JPH036189Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、無端鋸刃チーンを備え樹幹の周囲を
螺旋状に上昇させて自動的に枝打ちを行なう自動
枝打機において、先端切り現象等により無端鋸刃
チエーンが枝に食い込んだ時、この食い込みに起
因する不具合の発生を自動的に回避するための自
動枝打機の自動制御装置に関する。

［従来の技術］ 高い樹の枝打ちを人力の代わりに行なう装置と
して自動枝打機が提案されている。自動枝打機
は、例えば、装置本体を樹幹の周囲に自在に旋回
できるよう取付ける枠体及び複数の支持車輪と、
装置本体に固設された原動機としての内燃機関
と、この内燃機関から伝動軸及び減速機を介して
伝達される動力を受け枠体を樹幹の周囲を旋回さ
せながら上下方向に移動させる駆動ベルトと、自
動枝打機の上側位置において樹幹の長さ方向に突
設されたチエーン案内バーと、このチエーン案内
バーの周囲に取付けられ前記内燃機関の動力に基
づき摺走する無端鋸刃チエーン（以下単にチエー
ンという）とを含んで構成される。このような構
成を有する自動枝打機は、樹の下部に取付けられ
ると、内燃機関の動力によつてチエーンが摺走す
ると共に駆動ベルトが作動し、樹幹の周囲を上方
に向かつて自力で螺旋状に進行し、その進行の過
程でチエーンにより枝打ちを行なう。

［考案が解決しようとする問題点］ 丸鋸式やリーマ式に比し枝への食い込み現象が
生じにくい前記の如きチエーン式自動枝打機にお
いても、枝打ちの最中に、特に、先端切りが行わ
れた時、チエーンが枝に食い込むおそれがある。
ここで、先端切りとは、チエーン案内バーの有効
切断巾が小さい先端部が移動中に枝に当たり、当
該先端部のチエーンで枝を切る状態をいい、この
場合、枝への食い込み現象が生じやすい。このよ
うにしてチエーンが枝に食い込むと、内燃機関の
出力軸とチエーンのスプロケツト軸とがクラツチ
本体とクラツチ外環から成る遠心クラツチ機構を
介して接続されているので、クラツチ本体とクラ
ツチ外環の間ですべりが生じ、過熱や各部の異常
摩耗等の不具合が発生するおそれがある。

本考案の目的は、上記問題を有効に解決すべ
く、枝打ちの最中に先端切り等に起因してチエー
ンが枝に食い込んでロツクされた場合に、このよ
うな食い込み状態を自動的に解除すると共にこの
解除ができないときには内燃機関の回転数を自動
的に制御し、使用者の手を煩わすことなく不具合
を回避する自動枝打機の自動制御装置を提供する
ことにある。

［問題点を解決するための手段］ 本考案に係る自動枝打機の自動制御装置は、先
端切り等によりチエーンが枝に食い込んでロツク
された場合に、チエーンのロツク状態をクラツチ
外環回転センサによつて検出し、先ず枝打機本体
を昇降させる装置をアツプ・ダウン信号出力回路
で制御し、枝打機を一定時間降下させて食い込み
を解除すると共に、斯かる制御動作によつても食
い込みを解除できない場合には原動機制御信号出
力回路によつて原動機の回転数を停止も含めて遠
心クラツチが切れる回転数以下に制御するように
構成したものである。

［実施例］ 以下に、図面を用いて本考案の一実施例を説明
する。

先ず本考案が適用される自動枝打機を概説す
る。第２図に示すように、自動枝打機１００は、
枝打ちが行われる樹幹Ｔを抱きかかえるように閉
じることのできる枠体１と、樹幹Ｔの長さ方向に
対し傾斜するよう枠体１の一方の側（図中手前
側）にプーリ２，３によつて回動可能に設けられ
且つ樹幹Ｔの表面に接する無端駆動ベルト４と、
枠体１に取付けられ伝動軸５、減速機及び回転方
向変換器６を介してプーリ２を回転駆動する原動
機としての小形空冷２サイクルガソリンエンジン
等の内燃機関７と、枠体１の他方の側に傾斜させ
て回転自在に取付けられ、無端駆動ベルト４と協
働して樹幹Ｔを抱きかかえ、枠体１を樹幹Ｔの周
囲に螺旋状に旋回させながら昇降させる複数の支
持車輪８とを有する。

