JP5356721B2 - 微細金属屑の圧縮装置 - Google Patents

Description

この発明は、レーザ加工機やプラズマ加工機などで金属を熱切断する際に発生する微粉状の金属酸化物、工作機械のクーラントタンク内に排出される切粉や研削屑、ワイヤーカット機の細かく刻まれた使用済ワイヤーなどの微細な金属ないし金属酸化物からなる廃棄物（この出願で「微細金属屑」と総称する。）を固形化する圧縮装置に関する。

レーザ加工機などで金属を熱切断する際に発生するフュームと呼ばれる金属酸化物の微粉状の屑は、加工機に付属している集塵機で集められる。また、金属を切削加工や研削加工する際に生ずる切粉や研削屑などのスラッジは、クーラントと共に機外に排出されて濾過されて集められる。このような微細金属屑を再利用するためには、屑が発生する金属加工工場から製鋼所などの精錬所に金属屑を運ばなければならない。微細金属屑、特に金属酸化物の粉末であるフュームは、容積が大きい（見掛け比重が小さい。）ため集塵機で集めたフュームを貯蔵・搬送するのにコストがかかる。そこで、集めたフュームをシリンダ内で進退する加圧ラムないし加圧ピストンで圧縮して短円筒状の固形化物に成型する圧縮装置が実用されている。

例えば特許文献１には、研削スラッジをホッパからスクリュコンベアで圧縮シリンダ内に導入し、圧縮シリンダの端面に設けた昇降自在なシャッタと当該圧縮シリンダ内を進退する加圧ピストンとの間で圧縮して固形化物を生成する装置が示されている。この種の圧縮装置は、一般的には圧縮シリンダを垂直に配置し、加圧ピストンを下動して研削スラッジを圧縮する構造のものが殆どであるが、特許文献１に記載された圧縮装置は、水平方向の圧縮シリンダを備えた構造のものである。

また、加圧ピストンの駆動装置としては、通常は油圧シリンダを用いるが、特許文献２には、電動機の正逆方向の回転をボールねじ装置で往復運動に変換することにより、加圧ピストンを進退させる構造の研削スラッジの圧縮装置が示されている。特許文献２に記載の圧縮装置は、加圧ピストンを進退させるのに複数本のボールねじを用いている。

なお、特許文献１の圧縮装置では、インバータモータの回転数を検出する回転数センサと、ポンプから油圧シリンダに至る油圧流路中に設けた圧力センサで検出される油圧力により、加圧ピストンの速度と圧縮力をフイードバック制御している。また、特許文献２の圧縮装置では、ボールねじを駆動するサーボモータの回転を検出するエンコーダとロードセル等の加圧力検出手段を設けることにより、加圧ピストンの速度と圧縮力を制御している。
特開２００３‐３１１４８８号公報 特開２００１‐３１５０００号公報

レーザ加工機には、フュームの集塵機が設けられている。この集塵機で集められたフュームは、その貯蔵溜の底に設けたバタフライ弁を開いてその下に置いた袋に詰めて貯蔵し、産廃業者のトラックなどで再生工場に運搬している。しかしこの方法では、貯蔵や運搬に嵩張るので、集塵機に更に圧縮装置を付設して、集塵したフュームを体積が１／１０程度に圧縮した固形化物として排出する加工機も多くなっている。

しかし既設のレーザー加工機の殆どは、集塵機は備えているが圧縮装置は備えていないものである。そのため、発生するフュームの貯蔵や運搬にコストがかかり、適正に処理されない問題が生じやすい。また、従来提供されているフューム圧縮装置は、大きな設置スペースを必要とし、既設のレーザー加工機ではその周囲に設置に必要なスペースを確保できないため、設置できないことも多い。

そこでこの発明は、既設のレーザー加工機の集塵機から排出されたフュームを固形化する小型で安価な装置を提供することにより、フュームなどの微細金属屑を経済的に再生処理できるようにすることを課題としている。

