FI73375C - Foerfarande foer saogning av en traedstam och behandling av en av stammen saogad jaemntjock traeskiva - Google Patents

Description

MENETELMÄ PUUN RUNGON SAHAAMISEKSI JA RUNGOSTA SAHATUN TA

SAPAKSUN PUUVIIPALEEN KÄSITTELEMISEKSI

73375

Keksinnön kohteena on menetelmä puun rungon s ah aamiseksi, 5 jossa menetelmässä sahausprosessin yhteydessä määritetään rungon mitat ja muoto sekä rungon kunkin osan biologinen laatu sekä pituus- että pnikkisnunnassa ja nämä otetaan huomioon puunrunkoa käsiteltäessä.

10 Keksinnön kohteena on myös menetelmä rungosta sahatun tasapaksun puuviipaleen käsittelemiseksi, jossa menetelmässä puuviipaleen muoto ja siinä esiintyvät laatuvirheet määritetään, jonka jälkeen puuviipale katkaistaan ja leikataan ottaen huomioon em. määritykset.

15

Puun runko jakaantuu pituussuunnassa Laadullisesti kolmeen osaan. Tyviosa on varhaisessa vaiheessa karsiutuneiden oksien vuoksi oksatonta puuainesta ja sen vuoksi arvokasta. Seuraavassa osassa on kuolleita oksia, joista osa on jäänyt 20 rungon sisään, osa ulottuu pintaan asti. Kolmannen osan muodostavat terveet oksat, jotka jatkuvat latvaan asti. Kun tukista sahataan sahatavaraa, on tärkeätä, että sahatavara-kappaleet olisivat tasaisesti samaa laatua eli olisivat sahattu samasta laadullisesta osasta. Sahatavaran arvo eli 25 laatu määritellään sen sisältämien laatuvirheiden mukaan.

Jos sahatavaran alkuosa on oksatonta puuainesta, mutta loppuosa kuolleita laho-oksia, muodostuu sahatavarakappaleen laatu jälkimmäisen osan mukaan. Jos oksatonta osaa on yli 1,8 m, voidaan oksainen osa katkaista pois. Laatu paranee, 30 mutta määrä pienenee.

Sahatavaralla tarkoitetaan yleensä puuraaka-ainetta, joka on valmistettu sahaamalla tai vastaavasti puiden rungoista eli tukeista, ja jota tuotetaan tiettyjen standardimittojen 35 (paksuus x leveys x pituus) mukaisina kappaleina, esikui-vattuna ja tiettyihin laatuluokkiin (mm. U/S, kvintta eli V, seksta eli VI) lajiteltuna.

2 73375

Lopputuotteen käytön mukaan ovat usein eri laatuisten saha-tavararoiden dimensiot erilaiset. Sahatavaran hinnan parantamiseksi olisi sen vuoksi erilaista puuainesta sisältävät tukit sahattava erilaiseen vahvuuteen ja leveyteen ja jos-5 kus myös pituuteen. Kun nykyisessä sahauksessa sahatavaran paksuus ja .ny "»s keski tavaran leveys ovat sahausasetteen teon yhteyden... --li etukäteen määritelty, yritetään tukkien sisältämää laatua arvioida jo metsässä katkaisun yhteydessä sekä sahalla tukkilajittelun yhteydessä, laatuarvio tapah-10 tuu näkyvän ulkopinnan oksarajan tai oksakyhmyjen perusteella. Koska osa oksista on kuitenkin kokonaan rungon sisässä, on tarkkaa laaturajaa mahdoton tietää täsmällisesti. Laaturajan selvittämiseksi on kokeiltu mm. röntgenlait-teita, mutta ne eivät ole vastanneet niihin kiinnitettyjä 15 toiveita eikä niitä voi käyttää metsässä.

Parempi laatutietous saavutetaan jo nk. nelisahauksessa, jossa tukin kaksi vastakkaista puolta sahataan ensin laudoiksi ja keskiosa eli pelkkä sen jälkeen lappeelleen kään-20 nettynä sahataan useampaan kappaleeseen joko nk. hajoitta-jakehäsahalla, useampiteräise 1lä pyörösahalla tai useammalla vannesahalla. Pelkän aukaistut sivut kertovat tukin laadun jo huomattavasti paremmin kuin pyöreä tukki. Eri laa-tuiset tukit voidaan silloin sahata eri asetteilla, jos 25 erilaisten vahvuuksien sahaamismahdollisuus on sahan suunnittelussa huomioitu rinnakkaisilla sahakoneilla tai sellaisilla laitteilla, joiden terien asetteet ovat nopeasti säädettävissä. Tästä aiheutuu kuitenkin kustannuksia ylimääräisten koneiden muodossa ja teknisiä tarkkuusongelmia 30 aseteltaessa useita teriä samanaikaisesti. Asetteluaika pienentää kapasiteettia kasvavan tukkivälin muodossa. Molemmissa menetelmissä asetevaihtoehtojen määrä on varsin rajallinen. Ensimmäisten sivulautojen sahauspaksuus on myös arvioitava tukin pinnan mukaan. Ns. tukkivaunusahauksesea 35 voidaan tukki viipaloida haluttuihin paksuuksiin ulkoa si-

II

73375 sään päin, jolloin ensimmäisen leikkauksen pinta antaa viitteitä seuraavan kappaleen laadusta ja jolloin seuraavan kappaleen paksuus voidaan vielä määritellä. Tässäkin menetelmässä karsittu tai karsiutunut oksavyöhyke tulee yllät-5 täen vastaan.

