JP2007509357A - 長材の品質保証方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、連続的に生産され、所定の最小値の長さ（１２）を有し、適切にフィンガージョイント接合された長材（１）の品質を保証する方法に関する。上記方法は、上記長さ（１２）以下に生産されたそれぞれの木片は、その端域（５）に、欠陥の無い長材が破損する値未満である閾値まで張力が負荷され、その上、測定した長材片の部分又は全体の長さに対する長さの変化（△ｌ）を、該長材（１）を利用又は更なる加工する際の品質基準の分類に用いることを特徴とする。さらに本発明は、上記方法を実施する装置にも関する。

Description

発明の詳細な説明

本発明は、連続的に生産され、所定の最小値の長さを有し、フィンガージョイント接合された材木に好適な、品質の保障方法に関するものであり、より詳しくは、構造用材木に関するものである。また、上記方法を実行する装置に関する。

樹木の幹から、例えば構造用材木などに用いられる高品質の長材を製造するためには、一律の品質を適正に確保しつつ、樹木の幹をそれぞれ所定の寸法に切断し、整形し、もし原木が、例えば枝が折れた箇所のように脆弱部として分かっている欠点を示し、よって破損する場合には、これら欠点や脆弱部は、それぞれ除去され、残存する原木の木片は、長材の正面にフィンガージョイントすることにより接着され、長材が形成される。このようにして、接着集成材は、板材を互いに接着した複数の層からなる材木を、長手方向に、指を互いに埋め合わせるようにつなぎあわせることで製造される。集成角材は、２、３本の角材を、互いに長手方向に接着することにより製造される。上記角材は、同様に、フィンガージョイントによりつなぎ合わされた部分を含むこともある。

硬材の加工に関しては特別の問題が生じる。これらの木は人の胸の高さで約５０ｃｍ以上の直径をなす。このような硬材を構造用材木に加工することは、生産率の向上いう利点を得る。しかしながら、木材の特性はとても不均一になる。換言すれば、硬材は高度の選別作業を必要とする。さらに、水分を含んだ芯や、芯材のひび割れは様々な問題を引き起こす。同様に、硬い枝は、機械の性能を劣化させる。このため、硬材から製造された長材は、まれに、一本の木の幹から一木材片が切り取られるだけであり、長材を形成するためには、ほとんどの場合、上述のように、脆弱部を切除してフィンガージョイントにより接合することが必要となる。

この加工の内、幾分かを自動化された工法により実施されることは知られている。たとえば、木は最初に品質選別工程を通過する。その工程は水分、年輪密度、色や模様などの品質、枝などを検査する。この工程は視覚によっても可能であり、湿潤度測定を電気抵抗測定によることも可能である。又、レーザーカメラを用いても可能である。隠れた枝を検知するために、エックス線、コンピューター断層撮影、超音波技術が用いられる。欠点の切除や、フィンガージョイント接合による接着は、多くの場合、自動制御された設備によって行われる。

そのような設備によって加工されたフィンガージョイント接合の品質を保証するため、破壊検査が実施される。そして、そのような破壊検査に必要な曲げ試験では、フィンガージョイントする領域に、少しの破損箇所の発生も許されない。

この方法により製造された長材を用いると、自動化された誤差検出方法を用い、また、材木が構造物を支える役割を担う木造構造物から、構造用材木を取り除くことを試みるために、念入りに視覚検査を行なったとしても、予期せぬ破損が生じることが分かっている。例えば、風などによる木の加圧破壊、接着誤差、噛み合わせ誤差、内部のひび割れなどに寄って生じる破損である。これは特に不都合であり、このため、もはや、硬材から作られた角材を安価に利用することは可能ではない。すなわち、隠れた又は検出されない欠点や脆弱部を含む硬材は、集成材又は集成角材を多層化したものにおいて、それぞれ、多層に接着することで、重要性の少なくなる部分に個別に加工処理するべきである。

本発明の目的は、たとえ、長材が、集成材、集成角材、構造用材木、集成片材、集成合板の形態により形成されていたとしても、これら長材を、強い応力を受ける構造部に対して、有効に利用することを可能とする、連続的に生産される長材の品質保証方法を提供することにある。特に、現在、材木の不均一性のために要求されている、断面にかかる荷重を、大きく減少させることを目的としている。

森林においては、硬材が優勢的に存在しており、硬材の量はさらに増加している。そこで、本発明は、特に、この硬材を単に利用可能とするのみにとどまらない。構造物を支える役目を長材が担う構造物であって、現在、一本の構造用材木として形成された長材が用いられており、例えば、長手方向に互いに個々の材木が接合された長材は用いられていない構造物であって、高い応力を受ける構造物に対して、要求される安全性を備えた上で、まさにこの硬材を利用可能とすることを目的としている。

本発明によれば、上記の目的は、以下により達成される。所定の最小値の長さを有し、連続的に生産され、適切にフィンガージョイント接合した長材であって、特に構造用材木の品質を保証する方法において、上記の長さ以下に調製された各長材であって、適切かつ完全に接合された長材に対して、上記長材のそれぞれの端を押さえて、張力を与える工程と、その後、欠陥のない長材が破損する負荷を超えることのない閾値まで張力を増加する工程と、上記の処理に伴い増加する長材の長さの変化を少なくとも一部分あるいはその長材の全長にわたって測定する工程と、上記変化を、上記長材の利用において、又は、その他のさらなる処理において、品質基準として使用する工程とを含むことを特徴とする方法。

