JPH06278107A - 木造建築材加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工材を定位置にクランプ固定し、主軸ヘッ
ドを移動制御してほぞ加工を行うことにより、加工精度
の向上及び機械構成の簡単化を図ること。 【構成】 加工材Ｗを水平のＸ軸方向に移送するコンベ
ヤ手段（搬送ローラ25）と、この加工材Ｗの長手方向の
一端木口面ａ及び他端木口面ｂに各別に当接して送り込
み位置を規制するストッパー手段（ストッパー面45、6
8）を設け、この加工材Ｗの両側にＹ軸方向に動作して
側面部をクランプするバイス手段（バイス片22、41）を
間隔的に設ける。そして、上記加工材Ｗに対してＸ軸方
向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動制御される移動ベース
９と、同三軸方向に換向される主軸ヘッド13を設ける。
側面部の加工に当たっては主軸ヘッド13をＹ軸方向に向
けて設定し、また木口面加工に当たっては主軸ヘッド13
をＸ軸方向に向け、ストッパー手段（ストッパー面45、
68）を規制位置から退避位置に設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、在来建築工法におけ
る木材接合部のほぞ加工装置に係り、特に加工材を定位
置にクランプ固定して全ての加工ができる木造建築材加
工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】在来建築工法は、軸組工法とも呼ばれる
もので、各構造材を接合するに当たっては種々のほぞ加
工（継手加工）を必要とする。この継手加工を行うため
の加工機として、従来、特開昭６４−３８２０２号に開
示されるものがある。同公報に示される各種のほぞは、
大別して加工材の長手方向端部に形成するものと、中間
側面部に形成するものに分類される。このため従来の加
工機においては、前者用の木口加工ユニットと後者用の
仕口加工ユニットを各別に備え、これらを加工材のコン
ベヤラインに対応して固定的に配設したものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の構成によれば、
加工材の１パスで全加工を終了することができるが、移
送中に加工材を各ユニットの加工位置で停止する所謂ピ
ッチ送りを行うために、加工精度誤差を生じ易いという
問題点がある。また、木口加工ユニットに加えて仕口加
工ユニットを加工材の両側に配設しなければならないの
で、構成の大型化は避け得なく、制御系も複雑になると
いう問題点がある。本発明は、上記した従来技術の問題
点に着目してなされたもので、加工材側を定位置にクラ
ンプ固定し、加工ヘッド側を移動制御することによっ
て、高精度の加工ができてしかも構成が簡単である木造
建築材加工装置を提供しようとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、この発明に係る木造建築材加工装置は次のように
構成したものである。すなわち、その要旨とするところ
は、加工材を水平のＸ軸方向に移送するコンベヤ手段
と、移送される加工材の木口面に当接して送り込み位置
を規制するストッパー手段と、前記Ｘ軸方向と直交する
Ｙ軸方向に作動して加工材の両側面をクランプするよう
にＸ軸方向に間隔的に配設したバイス手段と、ストッパ
ー手段を木口面の当接位置とそこからの退避位置に切換
的に作動する位置変更手段と、前記Ｘ軸方向、Ｙ軸方向
及び両軸方向と直交する垂直のＺ軸方向に制御駆動され
る移動ベースと、この移動ベースに備え、少なくとも上
記Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に回転切削工具を換向する主軸ヘ
ッドを設けたことにある。

【０００５】

【作用】加工材は、コンベヤ手段によって長手方向に移
送され、その木口面をストッパー手段に規制されて位置
設定される。そして、この位置でバイス手段によってク
ランプ固定される。バイス手段は、長手方向において間
隔的に配設されているので、加工材の両側面及び上面は
主軸ヘッドが対応し、ほぞ加工を行うことができる。両
側面を加工するときは、主軸ヘッドの回転切削工具をＹ
軸方向に向け、これをＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の三軸方向に
制御する。また上面を加工するときは、回転切削工具を
Ｚ軸方向に向けて三軸方向に制御する。さらにバイス手
段を作動させた状態において、ストッパー手段を退避位
置に逃がすと、加工材の木口面に主軸ヘッドを対応して
ほぞ加工を行うことができる。この木口面加工に当たっ
ては、回転切削工具をＸ軸方向に向けて三軸方向に制御
する。

