一种拼接圆木及其拼圆工艺的制作方法

本发明涉及一种拼接圆木及其拼圆工艺，属于建筑木材领域。

背景技术：

目前，建筑中所采用的圆木梁柱是由原木按尺寸、形状、质量的标准规定或特殊规定截成一定长度的木段所得，由于原木存在内应力，在含水率等环境条件变化的情况下，很容易开裂，且原木木材属于天然高分子结构材料，具有弹性和粘性两个性质，弹性是指物体在外力作用下会发生形变，当外力撤销后能回复原来大小和形状，粘性是指物体在外力作用下发生变形，且变形时间的推移发生不可逆的发展，蠕变是在恒定应力作用下，应变随时间增长而增大的现象，是粘弹性的主要内容，木材由于其内部组织结构具有特殊性，使它与其它工程材料相比具有更加显著的蠕变特性，蠕变特性会影响木材构件的正常使用，降低材料的耐久性，直接涉及到木结构的使用安全性。考虑到原木本身的特性，故建筑中所用的圆木梁柱则是采用源于不同圆木的扇柱拼接而成，具体将不同原木横截取直，然后旋切等径，然后剖分出扇柱，然后烘干，然后梳齿接长，然后对扇柱的外表面抛光，然后淋胶，然后利用拼圆机将4根源于不同原木的扇柱拼压成一根拼接圆木。

四个扇柱源于不同原木释放原木内部的部分内应力，解决原木易开裂易变形的问题；扇柱的拼接还可通过中心位置的加强芯进行安装固定，相邻扇柱通过榫卯结合，扇柱形成的拼接圆木的外径受原木外径的影响一般小于原木的外径，加强芯起到固定支撑扇柱加强梁柱强度的作用，却并不会改变四个扇柱所拼接而成的拼接圆木的外径，无法获得大外径的拼接圆木，尽管这种拼接圆木解决了拼接圆木采用原生态一根原木时开裂和长度不足的问题，但同时带来了新的技术问题，就是拼压形成的拼接圆木的外径受原木本身外径的影响，建筑梁柱若需要大直径的拼接圆木则需要相应的大直径的原木，大直径原木不但难寻而且成本很高，不利于拼接圆木在建筑梁柱领域的推广应用，而小直径原木往往很难通过拼接得到大直径且不开裂的拼接圆木。

技术实现要素：

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种结构简单，拼接方便稳定，且可通过小直径原木加工出大直径建筑用梁柱的拼接圆木及其拼圆工艺。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种拼接圆木，包括四个扇形柱及四个扩径板，所述扩径板横截面的外端为圆弧形，所述扇形柱的横截面轮廓呈直角扇形，四个所述扩径板通过其内端围合形成十字型结构，四个所述扇形柱分别插在所述十字型结构的四个角上，所述扩径板与其相邻的所述扇形柱之间通过榫卯结构连接。

本发明的有益效果是：扩径板与源于不同原木的扇形柱的配合解决了建筑梁柱所用拼接圆木的受原木影响外径小的问题，扩径板插接在相邻扇形柱之间，扩径板、扇形柱表面淋胶通过榫卯结构插接配合，扇形柱的弧形面刨光成与拼接圆木的外圆周弧度一致，扩径板的外端为圆弧形形成拼接圆木的外圆周弧度的一部分，增加了拼接圆木的外径，从而实现小直径原木到大直径拼接圆木的转变，相对于直接选用大直径原木生产成本得到大幅度降低；扇形柱、扩径板之间榫卯结构配合不但拼接方便，而且使得扇形柱与扩径板所拼接加工的拼接圆木更加稳定。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述榫卯结构包括卯结构及与所述卯结构相适配的榫结构，所述卯结构包括设置在所述扩径板一侧的扩径板榫槽、设置在所述扇形柱一直角边侧的扇形柱榫槽；

