JP2002126967A - ドライ加工装置の切削屑収集システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 気流を有効的に利用することで、少ない風量
・風速でも切削屑の収集効率を向上させたドライ加工装
置の切削屑収集システムを提供する。 【解決手段】 工作物Ｗを固定した工作物テーブルＴの
表面と加工工具Ｃを取付けた工具主軸Ｓとからなる加エ
エリアを密閉フード１で覆った密閉空間10と、上記密閉
空間内に広がり口部14を介して不活性ガスを加圧供給す
るガス加圧供給部４と、上記密閉空間内での工作物加工
による切削屑を密閉空間内に吹き込まれた不活性ガスの
気流と共に広がり口部16を介して吸引収集し、収集した
切削屑と不活性ガスとを分離し、浄化された不活性ガス
をガス加圧供給部に戻す切削屑収集部52と、ガス加圧供
給部、密閉空間及び切削屑収集部を接続するガス密閉循
環路（13，15，17）とを具備したドライ加工装置の切削
屑収集システムである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、マグネシウム、
チタン等の発火性材料をはじめ、各種金属材料のドライ
加工装置の切削屑収集システムに係り、特に、不活性ガ
ス（窒素ガス、炭酸ガス，アルゴン，ネオン）や空気等
の気体の気流を利用した切削屑収集システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術においては、マグネシウム、
チタン等の発火性材料をドライ加工する場合は、加工領
域を不活性ガスで充填した密閉容器で覆い、容易に発火
しない工夫等が採られている。そして、ドライ加工によ
り生じた発火し易い切削屑は、密閉容器中から取り出さ
れ、発火し難いように別設の圧縮手段により塊状に押し
潰されて処分されている。

【０００３】又、切削加工において生じた切削屑の飛散
の防止ために、工作物、テーブル、工具付き主軸等の加
工エリアを蛇腹等の密閉手段で囲い、密閉手段の密閉空
間内に冷却用・切削屑除去用の空気を噴射し、その結
果、落下した切削屑は、密閉空間内の切削屑収集域に対
する複数本のノズルからの空気噴射により吹き飛ばされ
てダクトから外部に排出さるようになっている従来の技
術が、特開平１０−３４４８４号公報、特開平１０−８
０８３８号公報及び特開平１１−１６５２３４号公報に
開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来の技術にお
ける発火性材料をドライ加工時の切削屑処理は、工作
物、テーブル、工具付き主軸等の加工エリアにおける切
削屑の除去・収集に格別の配慮がされておらず、切削屑
の除去・収集が不完全及び困難であるという問題がある
と共に、発火防止のため塊状押潰し処理は、別設の圧縮
手段により行われるため，加工エリアから圧縮手段への
切削屑の移送が不完全及び困難であるという問題があ
る。

【０００５】又、上記の各公報に開示されている切削屑
の収集手段における複数本の吹出しノズルは、これを単
純に適当な間隔を保って配置したものであるから、切削
により生じ、工作物テーブル上に散乱する切削屑をダク
トに向って吹き飛ばす能カが十分に発揮されない。即
ち、各ノズル間の空間は、空気の吹出し作用が及ばない
領域となり、この部分に切削屑が堆積することとなる。

【０００６】又、吸込み口にしても、ダクトが水平姿勢
で外側方向に配置されているから、折角収集した切削屑
がここに堆積し易いという問題点及びダクトに吸い込む
にしても別設の吸込み手段が必要となる。

【０００７】この発明は、上記の各従来の技術における
諸問題を解決すると共に各従来の技術が夫々が意図しな
い目的を総合して果すドライ加工装置の切削屑収集シス
テムを提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明のドライ加工装
置の切削屑収集システムは、工作物テーブル上に密閉空
間を形成し、密閉空間内の工作物に対し加工工具が加工
し得るよう密閉空間の気密性を維持して工具主軸を受け
入れ得ると共に、密閉空間内の工作物を間にして吹出し
口及び吸込み口が形成された密閉フード、密閉フードの
吹出し口から不活性ガス又は空気等の気体を密閉空間内
に吹き込むよう加圧供給する気体加圧供給部、及び密閉
フードの吸込み口から密閉空間内の前記気体を切削屑と
共に吸込み、気体から切削屑を分離して収集する切削屑
収集部を具備し、気体加圧供給部の吐出側と密閉フード
の吹出し口、密閉フードの吸込み口と切削屑収集部の流
入側、切削屑収集部の分離気体流出側と気体加圧供給部
の吸込側が夫々接続されて密閉循環流路を構成してい
る。

【０００９】工作物テーブル表面の一端縁側に工作物テ
ーブル表面に近接して密閉フードに形成されいる横長扁
平状の吹出し口は、工作物テーブル上に固定された工作
物における吹出し口に対向する側の面と吹出し気体流方
向で実質的に重なる部分がない間隔で複数組配置されて
おり、横長扁平状の吸込み口は、工作物テーブル表面の
他端縁の略全幅に亘つて下方に向って開口して形成され
ている。

【００１０】そして、吸込み口に対応した形状の開口が
密閉空間に向って吸込み口に結合され、下方に向って収
縮し、切削屑収集部の流入側に接続された漏斗状の広が
り開口部及び吸込み口側に対向した工作物側面近くのテ
ーブル面に上方から気体を吹き出す噴気手段が備えられ
ている。更に、切削屑収集部と共通する密閉空間内に
は、切削屑収集部において収集された切削屑を塊状に押
し潰すと共に外部に放出する切削屑圧縮部が備えられて
いる。

