JP2011130713A - 作業車用ヘッド及び作業車 - Google Patents

Abstract

【課題】 現状の用材生産工程におけるプロセッサ等の作業車を有効に活用して、木質バイオマスの製造の効率化を図るための作業車用ヘッド及び作業車を提供する。
【解決手段】 木材を側方から把持するためのクラブアームと、前記木材を長手方向に送るための送材手段と、前記木材を玉切りするための切断手段とを備えた作業車用ヘッドであって、前記木材を、前記切断手段よりも前記クラブアームから離れた方向へ引っ張るための引張手段と、前記引張手段により引っ張り出された前記木材を側方から切断するための他の切断手段とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、作業車用ヘッド及び作業車に関する。

近年、用材生産の際に発生する末木・枝条等は、木質バイオマスとして利用されるようになってきている。この木質バイオマスは、造材（枝打ち・長さ測定・切断）作業を行うプロセッサ等によって用材を得た後に残る端材を、チッパーやバンドリングマシン等でチップ化することにより得るようにしている。
しかしながら、用材生産工程においてプロセッサを使用し、木質バイオマス収集工程においてチッパーを使用する等した場合に、各工程毎にオペレータや装置が必要となるため生産性が悪いという問題があった。また、現状の素材生産の場合では、プロセッサの半分の時間が非稼働で特に効率が悪いという問題があった。
この種の問題を解決するために、作業車の前端部に上下動自在のブレードを設け、その上に、チッパーを配置した装置が、特許文献１に開示がされている。同文献には、プロセッサについての記載は特にないが、樹木の整形・剪定の際等に生ずる枝葉を粉砕処理するチッパーシュレッダーに関する記載はなされており、同文献に記載の装置の場合にはチップ化以外の工程では、チッパーを取り外す必要があり、また、回転式グラップルに把持された木材を適宜グラップルを回転させてチッパー内に投入するので効率が悪いという問題があった。

特開２０００−２２８９２０号

そこで、本願発明では、現状の用材生産工程におけるプロセッサ等の作業車を有効に活用して、木質バイオマスの製造の効率化を図るための作業車用ヘッド及び作業車を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明者等は、下記の通り解決手段を見出した。
即ち、本発明の作業車用ヘッドは、請求項１に記載の通り、木材を側方から把持するためのクラブアームと、前記木材を長手方向に送るための送材手段と、前記木材を玉切りするための切断手段とを備えた作業車用ヘッドであって、前記木材を、前記切断手段よりも前記クラブアームから離れた方向へ引っ張るための引張手段と、前記引張手段により引っ張り出された前記木材を側方から切断するための他の切断手段とを備えたことを特徴とする。
また、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の作業車用ヘッドにおいて、前記他の切断手段は、前記木材を両側上方から挟んで切断するように構成されたカッターであることを特徴とする。
また、請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の作業車用ヘッドにおいて、前記引張手段は、前記木材の側方側から前記木材を把持するためのグラップル爪と前記グラップル爪を前記クラブアーム側から離れた方向に移動させる軸部材により構成され、前記グラップル爪を前記軸部材により支持したことを特徴とする。
また、請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の作業車用ヘッドにおいて、前記他の切断手段を、前記軸部材の先端部に設け、前記他の切断手段の前記クラブアーム側に前記グラップル爪を設けることにより、前記グラップル爪を前記軸部材により支持したことを特徴とする。
また、本発明の作業車は、請求項５に記載の通り、請求項１乃至４の何れか１項に記載の作業車用ヘッドを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、作業車のヘッドにチッパー機能を付加することにより、造材作業時にはソーチェーン等の切断手段により玉切りを行い、続いて、端材は枝付きのままチップ化することができ、木質バイオマスの製造工程を効率化することができる。

本発明の作業車の一実施の形態の側面図 本発明の一実施の形態の作業車用ヘッドの正面図 同背面図 同側面図 同説明写真 同説明写真 同ヘッドを使用したチップ化工程の説明図

