特許 7046406 集材機及び集材機用ロープ巻き取り装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-03-25

(45)【発行日】2022-04-04

(54)【発明の名称】集材機及び集材機用ロープ巻き取り装置

(51)【国際特許分類】

   B66C 21/00 20060101AFI20220328BHJP

   B66D 1/12 20060101ALI20220328BHJP

   B66D 1/22 20060101ALI20220328BHJP

   B66D 1/26 20060101ALI20220328BHJP

   B66D 1/38 20060101ALI20220328BHJP

   B66D 1/54 20060101ALI20220328BHJP

   A01G 23/00 20060101ALI20220328BHJP

【ＦＩ】

B66C21/00 F

B66D1/12

B66D1/22 A

B66D1/22 B

B66D1/26 C

B66D1/38 C

B66D1/54 A

A01G23/00 551F

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021198653

(22)【出願日】2021-12-07

【審査請求日】2021-12-23

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】516268334

【氏名又は名称】合同会社森林システム研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100095430

【弁理士】

【氏名又は名称】廣澤 勲

(72)【発明者】

【氏名】杉山 伸人

【審査官】吉川 直也

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－０９６５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５８－１１９５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０５－０６４１８４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】中国実用新案第２０７７３８３４１（ＣＮ，Ｕ）

【文献】実開昭５４－０８３７６４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００３－２９２２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１９８４１３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６６Ｃ ２１／００－２１／０８

Ｂ６６Ｄ １／００－ ５／３４

Ａ０１Ｇ ２３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

滑車を介して往復配置させた１本の主索と、所定の位置に近接して固定され、前記主索の一端が固定されて巻回される第１の巻取ドラムと、前記主索の他端が固定されて巻回される第２の巻取ドラムと、前記往復配置させた主索に取り付けられて前記主索の移動とともに集材を移送する搬送車とを備えた集材機であって、
前記主索の両端部が巻回される前記第１及び第２の巻取ドラムの回転軸が、同軸に一体に設けられた主回転軸から成り、
前記第１の巻取ドラムは前記主回転軸と一体に回転可能に設けられて第１の駆動モータに接続され、
前記第２の巻取ドラムは前記主回転軸と遊星歯車機構を介して回転可能に設けられるとともに、前記第２の巻取ドラムの中心部に前記遊星歯車機構の太陽歯車軸が同軸に位置し、前記太陽歯車軸に第２の駆動モータが接続され、
前記第１及び第２の巻取ドラムは、前記遊星歯車機構を介して前記第１及び第２の駆動モータにより差動回転可能に設けられたことを特徴とする集材機。

【請求項2】

前記主回転軸は、前記第２の巻取ドラムに設けられた前記遊星歯車機構の遊星歯車キャリアに固定され、前記第２の巻取ドラムには前記遊星歯車機構の内歯車が形成され、前記内歯車が前記遊星歯車キャリアに軸支された遊星歯車に噛み合い、前記第１及び第２の巻取ドラムが前記第１及び第２の駆動モータにより前記遊星歯車機構を介して差動回転する請求項１記載の集材機。

【請求項3】

前記主索と、前記第１及び第２の巻取ドラムと前記第１及び第２の駆動モータとを備えた機構を一対に備え、前記一対の主索間に連結索を架設し、前記連結索の両端を各々前記搬送車に接続し、前記連結索に沿って移動し前記集材を搬送する自走式の自走搬送機を設けてＨ型架線集材機を形成する請求項１又は２記載の集材機。

【請求項4】

請求項１乃至３のいずれか記載の集材機の前記巻取ドラムに前記主索を巻き付ける集材機用ロープ巻き取り装置であって、
前記第１及び第２の巻取ドラムに前記主索を巻き付ける際に、前記巻取ドラムの側面に前記主索の直径以上の所定ピッチで前記主索を均等に巻き付けるトラバース機構を備え、
前記トラバース機構は、カム機構を備え、
前記カム機構は、前記巻取ドラムの回転軸と平行に移動する移動体と、前記移動体に設けられたカムフォロアを有し、
前記移動体を前記巻取ドラムの回転軸と平行に往復移動させる駆動機構と、前記駆動機構に設けられ前記カムフォロアに係合して前記移動体を往復移動させるローラーカムを備え、
前記カムフォロアは、前記巻取ドラムの側面の両端部に前記移動体が移動した状態で、前記ローラーカムをガイドして、前記移動体を前記所定ピッチの１／２ピッチだけ移動させて、前記巻取ドラムに巻回された前記主索間の外側にさらに前記主索を巻き付け可能にし、
前記移動体は、前記主索の位置を前記巻取ドラム側面に沿って往復移動させて、前記主索を前記巻取ドラムに前記所定ピッチで等間隔に複数層に巻き付けることを特徴とする集材機用ロープ巻き取り装置。

【請求項5】

前記カムフォロアは、一対の可動カムから成り、前記一対の可動カムにより前記巻取ドラムの側面の両端部で各々前記ローラーカムをガイドし、前記カムフォロアの一方の可動カムにより前記ローラーカムを介して前記移動体を前記所定ピッチの１／２ピッチだけ前記巻取ドラムの反対側の端部側に移動させるとともに、他方の前記可動カムは前記ローラーカムの移動時に退避可能に形成されている請求項４記載の集材機用ロープ巻き取り装置。

