JP4328331B2 - コア金型、キャビティ金型、および木材加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、木材を圧縮成形する際に使用するコア金型、キャビティ金型、および木材加工装置に関する。

近年、自然素材である木材が注目されている。木材はさまざまな木目を有するため、原木から形取る箇所に応じて個体差が生じ、その個体差が製品ごとの個性となる。また、長期の使用によって生じる傷や色合いの変化自体も、独特の風合いとなって使用者に親しみを生じさせることがある。これらの理由により、合成樹脂や軽金属を用いた製品にはない、個性的で味わい深い製品を生み出すことのできる素材として木材が注目されており、その加工技術も飛躍的に進歩しつつある。

従来、かかる木材の加工技術として、吸水軟化した一枚の木材を圧縮し、その木材を圧縮方向と略平行にスライスして板状の一次固定品を得た後、この一次固定品を加熱吸水させながら所定の３次元形状に成形する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。また、軟化処理した状態で圧縮した一枚の木材を仮固定し、この木材を型に入れて回復させることによって型成形する技術も知られている（例えば、特許文献２を参照）。

特許第３０７８４５２号公報 特開平１１−７７６１９号公報

しかしながら、上述した従来の木材加工技術では、木材表面が所望の木目をなすように木目優先の形取りを行うと、その形状が型枠の形状から大きく逸脱してしまう場合があった。このような場合には、形取った木材の形状を大きく変形させなければならず、圧縮の際に木材に割れを生じやすかった。すなわち、圧縮による木材の形状変化が大きい場合には、その木材に割れを生じさせることなく成形することが困難であった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、木材の圧縮前後における形状変化が大きい場合であっても、その木材に割れを生じさせずに成形することが可能なコア金型、キャビティ金型、および木材加工装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１記載の発明は、木材を加工する際に前記木材の表面に当接して圧縮力を加えるコア金型であって、柱状をなすコア本体部と、前記柱状をなすコア本体部の側面から突出し、前記木材を加工する際に前記木材の端面の少なくとも一部に当接し、この当接する端面の肉厚方向と略直交する方向に圧縮力を加える複数の端面押圧部と、前記コア本体部の表面であって前記複数の端面押圧部が突出する前記コア本体部の側面と直交する表面のいずれか一方から突出した形状をなし、前記木材を加工する際に前記木材の表面に当接して圧縮力を加える第１表面押圧部と、を備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記コア本体部の前記第１表面押圧部が突出している側の表面上にあって当該表面の外周と前記第１表面押圧部との間の領域に一様な幅を有する閉じた帯状をなして形成され、前記木材を加工する際に前記木材に対して前記端面押圧部が当接することにより形成される端面とは異なる端面を形成する端面形成部をさらに備えたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、帯状をなす前記端面形成部の幅は、圧縮によって形成された端面の肉厚の５０％以上であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項記載の発明において、前記端面押圧部の表面に被膜状の潤滑手段を設けたことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項２〜４のいずれか一項記載の発明において、前記端面形成部の表面に被膜状の潤滑手段を設けたことを特徴とする。

請求項６記載の発明は、木材を加工する際に前記木材の表面に当接して圧縮力を加えるキャビティ金型であって、柱状をなすキャビティ本体部と、前記柱状をなすキャビティ本体部の高さ方向と直交する表面のいずれか一方に開口端を有し、前記高さ方向と直交する開口断面の断面積が当該高さ方向に沿って前記開口端から徐々に小さくなるすり鉢状の開口をなすとともに、このすり鉢状の開口の斜面に複数の切り欠きが形成されたガイド部と、前記ガイド部の前記断面積が最も小さい底面から前記開口端とは反対の方向に陥入した形状をなし、前記木材を加工する際に前記木材の表面に当接して圧縮力を加える第２表面押圧部と、を備えたことを特徴とする。

請求項７記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記ガイド部の表面に被膜状の潤滑手段を設けたことを特徴とする。

請求項８記載の発明に係る木材加工装置は、請求項１〜５のいずれか一項記載のコア金型と、請求項６または７記載のキャビティ金型と、を備え、前記コア金型が前記キャビティ金型に対して近づいていくとき、前記複数の端面押圧部の各々は、前記ガイド部に形成された前記複数の切り欠きのいずれかに嵌入されることを特徴とする。

