(57)【要約】【課題】操作性を向上することができるとともに、構造を簡素化して、軽量化を図り、コストを低減することができる柱体昇降作業装置を提供する。【解決手段】柱体１１の周りに装着される環状機枠１３の上部フレーム１３ａの端部に回転軸１４によって上部駆動輪１５を取り付ける。前記環状機枠１３のウエイト部１３ｂの下端部にアーム部１３ｃを設け、そのアーム部１３ｃの先端部に回転軸１６によって下部駆動輪１７を装着する。前記環状機枠１３の重量中心Ｏの位置をウエイト部１３ｂに位置するように設定する。環状機枠１３の重量中心Ｏに作用する重量Ｍ・ｇ（Ｍは質量、ｇは重力加速度）によって、前記上部駆動輪１５及び下部駆動輪１７が柱体１１の外周面に押圧される。このため、柱体１１の外周面と上部駆動輪１５及び下部駆動輪１７の外周面との接触部に摩擦抵抗が作用し、昇降作業装置１２が柱体１１の外周面から滑り落ちることなく昇降動作される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱体に対しその外周面を取り巻くように脱着される環状機枠の上部に対し、前記外周面を転動する上部主車輪を取り付けるとともに、環状機枠の下部に対し前記外周面を転動する下部主車輪を前記上部主車輪と前記柱体を挟んで反対側に位置するように取り付け、前記環状機枠に対し前記上部主車輪及び下部主車輪の少なくともいずれか一方を駆動する駆動機構を設け、同じく前記環状機枠に所定の作業を行う作業機を設け、前記環状機枠の重量中心の位置を、前記下部主車輪側において該下部主車輪よりも外側に設定したことを特徴とする柱体昇降作業装置。
【請求項２】
請求項１において、前記環状機枠には前記上部主車輪及び下部主車輪の少なくともいずれか一方を前記柱体の直径方向に位置調整するための主車輪位置調整機構が設けられていることを特徴とする柱体昇降作業装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記環状機枠には上部主車輪の下方に位置して柱体の外周面を転動する下部補助車輪及び前記下部主車輪の上方に位置して柱体の外周面を転動する上部補助車輪の少なくともいずれか一方が装着され、それらの補助車輪は、付勢機構により前記柱体の外周面にそれぞれ押圧されるように構成されていることを特徴とする柱体昇降作業装置。
【請求項４】
請求項１又は２において、前記上部主車輪は一箇所又は二箇所に設けられ、前記下部主車輪は二箇所又は一箇所に設けられていることを特徴とする柱体昇降作業装置。
【請求項５】
請求項３において、前記環状機枠には、前記上部主車輪が第１上部主車輪及び第２上部主車輪として二箇所に設けられるとともに、前記下部主車輪が第１下部主車輪及び第２下部主車輪として二箇所に設けられ、前記上部補助車輪が第１上部補助車輪及び第２上部補助車輪として二箇所に設けられるとともに、前記下部補助車輪が第１下部補助車輪及び第２下部補助車輪として二箇所に設けられていることを特徴とする柱体昇降作業装置。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか一項において、前記主車輪位置調整機構により柱体の直径方向に位置調整される複数の可動支持体には、固定アームが傾斜状態でそれぞれ取り付けられ、各固定アームの先端部には前記主車輪がそれぞれ装着され、前記各可動支持体には、揺動アームが傾斜状態でそれぞれ取り付けられ、各揺動アームの先端部には前記補助車輪がそれぞれ取り付けられ、前記各揺動アームは、前記付勢機構により柱体に接近するように付勢されていることを特徴とする柱体昇降作業装置。
【請求項７】
請求項６において、前記各固定アームの先端部には前記主車輪の進行方向をそれぞれ変更する操舵機構が設けられていることを特徴とする柱体昇降作業装置。
【請求項８】
請求項７において、前記各揺動アームの先端部には、前記補助車輪の進行方向を前記主車輪の操舵角度の変更に応じて前記主車輪とほぼ平行状態に変更する操舵機構がそれぞれ設けられていることを特徴とする柱体昇降作業装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか一項において、前記主車輪位置調整機構は、前記柱体の直径寸法又は柱体に対する環状機枠の傾斜角度を演算し、これらの演算値に基づいてサーボモータにより前記主車輪の位置を制御するように構成されていることを特徴とする柱体昇降作業装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項において、前記主車輪の駆動機構は、サーボモータにより回転されるウォームと、前記主車輪の回転軸に連結され、かつ前記ウォームに噛み合われたウォームホィールとにより構成されていることを特徴とする柱体昇降作業装置。
