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JP7169682B2 - branch cutting device - Google Patents
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JP7169682B2 JP2020137122A JP2020137122A JP7169682B2 JP 7169682 B2 JP7169682 B2 JP 7169682B2 JP 2020137122 A JP2020137122 A JP 2020137122A JP 2020137122 A JP2020137122 A JP 2020137122A JP 7169682 B2 JP7169682 B2 JP 7169682B2
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Description

本発明は枝切断装置に関するものである。 The present invention relates to a branch cutting device.

立木の枝打ち作業の効率化や安全確保を目的として、樹幹を昇降自在に移動する装置に、チェーンソーや丸鋸等の枝を切断する動力刃物を備え、樹幹外周を旋回しながら上昇して枝を切り落とす自動枝打機が数多く考案されている。 For the purpose of improving the efficiency and ensuring safety of pruning work on standing trees, a device that moves up and down the tree trunk is equipped with a power cutting tool such as a chain saw or a circular saw that cuts the branches. Many automatic pruning machines have been devised.

特開2002-153148号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-153148

自動枝打機を用いて枝打ち作業を行う際に、刃が枝に噛み込んで装置が動作できなくなるという問題がしばしば生じる。そうなると、作業が中断されるばかりか、人が木に登って噛み込みを解除する必要があり、作業効率が著しく低下する。 When performing pruning operations with automatic pruning machines, the problem often arises that the blades get caught in the branches and render the device inoperable. If this happens, not only will the work be interrupted, but it will also be necessary for a person to climb the tree to release the jam, resulting in a significant reduction in work efficiency.

刃の噛み込みは、刃が枝を切り進められる速度を超えて枝打機が進行してしまうことにより発生する。チェーンソーの過負荷を検知して枝打機の進行速度を制御する方法は考案されているが、噛み込みは高負荷時瞬時に発生するため、制御が間に合わず噛み込みを防止することは難しい。 Blade bite occurs when the pruner advances beyond the speed at which the blade can advance the branch. A method has been devised to detect the overload of the chainsaw and control the advancing speed of the pruner, but since jamming occurs instantaneously under high load, it is difficult to prevent jamming because the control is not in time.

本発明の枝切断装置は、樹幹外周を旋回する走行体と、前記走行体の進行方向に進退可能に伸縮する弾性材を介して前記走行体に支持される刃体と、前記弾性材の変位を計測するセンサーとを備え、前記センサーの計測値に応じて前記走行体の進行速度を制御することを特徴とする。 The branch cutting apparatus of the present invention includes a traveling body that revolves around the outer periphery of a tree trunk, a blade that is supported by the traveling body via an elastic member that extends and retracts in the traveling direction of the traveling body, and a displacement of the elastic member. and a sensor for measuring the traveling speed of the running body according to the measured value of the sensor.

すなわち、前記走行体を進行させて前記刃体を枝に接触させ、前記刃体が受ける反力を前記弾性材で緩和し、前記弾性材の変位に応じて前記走行体の進行速度を制御する。弾性材を、その復元力が刃体の許容切断負荷以下となるように設定することで、刃体の枝切断可能速度以下に走行体進行速度を制限できる。 That is, the traveling body is advanced to bring the blade into contact with the branch, the reaction force received by the blade is relieved by the elastic member, and the traveling speed of the traveling body is controlled according to the displacement of the elastic member. . By setting the elastic member so that its restoring force is equal to or less than the allowable cutting load of the blade, the travel speed of the traveling body can be limited to the speed at which the blade can cut branches or less.

また、前記刃体は樹幹半径方向に進退可能であり、また前記刃体は下端を支点にして樹幹軸方向との傾角を可変であり、前記刃体は上端及び下端に樹幹または枝との接触を防止するカバーと、前記刃体を前記樹幹半径方向に、前記樹幹に押し当てる弾性材と、前記傾角を小さくする方向へ前記刃体を加圧する弾性材とを備えることを特徴とする。 In addition, the blade body can advance and retreat in the radial direction of the trunk, and the blade body has a lower end as a fulcrum and is variable in inclination with respect to the axial direction of the tree trunk. an elastic member that presses the blade against the trunk in the radial direction of the trunk; and an elastic member that presses the blade in a direction that reduces the inclination angle.

また、本発明の枝切断装置において、前記刃体は上下可動な構造と、上端に枝との接触を防止するチップガードとを有し、前記チップガードが枝に接触した際、前記刃体を上下動させるアクチュエーターを駆動させて前記枝を回避することを特徴とする。
Further, in the branch cutting apparatus of the present invention, the blade body has a vertically movable structure and a tip guard at the upper end for preventing contact with the branch. It is characterized by avoiding the branch by driving an actuator for moving up and down.

また、本発明の枝切断装置において、樹幹周囲を取り囲むレールを備え、前記走行体は前記レール上を周回し、前記樹幹を昇降する昇降機の上に前記レールを装着することを特徴とする。 Further, the branch cutting apparatus of the present invention is characterized in that it comprises a rail surrounding the periphery of the tree trunk, the traveling body circulates on the rail, and the rail is mounted on an elevator that moves up and down the tree trunk.

