JP7255996B2 - グラップル装置 - Google Patents

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特許法第３０条第２項適用 平成３０年３月２７日田辺市大塔総合文化会館において開催された「新たな架線集材システム研修会」で発表

特許法第３０条第２項適用 平成３０年７月２０日田辺市政城山において開催された「新たな架線集材システム見学会」で公開

本発明は、架線集材システムに備えられたグラップル装置に関する。

従来、材木の伐採を行う材木伐採地から材木の集材を行う材木集材地へ伐採された材木を搬送する架線集材システムが知られている（例えば特許文献１参照）。この特許文献１には、搬器を索条（ワイヤ）に沿って移動させることによって、この搬器に吊り下げた材木を材木集材地まで搬送することが記載されている。

この特許文献１に記載の架線集材システムでは、材木集材地での材木の荷降ろし作業を容易に行うことが可能になっている。しかし、材木伐採地での材木の荷掛け作業を人手によって行わなければならなかった。加えて、荷掛け作業を行うには、例えば険しい山道等を登って材木伐採地まで行く必要があり、荷掛け作業は、作業者にとって煩わしく危険な作業となっていた。

その一方で、材木伐採地での人手による荷掛け作業を不要にするために、材木を機械的に掴むことが可能なグラップル装置を用いて、材木を搬送することも検討されている。しかし、この場合、グラップル装置に駆動源を搭載する必要があり、グラップル装置の大型化や重量増加が懸念される。また、そのようなグラップル装置をワイヤに沿って円滑に移動させることは困難であった。

特許第４３６０９３５号公報

本発明は、上述したような実情を考慮してなされたものであって、材木伐採地での人手による荷掛け作業が不要であり、しかも、小型化および軽量化を図ることが可能なグラップル装置を提供することを目的としている。

本発明は、上述の課題を解決するための手段を以下のように構成している。すなわち、本発明は、材木伐採地から材木集材地へ伐採された材木を搬送する架線集材システムのグラップル装置であって、架線集材システムのワイヤに沿って移動するための滑車と、材木を掴むための一対のグラップルアームと、前記一対のグラップルアームの開閉動作を行うための油圧シリンダと、前記滑車の回転により発電を行う発電機と、前記発電機によって発電された電力を充電する蓄電器と、前記蓄電器に充電された電力により作動する油圧ポンプおよびバルブを有するパワーユニットと、を備え、前記蓄電器の電力で前記パワーユニットが駆動されることによって、油圧により前記油圧シリンダが作動され、前記一対のグラップルアームが駆動されることを特徴としている。

上記構成によれば、グラップル装置に発電機および蓄電器の両方を搭載しているので、一対のグラップルアームを駆動するための駆動源として、大容量の蓄電器を搭載しなくてもよくなる。これにより、蓄電器の小型化および軽量化を図ることができ、蓄電器を搭載したグラップル装置をワイヤに沿って円滑に移動させることができる。
また、材木伐採地において、グラップル装置に搭載された蓄電器の電力でパワーユニットを駆動することによって、一対のグラップルアームを駆動し、一対のグラップルアームによって材木を左右両側から機械的に容易に掴むことができる。そして、一対のグラップルアームによって材木を掴んだ状態で、材木伐採地から材木集材地まで容易に搬送することができる。また、材木集材地において、蓄電器の電力でパワーユニットを駆動することによって、一対のグラップルアームを駆動し、一対のグラップルアームによって掴まれた材木を解放して、材木集材地の所定の位置に容易に降ろすことができる。
これにより、材木伐採地での人手による荷掛け作業、および材木集材地での人手による荷降ろし作業を不要とすることができ、架線集材システムによって材木伐採地から材木集材地へ材木を容易に搬送することができる。この場合、荷掛け作業を行うために、例えば険しい山道等を登って材木伐採地まで行く必要がなくなり、作業者にとって煩わしく危険な作業である荷掛け作業を行わなくてもよくなる。

本発明において、前記滑車の回転が、増速機構を介して前記発電機へ伝達されることが好ましい。この場合、前記増速機構が、多段階の増速機構として構成されていることを特徴とすることが好ましい。この構成によれば、滑車の回転が、増速機構を介して発電機へ伝達されるので、発電機による回生発電を効率よく行うことができる。この場合、増速機構を多段階の増速機構として構成することによって、発電機による回生発電をさらに効率よく行うことができる。

本発明において、前記滑車が、前記グラップル装置の本体部に設けられ、前記一対のグラップルアームが、前記グラップル装置のアーム部に設けられており、前記アーム部が、前記本体部に対し、旋回機構によって旋回可能に設けられており、前記蓄電器の電力で前記パワーユニットが駆動されることによって、油圧により前記旋回機構が駆動されることが好ましい。この構成によれば、材木伐採地において、グラップル装置に搭載された蓄電器の電力でパワーユニットを駆動することにより、旋回機構を駆動して、アーム部を本体部に対して旋回させることによって、一対のグラップルアームの向きを、伐採された材木を左右両側から掴めるような向きに変更することができる。このように、材木伐採地で伐採された材木の向きに応じて一対のグラップルアームの向きを容易に変更することができ、一対のグラップルアームによって材木を容易に掴むことができる。