【請求項１１】
請求項２〜１０のいずれか一項において、前記各主車輪位置調整機構は、共通の手動操作ハンドル又は共通のサーボモータによって同期して調整されるように構成されていることを特徴とする柱体昇降作業装置。
【請求項１２】
請求項１〜６、１０，１１のいずれか一項において、前記環状機枠には、作業機としての枝打ち機構が柱体としての樹幹の周方向に旋回可能に装着されていることを特徴とする柱体昇降作業装置。
【請求項１３】
請求項７〜９のいずれか一項において、前記環状機枠には作業機としての枝打ち機構が装着されていることを特徴とする柱体昇降作業装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱体昇降作業装置に係り、詳しくは例えば樹幹、電柱あるいは各種の柱などの柱体に沿って昇降動作して、例えば枝打ち作業やその他の作業を行うようにした柱体昇降作業装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の枝打機として、特許文献１に開示されたものが提案されている。この枝打機は、駆動輪を含む主輪を取り付けたフレームと、フレームの左右に開閉可能に枢着される開閉アームと、副輪を取り付けてフレームの左右端に開閉アームの開閉と連動して開閉可能に枢着される巻付きアームとを備ている。そして、前記開閉アームを開いて、巻付きアームを閉じて、主輪と副輪とで幹を抱き締めるようになっている。さらに、前記開閉アームと巻付きアームとを高応答性弾性材で引っ張り、かつ開閉アーム同士を小ばね定数大弾発力弾性材で押し開いて主輪と副輪とによる幹への抱き締め力を発生させるようになっている。
【特許文献１】特開２０００−２０５９３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところが、上記従来の枝打機は、主輪と副輪とを幹の外周面に押し付けるために高応答性弾性材及び大弾発力弾性材を使用しなければならないので、幹に対し枝打機を装着する際には、手動により前記巻付きアームに大きな力を働かせる必要があるので、操作性が低下し、一人では使用することが難しいという問題があった。又、前記弾性材に耐えるだけの剛性を有するフレーム、開閉アーム及び開閉アームを使用しなければならないので、それらの重量を軽減することができず、部品点数も多くなって構造が複雑となり、コストの低減を図ることができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、操作性を向上することができるとともに、構造を簡素化して、軽量化を図り、コストを低減することができる柱体昇降作業装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、柱体に対しその外周面を取り巻くように脱着される環状機枠の上部に対し、前記外周面を転動する上部主車輪を取り付けるとともに、環状機枠の下部に対し前記外周面を転動する下部主車輪を前記上部主車輪と前記柱体を挟んで反対側に位置するように取り付け、前記環状機枠に対し前記上部主車輪及び下部主車輪の少なくともいずれか一方を駆動する駆動機構を設け、同じく前記環状機枠に所定の作業を行う作業機を設け、前記環状機枠の重量中心の位置を、前記下部主車輪側において該下部主車輪よりも外側に設定したことを要旨とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記環状機枠には前記上部主車輪及び下部主車輪の少なくともいずれか一方を前記柱体の直径方向に位置調整するための主車輪位置調整機構が設けられていることを要旨とする。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記環状機枠には上部主車輪の下方に位置して柱体の外周面を転動する下部補助車輪及び前記下部主車輪の上方に位置して柱体の外周面を転動する上部補助車輪の少なくともいずれか一方が装着され、それらの補助車輪は、付勢機構により前記柱体の外周面にそれぞれ押圧されるように構成されていることを要旨とする。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２において、前記上部主車輪は一箇所又は二箇所に設けられ、前記下部主車輪は二箇所又は一箇所に設けられていることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項３において、前記環状機枠には、前記上部主車輪が第１上部主車輪及び第２上部主車輪として二箇所に設けられるとともに、前記下部主車輪が第１下部主車輪及び第２下部主車輪として二箇所に設けられ、前記上部補助車輪が第１上部補助車輪及び第２上部補助車輪として二箇所に設けられるとともに、前記下部補助車輪が第１下部補助車輪及び第２下部補助車輪として二箇所に設けられていることを要旨とする。
