(57)【要約】  作業車に装備され、少なくとも木材の伐倒、枝打ち、玉切り作業が可能なハーベスタ装置（１００）であって、木材の太さ方向に開閉して木材を把持可能な把持爪（１１６）と、把持爪（１１６）により把持した木材を切断可能なチェーンソー（１２０）と、把持爪（１１６）に対して、把持される木材の長さ方向の異なる位置に配置され、木材の枝打ちを行なう枝打ち部（１１０）と、該枝打ち部（１１０）と把持爪（１１６）との長さ方向距離を変位可能なスライドフレーム（１０５）と、スライドフレーム（１０５）によるスライド量を検知するためのセンサ（１３０）と、を備えて構成する。
2008047450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作業車に装備され、少なくとも木材の伐倒、枝打ち、玉切り作業が可能なハーベスタ装置であって、
前記木材の太さ方向に開閉して前記木材を把持可能な把持部と、
前記把持部により把持した前記木材を切断可能な切断部と、
前記把持部に対して、把持される前記木材の長さ方向の異なる位置に配置され、前記木材の枝打ちを行なう枝打ち部と、
該枝打ち部と前記把持部との前記長さ方向距離を変位可能なスライド部と、
該スライド部によるスライド量を検知するための検知部と、を備える
ことを特徴とするハーベスタ装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記枝打ち部が、当該装置本体に固定された固定ナイフと、当該装置本体から支持され且つ前記木材の太さ方向に開閉することによって前記木材を把持可能な可動ナイフとを有して構成されている
ことを特徴とするハーベスタ装置。
【請求項３】
作業車に装備され、少なくとも木材の伐倒、枝打ち、玉切り作業が可能なハーベスタ装置による造木方法であって、
前記木材の太さ方向に開閉して前記木材を把持可能な把持部と、該把持部に対して把持される前記木材の長さ方向の異なる位置に配置され前記木材の太さ方向に開閉する可動ナイフを有する枝打ち部の当該可動ナイフと、を共に開く工程と、
該開かれた把持部及び可動ナイフ内に前記木材を取り込んだ上で前記把持部及び可動ナイフを閉じる工程と、
把持された前記木材を切断する工程と、
前記把持部により前記木材を把持し且つ前記可動ナイフを閉じた状態で、前記把持部と前記可動ナイフとの前記長さ方向距離を広げる工程と、
前記把持部による前記木材の把持力を弱め且つ前記可動ナイフを閉じた状態で、前記把持部と前記可動ナイフとの前記長さ方向距離を狭める工程と、を含む
ことを特徴とするハーベスタ装置による造木方法。
【請求項４】
請求項３において、
前記長さ方向距離を広げる工程及び前記長さ方向距離を狭める工程では、センサによって該長さ方向距離、又は前記把持部と前記可動ナイフとの相対移動量が検知されている
ことを特徴とするハーベスタ装置による造木方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作業車に装備され、少なくとも木材の伐倒、枝打ち、切断作業が可能なハーベスタ装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図１２及び図１３に示す木材用プロセッサ装置２０が公知である（特開２００５−２７５０９号公報参照）。【０００３】
このプロセッサ装置２０は、図１２に示すように、ショベルカーなどの作業車１０の可動アーム１４の先端に取り付けられて使用される。プロセッサ装置２０には、既に切り倒された木材Ｗを把持可能な把持部２２と、この把持部２２によって把持された木材Ｗを長さ方向に送る送り部２４と、木材Ｗを所定の位置で切断可能な切断部２６と、木材Ｗから伸びた枝を打つ枝打ち部２３とを備えている。この枝打ち部２３による枝打ちは、送り部２４によって木材Ｗが長さ方向に送り出されることによって行なわれている。【０００４】
このようなプロセッサ装置２０を使用することで、木材の枝打ち、玉切り等の造木作業及び運搬作業を一台の装置（作業車）で行うことができ、人手が少ない状況においても作業を行うことが可能となっている。【０００５】
しかしながら、上記のプロセッサ装置２０では、地面から生えている状態の木材（以下「生木」という）を伐倒することはできない為、他の手段（例えば、のこぎり、チェーンソーなど）によって生木を伐倒した後、当該プロセッサ装置２０によって造木作業を行う必要がある。【０００６】
