単 板 剥 ぎ 取 り機 械 に 関 す る 研 究(皿)
ス ラ イ サ と ス ラ イ ス ド単 板 切 削
杉 山 滋
長 崎 大学教 育学 部工 業技 術教 室 (平成9年3月14日 受 理)
Studies on Veneer Cutting Machine (I1)
Slicing Processes with Veneer Slicer
Shigeru SUGIYAMA
Department of Technology, Faculty of Education, Nagasaki University, Nagasaki 852
(Received March 14, 1997)
Abstract
Cutting-plane orientation with respect to wood rays, annual rings, and wood fibers significantly affects the smoothness of veneer produced on slicers. In this
report, effect of wood structure orientation on smoothness of veneer and high
quality of veneer is clarified.
1.は じ め に
合 板 用 単 板 の製 造 に は,ベ ニ ヤ レー ス が使 用 さ れ るが,柾 目 や特 殊 な 木 目 を もつ 単 板 な ど化 粧 用 薄 単 板 を製 造 す る た め に,ス ライ サ が使 用 され る。 即 ち,ス ライ サ は,種 々変 化 に富 ん だ 美 しい木 目を も っ た板 子(ブ リッチflitch)か ら,遂 次 断 続 的 に ス ラ イ ス して 単 板(ス ライ ス ド単 板slicedveneer)を 剥 ぎ取 る機械 で あ るが,適 正 な 切 削 条 件 を 設 定 す る こ とが 不 可 欠 とな る。
本 研 究 で は,ス ライ サ に よ る最 適 な単 板 切 削 条 件 を選 定 す る た め の基 礎 資 料 の収 集 を 目 的 と して い るが,こ れ らの 研 究 に先 立 ち,本 文 で は,ス ラ イ サ に よ る単 板 の 剥 ぎ取 りの特 徴 につ い て 述 べ る。
2.機 械 の 構 造 ・機 構
構 造 上 の型 式 か らス ライ サ を 分 類 す る と,剥 ぎ取 り運 動 と して水 平 に 左 右 動 す る水 平 型
スライスド単板
分断方向
／ 多
分断方向
（a）二次元切削 （b）三次元切削 図1 二次元切削と三次元切削
こ：バイアス角
2
ナイフ （a〉横突き
スライスド単板
≧
／ 箔＼ナイフ∂
フリッチ フリッチ
／
／
周
』
婆
（b〉縦突き
￥
、
＼ ↑ ＼ ナイフ
プレッシャバー スライスド単板 （a）表刃方式
図2 横突きと縦突き
転一ナイフ
ヂプレツシャバヘ
スライスド単板 （b）裏刃方式 図3 表刃方式と裏刃方式
（横型）と，垂直に上下動する縦型とがある。これらのスライサをさらに可動部によって 分類すると，鉋台可動式とフリッチを取付けたフリッチホルダ可動式とがあるが，普通，
動力の消費の点を考慮して，縦型スライサはフリッチホルダがフレーム面を滑べる構造と なっている。しかし，水平型スライサは鉋台がフレーム面上を滑べる構造のものと，フリッ チホルダが滑べる構造のものとがある。
剥ぎ取り方式からスライサによる剥ぎ取り方式を分類すると，つぎのような方式がある。
