JP2586185Y2 - 切塵集塵ヘッド - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案はアタッチメントおよび工
具の着脱機能を有するＮＣ工作機械のラム本体に取付け
て切削加工時に発生した切塵を自動的に吸引回収するア
タッチメントタイプの切塵集塵ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】工作機械においては、切削加工により生
じる切粉や切削剤（以下これらを総称して切塵という）
が加工面やテーブル上に載っているときこれを排除して
回収する必要がある。

【０００３】このような切塵の排除を自動的に行なわせ
る手段としては、切塵をスクレーパにより押し落とすラ
ッセル方式、圧縮エアを吹きつけて切塵を吹き飛ばす吹
き飛ばし方式、吸引力により切塵を吸入して回収する吸
引方式に大別される。

【０００４】これら各方式のうち、工具に代えて用いる
ラッセル方式によるものは、図５に示すように工作機械
の主軸に工具に代えて連結するシャンクａを有するラッ
セル軸ｂの下端にスクレーパｃが固着され、シャンクａ
を介してスクレーパｃの下縁で切塵を押し落とすように
なっている。

【０００５】圧縮エアにより吹き飛ばす吹き飛ばし方式
のものは、図６に示すように機械本体より供給される圧
縮エアを用い、シャンクａと機械本体よりエア供給を受
ける受口ｄおよびノズルｅにより構成され、下端のノズ
ルｅから圧縮エアを吹き出させて切塵を吹き飛ばすもの
である。

【０００６】吸引により回収する吸引方式のものは、図
７に示すようにシャンクａの回転により負圧発生部ｆで
負圧を発生させ、その負圧により切塵を吸引し、負圧発
生部ｆの側部の排出口ｇに接続されるホース（図示せ
ず）を通じて他部へ導き、回収するようになされてい
る。

【０００７】このほか、キリ穴等の内部に入った切塵を
圧縮エアにより吹き飛ばして舞い上がらせ、その舞い上
がった切塵をメッシュ構造の切塵タンクにエアとともに
回収するものや、上面側面用の面加工時に発生した切塵
の除去用としては舞い上がった切塵を吸引するものがあ
るが、この種のものはいずれも集塵機にホースを継いで
使用するか、あるいは工場エアを使用して集塵するもの
であり、カッタが取りつけられたアーバ本体に吸引用の
ケーシングがベアリングを介して取りつけられ、自動交
換可能としている。そしてアーバ本体とカッタが回転し
てもケーシングが回らないようにするため回り止め金具
により固定させ、切削時に発生した切塵は吸引口から他
部の集塵機や工場エア回収部に吸引して回収される。こ
のケーシング側の吸引口とホースとは特殊なジョイント
により自動脱着が可能となっている。さらに吸引力の増
大と切塵飛散防止のためにケーシングとワーク上面との
隙間を管理する調整リングや切塵案内板を設けるなどに
より吸引効率を高めるようになされている。

【０００８】一方、前記図７で示した吸引方式のアタッ
チメント構造であって、工作機械の主軸に装着し、吸引
力により切塵を吸引排除する具体的な例として実公平１
−４１５５４号公報に記載の切粉除去工具がある。この
工具は、主軸の回転によりこれに直結される羽根を回転
させ、この羽根の回転により吸引力と切塵搬送力とを発
生させて切粉類を除去するものであり、ケーシングの下
面に開口する吸引口から吸引した切塵を上方側部の排出
口からフレキシブルホースを通じてチップコンベヤへ導
き、このコンベヤにより回収するようになっている。そ
してこの排出口とホースとは自動脱着ができる。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】しかしてＡＴＣが可能
なラッセル方式のものは、平面上にある切塵の除去に対
しては多量の処理ができ、能率的であるが、穴や窪みの
内部に入り込んでいる切塵の除去は不可であり、そのた
め使用対象が大幅に制限されてしまう欠点がある。また
スクレーパにより除去した切塵はワーク下のテーブル上
に落とすだけであるから、いずれ後処理が必要となり、
２重の作業となる。

【００１０】このような穴や窪み内に入った切塵を除去
する手段としては圧縮エアで吹き飛ばす方式は有効であ
るが、吹き飛ばされる切塵が他の切塵除去済みの穴や窪
みに再び入ってしまうことがあり、すべての切塵を排除
することが容易でない。また吹き飛ばされた切塵はいず
れ別途回収する必要がることからやはり２度手間を要
し、ラッセルタイプと同様な欠点が指摘される。