【請求項6】

前記駆動機構は、前記巻取ドラムの側面に設けられたチェーン機構により構成され、前記チェーン機構により前記移動体が移動可能に設けられ、前記ローラーカムの中心が、前記チェーン機構のチェーンの一対のピンの中心に配置されている請求項４又は５記載の集材機用ロープ巻き取り装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、木材等の重量物を、空中に張った索（ロープ）を操作して集材地へ搬出する集材機及び集材機用ロープ巻き取り装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、林業分野において山間部の傾斜地で伐採し造材された丸太を林道等へ搬出する作業には、いろいろな搬出用機械が使用されている。例えば、４本の支柱で囲まれた範囲で、面的な集材が可能なＨ型架線集材機は、深い谷で長大な斜面の林地で用いられている。この搬出用機械は架線数が多く且つ、架線の配置が複雑であり、搬送質量を確保するため荷上げ索を大きく弛ませて張力を抑制するため、深い谷が適用地となる。この装置は、俯瞰するとＨ文字に見えるので、Ｈ型架線集材機と称されている。

【0003】

一方、図２５に示すように、２本の支柱間を線的な往復動作で集材する従来型のランニングスカイライン方式がある。これは、一対の支点Ｓで折り返した主索２に搬器を乗せた構造に形成し、主索２は往復して架設され、主索２の引寄索と引戻索を操作して集材３を移送するものである。この方式は架線数が少なく架設・撤収が容易な索張り方式であるが、一般的に、集材３を空中に吊り上げず、地曳きでの集材となるという欠点があった。

【0004】

さらに、図２５に示すように、従来型のランニングスカイライン方式を２式平行に並べ、連結索４を設けて、間に自走式搬器６を繋ぎ、Ｈ型架線集材機８を構成したものもある。この従来型のランニングスカイライン方式には、図２５に示すようなエンドレス巻取ドラムタイプと、引寄索と引戻索を索別に操作するタイプがある。

【0005】

エンドレス巻取ドラムタイプの特徴は、１つの巻取ドラムで搬器の引寄と引戻し動作が可能なことと、互いの索の張力を差引きできることにある。しかし、周長は定まっているため、操作される搬器は二つの支点を中心に、図２５に示す破線の軌跡ｈのように、楕円弧の軌跡を描く。さらに、この動作で２式平行に並べた場合、索２同士の間の距離が変わり、この間を繋ぐ自走式搬器用の連結索４の張力が安全荷重を超えることがある。

【0006】

また、図４（ｂ）に示す比較例のように、主索１４の引寄索と引戻索を索別に操作して搬送車１６を直線運動させ、これらを２式平行に並べて搬送車１６同士の間隔を一定に保つ動作が可能なタイプは、エンドレス索と異なり索に作用する張力の差引は無く各巻取ドラムが全ての張力を負う。このため動力源や減速機構に負荷がかかり、動力損失が大きく、張力不足の為地曳き集材となる。

【0007】

この他、クレーン等の荷役装置の減速機として、特許文献１、特許文献２に開示されている様に、遊星歯車を用いたものもある。

【0008】

上記問題点に加えて、Ｈ型架線集材機のような広大な面（例：長さ１，０００ｍ幅３００ｍ）の動作は、目視手動操作機の限界を超え、動作の安全性を高めるため数値制御化が必要となる。そして、搬出効率を高めるため適格なロープ（索）の張力制御が求められる。このため、ロープの乱巻防止装置が必要になる。

【0009】

従来型のロープの乱巻防止装置に、特許文献３に開示されたようなトラバースカム方式と、ボールねじとサーボモータを組み合せた数値制御方式がある。トラバースカム方式のトラバースカム（往復運動用の螺旋溝加工がされたシャフト）とシュー（船形の溝内摺動体：溝内に納まるため小片）は、シューが螺旋溝同士の交差部で案内面が減少する箇所を通過するため、Ｈ型架線集材機のような重荷重に向かない。ボールねじとサーボモータを組み合せたロープ乱巻防止装置の４軸とロープ制御の４軸を合わせると、８軸制御になり高価なものになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】特開２００２－２２０１８９号公報

【文献】特開２０１０－２３３３７５号公報

【文献】特開２０１８－１０４１０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

上記背景技術を組み合わせて、Ｈ型架線集材機を構成したとしても、上記のように搬器が二つの支点を中心に楕円弧の軌跡を描くと言う問題、２式平行に並べた索の間隔が変わり、間を繋ぐ自走式搬器用主索の張力が安全荷重を超えることがあると言う問題、及び引寄索と引戻索を索別に操作すると動力損失が大きいと言う問題は解決できないものであった。さらに、ロープの乱巻防止装置も必要である。

【0012】

この発明は、上記背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、多様な用地で使用可能であり、簡単な構成で搬器や集材を直線的に搬送可能な集材機及び集材機用ロープ巻き取り装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本発明は、滑車を介して往復配置させた１本の主索と、所定の位置に近接して固定され、前記主索の一端が固定されて巻回される第１の巻取ドラムと、前記主索の他端が固定されて巻回される第２の巻取ドラムと、前記往復配置させた主索に取り付けられて前記主索の移動とともに集材を移送する搬送車とを備えた集材機であって、前記主索の両端部が巻回される前記第１及び第２の巻取ドラムの回転軸が、同軸に一体に設けられた主回転軸から成り、前記第１の巻取ドラムは前記主回転軸と一体に回転可能に設けられて第１の駆動モータに接続され、前記第２の巻取ドラムは前記主回転軸と遊星歯車機構を介して回転可能に設けられるとともに、前記第２の巻取ドラムの中心部に前記遊星歯車機構の太陽歯車軸が同軸に位置し、前記太陽歯車軸に第２の駆動モータが接続され、前記第１及び第２の巻取ドラムは、前記遊星歯車機構を介して前記第１及び第２の駆動モータにより差動回転可能に設けられた集材機である。