【０００６】

【実施例】以下、この発明に係る木造建築材加工装置を
一実施例について具体的に説明する。図１はこの装置の
正面図 図２は同じく側面図であり、図中のＸ方向を左
右方向、Ｙ方向を前後方向さらにＺ方向を上下方向とし
て最初に設定する。

【０００７】１は左右方向に長く伸びるベースフレーム
２はベースフレーム１の上面部に水平に設けたＸ軸ガ
イドレール ３はＸ軸ガイドレール２にベアリング４を
介して配設したＸ軸移動ベース このＸ軸移動ベース３
は図示省略のねじ軸式の送り手段と、これに連係したサ
ーボモータによってＸ軸方向に制御駆動される。 ５は
Ｘ軸移動ベース３の上部に配設したベアリング ６はベ
アリング５に水平のＹ軸ガイドレール７を介して配設し
たＹ軸移動ベース 上記のＹ軸移動ベース７はＸ軸ガイ
ドレール２と直交して配設し、またＹ軸移動ベース６は
正面視門型状に構成する。このＹ軸移動ベース６は図示
省略のねじ軸式の送り手段と、これに連係したサーボモ
ータによってＹ軸方向に制御駆動される。

【０００８】８はＹ軸移動ベース６の前側コラム部に垂
直に配設したＺ軸ガイドレール ９はベアリング10を介
してＺ軸ガイドレール８に配設したＺ軸移動ベース こ
のＺ軸移動ベース９は図示省略のねじ軸式の送り手段
と、これに連係したサーボモータによってＺ軸方向に制
御駆動される。 11はＺ軸移動ベース９の中央部に設け
た旋回ベース この旋回ベース11は図示省略のギヤ式回
動手段と、これに連係したサーボモータ11ａによって垂
直軸線回りに制御駆動される。 12は旋回ベース11から
下向きに突設したアーム状の支持フレーム 13は支持フ
レーム12の下端部に設けた水平の支軸14によって揺動自
在に設けた主軸ヘッドである。

【０００９】上記の主軸ヘッド13は主軸モータ15と軸受
筒16を有し、軸受筒16のスピンドルに回転切削工具17を
取りつける。上記の主軸ヘッド13は図示省略のギヤ式回
動手段とこれに連係したサーボモータ13ａによって前記
水平支軸回りに制御駆動される。上記の回転切削工具１
７は、サーボモータ11ａ、13ａによってＸ軸方向、Ｙ軸
方向及びＺ軸方向に換向制御されるものである。なお、
上記主軸ヘッド13にはＹ軸移動ベース６に支持したＡＴ
Ｃ装置（自動工具交換装置）Ａを関連するもので、工具
マガジンに収納された多数の工具の中から適切なものを
選択して装着できるように構成する。ＢはＺ軸移動ベー
ス９の一側（右側）に昇降自在かつ旋回可能に配設した
丸鋸ヘッド ＣはＺ軸移動ベース９の他側（左側）に昇
降自在に配設した角のみヘッドである。

【００１０】次に図３を参照して加工材Ｗのバイス手段
及びコンベヤ手段を説明する。18はベースフレーム１の
前側に設けたサブベースフレーム 19はサブベースフレ
ーム18の上面部に水平に配設した第２のＸ軸ガイドレー
ル 20はＸ軸ガイドレール19にベアリングを介して移動
可能に配設した取付ベース 上記の取付ベース20は図１
のようにＸ軸ガイドレール19方向において一定間隔で多
数（実施例では８基）を備える。 21は取付ベース20の
上端部のに設けたＹ軸ガイド 22、22はＹ軸ガイド21に
移動自在に配設した前後一対のバイス片 23は各バイス
片22、22に螺合した開閉操作ねじで、油圧モータ24によ
って回転駆動され、各バイス片22、22を求心的に開閉作
動する。

