JP3019583U

JP3019583U - 棒状回転切削工具による木材切削装置

Info

Publication number: JP3019583U
Application number: JP1995006129U
Authority: JP
Inventors: 廉平村井
Original assignee: 廉平村井
Priority date: 1995-05-25
Filing date: 1995-05-25
Publication date: 1995-12-19
Anticipated expiration: 1998-11-30

Abstract

(57)【要約】【目的】自然の丸太のように断面形状が一様でなく、
且つ、ある程度の太さ又は厚さを有する木材に対して、
自由に２次元切削を行うことができ、特にログハウスの
建築におけるノッチ部の加工を容易にする棒状回転切削
工具による木材切削装置を提供する。【構成】棒状体の表面に多数の切歯を螺旋状の配置に
突設してなる回転切削工具の両端部を回転自在に支持す
ると共に、該回転切削工具の少なくとも一方の端部に駆
動手段を連結し、上記回転切削工具と、被切削物の支持
手段との間に、切削工具回転主軸に共に直交し、且つそ
れぞれ互いに直交する２軸方向への相対的送り手段を備
えた。そして、上記回転切削工具が棒状体の両端部に対
し中央部がわずかに大径であっても良い。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は棒状回転切削工具による木材切削装置に関するものであり、主として、自然木よりログハウスを建築する際におけるノッチ部の加工に適した木材切削装置に係わるものである。

【０００２】

【従来の技術】

近年、リゾート用或いは住居用としてログハウスの建築が盛んに行なわれるようになった。従来、ログハウスを建築する際、材料となる丸太を組合わせるために丸太にノッチ部と称する切欠部を形成しているが、このノッチ部の一例を図９に示す。

【０００３】図９において、ノッチ部９１は、丸太９０の上半部に該丸太９０の長さ方向に直角二等辺三角形断面をなすように切欠して形成した尾根状部分９１ａと、同部分下半部に、該尾根上部分９１ａと同形の直角二等辺三角形断面をなす部分を丸太９０ａの長さ方向と直交する方向に沿って切除して形成した谷状部分９１ｂとを、丸太９０の端部に上下一対にして設けてなるものであり、ログハウスを組み上げる際には、基礎９２の上に一方の壁面９３をなす丸太９０と、他の壁面９４をなす丸太９０のそれぞれのノッチ部９１の尾根状部分９１ａと谷状部分９１ｂとを組合せながら順次載上して、多数の丸太９０より互いに直交する壁面９２，９４を形成していくのである。

【０００４】しかし、上述のノッチ部９１は、丸太９０の上半部と下半部にそれぞれ尾根状部分９１ａと谷状部分９１ｂとを形成しなければならず作業に手間を要した。特に断面形状及び太さが一様でない自然木の丸太９０を用いてログハウスを組み上げる場合、ノッチ部９１がきれいに合わさるように加工することは難しく、且つ壁面９３，９４の高さを均一に揃えるためには、ノッチ部９１の形状を適宜修正してやる必要があるので、一旦仮組みした後に、再び丸太９０を降ろして修正し、再び合せるといった作業を頻繁に繰り返さなければならず、尚且つ丸太９０は重量物であるので、上記作業はすべてクレーンを用いて行なわれなければならず非常な手間と時間を要していた。

【０００５】勿論、丸太９０をマシンカットして円形、或いは抹角四角形等の一様な断面形状を有する木材に加工した後にノッチ部９１の加工を行えば、組み上げ作業は大幅に簡略化されるが、ログハウス本来の自然木の持つ味わいといったものは損なわれてしまうという欠点が有った。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みて、自然の丸太のように断面形状が一様でなく、且つ、ある程度の太さ又は厚さを有する木材に対して、自由に２次元切削を行うことができ、特にログハウスの建築におけるノッチ部の加工を容易にする棒状回転切削工具による木材切削装置を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

