JP3799394B2 - 木材の伐採造木用プロセッサ装置および木材の伐採造木方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木材の伐採造木用プロセッサ装置および木材の伐採造木方法に関し、詳しくは、山林で木材資源を切り出し木材製品とする木材の伐採および造木作業を機械化するのに用いられるプロセッサ装置と、このようなプロセッサ装置を用いた木材の伐採造木方法とを対象にしている。
【０００２】
【従来の技術】
山林における木材の伐採造木を効率的に行うために、従来の手作業に代わって、機械化されたプロセッサ装置が利用されている。
一般的なプロセッサ装置は、ショベルカーやバックホーなどの重作業車の可動ブーム先端に着脱自在に取り付けられる。木材を水平状態で掴む開閉爪状のグラップル機構や、木材を長さ方向に送るコンベア機構、木材の枝を打ち落とす枝打ち刃、木材を切断するチェーンソーなど、伐採作業に必要な各種機構装置が組み込まれている。木材の切り出し作業から移送作業までを全て１台のプロセッサ装置あるいは重作業車で行えるので、木材伐採作業の能率化あるいは省力化に大きく貢献できる。
【０００３】
特許文献１には、無端状帯体すなわちクローラ機構を利用して、木材の確実な送り作業を行えるようにしたプロセッサ装置の技術が示されている。
重作業車の可動アームに取り付けられたプロセッサ装置の操作は、重作業車の運転席に着席した作業者が行うことになる。
伐採された木材は、トラック等での運搬や製材時の取扱い、建材等としての使用に適した寸法毎に切断される。このとき、切断された木材の途中に木材の曲がり部分が残ったり、大きな空洞が残っていたりすることを避けなければならない。そのような欠陥のある木材は商品価値が大きく損なわれるからである。
【０００４】
そのため、作業者は、木材を目視観察しながら作業を進め、曲がり部分などの欠陥個所を避けて所定寸法の木材を切り出すようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２６２８２８９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記したような従来のプロセッサ装置では、前記した曲がり部分など木材に存在する欠陥個所を発見するのが難しいという問題がある。
作業車の運転席に着席している作業者は、プロセッサ装置で把持された木材を、視線方向から観察できるだけである。作業者の視線方向から見た限りでは木材に曲がりや空洞などの欠陥が見つからなくても、作業者の死角になるところに、欠陥が存在している可能性がある。欠陥の存在を知らずに木材を切断してしまうと、欠陥が含まれたままの木材製品になってしまい、商品価値を大きく損なってしまう。
【０００７】
作業車の可動アームを旋回作動させて、作業者の視線方向に向かって木材の先端を向けたりして木材の姿勢を変えると、曲がりの観察は行い易くなる。ところが、この場合、長い木材を水平方向で大きく振りまわすような動作が必要であり、広い作業スペースがなければ作業できない。林道脇などで行われるのが普通の木材の伐採造木作業では、十分な作業スペースが確保できないことが多い。しかも、大きく振りまわした木材の先端が周囲の部材に衝突したり、長い木材であれば先端が運転席に衝突したりするような問題が起こる心配もある。
作業者が、作業車から降りて、プロセッサ装置あるいは木材の近くに寄って観察すれば、木材の欠陥を発見し易くなる。しかし、切断作業のたびに、作業車への乗り降りを繰り返すのでは、極めて作業性の悪いものとなる。
【０００８】
作業車およびプロセッサ装置の作業者とは別に、プロセッサ装置の近くに木材の検査作業者を用意し、検査作業者からの指示で作業車内の作業者がプロセッサ装置を操作することもできる。しかし、この場合は、最低でも２人の作業者が必要であり、作業コストが大幅に増大する。しかも、作業者の可動アームあるいは木材の運動範囲に検査作業者が立ち入ることは、安全上の問題がある。
