JP2005103715A - 孔あけ装置及びその孔あけ方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】孔あけ加工時のドリルの振れを防止して高精度の加工ができ、被加工物とドリルの位置合わせが容易で、長尺の木材等の長手方向に貫通孔を短時間で形成できて、特に、孔あけの直進性に優れ、被加工物の強度低下をまねくことなく貫通孔を穿設できる孔あけ装置の提供。
【解決手段】両側部と両側部の上面に連設された水平案内部を有する断面略コ字型又はH字型のレール架台2と、外周に雄ねじが形成されレール架台2に回動自在に配設されたガイドシャフト5と、ガイドシャフト5と螺合されレール架台2上に摺動可能に載置されたドリル本体ガイド部7と、ドリル本体ガイド部7に配設された1以上のドリル駆動部8と、ドリル駆動部8に装着されたドイル軸9と、ドリル軸9の先端に配設されたドリル9aと、レール架台2上に摺動可能に配設されてドリル軸9を支持する1以上のドリル軸ガイド部10と、を有する一組の孔あけユニット15を備えている。
【選択図】図1

Description

本発明は、木材等の小口面に深穴を精度良く加工する孔あけ装置に関し、特に長尺の木材を乾燥する際に、割れの発生防止のため中心部に容易に軸方向貫通孔を穿設することが可能な作業性に優れた孔あけ装置及びその孔あけ方法に関する。
従来、乾燥収縮によって生じる木材の割れは大きな欠点であり、目回り、心材星割れ、辺材星割れ、小口割れ、ひび割れなどがある。辺材星割れは、外周部から樹心に向かって生ずる辺材部の乾燥割れであり、主として伐木後の急激な乾燥が原因となる。この辺材星割れの防止を目的として、一般的に背割りが施される。背割りは、丸太や心持ちの角材を柱または縁桁などに使用するとき、背の部分に樹心までのこぎりで挽き込むことによって、見掛かりに亀裂が出るのを防止する方法である。
しかしながら、従来広く行われている背割りは、木材の長手方向に沿って切り込みが入れられることから、原木そのものの美しさを全体的に表現することは不可能であり、背割りを施した部分を壁などで隠して使用せざるを得ないという問題があった。
また、背割りの代わりに小口の中心部にドリルで深い穴あけをする場合、ドリルが長くなる分、ドリルが振れやすく穴が曲がってしまうという問題があった。
これらの問題を解決するために、(特許文献1)には「竹材の節除去、木材の軸方向孔開け装置であって、水平方向ガイドレールと、ガイドレールの一方の端部に固定して設けられたストッパーと、ガイドレールに固定され被処理材を装備したり取り外したりする為の開閉機構を有する被処理材固定機構と、ガイドレールに沿って移動可能で被処理材の節の除去、軸方向孔開け加工をする刃具を先端に有し、被処理材との軸芯が調整された回転軸及び回転軸の駆動モーターを装備した刃具回転軸機構付き移動板と、ガイドレール上の被処理材固定機構と刃具回転軸機構付き移動板間に設けられ、回転軸を支持する回転軸受を有し、ガイドレールに沿って移動可能な回転軸保持材と、刃具回転軸機構付き移動板をガイドレールに沿って移動させる正逆転可能なチェーン歯車機構付モーターと、一端が刃具回転軸機構付き移動板の下部に固定され,チェーン歯車機構付きモーターを動力源として刃具回転軸機構付き移動板をガイドレールに沿ってストッパー側に移動させるチェーンと、一端がチェーンの刃具回転軸機構付き移動板端に固定され、他端がガイドレールの反ストッパー側に固定され、チェーンの刃具回転軸機構付き移動板のガイドレール上でのストッパー側への引き寄せに伴い生じるたわみを吸収するチェーンたわみ防止用伸縮吸収機構と、刃具の位置を視覚で確認可能とする刃具位置視覚確認機構と、を備えた竹材の節除去、木材の軸方向孔開け装置。」が開示されている。
(特許文献2)には「心持丸材の長手方向に穿孔させる装置であって、先端部に穿孔具を備えた回転軸を水平方向に移動可能に支持した装置において、穿孔する心持丸材の少なくともその両端部分を回動可能に支持する支持装置を設けると共に、支持装置に支持した心持丸材を回転軸と逆方向に回転させる回転装置を設けたことを特徴とする加工木材の加工装置。」が開示されている。
(特許文献3)には「木材を挟持するバイス装置と、バイス装置に対し切削ヘッドに保持されたドリルが前後および上下に移動する木工用定置形ドリルにおいて、バイス装置の一端にドリルと嵌合するドリルブッシュをドリルの上下移動と連動可能に取付け、ドリルブッシュを回転可能にしたことを特徴とする木工用定置形ドリル。」が開示されている。
特開平11−147205号公報 特開平11−247357号公報 特開2000−176906号公報
しかしながら、上記従来の技術では、以下のような課題を有していた。
(1)(特許文献1)では、竹材の節除去、木材の軸方向孔開け時に、チェーン歯車機構付きモーターを動力源としてチェーンによって刃具回転軸機構付き移動板をガイドレールに沿ってストッパー側に移動させるが、刃具回転軸機構付き移動板の中央部を引っ張って移動させるため、刃具回転軸が左右に振れると直進性が失われスムーズに移動することが出来ず、加工性が低下するという課題を有していた。また、チェーンの刃具回転軸機構付き移動板のガイドレール上でのストッパー側への引き寄せに伴い生じるたわみを吸収するチェーンたわみ防止用伸縮吸収機構が必要になるなど構造が複雑で、生産性、メンテナンス性に欠けるという課題を有していた。更に、加工時の刃具のストッパー側への移動に伴い、回転軸保持材を押しながら移動しなければならないため、複数の回転軸保持材を有する場合、加工を進めていく内に刃具への負荷が増大し、加工性が低下するという課題を有していた。また、被処理材固定機構と刃具回転軸機構付き移動板のいずれにも水平方向及び垂直方向の位置調整機構を有していないので、被処理材と刃具との位置合わせが困難で、被処理材の大きさも制限され、汎用性、作業性に欠けるという課題を有していた。
