JPH05177606A - ほぞ加工機の加工制御方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 加工材の上面、下面及び中心を加工基準とし
た各種のほぞ加工を加工材の反転操作なしで、しかも単
一の加工機で行うこと。 【構成】 コンベア23上にクランプ固定した加工材Ｗに
対応して回転カッターＳを設け、この回転カッターＳを
コンピュータ40の指令信号によって少なくともＺ軸方向
に移動制御して上記加工材Ｗにほぞ加工を行う加工機に
おいて、加工材Ｗの下面にコンベア面を基準とする固定
的な下部原点を、加工材Ｗの上面に加工材の大きさによ
って変動する上部原点をそれぞれ想定する。また上記二
つの原点位置から加工材Ｗの中心原点を算出して想定す
る。そして、この下部原点、上部原点及び中心原点を基
点としたデータで回転カッターのＳ移動を制御するよう
にし、上記三つの原点の切り換えを操作パネル42の選択
スイッチ42ａによって人為的に行うようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コンピュータの指令
信号によってカッターの移動を制御し、加工材に所要の
ほぞ加工を行うほぞ加工機の制御方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、熟練技能者の不足を補う目的、あ
るいは構成強度、嵌合精度の向上を図る目的で木造建築
におけるほぞ接合部の加工が機械化されてきている。こ
のほぞ加工は、使われる個所によって加工基準が異な
り、加工材Ｗの表面ｍを寸法基準とする場合と、加工材
Ｗの中心ｎを寸法基準とする場合がある。前者の一例と
しては図１２のかま雌ほぞ、図１３のあり雄ほぞがあ
り、また後者の一例としては図１４の平雄ほぞがある。

【０００３】表面基準のほぞ加工方式としては二つのや
り方があり、図１０のように加工材Ｗａ（Ｗｂ）をテー
ブルＢに載せ、下面ｄすなわちテーブル面を基準とする
ものと、加工材Ｗａ（Ｗｂ）の上面ｕａ（ｕｂ）を基準
とするものとがある。前者の場合は、加工基準が常に一
定位置にあるのでほぞの寸法管理が容易であるが、後者
の場合は材料の大きさによって加工基準が絶えず変動す
るので、加工の都度計測を行い、ほぞ寸法の設定操作を
必要とする煩わしさがある。

【０００４】従って、ほぞ加工は加工材の下面を基準と
して行うのが合理的である。ところで、ほぞ加工は同じ
加工材にに数カ所がなされるのが通例であり、各ほぞは
統一して同一表面側、例えば下面側を基準として削成さ
れる。しかし多くの加工材の中には、例外的に下面と上
面の両方を基準面とするものが存在する。このように二
つの基準面をもつものは、まず下面を加工基準として一
群のほぞ加工を行い、次に加工材を１８０゜反転して残
りの他群のほぞ加工を下面基準で行うようにしたもので
ある。

【０００５】一方、図１４の平雄ほぞ加工は上記の表面
基準の加工方式で行うことができない。すなわち、この
場合は、加工材Ｗａ（Ｗｂ）の高さＴａ（Ｔｂ）を計測
して中心位置Ｏａ（Ｏｂ）を算出し、この算出値に基づ
いて中心振り分け的に回転カッターの移動量を制御しな
ければならない。従って、この中心基準の場合は、全く
別のほぞ加工機を必要とする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように表面基準の
ものにあっては、従来では加工材を反転操作する必要を
生じ、このために加工ライン中に反転装置の組み込みを
余儀なくされた。従って、設備費の高騰を招くことにな
る。反転には、持ち上げ、回転、下降の一連の動作を要
し、かつ加工材は長大であるため迅速な処理ができず、
加工作業の能率低下を招くという問題点もあった。ま
た、中心基準のものにあっては別の加工機を要するとい
う問題点があった。本発明は、加工基準面をソフト的に
切り換えることにより上面、下面及び中心を基準とした
ほぞ加工ができ機械構成の簡素化、効率的な加工を達成
することができる加工制御方式を提供しようとする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの加工制御方式は、次の通りである。すなわち、この
発明の要旨とするところは、テーブル上に固定した加工
材に対応して回転カッターを設け、この回転カッターを
コンピュータの指令信号によって少なくとも上下方向に
移動制御して上記加工材に所要のほぞ加工を行う加工機
において、加工材の下面にテーブル面を基準とする固定
的な下部原点を、加工材の上面に加工材の大きさによっ
て変動する上部原点をそれぞれ想定し、さらに上記二つ
の原点位置から加工材の中心原点を算出して想定し、こ
れら下部原点、上部原点及び中心原点を基点としたデー
タで回転カッターの移動を制御すると共に、上記三つの
原点の選択的な切り換えによって上記加工材の上面側領
域、下面側領域及び中心領域へのほぞ加工を行うように
したことにある。

