JPH03211001A - 切削長を検知して送材速度を自動設定する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 イ１発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、製材、木工機に用いる材料の切削長を検知し
て送材速度を自動設定する装置。

詳しくは供給される材料の切削長を自動的に検知し、こ
の切削長に対して最適な送材速度を求め、この速度によ
る送材を行わぜて最高の切削性能と能率と刃物の耐用性
が得られる送材速度の自動設定をする装置に関する。

（従来の技術） 従来、製材、木工業界に於ては機械に供給される材料の
切削長を作業者がＬ１測により判定し、この判定値に適
した送材速度を感により決めて、この速度で送材装置が
移動するように制御器を操作して製材や木取を行ってい
た。

（発明が解決しようとする課題〉 前記のように作業者によって切削長の判定と、送材速度
の設定を行う場合は、給材、加工、製品と残材の仕分、
これらの搬出等を自動化して作業の無人化を計っても、
前記した操作に人手を要するなめ、無人化の目的が達成
されないもので、しかも、感による切削長の判定や送材
速度の決定は、熟練者不足の現今では正確を期しがたく
、このため不適切な送材速度の決定により加工の精度、
能率、刃物の耐用性等に問題点を生している現状であっ
な。

本発明は、この現状に即してなされたもので、製材、木
工機へ供給する材料の切削長を自動的に検知し、この検
知値に基いて精度能率、刃物の耐用性等の総合的性能が
最高の条件で満たされる送材速度を自動的に求め、この
速度で送材装置による送料を行わせて挽材、木取等を行
うことにより、精度と能率が高く、刃物の耐用性にも優
れる製材、木工機を提供することを目的としている。

口１発明の構成 （問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するための本発明の手段は、被加工材の
切削長を検知する手段と、検知した切削長に基いて適切
な送材速度の制御値を求める手段と、求められた制御値
に基いて送材装置を制御し、適切な速度による送材を行
わぜる手段とを備えさぜな切削長を検知して送材速度を
自動設定する装置の構成にある。

川） （作 ｍｆ記のよう６ご構成される本発明の装置は、加］−ず
べき材料が切削長の検知位置に入ると検知手段がその切
削長を検知し、これに応じた検知信号を出力して、この
信号出力を制御値の演算又は選択を行う手段に入力する
。すると演算又はｊ２択を行う手段は、入力された検知
値に基いて曲尾切削長に対し最適な送材速度の制御値を
演算又は選択し７て制御手段へ入力する。制御手段は入
力され／こ値に基いて送付手段を駆動する電動機の回転
速度を適切な送材速度が得られるように調整する。この
ため送材装置は材料をその切削長に対して最適な速度で
鋸、カッター等の刃物Ｊ＼送って加工させる作用を行い
、刃物による材料切削を精度、能率が高くて、刃物の摩
耗が少い理想的な条件において無人作業で遂行させるも
のである。

（実　施　例〉 以Ｆに本発明に関する装置の実施例を図面に基いて説明
する。

図面第１図〜第５図は画像処理を利用した装置のツイン
帯鋸機への実施例を示すもので、この実施例は、基本的
にはテレビカメラ１と、画像処理装置２と、制御装置３
とにより構成されるもので、テレビカメラ１は、材料４
の最少断面積の末口２１を撮影し、映像を画像処理装置
２へ送るものであるから、Ｖローダ５への材料４の供給
時に末ｌａ側と元日す側が確実に持定できれば、末ＬＩ
ａ側だけに設ければ良い。しかし材料４によっては末口
ａと元口すが判別しにくいため逆さに供給されるものも
あるので、元日す側にもテレビカメラ１を配置して両木
口を撮影し、両方の映像を画像処理装置２に送って判定
させ、末口ａ側の画像を情報として演算させるようにす
れば正確を期し得る。しかしそこまで正確さを要求しな
い場合は、テレビカメラ１は一台でも良い。次にこのテ
レビカメラ］により正確な切削長の検知を行うためには
、テレビカメラ１は４」料４と完全に中心を一致して、
末１１ａ及７：１ ひ元１１ｂとの距離を一定に保つ必要があるから、テレ
ビカメラ１は、末Ｉｊａ側は定位置に固定して、材料４
を第１図に示すように位置決め部材６へ押し当ることに
より末ｒｆ、ｌ　ａとの距離が一定に保なれるようにし
、元口す側は材料４の長さの変化に対応させるため、第
１図に示すように移動台７１＼押付は部材８と一定の距
離が保たれるように取付け、移動台７を進めて押付は部
材８により材料４を位置決め部材６へ押し当てると、元
日す側のテレビカメラ１も元「１Ｆ）から一定の距離に
保たれるようにしてあり、又、カメラ］と材料４との中
心合わせは、位置と高さとを各々の調整手段９と１（）
とにより調整できる■ローダ５を用い、これを画像処理
装置２の指令に基く制御装置３の動作により移動させて
自動的に行わせる。

