Устройство для уменьшения комлевого утолщения для бревен и соответствующие способы уменьшения комлевого утолщения
Группа изобретений относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности к уменьшению комлевого утолщения бревен. Устройство содержит узел статорного кольца, неподвижно соединенный с рамой машины, и узел регулировки резца, подвижно соединенный с узлом статорного кольца. Привод соединен на одном конце с рамой машины и на другом конце с узлом регулировки резца для перемещения узла регулировки резца между противоположными конечными положениями. Узел ротора соединен с возможностью вращения с узлом статорного кольца. Узел ротора включает в себя корпус ротора и по меньшей мере один резец, подвижно соединенный с корпусом ротора. Последовательно измеряют каждое из ряда бревен перед множеством резцов. Определяют для каждого последующего бревна заданное радиальное положение резцов на основании используемого диаметра бревна, полученного в результате измерений. Регулируют для каждого последующего бревна положение каждого резца по соответствующей траектории резца для соответствия заданному радиальному положению для уменьшения комлевого утолщения бревна. Повышается эффективность, надежность и безопасность регулировки диаметров обработки бревна. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 8 ил.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Область техники, к которой относится изобретение, к которой относится изобретение
Настоящее раскрытие в основном относится к устройствам для уменьшения комлевого утолщения для удаления выступающих корневых утолщений с комлевого торца бревен и соответствующим способам.
Описание известного уровня техники
Устройства для уменьшения комлевого утолщения используются для придания новой формы комлевому торцу бревен и удаления естественно выступающих корневых утолщений с целью образования более постоянного профиля поперечного сечения для дальнейшей переработки бревен в пиломатериал и другие лесоматериалы. Пример устройства для уменьшения комлевого утолщения изображен и описан в публикации заявки на патент США №. 2003/0226617 заявителя Choquette, которая полностью включена в данный документ посредством ссылки.
Сущность изобретения
Варианты осуществления устройств для уменьшения комлевого утолщения и соответствующих способов, описанных в данном документе, особенно хорошо подходят для обеспечения эффективной, надежной и безопасной регулировки диаметров обработки бревна до и/или во время процессов уменьшения комлевого утолщения.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления устройство для уменьшения комлевого утолщения бревен может быть кратко охарактеризовано как включающее в себя раму машины, узел статорного кольца, неподвижно соединенный с рамой машины, узел регулировки резца для уменьшения утолщения, подвижно соединенный с узлом статорного кольца, для продольного перемещения между противоположными конечными положениями, привод, соединенный с узлом регулировки резца для уменьшения комлевого утолщения, для продольного перемещения узла регулировки резца для уменьшения комлевого утолщения между противоположными конечными положениями и узел ротора, соединенный с возможностью вращения с узлом статорного кольца, для вращения вокруг продольной оси вращения. Узел ротора включает в себя корпус ротора и по меньшей мере один резец для уменьшения утолщения, подвижно соединенный с корпусом ротора для линейного перемещения к продольной оси вращения и от продольной оси вращения в непосредственной взаимосвязи с перемещением привода и узла регулировки резца для уменьшения комлевого утолщения для регулировки диаметра обработки бревна.
Резцом для уменьшения утолщения может быть один из множества резцов для уменьшения утолщения, расположенных в кольцевой схеме, и множество резцов для уменьшения утолщения может определять максимальный диаметр бревна, когда узел регулировки резца для уменьшения утолщения находится в одном из противоположных конечных положений, и может определять минимальный диаметр бревна, когда узел регулировки резца для уменьшения торцевого комлевого утолщения находится в другом из противоположным конечных положений.
Узел ротора может включать в себя для каждого резца для уменьшения утолщения соответствующий ряд элементов передачи механической мощности, соединенных с резцом для уменьшения утолщения, для преобразования продольного движения узла регулировки резца для уменьшения утолщения в радиально ориентированное поступательное движение резца для уменьшения утолщения. Каждый из ряда элементов передачи механической мощности, например, может включать в себя зубчатые рейки и шестерни. В некоторых примерах каждый из ряда элементов передачи механической мощности может включать в себя входную зубчатую рейку, которая соединена с выходной зубчатой рейкой посредством по меньшей мере одной промежуточной шестерни. Входная зубчатая рейка может быть расположена в продольном направлении, и выходная зубчатая рейка может быть расположена перпендикулярно к ней. По меньшей мере две промежуточных шестерни могут быть расположены между входной зубчатой рейкой и выходной зубчатой рейкой с одной из промежуточных шестерен при зацеплении с входной зубчатой рейкой, и другой из промежуточных шестерен при зацеплении с выходной зубчатой рейкой. В таких примерах отношение величины перемещения выходной зубчатой рейки к величине перемещения входной зубчатой рейки может зависеть от параметров промежуточных шестерен, таких как диаметр шестерни.
Узел ротора может дополнительно включать в себя по меньшей мере элемент противодействия силе (например, спиральная пружина или цилиндрическая пружина, пневматическая диафрагма, демпфер, амортизатор, гидравлический цилиндр с аккумулятором), соединенный между резцом для уменьшения утолщения и корпусом ротора для уравновешивания центробежной силы, приложенной к резцу для уменьшения утолщения при вращении узла ротора во время работы.
Устройство может дополнительно содержать систему управления. В некоторых примерах система управления может быть выполнена с возможностью последовательного измерения каждого из ряда бревен перед узлом ротора, определения для каждого последующего бревна заданного радиального положения резцов для уменьшения утолщения на основании используемого диаметра бревна, полученного в результате указанных измерений, и одновременной регулировки для каждого последующего бревна соответствующего положения каждого из резцов для уменьшения утолщения для соответствия заданному радиальному положению.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способ уменьшения комлевого утолщения на каждом из ряда бревен может быть кратко описан как включающий в себя этапы, на которых последовательно измеряют каждое из ряда бревен перед множеством резцов для уменьшения утолщения, каждый из которых расположен на вращающемся корпусе ротора для линейного перемещения по соответствующей траектории резца к продольной оси вращения и от продольной оси вращения, вокруг которой вращается корпус ротора, определяют для каждого последующего бревна заданное радиальное положение резцов для уменьшения утолщения на основании используемого диаметра бревна, полученного в результате указанных измерений, и регулируют для каждого последующего бревна положение каждого резца для уменьшения утолщения по траектории соответствующего резца для соответствия заданному радиальному положению для уменьшения комлевого утолщения бревна.
