专利名称：圆木径锯固定装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种将圆木锯成扇状楔形木材的设备，以及一种将锯得的楔材进一步加工成各种木制品的方法。
径锯就是将圆木锯成长条的楔形木材，因此，所得的楔材具有两个径向表面，这两个径向表面实质上是沿圆木纵轴线、按与从选定中心向外伸展的半径相平行的平面锯开圆木形成的。
径锯圆木得以增加圆木和木制品在与年轮走向一致方向上的可用木材出材率。
这些优点已在Hansenwinkle的美国专利3903943、Knorr的澳大利亚专利623344和Knorr的美国专利5560409中充分加以概述。
虽然径锯在理论和实际上有许多优点，但一般讲，工业尚未应用或开发这种方法。
现有技术尚未公开一种生产加工方法，它包含将圆木径锯成楔材，随后按需要能生产脊锯木板、四开木板，和进一步分割径向楔材或生产梯形截面的木材。现有技术公开的锯木装置很笨重，或由于要采用多根锯条，其制造成本昂贵，且难于操作和维护。
而且，这些装置中没有一种装置能经济地、且切实可行地锯开具有生长应力的圆木。由于老的成长林被砍伐掉，木材来源越来越多地来自再生长或人造林木材，而在小直径的硬木树中，这些应力特别大，它们对木材工业有着不利的影响。
澳大利亚专利623344确实公开了一种方法，它可由包括含生长应力圆木在内的所有圆木生产径向楔木。此方法将圆木安装在固定装置中，它们在圆木两端固定圆木。这些固定装置使圆木得以沿它们纵向轴线旋转，并在预定角度下沿圆木的长度方向基本从外向中心进行锯开切割。虽然这一方法具有很多优点，但它仍未提供一种切实可行的集成操作方法，这种集成操作方法在径锯过程后不需对圆木的端部进行锯开，或进行附加切割以分开楔木。
本发明涉及一种装置，它能沿圆木的整个长度，在要求的深度下对圆木进行完全的切割，从而能进行各种木制品的集成生产。此装置对圆木和楔材的固定能力有很大改进，且制造和使用比较简单。此装置适用于端部凹凸不平的圆木。这对来自圆木场的圆木及存放在圆木场中等待锯开的圆木是很普遍的，因为实际上不可能将端部规则地码放成与树木的纵轴线成直角。
此装置在锯木过程中允许含有生长应力，并能在锯木过程终了时将生长应力均匀地释放至各个楔材中。
此装置的缺点是，在此装置上能进行完全切口的数、以及切口之间的角度受限于一开始制造的形式。
但是，此装置的限制性特点也可成为优点，因为它可在进一步加工中，使得从圆木得到已锯木材的出材率达到最大，从而增加整条生产线及所产产品的通用性，并确保圆木得到它们最高价值的使用。
一般讲，不可能弄清圆木中内部木材的质量。根据圆木质量的不同，初始切口对其后木材的出材率及利用率是十分重要的。作出有关这一方面的决定需要时间，也需要高度的技艺。标准锯木或“分解”过程能为初始分解的产品向进一步标准化或定制产品开辟途径，它对从锯木线上选择高质量木材有特别显著的优越性。本发明为此目的提出一种将圆木分解成楔形段的标准化系统，一旦能看到内部木材质量，它能提供一种应用圆木的最佳决策能力，还提出一种为此目的进行实际应用的装置。例如，木材四开的表面(即在径锯过程中的径向表面)如具有特殊纹理特征就为最珍贵的。具有这些特征的楔木中选作进一步加工成要求的产品，并可能具有最高价值。
在楔木的分解状态可对其尺寸、质量、缺陷或特殊特征进行评估，并引向进一步加工。
进一步加工包括将楔木再锯成脊锯木板(即从径向表面锯至径向表面以制作脊锯木板，一般它们的年轮与木板表面相切)、对楔木进行再锯以生产进一步分段的楔木、按与径向表面平行的表面进行再锯以生产四开的木板(即木板中年轮基本与木板表面成直角)、以及对楔木进行再锯以生产梯形截面的木材，它们既不能分类成四开的木材，也不能分类成脊锯木板。
