e Tutkimuksessa selvitettiin kurottajatrukkiin asennetun

Transkriptio

1 Metsäteollisuuden tutkimus- ja kehitysyksikkö /992 METS)lTEHO PL 94 (Unioninkatu 7) 3 HELSINKI KUROTTAJATRUKKN ASENNETUN VAA'AN TARKKUUS PUUTAVARAN PUNNITUKSESSA e Tutkimuksessa selvitettiin kurottajatrukkiin asennetun vaa'an mittaustarkkuutta puutavaran punnituksessa. Tutkimuksen kolmesta vaa'asta kaksi toimi hyvin; seuranta-aineistossa ajoneuvoyksiköittäin punnituksessa niiden mittauserot vertailuvaakana käytetyn ajoneuvovaa'an tuloksiin olivat keskimäärin.9 %ja. %. Vastaavat mittauseron hajonnat olivat.6 %ja.6 %. Kolmannen vaa'an suurimmat mittauserot olivat 36 %. Syy suuriin mittauseroihin ei selvinnyt tutkimuksen aikana. Nipuittain punnituksessa keskimääräinen mittausero upotusmittauslaitoksen vaa'an tuloksiin oli autolla kuljetettua puuta punnittaessa.2 %ja junalla kuljetettua 2. 6 %. Ero kuljetusmuotojen välillä johtui siitä, että junalla kuljetetut niput ovat leveämpiä kuin autolla kuljetetut. Kurottajatrukkiin asennettu vaaka on edullinen vaihtoehto puutavaran punnitukseen,jos vaaka ja kurottaja toimivat moitteettomasti ja kuljettaja punnitsee huolellisesti. Lisäksi punnitustuloksen oikeellisuutta on seurattava säännöllisesti esim. vertailupunnuksen avulla. JOHDANTO Paino-otantamittaus on yleinen mittausmenetelmä kuitupuun vastaanotossa tehtaalla; puutavara punnitaan ja sen massa muunnetaan tilavuudeksi puutavaran tuoretiheyden perusteella. Tuoretiheyden määrittämiseksi otantaniput punnitaan ja niiden tilavuus mitataan upottamalla tai yksin kappalein nappuloimalla. Siirtyminen puutavaran autokuljetuksessa painoperusteisiin maksuihin on osaltaan lisännyt tarvetta puutavaran punnitukseen. Jari Marjomaa Jari Terävä

2 Puutavara punnitaan tavallisesti ajoneuvovaa'alla joko ajoneuvoyhdistelmä kerrallaan tai vetoauto ja perävaunu erikseen. Vaikka ajoneuvovaaka punnitsee puutavaran riittävän tarkasti, on sen käytössä havaittu eräitä ongelmia. - Ajoneuvoyksikkö (esim. perävaunu) on pienin yksikkö, joka voidaan punnita ajoneuvovaa'alla ilman erityistoimia. Jos pienten erien luovutusmittaus siirretään tehtaalle, olisi riittävän mittaustarkkuuden saavuttamiseksi puutavara punnittava nipuittain. - Junasta ja aluksista purettavan puutavaran punnitus ajoneuvovaa'alla vaatii erillisen kuljetuksen punnituspaikalle tai erillisen vaa'an. - Ajoneuvovaaka on suhteellisen kallis (noin 5 mk) hankittavaksi pienille tuotantolaitoksille ja varastopaikoille. - Kun käytetään ajoneuvovaakaa, punnitus on erillinen työnvaihe, joka tavallisesti vaatii myös oman miehityksensä. -_ Kun ajoneuvovaaka rikkoutuu, käytettävissä