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技術 木材の切り割装置

出願人 日高明広
発明者 日高明広
出願日 2018年2月26日 (2年2ヶ月経過) 出願番号 2018-047274
公開日 2019年9月5日 (7ヶ月経過) 公開番号 2019-147364
状態 未査定
技術分野 非金属切断装置II 木質単板の製造
主要キーワード 組合せ構造体 削り落す 摩擦抗力 環境負担 字形フレーム 切割り 円形砥石 切り割り
関連する未来課題
重要な関連分野

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課題

丸太状又は角材状の材料木材を高温高圧蒸気蒸し工程を経ることなく、しかも先割れ現象を発生させることなく効率よく多数枚の薄板状に切り割ることができる木材の切り割装置を提供する。

解決手段

鋭利ナイフエッジを有する無端のカッターベルトBを帯鋸盤のように循環駆動し小さな切削抵抗で材料木材に対する切り込みを可能とする構成に、カッターベルトBの使用中に、ナイフエッジを常時研磨し、木質繊維の絡み付き等によるカッターベルトBの切れ味の低下を防止する回転砥石を有する一対のシャープナ装置S10,S10を組み合わせる。一対のシャープナ装置S10,S10は、回転砥石でカッターベルトBを挟む姿勢で配置し、回転砥石は、カッターベルトBとの摩擦力によって回転してカッターベルトBのナイフエッジ部分を研磨する。

概要

背景

天然木丸太材角ブロック材から板材切り出す用途には、通常、帯鋸盤が使用される。帯鋸盤に使用される刃物は、無端の帯状ないしベルト状の薄鋼板の一方の側端面に鋸刃を形成してなる、いわゆる帯鋸である。帯鋸は、通常、上下配置される原動プーリ従動プーリとの間に巻き掛けられて循環駆動される。加工対象である材料木材は、挽きによって失われる挽き代を考慮して決定される所定の板厚を確保した上、鋸刃を形成した帯鋸の側端面に押し当てるように連続的に押し込まれて挽き割られ、所定厚みの板材を得ることができる。

帯鋸盤は、大木を短時間で挽き割る能力を有する能率の良い装置である。しかし、材料木材から多数枚の薄板材を切り出す用途に帯鋸盤を使用する場合においては、板材として得られる材料木材に対して、鋸挽きによって失われる材料木材の量が多すぎるため、材料木材の利用率極端に悪くなってしまうという問題がある。また、帯鋸による切断面が粗すぎるため、得られた板材に対して、例えば、鉋掛け等の仕上げ作業を余儀なくされるという問題もある。

本発明との関係で上記問題を少し具体的に説明すると、例えば、目的とする薄板材の厚みが5ミリである場合、一般的な機械規模の帯鋸盤による挽き代が2.5ミリ程度であり、仕上げ代が両面で1ミリ必要であるとすると、板厚5ミリの薄板材を得るために3.5ミリが失われるという多大な無駄が生じることになる。

この問題に対して、従来は、手動の鉋と同様の切断メカニズムを利用したスライス装置を使用することで対処されている。このスライス装置は、一端を鋭利ナイフエッジに形成した幅広鉋刃のようなカッタ鋼板を材料木材の一方の小口面から材料木材の木目に沿って他方の小口面方向に平行移動させるように強引に進行させるという方法によって、材料木材から薄板材を切り出すことができるが、この方法には次のような問題が伴う。

上記スライス装置における問題の一つは、材料木材の種類や乾燥状態にも大きく左右される問題ではあるが、適用可能な板厚の範囲が、一般的には3ミリ以下の薄い範囲に限られるという問題である。これには、スライス装置に使用されるカッタ鋼板の強度の問題が絡んでいる。上述したようにスライス装置における切断メカニズムは、カッタ鋼板を強引に材料木材に押し込むという、いわゆる押割切りであり、カッタ鋼板と材料木材との間には大きな摩擦抗力が発生する。このような方法で、3ミリを超える板厚の板材を切り出そうとする場合には、カッタ鋼板に材料木材との間に生じる大きな摩擦抗力に耐えるだけの大きな機械剛性が要求される。この結果、カッタ鋼板の厚みを増大させる必要が生じ、カッタ鋼板の厚みを増大させれば、さらに大きな摩擦抗力が発生するという悪循環に陥る結果になる。