一种应用本发明的装置的基本实施例是一种具有预定数目抓手或固定臂的装置，这些抓手或固定臂施加压力、力和限制装置以便在两端固定和支承圆木；相对所选中心纵向轴线将圆木固定在位；围绕圆木的同一纵向轴线转动圆木；固定圆木端部的各个扇形物；沿圆木扇形物半径进行锯开切口以形成各个楔形木材；为锯条提供间隙，从而能沿圆木的整个长度在要求的深度下进行完全切割；在锯开之后，固定楔形木材；在预定时刻松开各个楔材；调整长度以固定端部凹凸不平或与转动轴线不成直角的圆木；提供切实可行的生产各种木制品的集成生产过程。
在本发明的一个最优实施例中，各个固定抓手是圆杆或管，它们能平行于圆木轴线滑动移入和移出。撑杆安装在支承孔中，并根据要求的切割形状布置成圆周形式，例如，对60度楔材布置6根撑杆，对45度楔材布置8根撑杆。对此实施例，撑杆的端部能滑移进入一个公共水力储罐中，当一根撑杆推入时，它将其余撑杆推出。当圆木固定装置推入至圆木的端部时，它能使撑杆自动均匀分布在斜角或凹凸不平的圆木端部上。
撑杆延伸至要求的距离，这样，圆锯不会切入至安装有滑移撑杆用的支承孔的部件中。
来自圆木重量的压力和来自已切割楔材的生长应力可以十分高。支承轭紧靠圆木而安装以支承撑杆上的负载。轭在实质上是圆形的，并在顶部具有一个开口，在锯木位置时使圆锯得以通过，但将撑杆完全约束住。
可将撑杆的端部机械加工成凹形以形成尖锐的边缘，或在撑杆端部安装附件以利于圆木的固定。可对撑杆进行机械加工或安装附件以制止引起固定易于附件偏离的、不应有的撑杆转动。
在第一最佳实施例中，通过至少将固定装置中的一台固定装置移入圆木，提供水力储罐中要求的固定压力，压紧圆木而固定圆木。
固定装置通常安装在轨道上，从而得以沿着与圆木纵轴线相同的直线移动。该装置的轨道或轨道安装的适当装置要是RSJ下凸缘或通用型梁。如需要可对这些梁进行加强或加倍。而现行锯木装置则能沿着上凸缘、或在安装于上凸缘的轨道上移动。
在一个替代实施例中，固定装置可锁定在要求的位置上，并能提供水力压力以便将撑杆推入至固定位置。
在另一个实施例中，各个撑杆具有单独的水力贮罐，从而得以对各个楔材进行单独压紧或松开。这种有选择地松开锯得的扇形体的能力能利于按次序卸除锯得的楔木。
可采用机械装置、弹簧、压缩空气或其它适当装置对抓手或固定臂进行调节或对其施加压力。
常规的锯木循环包括将一根圆木相对所选的锯木中心安装在固定装置中；将圆锯下降至固定臂之间并进入圆木；将圆锯沿着圆木在安装臂之间穿通至另一端以完成切割，并于该点撤走圆锯。由固定装置将圆木转过要求的量，重复此过程直至所有楔材由圆木切下以完成锯木循环。然后移走扇形楔材以便加工至要求的产品。
在附图中，
图1是圆木(1)的示意图，其中点线(2)代表由于固定装置(3)引起的对完全锯开切割的限制，它使锯线不能通过固定装置的固定点。实际中，更多的圆木仍未切开，并被浪费，因为一大部分未切开部分常常被留下以制止生长应力引起切得的楔材开裂。开裂的楔材使剩下的楔材产生不均匀变形。
图2表示一根圆木扇状物的端部(4)，当其与中心轴线成小至2度的角度时，是如何不能被刚性固定机构(5)完全或全部固定的。
图3示意地表示生长应力释放至两相对楔木(6)的情况，其中点线(7)表示圆木的原纵向轴线和进行平行锯开切割以松开所述扇形物的直线。图3(b)表示从圆木端部察看时楔状扇形物(6)的相对位置。
图4表示分割成8个相等扇形的圆木的端部截面，其中之一用(8)表示，而固定点的典型中心用十字以诸如(9)加以表示。
图5(a)表示发明最佳实施例的侧视图，而图5(b)表示从装置的圆木固定端察看时的主视图。
在这些图中
(10)表示装置的转动中心；(11)表示通常的圆形撑杆，它们能按箭头(12)进行纵向运动；(13)表示公共水力储罐，它装备有常规的密封件(14)，水力流体贮存于罐中，当向撑杆作用压紧力时，流体在撑杆的端部作用压力；(15)表示一块与储罐部分(13)连接的平板，板上有支承撑杆用的孔；(16)表示支承轴，其支承装置(17)与适当的平台或缆车装置连接，它得以使轴转动，在其上装备有转动、分度、锁紧和抗推力装置；(18)表示一台与适当的平台或缆车装置连接的支承轭，它支承圆木的主要重量、降低水力储罐密封区域中的应力、以及承受已切扇形物的生长应力。此轭可在内轴承表面(19)衬垫有减小摩擦材料。
