(57)【要約】【課題】球形および非球形の木の玉を大量に製造する装置を提供する。【解決手段】サイコロ状に加工された木片、もしくは木の枝を玉切りして得られるような円筒状の木片などの木の粒を材料とする場合には、傾斜したベルトサンダー装置上に設けられた研磨室へ多数個投入し、表面を磨く、或いは丸味が帯びるまで研削する傾斜ベルトサンダー装置を用いて木の玉を製造する。また、木製の長尺角材を材料とする場合には、エアーシリンダーのロッドの往復動のみで木製長尺角材の送りとチャッキングを行なうことができて且つ、回転角度、速度の制御が可能なＣ軸部を搭載し、加工用の刃物として回転するチップソーを用いることで木の玉を連続的に成形できる３軸同時数値制御方式の木の玉用木工旋盤装置と傾斜ベルトサンダー装置とで構成される木の玉製造装置を用いて製造する。【選択図】　　　図１
2004136633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サイコロ状の木片や、枝打ちされた枝を玉切りにした木片等を材料とし、それらを傾斜したベルトサンダー上に設けられた研磨室へ数百個投入し、粒度の粗いサンダーベルトを用いて丸味のある形に成形した後、粒度の細かいサンダーベルトを用いて表面を仕上げることにより、球形とは限らない丸味のある木の玉を製造する傾斜ベルトサンダー装置を用いることを特徴とする木の玉製造装置。
【請求項２】
エアーシリンダーのロッドの往復動のみで材料の送りとチャッキングを行なうことができて且つ、回転角度、回転速度の制御が可能な中空のＣ軸部の後方から長尺角材を供給し、加工用の刃物として回転するチップソーを用いて、長尺角材から球形および非球形の木の玉を連続的に成形できる荒削り用の３軸同時数値制御方式の木の玉用木工旋盤装置と、表面仕上げ用として細かい粒度のサンダーベルトを備えた請求項１記載の傾斜ベルトサンダー装置との２種類の装置で構成されることを特徴とする木の玉製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木製遊具である「木の砂場」用、または健康器具等の部品用、工芸的な形状加工のための木の玉の製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の木の玉の製造装置について２例を挙げて説明する。一つは、厚肉な円筒内面にヤスリを貼り付け、該円筒の円形底面上にもヤスリを貼り付け、円筒と円形底面を分離した構造の装置に、長尺角材を丸鋸盤で一定寸法に切断したサイコロ状の木片を多数個投入し、円筒を固定とし円形底面を回転させることで生ずる木片とヤスリとの相対運動により木片が削られ木の玉を製造する装置がある。この装置によると木片が玉状になるには長時間を要するので生産効率が低く、大量生産には不向きである。
もう一つの例として木工用旋盤がある。これは刃物にチップソーを採用してないので非円形断面形状の木の玉を短時間で成形することが出来ない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は長尺角材、あるいはサイコロ状の木片や木の枝を玉切りして得られる木片等の木片から、球形あるいは非球形（例えば卵形、三角錐等）の木の玉を安価に大量生産する装置を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
長尺角材を材料とする場合と、木片を材料とする場合で以下のように異なる工程を経て木の玉を製造する。
【０００５】
先ず、長尺角材を材料とする場合には、請求項２記載の３軸同時数値制御方式の木の玉用木工旋盤装置を用いて丸味のある形に荒削りした後、請求項２記載の傾斜ベルトサンダー装置を用い表面を仕上げて木の玉を製造する。
