JP4807495B2

JP4807495B2 - 原木の丸太加工方法と原木の丸太加工装置

Info

Publication number: JP4807495B2
Application number: JP2005344889A
Authority: JP
Inventors: 慎一森川
Original assignee: Kanden Engineering Corp
Current assignee: Kanden Engineering Corp
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2011-11-02
Anticipated expiration: 2025-11-30
Also published as: JP2007144903A

Description

本発明は、原木の丸太加工方法と原木の丸太加工装置に関し、特に、森林事業における原木の丸太加工方法と原木の丸太加工装置に関するものである。

従来の原木の処理は、曲がり、節などの少ない良い原木は丸太加工場へ搬入し、丸太に加工している。曲がり、極端な節があるもの、長さ方向で直径差の大きいものは現地放置もしくはチップ処理となり、その選別は全て人力で実施している。

丸太に加工する場合でも、大型機械で数段階の切削加工を行って、直径１００〜１２０ｍｍの丸太に加工しており、加工費などを差し引いて生産者に原木の代金として支払われる金額は僅かで、一方、丸太加工業者の利益も僅かである。

生産者がチップ材として処理する場合、生産者は加工場へ原木を売却する。この場合、原木の加工場への運搬費用は生産者負担となるので、生産者の利益は数千円となるケースが多く、殆どの場合、採算性の評価は低い。

以上のようにして原木の処理はメリットが少ない。

本出願人は上記の問題点を解決するために、既に特開２００４−１８８９１６号「原木の丸太加工方法と丸太加工装置」および特願２００４−１３３６０８号「原木の丸太加工方法と丸太加工装置」を提案している。

ところで、本出願人は、数年前から原木の丸太加工の開発を行ってきた。

開発当初は「すぎ」材の丸太加工のみに限定して開発されていたが、この場合「すぎ」産出地域だけに機械の使用が限定され、また「すぎ」材については産出量も限られるので、国産の代表的な針葉樹で国内産出量の多い「からまつ」、「ひのき」などの間伐材にも使用できることが求められてきた。
特開平０９−２６２８０９号公報特願２００４−１３３６０８号公報

原木から素丸太への加工を容易に行え、加工に掛かるコストを低減することが求められ、しかも、国産「ひのき」材では直径１２ｃｍの間伐材から直径１０ｃｍの丸太加工が出来る機能を備えること、また、現状ではねじれて育っている中小径の「からまつ」材の丸太加工が出来る機能を備えること、さらに表面の仕上げ精度を向上させた丸太加工が出来ることが求められている。

本出願人は、既に提案した特願２００４−１３３６０８号「原木の丸太加工方法と原木の丸太加工装置」を実施して、中小径の原木の加工ができ、原木の外側を精度よく剥離するためには、センターリング装置の原木のセンターリングを完全にしなければならないという問題点を見いだした。

そこで、本発明は、上記の事情に鑑み、径不揃いの原木から丸太への加工を容易に行え、加工に掛かるコストを低減し、原木のセンターリングを完全にし、間伐材の回転を防止し、「からまつ」材や「ひのき」材の加工も可能なるようにすべく、原木を原木受台を介して円形カット刃に押し込み加工し、筒状に剥離した原木の外側を軸線カット刃により、分割して剥がすようにした原木の丸太加工方法において、原木受台の先端側で原木を上下各２点で保持し、原木受台の後端側で原木の上下ともそれぞれ２個のクランプシリンダーで保持し、原木受台の後端側から出た原木が円形カット刃に押し込まれるようにしたものである。

また、本発明は、原木から丸太への加工を容易に行え、加工に掛かるコストを低減し、原木のセンターリングを完全にし、間伐材の回転を防止し、「からまつ」材や「ひのき」材の加工も可能なるようにすべく、原木を円形に押し込み加工する円形カット刃と、筒状に剥離した原木の外側を軸線方向に分割する軸線カット刃と、原木を原木受台の軸線方向に押し込む加圧手段と、原木受台の先端側で原木を上下各２点で保持する前部センターリング装置と、原木受台の後端側で原木の上下ともそれぞれ２個のクランプシリンダーで保持する後部センターリング装置と、加圧手段の先端面に設けられ、原木の後端面に打ち込んで原木の回転を防止する回転防止装置と、を有し、原木受台の後端側から出た原木が円形カット刃に押し込まれるようにしたものである。

