CN101119831B

CN101119831B - 用于制造成形木制品的方法

Info

Publication number: CN101119831B
Application number: CN2006800048220A
Authority: CN
Inventors: 铃木达哉; 西村尚; 网野广之
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2006-01-16
Publication date: 2011-05-04
Anticipated expiration: 2026-01-16
Also published as: CN101119831A; US7670531B2; HK1113771A1; US20060261519A1; WO2006090539A1

Abstract

本发明提供了一种用于制造成形木制品的方法。该方法通过从原木切削出初次坯件并将该初次坯件形成为厚度大致均匀的最终三维形状来制造成形木制件，该方法包括：初次压缩步骤，在该步骤中，通过初次成型模具对初次坯件进行压缩，从而将该初次坯件加工成初次压缩品(20)，该初次压缩品(20)具有在所述初次压缩坯件的与模具表面相对应的部分附近形成的高压缩部(20a)；二次坯料加工步骤，在该步骤中，对所述初次压缩品进行切削而将其加工成二次坯件(21)；以及二次压缩步骤，在该步骤中，利用二次成型模具对所述二次坯件进行压缩并将所述最终三维形状转印到该二次坯件上。

Description

用于制造成形木制品的方法

技术领域

本发明涉及一种用于制造成形木制品的方法，更具体地说涉及一种通过对木质材料进行压缩成形来制造相对较薄且厚度大致恒定的高强度结构的方法，所述结构例如为一侧开口的箱、壳体、容器、罩或壳状部件。

背景技术

传统上，已经提出了通过利用成型模具在高温水蒸汽环境中对板状木质材料进行压制成形而制造三维形状的成形木制品。

通常，由于木质材料是其中细胞壁沿木材的生长方向延伸的木纤维的集合，因而沿纤维方向的强度与沿垂直于纤维方向的强度显著不同。例如，若使木质材料绕垂直于纤维方向的轴线弯曲，则作用在木纤维上的主要是拉伸力，因而木质材料呈现相对较高的强度。然而，若使木质材料绕平行于纤维方向的轴线弯曲，则木质材料易于被扯开，强度较低并容易产生裂纹。

公知应通过对作为木纤维集合的木质材料进行初次压缩而获得坯料板，并且应通过二次压缩而使该坯料板进一步成形，从而不会在成形时由于作用在木纤维中的拉伸力而将木纤维扯开。

例如，日本未审专利申请第一次公开No.H08-25301描述了一种用于加工木质材料的方法，在该方法中通过沿与纤维方向垂直的方向压缩方木并将其切片而形成板状的初始定型品(primarily fixed article)，将该初始定型品安放在成型模具中并限制其周边，然后通过加热该初始定型品、使其吸水并对其进行成形而得到具有三维形状的二次定型品。

日本未审专利申请第一次公开No.H11-77619也描述了一种用于对木质材料进行三维加工的方法，在该方法中沿与纤维方向垂直的方向压缩木质材料并将其切片而得到木制板，使该木制板绕平行于纤维方向的轴线弯曲并如此暂时定型，然后进行三维成形以使弯曲木制板的凸部与压模的凸部相符。

然而，上述用于制造成形木制品的传统方法中仍留有以下问题。

在日本未审专利申请第一次公开No.H08-25301详述的技术中，当在第一次压缩成形中根据成型模具压缩的木纤维被从压缩释放时，在三维形状的弯曲木质材料外周边处的木纤维之间的间隔会变长。因此，在形成二次定型品的二次压缩成形中不会将木纤维扯开。然而，在将制品从成型模具移除后产品的压缩率变得不均匀，由于压缩率的差异而致使强度和颜色的不均匀。

此外，尽管与树脂不同，木质材料相对来说容易收缩，然而因为木质材料不是流体，所以其难以由于拉伸力而延长。而且，沿与压缩力作用方向相交方向的滑动变形根据木纤维方向而变化显著。存在两种方向，即：木质材料易于变形的方向以及其难以变形的方向。因此，若在向外弯曲的平坦木质坯料材料的外表面上作用强的拉伸力，则木纤维被切断，从而与木纤维连续的情况相比，木质材料的外观受到显著破坏。

当对木质材料进行三维成形时，在木质材料被沿变形困难的方向压缩的部分，压缩阻力增大。例如，在日本未审专利申请第一次公开No.H08-25301描述的技术中，若沿未预先压缩的方向压缩木质材料而使其木纤维重叠，则压缩阻力增大。

例如，在压缩木质材料使其形成为箱形时，有必要沿与成型模具的滑动方向垂直的方向压缩箱的侧部。然而，在沿一个方向滑动的成型模具中，这样的压缩力分量减小。因此，来自该箱的侧部的压缩阻力增大。为此，需要大的压制力，因而在沿这样的方向的压缩面上产生显著摩擦，从而使木质材料的外观受损。在该情况下，认为应当使用不仅可沿箱的底部的法向滑动而且可沿箱侧部的法向滑动的多方向成型模具。然而，在这种情况下，成型模具的制造成本相应增大，同时成形加工复杂。

日本未审专利申请第一次公开No.H11-77619中所述的技术具有与日本未审专利申请第一次公开No.H08-25301中所述的技术相同的功能。由于在制品弯曲并暂时定型的状态下进行三维成形，因而能够减少由于成形期间的弯曲而引起的形状变化。因此，能够降低变形时的应变。然而，从成型模具释放出的产品中存在强度各向异性，并且由于拉伸力而使外观受损。而且，在二次压缩中，在与成型模具的滑动方向大致垂直的方向上具有厚度的表面的压缩阻力增大。这些问题与日本未审专利申请第一次公开No.H08-25301所述的技术中所涉及到的问题相同。

鉴于上述问题而研制出本发明。因此，本发明的目的在于提供一种用于制造成形木制品的方法，通过该方法，在各个压缩步骤中利用简单的成型模具即可减少压缩阻力，可减少各个压缩步骤中的压制力从而减小成形制品上的成形载荷，并可获得具有优异外观的成形木制品。