又、送り部２４は、例えば、歯車やクローラを木材の表面に当接させた状態で、当該歯車やクローラを駆動することによって木材を長さ方向に送っている。このような送り部２４の構成では、木材に対する滑りが不可避的に発生する。その結果、木材を送るための時間が掛かり、作業効率が低下してしまう。一方これを嫌って、歯車やクローラの木材に対する当接圧力を強くした場合には、当接した部分の木材の損傷が激しくなり、木材としての価値の低下を招きかねない。
【発明の開示】
【０００７】
本発明は、生木の伐倒作業をすることもでき、歯車やクローラに頼ることなく木材を長さ方向に迅速且つ自在に送ることが可能なハーベスタ装置を提供することをその課題としている。
【０００８】
本発明は、作業車に装備され、少なくとも木材の伐倒、枝打ち、玉切り作業が可能なハーベスタ装置であって、前記木材の太さ方向に開閉して前記木材を把持可能な把持部と、前記把持部により把持した前記木材を切断可能な切断部と、前記把持部に対して、把持される前記木材の長さ方向の異なる位置に配置され、前記木材の枝打ちを行なう枝打ち部と、該枝打ち部と前記把持部との前記長さ方向距離を変位可能なスライド部と、該スライド部によるスライド量を検知するための検知部と、を備えることによって、上記課題を解決するものである。
【０００９】
このような構成を採用することによって、把持部により木材を把持した状態で、枝打ち部に対して当該把持部を木材の長さ方向にスライドさせることが可能となる。即ち、枝打ち部に対して木材をスライドさせる（相対的に送る）ことが可能となる。ここで、本発明においては、歯車やクローラを当接させて木材をスライドさせていないため、木材との間で滑りが発生することがなく、木材を迅速にスライドさせることができる。又、木材が激しく損傷してしまうこともない。更に、前記スライド部によるスライド量が、検知部によって検知されているため、所望量だけ自在にスライドさせることも可能である。
【００１０】
より具体的には、例えば、前記枝打ち部を、当該装置本体に固定された固定ナイフと、当該装置本体から支持され且つ前記木材の太さ方向に開閉することによって前記木材を把持可能な可動ナイフとを有するように構成し、当該可動ナイフと前記把持部との２点において木材を把持した状態で、所定のタイミングで前記把持部の把持力を調整しつつ前記スライド部を働かせることによって、結果的に、枝打ち部に対して把持した木材を長さ方向に迅速にスライドさせる（相対的に送る）ことが可能となった。
【００１１】
なお、本発明は、作業車に装備され、少なくとも木材の伐倒、枝打ち、玉切り作業が可能なハーベスタ装置による造木方法であって、前記木材の太さ方向に開閉して前記木材を把持可能な把持部と、該把持部に対して把持される前記木材の長さ方向の異なる位置に配置され前記木材の太さ方向に開閉する可動ナイフを有する枝打ち部の当該可動ナイフと、を共に開く工程と、該開かれた把持部及び可動ナイフ内に前記木材を取り込んだ上で前記把持部及び可動ナイフを閉じる工程と、把持された前記木材を切断する工程と、前記把持部により前記木材を把持し且つ前記可動ナイフを閉じた状態で、前記把持部と前記可動ナイフとの前記長さ方向距離を広げる工程と、前記把持部による前記木材の把持力を弱め且つ前記可動ナイフを閉じた状態で、前記把持部と前記可動ナイフとの前記長さ方向距離を狭める工程と、を含むことを特徴とするハーベスタ装置による造木方法として捉えることも可能である。
【００１２】
なお、本発明での「長さ方向」及び「太さ方向」は、当該ハーベスタ装置が木材を把持した状態における当該木材を基準としている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態の一例であるハーベスタ装置１００の斜視図その１
【図２】同ハーベスタ装置１００の斜視図その２
【図３】同ハーベスタ装置１００の底面図（図１における矢示III方向図）
【図４】同ハーベスタ装置１００の側面図
【図５】検知部の概略構成断面図
【図６】同ハーベスタ装置１００による造木作業を示した図であって、造木開始前の状態を示した図
【図７】同ハーベスタ装置１００が生木を把持した状態を示した図
【図８】同ハーベスタ装置１００が生木を伐倒した瞬間の状態を示した図
【図９】同ハーベスタ装置１００が枝打ち作業を開始した状態を示した図
【図１０】同ハーベスタ装置１００による枝打ち作業を示した図であって、スライド部が伸びた状態を示した図
【図１１】同ハーベスタ装置１００による枝打ち作業を示した図であって、一旦伸びたスライド部が再度縮んだ状態を示した図
【図１２】特開２００５−２７５０９号公報に記載されるプロセッサ装置を備えた作業車の概略全体図