さらに、本発明は、「からまつ」材や「ひのき」材の加工も可能とすべく、円形カット刃の刃先を波形形状に形成したものである。

本発明は、原木を原木受台を介して円形カット刃に押し込み加工し、筒状に剥離した原木の外側を軸線カット刃により、分割して剥がすようにした原木の丸太加工方法において、原木受台の先端側で原木を上下各２点で保持し、原木受台の後端側で原木の上下ともそれぞれ２個のクランプシリンダーで保持するようにした原木の丸太加工方法であるので、原木から丸太への加工を容易に行え、加工に掛かるコストを低減し、原木のセンターリングを完全にし、間伐材の回転を防止し、「からまつ」材や「ひのき」材の丸太加工も可能とすることができる。

また、本発明は、原木を円形に押し込み加工する円形カット刃と、筒状に剥離した原木の外側を軸線方向に分割する軸線カット刃と、原木を原木受台の軸線方向に押し込む加圧手段と、原木受台の先端側で原木を上下各２点で保持する前部センターリング装置と、原木受台の後端側で原木の上下ともそれぞれ２個のクランプシリンダーで保持する後部センターリング装置と、加圧手段の先端面に設けられ、原木の後端面に打ち込んで原木の回転を防止する回転防止装置、を有し、原木受台の後端側から出た原木が円形カット刃に押し込まれるようにしたので、原木から丸太への加工を容易に行え、加工に掛かるコストを低減し、原木のセンターリングを完全にし、間伐材の回転を防止し、「からまつ」材や「ひのき」材の加工も可能とすることができる。

さらに、本発明は、円形カット刃の刃先を波形形状に形成したので、「からまつ」材や「ひのき」材の加工も可能とすることができる。

本発明を添付する図面に示す具体的な一実施例に基づいて、以下詳細に説明する。

図１は原木の丸太加工装置の正面図、図２は図１の平面図、図３は図１の右側面図である。ここでは、原木として間伐材を使用した例について述べる。

本原木の丸太加工装置は、台車１上に架台２を設け、架台２に間伐材受台３を水平状に設置する。間伐材受台３の図１の先端側に前部センターリング装置２１、後端側に後部センターリング装置２２を、後部センターリング装置２２の直後にカッター５を配置する。間伐材受台３の左端に間伐材を押し込む油圧のプッシャーシリンダー６を折り畳んで格納可能に設ける。間伐材受台３右端にも丸太受け７を折り畳んで格納可能に設ける。間伐材受台３の側方には間伐材８を水平状に供給するベルトコンベア９を折り畳んで格納可能に設ける。

図４は本原木の丸太加工装置の要部側面図、前部センターリング装置２１を示す。

前部センターリング装置２１は、間伐材８の外側を精度よく剥離し、間伐材受台３は間伐材８のセンターリングを完全にするために設ける。前部センターリング装置２１は、間伐材８を支持する間伐材受台３と、架台２に設けた挟み込みシリンダー２３と、間伐材８をカッター５の中心位置に調整する挟み高さ調整用バー２４と、間伐材８を下部より支持する下部受け台２５と、間伐材８を上部より押圧する上部押さえ台２６と、挟み込みシリンダー２３のピストンロッド２７の上下方向への移動を下部受け台２５に伝達する挟み込み下リンク装置２８、挟み込み高さ調整用バー２４を介して上部押さえ台２６に挟み込みシリンダー２３のピストンロッド２７の上下方向への移動を伝達する挟み込み上リンク装置２９とよりなる。

間伐材受台３は間伐材８の位置決めを容易にするために上面をＶ溝に形成する。

挟み込みシリンダー２３基端とそのピストンロッド２７の先端はピン結合し、ピストンロッド２７の上下揺動運動によりその出力を挟み込み下リンク装置２８および挟み高さ調整用バー２４に伝達する。挟み込みシリンダー２３はピン３０を中心に揺動する。

