JP6852885B2

JP6852885B2 - 集材機構

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Publication number: JP6852885B2
Application number: JP2017057051A
Authority: JP
Inventors: 俊夫仁多見
Original assignee: 俊夫仁多見
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2021-03-31
Anticipated expiration: 2037-03-23
Also published as: JP2018158802A

Description

本発明は集材機構に関する。

林業の集材作業では、元柱と先柱との間に架け渡される主索（架空索、Sky Line）と、主索に走行可能に取り付けられて木材を吊り下げる搬器と、搬器を引き寄せ、または引き戻して木材を搬送する巻上機と、を備える集材機構が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１４６５８３号公報

従来の集材機構の運用には、作業用のワイヤー（索）を集中して駆動制御する集材機を設置して搬器に木材を吊り下げる荷掛人、搬送先で搬器から木材を降ろす荷下ろし人、および巻上機の運転者など、要所要所に人員を配置する必要がある。

また、従来の集材機構を運用する際、荷掛人、荷下ろし人、および巻上機の運転者は、相互に連絡を取り合いながら安全を確保し、連携して作業を進めなければならなかった。

そこで、本発明は、より容易に運用可能であって、安全性および利便性の高い集材機構を提供することを目的とする。

前記の課題を解決するため本発明に係る集材機構は、元柱と先柱との間に架け渡される主索と、前記主索に走行可能に取り付けられる搬器と、前記元柱と前記搬器との間に架け渡される引寄索と、前記引寄索の繰り出しと巻き取りとが可能な引寄巻上機と、前記引寄巻上機の操作指令を受信し、かつ前記引寄巻上機の運転状態を送信する引寄送受信機と、前記先柱と前記搬器との間に架け渡される引戻索と、前記引戻索の繰り出しと巻き取りとが可能な引戻巻上機と、前記引戻巻上機の操作指令を受信し、かつ前記引戻巻上機の運転状態を送信する引戻送受信機と、前記引寄送受信機、および前記引戻送受信機との間で前記操作指令および前記運転状態を送受信する遠隔操作機器と、前記搬器または荷掛フックの位置情報を取得するＧＰＳ受信機と、前記ＧＰＳ受信機が取得した前記位置情報を前記遠隔操作機器へ送信する送信機と、を備えている。

本発明によれば、より容易に運用可能であって、安全性および利便性の高い集材機構を提供できる。

本発明の実施形態に係る集材機構の一例を示す斜視図。

本発明に係る集材機構の実施形態について図１を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る集材機構の一例を示す構成図である。

図１に示すように、本実施形態に係る集材機構１は、元柱２と、先柱３と、元柱２と先柱３との間に架け渡される主索５と、主索５の繰り出しと巻き取りとが可能な主巻上機６と、主索５に走行可能に取り付けられる搬器７と、を備えている。

また、集材機構１は、元柱２と搬器７との間に架け渡される引寄索１１と、引寄索１１の繰り出しと巻き取りとが可能な引寄巻上機１２と、引寄巻上機１２の操作指令を受信し、かつ引寄巻上機１２の運転状態を送信する引寄送受信機１３と、を備えている。

さらに、集材機構１は、先柱３と搬器７との間に架け渡される引戻索１５と、引戻索１５の繰り出しと巻き取りとが可能な引戻巻上機１６と、引戻巻上機１６の操作指令を受信し、かつ引戻巻上機１６の運転状態を送信する引戻送受信機１７と、を備えている。

また、集材機構１は、横取機２１を備えている。横取機２１は、横取機２１と搬器７との間に架け渡される横取索２２と、横取索２２の繰り出しと巻き取りとが可能な第一横取巻上機２３と、横取機２１と横取機２１周辺の樹木の根元ＳＴとの間に架け渡される横取控索２４と、横取控索２４の繰り出しと巻き取りとが可能な控巻上機２５と、第一横取巻上機２３および控巻上機２５の操作指令を受信し、かつ第一横取巻上機２３および控巻上機２５の運転状態を送信する第一横取送受信機２６と、を備えている。

