JP4435546B2 - Ａｌｃパネルの表面加工工具、表面加工装置及び表面加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＡＬＣ（軽量気泡コンクリート）パネルの表面に割石調の意匠溝を加工する表面加工工具、表面加工装置及び表面加工方法に関するものである。

従来、特許文献１に記載された表面加工工具が知られている。この表面加工工具５１は、図１０に示すように、くちばし形状の刃部５２を備えている。刃部５２の前面には、すくい角θ１が約８０°のすくい面５３が設けられている。すくい面５３の先端には、刃幅Ｗが約９ｍｍの切刃５４が正面直線となるように形成されている。そして、刃部５２をＡＬＣパネル５５の端面から表面部に切り込ませ、すくい面５３でＡＬＣ母材を割り砕き、切刃５４でＡＬＣ母材を切削して、ＡＬＣパネル５５の表面に割石調の意匠溝５６を加工するようになっている。
特開２００１−１３８３２０号公報

ところが、従来の表面加工工具５１によると、次のような問題点があった。
（ａ）すくい面５３のすくい角θ１が約８０°と大きいため、ＡＬＣ母材に大きな持ち上げ力が作用し、切刃５４の周囲にクラック５９が拡がりやすい。
（ｂ）このため、ＡＬＣ母材がクラック５９に沿って広い面積で剥離し、割砕片５７が大形化し、意匠溝５６が深さに比較し幅の広い断面形状で加工される。
（ｃ）意匠溝５６の幅が広くなると、隣接する意匠溝５６の間のパネル表面に平坦部５８を残すためには、意匠溝５６のピッチＰを大きく設定する必要があり、パネル表面のデザインが図１１に示すように大柄なものとなる。
（ｄ）また、刃部５２の切り込み方向終端において、ＡＬＣパネル５５の端面に大きな欠け抜けが発生しやすく、パネル同士の接合部の見栄えが悪くなる。

（ｅ）切刃５４が正面直線形状に形成されているので、意匠溝５６の底部両隅に角ができ、溝底の幅を６ｍｍ以下と狭くした場合に、塗料が表面張力によって溝底両隅に付着しにくくなる。
（ｆ）刃部５２の底面が広い面積でＡＬＣ母材を擦るため、溝底面の気泡が潰れやすく、塗料の載りが悪くなる。
（ｇ）刃部５２の底面全体でＡＬＣパネル５５を押圧するため、パネル支持基盤や工具ホルダ等に大きな負荷がかかり、表面加工装置各部の剛性を高めるための対策が必要となる。
（ｈ）切刃５４の幅Ｗが約９ｍｍと広いため、図１１に示すように、意匠溝５６の底面が目地として機能し、パネル表面のデザインが目地で区画された単純なブロック模様に限られる。

本発明の目的は、上記課題を解決し、ＡＬＣパネルの表面に深さと幅の調和した意匠溝を加工できる表面加工工具、複数の意匠溝を狭いピッチで見栄えよく配列したＡＬＣパネルに好適な表面加工方法及び表面加工装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の表面加工工具は、ＡＬＣパネルの表面に割石調の意匠溝を加工する非回転式の工具であって、刃部の前面にＡＬＣ母材を割り砕くすくい角が５〜４５°のすくい面を形成し、すくい面の先端にＡＬＣ母材を切削する切刃を設けたことを特徴とする。

ここで、非回転式の表面加工工具は、回転運動を伴わない溝切り工具であって、ＡＬＣパネルとの相対的な直線移動又は曲線移動によりパネル表面に意匠溝を加工する。表面加工工具の刃部は、特定の構造に限定されず、シャンク等の工具主体に一体形成してもよく、工具主体に溶接又はロウ付け等により固着してもよく、工具主体にボルト等で交換可能に取り付けてもよい。