Nykyisten puunrungon sahausmenetelmien suurimpia epäkohtia on se, että rungot katkaistaan sahatukeiksi ennen varsinaista sahausvaihetta. Vaikka sahauksen edetessä virheelli-10 nen katkaisu havaittaisiin, ei tapahtunutta vahinkoa voida poistaa vaan ainoastaan erikoistoimenpitein pyrkiä kohti pienintä vahinkovaihtoehtoa. Joissakin sahausmenetelmissä on mahdollisuus katkaista pitemmälle sahatut tukin osat, esimerkiksi sivulauta-aihio, säilyttäen osat jatkoproses-15 siin. Jo tapahtuneet työstövaiheet, tukiksi katkaisu ja sahaus, raj aavat jatkoprosessin valintavaihtoehtoja. Esimer kin tapauksessa paksuus ja lyhyt kokonaispituus tekevät niin, jolloin hyöty jää pieneksi ja usein kannattamattomaksi. Mahdollisuus onkin käytännössä hävinnyt sahateo11isuu-20 desta.

Tavanomaista sahatavaraa toimitetaan sahalta mm. jatkojalostukseen esim. huonekaluteollisuuteen. Jatkojalostaja joutuu käsittelemään sahatavaraa seuraavin tavoin: kuivaa- 25 maan, halkaisemaan, katkaisemaan, lajittelemaan ja ryhmit- telemään saadut tuoteaihiot sopiviksi tuoteaihionipuiksi omien tarpeitteinsa mukaan, joista tuoteaihioista lopputuotteet tai niiden erilaiset osat viimeistellään sopivasti esim. höylätään, hiotaan ja pintakäsitellään.

30

Kun jatkojalostuksessa tehdään erilaisia puutuotteita sahatavarasta, raaka-ainehukka muodostuu suureksi. Katkaisu- ja laatuhukka saattaa nousta 15-30 S>:iin, joskus suuremmaksikin. Tämä muodostaa luonnollisesti melkoisen kustannusteki-35 jän. Samalla se muodostaa tuotannolle suuren epävarmuustekijän ostetusta sahatavarasta saatavan lopullisen virheettömän määrän vaihtelun vuoksi.

73375

Katkaisuhukka johtuu sahatavaran sopimattomasta pituudesta tuotteen pituuteen verrattuna. Yleensä on ostettava sahatavara lankeavina pituuksina, jolloin jotkut pituudet ovat sopivia ja toisista jää huomattavan pitkä hukkapala. Toinen 5 katkaisuhukan aiheuttaja on tavarassa olevat virheellisyydet, j o l k eivät ole lopullisessa tuotteessa hyväksyttäv iä. Ne on katkaisun yhteydessä poistettava. Nämä virheellisyydet ovat hukan aiheuttajia myös silloin, kun voidaan ostaa määrämittaista, juuri tuotteen pituuteen sopivaa saha-10 tavaraa. Virheen katkaisuhukan lisäksi syntyy samalla muuta h u k k a p ä t k ä ä.

Laatuhukka syntyy paitsi yksittäisten virheiden poistamisesta myös siitä, että osa sahatavarasta ei vastaa tuotteen 15 vaatimaa laatua. Sahatavara kun lajitellaan yleisten vien-tisahatavaran lajitteluohjeiden mukaisesti U/S:ään, V:aan, VI:aan ja pintalautoihin, ja nämä sellaisenaan harvoin sopivat lopputuotteen laatuvaatimuksiin. Sen vuoksi kokonaisia sahatavarakappaleita on lajiteltava pois ja katkaisun 20 yhteydessä osa sahatavarakappaleesta on poistettava toisarvoiseen käyttöön.

Mikäli valmistajalla on käyttöä useampilaatuiselle ja -pituiselle samaa lähtödimensiota olevalle raaka-aineelle, 25 hukka voidaan saada pienemmäksi. Samoin voidaan hukkapaloja jatkaa tai liimata yhteen, jos näin tehdyn toissijaisen sahatavaran käytölle on kysyntää. Tämä aiheuttaa kuitenkin ylimääräistä työtä ja kustannuksia. Yleensä eri laaduilla on erilaiset dimensiovaatimukset.

30

Vaikeimmassa asemassa ovat sahatavaran jatkojalostajat, jotka tarvitsevat vain yhtä pituutta tasalaatuista raaka-ainetta. Suomalaisesta sahatavarasta tällaisen raaka-aineen aikaansaaminen on mahdollista vain suurella hukalla. Moni 35 jatkojalostaja onkin sen vuoksi siirtynyt käyttämään tasalaatuisia afrikkalaisia puulajeja niiden kalliimmasta kuutiohinnasta huolimatta.

Il 5 73375

Keksinnön mukaisen puunrungon sahausmenetelmän tarkoituksena on poistaa edellä mainitut epäkohdat ja aikaansaada rungon laaturajojen mukainen tarkka määrittely sekä rungon pituus- että paksuussuunnassa, jolloin tukin homogeeninen osa 5 voidaan sahata siihen tuoteaihion paksuuteen ja pituuteen, joka parhaiten vastaa lopullisten tuotteiden laatua ja pituutta. Samalla saadaan rungon arvosaanto nostetuksi nykyisestä massasahauksesta toiselle tasolle. Tämän toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle puunrungon sahausmenetelmä lie on 10 tunnusomaista se, mitä on esitetty oheisten patenttivaatimusten 1-4 tunnusmerkkiosissa .

Edellä todettujen sahatavaran käsittelyyn liittyvien haittojen poistamiseksi keksinnön mukaisen tasapaksun puuviipa-15 leen käsittelymenetelmän tarkoituksena on myös siirtää tuo-teaihioiden teko jo sahalle, sahauksen yhteydessä tehtäväksi. Tukista sahatuista puuviipaleista ei sen mukaan tehdäkään perinteellistä sahatavaraa, vaan suoraan käyttäjän tarvitsemia tuoteaihioita, joiden pituus, dimensio (leveys 20 x paksuus) ja laatu on oikea. Samalla voidaan sahatukin eri puuaineosuudet paremmin hyödyntää laadullisesti oikeassa tuotteessa sekä nostaa tukin ja/tai viipaleen arvosaantoa. Keksinnön mukaiselle tasapaksun puuviipaleen käsittelymenetelmälle on tunnusomaista pääasiassa se, mitä ilmenee 25 oheisten 5-8 patenttivaatimusten tunnusmerkkiosist a.

