JP5996141B2 - 竹粉末製造装置及び竹粉末製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、竹の幹材を粉砕して竹粉末を製造するための竹粉末製造装置及び竹粉末製造方法に関する。
特許文献1には、被加工材である竹の幹材を粉砕して竹粉末を製造する竹微粉末製造装置が開示されている。特許文献1に開示された竹微粉末製造装置は、竹の幹材を横長に倒した状態で、回転切削刃を備える回転切削機構内に幹材の一端を挿入し、幹材の他端を送り込み装置で支持する。送り込み装置には円筒が設けられており、幹材の他端に把持具が装着された状態で、幹材の他端が把持具と共に円筒内に収容される。円筒は回転可能であり、円筒が回転すると、幹材が円筒と共に回転する。こうして幹材を回転させながら、送り込み装置を回転切削機構に近づけるように移動させて、回転切削刃で幹材を一端から順次切削粉砕する。
特許第4798406号公報
かかる竹微粉末製造装置においては、粉砕されている幹材に割れが発生することがあり、このような割れの発生を抑制することが望まれている。
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、上記課題を解決することができる竹粉末製造装置及び竹粉末製造方法を提供することにある。
上述した課題を解決するために、本発明の一の態様の竹粉末製造装置は、竹の幹材の一端を支持する支持部と、前記幹材の他端から前記幹材を粉砕し、竹粉末を生成する粉砕部と、前記幹材を前記粉砕部に送り込むために、前記粉砕部と前記支持部とを近接させる駆動部と、を備え、前記支持部は、前記幹材の一端における空洞に挿入され、前記支持部から前記粉砕部へと向かって断面積が減少する錐体状をなす錐体部を有する挿入部を有し、前記幹材が前記粉砕部によって粉砕されているときに、前記錐体部が前記空洞に挿入されている状態を維持しながら、前記支持部から前記粉砕部へと向かう方向に変位可能に前記幹材の一端を支持するように構成されており、前記挿入部は、前記幹材の一端における空洞に挿入される場合において、その先端が前記幹材の節に当接して押されたときに、その全長が縮むように構成されている。
この態様において、前記錐体部は、錘台状をなしており、前記挿入部は、前記錐体部の前記粉砕部側に、前記支持部から前記粉砕部へと向かう方向へ延びる柱状部を有しており、前記柱状部は、前記幹材の一端における空洞に前記挿入部が挿入される場合において、その先端が前記幹材の節に押されたとき、前記錐体部に進入するように構成されていてもよい。
上記態様において、前記空洞に前記柱状部が挿入され、前記幹材の一端が前記柱状部に掛けられた状態で、前記支持部が前記粉砕部へ向かって移動されることにより、前記空洞に前記錐体部が挿入されるように構成されていてもよい。
上記態様において、前記柱状部は、角柱状をなしていてもよい。
本発明の一の態様の竹粉末製造方法は、竹の幹材の一端の空洞に、前記幹材の一端側から他端側へと向かって断面積が減少する錐体状をなす錐体部を有する挿入部を挿入するステップと、前記幹材の一端を押すことによって、前記幹材を粉砕する粉砕部に、前記幹材を供給し、前記粉砕部によって前記幹材を他端から粉砕し、竹粉末を製造するステップと、を有し、前記挿入部を挿入するステップでは、前記幹材の節で前記挿入部を押すことにより前記挿入部の先端を縮ませ、前記竹粉末を製造するステップでは、前記幹材が前記粉砕部によって粉砕されているときに、前記錐体部が前記空洞に挿入されている状態を維持しながら、前記一端側から前記他端側へと向かう方向に変位可能に前記幹材の一端を支持する。
本発明によれば、幹材の割れを抑制することが可能となる。
実施の形態に係る竹粉末製造装置の構成を示す斜視図。 粉砕部の構成を示すブロック図。 支持部の構成を示す斜視図。 幹材に取り付けられる係止具の構成を示す斜視図。 実施の形態に係る竹粉末製造方法の手順を説明するためのフローチャート。 幹材の後端の空洞に対する挿入部の挿入を説明するための断面図。 幹材の後端の空洞に対する挿入部の挿入を説明するための断面図。
