JP2907708B2 - 木材の加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば建築物に用いる
木材の加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９（Ａ）、（Ｂ）は従来の木材の結合
構造を示す。第一木材１００には第一面１０１及び第二
面１０２に臨みほぞ孔１０３を設けてある。

【０００３】ほぞ孔１０３は大溝１０４と小溝１０５と
を有する。大溝１０４は奥行きａと深さｂとを有し、小
溝１０５派奥行きａより大きい奥行きｃと深さｂより浅
い深さｄを有する。

【０００４】大溝１０５の内周面１０６は第二面１０２
と直角であり、小溝１０５の内周面１０７は第二面に対
して傾斜角度ｅを有する。内周面１０６と内周面１０７
との底には半円形の湾曲部１０６Ａ，１０７Ａを設けて
ある。

【０００５】第二面１０２に当接する第二木材１０８の
当接面１１１には、深さｂと同一の長さｈに設定し、か
つ、当接面１１１からの突出量ｉを奥行きａと同一に設
定した大突起１１３を設けてある。

【０００６】大突起１１３の中央には、深さｄと同一の
長さｆに設定し、かつ大突起１１３の端面１１０からの
突出量ｇを奥行きｃと同一に設定した小突起１１２とを
有し、小突起１１２と大突起１１３とでほぞ１１４を構
成している。

【０００７】大突起１１３の外周面１１６は当接面１１
１と直角であり、小突起１１２の外周面１１５は当接面
１１１に対して傾斜角度ｅを有する。外周面１１６の下
部と外周面１１５の下部には半円形の湾曲部１１５Ａ，
１１６Ａを形成してある。

【０００８】そして、図１０のようにほぞ１１４をほぞ
１０３に嵌め込むことにより第一木材と第二木材１０８
とが結合される。この状態では傾斜角度ｅにより第一木
材１００と第二木材１０８とが係合して矢印Ｑ方向の抜
け止めを行い、大突起１１３が大溝１０４で受け止めら
れ、第一木材１００が第二木材１０８の荷重を支持す
る。

【０００９】図１１（Ａ）はほぞ孔１０３の加工工具１
１７を示す。加工工具１１７はシャンク１１９の先端側
に第一刃物１２０を固定し、第一刃物１２０の後方に第
二刃物１２１を固定してある。

【００１０】第一刃物１２０の外周刃１２２を軸心ｊに
対して傾斜角度ｋを設定し、第二刃物１２１の外周刃１
２３は軸心ｊと平行である。

【００１１】ほぞ１０３を加工するには、図示しないチ
ャックでシャンク１２４を保持して軸心ｊと第一面１０
１とを平行にし、加工工具１１７を回転しつつ第一木材
１００の加工基準に沿って垂直に昇降し、第一木材１０
０を切削する。

【００１２】図１１（Ｂ）はほぞ１１４の加工工具１１
８を示す。加工工具１１８シャンク１２４の先端側に第
三刃物１２５を固定し、その後方に第四刃物１２６を固
定してある。

【００１３】第三刃物１２５の外周刃１２７は軸心ｍと
平行であり、第四刃物１２６の外周刃１２８は軸心ｍに
対して傾斜角度ｋを有する。

【００１４】ほぞ１１４を加工するには図示しないチャ
ックでシャンク１１９を保持するとともに、第二木材１
０８の端面１３０と軸心ｍとを直交させて加工工具１１
８を回転しつつ加工基準に沿って軸心ｍと直交する方向
にＵ字状に移動して第二木材１０８を切削する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従来の木材結合構造で
は単一の小突起１１２だけで係合力を発生しているた
め、第一木材１００と第二木材１０８とを引き離す方向
Ｑに大きな荷重が加わると小突起１１２や小溝１０５が
破損して結合機能が損なわれることがあった。また従来
はほぞ孔１０３及びほぞ１１４を加工するために別個の
加工工具１１７，１１８を用意しなければならず、加工
者の経済的負担が増していた。更にほぞ孔１０３の加工
とほぞ孔１１４の加工とで加工工具１１７，１１８の交
換，移動等で作業工数が増え、加工能率が低下する問題
があった。

