JP2023087833A - ハーベスタ装置 - Google Patents

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良三 松本
Ryozo Matsumoto
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Abstract

【課題】木肌に跡や傷をつけることを抑制でき、木材の商品価値を落とすことを抑制できると共に人件費を削減できるハーベスタ装置を提供する。【解決手段】本発明のハーベスタ装置1は、第1油圧シリンダ8と、第1ブラケット10と、第1ブラケットに取り付けられる第1駆動部12と、第1駆動部の第1回動軸を中心に回動される第1送り機構14と、第2油圧シリンダ16と、第2ブラケット18と、第2ブラケットに取り付けられる第2駆動部20と、第2駆動部の第2回動軸を中心に回動される第2送り機構22と、を備え、第1送り機構14及び第2送り機構22は、第1油圧シリンダの作動により内方に移動される第1送り機構14と、第2油圧シリンダの作動により内方に移動される第2送り機構22と、の間で木材を挟持するとともに送るときに、油圧による把持力であっても木肌に跡や傷をつけにくいように、変形可能な弾性外周部を備える。【選択図】図5

Description

本発明は、ハーベスタ装置に係り、特に、木材を送ることができると共に枝払いできるハーベスタ装置に関する。
従来、特許文献1に示すように、木材を送ることができると共に枝払いできるハーベスタ装置が知られている。
特開2019-88223号
しかしながら、このようなハーベスタ装置においては、通常比較的重量を有している木材を強力に狭持しながら送るため、全体が鉄製の剛体として形成される送りローラの外周に外側に向けて突出する多数の刃先(歯先)が設けられ、このような多数の刃先が木材の木肌に食い込むことにより木材を確実に前後に送るようになっていた。
近年、木材は貴重な資源及び商品として着目され、木材の商品価値の向上も重要となってきている。本発明の発明者は、このようなハーベスタ装置において木材を送るときに、木材の木肌に従来の送りローラの刃先やスパイク等により歯跡等の跡や傷をつけ、木材の商品価値を落としてしまうという問題が生じることに新たに注目した。木材に跡や傷がつけば商品価値が落ちるだけでなく加工により傷部分を取り除く手間や加工により木材を利用できない部分がロスとなって生じる問題もある。このような新たな課題を解決するため、木材の商品価値を落とすことを抑制できるハーベスタ装置の研究を行った。
そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、木肌に従来のスパイクや歯等により歯跡等の跡や傷をつけることを抑制でき、木材の商品価値を落とすことを抑制できるハーベスタ装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明の一実施形態は、木材を送ることができると共に枝払いできるハーベスタ装置であって、送る木材に沿って延びるハーベスタ本体と、上記ハーベスタ本体から左右一方側に延びる第1油圧シリンダと、上記第1油圧シリンダと接続され、上記第1油圧シリンダによって内方又は外方に回動可能な第1ブラケットと、上記第1ブラケットに取り付けられる第1駆動部と、上記第1駆動部の第1回動軸を中心に回動される第1送り機構と、上記ハーベスタ本体から左右他方側に延びる第2油圧シリンダと、上記第2油圧シリンダと接続され、上記第2油圧シリンダによって内方又は外方に回動可能な第2ブラケットと、上記第2ブラケットに取り付けられる第2駆動部と、上記第2駆動部の第2回動軸を中心に回動される第2送り機構と、上記第1油圧シリンダ、上記第2油圧シリンダ、上記第1駆動部及び上記第2駆動部を制御する制御部と、を備え、上記第1送り機構及び上記第2送り機構は、上記第1油圧シリンダの作動により内方に移動される上記第1送り機構と、上記第2油圧シリンダの作動により内方に移動される上記第2送り機構と、の間で木材を挟持するとともに送るときに、油圧による把持力であっても木肌に跡や傷をつけにくいように、変形可能な弾性外周部を備える。
このように構成された本発明の一実施形態においては、上記第1送り機構及び上記第2送り機構は、上記第1油圧シリンダの作動により内方に移動される上記第1送り機構と、上記第2油圧シリンダの作動により内方に移動される上記第2送り機構と、の間で木材を挟持するとともに送るときに、油圧による把持力であっても木肌に跡や傷をつけにくいように変形可能な弾性外周部を備える。これにより、上記第1送り機構及び上記第2送り機構が、枝払いや切断等のため油圧により比較的強力に木材を挟持するとともに木材を送るときに、木肌に跡や傷をつけること、例えば従来のスパイクや歯等により歯跡等の跡や傷をつけることを抑制でき、木材の商品価値を落とすことを抑制できる。
また、本発明のハーベスタ装置を使わずに木材に傷等をつけないように枝払い等の加工をしようとする場合には、従来は人がチェーンソーを用いて作業することが必要となり、木材の枝払い、切断、搬送等の作業に対し約20人の作業員が作業をする必要がある。本発明の一実施形態によるハーベスタ装置によれば、このような人員の人件費を例えばハーベスタ装置を操作する作業員1人程度まで削減でき、効率的且つより安全に作業を行うことができる。
また、例えば、木材の径(大きさ)に合わせて自動で上記第1送り機構及び上記第2送り機構による把持力を変化させて送ることにより、上記第1送り機構及び上記第2送り機構が木材を送るときに木材が滑ることや上記第1送り機構及び上記第2送り機構が木材から脱輪することを抑制できる。
本発明の一実施形態において、好ましくは、上記第1送り機構及び上記第2送り機構の上記弾性外周部は、比較的平坦な上面を形成すると共に上記上面と側方側の外周面との間に角が湾曲されたコーナー部を形成している。
