JP2022130954A - 集塵装置及び集塵方法 - Google Patents

Abstract

【課題】集塵したダストの成形性を向上させること。【解決手段】負圧発生源により発生した負圧により吸引したダストを固形化する集塵装置であって、負圧発生源により外部から吸引されて自重落下したダストを貯留する貯留槽と、貯留槽内に貯留されたダストを成形室（３５０）で固形化するダスト固形化機構（３５）と、負圧により成形室（３５０）内に流入するエアを、貯留槽内のダストとの間を仕切って抜き取るエア抜きダクト（３６１）と、を備える集塵装置（３）とする。【選択図】図３

Description

本発明は、集塵装置及び集塵方法に関する。

金属材料等のレーザー加工、プラズマ加工、および溶接などの際に発生するヒュームを含むダストは、作業者が吸引すると健康に深刻な被害を与える恐れがある。
そのため、作業環境を清浄に保つため集塵装置を作動させて、ダストを作業環境から除去することが行われている。
ここで集塵装置に収集されたダストは、かさ密度が小さい状態であり、この状態のままでは取り扱いが難しいため、ダストを圧縮して固形化し、扱いやすい状態（例えば、ペレット状）に加工することが行われる。
扱いやすい状態に加工されたダストは、再溶融等の処理を行うことで再利用可能となる。

従来技術の一例である特許文献１には、集塵機で回収するダストをプレダストボックス内で圧縮し固形化する技術が開示されている。

特開２０００－１４０７９９号公報

しかしながら、切りくず及び粉塵等を含むダストの成形性には改善の余地がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、集塵したダストの成形性を向上させることを目的とする。

上述の課題を解決して目的を達成する本発明の一側面は、負圧発生源により発生した負圧により吸引したダストを固形化する集塵装置であって、負圧発生源により外部から吸引されて自重落下したダストを貯留する貯留槽と、貯留槽内に貯留されたダストを成形室で固形化するダスト固形化機構と、負圧により成形室内に流入するエアを、貯留槽内のダストとの間を仕切って抜き取るエア抜きダクトと、を備える。

上述の集塵機は、成形室内に流入するエアをエア抜きダクトによって抜き取る構成なので、固形化時（圧縮時）において、ダストは装置内を再飛散しにくくなる。
その結果、ダストの成形性を向上させることができる。

本発明の一態様では、ダスト固形化機構は、貯留槽の下部内面を構成する壁部と、壁部に形成された孔部内に配置され、駆動源により壁部から貯留槽内に進出し、また後退するように駆動される加圧ロッドと、加圧ロッドが進出したときに加圧ロッドと協働してダストを圧縮して固形化する停止部材と、を備え、エア抜きダクトは、一端の内部が孔部に設けられた通風孔に連通する。
エア抜きダクトの一端がダストを貯留している貯留槽の下部の壁部に形成された孔部に設けられた通風孔と連通しているので、固形化時（圧縮時）でもダストを再飛散しにくくすることができる。

本発明の一態様では、エア抜きダクトの他端は、貯留槽内のダスト貯留上限位置よりも上方に位置する。
ダストを貯留している貯留槽より上方にエア抜きダクトの他端を設けているので、成型室から抜き取ったエアをダスト再飛散の原因となりにくい場所に排気することができる。

本発明の一態様では、貯留槽の下部であって成形室の上方には、ダストを撹拌する撹拌機構が設けられている。
ダストを均質にすることで、ダストの成形性を向上させることができる。

本発明の一態様では、ダストは、ヒュームと固形化阻害物とを含む。
成形された固形化物における、固形化を阻害する固形化阻害物の含有率が相対的に増大するのを防ぐことができる。

本発明の別の側面は、負圧発生源により発生した負圧により吸引したダストを固形化する集塵方法であって、負圧発生源により外部から吸引されて自重落下したダストを貯留槽に貯留すること、貯留槽内に貯留されたダストを成形室で固形化すること、負圧により成形室内に流入するエアを、貯留槽内のダストとの間を仕切って抜き取ること、を含む。

上述の集塵方法では、成形室内に流入するエアをエア抜きダクトによって抜き取る構成なので、固形化時（圧縮時）において、ダストは装置内を再飛散しにくくなる。
その結果、ダストの成形性を向上させることができる。

本発明によれば、集塵したダストの成形性を向上させることができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態に係る集塵装置の概略構成を示す図である。 図２は、撹拌機構及びダスト固形化機構を示す図である。 図３は、撹拌機構、ダスト固形化機構及びエア抜き機構を示す図である。 図４は、図３に対応する斜視図である。 図５は、エア抜きダクトが設置されていない比較例を示す図である。

以下に、本発明の構成について図面を参照して説明する。
ただし、本発明は、以下の実施形態の記載によって限定解釈されるものではない。

＜実施形態＞
以下では、レーザー加工機から発生するダストを固形化する場合の例を説明する。
このダストは、微細なヒューム及び粗大なスパッタが含まれている。
ヒュームは圧縮して固形化しやすい。
スパッタは、ヒュームよりも質量及びサイズが大きく、固形化しにくい。
従って、発生したダスト（微細なヒュームと粗大なスパッタを含む）を固形化する場合は、微細なヒュームの含有率を高める必要がある。