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の作業車の側面図を示すものである。
作業車１本体は、くの字状に形成されたブーム２と、ブーム２に接続されたアーム３を備えている。アーム３の先端部には、４節リンク機構Ｍを介してヘッド５が接続されている。尚、作業車用のヘッド５の枢動（揺動）のために４節リンク機構Ｍのピン（Ｐ１）は、アーム３のブーム２の反対側の端部に設けられた突設部Ｅ１に油圧により伸縮自在の油圧シリンダＨ１を介して接続されている。
ブーム２の一方側の端部は、作業車１本体に枢動自在に支持され、同様に作業車１本体からブーム２の両側にピン（Ｐ３）結合される油圧シリンダＨ２によりブーム２を枢動させる。ブーム２のくの字状の外側の部分の近傍において突設部Ｅ２が設けられ、この突設部Ｅ２とアーム３の端部Ｅ３とが油圧シリンダＨ３を介してピン（Ｐ４，Ｐ５）結合される。そして、アーム３の内側部分（Ｅ４）とブーム２とがピン（Ｐ６）結合される。これにより、油圧シリンダＨ３を伸縮させることによりアーム３がピン（Ｐ６）を支点として枢動することととなる。
上記説明した作業車自体は、バックホーやプロセッサ等において利用される構造である。

上記装置１のアーム３の先端部には、水平面に対して平行に回転でき、且つ、アーム３の先端部を支点に枢動できるようにヘッド５が設けられている。具体的には、図２〜図４に示すように、ヘッド５の上部両側においてピン支持されたアーム６により保持され、アーム６の上面中央部に回転駆動されるベアリング７により支持され、ベアリング７が揺動可能なようにピンＰ７によりリンク機構Ｍに接続される。

ヘッド５は、木材をその側方側から把持するためのクラブアーム８（図２〜図４）と、木材を長手方向に送るための送材手段９（図４）と、切断手段１０（図４）とを備えて構成される。
クラブアーム８は、図４に示すように略コの字状の把持片８ａ，８ｂを対向して配置し、図２に正面図を示すように、それぞれの上端部側を支点として開閉自在に構成される。尚、図２及び図３に示すように、各把持片８ａ，８ｂの正面側と背面側の端面は、クラブアーム８の内側で木材を把持（木材を長手方向に移動可能な状態及び移動不可能な状態の両方を含む。）しやすいように、内側が湾曲した略くの字形状に形成される。また、図示したものでは、クラブアーム８が閉じた際に、把持片８ｂを構成する辺の内側に、把持片８ａが通過できるように、把持片８ｂを把持片８ａよりも一回り大きく構成されている（図５及び図６参照）。このように構成することにより、クラブアーム８は、その開閉を調整することにより、木材の長手方向への移動のし易さを調整することが可能となる。
そして、クラブアーム８により把持された木材は、図４に示されるように、木材の両側に配置された回転式のゴムローラやローラチェーン等で構成される送材手段９により、図面上の左方に送られ、クラブアーム８の前端面の外側上方に設けられたチェーンソー等で構成される切断手段１０により、２〜４ｍ程度の玉切りが行われることになる。

また、本実施の形態では、図４に示す通り、ヘッド５の切断手段９の上方に、クラブアーム８の前端面側から離れる方向に移動可能な軸部材１１を設け、その先端部に他の切断手段１２を設け、他の切断手段１２のカバーのクラブアーム８側にグラップル爪１３を設けている。
他の切断手段１２は、本実施の形態では、図２の正面図に示す通り、木材を両側上方から挟み込んで切断できるように構成されている。具体的には、カッター１２ａ，１２ｂの軸部材１１側をピン結合して支点とし、カッター１２ａ，１２ｂの支点から離れた側を油圧シリンダー１４ａ，１４ｂを介して前記支点上方にいて支持することにより構成している。この構成により、油圧シリンダー１４ａ，１４ｂを伸縮することで、カッター１２ａ，１２ｂは、木材を切断することが可能となる。
グラップル爪１３は、クラブアーム８と同様に、略コの字状の把持片１３ａ，１３ｂを対向して配置し、図２の正面図を示すように、それぞれの上端部を支点として開閉自在に構成される。尚、各把持片１３ａ，１３ｂの正面側と背面側の端面は、その内側で木材を把持しやすいように、内側が湾曲した略くの字形状に形成される。また、図示したものでは、クラブアーム１３が閉じた際に、把持片１３ｂを構成する辺の内側に、把持片１３ａが通過できるように、把持片１３ｂを把持片１３ａよりも一回り大きく構成されている（図５参照）。
このグラップル爪１３により木材の一端側の端部を把持した状態で、軸部材１１をクラブアーム８から離れた側に移動することにより、木材の他端側の端部に枝等が残っていても木材を長手方向に引っ張ることが可能となる。そして、他の切断手段１２から引っ張り出された木材は、枝が絡まってしまうチェーン等により駆動されるものではない他の切断手段１２により切断されることになる。
尚、他の切断手段１２は、チェーンやベルト等により駆動されるものでない切断手段であれば上記の構成に限定されるものではなく、例えば、回転刃等を使用してもよい。

