JP5799457B2

JP5799457B2 - 現場製材装置

Info

Publication number: JP5799457B2
Application number: JP2011059544A
Authority: JP
Inventors: 山内　秀文; 秀文山内; 貴信佐々木; 泰男岡崎
Original assignee: Akita Prefectural University
Current assignee: Akita Prefectural University
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2031-03-17
Also published as: JP2012192682A

Description

本発明は、原木を角材に加工する製材機に関するもので、特に組立て式の移動式製材機に関する。

山林地域に木造施設を建設する際に、製材された角材や板材等の木材を離れた工場から海送や陸送して現地で組立て建設することが行なわれている。これは、木材価格が安いため既存のシステムを利用した方が、設計がしやすく便利で全体コストも安くなると考えられているためである。たとえば、外国から船舶で輸送された原木を製材設備のある国内の製材所で製材加工し、その製材加工された材木を現地までトラックで輸送して、現地で組み立てるという一連のシステムにより、建物や施設・設備等が作られている。

特開２００５−０１４５６１

しかし、この方法では材料の手配や入手まで時間がかかるだけでなく、運搬コストがかかる。特に最近のガソリン等のエネルギー高騰により運搬コストが増大し、全体コストを押し上げている。これにより採算が合わないため、建物等の設置を断念するとか、材料費や人件費を切り詰める結果、粗悪な建物等が設置されることも予想される。さらに、輸送によるエネルギー消費や二酸化炭素の排出は地球環境に悪影響を与えること、貴重な資源を浪費していることなども指摘されている。また、現地の道路設備が整備されていなければ、トラック運送が困難となり、木材等を人力で運ばざるを得ない場合もあり、建物等の設計とは異なる部分に余分のエネルギーをかけている。以上のように、時間・コスト・品質等を含む全体コストの考え方（すなわち、価値工学的考え方）からしても従来の製材加工システムでは対応できない場合が増えている。
これに対して簡易的な組立て式の製材機が提案されている。（特許文献１）しかし、この製材機は原木を支持するレールが上下に１本であり安定性が悪く大きな原木を加工することは困難である。しかもこの特許文献１においては、原木と接触し固定する方法が不明であるとともに、原木を正確に回転して角材を得る方法も開示されていないため、実現性に乏しいものである。

本発明は、森林地帯等の原木の生産地近辺で木材を使用した構造物を建築する際に、現地で切り出した原木をその場で加工して角材や板材を作製できる移動式製材機を提供することを目的としている。具体的には、本発明は、組立て式で分解可能な原木から角材または板材を作製する移動式製材機であって、原木を載置し昇降機能を有する原木載置台、原木の両端面を押さえる回転機能を備えた原木回転押さえ部を支持する原木押さえ移動部、この原木載置台および原木押さえ移動部を配置し移動可能にする少なくとも1本のレールからなる１組のレール（第１のレール）、およびこの第１のレール外に設置された原木切断用のカッターを備える移動式製材機である。原木を載置する原木載置台はパンタグラフ式の昇降機構を持ち上下左右前後に移動可能であり、原木押さえ移動部に備わるセンサーと連動して原木の芯出しを行なう。原木の両端面を押さえる部分はチャックピンを持つチャックプレートで、芯出し機構を用いて芯出しを行い、原木押さえ移動部を第１のレール上で動かしてチャックピンを原木両端面に押しつけて原木を固定する。原木回転押さえ部に備わる回転角度調節用ホイールに一定角度で設けた複数個の回転角度調節用孔に位置決めピンを入れて原木の回転角度を調節する。この原木回転角度調節機構を用いて、第１のレールと異なる少なくとも１本のレールから構成される１組のレール（第２のレール）上でカッター（第１のカッター）を移動させて原木を長手方向に切断し、角材や板材を作製する。第２のレール上を移動可能に配置された芯出し用のセンサーは、原木、原木載置台、および第１のレールの周囲を取り囲むリング状レールも移動でき、原木の幹表面、原木の形状、および原木長さを検出し、原木の芯出し機構に反映する。第２のレール上には移動可能に第２のカッターが配置され、原木の直径方向にも移動可能な第２のカッターにより、任意の位置で原木を直径方向に切断する。

さらに、本発明は、上記の移動式製材機を含み、移動可能で簡単に組立てでき分解も可能で、原木生産地で原木製材ができるオンサイト木材加工システムを提供するものである。具体的には、原木を受け入れる入材機構、原木の芯出しおよび固定を行い所定の形状の材木に切断する原木芯出し固定切断機構、および所定形状に製材した材木を受けて払い出す出材機構１７からなる。

本発明の移動式製材機は、簡単な機構で芯出し、芯出し押さえおよび角度調節が可能なので、正確な角材や板材を作製できる。また、本発明の移動式製材機は、組立て式で分解も容易で大きな部品もないので、移動や運搬が容易である。従って、原木の生産地で建造物を建築するときに現地で本発明の移動式製材機を組立てることにより、オンサイト型の木材加工システムを構築することができる。木材生産地で角材等の製材にすることができるので、作製した角材等の製材の運搬コストが原木運搬コストより格段に下げることができる。また、木材生産地から直接建築現場に角材等の製材を運搬できるので、運搬時間の大幅削減も可能となる。本発明の移動式製材機（システム）を普及することにより、木製土木施設の普及拡大につながり、国産材の需要拡大および森林整備の促進に結びつくことが期待できる。

図１は、本発明の移動式製材機システムを示す図である。図２は、本発明の移動式製材機システムを構成する原木芯出し固定切断機構の原木芯出し固定切断装置を示す図である。図３は、本発明の原木載置台の一実施実施形態を示す図である。図４は、図３に示す原木載置台の変形形態を示す図である。図５は、別の原木載置台の実施形態を示す図である。図６は、原木押さえ回転把持部の一実施形態を示す図である。図７は、チャックピンの種々の実施形態を示す図である。図８は、原木押さえ回転把持部のチャックピンが原木を固定している状態を示す図である。

図１は、本発明の移動式製材機システムを示す図である。すなわち、原木生産地において建物や橋などを建築する際に、現地で原木を製材することを可能とするオンサイト木材加工システムの一実施形態である。本発明の移動式製材機システム１１は、原木を受け入れる入材機構１３、原木の芯出しおよび固定を行い所定の形状の材木に切断する原木芯出し固定切断機構１５、および所定形状に製材した材木を受けて払い出す出材機構１７からなる。現地森林で切り出されて貯木された原木（丸太）２１は、入材機構１３の原木載置台１９に置かれる。原木載置台１９には搬送用ローラー２０が取り付けられており、原木２１はこの搬送用ローラー２０を移動して隣接する原木送り出し装置２５へ送られる。原木載置台１９は組立て式になっているフレーム形状の架台であり、搬送用ローラー２０も着脱自在になっている。搬送用ローラー２０上の原木２１は手動で移動できるように作られているが、ベルト等をつけてモーターなどで機械駆動させても良い。原木載置台１９は原木２１のサイズに合わせてフレームやそのフレームで組立てられた架台を増設し、また搬送用ローラー２０も自由に増やすことができるようになっているので、種々のサイズの原木に合わせて原木載置台１９の大きさを合わせることができる。

原木送り出し装置２５は、昇降機能が付いていて、材木を上下に移動できるようになっている。原木送り出し装置にも搬送用ローラー２６が取り付けられている。原木載置台１９から送られてきた原木２１は、同じ高さに調節された原木送り出し装置２５の搬送用ローラー２６上に置かれる。（この原木を２７とする。）原木送り出し装置２５は昇降機構２８により上昇し、原木２７の高さが原木芯出し固定切断機構１５における原木載置レベルと同じレベルになるように調整される。この昇降機能も手動で行なうこともできるし、および／またはモーターを取り付けるなどして機械駆動させることもできるようになっている。原木送り出し装置２５の搬送用ローラー２６上に置かれた原木２７を手動および／または自動で移動させて、原木芯出し固定切断機構１５に送り出す。この昇降機能付き原木送り出し装置２５も組立て式になっており、トラック等へ積んで移動可能である。搬送用ローラー２６は着脱自在であり、昇降機能も取り外しや分解組立てが簡単にできるようになっている。また、原木のサイズに合わせて原木送り出し装置２５のフレーム材を増減して組立て可能であり、搬送用ローラー２６の数もそれに合わせて調節できるようになっている。尚、現地の設置や作業スペースが狭いときは、原木送り出し装置２５だけを設置すれば原木を処理できる。すなわち、原木送り出し装置２５は原木載置台も兼用可能である。さらには、人間が原木を持ち上げて原木芯出し固定切断機構１５へ配置すれば、原木送り出し装置２５も不要となる。

原木芯出し固定切断機構は、現地で切り出された原木を所定長さに切断する木材（原木）切断機構、切断された材木（原木）の芯出しを行い木材（原木）の両端面（元口および末口）の芯部分（芯近傍を含む）を固定する木材（原木）固定機構、固定された木材（原木）を所定角度で回転し位置決めを行なう木材（原木）回転・位置決め機構、固定され回転し位置決めされた木材（原木）を所定形状の角材や板材等に製材加工するために移送する木材（原木）移送機構、移送木材（原木）を所定形状の角材や板材等に製材加工する木材製材加工機構など種々の機構を含む。

