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Der
Gegenstand der Erfindung ist eine Gerätschaft zum Ausgraben von Bäumen durch
Ihr Entwurzeln und ein Verfahren zum Umlegen von Bäumen auf
diese Art und Weise.
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Im
Allgemeinen gibt es zwei Verfahrenstypen zum Abholzen, d.h. das
Trennen des starken Baumstamms vom Wurzelstamm und das Ausgraben (engl.:
assart). In dem ersten Fall wird der Wurzelstamm, der nach dem Umlegen
des Baumstamms in der Erde verbleibt, im Allgemeinen separat durch
gabelförmige
Schubwerkzeuge oder Zacken, die an einem Traktor angebracht sind
(unter Verwendung eines beachtlich großen Hubs) oder z.B. durch Sprengen
getrennt. Gemäß den derzeitigen
Verfahren können
ebenfalls Grabevorrichtungen verwendet werden. Eine Art davon bohrt
in den Wurzelstamm und schlitzt oder zersplittert diesen. Der andere
Typ bohrt mit einem scharfen Zylinder um den Wurzelstamm, schneidet
die wurzeln ab und letztlich den Wurzelstamm aus.
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Im
Fall des Ausgrabens erfolgt das Trennen des Stamms von der Erde
unterhalb des Bodenniveaus. Soll der Wurzelstamm gleichermaßen mit ausgegraben
werden, was üblicherweise
eine bevorzugtere Lösung
ist, wird dieses Verfahren verwendet. Beide Arten des Fällens weisen
Vorteile und Nachteile auf. Der positive Charakter des Ausgrabens
besteht darin, dass die Quantität
des Holzes erhöht wird,
die vollständige
Erdreichvorbereitung und das Wieder-Zugraben danach ausgeführt werden
können,
der gefällte
Baum weniger Schaden erleidet und keine Anstrengungen unternommen
werden müssen, um
den Wurzelstamm auszugraben. Das Ausgraben kann entweder manuell
oder mit einer Vorrichtung durchgeführt werden. Im ersten Fall
wird die Verwurzelung ausgegraben und dann direkt an dem Wurzelstamm
in Richtung der Fallrichtung abgeschnitten. Diese unfallgefährliche
Arbeit ist beachtlich langsam. Bezüglich der schnellen Lösungen sind
Zieh- und Austreibungsverfahren bekannt. Im ersteren Fall wird ein
Hubdoppelrad vertikal befestigt (der Stamm wird auf es gefällt) und
das Seil des Flaschenzugs ist in einer gewissen (errechneten) Höhe ebenfalls
an dem Stamm befestigt. Durch die Zugkraft des Flaschenzugs wird
der Stamm umgelegt und dann kann das Einfahren durch das Doppelrad
ebenfalls durchgeführt
werden. Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, dass aufgrund
der hohen Zugkraft der Stamm oft bricht.
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Gemäß dem Austreibeverfahren
wird der Stamm durch Anheben des Wurzelstamms mit der Schaufel oder
Gabel einer Kraftmaschine, die an einem Fällrahmen, einer Fällramme
und einer Hebegabel angebracht ist, gedreht, während zwischenzeitlich der
Stamm nach vorne gedrückt
wird. In diesem Fall besteht oftmals das Problem, dass während des Haltevorgangs
des Wurzelstamms das Werkzeug zugesetzt wird und folglich nicht
in der Lage ist, den Vorgang auszuführen, oder aber es ist eine
beachtlich hohe Druckkraft notwendig. (University of Forestry and
Timber Industry, textbook of Forestry Engineering faculty, Dr. Rumpf
János:
