JP2019054754A - 林業用ハーベスタマシンのフィードローラー及びその使用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】内筒の回転トルクを外筒に伝達する緩衝用ゴムの劣化を抑制して長寿命化を図り、部分的に劣化または破損した場合にはその部分のみ交換することでコストダウンを推進できる林業用ハーベスタマシンのフィードローラー及びその使用方法を提供する。
【解決手段】伐採された木材Ｗの表面に押し付けられた状態で回転駆動されることで木材Ｗを送り出す林業用ハーベスタマシン２のフィードローラー１であって、駆動部によって回転駆動される内筒７と、内筒７の外周面に周方向に間隔を隔てて設けられた複数の内筒リブ８と、内筒７を内包するように配置され、外周面に木材Ｗが押し付けられる外筒９と、外筒９の内周面に周方向に間隔を隔てて内筒リブ８と互い違いに設けられた複数の外筒リブ１０と、外筒リブ１０と内筒リブ８との間にそれぞれ着脱可能に介在された緩衝用ゴム１１と、を備えている。
【選択図】図６

Description

本発明は、伐倒された木材の表面に押し付けられた状態で回転駆動されることで木材を送り出す林業用ハーベスタマシンのフィードローラー及びその使用方法に関する。

林業の分野において、従来チェーンソーで行っていた立木の伐倒、枝払い、玉切りの各作業を一連で行うようにした林業用ハーベスタマシンが知られている。この種の林業用ハーベスタマシンは、一般に、油圧ショベル機等の作業アームにショベルの代わりに装着され、把持アーム、チェーンソー、フィードローラーおよびカッタ等をユニットとして備えている。かかる林業用ハーベスタマシンは、立木を一対の把持アームによって把持した状態でチェーンソーにより切り倒し、伐倒された木材を一対のフィードローラーで挟んで長手方向に送り出し、カッタによって枝払いを行い、チェーンソーによって玉切りする（特許文献１〜３参照）。

このような林業用ハーベスタマシンにおいて、木材を挟んで送り出すフィードローラーとして、従来、駆動部によって回転駆動される内筒と、内筒を内包するように配置され外周面に木材が押し付けられる外筒と、外筒と内筒の間に配設されたリング状の緩衝用ゴムとを備えたものが知られている。緩衝用ゴムは、内筒の外周面と外筒の内周面とに加硫接着されており、外筒の外周面に木材が押し付けられた状態で駆動部によって内筒を回転駆動した際、内筒の回転トルクを外筒に伝達すると共に適宜変形する。緩衝用ゴムの変形により、フィードローラーの木材への食い付きが良好となって滑りが抑制され、ストレート形状ではない変形した木材に対しても追従性が良好となる。

実開平７−７３８９号公報 特開２０１５−６２３５５号公報 特開２０１５−１４９８９７号公報

ところで、かかるフィードローラーにおいては、内筒と外筒との間に加硫接着された緩衝用ゴムの接着面（内筒外周面、外筒内周面）の接線方向に回転トルクが作用するため、回転トルクが接着面に沿って加わることになる。このため、緩衝用ゴムが接着面から剥がされるように引っ張られ、経年使用によって接着面に剥がれが発生し、それが進行して緩衝用ゴムが内筒または外筒から完全に剥離すると、空転が生じ、木材を送り出せなくなってしまう。

こうなると、ユーザーは、フィードローラーを廃棄してアッセンブリとして新品に交換しなければならず、コストが嵩む。なお、内筒と外筒とを鉄板を介して溶接固定する修理も行われているが、内筒が鉄板を介して外筒に固定されると、緩衝用ゴムの弾性機能によって得ていた上述したメリットが失われてしまう。

以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、内筒の回転トルクを外筒に伝達する緩衝用ゴムの劣化を抑制して長寿命化を図り、部分的に劣化または破損した場合にはその部分のみ交換することでランニングコストを低減できる林業用ハーベスタマシンのフィードローラー及びその使用方法を提供することにある。

上述した目的を達成すべく創案された本発明によれば、伐採された木材の表面に押し付けられた状態で回転駆動されることで木材を送り出す林業用ハーベスタマシンのフィードローラーであって、駆動部によって回転駆動される内筒と、内筒の外周面に周方向に間隔を隔てて設けられた複数の内筒リブと、内筒を内包するように配置され、外周面に木材が押し付けられる外筒と、外筒の内周面に周方向に間隔を隔てて内筒リブと互い違いに設けられた複数の外筒リブと、外筒リブと内筒リブとの間にそれぞれ着脱可能に介在された緩衝用ゴムと、を備えたことを特徴とする林業用ハーベスタマシンのフィードローラーが提供される。