【００１１】圧縮エアの吹きつけにより舞い上がった切
塵をメッシュ構造の切塵タンクに回収するものは、回収
時にメッシュにより切塵とエアとを区分するためメッシ
ュの粗さが問題となり、目が粗いと細かい切塵を捕捉で
きずに出てしまい、目が細かいと目詰りして吸引効率が
減退するという問題を伴う。そしていずれにおいても圧
縮エアを用いる方式では、屋内の空気汚染の原因ともな
り、好ましくない。

【００１２】前記公報に記載の切粉除去工具では、羽根
が主軸に直結されて主軸と１：１で回転し、その羽根の
回転のみによって切塵の吸引、排出を行なわせるので、
吸引力が弱く、大きい切塵や思い切塵は吸い上げられず
に、適切い処理することができない。また排出口からホ
ースを通じて回収箇所へ搬送しているので、移動量の大
きい工作機械や大型のワーク加工時には長いホースが必
要となり、そのために排出力が弱くなり、不向きであ
る。これらに加え、吸引口の形状によって吸引効率が大
きく異なるため、吸引口の形状は切塵の形状や大きさ、
加工箇所のワーク形状等の諸条件にあったものが必要で
あるが、上記公報の切粉除去工具では吸引口の形状が一
定化されるため前記諸条件に対応することができず、ま
た対応させるためには多種類の除去工具を準備しなけれ
ばならないことになってコスト的に不利になることは免
れない。さらに工作機械の回転軸に接続して切塵を吸引
除去する工具としたものとして実開昭６２−５８１４７
号公報に記載のものがあるが、この種従来の工具では、
前記回転軸と同軸上のファンの回転により吸引力を発生
させて切塵を吸引する構造となるから大きな吸引力が得
られず、仮に増速装置によりファンの回転数を上げても
エアを攪拌するだけで吸引力を高めることができず、比
重の大きい切塵や大きい形状の切塵を確実に吸引するこ
とができなかった。このようなことから上記のような吸
引装置では、実開昭６１−１２０４４５号公報にもみら
れるように高圧のエアを吹きつけ、これにより剥離した
切塵を吸引させるようにした補助的な手段を付加するこ
とによっている。しかしこのように高圧エアを吹きつけ
ると前述のように切塵が飛散するという問題点を有する
ことになる。

【００１３】本考案はこれに鑑み、工作機械のラム本体
と主軸に装着して強い吸引力により切塵を効率よく回収
し、かつ随時切塵の排出を可能とするアタッチメントタ
イプの切塵集塵ヘッドを提供することを目的としてなさ
れたものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記従来の技術が有する
問題点を解決するため、本考案は、アタッチメントおよ
び工具の着脱機能を有するＮＣ工作機械に用いる切塵集
塵ヘッドであって、上端に工作機械のラム本体の主軸に
結合して回転を受けるシャンク部を備えたケーシング
と、このケーシングの側部に上下方向に配設された吸引
装置と、前記ケーシング内に設けられ吸引された切塵を
貯留する切塵貯留室と、前記ケーシングの下部に前記切
塵貯留室内に連通しかつ該ケーシング下端から突出する
よう自動交換可能に取付けられた口元ノズルと、前記ケ
ーシングに併設され吸引通路およびフィルタを通じて前
記切塵貯留室に連通する吸引装置のブロワ室と、このブ
ロワ室内に縦設され上下端がブロワ室の上下部に軸承さ
れた回転軸と、この回転軸に軸方向に間隔をおいて固着
された複数枚の吸引用の羽根と、前記ブロワ室の下部に
開口された排気口と、前記切塵貯留室および吸引装置の
ブロワ室と隔壁により隔絶してケーシング上部に配設さ
れ前記シャンク部の回転を前記回転軸に増速して伝達す
る伝導機構と、前記切塵貯留室の下部に設けられた切塵
排出機構とを具有することを特徴とする。

【００１５】

【作用】工作機械の主軸にシャンク部を結合して主軸を
回転駆動すると、その主軸の回転が伝導機構を通じ吸引
装置に伝達されてこれを所定の回転数により回転し、こ
の吸引装置の駆動により発生する負圧が口元ノズルに作
用して口元ノズルから切塵を吸引する。口元ノズルから
吸引された切塵は、ケーブル内の切塵貯留室内に貯留さ
れ、エアのみが吸引装置の排気口から外部に排出され
る。また切塵貯留室に切粉が充満したときは、適時に切
塵貯留室の排出機構を作動させて切塵を所定の場所に排
出させる。