本発明は、木材の張力試験において、長さの変化と、張力との間における相関性の高い線形性により、破壊限度を超えない範囲において、長材における特性の劣化が生じないことを見出した事実に基づく。

これにより、長さの変化を測定するために、レーザースペックル法や、差動長さ測定法が、直接測定法と共に、好適に用いられる。あるいは、例えば、引っ張る範囲における抵抗の変化における抵抗変化のような間接測定法を用いても良い。

上記長材が破損した場合において、破損する間に測定した負荷張力は、破損した木片をさらに利用する又は加工に用いるための品質の分類に用いることが好ましい。

所定の張力を付与することにより、上記長材に係る長さの変化が定められた許容範囲を越して大きくなる場合、上記長材を、生産工程から除去し、許容外の長さの変化又は長材の脆弱部の原因となる長材に係る脆弱部を、それぞれ切り出し、脆弱部を除去した残余部分を、フィンガージョイント接合によって新たな長材に集成し、適宜、更に長い長材断片を加えた上で、新たな長材を製造し、再度請求項１に記載の方法に供することを特徴としていても良い。

上述した事実によれば、張力検査は生産過程において、破損限度（破壊限度を決定する検査）まで行なうことができる。該検査の結果は、破損時の応力を示す。破損箇所が切除され、上記破損物が、例えば、フィンガージョイント結合によって再び接合され、接合が完全である場合、再度の張力試験において、少なくとも上記は損限度では、２度と破損は生じない。なぜなら、該材木に係る他の箇所は、既に問題なく検査を通過しているからである。全材料の長さを維持するため、高品質の新しい部分は、破損部分の除去後、挿入される。しかし、そのようにすると、繰り返し破損が生じるという高いリスクが生じる（検査されていない材料における、２つの接合点）。そこで適切に、張力負荷を大幅に減少させて、しかし、要求される所望の強度ために十分な負荷で、２回目の張力検査が行われる。破損物が次の工程に移るために十分な大きさであれば、こうして得られた木材は、破損部の端を切除した後に、十分に直接検査されたものとみなすことができる。よって、２回目の張力検査は省略できる。

このような測定により、張力検査の間に除外した長材を、該生産工程中に、再度、好適に導入することができる。そして、材木の有効活用が可能となり、大量の廃棄物及び/又伐採を、可能な限り小さくすることができる。

また、長材の両端であって二つの対向する端域に備えられた締付け顎を介して、長材に張力を加えることが好ましい。

より好ましくは、検査した木材に、それぞれ品質マークをつけるとよい。

また、例えば、平削り、研削、研磨のような最終機械工程を、検査の後に実施することが好ましい。

上記長さ変化の測定結果に基づいて、少なくとも２種類の品質分類に長材を割り当てることで、強度における特定の個々の要求に対して、最適な製品を提供することが可能となること、及び、最も高い要求を充たさない長材の有効利用が可能となるという利点を有することが分かった。

また、原材料の表面を解析した後、分断していない原材料及び／又は複数の木片に分断した原材料を品質分類毎に整理し、各品質分類に係る長材を、又はフィンガージョイント接合した該長材を、請求項１に記載の品質保証方法に供することが好ましい。

本発明の更なる目的は、品質保証された長材によって造る木造構造物のための、角材及び結合材を製造する方法を提供することである。また、極めて大きい断面を有することにより、少なくとも集成材より作られる接着集成材と同等に、該構造物を支える役目を果たし、好ましくはより高い耐久力を有する角材及び結合材を製造する方法を提供することである。

本発明によれば、上記更なる目的は、請求項１に記載の検査を受け、利用の際に要求される品質基準に適合した、少なくとも２本の長材を互いに接着して、垂直接着接合部を備える角材を形成することで達成される。

このようにして、上記長材は、角材を形成する前に、請求項１記載の品質を保証する検査に供され、その横の全長を検査することが重要である。これにより、既存の角材、例えば、従来の方法による板材と少なくとも同等の品質を有する硬材を利用することが可能となる。

角材を形成するための長材に、特に適する接着剤及び粘着剤は、それぞれ、長材の長手方向の側面であって、互いに接着する側面を、接着前に研磨することで、確認できる。

角材に要求される耐久力によっては、３以上の長材を互いに隣接させて接着し、角材を形成することもできる。

本発明により製造された角材から、接合材を形成するためには、上部に垂直方向の接着接合部を備える角材を、それぞれ互いに接着することで、結合角材を形成することが好ましい。

本発明の方法により製造された角材は、少なくとも一つの垂直方向の接着接合部と、形成した上記接着接合部の側面を適切に研磨することを特徴としている。

２以上の角材を、それぞれ他方の表面に配置し、互いに接着することで形成されることが好ましい。

本発明によれば、該木造構造物に特別な外観上の利点を得ることができる。特に、角材又は結合角材における垂直方向の側面に、細い板を互いに接着しただけの接着接合部を含む接着集成材よりも、まだら模様を表す。

角材および結合角材は、好ましくは、高さは１００ｍｍ以上であって、好ましくは３００ｍｍ以下であり、幅は５０ｍｍ以上であって、好ましくは１００ｍｍ以下である長材からなることを特徴としている。

