JP5367478B2

JP5367478B2 - 回転切削具

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Publication number: JP5367478B2
Application number: JP2009155462A
Authority: JP
Inventors: 武志三宅
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-06-30
Filing date: 2009-06-30
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2029-06-30
Also published as: JP2011011271A

Description

本発明は、切削対象物に有底穴を切削する際に使用される回転切削具に関する。

クロガキ、地松、ケヤキ、クワなどといった高級木材から製作された木製什器は、その風合の美しさなどを理由に、非常に高値で取引される。例えば、クロガキを有底円筒状に切削することによって製作された木製容器（例えば木製茶筒など）は、小さ目のものでも数千円から数万円で取引されている。木目や節の現われ方や色などによっては、それ以上の高値が付くこともある。

有底円筒状の木製什器の製作方法は、様々であるが、例えば、
［工程１］
円柱状に切り出された木材を用意する。
［工程２］
前記木材の上面（円柱状の前記木材における一対の円形面のうちの一方）にコアドリルを押し当てて回転させ、該コアドリルを所定深さ（前記木材の上面から底面（円柱状の前記木材における一対の円形面のうち上面でない方）までを貫通しない深さ）まで進入させることにより、前記木材の上面に所定深さの環状溝を形成する。
［工程３］
前記木材における前記環状溝よりも内側に残存する円柱状の残存部を別途用意したルータなどの器具を用いて切削し、前記木材を有底円筒状に形成する。
［工程４］
有底円筒状に形成された前記木材に仕上げ加工を施す。
といった工程を経る方法（以下においては、「非貫通法」と呼ぶことがある。）が知られている。

また、有底円筒状の木製什器の製作方法としては、
［工程１］
円柱状に切り出された木材を用意する。
［工程２］
前記木材の上面にコアドリルを押し当てて回転させ、該コアドリルの先端が前記木材の底面に達する（コアドリルが前記木材を貫通する）まで進入させることにより、前記木材を無底筒状の部材と、その内側の円柱状の部材とに完全に切り離す。
［工程３］
別途切り出した円盤状の木製の部材を、工程２によって得られた無底円筒状の部材の一方の開口端に貼り付けることにより、有底円筒状の製品を得る。
［工程４］
有底円筒状の前記製品に仕上げ加工を施す。
といった工程を経る方法（以下においては、「貫通法」と呼ぶことがある。）も知られている。

しかし、これら製作方法のうち、非貫通法では、工程３において、円柱状の残存部が木屑になってしまうため、非常に勿体無い。クロガキなど、最高級の木材を使用する場合には、数千円から数万円の価値のある木材を木屑にして捨てていることになる。上記の工程２を終えた際に残存する円柱状の残存部を木屑にすることなくそのままの形で取り出して、さらに寸法の小さな木製什器の製作などに利用できれば、木材の無駄を省くことができるものの、上述した非貫通法においては不可能である。

一方、貫通法では、非貫通法の残存部に相当する部分を、工程２において、木屑とすることなく円柱状のままで取り出すことができるので、その部分を、他の木製什器を製作する際などに利用することが可能になる。しかし、貫通法によって製作された木製什器は、その周壁を形成する無底円筒状の部材と、その底部を形成する円盤状の部分との境界で、木目が不連続になるため、非貫通法によって製作された木製什器よりも高値で取引されにくい。したがって、貫通法において単位体積当たりの木材から得られる利益は、非貫通法において単位体積当たりの木材から得られる利益と大差がないどころか、場合によっては少なくなってしまう。

非貫通法の工程３で、円柱状の残存部を木屑とすることなく、そのままの形態で取り出すことができれば、その残存部を別の木製什器の製作に利用できるとともに、得られる木製什器における周壁と底部を一体的に連続して形成することができるため、その木製什器を高値で取引することができるものの、そのような木製什器の製作方法は、これまでに提案されていなかった。

ところで、これまでには、
［従来技術１］
たがねを用いて前記残存部を分離する方法（例えば、特許文献１の第２頁上から１９行目〜第３頁上から４行目及び第５図、同文献の第４頁上から１４〜１９行目及び第２図、及び特許文献２の第１頁右下欄上から１２〜１７行目、第６図及び第７図を参照）や、
［従来技術２］
コアドリルの内面に形成したテーパー部を前記残存部に押し当てることにより、コアドリルの振動を前記残存部に伝えて前記残存部を分離する方法（例えば、特許文献２の第２頁右上欄上から７行目〜同頁左下欄上から１行目、第１図及び第２図を参照）
などが既に知られている。