本発明において、前記架線集材システムが、スカイライン、エンドレスライン、およびリフティングラインを少なくとも有するエンドレスタイラー式の架線集材システムとして構成されており、前記グラップル装置が、前記リフティングラインのワイヤに沿って移動可能に設けられていることが好ましい。この構成によれば、グラップル装置がリフティングラインのワイヤに沿って移動すると、滑車が回転し、この滑車の回転により発電機で発電された電力が蓄電器に充電され、蓄電器に充電された電力でパワーユニットを駆動することによって一対のグラップルアームが駆動される。このように、グラップル装置に発電機および蓄電器の両方を搭載しているので、一対のグラップルアームを駆動するための駆動源として、大容量の蓄電器を搭載しなくてもよくなる。これにより、蓄電器の小型化および軽量化を図ることができ、蓄電器を搭載したグラップル装置をリフティングラインのワイヤに沿って円滑に移動させることができる。

上記構成によれば、グラップル装置に発電機および蓄電器の両方を搭載しているので、一対のグラップルアームを駆動するための駆動源として、大容量の蓄電器を搭載しなくてもよくなる。これにより、蓄電器の小型化および軽量化を図ることができ、蓄電器を搭載したグラップル装置をワイヤに沿って円滑に移動させることができる。しかも、材木伐採地での人手による荷掛け作業、および材木集材地での人手による荷降ろし作業を不要とすることができ、架線集材システムによって材木伐採地から材木集材地へ材木を容易に搬送することができる。

本発明の実施形態に係るグラップル装置の概略構成を示す図である。 図１のグラップル装置のグラップルアームの開閉動作を示す図である。 図１のグラップル装置の増速機構を示す斜視図である。 図１のグラップル装置を備えた架線集材システムの概略構成を示す図である。 図４の架線集材システムの集材範囲の一例を示す平面図である。 図４の架線集材システムに備えられた架線集材機を示す斜視図である。 図６の架線集材機の油圧回路の概略構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態に係るグラップル装置３の概略構成を示す図である。図２は、図１のグラップル装置３のグラップルアーム３ｃ，３ｃの開閉動作を示す図である。図３は、図１のグラップル装置３の増速機構３ｅを示す斜視図である。図４は、図１のグラップル装置３を備えた架線集材システム１００の概略構成を示す図である。図５は、図４の架線集材システム１００の集材範囲Ｒ１の一例を示す平面図である。図６は、図４の架線集材システム１００に備えられた架線集材機１を示す斜視図である。図７は、図６の架線集材機１の油圧回路の概略構成を示す図である。

まず、架線集材システム１００の概略構成について、図４、図５を参照して説明する。本実施形態では、架線集材システム１００は、エンドレスタイラー式の架線集材システムとして構成されている。図４、図５に示すように、架線集材システム１００は、架線集材機１、搬器（キャリッジ）２、グラップル装置３、スカイライン（主索）ＳＫＬ、エンドレスライン（エンドレス索）ＥＬＬ、リフティングライン（巻上索）ＬＦＬ、ホールバックライン（引戻索）ＨＢＬ等から構成されている。

スカイラインＳＫＬは、材木集材地Ｐ１と、材木伐採地Ｐ３よりも遠い位置に設けられた先柱位置Ｐ２との間に架け渡されている。スカイラインＳＫＬは、略一直線状に延びており、例えば、スカイラインＳＫＬの一端が材木集材地Ｐ１の樹木等に連結され、スカイラインＳＫＬの他端が先柱位置Ｐ２の樹木等に連結されている。

スカイラインＳＫＬには、搬器２が滑車Ｓを介して走行可能に取り付けられている。搬器２には、無限軌道を構成するエンドレスラインＥＬＬの両端部が連結されている。エンドレスラインＥＬＬは、複数の滑車Ｅ、および架線集材機１のエンドレスライン用ウインチ１０Ｅのウインチドラム１１Ｅに掛け渡されている。この場合、滑車Ｅは、材木集材地Ｐ１の近傍や、先柱位置Ｐ２の近傍、架線集材機１の近傍等に設置されている。

架線集材機１に備えられたエンドレスライン用ウインチ１０ＥによってエンドレスラインＥＬＬを走行させることにより、搬器２をスカイラインＳＫＬに沿って移動させることが可能になっている。具体的には、エンドレスラインＥＬＬをＥ１方向へ繰り出すように、エンドレスライン用ウインチ１０Ｅのウインチドラム１１Ｅを駆動することにより、搬器２がスカイラインＳＫＬに沿ってＳ１方向へ移動する。逆に、エンドレスラインＥＬＬをＥ２方向へ繰り出すように、ウインチドラム１１Ｅを駆動することにより、搬器２がスカイラインＳＫＬに沿ってＳ２方向へ移動する。

搬器２には、一対の滑車Ｌａ，Ｌａがワイヤ等の連結部材を介して吊り下げられており、これら一対の滑車Ｌａ，Ｌａ間には、架線集材機１から引き出されたリフティングラインＬＦＬの中間部分が架け渡されている。一対の滑車Ｌａ，Ｌａ間に位置するリフティングラインＬＦＬの中間部分には、グラップル装置３が設けられている。グラップル装置３は、一対の滑車Ｌｂ，Ｌｂを介してリフティングラインＬＦＬに吊り下げられている。

リフティングラインＬＦＬの一端は、例えば材木伐採地Ｐ３の樹木等に連結されている。リフティングラインＬＦＬの他端は、架線集材機１のリフティングライン用ウインチ１０Ｌのウインチドラム１１Ｌに巻回されている。リフティングラインＬＦＬは、上述した一対の滑車Ｌａ，Ｌａ、一対の滑車Ｌｂ，Ｌｂ、材木集材地Ｐ１の近傍に設けられた滑車Ｌ、架線集材機１の近傍に設けられた滑車Ｌ等に掛け渡されている。