このように構成された本発木材を挟持するとき明の一実施形態においては、上記第1送り機構及び上記第2送り機構の上記弾性外周部は、比較的平坦な上面を形成すると共に上記上面と側方側の外周面との間に角が湾曲されたコーナー部を形成している。これにより、上記第1送り機構及び上記第2送り機構が、枝払いや切断等のため油圧により比較的強力に木材を挟持するとともに送るときに、上面の凹凸やコーナー部の角により木肌に跡や傷をつけることを抑制でき、木材の商品価値を落とすことを抑制できる。
本発明の一実施形態において、好ましくは、上記第1送り機構及び上記第2送り機構の上記弾性外周部には、1mm乃至20mmの範囲内の高さの溝部が形成されている。
このように構成された本発明の一実施形態においては、上記第1送り機構及び上記第2送り機構の上記弾性外周部には、1mm乃至20mmの範囲内の高さの溝部が形成されている。このように弾性外周部に溝部の凹凸が形成されていたとしても、比較的小さい高さの範囲内の溝部にとどまり、例えばゴムの弾性により、木肌に跡や傷をつけにくくでき、木材の商品価値を落とすことをより抑制できる。
本発明の一実施形態において、好ましくは、上記第1油圧シリンダ及び上記第2油圧シリンダは、木材を上記第1送り機構と上記第2送り機構との間で挟持するときの上記第1送り機構及び上記第2送り機構のそれぞれから木材に作用する力を800kgf~4000kgfの範囲内の力とするように構成される。
このように構成された本発明の一実施形態においては、上記第1油圧シリンダ及び上記第2油圧シリンダは、木材を上記第1送り機構と上記第2送り機構との間で挟持するときの上記第1送り機構及び上記第2送り機構のそれぞれから木材に作用する力を800kgf~4000kgfの範囲内の力とするように構成される。これにより、上記第1送り機構及び上記第2送り機構が、枝払いや切断等を行う際にも木材を挟持できるとともに、木材を送る際に、このような比較的大きな力で木材を挟持したとしても木肌に跡や傷をつけることを抑制でき、木材の商品価値を落とすことを抑制できる。
本発明の一実施形態において、好ましくは、さらに、上記第1送り機構及び上記第2送り機構により挟持される木材の周囲に配置されるカッターであって、木材が送られるときに木材の枝を払う上記カッターを備える。
このように構成された本発明の一実施形態においては、上記第1送り機構及び上記第2送り機構は、木肌に跡や傷をつけにくいように木材を送りながら、木材の枝払いを行うことができ、木材の商品価値を落とすことを抑制しながら、木材の枝払いを効率的に行うことができる。
本発明の一実施形態において、好ましくは、さらに、木材を切断できる切断装置を備える。
このように構成された本発明の一実施形態においては、上記第1送り機構及び上記第2送り機構は、木肌に跡や傷をつけにくいように木材を送りながら、木材を任意の位置で切断でき、木材の商品価値を落とすことを抑制しながら、木材を効率的に切り出し及び搬送できる。
本発明の一実施形態において、好ましくは、上記第1送り機構及び上記第2送り機構の上記弾性外周部は、スパイクを備えている。
このように構成された本発明の一実施形態においては、上記第1送り機構及び上記第2送り機構の上記弾性外周部は、スパイクを備えている。これにより、弾性外周部にスパイクを備えることによりスパイクが弾性外周部の弾性により木材の凹凸に追従することで木肌に跡や傷をつけにくくしながら、木材を送る際に滑ることを抑制し、効率的に木材を送ることができる。
本発明のハーベスタ装置によれば、木肌に跡や傷をつけることを抑制でき、木材の商品価値を落とすことを抑制できる。
本発明の第1実施形態によるハーベスタ装置の斜視図である。 本発明の第1実施形態によるハーベスタ装置の正面図である。 図1のハーベスタ装置の木材送りユニットの正面図である。 図1のハーベスタ装置の後側部分の底面図である。 図1のハーベスタ装置の木材送りユニットにより比較的大径の木材を挟持すると共に木材を送る様子を示す図である。 図1のハーベスタ装置の木材送りユニットにより比較的小径の木材を挟持すると共に木材を送る様子を示す図である。 本発明の第2実施形態によるハーベスタ装置の木材送りユニットの正面図である。 ハーベスタ装置の第1送り機構又は第2送り機構の変形例を示す正面図である。 ハーベスタ装置の第1送り機構又は第2送り機構の変形例を示す上面図である。
以下、添付図面を参照して本発明の第1実施形態によるハーベスタ装置について説明する。
図1は本発明の第1実施形態によるハーベスタ装置の斜視図であり、図2は本発明の第1実施形態によるハーベスタ装置の正面図であり、図3は図1のハーベスタ装置の木材送りユニットの正面図であり、図4は図1のハーベスタ装置の後側部分の底面図である。
図1及び図2に示すように、本発明の第1実施形態によるハーベスタ装置1は、ハーベスタの木材送りユニット2と枝払いユニット4を備える。ハーベスタ装置1は、枝のついた木材を送ることができると共に木材を送りながら木材の枝を払う枝払いできる林業用ハーベスタ装置である。また、ハーベスタ装置1は、木材(木材の幹)を任意の位置で切断できる。ハーベスタ装置1は、木材を内側に抱きかかえるように把持した状態で送る木材に沿って延びるハーベスタ本体6を備える。
以下、本発明の第1実施形態における説明において、説明の便宜上、図1に示すように、ハーベスタ本体6の長手方向に沿ってハーベスタ本体6の正面側の方向を前側とし、長手方向に沿ってハーベスタ本体6の背面側の方向を後側とし、ハーベスタ本体6の正面側から見て右手側を右側とし、その左手側を左側とし、ハーベスタ本体6の木材を抱き抱えるように挟持する側を下側とし、その反対側を上側としている。
図3に示すように、木材送りユニット2は、ハーベスタ本体6からから左右一方側に延びる第1油圧シリンダ8と、第1油圧シリンダ8と接続され、第1油圧シリンダ8によって内方又は外方に回動可能な第1ブラケット10と、第1ブラケット10に取り付けられる第1駆動部12であって、第1送り機構14を回転軸を中心に回転駆動させる第1駆動部12と、第1駆動部12の第1回動軸13を中心に回動される第1送り機構14と、ハーベスタ本体6から左右他方側に延びる第2油圧シリンダ16と、第2油圧シリンダ16と接続され、第2油圧シリンダ16によって内方又は外方に回動可能な第2ブラケット18と、第2ブラケット18に取り付けられる第2駆動部20であって、第2送り機構22を回転軸を中心に回転駆動させる第2駆動部20と、第2駆動部20の第2回動軸21を中心に回動される第2送り機構22と、を備えている。