本発明の課題は、前記したようなプロセッサ装置による木材の伐採造木技術において、商品価値の高い木材を能率的かつ安全で経済的に製造できるようにすることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる木材の伐採造木用プロセッサ装置は、可動アームを備えた作業車に装備され、伐倒された木材を保持して所定長さ毎に切断するプロセッサ装置であって、前記可動アームの先端に配置される本体部と、前記本体部に配置され、前記木材を把持する把持部と、前記本体部に配置され、前記把持部で把持された木材を長さ方向に送る送り部と、前記本体部に配置され、前記木材を切断する切断部と、前記本体部に配置され、前記把持部で把持された木材のうち把持部の中心線に沿って把持部から延び出た部分を、把持部に隣接する部分から離れる方向へと木材の軸方向に沿って撮像する撮像装置と、前記作業車に配置され、前記撮像装置から送られる前記木材の撮像情報を受け取り表示する表示装置と、前記撮像装置から前記表示装置へと前記撮像情報を伝達する情報伝達手段とを備える。
【００１０】
〔作業車〕
プロセッサ装置を取り付けることのできる可動アームを備えていれば、通常の山林作業あるいは建築土木作業などに利用されている作業車が使用できる。
一般的には、ショベルカー、バックホーなどと呼ばれる作業車である。トラックなどの汎用車両に可動ブーム装置を設置した作業車も使用できる。
可動アームは、油圧式あるいは機械式、電磁式の駆動構造が採用できる。屈曲あるいは旋回可能な関節が複数個所に備えられていて、自由度の高い運動を行うものが好ましい。ロボット装置の可動アーム構造も採用できる。一般的には、作業車側に配置され、作業車に対して垂直面内で旋回するブームと、ブームの先端に配置されブームに対して垂直面内で旋回するアームとを備えたものが使用される。可動アームの全体を設置し運転席と一体になった作業台を水平旋回させることで水平方向の運動を果たすものが使用できる。可動アームの先端には、各種の作業装置を着脱自在に取り付けるアタッチメント機構を備えておくことが望ましい。
【００１１】
可動アームには、先端に取り付けられる作業装置を操作したり、作業装置の作動状況を作業者に情報伝達したりする制御線や通信線を配線しておくことができる。
作業車の駆動機構は、各種の土木作業車で採用されているような無限軌道のほか、通常のトラックなどと共通する車輪、小型の作業車に適したゴム製クローラなどが使用できる。車輪と無限軌道の両方を備えたものでもよい。ロボット型の歩行機構を備えることもできる。
作業車の運転席は、作業車の運転とともに可動アームの操作および操作状況の観察が行い易い個所および構造で設けられる。作業車を路上走行させる場合の運転席と、可動アームを操作する運転席とが別に設けられる場合もある。
【００１２】
〔プロセッサ装置〕
基本的には、伐倒された木材を保持して所定長さ毎に切断する機能を備えていれば、通常の伐採造木作業用のプロセッサ装置と共通する構造が採用できる。
一般的にプロセッサと呼ばれている装置のほか、伐倒作業にも適したハーベスタと呼ばれている装置も、本明細書におけるプロセッサ装置の概念に含まれる。
プロセッサ装置は、可動アームへの着脱機構を備えている。通常は、ボルト締結やピン連結、係合構造、嵌脱機構などで構成される。着脱機構には、制御線や通信線のコネクタ機構を備えておくこともできる。ショベルカーのバケット駆動シリンダへの連結構造を備えていれば、バケットと同様の複雑な各種動作を行わせることができる。
【００１３】
プロセッサ装置の基本的な機能としては、木材を掴む機能、木材の直径を検知する機能、木材を長さ方向に移動させる機能、木材の移動長さを検知する機能、木材を切断する機能などがある。また、木材の枝を切断する枝打ち機能を備えることができる。これらの基本的な機能のうち、主要な機能を備えていれば、その機能を実現する具体的構造や機構装置、駆動手段などは、通常のプロセッサ装置と同様の技術を組み合わせて構成することができる。
〔本体部〕
可動アームの先端に配置される。可動アームへの着脱機構や制御線、通信線の連結構造を備えておくことができる。把持部、切断部、送り部などを駆動したり制御したりする機構構造を備えることができる。
【００１４】
〔把持部〕
木材を把持する機能を果たせば、通常のプロセッサ装置におけるグラップル機構などと同様の機構構造が採用できる。
通常、本体部の下面側で、左右に開閉自在な爪状部材を有し、木材を左右から挟んで掴むようになっているものが使用できる。通常、木材は把持部の中心線に沿って水平姿勢で把持される。
把持部には、掴んだ木材の直径や重量などを測定する測定器を備えておくことができる。
【００１５】
〔送り部〕
