、 95
馳
ﾘ材の平面切削に関する研究．1 、
一平かんな切削作業の技能について一
技術科木材加工研究室 佐 藤 英 雄 エ学部機械製作学研究室 大 島 郁 也
（昭和48年10月27日受理）
1．緒 言 技術の上達は得られない・
このような観点から，経験の積重ねにたよっていた切
@木材は身近な材料で，一般的に加工し易いと受けとら 削作業を科学的に解明する必要が生じてくる。作業分析
聯るいは不雛とい輔上の特性によるものでた歯 は撚のため言式作した縮により切削作業の定
・ ある。
@ 量的な表示に役立つ可能性を見出し，その結果を切削作 木材の切削加工は工業的には機械化がめざましいが，
@ 業動作と関連させ，経験の積重ねによって得られた技能
@ 教育の場におビては，切削のしくみの理解のし易さとい を明らかにしようとしたものである。 う点から，かんなが中心的に取り扱われている。技術教
育は，現代め産業技術にかかわる労働手段の知織体系と 2．実験装置および実験方法 それを駆使する労働力（技能）とを一体として教える教
育であり1 31・いかえると生徒が「理謝と「薙」を通 ω実験装置
して？っまり「頭脚と「躰」を使。て基礎的技徹 平かんな切削作業における切削力を測定するための袈 習得するのであり，矢・織と共に「技能」哩難力・指摘置や方法についてはいろいろ考えられるが・本蹴の目
されている。中学校指導書技術・家庭編によると，かん 的を満足させるためには・平かんなを通常の切削作業状 なの使触こついてつぎのように讃れて・・る．「かんな 態と同一にして測定する腰カミある・F即に試作した を翻に使い，棚，鮒のかんな削りができるこ島 切肋測定難を示す・これは両糊課の原理を応用 となっている．切削加工は被削材に文寸する刃物の条件の b灘の裏面にストレーンゲージをはり，表面軟部 適否に深い関係があるが，類的な面からの牒の巧拙 に被削材を置き，被削材樋してかんなに加わる力塑1 によ。ても，結果に大きな影響を及ぼす．特に切削篠 定する方法である・平力・んな作業は両手で押しながら引 については，従蝋人まかせ的な考え方が強く，長い年いて切削するが，そ醐削力は押す力と引く力にわ1ナら 月による鱒の髄ねによ。て得られた「技能」とみな、れる・以下押す力を鮪分力，引く力を水平分力とい ｳれていたので，その醐がなされて・・ない． う・殖分力は1・枚醐板により齪した・すなわ欄
切削牒につい徽科書では，「カ・んなの持妨と， 板にかかる酎モーメハによるひずみを調板の瓢 動作については左足を前にし，一様な力で真直ぐに引 に接着してあるストレーンゲージの電気抵抗変化として
く6P」となっており，関連文献によると上記の外に「から 取り出し，その変化を増幅し記録した・水平分力は上記
だ全体働かし矧き，引き終りは台尻を下・鳩鼎・と購な腱で，被削材の木゜を測蹴として連続的に
し，かんなの頭部を板の末端に止めるようにする。」とい 測定した。
う解説がなされている。しかし，実際的には指導者のア 体重移動測定は片足づっ別々に乗る踏み台を作り，上 ドバイスと相当な反復訓練によらなければ，切削作業の 記と同様な原理で測定した。試作した測定装置の写真を
96 ・ 茨城大学教育学部紀要 第23号 一
eig・2に示す。 や荷重はあらかじめ既知の静的荷重をかけ，荷重に対す ストレーンゲージは2ゲージ法で接着してある・測定 るひずみ量を検定しておき，更正曲線を作り，これによ 回路，機器については Fig・3に示した。なお，切削力 り切削作業中の荷重を求めた。
㊥ Φ一 e＿Φ ㊥＿9 Φ』 ＄＿e ④＿璽 e＿④ ㊥＿ρ ＄＿④ g o
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n：PHの荷重を受ける荷重板 m ：Pvの荷：重を受けろ崔f亜季反
S：髄分力用ストレーンゲージ T：櫛」材 9：翻ぺ
Sノ：水平分力用ストレーンゲージ
Fig．1 切 削 力 測 定 装 置
● i2｝平かんな
驚3囎灘驚 ．鯉 かんなは一般に棚として鵬椥・る二餅
ﾋ腰籠騰儲盤1駕灘 蕊蕉 盤 研摩し江賜微鏡により検定して使用した。かんな刃 誉試・．罫 饗のセ・ト条件の詳細についてはFi象4に示す． 駒 轡｛灘、、継・＿．F》遡 ・ 中 ・噸