Erdöhasználattan
I. 1986, Sopron).
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Die
Patentbeschreibung Nr. CH 674,118 beschreibt eine Gerätschaft,
die an dem hydraulischen System einer herkömmlichen Maschine (z.B. Traktor) angebracht
ist, die in einer nahezu vertikalen Position den Baum zusammen mit
seiner Wurzel aus der Erde "herausreißt". Durch die Anwendung
einer Gerätschaft,
die zum Halten des Baums mit Armen versehen ist, wird der Stamm
gegriffen und die hydraulischen Zylinder bringen eine nach oben
gerichtete Kraft auf. Zwischenzeitlich wird eine exzentrische Scheibe
durch die Maschine betätigt,
die die Einheiten des Systems antreibt und den Baum in einer alternativen
Bewegung. Gemäß den Autoren
erleichtert dies den Prozess, was der Wahrheit entspricht, aber
dennoch ist diese Lösung
nur im Falle kleiner Bäume ökonomisch
anwendbar. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Baumhaltearme
vertikal wegrutschen können,
was Schwierigkeiten bei dem Verfahren verursacht.
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Die
Patentanmeldung Nr. WO 93/04575 beschreibt eine Gerätschaft,
die auf einer Maschine angebracht ist und aus einem Anlegearm und
einem V-förmigen Löffelbearbeitungswerkzeug
besteht, die zum Fällen
von Bäumen
mit ihren Wurzelstämmen verwendet
wird. Der Nachteil dieser Gerätschaft
besteht darin, dass sie manchmal zugesetzt wird und kein angemessenes
Greifen bereitstellt.
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Das
US-Patent 3,823,916 stellt eine Vorrichtung zum Entwurzeln von Bäumen oder
Baumstümpfen
und zum Anbringen an einem Traktor bereit und umfasst einen ersten
Rahmen mit Platten, die in eine Bodenkontaktposition verschwenkt
werden können, um
eine Gegenkraft zu der beim Entwurzelvorgang verwendeten Kraft bereitzustellen
und die einen Nebenrahmen umfasst, der an dem Rahmen angebracht
ist und hydraulisch betrieben ist, um sich relativ zu dem Rahmen
zu heben, wobei der Nebenrahmen ein Paar Backen umfasst, die hydraulisch
angetrieben sind, um den Baum oder Stumpf zwischen sich zu greifen.
Die Gerätschaft
ist nachteilig, da sie stets eine Fußplatte (16) enthält, die
während
des Entwurzeln des Baums auf dem Boden aufliegt. Während des
Verfahrens ist sie daher nicht in der Lage, sich relativ zu dem
Boden zu versetzen. Die Fußplatte überträgt die Druckkraft
auf den Boden. Das Paar Backen (40) klemmt den Baum ein;
somit besteht keine andere Verbindung mit dem Baum. Es gibt keine Baugruppe,
die sich während
des Entwurzlungsvorgangs vertikal auf dem Baum bewegt. Folglich
wird eine hohe Kraft zum Entwurzeln des Baums benötigt, da
keine andere zusätzliche
Hilfe während
des Betriebs vorgesehen ist. Im Falle eines losen oder nassen Erdreichs,
ist der Stand der Fußplatte
(16) sehr schlecht, was die Verwendung der Gerätschaft
verkompliziert. Die Kraftmaschine ist nicht in der Lage, sich zu
und weg zu bewegen und folglich nicht in der Lage, eine zusätzliche
Zug- oder Druckkraft auszuüben.
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Das
US-Patent 4,141,398 stellt ein Verfahren bereit, bei dem der stehende
Baum durch eine Greifeinrichtung gegriffen, angehoben und von seinem Wurzelsystem
durch eine Schneideinrichtung, die parallel zu der Längsrichtung
des Baums wirkt, getrennt wird, wobei die Wurzeln vom Stamm durch
kräftiges Beschleunigen
der Schneideinrichtung relativ zu der Greifeinrichtung in einer
Richtung von ihr weg getrennt werden, während eine wesentliche Menge
an kinetischer Energie in der beachtlichen Masse der Schneidteile
gespeichert wird, die zusammen mit der Ausgangsmasse des Baums zum
Abschneiden der Wurzeln von dem Baum verwendet wird. Die dargestellte
Gerätschaft
lehnt an einem festen Punkt gegen den Baum. Neben dieser Halterung
sind Messer (12, 17) vorgesehen, die einen Teil
der Wurzel abscheiden. Diese Gerätschaft
ist sehr kompliziert und ihr Betrieb benötigt verschiedenartige hydraulische Kreisläufe und
eine ausgefeilte Steuerung. Es gibt keine Baugruppe, die sich während des
Entwurzlungsvorgangs vertikal auf dem Baum bewegt. Folglich ist
eine hohe Kraft notwendig, um den Baum zu entwurzeln, da es während des
Betriebs keine zusätzliche
Hilfe gibt.
