JP2004275840A - 切削屑破砕装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】工作機械の切削加工によって生成された切削屑を破砕する破砕機2を備える切削屑破砕装置1において、破砕機2は、回転軸26に複数の回転刃24が並設された回転刃列25と、回転刃列25の隣り合う回転刃24,24間に交互に配置される固定刃28と、回転刃列25を回転可能に支持するとともに固定刃28を固定する支持枠27とを有するカッター部21を備え、回転刃24と固定刃28とを近接交差させることにより切削屑を破砕して、その破砕片をカッター部21の下方に排出するものとする。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械による切削加工時に発生する切削屑などの廃棄物を破砕処理する切削屑破砕装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、機械加工により発生した切削屑などは、チップコンベア等により工作機械から搬出して工作機械近傍に配置されたいわゆる切粉収容箱に一端収容し、その後、切粉収容箱から破砕機などの処理設備に搬送して、処理設備で破砕、加圧圧縮などの処理が行われる(非特許文献1を参照)。
【0003】
従来の切削屑の搬送手段として、例えば、スクレーパ式コンベヤ、ヒンジベルト式コンベヤ、スクリュー式コンベヤなどの搬送コンベヤが一般に用いられている。
【0004】
しかしながら、スクレーパ式コンベヤは、長いカール状切削屑に対してスクレーパへの切削屑に引掛りや絡み付きなどの不具合が生じやすいという問題点がある。ヒンジベルト式コンベヤは、切削屑の引掛りや絡み付きなどが生じ難いが、前記スクレーパ式コンベヤと比較して高価であるという問題がある。
【0005】
また、スクリュー式コンベヤは、切削屑の引掛りや絡み付きなどが生じても搬送可能であり、かえって引掛りや絡み付きにより周囲の切削屑をスクリュー内へ引き込む効果があり、しかも構造がシンプルであるため安価で構成できる。しかしながら、スクリュー軸に絡み付いた切削屑を搬出するためには、スクリュー軸の排出側端部を開放端とする必要があり、長距離搬送には不適であるという問題がある。
【0006】
また、従来の切削屑処理方式では、切削屑を収容するスペースや切削屑を搬送するコンベヤを設置するスペースが必要であり、工作機械近傍に広い設置スペースが必要となるという問題点がある。
【0007】
そこで、工作機械に切削屑搬出手段と切削屑を破砕する破砕処理装置とを搭載したものが提案されている(特許文献1を参照)。
前記工作機械は、破砕処理装置として切削屑を搬送する処理物搬送手段と切削屑を破砕する破砕手段を備え、前記処理物搬送手段を構成するスクリューにより搬送された切削屑を前記破砕手段により破砕するように構成されている。
このように構成することで、機械加工時に発生した切削屑を機械本体近傍で処理できる省スペースな工作機械を実現できる。
【0008】
また、省スペースな切削屑破砕装置として、切削屑破砕手段を切削屑送り込み装置の排出部に設置したものが提案されている(特許文献2を参照)。
前記切削屑破砕装置は、搬送コンベア等により搬出された切削屑を切削屑送り込み装置に一時的に貯えて、この切削屑を切削屑破砕手段に送り込みながら破砕するように構成されている。
このように構成することで、スチールの切削屑のようにカール状を呈したものであっても、切削屑同士が絡み合うことなく定量づつ切断処理することができる。
【0009】
【特許文献1】
特開2000−94264号公報(第1−7頁、図1)
【特許文献2】
特開平6−23295号公報(第1−4頁、図1)
【非特許文献1】
日刊工業新聞、2000年9月4日、P.25−27
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献1のような構成では、工作機械自体が大型化するとともに、汎用の工作機械に展開できないという問題点がある。また、特許文献2のような構成では、切削屑を搬送するための搬送手段が必要であり、搬送手段を含めた装置全体を考えると省スペースという点で問題がある。
【0011】
また、従来の切削屑破砕手段の方式には、スクリュー式、カッター式、ハンマー式、引き毟り式、ミル式などがあるが、何れの方式においても、切削屑破砕装置を構成するにあたりコンパクトに構成できるものが望ましい。
しかしながら、切削屑を破砕するためには物理的破砕力を必要とするため、高出力化や高剛性化に伴い、装置が大型化してしまうという問題点がある。
