JP2011093118A - 柱材プレカット加工機 - Google Patents

Abstract

【課題】一つの主軸により、１回のクランプで柱材の中間部の４面の加工を可能にする。
【解決手段】ほぞ取りユニット５ｂは、昇降体５０７の右側面に沿って前後方向に水平に移動する前後動体５１０と、前後動体５１０の後端部に取り付けられた旋回体５１５と、旋回体５１５に取り付けられたほぞ取りモータ５１９とを備え、上ほぞ取りカッタ５２３と回り縁カッタ５２４が同軸に取り付けられ、プレカット加工データに基づいて、加工内容が中間部への加工で上面の切削が含まれているときは、サーボモータ５０５，５１２及びほぞ取り主軸モータ５１９を駆動して、下面→後面→前面の順番で加工動作を実行し後、一旦、前後動体５１０を前進端へと移動させ、原点復帰動作を行い、空圧シリンダ５１７をロッドを後退端へと没入させてほぞ取り主軸モータ５１９を下方へ旋回させる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、木造住宅用の柱材のプレカット加工機で、柱材を横転することなく１回のクランプで、柱材の中間部の４面にカッターによる欠きや溝を切削加工する技術に関する。

従来、図１３に示す様に、搬送路に沿って、ほぞ取りカッタ、チェーンのみ、丸穴ドリル、ルータビット、溝付きカッタを備えると共に、供給部側に木材を横転させるためのユニット（昇降用シリンダ、回転用シリンダ）を備えた柱材加工機が知られている（特許文献１）。

また、図１４（Ａ）に示す様に、ほぞ取りカッタと回り縁カッタを同軸に備えると共に、これらのカッタによる加工位置の直前に横転爪を備えた柱材加工機も知られている（特許文献２）。回り縁カッタは、柱材の中間部への回り縁，窓台，窓まぐさ，持たせなどの「欠き」や「溝」の加工を行うもので、ほぞ取りカッタよりも大径のカッタである。

さらに、図１４（Ｂ）に示す様に、この種の柱材加工機を用いて、相互連結状態の複数の束を一本の角材から加工し、後工程で個々の束材に切断するといった加工方法の提案もなされている（特許文献３）。

特開平９−２９７０４号公報（図１，図６，図１２，図１３） 特公平１−５５９６３号公報（図３） 特許第４００８５３６号公報（図１２）

特許文献１，２の装置によれば、木口部では柱材の４面に対してほぞ取りカッタを臨ませる事が出来るから、ほぞ加工において柱材をアンクランプして横転させるといった動作をする必要はない。

しかし、特許文献１の装置で柱材の中間部の４面への回り縁加工を行うには、クランプ→上面への加工→戻し→９０度横転→送り→クランプ→加工→・・・と、何度もクランプ・アンクランプ、戻し・送り、横転を繰り返さなければならない。特許文献２の装置においても、３面までは１回のクランプで実施できるものの最後の１面への加工を施すために、アンクランプ→横転→クランプを実行しなければならない。この結果、従来の柱材加工機では、柱材の中間部への４面加工に時間がかかるという問題がある。

特に、特許文献３の提案する様な相互連結状態の複数の束を一本の角材から加工するには、特許文献２の装置においても、クランプ→３面加工→アンクランプ→横転→クランプ→残り１面加工→アンクランプ→送り→クランプ→３面加工→アンクランプ→横転→残り１面加工→・・・という動作を繰り返すことになり、多大な加工時間を要するという問題がある。この結果、相互連結状態に複数の束を一本の角材から加工することによる効率アップの効果が十分に発揮されないという問題がある。

そこで、本発明は、１回のクランプで木材の中間部への４面加工を可能にし、回り縁，窓台，窓まぐさ，持たせなどの欠きや溝の加工したり、相互連結状態の複数の束を一本の角材から加工したりする際の木材加工の時間を短縮するのに適する柱材プレカット加工装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本発明の柱材プレカット加工機は、加工材の長手方向と平行に配置された主軸を備える主軸モータによって回転されるカッタを、前記加工材の上下面及び前後面に対して接触させて切削加工を行うカッタユニットを備えると共に、以下の構成を備えていることを特徴とする。

（Ａ） 前記カッタユニットは、前記主軸モータを、前記主軸と平行な旋回支持軸を中心に旋回可能な状態で支持すると共に昇降及び前後動させる昇降・前後動機構と、前記主軸モータを前記旋回支持軸を中心に旋回させ、主軸モータが加工材搬送路から離れる方向に回動した第１の状態と、加工材搬送路側に近づく方向に回動した第２の状態との間で切り換える主軸モータ姿勢切換機構を備えていること。

（Ｂ） 前記加工材の中間部に対する切削加工を行う際には、加工材の前後面の内、前記加工材搬送路を挟んで前記カッタユニットと反対側の面に対する切削加工は前記主軸モータを前記第１の状態として実行し、加工材の上下面の内、前記第２の状態から第１の状態に前記主軸モータを回動させたときの回動方向にある方の面に対する切削加工は前記主軸モータを前記第２の状態として実行し、それ以外の面に対しては前記第１又は第２の状態のいずれかで切削加工を実行する様に、前記主軸モータ姿勢切換機構を駆動する制御装置を備えていること。