刃部の前面には、ＡＬＣ母材を割り砕くためのすくい面が設けられる。すくい面のすくい角は、５〜４５°が適当である。すくい角とは、すくい面とパネル表面に垂直な面とのなす角度である。すくい角が５°未満になると、ＡＬＣ母材に過大な圧縮力が作用するため、母材が細かく粉砕され、深さに比較し幅の狭い意匠溝が加工される。また、すくい角が４５°を超えると、切刃の周囲にクラックが拡がりやすく、持ち上げ力も大きくなるため、母材が広い面積で剥離し、深さに比較し幅の広い意匠溝が加工される。

従って、すくい角が５〜４５°、より好ましくは１０〜３０°の範囲であると、ＡＬＣ母材を適度な持ち上げ力で適当な大きさに割り砕いて、深さと幅の調和した意匠溝を加工することができる。また、すくい面の正面形状は、意匠溝の断面形状に応じて適宜に決定できるが、意匠溝の深さと幅がよく調和する点で、すくい面を正面略Ｖ字形に形成し、その刃先角を好ましくは２０〜４０°、より好ましくは２５〜３５°に設定するとよい。なお、刃先角とは、すくい面の幅方向両側縁が切刃から開く角度である。

切刃の形状は、正面直線形状でもよいが、溝底への塗料の乗りがよくなる点で、正面円弧形状が望ましい。特に、溝底を６ｍｍ以下の幅で狭く切削する場合には、溝底に角ができないように、切刃に意匠溝の底部両隅を曲面切削するＲ部を設けるのが好ましい。もちろん、切刃全体をＲ部としてもよい。Ｒ部の円弧半径は１．０ｍｍ以上が好ましい。また、溝底への塗料の乗りをよくするためには、刃部と母材の摩擦によって気泡が潰れないように、刃部の底に逃げ面を設けるのが好ましい。逃げ面の逃げ角は好ましくは５〜１５°、より好ましくは９〜１１°に設定するとよい。

本発明は、上記表面加工工具を用いてパネル表面に割石調の意匠溝が加工されたＡＬＣパネルを提供する。このＡＬＣパネルは、意匠溝が表面加工工具のすくい面により割り砕かれた割肌部と、割肌部の底に表面加工工具の切刃により切削された幅３〜５ｍｍの切肌部とからなり、パネル表面に複数の意匠溝を切肌部の中心間距離にして１０〜２０ｍｍのピッチで加工し、隣接する意匠溝の間のパネル表面に平坦部を残したことを特徴とする。

ここで、意匠溝の深さを一定とした場合、切肌部の幅と割肌部の幅とはほぼ比例する関係にある。これは、表面加工工具において切刃の刃幅とすくい面の幅とが比例関係にあることの反映である。このため、切肌部の幅が３ｍｍ未満になると、割肌部の幅が狭くなりすぎ、意匠溝が深さに比較し幅の狭い断面形状に形成される。逆に、切肌部の幅が５ｍｍを超えると、割肌部の幅が広くなりすぎ、意匠溝が深さに比較し幅の広い断面形状に形成される。従って、切肌部の幅は３〜５ｍｍが適当であり、この範囲であれば、意匠溝を深さと幅の調和した断面形状で形成することができる。

この断面形状において、意匠溝のピッチは１０〜２０ｍｍが適当である。ピッチが１０ｍｍ未満になると、隣接する意匠溝の間の平坦部の幅が狭くなりすぎ、パネル製品を積み重ねて保管するとき又は施工時などに、パネル表面（意匠溝間の稜線）に欠けが発生しやすくなる。ピッチが２０ｍｍを超えると、平坦部の幅が広くなりすぎ、割肌部が相対的に狭く見え、割肌による意匠効果が低下する。従って、意匠溝のピッチが１０〜２０ｍｍの範囲であれば、割肌部と平坦部の幅を適切にして、複数の意匠溝を比較的狭いピッチで見栄えよく配列することができる。なお、意匠溝の深さは、ピッチと調和する点で、３〜１０ｍｍであるのが好ましい。