計
u くく ㍉
@ 謬 （3）被削材 忘
野
や
@ 繕．．ガ。 木材はそれ自身が有する異方陸あるいは不均一性とい
@ ， メ掌 う組織に由来する特性に支配されて，同一樹種内にあっ
@ 。、 、、て，浄，その被削働屠しい変化を示していることがあ
@ ・，灘し る・本実験においては，被測定者として伽者を測定す
@ 画／ 一緯1る必要があるた樋常一般的に使用されている木材の
̀、 舞 黛うちから切削力雌娘、欄として，瑚の柾目材 蛛c腿響総を選び・ブリ・チ（瑚，翻の同一部位から長さ
鼈鼡
ｽ響望慧膿；蒲勲睾灘藷よぐ耀霧4：づ懸綿璽謙禦雛窯繍欝 ド ㌻ ∴魁，㍉包曳
Fig．2 切削力
ω 被削定者・体重移動測定装置写真
P 被測定者には，本研究の目的のために，経験年数に差
．
佐藤，大島： 木材の平面切削に関する研究1 97
切削力測定装置（Pの ペン書き
動的歪増幅器
腫闘測繊置（砦D オシログラフ
切削力測定 動的歪 直流 直記式電磁
装置（Pv） 増幅器 増幅器 オシログラノ
Fig．3 切削力 ・体重移動測定装置のプロックダイヤグラム
のある者を選び，下記の者について実験測定した。 き，それに乗って通常の縦切削をしたところを測定し 熟練者 3名……木材加エに10年以上従事している た。
者
o験者 10名一・体学部技術科学生で木材加工実習 ㈲ 切削作業動作写真
を履習した者 各人の切削作業動作をより明らかにするために，被測 初心者 10名……本学部技術科1年生 定者の作業動作，姿勢をストロボ写真装置により写真撮
影した。カメラの位置は被削材の長手方向に対して直角
（5）切削方法 方向で，切削終了点から3・5m離れた位置で・0・9mの 実験では被削材を実験装置にセットしておき，被測定 高さから撮影した・ストロボ装置はカメラのレンズの前 者には調整したかんなを渡し，実験の要領について説明 で羽根を回転させ，シャッタースピードはバルブにして
し，姿勢，動作および切削速度については各自の任意と おき，被測定者の一連の切削作業動作を撮影した。
した。体重移動用の測定装置は各人の好みの位置に置
（ン
鴨
^ r k
P d β e
@ P N O（
⊆ ﾅ h
刃物角β＝25° 裏刃の後退量Z＝0．25mm ， 切削角θ＝40° 裏刃マイクロベベル幅n＝0・25mm
逃げ角α＝15° p：鉋台 切込量d＝0．05mm k：鉋身 刃口距離h＝0．8mm r：裏刃
Fig．4鉋刃のセッ ト条件
噌
98 茨城大学教育学部紀要 第23号
（2）熟練者B
（1）熟練者A oNO1
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00 1く）0 200 3〔｝〔｝ 4U〔｝ 500 600 0 100 200 30（レ 400 500 600
L（mm） L（・m）
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0 100 200 300 400 50Q 600
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（5）初心者A
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0 100 200 300 4⑪0 500 600 L〔mm）
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Q 100 200 300 400 5GO 600 L（mm）
Fig・5 長さ600mmの被削材を切削するときの垂直分力の変化 ， Pv：垂直分力 L：測定位置 NO：繰返しの順位
佐藤，大島：木材の平面切削に関する研究1 99
3．実験結果および考察 ω（2ゆ熟練者の水平分力は毎回ほとんど同じ傾向のカ の入れ方を示している。切削始めに多少の差が認められ A．経験の度合による垂直分力の変化 るが，両者とも切削を進めるに従い増加して行き，切削