３軸同時数値制御方式の木の玉用木工旋盤装置とは、木の玉の荒削り工程として使用される旋盤装置であり、その構成はエアーシリンダーのロッドの往復動のみで長尺角材の送りとチャッキングを行なうことができて且つ、回転角度、回転速度の制御が可能なＣ軸部と、数値制御されるＸ軸、Ｚ軸を有し、加工用の刃物として回転するチップソーから成っている。この旋盤装置により円形断面形状は勿論、おにぎり型や卵型等の非円形断面の木の玉を連続的に且つ大量に成形することが可能である。
傾斜ベルトサンダー装置とは、細かい粒度のサンダーベルトを備え、傾斜したベルトサンダー装置上に研磨室が設けられており、その中へ荒削りされた木の玉を投入し表面を仕上げる装置である。
【０００６】
次に、木の枝を玉切りしたような木片や、サイコロ状に切り取られた木片を材料とする場合には、先ず粒度の粗いサンダーベルトを備えた傾斜ベルトサンダー装置の研磨室へ直接投入し丸味が帯びるまで研磨する。次に粒度の細かいサンダーベルトを用いて表面を仕上げることにより、球形とは限らない丸味のある木の玉を製造する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
家屋の解体廃材や加工工場から排出される端材をサイコロ状に加工した木片、枝打ちされた直径３ｃｍ程度の木の枝を玉切りした木片、または廃木材や新材から長尺角材に加工された木材を材料とし木の玉を製造する。
【０００８】
【実施例】
図１、図２を用いて、本装置の構成と木の玉製造装置の構成と機能を説明する。
【０００９】
装置の構成
図１に装置の構成と木の玉の構成を示す。長尺角材を材料とする場合、木の玉製造用３軸同時数値制御方式の旋盤装置により木の玉の原型を連続的に荒削り成型し、その後、傾斜ベルトサンダー装置で表面を仕上げるという工程を経て木の玉を製造する。一方、枝打ちされた木片や、予めサイコロ状に加工された木片等に対しては直接、傾斜ベルトサンダー装置に投入し、丸味が帯びるまでの成形工程と、表面仕上げ工程を経て木の玉を製造する。
【００１０】
装置の機能
図２は請求項１記載の傾斜ベルトサンダー装置を示す。傾斜したベルトサンダー上に研磨室３を設けている。図３は研磨室の立体図である。研磨室３に於いて屋根３ａ、側面壁３ｂ、後ろ壁３ｃは固定された壁であるが、上方壁４は蝶番３ｄによって回転自在になっている。本構造とすることによって、研磨中の木片が破壊しベルトと上方壁４の間に挟まれた場合、ベルト１を破損する恐れがあるので上方壁４は蝶番３ｄを中心に回転することにより出口が出来て木片を逃がすことができる。
【００１１】
図４は請求項２記載の３軸同時数値制御方式の木工用旋盤装置である。Ｚ軸はサーボモータ５とスライダー６で構成されている。Ｘ軸はＺ軸のスライダー上に搭載されており、サーボモーター７とスライダー８で構成されている。図５にＣ軸部の断面を示す。Ｃ軸部の回転軸１８は中空軸であり、プーリー１０により回転駆動される。固定系には往復動動力源としてエアーシリンダー２１を配置している。エアーシリンダー２１のロッド２０にはアーム１９が連結されており、アーム１９はラジアル軸受け２３の外輪のハウジングに固定されている。ラジアル軸受け２３の内輪には板バネ２５を固定するバネ用台座２４がはめ込まれている。バネ用台座２４の内側には滑り軸受け３２がはめ込まれており回転軸１８上で往復動が可能な構造となっている。板バネ２５の一端はバネ用台座２４に固定されており、他端には爪用台座２７が取り付けられている。爪用台座２７は回転軸１８の一部に明けられた長穴を貫通している。爪用台座２７の先端に取り付けられている爪３０は９０°の「く」字形となっており長尺角材１６の対角のうち１つの角に食い込んでいる。爪３０に対向した位置に９０°の角度を持つ爪３１が回転軸１８の内側に固定されている。板バネ３４は回転軸１８の内側に固定されており、その先端に爪３３が取り付けられており長尺角材１６に食い込んでいる。
【００１２】