【００１１】25は取付ベース20の上部に設けたステイ26
を介して各バイス片22、22の中間下部に設けた搬送ロー
ラ この搬送ローラ25はモータを内蔵しており、加工材
Ｗを載置してＸ軸方向に送り作用を発揮する。上記にお
いて各搬送ローラ25は、加工材Ｗのコンベヤ手段を構成
する。 27は中間部の取付ベース20に連係したＸ軸方向
の送りねじ軸 28は送りねじ軸27を制御駆動するサーボ
モータ 29は各取付ベース20を前記の一定間隔で連結固
定した連結板で、この連結板29は各取付ベース20を連動
してＸ軸方向に移動操作する。

【００１２】次に図４、図５を参照して端部のバイス手
段及び加工材Ｗのストッパー手段を説明する。30はサブ
ベースフレーム18の一側（図１においては左端部）に設
けた取付台 31はＹ軸方向の支軸32により取付台30に対
して起伏自在としたコラムベース このコラムベース31
は回動アーム33に連係した油圧シリンダ34の動作によっ
て直立状態と伏仰状態の二位置に設定される。35はコラ
ムベース31に設けた上下方向のベアリング36にＺ軸レー
ル37を係合して昇降自在とした昇降ベース 38は昇降ベ
ース35を昇降作動するようにコラムベース31に上向きに
設けた油圧シリンダ 39は昇降ベース35の上端部に取り
つけたＹ軸方向の横杆 40は横杆39の下面部に設けたＹ
軸レール 41、41はＹ軸レール40に移動自在に配設した
一対のバイス片である。

【００１３】42はスプロケット43、43を介して上記バイ
ス片41、41に連係したチェン張り式の開閉操作手段で、
一端に牽引用の油圧シリンダ44を連結する。 上記のバ
イス片41、41は油圧シリンダ44におけるピストンロッド
の伸縮作動に伴って求心的に開閉作動する。上記した横
杆39の側面部は、垂直のストッパー面45を形成するもの
でこのストッパー面45は、昇降ベース35の下降状態にお
いて加工材Ｗにおける一端木口面ａに対応する。なお上
記油圧シリンダ34は、ストッパー面45によって構成され
るストッパー手段を、加工材Ｗの一端木口面ａの当接位
置（直立状態）と、そこからの退避位置（伏仰状態）に
切換的に作動する位置変更手段を構成する。

【００１４】次に加工材Ｗの加工面を変更する場合にお
いて、木口面を把持して上昇し、これを回動操作する各
手段について図６、図７を参照して説明する。なお上記
の各手段は、加工材Ｗの一端木口面ａと他端木口面ｂに
対応して左右に配設する。まず、一端側（左方）のもの
は、上記した昇降ベース35に装備されるもので、46は昇
降ベース35の上端部に設けたＸ軸方向の軸受筒 47は軸
受筒46内に回転自在に設けた回転筒 48は回転筒47にス
プライン継手Ｊを介してスライド自在に設けた回転軸
49は回転軸48の端部に設けたフランジ板で、このフラン
ジ板49の垂直端面に加工材Ｗの一端木口面ａに対向する
突刺爪50を突設する。

【００１５】51は取付部材52を介して軸受筒46の端部に
設けた空圧シリンダで、ボールジョイントＫを介してピ
ストンロッドを回転軸48に連結する。上記空圧シリンダ
51におけるピストンロッドの伸長作動により、突刺爪50
はストッパー面45から突出する。上記の突刺爪50、空圧
シリンダ51は加工材Ｗにおける一端木口面ａの把持手段
を構成するもので、この把持手段は前述した油圧シリン
ダ38によって構成される昇降操作手段の動作で没入位
置、突出作動位置、上昇位置の各ポジションに設定され
る。53は軸受筒46の端部に設けたロータリシリンダで、
その出力軸54を回転筒47にキーＬ結合する。このロータ
リシリンダ53は加工材Ｗの反転操作手段を構成するもの
で、伝達系すなわち、回転筒47、スプライン継手Ｊを介
して突刺爪50を所定の割り出し単位（９０°又は１８０
°）で回転する。なお、ロータリシリンダ53と出力軸54
には中心穴を設けるもので、この穴内に前記回転軸48を
挿通する。

