JP6385263B2 - ドライ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、ドライ加工装置に関する。

工具でワークを加工すると切屑が発生する。切削油を使用しないドライ加工においては、エアを使って切屑の除去又は回収が行われる。特許文献１には、エアを使ってホブから切屑を除去する技術が開示されている。特許文献２には、エアを使って切屑の回収効率を高める技術が開示されている。

特開２００１−０８７９４５号公報 特開２００２−３４６８７６号公報

ドライ加工において、発生した切屑は、床面のような受け面に落下する。受け面に落下した切屑を放置しておくと、切屑が堆積し、ドライ加工装置の作動に影響を及ぼす可能性がある。そのため、受け面に落下した切屑を除去して、受け面に切屑が堆積することを抑制する必要がある。

ドライ加工装置においては、切削油は使用されないものの、駆動部の潤滑のための潤滑油は使用される。そのため、受け面に、潤滑油に起因する油滴又は油膜が存在する可能性がある。受け面に油滴又は油膜が存在すると、切屑と受け面との付着力が増大し、受け面から切屑を円滑に除去することが困難となる可能性がある。

本発明の態様は、受け面から切屑を円滑に除去することができるドライ加工装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に従えば、ワークを加工する工具と、前記工具の下方に配置され、前記加工により発生した切屑を受ける第１面と、前記第１面よりも上方に配置される第２面と、前記第１面と前記第２面とを接続する第３面と、前記第２面から前記第２面と前記第３面との境界部に向けてエアを噴射するエア噴射口を有し、前記エア噴射口から噴射された前記エアの少なくとも一部を前記第１面に供給するエア噴射ノズルと、を備えるドライ加工装置が提供される。

本発明の第１の態様によれば、加工により発生した切屑は、第１面に落下する。第２面は第１面よりも上方に配置され、第１面と第２面との間には段差が設けられる。エア噴射口から第２面の少なくとも一部にエアが噴射されると、そのエアは第２面から第１面に向かって流れる。エアは、第２面又は第２面と第３面との境界部で剥離する。第２面又は第２面と第３面との境界部で剥離したエアは、コアンダ効果により、第１面に引き寄せられるように流れる。コアンダ効果により第１面に引き寄せられたエアは、第１面から剥離し難くなる。そのため、第１面においてエアの拡散又は減衰が抑制される。拡散又は減衰が抑制された状態で、エアが第１面を流れることにより、第１面の切屑は、そのエアで円滑に除去される。また、切屑が効率良く除去されるので、エア噴射口から噴射されるエアの流量が低減されても、切屑は円滑に除去される。

本発明の第１の態様において、前記第１面と平行な横方向に関する前記エア噴射口の寸法は、縦方向に関する前記エア噴射口の寸法よりも大きくてもよい。

これにより、第１面の広範囲に亘ってコアンダ効果が得られ、第１面の広範囲に亘って切屑が除去される。

本発明の第１の態様において、前記境界部に設けられた凸部、又は凹部、又は凸部及び凹部の両方を有してもよい。

これにより、境界部を通過したエアに縦渦が生成される。縦渦は減衰し難いので、境界部を通過したエアは、切屑を除去するのに十分な運動エネルギーを維持したまま、遠くまで到達することができる。そのため、第１面の広範囲に亘って切屑が除去される。

本発明の第１の態様において、前記境界部は、第１線部と、前記第１線部に対して所定角度で配置される第２線部と、を含んでもよい。

これにより、エア噴射口から噴射されたエアが供給される方向が調整される。

本発明の第１の態様において、前記エア噴射ノズルは、前記エア噴射口から前記エアを第１期間だけ噴射する動作と、前記第１期間の経過後第２期間だけ噴射停止する動作とを繰り返してもよい。

これにより、間欠的に噴射されるエアに基づいて、間欠的にコアンダ効果が得られること、及び切屑の衝撃流体力が働くことにより、第１面の切屑は円滑に除去される。

本発明の第１の態様において、少なくとも一部が前記エア噴射ノズルの周囲に配置され、前記エア噴射ノズルの外面との間に形成されたエア流入口から流入したエア及び前記エア噴射口から噴射されたエアを前記第１面に供給するエア流出口を有する筒部材を備えてもよい。

これにより、エア噴射口から噴射されるエアによって、筒部材の周囲のエアがエア流入口に流入するエゼクタ効果が得られる。エア流入口から流入したエア及びエア噴射口から噴射されたエアの両方が、エア流出口から第１面に供給される。エア流出口から供給されるエアの流量を増大させるエゼクタ効果と、エア流出口から供給されたエアを第１面に引き寄せるコアンダ効果との相乗効果により、第１面の切屑は、エア流出口からのエアで円滑に除去される。

本発明の第２の態様に従えば、ワークを加工する工具と、前記工具の下方に配置され、前記加工により発生した切屑を受ける第１面と、エアを噴射するエア噴射口を有するエア噴射ノズルと、少なくとも一部が前記エア噴射ノズルの周囲に配置され、前記エア噴射ノズルの外面との間に形成されたエア流入口から流入したエア及び前記エア噴射口から噴射されたエアを前記第１面に供給するエア流出口を有する筒部材と、を備えるドライ加工装置が提供される。