木材送りユニット2は、第1油圧シリンダ8及び第2油圧シリンダ16の作動により第1送り機構14及び第2送り機構22が外方に開いた状態と内方に閉じた状態との間で開閉するように制御される。
ハーベスタ本体6は、木材に沿うように長手方向に延びる。ハーベスタ本体6は、取り付けアーム等を介してパワーショベルやクレーン等の建設用機械、例えば林業用機械のアームに取り付けられる。
第1油圧シリンダ8は、ハーベスタ本体6から右側の横方向に延びている。第1油圧シリンダ8の基部は、ハーベスタ本体6に枢動可能に連結され、第1油圧シリンダ8の先端部は、ピボットピン9を介して第1ブラケット10の上部に枢動可能に連結されている。よって、第1油圧シリンダ8が伸長するときに、第1ブラケット10の下部が内側に向けて移動し、閉じた状態となる。
第1油圧シリンダ8は、木材を第1送り機構14と第2送り機構22との間で挟持するときの第1送り機構14から木材に作用する力を、好ましくは800kgf~4000kgfの範囲、より好ましくは800kgf~3000kgfの範囲内の力とするような、比較的大きな油圧を生じさせるような比較的大きいシリンダ断面積のシリンダにより形成される。
第1ブラケット10は、ピボットピン11に枢動可能に連結されている。第1ブラケット10の下部には、第1駆動部12が固定され、第1ブラケット10とともに第1駆動部12及び第1送り機構14が外方に開いた状態から内方に閉じた状態まで開閉移動できる。
第1駆動部12は、可逆式油圧モータ60により構成される。第1駆動部12の第1回動軸13は、下方に向けて延びている。第1回動軸13の下端に第1送り機構14が取り付けられている。第1駆動部12の第1回動軸13の下面は円盤状に形成され、下面に環状に複数のネジ穴が形成されている。
第1送り機構14は、円筒状に形成され、その頂面、外周面及び底面がそれぞれほぼ平坦な面を形成している。第1送り機構14は、木材を送る木材送りローラを構成している。第1送り機構14は、第1回動軸13に取り付けられ、第1回動軸13とともに正逆回転可能に形成される。第1送り機構14は、正面視で右側において水平方向に回動する回転体を形成する。第1送り機構14は、内側の円形の取り付け部に複数のネジ穴が形成され、第1駆動部12のネジ穴と第1送り機構14のネジ穴とを通る複数のボルト15により第1回動軸13に固定されている。
第2油圧シリンダ16は、ハーベスタ本体6から左側の横方向に延びている。第2油圧シリンダ16の基部は、ハーベスタ本体6に枢動可能に連結され、第2油圧シリンダ16の先端部は、ピボットピン17を介して第2ブラケット18の上部に枢動可能に連結されている。よって、第2油圧シリンダ16が伸長するときに、第2ブラケット18の下部が内側に向けて移動し、閉じた状態となる。
第2油圧シリンダ16は、木材を、第1送り機構14と第2送り機構22との間で挟持するときの第2送り機構22から木材に作用する力を、好ましくは800kgf~4000kgfの範囲、より好ましくは800kgf~3000kgfの範囲内の力とするような、比較的大きな油圧を生じさせるような比較的大きいシリンダ断面積のシリンダにより形成される。
第2ブラケット18は、ピボットピン19に枢動可能に連結されている。第2ブラケット18の下部には、第2駆動部20が固定され、第2ブラケット18とともに第2駆動部20及び第2送り機構22が外方に開いた状態から内方に閉じた状態まで開閉移動できる。
第2駆動部20は、可逆式油圧モータ62により構成される。第2駆動部20の第2回動軸21は、下方に向けて延びている。第2回動軸21の下端に第2送り機構22が取り付けられている。第2駆動部20の第2回動軸21の下面は円盤状に形成され、下面に環状に複数のネジ穴が形成されている。
第2送り機構22は、円筒状に形成され、その頂面、外周面及び底面がそれぞれほぼ平坦な面を形成している。第2送り機構22は、木材を送る木材送りローラを構成している。第2送り機構22は、第2回動軸21に取り付けられ、第2回動軸21とともに正逆回転可能に形成される。第2送り機構22は、正面視で左側において水平方向に回動する回転体を形成する。第2送り機構22は、内側の円形の取り付け部に複数のネジ穴が形成され、第2駆動部20のネジ穴と第2送り機構22のネジ穴とを通る複数のボルト15により第1回動軸13に固定されている。
ハーベスタ本体6は、さらに、ハーベスタ本体6に取り付けられ、内方又は外方に回動可能に操作されるクランプアーム24と、切断操作にあたってスイングするように設けられている切断装置である動力チェーンソー26と、ハーベスタ本体6の左右方向の中央部に設けられる中ローラ30と、を備える。
クランプアーム24は、ハーベスタ本体6の上部から右側の側方側に延びる第1クランプアーム24a、及び左側の側方側に延びる第2クランプアーム24bを備える。クランプアーム24は、左右の側方から下方に延びる爪状に形成されている。クランプアーム24は、左右のクランプアームが閉じた状態で内側に木材を抱きかかえるようにして把持できるようになっている。クランプアーム24は、油圧により開閉される。
動力チェーンソー26は、油圧モータ64により駆動されるチェーンソーが駆動された状態で第1送り機構14及び第2送り機構22により挟持された(又は左右のクランプアーム24により抱き抱えられた)木材Tに対しチェーンソーが垂直に移動することによって木材Tを任意の長さに切断できる。動力チェーンソー26は、ハーベスタ装置1が伐採前の立木を抱き抱えている状態では、立木を切り倒すことができる。動力チェーンソー26を駆動する油圧モータは、制御部50と電気的に接続され、制御部50により制御される。動力チェーンソー26は、ケース28内に配置されている。動力チェーンソー26は、木材Tを任意の長さに切断できるようなカッター刃等の他の切断装置に変更されてもよい。