架線集材機１に備えられたリフティングライン用ウインチ１０Ｌのウインチドラム１１ＬへのリフティングラインＬＦＬの巻き取り・繰り出しを行うことにより、グラップル装置３を昇降させることが可能になっている。具体的には、リフティングラインＬＦＬをウインチドラム１１ＬからＬ１方向へ繰り出すように、ウインチドラム１１Ｌを駆動することにより、一対の滑車Ｌａ，Ｌａ間に位置するリフティングラインＬＦＬの中間部分の長さが大きくなってグラップル装置３が下降する。逆に、リフティングラインＬＦＬをウインチドラム１１Ｌに巻き取るように、ウインチドラム１１Ｌを駆動することにより、上述したリフティングラインＬＦＬの中間部分の長さが小さくなってグラップル装置３が上昇する。

グラップル装置３の側面には、架線集材機１から引き出されたホールバックラインＨＢＬの一端が連結されている。ホールバックラインＨＢＬの他端は、架線集材機１のホールバックライン用ウインチ１０Ｈのウインチドラム１１Ｈに巻回されている。ホールバックラインＨＢＬは、スカイラインＳＫＬから離れた位置に設けられた滑車Ｈａ、この滑車Ｈａの近傍に設けられた滑車Ｈ、架線集材機１の近傍に設けられた滑車Ｈ等に掛け渡されている。ここで、上述した一対の滑車Ｌｂ，Ｌｂがグラップル装置３の上側部分（本体部）３ａに設けられており、ホールバックラインＨＢＬがグラップル装置３の下側部分（アーム部）３ｂに連結されている。グラップル装置３の上側部分３ａとグラップル装置３の下側部分３ｂとは、十字継手（自在継手）３ｄを介して連結されており、下側部分３ｂが上側部分３ａに対して旋回可能に設けられている。グラップル装置３の下側部分３ｂには、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃが設けられており、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃを閉じることによって材木を左右両側から掴みとり、この状態で材木集材地Ｐ１へ搬送することが可能になっている。また、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃを開くことによって掴んだ材木を放して、材木集材地Ｐ１へ降ろすことが可能になっている。グラップル装置３の詳細については後述する。

架線集材機１に備えられたホールバックライン用ウインチ１０Ｈのウインチドラム１１ＨへのホールバックラインＨＢＬの巻き取り・繰り出しを行うことにより、グラップル装置３をスカイラインＳＫＬの架け渡し方向に交差する横方向に移動させることが可能になっている。この場合、ホールバックライン用ウインチ１０Ｈのウインチドラム１１Ｈの駆動を、上述したリフティングライン用ウインチ１０Ｌのウインチドラム１１Ｌの駆動に同調して行うことによって、グラップル装置３が吊り下げられているリフティングラインＬＦＬの張力が調整されるようになっている。

具体的には、リフティングラインＬＦＬをウインチドラム１１ＬからＬ１方向へ繰り出すように、ウインチドラム１１Ｌを駆動することにより、一対の滑車Ｌａ，Ｌａ間に位置するリフティングラインＬＦＬの中間部分の長さが大きくなって、グラップル装置３がスカイラインＳＫＬから離れた横方向へ移動可能になる。この場合、ホールバックラインＨＢＬをウインチドラム１１Ｈに巻き取るように、ウインチドラム１１Ｈを同調して駆動することにより、グラップル装置３が上述した滑車Ｈａへ近づく方向に引っ張られ、スカイラインＳＫＬから離れた横方向へグラップル装置３が移動する。

逆に、リフティングラインＬＦＬをウインチドラム１１Ｌに巻き取るように、ウインチドラム１１Ｌを駆動することにより、上述したリフティングラインＬＦＬの中間部分の長さが小さくなって、グラップル装置３がスカイラインＳＫＬへ近づく方向へ引っ張られるようになる。この場合、ホールバックラインＨＢＬをウインチドラム１１ＨからＨ１方向へ繰り出すように、ウインチドラム１１Ｈを同調して駆動することにより、スカイラインＳＫＬへ近づく方向にグラップル装置３が移動する。

このようなホールバックラインＨＢＬの繰り出し・巻き取りにより、グラップル装置３をスカイラインＳＫＬの真下だけではなく、スカイラインＳＫＬから離れた横方向へ移動させることが可能になっている。そして、このようなグラップル装置３の移動により、例えば、図５に示すような集材範囲Ｒ１の材木を集材することが可能になっている。この場合、集材範囲Ｒ１は、上述した滑車Ｈａの設置位置を調整することによって、材木伐採地Ｐ３を含むような任意の範囲に変更することが可能になっている。なお、ホールバックラインＨＢＬの繰り出し・巻き取りは、上述したエンドレスラインＥＬＬの走行による搬器２の移動時や、リフティングラインＬＦＬの繰り出し・巻き取りによるグラップル装置３の昇降時にも同調して行うことが可能になっている。

架線集材機１は、図４、図６、図７に示すように、３つのウインチ（エンドレスライン用ウインチ１０Ｅ、リフティングライン用ウインチ１０Ｌ、およびホールバックライン用ウインチ１０Ｈ）と、これら３つのウインチ１０Ｅ，１０Ｌ，１０Ｈの駆動源であるエンジン２１とを備えた３胴型油圧集材機として構成されている。つまり、架線集材機１には、エンドレスラインＥＬＬの巻き取り・繰り出しを行うエンドレスライン用ウインチ１０Ｅ、リフティングラインＬＦＬの巻き取り・繰り出しを行うリフティングライン用ウインチ１０Ｌ、およびホールバックラインＨＢＬの巻き取り・繰り出しを行うホールバックライン用ウインチ１０Ｈが搭載されている。各ウインチ１０Ｅ，１０Ｌ，１０Ｈを回転駆動するためのウインチ駆動装置の構成部品が、ウインチ本体であるフレームＡＳＳＹ（フレームアッセンブリ）１２に搭載されている。フレームＡＳＳＹ１２は、エンジン２１を内蔵するエンジンフレーム２１ａと一体的に設けられている。フレームＡＳＳＹ１２およびエンジンフレーム２１ａは、地上に設置されるベースフレーム１６上に設けられている。また、リフティングライン用ウインチ１０Ｌおよびホールバックライン用ウインチ１０Ｈの側方には、ウインチカバー１７が取り付けられている。