本発明の第２の態様によれば、加工により発生した切屑は、第１面に落下する。エア噴射ノズルの周囲には筒部材が配置される。エア噴射ノズルの外面と筒部材の内面との間にはエア流入口が形成される。エア噴射口からエアが噴射されると、エゼクタ効果により、筒部材の周囲のエアは、エア流入口を介して、筒部材の内側に流入し、筒部材のエア流出口から流出する。また、エア噴射口から噴射されたエアもエア流出口から流出する。エア流入口から流入したエア及びエア噴射口から噴射されたエアの両方が、エア流出口から第１面に供給される。そのため、第１面の切屑は、エア流出口からのエアで円滑に除去される。また、エゼクタ効果により、エア流出口から供給されるエアの流量が増大するので、エア噴射口から噴射されるエアの流量が低減されても、切屑を除去するのに十分な流量のエアがエア流出口から第１面に供給される。

本発明の第１及び第２の態様において、前記エア噴射ノズルの外面と前記筒部材の内面との間のエア流路は、前記エア流入口から前記エア流出口に向かって断面積が小さくなる縮小部を含んでもよい。

これにより、縮小部においてエアの圧力が低下し、エア流入口に異物が流入することが抑制された状態で、エゼクタ効果が効果的に得られる。

本発明の第１及び第２の態様において、前記筒部材のエア流路は、前記エア流出口に向かって断面積が大きくなる拡大部を含んでもよい。

これにより、エゼクタ効果が効果的に得られ、エア流出口から流出するエアの圧力及びエアの流量が増大する。

本発明の第１及び第２の態様において、前記エア流出口に設けられ、前記エア流出口の中心に向かって突出する第１突起部材を有してもよい。

これにより、エア流出口から供給されたエアに縦渦が生成される。縦渦は減衰し難いので、エア流出口から流出したエアは、切屑を除去するのに十分な運動エネルギーを維持したまま、遠くまで到達することができる。そのため、第１面の広範囲に亘って切屑が除去される。

本発明の第１及び第２の態様において、前記エア噴射ノズルは、絞り部と、前記絞り部に向かって断面積が小さくなる縮径部と、前記絞り部から前記エア噴射口に向かって断面積が大きくなる拡径部と、を含む内部流路を有してもよい。

これにより、エア噴射口から噴射されるエアの流速が高くなる。そのため、第１面の切屑は、エア噴射口から噴射されたエアで円滑に除去される。

本発明の第３の態様に従えば、ワークを加工する工具と、前記工具の下方に配置され、前記加工により発生した切屑を受ける第１面と、エアを噴射するエア噴射口と、絞り部、前記絞り部に向かって断面積が小さくなる縮径部、及び前記絞り部から前記エア噴射口に向かって断面積が大きくなる拡径部を含む内部流路と、を有し、前記内部流路を流れ前記エア噴射口から噴射された前記エアの少なくとも一部を前記第１面に供給するエア噴射ノズルと、を備えるドライ加工装置が提供される。

本発明の第３の態様によれば、加工により発生した切屑は、第１面に落下する。エア噴射ノズルは、エア噴射口に向かって断面積が大きくなる内部流路を有するラバルノズル（ディフューザノズル）である。これにより、エア噴射口から噴射されるエアの流速が高くなる。そのため、第１面の切屑は、エア噴射口から噴射されたエアで円滑に除去される。また、エア噴射口から噴射されるエアの流速が増大し、エアの運動エネルギーが増大するので、エア噴射口から噴射されるエアの流量が低減されても、切屑を除去するのに十分な運動エネルギーのエアがエア噴射口から第１面に供給される。

本発明の第２及び第３の態様において、前記エア噴射ノズルよりも下方に配置され、前記エア噴射ノズルの前記エア噴射口から噴射されるエアの圧力よりも低圧のエアを噴射する第２エア噴射ノズルを備えてもよい。

これにより、エア噴射ノズルから噴射されたエアと、第２エア噴射ノズルから噴射されたエアとの圧力差によって、エア噴射ノズルから噴射されたエアが第１面に引き寄せられる。

本発明の第１、第２、及び第３の態様において、前記エア噴射口に設けられ、前記エア噴射口の中心に向かって突出する第２突起部材を有してもよい。

これにより、エア噴射口から噴射されたエアに縦渦が生成される。縦渦は減衰し難いので、エア噴射口から噴射されたエアは、切屑を除去するのに十分な運動エネルギーを維持したまま、遠くまで到達することができる。そのため、第１面の広範囲に亘って切屑が除去される。

