двигатели и обрабатывающие устройства для обработки деревьев

Формула изобретения

1. Двигатель (300) для лесозаготовительной машины (100), содержащий:

механизм (305), выполненный с возможностью приведения в действие колеса (240, 245), при этом колесо выполнено с возможностью зацепления части дерева;

кожух (312), в котором установлен указанный механизм; а также

датчик (340) линейных и угловых перемещений, функционально сопряженный с механизмом и предназначенный для формирования сигнала с информацией о длине части дерева, зацепляемого колесом,

причем датчик линейных и угловых перемещений расположен в корпусе.

2. Двигатель по п.1, содержащий изолирующий элемент (350), сопряженный с датчиком линейных и угловых перемещений, при этом изолирующий элемент выполнен с возможностью изолирования датчика линейных и угловых перемещений от вибраций.

3. Двигатель по п.2, в котором изолирующий элемент расположен внутри корпуса.

4. Двигатель по п.2, в котором изолирующий элемент, по меньшей мере, является одним из следующих устройств: пружиной, демпфером или амортизатором.

5. Двигатель по п.1, в котором датчик линейных и угловых перемещений выполнен в виде бесконтактного датчика.

6. Обрабатывающее устройство (200) для лесозаготовительной машины (100), содержащее:

колесо (240, 245), предназначенное для зацепления, по меньшей мере, части дерева;

двигатель (300), соединенный с колесом, причем двигатель включает:

механизм (305), выполненный с возможностью приведения в действие колеса,

кожух (312), в котором установлен указанный механизм; а также

датчик (340) линейных и угловых перемещений, функционально сопряженный с механизмом и предназначенный для формирования сигнала с информацией о длине, по меньшей мере, части дерева, при этом датчик линейных и угловых перемещений расположен в корпусе, а также

обрабатывающее приспособление (250, 260, 270), функционально сопряженное с датчиком линейных и угловых перемещений и предназначенное для обработки дерева.

7. Обрабатывающее устройство по п.6, содержащее устройство (400) управления, функционально сопряженное с датчиком линейных и угловых перемещений и с обрабатывающим приспособлением, при этом управляющее устройство выполнено с возможностью приема сигнала от датчика линейных и угловых перемещений и передачи сигналов на обрабатывающее приспособление для обработки деревьев на основании сигнала, полученного от датчика линейных и угловых перемещений.

8. Обрабатывающее устройство по п.6, отличающееся тем, что обрабатывающее приспособление содержит отрезное устройство, предназначенное для удаления с дерева веток.

9. Обрабатывающее устройство по п.6, отличающееся тем, что обрабатывающее устройство содержит отрезное устройство, предназначенное для отрезания части дерева по длине.

10. Обрабатывающее устройство по п.7, отличающееся тем, что обрабатывающее устройство содержит отрезное устройство, предназначенное для выполнения, по меньшей мере, одной из следующих операций: удаления веток с дерева или отрезания части дерева по длине.

Описание изобретения к патенту

Изобретение, в целом, относится к двигателям и обрабатывающим устройствам, а именно к двигателям и обрабатывающим устройствам для переработки деревьев.

Лесозаготовительная машина, например, такая как лесозаготовительный комбайн, может использоваться для валки и/или переработки деревьев. Например, лесозаготовительная машина может содержать лесообрабатывающее устройство (например, лесообрабатывающую насадку), предназначенную для срезания ствола дерева у основания, удаления с дерева, по меньшей мере, части коры и/или веток и/или разрезания ствола дерева на несколько частей в зависимости, например, от его длины. Отдельные лесозаготовительные комбайны могут содержать, например, мощный вездеход на колесном или гусеничном ходу. Например, отдельные лесозаготовительные комбайны могут содержать шарнирно-сочлененную раму, обеспечивающую маневрирование при объезде препятствий. Отдельные лесозаготовительные комбайны могут содержать двигатель с компрессионным воспламенением, вырабатывающим энергию для перемещения комбайна, а также приведения в действие, например, при помощи гидравлического механизма, лесообрабатывающей насадки. Лесообрабатывающее устройство может быть сопряжено с лесозаготовительным комбайном при помощи стрелы, например, выдвижной, шарнирно-сочлененной стрелы, обеспечивающей перемещение лесообрабатывающего устройства для зацепления деревьев, срезания деревьев у основания и переработки деревьев. Например, отдельные лесозаготовительные комбайны созданы на базе обычных экскаваторов, у которых ковш заменен на лесообрабатывающее устройство, тогда как другие лесозаготовительные комбайны могут быть сконструированы специально для данных целей.

