JP6787568B2 - 製材用の丸太材の準備装置 - Google Patents

Description

この発明は、製材機械による製材効率を向上させることができる製材用の丸太材の準備装置に関する。

上下左右の木端取り用の切削刃の他に、丸太材をチップ化する切削刃、丸太材を挽き割る鋸刃をそれぞれ上下左右に設けることにより、丸太材を一方向にのみ送材して必要な木取計画に対応可能な製材機械が知られており、このような製材機械のために、高度な準備装置が提案され、実用されている（特許文献１）。

すなわち、製材機械の送材チェーンを後方側（送材方向の上流側）に延長し、送材チェーンの後部の投入部において、投入される丸太材の複数箇所の断面の形状データを取得し、形状データに基づいて丸太材を所定の下向きの姿勢に回転制御して送材チェーン上にセットする。また、丸太材は、次の設定部において、木取計画に適合する製材条件を製材機械に設定した上で製材機械に送材して製材することにより、投入部、設定部、製材機械における一連の制御動作のすべてを全自動で実行することができる。

特許第５９５２４６７号公報

かかる従来技術によるときは、送材チェーンは、製材機械の後方の投入部、設定部から製材機械の内部を経て前方側にまで連続しているから、たとえば投入部における丸太材の投入動作や、丸太材の断面の形状データの取得用のデータ計測動作などの際には、製材機械における製材動作を停止する必要があり、全体としての製材効率に改善の余地があるという問題があった。

そこで、この発明の目的は、かかる従来技術の問題に鑑み、製材機械の送材部から独立に丸太材の投入動作や形状データ用のデータ計測動作等を実行可能とすることにより、全体としての製材効率を一層向上させることができる製材用の丸太材の準備装置を提供することにある。

かかる目的を達成するためのこの発明の構成は、丸太材を載置して軸まわりに回転させる前後各一対の回転スプロケットと、回転スプロケット上の丸太材の外周を検出する外周センサと、回転スプロケット上の丸太材の回転角度を検出する回転センサと、回転スプロケット上の丸太材を移載して製材機械の送材部に横搬送する移送フォーク、プッシャとを備えてなり、回転スプロケットは、外周センサ、回転センサの計測データに基づいて丸太材を下向き姿勢に回転制御し、プッシャは、移送フォーク上の丸太材を継続的に拘束することをその要旨とする。

なお、回転スプロケットには、丸太材を軸方向に位置決めする複数の送りローラを併設することができる。

また、送りローラには、丸太材を個別に投入するステップ形のフィーダを前置してもよく、フィーダ、回転スプロケットの間には、送りローラ上の丸太材を回転スプロケットの上方に横移動させるためのブリッジ材を配設してもよい。

なお、プッシャは、移送フォークに追随して横移動することができる。

かかる発明の構成によるときは、前後各一対の回転スプロケットは、丸太材を載置した上で全部を同期させて同方向に一斉に回転させて丸太材を軸まわりに回転させることができ、このとき、外周センサは、回転中の丸太材の外周を検出し、回転センサは、丸太材の回転角度を検出することができる。そこで、外周センサ、回転センサの計測データを利用して丸太材の断面の形状データを取得することができ、このような形状データに基づいて丸太材の曲り方向を把握し、回転スプロケットにより丸太材を製材用の下向き姿勢に回転制御することができる。ただし、外周センサは、丸太材の少なくとも両端部、中間部を含む複数箇所の外周を検出して丸太材の複数箇所の断面の形状データを取得するものとし、丸太材の下向き姿勢は、回転スプロケットを介し、丸太材の両端部が最も低くなるように丸太材を回転制御すればよい。なお、このような丸太材の断面の形状データの取得や、それに基づく回転制御の詳細は、前出の特許文献１に開示されている。

丸太材は、回転スプロケット上において、所定の下向き姿勢にセットされると、移送フォークを介して製材機械の送材部に横搬送するが、このとき、プッシャは、移送フォーク上の丸太材を継続的に押圧して拘束し、丸太材の下向き姿勢が横搬送中に損なわれるおそれがない。すなわち、丸太材は、回転スプロケット上でセットされた下向き姿勢を維持して送材部に移送され、そのまま製材に供することができる。ただし、丸太材は、たとえば水平方向の曲りを送材部の左右に配分するような姿勢制御を送材部において実施することがでる。そこで、送材部は、丸太材の回転制御と、それに必要なデータ計測や、丸太材の投入動作などのために停止させる必要がなくなり、全体としての製材効率を格段に向上させることができる。