【0012】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、切削破砕手段をコンパクトに構成して、切削屑を効率良く移送、取り込むとともに破砕することができ、しかも省スペースの切削屑破砕装置およびそれに用いられる切削屑破砕手段を提供することを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、切削屑破砕装置に係り、工作機械の切削加工によって生成された切削屑を破砕する切削屑破砕手段を備える切削屑破砕装置において、前記切削屑破砕手段は、外周方向に向かい放射状に複数の刃先部が突出形成された回転刃と、前記回転刃が回転軸に複数列並設された回転刃列と、前記回転刃列の隣り合う回転刃間に交互に配置される固定刃と、前記回転刃列を回転可能に支持するとともに前記固定刃を固定する支持枠とを有するカッター部を備え、前記固定刃上の回転刃と固定刃とを近接交差させて切削屑を破砕する剪断ポイントを、前記回転刃の回転にともない回転刃外周側から回転刃中心側に向かい変移させて、前記回転刃と固定刃とにより切削屑を破砕し、その破砕片を前記カッター部の下方に排出するものであって、前記回転刃列は、前記回転刃の刃先部の位相をずらして複数列並設することで、従来の2軸剪断式カッター部と比較して軸数を削減でき、簡単な構成で切削破砕手段をコンパクトに構成できるので、切削屑破砕装置の小型化を実現できる。
【0014】
また、前記回転刃を、例えば風車の如く、外周方向に向かい放射状に複数の刃先部を突出形成することで、複数の刃先部で切削屑を連続的に高効率で破砕することができる。
さらに、前記固定刃上の回転刃と固定刃とが交差する剪断ポイントを、前記回転刃の回転にともない回転刃外周側から回転刃中心側に向かい変移させることで、切削屑を回転刃から逃げないようにして破砕することができるので高効率な破砕処理を実現できる。
また、前記回転刃列の構成として、複数の回転刃を刃先部の位相をずらして並設することで、複数の回転刃による切削屑の破砕動作を分散して行うことができるので、同時に回転刃列や固定刃に高負荷をかけることなくスムーズな破砕処理を行うことができる。
【0015】
また、本発明は、工作機械の切削加工によって生成された切削屑を破砕する切削屑破砕手段を備える切削屑破砕装置において、前記切削屑破砕手段は、外周方向に向かい放射状に複数の刃先部が突出形成された回転刃と、前記回転刃が回転軸に複数列並設された回転刃列と、前記回転刃列の隣り合う回転刃間に交互に配置される固定刃と、前記回転刃列を回転可能に支持するとともに前記固定刃を固定する支持枠とを有するカッター部を備え、前記回転刃と固定刃とを近接交差させて切削屑を破砕し、その破砕片を前記カッター部の下方に排出するものであって、前記切削屑破砕手段に切削屑を移送する切削屑移送手段を備え、前記切削屑移送手段は、切削屑を捕集するホッパ部と、該ホッパ部と前記切削屑破砕手段との間を連結するスクリュー式コンベアの搬送部とを備え、前記スクリュー式コンベアは、回転軸と該回転軸の外周に沿って螺旋状に形成された搬送スクリューとを備え、前記回転軸を前記ホッパ部から切削屑破砕手段に亘り延設するとともに、前記回転刃列の回転軸と略平行で且つ接近させて配設し、該回転軸の一側端を前記ホッパ部の一側壁に回転自在に軸支し、他側端を前記切削屑破砕手段の支持枠側で回転自在に軸支し、前記切削屑移送手段及び切削屑破砕手段を駆動する駆動手段を、前記スクリュー式コンベアにおける切削屑破砕手段が配設される側端部に連結して配置することで、切削屑を効率良く移送して確実に切削屑破砕手段に投入することができる。
【0016】
また、前記切削屑移送手段の構成として、切削屑を捕集するホッパ部と、該ホッパ部と前記切削屑破砕手段との間を連結する搬送部とを備えることで、工作機械から切削屑が投入される位置と破砕片を排出する位置とが離れている場合であっても、搬送部の長さを変更することでいろいろな装置レイアウトに対応することができる。また、切削屑の搬送距離が短く搬送部を必要としない場合は、該搬送部を使用せずにレイアウトすることも可能である。
【0017】
また、前記切削屑移送手段の構成として、スクリュー式コンベアを備えることで、絡みやすい切削屑であっても容易に搬送することができる。
さらに、前記スクリュー式コンベアの構成として、回転軸と該回転軸の外周に沿って螺旋状に形成された搬送スクリューとを備え、前記回転軸を前記ホッパ部から切削屑破砕手段に亘り延設するとともに、前記回転刃列の回転軸と略平行で且つ接近させて配設して、該回転軸の一側端を前記ホッパ部の一側壁に回転自在に軸支し、他側端を前記切削屑破砕手段の支持枠側で回転自在に軸支することで、搬送スクリューで送り込まれて回転軸に絡み付いた切削屑であっても回転刃列により容易に掻きとって破砕することができる。
また、スクリュー式コンベアの回転軸をいわゆる両持ち支持としたので装置構造の剛性を高めることができる。
【0018】
また、前記切削屑移送手段及び切削屑破砕手段を駆動する駆動手段を、スクリュー式コンベアの切削屑破砕手段が配設された前記他側端に連結して配置することで、最も負荷のかかるカッター部が構成される切削屑破砕手段側に駆動モータや減速機を取付け、他の構成部すなわちホッパ部や搬送部の構成を軽量化することができる。さらに、工作機械から離れた位置に駆動モータ等を設置できるので、工作機械に近接して配置されるホッパ部や搬送部のように油分や温度などの影響を受けることがない。しかも、駆動系のメンテナンス性が良好となる。
【0019】