この出願の発明に係る微細金属屑の圧縮装置は、微細な金属屑を水平方向のシリンダ孔６に導入して当該シリンダ孔内を進退する加圧ラム１８と当該シリンダ孔の先端を閉鎖しているシャッタ１３との間で圧縮して固形化する微細金属屑の圧縮装置において、シリンダ孔６の基端側に、当該孔と同心でかつ当該孔より大径の筒孔を備えたガイド筒３と、このガイド筒の前記筒孔にガイドされるガイドピストン２２を備えたガイド体２０とを備え、ガイド体２０は、前記ガイドピストンの反シリンダ孔側を開口した円筒凹所２３と、シリンダ孔６に向けて一体に延びる当該ガイドピストンより小径のロッド２１と、このロッドの軸心に設けられて前記円筒凹所２３に基端を開口した有底孔３３とを備え、減速機付モータ２で往復回転する一本のボールねじ３２がその先端部を前記有底孔３３に挿入した状態で前記筒孔の軸心に配置されると共に当該ボールねじに螺合するボールナット２８が円筒凹所２３に収納した状態でガイド体２０に固定されている微細金属屑の圧縮装置である。

本願の請求項１記載の発明に係る微細金属屑の圧縮装置は、前記ロッド２１の先端部が前記シリンダ孔６に挿入されて加圧ラム１８となっていることを特徴とする前記圧縮装置である。

また、本願の請求項２記載の発明に係る微細金属屑の圧縮装置は、前記加圧ラム１８の基端が前記ロッド２１の先端に連結され、当該ロッド２１がガイド筒３の先端の隔壁３ａを貫通する部分に当該貫通部への微細金属粉の侵入を防止する蛇腹５０が設けられていることを特徴とする前記圧縮装置である。

微細金属屑は、レーザ加工機やプラズマ加工機に付属の集塵機で集められたフュームと呼ばれる微粉状の金属酸化物や、研削盤のクーラントタンクからチップコンベアなどで集められた研削スラッジなどの切粉、あるいはワイヤ放電加工機から排出される短く切断された使用済ワイヤの切断片などである。この出願の発明に係る圧縮装置は、金属の熱切断の際に発生する金属酸化物のフュームを集塵した後の当該フュームの固形化に特に適している。

この出願の請求項３の発明に係る微細金属屑の圧縮装置は、請求項１又は２記載の手段を備えた微細金属屑の圧縮装置において、減速機付モータ２が中空出力軸３６を備え、前記一本のボールねじ３２が基端の円筒加工部３４を前記中空出力軸３６に挿通した転造ねじであることを特徴とするものである。この構造により、ボールねじ３２として安価な転造ねじを用いて、微細金属屑の圧縮に伴う大きな軸力を受けることができ、かつ、当該転造ねじに減速機付モータ２の大きなトルクをコンパクトな機構で伝達することができる。この構造は、微細金属屑の圧縮装置を安価にかつ小型にするのに有利である。

上記構造により、加圧ラムを水平方向に往復動させる微細金属屑の圧縮装置において、装置を小型にすることができると共に、加圧ラム１８のガイド構造を簡単にかつコンパクトにすることができ、設置スペースの小さな微細金属屑の圧縮装置を得ることができる。なお、加圧ラムを上下方向に動かす構造の圧縮装置は、ホッパ高さが高くなって既存のレーザ加工機やプラズマ加工機に付設されている集塵機の下に設置できないこと、シリンダ孔への金属屑の導入にスクリュコンベアなどの付属装置を必要とする等の不利益がある。

ロッド２１の先端部を加圧ラム１８とした請求項１の構造は、請求項２の構造に比べて、装置をより小型にできる。しかし請求項１の構造では、加圧ラム１８の径の制約から、ボールねじ３２の径が制約され、安価な転造ねじを用いたとき、ボールナット２８との螺合部の強度が不足する場合が起こりうる。このような場合には、ボールナット２８を直列に複数個設けて必要な圧縮力に耐えるようにすればよい。この場合の複数のボールナット２８ａ、２８ｂは、軸方向に相互に締結された状態でガイドピストン２２に固定されて前記一本のボールねじ３２に螺合している。この複数のボールナット２８ａ、２８ｂは、それらの間に挿入されたスペーサ３０を挟んで軸方向に締結されることにより、それらのねじ溝が同一螺旋上に来るように相互の間隔が規定されている。ボールナット２８を複数設けたときは、当該複数のボールナットの少なくとも１つがガイド体の円筒凹所２３に収納して装着される。

