JP6600211B2 - Electric dust collector - Google Patents
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Description
本発明は、三次元形状の造形物を製造する積層造形装置等の加工機から発生するヒューム等の塵埃を捕集するための電気集塵機に関する。 The present invention relates to an electric dust collector for collecting dust such as fumes generated from a processing machine such as an additive manufacturing apparatus for manufacturing a three-dimensional shaped object.
一般に、三次元形状の造形物を製造するために積層造形装置が使用されている。この積層造形装置では、所定の不活性雰囲気下に保たれた加工室内において、粉末層を形成する粉末層形成工程と、粉末層にレーザを照射して焼結層を形成する焼結層形成工程と、積層した該焼結層を切削加工する切削工程と、が行われる。これらの工程のうちの焼結層形成工程では、加工室外のレーザ照射手段から発せられたレーザが加工室の光透過窓を通じて加工室内の粉末層に照射され、粉末層が焼結又は溶融固化される。この時、ヒュームと称される煙状の物質(例えば金属蒸気)がレーザ照射箇所から発生し、このヒュームは上昇して加工室の光透過窓に付着したり焼き付いたりする。これにより、光透過窓が曇ってしまい、レーザの透過率や屈折率等が低下すると、所望の固化層を得ることができず、当初意図した造形物の製造が妨げられる。特に、粉末層として金属粉末層を用いた場合には、焼結が安定しないとか結密度を高くすることができない等の理由によって積層造形物の強度が低下してしまう恐れがある。 In general, an additive manufacturing apparatus is used to manufacture a three-dimensional shaped object. In this additive manufacturing apparatus, in a processing chamber maintained in a predetermined inert atmosphere, a powder layer forming step for forming a powder layer, and a sintered layer forming step for forming a sintered layer by irradiating the powder layer with a laser And a cutting step of cutting the laminated sintered layer. Among these steps, in the sintered layer forming step, a laser emitted from laser irradiation means outside the processing chamber is irradiated to the powder layer in the processing chamber through the light transmission window of the processing chamber, and the powder layer is sintered or melted and solidified. The At this time, a smoke-like substance called a fume (for example, metal vapor) is generated from the laser irradiation site, and the fume rises and adheres to or burns into the light transmission window of the processing chamber. As a result, when the light transmission window becomes cloudy and the laser transmittance, refractive index, and the like are lowered, a desired solidified layer cannot be obtained, and the manufacture of the originally shaped object is hindered. In particular, when a metal powder layer is used as the powder layer, the strength of the layered object may be lowered due to reasons such as unstable sintering and high consolidation density.
そこで、特許文献1では、積層造形装置の加工室内の通気経路に配管を接続し、この配管にフィルタ式集塵機やサイクロン式遠心集塵機等の集塵装置を接続することで、レーザ加工時(レーザ加工時)に加工室内で発生するヒュームを捕集し、窒素ガス等の不活性ガスの清浄化を行う技術が提案されている。
Therefore, in
しかしながら、上記した特許文献1に提案されているように、長時間の稼働が必要な積層造形装置において、フィルタ式集塵機を使用した場合、使用時間と共にフィルタに目詰まりが生じて風量が低下し、ヒュームの捕集性能が低下してしまう。また、サイクロン式遠心集塵機は、ヒュームのような細かい粒子を含んだものを捕集するには適していない。したがって、上記した特許文献1の技術では、レーザ照射箇所から発生する加工室のヒュームにより光透過性窓が汚れるのを十分に防止することができないため、レーザ加工の精度を維持することができなくなり、当初意図した造形物の製造ができないといった問題が生じている。
However, as proposed in
本発明は、上記した課題を解決すべくなされたものであり、積層造形装置等の加工機において、窒素ガス等の不活性ガス環境下でレーザ加工時に発生するヒューム等の塵埃を確実に捕集することができると共に、長期間の安定的な稼動及び捕集性能を維持することのできる集塵装置を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and reliably collects dust such as fumes generated during laser processing in an inert gas environment such as nitrogen gas in a processing machine such as an additive manufacturing apparatus. It is an object of the present invention to provide a dust collecting device that can perform stable operation and collection performance for a long period of time.