図５を用いてＣ軸部における長尺角材の送り動作とチャッキング動作について説明する。エアーシリンダー２１のロッド２０が一定のストロークで往復運動中、送り方向（往路）においては板バネ２５の復元力により爪３０による長尺角材１６への食い込みが生じる、と同時に爪３３の食い込みがはずれることにより長尺角材１６が送られる。復路においては爪３０の長尺角材１６への食い込みがはずれ、板バネ３４の復元力により爪３３が長尺角材１６に食い込むことで戻りを阻止する。これによりエアーシリンダー２１のロッド２０を往復させるだけで長尺角材１６を送り出すことができる。送りが完了すると往復動を停止させ、ロッド２０をストローク復路端に戻すことにより、回転軸１８の内側に取り付けられている傾斜した突起２８と、爪３０の背面に設けられている傾斜した溝２９とが接触し、くさび効果を発生させ、爪３０に生じる下向きの力によって長尺角材１６を爪３１に押しつけチャッキングする。
【００１３】
以上の動作を繰り返すことにより長尺角材は加工位置まで送ることができる。加工位置は図７に示す光センサーによって決められており、この光センサーによって長尺角材が検出されると送り動作を停止させ、チャキング動作を行なう。
【００１４】
図４においてＣ軸部の回転軸１８を連続回転させればＸ軸とＺ軸の同時２軸制御により球体や非球体の円形断面に加工できる。また、チップソーを刃物としているのでＣ軸部の回転角度に対してＺ軸、Ｘ軸の運動を制御（３軸同時数値制御）すれば円形断面のみならず三角形断面等の非円形断面の木の玉をワンパスで成形できる。
【００１５】
当該旋盤装置によって加工された木片を傾斜ベルトサンダー装置に投入して角を研磨したり丸味を帯びさせたり、木片表面を磨いたりすることにより無味乾燥な球形のみならず、味わいのある木の玉が製造できる。
【００１６】
【発明の効果】
木の玉を大量にかつ能率的に生産出来る。材料は長尺の角材でも良いし、玉切りされた枝や廃木材でも良いので安価な木材から生産できる。また、無味乾燥な球形のみならず非球形で味わいのある木の玉を製造することができるので保育施設等での環境保育に適した木の玉を大量に且つ安価に提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】木の玉の製造に関する材料の形態別工程のフロー図である。
【図２】木の玉用の傾斜ベルトサンダー装置の側面図である。
【図３】傾斜ベルトサンダー上に搭載されている研磨室の立体図である。
【図４】チップソーを刃物とした３軸同時数値制御方式の木の玉用旋盤装置の平面図である。
【図５】Ｃ軸部の断面図である（図６における断面Ａ−Ａ）。
【図６】Ｃ軸部の正面図である
【図７】長尺角材が加工位置まで送られたことを検知するための光センサーを使用している様子を示す図である。
【符号の説明】
１　ベルト
２　木片群
３　研磨室
３ａ　屋根
３ｂ　側面壁
３ｃ　後ろ壁
３ｄ　蝶番
４　上方壁
５　Ｚ軸用サーボモーター
６　Ｚ軸用スライダー
７　Ｘ軸用サーボモーター
８　Ｘ軸用スライダー
９　Ｃ軸部用サーボモーター
１０　プーリー
１１　タイミングベルト
１２　Ｚ軸ステージ
１３　チップソー用モーター
１４　加工中の木の玉
１５　チップソー
１６　長尺角材
１７　回転軸
１８　Ｃ軸部本体
１９　アーム
２０　ロッド
２１　エアーシリンダー
２２　主軸受け
２３　ラジアル軸受け
２４　バネ用台座
２５　板バネ
２６　Ｃ軸ハウジング
２７　爪用台座
２８　回転軸側に固定された斜面突起
２９　爪側の斜面溝
３０　送り用爪
３１　固定用爪
３２　滑り軸受け
３３　材料の戻り防止用爪
３４　板バネ
【図１】
2004136633.tif 000003
【図２】
2004136633.tif 000004
【図３】
2004136633.tif 000005
【図４】
2004136633.tif 000006
【図５】
2004136633.tif 000007
【図６】
2004136633.tif 000008
【図７】
2004136633.tif 000009