В некоторых примерах регулировка положения каждого резца для уменьшения утолщения по траектории соответствующего резца может включать в себя этап, на котором приводят в движение множество цилиндров для одновременного смещения всех резцов для уменьшения утолщения к продольной оси вращения или от продольной оси вращения. Приведение в движение множества цилиндров для смещения резцов для уменьшения утолщения может включать в себя этап, на котором преобразовывают продольное перемещение цилиндров в линейное перемещение резцов для уменьшения утолщения, перпендикулярное к продольной оси вращения. Преобразование продольного перемещения цилиндров в линейное перемещение резцов для уменьшения утолщения может включать в себя этап, на котором преобразовывают продольное перемещение цилиндров в линейное перемещение резцов для уменьшения утолщения посредством ряда элементов передачи механической мощности (например, зубчатых реек и шестерен). Например, в некоторых примерах преобразование продольного перемещения цилиндров в линейное перемещение резцов для уменьшения утолщения может включать в себя этап, на котором для каждого резца для уменьшения утолщения продольно перемещают соответствующую входную зубчатую рейку для вращения по меньшей мере одной соответствующей шестерни для смещения соответствующей выходной зубчатой рейки в направлении, перпендикулярном к входной зубчатой рейке. Преобразование продольного перемещения цилиндров в линейное перемещение резцов для уменьшения утолщения может включать в себя этап, на котором продольно смещают узел регулировки резца для уменьшения утолщения, который соединен с возможностью скольжения с узлом статорного кольца, вокруг которого вращается корпус ротора. Способ может дополнительно включать в себя этап, на котором получают данные о положении с по меньшей мере одного цилиндра из множества цилиндров и используют указанные данные о положении для точной регулировки положения резцов для уменьшения утолщения.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 - изометрический вид устройства для уменьшения комлевого утолщения в соответствии с одним примером осуществления, которое включает в себя множество резцов для уменьшения утолщения, изображенных во втянутой конфигурации или конфигурации для максимального диаметра бревна;
фиг.2 - изометрический вид устройства для уменьшения комлевого утолщения на фиг.1 с множеством резцов для уменьшения утолщения, изображенных в выдвинутой конфигурации или конфигурации для минимального диаметра бревна;
фиг.3 - ассиметричный изометрический вид устройства для уменьшения комлевого утолщения на фиг.1 с удаленным участком для показа внутренних элементов устройства для уменьшения комлевого утолщения во втянутой конфигурации или конфигурации для максимального диаметра бревна;
фиг.4 - ассиметричный изометрический вид устройства для уменьшения комлевого утолщения на фиг.1 с удаленным участком для показа внутренних элементов устройства для уменьшения комлевого утолщения в выдвинутой конфигурации или конфигурации для минимального диаметра бревна;
фиг.5 - частичный вид сбоку в разрезе устройства для уменьшения комлевого утолщения на фиг.1, изображающий внутренние элементы устройства для уменьшения комлевого утолщения во втянутой конфигурации или конфигурации для максимального диаметра бревна;
фиг.6 - частичный вид сбоку в разрезе устройства для уменьшения комлевого утолщения на фиг.1, изображающий внутренние элементы устройства для уменьшения комлевого утолщения в выдвинутой конфигурации или конфигурации для минимального диаметра бревна;
фиг.7 - ассиметричный вид в разрезе с пространственным разделением элементов устройства для уменьшения комлевого утолщения на фиг.1 с единственным резцом для уменьшения утолщения, изображенным во втянутой конфигурации или конфигурации для максимального диаметра бревна. Другие примеры резцов для уменьшения утолщения и соседних элементов были удалены для ясности;
фиг.8 - частичный вид сбоку в разрезе устройства для уменьшения комлевого утолщения в соответствии с другим вариантом осуществления, показывающий внутренние элементы устройства для уменьшения комлевого утолщения во втянутой конфигурации или конфигурации для максимального диаметра бревна.
Описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения
В нижеследующем описании отдельные конкретные особенности изложены для обеспечения полного понимания различных раскрытых вариантов осуществления. Однако специалист в данной области техники должен понимать, что варианты осуществления могут быть применены на практике без одной или более из этих конкретных особенностей. В других примерах хорошо известные конструкции и способы, относящиеся к устройствам для уменьшения комлевого утолщения, могут быть не показаны или не описаны подробно во избежание ненужных, затрудняющих понимание описаний вариантов осуществления.
Если контекст не требует иного, в описании и формуле изобретения, которая следует за ним, слово «содержать» и его варианты, такие как «содержит» и «содержащий» должны истолковываться в доступном, широком смысле, то есть, как «включающий в себя, но, не ограничиваясь этим».
Ссылка в этом описании на «один вариант» или «вариант» означает то, что конкретный признак, конструкция или характеристика, описанные по отношению к данному варианту осуществления, включены в по меньшей мере один вариант осуществления. Таким образом, появления фраз «в одном варианте осуществления» или «в варианте осуществления» в различных местах в данном описании не обязательно все относятся к одному и тому же варианту осуществления. Кроме того, конкретные признаки, конструкции или характеристики могут быть объединены любым подходящим способом в одном или более вариантах осуществления.
Как использовано в этом описании и прилагаемой формуле изобретения единственные формы ʺaʺ, ʺanʺ и ʺtheʺ включают в себя множественные формы, если содержание ясно не указывает иное.
Фиг.1-7 изображают один пример осуществления устройства 100 для уменьшения комлевого утолщения для обработки комлевого торца бревен. Устройство 100 для уменьшения комлевого утолщения может принимать бревна в длину по траектории перемещения в направлении, указанном стрелкой 102 и может удалять естественно выступающие корневые утолщения на комлевом торце бревен посредством множества вращающихся резцов 154 для уменьшения утолщения при перемещении бревен через устройство 100. Хорошо известные конструкции и способы, относящиеся к системам 186 подачи бревен (фиг.3 и 4), для перемещения и расположения бревен для процессов обработки, не показаны или не описаны подробно во избежание ненужных, затрудняющих понимание описаний вариантов осуществления. Преимущественно, диаметр обработки бревна, определяемый радиальным положением вращающихся резцов 154 для уменьшения утолщения, может эффективно и надежно регулироваться посредством прямолинейного перемещения каждого резца для уменьшения утолщения по соответствующей траектории P резца к продольной оси A вращения или от продольной оси A вращения устройства 100 до и/или во время процессов уменьшения комлевого утолщения, как описано в другом месте, и как указано, например, двусторонней стрелкой 156 на фиг.3.