上記した課題を解決するために、本発明に係る第1の電気集塵機は、加工機から発生するヒューム等の塵埃を捕集するための電気集塵機であって、前記塵埃を高電圧の印加によって帯電させる荷電部と、前記荷電部によって帯電された前記塵埃を捕集する集塵部と、前記荷電部及び前記集塵部に前記塵埃を含む含塵ガスを強制的に送出するファンと、前記集塵部に捕集された前記塵埃を除去する塵埃除去部材と、前記加工機の運転中に該加工機から出力される塵埃除去許可信号を受け取ると、前記ファンを停止すると共に前記荷電部に対する高電圧の印加を停止した後、前記集塵部に捕集された前記塵埃を前記塵埃除去部材によって除去させる制御部と、を備えることを特徴とする。
In order to solve the above-described problems, a first electrostatic precipitator according to the present invention is an electrostatic precipitator for collecting dust such as fumes generated from a processing machine, and charges the dust by applying a high voltage. A charging unit that collects the dust charged by the charging unit, a fan that forcibly sends a dust-containing gas containing the dust to the charging unit and the dust collection unit, and the collection unit. When receiving a dust removing member for removing the dust trapped in the dust collecting part, a front Symbol machine dust removal permission signal output from the machine during the operation of, with respect to the charge unit is stopped the fan A control unit that removes the dust collected by the dust collecting unit by the dust removing member after stopping the application of a high voltage.
この特徴を備えた電気集塵機によれば、加工機の運転中に集塵部に捕集された塵埃を除去することができるため、長期間の安定した集塵動作を行うことができると共に、加工機における安定的な加工を維持することができる。 According to the electric dust collector having this feature, dust collected in the dust collector during operation of the processing machine can be removed, so that stable dust collection operation for a long period of time can be performed and processing can be performed. Stable processing in the machine can be maintained.
また、本発明に係る第2の電気集塵機において、前記制御部は、前記加工機の停止時には、前記ファンを停止すると共に前記荷電部に対する高電圧の印加を停止した後、前記集塵部に捕集された前記塵埃を前記塵埃除去部材によって除去させることを特徴とする。
In the second electric dust collector according to the present invention, the control unit, wherein the time of machine stop, after stopping the application of high voltage to the charging unit to stop the fan, capturing the dust collecting part The collected dust is removed by the dust removing member.
この特徴を備えた電気集塵機によれば、加工機の停止時に集塵部の塵埃除去を行うことで、次の造形物の加工開始時に集塵部に塵埃が堆積していないため、安定した集塵動作を行うことができると共に、加工機における安定的な加工を維持することができる。 According to the electrostatic precipitator having this feature, by removing the dust from the dust collector when the processing machine is stopped, dust does not accumulate in the dust collector at the start of processing of the next modeled object. A dust operation can be performed, and stable processing in the processing machine can be maintained.
また、本発明に係る第3の電気集塵機において、前記制御部は、運転時間が所定時間に達するまでは、前記ファン及び前記荷電部に対する高電圧の印加を停止しないように制御することを特徴とする。
In the third electric dust collector according to the present invention, the control unit, and wherein the operation time until it reaches a predetermined time, controls the application of high voltage to the fan and the charged portion so as not to stop To do.
この特徴を備えた電気集塵機によれば、集塵部にある程度の塵埃が堆積した状態でクリーニングすることができるため、集塵部に堆積した塵埃を効率良く除去することができる。 According to the electric dust collector having this feature, cleaning can be performed in a state where a certain amount of dust is accumulated in the dust collecting portion, so that dust accumulated in the dust collecting portion can be efficiently removed.
また、本発明に係る第4の電気集塵機において、前記制御部は、前記加工機の運転中は、該加工機から出力される塵埃除去許可信号を受け取っている間に限って、前記集塵部に捕集された前記塵埃を前記塵埃除去部材によって除去させることを特徴とする。
In the fourth electric dust collector according to the present invention, the control unit is configured during machine operation, only while receiving the dust removal permission signal output from the processing machine, the dust collection unit The dust collected in the container is removed by the dust removing member.
この特徴を備えた電気集塵機によれば、通常、塵埃が発生しない工程の時間内にクリーニングを終えることができると共に、仮に、塵埃除去許可信号の出力が停止されると、クリーニング中であっても、強制的にクリーニングを終えることができるため、塵埃の捕集作業が加工機の運転に影響を与えることがない。 According to the electrostatic precipitator having this feature, the cleaning can usually be completed within the time of the process in which dust is not generated, and if the output of the dust removal permission signal is stopped, even during the cleaning, Since the cleaning can be forcibly finished, the dust collecting operation does not affect the operation of the processing machine.
また、本発明に係る第5の電気集塵機において、前記加工機は、加工室内において、粉末層を形成する粉末層形成工程と、該粉末層にレーザを照射して焼結層を形成する焼結層形成工程と、積層した該焼結層を切削加工する切削工程と、により三次元形状の造形物を製造する積層造形装置であり、前記制御部によって、前記塵埃除去許可信号は、前記粉末層形成工程と前記切削工程の間に出力されることを特徴とする。
Further, in the fifth electric dust collector according to the present invention, the processing machine includes a powder layer forming step for forming a powder layer in the processing chamber, and a sintering for forming a sintered layer by irradiating the powder layer with a laser. A layered manufacturing apparatus that manufactures a three-dimensional shaped object by a layer forming step and a cutting step of cutting the laminated sintered layer, and the control unit removes the dust removal permission signal from the powder layer. It is output between the forming process and the cutting process.
