專利名稱：圓木徑鋸固定裝置及方法
技術領域：
本發明涉及一種將圓木鋸成扇狀楔形木材的設備，以及一種將鋸得的楔材進一步加工成各種木制品的方法。
徑鋸就是將圓木鋸成長條的楔形木材，因此，所得的楔材具有兩個徑向表面，這兩個徑向表面實質上是沿圓木縱軸線、按與從選定中心向外伸展的半徑相平行的平面鋸開圓木形成的。
徑鋸圓木得以增加圓木和木制品在與年輪走向一致方向上的可用木材出材率。
這些優點已在Hansenwinkle的美國專利3903943、Knorr的澳大利亞專利623344和Knorr的美國專利5560409中充分加以概述。
雖然徑鋸在理論和實際上有許多優點，但一般講，工業尚未應用或開發這種方法。
現有技術尚未公開一種生產加工方法，它包含將圓木徑鋸成楔材，隨后按需要能生產脊鋸木板、四開木板，和進一步分割徑向楔材或生產梯形截面的木材。現有技術公開的鋸木裝置很笨重，或由于要采用多根鋸條，其制造成本昂貴，且難于操作和維護。
而且，這些裝置中沒有一種裝置能經濟地、且切實可行地鋸開具有生長應力的圓木。由于老的成長林被砍伐掉，木材來源越來越多地來自再生長或人造林木材，而在小直徑的硬木樹中，這些應力特別大，它們對木材工業有著不利的影響。
澳大利亞專利623344確實公開了一種方法，它可由包括含生長應力圓木在內的所有圓木生產徑向楔木。此方法將圓木安裝在固定裝置中，它們在圓木兩端固定圓木。這些固定裝置使圓木得以沿它們縱向軸線旋轉，并在預定角度下沿圓木的長度方向基本從外向中心進行鋸開切割。雖然這一方法具有很多優點，但它仍未提供一種切實可行的集成操作方法，這種集成操作方法在徑鋸過程后不需對圓木的端部進行鋸開，或進行附加切割以分開楔木。
本發明涉及一種裝置，它能沿圓木的整個長度，在要求的深度下對圓木進行完全的切割，從而能進行各種木制品的集成生產。此裝置對圓木和楔材的固定能力有很大改進，且制造和使用比較簡單。此裝置適用于端部凹凸不平的圓木。這對來自圓木場的圓木及存放在圓木場中等待鋸開的圓木是很普遍的，因為實際上不可能將端部規則地碼放成與樹木的縱軸線成直角。
此裝置在鋸木過程中允許含有生長應力，并能在鋸木過程終了時將生長應力均勻地釋放至各個楔材中。
此裝置的缺點是，在此裝置上能進行完全切口的數、以及切口之間的角度受限于一開始制造的形式。
但是，此裝置的限制性特點也可成為優點，因為它可在進一步加工中，使得從圓木得到已鋸木材的出材率達到最大，從而增加整條生產線及所產產品的通用性，并確保圓木得到它們最高價值的使用。
一般講，不可能弄清圓木中內部木材的質量。根據圓木質量的不同，初始切口對其后木材的出材率及利用率是十分重要的。作出有關這一方面的決定需要時間，也需要高度的技藝。標準鋸木或“分解”過程能為初始分解的產品向進一步標準化或定制產品開辟途徑，它對從鋸木線上選擇高質量木材有特別顯著的優越性。本發明為此目的提出一種將圓木分解成楔形段的標準化系統，一旦能看到內部木材質量，它能提供一種應用圓木的最佳決策能力，還提出一種為此目的進行實際應用的裝置。例如，木材四開的表面(即在徑鋸過程中的徑向表面)如具有特殊紋理特征就為最珍貴的。具有這些特征的楔木中選作進一步加工成要求的產品，并可能具有最高價值。
在楔木的分解狀態可對其尺寸、質量、缺陷或特殊特征進行評估，并引向進一步加工。
進一步加工包括將楔木再鋸成脊鋸木板(即從徑向表面鋸至徑向表面以制作脊鋸木板，一般它們的年輪與木板表面相切)、對楔木進行再鋸以生產進一步分段的楔木、按與徑向表面平行的表面進行再鋸以生產四開的木板(即木板中年輪基本與木板表面成直角)、以及對楔木進行再鋸以生產梯形截面的木材，它們既不能分類成四開的木材，也不能分類成脊鋸木板。