挟み込み下リンク装置２８は、駆動リンク３０と駆動リンク３０に平行に配置した従動リンク３１とよりなり、駆動リンク３０の図に向かって左端を架台２に右端を下部受け台２５にそれぞれピン３２・３３で枢着し、従動リンク３１の左端を架台２に右端を下部受け台２５にそれぞれピン３４・３５で枢着し、ピン３２・３３・３４・３５は平行四辺形を形成するように配置し、挟み込みシリンダー２３のピストンロッド２７下端および挟み高さ調整用バー２４下端をピン３６で枢着する。

挟み込み上リンク装置２９は、駆動リンク３７と駆動リンク３７に平行に配置した従動リンク３８とよりなり、駆動リンク３７の左端を架台２に右端を上部押さえ台２６にそれぞれピン３９・４０で枢着し、従動リンク３８の左端を架台２に右端を上部押さえ台２６にそれぞれピン４１・４２で枢着し、ピン３９・４０・４１・４２は平行四辺形を形成するように配置する。

下端を駆動リンク３０左端および挟み込みシリンダー２３のピストンロッド２７下端にピン３６により枢着した挟み高さ調整用バー２４の上端を駆動リンク３７のピン３９・４０の間のピン３９寄りにピン６０により枢着する。

挟み込みシリンダー２３を駆動し、そのピストンロッド２７を伸長させ、間伐材受台３上の間伐材８を下部受け台２５と上部押さえ台２６により把持させ、原木の中心がカット刃の中心と一致する高さに位置させる。

ベルトコンベア９より供給された間伐材８は重量があるため、一旦間伐材受台３に支持させる。

間伐材８の直径を調整するために、挟み高さ調整用バー２４の長さを調整可能とするために、その上下にそれぞれターンバックル４３・４４とロックナット４５・４６を配置する。

図５・図６・図７に後部センターリング装置２２を示す。後部センターリング装置２２で前部センターリング装置２１と同一の機能を果たす部材には同一の符号を付す。

後部センターリング装置２２は、間伐材８の中心部を精度よく丸太加工し、前部センターリング装置２１の間伐材８のセンターリングを完全にするために設ける。

後部センターリング装置２２は、間伐材８を支持する間伐材受台３と、架台２に設けた挟み込みシリンダー２３と、間伐材８をカッター５の中心位置に調整する挟み高さ調整用バー２４と、間伐材８を下部より支持する下部受け台２５と、間伐材８を上部より押圧する上部押さえ台２６と、挟み込みシリンダー２３のピストンロッド２７の上下方向への移動を下部受け台２５に伝達する挟み込み下リンク装置２８、挟み込み高さ調整用バー２４を介して上部押さえ台２６に挟み込みシリンダー２３のピストンロッド２７の上下方向への移動を伝達する挟み込み上リング装置２９とよりなる。

挟み込みシリンダー２３基端とそのピストンロッド２７の先端はピン結合し、ピストンロッド２７の上下揺動運動によりその出力を挟み込み下リンク装置２８および挟み高さ調整用バー２４に伝達する。挟み込みシリンダー２３はピン６１を中心に揺動する。

挟み込み下リンク装置２８は、駆動リンク３０と駆動リンク３０に平行に配置した従動リンク３１とよりなり、駆動リンク３０の図に向かって左端を架台２に、右端を下部受け台２５にそれぞれピン３２・３３で枢着し、従動リンク３１の左端を架台２に、右端を下部受け台２５にそれぞれピン３４・３５で枢着し、ピン３２・３３・３４・３５は平行四辺形を形成するように配置し、挟み込みシリンダー２３のピストンロッド２７は下端および挟み高さ調整用バー２４下端をピン３６で枢着する。

