JP2021175603A - 木材加工装置、木材加工の良否判定方法、及び、木材加工の良否判定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】木材の加工において、搬送される木材の移動量を、より正確に検出する。【解決手段】板厚センサ１０と、その上流側に設けられ、木材を搬送する第１搬送装置（３，７）と、板厚センサ１０の上流側に設けられた切削装置（４，５，６）と、板厚センサ１０の上流側に設けられ、搬送方向への木材の移動量を検出する第１センサ８と、板厚センサ１０の下流側に設けられ、木材を搬送する第２搬送装置（１２，１４）と、板厚センサ１０の下流側に設けられ、木材の移動量を検出する第２センサ１１と、木材の板厚が許容範囲を逸脱する状態、及び、当該状態が搬送方向に存在する長さに基づいて、板厚の良否を判定する制御部２０と、を備え、制御部２０は、木材の、搬送方向における前端から所定の長さの部位に対しては第１センサ８に基づいて移動量を算出し、それ以降の部位に対しては第２センサ１１に基づいて移動量を算出する木材加工装置である。【選択図】図１

Description

本開示は、木材加工装置、木材加工の良否判定方法、及び、木材加工の良否判定プログラムに関する。

木材を搬送しながら一定の厚さに切削加工し、かつ、厚さを所望の基準に収めるべく検査する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００２−１０３３０６号公報

木材の搬送速度は、本来は概ね一定速度であるが、切削加工中の木材と、切削加工から解放されて搬送されるだけの木材とでは、事実上の搬送速度が異なり、前者は相対的に遅くなり、後者は相対的に速くなる。板厚の良否判定には、局所的、かつ、偶発的に、不良な厚さがあるか否かではなく、その状態がどれだけの長さ存在するか、という指標が良否判定の条件となる。しかしながら、搬送速度が一定ではない場合は、長さの検出値の信頼性が低くなる。

かかる課題に鑑み、本発明は、木材の加工において、搬送される木材の移動量を、より正確に検出することを目的とする。

本開示は、以下の発明を含む。但し、本発明は特許請求の範囲によって定められるものである。

（木材加工装置）
本開示は、木材を搬送しながら板厚を揃える加工を施し、かつ、板厚の良否を判定する木材加工装置であって、
前記木材の搬送路の途中に設けられ、前記板厚を検出する板厚センサと、
前記板厚センサに対して搬送方向の上流側に設けられ、前記木材を搬送する第１搬送装置と、
前記板厚センサに対して前記上流側に設けられ、前記木材に切削加工を施す切削装置と、
前記板厚センサに対して前記上流側に設けられ、前記搬送方向への前記木材の移動量を検出する第１センサと、
前記板厚センサに対して前記搬送方向の下流側に設けられ、前記木材を搬送する第２搬送装置と、
前記板厚センサに対して前記下流側に設けられ、前記搬送方向への前記木材の移動量を検出する第２センサと、
前記木材の板厚が許容範囲を逸脱する状態、及び、当該状態が前記搬送方向に存在する長さに基づいて、板厚の良否を判定する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記木材の、前記搬送方向における前端から所定の長さの部位に対しては前記第１センサに基づいて前記移動量を算出し、それ以降の部位に対しては前記第２センサに基づいて前記移動量を算出する、
木材加工装置である。

（木材加工の良否判定方法）
本開示は、木材を搬送しながら板厚を揃える切削加工を施し、かつ、板厚の良否を判定する木材加工装置による木材加工の良否判定方法であって、
板厚センサにより木材の板厚を検出するとともに、前記板厚センサに対して搬送方向における上流側及び下流側で、それぞれ、第１センサ及び第２センサに基づいて移動量を検出し、
前記木材の板厚が許容範囲を逸脱する状態、及び、当該状態が前記搬送方向に存在する長さに基づいて、板厚の良否を判定し、
前記木材の、前記搬送方向における前端から所定の長さの部位に対しては前記第１センサに基づいて前記移動量を算出し、それ以外の部位に対しては前記第２センサに基づいて前記移動量を算出する、
木材加工の良否判定方法である。

（木材加工の良否判定プログラム）
本開示は、木材を搬送しながら板厚を揃える切削加工を施し、かつ、板厚の良否を判定する木材加工装置による木材加工の良否判定プログラムであって、
板厚センサにより木材の板厚を検出するとともに、前記板厚センサに対して搬送方向における上流側及び下流側で、それぞれ、第１センサ及び第２センサに基づいて移動量を検出する機能と、
前記木材の板厚が許容範囲を逸脱する状態、及び、当該状態が前記搬送方向に存在する長さに基づいて、板厚の良否を判定する機能と、
前記木材の、前記搬送方向における前端から所定の長さの部位に対しては前記第１センサに基づいて前記移動量を算出し、それ以外の部位に対しては前記第２センサに基づいて前記移動量を算出する機能と、
をコンピュータに実現させるための木材加工の良否判定プログラムである。