【００１６】

【実施例】以下、本考案を図面に示す実施例を参照して
説明する。

【００１７】図１は本考案による切塵集塵ヘッド１の第
１実施例を縦断して斜視図で示すもので、ケーシング２
の上部にシャンク部３が、同下部に口元ノズル４が設け
られ、ケーシング２の側部には吸引装置５が、そしてケ
ーシング２内には切塵貯留室６が設けられている。

【００１８】シャンク部３は、ケーシング２の上面に固
設された筐体７に縦方向の軸８が軸受９，１０により回
転自在に支持されており、この軸８の上端突出部分には
主軸１１の軸端のテーパー孔部１２に嵌合されるガイド
テーパー部１３およびその先端に抜け止め用のプルスタ
ッド１４が設けられ、このガイドテーパー部１３の基部
の円板部１５に主軸１１の軸端のドライブキー１６，１
６が係合するドライブキー溝１７，１７が直径線上対称
位置に形成されていて、前記プルスタッド１４およびガ
イドテーパー部１３が主軸１１の軸孔に嵌合したときド
ライブキー１６，１６がドライブキー溝１７，１７に係
合して主軸１１の回転が軸８に伝達されるようになって
いる。

【００１９】前記筐体７の上面は主軸１１のラム本体１
８の下面に接合する取付面１９とされ、その各辺部の中
央位置には切欠からなる位置決め部２０，２０…が形成
されていて、主軸１１のラム本体１８側の位置決め突部
２１，２１…と係合して取付け位置が定められるように
なっている。

【００２０】吸引装置５は、前記ケーシング２の側部に
付設されたブロワ室２２を有し、このブロワ室２２の中
央に縦方向の回転軸２３が内挿されて軸受２４，２５に
より回転自在に支持され、この回転軸２３には複数枚の
羽根２６，２６…が固着されている。このブロワ室２２
の上端とケーシング２内の切塵貯留室６とが吸引通路２
７で連通され、またブロワ室２２の下端には外部に連通
する排気口２８が開口されている。

【００２１】前記ブロワ室２２の上端から突出する回転
軸２３の端部と前記シャンク部３の軸８とは回転伝導機
構２９により回転的に連結されており、主軸１１の回転
を回転軸２３に変速（増速）して伝達することが可能な
構成とされている。

【００２２】第１実施例においては、回転軸２３の軸端
に小径のプーリー３０が固着され、前記シャンク部３の
軸８には大径のプーリー３１が固着されていてこれらプ
ーリー３０，３１にＶベルト３２が巻回され、主軸１１
の回転が軸８、プーリー３１、Ｖベルト３２、プーリー
３０を介して回転軸２３に増速して伝達されるようにな
されている。

【００２３】切塵貯留室６は、ケーシング２内に隔壁３
３，３４により区画形成され、その下端には前記軸８と
同一軸線上に口元ノズル４がノズル嵌合孔３５に挿着支
持されている。

【００２４】この口元ノズル４は、図３に示すように自
動交換用アームに対する位置決め用としての位相溝３６
と、グリップ用のテーパー溝３７とを有し、切塵貯留室
６の下端のノズル嵌合孔３５との位置合わせは位置決め
ピン３８により定められるようにしている。また口元ノ
ズル４の上端には、ノズル嵌合孔３５のノッチ（図示せ
ず）に係合して抜け止めされるノッチ溝３９が形成され
ている。

【００２５】上記ノズル嵌合孔３５に続いて内方に切塵
の吸引通路となるガイドパイプ４０が連設され、このガ
イドパイプ４０の上端の開口部４０ａは切塵貯留室６の
上方位置に上向きに開口されており、この開口部４０ａ
に対向するように下向きに凹曲するへの字状をなす誘導
板４１が設けられ、この誘導板４１の直上位置に前記の
連通孔２７が開口されている。

【００２６】この誘導板４１の背面（上面）と他側の隔
板３３との間にカートリッジタイプのフィルタ４２が支
持部４３，４３に交換可能に支持され、前記連通孔２７
と切塵貯留室６とがフィルタ４２によって区画されてい
る。

