2006年10月29日
枝打ちロボット１：開発企画・開発仕様
２箇月程前から、杉などの植樹林の枝打ち用のロボットの大幅改良のハナシをautanさんのところで議論していたのだが、とうとうコメントの応酬だけではハナシが進まなくなってしまった。
と云うよりblogのコメントの応酬で片がつく問題ではなくなって、具体的なアイデアの出し合いでのブレーンストーミングの形態に踏み込みそうな勢いなのである。
autanさんの本業は林業関係の研究機関の技官だそうだし、小生の方は産業機械専門の機械設計技術者なのだから、話題がハマればこうなるのは当然だったのかも知れない。
（この先の文章は図面も交えてのかなり専門的なものです。興味が無いヒトは目がシヌよ？）
と云うよりblogのコメントの応酬で片がつく問題ではなくなって、具体的なアイデアの出し合いでのブレーンストーミングの形態に踏み込みそうな勢いなのである。
autanさんの本業は林業関係の研究機関の技官だそうだし、小生の方は産業機械専門の機械設計技術者なのだから、話題がハマればこうなるのは当然だったのかも知れない。
（この先の文章は図面も交えてのかなり専門的なものです。興味が無いヒトは目がシヌよ？）
さて、autanさんの「杉を植える理由（３）」での最後の小生のコメントの続きから始めよう。
杉花粉の大量発生の予防のため、杉林の各木の梢を小さく保つことを主目的とし、ほぼ毎年、全国の膨大な数の杉の木を効率的に枝打ちするための機械の開発がテーマである。
このエントリを立てる直前までのautanさんとの議論から、この機械（単純なロボット）の基本性能仕様は、以下のようになると思う。
１．４５度以上の斜面を１人の林業技能者（きこり）によって全システムが運搬可能であること。
２．木登りユニットにはエンジン付きチェーンソウ又は同等の切断能力を有する枝切断器が装備されていること。
３．木登りユニットは、木の幹への着脱作業性向上のため、軽量であること。：目標数値＝ユニット質量１５ｋｇ
４．木登りユニットは、樹皮への負担を軽減する走行装置によって幹を昇降するものとする。：螺旋昇降パターンで検討。
５．現行の枝打機より高速動作であること。：目標数値を現行機の２倍とすると、平均作業上昇速度で３ｍ／ｍｉｎ．くらいだろうか？
autanさん他、追加や変更項目があったらコメントして下さい。
現行の枝打機（枝打ちロボット）の質量は３０ｋｇ以上あるそうなので、幹への着脱作業は大変な力仕事なのだそうだ。これを１人でやるとなると、高齢化が問題になっている林業の現状では、いくら樵（きこり）という職人が力持ちが当り前とはいえ、かなりキツい作業である。又、現行機は１ユニットに総てのサブシステムが詰め込んであり、この重量は運搬まで込みの全作業で負荷となる。
そこで、思い出したのが、かつて五日市の山奥で枝打ちが終ったばかりの林の脇を通った時の記憶。
あの時、打たれた枝が山の斜面に山積みになっていたが、斜面はきれいに下生えが刈られていた。
枝打ち作業の前工程としてある程度の下刈りが通常なら、急斜面対応型の小型車両が使える。その小型運搬車（小型のリヤカー又は一輪車大を想定）に全部を載せて林の中を移動し、木登り部分はセパレート化して軽量化出来るのではないか。それなら全質量の制約はかなり緩和出来る。特に木登りユニットから重いエンジンと燃料タンクを追放したい。
だがautanさんによると、枝打機のカッタとして現在主用されているチェーンソウがエンジンタイプなのは、枝は幹より年輪が密なので、硬く、高い切断トルクを要求するからだという。
ではホームセンタ等で売っている電動チェーンソウでは駄目なのだろうか。
普通の誘導モータで所要トルクを確保すると、エンジン並みとは行かずとも、かなり重くなる。これは、回転が上がると発生トルクも上がるエンジンと、起動時のトルクが最大になる誘導モータの特性の違いから来るのだが、では常時起動トルクで動いているような作動プロセスの、サーボモータでチェーンソウと走行装置の駆動をすれば、かなりの軽量化が可能になる。
なお、現行機では、出力分配してチェーンソウと走行の両方を１台のエンジンで駆動しているようだが、走行速度を現行の２倍にしようというのだから、この方式を電動でも採用するかは再考を要するだろう。所要トルクに対するギアボックスの大きさは、そうは小型化出来ないからである。ギヤレスで走行用の低速回転も出来、チェーンソウ用の中高速回転も出来るサーボモータは、それぞれの用途に特化したモデルを選定して木登りユニット全体からギヤボックスを撤廃してしまう事を可能にする。この方が１台のモータと１台のギヤボックス（走行系出力軸の機械式トルクリミッタ含）より軽量になる可能性があるからだ。
以上を要約して図にすると、以下のようになる。
セパレートタイプ枝打ち機概念図
作業中、地上に残るパワーパックとコントロールユニットのモジュール（仮にセカンダリ・モジュールとしよう）は、手押し車に載る程度の大きさと質量まで、条件を緩和してもいいだろう。木登りユニット（チェーンソウと込みでプライマリ・モジュールと仮称する）おも載せた状態で、総質量が５０ｋｇ以下であればＯＫだろう。