中ローラ30は、上面視でハーベスタ本体6の長手方向軸線上に配置される。中ローラ30は、正面視で鼓形状に形成されている。中ローラ30は、開閉操作される左右の第1送り機構14及び第2送り機構22と共動して木材のより円滑な送りを可能にするように構成されている。中ローラ30は、第3駆動部32及び第4駆動部33により回転駆動されるようになっている。第3駆動部32及び第4駆動部33は、可逆式油圧モータにより構成される。第3駆動部32及び第4駆動部33の回転軸がそれぞれ中ローラ30の内側まで延び、1つの回転体である中ローラ30を回転させるようになっている。第3駆動部32及び第4駆動部33は互いに油圧的に同調し、同じ回転数で回転するようになっている。また、右側の第3駆動部32は、第1駆動部12と同じ第1油圧回路上に直列に設けられ、左側の第4駆動部33は、第2駆動部20と同じ第2油圧回路上に直列に設けられる。第1油圧回路と第2油圧回路とは1つの油圧回路から分岐した並列の油圧回路として構成されている。よって、これらの第3駆動部32及び第4駆動部33は、互いに油圧的に同調し、同じ回転数で回転するようになっている。よって、左右の送りローラ及び中央の中ローラが、木材に対して空回りしにくく、これらの回転で木材を巧く、確実に送ることができる。
枝払いユニット4は、該ユニット本体に装着された固定上カッター40と、左右に開閉するように操作され、それぞれサイドカッター42a、44aを有するカッターアーム42、44を含む。固定上カッター40、及びサイドカッター42a、44aは、第1送り機構14及び第2送り機構22により挟持される木材Tの周囲に配置され、木材Tが送られるときに木材Tの枝を払うようになっている。
ハーベスタ装置1は、さらに、第1油圧シリンダ8、第2油圧シリンダ16、第1駆動部12、第2駆動部20、クランプアーム24、動力チェーンソー26等を制御する制御部50と、を備えている。制御部50は、油圧ポンプ(図示せず)を介して第1油圧シリンダ8及び第2油圧シリンダ16のそれぞれを制御する。また、制御部50は、油圧ポンプ(図示せず)や切換え弁(図示せず)を介して第1駆動部12、第2駆動部20及び中ローラ30のそれぞれを制御する。
制御部50は、CPU及びメモリ等を内蔵し、メモリ等に記録された所定の制御プログラムに基づいて第1送り機構14及び第2送り機構22による木材の挟持及び木材の送り等を実行するように接続された機器を制御する。制御部50は、上述のような油圧ポンプ、動力チェーンソー26等と電気的に接続されている。制御部50は、例示として図1に示すようにハーベスタ本体6に図示されているが、ハーベスタ本体6の接続された建設用機械等の任意の場所に配置されてもよい。
制御部50が、木材を、第1送り機構14と第2送り機構22との間で挟持するときの第1送り機構14及び第2送り機構22のそれぞれから木材に作用する力を800kgf~4000kgfの範囲内の力とするように、第1油圧シリンダ8及び第2油圧シリンダ16を油圧ポンプを介して制御するように構成されてもよい。
また、例えば、制御部50が木材の径(大きさ)に合わせて自動で第1送り機構14及び第2送り機構22による把持力を上記範囲内例えば800kgf~4000kgfの範囲内で変化させて送ることができるようにされてもよい。このような場合には、第1送り機構14及び第2送り機構22が木材を送るときに木材が滑ることや第1送り機構14及び第2送り機構22が木材から脱輪することを抑制できる。
次に、図5及び図6に示すように、第1送り機構14及び第2送り機構22について、より詳細に説明する。
第1送り機構14は、外周に設けられた弾性外周部52と、弾性外周部52の内側のベース部53と、ベース部53のさらに内側の円筒状の支持構造体58と、を備えている。第1送り機構14は、ベース部53及び弾性外周部52により柔体としての弾性構造体を形成している。
弾性外周部52は、ゴム等の弾性部材により比較的厚い弾性層を形成し、変形可能に形成されている。弾性外周部52は、木材より柔らかいゴム等の弾性部材により形成されるので、木材に傷をつけにくくできる。弾性外周部52は、比較的平坦な上面52a、比較的平坦な外周面52b、比較的平坦な底面52cを形成している。弾性外周部52は、上面52a、外周面52b、底面52cの最外面を形成し、第1送り機構14の最外縁部を形成している。よって、弾性外周部52の上面52a、外周面52b、底面52cのいずれの部分が木材に接触したとしても木肌に歯跡や傷をつけにくく形成されている。弾性外周部52は、さらに、上面52aと外周面52bとの間、外周面52bと底面52cとの間に、角が湾曲されたコーナー部52dを形成している。コーナー部52dは上面視で環状に形成されている。弾性外周部52のコーナー部52dが円筒のショルダー部においても鋭角な突出部を形成しにくいので、木材に接触したとしても木肌に歯跡等の跡や傷をつけにくく形成されている。
ベース部53は、弾性外周部52の内側に形成される弾性外周部52を支持する基部層である。ベース部53は、中実に形成され、弾性外周部52の弾性部材と性質が異なる弾性部材層を形成している。ベース部53は、弾性外周部52が受ける圧力に応じて変形可能である。ベース部53は、弾性外周部52を補強するような弾性外周部52より固い弾性部材である。なお、変形例としてベース部53は、弾性外周部52より柔らかいゴム等の弾性部材層と、弾性外周部52より固いゴム等の弾性部材層との組み合わせにより形成されてもよい。また、さらなる変形例としてベース部53は、弾性外周部52より固い金属製のベースバンド等の支持構造により形成されてもよい。再び本実施形態に戻り、支持構造体58は、円筒状に形成されるとともに、内側に円形の取り付け部を備えている。支持構造体58は金属製である。支持構造体58には、ベース部53が取り付けられ、支持構造体58とベース部53及び弾性外周部52とが一体として回転するようになっている。ベース部53が弾性外周部52を支持することにより、ベース部53が比較的固く力を伝達しやすいため、弾性外周部52の変形を可能としつつも弾性外周部52から木材に作用する力を増大させやすくできる。よって、弾性外周部52が木材を挟持する力をより増大させやすくできる。
第1送り機構14の上面52aから底面52cまでの高さは50mm~400mmの範囲内の高さである。第1送り機構14の直径は300mm~800mmの範囲内の直径である。
