JP7446590B2

JP7446590B2 - 加工装置

Info

Publication number: JP7446590B2
Application number: JP2022125264A
Authority: JP
Inventors: 泰治長谷川; 誠丹下
Original assignee: Ｄｌｔ株式会社; 株式会社ティーエムシステム
Priority date: 2022-08-05
Filing date: 2022-08-05
Publication date: 2024-03-11
Anticipated expiration: 2042-08-05
Also published as: JP2024022003A

Description

本開示は、加工装置に関し、特に、木材を接合材に用いる積層材（木製パネル）を連続的に製造できる加工装置に関する。

木材を束ね大きな断面とする積層材に、接着剤により接着積層する集成材がある。従来の集成材で使用している接着剤の多くは、一般的に樹脂成分が有機溶剤に溶解されていることから、各木材の表面に接着剤を塗布する際、及び接着剤塗布後に各木材を圧縮成形する際に、接着剤中に含有された有機溶剤が揮発して外気中に放散されてしまう。このように外気中に放散された有機溶剤は人体に有害であることが多く、健康衛生上の安全面において問題があるだけでなく、その廃棄時や２次利用時の上でも問題がある。

また、既存技術には接着剤や金属性の固定具を一切使用せずに木材に凹型溝形加工を施し、凹型溝加工に補強木材を入れ、圧力容器内で水蒸気加熱による軟化処理、加圧プレスによる加圧圧縮により成形及び固定化し積層・集合する技術（特許文献１参照）がある。この特許文献１によれば、木材だけで接合できるが、加工形状やプロセスが困難で連続的の製造が困難である。また、ダボにある傾斜角度をつけ斜めに、かつ交互となるよう貫入させ、積層・集合する技術（特許文献２参照）がある。この特許文献２によれば、材の長手方向に対し直行しない方向ないため連続的な生産が困難である。

さらに、木ダボに代わりビス、釘等の金属製の接合具により木材を接合したパネル（特許文献３参照）もあるが、パネル内部に金属製の接合具が内包されるため、パネル加工後の切断が困難で、超硬刃で切断した場合、鉄と木材とが混合した廃棄物になる。

特許第２７７４０８５号公報特許第４１６２６７５号公報特許第６５２２０５５号公報

以上のように、上記既存技術においては、接着剤を用いずに、木材を接合材に用いる積層材を連続的に製造できず、生産速度が遅いという問題がある。

本開示の目的は、上述した課題を鑑み、木材を接合材に用いる積層材（木製パネル）を連続的に製造できる加工装置を提供することにある。

本開示の第１の態様にかかる加工装置は、
複数の木材により構成される積層材を圧締めした状態で保持する積層材圧締め機構と、
前記積層材に前記複数の木材の積層方向に延びる穿孔を形成するドリルを備えた穿孔機構と、
前記積層材に形成された穿孔に穿孔後に連続して木ダボを、圧入する木ダボ圧入機構と、を備える。

上記加工装置において、
前記木ダボ圧入機構は、前記木ダボを保持する木ダボ保持部を備え、
さらに、前記木ダボ保持部に木ダボを供給する木ダボ供給機構を備えていてもよい。

また、上記加工装置において、
前記穿孔機構及び前記木ダボ圧入機構を含む加工ユニットと、
前記加工ユニットを前記積層材に対して移動させる加工ユニット移動機構と、をさらに備え、
前記加工ユニットは、前記積層材に対して移動することにより、穿孔位置又は木ダボ圧入位置に位置し、
前記穿孔位置は、前記穿孔機構の前記ドリルの先端部が前記積層材の穿孔予定箇所に対向する位置であり、
前記木ダボ圧入位置は、前記木ダボ圧入機構の前記木ダボ保持部により保持された木ダボの中心軸と前記積層材に形成された穿孔の中心軸とが一致する位置であってもよい。

また、上記加工装置において、
前記ドリルは、当該ドリルの基端部と先端部とを連通するエア流路である貫通穴が内部に形成されたドリルであり、
さらに、前記エア流路である前記貫通穴を介して前記先端部に形成された前記エア噴射口から噴射されるエアを前記基端部に供給するエア供給源を備え、
前記ドリルは、前記積層材に穿孔を形成する際、当該ドリルにより削り出した木粉をエア噴射口から噴射されるエアにより穿孔外部に排出しつつ、前記穿孔を形成してもよい。

また、上記加工装置において、
前記積層材圧締め機構は、前記積層材をその積層方向に圧締めする第１積層材圧締め機構と、前記積層材を前記積層方向に交差する方向に圧締めする第２積層材圧締め機構と、を備えていてもよい。

なお、前記圧締め機構は、前記積層材の複数個所を同時に圧締めする機構を備え、併せて前記穿孔機構と圧入機構が積層材の長さ方向に移動可能な機構としてもよい。

また、上記加工装置において、
前記穿孔機構は、前記ドリルの中心軸と前記積層材の主面とが直交又は略直交又は任意の角度で交差した状態で前記積層材に対して相対的に近づく方向に移動することにより、前記積層材に前記穿孔を形成してもよい。

また、上記加工装置において、
前記木ダボ圧入機構は、前記木ダボの中心軸と前記積層材に形成された穿孔の中心軸とが一致した状態で前記木ダボを前記積層材に対して相対的に移動させることにより、前記木ダボを前記穿孔に圧入してもよい。

なお、前記の穿孔機構と木ダボ圧入機構を複数有し、同時に複数個所を穿孔し木ダボ圧入を形成してもよい。

また、上記加工装置において、
前記木ダボ供給機構は、上下方向に貫通した木ダボ収容ケースと、前記木ダボ収容ケース内の木ダボが落下しないように最下部の木ダボを支持する木ダボ支持位置又は前記木ダボ収容ケース内の木ダボのうち最下部の木ダボの落下を許容する木ダボ落下許容位置に移動する第１ストッパと、前記木ダボ収容ケース内の木ダボのうち最下部の木ダボより上の木ダボが落下しないように最下部の木ダボより上の木ダボを押さえる木ダボ押さえ位置又は前記木ダボ収容ケース内の木ダボのうち最下部の木ダボより上の木ダボの落下を許容する木ダボ落下許容位置に移動する第２ストッパと、を備えていてもよい。