本発明の態様によれば、受け面から切屑を円滑に除去することができるドライ加工装置が提供される。

図１は、第１実施形態に係るドライ加工装置の一例を示す斜視図である。 図２は、第１実施形態に係るホブ及びワークの一例を模式的に示す図である。 図３は、第１実施形態に係る除去装置の一例を模式的に示す側面図である。 図４は、第１実施形態に係る除去装置の一例を模式的に示す平面図である。 図５は、第１実施形態に係る除去装置の一例を模式的に示す側面図である。 図６は、第１実施形態に係るエア噴射口の一例を模式的に示す図である。 図７は、第１実施形態に係るエア噴射口の一例を模式的に示す図である。 図８は、第１実施形態に係るエア噴射口の一例を模式的に示す図である。 図９は、第１実施形態に係る境界部の一例を示す図である。 図１０は、第１実施形態に係る境界部の一例を示す図である。 図１１は、第１実施形態に係る境界部の一例を示す図である。 図１２は、第１実施形態に係る境界部の一例を示す図である。 図１３は、第１実施形態に係る境界部の一例を示す図である。 図１４は、第１実施形態に係る境界部の一例を示す図である。 図１５は、第１実施形態に係る境界部の一例を示す図である。 図１６は、第２実施形態に係るドライ加工装置の一例を模式的に示す図である。 図１７は、第２実施形態に係る除去装置の一例を模式的に示す図である。 図１８は、第２実施形態に係る筒部材の一例を模式的に示す図である。 図１９は、第２実施形態に係る筒部材を示す正面図である。 図２０は、第３実施形態に係るドライ加工装置の一例を模式的に示す図である。 図２１は、第３実施形態に係る除去装置の一例を模式的に示す図である。 図２２は、第４実施形態に係るエア噴射ノズルの一例を模式的に示す図である。 図２３は、第４実施形態に係るエア噴射ノズルを示す正面図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する各実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係るドライ加工装置１の一例を示す斜視図である。ドライ加工装置１は、切削油を使用せずに、工具でワークを加工する。切削油を使用せずに加工が行われることにより、作業環境の悪化が抑制される。ドライ加工装置１は、切削用工具でワークを切削するドライ切削装置でもよいし、研磨用工具でワークを研磨するドライ研磨装置でもよい。

本実施形態において、ドライ加工装置１は、歯車を製造するホブ盤を含む。ドライ加工装置１は、工具であるホブ５を使ってワークＷを加工する。ドライ加工装置１は、ワークＷを加工するホブ５と、ホブ５を回転可能に支持するホブヘッド４と、ワークＷを回転可能に支持する支持装置２と、チャンバ装置３とを備えている。ホブ５、ホブヘッド４、及び支持装置２は、チャンバ装置３の内部空間に配置される。チャンバ装置３の内部空間において、ホブ５はワークＷを加工する。

図２は、本実施形態に係るチャンバ装置３の内部空間においてワークＷがホブ５に加工されている状態の一例を模式的に示す図である。ホブ５は、ホブ５の中心軸ＡＸ１を中心に回転する。ホブ５は、ホブヘッド４が有するアクチュエータの作動により、中心軸ＡＸ１を中心に回転する。ワークＷは、ワークＷの中心軸ＡＸ２を中心に回転する。ワークＷは、支持装置２が有するアクチュエータの作動により、中心軸ＡＸ２を中心に回転する。ホブ５の刃とワークＷとが接触した状態で、ワークＷが中心軸ＡＸ２を中心に低速度で回転しながら、ホブ５が中心軸ＡＸ１を中心に高速度で回転することにより、ホブ５でワークＷが加工される。

ホブ５でワークＷを加工すると切屑Ｃが発生する。加工により発生した切屑Ｃは、受け面１０に落下する。受け面１０は、加工により発生した切屑Ｃを受ける。受け面１０は、チャンバ装置３の内部空間に配置される。受け面１０は、ホブ５の下方に配置される。受け面１０は、例えば、チャンバ装置３の内部空間に配置されている床面を含む。

受け面１０に落下した切屑Ｃを放置しておくと、切屑Ｃが堆積し、ドライ加工装置１の作動に影響を及ぼす可能性がある。例えば、受け面１０がホブヘッド４を移動可能に支持するガイド面である特定領域１１を含む場合、その特定領域１１に切屑Ｃが堆積している状態を放置しておくと、ホブヘッド４が円滑に移動することが困難となる可能性がある。また、受け面１０の一部の領域である特定領域１１に電気ケーブルが配置されている場合、その特定領域１１に切屑Ｃが堆積している状態を放置しておくと、電気ケーブルの表面が損傷する可能性がある。

そのため、受け面１０のうち、少なくとも、ドライ加工装置１の作動に影響を及ぼす受け面１０の特定領域１１に切屑Ｃが堆積することを抑制するために、その特定領域１１から切屑Ｃを除去する処理が行われる。特定領域１１の切屑Ｃは、受け面１０のうち、特定領域１１の外側の領域に退かされてもよい。特定領域１１の外側に退かされた切屑Ｃが切屑回収装置によって回収されてもよい。

本実施形態においては、エアの力を使って、特定領域１１の切屑Ｃが特定領域１１から除去される。ドライ加工装置１は、特定領域１１の切屑Ｃを除去する除去装置２０を備えている。除去装置２０は、エアの力を使って、特定領域１１の切屑Ｃを除去する。以下の説明においては、切屑Ｃの除去対象である受け面１０の特定領域１１を適宜、第１面１１、と称する。

図３は、本実施形態に係る除去装置２０の一例を模式的に示す側面図である。図４は、本実施形態に係る除去装置２０の一例を模式的に示す平面図である。除去装置２０は、エアを噴射するエア噴射口２１を有するエア噴射ノズル２２を有する。

本実施形態において、ドライ加工装置１は、ホブ５の下方に配置され、加工により発生した切屑Ｃを受ける第１面１１と、第１面１１よりも上方に配置される第２面１２と、第１面１１と第２面１２とを接続する第３面１３とを有する。第１面１１と第２面１２との間に段差が設けられる。第１面１１は平面である。第２面１２は平面である。第１面１１と第３面１３とがなす角度θ１は、９０［°］である。第２面１２と第３面１３とがなす角度θ２は、２７０［°］である。第１面１１と第３面１３との間に、角部を含む境界部１４が設けられる。第２面１２と第３面１３との間に、角部を含む境界部１５が設けられる。図４に示すように、水平面と平行な面内において、境界部１４及び境界部１５は、直線状である。