もしくは、本発明の枝切断装置において、前記レールを備える代わりに、前記走行体が樹幹を旋回しながら昇降する昇降機であることを特徴とする。 Alternatively, in the branch cutting apparatus of the present invention, instead of having the rail, the traveling body is an elevator that ascends and descends while revolving the tree trunk.

[第1の実施例]
以下、本発明の第1の実施例について図面を参照して説明する。図1は枝切断装置を示す斜視図である。枝を切断するチェーンソー10は、樹幹に沿うように直立してマウント12に固定されている。マウント12は主フレーム11に取付けられ、主フレーム11を支持する副フレーム21が、連結ブロック31を介して走行体41上に固定されている。
[First embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a branch cutting device. A chain saw 10 for cutting branches is fixed to a mount 12 so as to stand upright along the tree trunk. The mount 12 is attached to the main frame 11 , and the sub-frame 21 supporting the main frame 11 is fixed on the traveling body 41 via the connecting block 31 .

走行体41には走行モーター42が備わっており、環状のレール40外縁に押し当てられたローラー43を回転させることで、レール40上を旋回できる。レール40は樹幹を取り囲むように取付けられる。レール40は回転軸44を支点とした開閉機構により、樹幹への取付け及び取外しが可能である。 The running body 41 is provided with a running motor 42 and can turn on the rail 40 by rotating a roller 43 pressed against the outer edge of the annular rail 40 . A rail 40 is attached so as to surround the tree trunk. The rail 40 can be attached to and detached from the tree trunk by an opening and closing mechanism with a rotating shaft 44 as a fulcrum.

装置は、樹幹を昇降する昇降機の上に取り付けることで、自動枝打ち機として利用できる。その例を図2に示す。チェーンソー10を駆動させながら、昇降機50の上昇と走行体41の旋回を組み合わせ、樹幹100外周を旋回しながら枝を切り進めることができる。 The device can be used as an automatic pruner by installing it on an elevator that raises and lowers the tree trunk. An example is shown in FIG. While driving the chain saw 10, the lifting of the elevator 50 and the turning of the traveling body 41 are combined, and the branch can be cut forward while turning the circumference of the tree trunk 100. - 特許庁

図3に枝切断装置の正面図を示す。主フレーム11は回転軸23を中心に一定角度可動である。主フレーム11と副フレーム21間に引張ばね22が接続され、引張ばね22の変位を計測するセンサー20が主フレーム11に取り付けられている。 FIG. 3 shows a front view of the branch cutting device. The main frame 11 is movable around a rotating shaft 23 at a constant angle. A tension spring 22 is connected between the main frame 11 and the subframe 21 , and a sensor 20 that measures the displacement of the tension spring 22 is attached to the main frame 11 .

チェーンソー10先端の湾曲部が枝に接触すると、キックバックや、枝切断面の品質が不安定となる問題があり、この部分での切断は回避するのが望ましい。刃を覆うように装着されたチップガード36により前記湾曲部は枝に接触しない。 If the curved portion at the tip of the chain saw 10 comes into contact with a branch, there are problems such as kickback and unstable quality of the cut surface of the branch, and it is desirable to avoid cutting at this portion. A tip guard 36 mounted over the blade prevents the bend from contacting the branch.

マウント12は両側方からスライダー14に支持されており、スライダー14は、シャフト15に沿って上下に可動で、圧縮ばね18に下から支えられている。サーボモーター24はワイヤー25を介してマウント12の下方と繋がっている。 The mount 12 is supported from both sides by a slider 14, and the slider 14 is vertically movable along a shaft 15 and supported by a compression spring 18 from below. A servomotor 24 is connected to the bottom of the mount 12 via a wire 25 .

図4は図3のA-A断面を示す。副フレーム21は樹幹半径方向に進退可能に、連結ブロック31に取付けられており、圧縮ばね32によってスプロケットカバー37が樹幹に押し当てられる。これにより、チェーンソー10は樹幹表面に近づきながらも、接することなくその距離を一定に保つ。サーボモーター34はワイヤー35を介して副フレーム21と繋がっている。 FIG. 4 shows the AA section of FIG. The sub-frame 21 is attached to a connecting block 31 so as to be able to advance and retreat in the radial direction of the tree trunk, and a compression spring 32 presses a sprocket cover 37 against the tree trunk. As a result, the chain saw 10 keeps a constant distance without coming into contact with the surface of the tree trunk while approaching it. A servomotor 34 is connected to the subframe 21 via a wire 35 .

マウント12は回転軸17を中心に一定角度可動で、圧縮ばね16の作用でチップガード16が樹幹に押し当てられる。この構造により、樹幹の曲がりに対してチェーンソー10の角度が追従できる。 The mount 12 is movable at a certain angle around a rotary shaft 17, and the tip guard 16 is pressed against the tree trunk by the action of a compression spring 16. - 特許庁This structure allows the angle of the chain saw 10 to follow the bending of the tree trunk.

