(57)【要約】【課題】  フィンガジョイント継手同士の接着前でのプレス接合の強度を高めて接合部分の外れを防止できると共に、接着剤の硬化後の最終的な接合強度を低下さることなく高い品質の集成材を製造できるフィンガカッタを提供する。【解決手段】  フィンガカッタ１０は、ボディ外周の周方向複数箇所にて径方向外方に突出する山形楔状に尖ったフィンガ歯１７を備える。フィンガ歯は、底部１７ａと先端１７ｂ間の寸法である歯高をＬとして、先端から０．５Ｌの範囲内の少なくとも一部が、傾斜面１７ｃから延びた延長面１７ｄに対して凹まされている。フィンガ歯の厚さが、延長面間の厚さ寸法に対して２〜１５％薄くされている。【選択図】    図３
2005199467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状のボディ外周の周方向複数箇所にて径方向外方に突出する軸方向両側が平坦な傾斜面となって山形楔状に尖った複数のフィンガ歯を備え、該フィンガ歯によって被削材の端部を加工することによりフィンガジョイント継手を形成するフィンガカッタにおいて、前記フィンガ歯の底部と先端間の寸法である歯高をＬとして、該フィンガ歯の先端から０．５Ｌの範囲内の少なくとも一部が前記傾斜面に対して凹まされて、該フィンガ歯の厚さが該傾斜面から延びた延長面間の厚さ寸法に対して２〜１５％薄くされたことを特徴とするフィンガカッタ。
【請求項２】
リング状のボディ外周の周方向複数箇所にて径方向外方に突出する軸方向両側が平坦な傾斜面となって山形楔状に尖った複数のフィンガ歯を備え、該フィンガ歯によって被削材の端部を加工することによりフィンガジョイント継手を形成するフィンガカッタにおいて、前記フィンガ歯の底部と先端間の寸法である歯高をＬとして、該フィンガ歯の底部から０．５Ｌの範囲内の少なくとも一部が前記傾斜面に対して凹まされて、該フィンガ歯の厚さが該傾斜面から延びた延長面間の厚さ寸法に対して２〜１５％薄くされたことを特徴とするフィンガカッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木材等の継手の一種であるフィンガジョイント継手を加工するための回転切削工具であるフィンガカッタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のフィンガカッタは、例えば特許文献１に示すように（図１参照）、リング形のボディ外周の周方向複数箇所にて径方向外方に突出する山形楔状の複数のフィンガ歯を有しており、フィンガ歯の軸方向の両側面が、フィンガ歯の底部と先端間を結ぶ平坦な傾斜面にされている。このフィンガカッタは、図７に示すように、フィンガ歯によって被削材１の端部に複数の細く深い溝を有する櫛状のフィンガジョイント継手２を形成するものである。さらに、一対のフィンガジョイント継手２が、図８に示すように、接着剤が塗布された後に互いにプレスにより圧入接合され、必要により加熱して接着剤が硬化され集成材３として形成される。この集成材の製造工程は、通常はフィンガジョイント継手２の加工、プレスによる圧入接合、搬送、定尺切断と工程が進み、自動化されている。
【特許文献１】特開２００３−４８２０３
【０００３】
ところで、上記従来の集成材の製造について、新品あるいはフィンガ歯が再研磨された切れ味の良いフィンガカッタを使用してフィンガジョイント継手を形成した場合に、プレスにより圧入接合されたフィンガジョイント継手の接合部分は、接着剤がまだ硬化していない状態で搬送されるため、搬送中に受ける振動や機械による持ち上げ等の外的要因によって、非常に外れ易いという問題がある。この問題は、重量が大きくなる大断面集成材の加工において起こり易い傾向がある。接合部分が一旦外れると、フィンガジョイント継手部分を切削形成し直すため、再度切削工程に戻す必要があり、非常な労力を要すると共に集成材の生産効率が著しく損なわれる結果となっていた。しかし、一方で、切削を繰り返しある程度切れ刃が摩耗した状態のフィンガカッタでフィンガジョイント継手を形成した場合には、プレスにより圧入接合（以下プレス接合ともいう）されたフィンガジョイント継手の接合部分は、接着剤がまだ硬化していない状態で搬送されても外れ難いことが知られている。本件発明者らは、種々の調査を経て、この問題の原因は以下にあるとの結論を得た。