【００１１】気体加圧供給部による密閉空間内への気体
加圧供給は、連続的でも間欠的でもよく、マグネシウム
切削屑収集の場合、吸込み口付近で工作物テーブル面上
から５ｃｍ未満の箇所における気流平均風速が、連続的
加圧供給では５ｍ／ｓ以上６ｍ／ｓ未満となるように、
間欠的加圧供給では１０ｍ／ｓ以上１２ｍ／ｓ未満とな
るように行われる。

【００１２】上記のドライ加工装置の切削屑収集システ
ムにおいては、ドライ加工による切削屑は、吹出し口か
ら密閉空間内にテーブル面に沿って吹き込まれた気体の
気流に乗せられて切削屑収集部まで移送され、切削屑収
集部に収集される。そして、その気体の気流は、密閉循
環流路により循環して流れるので、気体加圧供給部の効
率もよく、気体の気流が有効に利用されるので、切削屑
が効率良く収集できる。

【００１３】切削屑収集部で切削屑が分離され浄化され
た気体が密閉循環流路により気体加圧供給部へ再び還流
される場合には、加圧供給装置、例えばブロワーが１台
でも良く、少量の気流によっても切削屑収集が可能とな
り、ランニングコストを低減できる。

【００１４】しかも、工作物テーブル表面の一端縁側に
工作物テーブル表面に近接して密閉フードに形成されい
る横長扁平状の吹出し口は、工作物テーブル上に固定さ
れた工作物における吹出し口に対向する側の面と吹出し
気体流方向で実質的に重なる部分がない間隔で複数組配
置されており、横長扁平状の吸込み口は、工作物テーブ
ル表面の他端縁の略全幅に亘つて下方に向って開口して
形成されているので、吹出し口から密閉空間内に吹き込
まれた気体の気流は、隙間無く幅広く均等な気流になっ
て工作物テーブル上面を拭き取るように流れ、ここに落
下する全ての切削屑を伴って移動し、対向する横長扁平
状の吸込み口付近で働いている吸引気流に勢い良く幅広
い範囲で吸い込まれ、少量の気流によっても切削屑収集
が可能となり、ランニングコストを低減できる。

【００１５】吸込み口が工作物テーブル表面の他端縁の
略全幅に亘つて下方に向って開口しおり、吸込み口に結
合された漏斗状の広がり開口部が収集シュートとなって
いるので、気体加圧供給部から加圧供給され吹出し口か
ら噴出された気体の気流に乗って吸込み口まで搬送され
た切削屑は、ここで下方に向けた漏斗状の広がり開口部
内へ円滑に重力落下し、少量の気流によっても効率良く
切削屑収集部に吸込まれて収集され得る。更にランニン
グコストを低減できる。

【００１６】吹出し口から密閉空間内への加圧気体の吹
出し動作が間欠的な場合には、密閉空間内の気流の流れ
は、停止・急流動（インパルスな流動）を発生し、工作
物テーブル上に乗る切削屑等が瞬間的に吹き飛ばされて
吸込み口に結合された広がり開口部に集められる。且
つ、効率良く吸い取られる。

【００１７】そして、気体の間欠的な吹出し動作で、必
要最小限の気体供給量となり、無駄なエネルギー消費を
することなく、吸込み口側の工作物側面隅に堆積する切
削屑をも含めた切削屑が完全に収集できる。又、これに
より、ランニングコストも大幅に低減できる。

【００１８】更に、吸込み口側に対向した工作物側面近
くのテーブル面に上方から気体を吹き出す噴気手段から
の気流により、吸込み口へ流れる気流において工作物よ
り下流側に溜り易い切削屑も完全に吸込み口へ送られ
る。又、切削屑収集部において収集された切削屑を塊状
に押し潰すと共に外部に放出する切削屑圧縮部が切削屑
収集部と共通する密閉空間内に設けられているので、発
火し易い材料の切削屑でも、危険がなく発火し難い形状
に処理される。

【００１９】合理的に計算された必要最小限の風量・風
速により密閉空間内の気流を生じさせるので、無駄なエ
ネルギー消費をすることなく、切削屑を完全に収集し得
と共に、ランニングコストも大幅に低減される。

【００２０】例えば、マグネシウム切削屑収集の場合、
吸込み口付近で工作物テーブル面上から５ｃｍ未満の箇
所における上記気流の平均風速が、連続的加圧供給で
は、連続的加圧供給では５ｍ／ｓ以上６ｍ／ｓ未満とな
るように、間欠的加圧供給では、１０ｍ／ｓ以上１２ｍ
／ｓ未満となるように気体加圧供給部から気体を加圧供
給する。

【００２１】ドライ加工装置の切削屑収集システムは、
加工エリアの密閉空間、気体加圧供給部、切削屑収集部
とが密閉循環流路で接続されているので、切削屑収集部
に集められた切削屑は、気体から分離され、浄化された
気体は密閉循環流路で気体加圧供給部へ還流されて、再
利用される。これは、気体が不活性ガスの場合には、特
にコスト的にも環境的にも有効であり、更には、マグネ
シウム、チタン等の発火性材料の工作物加工によって生
成された切削屑の発火の危険が完全に回避され得る。

【発明の実施の形態】

【００２２】この発明の実施の形態におけるドライ加工
装置の切削屑収集システムを図面に従って説明する。こ
の発明による切削屑収集システムが適用されるドライ加
工装置としては、例えば、図２に示すような工具交換装
置を備えた三次元制御の立型のマシニングセンタＭを例
示して説明する。