次に、図７を参照して、上記説明したヘッド５により木材をチップ化する工程を説明する。各工程は以下の（ａ）〜（ｅ）の通りとなる。
（ａ）クラブアーム８及びグラップル爪１３で木材を掴む。
（ｂ）木材を他の切断手段１２により切断して、例えば、１０ｃｍ〜４０ｃｍ程度の玉切りの長さよりも短い長さでチップ化する。
（ｃ）クラブアーム８を緩めて木材が長手方向に移動可能な状態で支持し、グラップル爪１３により木材の端部を掴んだ状態で軸部材１１をクラブアーム８から離れた方向に引っ張る。
（ｄ）クラブアーム８により、木材の他端側の端部を掴み、グラップル爪１３を緩める。
（ｅ）軸部材１１をクラブアーム８側方向に戻し、他の切断手段１２により木材を切断してチップ化する。
上記（ａ）〜（ｅ）の工程を繰り返すことにより、木材のチップ化が可能となる。
また、引張手段を、木材の側方側から木材を把持するためのグラップル爪１３とグラップル爪１３をクラブアーム８側から離れた方向に移動させる軸部材１１により構成し、グラップル爪１３を軸部材１１により支持し、作業車用ヘッドの玉切りとして機能する部分と、チップ化のために機能する部分とが木材の長手方向（送材方向）に隣接して配置することにより、玉切りが行われた後に連続してチップ化することができるので効率的であり、また、従来の玉切り工程を行った後のプロセッサの非稼働時を有効に活用することができる。

尚、上記送材手段９及び引張手段の軸部材１１の駆動時の設定について特に制限するものではないが、例えば、送材手段９の送材力を１０〜１３ｋＮとし、送材速度を１８０〜２００ｍ／分とし、引張手段の軸部材１１の引張力を２０〜３０ｋＮとし、引張速度を２０〜３０ｍ／分とすることができる。また、軸部材１１の移動については、クラブアーム８から離れる方向への移動及び近づく方向への移動の両方を油圧や電気モーター等の駆動力を利用して行ってもよいが、軸部材１１が初期位置に戻るようにバネ等の弾性部材により付勢しておき、クラブアーム８から離れる時のみ前記駆動力を利用してもよい。また、上記引張手段については、木材の一端側をクラブアーム８から離れた方向に引っ張ることが可能なものであれば、説明した部材に限定するものではない。
また、本発明の作業車は、本発明のヘッドを装着できるものであれば特に制限するものではなく、ショベル、ローダー等に装着することができる。

１ 作業車
２ ブーム
３ アーム
５ ヘッド
６ アーム
７ ベアリング
８ クラブアーム
９ 送材手段
１０ 切断手段
１１ 軸部材
１２ 回転刃
１３ グラップル爪
１４ 油圧シリンダー

Claims (5)

1. 木材を側方から把持するためのクラブアームと、前記木材を長手方向に送るための送材手段と、前記木材を玉切りするための切断手段とを備えた作業車用ヘッドであって、前記木材を、前記切断手段よりも前記クラブアームから離れた方向へ引っ張るための引張手段と、前記引張手段により引っ張り出された前記木材を側方から切断するための他の切断手段とを備えたことを特徴とする作業車用ヘッド。
2. 前記他の切断手段は、前記木材を両側上方から挟んで切断するように構成されたカッターであることを特徴とする請求項１に記載の作業車用ヘッド。
3. 前記引張手段は、前記木材の側方側から前記木材を把持するためのグラップル爪と前記グラップル爪を前記クラブアーム側から離れた方向に移動させる軸部材により構成され、前記グラップル爪を前記軸部材により支持したことを特徴とする請求項１又は２に記載の作業車用ヘッド。
4. 前記他の切断手段を、前記軸部材の先端部に設け、前記他の切断手段の前記クラブアーム側に前記グラップル爪を設けることにより、前記グラップル爪を前記軸部材により支持したことを特徴とする請求項３に記載の作業車用ヘッド。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の作業車用ヘッドを備えたことを特徴とする作業車。