本開示によれば、木材の加工において、搬送される木材の移動量を、より正確に検出することができる。

図１は、本開示の一実施形態に係る木材加工装置の主要部分を側面から見た図である。 図２は、図１の板厚センサの近傍を拡大した図であり、先行するワークの後端を検出するときの状態を表している。 図３は、図１の板厚センサの近傍を拡大した図であり、後続のワークの前端を検出するときの状態を表している。 図４は、図１の板厚センサの近傍を拡大した図であり、移動量を検出するセンサが上流側の第１センサから下流側の第２センサに変わる状態を示す図である。 図５は、制御部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

《木材加工装置の構成》
図１は、本開示の一実施形態に係る木材加工装置の主要部分を側面から見た図である。図中のＸ−Ｙ−Ｚにより示すように、搬送方向はＸ方向、装置の高さ方向はＹ方向、装置の幅方向はＺ方向、である。図１において、所定長の平板状に粗加工された木材１，２（以下、ワーク１，２という。）は、図の右側から左側へ搬送される。装置全体を木材加工装置３００とすると、搬送方向の上流側は、木材切削加工機１００であり、残りの下流側は板厚検査装置２００である。

木材切削加工機１００は、上流側から順に、ワーク１を上下から挟んでワーク１を引き込む搬入ローラ３と、ワーク１の下面を切削する下面切削ローラ４と、ワーク１を上から見た場合の左右両側面を切削する側面切削ローラ５と、ワーク１の上面を切削する上面切削ローラ６と、ワーク１を上下から挟んで下流へ搬送する搬送ローラ７と、を備えている。搬入ローラ３及び搬送ローラ７は、木材切削加工機１００における第１搬送装置を構成している。

板厚検査装置２００は、第１センサ８と、端部センサ９と、板厚センサ１０と、第２センサ１１と、ワーク２を上下から挟んでワーク２を搬出する搬出ローラ１２と、ワーク通過を検出する通過センサ１３と、搬出コンベア１４と、不良品のマークを施すためのマーキングガン１５，１６とを備えている。

第１センサ８及び第２センサ１１は、例えばロータリエンコーダであり、ワーク１，２の移動量に応じたパルス数を出力する。端部センサ９は、例えば投受光型の光センサであり、ワークの前端及び後端を検出する。通過センサ１３は、ワーク１又は２が通過した瞬間を検出する。

板厚センサ１０は、ワーク１，２に対して上下に対称に配置されている。上下一対の板厚センサ１０は、例えばレーザ距離センサであり、Ｙ方向の距離を検出する。上の板厚センサ１０は、自身から、ワーク１，２の上面までの距離ｄ１を検出し、下の板厚センサ１０は、自身から、ワーク１，２の裏面までの距離ｄ２を検出する。上下の板厚センサ１０の間の距離Ｄ（固定値）から、Ｄ−（ｄ１＋ｄ２）を求めれば、板厚を測定することができる。板厚センサ１０は幅方向（Ｚ方向）に連続して（または離散的に）拡がっていて、ワーク１，２の幅も検出することができる。

マーキングガン１５は、木口（ワークの前後の末端近傍）の不良に対して塗料を噴射する。マーキングガン１６は、木口以外の部位についての、不良に対して塗料を噴射する。搬出ローラ１２及び搬出コンベア１４は、板厚検査装置２００における第２搬送装置を構成している。

第１センサ８、端部センサ９、板厚センサ１０、第２センサ１１、通過センサ１３のそれぞれの出力信号は、制御部２０に送られる。マーキングガン１５，１６の動作は、制御部２０により制御される。制御部２０は、例えばコンピュータを含み、コンピュータがソフトウェア（コンピュータプログラム）を実行することで、必要な制御機能を実現する。ソフトウェアは、制御部２０の記憶部２０ｍに格納される。コンピュータプログラムは、半導体メモリ、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、磁気ディスク、光ディスク、ＵＳＢメモリ等の各種の記憶媒体に記憶させることができる。操作部２１は、例えばタッチパネルであり、操作者は、操作部２１から制御部２０に対して必要な指示を与えることができる。