【００１６】本発明の目的は、ほぞ孔とほぞの加工能率
を向上した木材の加工方法を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の木材の加工方法
は、回転自在なシャンクの先端側に所定外径の第一刃物
を固定し、前記シャンクの軸心方向における前記第一刃
物の後方に、前記第一刃物の外径よりも大きい外径の第
二刃物を固定することにより、前記第一刃物の前方の側
刃から前記第二刃物の前方の側刃までに前記軸心方向の
第一幅を設定し、前記第二刃物の前記軸心方向の幅を前
記第一幅以上の第二幅に設定し、かつ、前記第一刃物の
第一外周刃と第二刃物の第二外周刃とに、前記シャンク
の先端側に向けて拡開する方向の同一の傾斜角度を設定
した加工工具を有し、この加工工具を前記軸心方向及び
軸心と直交する方向に移動自在に構成し、前記加工工具
の近傍に、直角な第一面と第二面とを有する第一木材を
固定し、前記軸心と前記第一面とを平行にし、かつ、前
記軸心と第二面とを直交させ、かつ、前記第二刃物の前
方の側刃から前記第二面までの前記軸心方向の第一切削
幅を前記第一幅と同一に設定し、前記シャンクを回転し
つつ前記加工工具を第一木材の加工基準に沿って軸心と
直交する方向に移動して前記第一刃物及び第二刃物で第
一木材を切削してほぞ孔を形成する第一工程と、前記加
工工具の近傍に、前記第二面に当接する第二木材を固定
し、この第二木材の端面と前記軸心とを直交させ、か
つ、前記第二刃物の前方の側刃から前記端面までの軸心
方向の第二切削幅を前記第一幅と同一にした後、前記加
工工具を第二木材の加工基準に沿って軸心と直交する方
向にＵ字状に移動し、前記第一刃物及び第二刃物で前記
第二木材を切削してほぞを形成する第二工程と、を有す
る。

【００１８】

【作用】本発明は、シャンクの軸心方向の移動と第一木
材，第二木材の加工基準に沿って軸心と直交する方向の
移動軌跡を制御すれば、単一の加工工具でほぞ孔及びほ
ぞの両方を加工できる。

【００１９】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係る木工機械、例
えば多軸式の仕口加工盤Ａの正面図、図２は図１の平面
図である。

【００２０】仕口加工盤Ａの基台Ｂの後部に設けた一対
の支柱１の前面にはそれぞれ案内レール２を垂直に設け
てあり、案内レール２には昇降台３を取り付けてある。
一対の支柱１の上部は梁４で接続してあり、梁４にはモ
ータ５を設けてある。

【００２１】支柱１の前方には送りねじ軸６を立設して
あり、送りねじ軸６は昇降台３のめねじ部７にねじ込ん
であり、送りねじ軸６はモータ５により正逆回転され
る。その結果、昇降台３が垂直方向に昇降する。

【００２２】昇降台３の前面には一対の案内レール８を
水平に設けてあり、案内レール８には工具保持台９を取
り付けてある。工具保持台９には前後方向に貫通した上
下一対の開口部１０を設けてあり、開口部１０同士の間
には枠部１１を設けてある。

【００２３】昇降台３の案内レール８の間には前後方向
に貫通した開口部１２を設けてあり、昇降台３は送りね
じ軸１３を水平に保持している。送りねじ軸１３は枠部
１１の後部のめねじ部１４にねじ込んであり、昇降台３
に固定したモータ１５で正逆回転される。その結果、工
具保持台９が水平方向に往復移動する。

【００２４】枠部１１の後部には図３に示すような中空
のケース１６を固定してあり、ケース１６の上面には二
つの孔１７を設け、下面にも二つの孔１７を設けてあ
る。孔１７の両側にはそれぞれ前後方向に沿った案内レ
ール１８を設けてあり、案内レールには四つの孔１７に
対応して四つの板状のスライダ１９を取り付けてある。

