JP2014141060A - 竹繊維製造装置及び竹繊維製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストでサイズの均一な良質の竹繊維を製造することの可能な竹繊維製造装置を提供する。
【解決手段】軸心を回転軸として竹５を回転させる竹回転駆動装置と、竹５の軸心に平行に刃先３３１が延在する切削刃３０と、竹５の軸心と平行な回転軸とを有する切削回転体３０とを備え、竹５と切削回転体３０の双方を回転させながら接触させ、切削刃３３により竹５の外周面を切削加工して竹繊維を製造する竹繊維製造装置。
【選択図】図７

Description

本発明は、竹を切削加工して竹繊維を製造する竹繊維製造装置及び竹繊維製造方法に関する。

竹繊維は、優れた抗菌性と消臭性を有し、天然素材で繊維強度に優れるため、近年その応用が注目されている。従来の竹繊維の製造方法としては、下記特許文献１〜１１に開示された方法が知られている。

特許文献１〜３に開示された方法は、蒸煮爆砕処理法と言われる方法であり、竹を軸心に平行に分割して割ると共に一定の長さに切断した状態で密閉容器に入れ、高温高圧下で温度の上昇下降を繰り返した後、瞬時に大気圧に戻し、その衝撃で竹の繊維を分解して竹繊維を得る方法である。

特許文献４に開示された方法は、化学処理法と言われる方法であり、竹を水酸化ナトリウム等の薬液内で一定時間煮沸して繊維に分解する方法である。特許文献５〜７に開示された方法は、圧延解繊法と呼ばれる方法であり、竹をスタンピング圧延機に通して圧縮し粗砕した後、反毛機で粗解繊し、ターボミル等でさらに細繊化して竹繊維を造る方法である。

特許文献８に開示された方法は、インペラー解繊法と言われる方法であり、竹片を一定の長さにカットし、圧縮ロールで加圧して平板化してから、複数の回転羽根を有するインペラーの回転とドラムの内側に設けた多数の溝の間で繊維に沿って解繊することで竹繊維を造る方法である。

特許文献９に開示された方法は、スクリュー押出し解繊法と言われる方法であり、竹片を一定長さの寸法にカットし、高温の蒸気で加熱した状態でスクリューの中に入れ、スクリューの先端に設けられた多数の小さな穴から押し出して繊維を得る方法である。

特許文献１０，１１に開示された方法は、特殊解し刃物付きドラム回転式と言われる方法であり、竹を縦に４つ割りにし、加圧ローラでいったん平板化して解繊工程まで送り、その後、ドラムの外周面に多数の特殊な刃物が設置された刃物回転体により竹を縦方向に引っ掻くことで、竹繊維を取り出す方法である。

特開２００６−１１６９１７号公報 特開２００４−１６７７３０号公報 特開２００３−１５５６７７号公報 特開２００８−１０６４号公報 特開平６−１５６１６号公報 特開平９−２５１４５号公報 特開平５−１３８６１７号公報 特開２０００−７１２０９号公報 特開２００８−２２９９３３号公報 特開２００８−１１４４８４号公報 特開２００８−３０７８３２号公報

しかしながら、上述した従来の竹繊維製造方法のうち、高温高圧下で解繊を行う方法では、竹の素材に対するダメージが大きく、竹繊維に傷が付いてしまい、竹繊維を利用できる用途が限られてしまう。

また、従来の竹繊維製造方法のうち、竹を繊維に分解する解繊工程の前に、予め竹をその軸心に平行に分割して竹片にしておく工程が必要なものは、工程全体が複雑になり製造コストが高くついてしまう。また、特許文献５〜８，１０，１１においては、出来上がる竹繊維の長さを均一にそろえるのが困難であり、ばらつきがでるため、使用用途が限定されてしまう。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、低コストでサイズの均一な良質の竹繊維を製造することの可能な竹繊維製造装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る竹繊維製造装置は、竹を切削加工して竹繊維を製造する竹繊維製造装置において、軸心を回転軸として竹を回転させる竹回転駆動装置と、竹の軸心に平行に刃先が延在する切削刃と、竹の軸心と平行な回転軸と、を有する切削回転体とを備え、竹と前記切削回転体の双方を回転させながら接触させ、前記切削刃により竹の外周面を切削加工して竹繊維を製造することを特徴とする。

また、本発明に係る竹繊維製造方法は、竹を切削加工して竹繊維を製造する竹繊維製造方法において、竹を軸心周りに回転させる竹回転工程と、竹の軸心に平行に刃先が延在する切削刃を、竹の軸心と平行な回転軸周りに回転させる切削刃回転工程と、を備え、竹と前記切削刃の双方を回転させながら接触させ、前記切削刃により竹の外周面を切削加工して竹繊維を製造することを特徴とする。

本発明に係る竹繊維製造装置によれば、低コストでサイズの均一な良質の竹繊維を簡単な工程で製造することができる。

本発明の実施形態に係る竹繊維製造装置の正面図である。 本発明の実施形態に係る竹繊維製造装置の平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。 図１のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。 図１のＶ−Ｖ線による断面図である。 本発明の実施形態に係る切削回転体の斜視図である。 本発明の実施形態に係る切削加工状態を示す断面模式図である。 本発明の実施形態に係る切削加工状態を示す正面模式図である。 本発明の実施形態の変形例１に係る切削加工状態を示す断面模式図である。 本発明の実施形態の変形例２に係る切削回転体の縦断面図であって、図１１におけるＸ−Ｘ線断面に相当する図である。 図１０に示す切削回転体のＸＩ−ＸＩ線断面図である。 図１０に示す切削回転体による切削加工状態を示す断面模式図である。 本発明の実施形態の変形例３に係る切削回転体の縦断面図である。 図１３に示す切削回転体の分解断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る竹繊維製造装置の正面図である。図２は、本実施形態に係る竹繊維製造装置の平面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線による断面図である。図４は、図１のＩＶ−ＩＶ線による断面図である。図５は、図１のＶ−Ｖ線による断面図である。図６は、本実施形態に係る切削回転体の斜視図である。