Fig．5は熟練者，経験者，初心者の平かんな切削作業 終了間際にほぼ最高値（約2kg／cm）を示しており，ま における垂直分力の測定結果の例である。縦軸は単位切 た平均切削速度は両者とも約1m／secである。切削終了 削幅あたりの垂直分力荷重Pv（kg／cm）で，横軸は被削 後荷重が残っているのは，かんな刃が被削材の末端を通 材長さL＝600mである。曲線は被測定者の切削作業の 過した後，台頭が続いて通過するためのものである。体 繰返しのうちから，連続して4回を取り出したものであ 重移動も左足から右足へ大変スムーズに行なわれてお る。 り・垂直分力，水平分力とも合わせ見てみると，身体全
（1×2）は熟練者の例である。両者ともに毎回ほぼ同じ力 体を使って大変リズミカルに流れるような作業をしてい のかけ方で切削しており，力のバラツキは少ない。（1）（2） ることがわかる。非常に安定した作業動作である。な
ともに切削開始時は2kg／cm前後であり，切削が進む お・切削終了後右足へ体重が最高にかかるのは，次の動 につれて増加し，被削材長さの中間で最高値の3，5〜4 作に移る（左足へ体重を移す）ための反動である。
kg／cmを示し，切削終予に近づくに従い減少し，切削 （3×4）は経験者の例である。切削の過程における水平分 終了時は約1kg／cm前後となる放物線型を示している。 力の変化があり・毎回の力のかけ方および切削速度のバ 両者とも同傾向の曲線の繰返しを示しているところから ラツキも目立つ。これは左右の手にかけるカの配分のし 連続して安定した切削作業をするには，被削材の中央部 かたに微妙な変動が生じているためではないかと思われ で垂直分力が最高となるような力の配分が望ましいので る。つまり，かんなに安定したカをかけていないためだ はないかと考えられる。 ろうと思われる。体重移動のしかたも同様に熟練者のよ
（3×4）の経験者の例では熟練者と同様に被削材の中央部 うなスムーズさがなく，曲線のバラツキが目立つ。（3）は で大きな値を示しているが，（3）は中央部で急に大きな力 左足の体重が減少しているにもかかわらず，それに伴っ
を加え，その後は熟練者と同様に減少し，切削終了時は て右足へ体重が移動していないで・切削終了に近くなっ 約1kg／cmとなる。（4）は中央部までは熟練者と同様な て急激に右足へ体重が移動している。これは左足から減 力の配分を示すが，中央部を過ぎて一度力を抜いてしま 少した体重をかんなの方へ，つまり，腕の方へ移してし い，その後更に力を加えてから減少して切削が終了して まっているのではないかと思われる。
いる。この結果から経験者における垂直方向の力のかけ （5×6）は初心者の例である。水平分力では1回の曲線も 方は熟練者に比べ不安定であるということができよう。 各回ごとを見ても非常にバラツキが大きくなっている。
（5×6＞は初心者の例である。どちらも各回ごとの曲線の 垂直分力ではある程度の個人的な傾向が見られたが，水 バラツキが多く，全く安定性のない切削作業を行なって 平分力ではそのような見方もできない・体重移動にもス
いることを示している。初心者の場合，平かんな切削作 ムーズさがなく，切削過程において左足から右足へ移動 唱
業の経験は，ほとんどの者は中学校で技術科の木工実習 した体重を再び移し戻すというところも見られ・不安定 で行なった程度しかないと思われるが，測定した垂直分 な動作で切削しているのがわかる。両者とも切削中にお 力の変化曲線を見ると，一連の曲線におけるバラツキは ける体重移動があまり行なわれてないところから考える あるが，毎回同様な傾向を示していることは興味ある事 と，腕だけによって切削作業が行なわれていることがわ 実である。これは慣れないながらも他人の作業の見聞な かる・
どにより，各人個有の作業動作をしているのではないか
と思われる。ここに例示してないが，女子学生の初心者 C・経験の度合による切削作業動作
の中には，この様な傾向を示さず，各回とも異なった曲 Fig・7は切削作業動作についての写真である。（1）は熟 線を示す者もいた。 練者の切削作業の終了点をとらえた姿勢である。（2）〜（9）
