JP2011194555A - ワーク分離装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークと切削屑との混合物からワークを精度よく且つ効率よく容易に分離できるようにする。
【解決手段】容器１内の流動体２中にワーク３１と切削屑３２との混合物３を投入し、その流動体２中における混合物３の沈降を妨げるように、容器１内に流動体供給手段４によって流動体２を供給し、その流動体２の流れによってワーク３１と切削屑３２の一方を容器１の下方に沈降させ、他方を容器１の上方側に浮上させて両者を分離する。流動体供給手段４側に、容器１に供給される流動体２の流量を調節する流量調節手段としてバルブ４３を設け、制御装置４４の沈降速度検出手段４４１がワーク３１及び切削屑３２の沈降速度を検出し、流量設定手段４４２が、流動体２の供給がなされない状態でのワーク３１と切削屑３２の各沈降速度と、流動体供給手段４により流動体２が供給された際の流れの速度とに基づいて流動体２の流量を算出する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、各種工作機械で加工されたワークとその加工時に発生する切削屑とを、分離するためのワーク分離装置に関する。

微細加工用の旋盤やフライス盤などの各種工作機械で加工される例えば時計部品等のワークは、ミリ単位の大きさであるため、加工後に切削屑と分離して取り出すのが困難であり、それらの混合物として取り出されることが多い。
その混合物からワークを分離して取り出すには、水洗や篩い分け、振動板による分離などの方法があるが、ワークと切削屑とは同じ金属であるから比重が同じであり、切削屑は種々の形状のものが混在しているため、精度よく且つ効率よく分離するのは困難であった。そのため、最終的には目視による選別が必要になっていた。

一方、バレル式メッキ法によってメッキされたチップ部品と、そのメッキ時に使用されたメディアとを分離するために、例えば特許文献１に開示されている分離装置が提案されている。

その分離装置は、内部に液体を貯留した分離容器の上部から、チップ部品とメディアとの混合物を投入して沈降させ、その沈降途中の混合物に対し交差方向に液流を衝突させ、メディアを分離容器の下方へ沈降させて分離容器の下部で回収するとともに、チップ部品を液流とともにメディアから分離して分離容器の上部に設けた分岐流路を通して回収するように構成されている。

特開２００７−３３０８５５号公報

そこで、この特許文献１に開示されているような分離装置を使用して、ワークと切削屑とを分離することが考えられる。
しかしながらこの分離装置は、分離容器内を沈降途中の混合物に対し交差方向に液流を衝突させる際に、その液流となる流動体の流量が分離性能を大きく左右する。特に比重が同じ物を分離するには、流動体の流量が極めて重要になる。
ところが、特許文献１にはその流動体の流量を何に基づいてどのように設定するのかについて、何も開示されていない。そのため、このような分離装置を使用してワークと切削屑との分離を行っても、精度よく且つ効率よく分離することはできなかった。

この発明は、このような背景に鑑みてなされたものであり、各種工作機械で加工されたワークとその加工時に発生する切削屑との混合物から、ワークを精度よく且つ効率よく容易に分離できるようにすることを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、次のように構成したワーク分離装置を提供する。
この発明によるワーク分離装置は、予め流動体が収容され、その流動体中にワークと切削屑との混合物が投入される容器と、その容器内の流動体中における上記ワークと切削屑
の混合物の沈降を妨げるように、上記容器に流動体を供給する流動体供給手段とを備えている。

そして、その流動体供給手段側に、上記容器に供給される流動体の流量を調節する流量調節手段を設け、上記流動体供給手段により供給される流動体に起因する上記容器内の流動体の流れに基づいて、上記ワークと切削屑の一方を容器の下方に沈降させ、他方を容器の上方側に浮上させて、上記ワークと切削屑とを分離する。
さらに、上記ワーク及び切削屑の沈降速度を検出する沈降速度検出手段と、上記容器への流動体の供給が行われない状態での上記ワーク及び切削屑各々の沈降速度と、上記流動体供給手段が上記容器に流動体を供給した際の容器内の流動体の流れの速度とに基づいて上記流動体の流量を算出する流量算出手段とを備え、上記流量調節手段が、上記流量算出手段によって算出される流量に基づいて流量を調節することを特徴とする。

また、上記流量算出手段は、上記容器への流動体の供給が行われない状態での上記ワークの沈降速度（Ｖｗ）及び上記切削屑の沈降速度（Ｖｃ）と、上記流動体供給手段が上記容器に流動体を供給した際の容器内の流動体の流れの速度（Ｖ_Ｆ）とのそれぞれの差（Ｖｗ’とＶｃ’）が、互いに逆の符号を有するように、上記容器に供給する流動体の流量を算出するようにするとよい。