旋回機能を利用して主軸部分を上向きあるいは下向きに回動させた状態が第１の状態に相当し、カッタユニットの前後方向長さが長くなる様に主軸を加工材搬送路方向に伸ばす様に回動させたした状態が第２の状態に相当する。そして、本発明の柱材プレカット加工機においては、主軸モータが加工材搬送路側に回動していない第１の状態で加工材中間部の前後面の内、加工材搬送路を挟んでカッタユニットと反対側の面に対する切削加工を実行するので、カッタユニットと加工材の干渉を避けることができる。なお、前後面のもう一方の面については、第１の状態であっても第２の状態であっても加工材との干渉を避けた状態で切削加工することができる。一方、加工材の上下面に対しては、第１の状態が主軸モータを上向きに回動した状態であるなら、上面の加工を第２の状態で実行するので干渉を避けることができる。逆に、第１の状態が主軸モータを下向きに回動した状態であるなら、下面の加工を第２の状態で実行するので干渉を避けることができる。なお、それぞれの場合において、上下面の反対側の面は第１，第２の状態のいずれで実行しても干渉を避けることができる。この様に、本発明によれば、一つの主軸モータで加工材の中間部に切削加工をしようとするときに横転させないなら第１の状態では干渉が発生してしまう可能性のある面は第２の状態での切削加工とし、逆に第２の状態では干渉が発生してしまう可能性のある面は第１の状態での切削加工とすることによって確実に干渉を避けることが可能となっている。即ち、主軸モータの姿勢の切り換え動作を行うことにより、主軸モータ付近の部品が加工材に干渉するのを避けて、一つの主軸モータで加工材中間部の４面全てに対する切削加工を実行することが可能になる。この結果、カッタユニットに複数の主軸を備えたり、ロボットアームの様な高価な装置を備える必要がなくなる。あるいは、回り縁加工のための横転装置を備えなくてもよい。例えば、特許文献１の装置では横転装置へ加工材を戻して横転した後に加工機に送り込んで切削加工を行うといった加工材を戻す動作も必要であるが、本発明の加工機ではかかる無駄な搬送動作は不要となる。

より具体的には、上記目的を達成するためになされた本発明の柱材プレカット加工機は、加工材の長手方向と平行に配置された主軸を備える主軸モータによって回転されるカッタを、前記加工材の上下面及び前後面に対して接触させて切削加工を行うカッタユニットを備えると共に、以下の構成を備えていることを特徴とする。

（Ａ１） 前記カッタユニットは、ベースから立設されたコラムと、該コラムに対して昇降可能に取り付けられた昇降体と、該昇降体に対して前後動可能に取り付けられた前後動体と、該前後動体の加工材搬送路側の先端部に取り付けられた主軸載置体と、該主軸載置体に取り付けられた主軸モータとを備えていること。

（Ａ２） 前記主軸載置体は、前記前後動体に対して前記主軸と平行な旋回支持軸を中心に旋回可能な状態で取り付けられていること。

（Ａ３） 前記主軸載置体を、前記旋回主軸を中心に旋回させ、該主軸載置体がほぼ水平な載置面となって上側に前記主軸モータを起立させた第１の状態と、ほぼ垂直な載置面となって前記主軸モータを前記加工材搬送路側に倒した第２の状態との間で切り換える主軸モータ姿勢切換機構を備えていること。

（Ｂ１） 前記加工材の中間部に対する切削加工を行う際には、加工材の前後面の内、前記加工材搬送路を挟んで前記カッタユニットと反対側の面に対する切削加工は前記主軸モータを前記第１の状態として実行し、加工材の上下面の内、上面に対する切削加工は前記主軸モータを前記第２の状態として実行し、それ以外の面に対しては前記第１又は第２の状態のいずれかで切削加工を実行する様に、前記主軸モータ姿勢切換機構を駆動する制御装置を備えていること。

より具体的な構成を備えた本発明の柱材プレカット加工機における主軸モータ姿勢切換機構は、例えば、前後動体の搬送路側先端部に旋回支持軸を有する旋回支持体を一体に取り付け、この旋回支持軸を中心に旋回可能なアームの一端に主軸載置体を取り付け、当該アームの他端を空圧シリンダのロッドに連結しておき、空圧シリンダのロッドを前進端へ移動させたときに主軸載置体が水平方向に向き、空圧シリンダのロッドを後退端へ移動させたときに主軸載置体が垂直方向に向く様に構成するなどすればよい。この柱材プレカット加工機は、第１の状態を主軸モータが上向きの状態としているので、主軸モータは下から前後動体でしっかりと支えられた状態で切削加工をすることができ、干渉を避けると共に、強度面でも有利な姿勢での加工を行う。なお、上向きが強度的にも一番すぐれていることから、（Ｂ１）の構成は、「（Ｂ２） 前記加工材の中間部に対する切削加工を行う際には、加工材の前後面及び下面に対する切削加工は前記主軸モータを前記第１の状態として実行し、加工材の上面に対する切削加工は前記主軸モータを前記第２の状態として実行する様に、前記主軸モータ姿勢切換機構を駆動する制御装置を備えていること。」とすると強度面での有利さがより高まる。

