JP2004530580A

JP2004530580A - 木材の接着およびクランプ装置ならびに製品

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Publication number: JP2004530580A
Application number: JP2003506696A
Authority: JP
Inventors: エリックケーブル
Original assignee: エリックケーブル
Priority date: 2001-06-26
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2004-10-07
Also published as: CA2452776C; MXPA04000108A; US20050000661A1; CN1543391A; CA2452776A1; WO2003000474A2; WO2003000474A3; EP1401621A2; US6779576B2; US20040200546A1; US7166181B2; RU2004102681A; US20020195206A1; US7240712B2

Abstract

本発明は、パネルおよび類似品向けの接着木材品を連続的に生産できるようにする木材接着装置に関する。この装置は、デッキと、デッキを横切って木材を前進させる水平移動装置と、制動装置と、一方向クランプ装置と、上流方向加圧装置とを含む。本装置をフィンガ接合工程または単体木材品と連係して使用でき、またＮＬＧＡおよびＮＧＲＣ規格に合った家具品質等級および構造物品質等級を持つ両木材製品の生産にも使用できる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、パネルおよび類似品向けの、端面または表面が接着された木材品を連続的に生産できるようにする、木材の接着およびクランプ装置に関する。この装置は、デッキと、デッキを横切って木材を前進させる水平移動装置と、制動装置と、一方向クランプ装置と、上流方向加圧装置とを含む。端面接着装置を、フィンガ接合工程または単体木材品と連係して使用でき、またＮＬＧＡおよびＮＧＲＣ規格に合った家具品質等級および構造物品質等級を持つ両木材製品の生産にも使用できる。
【背景技術】
【０００２】
木材業界では、木材ボードを端面接着して大型木材パネルを製作できること、あるいは表面接着して梁を製作できることはよく知られている。
【０００３】
高級木材の様々な加工、たとえば製材から出る廃木材が、フィンガ接合木材製品生産を含めた低級木材加工に向けた廃物利用に有効量の原木材を含むこともよく知られている。フィンガ接合工程では、使用可能な原木材を切り取った廃材の端部を成形、接着、クランプして長尺の木材または木材ボードを作る。短尺材を重ねて得られた長尺ボードは、同じ長さの無垢の単品木材をしのぐ、例えば次の利点がある。すなわち、１）安価である場合が多い、２）特定の接着剤を使用することにより、同じ長さの無垢の単品木材と同等もしくはそれより高い構造強度を持つことが多い、そして、３）（典型的には最長６２フィートの）長尺で復元力のある真直な木材ボードを作ることができる。
【０００４】
無垢の単品ボードと同様に、フィンガ接合ボードを、認定にも依存するが、従来の木材として（すなわち骨組み用に）利用したり、端面接着および／または表面接着して別の木材製品を作ったりすることができる。具体的には、端面接着木材を使ってスラブを作ったり、表面接着木材を使って梁を作ったりすることができる。
【０００５】
長年にわたり、フィンガ接合に関する多くの技法が、工程の材料ハンドリング面だけでなく接着技術でも進化してきたし、進化し続けている。例えば、接着技術については、フィンガ接合木材を生産する高速作業で、高いスループットレベルを維持するために速い接着剤硬化時間が望ましい。しかし、高速接着は、接着剤硬化時間と生産速度との間の注意深いバランスを維持することにより接着剤が組立品のクランプ段階で硬化し、しかも工程で早過ぎず、あるいは遅過ぎずに確実に硬化する必要がある。具体的には、工程での早過ぎる硬化はフィンガ接着品の適正な組み立てを阻害する一方、遅過ぎる硬化は長いクランプ時間を必要とする。その上、早く硬化する接着剤はポットつまりバレル内で硬化してしまうという問題が依然として残る。
【０００６】
これまでの接着剤にはフェノールをベースとする接着剤があり、これらは水分および加熱活性化（マイクロ波）を組み合わせることにより硬化を開始し、接合構造と相まって、接合部において結果としての接着強度および構造的強度を提供する。しかし、マイクロ波を利用した加熱活性化接着剤は、マイクロ波の放出、そしてこの放射からのプラント遮蔽という両方を行う複雑なトンネルを必要とする。加えて、フェノール接着剤で製造される製品に関する技術は、接着剤硬化装置を用いて、連続流れ生産とは対照的なバッチ工程に役立つ。これは、殊に端面接着工程に当てはまる。
【０００７】
フェノール接着剤が持ついくつかの問題の結果、急速硬化ポリウレタン接着剤が開発され、高速フィンガ接合作業に取り入れられてきた。ポリウレタン接着剤が硬化するためには水分が必要であり、木材の含水率によっては工程に水分を導入しなければならないことがある。従って、ポリウレタン接着剤は、殊に生のつまり湿った木材と一緒に使用するのに適している。その上、ポリウレタン接着剤は、加熱活性化装置と同じ特殊なクランプおよび硬化設備を必要としない。
【０００８】
