JP5952467B2 - 製材用の丸太材の準備方法と、それを利用する丸太材の製材方法 - Google Patents

Description

この発明は、製材機において、丸太材を送材して製材するために使用する製材用の丸太材の準備方法と、それを利用する丸太材の製材方法に関する。

上下左右の木端取り用の切削刃以外に、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に対し、前部、後部を個別に昇降可能なチェーンフレームを介して送材チェーンをベースフレームに組み込む送材装置が提案されている（特許文献１）。

この送材装置は、送材チェーン上の丸太材をガイドスプロケットにより送材可能に拘束して製材機に送材することにより、任意の木取計画を実行して製材することができるため、丸太材を９０°ずつ回転させながら往復送材する従前の送材装置に比して、送材装置の小形化とサイクルタイムの短縮などを実現することができた。

特開２０１０−５２３５２号公報

かかる従来技術によるときは、丸太材を送材装置に投入して送材チェーン上にセットするに際し、丸太材の曲りを下向き姿勢にするという熟練した手動操作を必要とし、サイクルタイムや歩留りになお向上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、丸太材の形状データに基づいて丸太材を自動的に送材チェーン上にセットするとともに、レーザセンサによって採取する全体断面形状データに基づいて製材条件を設定することによって、歩留りを向上させると同時に一層短いサイクルタイムの全自動運転を実現することができる製材用の丸太材の準備方法と、それを利用する丸太材の製材方法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出願に係る第１発明（請求項１に係る発明をいう、以下同じ）の構成は、送材チェーンの左右の対称位置において送材チェーンより高く上昇している投入部の前後の回転スプロケット上に丸太材を投入し、回転スプロケットを介して丸太材を回転させるとともに回転センサ、外周検出センサを使用して丸太材の複数箇所の全周の断面形状を含む形状データを取得し、形状データに基づいて丸太材の前端部と後端部とが最も低くなるように丸太材を回転制御し、丸太材の前端部から後端部までの水平方向の曲りを送材チェーンの左右に配分するように丸太材を姿勢制御し、回転スプロケットを送材チェーンより低く下降させて丸太材を送材チェーン上に移載し、ガイドスプロケットにより送材チェーン上の丸太材を送材可能に拘束することをその要旨とする。

なお、丸太材を回転制御する際には、回転スプロケットを介して丸太材を回転させるとともに、回転センサにより丸太材の回転角度を検出することができる。

また、丸太材を姿勢制御する際には、丸太材の前端部、後端部を支持している回転スプロケットを左右にシフトさせてもよい。

第２発明（請求項４に係る発明をいう、以下同じ）の構成は、第１発明に係る製材用の丸太材の準備方法により送材チェーン上に拘束した丸太材を投入部から形状センサを経由して設定部に送材し、形状センサによって採取した丸太材の全体断面形状データを使用して設定部の丸太材の左右傾きと前後高さとを含む製材条件を設定するとともに製材機を準備し、製材条件を維持しながら丸太材を製材機に送材して製材することをその要旨とする。

なお、共通の送材チェーンにより、投入部の丸太材を設定部に送材すると同時に設定部の丸太材を製材機に送材することができる。

また、製材用の丸太材の準備方法の一部または全部の工程を丸太材の送材中に実施してもよい。

かかる第１発明の構成によるときは、丸太材を投入する回転スプロケットは、送材チェーンの上方にあり、送材チェーンと干渉することなく丸太材を送材チェーン上に投入することができる。外周検出センサは、丸太材の複数箇所の形状データを取得することができるから、回転スプロケットは、形状データに基づいて前端部と後端部とが最も低くなるように丸太材を回転制御し、送材チェーンより低く下降することにより、丸太材の曲りを自動的に正しく下向き姿勢にして丸太材を送材チェーン上に移載することができる。また、ガイドスプロケットは、送材チェーン上の丸太材を上から押さえて丸太材を送材可能に拘束する。なお、外周検出センサは、たとえば左右の検出ロッドにより丸太材を挟みながら、回転スプロケットを介して丸太材を少なくとも１／２回転させることにより、丸太材の全周の断面形状を含む形状データを取得する。また、以上の一連の工程は、全自動運転可能であり、手動操作が不要である。

