JPH0334884B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、造材における各樹幹の枝おろし作業
及び樹幹の輪切り作業を行わせるようにした枝払
及び造材ロボツトに関し、従来のこの種ロボツト
とは切断方法が基本的に異なるものである。

(ロ) 従来の技術 枝おろし作業を行わせる従来のロボツトとして
は、ロボツト本体を樹幹を中心に螺旋状に旋回し
つつ上昇させると共に、ロボツト本体に装備した
チエーンソーを作動させて枝を切断するようにし
たものが周知であり、一般的に広く使用されてい
る現況である。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 (1) ロボツト本体を樹幹に把持する手段として従
来は金属製のスプリングが使用されて来たが、
このようなスプリングでは、樹幹径の変化に充
分に対応し得ない場合がある。即ち、樹幹の径
が小さくなると、スプリングの挾圧弾力が弱ま
ることとなり、ロボツト本体を幹上に把持する
ことが困難となる。このように把持能力が樹幹
の径の変化によつて増減することは好ましいこ
とではない。

(2) 次に、枝の切断は、ロボツト本体の樹幹を中
心とする漸進的な旋回上昇によつて、チエーン
ソーを枝の根元に対向させて切断するようにし
てあり、チエーンソーの刃部歯列をを回動案内
する案内バーは一定の巾を有するため、太目の
枝を切断する場合に、切込まれた円弧状の切り
口に、一定巾の平板な案内バーが進入できず、
喰い込みを生ずるという不都合が発生し易いと
いう難点がある。

(3) 更に、ロボツト本体を樹幹に装着すると、ロ
ボツトの重量が樹幹の一側に片寄ることとな
り、ロボツトの旋回上昇に伴つて楕性も加わり
樹幹が次第に大きい円弧を画いて揺れ動くこと
となり、作業上も安全対策上も決して好ましい
ものではない。

(4) 次に伐採の現場よりの木材の搬送において
は、樹幹を先ず根元から切り倒した後、数分割
しなければならないが、一旦横倒しにしてから
切断することは手間と時間と場所とを必要とす
るもので、殊に急斜面等においては作業が困難
となるという問題点がある。

(ニ) 問題を解決するための手段 このため本発明においては、エアーシリンダを
介してロボツト本体を樹幹に保持して垂直上昇及
び下降する昇降機構と、樹幹を中心に高速回転す
る回転リングに複数個の支腕を軸支部により支持
し、前記軸支部をスプリングを介して弾設し、
夫々の支腕の先端に切断刃を直立状に軸設した枝
払機構と、樹幹直径の略半分を切削した後、該切
削位置の反対方向からやや上方を段違いに切込ん
で切断するチエーンソーとを装備してなることを
特徴とする枝払及び造材ロボツト。

以下、図面に示した実施例に基いて本発明の要
旨を説明する。

(ホ) 実施例 第１図は本発明のロボツトの一実施例を示す平
面図、第２図はその正面図、第３図は同側面図、
第４図は支腕部分の拡大断面図である。

図面において、ロボツト本体１は基板２と両側
板３，３と背板４と装備し、基板２は中心に開孔
５を開設し、樹幹６を収容するようにしてあり、
このため基板２は蝶番７を支軸として前半部２ａ
を後半部２ｂより扇状に開くようにしてあり、後
述する回転リング１０を留金具１１，１１部分か
ら半分に分割されるようにしてあり、８は前半部
２ａと後半部２ｂとを固定する係止金具である。

前述の回転リング１０は、基板２上の開孔５の
周縁に沿つて設けた一対の支持車輪１２，１２の
多数組によつて回転自在に保持され、この支持車
輪１２はピン１３上に（第２図示）軸支してあ
る。

この回転リング１０上には、複数個の支腕１４
が夫々軸支１５してあり、スプリング１６（第４
図示）により軸支部１５を中心に第１図上反時方
向への回動弾力が付与されている。この支腕１４
の先端には、第４図示如くＬ型の支持腕１７が軸
１８によつて回動自在に支持され、その頂端に
は、チエーンソーの歯列の一コマと同型式の切断
刃１９が設けてある一方、この軸１８の下端に
は、一対のローラ２０，２０を具えた支持片２１
が固定してあり、第１図示のようにローラ２０，
２０が樹幹６の表面に接触した状態では、切断刃
１９が樹幹表面に近接位置するようにしてある。
２２は回転リング１０を高速回転する駆動輪で、
プーリ４５、ベルト４６、プーリ４４、その他切
替ギヤー等を経て後述する内燃エンジン３７に連
繋してある。９は支腕１４と一体形成された補助
腕で、先端に重錘９ａを有し、回転リング１０の
遠心力によりスプリング１６の圧接弾力を補助す
るようにしてある。

また、この基板２上には、縦長方向に弾力的に
突設した支柱２３を介して円形のフレーム２４が
設けてあり、これは四本の支柱２３を中心に４分
割してあり、各円弧部分２４ａ，２４ｂ，２４
ｃ，２４ｄが各別にスプリングにより支柱２３と
共に加重に対応して上下動するようにしてあり、
前述の基板２の開放に際しては、全体として二分
割されるようにしてある。

