平成9年度 研究報告 大分県産業科学技術センターー舶

腹動輪性を応用した木材の裁断技術の開発研究
石井信義虚山本章雄
日田産業工芸試験所
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要旨
木材の切断加工時には鋸屑と騒音を発生させ環境阻害を起こしている状況があり，これらの技術課鰭を解決するために9 本研究は9 アサリのない工具刃物を外力（低周波）によって上下往復運動 似下腹執）させ9 その振動で木材を切断分割（以下切断）する争 木材の裁断技術の開発を行うこととしテ 今年度は機器と工具刃物の開発とその加工性を検討した。

その結果，（1）裁断機を開発したことによって，工具刃物を振動（振幅7mm㌢ 回数7，000rpほ◎117日Z）させ木材を切断する加工実験が可能となり9 一手法が明確になった．
（2）切断用の専用刃物としてアサリのない鍍歯鱗の汚吊蒐が必要不可欠であり？工具の寸法や形状は早 坂動 く振幅や回数等）条件を考慮した設計製作を必要とすることが判明した（3）加工実験には，スギ 津紗那X釈別封X罰ほ摘扇 を傾潤して繊維方向と平行に切断を行った．その結果，紺厚30r脱が切断可能であり争 分割面や工具刃物に焦げ等の異常は発生しなかった．
（4）分割面組さを評繭するために9 自動山面飽盤，リッププーチ 幣のこ盤争 それぞれの木工機練で切削した分割惑と比較した．結果は冒 自動一面鞄面がもっとも滑らかで9 振動分割函はリップゾ【と同等であった．欝のこ面は，かなり粗い結果データを得た．
瑠，緒鷺

工具刃物に振動を与え磯加工物を切削する加工方法を− ．・：・こ−1￣い

採用している業態は官 金属系工業 く旋盤加工ち 穿孔加工

望．蔓 開発等）が多く製品部紺の高精密度加工を要する企業が殆ど

2，ユ，ま裁断機の設計製作である．これらの振動源は背 高周波蟹域である超音波振本研究を遷めるために裁断機の設計製作を行った．製

動によるを 部材の切削加工が一般的であるユ その特徴はチ作条件として仕様と図面を準賭しチ 琵工作所に依頼製作し高精度の切削蘭が得られること官 工具磨耗の鱗少が計れた．Figらユには官 製作図面の一部である正面医を表す．

ること等が上げられ9 有効性がすでに液話されているb（仕様ラ

木材加工への革j用についてはヶ 蒋築きスライサ仙や打（A）木材の切断加工はチ 繊維 く軸〉 方向に対して平行に行

ち抜き加工への実験的研究成果は見られる淫jぴ）の9 版額

いチ 切断加工についてのデータを収集する．

（ユ0〜50mほ〉 の切断加工例はなく？今一歩伸び悩みの状

紬〉工具刃物を振動させる動力源はき 汎．弼モーター態であった．そこで官 昨年度（を研 は予 この振動の陣没掠服㌶，釣澗パ溌胱鳩料 を使摘し9 回転運動をクランを応用した木材の切断加工業験を行い，可能性を把握しク機構によりカッタ肌ホルダ【を振動に変換させるメカた．−〉 今年度は謡 これらの資料を参考に低′頓渡傾城を採ニズムを採用するレ用した裁断機と工具刃物の繹弱発製作を行い− 杉紺の切断（C）刃物の振幅は9 7m撒とする．

加工実験を実施した．

棚被加工紆ぺ抑制×川蝉 ）×こき00（L）（闇）が取り糾ナ可この研究の冒約はラ 木材木製品及び家具装備品製造二こ能なこと。

場においてチ 切り屑の発生と騒音を押さえ快適作業環境

崗被鯨剥離溢紺方式は手動式とし争 スム▼ズに作動すを提供することを目標とした，木材の郷断方法の創出に

1■、こ ナ∴ある．

昭戊機構灘遽が簡便なこと．

16り平成9年度 研究報告 大分県産業科学技術センタ剛Fig．ま 裁断機（正面図）
2」．2工具刃物の設計製作
振動切断用としてアサリのない鋸歯状の刃物を製作しドig．3 切断加工た．様々な予備実験の結果から使用した素材は．炭素工具銅SK貞一2である．選定理由としては争 木材の切断に適し2，3．2 切削条件ており，切れがよく争 刃物の成形が容易に行える事を条

tabie．＝こは実験に採用した自動一面飽盤9リップノー，帯のこ盤で試験片を切㈲したときの加工条件を表す。加件とした，工条件の設定は争 家具装備品製造業の作業時において木Fまg．2は実験に使用した刃物の寸法と形状である．