【図１３】特開２００５−２７５０９号公報に記載されるプロセッサ装置の側面図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の実施形態の一例について詳細に説明する。【００１５】
図１は、本発明の実施形態の一例であるハーベスタ装置１００の斜視図である。図２は、同ハーベスタ装置１００を他の視点から見た斜視図である。図３は、同ハーベスタ装置１００の底面図（図１における矢示III方向図）である。図４は、同ハーベスタ装置１００の側面図である。なお、図１乃至図４においては、説明の便宜上木材自体を図示していない。例えば図１に示したハーベスタ装置１００では、木材の長さ方向が図面における上下方向となるように把持することが可能である。【００１６】
このハーベスタ装置１００は、従来技術でも示した例のように、例えばショベルカー等の作業車に装備されて使用される。勿論作業車はショベルカーに限られるものではなく、バックホー、可動アームを搭載したトラック等、土木作業で一般に使用される作業車に広く適用することが可能である。【００１７】
ハーベスタ装置１００は、固定ナイフ１１１及び可動ナイフ１１２を有する枝打ち部１１０と、木材の太さ方向に開閉することによって木材を把持可能な把持爪（把持部）１１６と、当該杷持爪１１６によって把持した木材を任意の長さに切断することが可能なチェーンソー（切断部）１２０と、該枝打ち部１１０と把持爪１１６との距離（把持した木材の長さ方向の距離Ｌ（図１参照））を変位可能なスライド部（図１において図示しない）を有した構成とされている。【００１８】
ハーベスタ装置１００の本体１０２は、略長方体の形状をしている。図１では、その長手方向（木材の長さ方向と同じ）が上下方向となるように記載している。当該本体１０２には以下で説明する各部を制御するための油圧装置等（図示しない）が収納されている。又、この油圧装置等を保護するため本体１０２にはカバー１０３が取付られている。又、本体１０２の側面には、リンク部１０４が取り付けられている。更に、当該リンク部１０４に対する本体１０２の姿勢を制御するため、姿勢制御用シリンダ１０８が連結されている。なお、このリンク部１０４が、例えば、ショベルカー等の可動アームの先端に連結されて固定される。又、枝打ち部１１０、把持爪（把持部）１１６及びチェーンソー（切断部）１２０は、いずれも本体１０２における反カバー１０３側に配置されている。【００１９】
枝打ち部１１０を構成する固定ナイフ１１１は、本体１０２の長手方向一端側に固定されている。又、可動ナイフ１１２は、本体１０２から支持されると共に、（把持爪１１６によって把持される木材の太さ方向に）開閉可能とされている。その結果、当該可動ナイフ１１２自身によっても木材を把持（後述する把持爪１１６程に強力な把持能力がなくとも、木材が落下しない程度に把持することが可能となっていればよい）することが可能とされている。なお、図示はしないが本体１０２の内部には当該可動ナイフ１１２を駆動するための動力源（例えばシリンダ等）が備わっている。【００２０】
可動ナイフ１１２は、木材の形状に沿うことが可能な形状（即ち略三ヶ月形状）の第１可動ナイフ１１２Ａ及び第２可動ナイフ１１２Ｂとで構成され、この第１、第２可動ナイフ１１２Ａ、１１２Ｂが略鏡像的に配置されている。又、第１、第２可動ナイフ１１２Ａ、１１２Ｂのそれぞれは、木材の長さ方向に僅かに位置をずらして配置されている。その結果、当該第１、第２可動ナイフ１１２Ａ、１１２Ｂを閉じた際には、互いの先端部分か当接することなく、交差してより相手側にまで閉じることが可能とされている。即ち、細い木材であっても当該可動ナイフ１１２を閉じることで、木材を把持する（ナイフを木材に当接させる）ことが可能とされている。【００２１】
把持爪１１６は、前述した枝打ち部１１０（固定ナイフ１１１及び可動ナイフ１１２）に対して、木材の長さ方向（図１において上下方向）に位置を異ならせて配置されている。即ち、枝打ち部１１０に対して、本体１０２の長手方向他端側に配置されている。この把持爪１１６は、一対の把持爪１１６（第１把持爪１１６Ａ、第２把持爪１１６Ｂ）が木材の太さ方向に開閉可能に構成されている。これらの第１、第２把持爪１１６Ａ、１１６Ｂは、それぞれが木材の形状に沿った形状（略三ヶ月形状）の２枚のプレート状の部材を主として構成されている。第２把持爪１１６Ｂを構成する２枚のプレート状の部材の長さ方向の間隔Ｈ１（図１参照）は、第１把持爪１１６Ａを構成する２枚のプレート状の部材の長さ方向の間隔Ｈ２（図１参照）よりも大きく構成されている。その結果、当該第１、第２把持爪１１６Ａ、１１６Ｂを閉じた際には、互いの先端部分か当接することなく、交差してより相手側にまで閉じることが可能とされている。即ち、細い木材であっても当該把持爪１１６を閉じることで、木材を把持することが可能であり、開閉の度合を変化させることによって、様々な太さの木材を把持することが可能とされている。【００２２】