【０００８】

【実施例】以下、この発明に係るほぞ加工機の加工制御
方式を一実施例について具体的に説明する。まずほぞ加
工機の構成を、図１の正面図、図２の一部縦断側面図に
よって説明すると、１はフレーム ２はフレーム１の後
側に樹立した門型のコラム３はコラム２に設けた昇降方
向（Ｚ軸方向）のガイドレール ４はガイドレール３に
昇降自在に係合した昇降体 Ｍ１は前記したコラム２の
上端に、下向きに取りつけたサーボモータなどの第１の
駆動モータ ５は駆動モータＭ１の出力軸に連結した上
下方向の送りねじ軸 ６は送りねじ軸５に螺合した昇降
体４側の受動ナット ７は昇降体４の前面側に設けた左
右方向（Ｘ軸方向）のガイドレール８はガイドレール７
に移動自在に係合した取付ベースである。

【０００９】９は取付ベース８に設けた高周波モータか
らなる主軸モータ 10は主軸ヘッドを構成した主軸モー
タ９のスピンドルで、前記Ｘ軸及びＺ軸と直交する前後
方向（Ｙ軸方向）に突出して設ける。Ｓはチャック11を
介してスピンドル10の端部に固定した回転カッター Ｍ
２は前記昇降体４の端部に横向きに取りつけたサーボモ
ータからなる第２の駆動モータ 12は駆動モータＭ２の
出力軸に連係した左右方向の送りねじ軸 13は送りねじ
軸12に螺合した取付ベース８側の受動ナットである。

【００１０】次に14、14は前記昇降体４の上端部に樹立
した一対の昇降ガイド 15はスライドベアリング15ａ、
15ａを昇降ガイド14、14に係合して昇降自在としたカッ
ターカバーで、図２のように重量により常時は昇降ガイ
ド14の下端位置に垂下している。16はカバー15の上端に
設けた集塵口 17はカバー15の前面側に設けた透明のぞ
き窓である。

【００１１】次に上記カッターカバー15を外套位置から
上方へ退避させる退避作動手段について図４を参照して
説明する。18は一対の昇降ガイド14、14を上端で結合し
た連結板 19は連結板18の中央部に下向きに設けた空圧
シリンダ 20は空圧シリンダ19のピストンロッド端に設
けた引き上げ作動片で、昇降ガイド14、14に緩く嵌合
し、カバー15におけるスライドベアリング15ａ、15ａの
下端に係止する。上記のピストンロッドは、常時は伸長
状態にあって作動片20を昇降ガイド14、14の下端位置に
作動片20を位置設定する。

【００１２】図２において、21ａ及び21ｂは回転カッタ
ーＳの上側及び下側にして取付ベース８に設けた一対の
加工材Ｗの位置決め用ストッパー 22は上記ストッパー
21ａ、21ｂと反対側にしてフレーム１の前側に設けたベ
ッド 23はベッド22上に設けた前後方向の送り込みコン
ベア 24は送り込みコンベア23の両側に配設した一対の
バイス片25、25からなる求心クランプ手段 26はクラン
プ手段24の開閉用操作ハンドルである。上記した上部の
ストッパー21ａは、回転カッターＳがテーブルを兼ねる
コンベア面より下にあるとき加工材Ｗの端面に対応し、
また下部のストッパー21ｂは、回転カッターＳがコンベ
ア面より上にあるとき加工材Ｗの端面に対応する。

【００１３】次にLS１は、取付ステイ27を介して前記昇
降体４に取りつけた第１のリミットスイッチで、カバー
15に固定した接触子28に対応させて第１の検出手段を構
成する。そして、昇降体４の下降動作によって前記カバ
ー15が加工材Ｗの上面に当接するとき、これに対する昇
降体４の動きを検出する。この検出信号は第１の駆動モ
ータＭ１の早送り回転を第１の切削送り回転に切り換え
るように作用する。LS２は同様にして取付ステイ29を介
して昇降体４に取りつけた第２のリミットスイッチで、
カバー15の接触子30に対応させて第２の検出手段を構成
する。そして、加工材Ｗ上に停止するカバー15に対して
昇降体４が前記第１の検出位置からさらに下方へ所定量
移動するとき、検出信号を出力する。（図３参照）