棒状体の表面に多数の切歯を螺旋状の配置に突設してなる回転切削工具の両端部を回転自在に支持すると共に、該回転切削工具の少なくとも一方の端部に駆動手段を連結し、上記切削工具と、被切削物の支持手段との間に、切削工具回転主軸に共に直交し、且つそれぞれ互いに直交する２軸方向への相対的送り手段を備えた。そして、上記回転切削工具が棒状体の両端部に対し中央部がわずかに大径であっても良い。

【０００８】

【作用】

回転切削工具を駆動手段により駆動回転した状態で、丸太等の被加工物に圧接し、相対的送りを与えると、該回転切削工具の表面に螺旋状の配置で突設した多数の切歯により被加工物は切削されると共に、切りくずは軸方向に排出され、該被加工物は回転切削工具に沿って切断される。回転切削工具は軸方向以外のあらゆる方向に切り進んでゆくことができるので、２軸方向への相対的送り手段により２軸同時制御を行うことにより被加工物は２次元自由切削、または、切断される。

【０００９】そして、回転切削工具の中央部が両端部より大径であるように円弧状に膨らみをもたせると、該回転切削工具により切削してなる切削面、切断面は、回転切削工具の進行方向に沿って中央が凹陥することになり、このような回転切削工具によりログハウス建築に用いる丸太にノッチ部を加工すれば、ノッチ部をなす切欠部は、中央が凹陥し、該切欠部の周縁において、組み合わせる他の丸太の外周面に接する良好なノッチ部が形成される。

【００１０】

【実施例】

実施例について図面と共に説明する。尚、以下の説明における切削とは、切削の結果として、被加工物が切断される場合を包含するものであり、本考案の木材切削装置は主としてこのような切断を目的としたものである。

【００１１】図１Ａは、本考案実施例の木材切削装置１１に使用する回転切削工具１を示す側面図であり、Ｂは、その部分拡大図である。図１Ａ及びＢにおいて、回転切削工具１は、細長い円柱棒状体であり、表面に多数の針状の切歯２を螺旋状の配置に突設してなるものであり、該切歯２を突設した螺旋状部分５の間には、円弧状の浅い溝６を形成すると共に、上記回転切削工具１の両端部には、側端縁を大径側とするテ―パを有する把持部３をそれぞれ形成しており、回転切削工具１は中心線４を回転軸として回転されるようになっている。また、上記回転切削工具１は、該工具１全体に亘って同方向に一様な螺旋状の配置に切歯２を突設しているが、図１Ｃに１´として示すように、中央部８を境に両側で互いに反対方向の螺旋状の配置に切歯２を設けることもできる。

【００１２】そして、図１Ａ及びＢに示した回転切削工具１の多数の切歯２を設けた切削部分は、後述する理由により把持部３に連なる両端部より、中央部が大径となるようにわずかに円孤状に脹らみをもたせてあるが、勿論平行にすることも可能である。

【００１３】図２乃至図４に上述の回転切削工具１を備えた木材切削装置１１の実施の一例を示し、以下、該切削装置１１について説明する。

【００１４】図２乃至図４において、木材切削装置１１は、基板１２の両側に立設した一対の門形フレ―ム１３，１４の間に横桁１５を渡設し、該横桁１５に沿って水平に移動できる水平移動部材１６、該水平移動部材１６に沿って垂直に移動できる、一対の垂直昇降部材１７，１８をそれぞれ設け、該垂直昇降部材１７，１８の下端に軸心を一にして対向して設けたモ―タ１９，２０の回転軸の間に形成された回転主軸上に前記回転切削工具１を回転自在に設けてなるものである。

【００１５】基板１２は、加工物の支持台を兼ねており、図示例では丸太７を固定する機構を設けている。即ち、基板１２の門形フレ―ム１３，１４に近接した位置に、２個のつづみ形のロ―ラ２１，２２をそれぞれ一対の支持部材２３，２４により回転自在に支持している。

