JP2007111893A - 丸太製材方法、及びこれに用いる丸太製材装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】一つの装置で原木の皮剥ぎ加工と皮剥後の切削加工を可能とする丸太製材方法、及びこれに用いる丸太製材装置を提供する。
【解決手段】回転面上の回転軌跡に沿って多数の切刃44を配設して成る盤状のカッター4を、軸回転させた原木Wの回転軸と垂直な回転軸をもって回転させながら、回転面上の切刃を原木の側面に接触させると共に原木の回転軸方向へ相対移動させて製材する。この方法を用いる装置1は、原木を軸支持して軸回転させる支持機構2と、原木の側面に接する面に沿った回転面を持ち、該回転面上の回転軌跡に沿って多数の切刃を有して成る円盤状のカッターと、該カッターを原木の側周面に接触させると共に原木の回転軸に沿って相対的に移動させる移動機構3と、から構成する。なお、切刃の向きは、カッターの回転放射方向とこれと略直交する方向とに略L字状に形成する。
【選択図】図1
【解決手段】回転面上の回転軌跡に沿って多数の切刃44を配設して成る盤状のカッター4を、軸回転させた原木Wの回転軸と垂直な回転軸をもって回転させながら、回転面上の切刃を原木の側面に接触させると共に原木の回転軸方向へ相対移動させて製材する。この方法を用いる装置1は、原木を軸支持して軸回転させる支持機構2と、原木の側面に接する面に沿った回転面を持ち、該回転面上の回転軌跡に沿って多数の切刃を有して成る円盤状のカッターと、該カッターを原木の側周面に接触させると共に原木の回転軸に沿って相対的に移動させる移動機構3と、から構成する。なお、切刃の向きは、カッターの回転放射方向とこれと略直交する方向とに略L字状に形成する。
【選択図】図1
Description
本願発明は、丸太製材加工の分野に属し、特に、原木の皮剥ぎ加工及び皮剥ぎ加工後の切削加工を可能とする丸太製材方法、及びこれに用いる丸太製材装置に関する。
一般住宅、仏閣等の木造建築物の構造材として使用される柱や梁等の丸太は、杉や松等を伐採、枝払い、玉切りした原木に所定の加工を施して製材されるものである。この製材加工は、原木表面の皮剥ぎ加工と皮剥ぎ加工を行った後の荒削り及び仕上げ削り等の切削加工の二行程に分類され、皮剥ぎ加工と切削加工は別個の加工装置で行っているのが現状であった。
皮剥ぎ加工は、複数のタイヤから構成する回転受体に原木を載置して回転させると共に、この原木に回転したカッターを当接させる樹皮剥ぎ機によって行われていた(例えば、特許文献1を参照。)。この装置のカッターは、円筒体の側面に複数の切刃を埋め込むように配置して成り、原木と平行状態で側面同士を当接させ、原木の長手方向に移動して原木全体の皮剥ぎを行うものであった。
切削加工は、予め皮剥ぎ加工を行った後の原木を水平状態で保持して回転駆動させると共に、この原木に軸回転するブロック状の回転刃を所定角度で当接させる丸太の切削装置によって行われていた(例えば、特許文献2参照。)。この装置の回転刃は、角棒の側面部に複数の切刃を配置して成り、原木の回転軸と略25度傾斜して軸回転して当接し、原木の長手方向に適宜に移動して切削を行うものであった。
実全昭55−2645(第4−7頁、第1図)
実全平1−104303(第3−6頁、第1、2図)
上述したように、特許文献1の樹皮剥ぎ機は原木の皮剥ぎ加工に特化したものであり、特許文献2の丸太の切削装置は、皮剥ぎ加工後の原木の荒削り及び仕上げ削り等の切削加工に特化したものである。このため、どちらか一方の装置で皮剥ぎ加工及び切削加工の両方を行うことは、装置自体の構成やカッターの切削性能の面から難しく、丸太製材を行うためには二つの装置を備える必要があった。
このように二つの装置を備えた場合には、各装置のイニシャル、ランニング、メンテナンスの各コスト、各装置の設置スペースの確保、装置間における原木の移設作業が必要となる問題があった。また、原木は特性(例えば、枝の位置、節の数、外径寸法等)の差が大きいため、各装置の稼動状態等を調整や監視する専用オペレーターが必要であり、人件費が嵩む問題もあった。かかる問題は、結果的に丸太製材のコストアップの大きな要因であった。