挟み込み上リンク装置２９は、駆動リンク３７と駆動リンク３７に平行状に配置した従動リンク３８とよりなり、駆動リンク３７の左端を架台２に、右端を上部押さえ台２６にそれぞれピン３９・４０で枢着し、従動リンク３８の左端を架台２に、右端を上部押さえ台２６にそれぞれピン４１・４２で枢着し、３９・４０・４１・４２は平行四辺形を形成するように配置する。

挟み込みシリンダー２３を駆動し、そのピストンロッド２７を伸長させ、間伐材受台３上の間伐材８を下部受け台２５と上部押さえ台２６により把持させ、上方に移動させて間伐材８の丸太加工ができる箇所に位置させる。

間伐材８の中心を調整するために、挟み高さ調整用バー２４の長さを調整可能とするために、その上下にそれぞれターンバックル４３・４４とロックナット４５・４６を配置する。

後部センターリング装置２２は、間伐材８を上下ともそれぞれ２個のクランプシリン
ダーで保持する。

上部押さえ台２６には、図８に示すようにそれぞれ独立したクランプシリンダーＣＹＵ１、クランプシリンダーＣＹＵ２が配置され、下部受け台２５にはそれぞれ独立したクランプシリンダーＣＹＬ１、クランプシリンダーＣＹＬ２が配置されている。

上下４個のクランプシリンダーＣＹＵ１、ＣＹＵ２、ＣＹＬ１、ＣＹＬ２は、図８に示すように一つの油圧回路で構成されていて、自動運転中は絶えず３０〜４０ｋｇ／ｃｍ²で常時加圧されている。なお、符号６２が切替弁、６３が流量調整弁、６４がリリーフ弁である。

クランプシリンダーＣＹＵ１、ＣＹＵ２、ＣＹＬ１、ＣＹＬ２に挟まれた間伐材８は、加工刃の中心に自動的に位置決めされると同時に前部センターリング装置２１が作動し、所定の位置（原木の中心が水平）にセットされる。

異形の間伐材８であっても、クランプシリンダーＣＹＵ１、ＣＹＵ２、ＣＹＬ１、ＣＹＬ２により均等に４点保持されることにより、最小直径１２ｃｍまでの間伐材８のセンター検出が可能となり、また、加工刃を通過する際の安定度が増し、より正確なセンターの検出および表面精度の高い丸太加工が可能となった。

図９に間伐材８が間伐材受台３上に載置され、挟み込みシリンダー２３のピストンロッド２７が収縮された状態、図１０に挟み込みシリンダー２３のピストンロッド２７が伸長して間伐材８の外側を剥がす加工位置に下部受け台２５と上部押さえ台２６とにより把持した状態を示す。

次に、図１１により間伐材８の加工中心位置の調整について説明する。

図１１ａで符号４７はカッターであり、図１１ａは正常な状態を示す。

まず、ロックナット４５・４６を緩める。

次に、加工中心位置が上方にズレている場合（図１１ｂ）は、ターンバックル４３・４４を締め付け方向へ挟み高さ調整用バー２４を回して調整する。

加工中心位置が下方にズレている場合（図１１ｃ）は、ターンバックル４３・４４を緩め方向へ挟み高さ調整用バー２４を回して調整する。

間伐材８を下部受け台２５と上部押さえ台２６により把持させ、間伐材８の中心と切削刃４７の中心が合致することを確認する。

間伐材８の中心とカッター４７の中心が合致している場合は、ロックナット４５・４６を締め付けてターンバックル４３・４４を固定する。

図６、図７に後部センターリング装置２２の側面図と平面図を示す。

大小の間伐材８を挟み込みするため、下部受け台２５と上部押さえ台２６とが設けてある。前部センターリング装置２１と後部センターリング装置２２はそれぞれ分離、独立しているので、間伐材８の挿入向きに径の太い、細い、多少の曲がり、反りに関係なく挟み込むことが可能なので、間伐材８の両端をしっかり把持することができる。

