(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、一般に竹の幹は真っ直ぐに伸びておらず、また、その断面形状は真円ではない。さらに、竹は先端に向かうにしたがって直径が小さくなるテーパ形状をなしている。そのため、上述した従来の竹繊維強化材製造装置のように、竹の外周面を案内部に押圧したとしても、竹は容易に案内部から逸脱してしまい、切削を継続させることはできない。このように案内部から竹が逸脱することを防止するために、竹を強く押圧して切削することにすると、竹に割れが生じるおそれもある。
【0005】
また、切削効率を高めるためには、回転刃に対して竹を軸方向に往復移動させることにより竹の外周面の切削を連続的に行うことが望ましいが、その場合は上記のような竹が案内部から逸脱してしまうという問題がより一層顕在化する。
【0006】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、軸回りに回転しながら軸方向に往復移動する竹の幹材の外周面を安定して切削することができる竹繊維製造装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上述した課題を解決するために、本発明の一の態様の竹繊維製造装置は、竹の幹材を軸回りに回転させる回転部と、前記回転部により回転している幹材の外周面を切削する切削部と、前記回転している幹材を、前記切削部に対して当該幹材の軸方向に相対的に往復移動させる往復移動部と、前記回転部及び前記往復移動部によって回転しながら往復移動している前記幹材の両端の内周縁にそれぞれ当接することにより、当該幹材の軸方向と交差する方向への変位量を規制する一対の当接部とを備える。
【0008】
この態様において、前記当接部は、前記幹材の軸方向と交差する方向への変位に所定量だけ追従して変位可能に構成されていてもよい。
【0009】
上記態様において、前記当接部は、前記幹材の端部における空洞に挿入され、前記交差する方向に前記所定量だけ揺動可能に設けられた棒状部で構成され、当該棒状
部の外側面が前記幹材の両端の内周縁に当接するようにしてもよい。
【0010】
上記態様において、前記棒状部を遊嵌して揺動可能に支持する支持部をさらに備えていてもよい。
【0011】
上記態様において、前記棒状部は、円柱状をなしていてもよい。
【0012】
上記態様において、前記一対の当接部は、相互間の距離が調節可能に構成されていてもよい。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、軸回りに回転しながら軸方向に往復移動する竹の幹材の外周面を安定して切削することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の好ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
【0016】
図1は、本実施の形態に係る竹繊維製造装置の構成を示す正面図である。また、
図2は、その構成を示す側面図である。なお、以下では、
図1の上下左右を上下左右とし、
図1の手前側(
図2の左側)を前方、奥側(同じく右側)を後方とする。
【0017】
図1に示すように、竹繊維製造装置1は、適宜の長さに切断された竹の幹材101の外周面を切削する回転刃10と、幹材101を軸回りに回転させる回転ローラ20と、幹材101の両端を支持する支持部30と、これら回転ローラ20及び支持部30を載置する移動台車40と、上記の各機構を支持する支持フレーム50とを備えている。
【0018】
支持フレーム50は、下部フレーム51と、下部フレーム51上に設けられた上部フレーム52とで構成されている。下部フレーム51は、矩形状の基板51aと、基板51aの底面に設けられた4本の脚部51bとを備えている。また、上部フレーム52は、下部フレーム51から上方に突出した2本の支柱52a,52aと、それらの2本の支柱52a,52aの上端同士を水平方向に連結する上部連結板52bと、その中途部分同士を水平方向に連結する下部連結板52cと、これら上部連結板52b及び下部連結板52c間に設けられた上下方向に伸びる2本のレール52d、52dとを備えている。
【0019】
回転刃10は、軸方向に並べて設けられた複数の薄板円板状の切削刃10aを備えている。各切削刃10aの外周には、所定のピッチで複数の切削爪10bが設けられている。回転刃10は、電動モータ11とタイミングベルト13を介して連結されており、この電動モータ11によってその中心軸回りに回転される。これにより、幹材101の外周面が各切削刃10aの切削爪10bによって切削される。
【0020】
回転刃10及び電動モータ11は、ガイド板12によって支持されている。このガイド板12の前側には、所定形状の開口部が設けられている。回転刃10は、この開口部を貫通してガイド板12に支持されており、その一部がガイド板12の下方に突出している。この突出量は、調整可能となっており、竹の幹材101の外周面の所望の切削深さに応じて決定される。
【0021】