【0014】

前記主回転軸は、前記第２の巻取ドラムに設けられた前記遊星歯車機構の遊星歯車キャリアに固定され、前記第２の巻取ドラムには前記遊星歯車機構の内歯車が形成され、前記内歯車が前記遊星歯車キャリアに軸支された遊星歯車に噛み合い、前記第１及び第２の巻取ドラムが前記第１及び第２の駆動モータにより前記遊星歯車機構を介して差動回転するものである。

【0015】

前記主索と、前記第１及び第２の巻取ドラムと前記第１及び第２の駆動モータとを備えた機構を一対に備え、前記一対の主索間に連結索を架設し、前記連結索の両端を各々前記搬送車に接続し、前記連結索に沿って移動し前記集材を搬送する自走式の自走搬送機を設けてＨ型架線集材機を形成するものである。

【0016】

またこの発明は、前記集材機の前記巻取ドラムに前記主索を巻き付ける集材機用ロープ巻き取り装置であって、前記第１及び第２の巻取ドラムに前記主索を巻き付ける際に、前記巻取ドラムの側面に前記主索の直径以上の所定ピッチで前記主索を均等に巻き付けるトラバース機構を備え、前記トラバース機構は、カム機構を備え、前記カム機構は、前記巻取ドラムの回転軸と平行に移動する移動体と、前記移動体に設けられたカムフォロアを有し、前記移動体を前記巻取ドラムの回転軸と平行に往復移動させる駆動機構と、前記駆動機構に設けられ前記カムフォロアに係合して前記移動体を往復移動させるローラーカムを備え、前記カムフォロアは、前記巻取ドラムの側面の両端部に前記移動体が移動した状態で、前記ローラーカムをガイドして、前記移動体を前記所定ピッチの１／２ピッチだけ移動させて、前記巻取ドラムに巻回された前記主索間の外側にさらに前記主索を巻き付け可能にし、前記移動体は、前記主索の位置を前記巻取ドラム側面に沿って往復移動させて、前記主索を前記巻取ドラムに前記所定ピッチで等間隔に複数層に巻き付ける集材機用ロープ巻き取り装置である。

【0017】

前記カムフォロアは、一対の可動カムから成り、前記一対の可動カムにより前記巻取ドラムの側面の両端部で各々前記ローラーカムをガイドし、前記カムフォロアの一方の可動カムにより前記ローラーカムを介して前記移動体を前記所定ピッチの１／２ピッチだけ前記巻取ドラムの反対側の端部側に移動させるとともに、他方の前記可動カムは前記ローラーカムの移動時に退避可能に形成されているものである。

【0018】

前記駆動機構は、前記巻取ドラムの側面に設けられたチェーン機構により構成され、前記チェーン機構により前記移動体が移動可能に設けられ、前記ローラーカムの中心が、前記チェーン機構のチェーンの一対のピンの中心に配置されているものである。

【発明の効果】

【0019】

この発明の集材機及び集材機用ロープ巻き取り装置は、簡単な構造で正確な搬送を可能にし、搬送する木材等の直線的な移動を確実に行うことができ、平行に配置した主索の間隔が変わることがなく、主索間を繋ぐ連結索の張力が安全荷重を超えることもない。

【0020】

また、この発明の集材機用ロープ巻き取り装置は、巻取ドラムに巻き取る主索を平行に等間隔で確実に巻き取ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】この発明の一実施形態の集材機の構成の概要を示す模式図である。

【図2】この実施形態の集材機の基本的構成を示す模式図（ａ）、比較例の集材機の構成を示す模式図（ｂ）である。

【図3】この実施形態の集材機の遊星歯車機構の構造と動作を説明する概略断面図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）である。