Стандартное лесообрабатывающее устройство может содержать, например, подающий ролик, выполненный с возможностью подачи части ствола дерева через обрабатывающее устройство. Подающий ролик может содержать колесо, выполненное с возможностью захвата и вращения ствола дерева во время его подачи через обрабатывающее устройство, а сам подающий ролик может быть функционально сопряжен с датчиком, выполненным с возможностью формирования сигналов с информацией о длине ствола дерева, проходящего через обрабатывающее устройство. Например, подающий ролик может быть сопряжен с вращающимся датчиком линейных и угловых перемещений, который содержит электромеханическое устройство, выполненное с возможностью преобразования угловых перемещений подающего ролика в аналоговые или цифровые сигналы для упрощения определения длины ствола дерева, проходящего через обрабатывающее устройство.

Подобные датчики линейных и угловых перемещений обычно устанавливаются на валу, сопряженном с подающим роликом таким образом, что они подвержены эксплуатационной среде и/или вибрациям, возникающим при работе лесозаготовительного комбайна. Поскольку датчики линейных и угловых перемещений могут содержать электронные устройства, то они могут быть чувствительны к вибрациям, возникающим в эксплуатационной среде и/или при работе лесозаготовительного комбайна. Это может влиять на стабильность работы датчика линейных и угловых перемещений и/или приводить к преждевременному выходу из строя подобного датчика.

Например, в документе US 2008/0128051 (Isley и др.; 5 июня 2008 года) раскрыта система измерения длины дерева, проходящего через сучкорез. Сучкорез содержит подающий ролик для бревен, предназначенный для перемещения дерева, сучкорезную насадку для срезания сучков на дереве, а также измерительное колесо, установленное на сучкорезной насадке. Хотя измерительное колесо, описанное в этом документе, позволяет измерять длину обрабатываемого дерева, ввиду того что измерительное колесо установлено на сучкорезной насадке, оно может быть подвержено неблагоприятным условиям, возникающим при работе сучкореза, а вибрация, создаваемая машиной, может влиять на замеры, производимые измерительным колесом.

Установка согласно настоящему изобретению направлена на улучшение существующей технологии.

Согласно одному из аспектов настоящее изобретение относится к двигателю для лесозаготовительной машины. Двигатель содержит механизм, выполненный с возможностью приведения в действие колеса. Колесо выполнено с возможностью зацепления части дерева. Двигатель имеет кожух, содержащий указанный механизм. Двигатель может дополнительно включать в себя датчик линейных и угловых перемещений. Датчик линейных и угловых перемещений может быть выполнен с возможностью функционального сопряжения с механизмом. Датчик линейных и угловых перемещений также может быть выполнен с возможностью формирования сигнала с информацией о длине части дерева, зацепляемого колесом. Датчик может находиться в кожухе.

Согласно другому аспекту настоящее изобретение относится к лесообрабатывающему устройству для лесозаготовительной машины. Лесообрабатывающее устройство содержит колесо, выполненное с возможностью зацепления, по меньшей мере, части дерева. Обрабатывающее устройство также имеет двигатель, функционально сопряженный с колесом. Двигатель содержит механизм, выполненный с возможностью приведения в действие колеса. Двигатель также может включать в себя кожух, содержащий механизм. Двигатель дополнительно содержит датчик линейных и угловых перемещений, функционально сопряженный с механизмом. Датчик линейных и угловых перемещений может быть выполнен с возможностью формирования сигнала с информацией о длине, по меньшей мере, части дерева. Датчик может находиться внутри кожуха. Обрабатывающее устройство может дополнительно содержать обрабатывающее приспособление, функционально сопряженное с датчиком линейных и угловых перемещений. Обрабатывающее приспособление может быть выполнено с возможностью обработки дерева.

