JP4712552B2

JP4712552B2 - 切粉・鉄粉の搬送装置

Info

Publication number: JP4712552B2
Application number: JP2005366294A
Authority: JP
Inventors: 恒樹丸田; 弘幸齋藤
Original assignee: 三明電機株式会社
Priority date: 2005-12-20
Filing date: 2005-12-20
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2025-12-20
Also published as: JP2007167995A

Description

本発明は切削盤で削られた切粉や研削盤で削られた鉄粉をタンクから排出する切粉・鉄粉の搬送装置に関する。

切削盤又は研削盤等の成形機械で削られた切粉・鉄粉等は、循環する冷却水によってタンクに回収される。タンク内の冷却水は循環されることから、通常、切粉や鉄粉を含まないように、切粉・鉄粉を分離して排出するようにしている。従来においては、図１１〜１２に示すように、切粉・鉄粉分離除去装置５０は、回転可能な吸着ドラム型のオイルセパレータ５５と呼ばれるものを使用して行われていた。このオイルセパレータ５５は、特許文献１によっても示されているように、吸着ドラム５６の周壁内に沿って、多数の鉄板５７を設置し、吸着ドラム５５の周壁内面位置側に対向して永久磁石５８を鉄板の回転移動時に追従できるように設置している。また、吸着ドラム５６の内面の他側には鉄板５７の消磁装置として電磁石５９を設置して構成されている。

図１２に示すように、このオイルセパレータ５５を使用する切粉・鉄粉分離除去装置５０は、タンク５１内を切粉・鉄粉回収部５２と冷却水送給部５３とに２分割するとともに、オイルセパレータ５５を切粉・鉄粉回収部５２側に配置していた。切削盤又は研削盤等の成形機械５４から、循環する冷却水とともにタンク５１内に回収された切粉・鉄粉は、オイルセパレータ５５によって永久磁石５８で吸着ドラム５６に吸着され、シュートの部位において手で剥ぎ取られることによって排出されていた。

これによって、切粉・鉄粉が除去された冷却水は冷却水送給部５３に流入され、冷却水がタンク５１から成形機械５４内に循環できることとなっていた。
特開平５−５７２１１号公報（２〜３頁、図１参照）

しかし、特許文献１に記載されているオイルセパレータ５５は、希土類の磁石を使用しているため磁力が大きく、また複雑に構成されていることからコストが高くなっていた。しかもこのオイルセパレータ５５を使用する切粉・鉄粉分離除去装置５０は、タンク５１を２分割に構成するとともに切粉・鉄粉を切削盤５４からタンク５１に戻すためのポンプ６０と、タンク５１内の切粉・鉄粉をオイルセパレータ５５に吸引するポンプ６１とを備えることになるから、部品点数を多くしてコストを上昇させることとなっていた。しかも、吸着ドラム５６内に可動部を有していることからメンテナンスの必要が生じて手間のかかることとなっていた。

本発明は、上述の課題を解決するものであり、簡単な構成でしかも廉価に構成するとともにメンテナンスフリーで行なうことのできる切粉・鉄粉の搬送装置を提供する。同時に、この搬送装置を切粉・鉄粉の大きさに対応できるように構成するものである。そのため、本発明に係る切粉・鉄粉の搬送装置は、
請求項１記載の発明では、切粉・鉄粉の搬送方向に延設して形成されるとともに前記搬送方向に対して直交又は略直交あるいは傾斜する溝及び前記溝間に形成されるコアが搬送方向に複数並設された鉄芯と、前記溝に挿通されて前記鉄芯に巻回されるコイルと、前記切粉・鉄粉が搬送する搬送面を備え、前記コイルに位相の異なる交流電流を流して移動磁界を発生させることによって、切粉・鉄粉を前記搬送面に沿って搬送可能に構成される切粉・鉄粉の搬送装置であって、前記鉄芯に形成される溝には、前記コイルの第１の巻線、第２の巻線又は第３の巻線が搬送方向に沿って順に挿通されるとともに、各溝には、隣接する同相の前記コイルが共有して巻回され、前記コアには、搬送方向に沿った幅方向両端面にそれぞれ水平溝が形成され、それぞれの前記水平溝に、前記コアの搬送方向に沿った幅より突出して形成された頭部部材が水平方向に沿って着脱可能に係合され、搬送方向に沿う幅方向の異なる前記頭部部材を交換することによって、搬送方向に沿って形成される前記溝の開口幅の長さが可変となるように構成されていることを特徴とするものである。