問題が摩擦抗力だけであれば、解決は困難ではない。しかし、押割切りという切断メカニズムには、先割れの発生という解決が困難な特有の問題が伴う。先割れとは、木材組織内に楔状に形成された刃物を押し込んだ場合、押し込み量が一定限度を超えた時点で木材組織に割れが発生し、この割れが刃物の進行に先行するように進行する現象である。先割れが発生すると刃物は、先割れが発生した後ろから先割れの後を追うように進行するのみであり、刃物の切刃がいかに鋭利に研磨されていようと何の役にも立たない。この結果、先割れ現象が発生した場合の材料木材の切断面は、切断面というには程遠い列断面であり、加工目的とした薄板材の商品価値は失われてしまう。

先割れ現象は、楔状に形成された刃物が材料木材の変形限度を超えて木材組織を押し開くことによって生じる現象であるから、2つの解決策を考えることができる。解決策の一つは、刃物の厚みをごく薄いものに抑えることであるが、目的とする薄板材の厚みが、5ミリもある場合には、強度的に到底無理である。他の解決策には、材料木材を一時的に軟質化するという方法がある。つまり、材料木材が、押し込まれる刃物の刃先角度に応じて柔軟に屈曲するならば、先割れ現象は防げるのである。

現状では、上記解決策のうち材料木材を一時的に軟質化するという方法がやむなく採用されている。この際、材料木材を軟質化する手段としては、材料木材を高音高圧蒸気雰囲気内で所定時間蒸し上げるという方法が採られる。

概要

丸太状又は角材状の材料木材を高温高圧蒸気蒸し工程を経ることなく、しかも先割れ現象を発生させることなく効率よく多数枚の薄板状に切り割ることができる木材の切り割装置を提供する。鋭利なナイフエッジを有する無端のカッターベルトBを帯鋸盤のように循環駆動し小さな切削抵抗で材料木材に対する切り込みを可能とする構成に、カッターベルトBの使用中に、ナイフエッジを常時研磨し、木質繊維の絡み付き等によるカッターベルトBの切れ味の低下を防止する回転砥石を有する一対のシャープナ装置S10,S10を組み合わせる。一対のシャープナ装置S10,S10は、回転砥石でカッターベルトBを挟む姿勢で配置し、回転砥石は、カッターベルトBとの摩擦力によって回転してカッターベルトBのナイフエッジ部分を研磨する。

目的

本発明との関係で上記問題を少し具体的に説明すると、例えば、目的とする

効果

実績

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請求項1

一方の側端面の全長に及ぶ鋭利ナイフエッジを有し、原動プーリ従動プーリとの間に巻き掛け循環駆動される無端のカッターベルトに対して、該カッターベルトの前記ナイフエッジの前方から材料木材を押し込む操作によって材料木材を所定厚みの薄板状に切断するようにして使用される帯鋸盤に類似する全体構成を有する木材の切り割装置であって、該木材の切り割装置は、前記カッターベルトの前記従動プーリから原動プーリへ向かって走行する部分の任意箇所に、それぞれ回転砥石を備え前記カッターベルトのナイフエッジの角度に対応する傾斜姿勢で前記カッターベルトの両側に振り分けて設置される一対のシャープナ装置を備え、該一対のシャープナ装置における前記回転砥石は、それぞれ付勢手段を組み込んだ進退機構を介して前記回転砥石の軸方向に進退自在に設置され、前記回転砥石は、前記回転砥石の側端面部分を前記進退機構介して使用中の前記カッターベルトのナイフエッジに弾性的に押し付けられ、前記カッターベルトとの間に生じる摩擦力によって従動駆動されつつ前記カッターベルトのナイフエッジを常時研磨することを特徴とする木材の切り割装置。

請求項2

一方の側端面の全長に及ぶ鋭利なナイフエッジを有し、原動プーリと従動プーリとの間に巻き掛けて循環駆動される無端のカッターベルトに対して、該カッターベルトの前記ナイフエッジの前方から材料木材を押し込む操作によって材料木材を所定厚みの薄板状に切断するようにして使用される帯鋸盤に類似する全体構成を有する木材の切り割装置であって、該木材の切り割装置は、前記カッターベルトの前記従動プーリから原動プーリへ向かって走行する部分の任意箇所に、それぞれ駆動モータを有する回転砥石を備え、前記カッターベルトのナイフエッジの角度に対応する傾斜姿勢傾で前記カッターベルトの両側に振り分けて設置される一対のシャープナ装置を備え、該一対のシャープナ装置における前記回転砥石は、それぞれ付勢手段を組み込んだ進退機構を介して前記回転砥石の軸方向に進退自在に設置され、前記回転砥石は、前記駆動モータによって積極駆動されつつ前記回転砥石の側端面部分を前記進退機構介して使用中の前記カッターベルトのナイフエッジに弾性的に押し付けられて前記カッターベルトのナイフエッジを常時研磨することを特徴とする木材の切り割装置。

請求項3

前記一対のシャープナ装置は、X−Yスライド機構に搭載して設置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の木材の切り割装置。