エア噴射ノズル２２は、エア噴射口２１と接続される内部流路２３を有する。内部流路２３は、エア噴出口２１に向かって断面積が小さくなる。内部流路２３を流れたエアは、ノズル効果により、エア噴射口２１から高い流速で噴射される。

エア噴射ノズル２２は、第２面１２の上方に配置される。エア噴射口２１は、第２面１２から、第２面１２と第３面１３との境界部１５に向けて、エアを噴射する。エア噴射口２１から噴射されたエアの少なくとも一部は、第１面１１に供給される。エア噴射口２１から噴射されたエアの少なくとも一部が第１面１１に供給されることによって、第１面１１の切屑Ｃが第１面１１から除去される。エアの力により、第１面１１の切屑Ｃは、第１面１１から吹き飛ばされる。

第１面１１は、ホブ５の下方に配置されている。加工により発生した切屑Ｃは、第１面１１に落下する。第１面１１は、加工により発生した切屑Ｃを受ける。エア噴射口２１から噴射されたエアの少なくとも一部は、第２面１２に供給される。エア噴射口２１から第２面１２の少なくとも一部にエアが噴射されると、そのエアは第２面１２から第１面１１に向かって流れる。

エアは、第２面１２又は第２面１２と第３面１３との境界部１５で剥離する。第２面１２及び境界部１５の少なくとも一方で剥離したエアは、コアンダ効果により、第１面１１に引き寄せられるように流れる。

コアンダ効果により第１面１１に引き寄せられたエアは、第１面１１から剥離し難くなる。そのため、第１面１１においてエアの拡散又は減衰が抑制される。拡散又は減衰が抑制された状態で、エアが第１面１１を流れることにより、第１面１１の切屑Ｃは、そのエアで円滑に除去される。

ドライ加工装置１においては、切削油は使用されないものの、ホブヘッド４及び支持装置２の駆動部の潤滑のための潤滑油が使用される。そのため、チャンバ装置３の内部空間は、潤滑油が噴霧された状態となる。チャンバ装置３の内部空間の部材の表面には、潤滑油に起因する油滴又は油膜が存在する可能性がある。

潤滑油に起因する油滴又は油膜が第１面１１に存在する場合、切屑Ｃと第１面１１との付着力が増大し、第１面１１から切屑を円滑に除去することが困難となる可能性がある。

本実施形態においては、第１面１１と第２面１２との間に段差が設けられ、エア噴射口２１から噴射されたエアは、第２面１２から第１面１１に向かって流れる。段差の効果により、コアンダ効果が得られ、エアは、第１面１１に引き寄せられた状態で、第１面１１を流れる。そのため、潤滑油に起因する油滴又は油膜が第１面１１に存在しても、切屑Ｃと第１面１１との付着力よりも強い力（運動エネルギー）を有するエアが切屑Ｃと第１面１１との間に供給される。したがって、第１面１１に存在する切屑Ｃは、エアの力によって第１面１１から円滑に除去される。

以上説明したように、本実施形態によれば、切屑Ｃが存在する第１面１１よりも高い位置に第２面１２が設けられ、第２面１２から第１面１１に向かってエアが供給されるので、コアンダ効果が得られる。第１面１１に存在する切屑Ｃは、コアンダ効果によって得られた第１面１１を流れるエアによって、第１面１１から円滑に除去される。

また、コアンダ効果により切屑Ｃが効率良く除去されるので、エア噴射口２１から噴射されるエアの流量が低減されても、切屑Ｃは円滑に除去される。

図５は、本実施形態に係る除去装置２０の一例を模式的に示す側面図である。図５において、ドライ加工装置１は、第１面１１に設けられた突出部材１６を有する。突出部材１６は、第１面１１よりも上方に配置される第２面１２と、第１面１１と第２面１２の一方の端部とを接続する第３面１３と、第１面１１と第２面１２の他方の端部とを接続する第４面１７とを有する。

除去装置２０のエア噴射ノズル２２は、第４面１７が面する空間に配置される。エア噴射ノズル２２のエア噴射口２１は、第２面１２から第２面１２と第３面１３との境界部１５に向けてエアを噴射する。エア噴射口２１から噴射されたエアの少なくとも一部は、第１面１１に供給される。第１面１１に供給されたエアによって、第１面１１の切屑Ｃが第１面１１から除去される。

図５に示す例においても、コアンダ効果により、エア噴射口２１から噴射されたエアは、第１面１１に引き寄せられる。第１面１１の切屑Ｃは、第１面１１を流れるエアで円滑に除去される。

図６、図７、及び図８は、本実施形態に係るエア噴射口２１の一例を模式的に示す正面図である。図６に示すように、エア噴射口２１は、円形でもよい。

図７に示すように、エア噴射ノズル２２は、境界部１５に沿って、複数配置されてもよい。エア噴射口２１が複数配置されることにより、第１面１１の広範囲に亘ってコアンダ効果が得られ、第１面１１の広範囲に亘って切屑Ｃが除去される。

図８に示すように、第１面１１及び第２面１２と平行な横方向に関するエア噴射口２１の寸法は、縦方向に関するエア噴射口２１の寸法よりも大きくてもよい。エア噴射口２１が境界部１５に沿って長いので、第１面１１の広範囲に亘ってコアンダ効果が得られ、第１面１１の広範囲に亘って切屑Ｃが除去される。

