加工裝置、木材加工模具及木材加工方法

專利名稱：加工裝置、木材加工模具及木材加工方法
技術領域：
本發明涉及用于將木材加工成預定的三維形狀的加工裝置、模具和 方法。
背景技術：
近年來，作為天然材料的木材吸引了人們的注意。由木材制成的木制品通過多種紋理圖案(grain pattern)而呈現個體特征，這些特征取決 于從原木切割出特定木制品的位置。每個木制品的所述個體特征使得木 制品具有獨特的品質。另外，由于長期使用造成的表面破損(surface damage)和褪色會形成獨特的紋理，這往往會喚起使用者溫暖而熟悉的 感覺。因此，木材作為使產品具有不能在由合成樹脂或輕金屬制成的產 品中發現的獨特性和品味的材料而吸引了人們的注意。木制件加工技術 也獲得了顯著進展。根據一種加工木制件的傳統公知技術通過吸水使木制板軟化并對 其進行壓縮；沿著與施加壓縮力的方向大致平行的方向切割壓縮的木制 板，從而獲得片狀的初始定型產品(primary fixed product);并且在熱濕 條件下使該初始定型產品變形成所需的三維形狀(例如，參見日本專利 公報No.3078452)。此外，根據另一傳統技術，將軟化的木制板壓縮，然 后臨時固定在預備的模具中并留在該模具中直到該木制板復原。這樣， 可以獲得所需形狀的木制品(參見，例如日本專利申請特開平11-77619 號公報)。發明內容木制件具有個體特征意味著各個獲取的木制件自身在本質上不是均 質的。在傳統的木材加工技術中，在將木制件加工成特定形狀時，木材
的非均質特性往往阻礙形成具有均勻密度的整個木制件。當得到的木制 件不具有均勻密度時，加工后的木制件在壓縮后仍具有大量的殘余應力， 因此易于斷裂并會隨時間而改變其形狀。此外，當采用傳統木材加工技術從原木獲取木制件并優選得到在其 表面上呈現期望紋理圖案的木制件時，得到的木制件的形狀往往與模具 腔的形狀偏差很大。于是，需要在壓縮工序中使得到的木制件大大變形， 這往往會致使在木制件上產生裂紋。因此，當需要通過壓縮使木制件顯 著變形時，難以使木制件成形而不產生裂紋。鑒于上述情形，本發明的目的在于提供一種加工裝置、木材加工模 具以及木材加工方法，它們使得可以以均勻密度實現加工后的木制件的 高形狀穩定性，并使得無論待加工的木制件的形狀如何都可使木制件成 形而不產生裂紋。為了解決上述問題并實現所述目的，根據本發明一個方面的加工裝 置用于將木制件加工成預定的三維形狀，并包括第一模具，該第一模 具由至少在抵靠所述木制件的表面的部分處至少具有粘性和彈性之一的 材料制成；以及由金屬制成的第二模具，該第二模具與所述第一模具一 起夾持所述木制件，以在該木制件上施加壓縮力。所述第一模具可包括突起，該突起在所述木制件壓縮時抵靠該木 制件的所述表面，并在該木制件的所述表面上施加壓縮力，同時使該表 面的抵靠區域從該表面的中央部分向周邊部分逐漸擴展；以及端面擠壓 部，該端面擠壓部在所述木制件壓縮時抵靠該木制件的端面，并沿與該 端面的厚度方向基本垂直的方向在所述木制件上施加壓縮力。所述加工裝置還可包括弓i導模具，該引導模具沿運動方向弓1導所述 第一模具。所述引導模具可包括引導部，該引導部形成為所述引導模具的主體 的大致平截頭形狀的貫通部，并且在所述引導部的端部處形成的開口中 的較小開口與所述第二模具的開口具有相同形狀。所述第一模具可能夠從在所述引導部的端部處形成的開口之中的較 大開口插入所述引導模具中。
所述引導模具可與所述第二模具一體形成。根據本發明另一方面的木材加工模具通過與一金屬模具一起夾持木 制件從而向其施加壓縮力而將該木制件加工成預定的三維形狀，并包括: 突起，該突起在所述木制件壓縮時抵靠該木制件的表面，并在該木制件 的所述表面上施加壓縮力，同時使該表面的抵靠區域從該表面的中央部 分向周邊部分逐漸擴展；以及端面擠壓部，該端面擠壓部在所述木制件 壓縮時抵靠該木制件的端面，并沿與該端面的厚度方向基本垂直的方向 在所述木制件上施加壓縮力。所述突起和所述端面擠壓部由至少具有粘 性和彈性之一的材料制成。根據本發明又一方面的方法用于通過在木制件上施加壓縮力而將該 木制件加工成預定的三維形狀，并包括進行壓縮工序，在該壓縮工序中， 對所述木制件進行壓縮，同時使該木制件的作用有壓縮力的區域從中央 部分向周邊部分逐漸擴展。根據本發明再一方面的方法用于通過在木制件上施加壓縮力而將該 木制件加工成預定的三維形狀，并包括進行壓縮工序，在該壓縮工序中， 將所述木制件夾在第一模具和由金屬制成的第二模具之間并對其進行壓 縮，所述第一模具由至少在抵靠所述木制件的表面的部分處至少具有粘 性和彈性之一的材料制成。所述方法還可包括在所述壓縮工序之前進行初次壓縮工序，在該初 次壓縮工序中，將所述木制件夾在一對金屬模具之間并對其進行壓縮。所述木制件在所述初次壓縮工序中的平均壓縮率可小于該木制件在 所述壓縮工序中的平均壓縮率。在本說明書中，所述壓縮率是指木制件經過壓縮的厚度減少量與壓 縮之前所述木制件的厚度之比。例如，當厚度為Ro的木制件被壓縮成厚 度為R (<Ro)時，壓縮率可表示成(Ro—R) /Ro。此外，平均壓縮率是指壓縮木制件在不同部位具有不同壓縮率時，這些壓縮率的算數平均值。 所述一對金屬模具可形成為使得所述壓縮力至少施加在所述木制件 的一部分上，該部分是該木制件的厚度方向與所述壓縮力的作用方向基 本平行的部分。
所述方法還可包括進行成形工序，在該成形工序中，使在所述壓縮 工序中壓縮的所述木制件成形為所述三維形狀。所述成形工序可包括對所述木制件進行壓縮的最終壓縮工序。 所述成形工序可包括對所述木制件的表面進行切削的切削工序。 根據本發明，通過由至少在抵靠木制件的表面的部分處至少具有粘 性和彈性的特性之一的材料制成的第一模具以及與所述第一模具一起夾 持木制件并在該木制件上施加壓縮力的、由金屬制成的第二模具，對木 制件進行壓縮，從而可以以均勻密度實現加工后的木制件的高形狀穩定 性，并且無論待加工的木制件的形狀如何都可對木制件進行成形而不會 產生裂紋。


圖1是通過根據本發明第一實施例的木材加工方法形成的壓縮木制品的結構立體圖；圖2是沿圖1的線A-A的剖視圖；圖3是示意性表示如何從未壓縮的原木獲取木制件的說明圖；圖4是示意性表示如何在根據本發明第一實施例的木材加工方法的 初次壓縮工序中加工木制件的說明圖；圖5是在根據本發明第一實施例的木材加工方法的初次壓縮工序中 進行壓縮期間木制件的垂直剖視圖；圖6是示意性表示如何在根據本發明第一實施例的木材加工方法的 二次壓縮工序(壓縮工序)中加工木制件的垂直剖視圖，其中木材加工 模具正在下降；圖7是示意性表示如何在根據本發明第一實施例的木材加工方法的 二次壓縮工序(壓縮工序)中加工木制件的垂直剖視圖，其中木材加工 模具抵靠木制件；圖8是在二次壓縮工序中進行壓縮期間木制件的垂直剖視圖；圖9是采用圖1的壓縮木制品作為外殼的數碼相機的外部結構立體圖IO是構成數碼相機外部的罩蓋的結構立體圖；圖11是通過根據本發明第二實施例的木材加工方法形成的壓縮木制 