【０００４】
切れ味の良い新品のフィンガ歯等を用いて被削材が切削されることにより、フィンガジョイント継手の平坦な傾斜面が非常に滑らかな状態に形成されているため、圧入接合されて互いに接触する両傾斜面は、面同士が全面的に均一な接触圧で接する単純な面接触であり、平坦な両面間の滑り摩擦力のみで接合されているにすぎない。一方、切れ刃が摩耗した状態のフィンガカッタでフィンガジョイント継手を形成した場合には、平滑な面とはならずに毛羽立ったり細かい凹凸のある平滑度の悪い荒れた面となるため、プレス接合されて互いに接触する両傾斜面は荒れた面が幸いし、大きな摩擦力で接合され外れ難くなる。
【０００５】
フィンガジョイント継手の加工の上記問題を避けるため、原因もよくわからないままに、新品のフィンガ歯や再研磨したばかりのフィンガ歯にわずかな損傷を与えたり、あるいは切削初期に硬い被削材を切削したりするなどによってわざわざフィンガ歯の切れ刃をある程度摩耗させた後に、本来の被削材を切削しフィンガジョイント継手を形成している場合もある。このように、フィンガジョイント継手の傾斜面（接合面とも言う）を荒らすことにより、継手同士のプレス接合後の接合力が高められている。
【０００６】
しかし、このように初期的にフィンガジョイント継手の接合面を荒らすことにより、実質的に両フィンガジョイント継手の接合面同士の密着性が低下することになる。密着性が低下すると接着剤による接着強度が十分に生じない結果となるため、接着剤が硬化した後のフィンガジョイント継手の最終的な接合強度が低下することになるという問題がある。すなわち、フィンガジョイント継手同士の接着剤未硬化時の初期的なプレス接合強度を高めようとすることにより、最終的な集成材でのフィンガジョイント継手の接合強度が弱められて、その品質が低下することになるのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記した問題を解決しようとするもので、接着剤の硬化前でのフィンガジョイント継手同士のプレス接合の強度を高めることにより製造工程中での接合部分の外れを防止できると共に、接着剤の硬化後でのフィンガジョイント継手の接合強度を低下させることなく高い品質の集成材を製造できるフィンガカッタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明の構成上の特徴は、リング状のボディ外周の周方向複数箇所にて径方向外方に突出する軸方向両側が平坦な傾斜面となって山形楔状に尖った複数のフィンガ歯を備え、フィンガ歯によって被削材の端部を加工することによりフィンガジョイント継手を形成するフィンガカッタにおいて、フィンガ歯の底部と先端間の寸法である歯高をＬとして、フィンガ歯の先端から０．５Ｌの範囲内の少なくとも一部が傾斜面に対して凹まされて、フィンガ歯の厚さが傾斜面から延びた延長面間の厚さ寸法に対して２〜１５％薄くされたことにある。なお、フィンガ歯の凹まされた部分の厚さは、延長面間の厚さ寸法に対して２〜１５％薄くされていればよいが、好ましくは３〜５％の範囲である。
【０００９】