丸太材は、回転制御の後、水平方向の曲りを送材チェーンの左右に配分するように姿勢制御することによって、一層歩留りのよい製材姿勢を実現することができる。なお、このような姿勢制御は、丸太材の前端部、後端部を支持している回転スプロケットを左右にシフトさせて実現する。

元口を前方側とする丸太材は、送材チェーンで送材すると、ガイドスプロケットが大径の元口から小径の末口に向けて丸太材の外周上を斜め下向きに回転走行するため、スムーズな送材が可能となる。

第２発明の構成によるときは、送材チェーン上の丸太材は、投入部でセットされた所定の安定姿勢で形状センサを経由して設定部に送材され、形状センサにより詳細な全体断面形状データを採取することができる。全体断面形状データは、木取計画に使用され、この木取計画に従って、丸太材は、送材チェーン上で左右の傾きと前後高さとを含む製材条件が設定され、製材条件を維持しながら製材機へ送材して製材される。したがって、丸太材は、個々の形状に対して最適に木取計画され、歩留りを最大に向上させることができる。なお、形状センサは、たとえば丸太材を前後に通過させるトンネル状のフレーム内に複数のレーザ光の投受光素子を配設するレーザセンサを使用することができる。

共通の送材チェーンを介して投入部の丸太材を設定部に送材すると同時に設定部の丸太材を製材機に送材すれば、丸太材の移送のための格別な部材や時間を要することがなく、サイクルタイムを短縮することができる。

製材用の丸太材の準備方法の一部または全部の工程を丸太材の送材中に実施すれば、サイクルタイムをさらに短縮することができる。

全体構成模式正面図 要部構成斜視図（１） 要部構成斜視図（２） 要部拡大説明図 要部拡大動作図（１） 要部拡大斜視図（１） 要部拡大斜視図（２） 要部拡大動作図（２） 全体動作説明図 要部動作説明図（１） 要部動作説明図（２） 要部動作説明図（３）

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方法と、それを利用する丸太材の製材方法を実施する送材装置は、上流側の投入部と、下流側の設定部とを備えている（図１）。投入部、設定部は、共通の送材チェーン２１を介して連結されており、送材チェーン２１用の投入部のチェーンフレーム２３、設定部のチェーンフレーム２４は、連結軸２２を介して上下に相対回転自在に連結されている（図２、図３）。また、投入部のチェーンフレーム２３の前端部には、取付部７１、７１を介し、送材チェーン２１を前後に貫通させる形状センサとしてのレーザセンサ７０が設置されている（図２、図４）。ただし、図１〜図３において、前側、後側は、それぞれ各図の左側、右側であり、送材チェーン２１の進行方向は、図１の矢印方向である。なお、図１には、設定部の送材チェーン２１の前方に配置する製材機ＭＣの後部が模式的に図示されており、製材機ＭＣの後端部の木端取り用以外の左右の切削刃ＭＣ1 、ＭＣ1 の片側、上下の切削刃ＭＣ2 、ＭＣ2 が図示されている。

投入部は、前後に長いベースフレーム１１と、ベースフレーム１１に組み込む送材チェーン２１用のチェーンフレーム２３と、送材チェーン２１の上方に配置する４組のガイドスプロケット３１、３１…と、送材チェーン２１の左右の各２枚ずつを前後に２組配置する回転スプロケット４１、４１…と、送材チェーン２１の左右の各一対を前後に６組配置する外周検出センサ５０、５０…と、ガイドスプロケット３１、３１…の前方の回転センサ６０とを備えている（図１、図２）。ただし、図２では、最前方のガイドスプロケット３１の図示が省略されている。

投入部のチェーンフレーム２３の後端部は、ベースフレーム１１の後端の昇降装置１３を介して昇降可能に支持されている。昇降装置１３は、水平軸１３ａを介して前後に揺動可能な揺動板１３ｂに昇降板１３ｃを搭載し、昇降板１３ｃは、昇降モータ１３ｄを介して昇降駆動することができる。昇降板１３ｃ、チェーンフレーム２３は、支持軸１３ｅ、横材３３ａを介して連結されており、チェーンフレーム２３は、支持軸１３ｅを介し、昇降板１３ｃに対して上下に揺動可能である。なお、チェーンフレーム２３の前端は、連結軸２２を介して設定部のチェーンフレーム２４の後端に連結されており、チェーンフレーム２４の後端に連動して昇降可能である。

