DE60114347T2

DE60114347T2 - Holzspaltgerät mit einer Differentialschaltung eines einfach-wirkenden hydraulischen Zylinder

Info

Publication number: DE60114347T2
Application number: DE60114347T
Authority: DE
Inventors: Elio Magnani
Original assignee: BELL Srl
Current assignee: BELL Srl
Priority date: 2000-12-05
Filing date: 2001-11-16
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2021-11-17
Also published as: NO20015478L; NO319360B1; ES2248225T3; ITRE20000125A0; ITRE20000125A1; IT1319478B1; ATE307980T1; DK1213486T3; NO20015478D0; EP1213486A3; EP1213486A2; DE60114347D1; EP1213486B1

Description

Die Erfindung betrifft Blockspaltmaschinen, wobei der Blockspaltvorgang durch eine einfachwirkende hydraulische Zylinder-Kolbeneinheit mit Federrückführung vorgesehen ist.
Solche Blockspaltmaschinen weisen normalerweise einen praktisch horizontalen Betriebssitz auf, in dem der zu spaltende Block zwischen zwei gegenseitig bewegbaren, als Blockstoßvorrichtung und Klinge bekannten Elementen positioniert ist.
Die Blockstoßvorrichtung ist normalerweise fixiert, während die Klinge mittels einer hydraulischen Zylinder-Kolbeneinheit betrieben wird, bei der es sich entweder um eine einfachwirkende oder doppeltwirkende handeln kann, und ist mittels eines geeigneten zwischengeschalteten Verteilers mit einer motorgetriebenen Pumpe verbunden.
Blockspaltmaschinen sind von der WO 93/15886 bekannt, die eine einfachwirkende hydraulische Zylinder-Kolbeneinheit aufweist, deren Rückführung durch elastische Einrichtungen wie zum Beispiel eine Feder, eine motorgetriebene Pumpe und einen Hydraulikverteiler gesteuert wird, der angeordnet ist, um die Kolbenkammer der Zylinder-Kolbeneinheit wahlweise mit der Pumpenzuleitung oder der Ausleitung zu verbinden.
Bei solchen Blockspaltmaschinen kann die jeweilige hydraulische Zylinder-Kolbeneinheit zur Erhöhung der Produktivität in zwei gewöhnlich als normal und regenerativ bekannten Modi betrieben werden, denen die verschiedenen Verlängerungsgeschwindigkeiten der Zylinder-Kolbeneinheit entsprechen.
Zur korrekten Definition der Betriebsmodi können die Grundeigenschaften der gewöhnlichen einfach- und doppeltwirkenden Zylinder-Kolbeneinheiten wie folgt zusammengefasst werden.
Eine gewöhnliche einfachwirkende Zylinder-Kolbeneinheit weist einen äußeren Zylinder und einen gleitend bewegbaren inneren Kolben auf, der das Volumen des Zylinders in zwei gewöhnlich als Kolbenkammer und Kolbenstangenkammer bekannte Teile unterteilt, wobei in der letzteren mindestens eine elastische Rückführungseinrichtung, typischerweise eine Schraubenfeder, untergebracht ist.
Beim Betrieb in dem normalen Betriebsmodus wird eine einfachwirkende Zylinder-Kolbeneinheit durch die Zufuhr von Öl in die Kolbenkammer verlängert, was eine Belastung mindestens einer Feder zur Folge hat, wobei dieselbe Zylinder-Kolbeneinheit durch den Gegendruck der Feder nach dem Verbinden der Kolbenstangenkammer mit der Ausleitung verkürzt wird.
Eine gewöhnliche doppeltwirkende Zylinder-Kolbeneinheit weist einen äußeren Zylinder und einen gleitend bewegbaren inneren Kolben auf, der das Volumen des Zylinders in zwei ebenfalls als Kolbenkammer und Kolbenstangenkammer bekannte Teile unterteilt, wobei diese zwei Kammern beide konstant mit Öl gefüllt sind.
Beim Betrieb in dem normalen Betriebsmodus wird eine doppeltwirkende Zylinder-Kolbeneinheit durch die Zufuhr von Öl in die Kolbenkammer und Verbinden der Kolbenstangenkammer mit der Ausleitung verlängert, wobei dieselbe Zylinder-Kolbeneinheit durch den umgekehrten Betrieb verkürzt wird.