第2送り機構22も、外周に設けられた弾性外周部54と、弾性外周部54の内側のベース部55を備えている。第2送り機構22は、ベース部55及び弾性外周部54により柔体としての弾性構造体を形成している。
弾性外周部54は、ゴム等の弾性部材により比較的厚い弾性層を形成し、変形可能に形成されている。弾性外周部54は、木材より柔らかいゴム等の弾性部材により形成されるので、木材に傷をつけにくくできる。弾性外周部54は、比較的平坦な上面54a、比較的平坦な外周面54b、比較的平坦な底面54cを形成している。弾性外周部54は、上面54a、外周面54b、底面54cの最外面を形成し、第2送り機構22の最外縁部を形成している。よって、弾性外周部54の上面54a、外周面54b、底面54cのいずれの部分が木材に接触したとしても木肌に歯跡や傷をつけにくく形成されている。弾性外周部54は、さらに、上面54aと外周面54bとの間、外周面54bと底面54cとの間に、角が湾曲されたコーナー部54dを形成している。コーナー部54dは上面視で環状に形成されている。弾性外周部54のコーナー部54dが、円筒のショルダー部においても鋭角な突出部を形成しにくいので、木材に接触したとしても木肌に歯跡等の跡、溝、傷等をつけにくく形成されている。
ベース部55は、弾性外周部54の内側に形成されるとともに、弾性外周部52を支持する基部層である。ベース部55は、中実に形成され、弾性外周部54の弾性部材と性質が異なる弾性部材層を形成している。ベース部55は、弾性外周部54が受ける圧力に応じて変形可能である。ベース部55は、弾性外周部54を補強するような弾性外周部54より固い弾性部材である。なお、変形例としてベース部55は、弾性外周部54より柔らかいゴム等の弾性部材層と、弾性外周部54より固いゴム等の弾性部材層との組み合わせにより形成されてもよい。また、さらなる変形例としてベース部55は、弾性外周部54より固い金属製のベースバンド等の支持構造により形成されてもよい。再び本実施形態に戻り、支持構造体59は、円筒状に形成されるとともに、内側に円形の取り付け部を備えている。支持構造体59は金属製である。支持構造体59には、ベース部55が取り付けられ、支持構造体59とベース部55及び弾性外周部54とが一体として回転するようになっている。第1送り機構14及び第2送り機構22は、例えばソリッドタイヤを利用して形成されてもよい。ベース部55が弾性外周部52を支持することにより、ベース部55が比較的固く力を伝達しやすいため、弾性外周部54の変形を可能としつつも弾性外周部54から木材に作用する力を増大させやすくできる。よって、弾性外周部54が木材を挟持する力をより増大させやすくできる。
第2送り機構22の上面54aから底面54cまでの高さは50mm~400mmの範囲内の高さである。第2送り機構22の直径は300mm~800mmの範囲内の直径である。第2送り機構22は、第1送り機構14と同じ大きさに形成され、ハーベスタ本体6に対して対称の位置に配置されている。
弾性外周部52の上面52a、外周面52b、底面52cには、それぞれ、1mm乃至20mmの範囲内の高さの溝部52eが形成されている。なお、弾性外周部52に溝部52eが形成されていなくてもよい。弾性外周部54の上面54a、外周面54b、底面54cには、それぞれ、1mm乃至20mmの範囲内の高さの溝部54eが形成されている。弾性外周部54に溝部54eが形成されていなくてもよい。従って、弾性外周部52及び弾性外周部54に溝部の凹凸が形成されていたとしても、比較的小さな高さの溝部にとどまり、外面の大部分(例えば半分以上)はほぼ平坦な面を形成している。これにより、弾性外周部52及び弾性外周部54が木材に比較的大きな力で押し付けられたとしても木材の木肌に凹凸等による跡、溝、傷等をつけにくくなっている。
次に、図5及び図6を参照して、本発明の第1実施形態によるハーベスタ装置1の動作について説明する。
林業用機械のアームに取り付けられたハーベスタ本体6が木材に沿うように配置される。このとき、第1油圧シリンダ8、第2油圧シリンダ16は駆動されておらず、第1ブラケット10及び第2ブラケット18は開いた状態であり、第1送り機構14及び第2送り機構22は、それぞれハーベスタ本体6の側方側で開いた状態で配置されている。
次に、制御部50が第1油圧シリンダ8、第2油圧シリンダ16を駆動させ、第1ブラケット10及び第2ブラケット18の下部が内側に向けて回動され、第1送り機構14及び第2送り機構22は、内方側に向けて閉じた状態とされる。これにより、第1送り機構14及び第2送り機構22の間に位置する木材が第1送り機構14及び第2送り機構22により挟持された(把持された)状態となる。木材は第1送り機構14及び第2送り機構22に加えて中ローラ30によっても上部を支持され、より安定的に支持される。このようにして、第1送り機構14及び第2送り機構22は、例えば直径50mm~700mmの範囲内の太さの木材を挟持できる。
図5に示すように、第1送り機構14及び第2送り機構22は、比較的大きな大径の木材を挟持できる。第1送り機構14は、弾性外周部52を備え、第2送り機構22も、弾性外周部54を備えるので、第1油圧シリンダ8の作動により内方に移動される第1送り機構14と、第2油圧シリンダ16の作動により内方に移動される第2送り機構22と、の間で木材Tを比較的強力に挟持するとともに木材Tを送るときに、油圧による比較的大きな把持力であっても木肌Taに歯跡等の跡、溝、傷等をつけにくくできる。また、弾性外周部52(又は弾性外周部54)が木材Tに押し付けられるときに、弾性外周部52(又は弾性外周部54)は、木材Tの木肌Taの表面形状に沿って変形され、表面に沿う湾曲面を形成でき、木材Tの木肌Taの内側に食い込む歯跡等の跡、溝、傷等を形成しにくくなっている。
また、弾性外周部52(又は弾性外周部54)が木材Tに押し付けられるときに、弾性外周部52(又は弾性外周部54)の内側の空気室53(又は空気室55)内の空気層の形状も変形可能であるので、弾性外周部52(又は弾性外周部54)が柔軟な形状に変化し、木材Tを傷つけにくくできる。また、弾性外周部52(又は弾性外周部54)が木材Tに押し付けられるときに、弾性外周部52(又は弾性外周部54)がやや広がるように接触面が増大されるので、木材Tをより安定的に挟持するとともに前後に送ることができる。