Согласно еще одному аспекту настоящее изобретение относится к лесозаготовительной машине. Машина содержит раму. Машина также может содержать сопрягающий элемент, у которого имеется первый конец и второй конец. Рама может быть функционально сопряжена с первым концом сопрягающего элемента. Машина может дополнительно содержать обрабатывающее устройство, функционально сопряженное со вторым концом сопрягающего элемента. Обрабатывающее устройство может включать, по меньшей мере, одно колесо, выполненное с возможностью зацепления части дерева. Обрабатывающее устройство может также включать, по меньшей мере, один двигатель, функционально сопряженный, по меньшей мере, с одним колесом. По меньшей мере, один двигатель содержит механизм, выполненный с возможностью приведения в действие, по меньшей мере, одного колеса. По меньшей мере, один двигатель также содержит кожух, имеющий указанный механизм. По меньшей мере, один двигатель дополнительно содержит датчик линейных и угловых перемещений, функционально сопряженный с механизмом. Датчик линейных и угловых перемещений может быть выполнен с возможностью формирования сигнала с информацией о длине, по меньшей мере, части дерева. Датчик также может находиться внутри кожуха. Обрабатывающее устройство может дополнительно содержать, по меньшей мере, одно обрабатывающее приспособление, функционально сопряженное с датчиком линейных и угловых перемещений. По меньшей мере, одно обрабатывающее приспособление может быть выполнено с возможностью обработки дерева.

Изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - вариант выполнения лесозаготовительной машины;

фиг.2 - вариант выполнения лесообрабатывающего устройства, которое может быть частью лесозаготовительной машины по фиг.1;

фиг.3 - двигатель, который может быть частью лесообрабатывающего устройства по фиг.2;

фиг.4 - устройство управления, которое может использоваться в лесообрабатывающем устройстве по фиг.2.

На фиг.1 схематично показан вариант выполнения лесозаготовительной машины 100. Лесозаготовительная машина 100 содержит раму 110 и лесообрабатывающее устройство 200. Рама может быть неподвижно закрепленным или подвижным устройством. Например, рама 110 может включать в себя колеса и/или гусеницы и может быть аналогична раме, используемой в экскаваторе, бульдозере, колесном погрузчике, экскаваторе-погрузчике, погрузчике с многофункциональными навесными рабочими органами, погрузочной машине с задней разгрузкой или любой другой машине, известной специалистам в данной области техники. Типовое лесообрабатывающее устройство 200 может быть выполнено с возможностью срезания ствола дерева у основания, удаления у дерева, по меньшей мере, части коры и/или веток, и/или разрезания ствола дерева на несколько частей в зависимости, например, от его длины.

Как схематично показано на фиг.1, типовое лесообрабатывающее устройство 200 может быть сопряжено с рамой 110 посредством сопрягающего элемента 120. Сопрягающий элемент 120 может быть одним из множества съемно устанавливаемых сопрягающих элементов. Согласно некоторым вариантам выполнения сопрягающий элемент 120 может быть гидравлически (или механически) управляемой стрелой. Сопрягающий элемент 120 может содержать первый конец 130, а также второй конец 140. Согласно некоторым вариантам выполнения рама 110 может быть функционально сопряжена с первым концом 130, а лесообрабатывающее устройство 200 может быть функционально сопряжено со вторым концом 140. Хотя на фиг.1 показан только один сопрягающий элемент 120, допустимо, чтобы рама 110 и лесообрабатывающее устройство 200 были сопряжены друг с другом посредством множества сопрягающих элементов и/или других устройств, выполненных с возможностью сопряжения лесообрабатывающего устройства 200 с рамой 110.

На фиг.2 схематично показан типовой вариант выполнения лесообрабатывающего устройства 200. Например, типовое лесообрабатывающее устройство 200 содержит соединительный элемент 210 и вращающийся элемент 220. Соединительный элемент 210 может функционально сопрягать лесообрабатывающее устройство 200 с сопрягающим элементом 120, а вращающийся элемент 220 может облегчать вращение лесообрабатывающего устройства 200 вокруг оси 230. Типовое лесообрабатывающее устройство 200 также может включать в себя одно или более колес (например, подающие ролики 240 и 245), выполненные с возможностью восприятия и зацепления части ствола дерева и подачи части ствола дерева вдоль оси 230 через лесообрабатывающее устройство 200. Каждый из типовых подающих роликов 240 и 245 может быть функционально сопряжен с двигателем 300. Согласно некоторым предпочтительным вариантам выполнения двигатель 300 может содержать механизм 305 (например, приводной вал), выполненный с возможностью приведения в действие роликов 240 и 245.