上記のように本発明を構成したことにより、フィンガ歯の先端から０．５Ｌの範囲内の少なくとも一部が、フィンガ歯の底部から延びた傾斜面に対して凹まされて、傾斜面から延びた延長面間の厚さ寸法に対して２〜１５％薄くされているため、このフィンガ歯によって切削されたフィンガジョイント継手の根元部の厚さが従来よりわずかに膨らんで厚くされ、その間の隙間の幅が狭くされている。そのため、フィンガジョイント継手同士をプレス接合させたとき、一方のフィンガジョイント継手の先端側が、他方のフィンガジョイント継手の根元部間の狭められた隙間に食い込んだ状態で接合するため、互いに強固に食い込んだ状態にされる。その結果、本発明においては、接着剤がまだ硬化していないプレス接合の初期の状態でも、フィンガジョイント継手同士の接合強度が高められるため、フィンガジョイント継手の接合部分が、搬送中に受ける振動や機械による持ち上げの際の変形に対しても外れ難くされ、製造工程のトラブルが防止される。
【００１０】
また、フィンガジョイント継手の根元側の厚さが従来よりわずかにかつゆるやかな曲面状に膨らんで厚くされているのみであるため、フィンガジョイント継手同士をプレス接合させたとき、両フィンガジョイント継手の接合面が木材の弾性により変形し、前記の膨らみに影響されずに密着して隙間が生じない。そのため、接着剤によって接着された両フィンガジョイント継手の接着強度も低下することがなく、従来以上の強度に維持される。その結果、本発明によれば、接着剤による接着が行われた最終の集成材の接合部分の強度も確保され、集成材の信頼性が維持される。
【００１１】
また、本発明の他の構成上の特徴は、リング状のボディ外周の周方向複数箇所にて径方向外方に突出する軸方向両側が平坦な傾斜面となって山形楔状に尖った複数のフィンガ歯を備え、フィンガ歯によって被削材の端部を加工することによりフィンガジョイント継手を形成するフィンガカッタにおいて、フィンガ歯の底部と先端間の寸法である歯高をＬとして、フィンガ歯の底部から０．５Ｌの範囲内の少なくとも一部が傾斜面に対して凹まされて、フィンガ歯の厚さが傾斜面から延びた延長面間の厚さ寸法に対して２〜１５％薄くされたことにある。なお、フィンガ歯の凹まされた部分の厚さは、延長面間の厚さ寸法に対して２〜１５％薄くされていればよいが、好ましくは３〜５％の範囲である。
【００１２】
上記構成の他の特徴においては、フィンガ歯の底部から０．５Ｌの範囲内の少なくとも一部の厚さが、傾斜面から延びた延長面間の厚さ寸法に対して２〜１５％薄くされており、このフィンガ歯で切削することにより形成されたフィンガジョイント継手の先端側の厚さが従来よりわずか膨らんで厚くされている。そのため、フィンガジョイント継手同士をプレス接合させたとき、先端側の厚さがわずかに大きくされた一方のフィンガジョイント継手が、他方のフィンガジョイント継手の根元部に食い込んだ状態で接合するため、互いに強固に食い込んだ状態にされる。その結果、接着剤がまだ硬化していないプレス接合の初期の状態でも、フィンガジョイント継手同士の接合強度が高められるため、フィンガジョイント継手の接合部分が、搬送中に受ける振動や機械による持ち上げの際の変形に対しても外れ難くされ、製造工程のトラブルが防止される。
【００１３】
また、フィンガジョイント継手の先端側の厚さが従来よりわずかにかつゆるやかな曲面状に膨らんで厚くされているのみであるため、フィンガジョイント継手同士をプレス接合させたとき、両フィンガジョイント継手の接合面が木材の弾性により変形し、前記の膨らみに影響されずに密着して隙間が生じない。そのため、接着剤によって接着された両フィンガジョイント継手の接着強度も低下することなく従来以上の強度に維持される。そのため、接着剤による接着が行われた最終の集成材の接合部分の強度も確保され、集成材の信頼性が維持される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、フィンガ歯の先端側が所定範囲において厚さが薄くされたことにより、プレスにより接合された接着剤がまだ硬化していない状態のフィンガジョイント継手の接合部分の接合強度が確保され、搬送中に受ける振動や機械による持ち上げの際の変形に対しても外れ難くされる。その結果、本発明においては、自動工程を停止して再度プレス接合を行うことによる無駄な労力が削減されると共に集成材の生産性が高められ、集成材の製造コストが低減される。また、接着剤による両フィンガジョイント継手の接着強度も低下することなく従来以上の強度に維持されるため、最終の集成材の接合部分の強度も確保され、その信頼性が維持される。