【０００９】
請求項６に記載の発明は、請求項３〜５のいずれか一項において、前記主車輪位置調整機構により柱体の直径方向に位置調整される複数の可動支持体には、固定アームが傾斜状態でそれぞれ取り付けられ、各固定アームの先端部には前記主車輪がそれぞれ装着され、前記各可動支持体には、揺動アームが傾斜状態でそれぞれ取り付けられ、各揺動アームの先端部には前記補助車輪がそれぞれ取り付けられ、前記各揺動アームは、前記付勢機構により柱体に接近するように付勢されていることを要旨とする。
【００１０】
請求項７に記載の発明は、請求項６において、前記各固定アームの先端部には前記主車輪の進行方向をそれぞれ変更する操舵機構が設けられていることを要旨とする。
請求項８に記載の発明は、請求項７において、前記各揺動アームの先端部には、前記補助車輪の進行方向を前記主車輪の操舵角度の変更に応じて前記主車輪とほぼ平行状態に変更する操舵機構がそれぞれ設けられていることを要旨とする。
【００１１】
請求項９に記載の発明は、請求項６〜８のいずれか一項において、前記主車輪位置調整機構は、前記柱体の直径寸法又は柱体に対する環状機枠の傾斜角度を演算し、これらの演算値に基づいてサーボモータにより前記主車輪の位置を制御するように構成されていることを要旨とする。
【００１２】
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項において、前記主車輪の駆動機構は、サーボモータにより回転されるウォームと、前記主車輪の回転軸に連結され、かつ前記ウォームに噛み合われたウォームホィールとにより構成されていることを要旨とする。
【００１３】
請求項１１に記載の発明は、請求項２〜１０のいずれか一項において、前記各主車輪位置調整機構は、共通の手動操作ハンドル又は共通のサーボモータによって同期して調整されるように構成されていることを要旨とする。
【００１４】
請求項１２に記載の発明は、請求項１〜６、１０，１１のいずれか一項において、前記環状機枠には、作業機としての枝打ち機構が柱体としての樹幹の周方向に旋回可能に装着されていることを要旨とする。
【００１５】
請求項１３に記載の発明は、請求項７〜９のいずれか一項において、前記環状機枠には作業機としての枝打ち機構が装着されていることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、柱体から環状機枠が滑り落ちないようにするための付勢機構が不要となるので、柱体に対する環状機枠の脱着が容易となり、操作性を向上することができるとともに、構造を簡素化して、軽量化を図り、コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した柱体昇降作業装置の一実施形態を図面に従って説明する。
最初に、柱体１１を昇降する柱体昇降作業装置１２の原理を図１及び図２に基づいて説明する。   
【００１８】
この柱体昇降作業装置１２は、前記柱体１１の外周に取り外し可能に装着される環状機枠１３を備えている。この環状機枠１３は環状の上部フレーム１３ａと、その一部に下方に指向するように連結されたウエイト部１３ｂと、ウエイト部１３ｂの下端部に前記柱体１１に向かって一体に形成されたアーム部１３ｃとにより構成されている。前記上部フレーム１３ａの一部（左側）には回転軸１４により前記柱体１１の表面を転動する上部駆動輪１５が装着され、前記アーム部１３ｃの先端には回転軸１６により前記柱体１１の表面を転動する下部駆動輪１７が装着されている。前記上部及び下部駆動輪１５，１７は、図示しない駆動機構により回転駆動されるようになっている。図２に示すように前記上部フレーム１３ａには、支持軸１８により従動輪１９，２０が１８０°隔てて装着され、前記上部及び下部駆動輪１５，１７と協働して柱体昇降作業装置１２が柱体１１に沿って安定して昇降することができるようにしている。
【００１９】