本発明によれば、柱状をなすコア本体部の側面から突出し、木材の端面の少なくとも一部に当接し、この当接する端面の肉厚方向と略直交する方向に圧縮力を加える複数の端面押圧部と、前記コア本体部の表面であって前記複数の端面押圧部が突出する前記コア本体部の側面と直交する表面のいずれか一方から突出した形状をなし、前記木材を加工する際に前記木材の表面に当接して圧縮力を加える第１表面押圧部と、を備えたコア金型、および柱状をなすキャビティ本体部の高さ方向と直交する表面のいずれか一方に開口端を有し、前記高さ方向と直交する開口断面の断面積が当該高さ方向に沿って前記開口端から徐々に小さくなるすり鉢状の開口をなすとともに、このすり鉢状の開口の斜面に複数の切り欠きが形成されたガイド部と、前記ガイド部の前記断面積が最も小さい底面から前記開口端とは反対の方向に陥入した形状をなし、前記木材の表面に当接して圧縮力を加える第２表面押圧部と、を備えたキャビティ金型を用いて木材加工装置を構成することにより、木材の圧縮前後における形状変化が大きい場合であっても、その木材に割れを生じさせることなく成形することが可能となる。

以下、添付図面を参照して本発明を実施するための最良の形態（以後、「実施の形態」と称する）を説明する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る木材加工装置の要部の構成を示す図である。同図に示す木材加工装置１は、加工対象の木材の上方からその木材に対して圧縮力を加えるコア金型２と、加工対象の木材の下方からその木材に対して圧縮力を加えるキャビティ金型３とを備える。

コア金型２は、略直方体形状（柱状）をなすコア本体部２１と、コア本体部２１の側面から直方体状をなして突出し、木材を加工する際にその木材の端面の少なくとも一部に当接し、この当接する端面の肉厚方向と略直交する方向に圧縮力を加える複数の端面押圧部２２（図１では６個）と、複数の端面押圧部２２が突出するコア本体部２１の側面と直交する一方の表面から突出した形状をなし、木材を加工する際にその木材の表面に当接して圧縮力を加える凸部２３（第１表面押圧部）と、を備える。

キャビティ金型３は、柱状である直方体形状をなすキャビティ本体部３１と、キャビティ本体部３１の高さ方向と直交する表面のいずれか一方（図１の上面）に開口端を有し、その表面に平行な開口断面が高さ方向（図１の底面方向）に徐々に小さくなっていくすり鉢状の開口をなし、このすり鉢状の開口の斜面に複数の切り欠き３３（図１では６個）が形成されたガイド部３２と、ガイド部３２の底面から開口端とは反対の方向（図１の鉛直下向き）に陥入した形状をなし、木材の表面に当接して圧縮力を加える凹部３４（第２表面押圧部）と、を備える。

コア金型２には図示しないプレス機が接続されており、キャビティ金型３に対して上下動可能である。なお、コア金型２をキャビティ金型３に対して相対的に上下動させる際には、しかるべき駆動手段を用いてコア金型２および３の少なくともいずれか一方を電気的に駆動させるようにしてもよいし、コア金型２とキャビティ金型３とをねじで連結し、このねじを手動または自動で締めることによってコア金型２をキャビティ金型３に対して相対的に上下動させるようにしてもよい。

図２は、以上の構成を有する木材加工装置１を用いて圧縮成形する加工対象の木材の構成を示す斜視図である。また、図３は図２のＣ−Ｃ線断面図であり、図２と上下を逆転させて見た図である。これらの図に示す木材１１は略椀状をなし、原木である無圧縮状態の無垢材から切削等によって形取られ、肉厚はほぼ均一である。二つの表面は円弧状の断面形状を有する板目面をなしている。以後の説明においては、弧の長さが長い方の表面（図２の上面側）を外側面１１ａ、弧の長さが短い方の表面を内側面１１ｂと称する。また、木材１１の外側面１１ａと内側面１１ｂとの境界に位置し、周回して閉じた帯状をなす面を端面１１ｃと称する。木材１１は、木材加工装置１を用いて圧縮することによって減少する分の容積を予め加えた容積を有する。なお、図２のＤ−Ｄ線断面は、寸法が異なる点を除いて、図３に示すＣ−Ｃ線断面と略同形をなす。

図４は、以上の構成を有する木材１１を形取る時の形取位置を模式的に示す図であり、より具体的には、図４に示す断面部分の無垢材からの形取位置を模式的に示す断面図である。木材１１の表面が図２に示すような板目面をなすためには、図４に示すように木目Ｇの曲率よりも木材１１の側面の曲率の方が概ね大きくなるように形取る。この無垢材１０として、ヒノキ、ヒバ、スギ、桐、松、桜、欅、黒檀、竹、チーク、マホガニー、またはローズウッドなどを用いることができる。