【００２３】図１において、マシニングセンタＭは、槽
形のベッドＢの凹部には、工作物Ｗが位置決め取り付け
られる工作物テープルＴが載置され、工作物テープルＴ
の上方には、制御装置Ｄにより水平Ｘ・Ｙ軸及び上下Ｚ
軸の三次元制御をされて送り作動するＺ軸方向に向く主
軸ハウジングＨ内に回転自在に支持され、外部駆動モー
タで回転駆動される工具主軸Ｓを備え、工具主軸Ｓ下端
には、加工工具Ｃが装着されている。

【００２４】そして、マシニングセンタＭにおいては、
工作物Ｗに対し加工工具Ｃによりドライ加工が行われ
る。なお、工具交換装置については、この発明の要旨と
特に関係がないので説明を省略する。

【００２５】例示されたマシニングセンタＭに適用され
た切削屑収集システムについて説明する。ベッドＢの上
には、図２に示すように工作物Ｗを囲繞して密閉空間１
０を形成する箱形の密閉フード１が設けられている。密
閉フード１の一方の側（図示の例では右側）は、工作物
テーブルＴから適宜突出して底壁をもつ突出部１ａとな
っている。

【００２６】密閉フード１の上側壁は、Ｘ・Ｙ・Ｚ軸方
向に伸縮自在の蛇腹部２で構成され、蛇腹部２は、中心
部に円孔が形成された略方形の可動板２１と、Ｘ軸方向
（図１で左右方向）に伸縮自在である左右一対の蛇腹２
２，２２と、Ｙ軸方向（図１で紙面に垂直方向）に伸縮
自在である前後一対の蛇腹２３，２３と、Ｚ軸方向（図
１で上下方向）に伸縮自在である円筒状蛇腹２４とから
構成されている。なお、密閉フード１の上側壁を構成す
るは、蛇腹２２，２３を用いた蛇腹部２でなく、巻取式
シート材を用いた巻取式シート部であってもよい。

【００２７】Ｘ軸枠材とＹ軸枠体とからなる長方形の枠
体は、Ｘ軸枠材が密閉フード１の前後両側壁部の上端縁
上でＸ軸方向（左右方向）に可動に支承されており、Ｙ
軸枠体には、可動板２１の左右両側縁部がＹ軸方向（前
後方向）に可動に支承されている。

【００２８】蛇腹２２，２２は、夫々の外側端縁部が密
閉フード１の左右両側壁部の上端縁部に取り付けられて
おり、対向した内側の端縁部が可動枠体のＹ軸枠材に着
脱可能に（例えば磁石吸着で）取り付けられ得るように
なっている。蛇腹２３，２３は、夫々の外側端縁部が可
動枠のＸ軸枠材に取り付けられ、対向した内側の端縁部
が可動板２１に前後端縁部に取り付けられている。

【００２９】長方形の枠体を適宜Ｘ軸方向に移動させ、
蛇腹２２，２２の内側の端縁部のいずれか一方を可動枠
体のＹ軸枠材から離し、その蛇腹２２を縮めることによ
り、密閉フード１の上側壁に、工作物テーブルＴに対す
る工作物Ｗの出し入れの開口が形成される。

【００３０】円筒状蛇腹２４は、可動板２１の中心孔に
下端が取り付けられ、上方に突出しており、上端には中
心開口が形成された蓋板が取り付られ得るようになって
おり、中心開口に適宜密閉状態を維持して加工工具Ｃ共
々の工具主軸Ｓ又は主軸ハウジングＨが挿入されるよう
になっている。

【００３１】例えば、加工工具Ｃ共々の工具主軸Ｓが挿
入される蓋板の場合には、主軸ハウジングＨの下端面に
当接する環状パッキンが中心開口の周縁に設けられてお
り、加工工具Ｃ共々の主軸ハウジングＨが挿入される蓋
板の場合には、主軸ハウジングＨの外周面が滑動可能に
接する環状パッキンが中心開口の周縁に設けられてい
る。従って、送り制御により工具主軸Ｓ、即ち加工工具
Ｃは、工作物Ｗが置かれた密閉空間１０の密閉状態を維
持したまま、Ｘ・Ｙ・Ｚの３軸方向に移動し得る。

【００３２】更に、マシニングセンタＭの外側に設けら
れた不活性ガス（窒素ガス、炭酸ガス，アルゴン，ネオ
ン）生成装置３からの管路３１が、工具主軸Ｓ内又は主
軸ハウジングＨ内の軸方向の通気孔（図示しない）に接
続され、該通気孔は、工具主軸Ｓ又は主軸ハウジングＨ
の先端部に開口して不活性ガス（窒素ガス、炭酸ガス，
アルゴン，ネオン）生成装置３からの不活性ガスが噴射
される噴射口となっている。従って、不活性ガス生成装
置３で生成された不活性ガスが管路３１及び通気孔を通
り加工工具Ｃに隣接した噴射口（図示しない）から密閉
フード１の密閉空間１０内に下方に噴射されるようにな
っている。

【００３３】又、工作物テーブルＴの下方のベッドＢ内
には、密閉循環流路（後出）の超過圧力を逃す逃し弁を
備えたガス加圧供給部４（例えば加圧ポンプ）及び密閉
形式の切削屑収集・圧縮装置５が設けられており、気体
加圧供給部４は、必要に応じて外部のタイマー４１及び
風量・風速制御部４２により作動制御されるようになっ
ていてもよい。