所述榫结构包括设置在所述扇形柱另一直角侧的扇形柱榫头、设置在所述扩径板另一侧的扩径板榫头，所述扩径板榫头、扇形柱榫头分别突出于所述扩径板、扇形柱的侧面，所述扩径板榫头、扇形柱榫头分别与所述扩径板、扇形柱为一体结构，或包括设置在所述扇形柱另一直角边侧的扇形柱凹槽、设置在所述扩径板另一侧的扩径板凹槽及与所述扇形柱凹槽、扩径板凹槽相适配的榫条，插入到所述扩径板凹槽、扇形柱凹槽内的所述榫条分别突出于所述扩径板、扇形柱的侧面。

采用上述进一步方案的有益效果是，榫卯结构可以是直接在扇形柱的两直角边上分别加工出扇形柱榫槽、扇形柱榫头，在扩径板的两侧面上分别加工出扩径板榫槽、扩径板榫头，扇形柱榫头与扇形柱、扩径板榫头与扩径板为一体结构，然后四个源于不同原木的扇形柱与四个扩径板通过相邻的扩径板榫槽与扇形柱榫头、扩径板榫头与扇形柱榫槽插装配合形成拼接圆木，一体结构尽管榫头与榫槽插接配合快捷，安装方便，为了铣型加工出榫头往往所需要的更大的扇形柱或扩径板才能加工出榫头，废料，加工成本高；

为了省料，降低成本，榫卯结构也可以采取另一个方式，在扇形柱的一个直角边行铣型加工出扇形柱榫槽，在扇形柱的另一直角边上铣型加工出扇形柱凹槽，再铣型加工出与扇形柱凹槽配合的榫条，榫条插装到扇形柱凹槽内突出于扇形柱的侧面的部分还能与相邻插装配合的扩径板榫槽相适配；在扩径板的一侧面上铣型加工出扩径板榫槽，在扩径板的另一侧面上铣型加工出扩径板凹槽，再铣型加工出与扩径板凹槽相配合的榫条，榫条插装到扩径板凹槽后突出于扩径板的侧面的部分还能与相邻的插装配合的扇形柱榫槽相适配；与凹槽配合的榫条可选用加工扩径板的板料进行加工，故无需一开始选定较大的扇形柱及扩径板的木料，这种的榫卯结构尽管插装配合时不如整体式的方便，但是却更加节省木料，降低拼接圆木的加工成本，且更能体现出小径级的原木到大径级的拼接圆木的转变，应用更广泛。

进一步的，所述扩径板横截面的内端为三角形，四个所述扩径板的内端围合形成实心结构。

采用上述进一步方案的有益效果是，围合方便准确，同时提高拼接圆木的支撑强度。

进一步的，四个所述扩径板的内端围合形成空心结构，所述空心结构的横截面为方形孔或圆形孔。

采用上述进一步方案的有益效果是，扩径板的内端的横断面为直角三角形可能扩径板的内端面存在加工误差会影响四个扩径板的插接围合，故每个扩径板的内端可设计成梯形或内端面为弧形槽口，插接配合后可形成方形孔或圆形孔，不但插接更方便，即便是存在前期铣型加工的误差，也不会影响四个扩径板的插接配合。

进一步的，所述扇形柱榫槽、扩径板榫槽、扇形柱凹槽或扩径板凹槽的横截面为矩形、半圆形或燕尾型。所述榫条的横截面的形状与所述扇形柱凹槽、扩径板凹槽相适配。

采用上述进一步方案的有益效果是，扇形柱榫头、扩径板榫头与所述扇形柱榫槽、扩径板榫槽相适配；榫条与扇形柱凹槽及扩径板榫槽相适配或与扩径板凹槽及扇形柱榫槽相适配，插装方便，配合稳定。