发明内容

根据本发明的用于制造成形木制品的方法是用于通过从原木切削出初次坯件并将该初次坯件形成为厚度大致均匀的最终三维形状而制造成形木制品的方法，该方法包括：

初次压缩步骤，在该步骤中，通过具有形状与所述成形木制品的最终三维形状大致相同的模具表面的初次成型模具对从原木切削出的初次坯件进行压缩，从而将该初次坯件加工成初次压缩品，该初次压缩品具有在所述初次压缩坯件的与压缩率高于周围部分的模具表面相对应的部分附近形成的高压缩部；

二次坯料加工步骤，在该步骤中，对所述初次压缩品进行切削而将其加工成表面保持转印(transfer)到所述高压缩部上的三维形状的二次坯件；以及

二次压缩步骤，在该步骤中，利用二次成型模具对所述二次坯件进行压缩并将所述最终三维形状转印到该二次坯件上。

根据本发明，由于在初次压缩步骤中，将与成形木制品的最终三维形状大致相同的形状转印到初次坯件上，并且将初次压缩品加工成在转印有与最终三维形状大致相同的形状的部分附近形成压缩率高于周围部分的高压缩部，因而可以在压缩阻力相对较低的状态下将三维形状转印到初次压缩品上。在二次坯料加工步骤中，通过适当切削初次压缩品而在该初次压缩品的表面上留下与最终三维形状大致相同的形状，来调整二次坯件的形状，并且在二次压缩步骤中，通过二次成型模具压缩二次坯件并将最终三维形状转印到该二次坯件上。也就是说，在二次压缩步骤之前调整二次坯件的形状，因此可降低在二次压缩步骤中压缩的二次坯件的压缩阻力和压缩量。因此，可降低二次压缩步骤中所需的压制力，并可以通过减少施加在成形木制品上的载荷而防止成形木制品出现裂纹。

此外，由于在初次压缩步骤中形成且在二次坯料加工步骤中未被切削而保留的部分在初次压缩步骤中产生相对较低的压缩阻力，因而其表面的外观优异。由于在二次压缩步骤中，该部分被压缩成符合二次成型模具的三维形状，因而即使在二次压缩中其外观也不会由于例如与二次成型模具摩擦而变差。

优选的是，所述用于制造成型木制品的方法还包括初次坯料成形步骤，该步骤用于在从原木切削出所述初次坯件时在该初次坯件的一部分的后侧上形成卸荷部(reliefportion)，所述部分待形成为与所述成形木制品的最终三维形状大致相同的形状。

这里，形成所述卸荷部用以减少压缩率。该卸荷部例如是在初次坯件上形成的凹坑或形成为使初次坯件的厚度变薄的锥形部。

根据本发明，在初次压缩步骤中，初次坯件上的载荷根据如此形成的卸荷的量而减少。因此，可以防止木纤维由于作用在卸荷部的后侧上的拉伸力而断裂。

而且，在二次坯料加工步骤中，初次压缩品被加工成二次坯件，且三维形状被转印成留在其表面上的高压缩部。然而，此时，由于消除了卸荷部，最终成形木制品上未留有在初次坯料成形步骤中切削出的卸荷部的任何痕迹。

在根据本发明的用于制造成形木制品的方法中，优选的是，所述卸荷部形成在与所述初次成型模具的模具表面上的弯曲部接触的部分的后侧上。

根据本发明，由于所述卸荷部设置在所述初次坯件的与所述初次成型模具的模具表面上的弯曲部接触的部分的后侧上，因而通过该卸荷部减轻了在初次压缩步骤中从初次成型模具的弯曲部作用在初次坯件上的压缩力，从而降低了压缩率。因此，由于减小了与弯曲部接触的部分处的拉伸力，因而减小了成形木制品上的载荷，并可以防止木纤维被撕开。

在根据本发明的用于加工成形木制品的方法中，优选的是，将所述二次坯件切削成使其厚度在所述高压缩部形成为相对较厚的部分处较小，在所述高压缩部形成为相对较薄的部分处较大。

根据本发明，由于在二次坯料加工步骤中，将初次压缩品切削成使其厚度可在所述高压缩部形成为相对较厚的部分处较小，而在所述高压缩部形成为相对较薄的部分处较大，因而在二次坯料加工步骤中切削成厚度较小的高压缩部在二次压缩步骤中的压缩率相对较小，而在二次坯料加工步骤中切削成厚度变大的高压缩部在二次压缩步骤中的压缩率相对较大。因此，可以制造压缩率整体均匀的成形木制品。

在根据本发明的用于制造成形木制品的方法中，优选的是，将所述二次坯件切削成使得厚度在与所述二次成型模具的滑动方向相交方向上的部分比厚度在所述二次成型模具的滑动方向上的部分薄。

根据本发明，由于在二次坯料加工步骤中将初次压缩品切削成使得厚度在与二次成型模具的滑动方向相交的方向上的部分比厚度在二次成型模具的滑动方向上的部分薄，因而可使厚度在与二次成形模具的滑动方向相交方向上的部分的压缩力在二次压缩步骤中较小。因此，减小了二次压缩步骤中的压缩阻力。据此，通过使成型模具仅沿一个方向滑动，就可以容易地形成具有三维形状的成形木制品。

此外，为了更有效地减少二次压缩步骤中的压缩阻力，优选的是使厚度在沿与二次成形模具的滑动方向相交方向上的部分根据交叉角的减小而变薄。例如，优选的是，使沿与二次成形模具的滑动方向大致相同的方向延伸的部分最薄。

在根据本发明的用于制造成形木制品的方法中，优选的是，所述成形木制品最终呈现三维形状，该三维形状具有沿与所述二次成型模具的滑动方向大致垂直的方向延伸的底部以及从该底部的周边朝所述二次成型模具的滑动方向弯曲的侧部，并且优选的是，通过所述初次压缩步骤将与所述侧部大致相同的形状转印到所述初次坯件上，且所述初次坯件的转印有与该侧部形状大致相同的部分是所述高压缩部。

