JP2004216861A - 木製角材の乾燥前加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】歪発生防止と乾燥促進のための乾燥前加工工程を、簡単な構造で自動的に円滑に実施でき、短い乾燥期間でしかも表面割れ、ねじれ、曲がり等の発生のない品質良好な角材製品を歩留まりよく得ることを可能にする木製角材の乾燥前加工装置を提供する。
【解決手段】角材を長手方向に搬送する搬送機構と乾燥前加工部本体とを備え、乾燥前加工部本体が、原木を断面角形状に荒挽した荒挽角材の各面に対して背割りを入れる背割り機構と、荒挽角材の各面に対して多数の表面傷をつける創傷機構を備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は柱や桁、梁で代表される木製角材の乾燥前加工装置に関する。

柱や桁、梁は製材の区分としては「ひき角類」に属し、建築用などに欠かせない構造材料である。
かかる角材は、従来一般に、原木（丸太）を鋸により４面をカットする荒挽き工程で断面角形状に加工し、そのままの状態で乾燥装置に送られて水分含有量が規定内になるまで乾燥させ、乾燥された荒挽き柱材を、各面が規定寸法たとえば柱であれば１２０×１２０ｍｍとなるように修正挽きし、梁や桁などの横架材であれば、２４０×１２０ｍｍとなるように修正挽きし、製品として梱包出荷していた。

しかし、先行技術では、乾燥工程で表面割れ、ねじれ、曲がりなどの歪の発生することが避けられず、こうした症状は修正挽き工程でほとんど改善できないので、商品とならない角材が発生し、歩留まり低下により乾燥コストを上げるとともに、全体的な製品コストの上昇を招いていた。

本発明は前記課題を解消するためになされたもので、その目的とするところは、歪発生防止と乾燥促進のための乾燥前加工工程を、簡単な構造で自動的に円滑に実施でき、短い乾燥期間でしかも表面割れ、ねじれ、曲がり等の発生のない品質良好な角材製品を歩留まりよく得ることを可能にする木製角材の乾燥前加工装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の木製角材の乾燥前加工装置は、角材を長手方向に搬送する搬送機構と乾燥前加工部本体を備え、乾燥前加工部本体が、原木を断面角形状に荒挽した荒挽角材の各面に対して背割りを入れる背割り機構と、荒挽角材の各面に対して多数の表面傷をつける創傷機構を備えていることを特徴としている。

本発明によるときには、歪発生防止と乾燥促進のための乾燥前加工工程を簡単な構造で自動的に円滑に実施でき、短い乾燥期間でしかも表面割れ、ねじれ、曲がり等の発生のない品質良好な角材製品を歩留まりよく得ることを可能にするというすぐれた効果が得られる。

好適には、乾燥前加工部本体が、フレームの下部に複数の送りローラを、上部に角材を押し付ける複数の押えローラをそれぞれ配置しており、前記送りローラと押えローラ間のスペースに、上下用鋸と左右用鋸からなる背割り鋸機構と、それぞれに多数の創傷片を配した上下用部体と左右用部体からなる創傷機構が配されている。好適には、上下用部体と左右用部体は、外周に多数の創傷片を配したローラを備えている。

この態様によれば、搬送機構で送られてきた荒挽材は、乾燥前加工部本体に進入すると、送りローラと押えローラで上下がずれないように位置決めされ、その状態で長手方向に移動され、移送路内に突出されている創傷機構の上下用部体と左右用部体が荒挽材と転接し、それにより、多数の創傷片が荒挽材の４面に突き刺さりあるいは削られ、所定ピッチの多数の表面傷部が４面に自動的に付けられる。それとともに、上下用鋸と左右用鋸が荒挽材の先端から接触することで４面にスリット状の背割りが順次自動的に入れられる。したがって歪発生防止と乾燥促進のための加工を自動的に連続的に行えるというすぐれた効果が得られる。