しかし、これらの方法はいずれも、コンクリートを切削対象物としたものであり、切削対象物を木材とした場合に好適に使用できるものとなっていない。すなわち、上記の従来技術１，２はいずれも、前記残存部を根本で折ることにより分離するものとなっているため、これらの方法を、木材に使用すると、前記残存部が意図しない部分で折れるおそれがある。また、仮に前記残存部が意図した部分で折れたとしても、その折れた部分からひび割れが生じ、製品（木製什器など）に使用する部位にまでそのひび割れが達するおそれもある。

実開平０２−０８６７１０号公報特開平０２−１９０２０８号公報

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、木材などの切削対象物に有底穴を切削して木製什器などの製品を製作する際に、前記切削対象物における前記有底穴の内部を形成していた部分の略全体をそのままの形態で綺麗に取り出すことのできる回転切削具を提供するものである。

上記課題は、円筒状のコアドリルの先端に設けられた環状溝形成刃を切削対象物の表面に押し当てながらコアドリルを回転させ、環状溝形成刃を所定深さまで進入させることにより、切削対象物に環状溝を形成する回転切削具であって、前記環状溝よりも内側で円柱状に残存する残存部をその根本部分で切削対象物における他の部分から切り離すための残存部切り離し刃が、コアドリルの先端近傍の周壁に収容され、環状溝形成刃を前記所定深さまで進入させた後、残存部切り離し刃をコアドリルの周壁から内側へ突出させながらコアドリルを回転させることにより、前記残存部の略全体を円柱状のまま切り離すことができるようにしたことを特徴とする回転切削具を提供することによって解決される。

このように、残存部切り離し刃をコアドリルの周壁に収容するとともに、残存部切り離し刃をコアドリルの周壁から内側へ突出させることのできる構成を採用することにより、切削対象物に環状溝を形成した際に該切削対象物における前記環状溝よりも内側に残存する円柱状の残存部を根本部分で綺麗に切り取ることが可能になる。したがって、前記環状溝よりも内側に残存する円柱状の残存部を他の木製什器の製作などに利用することも可能になる。

また、本発明の回転切削具を使用して得られた有底穴を有する製品において、該有底穴の周壁の部分と底の部分とは一体的に連続した形態となっているため、その境界で木目や節目が非連続になることもない。また、周壁の部分に対して底の部分を貼り合わせる必要もないので、接着剤などを使用する必要もない。したがって、得られる製品を高値で取引し、その販売によって得られる利益を高めることもできるようになる。

本発明の回転切削具において、残存部切り離し刃の具体的な形態や、コアドリルの周壁に対して残存部切り離し刃をどのように収容するかは特に限定されない。しかし、残存部切り離し刃を、円弧状に湾曲された帯状片の先端に設け、該帯状片の全体を、コアドリルの先端近傍の周壁にその周方向に沿って設けられた帯状開口部の内側に収容し、前記帯状片の基端に、前記帯状片の先端をコアドリルの内側へ回動可能に軸支する軸体を接続すると好ましい。これにより、コアドリルの周壁に対して残存部切り離し刃をコンパクトに収容することが可能になる。

このとき、コアドリルの周壁に、前記帯状開口部の基端からコアドリルの基端へ向かって延びるスリット又は長溝を形成し、該スリット又は該長溝を通って前記軸体の一端をコアドリルの基端よりも後方まで延在させ、前記軸体の前記一端には、前記軸体を一の方向へ回転するよう付勢するための付勢手段を接続し、該付勢手段によって、残存部切り離し刃をコアドリルの内側へ突出するように付勢すると好ましい。これにより、コアドリルの先端近傍に収容された残存部切り離し刃を、コアドリルの基端側から付勢することが可能になり、残存部切り離し刃を前記残存部の外面に常に押し当てることが可能になる。

以上のように、本発明によって、木材などの切削対象物に有底穴を切削して木製什器などの製品を製作する際に、前記切削対象物における前記有底穴の内部を形成していた部分の略全体をそのままの形態で綺麗に取り出すことのできる回転切削具を提供することが可能になる。