材を切削加工している状態をそのまま採期した．
table．1切削条件
飽

「

コ言二i

刃（歯）数

3

回転数（rpm）

5，500

切削畳（1Ⅵ）

1，0（棚〉

Figゥ2 工具刃物

送り速度

チップノーー

鮮鋸8（）3，3406203（歯厚） 1．5（歯厚）94（m／min）

2．2 切断加工実駿
2．2．ユ 供米材

3．結果および考察

供試材は，スギ板目材で試験片のてj一法をユ00（T）×3．1裁断機

300（L）×30（R）mmとした．試験片の含水率はユ0〜15％曾 密開発した裁断機（600（H）×1，000（那×400（D〉血l））はチ

度は0．37〜0．4ユ（g／c羞t3）を使用した．

エ具刃物を装着するカッターホルダー9 被加工材をセッ2．2．2 実験方法

トするセッティングユニット†移動させるテーブルスラ

切断加工方向は− 繊維方南と平行とした。試験片の送イドユニット，そしてモーターナ これらの部品組合せにり速度は1．5m／mlnとし，試験片の送り方向に対して刃物よって成り立っている．の取り付け角度を70度に設定した．刃物の振幅は7mヶ 振

切断加工する際刃物の摂動は9 モーターの回転をクラ動回数は7，000rp和魯ii7屋号Zとした．

ンクシャフトによって，カッタ肝ホルダーを往復上下運

Fまg．3に切断加工の状況を表す．

動に変換させる機構を採用している。

ヱ．3 分割面緒さ測定

カッターホルダーは，寸法や形状のことなった様々な分割面捜さを評価するために9 自動一面飽盤ケリップ

刃物が簡便に装着可能な形である仏ノー曹 帯のこ盤，それぞれの木工機械で切削した分割蘭製作した裁蔓断機は，振動を応閲した木材専用の夢，㈲磯と比較した．測定には争 小坂式表面粗さ計SE伽3C〈（株）としてプロトタイプ第i号機である．設計上8 送り装置の小坂梨9九粛大軍工学部所有）を使用した・開発や振動回数の不足等改良の余地はあるものの．振動

2．3．ユ 供試材

切断加工の第一歩を踏み出したものと考える。

試験片には，前項2．alで述べた供試材を使用した．

本磯は，震動漁を低周波簡域であるモーターを採用して！こ1平成9年度 研究報告 大分県産業軒i学技術センタ仙ているが†今後の課題としてはヶ 油圧。電磁石，あるいた捌こ9 広葉樹材1ナラ，ブナ等）や木質系材料（合板9は高周波簡域の超音波等を採用した切断機の検討開発も繊維版等）の切断加工実験も計画する予定である。

実験方法についても，被加工材の送り方法（切断速度考えている巴Fig．4は開発試作した裁断機である．の把握）の再検討千 振幅を小さくして回数を増加するこ

3せ2 工具刃物となど9 改良を加えると同時に抵抗値の計測方法を確立

本研究で使用した刃物の刃先角は35度9 歯端から歯端して行きたい．
Fig．6に切断分割した試験片を表す亡までのどッチは引地恥歯端角90度サ 逃げ角 ぐ歯背角き 紛擾
歯高まOmを採周して切断加工を行った。
今回は様々な予備賽験の中から刃先角度や歯塞角度等前述の条件を採用して加工実験を実施した．切断分割は，良好でや 分嘗Ij後の刃物には焼けや焦げは見られず変形等の異常は発生しなかった．さらに実験結果から振幅や 回数が変化すればや 刃物の形状を変化させ振動条件に適合した刃物が必要であることを把握した．

しかしゥ 今回は試験片による断片的な加工業験であったので，刃物の耐久性（摩耗性，摩擦性等う については争デ肝タ¶の収集が不十分であ計

今後さらにテ 検討を加え振動切断用の工具刃物の開発

Fig．6 切菱餅分割状態を進めたいと考えている．
Fig．5に刃物と取り付けた状態を表すヒ

3．4 表面粗さ

表面観さの測定結果についてはチリップソ】の分割面と同程度であった．今回の実験では予 切断分昏きの可能性を把握することが目的だったので，施さ測定の結果が予想外の好結果であった．

目標としては，自動一面吸盤の切削面を理想としたいが今後の課題として取り組む考えであるR
Fまg．7〜Fまg，10に粗さ測定結果をFig占1卜Figじま4にその時の加工面観さを表す．

ヰ、おわ車こFig．4 裁断機

今回の実験は早 晩磯波額域での工具刃物の振動によるスギ材の切断分割加工であったh この結果から切り屑の発生を押さえた切断加工の可能性への報緒を高めることができたものと考える，次年度には〜 有限要素法を伺いた高周波（超音波）付加装贋の関取 分割カ（抵抗値う の計測法の確立ウ 分割

メカニズムの解析等進め†加工実験で資料の整備を採る計画である【また†切断時における機械（工具刃物等）の寵勅書を測定してや 作業環磯への影響度を把握する考えである．

F∃g．5 工具刃物・・・・∴・∴モ、ユ）．石井信義†山本章雄：平成8年度研究報告大分県産業

3．3 班麿実験

科学技術センタナ ユ26129

洪試材には†スギを使用し繊維方向と平行に切断実験を行った，結果は，良好で卯断分割が可儀であることを確認した．今後は〜 実験の幅を広げデ冊タを収集する

こ■」＿■平成9年度 研究報告 大分県産業科学妓締センタm

Fまg。7 振動分穿き面

Fig．ユユ 振動分割面状態」 山 u 【＿ ．トー．− ふ t 閉 u室 ・「 T n← 緬 ‖ 担 「 「￣十Hpノ川弼壬喜＝

拙1葦トー＋ 担−−トーー 担円差；まg。8 自動一面飽切削薗

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