JP2004299211A - 回転切削ドラム - Google Patents

Abstract

【課題】被加工木材の切削終了面における切り込み溝の周囲の破損を効果的に防止して、仕上り面の良好な切り込み溝を形成することのできる回転切削ドラムを提供する。
【解決手段】外周面１５から突出する切削刃１４を備える回転ドラム体１３を、回転軸１６を被加工木材１１と垂直な方向に相対移動させつつ、その一部を被加工木材１１に食い込ませながら切削し、回転ドラム体１３の食い込み部分１３ａの回転断面形状の切り込み溝１２を被加工木材１１に形成する回転切削ドラム１０であって、回転ドラム体１２の側面１７の周縁部分に沿って、回転ドラム体１３の外周面１３よりも外側に突出する鋸刃１８を有する罫引きカッター１９が取り付けられている。また罫引きカッター１９は、鋸刃１８の回転軌跡の最大半径が、切削刃１４の回転軌跡の最大半径よりも１．５〜３．０ｍｍ大きくなるように取り付けられている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転切削ドラムに関し、特に外周面に複数の切削刃を備える回転ドラム体を回転させつつ、その一部を被加工木材に食い込ませながら切削して、被加工木材に切り込み溝を形成する回転切削ドラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
木造建築物等においては、例えば柱や梁等の木製の軸組部材を互いに接合するための仕口部や継手部の構成部分として、コの字状の断面形状を有する切り込み溝が形成される場合がある。このようなコの字状の断面形状を有する切り込み溝は、軸組部材等の被加工木材に当該切り込み溝を効率良く形成してゆくことができるように、その切削作業の機械化が図られており、例えば外周面に複数の切削刃を備える回転ドラムや回転盤を、回転軸を被加工木材と交差する方向に相対移動させつつ、その一部を被加工木材に食い込ませながら被加工木材に切り込み溝を形成してゆく加工方法が採用される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１０２９０４号公報（図１、図６）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、切削刃を備える回転ドラムや回転円盤を用いた従来の加工方法によれば、特に外周面が相当の幅を有している回転ドラムの場合、被加工木材の切削開始面側から切削終了面側に向けて、回転ドラムの一部を被加工木材に食い込ませつつ相対移動させて被加工木材に切り込み溝を切削して行き、切削終了面から回転ドラムの食い込み部分が押し出されようにして露出する際に、その切削衝撃によって、例えば切り込み溝の周囲における切削終了面の木材繊維が引き剥がされて、まくれ、欠け、バリ等の発生による被加工木材の破損が生じやすかった。
【０００５】
このような切り込み溝の形成時における被加工木材の切削終了面の破損を防止する方法として、例えば当該切削終了面における切り込み溝の形成箇所を囲うようにして押さ板を予め密着固定しておく方法が考えられるが、切削作業の工程や設備が煩雑になると共に、まくれ等を確実に防止するのに十分な切削終了面への密着強度を確保することが困難である。
【０００６】
また、回転ドラムの外周面に取り付けられる複数の切削刃のうち、当該外周面の最も側縁部側に配置されて罫引き刃としての機能も果たす側縁切削刃の数を増やすことによって、切り込み溝の周囲に負荷される各側縁切削刃による切削衝撃を緩和する方法も考えられるが、周縁部に沿って並べることが可能な側縁切削刃の数には限界がある。さらに、回転ドラムの回転数を増やしたり、回転ドラムの被加工木材に対する送り速度を低下させて、被加工木材を切削する周縁切削刃の数を実質的に増やすようにすることも考えられるが、回転数の増大には限界があり、また回転ドラムの送り速度を低下させると切り込み溝が形成された加工木材の生産効率が低下することになる。
