JP4108157B2 - 木口切削用加工装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として木造軸組み住宅の構造材である梁などの横架材の木口に対して所定の切削加工を施すための木口切削用加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、木造軸組み住宅の構造材である横架材と通し柱との接合をより強力にするために、接合金具を用いる技術が実施されている。この接合金具を使用するためには、横架材の木口に対して金具差し込み用のスリットやボルトを通すための溝といった所定の切削加工を施す必要がある。なおこのような木造軸組み住宅の構造材に対する機械加工のことを、最近ではプレカット加工と呼んでいる。
【０００３】
そこで従来のプレカット加工は、切削加工用のカッターを備えた加工ユニットに対して前記横架材（被加工材）を、その木口を前にして送り込むことで前記のような切削加工を行っている。そして被加工材の両側の木口にそれぞれ加工を施す場合は、まず片側の木口の加工を行った後、被加工材の左右を反転して反対側の木口の加工を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このように被加工材の両木口を切削加工するには、加工ユニットに対して被加工材を反転して送り込む作業が必要であり、作業性が悪い。
【０００５】
請求項１記載の発明の目的は、被加工材を加工ユニットの左右いずれの側からでも送り込むことを可能とし、かつ被加工材を反転することなく、その両木口の切削加工を可能とするとともに、二種類以上の切削加工を一工程で行うことを可能として加工装置としての構造のシンプル化を図ることである。
【０００６】
請求項２記載の発明の目的は、前記目的に加えて加工ユニットの箇所での被加工材の切削加工に伴う切削屑の飛散を効果的に抑えることを可能とすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、加工ユニットのカッターを回転駆動させつつ、この加工ユニットを被加工材の木口に対するカッターの切り込み方向及び送り方向へ移動制御することにより、木口に所定の切削加工を施すことが可能であるとともに、この加工ユニットに対してその両側から被加工材の送り込みを可能とし、また加工ユニットの両側に被加工材を把持することが可能なクランプ機構がそれぞれ配置されている木口切削用加工装置であって、 前記加工ユニットの駆動軸上に、切削加工の種類が異なる二種類以上のカッターが該駆動軸の軸線方向に間隔をもって並列に取り付けられている。この加工ユニットが、駆動軸の軸線方向へ移動制御可能で、かつ各カッターの切り込み方向及び送り方向へそれぞれ往復移動制御可能に設けられている。そして、駆動軸の軸線方向への加工ユニットの移動制御は、クランプ機構によって把持された被加工材の木口面への切削加工に供するカッターを、二種類以上のカッターのいずれかから選択するように設定されている。
【０００８】
この構成によれば、被加工材を加工ユニットの左右いずれの側からでも送り込んでも、この被加工材を前記クランプ機構の一方で把持し、かつ加工ユニットによって木口に所定の加工を施すことができる。また被加工材の両側の木口を加工する場合には、片側の木口の加工を終えたら被加工材をそのまま送り込んで反対側の木口を加工ユニットの位置に合わせることにより、被加工材を反転することなく両木口を切削加工できる。
【０００９】
さらに加工ユニットの移動制御によって二種類以上のカッターを選択的に使用することにより、被加工材の木口に対する二種類以上の切削加工を一工程で行うことができる。これにより、多種類の切削加工が要求される加工装置をシンプルな構造にすることが可能となる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の木口切削用加工装置であって、前記加工ユニットの外周部位が集塵カバーで覆われているとともに、被加工材を通過させるために集塵カバーの両側にあけられている開放部が個々のシャッターによって個別に閉塞可能となっており、しかも両シャッターは前記クランプ機構における昇降クランパーと共に昇降するようになっている。
【００１１】