また、パネル表面に目地を形成し、目地で区画された複数の領域にそれぞれ複数の意匠溝を配列するとよい。目地の幅は、例えば６〜２０ｍｍ程度と、切肌部の幅よりも広く設定するのが好ましい。こうすれば、複数の意匠溝を小領域にまとめて配列し、各領域を明瞭に区分して、パネル表面に斬新なデザインを創作することができる。また、領域をパネル表面から浮き出させるためには、目地を意匠溝よりも深く形成するのが望ましい。目地の延びる方向は、縦方向、横方向、縦横両方向、斜め方向等を例示できる。目地によるパネル表面の全体模様は、格子模様、レンガ模様、千鳥掛模様等を例示できる。

本発明は、上記表面加工工具を用いてＡＬＣパネルの表面に割石調の意匠溝を加工する方法を提供する。この表面加工方法は、複数の表面加工工具を切刃がパネル表面部の所定深さに食い込む状態で保持し、表面加工工具又はＡＬＣパネルをパネル表面と平行な方向へ相対的に移動させ、パネル表面に複数の意匠溝を加工することを特徴とする。

ここで、パネル表面を目地で区画する場合には、意匠溝を加工した後に、表面加工工具の切刃よりも切削幅の広い回転切削工具を用いてパネル表面に目地を加工するとよい。この方法によれば、溝加工後に回転切削工具で目地加工を行うので、意匠溝と目地との交差部に欠けが発生しにくく、溝ライン及び目地ラインを共に美しく加工することができる。

さらに、本発明は、上記表面加工工具を用いてＡＬＣパネルの表面に割石調の意匠溝を加工する装置を提供する。この表面加工装置は、複数の表面加工工具を切刃がパネル表面部の所定深さに食い込む状態で保持する工具ホルダと、工具ホルダ又はＡＬＣパネルをパネル表面と平行な方向へ相対的に移動させる機構とを備えたことを特徴とする。

ここで、パネル表面に目地を加工する場合には、目地加工用の回転切削工具（研削工具を含む）に表面加工工具の切刃よりも切削幅の広い刃部を設けるとよい。回転切削工具としては、パネル表面と直角な軸線周りで回転する円筒状切削工具、或いは、パネル表面と平行な軸線周りで回転する円盤状切削工具を使用できる。円筒状切削工具の場合は、刃部の刃先を目地幅と同じ直径の円筒面上に設けることで、表面加工工具の切刃よりも広い切削幅が得られる。円盤状切削工具の場合は、目地幅と同じ刃幅の刃部を円盤の周縁上に設けることで、表面加工工具の切刃よりも広い切削幅が得られる。

以上詳述したように、本発明の表面加工工具によれば、刃部にすくい角が５〜４５°のすくい面を設けたので、ＡＬＣパネルの表面に深さと幅の調和した意匠溝を加工できるという効果がある。本発明の表面加工方法及び装置によれば、ＡＬＣパネルの表面を複数の前記意匠溝が配列した優れたデザインで加工できるという効果がある。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
＜表面加工工具＞
図１，図２に表面加工工具の実施例を示す。この表面加工工具１は、非回転式の溝切り工具であり、ＡＬＣパネル１１の表面と平行な方向への直線移動により、パネル表面に割石調の意匠溝１２を加工する。工具主体であるシャンク２の下端には刃部３が一体形成されている。刃部３の前面にはすくい面４が形成され、このすくい面４によりＡＬＣ母材が割り砕かれ、パネル表面部に割肌部１３が加工される。すくい面４の先端には切刃５が設けられ、切刃５によりＡＬＣ母材が切削され、割肌部１３の底に切肌部１４が加工される。刃部３の底には逃げ面６が、切肌部１４との接触面積が小さくなるように、後ろ上がりの斜状に設けられている。

この実施例において、すくい面４のすくい角θ１は１５°である。すくい面４の正面形状は先丸のＶ字形である。すくい面４の刃先角θ２は３０°である。切刃５の刃幅Ｗは３．６ｍｍである。切刃５は正面円弧形状に形成されている。詳しくは、図２（ｃ）に示すように、切刃５には、意匠溝１２の底部両隅、つまり、切肌部１４の幅方向両側部分を曲面切削するＲ部５ａが設けられている。Ｒ部の円弧半径は１．５ｍｍである。Ｒ部５ａは、直線部５ｂを介して接続してもよく、図２（ｄ）に示すように、全体が円弧をなす切刃５の両端部分に設けてもよい。逃げ面６の逃げ角θ３は１０°前後である。なお、切刃５より上側において、刃部３の両側面に横逃げ面を設けて実施することもできる。