【００３４】密閉フード１は、図３に示すように、突出
部１ａの底壁に略奥行一杯の長方形の吸込み口１１が開
口し、突出部１ａと反対側（図示の例では左側）の側壁
の下端部にはＹ軸方向（奥行方向）に適宜の間隔（図５
参照）をあけて適宜数（図示の例では２個）のＹ軸方向
（奥行方向）に長い長方形の吹出し口１２，１２が開口
している。吹出し口１２，１２の位置間隔は、Ｘ軸方向
に見て、少なくとも吹出し口１２、工作物Ｗ、吹出し口
１２が重ならないようになり、好ましくは、三者が接し
て並ぶようになっている。

【００３５】そして、ガス加圧供給部５の吐出口に接続
された管路１３の吐出端には、図３及び図４に示すよう
な密閉フード１の吹出し口１２に合致する長方形開口の
広がり口部１４が設けられ、図示の例では吹出し口１２
が２個であるので、管路１３の吐出側は二股となり、そ
の各端に広がり口部１４が設けられており、各広がり口
部１４は、吹出し口１２に結合されている。そして、広
がり口部１４は、図３及び図４に示すように、開口に向
ってＹ軸方向には広がり、Ｚ軸方向には絞られた扁平形
状をしている。

【００３６】又、切削屑収集・圧縮装置５の流入口に接
続する管路１５の流入端には、密閉フード１の吸込み口
１１に合致する長方形開口の広がり口部１６が設けら
れ、広がり口部１６は、吸込み口１１に結合されてい
る。その形状は、図３及び図５に示すように、開口に向
ってＹ軸方向には広がった扁平漏斗状をし、切削屑受け
となっている。

【００３７】そして、切削屑収集・圧縮装置５の流出口
とガス加圧供給部５の吹込口とは管路１７で連通してい
る。かくして、不活性ガス生成装置３で生成され、主軸
Ｓ先端部から密閉フード１の密閉空間１０内に供給され
た不活性ガスの密閉循環流路が形成される。

【００３８】更に、密閉空間１０において、工作物Ｗと
吸込み口１１との間、好ましく工作物Ｗに隣接した工具
テーブルＴの面に向って上方から、且つ四方に不活性ガ
スを噴射するノズル２５が設けられ、ノズル２５は、管
路１３又は管路３１乃至主軸ハウジングＨの通気孔に接
続され、密閉フード１に這わせた管路２６の先端に結合
されている。

【００３９】切削屑収集・圧縮装置５は、切削屑収集部
と切削屑圧縮部からなり、図６に示すように、密閉空間
を形成するハウジング５１の片側部分（図６で左側部
分）は、切削屑収集部５２となり、切削屑収集部５２の
上下方向中間部では、ハウジング５１の一側面（図６で
右側部分）に管路１５が接続され、上下方向上部では、
ハウジング５１の他側面（図６で左側部分）に管路１７
が接続され、切削屑収集部５２の上下方向中間部と上下
方向上部とは、その間に設けられた濾過材５７で仕切ら
れている。

【００４０】そして、ハウジング５１の他側部分（図６
で右側部分）の上下方向下部には、切削屑圧縮部５３が
設けられている。切削屑圧縮部５３の横形のシリンダ５
４は、シリンダ孔の両端がハウジング５１の外部に開口
するだけで、ハウジング５１を含む密閉空間の気密性を
保って取り付けられている。

【００４１】シリンダ５４はのシリンダ孔の一端側（図
６で上側）からはハウジング５１の外部に設けられた油
圧シリンダ５５のピストン棒先端に取り付けられたプラ
ンジャ５６が気密滑動自在に挿入されており、プランジ
ャ５６は、油圧シリンダ５５の作動により、図６で上下
方向に往復動し、後退位置は少なくとも後述の切削屑送
入孔５４ａを開放するように後述の押出し部材５９とは
反対方向に位置し、前進においては、切削屑送入孔５４
ａを閉塞するように押出し部材５９に向う。

【００４２】更に、ハウジング５１の外側（下側）に
は、水平方向（図６で左右方向）に設けられた油圧シリ
ンダ５８のピストン棒の先端には押出し部材５９が取り
付けられている。押出し部材５９は、例えば直方体で、
少なくともシリンダ５４の一方の端面（図６で下側端
面）に接し、該端面と案内部６０との間に挟まれてお
り、油圧シリンダ５８の作動により該端面に接した状態
で水平方向（図６で左右方向）に移動し、下記の３位置
に位置する。

【００４３】即ち、ピストン棒の退縮状態では、シリン
ダ５４のシリンダ孔の一方（左側）の母線位置となる開
放位置に、ピストン棒の中立状態では、シリンダ５４の
シリンダ孔を閉塞する閉塞位置に、ピストン棒の伸長状
態では、突出位置になる。

【００４４】更に、シリンダ５４には、水平半径方向
（図６で左方）に開口した切削屑送入孔５４ａがシリン
ダ５４の一方の端面（図６で下側端面）から適宜の間隔
をあけた位置に形成されており、切削屑収集部５２に水
平方向に設けられた搬送ねじ６１は、先端部が切削屑送
入孔５４ａ内に達し、基端部が密閉空間の気密性を保っ
て外部のモータ６２に結合されている。

【００４５】油圧シリンダ５５及び油圧シリンダ５８の
作動は、図示しない油圧回路制御装置によりシーケンス
制御されるように構成されている。そして、切削屑収集
部５２の上下方向中間部・下部において、管路１５の開
口位置と搬送ねじ６１との間には、傾斜面をもつホッパ
ー部が設けられ、ホッパー部の下端側が搬送ねじ６１に
沿って、且つ直ぐ上方に開口している。