これら本発明の柱材プレカット加工機は、さらに、以下の構成をも備えるとよい。

（Ｃ） 前記制御装置は、前記主軸モータを前記第１の状態から第２の状態へと旋回させる際には、該主軸モータを前記搬送路から所定距離以上離れた位置へと移動させた状態で当該旋回動作を実行する装置として構成されていること。

この（Ｃ）の構成をも備えることにより、本発明の柱材プレカット加工機は、主軸モータの姿勢切換の際に加工材とカッタユニットの主軸モータ周辺部品とが衝突するといった新たな問題も解決することができる。

これら本発明の柱材プレカット加工機は、さらに、以下の構成をも備えるとよい。

（Ｄ） 前記制御装置は、前記カッタユニットで加工するべきプレカット加工データに基づいて、当該プレカット加工データが前記加工材の中間部に対する加工を指示するものであるか否かを判断する長手方向加工位置判断処理と、該判断処理の結果が前記加工材の中間部に対する加工を指示するものであるときに当該プレカット加工データが前記加工材の上面を加工するデータを含んでいるか否かを判断する加工面判断処理とを実行し、該加工面判断処理において前記加工材の上面を加工するデータが含まれていないときは、前記主軸モータ姿勢切換機構による前記第２の状態への旋回動作を実行しない制御を行う装置として構成されていること。

この（Ｄ）の構成をも備えることにより、制御装置は、カッタユニットで加工するべきプレカット加工データに基づいて、姿勢切換が必要か否かを的確に判断し、必要最小限の姿勢切換動作だけを実行するから、動作の無駄をさらに少なくすることができる。

本発明によれば、柱材の中間部への回り縁，窓台，窓まぐさ，持たせなどの欠きや溝の加工において、１回のクランプで柱材の中間部の４面の加工が出来る。この事により、柱材の中間部への回り縁，窓台，窓まぐさ，持たせなどの欠きや溝の加工の能率がアップする。また、加工の能率をアップするために複数の主軸を設けるなどの複雑な構造を採用する必要が無いので、加工機械のコストダウンが図れる。

実施例１の柱材プレカット加工装置の全体を表す平面図である。 実施例１の柱材プレカット加工装置で柱材の端部のほぞ加工を実行する状態の平面図である。 実施例１の柱材プレカット加工装置で柱材の中間部への回り縁，窓台，窓まぐさ，持たせなどの欠きや溝の加工を実行する状態の平面図である。 実施例１の柱材プレカット加工装置におけるほぞ取りユニットの正面図である。 実施例１の柱材プレカット加工装置におけるほぞ取りユニットの右側面図である。 実施例１の柱材プレカット加工装置におけるほぞ取りユニットの平面図である。 実施例１の柱材プレカット加工装置において、ほぞ取りユニットのほぞ取り主軸部で柱材の中間部前後面と下面を加工する時の右側面図である。 実施例１の柱材プレカット加工装置において、ほぞ取りユニットのほぞ取り主軸部で柱材の中間部上面を加工する時の右側面図である。 実施例において実行されるほぞ取りユニットを用いた加工制御の処理内容を示すフローチャートである。 実施例において実行されるほぞ取りユニットを用いた加工制御の処理内容を示すフローチャートである。 実施例において実行される上ほぞ取り加工の際のほぞ取り主軸モータの動作を示す模式図である。 実施例において実行される回り縁加工の際のほぞ取り主軸モータの動作を示す模式図である。 従来技術の説明図である。 従来技術の説明図である。

以下に、１回のクランプで木材の中間部への４面加工を可能にし、回り縁，窓台，窓まぐさ，持たせなどの欠きや溝の加工したり、相互連結状態の複数の束を一本の角材から加工したりする際の木材加工の時間を短縮するのに適する柱材プレカット加工装置について添付図面に基づいて実施例で説明する。

実施例１の柱材プレカット装置１０は、図１に示す様に、ホイールコンベア１から送り込んだ加工材Ｗ１を加工機本体５へと投入する投入ローラコンベア２と、投入ローラコンベア２の後方に平行に配置されて両端切断によって発生した残材Ｗ３を排出する残材排出ローラコンベア３と、残材排出ローラコンベア３によって運び出された残材Ｗ３を正面側に排出する残材載置ホイールコンべア４と、加工機本体５による加工の際の位置決めと移送とを行う移送位置決め装置６と、加工の完了した柱材Ｗ２を加工機５から取り出す取り出しローラコンべア７と、取り出された加工済み柱材Ｗ２を正面側へ搬出するホイールコンベア８とを備えている。