(2)(特許文献2)は、心持丸材を穿孔具を備えた回転軸と逆方向に回転させて外径の1/2以上の孔加工を行うもので、加工する木材が丸材に限定されるので汎用性がなく、孔径が外形の1/2以上と大きく加工時間がかかるので作業性に欠けると共に、加工後の強度が不足して信頼性、耐久性に欠けるという課題を有していた。
(3)(特許文献3)では、ドリルと嵌合するドリルブッシュをドリルの上下移動と連動可能に取付け、ドリルブッシュを回転可能にしたので、ドリルを支持して振れを防止することができるが、左右移動レバーを手動で移動させることによりドリルユニットを木材に向けて前進させ孔あけを行うので作業性に欠け、ドリルユニットの移動距離が短いので長尺のものに貫通孔を形成することができず汎用性に欠けるという課題を有していた。
本発明は上記従来の課題を解決するもので、孔あけ加工時のドリルの振れを防止でき高精度の加工ができて信頼性に優れ、木材等の被加工物とドリルとの位置合わせを容易に精度よく行うことができ作業性、信頼性に優れ、長尺の木材等の小口面に長手方向の貫通孔を容易に短時間で形成することができ作業性、汎用性に優れ、特に、孔あけ加工時の直進性に優れ、木材等の乾燥時の割れや反り等の不具合の発生を防止するための貫通孔を木材等の強度低下をまねくことなく穿設することができる信頼性に優れた孔あけ装置の提供及びドリルへの負荷を低減できて長寿命性に優れ、精度のよい孔あけ加工を行うことができる信頼性に優れた孔あけ方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明の孔あけ装置は、以下の構成を有している。
本発明の請求項1に記載の孔あけ装置は、両側部と前記両側部の上面に連設された水平案内部を有する断面略コ字型又はH字型のレール架台と、外周に雄ねじが形成され前記レール架台に回動自在に配設されたガイドシャフトと、前記ガイドシャフトの端部に連設され前記ガイドシャフトを正逆回転させる移動用モーターと、前記ガイドシャフトの雄ねじと螺合されたガイド用雌ねじ部を有し前記レール架台上に摺動可能に載置されたドリル本体ガイド部と、前記ドリル本体ガイド部に配設された1以上のドリル駆動部と、前記ドリル駆動部に装着されたドリル軸と、前記ドリル軸の先端に配設されたドリルと、前記レール架台上に摺動可能に配設されて前記ドリル軸を支持する1以上のドリル軸ガイド部と、を有する一組の孔あけユニットを備えている構成を有している。
この構成により、以下のような作用を有する。
(1)両側部と水平案内部を有する断面略コ字型又はH字型のレール架台と、外周に雄ねじを形成されレール架台に回動自在に配設されたガイドシャフトと、ガイドシャフトの雄ねじと螺合されたガイド用雌ねじ部を有しレール架台上に摺動可能に載置されたドリル本体ガイド部と、を有することで、ドリル本体ガイド部をガイドシャフトにより進退自在に案内することができるので、摺動動作を安定させることができ、ドリル本体ガイド部の直進性を確保することができる。
(2)ガイドシャフトの端部に連設された移動用モーターを有することにより、ガイドシャフトを正逆回転させるだけで容易にドリル本体ガイド部をレール架台上で前後に摺動させることができる。
(3)ドリル本体ガイド部に配設されたドリル駆動部と、ドリル駆動部に装着されたドリル軸と、ドリル軸の先端に配設されたドリルとを有することで、ドリル本体ガイド部の摺動に従って、先端にドリルを装着されたドリル駆動部を前後に移動させることができるので、孔あけの加工精度を向上させることができ、前進時のドリルによる孔あけと後退時の切屑の排出とを容易に切り替えることができるので、作業性を向上させることができる。
(4)レール架台上に摺動可能に配設されてドリル軸を支持する1以上のドリル軸ガイド部を有するので、ドリル軸のたわみやドリル軸の先端に配設されたドリルの振れを防止することができ、位置ずれが少なく精度のよい孔あけ加工を行うことができる。
(5)孔あけ装置が一組の孔あけユニットとして形成されていることで、運搬時に分解作業が不要で容易に移設することができるので、移設後の調整作業等を軽減することができメンテナンス性に優れる。
(6)ドリル本体ガイド部に1以上のドリル駆動部を有することにより、同時に多数の孔あけを行うことができ、汎用性と作業性に優れる。
ここで、ドリル本体ガイド部には底部に係止用凸部を形成してレール架台の水平案内部に形成した係合溝に係合させるか、断面略コ字型の摺動部を形成してレール架台の外周に係合させる。これにより、ガイド用雌ねじ部に螺合されたガイドシャフトの回転に伴ってドリル本体ガイド部をレール架台上で進退自在に摺動させることができる。ドリル本体ガイド部のガイド用雌ねじ部は底部の係止用凸部や摺動部の両側等に形成することができる。特に、ガイド用雌ねじ部をドリル本体ガイド部の両側に形成した場合は、左右の振れを防止でき、より直進性を向上させることができる。
また、ドリル駆動部は正逆回転式のものが用いられる。これにより、装着されたドリル軸を逆回転させることができるので、ドリル軸の先端に配設されたドリルを逆回転させ、切屑を排出しながらスムーズにドリル本体ガイド部を後退させることができ、作業性に優れる。また、ドリル本体ガイド部の前進による孔あけと後退による切屑の排出を繰り返しながら孔あけ加工を行うことで摩擦熱の低減や、間欠運転によるドリルの冷却効果があるので、摩擦熱対策のためにドリルやドリル軸の材質や形状等の選択の幅が狭くなることを防ぎ、設計に対する自由度を向上させることができる。尚、ドリル駆動部は一方向に回転するものを用いてもよい。この場合、切屑の排出手段が設けられる。