Wenn eine doppeltwirkende Zylinder-Kolbeneinheit in dem Regenerativmodus arbeitet, wird das die Kolbenstangenkammer während der Verlängerung verlassende Öl zurückgewonnen und dem der Kolbenkammer zugeführten hinzugegeben. Dies wird durch Verbinden der Pumpenzuleitung mit beiden Kammern der Zylinder-Kolbeneinheit erreicht.
Auf diese Weise erhöht sich die nach außen gerichtete Geschwindigkeit des Kolbens bei gleichen Öldruck und Durchsatz im Verhältnis zu der Geschwindigkeit, die derselbe Kolben während des Betriebes im Normalmodus erreichen kann, wobei die Erhöhung direkt proportional zu dem Verhältnis des Zylinderquerschnittes zu dem Kolbenstangenquerschnitt ist.
Wenn zum Beispiel der Querschnitt durch die Kolbenstange die Hälfte desjenigen durch den Zylinder hindurch beträgt, wie dies oftmals bei solchen Blockspaltmaschinen der Fall ist, beträgt die nach außen gerichtete Geschwindigkeit des Kolbens, wenn sich dieser im Regenerativmodus befindet, genau das Zweifache seiner nach außen gerichteten Geschwindigkeit, wenn er sich im Normalmodus befindet.
Nach der bekannten Technik, und unter erneuter Bezugnahme auf die doppeltwirkenden Zylinder-Kolbeneinheiten kann die Umschaltung zwischen dem Regenerativ- und dem Normalmodus manuell durch Betätigung des stromabwärts der Pumpe positionierten Ölverteilungsventils, oder automatisch durch die Bereitstellung einer Rohrleitung erfolgen, die das Öl zwischen den zwei Kammern der Zylinder-Kolbeneinheit durch den gesteuerten Betrieb eines für den Druck in der Kolbenkammer empfindlichen Ventils kurzschließt.
In beiden Fällen wird zu Beginn einer Blockspaltphase die Hydraulikregelungseinheit in den Regenerativmodus eingestellt, der zum Erreichen der maximalen Blockspaltgeschwindigkeit mit minimaler Kraft aufrechterhalten wird, wenn der Block keinen übermäßigen Widerstand bietet, das heißt so, dass der Druck des Öls in der Kolbenkammer über einen zuvor festgelegten Wert angehoben wird.
Wenn der Block stattdessen besonders hohen Widerstand bietet, was zum Beispiel mittels eines mit dem Hydraulikkreislauf verbundenen Druckmesswertumwandlers messbar ist, und der Druck in der Kolbenkammer den zuvor festgelegten Wert überschreitet, wird die Maschine auf eine der zuvor erwähnten Arten zwischen dem Regenerativ- und dem Normalmodus umgeschaltet.
Die detaillierte Beschreibung der damit zusammenhängenden Hydraulikkreisläufe und Verteilerventile wird weggelassen, da diese Fachleuten auf diesem Gebiet gut bekannt sind.
Das Ergebnis der automatischen oder manuellen Umschaltung ist eine minimale Verlängerungsgeschwindigkeit bei maximal verfügbarer Kraft.
Die Einrichtung des Betriebes im Regenerativ- und Normalmodus, die für doppeltwirkende Zylinder-Kolbeneinheiten typisch ist, wird im Falle von einfachwirkenden Zylinder-Kolbeneinheiten auf Grund der Tatsache extrem problematisch, dass die Kolbenkammer bei dieser letzteren kein Öl enthält.
Bei den zuvor beschriebenen Blockspaltmaschinen bringt die Verwendung doppeltwirkender Hydraulikeinheiten Kosten mit sich, die mit den Marktanforderungen inkompatibel sind, und somit wird in diesem Sektor die Verwendung von Einheiten mit einfachwirkenden Zylinder- Kolbeneinheiten bevorzugt und auf die Vorteile des Regenerativmodus-Betriebssystems verzichtet.
Es sind einige Kreislaufanordnungen bekannt, die den Betrieb von einfachwirkenden Zylinder-Kolbeneinheiten im Regenerativmodus ermöglichen, wobei diese jedoch in der Praxis aus zwei Gründen nicht verwendet werden.
Erstens umfassen diese Anordnungen komplizierte Hydraulikkreisläufe, die den für doppeltwirkende Zylinder-Kolbeneinheiten typischen sehr ähnlich sind, da bei ihnen ebenfalls die Füllung der Kolbenkammer der Zylinder-Kolbeneinheit sichergestellt sein muss.
Zweitens ermöglichen diese Kreisläufe keine automatische Umschaltung zwischen dem Regenerativ- und dem Normalbetriebsmodus.
