JP5773324B2 - 竹伐採機、及び竹伐採方法 - Google Patents

Description

本発明は、竹伐採機、及び竹伐採方法に関し、特に、竹林に群生する竹を伐採するとともに、竹チップに加工する竹伐採機、及び竹伐採方法に関する。

竹は、例えばバイオマス化学材料の原料等として、近年、その有効利用が種々検討され、実用化も進み始めている。しかしながら、現状では、竹の有効利用も、竹を伐採してチップ加工するまでの効率の悪い作業に起因する材料コストが、幅広い用途に普及するための大きなネックとなっている。前記効率の悪い作業の要因の一つが、竹を伐採してチップ加工するまでの小型で使い易い、効率の良い装置が無く、ほとんどを人手に頼っていたことによるものである。竹の伐採、粉砕、チップ化などに適用可能な背景技術として、例えば特許文献１から特許文献４に開示の技術がある。

特開平７−３１４４１１号公報

特開２００１−３４１１０５号公報

特開２００２−５１６４９号公報

特開２００２−３４６４２３号公報

現状の竹伐採からチップ加工までの一般的な作業の問題点について説明すると、成長した竹を、チェーンソーなどを使って間伐で伐採する場合は、ほとんどが周囲の竹に引っ掛かって倒れず、この後処理としてチェーンソーを使ってダルマ落としの様に切りながら短くしていくか、人力で竹の引っ掛かりを除去して倒す作業をする必要がある。また、倒された竹を運び易くするために例えば１．５〜２メートルの寸法にチェーンソーなどを使って切断する作業も必要となる。また竹の全高さの上約４割の範囲には枝や笹がついていて、これも運び易くするため人手で手ノコやナタを使って枝打ちする作業も必要となる。更に、運び易い寸法に切断された竹や笹枝は、ほとんどが傾斜地に散乱していて、集材して、竹林近くの平地に設置された粉砕機まで運ぶ作業は重労働である。上記のように竹を伐採した後、粉砕機まで運び出すとすれば、実際にこの作業を竹林で行ってみると、作業負担は非常に大きいものであり、また作業効率も悪いことが分かる。

特許文献１の技術では、伐竹、伐木、ツル、雑草等をシュート２２にのせる必要があるが、シュート２２にのせる前の伐採は人手で行う必要がある。竹林での竹の伐採作業は、作業者にとって最も負担の大きい作業である。

特許文献２の技術は、木材を破砕するものではあるけれども、被破砕木材は略水平方向から導入するものであり（特許文献２第００２９段落参照）、やはり被破砕木材の伐採は人手での作業を要する。

特許文献３の技術は遠隔操作可能な潅木伐採機に関するものであるが、竹を伐採してチップに加工するには、伐採後にチップ加工位置まで運ぶ必要があり、この運搬作業の負担も相当に大きい。

特許文献４の技術では、竹木をクランプレバで掴持してカッタで切断した後、粉砕機のある場所へ運び出す作業負担が生じる（特許文献４第００１３段落参照）。特許文献４の技術は予想しない場所から突然地上へ伸びる有害竹木を対象とした技術であるが、竹チップへの加工、竹の有効利用のため、特に有害なわけでなく、成長した竹を伐採し、粉砕機まで運び出すとすれば、実際に竹林で行ってみると、周囲の竹が引っかかるなどして、作業負担は非常に大きいものである。

本発明は上記の諸点に鑑みてなされたものであって、竹林に群生する竹を容易に伐採することが可能であるとともに、伐採された竹から竹チップを容易に得ることができる竹伐採機を提供することを目的としている。さらに、当該竹チップを得るに際し、竹の笹枝、葉なども併せてチップへ加工することができる竹伐採機を提供することが第２の目的である。

上記の問題点を解決するために、本発明に係る竹伐採機は、竹を伐採する回転切削機構を備え、当該回転切削機構は、伐採対象である竹の根本から上方に向う方向に、竹の伐採が可能な速度で回転し、前記回転切削機構により伐採された竹が、前記回転切削機構の回転により、当該回転切削機構の上方へと移動した後、前記回転切削機構は、前記竹をチップへと加工することが可能な速度で回転するとともに、チップへの加工時に、伐採された竹を挟持することが可能な少なくとも一対のローラを備えることを特徴としている。