品的結構立體圖；圖12是沿圖11的線C-C的剖視圖；圖13是木制件在加工之前的結構立體圖；圖14是沿圖13的線E-E的剖視圖；圖15是示意性表示如何從原木獲取木制件的圖；圖16是根據本發明第二實施例的木材加工模具和加工裝置的主要 部件的結構的垂直剖視圖；圖17是夾在木材加工模具和金屬模具之間的木制件的剖視圖；圖18是示意性表示如何在根據本發明第二實施例的木材加工方法 的壓縮工序中加工木制件的剖視圖，其中木制件正在變形；圖19是示意性表示如何在根據本發明第二實施例的木材加工方法 的壓縮工序中加工木制件的剖視圖，其中木制件變形完畢；圖20是示意性表示如何在根據本發明第二實施例的木材加工方法 的成形工序中加工木制件的垂直剖視圖；圖21是根據本發明第二實施例的變型例的木材加工模具和加工裝 置的主要部件的結構的垂直剖視圖；圖22是通過根據本發明第三實施例的木材加工方法形成的壓縮木 制品的結構立體圖；圖23是沿圖22的線G-G的剖視圖；圖24是木制件在加工之前的結構立體圖；圖25是沿圖24的線I-I的剖視圖；圖26是示意性表示如何從原木獲取木制件的圖；圖27是根據本發明第三實施例的加工裝置的主要部件的結構立體圖；圖28是示意性表示如何在根據本發明第三實施例的木材加工方法 的壓縮工序中加工木制件的剖視圖，其中上模具開始抵靠木制件；圖29是示意性表示如何在根據本發明第三實施例的木材加工方法
的壓縮工序中加工木制件的剖視圖，其中木制件正在進行變形；圖30是示意性表示如何在根據本發明第三實施例的木材加工方法 的壓縮工序中加工木制件的剖視圖，其中木制件變形完畢；圖31是示意性表示如何在根據本發明第三實施例的木材加工方法 的成形工序中加工木制件的垂直剖視圖；圖32是上模具(第一模具)的結構立體圖，該上模具構成根據本發 明第四實施例的加工裝置的一部分；圖33是沿圖32的線L-L的剖視圖；圖34是通過例示加工裝置的主要部件而示意性表示如何通過根據 本發明第四實施例的加工裝置壓縮木制件的剖視圖，其中上模具開始抵 靠木制件；圖35是示意性表示如何在根據本發明第四實施例的木材加工方法 的壓縮工序中加工木制件的剖視圖，其中木制件正在進行變形；以及圖36是示意性表示如何在根據本發明第四實施例的木材加工方法 的壓縮工序中加工木制件的剖視圖，其中木制件變形完畢。
具體實施方式
下面將參照附圖描述本發明的示例性實施例(以下簡稱為實施例)。 第一實施例圖1是通過根據本發明第一實施例的木材加工方法形成的壓縮木制 品的結構立體圖。圖2是沿圖1的線A-A剖取的剖視圖。圖1和圖2所 示的壓縮木制品1包括表面為大致矩形的主板la;兩個側板lb，它們 從主板la的相應的較長側延伸，并與該主板la形成預定角；和兩個側 板lc，它們從主板la的相應的較短側延伸，并與該主板la形成預定角。 整個壓縮木制品1為大致碗狀形狀。壓縮木制品1的厚度(以下用附圖 標記"r"表示)基本均勻。除了尺寸以外，沿圖1的線B-B剖取的剖面 與圖2的沿線A-A剖取的剖面具有基本相同的形狀。下面描述根據第一實施例的木材加工方法。在以下描述中，將描述 具有上述結構的壓縮木制品1的制造。然而，應當指出，根據第一實施 例的木材加工方法顯然可應用具有不同結構的壓縮木制品。首先，從未壓縮的原木獲取作為壓縮木制品1的材料的木制件。圖 3是示意性表示如何從原木獲取作為壓縮木制品1的材料的木制件的說明 圖。在獲取工序中，從原木50獲取大致碗狀的木制件51，使得獲取的木制件51在體積上比成品大出待在稍后所述的壓縮工序中減少的量。這樣 獲取的木制件51具有主板51a、側板51b和側板51c，它們分別對應于 圖1所示的壓縮木制品1的主板la、側板lb和側板lc，并且在整個木 制件中具有基本均勻的厚度(以下用附圖標記"rQ"表示木制件51的厚 度)。在僅作為例示示例的圖3中，從原木50獲取的木制件51的縱向和 木制件51的木纖維方向L示出為基本彼此平行，而主板51a具有直紋理 表面。另選的是，可這樣獲取木制件51，使得其縱向與木制件51的木纖 維方向L基本平行，并且主板51a具有平紋理表面或者帶有平紋理和直 紋理的中間紋理圖案的表面。在第一實施例中，可以考慮木制件的需要 強度、外觀等以最合適的方式從原木50獲取木制件51。因此，在以下描 述所參考的附圖中并未特別示出紋理50G。在獲取工序中，可獲取板狀木制件，使其縱向基本平行于原木50的 木纖維方向。第一實施例中所采用的原木50可以選自最適合于壓縮木制 品l使用目的的原木，例如日本扁柏、柏雪松(hibacedar)、泡桐、日 本柳杉、松木、櫻桃木、櫸木、黑檀木、竹子、柚木、桃花心木和薔薇 木。之后，對在獲取工序中獲取的木制件51進行壓縮。在第一實施例中， 在兩個分開的步驟中壓縮木制件51。在進行壓縮過程中，首先將木制件 51留置在高溫高壓水蒸汽環境中預定時間。在描述中，"高溫"是指在大 約100至230攝氏度(。C)范圍內的溫度，更優選的是在大約180至230。C 范圍內的溫度，而"高壓"是指在大約0.1至3兆帕(MPa)范圍內的壓 力，更優選的是在大約0.45至2.5MPa范圍內的壓力。因此，木制件51 過度吸水而軟化。然后，在相同的水蒸汽環境中進行一次壓縮(初次壓縮工序)。圖4
是表示如何進行一次壓縮工序的說明圖，并且該圖是木制件51的沿與圖 2相似的剖面的垂直剖視圖。如圖4所示，在初次壓縮工序中，將待壓縮的木制件51夾在一對金屬模具61和71之間，所述金屬模具的形狀對應 于木制件51的期望成品形狀，之后通過金屬模具61和71向被夾持的木 制件51施加預定程度的壓縮力。在這兩個金屬模具61和71之中，用于在壓縮期間從木制件51的上 方向該木制件51施加壓縮力的金屬模具61具有向下的突起62。突起62 的側表面具有與木制件51的側板51b和51c的內表面基本相同的形狀。 此外，突起62的向下突出高度H大于碗狀木制件51的內表面的深度h (H>h)。另一方面，用于在壓縮期間從木制件51的下方向該木制件51 施加壓縮力的金屬模具71具有向下的凹部72。凹部72的形狀與側板51b 和51c的外表面的形狀基本相同。圖5是在金屬模具61從圖4所示的狀態下降以便接近金屬模具71 之后，夾在兩個金屬模具61和71之間并被壓縮的木制件51的剖視圖， 并且該圖是沿與圖4中的相同的剖面的剖視圖。如圖5所示，木制件51 變形成與形成在突起62和凹部72之間的間隙相對應的三維形狀。在初次壓縮工序中，由于突起62和凹部72為上述形狀，因而在厚 度方向與壓縮力的作用方向基本平行的主板51a上作用大的壓縮力，由 此木制件51在壓縮之后的厚度n小于壓縮之前的厚度ro。另一方面，由 于在側板51b和51c上僅施加較小的壓縮力，因而它們的厚度在壓縮之 后仍為r。。因此，在初次壓縮工序之后，主板51a的厚度q變得小于側 板51b和51c的厚度ro (ri<rQ)。可以考慮到木制件51的材料和壓縮木制 品的使用用途來將主板51a的壓縮率設定成最優值。根據設定的壓縮率 確定木制件51的形狀(厚度ro、深度h等)和金屬模具61和71的形狀 (突起62的向下突出高度H等)。在將木制件51留置在圖5中所示的壓縮狀態中預定時間之后，使金 屬模具61升高以釋放經受了初次壓縮工序的木制件51'。然后使另一模 具81下降以將木制件51'夾在模具81 (第一模具)和金屬模具71 (第二 模具)之間并對其進行壓縮(壓縮工序)。該壓縮工序也在與初次壓縮工