図９、図１０、及び図１１は、本実施形態に係る境界部１５の一例を示す図である。図９に示すように、境界部１５に、第２面１２から突出する凸部１８が設けられてもよい。図１０に示すように、境界部１５に、第２面１２から凹む凹部１９が設けられてもよい。図１１に示すように、境界部１５に、凸部１８及び凹部１９の両方が設けられてもよい。

エア噴出口２１から噴射されたエアが、凸部１８及び凹部１９の一方又は両方に供給されることにより、境界部１５を通過したエアに縦渦が生成される。縦渦は減衰し難いので、エア噴射口２１から噴射され、境界部１５を通過したエアは、切屑Ｃを除去するのに十分な運動エネルギーを維持したまま、遠くまで到達することができる。そのため、第１面１１の広範囲に亘って切屑が除去される。

図１２、図１３、図１４、及び図１５は、本実施形態に係る境界部１５の一例を示す図である。図１２に示すように、境界部１５は、第１線部１５Ａと、第１線部１５Ａに対して１８０［°］よりも小さい所定角度θａで配置される第２線部１５Ｂとを含んでもよい。図１３に示すように、境界部１５は、第１線部１５Ａと、第１線部１５Ａに対して１８０［°］よりも大きい所定角度θｂで配置される第２線部１５Ｂとを含んでもよい。図１２及び図１３に示す例では、第１線部１５Ａ及び第２線部１５Ｂは、直線状である。

図１４及び図１５に示すように、境界部１５が曲線状でもよい。図１４に示すように、境界部１５が、第２面１２側に凹む曲線状でもよい。図１５に示すように、境界部１５が、第１面１１側に突出する曲線状でもよい。

図１２に示す例においては、第１線部１５Ａを通過したエアと、第２線部１５Ｂを通過したエアとが、第１面１１において集合する。これにより、強い力のエアで、第１面１１の切屑Ｃが円滑に除去される。

図１３に示す例においては、第１線部１５Ａを通過したエアと、第２線部１５Ｂを通過したエアとが、第１面１１において拡散する。これにより、第１面１１の広範囲に亘って、エアの力で切屑Ｃが円滑に除去される。

図１４に示すように、境界部１５が、第２面１２側に凹む曲線状であることにより、境界部１５を通過したエアは、第１面１１において集合する。これにより、強い力のエアで、第１面１１の切屑Ｃが円滑に除去される。

図１５に示すように、境界部１５が、第１面１１側に突出する曲線状であることにより、境界部１５を通過したエアは、第１面１１において拡散する。これにより、第１面１１の広範囲に亘って、エアの力で切屑Ｃが円滑に除去される。

このように、境界部１５の形状が調整されることによって、エア噴射口２１から噴射され、境界部１５を通過したエアが、第１面１１において供給される方向が調整される。

本実施形態において、エア噴射ノズル２２は、エア噴射口２１からエアを連続的に噴射してもよい。エア噴射ノズル２２は、エア噴射口２１からエアを第１期間だけ噴射する動作と、第１期間の経過後第２期間だけ噴射停止する動作とを繰り返してもよい。すなわち、エア噴射ノズル２２は、エア噴射口２１からエアを間欠的（断続的）に噴射してもよい。エアが間欠的に噴射される場合、間欠的に噴射されるエアに基づいて、間欠的にコアンダ効果が得られるので、第１面１１の切屑Ｃは円滑に除去される。以下の実施形態においても同様である。

＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図１６は、本実施形態に係るドライ加工装置１の一例を模式的に示す図である。上述の実施形態と同様、ホブ５の下方に第１面１１が配置される。第１面１１は、加工により発生した切屑Ｃを受ける。

図１６に示すように、除去装置２０は、エアを噴射するエア噴射口２１を有するエア噴射ノズル２２と、少なくとも一部がエア噴射ノズル２２の周囲に配置され、エア噴射ノズル２２の外面との間に形成されたエア流入口３１から流入したエア及びエア噴射口２１から噴射されたエアを第１面１１に供給するエア流出口３２を有する筒部材３０とを備えている。

エア噴射ノズル２２は、上述の実施形態で説明したエア噴射ノズル２２と同等の構造である。エア噴射ノズル２２についての説明は省略する。

筒部材３０は、エア噴射ノズル２２の外面と間隙を介して対向する内面を有する。筒部材３０の内面によって、エアが流れるエア流路３３が規定される。エア流出口３２は、エア噴射口２１よりも、第１面１１側に配置される。

図１７は、本実施形態に係る除去装置２０を拡大した図である。エア流路３３は、エア噴射ノズル２２の外面と筒部材３０の内面との間の第１エア流路３３Ａと、エア噴射ノズル２２の外面と対向しない第２エア流路３３Ｂとを含む。第１エア流路３３Ａは、エア流入口３１と接続される。第２エア流路３３Ｂは、エア流出口３２と接続される。

第１エア流路３３Ａは、エア流入口３１からエア流出口３２に向かって断面積が小さくなる縮小部を含む。第２エア流路３３Ｂは、エア流出口３２に向かって断面積が大きくなる拡大部を含む。

