JP2006062268A - 製材用原木の給材装置 - Google Patents

Abstract

【課題】原木を製材する際の調芯工程を能率化して、製材設備全体の生産性を改善すると共に、作業工程の自動化により省力化も進め得る、製材用原木の給材装置を提供する。
【解決手段】本発明の製材用原木の給材装置は、製材用原木を前後１対の受座を備えた原木架台上に載置し初期位置に設定した後、該原木を形状計測位置まで横方向に移送する仮芯出し部と、該形状計測位置に到着した該原木の前後端面を前後一対の回転型チャックで挟持した後、該原木を回転させて複数箇所の周面形状を計測する形状計測部と、該形状計測部の測定出力を演算処理して、製材装置により最適な木取りが実現できる該原木の前後端面における芯位置の修正を指令する制御部と、前後２組のクランパーにより該計測済原木の前後端部を把持して前記形状計測部から横方向の送材車に移載する調芯給材部とを備え、前記前後２組のクランパーが前記制御部の該修正指令に従ってそれぞれ該原木の前後端部の移載距離を修正するよう構成されたものである。
【選択図】 図６

Description

本発明は、製材装置に原木を供給する装置に関し、特に原木を歩留りよく製材処理するに当たり、製材装置に供給する原木の調芯を効率良く実施することで、設備生産性と労働生産性とを同時に改善することができる、原木の給材装置に関するものである。

原木を製材して角材や板材を得るには、所定の長さに切断した原木の軸方向を、製材装置の鋸による切断方向に揃えるよう芯出し作業を行い、その原木の姿勢が変化しないように把持した状態で、切断作業に入るのが普通である。しかしこのような原木の芯出し作業は、製材の歩留りを高めることを目的としたもので、これを能率良く実施するには、作業者の熟練と勘が必要であり、また重労働でもあるため、作業者の確保も容易でない状況にある。そこで近時は、コンピュータを利用した自動芯出装置が提案されている。

特許第２５９５４１９号公報 該特許公報に記載された原木の芯出装置は、a.原木の両端部を回転可能に把持するチャッキングユニットと、b.少なくとも３ヶ所以上前記原木の輪郭線を検出する検出器を軸方向の任意の位置に配置され該原木を回転させて各位置での輪郭線を検出する輪郭線検出器と、c.前記輪郭線検出器からの信号により３ヶ所以上の輪郭線を重ねて表示する陰極線管表示装置と、d.前記チャッキングユニットを所定量移動させる検出器付駆動装置と、e.前記検出器付駆動装置を固定する固定装置と、f.前記陰極線管表示装置に重ねて表示された各輪郭線を角材を取る際の最も歩留りの良い状態となるように画像処理してシミュレーションし木取り中心線を見つけて原木の末口と元口の上下、左右方向のそれぞれの移動量を計算する手段と、g.前記検出器付駆動装置及び前記固定装置を制御する手段と、を備えてなるものである。

しかしこの原木の芯出装置は、原木の両端部を把持するチャッキングユニットが、上下及び左右に移動できるように構成されていて、原木の姿勢を変化させることで、原木の木取り中心線をコンピュータで求めた木取り中心線と一致させた後、そのままの状態で送材車へ移動させ、製材作業を行うという趣旨の記載がある。そうであればこの装置は、原木を受け入れて前後のチャッキングユニットで保持したまま、原木を送材車へ移動する前までの全ての芯出作業を行うものであって、芯出した原木を芯出装置のチャッキングユニットから外して送材車に移動させる手段については、単にそのままの状態で、という要望しか記載がないうえ、この要望を叶え得る手段の具体的な構成の説明も全くない。

ところで上記のような従来技術の原木の芯出装置では、搬入された原木を芯出しして最適な姿勢で送出できるようにするまでの一連の作業を、一つの調芯装置で集中して行うように構成してあるため、原木の芯出作業の生産性が上がらないという問題があった。そしてまた、芯出しが完了した原木を、その姿勢を変更することなくそのままの状態で送材車に移動させることは、言うは易いが精度を保つことが容易ではなく、原木の搬送や送材車へ高精度でセットする作業の能率が、製材装置の生産性にも影響を与えることは避けられなかった。

本発明は、原木を製材するに当たって生産性の改善を図るために、原木の搬入から製材装置に送り込むまでの間の、芯出し作業の中心である調芯工程を能率化する必要があるという、上記の課題を解決することを目的としたもので、従来の調芯装置に集中していた一連の作業を複数の工程に分離して処理し、流れ作業化することで製材設備全体の生産性を改善すると共に、作業工程の自動化によって省力化も更に進めることができる、新規な製材用原木の給材装置を提供しようとするものである。