単一所定長木材の連続生産で現在使用されている設備は、初めに各木材品の両端に一連のフィンガ加工を施す。各フィンガ接合部へは接着剤が塗布され、各木材品は直線シャトル上へ移され、シャトルは先行する木材品へ向けて後続の木材品を送り込み、それによって各木材品の隣り合うフィンガ接合部同士をかみ合わせる。シャトル走行路端では、組立品が第１クランプ面を背にして停止されて所定長に切り取られ、シャトル走行路を外れた横に移されると直ちに、縦方向クランプ圧力を加えてフィンガ接合部同士を完全に係合させる。得られた所定長の木材は、クランプから水平デッキ上に解放されて接着剤の最終硬化が可能になる。後続の各木材品が作られ、所定長に切断され、横に移され、クランプされ、そして水平デッキ上へ解放されると、各木材品はデッキを横切って水平に移送される。デッキ端で各木材品は取り出されて、最終処理、清浄、および梱包される。
【０００９】
以前は、単品ボードあるいはフィンガ接合木材ボードはそれぞれ、フライス削りやフィンガ接合の各工程に対して行う一種類以上の個別作業で、スラブの製造には端面接着を、梁の製造には表面接着を行って、順次組み立てることができた。
【００１０】
例えば、以前の端面接着工程は、隣り合うボード端面へ接着剤を塗布し、接着剤が硬化している間に、隣り合うボードを一緒にクランプするとともに加圧してスラブを形成する。しかし、かかる工程は一般的に非連続的で、遅かったり、および／または労働集約的であるので、結果として、最初のフライス削り工程またはフィンガ接合組立工程の一部としてスラブを作る場合の生産コストより高くなってしまう。
【００１１】
従って、木材を連続的に組み立てて高速高圧で端面接着または表面接着されたスラブを提供する端面または表面を接着する工程および装置に対するニーズが以前からあった。
【００１２】
従来の木材接着設備に伴う別の問題は、大きくなっていくスラブへ加えられるクランプ圧力プロファイルである。すなわち、大きくなっていくスラブにさし渡るクランプ圧力を加えることができる従来装置では、大きくなっていくスラブへ一つづつ後続ボードが加えられていくので、直線シャトルの前進および後退に伴って、クランプ圧力にはかなりの変化が生ずる。従って、追加ボードを作りつつスラブへ追加される間に、スラブ全幅にわたって高い連続的なクランプ圧力を提供する木材接着工程および装置に対するニーズがある。
【００１３】
更に、家具用および構造物用に製造されるパネル間には相違がある。具体的には、構造物品質等級木材の要件は、いずれの接着接合部の強度も、特定の品質等級毎に定められた一定の設計値を満たすことであり、他方、家具品質等級木材はそれと同じ接合部強度または完全性を必要とはしない。例えば、構造物品質等級木材を（フィンガ接合または端面接着のいずれかの）接着木材品から、ポリウレタン接着剤による冷間クランプ法を用いて製造する場合、硬化サイクル中に最大接合部強度および木材中への接着剤の適性な浸透を確保するために一定の高いクランプ圧力が必要である。
【００１４】
その上、特定の法域における、構造物向け木材の使用要件は、それら木材がカナダおよび米国の建築基準法規など、各法域の建築基準法規で要求される規格を満たすことである。北米では、Canadian Lumber Standards Accreditation Board（ＣＬＳＡＢ）（カナダ木材規格認定委員会）および
American Lumber Standard（ＡＬＳ）Board of Review （米国木材規格（ＡＬＳ）審査機関）が、それぞれ Canadian National Lumber Grades Authority（ＮＬＧＡ）（カナダ国立木材品質等級機関）および National Grading Rules Committee（ＮＧＲＣ）（全米品質等級規則委員会）により定められた規則を承認および施行する。Canadian National Lumber Grades Authority（ＮＬＧＡ）（カナダ国立木材品質等級機関）は、いくつか例外はあるものの、木材寸法に関する自国規則をNational Grading Rules（ＮＧＲＣ）（全米品質等級規則）に合わせている。例外として、例えば、ＮＬＧＡは、カナダ原産の原材に対して独自の設計値を定めている。これらの規則に基づく製品認定は、法規担当官も同じく要求するように、建築業者が製品を使用できるようにするために要求される。
【００１５】
構造用木材製品の厚さおよび幅の寸法範囲は、厚さ２〜４インチｘ幅２インチ以上、である。認定品質等級は、最低から最高等級まで、間柱、＃２、＃１、および精選構造材、の各刻み品質等級となっている。各品質等級に対する規格は、ＮＬＧＡのマニュアルに記載されており、米国の規則を文書化する各機関は米商務省ＰＳ２０−９９（American Softwood Lumber Standard（米国針葉樹木材規格））に則り、該当する建築法規機関が命じる最終使途を判定する。本文書の日付け時点でのＮＬＧＡおよびＮＧＲＣに基づく全ての規則および規格は、引用して本明細書に組込まれる。更に、認定規格は将来変更される可能性があることは言うまでもないが、本出願で引用するのは現行規格（２００２年時点）である。
【００１６】
過去、認定を得た端面接着構造用木材の商用生産が行われたことはなかった。従って、とりわけ米国建築基準法規の要求事項を満たすコスト効率が高く、高速で端面接着およびフィンガ接合された構造用木材製品に対する更なるニーズがある。
【００１７】
より具体的には、無垢の木材から製造される端面接着ボード、またはフィンガ接合ボードは、構造物品質等級木材認定規格に合格しなかったということであり、詳細に言えば、認定規格品質等級＃２、＃１および精選構造材の商用生産は達成されなかった。従って、寸法範囲の認定規格を満たす、コスト効率が高く、高速に端面接着されて、フィンガ接合された構造用木材製品に対する更なるニーズがあった。
【００１８】