図１に示す移動式製材機システムにおける原木芯出し固定切断機構１５は、原木の芯出し装置３０および原木固定切断装置４０を含む。すなわち、原木送り出し装置２５から送り出された原木３１は原木の芯出し装置３０に載置される。たとえば、原木芯出し装置３０の原木載置台３２に載置される。図１においては、原木載置台３２がＶ字形であり、このＶ字の間に原木３１が挟まれて固定されている。原木芯出し装置３０は２台あれば原木３１をほぼ水平に保持できる。原木芯出し装置３０の載置台３２は上下に移動できるようになっていて、後に示すように芯出しができるようになっている。すなわち、原木載置台３２を支持している載置台支持部３３には昇降機能があり上下に移動でき、原木３１の高さを自由に調節できる。Ｖ字形で原木３１を挟んでいる辺部材の交差角度を可変する機構を付けることにより原木の高さをある程度調整することもできる。また、Ｖ字形載置台３２は原木３１を挟みこんでいるので原木を動かないように固定することもできる。載置台３２が平坦な場合には材木がころがらないように（図１においては左右に移動しないように）載置台の平坦部分に突状のストッパーを取り付けても良い。

尚、芯出し装置３０には、木材の長さを測定する測長機構を取り付け、さらに所定長さに切断するカッターを取り付けても良い。その場合、原木載置台を少なくとも載置台４台設置して切断後の原木（２つに切断）が落下しないように原木載置台４台で原木を支持すれば良い。また、この時、切断後における２つの原木の芯出しを別々に行なうために、一旦１つの原木を原木送り出し装置２５に戻して、残された切断後の１つの原木を芯出しして原木固定切断装置４０へ移し、その後でもう１つの原木の芯出しを行なうという方法もある。もちろん、不要なら一方の切断された木材は本発明の機構から分離してしまうこともできる。ここで用いるカッターは原木の長手方向に対して直角に切断するので、後述のカッター４４とは別に設置するが、カッターの向きを変更できる機構を取り付ければ、カッター４４と兼用することもできる。原木の移動や切断は自動で行なえるような機構を取り付けても良いし、簡単に取り付けや作業ができるように手動でできるような機構を設けても良い。原木芯出し装置３０はレール３４上に配置されており、このレール３４上を（紙面に垂直方向に）移動できるようになっている。原木芯出し装置３０の基台がレールにはまりスムーズに移動できるようにしても良いし、原木芯出し装置３０またはレール３４にベアリングやころをつけて原木芯出し装置３０がレール３４を自在に移動できるようにしても良い。あるいは、原木芯出し装置３０に車輪を取り付けてレール３４上を移動できるようにしても良い。

芯出し装置３０には、芯出し機構がついていて原木の芯出しができる。たとえば、原木の元口部（または末口部）の画像をカメラで読み取り原木の元口面（または末口面）の芯（中心）を読み取る方法、あるいは原木の元口面等をレーザーでスキャン（走査）して原木の元口面等の芯（中心）を求める方法、あるいはメジャー等で原木の大きさを測定して原木の元口面等の芯（中心）を求める方法や目視で行なう方法などである。原木の元口面等が原木の長手方向に対して垂直に形成されていないときには、前述のようなカッター等で切断して垂直面を出す機構をこの芯出し装置３０に取り付けても良い。原木３１が長手方向に少し曲がっているときにも芯出しができるように、原木回転機構や原木の長手方向の形状や長さの測定機構を取り付けても良い。原木が長手方向に曲がっているときは元口面等の芯出しのときに設定した原木の元口面等の芯は中心と一致しない場合もある。

この原木芯出し装置３０で原木を動かないようにして、原木の元口面および末口面の芯出しを行い原木の元口面および末口面の芯部分に原木固定切断装置４０の把持部分４１を取り付け固定する。木材固定装置４０は木材の両端面（元口面および末口面）を押さえているので２台必要である。図１においては紙面に垂直方向にもう一台が配置されている。原木固定切断装置４０で原木３１を固定した後は、原木芯出し装置３０で原木３１を支持する必要はないが、原木固定切断装置４０を補助するためにそのまま支えた状態（原木３１を原木載置台３２に載せた状態）にしても良い。原木固定切断装置４０は、原木３１の長手方向に配置されたレール４３に置かれレール４３上を移動できるようになっている。（レール４３は紙面に対して前後に走っている。）すなわち、原木固定切断装置４０に固定された木材の元口および末口を固定している把持部分４１はレール４３に対して平行になっている（レール上４３を移動しても元口の把持部分および末口把持部分を結ぶ線分の高さは一定である）。

原木固定切断装置４０にはカッター４４がその刃先がレール４３と平行になっていて（すなわち、元口の把持部分および末口把持部分を結ぶ線分にも平行になっていて）、木材をレール４３上で移動させた（紙面に垂直方向に）ときに木材を上記線分に対して平行に切断できるようになっている。および／または、カッター４４を上記線分に対して平行に移動して原木を切断するようにしても良い。従って、カッターの位置、木材の位置、およびレールの位置は平行関係にある。
換言すれば、２台の原木押さえ部により原木の両端面を固定する位置は原木両端面（元口および末口）の芯部分または芯近傍であり、カッターによる原木切断面（あるいはカッターの切断移動線）は、２台の原木押さえ部により固定された両端面位置（芯部分または芯近傍）を結ぶ直線に対して平行である。また、２台の原木押さえ部の長さ（原木押さえ部の底部から原木の両端面の固定位置までの距離）は等しく、カッターによる原木切断面は、２台の原木押さえ部の底部を結ぶ直線に対して平行である。さらに、２台の原木押さえ部の高さ（前記２台の原木押さえ部により固定された両端面位置を結ぶ直線と前記２台の原木押さえ部の底部を結ぶ直線との距離）は一定である。

また、木材把持部分４１は木材の径方向に回転できるようになっていて、元口の把持部分および末口把持部分は連動して同一方向へ同一角度で回転できるようになっている。従って、木材３１を一定角度回転させて、その後原木固定切断装置４０をレール４３上で移動させれば、その角度を有して木材を長手方向に切断できる。これを繰り返すことにより、任意の形状を有する角材を作製できる。角度を９０度間隔に設定すれば、断面が正方形または長方形の角材を得ることができる。カッターは丸鋸や帯鋸や他の切断治具であり、カッターの配置も図１においては上部へ配置したが、木材の周辺であれば任意の位置で良い。その場合上記線分に対して距離を可変できるような機構を取り付ければ、角材のサイズ（幅）を任意に変更できる。図１における場合には、カッター４４の高さを可変すれば良い。すなわちカッター４４を上下に移動させ、カッターの高さ調節を行なう。あるいは、逆に原木固定切断装置４０を上下に移動させても良い。すなわち、木材把持部分４１を支持している支持部４２には昇降機構がついていて上下に昇降できるようになっている。この支持部４２は原木固定切断装置４０に取り付けられている。また、原木固定切断装置４０をレール上で移動させずにカッター４４をレール４３に平行に移動させても同じく所望の角材または板材を作製できる。
尚、装置設置スペースを節約するために、レール４３はレール３４と兼用することもできる。その場合には、原木３１の両端面（元口面および末口面）を押さえている２台の原木固定切断装置４０は、原木芯出し装置３０より外側に配置される必要がある。

上述したように、原木芯出し装置３０は、原木載置台３２、載置台支持部３３およびレール３４を含むが、これらは組立て式で分解可能な部材から構成されている。従って、トラックではもちろんリヤカー等を使って人力だけでも運搬可能であるから、自動車用道路がない場所に原木芯出し装置を設置できる。原木固定切断装置４０も、木材把持部分４１、支持部４２、カッター４４およびレール４３を含むが、これらも組立て式でまた分解可能な部材から構成されている。従って、トラックではもちろんリヤカー等を使って人力だけでも運搬可能であるから、自動車用道路がない場所に原木固定切断装置を設置できる。
原木が大きなサイズとなってもレール３４やレール４３を増設するだけなので、これらの装置運搬に大きな負荷がかかることはない。

出材機構１７は、木材受取り搬出装置５０、木材搬送用傾斜ベルトコンベア５５、および材木払い出し載置台６０を含む。これらの装置は組立て式で分解も容易なように作られている。原木固定切断装置４０にセットされて所望の形状に切断された材木５２は、木材受取り搬出装置５０へ移される。木材受取り搬出装置５０には搬送用ローラー５１およびローラー５１に巻かれたコンベアベルト５３が取り付けられていて、このコンベアベルト５３の上に置かれた木材５２は搬送されて、傾斜した木材搬送用傾斜ベルトコンベア５５へ移送される。ベルトコンベア５５のコンベアベルト５７上に置かれた材木５６は材木払い出し載置台６０に送られる。ベルトコンベア５５には昇降装置５９が取り付けられていて、木材受け取り搬出装置５０の高さに合わせてベルトコンベア５５の傾斜角度を可変できるようになっている。材木払い出し載置台６０にも搬送用ローラー６１およびローラー６１に巻かれたコンベアベル６３が取り付けられていて、このコンベアベルト６３の上に置かれた木材６２は、外部へ払いだされ、たとえば、現地の建築場所に運送される。その場所がすぐ近くであればここに積んで保管しておくこともできる。現地の装置設置スペースや作業スペースがない場合には、木材受取り搬出装置５０だけでも良い。また、この木材受取り搬出装置５０に昇降機構５４を取り付ければ、手動で材木を降ろす必要もなくなり重い材木でも人が取り扱いをできるようになる。