さらに、集材機構１は、遠隔操作機器３１を備えている。集材機構１は、複数の遠隔操作機器３１、例えば荷掛人用の第一遠隔操作機器３１ａと、荷下ろし人用の第二遠隔操作機器３１ｂと、を備えている。第一遠隔操作機器３１ａはもっぱら伐採地にいる荷掛人に使用され、第二遠隔操作機器３１ｂはもっぱら集材地にいる荷下ろし人に使用される。

元柱２は、簡便に架線集材できる人工支柱を用いることができる。先柱３は、現地立木または人工支柱を用いることができる。人工支柱としての元柱２および先柱３は、屈曲構造などを有し伸展することができる。

元柱２は、主索５が巻き掛けられる滑車３５と、引寄索１１が巻き掛けられる滑車３６と、を備えている。滑車３５および滑車３６は、主索５と引寄索１１とが干渉しないよう離間され、かつ元柱２の頂部に配置されている。元柱２の頂部と元柱２周辺の樹木の根元ＳＴとの間には、元柱２の転倒を防ぐ適宜の控索３３が架け渡されている。

先柱３は、引戻索１５が巻き掛けられる滑車３７を備えている。滑車３７は、先柱３の頂部に配置されている。先柱３の頂部と先柱３周辺の樹木の根元ＳＴとの間には、先柱３の転倒を防ぐ適宜の控索３３が架け渡されている。

主索５は、主巻上機６から繰り出され、滑車３５に巻き掛けられて先柱３の頂部に着脱可能に固定されている。

搬器７は、主索５に搬器７を支える滑車３８と、横取機２１の第一横取巻上機２３と協働して横取索２２の繰り出しと巻き取りとが可能な第二横取巻上機４１と、第二横取巻上機４１の操作指令を受信し、かつ第二横取巻上機４１の運転状態を送信する第二横取送受信機４２と、を備えている。搬器７と横取機２１との間に架け渡される横取索２２には、荷掛フック４４が設けられている。横取索２２、第一横取巻上機２３、および第二横取巻上機４１は、荷掛フック４４の横取りの他に荷掛フック４４の昇降に用いられる。

また、荷掛フック４４は、搬器７の位置情報を取得するＧＰＳ（Global Positioning System）受信機４６と、ＧＰＳ受信機４６が取得した位置情報を遠隔操作機器３１へ送信する位置情報送信機４７と、を備えている。ＧＰＳ受信機４６は、搬器７に設けられていても良い。

引寄索１１は、引寄巻上機１２から繰り出され、滑車３６に巻き掛けられて搬器７に着脱可能に固定されている。引戻索１５は、引戻巻上機１６から繰り出され、滑車３７に巻き掛けられて搬器７に着脱可能に固定されている。

引寄送受信機１３は、引寄巻上機１２に加えて主巻上機６の操作指令を受信し、かつ主巻上機６の運転状態を送信する。

元柱２、主巻上機６、および引寄巻上機１２は一体化された第一集材機５１である。先柱３、および引戻巻上機１６は、一体化された第二集材機５２である。つまり、引寄巻上機１２および引戻巻上機１６は、個別に移動可能である。

それぞれの遠隔操作機器３１は、引寄送受信機１３、引戻送受信機１７、第一横取送受信機２６、および第二横取送受信機４２との間で操作指令および運転状態を送受信する。また、複数の遠隔操作機器３１は、双方向通信する。これらの通信には、携帯電話回線やIEEE 802.11シリーズのような無線通信規格が用いられる。また適宜に中継器（図示省略）を用いても良い。操作指令は、巻上機（主巻上機６、引寄巻上機１２、引戻巻上機１６、第一横取巻上機２３、第二横取巻上機４１、および控巻上機２５）に索（主索５、引寄索１１、引戻索１５、横取索２２、および横取控索２４）の繰り出し、巻き上げ、および停止を指令する。例えば、遠隔操作機器３１は、引寄送受信機１３を介して引寄巻上機１２に引寄索１１の繰り出し、巻き上げ、および停止を指令する。他の巻上機（主巻上機６、引戻巻上機１６、第一横取巻上機２３、第二横取巻上機４１、および控巻上機２５）についても同様である。また、遠隔操作機器３１は、位置情報送信機４７から送信される搬器７の位置情報を受信する。