本開示によれば、木材を接合材に用いる積層材（木製パネル）を連続的に製造できる加工装置を提供することができる。

（ａ）は本実施形態１にかかるパネルの斜視図、（ｂ）は本実施形態１にかかるパネルの他の例の斜視図である。（ａ）は本実施形態１にかかるパネルにおける配列された基材の正面図、（ｂ）は本実施形態１にかかるパネルにおける基材の穴の位置の一例を示す側面図、（ｃ）、（ｄ）は本実施形態１にかかるパネルにおける基材の穴の位置の他の例を示す側面図である。加工装置１の側面図である。加工装置１の上面図である。図３から抜き出した加工ユニット８００の側面図である。図５から抜き出した穿孔機構３００の側面図である。アダプタ３３０近傍の拡大図である。図５から抜き出した木ダボ圧入機構４００の側面図である。図８のＡ－Ａ断面図である。（ａ）図５から抜き出した木ダボ供給機構５００の側面図、（ｂ）正面図である。制御装置７００を含むシステム構成図である。加工装置１の動作例のフローチャートである。加工装置１の動作例の模式図である。加工装置１の動作例の模式図である。加工装置１の動作例の模式図である。加工装置１の動作例の模式図である。加工装置１の動作例の模式図である。加工装置１の動作例の模式図である。加工装置１の動作例の模式図である。加工装置１の動作例の模式図である。加工装置１の変形例である。

以下では、本開示を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。

本実施形態の加工装置１は、接着剤や金属製の固定具を用いることなく、木ダボ１３０のみで基材１１０（複数）を積層したパネル１００を製造する。

＜パネル１００＞
まず、加工装置１により製造されるパネル１００について説明する。

図１（ａ）は、本実施形態１にかかるパネル１００の斜視図である。パネル１００は、複数の基材１１０と、各基材を締結する複数の木ダボ１３０とを備える。基材１１０は、一軸方向に長手方向を有する部材である。尚、本実施形態１にかかるパネル１００の基材１１０は少なくとも２本以上であればよい。また、本実施形態１にかかるパネル１００の木ダボ１３０は少なくとも２本以上であればよい。また、図１では、基材１１０の側面から木ダボ１３０の長手方向の端部が突出しているが、突出していなくてもよい。

図１（ｂ）は、本実施形態１にかかるパネル１００ｇ（他の例）の斜視図である。パネル１００ｇは、パネル１００と異なり、基材１１０の側面に８つの穴を設け、各穴に１本ずつの木ダボを圧入し、計８本の木ダボを用いる例である。

図２（ａ）は、本実施形態１にかかるパネル１００における配列された基材１１０の正面図である。各基材１１０は、長手方向を揃えて隣り合う２本が接するように配列されている。各基材１１０は、長手方向の長さが不揃いであってもよい。また、各基材１１０は、基材の配列方向に各基材を貫通する複数の穴１２１から１２４を有する。尚、本実施形態１にかかる基材１１０の穴の数は、２以上であればよい。

図２（ｂ）は、本実施形態１にかかるパネル１００における基材１１０の穴の位置の一例を示す側面図である。ここでは、基材１１０の高さ方向の中心部に略等間隔の位置に４つの穴１２１から１２４が設けられていることを示す。尚、穴の直径は、穴ごとにことなっていてもよい。但し、その場合、各穴に対応する木ダボを用いるものとする。

図２（ｃ）及び図２（ｄ）は、本実施形態１にかかるパネル１００における基材１１０の穴の位置の他の例を示す側面図である。図２（ｃ）は、基材１１０の高さ方向の右寄りや左寄りの位置に２つずつ穴が設けられていることを示す。図２（ｄ）は、パネル１００ｇに対応する基材１１０の高さ方向に２つずつ穴１２１から１２８が設けられていることを示す。尚、基材１１０に設けられる複数の穴の位置はこれらに限定されない。

図１（ａ）に戻り説明を続ける。木ダボ１３０は、第１の締結材の一例である。木ダボ１３０は、基材１１０の複数の穴１２１から１２４のそれぞれに１本ずつ圧入されて複数の基材１１０を締結する。尚、図１（ｂ）では、木ダボ１３０は、基材１１０の複数の穴１２１から１２８のそれぞれに１本ずつ圧入されて複数の基材１１０を締結する。

＜加工装置１＞
図３は、加工装置１の側面図である。

図３に示すように、加工装置１は、積層された複数の基材１１０（図１３参照。以下、積層原板とも呼ぶ）により構成される積層材（以下、積層材１１０とも呼ぶ）を圧締めした状態で保持する積層材圧締め機構２００と、積層材１１０に複数の基材１１０の積層方向に延びる穿孔を形成するドリル３１０を備えた穿孔機構３００と、積層材１１０に形成された穿孔に木ダボ１３０（図１８参照）を圧入する木ダボ圧入機構４００と、木ダボ圧入機構４００の木ダボ保持部に木ダボ１３０を供給する木ダボ供給機構５００と、を備えている。穿孔機構３００、木ダボ圧入機構４００、及び木ダボ供給機構５００は、ベース９００に取り付けられることで、１ユニット化された加工ユニット８００を構成している（図５参照）。また、図３に示すように、加工装置１は、加工ユニット８００を積層材１１０に対して移動させる加工ユニット移動機構６００、各機構を制御する制御装置７００を備えている。

以下、説明の便宜のため、図３等に示すように、ＸＹＺ軸を定義する。Ｘ軸は、加工装置１が有するドリル３１０の回転軸と同一方向に延びている（水平軸）。Ｙ軸は、Ｘ軸に対して直交する方向に延びている（水平軸）。Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸を含む平面に対して直交する方向に延びている（鉛直軸）。

＜積層材圧締め機構２００＞
積層材圧締め機構２００は、Ｘ方向に積層された複数の基材１１０により構成される積層材１１０を圧締めした状態で保持するための機構である。

図３に示すように、積層材圧締め機構２００は、床面に設置されたベース１０上に設けられた支持フレーム２０により支持された定盤２１０、横圧締め機構２２０（本開示の第１積層材圧締め機構の一例）、上圧締め機構２３０（本開示の第２積層材圧締め機構の一例）を備えている。