また、前記切削屑移送手段を、ホッパ部側から切削屑破砕手段側へ向かい上向きに傾斜して設置し、前記ホッパ部に切削液排出用孔を穿設することで、切削屑の含まれた切削液や潤滑油などの不要物を移送方向上流側のホッパ部で取り除くことができるので、搬送部や切削屑破砕手段を必要以上に汚すことがない。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1〜図13は発明を実施する形態の一例であって、図1は本発明に係る第1の実施形態の切削屑破砕装置の全体構成を示す説明図、図2は前記切削屑破砕装置の構成を示す側面図、図3は前記切削屑破砕装置を構成するホッパ部の構成を示す平面図、図4は前記切削屑破砕装置に搭載された破砕機の構成を示す説明図、図5は前記破砕機を構成するカッター部の構成を示す説明図、図6は前記カッター部を構成する回転刃の構成を示す説明図、図7はカッター部を構成する固定刃の構成を示す説明図、図8は前記回転刃の中心からの距離と剪断力の関係を示す説明図、図9は前記回転刃による正転時の剪断ポイントの変移を示す説明図、図10は前記回転刃による逆転時の剪断ポイントの変移を示す説明図、図11は前記カッター部の構成を示す側断面説明図、図12は本実施形態の回転刃と固定刃による剪断ポイントの分散状態を示す説明図、図13は従来の回転刃と固定刃による剪断が同時に行われる状態を示す説明図である。
【0021】
本実施形態は、図1、図2に示すように、工作機械(図示省略)の切削加工によって生成された切削屑をチップ状に破砕する切削屑破砕手段たる破砕機2と、前記破砕機2に切削屑を投入するためのホッパ部3と備えた切削屑破砕装置1である。
図中の符号4は破砕機2の動作を制御する制御ボックス、5は破砕機2を支持する枠体、6は前記破砕機から排出される破砕された切削屑を収容する収容箱、7は移動用キャスタである。
【0022】
前記破砕機2は、図4に示すように、切削屑を破砕するカッター部21と前記カッター部21に駆動を伝達する減速機22および駆動用モータ23を備えたいわゆるカッター式破砕機である。
【0023】
前記カッター部21は、図5〜図7に示すように、回転軸26に複数の回転刃24が並設された回転刃列25と、前記回転軸26を回転可能に支持する支持枠27と、前記支持枠27に固定されて前記回転刃列25の隣り合う回転刃24、24間に交互に配置される複数の固定刃28とを備え、前記ホッパ部3より該カッター部21の上方から投入された切削屑を前記回転刃24と固定刃28とにより破砕し、その破砕片を下方に排出するように構成されている。
【0024】
前記回転刃24は、図6、図8に示すように、複数の刃先部24aが外周方向に向かい放射状に突出形成されている。前記刃先部24aは先細りに形成され、該刃先部24aの正・逆回転方向に沿った両側縁に刃部24a1、24a2が形成されている。
【0025】
前記刃先部24aの一側縁の刃部24a1は、図8に示すように、先端側が平面視で中心線に対し略平行で且つ直線的に形成され、刃基側が円弧状に湾入形成されて隣りの刃先部24aの他側縁の刃部24a2に連続的に形成されている。また、前記刃先部24aの他方側縁の刃部24a2は、先端側が平面視で外周側に向かうほど中心線に対して離れるように直線的に形成され、刃基側が円弧状に湾入形成されて隣りの刃先部24aの一側縁の刃部24a1に連続的に形成されている。
【0026】
前記固定刃28は、図5〜図7に示すように、前記支持枠27の内側で前記回転刃24に対して刃幅方向に適宜に間隙をとって交互に略等間隔で複数個並設されている。また、前記固定刃28の一側端縁(図中の上側端縁)28bには、図9に示すように、長手方向の略中央部に前記回転軸26を回転自在に嵌装する軸保持部28aが形成され、該軸保持部28a近傍を境してその両側縁には、前記回転刃24が正回転(時計回りに回転)又は逆回転(反時計回りに回転)する時に刃先部24aの刃部24a1、24a2と各々近接対向する刃部28b1、28b2が形成されている。
【0027】
前記刃先部24aの刃部24a1と近接対向する刃部28b1は、図9に示すように、入湾状に形成されている。該刃部28b1は、前記刃部24a1の直線的に形成された刃部と対応する範囲で、固定刃28の外側から中心側に向かい下方へ傾斜して直線的に形成されるとともに、前記刃部24a1の刃基側の円弧状に形成された刃部と対応する範囲で、前記直線的な部分から連続的に中心側に向かい円弧状に凹んで形成されている。
【0028】
そして、前記回転刃24が正回転(時計回りに回転)する際に、前記刃部28b1と刃部24a1の先端側との交差部すなわち剪断ポイント28c1が、固定刃28の外側から中心側(矢印A1方向)に変移するとともに、刃部24a1の刃基側との剪断ポイント28c2が、固定刃28の中心側から外側(矢印A2方向)に変移するように形成されている。
【0029】
また、前記刃先部24aの刃部24a2と近接対向する刃部28b2は、図10に示すように、略水平に直線的に形成されている。そして、回転刃24が逆回転(反時計回りに回転)する際に、前記刃部28b2と刃部24a2との剪断ポイント28c3が固定刃28の中央側から外側(矢印A3方向)に変移するように形成されている。
【0030】
前記支持枠27は、図7に示すように、矩形状で上下方向に開口した箱体を呈している。また、前記支持枠27の内部には、その幅方向に沿って複数の固定刃28が略平行で且つ等間隔に並列配置され、該支持枠27の幅方向側壁27aに締結ボルトで固定されている。また、図5に示すように、前記支持枠27の長手方向に沿って回転刃列25の回転軸26が配設され、該支持枠27の長手方向側壁27b1、27b2に回転自在に軸支されている。