この特徴を備えた電気集塵機によれば、加工機から塵埃が発生しない粉末層形成工程と切削工程の間に集塵部をクリーニングすることができるため、塵埃の捕集作業に悪影響を与えることがない。 According to the electric dust collector having this feature, since the dust collecting part can be cleaned between the powder layer forming process and the cutting process in which dust is not generated from the processing machine, the dust collecting operation may be adversely affected. Absent.
また、本発明に係る第6の電気集塵機において、前記制御部は、前記加工機の運転中、前記加工室内の酸素濃度が所定濃度以下に低下する迄、前記荷電部に対する高電圧の印加をせずに前記ファンのみを動作させることを特徴とする。
Further, in the sixth electric dust collector according to the present invention, the control unit, the in machine operation, until the oxygen concentration of the processing chamber drops below a predetermined concentration, was the application of high voltage to the charge section Only the fan is operated.
この特徴を備えた電気集塵機によれば、加工室内を速やかに所定の酸素濃度以下にすることができるため、加工機の運転と集塵動作を効率良く行うことができる。 According to the electric dust collector having this feature, the processing chamber can be quickly brought to a predetermined oxygen concentration or less, and therefore the operation of the processing machine and the dust collecting operation can be performed efficiently.
また、本発明に係る第7の電気集塵機において、前記荷電部は前記塵埃を荷電する放電極を有し、前記制御部は、前記加工室内の酸素濃度が所定濃度以下に低下すると、前記放電極に正極の高電圧を印加するように制御することを特徴とする。 Further, in the seventh electrostatic precipitator according to the present invention, the charging unit has a discharge electrode for charging the dust, and the control unit is configured to release the discharge electrode when an oxygen concentration in the processing chamber decreases to a predetermined concentration or less. It is controlled to apply a high voltage to the positive electrode.
この特徴を備えた電気集塵機によれば、不活性雰囲気下であっても、発生する塵埃を安定的に帯電させて捕集することができる。 According to the electric dust collector having this feature, the generated dust can be stably charged and collected even in an inert atmosphere.
また、本発明に係る第8の電気集塵機において、前記放電極は、JIS60種合金製の尖頭状の針電極であり、0.5〜1.0mmの直径を有し、放電空間距離が13〜15mmで、印加電圧が+6〜+8kVであることを特徴とする。
Further, in the eighth electrostatic precipitator according to the present invention, the discharge electrode is a pointed needle electrode made of a
この特徴を備えた電気集塵機によれば、不活性雰囲気下であっても、安定してコロナ放電を発生させることができる。また、放電空間距離に対して比較的低い電圧を印加することで、異常放電の少ない安定したコロナ放電を実現することができる。 According to the electric dust collector having this feature, corona discharge can be stably generated even in an inert atmosphere. Further, by applying a relatively low voltage with respect to the discharge space distance, stable corona discharge with less abnormal discharge can be realized.
また、本発明に係る第9の電気集塵機において、前記集塵部は、中心軸の周りに回転可能な複数の回転電極板を備え、前記荷電部は、前記回転電極板の間に介装される複数の固定電極板を備え、前記固定電極板には、前記回転電極板との空間距離を狭めるように調整部材が設けられていることを特徴とする。 In the ninth electrostatic precipitator according to the present invention, the dust collector includes a plurality of rotating electrode plates that are rotatable around a central axis, and the charging unit is interposed between the rotating electrode plates. The fixed electrode plate is characterized in that an adjustment member is provided on the fixed electrode plate so as to narrow a spatial distance from the rotating electrode plate.
この特徴を備えた電気集塵機によれば、調整部材により空間距離を狭めることにより、電界強度を向上させることができ、捕集効率を向上させることができる。 According to the electric dust collector provided with this feature, the electric field strength can be improved and the collection efficiency can be improved by narrowing the spatial distance by the adjusting member.
本発明に係る電気集塵機によれば、積層造形装置等の加工機において、不活性ガス環境下でレーザ加工時に発生するヒューム等の塵埃を確実に捕集することができると共に、長期間の安定的な稼動及び捕集性能を維持することができる等、種々の優れた効果を得ることができる。 According to the electrostatic precipitator according to the present invention, in a processing machine such as an additive manufacturing apparatus, dust such as fumes generated at the time of laser processing in an inert gas environment can be reliably collected and stable for a long period of time. Various excellent effects can be obtained, such as being able to maintain stable operation and collection performance.