これなら、かなりの電力をプライマリ・モジュールに供給する発電機をセカンダリ・モジュール内に構成出来る。
ここまでで、開発企画・開発仕様作成の段階である。この先は、幾つかの基本設計案を出して設計仕様詰めの段階になるので、何枚か簡単ながら図面を描かなければならない。
今回そこまでは出来なかったので、以下、次回。
（いつになるかなぁ…？）
杉花粉の大量発生の予防のため、杉林の各木の梢を小さく保つことを主目的とし、ほぼ毎年、全国の膨大な数の杉の木を効率的に枝打ちするための機械の開発がテーマである。
このエントリを立てる直前までのautanさんとの議論から、この機械（単純なロボット）の基本性能仕様は、以下のようになると思う。
１．４５度以上の斜面を１人の林業技能者（きこり）によって全システムが運搬可能であること。
２．木登りユニットにはエンジン付きチェーンソウ又は同等の切断能力を有する枝切断器が装備されていること。
３．木登りユニットは、木の幹への着脱作業性向上のため、軽量であること。：目標数値＝ユニット質量１５ｋｇ
４．木登りユニットは、樹皮への負担を軽減する走行装置によって幹を昇降するものとする。：螺旋昇降パターンで検討。
５．現行の枝打機より高速動作であること。：目標数値を現行機の２倍とすると、平均作業上昇速度で３ｍ／ｍｉｎ．くらいだろうか？
autanさん他、追加や変更項目があったらコメントして下さい。
現行の枝打機（枝打ちロボット）の質量は３０ｋｇ以上あるそうなので、幹への着脱作業は大変な力仕事なのだそうだ。これを１人でやるとなると、高齢化が問題になっている林業の現状では、いくら樵（きこり）という職人が力持ちが当り前とはいえ、かなりキツい作業である。又、現行機は１ユニットに総てのサブシステムが詰め込んであり、この重量は運搬まで込みの全作業で負荷となる。
そこで、思い出したのが、かつて五日市の山奥で枝打ちが終ったばかりの林の脇を通った時の記憶。
あの時、打たれた枝が山の斜面に山積みになっていたが、斜面はきれいに下生えが刈られていた。
枝打ち作業の前工程としてある程度の下刈りが通常なら、急斜面対応型の小型車両が使える。その小型運搬車（小型のリヤカー又は一輪車大を想定）に全部を載せて林の中を移動し、木登り部分はセパレート化して軽量化出来るのではないか。それなら全質量の制約はかなり緩和出来る。特に木登りユニットから重いエンジンと燃料タンクを追放したい。
だがautanさんによると、枝打機のカッタとして現在主用されているチェーンソウがエンジンタイプなのは、枝は幹より年輪が密なので、硬く、高い切断トルクを要求するからだという。
ではホームセンタ等で売っている電動チェーンソウでは駄目なのだろうか。
普通の誘導モータで所要トルクを確保すると、エンジン並みとは行かずとも、かなり重くなる。これは、回転が上がると発生トルクも上がるエンジンと、起動時のトルクが最大になる誘導モータの特性の違いから来るのだが、では常時起動トルクで動いているような作動プロセスの、サーボモータでチェーンソウと走行装置の駆動をすれば、かなりの軽量化が可能になる。
なお、現行機では、出力分配してチェーンソウと走行の両方を１台のエンジンで駆動しているようだが、走行速度を現行の２倍にしようというのだから、この方式を電動でも採用するかは再考を要するだろう。所要トルクに対するギアボックスの大きさは、そうは小型化出来ないからである。ギヤレスで走行用の低速回転も出来、チェーンソウ用の中高速回転も出来るサーボモータは、それぞれの用途に特化したモデルを選定して木登りユニット全体からギヤボックスを撤廃してしまう事を可能にする。この方が１台のモータと１台のギヤボックス（走行系出力軸の機械式トルクリミッタ含）より軽量になる可能性があるからだ。
以上を要約して図にすると、以下のようになる。
セパレートタイプ枝打ち機概念図
作業中、地上に残るパワーパックとコントロールユニットのモジュール（仮にセカンダリ・モジュールとしよう）は、手押し車に載る程度の大きさと質量まで、条件を緩和してもいいだろう。木登りユニット（チェーンソウと込みでプライマリ・モジュールと仮称する）おも載せた状態で、総質量が５０ｋｇ以下であればＯＫだろう。
これなら、かなりの電力をプライマリ・モジュールに供給する発電機をセカンダリ・モジュール内に構成出来る。
ここまでで、開発企画・開発仕様作成の段階である。この先は、幾つかの基本設計案を出して設計仕様詰めの段階になるので、何枚か簡単ながら図面を描かなければならない。
今回そこまでは出来なかったので、以下、次回。
（いつになるかなぁ…？）
Posted by 壇那院 at 03:00│Comments(14)
│アイテム／仮想？
この記事へのコメント
こんばんは(^o^)
始まりましたね(^_^)
ちょっと、来週（って今週か）早々から海外へ出かけるので、ゆっくり時間がとれないので、とりあえず、で、意見を書かせて頂きます。
○ 前にも申し上げた通り、軽量化のために電動モーターを使うというのは、大賛成です。