【００１６】また、基板１２の中央にはそれぞれ両側より対向させ、且つ、適宜仰角を持たせて固定した２個のエアシリンダ２５，２６により押圧部材２７，２８を出没可能に設けると共に、横桁１５を上下に貫通して、前記ロ―ラ２１，２１の上方に、それぞれ下向きに設けたエアシリンダ２９，３０により押圧部材３１，３２を下方に出没可能に設け、これら４本の押圧部材２７，２８，３１，３２及びロ― ラ２１，２２により一方の門形フレ―ム１４側より挿入された丸太７を、該丸太７の形状に拘らず確実に固定できるようになっている。

【００１７】横桁１５は、中空の角形剛板フレ―ムの両側面を案内面３３，３４として、該案内面３３，３４には長さ方向に沿って平行に２本づつのガイドレ―ル３５，３６設けている。

【００１８】水平移動部材１６は、垂直に設けた２本の支柱３７，３８と梁３９とでコ字状に形成し、それぞれの支柱３７，３８の内側側面には前記ガイドレ―ル３５，３６に対応する位置に２個づつのコ字状の摺動部材４０，４１を対向して設け、該摺動部材４０，４１をガイドレ―ル３５，３６に係合させ摺動自在に支持することにより、水平移動部材１６は横桁１５に跨乗した状態で支持されている。更に、支柱３７，３８の側面に設けた螺合部材４２と、２本のガイドレ―ル３５，３６の中間に位置し、横桁１５に沿って、該横桁１５の両側で門形フレ―ム１３と１４とで回転自在に支持され、且つ、一端が門形フレ―ム１３に固定した２個の同期回転する水平方向送り用モ―タ４３の回転軸に連結されている２本の水平方向送りネジ４４に螺合することにより、水平移動部材１６は、上記モ―タ４３の回転により横桁１５に沿って水平方向に移動できるようになっている。

【００１９】また、水平移動部材１６の頂部の梁３９上には支持部材４５を設け、該支持部材４５の中央に設けたコ字状断面をなすブラケット４６上には、回転軸の先端が、該ブラケット４６の内部に突出するように垂直方向送り用モ―タ４７を固定する。

【００２０】そして、水平移動部材１６の支柱３７，３８の外側側面は一対の垂直昇降部材１７，１８の案内面４８，４９をなしており、該案内面の長さ方向に沿ってガイドレ―ル５０，５１が設けられている。垂直昇降部材１７，１８は、細長い平板状に形成し、下端部には主軸をなすモ―タ１９，２０を軸心に一にして対向して設けており、該モ―タ１９，２０の回転軸にはコレットチャック５２，５３を設けて、該コレットチャック５２，５３により、図１に示した回転切削工具１を該回転切削工具１の両端に形成した把持部３においてチャックして支持した状態で、モ―タ１９，２０を同期回転して回転切削工具１を駆動回転できるようになっている。尚、モ―タ１９，２０は、共に回転軸上にスラスト軸受を付設して、スラスト荷重に耐えうる構造したものを用い、且つ、一方のモ―タ１９と垂直昇降部材１７との間にはテンション装置５４を設けており、該テンション装置５４を図５に示す。

【００２１】図５において、テンション装置５４はモ―タ１９を取り付けるブラケット５４ａに突設した４本の支軸５４ｂを垂直昇降部材１７に形成した４個の軸受孔１７ａに挿通してモ―タ１９を軸方向に摺動自在に支持すると共に、ブラケット５４ａと垂直昇降部材１７との間にスプリングＳを介在させることにより、該モ―タ１９を、他のモ―タ２０を疎斥する方向に付勢できるようになっており、これによりコレットチャック５２，５３によりモ―タ１９，２０の回転軸間に支持した回転切削工具１に軸方向への引張力を付加することを可能にしている。

【００２２】また、図示例では２個のモ―タ１９，２０を使用する場合を示したがこれは回転切削工具１に作用する捩りモ―メントを考慮して、該回転切削工具１の両端での相対的な捩れをなくすためのものであり、これ以外にも、１個のモ―タより駆動系を対称に２分して回転切削工具１の両端をそれぞれ同位相で回転するようにしても同様の効果を得られるが、上述の捩りモ―メントを無視すれば、モ―タ２０（又は１９）のみを単独で設けることも勿論可能である。