本発明においては、回転切削機構を用いて竹を伐採するとともに、伐採後に前記回転切削機構上方に移動した竹を、当該回転切削機構によりチップに加工する。即ち、特許文献４の技術のように、伐採した後に、伐採された竹を粉砕機まで運ぶ必要がない。

なお、他に、例えば下記するガイド部材やチップ収容器なども備えた場合には、竹を根元付近で伐採した後に、従来必要な作業であった、倒し、定寸切り、笹枝打ち、集材、運搬の５つの作業を全て省略でき、これは、特許文献１〜４の技術との大きな違いであり、現実の竹林での伐採作業、運搬作業の負担、効率に鑑みると、実用的な効果は極めて大きいものである。

ここで、「竹の伐採が可能な速度」と、「竹をチップへと加工することが可能な速度」とは同一の速度とすることができる。

本発明の竹伐採機は、クローラ（キャタピラ）で走行することが可能な構成とすれば、操作者は、竹を順次伐採してチップに加工することができ、その作業負担は、従来のものと比較して極めて小さいものとなる。

前記一対のローラの一方は固定ローラであり、他のローラは、竹の伐採が終わり、チップ加工に入るときに、前記固定ローラとの間で竹を所定の圧力で挟持するように動く従動ローラである構成とすることができる。「所定の圧力」は、一定でなく変化があって良いが、竹をチップに加工することが可能であり、また、竹を下方に移動できる圧力であることが好ましい。

前記固定ローラは、挟持された竹を、前記回転切削機構の側へと付勢する駆動力を発する構成とすれば、竹チップへの加工が円滑になされ、好ましい。なお、固定ローラへの駆動力は、前記クローラと同一のエンジンで付与する構成とすることができるが、別エンジンとしても構わない。

前記ローラは、固定ローラである二つのローラと、竹をチップへと加工する際に前記二つの固定ローラとの間で竹を所定の圧力で挟持する一つの従動ローラとを含み、前記従動ローラの垂直方向の位置は、前記二つのローラの略中央である構成とすることが好ましい。

前記竹伐採機は、さらに、進行方向前方に竹の取り入れ口が設けられ、竹周囲に伸びた笹枝、葉などを前記回転切削機構へと送り込むように案内するガイド部材を備える構成とすれば、笹枝、葉なども竹本体部分から連続的に、円滑にチップへと加工され、加工の障害となることがない。なお、前記ガイド部材は、上方から下方に向けて内径が小さくなる形状である構成、例えばラッパ状の部材とすることができる。

加工された竹チップは、前記回転切削機構を覆うケーシングに取り付けられたパイプを経由して、前記竹伐採機と一体に設けられたチップ収容器に収容される構成とすることが好ましい。具体的な構成の一例として、前記竹伐採機は、さらに送風機構を備え、加工された竹チップは、前記送風機構の動作で前記パイプ内に生じた空気圧により、前記ケーシングから前記チップ収容器へと送られる構成とすることができる。

本発明に係る竹伐採方法は、竹を伐採する回転切削機構による竹伐採方法であり、当該回転切削機構は、伐採対象である竹の根本から上方に向う方向に、竹の伐採が可能な速度で回転し、前記回転切削機構により伐採された竹が、前記回転切削機構の回転により、当該回転切削機構の上方へと移動した後、前記回転切削機構は、前記竹をチップへと加工することが可能な速度で回転するとともに、チップへの加工時に、伐採された竹を挟持することが可能な少なくとも一対のローラにより加工対象である竹を挟持することを特徴とする。

前記回転切削機構を回転させながら、操作者がレバーでクローラをわずかに前進させることにより前記竹を伐採する方法とすることができる。

本発明に係る竹伐採機等によると、竹林に群生する竹を容易に伐採し、引き続いてチップに加工することが可能になり、従来では竹の伐採からチップ加工までの間に必要であった定寸切りなどの手作業での作業負担が大幅に削減できる。特にガイド部材を備えた場合、竹の笹枝、葉なども竹本体と連続的にチップへと加工でき、チップへの加工の障害になることがない。