そこで、本願発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、一つの装置で原木の皮剥ぎ加工及び皮剥後の切削加工を可能とする丸太製材方法、及びこれに用いる丸太製材装置を提供する。
上記課題を解決するため、本願発明の丸太製材方法は、以下のように構成している。
すなわち、回転面上の回転軌跡に沿って多数の切刃(44)を配設して成る盤状のカッター(4)を、軸回転させた原木(W)の回転軸と垂直な回転軸をもって回転させながら、回転面上の切刃(44)を原木(W)の側面に接触させると共に原木(W)の回転軸方向へ相対移動させることにより原木から丸太へ製材することを特徴としている。この丸太製材方法は、軸回転する原木(W)の側面に対して所謂フライス加工となっており、皮剥ぎ加工時の切削屑は燃料等に最適なある程度の大きさのチップ材となって排出されることとなる。
すなわち、回転面上の回転軌跡に沿って多数の切刃(44)を配設して成る盤状のカッター(4)を、軸回転させた原木(W)の回転軸と垂直な回転軸をもって回転させながら、回転面上の切刃(44)を原木(W)の側面に接触させると共に原木(W)の回転軸方向へ相対移動させることにより原木から丸太へ製材することを特徴としている。この丸太製材方法は、軸回転する原木(W)の側面に対して所謂フライス加工となっており、皮剥ぎ加工時の切削屑は燃料等に最適なある程度の大きさのチップ材となって排出されることとなる。
上記丸太製材方法に用いる装置(1)は、伐採した原木(W)を軸支持して軸回転させる支持機構(2)と、原木(W)の側面に接する面に沿った回転面を持ち、該回転面上の回転軌跡に沿って多数の切刃(44)を有して成る円盤状のカッター(4)と、該カッター(4)を原木(W)の側周面に接触させると共に原木(W)の回転軸に沿って相対的に移動させる移動機構(3)と、から成ることを特徴としている。ここで、本装置(1)の具体的な構成例としては、原木(W)をその回転軸が略水平となるように支持し、カッター(4)の原木(W)への接触は上下移動によって行うように構成したものがある。
さらに、前記カッター(4)の切刃(44)の向きは、カッター(4)の回転放射方向とこれと略直交する方向、つまりカッター(4)の原木(w)への接触方向とに略L字状に形成したことを特徴としている。このカッター(4)の構成のため、原木(W)の軸回転作用とも相俟って多くの繊維を有する皮部分の加工も大きな切削抵抗も無く効率良く行え、切削屑のカッター(4)への巻き込みも抑制できる。
なお、特許請求の範囲の書類と上記の課題を解決するための手段の欄で記載した括弧付き符号は、発明の構成の理解を容易にするため参考として図面符号を付記したもので、この図面上の形態に限定するものでないことはもちろんである。
本願発明の丸太製材方法、及びこれに用いる丸太製材装置は上記の構成であるため、皮剥ぎ加工及び切削加工を二つの専用装置で行っていた従来の丸太製材を、一つの装置で行うことを可能としている。これにより、装置に対するイニシャル、ランニング、メンテナンスの各コストを大幅に削減可能なことに加え、装置オペレーターの人件費の削減も可能であり、丸太製材のコスト削減に顕著な効果を発揮している。
また、装置間における原木の移設作業の削減に加え、装置配置のスペースや原木の一時保管スペース等の削減もでき、より柔軟な工場レイアウトの構築を可能としている。
さらに、皮剥ぎ加工時の切削屑は所謂チップ材として排出されるため、通常であれば産業廃棄物であった切削屑を、暖房等の燃料として有効利用できるようになり、その産業界への貢献は顕著なものである。
以下、本願発明に係る丸太製材方法、及びこれに用いる丸太製材装置1(以下、「本装置」と略称する。)の具体的実施形態例について、図面に基づき詳細に説明する。なお、本明細書では、説明の便宜上、配置する原木の軸方向を縦方向、これに直交する原木の断面方向を横方向と規定する。