担体の高い応力を受ける領域に、木の幹における辺材のさらに高い強度域を用いるために、好ましい実施の形態に従って、高さは３００ｍｍ以上であって、好ましくは６００ｍｍ以下であり、幅は５０ｍｍ以上である長材であって、硬材の辺材から切り離された幅の狭い端域を備える上記長材からなる角材又は結合角材であることを特徴としている。

角材又は結合角材の底側及び／又は上側においてもまだら模様を確保するため、角材又は結合角材は、その幅の全長にわたって、底側及び／又は上側に少なくとも一つの長材を配置して接着し、それぞれ請求項１に記載の方法と同様に検査し、それぞれの底又は上にまだら模様を示すことを特徴としている。

該検査を実行するための装置は、長材に張力を加える張力検査設備であり、長材に取り付ける締付け顎を備え、上記締付け顎の面には溝が設けられ、上記溝は、その断面形状が弓形、好ましくは、円弧状の弓形であり、荷重方向に横断するように設けられていることを特徴としている。

より良好に力を伝えるために、隣接する溝は異なる深さを有し、隣接する上記溝は、その断面において、異なる曲率及び異なる幅を示す。

検査を受ける長材が締付け顎によって損傷することを避けるため、上記締付け顎は、好ましい実施の形態に従って、より大きい深さ、より大きい幅、より顕著に小さい曲率を有する溝を、常に、より小さい深さ、より小さい幅、より顕著に大きい曲率を有する溝の隣に備えることを特徴としている。さらに、２種の上記溝は、互いに隣接することが好ましい。

さらに、本発明は、連続的に生産される木片を検査するための木材の張力検査装置を提供することを目的にしている。具体的には、長材がたとえ集成材、集成角材、構造用材木、集成片材、集成合板の形態をなしていても、強い応力を受ける構造部に対して、有効に利用することを可能とするために該装置が提供される。特に、その木材の不均一性のために現在必要とされる断面荷重を大きく減少させる必要がある。

森林においては、硬材が優勢的に存在しており、硬材の量はさらに増加している。そこで、本発明は、特に、現在、一の構造用材木として形成された長材が用いられており、長手方向に互いに個々の材木が接合された長材が用いられていない、この硬材に対する木材張力検査装置を提供することにある。

本発明によれば、上記目的は、
検査する長材片における最大の長さに対応する長さを有する検査用台座、特に動力台座と、上記検査用台座の端域に設けられ、好ましくは固定して設けられている第一の引っ張り架台と、上記検査用台座に沿って可動で、検査される長材片における長さに対して調整可能な引っ張り架台と、上記引っ張り架台の両方に設けられ、検査位置に運ばれた長材の断片を、上方及び下方から掴んで固定する締付け顎と、上記引っ張り架台によって固定された長材片に力を加える装置と、検査用台座の横に位置し長材片の緩衝領域から、検査用台座に、そして、上記検査用台座に対して上記緩衝領域の反対側に位置し検査後の長材片を蓄える蓄積領域に、長材片を運ぶ横断コンベヤーと、締付け顎間の検査位置に運ばれた長材片を中央に寄せる中央寄せ手段との構成を組み合わせることで達成される。

このようにして、それぞれの長材片全体を検査することが可能であり、例えば現在用いられている硬材において常に存在する破損のリスク無しで、長材を、それぞれの検査結果に応じた特定の用途に提供することができる。

そのため、上記横断コンベヤーは、複数の隣り合うコンベヤーが連結してなることが好ましい。

好ましい実施の形態によれば、上記中央寄せ手段は、締付け顎の上部に位置する静止位置から、締付け顎の横に位置する中央位置に可動な、好ましくは回転可能な、２本の中央寄せアームを備える。さらに好ましくは、上記中央寄せアームは、長材片に対して、同時に可動な、即ち、他方と同時に可動である。

長さの変化の測定を実行する装置であって、特に簡易な装置では、長さの変化を測定するスキャナが、それぞれの引っ張り架台における長材片の正面位置に備えられることを特徴としている。

材木は、外気などによる自然乾燥又は電子制御乾燥チャンバーによる技術的乾燥法によって、例えば１５％±３％のように所定の含水量にされたものを用いる。上記材木は、スタッカーや、その他の搬送手段によって、材木加工プラントに供給される。粗木材産物は、標準角材製品の製造に最初に供される粗木材産物と可能な限り同等に、例えば４ｍあるいはそれ以上の特定の長さ及び、特定の断面寸法（特に切断寸法）を有している。

最初に、未加工の材木について、それぞれの木片の含水量を検査する。これは乾燥炉検査によって、最も正確に行なわれ、炉の中で選択的に乾燥させた供試木片の質量の減少により、決定される。該材木に、２又はそれ以上の定められた数のプローブ（押し込み型の電極）を深く挿入することによる電気抵抗測定（導電性測定）は、より有用に用いられる。しかし、該材木中に含まれる水分濃度による誘導電気容量によって測定する電気容量法（メガヘルツ領域）も、非接触の湿度測定法として、用いることができる。赤外線測定法、試験紙などを用いる化学測定法、中性子分散法も用いることができる。マイクロ波測定法も、含水量の測定に用いることができる。漂遊磁界センサー、放射線センサー又は共振器も含水量の測定に用いることができる。さらに、ドリルで穴を開け、湿度計を介して含水量を測定しても良い。