装置は制御回路70(搭載位置は図示しない)を備えており、図5に制御ブロック図を示す。制御回路70はチェーンソーモーター13、サーボモーター24、サーボモーター34,及び走行モーター42を駆動し、またその駆動は、各モーター及びセンサー20の出力信号に基づいて制御される。 The apparatus has a control circuit 70 (mounting position is not shown), and FIG. 5 shows a control block diagram. The control circuit 70 drives the chainsaw motor 13, the servomotor 24, the servomotor 34, and the travel motor 42, and the driving is controlled based on the output signals of each motor and the sensor 20. FIG.

枝打ち時、チェーンソーモーター13及び走行モーター42の制御により、チェーンソー10を駆動させながら走行体41を進行させる。チェーンソー10が枝に接触すると、その反力によって主フレーム11が押され、引張ばね22が引っ張られる。センサー20がその変位を計測し、その値に応じて図6に示すように走行体41の進行速度を変動させる。変位が大きくなればやがて進行速度は0になるが、引張ばね22の復元力で枝が切り進められれば変位は小さくなり、走行体41は再び進行を始める。すなわち、引張ばね22による復元力を、チェーンソー10の許容切断負荷の範囲内に設定しておくことで、走行体41の進行速度は切断可能速度以下に制限される。 During pruning, the chain saw motor 13 and the traveling motor 42 are controlled to drive the traveling body 41 while driving the chain saw 10 . When the chain saw 10 contacts a branch, the reaction force pushes the main frame 11 and pulls the tension spring 22 . The sensor 20 measures the displacement, and changes the advancing speed of the traveling body 41 according to the value as shown in FIG. As the displacement increases, the advancing speed eventually becomes 0, but if the branch is cut forward by the restoring force of the tension spring 22, the displacement decreases and the traveling body 41 starts advancing again. That is, by setting the restoring force of the tension spring 22 within the range of the allowable cutting load of the chain saw 10, the traveling speed of the traveling body 41 is limited to the cuttable speed or less.

前記進行速度0の状態が一定時間以上続いた時には、制御回路70は装置がそれ以上進行できないと判断し、走行体41を後退させ、チェーンソー10を枝から退避させる。 When the traveling speed of 0 continues for a certain period of time or more, the control circuit 70 judges that the device cannot proceed any further, and causes the traveling body 41 to move backward and the chainsaw 10 to retreat from the branch.

枝打ち動作中に枝がチップガード36に接触して切断できない場合、制御回路70はそれを検知し、チェーンソー10を下げて枝を回避させ、次の周回で切断するものとする。 If the branch touches the tip guard 36 during the pruning operation and cannot be cut, the control circuit 70 detects this, lowers the chainsaw 10 to avoid the branch, and cuts the branch in the next cycle.

すなわち、枝がチップガード36に接触すると引張ばね22が変形しセンサー20の計測値が変動する。計測値は枝切断時も変動するため、制御回路70はまずその時点で切断中か否かの判定を行う。チェーンソーモーター13に流れる電流(回転負荷)を読み取り、その値が枝非切断時と同等の場合は、枝切断中ではないこととなり、制御回路70はチップガード36に枝が接触したと判定する。すると枝を回避するためサーボモーター24を駆動させマウント12を下方へ引く。チップガード36が枝をくぐれる高さになると引張ばね22は復元し、センサー20の計測値が元に戻り、サーボモーター24を元の角度に戻して枝回避が完了する。 That is, when the branch contacts the tip guard 36, the tension spring 22 is deformed and the measured value of the sensor 20 fluctuates. Since the measured value fluctuates even when the branch is cut, the control circuit 70 first determines whether or not the branch is being cut at that time. The current (rotational load) flowing through the chain saw motor 13 is read, and if the value is the same as when the branch is not cut, it means that the branch is not being cut, and the control circuit 70 determines that the tip guard 36 is in contact with the branch. Then, the servo motor 24 is driven to pull the mount 12 downward to avoid the branch. When the tip guard 36 reaches a height where it can pass through the branch, the tension spring 22 is restored, the measurement value of the sensor 20 is restored, the servo motor 24 is returned to the original angle, and branch avoidance is completed.

以上の機構、制御の組み合わせにより、装置は途中で動作を停止することなく自動で作業を進めることが可能となる。 By combining the above mechanisms and controls, the apparatus can automatically proceed with the work without stopping the operation in the middle.

枝打ち作業において、立木の枝がない部分や枝打ち終了後については、作業時間の短縮及び消費エネルギー低減のために、チェーンソー10は停止させ、昇降速度を上げることが望ましい。その際、チェーンソー10が樹皮に引っかかる等のトラブルを回避するため、サーボモーター34を駆動させて副フレーム21を引き、チェーンソー10を樹幹から離しておくことができる。 In the pruning work, it is desirable to stop the chainsaw 10 and increase the up/down speed in order to shorten the work time and reduce the energy consumption in the areas where there are no branches of the standing tree or after the end of pruning. At this time, in order to avoid troubles such as the chain saw 10 being caught on the bark, the sub-frame 21 can be pulled by driving the servo motor 34 to keep the chain saw 10 away from the tree trunk.