ei yleensä ole vaihtoehtoista punnitusmenetelmää. Ratkaisuksi näihin ongelmiin on esitetty, että ajoneuvovaakaa täydentämään tai sen asemesta käytettäisiin kurottajatrukkeihin ja pyöräkuormaajiin asennettavia vaakoja. Ajoneuvokuorman tunn istetiedot Nipun tilavuusarvio kehystilavuus X klinto tilavuus -% Ni pun punnitus ~ kglm3 Painoluokka Ota nt anippu? Satunnaisolan ta painoluokittain Nipun tilavuus Paino ruoretdieys kerro in l Otantanipun mitaus Painoltto kan tuoretiheyskerroin Kuva. Paino-ositemiHaus MITTAUSTARKKUUSVAATIMUS NIPUITTAIN PUNNITUKSEN HVÖDVNTÄMINEN PAINO-OTANTAMITTAUKSESSA Nipuittain punnitus parantaa tilavuuden mittauksen tarkkuutta, kun käytetään paino-ositemittausmenetelmää. - Sen perusteita on selvitetty Metsätehon katsauksessa 8/99. - Kun kuorma punnitaan nipuittain, voidaan kukin nippu sijoittaa omaan painoluokkaansa. Kussakin painoluokassa on oma otantamittausten perusteella määritetty tuoretiheyskertoimensa. Silloin myös tarve otantanippujen mittaamiseen pienenee. Paino-ositemittauksessa jokaisen nipun tilavuus arvioidaan mittaamalla nipun kehystilavuus ja arvioimalla nipun tiiviys eli kiintotilavuus-% (kuva ). Sen jälkeen kuorma ajetaan punnittavaksi ja purettavaksi. Kun nippu on punnittu, lasketaan sen tuoretiheys nipun painon ja tilavuusarvion perusteella. Tuoretiheyden mukaan määräytyy nipun painoluokka. Senjälkeen arvotaan, joutuuko nippu otantaan. Jos nippu joutuu otantaan, se ohjataan mittaukseen. Muussa tapauksessa nippu puretaan tavalliseen tapaan varastokentälle tai kuorimon kuljettimelle. Nipun tilavuus on sen painon ja sille osoitetun painoluokan tuoretiheyskertoimen suhde. 2 Maa- ja metsätalousministeriön virallisesti vahvistamille mittausmenetelmille on yleisesti asetettu ±4 %:n tarkkuusvaatimus. Myös pienten erien mittauksen tehtaalla tulisi täyttää tämä vaatimus. Koska paino-otantamittaus tehtaalla on monivaiheinen ja kukin vaihe sisältää omat virhemahdollisuutensa tulisi punnitusvirheen olla enintään ±2 %, jotta ta~ voitteaseen ylletään. Jos paino-otantamittausta käytetään vain suurten erien punnitsemiseen, sallitaan kunkin nipun punnituksessa suurempikin satunnainen virhe; eri nippuja koskevat punnitusvirheet kompensoivat toisensa, jolloin kokonaisvirhe jää pieneksi. TUTKIMUKSEN TAVOITE JA TOTEUTUS Metsätehon jäsenyritysten aloitteesta käynnistettiin projekti, jonka tavoitteena oli selvittää kurottajatr~kiin asennetun vaa'an mittaustarkkuus ja toimmta'v/armuus puutavaraa punnittaessa sekä selvittää nykyisin markkinoilla olevat vaakamerkit ja niiden ominaisuudet. Samalla kerättiin käyttäjäkokemuksia vaa'oista.

