CN114375709A - 缆索使用系统、空中移动装置以及缆索使用方法 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种缆索使用系统、空中移动装置以及缆索使用方法。缆索使用系统包括多个支撑柱,由所述支撑柱支撑的缆索,构造为缠绕所述缆索的缠绕装置,联接至所述缆索并且构造为当所述缆索被所述缠绕装置缠绕时在空中移动的起重装置,以及悬挂在所述起重装置上的切断装置。所述切断装置包括构造为整周地切断树木的表面侧的切断单元。
Description
技术领域
本发明涉及通过利用缆索来切断树木的一部分的技术。
背景技术
日本未审查专利申请公布第2008-109918号(JP 2008-109918 A)描述了将间伐木材从采伐地点运输至卸载地点的间伐木材运输系统。间伐木材运输系统包括:塔架(toweryarder),其位于作业道路上的卸载地点附近;第一绞盘,其安装在所述塔架中以缠绕第一线绳;第二绞盘,其安装在所述塔架中以缠绕第二线绳;多个滑轮,其联接在所述第二线绳的行进路线的中间以改变所述第二线绳的行进方向;装载工具,其钩住间伐木材;以及多个带锯齿的滑轮(zigzag pulleys),其联接在所述装载工具的行进路线的中间以改变所述装载工具的行进方向。
发明内容
进入森林并且间伐树木的工作需要操作人员的劳动。在管理不足的森林中,没有经受间伐的树木也能够是细窄的,并且因此,存在如下的担心:这样的树木可能在抵御风雪等方面变弱,并且如果窄细的树木周围的多个树木一次被过度地移除,这样的树木可能枯死。
本发明提供如下的技术:在减少间伐树木的劳动的同时平稳地促进剩余的树木的生长。
本发明的方案涉及缆索使用系统。缆索使用系统包括多个支撑柱,由所述支撑柱支撑的缆索,构造为缠绕所述缆索的缠绕装置,联接至所述缆索并且构造为当所述缆索被所述缠绕装置缠绕时在空中移动的起重装置,以及悬挂在所述起重装置上的切断装置。所述切断装置包括构造为整周地切断树木的表面侧的切断单元。
本发明的其他方案涉及空中移动装置,所述空中移动装置悬挂在由支撑柱支撑的缆索上并且构造为当所述缆索被缠绕时在空中移动。所述空中移动装置包括联接至所述缆索的起重装置以及悬挂在所述起重装置上的切断装置。所述切断装置包括构造为整周地切断树木的表面侧的切断单元。
本发明的又一个方案涉及使用缆索使用系统的缆索使用方法。缆索使用系统包括构造为缠绕由支撑柱支撑的缆索的缠绕装置,联接至所述缆索并且构造为当所述缆索被所述缠绕装置缠绕时在空中移动的起重装置,悬挂在所述起重装置上的保持装置,以及悬挂在所述起重装置上的切断装置。缆索使用方法包括通过所述保持装置保持树木,以及通过所述切断装置整周地切断所述树木的表面侧。
根据本发明的方案,能够提供在减少间伐树木的工作量的同时稳定地促进剩余树木的生长的技术。
附图说明
将在下文中参照附图描述本发明的示例性实施例的特征、优点以及技术和工业方面的重要性,其中相同的附图标记表示相同的元件,并且其中:
图1为用于图示缆索使用系统的视图;
图2为用于图示均悬挂在起重装置上的保持装置和切断装置的视图;
图3为示出经受由切断装置进行的环割处理的树木的视图;
图4为用于图示环割处理的切断深度并且示出树木的截面的视图;
图5为用于图示切断装置的视图;
图6A为图示包括切断装置的缆索使用系统的操作的视图;
图6B为图示包括切断装置的缆索使用系统的操作的视图;
图6C为图示包括切断装置的缆索使用系统的操作的视图;以及
图7为示出缆索使用系统的示意性构造的图。
具体实施方式