本実施形態によれば、エア噴射口２１からエアが噴射されると、エゼクタ効果により、筒部材３０の周囲のエアは、エア流入口３１を介して、筒部材３０の内側のエア流路３３に流入する。すなわち、エア噴射口２１から高い流速のエアが噴射されると、周囲のエアがエア流入口３１からエア流路３３に流入するエゼクタ効果が発生する。エゼクタ効果によりエア流入口３１からエア流路３３に流入したエアは、筒部材３０のエア流出口３２から流出する。

また、エア噴射口２１から噴射されたエアも、エア流出口３２から流出する。エア流入口３１からエア流路３３に流入したエア及びエア噴射口２１から噴射されたエアの両方が、エア流出口３２から第１面１１に供給される。エア流出口３２から第１面１１に供給されるエアの流量は、エア流入口３１からエア流路３３に流入したエアとエア噴射口２１から噴射されたエアとの和である。そのため、大流量のエアがエア流出口３２から第１面１１に供給される。そのため、第１面１１の切屑Ｃは、エア流出口３２からのエアで円滑に除去される。

また、エア流出口３２から供給されるエアの流量が増大するので、エア噴射口２１から噴射されるエアの流量が低減されても、切屑Ｃを除去するのに十分な流量のエアがエア流出口３２から第１面１１に供給される。

また、本実施形態においては、エア噴射ノズル２２の外面と筒部材３０の内面との間の第１エア流路３３Ａは、エア流入口３１からエア流出口３２に向かって断面積が小さくなる縮小部を含む。これにより、縮小部においてエアの圧力が低下し、エア流入口３１に異物が流入することが抑制された状態で、エゼクタ効果が効果的に得られる。

また、本実施形態においては、筒部材３０の第２エア流路３３Ｂは、エア流出口３２に向かって断面積が大きくなる拡大部を含む。これにより、エゼクタ効果が効果的に得られ、エア流出口３２から流出するエアの圧力及びエアの流量が増大する。

図１８は、本実施形態に係る筒部材３０の一例を模式的に示す図である。図１９は、本実施形態に係る筒部材３０の一部を示す正面図である。図１８及び図１９に示すように、筒部材３０は、第１突起部材３４を有してもよい。第１突起部材３４は、エア流出口３２に設けられる。第１突起部材３４は、筒部材３０の内面のうち、エア流出口３２近傍の所定領域に設けられる。第１突起部材３４は、エア流出口３２の中心に向かって、筒部材３０の内面から突出するように設けられる。第１突起部材３４は、エア流出口３２の中心を囲むように複数設けられる。

第１突起部材３４が設けられることにより、エア流出口３２から供給されたエアに縦渦が生成される。縦渦は減衰し難いので、エア流出口３２から流出したエアは、切屑Ｃを除去するのに十分な運動エネルギーを維持したまま、遠くまで到達することができる。そのため、第１面１１の広範囲に亘って切屑Ｃが除去される。

＜第３実施形態＞
第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図２０は、本実施形態に係るドライ加工装置１の一例を模式的に示す図である。上述の実施形態と同様、ホブ５の下方に第１面１１が配置される。第１面１１は、加工により発生した切屑Ｃを受ける。

除去装置２０は、エアの力を使って、第１面１１に存在する切屑Ｃを第１面１１から除去する。除去装置２０は、エアを噴射するエア噴射口２１と、エア噴射口２１から噴射されるエアが流れる内部流路２３と、内部流路２３にエアを導入するためのエア導入口２４とを有する。

内部流路２３は、絞り部２３Ｃと、エア導入口２４から絞り部２３Ｃに向かって断面積が小さくなる縮径部２３Ａと、絞り部２３Ｃからエア噴射口２１に向かって断面積が大きくなる拡径部２３Ｂとを含む。エア噴射ノズル２２は、内部流路２３を流れ、エア噴射口２１から噴射されたエアの少なくとも一部を第１面１１に供給する。

本実施形態において、エア噴射ノズル２２は、エア噴射口２１に向かって断面積が大きくなる内部流路２３を有するラバルノズル（ディフューザノズル）である。これにより、エア噴射口２１から噴射されるエアの流速が高くなる。

エア供給源（不図示）からエア導入口２４にエアが供給される。エア供給源は、絞り部２３Ｃにおいてチョーク（チョーク流れ）が発生するように、供給するエアの圧力を設定する。

一般に、チョークが発生すると、エア供給源からのエアの圧力（背圧）が上昇しても、エアの流速は上昇しない。本実施形態においては、拡径部２３Ｂが設けられているので、エア供給源からのエアの圧力がチョークが発生する圧力に設定されていても、縮径部２３Ａを介して絞り部２３Ｃに供給されたエアの流速は、拡径部２３Ｂにおいて高められる。本実施形態においては、エア噴射口２１から噴射されるエアは、超音速に加速される。

切屑Ｃを除去するためのエアの力は、「（エアの密度）×（エアの流速）×（エアの流速）×（定数）」と言われている。エア噴射口２１から噴射されるエアの流速が増大することによって、切屑Ｃを除去するための強いエアの力が得られる。そのため、本実施形態においては、第１面１１の切屑Ｃは、エア噴射口２１から噴射されたエアで円滑に除去される。

また、エア噴射口２１から噴射されるエアの流速が増大し、エアの運動エネルギーが増大するので、エア噴射口２１から噴射されるエアの流量が低減されても、切屑Ｃを除去するのに十分な運動エネルギーのエアがエア噴射口２１から第１面１１に供給される。