また、ガイド板12には、上記の開口部よりも少し後側において、左右方向に離間して2つの貫通孔が形成されている。これらの2つの貫通孔には、上部フレーム52の2本のレール52d,52dがそれぞれ嵌合されている。ガイド板12は、これらのレール52d,52dを摺動することにより、上部連結板52b及び下部連結板52c間を昇降可能とされている。このガイド板12の移動に伴って回転刃10も上下方向に変位する。これにより、回転刃10の上下方向における位置の調節が行われる。
【0022】
幹材101の外周面に加わる回転刃10の加圧力は、回転刃10の上下方向における位置によって調整される。この調整は、切削加圧力調整部60によって行われる。切削加圧力調整部60は、パンタグラフ型のネジ式ジャッキ61と、ネジ式ジャッキ61を操作するための操作ハンドル62と、前後方向に離間して設けられた滑車63,64と、これらの滑車63,64に架け渡されたロープ65とを備えている。ネジ式ジャッキ61及び滑車63,64は、上部連結板52b上に取り付けられている。
【0023】
ネジ式ジャッキ61は、ガイド板12と連結されている。操作ハンドル62による操作によってネジ式ジャッキ61が伸縮し、これに伴ってガイド板12が上下方向に変位する。
【0024】
ロープ65の一端は、ガイド板12に固定されており、その他端は、支柱52aに設けられたカウンターウェイト部66と連結されている。このように、ガイド板12は、カウンターウェイト部66によって釣り合いがとられることにより、滑車63,64を介してロープ65により吊り下げ支持されている。
【0025】
ネジ式ジャッキ61によってガイド板12を上下方向における適宜の位置に変位させることにより回転刃10の位置が定まる。このとき、被加工材である竹の幹材101の最小外径の部位を切削する際に回転刃10の刃先がその外周面に当接する程度となるように、回転刃10の上下方向における位置が調整される。この場合、幹材101が回転刃10に対して相対移動することにより上記の最小外径の部位よりも外径が大きい部位が回転刃10の刃先と接するとき、回転刃10は上方向に持ち上げられることになる。その後、同様にして当該部位よりも外径が小さい部位が回転刃10の刃先に接するときには回転刃10が下方に移動する。このようにして、回転刃10の上下方向における位置が変位することにより、幹材101の外周面に加わる回転刃10の加圧力が調整されることになる。これにより、幹材101における様々な外径の部位の外周面を安定して切削することが可能になる。
【0026】
回転刃10の下方には、前後方向に離間して設けられた一対の回転ローラ20,20が、左右方向に並べて2組配設されている。各回転ローラ20は、複数の細長い板状体20a,20a,…と、2つの円環帯状体20b,20bとで構成されている。円環帯状体20b,20bのそれぞれの外周面に、所定のピッチで配置された各板状体20aの両端部の底面が接続されている。これにより、板状体20a,20a,…が相互に接続される。
【0027】
一対の回転ローラ20,20は、前後方向における相互の間隔が調整自在に設けられている。竹の幹材101の外径が大きい場合はその間隔が広く設定され、小さい場合はその間隔が狭く設定される。これにより、幹材101の外周面の高さを実質的に一定とすることができ、安定した切削を実現することができる。なお、幹材101は、先に向かうにしたがって直径が小さくなるテーパ形状をなしている場合が多い。その場合、先側に位置する一対の回転ローラ20,20間の間隔を狭くし、後側に位置する一対の回転ローラ20,20間の間隔を広くするようにする。これにより、幹材101がテーパ形状をなしている場合であってもその外周面の高さを実質的に一定とすることができる。
【0028】
前後方向に並べられた2つの回転ローラ20,20は回転軸21を共有し、その回転軸21を中心に回転する。この回転は、電動モータ22によってなされる。具体的には、電動モータ22の回転運動が、タイミングベルト23及びプーリを介して回転軸21に伝わることにより、各回転ローラ20が回転する。これに伴い、回転ローラ20上に載置されている竹の幹材101も回転する。
【0029】
上述した一対の回転ローラ20,20間には、当該回転ローラ20,20上に載置された竹の幹材101の両端を支持するための支持部30が配設される。この支持部30の詳細については後述する。
【0030】
移動台車40は、載置台40aを備えており、その載置台40a上に支持部30が配設されている。また、この移動台車40は、各回転ローラ20及び電動モータ22と連結されている。そのため、移動台車40の移動に伴い、これらの支持部30並びに回転ローラ20及び電動モータ22も移動することになる。
【0031】
移動台車40は、所謂ラック・アンド・ピニオン機構を用いて左右方向に直線往復移動する。具体的には、次のように構成されている。
【0032】
移動台車40の前側の側面には、左右方向に沿って複数の歯が連続して形成された直線状のラック40bが設けられている。他方、下部フレーム51の基板51aの前側の側面には、電動モータ70が固定して取り付けられている。この電動モータ70は、ラック40bに形成されている歯に噛み合うピニオン71を回転駆動させる。