【図4】この実施形態の集材機による集材の搬送を説明する比較例の模式図（ａ）、（ｂ）である。

【図5】この実施形態の集材機による集材の搬送を説明する模式図である。

【図6】この実施形態の集材機の巻取ドラムによる主索の巻き取りを説明する模式図である。

【図7】この実施形態の集材機の巻取ドラムによる主索の巻き取りを説明する概略断面図である。

【図8】この実施形態の集材機のワイヤーロープにかかる張力を説明する模式図である。

【図9】この実施形態の集材機のワイヤーロープにかかる張力の実施例を説明する模式図である。

【図10】この発明の集材機用ロープ巻き取り装置の一実施形態の概略を説明する平面図である。

【図11】この実施形態の集材機用ロープ巻き取り装置のトラバース機構のカム機構の部分概略図（ａ）、部分拡大図（ｂ）である

【図12】この実施形態の集材機用ロープ巻き取り装置のトラバース機構のカム機構とチェーン機構を示す部分正面図（ａ）、ローラーカム部の拡大図（ｂ）である。

【図13】この実施形態の集材機用ロープ巻き取り装置のトラバース機構のチェーン機構の部分拡大図である。

【図14】この実施形態の集材機用ロープ巻き取り装置により巻回した巻取ドラムの部分破断断面図である。

【図15】この実施形態の集材機用ロープ巻き取り装置のトラバース機構のワイヤ移動チェーンとローラーカムを示す部分正面図である。

【図16】この実施形態の集材機用ロープ巻き取り装置のトラバース機構のカム機構と巻取ドラムを示す概念図である。

【図17】この実施形態の集材機用ロープ巻き取り装置のトラバース機構のカム機構による主索位置の移動を示す説明図である。

【図18】この実施形態の集材機用ロープ巻き取り装置のトラバース機構のカム機構を示す概念図である。

【図19】この実施形態の集材機用ロープ巻き取り装置のトラバース機構のカム機構のローラーカムとカムフォロアの動作を示す概念図（ａ）、（ｂ）である。

【図20】この実施形態の集材機用ロープ巻き取り装置のトラバース機構のカム機構のカムフォロアの動作を示す概念図である。

【図21】この実施形態の集材機用ロープ巻き取り装置の巻き取り状態を示す概念図である。

【図22】この実施形態の集材機用ロープ巻き取り装置を示す部分破断平面図である。

【図23】この実施形態の集材機用ロープ巻き取り装置を示す正面図である。

【図24】この実施形態の集材機用ロープ巻き取り装置の巻取ドラムを示す拡大側面図である。

【図25】従来のＨ型架線集材機の主索等の配置を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下、この発明の実施形態について図面に基づいて説明する。図１～図９はこの発明の一実施形態の集材機１０を示すもので、この実施形態の集材機１０は、木材の伐採地等に設置され、所定の位置に設置された滑車１２を介して往復配置した１本の主索１４と、所定の位置に近接して固定され、主索１４が巻回される第１の巻取ドラムＤ１と第２の巻取ドラムＤ２とを備える。往復させた主索１４には、主索１４の移動とともに伐採した木材である集材２４を移送する搬送車１６を備えている。

【0023】

主索１４は、滑車１２で折り返して往復して配置したもので、両端部１４ａ，１４ｂが各々第１の巻取ドラムＤ１と第２の巻取ドラムＤ２に固定されている。主索１４の両端１４ａ，１４ｂ部は、第１の巻取ドラムＤ１近傍の滑車１７と、第２の巻取ドラムＤ２近傍の滑車１８を介して、所定長さ分が第１の巻取ドラムＤ１と第２の巻取ドラムＤ２の少なくともいずれかに巻回されている。

【0024】

往復した主索１４の一方の側の中間部に搬送車１６が固定され、搬送車１６には搬送ローラー１５が設けられ、往復した主索１４の他方の側に搬送ローラー１５が載置され、主索１４上を駆動可能に設けられている。従って、搬送車１６は、第１，第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２と滑車１２間の所定距離を、往復した主索１４の一方の側の所定位置に固定されて一体的に移動するとともに、搬送ローラー１５が載せられた他方の主索１４上に沿って移動可能に設けられている。

【0025】

主索１４の一端１４ａは、第１の巻取ドラムＤ１に固定されて巻回され、主索１４の他端１４ｂは、第２の巻取ドラムＤ２に固定されて巻回される。第１の巻取ドラムＤ１と第２の巻取ドラムＤ２の回転軸２１，２２は、同軸に一体に設けられた主回転軸２６から成り、第１の巻取ドラムＤ１は主回転軸２６と一体に回転可能に設けられて、第１の駆動モータＭ１に接続されている。第２の巻取ドラムＤ２は、主回転軸２６と遊星歯車機構３０を介して回転可能に設けられるとともに、第２の巻取ドラムＤ２の中心部に、遊星歯車機構３０の太陽歯車３３の太陽歯車軸３２が回転軸２２と同軸に位置し、太陽歯車軸３２に第２の駆動モータＭ２が接続されている。

【0026】

第１の巻取ドラムＤ１と第２の巻取ドラムＤ２は、図６に示すように、互いに反対方向に回転するように主索１４が巻き付けられ、第１及び第２の駆動モータＭ１，Ｍ２により駆動される。これにより、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２は、遊星歯車機構３０を介して第１及び第２の駆動モータＭ１，Ｍ２により、後述するように、差動回転可能に設けられている。

【0027】

主回転軸２６は、第２の巻取ドラムＤ２に設けられた遊星歯車機構３０の遊星歯車キャリア３４に固定され、第２の巻取ドラムＤ２には遊星歯車機構３０のための内歯車３８が形成されている。これにより、内歯車３８が遊星歯車キャリア３４に軸支された遊星歯車３６に噛み合い、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２が第１及び第２の駆動モータＭ１，Ｍ２により、遊星歯車機構３０を介して差動回転するものである。

【0028】

この実施形態では、図１に示すように、主索１４と、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２と、第１及び第２の駆動モータＭ１，Ｍ２とを備えた集材機１０の機構を一対に備え、一対の主索１４間に連結索４０を架設し、連結索４０の両端を各々搬送車１６に接続し、連結索４０に沿って移動して集材２４を搬送する自走式の自走搬送機４２を備えている。

【0029】

次に、集材機１０の巻取ドラムＤ１，Ｄ２による主索１４の駆動及び巻取ドラムＤ１，Ｄ２の動作について説明する。先ず、図４（ａ）の比較例に示すように、エンドレスのワイヤーロープによる主索１４を、１つの巻取ドラムＤにより２つの滑車１２，１７間に掛け渡して、主索１４を駆動モータＭで駆動した場合の搬送車１６の動作を想定すると、図４（ａ）の破線で示す軌跡ｈのように、楕円軌道を描いて搬送される。このような楕円軌道を描くと、図１に示すように一対の集材機１０によるＨ型架線集材機を構成した場合、移動方向の両端部に行くに従い、連結索４０にかかる張力が大きくなり、自走搬送機４２や集材２４の高さや位置を正確に調整しづらく、連結索４０に過大な張力が掛かり損傷する恐れもある。