3 Tutkimus aloitettiin kesällä 99 selvityksellä, jossa tutkittiin Fodiva WK-2 -vaa'an toimintaa Märäjälahden pudotuslaiturilla Lieksassa. Vaaka oli asennettu Valmet KTD 254 -kurottajatrukkiin. Vertailuvaakana käytettiin Lieksan Lämpö Oy:n ajoneuvovaakaa. Punnitukset tehtiin Bjoneuvoyksiköittäin, ja punnitushavaintoja saatiin kaikkiaan 47. Syksyllä 99 maat. ja metsät. yo. Asko Poikela selvitti markkinoilla olevat kurottajatrukkiin ja pyöräkuormaajaan soveltuvat vaa'atja niiden ominaisuudet. Samalla haastateltiin vaakojen toimittajia ja käyttäjiä. Haastatteluja tehtiin kaikkiaan 7. Keväällä 992 tehtiin kahdesta vaa'asta laajempi seurantatutkimus. Metsä-Botnian Kaskisten tehtaalla seurattiin Fodiva WK-2 -vaakaaja Veitsiluodon Kemin sellutehtaalla Tamtron-vaakaa. Kaskisissa vaaka oli asennettu Valmet KTD 254- ja Kemissä Valmet KTD 354 -kurottajatrukkiin. Kummassakin tapauksessa vertailuvaakana oli tehtaan ajoneuvovaaka. Satunnaisesti valituista kuormista punnittiin vetoauton ja perävaunun painot erikseen. Havaintoja kertyi seuraavasti. Seurantajakso Punnituksia Kaskinen Kemi Kemissä punnittiin lisäksi nipuittain sekä autolla että junalla tehtaalle kuljetettua puutavaraa. Vertailuvaakana oli upotusmittauslaitoksen nosturiin asennettu vaaka. Punnituksia tehtiin yhteensä 62. Kemissä ja Kaskisissa tehtiin lisäksi erilliskokeet, joiden tavoitteena oli selvittää, miten nippujen koko, kulkualustan kaltevuus ja epätasainen kuormitus vaikuttavat punnitustulokseen. Samalla tutkittiin vaa'an mittaustarkkuutta ja toimintavarmuutta nipuittain punnituksessa toistojen avulla. Erilliskokeiden aikana tehtiin Kemissä 29 ja Kaskisissa 44 punnitusta. VAAKOJEN MITTAUSJÄRJESTELMÄT JA OMINAISUUDET Pyöräkuormaajien vaa'oissa on sovellettu kahta erilaista mittausperiaatetta, joista yleisempi on nostohydrauliikan painetta tunnustelevajärjestelmä. Siinä pyöräkuormaajan nostosylintereihin tai muualle hydraulijärjestelmään on asennettu yksi tai kaksi paineanturia. Mitä suurempaa taakkaa nostetaan, sitä suurempi on paine järjestelmässä. Lisäksi nostovarsien nivelissä on rajakatkaisimet,jotka varmistavat, että punnitus tehdään aina samassa noston vaiheessa. Yleensä taakan nosto on keskeytettävä punnituksen ajaksi. Toisessa mittausjärjestelmässä taakan massa tunnistetaan nostosylintereiden ylätapin taipuman perusteella. Tällainen venymäliuska-antureila varustettu tappi voidaan asentaa myös kahmarin kiinnityspisteisiin. Tietokone muuttaa tapin taipuman taakan massaksi. Taakan nosto on keskeytettävä punnituksen ajaksi. Järjestelmän etuna edelliseen verrattuna on se, että se ei ole arka esim. hydraulijärjestelmän ohivuodoille. MARKKINOILLA OLEVAT VAAKAMERKIT Fodiva WK (2, 3, 4) Fodivan vaakalaitteet tunnustelevat nostosylintereiden hydraulijärjestelmän painetta. Taakan massa rekisteröityy mittalaitteen muistiin, kun paineen mittausarvot vaihtelevat riittävän vähän. Laite tuostaa tarvittaessa punnituskortin ja tallentaa tiedot magneettikortille, jolta ne voidaan purkaa mikrotietokoneelle. Vaa'assa on mahdollisuus tiedonsiirtoon. Fodiva-vaakojen peruskokoonpano maksaa 4 45 mk, ja niitä on myyty Suomessa yli 2. Vaakoja