請求項4

前記一対のシャープナ装置は、それぞれロータリベースを介して前記X−Yスライド機構に搭載されていることを特徴とする請求項3に記載の木材の切り割装置。

請求項5

前記回転砥石は、カップ状砥石であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の木材の切り割装置。

技術分野

0001

本発明は、天然木の材料木材を所定厚みの多数枚の薄板状に切断する用途に使用する帯鋸盤に類似する全体構成を有する木材の切り割装置に関し、より詳細には、切断用刃物であるカッターベルトを自動的に砥ぎ直しながら運転可能とした、木材の切り割装置に関する。

背景技術

0002

天然木の丸太材角ブロック材から板材を切り出す用途には、通常、帯鋸盤が使用される。帯鋸盤に使用される刃物は、無端の帯状ないしベルト状の薄鋼板の一方の側端面に鋸刃を形成してなる、いわゆる帯鋸である。帯鋸は、通常、上下配置される原動プーリ従動プーリとの間に巻き掛けられて循環駆動される。加工対象である材料木材は、挽きによって失われる挽き代を考慮して決定される所定の板厚を確保した上、鋸刃を形成した帯鋸の側端面に押し当てるように連続的に押し込まれて挽き割られ、所定厚みの板材を得ることができる。

0003

帯鋸盤は、大木を短時間で挽き割る能力を有する能率の良い装置である。しかし、材料木材から多数枚の薄板材を切り出す用途に帯鋸盤を使用する場合においては、板材として得られる材料木材に対して、鋸挽きによって失われる材料木材の量が多すぎるため、材料木材の利用率極端に悪くなってしまうという問題がある。また、帯鋸による切断面が粗すぎるため、得られた板材に対して、例えば、鉋掛け等の仕上げ作業を余儀なくされるという問題もある。

0004

本発明との関係で上記問題を少し具体的に説明すると、例えば、目的とする薄板材の厚みが5ミリである場合、一般的な機械規模の帯鋸盤による挽き代が2.5ミリ程度であり、仕上げ代が両面で1ミリ必要であるとすると、板厚5ミリの薄板材を得るために3.5ミリが失われるという多大な無駄が生じることになる。

0005

この問題に対して、従来は、手動の鉋と同様の切断メカニズムを利用したスライス装置を使用することで対処されている。このスライス装置は、一端を鋭利ナイフエッジに形成した幅広鉋刃のようなカッタ鋼板を材料木材の一方の小口面から材料木材の木目に沿って他方の小口面方向に平行移動させるように強引に進行させるという方法によって、材料木材から薄板材を切り出すことができるが、この方法には次のような問題が伴う。

0006

上記スライス装置における問題の一つは、材料木材の種類や乾燥状態にも大きく左右される問題ではあるが、適用可能な板厚の範囲が、一般的には3ミリ以下の薄い範囲に限られるという問題である。これには、スライス装置に使用されるカッタ鋼板の強度の問題が絡んでいる。上述したようにスライス装置における切断メカニズムは、カッタ鋼板を強引に材料木材に押し込むという、いわゆる押割切りであり、カッタ鋼板と材料木材との間には大きな摩擦抗力が発生する。このような方法で、3ミリを超える板厚の板材を切り出そうとする場合には、カッタ鋼板に材料木材との間に生じる大きな摩擦抗力に耐えるだけの大きな機械剛性が要求される。この結果、カッタ鋼板の厚みを増大させる必要が生じ、カッタ鋼板の厚みを増大させれば、さらに大きな摩擦抗力が発生するという悪循環に陥る結果になる。

0007

問題が摩擦抗力だけであれば、解決は困難ではない。しかし、押割切りという切断メカニズムには、先割れの発生という解決が困難な特有の問題が伴う。先割れとは、木材組織内に楔状に形成された刃物を押し込んだ場合、押し込み量が一定限度を超えた時点で木材組織に割れが発生し、この割れが刃物の進行に先行するように進行する現象である。先割れが発生すると刃物は、先割れが発生した後ろから先割れの後を追うように進行するのみであり、刃物の切刃がいかに鋭利に研磨されていようと何の役にも立たない。この結果、先割れ現象が発生した場合の材料木材の切断面は、切断面というには程遠い列断面であり、加工目的とした薄板材の商品価値は失われてしまう。

0008

先割れ現象は、楔状に形成された刃物が材料木材の変形限度を超えて木材組織を押し開くことによって生じる現象であるから、2つの解決策を考えることができる。解決策の一つは、刃物の厚みをごく薄いものに抑えることであるが、目的とする薄板材の厚みが、5ミリもある場合には、強度的に到底無理である。他の解決策には、材料木材を一時的に軟質化するという方法がある。つまり、材料木材が、押し込まれる刃物の刃先角度に応じて柔軟に屈曲するならば、先割れ現象は防げるのである。