前記環状機枠１３には図示しないが、例えば、チェーンソーを備えた枝打ち機構あるいはその他の例えば清掃作業等を行う作業機が前記柱体１１の周りを旋回可能に装着されている。
【００２０】
次に、前記柱体昇降作業装置１２が柱体１１の表面に沿って昇降する原理について説明する。
前記柱体昇降作業装置１２全体の重量中心Ｏは、前記柱体１１の外部において前記下部駆動輪１７よりも外側の前記ウエイト部１３ｂに設定されている。柱体昇降作業装置１２の重量Ｍ・ｇ（Ｍは質量、ｇは重力加速度）が前記重量中心Ｏに作用すると、柱体１１と、上部及び下部駆動輪１５，１７との接触点で押付力の反力として、上部でＦ１、下部でＦ２が環状機枠１３に作用し、これにより、上部でμ１・Ｆ１、下部でμ２・Ｆ２の摩擦力が発生する。ここで、μ１，μ２は、摩擦係数である。このとき、力とモーメントの釣り合い式は、以下のようになる。
【００２１】
μ１・Ｆ１＋μ２・Ｆ２＝Ｍ・ｇ
Ｆ１＝Ｆ２
Ｆ１・ｈ−μ１・ＦＤ＝Ｍｇ・ｗ
ただし、Ｄは柱体１１の直径、ｈは両駆動輪１５，１７の上下方向の距離、ｗは柱体１１と前記重量中心Ｏとの水平方向の距離である。説明を簡素化するために、μ１＝μ２＝μとすると、μ＝ｈ／（Ｄ＋２ｗ）である。このμが上部駆動輪１５、下部駆動輪１７と柱体１１の表面との摩擦係数より小さくなる設定としているので、柱体昇降作業装置１２は重量Ｍ・ｇにより滑り落ちることなく、柱体１１に沿って昇降することができる。
【００２２】
次に、前述した柱体昇降作業装置１２の原理を応用した樹幹１１Ａの枝打ち装置１２Ａに具体化した一実施形態を図３〜図１０に基づいて説明する。  
この枝打ち装置１２Ａの概略構成を図３及び図４に基づいて説明する。図４に示すように、平面視正四角環状の環状機枠１３の四隅部に対し、第１〜第４車輪位置調整機構２１Ａ〜２１Ｄが装着されている。前記第１及び第２車輪位置調整機構２１Ａ，２１Ｂには、図３に示すように第１及び第２上部固定アーム２２Ａ，２２Ｂが装着され、両アーム２２Ａ，２２Ｂの先端部に第１及び第２上部駆動輪１５Ａ，１５Ｂが装着されている。前記第３及び第４車輪位置調整機構２１Ｃ，２１Ｄには、第１及び第２下部固定アーム２３Ａ，２３Ｂが装着され、両アーム２３Ａ，２３Ｂの先端部に第１及び第２下部駆動輪１７Ａ，１７Ｂが装着されている。
【００２３】
前記第１及び第２車輪位置調整機構２１Ａ，２１Ｂには、第１及び第２下部揺動アーム２５Ａ，２５Ｂが上下方向の揺動可能に装着され、両アーム２５Ａ，２５Ｂの先端部に第１及び第２下部従動輪２０Ａ，２０Ｂが装着されている。前記第３及び第４車輪位置調整機構２１Ｃ，２１Ｄには、第１及び第２上部揺動アーム２４Ａ，２４Ｂが上下方向の揺動可能に装着され、両アーム２４Ａ，２４Ｂの先端部に第１及び第２上部従動輪１９Ａ，１９Ｂが装着されている。  
【００２４】
前記第１及び第２上部揺動アーム２４Ａ，２４Ｂ、第１及び第２下部揺動アーム２５Ａ，２５Ｂは、コイルバネ２６によりそれぞれ樹幹１１Ａに接近する方向に付勢されている。前記環状機枠１３には、前記第１及び第２下部駆動輪１７Ａ，１７Ｂと対応するようにウエイト部１３ｂが設けられている。従って、前記ウエイト部１３ｂによって前記第１及び第２上部駆動輪１５Ａ，１５Ｂが樹幹１１Ａの表面に押し付けられるとともに、第１及び第２下部駆動輪１７Ａ，１７Ｂが樹幹１１Ａの表面に押し付けられ、枝打ち装置１２Ａが樹幹１１Ａから滑り落ちないようにしている。
【００２５】
次に、枝打ち装置１２Ａの具体的構成を図５〜図１０に基づいて説明する。
最初に、前記環状機枠１３の構成について説明する。この環状機枠１３は図９及び図１０に示すように、ヒンジ機構２７によって水平方向の開閉可能に連結された平面視コ字状の第１及び第２フレーム２８，２９によって、前記樹幹１１Ａの周囲に脱着可能に構成されている。前記第１及び第２フレーム２８，２９の前記ヒンジ機構２７と反対側の両端部には、該両端部を互いに連結するための連結機構３０が設けられている。この連結機構３０は、第１フレーム２８の端部に形成されたネジ孔２８ａに、第２フレーム２９の端部に設けられた蝶ボルト３０Ａを螺合することにより第１フレーム２８と、第２フレーム２９を連結するように構成されている。
【００２６】
次に、第１〜第４車輪位置調整機構２１Ａ〜２１Ｄについて説明する。各調整機構２１Ａ〜２１Ｄは同様に構成されているので、図６〜図８に基づいて、第１車輪位置調整機構２１Ａについて説明する。
【００２７】