また、枠体１の上部から上方へ樹幹Ｔと平行し
て一定間隔を保ちながら樹幹Ｔの長さ方向へチエ
ーン案内バー９が突設され、このバー９の周囲に
無端鋸刃チエーン１０が摺走可能に取付けられ
る。チエーン１０は、内燃機関７から遠心クラツ
チ機構を含む伝動機構を介して駆動される。遠心
クラツチ機構は、内燃機関７の出力軸１１に結合
されたクラツチ本体とチエーン駆動スプロケツト
（図示せず）に結合されたクラツチ外環２６とか
ら成る。チエーン１０が枝に食い込んだ時にはチ
エーン１０の摺走がロツクされるので、クラツチ
本体とクラツチ外環の間ですべりが生じる。

前記自動枝打機１００は制御回路ユニツト１２
を備え、この制御回路ユニツト１２は、後述する
如く、所定条件の下に前記回転方向変換器６の動
作を制御し無端駆動ベルト４の回転方向を予め定
めた手順で変え自動枝打機１００を昇降動させる
と共に、本実施例では必要に応じ内燃機関７の電
源スイツチ（図示せず）を自動的にオフにし内燃
機関の作動を停止する働きを有する。すなわち、
自動制御装置として作用する。制御回路ユニツト
１２のこのような自動制御動作は、内燃機関７の
回転周期を取出すことを可能とするクラツチ外環
回転センサ１４の出力信号（クラツチ信号）に基
づいて行なわれる。

基本的な全体構成を示す第１図及び具体的回路
例を示す第６図を参照して制御回路ユニツト１２
内に含まれる本考案による自動制御装置を実現す
る回路を説明する。この回路は、クロツクパルス
（１Hz）を出力する発振器１３と、クラツチ信号
Ｓ１を出力するクラツチ外環回転センサ１４と、
内燃機関回転周期検出回路（以下周期検出回路と
いう）１５とイニシヤルカウンタ１６から成る初
期状態検知回路Ａと、ダウンカウンタ１７とダウ
ン信号保持回路１８とアツプ信号発生保持回路１
９と３個のANDゲート２０，２１，２２と１個
のORゲート２３から成るダウン・アツプ信号出
力回路Ｂと、ストツプカウンタ２４と１個の
ANDゲート２５から成るストツプ信号出力回路
Ｃとから構成される。発振器１３からのクロツク
パルスは、イニシヤルカウンタ１６、ダウンカウ
ンタ１７、ダウン信号保持回路１８、アツプ信号
発生保持回路１９、及びストツプカウンタ２４に
供給される。クラツチ外環回転センサ１４からの
クラツチ信号Ｓ１は、周期検出回路１５、ダウン
カウンタ１７、及びストツプカウンタ２４に供給
される。

クラツチ外環回転センサ１４は、第４図に示す
ように、チエーン駆動スプロケツトと一体になつ
て回転するクラツチ外環２６に近接して配設され
る、例えば電磁式ピツクアツプコイル２７で構成
される非接触センサである。クラツチ外環２６の
周壁２６ａには、対称位置において２個の孔また
は凹凸２６ｂが形成される。電磁式ピツクアツプ
コイル２７は、その鉄心２７ａがクラツチ外環２
６の周壁２６ａの外面に対して直交するよう配設
され、鉄心２７ａの外端部に永久磁石２７ｂを、
鉄心２７ａの周囲にコイル２７ｃをそれぞれ備え
る。このような取付関係によれば、クラツチ外環
２６が第４図の矢印で示す如く回転している時、
第５図Ａに示すように鉄心２７ａの内端部の近傍
において孔２６ｂが通過すれば磁力線２８が変化
しクラツチ信号Ｓ１において波形信号２９が生
じ、第５図Ｂに示すように単に周壁２６ａのみが
通過しているときには波形信号は生じない。この
ようにして、電磁式ピツクアツプコイル２７のコ
イル２７ｃの出力端子から、クラツチ外環２６が
回転している場合には周期的に生じる波形信号２
９を含むクラツチ信号Ｓ１が出力される。波形信
号２９はクラツチ外環２６が１回転する時に本実
施例では２個生じる。一方、チエーン１０が枝に
食い込んでロツク状態が生じると、遠心クラツチ
がすべりクラツチ外環２６は回転を停止し、その
結果波形信号２９は発生しなくなり、クラツチ信
号Ｓ１は無信号の状態となる。