图1为用于图示缆索使用系统1的视图。缆索使用系统1包括第一支撑柱10a、第二支撑柱10b、第三支撑柱10c以及第四支撑柱10d(当它们不彼此区分时,每个将被称作支撑柱10),第一主缆索12a、第二主缆索12b(当它们不彼此区分时,每个将被称作主缆索12),第一作业缆索14a、第二作业缆索14b、第三作业缆索14c、第四作业缆索14d、第五作业缆索14e、第六作业缆索14f(当它们不彼此区分时,每个将被称作作业缆索14),第一移动装置16a、第二移动装置16b(当它们不彼此区分时,每个将被称作移动装置16),起重装置18,引导滑轮22,绞盘24以及切断装置44。
缆索使用系统1为所谓的H形缆索使用系统,并且能够通过在空中伸展的主缆索12和作业缆索14吊起在森林中采伐的树木并且将树木运输至收集地点26附近。因此,即使当没有道路时树木也被从森林运输。缆索使用系统1包括切断装置44,所以缆索使用系统1通过切断树木的表面侧而能够使树木经受环割处理。
四个支撑柱10竖立在适于安装并且基于直立的树木的布置以及收集地点26的位置而确定的位置。根据缆索使用系统1的尺寸等,每个支撑柱10的尺寸被设定为大约5米至10米的范围。
主缆索12和作业缆索14中的每个作为缆索固定至支撑柱10,或者卷绕在支撑柱10的滑轮上。第一主缆索12a固定至第一支撑柱10a和第二支撑柱10b。第二主缆索12b固定至第三支撑柱10c和第四支撑柱10d。第一主缆索12a和第二主缆索12b用作空中的轨道。第一主缆索12a和第二主缆索12b设置为彼此不交叉。每个主缆索12的长度设定为从大约300米至大约2000米的范围。
作业缆索14用作将由移动装置16或者绞盘24缠绕的运行缆索。第一作业缆索14a、第二作业缆索14b、第三作业缆索14c以及第四作业缆索14d穿过分别设置在支撑柱10处的滑轮。第一作业缆索14a、第二作业缆索14b、第三作业缆索14c以及第四作业缆索14d中的每个的一端联接至相关联的一个移动装置16,并且另一端联接至绞盘24。第一作业缆索14a从绞盘24按路线布置并且经由第二支撑柱10b和第一支撑柱10a联接至第一移动装置16a。第二作业缆索14b从绞盘24按路线布置并且经由第二支撑柱10b联接至第一移动装置16a。第三作业缆索14c从绞盘24按路线布置并且经由第四支撑柱10d和第三支撑柱10c联接至第二移动装置16b。第四作业缆索14d从绞盘24按路线布置并且经由第四支撑柱10d联接至第二移动装置16b。第五作业缆索14e和第六作业缆索14f各自联接至起重装置18和相关联的一个移动装置16。
移动装置16分别由主缆索12支撑并且能够沿着主缆索12移动。第一作业缆索14a、第二作业缆索14b以及第五作业缆索14e联接至第一移动装置16a。第三作业缆索14c、第四作业缆索14d以及第六作业缆索14f联接至第二移动装置16b。第五作业缆索14e将第一移动装置16a和起重装置18联接。第六操作缆索14f将第二移动装置16b和起重装置18联接。移动装置16具有如下功能:根据无线地传递的指令信号缠绕和松开第五作业缆索14e和第六操作缆索14f。
起重装置18通过用于提升和降低的线绳联接至保持装置19。切断装置44附接至保持装置19。保持装置19和切断装置44悬挂在起重装置18上。每个引导滑轮22改变卷绕的作业缆索14的方向。绞盘24用作缠绕每个作业缆索14的绞盘,并且具有用于分别卷绕和松开作业缆索14的滚筒和驱动源。
将描述缆索使用系统1的操作。绞盘24缠绕第一作业缆索14a和第二作业缆索1b中的一个,并且松开另一个以沿着第一主缆索12a移动第一移动装置16a。另外,绞盘24缠绕第三作业缆索14c和第四作业缆索14d中的一个,并且松开另一个以沿着第二主缆索12b移动第二移动装置16b。因此,起重装置18沿着主缆索12位移。
移动装置16缠绕第五作业缆索14e和第六作业缆索14f中的一个并且松开另一个以使起重装置18在第一移动装置16a与第二移动装置16b之间移动。因此,起重装置18在由四个支撑柱10围绕的区域内沿水平方向移动。
以这种方式,绞盘24和移动装置16用作能够缠绕缆索的缠绕装置。缠绕装置通过缠绕作业缆索14(缆索)而使起重装置18能够沿水平方向移动。