Keksinnön mukaisella puunrungon sahausmenetelmällä saavutetaan useita etuja. Katkontatyön ja -optimoinnin tarve metsässä vähenee. Normaalia tukkilajittelua ei tarvita. Rungon 30 puoliskoja mitattaessa katkaisu- ja asetepäätöstä varten se kulkee sahapinnan varassa, jolloin syöttö on vakaata ja mittaustulos tarkempi. Mittausvaiheessa ovat myös laatura-jat tiedossa, joten erikoispaksuuden sahaus voidaan rajata vain sen edellyttämään laatuun. Sahaavia teriä on vähän ja 35 kaikki paksuudet voidaan haluttaessa sahata terän asentoa 73375 6 muuttamatta. Li siaksi jäljelle jäävän rungon puoliskon sahatun pinnan laatu voidaan tarkistaa uudelleen jokaisen sa-hauskerran jälkeen sekä tämän perusteella ohjata jatkokäsittelyä. Sahaussuunnan ollessa tukin sisältä ulkopintaa 5 kohti laatutekijät havaitaan varmemmin ja aikaisemmin sekä niiden syvyysvaikutusta voidaan ennakoida. Menetelmä tekee mahdolliseksi leimikkokohtai. sen laatutarkastelun, jota voitaisiin käyttää uuden laatumaksutavankin perustana.

10 Keksinnön mukaisen tasapaksun puuviipaleen käsittelymenetelmän pääetuna voidaan pitää minkä tahansa käytetyn sahausprosessin jalostusasteen nousua. Raaka-aineen sijasta tuotetaan puolivalmisteita, joiden hintataso on huomattavasti sahatavaraa korkeampi. Lisäksi rungon tai tukin si-15 säItämät laadullisesti erilaiset osat ja puun kartiokkuus voidaan hyödyntää nykyistä paremmin. Koska lopputuote määräytyy jo ennen kuivausta, voidaan eroon lajitellut tuoteryhmät kuivata loppukäytön edellyttämään kosteuteen kerralla ja jo sahalla.

20

Kummassakin keksinnön kohteena olevassa menetelmässä päämääränä on siis tuottaa sahalla tuoteaihioita, jotka soveltuvat suoraan jatkojalostukseen. Ensimmäisessä menetelmässä, so. puunrungon sahausmenetelmässä, tuoteaihioiden raa-25 ka-aineena käytetään kokonaista puunrunkoa. Kunkin puunrungon sahaus suunnitellaan käyttäen hyväksi prosessi tietokoneen tai vastaavan muistiin talletettuja tuoteaihiotilauk-sia. Toisessa menetelmässä, so. puuviipaleen käsittelymenetelmässä, tuoteaihioiden raaka-aineena käytetään puunrun-30 gosta sahattuja tasapaksuja puuviipaleita, jotka voivat kuitenkin olla paksuudeltaan erilaisia. Puuviipaleet voidaan sahata puunrungosta joko jollain tunnetulla menetelmällä tai keksinnön mukaista ensimmäistä menetelmää voidaan käyttää hyväksi.

35

II

7 73375

Seuraavassa keksinnön mukaista puunrungon sahausmenetelmää ja puuviipaleen käsittelymenetelmää selitetään yksityiskohtaisesti oheisten piirustusten avulla, jossa Kuvio .1 esittää havainnollisesti halkaistun rungon laatura- 5 joja»

Kuvio 2 es i LL ää havainnollisesti erilaisia sahausvaihtoeh-t o j a rungon eri osille;

Kuvio 3 havainnollistaa 1 aatuvyöhykk eiden näkyvyyttä eri sahausmenetelmissä; 10 Kuvio 4 esittää keksinnön mukaista puunrungon sahausmene- telmää lohkokaaviona;

Kuvio 5 esittää erästä keksinnön mukaista puunrungon sahausmenetelmää soveltavaa sahauslinjaa;

Kuvio 6 esittää keksinnön mukaista puuviipaleen käsittely-15 menetelmää lohkokaaviona;

Kuvio 7 esittää kaaviomaisesti erästä keksinnön mukaista puuviipaleen käsittelymenetelmän toteutusta;

Kuvio 8 havainnollistaa tuoteaihioiden sijoittelua puunrungosta sahattuun viipaleeseen ja 20 Kuvio 9 havainnollistaa yksittäisen irtisahatun aihionkat- kaisu- eli viimeistelyvaiheita valmiiksi tuoteai-hioksi.

Kuvio 1 esittää halkaistua mäntyrunkoa sekä sen laaturajoja 25 molemmissa puoliskoissa 1, 2. Alaosan oksattomat osat 3, 4 muodostuvat vähäoksaisen sydämen 5, 6 ympärille sekä jatkuvat kuolleita oksia sisältävän osan 7, 8 puolelle pintaa pitkin. Terveoksaisissa osissa 9, 10 on ollut suuria alaoksia, jotka pienentyvät latvusta 11, 12 kohden. Kuusen runko 30 muodostuu suurimmaksi osaksi terveistä oksista. Varsinkin oksaton alue on mäntyä huomattavasti lyhyempi. Katkoviivat 13 ja 14 esittävät ajateltuja laaturajoja.

35 8 73375

Kuvio 2 esittää erilaatuisten rungon puoliskoiden mahdollisia sahausvaihtoehtoja, jotka tietokone optimoi rungon puoliskojen laadun, muodon ja pituuden sekä tarvittavien tuo-teaihioiden perusteella. Jokaisen leikkauksen ja sitä kaut-5 ta saadun uuden tiedon perusteella voi tietokone tarkistaa aiemmin tekemäänsä suunnitelmaa ja muuttaa sitä arvosaannon parantamiseksi.

