SE526942C2 - Skördeaggregat för skogsmaskiner samt förfarande för mätning av tvärmåttet på en trädstam - Google Patents

Description

25 30 šïfïås ëvšw 526 942 Ett annat sätt som prövats är att på maskinen anordna en ram med fasta foto- celler i ett större antal lägen. Beroende på om ljuset till fotocellema bryts eller inte kan trädstammens ytterkontur detekteras. Ett problem med sådana ramar är att de är känsliga för stömingar, eftersom de innehåller många fotoceller, som alla måste fungera för att ett korrekt resultat skall erhållas. En annan svårighet med fotocellsramar är att de är känsliga för nedsmutsning, bark, kvistar, grus och dylikt. Slutligen är sådana konstruktioner dyra i tillverkning och underhåll.

De anordningar med rörliga mätorgan som fmns, exempelvis för uppmätning av komplicerade rörstrukturer och liknande, är alltså alltför ömtåliga och dyra för att vara praktiskt användbara i en Skogsmaskin.

PROBLEMSTÄLLNING Man önskar således åstadkomma ett skördeaggregat med en mätanordning som är tillräckligt robust för att fimgera under de på avverkningsplatsen rådande förhållandena med den eftersträvade noggrannheten.

PRQBLENILÖSNING Den till grund för uppfinningen liggande målsättningen uppnås om det inled- ningsvis antydda skördeaggregatet ges kännetecknen att måtanordningen är belägen mellan avkvistningsorganet och frarndrivningsorganet för mot- verkande av nedsmutsning av mätanordningen.

Beträffande förfarandet uppnås målsättningen om detta kännetecknas av att efter detektering av ytterkonturen förflyttas mätorganen ett stycke bort fiån trädstarnmen för att därefter åter förflyttas mot trädstammen för en fömyad detektering av ytterkonturen, och att ett avläst värde, som överstiger det tidi- gare avlästa värdet, ersätts av detta före en fömyad beräkning av tvärmåttet.

Ytterligare fördelar uppnås om skördeaggregatet därutöver ges något eller några av särdragen enligt kraven 2-7 och om förfarandet ges något eller några av särdragen enligt lcraven 9-12.

SAMMANSTÄLLNING ÖVER RITNINGSFIGURER Uppñnningen skall nu beskrivas med utgångspunkt från bifogade ritningar. På dessa visar: 10 15 20 25 30 šfïßfi 92140 526 942 fig l en rak sidovy av en skogsmaskin vari ingår ett skördeaggregat enligt uppfinningen; fig 2 en vy från vänster av skördeaggregatet enligt fig 1; fig 3 en vy av den i skördeaggregatet ingående mätanordningen längs snittet III-III i fig 2; och fig 4 en rak sidovy av en trädstam som passerar förbi mätanordningen, och varpå en serie mätpunkter är inritade.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Skogsmaskiner används typiskt sett i en ganska svår terräng för att kunna nå fram till de träd som skall avverkas. Avverlmingen sker snabbt, och för en maximal effektivitet lastas de avverkade träden direkt på ett transportfordon, och kapas samtidigt i lämpliga längder. Såsom nämnts inledningsvis är det önskvärt att en samtidig mätning av de avverkade trädstammarna sker, så att man direkt vet vilken volym som avverkats. Olika grovlekar på trädstam- mama kan också innebära att olika längder på de avkapade delarna är önsk- vàda I den föredragna utföringsformen är ett skördeaggregat anordnat på en Skogsmaskin, vilket är utformat så att en s k "engreppare" åstadkommes. Med "engreppare" avses en sådan Skogsmaskin som endast en gång griper den trädstam som skall avverkas, och som inte släpper den förrän den är avverkad, avkvistad och kapad i lämpliga längder. Samtidigt sker också en mätning av den avverkade trädstammen. I stora drag är avverkningsprocessen följande: Skördeaggregatet styrs fram emot trädet och är orienterat så att det kan gripa rimt trädet. När skördeaggregatet kommit så nära trädet att det omsluter detta griper dess griporgan runt trädet. I detta läge kapas trädet och lyfis därefter upp och orienteras så att det är ungefárligen horisontellt. Härefter matas träd- stammen genom skördeaggregatet varvid en samtidig avkvisming och mät- ning av dess längd sker. När en lämplig längd av trädstamrnen matats genom skördeaggregatet kapas den, så att kortare virkeslängder erhålls. Vid kap- ningen befinner sig skogsmaskinen med skördeaggregatet eventuellt intill ett lastfordon så att den avkapade delen av trädstamrnen hamnar direkt på last- fordonet, men de avkapade delarna kan också läggas på marken för en senare bortforsling. 10 15 20 25 30 33,35 5340 526 942 4 I fig l visas en översiktlig skiss av skördeaggregatets 1 placering på en Skogsmaskin. Det finns många olika typer av Skogsmaskiner, och man kan till och med tänka sig att skördeaggregatet är placerat på en grävmaskin.