加工機本体５は、丸鋸ユニット５ａと、ほぞ取りユニット５ｂと、面加工ユニット５ｃと、横転装置５ｄと、クランプ装置付きローラコンベア５ｅとを備えている。丸鋸ユニット５ａは、丸鋸を装着する丸鋸軸を備え、加工材Ｗ１の両端切断を実行する。ほぞ取りユニット５ｂは、図２に示す様に、昇降，前後動，旋回するほぞ取り主軸モータ５１９を備えている。面加工ユニット５ｃは、カッタ軸，ルータ軸，ボーリング軸等を備えている。横転装置５ｄは、例えば、特公平１−５５９６３号公報の装置の横転爪と同様の装置であって、９０度ずつ加工材ｗ１を回転させる。クランプ装置付きローラコンベア５ｅは、加工機本体内のローラコンベア，横バイス，上クランプ等で構成されている。移送位置決め装置６は、柱材の把持装置と移動装置を備えている。

次に、ほぞ取りユニット５ｂの詳細な構成を図４〜図６を参照しつつ説明する。ほぞ取りユニット５ｂは、図４，図５に示す様に、ベッド５０１と、ベッド５０１の上面に垂直に立設されたコラム５０２と、コラム５０２の右側面に沿って昇降する昇降体５０７と、昇降体５０７の右側面に沿って前後方向に水平に移動する前後動体５１０と、前後動体５１０の後端部に取り付けられた旋回体５１５と、旋回体５１５に取り付けられたほぞ取りモータ５１９とを備えている。

コラム５０２の右側面には、２列のガイドレール５０３，５０３が垂直方向に伸びる様に取り付けられている。また、昇降体５０７の左側面（図５の背面側）の４隅近くには、ガイドレール５０３，５０３と各２個ずつ嵌合する４個のリニアベアリング５０６，５０６，…が取り付けられている。そして、昇降体５０７は、ガイドレール５０３，５０３にガイドされ、ボールネジ５０４によって昇降動作される。このボールネジ５０４は、コラム５０２に回転可能に取り付けられたオネジ５０４ａと、昇降体５０７に取り付けられたメネジ５０４ｂとで構成され、コラム５０２の上端に設置されたサーボモータ５０５によって位置制御しながら昇降体５０７の昇降動作を実行する構成となっている。

昇降体５０７の右側面（図５の正面側）には、４個のリニアベアリング５０８，５０８，…が嵌合孔を水平方向として取り付けられている。そして、前後動体５１０の左側面（図５の背面側）に水平方向に伸びる様に取り付けられた２列のガイドレール５０９，５０９が、これらリニアベアリング５０８，５０８，…と各２個ずつ嵌合している。そして、前後動体５１０は、ガイドレール５０９，５０９にガイドされ、ボールネジ５１１によって前後動作される。このボールネジ５１１は、前後動体５１０の下側に回転可能に取り付けられたオネジ５１１ａと、昇降体５０７に取り付けられたメネジ５１１ｂとで構成され、前後動体５１０の前端に設置されたサーボモータ５１２によって位置制御しながら前後動体５１０の前後動作を実行する構成となっている。

旋回体５１５は、前後動体５１０の後端に一体的に取り付けられたブラケット状の旋回支持体５１３に設けられた旋回支持軸５１４を中心に旋回可能に支持されている。旋回体５１５は、図５に示す様に、旋回支持軸５１４よりも上に伸びる部分がほぞ取り主軸モータ５１９を載置するベース部５１５ａを構成し、下に伸びる部分が旋回駆動力を受けるアーム部５１５ｂを構成している。また、前後動体５１０の右側面（図５の正面側）には、支持金具５１６が取り付けられ、この支持金具５１６にヘッド部５１７ａを支持される様にして空圧シリンダ５１７が前後動体５１０の右側面に取り付けられている。そして空圧シリンダ５１７のロッド先端部５１７ｂに取り付けられた空圧シリンダロツドエンド金具５１８が、旋回体５１５のアーム部５１５ｂに連結されている。

ほぞ取り主軸モータ５１９は、図４，図５に示す様に、旋回体５１５のベース部５１５ａに載置されている。そして、ほぞ取り主軸モータ右端部５２０はカッタ取り付け部となっており、下ほぞ取りカッタ５２２が装着されている。また、ほぞ取り主軸モータ左端部５２１もカッタ取り付け部となっており、上ほぞ取りカッタ５２３と、回り縁カッタ５２４が同軸に取り付けられている。なお、回り縁カッタ５２４は、上ほぞ取りカッタ５２３よりも大径で、モータ側に位置する様に取り付けられる。

また、ほぞ取り主軸モータ５１９の近傍には、図４に示す様に、コンベアローラ５２５が設置されている。このコンベアローラ５２５は、ほぞ取り主軸モータ５１９の動作時（加工時）はほぞ取り主軸モータ５１９や旋回体５１５などに干渉しない位置に退避し、ほぞ取り主軸モータ５１９が待機した時（加工材Ｗの移送時）は、他のコンペア（２，５ｅ，７）と同じ高さに位置する。この動作は図示しないが空圧シリンダによって行う。