横圧締め機構２２０は、定盤２１０上に取り付けられた位置決めブロック２２１と、ベース１０上に設けられた支持フレーム２０に取り付けられた油圧シリンダ２２２と、を備えている。

図４に示すように、位置決めブロック２２１は、穿孔機構３００（ドリル３１０）が＋Ｘ方向に移動可能なように、Ｙ方向に関し、間隔をあけて配置されている。図４は、加工装置１の上面図である。

図３に示すように、油圧シリンダ２２２のロッド２２２ａの先端部には、上方に延び油圧シリンダ２２２側に折り返されたＵ字状部２２３が取り付けられている。Ｕ字状部２２３の先端部には、横押さえ部２２４が取り付けられている。図４に示すように、横押さえ部２２４は、位置決めブロック２２１に対応してＹ方向に関し、間隔をあけて配置されている。

横押さえ部２２４は、制御装置７００が油圧シリンダ２２２を制御しロッド２２２ａを引き込むことにより、位置決めブロック２２１に近づく方向（図３、図４中－Ｘ方向）に移動する。これにより、定盤２１０に固定された位置決めブロック２２１と横押さえ部２２４との間の定盤２１０上にセットされた積層材１１０が位置決めブロック２２１に対して押し付けられる（横方向の圧締め）。

一方、横押さえ部２２４は、制御装置７００が油圧シリンダ２２２を制御しロッド２２２ａを突出させることにより、位置決めブロック２２１から離れる方向（図３、図４中＋Ｘ方向）に移動する。これにより、定盤２１０上にセットされた積層材１１０に対する横押さえ部２２４の押しつけが解除される。

上圧締め機構２３０は、定盤２１０上に縦フレーム２３１により支持された横フレーム２３２に取り付けられた油圧シリンダ２３３（図３中２つを例示）を備えている。油圧シリンダ２３３のロッド２３３ａの先端部には、上押さえ部２３４が取り付けられている。上押さえ部２３４は、当該上押さえ部２３４に取り付けられたＺ方向に延びるガイドロッド２３５が横フレーム２３２に取り付けられたブッシュ２３６（軸受け）に挿入されることにより、ガイドロッド２３５に沿って上下方向（Ｚ方向）に移動可能に取り付けられている。

上押さえ部２３４は、制御装置７００が油圧シリンダ２３３を制御しロッド２３３ａを突出させることにより、ガイドロッド２３５に沿って下降する。これにより、横圧締め機構２２０により圧締めされた積層材１１０が定盤２１０に対して押し付けられる（縦方向の圧締め）。

一方、上押さえ部２３４は、制御装置７００が油圧シリンダ２３３を制御しロッド２３３ａを引き込むことにより、ガイドロッド２３５に沿って上昇する。これにより、定盤２１０上の積層材１１０に対する上押さえ部２３４の押しつけが解除される。

上記構成の積層材圧締め機構２００により圧締め（横方向の圧締め及び縦方向の圧締め）を実施することにより、基材１１０の曲がりや反りにより生じた積層断面の幅方向の凹凸を圧締により減じるとともに、基材１１０同士の隙間を減じ密着させることができる。

＜加工ユニット８００＞
図５は、図３から抜き出した加工ユニット８００の側面図である。

図５に示すように、穿孔機構３００、木ダボ圧入機構４００、及び木ダボ供給機構５００は、ベース９００に取り付けられることで、１ユニット化された加工ユニット８００を構成している。

＜穿孔機構３００＞
図６は、図５から抜き出した穿孔機構３００の側面図である。

穿孔機構３００は、積層材圧締め機構２００により定盤２１０上に圧締めされた状態で保持された積層材１１０にその積層方向（Ｘ方向）に延びる穿孔（貫通穴）を形成する機構で、図６に示すように、Ｘ方向に延びるドリル３１０、ドリル駆動用モータ３２０を備えている。また、穿孔機構３００は、図４に示すように、ボーリング送りモータ３８０を備えている。

ドリル３１０は、基端部３１１と先端部３１２とを連通するエア流路となる貫通穴（図示せず）が内部に形成されたドリルである。ドリル３１０の先端部３１２には、エア流路を介して供給されるエアが噴射されるエア噴射口３１２ａが形成されている。また、ドリル３１０の先端部３１２には、刃先が設けられている。

ドリル３１０は、木ダボ１３０の径より0.2～2.0mm程度小さな穿孔径となるものを用いる。ドリル３１０は、先端部の穿孔径とシャンク（軸部）がほぼ同径であり、駆動側とのドライバー部（接続部）は軸部より径が大きい。

ドリル３１０の基端部３１１側は、アダプタ３３０を介してドリル駆動用モータ３２０の回転軸３２１に連結されている。その際、ドリル３１０の中心軸とドリル駆動用モータ３２０の回転軸３２１の中心軸とアダプタ３３０の中心軸は一致（又は略一致）している。一方、ドリル３１０の先端部３１２側は、ベース９００に取り付けられたベアリング９１０（図５参照）により回転可能に支持されている。

図７は、アダプタ３３０近傍の拡大図である。

図７に示すように、アダプタ３３０は、Ｘ方向に延びる円柱状部材である。アダプタ３３０には、＋Ｘ側の端面３３１から－Ｘ側に向かって延びる有底の穴部３３２、及びこの穴部３３２から径方向に放射状に延びて穴部３３２とアダプタ３３０の外周面３３３とを連通する貫通穴３３４が形成されている。貫通穴３３４は、アダプタ３３０の周方向に９０°間隔で合計２か所に形成されているが、１か所以上あればよい。

アダプタ３３０は、支持部３４０に設けられたベアリング３５０（２つを例示）により回転可能に支持されている。支持部３４０には、エア源３６０が接続されたエア供給用の貫通穴３４１が形成されている。なお、支持部３４０、ドリル駆動用モータ３２０は、ベース３７０（図６参照）に取り付けられている。