初期状態検知回路Ａは、アイドル回転時に自動
制御装置が作動してしまわぬように、内燃機関の
回転速度が遠心クラツチがつながつてチエーンが
正常に摺走する。例えば7000rpm以上になつた時
にダウン・アツプ信号出力回路Ｂ及びストツプ信
号出力回路Ｃを能動状態にセツトする回路であ
り、内燃機関７を起動した直後等の必要の無い時
に自動制御装置が動作するのを防止することがで
きる。

周期検出回路１５は、第６図に示されるよう
に、フリツプフロツプF₁，F₂、抵抗R₁，R₂，
R₃、コンデンサC₁、npn型トランジスタT_r1から
構成される。クラツチ外環回転センサ１４からの
クラツチ信号Ｓ１は、ダイオードD₁，D₂とnpn型
トランジスタT_r2と抵抗R₄，R₅とNOTゲート３
０から成る信号調整回路３１により、第７図に示
すような方形パルスとなるよう信号調整され、フ
リツプフロツプF₁，F₂等に供給される。上記周
期検出回路１５において、NOTゲート３０から
供給されるクラツチ信号によつて発生する第６図
中の回路各部の波形、すなわち節点P₁、出力Q₁，
Ｑ₁，Q₂，₂の波形は第７図に示されるようにな
る。第７図から明らかなように、内燃機関７の回
転速度が高くなるとクラツチ信号のパルス周期が
短くなり、回転速度が所定の7000rpmになると、
コンデンサC₁を所定のレベルまで充電すること
が不可能となり、その結果₂がＬ（低レベル）に
保持されて、内燃機関の回転速度が7000rpm以上
になつたことを検出することができる。このよう
にして得られる出力₂はイニシヤルカウンタ１
６に与えられる。

イニシヤルカウンタ１６は、更に詳しく述べる
と、第６図に示すようにカウンタ３２とORゲー
ト３３とANDゲート３４とNOTゲート３５から
構成される。カウンタ３２には、抵抗R₆とコン
デンサC₂とダイオードD₃とNOTゲート３６から
成る回路３７から所要の低レベル信号がORゲー
ト３３、ANDゲート３４を介して入力されると
共に、発振器１３からクロツクパルスが入力され
る。出力₂がＨ（高レベル）であるときにはカウ
ンタ３２の出力はＬに保たれ、内燃機関７の回転
速度が7000rpmとなつて出力₂がＬになるとカ
ウンタ３２はクロツクパルスのカウント動作を開
始し、ｔ秒後にその出力をＨとする。このように
イニシヤルカウンタ１６は、回転速度が7000rpm
以上になつた後ｔ秒後に高レベルの信号を出力す
る。

ダウン・アツプ信号出力回路Ｂにおいて、ダウ
ンカウンタ１７は、NOTゲート３０から周期的
な方形パルスを含むクラツチ信号が入力されてい
る間は、このクラツチ信号によつてカウント量が
クリアされるので所要のカウント動作を行わな
い。クラツチ信号が無信号状態になると、クロツ
クパルスをカウントし、t₁秒後にその出力をＨと
する。

ダウン信号保持回路１８は、更に詳しく述べる
と、フリツプフロツプF₃とカウンタ３８とNOT
ゲート３９とORゲート４０から構成される。カ
ウンタ１７，３２の各出力が入力されるANDゲ
ート２０の出力はNOTゲート３９を介しフリツ
プフロツプF₃に供給され、ANDゲート２０の出
力がＨの時フリツプフロツプF₃の一方の出力に
よりカウンタ３８をカウント可能状態に保持する
と共に、他方の出力をダウン信号としてORゲー
ト２３に与える。上記のようにカウンタ３８がカ
ウント可能状態にセツトされると、カウンタ３８
は発振器１３から与えられるクロツクパルスをカ
ウントし、t₃秒後にその出力をＨとし、ORゲー
ト４０を介して、フリツプフロツプF₃のORゲー
ト２３に与えられる出力をＬとする。このように
ダウン信号保持回路１８はダウン信号をt₃秒間保
持する。

