JP4025845B2

JP4025845B2 - Wood bending method and wood bending apparatus

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Publication number: JP4025845B2
Application number: JP2002030765A
Authority: JP
Inventors: 靖金川; 敏雄宇賀; 寿一関田; 速都篠原; 望鶴田
Original assignee: Kochi Prefectural PUC
Current assignee: Kochi Prefectural PUC
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2022-02-07
Also published as: JP2003231101A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木材を例えば塑性曲げ加工するときに用いられる木材の曲げ加工方法及び木材の曲げ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、楽器、建材、家具、自動車内装材、一般的な木製品等を製造する場合、木材を例えば塑性曲げ加工する技術が必要である。この塑性曲げ加工の一例として、木材を高温高圧の水蒸気雰囲気中で加熱して軟化させた後、この木材を曲げ木成形プレスによって曲げると共に乾燥させて、木材の形状を固定する方法がある。また、他の例として、木材を蒸気またはマイクロ波で加熱して軟化させた後、この木材をその繊維方向（縦方向）に圧縮してから、曲げ加工を実行する方法がある。更に、他の例（特公平２−３１６４６号）として、直線状の狭い通路の中に木材を通しながらマイクロ波をかけて加熱して軟化させた後、この木材を湾曲した通路の中に圧入して、曲げ加工する装置がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来構成のうちの、曲げ木成形プレスを用いる方法の場合、加熱軟化処理と、曲げ処理と、乾燥処理という３段階の処理が必要になるので、作業時間が非常に長くなるという問題点があった。また、縦方向圧縮を行った後、曲げ加工する方法の場合も、加熱軟化処理と、圧縮処理と、曲げ処理と、乾燥処理とが必要であるので、やはり作業時間が非常に長くなるという問題点があった。更に、上記２つの方法の場合、木材を連続的に曲げ加工することは全く考えることができなかった。
【０００４】
これに対して、特公平２−３１６４６号の装置の場合、木材を連続的に曲げ加工することが可能であるかもしれないと考えられたので、本発明者らは、この装置を実際に試作し、この試作装置によって木材を曲げ加工してみた。この結果、次のようなことがわかった。まず、この試作装置によると、圧縮側に応力集中が起こり難いため、曲げ加工がし易いという良い点があった。
【０００５】
しかし、上記試作装置の場合、ブナのように曲げ易い木材であっても、曲率半径／材料厚の比（曲げ限界係数ともいう）が６以下の木材であると、曲げることができず、破損してしまった。また、上記試作装置によって曲げ加工を良好に行うためには、直線状の狭い通路の中に木材を通しながらマイクロ波をかけて加熱軟化させるときに、木材を加圧下で１００℃以上の環境条件に設定しなければならないことがわかった。
【０００６】
この環境条件を実現するためには、直線状の狭い通路の中に、少なくとも２か所の狭い部分を設け、この狭い部分に木材を圧入することにより、木材で閉鎖される構造（圧力が高くなる空間部）を作っている。しかし、このような閉鎖構造があると、木材と通路との間の摩擦抵抗が大きくなるため、木材を移動させることがかなり困難となった。反対に、上記摩擦抵抗を小さくして移動し易くすると、十分な閉鎖構造とならないため、木材を加圧することができず、上記環境条件を実現できない。従って、上記試作装置を実際に運用すること（即ち、製品化すること）はかなり難しいという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、曲げ難い（曲率半径／材料厚の比が６以下の）木材であっても、成形（曲げ）加工することができ、また、木材を連続的に成形加工することを可能にして、作業時間を短縮することができる木材の曲げ加工方法及び木材の曲げ加工装置を提供するにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の木材の曲げ加工方法は、加熱軟化装置により棒状の木材を蒸気またはマイクロ波で加熱して軟化させる加熱軟化工程と、前記加熱軟化工程を実行して加熱軟化された木材を直線状をなす筒状金型内に収容した状態で前記加熱軟化された木材を一方向へ押して前記筒状金型内を移動させる工程と、前記移動させる工程を実行して移動された加熱軟化された木材を前記筒状金型の出口に設けられた絞り金型内に通すことにより、前記加熱軟化された木材を移動方向へ圧縮すると共に前記加熱軟化された木材の外周部を径方向へ圧縮するように絞る工程と、前記絞る工程を実行して移動方向及び径方向へ圧縮された木材を前記絞り金型の出口に設けられた成形金型内に通すことにより、前記移動方向及び径方向へ圧縮された木材を曲げ加工する工程とを備えたところに特徴を有する。
【０００９】
上記方法によれば、加熱軟化した棒状の木材を、筒状金型内を押して移動させながら、絞り金型内に通すようにしたので、加熱軟化した棒状の木材は、移動方向に圧縮（縦方向圧縮）されると共に、径方向内方へも圧縮されるようになる。そして、このように圧縮された木材は、容易に成形（曲げ）加工できることを、試作・実験で確認している。また、曲率半径／材料厚の比が６以下の木材であっても、成形（曲げ）加工できることを確認している。
【００１０】
更に、本発明の方法によれば、含水率の低い木材を使用しても、十分良好に成形（曲げ）加工可能であることも確認している。そして、成形（曲げ）加工した後の木材は、冷却するだけで、その加工状態を固定可能であることも確認している。従って、絞り金型を出た木材を、連続的に成形（曲げ）金型内に通すように構成したので、木材を連続的に成形（曲げ）加工することが可能となる。これにより、作業時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００１１】
また、上記構成の場合、前記木材を前記絞り金型の出口に設けられた成形金型内に通すことにより、前記木材の断面形状を変形加工する工程を備えることも良い構成である。更に、前記筒状金型を加熱することが好ましい。更にまた、前記絞り金型を加熱することがより一層好ましい構成である。
【００１２】
また、前記成形金型の入口部分を加熱すると共に、前記成形金型の出口部分を冷却するように構成しても良い。更に、前記成形金型内を通る木材に対して蒸気を付与するように構成することも好ましい。更にまた、前記棒状の木材として、気乾状態の木材を使用することがより一層好ましい。
【００１３】
一方、前記棒状の木材の軸心に、貫通孔を形成しておくと共に、前記木材の曲げ加工後、前記木材の貫通孔内に芯金を挿入するように構成することが好ましい構成である。また、前記棒状の木材の軸心に、貫通孔を形成すると共に、前記木材の貫通孔内に芯金を挿入しておき、この後、前記木材に対して請求項１の各工程を実行するように構成することも良い構成である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施例について、図１ないし図３を参照しながら説明する。まず、図１は、本実施例の木材の曲げ加工装置１の全体構成を概略的に示す上面図である。この木材の曲げ加工装置１は、図１に示すように、ベース２と、このベース２に固定された耐圧フレーム３と、この耐圧フレーム３の図１中の上辺部に配設された油圧シリンダ４と、ベース２のほぼ中央部に配設された筒状金型５と、この筒状金型５の下端部に配設された絞り金型６と、この絞り金型６の下端部に配設された成形金型７とから構成されている。
【００１５】
上記油圧シリンダ４は、油圧ロッド８を図１中の上下方向に移動駆動するように構成されている。この油圧シリンダ４は、油圧ロッド８の先端部で木材（図示しない）を押したときに、例えば数十ｋＮ程度の力で押すことが可能なように構成されている。この場合、油圧シリンダ４が移動手段を構成している。
【００１６】
また、筒状金型５は、直線状をなしていると共に、図３に示すように、断面形状が円形の通路（空洞部）９を有している。この通路空洞部９内に例えば丸棒状の木材（図示しない）を挿入することにより、筒状金型５は上記木材を移動可能に収容するように構成されている。上記筒状金型５は、下金型５ａと上金型５ｂとをボルト１０等で連結して構成されている。尚、筒状金型５は、例えばステンレス（ＳＵＳ）で構成されている。
【００１７】
そして、絞り金型６は、上記筒状金型５の出口（下端部）に連続するように配設されている。この絞り金型６には、図２にも示すように、上記木材を通して絞るための例えば円形の貫通孔１１が形成されている。この貫通孔１１は、内径がしだいに小さくなる第１の孔部１１ａと、この第１の孔部１１ａに連続し且つ内径が変わらない第２の孔部１１ｂと、この第２の孔部１１ｂに連続し且つ内径がしだいに少し大きくなる第３の孔部１１ｃとから構成されている。尚、絞り金型６は、例えばステンレス（ＳＵＳ）で構成されている。
【００１８】
この構成の場合、油圧シリンダ−４の油圧ロッド８により押されて、筒状金型５の出口から押し出されてきた木材は、絞り金型６の第１の孔部１１ａの内部に押し込まれると、第１の孔部１１ａの傾斜した内周面により木材の外周部が径方向内方へ向けて押されて圧縮され、絞られるように構成されている。このとき、同時に、木材は、絞り金型６の第１の孔部１１ａの傾斜した内周面と、油圧シリンダ−４の油圧ロッド８との間に挟まれる状態となることから、移動（図１中の上下）方向に圧縮（即ち、縦方向圧縮）されるように構成されている。
【００１９】
ここで、絞り金型６の貫通孔１１の第１の孔部１１ａの図２中の上部開口部の内径寸法をＤｉｎとし、第１の孔部１１ａの図２中の下部開口部（第２の孔部１１ｂ）の内径寸法をＤｍｉｎとし、第３の孔部１１ｃの図２中の下部開口部の内径寸法をＤｏｕｔとし、第１の孔部１１ａの傾斜した内周面の傾きの角度をθとする。すると、上記絞り金型６による木材の絞り角度はθで定義され、木材の絞り率Ｒ（％）は、Ｒ＝（Ｄｉｎ^２−Ｄｍｉｎ^２）／Ｄｉｎ^２（％）で定義される。
【００２０】
また、成形金型７は、曲げ金型と呼んでも良く、絞り金型６の出口（貫通孔１１の第３の孔部１１ｃの図３中の下端開口部）に連続するように配設されている。この成形金型７は、全体として半円弧状をなしていると共に、断面形状が円形の半円弧状の通路（空洞部）１２を有している。この通路１２内に上記絞り金型６を出た丸棒状の木材（図示しない）が押し込まれると、成形金型７により上記木材は半円弧状に成形されながら（曲げられながら）、通路１２内を移動されて通されるように構成されている。上記成形金型７は、下金型と上金型７ｂとをボルト等で連結して構成されている。尚、成形金型７は、例えばステンレス（ＳＵＳ）で構成されている。
【００２１】
次に、上記構成の木材の曲げ加工装置１の動作について説明する。まず、気乾状態の棒状の木材を例えば１００〜１２０℃の水蒸気条件で加熱して軟化（熱可塑化）させる工程を実行する。この加熱軟化工程（処理）は、加工装置１とは別の加熱軟化装置（図示しない）によって実行するように構成されている。上記加熱軟化装置が、木材を蒸気またはマイクロ波で加熱して軟化させる加熱軟化手段を構成している。
【００２２】
尚、上記木材としては、広葉樹のブナ、ナラ、クルミ等の曲げ易い木材を使用しても良いし、また、針葉樹のすぎ、ひのき等の曲げ難い木材（断面が大きい材料）を使用しても良い。また、気乾状態の木材とは、通常の大気の温度・相対湿度に平衡する程度まで乾燥した木材のことである。この気乾状態の木材の含水率は、約１５％程度（日本の平均値）である。更に、木材の加熱軟化の温度や時間は、木材の種類によって異なる（具体例は後述する）。
【００２３】
さて、木材の加熱軟化が完了したら、直ちに、その木材を加工装置１の筒状金型５内に図１中の上方から挿入する。このとき、筒状金型５は予め加熱して所定温度（例えば８０℃程度）まで暖めておく。尚、筒状金型５には、加熱用のヒータ（加熱手段）と、温度コントロール用の温度センサとを配設しておくことが好ましい。
【００２４】
続いて、油圧シリンダ−４を駆動して、油圧ロッド８により木材の一方の端面部（図１中の上端側の木口面）を押して、筒状金型５内において木材を図１中の下方へ押し出して移動させる。これにより、木材の他方の端面部（図１中の下端側の木口面）が絞り金型６の貫通孔１１内に圧入されていく。この結果、木材は、絞り金型６の第１の孔部１１ａの傾斜した内周面により木材の外周部が径方向内方へ向けて押されて圧縮され、絞られる。これと同時に、絞り金型６の第１の孔部１１ａの傾斜した内周面と油圧シリンダ−４の油圧ロッド８との間に挟まれる状態となることから、移動方向（木材の繊維方向）に圧縮（即ち、縦方向圧縮）される。
【００２５】
この場合、木材の圧縮の程度は、絞り金型６の絞り角度θと絞り率Ｒで決まるように構成されており、これら絞り角度θと絞り率Ｒを、木材の種類（樹種）によって適宜設定する必要がある。即ち、木材の種類に応じて絞り金型６を取り替える必要がある。尚、絞り角度θ及び絞り率Ｒと、木材の種類との関係は、予め試作及び実験等を繰り返し実行して決めておくことが好ましい。
【００２６】
また、絞り金型６は予め加熱して所定温度（例えば８０℃程度）まで暖めておくことが好ましい。尚、絞り金型６には、加熱用のヒータ（加熱手段）と、温度コントロール用の温度センサとを配設しておくことが好ましい構成である。
【００２７】
そして、上記絞り金型６から押し出された木材（縦圧縮された木材）は、変形し易くなっており、成形金型７の通路１２の内部へ容易に挿入される。続いて、上記木材は、成形金型７の通路１２に沿って押し出されて移動されることから、木材は通路１２の形状（半円弧状）に合うように半円弧状に曲げられていく。
【００２８】
