平成6年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

ぐ＄）曲げ衆知Ⅱ技術を応用じた家具部甜の研究開発

日田産業工芸試験所 石 井 信 義 大 内 成 司
北 娯 俊 郎■三ご

⊥Ⅷ 密∈≡∃

平成5年虔に取り組んだ「家具用材の曲らゲ未加工技術の露発研究」（中′卜企業研究者養成事業）で蓄荒した曲げ未加工技術と外国産材（8種）の曲げ未加工適性結果を茎に本研究を実施した。
（ヱ）轟げ未加工装置を開発した。
（2儒げ未加工方法（作業工程）の漂準化を図った。

牢開発した加工装置での菌げ木加工実験の結果、荘げ木加工に要する時間は約3（一4分う 高周波加熱装置による乾●薙げ未加工が可能であることを把握した。

￠ 卜一ネット法での薗げ木加工実験結果は、クリアランス6段階（0、1、2、3、4、5（mm））、曲げ治具の帯鉄厚み5段階（ヱ。0、1．3、2．0、2ふ3。0（m汀i））、すべてにおいて無理なく曲げ未加工が可能であり、曲げ木加工部材の引張り倒（外側）や圧縮側（内側）に損傷（破壊や座屈）は生じなかった。
●−

Lた。

（4）開発した部材は用途粥発への提案として、BOX、テーブル、チェア一に応用し可能性について検討Lた。

頂句 緒 言造しているのが現状である。

曲げ未加工法は、家具、運動用具、楽器等の曲線部材しかL、最近家具企業では、他商品との差別化、生産や解離、建築内装材に使用する構造用材の製造等かなり性の合理化等を図るために曲げ木加工法の導入を積極的広い分野で取り入れられ活用されている。木材関連業界に進めて行こうとする姿勢が見られるようになった。

−アユ／．サ イギヨ三色ケナrT空自か壬童F匡才￣缶壱ヒシ†rr爵トロ／γ＝是‖′ギ志会（上ず ヽ− ￥d■・ヽ l＼11｝く＿H J √d、⊥一Lヽ【」∴ノノlリ′り ／Jlノ」ヽ 」 しノ ＼−1ハト」1￣ノト⊥⊥11ノ サ†T【〉 ノ でC卜ナ／71ト らナ「．ナ シ漬ゝ㌃、 重酪ち壬E薩‥折いト地二講窟目．ヌーす＿ 」 で一／：＝7、 ／ く＞ヽ 」 、一 ′一 ノ ヽ 蔓 ／づ′ヽt−′ う ／＿：L t、￣1し′−■′し二．」ノL■：勺ヽ ／ ヽ ／や家具（チェアーの背や肘木部、ソファ、ベッドの木部の研究者が中′j＼企業研究者養成事業に参加して、外国産装飾部材）の曲線部材の製作等への利用が上げられ、トー材の曲げ木加工適性や薗げ木加工法について共同研究をネット法による曲げ木加工法が主である。

行った。

当≡田地区の家具企業では、これら曲げ未加工注が木今年度はこれらの事業結果を基に、簸げ未加工装置

材資源の有効的活ノ乳 生産性の合壁化、製局の品質向上（新規開発）を使った曲げ加工実験や乾燥実験等行い、分密からも脊索点字鳶てあることから曲ぼ未加工技術の技術支援の為の資料を整備し、広く拭適業界の振興に寄導∴について数年う茫汝討ぎれてきた。Lかしながら、窪与することを冒釣に実施ラノた。

芥子書こつ養成や設備擦器に経済的負担が大きいことなどから京洛約な導スには今一歩踏み込めない状況であった。

また、亡 家具企業では家具部材として外国産材の利用

2i采験方法2 申1 実験フロM函（95タg以上）がほとんどで、この外国産材が薗げ木に適

囲一1に研究開発フロ】図を図−2に曲げ木部材開発した材料かどうか摺めないことも、曲げ木加工法の導入フロー図を表した。本研究ほこの実験フロー図に従ってを拒んできた要因でもあった。現在、曲線部材の製作に実施した。