进一步的，所述扩径板的外端的圆弧形与拼接圆木的外圆周弧度一致。

进一步的，所述扇形柱的圆弧面与拼接圆木的外圆周弧度一致。

采用上述进一步方案的有益效果是，保证拼接后的拼接圆木的横断面为圆形，且外圆周表面为光滑的圆弧面。

本发明还公开了一种拼接圆木的拼圆工艺，加工步骤如下：

1)扇形柱加工：

a一次剖分：将原木截断、取直，然后将原木旋切成等直径，然后将旋切去皮后的原木剖分成两个半圆柱段，然后将半圆柱段放入烘干房内进行干燥；

b接长：对半圆柱段的端部铣齿、涂胶进行梳齿接长形成半圆柱，接长后的半圆柱的长度满足拼接圆木成品规定的尺寸要求；

c二次剖分：待胶固化后，对接长后的半圆柱再次对半剖分，获得横截面为直角扇形的扇形柱；

d刨光铣型：对扇形柱进行刨光，使其扇形弧面的弧度等于形成拼接圆木成品的弧度，并对扇形柱的两直角边按要求形状、位置铣型加工出与扩径板相适配的榫卯结构；

2)扩径板加工：

a1接长：选取要求厚度的板材段，然后对板材段的端部铣齿、涂胶进行梳齿接长形成满足拼接圆木要求长度的板材；

b1刨光铣型：待胶固化后，对接长后的板材进行刨光形成扩径板，刨光后的板材的外端形成与拼接圆木的外圆周弧度一致的圆弧面，并对扩径板的两侧面上按要求形状、位置铣型加工出与扇形柱相适配的榫卯结构；

3)淋胶拼圆：将加工出来的源于不同原木的四个扇形柱及四个扩径板进行淋胶，然后通过榫卯结构拼接形成拼接圆木成品。

本发明的有益效果是：扇形柱是经过原木剖分、接长、刨光铣型；扩径板经过接长、刨光铣型；然后扇形柱与扩径板通过榫卯结构配合拼接成大径级的拼接圆木，扇形柱源于不同原木，可释放了原木内部的部分内应力，解决了原木易开裂和易变形的问题；同时扇形柱之间的扩径板增加了拼接圆木的外径，实现小直径原木到大直径的建筑梁柱转变的目的，解决了现有小径级的原生态原木无法实现形成大径级建筑梁柱的问题，且采用该拼圆工艺利用小直径的原木可加工出大直径的且长度不限的建筑梁柱，不但省料，加工成本低，而且拼接方便。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，上述步骤d中榫卯结构的加工，具体是对扇形柱的一直角边上铣型加工出扇形柱榫槽；扇形柱的另一直角边上铣型加工出扇形柱榫头，或扇形柱的另一直角边上铣型加工出扇形柱凹槽且铣型加工出与扇形柱凹槽相配合的榫条，并在步骤3)将榫条放置在扇形柱凹槽内再淋胶。

进一步的，上述步骤b1中榫卯结构的加工，具体对扩径板的一侧铣型加工出扩径板榫槽；扩径板的另一侧铣型加工出扩径板榫头，或在扩径板的另一侧上铣型加工出扩径板凹槽且铣型加工出与扩径板凹槽相配合的榫条，并在步骤3)将榫条放置在扩径板凹槽内之后再淋胶。

采用上述进一步方案的有益效果是，榫条为独立件，与扇形柱或扩径板并非一体结构，故在加工榫条可选用合适的木料进行加工，如可选用扩径板将该过程中完成接长的板材的切割料，相对于一体结构的榫头，榫条更加节省木料，榫条需要在淋胶前插装到对应的凹槽内，然后淋胶，然后拼接。

上述步骤b1中，对扩径板的内端进行铣型加工，使得四个扩径板围合形成实心结构或方形孔或圆形孔的空心结构。

采用上述进一步方案的有益效果是，方便扩径板插接配合，避免受扩径板加工误差的影响。

附图说明

图1为本发明实施例1拼接圆木的结构示意图；

图2为本发明实施例1拼接圆木的断面图；

图3为本发明实施例1扩径板的结构示意图；

图4为本发明实施例1扇形柱的结构示意图；

图5为本发明实施例2拼接圆木的结构示意图；

图6为本发明实施例2拼接圆木的断面图；

图7为本发明实施例2扩径板的结构示意图；

图8为本发明实施例2扇形柱的结构示意图；

图9为本发明实施例2扩径板的断面图；

图10为本发明实施例2扇形柱的断面图。

图中，1、扇形柱；2、扩径板；3、扩径板榫槽；4、扇形柱榫槽；5、扩径板榫头；6、扇形柱榫头；7、扩径板凹槽；8、扇形柱凹槽；9、榫条。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1，如图1-图4所示，一种拼接圆木，包括四个扇形柱1及四个扩径板2，所述扩径板横截面的外端为圆弧形，所述扇形柱的横截面轮廓呈直角扇形，四个所述扩径板通过其内端围合形成十字型结构，四个所述扇形柱分别插在所述十字型结构的四个角上，所述扩径板与其相邻的所述扇形柱之间通过榫卯结构连接。