ここで、成形金型７における入口部分（絞り金型６に近い側の部位）を、予め加熱して所定温度（例えば８０℃程度）まで暖めておくことが好ましい。即ち、上記入口部分には、加熱用のヒータ（加熱手段）と、温度コントロール用の温度センサとを配設しておくことが好ましい。また、成形金型７における出口部分を、予め冷却して室温（例えば２０℃程度）まで冷やしておくことが好ましい。即ち、上記出口部分周辺には、例えば水冷や空冷の冷却装置（冷却手段）と、温度コントロール用の温度センサとを配設しておくことが好ましい。
【００２９】
さて、成形金型７により成形された木材は、成形金型７の出口部分で冷却されると、塑性変形状態が固定されるようになり、元の状態には復帰しなくなる。このように、冷却するだけで、塑性変形状態が固定される理由は、加工に使用した木材の含水率が低いためである。
【００３０】
そして、この状態で、木材が更に押されると（例えば次の成形加工用の木材が筒状金型５内に挿入されることにより前の木材が押し出されると）、成形金型７から押し出され、成形金型７の外へ出てくる。そして、木材が成形金型７の外へ完全に出てくるのを待つと、或いは、木材を成形金型７の外へ引っ張り装置（図示しない）により引っ張り出すと、成形された木材（この場合、半円弧状に曲げられた木材）が得られる。これにより、木材を連続的に成形（曲げ）加工することができる。
【００３１】
ここで、本発明者らが、実際に本実施例の曲げ加工装置１を使用して木材を曲げ加工した具体例を３つ紹介する。
【００３２】
・実施例１
木材として例えば直径４６ｍｍで曲率半径／材料厚の比（曲げ弾性係数）が５の杉の丸棒を使用した。この杉の丸棒を加熱軟化工程においては、例えば１００℃程度で２時間程度、水蒸気で加熱した（即ち、蒸煮した）。そして、絞り金型６として、絞り角度θが例えば３０度、絞り率Ｒが例えば４２％のものを使用した。また、成形金型７として、通路１２の内径寸法が例えば３５ｍｍで、通路１２の中心半径が例えば１７６ｍｍのものを使用した。これにより、直径寸法が３５ｍｍの半円弧状をなす杉丸棒曲げ部材が得られた。この杉丸棒曲げ部材は、破断のない、良質な部材であった。
【００３３】
この実施例１の場合、木材を押し出すときの最大押し出し力は、約１０ｋＮ程度であった。また、上記したようにして成形加工された木材は、圧密化されるため、比重が０．６以上となり、広葉樹並の強度が得られた。尚、上記成形加工前の杉材は、比重が０．３５程度と低いため、強度が弱く、利用上の障害となっていた。
【００３４】
・実施例２
木材として例えば直径３８ｍｍのハードメイプルの丸棒を使用した。このハードメイプルの丸棒を加熱軟化工程では、例えば１００℃程度で２０分程度、水蒸気で加熱した。そして、絞り金型６として、絞り角度θが例えば３０度、絞り率Ｒが例えば６２％のものを使用した。また、成形金型７として、通路１２の内径寸法が例えば３５ｍｍで、通路１２の中心半径が例えば１７６ｍｍのものを使用した。これにより、直径寸法が３５ｍｍの半円弧状をなすハードメイプル丸棒曲げ部材が得られた。このハードメイプル丸棒曲げ部材は、破断のない、良質な部材であった。
【００３５】
この実施例２の場合、木材を押し出すときの最大押し出し力は、約２０ｋＮ程度であった。
【００３６】
・実施例３
木材として例えば直径３８ｍｍのナラまたはウオールナットの丸棒を使用した。これらナラまたはウオールナットの丸棒を加熱軟化工程では、例えば１００℃程度で３０分程度、水蒸気で加熱した。そして、絞り金型６として、絞り角度θが例えば３０度、絞り率Ｒが例えば７１％のものを使用した。また、成形金型７として、通路１２の内径寸法が例えば３５ｍｍで、通路１２の中心半径が例えば１７６ｍｍのものを使用した。これにより、直径寸法が３５ｍｍの半円弧状をなすナラまたはウオールナットの丸棒曲げ部材が得られた。このナラまたはウオールナットの丸棒曲げ部材は、破断のない、かなり良質な部材であった。
【００３７】
この実施例３の場合、ナラの木材を押し出すときの最大押し出し力は、約２０ｋＮ程度であった。一方、ウオールナットの木材を押し出すときの最大押し出し力は、約１５ｋＮ程度であった。
【００３８】
このような構成の本実施例においては、棒状の木材を蒸気で加熱して軟化させる加熱軟化工程と、木材を直線状をなす筒状金型５内に収容した状態で木材を一方向へ押して筒状金型５内を移動させる工程と、木材を筒状金型５の出口に設けられた絞り金型６内に押し込んで通すことにより、木材を移動方向へ圧縮すると共に木材の外周部を径方向へ圧縮するように絞る工程とを備えた。
【００３９】
この木材の曲げ加工方法によれば、加熱軟化した棒状の木材を、筒状金型５内に押し出して通しながら（移動させながら）、絞り金型６内を押し込んで通すように構成したので、加熱軟化した棒状の木材は、移動方向に圧縮（縦方向圧縮）されると共に、径方向へも圧縮されるようになる。そして、本発明者らは、このように圧縮された木材は、容易に成形（曲げ）加工できることを、試作・実験等で確認している。
【００４０】
そして、上記実施例の場合、絞り金型６から押し出された木材を、絞り金型６の出口に設けられた成形金型７内を押し込んで通すことにより、木材を半円形状に曲げ加工する工程を備えた。このように構成したので、木材を連続的に曲げ（成形）加工することが可能となり、加工に要する作業時間を大幅に短縮することができた。
【００４１】
また、本発明者らは、上記加工方法を用いると、曲率半径／材料厚の比（曲げ限界係数）が６以下の木材であっても、成形（曲げ）加工できることを、試作・実験等で確認している。具体的には、曲率半径／材料厚の比（曲げ限界係数）が４までの木材を、破断なく、良好に成形（曲げ）加工可能であることを確認している。
【００４２】
更に、本発明者らは、上記加工方法によれば、含水率の低い木材を使用しても、十分良好に成形（曲げ）加工可能であることを、試作・実験等で確認している。具体的には、含水率が１０％程度の乾燥木材であっても、破断なく、良好に成形（曲げ）加工可能であることを確認している。
【００４３】
そして、本発明者らは、成形（曲げ）加工した後の木材は、冷却するだけで、その加工状態を固定可能であることを確認している。このように、冷却するだけで、加工状態、即ち、塑性変形状態が固定される理由は、加工に使用した木材の含水率が低いためである。すなわち、本実施例の場合、成形加工後の木材を乾燥させる工程が不要になる。
【００４４】
従って、絞り金型６を押し出された木材を、連続的に成形金型７内に押し込んで通すように構成すれば、複数の木材を連続的に成形（曲げ）加工することが可能となる。これにより、作業時間を大幅に短縮することが可能となる。ちなみに、従来構成においては、金型内に木材を入れた状態のままで、木材を冷却すると共に十分乾燥させる必要があるので、金型から木材を取り出すまでにかなり長い時間（１日〜２日レベルの長い時間）を要した。
【００４５】
図４は、本発明の第２の実施例を示すものである。尚、第１の実施例と同一部分には、同一符号を付している。この第２の実施例では、成形金型１３で木材を成形するときに、木材の断面形状を変形加工するように構成したものである。具体的には、木材の断面形状を円形から、図４に示すように、楕円形に変形加工した。
【００４６】
この構成の場合、成形金型１３の内部の通路１４は、その入口部分の断面形状が円形であると共に、出口部分（または出口に近い後半部分及びそれ以降の部分）の断面形状が楕円形（図４参照）であるように構成されている。そして、成形金型１３の内部の通路１４は、入口部分から出口部分（または後半部分）にかけて、断面形状が円形から徐々に楕円形（図４に示す最終的な楕円形）に変化していくように構成されている。
【００４７】
また、上記成形金型１３は、その通路１４の入口部分の周辺の温度が８０℃程度になるように加熱されていると共に、通路１４の入口に近い中間部分の周辺の温度が１８０℃程度となるように加熱され、更に、通路１４の出口に近い中間部分周辺の温度が２０℃程度となるように冷却され、そして、上記中間部分から通路１４の出口部分まで温度が２０℃程度となるように冷却されている。この場合、成形金型１３には、上記各部分を加熱及び冷却するために、ヒータ（加熱手段）と、例えば水冷や空冷の冷却装置（冷却手段）と、温度コントロール用の温度センサとが配設されている。
【００４８】
尚、上述した以外の第２の実施例の構成は、第１の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第２の実施例においても、第１の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第２の実施例によれば、成形金型１３によって木材の断面形状を変形加工するように構成したので、断面形状が異なる木材を成形加工することができ、成形加工の自由度が高くなる。
【００４９】
また、上記第２の実施例では、木材の断面形状を円形から楕円形に変形させるように構成したが、他の断面形状に変形させるように構成しても良い。また、木材の外周面に、浮き彫りのような凸状の模様が出るように、木材の断面形状を変形させるように構成しても良い。このように、木材の断面形状を変形させる成形加工は、３次元的な成形加工と定義することが好ましい。これに対して、第１の実施例のように、木材を曲げるだけの成形加工は、２次元的な成形加工と定義しても良い。
【００５０】
図５及び図６は、本発明の第３の実施例を示すものである。尚、第２の実施例と同一部分には、同一符号を付している。この第３の実施例では、成形金型１３の通路１４の内部へ、蒸気を噴射するように構成したものである。具体的には、成形金型１３に、図６に示すように、蒸気を噴射する噴射口１５、１５と、蒸気を排気する排気口１６、１６、１６、１６とを通路１４の内周面に開口するように設けた。これら噴射口１５及び排気口１６は、通路１４に沿って設定間隔をおいて多数設けられている。
【００５１】
また、第３の実施例の成形金型１３の通路１４の断面形状は、その入口から出口までずっと楕円形状となるように構成されている。尚、通路１４の入口に近い中間部分（周辺の温度が１８０℃程度となるように加熱される部分）は、図５において、符号１７で示す部分である。また、通路１４の出口に近い中間部分（周辺の温度が２０℃程度となるように冷却される部分）は、図５において、符号１８で示す部分である。
【００５２】
上述した以外の第３の実施例の構成は、第２の実施例の構成と同じ構成となっている。従って、第３の実施例においても、第２の実施例とほぼ同じ作用効果を得ることができる。特に、第３の実施例によれば、成形金型１３の通路１４の内部へ、蒸気を噴射するように構成したので、成形金型１３によって木材を成形するときに、木材をより一層成形し易くなる。
【００５３】
尚、上記各実施例において、筒状金型５の通路内にも、蒸気を噴射するように構成しても良い。このように構成すると、木材を絞り成形し易くなる。また、筒状金型５内に木材を挿入する前に、木材を加熱軟化しておく工程を省くことも可能となる。更に、上記各実施例においては、木材を加熱軟化する工程において、木材を蒸気で加熱するように構成したが、これに限られるものではなく、木材をマイクロ波で加熱するように構成しても良いし、また、木材を蒸気及びマイクロ波で加熱するように構成しても良い。
【００５４】
一方、上記各実施例では、木材として例えば丸棒状の木材を成形（曲げ）加工したが、これに限られるものではなく、断面形状が例えば多角形状（３角形状、４角形状、５角形状、………）の棒状木材を成形（曲げ）加工するように構成しても良い。
【００５５】
また、上記各実施例では、棒状の木材を成形（曲げ）加工したが、これに代えて、棒状の木材の軸心に、貫通孔を形成しておくと共に、この木材の成形（曲げ）加工後、木材の貫通孔内に芯金を挿入するように構成しても良い。このように構成すると、成形（曲げ）加工した木材の強度を大幅に高くすることができる。この場合、棒状の木材の軸心に、貫通孔を形成すると共に、木材の貫通孔内に芯金を挿入しておき、この後、木材に対して成形（曲げ）加工を実行するように構成しても良い。
【００５６】
更にまた、上記各実施例において、成形金型７の通路を、その出口部分の高さ位置が入口部分の高さ位置よりも高く（または低く）なるように構成し、この成形金型７によって、比較的長尺な木材を螺旋状（コイル状）に曲げるように構成しても良い。
【００５７】
【発明の効果】
本発明は以上の説明から明らかなように、加熱軟化装置により棒状の木材を蒸気またはマイクロ波で加熱して軟化させる加熱軟化工程と、前記加熱軟化工程を実行して加熱軟化された木材を直線状をなす筒状金型内に収容した状態で前記加熱軟化された木材を一方向へ押して前記筒状金型内を移動させる工程と、前記移動させる工程を実行して移動された加熱軟化された木材を前記筒状金型の出口に設けられた絞り金型内に通すことにより、前記加熱軟化された木材を移動方向へ圧縮すると共に前記加熱軟化された木材の外周部を径方向へ圧縮するように絞る工程と、前記絞る工程を実行して移動方向及び径方向へ圧縮された木材を前記絞り金型の出口に設けられた成形金型内に通すことにより、前記移動方向及び径方向へ圧縮された木材を曲げ加工する工程とを備えたので、このように圧縮された木材は、曲率半径／材料厚の比が６以下の木材であっても、成形（曲げ）加工でき、また、含水率の低い木材を使用しても、十分良好に成形（曲げ）加工可能であり、また、木材を連続的に成形加工することも可能であるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例を示す加工装置の上面図
【図２】絞り金型の縦断面図
【図３】筒状金型の縦断面図
【図４】本発明の第２の実施例を示す図２相当図
【図５】本発明の第３の実施例を示す加工装置の部分上面図
【図６】図２相当図
【符号の説明】
１は木材の曲げ加工装置、２はベース、３は耐圧フレーム、４は油圧シリンダ−（移動手段）、５は筒状金型、６は絞り金型、７は成形金型、８は油圧ロッド、９は通路、１１は貫通孔、１１ａは第１の孔部、１１ｂは第２の孔部、１１ｃは第３の孔部、１２は通路、１３は成形金型、１４は通路、１５は噴射口、１６は排気口を示す。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wood bending method and a wood bending apparatus used when, for example, plastic bending a wood.
[0002]
[Prior art]