ホールバックライン用ウインチ１０Ｈは、架線集材機１の前端部に設けられている。ホールバックライン用ウインチ１０Ｈは、ウインチドラム１１ＨがフレームＡＳＳＹ１２に回転自在に支持された構成になっている。ウインチドラム１１Ｈの回転軸は左右方向に沿って延びている。本実施形態では、ホールバックライン用ウインチ１０Ｈのウインチドラム１１Ｈが、フレームＡＳＳＹ１２を構成する一対の壁部間に回転自在に支持されている。フレームＡＳＳＹ１２の一対の壁部は、左右方向に所定の間隔を隔てて互いに平行に配置されている。ホールバックライン用ウインチ１０Ｈは、ウインチドラム１１Ｈの回転軸方向の両端に、一対の油圧モータ１３Ａ，１３Ｂが対向して配置された構成になっており、一対の油圧モータ１３Ａ，１３Ｂによって、ウインチドラム１１Ｈを駆動する構成になっている。

ホールバックライン用ウインチ１０Ｈの後方側にリフティングライン用ウインチ１０Ｌが設けられている。リフティングライン用ウインチ１０Ｌは、ウインチドラム１１ＬがフレームＡＳＳＹ１２に回転自在に支持された構成になっている。ウインチドラム１１Ｌの回転軸は左右方向に沿って延びている。本実施形態では、リフティングライン用ウインチ１０Ｌのウインチドラム１１Ｌが、フレームＡＳＳＹ１２を構成する一対の壁部間に回転自在に支持されている。リフティングライン用ウインチ１０Ｌは、ホールバックライン用ウインチ１０Ｈと同様、ウインチドラム１１Ｌの回転軸方向の両端に、一対の油圧モータ１３Ａ，１３Ｂが対向して配置された構成になっており、一対の油圧モータ１３Ａ，１３Ｂによって、ウインチドラム１１Ｌを駆動する構成になっている。

リフティングライン用ウインチ１０Ｌの後方側にエンドレスライン用ウインチ１０Ｅが設けられている。エンドレスライン用ウインチ１０Ｅは、ウインチドラム１１ＥがフレームＡＳＳＹ１２に回転自在に支持された構成になっている。ウインチドラム１１Ｅの回転軸は左右方向に沿って延びている。本実施形態では、エンドレスライン用ウインチ１０Ｅのウインチドラム１１Ｅが、フレームＡＳＳＹ１２を構成する一対の壁部のうち、一方の壁部の側方に設けられている。エンドレスライン用ウインチ１０Ｅは、ホールバックライン用ウインチ１０Ｈおよびリフティングライン用ウインチ１０Ｌとは異なり、上記一方の壁部に支持された油圧モータ１３によって、ウインチドラム１１Ｅを駆動する構成になっている。本実施形態では、油圧モータ１３は、３連モータによって構成されている。

架線集材機１は、例えば図７に示すような油圧回路２０を備えている。この油圧回路２０を介して、３つのウインチ１０Ｅ，１０Ｌ，１０Ｈの第１、第２の油圧モータ１３Ａ，１３Ｂに供給する作動油を制御することによって、３つのウインチ１０Ｅ，１０Ｌ，１０Ｈの駆動制御が行われるようになっている。本実施形態では、図示しない操作レバー等を操作することによって、３つのウインチ１０Ｅ，１０Ｌ，１０Ｈの駆動制御をそれぞれ独立して行うことが可能になっている（単独制御）。また、図示しない操作レバー等を操作することによって、上述したように、エンドレスライン用ウインチ１０Ｅや、リフティングライン用ウインチ１０Ｌと同調して、ホールバックライン用ウインチ１０Ｈの駆動制御を行うことが可能になっている（同調制御）。

油圧回路２０には、主に、作動油を貯留する作動油タンク２２、エンジン２１によって駆動される油圧ポンプ部２３、各ウインチ１０Ｅ，１０Ｌ、１０Ｈを駆動するウインチ駆動部２４、切換制御部２５、同調制御部２６、張力制御部２７等が備えられている。油圧ポンプ部２３には、３つの油圧ポンプ（エンドレスライン用ポンプ２３Ｅ、リフティングライン用ポンプ２３Ｌ、およびホールバックライン用ポンプ２３Ｈ）が備えられている。油圧ポンプ部２３は、これら３つの油圧ポンプ２３Ｅ，２３Ｌ，２３Ｈが、エンジン２１の出力軸に直結されている３連直結型油圧ポンプとして構成されている。本実施形態では、エンジン２１側から順に、ホールバックライン用ポンプ２３Ｈ、エンドレスライン用ポンプ２３Ｅ、およびリフティングライン用ポンプ２３Ｌが、直列に配置されている。