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Die
DE 361468 offenbart eine
Vorrichtung zum Ausgraben von Bäumen
durch ihr Entwurzeln aus der Erde. Die Vorrichtung umfasst dabei
eine Stütze
und eine Flaschenzuganordnung. Die Stütze liegt an dem Baum an, wobei
die Flaschenzuganordnung die Wurzeln des Baums unter der Erde greift und
den Baum aus der Erde zieht.
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Während der
Entwicklung der Erfindung war es unser Ziel, eine zweckmäßige Gerätschaft
und ein zweckmäßiges Verfahren
zu erfinden, die zuverlässig
und in der Lage sind, Bäume
mit relativ geringem Aufwand in einer sicheren Art und Weise auszugraben.
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Es
wurde festgestellt, dass das obige Ziel durch eine Gerätschaft
erreicht werden kann, die den Baum im Wesentlichen an zwei Punkten
berührt
und ein Antriebsmoment derart verwendet, dass der Baum, der sich
unterhalb seines Schwerpunkts, der seine Bewegungsmitte darstellt,
dreht, fällt.
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Die
Lösung
stellt eine Menge an Energieverbrauch oder Energieerfordernis bereit,
die geringer ist als üblich.
Das aus dem Gleichgewicht bringen des Baums ändert die Summe seiner potentiellen
Energie und seiner Bewegungsenergie. Das Ändern des Lastpunkts der Bewegungsenergie
erzeugt eine Zusatzkraft, die den Fällvorgang durch Induzieren
eines zusätzlichen
Antriebsmoments unterstützt.
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Die
Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Die 1 und 2 zeigen
die Skizzen einer bevorzugten Ausführungsform. Die in ihnen dargestellten
Einheiten sind die folgenden.
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Die
Kraftmaschine (1) ist ein maschinelles Werkzeug mit geeigneter
Masse, spezifischem Bodendruck, Stabilität, Motor-/Hydraulikantrieb,
Zugkraft, Geländefähigkeit,
Manövrierbarkeit.
Diese Faktoren hängen
von den Bedingungen des Felds, des Waldes und der Aufgabe ab, da
im Falle eines Walds, der aus kleinen Bäumen besteht, die spärlich auf
einem ebenen Land vorkommen, die Bedürfnisse bezüglich z.B. der Kraft, der Zugkraft,
der Geländefähigkeit
geringer sind.
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Die
Einstelleinrichtung (2) bestimmt die Position des Stützzylinders
(4), nämlich
den Punkt, an dem die Gerätschaft
den oberen Teil des Baums (6) berührt, durch Beeinflussen der
Anordnung des Tragrahmens (3). Hierfür gibt es verschiedene Lösungswege.
Besteht der Tragrahmen (3) aus zwei Armen, die in einer
drehbaren Art und Weise festgelegt sind, dann bestimmt diese Einstelleinrichtung
(2) die Winkelposition der zwei Arme durch Verbinden der
zwei Enden der Einstelleinrichtung (2) mit den zwei Armen.