所述榫卯结构包括卯结构及与所述卯结构相适配的榫结构，所述卯结构包括设置在所述扩径板一侧的扩径板榫槽3、设置在所述扇形柱一直角边侧的扇形柱榫槽4；

所述榫结构包括设置在所述扩径板另一侧的扩径板榫头5、设置在所述扇形柱另一直角侧的扇形柱榫头6，所述扩径板榫头、扇形柱榫头分别突出于所述扩径板、扇形柱的侧面，所述扩径板榫头、扇形柱榫头分别与所述扩径板、扇形柱为一体结构。榫卯结构是直接在扇形柱的两直角边上分别加工出扇形柱榫槽、扇形柱榫头，在扩径板的两侧面上分别加工出扩径板榫槽、扩径板榫头，扇形柱榫头与扇形柱、扩径板榫头与扩径板为一体结构，然后四个源于不同原木的扇形柱与四个扩径板通过扩径板榫槽与扇形柱榫头、扩径板榫头与扇形柱榫槽插装配合形成拼接圆木，一体结构尽管榫头榫头与榫槽插接配合快捷，安装方便，但是为了铣型加工出榫头榫头往往所需要的更大的扇形柱或扩径板才能加工出榫头榫头，废料，加工成本高。

所述扩径板横截面的内端为三角形，四个所述扩径板的内端围合形成实心结构。围合方便准确，同时提高拼接圆木的支撑强度。

四个所述扩径板的内端围合形成空心结构，所述空心结构的横截面为圆形孔。扩径板的内端的横断面为直角三角形可能扩径板的内端面存在加工误差会影响四个扩径板的插接围合，故每个扩径板的内端面为弧形槽口，插接配合后可形成圆形孔，不但插接更方便，即便是存在前期铣型加工的误差，也不会影响四个扩径板的插接配合。

所述扇形柱榫槽、扩径板榫槽、扇形柱凹槽或扩径板凹槽的横截面为矩形、半圆形或燕尾型。所述榫条的横截面的形状与所述扇形柱凹槽、扩径板凹槽相适配。扇形柱榫头、扩径板榫头与所述扇形柱榫槽、扩径板榫槽相适配；榫条与扇形柱凹槽及扩径板榫槽相适配或与扩径板凹槽及扇形柱榫槽相适配，插装方便，配合稳定。

所述扩径板的外端的圆弧形与拼接圆木的外圆周弧度一致。

所述扇形柱的圆弧面与拼接圆木的外圆周弧度一致。保证拼接后的拼接圆木的横断面为圆形，且外圆周表面为光滑的圆弧面。

实施例2，如图5-图10所示，所述榫卯结构包括设置在所述扩径板另一侧的扩径板凹槽7、设置在所述扇形柱另一直角边侧的扇形柱凹槽8及与所述扩径板凹槽、扇形柱凹槽相适配的榫条9，分别插入到所述扩径板凹槽、扇形柱凹槽内的所述榫条分别突出于所述扩径板、扇形柱的侧面。

四个所述扩径板的内端围合形成空心结构，所述空心结构的横截面为方形孔或圆形孔。扩径板的内端的横断面为直角三角形可能扩径板的内端面存在加工误差会影响四个扩径板的插接围合，故每个扩径板的内端可设计成梯形，插接配合后可形成方形孔，不但插接更方便，即便是存在前期铣型加工的误差，也不会影响四个扩径板的插接配合。其余与实施例1相同，在此不再多述。

