平成‖年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

凍動工具を採属した自助切断加工機の開発研究
石井信義鶴斎藤雅樹白兎鞍宏猷㌔栗山保士紳
材料開発部・九州大学寧・（有）栗山機工作所稗

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u8terialDevelopment Division・Kyushu University●−Kuriyama Machiile Maneuvering‡nc．●雪雲旨
本研究における切断加工払被加工物の切断送り方向に対してダウン方向に低周波領域の回転振動を付加して行うもの

である・本報告においては．切断加工の機構や刃物の形状について説明すると共に，一連の回転振動条件下において得られた，切り屑の発生量，振動発生者等実験的に検証し，振動が木材の切断加工に及ぼす効果についてデータの解析を行った．
その結果，（1）切り屑の発生量は，10×100×300（仰）・120（g〉の供試材をチップソー（刃厚3冊）で切断した場合は3．6〜4．0（g〉が排出され，開発刃では0．34〜0．42（g）を測定した。
（2）振動発生音は，無負荷状態のときチップソーでは86．2dB，開発刃では78．6dBを把握した．この時の周波数は，チップソーと開発刃とも6，300〜5・000地）を測定した．開発刃のときは心理的不快感は無く，装置の加工精度を向上することによって，さらに発生音は低減できるものと考える．
（3）切断面粗さについては，丸鋸では粗さ曲線の最大高さは31．軸恥中心線平均粗さは1．紬の数値を測定した。開発刃では10．6仰と1．8仰の数値を測定し，チップソ一に比べ低い数値であった．
（4〉実用装置設計について札切断実験を進める中で不備な息改良点などを把握しながらモデル化用イメージ図を作成した．

l． はじめに

2．研究方法本県地場産業の一つである木材加工工場では，木材を切2．1実験方法

断分割する麻に発生する切り屑と騒音の問題があり，作業

2．1．1実♯櫨

者の健康を阻害している状況がある．これらを解決するた

本研究を進めるための実験機の動力蘇ほ、汎用モータ

め．新しい木材の切断分割システムを開発することとし，ー（電源60Hz，電圧2，2佃勘回転数i，800どP払）を使用し，研究開発を簸施した膏錮

工具刃物の動作を偏心軸により回転振動に変換して，加工

これは，アサリの無い工具刃物を低周波によって振動さを行う機構とした．加工材の送り方法は，手動送りとした．

せ，その振動で木材を切断分割（以下切断〉する方法であ

振動回数と送り速度の変換払インバータによる周波数制る．ニの研究開発は，切断メカニズムの理添的解析（力学御とした．

的要因，幾何学的要臥材料学的要因），工具刃物の開発

Fまg．1には使用した実験機を表す．

（形軋耐久ヰ乳耐熱性，酎摩耗性等〉 を邁め技術の蓄積をベjLト図ることと，開発技術は木材のみならず軟質材等の切断にも利用の可能性を紘大することにある中本年度は，試作した実験機を使用して切断実験を行い，切り屑の発生盈や回転板動普を郵定した嗜また，実用機の設計についても検討を行った．
この研究の目的は，木材加工工場において，木材を切断分割する際に，切り屑の発生と騒音を押さえ快適搾草深境を線供することを巨額とした，木材の切断装置の開発
Fまg。呈実験機 く側面図〉にある．

ー93−平成11年度 研究報告 大分県産業科学技術センター

2．1．2エ具刃物

2．3 境音の測定

使用した工具刃物は，アサリのない階段状の刃物を製作

機械の作動時における騒音は，作業者に対し聴覚障害やした．刃物に使用した素材は，炭素工具鋼SKH−2である。

心理的な不快感を与え作業能率にも影響する．そこで，今刃のピッチは2．5n】mとした．ピッチとは，垂直刃の長さまた回試作した切断装置の回転振動時の騒音レベルと周波数は水平刃の長さを指す．各刃の刃先角は30度とした，刃厚を軌定した，さらに，現在木材切断に使われているチップは0．25！叫刃先部の長さは70mmである．全長は300m何である．

ソーの回転時における騒音レベルと周波数を軌定した．

Fig．2は刃物の形状である．

その時に使用したチップソーは，前項2．2で述べた刃物である．測定は，いずれも無負荷状態を基本とした．
使用した測定機器は，周波数分析器・SA−27S，精密騒音計・NL−14，リオン（株）製である．
2．4 切断面粗さの測定
挽肌の良否は，製品の外観的価値だけでなく最終仕上げ

Fig．2 工具刃物を考えた場合の歩留まりにも関係し，種々の切断条件の影

2．1．3 供試材

響を受ける．そこで，挽肌の差異を把握するために，開発刃切断実験に使用したワークは，スギ板目材で試験片のとチップソー（前項2，2）による挽肌の状態を測定した，寸法を100（T）×300（L）×30（R）mmとした．試験片の含水率測定には，三次元表面粗さ形状測定機・SURFCOM575A，は10〜15％，密度は0．37〜0．41（g／cmりを使用した．

（株）東京精密製を使用した，

2。1．ヰ実験方法

2．5 実用嚢謹の設計

切断加工方向は，繊維方向と平行とした．試験片の送開発技術を利用して木材加工するには，新しい工具刃物

り速度は1．5tロ／minとした．刃物の取り付け角度は，試験片や回転振動を具備した装置が必要である．また，技術移転の送り方向に対して45度に設定した．入力電圧は200v，電を進めるためには，実験機では無く作業現場の仕様（操作源は60日zとして，インバータにて電源を自由に変換可能な性，安全性，メンテナンス等）に耐える機能を備えた装置方法を採用した．今回の実験では，刃物の片振幅は5m恥 振でなければならない．そこで，実験機や10年度の研究成果