一種應用本發明的裝置的基本實施例是一種具有預定數目抓手或固定臂的裝置，這些抓手或固定臂施加壓力、力和限制裝置以便在兩端固定和支承圓木；相對所選中心縱向軸線將圓木固定在位；圍繞圓木的同一縱向軸線轉動圓木；固定圓木端部的各個扇形物；沿圓木扇形物半徑進行鋸開切口以形成各個楔形木材；為鋸條提供間隙，從而能沿圓木的整個長度在要求的深度下進行完全切割；在鋸開之后，固定楔形木材；在預定時刻松開各個楔材；調整長度以固定端部凹凸不平或與轉動軸線不成直角的圓木；提供切實可行的生產各種木制品的集成生產過程。
在本發明的一個最優實施例中，各個固定抓手是圓桿或管，它們能平行于圓木軸線滑動移入和移出。撐桿安裝在支承孔中，并根據要求的切割形狀布置成圓周形式，例如，對60度楔材布置6根撐桿，對45度楔材布置8根撐桿。對此實施例，撐桿的端部能滑移進入一個公共水力儲罐中，當一根撐桿推入時，它將其余撐桿推出。當圓木固定裝置推入至圓木的端部時，它能使撐桿自動均勻分布在斜角或凹凸不平的圓木端部上。
撐桿延伸至要求的距離，這樣，圓鋸不會切入至安裝有滑移撐桿用的支承孔的部件中。
來自圓木重量的壓力和來自已切割楔材的生長應力可以十分高。支承軛緊靠圓木而安裝以支承撐桿上的負載。軛在實質上是圓形的，并在頂部具有一個開口，在鋸木位置時使圓鋸得以通過，但將撐桿完全約束住。
可將撐桿的端部機械加工成凹形以形成尖銳的邊緣，或在撐桿端部安裝附件以利于圓木的固定。可對撐桿進行機械加工或安裝附件以制止引起固定易于附件偏離的、不應有的撐桿轉動。
在第一最佳實施例中，通過至少將固定裝置中的一臺固定裝置移入圓木，提供水力儲罐中要求的固定壓力，壓緊圓木而固定圓木。
固定裝置通常安裝在軌道上，從而得以沿著與圓木縱軸線相同的直線移動。該裝置的軌道或軌道安裝的適當裝置要是RSJ下凸緣或通用型梁。如需要可對這些梁進行加強或加倍。而現行鋸木裝置則能沿著上凸緣、或在安裝于上凸緣的軌道上移動。
在一個替代實施例中，固定裝置可鎖定在要求的位置上，并能提供水力壓力以便將撐桿推入至固定位置。
在另一個實施例中，各個撐桿具有單獨的水力貯罐，從而得以對各個楔材進行單獨壓緊或松開。這種有選擇地松開鋸得的扇形體的能力能利于按次序卸除鋸得的楔木。
可采用機械裝置、彈簧、壓縮空氣或其它適當裝置對抓手或固定臂進行調節或對其施加壓力。
常規的鋸木循環包括將一根圓木相對所選的鋸木中心安裝在固定裝置中；將圓鋸下降至固定臂之間并進入圓木；將圓鋸沿著圓木在安裝臂之間穿通至另一端以完成切割，并于該點撤走圓鋸。由固定裝置將圓木轉過要求的量，重復此過程直至所有楔材由圓木切下以完成鋸木循環。然后移走扇形楔材以便加工至要求的產品。
在附圖中，
圖1是圓木(1)的示意圖，其中點線(2)代表由于固定裝置(3)引起的對完全鋸開切割的限制，它使鋸線不能通過固定裝置的固定點。實際中，更多的圓木仍未切開，并被浪費，因為一大部分未切開部分常常被留下以制止生長應力引起切得的楔材開裂。開裂的楔材使剩下的楔材產生不均勻變形。
圖2表示一根圓木扇狀物的端部(4)，當其與中心軸線成小至2度的角度時，是如何不能被剛性固定機構(5)完全或全部固定的。
圖3示意地表示生長應力釋放至兩相對楔木(6)的情況，其中點線(7)表示圓木的原縱向軸線和進行平行鋸開切割以松開所述扇形物的直線。圖3(b)表示從圓木端部察看時楔狀扇形物(6)的相對位置。
圖4表示分割成8個相等扇形的圓木的端部截面，其中之一用(8)表示，而固定點的典型中心用十字以諸如(9)加以表示。
圖5(a)表示發明最佳實施例的側視圖，而圖5(b)表示從裝置的圓木固定端察看時的主視圖。
在這些圖中
(10)表示裝置的轉動中心；(11)表示通常的圓形撐桿，它們能按箭頭(12)進行縱向運動；(13)表示公共水力儲罐，它裝備有常規的密封件(14)，水力流體貯存于罐中，當向撐桿作用壓緊力時，流體在撐桿的端部作用壓力；(15)表示一塊與儲罐部分(13)連接的平板，板上有支承撐桿用的孔；(16)表示支承軸，其支承裝置(17)與適當的平臺或纜車裝置連接，它得以使軸轉動，在其上裝備有轉動、分度、鎖緊和抗推力裝置；(18)表示一臺與適當的平臺或纜車裝置連接的支承軛，它支承圓木的主要重量、降低水力儲罐密封區域中的應力、以及承受已切扇形物的生長應力。此軛可在內軸承表面(19)襯墊有減小摩擦材料。