以下添付図面を参照して本発明の実施態様を説明する。
図１ないし図６は本発明の乾燥前加工装置の一実施例を示している。
図１において、Ｄが本発明で特徴とする乾燥前加工装置であり、角材を長手方向に搬送する搬送機構１６と、これの下流に設置された乾燥前加工部本体１７と、これで処理された角材を搬送する搬送機構１８とを備えている。

乾燥前加工部本体１７は、図２ないし図６に詳細が示されており、フレーム３０の下部には所定の間隔で送りローラ３１が配置されており、上部には所定の間隔で押えローラ３２が配置されている。送りローラ３１はモータで駆動されるものと、フリー回転されるものとを含んでいる。
各押えローラ３２は傾斜状のアーム３２ａにより支持され、アーム３２ａは図示しないアクチュエータにより昇降可能となっている。

また、送りローラ３１の片側に対応する領域には、角材の横面を当接させる定規３４が固設され、他側に対応する領域には、角材の横他面と接して定規３４に押し当てる複数の進退自在な押え機構３５が設けられている。押え機構３５はたとえばエアシリンダなどのアクチュエータ３５ａとこれの出力部に連結されたアーム３５ｂと、アームに回転自由に保持されたローラ３５ｃからなっている。

前記送りローラ３１と押えローラ３２間のスペースには、背割り鋸機構３６，３６’と創傷機構３７，３７’が配されており、かつ、この実施例では乾燥後の角材の角を面取りできるように面取り機構３８、３８’も配置されている。
背割り鋸機構３６，３６’は、上下用鋸３６と左右用鋸３６’からなっており、それぞれ、モータ３６ａとこれで駆動される丸鋸３６ｂとを備えている。そして、モータまたはこれを搭載したベースは、リニアガイド３６ｃに搭載され、エアシリンダのごときアクチュエータ３６ｄによって、面取り工程時には鋸刃が角材に接触しない位置に後退できるように位置変位可能となっている。
前記丸鋸３６ｂは単一でもよいし複数であってもよく、ユニットとしてモータの出力軸に交換自在とされることが好ましい。

創傷機構３７，３７’は、上下用部体３７と左右用部体３７’からなっており、それぞれは、外周に多数の創傷片３７０を配したローラ３７ａと、該ローラの軸を支持する傾斜状のアーム３７ｂと、創傷時にはアーム３７ｂを介してローラ３７ａを角材に押し付け、面取り時には創傷片３７０を角材に接触しない位置に後退させるためのアクチュエータ３７ｃを備えている。

この実施例では、アーム３７ｂは後端が揺動可能に枢支され、中間にアクチュエータ３７ｃの作用点が連結されているが、平行移動式であってもよい。創傷片３７０は円錐状の硬質スパイクあるいは釘であってもよいし，掻き取りへらなどであってもよい。

上下用部体３７と左右用部体３７’は、好ましくはいずれか一方がモータで駆動回転されるようになっている。モータはローラ軸に直結されていてもよいし、アームに固定され、チエーンとスプロケットなどの伝動要素を介してローラ軸に伝達されるようにしてもよい。
なお、背割り鋸機構３６，３６’と創傷機構３７，３７’の配置順序は、この例では、後者が上流側に、前者が下流側に配置されているが、逆であってもかまわない。

面取り機構３８、３８’は、角材の対角線に対応する位置に計２対設けられており、それぞれモータ３８ａとこれにより回転駆動されるカッター３８ｂとを備えている。モータまたはこれを搭載したベースは創傷加工時にはカッターが角材に接触しない位置に後退できるように位置変位可能となっている。