本発明の移動式製材機システムは、これを構成する各装置が簡単に分解組立てができて、分解してまとめたときにコンパクトな形状になり運搬を簡単にできるようになっている。また各部材はできるだけ兼用可能になっていて、最小限の部品点数になっているので、在庫を多く持つ必要がない。たとえば、ローラー、ベルト、支持フレーム、組立てフレーム、レール、ボルトなどは共有化できるようになっている。装置スペースや作業スペースが狭ければ、最低限の装置、原木固定切断装置４０だけ設置するスペースがあれば原木の製材ができるので、森林地帯の中でも製材作業ができる。しかもこの原木固定切断装置４０も製材（完成材木）のサイズに合わせてサイズ調整ができるようになっているので、非常に狭い場所にも設置可能である。最低限の装置部材を運搬すれば良いので、トラック等の乗り入れができない所や、極端に言えば人間が部材を運べる場所であればどのような場所にでも本発明の移動式製材機システムを運搬し設置して、現地で製材し建築物を設置できる。

図２は、本発明の移動式製材機システムを構成する本発明の原木芯出し固定切断機構１５の一実施形態である原木芯出し固定切断装置１１０を示す図である。図２(ａ)は平面図で、図２(ｂ)は正面図（側面図）である。図２に示す本発明の原木（木材）芯出し固定切断装置１１０は、図１に示す原木芯出し装置３０および原木固定切断装置４０を１つにまとめた装置で、この装置１台で原木の芯出し、原木の両端面固定および原木切断を行なうことができる。原木芯出し固定切断装置１１０は、矩形の基台フレーム１１３（１１３−１、１１３−２）および１１２（１１２−１、１１２−２）によって全体が支持されている。基台フレームの角部の４隅には足１３９がついていて、接地面から基台を浮かせている。この４隅の足だけでは原木芯出し固定切断装置１１０を支えるのに不十分であれば、各フレームの中間部等にさらに足を付け加えて基台フレームを支えれば良い。原木芯出し固定切断装置１１０は地面に直接接置される場合もあるため、地面からの汚れや湿気等から原木芯出し固定切断装置１１０を防止するために足１３９を用いて浮かせている。また、木材芯出し固定切断装置１１０が設置される地面は通常水平でないため、基台を直接地面等に置くと基台や装置の水平が出ないので、足１３９で高さを調節して基台の水平が維持されるようにしている。尚、本発明の場合、上述したように、木材の固定装置とカッターの位置関係を一定にできるようになっていて、所望の形状の角材や板材を作製できるので、必ずしも水平に保つ必要はないが、水平に保持した方が載置台に載る原木の安定性や原木芯出し固定切断装置で固定する原木の安定性を増すことができるという効果がある。

基台フレームのうち１１３は原木１００（破線で示す）の長手方向になっているので、長手方向フレームと呼ぶ。この２本の長手方向フレーム１１３（１１３−１、２）はレールの役目も果たす。長手方向フレーム１１３には原木径方向切断カッター支持レール部材１１５（１１５−１）を支えるレール移動部材１１５（１１５−２、３）が取り付けられている。原木径方向切断カッター支持レール部材１１５（１１５−１）には、原木径方向切断カッター１３７の移動支持部１３５が取り付けられている。（以上をまとめて、原木径方向切断機構と呼ぶ。）レール移動部材１１５（１１５−２、３）は長手方向フレーム１１３（１１３−１、２）上を長手方向に自在に動き、所望の場所で止まる。止まった後で、原木径方向切断カッター１３７の移動支持部１３５が原木径方向切断カッター支持レール部材１１５（１１５−１）上を移動して、移動支持部１３５に付いているカッター１３７によって、原木１００を直径方向に切断できる。また、原木１００の長手方向の形状や長さを測定するセンサー１３３も長手方向フレーム１１３に取り付けられ、フレーム１１３を移動して原木の長手方向の形状や長さを測定する。さらに原木１００を長手方向に切断して角材や板材にする切断機であるカッター１２９を支持するカッター支持棒１２７（１２７−１、２）を支えるレール移動部材１２７（１２７−３、４）が長手方向フレーム１１３に取り付けられている。レール移動部材１２７（１２７−３、４）が長手方向フレーム１１３上を移動すれば、カッター支持棒１２７（１２７−１、２）も一緒に動き、またそれらと一体となっているカッター１２９も移動して、原木１００を長手方向に切断する。尚、カッター１２９を固定して、原木１００を移動させて原木１００を長手方向に切断することもできる。

基台フレームのうち１１２は原木１００の直径方向に支えているので直径方向フレーム１１２（１１２−１、２）呼ぶ。直径方向フレーム１１２は長手方向フレーム１１３の高さレベルより高くなっていて、そこに１組の内側レール１１１（１１１−１、２）が取り付けられている。この内側レール１１１は文字通り長手方向フレーム（レール）１１３（１１３−１、２）の内側にあり、しかも長手方向フレーム（レール）１１３よりレベルが１段高くなっていて、お互いのレールを移動するものが干渉しないようになっている。この内側レール１１１も高さおよび横幅（レール幅）が一定でなければならないので、内側レール１１１の中間部等に高さ調節が可能な足を付けても良い。長手方向フレーム１１３を外側レールと呼んでも良い。尚、内側レール１１１のレール本数は1本または３本以上でも良い。種々の装置や原木を支えるために、２本では強度が不十分なときやより安定性を高めるときに３本以上とする。強度が充分で安定性も問題なければレール本数は1本でも良い。また、外側レール１１３も1本または３本以上でも良い。好適には、最も外側で種々の装置を支えている２本のレールは内側レール１１１より外側に配置する。これにより種々の装置の移動がお互いに干渉せずに安定する。尚、外側レールが1本の場合どちらが内側でどちらが外側か分からないので、内側レールを第１のレール、外側レールを第２のレールと呼んでも良い。第２のレールが複数本のレールの場合、基本的には第１のレールを第２のレールが挟んでいると第２のレールに載置されているカッター等の装置は安定性を容易に確保できる。しかし、第２のレールが複数本のレールの場合でも、バランスを保つように装置を設計すれば、第２のレールが第１のレールを挟まなくても第２のレールに載置されているカッター等の装置の安定性を確保することができる。

内側レール１１１には１組の原木押さえ移動部１１９（１１９−１，２）が取り付けられていて、レール上を移動できるようになっている。原木押さえ移動部１１９には原木把持部材回転部１２１、回転シャフト１２３および回転シャフト１２３と一体となった原木把持部材（チャックプレート）１２５がついている。これらをまとめて原木押さえ回転把持部と呼ぶ。原木押さえ回転把持部には芯出しセンサー１３１が取り付けられ原木１１０の芯出しを補助する。芯出しセンサー１３１は原木（木材）の芯出し（中心出し等）を行なうことが可能なセンサーであれば種々適用可能である。たとえば、カメラで原木１００の切断面（元口面、末口面等）を見てその中心を検出するセンサー（演算機能も含む）やレーザー走査で中心を検出するセンサー等がある。厳密な芯出しを要求しない場合は目視でも良い。原木押さえ回転把持部は、図２に示すように原木の元口面を押さえるものと原木の末口面を押さえるものがあるが、同じ部材で構成される。

内側レール１１１には原木１００を載せて支える原木載置台１１７（１１７−１、２、３，４）が取り付けられている。原木１００を載せて芯出しを行なう間原木１００が動かないようにするために、最低２台必要である。原木の重心をうまく載せることができれば原木載置台１１７は１台でも良いが、原木の重心を検出するのは極めてむずかしいし安定性も良くないので、原木の両端部分を載せる２台の方が良い。原木を載せる台を大きくすれば１台でも良いが、載置台のサイズが大きくなり重量が大きくなり制御しにくい。また、高さ調節を行なうときは３台よりも２台の方が調節しやすい。3台の高さを合わせるのは意外に困難であるが、２台なら高さ合わせや水平だしは容易である。図２では４台の原木載置台１１７（１１７−１、２、３，４）を置いているが、原木１００を直径方向に切断する場合および木材の部分的移動も考慮している。また、原木載置台１１７には原木を回転する機構を取り付けても良い。たとえば、原木１００の枝部等の凸部が原木載置台１１７に載った場合には水平出しがむずかしくなるし、原木が動くことも考えられるので、原木を回転して異なる部分が原木載置台１１７の載置台に載るようにできる。回転機構としては、Ｖ字型載置台であれば、Ｖ字部の角度を左右変えながら回転できる。Ｖ字部の原木が当たる部分にローラーやベアリング等をつけて回しても良い。或いは原木が載る載置台に回転ベルトやローラーやベアリング等をつけて回転させても良い。さらに、原木載置台１１７はレール１１３と直角方向（ｙ方向）に移動できる機構を取り付けることもできる。この機構を使い、原木をｙ方向に動かすことにより確実により迅速に芯出しをして原木を押さえることができる。この機構はｙ方向にレールまたは移動用車輪などを備えて、モーター等を取り付け機械的に行なっても良いし、人力で動かせるようにしても良い。