ベニヤレースによる単板の剥ぎ取りでは，分断方向とナイフの切れ刃線とが直交する剥ぎ 取り（二次元切削orthogoralcutting）方式を採らざるを得ないが，スライサによる単 板の剥ぎ取りでは，上記の方式でも行い得るが，一般に分断方向とナイフの切れ刃線とが 斜交する剥ぎ取り（二次元切削の場合を基準とし，切れ刃線の斜交する角度をバイアス角 bias angleあるいはナイフ傾斜角knife inclination angleといい，このような剥ぎ取 りを三次元切削またはナイフ傾斜切削oblique cuttingという。）方式が採用されている
（図1参照）。また，フリッチの繊維走向と分断方向とが平行する剥ぎ取り方式を縦突き
（縦切削方式），直交する剥ぎ取り方式を横突き（横切削方式）という（図2）。一般に，
針葉樹材をフリッチとして用いる場合には，縦突き方式が採用されることが多い。それ以 外の場合には，横突き方式が採用されている。
スライサの構造は，ベニヤレースとよく類似し，ナイフおよびプレッシャバーを備えた 鉋台（ナイフおよびプレッシャバーの角度，形状，材質は，ベニヤレースの場合とほぼ同
じである），歩出し装置，フリッチホルダ（フリッチの掴み装置）などから構成されてい
る。
歩出し装置は，ベニヤレースと同様，単板の厚さを決める装置であり，小型のスライサ では，歩出し装置を備えずに，刃口調節のみでフリッチを鉋台に向って押し付けながら単 板の厚さを決める簡単なものもあるが，普通は1ストロークごとに歩出しカム，レバーに より自動的に歩出し用送りネジが回転して，単板厚さに相当するだけ移動する機構となっ ている。また，フリッチホルダには，分断中の負荷（分断力）によってもフリッチが動か ないように強固に掴むこと，また，歩止りを向上させるため，フリッチが薄くなるまで剥 ぎ取りできることなどが要求される。なお，フリッチホルダの掴み部分は，多数の針状金 具（つめ）を備え，簡単な装置ではボルトによる手動で締付けるものから，最近の装置で
は電動バイスまたは圧搾空気による固定方式が採られている。
鉋台あるいはフリッチホルダの駆動の方法には，クランク機構，油圧機構，ラックーピ ニヨン機構などが用いられている。いずれの型式のスライサにおいても，分断中の負荷，
振動などに対して充分な剛性をもち，可動部（ナイフおよびプレッシャバーを備えた鉋台 か，あるいはフリッチを取付けたフリッチホルダのいずれか）の円滑な運動，刃口調整の 容易なことや剥ぎ取り能率のよいことなどが要求される。なお，スライサの鉋台には，鉋 台の運動方向に対して直角方向にナイフをスライドさせる機構のものもある。
ナイフの取付け方式は，ベニヤレースと同様の表刃方式のほかに，スライサでは裏刃方 式も採用されている。即ち，スライサにおけるナイフの取付け方式には，ナイフの刃表面
（研ぎ面側をいう・）が被削材（フリッチ）加工面に，また』ナイフの刃裏面が単板に，そ れぞれ接触するようなナイフの取付け方式（表刃方式）と，ナイフの刃裏面が被削材加工 面に，また，ナイフの刃表面が単板に，それぞれ接触するようなナイフの取付け方式（裏 刃方式）とがある。なお，前者の方式では，刃表面が逃げ面，刃裏面がすくい面となるが，
後者の方式では，刃裏面が逃げ面，刃表面がすくい面となる（図3）。
機械の大きさは，普通，刃物取付け面の長さ，フリッチの最大寸法（長さ×幅×厚さ），
剥ぎ取る単板の厚さ，バイアス角およびストローク数などによって表される。
なお，我が国においては，クランク駆動の水平型スライサが広く用いられ，それらの中
⑩ ④
⑮
⑭ Ψ ⑬
＼一 ≡一帰
鷺〜／
●■
一 一 一 ● q一 一
「「
．ジ
、 1、 ・ 1 ，」
i8n ⑦
5 ⑥
⑪
．9
．一
〃
⑨
図4 水平型スライサ（クランク駆動式）