【0031】
前記幅方向側壁27aには、図5、図11に示すように、隣り合う固定刃28、28の間で回転刃24の刃先部24a先端と対向する位置に隔壁部27cが設けられている。
【0032】
前記隔壁部27cは、回転刃24と対向する内側端部27c1が該回転刃24の回転軌跡と干渉しないように刃先部24a先端から僅かに距離をとって円弧状に形成されている。本実施形態においては、刃先部24aと内側端部27c1との距離を3mmとしている。
【0033】
前記支持枠27の上方にはホッパ部3が配設されている。前記ホッパ部3に隣接し、且つ減速機22及び駆動用モータ23の上方に制御ボックス4が配設されている。
【0034】
前記ホッパ部3は、図2、図3に示すように、矩形状で上下方向に開口した箱体を呈している。前記ホッパ部3の下側開口部3aは、前記支持枠27の上側の開口と略同形状に形成され、カッター部21に連通するようにされている。
【0035】
前記ホッパ部3の上側開口部3bは、切削屑投入口として前記下側開口部3aよりも大きく開口形成され、該下側開口部3aに向かい漸次狭くなるように4方の側壁3c、3d、3e、3fを傾斜させて構成されている。また、前記上側開口部3bの一外縁部3gが庇状に延設され、前記制御ボックス4の上方を覆っている。
【0036】
また、前記上側開口部3bの上部には、該上側開口部3bおよび庇状の一外縁部3gを覆うように矩形状の蓋部31が着脱自在に設けられている。
【0037】
次に、カッター部21における回転刃24と固定刃28との合わせ面(側面)の隙間調整について説明する。
本実施形態のカッター部21による剪断は、回転刃24と固定刃28が交差する際にその合わせ面で行われる。この回転刃24と固定刃28との隙間はできる限り「0」に近い方が好ましい。例えば、切削屑の最小厚さを0.05mm程度とした場合、回転刃24と固定刃28との合わせ面の隙間は0.02mm以内にすることが好ましい。すなわち、回転刃24と固定刃28との隙間に切削屑が噛み込まれないように調整するわけである。
【0038】
尚、本実施形態においては、前記回転刃24および固定刃28の取付けを締結ボルトなどで固定するように構成されているので、前記回転刃24および固定刃28の積層位置関係に自由度があり、組立て時に容易に合わせ面の隙間の調整が可能となっている。
【0039】
次に、本実施形態に係る切削屑破砕装置1の作用について図面を参照して説明する。
切削屑破砕装置1により切削屑を破砕する場合は、図12に示すように、回転刃列25を正回転(時計回りに回転)させて、側面視で刃先部24aの刃部24a1が固定刃28に向かい接近交差するように動作させる。
【0040】
この時、回転刃24の刃先部24aは、固定刃28の刃部28b1上で刃先側の剪断ポイント28c1と刃基側の剪断ポイント28c2とで交差し始め、回転が進むに連れて刃先部24aの先端側の剪断ポイント28c1は矢印A1方向に移動するとともに、刃基側の剪断ポイント28c2は矢印A2方向に移動する。
すなわち、回転刃24の刃先部24aの先端側及び刃基側の両端側から刃部28b1の中央の剪断ポイント28cnに向かい挟み込むように交差する。
【0041】
したがって、前記固定刃28の刃部28b1上の切削屑は、回転刃24の刃先部24aの先端側及び刃基側の両端側から破砕されるため、切削屑の逃げ場が無く確実に破砕することができる。また、回転刃24と固定刃28との交差部では、剪断力が集中して働くとともに、その剪断ポイントが徐々に移行するため切削屑の剪断が容易に行われる。
【0042】
すなわち、回転刃24と固定刃28とがシヤー角をもって交差するため、図13に示す従来のカッター部の一例のように、回転刃224の刃部224a1と固定刃228の刃部228b1とが同一線上228cで交差するような場合と比較して、小さな力で効率良く、しかも刃部への負担も少なく破砕動作を行うことができる。
【0043】
また、本実施形態においては、回転刃24が20°回転する間に剪断動作が行われるように構成されているので、一刃における剪断力が一時に集中することなく、回転角20°の間に分散される。
【0044】
以上のように構成したので、本実施形態によれば、カッター部21に回転刃24と固定刃28とを設け、前記回転刃24の刃部24a1の形状を、刃先側を外周方向に向かう中心線と略平行に直線的に形成するとともに刃基側を湾曲して円弧状に形成し、前記固定刃28の刃部28b1の形状を、前記刃部24a1と近接対向する部分を湾入させて形成することで、剪断ポイントが固定刃28の外周側から中心側へ向かうようになるのため、切削屑の剪断部への取込み性が向上するとともに、切削屑が刃部よりずれて逃げることなく確実に破砕することができる。
【0045】
また、切削屑が剪断部の中心側に引込まれることで切削屑の密度が増すが、図8に示すように、回転刃24による剪断力は、中心側に向かうほど剪断力も増すため、高効率な剪断が可能となる。
【0046】
また、本実施形態によれば、回転刃24および固定刃28の形状を、回転刃24の回転が逆回転(反時計回りに回転)時に剪断ポイントが中心側から外周側へ変移するように形成したので、切削屑を外周側へ押し出すように作用するため剪断抵抗を減少させることができる。これにより、逆回転運転を行うことで、過負荷原因となる高密度切削屑や異物をシャッフルする動作に有効である。