投入部のガイドスプロケット３１、３１…は、送材チェーン２１の中心線Ｃ上に前後方向に一直線状に配置されており（図２、図５）、前後の横材３３ｂ、３３ａを介してチェーンフレーム２３と一体の支持フレーム３３上において、それぞれ上下に揺動可能な揺動フレーム３１ａの先端の回転軸３１ｂの一端に固定されている。各ガイドスプロケット３１は、回転軸３１ｂに連結するシリンダ３１ｄを伸縮させることにより、揺動フレーム３１ａを介して送材チェーン２１上の丸太材Ｗに向けて下降させ、上方に高く退避させることができる。なお、図５では、丸太材Ｗは、送材チェーン２１より高い位置の回転スプロケット４１、４１上に図示されている。

前後各１組の回転スプロケット４１、４１…は、送材チェーン２１の左右にそれぞれ前後方向の２枚が共通の回転軸４１ａに装着されている（図２、図６）。なお、回転軸４１ａ、４１ａ…は、共通の昇降フレーム４２の上面の前後左右に搭載されており、前後の回転軸４１ａ、４１ａは、昇降フレーム４２の片側の共通の駆動軸４１ｂにチェーン連結されている。昇降フレーム４２の左右の駆動軸４１ｂ、４１ｂは、それぞれ昇降フレーム４２の後端の駆動モータ４１ｃにチェーン連結されている。そこで、回転スプロケット４１、４１…は、駆動モータ４１ｃ、４１ｃを介して同方向に一斉に同期回転させることにより、回転スプロケット４１、４１…上の丸太材Ｗを軸まわりに回転させることができる（図５の各矢印方向）。

昇降フレーム４２は、図示しない前後のシリンダを介してベースフレーム１１内に昇降自在に組み込まれており、前後の揺動板４２ｃ、４２ｃを介してベースフレーム１１に連結されている（図２、図７）。なお、図７は、昇降フレーム４２の前端部を図示している。

昇降フレーム４２の前端部、後端部は、それぞれプレート４２ｂ1 上に立設する縦軸４２ｂのまわりに水平回転自在であり、プレート４２ｂ1 は、揺動板４２ｃの上端の水平軸４２ｃ2 のまわりに揺動自在である。一方、揺動板４２ｃの下端の軸４２ｃ1 の一端には、スライド板４３が相対回転自在、軸方向に相対移動不能に連結されており、スライド板４３は、ボールねじ４３ｃ、駆動モータ４３ｅを介してブラケット１１ｂ上を左右に移動可能である。そこで、昇降フレーム４２は、図示しないシリンダを伸縮させて回転スプロケット４１、４１…を送材チェーン２１の上下に昇降させることができる。また、昇降フレーム４２上の回転スプロケット４１、４１…は、前後の駆動モータ４３ｅ、４３ｅを介して対応する揺動板４２ｃを左右に移動させ、昇降フレーム４２を介して前後の各１組を個別に左右にシフトさせることができる。

左右各一対の外周検出センサ５０、５０…は、１組ごとに、送材チェーン２１の両側に上向きの検出ロッド５１、５１を左右対称に設けている（図２、図６）。各検出ロッド５１は、Ｌ字状の屈曲軸５１ａ、軸受５１ｂ、５１ｂを介し、チェーンフレーム２３の側面に対して水平旋回自在に装着されている。また、各検出ロッド５１の下端は、連結材５１ｃを介してシリンダ５３のロッドに連結され、各シリンダ５３の後端は、ブラケット５３ａを介して補助フレーム３３ｃに水平回転自在に取り付けられており、補助フレーム３３ｃは、チェーンフレーム２３と一体の支持フレーム３３に固定されている。各シリンダ５３には、伸縮ストロークを測定するセンサが組み込まれており、一対の検出ロッド５１、５１は、回転スプロケット４１、４１上の丸太材Ｗを左右から挟むことにより（図５）、送材チェーン２１の中心線Ｃから丸太材Ｗの外周までの距離ａ1 、ａ2 を測定することができる。