序相同的水蒸汽環境中進行。為與初次壓縮工序加以區別，以下將第一 實施例的本壓縮工序稱為二次壓縮工序。圖6至圖8是示意性表示如何通過根據本發明第一實施例的加工裝置進行二次壓縮工序的說明圖。圖6至圖8是木制件51，的沿與圖4和圖 5中所示的木制件51的剖面相對應的剖面的垂直剖視圖。下面將描述根據第一實施例的加工裝置的主要部件的結構。根據第 一實施例的加工裝置包括模具81 (第一模具)和模具71 (第二模具)， 模具71和模具81夾持木制件51'以向該木制件51'施加壓縮力。模具81 是根據第一實施例的木材加工模具，其包括橡膠模具82，該橡膠模具 由諸如硅橡膠之類的材料制成，并用于抵靠木制件51'的內表面以向其施 加壓縮力；大致長方體的金屬模具83，其安裝到橡膠模具82的上端；以 及金屬模具84，其圍繞金屬模具83，并且在二次壓縮工序期間，在其底 面處抵靠木制件51，的側板51，b和51，c的上端。金屬模具83可相對于金 屬模具84垂直運動。橡膠模具82成錐形，使得其水平寬度向下略微減小，如圖6所示。 橡膠模具82的底面為大致矩形，其面積略小于木制件51'的裝配到模具 71的凹部72中的主板51'a的內表面的面積。金屬模具84的底面內周在 角部處倒圓。當具有上述結構的模具81朝木制件51'下降時，橡膠模具82的底面 抵靠木制件51，的主板51，a，如圖7所示。在該狀態下，橡膠模具82和 木制件51'之間仍存在間隙。之后，當金屬模具83進一步下降時，該金 屬模具83相對于保持靜止的金屬模具84可垂直運動，橡膠模具82被沿 垂直方向推動而變形。于是，木制件51'與橡膠模具82接觸的區域從主 板51'a的中央向其周邊逐漸增大，從而逐漸填充橡膠模具82與木制件 51，之間的間隙。橡膠模具82的錐形形狀和金屬模具84的底面內周的角 部的圓形形狀用于使橡膠模具82能平滑變形。當木制件51，和模具81之間的間隙完全被橡膠模具82填充并且橡膠 模具82到達可向木制件51'施加預定壓縮力的位置時，使金屬模具83停 止下降并使金屬模具83保持在該位置預定時間。圖8是示意性表示被橡
膠模具82壓縮的木制件51'的圖。在圖8所示的狀態下，由于橡膠模具 82的特性，該橡膠模具82向木制件51'的每一部位施加均勻的壓縮力。在將木制件51'在圖8所示的狀態下留置預定時間之后，將木制件 51'從壓縮狀態釋放并干燥。這樣就完成了圖1和圖2所示的壓縮木制品 1。通過這兩個壓縮工序，壓縮木制品1的密度(比重)和強度變得基本 均勻。由木制件51制成的壓縮木制品1在厚度方向上的壓縮率的平均值 (平均壓縮率)大約在0.5至0.7的范圍內，而圖2所示的厚度r大約在 從原木50獲取的木制件51在壓縮之前的厚度r。(參見圖4)的30%至 50%的范圍內。這里，在確定壓縮木制品1的成品形狀的二次壓縮工序中的平均壓 縮率優選高于初次壓縮工序中的平均壓縮率。在第一實施例的初次壓縮 工序中，由于主板的壓縮率為(r。一n) /rQ，而側板的壓縮率為零，因而 平均壓縮率為(r。一n)/2r。。另一方面，在二次壓縮工序中，由于主板的 壓縮率為(n—r) /ri，而側板的壓縮率為(r。一r) /rQ，因而平均壓縮率為 {ro +ri (rQ—r) 〉/2r。n。因此，二次壓縮工序中的平均壓縮率大于初次壓縮工序中的平均壓縮率的條件為r戶r。換言之，在從木制件51 形成壓縮木制品1的過程中，為使二次壓縮工序中的平均壓縮率高于初 次壓縮工序中的平均壓縮率，在二次壓縮工序中使主板變薄就足夠了。圖9是如上述形成的壓縮木制品1的應用示例的立體圖，更具體地 說是采用壓縮木制品1作為外殼的數碼相機的外部結構立體圖。圖9所 示的數碼相機100包括由壓縮木制品1形成的兩個罩蓋2和3結合而成 的殼狀外殼。壓縮木制品1被加工成具有適當的開口、切口部等而用作 罩蓋2和3。該外殼容納有各種電子元件和光學元件(未示出)，以實現 數碼相機100的功能。所述電子元件和光學元件例如為執行與成像處理 等有關的驅動控制的控制電路、諸如電荷耦合器件(CCD)或互補型金 屬氧化物半導體(CMOS)的固態成像裝置、以及用于輸入輸出聲音的諸 如麥克風或揚聲器之類的音頻裝置。圖10是罩蓋2和3的示意結構立體圖。如圖10所示，罩蓋2和3 由設有適當的開口或切口部的壓縮木制品l形成。罩蓋2的主板2a包括
用于露出具有成像透鏡的成像單元4的圓柱形開口 21、以及用于露出閃光燈5的長方體開口 22。罩蓋2的側板2b和2c分別具有半圓柱形切口 部23和長方體切口部24。罩蓋2和3具有基本均勻的厚度，該厚度的值 更優選為大約1.6毫米(mm)。另一方面，罩蓋3的主板3a具有長方體開口 31以露出顯示單元6， 該顯示單元由液晶顯示器、等離子顯示器或有機電致發光(EL)顯示器 等實現，用于顯示圖像信息或文本信息。罩蓋3的側板3b具有半圓柱形 切口部32，其與罩蓋2的切口部23 —起形成開口 41，以露出快門按鈕7。 此外，側板3c具有切口部33，其與罩蓋2的切口部24 —起形成開口 42， 以露出與外部裝置連接的連接接口(例如，DC輸入端子、USB連接端子)。上述開口或切口部可在從原木50獲取木制件的同時形成。另選的 是，所述開口或切口部可以在初次壓縮工序或二次壓縮工序之后通過切 割或沖壓而形成。另選的是，可以在適當的位置設置其他開口，以安裝 取景器或用于露出可供使用者輸入操作指令信號的操作鍵。還另選的是， 可以在適當的位置設置音頻輸出孔，以輸出由嵌入在外殼中的揚聲器發 出的聲音。當將壓縮木制品1作為外殼應用于上述數碼相機100時，露在外殼 表面上的木材的紋理和不均勻性用于防滑，因此可以提高數碼相機100 的可操作性。因此，除了數碼相機以外，由根據第一實施例的木材加工 方法制成的壓縮木制品作為外殼材料還可應用于各種電子裝置，例如 諸如便攜式電話、個人手持電話系統(PHS)或個人數字助理(PDA)的 便攜式通信終端，便攜式音頻裝置，IC記錄器，便攜式電視機，便攜式 收音機，用于各種家用電器的遙控器及數碼攝像機。根據上述的本發明第一實施例，在第一模具中，至少抵靠待加工的 木制件表面的部分由至少具有粘性和彈性之一的材料制成，而第二模具 由金屬制成。木制件被夾在第一模具和第二模具之間并被壓縮，據此不 管待加工的木制件的形狀如何，都可使木制件的密度均勻。因此，可使 木制件在壓縮之后具有均勻強度而不管其形狀如何。此外，根據第一實施例，在壓縮之后，可減小木制件內的殘余應力， 從而制造難以斷裂且不太可能隨時間而改變形狀的具有高形狀穩定性的 壓縮木制品。具體地說，通過在壓縮過程中使用橡膠模具，可均勻施加 壓縮力，因而即使在諸如木材硬節之類的部分(這些部分比其他部分硬， 從而更有可能在通過金屬模具進行的壓縮中產生裂紋)中也不會產生裂 紋等，據此可提高成品率。可不進行初次壓縮工序而緊接著木材的獲取工序之后利用橡膠模具 進行二次壓縮工序。