JPH03247407A

JPH03247407A - 製材機に於ける材心出方法及び装置

Info

Publication number: JPH03247407A
Application number: JP4450990A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Saito; 啓一斉藤
Original assignee: ROMATETSUKU KK
Current assignee: ROMATETSUKU KK
Priority date: 1990-02-27
Filing date: 1990-02-27
Publication date: 1991-11-05
Anticipated expiration: 2011-03-13
Also published as: JPH0825161B2

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、製材機、特に丸太から角材を得るため用いら
れる製材機に於ける材の心出方法及び装置に関する。

〔従来の技術〕

丸太から角材を切り出す製材機に於いて丸太の心出し及
び歩出しをする作業は最近迄熟練工の経験と勘に頼って
いた。

そのため、最近では、丸太の両端の切り口の形状をＣＣ
Ｄ等により画像化し、丸太を保持するロボットアームを
コンピュータ制御して、丸太の小出取付けを行う装置か
提案されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

然しなから、人手に頼る方法は相当に難しい作業を伴う
ものてあり、熟練工ても長時間を要し、かつ失敗も多く
、能率か悪いという問題かある。

又、最近では、熟練工か後継者難のため減少しつつあり
、製材事業の継続か困難となっている。

又、現在提案されている装置は極めて高価である上、製
材工程を完全に自動化することか困難であると言う問題
かある。

その理由は、丸太の両端の切り口形状及びその曲がりの
具合か複雑て、それらのデータをコンピュータに認識さ
せただけては完全な心出しが不可能であるため、結局操
作員か画像を見ながらロボットアームを操作し、最適と
思われる位置に丸太を移動させ、送材車の押しコツプに
より丸太を保持する作業か必要となるためである。

本発明はこれらの問題点を解決しようとするものであり
、コンピュータや画像認識装置等高価な装置を必要とせ
ず、製材作業に於ける心土工程を完全に自動化できる安
価な心出方法及び装置を提供するものである。

Ｃ問題点を解決するための手段〕本発明は、原木の丸太を、元口側から丸太全長しの４０
％以内の距離に定められる第一の定点と、末日側から同
２０％以内の距離に設けられる第二の定点に於いて把持
し、その部分の丸太断面中心を送材車の押しコツプセン
タに平行に設定した取付基準軸に合わせ、その位置で押
しコツプを寄せて丸太をチャックすれば自動的に最良の
心出しかできると言う知見に基づいてなされたものであ
り、上記の目的は、このような方法で丸太の位置出しを
することによって達成される。この二定点は丸太の中心
点に対称に設けてもよいが、丸太の末日と元口の径の比
に応じて、適宜末口側に寄った位置に定められる。

把持位置における丸太の心出しは一対の７字型クランプ
で簡単に且つ完全自動て行うことかてきるのて、丸太の
長さに対応して適切な把持位置を選ぶだけて、高価なコ
ンピュータや画像認識装置などを使用することなく、又
、全くの無人運転で心取付、歩出しか可能となるもので
ある。

〔作　用〕

上記の如く構成すると、熟練工によらなくても材の割り
出し取付けか自動的に行われ、極めて能率的且つ経済的
な製材か可能となる。

〔本発明を実施するための最良の形態〕以下図面を参照
しつつ本発明の詳細な説明する。

第１図及び第２図は本発明に係る心出し方法の原理説明
図、第３図は丸太の元口と末口の直径差と定点間距離の
関係を示すグラフ、第４図は、本発明に係る心出し装置
の一実施例の概要を示す側面図である。

以下、第１図から順次説明する。

第１図中、１は丸太であり、１ａはその中心曲線、破線
で示されている部分１ｂはその丸太ｌから切り出される
角材、Ｘｏは押しコツプセンタである。

丸太１は一般に曲がりと捩じれを有するが、製材に適し
た丸太は、殆と捩じれかなく、曲かりも一定の許容限界
以内のものに限られるのて、ここでは捩じれを無視し、
かつ曲かりも小さいものとして説明する。