この場合には、被加工材を前記クランプ機構によって把持することにより、このクランプ機構における昇降クランパーと共に昇降するシャッターによって前記集塵カバーの開放部が閉塞される。このため被加工材の切削加工に伴って発生する切削屑の飛散防止機能が高められる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は接合金具を使用するための切削加工が施された横架材（梁）の木口を表した斜視図である。切削加工の種類には、接合箇所の態様や使用金具の種類に応じて例えば図１（Ａ）で示すように横架材８０の木口に形成された二種類の木口スリット８１，８２と、横架材８０の上下両側にそれぞれ形成されたボルト溝８４とを組み合わせたものがある。また図１（Ｂ）で示すように横架材８０の下側にのみボルト溝８４がある場合と、図１（Ｃ）で示すように横架材８０の上側にのみボルト溝８４がある場合とがある。なおボルト溝８４に連通して形成されている箱穴８６は、つぎに説明する加工装置による加工としては対象外である。
【００１３】
図２は図１（Ａ）で示す切削加工を施した横架材８０と柱８８とのジョイント状態を表した説明図である。横架材８０の木口には、図２（Ａ）で示すようにコの字状に曲げ形成された接合金具９０が前記木口スリット８１，８２を利用して組み付けられている。この接合金具９０は柱８８に対し、図２（Ｂ）で示すように二本のボルト９２によって取り付けられている。また接合金具９０は横架材８０に対し、前記の両ボルト溝８４の中にそれぞれ配置された引き合いボルト９４によって結合されている。これによって横架材８０と柱８８とは接合金具９０を通じて強固にジョイントされることとなる。
【００１４】
図３は前記横架材８０を「被加工材」としてプレカット加工を行うための加工装置の正面図、図４は図３の平面図、図５は同じく図３の左側面図である。これらの図面で示すようにベース１０の上面には左右一対のテーブル１２，１３が配置されており、両テーブル１２，１３の上面には横架材８０を送るためのローラー１４，１５がそれぞれ設けられている。なお両テーブル１２，１３の相対向する内側には、短材受け１６，１７がそれぞれ固定されている。
【００１５】
前記の両テーブル１２，１３のほぼ中間位置におけるベース１０の上面にはストッパーフレーム１８が配置されており、このストッパーフレーム１８の上部寄りの両側にはそれぞれストッパー２０，２１がシャフト２２の軸線回りに回転可能に支持されている。そして両ストッパー２０，２１は個々のストッパーシリンダー２４，２５の作動制御によって回転するようになっている。
【００１６】
前記横架材８０の木口を切削加工するための加工ユニット３０は、前記の両テーブル１２，１３の間の空間スペースに配置されている。この加工ユニット３０は切削加工の回転駆動源となるモーター３２を備えているとともに、このモーター３２の駆動軸３３に対し、その軸線に沿って並列に取り付けらたスリット用カッター３４及び溝用カッター３５を備えている。このスリット用カッター３４は２枚のチップソーの間に１枚の溝付きカッターが設けられた構成であり、溝用カッター３５は溝付きカッター１枚で構成されている。また加工ユニット３０の外周部位は集塵カバー３６で覆われているとともに、この集塵カバー３６において前記テーブル１２，１３と対向する側は、それぞれ横架材８０を通すための開放部となっている。なお加工ユニット３０の支持構造については後で説明する。
【００１７】
前記加工ユニット３０に対しては、その両側に位置するテーブル１２，１３からそれぞれ横架材８０を送り込むことができる。そしてこの加工ユニット３０の両側には、横架材８０を個々に把持することが可能なクランプ機構４０，４１が配置されている。このクランプ機構４０，４１は、横架材８０をその両側から把持するためのバイス４２，４３と、前記横架材８０をその上側から加圧して前記ローラー１４，１５との間で把持することが可能な昇降クランパー４６，４７とを備えている。
【００１８】
ここで前記クランプ機構４０，４１における昇降クランパー４６，４７の構成について説明すると、前記テーブル１２，１３の上面には、個々の昇降クランパー４６，４７を昇降動作可能に支持したクランプスタンド４４が、それぞれ一対ずつ設けられている。そして両昇降クランパー４６，４７は、クランプシリンダー４８，４９の作動制御によって昇降するようになっている。また昇降クランパー４６，４７には、材高検出プレート５０，５１及びシャッター５４，５５がそれぞれ昇降クランパー４６，４７と共に昇降するように設けられている。