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、便宜上、図1における紙面垂直方向手前側を前側(正面側)とし、左右及び上下の方向は、図1における向きを基準とする。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, for the sake of convenience, the front side in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 1 is the front side (front side), and the horizontal and vertical directions are based on the orientation in FIG.
図1は加工機1から発生する塵埃を除去するシステムに本発明の実施の形態に係る電気集塵機2を使用する場合の全体構成図である。図1に示されているように、加工機1と電気集塵機2とは循環経路が形成されるように吸気ダクト3及び排気ダクト4により接続されている。加工機1には不活性ガス供給源5が配管6を介して接続され、この配管6の途中に供給弁7が開閉可能に接続されている。加工機1には制御線8を介して制御部9及び酸素濃度計10が接続され、供給弁7及び酸素濃度計10は制御線8を介して制御部9に接続されている。また、排気ダクト4の途中には、電気集塵機2に近接してオゾン除去装置11が設けられていてもよい。
FIG. 1 is an overall configuration diagram in the case where an
図2に示されているように、加工機1は三次元形状の造形物を製造する積層造形装置であり、気密性の高い加工室12を有している。加工室12内には、材料の酸化防止及び粉塵爆発の防止のため、不活性ガス供給源5から配管6を通って窒素等の不活性ガスが供給されており、加工室12内の雰囲気は不活性状態に気密に保持されている。加工室12内は、加工機1によって三次元形状の造形物が製造されている間、継続して不活性ガスが供給されることで、所定の酸素濃度に維持されており、好ましくは3%以下、より好ましくは0.5〜3%の範囲の酸素濃度に維持されている。
As shown in FIG. 2, the
加工室12の上面には光透過性を有する窓13が設けられている。加工室12の内部には、造形・加工テーブル14と、ブレード15と、エンドミル16と、が設けられており、加工室12の外部には、窓13の上方にレーザ照射手段17が配設されている。
A
このような構成を備えた加工機1において、三次元形状の造形物を製造する場合、まず、図2(a)に示されているように、不活性状態に保持された加工室12内において、粉末層を形成する粉末層形成工程(スキージング)が行われる。この粉末層形成工程では、造形・加工テーブル14上に粉末タンク(図示省略)から金属粉末18が供給される。この金属粉末18はブレード15により均され、所定の厚み(例えば、0.05mm厚)の第1層目の粉末層が形成される。なお、この粉末層形成工程は数分(5分程度)に1回の頻度で行われる。
When manufacturing a three-dimensional shaped object in the
次に、図2(b)に示されているように、不活性状態に保持された加工室12内において、粉末層にレーザを照射して焼結層を形成する焼結層形成工程が行われる。この焼結層形成工程では、第1層目の粉末層の硬化させたい箇所に対してレーザ照射手段17によって窓13を介してレーザが照射される。これにより、金属粉末18は焼結され、造形・加工テーブル14上に第1層目の焼結層19aが形成される。
Next, as shown in FIG. 2B, a sintered layer forming step is performed in which the powder layer is irradiated with laser to form a sintered layer in the
この焼結層形成工程では、加工室12内において鉄系金属粉末のヒューム等の塵埃を含む含塵ガスが発生する。この含塵ガスは、図1及び図2(b)において矢印で示すように、吸気ダクト3を介して電気集塵機2に流入する。電気集塵機2において、含塵ガスはヒューム等の塵埃を除去されて清浄ガスとなった後、排気ダクト4を介して加工機1に戻される。以降、加工機1において三次元形状の造形物が製造される間、含塵ガスに対して同様の処理が繰り返される。なお、電気集塵機2における作用については後述する。
In this sintered layer forming step, dust-containing gas containing dust such as fume of iron-based metal powder is generated in the
上記したように第1層目の焼結層19aが形成されると、造形・加工テーブル14が降下され、再度、造形・加工テーブル14上に金属粉末18が供給され、上記した粉末層形成工程及び焼結層形成工程が行われ、第2層目の焼結層19bが第1層目の焼結層19aに一体化された状態で形成される(図2(c)参照)。以降、粉末層形成工程と焼結層形成工程とが所定回数(例えば10回)繰り返し行われ、所定の数百μm(例えば500μm)の厚さまで焼結層が形成された時点で次の切削工程に進む。