油圧ポンプ部２３の各ポンプ２３Ｅ，２３Ｌ，２３Ｈは、例えば斜板の傾斜角度を調整することによってポンプ流量（吐出量）を変更可能な可変容量型油圧ポンプとして構成されており、エンジン２１の駆動力によって、各ポンプ２３Ｅ，２３Ｌ，２３Ｈをそれぞれ駆動可能になっている。この場合、各ポンプ２３Ｅ，２３Ｌ，２３Ｈに内蔵された斜板の傾斜角度を調整することによって、各ポンプ２３Ｅ，２３Ｌ，２３Ｈの吐出量をそれぞれ独立して制御することが可能になっている。具体的には、各ポンプ２３Ｅ，２３Ｌ，２３Ｈの斜板の傾斜角度を０°（中立状態）とすることによって、エンジン２１が駆動していたとしても、作動油を吐出しない空転状態に、各ポンプ２３Ｅ，２３Ｌ，２３Ｈをそれぞれ独立して制御することが可能になっている。また、各ポンプ２３Ｅ，２３Ｌ，２３Ｈの斜板の傾斜角度を正側（プラス側）に制御することによって、正側の油路へ作動油を吐出する正転状態に、各ポンプ２３Ｅ，２３Ｌ，２３Ｈをそれぞれ独立して制御することが可能になっている。逆に、各ポンプ２３Ｅ，２３Ｌ，２３Ｈの斜板の傾斜角度を負側（マイナス側）に制御することによって、負側の油路へ作動油を吐出する逆転状態に、各ポンプ２３Ｅ，２３Ｌ，２３Ｈをそれぞれ独立して制御することが可能になっている。

油圧ポンプ部２３は、切換制御部２５、同調制御部２６、張力制御部２７等を介して、ウインチ駆動部２４に接続されている。切換制御部２５には、油圧回路２０の油路の切り換えを行うためのバルブ等が備えられている。同調制御部２６には、上述したホールバックライン用ウインチ１０Ｈの同調制御を行うためのバルブ等が備えられている。張力制御部２７には、エンドレスラインＥＬＬ、リフティングラインＬＦＬ、およびホールバックラインＨＢＬの張力を所定値に保持するためのバルブ等が備えられている。

ウインチ駆動部２４は、３つのウインチ駆動部（エンドレスライン用ウインチ駆動部２４Ｅ、リフティングライン用ウインチ駆動部２４Ｌ、およびホールバックライン用ウインチ駆動部２４Ｈ）が備えられている。エンドレスライン用ウインチ駆動部２４Ｅは、エンドレスライン用ポンプ２３Ｅに接続されており、エンドレスライン用ポンプ２３Ｅから吐出された作動油がエンドレスライン用ウインチ駆動部２４Ｅの油圧モータ１３へ供給されるようになっている。エンドレスライン用ポンプ２３Ｅの駆動状態（正転状態、中立状態、および逆転状態）に応じて、油圧モータ１３の駆動状態（正転状態、中立状態、および逆転状態）が切り換えられる。また、エンドレスライン用ポンプ２３Ｅの吐出量に応じて、油圧モータ１３の回転速度が制御される。

リフティングライン用ウインチ駆動部２４Ｌは、リフティングライン用ポンプ２３Ｌに接続されており、リフティングライン用ポンプ２３Ｌから吐出された作動油がリフティングライン用ウインチ駆動部２４Ｌの第１、第２の油圧モータ１３Ａ，１３Ｂへ同時に供給されるようになっている。リフティングライン用ポンプ２３Ｌの駆動状態（正転状態、中立状態、および逆転状態）に応じて、リフティングライン用ウインチ駆動部２４Ｌの第１、第２の油圧モータ１３Ａ，１３Ｂの駆動状態（正転状態、中立状態、および逆転状態）が同時に切り換えられる。また、リフティングライン用ポンプ２３Ｌの吐出量に応じて、リフティングライン用ウインチ駆動部２４Ｌの第１、第２の油圧モータ１３Ａ，１３Ｂの回転速度が同時に制御される。つまり、リフティングライン用ウインチ駆動部２４Ｌの第１、第２の油圧モータ１３Ａ，１３Ｂが、同一方向、且つ同一の回転速度で回転し、この第１、第２の油圧モータ１３Ａ，１３Ｂの回転によって、リフティングライン用ウインチ１０Ｌのウインチドラム１１Ｌが駆動するように構成されている。

ホールバックライン用ウインチ駆動部２４Ｈは、ホールバックライン用ポンプ２３Ｈに接続されており、ホールバックライン用ポンプ２３Ｈから吐出された作動油がホールバックライン用ウインチ駆動部２４Ｈの第１、第２の油圧モータ１３Ａ，１３Ｂへ同時に供給されるようになっている。ホールバックライン用ポンプ２３Ｈの駆動状態（正転状態、中立状態、および逆転状態）に応じて、ホールバックライン用ウインチ駆動部２４Ｈの第１、第２の油圧モータ１３Ａ，１３Ｂの駆動状態（正転状態、中立状態、および逆転状態）が同時に切り換えられる。また、ホールバックライン用ポンプ２３Ｈの吐出量に応じて、ホールバックライン用ウインチ駆動部２４Ｈの第１、第２の油圧モータ１３Ａ，１３Ｂの回転速度が同一に制御される。つまり、ホールバックライン用ウインチ駆動部２４Ｈの第１、第２の油圧モータ１３Ａ，１３Ｂが、同一方向、且つ同一の回転速度で回転し、この第１、第２の油圧モータ１３Ａ，１３Ｂの回転によって、ホールバックライン用ウインチ１０Ｈのウインチドラム１１Ｈが駆動するように構成されている。