前部センターリング装置２１の下部押さえ台２５、上部押さえ台２６は長く設定し、プッシャーシリンダー６により押し出されてきた間伐材８が丸太加工途中で落下しないよう把持する働きをし、後部センターリング装置２２はカッター５の直前に設置されているので、間伐材８先端部を把持する働き、間伐材８の中心とカッター５の中心とを一致させる役割を果たし、前部センターリング装置２１の下部受け台２５と違い、後部センターリング装置２２の下部受け台２５は長くする必要はない。

本丸太加工装置は、プッシャーシリンダー６により間伐材８を加圧し、後方に設置してあるカッターを通過させ丸太加工を行う。この加工方式では間伐材８が切削刃を通過する際、間伐材８が左右何れかの方向に回転することが判明した。

回転現象は、「からまつ」、「まつ」、「ひのき」、「すぎ」の順位で発生する。回転現象が発生すると、切削刃の切削能力が極端に低下し、丸太表面の剥がれ・割れ現象が発生し、特に「からまつ」、「まつ」においては丸太製作が不可能となる。

そこで、間伐材８の回転を防止させるためにプッシャーシリンダー６のピストンロッドの先端面に間伐材８の回転防止装置を設けるようにした。

回転防止装置として種々なものが考えられるが、突起刃をプッシャーシリンダ６のピストンロッドの先端面に設けて、間伐材８の後端面に食い込ませて間伐材８の回転を防止し、刃先の特性を十分に活かし、間伐材８の節部や繊維の切削能力を向上させ、「からまつ」、「まつ」、「ひのき」の丸太加工を可能とし、また「すぎ」材においては丸太表面の仕上げ精度が向上できる。

回転防止装置６９の一例を図１２および図１３に示す。図１２は回転防止装置の正面図、図１３は図１２の平面図である。

円環板部６５から左右に延びる延長板部６６よりなるベース板６７の表面には突起刃６８を起立させる。

突起刃６８は間伐材８の後端面に食い込みやすい位置に配置する。本実施例では円環板部６５に６個の突起刃６８を放射状に配置し、両延長板部６６に６個の突起刃６８を水平状に配置している。

この回転防止装置は、図５に示すように配置される。

まず、出願人が前回開発した特願２００４−１３３６０８号のカッターについて説明する。

加工された六角形あるいは小判形断面の丸太は、積み重ねが容易で、積み重ねて土木工事の擁壁として使用することができ、環境に優しい土木材料として利用できる。

図１４はカッター５の正面図、図１５は図１４の一部を断面で示す側面図である。

カッター５は中心に円筒５１があり、円筒５１の端部にカット刃５２（後述の六角形カット刃５２₁，小判形カット刃５２₂）を構成し、カット刃５２に間伐材８を押し込み筒状に剥離した間伐材８の外側を軸線方向に分割するため、円筒５１から外方向けて放射状に軸線カット刃５３を設ける。

図１６、図１７、図１８に六角形カット刃５２₁を、図１９、図２０、図２１に小判形カット刃５２₂を示す。

円筒５１に六角形カット刃５２₁あるいは小判形カット刃５２₂を取付けることにより、手間がかかっていた六角形断面あるいは小判形断面を有する丸太を容易に加工できる。

また、カッター５は軸線カット刃５３の外側に型枠体を設けないように形成したので、大径の間伐材８の加工が可能となった。

このカッター５は丸太加工する直径に応じ種々の直径のものに取替え得るようにする。

上述の加工刃先では「すぎ」材のみ加工が可能であり、「からまつ」材、「ひのき」材の丸太加工は出来なかったので、今回開発を行った。

図２２は本発明のカッター５の斜視図、図２３は正面図、図２４は図２３のXXIV−XXIV線縦断面図である。

本発明のカッターは、概略円筒体で刃先波形形状で、本実施例ではウェーブ７０の数は１２個である。刃先角度４０°、逃げ角度１０°で材質ＳＫ３を使用し、二点鎖線の部分は焼入れ（ＨＲ_C５５〜５８）を行い、研磨加工をし、刃先から１０ｍｍの形状は図２５に示す通りである。