画像処理装置２は、中央処理装置ＣＰＵ、カメラインタ
ーフェース■Ｆｌ、入出力インターフェースＩＦ２　、
モニターテレビＭＴ、位置検出器ＤＳ、プリンターＰ　
’ｆ”　（ζより）ｎｖＪ成され、中央処理装置ＣＰＵ
は画像処理装置２の中枢をなし、装置全体を制御をする
もので、１６ビツトのマイクロコンピュータを使用する
。この中央処理装置ＣＰＵは、テレビカメラ１が撮影し
た材料４の末口ａの画像に基く面積データにより材料４
の径級を算出すると共に、予めマイクロコンピュータの
メモリーに記憶させである第３図に示す通りの木取パタ
ーンＹ）の中から選択されたものを原画像と重ね合せ、
パターンｐの適否を判定して、適合ずれは第４図に示す
ように各切削位置しＩ−２におけるＩＪＪ削長に予め入
力しである刃物幅■１を乗じた切削面積を算出し、この
切削面積に係数を乗じて該当切削面積に適合する送材速
度の制御値を算出し、これを製材情報として制御装Ｗ３
に出力し、送材装置１１を駆動するモータ１２の回転速
度を調整して、材料４を適切な速度で２本の鋸１３．１
３へ送り、理想的な条件での挽材を行わせる。

カメラインターフェースＴＦ、は、中央処理装置ＣＰＵ
の指令により、テレビカメラ１゜の切換え、画像の２値
化、木取パターンｐと撮影された原画との重ね合わせ、
更に文字データの重ね書き等を行うと共に、情報を映像
信号としてモニターテレビＭＴ”へ映し出させる。

位置検出器Ｄ　Ｓは、テレビカメラ１−が撮影した映像
の２値化画像の重心位置をテレビ画面上の座標として検
出し、ＣＰＬＩに座揺データを供給する。

入出力インターフェース■［２２は、中央処理装置ＣＰ
　Ｕにより演算された送材速度制御値等の製材情報を制
御装置３Ｊ＼出力し／ごり、製品の切出し情報をプリン
ターＰ　Ｔに出力したり、表示灯ＰＬ、Ｓに点滅信号を
出力しなり、操作スイッチＳの状態や制御装置ＣＥの動
作状態を中央処理装置ＣＰＵに入力する等の信号の入出
力をデジタルによって行う。

プリンターＰ　′■’は、入力される製品の切出し情報
により印字機梧を作動させて情報を記録し、製材の集計
結果を残す。

制御装置ＣＥは、入出力インターフェースＩＦ２よりの
出力に基いて、送材装置８に積載した材料４を２本の鋸
１３．１３に対して送る送材装置１１の駆動用モータ１
２の回転速度の調整と、前記したＶローダ５の位置と高
さを調整する手段９，１０の作動制御とを行わせるもの
で、公知のシーケンザー又は、マイクロコンピュタ−を
利用したもの等を用いる。

前記実施例に示した装置は、材料４が第１図に示すよう
に搬入手段１４によりＶローダ−５／＼搬入されると、
元口ｂ（ｌｌ！！Ｉのテレビカメラ１が移動台７により
材料５へ向かって前進され、押し部材８により材料５が
位置決め部材６へ押（＝Ｊけられたとき、末口ａ及び元
口すとの距離を規定値に設定されて自動的に停止する。