さらに、上記速度検出手段が、上記流動体内を沈降する上記ワーク及び切削屑を検出する複数のセンサを上記容器の上下方向に所定距離離間させて配置し、その複数の各センサ間の距離と、各センサによる上記ワーク又は切削屑の検出時間の差に基づいて上記ワーク及び切削屑の沈降速度を検出するようにするとよい。

以上のように構成されたこの発明によるワーク分離装置によれば、容器への流動体の供給が行われない状態でのワーク及び切削屑の各沈降速度を上記速度検出手段により検出することによって、上記流量算出手段により、その各沈降速度と上記流動体を供給した際の容器内の流動体の流れの速度とに基づいて、容器に供給する流動体の流量を簡単に算出することができ、それによって上記流量調節手段による流動体の流量をワークと切削屑との分離精度が最も向上するように調節することが容易にできる。
したがって、ワークと切削屑との混合物から、ワークを精度よく且つ効率よく容易に分離することができる。

この発明によるワーク分離装置の一実施例の概略構成を示す図である。 図１における制御装置の構成を示すブロック図である。 この発明によるワーク分離装置の他の実施例の要部のみの概略構成を示す図である。 流動体の流量とワーク及び切削屑の各沈降速度との関係を示す線図である。

以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
まず、図１によってこの発明によるワーク分離装置の一実施例の概略構成を説明する。
このワーク分離装置は筒状の容器１を備えている。その容器１には、液体等の流動的な移動が可能な流動体２が予め収容されている。この実施例における流動体２は所定の粘度のオイルからなる。

容器１の一端側には、工作機械等によって加工された部品等の部材であるワーク３１と、そのワーク３１の加工時等に発生する切削屑３２との混合物３を、容器１内の流動体２に投入する投入口１１が設けられている。
容器１の他端側には、混合物３から分離されるワーク３１が収容されるワーク収容部１２が設けられている。また、容器１の投入口１１側には、容器１に対して傾斜した分岐路１３が設けられている。

その分岐路１３とワーク収容部１２との間には、容器１内に流動体２を導入する流動体導入路１４が設けられており、その流動体導入路１４には、流動体２を流動体導入路１４に供給する流動体供給手段４が接続されている。
その流動体供給手段４は、流動体２が収容されたタンク４１と、そのタンク４１から流動体２を圧送するポンプ４２と、そのポンプ４２の出力側と流動体導入路１４側との間に介設されるバルブ４３と、そのバルブ４３の開閉を制御する制御装置４４とを備えている。

その制御装置４４によってバルブ４３の開閉を制御することにより、バルブ４３の開度に応じた流量で流動体２が流動体導入路１４から容器１内に供給される。バルブ４３は、容器１に流動体導入路１４を介して供給される流動体２の流量を調節する流量調節手段を構成している。
流動体導入路１４を介して容器１内に供給される流動体によって、容器１内でワーク収容部１２側から投入口１１側に向かう流動体の流れＦｕが形成される。

このワーク分離装置は、従来の装置と同様に、容器１の投入口１１から投入された混合物３が流動体２内を沈降（沈下）する際に、容器１内の流動体２の流れによって、混合物３の沈降を妨げ、混合物３内の比較的重量が大きいワーク３１を流動体２の流れに抗して沈降させてワーク収容部１２に収容し、比較的軽量な切削屑３２を流動体２の流れに乗せて浮上させて、分岐路１３から排出させる。
これにより、混合物３からワーク３１と切削屑３２とを分離する。

流動体２の流れの速度（流動体２の移動速度）は、制御装置４４によって調節されるバルブ４３の開度に応じて流動体導入路１４を介して供給される流動体２の流量によって定められる。
このワーク分離装置は制御装置４４によって、ワーク３１と切削屑３２とを高精度に分離することができるようにバルブ４３の開度を調節する。

容器１には、投入口１１の近傍位置と流動体導入路１４の近傍位置に、ワーク３１及び切削屑３２の通過を検出する通過検出センサ５，６が配置されている。その通過検出センサ５，６は、制御装置４４に接続されている。
その制御装置４４は図２に示すように、沈降速度検出手段４４１と流量設定手段４４２を備えている。