なお、木材１１は板目材以外でもよく、例えば柾目材、追柾材、木口材などでもよい。すなわち、加工対象の木材を無垢材１０からどのように形取るかは、その木材を用いて加工された結果物としての圧縮木製品の用途や、その圧縮木製品に要求される強度または美観などの各種条件を考慮して決定すればよい。

次に、上記の如く形取った木材１１を木材加工装置１によって圧縮する圧縮工程について説明する。木材１１を圧縮するに際し、木材１１を大気よりも高温高圧の水蒸気雰囲気中に所定時間放置することにより、水分を過剰に吸収させて軟化させる。ここでいう高温高圧とは、温度が１００〜２３０℃、より好ましくは１５０〜２３０℃、さらに好ましくは１８０〜２００℃程度であり、圧力が０.１〜３.０ＭＰａ（メガパスカル）、より好ましくは０.４５〜２.５ＭＰａ、さらに好ましくは１.０〜１.６ＭＰａ程度の状態を指す。このような水蒸気雰囲気は、例えば圧力容器の内部で実現される。なお、上述した水蒸気雰囲気中で木材１１を放置して軟化させる代わりに、例えば木材１１をマイクロウェーブの如き高周波の電磁波によって加熱して軟化させてもよい。

木材１１を軟化させた後、上記同様の水蒸気雰囲気中で木材１１を圧縮する。まず、ガイド部３２の上端開口面からコア金型２を下降させていく。上述したように、ガイド部３２はすり鉢状をなしており、このすり鉢状をなすガイド部３２の斜面には、コア金型２の端面押圧部２２に対応する切り欠き３３が形成されている。したがって、コア金型２がキャビティ金型３に対して近づいて下降していくにつれて、コア金型２の端面押圧部２２は対応する位置に形成された切り欠き３３に嵌入されていく。

図５Ａは、木材１１をキャビティ金型３の所定位置に配置し、この配置した木材１１の上方からコア金型２を下降させてきたとき、木材１１の端面１１ｃの一部がコア金型２の端面押圧部２２の底面２２ａに接触し始めた状態を示す図であり、木材加工装置１に関しては図１のＡ−Ａ線断面に相当する断面図である。また、図６Ａは、図５Ａと同じ状態を示す図であり、図２（図１のＢ−Ｂ線断面）に相当する断面図である。図５Ａおよび図６Ａに示す状態において、木材１１は、端面１１ｃの外縁がガイド部３２の斜面に当接して静止している。

以下の説明においては、図５Ａおよび図６Ａにそれぞれ示す二つの断面の状態変化を図示しながら木材１１の圧縮工程について説明する。すなわち、以下の説明において参照する図５Ｂおよび図５Ｃは図５Ａと同じ切断面で見た断面図であり、図６Ｂおよび図６Ｃは図６Ａと同じ切断面で見た断面図である。また、図５Ｂおよび図６Ｂは同じ状態を互いに異なる断面で見た図であり、図５Ｃおよび図６Ｃも同じ状態を互いに異なる断面で見た図である。

図５Ａおよび図６Ａに示す状態からコア金型２を徐々に下降させていくと、木材１１も徐々に下降しながら湾曲していく。この際、端面１１ｃは、端面押圧部２２の底面２２ａとの接触面積を増やしながら底面２２ａに沿ってコア本体部２１の方向に摺動する。また、木材１１の下降に伴い、外側面１１ａはその端部付近でガイド部３２の斜面との接触面積を増加しながらガイド部３２の斜面に沿って摺動する。端面１１ｃのうち底面２２ａが当接している部分には、端面１１ｃの肉厚方向と略直交する方向に圧縮力が加わるため、この圧縮力によって木材１１も徐々に変形していく。

図５Ｂおよび図６Ｂは、コア金型２が下降している途中の状態を示す図である。これらの図においては、上記の如くコア金型２と木材１１とが下降していき、木材１１の外側面１１ａの中心部付近がキャビティ金型３の凹部３４に当接した後の状態を示している。このように、木材１１がキャビティ金型３の凹部３４に対して外側面１１ａの中心部付近から当接することにより、割れ等の原因となる大きな引張力が木材１１に作用するのを防止することができる。

なお、端面押圧部２２の底面２２ａやガイド部３２の斜面にテフロン（登録商標）、油性の潤滑材、またはモリブデンを含む潤滑シール材等から成る被膜状の潤滑手段を設けてもよい。このような潤滑手段を設けておくことによって木材１１をより円滑に摺動させることができ、木材１１が下降する際に割れを生じることを一段と確実に防止することができる。