本実施形態に係る竹繊維製造装置１は、竹５を切削加工する竹切削装置２０と、竹切削装置２０へと竹５を供給する竹供給装置１０と、を有している。

竹供給装置１０は、材料である竹５を貯蔵しておき、一本ずつ竹５を竹切削装置２０へと搬送して供給すると共に、切削加工後の竹５の残材を排出する機能を有する。竹供給装置１０は、複数の竹５を搬送方向に平行に傾斜しながら並べた状態で貯蔵しておく竹貯蔵部１１と、竹５を竹切削装置２０へと搬送する竹搬送装置１３と、切削加工後の竹５の残材を排出するための排出部１８と、を備えている。

竹貯蔵部１１は、斜め上方に延在する竹受け傾斜バー１１１と、竹受け傾斜バー１１１の最下段に位置する竹５を持ち上げて竹搬送装置１３へと一本ずつ供給する竹リフト部材１１３と、を備えている。傾斜貯蔵部である竹受け傾斜バー１１１は、竹搬送装置１３の脇から約10〜15°斜め上方に向けて延在する三本の傾斜バーを備えている。

竹貯蔵部１１には、所定の長さに切断されただけの丸形状のままの竹５が竹受け傾斜バー１１１に平行に並べて載置されている。竹搬送装置１３の脇に位置する最下段の竹５が除かれると、自重により竹受け傾斜バー１１１に載置された竹５が最下段側に移動する。

竹リフト部材１１３は、竹受け傾斜バー１１１の最下段の下方に設置され、最下段に位置する竹５のみを斜め上方に持ち上げるエアシリンダーを2つ備えている。このエアシリンダーは、竹搬送装置１３の上流側と下流側の二箇所にそれぞれ1つずつ設置されている。

竹搬送装置１３は、竹５を竹切削装置２０に向けて搬送するベルトコンベア１４と、ベルトコンベア１４の上に載置された竹５をベルトコンベア１４に押さえ付けるための上方押さえ部材１５とを備えている。

ベルトコンベア１４は、上面に載置された竹５を竹軸方向に搬送する無端ベルト１４１と、無端ベルト１４１の上方両側に設置され、無端ベルト１４１上に載置された竹５が左右に転がってベルトから落ちないようにガイドするための搬送ガイド１４５と、を備えている。ベルトコンベア１４の全長は、竹貯蔵部１１にストックされる竹５の長さとほぼ同じである。

上方押さえ部材１５は、ベルトコンベア１４の搬送方向に垂直な水平回転軸周りに回動自在に設置された押さえローラ１５１と、押さえローラ１５１を上下動させるためのエアシリンダー機構を有する昇降駆動部材１５３とを備えている。

排出部１８は、排出検知センサー１８１と、排出ストッパー１８３と、残材排出シューター１８５と、を備えている。排出検知センサー１８１は、切削加工されている竹５の残りの長さが短くなったことを検知するためのセンサーであり、上記上方押さえ部材１５の昇降駆動部材１５３に設置されている。

排出検知センサー１８１は、昇降駆動部材１５３の動きを検出することで、ベルトコンベア１４上の竹５が押さえローラ１５１から外れ、残りが短くなったこと、すなわち、竹５の残材を排出すべき状態を検知する。排出ストッパー１８３は、通常はストッパーが竹５の搬送路上に突出し、竹５が下流側の残材排出シューター１８５に進まないように規制しているが、排出検知センサー１８１が竹５の残材排出を検知すると、ストッパーを退避させ、竹５の残材を残材排出シューター１８５へと搬送可能にする。

竹切削装置２０は、筐体２１と、切削加工時に竹５を軸心周りに回転させるための竹回転駆動装置２２と、竹５を切削するための切削刃３３が設置された切削回転体３０と、切削回転体３０を昇降させる回転体昇降駆動部材３７と、を有している。竹切削装置２０は、竹回転駆動装置２２により竹５を回転させつつ、平行に逆方向に高速回転している切削回転体３０の切削刃３３を竹５に当てることで、所定の長さの竹繊維７を製造する。

筐体２１は、略四角柱形状の枠体である。竹回転駆動装置２２は、上下から竹５を挟んで、軸心を回転軸として竹５を回転させるための駆動装置であり、竹５の上側に設置される上側駆動ローラ２４と、竹５の下側に設置される下側駆動ローラ２６と、を備えている。また、竹回転駆動装置２２は、上側駆動ローラ２４を竹５に接触する位置と、退避した位置とで上下動させるための昇降駆動部材２８を備えている。

上側駆動ローラ２４は、切削される竹５の上方に設置される一対の上側回転ローラ２４１と、これら上側回転ローラ２４１を回転駆動させるための駆動モータ２４３と、を備えている。一対の上側回転ローラ２４１は、竹５の真上から竹５の軸心周りに左右に約１５°程度回転した位置にそれぞれ設置されている（図４参照）。

下側駆動ローラ２６は、上側駆動ローラ２４と同様に、切削される竹５の下方に設置される一対の下側回転ローラ２６１と、これら下側回転ローラ２６１を回転駆動させるための駆動モータ２６３と、を備えている。一対の下側回転ローラ２６１は、竹５の真下から竹５の軸心周りに左右に約１５度程度回転した位置にそれぞれ設置されている（図４参照）。