[第2の実施例]
本発明の枝切断装置を取り付ける昇降機が、本体ごと樹幹を旋回しながら昇降する機構であり、その昇降速度を制御可能である場合は、第1の実施例における連結ブロック31を直接昇降機に固定し、自動枝打ち機として利用できる。その例を図7に示す。
[Second embodiment]
If the elevator to which the branch cutting apparatus of the present invention is attached has a mechanism that moves up and down while turning the trunk of the tree together with the main body, and if the lifting speed can be controlled, the connection block 31 in the first embodiment can be fixed directly to the elevator. , available as an automatic pruner. An example is shown in FIG.

図8に第2の実施形態における枝切断装置の制御ブロック図を示す。これは、第1の実施形態における制御ブロック図(図5)の走行モーター42が、車輪モーター61に置き換わったものである。すなわち、本実施形態においては、第1の実施形態における走行モーター42に対する制御を、車輪モーター61の制御に置き換えることで、第1の実施形態と同様の効果を得られる。 FIG. 8 shows a control block diagram of the branch cutting device in the second embodiment. This is obtained by replacing the traveling motor 42 of the control block diagram (FIG. 5) in the first embodiment with a wheel motor 61. As shown in FIG. That is, in the present embodiment, by replacing the control of the travel motor 42 in the first embodiment with the control of the wheel motors 61, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

[第3の実施例]
以下、本発明の第3の実施例について図面を参照して説明する。図9は枝切断装置を示す斜視図である。枝を切断するチェーンソー210は、樹幹に沿うように直立してマウント212に固定されている。マウント212はフレーム211に取付けられ、フレーム211を支持する台座221が、リニアブロック231を介して走行体241上に固定されている。
[Third embodiment]
A third embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 9 is a perspective view showing a branch cutting device. A chainsaw 210 for cutting branches is fixed to a mount 212 so as to stand upright along the tree trunk. Mount 212 is attached to frame 211 , and pedestal 221 supporting frame 211 is fixed on running body 241 via linear block 231 .

走行体241には走行モーター242が備わっており、環状のレール240外縁に押し当てられたローラー243を回転させることで、レール240上を旋回できる。レール240は樹幹を取り囲むように取付けられる。レール240は回転軸244を支点とした開閉機構により、樹幹への取付け及び取外しが可能である。 The traveling body 241 is provided with a traveling motor 242 and can turn on the rail 240 by rotating a roller 243 pressed against the outer edge of the annular rail 240 . A rail 240 is attached to surround the tree trunk. The rail 240 can be attached to and detached from the tree trunk by an opening/closing mechanism with a rotating shaft 244 as a fulcrum.

装置は、樹幹を昇降する昇降機の上に取り付けることで、自動枝打ち機として利用できる。その例を図10に示す。昇降機250は、樹幹外周に車輪を押し付け、樹幹を直動昇降可能な昇降機の一例である。チェーンソー210を駆動させながら、昇降機250の上昇と走行体241の旋回を組み合わせ、樹幹100外周を旋回しながら螺旋状に枝を切り進めることができる。枝を切る刃体は、チェーンソーの他、鋸刃を上下に往復運動させるレシプロソーや、側面に刃が付いた軸を回転させるエンドミルであってもよい。 The device can be used as an automatic pruner by installing it on an elevator that raises and lowers the tree trunk. An example is shown in FIG. The elevator 250 is an example of an elevator capable of directly moving up and down the tree trunk by pushing wheels against the circumference of the tree trunk. While driving the chainsaw 210 , the lifting of the elevator 250 and the turning of the traveling body 241 are combined, so that the branch can be cut spirally while turning the circumference of the tree trunk 100 . The blade for cutting branches may be a chain saw, a reciprocating saw that reciprocates the saw blade up and down, or an end mill that rotates a shaft with a blade on the side.

図11に枝切断装置の正面図を示す。マウント212は圧縮ばね216を介してフレーム211に支持されており、上下に一定距離可動である。サーボモーター224はフレーム211に固定されており、ベルト225を介してマウント212とつながっている。 FIG. 11 shows a front view of the branch cutting device. The mount 212 is supported by the frame 211 via a compression spring 216 and is movable up and down by a fixed distance. Servomotor 224 is fixed to frame 211 and connected to mount 212 via belt 225 .

フレーム211は台座221上にリンク214とリンク215で支持され、平行クランク機構となっており、左右に一定距離可動である。リンク214と台座221間に引張ばね222が接続され、常時は進行方向側(左)に寄っている。フレーム211と台座221間の相対距離を計測するセンサー220が台座221に取り付けられている。 A frame 211 is supported on a pedestal 221 by links 214 and 215 to form a parallel crank mechanism, which is movable left and right by a predetermined distance. A tension spring 222 is connected between the link 214 and the pedestal 221, and normally leans toward the direction of travel (left). A sensor 220 is attached to the base 221 to measure the relative distance between the frame 211 and the base 221 .