第１図は、丸太１の主断面、即ちその曲率の中心と、丸
太の中心曲線を含む平面に正投影して得た図形である。

第１図では説明を簡単にするため、丸太の太さり、を元
口から末日塩一様であるとして説明する。

又、丸太ｌは一様に円弧状に曲かっているものとし、そ
の中心曲線１ａを半径Ｒの円弧５ＡＣＢＴ（以下、単に
円弧ＳＴという）であるとする。

Ｓ及びＴは丸太の端面上にあるものとし、Ｃは丸太の両
端から等距離にある点、即ち、円弧ＳＴの中点であると
する。

弦ＳＴの中心をＤとすると、ＣＤ、即ち、円弧ＳＴの高
さＨは、丸太の曲かり量である。

この場合、合理的な心出しは、曲がり量Ｈか送材車の押
しコツプセンタＸ。に対し振り分けになるように取りつ
けることにより実現される。

即ち、ＣＤの中点Ｅを通り、弦ＳＴに平行な線と、円弧
ＳＴとの交点をＡおよびＢとすると、直線ＡＥＢを押し
コツプセンタに一致させればよいことになる。

このとき、弦ＡＢの長さＬ　ＡＢは次のように計算され
る。

但し、Ｌは丸太、即ち、弦ＳＴの長さてあり、ｈは弦Ａ
Ｂの高さ、θは弦ＳＴか張る中心角、ηは弦ＡＢか張る
中心角である。

２Ｒ＞＞Ｌ θ≠ （１）Ｒ θ Ｈ＝２Ｒ−ｓｉｎ２２Ｒ２Ｒ＞＞ＬＡ。

η ２Ｒｊ　Ｓ　１ｎ２又、（５）＃　０．７０７（６）即ち、この場合、点Ａ、Ｂ間の距離Ｌ　ＡＢは、丸太１
の全長しの約７０％となる。

中心面ＣＤに対称に、点Ａ、Ｂをその距離か丸太ｌの全
長しの約７０％となるように定め、点Ａ、Ｂで丸太を把
持し、それらの点に於ける丸太断面中心を押しコツプセ
ンタＸ。に一致させれば、最適な位置出しか行われるこ
とになる。

然しなから、実際には、丸太は元口から末口にかけて先
細りとなっているのて、単に上記の如くしただけては、
必ずしも最大の効率が得られないことになる。

即ち、第２図に示す如く、丸太１は前述の第１図で示さ
れたような円筒形ではなく、円錐台形となって、いる。

図から明らかなように、丸太を円筒と考えたとき、最も
余裕のない部分は、中央の曲率中心側（以下、内側とい
う）と両端の曲率中心とは反対の側（以下、外側という
）であった。丸太のテーパーを考慮すると、実際には丸
太の中央及び元口側には余裕かあることか判明する。

従って、上記のようにチャックしたのでは、中央内側及
び元口に於いて大きな余裕が生じる反面、末口には余裕
かないから、中央内側に生じた余裕分か無駄となる。

末日の直径をＤ３とし、元口の直径をＤＭとすると、末日より距離Ｘの部位に於ける直径Ｄ８は、中央に於ける直径ＤＬ／□は、ＤＭ８ＤＬ／２＝Ｄ。

十ＤＭ十り。

である。

この余裕分を有効に活用するため、この余裕分を中央部
と末日とに振り分けにすると、最大の効率が得られるこ
とは明らかであろう。

この余裕は、丸太中央に於ける半径差、即ち、ＤＭ−Ｄ
。

Δｒ＝である。

これを上記の如く振り分けにして、心出し取付けを行う
方法は幾つか考えられる。

第一の方法は、二定点に於ける断面中心を結ぶ線を、押
しコツプセンタＸ０から平行にΔｒ　／　２だけシフト
Ｓ。定めた取付基準線Ｘ３に一致させるが、又は、押し
コツプセンタＸ。に対し傾けてセットする方法である。

第二の方法は、定点Ａ及びＢの間隔を広くし、図中上方
、即ち、外側に△ｒ　／　２だけ丸太を平行にソフトさ
せて押しコツプに取りつける方法である。

第三の方法は、末日側の定点へを末口側に移動動させて
、丸太を図中右方向に微小角度回転させ、その末口側を
持ち上げセットする方法である。

丸太を平行シフトしたり傾けるだけであれば、定点の移
動方法は必ずしも上記に限定されない。

末口側定点Ａは末口から丸太長さしの２０％以内、元口
測定点ＢＨ元口から丸太長さしの４０％以内の範囲て、
上記の目的を達成するよう適宜に選定できるものである
。

但し、上記以外の方法では製材の歩留りか悪化する場合
かある。

丸太の元日及び末口の径は各ロット毎に略一定であるか
ら、第一の方法は簡単に実施できるものである。特に、
二定点に於ける断面中心を結ぶ線を、押しコツプセンタ
に平行にシフトさせる方法は簡単であり、最も推奨され
る方法であり、　このようにすれば、第２図に示す如く
、前述の第１図に示した幅Ｗ。の角材より太い、幅Ｗの
角材か得られる。