選別の最初の段階は、含水量検査である。湿気が高すぎる原材料は、再度乾燥にかける。

前面を少し切断しておくと、年輪密度測定に断面構造を正確に供する上で有益である。上記測定は、カメラ、レーザーフォーカス、画像成形ソフト又はその他の方法により、視覚的に行なわれる。この２番目の選別段階では、自動機器や、コンピューター支援により、年輪の広さに基づいて、樹木の幹を、様々な品質の種類に分類することが可能である。年輪の密度が高くなれば、年輪間の距離は短くなり、強度、ゆえに品質が高くなる。枝は、強度を減少させる性質をもっており、年輪の形成を不完全にする。

色や、枝の数、割れ目などの他の品質特性による表面分析は、カメラ及び電子画像データ形成によりそれぞれ実施される。このように検出された該材木の要素は、適切に品質特有の表現に置き換えられ、もし、そのとき、乾燥による縮小が原因で不均一な形を示しており、適切な棒形状の角材が得られていなければ、鋸により荒く横断的に切断される。

該材木内部の品質を決定するために、反響音が響く深さの検査を、一方向又は複数方向からエックス線を照射するか、超音波によるコンピューター断層撮影技術に、それぞれの材木は供される。その結果は計算機、コンピューター、加工処理装置を備えるコンピューター支援手段に送られ、該材木の更なる加工のために蓄積される。ここで、続いて木を切断するために、全ての欠点が自動化手段によって検出されるが、訓練をつんだ人間による視覚的観察も付随的に行なわれる。そして、切断位置や、品質レベルなどのデータが該装置の先の制御に用いられる。

あらかじめ選択された材木から、上記プラントによりもたらされる制限の結果による最小値の長さを有する適切な部分が切り取られる。十分に適切であれば、該原材料は同様に分割されない状態で、次の加工に供される。これらの主な選別によって確認されたデータに基づいて、形成された木片は様々な品質の種類に分類され整理される。そして、それぞれ、コンベヤーを介して一つのプラント、あるいはフィンガージョイントプラントなど複数のプラントが連結したプラントに供給される。

通常は、仕口の前面にミリングカッターが当てられた該部品を、互いに接着して、圧着する。そして、コンベヤーを介して接着熟成槽に運ぶ。接着熟成槽では、上記接着された材料が求められる強度を示すまで、主要の材料集団と品質レベルが一致するように、それぞれ再度、熟成する。代わりに、他の接合技術を用いることもできる。ここで得られた長材は、それぞれ異なる品質分類に、合理的な分類方法で整理される。それぞれの品質レベルは、外観や強度など特定の性質を持っている。分類する品質の種類は、任意に定めることができる。

説明を簡単にするため、品質レベルが３種類の場合について述べる。品質Ａは、強度及び外観適性も高品位である（例えば標準規格のＳ１３である）。品質Ｂは外観適性が良い（例えば、標準規格のＳ１０である）。品質Ｒは、乾燥による縮小のためひび割れが認められる。それぞれの品質及び材木の寸法に基づいて、許容張力負荷の最大値が続いて行なわれる張力検査で決定される。

フィンガージョイント接合又は別の方法で接合された長材は、平削り及び研磨の前又は後に、長手方向に沿った、あるいは長手方向に垂直なベルトコンベヤーを経て、最終検査を受ける。そして、それぞれの長材は留め金などで固定され、張力検査プラントに導入される。張力負荷は、断面図及び品質分類によってあらかじめ検査した負荷まで、上げられる。そして、例えばレーザースペックル法などの計測手段を経て、長さの変化が記録される。これらにより例えば弾力係数が計算される。破損が生じた場合や、フックの法則から外れた弾性係数であった場合は、検査処理は終了し、例えばフィンガージョイントが不良であるときに生じる欠点又は脆弱部はそれぞれ位置が検出され、除去される。そして、その結果生じる長材片は、再度生産サイクルに導入され、同等又はそれより劣る品質レベルに割り当てられる。ここで、あらかじめ得られた分割木材片や破損片が必要とされる場合もある。弾性係数が許容できないものであった場合、又、長さの変化が過度であった場合、このようにして検査されたそれぞれの材木は、同様に作業サイクルに戻す。そして、推定される脆弱部を分割し切除するか、又は、該材木をより低い品質範囲であることを確認して、そのように作業サイクル内で位置づける。もし木材が破損するとすれば、常にその最も弱い部分で破損する。その欠陥木材を生産プロセスに戻すときに、該破損する部分を切除などにより除去する。それゆえ、この方法により循環的に製造される長材の品質は、原則として、フィンガージョイントなどの接合技術によって、サイクルを繰り返すごとに向上する。プラント設備に対する損傷を防ぐためや、事故防止のため、検査区画の内、検査サンプルの破損（損傷）が起こった場合に砕片が飛び出す開放部分全体にわたって、防護キャップを被せるなどの防護手段を用いることができる。それでも、この方法によれば、粗材木から、特に硬材から、高い収率を得ることができる。

張力検査を通過した該製品に対しては、検査結果を表示することができる。つまり、平削り及び研磨の後に、コード化された数値又はコード化されていない測定値や他のデータを、直接製品上に張り出したり、刻印したりすることで行なうことができる。上記他のデータとしては、製造年月日、品質の分類、工場名などがある。これらは、引き続き行なわれる包装工程に、別の工程を組み込む又は付加して、ステッカーを貼るか直接表示することによってもよい。

