JP4921936B2 - 切粉対策試験機 - Google Patents

Description

本発明は、内部で発生した切粉を外部へ排出する切粉排出装置を有する工作機械等に対して、切粉の対策状況を試験するために用いられる切粉対策試験機に関する。

工作機械では、材料を加工し所望の形状にする過程で大量の切粉が発生する。発生した切粉は工作機械内に散乱するが、これを機内に設けた傾斜を有するすべり面カバーや切削液等を利用して工作機械に取り付けられたチップコンベア等の切粉搬出装置に導き、機外へ搬出している。
ところが、切粉の一部はすべり面カバーの隙間からすべり面側に入り込み、すべり面やすべり面に用いられるワイパー、スクレーパー等を傷付け劣化させるおそれがある。

近年工作機械等の高性能化から、単位時間当たりに発生する切粉の量が増大しているにも拘わらず、切粉の対策とその確認試験を充分行なうのが困難であった。特に工作機械においては、加工により発生する切粉の機械外部への漏れや、すべり面カバーの内部への侵入状況の確認、或いはすべり面カバーに用いられたワイパーや、スクレーパー等の性能を試験する場合、人が実際に加工をして切粉を連続的に発生させる必要があるが、加工のための材料を工作機械に付け替える等の作業が生じ、無人で長期間連続の試験を実現する事は容易ではなかった。
なお、このような現状から、工作機械等を対象にした切粉対策試験機に関する先行技術文献は見出せていない。

そこで、本発明は、汎用性に優れ、切粉の回収や供給に手間を掛けることなく無人で長期間の連続試験が可能で、切粉の供給量等も適切に調整でき、設置や撤去も簡単に可能となる切粉対策試験機を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、機械に設置された切粉排出装置により機械内部から排出される切粉を回収する回収部と、その回収部で回収された切粉を、圧縮空気によってホースを介して前記機械内部へ再び送り込む供給部と、前記ホースの先端部に設けられ、前記機械内部の所定位置に取り付けられて圧縮空気と共に前記機械内部に切粉を噴射するノズルと、を備えて前記機械内部への切粉の循環供給を可能としてなる切粉対策試験機としたものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、移動や設置、撤去を容易に行うために、回収部及び供給部を移動可能な台車上に設置したものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の目的に加えて、各種の機械に適用可能として汎用性を向上させるために、回収部を、底部がホース側へ着脱可能に接続され、上面が開口するバケットとしたものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかの目的に加えて、ノズルを容易に取付可能とするために、ノズルを、機械内部の既存の装着手段を利用して取り付ける構成としたものである。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れかの目的に加えて、長期間の連続使用に対してホース全体の劣化を効果的に防ぐために、ホースを、機械内部への引き回し部分とそれ以外の部分とで材質及び／又は可撓性が異なる構成としたものである。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５の何れかの目的に加えて、試験目的に応じた適切な切粉の供給量を得るために、供給部からの切粉の供給量を調整可能としたものである。
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６の何れかの目的に加えて、安全性や信頼性を高めるために、供給部は、ホースの詰まり等の異常の際にはこれを検知して切粉の供給を停止する自動停止機能を有する構成としたものである。

請求項１に記載の発明によれば、一度セットすれば切粉の回収や供給の手間が不要で、長期間の連続運転による試験評価が可能である。特に工作機械においては、その加工方法や内容等により、各種の形態（例えばＮＣ旋盤、立形及び横形マシニングセンタ等）があるが、これ等のどの機械に対しても最少の段取り替えで切粉対策試験が可能となり、加工により発生する切粉の機械外部への漏れ、すべり面カバー内への侵入状況、すべり面カバー用ワイパーやスクレーパーの性能等を、長期間無人運転で試験評価できる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、台車を利用して切粉対策試験に伴う機械側への移動や設置、試験終了後の機械側からの撤去が簡単に行える。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、バケットのみの交換で各種の機械に対して適用が可能となり、汎用性に優れる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項１乃至３の何れかの効果に加えて、ノズルを、工作機械の工具ホルダといった既存の装着手段を利用して容易に取付可能となる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項１乃至４の何れかの効果に加えて、ホースの材質や可撓性を変えることで、長期間の連続使用に対してホース全体の劣化を効果的に防ぐことができる。
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至５の何れかの効果に加えて、切粉対策試験に必要な切粉の供給量を試験目的に応じて調整可能となる。
請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至６の何れかの効果に加えて、自動停止機能の付与によって安全性や信頼性を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、ＮＣ旋盤に対して本発明の切粉対策試験機を設置した状態を示す説明図である。
まずＮＣ旋盤１は、主軸台４と刃物台５とを備える周知の構成で、主軸台４に軸受を介して支えられている主軸には、工作物（図示せず）を把持するためのチャック６が備えられている。７は、加工室２内の運転状態を監視するために開閉可能な前面ドア３に設けられた窓である。
刃物台５は、割り出し駆動させるタレット８を備え、図示しないサーボモータ及びボールねじを利用したねじ送り機構により、主軸の軸線に平行なＺ方向及びＺ方向に直交するＸ方向へ移動可能となっている。タレット８には、切削工具を保持する工具ホルダ９が取り付けられている。
また、加工室２の底部には、切粉排出装置となるチップコンベア１０が設けられている。このチップコンベア１０は、切削により発生した切粉を、ベルト１１によってＮＣ旋盤１の外へ搬出する。