次に、実施例の動作を説明する。まず、全体の工程を説明する（図１参照）。

［１］ 加工前の木材Ｗ１はホイールコンベア１上に載置され、投入ローラコンベア２上に取り込まれる。

［２］ 投入ローラコンベア２上から加工機本体５（クランプ装置付きローラコンベア５ｅ）内に送り込まれる。

［３］ 丸鋸ユニット５ａはクランプされた加工材Ｗ１の左端を端切りする。

［４］ 移送位置決め装置６はローラコンベア７の長手方向（図１の左右方向）と平行に左右動して、加工材Ｗ１を掴んでローラコンベア２，５２５，５ｅ，７上を加工材Ｗ１をそのの長手方向（図１の左右方向）に移送する。

［５］ 加工材Ｗ１は移送位置決め装置６によって左方向に送られて、加工位置に適した位置に移送位置決めされる。そして加工材Ｗ１を前後面から横バイスにより求芯状態にクランプし上から上クランプによりローラーコンベア２，５ｅ，７上に押さえつけるクランプ及びアンクランプをする。更に加工材Ｗ１の加工位置及び加工ユニットの位置に応じてこの動作を繰り返す。

［６］ ほぞ取りユニット５ｂはクランプされた加工材Ｗ１の左端部に下ほぞ加工をする。

［７］ ほぞ取りユニット５ｂはクランプされた加工材Ｗの中間部の４面に回り縁，窓台，窓まぐさ，持たせなどの欠きや溝加工をする。

［８］ 面加工ユニット５ｃはクランプされた加工材Ｗの中間部の４面に胴差し彫り，しゃくり，ボルト穴，貫き穴加工などの面加工を順次行う。

この加工は加工機への載置状態での加工材Ｗ１の下面に対してのみに出来るので、他の面への加工は一旦アンクランプして加工が必要な面に応じて加工材Ｗ１をローラコンベア２，５ｅ，７上で横転装置５ｄによって９０度単位で横転させ横転し再クランプして行う。

［９］ 丸鋸ユニット５ａはクランプされた加工材Ｗ１の全長切断をする。

［１０］ ほぞ取りユニット５ｂはクランプされた加工材Ｗ１の右端部に上ほぞ加工をする。

［１１］ 全長切断後の残材Ｗ３は残材排出ローラコンベア３に排出され、残材載置ホイールコンべア４に載置される。

［１２］ 全ての加工が終わった柱材Ｗ２は加工機本体５（クランプ装置付きローラコンべア５ｅ）内から取り出しローラコンベア７上に移送位置決め装置６によって送り出される。

［１３］ 加工された柱材Ｗ２は更にホイールコンベア８上に取り出されて載置される。

次に、ほぞ取り主軸（５１９〜５２４）の加工状態を説明する（図２，３参照）。

［１］ 下ほぞ取りカッタ５２２は柱材の左端部木口に臨んで図２の様に下ほぞを切削加工する。

［２］ 上ほぞ取りカッタ５２３は柱材の右端部木口に臨んで図２の様に上ほぞを切削加工する。

［３］ 回り縁カッタ５２４は柱材の中間部の４面に臨んで図３の様に回り縁，窓台，窓まぐさ，持たせなどの欠きや溝を切削加工する。

次に、ほぞ取りユニット（５ｂ）の加工工程を説明する（図４〜６参照）。

［１］ ほぞ取り主軸モータ５１９はサーボモータ５０５の駆動によってボールネジ５０４を介して昇降する。

［２］ ほぞ取り主軸モータ５１９はサーボモータ５１２の駆動によってボールネジ５１１を介して前後動する。

［３］ ほぞ取り主軸モータ５１９は空圧シリンダ５１７によって約９０度旋回する。

次に、ほぞ取り主軸モータ等（５１９〜５２４）が柱材Ｗの中間部を加工する時の詳細を説明する（図７，８参照）。

［１］ ほぞ取り主軸モータ５１９は回り縁カッタ５２４の「５２４イ」に示す位置で空圧シリンダ５１７が出の状態でほぞ取り主軸モータ５１９の旋回は起立状態で待機する。この時は柱材Ｗの移送ができる。

［２］ ほぞ取り主軸モータ５１９を運転させて回り縁カッタ５２４は「５２４ロ〜５２４ハ，５２４ハ〜５２４ニ，ホ５２４ロ〜５２４ホ」で示す前後動及び昇降の動作で柱材Ｗの下面，前面，後面に切削加工をする。

［３］ ほぞ取り主軸モータ５１９は回り縁カッタ５２４の「５２４へ」で示す位置で空圧シリンダ５１７の入り動作によってほぞ取り主軸モータ５１９が旋回し「５２４ト」で示す状態になる。