【0047】
また、本実施形態によれば、回転刃列25を構成する複数の回転刃24を、図6に示すように、それぞれの回転刃24の位相をずらすことで切断動作が同期しないように構成したので、剪断による負荷が集中することなく高効率の破砕作業を行うことができる。
【0048】
次に、本発明の第2の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
(第2の実施形態)
図14〜図20は発明を実施する形態の一例であって、図14は本発明に係る第2の実施形態の切削屑破砕装置の全体構成を示す説明図、図15は前記切削屑破砕装置の構成を示す部分分解説明図、図16は前記切削屑破砕装置の平面図、図17は前記切削屑破砕装置の側面断面図、図18は図17のB−B断面矢視図、図19は図17のC矢視図、図20は前記切削屑破砕装置を構成するスクリュー式コンベアの構成を示す斜視図である。
図中、前出図と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は第1の実施形態に示す切削屑粉砕装置と同様である。
【0049】
本実施形態は、図14、図15に示すように、工作機械の切削加工によって生成された切削屑が投入されるホッパ部103と、該切削屑をチップ状に破砕する切削屑破砕手段たる破砕機102と、前記ホッパ部103から破砕機102に切削屑を搬送するための搬送部106とを備えた切削屑破砕装置101である。
【0050】
前記破砕機102は、図16、図17に示すように、切削屑を破砕するカッター部121と、前記カッター部121に駆動を伝達する減速機22と、駆動用モータ23とを備えたいわゆるカッター式破砕機である。
前記減速機22は、図17に示すように、取付け面側に出力軸22aが突設されている。前記出力軸22aの端部には、該減速機22とカッター部121との間の位置に駆動ギア22bが一体的に取付けられている。
【0051】
前記カッター部121は、図16、図17および図20に示すように、回転軸26に複数の回転刃24が並設された回転刃列25と、前記回転軸26を回転可能に支持する支持枠27と、前記支持枠27に固定されて前記回転刃列25の隣り合う回転刃24、24間に交互に配置される複数の固定刃28とを備え、前記搬送部106に送られた切削屑を前記回転刃24と固定刃28とにより破砕し、その破砕片を下方に排出するように構成されている。
【0052】
前記回転刃列25の上方には、図17、図19に示すように、後記するスクリュー式コンベア107の回転軸107aが略平行に近接して配設され、前記回転軸107aの近傍および上方に空間部をとって切削屑搬入部121aを形成している。符号121bは、カッター部121の上部開口を覆うカバーである。
【0053】
前記支持枠27は、図19に示すように、矩形状で上下方向に開口した箱体を呈している。また、前記支持枠27の内部には、その幅方向に沿って複数の固定刃28が略平行で且つ等間隔に並列配置され、該支持枠27の幅方向側壁27aに締結ボルトで固定されている。また、前記支持枠27の長手方向に沿って回転刃列25の回転軸26が配設され、該支持枠27の長手方向側壁27b1、27b2に回転自在に軸支されている。
【0054】
前記幅方向側壁27aには、図19に示すように、隣り合う固定刃28、28の間で回転刃24の刃先部24a先端と対向する位置に隔壁部27cが設けられている。前記隔壁部27cは、回転刃24と対向する内側端部27c1が該回転刃24の回転軌跡と干渉しないように刃先部24a先端から僅かに距離をとって円弧状に形成されている。
【0055】
前記回転軸26は、図17に示すように、減速機22の出力軸22aと平行に配設されるとともに、前記支持枠27の長手方向側壁27b1、27b2に回転自在に支持されている。前記回転軸26の減速機22側の端部には、前記駆動ギア22bと係合する位置に伝達ギア29が一体的に取付けられている。
【0056】
なお、前記回転刃24、回転刃列25および固定刃28の構成は、前述した第1の実施形態と同様の構成のものを採用するため説明を省略する。
図中の符号108は切削屑破砕装置101を支持するための取付けブラケットである。
【0057】
前記ホッパ部103は、図16、図17に示すように、矩形状を呈し、上部に幅方向及び長手方向に亘り開口部105aが開口された箱状の本体部105と、該本体部105内に投入された切削屑を搬送するためのスクリュー式コンベア107とを備えている。
【0058】
前記本体部105は、上部には開口部105aが形成され、長手方向一方側の側壁105bにはスクリュー式コンベア107を形成する回転軸107aの一端部107a1が回転自在に軸支されるとともに、図19に示すように、切削液排出用の排液孔105b2が複数個形成されている。また、長手方向他方側の側壁105cには、スクリュー式コンベア107が貫通し搬送部106に連通する連通口部105c1が形成されている。
【0059】
また、前記本体部105は、図19、図20に示すように、幅方向側壁105d、105eの上方を拡開した略U字状断面を有するとともに、底部105fがスクリュー式コンベア107の搬送スクリュー107bの回転軌跡に干渉しない範囲で円弧状に形成されている。