駆動モータ２４３，２６３は、回転ローラ２４１，２６１が例えば、６０ｒｐｍの回転速度で回転するように駆動する。回転ローラ２４１，２６１には、ローラ表面に微小の突起が多数設置されている。竹５を回転駆動する際には、これらの突起が竹５の外周面に食い込むことで、回転ローラ２４１，２６１と竹５との滑りを抑え、回転ローラ２４１，２６１から竹５に確実に回転駆動力を伝達するようにしている。なお、本実施形態では、安定して竹５を回転させるために４つの回転ローラ２４１，２６１全てを回転駆動させているが、少なくとも１つの回転ローラを回転駆動させれば良い。

昇降駆動部材２８は、エアシリンダー機構により上側駆動ローラ２４を昇降させ、切削加工時に上側回転ローラ２４１を竹５に押し付けるように下降させることで、竹５を上側回転ローラ２４１と下側回転ローラ２６１との間にしっかり挟み、回転駆動力を確実に伝達するようにしている。

切削回転体３０は、回転軸３１と、回転軸３１と一体に回転する略円筒形状の回転本体３２と、回転本体３２の外周面から刃先３３１が突出するように設置された切削刃３３と、回転軸３１を回転駆動させる駆動モータ３６と、を備え、全体として略円筒形状をしている（図６参照）。

回転軸３１は、竹回転駆動装置２２の回転ローラ２４１，２６１の回転軸と平行に設置された軸であり、切削される竹５の軸心と平行な軸である。回転本体３２の両側端部には、回転軸３１を中心とする、所定の直径の案内円板３２１が設置されている。この案内円板３２１は、切削回転体３０と同心としている。また切削刃３３は、回転本体３２の外周面から刃先３３１が突出した状態で、回転本体３２の一端から他端まで延在して設置された長尺（２００〜２５０ｍｍ）の刃物である。

また、切削刃３３は、回転本体３２の軸周りに９０°毎に等間隔で４本設置されている。また、切削刃３３は、刃先３３１が案内円板３２１の外周面よりも、例えば約１ｍｍ外側へ突出するように設置されている。図に示す切削回転体３０は、案内円板３２１の外周縁部に、半径方向に延びる切り込み３２Ａを設けており、この切り込み３２Ａに切削刃３３の両端部を案内して保持するようにしている。図の切削回転体３０は、４本の切削刃３３を備えるので、各案内円板３２１には、９０°毎に等間隔で４つの切り込み３２Ａを設けている。案内円板３２１は、各切り込み３２Ａに切削刃３３の両端部を案内する状態で、刃先３３１が案内円板３２１の外周面よりも、所定量だけ外側へ突出するようにしている。この構造は、切削刃３３の両端部を案内円板３２１の切り込み３２Ａに案内することで、切削刃３３を定位置に固定しながら、切削刃３３の両端部にかかる負荷を低減できると同時に切削深さも規制できる。なお、切削刃３３は、求められる処理能力等に応じて５本以上設置してもよく、また３本以下としてもよい。

切削刃３３の刃先３３１には、所定の間隔（例えば、約４０ｍｍ）で、幅約２ｍｍで深さ約２ｍｍの凹部３３３が形成されている。この凹部３３３の谷の部分にも刃先が形成されている。駆動モータ３６は、竹回転駆動装置２２の回転ローラ２４１，２６１で回転される竹５の回転方向と逆方向に回転軸３１を回転させる。回転軸３１の回転速度は、例えば１，８００ｒｐｍである。ただ、駆動モータは、回転ローラの回転方向と逆方向に回転軸を回転させることもできる。すなわち、駆動モータは、回転ローラで回転される竹の回転方向と同じ方向に回転軸を回転させることもできる。

このような構成において、回転本体３２が竹５に押し付けられながら並行状態で逆方向に回転することで、回転本体３２の外周面から約１ｍｍ外側に突出している切削刃３３の刃先３３１が、竹５の表面部に略一定の深さ（約１ｍｍ）で切り込まれ、太さ１ｍｍ程度の竹繊維７を切削する。切削刃３３の刃先３３１が回転本体３２の外周面、厳密には回転本体３２の両側端部に取り付けられた案内円板３２１の外周面から突出する量を適宜変更することで、製造される竹繊維７の太さを調整することができる。

以上の製造装置は、図７に示すように、回転本体３２と竹５とを互いに逆方向に回転することで、切削刃３３の刃先３３１と竹５との接触部分においては、低速回転する竹５の表面を、高速回転する切削刃３３の刃先３３１が同方向に追い越す状態で切削する。このため、回転する竹５の表面に対する切削刃３３の刃先３３１の相対速度を減少させながら滑らかに接触させて、竹５の表面を、無理なく均一に切削できる。とくに、回転本体３２の外周面から突出する切削刃３３の刃先３３１を、竹５の表面に対して、必要以上に深く切り込ませることなく安定して竹繊維を切削できる。

また、切削刃３３の刃先３３１には、所定の間隔で凹部３３３が形成されているので、切削される竹の繊維がこの凹部３３３の部分で分断され、切削加工される竹繊維７の長さは、凹部３３３の設置間隔（例えば、約４０ｍｍ）と同じになる。したがって、この凹部３３３の設置間隔を適宜変更することで、製造される竹繊維７の長さを調整することができる。

回転体昇降駆動部材３７は、エアシリンダー機構を備え、切削加工時に、案内円板３２１の外周面を竹５に押し付けるように、切削回転体３０を下降させる。また、回転体昇降駆動部材３７は、切削加工により竹５の外周面が削られて細くなったとしても、切削加工中には常に案内円板３２１の外周面が竹５の外周面に押し付けられるように下降制御を行っている。