Kuvio 3 esittää erilaisten laatuvikojen havaitsemisen help-10 poutta keksinnön mukaisella sahaustavalla. Ulkoapäin lähestyvän leikkauspinnan 17 avulla ei esimerkiksi sydänlaho 13 tai karsimisvyöhyke 16 näy etukäteen, vaan seuraava leik-kaussyvyyspäätös on tehtävä täysin arviolta. Rungon halkaisupinnalla 18 sen sijaan molemmat vikaisuudet näkyvät ja 15 havainnon perusteella on myös mahdollista arvioida ko. vian syvyyttä.

Kuvio 4 havainnollistaa lohkokaaviomuodossa keksinnön mukaista menetelmää puunrungon sahaamiseksi. Tuotant o-ohjel-20 ma, joka käsittää eri mittaisia ja laatuisia kappaleita eli tuoteaihioita, talletetaan edullisesti ennen varsinaista sahausta prosessitietokoneen tai vastaavan muistiin, lohko a. Runko sahataan edullisimmin keskeltä halki, lohko b. Kummankin rungon puoliskon 1, 2 pituussuuntaiset laaturajat 25 13, 14 määritetään leikkauspinnan 18 perusteella (kuvio 1 ja 3) ja talletetaan muistiin, lohko c. Mitataan rungon puoliskon 1, 2 muoto ja koko ja talletetaan muistiin, lohko d. Lohkon d mittaustulokset yhdistetään lohkossa c määritettyihin laatutietoihin, lohko e. Optimoidaan katkaisut ja 30 sahausmuodot mittaustulosten ja laatutietojen perusteella siten, että kukin rungon puolisko jaetaan pituussuunnassa osiin 3, 4; 7, 8; 9, 10 (kuvio 1), jotka pääsääntöisesti kuuluvat yhteen laatuluokkaan ja kuhunkin osaan sovitetaan siihen laatuluokkaan kuuluvia tuotanto-ohjelman mukaisia 35 tuoteaihioita (kuvio 2) ja maksimoidaan arvosaanto, lohko f

II

9 73375 Tämän jälkeen rungon puoliskot sahataan ja leikataan sopiviksi tuoteaihioiksi, lohko g, ja lajitellaan, lohko 1. Toteutetut tuoteaihiot rekisteröidään ja poistetaan sahattavasta tuoteaihio-ohjelmasta, lohko k. Rungon puoliskosta 5 voidaan vaihtoehtoisesti leikata kerralla vain yksi viipale, lohko h, ja jäljelle jäävää rungon puoliskon osaa kierrätetään edellä kuvatussa sahausprosessissa, kunnes rungon puoliskot on käsitelty. Rungon keskiosasta voidaan tarpeen vaatiessa sahata ohut, edullisimmin sydänosan paksuutta 10 vastaava, esim. 50 mm:n viipale, lohko i, jonka jälkeen viipaleen molemmin puolin saatavat rungon puoliskot käsitellään edellä kuvatulla tavalla. Kummankin ensimmäiseksi sahatun rungon puoliskon leikkauspintoja 18 (kuvio 1) voidaan käyttää samanaikaisesti tukemaan toistensa laadut usta, 15 lohko j.

Tuoteaihio-ohjelmalla tarkoitetaan sahalta tilattujen sillä hetkellä tuotannossa olevien tuoteaihioiden joukkoa, jossa kunkin tuoteaihion mitat ja laatu on määritelty ja joiden 20 hintatiedot on myös sisällytetty ohjelmaan. Tuoteaihioiden tilauskanta on siis suurempi kuin tuotantoon tietyillä kriteereillä valittujen tuoteaihioiden joukko. A rvo-optimoinnilla tai arvosaannon maksimoinnilla tarkoitetaan sen taloudellisesti tai rahallisesti edullisimman tuoteaihiojou-25 kon valitsemista, joka puunrungosta tai sen osasta voidaan sahata, kun otetaan huomioon voimassa oleva tuoteaihio-oh-jelma.

Kuvio 5 esittää erästä keksinnön mukaista puunrungon sa-30 hausmenetelmää soveltavaa sahauslinjaa. Siinä rungot tuodaan sahalle niin pitkinä kuin se kuljetusteknisesti on mahdollista. Mikäli rungossa on kahden tai useamman suuntaista käyryyttä eli lenkoutta tai mutkia tai muita selviä vikoja, on runko katkaistava näistä syistä lyhempiin osiin 35 7 3 3 7 5 10 siten, että kukin osa on sahattavissa periaatteessa symmetrisessä asennossa sahalinjan suhteen. Tämä katkaisu voidaan tehdä jo metsässä, mutta mieluummin sahassa tämän esimerkin mukaisesti.

5

Rungot syötetään poiki11a isku 1je11imel1 e 19, josta ne ohjaajan 21 valvomana annostellaan yksitellen kuorimakonee-seen 20. Tämän jälkeen runko kulkee välivaraston 22 kautta mittauslinjalle 24. Rungon muoto ja pituus mitataan tukki-10 mittarilla 23 ja tiedot syötetään tietokoneeseen 25, joka tarkistaa katkaisutarpeen ja laskee mahdolliset katkaisu-kohdat. Tietokoneen 25 avulla ohjataan myös servovastetta 27 sekä katkaisusahaa 26, joilla runko tarvittaessa katkaistaan. Runko tai rungon osa siirtyy tämän jälkeen väli-15 varaston 28 kautta syöttölinjalle 30, jolla se käännetään symmetriseen asentoon syöttölinjan suhteen lenkous ylös tai alas, jossa asennossa se syötetään sahayksikön 32 läpi. Kääntö tapahtuu sahaajan 29 ohjaamana kääntölaitteen 31 avulla.