アダプタ３３０（及びドリル３１０）は、ドリル駆動用モータ３２０の回転軸３２１が回転することにより回転する。その際、アダプタ３３０の回転位置に応じて、アダプタ３３０に形成された貫通穴３３４と支持部３４０に形成されたエア供給用の貫通穴３４１とが断続的に連通する（図７参照）。エア源３６０から供給されるエアは、この連通した貫通穴３４１、３３４を介して、ドリル３１０の基端部３１１に供給され、当該ドリル３１０内部に形成された基端部３１１と先端部３１２とを連通するエア流路である貫通穴（図示せず）を介して先端部３１２に形成されたエア噴射口３１２ａ（図６参照）から噴射される。

この先端部３１２に形成されたエア噴射口３１２ａから噴射されるエアにより、ドリル３１０により削り出した木粉が穿孔外部に排出される。

上記構成の穿孔機構３００（ベース３７０）は、Ｘ方向にスライド移動可能にベース９００に取り付けられている。具体的には、穿孔機構３００（ベース３７０）は、ベース９００に設けられたＸ方向に延びるガイドレール９２０（図５参照）にスライド移動可能に取り付けられている。

穿孔機構３００は、制御装置７００が当該穿孔機構３００に連結されたボーリング送りモータ３８０（図４参照）を制御することにより、ガイドレール９２０に沿ってＸ方向に往復移動する。その際、図１５に示すように穿孔機構３００は、ドリル３１０の中心軸と積層材１１０（積層原板）の主面１１０ａとが直交（又は略直交、または任意の角度で交差）した状態で積層材１１０に対して相対的に近づく方向（+Ｘ方向。図１５中矢印Ａ３参照）に移動することにより、積層材１１０に穿孔を形成する。このように穿孔機構３００（ドリル３１０）は、ベース９００に取り付けられたベアリング９１０（図６参照）によりドリル３１０の回転状態を保持し、ドリル３１０の中心軸と積層材１１０（積層原板）の主面１１０ａとが直交（又は略直交、または任意の角度で交差）した状態で移動するため、ドリル３１０の先端部（刃先）を積層材１１０（積層原板）の主面１１０ａ（図１５参照）に押し付けた際に「ブレ」が生じるのが抑制される。

ドリル３１０は、積層材１１０に穿孔を形成する際、エア噴射口３１２ａからエアを噴射しつつ、当該ドリル３１０の先端部（刃先）により積層材１１０を削り出すことにより穿孔する。その際、削り出した木粉は、木工用ドリルの削り屑にくらべ非常に細かく、先端部からドリル３１０のシャンク（軸部）に形成された溝３１３（図６参照）を通して強制的に後方（－Ｘ方向）に速やかに排出される。そのため、木粉排出のためにドリル３１０による穿孔・引上げを繰り返す必要がない。なお、溝３１３は、例えば、ドリル３１０の軸に直交する断面形状がＶ字形状の溝で、図６中、符号Ｌ２が示す範囲（例えば、ドリル３１０の先端部とドライバー部との間）に形成されている。

以上のように、ドリル３１０は、積層材１１０に穿孔を形成する際、当該ドリル３１０により削り出した木粉をエア噴射口３１２ａから噴射されるエアにより穿孔外部に排出しつつ、穿孔を形成する。

＜木ダボ圧入機構４００＞
木ダボ圧入機構４００は、穿孔機構３００により積層材１１０に形成された穿孔（貫通穴）に木ダボ１３０を圧入するための機構である。

図８は、図５から抜き出した木ダボ圧入機構４００の側面図である。

図８に示すように、木ダボ圧入機構４００は、木ダボ保持部４１０、油圧シリンダ４２０を備えている。木ダボ保持部４１０、油圧シリンダ４２０は、ベース９００に取り付けられている（図５参照）。

図９は、図８のＡ－Ａ断面図である。

図９に示すように、木ダボ保持部４１０は、底部４１１とそのＹ方向の両側から立ち上がった壁部４１２ａ、４１２ｂを含む。壁部４１２ａ、４１２ｂ間の間隔Ｌ１は木ダボ１３０の直径Ｄ１と概ね等しい。

壁部４１２ａ、４１２ｂの上部には、外側に向かって傾斜したテーパ面４１２ａ１、４１２ｂ１が形成されている。テーパ面４１２ａ１、４１２ｂ１は、後述のように上方から供給される木ダボ１３０を底部４１１及び壁部４１２ａ、４１２ｂで囲まれた木ダボ保持空間に案内するガイド面として機能する。なお、木ダボ保持部４１０が保持する木ダボ１３０の中心線とドリル３１０の中心線とは、ＸＺ平面に対して平行な平面４３０（図９参照）に含まれる。

図８に示すように、油圧シリンダ４２０のロッド４２０ａの先端部には、木ダボ押し部４２１が取り付けられている。

木ダボ圧入機構４００は、木ダボ１３０の中心軸と積層材１１０に形成された穿孔の中心軸とが一致した状態（図１７参照）で木ダボ１３０を積層材１１０に対して相対的に移動させることにより、木ダボ１３０を穿孔に圧入する。具体的には、木ダボ圧入機構４００（木ダボ押し部４２１）は、制御装置７００が油圧シリンダ４２０を制御しロッド４２０ａを突出させることにより、木ダボ保持部４１０に保持された木ダボ１３０の－Ｘ側の端部に当接し、当該木ダボ１３０を＋Ｘ方向に押す。これにより、木ダボ１３０が、木ダボ１３０の中心軸と積層材１１０に形成された穿孔の中心軸とが一致した状態を保ちつつ木ダボ保持部４１０の底部４１１に沿って＋Ｘ方向に移動し、積層材１１０に形成された穿孔に圧入される。

＜木ダボ供給機構５００＞
図１０（ａ）は図５から抜き出した木ダボ供給機構５００の側面図、図１０（ｂ）は正面図である。

木ダボ供給機構５００は、木ダボ圧入機構４００（木ダボ保持部４１０）に木ダボ１３０を供給するための機構である。

図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、木ダボ供給機構５００は、木ダボ収容ケース５１０と、第１ストッパ５２０と、第２ストッパ５３０と、木ダボ収容ケース５１０を昇降させる木ダボ収容ケース昇降機構５４０とを備える。