［４］ ほぞ取り主軸モータ５１９を運転させて回り縁カッタ５２４は「５２４ト〜５２４チ」で示す様な前後動及び昇降の動作で柱材Ｗの上面に切削加工をする。

本実施例の柱材プレカット加工機１０が備えている制御装置は、ほぞ取りユニット５ｂによる加工に特徴を有し、以下の制御処理を実行する。制御装置は、図９に示す様に、ほぞ取りユニット５ｂによる加工を実行するタイミングになると（Ｓ１０：ＹＥＳ）、コンベアローラ５２５を下方へ倒れた位置へと退避させる（Ｓ２０）。コンベアローラ５２５の退避が完了したら（Ｓ３０：ＹＥＳ）、加工内容が下ほぞ加工か否かを判断する（Ｓ４０）。下ほぞ加工であるときは（Ｓ４０：ＹＥＳ）、サーボモータ５０５，５１２及びほぞ取り主軸モータ５１９を駆動して下ほぞ加工動作を実行する（Ｓ５０）。この結果、図２（Ｂ）に示した様な下ほぞ取りカッタ５２２による下ほぞ加工が実行される。また、下ほぞ加工ではないときは（Ｓ４０：ＮＯ）、上ほぞ加工か否かを判断する（Ｓ６０）。上ほぞ加工であるときは（Ｓ６０：ＹＥＳ）、サーボモータ５０５，５１２及びほぞ取り主軸モータ５１９を駆動して上ほぞ加工動作を実行する（Ｓ７０）。この結果、図２（Ａ）に示した様な上ほぞ取りカッタ５２３による上ほぞ加工が実行される。

上ほぞ加工の際のほぞ取りユニット５ｂにおける主軸モータ５１９の動きを図１１に示す。なお、下ほぞ加工においても主軸モータ５１９の動きは同じである。図示の様に、空圧シリンダ５１７はロッド前進端のままで一連の動作が実行される。まず、加工データに基づいて決定する「下面切削高さ」と上ほぞ取りカッタ５２３の「切削刃上端位置」とが一致する前方斜め下方位置へと主軸モータ５１９を位置させる様に、昇降体５０７を移動させる（Ａ）。次に、前後動体５１０を後方へ向かって移動させ、上ほぞ取りカッタ５２３で加工材Ｗ１の下面を切削しつつ、上ほぞ取りカッタ５２３の「切削刃前端位置」がほぞの「後面切削位置」となったところで前後動体５１０を停止させる（Ｂ）。続いて昇降体５０７を上昇方向へ移動させ、上ほぞ取りカッタ５２３で加工材Ｗ１の後面を切削しつつ、上ほぞ取りカッタ５２３の「切削刃下端位置」がほぞの「上面切削位置」となるまで上昇したところで昇降体５０７を停止させる（Ｃ）。次に、前後動体５１０を前方へ向かって移動させ、上ほぞ取りカッタ５２３で加工材Ｗ１の上面を切削しつつ、上ほぞ取りカッタ５２３の「切削刃後端位置」がほぞの「前面切削位置」となったところで前後動体５１０を停止させる（Ｄ）。そして、昇降体５０７を下降方向へ移動させ、上ほぞ取りカッタ５２３で加工材Ｗ１の後前面を切削する（Ｅ）。なお、前面切削で上ほぞ加工は完了するので、この時の昇降体５０７の下降停止位置については、上ほぞ取りカッタ５２３の次の動作と関係なく決定することができる。

この様に、ほぞ取りにおいては、加工材Ｗ１の端部であることから、ほぞ取りユニット５ｂを構成する機器と加工材Ｗ１との干渉はなく、空圧シリンダ５１７はロッドは前進端のままで加工を実行することができる。

一方、加工内容が中間部への加工であるときは（Ｓ８０：ＹＥＳ）、当該加工に上面の切削が含まれているかを判断する（Ｓ９０）。上面の切削が含まれていない加工であるときは（Ｓ９０：ＮＯ）、サーボモータ５０５，５１２及びほぞ取り主軸モータ５１９を駆動して加工動作を実行する（Ｓ１００）。これに対し、上面の切削が含まれた加工であるときは（Ｓ９０：ＹＥＳ）、サーボモータ５０５，５１２及びほぞ取り主軸モータ５１９を駆動して、下面→後面→前面の順番で加工動作を実行し後（Ｓ２００）、一旦、前後動体５１０を前進端へと移動させ、原点復帰動作を行う（Ｓ２１０）。次に、空圧シリンダ５１７をロッドを後退端へと没入させる（Ｓ２２０）。この結果、ほぞ取り主軸モータ５１９は、下方へ旋回し、図５（Ｂ）の状態になる。その後、上面の加工を実行する（Ｓ２３０）。なお、ほぞ取りユニット５ｂによる加工が完了したら、コンベアローラ５２５を元の位置へと復帰させる（Ｓ２４０）。

中間部の回り縁加工の際のほぞ取りユニット５ｂにおける主軸モータ５１９の動きを図１２に示す。図示の様に、最初は、空圧シリンダ５１７はロッド前進端のままである。まず、加工データに基づいて決定する「下面切削高さ」と回り縁カッタ５２４の「切削刃上端位置」とが一致する前方斜め下方位置へと主軸モータ５１９を位置させる様に、昇降体５０７を移動させる（Ａ）。次に、前後動体５１０を後方へ向かって移動させ、回り縁カッタ５２４で加工材Ｗ１の下面を切削しつつ、回り縁カッタ５２４の「切削刃前端位置」が「後面切削位置」となったところで前後動体５１０を停止させる（Ｂ）。続いて昇降体５０７を上昇方向へ移動させ、回り縁カッタ５２４で加工材Ｗ１の後面を切削しつつ、回り縁カッタ５２４による後面切削完了高さまで上昇したところで昇降体５０７を停止させる（Ｃ）。