そして、複数の遠隔操作機器３１は、主巻上機６、引寄巻上機１２、引戻巻上機１６、第一横取巻上機２３、第二横取巻上機４１、および控巻上機２５の操作権を排他的に切換ることができる。例えば、２つの遠隔操作機器３１ａ、３１ｂの間では、第一遠隔操作機器３１ａが主巻上機６、引寄巻上機１２、引戻巻上機１６、第一横取巻上機２３、第二横取巻上機４１、および控巻上機２５の操作権を取得し、これら巻上機を操作可能な場合、第二遠隔操作機器３１ｂは、主巻上機６、引寄巻上機１２、引戻巻上機１６、第一横取巻上機２３、第二横取巻上機４１、および控巻上機２５の操作権を奪われ、これら巻上機を操作不能になる。複数の遠隔操作機器３１の間における操作権の切換は、例えばそれぞれの遠隔操作機器３１における操作権の放棄と、放棄された操作権の取得によって行われる。

搬器７に近い方の遠隔操作機器３１が、主巻上機６、引寄巻上機１２、引戻巻上機１６、第一横取巻上機２３、第二横取巻上機４１、および控巻上機２５の操作権を取得しても良い。搬器７に近い遠隔操作機器３１の判別には、例えばＧＰＳの位置情報が活用される。この場合、遠隔操作機器３１は、現在位置を取得する機器側ＧＰＳ受信機５５を備えていることが好ましい。遠隔操作機器３１は、搬器７から受信する位置情報と、自機の現在位置と、自機以外の現在位置と、を比較して自機が搬器７に近い遠隔操作機器３１か否かを判断する。

また、遠隔操作機器３１は、位置情報送信機４７から受信する搬器７の位置情報に基づいて主巻上機６、引寄巻上機１２、引戻巻上機１６、第一横取巻上機２３、第二横取巻上機４１、および控巻上機２５に操作指令を送信し、予め設定された位置（以下「目標位置」と言う。）へ搬器７を移動させる。例えば、搬器７が荷下ろし場所にあるとき、ＧＰＳ受信機４６が取得する位置情報を目標位置として遠隔操作機器３１に記憶する。そして、搬器７を荷揚げ場所に移動させ、木材Ｗを荷掛フック４４に掛けた後、遠隔操作機器３１で目標位置への移動指令（以下、「自律移動指令」と言う。）を入力する。そうすると、遠隔操作機器３１は、主巻上機６、引寄巻上機１２、引戻巻上機１６、第一横取巻上機２３、第二横取巻上機４１、および控巻上機２５を適宜に運転して目標位置、この場合は荷下ろし場所へ向かって搬器７を移動させる。なお、目標位置は、複数設定できることが好ましい。例えば、荷揚げ場所や、荷下ろし場所が目標位置に設定される。

さらに、遠隔操作機器３１は、位置情報送信機４７から受信する搬器７の位置情報に基づいて主巻上機６、引寄巻上機１２、引戻巻上機１６、第一横取巻上機２３、第二横取巻上機４１、および控巻上機２５に操作指令を送信し、遠隔操作機器３１の現在位置へ搬器７を移動させる。例えば、搬器７が荷下ろし場所（集材地）にあり、荷揚げ場所（伐採地）にある荷掛人用の第一遠隔操作機器３１ａに移動指令が入力されると、第一遠隔操作機器３１ａは、主巻上機６、引寄巻上機１２、引戻巻上機１６、第一横取巻上機２３、第二横取巻上機４１、および控巻上機２５を適宜に運転して自機へ向かって搬器７を走行させる。

また、主巻上機６、引寄巻上機１２、引戻巻上機１６、第一横取巻上機２３、第二横取巻上機４１、および控巻上機２５のそれぞれは、温度を測定する温度センサー（図示省略）、および振動を測定する振動センサー（図示省略）を備えている。温度センサーは、それぞれの巻上機の運転温度を測定する。振動センサーは、例えば加速度センサーである。振動センサーは、それぞれの巻上機に生じている振動（加速度）を測定する。これら温度センサーおよび振動センサーの測定結果は、それぞれの巻上機の運転状態を表す情報として、それぞれの巻上機に設けられている送受信機（引寄送受信機１３、引戻送受信機１７、第一横取送受信機２６、および第二横取送受信機４２）を通じて遠隔操作機器３１や集材箇所とは異なる位置に別途設けられたモニタリング用コンピュータへ送信される。