【００１４】上記の検出信号は、第１の駆動モータＭ１
の切削送り回転を第２の切削送り回転に切り換えるよう
に作用する。そして、この検出信号を基点として前記第
１の駆動モータＭ１（及び第２の駆動モータＭ２）は所
定のＮＣプログラムに従った制御運転を行う。上記のＮ
Ｃプログラムは、加工するほぞに応じて種々用意するも
ので、後述の操作パネルに設けたセレクトスイッチによ
り選択して設定する。すなわち、回転カッターＳはコン
ピュータ40及びこれに接続した制御装置41により自動制
御されるもので、その移動量はロータリエンコーダ43を
介して正確に把握される。

【００１５】ここで、上記の所定量すなわち第１のリミ
ットスイッチLS１に対する第２のリミットスイッチLS２
の検出位置差は、昇降体４に位置規制された状態で垂下
するカバー15の下端位置と、回転カッターＳの中心位置
との差寸法に一致して設定しておく。このように設定す
ることで、上記ＮＣプログラムの開始点（基点）を加工
材Ｗの上面に一致して設定することができる。換言すれ
ば、加工材Ｗの上面を基準として所定のほぞ切削加工を
行うことができる。

【００１６】なお、加工材Ｗの下面の位置は前記した送
り込みコンベア23のコンベア面と常に一致しており、特
別な検出手段を必要とすることなく固定的（絶対的）な
ポジションとして把握することができる。また、上記の
上面検出位置と下面位置から加工材Ｗの中心位置を把握
することができる。すなわち中心位置は、（上面検出位
置−下面位置）÷２ の算式で求めることができる。

【００１７】次に図５により操作パネル42の構成を説明
する。操作パネル42には、電源のオンオフ 上部原点、
下部原点及び中心原点の切換 ほぞ加工パターンの設定
加工速度の設定などの操作を行う選択スイッチ42ａ
と、必要なデータを入力するためのキースイッチ42ｂ、
各データを表示するディスプレイ42ｃ、自動及び手動の
切り換えを行う切換スイッチ42ｄなどが配列されてお
り、図６のデータラインのようにコンピュータ40と関係
している。コンピュータ40には、加工に必要なＮＣデー
タが予め記憶される。

【００１８】一実施例の構成は上記の通りであり、加工
材Ｗの下面を基準としてその下方領域にほぞ加工を行う
場合を説明する。まず選択スイッチ42ａ群から原点切換
スイッチを選んで操作し、下部原点側に切換設定する。
この操作により、第１の駆動モータＭ１が制御され、回
転カッターＳがＺ軸下方に移動してコンベア面から没入
する。この状態において送り込みコンベア23上へ加工材
Ｗを供給し、端部をストッパー21ａに当接して位置決め
を行い、そして求心クランプ手段24によって固定する。
上記の回転カッターＳの没入位置は、下部原点から所定
寸法だけ下降した所定位置である。

【００１９】そして、選択スイッチ42ａにより所要のほ
ぞ加工パターン、例えばかま雌ほぞ加工を選択し、図７
のフローチャートのようにＳＴＡＲＴ（ステップ１）す
ると、予め入力されたデータエリヤから最初のカッター
位置が演算ループ（ステップ２）で読み出される。そし
て次に、回転カッターＳがＺ軸の正方向（下→上）に移
動される旨、Ｚ軸カウンタ正転セット（ステップ３）に
より指示され、続いて位置決めループ（ステップ４）に
より所定の最初の加工位置、すなわち下部原点位置まで
回転カッターＳを移動させて目標値が定められ、最初の
切削加工が行われる。

【００２０】次に２番目のカッター位置が演算ループ
（ステップ２）によりデータエリヤから読み出され、同
じくＺ軸の正方向に回転カッターＳを移動指令し、目標
加工位置に設定する。以下、設定すべきカッター位置が
演算ループ（ステップ２）から全て読み出されるまで同
様のことが繰り返し（ステップ５）され、これが終了す
るとＥＮＤ（ステップ６）で加工が終了する。上記のカ
ッターの動きによって、加工材Ｗには図１２を反転した
向きの雌ほぞが削成される。