上記目的を達成することができる本発明の製材用原木の給材装置は、製材用原木を前後１対の受座を備えた原木架台上に載置し初期位置に設定した後、該原木を形状計測位置まで横方向に移送する仮芯出し部と、該形状計測位置に到着した該原木の前後端面を前後一対の回転型チャックで挟持した後、該原木を回転させて複数箇所の周面形状を計測する形状計測部と、該形状計測部の測定出力を演算処理して、製材装置により最適な木取りが実現できる該原木の前後端面における芯位置の修正を指令する制御部と、前後２組のクランパーにより該計測済原木の前後端部を把持して前記形状計測部から横方向の送材車に移載する調芯給材部とを備え、前記前後２組のクランパーが前記制御部の該修正指令に従ってそれぞれ該原木の前後端部の移載距離を修正するよう構成されていることを特徴とするものである。

更に、本発明の製材用原木の給材装置において、前記前後２組のクランパーによる該原木の移載距離の修正は、該原木の形状計測終了時のチャック位置を送材車のチャック位置まで移動するときの該原木の前後方向に対して直角な水平方向移動距離及び垂直方向移動距離に、該原木の前後の仮芯位置を製材に最適な芯位置に修正するに必要な水平方向移動距離及び垂直方向移動距離の修正を加えて、該２組のクランパーのそれぞれの修正移載距離を求め、それぞれのクランパー駆動機構がそれぞれのクランパーを該修正移載距離だけ駆動するよう構成されていることで、作業の一層の省力化と効率化が可能である。

本発明の製材用原木の給材装置は、製材装置に原木を送り込む送材装置に隣接して設けられるものであり、その稼働時の作用は次の通りである。先ず、製材用原木は上記の給材装置の背後側から供給されるが、製材用原木の供給を受けた仮芯出し部では、原木架台上の前後１対の受座が原木の仮位置決めを行い、該原木を隣接する形状計測部に平行移動で移送する。形状計測部では、原木の姿勢を変えないまま前後端面をチャッキングし、回転させて原木の周面形状を計測する。

この計測が行われている間、制御部は上記の計測結果から、計測終了時の原木の姿勢と最適な木取りが実現できる製材向け軸芯位置とを比較し、調芯された原木を送材車に載せるために、その前後端部をそれぞれ上下方向及び左右方向に、どれほど移動させる必要があるかかを演算し、調芯給材部に対して指令信号を出力する。そうすると、調芯給材部の２組のクランパーは、形状計測部でチャッキングされている原木の前後端部をそれぞれ把持するが、次いで形状計測部のチャッキングが解除されるので、２組のクランパーは移動距離に修正を加えて、原木を隣接位置にある送材車のチャック位置まで移送する。こうすると原木の前後端面の修正後の軸芯位置が、正しく送材車にチャッキングされ、調芯済の姿勢となるので、２組のクランパーは原木の把持を解除して、待機位置である形状計測部の上方位置に戻り、次の原木の形状計測が終了するまで待機する。

本発明の製材用原木の給材装置は、上記のように構成されているので、原木を形状計測部へ送り込む仮芯出し部と、原木の前後端面の仮芯位置をチャッキングして原木を回転させ、原木の複数箇所で周囲形状を計測する形状計測部と、計測済の原木を把持して形状計測部から送材車に移載する調芯給材部とは、それぞれが別個の単純な操作を、順次に実施するようになっている。そして調芯の操作は、原木を送材車に移載する給材操作と同時に行われるので、調芯に時間を割く必要がなく、全体の作業時間が短縮できて製材装置の稼働率が高まる効果がある。そしてまた、従来の装置において必要とされていた、調芯のために原木の姿勢を変える装置が不要であって、設備の構成が簡素化するので、設備費用が低減できるほか、設備の保守管理の労力や費用の節減が可能となる効果もある。

以下、本発明の実施の形態を、具体例を示す図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る製材用原木の給材装置を備えた製材装置の構成を示す平面図であり、図２は本発明の製材用原木の給材装置部分の構成を示す平面図である。そして、図３〜図７は製材用原木の給材装置の各部分の動作状況を説明する図面である。