さらに、元柱２の頂部、先柱３の頂部、搬器７（または荷掛フック４４）、および横取機２１には、カメラ（図示省略）が設けられている。このカメラは、それぞれの設置箇所において周囲を撮影する。撮影された静止画、または動画は、それぞれの巻上機に設けられている送受信機、またはカメラに個別に設けられる送信機（図示省略）を通じて遠隔操作機器３１やモニタリング用コンピュータへ送信される。

遠隔操作機器３１やモニタリング用コンピュータは、受信した温度センサーおよび振動センサーの測定結果や撮影された静止画、または動画を表示装置（図示省略）、例えば遠隔操作機器３１の画面に表示して荷掛人や荷下ろし人に提供したり、モニタリング用コンピュータのディスプレイに表示して監視担当者に提供したりする。

本実施形態に係る集材機構１による集材作業について説明する。はじめに、集材機構１による集材作業のための準備作業を説明する。

先ず、第一集材機５１、第二集材機５２、横取機２１、および搬器７が集材地に運び込まれる。搬器７と横取機２１とは、横取索２２で繋がれていても良いし、横取索２２を繋げずに別個に移動可能であっても良い。

次いで、第一集材機５１が所定の箇所に固定される。第一集材機５１が固定されると、主索５が主巻上機６から繰り出されて滑車３５に巻き掛けられ、引寄索１１が引寄巻上機１２から繰り出されて滑車３６に巻き掛けられる。次いで、繰り出された主索５が搬器７の滑車３８に通され、繰り出された引寄索１１が搬器７に固定される。その後、元柱２が実質的に垂直に起立させられて最大長さまで伸張させられる。元柱２が伸張させられた後、控索３３が張られる。

次いで、第二集材機５２が所定の箇所に固定される。第二集材機５２が固定されると、引戻索１５が引戻巻上機１６から繰り出されて滑車３７に巻き掛けられる。次いで、繰り出された引戻索１５が搬器７に固定される。その後、先柱３が実質的に垂直に起立させられて最大長さまで伸張させられる。先柱３が伸張させられた後、控索３３が張られる。

次いで、横取機２１が所定の箇所に配置される。なお、搬器７と横取機２１とが横取索２２によって繋がれている場合には、搬器７の配置に併せて横取索２２が第一横取巻上機２３および第二横取巻上機４１から繰り出され、横取機２１が予め配置される。横取機２１が配置された後、横取控索２４が控巻上機２５から繰り出されて横取機２１周辺の樹木の根元ＳＴに固定される。

これら、索が巻上機から繰り出される際、適宜に遠隔操作機器３１が用いられる。

次いで、搬器７が懸架される。主巻上機６が主索５に巻き取られ、主索５に張力が掛けられる。搬器７は、滑車３８に主索５の張力を受け、上方へ吊り上げられる。このとき、搬器７の吊り上げを阻害しないよう引寄巻上機１２が引寄索１１を巻き取り、引戻巻上機１６が引戻索１５を巻き取り、横取索２２の第一横取巻上機２３および搬器７の第二横取巻上機４１が横取索２２を巻き取る。主索５が十分に巻き取られると、元柱２の滑車３５と先柱３の頂部との間に主索５が張り渡され、そこに搬器７が滑車３８を介して懸架される。

以上が本実施形態に係る集材機構１による集材作業のための準備作業である。

準備作業が完了したら、引寄巻上機１２から引寄索１１が繰り出されると同時に引戻巻上機１６に引戻索１５が巻き取られる。すると、搬器７は、滑車３８を介して主索５に懸架された状態で集材地から伐採地へ向かって走行する。このとき、搬器７の走行を阻害しないよう横取索２２の第一横取巻上機２３および搬器７の第二横取巻上機４１に横取索２２が適宜に巻き取られる。

搬器７が集材地の近傍に到着すると、引寄巻上機１２および引戻巻上機１６を停止させたまま、横取索２２の第一横取巻上機２３に横取索２２が巻き取られ、かつ搬器７の第二横取巻上機４１から横取索２２が繰り出されて荷掛フック４４が集材地へ到達させられる。