Folglich ist in diesem Bereich ein tief empfundenes Bedürfnis nach Blockspaltmaschinen vorhanden, die von einfachwirkenden Zylinder-Kolbeneinheiten betrieben sind, die im Regenerativmodus und im Normalmodus mit automatischer Umschaltung arbeiten können.
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht genau in der Erfüllung dieser Anforderung.
Eine weitere Aufgabe besteht in der Erfüllung der Anforderung im Zusammenhang einer einfachen, rationalen, zuverlässigen, dauerhaften und kostengünstigen Kon struktion, die eine relativ kleine Anzahl von Bauteilen aufweist.
Die Aufgaben werden durch eine Blockspaltmaschine gelöst, welche die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale aufweist.
Sie ist von der Art, die im Wesentlichen einen Hydraulikkreislauf mit einer motorgetriebenen Pumpe zur Zufuhr von druckbeaufschlagtem Öl an einen Hydraulikverteiler aufweist, mit dem die Verlängerungs- und Verkürzungshübe der Zylinder-Kolbeneinheit ausgewählt werden können.
Diese letztere weist eine Kolbenkammer und eine Kolbenstangenkammer auf, die beide mit Öl gefüllt sind, und einen Übertragungsweg, durch den während der Verlängerung der Zylinder-Kolbeneinheit das in der Kolbenstangenkammer vorhandene Öl entweder in die Kolbenkammer fließen oder in den Pumpentank ausgeleitet werden kann, was von dem Zustand eines in der Kolbenkammer vorhandenen voreingestellten druckempfindlichen Ventils abhängig ist.
Die Kolbenstangenkammer ist mittels einer unabhängigen Rohrleitung direkt mit dem Tank verbunden, die mit einem Wegeventil versehen ist, welches die Ausleitung des Öls in den Tank verhindert, jedoch sein Steigen von dem Tank zu der Kolbenstangenkammer ermöglicht.
Gemäß den Lehren der Erfindung ist eine Übertragungsrohrleitung vorgesehen, die den Verteiler umgeht und durch ein erstes Unidirektionalventil unterbrochen wird, welches die Übertragung von Öl von der Kolbenkammer zu der Kolbenstangenkammer, jedoch nicht umgekehrt verhindert.
Stromaufwärts des ersten Unidirektionalventils ist eine Saugrohrleitung vorhanden, die in den Öltank eintaucht und durch ein zweites Wegeventil unterbrochen wird, welches den Durchgang des Öls nur in Richtung der Kolbenstangenkammer ermöglicht.
Zwischen der Saugrohrleitung und der Kolbenstangenkammer zweigt die Ausleitungsrohrleitung der Kolbenstangenkammer ab, die durch das für den Druck in der Kolbenkammer empfindliche voreingestellte Überdruckventil unterbrochen wird.
Kraft der zuvor beschriebenen Lösung, und wie nachfolgend ersichtlich sein wird, tritt das während der Verlängerung der Zylinder-Kolbeneinheit die Kolbenstangenkammer verlassende Öl in die Kolbenkammer ein, wenn der Druck in dieser letzteren geringer als der voreingestellte Druck des Überdruckventils ist, und wird in den Tank ausgestoßen, wenn der Druck den voreingestellten Wert überschreitet.
Somit sind alle Aufgaben der Erfindung gelöst, indem einerseits die Umschaltung zwischen den Regenerativ- und Normalmodi automatisch erfolgt, und andererseits die Hydraulikeinheit darüber hinaus einfach und kostengünstig ist, weil unter Anderem ihre Aktivierung und Deaktivierung durch einen Verteiler mit nur zwei Betriebspositionen erreicht werden kann.
Die Merkmale und die baulichen und funktionalen Vorteile der Erfindung werden an Hand der unter Bezugnahme auf die einzige beigefügte Figur, die beispielhaft ein Hydraulikschema der Blockspaltmaschine gemäß der Erfindung darstellt, nachfolgend gegebene, detaillierte Beschreibung offensichtlich.
Sie weist eine von einer Motoreneinheit 2 angetriebene Hydraulikpumpe 1, und eine Saugrohrleitung 10, die in einen Öl enthaltenden Tank 3 eintaucht, und eine mit einem verschiebbaren Hydraulikverteiler 5 verbundene Zuleitungsrohrleitung 4 auf.