把持部で把持された木材を長さ方向に送る。基本的には、通常のプロセッサ装置における送り部と同様の機構構造が採用できる。クローラ機構、歯車機構、爪車機構、ローラー機構、チェーン機構などが挙げられる。送り機構は、木材の周方向および長さ方向で１個所だけで接触するものであってもよいし、複数個所で接触するものであってもよい。送り部は、本体部あるいは把持部の内部に組み込んでおくことができる。
送り部には、木材の送り量を検知する測長機構を備えておくことができる。これによって正確な長さで木材を切断することができる。測長機構は、直接に木材の移動量を検知するものであってもよいし、木材の送り機構の作動量から木材の送り量を求めるものであってもよい。具体的には、木材の周面に接触して回転することで送り量を検知するエンコーダが利用できる。
【００１６】
〔切断部〕
木材を所定の位置で切断する機能を備えていれば、通常のプロセッサ装置における切断機構が適用できる。
切断機構として、例えば、往復移動する鋸のほか、チェーンソーや回転鋸の構造が採用できる。切断部は、木材を把持部で把持した状態で、木材の側方位置から木材を横断して切断する位置へと移動自在に設けられる。
〔撮像装置〕
本体部に撮像装置を備えておく。撮像装置は、把持部で把持された木材のうち把持部から延び出た部分の全体を撮像する。
【００１７】
木材は、把持部の中心線に沿って把持部の両側に延び出る。撮像装置は、少なくとも片側に延び出る部分を撮像できればよい。切断部に近い側で切断部から外側に延び出る部分を撮像することが望ましい。通常は、木材の根元側を把持部から突き出して切断していくので、撮像装置は、木材の根元側に向かって撮像することになる。把持部の両側にそれぞれ撮像装置を設けることもできる。例えば、把持部の片側に切断部、反対側に枝打ち部を備えている場合、それぞれの側に延びた木材を、それぞれの側に設置された撮像装置で撮像することができる。
撮像装置としては、ＣＣＤカメラなど工業的に利用し易い撮像装置が使用できる。撮像装置は、ＣＣＤカメラのように、木材の映像を目視と同じ映像で撮像できるもののほか、レーザ光や超音波で木材の輪郭像や凹凸形状などの電子情報を得るものであってもよい。
【００１８】
撮像装置は、木材の出来るだけ長い範囲を撮像できるものが好ましい。広角レンズや魚眼レンズを利用して撮像範囲を広げることが有効である。複数のカメラを組み合わせて撮像範囲を広げることもできる。カメラを移動させたり、姿勢変更させたり、撮像領域を一定範囲内で移動走査するなどの操作を行って、撮像範囲を広げることもできる。カメラを首振り機構で支持しておくこともできる。撮像範囲や撮像位置を違えた複数台のカメラを組み合わせることもできる。
撮像装置には、照明灯を備えることで鮮明な映像を取得できる。レーザーマーカーで木材の表面に光の帯を表示すれば、直線方向が確認し易くなる。レーザーマーカーで距離目盛を木材の周面に表示させることもできる。
【００１９】
撮像装置は、木材の周方向のうち、作業車の運転席側からは視認できない方向から木材を撮像することが望ましい。作業車の運転席に着席した作業者の視線方向と直交する方向から撮像するものが好ましい。通常は、作業者は、木材のほぼ水平方向から目視できるので、撮像装置は、木材に対して真上方向から撮像することが有効である。視線方向に対して木材の裏側になる方向から撮像することもできる。木材の裏側で視線方向に対して斜め４５度で上下何れかの方向から撮像することもできる。
撮像装置で撮像された木材の情報は、電子情報に変換することが望ましい。電子情報であれば、通信線で伝達したり、無線信号で送信したりできる。光ファイバーを利用すれば、撮像情報を光情報のままで伝達することもできる。勿論、映像を電子情報に変換し、さらにディジタルの光情報に変換して光ファイバーで伝達することもできる。
【００２０】
〔表示装置〕
撮像装置から送られる木材の撮像情報を受け取って、木材の曲がりや空洞などの欠陥を検査できる画像情報を表示する。
基本的には、通常の工業的検査や監視に使用される表示装置が適用できる。
例えば、木材の映像をそのまま表示する映像ディスプレイが使用できる。ＣＲＴやＬＣＤ、ＥＬなどの各種表示装置が挙げられる。映像は、カラーであってもよいしモノクロであってもよい。
表示装置は、木材の撮像情報を電子的に加工して、作業に必要な情報だけを表示したり、あまり重要でない情報を削除し重要な情報を強調したりする加工を行って表示したりすることもできる。例えば、木材の輪郭や中心線だけを画像として表示させることができる。空洞のような欠陥部だけを他の部分と色を変えて強調した画像を表示することもできる。これらの情報加工は、表示装置に画像処理装置やコンピュータを組み合わせることで可能になる。