図２は、材木に対する典型的な張力負荷（実線）と導出した弾性係数（破線）を示す。張力検査の間における、時間、力、伸長率を記録し、評価ソフトが、力の値と初期断面積から連続的に計算した。

含水量検査及び機械装置を用いた外部内部の光学検査の後に、未加工の材料を、断片ごとや部分ごとに、例えば有用性によってＡ：最高品質、Ｂ：中級品質、Ｒ：ひび割れを示す品質のように、分類するとよい。使用不可能な部分は、生産プロセスにおいて、切断されて除去される。この最初の生産段階の後に、該材木断片は上記分類に分けられる。この後、材木の接合に続く。それぞれの分類又は品質レベルにおける部品は、断片ごとに、例えばフィンガージョイントなどの接合技術によって、一続きに連結される。所定の最終の長さに達した後は、該一続きに連結した材木は、例えば８ｍというように、所望の長材の長さに分割される。そして、このようにして得られた該長材は、粘着又は接着を熟成するための場所に運ばれ、品質レベルごとに配置される。この手順は、全ての品質レベルについて繰り返される。そして、第２の製造段階における該製品は、あらかじめ品質ごとに分けられ、張力検査はまだされていない状態で、提供される。

粘着の熟成期間経過後、張力検査が製品の分類に応じた方法で行なわれる。

ここで、以下に、図３〜７に基づいて、張力検査をどのように行なうか説明する。

図３ａに示すように、長材１は、断片２、３がフィンガージョイント部４によって接合され、荒く平削りされたものである。長材１は、互いに対向する位置に対になるように配置された締付け顎６によって、端域５で固定されている。ここで一対の締付け顎６は、長材１における片方の端域５に固定され、もう片方の端域５では、張力検査のため軸方向に可動となるように備えられる。

図３ｂに示すように、長材１に対する張力検査により、最初の長さ変化△ｌが生じる。さらに、最終検査荷重まで張力を増加すると、図３に示すように長材１は破損する。これにより、例えば内部の裂け目などが、脆弱部７として形成される。これは予備試験では検出されずに残存したものである。上記脆弱部７は、図４ａ及び４ｂに示すように切断される。そして２つの残存断片８及び９には、切断表面に仕口１０が形成される。仕口１０は、再度接合するために形成されるものである。

図５ａに示すように、他の断片１１が二つの断片８、９の間に挿入される。こうすることで、長材１は、脆弱部７を切断したにもかかわらず、再度元の長さ１２に達する。次に、図５ｂに示すように、最終荷重を負荷した張力検査を改めて行なう。ここで検出される長さの変化△ｌ_１が、許容される分類のものであれば、長材１’は該検査を通過する。

最大荷重による長さの検査は、締付け顎６の対と他方の締付け顎６の対との距離を距離Ｚに制限している。締付け顎を備える長材１の端域５に対しては、最大荷重による検査はされない。端域５を越すと張力は減少するからである。

図６には、誤差検出後の、長材を製造するための３本の原木が、略平らな状態で示されている。長材における領域Ａ、Ｂ、Ｃ及びＩは、縦のひび割れ１３を有し、当該領域は、長材１’に係るグレードと分けるため、図７の右手に示すように、フィンガージョイント部４を介して連結される。欠点や脆弱部が検出されていない領域Ｄ、Ｅ、Ｆ及びＧは、それぞれフィンガージョイント部４によって、高品質の長材１に組み込まれる。２つの破損木片Ｈは、領域Ｉと同様に排除される。長材１及び１’は、本発明に係る張力検査に供される。

図８は、締付け顎６の断面図である。張力検査による長さの変化を測定するため長材１に対して負荷する大きな荷重に、完全に適合したものである。また、締付け顎６には、例えば、溝１５及び１６などの横向きの溝が、長材１の長手方向に横向きに、又は、張力の方向に設けられている。溝１５及び１６は、領域１４から、長材１に接する範囲で、形成されており、それぞれｔ１、ｔ２という異なる深さを有している。浅い方の深さｔ２を有する溝１６は、より深い溝１５に隣接し、溝１５から溝１６に変位する変位部１７は、鋭利な角となるように形成することが好ましい。

溝１５及び１６の断面は、刻み円形であることが好ましい。そして、より深い方の溝１５の断面に示される曲率半径Ｒ１は、浅い方の深さｔ２を備える溝１６に係る半径よりも若干大きいものであることが好ましい。溝１５及び１６におけるそれぞれの弦の幅ａ及び幅ｂは、例えば、浅い方の溝１６に係る幅ｂは、大きい溝１５に係る幅ａに対して、０．３〜０．６の範囲であることが好ましい。また、このときＲ１とＲ２は０．８〜１．５の範囲であることが好ましい。

図９から１１は、請求項１に記載の方法に基づいて検査された長材１及び１’から形成された、いわゆる角材２１〜２３に関する図である。図９はいわゆる二重角材（Duo Beam）２１を示し、図１０はいわゆる三重角材（Trio Beam）２２を示し、図１１はいわゆる四重角材（Quattro Beam）２３を示す。