20

Rungon halkaisun jälkeen rungon puoliskot siirretään peräkkäin välivaraston 33 kautta arvosteluasemaan 34, jossa laa-duttaja 37 näkee rungon puoliskon 1 laaturajat sahatun pinnan avulla. Rungon molempien puoliskojen näkeminen kuvion 1 25 tapaan yhtäaikaisesti varmentaa määrittelyn luotettavuutta. Laaduttaja voi siirtää ohjauspulpetin 38 painikkeiden avulla liikkuvaa laserviivaa 49 tai vastaavaa pitkittäin rungon yli. Hän ohjaa viivan arvionsa mukaan laaturajakoh-taan ottaen huomioon laatutekijät pituus- ja leveyssuunnas-30 sa. Viivan ollessa halutussa kohdassa ohjaaja viestittää tietokoneelle 40 esimerkiksi viivan oikealle puolelle jäävän osan laatuluokan painonappien avulla. Tämänjälkeen viiva siirretään seuraavaan laaturajaan ja viestitetään vastaavasti uusi laatuluokka. Tätä jatketaan, kunnes koko tuk-35 ki on laadutettu. Laatupainalluksien yhteydessä tietokone

II

11 73375 lukee laserviivan asemat ja näin visuaalinen laatutieto on sen muistissa. Laadutus voi tapahtua rungon puolikkaille yhtäaikaisesti tai kummallekin yksilöllisesti.

5 Laadutuksen jälkeen puolisko käännetään sahapinta alaspäin kääntäjällä 3 5 sekä annostellaan mittauslinjalle 36. Pro-fiilimittarilla 39 mitataan puoliskon poikkileikkauksien muoto ja koko määrävälein, esimerkiksi 2 cm:n välein, ja mittaustiedot syötetään tietokoneeseen 40, joka yhdistää ne 10 vastaaviin laatutietoihin. Näiden tietojen ja etukäteen syötetyn tuotanto-ohjelman avulla tietokone optimoi puoliskon katkaisut ja sahausosuudet kuvion 2 tapaan sekä ohjaa jatkokäsittelyä.

15 Mittauksen jälkeen rungon puolisko katkaistaan liikkuvan servovasteen 42 ja katkaisusahan 41 avulla haluttuihin osiin, jotka yksitellen siirretään välivaraston 43 kautta klyyvisahalinjalle 44. Sahan 45 asetettavan terän tai telaston avulla rungon puoliskosta sahataan halutun paksui-20 nen viipale, joka ohjataan jatkoprosessiin 48 leikattavaksi sopiviin leveyksiin esimerkiksi moniteräsärmällä tai joka käsitellään jäljempänä selitetyn viipaleen käsittelymenetelmän avulla. Loppuosa rungon puoliskosta palaa kiertoon kohdassa 47 tai loppuun käytettynä se voi pudota haketuk-25 seen kohdassa 46. Näin jokaisen leikkauksen jälkeen voidaan uusi sahapinta tarkistaa ja tehdä tarvittavat korjaustoimenpiteet. Luonnollisesti lopullinen sahaus voidaan suorittaa yhdenkin laadutuksen ja mittauksen perusteella, mutta tulos on epävarmempi. Kuvion 4 nuolet havainnollistavat sa-30 hausprosessin kulkusuuntaa. Rungon jokainen osa käsitellään samalla tavoin. Näin saadut tuoteaihiot ovat siten mahdollisimman tasalaatuisia, joko oksattomia, kuolleita tai terveitä oksia sisältäviä ja edullisesti mahdollisimman lähellä tarvittavan tuotteen lopullista mittaa. Lopullista tuo-35 tetta valmistavan yrityksen katkaisu ja laatuhukka ovat si- 12 73375 0· ten aivan toista luokkaa kuin tavallisesta sahatavarasta 'valmistettuna. Samalla on rungon kukin osa käytetty sille parhaiten soveltuvaan kohteeseen ilman, että arvokasta puuainesta käytetään sinne, jossa huonompilaatuinenkin puu 5 täyttää tehtävänsä.

Edellä esitetty keksinnön mukainen puunrungon sahausmene-telmä on käyttökelpoinen myös sellaisissa tapauksissa, joissa rungon sydäntä sisältävä osa on otettava erikseen. 10 Silloin sahataan sydänkappale, joka on esim. 50 mm:n pak suinen, erikseen ja käsitellään jäljelle jäävät rungon puoliskot keksinnön mukaisesti edellä esitetyllä tavalla. Keksintö ei rajoitu luonnollisestikaan edellä kuvattuihin esimerkkeihin, vaan koskee kaikkia niitä menetelmiä, jossa sa-15 haus lähtee, päinvastoin kuin nykyisin, tukin sydänosasta ja jatkuu siitä vaiheittain pintaa kohti ja jossa leikkaus-pinnan laatu määrittelee rungon puoliskon tai viipaleen katkaisukohdan ja seuraavan leikkauspaksuuden. Olennaista menetelmälle on lisäksi se, että mahdollisimman vähän jat-20 koprosessin vaihtoehtoja on rajoitettu siinä vaiheessa, jossa rungon laatutekijät on nähtävissä sahauspinnalta.

Kuvio 6 havainnollistaa keksinnön mukaista menetelmää puunrungosta sahatun tasapaksun viipaleen käsittelemiseksi. 25 Tuotanto-ohjelma, joka käsittää eri mittaisia ja laatuisia kappaleita eli tuoteaihioita, talletetaan edullisesti ennen varsinaista sahausta prosessitietokoneen tai vastaavan muistiin, lohko a. Puuviipale syötetään sahausprosessiin, jonka ensimmäisessä vaiheessa se mitataan, lohko m. Puuvii-30 paleen pituussuuntaiset laaturajat määritetään ja talletetaan muistiin, lohko n. Mitataan puuviipaleen paksuus ja muoto ja taitetaan muistiin, lohko o. Laatutiedot ja mittaustulokset yhdistetään, lohko p. Optimoidaan katkaisut ja sahausmuodot mittaustulosten ja laatutietojen perusteella 35 siten, että puuviipaleeseen sovitetaan tuot anto-ohjelmassa

Il.