【００１９】
図６は図３の左側に位置する昇降クランパー４６とその関連部分を表した構成図である。図６（Ａ）からも明らかなように前記材高検出プレート５０は、その昇降方向に沿って一定の間隔で溝を切ることにより形成された凹凸状の部分を有している。一方、この材高検出プレート５０の昇降動作に対する固定側の部材には、材高検出プレート５０の昇降動作に伴う前記凹凸部分の通過によってオン・オフを繰り返す検出スイッチ５２が取り付けられている。また前記シャッター５４は、図６（Ｂ）（Ｃ）で示すように集塵カバー３６の一方の側部にはまり込んだ状態のまま昇降できるようになっており、それによって集塵カバー３６の開放部を開閉可能である。
【００２０】
なお図３の右側に位置する昇降クランパー４７とその関連部材である材高検出プレート５１、シャッター５５の構成についても前記昇降クランパー４６とその関連部材と同じであるので、その説明は省略する。また前記検出スイッチ５２については昇降クランパー４７の側にも当然設けられており、横架材８０を把持した側の昇降クランパー４６，４７の検出スイッチ５２による検出信号が有効となる。
【００２１】
つぎに前記加工ユニット３０の支持構造について説明すると、図４，５で示すようにベース１０の上面に配置されているＸ軸ガイドレール５６の上には、サドル５８がＸ軸シリンダー６０の作動制御によって図４の左右方向（Ｘ軸方向）へ往復移動するように支持されている。このサドル５８の上面にはコラム６６が設けられており、このコラム６６に沿って配置されているＹ軸ガイドレール６７には、クロススライダー６８が支持されている。このクロススライダー６８はＹ軸シリンダー７０の作動制御によって図５の上下方向（Ｙ軸方向）へ往復移動することが可能である。
【００２２】
前記クロススライダー６８の前面には、モーターベース７４がＺ軸シリンダー７６の作動制御によって図５の左右方向（Ｚ軸方向）へ往復移動できるように支持されている。そしてこのモーターベース７４に対して加工ユニット３０の前記モーター３２が支持されている。したがって加工ユニット３０は、ベース１０の左右方向（Ｘ軸方向）、上下方向（Ｙ軸方向）及び前後方向（Ｚ軸方向）へそれぞれ移動可能である。なお図４，５で示すように前記コラム６６に固定されている刃物カバー３７及びクロススライダー６８に固定されている刃物カバー３８は、集塵カバー３６の後部側の切削屑の噴出防止と安全を保つ。
【００２３】
図４で示すように前記Ｘ軸シリンダー６０には、Ｘ軸方向の位置を検出するための四個のリードスイッチ６１，６２，６３，６４が設けられている。また前記Ｙ軸シリンダー７０には、Ｙ軸方向の原位置を検出するリードスイッチ７３及びこのＹ軸シリンダー７０の移動（上昇）ストロークを検出するエンコーダ７２を備えている。
【００２４】
つづいて前記のように構成された加工装置によって横架材８０（被加工材）の木口を切削加工（プレカット）する手順について説明する。
まず横架材８０の右の木口を加工するか左の木口を加工するかによってスイッチパネル（図示外）上の加工方向ボタンを選択して押した後、ストッパーボタンを押す。これにより、例えば左木口を加工する場合にはストッパーシリンダー２４が作動制御され、それに伴うストッパー２０の回転によってこのストッパー２０が前記の両テーブル１２，１３の間の空間スペースに突出する。ここで図３、４の右側に位置するテーブル１３から横架材８０を送り込み、その左木口がストッパー２０に当たった状態でクランプボタンを押す。
【００２５】
その結果、図３、４の右側に位置するクランプ機構４１のバイス４３によって横架材８０がその両側から把持されるとともに、クランプシリンダー４９の作動に伴う昇降クランパー４７の下降によって横架材８０が上下から把持される。この後、ストッパーシリンダー２４の作動によって前記ストッパー２０が元の待機位置に戻される。そして前記昇降クランパー４７の下降により、材高検出プレート５１及びシャッター５５が共に下降し、シャッター５５は集塵カバー３６の一方の開放部において横架材８０の上面までを閉塞する。またこれと同時に、もう一方のクランプシリンダー４８も作動させ、それに伴う昇降クランパー４６の下降によって材高検出プレート５０及びシャッター５４が共に下降し、シャッター５４は集塵カバー３６の他方の開放部を完全に閉塞する。