過去の端面接着装置は、製造、品質、または商用化可能性に関する上記問題を解決するものではなかった。従来技術の精査で明らかになったことは、米国特許第６，０２５，０５３号および米国特許第５，８８８，６２０号 (Grenier) が、フィンガ接合した所定長の木材を横並びで接着結合してボードを形成する工程を開示しており；米国特許第４，３１４，８７１号
(Weinstock)が、木材を積層して積層梁を形成する方法および装置を開示しており；米国特許第４，５６５，５９７号 (Schulte)は、横並びに結合されてベニヤウェブを形成するようにしたベニヤウェブ生産方法を開示しており；米国特許第５，６７９，１９１号
(Robinson)は、端面接着工程を経てトレーラの床張材を製作する方法および装置を開示しており；そして米国特許第３，９２７，７０５号 (Cromeens)、第４，１２８，１１９号
(Maier)、第４，９４１，５２１号 (Redekop)、および第５，６１７，９１０号 (Hill)はそれぞれ、独自のフィンガ接合装置を開示している。
【発明の開示】
【００１９】
本発明は、更なるボードを追加できるように、大きくなっていくスラブの後端を露出しながら、大きくなっていくスラブの幅にわたって高い水平方向クランプ圧力を保持する高速クランプ装置を提供することによって上記問題を解決する。加えて、このクランプ装置は、クランプ装置からスラブを最終的に取り去るために、更なるボードを送り込むシャトルから、その大きくなったスラブを離すように水平に移送できるようにする。
【００２０】
より詳細には、そして本発明によれば、複数ボード間で一貫したクランプ圧力を加える装置が提供され、この装置は：
ａ）複数のボードを支持するためのデッキ、前記デッキは上流端および下流端を有し；
ｂ）前記複数のボードへ下流方向の力を加えるために動作可能に前記上流端に接続される水平移動装置、前記水平移動装置は、新規ボードを前記上流端に隣接して位置決めできる係脱位置と、複数ボードを下流端へ向けて前進させる係合位置との間を動作可能であり；
ｃ）前記下流方向の力が閾値圧力以下である場合に前記デッキに沿う複数のボードの前進を阻止するために、そして前記下流方向の力が前記閾値圧力を超える場合に複数のボードの前進を許容するために、動作可能に前記下流端に接続される制動装置、前記制動装置は、前記水平移動装置が前記係合位置から前記係脱位置へ移動しているときに、複数のボードへ持続的な上流方向圧力を加えるための上流方向加圧装置を含み；ならびに、
ｄ）前記水平移動装置が係合位置から係脱位置へ移動しているときに、複数のボードの上流方向移動を阻止するために、動作可能に前記デッキに接続される一方向クランプ装置；を備える。
【００２１】
別の実施の形態では、デッキ上で連続的に組み立てられている複数の接着ボードにさし渡る高い接合間圧力を維持するための装置が設けられ、この装置は、デッキへ動作可能に接続される、下流方向加圧装置、制動装置、上流方向加圧装置、およびクランプ装置を備える。
【００２２】
さらなる実施の形態において、本発明は、パネルまたは梁になるよう組み立てられている複数ボード間に高い接合間圧力を維持する方法を提供し、この方法は、
ａ）ボードの上流方向移動を制約するクランプ装置を介して、水平移動装置によりデッキを横切ってボードを前進させるステップと、
ｂ）閾値圧力を有する制動装置により複数のボードの下流方向移動を制約し、前記制動装置が更に前記クランプ装置へ上流方向圧力を提供するステップとを含む。
【００２３】
本発明の更なる実施の形態では、複数の端面接着ボードを含む構造用木材製品が提供され、ここで構造用木材製品は、木材品質等級がＮｏ．２以上、好ましくはＮｏ．１または精選構造材に対するＮＬＧＡおよびＮＧＲＣ規格のいずれか一方または両組合せを満たす。一実施の形態では、各ボードは複数のフィンガ接合角材を含む。
【００２４】
構造用木材製品の寸法は、２ｘ６または２ｘ８インチなどの規格寸法木材製品であっても、特注寸法製品であってもよい。
【００２５】
好ましくは、構造用木材製品は、ポリウレタン接着剤またはＡＳＴＭ２５５９を満たす任意の認定接着剤を用いて冷間プレス加工された端面接着ボードを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
装置の概要
本発明に従い、図面を参照し、接着木材１２製の大きくなっていくスラブまたはパネルの持続的クランプ圧力をデッキ１１を横切って提供する木材接着およびクランプ装置１０を説明する。装置１０は、端面接着された木材のパネルまたは表面接着された木材の梁を形成するために、一般的には、デッキ１１、制動装置１４、上流方向加圧装置３０、一連の一方向クランプ１８、および水平移動装置２２を含む。以下の説明は端面接着装置との関連で書かれているが、この装置を表面接着のために同じように使用できることは言うまでもない。
【００２７】
動作時には、端面接着ボードでできたスラブまたはパネル（図１および２でパネル８、９および１２として示す）は、新規ボード１２ｂを、接着剤ステーション１３を通過させてデッキ１１の後端２０へ順次送り、直ちに水平移動装置（ＨＤＳ）２２がボード１２ｂの後端１２ａへ横からの並進力を加え、それによって、ボード１２ｂを先に位置決めされたボードの端面１２ｃと係合させるようにして作られる。新規ボード１２ｂが、先に位置決めされたボードに係合すると、ＨＤＳは抵抗を受け、ボード１２と１２ｂ間の界面クランプ圧力は、ＨＤＳが並進力を加え続けるとともに増加する。この界面クランプ圧力は、各パネル８、９、１２が段階的にデッキを横切って最終的に移動を終えるまでデッキにさし渡って増加する。パネル８、９、１２が固定量分（典型的には１枚のボードの幅）の移動を終えた後、ＨＤＳは係脱位置まで後退して新規ボードの到着を待ち受ける。
【００２８】