上記角材２１〜２３の本質的特徴は、接着接合部２５によって垂直方向に接合されており、その結果、側面２６は、まだら模様２７を有している。長材１及び１’に係る幅２８は６０ｍｍ、７０ｍｍ又は８０ｍｍであることが好ましい。これにより、二重角材２１に係る幅２９は、１２０ｍｍ〜１６０ｍｍとなる。長材１及び１’の高さ３０は２００ｍｍ〜３００ｍｍであることが好ましい。特に高い耐圧容量を要する接着接合部２５は、上記長材１及び１’の側面が鉛直面であって該側面が互いに接着される場合、接着より前に研磨される。

本発明によれば、角材の幅２９は、少なくとも長材１及び１’に係る幅２８の２倍を有することになる。即ち、二重角材の場合、２倍であり、三重角材の場合、３倍であり、四重角材の場合、４倍である。

図１２には、既存の接合材３１を示す。上記接合材３１は、集成材である板材３２から形成されている。個々の板材の高さ３３は、通常３ｃｍ〜４ｃｍである。板材３２の幅３４は、通常１２０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲である。このような接合材３１は、割高であり、大量の接着剤又は粘着材を要する。側面図は、全ての接着接合及び材木にかかる材質を簡単に示している。

本発明によれば、図１３に示すように、このような接合材の代わりに、結合角材３５を提供できる。結合角材３５は、例えば、３つの二重角材２１を上に重ねて、それぞれを接着接合部２５によって鉛直に接合することで形成される。幅３６は、結合角材と同様に１２０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲内であるが、例えば、三重角材２２又は四重角材２３を上に積み重ね、互いに接着することによって、これ以上の値となってもよい。

結合角材３５の、板材３２によって形成される接合材３１に対する利点は、美しいまだら模様２７を、その側面に見ることができるという外観だけではなく、特に、検査された長材１及び１’の全長をそれぞれ横に重ね合わせることによる、その耐圧容量にある。これは硬材から形成されると、さらに重要な特徴となる。

図１３に係る破線は、長材１、１’を、結合角材３５の頂上部及び／又は底部に接着することができることを表している。そして、この接着により該頂上部及び／又は底部にまだら模様を持つようになり、それぞれ、板材３２により形成される接合材３１の下層と同様の外観となる。

角材２１〜角材２３及び結合角材３５のそれぞれにおいて、辺材３７に係る特別な強度による利点を得るためには、４００ｍｍ以上の直径を有する硬材３８を図１４に示す切断プランに従って、切り分ければよい。例えば、約５００ｍｍ〜６００ｍｍの高さ３０を有する長材１、１’を製造することができる。硬材３８の辺材３７などにおいて、年輪幅が狭い端部３９が外側になるように切断する。

例えば、長材１、１’のような２本の長材を互いに接着して角材２１を形成する場合であって、請求項１に記載の方法により、品質検査を実施する場合、特に高い耐圧容量を有する角材２１を製造することができる。また、さらに辺材３８により形成される角材における張力及び圧力の負荷領域は、上述したように、さらに高い強度を持ち、特に張力に対して高い強度を有する。図１５に示したように、このような種類の角材２１は、側面に、接着接合部の無い、まだら模様２７を持つ。このような寸法の角材は、トラムバインダーとしても利用できる。

角材２１は、上述の通り、特に低コストで製造することができる。図１４に示すように、材木の残余部は極めて少なく、さらに、該製造に必要な加工工程はわずかである。

張力検査装置の具体例を図１６から１９に示す。図１６から１９に示すように、動力台座４１は、基礎４２の上に設置されている。上記動力台座４１の一端は、最初の引っ張り架台４３を運ぶ。架台４３は、位置を固定又は固定できるように、２つの締付け顎４４及び４５を備える。第１の締付け顎４４は、引っ張り架台４３を、検査に供する長材１のための支持台４６の高さに固定する。第2の締付け顎４５は、上記締付け顎４４の対向位置に配置される。このように第2の締付け顎は、低い方の締付け顎４４とは対照的に、加圧シリンダー４８のような加重装置によって、押し付けることができるようになっており、これにより長材１を押さえつけ固定する。

図１８に示すように、正面４９は、動力台座４３の長手方向から見た引っ張り架台４３の正面である。中央寄せ手段５０は、長材１を検査に供させるように設けられており、支持台４６上に設けられた横断コンベヤー５１を介して長材を動力台座４１に運ぶことができる。上記横断コンベヤー５１は、複数のコンベヤーが連結することにより及び／又はコンベヤーベルトにより作製することが好ましく、それぞれ隣り合うように設置される。そして、長材１の端である端域５２が、締付け顎４４及び４５の間となるように横たえられる。

２本の中央寄せアーム５３により形成される中央寄せ手段５０は、引っ張り架台４３の上方に回転可能に設置されており、引っ張り架台４３に対して、正確に中央位置に配置させることが可能となっている。中央寄せアーム５３は、加圧シリンダー５４などの調整部材によって、図１９に破線で示す締付け顎４４及び４５上の静止位置Ｒから、図１９に実線で示す中央位置Ｚに、同時に回転する。上記同時の回転は、例えば、連結歯状部材５５により実現される。上記連結歯状部材５５は、トルクに耐え得るように中央寄せアーム５３に連結される。

第二の引っ張り架台５６は、上記引っ張り架台４３と同じ設計であるが、動力台座４１の他の端域に、向かい合うように設置される。上記第二の引っ張り架台５６は、動力台座４１に対して、矢印５７の方向に動かすことができる。これは、二つの引っ張り架台４３及び５６の締付け顎４４及び４５によって、様々な長さの長材１を、その長さに応じて端域５２において締め付けるためである。