回転センサ６０は、支持フレーム３３の前端部に搭載されている（図２）。回転センサ６０は、シリンダ６３ａを介して上下に揺動する揺動アーム６３の先端に後向きの回転軸６１を取り付け、回転軸６１には、回転軸６１の回転角度を検出する図示しないエンコーダが連結されている。回転軸６１は、シリンダ６３ａを伸縮させて、送材チェーン２１の中心線Ｃ上の作動位置に進出させ、作動位置から上方に退避させることができ、別のシリンダ６２を伸縮させて前後方向に移動させることができる。

レーザセンサ７０は、チェーンフレーム２３の取付部７１、７１に固定する短いトンネル状のフレーム７３の内側に３組のレーザ光の投受光素子７２、７２…を等角度に配置している（図４）。レーザセンサ７０は、送材チェーン２１を介して送材されてフレーム７３内を前後に通過する丸太材Ｗの全体断面形状データをたとえば前後方向の１０mmごとに採取することができる。

設定部は、前後に長いベースフレーム１２と、ベースフレーム１２に組み込む送材チェーン２１用のチェーンフレーム２４と、送材チェーン２１の上方に配置する５組のガイドスプロケット３１、３１…、１組の大形のガイドスプロケット３２と、送材チェーン２１の左右の各一対を前後に４組配置する排出プレート８１、８１…、８２、８２…とを備えている（図１、図３）。

設定部のチェーンフレーム２４は、ベースフレーム１２の前端、後端の昇降装置１３、１３を介して昇降可能に支持されている。ベースフレーム１２の後端の昇降装置１３は、投入部の昇降装置１３と同一構成であり、支持軸１３ｅ、横材３４ａを介してチェーンフレーム２４を支持している。前端の昇降装置１３は、揺動板１３ｂに代えて固定板１３ｆがベースフレーム１２に固定されている他、後端の昇降装置１３と同様である。前端の昇降装置１３は、ケーシング２７、横材３４ｂを介してチェーンフレーム２４の前端部を昇降可能に支持しており、ケーシング２７には、送材チェーン２１用の駆動軸２５が貫通し、駆動軸２５を駆動する減速機２６ａ付きの駆動モータ２６が取り付けられている。

チェーンフレーム２４は、前後の昇降装置１３、１３を介し、前後の高さを個別に設定制御することができる。一方、投入部のチェーンフレーム２３の前端は、設定部のチェーンフレーム２４の後端に連動し、前者の後端は、ベースフレーム１１の後端の昇降装置１３を介し、設定部のチェーンフレーム２４と一直線状を保つように制御することができる。

設定部のガイドスプロケット３１、３１…は、前後の横材３４ｂ、３４ａを介してチェーンフレーム２４と一体の支持フレーム３４上に搭載され、それぞれ投入部のガイドスプロケット３１と同一構造となっている。ただし、前から３番目のガイドスプロケット３１は、左右移動用のサーボモータ３６を揺動フレーム３１ａ上に設けており、前から１、２、４番目の各ガイドスプロケット３１は、拘束用のブレーキ３５、復帰用のシリンダ３５ａ、３５ａを揺動フレーム３１ａ上に設けている。すなわち、最後部を除く前から１〜４番目の各ガイドスプロケット３１は、回転軸３１ｂを介して左右に移動可能である（図８の矢印方向）。

そこで、各ガイドスプロケット３１を送材チェーン２１上の丸太材Ｗの外周に下降させて、サーボモータ３６を有するガイドスプロケット３１を左右に移動させると、丸太材Ｗを左右に傾けることができる（図８の実線、二点鎖線）。このとき、ブレーキ３５を有する各ガイドスプロケット３１は、あらかじめブレーキ３５を解除して丸太材Ｗの傾きに追従させ、その後、ブレーキ３５を作動させることにより丸太材Ｗを送材可能に拘束する。また、サーボモータ３６を有するガイドスプロケット３１、ブレーキ３５を有する各ガイドスプロケット３１は、たとえば上方に退避すると、それぞれサーボモータ３６、シリンダ３５ａ、３５ａを介して送材チェーン２１の中心線Ｃ上に復帰させる。ただし、ブレーキ３５は、シリンダ３５ａ、３５ａを作動させるとき、一時的に解除する。