は短直材をフィソガ一山工法でジョイントして、NCル【タ一等で切削加工を行いデザインに合った曲線部材を製
一53一

平成6年虔 研究報告 大分県産業科学技術センター（平成5年度）「家具用材の曲トデ加工技術の開発研究」（中小企業研究者蕃成事業）

コンセプトの明確化▽（平成6年度）￠一掬紬湖東￣出げ木加工托術を応用Lた家具部材の研究開発．
、戦略プロジェクト研究開発事業．

．

嵐試射柵抽決定＝ ⊥⊥二⊥簡易掛f加工治具の開発

蒸煮処理装置＋1＞

軟化処理真顔︼・−〜⊥リY

電気定温乾燥標
−一一＞
高周波加熱装置

如こ∫治具の開発
曲げ加工条件の把握

曲げ木加工実験
・L−

掛デ木加工装置が ＞

卜処産条件の設定 「 くL−（［酎デ時臥針子スご−・∴等）

変位量の測定塵げ木組材の乾燥実験 処理条件の把撞 ・処理時臥処理温度」㌣八芋リノ化僅 」

スプノングバックの測定

曲げ木部材の切削加工実験

複恕（2謝面取盤一章＞

▽
平成7年度

製品モデレの試作
曲げ木部材の用途開発美顔（チェア、BOX、テーブル「曲げ未加工技術を正牒Lたモデル製品の開発研究」（戦略7コジニクト研究開発草葉：への応用）

国−2 曲げ木部相関発実験フロー屈

図一1 研究開発ブロー図

つ 凸 つ 酢レざ一女一石nT壮君 ／卜11ご血r′｝￥牌署＼ 爪邑員憩 L 〉 ム リーq Yノ／王＼／リH⊥武L∈1 ＼セブ、… トL叫Yノ ダくU≡Lノ ）ノFEjフてニが可能な形状の異なる内型漁具を採用することによって、

2砂2◎1 開発コンセプト様々な曲線部材を製作することができる。また、回転機能を備えているため曲げ輪っばの製作もできる。

木材を曲げ加工する場合ネックになるのは、曲げ加工方法である。曲げ加工には擬械的薗げ末法（押し込み式、レバ馴式等）があるが、本研究でほ、製造工程の合理化（人力に顧らず技術者1名で製作可能）と品質の向上（精度の高い均質な曲線部材が製作可儲）を図るために薙げ装置の開発を試みた。
開発した曲げ装置は、三角形のコ見如こÅ、B、Cのロ∴−ラーがあり、ふ ⊂ト【ラ【Åの前後運動とロー【ラーB

喜一一3

コーラー勤咋メカニズ■∴」．

も Cの左右運動の単純な組み合わせによって曲げ加工が可能な装置である。作業手順はロ【ラーAの外側（ローラーB、C側）に部材（直材）をセットした後、そのままの状態でローラーB、Cの方向に作動させる。ローラーB、Cは部材の中央から左右に治具の形状に沿って移動しながら曲げ加工を行う方法である。ローラーAには取り外L−54一

図一考 形状別曲げ加工例

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2◎2⑳2 製作図面と仕様の作成（1）ローラーÅ、B、Cの作動にほ油圧シリンダーを使用し、操作は手動レバーで行う。
（2）曲げ加工時にストレイソメーターで加圧を測定し、圧力分布を記録計で把握する。
（3）曲げ木部材の最大寸法は、2，000×150 ×45（mm）が2◎3ゆ3 曲げ治具（帯鉄）と内型治具の製作
曲げ治具は、図−6ような形状とした。帯鉄は錆びにくいステンレスを選び、厚さの異なる5種額（1．0、1，3、2．0、2．5、3．0（mmt））を使用し、両端のボルトで試験片の木口が固定できるように工夫した。
内型治具はラワソ合板（65mmt）を使用し、半径200mmRに設定して、図、7の寸法で製作した。

可能とする。

肛」】 l−−1一l−，・・・・、−lうTご（⊇図−6 曲げ治具﹁︑て．一

今回開発Lた釦ザ装置を使用し、トーネット法による薙げ木部材の製作を行った。

詔血ア 内型治具

2℡3◎1 供試材
供託材は、ち ハックベリーー（米軍産材、含水率ユ1〜13％

気乾比重0。65〜○。72）を使用した。試験片の寸法は
ユ7200×50×30（㌘■1汀で．）として各試験項目当たり5本を作製した。試験片の選定ほ木濯が通直で、できるだけ巨切れのない木材から木取り加工した。
2亀3母2 曲率半径

