JP2009248320A - 原木の切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 原木を切削して単板を生産する際、辺材及び心材が混在した単板をできるだけ少なくし、殆どの単板を辺材のみからなる単板又は心材のみからなる単板とすること。
【解決手段】 一方側端部付近をブロック１により支持された原木５の木口に環状線群Ｒを投影し、運転者が目視により、心材４５の輪郭４５ａを円と見なした時に該円に近似する環状線群Ｒの中の環状線Ｒａを選択し、次いで環状線Ｒａに輪郭４５ａがほぼ一致するように、運転者が出す信号によりサーボモータ７及びサーボモータ２５を作動させてブロック１を水平及び上下方向に移動させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、原木の切削方法に関するものである。

現在、合板・単板積層材など複数枚の単板を、接着剤を介して積層して接着し板材を製造する際、原木の樹種として針葉樹の杉・カラマツ等が用いられている。
通常原木は、原木の半径方向での中心部にあり生きた細胞がない心材と、同方向で外側にあり生きた細胞がある辺材とからなっている。
前記樹種の心材と辺材とは、その性質、含水率、強度、乾燥速さ等で大きく異なり、また色も両部の違いが目視または色判別機で判別できる程度に異なっている。
即ち、例えば含水率は例えば杉の場合、立木の状態で心材は５０％程度は、辺材は１５０％であり、中には逆に心材が辺材より高い含水率となっていることもある。
また、圧縮・引張強度では、同じく杉の場合、心材が辺材より高くなっている。
一方、原木木口で見た場合、木口の輪郭を近似的に円とみなした場合の該円に対する中心と、心材の輪郭を近似的に円とみなした場合の該円に対する中心とは殆どの場合、一致していない。
そのため、特許文献１のように、例えばベニヤレースにより原木を、木口の輪郭での前記中心を回転中心として旋削して単板を生産した場合、心材と辺材とが混在した１枚の単板（以下、混在単板と言う）が多く得られてしまい、心材だけで構成される単板（以下、心材単板と言う）、又は辺材だけで構成される単板（以下、辺材単板と言う）は少なかった。
特開２００４−３３８３９１号公報

一般に単板を熱硬化性樹脂接着剤（以下、接着剤と言う）で接着する場合、単板の含水率が２０%以上と高ければ接着することが困難であるため、例えば含水率が５％程度となるように、単板を公知の乾燥装置により乾燥している。
しかるに例えば前記のように辺材の該水率が高い原木から得られた混在単板を同じ熱風温度・時間の乾燥装置で乾燥すると、心材の箇所の含水率が例えば５％程度となっていても、辺材の含水率は３０％以上となっている。
このような混在単板を、接着剤を介して他の単板と重ね合せホットプレスで圧締しても、該辺材の箇所では接着できず不良品となってしまう。
このことを防ぐために、混在単板の辺材の箇所が含水率５％程度となるまで乾燥装置で時間を掛け乾燥すれば良いが、充分に乾燥している心材の箇所も再び乾燥装置で時間を掛けることになり生産性が低下すること、更に心材は必要以上に乾燥されエネルギーが無駄となること等の問題があった。
一方逆に心材が辺材に比べて含水率が低い原木でも、上記と同様の問題が生じている。

また板材は、例えば単板の接着された面が水平となるように配置し、且つ該板材の両端付近を各々支持部材で下方から支持した状態で、該板材の、水平方向での両支持部材の中央の位置で上方から荷重を加えるような、接着された面に対し荷重方向が直交する、所謂平使いで用いられることが多い。
この場合、板材の中央層及びこれに近い層の単板の圧縮・引張強度は、左程必要ではないが、複数層の最外層及びこれに近い層の単板の強度は、大であることが要求される。
しかるに前記のように従来の原木切削方法では混在単板が多く、これら単板を前記最外層及びこれに近い層として用いると、得られた板材の強度は小さくなってしまい、用途が限定され商品価値が低くなってしまっていた。
勿論心材だけで構成される単板も得られ、この単板を前記最外層及びこれに近い層に用いれば問題ないが、量として多くは得られないため、十分な強度の板材を大量に生産することはできなかった。

本発明の方法で原木を切削すると、辺材単板が最初は断続して、次いでほぼ連続して得られ、切削が辺材から心材に移り変わる時点では、混在単板が若干得られるが、その後は心材単板が得られる。
その結果、切削して得られた大部分の単板が、辺材単板又は心材単板となる。

そのため得られた辺材単板及び心材単板を用いての板材製造での生産性を良くすることが可能となったり、又は材質に応じて各単板を適宜配置した板材とすることで、希望する強度の板材を生産することが可能となる。