【００１６】次に加工材Ｗの他端側（右方）の把持手段
等について、図７を参照して説明する。55はＹ軸移動ベ
ース６の一側（図１においては右側）下部に設けたＹ軸
方向のガイドレール 56はガイドレール55にスライド自
在に設けた移動体 57は移動体56を前後作動する前向き
の油圧シリンダ 58は上記移動体56の前端部に設けた取
付台で、前面部にＺ軸方向のガイドレール59を配設す
る。 60はガイドレール59に昇降自在に設けた支持ヘッ
ド 61は支持ヘッド60を昇降作動するように下向きに設
けた油圧シリンダ 62は支持ヘッド60の下部に設けたＸ
軸方向の空圧シリンダ 63は空圧シリンダ62のピストン
ロッド端に設けた取付金具で、下部に空圧シリンダ63の
ガイドロッド64を設ける。65はガイドロッド64を支承す
るベアリング 66はガイドロッド64端に回転自在に設け
たフランジ板で、このフランジ板66の垂直端面に加工材
Ｗの他端木口面ｂに対応する突刺爪67を設ける。68は突
刺爪67の突出位置より僅かに引っ込んだ位置に設けた固
定状の他方のストッパー面である。

【００１７】上記の突刺爪67、空圧シリンダ62は加工材
Ｗにおける他端木口面ｂの把持手段を構成するもので、
この把持手段は、前述の油圧シリンダ61によって構成さ
れる昇降操作手段の動作で、上昇位置と突出作動位置の
二位置に設定される。上記の他側の昇降操作手段（油圧
シリンダ61）と一側の昇降操作手段（油圧シリンダ38）
は、コンピュータへインプットされる加工材Ｗの厚さ
（高さ）寸法に応じて把持手段（突刺爪50及び38）を昇
降設定するもので、突出作動位置は加工材Ｗの中心に一
致する。また、ストッパー面68は他方のストッパー手段
を構成するもので、突刺爪67が突出作動位置にあると
き、コンベヤ手段の搬送面上に対応するように位置設定
される。

【００１８】一実施例に係る木造建築材加工装置の構成
は上記のとおりであり、次のようにして加工材Ｗのほぞ
加工を行う。すなわち、最初に図１のようにコラムベー
ス31を直立状態に設定し、そして昇降操作手段により一
端の突刺爪50を没入位置に、他端の突刺爪67を上昇位置
にそれぞれ退避して設定し、同図の右方より加工材Ｗを
送り込む。なお各バイス片22、22及び41、41は開放状態
に設定しておく。加工材Ｗは搬送ローラ25の回転により
左方へ移送され、そして進行に伴って一端木口面ａがス
トッパー面45に当接する。この当接動作を検出スイッチ
（図示省略）が検出すると、端部のバイス片41、41が求
心的に作動し、図５のように加工材Ｗをクランプする。
このクランプ動作に引き続いて搬送ローラ25が駆動を停
止し、他のバイス片22、22が求心的に一斉に作動する。
これによって加工材Ｗは、長手方向の全体に亙ってクラ
ンプされ、定位置に固定される。

【００１９】加工材Ｗの固定後は、コンピュータプログ
ラムに従ってＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動ベ
ース９を駆動制御し、主軸ヘッド13の切削工具17を前後
の＋Ｙ軸方向及び−Ｙ軸方向に交互に換向設定して長手
方向の両側面部に所定のほぞ加工を行う。ここで、バイ
ス手段は間隔的に配設されていて、各間に主軸ヘッド13
の入るスペースがあるので、そこに位置する部分の加工
は問題なく行うことができる。しかし、所要のほぞ加工
位置とバイス片22、22が一致（図８のＥ部）していると
きは、バイス片22、22と切削工具17が干渉して加工が不
可能である。この場合は、まず中間部のバイス片22、22
を動作して一斉にクランプを開放し、次にサーボモータ
28を駆動して各取付ベース20をＸ軸方向に移動する。こ
の移動操作によって前記のスペース内にほぞ加工位置を
対応させる。なお、上記の移動中において搬送ローラ25
は遊転状態にしておく。