把持爪１１６に隣接して（図１において下側）、当該把持爪１１６によって把持された木材を切断可能なチェーンソー（切断部）１２０が備わっている。このチェーンソー１２０は、チェーンソー用モータ１２２によって駆動されている。チェーンソー１２０は、通常時は、把持する木材の邪魔にならないようにチェーンソー用カバー１２４内に収容されているが、木材を切断する際には支点１２１を中心として回動することが可能とされている（図３参照）。また、当該チェーンソー１２０の近傍には、図示はしないが、把持した木材の径（太さ）を計測可能な材径センサが設けられている。【００２３】
なおローラ１１４は、矢示したＫ１方向に揺動することが可能である。又、当該ローラ１１４は、木材の長さを図る測長装置として機能する。又、Ｋ１方向にローラを強く押し付けるように制御すれば、把持爪１１６内に把持される木材を矢示したＫ２方向に押し付ける機能を発揮させることも可能である。そのような構成とすれば、把持した木材が当該爪内でガタつくことを防止できる。【００２４】
又、本体１０２の内部には本体１０２に対して長手方向（即ち把持する木材の長さ方向）にスライド可能なスライドフレーム（スライド部）１０５が収容されている。前述した把持爪１１６、チェーンソー１２０及びローラ１１４は、このスライドフレーム１０５側に備わっている。その結果、当該スライドフレーム１０５をスライドさせることによって、枝打ち部１１０と把持爪１１６との長さ方向の距離（木材の長さ方向の距離）を自由に変位させることが可能となっている。なお、このスライドフレーム１０５は、図示はしないが本体１０２内に設けられた駆動源（例えば油圧シリンダ等）によって駆動され、素早く伸縮されることが可能となっている。【００２５】
又、本体１０２に対するスライドフレーム１０５のスライド量を検知するために、本体１０２には、センサ（検知部）１３０が設けられている（図５参照）。本実施形態では、このセンサ１３０は、本体１０２側に台座１３２によって固定されている。又、図５に示すように、スライドフレーム１０５には自身の長手方向（即ち長さ方向）に沿って一定の間隔毎に突起部１３３が設けられている。よって、当該突起部１３３の数をカウントすることによってスライドフレーム１０５のスライド量が検知可能とされている。勿論、検知部の種類はこのようなものに限られるものではなく、例えばフォトダイオードを用いて検知したり、磁力センサ等を用いてスライドフレーム１０５側に埋め込んだ磁石による磁力の変化を検知することによって結果的にスライドフレーム１０５のスライド量を検知する等、様々な構成を採用することが可能である。検知された情報は、センサ用ケーブル１３４によって図示せぬ制御部へと伝達することが可能とされている。【００２６】
なお、図３及び図４で示した符号１７０は、ショベルカー等の作業車から当該ハーベスタ装置１００を操作するために必要なケーブルである。【００２７】
次に、図６乃至図１１を用いて当該ハーベスタ装置１００の使用方法（木材の造木方法）について説明する。【００２８】
図６は、造木作業開始前の状態を示した図であって、木材（生木）Ｗに対してハーベスタ装置１００が取り付けられる直前の状態を表わしている。ハーベスタ装置１００は木材Ｗの長さ方向（即ち図６における上下方向）に本体１０２の長手方向が沿うように、姿勢制御シリンダ１０８によってその姿勢が制御される。【００２９】
続いて図７に示すように、可動ナイフ１１２と把持爪１１６とを開いた（木材Ｗの太さ方向に開いた）状態で、当該可動ナイフ１１２内及び把持爪１１６内に木材Ｗを取込むように位置決めする。この位置決めは、当該ハーベスタ装置１００が装備されているショベルカー等の作業車Ｘによって主として行なわれる。【００３０】
続いて、把持爪１１６を閉じる。このとき、可動ナイフ１１２についても閉じることによって伐倒後の木材Ｗを把持して支えることができるよう準備される。【００３１】
次に図８に示すように、木材Ｗを把持した状態で、チェーンソー１２０を駆動させ木材Ｗを切断する。その結果、切断された木材Ｗは、把持爪１１６及び可動ナイフ１１２に把持された状態でハーベスタ装置１００、更には作業車Ｘに保持されることになる。【００３２】