【００２３】そして、垂直昇降部材１７，１８の上半部内側には、図３に示すように２個づつコ字状の摺動部材５５，５６をそれぞれ対向して設け、該摺動部材５５，５６を前記ガイドレ―ル４０，４１に係合することにより、垂直昇降部材１７，１８は水平移動部材１６に摺動自在に支持されている。また、垂直昇降部材１７，１８の外側側面に設けた螺合部材５７を、支持部材４５の両端張出部に回転自在に支持されている垂直方向送りネジ５８，５９に螺合し、且つ、該垂直方向送りネジ５８，５９の上端に設けたプ―リ６０，６１とモ―タ４７の回転軸に設けたプ ―リ６２，６３との間にタイミングベルト６４，６５を装架して、上記モ―タ４７の回転により垂直方向送りネジ５８，５９が同期回転するようになっており、これにより１対の垂直昇降部材１７，１８及び該部材１７，１８に回転自在に支持されている回転切削工具１は垂直方向に昇降できるようになっている。

【００２４】以上のように構成された切削装置１１には、水平方向送り用モ―タ４３及び垂直方向送り用モ―タ４７に図示しない制御装置を設け、水平方向及び垂直方向の同時２軸制御を行なうようにする。制御方法としてはＮＣ制御あるいは、型取りり盤をいて２次元ならい削りを行うようにしても良い、また主軸回転用モ―タ１９，２０は、後述する理由により共にリバ―シブルモ―タを用いて、回転方向を逐時反転できるようにする。そして、該モ―タ１９，２０を上記制御装置に連係させ、その回転方向の制御を次のように行うものとする。

【００２５】図６において、被加工物である丸太７の木目方向をχ方向とすると、回転切削工具１の送り方向が原点より第１象限もしくは第３象限に向かう場合、即ち、χ ，ｙは共に正、もしくは共に負の同符号の場合は、回転切削工具１の切削が木目に対してならい目削りとなるよう、該回転切削工具１の回転を正回転（時計回り）とし、また、回転切削工具１の送り方向が原点より第２象限もしくは第４象限に向かう場合、即ち、χが負でｙが正、もしくはχが正でｙが負の異符号の場合は、回転切削工具１の回転を逆回転（反時計回り）とし、回転切削工具１の送り方向に応じて該工具１の回転方向を適宜切り換えるようにする。図示例の切削装置１１においては丸太７を水平に固定するので、上述のχ方向が水平移動部材１６の送り方向となり、ｙ方向が垂直昇降部材１７，１８の送り方向となるので、それらの送り方向に応じて回転切削工具１の回転方向を直接切り換えればよいが、木目方向が傾斜している場合は適宜座標変換するものとする。

【００２６】次に上述の実施例に基づいて、切削装置１１による木材切削作業の一例としてログハウスの建築材料となる自然木の丸太７へのノッチ部７１の加工について説明する。尚、本実施例に示すノッチ部７１の形状は、従来例において図９に示したノッチ部８１とは異なり、図８（及び図４）に示すようにノッチ部７１を構成する各丸太７の下側のみを半円状に切欠して切欠部７２を形成し、該切欠部７２と他の丸太７の外周面７３と組み合わせるようにしたものである。

【００２７】図２乃至図４において、被加工物である丸太７は一方の門形フレ―ム１４の中間部よりロ―ラ２２で案内しながら切削装置１１の横桁１５の下側に挿入し、上記ロ―ラ２２とロ―ラ２１とで丸太７を支持し、更に図３及び図４に示す４個のエアシリンダ２５，２６，２９，３０の加圧により４本の押圧部材２７，２８，３１，３２を突出させ、該押圧部材２７，２８，３１，３２で丸太７を押圧した状態で支持し、これにより、丸太７は横揺れ等を防止した状態で確実に支持される。

【００２８】このとき、垂直昇降部材１７，１８は、図３に示すように軌道の上限において静止することにより、回転切削工具を被加工物である丸太７の挿入スペ―スより退避している。