動力台座４１の横には、検査に供する長材１を供給するための緩衝領域５８が設けられ、反対側には既に検査を受けた長材１を蓄積するための蓄積領域５９が設けられている。そして、上記領域５８及び５９に対して長材を除去する又は運ぶ。このそれぞれの動作は、長材１の長手方向に対して行なわれる。また、検査の後、脆弱部を示した長材を、脆弱部の切除後加工工程に戻すために排出する、排出整理用弁を備えることが好ましい。

長材１を二つの引っ張り架台４３及び５６上に留めて、上記長材１に対して、図中の矢印６０の方向に張力を加えるために、引っ張り架台４３及び５６の内、少なくとも一つは、加圧装置などの手段によって、片方の引っ張り架台から離れるように動作可能にすることが好ましい。なお、上記加圧装置は本実施の形態にかかる図面には示していない。

検査による負荷がかけられていない長材１と、負荷がかけられた長材１との長さの差を検出するために、引っ張り架台４３及び５６上にスキャナ６１が搭載されている。スキャナ６１は、検査による力が加えられる前と加えられている間、長材の表面６２に対して所定の力により押し当てるように、長材の表面６２の方向に動く。長材１の長さの変化によるスキャナ６１の動きは、適切な測定装置により求められ、座標計算拠点に伝達される。

図に示した本実施の形態は、動力台座４１は、鉄板により作られた箱形断面梁として設計していた。これは、基礎４２そのものにより形成されても良いことは当然である。また、本実施の形態に係る図において、動力台座４１上に設けた第二の引っ張り架台５６を可動とするための誘導レールが、上記基礎４２上に設置してもよいことは明らかである。

本発明に係る製造工程の順序をあらわすブロック図である。 フィンガージョイント結合長材に対する典型的な張力曲線を表す図である。 製品及び検査をする長材を表す図である。 製品及び検査をする長材を表す図である。 製品及び検査をする長材を表す図である。 製品及び検査をする長材を表す図である。 製品及び検査をする長材を表す図である。 締付け顎の断面図である。 本発明に係る角材の斜視図である。 本発明に係る角材の斜視図である。 本発明に係る角材の斜視図である。 集成材から作られるいわゆる結合材である。 本発明に係る結合角材の斜視図である。 硬材を示す。 角材の斜視図である。 木材の張力検査装置の側面図である。 木材の張力検査装置の平面図である。 引っ張り架台を拡大した側面図である。 図１８を矢印ＸＩＸの方向から見た図である。

Claims (31)