Устройство 100 для уменьшения комлевого утолщения может быть объединено с другим оборудованием для обработки бревен или расположено рядом или включено в другое оборудование для обработки бревен, такое как, например, корообдирочные системы, изображенные и описанные в публикации заявки на патент США №. US2012/0305137 заявителя Cholewczynski, которая полностью включена в данный документ посредством ссылки. В некоторых примерах, например, устройство 100 для уменьшения комлевого утолщения может быть расположено после окорочной системы для приема бревен окоренном состоянии. В других примерах устройство 100 для уменьшения комлевого утолщения может быть расположено перед окорочной системой для выгрузки бревен без утолщения для последующих процессов окорки. В еще одних примерах устройство 100 для уменьшения комлевого утолщения может быть объединено с признаками или элементами окорочной системы для образования агрегатной машины, которая может удалять кору и удалять корневые утолщения с комлевого торца бревен.
Как показано на фиг.1-7, устройство 100 для уменьшения комлевого утолщения может включать в себя раму 110 машины, которая неподвижно закреплена на основании (не показано), таком как, например, основание дробилки для превращения бревен в пиломатериал или другой лесоматериал. Во время работы рама 110 машины остается неподвижной, в то время как различные соседние элементы вращаются, поступательно перемещаются и/или иначе перемещаются относительно нее.
Устройство 100 для уменьшения комлевого утолщения может дополнительно включать в себя узел 120 статорного кольца, который неподвижно соединен (например, посредством болтов, сварных швов или других способов соединения) с рамой 110 машины, чтобы оставаться неподвижным с ней во время работы, в то время как другие соседние элементы вращаются, поступательно перемещаются и/или иначе перемещаются относительно нее. Узел 120 статорного кольца может включать в себя обычно кольцевую конструкцию с периферийным множеством линейных направляющих 134, как лучше всего показано на фиг.7.
Устройство 100 для уменьшения комлевого утолщения может дополнительно включать в себя узел 130 регулировки резца для уменьшения утолщения, который подвижно соединен с узлом 120 статорного кольца для продольного перемещения между противоположными конечными положениями P1, P2, указано двусторонней стрелкой 132, изображенной на фиг.3. Более конкретно, узел 130 регулировки резца для уменьшения утолщения может быть подвижно соединен с узлом 120 статорного кольца для продольного перемещения вдоль периферийного множества линейных направляющих 134 между первым конечным положением P1, как показано на фиг.3 и 5, и вторым конечным положением P2, как показано на фиг.4 и 6.
Устройство 100 для уменьшения комлевого утолщения может дополнительно включать в себя один или более приводов 140, которые соединены на одном конце 141 (например, основании) с неподвижной рамой 110 машины и на другом конце 142 (например, конце тяги) с узлом 130 регулировки резца для уменьшения утолщения для продольного перемещения узла 130 регулировки резца для уменьшения утолщения между противоположными конечными положениями P1, P2. Один или более приводов 140 могут быть, например, линейными приводами в виде гидравлических или пневматических цилиндров. В некоторых примерах каждый из одного или более приводов 140 может быть неподвижно соединен на одном конце 141 (например, основании) с неподвижной рамой 110 машины посредством сварных швов, крепежных элементов или других способов соединения, и может быть соединен на другом конце 142 (например, конце тяги) с узлом 130 регулировки резца для уменьшения утолщения посредством штифтового соединения с использованием выступов 131 узла 130 регулировки резца для уменьшения утолщения, как показано, например, на фиг.5 и 6.
Устройство 100 для уменьшения комлевого утолщения может дополнительно включать в себя узел 150 ротора, который соединен с возможностью вращения с узлом 120 статорного кольца посредством первого вращающегося подшипника 151 (например, роликоподшипника с противоположными поверхностями и роликовыми элементами между ними) и соединен с возможностью вращения с узлом 130 регулировки резца для уменьшения утолщения посредством второго вращающегося подшипника 153 (например, роликоподшипника с противоположными поверхностями и роликовыми элементами между ними) для вращения вокруг продольной оси A вращения во время процессов обработки комлевого утолщения. Узел 150 ротора может включать в себя корпус 152 ротора и вышеуказанное множество резцов 154 для уменьшения утолщения, которые вращаются совместно с корпусом 152 ротора. Как описано выше, каждый резец 154 для уменьшения утолщения может быть подвижно соединен с корпусом 152 ротора (например, посредством устройства каретки суппорта) для линейного перемещения по соответствующей траектории P резца к продольной оси A вращения и от продольной оси A вращения, как указано двусторонней стрелкой 156 на фиг.3. В некоторых примерах резцы 154 для уменьшения утолщения линейно перемещаются к продольной оси A вращения и от продольной оси A вращения в непосредственной взаимосвязи с перемещением одного или более приводов 140 и узла 130 регулировки резца для уменьшения утолщения, соединенного с ними. Таким образом, диаметр обработки бревна, определяемый радиальным положением резцов 154 для уменьшения утолщения, может динамически регулироваться точно до и/или во время процессов уменьшения утолщения посредством точного управления одним или более приводами 140.
Как показано на фиг.5, множество резцов 154 для уменьшения утолщения определяют максимальный диаметр бревна и максимальное радиальное положение Rmax, когда узел 130 регулировки резца для уменьшения утолщения находится в одном из противоположных конечных положений P1 (например, крайнее правое положение по направляющим 134, изображенное на фиг.5). Как показано на фиг.6, множество резцов 154 для уменьшения утолщения определяют минимальный диаметр бревна и минимальное радиальное положение Rmin, когда узел 130 регулировки резца для уменьшения утолщения находится в другом из противоположных конечных положений P2 (например, крайнее левое положение по направляющим 134, изображенное на фиг.6). В некоторых вариантах осуществления линейный ход каждого резца 154 для уменьшения утолщения (т.е., Rmax-Rmin) может составлять около шести дюймов или более для обеспечения широкого диапазона диаметров обработки имеющихся бревен.