図２１は、本実施形態に係る除去装置２０の一例を模式的に示す図である。図２１に示すように、除去装置２０は、図２０を参照して説明したエア噴射ノズル（ラバルノズル）２２と、エア噴射ノズル２２よりも下方に配置され、エア噴射ノズル２２のエア噴射口２１から噴射されるエアの圧力よりも低圧のエアを噴射する第２エア噴射ノズル２５とを備えている。第２エア噴射ノズル２５は、エア噴射ノズル２２と第１面１１との間に配置される。

エア噴射ノズル２２から噴射されたエアの圧力と、第２エア噴射ノズル２５から噴射されたエアの圧力とは異なる。エア噴射ノズル２２から噴射されたエアと、第２エア噴射ノズル２５から噴射されたエアとの圧力差によって、エア噴射ノズル２２から噴射されたエアが第１面１１に引き寄せられる。これにより、エア噴射ノズル２２から噴射された高い流速のエアを使って、第１面１１の切屑Ｃが除去される。また、本実施形態においては、エア噴射ノズル２２からのエア及び第２エア噴射ノズル２５からのエアの両方が、第１面１１に供給される。すなわち、大流量のエアが第１面１１に供給されることとなるので、第１面１１の切屑Ｃは、円滑に除去される。

＜第４実施形態＞
第４実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図２２は、本実施形態に係るエア噴射ノズル２２の一部を拡大した断面図である。図２３は、本実施形態に係るエア噴射ノズル２２の一部を示す正面図である。図２２及び図２３に示すように、エア噴射ノズル２２は、第２突起部材２６を有してもよい。なお、図２２に示す例では、図２１を参照して説明した第２エア噴射ノズル２５が設けられているが、第２エア噴射ノズル２５は無くてもよい。

第２突起部材２６は、エア噴射口２１に設けられる。第２突起部材２６は、エア噴射ノズル２２の内面のうち、エア噴射口２１近傍の所定領域に設けられる。第２突起部材２６は、エア噴射口２１の中心に向かって、エア噴射ノズル２２の内面から突出するように設けられる。第２突起部材２６は、エア噴射口２１の中心を囲むように複数設けられる。

第２突起部材２６が設けられることにより、エア噴射口２１から供給されたエアに縦渦が生成される。縦渦は減衰し難いので、エア噴射口２１から流出したエアは、切屑Ｃを除去するのに十分な運動エネルギーを維持したまま、遠くまで到達することができる。そのため、第１面１１の広範囲に亘って切屑Ｃが除去される。

なお、図２２及び図２３を参照して説明した第２突起部材２６は、第１実施形態で説明したエア噴射ノズル２２のエア噴射口２１に配置されてもよいし、第２実施形態で説明したエア噴射ノズル２２のエア噴射口２１に配置されてもよいし、第３実施形態で説明したエア噴射ノズル（ラバルノズル）２２のエア噴射口２１に配置されてもよい。

なお、上述の第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、及び第４実施形態は、適宜組み合わせることができる。

例えば、第１実施形態で説明した、第２面１２の上方に、第２実施形態、第３実施形態、及び第４実施形態の少なくとも一つで説明したエア噴射ノズル２２が配置されてもよい。例えば、第１実施形態で説明した、第２面１２の上方に配置されるエア噴射ノズル２２の周囲に、筒部材３０の少なくとも一部が配置されてもよい。これにより、第１実施形態で説明したドライ加工装置１において、エア噴射ノズル２２の外面と筒部材３０の内面との間に形成されたエア流入口３１から、エゼクタ効果により、エア流路３３にエアが流入し、エア流入口３１から流入したエア及びエア噴射口２１から噴射されたエアがエア流出口３２から供給される。エア流出口３２からのエアは、コアンダ効果により、第２面１２及び境界部１５を介して、第１面１１に引き寄せられるように供給される。

また、第１実施形態と第３実施形態とが組み合わせられてもよい。例えば、絞り部２３Ｃと、絞り部２３Ｃに向かって断面積が小さくなる縮径部２３Ａと、絞り部２３Ｃからエア噴射口２１に向かって断面積が大きくなる拡径部２３Ｂとを含む内部流路２３を有し、エア噴射口２１から超音速のエアを噴出可能なエア噴射ノズル（ラバルノズル）２２が、第２面１２の上方に配置されてもよい。エア噴射ノズル２２から噴射された超音速のエアは、コアンダ効果により、第２面１２及び境界部１５を介して、第１面１１に引き寄せられるように供給される。

また、第２実施形態と第３実施形態とが組み合わせられてもよい。例えば、絞り部２３Ｃと、絞り部２３Ｃに向かって断面積が小さくなる縮径部２３Ａと、絞り部２３Ｃからエア噴射口２１に向かって断面積が大きくなる拡径部２３Ｂとを含む内部流路２３を有し、エア噴射口２１から超音速のエアを噴射可能なエア噴射ノズル（ラバルノズル）２２の周囲に、筒部材３０が配置されてもよい。エア噴射ノズル２２のエア噴射口２１から超音速のエアが噴射されることにより、エゼクタ効果によって、筒部材３０の周囲のエアが、エア流入口３１を介してエア流路３３に流入する。筒部材３０のエア流出口３２から、エア流入口３１からのエアと、エア噴射口２１から噴射されたエアとの両方が流出される。また、第１実施形態と第２実施形態と第３実施形態とが組み合わせられることによって、エア流出口３２から流出したエアは、コアンダ効果により、第２面１２及び境界部１５を介して、第１面１１に引き寄せられるように供給される。