従って、この表面加工工具１によれば、次のような作用効果が得られる。
（１）すくい面４のすくい角θ１を１５°に設定したので、従来と比較し小形の割砕片７が得られ、意匠溝１２を深さと幅の調和した断面形状で加工できる。
（２）意匠溝１２の全長にわたりほぼ同じ大きさの割砕片７が得られ、ＡＬＣ母材の抗力が低下するパネル端面でも大きな欠け抜けが発生しなくなる。
（３）すくい面４を正面Ｖ字形に形成し、刃先角θ２を３０°に設定したので、さいころ形状の割砕片７が得られ、意匠溝１２の深さと幅がよく調和する。

（４）切刃５のＲ部５ａが意匠溝１２の底部両隅を曲面に切削するので、切肌部１４を３．６ｍｍと狭い幅で加工する場合でも、塗料を溝底全面に均一に付着させることができる。
（５）刃部３の底に逃げ面６を設けたので、刃部３と母材との摩擦によって切肌部１４の気泡が潰れにくくなり、溝底への塗料の乗りがよくなる。
（６）刃部３の底面とパネル１１との接触面積が縮小するので、工具１がパネル１１を押す力を小さくして、表面加工装置に作用する負荷を軽減できる。

＜ＡＬＣパネル＞
図３〜図６にＡＬＣパネルの実施例を示す。このＡＬＣパネル１１には、図１，図２の表面加工工具１を用いて、パネル表面に複数の割石調の意匠溝１２が加工されている。意匠溝１２は、表面加工工具１のすくい面４により割り砕かれた割肌部１３と、割肌部１３の底に表面加工工具１の切刃５により切削された切肌部１４とからなっている。隣接する意匠溝１２の間のパネル表面には平坦部１５が残されている。また、パネル表面に目地１６が縦横に形成され、目地１６で区画された複数の意匠領域１７にそれぞれ複数の意匠溝１２が配列されている。

この実施例において、意匠溝１２のピッチＰは、切肌部１４の中心間距離にして１５ｍｍである。意匠溝１２の平均的な幅は１０ｍｍ前後であり、平坦部１５の平均的な幅が５ｍｍ前後である。切肌部１４の幅Ｗ１は、切刃５の刃幅Ｗと同じ３．６ｍｍである。意匠溝１２の深さＤ１は７．５ｍｍである。目地１６の幅Ｗ２は、切肌部１４の幅Ｗ１よりも広い１５ｍｍである。目地１６の深さＤ２は、意匠溝１２の深さＤ１よりも深い１５ｍｍである。意匠領域１７の大きさは７５ｍｍ×１５０ｍｍであり、各領域１７に４条の意匠溝１２が配列されている。目地１６によるパネル表面の全体模様として、図３に格子模様を示し、図６にレンガ模様を示した。

従って、このＡＬＣパネル１１によれば、次のような効果が得られる。
（７）切肌部の幅を３．６ｍｍに設定したので、意匠溝１２を深さ７．５ｍｍ、幅１０ｍｍ前後と調和のとれた断面形状で形成することができる。
（８）この断面形状において、意匠溝１２のピッチを１５ｍｍに設定したので、溝幅を１０ｍｍ前後、平面幅を５ｍｍ前後に配分して、複数の意匠溝１２を従来と比較し大幅に狭いピッチで見栄えよく配列することができる。
（９）意匠溝１２の深さが７．５ｍｍであるので、溝ピッチと溝深さとが調和するとともに、割肌部１３に適度の陰影を与えることができる。

（１０）パネル表面を切肌部１４よりも幅広の目地１６で複数の意匠領域１７に区画したので、意匠溝１２を小領域にまとめて配列し、各領域１７を明瞭に区分して、パネル表面に斬新なデザインを創作することができる。
（１１）目地１６を意匠溝１２よりも深く形成したので、意匠領域１７をパネル表面から浮き出させ、表面デザインを立体感あるものとすることができる。