図1は本装置の全体外観を示す一部切欠き斜視図であり、図2は本装置の支持機構を示す斜視図であり、図3は本装置の移動機構及びカッターを示す一部切欠き斜視図であり、図4は本装置のカッターを示す斜視図であり、図5及び図6は本装置の稼働時の作用説明図である。
先ず、本装置1の構成から説明する。本装置1は、主に、支持機構2、移動機構3、カッター4、とから構成しており、軸回転する原木Wの側面に回転させたカッター4を接触かつ切り込みさせて原木Wを丸太へ製材する装置である。
支持機構2は、所定長さの原木Wを略水平状態に軸支持すると共に所定の回転数で軸回転(矢印r)させるものである。この支持機構2は、原木Wの両端部側に配置した各支持枠21の支持ピン22により原木Wを狭持(矢印a)して保持する構成である。支持ピン22の一方は、狭持力の調整及び心出しのための心押し台24を介して支持枠21に配置されており、他方は回転駆動源となる回転モータ23を介して支持枠21に配置されている。
なお、本実施例の原木Wは予め軸心部を開孔しており、この孔に支持ピン22を嵌入している。また、回転モータ側には原木Wの安定保持のために3つの支持ピン22を配置し、外側の二つの支持ピン22を原木Wの端面に突き刺す構成としている。
移動機構3は、原木Wの横方向両側に配置したコラム31aの上部に原木Wの上側を横断するように配置した横架31bを配設して成る移動台31と、この移動台31に縦軸部32、横軸部33、上下軸部34を配置して構成したものである。前記の各軸部32、33、34は、移動台31に配置するカッター4を鉛直下向きに保持すると共に縦、横、鉛直の三方向に往復移動させることを可能としている。
移動台31のコラム31aの下部には、縦軸部32を配設している。縦軸部32は、原木Wを両側から挟むように接地面の縦方向に敷設したガイドレール32aと、このガイドレール32aを往復移動する走行車輪32bと、この走行車輪32bをチェーン32cを介して駆動させる縦軸モータ32dと、から構成している。縦軸部32はこの構成により、移動台31の全体を縦方向に往復移動(矢印X)させることを可能としている。
移動台31の横架31bの一方側側面には、横軸部33を配設している。横軸部33は、横架31bの側面の横方向に平行配置した二本のガイドレール33bと、このガイドレール33bを往復移動する基台33aと、ガイドレール間に配置する共に基台33aの裏面側で螺号する送りネジ33cと、この送りネジ33cをチェーン33dを介して回転駆動させる横軸モータ33eと、から構成している。横軸部33はこの構成により、基台33aを原木Wに対して横方向に往復移動(矢印Y)させることを可能としている。
横軸部33の基台33aの上面には、上下軸部34を配設している。上下軸部34は、横軸部33の基台上面の上下方向に平行配置した二本のガイドレール34bと、このガイドレール34bを往復移動する基台34aと、ガイドレール間に配置すると共に基台34aの裏面側で螺号する送りネジ34cと、この送りネジ34cと直接的に連結すると共に送りネジ34cを回転駆動させる上下軸モータ34dと、から構成している。上下軸部34はこの構成により、基台34aを原木Wに対して上下方向に往復移動(矢印Z)させることを可能としている。
上下軸部34の基台34aには、ブラケット41aを介してカッターモータ41を鉛直下向きに配設し、カッターモータ41の出力軸にボルトによりカッター4を配置している。このカッター4は、原木Wの天頂面に接する略水平面を回転面とする円盤状の基盤42と、基盤42の外周縁において回転放射方向に形成した複数(本実施例では12)の腕部43と、各腕部43の外縁部の回転軌跡に沿って切刃44を固定配置した所謂正面フライスである。
前記腕部43は、図4に示すように、回転方向(矢印y)に所定のスクイ角θ、かつ基盤42の下面側へ所定の張出し量dをもって形成している。また、腕部43の先端側に固定配置する切刃44は、回転放射方向とこれと略直交する下側、つまり略L字状の2方向に刃体44aを形成している。なお、本実施例では腕部43のスクイ角θは15〜25度、張出し量dは、基盤厚さ寸法の略2倍に設定している。