次に第２図において、２５，２５′はエアーシ
リンダで、地上に設置したコンプレツサー（図示
せず）から圧搾空気を縦長のホースを介して圧送
されるもので、図示の如く上下に設けてあり、背
板４の内側に突設した一対の軸２６，２６の二組
に夫々支持された相対向する揺動片２７，２７
に、シリンダ２５端部とピストンロツド２８先端
とを軸着２９し、揺動片２７，２７の先端に軸支
３０，３０した一対のローラ３１，３１の二組の
間隙内に樹幹を挾み込むようにしてある。

このローラ３１は、第３図示のように鼓型に形
成され、樹幹６への摩擦係合を良好ならしめるよ
うにしてあり、更に前記揺動片２７，２７は、こ
れと連繋する扇状の歯車３２，３２を互に噛み合
せてあるため、常に両ローラの中間位置に樹幹６
を挾み込むことができるようにしてある。

次に、ローラ３１，３１の回転は、エンジン３
７に連繋するプーリ４１、ベルト４３、プーリ４
２を介して一方の歯車３５に伝達され、互に歯合
し逆方向に回転する歯車３５，３５は、これに噛
合する歯車３４，３４、ベルト３３，３３を介し
て相対向するローラ３１，３１を互に逆方向に回
動するもので、このことは上段のローラ３１，３
１の場合も下段のローラ３１′，３１′の場合も同
様である。

かくして、ローラ３１，３１間及び同３１′，
３１′間に樹幹を圧接して、同ローラ群を駆動し
て上昇及び下降を行うものである。

次に３６は、一方の側板３に固定したコントロ
ールボツクスで、内燃エンジン３７を備え、発
進、停止機構、ギヤー変換機構、正逆転機構、減
速機構等を備え、第２図示のように複数本の手動
操作ロープ３８，３８…をボツクス３６に装備
し、（要すれば色分けしたもの）ロボツトの操作
を行うようにしてあり、手動の替りに無線操縦す
れば一層好適である。

更に３９は、コントロールボツクス３６上に設
けたチエーンソーで、第２図実線で示すように側
方に指向して枝払いの作業に邪魔にならないよう
にしてあるが、ロボツト本体１を樹幹６の所望の
位置に停止し、その位置で樹幹６を輪切りに切断
するもので、先ず軸部４０を若干上昇させて（一
点鎖線）右（左）廻りにチエーンソー３９を軸部
４０を中心に幹に圧接しつつ歯列刃部を回転させ
て樹幹６の約半分を切り込んだ後、今度は逆に左
（右）廻りに回動すると共に約１cm程度の上方位
置にチエーンソーを押し上げて切り込むようにし
てあり、これによつて切断された上段の樹幹の倒
れる方向を規制することができるようにしてあ
る。

(ヘ) 作用 以上の構成からなる本発明ロボツトにおいて
は、先ず基板２の係止金具８と、回転リングの留
金金具１１，１１を解放して基板２の前半部２ａ
を蝶番７を支軸として回動開放する。この場合、
フレーム２４の円弧部分２４ａ及び２４ｂは後半
部２ｂ上に残り、２４ｃ及び２４ｄの円弧部分は
前半部２ａと共に移動されることとなる。

この状態において、枝払いを行う樹幹６を開孔
５内に挿入すると共にローラ３１，３１間及びロ
ーラ３１′，３１′間に夫々の軸２６を中心に揺動
片２７，２７を扇状に開いて樹幹６を挾持させ
た、後半部２ｂを回動閉鎖して係止金具８と留金
具１１，１１とを係止する。

次に、内燃エンジン３７を始動し、手動操作ロ
ープ３８の操作により、ボツクス３６内の減速機
構を介してプーリ４１を回転し、ベルト４３を介
してプーリ４２に伝達する。この結果、同軸の歯
車３５（第２図上右側）が回転され、これと噛合
する歯車３５（左側）も逆方向に同速回転し、歯
車３４、ベルト３３を介してローラ３１，３１及
びローラ３１′，３１′が回動される。

一方、地上のコンプレツサー（図示せず）によ
り、エアーシリンダ２５，２５′には樹幹６を把
持し、ロボツト本体１を登攀させるに充分な圧搾
空気をパイプを介して圧送する。

更にプーリ４４，４５、ベルト４６を介して駆
動輪２２を高速回転し、回転リング１０を第１図
上時計方向に回転する。この回転リング１０に軸
支１５された支腕１４，１４…は、夫々の先端を
スプリング１６の弾力と重錘９ａの遠心力とによ
つて樹幹６の表面にローラ２０，２０を圧接す
る。この一対のローラ２０，２０は、（第４図示、
第１図示）支持片２１の両端に設けてあるから、
支持片２１を常に樹幹６の表面に対して直角に保
持し、これと一体の支持腕１７上の切断刃１９を
常に樹幹６表面に対して直角に保持し、漸進的に
登攀するロボツト本体１の上昇に伴つて、複数本
の切断刃１９，１９…が恰もチエーンソーの様に
次々と枝の基部を切断するものである。