チェーンソー210先端の湾曲部が枝に接触すると、キックバックや、枝切断面の品質が不安定となる問題があり、この部分での切断は回避するのが望ましい。刃を覆うように装着されたチップガード236により前記湾曲部は枝に接触しない。 If the curved portion of the tip of the chain saw 210 comes into contact with the branch, there are problems such as kickback and unstable quality of the cut surface of the branch, and it is desirable to avoid cutting at this portion. A tip guard 236 mounted over the blade prevents the bend from contacting the branch.

図12は図11のB-B断面を示す。台座221は樹幹半径方向に進退可能に、リニアブロック231に取付けられており、圧縮ばね232によってスプロケットカバー237が樹幹に押し当てられる。これにより、チェーンソー210は樹幹表面に近づきながらも、接することなくその距離を一定に保つ。 FIG. 12 shows a BB section of FIG. The pedestal 221 is attached to the linear block 231 so as to move forward and backward in the radial direction of the tree trunk, and a compression spring 232 presses the sprocket cover 237 against the tree trunk. As a result, the chain saw 210 keeps a constant distance without coming into contact with the surface of the tree trunk while approaching it.

台座221は回転軸223を中心に一定角度可動であり、圧縮ばね226の作用でチップガード236が樹幹に押し当てられる。この構造により、樹幹の曲がりに対してチェーンソー210の角度が追従できる。 The pedestal 221 is movable at a certain angle around a rotating shaft 223, and the action of a compression spring 226 presses a tip guard 236 against the tree trunk. This structure allows the angle of the chainsaw 210 to follow the bending of the tree trunk.

装置は制御回路270(搭載位置は図示しない)を備えており、図13に制御ブロック図を示す。制御回路270はチェーンソーモーター213、サーボモーター224、サーボモーター234,及び走行モーター242を駆動し、またその駆動は、各モーター及びセンサー220の出力信号に基づいて制御される。 The device is equipped with a control circuit 270 (mounting position is not shown), a control block diagram of which is shown in FIG. Control circuit 270 drives chainsaw motor 213 , servo motor 224 , servo motor 234 , and travel motor 242 , and the driving is controlled based on the output signals of each motor and sensor 220 .

枝打ち動作の開始指示は、作業者のリモコン操作による無線通信で行われる。枝打ち時、チェーンソーモーター213及び走行モーター242の制御により、チェーンソー210を駆動させながら走行体241が進行する。チェーンソー210が枝に接触すると、その反力によってフレーム211が押され、引張ばね222が引っ張られる。センサー220がその変位を計測し、その値に応じて図14に示すように走行体241の進行速度を変動させる。変位が大きくなればやがて進行速度は0になるが、引張ばね222の復元力で枝が切り進められれば変位は小さくなり、走行体241は再び進行を始める。すなわち、引張ばね222による復元力を、チェーンソー210の許容切断負荷の範囲内に設定しておくことで、走行体241の進行速度は切断可能速度以下に制限される。なお、引張ばねの他に、ゴムバンドを用いたり、リンク214と台座221の接合部に巻きばねを取付けてその復元力を利用してもよい。 An instruction to start the pruning operation is performed by wireless communication by remote control operation by the operator. During pruning, the chain saw motor 213 and the traveling motor 242 are controlled to drive the traveling body 241 while driving the chain saw 210 . When the chain saw 210 contacts a branch, the reaction force pushes the frame 211 and pulls the tension spring 222 . The sensor 220 measures the displacement, and changes the advancing speed of the traveling body 241 as shown in FIG. 14 according to the value. As the displacement increases, the advancing speed eventually becomes 0, but if the restoring force of the tension spring 222 cuts the branches forward, the displacement decreases and the traveling body 241 starts advancing again. That is, by setting the restoring force of the tension spring 222 within the range of the allowable cutting load of the chain saw 210, the traveling speed of the traveling body 241 is limited to the cuttable speed or less. In addition to the tension spring, a rubber band may be used, or a coil spring may be attached to the joint between the link 214 and the base 221 to utilize its restoring force.

前記進行速度0の状態が一定時間以上続いた時には、制御回路270は、装置がそれ以上進行できないと判断し、走行体241を後退させ、チェーンソー210を枝から退避させる。 When the traveling speed of 0 continues for a certain period of time or more, the control circuit 270 judges that the device cannot proceed any further, and causes the traveling body 241 to move backward and the chainsaw 210 to move away from the branch.

枝打ち動作中に枝がチップガード236に接触して切断できない場合、制御回路270はそれを検知し、チェーンソー210を下げて枝を回避させ、次の周回で切断するものとする。 If a branch touches the tip guard 236 during the pruning operation and cannot be cut, the control circuit 270 will detect this and lower the chainsaw 210 to avoid the branch and cut it on the next round.