本実施形態では、グラップル装置３に搭載されたバッテリー３ｊに充電された電力により油圧シリンダ３ｐを作動させることによって、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃを駆動するようにしている。以下、グラップル装置３について、図１～図４を参照して説明する。

グラップル装置３においては、上述したように、本体部である上側部分３ａが、十字継手３ｄを介して、アーム部である下側部分３ｂに連結されている。グラップル装置３の上側部分３ａには、一対の滑車Ｌｂ，Ｌｂ、増速機構３ｅ、ラジコン受信機３ｆ、オルタネータ（発電機）３ｈ、バッテリー（蓄電器）３ｊ、パワーユニット（油圧駆動装置）３ｋ等が搭載されている。パワーユニット３ｋには、電動モータ３ｌ、油圧ポンプ３ｍ、バルブ３ｎ等が備えられている。また、グラップル装置３の下側部分３ｂには、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃ、油圧シリンダ３ｐ、リンク機構３ｑ等が搭載されている。グラップル装置３の上側部分３ａと下側部分３ｂとの間には、十字継手３ｄ、ローテータ（旋回機構）３ｒ等が設けられている。

グラップル装置３の上側部分３ａに設けられたオルタネータ３ｈは、発電リレー３ｉを介して、バッテリー３ｊに電気的に接続されており、オルタネータ３ｈによって発電された電力がバッテリー３ｊに充電されるようになっている。本実施形態では、一対の滑車Ｌｂ，Ｌｂの回転エネルギーをオルタネータ３ｈによって電気的エネルギーに変換する回生発電を行うようにしている。詳細には、グラップル装置３がリフティングラインＬＦＬに沿って移動すると、一対の滑車Ｌｂ，Ｌｂが回転し、この回転が増速機構３ｅによって増速される。そして、増速機構３ｅによって増速された回転が、オルタネータ３ｈに伝達されることによって、オルタネータ３ｈによる発電が行われる。オルタネータ３ｈは、一対の滑車Ｌｂ，Ｌｂが一方向側へ回転する場合にも発電可能であり、その反対方向側へ回転する場合にも発電可能になっている。例えば、上述したようにグラップル装置３の上昇時および下降時の両方の場合に、オルタネータ３ｈによる発電が可能になっている。オルタネータ３ｈによって発電された電力は、発電リレー３ｉを介してバッテリー３ｊに充電される。

バッテリー３ｊは、ラジコン受信機３ｆおよび電動モータ３ｌに電気的に接続されており、バッテリー３ｊの電力が、ラジコン受信機３ｆおよび電動モータ３ｌにそれぞれ供給される。パワーユニット３ｋでは、油圧ポンプ３ｍおよびバルブ３ｎが電動モータ３ｌによって駆動されるようになっている。

ラジコン受信機３ｆは、無線通信を介してラジコン送信機３ｇに通信可能に接続されている。また、ラジコン受信機３ｆは、発電リレー３ｉ、バッテリー３ｊ、および電動モータ３ｌに接続されている。ラジコン送信機３ｇは、グラップル装置３から離れた位置にある操作装置（図示省略）に設けられており、例えば材木集材地Ｐ１付近の作業者が、この操作装置を操作することによって、グラップル装置３の遠隔操作が可能になっている。この場合、材木集材地Ｐ１付近の作業者が操作装置を操作すると、その操作信号がラジコン送信機３ｇから送信される。そして、ラジコン送信機３ｇから送信された操作信号が、ラジコン受信機３ｆによって受信されると、その操作信号に応じて、発電リレー３ｉ、バッテリー３ｊ、および電動モータ３ｌが作動されるようになっている。これにより、バッテリー３ｊの充電制御や、パワーユニット３ｋによるグラップルアーム３ｃ，３ｃの駆動制御、パワーユニット３ｋによるローテータ３ｒの駆動制御を、遠隔操作によって行うことが可能になっている。なお、ラジコン受信機３ｆおよびラジコン送信機３ｇ以外の通信手段によって、グラップル装置３の遠隔操作を行ってもよい。

グラップル装置３の下側部分３ｂに設けられた一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃは、油圧シリンダ３ｐによって開閉駆動される。バッテリー３ｊの電力によってパワーユニット３ｋの電動モータ３ｌが駆動され、パワーユニット３ｋの油圧ポンプ３ｍおよびバルブ３ｎが作動すると、パワーユニット３ｋを介して油圧シリンダ３ｐに作動油が供給される。これにより、油圧シリンダ３ｐが伸縮動作し、この油圧シリンダ３ｐの伸縮動作がリンク機構３ｑを介して伝達されることによって、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃが開閉動作する。具体的には、油圧シリンダ３ｐの収縮動作により、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃが開く方向に動作する。逆に、油圧シリンダ３ｐの伸張動作により、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃが閉じる方向に動作する。本実施形態では、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃは、図２の実線で示す開放位置と、２点鎖線で示す閉鎖位置との間で動作可能になっている。

そして、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃが開いており、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃ間に材木が位置している状態で、油圧シリンダ３ｐを伸張動作させることによって、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃが徐々に閉じていき、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃにより左右両側から材木が掴まれる（挟み込まれる）。一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃで材木を掴んだ状態で、架線集材機１を駆動することによって材木を上方へ持ち上げ、さらには、材木を材木集材地Ｐ１まで搬送することが可能になっている。また、材木集材地Ｐ１まで搬送した材木を一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃで掴んだ状態で、架線集材機１を駆動することによって材木を下方へ降下させることが可能になっている。