【0030】

そこで、図２（ｂ）、図４（ｂ）の比較例に示すように、主索１４の両端部１４ａ，１４ｂを、各々第１の巻取ドラムＤ１と第２の巻取ドラムＤ２に固定し、第１の巻取ドラムＤ１と第２の巻取ドラムＤ２に主索１４を巻き付ける。そして、第１の巻取ドラムＤ１と第２の巻取ドラムＤ２が互いに反対方向に回転するように、第１及び第２の駆動モータＭ１，Ｍ２により差動回転させる。これにより、滑車１２，１７間に掛け渡された主索１４の長さを調節可能なり、主索１４に吊り下げられた自走搬送機４２や集材２４の移動軌跡を、図４（ｂ）の破線で示す軌跡ｈ１のように、直線状にすることができる。

【0031】

しかし、この構成の場合、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２を介して第１及び第２の駆動モータＭ１，Ｍ２の回転軸にかかるトルクが各々独立して掛かるため大きく、第１及び第２の駆動モータＭ１，Ｍ２の負荷が大きくなり、大トルクのモータが必要となる。

【0032】

これに対して、この実施形態の集材機１０は、図２（ａ），図５等に示すように、第１の巻取ドラムＤ１と第２の巻取ドラムＤ２に主索１４を巻き付けるとともに、第１の巻取ドラムＤ１と第２の巻取ドラムＤ２の回転軸２１，２２を同軸に設けて主回転軸２６により構成し、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２は、遊星歯車機構３０を介して第１及び第２の駆動モータＭ１，Ｍ２により連結することにより、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２は差動回転可能になる。その結果、自走搬送機４２や集材２４の移動軌跡を、図５の破線で示す軌跡ｈ１のように、直線状にすることができる。しかも、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２の回転軸２１，２２は主回転軸２６と遊星歯車機構３０により連結されているので、第１及び第２の駆動モータＭ１，Ｍ２の回転軸にかかるトルクを互いに相殺することができ、第１及び第２の駆動モータＭ１，Ｍ２の負荷を抑えて比較的小出力のモータでの駆動が可能となる。

【0033】

次に、この実施形態の集材機１０の遊星歯車機構３０の動作について説明する。先ず、図３（ａ）に示すように、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２が遊星歯車機構３０を介して第１及び第２の駆動モータＭ１，Ｍ２に接続し、太陽歯車３３を固定し第１の巻取ドラムＤ１に駆動モータＭ１を接続した場合、この遊星歯車機構３０の入出力回転数の速比Ｕは、
Ｕ＝（Ｚ_１＋Ｚ_３）／Ｚ_３・・・（１）となる。
ここで、内歯車３８の歯数Ｚ_３、太陽歯車３３の歯数Ｚ_１とする。また、図３（ｂ）に示すように、遊星歯車キャリア３４を固定し、遊星歯車機構３０の太陽歯車３３に駆動モータＭ２の出力を接続すると、入出力回転数の速比Ｒは、
Ｒ＝－Ｚ_１／Ｚ_３・・・（２）となる。

【0034】

さらに、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２の回転数制御について、図６，図７を基にして説明する。第１の巻取ドラムＤ１の半径をｒ１、第２の巻取ドラムの半径をｒ２、第１の駆動モータＭ１の回転数をｎ１、第２の駆動モータＭ２の回転数をｎ２とすると、第１の巻取ドラムＤ１の回転数は駆動モータＭ１の回転数と等しい回転数ｎ１であり、第２の巻取ドラムＤ２の回転数ｎｄ２は、
ｎｄ２＝Ｕ・ｎ１＋Ｒ・ｎ２・・・（３）と表される。
第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２による主索１４の索速度について、第１の巻取ドラムＤ１による索速度Ｖ１は、
Ｖ１＝２・π・ｒ１・ｎ１・・・（４）となり、
第２の巻取ドラムＤ２による索速度Ｖ２は
Ｖ２＝２・π・ｒ２・ｎｄ２＝２・π・ｒ２・（Ｕ・ｎ１＋Ｒ・ｎ２）・・・（５）
となる。

【0035】

従って、上記の太陽歯車３３を固定した場合、ｎ２＝０であるので、
Ｖ２＝２・π・ｒ２・Ｕ・ｎ１・・・（５）となり、
Ｕ＝（Ｚ_１＋Ｚ_３）／Ｚ_３＝ｒ１／ｒ２・・・（６）の場合、
式（５）より、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２による主索１４の索速度Ｖ１、Ｖ２は等しくなる。

【0036】

そして、第１の駆動モータＭ１の回転数ｎ１と第２の駆動モータＭ２の回転数ｎ２を制御し、主索１４の索速度Ｖ１、Ｖ２を、等速の状態から主索１４の繰り出し量を多くする方向に、第１の駆動モータＭ１の回転数ｎ１と第２の駆動モータＭ２の回転数ｎ２を調節すると主索１４が長く繰り出され、逆に第１の駆動モータＭ１の回転数ｎ１と第２の駆動モータＭ２の回転数ｎ２の差により、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２のいずれかに主索１４がより多く巻き取られるように制御すれば、主索１４の繰り出し長さが短くなる。そして、主索１４の繰り出し量を調節することにより、図５に示すように、自走搬送機４２を主索１４の架設方向に直線的に移動させることができる。

【0037】

これにより、図１に示すように、この実施形態の集材機１０によるＨ型架線集材機を構成した場合、自走搬送機４２や集材２４を、図５に示すように、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２と滑車１２とを結ぶ直線と平行に直線移動させることができる。従って、連結索４０、を平行移動させる際も、過大な張力が掛かることがない。