この実施例では、沈降速度検出手段４４１は通過検出センサ５，６の検知信号を入力しており、図１に示す通過検出センサ５，６の間の距離Lと、ワーク３１及び切削屑３２が投入口１１側の通過検出センサ５で検出された後、流動体導入路１４側の通過検出センサ６で検出されるまでの時間に基づいて、ワーク３１又は切削屑３２の流動体２内の沈降速度を演算する。なお通過検出センサ５，６は、通過検出センサ５，６が配置されている位置をワーク３１や切削屑３２が通過することを検出できれば、一般的な光学式通過センサ等どのようなセンサを使用してもよい。

このように、ワーク３１及び切削屑３２の沈降速度は、流動体内を沈降するワーク３１及び切削屑３２を検出する複数の通過検出センサ５，６を、上下方向に所定距離Lだけ離間させて配置し、その各通過検出センサ５，６間の距離と、各通過検出センサ５，６間に
よるワーク３１又は切削屑３２の検出時間の差に基づいて簡単に検出することができる。
制御装置４４は、図２に示す沈降速度検出手段４４１によって、予め流動体導入路１４から流動体２が供給されていない状態で、ワーク３１と切削屑３２の沈降速度を各々別々に検出するように設定されている。

そのワーク３１と切削屑３２の各沈降速度は、ワーク３１又は切削屑３２のみを投入口１１から投入することによって予め別々に検出される。
なお、そのワーク３１と切削屑３２の沈降速度を各々別々に検出する際に、ワーク３１又は切削屑３２のどちらを投入したかを設定する必要があるが、沈降速度に基づいてワーク３１又は切削屑３２のどちらが投入されたのかを、制御装置４４が自動的に判別するようにすることもできる。

この実施例においては、ワーク３１を沈降させ、切削屑３２を浮上させて各々分別するため、予め流動体導入路１４から流動体２が供給されていない状態では、ワーク３１の沈降速度の方が切削屑３２の沈降速度より速いので、沈降速度の速い方をワーク３１の沈降速度、沈降速度の遅い方を切削屑３２の沈降速度と判断することができる。

制御装置４４の流量設定手段４４２は流量算出手段としての機能も有しており、流動体導入路１４から流動体２が供給されていない状態でのワーク３１と切削屑３２の各沈降速度Ｖｗ，Ｖｃと、流動体供給手段４が容器１に流動体２を供給した際の容器１内の流動体２の流れの速度Ｖ_Ｆとに基づいて、流動体２の流量を算出し、その流量に応じてバルブ４３の開度を演算する。
流動体２の流れの速度Ｖ_Ｆは、流動体導入路１４から供給される流動体２の流量に対して比例的に増加するため、そのワーク３１と切削屑３２の沈降速度Ｖｗ，Ｖｃは、図４に示すように、流動体導入路１４から供給される流動体２の流量Ｆの増加に伴って小さくなる。

そのため、この実施例においては、上記流量設定手段４４２は、ワーク３１の沈降速度Ｖｗから流動体２の流れの速度Ｖ_Ｆを減算したワーク３１の移動速度Ｖｗ’（＝Ｖｗ−Ｖ_Ｆ）が正の値（ワーク収容部１２に沈降する方向への移動）となり、切削屑３２の沈降速度Ｖｃから流動体２の流れの速度Ｖ_Ｆを減算した切削屑３２の移動速度Ｖｃ’（＝Ｖｃ−Ｖ_Ｆ）が負の値（投入口１１側に浮上する方向への移動）となる流動体の流量Ｆ’を算出し、算出された流量Ｆ’で流動体導入路１４を介して流動体２が供給されるようにバルブ４３の開度を前記流量Ｆ’に対応して演算する。
さらに、この実施形態における流量設定手段４４２は、演算したバルブ４３の開度に基づいて、バルブ４３をその開度になるように開閉作動させる構成になっている。

したがって、流量設定手段４４２は、容器１への流動体２の供給が行われない状態での前記ワーク３１の沈降速度Ｖｗ及び切削屑３２の沈降速度Ｖｃと、流動体供給手段４が容器１に流動体２を供給した際の容器１内の流動体１の流れの速度Ｖ_Ｆとのそれぞれの差Ｖｗ’とＶｃ’とが、互いに逆の符号を有するように容器１に供給する流動体２の流量Ｆ’を算出する。

このワーク分離装置は以上のように構成されているので、予め流動体導入路１４から流動体２が供給されていない状態でのワーク３１の沈降速度Ｖｗと切削屑３２の沈降速度Ｖｃを各々検出することによって、ワーク３１をワーク収容部１２に沈降させ、切削屑３２を分岐路１３から排出させるように、流動体導入路１４に供給する流動体２の流量を簡単に算出し、バルブ４３の開度を簡単に設定することができる。それによって、混合物３からワーク３１と切削屑３２とを、簡単且つ高精度に分離することができる。