今回の実験では、曲率半径を200（mm）Rとした。よって薙げ比率は罠（薗率半径）／T（材厚）から6。7である。

写真−1 内型治具
一 55 ¶㍉

2Q 3 曲げ木部材の製作実験＝U．号J︑︑︑

図几5 製作図面

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2◎3。4 軟化処理
平成5年度に開発した蒸煮装置を使って、試験片の軟化処理を行った。軟化処理条件は、100℃で4時間とし、その時の含水率は23〜27％に調湿した。
2◎3㊤5 曲げ未加工実験
曲げ未加工の方法は、軟化した試験片を蒸煮装置より取りだし、迅速に曲げ治具にセットして加工部材の中央部をタラソプで内型治具（曲げ装置Åローラ血に固定）に締め付け固定した。その後、内型治具を前方に移動させながら、ローラーB、Cで加工材の中央から左右に曲
写真−3 曲げ未加工◎①

率半径形状に曲げ加工を行った。その時のローラーÅの動作速度はL5m／／ML −コーラーB、Cほ1。3町′／

また、ローラー臥 Cの曲げ加工時の側圧は、整線部分（図Ⅶ8・電 aヰb、a→c）がユ23〜147kgぎノ′／′cR42で、直線部分（b→d、C→e）の側圧は、442〜492kがノ′／′cM2である。

試験片は引っ張り側（外側）に大麦を圧縮側（内側）に木裏がくるようにセットした。加工した曲げ部材は曲げ治具にセットしたまま、内型儀具に固定した状態で曲げ装置から取り外Lた。

写真一卑 曲げ未加工◎②（1）変位量の測定

曲げ加工する際、曲げ部材は政経方向へ伸びようとする働きがあり実際に作びる。この伸び量がクリアランスの設定要因となり、曲げ木部材の成功率に影響を及ぼす。
測定方法は、与基点急から左右にb、C、d点におげる数値を測定し（図血9）、その数値を変位量（伸び量）とぎl一ご

土子十†こ予㌻．ヾてこてLr二」した。
変位量の測定には、㌘〇鼠TÅ男LE DÅTA LりGGE民
丁工だト㍉崇ほとダイヤ′トゲ肌ジ整慢沃豆亘正好mH鼠 操真宗測器研究所繁〕を涙声至Lノ、山。

） −ト／二二・ノ1てし7、−一ン

ナノL盲√一〆一1⁝jノトづけHL甘罠巨、l■ ▲﹂／藤一ノ

写真−2 曲げ治具にセットLた状態
ー56 【図】9 変位量の測定

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る負担はかなりの違いがある。軽い負担（圧縮応力）で（2）圧縮応力の測定

曲げ加工をすることが理想的である。

トーネット法による曲げ加工の特徴は、部材の両木口を固定して曲げ加工することである。木材を曲げると、そこで、クリアラソスを変化（前項2◎3￠5（2））

外側に引っ張り応力が働きそのまま曲げていくと外側がして曲げ加工を行って、曲げ木部材の仕上り状態の良否破壊してしまう。そこで引っ張り応力を小さくするためについて目視判定した。

両木口を固定して変位（伸び）を止めて曲げ加工を施す。

両木口を固定する場合、クリアラソスの違いによって変2申4 高周波加熱による乾燥実験
曲げ木部材の生産性の効率化と仕上り形状の安定化を位量に対して圧縮応力が異なってくる。このことが曲げ速やかに行うために、高周波による加熱乾燥を実験した。

部材の仕上り状態を左右する。
そこで今回、クリアランスを6段階（0、1、2、3、曲げ木部材は曲げ装置から、漁具に固定したままで取り4、5（mm））に設定して曲げ加工したときの、圧縮応はずし高周波加熱乾燥を行った。