上流から搬送されて来たワーク１は、下面切削ローラ４、側面切削ローラ５，６及び上面切削ローラ６により、一定の厚さ及び幅に切削加工される。ここで、特に厚さに関しては、木材本来の特徴によって部分的な凹みがある場合もある。そこで、板厚が欠損している状態が、全長に対してどれくらいあるか、を検査する。

板厚検査装置２００は、板厚センサ１０により板厚不良（所望する値の許容範囲外）が検出された場合、例えば、その状態が、ワーク１枚の全長に対して合計どれだけの長さ存在するか、あるいは、ワーク１枚に連続して存在する箇所が何カ所あるか、という指標を検出する。そして、それぞれの指標のいずれか一方でも閾値を超えると、不良品と判定する。

《２つのセンサによる移動量の測定》
次に、移動量の測定に用いる第１センサ８及び第２センサ１１の意義について説明する。図２〜図４は、図１の板厚センサ１０の近傍を拡大した図である。まず、図２の状態になるまでの搬送状態では、制御部２０は、第２センサ１１がワーク２の移動量に応じて発生するパルスに基づいてワーク２の後部の木口近傍の移動量を計測している。従って、制御部２０は、切削加工から解放されているワーク２の後部の移動量を第２センサの出力に基づいて正確に計測している。図２の状態になったとき、とは、端部センサ９が、ワーク２の後端を検出したときである。

図３は、ワーク１，２の搬送が図２より少し進んだ状態を表している。この状態では、端部センサ９は、上流側からワーク１の前端が到来したことを検出している。この状態のワーク１は、まだ切削加工中である。このとき、制御部２０は、移動量を計測するセンサを、第２センサ１１から第１センサ８に変更する。

図４は、図３の状態からさらにワーク１の搬送が、移動量Ｌの分だけ進んだ状態を示す図である。図４における移動量Ｌは、制御部２０が定める。移動量Ｌは、ワーク１が、下面切削ローラ４（図１）、側面切削ローラ５（図１）、及び、上面切削ローラ６（図１）による切削加工から解放された瞬間以後となるよう、設定される。操作者は、操作部２１（図１）から制御部２０（図１）に対して任意に移動量Ｌの数値設定を行うことができる。前端検出からの移動量がＬに満たないときは、制御部２０は、第１センサ８がワークの移動量に応じて発生するパルスに基づいて移動量を計測する。移動量がＬに達したときは、制御部２０は、第１センサ８に代えて、第２センサ１１がワークの移動量に応じて発生するパルスに基づいて移動量を計測する。

《フローチャート》
図５は、制御部２０により行われる処理の一例を示すフローチャートである。最初の切削加工済みのワークに対して、制御部２０は、第１センサ８に基づいてワーク前部の移動量を測定する（ステップＳ１）。端部センサ９が、ワークの先端の到来を検出すると（ステップＳ２）、板厚センサ１０に基づいて厚さを測定する（ステップＳ３）。また、板厚センサ１０は、ワークの幅も測定する（ステップＳ４）。

次に、第１センサ８に基づいて求めた移動量がＬに達すると、移動量の検出元を、第１センサ８から第２センサ１１に切り替える。このときのワークは、切削加工から解放されている。そして、板厚が許容範囲でなかった場合は、第２センサ１１に基づいてワーク後部の移動量を測定する（ステップＳ５）。ここで、制御部２０は、板厚が、求める厚さの許容範囲でない場合には、その長さ（連続した長さ、又は、断続的に現れた場合はそれらの合計の長さ等）を求める。端部センサ９がワーク後端を検出（ステップＳ６）した後、制御部２０は、加工されたワークが良品か不良品かを判定し（ステップＳ７）、記憶する。

次に、通過センサ１３がワークの通過を検出すると（ステップＳ８，Ｓ１０）、もし不良品であれば制御部２０は、マーキングガン１５又は１６によるマーキングを行う（ステップＳ９）。木口不良の場合は、マーキングガン１５によるマーキングが行われ、木口以外の不良についてはマーキングガン１６によるマーキングが行われる。マーキングの形態は、不良原因によって異なるマーキングが行われ、不良となった理由が視覚的に確認できるようになっている。