【０００７】
本発明は、このような従来の課題に着目してなされたものであり、押え板を取り付けることなく、且つ側縁切削刃の数を増やしたり送り速度を低下させることなく、簡易な構成によって、被加工木材の切削終了面における切り込み溝の周囲の破損を効果的に防止して、仕上り面の良好な切り込み溝を有する加工木材を容易に形成することのできる回転切削ドラムを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外周面から突出する複数の切削刃を備える回転ドラム体を、回転軸を被加工木材と交差する方向に相対移動させつつ、その一部を前記被加工木材に食い込ませながら前記被加工木材を切削し、前記回転ドラム体の食い込み部分の回転断面形状による断面形状の切り込み溝を前記被加工木材に形成する回転切削ドラムであって、前記回転ドラム体の少なくとも一方の側面の周縁部分に沿って固定されて、前記外周面よりも径方向外側に突出する鋸刃を有する罫引きカッターが取り付けられていることを特徴とする回転切削ドラムを提供することにより、上記目的を達成したものである（請求項１記載の発明）。
【０００９】
また、本発明の回転切削ドラムによれば、前記罫引きカッターは、前記鋸刃の回転奇跡の最大半径が、前記切削刃の回転奇跡の最大半径よりも１．５〜３．０ｍｍ大きくなるように取り付けられていることが好ましい（請求項２記載の発明）。
【００１０】
さらに、本発明の回転切削ドラムによれば、前記罫引きカッターは、前記回転ドラム体の側面の周縁部に沿った形状を２以上に分割した分割カッター片を周方向に連設配置して構成されていることが好ましい（請求項３記載の発明）。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本発明の一実施形態に係る回転切削ドラム１０は、例えば図１に示すように、被加工木材１１である柱や梁等の木製の軸組部材に、コの字状の断面形状を有する切り込み溝１２を、仕口部や継手部の構成部分として形成するべく用いられるものである。
【００１２】
ここで、切り込み溝１２は、図２にも示すように、被加工木材１１の切削開始面１１ａから切削終了面１１ｂに亘って、同じ大きさの矩形断面形状に切削形成されるものである。また切削刃１４を備える回転ドラム体１３を、切削開始面１１ａ側から切削終了面１１ｂ側に向けて、一部を被加工木材１１に食い込ませつつ相対移動させて被加工木材１１に切り込み溝１２を切削して行き、切削終了面１１ｂから回転ドラム体１３の食い込み部分１３ａが押し出されようにして露出する際に、その切削衝撃によって、切り込み溝１２の周囲における切削終了面１１ｂの木材繊維が引き剥がされて、まくれ、欠け、バリ等の発生による被加工木材１１の破損が生じるのを効果的に回避できるように、本実施形態の回転切削ドラム１０が採用されることになる。
【００１３】
そして、本実施形態の回転切削ドラム１０は、外周面１５から突出する複数の切削刃１４を備える回転ドラム体１３を、回転軸１６を被加工木材１１と垂直に交差する方向Ｘに相対移動させつつ、その一部を被加工木材１１に食い込ませながら被加工木材１１を切削し、回転ドラム体１３の食い込み部分１３ａの回転断面形状による断面形状の切り込み溝１２を被加工木材１１に形成する切削ドラムであって、回転ドラム体１３の両側の側面１７の周縁部分１７ａに沿って固定されて、回転ドラム体１３の外周面１５よりも径方向外側に突出する鋸刃１８を有する罫引きカッター１９が取り付けられている。
【００１４】
また、本実施形態によれば、罫引きカッター１９は、鋸刃１８の回転奇跡の最大半径が、切削刃１４の回転奇跡の最大半径よりも１．５〜３．０ｍｍ大きくなるように取り付けられている（図５（ａ），（ｂ）参照）。