はストロボ撮影による切削開始から切削終了までの一連 B・経験の度合による水平分力と体重移動 の作業動作写真である。（2×3）は熟練者を前後の二方向か Fig・6は平かんな切削作業における水平分力と体重移 ら撮影した写真である。熟練者は上体の移動腰の移動 動時の各足の荷重を横軸の切削時間tとの関係で示した などから見て身体全体で切削作業を行なっているのが明 例である。結果はFig・5と同様に繰返し連続作業から らかにわかる。また削り終りには必要以上にかんなを移
4回取り出したものである。 動させないでなんなを水平に保ち，台頭を被削材の末端
100 茨城大学教育学部紀要 第23号
（1〕熟練者ん 3 （2，熟練者B
3 ． −NO1 一NO墨
一一一一一mO2
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2 ．◎…ダ゜ °曾C■●●・● …・
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Fig．6 水平分力と体重移動の変化
PH：水平分力 R． L：右足の体重移動 L． L：左足の体重移動 S：切削開始点 E：切削終了点t：時間NO：繰返しの順位
佐藤，大島：木材の平面切削に関する研究1 1011
釦鹸歯1細渉艦幅鹸楢泌磁箇盤
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C覇藤∫ 麺麟 1一紹耀 番 動 一録盤熱鮮鴨 〆蝉呼争 耀醸曇 ∫ボ麟轟♂ 畿 。，窮 鉾ご、懸♪∵〜 〆 羅醐灘鐸鞭轡黙凱。一、．＿。
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@ 甑 ゼ 苧 血 苧 ｝ 票㍗ 恥 ア
Fi昏7 切削作業動作（ストロボ写真）
に付けた状態で終了している。ωの写真を見るとこの状 最高値を示していることと関連性があるのではないかと 態が良くわかる。このように被削材に対しかんなを平行 考えられる。 亀 状態にして削り終ることは被削材の末端を削り過ぎない ω〜（6）は経験者の例である。身長に対して作業台の高 で，平らに切削するために重要な動作の一つと言うこと さがやや低いような感じに見受けられるが，すでに木材 ができよう・上体の動きは切り始からだんだん低くなり， 加工実習において利用しており使い慣れた台で，作業の 中央部で一番低く・削り終りは最初よりやや高めにな・っ しにくさは無いとの事であった。前にも述ぺたように切 ている。これは前述した垂直分力の変化曲線で中央部が 削終了時には被削材に対しかんなが平行状態になってい
102 茨城大学教育学部紀要 第23号
るのが望ましい。したがって台の高さに応じた動作で切 （η〜（9）は初心者の例である。いずれも上体の移動があ 削をしなければならない。そこで，身体全体を使ってか まりなく，骸の移動も少なく，腕だけで切削作業をして んなを水平に引くためには腰の移動が大切になってく いることがわかる。Fgi．6において初心者の切削中にお る。ω㈲は削り終りに右ひざが曲った状態になってい ける体重移動が少なかったのはこのような動作によるも る。このような状態は身体全体を使ってかんなを被削材 のであろう。また切削終了時においては，右腰を振り上 に対し平行に引き終るための動作として・切削作業に慣 げており，かんなが被削材から離れ，傾斜した状態にな れてくると当然にできてくる姿勢と考えられる。上体の っている。（9｝は上体を振り回して切削しているようであ 移動も・腰の移動も熟練者に似ており，かなり上達した る。これは足の向きに原因があると思われる。右足が被 動作と見て良いだろう。しかし・欠点としては切削終了 削材の方向，つまり、切削方向に対して右側に90°以上開 時に右ひじが上がり気味であり・（5）は（4）に比ぺそれが強 いている。このような足の開きはどうしても上体を振り 過ぎる。つまり，右ひじが上がるという動作は，切削終 回すような動作になりがちである。熟練者の右足の向き