第二の方法を採用したときの定点Ａ及びＢの間の間隔Ｌ
ＡＢ／Ｌと、丸太の半径差との間の関係は第３図に示さ
れている。これは前出の式（５）の代わりに、と置いて得られる。

丸太の直径差及び曲が、り量は材により予め知られるか
ら、この第３図に示された直径差に対応する距離て、丸
太の中央から対称に二定点を定め、その二定点に於ける
断面中心を押しコツプセンタＸ０に一致させれば自動的
に最良の心出しか実現することとなる。

この二定点の位置の算出は丸太−本毎に行っても良いが
、Ｄ、、Ｄ、及Ｈの許容公差か定められているときは、
−ロット毎にそれらの許容値から算出し、そのロットの
製材中その値を採用することが推奨される。

次に、第４図に就いて説明する。

図中、１は前述の丸太、２は小出装置、３は丸太を搬入
するタクトコンベア、４は丸太の取付姿勢制御装置、５
は丸太の受入用ガイド、６は搬入される丸太のチエッカ
−である。

タクトコンベア３は、ベルト３１、ドライブプーリ３２
及び図示されていない駆動装置から成り、丸太１を一本
宛装置に搬入する。

受入用ガイド５は、タクトコンベア３て運ばれる丸太の
元口側と末口側にそれぞれ設けられており、タクトコン
ベア３て運ばれる丸太を受は止める。

小出装置２は、図示されていない旋回駆動装置により、
図中細線で示す第一位置、即ち、受入装置内に搬入され
た丸太の形状を計測し、把持すべき位置と、太線で示さ
れた第二位置、即ち、図示されていない送材車の上の押
しコツプ間に丸太を保持する取付位置との間を１８０度
旋ロゼしめられるものである。

而して、図中２０はその旋回中心軸、２１はスイングア
ーム、２２及び２３は対をなし丸太ｌを把持する７字型
クランプ、２４はクランプ２２．２３間の距離を測定し
丸大径を検知するポジショナ−１２５及び２６はクラン
プ駆動アーム、２７はクランプ開閉用タンバックル、２
８はモータ、２９はギアである。

又、取付姿勢制御装置４は、搬入された丸太の曲がりを
検出し、その主平面を鉛直に位置せしめ、小出装置２に
正しく把持させる装置であり、支軸４０により旋回自在
に支持されているアーム４１、アーム４１を旋回させる
アクチュエータ４２、丸太の元日及び末日に対応してそ
れぞれ一対宛設けられる回転ローラ４３．４４、丸太の
略中央に対応して設けられる測定アーム４５、測定アー
ム４５を回転自在に支持する枢軸４６、ポジショナ−４
７、ストッパ４８及びスプリング４９から成る。

取付姿勢制御装置４は、アクチュエータ４２の伸縮によ
り、太線で示された退避位置と細い一点鎖線で示された
測定位置との間をスイングする。

丸太ｌか受入装置５に搬入されると、アクチュエータ４
２か伸長し、取付姿勢制御装置４は、細い一点鎖線で示
された測定位置４を占める。

丸太１は、元口と末口にそれぞれ設けられている回転ロ
ーラ４３．４４により、略クランプ２２及び２３の中心
迄持ち上げられ、それらのローラの回転により、その長
手中心軸の周りに図中矢印の方向に回転せしめられる。

測定アーム４５は、丸太１の重量によりスプリング４９
の弾性力に抗して押し下げられてポジショナ−４７に作
用し、これにより丸太１の曲がりか検知される。

最大の曲がりが、丸太工の直下に来る位置で丸太の回転
を停止し、モータ２８を回転させ、クランプ２２及び２
３を閉じ、丸太ｌを把持させる。

クランプ２２及び２３は、上記に説明した如く、丸太の
元口側と末日側とにそれぞれ設けられており、７字型ク
ランプの作用により、その把持部に於ける丸太断面の中
心は、クランプの中心に一致せしめられることになる。