【００１５】
本実施形態の回転切削ドラム１０を構成する回転ドラム体１３は、半径が例えば１００〜７５０ｍｍ程度の円形断面を有し、厚さ（幅）が例えば１０〜２００ｍｍ程度の円形ドラム体又は円盤体あって、その中心部分を回転軸１６として、当該回転軸１６が、回転駆動装置２０の進退可能な支持腕部２１の先端部分に設けられた回転駆動軸２２に例えば接合ボルトを介して接合されることにより、回転駆動装置２０の駆動力によって、図１におけるＹ方向に例えば３０００〜１８０００ｒｐｍ程度の所定の回転速度で回転するようになっている。
【００１６】
回転ドラム体１３の外周面１５に設けられる切削刃１４は、図３〜図５（ａ），（ｂ）にも示すように、回転ドラム体１３の回転方向Ｙに傾倒した略三角形の断面形状を有する切削刃であって、先端の刃先２３が回転ドラム体１３の外周面と平行に配置されるようにして、例えば固定ボルトを介して回転ドラム体１３に着脱交換可能に取り付けられる。また、切削刃１４は、回転ドラム体１３の外周面１５を厚さ（幅）方向に４分割した各領域の幅に相当する幅の刃先２３を有しており、取り付け位置を周方向に順次ずらせた４個の切削刃１４を１組として、回転ドラム体１３の外周面１５に沿って９０度のピッチで４組取り付けられている。そして、各組の４個の切削刃１４によって、回転切削ドラム１０の厚さ（幅）の全体に亘った被加工木材１１の切削が可能になり、且つこれらの４個１組の切削刃１４が４組設けられていることにより、回転ドラム体１３の食い込み部分１３ａの回転断面形状に沿った矩形断面の切り込み溝１２を、滑らかな上方切削面を形成しつつ良好な仕上がり面でスムーズに切削してゆくことが可能になる。
【００１７】
本実施形態によれば、回転ドラム体１３の両側の側面１７の周縁部分１７ａに沿って各々取り付けられる罫引きカッター１９は、当該周縁部分１７ａに沿った形状を４分割した分割カッター片１９ａを、回転ドラム体１３の周方向に連設配置することによって設けられている。すなわち、各分割カッター片１９ａは、例えば回転ドラム体１３の側面１７の径方向に長軸を有する長円形状の複数のネジ孔２４を有しており、これらのネジ孔２４を、回転ドラム体１３の側面１７の周縁部分１７ａに形成された固定孔２５に合致させ、固定ネジ２６をネジ込むことによって、複数の鋸刃１８を回転ドラム体１３の外周面１５よりも径方向外側に突出させた状態で、各々回転ドラム体１３の側面１７に強固に固定されることになる。４枚の分割カッター片１９ａが周縁部分１７ａに沿って周方向に連設配置されることにより、周縁部分１７ａの全周に亘って、多数の鋸刃１８を有する罫引きカッター１９が取り付けられることになる。
【００１８】
また、本実施形態によれば、４枚の分割カッター片１９ａによって構成される罫引きカッター１９は、鋸刃１８の回転奇跡の最大半径が、切削刃１４の回転奇跡の最大半径よりも１．５〜３．０ｍｍ大きくなるように取り付けられている。ここで、鋸刃１８の回転奇跡の最大半径は、罫引きカッター１９に設けられた多数の鋸刃１８のうちの最も外側に突出する鋸刃１８の先端による回転奇跡の半径を意味し、各鋸刃１８が均等に突出している場合には、回転ドラム体１３の側面１７の中心からこれらの先端までの半径であり、各鋸刃１８の突出量にバラツキがある場合には、最も突出している部分における当該先端までの半径である。また切削刃１４の回転奇跡の最大半径は、回転ドラム体１３の外周面１５に設けられた複数の切削刃１４のうちの刃先２３が最も外側に突出する切削刃１４の先端による回転奇跡の半径を意味するものである。
【００１９】
そして、本実施形態によれば、罫引きカッター１９の鋸刃１８の回転奇跡の最大半径が、切削刃１４の回転奇跡の最大半径よりも１．５〜３．０ｍｍ大きくなるように取り付けられているので、罫引きカッター１９の鋸刃１８は、切削刃１４が被加工木材１１を切削するのに先行して、常に切り込み溝１２の両側面及び上面の両側縁部を切り込んでゆくことが可能になり、これによって切り込み溝１２の内周面を画定する罫引き機能を、より効果的且つ確実に発揮することが可能になる。