【００２１】
表示装置は、作業車の運転室、運転台、運転席など、作業者がプロセッサ装置の操作を行いながら観察できる位置および姿勢で配置しておくことが望ましい。運転席のダッシュボードやプロセッサ装置の操作盤に表示装置を組み込むこともできる。表示装置を、設置個所から取り外して可搬自在にしておけば、運転席の外あるいは作業車から離れた位置で、表示装置を使用することもできる。この場合、表示装置の電源を作業車からケーブルで供給したり、表示装置に電池や充電池を組み込んでおいたりすることができる。
表示装置には、木材の画像に加えて、木材の軸方向など作業者の判断を助ける指標画像を表示することができる。指標画像として、表示画面の全体にグリッド線を表示したり、遠近法による消失線を表示したりすることができる。小さなマーク画像を、一定間隔で表示させることもできる。例えば、把持部で掴んだ木材の理想的な中心に沿う直線に沿って指標画像を表示したり、中心線を挟んで両側に指標画像を表示したりすることができる。指標画像は、木材の直径や姿勢などの状況に合わせて、形状や配置を変更できるようにしておくことができる。このような指標画像は、スーパーインポーズ機能を備えた画像処理装置やコンピュータによって容易に作成および表示が可能である。
【００２２】
表示装置には、プロセッサ装置の作動状況、姿勢、木材の径、重量などの測定データなどを、数値や画像で表示させることもできる。これらの情報は、木材の画像に重ねて表示することもできるし、一つの表示画面に画面分割して表示することもできる。必要な情報毎に画面を切り換えて表示させることもできる。複数の表示画面を備えた表示装置であれば、木材の映像とその他の情報とを別画面で表示させることもできる。木材の映像に加えて、プロセッサ装置の作動に関わる各種の状況を表示装置で表示できれば、作業性が向上し、作業者の負担が軽減される。
【００２３】
撮像装置で取得した画像情報あるいは表示装置の表示情報を記録する記録装置を備えておくことができる。記録された情報を集計したり分析したりすることで、作業品質や成績の評価に利用できる。作業者の教育や訓練に利用することもできる。
〔情報伝達手段〕
撮像装置から表示装置へと撮像情報を伝達する。
基本的には、各種の工業的装置設備における情報伝達手段が採用できる。
例えば、電気信号を送る通常の通信線がある。電気信号を光信号に変換して伝達する光通信線もある。これらの通信線は、プロセッサ装置から可動アームを経て運転席の表示装置へと配線しておくことができる。プロセッサ装置を制御したりプロセッサ装置の作動情報を伝達したりする制御線あるいは通信線を、撮像情報の伝達手段に兼用することもできる。
【００２４】
有線手段のほか、無線通信手段も採用できる。例えば、撮像装置と表示装置のそれぞれに無線通信器を備えておけば、可動アームや作業車などに特別な通信線を設置する必要がない。無線通信器の構造や通信信号は、通常のコンピュータネットワークやネットワーク機器における汎用の通信技術が適用できる。無線通信手段を採用すれば、作業車や可動アームに特別な配線を設ける必要がなく、既存の作業車やプロセッサ装置にも容易に追加設置することができる。
〔木材の伐採造木作業〕
基本的には、通常のプロセッサ装置を用いた木材の伐採造木作業と同様の手順あるいは作業条件が適用できる。
【００２５】
木材の伐採造木作業の最初は、山林などに生育する立ち木を切り倒す。
この伐倒作業は、専用の装置を用いて行ったり、作業者がチェーンソーなどの切断具を持って作業したりする。プロセッサ装置を用いて行うこともできる。
伐倒された木材は、その場でプロセッサ装置による切断作業を行ってもよいし、別の場所まで移送してから切断作業を行うこともできる。通常は、立ち木が生育している山林の傾斜面から、作業車や輸送トラックが進入し易い道路面や平坦地まで木材を移送してから切断作業などを行う。
木材の切断作業を開始するには、プロセッサ装置の把持部で木材を掴み上げる。木材は把持部の中心線に沿って延びた状態になる。通常は、木材を水平状態で支持する。
【００２６】
切断作業の前に、枝打ち作業を行うことができる。プロセッサ装置に備えた枝打ち部の枝打ち刃で、木材の幹から分かれて延びる枝を切断除去する。このとき、プロセッサ装置の定位置に配置された枝打ち部に対して、送り部によって木材を長さ方向に移動させることで、木材の全体に枝打ち刃を当てて枝を効率的に切断することができる。