力の変化を測定した。

加熱（印加）時間は、①L5分印加−1分休−1分印加−1分休−1分印加−

測定方法は、因−ユ0のように曲げ治具の両端に油圧シリソダーを固定Lて、発端にかかった荷重をプレッシャ1分休−1分印加で延べ4。5分間の印加時間。

ゲ刑ジで読取り算定した。荷重の測定には、油圧ジャッ②2−1−2ml−2分印加で述べ6分間の印加時間。

キ（㈱大阪ジャッキ製作所製）を使用した。

③5分間連続の印加時間。

プレッシャゲージとして実施した。加熱乾燥（加熱方式は全体加熱）を実＼施した後、そのままの状態で自然環境化（室温16〜18℃、

竿2・−＝油圧シリンダー

湿度73〜80％）に1〜1．5時間放置し、常温に達した後、曲げ治臭から解除した。解除後12時間さらに常温化に放置した後含水率を測定した。

使用した高周波加熱装置は、型式FDY−1220、高周波出力12KⅥ7、発振周波数13。56MHZ±0。05％（富士電波工枚㈱製）である。

／∴
深山ほ＋圧縮応効の測定（3）掛ず未加工実験

り 帯沃r〇厚きの変化による薗ば未加工
曲げ加工する時にできるだげ帯鉄に引っ張り応力が働くようにして曲げるのが〕璽想的である。そこでち 2㊨ 3慶

写真Ⅶ5 高腰波加熱乾燥

3で述べた曲げ治具による曲げ加工を行って、曲げ木部材の仕上り状態の良否について目視判定した。
2二きクリアランスの変化による曲げ木加工

2 巴 5 スプリングバックの測定

薙げ木部材ほ、乾燥後デザインで指定された曲線形状

薗げ加工する際、緻維方向に伸びないように部材の両に切削加工されるが、長い時間放置すると部材には残留木口を軍定して曲げ加工するのが理想的である。クリア応力があり、これの影響で復元（スプリングバック）がランス0と5mmの場合は、固定した金具や帯鉄にかか生ずる。スプリングバックの原因として、温度、湿度、竜一57−

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放置時間等が考えられる。
そこで、曲げ木部材を自然環境下（温度18〜20℃、湿度70〜80％）に5日間放置して、半径の変位量を測定して復元率を算出した。

測定には、STENLESS HARDENEDlOOOmmJIS C
塑1級（シソワ製）を使用し、目測で0。5mmまでの変位量を測定した。
取り外し直後の半径時間経過後の半径復元率＝（1−

写真−6 ブロック組み合わせ型かソター

2 ◎7 曲げ木部材の用途開発
供試材ハックベリー（1ヲ200×50×30、950×50×30、720×50×30（mm））を使用して、曲率半径35鋸 275、200（mm）の曲げ木部材を製作した。曲率半径200の部材
はチェアの背とBOXの天板のアーチ部材として用途開※ Li取り外し直後の半径発を試みた。275の部材もア、チに使用した。またセ 半△L・時間経過後の半径径350はテーブルエッヂ部材とBOXのアーチに使用した。そして、それぞれの用途で曲線家具部材としの可能

図−17 復元量の測定性を追究した。

2。6 切削加工実験

3．実験結果及び考察

曲げ木部材の切削加工は、図一12に示すように圧縮側3◎1 曲げ木加工装置の開発から行い、圧縮側の仕上げ曲面を基準にして、引っ張り2◎2で設定した開発コンセプトと製作図面どおりの側の凸部の中央から左右に切削加工した。切削条件とし曲げ木加工装置を開発した。開発した装置は、ほぼ満足

で 三択崩一爪；着れ三番匪H♭1〜A−¶／各、‡刑部暑け1mrnレr ＼一 句 Hl■′l′」〉ノノC ／ノく⊥二Lン」】⊂「・＋■」′ ⊥ ⊥⊥⊥／ ノノ ー ′7Jl」：J＿聖＿勺リー ▲ 上11▲⊥⊥−−・できる性能を備えており、これからの曲げ木部材の製造設定した。刃物の回転数は8，000毘PM／Mで、切削方向に十分活用できるものと考えらる。

はアッパーカットである。刃物はブロック組み合わせ型カッタ【を使用した。
切削加工には、副軸（2軸）面取盤う野良竺一三12塑（庄田鉄工㈱製）を使用した。切削実験には、亀クリアランス0、帯鉄1m三ntの曲げ治具で製作Lた曲げ大部材を使用した。
」∃；」＼ ＼レ 、 −＼ 妄紆も 尋図−12 切削加工工程− 58