逆に、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃで材木を掴んだ状態で、油圧シリンダ３ｐを収縮動作させると、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃが徐々に開いていき、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃから材木が解放される。これにより、材木集材地Ｐ１まで搬送された材木を所定位置で降ろすことが可能になっている。

グラップル装置３の上側部分３ａと下側部分３ｂとの間に設けられたローテータ３ｒは、バッテリー３ｊの電力でパワーユニット３ｋを駆動することによって駆動される。つまり、バッテリー３ｊの電力によってパワーユニット３ｋの電動モータ３ｌが駆動され、これにより、パワーユニット３ｋの油圧ポンプ３ｍおよびバルブ３ｎが作動することで、ローテータ３ｒに作動油が供給される。これにより、ローテータ３ｒが回転動作し、ローテータ３ｒの回転動作に応じて、グラップル装置３の上側部分３ａに対し、下側部分３ｂが旋回される。

本実施形態では、増速機構３ｅは、図３に示すように、３段階の増速機構として構成されている。つまり、増速機構３ｅは、一対の第１増速機構３１，３１、第２増速機構３２、および第３増速機構３３を備えている。

一対の第１増速機構３１，３１は、ともに同様の構成になっており、各第１増速機構３１は、滑車Ｌｂと同軸上に設けられた大径ギヤ３１ａと、小径ギヤ３１ｃとが、増速用チェーン３１ｂによって連結された構成になっている。増速用チェーン３１ｂには、アイドラスプロケット３１ｄによって所定の張力が付与されている。各第１増速機構３１によって、滑車Ｌｂの回転が、大径ギヤ３１ａおよび小径ギヤ３１ｃのギヤ比に応じて増速される。

第２増速機構３２は、各第１増速機構３１の小径ギヤ３１ｃと同軸上に設けられた大径プーリ３２ａ，３２ａと、小径プーリ３２ｃとが、増速用ベルト３２ｂによって連結された構成になっている。増速用ベルト３２ｂには、オートテンショナ３２ｄによって所定の張力が付与されている。第２増速機構３２によって、第１増速機構３１の小径ギヤ３１ｃの回転が、大径プーリ３２ａおよび小径プーリ３２ｃのプーリ比（径比）に応じて増速される。また、第２増速機構３２によって、一対の滑車Ｌｂ，Ｌｂのそれぞれの回転が、１つの小径プーリ３２ｃの回転として合成されるようになっている。

第３増速機構３３は、第２増速機構３２の小径プーリ３２ｃと同軸上に設けられた大径プーリ３３ａと、オルタネータ３ｈの入力軸上に一体的に設けられた小径プーリ３３ｃとが、増速用ベルト３３ｂによって連結された構成になっている。第３増速機構３３によって、第２増速機構３２の小径プーリ３２ｃの回転が、大径プーリ３３ａおよび小径プーリ３３ｃのプーリ比（径比）に応じて増速される。このように、増速機構３ｅの第１～第３増速機構３１～３３によって、一対の滑車Ｌｂ，Ｌｂの回転が、３段階に増速されてオルタネータ３ｈに入力されるようになっている。

本実施形態では、上述したように、グラップル装置３には、架線集材システム１００のリフティングラインＬＦＬに沿って移動するための一対の滑車Ｌｂ，Ｌｂと、材木を掴むための一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃと、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃの開閉動作を行うための油圧シリンダ３ｐと、一対の滑車Ｌｂ，Ｌｂの回転により発電を行うオルタネータ３ｈと、オルタネータ３ｈによって発電された電力を充電するバッテリー３ｊと、バッテリー３ｊの電力により作動する油圧ポンプ３ｍおよびバルブ３ｎを有するパワーユニット３ｋとが設けられている。そして、バッテリー３ｊの電力でパワーユニット３ｋを駆動し、パワーユニット３ｋの油圧により油圧シリンダ３ｐを作動させることによって、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃが駆動されることを特徴としている。つまり、バッテリー３ｊの電力がパワーユニット３ｋによって油圧に変換され、パワーユニット３ｋによって変換された油圧により一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃが駆動されるように構成されている。

本実施形態によれば、グラップル装置３がリフティングラインＬＦＬに沿って移動すると、一対の滑車Ｌｂ，Ｌｂが回転し、一対の滑車Ｌｂ，Ｌｂの回転によりオルタネータ３ｈで発電された電力がバッテリー３ｊに充電される。バッテリー３ｊに充電された電力によりパワーユニット３ｋが駆動され、パワーユニット３ｋの油圧により一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃが駆動される。本実施形態では、グラップル装置３にオルタネータ３ｈおよびバッテリー３ｊの両方を搭載しているので、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃを駆動するための駆動源として、大容量のバッテリー３ｊを搭載しなくてもよくなる。これにより、バッテリー３ｊの小型化および軽量化を図ることができ、バッテリー３ｊを搭載したグラップル装置３をリフティングラインＬＦＬに沿って円滑に移動させることができる。

また、材木伐採地Ｐ３において、グラップル装置３に搭載されたバッテリー３ｊの電力でパワーユニット３ｋを駆動することによって、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃを駆動し、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃによって材木を左右両側から機械的に容易に掴むことができる。そして、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃによって材木を掴んだ状態で、材木伐採地Ｐ３から材木集材地Ｐ１まで容易に搬送することができる。また、材木集材地Ｐ１において、バッテリー３ｊの電力でパワーユニット３ｋを駆動することによって、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃを駆動し、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃによって掴まれた材木を解放して、材木集材地Ｐ１の所定の位置に容易に降ろすことができる。これにより、材木伐採地Ｐ３での人手による荷掛け作業、および材木集材地Ｐ１での人手による荷降ろし作業を不要とすることができ、架線集材システム１００によって材木伐採地Ｐ３から材木集材地Ｐ１へ材木を容易に搬送することができる。この場合、荷掛け作業を行うために、例えば険しい山道等を登って材木伐採地まで行く必要がなくなり、作業者にとって煩わしく危険な作業である荷掛け作業を行わなくてもよくなる。