本発明の実施の形態における竹伐採機の概略構成の一例について説明するための模式図である。 本実施の形態の竹伐採機が竹の伐採を開始する前の様子を表す模式図である。 本実施の形態の竹伐採機が竹の伐採を終え、チップへの加工を行っている様子を表す模式図である。 本実施の形態の竹伐採機において、一本の竹のチップへの加工終了が近づいた頃の様子を表す模式図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態における竹伐採機の概略構成の一例について説明するための模式図である。同図１（ａ）は、竹伐採機１００を上方から見たものであり、図１（ｂ）は、側面から見た模式図である。図１（ａ）では、操作者９００は図示を省略している。

図１（ｂ）に示されるように、竹伐採機１００は、操作者９００が竹伐採機１００の移動方向などをコントロールするための保持ハンドル１１０、操作レバー１１１、１１２を備えている。操作レバーは、本実施の形態では２本備えられているが、これに限定されることはなく、１本とすることもできるし、より高機能化を図るような場合には３本以上を備えることもある。

竹伐採機１００は、２本のクローラ（キャタピラ）１２０ａ、１２０ｂにより走行可能であり、クローラによる走行は、例えば操作レバー１１１の操作により動作、停止させることが可能である。もっとも操作レバー１１１は必須ではなく、操作者９００により保持ハンドル１１０に加えられた力を検出してクローラの動作を制御するような実施形態も可能である。

クローラ１２０ａ、１２０ｂはエンジン１３０により動作する。竹伐採機１００は。竹を伐採し、さらに伐採後の竹をチップに加工する回転切削機構１４０を備えている。回転切削機構１４０は、複数枚（例えば４０〜５０枚）のチップソーを、各々の間に鋼製で、厚さ例えば１ｍｍの円盤状スペーサを介して積層して締め付けられることにより形成できる。チップソーとしては、例えば直径２５ｃｍ、厚さ３ｍｍ、周囲の刃数が１０〜８０程度のものを用いることができるが、これに限定されることなく、チップソーの回転速度や伐採対象等に応じて適宜選択することが可能である。

回転切削機構１４０は、伐採対象である竹８００の根元から上方に向う方向、即ち図１（ｂ）中矢印Ａ方向に回転する。エンジン１３０により、例えば１分間に１８００回転の回転速度で矢印Ａ方向に回転させることにより、竹８００を伐採する。回転切削機構１４０を矢印Ａ方向に回転させながら、例えば操作者９００がクローラ１２０ａ、１２０ｂをわずかに前進させることにより、伐採された竹８００は、伐採後に回転切削機構１４０の上方に移動することになる。図２は、竹伐採機１００が竹８００の伐採を開始する前の様子を表す模式図である。この時点では、本実施の形態では、従動ローラ１６０（図１参照）は、図１（ａ）に示される状態であり、竹８００とは接していない。

図１（ｂ）に戻り、竹伐採機１００は、エンジン１３０の動力を伝達する伝達部１５１を介して竹８００に対して図中下向き（矢印Ｃ方向）に付勢力を働かせる駆動ローラ１５２及び１５３を備えている。本実施の形態では駆動ローラを二つ設けたが、駆動ローラは一つでも構わない。三つ以上設ける構成としても良い。

回転切削機構１４０の上方へと移動した竹８００は、駆動ローラ１５２及び１５３に当接する。本実施の形態では、操作者９００が操作レバー１１２を操作することにより、回動中心部１６１に取り付けられた従動ローラ１６０を図１（ａ）に示された矢印Ｂ方向に動かし、駆動ローラ１５２及び１５３との間で挟持して伐採後の竹８００の水平方向の位置、垂直方向（竹８００の軸方向）の方向を略固定するように構成した。

このような機能を実現する構成は任意であり、種々の構成が考えられるが、操作者９００が操作レバー１１２を操作したことを検出して、電気的に従動ローラ１６０を矢印Ｂ方向へと動かすとともに、竹８００が、従動ローラ１６０、駆動ローラ１５２、１５３に所定の圧力で押圧されるように構成することができる。この「所定の圧力」とは、一定でなく変化があって良いが、竹８００をチップに加工することが可能であり、また、竹８００を下方に円滑に移動できる圧力であることが好ましい。電気的に従動ローラ１６０の回動、回転力を制御する構成とすれば、操作レバー１１２を、図４に示されるような下側から図１（ｂ）に示されるように上側へと操作した場合に、従動ローラ１６０が図１（ａ）に示される位置に戻す構成も容易である。