この後、コア金型２がさらに下降していくと、木材１１で圧縮力が作用する領域が徐々に広がっていき、外側面１１ａとキャビティ金型３との間の隙間、および内側面１１ｂとコア金型２との間の隙間が徐々に減少していくとともに、木材１１の肉厚が圧縮力の作用によって徐々に薄くなっていく。

図５Ｃおよび図６Ｃは、コア金型２の下降が終了し、木材１１の変形がほぼ完了した状態を示す図である。これらの図に示す状態においては、端面押圧部２２の底面２２ａと端面１１ｃとが対向して隙間なく接している一方、凸部２３と内側面１１ｂ、および凹部３４と外側面１１ａも隙間なく接している。かかる状態を所定時間（１〜数十分、より好ましくは５〜１０分程度）だけ継続させることにより、木材１１のうち、少なくとも端面押圧部２２と凹部３４との間で挟持された部分（図５Ｃを参照）については、所定の形状に変形することができる。

これに対して、図６Ｃに示す端面１１ｃは、端面押圧部２２によって押圧されていないため、端面押圧部２２によって押圧された箇所から逃げてくる木材成分の影響によって図５Ｃと同じ形状をなすとは限らない（図６Ｃにおいては、端面１１ｃが図５Ｃに示す端面１１ｃよりも若干上方に位置する場合を示している）。このような場合には、圧縮後に切削等の適当な端面処理を施すことにより、端面１１ｃの凹凸を均せばよい。

この後、上記水蒸気雰囲気を解いて木材１１を乾燥させ、コア金型２とキャビティ金型３を離間させて圧縮を解除する。この結果、圧縮工程後の木材１１の肉厚はほぼ均一となり、圧縮工程を行う前の木材１１の肉厚の３０〜５０％程度となる。

ところで、図５Ｃおよび図６Ｃでは、コア金型２とキャビティ金型３との間に隙間が生じているが、これはコア金型２を下降する際のストロークを調整することによって木材１１の圧縮後の肉厚を調整可能とするために確保された「遊び」の分を示している。したがって、木材１１の肉厚を図示した場合よりも薄くしたければ、コア金型２をさらに下降させればよい。

以上説明した圧縮工程においては、端面押圧部２２が端面１１ｃを押圧することによって木材１１が肉厚方向と直交する方向に伸張するのを規制するため、木材１１の圧縮前後の形状変化が大きい場合であっても、木材１１に引張力が作用することがなく、圧縮力のみによって木材１１を変形させることができる。したがって、圧縮工程によって木材１１に割れ等が生じるのを防ぐことが可能となる。

図７は、木材加工装置１を用いて形成された圧縮木製品の構成を模式的に示す斜視図である。また、図８は図７のＥ−Ｅ線断面図であり、図７と上下を逆転させて見た図である。これら二つの図に示す圧縮木製品１２は皿状をなし、略長方形状の表面をなす主板部１２ａと、この主板部１２ａ表面の長手方向に略平行な２辺の各々から当該主板部１２ａに対して所定の角度をなして延出する二つの側板部１２ｂと、主板部１２ａ表面の短手方向に略平行な２辺の各々からその主板部１２ａに対して所定の角度をなして延出する二つの側板部１２ｃとを備える。主板部１２ａの表面は、木材１１の外側面１１ａや内側面１１ｂと同じ板目面（図２を参照）をなす。なお、図７のＦ−Ｆ線断面は、寸法が異なる点を除いて、図８に示す図７のＥ−Ｅ線断面と略同形である。

本実施の形態１においては、圧縮前の木材１１の形状と圧縮後の圧縮木製品１２の形状とは相似ではなく、圧縮前後の形状変化が大きい。このような圧縮成形を行う際に木材１１の割れを防止するためには、木材成分の一部が開放された空間に逃げていくことができる自由度を残しておくことも重要である。例えば、側板部１２ｂと側板部１２ｃの境界のように、圧縮によって異なる方向から木材成分が集まってくるような箇所には、端面押圧部２２による圧縮力が加わらない方がよく、そのような箇所に対して端面押圧部２２が当接しないようにコア金型２を設計した方が、木材１１の割れ防止の観点から見てもより好ましい。このように、コア金型２が有する端面押圧部２２の個数、大きさ、形状、設置位置等は、加工対象の木材の最終形状に応じて定めればよい。