根据本发明，在初次压缩步骤中，与成形木制品的从沿与二次成型模具的滑动方向大致垂直的方向延伸的底部周边朝该二次成形模具的滑动方向弯曲的侧部的形状大致相同的形状被转印到初次坯件上，并且使转印有与该侧部形状大致相同的部分成为高压缩部。因此，当通过使二次成型模具沿一个方向滑动而进行成形时，即使容易成形得较差的成形木制品的侧部也可在初次压缩步骤中以高精度成形，并且在二次压缩步骤中使精度不会变差地对该制品进行压缩。因此，可以制造具有高表面加工精度和优异外观的成形木制品。

按照根据本发明的用于制造成形木制品的方法，可以减少初次压缩步骤和二次压缩步骤中所需的压制力，并可以减少作用在成形木制品上的载荷，从而可以防止成形木制品产生裂纹并防止木纤维被撕开。此外，可以利用沿一个方向滑动的简单成型模具容易地制造具有高表面加工精度和优异外观的成形木制品。

附图说明

图1是表示通过根据本发明第一实施方式的方法制造的成形木制品的立体图。

图2是表示通过根据本发明第一实施方式的方法制造的成形木制品的剖视图(沿图1中的线A-A剖取)。

图3是表示在根据本发明第一实施方式的方法的初次压缩步骤中的初次成型模具和待被该初次成型模具压缩的初次坯件的剖视图。

图4是表示在根据本发明第一实施方式的方法的初次压缩步骤中的初次成型模具和被该初次成型模具压缩的作为初次压缩品的初次坯件的剖视图。

图5是表示在根据本发明第一实施方式的方法的二次坯料加工步骤中的二次坯件的剖视图。

图6是表示在根据本发明第一实施方式的方法的二次压缩步骤中的型芯模具、型腔模具和待被型芯模具和型腔模具压缩的二次坯件的剖视图。

图7是表示在根据本发明第一实施方式的方法的二次压缩步骤中的型芯模具、型腔模具和被型芯模具和型腔模具压缩的作为成形木制品的二次坯件的剖视图。

图8是用于说明在根据本发明第一实施方式的方法中二次压缩步骤的功能的剖视图。

图9是用于说明在用于制造成形木制品的传统方法中压缩步骤的功能的剖视图。

图10也是用于说明在用于制造成形木制品的传统方法中压缩步骤的功能的剖视图。

图11是表示在根据本发明第二实施方式的方法的初次坯料成形步骤中形成的初次坯件在从其成形表面的后侧看时的立体图。

图12是表示在根据本发明第二实施方式的方法的初次坯料成形步骤中形成的初次坯件在从其成形表面的前侧看时的立体图。

图13是表示在根据本发明第二实施方式的方法的初次压缩步骤中的初次成型模具和待通过该初次成型模具压缩的初次坯件的剖视图。

图14是表示在根据本发明第二实施方式的方法的初次压缩步骤中的初次成型模具和被该初次成型模具压缩的作为初次压缩品的初次坯件的剖视图。

图15是表示在根据本发明第二实施方式的方法的二次坯料加工步骤中的二次坯件的剖视图。

图16是表示在根据本发明第二实施方式的改进方案的方法的初次压缩步骤中的初次成型模具和待被该初次成型模具压缩的初次坯件的剖视图。

图17是表示在根据本发明第二实施方式的改进方案的方法的初次压缩步骤中的初次成型模具和被该初次成型模具压缩的作为初次压缩制品的初次坯件的剖视图。

具体实施方式

参照附图对根据本发明的用于制造成形木制品的方法的第一实施方式进行描述。

图1是表示通过根据本实施方式的方法制造的成形木制品的立体图。图2是沿图1的线A-A剖取的剖视图。图3是表示在根据该实施方式的方法的初次压缩步骤中的初次成型模具和待被该初次成型模具压缩的初次坯件的剖视图。图4是表示在根据该实施方式的方法的初次压缩步骤中的初次成型模具和被压缩的初次压缩品的剖视图。图5是表示根据该实施方式的方法的二次坯料加工步骤中的二次坯件的剖视图。图6是表示在根据该实施方式的方法的二次压缩步骤中的型芯模具、型腔模具和待被型芯模具和型腔模具压缩的二次坯件的剖视图。图7表示在根据该实施方式的方法的二次压缩步骤中的型芯模具、型腔模具和被压缩的成形木制品的剖视图。图3至图7所示的任一剖面均对应于沿图1的线A-A剖取的剖面。

根据本实施方式的用于制造成形木制品的方法是用于制造厚度相对较小且大致均匀的高强度三维结构的方法，所述三维结构例如具有诸如箱、壳体、容器、罩、壳状部件等的结构的成形木制品。

以下，利用图1和图2所示的成形木制品作为实施例对该方法进行描述。

成形木制品1是箱状结构，其包括在平面图中为矩形的底部1a以及沿大致垂直于底部1a的方向从该底部1a的相应侧直立的四个侧部1b、1c、1d和1e。成形木制品1具有大致矩形的上开口1f以及侧部1b、1c、1d和1e，所述侧部相对于与底部1a垂直的方向略向外倾斜。在本实施方式中，在侧部1b、1c、1d和1e的上边缘上形成大致排列在同一平面内的开口边缘部1g。以下，将上开口1f的内侧称为“内表面”，将内表面的后侧称为“外表面”。即，在由底部1a和侧部1b、1c、1d和1e形成的脊部的外表面侧上形成有光滑弯曲部1B、1C、1D和1E，它们通过成型模具弯曲。以下，将这样的成形木制品1的形状称为“最终三维形状”。