Типовое лесообрабатывающее устройство 200, показанное на фиг.2, содержит, например, отрезные устройства 250 и 260. Согласно некоторым предпочтительным вариантам выполнения отрезное устройство 250 может содержать пару сучкорезных (или корообдирочных) ножей 252 и 254, выполненных с возможностью удаления коры и/или сучков со ствола дерева по мере его прохождения через лесообрабатывающее устройство 200. Аналогичным образом, отрезное устройство 260 может включать пару сучкорезных (или корообдирочных) ножей 262 и 264, выполненных с возможностью удаления коры и/или сучков со ствола дерева по мере его прохождения через лесообрабатывающее устройство 200. Согласно некоторым вариантам выполнения лесообрабатывающее устройство 200 может содержать дополнительное отрезное устройство 270. Например, типовое лесообрабатывающее устройство 200, показанное на фиг.2, включает в себя отрезное устройство 270, которое может быть выполнено в виде пилы, фрезы и/или ножа, предназначенных для срезания ствола дерева у основания и/или разрезания его на несколько частей по мере прохождения ствола дерева через лесообрабатывающее устройство 200.

На фиг.3 схематично изображен типовой вариант выполнения двигателя 300, являющегося частью типового лесообрабатывающего устройства 200 по фиг.2. Типовой двигатель 300 может быть, например, двигателем внутреннего сгорания, гидравлическим двигателем, электродвигателем или любым двигателем соответствующего типа, известного специалистам в данной области техники. Типовой двигатель 300, показанный на фиг.3, содержит основание 310, образующее кожух 312 двигателя, предназначенный для установки в него, например, двигателя, гидравлического двигателя или электродвигателя. Кожух 312 двигателя имеет отверстие 315 для размещения в нем корпуса 330 датчика линейных и угловых перемещений. Например, корпус 330 датчика линейных и угловых перемещений может быть, в целом, полым и, в целом, цилиндрической формы. Как вариант, корпус 330 датчика линейных и угловых перемещений может иметь любую соответствующую геометрическую форму.

С одного торца корпуса 330 типового датчика линейных и угловых перемещений образовано отверстие 335, а измерительный механизм для измерения длины части дерева, обрабатываемого лесообрабатывающим устройством 200, может быть помещен внутрь корпуса 330 через отверстие 335. Например, датчик 340 линейных и угловых перемещений может быть размещен внутри корпуса 330 вместе с индикаторным устройством 320 и изолирующим элементом 350. Согласно некоторым вариантам выполнения индикаторное устройство 320 может содержать, например, магнит, выполненный с возможностью вращения при вращении двигателя 300, приводящего в движение один или несколько подающих роликов 240 и 245. Датчик 340 может быть функционально сопряжен с индикаторным устройством 320 (например, таким образом, чтобы датчик 340 определял перемещение и/или вращение индикаторного устройства 320) и может быть выполнен с возможностью определения вращения индикаторного устройства 320 и формирования сигналов с информацией о скорости и/или степени углового перемещения двигателя 300. Например, датчик 340 линейных и угловых перемещений может быть бесконтактным датчиком, таким, например, как датчик, предлагаемый на рынке под торговой маркой HOCKEY PUCK ENCODER фирмой Joral Devices, LLC. Подобный датчик линейных и угловых перемещений является ротационным датчиком, который не соприкасается с измеряемыми поверхностями, поэтому вибрации и удары от измеряемых поверхностей непосредственно не воздействуют на электронику, находящуюся внутри датчика. Как вариант, для формирования сигналов с информацией о скорости и/или степени углового перемещения двигателя 300 могут использоваться другие устройства, известные специалистам в данной области техники.

Согласно некоторым вариантам выполнения в корпус 330 может вставляться изолирующий элемент 350. Изолирующий элемент 350 может содержать пружину, демпфер и/или амортизатор, либо любое другое аналогичное устройство, известное специалистам в данной области техники. Например, изолирующий элемент 350 может зацепляться с датчиком линейных и угловых перемещений и может быть выполнен с возможностью уменьшения вибраций, передающихся на датчик 340 во время использования лесообрабатывающего устройства 200. Как показано на фиг.3, изолирующий элемент имеет два конца, один конец сопряжен (например, упирается встык) с датчиком 340, а другой конец сопряжен (например, упирается встык) с плитой 360.