この状態て、取付姿勢制御装置４をその退避位置に戻し
、小出装置２を旋回中心軸２０を中心として１８０度旋
ロゼせ、丸太Ｉを送材車の押しコツプ間に搬送する。

このようにすると、前述の説明の通り、丸太Ｉは最適の
割り出し位置を占めることになるから、押しコツプを寄
せて丸太１を送材車に正しくセットすることか出来る。

以下は、公知の製材機に於けるのと同様に、送材車を所
定の間隔を保って回転する一対の帯鋸に向かって往復走
行させ、所定の角材を得るものである。

このように、本発明装置ではコンピュータや画像処理装
置を全く用いることなく、高能率かつ全自動無人運転で
製材か可能となるものである。

尚、本発明の構成は如上の実施例に限定されるものでな
く、例えば本発明は角材のみてなく、板材を単独または
角材と併せて得る場合にも採用でき、又、各部の構成特
に、小出装置、取付姿勢制御装置その他の構成は、本発
明の目的の範囲で自由に設計変更し得るものであって、
本発明はそれらの総てを包摂するものである。

【図面の簡単な説明】

Claims

【特許請求の範囲】

（１）丸太より角材を切り出す製材機に、最大断面の角
材を切出し得るよう心出し、取付けを行う方法に於いて
、丸太の両端より内側に定めた二定点に於ける丸太の断面
中心を、製材機送材車の押しコップセンタ（Ｘ＿０）に
平行に設定した取付基準軸（Ｘ＿Ｓに一致させ、取付け
を行うことを特徴とする上記の材心出方法。
（２）取付基準軸が、押しコップセンタと一致する請求
項１に記載の材心出方法。
（３）取付基準軸と押しコップセンタとの距離が、丸太
の元口と末口の直径差の４分の１である請求項１に記載
の材心出方法。
（４）上記二定点から丸太端部迄の距離が、元口側では
丸太の全長の４０％以下、末口側では２０％以下である
請求項１乃至３のいずれか一に記載の材心出方法。
（５）末口側定点から末口に到る距離が、丸太の全長の
１５％以下である請求項１乃至４のいずれか一に記載の
材心出方法。
（６）元口側定点から元口に到る距離が、丸太の全長の
１５％以下である請求項１乃至５のいずれか一に記載の
材心出方法。
（７）上記二定点が丸太の中心点に対称に設けられてい
る請求項１乃至６のいずれか一に記載の材心出方法。
（８）上記二定点から丸太端部迄の距離が、いずれも丸
太の全長の１５％である請求項７に記載の材心出方法。
（９）上記二定点が丸太の中心点に対称の位置よりも末
口寄りに設けられている請求項１乃至６のいずれか一に
記載の材心出方法。
（１０）下記の構成要素から成る製材機に於ける材心出
装置。（ａ）製材すべき丸太（１）を一本宛受け入れる装置（
５）。（ｂ）受入装置（５）に搬入された丸太（１）の元口側
と末口側に対をなして設けられ、それぞれ丸太を把持し
得るクランプ（２４、２５）を有し、受入装置に搬入さ
れた丸太をそのクランプ（２４、２５）により把持すべ
き第一位置と、その把持した丸太を送材車押しコップセ
ンタに平行に設定した取付基準軸に合わせて押しコップ
間に保持する第二位置との間で旋回自在に支持されるス
イングアーム（２１、２１′）。（ｃ）上記対をなすスイングアーム（２１、２１′）を
、その第一位置と第二位置との間で旋回させる装置。（ｄ）上記対をなすスイングアームにそれぞれ設けられ
、それぞれ対応するクランプ（２２、２３）を進退させ
る装置（２８、２７）。
（１１）下記の構成要素から成る丸太の取付姿勢制御装
置（４）を具備することを特徴とする請求項１０に記載
の製材機に於ける材心出装置。（ｅ）受入装置（５）に搬入された丸太（１）をその長
手中心軸の周りに回転させる装置（４４、４５）。（ｆ）回転する丸太の中央の振れを検知する装置（４６
、４７）。（ｇ）最大の振れが検知された点を含む縦断面（即ち、
主平面）が鉛直となる位置で丸太の回転を停止する装置
。
（１２）丸太の回転停止位置て、丸太の最大の振れ位置
が丸太の下側にある請求項１０に記載の製材機に於ける
材心出装置。