この際、各切断刃１９を支持する支持腕１７の
巾は、１ケの切断刃を支持するだけであるから、
きわめて狭く、従つて喰い込みの心配は皆無であ
る。

この切断に当つて、枝の基部が一定度切断刃１
９，１９…によつて切り込まれると、自体の重量
により、基部の未切断の部分を残して折曲する
が、この折れ曲りをフレーム２４によつて一旦支
えることによつて切断作業を容易、円滑にし、枝
の折れ曲りによつて下側の切り口を塞ぐことなく
切断を行うものである。

かくしてロボツト本体は漸進的に上昇し、樹幹
６の径は次第に小さくなるが、エアーシリンダ２
５，２５′によつてローラ３１，３１…の挾圧作
用を行わせているため、常に一定の圧力で樹幹６
を把持し、その圧力を変化させずに常に一定に保
持して作業を適切に実施することとなる。

更に、ロボツト本体１が樹幹６に平行に垂直に
上昇するため、高く登つても従来品のように円弧
を画いて揺れ動くことは全くない。

かくして所望位置まで枝払作業を行つた後は、
切断刃１９の回転を停止してローラ３１，３１…
を逆転させて降下させるものである。

以上は枝払作業について述べたが、枝払作業を
終つた樹幹６を切り倒すことなく植立したままの
状態で、所望の個所から輪切りに切断するには、
ローラ３１，３１…の駆動によつて所望の高さま
でロボツトを上昇させて停止し、チエーンソー３
９を軸部４０を介して若干上昇させた後、一方方
向から回動しつつその刃部歯列を作動させて樹幹
６への切り込みを行い、樹幹６の径の略半分を切
り込んだ後、チエーンソー３９を反転させると共
に、僅かに上昇して、今度は逆方向から切り込み
を行うことにより、段違いの二段の反対方向から
の切り込みによつて上方の樹幹は下段の切り口側
へと倒れ、切断されることとなる。

この切断の後、ロボツト本体を再び所要尺度下
降させて所望の位置に停止し、同様な輪切りを実
施すれば、樹幹６を地上に植立したまま自由に輪
切りを行うことができる。

この場合、木材の長さを規制するために所要の
計測器を本体側に装備してもよいし、計尺用ロー
プを取りつけてもよく、このロープは長さの計尺
と同時にロボツト本体の昇降に際して、本体１が
樹幹に対して偏位しないように地上にて補正する
役目を果たすこともできる。

(ト) 発明の効果 以上述べた如く本発明ロボツトによれば、エア
ーシリンダ２５，２５′を設けて、これによつて
樹幹にロボツト本体を把持せしめるために、従来
のようにスプリングによる把持よりも口径の変化
に対しての適応性が遥かに高く、常に一定の把持
能力を保持し得る。

また、枝の切断は、樹幹を周回する回転リング
１０の高速回転と、該リング１０に弾力的に軸支
１５した巾の狭い多数の支腕１４，１４…の先端
に設けた切断刃１９，１９…によつて行うため、
従来のように巾の広い案内バーを具えたチエーン
ソーを使用する必要がないから、チエーンソーが
切り口に喰い込む危険は全く存在しないのみなら
ず、ロボツト本体は樹幹６に対してその回りを旋
回することなく垂直に登ることができるから、上
昇するに伴つて生ずる樹幹上方部分の円弧状の揺
れを確実に防止し得ると共にロボツト本体が回動
しないから、操作用の紐や計測用ロープを取りつ
けることも容易となる。

更に、木材の現場よりの搬出に際しては、根元
より切り倒した樹幹を数個に造材して束ねるもの
であるが、本発明ロボツトは、樹幹を地上に植立
したまま所要の長さに輪切り切断することが可能
であるため、縦長の樹木をその全長のまま切り倒
すに必要な周囲の空間や整備を必要とせず、殊に
急な斜面等において有用である。

また、本発明ロボツトにおけるチエーンソー
は、反対方向から段差つけて二段に切り込むよう
にしてあるから、切り取られた部分が倒れる方向
を予め規制することが可能である等の数々の優れ
た特徴を具有するもので、本発明ロボツトは、操
作の確実性、作動の安全性、枝払いのみならず造
材も兼務する等の画期的な機能を発揮し得るもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明ロボツトの一実施例を示す平面
図、第２図はその正面図、第３図は同側面図、第
４図は支腕部分の拡大断面図である。 １〜ロボツト本体、１０〜回転リング、１４〜
支腕、１９〜切断刃、２５，２５′〜エアーシリ
ンダ、３１〜ローラ、３９〜チエーンソー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エアーシリンダ２５，２５′を介してロボツ
   ト本体を樹幹に保持して垂直上昇及び下降する昇
   降機構と、樹幹を中心に高速回転する回転リング
   １０に複数個の支腕１４を軸支部１５により支持
   し、前記軸支部１５をスプリング１６を介して弾
   設し、夫々の支腕１４の先端に切断刃１９を直立
   状に軸設した枝払機構と、樹幹直径の略半分を切
   削した後、該切削位置の反対方向からやや上方を
   段違いに切込んで切断するチエーンソー３９とを
   装備してなることを特徴とする枝払及び造材ロボ
   ツト。