各パネル８、９、１２が前進するのに伴い、スラブの前端１６にある制動装置１４と上流方向加圧装置３０との組合せ、およびＨＤＳがその係脱位置へ移動する際にスラブ後端２０でスラブが後退するのを阻止する一連の一方向クランプ１８によって、接着剤／ボードの各界面では高い圧力が維持される。
【００２９】
より詳細には、各パネル８、９、１２がデッキ１１を横切って前進する際に、各パネルの上面および下面は制動装置１４に係合され、制動装置１４は、制動装置に係合させた特定パネル（図１および２ではパネル９）の上面および下面にスキージング圧力を加えることによってデッキ１１に沿うパネル１２の前進を抑制する。制動装置１４は閾値圧力を持ち、閾値圧力に達しない場合、パネル９は制動装置を通る動きを阻止されるが、いったん閾値圧力を超えるとパネル９は制動装置１４を通過することができる。制動装置１４に抗する水平圧力はＨＤＳ２２が提供する。図１に示す実施の形態において、制動装置１４は、デッキ１１の上流端１６でパネルの上面および下面と摩擦係合する。
【００３０】
図１ａに示すように、ＨＤＳは、スラブの上流端面１２ａとは接触していない係脱位置と、スラブの上流端面１２ａに接触していて、制動装置１４および一方向クランプ１８の両方を介してスラブ１１を押している係合位置との間で動作する。
【００３１】
ＨＤＳ２２が係合位置から係脱位置へ移動するのに伴ってＨＤＳからの圧力が解放される際に、一方向クランプはスラブ１２の上流方向への著しい動きを阻止する。より詳細に以下説明する図６の別の実施の形態では、２個のヒンジ式ブレード９０、９０ａが一方向クランプとして作用し、ＨＤＳが係脱位置へ移動する際にスラブの移動を制限する。
【００３２】
重要なことには、制動装置１４および上流方向加圧クランプ３０は、スラブの前向きの動きを抑制するとともに、パネル９、１２に対して上流方向クランプ圧力を与える。すなわち、ＨＤＳが係脱位置から全係合位置へ向けて移動しながら移動圧力を増加させていくにつれて、ＨＤＳは、先ず上流方向加圧装置３０からの上流方向圧力を克服してゆき、次に、制動装置１４の閾値圧力を克服していく。図示のように、上流方向加圧装置３０は、図１および２に示す実施の形態では、制動要素に沿って離間する複数のバネ３２を含む。より詳細に以下説明するように、図１は、上流方向加圧装置が制動装置１４の上流にある実施の形態を示し、図２は、上流方向加圧装置が制動装置１４の下流にある実施の形態を示す。
【００３３】
ＨＤＳが全伸長位置（図１ａに示すような指示位置ｘ）へ到達した後、ＨＤＳは方向を反転して、全係脱位置（図１ａで指示位置ｙ）へ戻る。スラブ１２の新規後端１２ａは一方向クランプ装置１８によって上流方向移動を阻止されるとともに、上流方向加圧装置は高い接合圧力を維持する。図５に示すように、ＨＤＳは係脱位置へ移動し、上流方向加圧要素はパネルへ上流方向の力を加えるので、接合圧力は僅かに減少するが、高くて狭い圧力範囲内に維持されることになる。これは、同じく図５に示す従来技術の典型的な接合圧力プロファイルとは対照的である。デッキにさし渡る高い接合圧力、高い接着剤浸透率、および、それによる高い接合強度の結果、本発明は構造物品質等級木材の製造に殊に適したものになる。
【００３４】
図６に示す別の実施の形態では、一方向クランプ装置は油圧シリンダ５２で駆動されて、パネル１２の上面に当接する楔形の固定プレート式摩擦ブロック９５上へ下向き圧力を加える。摩擦ブロックは、木材への損傷を低減するために、そして一方向クランプ装置の捩れおよび転動を防止するためにスラブへ下向き圧力をより均等に配分するべく楔形であることが好ましい。更に、楔形ブロックは、ナイフ９０、９０ａがブロック９５の下方範囲までパネル１２の表面に侵入して延在できるようになっている。
【００３５】
好ましい実施の形態では、２つのナイフ９０、９０ａが固定プレート９５へ固定され、この固定プレートはスラブへ押し付けられてスラブの上流方向移動を阻止する。両ナイフは固定プレート９５へピボット９２で接続され、パネルと係合するナイフ９０、９０ａと共にパネルが下流方向に移動している場合にナイフ９０、９０ａが下流方向にピボット運動できるようにしてパネルへの引裂き損傷を回避する。バネ９１は、パネルとの接触が断たれる際に、ナイフを上流方向にバックストップ９３へ付勢して、クランプ装置がパネルと係合する際は必ずナイフが垂直であるようにする。２つのナイフは、上流方向移動を効果的に抑制するのに必要な各ナイフのブレードの侵入深さを最小限にするように使用するのが好ましい。
【００３６】
先に指摘したように、本装置を用いて、単一ピースボードおよびマルチピースフィンガ接合ボードの両方から端面接着パネルまたは表面接着梁を作ってもよい。言うまでもなく、本装置を家具品質等級および構造物品質等級の両製品に使用できる。
【００３７】
サブ装置の更なる詳細および実施の形態を以下説明する。
水平移動装置
水平移動装置２２はボード接触部材２２ａを含み、この部材はデッキ１１の長さにわたって延び、デッキ１１の上流端に配置される。実施する本装置のほとんどで、ボード接触部材の長さは、装置１０の実際の配備および所望する最終製品によって決めることができるように、普通には１０〜６２フィートの範囲である。ボード接触部材２２ａの並進駆動は、ボード接触部材２２ａおよび固定面（不図示）へ動作可能に接続される複数の油圧ユニット２２ｂによって実現される。油圧ユニット２２ｂの数と間隔は、各油圧ユニットの性能仕様および所望の接合間圧力に従って決められる。各油圧ユニットの好適な油圧制御を適切な油圧制御ユニット（不図示）が提供することにより、全油圧ユニット２２ｂの同期した動作が得られる。更に、ＨＤＳはラック−ピニオン装置（不図示）を含んで、デッキ１１の長さに沿ったボード接触部材２２ａの位置合わせを確保してもよい。