When the
切削工程では、図2(c)に示されているように、不活性状態に保持された加工室12内において、一体に積層された焼結層19に対して切削加工が行われる。この工程では、エンドミル16によって三次元形状の造形物の輪郭が高速且つ精密に切削され、仕上げ加工が行われる。なお、切削加工は、数時間から数十時間に1回の頻度で行われる。
In the cutting process, as shown in FIG. 2C, cutting is performed on the integrally laminated sintered layer 19 in the
次に、図1、及び図3〜図8を参照しつつ、本発明の実施の形態に係る電気集塵機2について説明する。ここで、図3は電気集塵機2の内部を透視して示す斜視図、図4は電気集塵機2の集塵機本体20を示す斜視図、図5は電気集塵機2の集塵機本体20の内部を示す斜視図、図6は電気集塵機2の集塵機本体20の内部を示す側面図、図7は電気集塵機2の集塵機本体20の要部を示す平面図、図8は電気集塵機2の集塵機本体20の要部を拡大して示す平面図である。
Next, the
電気集塵機2は、略直方体形状の集塵機本体20と、集塵機本体20の下方に設けられるダストボックス21と、集塵機本体20の前方に設けられるパネルボックス22と、を備えて構成されている。
電気集塵機2の右側面には、チャンバーボックス26が取り付けられ、チャンバーボックス26の上面に吸気口27が設けられている。
The
A
集塵機本体20は、電気集塵機2の内部の所定位置に着脱可能に収納されている。集塵機本体20は、集塵機本体20の輪郭を形成する外枠23を備えている。外枠23の右側面には開口部24が形成され、開口部24の上下に吸気口27からの含塵ガスを集塵機本体20内に誘導するためのガイド板25が配置されている。外枠23の上面には開口部28が形成され、この開口部28を閉塞するように上面パネル29が取り付けられている。上面パネル29の左端上部には排気口30が設けられ、排気口30の下方の電気集塵機2内にはファン35が配置されている。また、外枠23の前側板31の前方外側と後側板32の後方外側には、円柱状の碍子33を介して碍子取付板34が前側板31と後側板32に対してそれぞれ平行に取り付けられている。この碍子は電気的な絶縁性を有しているため、碍子取付板34と前側板31及び後側板32とは電気的に絶縁されている。
The
ダストボックス21は、前面が開口されており、その前面には開閉扉35が気密に設けられている。パネルボックス22は、内部に電装部(図示省略)を収納しており、外枠23の前方外側に気密に設けられる開閉扉37の前面に取り付けられている。前記電装部は制御線8を介して制御部9に接続されている(図1参照)。
The
外枠23の内部には、荷電部と集塵部とが一体化された荷電集塵部40が設けられている。荷電集塵部40は、前後方向に等間隔で並設される複数枚(本実施の形態では6枚)の集塵部を構成する回転電極板41と、各回転電極板41の間に介装される複数枚(本実施の形態では5枚)の荷電部を構成する固定電極板42と、回転電極板41及び固定電極板42の中心部から左側斜め下方に向かって配置される塵埃除去部材としてのスクレーパ43と、を備えて構成されている。なお、本実施の形態では、加工室12内の容量が比較的小さく、電気集塵機2に要求される処理風量が小さいため、荷電集塵部40は、2段式(荷電部と集塵部が分離されている構成)ではなくコンパクトな1段式(荷電部と集塵部が一体化されている構成)とすることができる。
Inside the
回転電極板41は、円盤状を成し、外枠23を介して接地されており、その中心が中心軸44に固定されている。中心軸44は、前側板31の中央部と後側板32の中央部との間に水平に軸支されており、中心軸44の前端部に設けた継手61は、該中心軸44の同軸上に設けられる図示しない継手を介してギヤードモータ(図示省略)に連結されている。前記ギヤードモータの内部には、減速機構(図示省略)が設けられており、該ギヤードモータからの回転駆動力が該減速機構により減速されて中心軸44に伝達され、中心軸44と回転電極板41とが一体に回転するように構成されている。なお、中心軸44及び回転電極板41の回転速度は、例えば1分間に2回転程度であり、その回転方向は図6に示すように、正面視で時計回りである。
The rotating
回転電極板41の上方左右及び下方左右には、前側板31と後側板32に両端部がボルトで固定された複数の支持杆45が前後方向に設けられている。支持杆45の周面には、等間隔で複数(本実施の形態では5個)のガイド溝46が形成されており、このガイド溝46に回転電極板41の外縁部が入り込むことにより、回転電極板41は支持杆45にガイドされている。
A plurality of