0009

現状では、上記解決策のうち材料木材を一時的に軟質化するという方法がやむなく採用されている。この際、材料木材を軟質化する手段としては、材料木材を高音高圧蒸気雰囲気内で所定時間蒸し上げるという方法が採られる。

発明が解決しようとする課題

0010

上記、高音蒸気を利用する従来の薄板加工方法では、改めて指摘するまでもなく材料木材を軟質化するために多大なエネルギーコストが必要とされ、これはそのまま製品価格転嫁されることになる。また、材料木材を蒸し上げるのに使用される高温高圧の多量の蒸気は、相応環境負担を伴うことなく発生させることができない。ここで、忘れてはならないことの一つに、高温高圧の蒸気にさらされた材料木材は、乾燥させても完全には元の品質に戻らないということがある。このことは、高度の木材品質が要求される用途には、蒸気を利用する方法を適用することができないということに他ならない。

0011

さらに、純粋に技術的な問題としては、押割切りの場合、切断に使用するカッタ鋼板の切刃、つまりナイフエッジ部分に木質繊維樹脂絡み状態で付着して短時間で切れ味が低下し、この結果として、切削抵抗時間経過に伴って増大するとともに、切断面の状態が悪化するという問題がある。なお、カッタ鋼板の切れ味が短時間で低下するという問題は、例えば、ナイフで木材を削る場合と異なり、カッタ鋼板が、木質繊維内を平行移動する状態で強引に駆動されることから、ある程度は避けられない問題であると言える。また、木質繊維が蒸気処理によって大量の水分を含み、切断されにくい状態になっていることも相乗的に起因していると考えられる。原因がいずれであるにしても、一定の作業時間経過毎に作業を中断し、カッタ鋼板を砥ぎ直したものと交換する必要があった。

0012

本発明は、これらの問題を解決することを目的とするものであるが、そのためには、次のような問題を解決することが前提となる。

0013

前記したように、先割れ現象を生じさせることなく材料木材を切断するには、刃物を薄くする方法と材料木材を高音蒸気で蒸し上げる方法とがあるが、蒸気を利用する方法の難点を完全に回避しようとする場合、刃物を薄くする方法を選択する他ない。この結果、材料木材に押し込むだけの剛性を確保できない薄い刃物をいかにして材料木材の木質組織内を進行させることができるかが問題であり、この問題を解決することが、本発明の第1の課題となる。

0014

また、次の問題は、切断対象物と擦り合わせるようにして使用される刃物の宿命ともいえる問題であるが、いかなる刃物であっても使用時間の経過とともにその切れ味は低下する。切れ味の低下は、切削抵抗の増大を招来し、結果的に、薄い刃物の使用を困難なものにする。したがって、薄い刃物を安定に使用するには、使用中における切れ味の低下をいかにして防止するかが問題である。この問題を解決することが本発明の第2の課題である。そして、第1の課題および第2の課題が解決されることにより、高温高圧の蒸気で材料木材蒸し上げるという従来方法を使用する必要がなくなり、当該方法に伴う多くの問題を一掃することができる。

課題を解決するための手段

0015

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するために本発明が採用する手段は、次のようである。

0016

(解決手段1)
本発明の木材の切り割装置は、一方の側端面の全長に及ぶ鋭利なナイフエッジを有し、原動プーリと従動プーリとの間に巻き掛けて循環駆動される無端のカッターベルトに対して、カッターベルトのナイフエッジの前方から材料木材を押し込む操作によって材料木材を所定厚みの薄板状に切断するようにして使用される帯鋸盤に類似する全体構成を有する木材の切り割装置であって、この木材の切り割装置は、カッターベルトの従動プーリから原動プーリへ向かって走行する部分の任意箇所に、それぞれ回転砥石を備え、カッターベルトのナイフエッジの角度に対応する傾斜姿勢傾でカッターベルトの両側に振り分けて設置される一対のシャープナ装置を備え、この一対のシャープナ装置における回転砥石は、それぞれ付勢手段を組み込んだ進退機構を介して回転砥石の軸方向に進退自在に設置され、この際の回転砥石は、回転砥石の側端面部分を進退機構介して使用中のカッターベルトのナイフエッジに弾性的に押し付けられ、カッターベルトとの間に生じる摩擦力によって従動駆動されつつカッターベルトのナイフエッジを常時研磨することを特徴とする。