本実施形態によるハーベスタ装置1によれば、第1送り機構14及び第2送り機構22は、比較的大きな重量(例えば1トンの重量)を有している木材を挟持すると共に前後に送ることができる。木材と第1送り機構14又は第2送り機構22との間の摩擦力と、第1送り機構14又は第2送り機構22から木材にかかる力との比率は、摩擦係数μで表すことができる。木材の表面の水が氷るような状況下ではμは約0.3、木材の表面が水で濡れている状況下ではμは約0.4~0.6、木材の表面が乾いている状況下ではμは約0.8である。よって、木材の重量をμの値で割り、さらに木材の自重を控除することにより、摩擦力を生じさせるために第1送り機構14及び第2送り機構22から木材に作用する力を求めることができる。木材の重量が1トンであるとしたとき、重量1トン/μである0.3=約3.3トン、約3.3トン-重量1トン(木材の自重分)=2.3トン、2.3トン/2=1.15トンとなり、第1送り機構14又は第2送り機構22から木材にかかる力は1150kgfと求められる。第1油圧シリンダ8又は第2油圧シリンダ16により、第1送り機構14又は第2送り機構22から木材にかかる力が1150kgfとなっている場合には、木材を摩擦力により適切に送ることができる。第1送り機構144又は第2送り機構22から木材に作用する力が所定の範囲に設定されているので、周囲の環境温度が変化したとしても木材を第1送り機構14又は第2送り機構22により適切に送ることができる。また、第1送り機構144又は第2送り機構22から木材に作用する力は、μが約0.3よりももっと大きな値(例えばμ=0.5)となる場合には、重量1トン/μである0.5=約2.0トン、約2.0トン-重量1トン=1.0トン、1.0トン/2=0.5トンとなり、より少ない500kgfがそれぞれの送り機構から作用すれば、木材を摩擦力により適切に送ることができる。また、夏場等で木材の表皮が向けやすく木材の表面が比較的滑りやすい状態であったとしても、木材を第1送り機構14又は第2送り機構22により適切に送ることができる。また、このように比較的大きな力を木材に作用させている場合にも、第1送り機構144及び第2送り機構22により、木肌に歯跡等の跡、溝、傷等をつけにくくできる。
図6に示すように、第1送り機構14及び第2送り機構22は、比較的小さな小径の木材も挟持できる。第1油圧シリンダ8の作動により内方に移動される第1送り機構14と、第2油圧シリンダ16の作動により内方に移動される第2送り機構22と、の間で木材Tを比較的強力に挟持するとともに木材Tを送るときに、油圧による比較的大きな把持力であっても木肌Taに歯跡等の跡、溝、傷等をつけにくくできる。また、弾性外周部52(又は弾性外周部54)が木材Tに押し付けられるときに、弾性外周部52(又は弾性外周部54)は、木材Tの木肌Taの表面形状に沿って変形され、表面に沿う湾曲面を形成でき、木材Tの木肌Taの内側に食い込む歯跡等の後、溝、傷等を形成しにくくなっている。特に、木材Tが比較的小さな外径の木材であるような場合にも、弾性外周部52(又は弾性外周部54)が小径の木材Tの木肌Taの表面形状に沿って柔軟に変形でき、木材Tの木肌Taの内側に食い込む歯跡等の跡、溝、傷等を形成しにくくなっている。また、弾性外周部52(又は弾性外周部54)が木材Tに押し付けられるときに、弾性外周部52(又は弾性外周部54)の内側の空気室53(又は空気室55)内の空気層の形状も変形可能であるので、弾性外周部52(又は弾性外周部54)が柔軟な形状に変化し、木材Tを傷つけにくくできる。また、弾性外周部52(又は弾性外周部54)が木材Tに押し付けられるときに、弾性外周部52(又は弾性外周部54)がやや広がるように接触面が増大されるので、木材Tをより安定的に挟持するとともに前後に送ることができる。
図5及び図6に示すように、木材Tが第1送り機構14及び第2送り機構22によりハーベスタ本体6の前側又は後側に送られる際に木材Tの枝が固定上カッター40、サイドカッター42a、44a等に当たりこれらのカッターで枝払いが行われる。弾性外周部52及び弾性外周部54は、木材Tの枝払いを行う際にも、木材Tを十分に比較的強力に狭持できる。
次に、本実施形態の構成による効果を説明する。
このように構成された本発明の一実施形態においては、第1送り機構14及び第2送り機構22は、第1油圧シリンダ8の作動により内方に移動される第1送り機構14と、第2油圧シリンダ16の作動により内方に移動される第2送り機構22と、の間で木材を挟持するとともに送るときに、油圧による把持力であっても木肌に跡や傷をつけにくいように変形可能な弾性外周部52、54を備える。これにより、第1送り機構14及び第2送り機構22が、枝払いや切断等のため油圧により比較的強力に木材を挟持するとともに木材を送るときに、木肌に跡や傷をつけること、例えば従来のスパイクや歯等により歯跡等の跡や傷をつけることを抑制でき、木材の商品価値を落とすことを抑制できる。また、本発明のハーベスタ装置を使わずに木材に傷等をつけないように枝払い等の加工をしようとする場合には、従来は人がチェーンソーを用いて作業することが必要となり、木材の枝払い、切断、搬送等の作業に対し約20人の作業員が作業をする必要がある。本発明の一実施形態によるハーベスタ装置によれば、このような人員の人件費を例えばハーベスタ装置を操作する作業員1人程度まで削減でき、効率的且つより安全に作業を行うことができる。
このように構成された本発明の一実施形態においては、第1送り機構14及び第2送り機構22の弾性外周部52、54は、比較的平坦な上面52a、54aを形成すると共に上面52a、54aと側方側の外周面との間に角が湾曲されたコーナー部52d、54dを形成している。これにより、第1送り機構14及び第2送り機構22が、枝払いや切断等のため油圧により比較的強力に木材を挟持するとともに送るときに、上面52a、54aの凹凸やコーナー部52d、54dの角により木肌に跡や傷をつけることを抑制でき、木材の商品価値を落とすことを抑制できる。