①：クランク；②：クランクギヤ；③：・ッド；④：歩出しカム1⑤：歩出しレバー；
⑥：ピニオン1⑦：替え歯車；⑧：フリッチ送り軸1⑨＝フリッチの掴み装置；⑩1フリッチ；
⑪：フリッチホルダ；⑫：ナィフ；⑬：プレッシャバー；⑭：スライド式フレーム；⑮：滑り面
でも1mm以下の突き板と称する薄単板の剥ぎ取りには，裏刃方式のスライサが多い。
以上のような各種の型式のスライサのうち，鉋台可動式水平型スライサ（クランク駆動 式）と，フリッチホルダ可動式縦型スライサの構造を図4および図5に示す。
スライサの剥ぎ取り能率は，毎分あたりの可動部の往復運動の回数，即ちストローク数 で決まる。最大ストローク数は，例えば，水平型では鉋台可動式で30〜35回／分，フリッ チホルダ可動式で40〜45回／分，縦型（フリッチホルダ可動式）で70回／分であるが，機 種によりストローク数の最低と最大は異なる。
3．スライサによる単板の剥ぎ取り
スライサによる単板剥ぎ取りの機構は，ベニヤレースによる単板の剥ぎ取りとよく類似 し，プレッシャバーの形状や刃口の調整，即ちナイフ刃先とプレッシャバー先端との刃口 距離（スライサにおける刃口の水平および垂直距離は，縦型スライサではベニヤレースと 同じ表示方法を採るが，水平型スライサでは水平距離と垂直距離はベニヤレースの場合と
⑯
①
㍊，
⑥
③
④ 、 ＿⑦li
8
5 議；鋤轟 o
濫
o ⑩
o
⑫
図5 縦型スライサ
①：フリッチ；②：プレッシャバー；③：プレッシャバー 台1④：プレッシャバー押え；⑤：プレッシャバー固定 用ボルト1⑥：プレッシャバー出入れ用ネジ；⑦1ナイ
フ；⑧：ナイフ台1⑨：ナイフ固定用ボルト；⑩1ナ イフ出入れ用ネジ；⑪：単板滑りガイド；⑫：ナイフ台 角度調節装置1⑬二ベット1⑭：フレーム1⑮1フリッ チの掴み装置；⑯：フリッチホルダ
B
バイアス角（∫）
＿．rL一＿ O A
ナイフすくい面
切れ刃線
ナ
図6 垂直切削角（θ、），速度切削角 （θ．）が定義されるナイフの断面
＿．⊥一＿
フ
B 言 ナイフすくい面
l A ηc
単板 l Cθ，1 9 1 3 6 1 ηco I
● o ロE、1
、
単板流出方向0
＼切．刃線
D分断方向
被削材（フリッチ）
図7 有効切削角（θ，）が定義される ナイフの断面と単板流出角（η，）
ε：バイアス角
ただし，OB面は被削材（フリッチ）加工面である。
逆の表示方法となる。）が重要であり，これらは単板品質に影響を及ぼすが，刃口条件な どは原則的にはベニヤレースの場合とほぼ同様に考えてよい。
スライサによる単板剥ぎ取りが，ベニヤレースによる単板剥ぎ取りと異なる点は工具に バイアス角を与える点，また，特殊な場合として，ナイフに鉋台の運動方向と直角方向の 運動を与える点である。したがって，スライサによる単板の剥ぎ取りでは，三次元切削に 伴う分断中に，フリッチに作用するナイフの角度と，フリッチの繊維あるいは年輪（とく に，晩材層）や放射組織の走向との関係が問題となってくる。後者は，前者の角度関係の ほか，ナイフに対するフリッチの取付け角度やバイアス角，フリッチの木取り方法により 異なる。それぞれの組合わせのもとでスライサによる単板の剥ぎ取りを考える必要がある が，ここでは，三次元切削におけるフリッチヘの作用角と，フリッチの木取りと分断方向 の関係のみについて記述する。
（i） バイアス角と切削角 スライサによる単板の剥ぎ取りでは，設定されたナイフ の取付け角度（切削角の設定値）より鋭利に作用させるために，バイアス角をっけての三 次元切削方式が採られている（図1参照）。バイアス角の存在により，剥ぎ取りに関与す