請求項２記載の発明では、前記コアは、胴部と前記胴部より搬送方向に沿って広幅に形成された前記頭部部材とを有し、前記頭部部材が、前記水平溝に係合する係合突起部を有して前記胴部の上面を覆う下開き台形筒状に形成されていることを特徴としている。

請求項３記載の発明では、前記コアは、胴部と前記胴部より搬送方向に沿って広幅に形成された前記頭部部材とを有し、前記頭部部材が、前記胴部の上面と同一面を有して前記胴部の両端面から搬送方向に沿って突出して配設されるとともに、それぞれの前記水平溝に係合する突起部を有して一対の頭部片として形成されていることを特徴としている。

請求項４記載の発明では、前記コアは、胴部と前記胴部より搬送方向に沿って広幅に形成された前記頭部部材とを有し、前記水平溝が臍孔に形成され、前記頭部部材が、前記胴部の上面と同一面を有して前記胴部の両端面から搬送方向に沿って突出して配設されるとともに、それぞれの前記臍孔に嵌め込む蟻臍を有した一対の頭部片として形成されていることを特徴としている。

請求項５記載の発明では、前記搬送面が、非磁性材又は弱磁性材あるいは薄板状の鉄板の部材上に形成されていることを特徴としている。

この発明によれば、切粉・鉄粉搬送装置は、鉄芯に巻回されたコイルに位相の異なる交流電流、例えば、二相又は三相交流の電流を流すことによって合成磁界を発生させる。合成磁界は時間とともに移動する移動磁界を形成することから、搬送面の一端に移動した切粉・鉄粉は吸引されて搬送面上を磁力で移動することとなり、搬送装置の他端から外部に排出される。従って、搬送装置の一端を、例えば、冷却水とともに循環された切粉・鉄粉が流入されているタンク内に配置し、他端をタンク外に配置すれば、タンク内の切粉・鉄粉は外部に排出されて冷却水を機内に送給することができる。このように、切粉・鉄粉搬送装置は、鉄芯とコイル及び搬送面だけの構成で切粉や鉄粉を搬送できることから高価なオイルセパレータを使用することなく簡単で廉価に構成することができる。しかも、この搬送装置はオイルセパレータのメンテナンスを必要としないことから手間がかかることもない。

また、成形機械によって切削される切粉・鉄粉は、その切削物しだいによりその大きさが変化する。大きさが異なる切粉・鉄粉に対して、この搬送装置の場合、鉄芯に形成された溝の開口幅を調整できるので、切粉や鉄粉の大きさにバラツキがあっても、その切粉や鉄粉の大きさに合わせて溝の開口幅を調整すれば、搬送をさらにスムーズに行うことが可能となる。

また、この発明によれば、鉄芯の溝に挿通する第１の巻線、第２の巻線又は第３の巻線は、位相の異なる交流電流、例えば、二相又は三相交流の電流が流れることによって位相をずらして合成磁界を発生させ、この合成磁界が時間とともに移動する移動磁界を形成することになるから、切粉・鉄粉は搬送面に沿って搬送される。これによって、簡単な構造で切粉・鉄粉を外部に排出させることができる。

さらに、切粉・鉄粉を搬送する搬送面が、鉄芯の周りに配置される非磁性材の上面に形成されていれば、切粉・鉄粉を効率的に搬送できるものであるが、例えば、弱磁性材（例えば、透磁率５５００以下のもの）や薄い鉄板（例えば、３．５ｍｍ内のもの）であってもよい。

次に、一形態の切粉・鉄粉搬送装置の詳細を図面に基づいて説明する。

図１は、切粉・鉄粉分離搬送ライン１を示す簡略図面であり、成形機械としては一例として研削盤で説明する。研削盤で研削することによって発生する切り屑は主に鉄粉であるため、以下、「切粉・鉄粉」を「鉄粉」で説明し「切粉・鉄粉搬送装置」及び「切粉・鉄粉分離搬送ライン」を、「鉄粉搬送装置１０」、及び「鉄粉分離搬送ライン１」とする。

鉄粉分離搬送ライン１は、研削盤３と、研削盤３で研削材を研削することによって発生した鉄粉を冷却水とともに回収させるポンプ５と、鉄粉・冷却水を回収するタンク７と、タンク７内の鉄粉を外部に搬送して排出する鉄粉搬送装置１０と、研削盤３とタンク７とをポンプ５を介して接続する回収経路８及び冷却水だけを研削盤３に送給する送給経路９とを備えている。