本発明の製材用原木の給材装置Ａは、図１に示すように、製材用の木材を直進的に製材装置Ｂに対して送り込む送材装置Ｃの傍に設けられ、給材装置Ａの背後から搬入される原木の姿勢を整えて、送材装置ＣのガイドレールＣ１、Ｃ２上を走行する送材車Ｃ３、Ｃ４に移載するための装置である。なお、送材車Ｃ３、Ｃ４は梁体Ｃ５で連結されており、梁体Ｃ５の上には、その上に移載された木材の前後端を固定できる送材車チャックＣ６、Ｃ７が設けられている。

本発明に係る給材装置Ａは、図２及び３に示すように、所定の長さに切断された原木Ｗが、その長さ方向を上記の送材装置Ｃの送材方向に略揃えた姿勢で、図面の下方から搬入できるように設置されている。給材装置Ａに搬入された原木Ｗは、前部と後部とを支える一対の搬送コンベアＡ１、Ａ１の上に載置され、順次に送材装置Ｃに向かって移送されるが、搬送コンベアＡ１の終端付近には、原木Ｗの進行を停止できるストッパ（図示しない）が設けられており、直ちには仮芯出し部Ａ２に原木Ｗを送り込むことができないように構成されている。

仮芯出し部Ａ２には、それぞれ原木Ｗの前部と後部とを支持するための、一対の移送架台２０、２０が設けてあり、それぞれが原木Ｗを載置するに適したＶ字形の受座２１、２１を、垂直方向の移動及び水平方向の横移動、即ち送材装置Ｃに向かって進退させる移動が、できるように構成されている。そして、この一対の移送架台２０、２０に原木Ｗが送り込まれておらず、待機状態にあるときは、ストッパが作動して、原木Ｗを搬送コンベアＡ１の上から、最低位置で待機している該受座２１、２１の上方に位置する原木受１１、１１に、移動させることができるように構成されている。

このようにして原木受１１、１１の上に移動した原木Ｗは、図４に示すように、上方に移動してきた受座２１、２１が受け取ったのち、原木Ｗを後方、即ち図１の右方から押圧する装置（図示しない）を作動させて、原木Ｗの前方端面、即ち図１の左方端面の位置を、所定の前端位置に一致させるが、このときに原木Ｗが受座２１のＶ字形の正確な中央位置に載置されていないことがある。そこで、受座２１の上向きＶ字形と対称な下向きＶ字形の修正アーム２２を、受座２１の上方に上下移動可能に設けておき、これを原木Ｗの上方から圧着することで、原木Ｗの載置位置を正しい位置に修正する。こうして原木Ｗの前端及び後端が、形状計測部Ａ３の前方及び後方の回転型チャック３１、３１並びに送材車チャックＣ７及びＣ６に、それぞれ正確に挟着できるような姿勢になり、仮芯出し作業が終わる。

上記の作業により仮芯出しが済んだ原木Ｗは、図５に示すように、修正アーム２２を上方に退避させれば、受座２１の上に正しく載置されているだけとなり、受座２１の上下位置を調整する上下移動シリンダ２３と、同じく進退位置を調整する進退移動シリンダ２４とを備えた移送架台２０により、任意の位置まで移動させることができるように構成されている。そこで先ず、修正アーム２２、２２と受座２１、２１とにより上下から支持された原木Ｗを、形状計測位置のレベルまで上方に垂直移動させ、次いで修正アーム２２、２２のみを上方位置まで戻したのち、受座２１、２１の上に載置したまま前後一対の移送架台２０、２０により、形状計測位置まで水平に前進移動させる。

形状計測部Ａ３には、形状計測位置まで移動してきた原木Ｗの前端面及び後端面を、確実にチャッキングすることができる前後一対の回転型チャック３１、３１と、この回転型チャック３１の少なくも一方を駆動して原木Ｗを回転させるモータ（図示しない）とが設けてあり、更に原木Ｗの前端と後端の間の複数位置で外周面形状を計測することができる、例えばローラ付アーム型などの計測センサ３２が設けてある。しかし、ここで使用できる計測センサ３２は、特に限定されるものではなく、原木Ｗの複数位置で外周面形状を計測して、その測定出力をコンピュータによって演算し、それぞれ横断面の形状を求めて最適な木取りができる、原木Ｗの芯出しを行うのに利用できる計測センサであれば、どのようなセンサであっても構わない。