撮像装置による木材の撮像および表示装置による木材の欠陥検査は、送り部で木材を長さ方向に移動させて、木材の全長が表示装置で順次表示させながら、木材に存在する曲がりや空洞などの欠陥を監視する。前記した枝打ち作業で木材を長さ方向に移動させたときに、木材の欠陥検査を同時に行うこともできる。
【００２７】
木材の欠陥は、木材の用途や要求品質によっても異なるが、通常は、局部的な曲がり、空洞、腐食、深い傷、変色などが挙げられる。
欠陥検査は、作業車の運転席に座った作業者が、目視と表示装置の表示画面との両方で行う。
必要であれば、可動アームを作動させて、木材の姿勢や位置を変えて、木材に対する作業者が目視できる方向を変えて、より詳しい欠陥検査を行うこともできる。
木材の切断作業は、トラックなどによる搬送、市場における市況、木材製品の加工や利用形態に合わせた、適切な寸法毎に木材を切断する。適切な寸法は、１種類だけの場合もあるし、何段階かの複数の寸法である場合もある。
【００２８】
木材の切断位置は、前記した欠陥検査で発見された欠陥部を除いた領域で、所定長さ分の木材が得られるように設定する。プロセッサ装置の定位置に配置された切断部に対して、送り部で木材を長さ方向に送って、切断位置を切断部のところに配置したあと、切断部を作動させて木材を切断する。切断作業の際にも、表示装置の表示画面を監視して、欠陥位置を確認しながら切断作業を行うことで、切断位置の誤りやズレを防ぐことができる。
所定の寸法に切断された木材は、トラックなどの搬送手段で運び出される。プロセッサ装置の把持部を利用して、切断された木材をトラックの荷台などに移送することもできる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１に示す伐採造木作業車１０は、無限軌道１２により走行し、作業者Ｍが乗る運転室１６と可動アーム１４とが一体となって水平旋回自在である。通常のバックホーと基本的に共通する構造である。
〔プロセッサ装置〕
可動アーム１４の先端にプロセッサ装置２０が装着されている。プロセッサ装置２０は、ボルトや各種の連結機構によって、可動アーム１４に対して着脱自在である。可動アーム１４は、その先端が３次元方向に自由に動くようになっており、プロセッサ装置２０も３次元方向に自由に移動させることができる。
【００３０】
図２に示すように、プロセッサ装置２０は、全体がボックス状をなし可動アーム１４への取付構造を備えた本体部２１と、本体部２１の下面側で左右に開閉自在な開閉爪状をなすグラップルすなわち把持部２２を有する。把持部２２で木材Ｗを掴むことができる。把持部２２に掴まれた木材Ｗは、把持部２２の中心に沿って水平方向に延びる姿勢に維持される。把持部２２の外側で本体部２１には、複数の枝打ち刃を有する枝打ち部２３を有する。枝打ち部２３は複数枚の枝打ち刃が、把持部２２と同じように開閉自在に取り付けられており、閉じた状態では、複数の枝打ち刃が、木材Ｗの周囲で外側に刃を向けた状態で円周状に配置される。
【００３１】
本体部２１には、チェーンソーを組み込んだ切断部２６が設けられている。切断部２６は、本体部２１側を基点にして、反対側の先端が木材Ｗの断面を横断するように旋回することで、木材Ｗを切断する。
本体部２１の内部で木材Ｗと接触する位置には、クローラ構造の送り部２４が設けられている。把持部２２で掴まれた木材Ｗが、送り部２４の駆動によって、長さ方向に摺動させられる。送り部２４には、クローラの作動量や木材Ｗの送り量を検知するセンサを設けておくことができる。
図１に示すように、運転室１６の作業者Ｍは、プロセッサ装置２０で保持された木材Ｗを、ほぼ水平に近い横方向から観察することになる。作業者Ｍの視線方向に対して直交して左右に延びるように木材Ｗが配置される。したがって、木材Ｗが、上下方向に曲がっている個所は見つけ易いが、水平方向に曲がっている個所は見つけ難い。また、周方向で奥側に空洞などの欠陥があると、作業者Ｍの死角であるから発見するのが困難である。
【００３２】
プロセッサ装置２０の具体例として、前記特許文献１に記載されたプロセッサ装置が利用できる。イワフジ工業社やＣＫＳチューキ社、その他のプロセッサ装置メーカーから入手できる汎用のプロセッサ装置が利用できる。これらのプロセッサ装置に、以下に説明する撮像表示構造を追加装備したものが使用できる。勿論、予め撮像表示構造が組み込まれたプロセッサ装置や作業車でもよい。
〔撮像表示構造〕