Skördeaggregatet l är typiskt sett anordnat i änden på en längre bom 3, som i sin andra ände är anordnad på fordonet. Bommen 3 är rörlig inom vida grän- ser i såväl höjdled, sidled som i djupled, för en maximal åtkomst av de träd som skall avverkas.

I fig l visas ett skördeaggregat 1 enligt uppfinningen. I beskrivningen an- vänds begrepp som övre, nedre, uppåt och nedåt. Dessa riktningar och lägen hänför sig till fig l, och överensstämmer inte nödvändigtvis med skörde- aggregatets orientering vid drift. Skördeaggregatet l är anordnat via en rotator 2 på en bom 3, som i sin tur är anordnad på skogsmaskinen. Rotatom 2 möj- li ggör rotation av hela skördeaggregatet 1 runt sin längdaxel i förhållande till bommen 3. Skördeaggregatet 1 är också vinklingsbart runt en axel 17, samt låsbart i godtyckligt läge så att det är orienteringsbart tillsammans med en av- verkad trädstam till ett önskat läge, företrädesvis horisontellt inför avkvistning och kapning. På skördeaggregatet 1 finns övre och nedre griporgan 4, 5.

Griporganen 4, 5 visas i fig l i sitt öppna läge, dvs de befinner sig i den posi- tion där de är beredda att gripa runt en trädstam. Sett ovanifiån, dvs i riktning för pilen A, har griporganen ett väsentligen halvcirkelformat tvärsnitt innanför vilket en trädstam är upptagbar. På griporganens 4, 5 kanter är anordnat vassa eggar 6, så att de samtidigt fungerar som avkvistningsorgan för en trädstam som rör sig förbi griporganen genom att den drivs framåt. I den föredragna utföringsfonnen rör sig en trädstam, dvs i riktningen A, varför eggama 6 i denna utföringsform endast behöver vara anordnade på griporganens 4, 5 i figuren övre kanter. Mellan de övre griporganen 4 och de nedre griporganen 5 är anordnat två framdrivningsorgan 7 i form av kedjebeklädda hjul. Samtidigt som de övre och nedre griporganen 4, 5 griper trädstammen styrs också fiam- drivningsorganen 7 mot trädstammen för anliggning mot derma och bidrar till greppet runt denna. Hjulen 7 är roterbara och när de roteras i den i fig l och 2 visade riktningen kommer trädstammen att drivas i riktning nedåt i figuren.

Detta möjliggör en avkvistning med hjälp av avkvistningsorganen 6.

Nederst på skördeaggregatet 1 är anordnat ett kaporgan 8, företrädesvis i form av ett sågsvärd med en sågkedja. Kaporganet 8 är svängbart omkring en axel 9, så att det är rörligt fram och åter för kapning av den trädstam som hålls fast av griporganen 4, 5. 30 10 15 20 25 šïiëß ¿¿0 526 942 5 För mätning av den framdrivna, avverkade trädstammens längd är ett mäthjul 10 anordnat på skördeaggregatet 1. Mäthjulet 10 kommer automatiskt i kon- takt med trädstarmnen då denna grips av griporganen 4, 5 och pressas mot skördeaggregatet l. Företrädesvis är mäthjulet 10 fiädrande för en optimal kontakt med trädstammen.

För mätning av den avverkade trädstammens diameter är anordnat en mät- anordning ll mellan det övre griporganet 4 och framdrivningsorganen 7.

Detta innebär att rnätanordningen ll sitter relativt skyddad för nedsmutsning och andra föroreningar, eftersom partiklar som rivs loss av framdrivnings- organen 7 i första hand rör sig nedåt i fig 2, dvs i arbetsläget i huvudsak hori- sontellt bort fi-ån mätanordningen, medan de kvistar och den bark som lossas av avkvistningsorganen 6 på de övre griporganen företrädesvis rör sig uppåt i figuren, främst därför att trädstarnrnen har en väsentligen horisontell orien- tering under fiarrnnatriingen och avkvistningen. Mätanordningen ll har ett ytterhölje 12, som företrädesvis är tillverkat av plåt eller metall i någon annan form. Ytterhölj et 12 har i sin mot trädstanirnen vända sida en spalt eller slits 13 för en fii siktlinje mellan apparatens inre och trädstammen. I fig 2 är slit- sens 13 bredd tämligen vid och man kan tänka sig att den görs smalare för att ytterligare skydda mätanordningen 1 1. I fig 2 skymtar genom slitsen 13 dei ytterhöljet 12 anordnade, rörliga fotocellema 14. Eftersom slitsen 13 befinner sig ovanför trädstammen vid avkvistningen undviks att bark, kvistar och smuts kommer in i mätanordningen ll.