【００２９】続いて、図４において、モ―タ４３により水平方向送りネジ４４を回転させ、水平移動部材１６を１６ａに示す位置まで移動させると共に、モ―タ４７により垂直方向送りネジ５８を回転させ、垂直昇降部材１７を１７ａに示す位置まで下降させて回転切削工具１の位置決めを行ない、このとき該工具１は図４中１ａに位置している。

【００３０】そして、モ―タ１９及び２０で回転切削工具１を回転させれば、図１に示す回転切削工具１の表面に多数突設された針状の切歯２により丸太７は切削され、切削時の切りくずは螺線状に設けた溝６より軸方向に排出されるので、回転切削工具１に任意の方向に切り進んでいくことができる。

【００３１】図２乃至図４に示すノッチ部７１の加工においては、それぞれモ―タ４３及び４７の回転数を予め入力したデ―タに基づいて数値制御することにより水平移動部材１６及び垂直昇降部材１７，１８を適宜送り量により円弧状の軌道をなすように２次元送りして、切片７５を切除し、半円形状の切欠部７２を形成する。

【００３２】上述の切削過程において、回転切削工具１の回転方向は図７に示すとおりである。即ち、切欠部７２の仮想中心線７６まで切り進む際には、丸太７の木目方向に対してならい目削りとなるように回転切削工具１は正回転（図７中時計回り）し、図４において１ｂとして示したように上記仮想中心線７６上に回転切削工具１が位置した時点で、即ち垂直方向への送りが下方向より上方向に転じた時点で、該工具１の回転方向を反転させ、木目方向に対して、ならい目削りとなるように逆回転（図７中反時計針回り）し、切り進むものとする。このように回転切削工具１の回転方向を制御して、木目に対して常にならい目削りとなるようにすることにより、該回転切削工具１の切削抵抗は大幅に低減されると共に、切欠部７２をなす切削面の仕上りをきれいにすることを可能にしている。

【００３３】また、回転切削工具１を図１Ａ及びＢに示すごとく、中央部が大径となるように円弧状に脹みを持たせることにより、切削面は、回転切削工具１の進行方向に沿って中央がわずかに凹陥した形状となり、これは、自然木の丸太７にノッチ部７１を形成する場合、特に重要な意味を持つものであり、上記回転切削工具１により加工したノッチ部７１を図８に示し、以下に説明する。

【００３４】図８に示されるように、ノッチ部７１を切欠部７２は中央部かわずかに円弧状に窪んでいるので、該切欠部７２を他の丸太への外周面７２と組み合わせた場合、切欠部７２は、該切欠部７２の周縁部７７においてのみ他の丸太の外周面７３に接することになる。これにより、表面に不規則な凹凸を有し、且つ、断面形状も一様とはいえない自然木の丸太７の外周面７３に、他の丸太７の切欠部７２を組み合せた場合の安定性及び整合性が良く、ノッチ部７１の切削面が外部に露見しにくくなるので、外見上も非常に有利である。また、このように構成されたノッチ部７１は丸太７の切削面である切欠部７２が全て下向きに配置されているので、切欠部７２が冠水しにくいという利点もある。

【００３５】そして、回転切削工具１は、該工具１をコレットチャック５２によりチャックしているモ―タ１９と該モ―タ１９を支持した一方の垂直昇降部材１７との間に設けたテンション装置５４により、軸方向への引張力が常に付加されており、その状態で回転され、且つ、切削作業を行うようになっている。

【００３６】本来、回転切削工具１は、切削抵抗及び自重により微妙な撓みを生じることになり、この撓みに耐して危険回転速度が設定されることになる。一般に、軸方向への引張荷重を付加した細長い丸棒が回転する場合、撓みによる弾性変形の周期が丸棒自体の固有振動数と一致する際には弾性限界を越えて破損することになり、このような回転数を危険回転速度と呼び、該危険回転速度Ｎｃｒは次式数１で与えられ、式数１より引張荷重Ｐを付加することにより、危険回転速度Ｎｃｒが上昇することがわかる。