【００３８】
制動および上流方向加圧装置
制動装置１４は、先に説明したように、ＨＤＳ２２が閾値圧力以下の圧力を加えているときにデッキを横切る各パネルの前進を抑制し、閾値圧力を超えているときに制動装置を通るパネルの前進を許容するように機能する。上流方向加圧装置３０は、ＨＤＳが全係脱位置へ向けて移動しているときに、および全係合位置へ向けて移動していて閾値圧力以下であるときに、各パネルへの上流方向圧力を維持するよう機能する。
【００３９】
図１〜４に示すように、制動装置は、少なくとも１つの摩擦プレート５０および油圧シリンダ５２を含む。摩擦プレート５０は、油圧シリンダ５２により与えられる下方向圧力をパネル９の上面に加える。図１および３に示す実施の形態では、第２の摩擦プレート５０ａがデッキ１１の下面に設けられる。
【００４０】
上流方向加圧装置３０は、摩擦プレート５０を上流方向へ付勢する少なくとも１つのバネ３２を含む。図１に示すように、上流方向加圧装置は上側バネ３２および下側バネ３２ａを含んでもよい。図１はまた、上流方向加圧装置が摩擦プレート５０の上流に配置された実施の形態を示し、ここではバネ３２、３２ａはそれぞれ、摩擦ブロック５０，５０ａおよび不動面へ固定された支持ブラケット３４、３４ａ、３６ならびに３６ａ内で圧縮性がある。下側摩擦ブロック５０ａは好ましくはローラ５４に支持され、ローラは摩擦ブロックが必要に応じて上流方向／下流方向へ移動できるようにする。油圧シリンダ５２は、この移動が可能になるようにピボット結合することもできる。
【００４１】
別の実施の形態では、上流方向加圧装置３０が、上流方向の力を提供する油圧シリンダ（不図示）を含む。
【００４２】
摩擦ブロック５０、５０ａは、滑りを防止して、一貫した閾値圧力を維持するのに充分な木材パネルとの摩擦接触を提供するいずれか好適な耐摩耗性材料であってよい。典型的な摩擦ブロックは、角形金属管またはプラスチックブロックなどの材料で製作してよい。
【００４３】
図３および４に示すように、摩擦ブロック５０、５０ａは、各ブロックの周りに設けたゴムスリーブ５１、５１ａを含んでもよい。この実施の形態では、ゴムスリーブは、各パネルがデッキに沿い前進するのにともなってブロック５０、５０ａの周りを回動してもよい。ゴムスリーブの使用は、摩擦ブロックの研磨作業を減らし、それにより閾値圧力の一貫性を向上させることができる。別の実施の形態では、ゴムスリーブは、回動しないようにブロック５０、５０ａへ固定されてもよい。
【００４４】
上で指摘したように、上流方向加圧装置３０は摩擦ブロックの上流に配置しても、下流に配置してもよい。図１および３では、上流方向加圧装置は制動装置の上流にある。図２および４では、上流方向加圧装置は摩擦ブロックの下流にある。
【００４５】
更に、図２および４に示すように、制動装置および上流方向加圧装置は、デッキ幅に沿って離間した多数の個別要素を含んでもよい。図２では、単一の連続した摩擦ブロック５０がデッキ幅に沿って延在している。図４に示すように、上で説明したようなゴムスリーブが、摩擦ブロック５０の周りで、隣接する油圧シリンダ５２間に配置される。
【００４６】
制動装置の他の実施の形態は、摩擦ブロックが、閾値圧力を持つディスクブレーキへ動作可能に接続されたローラである装置を備えてもよく、いったん閾値圧力を超えると、パネルは下を通過できる。更に別の装置は、この技術に精通した者にとっては言うまでもなく、チェーンおよびローラを含んでもよい。
【００４７】
一方向クランプ装置
一方向クランプ装置１８は、（図１、１ａ、および２に示すように）不動面へピボット接続された少なくとも１つのクランプ部材つまりドグ１８ａを含む。クランプ部材１８ａは下流方向に角度を成し、上流方向圧力がパネルへ加えられた場合にクランプ部材がパネル１２に係合するとともに下向きにパネルを楔止めするようにパネルと係合し、著しい上流方向移動を阻止する。クランプ部材の木材接触面は、この技術に精通した者にとっては言うまでもないであろうが、パネル面へ与える損傷を最小にするように設計され、例えば、ローレットおよび／またはゴム引き加工した木材接触面１８ｂを含んでよい。図２に示すように、必要に応じて、複数のクランプ部材がデッキの全長に沿って配分され上流方向加圧装置３０から充分な保持力が提供される。
【００４８】
一方向クランプ装置の更なる実施の形態では、クランプ装置の木材接触面は、ＨＤＳ２２が全係合位置から全係脱位置へ移動し始める瞬間の直前に、次行程で閾値圧力に達するまで、自動的に作動されてパネルと係合する。図４ａに示すように、一方向クランプ装置は、移動してパネル１２に当接する木材接触部材１９ａを有する油圧シリンダ１９を含む。バックストップ部材１９ｂが、木材接触部材１９ａの後向きつまり上流方向の移動を阻止する。従って、ＨＤＳ２２が全係脱位置ｙから移動して、閾値圧力に達してパネルが前方向に移動し始めるまで、シリンダ１９はパネル上への下向き圧力を維持しており、それによって、上流方向加圧装置３０によるパネルの上流方向移動に抗する。ＨＤＳ２２が閾値圧力に達するや否や、木材接触部材１９ａは係合位置ｚ’から係脱位置ｚへ後退し、パネル１２の前方向（下流方向）移動を許容する。木材接触部材１９ａはヒンジ付きとし、上で説明したようにパネルの一方向（下流方向）移動を許容するようにしてもよい。
【００４９】
シリンダ１９の駆動は、この技術で周知の位置センサ（不図示）を使用して行ってもよい。例えば、位置センサが（閾値圧力に対応する）パネル移動を検出してシリンダ１９を位置ｚまで後退させてもよい。同様に、ボード接触部材２２ａが位置ｘに到達する直前に位置センサがこれを検出し、その後にシリンダ１９を位置ｚ’まで前進させる。
【００５０】