ドリル軸の長さは1200mm〜2500mmが好ましい。ドリル軸の長さが1200mmより短くなるにつれ、貫通孔を加工できる被加工物の長さが短くなり汎用性が低下する傾向があり、2500mmより長くなるにつれドリル軸の取扱いが困難になり、装置が大型化して運搬が困難になると共に、広い設置スペースや作業スペースが必要になる傾向があり、いずれも好ましくない。
また、ドリルの刃長は300mm〜600mmが好ましい。ドリルの刃長が300mmより短くなるにつれ、一回の作業で加工できる孔の深さが短くなって加工性、作業性が低下する傾向があり、600mmより長くなるにつれドリル部分に貯まる切屑の量が増加して直進性が失われ、先端部での芯ずれが発生し易くなって被加工物の強度が低下する傾向があり、いずれも好ましくない。
ドリル軸及びドリルの外径は15mm〜20mmで同等程度に形成することが好ましい。ドリル軸及びドリルの外径が15mmより細くなるにつれ、ドリル軸及びドリルの剛性が低下して取扱い性が悪化すると共に、深孔を形成し難くなり、両端から加工した場合に位置ずれの発生により孔を連通させることが困難になる傾向があり、20mmより太くなるにつれ、加工後の被加工物の剛性が不足して耐久性、信頼性が低下する傾向があり、いずれも好ましくない。また、ドリル軸及びドリルの外径を同等程度に形成することにより、ドリルによる加工時に、既に形成された孔に対してドリル軸がガイドとなってドリルの振れを防止でき、直進性を向上させて位置ずれの発生を低減させることができる。
尚、被加工物がドリル軸より長い長尺の場合には、一方の小口面から加工した後に被加工物を反転させ、他方の小口面から加工することにより、貫通孔を形成することができる。
ドリルの回転数、加工深さ、ドリル駆動部や移動用モーターの正逆回転等の制御は孔あけ装置本体と別に設けられた制御部で行われる。予め設定した加工条件に従って自動運転されることにより、加工時間が短縮され、作業性に優れる。尚、加工深さは移動用モーターの回転数によりドリル本体ガイド部の移動距離を算出することで制御することができる。また、ドリル本体ガイド部が載置されたレール架台等に位置センサ等を配設し、直接、ドリル本体ガイド部の位置を検出するようにしてもよい。
ドリル軸ガイド部はドリル軸が挿通されるガイド孔を穿設されたガイド板とガイド板を摺動可能に支持する支持部を有する。レール架台の水平案内部及び/又は脚部に長手方向と平行な凹条及び/又は凸条の摺嵌用係着部を形成し、ガイド板に形成又は配設された支持部に摺嵌用係着部に係止される凸条及び/又は凹条のガイド板係止部を形成することでドリル軸ガイド部が摺動可能となる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の孔あけ装置であって、前記レール架台の前記水平案内部に延設された被加工物載置部と、前記被加工物載置部上に被加工物を固定する固定手段と、を有し、請求項1に記載の二組の孔あけユニットが前記被加工物載置部を挟んで対称に配設されている構成を有している。
この構成により、請求項1の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)二組の孔あけユニットが被加工物載置部を挟んで対称に配設されていることで、被加工物を両端から加工することができるので、加工時間を大幅に短縮することができると共に、長尺の被加工物に対しても貫通孔を形成することができる。
(2)二組の孔あけユニットが被加工物載置部を挟んで対称に配設されていることで、被加工物を反転させることなく両端から加工して貫通孔を形成することができるので、被加工物の着脱や位置決め等の作業工数を低減することができ、作業性を向上させることができる。
(3)レール架台の水平案内部に延設された被加工物載置部と、被加工物載置部上に被加工物を固定する固定手段とを有することで、ドリルと被加工物との位置合わせを容易に行うことができ、被加工物を確実に固定することができて精度のよい孔あけ加工を行うことができる。
ここで、被加工物を被加工物載置部上に固定する固定手段は、被加工物の長手方向に複数個、配設してもよい。これにより、被加工物が長尺の場合でも確実に固定することができ、安全性、信頼性に優れる。また、固定手段は長手方向に移動可能に配設してもよい。これにより、被加工物の長さに応じて要所をバランスよく固定することができ、作業性、汎用性に優れる。尚、固定手段としては万力や空圧シリンダ等による機械的なクランプ、磁石や吸引によるチャック等がある。また、この固定手段は被加工物の側面を両側から挟むものが好ましく、特にドリル駆動部のドリル軸の軸芯に対して固定手段が左右対称に連動して移動できるものが好適に用いられる。固定手段がドリル軸の軸芯に対して左右対称に移動することにより、被加工物の幅が異なっても、常にドリル軸の軸芯と被加工物の幅方向の中心を合わせることができ、容易に被加工物の中央に孔あけ加工を行うことができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の孔あけ装置であって、前記レール架台の水平案内部及び/又は両側部が、長手方向と平行な凹条及び/又は凸条に形成された摺嵌用係着部を有し、前記ドリル本体ガイド部が、凸条及び/又は凹条に形成され前記摺嵌用係着部に係止された係止部を備えている構成を有している。
この構成により、請求項1又は2の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)レール架台の水平案内部及び/又は両側部に長手方向と平行に形成された凹条及び/又は凸条の摺嵌用係着部と、ドリル本体ガイド部に凸条及び/又は凹条に形成された係止部を有するので、ドリル本体ガイド部をレール架台に確実に係止することができ、ドリル本体ガイド部の摺動動作を安定させることができる。