本発明に係る林業用ハーベスタマシンのフィードローラーにおいては、内筒リブの先端と外筒の内周面との間、外筒リブの先端と内筒の外周面との間に、夫々クリアランスが設けられ、外筒の外周面に木材が押し付けられたとき、緩衝用ゴムがクリアランスにおいて圧縮されるようになっていてもよい。

本発明に係る林業用ハーベスタマシンのフィードローラーにおいては、内筒を回転駆動する回転シャフトが駆動部に片持支持されており、緩衝用ゴムが、回転シャフトの軸方向に、駆動部に近い内方ゴムと駆動部から遠い外方ゴムとに分割され、外方ゴムが内方ゴムよりも硬いものであってもよい。

また、本発明によれば、硬さが異なる複数種類の木材を送り出す場合、緩衝用ゴムとして硬度の異なった複数種類の緩衝用ゴムを用意しておき、軟らかい木材を送り出すときは硬い緩衝用ゴムを外筒リブと内筒リブとの間に装着し、硬い木材を送り出すときは軟らかい緩衝用ゴムを外筒リブと内筒リブとの間に装着するようにした、ことを特徴とする林業用ハーベスタマシンのフィードローラーの使用方法が提供される。

本発明によれば、次のような効果を発揮できる。
（１）内筒に設けられた内筒リブと外筒に設けられた外筒リブとの間に緩衝用ゴムが挟まれており、緩衝用ゴムが回転トルクによって内筒リブおよび外筒リブに押し付けられて圧縮変形するので、緩衝用ゴムの接着面が剥がされるように引っ張られていた従来タイプと比べると、緩衝用ゴムの局所的な劣化が抑制され長寿命化を図ることができる。
（２）各緩衝用ゴムが内筒リブと外筒リブとの間にそれぞれ着脱自在に介在されているので、劣化または破損した場合にはその部分の緩衝用ゴムのみ交換することでフィードローラーの性能を回復でき、フィードローラーをアッセンブリ交換していた従来タイプと比べてランニングコストを大幅に削減できる。

本発明の一実施形態に係るフィードローラーを備えた林業用ハーベスタマシンおよび油圧ショベル機の全体図である。 本発明の一実施形態を示す林業用ハーベスタマシンのフィードローラーの斜視図である。 上記実施形態に係るフィードローラーの分解斜視図である。 上記フィードローラーの外筒アッセンブリの説明図であり、（ａ）は外筒アッセンブリの斜視図、（ｂ）は外筒アッセンブリの分解斜視図である。 上記フィードローラーの内筒アッセンブリの説明図であり、（ａ）は内筒アッセンブリの斜視図、（ｂ）は内筒アッセンブリの分解斜視図である。 上記フィードローラーの説明図であり、（ａ）はフィードローラーの輪切り断面図、（ｂ）はフィードローラーの側断面図である。 上記フィードローラーの使用状態を示す説明図であり、（ａ）は木材を挟んだ状態を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。係る実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（林業用ハーベスタマシン２）
図１に本発明の一実施形態に係るフィードローラー１を備えた林業用ハーベスタマシン２を示す。林業用ハーベスタマシン２は、油圧ショベル機３の作業アーム４にショベルの代わりに装着され、把持アーム５、チェーンソー６、フィードローラー１およびカッタ等をユニットとして備えている。かかる林業用ハーベスタマシン２は、立木を一対の把持アーム５によって把持した状態でチェーンソー６により切り倒し、伐倒された木材Ｗの表面に一対のフィードローラー１を挟むように押し付け（図７参照）、木材Ｗを長手方向に送り出し、カッタによって枝払いを行い、チェーンソー６によって玉切りする。

（フィードローラー１）
図２に本実施形態に係る林業用ハーベスタマシン２のフィードローラー１の斜視図を、図３にフィードローラー１の分解斜視図を示す。本実施形態に係るフィードローラー１は、上述した林業用ハーベスタマシン２によって伐採された木材Ｗの表面に押し付けられた状態で回転駆動されることで木材Ｗを送り出すものであり（図７参照）、駆動部によって回転駆動される内筒７と、内筒７の外周面に周方向に間隔を隔てて設けられた複数の内筒リブ８と、内筒７を内包するように配置され、外周面に木材Ｗが押し付けられる外筒９と、外筒９の内周面に周方向に間隔を隔てて内筒リブ８と互い違いに設けられた複数の外筒リブ１０と、外筒リブ１０と内筒リブ８との間にそれぞれ着脱可能に介在された緩衝用ゴム１１とを備えている。