1. 所定の最小値の長さ（１２）を有し、連続的に生産され、適切にフィンガージョイント接合した長材（１、１’）であって、特に構造用材木の品質を保証する方法において、
   上記の長さ（１２）以下に調製された各長材（１、１’）であって、適切かつ完全に接合された長材（１、１’）に対して、上記長材のそれぞれの端（５）を押さえて、張力を与える工程と、
   その後、欠陥のない長材が破損する負荷を超えることのない閾値まで張力を増加する工程と、
   上記の処理に伴い増加する長材の長さの変化（△ｌ）を少なくとも一部分あるいはその長材（１、１’）の全長にわたって測定する工程と、
   上記変化を、上記長材（１、１’）の利用において、又は、その他のさらなる処理において、品質基準として使用する工程とを含むことを特徴とする方法。
2. 上記長さの変化（△ｌ）を、レーザースペックル法により測定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 上記長さの変化（△ｌ）を、差動長さ測定法と、直接測定法（目盛り付き線による測定）とを、併せて用いることで、測定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 上記長さの変化（△ｌ）を、間接測定法（例えば、引っ張る範囲における抵抗の変化）により測定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 上記長材（１、１’）が破損した場合において、破損の間に測定した負荷張力は、該破損した木片をさらに利用する又は加工に用いるための品質の分類に用いることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 所定の張力を付与することにより、上記長材（１）に係る長さの変化が定められた許容範囲を越して大きくなる場合、上記長材（１）を、生産工程から除去し、
   許容外の長さの変化又は長材の脆弱部の原因となる長材（１）に係る脆弱部（７）を、それぞれ切り出し、
   脆弱部を除去した残余部分（８、９）を、フィンガージョイント接合によって新たな長材に集成し、
   適宜、更に長い長材断片（１１）を加えた上で、
   新たな長材（１’）を製造し、再度請求項１に記載の方法に供することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 上記長材の両端であって二つの対向する端域（５）に備えられた締付け顎（６）を介して、長材（１）に張力を加えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 例えば、平削り、研削、研磨などの最終機械工程を、上記検査の後に実施することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
9. 上記長さ変化の測定結果に基づいて、上記長材（１、１’）を、少なくとも２種類の品質分類に割り当てることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 原材料の表面を解析した後、分断していない原材料及び／又は複数の木片に分断した原材料を品質分類毎に整理し、各品質分類に係る長材又はフィンガージョイント接合した該長材を、請求項１に記載の品質保証方法に供することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 利用の際に要求される品質基準に適合した少なくとも２本の長材（１、１’）を互いに接着し、垂直接着接合部（２５）を備える角材（２１、２２、２３）を形成することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか1項に記載の方法。
12. 上記長材（１、1’）の長手方向の側面であって、互いに接着する側面を、接着前に研磨することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. ３本以上の長材（１、１’）を互いに隣接させて接着し、角材（２２、２３）を形成することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の方法。
14. 垂直接着接合部（２５）を備える角材（２１、２２、２３）を、それぞれ互いの表面に接着して、結合角材（３５）を形成することを特徴とする請求項１１、１２又は１３に記載の方法。
15. 請求項１１、１２又は１３に記載の方法により製造した角材（２１）であって、少なくとも一つ形成した垂直接着接合部（２５）と、上記形成した接着接合部（２５）の側面が適切に研磨されていることを特徴とする角材（２１）。
16. ２以上の角材（２１）を、それぞれ他方の表面に配置し、互いに接着してなることを特徴とする結合角材（３５）。
17. 垂直方向の側面（２６）にまだら模様（２７）を表すことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の角材（２１）又は結合角材（３５）。
18. 高さ（３０）は１００ｍｍ以上であって、好ましくは３００ｍｍ以下であり、幅（２８）は５０ｍｍ以上であって、好ましくは１００ｍｍ以下である長材（１、１’）からなることを特徴とする請求項１５、１６又は１７に記載の角材および結合角材。
19. 高さ（３０）は３００ｍｍ以上であって、好ましくは６００ｍｍ以下であり、幅（２８）は５０ｍｍ以上である長材（１、１’）であって、硬材の辺材から切り離された幅の狭い端域（３９）を備える上記長材（１、１’）からなることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載の角材（２１）又は結合角材（３５）。
20. 角材（２１）又は結合角材（３５）は、その幅（２９）の全長にわたって、底側及び／又は上側に少なくとも一つの長材（１、１’）を配置して接着して、それぞれ請求項１に記載の方法と同様に検査し、それぞれの底部又は上部はまだら模様（２７）を示すことを特徴とする請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の角材（２１）又は結合角材（３５）。
21. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法を実行する装置であって、長材に張力を加える張力検査設備であり、長材に取り付ける締付け顎（６）を備え、
    上記締付け顎（６）の面には溝（１５、１６）が設けられており、
    上記溝（１５、１６）は、その断面形状が弓形、好ましくは、円弧状の弓形であり、荷重方向に横断するように設けられていることを特徴とする装置。
22. 隣接する上記溝（１５、１６）は、異なる深さ（ｔ１、ｔ２）で形成されていることを特徴とする請求項２１に記載の装置。
23. 隣接する上記溝（１５、１６）は、異なる曲率（１／Ｒ１、１／Ｒ２）を有することを特徴とする請求項２２に記載の装置。
24. 隣接する上記溝（１５、１６）は、異なる幅（ａ、ｂ）で形成されていることを特徴とする請求項２２又は２３に記載の装置。
25. より大きい深さ（ｔ１）、より大きい幅（ａ）、より顕著に小さい曲率（１／Ｒ１）を有する溝（１５）は、常により小さい深さ（ｔ２）、より小さい幅（ｂ）、より顕著に大きい曲率（１／Ｒ２）を有する溝（１６）の隣に設けられることを特徴とする請求項２２〜２４のいずれか１項に記載の装置。
26. 上記溝（１５、１６）は互いに隣接することを特徴とする請求項２２〜２５のいずれか１項に記載の装置。
27. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法を、特に硬材に対して実行する装置であって、
    検査する長材片（１）における最大の長さに対応する長さを有する検査用台座（４１）、特に動力台座と、
    上記検査用台座（４１）の端域に設けられ、好ましくは固定して設けられる第一の引っ張り架台（４３）と、
    上記検査用台座（４１）に沿って可動で、検査する長材片（１）における長さに対して調整可能な引っ張り架台（５６）と、
    上記引っ張り架台（４３、５６）の両方に設けられ、検査位置に運ばれた長材片（１）を、上方及び下方から掴んで固定する締付け顎（４４、４５）と、
    上記引っ張り架台（４３、５６）によって固定した長材片（１）に、力を加える装置と、
    検査用台座（４１）の横に位置し長材片（１）の緩衝領域（５７）から、検査用台座（４１）に、そして、上記検査用台座（４１）に対して上記緩衝領域（５７）の反対側に位置し検査後の長材片（１）を蓄える蓄積領域（５８）に、長材片（１）を運ぶ横断コンベヤー（５１）と、
    締付け顎（４４、４５）間の検査位置に運ばれた長材片（１）を中央に寄せる中央寄せ手段（５０）とを備えることを特徴とする装置。
28. 上記横断コンベヤー（５１）は、複数の隣り合うコンベヤーが連結してなることを特徴とする請求項２７に記載の装置。
29. 上記中央寄せ手段（５０）は、締付け顎（４５）の上部に位置する静止位置（Ｒ）から、締付け顎（４４、４５）の横に位置する中央位置（Ｚ）に可動な、好ましくは回転可能な、２本の中央寄せアーム（５３）を備えることを特徴とする請求項２７又は２８に記載の装置。
30. 上記中央寄せアーム（５３）は、長材片（１）に対して、同時に可動な、即ち、他方と同時に可動であることを特徴とする請求項２９に記載の装置。
31. 長さの変化を測定するスキャナ（６０）を、それぞれの引っ張り架台（４３、５６）における長材片（１）の正面位置に備えることを特徴とする請求項２７〜３０のいずれか１項に記載の装置。

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