свободного перемещения хода (d).

6. Устройство по любому из пп.3-5, в котором блок (47) ввода содержит множество клавиш (49).