この停止位置に於て材料４の長さが計測され、そのデー
タは中央処理装置ＣＰＵへ送られる。すると位置検出器
Ｄ　Ｓにより末日ａと元Ｄ　ｂの各画像の重心が算出さ
れ、中央処理装置ＣＰＵは、このデータに基いてテレビ
カメラ上の中心と前記した重心との距離を算出し、これ
をＶローダ５の位置修正データとして制御装置３へ出力
するから、制御装置３が■ローダ５の調整手段９．１０
を作動させ、材料４の位置を調整して、第２図の左側に
示すようにその末口８１元口すの各重心をテレビカメラ
］の中心に一致させる。このように木口の重心とテレビ
カメラ１の中心が一致すると中央処理装置ＣＰ　Ｕは位
置検出器ＤＳより末口ａと元口すの面積データを受取っ
て、その平均値から材料５の径を算出し、これにより材
料の径級を決める。等級が決まると中央処理装置ＣＰＵ
は、メモリーされた木取パターンｐの中から適当なもの
を選択して、これをモニターテレビＭ丁の原画像に重ね
て表示すると共に、第４図に示すように材料の中心から
各切削位置のアザリ幅■１の中心辺の寸法１．、＋　、
Ｌ２における切削長を算出し、この切削長り、１．Ｌ２
に鋸１３．１３のアサリ幅ｍを乗じて切削面積を算出し
、更にこの切削面積に係数を乗じて送材速度の制御値を
算出し、この制御値を入出力インターフェースＩＦ２に
よって制御装置３へ出力すると共に、Ｖローダ５　ｈ−
の材料４を第２図の右側に示ずように送材装置１１／＼
移載するから、制御装置３はこの制御値に基いて送材装
置１１を駆動するモータ１２の回転速度を設定し、送材
装置１１を材料４の切削面積に対して最適な速度で進め
、材料４を鋸１３／＼送って理想的条件による製材を行
わせるもので、因みにこの装置による材料の切削長と送
材速度との関係を示せば表１の通りである。

尚、表１に記載される数値は、最も標準的な鋸の状態と
材種とを基準としたものであるから、鋸の＃：態や材種
が変われば修正をする必要があるもので、この補正を切
削面積に乗する係数のり変により行い得るから、可変抵
抗器等を用いた係数調整手段により±２５％の範囲内で
係数を加減すれば、通常の変化範囲内に於ける変動要因
はこれにより補正され、はぼ一定した挽材結果を得るこ
とができる。

第６図〜第９図は、エンコーダーを利用した装置の送材
車式の帯鋸機への実施例を示すもので、この実施例は、
基本的には移動式のロータリーエンコーダー１５と、走
行速度制御値の演算装置１６と、制御装置１７とにより
構成されるもので、ロータリーエンコーダ１５は、第７
図に示すようにガイド１８を電動の昇降手段１９Ｇこよ
り昇降させて、材料４の切削部位、即ち、第８図に示す
挽道Ｃ１に沿って昇降されるとき、軸２０に付設したビ
ニオン２１を固定のラック２２により回転させてパルス
を発信させるもので、このパルス発信は、挽道Ｃ１の範
囲内だけで行われなければ正確な挽道Ｃ１の長さ、即ち
切削長の検知ができないから、挽道Ｃ１の検知器２３を
組合わせて、この検知器２３が挽道Ｃ１の例えば上端を
検知するとロータリーエンコーダー１５がオンとなり、
下端１ を検知するとオフとなるようにして、挽道Ｃ１の正確な
パルス変換が行われるようにしたもので、このロータリ
ーエンコーダ１５は、計測終了後も挽道Ｃ１と一致する
位置に置かれると挽材に支障を来すので、昇降ガイド１
８を第６図に示すように規定範囲内を往復する往復手段
２４に支持させ、検知後は挽材に支障がない位置へ退避
させ、次の計測の際に挽道と一致する位置へ戻されるよ
うする。

走行速度演算装置１６は、ロータリーエンコーダ１５が
パルス数として検知し、カウンタ２５が数値化した切削
長の情報を受け、これに係数選択装置２６により選択さ
れた係数を乗じて、切削長に適した送材速度の制御値を
演算し、これを制御装置１７／＼出力して速度調整を行
わせる。