【００４６】上記の切削屑収集システムが適用されるド
ライ加工装置であるマシニングセンタＭにおいて、各種
金属材料、特に、マグネシウム、チタン等の発火性材料
である工作物ＷはベッドＢの上面の適宜の位置に載置さ
れる。制御装置Ｄにより水平Ｘ・Ｙ軸及び上下Ｚ軸の三
次元制御をされて送られ、且つ回転駆動される主軸Ｓの
加工工具Ｃにより、切削液が供給されることなく、工作
物Ｗに対し切削加工が行われる。

【００４７】その切削加工の開始に先立って、不活性ガ
ス生成装置３から供給される不活性ガス（窒素ガス、炭
酸ガス，アルゴン，ネオン）が、管路３１及び主軸ハウ
ジング内又は工具主軸Ｓ内の通気孔（図示しない）を介
して加工工具Ｃに隣接した噴射口（図示しない）から密
閉フード１の密閉空間１０内に噴射される。

【００４８】その結果、密閉空間１０内並びにガス加圧
供給部５、管路１３、管路１４、広がり口部１６、密閉
フード１の吹出し口１２，１２、密閉空間１０、密閉フ
ード１の吸込み口１１、広がり口部１６、管路１５、ベ
ッドＢ内の管路１５、切削屑収集・圧縮装置５及びベッ
ドＢ内の管路１７からなる密閉循環流路中には不活性ガ
スが充満する。

【００４９】それと共に、後述するように風量・風速制
御部４１に制御されて、ガス加圧供給部５が作動する。
ガス加圧供給部５の作動は連続でもよく、間欠的でもよ
い。間欠作動の場合は、タイマー４２の制御が加わる。
例えば、密閉フード１の密閉空間１０内で、不活性ガス
が図７に示すような風量、風速及び供給時間となるよう
に、ガス加圧供給部５の加圧供給作動が制御される。

【００５０】かくして、吹出し口１２，１２から間欠的
に不活性ガスが吹き出される。２つの吹出し口１２，１
２の各吹出し口１２の上流側に交互に開閉する開閉弁が
設けられ、吹出し口１２，１２から交互に間欠的に不活
性ガスが吹き出されてもよい。

【００５１】すると、不活性ガスは、ガス加圧供給部
５、管路１３、管路１４を流れ、広がり口部１６により
密閉フード１の吹出し口１２，１２から密閉空間１０内
に吹き出される。そして、密閉空間１０内に吹き出され
た不活性ガスは、工作物Ｗの前後両側のテーブル面上を
均一に流れ、密閉フード１の吸込み口１１に流れ込み、
広がり口部１６、管路１５、ベッドＢ内の管路１５、切
削屑収集・圧縮装置５及びベッドＢ内の管路１７を流
れ、ガス加圧供給部５に戻る。即ち、上記の密閉循環流
路を循環して流れる。

【００５２】そして、加工工具Ｃによる工作物Ｗに対す
る切削加工が行われ、加工工具Ｃに隣接した噴射口（図
示しない）から噴射される不活性ガスは、加工工具Ｃを
冷却すると共に加工工具Ｃ及び工作物Ｗの上面の切削屑
を工作物テーブルＴ上へ吹き飛ばす。

【００５３】不活性ガスは、密閉循環流路を循環して流
れる状態で、不活性ガス生成装置３から供給される不活
性ガスが加工工具Ｃに隣接した噴射口（図示しない）か
ら噴射され続けるので、密閉空間１０の蛇腹部２等から
の自然漏洩があっても、密閉循環流路中の不活性ガスの
量が増出し、ガス圧が一定値を超過した場合には、ガス
加圧供給部５の逃し弁から浄化されたガスが流出する。

【００５４】工作物テーブルＴ上に落下した切削屑は、
工作物テーブルＴの上面を均一に流れる不活性ガスの循
環流により密閉フード１の吸込み口１１へ向って吹き飛
ばされ、密閉フード１の奥行一杯の吸込み口１１へ密閉
フード１内で全面的に吸い込まれ、漏斗状の広がり口部
１６内に落下して集められる。

【００５５】広がり口部１６内に落下した切削屑は、ガ
ス加圧供給部５の吸込み側に連通した漏斗状広がり口部
１６の先細出口から強力に吸い込まれ、不活性ガスの循
環流に流されて管路１５を経て、切削屑収集・圧縮装置
５の切削屑収集部５２の上下方向中間部内に入る。

【００５６】そして、切削屑収集部５２の上下方向中間
部内に不活性ガスの循環流と共に流れ込んだ切削屑は濾
過材５７により不活性ガスと分離され切削屑収集部５２
のホッパー部の傾斜面上に落下し、浄化された不活性ガ
スのみが切削屑収集部５２の上下方向上部内に入り、管
路１７を経てガス加圧供給部５の吸込側に戻る。

【００５７】ホッパー部の傾斜面上に落下して収集され
た切削屑は、モータ６２により回転駆動される搬送ねじ
６１上に落下し、順次切削屑送入孔５４ａからシリンダ
５４のシリンダ孔内に送られる。その際、プランジャ５
６は油圧シリンダ５５の作動により後退位置あり、押出
し部材５９は油圧シリンダ５８の作動により閉塞位置に
ある。

【００５８】それから、シリンダ５４内が切削屑で満た
されると、プランジャ５６は油圧シリンダ５５の作動に
より前進し、切削屑は、シリンダ５４内で、プランジャ
５６と押出し部材５９との間で押し潰され、塊状とな
る。次いで、押出し部材５９は油圧シリンダ５８の作動
により後退して開放位置になり、シリンダ５４のシリン
ダ孔が開口されると共に、更に前進するプランジャ５６
により、切削屑塊は、押出し部材５９の先端面上に押し
出される。