ボールねじ３２として転造ねじを用いるときは、基端にねじの谷径より小径の円筒加工部３４を加工して、減速機付きモータ２の中空出力軸３６に連結する。小径の転造ねじを用いるときは、減速機付モータ２との連結部の構造として、ボールねじ３２の基端の円筒加工部３４に軸方向の圧縮力を伝達する螺合部３５と回転力を伝達する軸直角方向のトルクピン３７とで当該ボールねじに固定される鍔付きスリーブ３１を設け、この鍔付きスリーブを前記中空出力軸３６に嵌挿すると共に当該鍔付きスリーブと架台に固定された支持板（図の例では後支持板）４ｂとの間に圧縮力を受けるスラスト軸受４３を介装する構造を採用する。

レーザ加工機やプラズマ加工機から発生する微細なフュームがガイド筒３の内部に入り込むと、摺動部を摩耗したり、ガイド体２０の摺動抵抗を増大させたりすることがある。この問題を避けるには、ガイドピストン２２の段面がＤ形になるように周面の一部を切り欠くか、又は周面に軸方向の溝を設けて、ガイドヒストン２２の左右の室を連通させる構造を採用する。この構造により、ガイド体２０が後退するときにフュームをガイド筒３内に吸い込むのを避けることができ、ガイド筒３にフュームが侵入するのを防止できる。

ガイド筒３内へのフュームの侵入をより完全に避けたいときは、蛇腹５０などによりガイド筒３内部への微罪金属屑の侵入を阻止するのが確実である。加圧ラム１８の基端をロッド２１の先端に繋いだ請求項２の構造は、ロッド２１の径の制約が無くなることから、ボールねじ３２の径を大きくすることができ、安価な転造ねじを使用できると共に、ボールねじ３２と減速機付モータ２との連結部の構造を簡単にでき、更に一個のボールナット２８で減速機付きモータ２の駆動力をガイド体２０に伝達することも可能になる。

この出願の請求項５の発明に係る微細金属屑の圧縮装置は、上記請求項1、２、３又は４記載の手段を備えた微細金属屑の圧縮装置において、前記減速機付モータ２がインバータモータであり、微細金属屑を固形化するのに必要な加圧力を当該減速機付モータ２に付属の制御器に設定されるモータ電流値で設定することを特徴とするものである。

上記構造により、加圧力を検出するための特別なセンサが不要となる。そして加圧ラム１８の前進端と後退端を検出するセンサ２６ａ、２６ｂを設けるだけで、微細金属屑を所定範囲の粒度に圧縮した固形化物を得るための圧縮装置を安価に提供できる。

図１ないし５は、この発明の第１実施形態の例を示す図である。図において、１は架台である。図の架台１は断面台形で、平面及び側面が細長い矩形形状である。架台１の内部には、制御装置が設置されている。この制御装置には、後述する減速機付モータ２のインバータモータを制御する制御装置が設置されている。この制御器は、インバータモータ２の電流値を検出することにより当該モータのトルク、従って後述する加圧ラム１８の加圧力を制御している。

３は架台１の上に固定されたガイド筒である。ガイド筒３は、架台１に立設した前後の支持板４ａ、４ｂに両端に設けたフランジをボルトで固定して設置されている。

５は圧縮シリンダである。図の圧縮シリンダ５は、外形断面が横方向に広い矩形で、その断面中心にシリンダ孔６が設けられ、基端を前支持板４ａの反ガイド筒側に、当該シリンダ孔の軸心をガイド筒３の筒孔の軸心と一致させて、ボルトで固定して設けられている。前支持板４ａは、その中心にシリンダ孔６の径と同径で、かつ軸心を一致させた貫通孔を備えている。従って、圧縮シリンダのシリンダ孔６は、ガイド筒３の筒孔の先端に連通している。