0017

上記解決手段1は、本発明の木材の切り割装置の一つの基本的な構成を示している。木材の切り割装置は、帯鋸盤に類する全体構成を有することが大きな特徴である。帯鋸盤と異なる点は、帯鋸を有しない点である。それでいて帯鋸盤に類似すると言えるのは、外形および使用態様が帯鋸に類する無端のカッターベルトを有するためである。このカッターベルトは、帯鋸の鋸刃部分を鋭利なナイフエッジに形成したものに相当するものであり、帯鋸と同様に原動プーリと従動プーリとの間に巻き掛けて循環駆動される。使用要領も帯鋸盤と同様にカッターベルトのナイフエッジの前方から材料木材を押し込む操作によって材料木材を薄板状に切断するようにして使用される。

0018

ただし、上記木材の切り割装置における材料木材の切断メカニズムは、帯鋸盤とは全く異なる。帯鋸盤による切断は、鋸挽きによる挽き割りであるが、本発明の木材の切り割装置による切断は、カッターベルトのナイフエッジによる切り割りである。同じ切断であっても両者の違いは、切り粉が発生するかしないかによって明確に異なる。

0019

この際、切り粉が発生しないということは、切断作業による材料木材の目減りがないことを示している。それでは、切り粉を発生させることなく材料木材の木質繊維内にカッターベルトを進行させることができるのかということが問題となるが、本発明の木材の切り割装置におけるカッターベルトは、循環駆動されているのであり、この点を同じくナイフエッジを有するカッタ鋼板を材料木材に平行移動するように押し込んで切り割る従来の方法と対比すれば、従来の切断方法は、いわゆる押切割りであるのに対し、本発明の方法は、引切りである。同じ刃物であっても、押切りよりも引切りの方が切れ味が良く切削抵抗が少ないことは、多くの子供においても経験則的に周知であって証明を要しないと言える。この結果として刃物を押し込むために加える力が小さくて足りるので、薄いカッターベルトの使用が可能になるのである。

0020

ただし、薄い刃物であっても、使用による経時的な切れ味の低下は避けられない。この点、本発明の木材の切り割装置は、使用中のカッターベルトのナイフエッジを使用中に常時研磨する一対のシャープナ装置を備えている。シャープナ装置が一対設けられている理由は、両刃に形成したナイフエッジに対応するためであり、ナイフエッジが片刃である場合には、一方のシャープナ装置は、省略されるか使用されない。

0021

一対のシャープナ装置は同一構造であり、カッターベルトの従動プーリから原動プーリへ向かって走行する部分の任意箇所に設置される。カッターベルトは、ベルト状であることから原動プーリによって押される向きに駆動される場合には、緩みが生じ、原動プーリに引かれる向きに駆動される場合には、張力によって張りつめた状態となる。つまり、一対のシャープナ装置は、カッターベルトが張りつめた状態になっている箇所に設置されるのである。

0022

各シャープナ装置は、回転砥石を備える。回転砥石は、使用態様からして当然に所定厚みを有する円形砥石である。回転砥石は、中心部分に回転軸を有し、付勢手段を組み込んだ進退機構を介して回転砥石の軸方向に進退自在に設置される。この際、各シャープナ装置には、カッターベルトのナイフエッジの角度に対応する傾斜姿勢傾が設定される。なお、回転砥石は、一般的にその周面が使用されることが多いのであるが、本発明においては、回転砥石の側端面が使用されることが顕著な特徴である。そして、一対のシャープナ装置は、ナイフエッジが両刃である場合において、それぞれの回転砥石の側端面が対応するナイフエッジの刃面に平行になるように角度設定される。したがって、各シャープナ装置の進退機構によって回転砥石が軸方法に駆動された場合、回転砥石は、その側端面がナイフエッジの刃面に接近し、または遠ざかるように動作することができる。また、進退機構に組み込まれた付勢手段は、回転砥石をナイフエッジに弾性的に押し付けるように機能し、作業中にカッターベルトに生じた振動等を吸収することができる。そして、ナイフエッジに押し付けられた回転砥石は、カッターベルトとの摩擦によって従動的に回転駆動されてナイフエッジを研磨することができる。

0023

なお、上記のような回転砥石の従動回転によって果たしてナイフエッジを研磨することができるのかという疑問が生じるかもしれないので、この点について説明する。回転砥石が研磨作用を発揮するためには、ナイフエッジとの間に相対運動が存在する必要がある。ここで、カッターベルトは直線運動であるが、回転砥石は回転運動をする。また、本発明における回転砥石は、周面ではなくその側端面、すなわち、平面部分が使用され、ナイフエッジとは面接触状態である。直進する面と回転する面とが接触している場合、両者間に相対運動が生じないのは、ナイフエッジの直進運動が回転砥石の特定点の接線とみなせる極めて狭い範囲の一瞬に過ぎない。つまり、従動回転によって研磨に不足のない相対運動が得られるのである。なお、一般的な回転砥石の周面を利用する場合には、このような相対運動は得られない。これが、本発明において回転砥石の側端面を使用する理由である。