图6用点线表示已部分锯开的圆木(20)相对轭(18)的端部截面、锯开切口(21)及固定点(22)。轭的特征使只有与其它扇形物相连的扇形物才能通过锯开切割开口(23)，从而在开锯运作期间，进一步降低在固定撑杆上的应力。(27)表示一个楔材，它能由适当的装置在撑杆之间加以驱动，以便起锁紧装置的作用。
图7表示一根圆形固定撑杆(24)，它装备有一件单独的带齿附件(25)以利于圆木扇形物的固定。附件可以是刚性的、或枢轴转动的、或按特殊方法成形的、或由它们自行决定提供固定压力的。阴影线区域(26)表示如何机械加工了一个键槽以接受一个制动器，它允许进行纵向运动，但不允许进行不应有的撑杆转动。
图8表示两台作用于圆木(29)端部的固定装置(28)，此时圆锯(30)正开始沿圆木进行切割。可对一台或对两台固定装置都安装转动装置。可对一台或对两台固定装置都安装锁紧装置。可对一台固定装置安装转动装置，而对一台或两台固定装置都安装锁紧装置。
图9表示两根通用梁或RSJ型梁(31)的下凸缘构成的轨道，或轨道的安装架，用于固定或得以使固定装置(32)进行移动以切割不同长度的圆木，并对圆木施加压力。梁可如(33)那样加倍，以加强跨度和凸缘。梁的上凸缘可用作圆锯装置的轨道，或用作其支承其轨道。固定装置可沿轨道移动，并采用缆绳和链条拉动，或通过齿条和小齿轮装置施加压紧力。可应用轨道上的棘轮装置、孔中的销子、或机械制动装置将固定装置锁紧在位。
图10表示在将圆木初始锯成楔材后，可供选择的开锯的形状，这是集成运行的一部分。这些再锯过程作为总过程的一部分在一台不同的机器上，或在一些不同的机器上进行。(34)表示一块楔材被再锯成脊锯木板，(35)表示一块楔材被再锯成更多的楔材，(36)表示一块楔材被再锯成四开的木板，而(37)表示一块梯形木材的截面，它既不能归类成纵向锯成四开的木板，也不能归类成脊锯木板。
图11表示生产不同产品的流程示意图，其中(38)是位于锯站(39)的固定装置，它们能生产并传送楔材(40)。对楔材可进行评估，并决定是否将楔材或一批楔材送至下一个加工站(41)。箭头表示可能的楔材和产品的流水线。加工站的数目可按需要进行增、减。可将加工站的数目减少至一或两个，而各个加工站按要求行使一个以上职能。
权利要求
1.一种圆木锯切方法，它能生产四开的木板、脊锯木板、梯形截面和径向扇形楔材以便直接应用和进一步加工，该方法包括的步骤有(a)将一根圆木或一些圆木按径向表面间预定的角度锯成径向扇形楔材；(b)将楔材或一批楔材分类，以便由单独或集成装置将它们加工成脊锯木板、四开的木板、梯形截面或进一步分割的扇形楔材。
2.如权利要求1的方法，它包括根据诸如产品要求、木材质量、尺寸、纹理特征及缺陷等因素对扇形楔材进行评估和分类的步骤。
3.一种固定设备，它能对圆木进行切实可行的锯开，以生产经向锯开的扇状楔形木材，所述固定设备包括一些装备有预定数目的抓手或固定臂的装置，这些抓手或固定臂施加压力、力和／或限制装置以便在两端固定和支承圆木；相对所选中心纵向轴线将圆木固定在位；围绕圆木的同一纵向轴线进行转动；固定圆木端部的各个扇形物；沿圆木扇形物的半径进行锯切以形成各个楔形木材；为锯条提供间隙，从而能沿圆木的整个长度在要求的深度下进行完全切割；在锯开之后，固定楔形木材；在预定时刻松开各个楔材；调整长度以固定端部凹凸不平或与转动轴线不成直角的圆木。
4.一种装置，该装置是如权利要求3的圆木固定设备的一部分，其特征在于，直接或间接提供压力的抓手、或固定臂、或其它延伸件或部件全部或部分是圆形杆或管。
5.如权利要求3和4的装置，其特征在于，固定臂延伸进入一个公共水力贮罐。
6.如权利要求3和4的装置，其特征在于，抓手或固定臂延伸进入单独的水力贮罐。