圧縮シリンダ５は、その基端側上面にシリンダ孔６に繋がる平面視で矩形の開口８を備えており、この開口の上方には、当該開口に微細金属屑を導入するホッパ９が設けられている。シリンダ孔６の開口８より先端側の部分がホッパ９から導入された微細金属屑を圧縮する圧縮部１０となっている。ホッパ９は、その下端周縁を断面矩形の圧縮シリンダ５の上面にボルトで固定して装着されている。ホッパ９は、上部の平面形状は円形で、開口８に繋がる下端部分の平面形状は当該開口の寸法に合わせた矩形形状である。

１１は圧縮シリンダ５の先端に固定された排出装置である。排出装置１１は、エアシリンダ１２で上下動するシャッタ１３を備えている。シャッタ１３は、図に示す下降位置でシリンダ孔６の先端を塞いでおり、上昇したときにシリンダ孔６とシャッタ１３の下方に開口している排出口１４とを連通させる。

排出装置のフレーム１５は、圧縮シリンダ５の前端にボルトで固定されている。排出装置１１は、シャッタ１３の反圧縮シリンダ側に当該シャッタの昇降ガイドを兼ねた背面板１６を備えており、エアシリンダ１２は、この背面板１６の上端にブラケット１７を介して固定されている。背面板１６は、シャッタ１３の側面（図１の紙面の手前側と奥側）をガイドする側板を一体に備え、この側板の端面を圧縮シリンダ５の先端面に押し付けた状態で前述したボルトにより圧縮シリンダ５と一体化されている。シャッタ１３は、背面板１６とその両側の側板及び圧縮シリンダ５の先端面で囲まれた平面矩形の貫通孔にガイドされて昇降する。

２０はガイド体（ロッド付きのピストン）である。図１はガイド体２０の後退状態を、図２は前進状態を示している。ガイド体２０は、先端部がシリンダ孔６に挿入されて微細金属屑の圧縮を行う加圧ラム１８となっている小径のロッド２１と、ガイド筒３の筒孔で案内される大径のガイドピストン２２とを一体に備えている。ガイドピストン２２には、その軸心に反ロッド側が開口した大径の円筒凹所２３が形成され、ロッド２１には、基端が円筒凹所２３の底面に開口する小径の有底孔３３が同一軸線上に設けられている。ガイドピストン２２の外径一箇所には、滑りキー２４が固定され、この滑りキーがガイド筒３の内周に設けた軸方向のキー溝に案内されることにより、ガイド体２０の回動が防止されている。

この構造により、加圧ラム１８を水平方向に往復動させる圧縮装置において、加圧ラム１８を長い支点間距離（加圧ラムの先端とガイドピストンの後端間の距離）で案内することができると共にガイド構造をコンパクトにでき、加圧ラム１８の往復動が円滑になると共に摩擦抵抗も小さくなり、小型で消費動力の少ない圧縮装置を得ることができる。

ガイド筒３には、ガイド体２０の前進端と後退端を検出するセンサ（リミットスイッチ）２６ａ、２６ｂが取付けられている。前進端センサ２６ａの位置は、シリンダ孔６の開口８を設けた部分に隙間なく微細金属屑が導入されたときに、その微細金属屑を加圧ラム１８とシャッタ１３との間で体積が１／１０となる長さに圧縮する位置である。図の装置では、開口８の軸方向長さを１５０ｍｍとして、加圧ラム１８の前端とシャッタ１３の加圧ラムに向く面との距離が１５ｍｍとなるときにガイドピストン２２を検出する位置に前進端センサ２６ａが取付けられている。また、後退端センサ２６ｂは、加圧ラム１８の後退端でガイドピストン２２を検出する位置に設置されている。この後退端は、加圧ラム１８が開口８の全長を開口し、かつ加圧ラム１８の先端がシリンダ孔６の基端から外れない位置に設定する。