カッター4の周囲には、その外周を覆うカバー45を配設している。このカバー45には、吸引手段(図示省略)に接続した吸引ダクト45aを配設している。このカバー45は、加工時に発生する切削屑を吸引しており、切削屑のある程度を回収してその飛散防止を図っている。
上記構成の本装置1は以下の方法により原木Wから丸太を製材している。
先ず、伐採後の皮付き原木Wの両端面側を、支持機構2の支持ピン22により狭持して軸支持する。この時には、ある程度の原木Wの心出し作業を行う必要がある。
先ず、伐採後の皮付き原木Wの両端面側を、支持機構2の支持ピン22により狭持して軸支持する。この時には、ある程度の原木Wの心出し作業を行う必要がある。
次に、カッター4を移動機構3の縦軸部32、横軸部33を適宜に操作して原木Wの一方の端部側の上部に配置する。この時には、カッター4の回転軸と原木Wの回転軸との上下方向の位置関係は一致させずに、図5に示すように、横方向に所定量ずらした位置としている。この位置関係は、原木Wの天頂部にカッター4の腕部付近がほぼ重なるように設定している。
カッター4の位置設定が終了したら原木W及びカッター4を所定の回転数で軸回転(矢印r、y)させる。そして、カッター4を移動機構の上下軸部34を操作して下降移動(矢印Z)させて原木Wに接触させると共にさらに所定量切り込ませ、縦軸部32を操作してカッター4を原木Wの他方側の端部に向かって所定の送り速度で移動させて皮剥ぎ加工を行わせる。この皮剥ぎ加工においては、図6に示すように、原木Wの軸方向に延びる皮繊維を切刃44の外周側の刃体44aが斜め方向(矢印b)に切断していることとなるため、円滑に切削加工が行えるうえ、切刃44に作用する切削抵抗が減少してその寿命も延びることとなる。さらに、皮の切削屑は、原木Wの軸回転作用及びカッター4の縦送り作用とが相俟って、燃料等に最適な大きさ、例えば親指の大きさ程の所謂チップ材となって排出されることとなる。
皮剥ぎ加工の終了後は、適宜にカッター4や原木Wの回転数、さらにはカッター4の縦方向の送り速度を変更して加工を開始した端部側にカッター4を戻す、つまり、カッター4を原木Wに対して適宜に往復移動させて切削加工を行い、丸太の製材を完了させる。
なお、本装置1の構成及びその製材方法により、外径寸法:0.1〜0.4m、長さ:6〜8mの皮付き原木の丸太製材が可能であることを確認している。
本装置の主な加工条件は、カッターの外径寸法:略295mm、切削量:10〜20mmとすると、以下となる。
まず、皮剥ぎ加工の条件は、カッターの回転数:2500〜3500rpm、原木の回転数:25〜35rpm、カッターの送り速度:80〜100cm/minであった。また、皮剥ぎ加工はカッターの往路移動のみで終了した。
仕上げ削り等の切削加工の条件は、カッターの回転数:2500〜3500rpm、原木の回転数:50〜70rpm、カッターの送り速度:60〜80cm/minであった。切削加工は丸太表面の仕上がり状態にもよるが、皮剥ぎ後の復路移動だけでなく再往復移動を必要とする場合もあった。
[他の実施形態の可能性]
本装置の主な加工条件は、カッターの外径寸法:略295mm、切削量:10〜20mmとすると、以下となる。
まず、皮剥ぎ加工の条件は、カッターの回転数:2500〜3500rpm、原木の回転数:25〜35rpm、カッターの送り速度:80〜100cm/minであった。また、皮剥ぎ加工はカッターの往路移動のみで終了した。
仕上げ削り等の切削加工の条件は、カッターの回転数:2500〜3500rpm、原木の回転数:50〜70rpm、カッターの送り速度:60〜80cm/minであった。切削加工は丸太表面の仕上がり状態にもよるが、皮剥ぎ後の復路移動だけでなく再往復移動を必要とする場合もあった。
[他の実施形態の可能性]