その他、図１において、Ａは搬入部であり、原木（乾燥後の角材）を受支しこれを平行移動するチェーン駆動デッキなどの可動盤台５を備えている。
Ｂは搬入部Ａの下流に設置した鋸挽部であり、刃物を交換することで荒挽きと修正挽きを行えるようになっている。
鋸挽部Ｂは、前記可動盤台５の最終に配されたストッパ付きローダ６の近傍に位置され、公知の装置と同様に、原木（乾燥後の角材）の数箇所を位置決めおよびクランプしこの状態で側方（図面では右方）に移動させる搬送機構７、７と、搬送機構７、７の搬送方向前方に位置する門型フレーム８ａに設けられた対鋸８と、門型フレーム８ａの先に設置された移動案内路９と、該移動案内路９と直角方向に延在するチェーンコンベアなどからなる切除板搬出機構１０とを備えている。前記対鋸８は相互の間隔が拡縮自在となっている。

Ｃは鋸挽部Ｂで加工され、前処理加工および乾燥を終えた角材の長さ方向両端をカットする横切り部であり、前記挽部Ｂの搬送機構７，７に隣接したころ式などのコンベア１１と、角材を位置決めする駆動ローラ１２と、これからの角材を長手方向に移動させるチエーン式などのコンベア１３と、図２のように昇降自在な２基の横切り鋸１４とを備えている。

原木１は、挽部Ｂに装入され、搬送機構７，７により数箇所を位置決めおよびクランプされ、この状態で側方（図面では右方）に移動させられる。移動方向では対鋸８が荒挽寸法に対応して間隔が調整されており、かかる対鋸８が回転駆動された状態で原木１が送られることにより第１回目の挽きが行われ、原木１は１８０度対称位置の部分が切断されて断面タイコ状になる。次いで、原木は搬送機構７，７により元位置に戻され、９０度回転されて再びクランプされ、搬送機構７，７により移動されることで第２回の切断が行われ、図７のように断面角形の荒挽材２とされる。図７のように各面に板目部分２００が現れ、かつ各角付近には目切りされた柾目部分２０１，２０１が現れている。

荒挽材２は搬送機構１６に移置され、本発明の乾燥前加工装置Ｄへと搬送される。このとき、乾燥前加工部本体１７においては、あらかじめ荒挽材２の寸法に合わせて、上下用鋸３６と左右用鋸３６’の左右と上下方向の位置（背割り位置、深さ）が調整され、また、それぞれアクチュエータ３７ｃにより上下用部体３７と左右用部体３７’の各ローラ３７ａの走路内への出具合が調整されている。また、面取り機構３８，３８’はカッターが荒挽材２に接触しない位置まで移動されられる。
なお、製品に背割りを残存させる場合には、該当面たとえば下面に対応する鋸の突き出し量を多くしておく。

搬送機構１６で送られてきた荒挽材２は、乾燥前加工部本体１７に進入すると、送りローラ３１と押えローラ３２で上下がずれないように位置決めされ、かつ、押え機構３５のアクチュエータ３５ａの作動によりローラ３５ｃと定規３４間で左右がずれないように位置決めされ、その状態で長手方向に移動される。

荒挽材２が移動すると、移送路内に突出されている創傷機構の上下用部体３７と左右用部体３７’の各ローラ３７ａが荒挽材２と転接し、それにより、多数の創傷片３７０が荒挽材２の４面に突き刺さりあるいは削られ、所定ピッチの多数の表面傷部４が４面に自動的に付けられる。
それとともに、上下用鋸３６と左右用鋸３６’が荒挽材１の先端から接触することで４面の略中央にスリット状の背割りが３，３’順次自動的に入れられる。これで図８，図９に示される様態になる。

こうして背割りと脱気用の傷を付けられた乾燥前加工済み荒挽材２’は、乾燥前加工部本体１７から搬送機構１８に送り出され、その後、乾燥前加工済み荒挽材２’は他所の乾燥設備に移送され、天然乾燥又は／及び人工乾燥される。図１０は乾燥後の状態を示しており、仮想線で示すように仕上げ挽きされて図１１のような製品Ｓとなる。