＜表面加工装置＞
図７，図８にＡＬＣパネルの表面加工装置を示す。この実施例の表面加工装置２１は、ＡＬＣパネル１１を載せるための基盤２２を備えている。基盤２２の上には、機枠２３がレール２４に沿ってＡＬＣパネル１１の表面加工方向と直角の方向へ移動可能に設置されている。機枠２３の上部には、走行体２５がレール２６に沿ってＡＬＣパネル１１の表面と平行に加工方向へ走行可能に支持されている。走行体２５には工具ホルダ２７が取り付けられ、工具ホルダ２７に意匠溝１２を加工する複数本の表面加工工具１と、目地１６を加工するルータ２８とが交換可能に取り付けられている。

表面加工工具１は、例えば６本が１５ｍｍの等ピッチで並び、切刃５がパネル表面部の所定深さに食い込む状態で工具ホルダ２７に保持されている。ルータ２８には、回転切削工具である切削刃２９が表面加工工具１の切刃５よりも下位においてパネル表面と直角な軸線周りで回転可能に設けられている。切削刃２９には、目地１６の幅と同じ直径の円筒面に切刃５よりも切削幅の広い刃部が設けられている。そして、走行体２５により工具ホルダ２７をパネル表面と平行な方向へ移動させる機構が構成され、表面加工工具１により意匠溝１２を加工した後に、切削刃２９で目地１６を加工するようになっている。

なお、目地１６を意匠溝１２と直交する方向へ加工するときには、ＡＬＣパネル１１が９０°向きを変えて基盤２２上に載置される。また、基盤２２の上にＡＬＣパネル１１を載せるターンテーブルを設けて実施することもできる。或いは、走行体２５を直交２軸方向へ走行可能に設けてもよく、ルータ２８専用の走行体を直交２軸方向へ走行可能に設けてもよい。

上記構成の表面加工装置２１によれば、次のような作用効果が得られる。
（１２）図１，図２の表面加工工具１を工具ホルダ２７に保持して、ＡＬＣパネル１１の表面に意匠溝１２を加工するので、上記（１）〜（６）と同様の作用効果が得られる。
（１３）６本の表面加工工具１を工具ホルダ２７に保持したので、走行体２５の一行程につき６条の意匠溝１２を能率よく加工できる。

（１４）加工時には、６本の表面加工工具１がパネル１１を同時に押すが、工具１本あたりの押圧力が小さいので、工具ホルダ２７や走行体２５等の剛性を高めるための対策が不要であり、必要に応じ、さらに工具１の本数を増やして、加工能率を上げることもできる。
（１５）ルータ２８の切削刃２９が表面加工工具１の切刃５よりも下位で、かつ切刃５よりも広い切削幅で目地１６を加工するので、上記（１０），（１１）と同様の作用効果が得られる。

＜表面加工方法＞
図９にＡＬＣパネルの表面加工方法を示す。図３又は図６に示すＡＬＣパネル１１の表面加工にあたり、まず、（ａ）に示すように、ＡＬＣパネル１１を上記表面加工装置２１の基盤２２の上に載せる。次に、（ｂ）に示すように、６本の表面加工工具１を切刃５がパネル表面部の所定深さに食い込む状態で工具ホルダ２７に保持し、機枠２３を移動させて、工具ホルダ２７をパネル片側の加工開始位置に位置決めする。そして、走行体２５を駆動し、表面加工工具１をＡＬＣパネル１１の端面からパネル表面と平行な方向へ移動させ、パネル表面に最初の６条の意匠溝１２を加工する。続いて、工具ホルダ２７を次の加工位置に順次位置決めし、同様にして、ＡＬＣパネル１１の表面全体に意匠溝１２を加工する。

