Holzspalter - Bastelrobi 2020/12

Natürlich muss man auch mal einen Holzspalter gebaut haben...

Der eigentliche Grund für einen Eigenbau waren dicke Eichen Baumscheiben für Mutters Ofen die nun wirklich nicht mehr mit der Hand zu spalten waren sofern man nicht die Oberarme von Arnold Schwarzenegger hat.
Als erstes wurde 2004 im Internet ein Hydraulikzylinder mit einem 100mm Kolben und einem Hub von 600mm ersteigert.
Das Macht bei 180bar ca. 14Tonnen Spaltkraft - sollte reichen.

Da wir keinen Doppel T Träger hatten, haben wir 2 C-Träger Rücken an Rücken miteinander verschweißt. In mühevoller Kleinarbeit wurden dann ein sehr stabiler Spaltkeil, ein Schlitten der den Keil Trägt und ein Anschlag angefertigt.

Über die brachiale Gewalt und die Kräfte die dort herrschen wird man sich richtig im Klaren wenn sich die doch sehr massiven Bauteile verbiegen.

OK, wir haben auch trockene Baumscheiben mit einem Durchmesser von 90cm gespalten, die von zwei Personen auf den Spalter gerollt werden mussten.
Hier waren auch die ganzen 14 Tonnen Spaltkraft gefordert! Dies war zugleich die Härteprüfung für die Mechanik.

Für die erste große Spaltaktion haben wir eine 24V Hydraulikpumpe aus einem kleinen Gabelstapler mit externem Öltank und einem Steuerventil auf eine Palette geschnallt und das ganze mit den beiden 12V Batterien vom 2KW Runner gespeist. Zeitgleich haben zwei 12v Ladegeräte und ein fettes 24V Ladegerät die Batterien unterstützt. Schließlich will der Ölpumpenmotor bei 24V und 2,5KW ca. 100A haben!!! Es stank auch heftig nach den entzündlichen Knallgase die bei der Ladung einer Säurebatterie entstehen. Wir haben aber für ordentlich Durchzug gesorgt und an den Ölpumpenmotor noch einen Fremdlüfter installiert da dieser ja nicht die Betriebsart S1 (100% ED) hatte!

Die Pumpe leistet 15Liter/Min. bei 180bar. Bei einem Hubvolumen des Zylinders (ausfahren) von 5 Liter braucht der Spalter also für die vollen 600mm Weg 20 Sekunden. Das ist etwas langsam und das nächste Hydraulikaggregat sollte eine höhere Förderleistung haben.

Im Dezember 2005 kam dann endlich das lang ersehnte ordentliche Hydraulikaggregat mit 4KW Drehstrommotor.

Hier haben wir die originale 11ccm Ölpumpe durch eine 16ccm Pumpe ersetzt und somit nun eine Förderleistung von 23,7 Liter pro Minute bei 150 bar. Mehr Druck ist mit dem 4KW Motor nicht möglich, sind aber immer noch 11,8 Tonnen Spaltdruck. Der Verfahrweg (ausfahren) hat sich also auf 12 Sekunden verringert und so fast halbiert.
Oben auf dem Öltank habe ich das Neue Ventil mit drucklosem Umlauf und integriertem Druckbegrenzungsventil montiert. An dem Bedienhebel ist unten eine kleine Schaltfahne dran gekommen die einen Initiator ansteuert. Dadurch sind mit der entworfenen Schaltung 3 verschiedene Betriebsarten möglich. Somit kann das Aggregat auch später universell verwendet werden und ist nicht an diesen speziellen Verwendungszweck gebunden.

-> Betriebsart 1: Automatik
Der Motor schaltet sich automatisch ein sobald der Bedienhebel des Ventils die Neutralstellung verlässt und automatisch wieder aus sobald der Hebel wieder in der Neutralstellung steht.