For example, when manufacturing musical instruments, building materials, furniture, automobile interior materials, general wood products, etc., a technique for plastic bending of wood, for example, is required. As an example of this plastic bending process, there is a method in which wood is heated and softened in a steam atmosphere of high temperature and high pressure, and then the wood is bent and dried by a bending wood forming press to fix the shape of the wood. As another example, there is a method in which a wood is softened by heating with steam or microwaves, and then the wood is compressed in the fiber direction (longitudinal direction) before bending. Furthermore, as another example (Japanese Patent Publication No. 2-31646), after passing wood through a narrow linear passage and heating and softening it, the wood is pressed into a curved passage. There is a device for bending.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of the method using the bending wood forming press in the above-described conventional configuration, the three steps of heat softening treatment, bending treatment, and drying treatment are required, so that the working time becomes very long. There was a point. Also, in the case of a method of bending after performing longitudinal compression, a heat softening process, a compression process, a bending process, and a drying process are required, and thus the work time is also very long. There was a point. Furthermore, in the case of the above two methods, it was impossible to consider bending wood continuously.
[0004]
On the other hand, in the case of the device of Japanese Patent Publication No. 2-31646, since it was considered that wood could be bent continuously, the present inventors actually prototyped this device. I tried bending wood using this prototype. As a result, the following was found. First, according to this prototype device, there is a good point that it is easy to bend because stress concentration hardly occurs on the compression side.
[0005]
However, in the case of the above prototype device, even a bendable wood such as a beech cannot be bent if the ratio of the curvature radius / material thickness (also referred to as a bending limit factor) is 6 or less, resulting in damage. have done. Also, in order to perform the bending process favorably by the prototype device, when the wood is heated and softened by applying microwaves while passing the wood through a narrow linear passage, the environmental condition of 100 ° C. or higher under pressure is applied. I found that I had to set it to.
[0006]
In order to realize this environmental condition, at least two narrow portions are provided in a straight narrow passage, and wood is pressed into the narrow portion to close the structure with wood (the pressure is high). To make a space part). However, with such a closed structure, the frictional resistance between the wood and the passage is increased, making it difficult to move the wood. On the other hand, if the frictional resistance is reduced to facilitate movement, a sufficient closed structure cannot be obtained, so that the wood cannot be pressurized and the environmental conditions cannot be realized. Therefore, there is a problem that it is quite difficult to actually operate (that is, to commercialize) the prototype device.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to form (bend) a wood that is difficult to bend (ratio of curvature radius / material thickness is 6 or less), and to continuously form the wood. Therefore, it is possible to provide a wood bending method and a wood bending apparatus capable of reducing the working time.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The method for bending wood according to the present invention includes: By heat softening device Soften bar-like wood by heating with steam or microwave Softening by heating Process, The heat softening process was performed to soften the heat. In a state in which the wood is housed in a linear cylindrical mold Softened by heating Push the wood in one direction Tubular A process of moving in the mold; The heat-softening was performed by performing the moving step By passing the wood through a drawing die provided at the outlet of the cylindrical die, Softened by heating Compress the wood in the direction of travel and Softened by heating The process of squeezing the outer periphery of the wood so that it is compressed in the radial direction And the wood compressed in the moving direction and the radial direction by passing the wood compressed in the moving direction and the radial direction through the molding die provided at the outlet of the drawing mold. Bending process and It has the feature in having.
[0009]
According to the above method, since the heat-softened rod-shaped wood is passed through the drawing die while being pushed and moved in the cylindrical mold, the heat-softened rod-shaped wood is compressed (vertically) in the moving direction. Direction compression) and also compressed radially inward. And it has been confirmed by trial manufacture and experiment that the wood compressed in this way can be easily formed (bended). Further, it has been confirmed that even wood with a curvature radius / material thickness ratio of 6 or less can be formed (bent).
[0010]
Furthermore, according to the method of the present invention, it has been confirmed that even if wood having a low water content is used, it can be formed (bent) sufficiently satisfactorily. It has also been confirmed that the wood after forming (bending) can be fixed only by cooling. Therefore, it is configured so that the wood from the drawing die is continuously passed through the molding (bending) die. Because It becomes possible to form (bend) the wood continuously. As a result, the working time can be greatly reduced.
[0011]
In the case of the above configuration ,in front It is also a good configuration to include a step of deforming the cross-sectional shape of the wood by passing the wood through a molding die provided at the outlet of the drawing die. Furthermore, it is preferable to heat the cylindrical mold. Furthermore, it is a still more preferable configuration to heat the drawing die.
[0012]