図２におけるように原木載置台１１７が４つある場合には、原木載置台１１７（たとえば、中の方にある１１７−２、３）で原木を持ち上げて、その間に他の原木載置台１１７を移動させて凸部分のない所で原木をおろして、両端の原木載置台１１７（１１７−１、４）に載せ替えることにより、簡単に凸部分のない所で原木を支えることができる。原木の形状や長さを検出するセンサー１３３を用いて原木の幹の異常（たとえば、凸部や凹部）を検出し、その部分を原木載置台１１７には載せないこと、或いは芯出しおよび原木切断時にその部分を含まないように（排除するように）することもできる。センサー１３３は長手方向フレーム（外側レール）１１３に付いているので、原木載置台１１７や原木押さえ移動部１１９には影響されずに原木１００の長手方向に自由に移動できる。さらに、上下に移動できる機構も付けることもできるので、（両方の長手フレーム１１３（１１３−１、２）に取り付ければ、原木の大部分を観察やスキャンできる。さらには、輪（リング）状のレールで原木および内側レールを取り囲みセンサー１３３がそのレールを回転させるようにすることにより、原木全体の外観を観察（観測）できる。また、原木の元口面および末口面を斜め方向から観察したり走査したりするようにもできるので、センサー１３１がなくてもセンサー１３３は、１台で原木の全体を観察（観測）して把握することでき、芯出しや木材切断に適用できる。

原木１００を原木載置台１１７に載せて芯出しを始めたときに原木の切断面が原木の長手方向（芯を結ぶ線）に対して直角な面でない場合がある。これは原木を最初に切断するときに人間が目分量で切断することにより発生する。少しのずれは芯出しのときに考慮できるので余り問題にならないが、そのズレが大きい場合には対応できないので、修正が必要である。原木載置台１１７に載せる前に分かれば原木載置台１１７に移動させなければ良いが、それでも順番に木材が運ばれて来るので、その不具合品を排除するのに労力および時間がかかる。増して、原木１００を原木載置台１１７に載せた後では、その不具合品を取り除くことは容易ではなく、やはり多大な時間や労力がかかってしまう。

本発明の木材芯出し固定切断装置はその問題を見事に解決できた。すなわち、原木１００を原木載置台１１７（１１７−１、４）に載せて原木の切断面に異常がある場合には、原木径方向切断機構を原木の切断面の近くに移動させて、新たに原木を直径方向に切断すれば良い。このときには芯出しが行われているので目分量で行なうよりかなり精度良く切断し、良好な切断面（元口面、末口面）を得ることができる。尚、最初に載せた原木載置台１１７（１１７−１、４）の位置が新たな切断を行なうときに問題ある場合には（たとえば、その位置あるいはさらに内側位置が新たな切断面になる場合）、他の原木載置台１１７（１１７−２、３）を適当な位置に移動させて、原木載置台１１７（１１７−２、３）の載置台を上昇させて原木１００を持ち上げる。その後で原木径方向切断機構を原木の切断面の近くに移動させて、新たに原木を直径方向に切断すれば良い。もちろん、原木載置台に載せる前に原木の切断面を問題が発生しない程度に作製できれば、上記の機構を使用しなくても良い。

次に原木の芯出しから切断方法を詳細に説明する。図１に示すように、入材機構１３における原木送り出し装置２５上に載置された原木２７は搬送用ローラー２６で芯出し切断機構１５へ送り出される。送り出された原木は、図２におけるように、木材芯だし固定切断装置１１０の原木載置台１１７に載せられる。原木載置台１１７の木材を載せる部分は昇降自在であり、搬送用ローラー２６等から送り出された原木２７がころがりながら、あるいは滑りながら原木載置台１１７に載置される。たとえば、原木送り出し装置２５上の原木が載置される場所の高さより、原木載置台１１７の木材を載せる部分を少し下げておくことにより、原木を移動できる。

図３は原木載置台１１７の一実施例を示す。ここでは原木載置台１５０とする。図３に示す原木載置台は１つであるが、同じものが複数台木材芯だし固定切断装置１１０の内側レール１１１上に配置される。図３に示す原木載置台１５０において、ベース台１５１に案内レール１５２が固定されている。ベース台１５１には車輪１６２がついており、この車輪１６２が図２における内側レール１１１（１１１−１、２）に乗り移動する。ベース台１５１にモーター等の動力部を備えて自動で動かすようにしても良い。原木載置台１５０はレール上を動くので、たとえ重い原木でも人間が動かせるようになっている。

原木載置台１５０において、２本の開閉フレーム１５５および１５６が中心付近の連結軸１５７で回動可能に連結し、開閉フレーム１５５および１５６の下端は、案内レール１５２に設けられた案内溝１５３に挿入ピン１５８および１５９がそれぞれ挿入され回動可能に固定されている。挿入ピン１５８および１５９は紙面に前後方向には移動できないが、案内溝１５３に沿って案内レール１５２内を互いに線対象の関係で（紙面に対して左右に連動して）移動できるようになっている。すなわち、挿入ピン１５８が右側に（図３の矢印方向に）一定量移動すれば、挿入ピン１５９は左側に（図３の矢印方向に）同じ量だけ移動できるようになっている。従って連結軸１５７の位置は左右方向には動かずに、高さ方向に移動する。図３においては、Ｘ字形に交差した開閉フレーム１５５および１５６の間（すなわちＶ字形部分）に原木１００が載せられている。開閉フレーム１５６の左側から原木を載せる場合には、図１に示す入材機構１３側から送り出された原木１００を開閉フレーム１５６の上端で受けて原木１００をころがすかまたは滑らせるようにして降ろしてもう１つの開閉フレーム１５５で受けて停止させる。原木１００が完全な円形であれば原木の中心は連結軸を通る鉛直線Ｍ上にくる。原木１００を交差する開閉フレーム１５５および１５６で挟んだ後、挿入ピン１５８および１５９を移動させることにより、原木の高さを調整できる。すなわち、図３（ｂ）に示すように、挿入ピン１５８および１５９を近づければ原木１００は上方へ移動する。しかも２本の開閉フレーム１５５および１５６の交差軸である連結軸１５７は左右方向で位置は変わらないし、原木が円形であればその中心軸の位置も鉛直線Ｍ上にある。尚、原木が円形でないときでも原木を回転させないようにして、開閉フレーム１５５および１５６を滑らせるように動かせば、原木１００はそのままの位置で昇降させることができる。挿入ピン１５８、１５９を固定したり、挿入ピン１５８、１５９の移動を停止したりすれば、原木１００の昇降を停止できる。

このような昇降方式はパンタグラフ式あるいはＸリンク式と呼ばれる方式であるが、原木の芯出しおよび切断方式に適用した例はない。しかもＶ字形部分に原木を挟みこんで固定する方式も初めての適用である。この方式は上方へ移動させる大掛かりな機械的機構（たとえば、油圧方式やスクリュー方式）を使用しなくても良いので、設備を小型化および軽量化ができる。しかも横方向の力を縦方向に伝達するシステムなので高さを非常に低くできる。すなわち、ベース台１５１の高さおよび開閉フレーム１５５（または１５６）の厚みを合わせただけの高さまで低くできる。本発明の製材システムは森林地帯等で使用するので、接地スペースがなければ図１に示す芯出し切断機構１５だけで本製材システムを動かす必要がある。その場合には原木を人間が運んで原木載置台１１７に載置するので、原木載置台１１７の原木を載せる部分を低くできる方が良い。従って、図３に示すような原木載置台は極めて簡単な構造でありしかも小型で軽量なので、本発明の製材システムに非常に適している。Ｖ字形部分に原木を挟みこめば原木が丸くても移動することもなく確実に固定できる。

図３に示す原木載置台１５０は、高さ調節をするとき、特に原木１００を上昇させるとき、図３（ａ）に示すように、挿入ピン１５８および１５９の距離を近づけていき、開閉フレーム１５５および１５６のなす角度αを小さくし、原木をより締めていくように持ち上げていく。従って、原木１００がスムーズに持ちあがるように、開閉フレーム１５６および１５５と原木１００との摩擦が小さくなるようにする。たとえば、開閉フレーム１５６および１５５の表面を鏡面にすること、開閉フレーム１５６および１５５の表面を滑りやすい材料にすること、開閉フレーム１５６および１５５の表面に（潤滑）油やろう材を塗ること、原木１００の幹表面に凹凸が少ない場所を選んで開閉フレーム１５６および１５５に載せること、原木１００の幹表面、特に開閉フレーム１５６および１５５と接触する部分に油やろう材を塗ること、持ち上げるときに水や油をかけながら持ち上げること、寒い場所ならば水をかけて凍らせるなどの方法がある。あるいは、４つの原木載置台１５０を使って、交互に持ち上げながら持ち上げる方法がある。たとえば、図２に示したように、最初１１７−１および４を使って原木を挟み固定して、次に１１７−２および３を使って持ち上げる。原木を上昇させるのに大きな力が必要になったら、次は１１７−１および４を使って原木を上昇させる。これを繰り返していくことにより、所望の高さに原木１００を持ち上げることができる。これも原木載置台１１７を４台にする効果である。尚原木を下降させるときは力を除いていくので簡単にできる。仮に途中で停止しても４台の原木載置台があれば、上記の逆の操作で問題なく原木１００を下降できる。