大形のガイドスプロケット３２は、支持フレーム３４の前端部に取り付けられており（図３）、他のガイドスプロケット３１、３１…と基本的に同一構造で大径になっている。ただし、揺動フレーム３２ａには、駆動モータ３２ｃが搭載され、ガイドスプロケット３２は、駆動モータ３２ｃを介し、送材チェーン２１の走行速度と同一の周速度となるように回転駆動し、送材チェーン２１上の丸太材Ｗの送材を補助する。

左右各一対の４組の排出プレート８１、８１…、８２、８２…は、共通の昇降フレーム４４の上面において、送材チェーン２１の前後方向に設けられている。昇降フレーム４４は、ベースフレーム１２内に昇降自在であり、投入部の昇降フレーム４２と同一の基本構造である。ただし、昇降用のシリンダ４４ａは、昇降フレーム４４の中央部に配置され、前後の揺動板４４ｃ、４４ｃは、左右移動させないため、図７のスライド板４３、駆動モータ４３ｅ、縦軸４２ｂなどに相当する一連の部材を設けていない。

かかる送材装置の作動は、投入部、設定部について、たとえば図９のとおりである。ただし、送材装置の図示しない制御装置は、マイクロコンピュータを使用する。

まず、投入部において、所定の初期設定動作を完了させる（図９のステップ（１）、以下、単に（１）のように記す）。すなわち、昇降フレーム４２の前後の駆動モータ４３ｅ、４３ｅを介して昇降フレーム４２上の前後の回転スプロケット４１、４１…を送材チェーン２１の左右の対称位置にするとともに、図示しないシリンダを介して昇降フレーム４２を上昇させ、昇降フレーム４２上の回転スプロケット４１、４１…を送材チェーン２１より高く突き上げる。また、ガイドスプロケット３１、３１…を上方に高く退避させ、各組の外周検出センサ５０、５０の検出ロッド５１、５１を外側に開いて退避させ、回転センサ６０を上方に退避させる。

初期設定動作が完了すると（１）、図示しない供給装置を介して前後の回転スプロケット４１、４１…上に大径の元口を前方側として丸太材Ｗを投入する（２）。

丸太材Ｗの投入位置は、たとえば丸太材Ｗの長さ３ｍのとき、前方側の３組のガイドスプロケット３１、３１…がそれぞれ丸太材Ｗの前端部、ほぼ中央、後端部に対応する位置とし、丸太材Ｗの長さ４ｍのとき、図示の４組のガイドスプロケット３１、３１…がそれぞれ丸太材Ｗの前端から後端に至る各位置に対応する位置とする。ただし、３ｍの丸太材Ｗに対して最後部のガイドスプロケット３１を使用しない。一方、丸太材Ｗの長さ３ｍのとき、前方側の５組の外周検出センサ５０、５０…がそれぞれ丸太材Ｗの前端から後端に至る各位置に対応し、丸太材Ｗの長さ４ｍのとき、すべての外周検出センサ５０、５０…がそれぞれ丸太材Ｗの前端から後端に至る各位置に対応する。

回転スプロケット４１、４１…上に丸太材Ｗが投入されると（２）、丸太材Ｗの形状データを取得する（３）。すなわち、回転センサ６０は、回転軸６１を送材チェーン２１の中心線Ｃ上に進出させて後向きに移動させ、丸太材Ｗの前端の中心部近辺に押し当てる。また、各組の外周検出センサ５０、５０は、シリンダ５３、５３を介して検出ロッド５１、５１を閉じ、検出ロッド５１、５１により丸太材Ｗを挟む（図５）。

つづいて、各組の検出ロッド５１、５１により丸太材Ｗを挟みながら回転スプロケット４１、４１…によって丸太材Ｗを少なくとも１／２回転させると、丸太材Ｗの前後方向の複数箇所の断面形状を含む形状データを丸太材Ｗの回転角度θに対応させて取得することができる。すなわち、各組の外周検出センサ５０、５０は、送材チェーン２１の中心線Ｃから丸太材Ｗの外周までの距離ａ1 、ａ2 の変化を丸太材Ｗの全周について検出するから、それに基づいて、丸太材Ｗの全周の断面形状を求めるとともに、断面形状の重心位置Ｗo を求めることができる。ただし、丸太材Ｗの回転角度θは、回転センサ６０によって検出する。