I fig 3 visas en vy rakt ovanifiån av ett snitt genom mätanordningen ll längs linjen III-III. I mätanordningen ll ingår, som nämns ovan, ytterhöljet 12 och de två rörliga fotocellema 14. Mittför en avverkad trädstam 15 är slitsen 13 anordnad i ytterhölj et 12.

Fotocellema 14 är anordnade vid varsin sida av mätanordningen 11. Foto- cellema 14 är rörliga fiam och åter, dvs mot och från stammens yttersidor, inom ett ganska stort område, som för var och en av fotocellema 14 omfattar området från sidan av mätanordningen ll fram till dess mitt. Fotocellerna 14 är rörliga tvärs stammens längdriktning, företrädesvis vinkelrätt mot denna.

Härmed är det möjligt att täcka hela mätonirådet genom att endera av foto- cellema 14, och i vissa områden båda, är rörliga i mätornrådet. För att foto- cellema 14 skall vara rörliga är de anordnade på påverkansorgan 16, som i den föredragna utföringsforrnen är hydrauliska kolv/cylinderaggregat.

Fotocellema 14 har ett utsändande och ett mottagande organ anordnade intill varandra. Det utsändande organet sänder ut en ljusstråle av ljus i det synliga 10 15 20 25 30 ëïèß 237240 i 526 942 6 eller osynliga våglängdsområdet. När strålen träffar ett föremål, dvs i denna tillämpning, trädstamrnen, reflekteras den och fångas upp av det mottagande organet. Varje fotocell 14 har ett regleringsorgan i form av en potentiometer, för påverkan av strömstyrkan till fotocellen. Strömstyrkan avgör strålens intensitet som i sin tur avgör fotocellens räckvidd. Föremål som befinner sig bortom strålens räckvidd detekteras inte, och det är därför möjligt att låta slitsen 13 vara vänd nedåt vid användning av skördeaggregatet utan att foto- cellema 14 påverkas av den nedanför liggande marken, som ligger utanför deras räckvidd.

För att säkerställa att fotocellema 14 inte kolliderar med varandra då de båda rör sig inåt, är de anordnade ett kort stycke från varandra i trädstammens längdriktning (dvs vinkelrätt mot papprets plan i frg 2) och man kan därför låta deras rörelseområden överlappa varandra ett kort stycke, för att säker- ställa att hela rnätorrrrådet täcks in. Även om rnätorganen i form av foto- cellema 14 inte ligger exakt rnittför varandra är de dock injusterade genom vridning så att deras utsända strålar är väsentligen parallella med varandra, så att trädstamrnen 15 mäts i två mittför varandra liggande punkter vid bestäm- ning av dess diameter.

Fotocellema 14 och deras påverkansorgan 16 är kopplade till en processor- enhet, för styrning av dem. Processorenheten, som ej visas i bild, är anordnad att styra respektive mätorgan 14 mot trädstammen 15. Vid en indikation från mätorganet 14, i den föredragna utföringsforrnen fotocellen, att den befinner sig vid trädstarmnens 15 sida erhåller processorenheten en motsvarande indi- kation är anordnad att beräkna trädstamrnens 15 diameter, samt är anordnad att styra mätorganet 14 bort från trädstammen 15. Processorenheten är vidare anordnad att upprepa den nyss beskrivna mätningen, för erhållande av ett nytt mätvärde för trädstamrnens 15 yttersida när den rört sig ett kort stycke framåt, varur dess diameter på nytt är beräkningsbar.