図３に示す緩衝用ゴム１１は、内筒７と外筒９との間の開口を略覆うようにリング状に形成された押さえプレート１２によって、内筒７と外筒９との間から脱落しないように押さえられる。押さえプレート１２は、セットスクリュー（イモネジ）１３によって内筒７に固定されている（図６（ｂ）参照）。詳しくは、図３に示すように、リング状の押さえプレート１２の内周面に周方向に間隔を隔てて第１雌ネジ凹部１４が形成され、第１雌ネジ凹部１４の位置に合わせて内筒７の外周面に第２雌ネジ凹部１５が形成され、第１雌ネジ凹部１４と第２雌ネジ凹部１５とが付合されて形成されるネジ穴にセットスクリュー１３がネジ込まれている。セットスクリュー１３を緩め、押さえプレート１２を内筒７から取り外すことで、緩衝用ゴム８を内筒７と外筒９との間の開口から取り外すことができる。内筒７は、内筒アッセンブリ１６に組み込まれ、外筒９は外筒アッセンブリ１７に組み込まれている。

（外筒アッセンブリ１７）
図４（ａ）に外筒アッセンブリ１７の斜視図を、図４（ｂ）に外筒アッセンブリ１７の分解斜視図を示す。外筒アッセンブリ１７は、外筒９と、外筒９の外周面に周方向に間隔を隔てて溶接された複数のスパイク部材１８と、外筒９の内周面に溶接された外筒リング１９と、外筒リング１９および外筒９の内周面に溶接された複数（本実施形態では４個）の外筒リブ１０とを備えている。外筒リブ１０は、外筒９の内周面に径方向に沿って放射状に溶接されている。スパイク部材１８は、複数のスパイク１８ａを備えており、これらスパイク１８ａが使用時に木材Ｗの表面に食い込む（図７参照）。

図４（ｂ）に示す外筒リング１９は、その内周縁に周方向に間隔を隔ててプレート凹部２０が複数（本実施形態では４個）形成されている。また、外筒リブ１０には、プレート凹部２０と噛み合うリブ凹部２１が形成されている。外筒リブ１０は、リブ凹部２１がプレート凹部２０に噛み合った状態で、外筒リング１９および外筒９に溶接されている。これにより、外筒リブ１０に加わる軸廻りの回転トルクが、外筒リブ１０のリブ凹部２１の括れ部２２からプレート凹部２０の縦壁２３を介して外筒リング１９に伝達され、外筒９に伝達される。なお、外筒リブ１０の数は４に限られず、２以上であればよい。

（内筒アッセンブリ１６）
図５（ａ）に内筒アッセンブリ１６の斜視図を、図５（ｂ）に内筒アッセンブリ１６の分解斜視図を示す。内筒アッセンブリ１６は、内筒７と、内筒７の内周面に溶接された内筒リング２４と、内筒７の外周面に周方向に間隔を隔てて放射状に溶接された複数（本実施形態では４個）の内筒リブ８とを備えている。内筒リブ８には、リブ凹部２５が形成されており、リブ凹部２５が、図４に示す外筒リング１９に、周方向および径方向に移動自在に係合するようになっている。なお、内筒リブ８の数は４に限られず、２以上であればよい。

図５（ｂ）に示すように、内筒７の外周面には、周方向に間隔を隔てて第２雌ネジ凹部１５が複数形成されている。第２雌ネジ凹部１５は、既述のように、図３に示す押さえプレート１２の内周面に形成された第１雌ネジ凹部１４と付合されてネジ穴を構成し、そのネジ孔にセットスクリュー１３がネジ込まれる。内筒リング２４には、内筒７を回転させる駆動部の駆動シャフト２６（図６（ｂ）参照）を固定するための孔２７が形成されている。

（内筒リブ８、外筒リブ１０）
図６（ａ）にフィードローラー１の輪切り断面図を、図６（ｂ）にフィードローラー１の側断面図を示す。図６（ａ）に示すように、内筒リブ８の先端と外筒９の内周面との間、外筒リブ１０の先端と内筒７の外周面との間には、夫々クリアランスＣが設けられている。また、図６（ｂ）に示すように、外筒リング１９の内周面と内筒７の外周面との間には、ギャップＧが周方向に設けられている。ギャップＧとクリアランスＣの径方向の寸法は等しいか、或いはギャップＧがクリアランスＣより大きい。