本装置1は、移動機構3に三つの移動軸を備える構成であるが、横軸部33は省略することが可能である。また、本装置1は、カッター4を移動機構3により原木Wに対して移動させる構成であるが、この移動機構3を原木側に配設して原木Wがカッター4に対して移動する形態とすることも可能である。
さらに、本装置1は移動台31を所謂「門形」に形成すると共にカッター4を鉛直下向きに配置し、原木Wの天頂面に対してカッター4の上下移動により加工する構成としているが、移動台31を所謂「片持ち」に形成し、カッター4を原木Wの側面に対して水平横向きや斜め向き等の移動により加工する構成とすることも可能である。
1 本装置
2 支持機構
21 支持枠
22 支持ピン
23 回転モータ
24 心押し台
3 移動機構
31 移動台
31a コラム
31b 横架
32 縦軸部
32a ガイドレール
32b 走行車輪
32c チェーン
32d 縦軸モータ
33 横軸部
33a 基台
33b ガイドレール
33c 送りネジ
33d チェーン
33e 横軸モータ
34 上下軸部
34a 基台
34b ガイドレール
34c 送りネジ
34d 上下軸モータ
4 カッター
41 カッターモータ
41a ブラケット
42 基盤
43 腕部
44 切刃
44a 刃体
45 カバー
45a 吸引ダクト
W 原木(丸太)
2 支持機構
21 支持枠
22 支持ピン
23 回転モータ
24 心押し台
3 移動機構
31 移動台
31a コラム
31b 横架
32 縦軸部
32a ガイドレール
32b 走行車輪
32c チェーン
32d 縦軸モータ
33 横軸部
33a 基台
33b ガイドレール
33c 送りネジ
33d チェーン
33e 横軸モータ
34 上下軸部
34a 基台
34b ガイドレール
34c 送りネジ
34d 上下軸モータ
4 カッター
41 カッターモータ
41a ブラケット
42 基盤
43 腕部
44 切刃
44a 刃体
45 カバー
45a 吸引ダクト
W 原木(丸太)
Claims (3)
- 回転面上の回転軌跡に沿って多数の切刃(44)を配設して成る盤状のカッター(4)を、軸回転させた原木(W)の回転軸と垂直な回転軸をもって回転させながら、回転面上の切刃(44)を原木(W)の側面に接触させると共に原木(W)の回転軸方向へ相対移動させることにより原木から丸太へ製材することを特徴とした丸太製材方法。
- 伐採した原木(W)を軸支持して軸回転させる支持機構(2)と、
原木(W)の側面に接する面に沿った回転面を持ち、該回転面上の回転軌跡に沿って多数の切刃(44)を有して成る円盤状のカッター(4)と、
該カッター(4)を原木(W)の側周面に接触させると共に原木(W)の回転軸に沿って相対的に移動させる移動機構(3)と、
から成ることを特徴とした丸太製材装置。 - カッター(4)の切刃(44)の向きを、カッター(4)の回転放射方向とこれと略直交する方向とに略L字状に形成したことを特徴とする請求項2記載の丸太製材装置。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005303005A JP2007111893A (ja) | 2005-10-18 | 2005-10-18 | 丸太製材方法、及びこれに用いる丸太製材装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005303005A JP2007111893A (ja) | 2005-10-18 | 2005-10-18 | 丸太製材方法、及びこれに用いる丸太製材装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=38094528
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JP2005303005A Pending JP2007111893A (ja) | 2005-10-18 | 2005-10-18 | 丸太製材方法、及びこれに用いる丸太製材装置 |
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