在该实施方式中，底部1a和侧部1b、1c、1d和1e的相应厚度用t表示，从成形木制品1的底部1a到上开口1f的高度用H表示。这里，H大于t。而且，如图2所示，侧部1c、底部1a和侧部1e的外表面沿图1中的线A-A的长度用Ls表示。而且，底部1a和侧部1b、1c、1d和1e都具有相同厚度。然而，它们的厚度也可彼此不同。作为详细尺寸的实施例，例如优选的是t＝1.6mm，H＝8.0mm。在这种情况下，高度H是厚度t的五倍，箱状结构的深度是厚度t的四倍。

压缩率决定成形完毕之后的密度，必要时对其适当设定。例如，当成形木制品用于壳体等时，优选的是其强度大致均匀，因而优选的是压缩率使得可最终得到大致均匀的密度。

木质材料由具有许多微孔的木纤维构成，并且根据木质材料的密度形成有木纹和节。也就是说，在用显微镜观看时木质材料的构造不均匀。因此，在该实施方式中所用的术语“密度”是指宏观密度，其表示木质材料干燥时的表观平均密度(以下描述也是如此)。

该实施方式中的成形木制品1的木纤维方向沿侧部1b和1d的纵向。采用斜纹理(cross grain)木材，使得可容易地利用表面上的木纹变化来进行设计。而且，为避免混乱，在图1和图2中省略了木纹。不过，即使使用直纹理木材，也可如以下所述制造成形木制品。

对于木质材料的种类没有特殊限制。例如，可优选采用日本扁柏、日本雪松(hiba cedar)、泡桐、柚木、桃花心木、日本柳杉、松木、樱桃木、竹子等。

根据该实施方式的用于制造成形木制品的方法包括初次坯料成形步骤、初次压缩步骤、二次坯料加工步骤和二次压缩步骤。

在以下描述中，由于是基于沿图1的线A-A剖取的剖面进行描述，因而不对剖视图中未显现的侧部1b和1d进行描述。然而，除非特别指明，例如对侧部1c和1e来说成立的对侧部1b和1d也可成立。在侧部1c、1e和1b、1d之间，仅存在宽度方向上的形状差异以及由于从原木切削的切削方向而产生的相对于纤维方向的取向差异。

初次坯料成形步骤用于形成初次坯件以形成初次压缩品。在该实施方式中，从原材料切削出块状初次坯件2，该初次坯件在其平面图中的面积大于成形木制品1的面积，而其厚度大于成形木制品1的高度H。

如图3和图4所示，在初次压缩步骤中，利用初次成型模具10A和10B对初次坯件2进行成形，初次压缩制品20的一部分成形表面的形状与成形木制品1的最终三维形状大致相同。

将初次坯件2设在初次成型模具10A和10B之间。在初次成型模具10A和10B中的至少一个上形成有形状与最终三维形状的一部分一致的模具表面。

如图3所示，在该实施方式中，使初次成型模具10A和10B沿垂直方向滑动以沿垂直方向压缩初级坯件2。此时，向初次坯件2喷射温度例如为120℃到200℃的加压水蒸汽以使其软化。可选的是，可将初次坯件2在温度为40℃以上的热水中加热预定时间，之后可在温度为120℃到200℃的加压环境中对其进行压缩。此时，优选的是将初次成型模具10A和10B加热到与上述相同的温度。

接着，如图4所示，维持夹紧状态直至模具表面的形状转印到初次坯件2上并定型在其上。进而，保持夹紧状态预定时间，并且在干燥之后将初次坯件2从成型模具释放。

在该实施方式中，初次成型模具10A的模具表面10a形成为大致平坦，使得其可推压初次坯件2的上表面，从而初次坯件2的上表面在被压缩时可易于沿模具表面10a运动。另一方面，初次成型模具的模具表面10b设有在平面图中为矩形的并且从模具底部突出的突部10c，并且在突部内侧的中部形成与最终三维形状的外表面侧相符的三维形状。在模具表面10b上相对于弯曲部1B、1C、1D和1E形成均具有曲面的内弯部10d，它们具有与弯曲部1B、1C、1D和1E大致相同的曲率，从而弯曲成形部2d可沿内弯部10d弯曲。

当进行压缩时，初次坯件2的下表面2a根据模具表面10b的三维形状被压缩。此时，压缩力沿初次坯件2的厚度方向传递，并进一步分散传递到模具表面10a。因此，初次坯件2根据模具表面10b和突部10c的形状而在其相应部位受到不均匀的压缩力。

在本步骤中，由于木纤维被高温水蒸汽软化，初次坯件2易于通过压缩而变形。因此，基于压缩的变形首先在从模具表面10b接收大压缩力的部分进行，例如在突部10c附近的部分，并形成密度大于其周围部分的高压缩部20a。这样，由于在形成了高压缩部20a时压缩力减小，因而根据距突部10c的距离而形成密度低于高压缩部20a的低压缩部20b。因而，如图4所示，除了突部10c附近以外，在沿着与成形木制品1的底部1a的外表面对应的模具表面10b的多个部分处未形成高压缩部20a。如图4所示，在远离突部10c的部分处，厚度为H₀的初次坯件2以大致均匀的压缩率被压缩，使得厚度大致变为H₁(这里，H₁＜H₀)。这里，优选的是厚度H₁约为厚度H₀的三分之二。也就是说，有关低压缩部的压缩率为33％左右。

这里，高压缩部20a和低压缩部20b之间的密度差是相对的。高压缩部20a设定成使其密度不超过成形木制品1至少所需的密度。若存在密度可能超过成形木制品1所需密度的任何部分，则可与该部分相对应地在模具表面10a上设置适当形状的卸荷部。

因此，由于在初次压缩步骤中，根据成形木制品1的形状大致形成了该成形木制品1的最终三维形状的仅仅一部分，因而压缩阻力小，从而即使用相对较小的压制力也可以容易地进行压缩。此外，由于尽管在突部10c附近形成高压缩部20a，但是在与模具表面10b相邻的绝大部分处形成了低压缩部20b，因而与将初次坯件放置在成型模具10A和10B之间并使其接受均匀压缩以仅形成高压缩部20a的情况相比，减小了高压缩部20b上的变形载荷，从而可以防止木纤维被撕裂并可以防止成形木制品与模具表面摩擦。