図４は、図３の原木載置台の変形形態を示す。開閉フレーム１５５および１５６の原木１００が接触する辺部分に多数のボールベアリング１６１を配置する。原木１００がこのボールベアリング１６１上に置かれて固定されるが、原木１００を上昇させるときに原木１００がボールベアリング上で回転するので、開閉フレーム１５５および１５６のなす角度αをスムーズに小さくすることができ、簡単に原木を持ち上げることが可能となる。しかも原木１００は開閉フレーム１５および１５６によって挟まれているので、確実に固定されており、芯出しも容易に行なうことができる。また、このボールベアリング１６１により、入材機構１３からの原木の移し替えのときも、原木１００がボールベアリング上をころがりながら降りていくので、原木１００の移動を容易に行なうことができる。このボールベアリング１６１が金属性の球形ボール（たとえば、パチンコ球のようなもの）である場合には、ボールベアリング１６１を多数、開閉フレーム上に並べて配置しておけば良い。あるいはゴムやプラスチックの球形ボールでも良く、この場合には弾力性もあるので、原木の幹表面に傷が付きにくいという利点がある。あるいは、ローラーでも良い。原木の長手方向にローラーの円柱の側面が原木の幹に接触するように配置すれば、原木１００は径方向へスムーズに回転する。

図５は、別の原木載置台の実施形態を示す。図５に示す原木載置台１６０は、図４に示す原木載置台１５０に昇降台１６３がついている。この昇降台１６３には案内溝１６４が形成されており、この案内溝１６４を通して挿入ピン１６５および１６６が開閉フレーム１５５および１５６に回転可動に固定されている。昇降台１６３上に原木１００が載置される。昇降台１６３の表面は水平面なので、原木載置台１６０が動くときにころがったりして移動しないように、ストッパー１６７がついており、原木１００を左右に押さえている。ベース台１５１にある案内溝１５３内にある挿入ピン１５８および１５９を案内レール１５２上で動かして近づけると、昇降台１６３にある案内溝１６４内にある挿入ピン１６５および１６６も案内レールを動いてお互いに中心に向かい近づく。開閉フレーム１５５および１５６は回転可動に連結軸１５７で結合しているので、開閉フレーム１５５および１５６の角度αが小さくなり、連結軸１５７および昇降台１６３が上昇する。この結果、図５（ｂ）に示すように原木１００が上昇する。図５（ａ）における原木１００の中心位置を連結軸１５７の鉛直線Ｍ上に置けば、原木載置台１６０の昇降台１６３を持ち上げた図５（ｂ）においても、原木１００の中心位置は連結軸１５７の鉛直線Ｍ上にある。鉛直線Ｍは原木載置台１６０の中心線であるから、原木載置台１６０の安定性の面からも原木１００の中心を鉛直線Ｍ上に配置してストッパー１６７で固定しておくことが望ましい。

図５における昇降方法もパンタグラフ方式の１つである。図３の方法と比べると、同じ大きさの原木載置台（開閉フレーム１５５および１５６のサイズを同じにする）として、原木１００の最低レベルが高くなるが、開閉フレーム１５５および１５６で原木を挟まないので、スムーズな上昇が可能となる。従って、図４に示すように開閉フレーム１５５および１５６にボールベアリング等を備える必要もないし、原木１００がスムーズに開閉フレーム１５５および１５６を移動できるような対策を行なう必要がない。尚、１６８は開閉フレーム１５５および１５６の押さえ板であり、連結軸１５７でスムーズに回転可動になるように取り付けられている。

図３〜図５に示したものは、開閉フレームを１段にした実施形態であるが、２段以上にしても良い。特に開閉フレームの長さを余り長くできないが、より高い所まで原木を上昇させたいときには、多段方式が有効である。多段方式の原木載置台を使用すれば、たとえば、内側レール幅１１１が狭いときにも簡単な設備で高い位置まで持ち上げることができる。さらに、ベース台１５１を２つに分けて上部の開閉フレームが配置されている部分をレール１６２とは直角方向（図３〜５の紙面の左右方向、図２においてはｙ方向）へ平行移動できるようにしても良い。このようにすることにより、原木把持部材（チャックプレート）で原木の芯部分を押さえるときの調整も正確にまたスピーディに行なうことができる。
以上説明した様に、原木載置台は図３〜５に示すパンタグラフ式の昇降装置付きのものが、設備も単純で軽量で小型にできるし、手動で昇降作業もできるので、本発明の移動式製材システムに適している。

図２において、原木１００を原木載置台１１７に載せる。このときに最低限必要な原木載置台１１７は前述のように２台であるが、前述したような目的の他に原木の重さを分散するために、３つ、あるいは４つ以上の載置台を用いても良い。各載置台１１７は個別に駆動モーターや手動駆動機構を持つことができるので、内側レール１１１上を個別に動かすことができる。レール上の移動は摩擦も少ないので、各載置台１１７を人間力で動かすことも可能である。また、昇降機能（たとえば、油圧式シリンダーやモーター等）も各載置台で個別に持つことができるので、各載置台を個別に昇降できる。人間が手動できる踏み込み式の油圧システムやハンドル回転で動かすシステム（たとえば、自動車用のジャッキ）をつけておけば、手動で昇降することもできる。

原木を複数の原木載置台１１７に載せて所定位置に配置する。図２に示す本発明の木材芯出し固定切断装置１１０の基台フレーム１１３には原木１００の形状や長さを測定するセンサー１３３が移動可能に取り付けられているので、このセンサー１３３と原木載置台１１７を用いて原木を高さ方向（ｚ方向）に対して水平に配置する。また、原木１００の長手方向は内側レール１１１と平行方向（ｘ方向）に配置する。原木１００の直径方向は内側レール１１１と直角方向（ｙ方向）に配置する。図３や４に示すような原木載置台であれば、原木がほぼ円形であることを前提として、自動的に原木載置台の中心位置Ｍに配置される。図５に示すような原木載置台の場合には原木載置台（昇降台）の中心位置に確実に配置することは困難であるが、原木載置台の昇降台をｙ方向に移動できる機構をつけておけば、センサー１３３や１３１を用いて中心位置に確実に配置することができる。このｙ方向に移動機構は、ベルトやローラーを取り付けて自動（モーター等）または手動で動かす機構である。

原木の芯出しは正確なサイズの角材や板材を原木から切断するには重要な工程である。上述したように原木１００を水平に、原木１００の長手方向をｘ方向に、および原木の直径方向をｙ方向に合わせて配置する。原木押さえ移動部１１９（１１９−１、２）は原木１００の両端外側に配置されていて、内側レールに乗っている原木押さえ移動部１１９が原木１００に近づき、センサー１３１や１３３で原木の元口面１０２を観測して元口面１０２の中心位置を検出する。センサー１３１や１３３のカメラやレーザーを用いて、演算処理により中心位置を検出できる。あるいは、マニュアルでメジャーを使って中心位置を決定することもできる。あるいは目視で芯出しを行なうこともできる。目視の場合には芯出し精度が少し劣る可能性があるが、それを考慮した木材の設計を行なえば良い。中心位置を決定したら、原木押さえ移動部１１９に取り付けられた原木把持部材回転部１２１がｙ方向および／またはｚ方向に移動して、原木１００の元口の中心位置を把持できるように原木把持部材（チャックプレート）１２５を配置する。ここで、原木把持部材回転部１２１（およびこれと一体となった回転シャフト１２３並びに原木把持部材（チャックプレート）１２５）は、原木押さえ移動部１１９に取り付けられた状態でｙ方向およびｚ方向に自在に移動できるようになっている。モーター等をつけて自動で移動できるようにしても良いし、手動で動かせるようにしても良い。

次に、原木押さえ移動部１１９を移動させてさらに原木１００に接近させていき、原木把持部材（チャックプレート）１２５で原木１００の元口の中心部を押さえる。この押さえる位置は、原木１００を回転させたときに原木の中心軸が動かないようにする場所である。すなわち、回転シャフト１２３並びに原木把持部材（チャックプレート）１２５）の回転中心軸が、原木１００の中心軸と一致させるように押さえる。同様にして、原木１００の末口面１０３も芯出しを行い、回転シャフト１２３並びに原木把持部材（チャックプレート）１２５）の回転中心軸が、原木１００の中心軸と一致させるように押さえる。原木１００の元口面や末口面が原木の中心軸に対して直角な面でないときは、前述したように原木径方向切断カッター１３７を用いて中心軸に対して直角な元口面や末口面を切り出すこともできる。および／または、元口面や末口面を原木把持部材（チャックプレート）１２５で押さえるときに、回転シャフト１２３をｘ方向に押し出す機構を取り付けて、回転シャフト１２３をｘ方向に押し出して原木１００の元口面や末口面を押さえても良い。この機構を取り付けることにより、最後の微調整の際、大掛かりな装置である原木押さえ移動部１１９を動かさずに済むので、より正確な原木押さえが可能となる。