Как показано на фиг.3-7, узел 150 ротора может включать в себя для каждого резца 154 для уменьшения утолщения соответствующий ряд элементов 160 передачи механической мощности, 160a-d, которые соединены с резцом 154 для уменьшения утолщения для преобразования продольного перемещения узла 130 регулировки резца для уменьшения утолщения в радиально ориентированное поступательное перемещение каждого резца 154 для уменьшения утолщения. Как лучше всего показано на фиг.7, элементы 160 передачи механической мощности могут включать в себя, например, зубчатые рейки 160a, 160b и шестерни 160c, 160d. Более конкретно, элементы 160 передачи механической мощности могут включать в себя входную зубчатую рейку 160a, соединенную с выходной рейкой 160b посредством промежуточных шестерней 160c, 160d. Входная зубчатая рейка 160a может быть расположена в продольном направлении, и выходная зубчатая рейка 160b может быть расположена перпендикулярно к входной зубчатой рейке 160a. Элементы 160 передачи механической мощности могут включать в себя для каждого резца 154 для уменьшения утолщения две или более промежуточных шестерен 160c, 160d, расположенных между входной зубчатой рейкой 160a и выходной зубчатой рейкой 160c, причем одна шестерня 160c из промежуточных шестерен находится в зацеплении с входной зубчатой рейкой 160a, и другая шестерня 160d из промежуточных шестерен находится в зацеплении с выходной зубчатой рейкой 160b. В соответствии с примером осуществления, изображенном на фиг.7, один конец каждой входной зубчатой рейки 160a может быть закреплен или иначе удерживаться в соответствующей выемке корпуса 152 ротора, так что входные зубчатые рейки 160a вращаются совместно с остальной частью узла 150 ротора. Другой конец каждой входной зубчатой рейки 160a может быть закреплен на наружном кольце вращающегося подшипника 153, так что наружное кольцо вращается с узлом 150 ротора и образует участок узла 150 ротора.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления отношение величины перемещения выходной зубчатой рейки 160b к величине перемещения входной зубчатой рейки 160a может зависеть от параметров промежуточных шестерен 160c, 160d. Например, промежуточные шестерни могут иметь передаточное отношение, такое как, например, 2:1, что приводит к тому, что выходная зубчатая рейка 160b имеет в два раза больше величину перемещения, чем входная зубчатая рейка 160a. Таким образом, относительно небольшие смещения входной зубчатой рейки 160a (при приведении в движение одним или более приводами 140) могут приводить к значительно большей величине перемещения выходной зубчатой рейки 160b и, следовательно, соответствующего резца 154 для уменьшения утолщения.
Узел 150 ротора может дополнительно включать в себя по меньшей мере один элемент 158 противодействия силе (например, спиральная пружина или цилиндрическая пружина, пневматическая диафрагма, демпфер, амортизатор, гидравлический цилиндр с аккумулятором), соединенный между резцом 154 для уменьшения утолщения и корпусом 152 ротора для уравновешивания центробежных сил, которые могут быть приложены к резцам 154 для уменьшения утолщения при вращении узла 130 ротора во время работы. Элемент 158 противодействия силе может быть выбран и иметь размер для исключения нежелательного смещения резцов для уменьшения утолщения, возникающего вследствие таких центробежных сил.
Как показано на фиг.3 и 4, устройство 100 для уменьшения комлевого утолщения может дополнительно включать в себя систему управления, включая контроллер 180 (например, конфигурированную компьютеризованную систему, включающую в себя процессор, память и т.д.), который выполнен с возможностью управления по меньшей мере функцией вращения узла 150 ротора и перемещением одного или более приводов 140 для регулировки радиального положения резцов 154 для уменьшения утолщения. Для этой цели контроллер 180 может быть соединен с возможностью сообщения с системой 184 привода, которая выполнена с возможностью приведения в движение узла 150 ротора вокруг продольной оси A вращения. Однако, хорошо известные конструкции и способы, относящиеся к системе 184 привода, не показаны или не описаны подробно во избежание ненужных, затрудняющих понимание описаний вариантов осуществления.
Контроллер 180 также может быть соединен с возможностью сообщения с одним или более приводами 140 для регулировки продольного положения узла 130 регулировки резца для уменьшения утолщения, который соединен с возможностью скольжения с узлом 120 статорного кольца. Смещение узла 130 регулировки резца для уменьшения утолщения я, в свою очередь, приводит в движение элементы 160 передачи механической мощности и, в конечном счете, резцы 154 для уменьшения утолщения. Для обеспечения точного расположения резцов 154 для уменьшения утолщения один или более датчиков (не показаны) могут быть установлены для определения положения одного или более приводов 140 (или других подвижных элементов, соединенных с ними) и обеспечения обратной сообщения по положению с контроллером 180 для обеспечения дополнительного уточнения положения одного или более приводов 140, при необходимости. Кроме того, один или более приводов 140 могут быть линейными приводами, такими как гидравлические или пневматические цилиндры. Один или более датчиков (не показаны) могут быть высокоточными бесконтактными позиционными датчиками, таким как датчики, продаваемые под торговым знаком Tempsonics®, или другими датчиками, имеющими подобную функцию.
Как показано на фиг.3 и 4, устройство 100 для уменьшения комлевого утолщения может дополнительно включать в себя систему 182 измерения (например, световая завеса), которая соединена с возможностью сообщения с контроллером 180. Система 182 измерения может быть выполнена с возможностью последовательного измерения ряда бревен перед узлом 150 ротора и определения для каждого последующего бревна заданного радиального положения резцов 154 для уменьшения утолщения на основании используемого диаметра бревна, полученного в результате измерений. Затем, контроллер 180 может управлять одним или более приводами 140 для одновременной регулировки для каждого последующего бревна фактического радиального положения резцов 154 для уменьшения утолщения для соответствия заданному радиальному положению для этого бревна. Таким образом, диаметр обработки бревна может регулироваться динамически для каждого бревна до процесса и/или во время процесса без отключения системы, и каждое бревно может обрабатываться для удаления комлевого утолщения с минимальным бесполезным расходом используемого диаметра бревна.