１ ドライ加工装置
２ 支持装置
３ チャンバ装置
４ ホブヘッド
５ ホブ
１０ 受け面
１１ 第１面
１２ 第２面
１３ 第３面
１４ 境界部
１５ 境界部
１５Ａ 第１線部
１５Ｂ 第２線部
１６ 突出部材
１７ 第４面
１８ 凸部
１９ 凹部
２０ 除去装置
２１ エア噴射口
２２ エア噴射ノズル
２３ 内部流路
２３Ａ 縮径部
２３Ｂ 拡径部
２３Ｃ 絞り部
２４ エア導入口
２５ 第２エア噴射ノズル
２６ 第２突起部材
３０ 筒部材
３１ エア流入口
３２ エア流出口
３３ エア流路
３４ 第１突起部材
ＡＸ１ 中心軸
ＡＸ２ 中心軸
Ｃ 切屑
Ｗ ワーク
θ１ 角度
θ２ 角度
θａ 所定角度
θｂ 所定角度

Claims (14)

1. 切削油を使用せずにワークをドライ加工する工具と、
   前記工具の下方に配置され、前記ドライ加工により前記ワークから発生して落下した切屑を受ける第１面と、
   前記第１面よりも上方に配置され、前記第１面との間で段差を形成する第２面と、
   前記第１面と前記第２面の一方の端部とを接続し、前記第２面との間で角部を含む境界部を形成する第３面と、
   前記第２面から前記境界部に向けてエアが流れるように前記第２面に前記エアを噴射するエア噴射口を有し、前記エア噴射口から噴射された前記エアの少なくとも一部を、前記第２面から前記境界部を介して前記第１面の前記切屑に供給するエア噴射ノズルと、
   を備えるドライ加工装置。
2. 前記第１面と平行な横方向に関する前記エア噴射口の寸法は、縦方向に関する前記エア噴射口の寸法よりも大きい請求項１に記載のドライ加工装置。
3. 前記境界部に設けられた凸部、又は凹部、又は凸部及び凹部の両方を有する請求項１又は請求項２に記載のドライ加工装置。
4. 前記境界部は、第１線部と、前記第１線部に対して所定角度で配置される第２線部と、を含む請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のドライ加工装置。
5. 前記エア噴射ノズルは、前記エア噴射口から前記エアを第１期間だけ噴射する動作と、前記第１期間の経過後第２期間だけ噴射停止する動作とを繰り返す請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のドライ加工装置。
6. 少なくとも一部が前記エア噴射ノズルの周囲に配置され、前記エア噴射ノズルの外面との間に形成されたエア流入口から流入したエア及び前記エア噴射口から噴射されたエアを前記第１面に供給するエア流出口を有する筒部材を備える請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のドライ加工装置。
7. 切削油を使用せずにワークをドライ加工する工具と、
   前記工具の下方に配置され、前記ドライ加工により前記ワークから発生して落下した切屑を受ける第１面と、
   前記第１面の前記切屑にエアが供給されるように前記エアを噴射するエア噴射口を有するエア噴射ノズルと、
   少なくとも一部が前記エア噴射ノズルの周囲に配置され、前記エア噴射ノズルの外面との間に形成されたエア流入口から流入したエア及び前記エア噴射口から噴射されたエアを前記第１面の前記切屑に供給するエア流出口を有する筒部材と、
   を備えるドライ加工装置。
8. 前記エア噴射ノズルの外面と前記筒部材の内面との間のエア流路は、前記エア流入口から前記エア流出口に向かって断面積が小さくなる縮小部を含む請求項６又は請求項７に記載のドライ加工装置。
9. 前記筒部材のエア流路は、前記エア流出口に向かって断面積が大きくなる拡大部を含む請求項８に記載のドライ加工装置。
10. 前記エア流出口に設けられ、前記エア流出口の中心に向かって突出する第１突起部材を有する請求項６から請求項９のいずれか一項に記載のドライ加工装置。
11. 前記エア噴射ノズルは、絞り部と、前記絞り部に向かって断面積が小さくなる縮径部と、前記絞り部から前記エア噴射口に向かって断面積が大きくなる拡径部と、を含む内部流路を有する請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載のドライ加工装置。
12. ワークをドライ加工する工具と、
    前記工具の下方に配置され、前記ドライ加工により前記ワークから発生して落下した切屑を受ける第１面と、
    前記第１面の前記切屑にエアが供給されるように前記エアを噴射するエア噴射口と、絞り部、前記絞り部に向かって断面積が小さくなる縮径部、及び前記絞り部から前記エア噴射口に向かって断面積が大きくなる拡径部を含む内部流路と、を有し、前記内部流路を流れ前記エア噴射口から噴射された前記エアの少なくとも一部を前記第１面の前記切屑に供給するエア噴射ノズルと、
    を備えるドライ加工装置。
13. 前記エア噴射ノズルよりも下方に配置され、前記エア噴射ノズルの前記エア噴射口から噴射されるエアの圧力よりも低圧のエアを噴射する第２エア噴射ノズルを備える請求項１１又は請求項１２に記載のドライ加工装置。
14. 前記エア噴射口に設けられ、前記エア噴射口の中心に向かって突出する第２突起部材を有する請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載のドライ加工装置。

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