käytetään yleensä soran ja maa-ainesten punnitukseen. Vaa'at valmistetaan Saksassa, ja Suomessa niitä markkinoi Fodio Oy. Kruger LMS Kruger-vaaka rekisteröi massan saman periaatteen mukaan kuin Fodiva-vaaka. Punnitustiedot tallennetaan muistiin, jonka sisältöä voidaan selata näytössä. Kokonaiskuorma voidaan tu]ostaa myös kirjoittimella. Kriiger-vaakoja markkinoi Suomessa Konekesko Oy. Tamtron Myös Tamtron-vaaka tunnustelee hydraulijärjestelmän painetta. Punnitustiedot tallennetaan muistiin, ja tarvittaessa laite tulostaa punnituskortin. Vaa'assa on myös tiedonsiirtomahdollisuus. Valmistaja ilmoittaa etukuormaajaan asennetuo vaa'an tarkkuudeksi ±2 %. Näitä vaakoja valmistaa ja markkinoi Tamtron Oy. Peruskokoonpanon hinta on 2-4 mk. Vaakoja on myyty yli 25, ja niitä käytetään pääasiassa soran ja maa-ainesten punnitukseen. Scanload 2 Scanload 2 -vaaka poikkeaa edellisistä siten, että siinä nostosylintereiden ylätappeihin on upotettu venymäliuska-anturit. Taakkaa nostettaessa tappien taipuma muutetaan taakan massaksi. Ruotsa- 3

4 lainen Statens Provningsanstalt on suppeassa tutkimuksessaan todennut, että vaa'an tarkkuus on ± %. Scanloadin vaa'at valmistetaan Ruotsissa, ja Suomessa niitä markkinoi Dataload Oy. Peruskokoonpano maksaa noin 7 mk. Suomeen vaakoja on myyty parikymmentä SEURANTATUTKIMUKSEN TULOKSET 2 Punnitukset ajoneuvoyksiköittäin Lieksassa Märäjälahden pudotuslaiturilla saatu Fodiva WK-2 -vaa'an mittaustulos (kuva 2) oli koko aineistossa keskimäärin.9% suurempi kuin vertailumittauksen tulos. Mittauseron keskihajonta oli pieni,.6 %,ja suurin punnitusero oli 2. %. Punnitukset tehtiin työntutkijan valvonnassa tasaisella asfalttiken tällä. Metsä-Saimaan sahalla seurattiin saman vaa'an toimintaa kevättalvella 992. Vertailuvaakana oli Kaukaan tehtaan ajoneuvovaaka. Suppeassa satunnaisotannalla valitussa aineistossa mittausero oli keskimäärin.5 %ja enimmillään.3 %. Mittauseron hajonta oli.5 %. Aineisto oli pieni, mutta tukee vaa'an toiminnasta kesällä saatua tulosta. Kaskisissa Metsä-Botnian sellutehtaalla Fodiva WK2 -vaa'an mittaustulos (kuva 3) oli keskimäärin.4 % pienempi kuin vertailumittauksen tulos. Mittauseron hajonta oli 6. %, ja mittausero vaihteli :stä +36. %:iin. Vaikka seurantajakson aikana tarkistettiin sekä vaa'an että kurottajatrukin hydraulijärjestelmän toiminta, punnitustulos ei parantunut. Kemissä Veitsiluodon sellutehtaalla Tamtron-vaa'an mittaustulos oli koko aineistossa keskimäärin. % suurempi kuin vertailumittauksen tulos. Mittauseron hajonta oli.6 %,ja mittausero vaihteli -3.2:sta ja 8. %:iin. Punnitukset nipuittain Kemissä punnittiin Tamtron-vaa'ala autolla ja junalla tehtaalle kuljetettuja nippuja. Vertailuvaakana käytettiin upotusmittauslaitoksen nosturiin asennettua vaakaa. Kurottajatrukin vaa'an mittaustulos (kuva 4) oli keskimäärin.2% suurempi kuin vertailumittauksen tulos, kun punnittiin autolla tehtaalle tuotuja nippuja,ja keskimäärin 2.6% suurempi, kun punnittiin junalla tehtaalle tuotuja. Vastaavat mittauseron hajonnat olivat 2.8% ja 2.4 %. Systemaattinen ero autosta ja junasta purettujen nippujen punnitustuloksessajohtui nippujen