В некоторых вариантах осуществления резцы 154 для уменьшения утолщения могут перемещаться в полностью убранное положение (или максимальный диаметр бревна) периодически между последующими бревнами в целях безопасности или для предотвращения потенциально опасных условий, которые могут возникать, например, при потере мощности. В зависимости от размера реза, подлежащего осуществлению, и требований к мощности для снятия стружки, относящихся к нему, контроллер 180 может взаимодействовать с системой 186 подачи бревен для регулировки скорости поступающих бревен и/или может взаимодействовать с системой 184 привода для регулировки скорости вращения узла 150 ротора.
В соответствии с вариантами осуществления устройства 100 для уменьшения комлевого утолщения, описанного в данном документе, также описаны способы, относящиеся к уменьшению комлевого утолщения на каждом из ряда бревен. Например, в некоторых вариантах осуществления может быть описан способ уменьшения комлевого утолщения на каждом из ряда бревен, который включает в себя этап, на котором последовательно измеряют каждое из ряда бревен перед множеством резцов 154 для уменьшения утолщения, каждый из которых установлен на вращающемся корпусе 152 ротора для линейного перемещения по соответствующей траектории P инструмента к продольной оси A вращения и от продольной оси A вращения, вокруг которой вращается корпус 154 ротора. Способ может дополнительно включать в себя этап, на котором определяют для каждого последующего бревна заданное радиальное положение резцов 154 для уменьшения утолщения на основании используемого диаметра бревна, полученного в результате измерений. Таким образом, способ может включать в себя этап, на котором регулируют для каждого последующего бревна радиальное положение каждого резца 154 для уменьшения утолщения по соответствующей траектории P резца для соответствия заданному радиальному положению для уменьшения комлевого утолщения бревна. Таким образом, диаметр обработки бревна может регулироваться динамически для каждого бревна до процесса и/или во время процесса без отключения системы, и каждое бревно может обрабатываться для удаления комлевого утолщения с минимальным бесполезным используемого диаметра бревна.
В некоторых примерах регулировка положения каждого резца 154 для уменьшения утолщения по соответствующей траектории P резца может включать в себя этап, на котором приводят в движение множество приводов 140 (например, гидравлических или пневматических цилиндров) для одновременного смещения всех резцов 154 для уменьшения утолщения к продольной оси A вращения или от продольной оси A вращения. Приведение в движение множества приводов 140 может включать в себя этап, на котором преобразовывают продольное перемещение приводов 140 в линейное перемещение резцов 154 для уменьшения утолщения в радиальном направлении, перпендикулярном к продольной оси A вращения. Преобразование продольного перемещения приводов 140 в линейное перемещение резцов 154 для уменьшения утолщения может также включать в себя этап, на котором используют ряд элементов 160 передачи механической мощности. Более конкретно, способ может включать в себя этап, на котором перемещают соответствующую входную зубчатую рейку 160a в продольном направлении для вращения по меньшей мере одной соответствующей шестерни 160c, 160d с целью смещения соответствующей выходной зубчатой рейки 160b в направлении, перпендикулярном к входной зубчатой рейки 160a. В некоторых примерах преобразование продольного перемещения приводов 140 в линейное перемещение резцов 154 для уменьшения утолщения может включать в себя этап, на котором продольно смещают узел 130 регулировки резца для уменьшения утолщения, который соединен с возможностью скольжения с узлом 120 статорного кольца, вокруг которого вращается корпус 152 ротора.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления способ может дополнительно включать в себя этапы, на которых получают данные о положении с по меньшей мере одного привода 140 из множества приводов 140 и используют данные о положении для точной регулировки положения резцов 154 для уменьшения утолщения. Для этой цели один или более датчиков (не показаны) могут быть установлены для определения положения привода 140 (или других подвижных элементов, соединенных с ними) и обеспечения обратного сообщения по положению с контроллером 180 для обеспечения дополнительного уточнения положения одного или более приводов 140, при необходимости. Кроме того, один или более датчиков могут, например, быть высокоточными бесконтактными позиционными датчиками, таким как датчики, продаваемые под торговым знаком Tempsonics®. В других примерах данные о положении для управления обратным сообщением могут быть получены непосредственно с самого узла 130 регулировки резца для уменьшения утолщения, а не от одного или более приводов 140. Данные о положении могут быть получены с узла 130 регулировки резца для уменьшения утолщения, например, с использованием лазерных измерительных устройств или других устройств для определения положения.
Фиг.8 изображает другой пример осуществления устройства 200 для уменьшения комлевого утолщения для обработки комлевого торца бревен. Подобно вышеуказанному устройству 100 для уменьшения комлевого утолщения, изображенному на фиг.1-7, устройство 200 для уменьшения комлевого утолщения может принимать бревна в длину по траектории перемещения в направлении, указанном стрелкой 202 и может удалять естественно выступающие коневые утолщения на комлевом торце бревен посредством множества вращающихся резцов 254 для уменьшения утолщения при перемещении бревен через устройство 200. Хорошо известные конструкции и способы, относящиеся к системам 286 подачи бревен, для перемещения и расположения бревен для процессов обработки, не показаны или не описаны подробно во избежание ненужных, затрудняющих понимание описаний вариантов осуществления. Преимущественно, диаметр обработки бревна, определяемый радиальным положением вращающихся резцов 254 для уменьшения утолщения, может эффективно и надежно регулироваться посредством линейного перемещения каждого резца 254 для уменьшения утолщения по соответствующей траектории P3 резца к продольной оси A2 вращения устройства 200 или от продольной оси A2 вращения устройства 200 до и/или во время процессов уменьшения комлевого утолщения, как указано двусторонней стрелкой 256.
Как показано на фиг.8, устройство 200 для уменьшения комлевого утолщения может включать в себя раму 210 машины, которая неподвижно закреплена на основании (не показано), таком как, например, основание дробилки для превращения бревен в пиломатериал или другой лесоматериал. Во время работы рама 210 машины остается неподвижной, в то время как различные соседние элементы вращаются, поступательно перемещаются и/или иначе перемещаются относительно нее.