以下、本発明を図面に示した実施例と共に説明する。

図１は実施例であって、原木の心材の中心を求める装置の正面説明図、図２は図１で一点鎖線ＸーＸより矢印方向を見た側面説明図である。
１及び３は、原木５の両木口付近を下方から支持し且つ支持する面がＶ字状となっているブロックである。
ブロック１には、図２に示すように、支持台１１上に備えたサーボモータ７に連結された雄ねじ９に合致する雌ねじ（図示せず）が貫通して設けられ、雌ねじに雄ねじ９が挿通されている。
このサーボモータ７の正転・逆転による雄ねじ９の正転・逆転により、ブロック１は、支持台１１上に設けたガイド部材１３により案内されつつ矢印方向に水平往復動自在となっている。
また図２において、支持台１１の両外側には支柱１５が各々設けられており、支柱１５の更に外側には支柱１５の下部に固定した軸受１７により回転自在で且つ上下動はしないように保持された雄ねじ１９が各々配置されている。
両雄ねじ１９はかさ歯車２１を介して軸２３により連結されており、軸２３にサーボモータ２５を接続し後述するように適宜正転・逆転させることにより両雄ねじ１９が同期して正転・逆転する様に構成されている。

また雄ねじ１９の上方には、雄ねじ１９と係合し合う雌ねじ（図示せず）が形成された取付台２７が配置され、取付台２７は、支柱１５と次の様に関連付けられている。
即ち、支柱１５には図２の左右方向で貫通し上下には所定長さ連続する切欠部２９が、図１の一点鎖線Ｙ−Ｙで矢印方向の拡大部分断面図である図３に示す様に形成されている。
取付台２７は図２に示すように、切欠部２９を通って支持台１１と固定されている。
一方、支柱１５の切欠部２９には図３に示す様に、ありとあり溝との関係となるに、上下方向のガイド部３１が設けられ、またこのガイド部３１と係合し合うリニア軸受（図示せず）を取付台２７に固定することで、取付台２７はガイド部３１に案内されて上下に移動可能となっている。
またサーボモータ２５は、後述するよう制御器Ｃからの作動信号により正転・逆転させられ、このサーボモータ２５により回転させられる雄ねじ１９の作用により、ブロック１は取付台２７及び支持台１１と一体となって上下移動自在となっている。

これらサーボモータ７及びサーボモータ２５は、後述するように、運転者が入力する信号を受けた制御器Ｃからの作動信号で各々作動・停止させられ、ブロック１の水平往復移動及び上下往復移動を単独に行うことができる。
ブロック３も、詳細には図示しないが、ブロック１の構成と同様に備えることで、同じく運転者が入力する信号を受けた制御器Ｃからの作動により、後述するように、ブロック１とは無関係に且つ水平往復移動及び上下往復移動を単独に行うことができるようになっている。

図１で３１，３３は原木５の両木口に向けて、同一中心で半径が多数種類で且つ該半径毎に色分けされた環状線群Ｒを投影する投影機であって、各投影機は両木口に投影された環状線群Ｒの中心位置が同一仮想水平線Ｚ−Ｚ上にあるように配置されている。
投影する環状線群Ｒの該半径の種類は、例えば最小値を５０ミリメートルとしてこれに対し１００ミリメートル間隔で大きい半径を設定し、最大半径は切削する原木の想定される最大半径に対応して決定する。
尚、４３は、投影機３１側に運転者がいる場合、投影機３３側の原木５の木口の環状線群Ｒの位置関係を確認するための鏡である。
また図２において、４５は原木５の木口で特に杉材等に良く現れる、辺材との境界が目視でも判別し易い赤色又は黒色の心材である。

更に図１の３５，３７は、先端に爪部を備えた一対の挟持体である。
挟持体３５，３７は、図１において実線で示す最下降位置で原木５を後述するように挟持した後に移動し、ベニヤレースの一部である一対のスピンドル３９，４１だけを示す図４において、スピンドル３９，４１に受け渡す位置である実線で示す供給位置まで原木５を搬送するように、制御器（図示せず）からの信号を受けた作動装置（図示せず）により作動させられる。
尚、図４でスピンドル３９，４１が回転する際の各軸中心線は、同一仮想水平線Ｐ−Ｐ上にある。