○ 斜面傾斜は最大限でも「45度以下」でいいのではないでしょうか。平均傾斜であれば、45度は、すでに完全な全面「崖」です。木を植えるだけで精いっぱいという感じでしょうか。枝打ちをするというのは、それなりに集約的な施業になるので、条件のいいところを選ぶのが得策なので、あまり急傾斜の作業上はもちろん、樹木の生育上（根元が曲がりやすくなる）も不利な急傾斜地は想定しなくてもいいのではないかと思います。特に、車両の走行を考えると、うんと後退して、「30度以下」でもいいくらいだと思います、平均30度でも崖といえる部分がかなりあり、それでもかなり大変ですので。
○ 地上走行車両部分の走行ですが、20度以下だと、簡易なトラックでもかなりいけると思いますが、それ以上になると、かなり大変なので、作業機部分と同じくらいの創意工夫がいると思います。最大のネックは、地表の地盤支持力がない、つまり「ワタワタ、フワフワ」だということ、それから剪断抵抗力もないので、駆動力（推進力）や操行力が出てこない、その結果、ただ重力でずるずるすべり落ちるだけになる結果になりやすいということです。特に横方向への走行（トラバース）は、簡易な足回りの場合には余程低い重心にしないと、非常に転倒しやすくなります。
○ メカは疎いのですが、(^.^;;、回転上昇にした場合、電力供給線が幹にぐるぐる巻き付くのを防ぐ方法はあるのでしょうか。既存の地上走行親機式の枝打ち機はすべて直登式、といってもブームで持ち上げるのだったと思いますが、だったと思います。
○ モーターのトルクについてですが、サーボモーターというのをつかうとうまく行くというのは期待できますね(^_^) で、実際の枝打機でどれくらいの回転数-トルクが出ているのか、その辺のデータを押さえる必要があると思います。電動チェーンソーですが、振動障害対策が大きな課題になっているのにもかかわらず、山土場での玉切など、発電機を持ち込めるところでも使用している例がないところを見ると、ハードな高速作業には向いていないのだと思います。かつて、山での玉切り専用に、デッキ式の電動チェーンソーを使ったことがあるのですが、200ｖで、出力はわからないけど、電気事業法で届けを出さなければならないほどの大きな発電ユニットを使っていました。それでも、使い勝手の関係で、結局油圧のほうが好まれました。チェンソー駆動用のモーターの選定が大きなカギになると思います。
始まりましたね(^_^)
ちょっと、来週（って今週か）早々から海外へ出かけるので、ゆっくり時間がとれないので、とりあえず、で、意見を書かせて頂きます。
○ 前にも申し上げた通り、軽量化のために電動モーターを使うというのは、大賛成です。
○ 斜面傾斜は最大限でも「45度以下」でいいのではないでしょうか。平均傾斜であれば、45度は、すでに完全な全面「崖」です。木を植えるだけで精いっぱいという感じでしょうか。枝打ちをするというのは、それなりに集約的な施業になるので、条件のいいところを選ぶのが得策なので、あまり急傾斜の作業上はもちろん、樹木の生育上（根元が曲がりやすくなる）も不利な急傾斜地は想定しなくてもいいのではないかと思います。特に、車両の走行を考えると、うんと後退して、「30度以下」でもいいくらいだと思います、平均30度でも崖といえる部分がかなりあり、それでもかなり大変ですので。
○ 地上走行車両部分の走行ですが、20度以下だと、簡易なトラックでもかなりいけると思いますが、それ以上になると、かなり大変なので、作業機部分と同じくらいの創意工夫がいると思います。最大のネックは、地表の地盤支持力がない、つまり「ワタワタ、フワフワ」だということ、それから剪断抵抗力もないので、駆動力（推進力）や操行力が出てこない、その結果、ただ重力でずるずるすべり落ちるだけになる結果になりやすいということです。特に横方向への走行（トラバース）は、簡易な足回りの場合には余程低い重心にしないと、非常に転倒しやすくなります。
○ メカは疎いのですが、(^.^;;、回転上昇にした場合、電力供給線が幹にぐるぐる巻き付くのを防ぐ方法はあるのでしょうか。既存の地上走行親機式の枝打ち機はすべて直登式、といってもブームで持ち上げるのだったと思いますが、だったと思います。
○ モーターのトルクについてですが、サーボモーターというのをつかうとうまく行くというのは期待できますね(^_^) で、実際の枝打機でどれくらいの回転数-トルクが出ているのか、その辺のデータを押さえる必要があると思います。電動チェーンソーですが、振動障害対策が大きな課題になっているのにもかかわらず、山土場での玉切など、発電機を持ち込めるところでも使用している例がないところを見ると、ハードな高速作業には向いていないのだと思います。かつて、山での玉切り専用に、デッキ式の電動チェーンソーを使ったことがあるのですが、200ｖで、出力はわからないけど、電気事業法で届けを出さなければならないほどの大きな発電ユニットを使っていました。それでも、使い勝手の関係で、結局油圧のほうが好まれました。チェンソー駆動用のモーターの選定が大きなカギになると思います。