木ダボ収容ケース５１０は、上下方向（Ｚ方向）に貫通したケースである。木ダボ収容ケース５１０は、ＸＺ平面に平行な一対の主面５１１ａ、５１１ｂ及びＹＺ平面に平行な一対の側面５１２ａ、５１２ｂを含む。一対の主面５１１ａ、５１１ｂ間の間隔は木ダボ１３０の直径Ｄ１に対応し、一対の側面５１２ａ、５１２ｂ間の間隔は木ダボ１３０の軸方向長さに対応する。図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、木ダボ収容ケース５１０には、フレーム体５４２（フレーム５４２ａ、５４２ｂにより構成される）及びこれに取り付けられた断面がＬ字型のエアシリンダ支持部５４３を介してベース９００に取り付けられた木ダボ収容ケース昇降用エアシリンダ５４１のロッド５４１ａが、フレーム５４４を介して連結されている。このフレーム５４４には、第１ストッパ用エアシリンダ５２１、第２ストッパ用エアシリンダ５３１（図１０（ａ）中２つを例示）が取り付けられている。

第１ストッパ５２０は、第１ストッパ用エアシリンダ５２１のロッド５２１ａに取り付けられている（図１０（ｂ）参照）。第１ストッパ５２０は、制御装置７００が第１ストッパ用エアシリンダ５２１を制御しロッド５２１ａを突出させることにより、木ダボ収容ケース５１０内の木ダボ１３０が落下しないように最下部の木ダボ１３０を支持する木ダボ支持位置に位置する。一方、第１ストッパ５２０は、制御装置７００が第１ストッパ用エアシリンダ５２１を制御しロッド５２１ａを引き込むことにより、木ダボ収容ケース５１０内の木ダボ１３０のうち最下部の木ダボ１３０の落下を許容する木ダボ落下許容位置に位置する。

第２ストッパ５３０は、第２ストッパ用エアシリンダ５３１のロッド５３１ａに取り付けられている（図１０（ｂ）参照）。第２ストッパ５３０は、制御装置７００が第２ストッパ用エアシリンダ５３１を制御しロッド５３１ａを突出させることにより、木ダボ収容ケース５１０内の木ダボ１３０のうち最下部の木ダボ１３０より上の木ダボ１３０が落下しないように最下部の木ダボ１３０より上の木ダボ１３０を押さえる木ダボ押さえ位置に位置する。一方、第２ストッパ５３０は、制御装置７００が第２ストッパ用エアシリンダ５３１を制御しロッド５３１ａを引き込むことにより、木ダボ収容ケース５１０内の木ダボ１３０のうち最下部の木ダボ１３０より上の木ダボ１３０の落下を許容する木ダボ落下許容位置に位置する。

木ダボ１３０は、上方から木ダボ収容ケース５１０に供給される。最初に供給される木ダボ１３０は、木ダボ支持位置に位置する第１ストッパ５２０に載置された状態で木ダボ収容ケース５１０内に保持される。

次に供給される木ダボ１３０は、最初に供給された木ダボ１３０に積み重なった状態で木ダボ収容ケース５１０内に保持される（図１０（ｂ）参照）。以後同様に、木ダボ１３０は順次先に供給された木ダボ１３０に積み重なった状態で木ダボ収容ケース５１０内に保持される。

木ダボ収容ケース昇降機構５４０は、フレーム５４２を介してベース９００に取り付けられた木ダボ収容ケース昇降用エアシリンダ５４１を備えている。木ダボ収容ケース昇降用エアシリンダ５４１のロッド５４１ａには、フレーム（図示せず）を介して木ダボ収容ケース５１０が連結されている。

木ダボ収容ケース５１０は、制御装置７００が木ダボ収容ケース昇降用エアシリンダ５４１を制御しロッド５４１ａを引き込むことにより下降し、木ダボ供給位置に位置する。一方、木ダボ収容ケース５１０は、制御装置７００が木ダボ収容ケース昇降用エアシリンダ５４１を制御しロッド５４１ａを突出させることにより上昇し、退避位置に位置する。

上記のように木ダボ収容ケース５１０内に収容された木ダボ１３０は、木ダボ収容ケース５１０の下端部５１０ａから１本ずつ木ダボ圧入機構４００（木ダボ保持部４１０）に供給される。具体的には、次のように供給される。

まず、制御装置７００が木ダボ収容ケース昇降用エアシリンダ５４１を制御しロッド５４１ａを引き込むことにより、木ダボ収容ケース５１０を下降させ、当該木ダボ収容ケース５１０を木ダボ供給位置に位置させる。木ダボ供給位置は、木ダボ収容ケース５１０（下端部）と木ダボ保持部４１０との距離が予め定めた近距離となる位置である。

次に、制御装置７００が第１ストッパ用エアシリンダ５２１を制御しロッド５２１ａを引き込むことにより、第１ストッパ５２０が、木ダボ収容ケース５１０内の木ダボ１３０のうち最下部の木ダボ１３０の落下を許容する木ダボ落下許容位置に位置する。その際、最下部の木ダボ１３０より上の木ダボ１３０は、最下部の木ダボ１３０より上の木ダボ１３０を押さえる木ダボ押さえ位置に位置する第２ストッパ５３０により、木ダボ収容ケース５１０の一方の主面５１１ａに押し付けられている。

そのため、最下部の木ダボ１３０より上の木ダボ１３０は落下せず、最下部の木ダボ１３０のみが落下する。この落下した最下部の木ダボ１３０は、木ダボ収容ケース５１０の下端部５１０ａからその下方に位置する木ダボ圧入機構４００（木ダボ保持部４１０）に供給され、当該木ダボ保持部４１０に保持される（図９参照）。

次に、制御装置７００が木ダボ収容ケース昇降用エアシリンダ５４１を制御しロッド５４１ａを突出させることにより、木ダボ収容ケース５１０を上昇させ、退避位置に位置させる。その際、制御装置７００が第１ストッパ用エアシリンダ５２１を制御しロッド５２１ａを突出させることにより、第１ストッパ５２０が、木ダボ収容ケース５１０内の木ダボ１３０が落下しないように最下部の木ダボ１３０を支持する木ダボ支持位置に位置する。これに続いて、制御装置７００が第２ストッパ用エアシリンダ５３１を制御しロッド５３１ａを引き込むことにより、第２ストッパ５３０が、木ダボ収容ケース５１０内の木ダボ１３０のうち最下部の木ダボ１３０より上の木ダボ１３０の落下を許容する木ダボ落下許容位置に位置する。これにより、木ダボ収容ケース５１０内の残りの木ダボ１３０が落下し、木ダボ支持位置に位置する第１ストッパ５２０に載置された状態で木ダボ収容ケース５１０内に保持される。木ダボ収容ケース５１０内の残りの木ダボ１３０は、以後、同様にして、木ダボ収容ケース５１０の下端部５１０ａから１本ずつ木ダボ圧入機構４００（木ダボ保持部４１０）に供給される。