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。
図1は、本実施の形態に係る竹粉末製造装置の構成を示す斜視図である。
図1に示すように、竹粉末製造装置100は、粉砕部10と、支持部20と、駆動部30と、回収部40とを備えている。
粉砕部10と支持部20とは、離隔して配置されている。なお、以下の説明では、支持部20から粉砕部10へ向かう方向を「前方」、その反対方向を「後方」といい、前方に向かって右の方向を「右方」、同じく左の方向を「左方」という。また、鉛直方向上方を「上方」、鉛直方向下方を「下方」という。
粉砕部10は、実質的に直方体形状をなしている。粉砕部10の支持部20との対向面(後側の面)には、被加工材である竹の幹材101が進入する進入口11が設けられている。進入口11から進入した幹材101が粉砕され、竹粉末が生成される。
図2は、粉砕部10の構成を示すブロック図である。図2に示すように、粉砕部10は、粉砕刃12と、電動モータ13と、送風機14と、制御部15とを備えている。
粉砕刃12は、前述した進入口11の前方に設けられている。粉砕刃12は、円筒状をなしており、その周面に多数の刃が設けられている。
電動モータ13は、粉砕刃12と同軸的に連結されている。電動モータ13の回転により、粉砕刃12はその中心軸回りに回転する。幹材101が、回転している粉砕刃12に接触して粉砕され、竹粉末が生成される。
送風機14は、粉砕刃12の近傍に配置されており、粉砕刃12によって生成された竹粉末を移送する。竹粉末は、送風機14によって回収部40へ送られ、回収される。
制御部15は、複数のスイッチを有する操作パネル16を備えている(図1参照)。操作パネル16のスイッチをユーザが操作することで、竹粉末製造装置100を動作させることができる。制御部15は、電動モータ13及び送風機14の制御回路を備えており、電動モータ13及び送風機14を制御する。
図1に示すように、粉砕部10から所定距離隔てた後方には、支持台21が設けられている。粉砕部10の支持部20との対向面(つまり、後面)からは、2本のレール22が後方に延びている。2つのレール22のそれぞれは、支持台21によって水平に延びた状態で支持されている。
支持部20は、左右に長い直方体形状の直動部23と、円筒状の凹状部24とを備えている。2本のレール22のそれぞれは、直動部23を前面から後面にわたって貫通している。直動部23は、レール22を前後方向に摺動可能である。
また、直動部23には、図示しないストッパが設けられている。このストッパにより、直動部23をレール22に対してロックし、直動部23の移動を禁止することができる。また、ストッパを解除すると、直動部23がレール22に沿って摺動可能な状態となる。
図3は、支持部20の構成を示す斜視図である。図3に示すように、凹状部24は、直動部23の前面に取り付けられている。凹状部24は、前後方向に延びる中心軸を有する円筒状をなしており、前端部は開放され、後端部は底板25によって閉塞されている。直動部23には、図示しない電動モータが内蔵されており、この電動モータの出力軸が凹状部24の底板25の中心に固着されている。これにより、電動モータの動力で、凹状部24がその中心軸回りに回転する。
支持部20は、凹状部24の内側に、挿入部26を有している。挿入部26は、錐体部27と、柱状部28とで構成されている。錐体部27は、円錐台状をなしており、凹状部24の中心軸をその中心軸としている。また、錐体部27は、前方に向かって断面積が減少するように、底板25に固定されている。柱状部28は、円柱状をなしており、凹状部24の中心軸(つまり、錐体部27の中心軸)をその中心軸としている。つまり、錐体部27及び柱状部28のそれぞれは、凹状部24の回転軸を中心軸とする回転体である。また、柱状部28は、錐体部27の前端に固定されており、柱状部28の中心軸に直交する断面における直径と、錐体部27の前端(円錐台の面積の小さい方の底面)における直径とが同一である。つまり、錐体部27と柱状部28とは、段差なく連なっている。