另選的是，可在二次壓縮工序之后進一步對木制件進行成形工序， 使得該木制件具有與期望形狀更相符合的形狀。成形工序可作為三次壓 縮工序(最終壓縮工序)而實現，其中在與初次或二次壓縮工序中所采 用的相同的水蒸汽環境中采用尺寸精度比橡膠模具更高的預定金屬模 具。通過所述三次壓縮工序，可使木制件具有更高精度的預定形狀。另選的是，成形工序可以以表面切削工序的形式而實現，其中通過 切削使木制件的表面成形。切削工序適用于木制件具有仍比木制件的其 他部分厚的硬節部分并且期望該部分平坦時。通過所述切削工序，與三 次壓縮工序類似，可使木制件具有更高精度的預定形狀。這里，三次壓 縮工序和切削工序都可以作為成形工序而以任意順序進行。此外，當如 上所述緊接著獲取工序之后利用橡膠模具進行壓縮工序時，可在壓縮工 序之后進行成形工序。在第一實施例中，在第二壓縮工序中，采用為彈性體的橡膠模具向 木制件施加壓縮力。然而，也可應用由諸如包含更普通的聚合物凝膠或 粘土的粘彈性體之類的其他材料制成的模具來代替橡膠模具。換言之， 可應用至少具有粘性和彈性之一的材料制成的模具作為模具81。第二實施例圖11是通過根據本發明第二實施例的木材加工方法形成的壓縮木制品的結構立體圖。圖12是沿圖11的線C-C的剖視圖。圖11和圖12所示的壓縮木制品11包括表面為大致矩形的主板lla;兩個側板llb，它們從主板lla的與主板lla的縱向基本平行的相應側延伸，并與該主板 lla形成預定角；和兩個側板llc，它們從主板lla的與主板lla的橫向 基本平行的相應側延伸，并與該主板lia形成預定角。壓縮木制品11的 厚度(由r2表示)基本均勻，并且主板lla具有平紋理表面。除了尺寸 以外，沿圖11的線D-D剖取的剖面與圖12中所示的沿線C-C剖取的剖 面具有基本相同的形狀。下面描述根據第二實施例的木材加工方法。在以下描述中，描述具 有上述形狀的壓縮木制品11的制造。然而，應當指出，根據第二實施例 的木材加工方法顯然可應用于具有不同形狀的壓縮木制品。首先，從原木獲取作為壓縮木制品11的材料的木制件。圖13是通 過切割等從未壓縮的原木獲取的木制件的結構立體圖。圖14是沿圖13 的線E-E的剖視圖。圖中所示的木制件111比成形的壓縮木制品11 (參 見圖11)更像碗狀，并且其外表面llla和內表面lllb為具有基本均勻 厚度(由"表示)的光滑彎曲表面。木制件111在體積上比成品大出待 在稍后所述的壓縮工序中減少的量。除了尺寸以外，沿圖13的線F-F剖 取的剖面與圖14中所示的沿線E-E剖取的剖面具有基本相同的形狀。圖15是表示獲取具有上述結構的木制件111的位置的示意圖，更具 體地說是表示原木50中的與圖14所示的剖面對應的位置的示意剖視圖。 為了制造具有圖11所示的帶有平紋理表面的主板lla的壓縮木制品11， 必須以具有平紋理表面的方式從原木獲取木制件111。因此，在從原木 50獲取木制件111時，這樣獲取木制件111，即，使得木制件111的側表 面的曲率大致大于圖15所示的紋理50G的曲率。另選的是，可采用直紋理木制件或者具有平紋理和直紋理之間的中 間紋理圖案的木制件作為木制件lll。因而，可根據諸如由木制件制成的 壓縮木制品的用途，壓縮木制品的需要強度、外觀等之類的各種條件確 定從原木50獲取待加工的木制件的方式。隨后，對如上述獲取的木制件lll進行壓縮(壓縮工序)。在壓縮工 序之前，將木制件111留置在與第一實施例中相同的高溫高壓水蒸汽環 境中預定時間。因此，木制件111過度吸水而軟化。然后，另選的是， 例如可在壓縮之前通過諸如微波之類的高頻電磁波加熱木制件111。之后，在與上述相同的水蒸汽環境中壓縮木制件lll。圖16是根據 第二實施例的木材加工模具和加工裝置的主要部件的結構的垂直剖視 圖，并且示意性示出了如何進行壓縮工序。如圖16所示，根據第二實施 例的加工裝置包括模具131和金屬模具141，它們夾持待加工的木制件111并向其施加壓縮力。這里，在圖16中所示的木制件111的剖面與圖 14中的剖面相反。在圖16中，木制件111的內表面lllb示出為位于外 表面llla上方。模具131是根據第二實施例的木材加工模具，其包括:橡膠模具132， 該橡膠模具由諸如硅橡膠(彈性體)之類的材料制成，并用于抵靠作為木制件Ul的其中一個表面的內表面Ulb;以及大致長方體的可動的金屬模具133，其安裝到橡膠模具132的上端并且可沿垂直方向運動。橡膠 模具132包括突起134，其在圖16中向下突出，并用于抵靠木制件lll 的內表面lllb的至少一部分；以及端面擠壓部135，其保持木制件111 的端面lllc，并在壓縮時沿與端面lllc的厚度方向基本垂直的方向向該 端面lllc施加壓縮力。這里，可以通過根據所采用的橡膠模具132的硬 度在該橡膠模具132的外周上設置金屬模具而約束橡膠模具132的變形。在壓縮時從下方向木制件111施加壓縮力的金屬模具141具有凹部 142，該凹部適合于木制件111的外表面llla。凹部142的邊緣143被倒 圓，據此防止在壓縮木制件lll時，由于在外表面llla中向外表面llla 中的抵靠邊緣143的部分過度施加應力而在木制件111中產生裂紋。圖17是橡膠模具132和金屬模具141的剖視圖，其中模具131降低， 使得橡膠模具132可以抵靠金屬模具141。如圖17所示，木制件111的 外表面llla抵靠金屬模具141的凹部142的中央部分。突起134的下端 部附近抵靠木制件111的內表面Hlb的中央部分。由于外表面llla的形 狀與凹部142的形狀差別很大，因此在該狀態下，在外表面llla的外周 部和凹部142之間形成間隙。另一方面，盡管內表面lllb的形狀與突起 134的形狀之間的差異不如外表面llla的形狀與凹部142的形狀之間的 差異顯著，但是內表面lllb的形狀與突起134的形狀不完全匹配。因而， 在內表面lllb的外周與突起134之間也形成間隙。因此，緊隨金屬模具 131從圖17中所示的狀態幵始下降之后，壓縮力僅作用在木制件111的
中央部分附近。圖18是正從圖17所示的狀態下降的模具131的剖視圖。如圖18所 示，隨著模具131的下降，橡膠模具132自身被可動的金屬模具133和 木制件111擠壓而逐漸變形，從而內表面lllb與橡膠模具132接觸的區 域從木制件111的表面的中央部分向其周邊部分逐漸擴展。同時，橡膠 模具132的端面擠壓部135抵靠端面lllc，以沿與該端面lllc的厚度方 向垂直的方向向其施加壓縮力。因此，木制件111的表面上的作用有壓 縮力的區域隨模具131的下降而逐漸擴展，據此通過變形而使外表面llla 和金屬模具141之間的間隙以及內表面lllb和橡膠模具132之間的間隙 逐漸減小。同時，木制件lll的厚度從中央部分向周邊部分逐漸減小。在變形時，外表面llla在抵靠邊緣143并在其上滑動的同時變形。 優選用諸如特氟隆(Teflon)(注冊商標)等的材料涂覆邊緣143的表面， 以減小邊緣143和木制件111之間產生的動態摩擦力，從而進一步利于 木制件lll的滑動運動。為防止裂紋也優選設置這樣的涂層。