＜加工ユニット移動機構６００＞
加工ユニット移動機構６００は、上記構成の加工ユニット８００を積層材圧締め機構２００により圧締めされた状態で保持された積層材１１０に対して移動（Ｚ方向に昇降）させる機構である。

図３に示すように、上記構成の加工ユニット８００は、ベース１０上に設けられた支持フレーム３０に設けられたＺ軸方向に延びるガイドレール４０にスライド移動可能に取り付けられている。

加工ユニット移動機構６００は、ベース１０上に設けられた加工ユニット移動用エアシリンダ６１０を備えている。

加工ユニット移動用エアシリンダ６１０のロッド６１０ａの先端部には、加工ユニット８００（ベース９００）が連結されている。

加工ユニット８００は、制御装置７００が加工ユニット移動用エアシリンダ６１０を制御しロッド６１０ａを突出させることによりガイドレール４０に沿って上昇し、穿孔位置に位置する。穿孔位置は、穿孔機構３００のドリル３１０の先端部が積層材１１０のうち穿孔予定箇所に対向する位置である（図１５参照）。一方、加工ユニット８００は、制御装置７００が加工ユニット移動用エアシリンダ６１０を制御しロッド６１０ａを引き込むことによりガイドレール４０に沿って下降し、木ダボ圧入位置に位置する。木ダボ圧入位置は、木ダボ圧入機構４００（木ダボ保持部４１０）により保持された木ダボ１３０の中心軸と積層材１１０に形成された穿孔（貫通穴）の中心軸とが一致する位置である（図１７参照）。

＜制御装置７００＞
次に、制御装置７００について説明する。

図１１は、制御装置７００を含むシステム構成図である。

制御装置７００は、図示しないが、プロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等を備えている。図１１に示すように、制御装置７００には、横圧締め機構２２０（油圧シリンダ２２２）、上圧締め機構２３０（油圧シリンダ２３３）、穿孔機構３００（ドリル駆動用モータ３２０、穿孔機構移動機構）、木ダボ圧入機構４００（油圧シリンダ４２０）、木ダボ供給機構５００（木ダボ収容ケース昇降用エアシリンダ５４１、第１ストッパ用エアシリンダ５２１、第２ストッパ用エアシリンダ５３１）、加工ユニット移動機構６００（エアシリンダ６１０）、エア源３６０が電気的に接続されている。

プロセッサは、例えば、ＣＰＵである。プロセッサは、１つの場合もあるし、複数の場合もある。例えば、プロセッサは、ＲＯＭからＲＡＭに読み込まれたプログラムを実行することで、上記各機構（アクチュエータ）を制御する制御手段として機能する。

次に、上記構成の加工装置１の動作例について説明する。

図１２は、加工装置１の動作例のフローチャートである。図１３～図２０は、加工装置１の動作例の模式図である。

まず、積層材１１０を定盤２１０上にセットする（ステップＳ１０。図１３参照）。これは、例えば、作業者が手作業で実施する。具体的には、作業者は、複数の木材を板厚方向（Ｘ方向）に積層した状態で定盤２１０上にセットする。なお、積層材１１０の定盤２１０上へのセットは、作業者以外のロボット等により実施してもよい。

次に、積層材１１０を横から圧締めする（ステップＳ１１）。これは、制御装置７００が油圧シリンダ２２２を制御しロッド２２２ａを引き込むことにより、横押さえ部２２４を位置決めブロック２２１に近づく方向（図１３中矢印Ａｒ１参照）に移動させることにより実現される。図１４は、図１３を矢印Ａｒ１方向から見た図である。図１５は、横押さえ部２２４により積層材１１０を横から圧締めした状態を表す。

次に、積層材１１０を上から圧締めする（ステップＳ１２）。これは、制御装置７００が油圧シリンダ２３３を制御しロッド２３３ａを突出させることにより、上押さえ部２３４をガイドロッド２３５に沿って下降させることにより実現される。図１５は、上押さえ部２３４により積層材１１０を上から圧締めした状態を表す。

次に、加工ユニット８００を穿孔位置まで移動させる（ステップＳ１３。図１５参照）。これは、加工ユニット８００が穿孔位置まで移動するように、制御装置７００が加工ユニット移動機構６００（エアシリンダ６１０）を制御することにより実現される。

次に、積層材１１０に穿孔（貫通穴）を形成する（ステップＳ１４。図１６参照）。具体的には、上記のように横及び上から圧締めされた積層材１１０にその積層方向（Ｘ方向）に延びる穿孔（貫通穴）を形成する。これは、ドリル３１０が所定回転数で回転するように、制御装置７００が穿孔機構３００のドリル駆動用モータ３２０を制御し、かつ、穿孔機構３００（ドリル３１０）がガイドレール９２０に沿って＋Ｘ方向に所定量移動するように、制御装置７００が穿孔機構３００のボーリング送りモータ３８０を制御することにより実現される。

以上のように、所定回転数で回転しかつ＋Ｘ方向に所定量移動するドリル３１０により、積層材１１０にその積層方向（Ｘ方向）に延びる穿孔（貫通穴）が形成される。

その際、エア源３６０から供給されるエアが、貫通穴３４１、３３４（図７参照）を介して、ドリル３１０の基端部３１１に供給され、当該ドリル３１０内部に形成された基端部３１１と先端部３１２とを連通するエア流路である貫通穴（図示せず）を介して先端部３１２に形成されたエア噴射口３１２ａ（図６参照）から噴射される。この先端部３１２に形成されたエア噴射口３１２ａから噴射されるエアにより、ドリル３１０により削り出した木粉が、先端部からドリル３１０のシャンク（軸部）に形成された溝３１３（図６参照）を通して強制的に後方（－Ｘ方向）に速やかに排出される。そのため、木粉排出のためにドリル３１０による穿孔・引上げを繰り返す必要がない。