在图1所示的缆索使用系统1的构造中,分别缠绕第五作业缆索14e和第六作业缆索14f的移动装置16分别联接至主缆索12;然而,缆索使用系统1不限于该构造。当第五作业缆索14e和第六作业缆索14f延伸至绞盘24的位置时,绞盘24具有缠绕移动装置16的作用。绞盘24不限于各个绞盘集中在一个地点的构造。绞盘24可以构造为使得各个绞盘逐个设置在支撑柱10处。以这种方式,缠绕装置可以是集成的或者分开的。
图2为用于图示均悬挂在起重装置18上的保持装置19和切断装置44的视图。起重装置18、保持装置19以及切断装置44组成空中移动装置17。当缠绕缆索时,空中移动装置17在空中移动。起重装置18联接至第五作业缆索14e和第六作业缆索14f。保持装置19通过第一线绳36悬挂在起重装置18上。
保持装置19包括致动器30、第一保持单元32、第二保持单元34、第一线绳36、第二线绳40、第一马达38以及第二马达42。致动器30、第一保持单元32、第二保持单元34、第一马达38以及第二马达42是能够远程控制的,并且由控制器(稍后描述)控制。
第一线绳36的一端固定至致动器30,并且第一线绳36的另一端侧联接至致动器30以便被缠绕和松开。第一线绳36经由滑轮联接至起重装置18。第一马达38设置在致动器30上并且能够缠绕和松开第一线绳36。通过驱动第一马达38,保持装置19相对于起重装置18沿上下方向移动。
第一保持单元32和第二保持单元34通过第二线绳40而悬挂在致动器30上。第二线绳40的一端固定至致动器30,第二线绳40的中间部分经由设置在第一保持单元32上的滑轮32b联接至第一保持单元32,并且第二线绳40的另一端联接至致动器30使得第二线绳40能够被缠绕和松开。第二马达42设置在致动器30上并且能够缠绕和松开第二线绳40。通过驱动第二马达42,第一保持单元32相对于致动器30沿上下方向移动。
第一保持单元32包括一对夹紧部32a和滑轮32b。一对夹紧部32a能够被驱动以关闭和打开并且夹紧树木的外周。一对夹紧部32a在打开状态下接近树木并且关闭以夹紧树木。
第二保持单元34为操纵器并且固定至第二线绳40。第二保持单元34设置在致动器30与第一保持单元32之间,并且位于第一保持单元32上方。第二保持单元34包括夹持部34a和臂部34b。夹持部34a位于第二保持单元34的远侧端部并且夹持树木的外周。臂部34b具有多个关节。臂部34b通过沿远离第二线绳40的方向移动而能够使夹持部34a靠近树木。在夹持部34a保持树木之后,臂部34b收缩以使夹持部34a靠近第二线绳40。因此,第一保持单元32和切断装置44接近树木。第一保持单元32和第二保持单元34能够保持采伐的树木并且通过缠绕装置的缠绕在空中运输树木。
保持装置19通过驱动第一马达38而能够使致动器30上下移动,并且通过驱动第二马达42而能够使第一保持单元32上下移动。因此,分别能够使第一保持单元32和第二保持单元34在适当的位置保持树木。切断装置44设置在第一保持单元32的下部。
图3为示出经受由切断装置44进行的环割处理的树木22的视图。切口部20a形成为以便在树木20的外周整周地延伸。切口部20a通过使用切断装置44整周地切断树木20的表面侧而形成。
图4为用于图示环割处理的切断深度并且示出树木20的截面的视图。树木20以从外侧的顺序具有表面20b、形成层20c、边材20d以及心材20e。形成层20c在树木20的表面侧并且位于边材20d周围。
在环割处理中,形成层20c被切断单元44a整周地切断。当树木20没有倒下时,边材20d可以被切入一定程度,并且期望留下心材20e使得树木不会倒下。
当形成层20c被整周切断时,树木20不能将从地面吸入的养分吸收至切口部20a上方并且虽然站立却枯死。出于该原因,随着时间推移,树木20枯死并且被移除,所以相比于每次执行树木20的大量间伐的情况,能够在减小对剩余的树木的影响的同时使期望的树木地稳定生长。经受环割处理的树木20能够在枯死的同时支撑其他树木,所以其他树木成长,同时维持其他树木能够经受住风雪等的状态。