これにより、図７に示すように、外筒９の外周面に木材Ｗが押し付けられたとき、緩衝用ゴム１１がクリアランスＣにおいて径方向に圧縮されることになる。よって、フィードローラー１の木材Ｗへの食い付きが良好となって滑りが抑制され、ストレート形状ではない変形した木材Ｗに対しても追従性が良好となる。

また、図６に示す外筒９の外周面に木材Ｗを押し付けた状態で、内筒リング２４に取り付けられた回転シャフト２６を駆動部で回転させて木材Ｗを送り出す際（図７参照）、緩衝用ゴム１１が内筒リブ８と外筒リブ１０との間に挟まれて周方向に圧縮されて径方向に膨張するため、これによりクリアランスＣの範囲で弾性変形する緩衝用ゴム１１の弾性係数が高まり、木材Ｗの支持剛性が高まる。

（緩衝用ゴム１１）
図６（ｂ）に示すように、本実施形態に係る林業用ハーベスタマシン２のフィードローラー１においては、内筒７を回転駆動する回転シャフト２６が片持支持されており、緩衝用ゴム１１が、回転シャフト２６の軸方向に、駆動部に近い内方ゴム１１ａと駆動部から遠い外方ゴム１１ｂとに分割されている。ここで、外方ゴム１１ｂに内方ゴム１１ａよりも硬いものを用いることで、図７（ａ）に示すように、木材Ｗを一対のフィードローラー１で挟持して送り出す際、木材Ｗの重量によって生じるモーメントＭによってフィードローラー１が回転シャフト２６に対して開くように傾く事態を抑制できる。これにより、木材Ｗを適切に送り出すことができ、また、回転シャフト２６を駆動する駆動部の負担を軽減できる。

（作用・効果）
本実施形態に係る林業用ハーベスタマシン２のフィードローラー１によれば、図６（ａ）に示すように、回転シャフト２６の回転トルクは、内筒７、内筒リブ８、緩衝用ゴム１１、外筒リブ１０、外筒９と伝達される。ここで、緩衝用ゴム１１は、内筒７に設けられた内筒リブ８と外筒９に設けられた外筒リブ１０との間に挟まれており、回転トルクによって内筒リブ８および外筒リブ１０挟まれるように押し付けられ、圧縮変形して回転トルクを伝達する。従って、内筒７と外筒９との間に緩衝用ゴム１１を加硫接着していた従来タイプのように緩衝用ゴム１１の接着面（内筒外周面、外筒内周面）が剥がされるように引っ張られることはなく、緩衝用ゴム１１の局所的な劣化が抑制され、長寿命化を図ることができる。

図６（ｂ）に示すセットスクリュー１３を緩め、押さえプレート１２を内筒７から取り外すことで、緩衝用ゴム１１を内筒７と外筒９との間の開口から軸方向に取り外すことができる。すなわち、各緩衝用ゴム１１が内筒リブ８と外筒リブ１０との間に夫々着脱自在に介在されているので、劣化または破損した場合にはその部分の緩衝用ゴム１１のみ交換することでフィードローラー１の性能を回復できる。このように、簡単な修理（補修）によってフィードローラー１を再生できるので、フィードローラー１をアッセンブリ交換していた従来タイプ（内筒７と外筒９との間に緩衝用ゴム１１を加硫接着したタイプ）と比べると、ランニングコストを大幅に削減できる。

図６（ａ）に示すように、内筒リブ８と外筒リブ１０との周方向の間隔を等しくすることで、緩衝用ゴム１１の形状を全て同形状にできるので、緩衝用ゴム１１の製造コストひいてはフィードローラー１の製造コストを削減できる。また、外筒９の形状等が異なる別タイプのフィードローラー１に対しても本実施形態の緩衝用ゴム１１を用いることができ、部品の共通化によって製造コストを削減できる。

図６（ａ）に示すように、内筒リブ８の先端と外筒９の内周面との間、外筒リブ１０の先端と内筒７の外周面との間には、夫々クリアランスＣが設けられている。これにより、外筒９の外周面に木材Ｗが押し付けられたとき（図７参照）、緩衝用ゴム１１がクリアランスＣにおいて径方向に圧縮され、フィードローラー１の木材Ｗへの食い付きが良好となって滑りが抑制され、ストレート形状ではない変形した木材Ｗに対しても追従性が良好となる。