次に、穿孔の形成が完了すると（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、穿孔機構３００が、元の位置（ステップＳ１４が実施される前の位置）に移動する。これは、穿孔機構３００がガイドレール９２０に沿って－Ｘ方向に移動し元の位置に移動するように、制御装置７００が穿孔機構３００のボーリング送りモータ３８０を制御することにより実現される。

次に、加工ユニット８００を木ダボ圧入位置まで移動させる（ステップＳ１７。図１７参照）。これは、加工ユニット８００が木ダボ圧入位置まで移動するように、制御装置７００が加工ユニット移動機構６００（エアシリンダ６１０）を制御することにより実現される。

なお、ステップＳ１７の処理が完了するまでの所定のタイミングで、木ダボ供給機構５００から木ダボ１３０が供給され、この供給される木ダボ１３０が木ダボ圧入機構４００（木ダボ保持部４１０）により保持される。

次に、木ダボ１３０を穿孔（貫通穴）に圧入する（ステップＳ１８）。具体的には、木ダボ圧入機構４００（木ダボ保持部４１０）により保持された木ダボ１３０を、上記のように積層材１１０に形成された穿孔（貫通穴）に挿入する（図１８参照）。これは、木ダボ圧入機構４００（木ダボ保持部４１０）により保持された木ダボ１３０が＋Ｘ方向に移動しステップＳ１４で積層材１１０に形成された穿孔（貫通穴）に圧入されるように、制御装置７００が、木ダボ圧入機構４００（油圧シリンダ４２０）を制御することにより実現される。図１９は、図１８を矢印Ａ２方向から見た図である。

次に、木ダボ１３０の圧入が完了すると（ステップＳ１９：Ｙｅｓ）、横圧締め機構２２０（横押さえ部２２４）及び上圧締め機構２３０（上押さえ部２３４）による押さえが解除される（図２０中、矢印Ａｒ３、Ａｒ４参照）。これは、横圧締め機構２２０（横押さえ部２２４）が図２０中矢印Ａｒ３方向に移動するように、制御装置７００が積層材圧締め機構２００の横圧締め機構２２０（油圧シリンダ２２２）を制御し、かつ、上圧締め機構２３０（上押さえ部２３４）が図２０中矢印Ａｒ４方向に移動するように、制御装置７００が積層材圧締め機構２００の上圧締め機構２３０（油圧シリンダ２３３）を制御することにより実現される。

以後、積層材１１０に次の（別の）穿孔を形成しこの穿孔にダボを圧入する場合、例えば、作業者が積層材１１０をＹ方向に所定量ずらして、穿孔機構３００のドリル３１０の先端部と積層材１１０のうち次の（別の）穿孔予定箇所とを対向させた後、当該ずらした積層材１１０に対して上記ステップＳ１０～Ｓ２０を実行する。

以上説明したように、本実施形態によれば、積層材１１０（パネル）を連続的に製造できる加工装置１を提供することができる。

また、本実施形態によれば、常圧下で複数の木材を接着剤や金属製の固定金具を使用することなく、かつ各木材相互の隙間なく木ダボにより連続的に接合した積層材１１０（パネル）を、安全かつ低コストで得ることができる。

次に、変形例について説明する。

図２１は、加工装置１の変形例である。図２１は、加工装置１（定盤２１０）のＹ方向の両側にローラコンベア１０００を隣接した状態で配置した例である。ローラコンベア１０００のＺ方向の高さは、定盤２１０のＺ方向高さと概ね一致している。このようにすれば、Ｙ方向により長い複数の基材１１０を積層させた積層材１１０（パネル）を製造することができる。

上記実施形態では、積層材１１０に別の穿孔を形成しこの穿孔にダボを圧入する場合、例えば、作業者が積層材１１０をＹ方向に所定量ずらし、当該ずらした積層材１１０に対して上記ステップＳ１０～Ｓ２０を実行するように説明したが、これに限らない。

例えば、図２１の変形例の場合においては、積層材１１０に次の（別の）穿孔を形成しこの穿孔にダボを圧入する場合、例えば、ローラコンベア１０００を自動回転させることにより、積層材１１０をＹ方向に所定量ずらして、穿孔機構３００のドリル３１０の先端部と積層材１１０のうち次の（別の）穿孔予定箇所とを対向させた後、当該ずらした積層材１１０に対して上記ステップＳ１０～Ｓ２０を実行してもよい。なお、この場合、積層材１１０をＹ方向にずらす所定量は、予め設定しておいてもよいし、基準位置から、積層材１１０に付された次の穿孔予定箇所の目印（例えば、ケガキ線）までの距離を公知の測距手段により測定すること等により算出してもよい。

尚、上述した実施形態では、木製パネルを構成する複数の基材の全てが第１の木材である場合について説明した。このように、基材の全てが木材であるため、木ダボとの嵌合度が高くパネル全体の嵌合度が向上する。但し、木製パネルを構成する基材は、少なくとも２本以上が木材であればよい。また、複数の基材は、同一寸法に限定されず、さらに、同一樹種に限定せずに、複数の寸法及び樹種を基材として複合的に使用することも可能である。また、基材は、正確な矩形断面ではない入り皮つきや丸身つきの木材も含めて使用してもよい。これにより、意匠性が高まり、従来では使用が限定された木質部材を有効活用できる。また、基材の接触面の一部に予め加工を施しても良い。

上述の例において、プログラムは、コンピュータに読み込まれた場合に、実施形態で説明された１又はそれ以上の機能をコンピュータに行わせるための命令群（又はソフトウェアコード）を含む。プログラムは、非一時的なコンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体に格納されてもよい。限定ではなく例として、コンピュータ可読媒体又は実体のある記憶媒体は、random-access memory（RAM）、read-only memory（ROM）、フラッシュメモリ、solid-state drive（SSD）又はその他のメモリ技術、CD-ROM、digital versatile disk（DVD）、Blu-ray（登録商標）ディスク又はその他の光ディスクストレージ、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスクストレージ又はその他の磁気ストレージデバイスを含む。プログラムは、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体上で送信されてもよい。限定ではなく例として、一時的なコンピュータ可読媒体又は通信媒体は、電気的、光学的、音響的、又はその他の形式の伝搬信号を含む。