Posted by autan at 2006年10月30日 03:23
autanさん
早速のコメント感謝です。これを見るのは帰国後になるでしょうが、ちょっと小生の考えを…。
傾斜面を４５度としたのは、平均ではありません。最大点傾斜角です。平均傾斜は確かに３０度程度でいいでしょうが、そんな斜面でも点で見ると４５度を超える傾斜の部分はあるわけで、そこを踏破出来るかどうかは作業効率にかなり影響するだろうと考え「４５度以上」としました。
それから、試作機を作る時は、技術実証として実用域を想定しない、その時の最高技術を投入する、デモンストレータやコンセプトモデルと云われる物もありますから、そこのところも考えておきたいところだったのです。
地上走行系は、実はトラバース走行が最大の難問だろうと考えていますが、ワンマンオペレーションを逆手にとって、１案、考えてあります。
ケーブルの問題は、実際に試作試験してみないと判らない部分はありますが、単純なターレット式接点で解決出来るだろうと考えています。
問題は、チェーンソウの動力選定ですね。既存のエンジンモデルの最大トルクを調べて、適合する最大トルク／回転のサーボモータが既存品にあるかどうかです。これが、次回の課題ですが、実在のメーカの実在のモデル選定ですから、ここで名前を出しちゃっていいものかどうかは、ちょっと考えどころでしょうか。
早速のコメント感謝です。これを見るのは帰国後になるでしょうが、ちょっと小生の考えを…。
傾斜面を４５度としたのは、平均ではありません。最大点傾斜角です。平均傾斜は確かに３０度程度でいいでしょうが、そんな斜面でも点で見ると４５度を超える傾斜の部分はあるわけで、そこを踏破出来るかどうかは作業効率にかなり影響するだろうと考え「４５度以上」としました。
それから、試作機を作る時は、技術実証として実用域を想定しない、その時の最高技術を投入する、デモンストレータやコンセプトモデルと云われる物もありますから、そこのところも考えておきたいところだったのです。
地上走行系は、実はトラバース走行が最大の難問だろうと考えていますが、ワンマンオペレーションを逆手にとって、１案、考えてあります。
ケーブルの問題は、実際に試作試験してみないと判らない部分はありますが、単純なターレット式接点で解決出来るだろうと考えています。
問題は、チェーンソウの動力選定ですね。既存のエンジンモデルの最大トルクを調べて、適合する最大トルク／回転のサーボモータが既存品にあるかどうかです。これが、次回の課題ですが、実在のメーカの実在のモデル選定ですから、ここで名前を出しちゃっていいものかどうかは、ちょっと考えどころでしょうか。
Posted by 壇那院 at 2006年10月30日 23:21
こんばんは(^o^)
傾斜の件そういうことだったんですね。失礼致しました。で、２０度から35度くらいの間で、仕事のしやすさなどが激変します。で、30度くらいから上の、枝打ちをするような、ヒノキやスギの造林地では、微地形的には、雛壇状になっていることが多いと思います。つまり、造林木の根元の上あたりは、緩傾斜、根元の下は、急傾斜でストンと、次の下にある造林木の根元まで落ちるという具合です。で、下から上へ車両をあげるとき、この段差に突っ込んでしまう、また悪いことにこの段差の上あたりにしばしば、太い根が横に走っていて上端バリケードみたいに邪魔をしています。突っ込むというより、ひっかかる、という感じです。トラバースに至っては、この段差を踏み外すと、横転、転落してしまいます。これをどう乗り越えるか、つまり、登坂というより、乗り越え性能が問題になり、オーバーハングでも乗り越えるくらいの性能をターゲットにするといいかなと思います。で、25度くらいから上の場合には、蜘蛛の糸のように、上方の根株などに台付けしてワイヤロープでぶら下げるという解決方法もあり、それを利用した下刈機械が開発されたこともあります。ブルや四駆でウインチをつかって登坂する、あの方法です。ケブラーなどの高強度繊維ロープを使ってあれをやるという手も面白いなと思います。他のことで、ケブラーをだいぶ使ったことがあるのですが、ワイヤーロープよりはるかに弾性伸びがないので、面白いほど力がダイレクトに伝わりました。100kgくらいなら、径５mm程度で間に合いそうですね。
市販品の回転-トルク特性というのは、公開のデータであることが自明だと思いますので、名前をお出しになっても何も問題はないと思います。いろいろ品定めをしていただくと、大変興味深いです(^_^)