一方向クランプ装置の更に別の実施の形態（上で記載）では、ナイフブレード９０、９０ａが楔形バックプレート９５へ取付けられ、パネル１２内にある場合はパネル１２の上流方向移動を抑制するように作用する。ブレードはピボット軸９２にヒンジ結合されるとともにバネ９１へ取付けられ、ＨＤＳがスラブを前進させ始めかつクランプ装置が後退する前に、下流方向へのパネル移動をある程度許容する。パネル幅にわたり複数のナイフブレードセットが配分される。
【００５１】
図６に示すように、一方向クランプ装置は、パネル１２へ移動してそれに当接する楔形木材接触部材９５を有する油圧シリンダ９４を含む。楔形足９５は、より一様な圧力配分を許容し、それにより木材損傷を低減する。好ましくは、ナイフ９０ａ、９０ａは、ナイフ間距離が１/２インチの状態で、木材への貫入深さがおよそ１／８インチである。バックストップ部材９３が、木材接触ナイフ９０、９０ａの後方向つまり上流方向の移動を防止する。
【００５２】
従って、ＨＤＳ２２が全係脱位置から前方向へ移動する際、上流方向加圧装置の閾値を超えそしてパネルが下流方向へ移動し始めるまでは、シリンダ１９がパネル上に下向き圧力を保持し続け、それによって上流方向加圧装置３０によるパネルの上流方向移動に抗する。ＨＤＳ２２が上流方向圧力の閾値に達するや否や（つまり、達した直後に）、木材接触ナイフ９０、９０ａは係合位置から係脱位置へ後退し、パネル１２の前方向（下流方向）移動を許容する。クランプ装置が後退するにつれて、バネ９１は、ナイフ９０、９０ａをバックプレート９５へ後退させる。
【００５３】
機械的に駆動される一方向クランプ装置の使用は、図５ａで行程２〜７に関して概略的に示すように、接合間圧力範囲を好ましく低減することになる。
【００５４】
パネル加圧装置
木材接着装置の別の実施の形態では、フラットパネルの維持を助けるためにパネル加圧装置８０が設けられている（図４および４ａ）。パネル加圧装置８０は、好ましくはデッキ幅にわたり複数のレール８２を含む。レール８２を横断して、レール８２へ下方向の力をかける加圧バー８４がある。この加圧バーにかかる下方向の力は、少なくとも１つの油圧シリンダ８６により与えられる。パネル加圧装置８０は、一般的に、デッキ上流端へ下向き圧力を与えることにより、接着剤の硬化に先立って隣接ボード間の接合ずれを最小限にする。従って、加圧バー８４の略上流配置と相まって、より大きな下向きの力が、接着とは反対のボード間潤滑剤として接着剤が作用しているデッキ部位に与えられる。
【００５５】
さもなければ時間経過と共に接合部ずれの可能性を増加さ得る接合部からの過剰な接着剤の浸出による汚染にさらされる表面を最小にするために、パネル面には狭幅レール８２を接触させるのが好ましい。
【００５６】
接着剤ステーション
接着剤ステーション１３は直線状シャトル４０に隣接して配置され、直線状シャトル４０に沿って前進するボード１２ｂの端面１２ａへ接着剤を塗付する押出アプリケータ１３ａを含む。接着剤ステーション１３は適切な位置センサおよび制御装置を有して新規ボードが前進していて、かつ特定パネル幅が必要な場合にだけ接着剤を塗布する。
【００５７】
装置の配備
本装置は、単体ボードもしくはフィンガ接合の端面接着装置のスタンドアローン装置として、あるいはフィンガ接合装置の完全に統合された構成要素として配備することができる。組み立てたフィンガ接合ブロックへ長手方向圧力をかける必要があるフィンガ接合装置では、一方向クランプ装置１８の配置およびＨＤＳの制御は変更されるかもしれない。具体的には、適性な長手方向クランプ圧力をフィンガ接合ボードへ加えることができるように、図２の破線で示す構成要素を参照すると、一方向クランプ装置１８’は、（破線で示すように）一枚のボード幅分だけＨＤＳ２２の下流に位置決めされる。従って、複数の緩くフィンガ接合された角材が所定位置に送られ、ＨＤＳ２２がこれら角材をデッキ上へ前進させた後に、長手方向クランプ装置１９が駆動されてフィンガ接合角材を緊密に相互連結する。長手方向クランプ圧力が加えられそして解放された後に、ＨＤＳの次の行程で、ボードを一方向クランプ装置１８’を介して前進させる。図５ａは、端面接着／フィンガ接合を組み合せた装置の接合圧力プロファイルを示す。図から分かるように、この実施の形態では、狭くて高い接合圧力は行程２まで実現されない。
【００５８】
フラット接合を用いて構造材品質等級木材を作る能力は、材料回収および商用化可能性の観点から実現される利点を考慮すると、本発明の殊に重要な特徴である。しかし、更なる実施の形態で補完すれば、隣接ボード間の相互ロックを提供するために各角材の端面を上流で成形加工してもよい。この実施の形態では、適切な成形装置が接着剤ステーション１３の上流に位置決めされて、ボードまたは木材品の１個所以上の端面を成形加工し、ＨＤＳへの適切な改変が必要になるかもしれない。
【００５９】
接着剤
本装置で使用する接着剤は、好ましくはＡＳＴＭ２５５９を満たす接着剤であり、Franklin Reatite 8243 等のポリウレタンを含む。
【００６０】
装置の制御
本装置は、プログラム可能なロジックコントローラを使用して制御でき、このコントローラは、この技術で周知のタイマー、そして圧力、温度、流量、および位置の各センサとを有する。具体的には、接着剤ステーションの適切な制御を行うことにより、異なる幅のパネルを製造することができる。
【００６１】
その上、説明は概ね端面接着装置についてであるが、ボード面は上で説明したように接着され得ることが分かる。更に、本発明に従って作られる端面接着木材は引き続き端面接着して積層して梁にしたり、垂直または水平構造材用途に使用できる。
【００６２】
実施例