Устройство 200 для уменьшения комлевого утолщения может дополнительно включать в себя узел 220 статорного кольца, который неподвижно соединен (например, посредством болтов, сварных швов или других способов соединения) с рамой 210 машины, чтобы оставаться неподвижным с ней во время работы, в то время как другие соседние элементы вращаются, поступательно перемещаются и/или иначе перемещаются относительно нее. Узел 220 статорного кольца может включать в себя обычно кольцевую конструкцию с периферийным множеством линейных направляющих 234.
Устройство 200 для уменьшения комлевого утолщения может дополнительно включать в себя узел 230 регулировки резца для уменьшения утолщения, который подвижно соединен с узлом 120 статорного кольца для продольного перемещения между противоположными конечными положениями, как указано двусторонней стрелкой 232. Более конкретно, узел 230 регулировки резца для уменьшения утолщения может быть подвижно соединен с узлом 220 статорного кольца для продольного перемещения периферийного множества линейных направляющих 134 между противоположными конечными положениями.
Устройство 200 для уменьшения комлевого утолщения может дополнительно включать в себя один или более приводов 240, которые соединены на одном конце (например, основании) с неподвижной рамой 210 машины и на другом конце (например, конце тяги) с узлом 230 регулировки резца для уменьшения утолщения для продольного перемещения узла 230 регулировки резца для уменьшения утолщения между противоположными конечными положениями. Один или более приводов 140 могут быть, например, линейными приводами в виде гидравлических или пневматических цилиндров. В некоторых примерах каждый из одного или более приводов 240 может быть неподвижно соединен на одном конце 241 (например, основании) с неподвижной рамой 210 машины посредством сварных швов, крепежных элементов или других способов соединения, и может быть соединен на другом конце 242 (например, конце тяги) с узлом 230 регулировки резца для уменьшения утолщения посредством штифтового или болтового соединения.
Устройство 200 для уменьшения комлевого утолщения может дополнительно включать в себя узел 250 ротора, который соединен с возможностью вращения с узлом 220 статорного кольца посредством первого вращающегося подшипника 251 (например, роликоподшипника с противоположными поверхностями и роликовыми элементами между ними) и соединен с возможностью вращения с узлом 230 регулировки резца для уменьшения утолщения посредством второго вращающегося подшипника 253 (например, роликоподшипника с противоположными поверхностями и роликовыми элементами между ними) для вращения вокруг продольной оси A2 вращения во время процессов обработки комлевого утолщения. Узел 250 ротора может включать в себя корпус 252 ротора и вышеуказанное множество резцов 254 для уменьшения утолщения, которые вращаются совместно с корпусом 252 ротора. Как описано выше, каждый резец 254 для уменьшения утолщения может быть подвижно соединен с корпусом 252 ротора (например, посредством устройства каретки суппорта) для линейного перемещения по соответствующей траектории P3 резца к продольной оси A2 вращения и от продольной оси A2 вращения, как указано двусторонней стрелкой 256. В некоторых примерах резцы 254 для уменьшения утолщения линейно перемещаются к продольной оси A2 вращения и от продольной оси A2 вращения непосредственной взаимосвязи с перемещением одного или более приводов 240 и узла 230 регулировки резца для уменьшения утолщения, соединенного с ними. Таким образом, диаметр обработки бревна, определяемый радиальным положением резцов 254 для уменьшения утолщения, может динамически точно регулироваться до процессов уменьшения утолщения и/или во время процессов уменьшения утолщения посредством точного управления одним или более приводами 240.
Как показано на фиг.8, узел 250 ротора может включать в себя для каждого резца 254 для уменьшения утолщения соответствующий ряд элементов 260 передачи механической мощности, которые соединены с резцом 254 для уменьшения утолщения для преобразования продольного перемещения узла 230 регулировки резца для уменьшения утолщения в радиально ориентированное поступательное перемещение каждого резца 254 для уменьшения утолщения. Элементы 260 передачи механической мощности могут включать в себя, например, зубчатые рейки и шестерни. Более конкретно, элементы 260 передачи механической мощности могут включать в себя входную зубчатую рейку, соединенную с выходной рейкой посредством промежуточных шестерней. Входная зубчатая рейка может быть расположена в продольном направлении, и выходная зубчатая рейка может быть расположена перпендикулярно к входной зубчатой рейке. Элементы 260 передачи механической мощности могут включать в себя для каждого резца 254 для уменьшения утолщения две или более промежуточных шестерен, расположенных между входной зубчатой рейкой и выходной зубчатой рейкой, причем одна из промежуточных шестерен находится в зацеплении с входной зубчатой рейкой, и другая из промежуточных шестерен находится в зацеплении с выходной зубчатой рейкой.
Узел 250 ротора может дополнительно включать в себя по меньшей мере один элемент 258 противодействия силе (например, спиральная пружина или цилиндрическая пружина, пневматическая диафрагма, демпфер, амортизатор, гидравлический цилиндр с аккумулятором), соединенный между каждым резцом 254 для уменьшения утолщения и корпусом 252 ротора для уравновешивания центробежных сил, которые могут быть приложены к резцам 254 для уменьшения утолщения при вращении узла 230 ротора во время работы. В соответствии с примером осуществления на фиг.8 элемент 258 противодействия силе содержит гидравлический цилиндр, который соединен с одним или более аккумуляторами 259 посредством трубопровода 261 и/или гидравлических линий, так что текучая среда может перемещаться между гидравлическим цилиндром и аккумулятором (аккумуляторами) 259 при регулировке радиального положения резца 254 для уменьшения утолщения во время работы посредством узла 230 регулировки резца для уменьшения утолщения, и так что гидравлический цилиндр и аккумулятор (аккумуляторы) 259 эффективно предотвращают нежелательное смещение узла 230 регулировки резца для уменьшения утолщения, возникающее вследствие центробежных сил.