次に、切粉対策試験機２０は、底部にキャスタ２２，２２を備えて移動可能な箱形の台車２１の内部に、切粉の供給部２３と回収部２４とを備えている。まず供給部２３は、送風機（例えばルーツブロア）２５と、速度可変モータ（例えばインバータモータ）２６とを有し、速度可変モータ２６の回転をプーリ２７，２７間に張設されたベルト２８を介して送風機２５に伝達し、送風機２５で発生させた圧縮空気を可撓性の第１ホース２９に供給可能としたものである。３０は速度可変モータ２６のコントローラ、３１はその操作盤で、コントローラ３０側の台車２１の上部には、取っ手３２が設けられている。なお、コントローラ３０側のキャスタ２２には、当該キャスタ２２の回転を規制可能な足踏みペダル３３が設けられている。

回収部２４は、台車２１の上部に設けられた取付台３５に支持され、上面を開口して底部にパイプ３６を連結したバケット３４と、入側に送風機２５の第１ホース２９を、出側に可撓性を有する第２ホース３９を夫々接続し、中間に分岐させた分岐管３８にバケット３４のパイプ３６を接続したＹ字状の吸込管３７とを備えている。このバケット３４は、パイプ３６から着脱可能になっているため、ＮＣ旋盤１のチップコンベア１０より排出される切粉の量等に合わせて大きさが異なるものを選択することができる。

一方、第２ホース３９は、ＮＣ旋盤１の上部に設けられた架台４０によって上端部が横向きに支持され、継手４１を介してさらに可撓性の高い第３ホース４２が接続されている。この第３ホース４２の先端には、ノズル４３が接続されて、ＮＣ旋盤１の加工室２内に導かれている。このノズル４３は、図２（Ａ）にも示すように、タレット８の工具ホルダ９に保持させたノズルホルダ４４に保持されるもので、ノズルホルダ４４には、ノズル４３のクランプ／アンクランプを切り替えるクランプレバー４５が設けられている。よって、ノズル４３の向きは、このクランプレバー４５を緩め、垂直面内でノズルホルダ４４を傾けることにより調整可能となる。

以上の如く構成された切粉対策試験機２０を用いてＮＣ旋盤１の切粉対策の評価試験を実施する場合について説明する。
まず図１のようにＮＣ旋盤（以下「機械」という。）１の近傍に切粉対策試験機（以下「試験機」という。）２０を移動させ、機械１から出ているチップコンベア１０の切粉排出位置に応じて適切なバケット３４を選択し、取付台３５上にセットする。試験機２０の位置が決まったら足踏みペダル３３を踏んで台車２１を固定する。次に、第３ホース４２を接続した第２ホース３９を持ち上げて架台４０に固定すると共に、機械１の天井カバー（図示せず）の一部を取り外して前面ドア３を開き、第３ホース４２を加工室２内へ入れ、タレット８の工具ホルダ９に取り付けたノズルホルダ４４にノズル４３を保持させて所定の向きで固定する。続いてチップコンベア１０のベルト１１上面に、ほぼ均一な厚みになるように所定の切粉をシャベル等で積載し、前面ドア３を閉じる。

そして、操作盤３１の運転開始ボタンを押して速度可変モータ２６を起動させ、送風機２５を駆動させて圧縮空気を第１ホース２９にて吸込管３７へ送り込む一方、チップコンベア１０を起動させてベルト１１上の切粉をバケット３４内へ排出させる。すると、バケット３４内の切粉がパイプ３６を介して吸込管３７に吸い出され、そのまま第２，第３ホース３９，４２を通って圧縮空気と共にノズル４３より噴出される。このとき機械１の刃物台５を予め設定されたプログラム指令通りＸ及びＺ方向に移動させて、連続的に切粉を所定の対象部分へ噴射する。なお、切粉の噴出量は、操作盤３１に設けられた速度可変モータ２６の回転数調整ダイヤル（図示せず）にて調整できる。また、コントローラ３０は、ホース内の詰まりで送風機２５側の送風抵抗が大きくなる等して速度可変モータ２６へ過負荷が加わると、これを検知して速度可変モータ２６を自動停止させる安全機能を有している。
この機械１及び試験機２０の運転を所定の期間（例えば３ヶ月位）連続して行なう事により、設計時に考慮した切粉対策が適正か否かが評価できる。

このように、上記形態の試験機２０によれば、機械１に設置されたチップコンベア１０により機械内部から排出される切粉を回収する回収部２４と、その回収部２４で回収された切粉を、圧縮空気によってホース２９，３９，４２を介して機械内部へ再び送り込む供給部２３と、ホース４２の先端部に設けられ、機械内部の所定位置に取り付けられて圧縮空気と共に機械内部に切粉を噴射するノズル４３と、を備えて機械内部への切粉の循環供給を可能としたことで、一度セットすれば切粉の回収や供給の手間が不要で、長期間の連続運転による試験評価が可能となる。特にここでは、最少の段取り替えで切粉対策試験が可能となり、加工により発生する切粉の機械外部への漏れ、すべり面カバー内への侵入状況、すべり面カバー用ワイパーやスクレーパーの性能等を、長期間無人運転で試験評価できる。