傾斜の件そういうことだったんですね。失礼致しました。で、２０度から35度くらいの間で、仕事のしやすさなどが激変します。で、30度くらいから上の、枝打ちをするような、ヒノキやスギの造林地では、微地形的には、雛壇状になっていることが多いと思います。つまり、造林木の根元の上あたりは、緩傾斜、根元の下は、急傾斜でストンと、次の下にある造林木の根元まで落ちるという具合です。で、下から上へ車両をあげるとき、この段差に突っ込んでしまう、また悪いことにこの段差の上あたりにしばしば、太い根が横に走っていて上端バリケードみたいに邪魔をしています。突っ込むというより、ひっかかる、という感じです。トラバースに至っては、この段差を踏み外すと、横転、転落してしまいます。これをどう乗り越えるか、つまり、登坂というより、乗り越え性能が問題になり、オーバーハングでも乗り越えるくらいの性能をターゲットにするといいかなと思います。で、25度くらいから上の場合には、蜘蛛の糸のように、上方の根株などに台付けしてワイヤロープでぶら下げるという解決方法もあり、それを利用した下刈機械が開発されたこともあります。ブルや四駆でウインチをつかって登坂する、あの方法です。ケブラーなどの高強度繊維ロープを使ってあれをやるという手も面白いなと思います。他のことで、ケブラーをだいぶ使ったことがあるのですが、ワイヤーロープよりはるかに弾性伸びがないので、面白いほど力がダイレクトに伝わりました。100kgくらいなら、径５mm程度で間に合いそうですね。
市販品の回転-トルク特性というのは、公開のデータであることが自明だと思いますので、名前をお出しになっても何も問題はないと思います。いろいろ品定めをしていただくと、大変興味深いです(^_^)
Posted by autan at 2006年11月07日 18:14
ａｕｔａｎさん
出張お疲れさんでした。
実は地上車両に関しては、縦２輪＝つまり自転車型の電動アシスト機構付きを考えているんです。市販の物がペダルに装備しているトルクスイッチを後輪に取り付ければ、手で車両を押せばアシストが作動する理屈です。前輪に１８～２１インチのオフロードバイク用タイヤを適用すれば、かなりの踏破力が見込めますし、電動アシストの場合、インホイールモータですから、２輪駆動（ＡＷＤ）も可能ですので、プライマリ・モジュールを積んだ状態で５０キロくらいになる車両を、軽く押すだけで軟弱地でも進行させる事が可能でしょう。
バイクの引き回しの経験が少しでもあれば判りますが、トラバースでのバイクは荷重のかけ方とバランス如何で、４５度程度の傾斜地をかなり簡単に横断可能です。
設置時のスタンドの構造が、立案の肝でしょう。
チェーンソウ用のモータなら、ＮＳＫ製の「メガトルク」の系列を中心に考えてはいますが、昇降駆動用は、普通のギヤードモータでもいいんですが、やはりサーボモータの方が軽量でしょう。
問題は給電用より始末に困る制御用ケーブルですね。コントローラをプライマリ・モジュールに搭載してしまっては、軽量化の効果も半減ですから。
ケーブルの始末、又は無線ＬＡＮと小型ＰＬＣの組み合わせで制御可能か、調べてみるのはこれからです。
出張お疲れさんでした。
実は地上車両に関しては、縦２輪＝つまり自転車型の電動アシスト機構付きを考えているんです。市販の物がペダルに装備しているトルクスイッチを後輪に取り付ければ、手で車両を押せばアシストが作動する理屈です。前輪に１８～２１インチのオフロードバイク用タイヤを適用すれば、かなりの踏破力が見込めますし、電動アシストの場合、インホイールモータですから、２輪駆動（ＡＷＤ）も可能ですので、プライマリ・モジュールを積んだ状態で５０キロくらいになる車両を、軽く押すだけで軟弱地でも進行させる事が可能でしょう。
バイクの引き回しの経験が少しでもあれば判りますが、トラバースでのバイクは荷重のかけ方とバランス如何で、４５度程度の傾斜地をかなり簡単に横断可能です。
設置時のスタンドの構造が、立案の肝でしょう。
チェーンソウ用のモータなら、ＮＳＫ製の「メガトルク」の系列を中心に考えてはいますが、昇降駆動用は、普通のギヤードモータでもいいんですが、やはりサーボモータの方が軽量でしょう。
問題は給電用より始末に困る制御用ケーブルですね。コントローラをプライマリ・モジュールに搭載してしまっては、軽量化の効果も半減ですから。
ケーブルの始末、又は無線ＬＡＮと小型ＰＬＣの組み合わせで制御可能か、調べてみるのはこれからです。
Posted by 壇那院 at 2006年11月08日 02:02
２輪ですか！感動しました(^_^) 期待が膨らみます。うまく行けば、枝打ち機だけではなく、汎用ベース、つまり、プライムムーバとして使える！！
バイクをそのまま利用して発電機を強化すると軽量化が楽かもしれませんね。取り回しの労働強度がその場合課題になって、軽量化が大切になると思います。林業の労働力は、高齢者が多いというのと、そもそも強度が高いので、労働力確保の面からも、「軽労化」というのが開発の大きなキーワードになっています。確かにどうやって駐車するかというのがありますが、スタンドの手足の長いのを工夫してなんとでもなりそうですよね。
そうですね、モーターは、お金のかけどころ、と考えたほうがいいと思います。出来るだけ大きいアローワンスをとっておきたいですね。自動枝打機でほんとにこまるのは、ソーが枝に食い込んだり、走行部がつっかかって「降りてこない」事態なので、余力は出来るだけほしいです。
林業の作業は危ないし、結構距離があるので、ラジコンが主流だと思います。枝打ちも、やはり枝がドカドカと落ちてくるし、落ちることはまずないと思うけど、10kg以上ある機体が頭上へ上がるので、できるだけ離れていたいところです。