【００２１】上記と反対に加工材Ｗの上面を基準として
ほぞ加工を行う場合は、原点切換スイッチを上部原点側
に切換設定する。この操作によって回転カッターＳが上
昇作動し、コンベア面の上方に移動設定される。この状
態において加工材Ｗを供給し、端部をストッパー21ｂに
当接してクランプする。図８のようにＳＴＡＲＴ（ステ
ップ１′）すると、カッターＳがＺ軸の負方向（上→
下）に移動し、加工材Ｗの上面の検出動作（ステップ
２′）が行われる。検出終了は、第２のリミットスイッ
チLS２によってなされる。そして、これを基点として以
下、加工材Ｗの上部領域へのほぞ加工が行われる。

【００２２】すなわち、まずデータエリヤから最初のカ
ッター位置が演算ループ（ステップ３′）により読み出
される。ほぞの加工形状が前記と同じで、最初のカッタ
ー位置の上端からの位置が前記の加工の下端からの位置
と同じ寸法にあるときは、コンピュータ40から下部原点
の場合と同様の単一のデータを読み出せば良いことにな
る。

【００２３】次にＺ軸カウンタ逆転セット（ステップ
４′）により回転カッターＳの移動方向が上記とは逆方
向に指示される。カッターＳの移動する絶対値は、下部
原点の場合と同じであるが、方向は逆（上→下）となる
ので、Ｚ軸カウンタが逆転にセットされる。次に位置決
めループ（ステップ５′）により最初のカッター位置が
指示され、この位置は上記のように下部原点の場合と向
きが逆方向であるが同一寸法である。以下、カッター位
置が演算ループ（ステップ３′）から全て読み出される
まで同様のことを繰り返し（ステップ６′）、次々とカ
ッター位置が設定されてほぞが削成されて行く。

【００２４】以上の説明のように、ほぞの加工形状が同
じで方向が上下に反対の場合は、コンピュータから読み
出されるデータは単一のもので良く、移動制御方向を異
ならせるだけで良い。なお、加工材Ｗの下方領域、上方
領域のほぞ加工は何れもＥＮＤ（ステップ６、ステップ
７′）で終了する。

【００２５】次に、加工材Ｗの中心を基準としてほぞ加
工を行う場合は、原点切換スイッチを中心原点側に切換
設定する。この操作により回転カッターＳが上昇作動
し、コンベア面の上方に移動設定される。この状態にお
いて加工材Ｗを供給し、端部をストッパー21ｂに当接し
てクランプする。なお、ここまでの動作は前記上面基準
の場合とほぼ同様である。そして、この後に図９のよう
にＳＴＡＲＴ（ステップ１″）すると、カッターＳがＺ
軸の負方向（上→下）に移動し、加工材Ｗの上面の検出
動作（ステップ２″）が行われる。

【００２６】上記のカッターＳを下降作動するに当たっ
ては、事前にＸ軸方向の駆動モータＭ２を操作して加工
材Ｗの上からカッターＳを退避しておく。加工材Ｗの上
面検出動作の終了は、第２のリミットスイッチＬＳ２に
よってなされる。また、この上面検出信号によって加工
材Ｗの中心位置が算出（ステップ３″）される。加工材
Ｗの中心位置は、（上面検出位置−下部原点位置）÷２
の算式で求められる。そしてこの中心位置を基点とし
て、以下加工材Ｗの中央領域へのほぞ加工が行われる。

【００２７】選択スイッチ42ａによって設定されたデー
タに基づいて、データエリヤから最初のカッター位置が
演算ループ（ステップ４″）で読み出される。そして次
に、回転カッターＳがＺ軸の逆方向（上→下）に移動さ
れる旨、Ｚ軸カウンタ逆転セット（ステップ５″）によ
り指示され、続いて位置決めループ（ステップ６″）に
より所定の最初の加工位置、すなわち下部原点位置まで
回転カッターＳを移動させて目標値が定められ、最初の
切削加工が行われる。

【００２８】次に２番目のカッター位置が演算ループ
（ステップ４″）によりデータエリヤから読み出され、
同じくＺ軸の正方向に回転カッターＳを移動指令し、目
標加工位置に設定する。以下、設定すべきカッター位置
が演算ループ（ステップ４″）から全て読み出されるま
で同様のことが繰り返し（ステップ７″）され、これが
終了するとＥＮＤ（ステップ８″）で加工が終了する。