次いで、ワイヤ５８を介して集材の対象である伐採した木材Ｗが荷掛フック４４に引っ掛けられる。この後、横取索２２の第一横取巻上機２３から横取索２２が繰り出され、かつ搬器７の第二横取巻上機４１に横取索２２が巻き取られて木材Ｗが搬器７の真下へ移動させられる。搬器７の真下に木材Ｗが吊り下げられたら、引寄巻上機１２に引寄索１１が巻き取られるのと同時に引戻巻上機１６から引戻索１５が繰り出される。すると、搬器７は主索５を介して木材Ｗを引きずるように吊り下げながら、伐採地から集材地へ向かって走行する。このようにして、本実施形態の集材機構１を用いて集材が行われる。

これら準備作業および集材作業において、巻上機（主巻上機６、引寄巻上機１２、引戻巻上機１６、第一横取巻上機２３、第二横取巻上機４１、および控巻上機２５）は、遠隔操作機器３１によって操作される。また、複数の巻上機を作動させる際、遠隔操作機器３１、および送受信機（引寄送受信機１３、引戻送受信機１７、第一横取送受信機２６、および第二横取送受信機４２）は、双方向に通信しあって巻上機を連動させる。例えば、遠隔操作機器３１が所定距離だけ主索５を先柱３側に移動させる指令の入力を受け付けると、引寄送受信機１３および引戻送受信機１７はその指令を受信する。すると、指令に基づいて、引寄巻上機１２は引寄索１１を繰り出し、引戻巻上機１６は引戻索１５を巻き取る。引寄索１１および引戻索１５は、好適な張力が保たれるよう、自動的に制御される。

集材作業中においては、例えば、遠隔操作機器３１は、それぞれの送受信機から受信する巻上機の運転状態（温度や振動）から巻上機に異常がないか否かを診断し、異常があれば速やかに画面に表示する。

集材機構１は、ＧＰＳ受信機４６が取得する搬器７（または荷掛フック４４）の位置情報に基づいて、搬器７を伐採地や集材地へ自律走行させる。

このように、本実施形態に係る集材機構１は、情報通信技術を用いて制御されるとともに、複数の索の駆動機構（巻上機）を分散配置することにより、柔軟で自律的な動作機能を備えることができる。

すなわち、集材機構１は、引寄送受信機１３と、引戻送受信機１７と、引寄送受信機１３、および引戻送受信機１７との間で操作指令および運転状態を送受信する遠隔操作機器３１と、を備えている。そのため、荷掛人、荷下ろし人は、集材機構１の運転状態を確認しつつ、集材機構１の操作を行うことが可能である。そして、荷掛人、荷下ろし人は、遠隔操作機器３１を介して集材機構１の運転状態を共有し、別途の連絡手段を要することなく、連携して作業を進めることが可能であり、安全を確保し易い。また、集材機構１は、個別に移動可能な引寄巻上機１２および引戻巻上機１６を備えている。これら個別に移動可能な引寄巻上機１２および引戻巻上機１６は、集材機構１の搬入（運び込み）や準備作業を容易にする。

さらに、本実施形態に係る集材機構１は、複数の遠隔操作機器３１を備えている。伐採地と集材地とが容易に視認できないほど離れている場合であっても、荷掛人、荷下ろし人は、集材機構１の運転状態を確認しつつ、集材機構１の操作を行うことが可能である。そして、荷掛人、荷下ろし人は、遠隔操作機器３１を介して集材機構１の運転状態を共有し、別途の連絡手段を要することなく、連携して作業を進めることが可能であり、安全を確保し易い。

さらにまた、本実施形態に係る集材機構１は、引寄巻上機１２および引戻巻上機１６の操作権を排他的に切換可能な複数の遠隔操作機器３１を備えている。そのため、集材機構１は、複数の遠隔操作機器３１から操作を受け付けることがなく、それぞれの操作者の意図に反して暴走せず、安全性を損なうこともない。