圖6用點線表示已部分鋸開的圓木(20)相對軛(18)的端部截面、鋸開切口(21)及固定點(22)。軛的特征使只有與其它扇形物相連的扇形物才能通過鋸開切割開口(23)，從而在開鋸運作期間，進一步降低在固定撐桿上的應力。(27)表示一個楔材，它能由適當的裝置在撐桿之間加以驅動，以便起鎖緊裝置的作用。
圖7表示一根圓形固定撐桿(24)，它裝備有一件單獨的帶齒附件(25)以利于圓木扇形物的固定。附件可以是剛性的、或樞軸轉動的、或按特殊方法成形的、或由它們自行決定提供固定壓力的。陰影線區域(26)表示如何機械加工了一個鍵槽以接受一個制動器，它允許進行縱向運動，但不允許進行不應有的撐桿轉動。
圖8表示兩臺作用于圓木(29)端部的固定裝置(28)，此時圓鋸(30)正開始沿圓木進行切割。可對一臺或對兩臺固定裝置都安裝轉動裝置。可對一臺或對兩臺固定裝置都安裝鎖緊裝置。可對一臺固定裝置安裝轉動裝置，而對一臺或兩臺固定裝置都安裝鎖緊裝置。
圖9表示兩根通用梁或RSJ型梁(31)的下凸緣構成的軌道，或軌道的安裝架，用于固定或得以使固定裝置(32)進行移動以切割不同長度的圓木，并對圓木施加壓力。梁可如(33)那樣加倍，以加強跨度和凸緣。梁的上凸緣可用作圓鋸裝置的軌道，或用作其支承其軌道。固定裝置可沿軌道移動，并采用纜繩和鏈條拉動，或通過齒條和小齒輪裝置施加壓緊力。可應用軌道上的棘輪裝置、孔中的銷子、或機械制動裝置將固定裝置鎖緊在位。
圖10表示在將圓木初始鋸成楔材后，可供選擇的開鋸的形狀，這是集成運行的一部分。這些再鋸過程作為總過程的一部分在一臺不同的機器上，或在一些不同的機器上進行。(34)表示一塊楔材被再鋸成脊鋸木板，(35)表示一塊楔材被再鋸成更多的楔材，(36)表示一塊楔材被再鋸成四開的木板，而(37)表示一塊梯形木材的截面，它既不能歸類成縱向鋸成四開的木板，也不能歸類成脊鋸木板。
圖11表示生產不同產品的流程示意圖，其中(38)是位于鋸站(39)的固定裝置，它們能生產并傳送楔材(40)。對楔材可進行評估，并決定是否將楔材或一批楔材送至下一個加工站(41)。箭頭表示可能的楔材和產品的流水線。加工站的數目可按需要進行增、減。可將加工站的數目減少至一或兩個，而各個加工站按要求行使一個以上職能。
權利要求
1.一種圓木鋸切方法，它能生產四開的木板、脊鋸木板、梯形截面和徑向扇形楔材以便直接應用和進一步加工，該方法包括的步驟有(a)將一根圓木或一些圓木按徑向表面間預定的角度鋸成徑向扇形楔材；(b)將楔材或一批楔材分類，以便由單獨或集成裝置將它們加工成脊鋸木板、四開的木板、梯形截面或進一步分割的扇形楔材。
2.如權利要求1的方法，它包括根據諸如產品要求、木材質量、尺寸、紋理特征及缺陷等因素對扇形楔材進行評估和分類的步驟。
3.一種固定設備，它能對圓木進行切實可行的鋸開，以生產經向鋸開的扇狀楔形木材，所述固定設備包括一些裝備有預定數目的抓手或固定臂的裝置，這些抓手或固定臂施加壓力、力和／或限制裝置以便在兩端固定和支承圓木；相對所選中心縱向軸線將圓木固定在位；圍繞圓木的同一縱向軸線進行轉動；固定圓木端部的各個扇形物；沿圓木扇形物的半徑進行鋸切以形成各個楔形木材；為鋸條提供間隙，從而能沿圓木的整個長度在要求的深度下進行完全切割；在鋸開之后，固定楔形木材；在預定時刻松開各個楔材；調整長度以固定端部凹凸不平或與轉動軸線不成直角的圓木。
4.一種裝置，該裝置是如權利要求3的圓木固定設備的一部分，其特征在于，直接或間接提供壓力的抓手、或固定臂、或其它延伸件或部件全部或部分是圓形桿或管。
5.如權利要求3和4的裝置，其特征在于，固定臂延伸進入一個公共水力貯罐。
6.如權利要求3和4的裝置，其特征在于，抓手或固定臂延伸進入單獨的水力貯罐。