本発明の製材用原木の給材装置Ａにおける形状計測部Ａ３の構成は上記の通りで、原木Ｗの仮芯位置を前後一対の回転型チャック３１、３１でチャッキングし、原木Ｗを少なくとも１回転させることで、計測センサ３２により原木Ｗの外周面形状を計測する。そして、計測センサ３２の測定出力に基づく原木Ｗの断面形状の演算や、その後の最適な木取りをするための芯位置と仮芯位置との差の演算を行い、更にその結果に基づいて、形状計測位置にある原木Ｗを送材車Ｃ６に移載する際の原木Ｗの姿勢の修正指令を、人手を加えることなく制御部（図示しない）で行うように構成されている。

その一方、調芯給材部Ａ４では、図５又は図６に示すように、上方から対向して懸垂設置された一対のクランプアーム４１、４１と、該クランプアーム４１、４１を開閉移動可能に支持するアーム開閉スライドガイド４２と、該クランプアーム４１、４１を開閉作動させるアーム開閉シリンダ４３とを備えたクランパー架台４０が、形状計測部の回転型チャック３１、３１で挟持された計測済の原木Ｗの前後端部を、それぞれのクランプアーム４１、４１で挟持できる位置に、それぞれ１組ずつ設けてある。そして前後のそれぞれのクランパー架台４０は、上下方向移動シリンダ４４を介して上下移動可能であるように、水平移動架台４５上の上下スライドガイド４６に装架されており、更に該水平移動架台４５は、形状計測部の計測実行位置と送材車の載架位置との間で水平移動可能であるように、水平横方向移動シリンダ４７を介して、水平スライドガイド４８に装架されている。

また、上記のように構成された調芯給材部において、クランプアーム４１、４１を開閉するアーム開閉シリンダ４３は、クランプアーム４１、４１の間隔を拡縮するように作動するが、これらのクランプアーム４１、４１は、アーム開閉スライドガイド４２上に滑動可能に装架されており、把持の対象となる原木Ｗの表面位置に応じて無理なく把持できるようになっている。更に、一旦把持した原木Ｗの位置が変化しないように、クランプアーム位置固定器４９が設けてある。従って、クランプアーム４１、４１に把持されて、クランパー架台４０に対して固定された原木Ｗの移動距離は、クランパー架台４０の移動距離としての、上下方向移動シリンダ４４の移動量と水平横方向移動シリンダ４７の移動量との合計に等しくなる筈である。

そこで本発明の製材用原木の給材装置Ａでは、図６又は図７に示すように、前記の形状計測部Ａ３において計測した原木Ｗの外周面形状の測定出力に基づいて、コンピュータにより演算して求めた、原木Ｗの端部における最適芯位置と仮芯位置との差を、水平横方向の移動量の修正値Ｘ及び上下方向の移動量の修正値Ｙとして、クランパー架台４０を修正後の目標位置に移動させるのに必要な、水平横方向移動シリンダ４７及び上下方向移動シリンダ４４の作動目標位置を設定する。そうすると、クランパー架台４０は、原木Ｗが形状計測位置から送材車Ｃ３上の修正移載位置まで、制御部の自動制御により自動的に誘導されて、最適芯位置で送材車チャックＣ６にチャッキングされ、送材車Ｃ３上に固定されることになる。

なお、上記の調芯給材部Ａ４による原木Ｗの移送に当たっては、形状計測位置でチャッキングされている原木Ｗは、クランプアーム４１、４１で把持された後に、回転型チャック３１、３１によるチャッキングが解除される。そして原木Ｗの移送が始まるが、その移送中の作業の安全を確保するために、始めは原木Ｗを上昇させ、最後には原木Ｗを下降させるように移送することが望ましい。そして、このような上昇と下降の作業と同時に、横行移送の作業を実施することもできる。しかし、通常であれば原木Ｗの最適芯位置は仮芯位置と一致しないから、上記の移送作業中の原木Ｗの前端部と後端部との移動経路は平行でなく、クランプアーム４１、４１には捩じり力が掛かることが予想される。従って捩じり力が掛かることに備えて、クランプアーム４１自体及び／又はクランプアーム４１の原木Ｗと接する部分を、例えばゴム弾性やバネ弾性などを備えて捻り方向の弾性変形性と靱性とを、兼ね備えた材料で形成しておくことが望ましい。

上記のようにして、原木Ｗが調芯されながら送材車Ｃ３、Ｃ４の上に移載され、且つ送材車チャックＣ６、Ｃ７でチャッキングにより固定された後、クランプアーム位置固定器４９によるクランプアーム４１、４１の固定が解除され、次いでクランプアーム４１、４１による原木Ｗの把持も解除される。こうしてクランプアーム４１、４１を含むクランパー架台４０が上方に退避すると、送材車Ｃ３、Ｃ４は調芯済の原木Ｗをチャッキングした状態で、製材装置Ｂに向けて送材を開始するので、クランパー架台４０も前記の形状計測部の上方位置に戻り、次の調芯給材作業のための待機状態に入る。