次に、本発明の原木丸太加工装置の作動について説明する。

まず、間伐材８を原木受台３に載置されると後部センターリング装置２２・前部センターリング装置２１の順でセンターリング装置が働き、原木を挟み込み原木の中心がカット刃の中心と一致する高さに位置させる。続いてプッシャーシリンダー６を駆動すると、間伐材８は押し込まれて図において右方向へ移動しカッター５に至る。すると、間伐材８はカッター５に押し込まれ、筒状に剥離した間伐材８の外周は軸線カット刃５３により軸線方向に６分割する。カット刃を通過した丸太は丸太受け７上に押し出され、順次右前方に排出される。

上記の実施例においては、カッターの軸線カット刃が６個の例について述べたが、本発明はこれに限定されず適宜個数に設定できるものである。

本発明は、間伐材から丸太の加工を中心に述べたが、これに限らず、間伐材以外の原木から丸太の加工にも利用できる。

本発明の原木の丸太加工装置の具体的一実施例の正面図である。図１の平面図である。図１の右側面図である。本発明の前部センターリング装置の要部の正面図である。本発明の後部センターリング装置の要部の正面図である。本発明の後部センターリング装置の側面図である。本発明の後部センターリング装置の平面図である。本発明のクランプシリンダーの油圧回路図である。本発明の間伐材受台上に載置され、挟み込みシリンダーのピストッロッドが収縮された状態の正面図である。本発明の挟み込みシリンダーのピストンロッドが伸長して間伐材の外側を剥がす加工位置に下部受け台と上部押さえ台とで把持した状態の正面図である。本発明の加工中心位置の調整を説明する図で、図１１ａは正常な状態の図、図１１ｂは加工中心位置が上方にズレている状態の図、図１１ｃは加工中心位置が下方にズレている状態の図である。本発明の回転防止装置の正面図である。図１２の平面図である。本発明の実施例のカッターの正面図である。図１４の一部を断面で示す側面図である。前回開発した丸太加工装置の六角形カット刃の正面図である。前回開発した丸太加工装置の六角形カット刃の縦断面図である。前回開発した丸太加工装置の六角形カット刃の斜視図である。前回開発した丸太加工装置の小判形カット刃の正面図である。前回開発した丸太加工装置の小判形カット刃の縦断面図である。前回開発した丸太加工装置の小判形カット刃の斜視図である。本発明のカッターの斜視図である。本発明のカッターの正面図である。図２３のXXIV−XXIV線の縦断面図である。図２４のカッターの刃先から１０ｍｍの形状を示す模式図である。

符号の説明

８…間伐材（原木の例）
３…間伐材受台（原木受台の例）
ＣＹＵ１，ＣＹＵ２，ＣＹＬ１，ＣＹＬ２…クランプシリンダー
５３…軸線カット刃
６…プッシャーシリンダー（加圧手段の例）
２１…前部センターリング装置
２２…後部センターリング装置
６９…回転防止装置

Claims

原木を原木受台を介して円形カット刃に押し込み加工し、筒状に剥離した原木の外側を軸線カット刃により、分割して剥がすようにした原木の丸太加工方法において、
前記原木受台の先端側で原木を上下各２点で保持し、前記原木受台の後端側で原木の上下ともそれぞれ２個のクランプシリンダーで保持し、前記原木受台の後端側から出た原木が前記円形カット刃に押し込まれるようにした原木の丸太加工方法。
原木を円形に押し込み加工する円形カット刃と、
筒状に剥離した原木の外側を軸線方向に分割する軸線カット刃と、
原木を原木受台の軸線方向に押し込む加圧手段と、
前記原木受台の先端側で原木を上下各２点で保持する前部センターリング装置と、
前記原木受台の後端側で原木の上下ともそれぞれ２個のクランプシリンダーで保持する後部センターリング装置と、
前記加圧手段の先端面に設けられ、原木の後端面に打ち込んで原木の回転を防止する回転防止装置と、を有し、
前記原木受台の後端側から出た原木が前記円形カット刃に押し込まれるようにした原木の丸太加工装置。
前記円形カット刃の刃先を波形形状に形成した請求項２記載の原木の丸太加工装置。