図６に示すように、前記環状機枠１３の隅部には、取付台座３１を介して案内ロッド３２が水平に支持固定され、この案内ロッド３２と平行にボールねじ３３が前記取付台座３１に回転可能に支持されている。前記ボールねじ３３の先端部は、前記案内ロッド３２の先端に固定した連結板３４によって回転可能に支持されている。前記案内ロッド３２及びボールねじ３３には、該ボールねじ３３に螺合されたボールねじナットを有する可動支持体３５が水平方向の往復移動可能に支持されている。前記可動支持体３５には支持軸３６が貫通固定され、この支持軸３６に前記第１上部駆動輪１５Ａを装着した第１上部固定アーム２２Ａが連結されている。前記支持軸３６には、前記第１下部従動輪２０Ａを装着した第１下部揺動アーム２５Ａが上下方向の往復揺動可能に装着され、図７示すコイルバネ２６によって前記樹幹１１Ａに接近するように付勢されている。
【００２８】
前記環状機枠１３の隅部には、ウォーム３７が回転軸３８によって回転可能に支持されている。前記ボールねじ３３の基端部には前記ウォーム３７に噛み合わされたウォームホィール３９が連結され、前記回転軸３８には上下二段にプーリ４０が嵌合されている。そして、前記プーリ４０が回転されると、ウォーム３７、ウォームホィール３９及びボールねじ３３が回転され、前記可動支持体３５が水平方向に往復移動され、前記第１上部駆動輪１５Ａ及び第１下部従動輪２０Ａの水平方向の位置が調整されるようにしている。
【００２９】
図８に示すように、前記ヒンジ機構２７には前記プーリ４０を回転するための手動操作機構４１が設けられている。該機構４１とヒンジ機構２７に共通の回転軸４２には第１及び第２タイミングプーリ４３，４４が嵌合され、操作ハンドル４５によって回動可能になっている。前記第１タイミングプーリ４３と前記第１車輪位置調整機構２１Ａの上部のプーリ４０との間には、第１タイミングベルト４６が掛装され、第１車輪位置調整機構２１Ａのプーリ４０を回転するようになっている。又、前記第１車輪位置調整機構２１Ａの下部のプーリ４０と、第２車輪位置調整機構２１Ｂのプーリ４０との間には、第２タイミングベルト４７が掛装され、該プーリ４０を回転するようになっている。同様に、前記第２タイミングプーリ４４と第３車輪位置調整機構２１Ｃの下部のプーリ４０とに掛装された第３タイミングベルト４８によって、該プーリ４０が回転されるようになっている。さらに、第３車輪位置調整機構２１Ｃの上部のプーリ４０と、第４車輪位置調整機構２１Ｄのプーリ４０とに掛装されたタイミングベルト４９によって該プーリ４０が回転されるようになっている。
【００３０】
従って、前記操作ハンドル４５が手動により回転されると、第１〜第４車輪位置調整機構２１Ａ〜２１Ｄのそれぞれの可動支持体３５が同期して移動され、図５に示す駆動輪１５Ａ，１５Ｂ、１７Ａ，１７Ｂ及び従動輪１９Ａ，１９Ｂ，２０Ａ，２０Ｂの位置が調整される。
【００３１】
図６に示すように、第１上部固定アーム２２Ａに装着された第１上部駆動輪１５Ａは、第１上部固定アーム２２Ａの先端部に固定された取付台座５１に回転可能に支持された回転軸５２、該回転軸５２の外周面に嵌合したウォーム５３、前記回転軸５２を回転するサーボモータ５４及び前記回転軸１４に嵌合され、かつ前記ウォーム５３に噛み合わされたウォームホィール５５によって回転されるようになっている。
【００３２】
次に、図５に基づいて、前記環状機枠１３に装着された枝払い機構６０について説明する。
この枝払い機構６０は、前記環状機枠１３を構成する第１及び第２フレーム２８，２９の上面に対し、複数の支持ロッド６１により支持された上下二段の環状リング６２を備えている。この環状リング６２は半円弧状に分割され、ヒンジ機構６３により前記第１及び第２フレーム２８，２９の開閉動作に同期して開閉されるようになっている。前記両環状リング６２には、旋回支持体６４が環状リング６２に沿って円周方向に往復旋回可能に装着されている。この旋回支持体６４には旋回駆動源としてのサーボモータ６５が装着され、このサーボモータ６５にはチェーンソー６７を備えた枝払い機構６６が装着され、モータ６５によりチェーンソー６７を周回駆動するようにしている。
図５に鎖線で示すように、前記環状機枠１３の第１フレーム２８には、前記サーボモータ５４、６５を駆動する蓄電池や制御機器を収容した制御ボックス６８が設けられている。この制御ボックス６８の重量は、図４に示すウエイト部１３ｂの機能を有するものである。そして、前記旋回支持体６４が図５に示すように制御ボックス６８から最も離隔された状態においても図３において、両駆動輪１５Ａ，１５Ｂ及び駆動輪１７Ａ，１７Ｂが樹幹１１Ａに適度に押し付けられるようにしている。
【００３３】