Besteht der Tragrahmen (3) aus drei Armen, die durch zwei
Gelenke verbunden sind, ist die Einstelleinrichtung (2)
mit den äußeren Armen
verbunden. Es ist möglich,
mehrere Einstelleinrichtungen (2) anzuwenden, wobei im
Fall von zwei Zwischengelenken zwei Einstelleinrichtungen notwendig
sind. Die Einstelleinrichtung (2) ist zweckdienlicher Weise
ein hydraulischer Arbeitszylinder, kann aber dennoch einer anderen äquivalenten
Lösung
entsprechen, d.h. einem Hydromotor, einem Zahnradantrieb, einem Elektromotor,
etc. Der Dreharbeitszylinder (5) ist mit dem Tragrahmen
(3) zweckdienlicher Weise in einer drehbaren Art und Weise
verbunden. Ist der Tragrahmen (3) ein feststehender, dann
ist ein Ende der Einstelleinrichtung (2) mit ihm verbunden,
während
das andere Ende von ihm über
eine gelenkige Verbindung mit dem oberen Ende des/der Dreharbeitszylinder
(5) verbunden ist und zwischenzeitlich die Position seines
oberen Teils einstellt. Der Dreharbeitszylinder (5) kann
vorzugsweise ein hydraulischer Zylinder sein oder selbst in diesem
Fall eine andere Einheit, die in der Lage ist, eine notwendige Kraft
aufzubringen. Es ist möglich,
einen Hydromotor oder einen Elektromotor, der mit dem notwendigen
Getriebe, Schnecken-, Stangen- oder Schraubengetriebe versehen ist,
zu verwenden.
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Der
Tragrahmen (3) berührt
den Baum (6) über den Haltezylinder (4) und ist über Schrauben/Bolzen
an der Kraftmaschine (1) angebracht.
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Der
Haltezylinder (4) ist in der Lage, sich auf der Achse des
Tragrahmens (3) zu drehen und ist im Allgemeinen ein rotationssymmetrischer
Körper, zweckdienlicher
Weise ein zylindrischer Körper,
der die Kraft bereitstellt, während
er auf dem Stamm des Baums (6) nach unten rollt.
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Die
zwei Verbindungspunkte des Dreharbeitszylinders/der Dreharbeitszylinder
(5) sind direkt oder indirekt der Halterahmen (3)
und der Baumhalterahmen (9) oder die Baumhaltegerätschaft
(8). (Letzteres ist in 2 dargestellt).
Der Abstand zwischen diesen Rahmen kann durch Festlegen des Dreharbeitszylinders
(5) eingestellt werden. Dieser ist mit dem unabhängig betriebenen
(z.B. "B") hydraulischen Kreislauf
der Kraftmaschine (1) verbunden. Es ist möglich, einen
Dreharbeitszylinder (5) und eine Einstelleinrichtung (2)
zu verwenden oder mehrere von ihnen. Diese können in einer parallelen Art und
Weise verbunden und verwendet werden. Dies ist vorteilhaft, wenn
eine größere Kraft
oder Betriebssicherheit erforderlich ist.
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Die
Arme (7) werden zum Halten des Baums (6) verwendet.
Um einen besseren Stützbereich
aufzuweisen, ist ihre Form bogenförmig und die innere Oberfläche ist
mit Rillen versehen. Die Arme sind an der Gerätschaft (8) angebracht,
die den Baum hält und
die an dem Baumhalterahmen (9) angebracht ist. In speziellen
Fällen
kann eine nach oben gerichtete Kraft (Zugkraft) durch sie auf den
Baum aufgebracht werden.
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Die
Baumhaltegerätschaft
(8) ist mit einem anderen unabhängig betriebenen (z.B. "C") hydraulischen Kreislauf der Kraftmaschine
(1) verbunden und stellt den Transfer der Hub-, Druck-
und Zugkraft durch die Holzhaltearme (7) auf den Baum (6)
bereit. Aufgrund ihrer gekrümmten
Ausgestaltung relativ zu dem Holzhalterahmen (9) sind die
Holzhaltearme (7) und die Holzhaltegerätschaft (8) in der
Lage, sich während/nach
dem Fällen
des Baums zu drehen.
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Der
Baumhalterahmen (9) ist an der Kraftmaschine (1)
mit Schrauben/Bolzen angebracht und seine Höhe vom Boden kann eingestellt
werden ebenso wie seine Relativposition während des Fällens, nämlich durch den Dreharbeitszylinder
(5) und/oder durch den Anhebearbeitszylinder (10).