すなわち、枝がチップガード236に接触すると引張ばね222が変形しセンサー220の計測値が変動する。計測値は枝切断時も変動するため、制御回路270はまずその時点で切断中か否かの判定を行う。チェーンソーモーター213に流れる電流(回転負荷)を読み取り、その値が枝非切断時と同等の場合は、枝切断中ではないこととなり、制御回路270はチップガード236に枝が接触したと判定する。すると枝を回避するためサーボモーター224を駆動させマウント212を下方へ引く。チップガード236が枝をくぐれる高さになると引張ばね222は復元し、センサー220の計測値が元に戻り、サーボモーター224を元の角度に戻して枝回避が完了する。 That is, when the branch contacts the tip guard 236, the tension spring 222 is deformed and the measurement value of the sensor 220 fluctuates. Since the measured value fluctuates even when the branch is cut, the control circuit 270 first determines whether or not the branch is being cut at that time. The current (rotational load) flowing through the chain saw motor 213 is read, and if the value is the same as when the branch is not cut, it means that the branch is not being cut, and the control circuit 270 determines that the tip guard 236 is in contact with the branch. Then, the servo motor 224 is driven to pull the mount 212 downward to avoid the branches. When the tip guard 236 reaches a height where it can pass through the branch, the tension spring 222 is restored, the measured value of the sensor 220 is restored, the servo motor 224 is returned to the original angle, and branch avoidance is completed.

以上の機構、制御の組み合わせにより、装置は途中で動作を停止することなく自動で作業を進めることが可能となる。操作者のリモコン操作による停止指示、もしくは、動作時間や進行距離といった、予め入力された終了条件を満たした時、装置は枝打ち動作を停止する。 By combining the above mechanisms and controls, the apparatus can automatically proceed with the work without stopping the operation in the middle. The device stops the pruning operation when the operator gives a stop instruction by operating the remote controller or when the pre-input termination conditions such as the operation time and the travel distance are satisfied.

図9に示すように、台座221に固定されたサーボモーター234はベルト235を介してリニアブロック231と繋がっている。枝打ち作業において、立木の枝がない部分や枝打ち終了後については、作業時間の短縮及び消費エネルギー低減のために、チェーンソー210は停止させ、昇降速度を上げることが望ましい。その際、チェーンソー210が樹皮に引っかかる等のトラブルを回避するため、サーボモーター234を駆動させて台座221をリニアブロック231に引き寄せ、チェーンソー210を樹幹から離して退避させることができる。 As shown in FIG. 9, a servomotor 234 fixed to the pedestal 221 is connected to the linear block 231 via a belt 235 . In the pruning work, it is desirable to stop the chainsaw 210 and increase the up/down speed in order to shorten the work time and reduce the energy consumption in areas where there are no branches of the standing tree or after the end of pruning. At this time, in order to avoid troubles such as the chain saw 210 being caught on the bark, the servo motor 234 is driven to pull the pedestal 221 toward the linear block 231, and the chain saw 210 can be separated from the tree trunk and evacuated.

チェーンソー210を樹幹から退避する際、チェーンソー210は圧縮ばね226の作用により樹幹側へ傾斜するため、チェーンソー210を確実に樹幹から離すためには、台座221を、チェーンソー210の傾斜を見込んだ十分な距離を移動させる必要がある。すると、広い可動範囲を確保するスペースや、装置を支えるリニアブロック231の高強度化が必要になる。 When the chainsaw 210 is retracted from the tree trunk, the chainsaw 210 is tilted toward the tree trunk by the action of the compression spring 226 . Need to move distance. As a result, it is necessary to provide a space for securing a wide movable range and increase the strength of the linear block 231 that supports the device.

このようなデメリットを回避するため、装置には、チェーンソー210が幹から離れる際に直立する機構が備わっている。図15aは図11のB-B断面位置における、傾斜時の台座221周辺の様子を示す。圧縮ばね226を支持するばね台座227は、台座221との相対角度が一定の範囲に制限されている。ばね台座227はキャスター228を備え、台座221の移動に追従して走行体241上を移動する。 In order to avoid such a disadvantage, the device is equipped with a mechanism that allows the chainsaw 210 to stand upright when it is separated from the trunk. FIG. 15a shows the state around the pedestal 221 when tilted, at the BB section position of FIG. A spring pedestal 227 supporting the compression spring 226 has a relative angle with the pedestal 221 limited to a certain range. The spring pedestal 227 has casters 228 and moves on the traveling body 241 following the movement of the pedestal 221 .

走行体241上のキャスター228の経路はスロープ状になっており、退避位置での高さは低くなっている。すなわち、そのスロープの高低差による台座221の傾きと、ばね台座221に対する台座221の最大角度を等しくすることで、チェーンソー210は退避時に直立する。その様子を図15bに示す。 The path of the caster 228 on the traveling body 241 is sloped, and the height at the retracted position is low. That is, by equalizing the inclination of the pedestal 221 due to the height difference of the slope and the maximum angle of the pedestal 221 with respect to the spring pedestal 221, the chainsaw 210 stands upright when retracted. This is shown in FIG. 15b.

[第4の実施例]
本発明の枝切断装置を取り付ける昇降機が、樹幹を旋回しながら昇降する機構であり、その昇降速度を制御可能である場合は、第3の実施例におけるリニアブロック231を直接昇降機に固定し、自動枝打ち機として利用できる。その例を図16に示す。
[Fourth embodiment]
If the elevator to which the branch cutting device of the present invention is attached is a mechanism that ascends and descends while turning the trunk, and the ascending and descending speed can be controlled, the linear block 231 in the third embodiment is directly fixed to the elevator and automatically Can be used as a pruner. An example is shown in FIG.