なお、従動ローラ１６０の垂直方向の位置は、駆動ローラ１５２と１５３の略中間とすることが好ましい。本実施の形態では操作レバー１１２の操作により従動ローラ１６０を動かして、竹８００を挟持するようにしたが、操作者９００の操作によらず、センサ等を用いて自動的に挟持させるような構成としても良い。

図３は、本実施の形態の竹伐採機が竹の伐採を終え、チップへの加工を行っている様子を表す模式図である。駆動ローラ１５２、１５３、従動ローラ１６０により、竹８００は略垂直に保たれて、駆動ローラ１５２、１５３の駆動力により、竹８００が下方から回転切削機構１４０に押圧され、当該回転切削機構１４０により順次竹チップに加工される。回転切削機構１４０におけるチップソーの回転速度は、竹の伐採時とチップへの加工時とで同一としても良いが、異なる回転速度としても良い。回転切削機構１４０を収容するケーシング１４１内で加工された竹チップは、送風機１８０により生じる空気圧によりエアー圧送パイプ１７０を通り、チップ収容器１９０内に蓄積される。図１（ｂ）において、符号１９１は蓄積した竹チップである。

図４は、本実施の形態の竹伐採機において、一本の竹のチップへの加工終了が近づいた頃の様子を表す模式図である。本実施の形態では、駆動ローラ１５２、１５３、従動ローラ１６０外部に、ラッパ形状のガイド部材２００を備えている。このガイド部材２００により、笹枝、葉等８０１も、竹本体と連続的に、円滑に回転切削機構１４０へと送り込まれチップに加工されるため、笹枝、葉等８０１がチップ加工の障害となることがない。もっとも、ガイド部材２００は、笹枝、葉等を回転切削機構１４０に送り込むことができれば良く、ラッパ形状に限定されない。もっとも、その内径は上方から下方に向けて小さくなるようにすることが好ましい。

ガイド部材２００は、操作者９００がレバー１１２を操作した場合に、従動ローラ１６０と連続して開閉可能なように構成された開閉蓋２０１を備えている。本実施の形態では、操作レバー１１２の操作により、従動ローラ１６０が竹８００側へと動いた際には、従動ローラ１６０に少し遅れて開閉蓋２０１も閉じられるように構成している。具体的な構成については、上記従動ローラ１６０を矢印Ｂ方向、及び逆方向に回動させる構成と同様に電気的制御とすることが好ましい。電気的制御とすることにより、操作レバー１１２の操作により、従動ローラ１６０が竹８００側へと矢印Ｂ方向に動いた際には、従動ローラ１６０に少し遅れて開閉蓋２０１も矢印Ｄ方向に閉じられ、従動ローラ１６０が竹８００から離れる方向に動く際には、従動ローラ１６０より少し早く開閉蓋２０１を開けるようにする制御が容易にできる。なお、ガイド部材２００、開閉蓋２０１を設けない極めて簡単な構成で、竹を略垂直方向に保持してのチップ化を行う場合には、従動ローラ１６０による竹８００の押圧を電気的制御で行うことなく、例えば「バネ」や「ワイヤ」を用いた構成とすることもできる。

図４に示されるように、広がった笹枝、葉等８０１がガイド部材２００によりしぼむように案内され、笹枝等も竹８００本体と同様にチップへと加工される。一本の竹のチップ加工が終了した後は、操作者９００による操作レバー１１２の操作により、開閉蓋２０１が開き、従動ローラ１６０が、図１（ａ）に示す元の位置へと戻る。操作者９００は、ハンドル１００を操作して、別の竹の伐採、チップ加工へと向うことができる。

以上に説明したように、本実施の形態の竹伐採機によれば、竹林に群生する竹を順次容易に伐採することが可能であるとともに、伐採に引き続いて竹チップに加工することが可能である。さらに、ガイド部材２００（及び開閉蓋２０１）を備えることにより、笹枝、葉などもチップへと加工され、笹枝、葉などがチップへの加工の障害となることがない。