Vid mätning av en nyss avverkad trädstam 15 påbörjas mätningen vid eller i närheten av dess tjockare ände, eftersom mätanordningen 11 befinner sig tämligen nära kaporganet 8. Eventuellt kan trädstamrnen 15 efter kaporganet 8 backas ett stycke, så att mätningen börjar så nära den kapade änden som möjligt. När mätningen startar börjar mätorganen 14 sin första rörelse mot trädstarnmen 15. Så snart deras strålar reflekteras av trädstarnmen 15, dvs när dess yta detekteras skickas en signal till processorenheten, som därvid regi- strerar mätorganens 14 läge, eventuellt genom en avläsning av påverkans- organens 16 tillstånd. Därefier rör sig fotocellema 14 utåt, för att återvända för en fömyad mätning, när trädstammen rört sig ett kort stycke framåt, i en 10 15 20 25 30 Éïèß 217210 526 942 7 ny rnätpunkt. Avståndet mellan mätpunktema bestäms dels av hur snabbt fotocellema 14 rör sig frarn och åter och dels av hur fort trädstammen 15 rör sig i axiell riktning förbi mätanordningens ll slits 13.

Eftersom den avverkade trädstammen 15 rör sig förbi slitsen 13 med sin kraf- tigaste ände först och en avsmalnande riktning, kommer de uppmätta lägena för trädstammens 15 kontur att successivt minska vid ett typiskt fall. Det inses enkelt att en trädstam 15 ofta uppvisar oregelbundenheter i form av utskott från icke helt avkapade kvistar eller laökningar och inbuktningar. Processor- enheten är därför anordnad så att ett detekterat mätvärde som överstiger det senast lagrade värdet inte accepteras, utan ersätts med det senaste värdet. Vid den påföljande mätningen görs en ny jämförelse med det senast lagrade värdet. Om det nya värdet fortfarande överstiger detta ersätts även detta med det lagrade värdet. Inte förrän ett mätvärde som är lika med eller mindre än det lagrade värdet erhålls kommer det uppmätta värdet att registreras. På detta sätt kommer den del av trädstamrnen 15 som skjuter utanför dess egentliga kontur att ignoreras. Volymen kommer därför inte att överskattas. Snarare sker en viss underskattning av volymen, men inom industrin är man mer benägen att acceptera detta. 1 fig 4 visas ett exempel där ett flertal mätningar görs på en avverkad trädstam 15. Trädstammen 15 rör sig förbi mätanordningen ll i riktning för pilen X.

Ett stort antal mätvärden erhålls och vi skall nu närmare betrakta några av dessa.

De mot varandra svarande värdena al och al erhålls nära den kraftigare änden av trädstammen 15. Vid en fortsatt mätning ett stycke nedåt erhålls värdena bl och bl. bl är mindre än al och bl är mindre än al, och en approximativ dia- meter kan på nytt beräknas i detta läge. Värdena cl och cl erhålls vid den därpå följande mätningen. cl är visserligen mindre än bl, och kommer därför att registreras, men cl är större än bl och kommer därför att förkastas, och er- sättas med bl. Det vid läget för c l och cl uppmätta tvärmåttet kommer att be- räknas med utgångspunkt från värdena cl och bl. En något smalare approxi- mativ diameter än i verkligheten kommer alltså att räknas fram. Värdena dl och dl uppmäts på samma sätt som tidigare, och även i detta fall är värdet dl mindre än det föregående värdet cl. Värdet dl är fortfarande större än det tidi- gare värdet bl, och det kommer därför att förkastas och ersättas med det tidi- gare sparade värdet bl. Den beräknade ytterkonturen är således lika med bl, vilket motsvarar den streckade linjen i figuren, och en approximativ diameter som är mindre än den faktiska räknas fram ur dl och bl. Först vid mätningen av punktema el och el kommer det sparade värdet bl att ersättas med el, efter- 10 15 20 25 526 942 8 som detta är lika med eller mindre än bg. Här överensstämmer den beräknade diametem med den faktiska diametern. Vi ser härvid ett praktiskt exempel på att oregelbundenheter i trädstammen inte leder till en överskattning av dess volym med den i processorenheten inlagda beräkningsalgoritrnen.

ALTERNATIVA UTFÖRINGSFORMER I den föredragna utföringsforrnen har angivits att mätorganen 14 typiskt sett är rörliga fotoceller. Dessa är inställbara för att fungera i ett visst område, och detta område är lämpligen det område där den uppmätta trädstanrrnen 15 kan förväntas befinna sig. Föremål ett stycke bortom den avverkade trädstammen 15 påverkar således inte fotocellema 14. På motsvarande sätt kan även andra mätorgan med motsvarande egenskaper utnyttjas. Några exempel på sådana mätorgan är ultraljudsorgan eller mikrovågsorgan.