【００２５】ケース１６の後部には四個のモータ２０を
固定してあり、各モータ２０によって別個に正逆回転す
る四本の送りねじ軸２１をケース１６の内部に前後方向
に沿って設けてある。

【００２６】四つのスライダ１９にはめねじ部２２をそ
れぞれ設けてあり、四本の送りねじ軸２１をそれぞれめ
ねじ部２２にねじ込んである。

【００２７】上方の二つのスライダ１９の上面にはそれ
ぞれモータ２３を搭載してあり、下方の二つのスライダ
１９の下面にはそれぞれモータ２３を搭載してある。各
モータ２３の前部にはチャック２４を設けてあり、各チ
ャック２４は異なる種類の加工工具２５，２６，２７，
２８を別個に保持している。従って、モータ２３の駆動
により送りねじ軸２１を正逆回転すると、加工工具２５
〜２８の工具保持台９の前面９Ａの前方への突出量を調
整できる。

【００２８】図４、図５は本実施例を例えば加工工具２
５に適用した場合を示す平面図である。加工工具２５は
シャンク２９の先端側に外径Ｒ１を有する第一刃物３０
を固定し、シャンク２９の軸心Ａ方向の後方に外径Ｒ１
よりも大きい外径Ｒ２に設定した第二刃物３１を固定
し、第二刃物３１の後方に、外径Ｒ２よりも大きい外径
Ｒ３を有する第三刃物３２を固定してある。

【００２９】第二刃物３１の前方の側刃３４は第一刃物
３０の後方の側刃３６よりも前方に位置し、第三刃物３
２の前方の側刃３５は第二刃物３１の後方の側刃３７よ
りも前方に位置している。

【００３０】こうして側刃３３から側刃３４までに軸心
Ａ方向の第一幅Ｂを設定し、側刃３４から側刃３５まで
に第一幅Ｂ以上の第二幅Ｄを設定した。

【００３１】第一刃物３０の第一外周刃３８と第二刃物
３１の第二外周刃３９とに、シャンク２９の先端側に向
けて拡開し、軸心Ａに対して同一の傾斜角度θを設定し
てある。第三刃物３２の第三外周刃４０は軸心Ａと平行
である。

【００３２】基台Ｂ上における支柱１の前方には互いに
対向する一対の木材保持部Ｅ，Ｆを設けてあり、その前
方には単一の木材保持部Ｇを設けてある。

【００３３】木材保持部Ｅ，Ｇ，Ｆはそれぞれバイス４
１と、バイス４１の間隔を調節するハンドル４２や、ロ
ーラ４３等を有する。

【００３４】梁４の前面にはレーザマーカ４Ａを設けて
あり、第一木材Ｈ，第二木材Ｊの加工基準（例えば墨付
け等）とビームとを対応して第一木材Ｈ、第二木材Ｊを
位置決めする。

【００３５】支柱１の側面には制御盤４４を設けてあ
り、制御盤４４派図示しない操作ボタンを有するととも
に、モータ５，２０，２３の作動を個別に制御する。

【００３６】制御盤４４は各種の加工プログラムを格納
したＣＰＵ等（図示せず）を内蔵してある。

【００３７】次に仕口加工盤Ａの作動を説明する。

【００３８】（第一工程） 図１、図２、図３のように断面方形の第一木材Ｈは互い
に直角な第一面４５と第二面４６とを有し、第一面４５
を上に向け第二面４６を工具保持台９側に向けた状態で
木材保持部Ｅ，Ｆに載る。

【００３９】次に、レーザマーカ４Ａにより第一木材Ｈ
を位置決めし、バイス４１で固定する。すると、第一面
４５と軸心Ａとが平行になり、軸心Ａと第二面４６とが
直交する。