【００２９】なお一実施例では、動作の説明を簡単にす
るために、カッターＳの移動制御をＺ軸方向について着
目したものである。しかし実際のほぞ加工の場合は、Ｚ
軸と同時にまたは単独でＸ軸方向の動きを制御する必要
がある。しかしこのときは、コンピュータにより第２の
駆動モータＭ２を同時に又は単独で制御すれば良いだけ
であり、特に構成上において問題とするところはない。
従ってこれについての詳細な説明は省略する。また一実
施例では、加工基準面の変更を人為的に行ったものであ
る。しかし加工材Ｗに基準面の表示（マーキング）をし
ておけば、自動読み取りにより変更を自動化することが
できる。さらに自動プレカットシステムのように、予め
加工データの全てをコンピュータに打ち込むものの場合
は、この打込時に基準面を特定することができ自動変更
に対応することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明に係るほぞ加工制御
方式は、加工材の上面、下面及びこれら二つの原点から
中心原点を算出して三つの加工原点を想定し、これを切
換設定することによって定位置で下面基準、上面基準の
両方及び中心基準のほぞ加工を行うことができる。この
ため、従来のように加工材の反転する必要がなく、加工
装置の簡素化、加工の効率化に大きな貢献をなすことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る加工制御方式を適用したほぞ加
工機の正面図である。

【図２】同じくほぞ加工機の一部縦断側面図である。

【図３】同じく加工状態を示す背面図である。

【図４】カバーの退避機構の構成および作動状態を示す
説明図である。

【図５】操作パネルの構成を示す正面図である。

【図６】コンピュータとデータラインの構成を示す説明
図である。

【図７】下部原点を基準としたほぞ加工の制御動作を示
すフローチャートである。

【図８】上部原点を基準としたほぞ加工の制御動作を示
すフローチャートである。

【図９】中心原点を基準としたほぞ加工の制御動作を示
すフローチャートである。

【図１０】加工材と表面基準における加工原点の関係を
示す説明図である。

【図１１】加工材と中心基準における加工原点の関係を
示す説明図である。

【図１２】かま雌ほぞの形状を示す斜視図である。

【図１３】あり雄ほぞの形状を示す斜視図である。

【図１４】平ほぞの形状を示す斜視図である。

【符号の説明】

４ 昇降体 Ｍ１ 第１の駆動モータ Ｍ２ 第２の駆動モータ ９ 主軸モータ Ｓ 回転カッター 14 昇降ガイド 15 カッターカバー 21ａ 位置決め用ストッパー 21ｂ 位置決め用ストッパー 23 送り込みコンベア LS１ 第１のリミットスイッチ LS２ 第２のリミットスイッチ 40 コンピュータ 42 操作パネル 42ａ 選択スイッチ 42ｂ データキースイッチ Ｗ 加工材 ｍ 加工材の表面 ｎ 加工材の中心 ｕａ 基準表面 ｕｂ 基準表面 ｄ 基準下面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テーブル上に固定した加工材に対応して
   回転カッターを設け、この回転カッターをコンピュータ
   の指令信号によって少なくとも上下方向に移動制御して
   上記加工材に所要のほぞ加工を行う加工機において、加
   工材の下面にテーブル面を基準とする固定的な下部原点
   を、加工材の上面に加工材の大きさによって変動する上
   部原点をそれぞれ想定し、さらに上記二つの原点位置か
   ら加工材の中心原点を算出して想定し、これら下部原
   点、上部原点及び中心原点を基点としたデータで回転カ
   ッターの移動を制御すると共に、上記三つの原点の選択
   的な切り換えによって上記加工材の上面側領域、下面側
   領域及び中心領域へのほぞ加工を行うようにしたことを
   特徴とするほぞ加工機の加工制御方式。
2. 【請求項２】 加工材の下面側領域へほぞ加工を行うと
   きは、コンピュータが下部原点を基点として設定した正
   方向の単一データでカッターの移動を制御し、加工材の
   上面側領域へほぞ加工を行うときは、上記単一データを
   下部原点から逆方向の距離に反転し、反転した演算値で
   カッターの移動を制御するようにした請求項１のほぞ加
   工機の加工制御方式。