如以上所述，通過將橡膠模具132應用于夾持木制件111的模具131， 橡膠模具132在壓縮時的逐漸變形可減輕木制件111的急劇變形。因此， 與通過一對金屬模具夾持并壓縮木制件的傳統技術相比，木制件111不 會經受過度施加的壓縮力，因而即使木制件通過壓縮而顯著變形時，也 可防止在木制件111中產生裂紋等。之后，橡膠模具132完全填充了木制件111與該橡膠模具132之間 的間隙，并向木制件111施加預定的壓縮力。然后，使可動的金屬模具 133停止下降。圖19是在壓縮工序中的木制件111的剖視圖，其中木制 件111的變形接近完成。在圖19所示的狀態下，由于作為彈性體的橡膠 模具132的特性，由橡膠模具132向整個木制件111施加均勻的壓縮力， 而不管其部位如何。在留置于圖19中所示的狀態下預定時間后，使模具 131與金屬模具141分開。隨后，在與上述壓縮工序中相同的水蒸氣環境中，使進行成形所采 用的與模具131不同的金屬模具(以下稱為成形金屬模具)下降，并將 木制件111夾持在成形金屬模具和金屬模具141之間以進行成形(成形
工序)。圖20是在成形工序中正被壓縮的木制件111的剖視圖，其中木 制件111的變形接近完成，并且該圖是沿與圖17中相同的剖面的垂直剖 視圖。在成形工序中從上方向木制件111施加壓縮力的成形金屬模具151具有突起152，該突起適合于木制件111的內表面lllb。突起152形成為 使得在上述壓縮工序中未被橡膠模具132充分壓縮的部分(例如，木制 件111的端面111c附近)適當成形。在將木制件111留置在圖20所示的 壓縮狀態下預定時間之后，使金屬模具141與金屬模具151分開以從壓 縮和水蒸氣環境釋放木制件lll，然后使木制件lll干燥。這樣就完成了 圖ll所示的壓縮木制品11。在壓縮工序和成形工序之后，壓縮木制品11的厚度i"2是從原木50 獲取的未壓縮的木制件lll的厚度^的大約30%至50。％。換言之，木制 件的壓縮率(r3—r2) /r3大約在0.5至0.7的范圍內。在壓縮工序和成形 工序中的壓縮率可根據木制件111的木材種類、壓縮木制品11的用途等 而變化。例如，可以是在壓縮工序中厚度基本上不變而僅木制件的形狀 顯著變化，而在成形工序中主要沿厚度方向壓縮木制件。根據待加工的壓縮木制品的形狀和用途，可以僅通過壓縮工序而以 足夠的精度獲得木制件的期望三維形狀。因而，成形工序不總是必需的。在上述兩個工序(壓縮工序，成形工序)中，加工裝置可設有用于 對模具131或成形金屬模具151進行電驅動的驅動單元，以實現模具131 或成形金屬模具151相對于金屬模具141的垂直運動，使得模具131或 成形金屬模具151可被電驅動，并可控制施加于木制件111的壓縮力。 另選的是，模具131或成形金屬模具151可以旋擰在金屬模具141上， 從而可通過手動或自動旋擰而實現模具131或成形金屬模具151相對于 金屬模具141的垂直運動，并可控制施加于木制件111的壓縮力。還另選的是，在成形工序中可通過切削使待加工的木制件表面成形。 切削工序適用于木制件在壓縮工序之后仍具有比木制件的其他部分厚的 硬節部分并且期望該部分平坦時。例如可在壓力容器內實現壓縮工序中的高溫高壓水蒸汽環境。于是，
由于壓力容器中僅有有限的空間，因而待驅動的模具或金屬模具的行程 不能設定得太長。然而，當采用上述模具131時，由于橡膠模具132變 形，因而可將行程設定得比普通金屬模具的長，從而即使在有限的空間 中也可更自由地施加壓縮力。根據上述的本發明第二實施例，在壓縮期間，當向待加工的木制件 施加壓縮力時，壓縮力所作用的區域從木制件的中央部分向其周邊部分 逐漸擴展。因此，即使當通過壓縮使木制件顯著變形時，也可制造期望 形狀的木制件而不會產生裂紋。因此，可提高壓縮木制品生產的成品率。此外，根據第二實施例，由于木材加工模具包括橡膠模具，該橡膠 模具在壓縮時變形從而向木制件的整個表面施加均勻的壓縮力。因此， 不管待加工的木制件的形狀如何都可使木制件的密度均勻，并且可使壓 縮木制件具有均勻的強度。第二實施例的變型例接下來描述第二實施例的變型例。圖21是根據第二實施例的變型例的木材加工模具和加工裝置的主要部件的結構的垂直剖視圖，并且該圖是示意性表示如何進行其中對從原木50獲取的平面木制件112進行壓縮 的壓縮工序的圖。用于從木制件112上方向該木制件112施加壓縮力的模具161 (木材加工模具)包括橡膠模具162;以及大致長方體的可動的金屬模具163，其安裝到橡膠模具162的上端。用于從木制件112的下 方向該木制件112施加壓縮力而采用的金屬模具141與上述第二實施例 中的相同。作為模具161的一部分的橡膠模具162包括突起164，正好在施 加壓縮力之前，該突起抵靠平面木制件112的其中一個表面(圖21中的 上表面)的中央部分；以及端面擠壓部165，該端面擠壓部在壓縮時抵靠 木制件112的端面，并沿與端面的厚度方向基本垂直的方向向該端面施 加壓縮力。當可動的金屬模具163從圖21中所示的狀態下降時，橡膠模具162 的突起164自身變形，從而橡膠模具162與木制件112的表面接觸的區 域從木制件112的中央部分向其周邊部分逐漸擴展，由此使木制件112 變形。當木制件112的下表面的中央部分抵靠凹部142時，壓縮力開始 沿木制件的厚度方向作用在該木制件的中央部分上，從而使木制件112變薄。之后，隨著木制件112的下表面的抵靠凹部142的區域向周邊部 分逐漸擴展，作用有壓縮力的區域也逐漸擴展。這里，如上所述，端面 擠壓部165向木制件112的端面持續施加壓縮力。最終，木制件112的 整個下表面抵靠金屬模具141的凹部142，直至木制件112具有圖19所 示的剖面形狀。后繼工序與第二實施例中的相同(包括成形工序)。這里，可采用由諸如包含更普通的聚合物凝膠的粘彈性體之類的其 他材料制成的模具代替為彈性體的橡膠模具作為木材加工模具。換言之， 在與待加工的木制件抵靠的部分，可采用至少具有粘性和彈性之一的材 料作為木材加工模具材料。第三實施例圖22是通過根據本發明第三實施例的木材加工方法形成的壓縮木 制品的結構的示意立體圖。圖23是沿圖22的線G-G的剖視圖。圖22 和圖23所示的壓縮木制品12包括表面為大致矩形的主板12a;兩個側 板12b，它們從主板12a的與主板12a的縱向基本平行的相應側延伸，并 與該主板12a形成預定角；和兩個側板12c，它們從主板12a的與主板12a 的橫向基本平行的相應側延伸，并與該主板12a形成預定角。壓縮木制 品12的厚度(由i"4表示)基本均勻，并且主板12a具有平紋理表面。除 了尺寸以外，沿圖22的線H-H剖取的剖面與圖23的沿線G-G剖取的剖 面具有基本相同的形狀。下面描述壓縮木制品12的成形所采用的木材加工方法。在以下描述 中，描述具有上述形狀的壓縮木制品12的制造。然而，應當指出，這里 所述的木材加工方法顯然可應用于具有不同形狀的壓縮木制品。首先，從原木獲取作為壓縮木制品12的材料的木制件。圖24是在 加工之前通過切割等從未壓縮的原木獲取的木制件的示意結構立體圖。 圖25是沿圖24的線I-I的剖視圖。