【００４０】次に制御盤４４を操作してモータ５，１５
を駆動させ、昇降台８、工具保持台９を作動するととも
に、加工工具２５に対応するモータ２０を駆動し、加工
工具２５だけを前方に移動して、保持基準例えば工具保
持台９の前面９Ａから軸心Ａ方向へ突出して停止し、側
刃３４から第二面４６までの軸心Ａ方向の第一切削長さ
Ｋを設定する（図４）。この際、軸心Ａと第一木材Ｈの
加工基準Ｈ１とが一致している。

【００４１】その後、シャンク２９を回転しつつ加工工
具２５を加工基準に沿って垂直に下降して第一刃物３０
及び第二刃物３１を第一木材Ｈに所定量食い込ませて第
一木材Ｈを切削した後、加工工具２５を垂直に上昇すれ
ば図４のようなほぞ孔Ｍが形成される。

【００４２】ほぞ孔Ｍは第一面４５に沿った奥行きＰ及
び第二面４６に沿った深さＳに設定した大溝４７と、大
溝の中央に設けられ、かつ、大溝４７の奥端面４８から
の奥行きＰと同一に設定し、大溝４７の深さ以上の深さ
Ｖに設定した小溝４９とを有する。

【００４３】大溝４７の内周面５０と小溝４９の内周面
５１とを奥行きＰ，Ｕ方向に沿って拡開し、第二面４６
に対して同一の傾斜角度θが設定されている。また、大
溝４７と小溝４９の底は同一の中心点（図示せず）を中
心とする半円形に湾曲している。

【００４４】（第二工程） 図２のように端面５２を加工工具２５側に向け、第一側
面５３を上に向けた状態で第二木材Ｚを木材保持部Ｇで
保持するとともに、位置決め固定する。すると、端面５
２と軸心Ａとが直交状態となる。

【００４５】次に、加工工具２５を軸心Ａ方向に前方へ
移動して、側刃３４から端面５２までに軸心Ａ方向の第
二切削幅Ｗ（図６）を第一幅Ｂと同一に設定して停止す
る。軸心Ａは第二木材Ｚの加工基準Ｚ１に対して距離Ｋ
１を有する。

【００４６】そして、シャンク２９を回転しつつ加工工
具２５を一定量垂直に下降するとともに、加工基準Ｋ１
上の中心点（図示せず）を中心として加工工具２５を軸
心Ａに直交して半円形状（Ｕ字形）に折り返し、再び垂
直に上昇する。

【００４７】その結果、第一刃物３０及び第二刃物３１
で第二木材Ｚを図６のように切削し、図７のように当接
面５４にほぞＸが形成される。

【００４８】ほぞＸは大溝４８の深さＳと同一の長さＹ
に設定し、かつ、当接面５４からの突出量ｑを大溝４７
の奥行きＰと同一に設定した大突起５５と、大突起５５
の中央に設けられ、小溝４９の深さＶと同一の長さｒに
設定し、大突起５５の端面５６からの突出量ｔを大突起
５５の突出量ｑと同じに設定した小突起５７とを有す
る。

【００４９】大突起の外周面５８と小突起５７の外周面
５９に、当接面５４からの突出方向に拡開して内周面５
０，内周面５１と同方向，同一量の傾斜角度θを設定し
てある。

【００５０】外周面５８と外周面５９の下端部には内周
面５０及び内周面５１と同半径の半円形状となってい
る。

【００５１】上記第一工程と第二工程はどちらを先に行
ってもよい。本実施例では第三刃物３２を実際の加工に
供していないが、加工工具２５の軸心Ａ方向の突出量を
大きく設定すれば、第三刃物３２による切削加工を行え
る。

【００５２】上記ほぞＸをほぞ孔Ｍに嵌合することによ
り、図８のように第一木材Ｈと第二木材Ｚとを結合でき
る。大溝４７の内周面５０が大突起５５を受け止めて第
一木材Ｈが第二木材Ｚの荷重を支持する。