【0033】
基板51a上には、ラック40bと平行に伸びるように2本のレール72,72が設けられている。これらのレール72,72は、移動台車40に取り付けられている図示しないスライダと摺動自在に嵌合されており、このスライダを介して移動台車40の荷重を支持する。
【0034】
電動モータ70によってピニオン71が回転すると、移動台車40がレール72,72に案内されながら左右方向に直線移動する。電動モータ70が所定の時間間隔で正逆回転することにより、移動台車40は左右方向に直線往復移動することができる。これにより、回転ローラ20上に載置されている幹材101及び支持部30も同様にして直線往復移動することになる。
【0035】
次に、支持部30の詳細について説明する。支持部30は、左右方向に離間して設けられた、一対の当接部31,31によって構成されている。
図3は、この当接部31の構成を示す斜視図である。
図3に示すように、当接部31は、円柱状の当接棒311と、その当接棒311を支持する棒支持部312とを備えている。後述するように、当接棒311の外周面に竹の幹材101の両端の内周縁を当接させることによって、支持部30による幹材101の支持がなされる。
【0036】
棒支持部312は、上方が開口し、円筒状の中空部を有する有底円筒体であって、その中空部の直径は当接棒311の外径より若干大きくなっている。当接棒311の下半部は、棒支持部312の中空部に遊嵌される。
【0037】
棒支持部312は、垂直方向から所定角度傾斜して可動台座313上に突設して固定されている。可動台座313は、長板状の基台314にその長手方向に沿って形成されたガイド孔315に摺動可能に設けられている。基台314は、その長手方向が左右方向を向くように、移動台車40の載置台40aに取り付けられている。これにより、可動台座313を基台314に対して左右方向に変位させることができるため、これに伴って棒支持部312も同様に変位させることが可能になる。なお、可動台座313は、基台314上を摺動させて左右方向におけるその位置が調節された後、係止具316によって基台314に固定される。
【0038】
図1に示すように、左側に位置する当接部31の棒支持部312は右側上方に向かって傾斜し、右側に位置する当接部31の棒支持部312は左側上方に向かって傾斜するように、各可動台座313が各基台314にそれぞれ設けられる。このようにして設けられた各棒支持部312の中空部に各当接棒311がそれぞれ遊嵌されることにより、当接棒311,311は、互いに向き合うように傾斜した姿勢となる。
【0039】
上述したように、棒支持部312の中空部の直径は当接棒311の外径よりも大きいため、当接棒311の上半部に対して下側等から力が与えられた場合、当接棒311はこれに追従してその反対方向に揺動する。この揺動範囲は、当接棒311の外径と棒支持部312の円筒状の中空部の直径との差により定まる。この差が大きい場合、当接棒311は大きく揺動し、小さい場合、その揺動も小さくなる。後述するように、この当接棒311の揺動範囲によって、竹の幹材101の軸方向と交差する方向における変位量が制限されることになる。
【0040】
図4は、竹の幹材101が一対の当接部31によって支持されている状態を説明するための断面図である。幹材101の切削を行う場合、ユーザは、各当接部31の可動台座313を基台314上で摺動させることによって当接棒311,311間の間隔を十分に広げた上で、各回転ローラ20上に幹材101を載置する。その後、ユーザは、同様にして可動台座313を基台314に対して摺動させることにより、
図4に示すように、各当接部3が幹材101の端部における空洞に挿入された上で、各当接部3に設けられている当接棒311の上半部外周面に幹材101の両端の内周縁102が当接する状態とする。なお、説明の便宜上、
図4において回転ローラ20は図示されていない。
【0041】
なお、当接棒311が内周縁102に当接する状態まで当接部3を移動させず、当接棒311の上半部外周面と内周縁102との間に若干の間隔を設けるようにしてもよい。この場合でも、幹材101が軸回りに回転し、また軸方向に往復移動することに伴って、当接棒311の上半部外周面に内周縁102が当接する状態が生じ得る。
【0042】
次に、ユーザは、回転刃10の上下方向における位置を適宜調整した上で、各電動モータ11,22,70を動作させることにより、竹繊維製造装置1の動作を開始する。電動モータ11の回転駆動に伴い、回転刃10の切削刃10aが回転する。また、電動モータ22の回転駆動によって、2組の一対の回転ローラ20,20が回転し、これに伴ってその上に載置されている幹材101も軸回りに回転する。さらに、移動台車40がレール72,72に案内されながら左右方向(幹材101の軸方向)に直線往復移動する。このように、幹材101が軸回りに回転しながら軸方向に往復移動している状態で、回転刃10が幹材101の外周面を切削する。その結果、竹繊維が連続して製造される。
【0043】