【0060】
前記本体部105は、前記開口部105aを切削屑投入口として、例えば、工作機械(図示省略)の切削加工が行われる部位の下方に、破砕機102側を上方にして傾斜した状態で配設して、切削加工時に発生する切削屑を受けるようにされている。
【0061】
前記スクリュー式コンベア107は、図16、図17に示すように、主に回転軸107aと搬送スクリュー107bとにより構成され、本体部105より搬送部106を通ってカッター部121に亘り、回転刃列25の上方で、かつ、該回転刃列25と略平行に配設されている。
【0062】
前記回転軸107aは、一端部107a1が前記本体部105の長手方向一方側の側壁105bに回転自在に軸支され、他端部107a2がカッター部121の長手方向一方側支持枠27b2を貫通して縦断するとともに長手方向他方側の支持枠27b1に回転自在に支持され、さらに、他端部107a2は前記支持枠27b1に取付けられた減速機22を介して駆動用モータ23に連結されている。
【0063】
前記搬送スクリュー107bは、前記本体部105の長手方向一方側の側壁105bに近接して前記回転軸107aの一側端107a1より搬送部106に亘り前記回転軸107aの外周に沿って螺旋状に形成されている。
【0064】
すなわち、前記スクリュー式コンベア107は、前記カッター部121内に位置する部分では、搬送スクリュー107bを形成しない回転軸107aに回転刃列25の刃先部24aを近接対向して延設されている。
【0065】
前記搬送部106は、図19、図20に示すように、前記本体部105の断面形状と略形状で、上方に拡開した略U字状断面を有するとともに、底部がスクリュー式コンベア107の搬送スクリュー107bの回転軌跡に干渉しない範囲で円弧状を呈し、前記ホッパ部103と破砕機102との間に形成され、かつ、ホッパ部側壁部106aおよび破砕機側壁部106bを開口させて前記ホッパ部103と破砕機102との内部を連通させている。図中の符号106cは上部の開口を覆うカバー、109はガイドレールである。
前記ガイドレール109は、前記スクリュー式コンベア107の回転中心に向かって突出する板状の部材で形成され、本体部105の底部105fから搬送部106に亘って長手方向に延在し、スクリュー式コンベア107の回転軸107aに切削屑が巻き付くのを防止するものである。
【0066】
次に、本実施形態に係る切削屑破砕装置101の作用について図面を参照して説明する。
切削屑破砕装置101により機械加工により発生する切削屑を破砕処理する場合は、まず、図21に示すように、工作機械1Aの切削部位の下方に切削屑破砕装置101のホッパ部103を配置し、該ホッパ部103側を破砕機102側より下方に傾斜させた状態で配設する。前記切削屑破砕装置101はブラケット108により工作機械1Aの一部に固定されている。前記破砕機102の下方には破砕片収容箱6Aを配置する。
【0067】
工作機械1Aにより金属体の切削加工が行われると切削部位の下方に切削屑が落下する。工作機械1Aの切削部位の下方にはホッパ部103が配置されているため、落下した切削屑はホッパ部103内に収容される。
【0068】
前記ホッパ部103内に落下した切削屑は、スクリュー式コンベア107により搬送部106を通って破砕機102のカッター部121内に運び込まれる。
切削屑は、スクリュー式コンベア107の搬送スクリュー107bによる送り作用で搬送される。
搬送部106からカッター部121内への搬送された切削屑は、搬送スクリュー107bに搬送された切削屑により回転軸107aに沿って回転刃列25の上方に押し出される。
【0069】
前記カッター部121に運び込まれた切削屑は、回転刃列25の回転により、回転刃24に引掛りあるいは巻き込まれながら該回転刃24と固定刃25とにより剪断/破砕される。
破砕された切削屑は固定刃25、25の隙間からカッター部121の下方の破砕片収容箱6Aに収容される。
【0070】
このようにして、工作機械1Aの機械加工時に発生した切削屑をスクリュー式コンベア107で搬送してカッター部121内で破砕するという作業工程を連続的に行うことができる。
【0071】
なお、回転刃24と固定刃28とによる切削屑の切断/破砕動作は、前述した第1の実施形態に係る切削屑破砕装置1の説明と同様の動作で行われる。
すなわち、図12に示すように、回転刃24の刃先部24aは、固定刃28の刃部28b1上で刃先側の剪断ポイント28c1と刃基側の剪断ポイント28c2とで交差し始め、回転が進むに連れて刃先部24aの先端側の剪断ポイント28c1は矢印A1方向に移動するとともに、刃基側の剪断ポイント28c2は矢印A2方向に移動する。こうして、回転刃24の刃先部24aの先端側及び刃基側の両端側から刃部28b1の中央の剪断ポイント28cnに向かい挟み込むように交差する。
【0072】
したがって、前記固定刃28の刃部28b1上の切削屑は、回転刃24の刃先部24aの先端側及び刃基側の両端側から破砕されるため、切削屑の逃げ場が無く確実に破砕することができる。また、回転刃24と固定刃28との交差部では、剪断力が集中して働くとともに、その剪断ポイントが徐々に移行するため切削屑の剪断が容易に行われる。