ここまでは、ほぞ取りの場合とほぼ同様の動作を行っている。しかし、この後、昇降体５０７を十分に下降させた後に前後動体５１０を前進させ、回り縁カッタ５２４の「切削刃後端位置」が「前面切削位置」となったところで前後動体５１０を停止させる（Ｄ）。続いて昇降体５０７を上昇方向へ移動させ、回り縁カッタ５２４で加工材Ｗ１の前面を切削しつつ、回り縁カッタ５２４による前面切削完了高さまで上昇したところで昇降体５０７を停止させる（Ｅ）。

次に、前後動体５１０を前方へ向かって移動させつつ昇降体５０７を上昇させ、ほぞ取り主軸モータ５１９を原点位置へと復帰させて停止し、原点復帰を待って空圧シリンダ５１７をロッド後退端へと動作させる（Ｆ）。この結果、ほぞ取り主軸モータ５１９は旋回し、前後動体５１０の後方斜め上の位置から後方ほぼ真っ直ぐの位置へと移動する。その後、昇降体５０７を移動させて回り縁カッタ５２４の「切削刃下端位置」が「上面切削位置」となったところで昇降体５０７を停止させ、引き続き前後動体５１０を後方へ移動させて上面の切削を実行する（Ｇ）。

本実施例によれば、主軸モータの姿勢を切り換えることにより、主軸モータ付近の部品が加工材に干渉するのを避けて、一つの主軸モータで加工材中間部の４面全てに対する切削加工を実行することができる。この結果、一つの主軸モータで、１回のクランプで、木材の中間部への４面加工が可能になり、回り縁，窓台，窓まぐさ，持たせなどの欠きや溝の加工したり、相互連結状態の複数の束を一本の角材から加工したりする際の木材加工の時間を短縮することができる。また、かかる作用・効果により、カッタユニットに複数の主軸を備えたり、ロボットアームの様な高価な装置を備える必要もなく、木材を横転させるための無駄な搬送動作も不要となる。

また、主軸モータ姿勢切換機構に、前後動体の搬送路側先端部に旋回支持軸を有する旋回支持体を一体に取り付け、この旋回支持軸を中心に旋回可能なアームの一端に主軸載置体を取り付け、当該アームの他端を空圧シリンダのロッドに連結し、空圧シリンダのロッドを前進端へ移動させたときに主軸載置体が水平方向に向き、空圧シリンダのロッドを後退端へ移動させたときに主軸載置体が垂直方向に向く様に構成としたので、姿勢切換動作が的確に実行される。

さらに、主軸モータの姿勢切換動作を原点復帰状態で実行するので、姿勢切換の際に加工材とカッタユニットの主軸モータ周辺部品とが衝突するといった新たな問題も解決することができる。

加えて、カッタユニットで加工するべきプレカット加工データに基づいて、姿勢切換が必要か否かを的確に判断し、必要最小限の姿勢切換動作だけを実行するから、動作の無駄をさらに少なくすることができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は上述した実施例に限られることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、さらに種々の態様にて実施することができる。

例えば、回り縁以外にも、窓台，窓まぐさ，持たせなどの欠きや溝の加工や、相互連結状態の複数の束を一本の角材から加工したりするといった場合も、上面加工時に主軸モータを旋回させて横転動作や戻し動作といったことをすることなく一つの主軸でこれらの加工を実行するのに利用することもできる。

また、実施例１において、後面と下面を空圧シリンダのロッド前進端の状態での切削加工とし、前面及び上面をロッド後退端での切削加工とすることもできる。さらに、後面のみを空圧シリンダのロッド前進端の状態での切削加工とし、前面及び上下面をロッド後退端での切削加工とすることもできる。

なお、実施例１の装置構成とは逆にコンベアの後方側にコラムを立設して前後逆に構成することや、第１の状態を主軸モータが下向きに回動した状態として構成し、前後面及び上面を空圧シリンダのロッド前進端の状態での切削加工とし、下面をロッド後退端での切削加工とするなどの変形も本発明の要旨を逸脱しない。