以上説明した本発明の実施の形態１によれば、柱状をなすコア本体部の側面から突出し、木材の端面の少なくとも一部に当接し、この当接する端面の肉厚方向と略直交する方向に圧縮力を加える複数の端面押圧部と、前記コア本体部の表面であって前記複数の端面押圧部が突出する前記コア本体部の側面と直交する表面のいずれか一方から突出した形状をなし、前記木材の表面に当接して圧縮力を加える凸部（第１表面押圧部）と、を備えたコア金型、および柱状をなすキャビティ本体部の高さ方向と直交する表面のいずれか一方に開口端を有し、前記高さ方向と直交する開口断面の断面積が当該高さ方向に沿って前記開口端から徐々に小さくなるすり鉢状の開口をなすとともに、このすり鉢状の開口の斜面に複数の切り欠きが形成されたガイド部と、前記ガイド部の前記断面積が最も小さい底面から前記開口端とは反対の方向に陥入した形状をなし、前記木材の表面に当接して圧縮力を加える凹部（第２表面押圧部）と、を備えたキャビティ金型を用いて木材加工装置を構成することにより、木材の圧縮前後における形状変化が大きい場合であっても、その木材に割れを生じさせることなく成形することが可能となる。

また、本実施の形態１によれば、コア金型における端面押圧部やキャビティ金型におけるガイド部が簡易な構成を有しており、それらをコア本体部やキャビティ本体部とそれぞれ同じ材料によって形成するため、各金型の耐久性を向上させるとともに製造コストを低減することが可能となる。

（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２に係るコア金型の構成を示す斜視図である。同図に示すコア金型４は、略直方体形状（柱状）をなすコア本体部４１と、コア本体部４１の側面から直方体状をなして突出し、木材を加工する際にその木材の端面の少なくとも一部に当接し、この当接する端面の肉厚方向と略直交する方向に圧縮力を加える複数の端面押圧部４２（図９では６個）と、複数の端面押圧部４２が突出するコア本体部４１の側面と直交する一方の表面から突出した形状をなし、木材を加工する際にその木材の表面に当接して圧縮力を加える凸部４３（第１表面押圧部）と、コア本体部４１の凸部４３が突出している側の表面上にあって、当該表面の外周と凸部４３との間の領域に一様な幅を有する閉じた帯状をなして形成され、木材を加工する際に木材に対し端面押圧部４２が当接することにより形成される端面とは異なる端面を形成する端面形成部４４と、を備える。

本実施の形態２に係る木材加工装置は、コア金型４と、上記実施の形態１と同じキャビティ金型３（キャビティ本体部３１、ガイド部３２、切り欠き３３、および第２表面押圧部である凹部３４を有する）とを備える。本実施の形態２においても、すり鉢状をなすガイド部３２の斜面に形成された切り欠き３３には、コア金型４がキャビティ金型３に対して近づいて下降していくにつれて、コア金型４の端面押圧部４２は対応する位置に形成された切り欠き３３に嵌入されていく。

以下の説明においては、上記実施の形態１と同じ木材１１（図２および図３を参照）を圧縮成形する場合について説明する。なお、木材１１は、上記実施の形態１と同様に無垢材１０から形取られ、圧縮工程に先立って、上述した高温高圧の水蒸気雰囲気中で所定時間放置され、過剰に水分を吸収して軟化しているものとする。

図１０Ａは、木材１１をキャビティ金型３の所定位置に配置して上方からコア金型４を下降させてきたとき、木材１１の端面１１ｃの一部がコア金型４の端面押圧部４２の底面４２ａに接触し始めた状態を示す図であり、コア金型４に関しては図９のＧ−Ｇ線断面に相当する断面図である。また、図１１Ａは、図１０Ａと同じ状態を、図９のＨ−Ｈ線断面に相当する断面で示した図である。図１０Ａおよび図１１Ａに示す状態において、木材１１は、その端面１１ｃの外縁部がガイド部３２の斜面に当接して静止している。

本実施の形態２においても、図１０Ａおよび図１１Ａにそれぞれ示す二つの断面の状態変化を図示しながら木材１１の圧縮工程について説明する。すなわち、以下で参照する図１０Ｂおよび図１０Ｃは図１０Ａと同じ切断面で見た断面図であり、図１１Ｂおよび図１１Ｃは図１１Ａと同じ切断面で見た断面図である。また、図１０Ｂおよび図１１Ｂは同じ状態を互いに異なる断面で見た図であり、図１０Ｃおよび図１１Ｃも同じ状態を互いに異なる断面で見た図である。