圖中所示的木制件211比成形的壓縮 木制品12 (參見圖22)更像碗狀，并且其外表面211a和內表面211b為 具有基本均勻的厚度(由rs表示)的光滑彎曲表面。木制件211的外部 形狀在平面視圖中(從圖25的上方觀看)基本上類似于具有圓角的矩形。 木制件211在體積上比成品大出待在稍后所述的壓縮工序中減少的量。除了尺寸以外，沿圖24的線J-J剖取的剖面與圖25的沿線I-I剖取的剖 面具有基本相同的形狀。圖26是表示獲取具有上述結構的木制件211的位置的示意圖，更具 體地說是示意性表示原木中的與圖25所示的剖面對應的位置的剖視圖。 為了制造具有圖22所示的帶有平紋理表面的主板12a的壓縮木制品12， 必須以具有平紋理表面的方式從原木獲取木制件211。因此，在從原木 50獲取木制件211時，這樣獲取木制件211，即，使得木制件211的側 表面的曲率大致大于圖26所示的紋理50G的曲率。可采用除平紋理木制件以外的木制件作為木制件211。例如，可采用 直紋理木制件、具有平紋理和直紋理之間的中間紋理圖案的木制件或者 端面紋理(end grain)木制件。因而，可根據諸如由木制件制成的壓縮木 制品的用途，壓縮木制品的需要強度、外觀等之類的各種條件確定從原 木50獲取待加工的木制件的方式。隨后，對如上述獲取的木制件211進行壓縮(壓縮工序)。在壓縮工 序之前，將木制件211留置在與第一實施例中的相同的高溫高壓水蒸汽 環境中預定時間。因此，木制件211過度吸水而軟化。另選的是，例如 可在壓縮之前通過諸如微波之類的高頻電磁波加熱木制件211。圖27是根據本發明第三實施例的加工裝置的主要部件的結構立體 圖。圖27中所示的加工裝置200包括上模具231 (第一模具)，其從待 加工的木制件211上方向該木制件211施加壓縮力；下模具241(第二模 具)，其從木制件211下方向該木制件2H施加壓縮力；以及引導模具251， 其固定地設置在下模具241的上表面上以沿運動方向引導上模具231。圖28是加工裝置200的主要部件的結構的剖視圖，并且示意性表示 如何進行木制件211的壓縮工序，該圖是沿圖27的線K-K的垂直剖視圖。 以下將參考圖27和圖28詳細描述加工裝置200的主要部件的結構。上模具231包括橡膠模具232，該橡膠模具由諸如硅橡膠(彈性 體)之類的材料制成，并用于可變形地抵靠作為木制件211的其中一個
表面的內表面211b;以及大致長方體的可動的金屬模具233，其安裝到橡膠模具232的上端并且可沿垂直方向運動。橡膠模具232包括突起 234，其向下突出，并用于抵靠木制件211的內表面211b的至少一部分; 以及端面擠壓部235，其保持木制件211的端面211c，并在壓縮時沿與端 面211c的厚度方向基本垂直的方向向該端面211c施加壓縮力。在圖28 中，木制件211的剖面與圖25中的剖面相反地示出，并且木制件211的 內表面211b示出為位于外表面211a上方。下模具241由金屬實施，并具有適合于木制件211的外表面211a的 凹部242。凹部242的形狀與壓縮木制品12的主板12a的外表面的形狀 匹配。引導模具251是由金屬或硬樹脂制成的中空長方體形狀。引導模具 251的內表面形成有引導部252，該引導部這樣形成為具有基本方形的錐 臺形狀，即從彼此相對的兩個表面中的一個表面向另一表面貫通構成 引導模具251的主體的長方體。因此，引導模具251中形成的空間向下 成錐形，使得在組裝加工裝置200時，使上表面上的開口在面積上大于 下表面上的開口。因此，形成為引導部252的截面并為水平面的矩形沿 垂直方向向下減小。引導部252的下表面上的開口基本為矩形形式，其 與下模具241的凹部242的上端上的開口形狀一致。引導模具251和下 模具241組裝成使得相應的一致開口相疊加。另選的是，引導模具251 和下模具241可形成為整體部件。在壓縮木制件211時，從引導部252的上表面上的開口 (即，從具 有較大截面積的開口)插入上模具231。如以上所述，在引導部252的截 面上并在水平面上的基本矩形形狀沿垂直方向向下減小。因此，上模具 231的外周在其下降期間抵靠引導部252，并且在抵靠之后，上模具231 的外周沿著引導部252向下滑動到預定位置。在圖28中，引導部252的傾角與凹部242的上端部附近的傾角基本 上相匹配，并且引導部與凹部的表面平滑地對準。更具體地說，只要引 導部252的下表面上的開口具有與凹部242的上端上的開口基本相同的 形狀，并且在它們之間沒有臺階就是令人滿意的。中空形狀的形狀取決
于待制造的壓縮木制品的成品形狀。根據期望的成品形狀，所述中空形 狀可基本上為平截頭形狀，例如截棱錐、截圓錐、截橢圓錐等。接下來參照圖28描述由具有上述結構的加工裝置200進行的壓縮工 序。將木制件211放置在使端面211c的外緣抵靠引導部252并被其支撐 的位置。之后，當上模具231下降時，突起234的下端部首先抵靠木制 件211的內表面211b的中央部分。在圖28中所示的狀態下，內表面211b 的形狀與突起234的形狀不完全匹配，因此在內表面211b的周邊和突起 234之間存在間隙。圖29是正從圖28所示的狀態下降的上模具231的剖視圖。如圖29 中所示，隨著上模具231的下降，橡膠模具232自身被可動的金屬模具 233和木制件211擠壓而變形，從而內表面211b與橡膠模具232接觸的 區域從木制件211的表面的中央部分向其周邊部分逐漸擴展。同時，橡 膠模具232的端面擠壓部235抵靠端面211c，以沿與該端面21 lc的厚度 方向垂直的方向向其施加壓縮力。因此，木制件211的表面上的作用有 壓縮力的區域隨模具231的下降而逐漸擴展，據此通過變形而使外表面 211 a和下模具241之間的間隙以及內表面211 b和橡膠模具232之間的間 隙逐漸減小。接著，木制件211的中央部分附近的厚度首先變小，然后 周邊部分的厚度變小，最終整個厚度減小。這里，為實現橡膠模具232的外周沿引導部252的平滑滑動運動， 可預先用諸如特氟隆(注冊商標)等的材料涂覆引導部252的表面。于 是，木制件211也可更光滑地沿引導部252的表面滑動，從而可更確定 地防止在木制件211下降時產生裂紋。這里，可用諸如特氟隆(注冊商 標)的材料涂覆橡膠模具232的外周。如以上所述，當在上模具231中應用可通過施加的外力而變形的橡 膠模具232時，橡膠模具232自身在壓縮時變形從而減輕了木制件211 的急劇變形。此外，通過由端面擠壓部235向端面211c施加壓力，可對 木制件211沿與厚度方向垂直的方向的擴展進行約束。因此，即使當木 制件211顯著變形時，也不會在木制件211上作用張力。因此，木制件 211可僅根據壓縮力變形，從而可防止在木制件211上產生裂紋等。