る刃先諸角度を設定する断面が多様化する。以下では，ナイフの基準面の取り方の相異に 基づく切削角の相異について述べる。
①垂直切削角θ．（normalcuttingangle）：ナイフの切れ刃線に垂直な面内での 切削角で，図6のOA面内の切削角をいう。即ち，θ．は，ナイフの取付け角度（切削 角の設定値）を意味する。
②速度切削角θv（velocitycuttingangle）：ナイフの進行方向での切削角で，図 6のOB面内の切削角をいう。θvは，バイァス角♂および垂直切削角θ．とつぎの関 係が成立する。
θ． ＝ tan一1 （tan θ．・cos ♂） （1）
③有効切削角θ。（effectivecuttingangle）：三次元切削では，図1，図2に示し たように，単板が横方向に変形しながら流出する。この場合，単板の流出方向を含む面内
（図7のOC面内）の切削角を有効切削角θ。といい，単板の流出角η。（veneer flow angle）を用いると，θ，は，
θe ＝cos−1 （sin ηc●sin ε 十cos η。● cos Z ●cos θ．） （2）
で表される。スライサによる単板の剥ぎ取りにおいて，Stablerの実験法則1），即ちη。
≒εが成立すると考えれば，（2）式のθ，は，近似的に，
θe ＝cos−1（sin2ど 十 cos2♂●cos θ、） （3）
で表される。
これらの3種の切削角のうちで，θ．はナイフの取付け角度（切削角の設定値）であり，
実際にフリッチに作用する切削角は速度切削角θvと有効切削角 θ，である。単板の三 次元切削の機構を論じる場合には，有効切削角θ，が重要な意味をもっといわれている が，それ以外の場合には，速度切削角θvを用いてスライサによる種々の切削現象の変 化を論じても，近似的に差しっかえないと考えられる。
スライサにおけるバイアス角εは，機種により異なるが，普通，5〜300の範囲に設 定されている。バイアス角の適正角度は，被削材質によって異なるが，一般に，広葉樹材 に対しては10。以下，針葉樹材に対しては25〜300が有効であるとされている。このよう
なバイアス角どを設定して三次元切削することにより，二次元切削のときの切削角 θ。
よりも（1）式で計算される分だけ小さい角度θ．でフリッチに作用することになる。
（ii）ナイフのスライド距離 鉋台可動式水平型スライサでは，一般に，ナイフをス ライドさせながら鉋台を進行させる（図8）。この場合，スライド距離1 を長くするこ とによって 引き切りの効果 ＊1は高まり，また，フリッチに対して実際に作用する速度 切削角θ．が小さくなる。既に，（1）式で示したように，θvを小さくするには，バイアス 角 を大きくすることによって達成されるが，1 を長くすればそれだけθ．を小さくす ることができる。鉋台の移動距離を1，ナイフの取付け角度（切削角の設定値）を θ．
（垂直切削角）とすれば，実際にフリッチに作用する速度切削角θ．2）は，次式で表される。
a−tan−1 tana・c・s｛∠亀＋ど＋tanて1肩・tan∠Rデ）｝］（4）
フリッチの掴み装置 フリッチ
、・ ψ
P、り ㌃
鉋台摺動部
P Q
コラム ＼
、・
〆
z
ナイフ
図8 ナイフの運動方向とフリッチの掴みとの関係
乙：バイアス角；ψ：ナイフに対するフリッチの取付け角度；P：ナイフのスライド方向；
Q：鉋台の進行方向l R：分断方向；」：鉋台の移動距離1ズ ：ナイフのスライド距離
（a） （b） （c）
年輪
一
放射組織
（d）
縦突きの場合
（e） （f）
横突き（板目取り）の場合
鬼』一一、
（9）
放射組織
年輪
横突き（柾目取り）の場合
図9 スライスド単板の剥ぎ取り例と分断方向の順逆