Ett armat sätt att modifiera uppfinningen är att delar i skördeaggregatet 1 ersätts med tidigare kända sådana, medan uppfinningstanken som omfattar mätanordningens 11 utfomining bibehålls, såväl som dess placering mellan framdrivningsorganen 7 och de övre avkvistrringsorganen 6, för rninimering av nedsmutsning av mätorganen 14.

Påverkansorganen 16 kan altemativt innefatta elektriska stålldon, pneuma- tiska cylindrar eller linjära motorer. Det viktiga är att de har förmåga att på- verka mätorganens 14 rörelse med en samtidig indikation av läget till proces- sorenheten.

Uppfinningen kan modifieras ytterligare inom ramen för bifogade patentkrav.

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 40 526 942 9 PATENTKRAV

1. Skördeaggregat ( 1) för Skogsmaskin innefattande griporgan (4, 5) för gripande av en trädstam (15), ett kaporgan (8) för kapning av trädstammen ( 15), avkvistningsorgan (6) för avkvistning av trädstammen (15), framdriv- ningsorgan (7) för frarndrivning av trädstammen (15) i axiell riktning förbi avkvistningsorganet (6) och kaporganet (8), ett mätorgan (10) för mätning av trädstammens längd samt en mätanordning (1 1) för mätning av hur träd- stammens (15) tvärrnått varierar utefter dess längd, varvid mätanordningen (1 1) innefattar rörliga mätorgan (14) på avstånd från trädstammen (15) för beröringsfri detektering av trädstammens (15) ytterkontur, varur diametern är beräkningsbar, k ä n n e te c k n at av att mätanordningen (1 1) är belägen mellan avkvistningsorganet (6) och framdrivningsorganet (7) för motverkande av nedsmutsning av mätanordningen (1 1).

2. Skördeaggregat enligt kravet 1, k ä n n e te c k n at av att mätanord- ningen (1 1) är anordnad bortom en spalt (13), räknat från trädstamrnen (15), för motverkande av nedsmutsning av mätanordningen (1 1).

3. Skördeaggregat enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n at av att mät- anordningen (1 1) är anordnad ovanför trädstammen (15) under avkvistningen för undvikande av nedsmutsning av rnätanordningen (1 1).

4. Skördeaggregat enligt något av kraven l-3, k ä n n e t e c k n a t av att mätanordningen (1 1) innefattar en processorenhet för mottagande av läges- angivelser från mätorganen (14) vid detektering av ytterkonturerna varur dia- metern är beräkningsbar.

5. Skördeaggregat enligt kravet 4, k ä n n e te c k n a t av att processor- enheten är anordnad att styra mätorganens (14) rörelser.

6. Skördeaggregat enligt något av kraven 1-5, k ä n n e t e c k n a t av att mätorganen (14) är rörliga i en riktning som är väsentligen tvärriktad mot trädstammen (15).

7. Skördeaggregat enligt kravet 6, k ä n n e te c k n at av att mätorganen (14) är rörliga i en riktning som är vinkelrät mot trädstammen (15).

8. Skördeaggregat enligt något av kraven 1-7, k ä n n e t e c k n a t av att mätorganen (14) är fotoceller. 10 15 20 i 526 942 10

9. Skördeaggregat enligt något av kraven 1-7, k ä n n e t e c k n at av att mätorganen (14) är ultraljudsorgan.

10. Förfarande för mätning av tvännåttet på en trädstam (15) i samband med avverkning därav, varvid trädstammen (15) förflyttas axiellt förbi en mät- anordning (11) i ett skördeaggregat (1), innefattande stegen att ett par mät- organ (14) förflyttas mot trädstammen (15), att par av avlästa värden registre- ras vid detektering av trädstammens (15) ytterkontur och att trädstammens (15) tvärmått beräknas ur varje par av avlästa värden, k ä n n e t e c k n a t av att efter detektering av ytterkonturen forflyttas mätorganen (14) ett stycke bort från trädstammen (15) för att därefter åter forflyttas mot trädstammen (15) för en fömyad detektering av ytterkonturen, och att ett avläst värde, som över- stiger det tidigare avlästa värdet, ersätts av detta fore en förnyad beräkning av tvärmåttet.

11. 1 1. Förfarande enligt kravet 10, k ä n n e t e c k n at av att trädstammen (15) rör sig axiellt forbi mätanordningen (11) i avsmalnande riktning.

12. Förfarande enligt kravet 10 eller 1 1, k ä n n e t e c k n at av att träd- stammens ( 15) totala volym och lämpliga kapningslängder beräknas direkt ur de frarnräkriade tvärmåttsvärdena och ett tillhörande längdmått.