之后，橡膠模具232完全填充木制件211與該橡膠模具232之間的 間隙，并且當橡膠模具232向木制件211施加預定的壓縮力時，使可動 的金屬模具233停止下降。圖30是在壓縮工序中的木制件211的剖視圖， 其中木制件211的變形接近完成。在圖30所示的狀態下，由于作為彈性 體的橡膠模具232的特性，由橡膠模具232向整個木制件211施加均勻 的壓縮力，而不管其部位如何。在留置于上述狀態下預定時間后，使上 模具231與下模具241分開。隨后，在與所述壓縮工序中相同的水蒸氣環境下，使進行成形所采 用的與上模具231不同的金屬模具(以下稱為成形金屬模具)下降，并 將木制件211夾持在成形金屬模具和下模具241之間以進行成形(成形 工序)。圖31是在成形工序中正被壓縮的木制件211的剖視圖，其中木 制件211的變形接近完成，并且該圖是沿與圖28等中相同的剖面的垂直 剖視圖。在成形工序中從上方向木制件211施加壓縮力的成形金屬模具261 具有突起262，該突起適合于木制件211的內表面211b。突起262在形 狀上與壓縮木制品12的內表面精確對應，并形成為使得在上述壓縮工序 中未被橡膠模具232充分壓縮的部分(例如，木制件211的端面211c附 近)成形。在將木制件211留置在圖31所示的壓縮狀態下預定時間之后， 使下模具241與成形金屬模具261分開以從壓縮和水蒸氣環境釋放木制 件211，然后使木制件211干燥。這樣就完成了壓縮木制品12。根據上述加工方法這樣獲得的壓縮木制品12的厚度r4是從原木50 獲取的未壓縮的木制件211的厚度1"5的大約30。％至50%。換言之，木制 件的壓縮率(r5—r4) /i"5大約在0.5至0.7的范圍內。在各個工序中的壓 縮率可根據木制件211的木材種類、壓縮木制品12的用途等而變化。例 如，可以是在壓縮工序中厚度基本上不變而僅木制件的形狀顯著變化， 而在成形工序中主要沿厚度方向壓縮木制件。根據待加工的壓縮木制品的形狀和用途，可以僅通過壓縮工序而以 足夠的精度獲得木制件的期望三維形狀。因而，成形工序不總是必需的。當上模具231或成形金屬模具261沿垂直方向相對于下模具241運
動時，加工裝置200可設有用于電驅動上模具231或成形金屬模具261的驅動單元、以及用于對該驅動單元的驅動進行控制的控制單元，使得上模具231或成形金屬模具261可被電驅動并且可控制施加于木制件211 的壓縮力。另選的是，模具231或成形金屬模具261可以旋擰在下模具 241上，從而可通過手動或自動旋擰而實現上模具231或成形金屬模具 261相對于下模具241的垂直運動，并可控制施加于木制件211的壓縮力。還另選的是，在成形工序中可通過切削使待加工的木制件表面成形。 切削工序適用于木制件在壓縮工序之后仍具有比木制件的其他部分厚的 硬節部分并且期望該部分平坦時。例如可在壓力容器內實現壓縮工序中的高溫高壓水蒸汽環境。于是， 由于壓力容器中僅有有限的空間，因而待驅動的模具或金屬模具的行程 不能設定得太長。然而，當采用上述上模具231時，由于橡膠模具232 變形，因而可將行程設定得比普通金屬模具的長，從而即使在有限的空 間中也可更自由地施加壓縮力。根據上述的本發明第三實施例，為向木制件施加壓縮力而設置了以 下模具，即包括作為抵靠木制件的部分的橡膠模具的上模具、沿運動 方向弓I導該上模具的弓I導模具、以及和上模具一起夾持木制件并向木制 件施加壓縮力的下模具，這使得即使在通過壓縮而顯著變形時，也可成 形木制件而不產生裂紋。此外，根據第三實施例，由于上模具包括作為抵靠木制件的部分的 橡膠模具，該橡膠模具在壓縮時變形從而向木制件的整個表面施加均勻 的壓縮力。因此，不管待加工的木制件的形狀如何都可使木制件的密度 均勻，并且可使壓縮木制件具有均勻的強度。此外，根據第三實施例，至少抵靠下金屬模具的表面可通過壓縮工 序精確變形，因此當僅對壓縮木制品的一個側表面要求形狀精度時，可 通過壓縮工序完成木材加工。因此，可根據壓縮木制品的用途、需要外 觀等進行各種加工。另選的是，可通過由包含更普通的聚合物凝膠的粘彈性體等形成的 模具實施所述上模具。換言之，在與待加工的木制件抵靠的部分，可采200680用至少具有粘性和彈性之一的材料作為上模具的材料。 第四實施例圖32是上模具(第一模具)的結構立體圖，該上模具構成根據本發明第四實施例的加工裝置的一部分。圖33是沿圖32的線L-L的剖視圖。 圖32和圖33所示的上模具371包括大致長方體的主體372以及多個端 面擠壓部373，所述端面擠壓部以可沿著外周方向自由運動的方式從主體 372的側表面伸出，從而在壓縮時抵靠木制件的端面，并沿基本垂直于抵 靠中的端面的厚度方向向木制件施加壓縮力。主體372包括保持部374， 其設在側表面上以保持各個端面擠壓部373;以及底面部分375，其抵靠 待加工的木制件表面并向其施加壓縮力。端面擠壓部373還連接至諸如 彈簧的彈性件376的一端，彈性件的另一端固定至保持部374，所述端面 擠壓部受到沿從主體372的側表面向外方向的彈簧力。圖34是根據第四實施例的加工裝置的主要部件的結構圖，并且示意 性表示如何進行木制件211的壓縮工序，該圖是與第三實施例的圖28相 對應的垂直剖視圖。圖34中所示的加工裝置300包括具有上述結構的上 模具371、下模具241以及引導模具251。下模具241和引導模具251的 結構與第三實施例中所述的相同。此外，以與上述上模具231相同的方 式驅動上模具371。與上述第三實施例類似地從原木50獲取待加工的木 制件211，并在壓縮之前將其留置在上述高溫高壓水蒸汽環境中使其軟 化。在與上述相同的水蒸汽環境中，使加工裝置300的上模具371下降， 使得底面部分375的一部分開始抵靠木制件211的內表面211b。具體地 說，底面部分375的彎曲的周邊部分抵靠內表面211b的周邊部分。進而， 端面211c的一部分(上端部附近)抵靠端面擠壓部373的底面。在圖34 所示的狀態中，由于內表面211b的形狀與底面部分375的形狀不匹配， 因而在內表面211b的中央部分與底面部分375的中央部分之間，以及端 面211c和端面擠壓部373的底面之間等等形成間隙。圖35是正從圖34中所示的狀態下降的上模具371的剖視圖。當上 模具371從圖34中所示的狀態下降時，端面擠壓部373的底面的外周部 分抵靠引導部252的表面從而受到阻力。于是，端面擠壓部373抵抗彈 性件376施加的彈簧力而沿主體372的重心方向逐漸縮進保持部374中。 端面擠壓部373的下端抵靠木制件.211的端面211c，并沿與端面211c的 厚度方向基本垂直的方向向端面211c施加壓縮力。因此，木制件211在 其邊緣在引導部252的表面上向下滑動的同時下降并逐漸變形。在該工 序中，底面部分375與木制件211的內表面211b之間的接觸面積增大， 而且端面擠壓部373的底面與端面21 lc之間的接觸面積增大。于是實現 了圖35中所示的狀態，g卩外表面211a的中央部分附近抵靠下模具241 的凹部242。之后，隨著上模具371的進一步下降，木制件211的表面上的作用 有壓縮力的區域逐漸擴展，并且外表面211a和下模具241之間的間隙以 及內表面211b和上模具371之間的間隙進一步逐漸減小。圖36是木制件211的剖視圖，其中由于上模具371接近下降到最低 位置，因而木制件211的變形接近完成。