また、本実施形態では、一対の滑車Ｌｂ，Ｌｂの回転が、増速機構３ｅを介してオルタネータ３ｈへ伝達されるので、オルタネータ３ｈによる回生発電を効率よく行うことができる。この場合、増速機構３ｅが、第１～第３増速機構３１～３３を有する３段階の増速機構として構成されているので、オルタネータ３ｈによる回生発電をさらに効率よく行うことができる。

また、本実施形態では、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃが搭載された下側部分３ｂが、一対の滑車Ｌｂ，Ｌｂが搭載された上側部分３ａに対し、ローテータ３ｒによって旋回可能に設けられている。そして、バッテリー３ｊに充電された電力によりパワーユニット３ｋが駆動され、パワーユニット３ｋによってバッテリー３ｊの電力が油圧に変換され、パワーユニット３ｋの油圧によりローテータ３ｒが駆動される。これにより、材木伐採地Ｐ３において、グラップル装置３に搭載されたバッテリー３ｊの電力でパワーユニット３ｋを駆動することによって、ローテータ３ｒを駆動して、下側部分３ｂを上側部分３ａに対して旋回させることによって、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃの向きを、伐採された材木を左右両側から掴めるような向きに変更することができる。このように、材木伐採地Ｐ３で伐採された材木の向きに応じて一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃの向きを容易に変更することができ、一対のグラップルアーム３ｃ，３ｃによって材木を容易に掴むことができる。

今回、開示した実施形態は全ての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。本発明の技術的範囲は、前記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれる。

上記実施形態では、グラップル装置３の上側部分（本体部）に、増速機構３ｅ、ラジコン受信機３ｆ、オルタネータ３ｈ、バッテリー３ｊ、パワーユニット３ｋ等の構成部品を配置したが、これに限らず、これらの構成部品のうち一部または全部を、グラップル装置３の下側部分（アーム部）に設ける構成としてもよい。

上記実施形態では、増速機構３ｅが、第１～第３増速機構３１～３３を有する３段階の構成であったが、これに限らず、増速機構３ｅは、１段階の構成であってもよいし、２段階の構成であってもよいし、あるいは、４段階以上の構成であってもよい。

上記実施形態では、エンドレスタイラー式の架線集材システム１００に備えられたグラップル装置３に本発明を適用した場合について説明した。しかし、これに限らず、上記以外の方式の架線集材システムに用いられるグラップル装置に本発明を適用してもよい。例えば架線集材システムが、リフティングラインＬＦＬ以外のワイヤに沿ってグラップル装置が移動可能な構成であってもよい。

本発明は、架線集材システムに備えられたグラップル装置に利用することができる。

１ 架線集材機
２ 搬器
３ グラップル装置
３ａ 上側部分（本体部）
３ｂ 下側部分（アーム部）
３ｃ グラップルアーム
３ｅ 増速機構
３ｈ オルタネータ（発電機）
３ｊ バッテリー（蓄電器）
３ｋ パワーユニット
３ｍ 油圧ポンプ
３ｎ バルブ
３ｐ 油圧シリンダ
３ｒ ローテータ（旋回機構）
１００ 架線集材システム
ＬＦＬ リフティングライン
Ｌｂ 滑車

Claims (3)

1. 材木伐採地から材木集材地へ伐採された材木を搬送する架線集材システムのグラップル装置であって、
   前記架線集材システムは、スカイライン、エンドレスライン、リフティングライン、およびホールバックラインを有するエンドレスタイラー式の架線集材システムとして構成されており、
   前記グラップル装置は、前記リフティングラインのワイヤに沿って移動可能に設けられているとともに、前記ホールバックラインによって前記スカイラインの架け渡し方向に交差する横方向に移動可能であり、
   前記グラップル装置は、
   前記リフティングラインが掛け渡され、前記リフティングラインに沿って移動するための一対の滑車と、
   材木を掴むための一対のグラップルアームと、
   前記一対のグラップルアームの開閉動作を行うための油圧シリンダと、
   前記一対の滑車の回転により発電を行う発電機と、
   前記一対の滑車のそれぞれの回転を増速させるとともに、一つの回転に合成して前記発電機へ伝達する増速機構と、
   前記発電機によって発電された電力を充電する蓄電器と、
   前記蓄電器に充電された電力により作動する油圧ポンプおよびバルブを有するパワーユニットと、を備え、
   前記蓄電器の電力で前記パワーユニットが駆動されることによって、油圧により前記油圧シリンダが作動され、前記一対のグラップルアームが駆動されることを特徴とするグラップル装置。
2. 請求項１に記載のグラップル装置において、
   前記増速機構が、多段階の増速機構として構成されていることを特徴とするグラップル装置。
3. 請求項１または請求項２に記載のグラップル装置において、
   前記一対の滑車が、前記グラップル装置の本体部に設けられ、
   前記一対のグラップルアームが、前記グラップル装置のアーム部に設けられており、
   前記アーム部が、前記本体部に対し、旋回機構によって旋回可能に設けられており、
   前記蓄電器の電力で前記パワーユニットが駆動されることによって、油圧により前記旋回機構が駆動されることを特徴とするグラップル装置。

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