本発明の回転切削具の全体を示した斜視図である。本発明の回転切削具におけるコアドリルを示した斜視図である。本発明の回転切削具における残存部切り離し刃（カッター）を示した斜視図である。図２のコアドリルを使用して切削対象物に環状溝を形成している途中の状態を示した断面図である。図４の状態からコアドリルをさらに進入させ、切削対象物に環状溝を形成し終えた状態を示した断面図である。図５の状態からコアドリルを引き抜いた状態を示した断面図である。図６の環状溝に図１の回転切削具を嵌め込んだ状態を示した断面図である。図７の状態からコアドリルを回転させ、切削対象物における残存部を他の部分から切り離している途中の状態を示した断面図である。図８の状態から残存部切り離し刃をコアドリルの内側へさらに突出させ、切削対象物における残存部を他の部分から切り離し終えた状態を示した断面図である。図９の状態から回転切削具と残存部を引き抜いた状態を示した断面図である。図１０の切削対象物（加工品）に仕上げ加工を施すことによって得られた製品を示した断面図である。図７の回転切削具及び切削対象物をコアドリルの基端側から見た状態を示した平面図である。図８の回転切削具及び切削対象物をコアドリルの基端側から見た状態を示した平面図である。図９の回転切削具及び切削対象物をコアドリルの基端側から見た状態を示した平面図である。

本発明の回転切削具について、図面を用いてより具体的に説明する。

１．回転切削具の概要
本実施態様の回転切削具１０は、図１〜図３に示すように、円筒状のコアドリル１１と、クランク状のカッター１２と、カッター１２を付勢するためのカッター付勢手段１３と、コアドリル１１の最大進入深さを調節するためのコアドリルストッパー１４とで構成されたものとなっている。コアドリル１１の基端には、コアドリル１１をその中心軸回りに回転させるための回転シャフト２０が接続される。

２．コアドリル
コアドリル１１は、図２に示すように、その一方の開口端（先端）に沿って複数の刃（環状溝形成刃１１ａ）が環状に設けられたものとなっている。このコアドリル１１は、環状溝形成刃１１ａを切削対象物３０の表面に押し当てながらコアドリル１１を回転させ（図４を参照）、環状溝形成刃１１ａを所定深さまで進入させることにより（図５を参照）、切削対象物３０に環状溝３１を形成するものとなっている（図６を参照）。

コアドリル１１の周壁の厚さは、図４に示すように、環状溝形成刃１１ａが設けられた先端部よりも、それ以外の部分の方が薄くなっている。これにより、環状溝３１を形成する際に、コアドリル１１の先端のみが切削対象物３０に接触し、コアドリル１１における先端以外は切削対象物３０に接触しないようにすることができるので、コアドリル１１を回転又は進入させる際の抵抗を低減することができる。

コアドリル１１の周壁の具体的な厚さは、切削する環状溝３１の寸法やコアドリル１１の素材などによっても異なり、特に限定されないが、コアドリル１１の強度を維持できる範囲でできるだけ薄くすると好ましい。これにより、環状溝３１の幅を狭くして、切削対象物３０における環状溝３１よりも内側の円柱状の残存部３２を大きく残すことができるからである。本実施態様の回転切削具１０においては、コアドリル１１を炭素鋼によって形成しており、その周壁の厚さは、先端部で約２ｍｍ、それ以外の部分で約１．５ｍｍとしている。

コアドリル１１の先端近傍の周壁には、図２に示すように、コアドリル１１の周方向に沿った帯状開口部１１ｂと、帯状開口部１１ｂの基端からコアドリル１１の基端にまで達するスリット１１ｃとが設けられている。スリット１１ｃは、その長手方向がコアドリル１１の中心軸方向に対して平行となる向きに設けられている。図１に示すように、帯状開口部１１ｂの内側には、後述するカッター１２における帯状片１２ｂが収容され、スリット１１ｃには、後述するカッター１２における軸体１２ａが収容される。このため、帯状開口部１１ｂとスリット１１ｃは、それぞれ帯状片１２ｂと軸体１２ａよりも少なくとも一回り大きく形成しておく。

コアドリル１１の基端面には、図１に示すように、カッター付勢手段１３を取り付けるためのカッター付勢手段取付部１１ｄと、コアドリル１１を内外に貫通する貫通孔１１ｅとが設けられている。本実施態様の回転切削具１０において、カッター付勢手段取付部１１ｄは、コアドリル１１の本体から着脱することができるようになっており、カッター付勢手段取付部１１ｄや、それに接続されるカッター１２を、コアドリル１１から簡単に取り外すことができるようになっている。