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Der/die
Anhebearbeitszylinder (10) kann/können durch den unabhängig betriebenen (z.B. "A") hydraulischen Kreislauf der Kraftmaschine (1)
gesteuert werden und er/sie sind über eine drehbare (gelenkige)
Kupplung ebenfalls mit der Maschine verbunden. In der vorliegenden
Beschreibung wird das Wort "drehbar" in seinem breitesten
Sinne verwendet. Es kann eine Drehbewegung um eine feststehende
Achse (d.h. einen Bolzen oder ein Lager) bezeichnen oder auch die
Bewegung einer Welle, die sie zum Beispiel in einem Längsschlitz
in einer Längsbewegung
oder einer Drehbewegung um eine Achse ausführen kann.
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Der
andere direkte oder indirekte Verbindungspunkt davon ist entweder
der Holzhalterahmen (9) oder der Tragrahmen (3).
Das Festlegen der Relativposition eines der zwei Rahmen zu der Kraftmaschine
(1) wird durch den Anhebearbeitszylinder (10) durchgeführt. Zweckmäßiger Weise
ist der Verbindungspunkt des Anhebearbeitszylinders (10)
ebenfalls drehbar. Ist der Anhebearbeitszylinder (10) mit dem
Holzhalterahmen (9) indirekt verbunden, dann können gelenkige Übertragungsmechanismen
verwendet werden. Diese Lösung
ist in 2 dargestellt. Daneben können andere äquivalente
Lösungen
angewendet werden.
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Aus
Sicherheitsgesichtspunkten ist es zu empfehlen, die Kraftmaschine
gegenüber
dem fallenden Baum durch ein Notfallsystem (11) zu schützen. Dieses
kann eine rahmenähnliche
Baugruppeneinheit aus Stahl sein, die aufgrund ihrer Höhe und Form die
Kabine der Kraftmaschine (1) schützt. Das Notfallsystem (11)
kann entweder mit dem Tragarm (3) oder mit der Kraftmaschine
(1) oder beidem verbunden sein. Vorteilhafter Weise kann
das Notfallsystem (11) auch mit der Einstelleinrichtung
(2) oder dem Dreharbeitszylinder (5) verbunden
sein.
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Der
Betrieb der Gerätschaft
ist wie folgt. Die Kraftmaschine (1) fährt zu dem Baum (6),
der zum Fällen
ausgewählt
wurde. Durch den Betrieb des/der Dreharbeitszylinder (10)
und des/der Dreharbeitszylinder (5) wird der Tragrahmen
(3) in einer oberen Position eingestellt, während der
Holzhalterahmen (9) in einer unteren Position an dem Baum
(6) eingestellt wird.
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Durch
den Betrieb der Holzhaltegerätschaft (8)
umgibt/umgeben der/die Haltearm(e) 7 den unteren Teil des
Baums (6). Die Einstelleinrichtung (2) legt die
Bedingungen zwischen dem Baum (6) und dem Dreharbeitszylinder
(5) fest. Durch den Betrieb des/der Anhebearbeitszylinder
(10) und des Dreharbeitszylinders (5) rollt der
Stützzylinder
(4) auf dem Stamm des Baums nach unten und fällt den
Baum von der Kraftmaschine (1) weg. Dann wird der Baum durch
die Holzhaltearme (7), die heben/drücken/ziehen, herausgenommen.
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Vorteile
der Gerätschaft
der Erfindung sind:
- – Einfacher und zuverlässiger Aufbau;
- – sicherer
Betrieb;
- – geeignet
zum Fällen
von Bäumen
in einem großen
Größenbereich.
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Vorteile
des Verfahrens der Erfindung sind:
- – Beschädigung (Brechen)
des Baums ist sehr selten,
- – die
Richtung des Fällens
kann akkurat bestimmt werden,
- – das
Kraft- und Energieerfordernis ist geringer als bei bekannten Verfahren.