また、本実施形態に係る集材機構１は、搬器７に近い方の遠隔操作機器３１が引寄巻上機１２および引戻巻上機１６の操作権を取得する複数の遠隔操作機器３１を備えることができる。そのため、集材機構１は、複数の遠隔操作機器３１から操作を受け付けることがなく、それぞれの操作者の意図に反して暴走せず、操作者の直感的な意図を反映し、かつ安全性を高めることができる。

さらに、本実施形態に係る集材機構１は、搬器７の位置情報を取得するＧＰＳ受信機４６と、ＧＰＳ受信機４６が取得した位置情報を遠隔操作機器３１へ送信する位置情報送信機４７と、を備えている。そのため、集材機構１は、複数の遠隔操作機器３１における択一的な操作権の切換を容易に提供できる。また、集材機構１は、搬器７の位置情報に基づいて目標位置との差異を明らかにし、その差異に基づいて巻上機を制御し、搬器７を自律的に目標位置へ走行させることができる。さらに、集材機構１は、搬器７の位置情報に基づいて遠隔操作機器３１の現在位置との差異を明らかにし、その差異に基づいて巻上機を制御し、搬器７を遠隔操作機器３１の現在位置へ走行させることができる。

したがって、本実施形態に係る集材機構１によれば、より容易に運用可能であって、安全性および利便性を高められる。

１…集材機構、２…元柱、３…先柱、５…主索、６…主巻上機、７…搬器、１１…引寄索、１２…引寄巻上機、１３…引寄送受信機、１５…引戻索、１６…引戻巻上機、１７…引戻送受信機、２１…横取機、２２…横取索、２３…第一横取巻上機、２４…横取控索、２５…控巻上機、２６…第一横取送受信機、３１…遠隔操作機器、３１ａ…第一遠隔操作機器、３１ｂ…第二遠隔操作機器、３５…滑車、３６…滑車、３３…控索、３７…滑車、３８…滑車、４１…第二横取巻上機、４２…第二横取送受信機、４４…荷掛フック、４６…ＧＰＳ受信機、４７…位置情報送信機、５１…第一集材機、５２…第二集材機、５５…機器側ＧＰＳ受信機、５８…ワイヤ

Claims

元柱と先柱との間に架け渡される主索と、
前記主索に走行可能に取り付けられる搬器と、
前記元柱と前記搬器との間に架け渡される引寄索と、
前記引寄索の繰り出しと巻き取りとが可能な引寄巻上機と、
前記引寄巻上機の操作指令を受信し、かつ前記引寄巻上機の運転状態を送信する引寄送受信機と、
前記先柱と前記搬器との間に架け渡される引戻索と、
前記引戻索の繰り出しと巻き取りとが可能な引戻巻上機と、
前記引戻巻上機の操作指令を受信し、かつ前記引戻巻上機の運転状態を送信する引戻送受信機と、
前記引寄送受信機、および前記引戻送受信機との間で前記操作指令および前記運転状態を送受信する遠隔操作機器と、
前記搬器または荷掛フックの位置情報を取得するＧＰＳ受信機と、
前記ＧＰＳ受信機が取得した前記位置情報を前記遠隔操作機器へ送信する送信機と、を備える集材機構。
前記引寄巻上機および前記引戻巻上機は、個別に移動可能である請求項１に記載の集材機構。
複数の前記遠隔操作機器を備える請求項１または２に記載の集材機構。
前記複数の遠隔操作機器は、前記引寄巻上機および前記引戻巻上機の操作権を排他的に切換可能な請求項３に記載の集材機構。
前記搬器に近い方の前記遠隔操作機器が前記引寄巻上機および前記引戻巻上機の操作権を取得する請求項４に記載の集材機構。
前記遠隔操作機器は、前記送信機から受信する前記搬器の前記位置情報に基づいて前記引寄送受信機、および前記引戻送受信機に前記操作指令を送信し、予め設定された位置へ前記搬器を移動させる請求項１から５のいずれか一項に記載の集材機構。
前記遠隔操作機器は、現在位置を取得する機器側ＧＰＳ受信機を備え、前記送信機から受信する前記搬器の前記位置情報に基づいて前記引寄送受信機、および前記引戻送受信機に前記操作指令を送信し、前記現在位置へ前記搬器を移動させる請求項１から５のいずれか一項に記載の集材機構。