３．カッター
カッター１２は、コアドリル１１によって環状溝３１が形成された切削対象物３０（図６を参照）における環状溝３１よりも内側に残存する円柱状の残存部３２を、切削対象物３０における他の部位から切り離すためのものとなっている。カッター１２は、図３に示すように、軸体１２ａと、軸体１２ａの先端近傍に固定された帯状片１２ｂと、軸体１２ａの基端を折り曲げることによって形成された折り曲げ部１２ｃとで構成されている。帯状片１２ｂと折り曲げ部１２ｃはいずれも、それぞれの長手方向が軸体１２ａの長手方向に対して垂直となる向きに設けられている。

図１に示すように、カッター１２をコアドリル１１にセットした状態において、カッター１２の折り曲げ部１２ｃは、カッター付勢手段１３に接続されるようになっている。このため、折り曲げ部１２ｃは、図１２〜図１４に示すように、カッター付勢手段１３によって矢印ａの向きに付勢された状態となる。このため、軸体１２ａを介して折り曲げ部１２ｃに接続されている帯状片１２ｂは、軸体１２ａを中心として矢印ｂ（図１２〜図１４を参照）の向きに付勢された状態となる。軸体１２ａの先端は、スリット１１ｃの先端側の端面に設けられた小穴１１ｆ（図１を参照）に挿入されて回転可能に軸支されている。

帯状片１２ｂは、その先端（軸体１２ａに接続されていない側の端）の内側のエッジが先鋭に形成されており、刃（残存部切り離し刃１２ｄ）として機能するようになっている。このため、コアドリル１１にカッター１２をセットした状態でコアドリル１１を矢印ｃ（図１２〜図１４を参照）の向きに回転させると、図７〜図９に示すように、残存部３２の根本付近が残存部切り離し刃１２ｄによって外側から削り取られるようになる。帯状片１２ｂにおける残存部３２の外面に接触する部分には鋸歯などを形成してもよい。これにより、残存部３２をより速やかに切断することが可能になる。残存部切り離し刃１２ｄは、上述したカッター付勢手段１３の作用によって、残存部３２を削るにつれてさらにコアドリル１１の中心に向かって進んでいく。残存部切り離し刃１２ｄが削り取った削り屑は、スリット１１ｃや環状溝３１を通って切削対象物３０の表面まで移送される。

残存部切り離し刃１２ｄの先端がコアドリル１１の中心に達したときには、図９に示すように、残存部３２は、切削対象物３０における他の部位から完全に切り離された状態となる。この切り離された残存部３２は、他の製品を製作する際に使用することができる。残存部切り離し刃１２ｄがコアドリル１１の中心に達すると、図１４に示すように、折り曲げ部１２ｃが、回転シャフト２０の外面に突き当たってそれ以上移動しなくなる。切削対象物３０から回転切削具１０と残存部３２を引き抜くと、図１０に示すように、有底円筒状の加工品３３が得られる。この後、加工品３３の内底面などに必要な仕上げ加工を施すと、図１１に示すように、製品３４が得られる。残存部切り離し刃１２ｄが形成された帯状片１２ｂをコアドリル１１の最先端部に収容すると（環状溝形成刃１１ａの一部を切り欠いてその切り欠いた部分に帯状片１２ｂを収容すると）、加工品３３の内定部におけるでっぱりを無くすことも可能である。

ところで、帯状片１２ｂは、図１２に示すように、円弧状に湾曲した形状となっており、コアドリル１１の周壁に収容できるようになっている。帯状片１２ｂの寸法は、特に限定されないが、残存部３２を完全に切り離すためには、帯状辺１２ｂの先端がコアドリル１１の中心まで達するようにしておかなければならない。したがって、帯状辺１２ｂの基端と先端とを結ぶ線分の長さが、コアドリル１１の半径よりも大きくなるようにしておかなければならないことに注意する。

カッター１２の素材は、特に限定されない。しかし、カッター１２の軸体１２ａや帯状片１２ｂは、コアドリル１１の周壁に収容しなければならない関係上、寸法的に強度を出すことが困難であるので、できるだけ高硬度の素材を採用すると好ましい。また、カッター１２は摩擦によって高温になることから、高温に耐えることのできる素材を採用すると好ましい。本実施態様の回転切削具１０においては、高速度工具鋼（いわゆるハイスピード鋼）によってカッター１２を形成している。高速度工具鋼は、高炭素鋼に、クロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、コバルトなどの合金元素を多量に添加したものである。

４．カッター付勢手段
カッター付勢手段１３は、カッター１２を所望の向きに付勢できるものであれば特に限定されないが、通常、弾性体が採用される。カッター付勢手段１３として好適な弾性体としては、コイルばねや板ばねなどが例示される。本実施態様の回転切削具１０においては、図１に示すように、コイルばねをカッター付勢手段１３として使用している。使用するコイルばねのばね定数は、切削対象物３０の硬さや、コアドリル１１の回転速度や、カッター１２における帯状辺１２ｂの寸法などに応じて適宜決定される。