初次成型模具10A和10B仅沿一个方向滑动，并且可具有仅一部分必须是高度精密且形状复杂的模具表面。因此，初次成型模具10A和10B非常简单。

如图5所示，在二次坯料加工步骤中，保留转印有模具表面10b的底部的初次成形表面21a以及侧部的初次成形表面21c和21e，而切除初次压缩品20的所有其它部分，从而形成待利用稍后所述的二次成型模具压缩的二次坯件21。

以这样的方式形成二次坯件21，即：切除弯曲成形部分2d的外侧以及与模具表面10a接触的部分，保留从底部的初次成形表面21a高度为H₂的部分，并在剩余部分中形成开口侧边缘21g，在开口侧边缘21g的内部形成凹切削面21f。在图5中，切除的部分用虚线表示。

这样，二次坯件21为与成形木制品1类似的具有开口的箱状结构。二次坯件21的外表面与成形木制品1的最终三维形状大致相同，并且在二次坯件21的内部形成切削面21f。

切削面21f被切削成使得在高压缩部20a形成为较厚的部分处，二次坯件21的厚度较小，在高压缩部20a形成为较薄的部分处，二次坯件21的厚度较大。这里，各个部分都可认为是薄的，甚至在厚度为零时。例如，如图5所示，由于在二次坯件21的底部上未形成高压缩部20a，其从底部的初次成形表面21a的厚度设定成厚度t₃，该厚度为最大厚度(这里，t₃＞t)。在二次坯件21的侧部，由于高压缩部20a的厚度从底部的初次成形表面21a朝开口侧边缘21g逐渐增大，因此二次坯件21被切削成使得该侧部在开口侧边缘21g处的厚度为t₁(这里，t₃＞t₁≥t)，而在切削面21f的底部附近厚度为t₂(这里，t₃≥t₂＞t₁)。在该实施方式中，由于在开口侧边缘21g附近，几乎整个侧部都形成为高压缩部20a，因而使厚度t₁等于t(t₁＝t)，或者说将压缩率设定成不超过所谓的临界压缩率，在临界压缩率下木质材料的孔在二次压缩中完全闭合从而不能进一步压缩，在其它情况下，厚度t₁大于t(t₁＞t)。

这样，切削面21f的侧部从开口侧边缘21g朝底部比侧部的初次成形表面21c和21e倾斜得更和缓。在二次坯件21的侧部处，高压缩部20a的厚度朝开口侧边缘21g逐渐增大，而低压缩部20b的厚度朝开口侧边缘21g逐渐减小。

优选的是，在通过例如实验或者数值模拟找出在初次压缩步骤中形成的高压缩部20a和低压缩部20b的密度分布之后，将诸如厚度t₁、t₂和t₃的尺寸(即，待加工的切削面21f的形状)设定成在二次压缩步骤后获得成形木制品1所需的密度。也就是说，相对于成形木制品1所需的厚度t和密度ρ研究高压缩部20a的厚度和密度短缺量，并将切削面21f的形状设定成保留低压缩部20b来弥补该短缺量。

因此，可通过设定切削面21f的形状而使成形木制品1的密度均匀或有变化。而且，木质材料被压缩后的密度分布致使表面上出现着色分布。因此，在外观比较重要的使用中，优选的是使密度不均匀性最小。

此外，从减少二次压缩期间的压缩阻力的角度出发，优选的是将切削面21f设定成在二次坯件21的以小角度与二次成型模具的滑动方向相交的侧部处厚度较小。

如图6和图7所示，在二次压缩步骤中，利用型芯模具30A和型腔模具30B(它们都是二次成型模具)对二次坯件21进行压缩以形成成形木制品1。为了形成成形木制品1，在型芯模具30A和型腔模具30B上分别形成模具表面30a和30b，它们被加工成用于转印最终三维形状的形状。

首先，将二次坯件21设定成其底部的初次成形表面21a和其侧部的初次成形表面21c和21e可以与模具表面30b贴合，而切削面21f可面向模具表面30a。如图6所示，使型芯模具30A和型腔模具30B沿一个方向滑动以沿垂直方向压缩二次坯件21。此时，向二次坯件21喷射温度例如为120℃到200℃的加压水蒸汽以使其软化。可选的是，可将二次坯件21在温度为40℃以上的热水中加热预定时间，之后可在温度为120℃到200℃的加压环境中对其进行压缩。此时，优选的是将型芯模具30A和型腔模具30B加热到与上述相同的温度。

接着，如图7所示，维持夹紧状态直至模具表面的形状转印到二次坯件21上并定型在其上。进而，保持夹紧状态预定时间，并且在干燥之后将二次坯件21从成型模具释放。经过该步骤，通过压缩二次坯件21而形成了成形木制品1。也就是说，通过压缩二次坯件21的切削面21f的底部，使成形木制品1的底部1a形成为厚度从t₃减小到t，并通过压缩切削部21f的侧部，使侧部1b、1c、1d和1e形成为厚度从t₁至t₂减小到t。

对本步骤的操作进行描述。

图8是描述根据该实施方式的二次压缩步骤的操作的剖视图。图9和图10是描述用于制造成形木制品的现有技术方法中的压缩步骤的操作的剖视图。图8至图10是与图1中的A-A剖面对应的剖面的主要部分的放大图。

如图8所示，在该步骤中，由于二次坯件21的切削面21f的侧部从开口侧边缘21g向底部逐渐倾斜，因此当型芯模具30A下降使得模具表面30a可低于开口侧边缘21g而比模具表面30b高出h₁(这里，h₁＞t₃)时，该模具开始与二次坯件21接触。随着型芯模具30A的进一步滑动，在切削面21f的侧部分处，模具表面30a的侧表面从该模具表面30a的前边缘(即，从切削面21f的侧表面的底部)逐渐压缩二次坯件21，并最终压缩开口侧边缘21g的附近。