以上、本実施形態に係る竹繊維製造装置１の構成について詳細に説明したが、続いて、竹繊維製造装置１による切削加工時の動作について説明する。図７は、本実施形態に係る切削加工状態を示す断面模式図であり、図８は、本実施形態に係る切削加工状態を示す正面模式図である。

まず、竹供給装置１０により加工用の竹５を竹切削装置２０へ供給する際の動作について説明する。竹受け傾斜バー１１１に貯蔵されている竹５のうち、最下段の竹５が竹リフト部材１１３により斜め上方に持ち上げられると、持ち上げられた竹５は、搬送ガイド１４５を乗り越えてベルトコンベア１４の無端ベルト１４１上に載置される。

竹搬送装置１３により竹５の搬送が開始されると、上方押さえ部材１５の押さえローラ１５１が下降し、竹５を無端ベルト１４１に対して押し付けた状態で無端ベルト１４１が周回し、竹５が竹切削装置２０へ向けて搬送される。

竹５の先端が排出ストッパー１８３に到達するまで搬送されると、ベルトコンベア１４が停止すると共に、押さえローラ１５１が上昇し、上方押さえ部材１５による竹５の押さえ付けが解除される。

このように竹供給装置１０による竹５の搬送が停止した状態で、引き続き、竹切削装置２０による竹５の切削加工が行われる。まず、昇降駆動部材２８により上側駆動ローラ２４が下降し、一対の上側回転ローラ２４１が上方から竹５に押し付けられる。竹５の下方には、一対の下側回転ローラ２６１が位置しており、合計4つの回転ローラ２４１，２４６により竹５が四方から挟持された状態となる（図５参照）。

この状態で竹回転駆動装置２２は、上側駆動ローラ２４の駆動モータ２４３及び下側駆動ローラ２６の駆動モータ２６３を駆動させ、回転ローラ２４１，２６１により挟持された竹５が回転する（図７において反時計回り）。

続いて、切削回転体３０の駆動モータ３６を駆動させて回転本体３２を竹５と反対方向に回転させる（図７において時計回り）と共に、回転体昇降駆動部材３７により、回転している竹５の外周面に案内円板３２１の外周面が当接するまで切削回転体３０を下降させる。

そうすると、図７及び図８に示すように、回転する竹５の外周面に対して、同じ方向に移動する切削刃３３の刃先３３１が切り込まれ、竹５の外周面が切削されることで所定の太さの竹繊維７が製造される。ここで、刃先３３１の竹５への切り込み量が約１ｍｍ、刃先３３１の凹部３３３が４０ｍｍ間隔で設置されているとすると、長さが約４０ｍｍで太さが約１ｍｍの竹繊維７が製造される。

また、切削加工時に、常に案内円板３２１の外周面が竹５に当接するように回転体昇降駆動部材３７が制御されており、切削刃３３の刃先３３１の竹５への切り込み深さを一定（約１ｍｍ）に維持することができ、同じ太さの竹繊維７を安定して製造することができる。

このようにして、竹５の一段目の切削加工が終了すると、駆動モータ３６を停止して切削回転体３０の回転を止めると共に、回転体昇降駆動部材３７により切削回転体３０を上昇させる。なお、生産効率を上げるため切削回転体３０の回転を停止させないこともできる。その後、ベルトコンベア１４を再駆動させて、残りの竹５の先端が排出ストッパー１８３に到達するまで竹５を搬送する。このとき搬送される距離は、竹５の切削された部分に相当する長さであり、切削刃３３の刃先３３１の長さに相当する。

その後、引き続き一段目と同様に二段目の切削加工が行われる。このような切削加工を繰り返して、竹５の残りの長さが短くなったことを排出検知センサー１８１が検知すると、排出ストッパー１８３を退避させた上で、竹受け傾斜バー１１１の最下段に位置する次の竹５をベルトコンベア１４上に載置し、ベルトコンベア１４による搬送を開始する。

そうすると、次の竹５により前の竹５の短い残材が排出ストッパー１８３の下流側に押し出され、残材排出シューター１８５から排出される。残材が排出されると、排出ストッパー１８３が再び突出し、排出ストッパー１８３に先端が当接するまで搬送された次の竹５に対して、上述した切削加工が行われる。

以上、本実施形態について詳細に説明したが、本実施形態によれば、所望のサイズの竹繊維７を安定して連続的に製造することができる。また、複数の竹５を竹貯蔵部１１に投入しておけば、竹５の搬送及び切削加工が自動で行われるため、作業負荷を大幅に軽減させることができる。

また、本実施形態によれば、材料の竹５を予め割っておく必要がなく、丸形状のまま切削加工を行うことができるため、工程を簡略化し、低コストで竹繊維７を製造することができる。

また、本実施形態によれば、竹繊維７の長さが切削刃３３の凹部３３３の設置間隔で決まり、竹繊維７の太さが切削刃３３の刃先３３１が切削回転体３０の外周面、厳密には回転本体３２の両側端部に取り付けられた案内円板３２１の外周面から突出した量で決まるので、適宜、切削刃３３を交換することで、製造される竹繊維７のサイズを簡単に変更することが可能である。

続いて、本実施形態の変形例１について説明する。図９は、本実施形態の変形例１に係る切削加工状態を示す断面模式図である。本変形例１では、切削回転体３０の案内円板３２２の構成が上記実施形態と異なるだけであり、その他の構成は同じであるため、異なる構成についてのみ説明する。

本変形例１に係る案内円板３２２は、その外周面に複数配列設置された小径回転ローラであって、切削回転体３０の回転軸３１と平行な軸周りに回転自在に支持された小径回転ローラを備えることを特徴としている。