図１０Ａおよび図１１Ａに示す状態からコア金型４を徐々に下降させていくと、木材１１も徐々に下降しながら湾曲していく。この際、端面１１ｃは、端面押圧部４２の底面４２ａとの接触面積を増やしながら底面４２ａに沿ってコア本体部４１の方向に摺動する。また、木材１１の下降に伴い、外側面１１ａはその端部付近でガイド部３２の斜面との接触面積を増加しながらガイド部３２の斜面に沿って摺動する。端面１１ｃのうち底面４２ａが当接している部分には、端面１１ｃの肉厚方向と略直交する方向に圧縮力が加わるため、この圧縮力によって木材１１も徐々に変形していく。なお、この段階では、木材１１はまだ端面形成部４４に接触していない。

図１０Ｂおよび図１１Ｂは、コア金型４が下降している途中の状態を示す図である。これらの図においては、上記の如くコア金型４と木材１１とが下降していき、木材１１の外側面１１ａの中心部付近がキャビティ金型３の凹部３４に当接した後の状態を示している。本実施の形態２においても、木材１１がキャビティ金型３の凹部３４に対して外側面１１ａの中心部付近から当接することにより、割れ等の原因となる大きな引張力が木材１１に作用するのを防止することができる。

なお、端面押圧部４２の底面４２ａやガイド部３２の斜面に対し、上記実施の形態１と同様に被膜状の潤滑手段を設けてもよい。これにより、木材１１をより円滑に摺動させることができ、木材１１が下降する際に割れを生じることを一段と確実に防止することができる。

この後、コア金型４がさらに下降していくと、木材１１の表面で圧縮力が作用する領域が徐々に広がっていき、外側面１１ａとキャビティ金型３との間の隙間、および内側面１１ｂとコア金型４との間の隙間が徐々に減少していくとともに、木材１１の肉厚が圧縮力の作用によって徐々に薄くなっていく。さらに、本実施の形態２においては、木材１１が下降していく途中で端面１１ｃ付近の内側面１１ｂが端面形成部４４に接触し始め、この端面形成部４４がその縁端部から木材１１の内側面１１ｂに対して徐々に食い込んでいく。

図１０Ｃおよび図１１Ｃは、コア金型４の下降が終了し、木材１１の変形がほぼ完了した状態を示す図である。この図１０Ｃおよび図１１Ｃにおいても、コア金型４とキャビティ金型３との間に隙間が存在しているが、この隙間は、上記実施の形態１に係る木材加工装置１の場合と同様、コア金型４を下降する際のストローク調整用に確保された「遊び」の分である。

図１０Ｃおよび図１１Ｃに示す状態においては、端面押圧部４２の底面４２ａと端面１１ｃとが対向して隙間なく接している一方、凸部４３と内側面１１ｂ、および凹部３４と外側面１１ａも隙間なく接している。また、端面形成部４４の底面４４ａは内側面１１ｂの内縁側に食い込んで新たな端面を形成している。このうち、図１１Ｃに示す端面１１ｃは、端面押圧部４２によって押圧されていないため、端面押圧部４２によって押圧された箇所から逃げてくる木材成分の影響によって図１０Ｃと同じ形状をなすとは限らない（図１１Ｃにおいては、端面１１ｃが図１０Ｃに示す端面１１ｃよりも若干上方に位置する場合を示している）。このような場合には、圧縮後に切削等の適当な端面処理を施すことにより、端面１１ｃの凹凸を均せばよい。

図１０Ｃおよび図１１Ｃに示す状態を所定時間（１〜数十分、より好ましくは５〜１０分程度）だけ継続させた後、上記水蒸気雰囲気を解いて木材１１を乾燥させ、コア金型４とキャビティ金型３を離間させて圧縮を解除する。

図１２は、圧縮後の木材１１の構成を示す図であり、図１０Ｃと同じ切断面で見た木材の構成を示す断面図である。以後、圧縮後の木材１１を「木材１１−２」と称する。図１２に示す木材１１−２には、元来の端面１１ｃに加え、端面形成部４４の底面４４ａで押圧されていた部分が、全周に渡って周回する新たな端面１１ｄとして形成されている。

この後、圧縮によって新たに形成された端面１１ｄを最終的な端面とすべく、その端面１１ｄに沿って切削等の処理を施す。この結果、端面１１ｃを含む木材１１−２の縁端部が削り落とされ、図７および図８に示す圧縮木製品１２と略同形をなし、端面１１ｄを含む新たな端面を有する圧縮木製品が得られる。なお、図１０Ｃおよび図１１Ｃに示すように、端面形成部４４は木材１１の肉厚方向に完全に食い込んでいるわけではないが、新たに形成される端面１１ｄに対して押圧したことによる効果を十分に得るためには、帯状をなす底面４４ａの帯幅すなわち端面１１ｄの幅が、圧縮後の木材１１−２の肉厚の５０％以上であればより好ましい。