【００２０】以上のようにしてバイス手段の逃がし操作
を行ったならば、各バイス片22、22を閉じて加工材Ｗを
全長に亙ってクランプ固定する。このように設定するこ
とにより、残った部分のほぞ加工を行うことができる。
上記の加工において、加工すべきほぞの位置はコンピュ
ータに入力されて判っており、また各バイス片22、22の
位置は、サーボモータ28の回転位置から判るので、干渉
位置の確認はコンピュータの演算で容易に求めることが
できる。なお、加工材Ｗの上面側は常に解放しているの
で、角のみヘッドＣによる角穴加工、丸鋸ヘッドＢによ
る溝突き加工などは支障なく行うことができる。

【００２１】上記によって両側面と上面の加工が終了し
たならば、Ｘ軸移動ベース３を加工材Ｗの長さ、すなわ
ち他端木口面ｂに合わせて移動操作すると共に、取付台
58の支持ヘッド60を前進作動（図２参照）し、支持ヘッ
ド60の突刺爪67を油圧シリンダ61により下降して突出作
動位置に設定する。（図７参照）また一方においては、
バイス片41、41を開放した後に一端木口面ａに対応する
突刺爪50を油圧シリンダ38により上昇して突出作動位置
に設定する。（図６参照）上記の動作によって把持手段
である両突刺爪67及び50は加工材Ｗの中心位置に一致す
る。そして、この後に空圧シリンダ62及び51を作動して
両木口面ａ、ｂに上記突刺爪67、50を打ち込むようにす
る。

【００２２】打ち込み操作によって、加工材Ｗは把持手
段によって支承されることになるので、中間のバイス片
22、22を開放した後に両昇降操作手段を作動して把持手
段を上昇位置に設定すれば、加工材Ｗの下面を搬送ロー
ラ25から離隔することができる。従って、この状態にお
いてロータリシリンダ53を作動すれば、加工材Ｗを１８
０°回動し上下面を転換することができる。なお、側面
部を上面に向けてほぞ加工を行う必要がある場合は、上
記の回動操作は９０°で足りるものである。

【００２３】而して加工材Ｗの反転操作後は、把持手段
を下降し加工材Ｗの下面が搬送ローラ25に載ったとき、
検出スイッチ（図示省略）の信号により突刺爪50、67を
木口面ａ、ｂから抜去する。抜去後において一端の把持
手段は、下降位置に、他端の把持手段は上昇位置に退避
させる。そして、搬送ローラ25を再び駆動して一端木口
面ａをストッパー面45に当接するまで送り込み、続いて
バイス片41、41さらにはバイス片25、25を作動して加工
に供するようにする。以上のように加工材Ｗを反転して
設定することにより、全側面部のほぞ加工を行うことが
できる。

【００２４】また、加工材Ｗの一端木口面ａへほぞ加工
を行う場合は、最初のクランプ状態すなわち、加工材Ｗ
がストッパー面45に規制されて端部のバイス片41、41及
び中間のバイス片22、22により全長がクランプ固定され
たとき、次の操作を行う。まず、端部のバイス片41、41
を開放し、次に油圧シリンダ34を作動して直立状態のコ
ラムベース31を伏仰状態に変更する。これによってバイ
ス片41、41は把持手段などと共に退避位置に設定され
る。この退避動作によって木口面ａ付近には充分なスペ
ースが確保されるから、主軸ヘッド13の切削工具17を右
向きの＋Ｘ軸方向に設定し、コンピュータプログラムに
従って三軸方向に制御すれば、一端木口面ａに所要のほ
ぞ加工を行うことができる。

【００２５】続いて、加工材Ｗの他端木口面ｂへほぞ加
工する場合は、Ｘ軸移動ベース３を右方へ移動制御し、
他方のストッパー面68の位置を、最も右端に位置するの
バイス片22、22より幾分右側に対応する。そして、油圧
シリンダ61を作動して下降操作し、コンベヤ手段の搬送
面上に設定する。この状態において、各バイス片22、22
を開放し、搬送ローラ25を逆方向に駆動すると、加工材
Ｗは右方向に移動して他端木口面ｂを前記ストッパー面
68に当接する。従って、各バイス片22、22を求心的に作
動することにより、加工材Ｗを定位置にクランプ固定す
ることができる。このクランプ動作後は、ストッパー面
68を上昇して退避すると共に主軸ヘッド13の切削工具17
を−Ｘ軸方向に設定し、コンピュータプログラムに従っ
て制御移動する。これによって、他端木口面ｂに所要の
ほぞ加工を行うことができる。