【0038】

また、このときの張力のつり合いは、図２，図８に示すように、主索１４の引寄側と引戻側の２本の主索１４により自走搬送機４２と集材２４により荷重張力Ｗを支持しているので、図中における主索１４に掛かる張力Ｔａ，Ｔｂは、下記式（７）、（８）で表される。
Ｔａ・ｓｉｎθａ＋Ｔｂ・ｓｉｎθａ＋Ｔｂ・ｓｉｎθｂ＋Ｔｂ・ｓｉｎθｂ
＝Ｔａ・ｓｉｎθａ＋＋Ｔｂ・ｓｉｎθａ＋２Ｔｂ・ｓｉｎθｂ＝Ｗ・・・（７）
Ｔａ・ｃｏｓθａ＋Ｔｂ・ｃｏｓθａ＝Ｔｂ・ｃｏｓθｂ＋Ｔｂ・ｃｏｓθｂ
＝２Ｔｂ・ｃｏｓθｂ
Ｔａ・ｃｏｓθａ＋Ｔｂ・ｃｏｓθａ－２Ｔｂ・ｃｏｓθｂ＝０・・・（９）

【0039】

ここで、図９（ａ），（ｂ），（ｃ）を基にした計算例を以下に示す。図９（ａ），（ｂ），（ｃ）において、垂下高さＮは、何れも５６ｍとし、加重Ｗは、何れも６，３００ｋｇ、支点間距離Ｌｂは、５００ｍであり、図中の距離は、（ａ）ではａ＝４５０ｍ、（ｂ）ではａ＝２５０ｍ、（ｃ）ではａ＝５０ｍであり、角度θａ，θｂは図中の通りとする。
以上より、図９（ａ）では、
Ｔａ＝ １，３００ｋｇ
Ｔｂ＝ ３，８００ｋｇ
Ｔａ－Ｔｂ＝－２，５００ｋｇ
図９（ｂ）では、
Ｔａ＝ ７，２００ｋｇ
Ｔｂ＝ ７，２００ｋｇ
Ｔａ－Ｔｂ＝ ０ｋｇ
図９（ｃ）では、
Ｔａ＝ ５，０５０ｋｇ
Ｔｂ＝ ２，５５０ｋｇ
Ｔａ－Ｔｂ＝ ２、５００ｋｇ
となり、本実施形態の集材機１０は、有効に機能することが分かる。なお、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２は、主索１４の巻き取りにより、巻き取り状態での直径が変化するが、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２の直径に対する主索１４の直径比であるため、影響は小さい。また第１，第２の駆動モータＭ１，Ｍ２の駆動制御プログラムにより、調節することができる。

【0040】

この実施形態の集材機１０によれば、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２の回転軸２１，２２を、主回転軸２６と遊星歯車機構３０により連結した状態で、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２を差動回転して、主索１４を引き寄せ又は引き戻し動作をさせるので、集材機１０によるＨ型架線集材機を構成した場合も、自走搬送機４２や集材２４を直線移動させることができ、主索１４や連結索４０に過大な張力が掛からない。

【0041】

次に、この発明の集材機１０に用いる集材機用ロープ巻き取り装置の一実施形態について図１０～図２４を基にして説明する。この実施形態の集材機用ロープ巻き取り装置５０は、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２に主索１４を巻き付ける際に、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２の周面である側面に、主索１４の直径よりも僅かに幅広の所定ピッチＰで主索１４を均等に巻き付けるトラバース機構５２を備える。

【0042】

トラバース機構５２は、図１０～図１３に示すように、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２（以下、単に巻取ドラムＤと言う）の側面に位置したカム機構５１を備える。カム機構５１は、巻取ドラムＤの主回転軸２６と平行に移動する移動体５４と、移動体５４に設けられたカムフォロア５５を有している。移動体５４には、カムフォロア５５を軸支した往復テーブル５９が一体に設けられている。さらに、カム機構５１は、巻取ドラムＤの回転軸と平行に往復移動させる駆動機構であるチェーン機構６０を備える。チェーン機構６０は、平行に配置された一対のワイヤ移動チェーン６２を備え、一対のワイヤ移動チェーン６２は、各々図示しない骨組み等に設けられた一対のスプロケット６３間に掛け渡されている。各ワイヤ移動チェーン６２の一駒には、継手リンク５３が各々設けられ、一対の継手リンク５３間に、カムフォロア５５に係合して移動体５４を往復移動させるローラーカム５８が軸支されている。ローラーカム５８の中心は、ワイヤ移動チェーン６２の一駒の一対のピン６２ａの中心に配置されている。

【0043】

カムフォロア５５は、図１２～図１９に示すように、移動体５４の往復テーブル５９に、点対称に軸支された配置された一対の可動カム５６，５７を備え、一対の可動カム５６，５７がローラーカム５８の移動により従動し、移動体５４を移動させる。一対の可動カム５６，５７は、所定間隔を空けて位置し、ローラーカム５８が通過可能であるとともに、通過時のローラーカム５８の移動により揺動可能に設けられている。さらに、一対の可動カム５６，５７の揺動方向の外側には、各々可動ストッパ５６ａ，５７ａが位置している。可動ストッパ５６ａ，５７ａは、往復テーブル５９に設けられ、ローラーカム５８をガイドする際の一対の可動カム５６，５７の一方の揺動を止めるとともに、他方の揺動を可能にするように退避する。退避動作は、後述するように、ワイヤ移動チェーン６２の両端部のスプロケット６３の位置でのローラーカム５８の回動に対して干渉しないようにするためである。