Further, the inlet portion of the molding die may be heated and the outlet portion of the molding die may be cooled. Furthermore, it is also preferable that steam is applied to the wood passing through the molding die. Furthermore, it is even more preferable to use air-dried wood as the rod-like wood.
[0013]
On the other hand, it is preferable that a through hole is formed in the axial center of the rod-shaped wood, and a cored bar is inserted into the through hole of the wood after bending the wood. Moreover, while forming a through-hole in the axial center of the said rod-shaped wood, the cored bar is inserted in the through-hole of the said wood, and each process of Claim 1 is performed after that with respect to the said wood Such a configuration is also a good configuration.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. First, FIG. 1 is a top view schematically showing an overall configuration of a wood bending apparatus 1 of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the wood bending apparatus 1 includes a base 2, a pressure-resistant frame 3 fixed to the base 2, and a hydraulic cylinder disposed on the upper side of the pressure-resistant frame 3 in FIG. 1. 4, a cylindrical mold 5 disposed substantially at the center of the base 2, a diaphragm mold 6 disposed at the lower end of the cylindrical mold 5, and a lower end of the diaphragm mold 6. The molding die 7 is arranged.
[0015]
The hydraulic cylinder 4 is configured to move and drive the hydraulic rod 8 in the vertical direction in FIG. The hydraulic cylinder 4 is configured to be able to be pressed with a force of, for example, several tens of kN when a wood (not shown) is pressed at the tip of the hydraulic rod 8. In this case, the hydraulic cylinder 4 constitutes a moving means.
[0016]
In addition, the cylindrical mold 5 has a linear shape and has a passage (hollow portion) 9 having a circular cross-sectional shape as shown in FIG. By inserting, for example, a round bar-like wood (not shown) into the passage cavity 9, the cylindrical mold 5 is configured to accommodate the wood so as to be movable. The cylindrical mold 5 is configured by connecting a lower mold 5a and an upper mold 5b with bolts 10 or the like. The cylindrical mold 5 is made of stainless steel (SUS), for example.
[0017]
The drawing die 6 is disposed so as to be continuous with the outlet (lower end portion) of the cylindrical die 5. As shown in FIG. 2, the drawing die 6 is formed with, for example, a circular through-hole 11 for drawing through the wood. The through hole 11 includes a first hole portion 11a having an inner diameter that gradually decreases, a second hole portion 11b that is continuous with the first hole portion 11a and has an inner diameter that does not change, and the second hole portion 11b. And a third hole portion 11c whose inner diameter gradually increases. The aperture die 6 is made of, for example, stainless steel (SUS).
[0018]
In the case of this configuration, when the wood pushed by the hydraulic rod 8 of the hydraulic cylinder 4 and pushed out from the outlet of the cylindrical mold 5 is pushed into the first hole 11 a of the drawing mold 6. The outer peripheral portion of the wood is pushed radially inward by the inclined inner peripheral surface of the first hole portion 11a so as to be compressed and squeezed. At the same time, the wood is moved between the inclined inner peripheral surface of the first hole portion 11a of the drawing die 6 and the hydraulic rod 8 of the hydraulic cylinder 4 so as to move (see FIG. 1 (vertical direction compression) (ie, vertical compression).
[0019]
Here, the inner diameter dimension of the upper opening in FIG. 2 of the first hole 11a of the through hole 11 of the aperture die 6 is Din, and the lower opening (second second) in FIG. 2 of the first hole 11a. The inner diameter of the hole 11b) is Dmin, the inner diameter of the lower opening in FIG. 2 of the third hole 11c is Dout, and the inclination angle of the inclined inner peripheral surface of the first hole 11a is Let θ. Then, the squeezing angle of wood by the squeezing die 6 is defined by θ, and the squeezing rate R (%) of timber is R = (Din ² -Dmin ² ) / Din ² (%) Is defined.
[0020]
Further, the molding die 7 may be called a bending die, and is disposed so as to be continuous with the outlet of the drawing die 6 (the lower end opening in FIG. 3 of the third hole portion 11c of the through hole 11). ing. The molding die 7 has a semicircular arc shape as a whole and has a semicircular arc-shaped passage (cavity portion) 12 having a circular cross-sectional shape. When a round bar-shaped timber (not shown) exiting the drawing die 6 is pushed into the passage 12, the wood is formed into a semicircular arc shape by the molding die 7 (while being bent). It is configured to be moved through. The molding die 7 is configured by connecting a lower die and an upper die 7b with bolts or the like. The molding die 7 is made of, for example, stainless steel (SUS).
[0021]
Next, the operation of the wood bending apparatus 1 having the above configuration will be described. First, a step of heating and softening (thermoplasticizing) a rod-shaped wood in an air-dried state, for example, under a steam condition of 100 to 120 ° C. is performed. This heat softening step (processing) is configured to be executed by a heat softening device (not shown) different from the processing device 1. The heating and softening device constitutes a heating and softening means for heating and softening wood with steam or microwaves.
[0022]
As the above-mentioned wood, easy-bend wood such as beech, oak, walnut, etc. of hardwood may be used, or hard-bend wood (material having a large cross section) such as excessive conifer and cypress. good. The air-dried wood is wood that has been dried to the extent that it equilibrates to normal atmospheric temperature and relative humidity. The moisture content of this air-dried wood is about 15% (average value in Japan). Furthermore, the temperature and time of heat softening of wood vary depending on the type of wood (specific examples will be described later).
[0023]
Now, when the heat softening of the wood is completed, the wood is immediately inserted into the cylindrical mold 5 of the processing apparatus 1 from above in FIG. At this time, the cylindrical mold 5 is heated in advance to a predetermined temperature (for example, about 80 ° C.). The cylindrical mold 5 is preferably provided with a heater (heating means) for heating and a temperature sensor for temperature control.