この実施例において、流量設定手段４４２は、ワーク３１の沈降速度Ｖｗから流動体２の流れの速度を減算したワーク３１の移動速度Ｖｗ’と、切削屑３２の沈降速度Ｖｃから流動体２の流れの速度を減算した切削屑３２の移動速度Ｖｃ’とが互いに逆の符号を有し、且つ同一の絶対値となるように、流動体２の流量Ｆ’を演算すれば、分離の精度が一層向上する。図４はこの場合のワーク３１の移動速度Ｖｗ’と切削屑３２の移動速度Ｖｃ’、および流動体２の流量Ｆ’を示している。

なお、上記のように流動体２の流量Ｆ’を演算し、バルブ４３の開度を設定する設定モードと、流動体２を流量Ｆ’で流動体供給手段４によって流動体導入路１４を介して容器１に供給して、ワーク３１と切削屑３２との分離を行う分離モードを、予め制御装置４４側に設定し、そのモードを切り換えて作業を行うように構成することもできる。

また、異なるワーク毎に予めワーク３１の速度と切削屑３２の沈降速度、および流動体２の流量Ｆ’のデータを演算しておき、それらを制御装置４４側の記憶手段（メモリ等）に保存しておくこともできる。
その場合、分離したいワークと切削屑が変った場合にも、そのワークと切削屑に応じた流量Ｆ’を記憶手段の保存データを読み出して簡単に設定することができ、高精度の分離精度を維持することができ、しかも作業効率が向上する。

また、この実施例においては、分岐路１３側にも通過検出センサ７が設けられている。この分岐路１３側の通過検出センサ７により、上述したように流動体２の流量をＦ’に設定した後、ワーク３１のみを投入口１１から投入して、分岐路１３側の通過検出センサ７がワーク３１の通過を検出しないことを確認することができる。
その際、分岐路１３側の通過検出センサ７がワーク３１の通過を検出した場合は、制御装置４４は流動体２の流量が多すぎると判断し、流量設定手段４４２は、通過検出センサ７がワーク３１の通過を検出しなくなるように、バルブ４３を僅かに閉じて流動体２の流量を減少させるように微調節（Ｆ’より小さく）することができる。

その微調節手段を流量設定手段４４２が備えることによって、比較的簡単に分離の精度を向上させることができる。
また、この実施例において、上記微調節手段は、上述のように流動体２の流量を設定した後、切削屑３２のみを投入口１１から投入し、流動体導入路１４側の通過検出センサ６が切削屑３２を検出した場合には、制御装置４４は流動体２の流量が少なすぎると判断し、流量設定手段４４２は、通過検出センサ６が切削屑３２の通過を検出しなくなるように、バルブ４３を僅かに開いて流動体２の流量を増加させるように微調節（Ｆ’より小さく）することができる。それによって、分離精度をさらに向上させることができる。

上記微調節手段の作動時には、予めワーク３１又は切削屑３２のどちらを投入したかを設定する必要があるが、投入口１１側の通過検出センサ５で検出した後に、流動体導入路１４側の通過検出センサ６及び分岐路１３側の通過検出センサ７で各々検出される検出量に基づいて、ワーク３１又は切削屑３２のどちらが投入されたのかを自動的に判別するように構成することもできる。

この実施例においては、上記微調節は、上述したように流動体２の流量が設定された後に行われるため、流動体導入路１４側の通過検出センサ６での検出量が、分岐路１３側の通過検出センサ７での検出量より多い場合は、ワーク３１が投入されたと判断することができる。また、分岐路１３側の通過検出センサ７での検出量が、流動体導入路１４側の通過検出センサ６での検出量より多い場合は、切削屑３２が投入されたと判断することができる。

なお、分岐路１３側の通過検出センサ７を設けることなく、上記微調節手段を、流動体２の流量設定後、切削屑３２のみを投入口１１から投入し、流動体導入路１４側の通過検出センサ６が切削屑３２を検出しないように、流動体２の流量を微調節するように構成することもできる。

図３は、この発明によるワーク分離装置の他の実施例の要部のみの概略構成を示す図である。この実施例において図１によって説明した実施例と相違するのは、流動体導入路２４だけであるから、その他の説明は省略する。
この実施例のワーク分離装置は、図１に示した実施例における流動体導入路１４に代えて、分岐路１３と同一の傾斜角度で同心の流動体導入路２４を設けている。