挿入部26は、凹状部24の底板25に固着されている。したがって、電動モータの動作によって、挿入部26は、凹状部24と一体的に回転する。
挿入部26は、幹材101を支持するために、幹材101の一端の空洞に挿入される。加工対象となる幹材101は、直径(幹材101の外径)が50mm以上190mm以下であり、幹材101の空洞の直径(幹材101の内径)は、概ね30mm以上170mm以下である。このため、柱状部28の直径は、30mm未満、例えば27mmとされる。また、錐体部27の最大直径(つまり、錐体部27の後端における直径)は、例えば110mmとされる。また、挿入部26の前後方向の長さは、例えば155mmである。
幹材101の後端の空洞の前後方向の長さが足りなければ、挿入部26が幹材101の後端の空洞に挿入されたときに、挿入部26の先端が幹材101の節に当接し、挿入部26が十分に挿入されない。このため、幹材101の後端の空洞の前後方向の長さが足りない場合には、ユーザは後端側の節を取り除き、空洞の長さを確保することが好ましい。ただし、ユーザが後端側の節を取り除かなくてもよい。
また、柱状部28を錐体部27に進退可能に構成してもよい。これにより、幹材101の後端の空洞の前後方向の長さが足りなくても、幹材101の節に柱状部28が押されてその一部又は全部が錐体部27に進入し、幹材101の空洞に挿入部26が十分に挿入される。
幹材101の空洞の直径が錐体部27の最大直径よりも小さい場合、円筒状の幹材101の後端における内周縁が、錐体部27の傾斜面に当接する。幹材101の空洞の直径が錐体部27の最大直径よりも大きい場合、挿入部26の全体が空洞内に挿入され、幹材101の後端が、底板25に当接する。
凹状部24の内周面の対向する2箇所には、前後方向に延びる当接板29が設けられている。これらの当接板29は、幹材101に取り付けられる係止具50に当接して、凹状部24の回転に伴い幹材101を回転させるためのものである。
図4は、被加工材である竹の幹材101に取り付けられる係止具50の構成を示す斜視図である。図4に示すように、係止具50は、2つの連結部材51を有する。連結部材51は、山型に屈曲した屈曲部52と、屈曲部52の両側から延びた平板状の羽根部53とによって構成される。2つの連結部材51は、それぞれの屈曲部52の凹部に幹材101を嵌めて、幹材101を挟み込み、それぞれの羽根部53をボルトによって互いに連結することで、幹材101に取り付けられる。かかる係止具50は、幹材101の一端に取り付けられる。
係止具50が取り付けられた状態で、幹材101の一端が凹状部24に収容される。このとき、幹材101の一端の空洞に、挿入部26が挿入される。また、係止具50は、凹状部24の内側に配置される。これにより、凹状部24が回転すると、当接板29が係止具50の羽根部53に当接し、幹材101が回転する。
駆動部30は、粉砕部10と支持部20とを近接させる。さらに具体的には、駆動部30は支持部20を前方へ移動させる。駆動部30は、吊下部31と、定滑車32と、動滑車33と、錘34とを有している。
吊下部31は、粉砕部10の筐体の前側部分に固定されている。吊下部31は、粉砕部10よりも上方に突出した2本の支柱35と、支柱35の上端同士を水平に連結する連結部36とを備えている。この連結部36に定滑車32が設置されている。
定滑車32の下方には、動滑車33が配置される。連結部36には、ロープ37の一端が固定されている。より具体的には、連結部36の側縁等に設けられたロープ掛止部にロープ37の一端が掛止されているが、詳細な図示は省略する。ロープ37は、動滑車33の周囲に掛けられ、さらに定滑車32の周囲に掛けられる。これにより、定滑車32が回転することで動滑車33が昇降する。動滑車33には、錘34が固定されている。
ロープ37は、定滑車32を介して下方に延びており、粉砕部10の筐体の前面に取り付けられた定滑車(図示せず)によって90度に曲げられ、粉砕部10の筐体に設けられた貫通口17を通って後方へと延びる。ロープ37の他端は、直動部23に固定されている。