写真−ア 曲げ未加工装置

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3 ￠2 曲げ木加工実験

表−2 圧縮応力の測定結果

細がん郎（1）変位量の測定

表−1は変位量の測定結果である。曲げ加工すると、1，200mmの部材の場合両木口方向（故維方向）に約9％の伸びをすることを把握した。測定結果から曲げ部材の最大変位量は、範琵で9。0ヱ〜12。01（mm）平均で10。66（mm）を把握した。左右の変位量については、若干の数値の差はあったものの平均では、ほぼ同一数値であった。
これらの数値は今後の曲げ加工の資料として活用したいと考えている。
衰−1 曲げ木部材の変位量
変位量

（mm）

柑6・、248（221）369・、ペ72（431）※ク■クリアランス（mm）

m町

左拍
右写

真一2に圧縮応力の測定結果を、園【13にその比較を同一頂3 圧縮応力表した。結果はクリアランス0の時、平均で533kgf．′′′CM2の最も高い数値であった。クリアランス1三nmでは（3）薙げ未加工実験

429kgf′′′′′cM2、2mmでは436kgぎ′′′′′cM2を測定した。

ユ）帯鉄の各厚ざによる曲げ加工

クリ7ランス3三℃mでは34抽威．′′′′cM2、4mmでは329kが′′′′′

曲げ治具帯鉄の厚さを変えて曲げ加工を行った。そのC瓦度2を、さらに5汀旦mのクリアラソスでは223kgfノ′′′cM2

結果を写真−8〜ユ2に示した。いづれの帯鉄で実施してを測定した。

も、曲げの結果は良好で引っ張り側と圧縮側に製品部材

この結果からクリアランス1mmと2mm、3mmと4mmでは、圧桁応力はさほど大差ない数値を測定した。
この結果については、検討中であるが今回の測定から、におよぼすような損傷（破壊や座屈）ほ生じなかった。

このことによって、帯鋲1mmの曲げ治具で十分であることを確認した。

クリアランスの違いによる圧縮応力の変化を把握することができたものと考える。

−59−

l右4▲

左右3左左右 左右 左右（2）圧縮応力の測定

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2）クリアランスの変化による曲げ木加工
実験結果は良好で曲げ木部材の引っ張り側や圧縮側に損傷（破壊や座屈）は、生じなかった。
今回の実験では、5．Omm以内までのクリアランスであれば曲げ加工は可能であることを把握した。但し、クリアランス0〜2．0（mm）では、曲げ木部材の直線部分にバックリングが発生した。（写真【14，15，16）バック
リソグの発生を止めるには、内型治具の改良、改善とク
写真−8 曲げ木加工部材 写真−9 曲げ未加工部材（ク◎0，帯鉄◎1．0）（ク盛0、帯鉄幹1。3）

写真−10 曲げ未加工部材 写真↑11曲げ木加工部材（ク⑳0、帯鉄◎2。0）（クB O、帯鉄◎2。5）

写真Ⅶて望 盛夏ず衆知≡部樹（クG O、一 帯鉄53ふ0）

写真−13 曲げ治黒（曲げ加工後の状態）

ー60−

リアラソスと帯鉄の組み合わせを検討することによって解決できるものと考える。

写真−1卑 曲げ未加工部材 写真−て5 曲げ未加工部樹（ク￠0、帯鉄◎1）（ク￠1、帯鉄⑳1）

写真刷榊て6 曲げ泰翫＝部樹 写真岬ば 曲げ流離三部凝（タ缶2、帝鉄幹1）（ク昏3、帯鉄やり

写真仙柑曲げ未加工部材 写真−て9 曲げ未加工部材（ク◎4、帯鉄81）（ク◎5、帯鉄￠1）平成6年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