[0024]
Subsequently, the hydraulic cylinder 4 is driven, and one end surface portion of the wood (top end side in FIG. 1) is pushed by the hydraulic rod 8 so that the wood is moved downward in FIG. Push to move. As a result, the other end surface portion (the bottom end side of the wood in FIG. 1) of the wood is press-fitted into the through hole 11 of the drawing die 6. As a result, the wood is compressed and squeezed by the outer peripheral portion of the wood being pushed radially inward by the inclined inner peripheral surface of the first hole portion 11a of the drawing die 6. At the same time, since it is sandwiched between the inclined inner peripheral surface of the first hole 11a of the drawing die 6 and the hydraulic rod 8 of the hydraulic cylinder-4, the moving direction (wood fiber direction) (I.e., longitudinal compression).
[0025]
In this case, the degree of compression of the wood is configured to be determined by the aperture angle θ and the aperture ratio R of the aperture die 6, and the aperture angle θ and the aperture ratio R are appropriately set depending on the type of wood (tree species). There is a need to. That is, it is necessary to replace the drawing die 6 according to the type of wood. The relationship between the aperture angle θ and the aperture ratio R and the type of wood is preferably determined in advance by repeatedly performing trial manufacture and experiments.
[0026]
Moreover, it is preferable that the aperture die 6 is heated in advance to a predetermined temperature (for example, about 80 ° C.). In the drawing die 6, it is preferable to provide a heater (heating means) for heating and a temperature sensor for temperature control.
[0027]
The wood (vertically compressed wood) extruded from the drawing die 6 is easily deformed and is easily inserted into the passage 12 of the molding die 7. Subsequently, the timber is pushed out and moved along the passage 12 of the molding die 7, so that the timber is bent into a semicircular arc shape so as to match the shape of the passage 12 (semicircular arc shape).
[0028]
Here, it is preferable to heat the inlet portion (the portion closer to the drawing die 6) of the molding die 7 in advance to a predetermined temperature (for example, about 80 ° C.). That is, it is preferable to arrange a heater (heating means) for heating and a temperature sensor for temperature control at the inlet portion. Moreover, it is preferable to cool the exit part in the molding die 7 in advance to room temperature (for example, about 20 ° C.). That is, it is preferable to arrange, for example, a water-cooling or air-cooling cooling device (cooling means) and a temperature sensor for temperature control around the outlet portion.
[0029]
Now, when the wood molded by the molding die 7 is cooled at the exit portion of the molding die 7, the plastic deformation state is fixed and does not return to the original state. Thus, the reason why the plastic deformation state is fixed only by cooling is that the moisture content of the wood used for processing is low.
[0030]
In this state, when the wood is further pushed (for example, when the previous wood is pushed out by being inserted into the cylindrical mold 5), the wood is pushed out of the molding die 7. Come out of the mold 7. Then, when waiting for the wood to completely come out of the molding die 7 or pulling the wood out of the molding die 7 by a pulling device (not shown), the molded wood (in this case) , Wood bent into a semicircular arc shape). Thereby, the wood can be continuously formed (bended).
[0031]
Here, the present inventors will introduce three specific examples in which wood is actually bent using the bending apparatus 1 of the present embodiment.
[0032]
Example 1
As wood, for example, a cedar round bar having a diameter of 46 mm and a curvature radius / material thickness ratio (flexural modulus of elasticity) of 5 was used. In the heat softening step, this cedar round bar was heated with steam (ie, steamed) at about 100 ° C. for about 2 hours, for example. As the aperture die 6, an aperture die having an aperture angle θ of, for example, 30 degrees and an aperture ratio R of, for example, 42% was used. Further, as the molding die 7, one having an inner diameter dimension of the passage 12 of, for example, 35 mm and a center radius of the passage 12 of, for example, 176 mm was used. As a result, a cedar round bar bending member having a semicircular arc shape with a diameter of 35 mm was obtained. This cedar round bar bending member was a good quality member without breakage.
[0033]
In the case of Example 1, the maximum pushing force when pushing out the wood was about 10 kN. Moreover, since the wood molded as described above is consolidated, the specific gravity is 0.6 or more, and the same strength as a hardwood is obtained. In addition, since the specific gravity of the cedar before the molding process is as low as about 0.35, the strength is weak, which is an obstacle to use.
[0034]
Example 2
For example, a hard maple round bar having a diameter of 38 mm was used as the wood. In the heat softening step, this hard maple round bar was heated with steam at about 100 ° C. for about 20 minutes, for example. As the aperture die 6, an aperture die having an aperture angle θ of, for example, 30 degrees and an aperture ratio R of, for example, 62% was used. Further, as the molding die 7, one having an inner diameter dimension of the passage 12 of, for example, 35 mm and a center radius of the passage 12 of, for example, 176 mm was used. As a result, a hard maple round bar bending member having a semicircular arc shape with a diameter of 35 mm was obtained. This hard maple round bar bending member was a high-quality member without breakage.
[0035]
In the case of Example 2, the maximum pushing force when pushing out the wood was about 20 kN.
[0036]
Example 3