此外，在切削面21f的底部处，在模具表面30a比模具表面30b高出t₃以下之后，对整个底部进行压缩。

而且，由于二次坯件21的外表面(例如，底部的初次成形表面21a和侧部的初次成形表面21c)具有与模具表面30b相符的三维形状，因而该外表面受到沿与成型模具的相应表面垂直方向的压缩力，从而被压缩成完全符合模具表面30b的形状。然而，所述外表面基本上不沿模具表面30b的方向滑动。因此，基本上不会与模具表面30b发生摩擦。

此外，在初次压缩步骤中对整个二次坯件21进行部分压缩，二次压缩步骤中所需的压缩量降低了，降低的压缩量为底部的初次成形表面21a和侧部的初次成形表面21c已被压缩的量。因此，由于使压缩阻力变小，因此即使压制力较小也可容易地压缩二次坯件21。

相比之下，在通过用于制造成形木制品的现有技术方法制造如本实施方式中的具有底部和侧部的三维形状的成形木制品的情况下，会产生以下问题。

首先，如图9所示，对利用三维坯料6的情况进行描述，通过将木质材料切削成形状为尺寸略大于压缩成形后的形状而获得所述三维坯料。即使在三维坯料6不被初次压缩或者该三维坯料是从均匀地初次压缩过的部件切削出的情况下，也使三维坯料6的厚度大于在上述实施方式中的厚度。例如，假设底部的厚度为T₀，侧部的厚度分别为t₆和t₇，期望有以下表达式，即：T₀≥t₃，t₆＞t₁和t₇≥t₂。

在上述现有技术的制造方法中，由于三维坯料6是三维切削出的，因此使得其制造比较麻烦。此外，当利用型芯模具30A和型腔模具30B压缩三维坯料6时，压缩率大于在该实施方式中的压缩率。因此，有必要准备可满足该压缩率的大的压制力。

而且，成型模具30a在比模具表面30b高出h₂(这里，h₂＞h₁)的位置处开始与三维坯料6接触，该位置比上述实施方式中的更接近开口侧边缘6g。因此，侧部首先被压缩，从而底部在周围部分受限且周围部分未确保卸荷的情况下被压缩。结果，侧部和成型模具之间的摩擦增大，并使得底部的压缩率不均匀，从而使成形木制品的外观变差。

接着对从坯料板5制造相同形状的成形木制品的方法进行描述。

如图10所示，当利用型芯模具30A和型腔模具30B压缩坯料板5时，首先，在使模具表面30a的前边缘与坯料板5接触的同时使坯料板5弯曲。此时，在弯曲部处易于产生裂纹。在用于成形以使厚度均匀的成型模具中，相对于滑动方向倾斜的模具表面之间的距离比垂直于滑动方向的模具表面之间的距离更快地变窄。因此，随着成型模具的滑动，侧部比底部先压缩。例如，在图9中，假设侧部的厚度为t₅，底部的厚度为T₀，则在压缩步骤中t₅小于T₀。因此，在底部被充分压缩之前，在侧部产生大的压缩阻力，并且侧部首先被压缩。底部在周围部分受限的情况下进行压缩，其中侧部和底部在被彼此显著拉伸的同时被压缩。因此，在侧部处，与成型模具的摩擦增大，同时使得底部的压缩率不均匀，从而使得成形木制品的外观变差。

如上所述，根据上述实施方式的制造方法，由于压缩步骤分两步进行，因而即使利用比上述的用于制造成形木制品的现有技术方法小的压制力也可容易地对木质材料进行压缩成形。

此外，由于在初次压缩步骤中，木质材料在压缩阻力较低的情况下从未压缩状态被压缩，并形成三维形状的一部分，因而可以在二次坯件上形成高质量的压缩表面，同时可以减少二次坯件的切削量。因此，可容易地加工二次坯件。

而且，优选的是，例如通过安装在高压容器中的型芯模具30A和型腔模具30B进行初次压缩步骤和二次压缩步骤，从而可有效地进行压缩。

在以上描述中，分别设置在初次压缩步骤中使用的初次成型模具10B和在二次压缩步骤中使用的型腔模具30B。然而，在初次成型模具10B的模具表面10b的形状与成形木制品1的最终三维形状相同的情况下，初次成型模具10B可同时用作二次压缩步骤中所用的型腔模具。

在以上描述中，描述了这样的实施例，其中在初次压缩步骤中仅在初次压缩品的外表面上形成成形木制品的三维形状的一部分。然而，若初次压缩品的内表面上存在压缩表面需要进行高质量加工的部分，则也可在初次压缩品的内表面上形成在二次压缩步骤中留下的三维形状。此外，可仅在内表面侧形成所述三维形状。

在以上描述中，描述了这样的实施例，其中在二次坯料加工步骤中对压缩木品进行切削，且全部保留在初次压缩步骤中形成的三维形状的部分。然而，也可对在初次压缩步骤中形成的三维形状的部分进行切削，只要二次坯件具有可进行再压缩的厚度即可。例如，使在初次成型模具上形成的三维形状形成可容易制造的略大且近似的三维形状，并在二次坯料加工步骤中切除初次压缩品的一部分，其中可调整压缩率和形状。

以上描述描述了设置两个压缩步骤的实施例。然而，必要时可设置另一压缩步骤。例如，可增设零次压缩步骤作为初次压缩步骤的预处理，其中在从原木切削出的块状初次坯件上简单地形成不均匀的形状，而不形成对应于最终三维形状的形状。因此，例如，在形成具有复杂形状的初次压缩品的情况下，初次坯件的形状可形成为使得进一步降低初次压缩步骤中的成形载荷。

以上描述描述了长方体坯件的实施例。然而，初次坯件的形状不限于此。可按照成形木制品的形状适当更改该形状。例如，可采用诸如柱形、半球形、锥形等的各种形状。例如，相应于根据该实施方式的成形木制品的相应部分的曲面形状设置上述初次坯件中形成的部分的曲面形状。