【００２６】
前記材高検出プレート５１の下降に伴って前記検出スイッチ５２がオン・オフを繰り返し、それによって横架材８０の高さ（材高）が検出される。なお梁などの横架材８０の高さは一般に３０mm間隔であるので、前記検出スイッチ５２も材高検出プレート５０が３０mm移動する毎にオン・オフを繰り返して横架材８０の高さを３０mmおきに検出できるようになっている。横架材８０の高さは、後で説明するように加工ユニット３０のスリット用カッター３４が横架材８０から抜けきってからの停止位置を決定するときと、溝用カッター３５の切り込み深さ、つまり前記ボルト溝８４の深さを決定するときとの制御に必要である。
【００２７】
つぎに加工種類の選択ボタンを押すことにより、図１（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のうちのいずれの種類の切削加工を行うか決定する。この後に自動運転のスタートボタンを押すことにより、横架材８０の木口に対して加工ユニット３０による所定の切削加工が行われ、加工の完了に伴ってクランプ機構４１による横架材８０の把持が自動解除される。
【００２８】
なお横架材８０の右木口を加工する場合は、図３、４の左側に位置するテーブル１２から横架材８０を送り込み、その右木口がストッパー２１に当たった状態においてクランプ機構４０で横架材８０を把持する。そしてこの場合もクランプ機構４０の昇降クランパー４６が下降することにより、材高検出プレート５０及びシャッター５４が共に下降し、シャッター５４によって集塵カバー３６の開放部を閉塞するとともに、材高検出プレート５０の下降に伴う検出スイッチ５２のオン・オフによって横架材８０の高さ（材高）が検出される。
【００２９】
つづいて前記加工ユニット３０による切削加工の工程を詳細に説明する。ただし各切削加工は横架材８０の右木口に行うものとする。
【００３０】
まず図１（Ａ）で示す種類の切削加工についてはつぎの工程で行う。
（１）Ｙ軸シリンダー７０によって加工ユニット３０を図面の実線で示す原位置からコラム６６のＹ軸ガイドレール６７に沿って上昇させ、前記エンコーダ７２によって加工ユニット３０を横架材８０の下側のボルト溝８４の加工位置に位置決めする（図８）。
【００３１】
（２）Ｘ軸シリンダー６０によって加工ユニット３０を図４の左方向へ移動させることにより、すでにモーター３２で回転駆動されている溝用カッター３５が図８で示す位置から左方向へ移動して下側のボルト溝８４が切削加工される。このときの加工ユニット３０の移動は、ボルト溝８４の長さを検出するための前記リードスイッチ６３によって位置決めされて停止する。
【００３２】
（３）加工ユニット３０をＸ軸シリンダー６０によって図４の右方向へ移動させると同時に、Ｙ軸シリンダー７０によって下降させる。このときのＸ軸シリンダー６０による加工ユニット３０の移動は、リードスイッチ６４によって検出され、加工ユニット３０がＸ軸方向に関する原位置に位置決めされる。またＹ軸シリンダー７０による加工ユニット３０の下降はリードスイッチ７３で検出され、加工ユニット３０はＹ軸方向に関しても原位置に位置決めされる。
【００３３】
（４）Ｚ軸シリンダー７６によって加工ユニット３０をＺ軸方向に関して図５の右方向へ前進させ、溝用カッター３５からスリット用カッター３４に変更してＺ軸シリンダー７６の作動を停止させる。
【００３４】
（５）Ｙ軸シリンダー７０によって加工ユニット３０を原位置から上昇させることにより、スリット用カッター３４が図７で示す位置から上昇して木口スリット８１，８２が切削加工される。このとき、前記材高検出プレート５０の移動量によって検出された横架材８０の高さに基づき、前記エンコーダ７２によって加工ユニット３０のスリット用カッター３４が横架材８０から抜けきったことを検出し、その位置でＹ軸シリンダー７０の作動を停止させる。
【００３５】
（６）Ｚ軸シリンダー７６によって加工ユニット３０を前記（４）のときとは逆方向へ後退させ、再び溝用カッター３５に変更してＺ軸シリンダー７６の作動を停止させる。
【００３６】