For example, oak or walnut round bars with a diameter of 38 mm were used as the wood. In the heat softening step, these round bars of oak or walnut were heated with steam at, for example, about 100 ° C. for about 30 minutes. As the aperture die 6, an aperture die having an aperture angle θ of, for example, 30 degrees and an aperture ratio R of, for example, 71% was used. Further, as the molding die 7, one having an inner diameter dimension of the passage 12 of, for example, 35 mm and a center radius of the passage 12 of, for example, 176 mm was used. As a result, a round bar bending member of oak or wall nut having a semicircular arc shape with a diameter of 35 mm was obtained. The round bar bending member of this oak or walnut was a good quality member without breakage.
[0037]
In the case of Example 3, the maximum pushing force when pushing out oak wood was about 20 kN. On the other hand, the maximum pushing force when pushing out the walnut wood was about 15 kN.
[0038]
In the present embodiment having such a configuration, the heat-softening step of heating and softening the rod-shaped wood with steam, and pressing the wood in one direction in a state in which the wood is housed in the linear cylindrical mold 5 is performed. The process of moving the inside of the cylindrical mold 5 and the wood is pressed in the drawing mold 6 provided at the outlet of the cylindrical mold 5 so that the wood is compressed in the moving direction and the outer periphery of the wood is And a step of squeezing to compress in the radial direction.
[0039]
According to this wood bending method, since the heat-softened bar-shaped wood is pushed and passed through the cylindrical mold 5 while being pushed through (moved), the inside of the drawing mold 6 is pushed through. The heat-softened rod-like wood is compressed in the moving direction (longitudinal compression) and also compressed in the radial direction. And the present inventors have confirmed by trial manufacture, experiment, etc. that the wood compressed in this way can be easily formed (bended).
[0040]
In the case of the above embodiment, the wood extruded from the drawing die 6 is pushed through the molding die 7 provided at the outlet of the drawing die 6 to bend the wood into a semicircular shape. A process was provided. Since it comprised in this way, it became possible to carry out bending (formation) processing of a timber continuously, and the working time required for a process could be reduced significantly.
[0041]
Further, the present inventors have shown that, by using the above-described processing method, it is possible to perform forming (bending) processing even in the case of wood having a curvature radius / material thickness ratio (bending limit factor) of 6 or less through prototyping and experiments. I have confirmed. Specifically, it has been confirmed that wood having a curvature radius / material thickness ratio (bending limit factor) of up to 4 can be satisfactorily shaped (bent) without breaking.
[0042]
Furthermore, the present inventors have confirmed through trial manufacture / experiment and the like that, according to the above processing method, even if wood having a low water content is used, it can be formed (bent) sufficiently satisfactorily. Specifically, it has been confirmed that even dry wood having a moisture content of about 10% can be satisfactorily shaped (bent) without breaking.
[0043]
And the present inventors have confirmed that the processed state can be fixed only by cooling the wood after forming (bending). As described above, the reason why the processing state, that is, the plastic deformation state is fixed only by cooling is that the moisture content of the wood used for processing is low. That is, in the case of the present embodiment, a step of drying the wood after the molding process is not necessary.
[0044]
Accordingly, if the wood from which the drawing die 6 has been extruded is continuously pushed into the molding die 7 and passed therethrough, it is possible to continuously form (bend) a plurality of wood. As a result, the working time can be greatly reduced. Incidentally, in the conventional configuration, it is necessary to cool and sufficiently dry the wood while the wood is in the mold, so that it takes a long time (1 to 2 days) to remove the wood from the mold. It took a long time).
[0045]
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. The same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the second embodiment, when the wood is molded by the molding die 13, the cross-sectional shape of the wood is deformed. Specifically, the cross-sectional shape of the wood was deformed from a circular shape to an elliptical shape as shown in FIG.
[0046]
In the case of this configuration, the passage 14 inside the molding die 13 has a circular cross-sectional shape at the inlet portion, and an elliptical cross-sectional shape at the outlet portion (or the latter half portion close to the outlet and the subsequent portion). (See FIG. 4). The passage 14 inside the molding die 13 gradually changes from a circular shape to an elliptical shape (final elliptical shape shown in FIG. 4) from the inlet portion to the outlet portion (or the latter half portion). It is configured as follows.
[0047]
The molding die 13 is heated so that the temperature around the entrance portion of the passage 14 is about 80 ° C., and the temperature around the intermediate portion near the entrance of the passage 14 is about 180 ° C. So that the temperature around the intermediate portion near the outlet of the passage 14 is about 20 ° C., and the temperature from the intermediate portion to the outlet portion of the passage 14 is about 20 ° C. Has been cooled. In this case, the molding die 13 is provided with a heater (heating means), a cooling device (cooling means), for example, water cooling or air cooling, and a temperature sensor for temperature control in order to heat and cool the respective parts. It is installed.
[0048]
The configuration of the second embodiment other than that described above is the same as that of the first embodiment. Therefore, in the second embodiment, substantially the same operational effects as in the first embodiment can be obtained. In particular, according to the second embodiment, since the cross-sectional shape of the wood is deformed by the molding die 13, it is possible to form wood having a different cross-sectional shape, and the degree of freedom of the molding processing is high. Become.