0024

(解決手段2)
本発明の木材の切り割装置は、回転砥石を積極駆動するように構成することもできる。この場合の木材の切り割装置の構成は、一方の側端面の全長に及ぶ鋭利なナイフエッジを有し、原動プーリと従動プーリとの間に巻き掛けて循環駆動される無端のカッターベルトに対して、このカッターベルトのナイフエッジの前方から材料木材を押し込む操作によって材料木材を所定厚みの薄板状に切断するようにして使用される帯鋸盤に類する全体構成を有する木材の切り割装置であって、この木材の切断装置は、カッターベルトの従動プーリから原動プーリへ向かって走行する部分の任意箇所に、それぞれ駆動モータを有する回転砥石を備えカッターベルトのナイフエッジの角度に対応する傾斜姿勢傾でカッターベルトの両側に振り分けて設置される一対のシャープナ装置を備え、この一対のシャープナ装置は、それぞれ付勢手段を組み込んだ進退機構を介して回転砥石の軸方向に進退自在に設置され、この回転砥石は、駆動モータによって積極駆動されつつ回転砥石の側端面部分を進退機構介して使用中のカッターベルトのナイフエッジに弾性的に押し付けられてカッターベルトのナイフエッジを常時研磨することを特徴とする。

0025

上記解決手段2は、シャープナ装置の回転砥石を積極駆動するようにした本発明の木材の切り割装置の構成を示している。解決手段1に示す装置との相違点は、この点だけであるので、この点について説明する。回転砥石を従動回転に委ねることができるのは、使用によるカッターベルトの切れ味の低下と、研磨による切れ味の回復とをバランスさせることができることが前提とされている。しかし、切断対象となる材料木材の種類や加工時点での状態、回転砥石の種類、カッターベルト用鋼板の種類、カッターベルトの走行速度、材料木材の送り速度等の条件によっては、切れ味の低下と、切れ味の回復とをバランスさせることができない場合がある。本発明は、回転砥石を積極駆動することにより、このような事態にも簡単に対応することができるようにすることを目的としたものである。ただし、シャープナ装置が駆動モータを備えている場合においても、回転砥石を駆動モータとともに従動回転させて使用することは可能である。

0026

(解決手段3)
本発明の木材の切り割装置は、解決手段1または解決手段2に記載の発明を基本発明とし、基本発明の構成部材である一対のシャープナ装置が、X−Yスライド機構に搭載して設置されることを特徴とする。

0027

上記解決手段3は、シャープナ装置に各種の調節機能を付与することを目的とする。シャープナ装置における進退機構は、解決手段1において説明したように、回転砥石をナイフエッジに弾性的に押し付ける機能を有する。ここで経時使用により回転砥石が摩耗した場合には、押付け圧力が低下することになるのであるが、シャープナ装置をX−Yスライド機構に搭載しておくことにより、そのX軸方向またはY軸方向のいずれかのスライド動作によって押付け圧の低下を簡単に補正することができる。また、進退機構が作動したとしても回転砥石とナイフエッジとの接触位置は変化しない。つまり、回転砥石の同じ位置が使用される。この結果、長時間の使用によって回転砥石に段差が生じる。そして、この段差は、ナイフエッジの刃先削り落すように機能してしまう。これを防止するには、回転砥石の使用位置を時々、または、常時変化させる必要がある。このような問題も、X−Yスライド機構により回転砥石の使用位置を変化させることで簡単に対処できる。

0028

(解決手段4)
本発明の木材の切り割装置は、上記解決手段3に記載の発明を基本発明とし、その基本発明の構成部材である一対のシャープナ装置が、それぞれロータリベースを介してX−Yスライド機構に搭載して設置されていることを特徴とする。

0029

上記解決手段4は、X−Yスライド機構の動作上の硬直性を解消し、シャープナ装置により多面的な調節機能を付与することを目的とする。すなわち、X−Yスライド機構の動作は、直交する2方向についての往復直線運動であり、これによる調節機能のメリットは多くはない。例えば、ナイフエッジの刃先角に沿って傾斜姿勢に設置された回転砥石の設置角度を変化させるようなことはできない。そこで、本発明では、シャープナ装置をロータリベースを介在させてX−Yスライド機構の搭載することによって、ロータリベースの無段階の角度調節機能とX−Yスライド機構の2方向動作とを組み合わせて活用することができるようにしたのである。これにより、例えば、材料木材の状態等に合わせて使用中にナイフエッジの刃先角を変更する等の調節が可能になる。