7.如权利要求5和6的装置，其特征在于，水力压力是借助不同于压紧力的方法而作用于固定臂上的。
8.如权利要求3的装置，其特征在于，固定压力是借助不同于水力压力的机械装置而作用于或传送至单独撑杆或臂上的。
9.一种应用如权利要求3至8的设备的方法，这种固定圆木的方法是通过固定装置相互相向运动，直至可调节臂或抓手作用足够压力以固定圆木及切割的楔状扇形物的。
10.一种应用如权利要求3至8的设备的方法，其特征在于，固定装置相互相向运动，然后固定于相对位置上，其中的固定臂和抓手向外伸展，且加以调节，以要求的力固定圆木及切割的楔状扇形物。
11.如权利要求9和10的方法，其特征在于，固定装置移动分开以释放锯得的扇状楔形木材。
12.如权利要求9和10的方法，其特征在于，固定装置仍留在它们的相对位置，而其中的固定臂或抓手被抽走，或压力被卸除，以便或者将所有扇形物同时释放，或者以可控的方式对各个扇形物进行释放。
13.如权利要求9至12的方法，其特征在于，固定装置由作用于缆绳或链条的力加以移动。
14.如权利要求9至12的方法，其特征在于，固定装置由作用于在轨道上滚动的轮子的力加以移动。
15.如权利要求9至12的方法，其特征在于，固定装置由运行于齿条上的小齿轮加以移动，或加以移动和锁紧，或加压。
16.如权利要求9至12的方法，其特征在于，固定装置由运行于轨道上的棘轮装置、孔中的销子、或制动装置锁紧或固定在位。
17.一种方法，其特征在于，固定装置或固定装置的轨道安装在RSJ型或通用型的梁上。
18.如权利要求至3至8的装置，其特征在于，与固定臂、抓手或撑杆连接有附件，以利于圆木和已切楔状扇形物的固定。
19.如权利要求18的装置，其特征在于，附件可使臂的长度改变以固定圆木和扇形楔材。
20.如权利要求3的装置，其特征在于，在固定装置中的一台固定装置上，或在两台固定装置上都安装有转动和／或锁紧装置。
21.如权利要求4的装置，其特征在于，对圆形杆或管机械加工或安装附件以制止撑杆不应有的转动。
22.如权利要求3的方法，其特征在于，固定臂、抓手、或撑杆是由一台轭加以支承和容纳，该轭相对紧靠圆木而设置，所述轭具有一个开口，它得以使锯能在要求的深度下完全通过。
23.如权利要求22的装置，在该装置上一台轭安装在尽可能紧靠欲锯开的圆木的端部处，该轭1)支承固定臂及固定于固定装置中的圆木重量；2)具有一个间隙，它得以使锯在要求的深度下面通过；3)在圆木被为锯开切割通过而进行的转动所定位时，约束撑杆；4)容纳圆木中生长应力引起的对撑杆的向外力；5)在锯开循环的各个阶级容纳圆木已锯楔形扇状物以及圆木未锯楔形扇状物的生长应力。
全文摘要
一种圆木锯切方法,它能生产四开的木板、脊锯木板、梯形截面和径向扇形楔材以便直接应用和进一步加工,该方法包括的步骤有:(a)将一根圆木或一些圆木按径向表面间预定的角度锯成径向扇形楔材;(b)将楔材或一批楔材分类,以便由单独或集成装置将它们加工成脊锯木板、四开的木板、梯形截面或进一步分割的扇形楔材。一种固定设备,它能对圆木进行切实可行的锯开,以生产径向锯开的扇状楔形木材,所述固定设备包括一些装备有预定数目的抓手或固定臂的装置,这些抓手或固定臂:施加压力、力和/或限制装置以便在两端固定和支承圆木;相对所选中心纵向轴线将圆木固定在位;围绕圆木的同一纵向轴线进行转动;固定圆木端部的各个扇形物;沿圆木扇形物的半径进行锯切以形成各个楔形木材;为锯条提供间隙,从而能沿圆木的整个长度在要求的深度下进行完全切割;在锯开之后,固定楔形木材;在预定时刻松开各个楔材;调整长度以固定端部凹凸不平或与转动轴线不成直角的圆木。
文档编号B27B1/00GK1205666SQ96199134
公开日1999年1月20日 申请日期1996年11月21日 优先权日1995年11月22日
发明者安德鲁·卡尔·克诺尔 申请人:澳大利亚径锯木材转换公司