参照附图对根据本发明的用于制造成形木制品的方法的第二实施方式进行描述。以下主要描述与第一实施方式的不同之处。

通过根据本实施方式的用于制造成形木制品的方法制造的成形木制品与图1和图2中所示的第一实施方式中的成形木制品1类似。

图11是在根据该实施方式的方法的初次坯料成形步骤中形成的初次坯件在从其成形表面的后侧看时的立体图。图12是在根据该实施方式的方法的初次坯料成形步骤中形成的初次坯件在从其成形表面的前侧看时的立体图。图13是表示在根据该实施方式的方法的初次压缩步骤中的初次成型模具和初次坯件的剖视图。图14是表示在根据该实施方式的方法的初次压缩步骤中的初次成型模具和被压缩的初次压缩品的剖视图。图15是表示在根据该实施方式的方法的二次坯料加工步骤中的二次坯件的剖视图。图13至图15中所示的剖面与沿图1的线A-A剖取的剖面相对应。

如图11和图12所示，该实施方式的初次坯件102是从厚度为H_o以上的基材切削出的长方体块状件，其长度为L_o，宽度为W_o，高度为H_o，并且在初次坯料成形步骤中，在形成成形木制品1外表面的表面102a的后侧102b上形成V形槽状的卸荷部102c(用于初次压缩的卸荷)。沿木纤维方向将表面102a切削成平坦的。在表面102a上显现木纹103。长度L_o设定成与成形木制品1的侧部1c、底部1a和侧部1e的外表面的总长度大致相同或比其长，宽度W_o设定成与成形木制品1的侧部1b、底部1a和侧部1d的外表面的总长度大致相同或比其长。例如，长度L_o设定成与图2中的长度L_s大致相同或比L_s长。

这里，“与外表面的长度大致相同或比其长”的长度是指可供表面102a形成成形木制品1的外表面的长度。例如，这包括虽然长度L_o开始比L_s短，但通过由吸水或拉伸力引起的延长而变为等于或大于L_s的情况，以及长度L_o略大于L_s从而可在稍后切除额外长度的情况。

设置卸荷部102c用以减少对初次坯件102进行初次压缩时的成形载荷。通过切削出具有例如大致V形剖面的槽而在初次坯件102的后侧上形成卸荷部102c，如图13所示。在适当部位以适当尺寸形成卸荷部102c，使得在利用稍后所述的初次成型模具进行初次压缩时，初次坯件的成形表面不被过度拉伸。在该实施方式中，初次坯件102的表面102a通过初次成型模具而形成为与弯曲部1B、1C、1D和1E的形状大致相同的形状，使该表面的形状变成与最终三维形状大致相同。因此，如图12所示，在与这些弯曲部1B、1C、1D和1E对应的弯曲成形部102d的后侧上设置卸荷部102c。

由于在初次压缩步骤中，木纤维通过高温水蒸汽而被软化，因而初次坯件102易于通过压缩而变形。因此，基于压缩的变形首先在初次坯件102的从模具表面10b接受大压缩力的部分进行，例如在突部10c附近，并如图14所示，形成密度大于其周围部分的高压缩部20a。另一方面，卸荷部102c被其周围压缩，其容积减小，从而变形成槽部120c。因此，与不设置卸荷部102c的情况相比，减小了卸荷部102c附近的压缩率。因而，可以防止由突部10c产生过大的压缩力。因此，可以防止高压缩部120a的压缩率超过使木质材料的孔完全闭合从而不能进一步压缩的所谓临界压缩率。

这里，高压缩部120a设定成使其密度不超过成形木制品1至少所需的密度。若存在密度可能超过成形木制品1所需密度的任何部分，有利的是适当设定卸荷部102c的尺寸和形状，或者可对应于该部分而在模具表面10a上设置适当形状的卸荷部。

因此，由于在初次压缩步骤中，根据成形木制品1的形状大致形成了该成形木制品1的最终三维形状的仅仅一部分，因而压缩阻力小，从而即使用相对较小的压制力也可以容易地进行压缩。此外，尽管在内弯部10d处，初次坯件102弯曲且密度易于增大，然而由于在弯曲成形部102d的后侧上设置了卸荷部102c，因此与不设置卸荷部102c的情况相比，可以降低高压缩部20a的密度。因此，可降低弯曲成形部102d处的拉伸力，从而可以防止成形表面发生拉伸变形并可以防止木纤维被撕开。

这里，相对于底部的初次成形表面121a以及侧部的初次成形表面121c和121e，初次坯件102的表面102a形成沿木纤维方向的表面，且表面102a的长度基本不变，从而露在该表面上的木纤维不被切削，并且表面102a按照模具表面10b的三维形状成形。因此，表面102a的木纹103基本上不会由于压缩力和拉伸力的影响或者由于切痕而混乱。而且，不会由于与模具表面10b的摩擦引起的起毛而使外观受损，从而在确保满意外观的情况下进行初次压缩。

在二次坯料加工步骤中，切削面121f比槽部120c的深度凹入更深，从而使槽部120c不露在成形品的表面上。因此，切削面121f变成不留下任何凹槽的光滑切削面。

如上所述，对于根据本实施方式的制造方法，由于使在形成有弯曲部的部分的后侧上形成有卸荷部102c的初次坯件102与具有形成的成形木制品的最终三维形状的一部分的模具表面10b接触，因而可减少初次坯件102的后侧上的压缩力，从而不会在与模具表面接触的表面上产生过大的拉伸力。因此，由于初次压缩品120的成形表面不过度延长而被撕开并且不与模具表面摩擦，因而可得到具有优异外观的成形表面。