楽しくなってきました。期待してます！
バイクをそのまま利用して発電機を強化すると軽量化が楽かもしれませんね。取り回しの労働強度がその場合課題になって、軽量化が大切になると思います。林業の労働力は、高齢者が多いというのと、そもそも強度が高いので、労働力確保の面からも、「軽労化」というのが開発の大きなキーワードになっています。確かにどうやって駐車するかというのがありますが、スタンドの手足の長いのを工夫してなんとでもなりそうですよね。
そうですね、モーターは、お金のかけどころ、と考えたほうがいいと思います。出来るだけ大きいアローワンスをとっておきたいですね。自動枝打機でほんとにこまるのは、ソーが枝に食い込んだり、走行部がつっかかって「降りてこない」事態なので、余力は出来るだけほしいです。
林業の作業は危ないし、結構距離があるので、ラジコンが主流だと思います。枝打ちも、やはり枝がドカドカと落ちてくるし、落ちることはまずないと思うけど、10kg以上ある機体が頭上へ上がるので、できるだけ離れていたいところです。
楽しくなってきました。期待してます！
Posted by autan at 2006年11月11日 17:28
ａｕｔａｎさん
実際、給電以外はワイヤレスの方がいいかな、と考えてます。落ちてくる枝にヒットされて大丈夫なように、ケーブルは丈夫にしなければならないため、プライマリ・モジュールが軽くても、幹への装着・撤収の作業性に、ケーブルの単位重量は大きく響くはずで、これがあまり重くてはセパレート化の意味がなくなってしまいますから。
出来れば通常の２０Ａ用キャブタイヤ形ケーブルで済ませたい。１００Ｖ単相交流のＡＣサーボモータを２個なら、もっと細いケーブルでもいいのですが、この程度の物理的強度は必要でしょう。
プライマリ・モジュール自体に、落ちる枝をケーブル周囲から払う「フェンダー」が必要かも知れません。
今、隙を見て職場の３Ｄ－ＣＡＤを使って、概念モデルをモデリング中です。
来月初めには、画像をアップ出来るといいんですが…。
実際、給電以外はワイヤレスの方がいいかな、と考えてます。落ちてくる枝にヒットされて大丈夫なように、ケーブルは丈夫にしなければならないため、プライマリ・モジュールが軽くても、幹への装着・撤収の作業性に、ケーブルの単位重量は大きく響くはずで、これがあまり重くてはセパレート化の意味がなくなってしまいますから。
出来れば通常の２０Ａ用キャブタイヤ形ケーブルで済ませたい。１００Ｖ単相交流のＡＣサーボモータを２個なら、もっと細いケーブルでもいいのですが、この程度の物理的強度は必要でしょう。
プライマリ・モジュール自体に、落ちる枝をケーブル周囲から払う「フェンダー」が必要かも知れません。
今、隙を見て職場の３Ｄ－ＣＡＤを使って、概念モデルをモデリング中です。
来月初めには、画像をアップ出来るといいんですが…。
Posted by 壇那院 at 2006年11月11日 22:27
枝打ちロボットを検索していて、やってきました。
市販品（セイレイ工業製）は３０ｋｇもあってのろくさいですねぇ
どこかの高専が作ってたのも１００ｋｇらしいですし
軽量簡便は、重要な目標だとおもいます
モーターは、いまアウターローターモーターが凄い勢いでのびてますね
ああいった物はダメなのでしょうか（１００ＣＣグローエンジンの交換用とかあります）・・・回転数制御は出来ないけど・・・ローハイはできる
がんばってくださいね！！
市販品（セイレイ工業製）は３０ｋｇもあってのろくさいですねぇ
どこかの高専が作ってたのも１００ｋｇらしいですし
軽量簡便は、重要な目標だとおもいます
モーターは、いまアウターローターモーターが凄い勢いでのびてますね
ああいった物はダメなのでしょうか（１００ＣＣグローエンジンの交換用とかあります）・・・回転数制御は出来ないけど・・・ローハイはできる
がんばってくださいね！！
Posted by にこばそ at 2007年03月14日 21:48
にこばそさん
お初ですね、いらっしゃい。レス遅れてすみません。
グローエンジンの話題だ出るあたり、にこそばさんはＲ／Ｃ等のエンジン模型の知識があるのだろうと推察しましたが、同じサーボモータでもアウターロータ方式の物の回転角制御は慣性が大きいのでラフになるのですが、トルクは出ると思います。あまり気にしたことは無いのですが、小生が目をつけていたモータにはアウターロータ方式の物もあるでしょうね。ただ、全体に小型化には不向きな形式なので、軽量化には不利かも知れません。
とにかく、機械技術的な部分なら小生の専門分野ですが、林業技術についてはほとんど素人ですから、コメントは大歓迎です。
結構、これと次のエントリが検索でヒットしているようなので、小生としては喜んではいるんですが、なにせ、１次概念設計段階でストップしそうな状況なんですよ。
お初ですね、いらっしゃい。レス遅れてすみません。