前述したサーボモータ５４，６５の起動又は停止動作は、地上から延長コードを用いて遠隔操作されるようになっているが、無線交信により遠隔操作するように構成してもよい。
次に、前記のように構成された枝打ち装置１２Ａの動作について説明する。
【００３４】
図９及び図１０においては、前記枝払い機構６０が省略されている。前記環状機枠１３を樹幹１１Ａに装着する場合には、図９に示すように前記連結機構３０の蝶ボルト３０Ａをネジ孔２８ａから取り外して、ヒンジ機構２７を中心に第１及び第２フレーム２８，２９を開放し、樹幹１１Ａの外周に、第１及び第２フレーム２８，２９を図１０に示すように装着して、連結機構３０の蝶ボルト３０Ａを第１フレーム２８のネジ孔２８ａに螺合する。又、前記手動操作機構４１の操作ハンドル４５を回動することにより、前記第１〜第４車輪位置調整機構２１Ａ〜２１Ｄのボールねじ３３を回動し、前記第１及び第２上部固定アーム２２Ａ，２２Ｂ、第１及び第２下部固定アーム２３Ａ，２３Ｂ、第１及び第２上部揺動アーム２４Ａ，２４Ｂ及び第１及び第２下部揺動アーム２５Ａ，２５Ｂを樹幹１１Ａに向かって移動する。そして、第１及び第２上部駆動輪１５Ａ，１５Ｂ、第１及び第２下部駆動輪１７Ａ，１７Ｂを樹幹１１Ａの外周面に接触させる。
【００３５】
この状態で前記サーボモータ５４を起動して、回転軸５２及びウォーム５３を回転すると、前記ウォームホィール５５及び回転軸１４を介して、第１及び第２上部駆動輪１５Ａ，１５Ｂ、第１及び第２下部駆動輪１７Ａ，１７Ｂがそれぞれ回転され、枝打ち装置１２Ａが樹幹１１Ａに沿って上方に移動される。この枝打ち装置１２Ａの上昇動作と同期して、前記枝払い機構６０のサーボモータ６５が作動され、チェーンソー６７が作動されるとともに、旋回支持体６４が環状リング６２に沿って円周方向に旋回される。従って、枝打ち装置１２Ａの上昇の動作が行われると共に、チェーンソー６７によって、樹幹１１Ａから張り出した枝が切り落とされる。
【００３６】
樹幹１１Ａの枝の切り落とし動作が終了すると、前記サーボモータ６５が停止されるとともに、サーボモータ５４が逆方向に回転され、前記第１及び第２上部駆動輪１５Ａ，１５Ｂ、第１及び第２下部駆動輪１７Ａ，１７Ｂが逆方向に回転され、枝打ち装置１２Ａは、樹幹１１Ａに沿って下方に移動される。
【００３７】
上記実施形態の柱体昇降作業装置１２及び枝打ち装置１２Ａによれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、図１に示すように環状機枠１３に対し回転軸１４により上部駆動輪１５を装着し、アーム部１３ｃに回転軸１６により下部駆動輪１７を装着し、環状機枠１３にウエイト部１３ｂを設け、ウエイト部１３ｂの重量中心Ｏを、前記下部駆動輪１７の外側方に設定した。このため、柱体１１の外周面に対し上部及び下部駆動輪１５，１７が所定の押圧力によって押し付けられることになり、柱体１１の外周面に対し柱体昇降作業装置１２の上部及び下部駆動輪１５，１７が所定の摩擦力によって滑り落ちるのが防止される。従って、従来必要であった上部及び下部駆動輪１５，１７を柱体１１の外周面に強い力で押し付けるための付勢機構が不要となり、柱体昇降作業装置１２の部品点数を低減して、軽量化を図ることができるとともに、装置１２を一人の作業者によって容易に使用することもできる。
【００３８】
（２）上記実施形態では、図６及び図７に示すように、前記第１及び第２上部駆動輪１５Ａ，１５Ｂ、第１及び第２下部駆動輪１７Ａ，１７Ｂの位置を調節する第１〜第４車輪位置調整機構２１Ａ〜２１Ｄを設けたので、樹幹１１Ａの直径寸法が変化した場合に、前記操作ハンドル４５を回動することにより、第１及び第２上部駆動輪１５Ａ，１５Ｂ、第１及び第２下部駆動輪１７Ａ，１７Ｂの位置を適正位置に容易に調節することができる。
【００３９】
（３）上記実施形態では、第１及び第２上部駆動輪１５Ａ，１５Ｂ、第１及び第２下部駆動輪１７Ａ，１７Ｂをサーボモータ５４、ウォーム５３及びウォームホィール５５等よりなる動力伝達機構によって回転するようにした。このため、サーボモータ５４が停止された状態で、両上部駆動輪１５Ａ，１５Ｂ、両下部駆動輪１７Ａ，１７Ｂの回転が停止される。従って、専用のブレーキ機構を設ける必要がなく、構造を簡素化して、この点からも軽量化を図ることができる。
【００４０】
次に、この発明の別の実施形態を図１１〜図１３に基づいて説明する。