またアツプ信号発生保持回路１９は、更に詳し
く述べると、フリツプフロツプF₄とカウンタ４
１とORゲート４２から構成される。前記フリツ
プフロツプF₃の一方の出力はフリツプフロツプ
F₄に供給され、ダウン信号がなくなると同時に
フリツプフロツプF₄の一方の出力によりカウン
タ４１をカウント可能状態に保持すると共に、他
方の出力をアツプ信号としてANDゲート２２に
与える。上記のようにカウンタ４１がカウント可
能状態にセツトされると、カウンタ４１は発振器
１３から与えられるクロツクパルスをカウント
し、t₄秒後にその出力をＨとし、ORゲート４２
を介してフリツプフロツプF₄のANDゲート２２
に与えられる出力をＬとする。このようにアツプ
信号発生保持回路１９はアツプ信号を発生しt₄秒
間保持する。

ストツプ信号出力回路Ｃのストツプカウンタ２
４は、NOTゲート３０から周期的な方形パルス
を含むクラツチ信号が入力されている間は、この
クラツチ信号によつてカウント量がクリアされる
ので所要のカウント動作を行わない。クラツチ信
号が無信号状態になるとクロツクパルスのカウン
トを開始し、t₂秒後にその出力をＨとする。また
ANDゲート２５の出力側には、抵抗R₇とnpn型
トランジスタT_r3から成る駆動回路が設けられ
る。

なお第６図において、ANDゲート２０，２１，
２２，２５、ORゲート２３は第１図に示したも
のと同一なので同一符号を付すものとする。また
NOTゲート３６の出力は、フリツプフロツプ
F₂，F₃，F₄のリセツト端子に与えられている。

次に第１図、第２図及び第３図に基づいて本考
案装置の作用を説明する。自動枝打機１００を枝
打ちしようとする樹の下部に取付け、内燃機関７
を起動すると、出力軸１１、クラツチ機構、チエ
ーン駆動スプロケトを介してチエーン１０に動力
が与えられバー９の周囲を摺走すると共に、伝動
軸５、減速機及び回転方向変換器６、プーリ２を
介して無端駆動ベルト４が回転し自動枝打機１０
０は旋回しながら樹幹Ｔに沿つて自力で昇り始め
る。このときクラツチ外環２６の回転状態はクラ
ツチ外環回転センサ１４によつて検出され、パル
ス信号から成るクラツチ信号が制御回路ユニツト
１２内の自動制御装置に係る前記回路に供給され
る。しかし内燃機関７の回転速度がチエーン１０
が正常に摺走し出す7000rpmよりも小さいときに
は回路は能動状態にセツトされず、7000rpm以上
になつたとき周期検出回路１５でこれを検出し、
この検出の後ｔ秒後イニシヤルカウンタ１６の出
力がＬからＨに遷移し、ANDゲート２０，２１，
２２，２５を開き、回路を能動状態にセツトす
る。

自動枝打機が枝打ち作業を順調に行つている間
は、クラツチ機構におけるクラツチ本体とクラツ
チ外環の間に実質的にすべりは生じない。従つて
クラツチ信号は周期的なパルスを回路に供給する
ので、回路の作用は生じない。

先端切り現象等によチエーン１０と枝との間に
食い込み状態が生じると、チエーン１０はロツク
状態になる。このロツク状態によつてチエーン１
０と一体に回転していたクラツチ外環２６を回転
を停止し、内燃機関７により駆動され続けている
クラツチ本体とクラツチ外環との間で継続的なす
べりが生じる。クラツチ外環２６の停止状態はク
ラツチ信号Ｓ１が無信号となることによつて検出
される。クラツチ信号が無信号になると、ダウン
カウンタ１７及びストツプカウンタ２４がカウン
ト動作を開始する。t₁秒後にダウンカウンタ１７
の出力はＨとなり、ダウン信号をANDゲート２
０、ORゲート２３、ANDゲート２１を介して出
力することになる。このダウン信号は前記回転方
向転換器６を作動させ、無端駆動ベルト４の回転
方向を逆転させ自動枝打機１００を降下させる。
ダウンカウンタ１７から出力されるダウン信号
は、チエーン１０が枝から外れて摺走を再開しク
ラツチ外環回転センサ１４から周期的パルスが再
び出力されると消失する。しかしANDゲート２
０の出力はダウン信号保持回路１８にも供給さ
れ、この回路１８によつてダウン信号はt₃秒間保
持され、自動枝打機はその間降下し続ける。