回転スプロケットに併設する送りローラは、丸太材を軸方向（長さ方向）に駆動して位置決めし、回転スプロケット上における外周センサの計測位置を正しく規制することができる。なお、送りローラは、たとえば鼓形に形成して丸太材を機械的に安定させることができ、送りローラに向けて進退するストッパ板に丸太材を突き当てることにより、位置決め位置を適切に設定することができる。

送りローラに前置するステップ形のフィーダは、外部の丸太材を１本ずつ個別に送りローラ上に投入することができる。また、フィーダ、回転スプロケットの間に設けるブリッジ材は、丸太材を送りローラ上から回転スプロケットの上方に円滑に横移動させることができる。なお、ブリッジ材上の丸太材は、回転スプロケットを下から上に突き上げることにより、回転スプロケット上に円滑に移載して投入することができる。

プッシャは、移送フォークに追随して横移動させることにより、移送フォーク上の丸太材を継続的に拘束し、移送フォークによる横搬送の全工程について、丸太材の下向き姿勢を正しく保持することができる。

全体構成模式正面図 動作説明図（１） 動作説明図（２） 動作説明図（３） 動作説明図（４） 動作説明図（５） 動作説明図（６） 動作説明図（７） 動作説明図（８） 動作説明図（９） 動作説明図（１０） 動作説明図（１１） 動作説明図（１２） 動作工程説明表

以下、図面を以って発明の実施の形態を説明する。

製材用の丸太材の準備装置は、ステップ形のフィーダ１１、複数の鼓形の送りローラ１２、１２…、前後各一対の回転スプロケット１３、１３…、前後複数対の外周センサ１４、１４…、前後一対の移送フォーク１５、１５、各移送フォーク１５に対応するプッシャ１６、１６を主要部材としてなり（図１）、図示しない製材機械の後方の送材部２０に併設して使用する。ただし、図１において、紙面の奥側、手前側をそれぞれ後、前といい、紙面の左右方向を左右方向または横方向という。なお、図１には、前後方向に配設する複数の送りローラ１２、１２…、前後各一対の回転スプロケット１３、１３…、前後方向に配設する複数対の外周センサ１４、１４…、前後の移送フォーク１５、１５、前後のプッシャ１６、１６は、それぞれ最前の１個または一対のみが図示されている。

ステップ形のフィーダ１１は、前後の側板の斜辺上に複数の切欠きを階段状に形成するとともに、側板間に可動の階段部材を配置して構成されている。側板の切欠きと同形の段部を有する階段部材を１段分相当だけ側板の斜辺に沿って斜めに往復昇降させると、長尺の部材を前後の側板上の切欠きと階段部材の各段部との双方に交互に係合させて斜め上向きに搬送することができる（図１の矢印方向）。

前後の送りローラ１２、１２…は、フィーダ１１の最上段相当の位置に一斉に垂直昇降可能に組み込まれている。送りローラ１２、１２…は、フィーダ１１の前後の側板の両外側、中間部を含む同一高さに一直線状に配置されており、フィーダ１１の最上段の上下に昇降させることができる。なお、送りローラ１２、１２…の奥側には、送りローラ１２、１２…に向けて進退可能なストッパ板１２ａが配置されており、ストッパ板１２ａも、送りローラ１２、１２…と一体に昇降可能である。ただし、フィーダ１１の階段部材は、最上段の部分が上下に開口されており、最上段より低く下降させた送りローラ１２、１２…と干渉することなく斜めに昇降させることができる。なお、送りローラ１２、１２…は、図示の鼓形に代えて、一部または全部を一般的な円筒形に代えてもよい。

フィーダ１１の背面側の上端には、複数の板状のブリッジ材１１ａ、１１ａ…が水平に突設されている。各ブリッジ材１１ａの上縁は、先端部に向けて鈍角のＶ字状に形成されている。

前後一対の回転スプロケット１３、１３…は、図示しない共通の移動フレーム上に昇降可能に搭載され、フィーダ１１の背面側に配置されている。回転スプロケット１３、１３…は、移動フレームを介して横方向に往復移動可能である。また、回転スプロケット１３、１３…の前方側には、回転スプロケット１３、１３…に向けて進退可能な図示しない角度センサが配設されている。回転スプロケット１３、１３…は、正逆に一斉に同期回転させることができ、角度センサは、回転スプロケット１３、１３…の上方の任意の高さ位置に指向させることができる。