図７は、（Western lumber grading rules（西部木材等級付け規則）の策定と維持を National Grading Rule Committee（ＮＧＲＣ）（全米等級付け規則委員会）により認証された）Western Wood Products Association（ＷＷＰＡ）（西部木材製品協会）の Glued Products Procedures and Quality Control（接着製品の手順および品質管理） C/QC 101（引用して本明細書に組込まれる）に従って得られた２ｘ８木材に関する代表的データである。同様に、２ｘ６端面接着木材についても試験結果を得た。２ｘ８および２ｘ６端面接着ＳＰＦ木材サンプルは、認定接着木材等級Ｎｏ．１およびＮｏ．２までの品質等級の判定基準を満たし、これら品質を反映するようにスタンプまたはマーク付けされて承認された。
【００６３】
より詳細には、図７は、破壊応力「Ｆ_ｂ」（ＭＯＲ）および弾性率「Ｅ」（ＭＯＥ）を得るために必要なデータ、およびそれらの計算結果を示す。これら設計値は、ＮＬＧＡによってＮＬＧＡの２００２年１月１日付標準マニュアル Standard Grading Rules for Canadian Lumber（標準カナダ木材等級規則）（「規格」）に定められて、文書化されており、引用して本明細書に組込まれる。
【００６４】
生産操業での様々な幅の構造用木材を、上で説明した手法に従って製造した。製造工程では１００ｐｓｉを超える接合間圧力を保った。各木材品は、単体の角材幅ボードを形成する複数の相互ロックしたフィンガ接合角材で構成され、単体の角材幅ボードは順次、少なくとも１枚の他の単体の角材幅ボードへ端面接着して所定長の構造用木材を作った。各角材は、木材幅面に対して平行に走る長さ５／８”の７つのフィンガから成る逆置可能なフィンガ接合部を持つものであった。フィンガ接合および端面接着の両方で使用したポリウレタン接着剤は、Franklin Reatite 8243（オハイオ州コロンバス所在の Franklin International）であった。
【００６５】
端面接着サンプルを無作為に選択して、引張および剥離について試験した。２ｘ８の試験では３０個の試験サンプルを選択して引張試験を行った。７個については剥離試験を行った。ＮＬＧＡ公認検査官により、２０個の端面接着サンプルを選択して角材の剪断試験を行い、５個のサンプルを選択して剥離試験を行った。同様に、２０個のフルサイズの木材も曲げ試験サンプルを公認検査官が選択して現場で試験を行った。２ｘ６の試験では、３０個の試験サンプルを引張試験用に、５個を剥離試験用に選択した。
【００６６】
２０個の端面接着サンプルを角材剪断用に選び、５個を剥離試験サンプルに選定して試験を行った。フルサイズ木材の曲げ試験サンプルを検査員が選定して、識別し、検査ラボへ出荷した。
【００６７】
試料作成および試験手順は、「規格」に従って実施した。曲げ強度試験は、一端が支持された試料の中央へ油圧をかけ、弾性率（ＭＯＥ）に関しては撓みを測定し、破壊に要する圧力を測定した。同様に、剪断試験では、試料が破壊に至るまで張力を加えた。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
本発明の上記特徴ならびに他の特徴を、図面を参照して以下説明する。
【図１】本発明の一実施の形態による木材クランプ装置の概略側面図である。
【図１ａ】水平移動装置の概略側面図であり、係合および係脱位置を示す。
【図２】本発明の２つの実施の形態による木材クランプ装置の概略平面図であり、第１の実施の形態は端面接着された単体の木材品に関係し、第２の実施の形態はフィンガ接合工程に関係する。
【図３】本発明の一実施の形態による制動装置の概略側面図である。
【図４】本発明の一実施の形態による制動、背圧、およびパネルプレスの各装置の概略平面図である。
【図４ａ】本発明の異なる実施の形態によるパネルプレス装置と、クランプ装置の代替の実施の形態の概略側面図である。
【図５】ボード間の接合圧力を時間の関数として示すグラフである。
【図５ａ】本発明の代替の実施の形態による、ボード間の接合圧力を時間の関数として示すグラフである。
【図６】本発明の別の実施の形態によるクランプ装置の別の実施の形態の概略側面図である。
【図７】ＮＬＧＡの試験規格（「規格」と称する）に従って取得したデータである。

Claims

複数のボード間に持続的なクランプ圧力を加えるための装置であって、
ａ）複数のボードを支持するためのデッキ、前記デッキは上流端および下流端を有し；
ｂ）前記複数のボードへ下流方向の力を加えるために動作可能に前記上流端に接続される水平移動装置、前記水平移動装置は、新規ボードを前記上流端に隣接して位置決めできる係脱位置と、複数ボードを下流端へ向けて前進させる係合位置との間を動作可能であり；
ｃ）前記下流方向の力が閾値圧力以下である場合に前記デッキに沿う複数のボードの前進を阻止するために、そして前記下流方向の力が前記閾値圧力を超える場合に複数のボードの前進を許容するために、動作可能に前記下流端に接続される制動装置、前記制動装置は、前記水平移動装置が前記係合位置から前記係脱位置へ移動しているときに、複数のボードへ上流方向圧力を加えるための上流方向加圧装置を含み；ならびに、
ｄ）前記水平移動装置が係合位置から係脱位置へ移動しているときに、複数のボードの上流方向移動を阻止するために、動作可能に前記デッキに接続される一方向クランプ装置；を備える装置。
前記水平移動装置は少なくとも１つの油圧シリンダによって駆動される水平移動部材を含む請求項１の装置。
前記制動装置は、前記デッキの前記下流端に隣接する少なくとも１つの摩擦プレートを含み、前記少なくとも１つの摩擦プレートは複数のボードに下向き圧力を加える請求項１の装置。
