JP2010213697A - 多重処理機械 - Google Patents

Abstract

【課題】斜面で使用することができる、樹木切り倒し及び爾後の処理のための多重処理機械を提供する。
【解決手段】回転機１１に取り付けられたアーム６及びアーム６の下方部分に設けられたフレームピボット４を含む懸吊デバイス３２と、一端を懸吊デバイス３２のアーム６に枢着され、他端を作動ユニット３４のフレーム１に枢着された操作デバイス７とから成り、懸吊デバイス３２が操作デバイス７のストロークの長さによって創生される回転角度を大きくするために、操作デバイス７と作動ユニット３４の前記フレーム１との間に広角機構２６を有する多重処理機械３０。
【選択図】図１

Description

本発明は、ピボット（枢軸即ち回転軸又はピン）を介してローダー（積み込み機）のブームに懸吊されるようになされた、樹木の切り倒し（伐採）及びその後の処理のための多重処理機械に関する。この多重処理機械は、それを回転させるための回転機、懸吊デバイス、及び、懸吊デバイスに連結された、樹木の切り倒し及びその後の処理のための作動ユニットとそのフレームを含む。懸吊デバイスは、回転機に取り付けられたアームと、その下方部分に設けられた、前記作動ユニットのフレームを支持するための横断方向のフレームピボットと、前記作動ユニットを樹木切り倒し位置及び樹皮剥ぎ取り位置へ回転させるために一端を前記アームに枢着され、他端を前記フレームに枢着された操作デバイスを含む。

多重処理機械のための懸吊デバイスの従来技術の代表例は、特許文献１に開示されている。このデバイスは、通常の森林条件下では良好に機能する。しかしながら、近年、樹木の伐採は、漸次、山岳条件の地帯へ移行してきている。そのような山岳条件下では、多重処理機械は、樹木を切り倒すことと、斜面上で切り倒された樹木を処理することの両方の機能を果たすことができなければならない。

特に、低い位置の斜面で切り倒された樹木を処理するには、懸吊デバイスは、切り倒し位置とは反対側に位置する後方位置で作動することができる充分な能力を備えていなければならない。懸吊デバイスは、満足に作動するためには、１６０°に亙って、困難な条件下では１８０°にも亘って回転しなければならない。

従来技術の多重処理機械では、操作デバイスのストロークの長さが不十分であることと、他方で、利用可能なスペースが不足していることとが、多重処理機械の操作デバイスの回転を制限するという欠点となっている。加えて、多重処理機械の操作性の観点からみると、操作デバイスの死点が、多重処理機械の移動経路上の、多重処理機械の作動にとっては障害となる不利な地点で起こるという問題もある。

フィンランド特許ＦI ７９９２７号公報

本発明は、斜面で使用することができる、樹木切り倒し及び爾後の処理のための多重処理機械を提供することを企図する。本発明の特徴は、請求項１の特徴部分に記載されている。

本発明は、操作デバイスのストローク長によって創生される回転を増大させるために、懸吊デバイスに、操作デバイスと作動ユニットのフレームとの間に広角機構を設けることによって達成することができる。この広角機構は、作動ユニットのフレームと懸吊デバイスのアームとの間に直列に枢着された中間アームと補助アームを含み、中間アームは懸吊デバイスのアームに枢着され、補助アームは作動ユニットのフレームに枢着され、操作デバイスが中間アームを作動させるように構成される。この広角機構を介して、作動ユニットは、そのピボットの周りに少なくとも１６０°に亘って回転するように構成される。この特徴により、本発明の多重処理機械は、例えば山岳のような条件下の傾斜面上でも樹木の切り倒しに使用することが可能となる。

本発明の多重処理機械の広角機構と組み合わせて、該機械の構造の残部の設計の面で自由度を与える小径のシリンダを用いることができる。

中間アームと懸吊デバイスのアームの間に第１ピボットが、中間アームと操作デバイスの間に第２ピボットが、補助アームと中間アームの間に第３ピボットが、そして、補助アームと作動ユニットの間に第４ピボットが設けられる。