錘34の重量により、錘34と動滑車33とが下降する。動滑車33の下降に伴い、ロープ37が定滑車32を介して引っ張られ、支持部20が前方へ移動する。このようにして、粉砕部10と支持部20とが近接する。このように2つの滑車を用いることによって、吊下部31の高さを抑制することができるため、装置全体のコンパクト化を図ることができる。なお、動滑車の数をさらに増やしてもよいことは言うまでもない。
回収部40は、粉砕部10の近傍に配置される。回収部40は、自在パイプ41を介して粉砕部10に接続されている。送風機14により、竹粉末が自在パイプ41を通って回収部40に送られ、回収される。
次に、竹粉末製造装置100を用いた竹粉末の製造方法について説明する。図5は、竹粉末製造方法の手順を説明するためのフローチャートである。
まず、ユーザは、被加工材である幹材101の一端に、係止具50を取り付ける(ステップS1)。
次に、ユーザは、竹粉末製造装置100に幹材101を取り付ける(ステップS2)。このとき、ユーザは、幹材101の他端を進入口11に挿入し、幹材101の一端の空洞に挿入部26を挿入する。挿入部26は凹状部24の内側に設けられているため、幹材101の一端は、凹状部24に収容される。より詳しく説明すると、ユーザは、まず支持部20のストッパをロックさせた状態で、幹材101の他端を進入口11に挿入し、その後、幹材101の一端を持ち上げて幹材101を実質的に水平にし、幹材101を移動させて、幹材101の一端の空洞に柱状部28を挿入する。柱状部28は小径であり、幹材101の空洞に容易に挿入することができる。こうして、幹材101の一端が柱状部28に掛けられる。その後、ユーザが直動部23のストッパを解除する。錘34の重量により、駆動部30が支持部20を前方に移動させ、幹材101の空洞に、錐体部27の一部又は全部が挿入される。以上のように、幹材101が実質的に水平な状態で、粉砕部10と支持部20との間に掛け渡される。
重量が大きい幹材101を横倒しの状態で竹粉末製造装置100に取り付ける必要があるため、幹材101の取り付け作業はユーザにとって負担となる。竹粉末製造装置100では、挿入部26の前側部分が小径の柱状部28であるので、ユーザは幹材101の後端の空洞に柱状部28を容易に挿入することができる。また、ストッパを解除するだけで、空洞に錐体部27を挿入することができる。このように、幹材101の取り付け作業の負担が軽減される。なお、駆動部30に代えて、ユーザが手動で支持部20を前方に移動させることで、幹材101の空洞に、錐体部27の一部又は全部を挿入してもよい。
次に、ユーザは、竹粉末製造装置100の動作を開始し、竹粉末製造装置100に幹材101を粉砕させる(ステップS3)。
ステップS3について詳細に説明する。錘34の重量により、駆動部30が支持部20を前方に移動させる。粉砕部10と支持部20とに挟まれた幹材101には軸長方向の圧縮力が作用する。これにより、幹材101の前端が回転する粉砕刃12に押し当てられ、幹材101は前端から継続的に粉砕される。また、凹状部24が前後方向に延びる回転軸まわりに回転することによって、凹状部24の内側に設けられた当接板29が、幹材101に取り付けられた係止具50の羽根部53に当接する。これにより、羽根部53が凹状部24の回転方向に押され、幹材101も回転する。
幹材101に軸長方向の圧縮力が作用することにより、挿入部26が幹材101の後端の空洞に深く挿入される。幹材101の空洞の直径が錐体部27の最大直径よりも小さい場合には、幹材101の後端における内周縁に錐体部27の傾斜面が当接する。以下、この場合について説明する。
図6A及び図6Bは、幹材101の後端の空洞に対する挿入部26の挿入を説明するための断面図である。図6Aに示すように、幹材101が中心軸102に対して垂直な後端面を有している場合、幹材101の後端における内周縁103の形状が円形に近く、その多くの部分において錐体部27の傾斜面271に当接する。このとき、内周縁103の中心軸102と、錐体部27の中心軸272とは概ね一致する。