【００２０】
なお、本実施形態によれば、罫引きカッター１９の鋸刃１８には、切り込み溝１２の両側面との摩擦力を軽減するためのアセリが設けられている。また本実施形態によれば、回転切削ドラム１０を用いた切削作業を繰り返すことにより、切削刃１４の刃先２３の摩耗と比較して、罫引きカッター１９の鋸刃１８にはより多くの摩耗が生じることになり、これによって鋸刃１８の回転奇跡の最大半径が、切削刃１４の回転奇跡の最大半径よりも相対的に小さくなることが考えられるが、摩耗した鋸刃１８を取り外して研磨すると共に、各分割カッター片１９ａを、長円形状のネジ孔２４に沿って外側に僅かにづらせて取り付け直すことにより、鋸刃１８の回転奇跡の最大半径が、切削刃１４の回転奇跡の最大半径より所定量大きくなった状態に容易に調整することが可能になる。
【００２１】
本実施形態の回転切削ドラム１０を用いて被加工木材１１へ切り込み溝１２を形成するには、例えば図１に示すように、まず支持腕部２１の回転駆動軸２２に接合した回転切削ドラム１０を、回転駆動装置２０を駆動させてＹ方向に例えば６０００ｒｐｍの回転速度で回動さた状態とする。次に、支持腕部２１を例えば３ｍ／ｓ程度の送り速度で伸長することにより、回転切削ドラム１０の回転軸１６を被加工木材１１と垂直に交差する方向Ｘに相対移動させつつ、その一部を被加工木材１１に食い込ませながら切削開始面１１ａ側から切削終了面１１ｂ側に向けて被加工木材１１を切削することにより、一回の相対移動による切削工程で、図２に示すような、回転ドラム体１３の食い込み部分１３ａの回転断面形状による断面形状の切り込み溝１２が、容易且つスムーズに形成されることになる。なお、回転切削ドラム１０の幅以上の幅を有する切り込み溝や深さの異なる切り込み溝等を形成したい場合には、被加工木材１１の軸方向や上下方向に、支持腕部２１の位置を相対移動させながら、支持腕部２１を進退させつつ回転ドラム体１３による切削を繰り返し行うことにより、これらの切り込み溝を容易に形成することが可能になる。
【００２２】
そして、本実施形態の回転切削ドラム１０によれば、切削終了面１１ｂの切り込み溝１２を囲う部分に押え板を取り付けることなく、且つ回転切削ドラム１０の外周面１５の側縁部に配置される側縁切削刃１４の数を増やしたり、回転切削ドラム１０の送り速度を低下させることなく、簡易な構成によって、被加工木材１１の切削終了面１１ｂにおける切り込み溝１２の周囲の破損を効果的に防止して、仕上り面の良好な切り込み溝を有する加工木材を容易に形成することが可能になる。
【００２３】
すなわち、本実施形態によれば、回転ドラム体１３の側面１７の周縁部分１７ａに沿って固定して、回転ドラム体１３の外周面１５よりも径方向外側に突出する鋸刃１８を有する罫引きカッター１９を取り付けただけの簡易な構成によって、回転ドラム体１３の外周面１５の側縁部に配置されて罫引き機能を発揮する刃の数を、鋸刃１８によって大幅に増やすことが可能になるので、このような多数の鋸刃１８による罫引き機能が容易且つ確実に発揮されることにより、切り込み溝１２の両側面を精度良くスムーズに画定することが可能になる。したがって、被加工木材１１の切削終了面１１ｂにおける切り込み溝１２の周囲でのまくれ、欠け、バリ等の発生による破損が効果的に防止されて、仕上り面の良好な切り込み溝１２を容易に形成することが可能になる。