-> Betriebsart 2: Automatik mit Verlängerung
Der Motor schaltet sich automatisch ein sobald der Bedienhebel des Ventils die Neutralstellung verlässt und automatisch wieder aus wenn der Hebel seit einer bestimmten Zeit (einstellbar) unverändert in der Neutralstellung steht.
Das ist beim Holz spalten besonders praktisch da das Aggregat dann in Neutralstellung ca. 20 Sekunden wartet ob noch eine Ansteuerung erfolg (z.B. nach dem ein neues Holz auflegt wurde) und schaltet sonst ab.

-> Betriebsart 3: Dauer-Ein

Dauer Ein

Des Weiteren ist nicht nur eine Drehfeldüberwachung sondern auch eine Drehfeldkorrektur eingebaut die, wie der der Name schon sagt, automatisch ein falsches Drehfeld direkt korrigiert. Somit braucht man bei falschem Drehfeld nicht erst im Stecker oder Kabel die Strippen tauschen sonder kann direkt loslegen.

Um die Packmaße während der Lagerzeit möglichst klein zu halten ist kein Anschlusskabel vorhanden sondern ein Aufbaustecker direkt montiert.
Deswegen habe ich den Ventilblock direkt auf den Tank montiert und lieber einen 800mm langen Bedienhebel eingeplant.

Um die Sache abzurunden fehlen jetzt nur noch hydraulische Schnellkupplungen.

Eigentlich läuft alles prima und die ersten 20 Betriebsstunden sind auch schon auf der Uhr.

Es hat sich bewährt das Equipment direkt auf dem Anhänger zu lassen und rechts und links je eine Schubkarre unterzustellen. Der Bediener steht hinter dem Spalter und legt Holz auf welches dann direkt in die beiden Schubkarren fällt.

Allerdings braucht man bis jetzt immer 2 Personen zum Spalten. Einer legt Holz auf und hat damit gut zu tun, der andere betätigt immer nur den Hebel vor und zurück. Das ist ja dann keine gerechte Aufgabeverteilung.

Ich meine dass eine 2-Personenbedienung sicherer ist als wenn man alleine mit dem selbstgebautem Mördergerät arbeitet und ein evt. Unfall nicht bemerkt wird. Zu zweit passt der Eine auf den Anderen auf und kann im Notfall immer noch eingreifen bzw. abgetrennte Gliedmaßen wegräumen.

Ich bastele dennoch an einer "Fernbedienung" des Aggregates sodass sich die "Hebelperson" anderweitig nützlich machen kann (Die hatte immer den besten Job...).

Ein elektromagnetisch betätigter Ventilblock ist in der passenden Größe mit passendem Schaltbild, Durchflussmengen, Anschlüssen und integriertem Druckbegrenzungsventil gebraucht nicht zu finden und neu nicht zu bezahlen.
Also muss der vorhandene Handhebelventilblock fernbedienbar angesteuert werden.
Da im Störfall (Not-Aus) wie auch im normalen Betrieb eine schnelle  Rückstellung des Hebels in die Mittelstellung gewährleistet sein muss kommt eigentlich nur eine pneumatische Betätigung in Frage.
Um dieses "Upgrade-Kit" wieder möglichst günstig zu halten habe ich auf vorhandene gebrauchte Komponenten aus der Kramkiste zurückgegriffen. Der Hebel wird von einem kleinen Pneumatik Zylinder betätigt. Der Kolbenhub entspricht fast exakt dem Hebelweg über die Gelenkmechanik und ist einstellbar.

Die pneumatische Betätigung hat leider den Nachteil das ein kleiner fahrbarer Kompressor mit zur Einsatzstelle muss sofern keine Druckluft vorhanden ist. Da der Spalter aber nur ein paar mal im Jahr im Einsatz ist und da diese Komponenten und der Kompressor schon vorhanden sind, war das der günstigste Weg.
Die pneumatische Steuerung erfolg über 2 Stück 5/2 Wege Ventile damit der Zylinder eine Schwimmstellung hat und so auch ohne Druckluftanschluss über die normale Hebelfunktion gearbeitet werden kann.