係数選択装置２６は、前記実施例に述べたものと同様の
ものを用い、鋸の状態や材種の変化により係数を変え、
走行速度の補正を行う。

制御装置１７は送材速度制御値演算装置１６の　２ 出力Ｇこ基いて、材料４を積載して送る送材車２７の駆
動用モータ２８の回転速度の調整と、前記したロータリ
ーエンコーダ１５の昇降手段１９と往復手段２４との作
動とを行わせるもので、前記実施例と同様公知のシーケ
ンサ又はマイクロコンピュータを利用したもの等を用い
る。

前記実施例に示す装置は、送材車２７に第６図に示すよ
うに材料４を積載して、その挽材部位を決定し、制御装
置１７により往復装置２４を作動させると、ロータリー
エンコーダ１５が同図に示すように切削部位へ位置付け
され、これに伴い昇降手段１９がロータリーエンコーダ
１５と挽道検知器２３を下降させ、検知器２３が挽道Ｃ
１の上端を検知しなときロータリーエンコーダ１５をオ
ンさせ、下端を検知しなときオフさせて、この間、ロー
タリーエンコーダ１５はパルスを発信して、カウンタ２
５に切削長をパルス数で入力し、カウンタ２５は、この
パルスを数値に変換して走行速度演算装置１６へ入力す
る。すると走行速度制御値演算装置１６が入力された数
値に予めメモリしである鋸２９のアサリ幅を乗じて切削
面積を求め、求めた面積値に更に係数を乗じて送材速度
の制御値を算出し、この速度制御値を制御装置１７へ出
力するから、制御装置１７は制御値に基いて送材車２７
を駆動するモータ２８の回転速度を調整し、送材車２７
を前進させて、材料４をその切削面積に対して最適な速
度で送材し、鋸２９により理想的な条件で製材をさせる
もので、この装置による場合も切削長と送材速度との関
係は表１に準拠して定める。

第１０図〜第１３図及び第２２図は、ロータリーエンコ
ーダを利用した装置のテーブル式帯鋸機及び丸鋸機への
実施例を示すもので、この実施例は、基本的にはロータ
リーエンコーダ１５と、走行速度制御値演算装置１６、
制御装置１７を用いる点で前記した送材車の実施例と同
様である。しかしロータリーエンコーダ１５の使用態様
が界なる。即ち、この実施例のロータリーエンコーダ１
５は、第１０図及び第１１図に示すようにテーブル３０
へ材料４を押付ける押えローラ３１の支持部材３２等に
取付けて、その軸３３へ押えローラ３１を支持する揺動
腕３４の回動運動が伝達されるようにするか、第１２図
及び第１３図に示す通り、軸３３ヘビニオン３５を固定
し、このビニオン３５に押えローラ３６の昇降軸３７に
設けたラック３８を噛合させるかして、テーブル３０上
へ供給された材料４が押えローラ３１，３６を押上げる
とエンコーダ１５が回転され、ローラ３１．３６の押上
げ寸法、即ち切削長に応じたパルスを発信させる。しか
し、以後のパルスを受けて数値化するカウンタ２５、数
値と係数選択装置２６により選択された係数とに基いて
切削面積の算出及びこの切削面積に適した送材速度の制
御値を演算する演算装置１６、この演算装置１６の出力
に基いて、送りを兼ねる第１０図及び第１１図の押えロ
ーラ３１か、第１２図及び第１３図の送りローラ３９を
駆動するモータ４０の回転速度を調整し、材料４をその
切削長に最適な速度で帯鋸４１又は丸鋸４２へ送」フ 材さぜる点においては、前記しな送材車式帯鋸機の実施
例と同様であるから、これらに付いての説明は省略する
。

