関東森林研究 73 (2022)

速 報

スマートフォンで測定した固有振動数によるスギ丸太の選別方法の検討佐藤渉 1 ・岩崎昌一 1１ 新潟県森林研究所
要旨：重量測定を省略して縦振動ヤング係数（Efr）を推定し，スギ丸太を選別する方法を検討した。椪積み状態での丸太 54 本の一次から四次までの固有振動数（Fc1～Fc4）をスマートフォンの無料アプリで測定したところ，Fc1と Fc2 は９割以上の丸太で測定できた。また，自由振動状態での一次固有振動数（F1）と，F1 から求めた Efr との相関は，Fc2 が最も強かった。このため，Fc2 による選別基準（素材の日本農林規格の Efr 区分）を作成した。この基準により別の丸太 18 本を選別したところ，正解率は約 67％だった。
キーワード：スギ，縦振動ヤング係数，固有振動数，椪積み，スマートフォン

Selection of sugi logs using natural frequency measured by smartphone
Wataru SATO 1, Shoichi IWASAKI 1
1 Niigata Prefectural Forest Research InstituteKey-word: sugi, modulus of elasticity from longitudinal vibration, natural frequency, stacked logs, smart phone率を算出した（以下，試験 B）。

Ⅰ はじめにスギ（Cryptomeria japonica D.Don）丸太のヤング係数

２．供試木 試験 A では，新潟県下越地方３地域（村を測定または推定し，それにより選別を行うことは，必上市，阿賀町，五泉市）から，元口径 450 mm〜621 mm，要強度を満たす製品を生産する観点から有益と考えられ

末口径 408 mm〜492 mm，長さ 4,055 mm〜4,252 mm のる。しかし，丸太の縦振動ヤング係数（Efr）の測定には，スギ丸太計 54 本を供試した。

固有振動数の計測に加え，重量測定や詳細な寸法測定を試験 B では，新潟県下越地方（村上市）から，元口径伴うことから，製材工場で実施するには困難な場合が多466 mm〜542 mm，末口径 417 mm〜466 mm，長さ 4,074

い。丸太の Efr の予測指標として，固有振動数の測定がmm〜4,346 mm のスギ丸太計 18 本を供試した。

簡易かつ有効であり(３,４) ，重量や寸法の測定を省略し３．固有振動数及び Efr の測定 椪積み状態で丸太のた簡易な推定方法が報告されている (１,２)。さらに，近木口をプラスチックハンマーで打撃し，Fc1 から Fc4 を年では，固有振動数を測定できるスマートフォン用のア測定した。測定には無料アプリケーション（E.N.Software

プリケーションが無料で入手可能であることから，より社製 FFTWave ver.1.6（android 版））を用いた。次に，椪

安価な固有振動数の測定が期待される。

積みされた丸太を一本ずつフォークリフトで運び出し，そこで本研究では，椪積み状態での丸太の固有振動数

材長及び周囲長を測定した。周囲長は両端と中央の計３を無料アプリで測定し，丸太を選別する方法を検討した。

カ所測定した。その後，クレーンスケール（八幡計器Ⅱ 方法HJS2.5t）で丸太の重量を測定した。クレーンスケールに

１．試験方法 椪積み状態での丸太の一次から四次ま吊るした状態で丸太の木口をプラスチックハンマーで打での固有振動数（Fc1〜Fc4）と，自由振動状態での丸太撃し，F1 を測定した。測定には FFT アナライザ（RIONの一次固有振動数（F1）及び Efr の相関性を比較し，後製 SA-77）を用いた。各項目の測定後に，両端及び中央

述のとおり Fc2 のみで素材の Efr 区分を推定するためのの半径，材積，密度，Efr を算出した。

選別基準を作成した（以下，試験 A）。次に，選別基準のⅢ 結果と考察
１．選別基準の作成（試験 A） Fc1 から Fc4 のうち，精度を確認するため，別試験体を用いて選別基準の正解－175－（受理日 2022 年 1 月 24 日）

選別基準に用いる固有振動数を検討した。椪積み状態での丸太の固有振動数の測定率(表-１)は，Fc1 と Fc2 で９割以上となった。椪積み状態及び自由振動状態での固有振動数の関係(図-1)は，Fc2 が F1 と最も相関が強く，危険率１%で r = 0.990 の相関が得られた。椪積み状態の固有振動数と Efr の関係(図-２)は，Fc2 が Efr と最も相関が強く，危険率１%で r = 0.799 の相関が得られた。以上の結果から，固有振動数の測定率が最も高く，F1 及び Efrとの相関が最も強い Fc2 を選別基準に用いる固有振動数とし，図-２の Fc2 と Efr の関係から得られた式（１）に
図-１. 椪積み状態及び自由振動状態での固有振動数より，表-２の選別基準を作成した。
y = 0.0148x - 4.28

（１）＊＊は p<0.01 を示す

２．選別基準の精度の確認（試験 B） 選別基準の作成に用いた Fc2 のみを対象とし，本基準の精度を確認した。Fc2 と F1 との関係(図-３)は，危険率１%で r = 0.993の相関が得られた。Fc2 と F1 に試験 A と同様の相関がみられたことから，Fc2 が Efr の推定に適していると判断した。選別基準(表-２)により，Fc2 で丸太の Efr 等級を区分したところ，予測等級と実測等級が合致した丸太は 12 体あり，正解率は約 67％であった。
引用文献(１) 荒武志朗・有馬孝禮・迫田忠芳・中村徳孫 (1992) 椪積み状態における丸太の高次固有振動数からの製材品

図-２. 椪積み状態での固有振動数と縦振動ヤング係数

MOR と MOE の推定 スギ足場板への適用．木材学会誌＊＊は p<0.01 を示す

38(11): 995-1001(２) 荒武志朗・有馬孝禮 (1994) 椪積み状態における丸表-２. Fc2 による素材の選別基準
単位：Hz太の高次固有振動数からの製材品 MOR と MOE の推定
等級（第２報）スギ心持ち正角材への適用．木材学会誌 40(9):1003-1007(３) 荒武志朗・森田秀樹 (1999) 宮城県南部地域産スギ
集成材の材質（第１報）丸太の区分と木取りによるラミナの選別．木材学会誌 45(2): 111-119

下限値

材⻑（ｍ）

(kN/mm2)

3456

Ef 50

3.9737553

442369Ef 70

5.9917688550

459

Ef 90

7.81088

816653544

Ef 1109.81268951761634

Ef50 から Ef110 は素材の日本農林規格の縦振動ヤング係数区分(４) 椎葉淳・荒武志朗・森田秀樹 (2011) 大径材から得られたスギ側面定規挽き製材の力学的性能（第１報）曲げ性能．木材学会誌 57(4): 231-241
表-１. 椪積み状態での丸太の固有振動数の測定率
Fc1

Fc2

Fc3

Fc4

試験体数5251305

測定率(％)

96.3

94.4

55.6

9.3

測定率は試験体数を全試験体数(54)で除して算出した。

図-３. 椪積み状態及び自由振動状態での固有振動数＊＊は p<0.01 を示す－176－