また制御器は、図１において前記最下降位置にある時の挟持体３５，３７の仮想水平線Ｚ−Ｚに対する、図１の上下方向と、仮想水平線Ｚ−Ｚに対し水平方向で直交する方向とにおける位置関係が、図４の前記供給位置にある時の挟持体３５，３７の仮想水平線Ｐ−Ｐに対する、図４の上下方向と、仮想水平線Ｐ−Ｐに対し水平方向で直交する方向とにおける位置関係と等しくなるように、制御器からの信号により前記作動装置を作動・停止させる。
同じく挟持体３５，３７は、運転者から出される作動信号を受けた前記作動装置により、図１に示す最下降位置で原木５を挟持する場合及び図４で示す供給位置で原木５から遠ざかる場合は、単独に原木５に対し移動自在となっている。
またこれらの場合以外では、挟持体３５，３７は一体で上下移動及び水平移動自在で、その作動は後述するように運転者からの作動信号により制御されている。
一方、ベニヤレースのスピンドル３９，４１も、同様に運転者からの作動信号により、互いに接近又は離隔作動するように制御されている。

本願発明の実施例は以上のように備えるもので、初期状態として次のように準備する。
運転者（図示せず）が投影機３１側にいる状態で、図１及び図２に示すように、予め原木５をブロック１からブロック３に渡った状態で載置する。
また原木５の両木口に向けて、投影機３１，３３から各々環状線群Ｒを投影しておく。
更には図１において実線で示す位置の挟持体３５，３７を、投影機３１，３３からの環状線群Ｒの投影に妨げとならない位置まで上昇待機させておく。
一方図４に示す、ベニヤレースのスピンドル３９，４１は、実線で示す離隔位置に待機させておく。

上記初期状態の準備が終了後、運転者は次のように各部材を作動させる。
即ち運転者が原木５の投影機３１側の木口に投影された環状線群Ｒの位置関係を目視で確認し、例えば図２でブロック１に載った原木５だけを示す図５（ａ）のようになっていたとする。
そこで運転者は、心材４５の輪郭４５ａを近似的に円とみなした場合に、この円の大きさに近い環状線群Ｒの１個の環状線、例えばＲａを想定する。
次いで最初に前記想定した環状線Ｒａの図５（ａ）の左右方向での幅に対し、輪郭４５ａの幅をほぼ一致させるか、又は環状線Ｒａ及び輪郭４５ａの一方が内側となる場合は左右方向の両側でほぼ同じ長さ内側にずれた状態とするべく、運転者は、ブロック１が矢印方向に移動するようにサーボモータ７を作動させるための信号を、制御器Ｃに入力する。
その結果、雄ねじ９が回転してブロック１が同方向に移動し、原木５もブロック１に載った状態で同方向に移動する。
前記移動によって、環状線Ｒａに対する輪郭４５ａの位置関係が前記状態になったことを目視により確認すると、運転者はサーボモータ７を停止させるべく、制御器Ｃに信号を入力する。
その結果、環状線群Ｒと原木５の心材４５との位置関係は、図５（ｂ）で示す状態となる。

次いで運転者は、輪郭４５ａで上下方向での幅に対し、輪郭４５ａの幅をほぼ一致させるか、又は環状線Ｒａ及び輪郭４５ａの一方が内側となる場合は上下方向の両側でほぼ同じ長さ内側にずれた状態とするべく、ブロック１が図５（ｂ）で矢印方向の上側に移動するようにサーボモータ２５を作動させるべく、制御器Ｃに信号を入力する
その結果、図２で軸２３から両雄ねじ１９に回転が伝えられ、両取付台２７が上昇しこれに連結されている支持台１１に支持されたブロック１が上昇する。
前記上昇によってブロック１に載った原木５も上昇し、環状線Ｒａに対する輪郭４５ａの位置関係が前記状態になったことを目視により確認すると、運転者はサーボモータ７を停止させるべく、制御器Ｃに信号を入力する。
その結果、本実施例の輪郭４５ａの場合では、図５（ｃ）で示すように、輪郭４５ａと環状線Ｒａとがほぼ一致し、環状線群Ｒの各環状線の中心と原木５の輪郭４５ａを近似的に円とみなした場合の該円の中心とがほぼ一致する。

一方、図１で投影機３３の側の原木５の木口については、運転者は鏡４３に映る該木口の心材の輪郭と投影機３３により投影された環状線群Ｒとの位置関係を目視で確認しながら、制御器Ｃに信号を入力してブロック１を左右方向及び上下方向に移動させることで、上記投影機３１の側の木口の場合と同様に、環状線群Ｒの各環状線の中心と前記側での輪郭を近似的に円とみなした場合の該円の中心とがほぼ一致した状態とする。
これら作動の結果、原木５の両木口の心材の中心が仮想水平線Ｚ−Ｚ上に位置することになる。