【００２７】前記切塵貯留室６の底部は開閉自在な蓋４
４により封止され、これを随時開放する手段を含み切塵
の排出機構４５を構成している。この蓋４４は、図２に
示すようにケーシング２に固設の軸受部４６に蓋４４か
ら突出する支持アーム４７が軸４８により枢支されて矢
印のように開閉可能とされ、この支持アーム４７の先端
にはケーシング２にブラケット４９を介して枢支された
エアシリンダ５０のロッド５１が連結されていて、この
シリンダ５０の作動により蓋４４が開閉するように形成
されている。

【００２８】なお、切塵集塵ヘッド１を主軸１１に装着
する際に該ヘッド１の前後左右のバランスを保つため、
軸８の中心に対し吸引装置５とは反対側のケーシング２
内にバランスウエスト室５２が設けられており、その内
部に必要重量のバランスウエストを装入するようにして
いる。上記各図中５３はエアシリンダ５０への圧縮エア
供給配管、５４は蓋４４の密閉性を維持するためのパッ
キンを示す。

【００２９】したがって上記実施例においては、切塵集
塵ヘッド１を工具に代えてラム本体１８および主軸１１
に装着すると、その上端のシャンク部３のテーパー部１
３がガイドとなって挿入され、主軸１１のラム本体１８
の位置決め突部２１，２１…と筐体７の位置決め部２
０，２０…に係合して位置が定められるとともに主軸１
１の軸端のドライブキー６，６が軸８の円板部１５のド
ライブキー溝１７，１７に係合することによって主軸１
１とシャンク部３の軸８とが回転的に連結される。この
ときシャンク部３のプルスタッド１４は主軸１１の軸孔
に係着されて抜け止めされるとともにクランプ孔６０を
ラム本体１８に内蔵されているクランプ機構（図示省
略）により結合することによりラム本体１８と切塵集塵
ヘッド１が固着される。

【００３０】こうしたのち主軸１１が回転すると、それ
と同時に回転する軸８からＶベルト３２を介して吸引装
置５の回転軸２３が増速されて回転し、羽根２６，２６
…が回転して連通孔２７、ガイドパイプ４０、口元ノズ
ル４を通じ外気を吸引する。工作機械の自動割出しによ
り加工穴や窪みの箇所に口元ノズル４の位置を合わせ、
その箇所に溜っている切塵を吸入する。

【００３１】口元ノズル４から吸入された切塵や切削剤
はガイドパイプ４０の開口部４０ａから切塵貯留室６内
に入り、その開口部４０ａに対向しておかれる誘導板４
１により下方へ導かれて切塵貯留室６内に重力により落
下する。切塵と共に吸引された粉塵やミストはエアと共
にフィルタ４２へ導かれ、このフィルタ４２を取る際に
捕捉されて清浄なエアのみがブロワ室２２に吸引され、
ブロワ室２２の下方の排気口２８から外部に排出され
る。

【００３２】切塵貯留室６が切塵類で満杯になったとき
は、ＮＣ指令によりエアシリンダ５０に配管５３を通じ
て圧縮エアが供給され、ロッド５１が引かれて蓋４４が
開き、指定場所へ切塵類の貯留物を自動的に排出する。

【００３３】図４は本考案の第２実施例を横断して斜視
図で示すもので、主軸１１の回転を吸引装置５の回転軸
２３に伝達する伝導機構２９をギャ構造としたものであ
る。その特徴として図１で示した第１実施例に較べ省ス
ペース化を図り、駆動部にギャを使用していることにあ
る。すなわち軸８に大ギャ５５（この実施例では省スペ
ース化と増速効率を図るため内歯ギャを示しているが、
外歯ギャでもよい。）が固着され、吸引装置５の回転軸
２３には小ギャ５６を固着してこれらギャ５５，５６を
噛合わせ、これらギャ５５，５６を通じて主軸１１の回
転が吸引装置５の回転軸２３に増速して伝達されるよう
になされている。

【００３４】この実施例の場合、吸引装置５のブロワ室
２２がケーシング２の内部側に入り込んで位置し、切塵
貯留室６の大部分はブロワ室２２の下部位置におかれ、
ガイドパイプ４０はブロワ室２２の脇の空間部の一側に
そって延びるように配設されている。またブロワ室２２
の排気口２８はケーシング２の側部に開口されている。
そのほかの構成は図１および図２に示した第１実施例と
同様であるから、図１および図２と対応する部分にはこ
れと同一符号を付して説明は省略する。