Download:

Die Ansteuerung der beiden 24V Magnetventile soll über 2 Fußpedale gesteuert werden. Das linke Pedal soll als Totmannschalter fungieren und das rechte Pedal soll nach vorne und hinten wippen können, parallel zur Bewegungsrichtung des Spalters. Als Absicherung kommt neben dem Totmannschalter auf dem Aggregat ein Not-Aus und auf dem Spaltkeil selbst ein Grobhandtaster (wie die Buzzer in den Quizshows)als Not-Aus der bei Gefahr die pneumatische Ansteuerung unterbricht und das Aggregat abschaltet.

So kann eine Person den Spalter mit Holz beschicken und gleichzeitig mit den Füßen bedienen. So hat er zum Spalten beide Hände frei und zur Not auch eine für den Not-Aus.

Hauptverbesserung galt aber dem bis dato erschwerlichen Transportvorgang.

Mittlerweile muss der Spalter Holz für 5 Kaminöfen zubereiten und wird daher öfter mal zu den einzelnen Einsatzstellen transportiert. Das war vorher nur zu zweit möglich und für den Rücken immer sehr ungesund. Der Spalter hat jetzt ein abschraubbares Fahrwerk mit 2 Stützen bekommen um die Packmaße zwischen den Spaltaktionen klein zu halten und bei großen Baumscheiben den Spalter auch weiterhin auf dem Boden betreiben zu können. Die Anpassung an die Unebenheiten des jeweiligen Geländes ist über eine Gerüststütze unterhalb des Sitzes kein Problem. Zwei seitlich am Träger montierte Bretter verhindern ein herunterfallen des frisch gespaltenes Holzes. Ein höhenverstellbarer Fahrradsattel vermittelt ausreichenden Sitzkomfort. Auch das Hydraulikaggregat hat ein Fahrwerk mit Zugdeichsel bekommen und kann nun von einer Person alleine zusammen mit dem Kompressor und dem Spalter auf den Hänger geladen werden. Gehoben wird nun nichts mehr. Die Hydraulikschläuche werden jetzt auch per Schnellkupplung werkzeuglos mit dem Ventilblock verbunden.

Natürlich ist so ein Holzspalter nie richtig fertig:
Bisher wurden die zu spaltenden Holzstücke per Muskelkraft auf einen Puffertisch befördert von wo sich die Bedienperson des Spalters immer ein Stück angelt. Um hier den Rücken der Beladeperson zu schonen habe ich probeweise mal ein Förderband installiert. Die Steuerung übernahm eine kleine SPS mit 2 Lichtschranken (LS) oben und unten am Band.

Ladefunktion: Solange unten Holz nachgelegt wird und oben die LS noch frei ist Fährt das Band immer wieder vor bis die untere LS wieder frei ist.
Entladefunktion: Wird dann oben Holz entnommen rückt das Band mit frischen Holz immer wieder nach bis zu oberen LS. Läuft das Band dann eine Zeit lang leer stoppt es und spring wieder in die Ladefunktion. Ferner war im Endlademodus mit z.B. nur noch einem Stück Holz auf dem Band die Option "Reload" möglich. Dann fuhr das Band mit dem verbliebenen Restholz wieder bis zu unteren LS und wartete dann wieder in der Ladefunktion auf frisches Holz.

Die Steuerung sollte eigentlich vollautomatisch funktionieren. Die "Trockenübungen" in der Werkstatt nach der Fertigstellung klappten prima. Beim Holzspaltereinsatz hat sich dann das Programm irgendwo verhakt und nichts ging mehr. Mangels Programmierkabel vor Ort wurde das Band dann im Tasterbetrieb manuell gesteuert.

Alles in allem viel Aufwand. Das Band hatte zwar eine Gumminoppenfläche aber schwere oder glatt abgesägte Holzstücke und auch dünne, lange rutschten bzw. kippten um. Hier hätte das Band dann noch länger und weniger steil sein müssen. Auch das Anfahren und Stoppen des Bandes waren etwas ruckelig. (anderer Antrieb/Übersetzung oder Frequenzumrichter erforderlich). Bei schwerer Beladung lief das Band zeitweise auch einfach zurück da der Motor keine Bremse hatte.