0030

(解決手段5)
本発明の木材の切り割装置は、解決手段1ないし解決手段4に記載のいずれかに記載の発明を基本発明とし、その基本発明の構成部材である回転砥石が、カップ状砥石であることを特徴とする。

0031

上記解決手段5について説明する。回転砥石にカップ状砥石を採用することの理由は、極めて明快である。何よりも大きな理由は、カップ状砥石は、一般的な回転砥石と異なり、回転砥石の側端面を使用するように設計された専用の砥石であるということである。すなわち、一般的な回転砥石は、中心位置に駆動モータ等の回転軸を挿通する軸孔が設けられており、この軸孔に回転軸を通し専用の大型ワッシャを介してねじ締めすることによって駆動モータ等に固定する構造である。そして、この際には、駆動モータ等の回転軸が回転砥石の側端面に突出する。これに対して、カップ状砥石は、一般的回転砥石よりも厚みが厚く設定されるとともに、中心部分が大きく凹形に座刳られ、この座刳り孔の内部で駆動モータ等の回転軸に固定することにより、側端面に回転軸を突出させることなく固定することができる。本発明においては、回転砥石の側端面が使用されることから、側端面に回転軸が突出しないというカップ状砥石の特徴は、非常に有利に機能する。例えば、カッターベルトと回転軸との接触を懸念することなく回転砥石の側端面全体を使用することができるとともに、カッターベルトと回転砥石との接触位置を軸の反対側に移動させ、回転砥石を逆転させて使用することも可能である。

発明の効果

0032

解決手段欄において記述したように、本願には木材の切り割装置に関する二つの基本発明が含まれている。第1の基本発明は、無端のカッターベルトを帯鋸盤のように循環駆動し小さな切削抵抗で材料木材を切断可能とした有益な構成に、カッターベルトのナイフエッジに押し付けられて従動回転しながら常時ナイフエッジを研磨する回転砥石を有するシャープナ装置を組み合わせ、ナイフエッジ切れ味の低下を防止するようにした構成を特徴とし、これにより、材料木材の先割れ現象を抑えることができる薄い刃物、つまり、カッターベルトの使用を可能とすることにより、従来のように高温高圧の蒸気で材料木材を蒸し上げることなく仕上げ加工を要しない美麗な切断面で、しかも、切り粉をは発生させることなく、材料木材から無駄なく多数枚の薄板状に切り出すことが可能となった。

0033

第2の基本発明は、上記シャープナ装置における回転砥石が駆動モータによって積極駆動されるものであることを特徴とし、これにより、回転砥石の従動回転のみでは、切れ味の回復に不足する場合や、材料木材の種類の変更等に伴うナイフエッジの刃先角の変更の要請にも短時間で簡単に応需することができる。

図面の簡単な説明

0034

本発明の木材の切り割装置の正面図である。上記木材の切り割装置の要部を示す分解斜視図である。上記木材の切り割装置の要部を示す平面図である。

実施例

0035

以下、図面を引用しながら本発明の木材の切り割装置(以下単に「切り割装置」という。)の実施の形態例を説明する。

0036

切り割装置M10は、竪型のC字形フレームFに所要の構成部材を配置してなる(図1)。C字形フレームFは、内部に作業空間Wを確保するように全体としてC字形一体成形されたものであるが、その形態において、通しフレームF1と、下部水平フレームF2と、上部水平フレームF3と、開口側下部フレームF4と、設置用ベースフレームF7とを認識することができる。

0037

下部水平フレームF2には、原動プーリH1が配置され、原動プーリH1の側方には、モータ台F6を介して駆動モータM2が配置されている。この原動プーリH1は、駆動モータM2によってベルト駆動される。この際の、切り割装置M10における原動プーリH1の駆動方向は、時計回り方向(図Iの矢印方向)である。また、下部水平フレームF2に対峙する上方の上部水平フレームF3には、原動プーリH1と同径の従動プーリH2が配置されている。C字形フレームFの開口側下部フレームF4の上端部には、作業空間Wを横断する向きの作業テーブルF5が配置されている。

0038

カッターベルトBは、無端の帯状に形成された薄鋼板製であり、作業テーブルF5に設けられたスリットを通過して原動プーリH1と従動プーリH2間に巻き掛けられている。カッターベルトBの幅方向の一端縁は、鋸刃ではなく鋭利なナイフエッジB1として砥ぎ出されている(図3参照)。このカッターベルトBは、原動プーリH1と従動プーリH2との間を時計回り方向に循環駆動される。なお、カッターベルトBには、従動プーリH2側に付設される図示しないテンショナ装置によって所定の張力が加えられ、カッターベルトBの所要箇所には、接触事故防止用の安全カバーF8、F8が取り付けられる。