【００２４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、罫引きカッターは、回転ドラム体の両側の側面に取り付ける必要は必ずしもなく、片方の面にのみに取り付けて、切り込み溝の片側の面を良好に仕上げるように用いることもできる。また、罫引きカッターは、４分割した分割カッター片を連設配置して構成する必要は必ずしもなく、２分割や３分割、或いは５分割以上に分割された分割カッター片を用いても良い。さらに、罫引きカッターは、分割することなくリング状に一体となったものを使用することもできるが、分割カッター片を用いることにより、回転ドラム体を回転駆動装置から取り外すことなく罫引きカッターの交換や段換えを行うことが可能になる。さらにまた、分割カッター片は、回転ドラム体の側面の周縁部分に沿って連続して取り付けられている必要は必ずしもなく、間欠的に取り付けられていても良い。
【００２５】
また、罫引きカッターは、鋸刃の回転奇跡の最大半径が、切削刃の回転奇跡の最大半径よりも１．５〜３．０ｍｍ大きくなるように取り付けられている必要は必ずしもなく、鋸刃が回転ドラム体の外周面よりも径方向外側に突出して取り付けられていれば良いが、少なくとも鋸刃の回転奇跡の最大半径が、切削刃の回転奇跡の最大半径と同等以上となっていることにより、切り込み溝の全周の仕上り面を良好に仕上げることが可能になる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の回転切削ドラムによれば、押え板を取り付けることなく、且つ側縁切削刃の数を増やしたり送り速度を低下させることなく、簡易な構成によって、被加工木材の切削終了面における切り込み溝の周囲の破損を効果的に防止して、仕上り面の良好な切り込み溝を有する加工木材を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る回転切削ドラムを用いた切り込み溝の切削状況を説明する斜視図ある。
【図２】本発明の一実施形態に係る回転切削ドラムを用いて切削形成された切り込み溝の一例を示す斜視図ある。
【図３】本発明の一実施形態に係る回転切削ドラムの構成を説明する分解斜視図ある。
【図４】本発明の一実施形態に係る回転切削ドラムを示す斜視図ある。
【図５】本発明の一実施形態に係る回転切削ドラムの構成を説明する、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１０ 回転切削ドラム
１１ 被加工木材
１１ａ 被加工木材の切削開始面
１１ｂ 被加工木材の切削終了面
１２ 切り込み溝
１３ 回転ドラム体
１３ａ 回転ドラム体の食い込み部分
１４ 切削刃
１５ 回転ドラム体の外周面
１６ 回転ドラム体の回転軸
１７ 回転ドラム体の側面
１７ａ 回転ドラム体の側面の周縁部分
１８ 鋸刃
１９ 罫引きカッター
１９ａ 分割カッター片
２０ 回転駆動装置
２３ 切削刃の刃先

Claims (3)

1. 外周面から突出する複数の切削刃を備える回転ドラム体を、回転軸を被加工木材と交差する方向に相対移動させつつ、その一部を前記被加工木材に食い込ませながら前記被加工木材を切削し、前記回転ドラム体の食い込み部分の回転断面形状による断面形状の切り込み溝を前記被加工木材に形成する回転切削ドラムであって、
   前記回転ドラム体の少なくとも一方の側面の周縁部分に沿って固定されて、前記外周面よりも径方向外側に突出する鋸刃を有する罫引きカッターが取り付けられていることを特徴とする回転切削ドラム。
2. 前記罫引きカッターは、前記鋸刃の回転奇跡の最大半径が、前記切削刃の回転奇跡の最大半径よりも１．５〜３．０ｍｍ大きくなるように取り付けられている請求項１に記載の回転切削ドラム。
3. 前記罫引きカッターは、前記回転ドラム体の側面の周縁部分に沿った形状を２以上に分割した分割カッター片を、周方向に連設配置して構成されている請求項１又は２に記載の回転切削ドラム。

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