昇降機260は、主フレーム261、副フレーム262、車輪263、引張ばね265で構成されている。主フレーム261と副フレーム262は片端を揺動可能に接続され、樹幹を取り囲むように開閉可能な構造となっている。各車輪263は樹幹軸方向に対し、一定角度傾けて主フレーム261及び副フレーム262に固定されている。主フレーム261と副フレーム262で樹幹を取り囲み、末端同士を引張ばね265で接続することで、各車輪263は樹幹に対して接圧がかかり、締め付けるようにして昇降機260は樹幹に取り付くことができる。車輪263に備わった車輪モーター264を駆動させることで、昇降機260は樹幹を螺旋状に昇降する。 The elevator 260 is composed of a main frame 261 , subframes 262 , wheels 263 and tension springs 265 . The main frame 261 and the sub-frame 262 are connected at one end so as to be swingable, and have a structure that can be opened and closed so as to surround the tree trunk. Each wheel 263 is fixed to the main frame 261 and sub-frame 262 at a certain angle with respect to the trunk axis direction. By surrounding the tree trunk with the main frame 261 and the sub-frame 262 and connecting the ends with tension springs 265, each wheel 263 is applied with contact pressure to the tree trunk, and the elevator 260 can be attached to the tree trunk in a tightening manner. . By driving the wheel motor 264 provided on the wheel 263, the elevator 260 spirally ascends and descends the tree trunk.

図17に第4の実施例における枝切断装置の制御ブロック図を示す。これは、第3の実施例における制御ブロック図(図13)の走行モーター242が、車輪モーター264に置き換わったものである。本実施例では、第3の実施例における走行モーター242に対する制御を、車輪モーター264の制御に置き換え、第3の実施形態と同様の制御をさせる。すると、装置は第3の実施例と同様に枝打ち作業を進めることができる。 FIG. 17 shows a control block diagram of the branch cutting device in the fourth embodiment. This is obtained by replacing the traveling motor 242 of the control block diagram (FIG. 13) in the third embodiment with a wheel motor 264. FIG. In this embodiment, the control of the travel motor 242 in the third embodiment is replaced with the control of the wheel motors 264, and the same control as in the third embodiment is performed. The device can then proceed with the pruning operation as in the third embodiment.

本発明にかかる第1の実施例における枝切断装置を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a branch cutting device in a first embodiment according to the present invention; FIG. 第1の実施例における枝切断装置を昇降機に取付けた、自動枝打機を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an automatic pruning machine in which the branch cutting device in the first embodiment is attached to an elevator; FIG. 第1の実施例における枝切断装置の正面図である。It is a front view of the branch cutting device in the first embodiment. [図3]のA-A断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3; 第1の実施例における枝切断装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the branch cutting device in the first embodiment. 第1の実施例における走行体進行速度と引張ばね変位の関係図である。FIG. 4 is a relational diagram between traveling body traveling speed and tension spring displacement in the first embodiment. 第2の実施例における自動枝打機を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the automatic pruner in a 2nd Example. 第2の実施例における枝切断装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the branch cutting device in the second embodiment. 本発明にかかる第3の実施例における枝切断装置を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing a branch cutting device according to a third embodiment of the present invention; 第3の実施例における枝切断装置を昇降機に取付けた、自動枝打機を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the automatic pruning machine which attached the branch cutting device in 3rd Example to the elevator. 第3の実施例における枝切断装置の正面図である。It is a front view of the branch cutting device in the 3rd embodiment. [図11]のB-B断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 11; 第3の実施例における枝切断装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the branch cutting device in the 3rd embodiment. 第3の実施例における走行体進行速度と引張ばね変位の関係図である。FIG. 11 is a relational diagram between traveling body traveling speed and tension spring displacement in the third embodiment. 第3の実施例における枝切断装置の、樹幹離反時に直立する機構の説明図である。図15aは傾斜時、図15bは直立時を示す。It is explanatory drawing of the mechanism which stands upright at the time of tree trunk separation of the branch cutting device in 3rd Example. Fig. 15a shows the tilted state and Fig. 15b the upright state. 第4の実施例における自動枝打機を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the automatic pruner in a 4th Example. 第4の実施例における枝切断装置の制御ブロック図である。It is a control block diagram of the branch cutting device in the 4th embodiment.