ここで、レール架台の水平案内部や両側部に凹条に形成される摺嵌用係着部及びドリル本体ガイド部に凹条に形成される係止部は蟻溝であることが好ましい。これにより、ドリル本体ガイド部をより確実にレール架台に係止でき、外部からの衝撃等を受けてもドリル本体ガイド部がレール架台から外れたり、落下したりすることがなく、信頼性、安全性に優れる。
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3の内いずれか1項に記載の孔あけ装置であって、前記ドリル軸に環装され前記ドリル本体ガイド部と前記ドリル軸ガイド部の間、及び複数の前記ドリル軸ガイド部の間に配設されたつる巻きばねを備えている構成を有している。
この構成により、請求項1乃至3の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)ドリル軸に環装されたつる巻きばねがドリル本体ガイド部とドリル軸ガイド部の間、及び複数のドリル軸ガイド部の間に配設されていることで、ドリル本体ガイド部の移動に伴ってつる巻きばねが伸縮し、自動的にドリル軸ガイド部を移動させることができるので、安定してドリル軸を支持することができ、確実にドリル軸を支持してドリルの触れを防止できる。
ここで、つる巻きばねの両端部はそれぞれドリル本体ガイド部又はドリル軸ガイド部の端面に固定されている。これにより、つる巻きばねがドリル軸に直接触れることがないのでドリルを安定して回転させることができると共に、確実にドリル軸ガイド部を摺動させてドリル軸を支持することができる。
尚、ドリル軸ガイド部にはドリル軸をガイドする軸受を配設してもよい。これにより、ドリル軸とドリル軸ガイド部との間に摩擦を低減でき、ドリル軸の回転を妨げることがないので、ドリルが安定して回転し、精度のよい孔あけ加工を行うことができる。
請求項5に記載の発明は、請求項2乃至4の内いずれか1項に記載の孔あけ装置であって、前記被加工物載置部が、前記レール架台の前記水平案内部と分断されて形成され、前記被加工物載置部の下面に上下動可能な脚部を備えている構成を有している。
この構成により、請求項2乃至4の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)被加工物載置部が、レール架台の水平案内部と分断されて形成され、被加工物載置部の下面に上下動可能な脚部を備えていることにより、レール架台の水平案内部に載置されたドリル本体ガイド部に対して被加工物載置部の高さを自在に調整することができるので、被加工物に穿設する孔の高さ方向の位置を容易に変更することができ、寸法の異なる被加工物に対して任意の高さ位置に孔あけ加工を行うことができる。
ここで、被加工物載置部の脚部としては、被加工物載置部に鉛直方向にボルト軸を螺合させ、ボルト軸をモーター又は手動で回転させることにより被加工物載置部を上下動させるものや被加工物載置部の鉛直方向にピニオンを配設しピニオンに螺合させたラックを回転させることにより被加工物載置部を上下動させるもの等が好適に用いられる。尚、被加工物載置部に水準器を配設することにより、脚部での高さ調整時に確実に水平出しを行うことができる。
請求項6に記載の発明は、請求項1乃至5の内いずれか1項に記載の孔あけ装置であって、前記ドリル軸ガイド部の高さを調整するガイド調整機構を備えている構成を有している。
この構成により、請求項1乃至5の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)ドリル軸ガイド部の高さを調整するガイド調整機構を有することで、ドリル駆動部やドリル駆動部に装着されたドリル軸を交換する際に、ドリル軸ガイド部の高さを容易に調整することができ、ドリル軸とドリル軸ガイド部の位置合わせを確実に行うことができるので、ドリル軸の偏心を防止できると共に、組立て作業性に優れる。
ここで、ドリル軸ガイド部の高さを調整するガイド調整機構としては、レール架台上を摺動するドリル軸ガイド部の摺動部に立設された支持部に長孔状の調整孔を形成したものが好適に用いられる。ドリル軸ガイド部のガイド板を調整孔にねじ止め等により固定することにより、容易にガイド板の高さを調整することができ、確実にドリル軸を支持してドリル軸のたわみやドリル軸の先端に配設されたドリルの振れを防止することができる。また、ドリル軸ガイド部のガイド板が支持部に対して着脱自在なので、分解、組立てが容易でメンテナンス性に優れる。
請求項7に記載の発明は、請求項2乃至6の内いずれか1項に記載の孔あけ装置であって、前記固定手段が、前記被加工物の長手方向の両端部を固定する端面固定部を備えている構成を有している。
この構成により、請求項2乃至6の作用に加え、以下のような作用を有する。
(1)固定手段が、被加工物の長手方向の両端部を固定する端面固定部を備えていることにより、孔あけ加工時に被加工物が長手方向に移動することを防止でき、確実に精度よく孔あけ加工を行うことができる。
ここで、端面固定部はレール架台の長手方向に摺動可能に配設される。これにより、被加工物の長さによらず確実に被加工物をレール架台上に固定することができる。
請求項8に記載の孔あけ方法は、請求項1乃至7の内いずれか1項に記載された孔あけ装置のドリル本体ガイド部を前進させることにより孔あけ加工を行う孔あけ工程と、前記ドリル本体ガイド部を後退させることにより切屑を排出する切屑排出工程と、を繰り返しながら孔あけ加工を行う構成を有している。
この構成により、以下のような作用を有する。
(1)ドリル本体ガイド部を前進させることにより孔あけ加工を行う孔あけ工程と、ドリル本体ガイド部を後退させることにより切屑を排出する切屑排出工程と、を繰り返しながら孔あけ加工を行うことにより、加工済みの孔に切屑が詰まるのを防止でき、ドリルへの負荷を低減することができ、ドリルの直進性を確保できて、精度のよい孔あけ加工を行うことができる。