erilaisesta leveydestä (junaniput leveämpiä kuin autoniput); se vaikuttaa nipun painopisteen sijaintiin. Nipun paino puolestaan ei vaikuttanut suhteelliseen mittauseroon Vetoauto - Perävaunu Yhdistelmä Kuva 2. Suhteellinen mittausero, Fodiva WK-2 Lieksassa ERILLISKOKEEN TULOKSET Punnitustarkkuus Kaskisissa (Fodiva) ja Kemissä (Tamtron) tehtiin erilliskokeet, joiden tavoitteena oli määrittää, miten kulkualustan kaltevuus ja epätasainen kuormitus vaikuttavat punnitustulokseen. Kaskisten aineisto jouduttiin hylkäämään, koska vaaka ei punnitustoistoissa toiminut riittävän luotettavasti (vrt. seurannan tulokseen). Kemissä sen sijaan erilliskoe onnistui. Toistojen (väh. 6) aikana vaa'an näyttämä muuttui enintään yhden jakovälin ( kg) verran. Kulkualustan kaltevuus vaikutti tavanomaisissa oloissa vähän. Enimmilläänkin (koneen pituussuuntainen kaltevuus %) ero tasaisella maalla tehtyyn punnitukseen oli ±2 %. Odotusten mukaisesti kurottajatrukin vaaka näyttää vastamäessä todellista pienempää ja myötämäessä suurempaa massaa. Myös koneen sivusuuntainen kallistus ja nostovarsien epätasainen kuormitus vaikuttivat punnitustulokseen vähän. Punnituksen ajanmenekki Vaa'an näyttölaitteessa olevat merkkivalot ilmaisevat koneen kuljettajalle taakan olevan punnituskorkeudella. Silloin kuljettaja pysäyttää taakan noston ja odottaa punnituksen päättymistä; senkin merkkivalot ilmaisevat. Punnituksen päätyttyä kuljettaja jatkaa taakan nostoa. Punnituskorkeus määritetään vaa'an asennuksen yhteydessä.

5 ,,,,,,,,! -3 HUOM! Mittakaava -4-4 Perävaunu Vetoauto Yhdistelmä Vetoauto Yhdistelmä - Perävaunu Kuva 3. Suhteellinen mihausero, Fodiva WK-2 Kaskisissa Kuva 4. Suhteellinen mittausero, Tamtron Kemissä Erilliskokeiden yhteydessä työntutkija mittasi punnituksen ajanmenekin punnituksen alkamismerkkivalon syttymisestä siihen saakka, kunnes taakan nostoa taas jatkettiin. Havaintoja kertyi Fodivavaa'asta 49 ja Tamtron-vaa'asta 28. Punnitus Fodivalla kesti keskimäärin 4 sekuntia ja Tamtronilla sekuntia nippua kohti. Pitkää kuitupuuta purettaessa punnituksen lisäajanmenekki on siten noin puoli minuuttia autokuormaa kohti. Yleensä pienet hydraulijärjestelmän vuodot eivät estä kuormaamista, mutta saattavat vaikuttaa vaaan mittaustarkkuuteen merkittävästi. Vaakojen elektroniikassa ei ole ilmennyt mainittavia ongelmia. Ajoittaiset taaraus ja tarkistusmittaus voidaan lamittaa työhön siten, etteivät ne hidasta muita työnvaiheita. KÄYTTÄJIEN KOKEMUKSIA PYÖRÄKUORMAAJAN VAA 'OISTA Suomessa on myyty yhteensä noin 5 pyöräkuormaajan vaakaa. Näitä vaakoja käytetään pääasiassa soran ja maa-ainesten punnitukseen. Haastateltujen käyttiijien kokemukset vaa'oista olivat enimmäkseen myönteisiä: yleensä vaa'at ovat toimineet vuosikausia häiriöittä. Toisaalta vaakoja on seurattu suurpiirteisesti, joten pienet häiriöt ja mittausvirheet ovat saattaneet jäädä huomaamatta. Myös tyytymättömiä vaakojen käyttäjiä löytyi. Yleensä ongelmat ovat ilmaantuneet heti vaa'an asennuksen jälkeen, ja niiden aiheuttaja on jäänyt usein epäselväksi. Jotta punnitustulos olisi oikea, on koneen hydraulijärjestelmän toimittava moitteettomasti. Pyöräkuormaajan vaakojen tarkkuutta ovat selvittäneet Suomessa myös Teknillinen tarkastuskeskus ja Tielaitos sekä Ruotsissa Statens Provningsanstalt o o n Nipun paino, kg o Autolla Junalla Kuva 5. Suhteellinen mittausero, kun autolla ja junalla kuljetettu puutavara punnitaan nipuittain, Tamtron 5