Как показано на фиг.8, устройство 200 для уменьшения комлевого утолщения может дополнительно включать в себя систему управления, включая контроллер 280 (например, конфигурированную компьютеризованную систему, включающую в себя процессор, память и т.д.), который выполнен с возможностью управления по меньшей мере функцией вращения узла 250 ротора и перемещением одного или более приводов 240 для регулировки радиального положения резца 254 для уменьшения утолщения. Для этой цели контроллер 280 может быть соединен с возможностью сообщения с системой 284 привода, которая выполнена с возможностью приведения в движение узла 250 ротора вокруг продольной оси A2 вращения. Однако, хорошо известные конструкции и способы, относящиеся к системе 284 привода, не показаны или не описаны подробно во избежание ненужных, затрудняющих понимание описаний вариантов осуществления.
Контроллер 280 также может быть соединен с возможностью сообщения с одним или более приводами 240 для регулировки продольного положения узла 230 регулировки резца для уменьшения утолщения, который соединен с возможностью скольжения с узлом 220 статорного кольца. Смещение узла 230 регулировки резца для уменьшения утолщения, в свою очередь, приводит в движение элементы 260 передачи механической мощности и, в конечном счете, резцы 254 для уменьшения утолщения. Для обеспечения точного расположения резцов 254 для уменьшения утолщения один или более датчиков (не показаны) могут быть установлены для определения положения одного или более приводов 240 (или других подвижных элементов, соединенных с ними) и обеспечения обратного сообщения по положению с контроллером 280 для обеспечения дополнительного уточнения положения одного или более приводов 240, при необходимости. Кроме того, один или более приводов 240 могут быть линейными приводами, такими как гидравлические или пневматические цилиндры. Один или более датчиков (не показаны) могут быть высокоточными бесконтактными позиционными датчиками, таким как датчики, продаваемые под торговым знаком Tempsonics®, или другими датчиками, имеющими подобную функцию.
Устройство 200 для уменьшения комлевого утолщения может дополнительно включать в себя систему 282 измерения (например, световая завеса безопасности), которая соединена с возможностью сообщения с контроллером 280. Система 282 измерения может быть выполнена с возможностью последовательного измерения ряда бревен перед узлом 250 ротора и определения для каждого последующего бревна заданного радиального положения резцов 254 для уменьшения утолщения на основании используемого диаметра бревна, полученного в результате измерений. Затем, контроллер 280 может управлять одним или более приводами 240 для одновременной регулировки для каждого последующего бревна фактического радиального положения резцов 254 для уменьшения утолщения для соответствия заданному радиальному положению для этого бревна. Таким образом, диаметр обработки бревна может регулироваться динамически для каждого бревна до процесса и/или во время процесса без отключения системы, и каждое бревно может обрабатываться для удаления комлевого утолщения с минимальным бесполезным расходом используемого диаметра бревна.
В некоторых вариантах осуществления резцы 254 для уменьшения утолщения могут перемещаться в полностью убранное положение (или максимальный диаметр бревна) периодически между последующими бревнами в целях безопасности или для предотвращения потенциально опасных условий, которые могут возникать, например, при потере мощности. В зависимости от размера реза, подлежащего выполнению, и требований к мощности снятия стружки, относящихся к нему, контроллер 280 может взаимодействовать с системой 286 подачи бревен для регулировки скорости поступающих бревен и/или может взаимодействовать с системой 284 привода для регулировки скорости вращения узла 250 ротора.
Хотя некоторые конкретные особенности изображены и описаны со ссылкой на примеры осуществления, изображенные на фиг.1-7 и фиг.8, соответственно, специалист в данной области техники должен понимать, что другие варианты осуществления могут быть применены на практике без одной или более из этих конкретных особенностей. Например, один или более вариантов осуществления устройства 100, 200 для уменьшения комлевого утолщения может не иметь элементы 160, 260 для передачи мощности в виде конкретных зубчатых реек и шестерен, изображенные в примерах осуществления на фиг.1-7 и фиг.8, соответственно, и вместо них может включать в себя другие элементы для передачи мощности.
Кроме того, хотя каждый из примеров устройств 100, 200 для уменьшения комлевого утолщения изображен в конфигурации, в которой выдвижение приводов 140, 240 толкает узел 130, 230 регулировки резца для уменьшения утолщения для перемещения ряда элементов передачи мощности в одном направлении для втягивания резцов 154, 254 для уменьшения утолщения радиально от продольной оси A, A2, и в которой втягивание приводов 140, 240 выдвигает узел 130, 230 регулировки резца для уменьшения утолщения для перемещения ряда элементов передачи мощности в противоположном направлении для выдвижения резцов 154, 254 для уменьшения утолщения радиально от продольной оси A, A2, понятно, что в других вариантах осуществления устройство для уменьшения комлевого утолщения может быть выполнено таким образом, что выдвижение приводов 140, 240 выдвигает резцы 154, 254 для уменьшения утолщения радиально к продольной оси A, A2, в то время как отвод приводов 140, 240 отводит резцы 154, 254 для уменьшения утолщения радиально от продольной оси A, A2.
Кроме того, аспекты и признаки различных вариантов осуществления, описанных в данном документе, могут быть объединены для осуществления дополнительных вариантов осуществления. Кроме того, предварительная заявка на патент США №. 62/030,449, поданная 29 июля 2014 г., включена в настоящем документе посредством ссылки, чтобы все цели и аспекты настоящего изобретения могли быть модифицированы при необходимости для использования признаков, систем и идей, раскрытых в настоящей заявке для осуществления в дополнение других вариантов осуществления. Эти и другие изменения могут быть сделаны в вариантах осуществления на основании вышеуказанного подробного описания. В целом, в нижеследующей формуле изобретения используемые термины не должны истолковываться как ограничивающие формулу изобретения для конкретных вариантов осуществления, раскрытых в описании и формуле изобретения, но должны истолковываться, как включающие в себя все возможные варианты осуществления вместе с полным объемом эквивалентов, на которые распространяется такая формула изобретения.