その後図９に示すように、木材Ｗを地面とほぼ水平な状態に配置させた上で、枝打ち作業へと進行する。枝打ち作業は、木材Ｗに備わる枝Ｂ（Ｂ１、Ｂ２）を枝打ち部１１０（固定ナイフ１１１、可動ナイフ１１２）によって取り除く作業である。【００３３】
図１０に示すように、把持爪１１６によって木材Ｗを強固に把持した状態のままで、スライドフレーム１０５を伸ばす（即ち、把持爪１１６により木材Ｗを把持し且つ可動ナイフ１１２を閉じた状態で、把持爪１１６と可動ナイフ１１２との長さ方向距離を広げる）ことによって、木材Ｗを長さ方向にスライドさせる（図１０における矢示方向）。その結果、枝打ち部１１０（固定ナイフ１１１及び可動ナイフ１１２）に対して木材Ｗが相対的にスライドすることとなり、枝Ｂが削ぎ落とされる。このとき、木材Ｗの太さは一定ではないが、例えば木材の太さを検知可能なセンサ（例えば、ＣＣＤカメラ等によるイメージセンサ、可動ナイフ１１２やローラ１１４に掛かる木材Ｗ側からの反力を検知するセンサ等）を備え、当該センサからの情報をフィードバックさせることによって、適宜可動ナイフ１１２の握み力を調整するように構成してもよい。【００３４】
続いて、図１１に示すように、把持爪１１６の把持力を弱めた上で、スライドフレーム１０５を縮める（即ち、把持爪１１６により木材Ｗを把持し且つ可動ナイフ１１２を閉じた状態で、把持爪１１６と可動ナイフ１１２との長さ方向距離を狭める）ことによって、ハーベスタ装置１００に対する木材Ｗの位置はそのままに、把持爪１１６の長さ方向の位置のみを枝打ち部１１０側へと近づけることができる。その後はこの一連の動作（図１０及び図１１に示した動作）を繰り返すことによって、木材Ｗに備わる枝を必要な分だけ全て枝打ちすることが可能となる。【００３５】
スライドフレーム１０５のスライド量（移動量）は、前述したようにセンサ（検知部）によって検知されているため、作業者が任意の位置へと木材Ｗをスライドすることが可能となっている。例えば、曲がりの多い木材の場合には、１回当たりのスライド量を少なくすることで、スムーズにスライドさせることが可能となる。一方で、曲がりの少ない木材の場合には、スライド量を大きくすることで、迅速な作業が確保できる。【００３６】
なお、この枝打ち作業の途中において、所定の位置でチェーンソー１２０によって木材Ｗを切断してもよい。本実施形態においては、当該チェーンソー１２０によって切断する木材Ｗの長さは、ローラ（測長装置）１１４によって行われている。これにより任意の長さ（ローラ１１４によって測長されている）に木材を切断（玉切り）することが可能である。なお、木材の径（太さ）は材径センサ（図示しない）により計測されているため、チェーンソー１２０が必要以上に回動することはない。【００３７】
このように当該ハーベスタ装置１００においては歯車やローラ等を木材に当接させて木材をスライドさせていないため、木材との間で滑りが発生することがなく、木材を迅速にスライドさせることが可能である。又、木材の伐倒、枝打ち、玉切り、運搬等全てをこの１台のハーベスタ装置１００（作業車Ｘ）で行なうことが可能となり、人的コストを大幅に削減することができると共に、効率の良い作業が可能となっている。【００３８】
なお、当該ハーベスタ装置１００では、スライドフレーム１０５のスライド量を検知するセンサ１３０をはじめ、測長装置として機能するローラ１１４及び、木材の径（太さ）を計測する材径センサ（図示しない）の情報等を集計することによって、所定の期間（例えば１日、１週間、１月間等）の作業量などの情報を容易に得ることができる。【００３９】
又、必要により、スライドフレーム１０５のスライド量を検知するセンサ１３０から得られる情報、及び、測長装置として機能するローラ１１４から得られる情報を用いて木材のスライド量（相対移動量）をより正確に得ることも可能である。即ち、スライドフレーム１０５のスライド量（一方向のみのスライド量の積算値）は、事実上、把持する木材のスライド量と一致するので、センサ１３０の情報とローラ１１４の情報とを照らし合わせ、例えばその中間値を採用することで、より正確な木材のスライド量（相対移動量）を得ることが可能である。
【産業上の利用の可能性】
【００４０】
本発明を適用することにより、１台の装置（作業車）で伐倒、枝打ち、玉切り、運搬作業を行うことができる。又、木材を長さ方向に迅速且つ自在に任意の長さだけスライドさせる（相対的に送る）ことができるため、作業効率を上げることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
2008047450.tif 000016
2008047450.tif 000017