一方、図6Bに示すように、幹材101が中心軸102に対して傾斜した後端面を有している場合、幹材101の後端における内周縁103も傾斜する。このため、挿入部26が空洞104に挿入されると、錐体部27の中心軸272に対して中心軸102がずれた位置で幹材101が安定して支持される。このとき、内周縁103は、その多くの部分において、錐体部27の傾斜面271に当接する。
上記のように、幹材101の後端が中心軸102に対して垂直に切断されていても、傾斜して切断されていても、内周縁103が錐体部27の傾斜面271に押し付けられて当接するため、幹材101の後端は基本的に挿入部26に固定される。このため、粉砕されている幹材101の姿勢が安定し、幹材101の割れが防止され、安定して幹材101が粉砕される。
その一方で、錐体部27は前方に向かって細くなるため、幹材101の後端の内周縁103は錐体部27から前方に容易に外れる。自然の竹の幹の断面形状は真円ではなく、節もあるため、部位によって厚さが異なっている。また、自然の竹はまっすぐに延びておらず、曲がっている。このような幹材101が粉砕部10によって粉砕されているため、粉砕される部位によって粉砕刃12から受ける力が変化し、幹材101に突発的な力が作用することがある。幹材101の後端が支持部20に強固に固定されていると、上記のような突発的な力を幹材101が受けて、割れが生じることがある。本竹粉末製造装置100においては、幹材101に突発的な力が作用したときに、上述のように幹材101の後端が錐体部27から前方に容易に外れる。幹材101の後端が前方に変位することにより、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。
幹材101の後端が前方に変位すると、錐体部27は前方に向かうにしたがって小径となるため、幹材101の内周縁103と錐体部27の傾斜面271との間に空間が生じる。このように、内周縁103と傾斜面271との間に空間が生じる場合が他にもある。例えば、幹材101の空洞の直径が錐体部27の最大直径よりも大きい場合にも、幹材101の内周縁103と錐体部27の傾斜面271との間に空間が生じる。また、幹材101の空洞104の前後方向の長さが足りない場合には、幹材101の最も後側の節に柱状部28の先端が当接し、空洞104に挿入部26が十分に挿入されない。この場合も、幹材101の内周縁103と錐体部27の傾斜面271との間に空間が生じる。さらに、幹材101の後端が大きく傾斜して切断されている場合には、幹材101の後端の空洞104に挿入部26を挿入すると、幹材101の後端が凹状部24の底板25に当接し、内周縁103と傾斜面271との間には隙間が生じる。
以上のように、幹材101の後端の内周縁103と、錐体部27の傾斜面271との間に空間が生じると、この空間の範囲において前後方向に交差する方向(上下左右方向)に幹材101の後端が変位可能となる。したがって、内周縁103が錐体部27の傾斜面271と当接する範囲で、幹材101の後端の上下左右方向への変位の範囲が制限されるため、錐体部101の後端が上下左右方向に大きく変位することが防止される。これによっても幹材101の割れが防止される。
また、挿入部26には柱状部28が設けられているので、幹材101の内周縁103が錐体部27の傾斜面271を滑り落ちても、幹材101の後端が柱状部28に掛かり、挿入部26から脱落することが防止される。
上記のようなステップS3により、ユーザは、幹材101の粉砕が終了すると、竹粉末製造装置100を停止させ(ステップS4)、竹粉末の製造を終了する。
(その他の実施の形態)
上記の実施の形態においては、挿入部26が錐体部27と柱状部28とから構成されることとしたが、これに限定されるものではない。錐体部27のみが凹状部24に設けられていてもよい。