10 チェーンソー
11 主フレーム
12 マウント
13 チェーンソーモーター
14 スライダー
15 シャフト
16 圧縮ばね
17 回転軸
18 圧縮ばね
20 センサー
21 副フレーム
22 引張ばね
23 回転軸
24 サーボモーター
25 ワイヤー
31 連結ブロック
32 圧縮ばね
33 シャフト
34 サーボモーター
35 ワイヤー
36 チップガード
37 スプロケットカバー
38 シャフト留め
40 レール
41 走行体
42 走行モーター
43 ローラー
44 回転軸
45 ロックピン
50 昇降機
60 昇降機
61 車輪モーター
70 制御回路
100 樹幹
101 枝
210 チェーンソー
211 フレーム
212 マウント
213 チェーンソーモーター
214 リンク
215 リンク
216 圧縮ばね
217 シャフト
220 センサー
221 台座
222 引張ばね
223 回転軸
224 サーボモーター
225 ベルト
226 圧縮ばね
227 ばね台座
228 キャスター
231 リニアブロック
232 圧縮ばね
233 シャフト
234 サーボモーター
235 ベルト
236 チップガード
237 スプロケットカバー
238 エンドブロック
240 レール
241 走行体
242 走行モーター
243 ローラー
244 回転軸
245 ロックピン
250 昇降機
260 昇降機
261 主フレーム
262 副フレーム
263 車輪
264 車輪モーター
265 引張ばね
270 制御回路
10 Chainsaw 11 Main frame 12 Mount 13 Chainsaw motor 14 Slider 15 Shaft 16 Compression spring 17 Rotating shaft 18 Compression spring 20 Sensor 21 Sub-frame 22 Tension spring 23 Rotating shaft 24 Servo motor 25 Wire 31 Connection block 32 Compression spring 33 Shaft 34 Servo motor 35 Wire 36 Tip guard 37 Sprocket cover 38 Shaft holder 40 Rail 41 Running body 42 Traveling motor 43 Roller 44 Rotating shaft 45 Lock pin 50 Elevator 60 Elevator 61 Wheel motor 70 Control circuit 100 Tree trunk 101 Branch 210 Chainsaw 211 Frame 212 Mount 213 Chainsaw motor 214 link 215 link 216 compression spring 217 shaft 220 sensor 221 base 222 tension spring 223 rotating shaft 224 servo motor 225 belt 226 compression spring 227 spring base 228 caster 231 linear block 232 compression spring 233 shaft 234 servo motor 235 belt 236 chip guard 237 sprocket Cover 238 End block 240 Rail 241 Running body 242 Travel motor 243 Roller 244 Rotating shaft 245 Lock pin 250 Elevator 260 Elevator 261 Main frame 262 Sub-frame 263 Wheel 264 Wheel motor 265 Tension spring 270 Control circuit

Claims (4)

樹幹外周を旋回する走行体と、前記走行体の進行方向に進退可能に伸縮する弾性材を介して前記走行体に支持される刃体と、前記弾性材の変位を計測するセンサーとを備え、前記センサーの計測値に応じて前記走行体の進行速度を制御する枝切断装置であって、
前記刃体は樹幹半径方向に進退可能とし、また下端を支点にして樹幹軸方向との傾角を可変とする構造と、上端及び下端に樹幹または枝との接触を防止するカバーを有し、前記刃体を前記樹幹半径方向に、前記樹幹に押し当てる弾性材と、前記傾角を小さくする方向へ前記刃体を加圧する弾性材とを備えることを特徴とする枝切断装置。
A running body that revolves around the outer periphery of the tree trunk, a blade that is supported by the running body via an elastic material that extends and retracts in the traveling direction of the running body, and a sensor that measures the displacement of the elastic material, A branch cutting device that controls the traveling speed of the running body according to the measured value of the sensor ,
The blade body can move forward and backward in the radial direction of the trunk, has a structure in which the angle of inclination with respect to the axial direction of the trunk is variable with the lower end as a fulcrum, and has covers at the upper and lower ends to prevent contact with the trunk or branches, A branch cutting device , comprising: an elastic member for pressing a blade against the trunk in the radial direction of the tree trunk; and an elastic member for pressing the blade in a direction to reduce the inclination angle .
樹幹外周を旋回する走行体と、前記走行体の進行方向に進退可能に伸縮する弾性材を介して前記走行体に支持される刃体と、前記弾性材の変位を計測するセンサーとを備え、前記センサーの計測値に応じて前記走行体の進行速度を制御する枝切断装置であって、
前記刃体は上下可動な構造と、上端に枝との接触を防止するチップガードとを有し、前記チップガードが枝に接触した際、前記刃体を上下動させるアクチュエーターを駆動させて前記枝を回避することを特徴とする枝切断装置。
A running body that revolves around the outer periphery of the tree trunk, a blade that is supported by the running body via an elastic material that extends and retracts in the traveling direction of the running body, and a sensor that measures the displacement of the elastic material, A branch cutting device that controls the traveling speed of the running body according to the measured value of the sensor,
The blade body has a vertically movable structure and a tip guard at the upper end for preventing contact with a branch. A branch cutting device characterized by avoiding
請求項1または請求項2に記載の枝切断装置において、樹幹周囲を取り囲むレールを備え、前記走行体は前記レール上を周回し、前記樹幹を昇降する昇降機の上に前記レールを装着する枝切断装置。 3. The branch cutting apparatus according to claim 1 , further comprising a rail surrounding the circumference of the tree trunk, the traveling body circling on the rail, and the rail being mounted on an elevator for ascending and descending the tree trunk. Device. 請求項1または請求項2に記載の枝切断装置において、前記走行体が、樹幹を旋回しながら昇降する昇降機である枝切断装置。 3. The branch cutting apparatus according to claim 1 , wherein said traveling body is an elevator that ascends and descends while turning a tree trunk.
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