【００１５】
また、本発明においては、フィンガ歯の根元側が所定範囲において厚さが薄くされたことによっても、フィンガ歯の先端側が所定範囲において厚さが薄くされた場合と同様に、プレスにより接合された接着剤がまだ硬化していない状態のフィンガジョイント継手の接合部分の接合強度が確保されると共に、接着剤による両フィンガジョイント継手の接着強度も低下することなく従来以上の強度に維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は、第１実施例に係る替刃式フィンガカッタを側面図により示したものであり、図２は替刃１５を正面図及び側面図により示したものであり、図３はフィンガ歯を正面から見た状態で拡大すると共に縦横の比率を誇張して表示した模式図により示したものである。
【００１７】
フィンガカッタ１０は、鋼製のリング形で中心に主軸挿入用の中心孔１１ａを有するボディ１１を設けており、ボディ１１の周壁の周方向の４箇所には軸方向に延びた取付座１２を設けている。取付座１２は、径方向に対し矢印で示す回転方向前方に略３０゜傾斜して、略長方形に切り欠かれた凹部である。取付座１２には、複数のフィンガ歯１７を有する替刃１５が挿嵌されている。また、ボディ１１の外周には、取付座１２の回転前方から取付座１２に連通する取付孔１３（図１においては一ヶ所のみ示される）が形成されている。取付孔１３の取付座１２側はネジ孔になっており、ネジ孔には替刃１５を固定するためのボルト１４が螺着されている。
【００１８】
替刃１５は、図２−１，２に示すように、長方形状の厚板であって、長手方向一端（図示左端）から略中間位置に至る部分が刃部領域１６になっており、長手方向の他端側（図示右端）の部分が基部１９になっている。刃部領域１６の長手方向一端は、厚さ方向に傾斜して切刃稜１６ａ側が鋭角で突出している。さらに、刃部領域１６は、フィンガカッタ１０の軸方向である幅方向の両端間に、両端を含めて等間隔で３本の幅方向に対称な山形に尖った細長い楔形状のフィンガ歯１７を設けている。フィンガ歯１７間は、フィンガ歯１７の幅より広幅の隙間１８になっている。また、基部１９の中ほどには、幅方向に延びた替刃１５を取付座１２に固定するためにボルト１４と押し付けるための当接凹部１９ａが設けられている。
【００１９】
フィンガ歯１７は、図３に詳細に示すように、幅方向両側が底部１７ａから先端１７ｂに向けた傾斜面１７ｃとなった先細の等脚台形になっている。さらに、フィンガ歯１７の底部１７ａから先端１７ｂ間の寸法である歯高をＬとして、フィンガ歯１７は、先端１７ｂから０．５Ｌの範囲で傾斜面１７ｃに対して幅方向両側が凹まされている。凹みの程度は、フィンガ歯１７の厚さが点線で示す両側傾斜面の延長面１７ｄ間の厚さに対して略５％薄くされている。詳しくは、先端１７ｂから０．３５Ｌの位置１７ｅ付近で厚さｔが略５％薄くされた点となっている。凹み部分については、先端１７ｂと位置１７ｅ付近の間が平面となっており、位置１７ｅ付近から径方向中間位置の間が滑らかな曲面となっている。
【００２０】
替刃１５は、取付座１２に挿嵌され、取付孔１３に螺着されたボルト１４を当接凹部１９ａに当接させて締め付けることにより取付座１２に固定される。このフィンガカッタ１０においては、中心孔１１ａを挟んで対向する一対の取付座１２に固定される替刃１５に対して、対向する他の一対の取付座１２に固定される替刃１５は、フィンガジョイント継手の櫛のピッチ分だけ幅方向にずらせて固定されている。このように周方向に交互に配置された両替刃１５により、図４に示すように、被削材１の端部に連続した突起の配列されたフィンガジョイント継手２が形成される。
【００２１】