[0049]
Moreover, in the said 2nd Example, although comprised so that the cross-sectional shape of wood might be changed from circular to elliptical, you may comprise so that it may change to other cross-sectional shape. Moreover, you may comprise so that the cross-sectional shape of a timber may be changed so that the convex-shaped pattern like a relief may appear on the outer peripheral surface of a timber. Thus, it is preferable to define the shaping | molding process which deform | transforms the cross-sectional shape of wood as a three-dimensional shaping | molding process. On the other hand, as in the first embodiment, a forming process that only bends wood may be defined as a two-dimensional forming process.
[0050]
5 and 6 show a third embodiment of the present invention. The same parts as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals. In the third embodiment, steam is injected into the passage 14 of the molding die 13. Specifically, as shown in FIG. 6, the injection die 15, 15 for injecting steam and the exhaust ports 16, 16, 16, 16 for exhausting the steam are formed in the molding die 13 on the inner peripheral surface of the passage 14. Provided to open. A large number of these injection ports 15 and exhaust ports 16 are provided along the passage 14 at set intervals.
[0051]
Further, the cross-sectional shape of the passage 14 of the molding die 13 of the third embodiment is configured to be elliptical from the entrance to the exit. In addition, the intermediate part (part heated so that the surrounding temperature may be about 180 degreeC) near the entrance of the channel | path 14 is a part shown with the code | symbol 17 in FIG. Further, an intermediate portion close to the outlet of the passage 14 (a portion cooled so that the ambient temperature becomes about 20 ° C.) is a portion indicated by reference numeral 18 in FIG.
[0052]
The configuration of the third embodiment other than that described above is the same as the configuration of the second embodiment. Accordingly, in the third embodiment, substantially the same operational effects as in the second embodiment can be obtained. In particular, according to the third embodiment, since the steam is injected into the passage 14 of the molding die 13, the wood is further molded when the wood is molded by the molding die 13. It becomes easy.
[0053]
In each of the above embodiments, the steam may also be injected into the passage of the cylindrical mold 5. If comprised in this way, it will become easy to draw-mold wood. It is also possible to omit the step of heating and softening the wood before inserting the wood into the cylindrical mold 5. Further, in each of the above embodiments, the step of heating and softening the wood is configured to heat the wood with steam. However, the present invention is not limited to this, and the wood may be configured to be heated with microwaves. Moreover, you may comprise so that wood may be heated with a vapor | steam and a microwave.
[0054]
On the other hand, in each of the above-described embodiments, for example, round bar-shaped wood is formed (bent) as the wood. ,...)) May be formed (bent).
[0055]
In each of the above embodiments, rod-shaped wood is molded (bending). Instead, a through-hole is formed in the shaft center of the rod-shaped wood, and this wood is molded (bent). Thereafter, a core bar may be inserted into the through hole of the wood. If comprised in this way, the intensity | strength of the shape | molded (bending) processed wood can be raised significantly. In this case, a through-hole is formed in the axis of the rod-shaped wood, and a cored bar is inserted into the through-hole of the wood, and thereafter, molding (bending) processing is performed on the wood. You may do it.
[0056]
Furthermore, in each of the embodiments described above, the passage of the molding die 7 is configured such that the height position of the outlet portion is higher (or lower) than the height position of the inlet portion. A relatively long wood may be bent into a spiral shape (coiled shape).
[0057]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention By heat softening device Soften bar-like wood by heating with steam or microwave Softening by heating Process, The heat softening process was performed to soften the heat. In a state in which the wood is housed in a linear cylindrical mold Softened by heating Push the wood in one direction Tubular A process of moving in the mold; The heat-softening was performed by performing the moving step By passing the wood through a drawing die provided at the outlet of the cylindrical die, Softened by heating Compress the wood in the direction of travel and Softened by heating The process of squeezing the outer periphery of the wood so that it is compressed in the radial direction And the wood compressed in the moving direction and the radial direction by passing the wood compressed in the moving direction and the radial direction through the molding die provided at the outlet of the drawing mold. Bending process and Therefore, even if the wood compressed in this way is a wood having a curvature radius / material thickness ratio of 6 or less, it can be formed (bent), and even if wood with a low water content is used. It is possible to form (bend) sufficiently satisfactorily and to produce an excellent effect that wood can be continuously formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top view of a processing apparatus showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a drawing die
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a cylindrical mold
FIG. 4 is a view corresponding to FIG. 2 showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a partial top view of a processing apparatus showing a third embodiment of the present invention.
6 is a view corresponding to FIG.
[Explanation of symbols]
1 is a wood bending apparatus, 2 is a base, 3 is a pressure-resistant frame, 4 is a hydraulic cylinder (moving means), 5 is a cylindrical mold, 6 is a drawing mold, 7 is a forming mold, 8 is a hydraulic rod , 9 is a passage, 11 is a through hole, 11a is a first hole, 11b is a second hole, 11c is a third hole, 12 is a passage, 13 is a molding die, 14 is a passage, and 15 is An injection port 16 indicates an exhaust port.