榫卯结构在扇形柱的一个直角边行铣型加工出扇形柱榫槽，在扩径板的一侧面上铣型加工出扩径板榫槽，在扇形柱的另一直角边上铣型加工出扇形柱凹槽，再铣型加工出与扇形柱凹槽配合的榫条，榫条插装到扇形柱凹槽内突出于扇形柱的侧面的部分还能与相邻插装配合的扩径板榫槽相适配，在扩径板的另一侧面上铣型加工出扩径板凹槽，再铣型加工出与扩径板凹槽相配合的榫条，且该榫条插装到扩径板凹槽后突出于扩径板的侧面的部分还能与相邻的插装配合的扇形柱榫槽相适配，与凹槽配合的榫条可选用加工扩径板的板料进行加工，故无需一开始选定较大的扇形柱及扩径板的木料，这种榫卯结构尽管插装配合时不如整体式的榫头方便，但是却更加节省木料，降低拼接圆木的加工成本，且更能体现出小径级的原木到大径级的拼接圆木的转变，应用更广泛。

本发明还公开了一种拼接圆木的拼圆工艺，加工步骤如下：

1)扇形柱加工：

a一次剖分：利用横截锯将原木截断、取直，利用圆木旋切机锯将原木旋切成等直径，然后利用多片锯将旋切去皮后的原木剖分成两个半圆柱段，然后将半圆柱段放入烘干房内进行干燥；

b接长：对半圆柱段的端部铣齿、涂胶进行梳齿接长形成半圆柱，接长后的半圆柱的长度满足拼接圆木成品规定的尺寸要求；

c二次剖分：待胶固化后，对接长后的半圆柱再次对半剖分，获得横截面为直角扇形的扇形柱；

d刨光铣型：对扇形柱进行刨光，使其扇形弧面的弧度等于形成拼接圆木成品的弧度，并对扇形柱的两直角边按要求形状、位置铣型加工出榫卯结构；

2)扩径板加工：

a1接长：选取要求厚度的板材段，然后对板材段的端部铣齿、涂胶进行梳齿接长形成满足拼接圆木要求长度的板材；

b1刨光铣型：待胶固化后，对接长后的板材进行刨光形成扩径板，刨光后的板材的外端形成与拼接圆木的外圆周弧度一致的圆弧面，并对扩径板的两侧面上按要求形状、位置铣型加工出与扇形柱相适配的榫卯结构；

3)淋胶拼圆：将加工出来的源于不同原木的四个扇形柱及四个扩径板进行淋胶，然后通过榫卯结构拼接形成拼接圆木成品。

上述步骤d中榫卯结构的加工，具体是对扇形柱的一直角边上铣型加工出扇形柱榫槽；扇形柱的另一直角边上铣型加工出扇形柱榫头，或扇形柱的另一直角边上铣型加工出扇形柱凹槽且铣型加工出与扇形柱凹槽相配合的榫条，并在步骤3)将榫条放置在扇形柱凹槽内再淋胶。

上述步骤b1中榫卯结构的加工，具体对扩径板的一侧铣型加工出扩径板榫槽；扩径板的另一侧铣型加工出扩径板榫头，或在扩径板的另一侧上铣型加工出扩径板凹槽且铣型加工出与扩径板凹槽相配合的榫条，并在步骤3)将榫条放置在扩径板凹槽内之后再淋胶。榫条为独立件，与扇形柱或扩径板并非一体结构，故在加工榫条可选用合适的木料进行加工，如可选用扩径板将该过程中完成接长的板材的切割料，相对于一体结构的榫头，榫条更加节省木料，榫条需要在淋胶前插装到对应的凹槽内，然后淋胶，然后拼接。

上述步骤b1中，对扩径板的内端进行铣型加工，使得四个扩径板围合形成实心结构或方形孔或圆形孔的空心结构。方便扩径板插接配合，避免受扩径板加工误差的影响。

扇形柱是经过原木剖分、接长、刨光铣型；扩径板经过接长、刨光铣型；然后扇形柱与扩径板通过榫卯结构配合拼接成大径级的拼接圆木，扇形柱源于不同原木，可释放了原木内部的部分内应力，解决了原木易开裂和易变形的问题；同时扇形柱之间的扩径板增加了拼接圆木的外径，实现小直径原木到大直径的建筑梁柱转变的目的，解决了现有小径级的原生态原木无法实现形成大径级建筑梁柱的问题，且采用该拼圆工艺利用小直径的原木可加工出大直径的且长度不限的建筑梁柱，不但省料，加工成本低，而且拼接方便。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。