7.如權利要求5和6的裝置，其特征在于，水力壓力是借助不同于壓緊力的方法而作用于固定臂上的。
8.如權利要求3的裝置，其特征在于，固定壓力是借助不同于水力壓力的機械裝置而作用于或傳送至單獨撐桿或臂上的。
9.一種應用如權利要求3至8的設備的方法，這種固定圓木的方法是通過固定裝置相互相向運動，直至可調節臂或抓手作用足夠壓力以固定圓木及切割的楔狀扇形物的。
10.一種應用如權利要求3至8的設備的方法，其特征在于，固定裝置相互相向運動，然后固定于相對位置上，其中的固定臂和抓手向外伸展，且加以調節，以要求的力固定圓木及切割的楔狀扇形物。
11.如權利要求9和10的方法，其特征在于，固定裝置移動分開以釋放鋸得的扇狀楔形木材。
12.如權利要求9和10的方法，其特征在于，固定裝置仍留在它們的相對位置，而其中的固定臂或抓手被抽走，或壓力被卸除，以便或者將所有扇形物同時釋放，或者以可控的方式對各個扇形物進行釋放。
13.如權利要求9至12的方法，其特征在于，固定裝置由作用于纜繩或鏈條的力加以移動。
14.如權利要求9至12的方法，其特征在于，固定裝置由作用于在軌道上滾動的輪子的力加以移動。
15.如權利要求9至12的方法，其特征在于，固定裝置由運行于齒條上的小齒輪加以移動，或加以移動和鎖緊，或加壓。
16.如權利要求9至12的方法，其特征在于，固定裝置由運行于軌道上的棘輪裝置、孔中的銷子、或制動裝置鎖緊或固定在位。
17.一種方法，其特征在于，固定裝置或固定裝置的軌道安裝在RSJ型或通用型的梁上。
18.如權利要求至3至8的裝置，其特征在于，與固定臂、抓手或撐桿連接有附件，以利于圓木和已切楔狀扇形物的固定。
19.如權利要求18的裝置，其特征在于，附件可使臂的長度改變以固定圓木和扇形楔材。
20.如權利要求3的裝置，其特征在于，在固定裝置中的一臺固定裝置上，或在兩臺固定裝置上都安裝有轉動和／或鎖緊裝置。
21.如權利要求4的裝置，其特征在于，對圓形桿或管機械加工或安裝附件以制止撐桿不應有的轉動。
22.如權利要求3的方法，其特征在于，固定臂、抓手、或撐桿是由一臺軛加以支承和容納，該軛相對緊靠圓木而設置，所述軛具有一個開口，它得以使鋸能在要求的深度下完全通過。
23.如權利要求22的裝置，在該裝置上一臺軛安裝在盡可能緊靠欲鋸開的圓木的端部處，該軛1)支承固定臂及固定于固定裝置中的圓木重量；2)具有一個間隙，它得以使鋸在要求的深度下面通過；3)在圓木被為鋸開切割通過而進行的轉動所定位時，約束撐桿；4)容納圓木中生長應力引起的對撐桿的向外力；5)在鋸開循環的各個階級容納圓木已鋸楔形扇狀物以及圓木未鋸楔形扇狀物的生長應力。
全文摘要
一種圓木鋸切方法,它能生產四開的木板、脊鋸木板、梯形截面和徑向扇形楔材以便直接應用和進一步加工,該方法包括的步驟有:(a)將一根圓木或一些圓木按徑向表面間預定的角度鋸成徑向扇形楔材;(b)將楔材或一批楔材分類,以便由單獨或集成裝置將它們加工成脊鋸木板、四開的木板、梯形截面或進一步分割的扇形楔材。一種固定設備,它能對圓木進行切實可行的鋸開,以生產徑向鋸開的扇狀楔形木材,所述固定設備包括一些裝備有預定數目的抓手或固定臂的裝置,這些抓手或固定臂:施加壓力、力和/或限制裝置以便在兩端固定和支承圓木;相對所選中心縱向軸線將圓木固定在位;圍繞圓木的同一縱向軸線進行轉動;固定圓木端部的各個扇形物;沿圓木扇形物的半徑進行鋸切以形成各個楔形木材;為鋸條提供間隙,從而能沿圓木的整個長度在要求的深度下進行完全切割;在鋸開之后,固定楔形木材;在預定時刻松開各個楔材;調整長度以固定端部凹凸不平或與轉動軸線不成直角的圓木。
文檔編號B27B1/00GK1205666SQ96199134
公開日1999年1月20日 申請日期1996年11月21日 優先權日1995年11月22日
發明者安德魯·卡爾·克諾爾 申請人:澳大利亞徑鋸木材轉換公司