次に、丸太材Ｗの形状データに基づき、丸太材Ｗの前端部と後端部とが最も低くなるように丸太材Ｗを回転制御する（４）。たとえば、各組の外周検出センサ５０、５０によって求める丸太材Ｗの複数箇所における断面形状の重心位置Ｗo 、Ｗo …を滑らかに結ぶ仮想曲線Ｗohを想定すると（図１０）、仮想曲線Ｗohの曲り方向は、丸太材Ｗの最大曲り方向としてよい（同図の矢印Ａ−Ａ方向）。そこで、丸太材Ｗを所定の角度θa だけ回転させて最大曲り方向を上向きにすれば（同図の実線）、丸太材Ｗの前端部と後端部とを最も低くすることができる。ただし、図１０は、丸太材Ｗの模式的な一例である。なお、丸太材Ｗの回転制御は、各外周検出センサ５０、５０の検出ロッド５１、５１を外側に開いて退避させ、回転スプロケット４１、４１…を介して丸太材Ｗを回転させるとともに、回転センサ６０により丸太材Ｗの回転角度θ＝θa を検出する。

丸太材Ｗの回転制御を完了すると（４）、回転センサ６０の回転軸６１を丸太材Ｗの前端から離し、上方に退避させた上、丸太材Ｗの姿勢制御に移行する（（５）、図１１）。ただし、図１１（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ回転制御の完了後、姿勢制御の完了後の丸太材Ｗの模式平面図であり、丸太材Ｗの水平方向の曲りを極端に誇張して図示している。

姿勢制御は、たとえば丸太材Ｗの前端部から後端部までの水平方向の曲りを送材チェーン２１の左右に略均等に配分するように、丸太材Ｗを保持している前後の回転スプロケット４１、４１…を個別に左右にシフトさせる。たとえば、丸太材Ｗの両端において、重心位置Ｗo 、Ｗo …を結ぶ仮想曲線Ｗohが送材チェーン２１上に一致するとき（図１１（Ａ））、丸太材Ｗの外周を含まないように送材チェーン２１の左右に定める製材可能幅Ｗ1 に対し、丸太材Ｗの前端、後端をそれぞれ所定のシフト量ｂ1 、ｂ2 だけ左右にシフトさせると（同図（Ｂ））、同様に定める製材可能幅Ｗ2 ＞Ｗ1 を実現して、歩留りのよい姿勢で丸太材Ｗを製材することができる。

その後、回転スプロケット４１、４１…を送材チェーン２１より低く下降させて丸太材Ｗを送材チェーン２１上に移載し（６）、丸太材Ｗの長さに対応して所定のガイドスプロケット３１、３１…を下降させ、丸太材Ｗを送材チェーン２１上に送材可能に拘束する（７）。なお、丸太材Ｗの移載を完了すると（６）、前後の回転スプロケット４１、４１…は、それぞれ送材チェーン２１の左右対称位置に復帰させる。

投入部で送材チェーン２１上に拘束された丸太材Ｗは、送材チェーン２１を前進走行させることにより、投入部からレーザセンサ７０を通過して設定部に送材される（図１）。このとき、投入部のガイドスプロケット３１、３１…は、丸太材Ｗの後端が通過すると上方に退避し、設定部のガイドスプロケット３１、３１…は、丸太材Ｗの前端が通過すると丸太材Ｗ上に下降する。設定部へ送材された丸太材Ｗは、前端が最前方のガイドスプロケット３１を通過すると停止する。このとき、丸太材Ｗの後端は、設定部の最後方のガイドスプロケット３１を通過しており、最後方のガイドスプロケット３１は、上方に退避している。

なお、投入部から設定部へ丸太材Ｗを送材すると同時に、設定部の送材チェーン２１上にあった先行の丸太材Ｗは、製材機ＭＣに送材される。このとき、大形のガイドスプロケット３２は、丸太材Ｗの前端が通過すると下降して送材を補助し、設定部の各ガイドスプロケット３１、３２は、丸太材Ｗの後端が通過すると上方に退避する。また、各ガイドスプロケット３１は、上方に退避すると、送材チェーン２１の中心線Ｃ上に復帰させる。