(2)孔あけ工程と切屑排出工程を繰り返しながら孔あけ加工を行うので、ドリルの長さを短くすることができ、ドリルの曲がりを防止して加工性を向上させることができる。
ここで、制御部によりユニット毎にドリル駆動部や移動用モーターの正逆回転の切換えのタイミングや前後進のタイミング、移動量等を制御する。二組の孔あけユニットが被加工物載置部を挟んで対称に配設されている場合には、各々に独立した制御部を設けてもよい。予め設定した加工条件に従って自動運転され、加工深さ(=前進量)は移動用モーターの回転数によりドリル本体ガイド部の移動距離を算出する。また、ドリル本体ガイド部が載置されたレール架台等に位置センサ等を配設し、直接、ドリル本体ガイド部の位置を検出してもよい。これにより、常時、オペレーターがついている必要がなく、省力性、信頼性に優れる。また、後退は確実に切屑を排出するためにドリルの先端が被加工物の外に出るまで行う。
尚、各々の孔あけユニットのドリル本体ガイド部の前進と後退のタイミングをずらすように駆動してもよい。これにより、加工した孔が貫通する際に両方のドリルが接触することを防止でき、信頼性、安全性に優れる。
以上のように、本発明の孔あけ装置によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項1に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
(1)両側部と水平案内部を有する断面略コ字型又はH字型のレール架台と、外周に雄ねじを形成されレール架台に回動自在に配設されたガイドシャフトと、ガイドシャフトの雄ねじと螺合されたガイド用雌ねじ部を有しレール架台上に摺動可能に載置されたドリル本体ガイド部と、を有することで、ドリル本体ガイド部をガイドシャフトにより進退自在に案内することができるので、摺動動作の安定性に優れ、ドリル本体ガイド部の直進性を確保でき、高精度の孔あけ加工を行うことができる信頼性に優れた孔あけ装置を提供することができる。
(2)ガイドシャフトの端部に連設された移動用モーターを有することにより、ガイドシャフトを正逆回転させるだけで容易にドリル本体ガイド部をレール架台上で前後に摺動させることができ操作性、汎用性に優れ、ドリル本体ガイド部にドリル駆動部が配設されていることで、ドリル本体ガイド部の摺動に従ってドリル駆動部を前後に移動させることができるので、孔あけ加工の深さ調整が容易で前進時のドリルによる孔あけと後退時の切屑の排出とを容易に切り替えることができる作業性、信頼性に優れた孔あけ装置を提供することができる。
(3)レール架台上に摺動可能に配設されてドリル軸を支持する1以上のドリル軸ガイド部を有するので、ドリル軸のたわみやドリル軸の先端に配設されたドリルの振れを防止することができ動作の安全性に優れ、位置ずれが少なく精度のよい孔あけ加工を行うことができ、歩留まりを向上させて生産性に優れた孔あけ装置を提供することができる。
(4)ドリル本体ガイド部に1以上のドリル駆動部を有することにより、被加工物が大きな場合等に同時に多数の孔あけを行うことができる汎用性と作業性に優れた孔あけ装置を提供することができる。
請求項2に記載の発明によれば、請求項1の効果に加え、以下のような効果を有する。
(1)二組の孔あけユニットが被加工物載置部を挟んで対称に配設されていることで、被加工物を反転させることなく両端から加工することができるので、被加工物の着脱や位置決め等の作業工数を低減することができ作業性に優れ、加工時間を大幅に短縮することができ生産性に優れ、長尺の被加工物に対しても貫通孔を形成することができる汎用性、機能性に優れた孔あけ装置を提供することができる。
(2)レール架台の水平案内部に延設された被加工物載置部と、被加工物載置部上に被加工物を固定する固定手段とを有することで、被加工物を確実に固定することができ安全性に優れ、ドリルと被加工物との位置合わせを容易に行うことができ、精度のよい孔あけ加工を行うことができる作業性、信頼性に優れた孔あけ装置を提供することができる。
請求項3に記載の発明によれば、請求項1又は2の効果に加え、以下のような効果を有する。
(1))レール架台の水平案内部及び/又は両側部に長手方向と平行に形成された凹条及び/又は凸条の摺嵌用係着部と、ドリル本体ガイド部に凸条及び/又は凹条に形成された係止部を有するので、ドリル本体ガイド部をレール架台に確実に係止することができ安全性に優れ、ドリル本体ガイド部の摺動動作の安定性に優れ、孔あけ加工の位置精度をより向上させることができる信頼性に優れた孔あけ装置を提供することができる。
請求項4に記載の発明によれば、請求項1乃至3の効果に加え、以下のような効果を有する。
(1)ドリル軸に環装されたつる巻きばねがドリル本体ガイド部とドリル軸ガイド部の間、及び複数のドリル軸ガイド部の間に配設されていることで、ドリル本体ガイド部の移動に伴ってつる巻きばねが伸縮し、自動的にドリル軸ガイド部を移動させることができ操作性に優れ、ドリル軸の要所を所定間隔で安定かつ確実に支持することができ安全性に優れ、ドリルの触れを防止して孔あけ加工の精度を確保することができる信頼性に優れた孔あけ装置を提供することができる。
請求項5に記載の発明によれば、請求項2乃至4の効果に加え、以下のような効果を有する。
(1)被加工物載置部が、レール架台の水平案内部と分断されて形成され、被加工物載置部の下面に上下動可能な脚部を備えていることにより、レール架台の水平案内部に載置されたドリル本体ガイド部に対して被加工物載置部の高さを自在に調整することができ操作性に優れ、被加工物に穿設する孔の高さ方向の位置を容易に変更することができ作業性に優れ、寸法の異なる被加工物に対して任意の高さ位置に孔加工を行うことができる汎用性、機能性に優れた孔あけ装置を提供することができる。
請求項6に記載の発明によれば、請求項1乃至5の効果に加え、以下のような効果を有する。