プロセッサ装置２０のうち、本体部２１の上部には、木材Ｗの軸方向のちょうど真上になる個所に、ＣＣＤカメラ３２が取り付けられている。図２に示すように、ＣＣＤカメラ３２は、本体部２１から外側に張り出して取り付けられている。ＣＣＤカメラ３２の撮像領域は斜め下向きで広角に設定されており、２点鎖線で示すＣＣＤカメラ３２の撮像領域が、切断部２６に隣接するほぼ真下部分から、木材Ｗの端部側までを十分に覆うようになっている。
【００３３】
ＣＣＤカメラ３２には、本体部２１の内部に設置された無線通信器３４が連結されている。ＣＣＤカメラ３２の撮像情報は、無線通信器３４を経て無線送信される。ＣＣＤカメラ３２の電源はプロセッサ装置２０の駆動電源から供給できる。
図１に示すように、運転室１６に着席した作業者Ｍの前に、液晶ディスプレイからなる表示装置４０が設置されている。表示装置４０は、連結コネクタなどを介して着脱自在に取り付けられている。運転室１６の外あるいは作業車１０から離れた位置に持ち出した状態でも、目的とする画像を表示することができる。
【００３４】
図３に示すように、表示装置４０は矩形の表示画面４２を有する。表示装置４０には、無線通信器４６が取り付けられており、ＣＣＤカメラ３２の無線送信器３４から送られた無線信号を受信し、映像情報として表示画面４２に表示する。表示装置４０の電源は、作業車１０の電源から電圧変換器などを介して供給することができる。
表示画面４２には、ＣＣＤカメラ３２で撮像された木材Ｗの映像とともに、指標マーク５２が表示される。指標マーク５２は、小さな矩形状などをなす図形が、プロセッサ装置２０の中心軸方向の左右に沿って手前側から奥側へと並んだ状態で表示されている。等間隔で配置された図形を遠近法にしたがって表示したときの画像が表示されている。左右の指標マーク５２のちょうど中間の位置が、プロセッサ装置２０の中心線を表す。木材Ｗが、左右の指標マーク５２列の中央に延びて表示されていれば、木材Ｗには曲がりがないと見なせる。途中でどちらかの指標マーク５２列に寄っていくようであれば、その位置に曲がりがあることが判る。また、指標マーク５２の奥行き方向の間隔あるいは配置数から、木材Ｗの長さ方向のどの位置に欠陥が存在するのか見当をつけることもできる。
【００３５】
なお、左右の指標マーク５２の列間隔は、木材Ｗの直径の大きさに合わせて、木材Ｗの両側で適切な位置に指標マーク５２列が配置されるように、任意に変更することができる。この列間隔の調整は、作業者Ｍが表示画面４２を見ながら表示装置４０に入力指示してもよいし、表示装置４０の内部で木材Ｗの直径データや画像情報から、指標マーク５２列の位置および指標マーク５２の適切な表示位置を演算して、演算結果を元に表示させることもできる。
さらに、表示画面４２には、木材Ｗの測長値や径などの作業に必要なデータ５３も表示される。これらのデータ５３は、プロセッサ装置２０に備えた各種センサや測定器の情報や作業者Ｍの入力データをもとに、表示装置４０に内蔵されたコンピュータや画像表示回路によって演算処理された結果が表示される。
【００３６】
表示装置４０には、表示のオンオフや画像調整などを行う操作スイッチ４４を備える。操作スイッチ４４は、指標マーク５２や表示データ５３を変えたり数値入力したりする入力装置にも利用できる。
〔伐採造木作業〕
図１に示す作業車１０を、山林などの木材を伐採造木する作業現場に持ち込む。トラックなどで搬送してもよいし、自力走行で現場まで移動させてもよい。
立ち木を倒す作業は、作業車１０の可動アーム１４に、プロセッサ装置２０とは別の伐倒作業装置を取り付けて行うことができる。プロセッサ装置２０の把持部２２を利用して、立ち木を掴み伐倒することもできる。地上作業者がチェーンソーで切り倒すこともできる。
【００３７】
作業車１０に取り付けたプロセッサ装置２０の把持部２２で伐倒された木材を掴み、切断作業場所まで移送することができる。立ち木の存在する傾斜面から作業が行い易い道路面や平坦地まで移送させることが望ましい。この移送は、プロセッサ装置２０あるいは作業車１０とは別の作業車や装置で行うこともできる。切断作業は、作業車１０のプロセッサ装置２０で木材Ｗを水平姿勢で掴んだ状態で行う。
まず、プロセッサ装置２０の枝打ち部２３を木材Ｗの周囲に配置した状態で、送り部２４を駆動させて、木材Ｗを長さ方向に送る。木材Ｗの外周に突出する枝は、枝打ち部２３の枝打ち刃で切り取られ、木材Ｗの幹だけが残る。木材Ｗを前後に往復させて、枝打ちを確実に行うこともできる。