外周センサ１４、１４…は、回転スプロケット１３、１３…用の図示しない移動フレームに対し、少なくとも前部、後部、中間部に左右一対ずつが搭載されている。各組の外周センサ１４、１４は、左右に開閉可能であり、図示しないセンサ本体により、相互の間隔を計測し、中間位置を検出することができる。なお、外周センサ１４、１４…は、回転スプロケット１３、１３…より十分高く突き上げ、少なくとも上端がブリッジ材１１ａ、１１ａ…の上縁より低くなるように下降させることができる。

前後の板状の移送フォーク１５、１５は、それぞれ専用の移動フレーム１５ａに昇降自在に搭載され、移動フレーム１５ａを介して横方向に往復移動可能である。なお、移動フレーム１５ａは、送材部２０に向けて延びるスライドレール１５ｂ上に設置されている。各移送フォーク１５は、移動フレーム１５ａに搭載する基部から斜め上向きに立ち上がり、送材部２０に向けて水平に延長されている。

前後のプッシャ１６、１６は、それぞれ各移送フォーク１５に個別に対応している。各プッシャ１６は、架設フレーム１７に横移動可能に垂設する移動フレーム１６ａに対し、下向きに昇降可能に搭載されている。なお、移動フレーム１６ａは、スライドレール１６ｂを介して架設フレーム１７に下向きに組み付けられており、チェーンスプロケット１６ｄ、１６ｄ…に掛け回すチェーン１６ｃを介して移送フォーク１５用の移動フレーム１５ａに連結されている。また、移動フレーム１６ａは、エアシリンダ１７ａを介して架設フレーム１７に連結されており、エアシリンダ１７ａは、常時短縮方向に作動してチェーン１６ｃに所定の張力を付与している。プッシャ１６は、対応の移送フォーク１５の先端部を下向きに指向しており、たとえば図示しないサーボモータにより移動フレーム１５ａを介して移送フォーク１５を横移動させると、チェーン１６ｃ、エアシリンダ１７ａを介し、移送フォーク１５との相対関係を維持しながら、移送フォーク１５に追随して横移動することができる。

送材部２０は、図示しないチェーンフレーム上を前後に走行する送材チェーン２１と、送材チェーン２１を挟むようにして配置する前後各一対の回転スプロケット２２、２２…と、送材チェーン２１の上方に前後方向に配列する複数のガイドスプロケット２３、２３…とを備えている。

送材チェーン２１は、図示しない前方の製材機械の後方から前方にまで一直線状に走行している。回転スプロケット２２、２２…は、図示しない共通の前後に長い昇降フレームを介して一斉に昇降させる他、送材チェーン２１に対し、前後の各一対を個別に左右にシフトさせることができる。また、回転スプロケット２２、２２…は、正逆に一斉に同期回転させることができる。

各ガイドスプロケット２３は、前後の固定フレーム２４、２４上の前後に長い架材２４ａ、２４ａに搭載する図示しない揺動フレームを介して上下に個別に昇降可能である。なお、回転スプロケット２２、２２…寄りの架材２４ａには、複数の板状のガイド板２５、２５…が前後に配列して付設されている。

かかる製材用の丸太材の準備装置の作動は、たとえば次のとおりである。

まず、フィーダ１１を介し、製材用の丸太材Ｗを最上段にまで搬入し（図２の矢印方向）、つづいて、送りローラ１２、１２…、ストッパ板１２ａを上昇させて丸太材Ｗを送りローラ１２、１２…上に移載して投入する（図２）。なお、フィーダ１１は、前後の側板の階段状の切欠き上に各１本の丸太材Ｗを連続的に搬送して、その１本ずつを所定のタイミングで最上段に搬入するように運転するものとする。

また、このとき、回転スプロケット１３、１３…、外周センサ１４、１４…は、後者の各対を左右に開いて、フィーダ１１の近傍のブリッジ材１１ａ、１１ａ…の先端部付近に移動させるとともに、両者ともにブリッジ材１１ａ、１１ａ…の先端部の上縁より低く下降させて待機させる。また、各移送フォーク１５用の移動フレーム１５ａは、回転スプロケット１３、１３…とほぼ同位置に移動させ、各プッシャ１６は、高く退避させるとともに、移動フレーム１６ａを介して移送フォーク１５に追随させる。一方、送材部２０の送材チェーン２１を停止させ、回転スプロケット２２、２２…を送材チェーン２１より低く下降させ、送材チェーン２１の上方のガイドスプロケット２３、２３…は、上方に高く退避させておく。