(1)ドリル軸ガイド部の高さを調整するガイド調整機構を有することで、ドリル駆動部やドリル駆動部に装着されたドリル軸を交換する際に、ドリル軸ガイド部の高さを容易に調整することができ作業性に優れ、ドリル軸とドリル軸ガイド部の位置合わせを確実に行うことができるので、ドリル軸の偏心を防止でき信頼性に優れると共に、組立て作業性、メンテナンス性に優れた孔あけ装置を提供することができる。
請求項7に記載の発明によれば、請求項2乃至6の効果に加え、以下のような効果を有する。
(1)固定手段が、被加工物の長手方向の両端部を固定する端面固定部を備えていることにより、孔あけ加工時に被加工物が長手方向に移動することを防止でき安全性、信頼性に優れ、確実に精度よく孔あけ加工を行うことができる高歩留まりで生産性に優れた孔あけ装置を提供することができる。
本発明における孔あけ装置の孔あけ方法によれば、以下の優れた効果を実現できる。
請求項8に記載の発明によれば、以下のような効果を有する。
(1)ドリル本体ガイド部を前進させることにより孔あけ加工を行う孔あけ工程と、ドリル本体ガイド部を後退させることにより切屑を排出する切屑排出工程と、を繰り返しながら孔あけ加工を行うことにより、加工済みの孔に切屑が詰まるのを防止でき加工安定性に優れ、ドリルへの負荷を低減することができ長寿命性に優れ、ドリルの直進性を確保できて、精度のよい孔あけ加工を行うことができる信頼性に優れた孔あけ方法を提供することができる。
(2)孔あけ工程と切屑排出工程を繰り返しながら孔あけ加工を行うことで、ドリルの長さを短くすることができるのでドリルを低コストで製造することができ生産性、市場性に優れ、ドリルの曲がりを防止できて長寿命性に優れ、加工精度を向上させることができる信頼性に優れた孔あけ方法を提供することができる。
(3)孔あけ工程において予め設定した所定量ずつ孔あけ加工を進めることができるのでドリルの直進性に優れ、孔あけ工程と切屑排出工程を繰り返すことで摩擦熱の低減やドリルの冷却効果があり発熱や発火等の危険性を低減することができ信頼性に優れ、ドリルの寿命や設計の自由度を向上させることができる孔あけ方法を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態における孔あけ装置について、以下図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1(a)は本発明の実施の形態1における孔あけ装置の要部側面図であり、図1(b)は本発明の実施の形態1における孔あけ装置の要部平面図であり、図2は図1(a)におけるA−A線断面正面図であり、図3は図1(a)におけるB−B線断面正面図であり、図4は図1(a)におけるC−C線断面正面図である。
図1乃至図4中、1は孔あけ装置、2は左右に立設された側部3aと両側部3aの上面に連設された水平案内部3bを有する断面略コ字型のレール架台、4a、4bはレール架台2の両側部3aの外側面及び水平案内部3bの上面にそれぞれ長手方向と平行に形成された溝状の摺嵌用係着部、4c、4dは両側部3aの外側面に配設されガイドシャフト5を回動自在に支持するシャフト支持部、4eはレール架台2の両側部3aに等間隔で複数配設され後述するドリル本体ガイド部7の水平位置を検知する位置センサ、5aはガイドシャフト5の外周に形成された雄ねじ、6はガイドシャフト5の端部に連設されガイドシャフト5を正逆回転させる移動用モーター、7は両側に配設されたガイド部7aとガイド部7aに連設されレール架台2の水平案内部3bに摺動可能に載置された断面略コ字型の摺動部7bとを有するドリル本体ガイド部、7cはガイド部7aに形設されガイドシャフト5の雄ねじ5aに螺合されたガイド用雌ねじ部、7d、7eはドリル本体ガイド部7の摺動部7bの両側内側及び底部に形成されレール架台2の摺嵌用係着部4a、4bに嵌着された嵌着部、8は底部に形成された固定部8aが固定ねじ8bによりドリル本体ガイド部7の摺動部7b上面に固定された電動式のドリル駆動部、9はドリル駆動部8に装着され先端にドリル9aが配設されたドリル軸、10はドリル軸ガイド部、11は下部に形成されたガイド板係止部11aによりレール架台2の摺嵌用係着部4aに摺動可能に係着されたドリル軸ガイド部10の支持部、12は両側の支持部11に形成された縦長の調整孔11bに固定用ねじ12bにより高さ調整可能に支持されたドリル軸ガイド部10のガイド板、12aはガイド板12の略中央に穿設されドリル軸9を回動可能に支持するガイド孔、13はドリル軸9に環装されドリル本体ガイド部8とドリル軸ガイド部11の間、及び複数のドリル軸ガイド部11の間に配設されたつる巻きばね、15はレール架台2とガイドシャフト5と移動用モーター6とドリル本体ガイド部7とドリル駆動部8と先端にドリル9aが配設されたドリル軸9とドリル軸ガイド部10とつる巻きばね13を有する一組の孔あけユニット、16はレール架台2と分断されて配設された被加工物載置部、17は被加工物載置部16に鉛直方向に螺合されたボルト軸17aとボルト軸17aの先端に連設されボルト軸17aを正逆回転させるボルト軸回動部17bを有する被加工物載置部16の脚部、20は孔あけ加工される被加工物30を両側からそれぞれ押圧して被加工物載置部16上に固定するシリンダ部20aと受け部20bを有する固定手段である。
尚、移動用モーター6を1個にして、ギアで2本のガイドシャフト5を同時に駆動するようにしてもよい。これにより、より安定してドリル本体ガイド部7を摺動させることができる。また、孔あけユニット15には2個以上のドリル駆動部8を備えてもよいし、1個のドリル駆動部8にギアやチェーン等を組合わせて2本以上のドリル軸9を駆動するようにしてもよい。これにより、大断面の柱材等に同時に複数の孔あけを行うことができ、作業性に優れる。