中間アームは、湾曲形状を有し、その終端位置においてピボットの周りに湾曲するように形成されている。

本発明の一実施形態では、操作デバイスは、液圧シリンダとされる。

本発明の多重処理機械では、回転モーメントに対する死点が必ずしも生じないので、多重処理機械の作動を操作デバイスを介して常時制御することができる。

以下に、本発明のいくつかのアプリケーションを示す添付図を参照して、本発明による多重処理機械を詳細に説明する。

本発明による多重処理機械の一実施形態の側面図であり、樹木切り倒し位置にあるところを示す。 本発明による多重処理機械の一実施形態の側面図であり、樹皮剥ぎ取り位置にあるところを示す。 本発明による多重処理機械の上記実施形態の背面図である。 本発明による多重処理機械の第２実施形態の背面図である。 本発明による多重処理機械の懸吊デバイスの構造の一部断面による不等角投影図である。 本発明による多重処理機械の懸吊デバイスの側面図であり、作動ユニットがいろいろ異なる位置にあるところを示す。 本発明による多重処理機械の懸吊デバイスの側面図であり、作動ユニットがいろいろ異なる位置にあるところを示す。 本発明による多重処理機械の懸吊デバイスの側面図であり、作動ユニットがいろいろ異なる位置にあるところを示す。

図１〜３は、本発明による多重処理機械の一実施形態を示す。図１において、多重処理機械３０の懸吊デバイス３２及び作動ユニット３４は、樹木切り倒し位置にある。多重処理機械３０は、回転装置３６、懸吊デバイス３２及び作動ユニット３４を含む。多重処理機械３０は、ブーム１３にピボット点（枢動点）１２において懸吊される。ブーム１３は、例えば、収穫機のホイストの特定の一部分、掘削機のブーム又は何らかの移動式ベースのブームとすることができる。多重処理機械３０は、作動ユニット３４のブレード２と送りデバイス３によって樹木１４を把持する。送りデバイス３は、例えば、ローラ、クローラー（キャタピラー）軌道又は波動送り装置とすることができる。

懸吊デバイス３２は、作動ユニット３４のフレーム１の一端にアーム６を介してフレームピボット４によって枢着され、懸吊デバイス３２のアーム６は、フレームピボット４の周りに約１６０°〜１８０°に亘って回転する。この回転範囲は、懸吊デバイス３２に属する広角機構２６によって可能にされ、操作デバイスのストローク長によって与えられる作動デバイス３４の回転が、広角機構２６によって拡大される。懸吊デバイス３２のアーム６は、そのフレーム９と、ピボット１２、１７、１８を介してブーム１３に取り付けられる。回転装置３６に属するシャフト１０及び回転モーター１１は、別個の回転モーター（回転機）としてもよい。その場合、その回転モーターは、地点２５より上方に配置する。地点２５は、多重処理機械３０の作動ユニット３４のフレーム１の前部に位置し、多重処理機械３０において、その懸吊デバイス３２にとってのほぼ臨界点である。懸吊デバイス３２のフレーム９は、又、プレート状のフランジとしてもよく、あるいは、（分割することによって）２つの部材から成るものとしてもよい。

作動ユニット３４を回転させるために、多重処理機械３０は、一端でピボット８を介して懸吊デバイス３２のアーム６に取り付けられ、他端において第１ピボット５を介して広角機構２６に属する中間アーム２４に取り付けられた操作デバイス７を備えている。操作デバイス７とアーム６の上方部分との間には、小さなスペースが残され、操作デバイスがピボット８に対して僅かに回転することができるスペースを与えている。操作デバイスは、液圧シリンダとすることが好ましいが、この目的のために適する他の型式の操作デバイスとしてもよい。操作デバイス７は、以下、単に「シリンダ７」とも称する。

広角機構２６は、シリンダ７のストローク長によって創出される作動ユニット３４の回転を拡大するためのものである。そのおかげで、操作デバイスとして小径のシリンダを用いることが可能になり、小径のシリンダの使用は、多重処理機械の構造の残余の部分の設計における自由度を高めることになる。広角機構２６の中間アーム２４は、一端において第２ピボット２０によってアーム６に取り付けられ、他端において補助アーム２２を介して作動ユニット３４のフレーム１に取り付けられる。補助アーム２２は、第３ピボット２１によって中間アーム２４に取り付けられ、第４ピボット２３によって作動ユニット３４のフレーム１に取り付けられる。第４ピボット２３は、作動ユニット３４のフレーム１に属する２つの部材を介して作動ユニット３４のフレーム１に取り付けることができ、第４ピボット２３は、作動ユニット３４のフレーム１に属する２つの部材の間に架け渡すことができる。