在圖36中所示的狀態下，端面 擠壓部373的底面面對端面211c且無間隙地與該端面接觸，而且底面部 分375和內表面211b也無間隙地彼此接觸。當將木制件211保持在圖36 中所示的狀態下預定時間時，木制件211的至少夾持在端面擠壓部373 和凹部242之間的部分可以變形成預定形狀。由于在上述壓縮工序中從被端面擠壓部373擠壓的部分擠出的木材 成分的影響，端面211c的未被端面擠壓部373擠壓的部分會形成扭曲形 狀。因而，與第三實施例類似，可通過成形金屬模具對這樣的部分進行 成形，或者可通過切割等使端面211c的不均勻部分變平。在第四實施例中，由于上模具371和下模具241都為金屬模具，因 而除了因端面擠壓部373縮進而致使上模具371的形狀變化外，所述模 具本身的表面形狀不會變化。因此，為了防止在壓縮過程中木制件211 產生裂紋，必須提供允許一部分木材成分逃逸到開放空間中的自由度。 因此，在壓縮工序期間，優選不通過端面擠壓部373向以下部分施加壓 縮力，該部分即在壓縮中逃逸的木材成分傾向于沿兩個方向聚集的部分， 例如加工之后形成壓縮木制品12的側板12b和側板12c之間的邊界的部
分。因此，上模具371中設置的端面擠壓部373的數量、尺寸或位置可 根據木制件211的成品形狀，即壓縮木制品的形狀而適當確定。根據上述的本發明第四實施例，與第三實施例類似，為向木制件施加壓縮力而設置了以下模具，即包括可朝向外周運動的多個端面擠壓 部的金屬上模具、沿運動方向引導該上模具的引導模具、以及和上模具 一起夾持木制件并向木制件施加壓縮力的下模具，這使得即使在通過壓 縮而顯著變形時，也可使木制件成形而不產生裂紋。此外，根據第四實施例，由于上模具也由金屬制成，在木制件的抵 靠上模具的部分上也可以以較高的形狀精度進行壓縮成形。盡管作為本發明的示例性實施例而對第一至第四實施例進行了描 述，但是應理解本發明不局限于此。本發明涵蓋以上未具體描述的各種 實施例，并且在所附權利要求及其等同物所限定的總體發明構思的精神 或范圍內可實現設計方面等的各種修改。工業應用性根據本發明的木材加工方法、木材加工模具以及加工裝置而形成的 壓縮木制品可作為外殼而應用于數碼相機，諸如便攜式電話、個人手持電話系統(PHS)和個人數字助理(PDA)的便攜式通信終端，便攜式音 頻裝置，IC記錄器，便攜式電視機，便攜式收音機，用于各種家用電器 的遙控器，以及數碼攝像機。本申請基于以下日本專利申請2005年4月1日提交的 No.2005-106385、 2005年5月12日提交的No.2005-139900和2005年5 月23日提交的No.2005-149978，并要求其優先權，通過引用將這三個專 利申請的全部內容合并于此。
權利要求
1、一種加工裝置，該加工裝置用于將木制件加工成預定的三維形狀，并包括第一模具，該第一模具由至少在抵靠所述木制件的表面的部分處至少具有粘性和彈性之一的材料制成；以及由金屬制成的第二模具，該第二模具與所述第一模具一起夾持所述木制件，以在該木制件上施加壓縮力。
2、 根據權利要求1所述的加工裝置，其特征在于， 所述第一模具包括突起，該突起在壓縮所述木制件時抵靠該木制件的所述表面，并在 該木制件的所述表面上施加壓縮力，同時使該表面的抵靠區域從中央部 分向周邊部分逐漸擴展；以及端面擠壓部，該端面擠壓部在壓縮所述木制件時抵靠該木制件的端 面，并沿與該端面的厚度方向基本垂直的方向在所述木制件上施加壓縮 力。
3、 根據權利要求1或2所述的加工裝置，該加工裝置還包括引導模具，該引導模具沿運動方向引導所述第一模具。
4、 根據權利要求3所述的加工裝置，其特征在于， 所述引導模具包括引導部，該引導部形成為所述引導模具的主體的大致平截頭形狀的貫通部；并且在所述引導部的端部處形成的開口之中的較小開口與所述第二模具 的開口具有相同形狀。
5、 根據權利要求3或4所述的加工裝置，其特征在于，所述第一模具可從在所述引導部的端部處形成的開口之中的較大開 口插入所述引導模具中。
6、 根據權利要求3至5中任一項所述的加工裝置，其特征在于，所述引導模具與所述第二模具一體形成。
7、 一種木材加工模具，該木材加工模具用于通過與一金屬模具一起 夾持木制件從而向其施加壓縮力而將該木制件加工成預定的三維形狀， 并包括突起，該突起在壓縮所述木制件時抵靠該木制件的表面，并在該木 制件的所述表面上施加壓縮力，同時使該表面的抵靠區域從中央部分向 周邊部分逐漸擴展；以及端面擠壓部，該端面擠壓部在壓縮所述木制件時抵靠該木制件的端 面，并沿與該端面的厚度方向基本垂直的方向在所述木制件上施加壓縮 力，其中，所述突起和所述端面擠壓部由至少具有粘性和彈性之一的材 料制成。
8、 一種木材加工方法，該方法用于通過在木制件上施加壓縮力而將 該木制件加工成預定的三維形狀，并包括進行壓縮工序，在該壓縮工序中，對所述木制件進行壓縮，同時使 該木制件的作用有壓縮力的區域從中央部分向周邊部分逐漸擴展。
9、 一種木材加工方法，該方法用于通過在木制件上施加壓縮力而將 該木制件加工成預定的三維形狀，并包括進行壓縮工序，在該壓縮工序中，將所述木制件夾在第一模具和由 金屬制成的第二模具之間并對其進行壓縮，所述第一模具由至少在抵靠 所述木制件的表面的部分處至少具有粘性和彈性之一的材料制成。
10、 根據權利要求8或9所述的方法，該方法還包括在所述壓縮工序之前進行初次壓縮工序，在該初次壓縮工序中，將 所述木制件夾在一對金屬模具之間并對其進行壓縮。
11、 根據權利要求10所述的方法，其特征在于，所述木制件在所述初次壓縮工序中的平均壓縮率小于該木制件在所 述壓縮工序中的平均壓縮率。
12、 根據權利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述一對金屬模具形成為使得所述壓縮力至少施加在所述木制件的 一部分上，該部分是該木制件的厚度方向與所述壓縮力的作用方向基本 平行的部分。
13、 根據權利要求8至12中任一項所述的方法，該方法還包括 進行成形工序，在該成形工序中，使在所述壓縮工序中壓縮的所述木制件成形為所述三維形狀。
14、 根據權利要求13所述的方法，其特征在于，所述成形工序包括對所述木制件進行壓縮的最終壓縮工序。
15、 根據權利要求13或14所述的方法，其特征在于， 所述成形工序包括對所述木制件的表面進行切削的切削工序。
全文摘要
本發明提供了一種加工裝置、木材加工模具及木材加工方法，它們使得可以均勻密度而實現加工后的木制件的高形狀穩定性，并使得無論待加工的木制件的形狀如何都可使木制件進行成形而不產生裂紋。木制件(51’)被第一模具(81)和由金屬制成的第二模具(71)壓縮，所述第一模具由至少在抵靠所述木制件的表面的部分(82)處至少具有粘性和彈性特性之一的材料制成，所述第二模具與所述第一模具一起夾持所述木制件，以在該木制件上施加壓縮力。
文檔編號B27M1/02GK101128292SQ200680006388
公開日2008年2月20日 申請日期2006年2月28日 優先權日2005年4月1日
發明者北吉信雄, 鈴木達哉 申請人:奧林巴斯株式會社