図5に本発明の実施の形態1における孔あけ装置の全体側面図を示す。
図5中、50は孔あけ装置1が設置された土台、55は被加工物載置部16を挟んで対称に配設された孔あけユニット15を支持する支持台である。
以上のように構成された本発明の実施の形態1における孔あけ装置について、以下図面を用いてその動作を説明する。
まず、被加工物30を固定手段20により被加工物載置部16上に固定する。尚、固定手段20のシリンダ部20aと受け部20bは、ドリル駆動部8のドリル軸9の軸芯に対し左右対称に連動して移動し、被加工物30の幅によらずドリル軸9の軸芯と被加工物30の幅方向の中心を一致させている。また、高さ調整機構17により被加工物載置部16の高さを調整し、被加工物30に穿設する孔の高さ位置を決定する。
ドリル駆動部8により、先端にドリル9aを配設されたドリル軸9を回転させると共に、移動用モーター6でガイドシャフト5を回転させ、ドリル本体ガイド部7を被加工物30に向かって前進させ孔あけ加工を行う。ドリル本体ガイド部7の前進に伴ってドリル軸9に環装されたつる巻きばね13が収縮しながらドリル軸ガイド部11を進行方向に摺動させ、ドリル軸9を均等に支持してドリル軸9の撓みや振れを防止する。所定深さの孔あけ加工が終了すると、移動用モーター6及びドリル軸9が逆回転し、切屑を排出しながらドリル本体ガイド部7が後退する。ドリル本体ガイド部7が後退すると、ドリル軸9に環装されたつる巻きばね13が伸張し、ドリル軸ガイド部11は自動的に初期位置に戻る。
尚、ドリル本体ガイド部7の前進及び後退は、レール架台2の側部3aに等間隔で配設された複数の位置センサ4eにより制御する。ドリル本体ガイド部7が最初の位置センサ4eの位置まで前進すると、ドリル本体ガイド部7を後退させると共に、その位置センサ4eをオフにする。次にドリル本体ガイド部7が前進するときには、最初の位置センサ4eがオフになっているので、ドリル本体ガイド部7は二番目の位置センサ4eの位置で後退を始め、二番目の位置センサ4eをオフにする。以上のような動作を繰り返すことで、前進による孔あけ加工と後退による切屑の排出を繰り返しながら孔あけが進行し、精度のよい深孔を穿設することができる。
本実施の形態1では、ドリル本体ガイド部7の位置を位置センサ4eにより検知したが、ガイドシャフト5を正逆回転させる移動用モーター6の回転数により検知するようにしてもよい。
以上のように実施の形態1における孔あけ装置によれば、以下の作用を有する。
(1)両側部と水平案内部を有する断面略コ字型のレール架台と、外周に雄ねじを形成されレール架台に回動自在に配設されたガイドシャフトと、ガイドシャフトの雄ねじと螺合されたガイド用雌ねじ部を有しレール架台上に摺動可能に載置されたドリル本体ガイド部と、を有することで、ドリル本体ガイド部をガイドシャフトにより案内することができるので、摺動動作を安定させることができ、ドリル本体ガイド部の直進性を確保することができる。
(2)ガイドシャフトの端部に連設された移動用モーターを有することにより、ガイドシャフトを正逆回転させるだけで容易にドリル本体ガイド部をレール架台上で前後に摺動させることができる。
(3)ドリル本体ガイド部に配設されたドリル駆動部と、ドリル駆動部に装着されたドリル軸と、ドリル軸の先端に配設されたドリルとを有することで、ドリル本体ガイド部の摺動に従って、先端にドリルを装着されたドリル駆動部を前後に移動させることができるので、孔あけの加工精度を向上させることができ、前進時のドリルによる孔あけと後退時の切屑の排出とを容易に切り替えることができるので、作業性を向上させることができる。
(4)レール架台上に摺動可能に配設されてドリル軸を支持する1以上のドリル軸ガイド部を有するので、ドリル軸のたわみやドリル軸の先端に配設されたドリルの振れを防止することができ、位置ずれが少なく精度のよい孔あけ加工を行うことができる。
(5)ドリルにより孔あけ加工される被加工物をレール架台上に固定する固定手段を有することで、被加工物を確実に固定することができ、ドリルと被加工物との位置合わせを容易に行うことができるので、精度のよい孔あけ加工を行うことができる。
(6)二組の孔あけユニットが被加工物載置部を挟んで対称に配設されていることで、被加工物を両端から加工することができるので、加工時間を大幅に短縮することができると共に、長尺の被加工物に対しても貫通孔を形成することができる。
(7)二組の孔あけユニットが被加工物載置部を挟んで対称に配設されていることで、被加工物を反転させることなく両端から加工して貫通孔を形成することができるので、被加工物の着脱や位置決め等の作業工数を低減することができ、作業性を向上させることができる。
(8)レール架台の水平案内部及び両側部に長手方向と平行に形成された凹条の摺嵌用係着部と、ドリル本体ガイド部に凸条に形成された係止部を有するので、ドリル本体ガイド部をレール架台に確実に係止することができ、ドリル本体ガイド部の摺動動作を安定させることができる。
(9)ドリル軸に環装されたつる巻きばねがドリル本体ガイド部とドリル軸ガイド部の間、及び複数のドリル軸ガイド部の間に配設されていることで、ドリル本体ガイド部の移動に伴ってつる巻きばねが伸縮し、自動的にドリル軸ガイド部を移動させることができるので、安定してドリル軸を支持することができ、確実にドリル軸を支持してドリルの触れを防止できる。
(10)被加工物載置部が、レール架台の水平案内部と分断されて形成され、被加工物載置部の下面に上下動可能な脚部を備えていることにより、レール架台の水平案内部に載置されたドリル本体ガイド部に対して被加工物載置部の高さを自在に調整することができるので、被加工物に穿設する孔の高さ方向の位置を容易に変更することができ、寸法の異なる被加工物に対して任意の高さ位置に孔あけ加工を行うことができる。