ダウン信号保持回路１８からのダウン信号がt₃
秒後に消失すると、これに対応してアツプ信号発
生保持回路１９がアツプ信号を発生しt₄秒間保持
する。このアツプ信号はANDゲート２２を介し
て出力され、前記回転方向転換機６を作動させ、
無端駆動ベルト４の回転方向を再び逆転させ自動
枝打機を上昇させる。このように、チエーン１０
が枝に食い込んだ場合、自動枝打機１００を自動
的に降下せしめ、チエーン１０が枝から外れたら
再び上昇させることによつて斯かる食い込み状態
を自動的に解除するように作動することになる。

以上のような食い込み解除の動作によつても食
い込み状態が解除できない場合、すなわちダウン
信号を発生しても降下させることができない場合
には、食い込み状態が発生した時点からt₂秒後に
ストツプカウンタ２４の出力がＬからＨに遷移
し、ストツプ信号が出力される。このストツプ信
号はANDゲート２５を介して出力され、内燃機
関７の電源スイツチ（図示せず）をオフにする。
これによつて内燃機関７の作動は自動的に停止す
ることになる。上記の場合においてt₁＜t₂となる
ように設定される。

なお、内燃機関の再起動の手間をはぶく目的等
で前記ストツプ信号を、内燃機関の回転数を前記
遠心クラツチが切れる回転数以下のアイドリング
回転迄下げる制御信号として利用しても良く、設
計の自由である。

［考案の効果］ 以上説明した通り本考案によれば、自動枝打機
において、先端切り現象等によつてチエーンが枝
に食い込んだときクラツチ外環の停止状態を検出
するセンサと、自動枝打機を昇降動させて食い込
みを自動的に解除する回路と、解除不可能なとき
には原動機の回転数をクラツチが切れる回転数以
下に制御せしめる回路から成る自動制御装置を備
えるようにしたため、クラツチ機構に生じるすべ
りに基づく過熱や各部の異常摩耗等を防止し、食
い込み発生時の作業者の手作業による解除作業を
不要とすると共に、機械本体の破損を防止するこ
とのできる効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る自動制御装置の全体構成
を示すブロツク回路図、第２図は本考案が適用さ
れる自動枝打機を概略的に示す一部破断側面図、
第３図は自動制御装置の動作を示すタイミングチ
ヤート、第４図はクラツチ外環回転センサの構成
図、第５図はクラツチ外環回転センサの信号発生
原理図、第６図は自動制御装置の具体回路例図、
第７図は初期状態検知回路の各部出力波形を示す
タイミングチヤートである。 図面において、２，３はプーリ、４は無端駆動
ベルト、６は減速機及び回転方向転換機、７は内
燃機関、９はチエーン案内バー、１０は無端鋸刃
チエーン、１２は制御回路ユニツト、１３は発振
器、１４はクラツチ外環回転センサ、２６はクラ
ツチ外環、２７は電磁式ピツクアツプコイル、Ａ
は初期状態検知回路、Ｂはダウン・アツプ信号出
力回路、Ｃはストツプ信号出力回路である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 原動機を含み、その動力により作動する無端鋸
   刃チエーン及び樹幹の周囲を旋回しながら昇降さ
   せる装置を備えた自動枝打機において、前記無端
   鋸刃チエーンに対し前記原動機からの動力を伝達
   する遠心クラツチのクラツチ外環の回転または停
   止を検出しクラツチ信号を発生するクラツチ外環
   回転センサと、クロツクパルスを発生する発振器
   と、前記クラツチ信号と前記クロツクパルスとを
   入力し前記無端鋸刃チエーンが枝に食い込んだ時
   枝打機本体をそれぞれ昇降させるダウン信号とア
   ツプ信号とを出力するダウン・アツプ信号出力回
   路と、前記クラツチ信号と前記クロツクパルスと
   を入力し前記ダウン・アツプ信号出力回路の出力
   信号によつても枝打機本体を昇降できず食い込み
   を解除できない時には前記原動機の回転数を前記
   遠心クラツチが切れる回転数以下にせしめる原動
   機制御信号を出力する原動機制御信号出力回路と
   から成ることを特徴とする自動枝打機の自動制御
   装置。