前記制動装置はローラおよび回転ブレーキを含む請求項１の装置。
前記少なくとも１つの摩擦プレートは上側および下側摩擦プレートであり、前記下側摩擦プレートはローラを含んで、前記下側摩擦プレートの上流方向および下流方向の動きを許容する請求項１の装置。
各々の前記少なくとも１つの摩擦プレートは、各摩擦プレート周りを回転可能なゴムトレッドを含む請求項１の装置。
前記上流方向加圧装置は、前記上流方向圧力を加えるために制御可能に前記制動装置へ取付けられる少なくとも１つの圧縮バネを含む請求項１の装置。
前記上流方向加圧装置は、前記上流方向圧力を加えるために制御可能に前記制動装置へ取付けられる少なくとも１つの油圧シリンダを含む請求項１の装置。
前記上流方向加圧装置は前記制動装置の上流または下流にある請求項１の装置。
前記一方向クランプ装置は前記デッキへ付勢される複数の受動的ドグを含む請求項１の装置。
前記一方向クランプ装置は少なくとも１つの機械的に駆動されるクランプを含み、前記機械的駆動クランプは前記水平移動装置の位置に応答する請求項１の装置。
前記一方向クランプ装置は少なくとも１つの機械的に駆動されるナイフを含み、前記少なくとも１つのナイフが複数のボードと係合されるときに前記複数のボードの上流方向移動を阻止する請求項１の装置。
前記一方向クランプ装置は、前記デッキに沿う複数のボードの前進を阻止するための、２つの機械的に駆動されるナイフを含む請求項１２の装置。
前記少なくとも１つのナイフは前記一方向クランプ装置へピボット接続され、上流方向バックストップへ付勢される請求項１２の装置。
更に、前記デッキ上の複数のボードへ平坦化圧力を提供するためのパネルプレス装置を備える請求項１の装置。
前記パネルプレス装置は前記デッキの前記上流端に隣接する請求項１５の装置。
前記パネルプレス装置は、前記複数のボードの上面に接触する複数のレールと、複数のボードに向けて下方向の力を加えるための、前記レールを横断する加圧バー装置とを含む請求項１６の装置。
前記一方向クランプ装置の前記デッキ上流へ動作可能に接続される長手方向クランプ装置を有し、前記長手方向クランプ装置は複数の相互ロックされたフィンガ接合ボードへ長手方向クランプ圧力を加える請求項１の装置。
前記制動装置は、前記デッキの前記下流端に隣接する少なくとも１つの摩擦プレートを含み、前記少なくとも１つの摩擦プレートは複数のボードへ下向き圧力を加える請求項２の装置。
前記少なくとも１つの摩擦プレートは上側および下側摩擦プレートであり、前記下側摩擦プレートはローラを含んで、前記下側摩擦プレートの上流方向および下流方向の動きを許容する請求項１９の装置。
各々の前記少なくとも１つの摩擦プレートは、前記少なくとも１つの摩擦プレートの各々へ固定されるか、または各摩擦プレート周りを回転可能な各々の前記少なくとも１つの摩擦プレートへ回転可能に取付けられた、ゴムトレッドを含む請求項１９の装置。
前記上流方向加圧装置は、動作可能に前記制動クランプへ取付けられて前記上流方向圧力を加えるための少なくとも１つの圧縮バネを含む請求項２１の装置。
前記一方向クランプ装置は前記デッキへ付勢される複数の受動的ドグを含む請求項２２の装置。
前記一方向クランプ装置は少なくとも１つの機械的に駆動されるクランプを含み、前記機械的駆動クランプは前記水平移動装置の位置に応答する請求項２３の装置。
更に、前記デッキ上の複数のボードへ平坦化圧力を提供するためのパネルプレス装置を備える請求項２４の装置。
前記パネルプレス装置は前記デッキの前記上流端に隣接する請求項２５の装置。
前記パネルプレス装置は、前記複数のボードの前記上側表面に接触するための複数のレールと、複数のボードに向けて下方向の力を加えるための、前記レールを横断する加圧バー装置とを含む請求項２６の装置。
前記一方向クランプ装置の前記デッキ上流へ動作可能に接続される長手方向クランプ装置を有し、前記長手方向クランプ装置は複数の相互ロックされたフィンガ接合ボードへ長手方向クランプ圧力を加える請求項２７の装置。
デッキ上で連続的に組み立てられている複数の接着されるボードにさし渡り高い接合間圧力を保持するための装置であって、動作可能に前記デッキへ接続される、下流方向加圧装置、制動装置、上流方向加圧装置、およびクランプ装置を備える。
パネルまたは梁になるよう組み立てられている複数ボード間に高い接合間圧力を保持する方法であって：
ａ）ボードの上流方向移動を制約するクランプ装置を介して水平移動装置によりデッキを横切ってボードを前進させるステップと；
ｂ）閾値圧力を有する制動装置により複数のボードの下流方向移動を制約するステップであって、前記制動装置は更に前記クランプ装置へ上流方向圧力を提供するようにした前記ステップを含む方法。
前記複数のボードは木材のフィンガ接合角材から製造され、ステップａ）が更に、前記クランプ装置を介する前進に先立って、前記フィンガ接合角材へ長手方向クランプ圧力を加えるステップを含む請求項３０の方法。
複数の端面接着ボードを含む構造用木材製品であって、前記構造用木材製品は、Ｎｏ．２以上の木材品質等級に対するＮＬＧＡおよびＮＧＲＣ規格のいずれか一方またはその組合せを満たす。
各ボードは複数のフィンガ接合角材を含む請求項３２の構造用木材製品。
前記ＮＬＧＡおよびＮＧＲＣ規格がＮｏ．１以上である請求項３２の構造用木材製品。
前記構造用木材製品の寸法は２ｘ６または２ｘ８インチである請求項３２の構造用木材製品。
前記端面接着ボードは冷間プレス加工され、前記接着剤がポリウレタンである請求項３２の構造用木材製品。
前記端面接着ボードはＡＳＴＭ２５５９を満たす認定接着剤を含む請求項３２の構造用木材製品。
前記端面接着ボードは平坦な端面を有する請求項３２の構造用木材製品。
前記端面接着ボードは冷間クランプされる請求項３２の構造材用木材製品。