なお、製造途中で仕様が変更され、製品に背割りが必要になったときには、乾燥前加工部本体１７における背割り鋸機構の上下用鋸３６と左右用鋸３６’のうち所望のものを突出させればよい。
なお、製造対象の角材が梁、桁などの長方形断面材である場合には、その寸法に対応した送りローラ、背割り鋸機構、創傷機構をセットした別の乾燥前加工部本体ユニットと交換すればよい。

従来では、荒挽材２をそのまま乾燥していたが、本発明の乾燥前加工装置Ｄによれば、図８のように、荒挽材２の各面２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに、板目部分２００と平行状のスリット状の背割り３，３’を入れるとともに、背割り３，３’を除く各面２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに木繊維を分断する傷付け加工を施して意図的に多数の表面傷部４を形成する。

この実施例では背割りは３面２ａ、２ｂ、２ｃに相対的に浅い深さＨ１として入れられ、残る１面２ｄには、図１１に示す製品（この例では柱）となったときに短背割り３”が残存するように相対的に大きな深さＨ２で入れられる。
前記深さＨ１は最終の修正挽きのときに取り除かれて製品の表面には残らない寸法とするもので、たとえば４〜６ｍｍの範囲から選定される。深さＨ２は最終の修正挽きのときに底を含む所要深さが残存するようたとえば２５〜３５ｍｍの範囲から選定される。

表面傷部４は所定のピッチで４面２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに満遍なく散在するように施されるが、それら表面傷部４は、最終の修正挽きのときに取り除かれて製品の表面には残らない深さが選定される。

従来では図２の荒挽柱材２の状態もしくは、１面のみに１箇所背割りを入れて乾燥工程を行っており、板目部分２０１が目切りにより応力が切られていたが、本発明は４面２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの板目部分２１に背割り３，３’を入れていることにより張り応力を分散できるので、木材の曲がりやねじれなどの歪を軽減することができる。

また、図７の荒挽材２では、柾目部分２０１は木の目が平行に走っているため保有水分が抜けやすいが、板目部分２００は木の目が重なっているため、水分が抜けにくい。これに対して、本発明は板目部分２００に背割り３，３’を入れ、それにより背割りを構成する側壁３００と底壁３０１に木の目を開口させるので、図９で模式的に示すように水分を迅速、旺盛に抜くことができる。

さらに、４面２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにそれぞれ多数の表面傷部４を形成することにより、第１に木材の応力、木の目がばらばらに切られた状態になり、これにより曲がり、ねじれなどの歪発生を低減することができる。第２に、各表面傷部４ごとに板目部分２００の木の目が開口するので、水分をより早急に多量に抜くことができる。
本発明は表面傷部４と背割り３，３’との相乗効果で木材に無理をかけずに乾燥することができるので、木材が本来持つ肌合いや強度を損なわずに乾燥でき、しかも乾燥コストを低減可能である。

上記のように乾燥工程が完了した後、図５のように、乾燥前加工・乾燥済み荒挽材２”の３面に入れておいた背割り３と表面傷部４を含む板状の各外層部分２Ａ，２Ｂ，２Ｃを取り除き、残る１面については所定深さの背割り３”が残存しかつ表面傷部４を含む各外層部分２Ｄが取り除かれるように修正挽き工程を行う。これで、図１１の角材製品Ｓが得られる。この製品は隅に面取りが施されていてもよい。

図１２と図１３は本発明装置による表面傷部４と背割り３，３’の第２態様を示している。
この実施例においては、乾燥前加工工程において、製品のすべての面に背割り３が残存しないような深さに形成している。

図１４ないし図１６は本発明装置を桁や梁の製造に適用した第３態様例を示している。
この実施例においては、図１４のように荒挽材２は断面が長方形状をなしており、図１５のように、荒挽材２の各面２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに対して背割り３、３’を形成するとともに、意図的に傷付け加工を施して多数の表面傷部４を形成して、乾燥前加工済み荒挽材２’とする。