【0073】
以上のように構成したので、本実施形態によれば、切削屑破砕装置101としてホッパ部103、搬送部106および破砕機102を設けることで、工作機械による機械加工時に発生する切削屑をホッパ部103で受けて搬送し、搬送部106で破砕機102に送り込むことで容易に該破砕機102により切断/破砕処理を行うことができる。
【0074】
また、本実施形態によれば、切削屑移送手段としてスクリュー式コンベア107を採用したので、簡単な構成でかつ安価で高効率な移送手段を構成することができる。
【0075】
また、本実施形態によれば、前記スクリュー式コンベア107を構成する搬送スクリュー107bを搬送部106内まで設け、カッター部121内の回転刃列25に対向する部分においては回転軸107aだけで構成し、前記回転軸107aに対向する範囲で回転刃列25を近接配置したので、前記ガイドレール109で防ぎきれずに回転軸107aに巻き付いた状態で搬送された切削屑も回転刃列25の刃先部24aで容易に剥ぎ取り破砕することができるので、常に回転軸107aを清浄に維持することができ、切削屑がカッター部121内の回転軸107aに巻き付いて堆積してしまいスクリュー式コンベア107の搬送効率を低下させることも防止できる。
【0076】
また、本実施形態によれば、切削屑の搬送方向下流側に駆動用モータ23および減速機22を設け、搬送方向下流側で切削屑を破砕するように構成したので、スクリュー式コンベア107の一方端を回転自在に軸支するとともに、他方端を減速機22側に一体的に構成して軸支することで、該スクリュー式コンベア107をいわゆる両持ち支持でき、切削屑移送動作を確実にするとともに剛性の高い装置構成を実現できる。
【0077】
また、本実施形態によれば、カッター部121の回転刃列25の駆動を、前記スクリュー式コンベア107を駆動する出力軸22aから駆動ギア22bおよび伝達ギアを介してとるようにしたので、切削屑移送手段の駆動と破砕手段の駆動とを一つの駆動源で行うことができる。したがって、装置構成の簡略化およびコストの低減を図ることができる。
【0078】
なお、本実施形態では、スクリュー式コンベア107の回転軸107aを出力軸として回転刃列25を駆動するようにしているが、本発明は、切削屑移送手段および切削屑破砕手段の駆動方式に限定されるものではなく、例えば、本実施形態とは逆に、回転刃列25の回転軸26を出力軸として、スクリュー式コンベア107を駆動するようにしたものであっても良い。このように構成するものであっても本実施形態と同様な効果が得られる。
【0079】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の切削屑破砕装置によれば、切削屑を破砕する切削破砕手段をコンパクトに構成することができるとともに、切削屑を高効率で移送、取り込み及び破砕処理を行うことができ、しかも、省スペースな切削屑破砕装置を実現できる。
詳しくは、本発明に係る切削屑破砕装置によれば、工作機械の切削加工によって生成された切削屑を破砕する切削屑破砕手段を備える切削屑破砕装置において、前記切削屑破砕手段は、外周方向に向かい放射状に複数の刃先部が突出形成された回転刃と、前記回転刃が回転軸に複数列並設された回転刃列と、前記回転刃列の隣り合う回転刃間に交互に配置される固定刃と、前記回転刃列を回転可能に支持するとともに前記固定刃を固定する支持枠とを有するカッター部を備え、前記固定刃上の回転刃と固定刃とを近接交差させて切削屑を破砕する剪断ポイントを、前記回転刃の回転にともない回転刃外周側から回転刃中心側に向かい変移させて、前記回転刃と固定刃とにより切削屑を破砕し、その破砕片を前記カッター部の下方に排出するものであって、前記回転刃列は、前記回転刃の刃先部の位相をずらして複数列並設するように構成することで、従来の2軸剪断式カッター部と比較して軸数を削減でき、簡単な構成で切削破砕手段をコンパクトに構成できるので、切削屑破砕装置の小型化を実現できる。
【0080】
さらに、本発明は、工作機械の切削加工によって生成された切削屑を破砕する切削屑破砕手段を備える切削屑破砕装置において、前記切削屑破砕手段は、外周方向に向かい放射状に複数の刃先部が突出形成された回転刃と、前記回転刃が回転軸に複数列並設された回転刃列と、前記回転刃列の隣り合う回転刃間に交互に配置される固定刃と、前記回転刃列を回転可能に支持するとともに前記固定刃を固定する支持枠とを有するカッター部を備え、前記回転刃と固定刃とを近接交差させて切削屑を破砕し、その破砕片を前記カッター部の下方に排出するものであって、前記切削屑破砕手段に切削屑を移送する切削屑移送手段を備え、前記切削屑移送手段は、切削屑を捕集するホッパ部と、該ホッパ部と前記切削屑破砕手段との間を連結するスクリュー式コンベアの搬送部とを備え、前記スクリュー式コンベアは、回転軸と該回転軸の外周に沿って螺旋状に形成された搬送スクリューとを備え、前記回転軸を前記ホッパ部から切削屑破砕手段に亘り延設するとともに、前記回転刃列の回転軸と略平行で且つ接近させて配設し、該回転軸の一側端を前記ホッパ部の一側壁に回転自在に軸支し、他側端を前記切削屑破砕手段の支持枠側で回転自在に軸支し、前記切削屑移送手段及び切削屑破砕手段を駆動する駆動手段を、前記スクリュー式コンベアにおける切削屑破砕手段が配設される側端部に連結して配置するように構成することで、切削屑を効率良く移送して確実に切削屑破砕手段に投入することができ、しかも、切削屑破砕装置をコンパクトに構成できる。