了時にかんなを被削材に対して平行に保っ事がむずかし を見るとわかるように右足は切削方向に対して右側に い動作になるからである。（6）は（4）15）に比ぺ切削始めの顔 90°以内であり，左足は切削方向に対しわずかに内側（右 の向きも悪く，頭の動きを見るとわかるように急に上昇 側）を向いている。このように見てくると，腰の移動を しているところから見て，身体全体でかんなを引いてい 十分にし，身体全体を用いて切削作業をするには足の向 るように見え難い。 きも重要なポイントになると思われる。
、 繍÷：ゴ 懸酒認一こい轄鹸纏 グ 毛
』露 与愚． 畜f ボ
E詩 〜携・ 吾 鞍
@ 諺 唾 戸
@ ン卍
ｽ幾乳磁蓮譲三騨 メ灘い＿．。。∵∵病気醸畦ござ・許一灘 無 ﾊ潭 侮
@毒
ｫ 嚇
謙 ぎ
@ 聲 乳 ㍉ 奪
@ ・旗ご1、痛 翼黙 避
@ ドド難繋懇 ・ ・
Fig．8 熟練者の切削作業
eig．8は熟練者の切削作業動作を前部から撮影した写 平かんなによる切削作業は一般に被削材の先端から末 真である。切削始めから切削終りまで身体の向きを変え 端まで同じような力を加えて引くと言われているが，測 ないで・また顔は切削方向を向いて切削していることが 定結果では垂直分力は放物線型になった。このような力 わかる。さらに切削終了時には両腕のひじを体側につけ の配分になることにっいて考えてみると，まず切り始め るような姿勢で終っている。ひじをこのように体側につ は被削材にかんな刃を容易に切り込むことができるし，
けるようにすることは，かんなを必要以上に後へ引かな また，姿勢も腕を伸ばした状態になるため小さな垂直分 いで・しかも被削材に対して平行状態に停止させるため 力になるのではないかと思われる。しかし，中央部にな に必要な動作になるものと思われる。このように平かん るにしたがい切り屑を分断させまいとする力が自然に働 なの切削作業においては身体の何きを一定にして，さら くようになり，大きな垂直分力になるのだろう。さらに
● o
に切削終了時にはひじを体側に付けるようにすることが 削り終りに近くなるにしたがい被削材の末端から台尻を 、
ﾀ定した姿勢で・安定した切削力で作業をするための条 下げないで平行を保っような状態で削り終ろうとするた 件として重要な姿勢になると言うことができよう。 め，垂直分力が小さな値になり，全体として放物線型の
o
@ 「
＼
ｲ藤・大島：木材の平面切削に関する研究1 103
曲線になるのではないかと思われる。また一連の動作に 参 考 文 献
は当然リズミカルな動きというものが必要になり，被削 1）北原覚一：木材物理 森北出版 1966
材の先端から末端まで同じような力をかけるとい♪動作 2）清原道寿：技術教育の原理と方法国土社1968
にはならないものと思われる。 3）清原道寿，松崎巌：技術教育の学習心理 国土社 1966
4．結 言 4）清原道寿・北沢競：中学校技術教育法国土社1971
木材加工における平かんな切削作業の技能を解明する 5）文部省：中学校指導書技術・家庭編1970 ために，経験の度合いによる切削力と体重移動および切 6）技術・家庭男子1年 実教出版株式会社 1971 削作業動作の比較検討を行なった。 技術゜家庭男子1°2 開隆堂1972
1。 切削作業における切削力は毎回同一傾向の力の配 7）阿妻知幸：木工の技術誠文堂新光社 1961
8）佐藤庄五郎：図解木工技術 共立出版株式会社 1963分を示し，そのバラツキがなく安定しているのが良
9）労働省職業訓練部：木工 雇用問題研究会 1960 いと思われる。 7
@ 10）橋本喜代太他：木材加工 コロナ社 1965
2．垂直分力の変化は被削材長さの中間において最高 11）人間工学ハンドブック編集委員会編：人間工学ハンド
値を示す放物線型を示すのが良いと思われる・ ブック 金原出版株式会社1966
3・水平分力の変化は・切削始めより次第に増加して 12）佐藤i英雄i，大島郁也：日本産業技術教育学会誌第14 行き切削終了間際に最高値を示すのが良いと思われ 号1972
る。 13）佐藤英雄，大島郁也：日本産業技術教育学会誌 第15 「
4．以上のような切削作業をするための動作としてっ 号1973
ぎのようなことが言えよう。 14）佐藤英雄…・山寺昭二：第16回日本産業技術教育学会講
（1）平かんなは身体全体を用いて引くようにし，そ 演要旨1973