【００２６】なお、上記の一実施例では他方のストッパ
ー手段（ストッパー面68）をＹ軸移動ベース６に装着し
たが、一方のストッパー手段（ストッパー面45）のよう
にコラムベース31によって伏仰自在に設けるようにして
も良い。すなわち、一方のストッパー手段の構成のもの
を、ベースフレーム１の両側に一対配設する構成をとる
ことができる。また、上記の一実施例ではＹ軸移動ベー
ス６にストッパー手段、把持手段などの各手段を備える
ようにしたが、Ｘ軸移動ベース３に設けるようにしても
良い。回動操作手段は、一端の把持手段側にだけ設けた
が、他端の把持手段または両手段に備えても良い。さら
に把持手段として突刺爪を用い、これを木口面に打ち込
むようにしたが、側面部をクランプする方式のものであ
ってもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上のように本発明に係る木造建築材加
工装置は、加工材側を定位置にクランプ固定し、主軸ヘ
ッド側を移動制御してほぞ加工を行うものである。従っ
て、主軸ヘッドは一基で足りることになり、構成の小型
化、制御系の簡単化を達成することができる。また、加
工材を固定したままほぞ加工を行うので、ピッチ精度誤
差を生じにくいという特徴がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る木造建築材加工装置の正面図で
ある。

【図２】同じく、側面図である。

【図３】加工材の長手方向中間部をクランプするバイス
手段の縦断側面図である。

【図４】加工材の一端木口面に対応する要部手段の正面
図である。

【図５】同じく、側面図である。

【図６】同じく、拡大して示す一部縦断正面図である。

【図７】加工材の他端木口面に対応する要部手段の一部
縦断正面図である。

【図８】加工材に対するほぞ加工状態の説明図である。

【符号の説明】

３ Ｘ軸移動ベース ６ Ｙ軸移動ベース ９ Ｚ軸移動ベース 13 主軸ヘッド 17 回転切削工具 22 バイス片（バイス手段） 25 搬送ローラ（搬送手段） 31 コラムベース 34 油圧シリンダ（位置変更手段） 38 油圧シリンダ（昇降操作手段） 39 横杆 41 バイス手段（バイス手段） 45 ストッパー面（ストッパー手段） 50 突刺爪（把持手段） 51 空圧シリンダ（把持手段） 53 ロータリシリンダ（反転操作手段） 60 支持ヘッド 61 油圧シリンダ（昇降操作手段） 62 空圧シリンダ（把持手段） 67 突刺爪（把持手段） 68 ストッパー面（ストッパー手段） ａ 一端木口面 ｂ 他端木口面

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【手続補正書】

【提出日】平成６年４月１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】 木造建築材加工装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加工材を水平のＸ軸方向に移送するコン
   ベヤ手段と、移送される加工材の木口面に当接して送り
   込み位置を規制するストッパー手段と、前記Ｘ軸方向と
   直交するＹ軸方向に作動して加工材の両側面をクランプ
   するようにＸ軸方向に間隔的に配設したバイス手段と、
   ストッパー手段を木口面の当接位置とそこからの退避位
   置に切換的に作動する位置変更手段と、前記Ｘ軸方向、
   Ｙ軸方向及び両軸方向と直交する垂直のＺ軸方向に制御
   駆動される移動ベースと、この移動ベースに備え、少な
   くとも上記Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に回転切削工具を換向す
   る主軸ヘッドを設けたことを特徴とする木造建築材加工
   装置。
2. 【請求項２】 加工材の一端木口面と他端木口面に対応
   するようにストッパー手段を両側に一対配設した請求項
   １の木造建築材加工装置。