荒挽材２は、相対する２面（長辺面）２ａ、２ｄが他の２面の（短辺面）２ｂ、２ｃの２倍程度広いため、前記作用を効果的に得るべく、長辺面２ａ、２ｄに対する背割り３の本数を複数本（図示するものでは３本）とし、短辺面２ｂ、２ｃを単一としている。
そして、１つの長辺面２ｄにおける背割りのうちの１本と、１つの短辺面２ｂの背割りを、製品６となったときにも残存する深さＨ２としている。
背割り加工と傷付け加工は第１実施態様と同じ条件で行われ、調整材は乾燥工程で乾燥される。乾燥後、修正挽き工程で表面傷部４と浅い深さＨ１の背割りを含む各外層部分２Ａ〜２Ｄが取り除かれ、図１６に示す製品Ｓとされる。

図１７と図１８は本発明を桁や梁の製造に適用した第４態様を示している。
この実施例においても、図１７のように、荒挽材２の各面２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄに対して背割り３、３’を形成するとともに、意図的に傷付け加工を施して多数の表面傷部４を形成する。長辺面２ａ、２ｄに対する背割り３の本数を複数本（図示するものでは３本）とし、短辺面２ｂ、２ｃを単一としているが、すべての背割りが、修正挽きの際に除去される深さとしている点で第３態様と異なっている。他は、先に説明した態様の場合と同様である。

本発明は柱、桁、梁を製造する際の乾燥前加工工程に好適である

本発明による乾燥前加工装置を組み込んだ木製角材の製造装置の平面図である。 本発明装置の横断面図である。 本発明装置の縦断側面図である 乾燥前加工部本体の位置決め機構の縦断正面図である。 乾燥前加工部本体の創傷機構の縦断正面図である。 乾燥前加工部本体の背割り機構の縦断正面図である。 荒挽状態の部分的斜視図である。 乾燥前加工工程を終わった状態の部分的斜視図である。 図８の部分的拡大図である。 乾燥後の状態を示す断面図である。 製品となった状態の部分的斜視図である。 第２態様の乾燥前加工工程を終わった状態を示す部分的斜視図である。 製品となった状態の部分的斜視図である。 第３態様の荒挽状態を示す部分的斜視図である。 第３態様の乾燥前加工工程を終わった状態を示す部分的斜視図である。 製品となった状態の部分的斜視図である。 第４態様の乾燥前加工工程を終わった状態を示す部分的斜視図である。 製品となった状態の部分的斜視図である。

符号の説明

２ 荒挽角材
２’ 乾燥前加工済み荒挽角材
２” 乾燥前加工・乾燥済荒挽角材
Ｓ 製品
３、３’ 背割り
４ 表面傷部
Ｄ 乾燥前加工装置
１７ 乾燥前加工部本体
３１ 送りローラ
３２ 押えローラ
３６，３６’ 背割り機構
３７，３７’ 創傷機構
３７ａ ローラ
３７０ 創傷片

Claims (3)

1. 角材を長手方向に搬送する搬送機構と乾燥前加工部本体とを備え、乾燥前加工部本体が、原木を断面角形状に荒挽した荒挽角材の各面に対して背割りを入れる背割り機構と、荒挽角材の各面に対して多数の表面傷をつける創傷機構を備えていることを特徴とする木製角材の乾燥前加工装置。
2. 乾燥前加工部本体が、フレームの下部に複数の送りローラを、上部に角材を押し付ける複数の押えローラをそれぞれ配置しており、前記送りローラと押えローラ間のスペースに、上下用鋸と左右用鋸からなる背割り鋸機構と、それぞれに多数の創傷片を配した上下用部体と左右用部体からなる創傷機構が配されている請求項１に記載の木製角材の乾燥前加工装置。
3. 上下用部体と左右用部体は、外周に多数の創傷片を配したローラを備えている請求項２に記載の木製角材の乾燥前加工装置。

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