本変形例１によれば、上記実施形態と同様の作用効果を奏すると共に、切削加工時に竹５の外周面と案内円板３２２の外周面とが接触する際の摩擦を大幅に低減し、良好な切削が可能となる。

上記実施形態では、切削回転体において、９０°毎に４枚の切削刃を設置したが、１〜３枚、５枚以上の切削刃を設置しても良い。但し、サイズの均一な竹繊維を製造するためには、複数枚の切削刃を設置する場合には、外周方向に等間隔で設置することが望ましい。

さらに、本実施形態の変形例２について説明する。図１０は本実施形態の変形例２に係る切削回転体の縦断面図、図１１は図１０に示す切削回転体のＸＩ−ＸＩ線断面図、図１２は図１０に示す切削回転体による切削加工状態を示す断面模式図である。本変形例２においても、切削回転体３０の構成が上記実施形態と異なるだけであり、その他の構成は同じであるため、異なる構成についてのみ説明する。

本変形例２に係る切削回転体３０は、回転軸３１と一体に回転する略円筒形状の回転本体３２の両側に案内円板３２３を配置しており、これ等の案内円板３２３を回転軸３１に対して回転自在に設置している。図に示す回転本体３２は、回転軸３１を挿通する中心孔３２Ｂを開口しており、この中心孔３２Ｂには、軸方向に延びるキー溝３２Ｃを設けている。この回転本体３２は、中心孔３２Ｂに挿通される回転軸３１の挿通部３１１に固定されたキー３１３をキー溝３２Ｂに案内して、回転軸３１と一体に回転できるように回転軸３１に固定されている。

案内円板３２３は、回転軸３１に対して回転できるように、ベアリング３４を介して回転軸３１に連結されている。図１０の案内円板３２３は、円形で鍔状の外周部３２３Ａと、ベアリング３４が固定されるリング状の連結部３２３Ｂとを備えている。図の案内円板３２３は、連結部３２３Ｂが外周部３２３Ａよりも厚く成形されており、回転本体３２の端面に対向して同心状に配置されている。図１０の案内円板３２３は、２個のベアリング３４を介して回転軸３１に連結されている。案内円板３２３は、連結部３２３Ｂの中心に中心穴３２３Ｃを開口しており、この中心穴３２３Ｃの各開口端からそれぞれベアリング３４を挿入して固定している。一対のベアリング３４は、中心穴３２３Ｃの軸に沿って離間して配置されており、一対のベアリング３４の間には、連結部３２３Ｂの中心穴３２３Ｃの内周面に突出して設けた突出部３２３Ｄとリング状のスペーサ３４４を配置しており、これ等を一対のベアリング３４で挟着している。以上のように、各案内円板３２３をそれぞれ２個のベアリング３４を介して回転軸３１に連結する構造は、案内円板３２３を回転軸３１に対して垂直姿勢に保持しながら配置できる。とくに、図１０に示すように、一対のベアリング３４を離して配置する構造は、案内円板３２３を回転軸３１に対して安定して保持できる。ただ、一対のベアリングは、必ずしも離して配置する必要はなく、互いに密着して配置することもできる。さらに、案内円板は１個のベアリングを介して回転軸に連結することもできる。

ベアリング３４は、図１０に示すように、直径の異なる内輪３４１と外輪３４２の間に複数の球３４３を配列してなるボールベアリングとしている。ただ、ベアリングには、ローラーベアリングも使用できる。案内円板３２３の連結部３２３Ｂに固定される一対のベアリング３４は、対向する外輪３４２同士で、中心穴３２３Ｃに設けた突出部３２３Ｄを挟着すると共に、対向する内輪３４１同士で、リング状のスペーサ３８を挟着している。以上の案内円板３２３は、回転軸３１の挿通部３１１が一対のベアリング３４の内輪３４１とスペーサ３８とに挿通されて、回転軸３１に連結される。

回転本体３２の両側に配置される一対の案内円板３２３は、連結部３２３Ｂが回転本体３２に向かって突出する姿勢で配置している。このため、図に示す回転本体３２は、案内円板３２３と対向する両端面に案内円板３２３の連結部３２３Ｂを案内する凹部３２Ｄを設けている。回転本体３２の凹部３２Ｄは、ここに配置されるに案内円板３２３の連結部３２３Ｂが接触しない内形に成形されている。さらに、図１０の切削回転体３０は、回転本体３２と案内円板３２３との間にリング状のスペーサ３９を配置している。このスペーサ３９は、回転軸３１の挿通部３１１の外径に等しい内径を有すると共に、ベアリング３４の内輪３４１のみに当接する厚さを有している。スペーサ３９は、回転本体３２の凹部３２Ｄの内面と、ベアリング３４の内輪３４１との間に挟着されている。切削回転体３０は、スペーサ３９を介してベアリング３４を押圧することで、ベアリング３４を回転軸３１に押圧状態で固定すると共に、このスペーサ３９によって、案内円板３２３と回転本体３２との間に隙間を設けて、案内円板３２３が回転本体３２の端面に接触するのを防止している。

さらに、図に示す回転本体３２は、軸周りに等間隔で切削刃３３を固定するために複数の固定台３２Ｆを放射状に設けている。図に示す回転本体３２は、６枚の切削刃３３を等間隔で固定できるように、軸周りに６０°毎に６基の固定台３２Ｆを設けている。固定台３２Ｆは、半径方向に延びる固定面３２Ｇを備えており、この固定面３２Ｇに止ネジ３５を介して切削刃３３を固定している。図に示す切削回転体３０は、６枚の切削刃３３を備えているが、切削回転体３０に設ける切削刃３３の数を多くする構造は、図１２に示すように、竹５を切削加工する際に、能率良く竹５の表面を切削できる特徴がある。したがって、回転本体３２の回転数を少なくして、駆動モータ３６や刃先３３の負担を軽くすることもできる。例えば、前述の実施例１の装置では、回転本体３２に４個の切削刃３３を設けて、駆動モータ３６を１８００ｒｐｍで回転させているが、この例では、６個の切削刃３３を設けることで、駆動モータ３６の回転数を１２００ｒｐｍとして切削の能率をほぼ等しくできる。