Der Verteiler weist eine erste Position auf, in der die Pumpe direkt mit der Kolbenkammer der Zylinder-Kolbeneinheit verbunden ist, und eine zweite Position, in der die Pumpe und Kolbenkammer der Zylinder-Kolbeneinheit beide mit der Ausleitung verbunden sind.
Von der Ausleitungsrohrleitung 4 zweigt eine Umlaufrohrleitung 6 ab, die zu dem Tank 3 führt und durch ein Maximaldruckventil 60 unterbrochen wird.
Der Verteiler 5 weist dahingehend eine extrem einfache Bauform auf, dass er nur zwei Betriebspositionen um fasst, die von dem Benutzer zum Beispiel beim Betrieb einer Blockspaltmaschine auszuwählen sind.
Die veranschaulichte Position entspricht dem Passiv- oder Rückhub der Blockspaltklinge, wobei die andere Position dem aktiven oder nach außen gerichteten Hub der Klinge entspricht.
Die mit der Klinge verbundene einfachwirkende Zylinder-Kolbeneinheit 9 weist eine erste Kammer 90 zwischen dem Kolben 8 und dem hinteren Ende des Zylinders, nachfolgend als die Kolbenkammer bekannt, und eine zweite Kammer 91 zwischen dem Kolben 8 und dem vorderen Ende des Zylinders auf, nachfolgend als die Kolbenstangenkammer bekannt, in der eine Druckfeder 99 zur Rückführung des Kolbens untergebracht ist.
Beide Kammern 90, 91 sind konstant mit Öl gefüllt.
Die Kolbenkammer 90 ist über die Rohrleitung 7 mit dem Gehäuse des Verteilers 5 verbunden, während die Kolbenstangenkammer 91 durch die mit 12 angegebene Rohrleitung mit dem Tank 3 verbunden ist.
Die Rohrleitung 12 wird durch ein dargestelltes voreinstellbares Überdruckventil 120 unterbrochen, welches betriebsmäßig mit der Rohrleitung 7 wie in der Figur durch eine gestrichelte Linie dargestellt verbunden, und empfindlich für den Druck in der Rohrleitung 7 ist.
Eine Übertragungsrohrleitung 13 verbindet die Rohrleitung 12 stromaufwärts des Ventils 120 mit der Rohrleitung 7.
Die Übertragungsrohrleitung 13 könnte offensichtlich direkt mit den Kammern 90 und 91 der Zylinder-Kolbeneinheit 9 verbunden sein.
Die Übertragungsrohrleitung 13 wird durch ein Unidirektionalventil 130 unterbrochen, welches in dem veranschaulichten Beispiel ein Kugelrückschlagventil ist, welches in seiner geschlossenen Position den Durchgang von Öl von der Rohrleitung 7 zu der Rohrleitung 12 verhindert.
Es ist auch eine Ölsaugrohrleitung 14 vorgesehen, welche die Abzweigung der Rohrleitung 13 stromaufwärts des Ventils 130 mit dem Tank 3 verbindet und durch ein Rückschlagventil 140 unterbrochen wird, welches in dem veranschaulichten Beispiel ein Kugelventil ist, welches den Fluss von Öl in Richtung des Tankes verhindert.
Schließlich zweigt eine Ausleitungsrohrleitung 15 von dem Gehäuse des Verteilers 5 ab und ist an ihrem anderen Ende in der Rohrleitung 12 stromaufwärts des jeweiligen Überdruckventils 120 angeschlossen.
Die Ausleitungsrohrleitung 15 könnte offensichtlich direkt mit dem Tank 3 verbunden sein.
Die beschriebene Einheit arbeitet auf folgende Art und Weise.
Wenn sich der Verteiler 5 in seiner in der Figur dargestellten ersten Position befindet, in der die Pumpe 1 arbeitet und der Kolben 8 vollständig eingefahren ist, werden die Ventile 120, 130 und 140 geschlossen, und das gepumpte Öl kehrt durch die in der Rohrleitung 12 angeschlossene Rohrleitung 15 in den Tank 3 zurück.
Wenn der Bediener den Verteiler 5 in seine zweite Position (nicht dargestellt) umschaltet, tritt das gepumpte Öl durch die Rohrleitung 7 in die Kolbenkammer 90 ein, die Ventile 120 und 140 bleiben geschlossen, das Ventil 130 wird durch das von der Kolbenstangenkammer 91 und in die Kolbenkammer 90 eintretende druckbeaufschlagte Öl geöffnet, und die Klinge der Blockspaltmaschine rückt mit Maximalgeschwindigkeit vor, um mit minimaler Kraft auf den Block einzuwirken.