意匠溝１２を加工した後には、（ｃ）に示すように、工具ホルダ２７にルータ２８を取り付け、走行体２５を駆動し、切削刃２９によりパネル表面を切削し、意匠溝１２の切肌部１４よりも幅広でかつ深い目地１６を加工する。その後、（ｄ）に示すように、意匠溝１２と直交する方向の目地１６を加工し、図３又は図６に示す表面形状のパネル製品を完成する。なお、走行体２５に工具ホルダ２７を１８０°反転可能に設け、走行体２５の一往復につき意匠溝１２を工具１の本数の２倍の数で加工する方法を採用することもできる。

上記表面加工方法によれば、表面加工装置２１と同様の作用効果に加え、次のような特有の作用効果が得られる。
（１６）意匠溝１２を加工した後に切削刃２９で目地１６を切削するので、意匠溝１２と目地１６とが交差する部分に欠けが発生しにくく、パネル表面に溝ライン及び目地ラインを共に美しく加工することができる。

本発明に係る表面加工工具の実施例を示す斜視図である。 図１の表面加工工具の刃部を示す詳細図である。 本発明に係るＡＬＣパネルの実施例を示す平面図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。 図３のＡＬＣパネルの一部を詳細に示す斜視図である。 本発明に係るＡＬＣパネルの別の実施例を示す平面図である。 本発明に係る表面加工装置の実施例を示す正面図である。 図７の表面加工装置の要部を詳細に示す斜視図である。 本発明に係る表面加工方法の実施例を示す工程図である。 従来の表面加工工具を示す説明図である。 従来のＡＬＣパネルを示す平面図である。

符号の説明

１ 表面加工工具
３ 刃部
４ すくい面
５ 切刃
５ａ Ｒ部
６ 逃げ面
１１ ＡＬＣパネル
１２ 意匠溝
１３ 割肌部
１４ 切肌部
１５ 平坦部
１６ 目地
１７ 意匠領域
２１ 表面加工装置
２５ 走行体
２７ 工具ホルダ
２９ 切削刃
θ１ すくい角
θ２ 刃先角
θ３ 逃げ角

Claims (8)

1. ＡＬＣパネルの表面に割石調の意匠溝を加工する非回転式の工具であって、刃部の前面にＡＬＣ母材を割り砕くすくい角が５〜４５°のすくい面を形成し、すくい面の先端にＡＬＣ母材を切削する切刃を設けたことを特徴とするＡＬＣパネルの表面加工工具。
2. 切刃に意匠溝の底部両隅を曲面切削するＲ部を設けた請求項１に記載のＡＬＣパネルの表面加工工具。
3. 刃部の底に逃げ面を設けた請求項１又は２に記載のＡＬＣパネルの表面加工工具。
4. すくい面を刃先角が２０〜４０°の正面略Ｖ字形に形成した請求項１、２又は３に記載のＡＬＣパネルの表面加工工具。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載された表面加工工具を用いて、ＡＬＣパネルの表面に割石調の意匠溝を加工する方法であって、複数の表面加工工具を切刃がパネル表面部の所定深さに食い込む状態で保持し、表面加工工具又はＡＬＣパネルをパネル表面と平行な方向へ相対的に移動させ、パネル表面に複数の意匠溝を加工することを特徴とするＡＬＣパネルの表面加工方法。
6. 意匠溝を加工した後に、表面加工工具の切刃よりも切削幅の広い回転切削工具を用いてパネル表面に目地を加工する請求項５に記載のＡＬＣパネルの表面加工方法。
7. 請求項１〜４のいずれか一項に記載された表面加工工具を用いて、ＡＬＣパネルの表面に割石調の意匠溝を加工する装置であって、複数の表面加工工具を切刃がパネル表面部の所定深さに食い込む状態で保持する工具ホルダと、工具ホルダ又はＡＬＣパネルをパネル表面と平行な方向へ相対的に移動させる機構とを備えたことを特徴とするＡＬＣパネルの表面加工装置。
8. パネル表面に目地を加工する回転切削工具を備え、該工具に表面加工工具の切刃よりも切削幅の広い刃部を設けた請求項７に記載のＡＬＣパネルの表面加工装置。

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