【００５３】また、小突起５７の外周面５９に傾斜角度
θを設定してあるため、小突起５７が第一木材Ｈに対し
て係合力を発生するとともに、大突起５５の外周面５８
にも傾斜角度θを設定してあるため、大突起５５も第一
木材Ｈに対して係合力を発生し、係合力が倍加される。

【００５４】このため、第一木材Ｈと第二木材Ｚとの結
合機能が向上し、第二木材Ｚの矢印ｓ方向への抜けを防
止できる。

【００５５】本実施例では、ほぞＸとほぞ孔Ｍの平面形
状が同一であるため、第一切削幅Ｂと第二切削幅Ｗとが
同一で奥行きＰと奥行きＵとが同一となる加工工具２５
の突出量を調節し、軸心Ａと直交する方向の移動軌跡を
制御すれば、ほぞ孔Ｍの加工及びほぞＸの加工の両方を
単一の加工工具２５だけで行える。

【００５６】従って、加工者の経済的負担を軽減できる
とともに、加工工具の移動や交換作業がなくなり、加工
能率を向上することができる。

【００５７】また、送りねじ軸２１の後端部にハンドル
を設け、このハンドルを手動で操作して正逆回転を行な
ってもよいし、流体で作動するシリンダでスライダ１９
を別個に往復移動する構成としても良い。

【００５８】また、本実施例は単軸式、つまり、モータ
２０、スライダ１９、モータ２３、チャック２４等をそ
れぞれ一つずつ設けた構成の仕口加工盤にも適用できる
し、第一木材，第二木材の固定態様に対応して第一面，
第二面，端面の向きが本実施例とは異なる方向を向いた
仕口加工盤である場合、加工工具のシャンクの軸心は固
定態様に設定することは勿論である。

【００５９】第一工程では加工工具２５を加工基準Ｈ１
に沿って垂直に下降，上昇しているが、軸心Ａを予め加
工基準Ｈ１に対して所定距離のある側方に位置させ、加
工工具２５の垂直下降後に加工工具２５を加工基準Ｈ１
を隔てて所定距離だけ軸心Ａと直交する方向に移動し、
その後、垂直に上昇する加工動作を行ってもよい。

【００６０】この加工動作を行った場合、第二工程にお
ける加工工具２５距離Ｋ１が上記実施例よりも大きくな
ることは勿論である。このようにすると、第二面４６の
面方向に沿ってほぞ孔Ｍの寸法が拡大され、端面５２の
面方向に沿ってほぞＸの寸法が拡大される。

【００６１】

【発明の効果】本発明は、回転自在なシャンクの先端側
に所定外径の第一刃物を固定し、前記シャンクの軸心方
向における前記第一刃物の後方に、前記第一刃物の外径
よりも大きい外径の第二刃物を固定することにより、前
記第一刃物の前方の側刃から前記第二刃物の前方の側刃
までに前記軸心方向の第一幅を設定し、前記第二刃物の
前記軸心方向の幅を前記第一幅以上の第二幅に設定し、
かつ、前記第一刃物の第一外周刃と第二刃物の第二外周
刃とに、前記シャンクの先端側に向けて拡開する方向の
同一の傾斜角度を設定した加工工具を有し、この加工工
具を前記軸心方向及び軸心と直交する方向に移動自在に
構成し、前記加工工具の近傍に、直角な第一面と第二面
とを有する第一木材を固定し、前記軸心と前記第一面と
を平行にし、かつ、前記軸心と第二面とを直交させ、か
つ、前記第二刃物の前方の側刃から前記第二面までの前
記軸心方向の第一切削幅を前記第一幅と同一に設定し、
前記シャンクを回転しつつ前記加工工具を第一木材の加
工基準に沿って軸心と直交する方向に移動して前記第一
刃物及び第二刃物で前記第一木材を切削してほぞ孔を形
成する第一工程と、前記加工工具の近傍に、前記第二面
に当接する第二木材を固定し、この第二木材の端面と前
記軸心とを直交させ、かつ、前記第二刃物の前方の側刃
から前記端面までの軸心方向の第二切削幅を前記第一幅
と同一にした後、前記加工工具を第二木材の加工基準に
沿って軸心と直交する方向にＵ字状に移動し、前記第一
刃物及び第二刃物で前記第二木材を切削してほぞを形成
する第二工程と、を有するから、シャンクの軸心方向の
移動と第一木材，第二木材の加工基準に沿って軸心と直
交する方向の移動軌跡を制御すれば、単一の加工工具で
ほぞ孔及びほぞの両方を加工でき、加工工具の移動や交
換作業がなくなり、加工能率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例である仕口加工盤の平面図であ
る。