これにより、流動体導入路２４を介して容器１に供給される流動体２によって、容器１内の流動体２に、流動体導入路２４から分岐路１３に向かう流れＦｂが形成される。
分岐路１３及び流動体導入路２４を、容器１の軸線に直交する直線Ｘに対して３０度傾斜させる（θ＝３０°とする）ことによって、ワーク３１と切削屑３２との分離精度が向上する。

この場合、流量設定手段４４２（図２参照）は、流動体導入路１４から流動体２が供給されていない状態でのワーク３１の沈降速度Ｖｗ及び切削屑３２の沈降速度Ｖｃに対して、流動体導入路１４から分岐路１３に向かう流動体２の流れの速度に対してSinθを乗じた値を減算し、流動体導入路１４に供給される流動体２の流量Ｆを演算するように構成することができる。

この実施例によっても、前述した実施例と同様に制御装置４４によって流動体２の流量を容易に設定し、ワーク３１と切削屑３２の分離精度を向上させることができる。
なお、上記説明では、ワーク３１を沈降させ、切削屑３２を浮上させる例について説明したが、ワークの形状やサイズ、質量等の相違により、ワークを浮上させ、切削屑を沈降させることによってワークと切削屑とを分離するように構成してもよい。

また上記流量設定手段４４２を、流動体導入路１４を介して供給される流動体２の流量Ｆ’の算出のみ又は前記流量Ｆ’の算出及びバルブ４３の開度の演算のみを行う構成とし、バルブ４３を手動又は他の手段等によって、その算出された流量Ｆ’に基づいて開閉作動させるように構成してもよい。この場合、算出された流量Ｆ’やバルブ４３の開度をディスプレイ等の表示装置に表示し、バルブ４３を容易に調節できるように構成することもできる。

この発明によるワーク分離装置は、各種工作機械で加工された部品等の被加工部材であるワークとその加工時に発生する切削屑とを、分離するための装置に適用することができる。

１：容器 ２：流動体 ３：混合物 ４：流動体供給手段
５，６，７：通過検出センサ １１：投入口 １２：ワーク収容部
１３：分岐路 １４：流動体導入路 ３１：ワーク ３２：切削屑
４１：タンク ４２：ポンプ ４３：バルブ ４４：制御装置
４４１：沈降速度検出手段 ４４２：流量設定手段（流量算出手段）

Claims (3)

1. 予め流動体が収容され、該流動体中にワークと切削屑との混合物が投入される容器と、
   該容器内の前記流動体中における前記ワークと切削屑の混合物の沈降を妨げるように、前記容器に前記流動体を供給する流動体供給手段とを備え、
   該流動体供給手段側に、前記容器に供給される前記流動体の流量を調節する流量調節手段を設け、前記流動体供給手段により供給される前記流動体に起因する前記容器内の前記流動体の流れに基づいて、前記ワークと前記切削屑の一方を前記容器の下方に沈降させ、他方を前記容器の上方側に浮上させて、前記ワークと前記切削屑とを分離するワーク分離装置であって、
   前記ワーク及び前記切削屑の沈降速度を検出する沈降速度検出手段と、前記容器への前記流動体の供給が行われない状態での前記ワーク及び前記切削屑各々の沈降速度と、前記流動体供給手段が前記容器に前記流動体を供給した際の該容器内の前記流動体の流れの速度とに基づいて前記流動体の流量を算出する流量算出手段を備え、前記流量調節手段が、前記流量算出手段によって算出される流量に基づいて調節されることを特徴とするワーク分離装置。
2. 前記流量算出手段は、前記容器への流動体の供給が行われない状態での前記ワークの沈降速度（Ｖｗ）及び前記切削屑の沈降速度（Ｖｃ）と、前記流動体供給手段が前記容器に前記流動体を供給した際の該容器内の流動体の流れの速度（ＶＦ）とのそれぞれの差（Ｖｗ’とＶｃ’）が、互いに逆の符号を有するように、前記容器に供給する流動体の流量を定めることを特徴とする請求項１に記載のワーク分離装置。
3. 前記速度検出手段が、前記流動体内を沈降する前記ワーク及び前記切削屑を検出する複数のセンサを前記容器の上下方向に所定距離離間させて配置し、前記複数の各センサ間の距離と、該各センサによる前記ワーク又は前記切削屑の検出時間の差に基づいて前記ワーク及び前記切削屑の沈降速度を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク分離装置。

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