５．コアドリルストッパー
コアドリルストッパー１４は、図５又は図９に示すように、コアドリル１１の環状溝形成刃１１ａが所定の最下点に達した際に切削対象物３０の表面に突き当たり、コアドリル１１が切削対象物３０に対してそれ以上進入できないようにするためのものとなっている。コアドリルストッパー１４は、このような作用効果を奏することができるのであれば、その形態は、特に限定されないが、本実施態様の回転切削具１０においては、図１に示すように、コアドリル１１に外観された開環状の部材を用いている。閉環状ではなく、開環状としたのは、その切れた部分からカッター１２における軸体１２ａをコアドリル１１にセットできるようにするためである。

コアドリルストッパー１４について更に詳しく説明する。本実施態様の回転切削具１０において、コアドリルストッパー１４は、図１に示すように、第一リング１４ａと、第一リング１４ａよりもコアドリル１１の基端側に配される第二リング１４ｂと、第二リング１４ｂをコアドリル１１の周壁に対して位置固定する固定具１４ｃとで構成されている。第二リング１４ａは、固定具１４ｃによってコアドリル１１と一体化されているため、コアドリル１１と一体となって回転するようになっているが、第二リング１４ｂは、コアドリル１１の外周面に遊びがある状態で取り付けられており、コアドリル１１に対して自由に回転できるようになっている。これにより、コアドリル１１を回転させても、切削対象物３０に接触する第一リング１４ａが回転しないようにすることが可能になり、切削対象物３０が摩擦によって痛むのを防ぐことができる。

６．用途
本発明の回転切削具１０も用いて切削する切削対象物３０の種類は特に限定されない。しかし、残存部３２をそのままの形状で取り出して他の製品の製作に利用するという観点からは、切削対象物３０が木材であると特に好ましい。なかでも、クロガキ、地松、ケヤキ、クワなどといった高級木材が切削対象物３０である場合に好適に使用することができる。また、本発明の回転切削具１０によって製作する製品は、有底穴を有する形態のものであれば特に限定されない。上述した理由により木製製品であると好ましい。このような製品としては、木製茶筒などの各種木製容器を始めとする木製什器が例示される。

１０回転切削具
１１コアドリル
１１ａ環状溝形成刃
１１ｂ帯状開口部
１１ｃスリット
１１ｄカッター付勢手段取付部
１１ｅ貫通孔
１１ｆ小穴
１２カッター
１２ａ軸体
１２ｂ帯状片
１２ｃ折り曲げ部
１３カッター付勢手段
１４コアドリルストッパー
１４ａ第一リング
１４ｂ第二リング
１４ｃ固定具
２０回転シャフト
３０切削対象物
３１環状溝
３２残存部
３３加工品
３４製品

Claims

円筒状のコアドリルの先端に設けられた環状溝形成刃を切削対象物の表面に押し当てながらコアドリルを回転させ、環状溝形成刃を所定深さまで進入させることにより、切削対象物に環状溝を形成する回転切削具であって、
前記環状溝よりも内側で円柱状に残存する残存部をその根本部分で切削対象物における他の部分から切り離すための残存部切り離し刃が、コアドリルの先端近傍の周壁に収容されるとともに、
残存部切り離し刃が、円弧状に湾曲された帯状片の先端に設けられて、該帯状片の全体が、コアドリルの先端近傍の周壁にその周方向に沿って設けられた帯状開口部の内側に収容され、前記帯状片の基端には、前記帯状片の先端をコアドリルの内側へ回動可能に軸支する軸体が接続され、
コアドリルの周壁には、前記帯状開口部の基端からコアドリルの基端へ向かって延びるスリット又は長溝が形成されて、該スリット又は該長溝を通って前記軸体の一端がコアドリルの基端よりも後方まで延在され、
前記軸体の前記一端には、前記軸体を一の方向へ回転するよう付勢するための付勢手段が接続されて、該付勢手段によって、残存部切り離し刃がコアドリルの内側へ突出するように付勢され、
環状溝形成刃を前記所定深さまで進入させた後、残存部切り離し刃をコアドリルの周壁から内側へ突出させながらコアドリルを回転させることにより、前記残存部の略全体を円柱状のまま切り離すことができるようにしたことを特徴とする回転切削具。