【0044】

可動ストッパ５６ａ，５７ａの退避移動は、図１２，図１９，図２０等に示すように、可動ストッパ５６ａ，５７ａと一体に設けられたストッパ突起５６ｂ，５７ｂにより、往復テーブル５９の移動とともに、基材６５に形成された段差形状のガイド溝６５ａにガイドされて、垂直方向に上下動する。基材６５は、集材機用ロープ巻き取り装置５０を構成する図示しない骨組み等の本体基材と一体に設けられた部材の一部であり、板状の部材である。

【0045】

ここで、このカム機構がチェーン機構６０により直線移動をしている時、ローラーカム５８はカムフォロア５５の上端又は下端に位置し、ドラムＤの両端部である左右の折り返し端でチェーン機構６０のスプロケット６３に沿って円運動する。一方、１対の点対称形状のカムフォロア５５の可動カム５６，５７は、ローラーカム５８がチェーン機構６０により直線移動をしている時、カムフォロア５５の姿勢は両方とも閉じしてローラーカム５８を挟み込む形でテーブル５９を進行方向に保持する。しかし、このまま、両閉じの状態でローラーカム５８がスプロケット６３に沿って円運動を行うと通過幅が足りない。このため、左右の折り返し付近でカムフォロア５５の可動カム５６，５７を開く退避動作が必要になる。カムフォロア５５の可動カム５６，５７の開閉は、垂直方向移動する可動ストッパ５６ａ，５７ａが保持と解放動作により可能にする。そして、ドラム幅方向の中心を境にローラーカム５８が可動カム５６，５７を押す力が増減し、折り返し付近で反進行方向の押し力はほぼ無くなるため、垂直方向に移動する可動ストッパ５６ａ，５７ａの移動力は軽負荷で良い。

【0046】

チェーン機構６０は、ワイヤ移動チェーン６２の他、ドラム連結チェーン６４、インデックス装置６６とロータリーエンコーダ６８、及びカム駆動チェーン７２とを備えている。ドラム連結チェーン６４は、巻取ドラムＤを駆動するモータにより駆動可能に設けられ、ドラム連結チェーン６４が巻回されたスプロケットと同軸に、インデックス装置６６とロータリーエンコーダ６８が設けられている。インデックス装置６６は、ドラム連結チェーン６４からの回転駆動力を回転軸７０に転換してカム駆動チェーン７２を駆動可能に設けられ、ドラム連結チェーン６４を介して巻取ドラムＤを駆動するモータの駆動力により、所定角度ずつ回転駆動し、ワイヤ移動チェーン６２を所定ピッチで間欠的に駆動可能に形成されている。

【0047】

さらに、トラバース機構５２は、図１２，図１５に示すように、移動体５４と一体に移動する往復テーブル５９に軸支された一対のワイヤガイドローラ７４を備えている。一対のワイヤガイドローラ７４間に主索１４が位置して、移動体５４の移動とともに巻付け位置を間欠的に変位させ、巻取ドラムＤの側面であるワイヤ巻き付け面に主索１４を所定ピッチＰで移動しながら巻き付け、さらに複数層に巻き付ける。巻取ドラムＤの側面であるワイヤ巻き付け面には、図１４に示すように、ワイヤ溝７６が形成されている。ワイヤ溝７６は、主索１４の直径よりも僅かに狭い幅で、ワイヤ溝７６間に僅かにスペースをおいて形成され、主索１４の半径よりも僅かに浅い円弧状の溝であり、主索１４を一定ピッチＰで巻取ドラムＤに巻き付け可能にする。さらに、ワイヤ溝７６のピッチＰは、主索１４の直径よりも僅かに大きい間隔で、巻取ドラムＤの回転軸と直交する方向に形成されている。

【0048】

次に、主索１４を巻取ドラムＤに巻き付けるトラバース機構５２の動作について、以下に説明する。トラバース機構５２は、巻取ドラムＤに主索１４が巻き付けられて１周した状態で、隣の巻き付け位置に主索１４を移動させるもので、移動時の駆動力は、インデックス装置６６、チェーン機構６０を介して、ドラムＤの駆動モータの駆動力が伝達される。トラバース機構５２は、移動体５４を主索１４の直径よりも僅かに大きい所定ピッチＰで、巻取ドラムＤの回転軸と直交するように主索１４を移動させ、ワイヤ溝７６に主索１４を巻き付ける。隣の巻き付け位置への移動は、巻取ドラムＤの側面の一定の狭い範囲で、巻取ドラムＤの側面のワイヤ溝７６を１周した主索を、一対のワイヤガイドローラ７４で挟んだ状態で隣のワイヤ溝７６に移動させ、これを繰り返して、主索１４を巻取ドラムＤに巻き付ける。巻取ドラムＤのワイヤ溝７６に主索１４が巻き付けられ、巻付け位置が巻取ドラムＤの側面の一方の端部に達すると、図１５～図１７に示すように、カム機構５１により、ピッチＰの１／２だけ移動体５４を移動させて、巻取ドラムＤに先に巻回された主索１４同士の中間位置の上にさらに主索１４を巻き付けて行く。

【0049】

巻取ドラムＤの端部では、チェーン機構６０のローラーカム５８が、カムフォロア５５をガイドして、図１７に示すように、ピッチＰの１／２だけ移動体５４を移動させる。これにより、図１４に示すように、主索１４は、先に巻回された主索１４同士の間の谷間に載せられ、その後所定のピッチＰで、巻取ドラムＤに巻き付けられる。そして、他方の端部に達したところで、上記と同様に、カムフォロア５５により、移動体５４がピッチＰの１／２だけ移動し、先に巻き付けられた主索１４同士の間の谷間に主索１４が巻き付けられる。これを繰り返して、巻取ドラムＤに複数層に渡り主索１４を巻き取る。