第１４図〜第１７図及び第２３図、第２５図は、シンク
ロ変圧器を利用した装置のテーブル式帯鋸機及び丸鋸機
への実施例を示すもので、この実施例は、基本的にはシ
ンクロ変圧器４３と、送材速度制御値選択設定装置４４
と、制御装置４５とにより構成されるもので、シンクロ
変圧器４３は、テーブル３０への材料４の押付けを行う
押えローラ３１の支持部材３２等に取付けて、その軸４
６へ第１４図及び第１５図に示すように前記押えローラ
３１を支持する揺動腕３４の回動運動が伝達されるよう
にするか、第１６図及び第１７図に示すように押えロー
ラ３６の昇降軸３７にラック３８を設け、このラック３
８にシンクロ変圧器４３の軸４６／＼取付けなビニオン
３５を噛合させるかして、テーブル３０上へ供給された
材料４が押えローラ３１，３６を押上げるとシンクロ変
圧器４３が回転して、ローラ３１．３６の押上げ１ｔ：
） 寸法、即ち材料の切削長に応じた電圧を発生する。

送付速度選択設定装置４４は、シンクロ変圧器４３が発
生する電圧の変化により、予め設定しである段階的な送
材速度制御値の中から適当な制御値を選定して制御器４
５へ出力するもので、例えば１段目を１０ｍ／分、２段
目を２０ｍ／分、３段目を３０ｍ／分、４段目を５０ｍ
／分と設定して置き、シンクロ変圧器４３の発生する電
圧が低いほど大きい制御値が選択出力され、電圧が高い
ほど小さい制御値が選択出力されるように構成する。

制御装置４５は、送材速度制御値選択設定装置４４が選
択出力した制御値に基いて送りを兼ねる第１４図及び第
１５図の押えローラ３１が、第１６及び第１７図の送り
ローラ３９を駆動するモータ４０の回転速度を調整する
もので、前記の通り公知のシーケンサやマイクロコンピ
ュータを利用したもの等を用いる。

この実施例の装置は、テーブル３０上に供給される材料
４の切削長に応じて、シンクロ変圧器／１３が異なる電
圧を発生し、その電圧値ｔこより第２５図に示すように
予め設定しである段階的な送材速度制御値の中から適合
する制御値を選択出力し、ローラ３１，３９等による帯
鋸４１及び丸鋸４２等への送材を適切な速度で行わせる
から、この実施例でも理想的な条件での製材が出来た。

第１８図〜第２１図及び第２３図、第２６図は、スイッ
チを利用したテーブル式帯鋸機及び丸鋸機の実施例を示
すもので、この実施例は、基本的には複数のスイッチＳ
Ｉ〜Ｓ４とこれと同数の送材速度制御値の選択設定器］
゛１〜１゛と、制御装置４７とにより構成されるもので
、検知スイッチ８１〜Ｓ４は操作子４８の接触、又は接
近により検知動作を行う公知のリミッＩ〜スイッチ、光
電スイッチ等を用い、これらスイッチＳ１〜Ｓ４を材料
４の押えローラ３６が第１８図及び第１９図に示すよう
に揺動腕３４４こ支持される場合は、この揺動腕３４の
枢着部に取付けた操作子４８に対応させて所定間隔て円
状（こ配置し、押えローラ３６が第２０図及び第２１図
に示すように昇降軸３７に支持される場合は、この昇降
軸３７に収付けた操作子４８に対応させて所定間隔で直
状に配置し、デープル３０上への材料供給により押えロ
ーラ３１．３６が押上げられて揺動腕３４を回動さぜる
か、昇降軸３７を−Ｌ昇さぜるかして操作子４８を移動
させると、その移動距離Ｇこ応じて異った検知スイ・ソ
チが作動され検知信号を出力する。

送材速度制御値の選択設定器”ｒ　、〜１゛４は、必要
とする送材速度制御値を前記実施例と同様、］−段目が
１０ｍ／分、２段目が２０ｍ／分、３段目が３０ｍ／分
、４段目が５０ｍ／分の４段階に設定したもので、前記
した検知スイッチと同数を用い、その制御値最大、即ち
最高速の設定器Ｔ、を最低位置の検知スイッチＳに、以
後制御値、即ち、速度を減する程に高い位置の検知スイ
ッチに接続されるようして検知スイッチＳｌ−へ・Ｓ４
との組合わせを構成］−９ し、テーブル３０上へ供給される材料４の切削長が小さ
いほど大きい制御値、即ち、速度値が選択出力される。