图5为用于图示切断装置44的视图。在图5中,示出了切断装置44正在切断树木20的表面侧的状态,并且第一保持单元32正在保持树木20。切断装置44包括切断单元44a、第一轨道部44b、第二轨道部44c、支撑部44d、推进部44e、第一驱动单元44f、第二驱动单元44g以及旋转机构44h。
切断单元44a为电动的圆锯并且能够切断树木20的表面侧。当切断单元44a切入树木20预定深度时,切断单元44a的外壳接触树木20的表面并且停止朝向树木20的中心切入。换言之,切断单元44a的外壳用作在预定距离以上处停止朝向树木20的中心切入的止动装置。切断单元44a可以为链锯。切断单元44a由第一轨道部44b能够滑动地支撑。切断单元44a配备有用于沿着第一轨道部44b滑动的第一驱动单元44f。
第一轨道部44b和第二轨道部44c沿着树木20的周向方向弯曲并且形成为圆弧形。第一轨道部44b和第二轨道部44c彼此平行设置。第一轨道部44b和第二轨道部44c联接为一个单元并且相对于第一保持单元32和支撑部44d能够滑动。第一轨道部44b位于径向内侧,而第二轨道部44c位于径向外侧。第一轨道部44b和第二轨道部44c中的每个的长度被设定为大约180度至200度旋转角的范围。第一轨道部44b的曲率半径被设定为大于树木20的半径。
支撑部44d支撑第二轨道部44c使得第二轨道部44c能够滑动。支撑部44d配备有用于使第二轨道部44c滑动的第二驱动单元44g。支撑部44d的上端联接至第一保持单元32。
旋转机构44h设置在切断单元44a与第一驱动单元44f之间。旋转机构44h例如能够沿着水平方向旋转并且能够使切断单元44a相对于第一驱动单元44f朝向径向内侧移动。通过旋转机构44h的旋转,切断单元44a能够放置在两个位置,即,切断单元44a接触树木20的状态以及切断单元44a与树木20间隔开的状态。旋转机构44h的旋转轴线不限于竖直方向并且可以是第一轨道部44b的切向方向。
推进部44e沿径向向内推进切断单元44a,即,沿接近树木20的方向推进切断单元44a。推进部44e设置在旋转机构44h中并且沿旋转机构44h的旋转方向推进切断单元44a。通过推进部44e,维持切断单元44a挤压树木20的表面侧的状态。推进部44e为弹簧构件并且通过预定负荷以上的负荷沿径向向内推进切断单元44a。通过推进部44e,能够以低成本的构造使切断单元44a挤压树木20。使切断单元44a挤压树木20的部件不限于推进部44e。切断单元44a可以通过马达控制沿径向向内移动来挤压树木20。
将描述切断装置44的操作。在第一保持单元32保持树木20之后,切断单元44a被设定在第一轨道部44b的一端,支撑部44d被设定在第二轨道部44c的另一端,并且开始切断单元44a的驱动。换言之,在开始切断单元44a的驱动时,切断单元44a位于树木20远离支撑部44d的背面侧。
随后,旋转机构44h被驱动,切断单元44a与树木20接触,并且被推进部44e朝向树木20推进。在切断单元44a挤压树木20的状态下,第二轨道部44c通过第二驱动单元44g而相对于支撑部44d滑动。因此,切断单元44a与第二轨道部44c一起沿周向方向移动并且在超过180度或更大的范围上切断树木20的表面侧。
在第二驱动单元44g从第二轨道部44c的另一端向一端滑动之后,由第二驱动单元44g引起的滑动结束,并且第一驱动单元44f开始在第一轨道部44b上滑动。当第二驱动单元44g的滑动完成时,切断单元44a位于支撑部44d附近。在第一驱动单元44f从第一轨道部44b的一端向另一端滑动之后,切断单元44a完成绕树木20整周的移动,所以驱动停止并且环割处理结束。