13 73375 olevia tuoteaihioita ja toteutettavaksi valitaan sellainen tuoteaihioyhdistelma, jossa puuviipaleesta saatava arvo-saanto on maksimissaan, lohko q. Tämän jälkeen suoritetaan puuviipaleen katkaisu ja leikkaus halutuiksi tuoteaihioik-5 si, lohko r. Toteutetut tuoteaihiot rekisteröidään ja poistetaan sahattavasta tuoteaihio-ohjelmasta, lohko k. Valmiit tuoteaihiot lajitellaan, lohko 1, annettujen tietokoneen muistiin talletettujen lajitteluohjeiden mukaisesti. Puu-viipaleen katkaisu, leikkaus aihioiksi ja viimeistely tuo-10 teaihioiksi ja lajittelu järjestetään tapahtuvaksi sopivim-min automaattisesti puuviipaleen yhden mittauskerran perusteella, lohko m, annetun tuotanto-ohjelman, lohko a, ja annettujen lajitteluohjeiden, lohko 1, mukaisesti.

15 Keksinnön mukaisen puuviipaleen käsittelymenetelmän lähtö-raaka-aineena on sahatukista sahatut eri paksuiset, tasapaksut viipaleet, joiden leveys vaihtelee rungon muodon mukaan. Mitä keskemmältä viipale on sahattu sitä suurempi on sen leveys. Tyviosuus on luonnollisesti latvaa le-20 veämpi.

Puun biologisen rakenteen mukaisesti sen laatu vaihtelee rungon eri osissa kuten edellä on jo todettu. Tasalaatuisen tuoteaihion saamiseksi tuoteaihio on sen vuoksi otettava 25 viipaleen siitä osasta, joka parhaiten vastaa sen laatuvaatimusta. Arvokkaasta oksattomasta osasta on luonnollisesti otettava vain parasta laatuluokkaa vaativia tuotteita.

Edellä mainittu viipalekohtainen arvo-optimointi on keksin-30 non mukaan mahdollista suorittaa merkitsemällä esimerkiksi käsin eri arvoiset virheet tunnistettavilla merkinnöillä, kuten maalin avulla. Tämän jälkeen ajetaan viipale laitteen lävitse, joka mittaa viipaleen muodon, tunnistaa sen paksuuden ja virhemerkintöjen avulla sen eri osien laadun. 35 Tietokoneen muistiin on talletettu myynti- tai tuotanto-oh- 14 73375 jelma, joka käsittää eri mittaisia ja laatuisia kappaleita eli tuoteaihioita. Tietokone tekee parhaan mahdollisen pa-loittelusuunnitelman kullekin viipaleelle. Paloittelusuun-nitelmassa on päämääränä virheiden poistamisen lisäksi mah-5 dollisimman suuri arvosaanto sekä kunkin aihion laadun tasaisuus. Sen vuoksi on tietokoneen muistissa olevat aihioiden hintatiedot saatavissa suoraan sahalle tehdyistä tilauksista .

10 Tietokoneen tekemän suunnitelman ja optimoinnin mukaisesti viipale voidaan katkaista suunnitelman mukaisesta kohdasta, jolloin viipaleen toisesta päästä voidaan leikata eri levyisiä aihioita kuin sen toisesta päästä. Näin voidaan käyttää hyväksi esimerkiksi tyvi1 aajentuma ja ottaa huo-15 mioon viipaleen eri osissa olevien puunainesten laatu. Viipale voidaan keksinnön mukaan luonnollisesti katkaista useammastakin kuin yhdestä kohdasta, jos myyntiohjelma sisältää vain lyhyitä kappaleita, jotka ovat edullisimmin otettavissa lyhyemmistä viipaleen osista.

20

Seuraavana vaiheena on viipaleen tai sen katkaistujen osien leikkaaminen tuotesuunnitelman levyisiksi tangoiksi. Sahaa-minen voi tapahtua viipaleen pituussuunnassa yksi leikkaus kerrallaan. Ensimmäisessä leikkauksessa suoristetaan viipa-25 leen epätasainen reuna, joka on rungon muodon mukainen. Sen jälkeen suoristettu reuna ajetaan tietokoneenohjaamia vasteita vastaan, jolloin leikattavan tangon leveys määräytyy. Leikkauksia suoritetaan niin monta kuin tietokoneen tekemä suunnitelma kustakin viipaleesta edellyttää.

30 Tämän jälkeen suoritetaan viipaleista tehtyjen tankojen katkaisu lopulliseen mittaansa. Katkaisun yhteydessä poistetaan sellaiset virhekohdat kuten liian suuret oksat, laho-oksat tai rosot jne., joita ei mihinkään tuoteaihioon 35 hyväksytä tai jotka alentavat aihion käyttölaatua. Samalla katkaistaan kustakin tangosta tietokoneen tekemän suunni-

II

15 73375 telman mukaisesti sellaisia aihioita, joiden laatuvaatimus parhaiten sopii tangon puuaineksen laatuun. Laadun mukaisen katkaisun onnistumiseksi tulee tuot an to-ohjelmassa olla useampaa eri laatua ja pituutta vaativa tuoteaihioita.

5

Viimeisenä vaiheena on eri pituisten, levyisten ja laatuis-ten aihioiden lajittelu eli jakaminen omiin pinkkoihinsa ja valmistelu lähetystä tai kuivausta varten.

10 Keksinnön mukainen puuviipaleen käsittelymenetelmä voidaan toteuttaa kuvion 7 mukaisesti. Irtisahattu puuviipale siirretään sahaus1injalt a 51 poiki11ai sku1je11ime 1le 52, josta se annostellaan arvostelulinjalle 53. Arvostelija 54 merkitsee vaikeasti mitattavat laatuviat eri merkein, jonka 15 jälkeen viipale siirretään mittauslaitteen 55 läpi. Muotoja laatumittaustulokset syötetään tietokoneeseen 50, joka näiden mittaustulosten, muistissaan olevan tuotanto-ohjelman ja lähtötietojen perusteella valitsee edullisimman mahdollisuuden paloitella viipale tuoteaihioiksi. Viipale oh-20 jataan tämän jälkeen katkaisusahan 57 servoastetta 58 vasten ja tietokoneen avulla ohjataan paloit telusuunnitelman mukaiset katkaisut.