図１は、本実施形態に係る集塵装置３の概略構成を示す図である。
図１に示す集塵装置３は、ダスト導入口３１と、ダスト捕捉機構３２と、貯留槽３３と、撹拌機構３４と、ダスト固形化機構３５と、エア抜き機構３６と、を備える。
集塵装置３は、例えばレーザー加工機から発生するダストを集塵する。

ダスト導入口３１は、ダスト発生源に伸びる、図示しないダクトが接続され、集塵装置３の負圧発生源で発生させた負圧によりダストを吸引する。
ダスト捕捉機構３２は、集塵装置３の上部に設けられ、ダスト導入口３１から流動するダストを捕捉して落下させる。
ダスト捕捉機構３２は、集塵装置３の上部に負圧を発生させる負圧発生源であるファン３２０を備える。
なお、ファン３２０にはフィルタが設けられており、このフィルタは、ファン３２０へのダストの侵入を防止する。
貯留槽３３は、傾斜側壁３３０を有し、ダスト捕捉機構３２で落下したダストを貯留する。

図２は、撹拌機構３４及びダスト固形化機構３５を示す図である。
図２に示す撹拌機構３４は、貯留槽３３の下方に配置されている。
集塵装置３の運転状態及びダストの再飛散等により、貯留槽３３に貯留されたダスト内のヒューム及びスパッタの含有率は変動しうる。
撹拌機構３４は、撹拌アーム３４０を備え、撹拌アーム３４０の回転等により、貯留槽３３の下方で貯留されたダストを撹拌して均質化する。
撹拌により均質化されたダストは、ダスト固形化機構３５に移動する。
撹拌機構３４によれば、簡便な構造でダストの成分を均質化し、ダストの固形化を安定して行うことができる。
ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、集塵装置３には、撹拌機構３４が設けられていなくてもよい。

図３は、図１の撹拌機構３４、ダスト固形化機構３５及びエア抜き機構３６を示す図である。
図４は、図３に対応する斜視図である。
図３に示すダスト固形化機構３５は、撹拌機構３４の下方に配置されている。
ダスト固形化機構３５は、貯留槽３３内に貯留されたダストを成形室３５０でペレット状に固形化する。

ダスト固形化機構３５は、成形室３５０に配置されて成形孔３５１が設けられた成形部材３５２と、ロッド３５３，３５４と、貯留槽３３の下部内面を構成する壁部３５５と、を備える。
ロッド３５３は、加圧ロッドであり、壁部３５５に形成された孔部３５７内に配置され、図示しない駆動源により壁部３５５から貯留槽３３内に進出し、また後退するように駆動される、成形孔３５１内に進入及び退避可能なロッドである。
ロッド３５４は、閉止ロッドであり、成形孔３５１及び壁部３５５に形成された孔部３５６内に配置され、固形化物の成形時には静止し、ロッド３５３が進出したときにロッド３５３と協働してダストを圧縮して固形化する停止部材である。
ロッド３５３は、成形室３５０に落下して貯留されたダストを成形孔３５１内に押し込み、成形孔３５１内ではロッド３５３の加圧面とロッド３５４の加圧面とによりダストが押し固められることで、ペレット状の固形化物が成形される。
成形された固形化物は、ロッド３５３とロッド３５４との間に挟持され、ロッド３５３とロッド３５４とともに成形孔３５１を通過して、排出孔３５５まで搬送されて排出される。

なお、ここでは、ロッド３５３は加圧ロッドであり、ロッド３５４は閉止ロッドであるとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ロッド３５３を閉止ロッドとし、ロッド３５４を加圧ロッドとしてもよいし、ロッド３５３，３５４の双方を往復動可能としてもよい。
なお、ロッド３５３，３５４の断面形状は、円形であってもよいし、正六角形等の多角形であってもよい。

エア抜き機構３６は、ダスト固形化機構３５から貯留槽３３内に負圧により流入するエアを、貯留槽３３内に貯留されたダストとの間を仕切ってダスト固形化機構３５から抜き取ることで、成形室３５０へのエアの侵入を防止し、ダスト固形化機構３５の成形室３５０におけるダストの飛散を防止する。

エア抜き機構３６は、通風孔３６０と、エア抜きダクト３６１と、シール部３６２と、を備える。
通風孔３６０は、成形室３５０の外側であって、孔部３５６，３５７に設けられている。
エア抜きダクト３６１は、一端の内部が孔部３５６，３５７に設けられた通風孔３６０に連通し、孔部３５６，３５７から抜き取られたエアの退避経路を形成する。
エア抜きダクト３６１の他端の位置は、特に限定されるものではないが、貯留槽３３内のダスト貯留上限位置よりも上方であることが好ましい。
シール部３６２は、成形室３５０と通風孔３６０との間を簡易的にシールする部材である。
なお、壁部３５５は、エア抜きダクト３６１を囲み、エア抜きダクト３６１の経路を確保している。