次いで前記初期状態で上昇待機させていた挟持体３５，３７を、運転者からの作動信号を受けた作動装置により、次のように作動させる。
即ち挟持体３５，３７を、図１の実線で示す最下降位置へ移動させた後、互いに接近する方向に移動させ、原木５の木口に挟持体３５，３７の先端を突刺させる。
次いで挟持体３５，３７を一体として上昇させて原木５を持ち上げ、次に図４で示すベニヤレースの上方まで水平移動させた後、供給位置まで下降させて停止させる。
その結果、原木５は図４で示す位置に至ることになる。

ここで前述のように、図１における前記最下降位置にある挟持体３５，３７と仮想水平線Ｚ−Ｚとの位置関係は、図４での供給位置にある挟持体３５，３７と仮想水平線Ｐ−Ｐとの位置関係と等しくなるように設定してある。
それ故、図４の状態でスピンドル３９，４１を互いに接近する方向に移動させ、各々の先端を原木５の木口に突刺させて支持すると、原木５の両木口の心材の中心が仮想水平線Ｐ−Ｐ上に位置することになる。
次いで、挟持体３５，３７を互いに離れる方向に移動させた後に共に上昇させることで、図７に示すように原木５はスピンドル３９，４１だけで支持されることになる。

その後、スピンドル３９，４１の駆動回転により原木５を回転させて、公知のベニヤレースと同様に刃物（図示せず）により原木５を切削して単板を生産する。
その結果、原木５から辺材単板が最初は断続的に次いで連続的に切削され、これに続いて辺材と心材とが混ざった単板が若干量切削された後、心材単板が同じく連続的に切削される。
その結果、１本の原木から、辺材単板及び心材単板をほぼ最大量得ることができる。
勿論、原木５の長手方向の任意位置での断面における辺材の形状及び位置は、両木口の状態と必ずしも同じではないが、大きく変わることはないので、上記のように両単板をほぼ最大量得ることができる。

切削された各単板は、目視により又は色判別機からの判別信号により辺材単板又は心材単板に各々選別する。
次いで乾燥装置で乾燥するが、例えば心材より辺材の含水率が高い原木を切削して得られた単板の場合、心材単板が含水率５％程度となるように乾燥温度及び時間を設定して乾燥する。
これら乾燥後、心材単板はそのまま次工程で用いることができる。
一方、辺材単板にはまだ乾燥すべき水分が残っているが、これら辺材単板は、更に１回または必要に応じて２回乾燥装置で乾燥することにより、ほぼ該適した含水率とすることができる。
その結果前記従来の切削方法のように、乾燥での生産性が低下したりエネルギーが無駄となったりし、また逆に十分に乾燥されず接着不良となることがない。

更にはこのようにして乾燥した単板を、接着剤を介して積層して接着し板材を製造する際、例えば次のように各単板を配置すると効果的である。
即ち強度が大である心材単板を主に板材の積層方向の前記最外層及びこれに近い層に用い、一方強度が小さい辺材単板を主に該方向の中央層及びこれに近い層に用いる。
このようにすれば、例えば板材の広い面を水平とし且つ長手方向の両端部付近を下方から支持して使用すると、板材の上面に下方への力を受けた場合に、板材の強度を大きくまた変形量を最小とすることができ有効である。
このように板材の各層で要求される強度に応じてこれら単板を使い分けることにより希望する強度の板材を有効に製造することができ、商品価値を低下させることがない。
尚、輪郭４５ａを近似的に円と見なした時の該円の中心は必ずしも正確な位置でなく多少ずれていても良く、その場合には心材と辺材とが混在した単板の量が若干増えるが、それ以外の単板では前記同様の効果が得られる。

次に本願発明の変更例を説明する。
１．実施例では、心材の輪郭の中心を求める方法として、環状線Ｒａと輪郭４５ａとがほぼ一致する場合を示した。
しかし該輪郭が投影された環状線群Ｒの隣り合う２個の環状線の間にある場合には、運転者が目視により該輪郭全体が２個の環状線の間にほぼ同じ割合で位置するように、実施例と同様にブロック１、３を水平及び上下方向に移動させて原木を移動させれば良い。
２．同じく心材の輪郭の中心を求める方法としては、運転者が目視により予め原木両木口の心材の輪郭の中心にペイント等でマークをつけておき、該マークと環状線群Ｒの中心を一致させるように、実施例と同様に原木を移動させても良い。
又は仮想水平線Ｚ-Ｚ上で該両木口に向けて例えばレーザ光をスポット的に照射し、該照射された赤い点に該マークが一致するように、同様に原木を移動させても良い。