多重処理機械３０の樹木切り倒し鋸（鋸デバイス）１５は、多重処理機械の後部に取り付けられ、多重処理機械の重心が、点１９に位置すると推定される。

図２においては、図１の実施形態による本発明の多重処理機械３０は、樹皮剥ぎ取り位置にある。この位置で大部分の仕事が行われる。多重処理機械３０がローダーデバイス（積み込み機）のブーム１３に懸吊されているため回転モーメントを伝達しないので、樹木の質量と向きが、多重処理機械３０の姿勢を決定する。即ち、多重処理機械３０は、自由に懸吊しているので、全体の重心に応じた姿勢をとる。多重処理機械３０の姿勢は、上向き斜め、下向き斜め、水平などとすることができる。多重処理機械３０の姿勢は、懸吊デバイス３２を用いて広い範囲に亘って調節することができるが、多重処理機械３０を樹木に係合させずに懸吊させるときは、重心１９と、ピボット４及び１２の位置が重要になる。作動ユニット３４を水平に吊そうとする場合は、ピボット４及び１２と重心１９は、同一の垂直直線上に位置する。

図３は、図１の実施形態による本発明の多重処理機械３０の懸吊デバイス３２の背面図である。懸吊デバイス３２のアーム６は、２つのプレート状ビームで形成することが好ましい。アーム６は、その下端において、フレームピボット４を支持する管２７によってフレームピボット４の周りに連結される。シリンダ７は、アーム６、６の間に配置され、中間アーム２４も同様に配置される。中間アーム２４と補助アーム２２は、それらのピボットと共に、広角機構２６を構成する。第１ピボット５及び第３ピボット２１のピンの長さは、アーム６、６の内側間の距離より短いので、アーム６は、ピボット５及び２１を通過して回転することができる。
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図４−６ｃは、多重処理機械３０の第２実施形態を示す。図４は、この実施形態による懸吊デバイス３２の背面図である。この実施形態では、懸吊デバイス３２のアーム６は、図３におけるのとは異なり、真直ぐである。回転機１１は、懸吊デバイス３２のアーム６の真上に配置されており、懸吊デバイス３２のアーム６から多重処理機械３０をブーム１３に取り付けることができるようになされている。

図５は、本発明による多重処理機械３０の懸吊デバイス３２の構造の部分断面図である。シリンダ７の運動は、広角機構２６の第１ピボット５を介して伝達され、それによって中間アーム２４を作動させる。即ち、中間アーム２４は、第２ピボット２０に対して回動するとともに、フレームピボット４の周りに回転し、それによって、中間アーム２４が第３ピボット２１を介して補助アーム２２を押し込む。補助アーム２２は、第４ピボット２３を介して作動ユニット３４のフレーム１（図には示されていない）に枢着されている。かくして、広角機構２６が移動するにつれて、作動ユニットのフレームは、フレームピボット４に対して回転する。

図６ａ−６ｃによれば、第２ピボット２０は、フレームピボット４に近接した位置に配置されている。更に、懸吊デバイス３２のアーム６がフレームピボット４に対してほぼ１１時の位置にあるとすると、第２ピボット２０は、ほぼ１時と３時の間に位置することになる。ピボット２０と２１の間の距離は、フレームピボット４と２０の間の距離より長い。又、ピボット２０と２１の間の距離は、ピボット２１と２３の間の距離より長い。更に、ピボット５と２０の間の距離は、ピボット５と２１のピンの間の距離より長い。

中間アーム２４は、特に切り倒し位置において、アーム（シャフト）６の下方部分を結合する管２７をクリアすることができるような形状とすることができる。換言すれば、中間アーム２４は、湾曲形状とし、その終端位置において、そのピボットの周りに湾曲するように形成される。中間アーム２４の形状は、かなりの程度、懸吊デバイス３２のアーム６、６を連結する管２７の直径の大きさを勘案して決められ、フレームピボット４の周りに設定される。中間アーム２４は、２枚のプレートからそれらを湾曲させることによって製造することが好ましい。

中間アーム２４の形状の点についていえば、中間アーム２４を湾曲形状とするということは、フレームピボット４の断面形状に部分的に合致する中間アーム２４の形状が、管２７の表面形状に近接する終端位置で落着する（settle）形状であることを意味する。中間アーム２４は、図６ｃに示される終端位置において管２７及びフレームピボット４の周りに回動することができるように付形される。中間アーム２４の形状は、中間アーム２４が回動する際どの段階においても変わらない。