このように構成された本発明の一実施形態においては、第1送り機構14及び第2送り機構22の弾性外周部52、54には、1mm乃至20mmの範囲内の高さの溝部52e、54eが形成されている。このように弾性外周部52、54に溝部52e、54eの凹凸が形成されていたとしても、比較的小さい高さの範囲内の溝部にとどまり、木肌に跡や傷をつけにくくでき、木材の商品価値を落とすことをより抑制できる。
このように構成された本発明の一実施形態においては、第1油圧シリンダ8及び第2油圧シリンダ16は、木材を第1送り機構14と第2送り機構22との間で挟持するときの第1送り機構14及び第2送り機構22のそれぞれから木材に作用する力を800kgf~4000kgfの範囲内の力とするように構成される。これにより、第1送り機構14及び第2送り機構22が、枝払いや切断等を行う際にも木材を挟持できるとともに、木材を送る際に、このような比較的大きな力で木材を挟持したとしても木肌に跡や傷をつけることを抑制でき、木材の商品価値を落とすことを抑制できる。
このように構成された本発明の一実施形態においては、第1送り機構14及び第2送り機構22は、木肌に跡や傷をつけにくいように木材を送りながら、木材の枝払いを行うことができ、木材の商品価値を落とすことを抑制しながら、木材の枝払いを効率的に行うことができる。
このように構成された本発明の一実施形態においては、第1送り機構14及び第2送り機構22は、木肌に跡や傷をつけにくいように木材を送りながら、木材を任意の位置で切断でき、木材の商品価値を落とすことを抑制しながら、木材を効率的に切り出し及び搬送できる。
このように構成された本発明の一実施形態においては、第1送り機構14及び第2送り機構22の弾性外周部52、54は、スパイク56を備えている。これにより、弾性外周部52、54にスパイク56を備えることによりスパイク56が弾性外周部の弾性により木材の凹凸に追従することで木肌に跡や傷をつけにくくしながら、木材を送る際に滑ることを抑制し、効率的に木材を送ることができる。
次に、図7により、本発明の第2実施形態によるハーベスタ装置を説明する。第2実施形態は、本発明によるハーベスタ装置の第1送り機構又は第2送り機構の内部構造を変更した例である。図7は本発明の第2実施形態によるハーベスタ装置の正面図である。
第2実施形態によるハーベスタ装置101は、上述した第1実施形態によるハーベスタ装置と構造がほぼ同じであるため、本発明の第2実施形態の第1実施形態とは異なる点のみを説明し、同様な部分については図面に同じ参照符号を付して説明を省略する。
図7に示すように、第1送り機構114及び第2送り機構122について説明する。第1送り機構114は、外周に設けられた弾性外周部152と、弾性外周部152の内側の空気室153とを備えている。第1送り機構114は、空気室153及び弾性外周部52により柔体としての弾性構造体を形成している。弾性外周部152は、ゴム等の弾性部材により比較的薄い厚みの弾性層を形成し、変形可能に形成されている。弾性外周部152は、比較的平坦な上面52a、比較的平坦な外周面52b、比較的平坦な底面52cを形成している。弾性外周部152は、上面52a、外周面52b、底面52cの最外面を形成し、第1送り機構114の最外縁部を形成している。よって、弾性外周部152の上面52a、外周面52b、底面52cのいずれの部分が木材に接触したとしても木肌に歯跡や傷をつけにくく形成されている。弾性外周部152は、さらに、上面52aと外周面52bとの間、外周面52bと底面52cとの間に、角が湾曲されたコーナー部52dを形成している。コーナー部52dは上面視で環状に形成されている。弾性外周部152のコーナー部52dが円筒のショルダー部においても鋭角な突出部を形成しにくいので、木材に接触したとしても木肌に歯跡等の跡や傷をつけにくく形成されている。弾性外周部152の内側には、弾性外周部52の構造を補強するベルト等の構造部材が設けられている。空気室153は内部に環状の空気層を形成している。空気室153のさらに内側には、円筒状の支持構造体58が設けられている。
第2送り機構122も、外周に設けられた弾性外周部154と、弾性外周部154の内側の空気室155を備えている。第2送り機構122は、空気室155及び弾性外周部154により柔体としての弾性構造体を形成している。弾性外周部154は、ゴム等の弾性部材により比較的薄い厚みの弾性層を形成し、変形可能に形成されている。弾性外周部154は、比較的平坦な上面54a、比較的平坦な外周面54b、比較的平坦な底面54cを形成している。弾性外周部154は、上面54a、外周面54b、底面54cの最外面を形成し、第2送り機構122の最外縁部を形成している。よって、弾性外周部154の上面54a、外周面54b、底面54cのいずれの部分が木材に接触したとしても木肌に歯跡や傷をつけにくく形成されている。弾性外周部154は、さらに、上面54aと外周面54bとの間、外周面54bと底面54cとの間に、角が湾曲されたコーナー部54dを形成している。コーナー部54dは上面視で環状に形成されている。弾性外周部154のコーナー部54dが、円筒のショルダー部においても鋭角な突出部を形成しにくいので、木材に接触したとしても木肌に歯跡等の跡、溝、傷等をつけにくく形成されている。弾性外周部154の内側には、弾性外周部154の構造を補強するベルト等の構造部材が設けられている。空気室155は内部に環状の空気層を形成している。空気室155は内部に環状の空気層を形成している。空気室155のさらに内側には、円筒状の支持構造体59が設けられている。
空気室153は、空気が充填されており、空気圧により弾性外周部152の形状を維持している。空気室153は、弾性外周部152が受ける圧力に応じて変形可能である。空気室155は、空気が充填されており、空気圧により弾性外周部154の形状を維持している。空気室155は、弾性外周部154が受ける圧力に応じて変形可能である。第1送り機構114及び第2送り機構122は、空気室153及び空気室155をそれぞれ備えることにより、より木材の表面に接する面積が増大でき、様々な形状や状態の木材をより送りやすくできる。第1送り機構114及び第2送り機構122は、例えば空気タイヤを利用して形成されてもよい。本発明の第2実施形態によるハーベスタ装置101の動作等については、第1実施形態によるハーベスタ装置1の動作とほぼ同様であるため説明を省略する。