（７）Ｙ軸シリンダー７０によって加工ユニット３０を下降させ、エンコーダ７２によって加工ユニット３０を横架材８０の上側のボルト溝８４の加工位置に位置決めする。
【００３７】
（８）Ｘ軸シリンダー６０によって加工ユニット３０を図４の左方向へ移動させることにより、溝用カッター３５で上側のボルト溝８４が切削加工される。このときの加工ユニット３０の移動も、前記（２）の場合と同様にリードスイッチ６３によって位置決めされて停止する。
【００３８】
（９）Ｘ軸シリンダー６０によって加工ユニット３０を図４の右方向へ移動させ、リードスイッチ６４によってＸ軸方向に関する原位置に位置決めする。
【００３９】
（１０）Ｙ軸シリンダー７０によって加工ユニット３０を下降させ、リードスイッチ７３によってＹ軸方向に関する原位置に位置決めする。
【００４０】
図１（Ｂ）で示す種類の切削加工については、前記（１）〜（６）までの工程は前記の場合と同じであり、（７）〜（９）の工程をとばして（１０）の工程を行う。
また図１（Ｃ）で示す種類の切削加工については、前記（１）〜（３）までの工程をとばして（４）〜（１０）までの工程を行う。
【００４１】
なお横架材８０の左木口に切削加工を行う場合も、右木口の切削加工の場合とほぼ同工程となるが、横架材８０の上下にボルト溝８４を加工するときのＸ軸シリンダー６０による加工ユニット３０の送り方向及び戻し方向が、左木口の切削加工では右木口の切削加工の場合の左右逆となる。
【００４２】
このように本実施の形態では、前記加工ユニット３０の箇所に対して横架材８０を左右いずれのテーブル１２，１３の側からでも送り込んで通過させることができるため、横架材８０を反転することなく左右の木口を切削加工することができる。また前記Ｚ軸シリンダー７６による加工ユニット３０の移動制御によってスリット用カッター３４及び溝用カッター３５を選択するだけで、横架材８０の木口に対して二種類の切削加工を一工程で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】切削加工が施された横架材（被加工材）の木口を表した斜視図。
【図２】横架材と柱とのジョイント状態を表した説明図。
【図３】加工装置の正面図。
【図４】図３の平面図。
【図５】同じく図３の左側面図。
【図６】図３の左側に位置する昇降クランパーとその関連部分を表した構成図。
【図７】横架材に対して木口スリットを切削加工する直前の様子を表した斜視図。
【図８】横架材に対して下側のボルト溝を切削加工する直前の様子を表した斜視図。
【符号の説明】
３０ 加工ユニット
３４，３５ カッター
３６ 集塵カバー
４０，４１ クランプ機構
４６，４７ 昇降クランパー
８０ 横架材（被加工材）

Claims (2)

1. 加工ユニットのカッターを回転駆動させつつ、この加工ユニットを被加工材の木口に対するカッターの切り込み方向及び送り方向へ移動制御することにより、木口に所定の切削加工を施すことが可能であるとともに、この加工ユニットに対してその両側から被加工材の送り込みを可能とし、また加工ユニットの両側に被加工材を把持することが可能なクランプ機構がそれぞれ配置されている木口切削用加工装置であって、
   前記加工ユニットの駆動軸上に、切削加工の種類が異なる二種類以上のカッターが該駆動軸の軸線方向に間隔をもって並列に取り付けられているとともに、この加工ユニットが、駆動軸の軸線方向へ移動制御可能で、かつ各カッターの切り込み方向及び送り方向へそれぞれ往復移動制御可能に設けられており、駆動軸の軸線方向への加工ユニットの移動制御は、クランプ機構によって把持された被加工材の木口面への切削加工に供するカッターを、二種類以上のカッターのいずれかから選択するように設定されていることを特徴とする木口切削用加工装置。
2. 請求項１記載の木口切削用加工装置であって、
   前記加工ユニットの外周部位が集塵カバーで覆われているとともに、被加工材を通過させるために集塵カバーの両側にあけられている開放部が個々のシャッターによって個別に閉塞可能となっており、しかも両シャッターは前記クランプ機構における昇降クランパーと共に昇降するようになっていることを特徴とする木口切削用加工装置。

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