固定電極板42は、平板状を成しており、回転電極板41の設置間隔の中央に配置されている。固定電極板42の四隅には、前後方向にシャフト47が延出しており、固定電極板42は、このシャフト47に設けられる導電スペーサ48を介してそれぞれ一定の間隔で固定されている。シャフト47の前後両端部は、前側板31及び後側板32の四隅に穿設された円形の逃げ穴49を遊貫して碍子取付板34の四隅にボルトで固定されている。これにより、固定電極板42と回転電極板41とは電気的に絶縁され、碍子取付板34に電圧供給手段(図示省略)から給電されると、シャフト47を介して固定電極板42にプラスの高電圧が印加されるようになっている。
The fixed
固定電極板42には、正面視で中心より右側部分に、上下方向に長い略矩形状の開口部50が形成されている。これにより、固定電極板42の右縁部51は、縦長の帯板状に形成されている。固定電極板42の右縁部51には、溶接やカシメ等の手段によって、多数の針状の上流側放電極52が上下方向に等間隔で支持されている。上流側放電極52は、それぞれ、右側上方又は右側下方に僅かに(例えば水平面より約9°)傾斜した姿勢を成し、左右両端が開口部50又は右方の空間に開放されている。また、固定電極板42の開口部50より左側部分には、同様に、溶接やカシメ等の手段によって、多数の針状の下流側放電極53が上下方向に等間隔で片持ち状に支持されている。下流側放電極53は、右側上方に僅か(例えば水平面より約9°)に傾斜した姿勢を成し、右端が開口部50に開放されている。これにより、前記電圧供給手段から固定電極板42にプラスの高電圧が印加された際に、放電極52,53の特に先端部分が荷電部として作用して効率良く放電を行えるようになっている。
The fixed
上流側放電極52及び下流側放電極53は、64チタンと称されるチタン合金製で、具体的には、JIS60種合金(6%Al+4%V+90%Ti)製であり、0.8mmの直径を有している。上流側放電極52の左右両端及び下流側放電極53の右端は、それぞれ、先尖円錐形状(例えば、開き角度が15°)を有し、先尖円錐形状の先端径は0.05mmで、その円錐部を研磨加工(ラバー研摩等)してもよい。上流側放電極52は1枚の固定電極板42当り18本設けられ、5枚の固定電極板42の合計では90本設けられている。また、下流側放電極53は1枚の固定電極板42当り16本設けられ、5枚の固定電極板42の合計では80本設けられている。なお、放電極52,53の直径は、上記した0.8mmに限定されるものではないが、0.5〜1.0mmの範囲とするのが好ましい。
The
放電極52,53と回転電極板41との間には、通常(10〜12KV)より低い電圧であって、好ましくは+6〜+8KV、さらに好ましくは+6〜+7KVの電圧がプラス荷電方式で印加されている。一般に、マイナス荷電方式の場合、酸素イオンを仲介して放電されるが、加工室12内のような不活性雰囲気下では、放電を仲介する酸素が少なくなるため、電子のみの放電作用となり、電流が急激に増えてしまい、高電圧を印加することができない。これに対して、プラス荷電方式の場合、直接、放電極52,53の先端からイオンが放出されるため、酸素濃度に影響され難く、加工室12内のような不活性雰囲気下でも大気中と同じような特性が得やすい。したがって、本実施の形態では、プラス荷電方式を採用している。
Between the
図7及び図8に良く示されているように、固定電極板42の左側部分には、回転電極板41との空間距離(放電ギャップ)を狭めるために、固定電極板42の両面に平板状の調整部材54がカシメ等により固定されている。固定電極板42の両面に調整部材54を固定することで、回転電極板41と固定電極板42との空間距離が、調整部材54の板厚分だけ近くなり(ギャップが狭くなり)、電界強度が上がるため、回転電極板41の表面に汚れ(塵埃)を効率よく集塵させることができる。
7 and 8, the left side portion of the fixed
本実施の形態では、調整部材54の厚さを2mmとし、図8に示すように、放電極52,53と回転電極板41との放電ギャップG1を14.5mm、調整部材54と回転電極板41との放電ギャップG2及びG3をそれぞれ、11.5mm及び12.5mmとしている。なお、放電ギャップG2とG3が異なるのは、放電極52,53を回転電極板41間の中心に配置し、調整部材54の板厚を同一にしたためであるが、調整部材54の板厚を適宜調整したりして、放電ギャップG2とG3とを同一にしてもよい。また、放電ギャップG1は、上記した14.5mmに限定されるものではないが、13〜15mmの範囲に設定するのが好ましい。
In the present embodiment, the thickness of the
固定電極板42には、左下の外周部から中心軸44に向かって径方向に切欠部55が形成されている。切欠部55は、スクレーパ43と中心軸44に干渉しないように、逆U字状に形成されている。
The fixed
スクレーパ43は、金属板製で、切欠部55に沿うように直線状に形成されている。スクレーパ43の上端は中心軸44に取付けられたベアリング56の外周に巻き付いて固定され、下端は前後両側板31,32に固定されている。スクレーパ43には、複数(本実施の形態では6本)のスリット孔62が形成され、各スリット孔62には、それぞれ、回転電極板41が遊挿されている。
The