制御装置４６は、送Ｎ速度制御値選択設定装置１゛１〜
Ｔ４が出力する制御値に基いて送りを兼ねる第１８図及
び第１９図の押えローラ３１が、第２０図及び第２１図
の送りローラ３９を駆動するモータ４０の回転速度を調
整するもので、前記した通りシーケンサやマイクロコン
ピュータを利用したもの等を用いる。

この実施例の装置は、テーブル３０上へ供給される材料
４の切削長に応じて、異なる検知スイッチが作動され、
第２６図に示すようにこれに対応する送材速度制御値を
選択出力し、この値に基いてモータ４０の回転速度を調
整し、材料４を適切な速度で送材するため、この実施例
に於いても理想的な条件での製材が出来た。

発明の効果 本発明に関する装置は、供給される材料の０ 切削長の判定と、これに適しな送材速度の設定及び設定
速度による送材装置の制御が総て自動的に２行われるか
ら、これらのために要した人手を省いて製材や木取作業
の完全な無人化を達成し得る。

送材装置による送材の速度を検知手段が検知する材料の
切削長に基いて設定するから、常に切削長に対して最適
な速度で送材さぜ、精度、能率、刃物の耐用性の総に満
足な結果が得られる理想条件な製材、木取等が可能とな
る。

等の特有の効果を奏するものである

【図面の簡単な説明】

図面はは本発明に関する装置の実施例を示すもので、第
１−図は画像処理を利用した装置のツイン帯鋸機への実
施例を示す平向図。第２図は同上における■ローダ上で
材料の切削長を計測し、その後、送材装置へ移す状態を
示す正面図。 第３図は同上における木取パターンの例示図。 第３図は切削長の計測状態の例示図。第５図は同上の基
本構成を示すブロック図。第６図はロータリーエンコー
ダを利用した装置の送材車式帯鋸機への実施例を示す正
面図。第７図は同上におけるロータリーエンコーダの作
動＃！楊を示す一部の拡大断面図。第８図は同上により
計測する挽道と切削長の例示図。第９図は同上の基本的
構成を示ずブ１コック図。第１０図はロータリーエンコ
ーダを利用した装置のテーブル成帯鋸機ノ＼の実施例を
示す側面図。第１図は同一１−の１［：面図。第１２図
はロータリーエンコーダを利用した装置のテーブル式丸
鋸機ｌ＼の実施例を示す縦断側面図。第１３図は同］二
の正面図。第１４図はシンクロモータを利用した装置の
テーブル式帯鋸機ｌ＼の実施例を示す側面図。第１５図
は同上の正面図。第１６図はシンクロモータを利用した
装置のテーブル式丸鋸機への実施例を示す縦断側面図。 第１７図は同」−の止面図。第１８図はスイッチを利用
した装置のデーフル式帯鋸機への実施例を示す側面図。 第１９図は同一１１の正面図。第２０図はスイッチを利
用した装置のテーブル式丸鋸機３ １＼の実施例を示す縦断側面図。第２１図は同上の正面
図。第２２図はロータリーエンコーダを利用した装置の
テーブル式帯鋸機、テーブル式丸鋸機への実施例の基本
構成を示すブロック図。第２３図はシンクロモータを利
用した装置のテーブル式帯鋸機、テーブル式丸鋸機への
実施例の基本構成を示すブロック図。第２４図はスイッ
チを利用した装置のテーブル式帯鋸機、テーブル式丸鋸
ａｌ＼の実施例の基本構成を示すブロック図。 第２５図は第２３図における制御値段階設定方式を示す
構成図。第２６図は第２４図における制御値の段階設定
方式を示ず構成図である。 ４；材料、１　、１５．４３．　Ｓ、〜Ｓ４］　、　１
５．４３．　Ｓ、　−８４：検知手段２、１Ｂ、　４４
．　Ｔ’、〜］゛４　：送材速度制御値を求める手段 ３、１７．４４．４６＋制御器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　被加工材の切削長を検知する手段と、検知した切削長
   に基いて適切な送材速度の制御値を求める手段と、求め
   られた制御値に基いて送材装置を制御し、適切な速度に
   よる送材を行わせる手段とを備えさせたことを特徴とす
   る切削長を検知して送材速度を自動設定する装置。