1. Устройство для уменьшения комлевого утолщения бревен, содержащее: раму машины, узел статорного кольца, неподвижно соединенный с рамой машины, узел регулировки резца для уменьшения утолщения, подвижно соединенный с узлом статорного кольца для продольного перемещения между противоположными конечными положениями, привод, соединенный с узлом регулировки резца для уменьшения утолщения, для продольного перемещения узла регулировки резца для уменьшения утолщения между противоположными конечными положениями и узел ротора, соединенный с возможностью вращения с узлом статорного кольца, для вращения вокруг продольной оси вращения, причем узел ротора включает в себя корпус ротора, и резец для уменьшения утолщения, подвижно соединенный с корпусом ротора, для линейного перемещения к продольной оси вращения и от продольной оси вращения в непосредственной взаимосвязи с перемещением привода и узла регулировки резца для уменьшения утолщения.
2. Устройство по п.1, в котором резцом для уменьшения утолщения является один из множества резцов для уменьшения утолщения, расположенных в кольцевой схеме, причем множество резцов для уменьшения утолщения определяет максимальный диаметр бревна, когда узел регулировки резца для уменьшения утолщения находится в одном из противоположных конечных положений, и определяет минимальный диаметр бревна, когда узел регулировки резца для уменьшения утолщения находится в другом из противоположных конечных положений.
3. Устройство по п.2, в котором узел ротора включает в себя для каждого резца для уменьшения утолщения соответствующий ряд элементов передачи механической мощности, соединенных с резцом для уменьшения утолщения, для преобразования продольного перемещения узла регулировки резца для уменьшения утолщения в радиально ориентированное поступательное перемещение резца для уменьшения утолщения.
4. Устройство по п.3, в котором каждый из ряда элементов передачи механической мощности включает в себя зубчатые рейки и шестерни.
5. Устройство по п.3, в котором каждый из ряда элементов передачи механической мощности включает в себя входную зубчатую рейку, соединенную с выходной зубчатой рейкой посредством по меньшей мере одной промежуточной шестерни.
6. Устройство по п.5, в котором входная зубчатая рейка расположена в продольном направлении и выходная зубчатая рейка расположена перпендикулярно к входной зубчатой рейке.
7. Устройство по п.5, в котором по меньшей мере две промежуточные шестерни расположены между входной зубчатой рейкой и выходной зубчатой рейкой, причем одна из промежуточных шестерен находится в зацеплении с входной зубчатой рейкой и другая из промежуточных шестерен находится в зацеплении с выходной зубчатой рейкой и причем отношение величины перемещения выходной зубчатой рейки к величине перемещения входной зубчатой рейки зависит от параметров промежуточных шестерен.
8. Устройство по п.1, в котором узел ротора дополнительно включает в себя по меньшей мере элемент противодействия силе, соединенный между резцом для уменьшения утолщения и корпусом ротора, для уравновешивания центробежной силы, приложенной к резцу для уменьшения утолщения при вращении узла ротора во время работы.
9. Устройство по п.1, в котором резцом для уменьшения утолщения является один из множества резцов для уменьшения утолщения, расположенных в кольцевой схеме, и, причем устройство дополнительно содержит: систему управления, причем система управления выполнена с возможностью последовательного измерения каждого из ряда бревен перед узлом ротора, определения для каждого последующего бревна заданного радиального положения резцов для уменьшения утолщения на основании используемого диаметра бревна, полученного в результате указанных измерений, и одновременной регулировки для каждого последующего бревна соответствующего положения каждого из резцов для уменьшения утолщения для соответствия заданному радиальному положению.
10. Способ уменьшения комлевого утолщения на каждом из ряда бревен, причем способ включает в себя этапы, на которых: последовательно измеряют каждое из ряда бревен перед множеством резцов для уменьшения утолщения, каждый из которых установлен на вращающемся корпусе ротора для линейного перемещения по соответствующей траектории резца к продольной оси вращения и от продольной оси вращения, вокруг которой вращается корпус ротора, определяют для каждого последующего бревна заданное радиальное положение резцов для уменьшения утолщения на основании используемого диаметра бревна, полученного в результате указанных измерений, и регулируют для каждого последующего бревна положение каждого резца для уменьшения утолщения по соответствующей траектории резца для соответствия заданному радиальному положению для уменьшения комлевого утолщения бревна.
11. Способ по п.10, в котором регулировка положения каждого резца для уменьшения утолщения по соответствующей траектории резца включает в себя этап, на котором приводят в движение множество цилиндров для одновременного смещения всех резцов для уменьшения утолщения к продольной оси вращения или от продольной оси вращения.
12. Способ по п.11, в котором приведение в движение множества цилиндров для смещения резцов для уменьшения утолщения включает в себя этап, на котором преобразовывают продольное перемещение цилиндров в линейное перемещение резцов для уменьшения утолщения, перпендикулярное к продольной оси вращения.
13. Способ по п.12, в котором преобразование продольного перемещения цилиндров в линейное перемещение резцов для уменьшения утолщения, перпендикулярное к продольной оси вращения, включает в себя этап, на котором преобразовывают продольное перемещение цилиндров в линейное перемещение резцов для уменьшения утолщения посредством ряда элементов передачи механической мощности.
14. Способ по п.12, в котором преобразование продольного перемещения цилиндров в линейное перемещение резцов для уменьшения утолщения, перпендикулярное к продольной оси вращения, включает в себя этап, на котором для каждого резца для уменьшения утолщения продольно перемещают соответствующую входную зубчатую рейку для вращения по меньшей мере одной соответствующей шестерни для смещения соответствующей выходной зубчатой рейки в направлении, перпендикулярном к входной зубчатой рейке.
15. Способ по п.12, в котором преобразование продольного перемещения цилиндров в линейное перемещение резцов для уменьшения утолщения, перпендикулярное к продольной оси вращения, включает в себя этап, на котором продольно смещают узел регулировки резца для уменьшения утолщения, который соединен с возможностью скольжения с узлом статорного кольца, вокруг которого вращается корпус ротора.
16. Способ по п.11, дополнительно включающий в себя этапы, на которых: получают данные о положении с по меньшей мере одного цилиндра из множества цилиндров и используют указанные данные о положении для точной регулировки положения резцов для уменьшения утолщения.
17. Способ по п.10, дополнительно включающий в себя этапы, на которых: получают данные о положении с узла регулировки резца для уменьшения утолщения, который соединен с возможностью скольжения с узлом статорного кольца, вокруг которого вращается корпус ротора, и используют указанные данные о положении для точной регулировки положения резцов для уменьшения утолщения.