而且，根据内表面上的三维形状的不均匀性对应于弯曲部在外表面上设置初次坯件102的卸荷部102c，其中例如当在内表面上形成有成形制品的凹部时，在进行初次压缩时，形成在外表面上的卸荷部102c受到拉伸力而变宽。因此，缓和了内表面上的压缩力。此外，即使卸荷部102c闭合，与不设置卸荷部相比也可降低密度。

在以上描述中，在初次坯料成形步骤中，对其中设置剖面为大致V形的槽形卸荷部102c的实施例进行了描述。然而，为使弯曲部易于变形并使初次压缩制品的密度适当，优选的是适当设定槽部的尺寸和形状。例如，优选的是使设置在四个角部(在此处底部1a、侧部1b和1c从三个方向弯曲)的弯曲部处的卸荷部102c大于例如设在仅底部1a和侧部1b彼此相交的脊线上的弯曲部处的卸荷部102c。

在以上描述中，描述了这样的实施例，其中卸荷部102c在初次压缩后包含于在二次坯料加工步骤中切削初次压缩制品20时被切除的区域中。然而，例如在成形木制品1的内表面上不要求表面加工精度和优异外观的情况下，卸荷部102c可在压缩完毕之后留在切削面21f上。也就是说，可适当设定卸荷部102c的深度。

接下来对第二实施方式的改进方案进行描述。

所述改进方案是这样的实施例，其改变了根据第二实施方式在初次坯件中形成的卸荷部的形状。以下，主要描述与上述第二实施方式的不同之处。

图16和图17是用于描述根据所述改进方案的方法中的初次压缩步骤的剖视图。

如图16和图17所示，在该改进方案中，利用初次坯件125而不是根据上述第二实施方式的初次坯件102进行初次压缩步骤，使得形成初次压缩品126。如图16所示，初次坯件125为这样的初次坯件，其设有倾斜切削部125c(用于初次压缩的卸荷部)来代替初次坯件102的卸荷部102c。倾斜切削部125c为通过对长度为L_o、宽度为W_o、高度为H₀的长方体初次坯件125的后侧122b上的脊部进行切削而形成的和缓倾斜的平面。从而，如图17所示，可以适当设定突部10c附近的高压缩部120a的尺寸和压缩率。

此外，在该改进方案中，尽管倾斜切削部125c类似于曲线，然而其可被倒角成类似于平面或者可适当改变，使得剖面形状变成例如波纹的曲面。倾斜切削部125c的尺寸设定方式类似于卸荷部102c的情况。

根据该改进方案，通过适当改变倾斜切削部125c的切削量和形状，更能应付由于突部10c的形状而产生高压缩部。

此外，在上述第二实施方式中，描述了在长方体块状件上形成V形槽卸荷部102c的初次坯件102的实施例进行了描述，而在改进方案中，描述了在长方体块状件上形成脊部被切除的倾斜切削部125c的初次坯件125的实施例。然而，初次坯件的形状不限于长方体，而是可按照成形木制品的形状适当更改。例如，可采用诸如柱形、半球形、锥形等各种形状。而且，必要时可根据初次坯件的相应形状适当更改卸荷部的形状。

例如，按照根据所述实施方式的成形木制品的相应部分的曲面形状设置在以上描述中的初次坯件102和125的各个部分中形成的曲面形状。

尽管以上描述并例示了本发明的优选实施方式，然而应当理解这些是本发明的实施例而不应视为限制。在不背离本发明的精神或范围的情况下，可进行增添、删减、替代或其它修改。因此，不应认为本发明受以上描述的限制，其仅由所附权利要求的范围限定。

工业应用性

根据本发明的用于制造成形木制品的方法适用于通过对木质材料进行压缩成形来制造相对较薄且厚度大致恒定的高强度结构，所述结构例如一侧开口的箱、壳体、容器、罩或壳状部件。

本申请要求2005年2月25日提交的日本专利申请No.2005-050814以及2005年2月25日提交的日本专利申请No.2005-050815的优先权，通过参考将其内容结合于此。

Claims

1.一种用于制造成形木制品的方法，该方法通过从原木切削出初次坯件并将该初次坯件形成为厚度大致均匀的最终三维形状来制造成形木制品，该方法包括：

初次压缩步骤，在该步骤中，通过模具表面的形状与所述成形木制品的最终三维形状大致相同的初次成型模具对从原木切削出的初次坯件进行压缩，从而将该初次坯件加工成初次压缩品，该初次压缩品具有高压缩部，该高压缩部形成在所述初次坯件的与压缩率高于周围部分的模具表面相对应的部分的附近；

二次坯料加工步骤，在该步骤中，对所述初次压缩品进行切削而将其加工成二次坯件，该二次坯件的表面保留有被转印到所述高压缩部上的三维形状；以及

2.根据权利要求1所述的用于制造成形木制品的方法，该方法还包括：

初次坯料成形步骤，该步骤用于在从原木切削出所述初次坯件时在该初次坯件的一部分的后侧上形成卸荷部，该初次坯件的所述部分待形成为与所述成形木制品的最终三维形状大致相同的形状。

3.根据权利要求2所述的用于制造成形木制品的方法，其中，所述卸荷部形成在与所述初次成型模具的模具表面上的弯曲部接触的部分的后侧上。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的用于制造成形木制品的方法，其中，将所述二次坯件切削成使其厚度在所述高压缩部形成为相对较厚的部分处较小，而在所述高压缩部形成为相对较薄的部分处较大。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的用于制造成形木制品的方法，其中，将所述二次坯件切削成使得厚度在与所述二次成型模具的滑动方向相交方向上的部分比厚度在所述二次成型模具的滑动方向上的部分薄。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的用于制造成形木制品的方法，其中，所述成形木制品最终呈现三维形状，该三维形状具有沿着与所述二次成型模具的滑动方向大致垂直的方向的底部以及从该底部的周边朝向所述二次成型模具的滑动方向弯曲的侧部；并且

其中，通过所述初次压缩步骤将与所述侧部大致相同的形状转印到所述初次坯件上，并且所述初次坯件的转印有与该侧部形状大致相同的部分是所述高压缩部。