以上説明した本実施形態に係る集塵機３の作動について以下に説明する。
貯留槽３３内に貯留されるダスト（微細なヒュームと粗大なスパッタの混合物）が撹拌機構３４を経由してダスト固形化機構３５の成型室３５０に落下する。
このとき、エアも同時に成型室３５０に流入する。

成型室３５０に流入したダストはロッド３５３とロッド３５４とにより圧縮される。
このとき、ダストと同時に流入したエアがロッド３５３とロッド３５４の圧力により、成型室３５０から貯留槽３３内に逆流する際にエアが微細なヒュームを連れ出して再飛散させることを防止するために、エア抜き機構３６によって成型室３５０内のエアを抜き取る。
具体的には成型室３５０の孔部３５６，３５７に連通している通風孔３６０によってエアを逃がし、逃がしたエアはエア抜きダクト３６１を経由して貯留槽３３の上方に排気される。
排気される位置は、貯留槽３３におけるダスト貯留上限位置よりも上方としてもよい。

以上説明した本実施形態に係る集塵機３の効果について、図５を用いて以下に説明する。
成形されるペレット状の固形化物には、微細なヒューム及び粗大なスパッタが含まれており、固形化物内のスパッタ含有率が高い場合には、成形性が低下してしまい強度を確保することができず、排出孔３５５から排出される際に固形化物が崩壊してしまう。
エア抜きダクト３６１が設置されていない場合（比較例の場合）には、ヒュームがロッド３５４と成形孔３５１又は孔部３５６との間隙からのエアの噴出しにより飛散してしまい、成形するペレットのスパッタ含有率が高くなってしまう。
そこで、本実施形態によれば、エア抜きダクト３６１の設置により、ロッド３５３，３５４と成形孔３５１又は孔部３５６との間隙からのエアを逃がすことが可能となり、成形室３５０へのエアの侵入を抑制することができる。
その結果、ダストの飛散、特にヒュームの飛散を抑えることができるので、ヒュームの含有率が高くなり、成形されるペレットの強度を確保することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る集塵装置３によれば、ダスト固形化機構３５の成形室３５０へのエアの侵入を防止することができ、成形室３５０におけるダストの飛散、特にヒュームの飛散を防止することができる。
そのため、成形される固形化物内のスパッタ含有率を抑え、固形化物の成形性の低下を抑えることができる。
従って、本実施形態に係る集塵装置３によれば、集塵したダストの成形性を向上させることができる。

なお、本実施形態では、レーザー加工機から発生するダストを固形化する場合を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
本発明は、プラズマ加工機による加工時又は溶接時に発生するダスト等、固形化阻害要因が含まれるダストに適用することができる。
又は、本発明は、固形化阻害要因が含まれないダストにも適用することができる。
この場合、成形時において、ダストが成形孔３５１に対して粗密状態が生じることなく均質に押し込まれるので、固形化物の強度の低下を抑制することができる。

３ 集塵装置
３３ 貯留槽
３３０ 傾斜側壁
３４ 撹拌機構
３４０ 撹拌アーム
３５ ダスト固形化機構
３５０ 成形室
３５１ 成形孔
３５２ 成形部材
３５３ 第１のシリンダロッド
３５４ 第２のシリンダロッド
３５５ 壁部
３５６，３５７ 孔部
３６ エア抜き機構
３６０ 通風孔
３６１ エア抜きダクト
３６２ シール部

Claims (6)

1. 負圧発生源により発生した負圧により吸引したダストを固形化する集塵装置であって、
   前記負圧発生源により外部から吸引されて自重落下したダストを貯留する貯留槽と、
   前記貯留槽内に貯留されたダストを成形室で固形化するダスト固形化機構と、
   前記負圧により前記成形室内に流入するエアを、前記貯留槽内のダストとの間を仕切って抜き取るエア抜きダクトと、を備える集塵装置。
2. 前記ダスト固形化機構は、
   前記貯留槽の下部内面を構成する壁部と、
   前記壁部に形成された孔部内に配置され、駆動源により前記壁部から前記貯留槽内に進出し、また後退するように駆動される加圧ロッドと、
   前記加圧ロッドが進出したときに前記加圧ロッドと協働してダストを圧縮して固形化する停止部材と、を備え、
   前記エア抜きダクトは、一端の内部が前記孔部に設けられた通風孔に連通する、請求項１に記載の集塵装置。
3. 前記エア抜きダクトの他端は、前記貯留槽内のダスト貯留上限位置よりも上方に位置する、請求項２に記載の集塵装置。
4. 前記貯留槽の下部であって前記成形室の上方には、ダストを撹拌する撹拌機構が設けられている、請求項１から３のいずれか一項に記載の集塵装置。
5. 前記ダストは、ヒュームと固形化阻害物とを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の集塵装置。
6. 負圧発生源により発生した負圧により吸引したダストを固形化する集塵方法であって、
   前記負圧発生源により外部から吸引されて自重落下したダストを貯留槽に貯留すること、
   前記貯留槽内に貯留されたダストを成形室で固形化すること、
   前記負圧により前記成形室内に流入するエアを、前記貯留槽内のダストとの間を仕切って抜き取ること、を含む集塵方法。

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