6 PÄÄTELMÄT Tutkimus vastasi hyvin käyttäjien kokemuksia. Kolmesta vaa'asta kaksi toimi moitteettomasti, ja niillä punnittaessa myös mittauserän keskihajonta oli pienempi kuin tarkkuusvaatimus ±2 %. Yhtä vaa'oista ei koko seurannan aikana saatu toimimaan kunnollisesti. Syy jopa 35 %:n virheisiin ei tutkimuksen aikana selvinnyt. Kun vaaka on asennettu oikein, koneen hydraulijärjestelmä on kunnossa ja koneen kuljettaja punnitsee huolellisesti, kurottajatrukin vaa'alla on mahdollista punnita puutavaraa riittävän tarkasti. Punnitustuloksen oikeellisuutta on kuitenkin seurattava järjestelmällisesti vertailuvaa'an tai -punnusten avulla. Kurottajatrukin vaa'an liittäminen puutavaran vastaanottojärjestelmään edellyttää yleensä reaaliaikaisen tiedonsiirtoyhteyden järjestämistä trukin ja vastaanottojärjestelmän välille, esim. radiotaitse toimivaa datasiirtoa. Radiolaitteet saattavat eräissä tapauksissa häiritä vaa'an toimintaa, jotenjärjestelmää hankittaessa on vaa'an alttius häiriöille testattava. Kurottajatrukin vaaka on kustannuksiltaan erittäin kilpailukykyinen puutavaran punnitukseen. Ennen vaa'an käyttöönottoa tulee kuitenkin vaa'an toimivuus kurottajatrukissa testata ja varmistaa se, että vaa'an käyttäjä on punnitessaan riittävän huolellinen. Toimivuus voidaan varmistaa esim. siten, että vaa'an punnitustulosta kontrolloidaan kerran työvuoron aikana. Asiasanat: puutavaran mittaus kurottajatrukin vaa'at Metsäteho Review /992 THE ACCURACY OF TIMBER SCALES MOUNTED ON A LOG STACKER The aim of the study was to determine the accuracy oftimber weigh scales mounted on a log stacker. Two of the three scales studied worked well; when the timber was weighed for comparison by vehicle using stationary scales during the follow-up study, the measurement differences were an average of.9 % and. %. The corresponding deviation in the measurement differences was.6 % and.6 %. The greatest measurement differences for the third scales were 36 %. The reason for the great differences was not discovered during the study. When the weighing was done by bunches, the average measurement difference to the results obtained with a scale installed on an overhead crane was.2 % for timber transported by truck, and 2.6% for timber METSATEHO ISSN X transported by railroad. The difference between the two transportation methods was due to the fact that the bunches transported by rail were wider than those hauled on a truck. Scales installed on a log stacker is an economical alternative for weighing oftimber, ifthe scales and the log stacker work perfectly and the operator is conscientious in his work. The accuracy of the weighing result should also he followed-up regularly eg. by comparison weighing. Key words: timber scaling log stacker mounted weigh scale PL 94 (Unioninkatu 7) 3 HELSINKI Puhelin (9) Faksi (9) HELSINKI 992 PAINOVALMISTE