(11)ドリル軸ガイド部の高さを調整するガイド調整機構を有することで、ドリル駆動部やドリル駆動部に装着されたドリル軸を交換する際に、ドリル軸ガイド部の高さを容易に調整することができ、ドリル軸とドリル軸ガイド部の位置合わせを確実に行うことができるので、ドリル軸の偏心を防止できると共に、組立て作業性に優れる。
(12)固定手段が、被加工物の長手方向の両端部を固定する端面固定部を備えていることにより、孔あけ加工時に被加工物が長手方向に移動することを防止でき、確実に精度よく孔あけ加工を行うことができる。
実施の形態1における孔あけ方法によれば、以下の作用を有する。
(1)ドリル本体ガイド部を前進させることにより孔あけ加工を行う孔あけ工程と、ドリル本体ガイド部を後退させることにより切屑を排出する切屑排出工程と、を繰り返しながら孔あけ加工を行うことにより、加工済みの孔に切屑が詰まるのを防止でき、ドリルへの負荷を低減することができ、ドリルの直進性を確保できて、精度のよい孔あけ加工を行うことができる。
(2)孔あけ工程と切屑排出工程を繰り返しながら孔あけ加工を行うので、ドリルの長さを短くすることができ、ドリルの曲がりを防止して加工性を向上させることができる。
(3)孔あけ工程において予め設定した所定量ずつ孔あけ加工を進めることができるのでドリルの直進性に優れ、孔あけ工程と切屑排出工程を繰り返すことで摩擦熱の低減やドリルの冷却効果があり発熱や発火等の危険性を低減することができ、ドリルの寿命や設計の自由度を向上させることができる。
本発明は、孔あけ加工時のドリルの振れを防止でき高精度の加工ができて信頼性に優れ、被加工物とドリルとの位置合わせを容易に精度よく行うことができ作業性、信頼性に優れ、長尺の被加工物の小口面に長手方向の貫通孔を容易に短時間で形成することができ作業性、汎用性に優れ、孔あけ加工時の直進性に優れ、特に木材の強度低下をまねくことなく乾燥時の割れや反り等の不具合の発生を防止するための貫通孔を穿設するために好適に用いることができる。
(a)本発明の実施の形態1における孔あけ装置の要部側面図 (b)本発明の実施の形態1における孔あけ装置の要部平面図 図1におけるA−A線断面正面図 図1におけるB−B線断面正面図 図1におけるC−C線断面正面図 本発明の実施の形態1における孔あけ装置の全体側面図
符号の説明
1 孔あけ装置
2 レール架台
3a 側部
3b 水平案内部
4a、4b 摺嵌用係着部
4c、4d シャフト支持部
4e 位置センサ
5 ガイドシャフト
5a 雄ねじ
6 移動用モーター
7 ドリル本体ガイド部
7a ガイド部
7b 摺動部
7c ガイド用雌ねじ部
7d、7e 係止部
8 ドリル駆動部
8a 固定部
8b 固定ねじ
9 ドリル軸
9a ドリル
10 ドリル軸ガイド部
11 支持部
11a ガイド板係止部
11b 調整孔
12 ガイド板
12a ガイド孔
12b 固定用ねじ
13 つる巻きばね
15 孔あけユニット
16 被加工物載置部
17 脚部
17a ボルト軸
17b ボルト軸回動部
20 固定手段
20a シリンダ
20b 受け部
30 被加工物
50 土台
55 支持台

Claims (8)

  1. 両側部と前記両側部の上面に連設された水平案内部を有する断面略コ字型又はH字型のレール架台と、外周に雄ねじが形成され前記レール架台に回動自在に配設されたガイドシャフトと、前記ガイドシャフトの端部に連設され前記ガイドシャフトを正逆回転させる移動用モーターと、前記ガイドシャフトの雄ねじと螺合されたガイド用雌ねじ部を有し前記レール架台上に摺動可能に載置されたドリル本体ガイド部と、前記ドリル本体ガイド部に配設された1以上のドリル駆動部と、前記ドリル駆動部に装着されたドリル軸と、前記ドリル軸の先端に配設されたドリルと、前記レール架台上に摺動可能に配設されて前記ドリル軸を支持する1以上のドリル軸ガイド部と、を有する一組の孔あけユニットを備えていることを特徴とする孔あけ装置。
  2. 前記レール架台の前記水平案内部に延設された被加工物載置部と、前記被加工物載置部上に被加工物を固定する固定手段と、を有し、請求項1に記載の二組の孔あけユニットが前記被加工物載置部を挟んで対称に配設されていることを特徴とする孔あけ装置。
  3. 前記レール架台の水平案内部及び/又は両側部が、前記レール架台の長手方向と平行な凹条及び/又は凸条に形成された摺嵌用係着部を有し、前記ドリル本体ガイド部が、凸条及び/又は凹条に形成され前記摺嵌用係着部に係止された係止部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の孔あけ装置。
  4. 前記ドリル軸に環装され前記ドリル本体ガイド部と前記ドリル軸ガイド部の間、及び複数の前記ドリル軸ガイド部の間に配設されたつる巻きばねを有することを特徴とする請求項1乃至3の内いずれか1項に記載の孔あけ装置。
  5. 前記被加工物載置部が、前記レール架台の前記水平案内部と分断されて形成され、前記被加工物載置部の下面に上下動可能な脚部を備えていることを特徴とする請求項2乃至4の内いずれか1項に記載の孔あけ装置。
  6. 前記ドリル軸ガイド部の高さを調整するガイド調整機構を有することを特徴とする請求項1乃至5の内いずれか1項に記載の孔あけ装置。
  7. 前記固定手段が、前記被加工物の長手方向の両端部を固定する端面固定部を有することを特徴とする請求項2乃至6の内いずれか1項に記載の孔あけ装置。
  8. 請求項1乃至7の内いずれか1項に記載された孔あけ装置のドリル本体ガイド部を前進させることにより孔あけ加工を行う孔あけ工程と、前記ドリル本体ガイド部を後退させることにより切屑を排出する切屑排出工程と、を繰り返しながら孔あけ加工を行うことを特徴とする孔あけ方法。
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