ガイドピストン２２の基端には、２個の鍔付きボールナット２８ａ、２８ｂがボルト２９で共締めして固定されている。２つの鍔付きボールナット２８ａ、２８ｂは、その鍔同士を対向させ、かつ当該２個の鍔の間に両ナットの螺旋溝を同一螺旋上に位置させるためのスペーサ３０を介して固定されている。この鍔付きボールナット２８は、鍔の部分を残してガイドピストンの円筒凹所２３に収容して、装置の軸方向長さを短くしている。図の構造では２個のボールナットを直列に配置しており、その一方をガイドピストンの円筒凹所２３に収容して設けている。

鍔付きボールナット２８ａ、２８ｂには、基端に鍔付きスリーブ３１を装着したボールねじ３２が、その先端部側をロッドの有底孔３３に挿入した状態で螺合されている。ガイド体２０は、図１の後退状態において、ロッド２１の先端がシリンダ孔６から外れない長さを備えている。そして、ボールねじ３２は、ガイド体２０の後退状態で、ガイド体２０のストロークに対応する長さがロッドに設けた長い有底孔３３に挿入された状態となっている。この構造は、圧縮装置の装置長さを短くするのに有効である。

図のボールねじ３２は、転造ねじである。ガイド体のロッド２１を加圧ラム１８とした構造では、ロッド２１の径、従ってロッド２１に設ける有底孔３３の径が制限され、ボールねじ３２を太くできない。転造ねじは、切削ねじに比べて遥かに安価であるが、ねじが全体に亘って形成されるので、基端に圧縮反力を受けるのに必要な面積の段部を形成すると、ボールねじ基端の円筒加工部３４が細くなり、減速機付モータ２からのトルクを伝達するのに必要な強度が得られない。そこで図１〜５の装置では、ボールねじ３２の基端に形成した円筒加工部３４に鍔付きスリーブ３１を嵌着し、軸方向の圧縮力を円筒加工部に形成した三角ねじ部３５で鍔付きスリーブ３１に伝達し、減速機付モータ２の中空出力軸３６から鍔付きスリーブ３１に伝達される回転力をトルクピン３７でボールねじ３２に伝達する構造を採用している。

すなわち、ボールねじ３２の基端部の円筒加工部３４に大略ねじ底径の嵌合部３８と三角ねじ部３５を形成し、嵌合部３８を鍔付きスリーブ３１に嵌合し、三角ねじ部（ねじ山が三角形段面のねじを形成した部分）３５を鍔付きスリーブ３１の内径に形成した雌ねじと螺合して、ボールねじ３２の基端に鍔付きスリーブ３１を固定している。この三角ねじ部３５と鍔付きスリーブ３１の雌ねじの螺合により、ボールねじ３２に作用する軸方向力が鍔付きスリーブ３１に伝達される。一方、ボールねじ３２の三角ねじ部３５を更に延長した基端と鍔付きスリーブ３１との間に、軸直角方向のトルクピン３７が嵌挿されており、鍔付きスリーブ３１の回転力がこのトルクピン３７を介してボールねじ３２に伝達される。三角ねじ部３５とトルクピン３７とは、トルク伝達の際に生ずるトルクピン３７の周囲の局部的な変形が三角ねじ３５の螺合部に悪影響を及ぼさないような軸方向間隔を設けて配置されている。

図の減速機付モータ２は、モータの回転をハイポイドギヤで減速して中心に貫通孔を有する出力軸（中空出力軸）３６に伝達する構造で、中空出力軸３６に嵌挿した被駆動軸のラジアル荷重を中空出力軸３６を軸支する軸受で受けることができる構造である。

減速機付モータ２は、ガイド筒３の基端を支持している後支持板４ｂと、この後支持板に締結ボルト４０で締結した端板４１とで挟んだ状態で装着されている。後支持板４ｂと端板４１とは、中空出力軸３６の軸方向両端部分で減速機付モータの減速機ケーシングを挟んでいる。中空出力軸３６の貫通孔には、後支持板４ｂ及び端板４１に設けた中心孔を貫通して、ボールねじの基端に固定した鍔付きスリーブ３１が嵌合されている。