実施形態の鉄粉搬送装置１０は、一端をタンク７内に配置し他端をタンク７外に配置してタンク７内の切粉・鉄粉をタンク７内から分離してタンク７外に搬送可能に配置する。また、鉄粉搬送装置１０は、図２〜３に示すように、コイル１３を巻回した鉄芯１１をケース体１５に収納して構成されている。鉄芯１１は、磁性材の珪素鋼板あるいは鉄板を鉄芯１１の幅方向に積層して形成するとともに、搬送方向と直交する短手方向に向かって複数の溝部１１１と溝部１１１間に配置されるコア部１１２とを有して形成している。なお、この溝部１１１は、鉄芯１１の搬送方向に対して、略直交あるいは所定角度に傾斜して形成してもよい。

鉄芯１１の溝部１１１にはコイル１３の巻線１３１がそれぞれ挿通して巻回されている。実施形態においては、コイル１３には、三相交流電流を流して合成磁界を発生させる。つまり、図２〜３に示すように、鉄芯１１に形成された溝部１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ、１１１´ａ、１１１´ｂ、１１１´ｃ…には、それぞれ第１の巻線１３１ａ、第２の巻線１３１ｂ、第３の巻線１３１ｃ、第１の巻線１３１´ａ、第２の巻線１３１´ｂ、第３の巻線１３１´ｃ…と順次挿通させる。

第１の巻線１３１ａは、第１順目の溝部１１１ａと第２順目の溝部１１１´ａを挿通するように巻回され、第２の巻線１３１ｂは、第１順目の溝部１１１ｂと第２順目の溝部１１１´ｂを挿通するように巻回され、第３の巻線１３１ｃは第１順目の溝部１１１ｃと第２順目の溝部１１１´ｃを挿通するように巻回される。そして、以下、同様に各巻線１３１が順に巻回されることとなる。

このように巻回されたコイル１３は、図４に示すように、第１の巻線１３１ａが、例えば三相交流のＵ相コイル１３Ｕであり、第１順目の溝部１１１ａと第２順目の溝部１１１´ａとを巻回する巻線１３１ａ（Ｕ相コイル１３Ｕ）の間で閉ループを形成するとともに第２順目と第３順目で閉ループを形成する巻線１３１´ａ（Ｕ相コイル１３Ｕ）とを直列に結線し、以下同様に結線する。また、第２の巻線１３１ｂは、例えば三相交流のＷ相コイル１３Ｗであり、第３の巻線１３１ｃは、例えば三相交流のＶ相コイル１３Ｖであり、Ｗ相、Ｖ相と同様に順次配置されている。

なお、図４における右側から順に１個のＵ相コイル１３Ｕ、１個のＷ相コイル１３Ｗ、１個のＶ相コイル１３Ｖを配置してコイル組１４を構成する。隣接するコイル組１４どうしにおける各相のコイルは、各相におけるコイル１３の巻き方向をそれぞれ逆にして順に配置されている。さらに、端末のコイル組１４におけるＵ相とＶ相における巻き始め側は電源Ｅ側に接続するとともに、Ｗ相における巻き終わり側が電源Ｅ側に接続されている。また、左端のコイル組１４は中点結線されている。

コイル１３を巻回した鉄芯１１は、図２に示すように、角筒状に形成されたケース体１５内に挿入されて鉄粉搬送装置１０を構成する。ケース体１５は、電気抵抗の高い非磁性材、例えば、ステンレス製で形成され、図２における鉄芯１１の上方に位置する面を搬送面１５１として形成する。

このケース体１５は、非磁性材以外に、弱磁性材、あるいは、磁性材であれば薄い厚みの鉄板であってもよい。弱磁性材の場合、透磁率１．０１〜５５００（望ましくは、１．０１〜１０００）の範囲であればよく、この範囲は、例えば、ステンレス製のケース体の表面を研削加工して磁性を帯びることを含むものである。

また、薄板状の鉄板の場合は、その厚みが３．５ｍｍ以下のものであれば、切粉が留まらず搬送可能となる結果が実験により示されている。

さらに、ケース体１５は、角筒状でなくても平板であってもよい。

鉄芯１１のコア部１１２は、図５〜６に示すように、胴部１１３と頭部１１４とが分離して形成されている。胴部１１３には、上部に水平溝１１３ａがコア部１１２の幅方向の両面に沿って形成され、頭部１１４は、胴部１１３の水平溝１１３ａに係合可能に形成されている。胴部１１３における水平溝１１３ａの上部１１３ｂ両面は、図例において、上方に広がる傾斜面１１３ｃを有している。この上部は、傾斜面でなく垂直面であってもよい。