図６は原木押さえ回転把持部の一実施形態の詳細を示す図である。チャックプレート１２５は円柱状の形状で回転シャフト１２３と一体となっていて、回転シャフト１２３の回転に従いチャックプレート１２５も回転する。チャックプレート１２５にはチャックピン２３５が取り付けられている。図６に示すチャックピン２３５は円柱形状の丸形（丸形ピン）である。チャックピンのない平坦な面を持つ円柱状のチャックプレート１２５だけで原木１００を押さえつけても原木１００を回転させると滑って、原木１００の面（元口面または末口面）を押さえた位置がずれてしまう。そこで、従来はチャックプレートの先端の平坦面に針状のピンを付けて、原木１００の面にチャックプレート１２５を押しつけて針状ピンを押し込んで固定していたが、押し込みが不十分であると原木１００を回転させたときに、針状ピンが回転滑りを起こして回転角がずれてしまうという問題があった。そこで、丸形のチャックピン２３５をチャックプレートの先端面に取り付けて、チャックピン２３５を原木１００の面に当てて押し込んでいくことにより、チャックピン２３５の先端部が原木１００内に入り込んで、チャックプレート１２５で原木１００を確実に固定させることができる。このように、原木固定装置のピン形状を、従来の針状から丸形形状に変更することにより、周方向の回転力に対する十分な保持力および製材終了後の容易なピンの離脱の両立を実現できる。また、チャックピンはチャックプレートへネジ込み式で取り付けているので、簡単に交換することもできる。従って形状やサイズの異なるチャックピンの取り付けも容易である。

図６（ｃ）はチャックプレートの端面を見た図であり、チャックプレート１２５の円形（多角形上でも良い）の端面の４箇所にチャックピン２３５を取り付けている。４箇所のチャックピン２３５の位置は、円形のチャックプレート１２５の端面において、その中心Ｏを通る直角に交わる２本の中心線ｎ１およびｎ２上で、中心Ｏに対して対象位置に配置することが望ましい。対象に配置することにより、チャックピン２３５にかかる力を均等にすることができるので、回転時の回転モーメントも等しくすることができる。この中心Ｏは原木１００の芯に合うように、チャックプレート１２５を原木１００の面に押し当てる。尚、この原木１００の芯は必ずしも原木１００の端面の中心になるとは限らない。原木１００の芯の位置は、種々取ることができる。元口面および末口面の芯同士を結んだ直線を芯軸と呼ぶ。たとえば、円形の元口面および末口面を持ち、これらの中心を結ぶ中心軸が常に原木の断面の中心になっているときには、この中心軸を芯軸に取ると原木の回転モーメントのバランスが良くなり、角材や板材の切断が容易である。原木が長手方向に曲がっているときは、元口面および末口面の中心を結ぶ中心軸は原木の長手方向における各部においては必ずしも中心ではないので、芯軸をずらす必要がある。このような場合にも本発明の移動式製材機においては、センサー１３３および１３１を用いて最適の芯軸を決定できる。この芯軸と元口面および末口面との好転が元口面および末口面の芯となる。

原木１００のサイズが小さいときや重量が小さいときは、チャックピン１個でも原木１００を原木の両端面（元口面および末口面）から押さえることができる。この場合のチャックピンは対称位置となるチャックプレート１２５の中心Ｏに配置する。２つのときは、２つのチャックピンは中心線ｎ１上で、中心Ｏに対して対称な位置に配置するのが良い。３つのチャックピンの場合は、中心Ｏの円上で、チャックピンの中心を結ぶ三角形が正三角形になるようにするのが良い。５つ以上のチャックピンの場合も同様である。

チャックピン２３５の原木１００に接触する面は、たとえば、図７に示すように種々の形状である。（ａ−１）〜（ｂ−３）は丸形ピンの種々の形態を示す。（ａ−１）は、接触面が円形である。この場合には円形面が大きくなると原木へ押し込むのに力が必要となるので、比較的小さなピンの場合に使うことができる。（ａ−２）は、接触面がリング状である。このリング状のピンは、円形面の丸形ピンよりは大きくできる。（ａ−３）は、接触面が逆円錐状（円錐状に窪んだ形状）である。この形状のピンは、原木１００に接触したときの接触面積が小さく（円形の線状に近い。拡大すれば細いリング状である）、押し込むことにより接触面積が増大していくので、スムーズに原木の面に押し込むことができる。従って、同じ押し込み力に対して大きなピンも使用でき、また押し込みにより原木との接触面積も増大するので、原木のサイズが大きくなり重量が増大しても原木の押さえを確実に行なうことができる。また、原木の切断を終了した後は、できるだけ楽にチャックプレート１２５を木材から取り外すことが必要であるが、この円錐状の窪みを持つ丸形ピンは、外形形状が円形であり、引き抜くに従い接触面積が減少し引き抜き力が減少するため、比較的容易に外すことができる。丸形ピンで円錐状の窪みは至る所対象であるから、押し込むときに接触面積をスムーズに増大させるので押し込み力の増大もスムーズになり、さらに引き抜くときにも接触面積をスムーズに減少させ押し込み力の増大もスムーズになる。従って、円錐状の窪みが最適であるが、楕円錐状の窪みや、底辺が閉曲線である錐状の窪みでも良い。また角錐状の窪みでも良い。さらに、底にいくに従いしぼむような下に凸状の曲線状の窪みでも良い。

図７における（ｂ−１）、（ｂ−２）および（ｂ−３）は、（ａ−１）、（ａ−２）および（ａ−３）それぞれにザグリ２３９を入れたものである。丸形ピンの問題点として円形状であるため原木を回転させたときにチャックプレートの滑りが懸念される。この問題に対しては、原木１００の押さえる力を増大すれば解決できる。しかし、このザグリ２３９を入れることにより、原木を回転させたときにチャックプレート１２５の滑りを確実になくすことができるので、原木１００を押さえる力をより小さくすることができる。図７に示す（ｃ−１）、（ｃ−２）および（ｃ−３）は、外形が矩形（正方形または長方形）のピン（矩形柱ピン）であり、外形を矩形状にして原木を回転させたときにチャックプレート１２５の滑りをなくすようにしたものである。（ｃ−１）は原木１００との接触が平坦面の場合、（ｃ−２）は逆角錐状の窪み（角錐状に窪んだ形状）を有するもの、（ｃ−１）はザグリ２３９を入れたものである。この他にも外形を多角形状にしたピン（多角柱ピン）なども原木を回転させたときにチャックプレート１２５の滑りをなくすには有効である。原木のサイズや重量や材質などを考慮して適宜形状を選択することができる。

図６において、チャックピン２３５、チャックプレート１２５、回転シャフト１２３、回転位置決めホイール２１５および回転軸棒２１３は一体となっていて、回転駆動部２１１に取り付けられている。（尚、一体という意味は文字通り同じ材料でできた一体物であっても良いし、個々の部材に分けられるがボルト材や接着剤により完全に固定して一体となった物でも良く、すなわち構成する部材が一体として同時に動くという意味である。）従って、回転駆動部２１１により回転軸棒２１３が回転するとチャックプレート１２５が同時に同じだけ回転する。回転駆動部２１１はモーター等で自動回転するようにしても良いし、回転ハンドルや回転歯車等を付けて手動回転するようにしても良い。

回転位置決めホイール２１５は円柱形状であるが、図６（ａ）に示すように回転角度調節用位置決め孔２２９が回転位置決めホイール２１５の円柱側面に形成されていて、この回転角度調節用位置決め孔２２９に位置決めピン２２７が入り込むことができるようになっている。この位置決めピン２２７の上端にはスプリング２２５、スプリング押さえ２２３、スプリング押さえ棒２２１、ハンドル２１９が取り付けられている。ハンドル２１９を押していくとスプリング押さえ棒２２１およびスプリング押さえ２２３を通してスプリング２２５が押されてスプリングが縮まり位置決めピン２２７を下方に下降させる。位置決めピン２２７の下に回転角度調節用位置決め孔２２９があれば、その孔２２９に入る。この孔２２９に位置決めピン２２７が入っていれば、回転位置決めホイール２１５は回転できない。その結果チャックプレート１２５も回転しないので、原木１００は回転せず停止している。位置決めピン２２７を回転角度調節用位置決め孔２２９から引き抜けば、回転位置決めホイール２１５が回転でき、チャックプレート１２５も回転でき、原木１００を回転することができる。位置決めピン２２７を回転角度調節用位置決め孔２２９から引き抜くときには、ハンドル２１９を上げていけば良い。尚、回転角度調節用位置決め孔２２９は位置決めピン２２７が入り込んで固定可能な溝であっても良い。位置決めピンおよび位置決め孔を用いる方法によりあらかじめ決められた位置で確実に回転を停止できる。また、位置決めピン２２７の動作を回転位置決めホイール２１５の回転と連動するように自動化しても良い。あるいは位置決めピンを使わずに回転ギア等を用いて任意の位置で回転を止めて任意の形状の角材や板材を作製しても良い。