Как показано на фиг.3, для крепления плиты 360 к основанию 310 может использоваться крепеж 370 таким образом, чтобы изолирующий элемент 350, датчик 340 линейных и угловых перемещений, корпус 330 и индикаторное устройство 320 могли быть закреплены внутри основания 310. В качестве крепежа 370 могут использоваться винты, болты, заклепки, гвозди, штифты и/или любые другие соответствующие элементы, позволяющие крепить плиту 360 к основанию 310.

Как показано на типовых вариантах выполнения на фиг. 2 и 3, при перемещении дерева вдоль оси 230 типового обрабатывающего устройства 200 (см. фиг.2) датчик 340 может формировать один или несколько сигналов 440 (см. фиг.4) с информацией о длине части дерева, проходящего через лесообрабатывающее устройство 200. Как показано на фиг.4, устройство 400 управления может использоваться, по меньшей мере, для частичного управления и/или эксплуатации лесообрабатывающего устройства 200. Например, устройство 400 управления может быть выполнено с возможностью принятия сигналов 440 от датчика 340 линейных и угловых перемещений. Сигналы 440 могут содержать информацию о длине части дерева, обрабатываемого лесообрабатывающим устройством 200. По некоторым вариантам осуществления устройство 400 управления может формировать сигналы 410, 420 и 430. Устройство 400 управления может передавать сигналы 410, 420 и 430 на одно или несколько отрезных устройств 250, 260 и 270, соответственно, для облегчения обрезания сучков на дереве и/или разрезания дерева на несколько частей. Например, в зависимости от сигналов 410, 420 и 430 дерево может разрезаться на части одинаковой или разной длины. Предусматривается, что устройство 400 управления может работать в ручном режиме (например, когда ввод осуществляется в реальном масштабе времени) и/или автоматическом режиме (например, когда ввод не осуществляется в реальном масштабе времени). Согласно некоторым вариантам выполнения устройство 400 управления может быть сопряжено с лесообрабатывающим устройством 200 (например, оно может быть частью лесообрабатывающего устройства 200). Согласно некоторым вариантам выполнения устройство 400 управления может содержать систему управления (не показана), сопряженную с рамой 110 (например, быть частью панели управления рамой 110), и/или систему управления, расположенную автономно от лесозаготовительной машины 100.

Раскрытое типовое обрабатывающее устройство и двигатель могут использоваться в любых областях, где существует потребность в изолировании датчика линейных и угловых скоростей или другого приемо-передающего устройства от вибраций и/или неблагоприятных условий окружающей среды, которым подвергается, например, лесозаготовительная машина во время ее эксплуатации. Например, поскольку датчик 340 может быть расположен внутри корпуса 330, датчик 340 может быть изолирован от вибраций и/или неблагоприятных условий окружающей среды во время эксплуатации лесообрабатывающего устройства 200. Расположение датчика 340 внутри корпуса 330 может способствовать повышению точности измерений длины стволов деревьев, обрабатываемых лесообрабатывающим устройством 200. Расположение датчика 340 внутри корпуса 330 также может позволить повысить надежность датчика 340, поскольку датчик 340 будет защищен от воздействия неблагоприятных условий во время лесозаготовительных работ при эксплуатации лесообрабатывающего устройства 200. Также поскольку бесконтактный датчик линейных и угловых перемещений не соприкасается с измеряемыми поверхностями вибрации и толчки от измеряемых поверхностей не воздействуют непосредственно на электронику внутри датчика, использование бесконтактного датчика может повысить точность измерений длины стволов деревьев, обрабатываемых лесообрабатывающим устройством 200.

Специалистам в данной области техники будет очевидно, что раскрываемые двигатели и обрабатывающие устройства допускают внесение в них различных модификаций и вариаций. Другие варианты выполнения изобретения станут очевидны специалистам в данной области техники после ознакомления с описанием изобретения и практической реализации раскрываемых здесь вариантов выполнения. Подразумевается, что спецификацию и примеры следует рассматривать исключительно в качестве типовых, а истинный объем раскрытия изобретения определен в следующей формуле изобретения.