一方、本発明の製材用原木の給材装置において、調芯給材部で上記のような作業が実行されている間に、仮芯出し部や形状計測部では、次の原木Ｗに対する処理作業を実行することができるので、調芯給材部の作業の終了時にその前工程である原木Ｗの形状計測が終了していれば、待機に入ることなく直ちに次の原木Ｗの調芯給材作業に進むことができ、製材装置Ｂの次の稼働開始を遅らせることがない。

本発明は、原木の製材装置に対して、調芯された原木を効率よく供給するための給材装置であり、製材装置に付属する原木送材装置の傍らに設置して、導入された原木を順次に調芯して送材車に移載する作業の効率化を目的としている。そして本発明の給材装置は調芯と給材の作業を自動化し、且つ流れ作業化したので、設備が簡素化したうえ省力化が図れるが、上記のような原木送材装置と組み合わせて原木の製材を進める製材装置であれば、その構成や能力に係わらず広く適用でき、多大な経済的利益を期待することができる。

本発明の製材用原木の給材装置を備えた製材装置全体の構成を示す平面図である。 本発明における給材装置Ａ部分の全体構成を示す平面図である。 同じく給材装置Ａの、仮芯出し部へ原木を搬入する操作を説明する側面図である。 同じく給材装置Ａの、仮芯出し操作を説明する側面図である。 同じく給材装置Ａの、原木の形状計測部への移動、及び形状計測操作を説明する側面図である。 同じく給材装置Ａの、調芯給材部の構成、及びその作用を説明する側面図である。 同じく給材装置Ａの、原木を調芯して送材車に移載する給材操作を説明する側面図である。

符号の説明

Ａ 給材装置
Ａ１ 搬送コンベア
Ａ２ 仮芯出し部
Ａ３ 形状計測部
Ａ４ 調芯給材部
Ｂ 製材装置
Ｃ 送材装置
Ｃ１，Ｃ２ ガイドレール
Ｃ３，Ｃ４ 送材車
Ｃ５ 梁体
Ｃ６，Ｃ７ 送材車チャック
Ｘ 水平横方向の移動量の修正値
Ｙ 上下方向の移動量の修正値
Ｗ 原木
１１ 原木受
２０ 移送架台
２１ 受座
２２ 修正アーム
３１ 回転型チャック
３２ 計測センサ
４０ クランパー架台
４１ クランプアーム
４４ 上下方向移動シリンダ
４７ 水平横方向移動シリンダ
４９ クランプアーム位置固定器

Claims (4)

1. 製材用原木を前後１対の受座を備えた原木架台上に載置し初期位置に設定した後、該原木を形状計測位置まで横方向に移送する仮芯出し部と、該形状計測位置に到着した該原木の前後端面を前後一対の回転型チャックで挟持した後、該原木を回転させて複数箇所の周面形状を計測する形状計測部と、該形状計測部の測定出力を演算処理して、製材装置により最適な木取りが実現できる該原木の前後端面における芯位置の修正を指令する制御部と、前後２組のクランパーにより該計測済原木の前後端部を把持して前記形状計測部から横方向の送材車に移載する調芯給材部とを備え、前記前後２組のクランパーが前記制御部の該修正指令に従ってそれぞれ該原木の前後端部の移載距離を修正するよう構成されていることを特徴とする製材用原木の給材装置。
2. 前記前後２組のクランパーによる該原木の移載距離の修正は、該原木の形状計測終了時のチャック位置を送材車のチャック位置まで移動するときの該原木の前後方向に対して直角な水平方向移動距離及び垂直方向移動距離に、該原木の前後の仮芯位置を製材に最適な芯位置に修正するに必要な水平方向移動距離及び垂直方向移動距離の修正を加えて、該２組のクランパーのそれぞれの修正移載距離を求め、それぞれのクランパー駆動機構がそれぞれのクランパーを該修正移載距離だけ駆動するよう構成されている、請求項１に記載の製材用原木の給材装置。
3. 前記クランパーにおける原木把持用の各組のクランプアームは、それぞれ懸垂姿勢で設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の製材用原木の給材装置。
4. 前記クランプアームは、それぞれの全体又は部分が、捻り方向に弾性変形可能な材料で形成されてていることを特徴とする、請求項３に記載の製材用原木の給材装置。

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