住宅用の柱材のプレカット加工に有益であり、工場設備のコスト低減と加工時間の短縮による加工能力の向上とを両立させることができる。

１・・・ホイールコンベア
２・・・投入ローラコンベア
３・・・残材排出ローラコンベア
４・・・残材載置ホイールコンべア
５・・・加工機本体
５ａ・・・丸鋸ユニット
５ｂ・・・ほぞ取りユニット
５ｃ・・・面加工ユニット
５ｄ・・・横転装置
５ｅ・・・クランプ装置付きローラコンベア
６・・・移送位置決め装置
７・・・取り出しローラコンべア
８・・・ホイールコンベア
１０・・・柱材プレカット装置
５０１・・・ベッド
５０２・・・コラム
５０３・・・ガイドレール
５０４・・・ボールネジ
５０４ａ・・・オネジ
５０４ｂ・・・メネジ
５０５・・・サーボモータ
５０６・・・リニアベアリング
５０７・・・昇降体
５０８・・・リニアベアリング
５０９・・・ガイドレール
５１０・・・前後動体
５１１・・・ボールネジ
５１１ａ・・・オネジ
５１１ｂ・・・メネジ
５１２・・・サーボモータ
５１５・・・旋回体
５１３・・・旋回支持体
５１４・・・旋回支持軸
５１５・・・旋回体
５１５ａ・・・ベース部
５１５ｂ・・・アーム部
５１６・・・支持金具
５１７・・・空圧シリンダ
５１７ａ・・・ヘッド部
５１７ｂ・・・ロッド先端部
５１８・・・空圧シリンダロツドエンド金具
５１９・・・ほぞ取り主軸モータ
５２０・・・ほぞ取り主軸モータ右端部
５２２・・・下ほぞ取りカッタ
５２１・・・ほぞ取り主軸モータ左端部
５２３・・・上ほぞ取りカッタ
５２４・・・回り縁カッタ
５２５・・・コンベアローラ
Ｗ１・・・加工材
Ｗ２・・・加工済み柱材
Ｗ３・・・残材

Claims (4)

1. 加工材の長手方向と平行に配置された主軸を備える主軸モータによって回転されるカッタを、前記加工材の上下面及び前後面に対して接触させて切削加工を行うカッタユニットを備えると共に、以下の構成を備えていることを特徴とする柱材プレカット加工機。
   （Ａ） 前記カッタユニットは、前記主軸モータを、前記主軸と平行な旋回支持軸を中心に旋回可能な状態で支持すると共に昇降及び前後動させる昇降・前後動機構と、前記主軸モータを前記旋回支持軸を中心に旋回させ、主軸モータが加工材搬送路から離れる方向に回動した第１の状態と、加工材搬送路側に近づく方向に回動した第２の状態との間で切り換える主軸モータ姿勢切換機構を備えていること。
   （Ｂ） 前記加工材の中間部に対する切削加工を行う際には、加工材の前後面の内、前記加工材搬送路を挟んで前記カッタユニットと反対側の面に対する切削加工は前記主軸モータを前記第１の状態として実行し、加工材の上下面の内、前記第２の状態から第１の状態に前記主軸モータを回動させたときの回動方向にある方の面に対する切削加工は前記主軸モータを前記第２の状態として実行し、それ以外の面に対しては前記第１又は第２の状態のいずれかで切削加工を実行する様に、前記主軸モータ姿勢切換機構を駆動する制御装置を備えていること。
2. 加工材の長手方向と平行に配置された主軸を備える主軸モータによって回転されるカッタを、前記加工材の上下面及び前後面に対して接触させて切削加工を行うカッタユニットを備えると共に、以下の構成を備えていることを特徴とする柱材プレカット加工機。
   （Ａ１） 前記カッタユニットは、ベースから立設されたコラムと、該コラムに対して昇降可能に取り付けられた昇降体と、該昇降体に対して前後動可能に取り付けられた前後動体と、該前後動体の加工材搬送路側の先端部に取り付けられた主軸載置体と、該主軸載置体に取り付けられた主軸モータとを備えていること。
   （Ａ２） 前記主軸載置体は、前記前後動体に対して前記主軸と平行な旋回支持軸を中心に旋回可能な状態で取り付けられていること。
   （Ａ３） 前記主軸載置体を、前記旋回主軸を中心に旋回させ、該主軸載置体がほぼ水平な載置面となって上側に前記主軸モータを起立させた第１の状態と、ほぼ垂直な載置面となって前記主軸モータを前記加工材搬送路側に倒した第２の状態との間で切り換える主軸モータ姿勢切換機構を備えていること。
   （Ｂ１） 前記加工材の中間部に対する切削加工を行う際には、加工材の前後面の内、前記加工材搬送路を挟んで前記カッタユニットと反対側の面に対する切削加工は前記主軸モータを前記第１の状態として実行し、加工材の上下面の内、上面に対する切削加工は前記主軸モータを前記第２の状態として実行し、それ以外の面に対しては前記第１又は第２の状態のいずれかで切削加工を実行する様に、前記主軸モータ姿勢切換機構を駆動する制御装置を備えていること。
3. さらに、以下の構成を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の柱材プレカット加工機。
   （Ｃ） 前記制御装置は、前記主軸モータを前記第１の状態から第２の状態へと旋回させる際には、該主軸モータを前記搬送路から所定距離以上離れた位置へと移動させた状態で当該旋回動作を実行する装置として構成されていること。
4. さらに、以下の構成を備えていることを特徴とする請求項３記載の柱材プレカット加工機。
   （Ｄ） 前記制御装置は、前記カッタユニットで加工するべきプレカット加工データに基づいて、当該プレカット加工データが前記加工材の中間部に対する加工を指示するものであるか否かを判断する長手方向加工位置判断処理と、該判断処理の結果が前記加工材の中間部に対する加工を指示するものであるときに当該プレカット加工データが前記加工材の上面を加工するデータを含んでいるか否かを判断する加工面判断処理とを実行し、該加工面判断処理において前記加工材の上面を加工するデータが含まれていないときは、前記主軸モータ姿勢切換機構による前記第２の状態への旋回動作を実行しない制御を行う装置として構成されていること。