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Die
Erfindung wird durch die folgenden Beispiele dargestellt, die nicht
dazu gedacht sind, den Umfang der Patentansprüche zu begrenzen.
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Beispiel 1
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Die
Gerätschaft
gemäß dieser
vorteilhaften Ausführungsform
ist in 1 dargestellt.
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In
diesem Fall sind der Holzhalterahmen (9), der Tragrahmen
(3) und einer oder mehrere Anhebearbeitszylinder (10)
mit der Kraftmaschine (1) alle in einer drehbaren Art und
Weise verbunden. Das andere Ende des Anhebearbeitszylinders (10)
ist mit dem Tragrahmen (3) verbunden und stellt folglich
die Höhenfestlegung
des letzteren bereit. Es ist/sind einer oder mehrere Dreharbeitszylinder
(5) zwischen dem Tragrahmen (3) und dem Holzhalterahmen
(9) vorgesehen. Auf diese Art ist die Position der letzteren
einstellbar. Der obere Verbindungspunkt des Dreharbeitszylinders
(5) kann gleich dem Teil des Tragrahmens (3) näher zu der
Kraftmaschine sein (die Figur zeigt diese Lösung), oder der Teil näher zu dem
Stützzylinder
(4). Die zwei Teile des Tragrahmens, d.h. der eine, der
den Stützzylinder
(4) trägt, und
der andere, der mit der Kraftmaschine gekoppelt ist, sind in einer
gelenkigen Art und Weise verbunden. Die Einstelleinrichtung (2)
legt die Position der obigen beiden Trageinheiten fest. Die Holzhaltearme (7)
werden zum Halten des Baums (6) verwendet und können in
der Holzhaltegerätschaft
(8) hydraulisch betrieben werden, die an dem Holzhalterahmen
(9) angebracht ist.
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Die
Gerätschaft
wird durch Festlegen des Tragrahmens (3) in der oberen
Position und des Holzhalterahmens (9) in der unteren Position
durch Betreiben des Anhebearbeitszylinders (10) und des Dreharbeitszylinders
(5) betrieben. Durch hydraulisches Betätigen der Holzhaltegerätschaft
(8) greifen die Holzhaltearme (7) in den unteren
Teil des Baums (6). Der Stamm des Baums ist durch die Einstelleinrichtung
(2) und den Stützzylinder
(4) auf der oberen Seite gestützt. Das Fällen des Baums wird durch
- – Kontraktion
des Dreharbeitszylinders (5) und/oder
- – Kontraktion
des Anhebearbeitszylinders (10) durchgeführt.
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Ist
es wünschenswert,
kann sich die Kraftmaschine (1) von dem Baum weg bewegen,
um das Fällen
zu unterstützen.
Dann fährt
die Kraftmaschine (1) auf den Baum zu und die Holzhaltearme
(7) legen den Baum um.
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Beispiel 2
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Die
Abweichungen von dem Vorstehenden, das im Beispiel 1 und 1 dargestellt
wurde, sind wie folgt. Diese Umsetzung ist in 2 dargestellt.
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Der
Tragrahmen (3) ist keine gelenkige Einrichtung mit Ausnahme
seiner Aufhängung.
Der obere Teil des Dreharbeitszylinders (5) ist in einer
flexiblen Art und Weise mit der Einstelleinrichtung (2)
verbunden. Der untere (andere) Teil der Einstelleinrichtung (2)
ist mit dem Tragrahmen (3) verbunden. Da ein Ende des Anhebearbeitszylinders
(10) mit der Kraftmaschine (1) verbunden ist,
steuert der Anhebearbeitszylinder (10) die Bewegung des
Tragrahmens (3) nicht, ist aber direkt oder über eine
armförmige gelenkige
Einrichtung (wie sie in der 2 dargestellt
ist) in der Lage, die Bewegung des Holzhalterahmens (9)
relativ zum Boden und der Kraftmaschine anzuordnen.
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Das
Fällen
des Baums und der Betrieb der Gerätschaft ist gleich dem im Beispiel
1 beschriebenen.