Kuvion 7 mukaisesti viipale tai sen katkaistu osa siirre-25 tään katkaisusahan 57 jälkeen välivaraston 59 kautta suun-tauselintä 60 vasten. Tämän ja tietokoneen 50 avulla ohjataan kappale valitussa asennossa syöttö Iinjän 61 kautta mo-niteräsahaan 62. Sahan terät ovat siirrettäviä asettelu-laitteen 63 avulla. Tietokoneen 50 avulla terät säädetään 30 kappaleiden syötön välillä seuraavaa sahausohjelmaa vastaaviksi. Sahauksen jälkeen irtisahatut aihiot pidetään erillään ja syötetään yksitellen puskuri varaston 64 kautta kat-kaieulinjalle, jossa tietokoneen 50, katkaisusahan 65 ja servovasteen 66 avulla ohjataan aihion lopullinen katkaisu 35 vastaavasti kuten sahalla 57 ja vasteella 58.

73375 16

Kuvio 8 esittää esimerkkiä puuviipa teelle valitusta paloi t-telusuunnitelmasta. Viipaletta 71 siirretään suuntaan 72 ja se katkaistaan kolmeen osaan kohdista 73 ja 74, joista ensimmäisen osan pituus on a', toisen b' ja kolmannen jäljel-5 le jäänyt pituus. Kuvio 8 esittää myös tuoteaihioiden sijoittelun viipaleeseen. Ensimmäisestä osasta leikataan kaksi aihiota 75, toisesta kolme 76 ja kolmannesta neljä 77. Katkoviivat esittävät tietokoneen laskemia, lopullisia aihioiden katkaisukohtia.

10

Kuvio 9 esittää esimerkkiä katkaisusta, jossa katkaisun kohteena on eräs kuvion 8 aihioista 75. Ensimmäinen katkai-supituus on c' ja irtisahattu osa 78 ohjataan haketukseen. Toinen katkaisupituus on d', joka on aihion 75 lopullinen 15 pituus. Aihio 75 ohjataan kuvion 7 mukaan välivaraston 67 kautta lajittelulinjalle 68 ja lajitellaan laatuaan ja mit-tojaan vastaavasti sille varattuun lokeroon 69. Kuvion 9 mukainen jättöoaa 79 ohjataan haketukseen.

20 Keksinnön mukaisella puuviipaleen käsittelymenetelmällä puun biologiset aineosat voidaan hyödyntää parhaiten tekemällä puun rungosta, viipaleiksi sahauksen kautta, suoraan valmiita tuoteaihioita eikä sahatavaraa kuten tavallisesti. Näin voidaan hyödyntää rungon kartiokkuus sekä varmis-25 tua siitä, että tuoteaihiot, jotka yleensä ovat lyhyitä 100 cm - 200 cm tai sitäkin lyhyempiä, ovat oikeaa käyttölaa-tua: eivät liian hyviä eivätkä liian huonoja.

Olennaista keksinnön mukaiselle puuviipaleen käsittelymene-30 telmälle on se, että puun laatuun vaikuttavat tekijät kuten oksat, halkeamat, rosot, sinisyys, laho, sydän jne tunnistetaan, mitataan ja tiedostetaan niiden soveltuminen erilaisten tuoteaihioiden raaka-aineeseen 9ekä paloitellaan tukista irtisahattu viipale tuoteaihioiksi näiden tietojen 35 ja tuotanto-ohjelmassa olevien aihioiden mitta- ja laatu-

II

17 73375 vaatimusten perusteella. Tunnistamisen helpottamiseksi voidaan virheet merkitä manuaalisesti erilaisilla merkeillä. Tunnistamistekniikan kehittyessä voi tämä tapahtua kokonaan automaattisesti, niin kuin osittain 5 sahatavaran lajittelussa nyt jo tehdään.

Edellä on esitetty kaksi menetelmää puuraaka-aineen, tukin ja siitä leikatun puunviipaleen, käytön optimoimiseksi. Kumpaakin menetelmää voidaan soveltaa itsenäisesti. Puun-10 viipaleen käsittelymenetelmää voidaan käyttää myös puunrungon sahausmenetelmän yhteydessä.

Puunrungon sahausmenetelmällä on eräitä etuja puuviipaleen käsittelymenetelmään verrattuna. Jatkojalostajat esittävät 15 usein vaatimuksia puuraaka-aineen vuosirengaspaksuuksi1 le ja sille, mistä osasta puunrunkoa raaka-aineen tulee olla peräisin. Toisin sanoen eräät tuotteet valmistetaan sydän-puusta toiset taas pintapuusta. Tänä päivänä moni jatkojalostaja ostaa järeää sahatavaraa, jonka he halkaisevat ja 20 katkovat sopiviksi tuoteaihioiksi, vain siitä syystä, että tällöin he tietävät puuraaka-aineen olevan peräisin suuren tukin sydänosasta. Edellä esitetyllä puunrungon sahausme-netelmällä voidaan määrittää tarvittaessa tuoteaihiolle t e-kokohta rungosta sekä syvyys- että pituussuunnassa. Asiakas 25 voi aihioita tilatessaan edellyttää aihion syntyvän esimerkiksi pituussuunnassa tukin keskiosan pinnasta tai tyvitu-kin sydämestä. Tätä ei nykyisin menetelmin voida tehdä.