由于第一驱动单元44f沿着第一轨道部44b的滑动以及第二驱动单元44g沿着第二轨道部44c的滑动分别为超过或等于180度的旋转角的移动,所以切断单元44a能够整周地切断树木20的表面侧。
以这种方式,第一驱动单元44f和第二驱动单元44g(当它们不彼此区分时分别将被称作驱动单元)沿周向方向移动切断单元44a。第一轨道部44b和第二轨道部44c(当它们不彼此区分时分别将被称作轨道部)中的每个能够通过驱动单元44f、44g中的相关的一个沿周向方向引导切断单元44a的移动。
图6A、图6B以及图6C为图示包括切断装置44的缆索使用系统1的操作的视图。图6A示出起重装置18位于树木20附近并且保持装置19被降低至树木20的近侧的位置的状态。第二保持单元34的夹持部34a保持树木20。
使保持装置19降低的控制以及使第二保持单元34保持树木20的控制可以由预先设置的程序执行或者可以由操作者的操作执行。或者,缆索使用系统1的控制可以为程序与操作者的操作的组合。例如,操作者在观看从设置在起重装置18、致动器30等处的摄像机传送的图像的同时,控制缆索使用系统1。
图6B示出臂部34b被驱动而收缩并且第一保持单元32靠近树木20的状态。保持装置19相对于起重装置18沿水平方向移位。当第一保持单元32靠近树木20时,一对夹紧部32a夹紧树木20的近侧。第一保持单元32保持树木20的近侧。第二保持单元34保持树木20在第一保持单元32上方的部分。因此,第一保持单元32和第二保持单元34在两点处保持树木20。当第一保持单元32保持树木20时,切断装置44的第一轨道部44b和第二轨道部44c位移以围绕树木20。
在图6C中,切断装置44在第一保持单元32和第二保持单元34保持树木20的状态下被驱动,以在树木20周围形成切口部20a。以这种方式,树木20经受环割处理。可以沿上下方向在彼此间隔开的多个点处形成多个切口部20a。因此,没有使树木20作为间伐目标立即倒下,而是能够使树木20随着时间的过去而枯死。
图7示出缆索使用系统1的功能性构造。控制器50设置在控制室中并且能够使缠绕装置70、起重装置18、保持装置19、致动器30以及切断装置44被远程控制。缠绕装置70包括绞盘24和移动装置16并且能够与控制器50通信。
起重装置18包括位置检测单元64和成像单元66并且能够与控制器50通信。位置检测单元64通过使用卫星定位系统来检测关于起重装置18的位置的信息。成像单元66为设置在起重装置18处的摄像机。成像单元66主要拍摄起重装置18下方的图像并且检测包含保持装置19的拍摄到的图像。
除了第一保持单元32、第二保持单元34、第一马达38以及第二马达42以外,保持装置19还包括成像单元68。成像单元68设置在致动器30处并且拍摄第一保持单元32的图像以及第二保持单元34的图像。致动器30、第一保持单元32以及第二保持单元34可以是能够与控制器50通信的。或者,致动器30、第一保持单元32以及第二保持单元34中的任一个可以具有通信功能,并且致动器30、第一保持单元32以及第二保持单元34可以通过线缆或者近场通信连接。在任何情况下,保持装置19的部件都能够与控制器50交换信息。切断装置44可以与控制器50无线地通信,或者可以通过使用保持装置19的通信功能与控制器50通信。
控制器50包括显示单元52、处理单元54、接收单元56、位置取得单元58、图像取得单元60以及控制单元62。位置取得单元58从起重装置18取得关于起重装置18的位置的信息。图像取得单元60分别从成像单元66和成像单元68取得拍摄到的图像。成像单元68不仅拍摄第一保持单元32和第二保持单元34的图像,而且拍摄切断装置44的图像。除了成像单元66和成像单元68以外,还可以在切断装置44处设置另外的其他成像单元。接收单元56为触控面板或者机械控制器并且接收操作者的操作。