一方、良品と判定された場合、制御部２０は、マーキングを行わず、ワークをそのまま通過させる。以後、同様の処理が繰り返される。

《開示のまとめ》
上記開示は、以下のように一般化して表現することができる。

木材加工装置３００は、木材を搬送しながら板厚を揃える加工を施し、かつ、板厚の良否を判定するものである。そして、木材加工装置３００は、木材の搬送路の途中に設けられ、板厚を検出する板厚センサ１０、板厚センサ１０に対して搬送方向の上流側に設けられ、木材を搬送する第１搬送装置（３，７）と、板厚センサ１０に対して上流側に設けられ、木材に切削加工を施す切削装置（４，５，６）と、板厚センサ１０に対して上流側に設けられ、搬送方向への木材の移動量を検出する第１センサ８と、板厚センサ１０に対して搬送方向の下流側に設けられ、木材を搬送する第２搬送装置（１２，１４）と、板厚センサ１０に対して下流側に設けられ、搬送方向への木材の移動量を検出する第２センサ１１と、木材の板厚が許容範囲を逸脱する状態、及び、当該状態が搬送方向に存在する長さに基づいて、板厚の良否を判定する制御部２０と、を備えている。

制御部２０は、木材の、搬送方向における前端から所定の長さ（Ｌ）の部位に対しては第１センサ８に基づいて移動量を算出し、それ以降の部位に対しては第２センサ１１に基づいて移動量を算出する。

このような木材加工装置では、第１搬送装置（３，７）及び第２搬送装置（１２，１４）の搬送速度が本来は同じであっても、木材が切削加工中であるか切削加工から解放された状態であるかによって、事実上の搬送速度が異なる。そこで、切削加工から解放されていると推定される状態の木材に対しては第２搬送装置（１２，１４）と同様に下流側にある第２センサ１１により移動量を測定し、切削加工中であると推定される状態の木材に対しては第１搬送装置（３，７）と同様に上流側にある第１センサ８により移動量を測定する。これにより、現実の搬送速度に応じて、より正確な移動量を測定できるセンサを適切に選択することができる。その結果、板厚の良否判定を、より正確に行うことができる。とりわけ、木材の端部近傍（木口）の板厚の良否判定を、より正確に行うことができる。

上記所定の長さ（Ｌ）は、制御部２０に対して任意に設定可能であることが望ましい。
この場合、木材が切削加工から解放されるタイミングを、実際の状態に合わせて適切に設定することができる。

また、板厚センサ１０と第１センサ８との間に、木材の後端及び前端を検出可能な端部センサが設けられていてもよい。
この場合、端部センサは、板厚センサよりも早く、次に搬送されて来る木材の前端を検出することができるので、第２センサから第１センサへの切り替えを遅滞なく行うことができる。

方法としての観点からは、これは、木材を搬送しながら板厚を揃える切削加工を施し、かつ、板厚の良否を判定する木材加工装置３００による木材加工の良否判定方法である。そして、（ｉ）板厚センサ１０により木材の板厚を検出するとともに、板厚センサ１０に対して搬送方向における上流側及び下流側で、それぞれ、第１センサ８及び第２センサ１１に基づいて移動量を検出し、（ｉｉ）木材の板厚が許容範囲を逸脱する状態、及び、当該状態が搬送方向に存在する長さに基づいて、板厚の良否を判定し、（ｉｉｉ）木材の、搬送方向における前端から所定の長さ（Ｌ）の部位に対しては第１センサ８に基づいて移動量を算出し、それ以外の部位に対しては第２センサ１１に基づいて移動量を算出する。

木材加工装置では、搬送の上流で切削加工が行われ、下流で板厚検査が行われることになるが、木材が切削加工中であるか切削加工から解放された状態であるかによって、事実上の搬送速度が異なる。そこで、切削加工から解放されていると推定される状態の木材に対しては下流側にある第２センサ１１により移動量を測定し、切削加工中であると推定される状態の木材に対しては上流側にある第１センサ８により移動量を測定する。これにより、現実の搬送速度に応じて、より正確な移動量を測定できるセンサを適切に選択することができる。その結果、板厚の良否判定を、より正確に行うことができる。とりわけ、木材の端部近傍（木口）の板厚の良否判定を、より正確に行うことができる。

本開示は、プログラムとしても表現できる。すなわち、木材を搬送しながら板厚を揃える切削加工を施し、かつ、板厚の良否を判定する木材加工装置３００による木材加工の良否判定プログラムであって、（ａ）板厚センサ１０により木材の板厚を検出するとともに、板厚センサ１０に対して搬送方向における上流側及び下流側で、それぞれ、第１センサ８及び第２センサ１１に基づいて移動量を検出する機能と、（ｂ）木材の板厚が許容範囲を逸脱する状態、及び、当該状態が搬送方向に存在する長さに基づいて、板厚の良否を判定する機能と、（ｃ）木材の、搬送方向における前端から所定の長さ（Ｌ）の部位に対しては第１センサ８に基づいて移動量を算出し、それ以外の部位に対しては第２センサ１１に基づいて移動量を算出する機能とを、コンピュータ（制御部２０）に実現させるための木材加工の良否判定プログラムである。