次に、送りローラ１２、１２…上の丸太材Ｗを軸方向（長さ方向）に位置決めする。すなわち、ストッパ板１２ａを送りローラ１２、１２…に向けて進出させて所定位置に停止させるとともに、送りローラ１２、１２…を介して丸太材Ｗをストッパ板１２ａに突き当てて停止させ、送りローラ１２、１２…を停止させる。その後、ストッパ板１２ａを退避させるとともに、送りローラ１２、１２…、ストッパ板１２ａを下降させて丸太材Ｗをフィーダ１１の最上段に戻す。

つづいて、フィーダ１１を再起動して最上段の丸太材Ｗをブリッジ材１１ａ、１１ａ…上に移行させる（図３の矢印方向）。このとき、フィーダ１１上の後続の丸太材Ｗが最上段に搬入されるが、図３には、後続の丸太材Ｗの図示が省略されている。以下の説明においても同様である。その後、回転スプロケット１３、１３…をブリッジ材１１ａ、１１ａ…の上縁より高く上昇させると（図４）、ブリッジ材１１ａ、１１ａ…上の丸太材Ｗを回転スプロケット１３、１３…上に移載して投入することができる。なお、このとき、各対の外周センサ１４、１４も、丸太材Ｗの左右に高く上昇させる。

次に、外周センサ１４、１４…、図示しない角度センサをセットする（図５）。なお、このとき、回転スプロケット１３、１３…、外周センサ１４、１４…は、図示しない移動フレームを介して送材部２０に向けて横移動を開始し（図５の矢印方向）、回転スプロケット１３、１３…上の丸太材Ｗを横搬送する。すなわち、各対の外周センサ１４、１４は、回転スプロケット１３、１３…上の丸太材Ｗを挟むようにして閉じ、丸太材Ｗの見掛けの直径と、その中心位置とを検出する。また、角度センサは、回転スプロケット１３、１３…上の丸太材Ｗの前端の中心付近に押し当てることにより、丸太材Ｗの軸まわりの回転角度を検出する。

外周センサ１４、１４…、角度センサがセットされると、回転スプロケット１３、１３…を一斉に同期回転させて丸太材Ｗを軸まわりに少なくとも１／２回転させ、この間の外周センサ１４、１４…、角度センサの計測データを利用して丸太材Ｗの断面の形状データを取得する。そこで、回転スプロケット１３、１３…は、断面の形状データに基づいて丸太材Ｗを下向き姿勢に回転制御することができる。なお、このような一連の計測動作、回転制御動作の一部または全部は、回転スプロケット１３、１３…上の丸太材Ｗを待機位置の移送フォーク１５、１５、プッシャ１６、１６の位置にまで横搬送する工程と併行して実行し（図６）、最終的に、待機位置の移送フォーク１５、１５、プッシャ１６、１６の位置において双方の動作を完了させる。

つづいて、各対の外周センサ１４、１４を左右に開くとともに回転スプロケット１３、１３…より低く下降させて退避させ（図７）、図示しない角度センサも、丸太材Ｗの前端から離して退避させる。また、プッシャ１６、１６を下降させて回転スプロケット１３、１３…上の丸太材Ｗの前部、後部を押圧して拘束するとともに、回転スプロケット１３、１３…を移送フォーク１５、１５の上縁より低く下降させると（図８）、回転スプロケット１３、１３…上の丸太材Ｗを移送フォーク１５、１５上に移載することができる。ただし、このとき、プッシャ１６、１６は、回転スプロケット１３、１３…の下降に追随して伸長し、丸太材Ｗを継続的に拘束する。

その後、移送フォーク１５、１５用の移動フレーム１５ａ、１５ａを介して移送フォーク１５、１５を送材部２０に向けて横移動させると（図８の矢印方向）、プッシャ１６、１６用の各移動フレーム１６ａも対応する移動フレーム１５ａに追随して横移動する。そこで、移送フォーク１５、１５は、プッシャ１６、１６により丸太材Ｗを継続的に拘束しながら、送材部２０の送材チェーン２１の上方にまで丸太材Ｗを横搬送することができる（図９）。一方、回転スプロケット１３、１３…、外周センサ１４、１４…は、フィーダ１１の近傍の元の位置に復帰させ、フィーダ１１からの後続の丸太材Ｗの処理に備える。また、送材部２０の回転スプロケット２２、２２…は、送材チェーン２１より高く上昇させるとともに、先きに取得された丸太材Ｗの断面の形状データに基づき、たとえば丸太材Ｗの下向き姿勢における水平方向の曲りを送材チェーン２１の左右に配分して姿勢制御するために、前後各一対を互いに独立に左右に微調整して待機する。