【図２】本発明の実施例である仕口加工盤の正面図であ
る。

【図３】本発明の実施例である仕口加工盤の昇降台及び
工具保持台の側面断面図である。

【図４】本発明の実施例の加工工具で第一木材を加工し
ている平面断面図である。

【図５】本発明の実施例の加工工具でほぞ孔を加工した
第一木材の斜視図である。

【図６】本発明の実施例の加工工具で第二木材を加工し
ている平面断面図である。

【図７】本発明の実施例の加工工具でほぞを加工した第
二木材の斜視図である。

【図８】本発明に関連する実施例の第一木材と第二木材
の結合状態の平面図である。

【図９】（Ａ）は従来のほぞ孔を有する第一木材の斜視
図、（Ｂ）は従来のほぞを有する第二木材の斜視図であ
る。

【図１０】従来の第一木材と第二木材の結合状態の平面
図である。

【図１１】（Ａ）は従来のほぞ孔加工工程の平面断面
図、（Ｂ）は従来のほぞ加工工程の平面断面図である。

【符号の説明】

２９ シャンク Ｒ１ 第一刃物の外径 ３３ 第一刃物の側刃 ３０ 第一刃物 Ａ 軸心 Ｒ２ 第二刃物の外径 ３１ 第二刃物 ３４ 第二刃物の側刃 Ｂ 第一幅 Ｄ 第二幅 ３８，３９ 外周刃 θ 傾斜角度

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転自在なシャンクの先端側に所定外径
   の第一刃物を固定し、前記シャンクの軸心方向における
   前記第一刃物の後方に、前記第一刃物の外径よりも大き
   い外径の第二刃物を固定することにより、前記第一刃物
   の前方の側刃から前記第二刃物の前方の側刃までに前記
   軸心方向の第一幅を設定し、前記第二刃物の前記軸心方
   向の幅を前記第一幅以上の第二幅に設定し、かつ、前記
   第一刃物の第一外周刃と第二刃物の第二外周刃とに、前
   記シャンクの先端側に向けて拡開する方向の同一の傾斜
   角度を設定した加工工具を有し、この加工工具を前記軸
   心方向及び軸心と直交する方向に移動自在に構成し、 前記加工工具の近傍に、直角な第一面と第二面とを有す
   る第一木材を固定し、前記軸心と前記第一面とを平行に
   し、かつ、前記軸心と第二面とを直交させ、かつ、前記
   第二刃物の前方の側刃から前記第二面までの前記軸心方
   向の第一切削幅を前記第一幅と同一に設定し、前記シャ
   ンクを回転しつつ前記加工工具を第一木材の加工基準に
   沿って軸心と直交する方向に移動して前記第一刃物及び
   第二刃物で前記第一木材を切削してほぞ孔を形成する第
   一工程と、 前記加工工具の近傍に、前記第二面に当接する第二木材
   を固定し、この第二木材の端面と前記軸心とを直交さ
   せ、かつ、前記第二刃物の前方の側刃から前記端面まで
   の軸心方向の第二切削幅を前記第一幅と同一にした後、
   前記加工工具を第二木材の加工基準に沿って軸心と直交
   する方向にＵ字状に移動し、前記第一刃物及び第二刃物
   で前記第二木材を切削してほぞを形成する第二工程と、
   を有することを特徴とする木材の加工方法。