動回数は2，280rpm（電源40Hz）を使用した．

を参考にして新しい実用装置のデザイン設計を進めた．

Fig，3に切断加工の状況を表す．
3．結果および考察

戸車云運動
3．1切り屑の測定

切り屑の発生量は，ワークを開発刃で切断した場合は0．34〜0。42（g）が排出され，チップソーでは3．6〜4．0（g）を測定した．結果から開発刃では，チップソーのほぼ10分の1の切り屑排出量を確認した．よって，開発刃を使用すれば切り屑の発生量を押さえることが可能と考える．
また，参考に切り屑の状態を測定した，開発刃では糸屑のような繊維状であった，チップソーでは固形状を観察した，Fig．4には開発刃の切り屑を表す疇Fig．5にはチップソーの切り屑を表す．測定に使用した機器−もデジタルマ
イクロスコープ・Ⅴ拍剛Z450，（株）キーーここンス製である．
Fig．3切断状況
2．2 切り屑の測定開発刃物での切り屑発生量は，ワークを切断加工後直ちに屑を回収して重量測定を行った∴また，参考のためにチップソー（305￠×歯厚3（齢〉，回転数4，300叩m（60Hz），歯数100）で切断したときの切り屑畳を測定して比較した．
重畳執定には，デジタル電子台秤・EP−40払／EP−6000複合型，研精工菓（妹）製を使用した．
Fig．4開発刃の切り屑（170X）−94 ￣

平成11年度 研究報告 大分県産業科学技術センター−3諸㍑用誓用 明 朗 椚8lHU UトトlOlH
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Fig．5チップソーの切り屑（170X）

Fig．8振動音の発生（開発刃・負荷状態時）

3．2 騒音の測定

3．3 切断面隠さの測定

木材加工機は，一般にきわめて高速で運転される，この開発刃の切断面は，チップノーの切断面に比べてきわめため大きな騒音を発する機械が多く，帯鍵盤，丸鋸盤，各種て滑らかであった．Fig．9，10には，測定結果の一例を表す．

地盤等が騒音規制法で特定装置として規定されている，測定結果は，チップソーでは粗さの最大高さは31．5〃恥中ISOでは等価騒音レベル85dBですでに聴覚に障害があると心線平均粗さは1．8〟mであった．開発刃では10．6〃mと1，8している．Fig．6，7には，開発刃とチップソーの無負荷状態〃mを測定した．チップソ一に比べて低い数値であった。

時の周波数分析と等価騒音レベルの測定結果を表した．周3．4 実用装置の開発

波数については，開発刃，チップソーともほぼ同様の数値

実用装置の開発は，前項2。4で述べた内容を検討しながであった．騒音レベルは切断装置では最高値が7臥6dBをら設計を行った．詳細については，今後仕様を決定しなが測定した．丸鍵盤では86．2dBを測定した．実験機では作動

ら装置製作のための設計図を整備し，同時に装置の名称に時における心理的不快感は，無かった．特に開発刃の回転ついても検討課題として，取り組む考えである・

振動音はほとんど無く，実験機の回転伝達軸の摩擦音等でFig．11，12に実用装置製作のためのイメージ図を表す．

あった．騒音レベルの数値は，実験機の製作加工精度を高ヰ．おわりにめることによって，低減可能と考える．Fig，引こは，参考に今回の実験は，切り屑や振動音の発生量等作業環境に負荷状態時の周波数分析と騒音レベル（67．7dB）を表す．
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与える影響についてのデータ収集であった．この結果から切り屑と振動音の発生を押さえた切断加工の可能性へ

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IOSの期待を高めることができたものと考える．
次年度には，理論解析，工具刃物の開発，実用機の開発，TRGO斤分割力（抵抗値）の計測法の確立等，加工実験を進めな

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がら資料の整備を図る計画である．

MM 10SADR 25．謝辞
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本研究の遂行にあたり，工具刃物の開発試作に関して貴Fig．6振動音の発生（開発刃）重なご意見アドバイス頂きました，天龍製鋸（株）竹村増
書取締り技術部長に対し感謝の意を表します．

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参考文献1）．石井信義，山本幸雄：平成9年度研究報告大分県産業Oニ00：10

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科学技術センター，160−163

DIR
ATT−10dB
35m5 F2）．石井情義，大内成司：平成10年度研究報告大分県産業科学技術センター，109−113

MM 10SADR 23）．木材加工機械の騒音軌定方法：日本規格協会
JIs B 6521

8．3・一5．Ok4）．切削加工：海青杜，106−112
5）．チップソー：楳書店，2−91

Fig．7振動音の発生（チップソー）−95−平成11年度 研究報告 大分県産業科学技術センタw‖†∽り管︺L︼てこニ﹁ニ上ニ﹂竺≡÷ン；；■一丈

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竹出 三三三笠＝⊥＝＝＝：＞ ニー⊥rFig，9 切断面粗さ（チップソー）

Fig．10 切断面粗さ（開発刃）2．刃物モーター
1．刃物

3．送りローラー

4．ペースフレーム

5．刃物主軸Fig．11切断装置（平面図）

Fig．12 切断装置（側面図）

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