本発明は、例えば、竹林に群生する竹の伐採、竹チップへの加工に適用することができる。

１００ 竹伐採機
１１０ 保持ハンドル
１１１、１１２ 操作レバー
１２０ａ、１２０ｂ クローラ（キャタピラ）
１３０ エンジン
１４０ 回転切削機構
１４１ ケーシング
１５１ 伝達部
１５２、１５３ 駆動ローラ
１６０ 従動ローラ
１７０ エアー圧送パイプ
１８０ 送風機
１９０ チップ収容器
１９１ 竹チップ
２００ ガイド部材
２０１ 開閉蓋
８００ 竹
８０１ 笹枝、葉など
９００ 操作者

Claims (11)

1. 竹を伐採する回転切削機構を備え、
   当該回転切削機構は、伐採対象である竹の根本から上方に向う方向に、竹の伐採が可能な速度で回転し、
   前記回転切削機構により伐採された竹が、前記回転切削機構の回転により、当該回転切削機構の上方へと移動した後、前記回転切削機構は、前記竹をチップへと加工することが可能な速度で回転するとともに、
   チップへの加工時に、伐採された竹を挟持することが可能な少なくとも一対のローラを備える
   ことを特徴とする竹伐採機。
2. 前記一対のローラの一方は固定ローラであり、他のローラは、竹の伐採が終わり、チップ加工に入るときに、前記固定ローラとの間で竹を所定の圧力で挟持するように動く従動ローラである
   ことを特徴とする請求項１に記載の竹伐採機。
3. 前記固定ローラは、
   挟持された竹を、前記回転切削機構の側へと付勢する駆動力を発する
   ことを特徴とする請求項２に記載の竹伐採機。
4. 前記ローラは、固定ローラである二つのローラと、竹をチップへと加工する際に前記二つの固定ローラとの間で竹を所定の圧力で挟持する従動ローラとを含み、
   前記従動ローラの垂直方向の位置は、前記固定ローラである二つのローラの略中央である
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の竹伐採機。
5. 前記竹伐採機は、さらに、
   進行方向前方に竹の取り入れ口が設けられ、竹周囲に伸びた笹枝、葉などを前記回転切削機構へと送り込むように案内するガイド部材を備える
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の竹伐採機。
6. 前記ガイド部材は、上方から下方に向けて内径が小さくなる形状である
   ことを特徴とする請求項５に記載の竹伐採機。
7. さらに、前記ガイド部材に設けられた竹の取り入れ口を塞ぐ開閉蓋を備える
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の竹伐採機。
8. 前記ローラは、
   固定ローラと、該固定ローラとの間で竹を所定の圧力で挟持するように動く従動ローラとを備えており、
   前記従動ローラが伐採対象である竹側へと動いた際には、前記従動ローラに少し遅れて
   前記開閉蓋も閉じられ、前記従動ローラが竹から離れる方向に動く際には、前記従動ロー
   ラより少し早く前記開閉蓋を開けるようになされる
   ことを特徴とする請求項７に記載の竹伐採機。
9. 加工された竹チップは、前記回転切削機構を覆うケーシングに取り付けられたパイプを経由して、前記竹伐採機と一体に設けられたチップ収容器に収容される
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の竹伐採機。
10. 前記竹伐採機は、さらに送風機構を備え、
    加工された竹チップは、前記送風機構の動作で前記パイプ内に生じた空気圧により、前記ケーシングから前記チップ収容器へと送られる
    ことを特徴とする請求項９に記載の竹伐採機。
11. 竹を伐採する回転切削機構による竹伐採方法であり、
    当該回転切削機構は、伐採対象である竹の根本から上方に向う方向に、竹の伐採が可能な速度で回転し、
    前記回転切削機構により伐採された竹が、前記回転切削機構の回転により、当該回転切削機構の上方へと移動した後、前記回転切削機構は、前記竹をチップへと加工することが可能な速度で回転するとともに、
    チップへの加工時に、伐採された竹を挟持することが可能な少なくとも一対のローラにより加工対象である竹を挟持する
    ことを特徴とする竹伐採方法。

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