図６（ｂ）は、回転位置決めホイール２１５の底面を示したもので、ここでは回転角度調節用位置決め孔２２９が９０度ごとに４箇所形成されている実施形態である。回転シャフト１２３も示されているが、この回転シャフト１２３と回転位置決めホイール２１５とは一体となっている。原木１００をチャックピン２３５およびチャックプレート１２５で固定したときは、回転位置決めホイール２１５の１つの回転角度調節用位置決め孔２２９に位置決めピン２２７が入り、回転できないようになっている。この状態で原木１００を（図２におけるカッター１２９を用いて）長手方向に切断し、角材の１つの側面を形成する。このときには、回転位置決めホイール２１５は回転しないので、原木１００も回転せず、平坦な側面を形成できる。次に、位置決めピン２２７を引き抜いて、モーター駆動部２１１を動かして回転位置決めホイール２１５を９０度回転させると隣の回転角度調節用位置決め孔２２９が所定位置に来る。この新たな孔２２９に位置決めピン２２７を入れて原木１００を回転しないようにして、原木１００を（図２におけるカッター１２９を用いて）長手方向に切断し、角材の２つ目の側面を形成する。これを後２回繰り返すことにより、９０度（直角）に交わった側面を有する端面が正方形の角材を作製することができる。回転位置決めホイール２１５に１２０度間隔で回転角度調節用位置決め孔２２９を形成すれば、きれいな正三角形底面を有する角材を形成できる。その他多数の回転角度調節用位置決め孔２２９を形成しておけば、所望の底面形状（たとえば、正多角形）を有する角材も作製可能となる。一般的には、回転位置決めホイールに設けられた回転角度調節用位置決め孔はＷ度間隔で設けられた３６０／Ｗ個の孔にすれば良い。３６０／Ｗが整数となるようなＷにすれば正（３６０／Ｗ）角形の角材を形成できる。たとえば、Ｗ＝３０度で正１２角形、Ｗ＝４５度で正８角形、Ｗ＝６０度で正６角形、Ｗ＝９０度で正４角形、Ｗ＝１２０度で正３角形となる。

図６において、２１７は回転位置決めホイール２１５および回転軸棒２１３を納めるハウジングである。回転駆動部２１１は、原木押さえ移動部１１９の中において、ｙ方向（紙面に直角方向）およびｚ方向（上下方向）に移動できるようになっている。従って、回転駆動部２１１およびこれにつながる回転軸棒２１３等や原木１００もｙ方向およびｚ方向へ移動可能である。すなわち、原木の両端面（元口面、末口面）で原木１００をチャックプレートで押さえて固定した後は、原木載置台１１７を用いなくても、回転駆動部２１１の移動により、原木１００をｙ方向（紙面に直角方向）およびｚ方向（上下方向）に移動できる。さらに原木押さえ移動部１１９を内側レール１１１上で動かすことにより、原木１００をｘ方向に移動できる。

以上のようにして、原木１００から正確な形状の角材を作製できる。角材の大きさはチャックプレート１２５の大きさより小さくできない（カッター１２９がチャックプレート１２３と干渉する）ので、最初にチャックプレートより大きなサイズの角材を作製した後で、このチャックプレートを角材から取り外して、より小さなサイズのチャックプレートに取り替えて角材を押さえてより小さな角材も作製できる。そのために、チャックプレート１２５を回転シャフト１２３から取り替えることができるようにしておくと良い。チャックピン２３５の消耗もあるので、チャックプレートの交換は装置稼働率を高めるためにも必要である。また、角材の両端面にはチャックピン２３５の食い込み跡が残るので、実際の建築現場で角材の両端面を切断することもできるが、チャックピン２３５を取り付けた状態でも、原木径方向切断カッター１３７で角材の両端面を切断することができる。このとき原木載置台１１７を用いて、角材をこの載置台１１７に載せておけば、切断後も原木が落下することはない。

図８は、原木押さえ回転把持部のチャックピンが原木を固定している状態を示す図である。図８(a)は、原木１００の端面１００ESが原木の芯軸Ｏ１に対してほぼ垂直に形成されている場合を示す。チャックプレート１２５に取り付けられたチャックピン２３５（２３５−１、２３５−２）が原木１００内に食い込んで原木１００を固定している。原木１００の端面１００ESが原木の芯軸Ｏ１に対してほぼ垂直に形成されているので、複数のチャックピンの食い込み量m1（チャックピン２３５−１）およびm2（チャックピン２３５−２）はほぼ等しい。図８(a)は、原木１００の端面１００ESが原木の芯軸Ｏ１に対して傾いて形成されている場合を示す。この場合、複数のチャックピンの食い込み量m1（チャックピン２３５−１）およびm2（チャックピン２３５−２）は異なり、m1＞m2となっているが、２チャックピン２３５−１は確実に原木１００内に食い込み原木１００を固定している。また、チャックピン２３５−２も原木１００内に食い込んでいる。従って原木１００の固定状態は確実に行なわれている。このように、原木の端面が多少傾いて形成されても本発明のチャックピンを付けたチャックプレートを用いることにより原木１００の芯出しおよび固定を確実に行なうことが可能となる。

木材をカッターで切断した場合、原木の状態によってはカッター切断中に木材が切断面側に凸状に反ることによって、挽き曲がりが起こり、木材の中央部が少し太くなるという問題を発生する場合がある。これは原木の自重によって撓みが生じるためと考えられる。これを防止するために、本発明の移動式製材機では、原木や木材の原木押さえで固定する以外に、原木載置台で撓みが生じやすい原木や木材の位置を支持して撓みで生じる変位を抑えることにより解決できる。さらに、原木の変位量に応じてレールを下または上に凸の弓なり状にすることによって解決することもできる。

本発明は、簡単に要約すると、原木を載置しパンタグラフ式の昇降機能を有する原木載置台、原木の両端面を押さえる回転機能を備えた原木回転押さえ部を支える原木押さえ移動部、原木載置台および原木押さえ移動部を配置し移動可能にするレール、および原木切断用カッターを備える組立て式の移動式製材機である。原木の両端面を押さえる部分はチャックピンを持つチャックプレートで、芯出し機構を用いて芯出しを行い、原木押さえ移動部をレール上で動かしてチャックプレートに取り付けたチャックピンを原木両端面に押しつけて原木を固定する。複数個の回転角度調節用孔を持つホイールおよび位置決めピンを持つ回転角度調節機構を用いて、カッターにより原木を長手方向に切断し、角材や板材を作製することができる。

上述した移動式製材機は、大型装置はなくすべて組立て式となっている。原木のサイズが大きくなれば、基台フレーム１１３を長く継ぎ足していけば良い。構成する装置も簡単に分解可能で組立て式になっているので、森林地帯に木造の建物や構造物を建築するときに、現地に本発明の移動式製材機を組立て設置すれば、即座に製材機として働き、所望の形状の角材や板材を作製することができる。すなわち、オンサイト移動式製材機を有するオンサイト木材加工システムを構築できる。
本発明の木材加工システムは、原木生産地で加工した製材を用いて建造物を建築せず、他の場所で建造物を建築する場合にも大きな効果がある。通常は、原木生産地である森林から切り出した原木を製材所まで運搬して角材等の製材を作製し、その製材を建築場所まで運搬する。しかし、本発明の木材加工システムにおいては、原木生産地で角材等の製材を作製し、直接建築現場へ運搬するので、物流面で原木の運搬工程がなくなっている。しかも原木は最も重量が大きくサイズも大きいので、輸送コストも大きいが、これが削減される。さらに原木の運搬時間がなくなるという効果もある。

本発明は、角材等を作製する製材機として利用できる。特に原木生産地で建造する建築において、オンサイト移動式製材機として使用できる。

１１・・・移動式製材機システム、１３・・・入材機構、
１５・・・原木芯出し固定切断機構、１７・・・出材機構、
１１０・・・原木芯出し固定切断装置、１１１・・・内側レール、
１１３・・・外側レール、１１７・・・原木載置台、１１９・・・原木押さえ移動部、
１２１・・・原木把持部材回転部、１２３・・・回転シャフト、
１２５・・・原木把持部材（チャックプレート）、１２９・・・（第１）カッター、
１３１・・・センサー、１３３・・・センサー、１３７・・・（第２）カッター