回転本体３２に固定される切削刃３３は、刃先３３１が案内円板３２３の外周面よりも外側に、所定の突出量だけ突出するようにしている。図に示す切削刃３３は、刃先３３１が案内円板３２３の外周面よりも、例えば約１．５ｍｍ外側へ突出するように配置されている。さらに、図に示す切削刃３３は、案内円板３２３の外周面において、刃先３３１を案内円板３２３に接触させることなく突出させるために、切削刃３３の両端に、刃先３３１の延長方向に突出する突出部３３４を設けている。切削刃３３は、この突出部３３４を案内円板３２３の外周面の外側に配置している。この突出部３３４は、案内円板３２３の外周面に非接触状態で配置されており、切削刃３３が回転される状態で、案内円板３２３の外周面に沿って回転して、案内円板３２３の外周面と対向する部分においても、竹５を切削するようにしている。

回転軸３１は、回転本体３２が挿通される部分にキー３１３を配置している。回転軸３１は、回転本体３２やベアリング３４に挿通する挿通部３１１に、キー３１３をはめ込むキー嵌入穴３１４を軸方向に延長して設けており、このキー嵌入穴３１４に脱着自在にキー３１３を配置している。図１０に示す回転軸３１は、挿通部３１１の直径をひとまわり小さくして段差部３１２を設けており、この段差部３１２でもって挿通部３１１が挿通されるベアリング３４の内輪３４１の外側面を押圧している。この切削回転体３０は、一方（図１０において左側）の案内円板３２３のベアリング３４に挿通部３１１を挿通し、ベアリング３４を段差部３１２に当接させた後、キー嵌入穴３１４にキー３１３をセットし、その後、挿通部３１１のキー３１３を回転本体３２のキー溝３２Ｃに案内しながら回転本体３２の中心孔３２Ｂに挿通部３１１を挿通する。さらに、回転本体３２の反対側（図１０において右側）に配置される案内円板３２３のベアリング３４に挿通部３１１に挿通し、ベアリング３４を貫通する挿通部３１１の先端側に固定リング３８を固定する。以上のようにして、両側に案内円板３２３が配置された回転本体３２が回転軸３１にセットされる。

以上の切削回転体３０は、図１２に示すように、竹回転駆動装置２２の回転ローラ２４１、２６１で回転される竹５の表面を、駆動モータ３６で回転される切削刃３３の刃先３３１で切削する。切削回転体３０は、前述の回転体昇降駆動部材３７により、回転している竹５の外周面に案内円板３２３の外周面が当接するまで降下されて、案内円板３２３の外周面を竹５の表面に接触させる状態で、外周面から突出する切削刃３３の刃先３３１によって竹５の表面を切削する。図に示す駆動モータ３６は、回転ローラ２４１、２６１で回転される竹５の回転方向と同じ方向に回転軸３１を回転させている。回転本体３２と竹５とを同じ方向に回転させる製造装置は、切削刃３３の刃先３３１と竹５との接触部分において、低速回転する竹５の表面と、高速回転する切削刃３３の刃先３３１とが互いに逆向きに接触する。このため、回転する竹５の表面に対する切削刃３３の刃先３３１の相対速度を大きくしながら強く接触させて、竹５の表面を確実に切削できる。とくに、この構造は、駆動モータ３６の回転数を少なくしながら、確実に切削できる。また、回転本体３２の外周面から突出する切削刃３３の刃先３３１の突出量を小さくする状態においても、切削刃３３の刃先３３１を確実に竹５の表面に切り込ませて切削加工できる。ただ、駆動モータは、前述のように、回転ローラで回転される竹の回転方向と逆方向に回転軸を回転させることもできる。

さらに、以上の切削回転体３０は、回転本体３２の両側に配置される案内円板３２３が、ベアリング３４を介して回転軸３１に連結されるので、回転軸３１が図１２の矢印で示す方向に回転して、切削刃３３が図の矢印Ａで示す方向に回転する状態においても、案内円板３２３は、図の矢印Ｂで示す方向に回転することなく、回転軸３１に対してフリーの状態で竹５の表面に接触する。このように、回転軸３１に対してフリーとなる案内円板３２３は、外周面が竹５の表面に当接する状態においても、切削刃３３の回転を抑制することがない。また、回転する竹５の表面に案内円板３２３の外周面が当接する状態では、回転する竹５の表面に沿って案内円板３２３が転がることで、案内円板３２３と竹５との接触抵抗を低減して、案内円板３２３との接触によって竹５の回転が抑制されるのも有効に防止できる。このため、案内円板３２３の外周面が、回転する竹５の外周面に接触する状態となっても、接触部における摩擦を極減して、良好な切削が可能となる。

さらに、本実施形態の変形例３について説明する。図１３は本実施形態の変形例３に係る切削回転体の縦断面図、図１４は図１３に示す切削回転体の分解断面図である。この変形例３では、切削回転体３０が、回転本体３２の両側ではなく、中央部に案内円板３２４を備えていることを特徴としている。このため、変形例３においても、切削回転体３０の構成が上記実施形態と異なるだけであり、その他の構成は同じであるため、異なる構成についてのみ説明する。