上記構成の第１実施例においては、フィンガ歯１７の先端１７ｂから径方向中央位置の間で、フィンガ歯１７の幅方向両側の傾斜面１７ｃの延長面１７ｄに対して凹まされており、延長面１７ｄ間の厚さに対して約５％薄くされている。それにより、図４にプレス接合前の単に組み合わせた状態を示すが、このフィンガ歯１７によって切削されたフィンガジョイント継手２の根元部２ａの厚さが従来よりわずかに膨らんで厚くされている。そのため、一対のフィンガジョイント継手２同士をプレス接合させたとき、一方のフィンガジョイント継手２の先端側が他方のフィンガジョイント継手２の厚さのわずかに大きくされた根元部２ａ間の狭い隙間に食い込んだ状態で接合するため、互いに強固に食い込んだ状態にされる。
【００２２】
その結果、第１実施例においては、接着剤がまだ硬化していないプレス接合の初期の状態でも、フィンガジョイント継手２同士の接合強度が高められるため、フィンガジョイント継手２の接合部分が、搬送中に受ける振動や機械による持ち上げの際の変形に対しても外れ難くされる。その結果、自動工程を停止して再度プレス接合を行うことによる無駄な労力が削減されると共に集成材３の生産性が高められ、集成材３の製造コストが低減される。
【００２３】
また、フィンガジョイント継手２の根元部２ａの厚さが従来よりわずかに膨らんで厚くされているのみであるため、フィンガジョイント継手２同士をプレス接合させたとき、両フィンガジョイント継手２の接合面が密着して隙間が生じない。そのため、接着剤によって接着された両フィンガジョイント継手２の接着強度も低下することなく、従来以上の強度に維持される。その結果、第１実施例によれば、接着剤による接着が行われた最終の集成材３の接合部分の強度も十分に確保され、集成材３の信頼性が保証される。
【００２４】
つぎに、上記フィンガカッタ１０の具体的実験例について説明する。試験品は、上記実施例に示したフィンガ歯１７を設けたフィンガカッタ１０により削成されたフィンガジョイント継手２である。従来品新品刃としては、従来の側面が平坦なフィンガ歯を設けたフィンガカッタにより削成されたフィンガジョイント継手である。また、従来品摩耗刃としては、従来の側面が平坦なフィンガ歯を予め切削に供して摩耗させた切れ刃としたフィンガカッタにより削成されたフィンガジョイント継手である。これらの試験品と従来品新品刃及び従来品摩耗刃のフィンガジョイント継手のそれぞれ９組について、硬化剤を含まない接着剤を塗布して、９８０Ｎ／ｃｍ２の圧力でプレスして接合させた後、引張り試験機により接合部分の引張り強度を測定した。
【００２５】
その結果、引張り強度の平均値としては、試験品が５３３．２Ｎ／ｃｍ２、従来品新品刃が４０３．７Ｎ／ｃｍ２、従来品摩耗刃が５３９．８Ｎ／ｃｍ２であった。これにより、試験品が従来品新品刃に対して１．３倍程度引張り強度が高く、従来品摩耗刃に近い引張り強度であることが明らかになった。しかし、従来品摩耗刃については、フィンガ歯の切れ刃が研磨されたものであり、接着剤による接着の完了した集成材の接合強度の低下が問題となる。
【００２６】
つぎに、第２実施例について説明する。
第２実施例は、図５にフィンガ歯を正面から見た状態で拡大すると共に縦横の比率を誇張して示すように、上記第１実施例のフィンガ歯１７の形状と異なり、フィンガ歯２１は、底部２１ａから長さ０．３５Ｌの位置２１ｂ範囲で先端２１ｃから延びた傾斜面２１ｄに対して幅方向両側が凹まされている。凹みの程度は、フィンガ歯２１の厚さが点線で示す傾斜面２１ｄから延びた延長面２１ｅ間の厚さに対して略５％薄くされている。詳しくは、底部２１ａ近傍位置が厚さｔが略５％薄くされた点となっており、底部２１ａと位置２１ｂの間が略平坦面にされている。
【００２７】