【００５９】それから、プランジャ５６は油圧シリンダ
５５の作動により後退位置に後退すると共に、押出し部
材５９は油圧シリンダ５８の作動により前進して突出位
置になる。かくして、切削屑塊は押出し部材５９の押出
しにより切削屑塊受け６３（図１参照）に排出される。
その後、押出し部材５９は油圧シリンダ５８の作動によ
り閉塞位置に後退する。

【００６０】ガス加圧供給部５が風量・風速制御部４１
に制御されて、不活性ガスの加圧供給が行われる。そこ
で、マグネシウムの切削屑を処理する切削屑収集システ
ムの作動試験を行うと、密閉フード内への不活性ガスの
加圧供給に関する試験結果は、下記の通りである。

【００６１】実験１−１，１−２，１−３は、必要風量
確認のための実験における条件と実験風量とを示し、そ
して、その各場合において、図８、図９及び図１０に示
されるような特性を呈する。図８は風量不足時の特性を
示し、図９は風量適正値の特性を示し、図１０は風量過
大時の特性を示す。

【００６２】実験２−１は、障害物が有る場合の実験の
条件と実験風量とを示し、図１１に示されるような特性
を呈する。実験３−１は、最適な吹出しフード形状であ
る吹出し口の形状と位置確認のための実験の条件と実験
風量とを示し、図１２に示されるような特性を呈する。

【００６３】１．必要風量確認 目的 各風量（４，５，６m^３／min ）毎の密閉フード内風速
分布確認 切削屑（マシニングセンタにおける通常のマグネシウム
切削屑）の搬送効果確認 実験条件 吹出し口高さ ３７mm 吹出し口幅 ４００mm 吹出し口断面積Ａ ０．０１４８m^２ 吹出し口数（箇所） ２ 吹出し口の気体流の平均風速 風量／（Ａ×吹出し口
数）

【００６４】

【００６５】２．障害物がある場合の風速分布 目的 障害物（工作物・取付具を想定）を設置した場合の密閉
フード内風速分布確認 実験条件 吹出し口高さ ３７mm 吹出し口幅 ４００mm 吹出し口断面積 ０．０１４８m^２ 吹出し口数（箇所） ２ 吹出し口の気体流の平均風速 風量／（Ａ×吹出し口
数） 障害物寸法 ２００×４５０×１００mm

【００６６】

【００６７】３．密閉フードの最適な吹出し口形状及び
位置の確認 目的 障害物を設置した場合でも十分な移送効果を得られる吹
出し口形状及び位置の確認 実験条件 吹出し口高さ １７mm 吹出し口幅 ７０mm 吹出し口断面積Ａ ０．００１１９m^２ 吹出し口数（箇所） ２ 吹出し口の気体流の平均風速 風量／（Ａ×吹出し口
数） 障害物寸法 ２００×４５０×１００mm

【００６８】

【００６９】結局、不活性ガスの循環において、密閉フ
ード１の密閉空間１０内における不活性ガスは、密閉空
間の吸込み口付近で工作物テーブル面上から５ｃｍ未満
の箇所における気流平均風速を５ｍ／ｓ以上で６ｍ／ｓ
未満とするのが適している。

【００７０】そして、ガス加圧供給部４の間欠作動、即
ち不活性ガスの間欠吹き込みの場合は、図１４に示すよ
うに、吸引回収部の吸込み口付近で工作物テーブル面上
から５ｃｍ未満の箇所における上記気体の気流平均風速
を１０ｍ／ｓ以上で１２ｍ／ｓ未満とするのが良い。

【００７１】上記の実施の形態では、ドライ加工装置に
使用される気体に、上記の実施の形態では不活性ガス
（窒素ガス，炭酸ガス，アルゴン，ネオン）を使用して
いるが、空気を使用してもよい。

【００７２】

【発明の効果】請求項１に記載のドライ加工装置の切削
屑収集システムにおいては、ドライ加工で生じた切削屑
は、吹出し口から密閉空間内に吹き込まれた気体の流れ
に乗せられて吸込み口まで移送され、更に切削屑収集部
に吸込み収集され、その気流はる密閉循環路により循環
して流れるので、気体加圧供給部、例えばブロワーが１
台でもよく、気体加圧供給部の効率もよく、切削屑が効
率よく収集できる。従って、少量の気流によっても切削
屑収集が可能となり、ランニングコストが低減される
上、作業環境が良好に保たれる。

【００７３】そして、切削屑収集部に集められた切削屑
を分離し、浄化された気体は密閉循環路で気体加圧供給
部へ還流されて、再利用される。これは、気体が不活性
ガスの場合には特にコスト的にも環境的にも有効であ
る。

【００７４】請求項２に記載のドライ加工装置の切削屑
収集システムにおいては、請求項１に記載のドライ加工
装置の切削屑収集システムの効果に加えて、密閉空間に
おいて工作物を間にして横長扁平状の吹出し口と横長扁
平状の吸込み口とが配置されているので、吹出し口から
密閉空間内にテーブル面に沿って吹き込まれた気体の気
流は、隙間無く幅広く均等な気流になって、工作物テー
ブル上面を拭き取るように流れ、工作物テーブル上面に
落下する全ての切削屑を伴って移動し、対向する横長扁
平状の吸込み口付近で働いている吸引気流に勢い良く幅
広い範囲で吸い込まれる。これにより、少量の気流によ
っても切削屑収集が効率良く行われ、ランニングコスト
が低減される。

【００７５】また、請求項３に記載のドライ加工装置の
切削屑収集システムにおいては、請求項２に記載のドラ
イ加工装置の切削屑収集システムの効果に加えて、工作
物の気流方向の両側面域の工作物テーブル上面を乱れず
流れ、切削屑は少量の気流によって完全に収集される。