レーザセンサ７０は、丸太材Ｗが通過すると、丸太材Ｗの全体断面形状データを採取することができる。そこで、制御装置のマイクロコンピュータは、あらかじめ入力されている生産計画に基づき、採取された丸太材Ｗの全体断面形状データを使用して、丸太材Ｗを送材チェーン２１上で左右に傾けて製材する可能性を含めて、丸太材Ｗの最適な木取計画を決定する（１１）。その後、設定部において、木取計画に基づき、丸太材Ｗの左右傾き、前後高さを製材条件として設定し（（１２）、（１３））、製材機ＭＣを準備する（１４）。なお、設定部におけるステップ（１２）〜（１４）は、順序を問わず、同時に並行して実行可能である。

丸太材Ｗの左右傾きは、サーボモータ３６を有するガイドスプロケット３１を左右に移動させ、ブレーキ３５を有する各ガイドスプロケット３１を追従させて設定する（図８）。ただし、各ガイドスプロケット３１の移動方向、移動量は、レーザセンサ７０による丸太材Ｗの全体断面形状データを使用して、木取計画を最大歩留りで実現し得るように定めるものとする。

丸太材Ｗの前後高さの設定も、丸太材Ｗの全体断面形状データを使用し、木取計画を最大歩留りで実現する。たとえば、図１２（Ａ）のように、前端部と後端部とが最も低くなるように送材チェーン２１上にセットされている丸太材Ｗは、上方の凸の曲り部分を削除するとともに、下方の凹の曲り部分を含まないように、同図の紙面に垂直で、しかも互いに平行な上下２平面による最大の製材可能範囲Ｗ3 を設定することができる。そこで、製材可能範囲Ｗ3 の上下方向の中心線Ｗ3cとして、中心線Ｗ3cが所定の高さＨc において水平になるように、丸太材Ｗの前端、後端の高さＨf 、Ｈb を定める（図１２（Ｂ））。次いで、丸太材Ｗの前後の高さＨf 、Ｈb を実現するように送材チェーン２１用のチェーンフレーム２４の前後の高さを前後の昇降装置１３、１３によって設定し、投入部のチェーンフレーム２３がチェーンフレーム２４と一直線状になるように、チェーンフレーム２３の後端部の高さを投入部の昇降装置１３によって設定する。

製材機ＭＣの準備は、このようにして左右の傾き、前後高さが設定された丸太材Ｗを木取計画に従って一挙に製材するために、製材機ＭＣの左右の切削刃ＭＣ1 、ＭＣ1 の位置、上下の切削刃ＭＣ2 、ＭＣ2 の位置、切削刃ＭＣ1 、ＭＣ2 以外の図示しない切削刃の位置を設定する（図１）。

なお、レーザセンサ７０による全体断面形状データから製材に適さないと判断された丸太材Ｗは、昇降フレーム４４を介して排出ガイド８１、８１…、８２、８２…を上昇させることにより、送材チェーン２１から取り外されて図３の手前側に排出される。

設定部において、丸太材Ｗの左右傾き設定、前後高さ設定、製材機準備の工程を完了すると（（１２）〜（１４））、丸太材Ｗの中心線Ｗ3cを水平に維持するとともに、その高さＨc を一定に維持するようにチェーンフレーム２４の前後の高さを連続的に制御し、同時に投入部のチェーンフレーム２３をチェーンフレーム２４と一直線状に制御しながら、送材チェーン２１を介して設定部の丸太材Ｗを製材機ＭＣへ送材して製材する。なお、このとき、設定部の前端部の大形のガイドスプロケット３２は、送材チェーン２１による送材を補助し、製材中の丸太材Ｗは、設定部で設定された製材条件が維持されている。

図９は、投入部、設定部における各工程の順序と、送材チェーン２１による丸太材Ｗの送材期間、停止期間との時間的な関係を示している。そこで、投入部において、先行の送材中の丸太材Ｗと干渉しない限り、次の丸太材Ｗを送材期間中に回転スプロケット４１、４１…上に投入し、投入部における製材用の丸太材の準備方法の一部または全部の工程を先行の丸太材Ｗの送材期間中に前倒しして実施してもよい。