鍔付きスリーブ３１の前端の鍔４２と後支持板４ｂとの間に第１スラスト軸受４３が介装されている。また、鍔付きスリーブ３１の先端にねじ込んだナット４４で軸方向位置を規定した押え板４５と端板４１との間に第２スラスト軸受４６が介装されている。すなわち、鍔付きスリーブ３１は、中空出力軸３６の貫通孔に嵌合することでラジアル方向に支持され、２個のスラスト軸受４３、４６で軸方向位置を規定して取り付けられている。中空出力軸３６の回転は、中空出力軸３６と鍔付きスリーブ３１との間に設けたキー４７で鍔付きスリーブ３１に伝達されている。

図６はこの発明の第２実施形態の一例を示した断面側面図で、請求項２に記載の発明の実施例である。図６において、図１〜５に示した第１実施例で説明した部材と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略し、第１実施例と構造が異なる箇所についてのみ説明する。

この第２実施例のものでは、圧縮シリンダ５とガイド筒３との間に繋ぎ筒７が介装されており、ガイド筒３内のガイド体２０のロッド２１の先端と、先端を圧縮シリンダ５に挿入した加圧ラム１８の基端とが、この繋ぎ筒７の部分で接続されている。すなわち、圧縮シリンダ５の基端に溶着した基端フランジ５ａが繋ぎ筒７の先端にボルト止めされ、繋ぎ筒７の基端に溶着した隔壁フランジ３ａがガイド筒３の先端にボルト止めされている。ロッド２１の径は、加圧ラム１８の径より大きく、加圧ラム１８の基端をガイド筒の先端側隔壁３ａを貫通したロッド２１の先端の軸方向の嵌合孔に嵌挿し、当該嵌挿部に軸直角方向のピン１８ａを挿通することにより、加圧ラム１８とロッド２１とが連結されている。

そして、加圧ラム１８の基端部の圧縮シリンダ５に挿入されない部分に設けた支持円板５１と隔壁３ａの間に、ロッド２１の先端と加圧ラム１８の基端を封鎖するように、蛇腹５０が装架されている。この蛇腹は、ロッド２１が隔壁３ａを貫通する部分を遮蔽しており、加圧ラム１８の進退動作に伴って伸縮する。繋ぎ筒７は、下部に開口を有し、繋ぎ筒内に流入した微細金属屑は、この開口から排出される。

第２実施例のシャッタ１３は、モータ５３で回転駆動される鉛直方向のねじ５４に螺合して昇降する構造である。

ガイド体のロッド２１を加圧ラム１８とした第１実施例の構造では、ロッド２１の径、従ってロッド２１に設ける有底孔３３の径が制限され、ボールねじ３２の径に制限を受ける（加圧ラムの径を大きくすると加圧力も大きくなり、ボールねじの径も大きくしなければならない。）。第２実施例の構造では、ロッド２１の径を加圧ラム１８の径より大径にでき、従ってボールねじ３２として必要な強度（太さ）のものを用いることができる。そこで、ボールねじ３２を一個のボールナット２８で加圧力を伝達できる太さの転造ねじとし、ガイドピストン２２に装着するボールナット２８を一個のみとしている。更に、ボールねじの基端に充分な面積のスラスト受面を形成できることから、ボールねじ基端の円筒加工部３４を直接減速機付きモータ２の中空出力軸に嵌挿し、その円筒加工部３４と転造ねじ部との間に形成される段面とガイド筒を支えている後支持板４ｂとの間にスラスト軸受４３を介装している。

次に上記構造の装置の動作を説明する。図１、６に示すガイド体２０が後退し、シャッタ１３がシリンダ孔６の先端を塞いでいる状態で、ホッパ９に投入された微細金属屑は、開口８からシリンダ孔６内へと流入する。この状態で減速機付モータ２を正回転させることによりガイド体２０が前進し、加圧ラム１８がシリンダ孔６に導入された微細金属屑をシャッタ１３側へと押し動かし、シャッタ１３との間で圧縮する。圧縮力は、減速機付モータ２の電流値により検出しており、ガイド体２０の後退端と規定の前進端は、ガイド筒３に設けたリミットスイッチ２６ａ及び２６ｂによって検出している。