【0050】

このときのカム機構５１のカムフォロア５５の動作は、巻取ドラムＤの側面の両端部では、図１６に示すように、巻き取った主索１４の巻き取り位置をピッチＰの１／２だけ移動させるが、ワイヤ移動チェーン６２の一対のピン６２ａの中心に配置されたローラーカム５８は、ワイヤ移動チェーン６２の端部でワイヤ移動チェーン６２が巻き付けられたスプロケット６３に沿って回転運動するとともに、カムフォロア５５の一対の可動カム５６，５７の外側のカム面に沿ってピッチＰの１／２だけ移動体５４を移動させる。これにより、主索１４は、ピッチＰの１／２だけ移動して、先に巻き付けられた主索１４間の谷間上に正確に巻き付け可能となる。

【0051】

また、ローラーカム５８による移動体５４の１／２ピッチの移動に際して、カムフォロア５５の一対の可動カム５６，５７は、ローラーカム５８の回動に伴い揺動可能に設けられているので、ワイヤ移動チェーン６２のスプロケット６３に沿ってローラーカム５８が回動する際も、可動ストッパ５６ａ，５７ａの一方が揺動して退避し、カムフォロア５５とローラーカム５８が干渉して、ローラーカム５８の回動を妨げることがない。

【0052】

この実施形態の集材機用ロープ巻き取り装置５０は、図２１に示すように、この発明の集材機１０に用いられるもので、図２１に示すように主索１４の曲がり端Ａの位置でドラムＤの幅の中央に設置するため、Ａ点を観察するための照準器６７を備えている。

【0053】

ドラムＤの側面の幅方向中心を境に、ローラーカム５８がカムフォロア５６，５７を押す力は主索１４の方向である角度θにより変わる。即ち、一対のワイヤガイドローラ７４が主索１４をガイドする力Ｆの大きさは、ドラムＤの軸に直角断面とロープ角から求められ、その最大値は何れかの端に偏ると均等角より大きくなる。このことからロープ角θは、ドラムＤの中心を境に左右で等しいことが望ましい。例えば、図２１において、主索１４の張力をＴ、ドラムＤの回転軸方向の分力をＦとすると、
Ｆ＝Ｔ・ｓｉｎθ （１０）となる。
式１０に実際の荷重を入れてみると、例えばドラムＤの１／２の幅が０．６ｍ、ドラムＤと滑車１７の距離が１２ｍ、張力Ｔ＝７２００ｋｇ重とすると、
Ｆ＝７２００・ｓｉｎ（ｔａｎ^－１（０．６／１２））
＝３６０（ｋｇ重）
となる。

【0054】

この実施形態の集材機用ロープ巻き取り装置５０は、図２２～図２４に示すように、前記実施形態の集材機１０からなるもので、集材機１０に集材機用ロープ巻き取り装置５０が設けられ、主索１４のスムーズな巻き取り繰り出しを可能にしている。

【0055】

この実施形態の集材機１０及び集材機用ロープ巻き取り装置５０によれば、木材を伐採する山の斜面等の多様な林地に適合し、架線数が少なく省エネルギー及び装置の小形化省動力化を可能にした集材機１０を形成することができ、集材２４の直線移動を可能にし、良好な駆動操作が可能なＨ型架線集材機を提供することができる。

【符号の説明】

【0056】

１０ 集材機
１２，１７ 滑車
１４ 主索
１６ 搬送車
２１，２２ 回転軸
２４ 集材
２６ 主回転軸
３０ 遊星歯車機構
３２ 太陽歯車軸
３３ 太陽歯車
３４ 遊星歯車キャリア
３６ 遊星歯車
３８ 内歯車
４０ 連結索
４２ 自走搬送機
５０ 集材機用ロープ巻き取り装置
５１ カム機構
５２ トラバース機構
５４ 移動体
５６，５７ 可動カム
５６ａ，５７ａ 可動ストッパ
５８ ローラーカム
５９ 往復テーブル
６０ チェーン機構
６２ ワイヤ移動チェーン
６４ ドラム連結チェーン
７４ ワイヤガイドローラ
７６ ワイヤ溝
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２ 巻取ドラム
Ｍ１，Ｍ２ 駆動モータ

【要約】      （修正有）

【課題】多様な用地で使用可能で、簡単な構成で搬器や集材を直線的に搬送可能な集材機及び集材機用ロープ巻き取り装置を提供する。
【解決手段】滑車１２を介して往復配置させた１本の主索１４と、主索１４が巻回される第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２を有する。主索１４に取り付けられ、集材２４を移送する搬送車１６を備える。主索１４の両端が巻回された第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２の回転軸２１，２２は、同軸に一体に設けられた主回転軸２６から成る。第１の巻取ドラムＤ１は主回転軸２６と一体に回転可能に第１の駆動モータＭ１に接続される。第２の巻取ドラムＤ２は、主回転軸２６と遊星歯車機構を介して回転可能で、第２の巻取ドラムＤ２の中心部に遊星歯車機構の太陽歯車軸が同軸に位置する。太陽歯車軸に、第２の駆動モータＭ２が接続され、第１及び第２の巻取ドラムＤ１，Ｄ２は、遊星歯車機構を介して差動回転する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】