スクレーパ43は、スリット孔62の周端面が、回転電極板41の回転動作に支障がない程度にできる限り回転電極板41の表面に近接した位置に配置されている。これにより、回転電極板41がスリット孔62内を時計方向に回転することで、回転電極板41の表面に付着した汚れ(塵埃)をスクレーパ43により掻き取ることができる。なお、スリット孔62の周端面には、例えばゴム状の掻き取り部材を取り付けて、回転電極板41の表面に付着した汚れ(塵埃)を掻き取るようにしてもよい。
The
また、各スリット孔62の間には、長方形状の開口部57が複数形成されており、これにより、汚れ(塵埃)が集積して大きな固まりとなった場合でも、開口部57を介して下方のダストボックス21に落下するようになっている。なお、上記したスクレーパ43は直線状に形成されているが、汚れ(塵埃)をより落下し易くさせるために、中央部が上方に突出するように湾曲させて形成してもよい。
In addition, a plurality of
次に、図1〜図8に加えて、図9を参照しつつ、加工機1で発生する含塵ガス中の塵埃を捕集する時の電気集塵機2の作用について詳細に説明する。ここで、図9は電気集塵機2の作用を示すタイムチャートである。
Next, the action of the
加工機1の稼働が開始され、制御部9からファン運転信号が出力(オン)されると、電気集塵機2のファン35が起動され、前記電装部の表示部36(図1参照)において運転中のランプが点灯される。一方、加工機1では、供給弁7が開放され、不活性ガス供給源5から配管6を通って加工室12内に不活性ガスが供給される。そして、酸素濃度計10が計測した加工室12内の酸素濃度値が、所定濃度(例えば、3%)以下になると、加工機1が加工を開始し、制御部9によって高電圧印加信号が出力(オン)され、電気集塵機2側に送信される。
When the operation of the
電気集塵機2では、この高電圧印加信号に基づき、電圧供給手段から放電極52,53に対して正極の高電圧が印加され、前記電装部の表示部36において高電圧のランプが点灯される。これにより、放電極52,53においてコロナ放電が発生する。
In the
この時、加工室12内における三次元形状の造形物の加工中に発生した含塵ガスは、ファン35の吸引作用によって、吸気ダクト27及び吸気口3を通って電気集塵機2の内部に水平方向に流入し、回転電極板41と固定電極板42の間を通過する。含塵ガス中の塵埃は、回転電極板41と固定電極板42の間を通過する間に、放電極52,53からのコロナ放電により帯電し、帯電した塵埃は、放電極52,53の下流側に位置する複数の回転電極板41に吸着され、捕集される。
At this time, the dust-containing gas generated during the processing of the three-dimensional shaped object in the
加工機1の運転中であって、加工室12内において前記粉末層形成工程(スキージング)と前記切削工程のいずれかの工程が行われている間、制御部9によって、塵埃除去許可信号として第1のクリーニング許可信号が出力(オン)される。この時、前記焼結層形成工程が行われている間に、第1のクリーニング許可信号が出力されないように、制御部9によってレーザ照射手段17はインタロック制御されている。
While the
電気集塵機2は、ファン35の運転開始から所定時間Hが経過した後(可変範囲:300〜240分間)に、前記第1のクリーニング許可信号を受け取ると、ファン35を停止させると共に荷電部に対する高電圧の印加を停止し、第1のクリーニング運転を所定時間(可変範囲:15〜120秒間)行う。なお、制御部9は、ファン35の運転時間が所定時間に達するまでは、前記ファン及び前記荷電部に対する高電圧の印加を停止しないように電気集塵機2を制御する。
When the
前記第1のクリーニング運転時には、回転電極板41が正面視で時計回りに低速回転(1分間に2回転)される。これにより、各回転電極板41に捕集されて堆積した塵埃は、スクレーパ43に接触して掻き取られ、自重によりそのままダストボックス21に落下する。以降、電気集塵機2が運転を継続している間は、同様の動作が繰り返され、1回目と同様に2回目以降の前記第1のクリーニング運転が行われる。
During the first cleaning operation, the
なお、前記第1のクリーニング運転中に、制御部9からの第1のクリーニング許可信号が解除された場合には、前記第1のクリーニング運転を停止し、ファン35を稼働させると共に荷電部に対する高電圧の印加を開始し、電気集塵機2の運転を再開させる。また、上記説明では、前記第1のクリーニングの運転開始をファン35の運転開始から所定時間H経過後としたが、所定時間Hの始期を放電極52,53に対して高電圧を印加開始した時点としてもよい。また、所定時間Hは、連続運転時間ではなく、累積運転時間としてもよい。
When the first cleaning permission signal from the
一方、上記したように電気集塵機2の内部を水平方向に通過する間に塵埃を除去されて清浄化された空気は、上向きに気流方向を変え、排気口4及び排気ダクト30を通って加工機1に戻される。
On the other hand, as described above, the air that has been cleaned by removing dust while passing through the inside of the