モータ２を正回転してガイド体２０を前進させた後、前進端センサ２６ａでガイド体２０が検出される前にモータの電流値が設定した圧縮力に対応するリミット値になったときは、所定量以上の微細金属屑が圧縮されたと判断されるので、ガイド体２０を僅かに後退して圧抜きを行ったあと、シャッタ１３を上昇し、次にガイド体２０を機械的な前進端（たとえば、ガイドピストン２２が前支持板４ａに当接する位置。図２参照）まで前進させて、圧縮した金属屑を排出口１４から落下排出する。

一方、モータの電流値（加圧ラムの圧縮力）がリミット値に達する前にガイド体２０が前進端センサ２６ａで検出されたときは、所定量の金属屑がシリンダ孔６内に導入されなかったと判断されるので、シャッタ１３を上昇させないでモータ２を逆回転してガイド体２０を後退端まで移動し、再度モータ２を正転する。ガイド体２０を後退したとき、後続の金属屑がシリンダ孔６内に導入され、これが前進する加圧ラム１８により前回圧縮したものに重ねた状態で圧縮される。そして、ガイド体２０が前進端センサ２６ａで検出される前にモータ２の電流値がリミット値に達したら、ガイド体２０を僅かに後退して圧抜きを行ったあと、シャッタ１３を上昇し、次にガイド体２０を機械的な前進端まで前進させて、圧縮した金属屑を排出口１４から排出し、ガイド体２０を後退させてシャッタ１３を閉じる。

前進端センサ２６ａが検出するガイド体２０の前進端の位置は、シリンダ孔６の先端から前進端位置にある加圧ラム１８の先端までの寸法がシリンダ孔の開口８の軸方向長さの１／１０（圧縮率を１／１０としたとき）となる位置に設定してある。前進端センサ２６ａがガイド体２０を検出したときにモータ２の電流値がリミット値に達していないときは、開口８から十分な量の金属屑がシリンダ孔６内に導入されなかったこととなるので、更にガイド体２０の後退と進出を繰り返して、この間に導入される金属屑を追加して圧縮する。この追加圧縮動作をガイド体２０が前進端センサ２６ａで検出される前にモータ２の電流値がリミット値に達するまで繰り返すことにより、排出される圧縮された金属屑の軸方向長さが所定の寸法幅内に統一される。例えば、シリンダ孔の開口８の長さを１５０ｍｍ、圧縮率を１／１０と設定すると、排出される固形化物の長さは、１５〜３０ｍｍないし３０ｍｍを若干越える長さに統一される。

レーザ加工機やプラズマ加工機に付設されている集塵機の集塵屑排出用のバタフライ弁の下にホッパ９が来るようにして上記構造の圧縮装置を設置し、バタフライ弁が開かれてホッパ９に微細金属屑が排出されたあとホッパ９が空になるまで上記の動作を繰り返すことにより、集塵機から排出された金属屑を連続的かつ自動的に圧縮して粒度の揃った短円筒状の固形化物とすることができる。なお、ホッパ９が空になったことは、減速機付モータの電流が所定のリミット値に達することなくガイド体２０が前進端センサ２６ａで複数回連続して検出される回数をカウントして制御器に予め設定した設定値と比較することにより検出できる。

以上の実施形態の説明からも理解できるように、この発明により、レーザ加工機やプラズマ加工機から発生するフューム、研削盤やボール盤その他の工作機械から排出される切粉等の微細金属屑を圧縮して小容量化する小型で安価な装置を提供でき、設置スペースを小さくできるので、特に既設の加工機に付設するのに好適な微細金属屑の圧縮装置を提供できる。

ピストンを後退させた状態で示す第１実施例装置の断面側面図 ピストンを前進端まで進出させた状態で示す第１実施例装置の断面側面図 図１の装置の平面図 図１の装置を排出装置側から見た正面図 図１の装置におけるモータとボールねじの連結部の詳細を示す部分断面側面図 ピストンを後退させた状態で示す第２実施例装置の断面側面図

符号の説明

２ 減速機付モータ
３ ガイド筒
６ シリンダ孔
13 シャッタ
21 加圧ラム
22 ガイドピストン
23 円筒凹所
28 鍔付きボールナット
31 鍔付きスリーブ
32 ボールねじ
33 ロッドのの有底孔
36 中空出力軸