Puunrungon sahausmenetelmän edullisuutta ja käyt tökelpoi-30 suutta voidaan kuvata myös toisen esimerkin avulla, jossa haluttu tuoteaihio on poikkileikkaukseltaan neliö (tai lähellä tätä oleva suorakaide) ja jossa vain yksi sivu tulee olemaan ns. julkisivu. Tällöin vaaditun laatutason tyydyttää tuoteaihio, jossa yksikin neljästä sivusta on riittävän 35 hyvä. Tämän tapaisten tuotteiden käyttökohteita on paljon 18 73375 mm. huonekaluteollisuudessa. Tämä vaatimus voidaan ottaa keksinnön mukaisessa sahausmenetelmässä huomioon siten, että erittäin vikäisestä, esim. pienien kuivien oksien peittämästä alueesta sahataan viipaleita, joiden paksuus vastaa 5 haluttuja neliömäisiä tuoteaihioita. Koska yksi puhdas sivu riittää, sijoitetaan optimoinnin yhteydessä tuoteaihion toinen sahausura oksien ohi. On luonnollisesti huomattavasti helpompaa saada 4 mm paksu viiva (= sahausura) sopimaan oksien sekaan kuin esimerkiksi tuoteaihion 50 mm:n la-10 pe. Näin saadaan oksattomalta näyttävä tuote heikostakin puuraaka-aineesta.

15

II

Claims (8)

19 PATENTTIVAATIMUKSET 7 3 3 7 5

1. Menetelmä puunrungon sahaamiseksi, jossa, menetelmässä sahausprosessin yhteydessä määritetään rungon mitat ja muo- 5 to sekä rungon kunkin osan biologinen laatu sekä pituus-että poikkisuunnassa ja nämä otetaan huomioon puunrunkoa käsiteltäessä, t u n n e t t u siitä, että a) tuotanto-ohjelma, joka käsittää eri mittaisia ja laatuisia kappaleita eli tuoteaihioita, talletetaan edullises- 10 ti ennen varsinaista sahausta muistiin; b) runko sahataan edullisimmin keskeltä halki; c) kummankin rungon puoliskon (1, 2) pituussuuntaiset laa-turajat (13, 14) määritetään leikkauspinnan (18) perusteella ja talletetaan muistiin; 15 d) mitataan rungon puoliskon (1, 2) muoto ja koko ja talletetaan muistiin; e) kohdan d mittaustulokset yhdistetään kohdassa c määritettyihin laatutietoihin; f) optimoidaan katkaisut ja sahausmuodot mittaustulosten ja 20 laatutietojen perusteella siten, että kukin rungon puo lisko jaetaan pituussuunnassa osiin (3, 4; 7, 8; 9, 10), jotka pääsääntöisesti kuuluvat yhteen laatuluokkaan ja kuhunkin osaan sovitetaan siihen laatuluokkaan kuuluvia tuotanto-ohjelman mukaisia tuoteaihioita (kuvio 2) ja 25 maksimoidaan arvosaanto; jonka jälkeen g) rungon puoliskot sahataan ja leikataan sopiviksi tuote-aihioiksi ja lajitellaan.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n n e t - 30. u siitä, että kustakin rungon puoliskosta leikataan kerrallaan vain yksi viipale ja jäljelle jäävää rungon puoliskon osaa kierrätetään sahausprosessissa kohtien c, d, e, f ja g mukaisesti, kunnes rungon puoliskot on käsitelty. 35 20 73375

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu -siitä, että rungon keskiosasta sahataan ohut, edullisimmin sydänosan paksuutta vastaava esim. 30 mm:n, viipale, jonka jälkeen viipaleen molemmin puolin saatavat 5 rungon puoliskot käsitellään kohtien c, d, e, f ja g mukaisesti .

4. Jonkin edeltävän patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kummankin ensimmäiseksi 10 sahatun rungon puoliskon leikkauspintoja (18) käytetään samanaikaisesti tukemaan toistensa laadutusta.

5. Menetelmä puunrungosta sahatun tasapaksun viipaleen käsittelemiseksi, jossa menetelmässä puuviipaleen muoto ja 15 siinä esiintyvät laatuvirheet määritetään, jonka jälkeen puuviipale katkaistaan ja leikataan ottaen huomioon em. määritykset, tunnettu siitä, että a) tuotanto-ohjelma, joka käsittää eri mittaisia ja laatuisia kappaleita eli tuoteaihioita, talletetaan edullises- 20 ti ennen varsinaista sahausta muistiin; b) puuviipaleen pituussuuntaiset laaturajat määritetään ja talletetaan muistiin; c) mitataan puuviipaleen paksuus ja muoto ja talletetaan muistiin; 25 d) kohdan c mittaustulokset yhdistetään kohdassa b määritettyihin laatutietoihin; e) optimoidaan katkaisut ja sahausmuodot mittaustulosten ja laatutietojen perusteella siten, että puuviipaleeseen sovitetaan tuotanto-ohjelmassa olevia tuoteaihioita ja 30 toteutettavaksi valitaan sellainen tuoteaihioyhdistelmä, jossa puu viipaleesta saatava arvosaanto on maksimissaan, jonka jälkeen f) suoritetaan puuviipaleen katkaisu ja leikkaus halutuiksi tuoteaihioiksi sekä lajittelu. II 35 21 73375

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen menetelmä, t u n n e t-t u siitä, et-tä puuviipale käsitellään kohdan f mukaisesti joko kokonaisena tai katkaistaan kahteen tai useampaan osaan, jonka jälkeen puuviipale tai sen osat sahataan tuo- 5 teaihioiden levyisiksi kappaleiksi ja viimeistellään tar peen vaatiessa haluttuun pituuteen.

7. Patenttivaatimuksen 5 tai 6 mukainen menetelmä, t u n-n e t t u siitä, että puuviipaleen katkaisu, leikkaus ai- 10 hioiksi ja viimeistely tuoteaihioiksi ja lajittelu järjestetään tapahtuvaksi automaattisesti puuviipaleen yhden mittauskerran perusteella annetun tuotanto-ohjelman ja annettujen lajitteluohjeiden mukaisesti.

8. Patenttivaatimuksen 5, 6 tai 7 mukainen menetelmä, t u n n e t t u siitä, että puuviipaleessa olevat laatu-virheet merkitään manuaalisesti merkeillä, jotka varmentavat laatuvirheiden tunnistuksen mittalaitteella. 20 22 73375