【００３５】なお口元ノズル４は工作機械のＡＴＣ機能
により自動交換することを標準仕様とするが、所定の場
所に複数種類の口元ノズル４をストックしておき、主軸
１１に装着された切塵集塵ヘッド１がＮＣ指令による機
械動作によって受取りに行き、交換するようにしてもよ
い。また場合によっては、口元ノズル４にホースを接続
し、切塵集塵ヘッド１のみでは集塵できない箇所、例え
ば深い穴や曲りくねった箇所の切塵を手動で吸引させる
ことも可能である。吸引装置５についても、図示の実施
例では回転軸２３に羽根２６，２６…を取付けたブロワ
タイプの場合について示したが、この吸引装置５の構造
は他にシロッコファン等回転により負圧を発生させるも
のであれば適用し得ることはもちろんである。

【００３６】

【考案の効果】以上説明したように本考案によれば、切
塵集塵ヘッドを自動交換機能により工作機械のラム本体
と主軸に装着してＮＣ制御等により所定箇所の切塵を吸
引して回収を図ることができるので、無人により長時間
の切塵の除去ができ、稼働効率を著しく高めることがで
きる。またケーシングに吸引装置を隣接して設けるとと
もにケーシング内部に吸引された切塵類を貯留する切塵
貯留室を設け、この吸引装置は、前記ケーシングに並設
されたブロワ室内に縦方向に延びる回転軸に複数枚の羽
根を設けるとともにシャンク部の回転を増速して回転軸
に伝達しているので、強い吸引力での切塵の吸引が可能
となり、それでいてケーシング内に切塵貯留部を保有す
るので、従来の集塵設備や工場エアを使用する場合のよ
うに長いホースを引きずる必要がなく、ホース支え等の
付帯設備も不要となることから工作機械の周辺が煩雑化
することがなく、コンパクトな構成により強力な集塵力
をもって切塵を除去することができる。さらに切塵貯留
室内に溜った切塵は適時に排出機構を作動することによ
り所定の場所へ排出させることができるので、人手を介
しての回収も不要となるなどの種々の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による切塵集塵ヘッドの第１実施例を示
し、主軸から外した状態時の縦断斜視図

【図２】図１の外観を示す斜視図

【図３】図１における口元ノズルの詳細を示す拡大斜視
図

【図４】本考案による切塵集塵ヘッドの第２実施例を示
す縦断斜視図

【図５】従来のスクレーパ方式のヘッドを示す斜視図

【図６】従来の吹き飛ばし方式のヘッドを示す斜視図

【図７】従来の吸引方式のヘッドを示す斜視図

【符号の説明】

１ 切塵集塵ヘッド ２ ケーシング ３ シャンク部 ４ 口元ノズル ５ 吸引装置 ６ 切塵貯留室 ８ 軸 １１ 主軸 １４ プルスタッド １８ ラム本体 ２０ 位置決め部 ２１ 位置決め突部 ２３ 回転軸 ２６ 羽根 ２７ 吸引通路 ２８ 排気口 ２９ 回転伝導機構 ４０ ガイドパイプ ４１ 誘導板 ４２ フィルタ ４４ 蓋 ４５ 切塵排出機構 ５０ エアシリンダ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23Q 11/00

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】アタッチメントおよび工具の着脱機能を有
   するＮＣ工作機械に用いる切塵集塵ヘッドであって、上
   端に工作機械のラム本体の主軸に結合して回転を受ける
   シャンク部を備えたケーシングと、このケーシングの側
   部に上下方向に配設された吸引装置と、前記ケーシング
   内に設けられ吸引された切塵を貯留する切塵貯留室と、
   前記ケーシングの下部に前記切塵貯留室内に連通しかつ
   該ケーシング下端から突出するよう自動交換可能に取付
   けられた口元ノズルと、前記ケーシングに併設され吸引
   通路およびフィルタを通じて前記切塵貯留室に連通する
   吸引装置のブロワ室と、このブロワ室内に縦設され上下
   端がブロワ室の上下部に軸承された回転軸と、この回転
   軸に軸方向に間隔をおいて固着された複数枚の吸引用の
   羽根と、前記ブロワ室の下部に開口された排気口と、前
   記切塵貯留室および吸引装置のブロワ室と隔壁により隔
   絶してケーシング上部に配設され前記シャンク部の回転
   を前記回転軸に増速して伝達する伝導機構と、前記切塵
   貯留室の下部に設けられた切塵排出機構とを具有するこ
   とを特徴とする切塵集塵ヘッド。