【0081】
また、本発明は、前記切削屑移送手段を、ホッパ部側から切削屑破砕手段側へ向かい上向きに傾斜して設置し、前記ホッパ部に切削液排出用孔を穿設することで、切削屑の含まれた切削液や潤滑油などの不要物を移送方向上流側のホッパ部で取り除くことができるので、搬送部や切削屑破砕手段を必要以上に汚すことがないという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の実施形態の切削屑破砕装置の全体構成を示す説明図である。
【図2】前記切削屑破砕装置の構成を示す側面図である。
【図3】前記切削屑破砕装置を構成するホッパ部の構成を示す平面図である。
【図4】前記切削屑破砕装置に搭載された破砕機の構成を示す説明図である。
【図5】前記破砕機を構成するカッター部の構成を示す説明図である。
【図6】前記カッター部を構成する回転刃の構成を示す説明図である。
【図7】前記カッター部を構成する固定刃の構成を示す説明図である。
【図8】前記回転刃の中心からの距離と剪断力の関係を示す説明図である。
【図9】前記回転刃による正転時の剪断ポイントの変移を示す説明図である。
【図10】前記回転刃による逆転時の剪断ポイントの変移を示す説明図である。
【図11】前記カッター部の構成を示す側断面説明図である。
【図12】本実施形態の回転刃と固定刃による剪断ポイントの分散状態を示す説明図である。
【図13】従来の回転刃と固定刃による剪断が同時に行われる状態を示す説明図である。
【図14】本発明に係る第2の実施形態の切削屑破砕装置の全体構成を示す説明図である。
【図15】前記切削屑破砕装置の構成を示す部分分解説明図である。
【図16】前記切削屑破砕装置の平面図である。
【図17】前記切削屑破砕装置の側面断面図である。
【図18】図17のB−B断面矢視図である。
【図19】図17のC矢視図である。
【図20】前記切削屑破砕装置を構成するスクリュー式コンベアの構成を示す斜視図である。
【図21】前記切削屑破砕装置を工作機械に組み込んだ一例を示す説明図である。
【符号の説明】
1、101 切削屑破砕装置
2、102 破砕機
3、103 ホッパ部
4 制御ボックス
21、121 カッター部
22 減速機
22b 駆動ギア
23 駆動用モータ
24、224 回転刃
24a 刃先部
25 回転刃列
28、228 固定刃
28c1、28c2、28c3、28cn 剪断ポイント
106 搬送部
107 スクリュー式コンベア
Claims (3)
- 工作機械の切削加工によって生成された切削屑を破砕する切削屑破砕手段を備える切削屑破砕装置において、
前記切削屑破砕手段は、外周方向に向かい放射状に複数の刃先部が突出形成された回転刃と、前記回転刃が回転軸に複数列並設された回転刃列と、前記回転刃列の隣り合う回転刃間に交互に配置される固定刃と、前記回転刃列を回転可能に支持するとともに前記固定刃を固定する支持枠とを有するカッター部を備え、
前記固定刃上の回転刃と固定刃とを近接交差させて切削屑を破砕する剪断ポイントを、前記回転刃の回転にともない回転刃外周側から回転刃中心側に向かい変移させて、前記回転刃と固定刃とにより切削屑を破砕し、その破砕片を前記カッター部の下方に排出するものであって、
前記回転刃列は、前記回転刃の刃先部の位相をずらして複数列並設するものとすることを特徴とする切削屑破砕装置。 - 工作機械の切削加工によって生成された切削屑を破砕する切削屑破砕手段を備える切削屑破砕装置において、
前記切削屑破砕手段は、外周方向に向かい放射状に複数の刃先部が突出形成された回転刃と、前記回転刃が回転軸に複数列並設された回転刃列と、前記回転刃列の隣り合う回転刃間に交互に配置される固定刃と、前記回転刃列を回転可能に支持するとともに前記固定刃を固定する支持枠とを有するカッター部を備え、
前記回転刃と固定刃とを近接交差させて切削屑を破砕し、その破砕片を前記カッター部の下方に排出するものであって、
前記切削屑破砕手段に切削屑を移送する切削屑移送手段を備え、
前記切削屑移送手段は、切削屑を捕集するホッパ部と、該ホッパ部と前記切削屑破砕手段との間を連結するスクリュー式コンベアの搬送部とを備え、
前記スクリュー式コンベアは、回転軸と該回転軸の外周に沿って螺旋状に形成された搬送スクリューとを備え、前記回転軸を前記ホッパ部から切削屑破砕手段に亘り延設するとともに、前記回転刃列の回転軸と略平行で且つ接近させて配設し、該回転軸の一側端を前記ホッパ部の一側壁に回転自在に軸支し、他側端を前記切削屑破砕手段の支持枠側で回転自在に軸支し、
前記切削屑移送手段及び切削屑破砕手段を駆動する駆動手段を、前記スクリュー式コンベアにおける切削屑破砕手段が配設される側端部に連結して配置することを特徴とする切削屑破砕装置。 - 前記切削屑移送手段は、ホッパ部側から切削屑破砕手段側へ向かい上向きに傾斜して設置され、前記ホッパ部に切削液排出用孔を穿設したことを特徴とする請求項2に記載の切削屑破砕装置。
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