处理单元54基于关于起重装置18的位置的信息以及起重装置18和保持装置19的拍摄到的图像生成用于使起重装置18移动至预定位置的命令信息。例如,处理单元54生成用于使起重装置18移动至计划经受环割的树木20的位置的命令信息。由处理单元54生成的命令信息被发送至控制单元62,并且执行根据命令信息的控制。
基于关于起重装置18的位置的信息以及起重装置18和保持装置19的拍摄到的图像,处理单元54生成将要显示在显示单元52上的显示图像。操作者在观看显示在显示单元52上的关于起重装置18的位置的信息以及起重装置18和保持装置19的拍摄到的图像的同时,操作起重装置18和保持装置19。
当保持装置19完成保持树木时,处理单元54生成针对切断装置44的切断单元44a、第一驱动单元44f以及第二驱动单元44g的命令信息,并且使切断装置44执行环割处理。也可以根据来自控制器50的命令驱动切断装置44的旋转机构44h。
以这种方式,处理单元54自动地移动起重装置18,操作者操作保持装置19的驱动,并且处理单元54自动地驱动切断装置44。操作者可以操作第二保持单元34和第一保持单元32保持树木的步骤,并且处理单元54可以自动地执行其他步骤。或者,处理单元54可以自动地执行全部的树木环割步骤。
基于来自处理单元54的命令信息或者输入至接收单元56的操作者的操作信息,控制单元62控制缠绕装置70、起重装置18、保持装置19以及切断装置44。控制单元62控制缠绕装置70以便将起重装置18移动至预定位置。控制单元62根据操作者的操作控制保持装置19。控制单元62根据由处理单元54生成的命令信息或者操作者的操作控制切断装置44。
参照实施例描述本发明。本领域技术人员将会理解的是,实施例是作为例证的,实施例可以具有包括组成元件和操作过程的各种组合的变型例,并且本发明的范围也包含这些变型例。
在实施例中,描述了用于缠绕第一线绳36的第一马达38设置在保持装置19上的模式;然而,构造并不限于该模式。例如,起重装置18可以包括用于缠绕第一线绳36的马达。
在实施例中,描述了切断装置44沿着轨道部移动的模式;然而,构造并不限于该模式。例如,切断单元44a可以固定至第一保持单元32,并且第一保持单元32的一部分可以围绕树木20整周移动,从而移动切断单元44a。
Claims (5)
1.一种缆索使用系统,包括:
多个支撑柱;
缆索,其由所述支撑柱支撑;
缠绕装置,其构造为缠绕所述缆索;
起重装置,其联接至所述缆索,所述起重装置构造为当所述缆索被所述缠绕装置缠绕时在空中移动;以及
切断装置,其悬挂在所述起重装置上,其中所述切断装置包括构造为整周地切断树木的表面侧的切断单元。
2.根据权利要求1所述的缆索使用系统,其中所述切断装置包括推进部,所述推进部构造为沿所述树木的径向向内的方向推进所述切断单元。
3.根据权利要求1或2所述的缆索使用系统,其中所述切断装置包括
驱动单元,其构造为沿周向方向移动所述切断单元,以及
轨道部,其构造为引导待被所述驱动单元移动的所述切断单元,并且形成为以便沿着所述树木的所述周向方向弯曲。
4.一种空中移动装置,其悬挂在由支撑柱支撑的缆索上并且构造为当所述缆索被缠绕时在空中移动,所述空中移动装置包括:
起重装置,其联接至所述缆索;以及
切断装置,其悬挂在所述起重装置上,其中所述切断装置包括构造为整周地切断树木的表面侧的切断单元。
5.一种使用缆索使用系统的缆索使用方法,所述缆索使用系统包括构造为缠绕由支撑柱支撑的缆索的缠绕装置,联接至所述缆索并且构造为当所述缆索被所述缠绕装置缠绕时在空中移动的起重装置,悬挂在所述起重装置上的保持装置,以及悬挂在所述起重装置上的切断装置,所述缆索使用方法包括:
通过所述保持装置保持树木;以及
通过所述切断装置整周地切断所述树木的表面侧。
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