【００３８】
次に、木材Ｗの一端を把持部２２で掴んだ状態で、木材Ｗを長さ方向に送りながら、切断位置を決定する。運転室１６の作業者Ｍは、肉眼による水平方向からの観察と、ＣＣＤカメラ３２で撮像された垂直上方からの映像である表示装置４０の表示画面４２の観察とを組み合わせることで、木材Ｗの周方向について広い範囲を詳しく観察することができる。
観察の結果、曲がりのない直線状でその他の欠陥もない商品価値の高い部分が十分な長さであれば、その長さ分の木材Ｗを切断する。送り部２４で木材Ｗを所定長さだけ送って、切断位置を切断部２６のところに配置したあと、切断部２６を作動させて木材Ｗを切断する。
【００３９】
木材Ｗの先端から欠陥個所までの長さが短い場合は、とりあえず、欠陥個所の手前までで木材Ｗを切断する。得られるのは少し短い木材Ｗであるが、木材用途によっては十分に利用価値がある。つぎに、欠陥個所を過ぎた位置でも木材Ｗを切断する。欠陥個所を含む狭い部分の木材Ｗは廃棄したり、粉砕材などに利用したりすればよい。
このような作業を繰り返すことで、１本の木材Ｗから、所定長さの直線状をなす木材Ｗ製品が効率的に切り取られる。勿論、一部には少し短い木材Ｗ製品も混じる場合がある。直線状で商品価値のある木材Ｗの製品を、トラックなどに積み込んで出荷することができる。
【００４０】
〔その他の機能〕
作業車１０が、水平・垂直方向の全方向で如何なる姿勢であっても、プロセッサ装置２０の姿勢がどのように変わっても、常に、対象とする木材Ｗを常に一定方向から撮像して、曲がりなどを判定することができる。
プロセッサ装置２０で、木材Ｗの切断作業だけでなく、枝払い作業を行う際などにも、表示装置４０の表示画面４２で、送材方向における障害物等の存在を監視して安全を確認しながら、枝払い作業などが行える。木材Ｗが周囲の物体に衝突する事故が確実に防止できる。
【００４１】
ＣＣＤカメラ３２による撮像を行わない従来の作業では、運転室１６の作業者Ｍの正面に木材Ｗの木口を向けるようにプロセッサ装置２０の姿勢を変えて、作業者Ｍが木材Ｗの曲がりを確実に検査できるようにすることがある。この場合、検査を終えたあと、木材Ｗの木口が作業者Ｍの横方向を向くようにプロセッサ装置２０の姿勢を変えてから送材しなければ、送材された木材Ｗの木口が作業者Ｍに向かって突き進んでくることになる。勢い良く送材された木材Ｗが、作業車１０の運転室１６に激突するような事故が発生するおそれがあった。本発明では、木材Ｗの木口を作業者Ｍのほうに向ける必要はなく、事故発生の可能性を減らして、安全な造材作業が可能である。
【００４２】
表示装置４０に、ＣＣＤカメラ３２との通信とは別に、外部の通信網や情報源との通信機能を持たせることもできる。例えば、インターネット回線網などを介して、木材Ｗの市況情報を表示させて造木作業の調整を行ったり、気象情報を表示させて作業手順を変更したりすることができる。造木作業の状況を、遠隔地の管理部署などに伝送することもできる。
〔位置合わせ作業〕
ＣＣＤカメラ３２の撮像方向は、プロセッサ装置２０の把持部２２で掴んだ木材Ｗの軸方向と一致させておくが、作業中にＣＣＤカメラ３２の位置がずれたり、把持部２２の把持位置がずれたりすることがある。
【００４３】
ＣＣＤカメラ３２の取付位置が微調整できるようになっていれば、上記のようなズレが解消できる。ＣＣＤカメラ３２が上下方向や左右方向に首振り自在に取り付けられていれば、撮像範囲を調整することができる。
表示装置４０の表示画面４２に表示する画像の範囲を上下左右に調整できたり、画像処理によって画像を傾けたりすることで、木材Ｗの曲がりが検査し易い表示になるように調整することもできる。
〔プロセッサ装置の応用〕
プロセッサ装置２０は、伐倒後の枝打ちおよび切断作業のほか、伐倒作業あるいは切断された木材の集材や搬送作業にも利用できる。
【００４４】
立ち木をプロセッサ装置２０の把持部２２で掴んで切断部２６で切断すれば、木材Ｗの切り出しができる。このとき、ＣＣＤカメラ３２で立ち木の状態を観察しておけば、目視だけでは見え難い伐倒作業の状況が良好に監視できる。
伐倒木材をスイングヤーダーなどで集材する際に、スイングヤーダーにプロセッサ装置２０を取り付け、伐倒木材をプロセッサ装置２０で取り扱うことができる。この場合も、ＣＣＤカメラ３２で取り扱う木材の状況を監視できれば、木材の集材時に、木材が根株などに引っ掛かったり、残存木が傷付いたりすることを防止できる。作業者からは見えない位置の木材を集めたり、作業者からは見え難い位置まで木材を移送したりするのに便利である。