グローエンジンの話題だ出るあたり、にこそばさんはＲ／Ｃ等のエンジン模型の知識があるのだろうと推察しましたが、同じサーボモータでもアウターロータ方式の物の回転角制御は慣性が大きいのでラフになるのですが、トルクは出ると思います。あまり気にしたことは無いのですが、小生が目をつけていたモータにはアウターロータ方式の物もあるでしょうね。ただ、全体に小型化には不向きな形式なので、軽量化には不利かも知れません。
とにかく、機械技術的な部分なら小生の専門分野ですが、林業技術についてはほとんど素人ですから、コメントは大歓迎です。
結構、これと次のエントリが検索でヒットしているようなので、小生としては喜んではいるんですが、なにせ、１次概念設計段階でストップしそうな状況なんですよ。
Posted by 壇那院 at 2007年03月19日 00:36
えーと・・３、４年前に比べていまの模型用モータはおそろしいもんになってるんですよｗ
安川とかオリエンタルが作ってるヤツとはだいぶちがうｗ
日本では、まだ研究がすすんでないしデータがすくないですが
日本電産がすこし実験してるようだけど、まだ発売まではいってないみたい。
https://www2.hobbynet-jp.com/japan/index.shtml
ここの電動アイテム関連のPMBM-110なんて３３V６０A２馬力程度で
サイズは６０ｍｍ×６０ｍｍ、シャフトは８ｍ最大電流定格運転時間１分ｗ
もちろん、普通に回せば１０分でも２０分でもまわる
パワーや重量、サイズてきにも、市販のユニバーサルモータの電動チェーンソーなどはめじゃないですよ、コントローラでラジコンで回転制御も出来るしｗ
おもしろいものがあるもんです。
で、わたしは、ラジコンぜんぜんしりませんｗｗｗモーターは色々さわってたｗ
安川とかオリエンタルが作ってるヤツとはだいぶちがうｗ
日本では、まだ研究がすすんでないしデータがすくないですが
日本電産がすこし実験してるようだけど、まだ発売まではいってないみたい。
https://www2.hobbynet-jp.com/japan/index.shtml
ここの電動アイテム関連のPMBM-110なんて３３V６０A２馬力程度で
サイズは６０ｍｍ×６０ｍｍ、シャフトは８ｍ最大電流定格運転時間１分ｗ
もちろん、普通に回せば１０分でも２０分でもまわる
パワーや重量、サイズてきにも、市販のユニバーサルモータの電動チェーンソーなどはめじゃないですよ、コントローラでラジコンで回転制御も出来るしｗ
おもしろいものがあるもんです。
で、わたしは、ラジコンぜんぜんしりませんｗｗｗモーターは色々さわってたｗ
Posted by にこばそ at 2007年03月23日 00:32
にこばそさん
ご紹介のＵＲＬ飛んで見ました。
上昇走行系用のモータに適当そうですね。ＤＣだから降下中に引っ掛かっても逆転起動させて乗り越えが可能そうです。（ａｕｔａｎさんの話からすると従来型の降下は重力降下のようですから。エンジンタイプの欠点です）
ただ、チェーンソウの動力としては瞬間的に大トルクを出すことの方が重要ですし、あまり大電力ではケーブルが重くなってしまいます。
市販の携帯発電機を改造した程度のものを地上ユニット側に置くことが、動力源の前提条件ですから、ＡＣが基本になるので、ＡＣサーボモータで、アウターロータ形式というのが理想ですね。国産品は無理そうですが、アメリカかＥＵ製品で、あるでしょうか？
実用化を目標に本格開発が始動したら、２年以内に実用試作機の製作まで行きたいですから（最初のこのウラ研の目的が、スギなどのアレルゲン木の枝打ちの飛躍的効率向上ですから）のんびり新規開発になる主要購入パーツの発売を待っていられないのです。現状発売されているモータから選定するという、現実の機械開発プロセスを踏襲することになりますね。
ご紹介のＵＲＬ飛んで見ました。
上昇走行系用のモータに適当そうですね。ＤＣだから降下中に引っ掛かっても逆転起動させて乗り越えが可能そうです。（ａｕｔａｎさんの話からすると従来型の降下は重力降下のようですから。エンジンタイプの欠点です）
ただ、チェーンソウの動力としては瞬間的に大トルクを出すことの方が重要ですし、あまり大電力ではケーブルが重くなってしまいます。
市販の携帯発電機を改造した程度のものを地上ユニット側に置くことが、動力源の前提条件ですから、ＡＣが基本になるので、ＡＣサーボモータで、アウターロータ形式というのが理想ですね。国産品は無理そうですが、アメリカかＥＵ製品で、あるでしょうか？
実用化を目標に本格開発が始動したら、２年以内に実用試作機の製作まで行きたいですから（最初のこのウラ研の目的が、スギなどのアレルゲン木の枝打ちの飛躍的効率向上ですから）のんびり新規開発になる主要購入パーツの発売を待っていられないのです。現状発売されているモータから選定するという、現実の機械開発プロセスを踏襲することになりますね。
Posted by 壇那院 at 2007年03月24日 12:49
アウターローターモーターは、３相駆動のACモーターです。電圧が低く、電流が大きいのは、飛行機にのせるためにそうしてるだけ、
巻き線を細くして巻き数をあげれば、高い電圧で動く物になる