【００７６】請求項４に記載のドライ加工装置の切削屑
収集システムにおいては、請求項３に記載のドライ加工
装置の切削屑収集システムの効果に加えて、切削屑は、
工作物テーブルの端部で下方に向けて開いて吸込み口か
ら自然落下を有効利用して下方に向って収縮した漏斗状
の広がり開口部内に落下し、漏斗状形状により強力にに
切削収集部へと吸い込まれるので、少量の気流によって
も切削屑収集が効率良く行われ、ランニングコストが低
減される。

【００７７】請求項５に記載のドライ加工装置の切削屑
収集システムにおいては、請求項４に記載のドライ加工
装置の切削屑収集システムの効果に加えて、吸込み口側
に対向した工作物側面近くのテーブル面に上方から気体
を吹き出す噴気手段からの気流により、吸込み口へ流れ
る気流において工作物より下流側に溜り易い切削屑も完
全に吸込み口へ送られる。

【００７８】請求項６に記載のドライ加工装置の切削屑
収集システムにおいては、請求項５に記載のドライ加工
装置の切削屑収集システムの効果に加えて、密閉空間内
に設けられた切削屑圧縮部が収集された切削屑を塊状に
押し潰すと共に外部に放出するので、発火し易い材料の
切削屑でも、危険がなく発火し難い形状に処理すること
ができる。

【００７９】請求項７に記載のドライ加工装置の切削屑
収集システムにおいては、請求項６に記載のドライ加工
装置の切削屑収集システムの効果に加えて、マグネシウ
ムの工作物の加工によって生じた切削屑は、合理的に計
算された必要最小限の風量・風速により、無駄なエネル
ギー消費をすることなく、完全に収集でき、ランニング
コストも大幅に低減される。

【００８０】請求項８に記載のドライ加工装置の切削屑
収集システムにおいては、請求項６に記載のドライ加工
装置の切削屑収集システムの効果に加えて、気体加圧供
給部の吹出し口から密閉空間内への気体の吹込みは、間
欠的な吹込み動作であるから、密閉空間内の気流は、停
止・急流動（インパルスな流動）を発生し、工作物テー
ブル上に乗る切削屑等が瞬間的に吹き飛ばされて、吸込
み口側の工作物側面隅に堆積する切削屑をも含めた切削
屑が完全に吸込み口から広がり開口部内に吸い込まれ
る。

【００８１】そして、気体の間欠的な吹出し動作で、必
要最小限の気体供給量となり、無駄なエネルギー消費を
することなく、吸込み口側の工作物側面隅に堆積する切
削屑をも含めた切削屑が完全に収集される。又、これに
より、ランニングコストが低減される。

【００８２】請求項９に記載のドライ加工装置の切削屑
収集システムにおいては、請求項８に記載のドライ加工
装置の切削屑収集システムの効果に加えて、マグネシウ
ムの工作物の加工によって生じた切削屑は、間欠的な吹
込み動作において合理的に計算された必要最小限の風量
・風速により、無駄なエネルギー消費をすることなく、
完全に収集され、ランニングコストも低減される。

【００８３】請求項１０に記載のドライ加工装置の切削
屑収集システムにおいては、請求項６又は請求項８に記
載のドライ加工装置の切削屑収集システムの効果に加え
て、工作物加工による切削屑は、密閉空間内に吹き込ま
れた不活性ガスの気流によって吸引収集されるから、マ
グネシウム、チタン等の発火性材料の工作物加工によっ
て生じる非常に発火し易い切削屑の収集が発火する危険
から完全に回避され得る。

【００８４】請求項１１に記載のドライ加工装置の切削
屑収集システムにおいては、請求項６又は請求項８に記
載のドライ加工装置の切削屑収集システムの効果に加え
て、気体が空気であるので、格別のガス生成装置は不必
要で経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態での切削屑収集システム
を備えたマシニングセンタの構成図である。