0（4）生産性と均質化（曲げ木形状の安定化）

7

元摘

︵﹂U率

②曲げ木作業技術者が1名で作業が可能となった。（従復工が可能になった。

（ク・0、帯鉄・1）

nOを把握した。
①曲げ木作業の簡易化が図れ、労力軽減による曲げ木加⑳熱風乾燥部材

9開発装置で曲げ木加工実験を実施した結果、下記の事

高周波加熱乾燥部材

来は3〜4名必要であった）

され、仕上り形状が均質な曲げ部材の製造が可能となっ

4た。

34872

96 120（H）
放置時間

図一拍 復元率▲1

ことが把握できた。

24

2④曲げ加工作業は、約4〜5分と短い時間で可能である

JO 〔） 〇（ク・0、帯鉄・1）︹J③ローラー作動を利用するため、ムリなく曲げ加工が施⑤曲げ装置は、さらに改良することによって、希望する様々な曲線部材（曲げ輪っばやS字曲線）を製作することが可能と考える。

3⑳5 切削加工実験
今回の切削加工実験では、圧縮側には支障はなく、ム3 む 3 高周波加熱による乾燥実験

リなく切削加工が可能であり、切削面はほぼ満足できる

高周波加熱乾燥では、印加時間3条件とも曲げ治具か削り肌であった。しかし、引っ張り側で木理の日切れのら解除して12時間後には、含水率が10〜13％に低下して影響で破壊が生じた。また、デザインで指示された寸法いた。さらに、仕上り形状を判定すると、曲げ木部材にに加工する場合、スプリソゲバックを生じていると切削乾漁割れや極端な反狂は生じなかった。このことによっ治具にセットできなく、矯正して加工を施さなければなて部材の乾燥には、高周波加熱を採用することが効果的らない状態であった。スプリングバックほ部材の切削加と考えるが、消費電気料等製造コストも検討することが工、あるいは部材の利用にとってきわめて重要な課題で課題である。この方法については、実験を繰り返し、デーある。

タを整備していく考えである。

熱願

3￠4 スプリングバックの測定
図一週に復元率の変イヒを表した。参考に熱風乾燥法（電気定温乾燥機、40〜45℃で8時間／冒、間欠運転）で処理Lた曲げ木部材の復元率を表した。潔から明らか

欝Ⅷ頂5破壊Lた曲げ衆部樹なように、熱風乾燥部材は、24時間後にはすでに7％の復元率が認めら九、i20時間（5≡）後にほ㍑％の数値をだ渥した。

3 像6 薗げ木部材の用途粥発

高周波乾燥部材は、24時間後で1％、120時間後で3用途開発の第1段階として、チェア、BOX、テーブ％の復元率であった。薄げ木部材のスプリングバックがルを試作した。写真肌2〇〜23に試作したモデルを示した。

大きいと切削加工や最終仕上り形状に影響してくる。曲

曲線部材を使った製品は、柔らかいラインを表現し、優げ木部財は速やかに加工するか復元しないように固定ししい雰囲気を漂わせてくれる。て調湿しておくなど、なんらかの対策が必要と考える。

生活用品として使用する場合を想定すると、チェアは次年度はスプリングバックを除く方法として、水蒸気部材と部材の接合部、あるいほ曲げ木部材そのものの強による高圧処聾を実施して、寸法安定化を図る計画である。

度特性について把握することが必要である。
木材には、曲りにくい木と曲り易い木がある。本研究【 61−平成6年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

では、比較的曲げ易い外国産材（ハックベリー）を選定

ル製品（ソフ7−、チェア等）を家具企業と共同開発しした。次年度は、外国産材の他に国産材（スギ、ヒノキて、用途開発への道を切り拓く考えである。

等）の曲げ木部材を製作して、素材と曲線に合ったモデ

写真一20 試作品全体構成

写真l一22 SOX天板倭席樹

写真−21チェア背任済例

写真−23 テーブルエッヂ使用例

本研究では曲げ未加工装置を開発し、その装置を使用して曲げ木加工実験を実施Lて様々なデータを集積できたことは、最大の成果であった。まだ、デ劇タの内容が不備なところもあるが、次年度へのステップとLての資3。家具用材の曲げ木加工技術の開発研究
1994 日田産業工芸試験所
4．輸入材と特産材の曲げ加工技術に関する研究
1968 北海道林産試験場
5。木材工業ハンドブック

料になれば幸である。

1982 農林水産省林業試験場
参考文献
1．木材を曲げる。1991則元 京
2．マイクロ波加熱による木材の曲げ加工
1981則元 京− 62 】

6。材料さ技術◎デザインーその2−
1971阿部行夫
7。木工践械工作便覧1971成田寿一郎