また、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す外筒９の外周面に木材Ｗを押し付けた状態で、内筒８を回転シャフト２６で回転させて木材Ｗを送り出す際（図７参照）、緩衝用ゴム１１が内筒リブ８と外筒リブ１０との間に挟まれて周方向に圧縮されて径方向に膨張するため、クリアランスＣの範囲で弾性変形する緩衝用ゴム１１の弾性係数が高まり、木材Ｗの支持剛性が高まる。

図６（ｂ）に示すように、内筒７を回転駆動する回転シャフト２６が駆動部に片持支持されており、緩衝用ゴム１１が、駆動部に近い内方ゴム１１ａと駆動部から遠い外方ゴム１１ｂとに分割されている。ここで、外方ゴム１１ｂに内方ゴム１１ａよりも硬いものを用いることで、図７（ａ）に示すように、木材Ｗを一対のフィードローラー１で挟持して送り出す際、木材Ｗの重量により生じるモーメントＭによってフィードローラー１が回転シャフト２６に対して開くように傾く事態を抑制でき、木材Ｗを適切に送り出すことができる。また、回転シャフト２６を駆動する駆動部の負担を軽減できる。

（林業用ハーベスタマシン２のフィードローラー１の使用方法）
本実施形態に係るフィードローラー１によれば、図６（ｂ）に示すセットスクリュー１３を緩め、押さえプレート１２を内筒７から取り外すことで、緩衝用ゴム１１を内筒７と外筒９との間の開口から取り外すことができるので、硬さが異なる複数種類の木材Ｗを送り出す場合（例えば杉林を伐採した後に檜林を伐採する場合など）、緩衝用ゴム１１として硬度の異なった複数種類の緩衝用ゴム１１を用意しておき、軟らかい木材Ｗを送り出すときは硬い緩衝用ゴム１１を外筒リブ１０と内筒リブ８との間に装着し、硬い木材Ｗを送り出すときは軟らかい緩衝用ゴム１１を外筒リブ１０と内筒リブ８との間に装着することで、硬さの異なる複数種類の木材Ｗに適切に対応できる。

以上、添付図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されないことは勿論であり、特許請求の範囲に記載された範疇における各種の変更例または修正例についても、本発明の技術的範囲に属することは言うまでもない。

本発明は、伐倒された木材の表面に押し付けられた状態で回転駆動されることで木材を送り出す林業用ハーベスタマシンのフィードローラー及びその使用方法に利用できる。

１ フィードローラー
２ 林業用ハーベスタマシン
７ 内筒
８ 内筒リブ
９ 外筒
１０ 外筒リブ
１１ 緩衝用ゴム
１１ａ 内方ゴム
１１ｂ 外方ゴム
２６ 回転シャフト
Ｗ 木材
Ｃ クリアランス

Claims (4)

1. 伐採された木材の表面に押し付けられた状態で回転駆動されることで前記木材を送り出す林業用ハーベスタマシンのフィードローラーであって、
   駆動部によって回転駆動される内筒と、
   該内筒の外周面に周方向に間隔を隔てて設けられた複数の内筒リブと、
   前記内筒を内包するように配置され、外周面に前記木材が押し付けられる外筒と、
   該外筒の内周面に周方向に間隔を隔てて前記内筒リブと互い違いに設けられた複数の外筒リブと、
   該外筒リブと前記内筒リブとの間にそれぞれ着脱可能に介在された緩衝用ゴムと、
   を備えたことを特徴とする林業用ハーベスタマシンのフィードローラー。
2. 前記内筒リブの先端と前記外筒の内周面との間、前記外筒リブの先端と前記内筒の外周面との間に、夫々クリアランスが設けられ、
   前記外筒の外周面に前記木材が押し付けられたとき、前記緩衝用ゴムが前記クリアランスにおいて圧縮される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の林業用ハーベスタマシンのフィードローラー。
3. 前記内筒を回転駆動する回転シャフトが前記駆動部に片持支持されており、
   前記緩衝用ゴムが、前記回転シャフトの軸方向に、前記駆動部に近い内方ゴムと前記駆動部から遠い外方ゴムとに分割され、
   該外方ゴムが前記内方ゴムよりも硬い、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の林業用ハーベスタマシンのフィードローラー。
4. 硬さが異なる複数種類の木材を送り出す場合、前記緩衝用ゴムとして硬度の異なった複数種類の緩衝用ゴムを用意しておき、
   軟らかい木材を送り出すときは硬い緩衝用ゴムを前記外筒リブと前記内筒リブとの間に装着し、硬い木材を送り出すときは軟らかい緩衝用ゴムを前記外筒リブと前記内筒リブとの間に装着するようにした、
   ことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の林業用ハーベスタマシンのフィードローラーの使用方法。

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