Claims

組立て式で分解可能な原木から角材または板材を作製する移動式製材機であって、
原木を載置し昇降機能を有する少なくとも２台の原木載置台、
原木の両端面を押さえる２台１組の原木押さえ部、および
原木を長手方向に切断するカッター、
を有することを特徴とし、
前記２台の原木押さえ部は、原木の両端面を押さえるチャックピンを持つチャックプレートおよび前記チャックプレートを支持しチャックプレートを回転させる木材回転機構をそれぞれ有し、
前記チャックピンおよびチャックプレートにより前記載置台に載置された原木の両端面を固定した後、前記２台の原木押さえ部により原木を両端面の外側から押さえて原木を支持するとともに、
前記カッターにより原木を長手方向に切断する工程および前記木材回転機構により原木を回転する工程を組み合わせることにより原木から角材または板材を作製することを特徴とし、さらに、前記カッターは原木を直径方向にも切断可能であることを特徴とする、移動式製材機。
組立て式で分解可能な原木から角材または板材を作製する移動式製材機であって、
原木を載置し昇降機能を有する少なくとも２台の原木載置台、
原木の両端面を押さえる２台１組の原木押さえ部、および
原木を長手方向に切断するカッター、
を有することを特徴とし、
前記２台の原木押さえ部は、原木の両端面を押さえるチャックピンを持つチャックプレートおよび前記チャックプレートを支持しチャックプレートを回転させる木材回転機構をそれぞれ有し、
前記チャックピンおよびチャックプレートにより前記載置台に載置された原木の両端面を固定した後、前記２台の原木押さえ部により原木を両端面の外側から押さえて原木を支持するとともに、
前記カッターにより原木を長手方向に切断する工程および前記木材回転機構により原木を回転する工程を組み合わせることにより原木から角材または板材を作製することを特徴とし、さらに、前記チャックピンは円錐状の窪みを有する円柱形状であることを特徴とする、移動式製材機。
組立て式で分解可能な原木から角材または板材を作製する移動式製材機であって、
原木を載置し昇降機能を有する少なくとも２台の原木載置台、
原木の両端面を押さえる２台１組の原木押さえ部、および
原木を長手方向に切断するカッター、
を有することを特徴とし、
前記２台の原木押さえ部は、原木の両端面を押さえるチャックピンを持つチャックプレートおよび前記チャックプレートを支持しチャックプレートを回転させる木材回転機構をそれぞれ有し、
前記チャックピンおよびチャックプレートにより前記載置台に載置された原木の両端面を固定した後、前記２台の原木押さえ部により原木を両端面の外側から押さえて原木を支持するとともに、
前記カッターにより原木を長手方向に切断する工程および前記木材回転機構により原木を回転する工程を組み合わせることにより原木から角材または板材を作製することを特徴とし、さらに、木材回転機構は、木材回転駆動部、並びに木材回転駆動部の回転と一体となり回転する回転位置決めホイールおよびチャックプレートを含み、前記回転位置決めホイールに設けられた回転角度調節用位置決め孔に位置決めピンを入れて、原木の回転角度を調節することを特徴とする、
移動式製材機。
前記回転位置決めホイールに設けられた回転角度調節用位置決め孔はＷ度間隔で設けられた３６０／Ｗ個の孔であることを特徴とする、請求項３に記載の移動式製材機。
組立て式で分解可能な原木から角材または板材を作製する移動式製材機であって、
原木を載置し昇降機能を有する少なくとも２台の原木載置台、
原木の両端面を押さえる２台１組の原木押さえ部、および
原木を長手方向に切断するカッター、
を有することを特徴とし、
前記２台の原木押さえ部は、原木の両端面を押さえるチャックピンを持つチャックプレートおよび前記チャックプレートを支持しチャックプレートを回転させる木材回転機構をそれぞれ有し、
前記チャックピンおよびチャックプレートにより前記載置台に載置された原木の両端面を固定した後、前記２台の原木押さえ部により原木を両端面の外側から押さえて原木を支持するとともに、
前記カッターにより原木を長手方向に切断する工程および前記木材回転機構により原木を回転する工程を組み合わせることにより原木から角材または板材を作製することを特徴とし、さらに、前記原木載置台はパンタグラフ式の昇降機能を有したＸ字形に交差する開閉フレームを含み、原木はＸ字形のＶ字部分に配置されることを特徴とする、
移動式製材機。
原木が載置されるＶ字形をなす開閉フレームの原木と接触する部分にベアリングが配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の移動式製材機。
組立て式で分解可能な原木から角材または板材を作製する移動式製材機であって、
原木を載置し昇降機能を有する少なくとも２台の原木載置台、
原木の両端面を押さえる２台１組の原木押さえ部、および
原木を長手方向に切断するカッター、
を有することを特徴とし、
前記２台の原木押さえ部は、原木の両端面を押さえるチャックピンを持つチャックプレートおよび前記チャックプレートを支持しチャックプレートを回転させる木材回転機構をそれぞれ有し、
前記チャックピンおよびチャックプレートにより前記載置台に載置された原木の両端面を固定した後、前記２台の原木押さえ部により原木を両端面の外側から押さえて原木を支持するとともに、
前記カッターにより原木を長手方向に切断する工程および前記木材回転機構により原木を回転する工程を組み合わせることにより原木から角材または板材を作製することを特徴とし、さらに、前記原木載置台は、原木の長手方向に配置された少なくとも１本のレールからなる１組のレール上に配置されレール上を移動可能であり、
センサーが、原木および前記1組のレールを取り囲むリング状レールに取り付けられ、前記リング状レールを前記センサーが回転することにより、原木の外観および／または形状および／または長さを検出することを特徴とする、
移動式製材機。
前記カッターが原木の長手方向に移動するか、および／または原木押さえ部が原木の長手方向に移動することにより、原木を長手方向に切断することを特徴とする、請求項１〜７のいずれかの項に記載の移動式製材機。
前記２台の原木押さえ部により原木の両端面を固定する位置は原木両端面（元口および末口）の芯近傍であり、前記カッターによる原木切断面は、前記２台の原木押さえ部により固定された両端面位置を結ぶ直線に対して平行であることを特徴とする、
請求項１〜８のいずれかの項に記載の移動式製材機。
前記２台の原木押さえ部の高さ（前記２台の原木押さえ部により固定された両端面位置を結ぶ直線と前記２台の原木押さえ部の底部を結ぶ直線との距離）は一定であることを特徴とする、
請求項１〜９のいずれかの項に記載の移動式製材機。
前記チャックピンは円錐状の窪みを有する円柱形状であることを特徴とする、
請求項１〜１０のいずれかの項に記載の移動式製材機。
前記チャックピンは円形チャックプレートの直角に交わる中心線上に取り付けられ、中心に対して対称位置に配置された４つのピンであることを特徴とする、
請求項１〜１１のいずれかの項に記載の移動式製材機。
木材回転機構は、木材回転駆動部、並びに木材回転駆動部の回転と一体となり回転する回転位置決めホイールおよびチャックプレートを含み、前記回転位置決めホイールに設けられた回転角度調節用位置決め孔に位置決めピンを入れて、原木の回転角度を調節することを特徴とする、
請求項１〜１２のいずれかの項に記載の移動式製材機。
前記回転位置決めホイールに設けられた回転角度調節用位置決め孔はＷ度間隔で設けられた３６０／Ｗ個の孔であることを特徴とする、請求項１３に記載の移動式製材機。
前記原木載置台はパンタグラフ式の昇降機能を有したＸ字形に交差する開閉フレームを含み、原木はＸ字形のＶ字部分に配置されることを特徴とする、
請求項１〜４、７のいずれかの項に記載の移動式製材機。
原木が載置されるＶ字形をなす開閉フレームの原木と接触する部分にベアリングが配置されていることを特徴とする、
請求項１５に記載の移動式製材機。
前記原木載置台はパンタグラフ式の昇降機能を有したＸ字形に交差する開閉フレームを含み、原木は開閉フレームの上端に取り付けられた昇降台に載置されることを特徴とする、
請求項１〜４、７のいずれかの項に記載の移動式製材機。
前記原木載置台は、原木の長手方向に配置された少なくとも１本のレールからなる１組のレール上に配置されレール上を移動可能であることを特徴とする、
請求項１〜６のいずれかの項に記載の移動式製材機。
前記２台の原木押さえ移動部は、前記原木載置台を挟んだ外側の前記１組のレール上に配置され、前記１組のレール上を移動可能であることを特徴とする、
請求項１８に記載の移動式製材機。
前記カッターは、前記１組のレール外に配置されていることを特徴とする、請求項１８または１９のいずれかの項に記載の移動式製材機。
前記カッターは、前記１組のレール（第１のレール）と平行な少なくとも１本のレールからなるもう１組のレール（第２のレール）上に配置され、前記第２のレール上を移動しながら前記原木を切断することを特徴とする、請求項１８〜２０のいずれかの項に記載の移動式製材機。
前記第２のレール上に配置され、前記第２のレール上を移動可能なセンサーを用いて前記載置台に載置された原木の芯出しを行い、前記チャックピンおよびチャックプレートにより前記載置台に載置された原木の両端面を固定することを特徴とする、請求項２１に記載の移動式製材機
前記第２のレール上には原木を直径方向に切断する第２のカッターが配置され、前記第２のカッターは第２のレール上を移動可能であることを特徴とする、請求項２１または２２に記載の移動式製材機。
前記センサーは、原木および第１のレールを取り囲むリング状レールに取り付けられ、前記リング状レールを前記センサーが回転することにより、原木の外観および／または形状および／または長さを検出することを特徴とする、請求項２１〜２３のいずれかの項に記載の移動式製材機。
原木を押さえている前記２台の原木押さえ移動部が第１のレール上を移動することにより前記カッターを用いて原木を長手方向に切断することを特徴とする、請求項１〜２４のいずれかの項に記載の移動式製材機。
前記２台の原木押さえ移動部に取り付けられたセンサーを用いて、前記載置台に載置された原木の芯出しを行い、前記チャックピンおよびチャックプレートにより前記載置台に載置された原木の両端面を固定することを特徴とする、請求項１〜２５のいずれかの項に記載の移動式製材機。
前記カッターは原木を直径方向にも切断可能であることを特徴とする、請求項１〜２６のいずれかの項に記載の移動式製材機。
請求項１〜２７のいずれかの項に記載の移動式製材機の前には原木を受け入れ載置して前記移動式製材機へ原木を送り出す入材機構が備えられ、前記入材機構は組立て式で分解可能な移動式であることを特徴とする移動式製材機システム。
請求項１〜２８のいずれかの項に記載の移動式製材機の後には、前記移動式製材機から送り出された木材を受け取り外部へ払い出す出材機構が備えられていて、前記出材機構も組立て式で分解可能な移動式であることを特徴とする移動式製材機システム。