次に、送材部２０のガイドスプロケット２３、２３…を丸太材Ｗ上に下降させて丸太材Ｗを送材可能に拘束する（図９の矢印方向、図１０）。また、プッシャ１６、１６を上方に退避させるとともに（図１１）、移送フォーク１５、１５を回転スプロケット２２、２２…より低く下降させて丸太材Ｗを回転スプロケット２２、２２…上に移載する。なお、このとき、ガイドスプロケット２３、２３…は、丸太材Ｗの下降に追随して丸太材Ｗの拘束を継続する。また、移送フォーク１５、１５は、移動フレーム１５ａ、１５ａを介し、プッシャ１６、１６とともに元のフィーダ１１の近傍に復帰させる（図１１の矢印方向、図１２）。

その後、回転スプロケット２２、２２…を送材チェーン２１より低く下降させると（図１３）、回転スプロケット２２、２２…上の丸太材Ｗを送材チェーン２１上に移載することができ、このときも、ガイドスプロケット２３、２３…により丸太材Ｗを継続的に拘束することができる。そこで、以後、図示しない製材機械に必要な製材条件を設定して送材チェーン２１を駆動し、丸太材Ｗを製材すればよい。なお、送材部２０のガイド板２５、２５…は、図１０〜図１３の一連の丸太材Ｗの移載工程において、丸太材Ｗの姿勢が不用意に乱れた場合などの際に、丸太材Ｗの不正な動きを制限して安全性を向上させる。

なお、図２〜図１３の一連の動作工程内容をまとめると、図１４のとおりである。また、このような一連の動作は、先行する丸太材Ｗの処理に影響しない限り、後続の丸太材Ｗを必要最少限の待ち時間間隔で順次処理するものとする。

一方、送材部２０は、図示の送材チェーン２１、回転スプロケット２２、２２…、ガイドスプロケット２３、２３…を備える形式に代えて、製材用の丸太材Ｗの送材が可能である限り、たとえば送材車を使用するなどの他の任意の形式であってもよい。また、送材部２０のガイド板２５、２５…は、図示の大きさ、形状以外であってもよく、さらに、全部を同形同大に揃えるに代えて、異なる大きさ、形状のものを混用して使用してもよい。

なお、外周センサ１４、１４…は、丸太材Ｗを左右から挟むような左右各一対を設けるに代えて、丸太材Ｗの片側にのみ配設し、丸太材Ｗを１回転させるときの計測データにより断面の形状データを取得してもよい。また、外周センサ１４、１４…は、図示の機械接触形式に代えて、無接触のイメージセンサやテレビカメラなどを使用してもよい。

この発明は、たとえば曲りのある丸太材Ｗであっても、一層高効率の製材処理を要請される用途に対し、広く好適に適用することができる。

Ｗ…丸太材
１１…フィーダ
１１ａ…ブリッジ材
１２…送りローラ
１３…回転スプロケット
１４…外周センサ
１５…移送フォーク
１６…プッシャ
２０…送材部

特許出願人 株式会社 共和キカイ

Claims (5)

1. 丸太材を載置して軸まわりに回転させる前後各一対の回転スプロケットと、該回転スプロケット上の丸太材の外周を検出する外周センサと、前記回転スプロケット上の丸太材の回転角度を検出する回転センサと、前記回転スプロケット上の丸太材を移載して製材機械の送材部に横搬送する移送フォーク、プッシャとを備えてなり、前記回転スプロケットは、前記外周センサ、回転センサの計測データに基づいて丸太材を下向き姿勢に回転制御し、前記プッシャは、前記移送フォーク上の丸太材を継続的に拘束することを特徴とする製材用の丸太材の準備装置。
2. 前記回転スプロケットには、丸太材を軸方向に位置決めする複数の送りローラを併設することを特徴とする請求項１記載の製材用の丸太材の準備装置。
3. 前記送りローラには、丸太材を個別に投入するステップ形のフィーダを前置することを特徴とする請求項２記載の製材用の丸太材の準備装置。
4. 前記フィーダ、回転スプロケットの間には、前記送りローラ上の丸太材を前記回転スプロケットの上方に横移動させるためのブリッジ材を配設することを特徴とする請求項３記載の製材用の丸太材の準備装置。
5. 前記プッシャは、前記移送フォークに追随して横移動することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか記載の製材用の丸太材の準備装置。

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