本実施の形態２においては、コア金型４とキャビティ金型３との間隔のうち、コア金型４が有する端面形成部４４によって新たに形成される端面１１ｄ付近の間隔が、他の部分の間隔よりも小さいため、その部分の圧縮率（圧縮前の肉厚に対する圧縮前後の肉厚の変化量の比率）が他の部分の圧縮率よりも顕著に大きくなる。したがって、本実施の形態２に係る木材加工装置によれば、圧縮木製品の端面の強度を向上させることができる。なお、本実施の形態２においても、圧縮後の木材の肉厚は、圧縮前の木材の肉厚の３０〜５０％程度である（端面付近の値が他の部分の値よりも大きいことは上述した通りである）。

以上説明した本発明の実施の形態２によれば、柱状をなすコア本体部の側面から突出し、木材の端面の少なくとも一部に当接し、この当接する端面の肉厚方向と略直交する方向に圧縮力を加える複数の端面押圧部と、前記コア本体部の表面であって前記複数の端面押圧部が突出する前記コア本体部の側面と直交する表面のいずれか一方から突出した形状をなし、前記木材の表面に当接して圧縮力を加える凸部（第１表面押圧部）と、前記コア本体部の前記第１表面押圧部が突出している側の表面上にあって、当該表面の外周と前記第１表面押圧部との間の領域に一様な幅を有する閉じた帯状をなして形成され、前記木材を加工する際に前記木材に対し前記端面押圧部が当接することにより形成される端面とは異なる端面を形成する端面形成部と、を備えたコア金型、および柱状をなすキャビティ本体部の高さ方向と直交する表面のいずれか一方に開口端を有し、前記高さ方向と直交する開口断面の断面積が当該高さ方向に沿って前記開口端から徐々に小さくなるすり鉢状の開口をなすとともに、このすり鉢状の開口の斜面に複数の切り欠きが形成されたガイド部と、前記ガイド部の前記断面積が最も小さい底面から前記開口端とは反対の方向に陥入した形状をなし、前記木材の表面に当接して圧縮力を加える凹部（第２表面押圧部）と、を備えたキャビティ金型を用いて木材加工装置を構成することにより、木材の圧縮前後における形状変化が大きい場合であっても、その木材に割れを生じさせることなく成形することが可能となる。

また、本実施の形態２によれば、コア金型における端面押圧部やキャビティ金型におけるガイド部が簡易な構成を有しており、それらをコア本体部やキャビティ本体部とそれぞれ同じ材料によって形成するため、各金型の耐久性を向上させるとともに製造コストを低減することが可能となる。

さらに、本実施の形態２によれば、最終形状の端面付近が他の部分よりも高い圧縮率で形成されるため、端面付近の強度を向上させることができ、圧縮木製品の品質を向上させることができる。

ここまで、本発明を実施するための最良の形態として実施の形態１および２を説明してきたが、本発明はそれら二つの実施の形態によってのみ限定されるべきではない。すなわち、本発明は、ここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含みうるものであり、特許請求の範囲により特定される技術的思想を逸脱しない範囲内において種々の設計変更等を施すことが可能である。

本発明に係るコア金型とキャビティ金型とを備えた木材加工装置によって加工された圧縮木製品は、デジタルカメラ、携帯電話、ＰＨＳまたはＰＤＡ等の携帯型通信端末、携帯型オーディオ装置、ＩＣレコーダ、携帯型テレビ、携帯型ラジオ、各種家電製品のリモコン、デジタルビデオなどの外装材として適用することができる。また、本発明に係る木材加工装置によって加工された圧縮木製品をめがねケースや食器などに適用することも可能である。