本変形例３に係る切削回転体３０は、回転軸３１と一体に回転する略円筒形状の回転本体３２を図において左右に２分割すると共に、２分割された回転本体３２の間に案内円板を配置している。図に示す回転本体３２は、一対の分割ユニット３２Ｘに２分割されており、対向する分割ユニット３２Ｘの間に案内円板３２４を配置している。各分割ユニット３２Ｘは、前述の回転本体と同様に、中心孔３２Ｂに設けたキー溝（図示せず）に、回転軸３１の挿通部３１１に固定されたキー３１３を案内して、回転軸３１と一体に回転できるように回転軸３１に固定されている。

案内円板３２４は、回転軸３１に対して回転できるように、ベアリング３４を介して回転軸３１に連結されている。図の案内円板３２４は、円形で鍔状の外周部３２４Ａを、ベアリング３４が固定されるリング状の連結部３２４Ｂの厚さ方向の中心に位置して設けている。すなわち、図の案内円板３２４の連結部３２４Ｂは、外周部の両面側に向かって突出する形状としている。図の案内円板３２４は、一対のベアリング３４を、連結部３２４Ｂの中心穴３２４Ｃの軸に沿って離間して配置している。一対のベアリング３４の間には、連結部３２４Ｂの中心穴３２４Ｃの内周面に突出して設けた突出部３２４Ｄとリング状のスペーサ３４４を配置して、これ等を一対のベアリング３４で挟着している。

一対の分割ユニット３２Ｘの間に配置される案内円板３２４は、連結部３２４Ｂが外周部３２４Ａの両面側に向かって突出するので、各分割ユニット３２Ｘは、案内円板３２４と対向する対向面に連結部３２４Ｂを案内する凹部３２Ｄを設けている。回転本体３２の凹部３２Ｄは、ここに配置されるに案内円板３２４の連結部３２４Ｂが接触しない内形に成形されている。さらに、図の切削回転体３０は、分割ユニット３２Ｘと案内円板３２４との間にリング状のスペーサ３９を配置している。スペーサ３９は、回転本体３２の凹部３２Ｄの内面と、ベアリング３４の内輪３４１との間に挟着されている。切削回転体３０は、スペーサ３９を介してベアリング３４を押圧することで、ベアリング３４を回転軸３１に押圧状態で固定すると共に、このスペーサ３９によって、案内円板３２４と分割ユニット３２Ｘとの間に隙間を設けて、案内円板３２４が分割ユニット３２Ｘの端面に接触するのを防止している。さらに、この分割ユニット３２Ｘも、前述の図１１に示す回転本体３２と同様に、軸周りに等間隔で６枚の切削刃３３を、固定台３２Ｆに固定している。

分割ユニット３２Ｘに固定される切削刃３３は、刃先３３１が案内円板３２４の外周面よりも外側に、所定の突出量だけ突出するようにしている。図に示す切削刃３３は、刃先３３１が案内円板３２４の外周面よりも、例えば約１．５ｍｍ外側へ突出するように配置されている。さらに、図に示す切削刃３３は、案内円板３２４の外周面において、刃先３３１を案内円板３２４に接触させることなく突出させるために、案内円板３２４側の端部に、刃先３３１の延長方向に突出する突出部３３４を設けている。切削刃３３は、この突出部３３４を案内円板３２４の外周面の外側に配置している。この突出部３３４は、案内円板３２４の外周面に非接触状態で配置されており、切削刃３３が回転される状態で、案内円板３２４の外周面に沿って回転して、案内円板３２４の外周面と対向する部分においても、竹５を切削するようにしている。図に示す切削回転体３０は、案内円板３２４の両側に切削刃３３を配置するので、各切削刃３３に設ける突出部３３４は、案内円板３２４の外周面の中心までの突出量としている。この構造は、各切削刃３３における突出部３３４の突出量を小さくしながら、案内円板３２４の外周面を厚さ方向にわたって、切削刃３３の刃先３３１でカバーできる。このため、突出部３３４にかかる負荷を小さくできる特徴がある。

この切削回転体３０は、図１４に示すように、回転軸３１の挿通部３１１に、図において左から順に、分割ユニット３２Ｘ、スペーサ３９、案内円板３２４のベアリング３４、スペーサ３９、分割ユニット３２Ｘ、固定リング３８と挿通されて、所定の配列で回転軸３１に固定される。各分割ユニット３２Ｘは、前述のように、挿通部３１１のキー嵌入部３１４にキー３１３を嵌入した後に挿通される。図に示す回転軸３１は、挿通部３１１にセットされるキー３１３を軸方向に２分割しており、ベアリング３４が挿通される部分にはキー３１３を配置しない構造としている。

以上の切削回転体３０も、回転本体３２の中央部に配置される案内円板３２４が、ベアリング３４を介して回転軸３１に連結されるので、回転軸３１が回転して、切削刃３３が回転する状態においても、案内円板３２４は回転することなく、回転軸３１に対してフリーの状態で竹５の表面に接触する。このため、案内円板３２４の外周面が、回転する竹５の外周面に接触する状態となっても、接触部における摩擦を皆無にして、良好な切削が可能となる。とくに、この切削回転体３０は、案内円板３２４を１枚としながら、切削回転体３０の中央部を、回転する竹に接触させて、切削刃３３の切り込み量を特定しながら効率よく切削加工できる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施の形態は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、竹繊維製造装置を構成する各部材のサイズや形状等は適宜変更可能である。