Wenn die Blockspaltmaschine dahingehend auf einen Widerstand trifft, dass das Öl entlang der Rohrleitung 7 den voreingestellten Druck des Überdruckventils 120 überschreitet, schaltet die Hydraulikeinheit automatisch von dem Regenerativmodus in den Normalmodus um, wodurch die Blockspaltklinge mit Minimalgeschwindigkeit vorrückt, um mit maximaler Kraft auf den Block einzuwirken.
Das Ventil 140 bleibt insbesondere beim Erreichen des voreingestellten Druckes geschlossen, während sich das Ventil 120 mit gleichzeitigem Schließen des Ventils 130 öffnet, mit dem Ergebnis, dass nur das gepumpte Öl in die Kolbenkammer 90 eintritt, während das die Kolbenstangenkammer 91 verlassende Öl durch das Ventil 120 in den Tank 3 ausgeleitet wird.
Sobald der die Umschaltung verursachende Widerstand verschwindet, schließt sich das Ventil 120 wieder, und das Ventil 130 kehrt automatisch in die zuvor belegte Position zurück, wobei das System dann in seine Regenerativkonfiguration zurückkehrt.
Wenn die Blockspaltklinge das Ende ihres Vorrückungsweges erreicht hat, wenn der Verteiler 5 nicht in seine erste Betriebsposition umgeschaltet ist, kehrt das gepumpte Öl durch die Umlaufrohrleitung 6 zu dem Tank zurück.
Bei der Rücksetzung des Verteilers 5 in dieselbe Konfiguration wie in 1, bei der die Pumpe 1 in Betrieb ist, fährt der Kolben 8 durch die Wirkung des Gegendruckes der Feder 99 ein, das die Kolbenkammer 90 verlassende Öl wird zusammen mit dem gepumpten Öl in den Tank 3 ausgeleitet, die Ventile 120 und 130 bleiben geschlossen, und das Ventil 140 öffnet sich durch die Wirkung des durch den Kolben 8 während seines Einfahrens in der Kolbenstangenkammer 91 erzeugten Vakuums mit dem Ergebnis, dass sich die Kolbenstangenkammer 91 vollständig mit Öl füllt und bereit ist, die Zylinder-Kolbeneinheit 9 in dem Regenerativmodus zu betreiben.
Der Regenerativ- und Normalbetriebsmodus werden durch die zweite Betriebsposition des Verteilers 5 festgelegt, in der er die zwei Rohrleitungen 4 und 7 miteinander verbindet und die Ausleitungsrohrleitung 15 schließt.
Die Vorzüge und Vorteile der Erfindung sind an Hand des zuvor Erwähnten, und an Hand einer Untersuchung der beigefügten Figur offensichtlich.

Claims

Blockspaltmaschine, die eine einfach wirkende hydraulische Zylinder-Kolbeneinheit (9) aufweist, deren Rückführung durch eine elastische Einrichtung, wie zum Beispiel eine Feder, eine motorgetriebene Pumpe (1) und einen Hydraulikverteiler (5) gesteuert wird, der dafür vorgesehen ist, die Kolbenkammer (90) der Zylinder-Kolbeneinheit (9) wahlweise mit der Pumpenzuleitung oder der Ausleitung zu verbinden, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstangenkammer (91) der Zylinder-Kolbeneinheit (9) mit der Kolbenkammer (90) mittels einer Rohrleitung verbunden ist, die ein Unidirektionalventil (130) aufweist, welches die Ölübertragung in Richtung der Kolbenstangenkammer und zu dem Öltank (3) durch eine Ausleitungsrohrleitung verhindert, die durch ein voreingestelltes Überdruckventil (120) verschlossen ist, welches für den Pumpenzuleitungsdruck empfindlich ist, und durch eine separate Saugrohrleitung, die mit einem Unidirektionalventil (140) versehen ist, welches den Ölfluss in Richtung des Tankes (3) verhindert.
Blockspaltmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unidirektionalventile (13, 140) Kugelventile sind.
Blockspaltmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikverteiler (5) ein Verteiler mit zwei Betriebspositionen ist, die jeweils der Verkürzung und der Verlängerung der Zylinder-Kolbeneinheit (9) entsprechen, wobei er in der ersten davon die Zuleitung der Pumpe (1) und die Kolbenkammer (90) mit dem Tank und in der anderen davon die Pumpe mit der Kolbenkammer verbindet.
Blockspaltmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verteiler (5) ein Schiebeverteiler ist.