また、上記の実施の形態においては、錐体部27を円錐台としたが、これに限定されるものではない。錐体部27は角錘台であってもよいし、柱状部28が設けられない場合には、円錐又は角錐であってもよい。
また、上記の実施の形態においては、柱状部28を円柱形としたが、これに限定されるものではない。柱状部28は角柱であってもよい。
また、上記の実施の形態においては、柱状部28の中心軸に直交する断面における直径と、錐体部27の前端(円錐台の面積の小さい方の底面)における直径とを同一としたが、これに限定されるものではない。柱状部28の中心軸に直交する断面における直径と、錐体部27の前端における直径とを異ならせてもよい。但しこの場合、柱状部28の中心軸に直交する断面における直径を、錐体部27の後端(円錐台の面積の大きい方の底面)における直径よりも小さくする。これにより、幹材101の後端の内周縁103が、錐体部27の傾斜面271に当接することになり、幹材101の割れが防止される。
本発明の竹粉末製造装置及び竹粉末製造方法は、竹の幹材を粉砕して竹粉末を製造するための竹粉末製造装置及び竹粉末製造方法として有用である。
100 竹粉末製造装置
101 幹材
103 内周縁
104 空洞
10 粉砕部
12 粉砕刃
15 制御部
20 支持部
24 凹状部
26 挿入部
27 錐体部
271 傾斜面
28 柱状部
29 当接板
30 駆動部
40 回収部
50 係止具
51 連結部材
52 屈曲部
53 羽根部

Claims (5)

  1. 竹の幹材の一端を支持する支持部と、
    前記幹材の他端から前記幹材を粉砕し、竹粉末を生成する粉砕部と、
    前記幹材を前記粉砕部に送り込むために、前記粉砕部と前記支持部とを近接させる駆動部と、
    を備え、
    前記支持部は、前記幹材の一端における空洞に挿入され、前記支持部から前記粉砕部へと向かって断面積が減少する錐体状をなす錐体部を有する挿入部を有し、前記幹材が前記粉砕部によって粉砕されているときに、前記錐体部が前記空洞に挿入されている状態を維持しながら、前記支持部から前記粉砕部へと向かう方向に変位可能に前記幹材の一端を支持するように構成されており、
    前記挿入部は、前記幹材の一端における空洞に挿入される場合において、その先端が前記幹材の節に当接して押されたときに、その全長が縮むように構成されている、
    竹粉末製造装置。
  2. 前記錐体部は、錘台状をなしており、
    前記挿入部は、前記錐体部の前記粉砕部側に、前記支持部から前記粉砕部へと向かう方向へ延びる柱状部を有しており、
    前記柱状部は、前記幹材の一端における空洞に前記挿入部が挿入される場合において、その先端が前記幹材の節に押されたとき、前記錐体部に進入するように構成されている、
    請求項1に記載の竹粉末製造装置。
  3. 前記空洞に前記柱状部が挿入され、前記幹材の一端が前記柱状部に掛けられた状態で、前記支持部が前記粉砕部へ向かって移動されることにより、前記空洞に前記錐体部が挿入されるように構成されている、
    請求項2に記載の竹粉末製造装置。
  4. 前記柱状部は、角柱状をなしている、
    請求項2又は3に記載の竹粉末製造装置。
  5. 竹の幹材の一端の空洞に、前記幹材の一端側から他端側へと向かって断面積が減少する錐体状をなす錐体部を有する挿入部を挿入するステップと、
    前記幹材の一端を押すことによって、前記幹材を粉砕する粉砕部に、前記幹材を供給し、前記粉砕部によって前記幹材を他端から粉砕し、竹粉末を製造するステップと、
    を有し、
    前記挿入部を挿入するステップでは、前記幹材の節で前記挿入部を押すことにより前記挿入部の先端を縮ませ、
    前記竹粉末を製造するステップでは、前記幹材が前記粉砕部によって粉砕されていると
    きに、前記錐体部が前記空洞に挿入されている状態を維持しながら、前記一端側から前記
    他端側へと向かう方向に変位可能に前記幹材の一端を支持する、
    竹粉末製造方法。
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