１…竹繊維製造装置
１０…竹供給装置
１１…竹貯蔵部
１１１…竹受け傾斜バー
１１３…竹リフト部材
１３…竹搬送装置
１４…ベルトコンベア
１４１…無端ベルト
１４５…搬送ガイド
１５…上方押さえ部材
１５１…押さえローラ
１５３…昇降駆動部材
１８…排出部
１８１…排出検知センサー
１８３…排出ストッパー
１８５…残材排出シューター
２０…竹切削装置
２１…筐体
２２…竹回転駆動装置
２４…上側駆動ローラ
２４１…上側回転ローラ
２４３…駆動モータ
２６…下側駆動ローラ
２６１…下側回転ローラ
２６３…駆動モータ
２８…昇降駆動部材
３０…切削回転体
３１…回転軸
３１１…挿通部
３１２…段差部
３１３…キー
３１４…キー嵌入溝
３２…回転本体
３２Ｘ…分割ユニット
３２Ａ…切り込み
３２Ｂ…中心孔
３２Ｃ…キー溝
３２Ｄ…凹部
３２Ｆ…固定台
３２Ｇ…固定面
３２１…案内円板
３２２…案内円板
３２３…案内円板
３２３Ａ…外周部
３２３Ｂ…連結部
３２３Ｃ…中心穴
３２３Ｄ…突出部
３２４…案内円板
３２４Ａ…外周部
３２４Ｂ…連結部
３２４Ｃ…中心穴
３２４Ｄ…突出部
３３…切削刃
３３１…刃先
３３３…凹部
３３４…突出部
３４…ベアリング
３４１…内輪
３４２…外輪
３４３…球
３４４…スペーサ
３５…止ネジ
３６…駆動モータ
３７…回転体昇降駆動部材
３８…固定リング
３９…スペーサ
５…竹
７…竹繊維

Claims (12)

1. 竹を切削加工して竹繊維を製造する竹繊維製造装置において、
   軸心を回転軸として竹を回転させる竹回転駆動装置(22)と、
   竹の軸心に平行に刃先(331)が延在する切削刃(33)と、竹の軸心と平行な回転軸(31)と、を有する切削回転体(30)と
   を備え、
   竹と前記切削回転体(30)の双方を回転させながら接触させ、前記切削刃(33)により竹の外周面を切削加工して竹繊維を製造することを特徴とする竹繊維製造装置。
2. 竹繊維を所定の長さに形成するために前記切削刃(33)の刃先(331)には所定の間隔で凹部(333)が形成され、該凹部でも切削刃を有することを特徴とする請求項１記載の竹繊維製造装置。
3. 前記切削回転体(30)は、前記切削刃(33)を単一又は複数備え、前記切削刃(33)は、前記切削回転体(30)の外周周りに等間隔で設置されていることを特徴とする請求項１又は２記載の竹繊維製造装置。
4. 前記切削回転体(30)は、前記切削刃(33)の竹への切り込み深さを制限するための案内円板(321,322,323,324)を前記切削回転体(30)と同心にさらに備え、前記切削刃(33)の刃先(331)は、切削加工時に竹に当接する前記案内円板(321,322,323,324)の外周面から、所定量だけ突出していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載の竹繊維製造装置。
5. 前記案内円板(321)が、前記切削回転体(30)に固定されてなることを特徴とする請求項４に記載の竹繊維製造装置。
6. 前記案内円板(323,324)が、前記回転軸(31)に対して回転自在に設置されてなることを特徴とする請求項４に記載の竹繊維製造装置。
7. 前記案内円板(321,323,324)が、前記切削回転体(30)の両側端部に配置され、又は、前記切削回転体(30)の中間の一箇所に配置されてなることを特徴とする請求項４ないし６のいずれか一に記載の竹繊維製造装置。
8. 前記案内円板(322)は、その外周面上に沿って配列設置された複数の小径回転ローラであって、前記切削回転体(30)の回転軸と平行な軸周りに回転自在に設置された小径回転ローラを備えることを特徴とする請求項４に記載の竹繊維製造装置。
9. 切削加工時に前記切削回転体(30)の外周面を竹に押し付け回転させるための回転体昇降駆動部材(37)をさらに備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一に記載の竹繊維製造装置。
10. 前記竹回転駆動装置(22)は、
    上方から竹に接触する一対の上側回転ローラ(241)と、
    下方から竹に接触する一対の下側回転ローラ(261)と、
    前記一対の上側回転ローラ(241)及び前記一対の下側回転ローラ(261)のうち少なくとも一つの回転ローラを回転駆動させる駆動モータ(243,263)と、
    を備えることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一に記載の竹繊維製造装置。
11. 竹を切削加工位置へ搬送するための竹供給装置(10)をさらに備え、
    前記竹供給装置(10)は、
    上面に載置された竹が左右に転がり落ちないようにガイドする搬送ガイド(145)を有し、竹を軸心方向に搬送するベルトコンベア(14)と、
    竹を平行に並べて貯蔵すると共に、最下段が前記ベルトコンベア(14)の脇に位置するように設置された傾斜貯蔵部と、前記搬送ガイド(145)を超えて前記ベルトコンベア(14)の上面に竹を供給するために、前記傾斜貯蔵部の最下段にある竹を斜め上方に持ち上げる竹リフト部材(113)と、を有する竹貯蔵部(11)と、
    を備えることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一に記載の竹繊維製造装置。
12. 竹を切削加工して竹繊維を製造する竹繊維製造方法において、
    竹を軸心周りに回転させる竹回転工程と、
    竹の軸心に平行に刃先(331)が延在する切削刃(33)を、竹の軸心と平行な回転軸周りに回転させる切削刃回転工程と、
    を備え、竹と前記切削刃(33)の双方を回転させながら接触させ、前記切削刃(33)により竹の外周面を切削加工して竹繊維を製造することを特徴とする竹繊維製造方法。

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