木材加工装置では、搬送の上流で切削加工が行われ、下流で板厚検査が行われることになるが、木材が切削加工中であるか切削加工から解放された状態であるかによって、事実上の搬送速度が異なる。そこで、切削加工から解放されていると推定される状態の木材に対しては下流側にある第２センサ１１により移動量を測定し、切削加工中であると推定される状態の木材に対しては上流側にある第１センサ８により移動量を測定する。これにより、現実の搬送速度に応じて、より正確な移動量を測定できるセンサを適切に選択することができる。その結果、板厚の良否判定を、より正確に行うことができる。とりわけ、木材の端部近傍（木口）の板厚の良否判定を、より正確に行うことができる。

上記プログラムは、これを記憶した記憶（記録）媒体という形で、存在するものであってもよい。

《補記》
なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１，２ 木材（ワーク）
３ 搬入ローラ
４ 下面切削ローラ
５ 側面切削ローラ
６ 上面切削ローラ
７ 搬送ローラ
８ 第１センサ
９ 端部センサ
１０ 板厚センサ
１１ 第２センサ
１２ 搬出ローラ
１３ 通過センサ
１４ 搬出コンベア
１５，１６ マーキングガン
２０ 制御部
２０ｍ 記憶部
２１ 操作部
１００ 木材切削加工機
２００ 板厚検査装置
３００ 木材加工装置

Claims (5)

1. 木材を搬送しながら板厚を揃える加工を施し、かつ、板厚の良否を判定する木材加工装置であって、
   前記木材の搬送路の途中に設けられ、前記板厚を検出する板厚センサと、
   前記板厚センサに対して搬送方向の上流側に設けられ、前記木材を搬送する第１搬送装置と、
   前記板厚センサに対して前記上流側に設けられ、前記木材に切削加工を施す切削装置と、
   前記板厚センサに対して前記上流側に設けられ、前記搬送方向への前記木材の移動量を検出する第１センサと、
   前記板厚センサに対して前記搬送方向の下流側に設けられ、前記木材を搬送する第２搬送装置と、
   前記板厚センサに対して前記下流側に設けられ、前記搬送方向への前記木材の移動量を検出する第２センサと、
   前記木材の板厚が許容範囲を逸脱する状態、及び、当該状態が前記搬送方向に存在する長さに基づいて、板厚の良否を判定する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記木材の、前記搬送方向における前端から所定の長さの部位に対しては前記第１センサに基づいて前記移動量を算出し、それ以降の部位に対しては前記第２センサに基づいて前記移動量を算出する、
   木材加工装置。
2. 前記所定の長さは、前記制御部に対して任意に設定可能である請求項１に記載の木材加工装置。
3. 前記板厚センサと前記第１センサとの間に、前記木材の後端及び前端を検出可能な端部センサが設けられている請求項１又は請求項２に記載の木材加工装置。
4. 木材を搬送しながら板厚を揃える切削加工を施し、かつ、板厚の良否を判定する木材加工装置による木材加工の良否判定方法であって、
   板厚センサにより木材の板厚を検出するとともに、前記板厚センサに対して搬送方向における上流側及び下流側で、それぞれ、第１センサ及び第２センサに基づいて移動量を検出し、
   前記木材の板厚が許容範囲を逸脱する状態、及び、当該状態が前記搬送方向に存在する長さに基づいて、板厚の良否を判定し、
   前記木材の、前記搬送方向における前端から所定の長さの部位に対しては前記第１センサに基づいて前記移動量を算出し、それ以外の部位に対しては前記第２センサに基づいて前記移動量を算出する、
   木材加工の良否判定方法。
5. 木材を搬送しながら板厚を揃える切削加工を施し、かつ、板厚の良否を判定する木材加工装置による木材加工の良否判定プログラムであって、
   板厚センサにより木材の板厚を検出するとともに、前記板厚センサに対して搬送方向における上流側及び下流側で、それぞれ、第１センサ及び第２センサに基づいて移動量を検出する機能と、
   前記木材の板厚が許容範囲を逸脱する状態、及び、当該状態が前記搬送方向に存在する長さに基づいて、板厚の良否を判定する機能と、
   前記木材の、前記搬送方向における前端から所定の長さの部位に対しては前記第１センサに基づいて前記移動量を算出し、それ以外の部位に対しては前記第２センサに基づいて前記移動量を算出する機能と、
   をコンピュータに実現させるための木材加工の良否判定プログラム。

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