３．本願発明を、画像情報処理を用いて行う方法としては、次のようにすればよ
い。
即ち、撮影装置により原木両木口の画像を各々情報として取り込む画像情報取込工程と、取り込んだ情報から、前記両木口の心材の輪郭を各々識別する心材輪郭識別工程と、前記識別された各輪郭を近似的に円とみなした時の該各円の中心位置を演算する中心位置演算工程と、演算された各中心を結ぶ仮想線が、前記原木を回転させた際の、前記原木の回転中心線となるようにベニヤレースのスピンドルにより支持する工程と、前記スピンドルを回転させることにより前記原木を回転させ刃物により切削する原木切削工程とからなる原木の切削方法である。
この場合、中心位置演算工程では、両木口での前記中心位置を共通する座標軸に対する座標の情報として求める。
これら情報は、例えば前記実施例と同様にブロック１，３上に原木５を乗せた状態であった場合、制御器Ｃに入力し次のようにブロック１，３を移動させても良い。
即ち、前記両中心位置が仮想水平線Ｚ-Ｚと同じ予め定めた仮想線上に位置するように、サーボモータ７及びサーボモータ２５を作動させ、ブロック１，３を水平及び上下方向に移動させて原木を移動させる。

また該座標の情報を利用して、次のようにしても良い。
即ち前記実施例で用いた挟持体３５，３７を、制御器Ｃからの信号を受けた作動機構（図示せず）により一体的に及び各々単独でも移動・停止自在に構成しておく。
これら構成において、前記座標の情報を求めた後、原木５を載せたブロック１，３は移動させずに挟持体３５，３７により挟持する。
次いで該挟持した状態で挟持体３５，３７を上方に移動させて原木５を持ち上げ、図４に示したベニヤレースの供給位置まで搬送する。
この挟持体３５，３７による原木５の搬送過程において、該座標の情報に対応して、挟持体３５及び３７を該木口と平行な面において各々単独に水平及び上下方向に移動させておき、挟持体３５，３７が図４に示した供給位置に至った時に、原木５の両中心位置が図４に示した仮想水平線Ｐ−Ｐ上に位置するようにするのである。

４．実施例において、スピンドル３９，４１により原木５を支持した状態でスピンドル３９，４１の回転により原木５を回転させ、刃物により原木５を切削する場合を示した。
しかし切削途中に原木からスピンドル３９，４１を離した切削方法であってもよい。
即ちスピンドル３９，４１により原木５を支持した状態で切削することで原木５から単板が連続的に得られるようになった後、原木回転方向に間隔をおいて配置された公知の複数のバックアップロールを当接させ支持した後、原木からスピンドル３９，４１を離すのである。
またこれらバックアップロールは、切削につれて小径化する原木外周に追従して当接し続けることで原木を支持できるように移動させるのである。
そのため原木５からスピンドル３９，４１を離した後であっても、原木の長手方向と直交する各断面での回転中心を結ぶ仮想線である軸中心線は移動せず、スピンドル３９，４１により原木５を支持した状態と同様の単板が得られるのである。

原木の心材の中心を求める装置の正面説明図である。 図１で一点鎖線ＸーＸより矢印方向を見た側面説明図である。 図１の一点鎖線Ｙ−Ｙで矢印方向の拡大部分断面図である。 ベニヤレースの一部である一対のスピンドル３９，４１だけを示す正面説明図である。 （ａ）図２でブロック１及び原木５だけを示す側面説明図である。 （ｂ）図２でブロック１及び原木５だけを示す側面説明図である。 （ｃ）図２でブロック１及び原木５だけを示す側面説明図である。 ベニヤレースの一部である一対のスピンドル３９，４１により原木５が支持された状態を示す正面説明図である。

符号の説明

１・・・ブロック
３・・・ブロック
５・・・原木
７・・・サーボモータ
２５・・・サーボモータ
３１・・・投影機
３３・・・投影機
４５・・・心材
４５ａ・・・輪郭
Ｒ・・・環状線群
Ｒａ・・・環状線

Claims (1)

1. 原木の両木口を、刃物及び一対のスピンドルを備えたベニヤレースの前記一対のスピンドルにより支持して、前記スピンドルを回転させて前記原木を回転させ該刃物により前記原木を切削し単板を生産する際、前記両木口における心材の輪郭を近似的に円とみなした場合の該２個の円の各中心を結ぶ仮想線が、前記一対のスピンドルの軸中心線上に位置するように前記スピンドルにより前記原木を支持する原木の切削方法。

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