上記構成の第２実施例においては、フィンガ歯２１の底部２１ａから０．３５Ｌの範囲内において、厚さｔが両側延長面２１ｄ間の厚さ寸法に対して約５％薄くされており、図６にプレス接合前の単に組み合わせた状態を示すが、このフィンガ歯２１で切削することにより形成されたフィンガジョイント継手２の先端部２ｂの厚さが従来よりわずか膨らんで厚くされている。そのため、フィンガジョイント継手２同士をプレス接合させたとき、一方のフィンガジョイント継手２の厚さの大きくされた先端部２ｂが他方のフィンガジョイント継手２の根元部間の隙間に食い込んだ状態だ状態で接合するため、互いに強固に食い込んだ状態にされる。その結果、第２実施例においても、上記第１実施例と同様に、接着剤がまだ硬化していないプレス接合の初期の状態でもフィンガジョイント継手同士の接合強度が高められ、プレスにより接合されたフィンガジョイント継手の接合部分が、接着剤がまだ硬化していない状態であっても、搬送中に受ける振動や機械による持ち上げの際の変形に対しても外れ難くされ、製造工程のトラブルが防止される。
【００２８】
また、フィンガジョイント継手２の先端部２ｂの厚さが従来よりわずかにかつゆるやかな曲面状に膨らんで厚くされているのみであるため、フィンガジョイント継手同士をプレス接合させたとき、両フィンガジョイント継手の接合面が木材の弾性により変形し、前記の膨らみに影響されずに密着して隙間が生じない。そのため、接着剤によって接着された両フィンガジョイント継手の接着強度も低下することなく従来以上の強度に維持される。そのため、接着剤による接着が行われた最終の集成材３の接合部分の強度も十分に確保され、集成材３の信頼性が維持される。
なお、上記各実施例に示したフィンガカッタの各部分の形状、配列等については一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々変更して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、フィンガ歯の先端側の所定範囲あるいは根元側の所定範囲において両側面を凹ませて厚さを薄くしたことにより、これにより切削されたフィンガジョイント継手を接合した集成材の接着剤による硬化前の接合強度を高めることができ、さらに接着剤による接着後の強度も維持できる。そのため、集成材の製造工程においての接合部の外れを防止できると共に集成材の信頼性を高めることができるため、本発明は有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の第１実施例に係るフィンガカッタを示す側面図である。
【図２−１】同フィンガカッタの替刃を示す正面図である。
【図２−２】同フィンガカッタの替刃を示す側面図である。
【図３】同替刃のフィンガ歯を正面から見た状態で拡大すると共に縦横の比率を誇張して表示した模式図である。
【図４】フィンガジョイント継手のプレス接合前の接合状態を示す説明図である。
【図５】第２実施例のフィンガ歯を正面から見た状態で拡大すると共に縦横の比率を誇張して表示した模式図である。
【図６】フィンガジョイント継手のプレス接合前の接合状態を示す説明図である。
【図７】フィンガジョイント継手を示す斜視図である。
【図８】フィンガジョイント継手を接合した集成材を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１…被削材、２…フィンガジョイント継手、２ａ…根元部、２ｂ…先端部、３…集成材、１０…フィンガカッタ、１１…ボディ、１２…取付座、１５…替刃、１６…刃部領域、１７…フィンガ歯、１７ａ…底部、１７ｂ…先端、１７ｃ…傾斜面、１７ｄ…延長面、１９…基部、２１…フィンガ歯、２１ａ…底部、２１ｂ…位置、２１ｃ…先端、２１ｄ…傾斜面、２１ｅ…延長面。
【図１】
2005199467.tif 000003
【図２−１】
2005199467.tif 000004
【図２−２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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