0039

作業テーブルF5の下方の開口側下部フレームF4の側面には、それぞれ専用の設置台F7を介して一対のシャープナ装置S10、S10が設置されている。一対のシャープナ装置S10、S10は、同一構造であり、上下に位置ずれさせた状態で、カッターベルトBに対しては、カッターベルトBをカップ状砥石G2,G2によって左右から挟むように対称姿勢で配置される(図I,図3)。

0040

各シャープナ装置S10は、軸受ユニットS1を介して駆動モータM3によって回転砥石Gを回転駆動するようにした装置であり、回転砥石Gとしてカップ状砥石G2を備える(図2)。軸受ユニットS1は、ハウジングの両側に主軸S2を突出させた両軸構造であって、主軸S2の一端に回転砥石Gを取り付けるとともに、主軸S2の他端にクラッチS3を介して駆動モータM3を取り付ける構造である。なお、この軸受ユニットS1では、特に増減速は行われない。それでは、軸受ユニットS1の意義は何かというと、駆動モータM3によって回転砥石Gを積極駆動することもできる他に、クラッチS3によって駆動モータM3を切り離し、回転砥石Gを自由回転にゆだねて使用することもできるようにすることである。

0041

上記各シャープナ装置S10には、各種の調節機能を発揮させるためのベース部材としてX−Yスライド機構XYおよびロータリベースR10が付属する。X−Yスライド機構XYは、固定して使用されるベースプレートP1上に、Y軸方向リニアガイドを介してY軸スライダP2を搭載するとともに、Y軸スライダP2上に、X軸方向リニアガイドを介してX軸スライダP3を搭載した組合せ構造体である。

0042

X軸スライダP3の上面には、X軸スライダP3に対してさらにX軸方法にスライド自在に組み込んでなるスライドプレートP4と、スライドプレートP4のスライド動作を弾性的にダンピングする複数個圧縮バネDとの組合せから構成される進退機構Kが搭載されている。圧縮バネDは、スライドプレートP4を前進限に弾性的に位置決めしており、スライドプレートP4は、外力によって後退方向に弾性的に移動することができる。また、スライドプレートP4は、外力の消失によって前進限に復帰する。

0043

ロータリベースR10は、上記進退機構KのスライドプレートP4上に搭載される。ロータリベースR10は、固定ベースR1上に取り付けられる固定リングR2と、固定リングR2に回転自在に組み付けられる可動リングR3とからなる。可動リングR3は、固定リングR2の側面に設けられる操作孔R4に操作ハンドルR5を取り付けて内部ギヤを操作することにより、手動で所要角度回転させることができる。

0044

シャープナ装置S10は、主軸S2をX軸方向に向けてロータリベースR10上に搭載される。なお、ロータリベースR10を操作するための操作ハンドルR5は、搭載されたシャープナ装置S10の軸受ユニットS1の角隅に配置され、ロータリベースR10は、操作性の良い軸受ユニットS1上から操作することができるように工夫されている。

0045

一対のシャープナ装置S10,S10は、先に記述した専用の設置台F7,F7を介して予め平面視においてカッターベルトBのナイフエッジB1に対応する角度姿勢でカッターベルトBをカップ状砥石G2,G2の側面部分で両側から挟むように配置される(図3)。この際、進退機構Kの働きにより、カップ状砥石G2,G2は、ナイフエッジB1に対して弾性的に押し付けられ、クラッチS3によって駆動モータM3が切り離されている場合においても、カップ状砥石G2,G2は、カッターベルトBとの摩擦力によって回転駆動される。また、進退機構Kは、圧縮バネDによって設定された圧力以上の圧力がカッターベルトBに加わるのを防止することができる。

0046

自由回転時におけるカップ状砥石G2,G2の回転速度は、X−Yスライド機構XYのY軸方向の作動によって調節することができる。経時使用におけるカップ状砥石G2,G2の少量の摩耗は、進退機構KのX軸方向の作動によって自動的に補充され、大量の摩耗は、X−Yスライド機構XYのX軸方向の作動によって補正することができる。また、ナイフエッジB1の刃先角は、ロータリベースR10の作動によって自在に変更することができる。

0047

M10 木材の切り割装置
S10シャープナ装置
R10ロータリベース
XY X−Yスライド機構
Bカッターベルト
B1ナイフエッジ
K進退機構
H1原動プーリ
H2従動プーリ
G回転砥石
G2 カップ状砥石

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