（a）：繊維に対して順目；（b）：繊維に対して逆目；（c），（ω；年輪に対しては左半分が順目，右半分が逆目，
放射組織に対しては左半分が逆目，右半分が順目；（e）：放射組織に対しては順目，年輪に対しては逆目；
（f）：放射組織に対しては逆目，年輪に対しては順目；〔9）：放射組織に対しては上半分が順目，下半分が逆 目，年輪に対しては上半分が逆目，下半分が順目
＊1 引き切りの効果については，既報〔杉山 滋： 単板の引き切り三次元切削について，木材工業，40（12），
573〜578（1985）〕に詳解している。
（iii） フリッチの木取りと分断方向 スライサによる単板の剥ぎ取りの場合，フリッ チの木取り方法と分断方向との関係が重要となる。木材の構成要素，その中で繊維，年輪
（早材・晩材の層）および放射組織に対して逆目の剥ぎ取りにならないように分断方向を 選ぶことが重要であり，また，そのようなフリッチの木取りが要求される3）。図9に示し たように，縦突きの場合には，繊維走向に対する分断方向の順逆が重要となってくる
（図9（a），（b））。節やねじれなどの存在により不規則木理となるから，縦突きの場合 は勿論，横突きの場合でも繊維走向に対して順逆が起り得る。
横突きの場合には，放射組織に対しても順逆が起る。とくに，放射組織に対して順目の 場合は，年輪（とくに，晩材層が問題となる。）に対して逆目となる（図9（e））。したがっ て，早材・晩材の密度差の大きい針葉樹材などでは，放射組織に対して順目に剥ぎ取ると，
早材部表面に 目ぼれ ＊2などの欠点を生じるので，むしろ年輪に対して順目となるよう 分断方向を選ぶ必要がある。放射組織の発達している広葉樹材などでは，放射組織に対し て順目に剥ぎ取ると，表面品質のよい単板が得られる，といわれている。
横突きによってスライスド単板を製造する場合，柾目スライスド単板用のフリッチは，
多くの場合，図9（e），（9）のように，木取りされる。このフリッチに対して，放射組織に 対する分断方向の順逆が問題になる場合には，図9（e）のように，放射組織に対して順目
となるように分断方向を選ぶか，または，図9（9）のように，放射組織に対して順目とな るように剥ぎ取りを開始し，放射組織と分断方向とが平行するまで剥ぎ取ったのち，剥ぎ 取りを中断し，残り半分のフリッチを逆にフリッチホルダに取付けなおし，再び放射組織
に対して順目となるよう剥ぎ取れば，表面品質のよい単板が得られる。
一方，板目スライスド単板用のフリッチは，半分が放射組織に対しては逆目，年輪に対 しては1順目であるが，他の半分は放射組織に対しては順目，年輪に対しては逆目となる。
このフリッチが，例えば放射組織に対して分断方向の順逆を問題にしなければならないよ うな場合には，図9（C）のような左右対称となるフリッチの木取りをすれば，単板の半分 がそれぞれ放射組織に対して順目あるいは逆目となるから，半分の表面品質は好しくない 単板となる。したがって，図9（d）のように，板目フリッチはでき得る限り非対称性のも のを利用し，年輪の中心部（髄の方向）を剥ぎ取りのはじめとなる方に偏らせておくと，
放射組織に対して順目となる場合が多くなるから，表面品質の良好な単板が多く得られる ことになるQ
文 献
1）G，V．Stabler：．Proα∫πsε．Mεoん．Eπgrs．，165，14〜26（1951），
2）木下叙幸1木材工業，30，444〜448（1975）．
3）」．F．Lutz：Fo若Pro（孟Joμ九， 6（11），464〜468（1956）．
＊2 目ぼれにっいては，既報〔杉山 滋：木材の被削性（1）
科学研究報告，第56号，25〜32（1997）〕に詳解している。
切削面の性状にっいて，長崎大学教育学部目然