本発明を実施するための形態は上記の各実施形態に限定されるものではなく、さらなる他の変形例を適用することができる。図8及び図9に示すように、第1送り機構14及び/又は第2送り機構22の弾性外周部52及び/又は弾性外周部54上にスパイク56がさらに設けられてもよい。第1送り機構14と第2送り機構22とはほぼ同じ形状であるので、図8及び図9においては第1送り機構14及び第2送り機構22を共通の図面により図示している。なお、第1実施形態の第1送り機構14及び第2送り機構22にスパイク56を適用した例を例示しているが、第2実施形態の第1送り機構114及び第2送り機構122にスパイク56を適用してもよい。
スパイク56は金属製であり、小径の円筒形状に形成されている。複数のスパイク56が弾性外周部52の外周面52bに設けられている。スパイク56は弾性外周部52から外側に突出する突出部を形成している。スパイク56の基部はゴム製の弾性外周部52内に取り付けられている。スパイク56はほぼ等間隔で全周にわたって配置されている。このスパイクは、金属製であり、外方に向かって突出するような刃を形成している。スパイクは、木肌に歯跡や傷をつけやすくなるほど広範囲まで、例えば上面52aから外周面52bを介して底面52cまで連続した凸部を形成するようには形成されていない。外周面52bの半分以上の領域、より好ましくは3分の2以上の領域は、弾性外周部52により形成されている。このように金属製のスパイクが配置されていたとしても、スパイク56の基部や周囲の弾性外周部52が変形可能であるので、木肌に歯跡や傷をつけることを抑制でき、木材の商品価値を落とすことを抑制できる。
複数のスパイク56が弾性外周部54の外周面54bにも設けられている。スパイク56は金属製であり、小径の円筒形状に形成されている。スパイク56はほぼ等間隔で全周にわたって配置されている。スパイクは、木肌に歯跡や傷をつけやすくなるほど広範囲まで、上面54aから外周面54bを介して底面54cまで連続した凸部を形成するようには形成されていない。外周面54bの半分以上の領域、より好ましくは3分の2以上の領域は、弾性外周部54の面により形成されている。このように金属製のスパイク56が配置されていたとしても、スパイク56の基部や周囲の弾性外周部54が変形可能であるので、木肌に歯跡や傷をつけることを抑制でき、木材の商品価値を落とすことを抑制できる。なお、スパイク56の上面はほぼ平らに形成されているが、先細に尖るように形成されていてもよい。
1 :ハーベスタ装置
6 :ハーベスタ本体
8 :第1油圧シリンダ
10 :第1ブラケット
12 :第1駆動部
13 :第1回動軸
14 :第1送り機構
16 :第2油圧シリンダ
18 :第2ブラケット
20 :第2駆動部
21 :第2回動軸
22 :第2送り機構
24 :クランプアーム
50 :制御部
52 :弾性外周部
52a :上面
52b :外周面
52d :コーナー部
52e :溝部
54 :弾性外周部
54a :上面
54b :外周面
54d :コーナー部
54e :溝部
56 :スパイク
T :木材
Ta :木肌

Claims (7)

  1. 木材を送ることができると共に枝払いできるハーベスタ装置であって、
    送る木材に沿って延びるハーベスタ本体と、
    上記ハーベスタ本体から左右一方側に延びる第1油圧シリンダと、
    上記第1油圧シリンダと接続され、上記第1油圧シリンダによって内方又は外方に回動可能な第1ブラケットと、
    上記第1ブラケットに取り付けられる第1駆動部と、
    上記第1駆動部の第1回動軸を中心に回動される第1送り機構と、
    上記ハーベスタ本体から左右他方側に延びる第2油圧シリンダと、
    上記第2油圧シリンダと接続され、上記第2油圧シリンダによって内方又は外方に回動可能な第2ブラケットと、
    上記第2ブラケットに取り付けられる第2駆動部と、
    上記第2駆動部の第2回動軸を中心に回動される第2送り機構と、
    上記第1油圧シリンダ、上記第2油圧シリンダ、上記第1駆動部及び上記第2駆動部を制御する制御部と、を備え、
    上記第1送り機構及び上記第2送り機構は、上記第1油圧シリンダの作動により内方に移動される上記第1送り機構と、上記第2油圧シリンダの作動により内方に移動される上記第2送り機構と、の間で木材を挟持するとともに送るときに、油圧による把持力であっても木肌に跡や傷をつけにくいように変形可能な弾性外周部を備える、ハーベスタ装置。
  2. 上記第1送り機構及び上記第2送り機構の上記弾性外周部は、比較的平坦な上面を形成すると共に上記上面と側方側の外周面との間に角が湾曲されたコーナー部を形成している、請求項1に記載のハーベスタ装置。
  3. 上記第1送り機構及び上記第2送り機構の上記弾性外周部には、1mm乃至20mmの範囲内の高さの溝部が形成されている、請求項1又は2に記載のハーベスタ装置。
  4. 上記第1油圧シリンダ及び上記第2油圧シリンダは、木材を上記第1送り機構と上記第2送り機構との間で挟持するときの上記第1送り機構及び上記第2送り機構のそれぞれから木材に作用する力を800kgf~4000kgfの範囲内の力とするように構成される、請求項1乃至3の何れか1項に記載のハーベスタ装置。
  5. さらに、上記第1送り機構及び上記第2送り機構により挟持される木材の周囲に配置されるカッターであって、木材が送られるときに木材の枝を払う上記カッターを備える、請求項1乃至4の何れか1項に記載のハーベスタ装置。
  6. さらに、木材を切断できる切断装置を備える、請求項1乃至5の何れか1項に記載のハーベスタ装置。
  7. 上記第1送り機構及び上記第2送り機構の上記弾性外周部は、スパイクを備えている、請求項1乃至6の何れか1項に記載のハーベスタ装置。
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