Claims (5)

1. 微細な金属屑を水平方向のシリンダ孔(6)に導入して当該シリンダ孔内を進退する加圧ラム(18)と当該シリンダ孔の先端を閉鎖しているシャッタ(13)との間で圧縮して固形化する微細金属屑の圧縮装置において、
   前記シリンダ孔の基端側に、当該孔と同心でかつ当該孔より大径の筒孔を備えたガイド筒(3)と、このガイド筒の前記筒孔にガイドされるガイドピストン(22)を備えたガイド体(20)とを備え、
   前記ガイド体は、前記ガイドピストンの反シリンダ孔側を開口した円筒凹所(23)と、前記シリンダ孔に向けて一体に延びる当該ガイドピストンより小径のロッド(21)と、このロッドの軸心に設けられて前記円筒凹所に基端を開口した有底孔(33)とを備え、
   減速機付モータ(2)で往復回転する一本のボールねじ(32)がその先端部を前記有底孔に挿入した状態で前記筒孔の軸心に配置されると共に当該ボールねじに螺合するボールナット(28)が前記円筒凹所に収納した状態で前記ガイド体に固定されており、
   前記ロッドの先端部が前記シリンダ孔に挿入されて前記加圧ラムとなっていることを特徴とする、微細金属屑の圧縮装置。
2. 微細な金属屑を水平方向のシリンダ孔(6)に導入して当該シリンダ孔内を進退する加圧ラム(18)と当該シリンダ孔の先端を閉鎖しているシャッタ(13)との間で圧縮して固形化する微細金属屑の圧縮装置において、
   前記シリンダ孔の基端側に、当該孔と同心でかつ当該孔より大径の筒孔を備えたガイド筒(3)と、このガイド筒の前記筒孔にガイドされるガイドピストン(22)を備えたガイド体(20)とを備え、
   前記ガイド体は、前記ガイドピストンの反シリンダ孔側を開口した円筒凹所(23)と、前記シリンダ孔に向けて一体に延びる当該ガイドピストンより小径のロッド(21)と、このロッドの軸心に設けられて前記円筒凹所に基端を開口した有底孔(33)とを備え、
   減速機付モータ(2)で往復回転する一本のボールねじ(32)がその先端部を前記有底孔に挿入した状態で前記筒孔の軸心に配置されると共に当該ボールねじに螺合するボールナット(28)が前記円筒凹所に収納した状態で前記ガイド体に固定されており、
   前記加圧ラムの基端が前記ロッドの先端に連結され、前記ロッドが前記ガイド筒の先端の隔壁を貫通する部分に当該貫通部への微細金属粉の侵入を防止する蛇腹(50)が設けられていることを特徴とする、微細金属屑の圧縮装置。
3. 前記減速機付モータ(2)が中空出力軸(36)を備え、前記一本のボールねじ(32)が基端の円筒加工部(34)を前記中空出力軸に挿通した転造ねじであることを特徴とする、請求項１又は２記載の微細金属屑の圧縮装置。
4. 前記減速機付モータ(2)が中空出力軸(36)を備え、前記一本のボールねじ(32)が基端の円筒加工部(34)を前記中空出力軸に挿通した転造ねじであり、軸方向の圧縮力を伝達する螺合部(35)と回転力を伝達する軸直角方向のトルクピン(37)とで前記円筒加工部に固定された鍔付きスリーブ(31)を備え、この鍔付きスリーブが前記中空出力軸に嵌挿されると共に当該鍔付きスリーブと架台に固定された支持板(4b)との間に圧縮力を受けるスラスト軸受(43)が介装されている、請求項１記載の微細金属屑の圧縮装置。
5. 前記減速機付モータ(2)がインバータモータであり、微細金属屑を固形化するのに必要な加圧力を当該減速機付モータ(2)に付属の制御器に設定されるモータ電流値で設定することを特徴とする、請求項1、２、３又は４記載の微細金属屑の圧縮装置。

Images