この実施形態においては、前記第１及び第２上部駆動輪１５Ａ，１５Ｂ、第１及び第２下部駆動輪１７Ａ，１７Ｂ、第１及び第２上部従動輪１９Ａ，１９Ｂ、第１及び第２下部従動輪２０Ａ，２０Ｂの進行方向を変更する操舵機構７１を設けたものである。この操舵機構７１について説明する。前記第１上部固定アーム２２Ａの先端部には、前記取付台座５１に連結された回動軸７２が図１３（ａ）に示すように回転可能に支持され、この回動軸７２にはホィール７３が嵌合されている。前記第１上部固定アーム２２Ａの先端部には、前記ホィール７３に噛み合わされるウォーム７４を支持する回転軸７５が支持されている。図１２に示すように前記可動支持体３５にはサーボモータ７６が取り付けられ、その回転軸７７と前記回転軸７５との間には、タイミングベルト７８を備えたベルト伝動機構７９が設けられている。
【００４１】
前記第１下部揺動アーム２５Ａの先端部には、前記第１下部従動輪２０Ａを装着した回動支持体８１が回転支持軸８２によって往復回動可能に装着されている。前記回転支持軸８２には図１３（ｂ）に示すようにウォームホィール８３が取り付けられ、前記第１下部揺動アーム２５Ａの先端部には、前記ウォームホィール８３に噛み合わされるウォーム８４が回転軸８５によって回転可能に支持されている。前記回転軸８５と前記サーボモータ７６の回転軸７７との間には、タイミングベルト８６を備えたベルト伝動機構８７が設けられている。図１１に示すように前記チェーンソー６７は、環状機枠１３の第１フレーム２８側の所定位置に装着されている。前記操作ハンドル４５に代えて、サーボモータ９１が設けられ、前記回転軸４２を回転するようになっている。
【００４２】
従って、前記サーボモータ７６が駆動されると、前記ベルト伝動機構７９，８７及びウォーム伝動機構によって、第１上部駆動輪１５Ａ及び第１下部従動輪２０Ａの傾き角度が互い平行状態で変更され、枝打ち装置１２Ａが旋回しながら樹幹１１Ａに沿って昇降される。
【００４３】
上記の実施形態においては、前記支持ロッド６１、環状リング６２、ヒンジ機構６３及び旋回支持体６４を省略することができるので、枝払い機構６０の構成を簡素化することができ、装置全体の軽量化を図ることができる。
【００４４】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・図５に示す前記操作ハンドル４５に代えて、図１４に示すようサーボモータ９１を用いても良い。この実施形態においては、樹幹１１Ａの直径が枝打ち装置１２Ａの上昇とともに、小さくなると、前記サーボモータ９１の制御により第１及び第２上部駆動輪１５Ａ，１５Ｂ、第１及び第２下部駆動輪１７Ａ，１７Ｂの位置が調整され、枝打ち装置１２Ａは、殆ど傾くことなく、樹幹１１Ａに対する姿勢が適正状態に保持される。このため許容される樹幹１１Ａの直径の範囲が広くなる。
【００４５】
・図１１及び図１４に示す実施形態においては、前記サーボモータ９１の制御は次のようにして行われる。
前記樹幹１１Ａの直径と、樹幹１１Ａに対する環状機枠１３の傾き角度は、第１上部固定アーム２２Ａと第１下部揺動アーム２５Ａの関節部に組み込まれ、かつ両アームのなす角度を検出するための角度センサからの検出信号と、サーボモータ９１に組み込まれた例えばロータリーエンコーダ等の回転数を検出する回転数センサの検出信号（例えば駆動輪の位置信号）とに基づいて幾何学関係を考慮して後述する方法により演算される。演算された樹幹１１Ａに対する環状機枠１３の傾き角度が所定の範囲にあればそのままとし、所定範囲を超えた場合には、サーボモータ９１を駆動して、第１上部固定アーム２２Ａを適正な位置に変位させる。このようにして、枝打ち装置１２Ａの環状機枠１３は、樹幹１１Ａに対して殆ど傾かないようにその姿勢が制御される。
ここで、図１５に基づいて、樹幹１１Ａに対する環状機枠１３の傾き角度α及び樹幹１１Ａの直径ｘを演算する方法について説明する。
初期状態では、各駆動輪及び従動輪が直径Dの樹幹１１Ａを接触点が長方形となるように挟んでいるとする。この初期状態から、樹幹１１Ａの直径Ｄが変化しxとなったときの状態を幾何学的に考察する。ここで、次の各記号を以下のように定義する。
d1 :第１上部駆動輪１５Ａの直径、d2 :第１下部従動輪２０Ａの直径、L1:第１上部固定アーム２２Ａの長さ、L2：第１下部揺動アーム２５Ａの長さ、D :初期設定の樹幹１１Ａの直径、x :樹幹１１Ａの直径、LAB: 二点A,Bの長さ、:∠AＯB(既知)、:∠AＯB’（計測値）、:∠LAＯ  (既知)、:∠DAC (既知)、:∠EAC、:∠ＯAB’、:∠EAB’、:∠DAG（傾き角度）。
【００４６】