Claims

And heat softening step of softening the bar-shaped timber was heated on a steam or microwave by heating Softener,
Executing the heat softening step and moving the heat softened wood in one direction by pressing the heat softened wood in a state where the heat softened wood is accommodated in a linear cylindrical mold; and ,
The heated and softened wood moved by performing the moving step is passed through a drawing die provided at the outlet of the cylindrical mold, thereby compressing the heated and softened wood in the moving direction. Squeezing the outer periphery of the heat-softened wood so as to compress it in the radial direction ;
Bending the wood compressed in the moving direction and the radial direction by passing the wood compressed in the moving direction and the radial direction through the molding die provided at the outlet of the drawing die by performing the squeezing step A method for bending wood, comprising: a step of processing.

The cross-sectional shape of the wood compressed in the moving direction and the radial direction is deformed when the step of bending the wood compressed in the moving direction and the radial direction is executed. Item 1. A method for bending wood according to Item 1.

The wood bending method according to claim 1 or 2, wherein the cylindrical mold is heated .

The wood bending method according to any one of claims 1 to 3 , wherein the drawing die is heated.

The wood bending method according to any one of claims 1 to 4 , wherein an inlet portion of the molding die is heated and an outlet portion of the molding die is cooled .

The method for bending wood according to any one of claims 1 to 5 , wherein steam is applied to the wood passing through the molding die.

The wood bending method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that air-dried wood is used as the rod-like wood.

A through hole is formed in an axis of the rod-shaped wood , and a cored bar is inserted into the through hole of the wood after bending the wood . The method for bending wood as described in 1.

A through-hole is formed in the axial center of the rod-shaped wood , and a cored bar is inserted into the through-hole of the wood, and thereafter each step of claim 1 is performed on the wood. The wood bending method according to any one of claims 1 to 7 , characterized in that:

A cylindrical mold that forms a straight line that movably accommodates a rod-shaped wood heat-softened by heat-softening means that heats and softens the wood with steam or microwave;
Moving means for pushing and moving the heat-softened wood in one direction in a state of being housed in the cylindrical mold;
Provided at the outlet of the cylindrical mold, when the heat-softened wood is passed through the inside, the heat-softened wood is compressed in the moving direction and the outer periphery of the heat-softened wood is radially A squeeze mold that squeezes to compress
A molding die provided at the outlet of the drawing die and bending the wood compressed in the moving direction and the radial direction when the wood compressed in the moving direction and the radial direction is passed through the inside; A wood bending apparatus characterized by that .

11. The wood bending apparatus according to claim 10 , wherein the molding die deforms a cross-sectional shape of the wood compressed in the moving direction and the radial direction .

The wood bending apparatus according to claim 10 or 11, further comprising heating means for heating the cylindrical mold .

The wood bending apparatus according to any one of claims 10 to 12, further comprising heating means for heating the drawing mold .

The wood bending process according to any one of claims 10 to 13 , further comprising heating means for heating an inlet portion of the molding die and cooling means for cooling an outlet portion of the molding die. apparatus.

The wood bending apparatus according to any one of claims 10 to 14, wherein steam is applied to the wood passing through the molding die .

16. The wood bending apparatus according to claim 10 , wherein air-dried wood is used as the rod-like wood.

Before heating and softening the rod-shaped wood, a through hole is formed in the shaft center of the rod-shaped wood, and after bending the wood, a metal core is inserted into the through hole of the wood. The wood bending apparatus according to any one of claims 10 to 16.

A through hole is formed in the shaft center of the rod-shaped wood, and a cored bar is inserted into the through hole of the wood, and then the wood into which the cored bar is inserted is heated and softened. bending apparatus timber according to any one of claims 10 to 17, characterized in that it is.