15）枝松信之，森稔：製材と木工 森北出版 19631 ﾌ時の体重移動は左足（前足）から右足（後足）
16）林業試験場編：新版木材工業ハンドブック 丸善ヘスムーズに行なわれるようにするのが良い。
1973
（2）左足（前足）は切削方向よりわずかに内側に向 け・右足（後足）の開きは切削方向に対して右側
に9り゜以内にし，上体の向きは被削材の長手方向 に向けた状態で終了するのが良い。
● ●
（3）切削終了においては両ひじを体側につけるよう にし，かんなを被削材に対して平行にし，台頭を 被削材の末端につけた状態にするのが良い。
この種の実験は多くの分野にわたって測定し，総合的 ・ に判定をしなければならない。今後さらに継続実験をし
確実なものにする必要があり，それを実現したい所存で
ある。
終りに，本研究に協力して下さった被験者の皆さん・
ならびに実験に協力された本学部技官佐藤源太郎氏に感 謝の意を表する。なおこの論文は日本産業技術教育学会
o i1971．8．25．於北海道教育大学画館分校第1報，1972．
7．15・於愛媛大学，第2報）において，「平かんな切削 作業の技能に関する研究」と題し講演発表し，その一部 は同学会誌第14号，第15号に掲載した。
o
「
￨ 104 茨城大学教育学部紀要 第23号 「
Studies on Planing Surface of Woodworking I Technique for Planing Operations
Hideo SATO，
Faculty of Education， Ibaraki University
Ikuya OHSHIMA
Faculty of Engineering， Ibaraki University
Ab8tract
」
hn order to investigate the technique for planing operations of woodworking， experimental studies have been made by comparing the technique of beginllers， experienced workers， and
・ well experienced workers， and the following conclusions have been drawn： ．
（1） In the case of well experienced workers， the pressin．g force（Vertical component of the force）was found to change parabolically with a maximum at the about middle point of the length being planed and the pulling force （Horizontal component of the force） was found to increase with the distance from the leading edge of the test piece．
（2） It is desirabl that the body weight is transferred srnoothly with the plane movement
・ from the foot placed forward to that placed backward．
（3） It is desirable that the direction of the body does not change during operation．
（4） It is desirable that at the end of the operation， the plane is kept to be para11el and tangent to the surface， aねd at the same time the e！bow should be contacted with the
body side．
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