【図２】この発明の実施の形態での切削屑収集システム
の構成図である。

【図３】この発明の実施の形態での切削屑収集システム
の密閉フードによる密閉空間の構成斜視図である。

【図４】この発明の実施の形態での切削屑収集システム
の吹出し口側の広がり口部の断面図である。

【図５】この発明の実施の形態での切削屑収集システム
の吸込み口側の広がり口部の断面図である。

【図６】この発明の実施の形態での切削屑収集システム
の切削屑収集・圧縮装置の構成平面図である。

【図７】この発明の実施の形態での切削屑収集システム
における連続吹出しと間欠吹出しの風量・風速特性図で
ある。

【図８】この発明の実施の形態での切削屑（マグネシウ
ム切削屑）収集システムの障害物無し状態における風量
不足の風量分布図である。

【図９】この発明の実施の形態での切削屑（マグネシウ
ム切削屑）収集システムの障害物無し状態における風量
適正の風量分布図である。

【図１０】この発明の実施の形態での切削屑（マグネシ
ウム切削屑）収集システムの障害物無し状態における風
量過大の風量分布図である。

【図１１】この発明の実施の形態での切削屑（マグネシ
ウム切削屑）収集システムの障害物有り状態における風
量分布図である。

【図１２】この発明の実施の形態での切削屑（マグネシ
ウム切削屑）収集システムの適正吹出し口における風量
分布図である。

【符号の説明】

Ｍ マシニングセンタ Ｂ ベッド Ｔ 工作物テープル Ｄ 制御装置 Ｈ 主軸ハウジング Ｓ 工具主軸 Ｃ 加工工具 Ｗ 工作物 １ 密閉フード １ａ 突出部 １０ 密閉空間 １１ 吸引口 １２ 吹出口 １３，１５，１７ 管路 １４，１６ 広がり口部 １８ ノズル ２ 蛇腹部 ２１ 可動板 ２２，２３ 蛇腹 ２４ 円筒状蛇腹 ２５ ノズル ３ 不活性ガス（窒素ガス、炭酸ガス，アルゴン，ネオ
ン）生成装置 ４ ガス加圧供給部 ４１ 風量・風速制御部 ４２ タイマー ５ 切削屑収集・圧縮装置 ５１ ハウジング ５２ 切削屑収集部 ５３ 切削屑圧縮部 ５４ シリンダ ５５，５８ 油圧シリンダ ５６ プランジャ ５７ 濾過材 ５４ａ 切削屑送入孔 ５９ 押出し部材 ６０ 案内部 ６１ 搬送ねじ ６１ モータ ６３ 切削屑受け

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１２月２６日（２０００．１２．
２６）

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図８】

【図９】

【図１０】

【図１１】

【図１２】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 杉山 勇 静岡県浜松市高塚町4888番地 エンシュウ 株式会社内 (72)発明者 山下 公一 静岡県浜松市高塚町4888番地 エンシュウ 株式会社内 (72)発明者 加藤 貴行 静岡県浜松市高塚町4888番地 エンシュウ 株式会社内 (72)発明者 長谷川 修一 静岡県浜松市新都田１丁目６番２号 アマ ノ株式会社都田テクノ事業所内 (72)発明者 工藤 陽 静岡県浜松市新都田１丁目６番２号 アマ ノ株式会社都田テクノ事業所内 Ｆターム(参考） 3C011 AA00 BB02 BB06 BB07

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作物テーブル上に密閉空間を形成し、
   密閉空間内の工作物に対し加工工具が加工し得るよう密
   閉空間の気密性を維持して工具主軸を受け入れ得ると共
   に、密閉空間内の工作物を間にして吹出し口及び吸込み
   口が形成された密閉フード、密閉フードの吹出し口から
   気体を密閉空間内に吹き込むよう加圧供給する気体加圧
   供給部、及び密閉フードの吸込み口から密閉空間内の前
   記気体を切削屑と共に吸込み、気体から切削屑を分離し
   て収集する切削屑収集部を具備し、気体加圧供給部の吐
   出側と密閉フードの吹出し口、密閉フードの吸込み口と
   切削屑収集部の流入側、切削屑収集部の分離気体流出側
   と気体加圧供給部の吸込側が夫々接続されて密閉循環流
   路を構成したドライ加工装置の切削屑収集システム。
2. 【請求項２】 工作物テーブル表面の一端縁側に工作物
   テーブル表面に近接して横長扁平状の吹出し口が密閉フ
   ードに形成されていると共に、工作物テーブル表面の他
   端縁の略全幅に亘つて横長扁平状の吸込み口が形成され
   た請求項１に記載のドライ加工装置の切削屑収集システ
   ム。
3. 【請求項３】 吹出し口は、工作物テーブル上に固定さ
   れた工作物における吹出し口に対向する側の面と吹出し
   気体流方向で実質的に重なる部分がない間隔で複数組配
   置されている請求項２又は請求項３に記載のドライ加工
   装置の切削屑収集システム。
4. 【請求項４】 下方に向って開口した吸込み口に対応し
   た形状の開口が密閉空間に向って吸込み口に結合され、
   下方に向って収縮し、切削屑収集部の流入側に接続され
   た漏斗状の広がり開口部を備えた請求項１乃至請求項３
   のいずれかに記載のドライ加工装置の切削屑収集システ
   ム。
5. 【請求項５】 吸込み口側に対向した工作物側面近くの
   テーブル面に上方から気体を吹き出す噴気手段を備えた
   請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のドライ加工装
   置の切削屑収集システム。
6. 【請求項６】 切削屑収集部において収集された切削屑
   を塊状に押し潰すと共に外部に放出する切削屑圧縮部が
   切削屑収集部と共通する密閉空間内に備えられた請求項
   １乃至請求項５のいずれかに記載のドライ加工装置の切
   削屑収集システム。
7. 【請求項７】 気体加圧供給部は、マグネシウム切削屑
   収集において、吸込み口付近で工作物テーブル面上から
   ５ｃｍ未満の箇所における気流平均風速を５ｍ／ｓ以上
   ６ｍ／ｓ未満となるように気体を密閉空間内に連続加圧
   供給する請求項１乃至請求項６のいずれかに記載のドラ
   イ加工装置の切削屑収集システム。
8. 【請求項８】 気体加圧供給部は、気体を密閉空間内に
   間欠的に加圧供給する請求項１乃至請求項６のいずれか
   に記載のドライ加工装置の切削屑収集システム。
9. 【請求項９】 気体加圧供給部は、マグネシウム切削屑
   収集において、吸込み口付近で工作物テーブル面上から
   ５ｃｍ未満の箇所における気流平均風速を１０ｍ／ｓ以
   上１２ｍ／ｓ未満となるように気体を密閉空間内に間欠
   的に加圧供給する請求項８に記載のドライ加工装置の切
   削屑収集システム。
10. 【請求項１０】 気体加圧供給部が加圧供給する気体が
    不活性ガスである請求項１乃至請求項９のいずれかに記
    載のドライ加工装置の切削屑収集システム。
11. 【請求項１１】 気体加圧供給部が加圧供給する気体が
    空気である請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のド
    ライ加工装置の切削屑収集システム。