以上の説明において、送材チェーン２１を介して丸太材Ｗを投入部から設定部へ送材し、同時に設定部の丸太材Ｗを製材機ＭＣに送材して製材するとき、前者の丸太材Ｗは、設定部に一旦停止させることなく、一挙に製材機ＭＣにまで送材することができる。すなわち、レーザセンサ７０からの全体断面形状データに基づく丸太材Ｗの木取計画の決定と、木取計画に基づく丸太材Ｗの左右傾き、前後高さを含む製材条件の設定、製材機ＭＣの準備などの設定部における一連の設定制御動作は、丸太材Ｗを設定部に停止させることなく、送材チェーン２１による送材動作と並行して実行することができる。

また、投入部のチェーンフレーム２３は、投入部の丸太材Ｗを設定部に送材する際に、丸太材Ｗの後端が投入部の最前方のガイドスプロケット３１を通過するまでの間、設定部のチェーンフレーム２４と一直線状になるように後端部の高さを制御すればよい。すなわち、投入部のチェーンフレーム２３は、投入部の丸太材Ｗの後端が投入部の最前方のガイドスプロケット３１を通過したら、後端の昇降装置１３を介して直ちに後端部を回転スプロケット４１、４１…より低く下降させ、次の丸太材Ｗの投入動作に備えることが好ましい。

他の実施の形態

各組の外周検出センサ５０、５０は、丸太材Ｗの左右に配置するに代えて、丸太材Ｗの片側にのみ配置してもよい。このとき、検出ロッド５１は、丸太材Ｗの外周の片側に押し当て、丸太材Ｗを少なくとも１回転させることにより丸太材Ｗの全周の断面形状を求めることができる。なお、検出ロッド５１による丸太材Ｗの外周の検出は、シリンダ５３に組み込む伸縮ストローク検出用のセンサに代えて、検出ロッド５１の水平旋回角度を検出する角度センサを使用してもよい。

また、各組の外周検出センサ５０、５０は、検出ロッド５１による機械的な接触形式に代えて、無接触のリニアイメージセンサ（いわゆるラインセンサ）や、エリアイメージセンサ（二次元イメージセンサ）、テレビカメラなどを使用することができる。形状センサとしてのレーザセンサ７０についても、同様の各種のセンサが使用可能である。

この発明は、歩留りを向上させることが容易でない曲りのある丸太材Ｗに対し、殊に好適に適用することができる。

Ｗ…丸太材
ＭＣ…製材機
２１…送材チェーン
３１…ガイドスプロケット
４１…回転スプロケット
５０…外周検出センサ
７０…レーザセンサ

特許出願人 株式会社 共和キカイ

Claims (6)

1. 送材チェーンの左右の対称位置において送材チェーンより高く上昇している投入部の前後の回転スプロケット上に丸太材を投入し、回転スプロケットを介して丸太材を回転させるとともに回転センサ、外周検出センサを使用して丸太材の複数箇所の全周の断面形状を含む形状データを取得し、形状データに基づいて丸太材の前端部と後端部とが最も低くなるように丸太材を回転制御し、丸太材の前端部から後端部までの水平方向の曲りを送材チェーンの左右に配分するように丸太材を姿勢制御し、回転スプロケットを送材チェーンより低く下降させて丸太材を送材チェーン上に移載し、ガイドスプロケットにより送材チェーン上の丸太材を送材可能に拘束することを特徴とする製材用の丸太材の準備方法。
2. 丸太材を回転制御する際には、回転スプロケットを介して丸太材を回転させるとともに、回転センサにより丸太材の回転角度を検出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方法。
3. 丸太材を姿勢制御する際には、丸太材の前端部、後端部を支持している回転スプロケットを左右にシフトさせることを特徴とする請求項１または請求項２記載の製材用の丸太材の準備方法。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか記載の製材用の丸太材の準備方法により送材チェーン上に拘束した丸太材を投入部から形状センサを経由して設定部に送材し、形状センサによって採取した丸太材の全体断面形状データを使用して設定部の丸太材の左右傾きと前後高さとを含む製材条件を設定するとともに製材機を準備し、製材条件を維持しながら丸太材を製材機に送材して製材することを特徴とする丸太材の製材方法。
5. 共通の送材チェーンにより、投入部の丸太材を設定部に送材すると同時に設定部の丸太材を製材機に送材することを特徴とする請求項４記載の丸太材の製材方法。
6. 製材用の丸太材の準備方法の一部または全部の工程を丸太材の送材中に実施することを特徴とする請求項４または請求項５記載の丸太材の製材方法。

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