【００４５】
切断木材をトラックなどに積み込む作業にプロセッサ装置２０を使用することができる。ＣＣＤカメラ３２で、木材の姿勢とともに積み込み場所の状況が撮像できるので、効率的で適切な積み込み作業ができる。例えば、大型トラックの荷台や、既に多数の木材が積載された堆積物の上に新たな木材を積みこむ場合には、地上近くの作業者からは状況が把握し難い。先に積み込んだ木材列と平行に新たな木材を並べるのも難しい。しかし、ＣＣＤカメラ３２によって木材とその周辺の画像が表示されていれば、上記のような作業が容易になる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明にかかる木材の伐採造木用のプロセッサ装置は、作業者の目視観察に加えて、別の方向からの撮像装置による撮像情報をもとにして、木材の欠陥個所を検査することができる。木材のうち、欠陥のない良好な部分のみを確実に切り取って、商品価値の高い木材製品を得ることができる。作業者が木材に接近して観察するような手間をかけず、しかも、安全に作業が進められるので、木材の伐採造木にかかる作業の効率化、生産性の向上、さらには安全性の向上にも大きく貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態を表す伐採造木作業車の全体構造図
【図２】 プロセッサ装置の詳細構造図
【図３】 表示装置の詳細構造図
【符号の説明】
１０ 作業車
１４ 可動アーム
１６ 運転室
２０ プロセッサ装置
２１ 本体部
２２ 把持部
２３ 枝打ち部
２４ 送り部
２６ 切断部
３０ 撮像装置
３２ ＣＣＤカメラ
３４、４６ 無線通信器
４０ 表示装置
４２ 表示画面
Ｍ 作業者
Ｗ 木材

Claims (6)

1. 可動アームを備えた作業車に装備され、伐倒された木材を保持して所定長さ毎に切断するプロセッサ装置であって、
   前記可動アームの先端に配置される本体部と、
   前記本体部に配置され、前記木材を把持する把持部と、
   前記本体部に配置され、前記把持部で把持された木材を長さ方向に送る送り部と、
   前記本体部に配置され、前記木材を切断する切断部と、
   前記本体部に配置され、前記把持部で把持された木材のうち把持部の中心線に沿って把持部から延び出た部分を、把持部に隣接する部分から離れる方向へと木材の軸方向に沿って撮像する撮像装置と、
   前記作業車に配置され、前記撮像装置から送られる前記木材の撮像情報を受け取り表示する表示装置と、
   前記撮像装置から前記表示装置へと前記撮像情報を伝達する情報伝達手段と
   を備える木材の伐採造木用のプロセッサ装置。
2. 前記表示装置が、前記作業車の運転席近傍に配置され、
   前記撮像装置が、前記木材に対して、前記作業車の運転席から目視できない方向から撮像する
   請求項１に記載の木材の伐採造木用プロセッサ装置。
3. 前記撮像装置が、前記木材の映像を撮影するＣＣＤカメラであり、
   前記表示装置が、前記木材の映像を表示する映像ディスプレイであり、
   前記情報伝達手段が、前記撮像装置に備えられた送信器と前記表示装置に備えられた受信器との間を無線信号で情報伝達する無線通信手段である
   請求項１または２に記載の木材の伐採造木用プロセッサ装置。
4. 前記表示装置が、前記木材の映像に加えて、木材の軸方向を示す指標画像を表示する
   請求項１〜３の何れかに記載の木材の伐採造木用プロセッサ装置。
5. 前記本体部に配置され、前記木材の枝打ちを行う枝打ち部をさらに備える
   請求項１〜４の何れかに記載の木材の伐採造木用プロセッサ装置。
6. 請求項１〜５の何れかに記載のプロセッサ装置を用いる木材の伐採造木方法であって、
   前記プロセッサ装置の把持部で、伐倒された木材を把持する工程(a)と、
   前記プロセッサ装置の撮像装置で、前記木材を、把持部に隣接する部分から離れる方向へと木材の軸方向に沿って撮像する工程(b)と、
   前記プロセッサ装置の表示装置で、前記木材の画像を監視して、木材の欠陥を検査する工程(c)と、
   前記プロセッサ装置の送り部で、前記木材を長さ方向に送り、前記検査工程(c)で発見された欠陥個所を除いた所定長さ分の木材を、前記プロセッサ装置の切断部で切断する工程(d)と
   を含む木材の伐採造木方法。

Images