なお、本開示は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。また、本開示は、それぞれの実施の形態を適宜組み合わせて実施されてもよい。

１…加工装置
１０…ベース
２０…支持フレーム
３０…支持フレーム
４０…ガイドレール
１００…パネル
１００ｇ…パネル
１１０…基材（積層材）
１１０ａ…主面
１２１…穴
１３０…木ダボ
２００…積層材圧締め機構
２１０…定盤
２２０…横圧締め機構
２２１…位置決めブロック
２２２…油圧シリンダ
２２２ａ…ロッド
２２３…Ｕ字状部
２２４…横押さえ部
２３０…上圧締め機構
２３１…縦フレーム
２３２…横フレーム
２３３…油圧シリンダ
２３３ａ…ロッド
２３４…上押さえ部
２３５…ガイドロッド
２３６…ブッシュ
３００…穿孔機構
３１０…ドリル
３１１…基端部
３１２…先端部
３１２ａ…エア噴射口
３１３…溝
３２０…ドリル駆動用モータ
３２１…回転軸
３３０…アダプタ
３３１…端面
３３２…穴部
３３３…外周面
３３４…貫通穴
３４０…支持部
３４１…貫通穴
３５０…ベアリング
３６０…エア源
３７０…ベース
３８０…ボーリング送りモータ
４００…木ダボ圧入機構
４１０…木ダボ保持部
４１１…底部
４１２ａ…壁部
４１２ａ１…テーパ面
４１２ｂ…壁部
４１２ｂ１…テーパ面
４２０…油圧シリンダ
４２０ａ…ロッド
４２１…木ダボ押し部
４３０…平面
５００…木ダボ供給機構
５１０…木ダボ収容ケース
５１１ａ…主面
５１１ｂ…主面
５１２ａ…側面
５１２ｂ…側面
５２０…第１ストッパ
５２１…第１ストッパ用エアシリンダ
５２１ａ…ロッド
５３０…第２ストッパ
５３１…第２ストッパ用エアシリンダ
５３１ａ…ロッド
５４０…木ダボ収容ケース昇降機構
５４１…木ダボ収容ケース昇降用エアシリンダ
５４１ａ…ロッド
５４２…フレーム体
５４２ａ、５４２ｂ…フレーム
５４３…エアシリンダ支持部
５４４…フレーム
６００…加工ユニット移動機構
６１０…加工ユニット移動用エアシリンダ
６１０ａ…ロッド
７００…制御装置
８００…加工ユニット
９００…ベース
９１０…ベアリング
９２０…ガイドレール

Claims

複数の木材により構成される積層材を圧締めした状態で保持する積層材圧締め機構と、
前記積層材に前記複数の木材の積層方向に延びる穿孔を形成するドリルと、前記ドリルを回転させるドリル駆動用モータと、を備えた穿孔機構と、
前記積層材に形成された穿孔に穿孔後に連続して木ダボを、圧入する木ダボ圧入機構と、を備え、
前記ドリルは、当該ドリルの基端部と先端部とを連通するエア流路である貫通穴が内部に形成され、かつ、前記ドリルの軸に沿って直線状に延び、前記ドリルの軸に直交する断面形状がＶ字形状の溝が前記先端部と前記基端部との間に形成されたドリルであり、
前記ドリルの先端部は、前記積層材を切削する刃先、及びエアが噴射されるエア噴射口を含み、
前記回転される前記ドリルは、前記エア噴射口から前記エアを噴射しつつ、前記刃先により前記積層材を切削することにより、前記積層材に前記穿孔を形成し、
前記刃先により前記積層材を切削する際に発生する木粉は、前記エア噴射口から噴射される前記エアにより、前記回転される前記ドリルに形成された前記溝を通って前記穿孔外部に排出される加工装置。
前記木ダボ圧入機構は、前記木ダボを保持する木ダボ保持部を備え、
さらに、前記木ダボ保持部に木ダボを供給する木ダボ供給機構を備える請求項１に記載の加工装置。
前記穿孔機構及び前記木ダボ圧入機構を含む加工ユニットと、
前記加工ユニットを前記積層材に対して移動させる加工ユニット移動機構と、をさらに備え、
前記加工ユニットは、前記積層材に対して移動することにより、穿孔位置又は木ダボ圧入位置に位置し、
前記穿孔位置は、前記穿孔機構の前記ドリルの先端部が前記積層材の穿孔予定箇所に対向する位置であり、
前記木ダボ圧入位置は、前記木ダボ圧入機構の前記木ダボ保持部により保持された木ダボの中心軸と前記積層材に形成された穿孔の中心軸とが一致する位置である請求項１に記載の加工装置。
前記積層材圧締め機構は、前記積層材をその積層方向に圧締めする第１積層材圧締め機構と、前記積層材を前記積層方向に交差する方向に圧締めする第２積層材圧締め機構と、を備える請求項１に記載の加工装置。
前記穿孔機構は、前記ドリルの中心軸と前記積層材の主面とが直交又は略直交、または任意の角度で交差した状態で前記積層材に対して相対的に近づく方向に移動することにより、前記積層材に前記穿孔を形成する請求項１に記載の加工装置。
前記木ダボ圧入機構は、前記木ダボの中心軸と前記積層材に形成された穿孔の中心軸とが一致した状態で前記木ダボを前記積層材に対して相対的に移動させることにより、前記木ダボを前記穿孔に圧入する請求項１に記載の加工装置。
前記木ダボ供給機構は、上下方向に貫通した木ダボ収容ケースと、前記木ダボ収容ケース内の木ダボが落下しないように最下部の木ダボを支持する木ダボ支持位置又は前記木ダボ収容ケース内の木ダボのうち最下部の木ダボの落下を許容する木ダボ落下許容位置に移動する第１ストッパと、前記木ダボ収容ケース内の木ダボのうち最下部の木ダボより上の木ダボが落下しないように最下部の木ダボより上の木ダボを押さえる木ダボ押さえ位置又は前記木ダボ収容ケース内の木ダボのうち最下部の木ダボより上の木ダボの落下を許容する木ダボ落下許容位置に移動する第２ストッパと、を備える請求項２に記載の加工装置。