図１５において、△AＯB’は二辺ＯAとＯB’の長さが既知で、そのなす角度θが角度センサによって計測できるので、余弦定理より、以下の二つの式が成立する。
【００４７】
【数１】
2008253116.tif 000003
【００４８】
【数２】
2008253116.tif 000004
△  
AB ’Kは直角三角形であるから、以下の三つの式が成立する。
【００４９】
【数３】
2008253116.tif 000005
【００５０】
【数４】
2008253116.tif 000006
【００５１】
【数５】
2008253116.tif 000007
従って、∠EACは、次の式で求められる。
【００５２】
【数６】
2008253116.tif 000008
△AECは直角三角形であるから、未知の樹幹１１Ａの直径ｘは、次の式により演算される。
【００５３】
【数７】
2008253116.tif 000009
また、樹幹１１Ａに対する環状機枠１３の傾き角度αは、次の式により演算される。
【００５４】
【数８】
2008253116.tif 000010
従って、上記の方法により演算された未知の樹幹１１Ａの直径ｘ及び樹幹１１Ａに対する環状機枠１３の傾き角度αのいずれか一つのデータに基づいて、前記サーボモータ９１を制御することにより、枝打ち装置１２Ａの環状機枠１３が樹幹１１Ａに対して殆ど傾かないように制御される。
【００５５】
・前記第１及び第２上部従動輪１９Ａ，１９Ｂを省略してもよい。又、第１及び第２下部従動輪２０Ａ，２０Ｂを省略してもよい。さらに、前述した全ての従動輪を省略してもよい。
【００５６】
・図４において前記第１及び第２下部駆動輪１７Ａ，１７Ｂを一つの下部駆動輪とし、該駆動輪の位置を両輪１７Ａ，１７Ｂの間の中央に設定してもよい。又、図４において前記第１及び第２上部駆動輪１５Ａ，１５Ｂを一つの上部駆動輪とし、該駆動輪の位置を両輪１５Ａ，１５Ｂの間の中央に設定してもよい。
【００５７】
・前記第１及び第２車輪位置調整機構２１Ａ，２１Ｂを省略してもよい。又、第３及び第４車輪位置調整期２１Ｃ，２１Ｄを省略してもよい。さらに、全ての車輪位置調整機構を省略してもよい。
【００５８】
・前記上部駆動輪１５又は下部駆動輪１７のいずれか一方のみを駆動輪としてもよい。
・前記従動輪の操舵機構を省略してもよい。この場合には従動輪に方向性を持たない例えば球体を回転させる構成のものを使用するのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明の柱体昇降作業装置の原理を示す正面図。
【図２】図１の平面図。
【図３】この発明を枝打ち装置に具体化した一実施形態を示す略体正面図。
【図４】図３の略体平面図。
【図５】枝打ち装置全体を示す斜視図。
【図６】第１車輪位置調整機構、第１上部固定アーム、第１下部揺動アーム及び第１上部駆動輪を示す正面図。
【図７】図６の右側面図。
【図８】第１〜第４車輪位置調整機構の斜視図。
【図９】樹幹に枝打ち装置を装着する動作を説明する斜視図。
【図１０】樹幹に枝払い機構を省略した枝打ち装置を装着した状態を示す斜視図。
【図１１】この発明の枝打ち装置の別の実施形態を示す斜視図。
【図１２】図１１の枝打ち装置の操舵機構を示す斜視図。
【図１３】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図１２の操舵機構の部分略体説明図。
【図１４】この発明の枝打ち装置の別の実施形態を示す斜視図。
【図１５】樹幹の直径が変化した場合の環状機枠の傾斜角度を求める方法を説明する線図。
【符号の説明】
【００６０】
Ｏ…重量中心、１１…柱体、１１Ａ…樹幹、１３…環状機枠、１４，１６，３８，４２，５２，７５，７７，８５…回転軸、３５…可動支持体、３７，５３，７４，８４…ウォーム、３９，５５，８３…ウォームホィール、４１…手動操作機構、５４，７６，９１…サーボモータ、７１…操舵機構。
【図１】
2008253116.tif 000011
【図２】
2008253116.tif 000012
【図３】
2008253116.tif 000013
【図４】
2008253116.tif 000014
【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】
2008253116.tif 000020
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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