フレームピボット４の位置は、主として重心１９に基づいて決定され、一方、ピボット５、２０、２１、２３の位置は所望される特性に基づいて決定される。本発明による多重処理機械３０のシリンダ７が伸長されると、懸吊デバイス３２は、図１及び２に示される位置から時計回り方向に回転し、シリンダ７が短縮されると、懸吊デバイス３２は、反時計回り方向に回転する。なぜなら、荷重は常に平衡を求めるので、担持される荷重の重心が移動するからである。部分部分でみると、作動ユニット３４は、シリンダ７が伸長すると、懸吊デバイス３２に対して反時計回り方向に回転し、シリンダ７が短縮すると時計回り方向に回転する。たとえ回転角度がほぼ１６０°になったとしても、即ち、図６ａに示される位置においても、シリンダ７の死点は中間位置には存在しない。そうではなく、反時計回り方向のモメントは、終端位置においてゼロに近づくことができる。これは、反時計回り回転（図２）がいわゆる落着（settling）運動だけによるものだからである。他方、図６ｃの切り倒し位置におけるモーメントは、小型の樹木を垂直姿勢に持ち上げることができるのに充分な大きさでなければならない。中間アーム２４の第１ピボット５の位置は、シリンダ７、切り倒しモーメントと、所望のモーメントの後方位置とに基づいて決定される。シリンダ７のピストンロッドが伸長されればされるほど、従ってフレームピボット４から第１ピボット５への垂直距離が長ければ長いほど、シリンダ７の運動によって創出されるモーメントが大きくなる。

各ピボット及びアームの配置及びそれらの間の距離の寸法は、本発明の多重処理機械の特性にとって非常に重要である。広角機構のために利用しうるスペースは小さく、運動の自由度も小さいので、各ピボット及びアームの寸法決め及びそれらの相互間の位置決めは極めて重要である。

１ フレーム
２ ブレード
３ 送りデバイス
４ フレームピボット、ピボット
５ 第１ピボット
６ アーム
７ 操作デバイス、シリンダ
８ ピボット
９ フレーム
１０ シャフト
１１ 回転機、回転モーター
１２ ピボット、ピボット点
１３ ブーム
１４ 樹木
１９ 重心
２０ 第２ピボット
２１ 第３ピボット
２２ 補助アーム
２３ 第４ピボット
２４ 中間アーム
２５ 地点、臨界点
２６ 広角機構
２７ スリーブ
３０ 多重処理機械
３２ 懸吊デバイス
３４ 作動ユニット
３６ 回転装置

Claims (7)

1. ローダーデバイスのブーム（１３）にピボット（１７）を介して懸吊されるように構成された樹木切り倒し及び爾後の処理のための多重処理機械（３０）であって、
   該多重処理機械（３０）を回転させるための回転機（１１）と、該回転機（１１）に取り付けられたアーム（６）及び該アームの下方部分に設けられた横断方向のフレームピボット（４）を含む懸吊デバイス（３２）と、該懸吊デバイス（３２）の前記フレームピボット（４）によって支持され、該懸吊デバイス（３２）に連結されたフレーム（１）を備えた、樹木切り倒し及び爾後の処理のための作動ユニット（３４）と、該作動ユニット（３４）を樹木切り倒し位置及び樹皮剥ぎ取り位置へ回転させるために一端を懸吊デバイスの前記アーム（６）に枢着され、他端を作動ユニット（３４）の前記フレーム（１）に枢着された操作デバイス（７）とから成り、
   前記懸吊デバイス（３２）は、前記操作デバイス（７）のストロークの長さによって創生される回転角度を大きくするために、該操作デバイス（７）と作動ユニット（３４）の前記フレーム（１）との間に広角機構（２６）を有することを特徴とする多重処理機械。
   
2. 前記広角機構（２６）は、作動ユニット（３４）のフレーム（１）と懸吊デバイス（３２）の前記アーム（６）との間に直列に枢着された中間アーム（２４）と補助アーム（２２）を含み、該中間アーム（２４）は懸吊デバイスのアーム（６）に枢着され、該補助アーム（２２）は作動ユニット（３４）のフレーム（１）に枢着され、前記操作デバイス（７）が該中間アーム（２４）を作動させるようになされている請求項１に記載の多重処理機械。
   
3. 前記中間アーム（２４）と操作デバイス（７）の間に第１ピボット（５）が設けられ、該中間アーム（２４）と懸吊デバイスの前記アーム（６）の間に第２ピボット（２０）が設けられている請求項２に記載の多重処理機械。
   
4. 前記補助アーム（２２）と中間アーム（２４）の間に第３ピボット（２１）が設けられ、該補助アーム（２２）と作動ユニット（３４）の前記フレーム（１）の間に第４ピボット（２３）が設けられている請求項２又は３に記載の多重処理機械。
   
5. 前記中間アーム（２４）は、湾曲形状を有し、その終端位置において前記フレームピボット（４）の周りに湾曲するようになされている請求項１に記載の多重処理機械。
   
6. 前記操作デバイス（７）は、液圧シリンダである請求項１ないし３のいずれか１項に記載の多重処理機械。
   
7. 前記広角機構（２６）を介して、前記作動ユニット（３４）は、前記フレームピボット（４）の周りに少なくとも１６０°に亘って回転するようなされている請求項１又は２に記載の多重処理機械。

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