本発明の実施の形態１に係る木材加工装置の要部の構成を示す斜視図である。 加工対象の木材の加工前の構成を示す斜視図である。 図２のＣ−Ｃ線断面図（上下を逆転させた図）である。 加工対象の木材を無垢材から形取るときの形取位置を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態１に係る木材加工装置を用いて木材を圧縮する際、その木材の端面の一部が上方から下降してきたコア金型に接触した状態を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る木材加工装置を用いて木材を圧縮する際、その木材の外側面がキャビティ金型の凹部に接触した状態を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る木材加工装置を用いて木材を圧縮する際、その木材の変形がほぼ完了した状態を示す図である。 図５Ａと同じ状態を図５Ａとは異なる断面で見た図である。 図５Ｂと同じ状態を図５Ｂとは異なる断面で見た図である。 図５Ｃと同じ状態を図５Ｃとは異なる断面で見た図である。 本発明の実施の形態１に係る木材加工装置を用いて形成された圧縮木製品の構成を示す斜視図である。 図７のＥ−Ｅ線断面図（上下を逆転させた図）である。 本発明の実施の形態２に係るコア金型の構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る木材加工装置を用いて木材を圧縮する際、その木材の端面の一部が上方から下降してきたコア金型に接触した状態を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る木材加工装置を用いて木材を圧縮する際、その木材の外側面がキャビティ金型の凹部に接触した状態を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る木材加工装置を用いて木材を圧縮する際、その木材の変形がほぼ完了した状態を示す図である。 図１０Ａと同じ状態を図１０Ａとは異なる断面で見た図である。 図１０Ｂと同じ状態を図１０Ｂとは異なる断面で見た図である。 図１０Ｃと同じ状態を図１０Ｃとは異なる断面で見た図である。 本発明の実施の形態２に係る木材加工装置を用いて木材を圧縮した後の木材の構成を示す断面図である。

符号の説明

１ 木材加工装置
２、４ コア金型
３ キャビティ金型
１０ 無垢材
１１、１１−２ 木材
１１ａ 外側面
１１ｂ 内側面
１１ｃ、１１ｄ 端面
１２ 圧縮木製品
１２ａ 主板部
１２ｂ、１２ｃ 側板部
２１、４１ コア本体部
３１ キャビティ本体部
２２、４２ 端面押圧部
２２ａ、４２ａ、４４ａ 底面
２３、４３ 凸部（第１表面押圧部）
３２ ガイド部
３３ 切り欠き
３４ 凹部（第２表面押圧部）
４４ 端面形成部
Ｇ 木目

Claims (8)

1. 木材を加工する際に前記木材の表面に当接して圧縮力を加えるコア金型であって、
   柱状をなすコア本体部と、
   前記柱状をなすコア本体部の側面から突出し、前記木材を加工する際に前記木材の端面の少なくとも一部に当接し、この当接する端面の肉厚方向と略直交する方向に圧縮力を加える複数の端面押圧部と、
   前記コア本体部の表面であって前記複数の端面押圧部が突出する前記コア本体部の側面と直交する表面のいずれか一方から突出した形状をなし、前記木材を加工する際に前記木材の表面に当接して圧縮力を加える第１表面押圧部と、
   を備えたことを特徴とするコア金型。
2. 前記コア本体部の前記第１表面押圧部が突出している側の表面上にあって、当該表面の外周と前記第１表面押圧部との間の領域に一様な幅を有する閉じた帯状をなして形成され、前記木材を加工する際に前記木材に対して前記端面押圧部が当接することにより形成される端面とは異なる端面を形成する端面形成部をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載のコア金型。
3. 帯状をなす前記端面形成部の幅は、圧縮によって形成された端面の肉厚の５０％以上であることを特徴とする請求項２記載のコア金型。
4. 前記端面押圧部の表面に被膜状の潤滑手段を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載のコア金型。
5. 前記端面形成部の表面に被膜状の潤滑手段を設けたことを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項記載のコア金型。
6. 木材を加工する際に前記木材の表面に当接して圧縮力を加えるキャビティ金型であって、
   柱状をなすキャビティ本体部と、
   前記柱状をなすキャビティ本体部の高さ方向と直交する表面のいずれか一方に開口端を有し、前記高さ方向と直交する開口断面の断面積が当該高さ方向に沿って前記開口端から徐々に小さくなるすり鉢状の開口をなすとともに、このすり鉢状の開口の斜面に複数の切り欠きが形成されたガイド部と、
   前記ガイド部の前記断面積が最も小さい底面から前記開口端とは反対の方向に陥入した形状をなし、前記木材を加工する際に前記木材の表面に当接して圧縮力を加える第２表面押圧部と、
   を備えたことを特徴とするキャビティ金型。
7. 前記ガイド部の表面に被膜状の潤滑手段を設けたことを特徴とする請求項６記載のキャビティ金型。
8. 請求項１〜５のいずれか一項記載のコア金型と、
   請求項６または７記載のキャビティ金型と、
   を備え、
   前記コア金型が前記キャビティ金型に対して近づいていくとき、前記複数の端面押圧部の各々は、前記ガイド部に形成された前記複数の切り欠きのいずれかに嵌入されることを特徴とする木材加工装置。

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