もちろんコントローラはいるけど、回路とか資料はネット上にころがってます
ACサーボモーターもコントローラの中で一度整流してDCから３相交流をつくってるだけで
同じ物です（おまけにブレーキとか回転安定とかついてるけど）。
一般工作機械用のACサーボは、重たい割にパワーがないですねぇ
ユニバーサルモータあたりの方が軽いかなぁ
あめりかのマクソンあたりのコアレスなら、もしかしたらあるかもしれませんト
調べてみたけど、重たいなぁｗアメリカならあるかな
http://www.maxonjapan.co.jp/product_ecmax.htm
あとは並木精密は・・・あーやってないな、ちいさいものばっかりになってるｗ
巻き線を細くして巻き数をあげれば、高い電圧で動く物になる
もちろんコントローラはいるけど、回路とか資料はネット上にころがってます
ACサーボモーターもコントローラの中で一度整流してDCから３相交流をつくってるだけで
同じ物です（おまけにブレーキとか回転安定とかついてるけど）。
一般工作機械用のACサーボは、重たい割にパワーがないですねぇ
ユニバーサルモータあたりの方が軽いかなぁ
あめりかのマクソンあたりのコアレスなら、もしかしたらあるかもしれませんト
調べてみたけど、重たいなぁｗアメリカならあるかな
http://www.maxonjapan.co.jp/product_ecmax.htm
あとは並木精密は・・・あーやってないな、ちいさいものばっかりになってるｗ
Posted by にこばそ at 2007年03月25日 01:16
にこばそさん
情報ありがとうございます。
モータに詳しいのですね。小生は実務ではスペックから機種選定して、後は電気屋（電気技術・設計）さんにお任せですので、こんなウラ研では心強いですよ。
ただ、まだチェーンソウに使えるほどのハイトルク・低速タイプは少ないようですね。新しいだけに信頼性に関する情報もほとんどありませんでした。（探し方が悪い？）
簡単な説明書と半日程度の講習で使いこなせる機械でなければならないし、荒っぽい使い方をされる事も想定しなければならないので、各コンポーネントの信頼性は高いものを要求せざるを得ません。タイムプルーフされるまでの2~3年は、様子見したいところです。
インプットが１００～１２５Ｖ単相交流で、コントローラ込みで出来るだけ軽量小型・大トルクで、出来ればダイレクト・ドライヴで使える中・低速モデルが理想なのです。（モータが小型ハイパワーでもギアボックスが重くなっては無意味ですから）
情報ありがとうございます。
モータに詳しいのですね。小生は実務ではスペックから機種選定して、後は電気屋（電気技術・設計）さんにお任せですので、こんなウラ研では心強いですよ。
ただ、まだチェーンソウに使えるほどのハイトルク・低速タイプは少ないようですね。新しいだけに信頼性に関する情報もほとんどありませんでした。（探し方が悪い？）
簡単な説明書と半日程度の講習で使いこなせる機械でなければならないし、荒っぽい使い方をされる事も想定しなければならないので、各コンポーネントの信頼性は高いものを要求せざるを得ません。タイムプルーフされるまでの2~3年は、様子見したいところです。
インプットが１００～１２５Ｖ単相交流で、コントローラ込みで出来るだけ軽量小型・大トルクで、出来ればダイレクト・ドライヴで使える中・低速モデルが理想なのです。（モータが小型ハイパワーでもギアボックスが重くなっては無意味ですから）
Posted by 壇那院 at 2007年03月27日 00:58
ホンダとヤマハがバイク用に比較的、あくまで比較的軽量なモータを作っていますが、市販はしてないようですし、ＤＣモータですね。
ＡＣサーボにこだわられているようですが、ＡＣサーボに軽量大トルクなももがあるのでしょうか・・・いままでさわった７５０ＷのＡＣサーボでもうんざりするほど重かったしｗ
ユニバーサルモータのトライアックせいぎょあたりがいちばんかるい（ｗ
ＡＣサーボにこだわられているようですが、ＡＣサーボに軽量大トルクなももがあるのでしょうか・・・いままでさわった７５０ＷのＡＣサーボでもうんざりするほど重かったしｗ
ユニバーサルモータのトライアックせいぎょあたりがいちばんかるい（ｗ
Posted by にこばそ at 2007年03月28日 02:48
にこばそさん
いや、サーボモータには拘っていません。拘ってるのはＡＣ単相１００Ｖの方です。アウターロータ方式の方がトルクが出そうなのは、電気に弱い小生にも判りますが、今のところ所要の性能の、信頼性が実証されているモデルが見つからないというだけです。（探し方が悪いんでしょうかねぇ？）
いや、サーボモータには拘っていません。拘ってるのはＡＣ単相１００Ｖの方です。アウターロータ方式の方がトルクが出そうなのは、電気に弱い小生にも判りますが、今のところ所要の性能の、信頼性が実証されているモデルが見つからないというだけです。（探し方が悪いんでしょうかねぇ？）
Posted by 壇那院 at 2007年04月03日 00:25