通常、竹の幹材101は曲がっており、その断面は真円ではなく、また先に向かうにしたがって細くなるテーパ形状をなしている。そのため、上記のように幹材101が軸回りに回転しながら軸方向に往復移動する場合、幹材101は、その軸方向と交差する方向へ変位しようとする。ここで、幹材101の下方は回転ローラ20上に載置されているため、本実施の形態の場合では幹材101が下方に変位することはない。そのため、本実施の形態の場合、幹材101は、上方向及び左右方向等へ変位することになる。この場合、幹材101の端部の内周縁102に当接されている当接棒311が、当該内周縁102に押され、その押された方向と反対方向に揺動する。このとき、当接棒311は、当接棒311の外周面が棒支持部312の内周縁に到達するまで揺動し、到達した後はそれ以上上記反対方向には揺動しない。このように、当接棒311は、幹材101の軸方向と交差する方向への変位に所定量だけ追従して変位し、それ以上は当該方向へ変位しない。これにより、幹材101の当該交差する方向への変位量が所定量に制限されることになり、幹材101が大きく変位して回転ローラ20から逸脱する等の事態の発生を回避することが可能になる。
【0044】
上述したように、幹材101の軸方向と交差する方向における変位量はゼロではなく、所定量変位することが可能である。そのため、例えば回転刃10の切削刃10aから受ける力が変化することにより幹材101に突発的な力が作用したような場合であっても、幹材101が所定量変位することによって幹材101に加わる突発的な力が逃がされ、幹材101の割れが防止される。
【0045】
当接棒311による揺動の適切な範囲は、竹の幹材101の形状、及び当接棒311の傾斜角度等によって異なるが、幹材101の軸方向と交差する方向への変位量が20mm以内となるように規定することが好ましい。この程度の変位量であれば、幹材101が回転ローラ20から逸脱することなく、安定して切削作業を継続させることができる。
【0046】
なお、本実施の形態のように、幹材101の両端の内周縁を各当接部31が支持する構成とした場合、幹材101は左右方向、すなわち軸方向に挟持されることになるため、軸方向へ大きく変位することを防止することができる。また、幹材101が軸方向に多少変位した場合であっても、当接棒311の揺動によってその変位量は制限されるため、安定した切削動作を実現することができる。
【0047】
また、本実施の形態のように、一対の当接部31,31間の距離を調節可能とすることにより、様々な長さの幹材101を切削対象とすることができるばかりではなく、幹材101の変位量を調整することができる。例えば、竹繊維製造装置1の動作を開始する前に、当接部31,31間の距離を調節することにより、幹材101の両端の内周縁102に両当接部31,31における当接棒311,311の両方が当接する状態にしたり、一方のみが当接する状態にしたり、両方が当接するまでに至らず内周縁102までの距離が若干設けられた状態にしたり等、様々な初期状態を設定することができる。これらの各状態によって幹材101の変位量は異なる。許容可能な幹材101の変位量等に応じて、一対の当接部31,31間の距離を調節することにより、初期状態を適宜設定することが可能となる。
【0048】
(その他の実施の形態)
上記の実施の形態においては、当接部31の当接棒311が揺動可能に構成されており、幹材101の変位に追従して所定量変位しているが、当接棒311が揺動できないように構成されていても構わない。この場合でも、一対の当接棒311,311間の距離を調節すること等により、幹材101の軸方向及びその軸方向と交差する方向への変位量を所定量に制限することが可能になる。なお、幹材101の形状によっては、軸方向及び軸方向と交差する方向への変位量が実質的にゼロとなるように支持部31を用いて幹材101を支持したとしても、回転ローラ20からの逸脱及び幹材101の割れ等が生じないこともある。そのような場合、揺動できないように構成された当接棒311を用いても特段の問題は生じない。
【0049】
また、上記の実施の形態においては、竹の幹材101の端部の内周縁102に当接する部材が棒状であるが、この形状に限定されるわけではなく、内周縁102に当接可能な形状であれば他のものを採用してもよい。
【0050】
また、上記の実施の形態においては、当接棒311が円柱状をなしているが、これ以外の形状を採用してもよく、例えば角柱状等であってもよい。但し、様々な方向への揺動を実現するためには、当接棒311が円柱状であることが好ましい。
【0051】
また、上記の実施の形態においては、竹の幹材101が回転刃10に対して左右方向に往復移動しているが、回転刃10の方が幹材101に対して左右方向に往復移動するようにしても構わない。
竹繊維製造装置1は、竹の幹材101を軸回りに回転させる回転ローラ20と、回転ローラ20により回転している幹材の外周面を切削する回転刃10と、回転している幹材101を、回転刃10に対して幹材101の軸方向に相対的に往復移動させる移動台車40と、回転ローラ20及び移動台車40によって回転しながら往復移動している幹材101の両端の内周縁にそれぞれ当接することにより、幹材101の軸方向と交差する方向への変位量を規制する一対の当接部31,31とを備えている。