【００３７】

【数１】

【００３８】仮に、ｄ＝１０（mm），ｌ＝５００（mm）， γ＝７．８６×１０^-6（Kgf ／mm³） , Ｅ＝２．１×１．０⁴（Kgf ／mm²）として、引張荷重Ｐ（Kgf)と
危険回転速度Ｎｃｒ（r.p.m ）との関係を求めれば、表１のようになる。

【００３９】

【表１】

【００４０】これらより明らかなとおり、回転切削工具１に軸方向への引張力を付加した場合、該引張力により、切削抵抗及び自重による撓みは抑制され、それにより危険回転速度も上昇するので、回転切削工具１の破断を防止した状態で、より高速回転することが可能となり、回転切削工具１の切削性能は向上する。

【００４１】尚、上述の実施例においては、切削作業の一例としてログハウスの建築材料となる自然木の丸太７へのノッチ部７１の加工について示したが、本考案の回転切削工具１及び切削装置１１は、これ以外にもあらゆる木材の２次元切削及び切断を行なうことが可能であることは勿論である。

【００４２】

【考案の効果】

本考案の棒状回転切削工具による木材切削装置は、上述のとおり、棒状体の表面に多数の切歯を螺線状の配置に突設してなる回転切削工具の両端部を回転自在に支持すると共に、該回転切削工具の少なくとも一方の端部に駆動手段を連結し、上記回転切削工具と、被切削物の支持手段との間に、切削工具回転主軸に共に直交し、且つそれぞれ互いに直交する２軸方向への相対的送り手段を備えたので、自然の丸太のように断面形状が一様でなく、且つ、ある程度の太さ又は厚さを有する木材に対して、自由に２次元切削を行うことができる。

【００４３】そして、上記回転切削工具の両端部に対して中央部をわずかに大径に形成することにより、ログハウス用丸太材に、整合性，安定性及び耐水性に優れ、切削面が外部に露見しにくく、外見上も優れたノッチ部を容易に加工することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａは本考案実施例の木材切断切削装置に使用す
る回転切削工具を示す側面図であり、Ｂは同図の要部拡
大図、Ｃは他の実施例を示す側面図である。

【図２】本考案実施例の木材切削装置を示す斜視図であ
る。

【図３】本考案実施例の木材切削装置を示す側断面図で
ある。

【図４】本考案実施例の木材切削装置を示す正面図であ
る。

【図５】テンション装置を示す側断面図である。

【図６】本考案回転切削工具の送り方向と回転方向との
関係を示す図である。

【図７】本考案実施例の木材切削装置により丸太にノッ
チ部を加工する状態を示す図である。

【図８】本考案実施例の木材切削装置により加工したノ
ッチ部を組み合せた状態を示す一部切除した側面図であ
る。

【図９】従来のログハウス建築におけるノッチ部を示す
斜視図である。

【符号の説明】

１回転切削工具２切歯３把持部７丸太１１切削装置１５横桁１６水平移動部材１７，１８垂直昇降部材１９，２０主軸回転用モ―タ２１，２２ロ―ラ２５，２６，２９，３０エアシリンダ２７，２８，３１，３２押圧部材３５，３６，３０，５１ガイドレ―ル４３水平方向送り用モ―タ４４水平方向送りネジ４７垂直送り用モ―タ５２，５３コレットチャック５４テンション装置５８，５９垂直方向送りネジ６０，６１，６２，６３プ―リ６４，６５タイミングベルト７１ノッチ部７２切欠部７３外周面７７周縁部

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】棒状体の表面に多数の切歯を螺旋状の配
置に突設してなる回転切削工具の両端部を回転自在に支
持すると共に、該回転切削工具の少なくとも一方の端部
に駆動手段を連結し、上記回転切削工具と、被切削物の
支持手段との間に、切削工具回転主軸に共に直交し、且
つそれぞれ互いに直交する２軸方向への相対的送り手段
を備えた木材切削装置。
【請求項２】回転切削工具が、棒状体の両端部に対し
中央部がわずかに大径であることを特徴とする請求項１
記載の木材切削装置。