頭部１１４は、胴部１１３の水平溝１１３ａに係合する係合突起部１１４ａを有するとともに胴部１１３の上面１１３ｂを覆うように下開き台形筒状に形成されている。その上面１１４ｂは、搬送方向長さＡが胴部１１３の下部の厚みより広く形成されている。そのため、溝部１１１、１１１間の寸法は、コイル１３が挿入される溝部１１１の下部に対して、コイル１３の投入口となる上面の開口幅Ｂが狭く形成されることとなっている。

この開口幅Ｂの大きさは、鉄粉の大きさによって鉄粉の搬送効率に影響する。コア部１１２間の開口部に流れている磁束が、鉄粉により短絡されると鉄粉がコア部１１２間の開口部に吸着される。この際、鉄粉が開口幅Ｂより大きいと開口部で鉄粉が吸着され搬送されずに溜まってしまう。また、鉄粉が開口幅Ｂより小さ過ぎると鉄粉を搬送し難くなる。

実施形態においては、頭部１１４の搬送方向長さＡの寸法を各種用意して、胴部１１３に交換可能としている。これは、開口幅Ｂの寸法を可変とするものであり、搬送される鉄粉の大きさにより、多種類の頭部１１４の中から適度な搬送方向長さＡを有する頭部１１４を選択して使用するものである。

コア部１１２における、胴部１１３と頭部１１４の形状は、上記の形態に限定するものではない。例えば、図７に示すように、胴部１１３の上面と同一面を有して水平溝１１３ａに係合する突起部１１５ａを有する頭部片１１５であってもよい。この頭部片１１５を左右対称に一対形成し、胴部１１３の前面及び後面からそれぞれ水平溝１１３ａ、１１３ａに係合させて構成してもよい。

さらに、図８に示すように、胴部１１３の両面には臍孔１１３ｄを形成して、臍孔１１３ｄに係合する蟻臍１１６ａを有する頭部片１１６を、嵌め込むようにしてもよい。

また、搬送方向に沿って２分割された頭部を、その中間部位で傾斜面を形成した調整部材を上下させ、傾斜面で押圧することによって、一対の頭部を搬送方向に沿って広げたり縮めたりして拡縮可能に形成してもよい。

次に、上記のように構成された鉄粉搬送装置１０の作用について説明する。

コイル１３に三相交流電流を流すと、図９に示すように、第１の巻線１３１ａ（Ｕ相コイル１３Ｕ）と第２の巻線１３１ｂ（Ｗ相コイル１３Ｗ）及び第３の巻線１３１ｃ（Ｖ相コイル１３Ｖ）は、それぞれ１２０度位相がずれた正弦波形を描くこととなる。例えば、図５において時間ｔとともに経過する３位置を選択し、それぞれの位置を時点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３とすると、時点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における合成磁界は、図１０に示すように表される。つまり、それぞれの時点Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３における最大磁力がずれることとなるから、これが時間とともに移動する移動磁界となって鉄粉搬送装置１０の搬送面１５１に載った鉄粉は搬送されることとなる。

搬送面１５１を搬送する鉄粉は、搬送面１５１の下方に形成されているコア部１１２、溝部１１１を順に通過することになる。搬送されるワークが、研削盤で研削された鉄粉であれば、鉄粉は細かい粒状に形成されていることから、鉄芯１１の溝部１１１の開口幅Ｂは比較的小さくてもよい。この場合、コア部１１２の頭部１１４は搬送方向長さＡの長いものを使用する。また、ボール盤やフライス盤で削られた鉄粉は、比較的大きく形成されているから、開口幅Ｂを広く形成してもよい。この場合、コア部１１２の頭部１１４は搬送方向長さＡの短いものを使用することとなる。実施形態では成形機３が研削盤であるから、開口幅Ｂは小さく形成されている。

搬送面１５１上をスムーズに搬送された鉄粉は、鉄粉搬送装置１０の他端で外部に配置された図示しない鉄粉受け皿に落下される。

上述のように、実施形態の鉄粉搬送装置１０は、細長状の鉄芯１１に搬送方向に沿って溝部１１１を並設して形成し、溝部１１１に挿通したコイル１３に三相交流電流を流すことによって移動磁界を発生させることができることから、非磁性材で形成された搬送面１５１上で鉄粉を搬送させることができる。これによって高価なオイルセパレータを使用しないで鉄粉を分離除去できることから廉価でメンテナンスフリーの鉄粉搬送装置１０を提供することができる。

しかも、鉄粉の大きさによって、鉄芯１１に形成された溝部１１１の開口幅Ｂを可変にすることができることから、鉄粉の大きさにかかわらず、鉄粉をスムーズに搬送することができる。