また、回収部２４及び供給部２３を移動可能な台車２１上に設置しているので、切粉対策試験に伴う機械１側への移動や設置、試験終了後の機械１側からの撤去が簡単に行える。
さらに、回収部２４を、底部がホース側へ着脱可能に接続され、上面が開口するバケット３４としたことで、バケット３４のみの交換で各種の機械に対して適用が可能となり、汎用性に優れる。
加えて、ノズル４３を、機械内部のタレット８の工具ホルダ９を利用して取り付けているため、ノズル４３を、既存の装着手段を利用して容易に取付可能となる。
そして、第２ホース３９と第３ホース４２とを互いに可撓性が異なるものとしているので、長期間の連続使用に対してホース全体の劣化を効果的に防ぐことができる。

一方、コントローラ３０では、供給部２３からの切粉の供給量を調整可能としたことで、切粉対策試験に必要な切粉の供給量を試験目的に応じて調整可能となる。また、ホースの詰まり等の異常の際にはこれを検知して切粉の供給を停止する自動停止機能を有するため、安全性や信頼性を高めることもできる。

なお、上記形態では、タレットの工具ホルダを利用してノズルを取り付けているが、図２（Ｂ）に示すように、ノズルホルダ４４にマグネットベース４６を設けて磁力により固定する方法も考えられる。この場合、加工室内への設置と撤去がより簡単になる上、取付場所の選択範囲が広がる利点もある。
また、ノズルの形状も上記形態に限らず、図３（Ａ）に示すようなストレートのノズル４３ａ、同図（Ｂ）に示すような先端拡開のノズル４３ｂ、同図（Ｃ）に示すような先細りのノズル４３ｃ等、機械の種類や試験目的等に合わせて種々選択可能である。勿論単一のノズルに限らず、ホースを分岐させて複数のノズルを設置することも考えられる。

さらに、供給部には送風機及びモータに限らず、一体型のコンプレッサを用いたり、回収部との接続位置を変えたり等の変更が可能で、ホースも、可撓性のみに限らず、材質のみを変えたり、材質と可撓性とを共に変えたりして差し支えない。
そして、上記形態では回収部と供給部とを単一の台車上に設置しているが、夫々を別々の台車に設置してもよい。この場合、試験場所のスペースに合わせて試験機のレイアウトが変更でき、より融通が利く。
その他、試験対象はＮＣ旋盤に限らず、マシニングセンタ等の他の工作機械であっても差し支えないし、勿論工作機械に限らず、他の機械であっても本発明は適用可能である。

ＮＣ旋盤及び切粉対策試験機の全体図である。 （Ａ）はノズル部分の説明図、（Ｂ）はノズル取付構造の変更例を示す説明図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は夫々ノズルの変更例を示す説明図である。

符号の説明

１・・ＮＣ旋盤、２・・加工室、３・・前面ドア、４・・主軸台、５・・刃物台、８・・タレット、９・・工具ホルダ、１０・・チップコンベア、１１・・ベルト、２０・・切粉対策試験機、２１・・台車、２３・・供給部、２４・・回収部、２５・・送風機、２６・・速度可変モータ、２９・・第１ホース、３０・・コントローラ、３４・・バケット、３５・・取付台、３７・・吸込管、３９・・第２ホース、４２・・第３ホース、４４・・ノズルホルダ。

Claims (7)

1. 機械に設置された切粉排出装置により機械内部から排出される切粉を回収する回収部と、その回収部で回収された切粉を、圧縮空気によってホースを介して前記機械内部へ再び送り込む供給部と、前記ホースの先端部に設けられ、前記機械内部の所定位置に取り付けられて圧縮空気と共に前記機械内部に切粉を噴射するノズルと、を備えて前記機械内部への切粉の循環供給を可能としてなる切粉対策試験機。
2. 回収部及び供給部を移動可能な台車上に設置した請求項１に記載の切粉対策試験機。
3. 回収部を、底部がホース側へ着脱可能に接続され、上面が開口するバケットとした請求項１又は２に記載の切粉対策試験機。
4. ノズルを、機械内部の既存の装着手段を利用して取り付けた請求項１乃至３の何れかに記載の切粉対策試験機。
5. ホースを、機械内部への引き回し部分とそれ以外の部分とで材質及び／又は可撓性が異なるものとした請求項１乃至４の何れかに記載の切粉対策試験機。
6. 供給部からの切粉の供給量を調整可能とした請求項１乃至５の何れかに記載の切粉対策試験機。
7. 供給部は、ホースの詰まり等の異常の際にはこれを検知して切粉の供給を停止する自動停止機能を有する請求項１乃至６の何れかに記載の切粉対策試験機。

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