なお、本発明の切粉・鉄粉の搬送装置は、上記の形態に限定するものではない。例えば、コイルに流す電流を三相交流電流でなく二相の交流電流を流すようにしてもよい。この場合、二相交流は単相交流にコンデンサを入れて作り出すことができる。

さらに、搬送面を形成する非磁性材のケース体は、電気抵抗の高い材料であれば、ステンレス材に限定するものではない。

また、コイルに流す交流電流は、位相の異なる交流電流であれば、二相交流電流や三相交流電流以外でもよい。

一形態の鉄粉分離搬送システムを示す簡略斜視図である。図１における搬送装置の一部を示す分解斜視図である。図１における鉄粉搬送装置の主要部を示す一部断面図である。図２におけるコイルの巻回状態を示す結線図である。図２における鉄芯を示す正面図である。図５における鉄芯の構成を示す斜視図である。別の形態による鉄芯の構成を示す断面図である。さらに別の形態による鉄芯の構成を示す断面図である。図２におけるコイルの三相交流電流を示す波形図である。図９における３位置での合成磁界を示す波形図である。従来のオイルセパレータを示す断面図である。図１１のオイルセパレータを使用する従来の鉄粉分離搬送システムを示す簡略斜視図である。

符号の説明

１、鉄粉分離搬送ライン
３、研磨機（成形機械）
５、ポンプ
７、タンク
１０、鉄粉搬送装置
１１、鉄芯
１１１、溝部
１１２、コア部
１１３、胴体部
１１３ａ、水平溝
１１４、頭部
１１４ａ、係合突起部
１３、コイル
１３１、巻線
１５、ケース体
Ｐ１、時点
Ｐ２、時点
Ｐ３、時点
Ｅ、電源
Ａ、搬送方向長さ
Ｂ、開口幅

Claims

切粉・鉄粉の搬送方向に延設して形成されるとともに前記搬送方向に対して直交又は略直交あるいは傾斜する溝及び前記溝間に形成されるコアが搬送方向に複数並設された鉄芯と、前記溝に挿通されて前記鉄芯に巻回されるコイルと、前記切粉・鉄粉が搬送する搬送面を備え、前記コイルに位相の異なる交流電流を流して移動磁界を発生させることによって、切粉・鉄粉を前記搬送面に沿って搬送可能に構成される切粉・鉄粉の搬送装置であって、
前記鉄芯に形成される溝には、前記コイルの第１の巻線、第２の巻線又は第３の巻線が搬送方向に沿って順に挿通されるとともに、各溝には、隣接する同相の前記コイルが共有して巻回され、
前記コアには、搬送方向に沿った幅方向両端面にそれぞれ水平溝が形成され、それぞれの前記水平溝に、前記コアの搬送方向に沿った幅より突出して形成された頭部部材が水平方向に沿って着脱可能に係合され、搬送方向に沿う幅方向の異なる前記頭部部材を交換することによって、搬送方向に沿って形成される前記溝の開口幅の長さが可変となるように構成されていることを特徴とする切粉・鉄粉の搬送装置。
前記コアは、胴部と前記胴部より搬送方向に沿って広幅に形成された前記頭部部材とを有し、前記頭部部材が、前記水平溝に係合する係合突起部を有して前記胴部の上面を覆う下開き台形筒状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の切粉・鉄粉の搬送装置。
前記コアは、胴部と前記胴部より搬送方向に沿って広幅に形成された前記頭部部材とを有し、前記頭部部材が、前記胴部の上面と同一面を有して前記胴部の両端面から搬送方向に沿って突出して配設されるとともに、それぞれの前記水平溝に係合する突起部を有して一対の頭部片として形成されていることを特徴とする請求項１記載の切粉・鉄粉の搬送装置。
前記コアは、胴部と前記胴部より搬送方向に沿って広幅に形成された前記頭部部材とを有し、前記水平溝が臍孔に形成され、前記頭部部材が、前記胴部の上面と同一面を有して前記胴部の両端面から搬送方向に沿って突出して配設されるとともに、それぞれの前記臍孔に嵌め込む蟻臍を有した一対の頭部片として形成されていることを特徴とする請求項１記載の切粉・鉄粉の搬送装置。
前記搬送面が、非磁性材又は弱磁性材あるいは薄板状の鉄板の部材上に形成されている非磁性材又は弱磁性材あるいは薄板状の鉄板で形成されていることを特徴とする請求項１，２，３又は４記載の切粉・鉄粉の搬送装置。