その後、加工機1が停止し、制御部9からファン運転信号及び高電圧印加信号が出力されなくなる(オフになる)と、電気集塵機2のファン35が停止されると共に放電極52,53に対する高電圧の印加が停止され、前記電装部の表示部36において運転中のランプが点滅に変わる。これにより、電気集塵機2は、ファン35を停止させると共に荷電部に対する高電圧の印加を停止し、第2のクリーニング運転を所定時間(可変範囲:2〜10分間)行う。なお、高電圧のランプは、放電極52,53の残電圧がなくなる迄、前記電装部の表示部36において点滅する。
Thereafter, when the
前記第2のクリーニング運転時には、回転電極板41が正面視で時計回りに低速回転(1分間に2回転)される、これにより、各回転電極板41に捕集されて堆積した塵埃は、スクレーパ43に接触して掻き取られ、自重によりそのままダストボックス21に落下する。前記第2のクリーニング運転が完了すると、前記電装部の表示部36の運転中のランプは消滅する。なお、第2のクリーニング運転中に、制御部9からのファン35の運転信号がオンに変わった場合には、前記第2のクリーニング運転を停止し、ファン35の運転を再開させる。
During the second cleaning operation, the rotating
上記した電気集塵機2において、前記第1のクリーニングの運転時間は15秒間、前記第2のクリーニングの運転時間は、第1のクリーニングの運転時間より長く、2分間に設定されている。この場合、回転電極板41の回転数を2RPM(1分間に2回転)とすると、前記第1のクリーニングの場合、1回の運転で、回転電極板41の半分をクリーニングすることができる。また、前記第2のクリーニングの場合、1回の運転で、回転電極板41の4回転分をクリーニングすることができるので、加工機1の運転停止時には、確実に回転電極板41に堆積した塵埃を除去することができる。なお、前記第1のクリーニングの動作は、あくまでも加工機1における造形加工作業を妨げないように作業の合間にクリーニングを実施するものであり、前記粉末層形成工程(スキージング)の時間が20秒間であるため、前記第1のクリーニングの運転時間を15秒間に設定しているが、前記粉末層形成工程(スキージング)の時間内であれば前記運転時間を変更することは可能である。
In the
このように上記した本発明の実施の形態に係る電気集塵機2によれば、加工室12内で発生した含塵ガスを長期間安定的に清浄化して加工室12内に戻すことができるため、加工室12の窓13がヒューム等の塵埃で汚染されるのを防止することができる。そのため、加工機1におけるレーザ加工の精度を安定して高く維持することができる。また、加工室12内の不活性ガスの汚染を防止することができるため、不活性ガスの入れ替えを行う必要がなくなり、運転費用を削減することができる。
As described above, according to the
また、加工室12内には少量の酸素が残留するため、荷電集塵部40における放電によって加工室12内にオゾンが発生し、造形物の取り出し等で加工室12の扉を開けた時にオゾン臭が発生するおそれがあるが、電気集塵機2の下流側にオゾン除去装置11を配置することで、オゾンを除去(分解・捕集)することができ、オゾン臭の発生を防止することができる。
Further, since a small amount of oxygen remains in the
一般に、電気集塵機2の荷電部から発生するオゾンは、湿度・異常放電の発生状況等により発生量が増加する場合があり、また、例えば活性炭や触媒等を使用するオゾン除去装置11の性能にも左右されるため、オゾンを100%分解(捕集)することは難しい。そこで、前記第2のクリーニングの運転終了時に、予め設定された所定時間だけファン35のみを運転させて(高電圧印加はオフの状態を維持)、オゾン除去装置11によって、残留するオゾンを除去(分解・捕集)する循環モード(図9中において破線で示す。)を設けてもよい。この場合、循環モード動作時に加工機1の加工室12の扉が開かないように、制御部9によって扉にロックが掛けられる。
In general, the amount of ozone generated from the charged part of the
なお、図10に示すように、電気集塵機2の下流側に3方弁60を配設して流路を二つに分岐した後、それぞれの流路にオゾン除去装置11a又は11bを配置してもよい。この場合、各オゾン除去装置11a,11bには、目詰まり状態を示す差圧計58a,58bが設けられ、オゾン除去装置11a,11bの下流側の流路には、それぞれ、逆流防止用の逆止弁59a,59bが設けられる。
In addition, as shown in FIG. 10, after arrange | positioning the three-
このような構成とすることで、例えば、使用時間の経過と共に一方のオゾン除去装置11aに目詰まりが発生して交換の必要が生じた場合でも、3方弁57を切り換えて流路を変更することで、他方のオゾン除去装置11bを使用することができる。すなわち、加工機1において造形物の加工作業中であっても、その加工作業を停止や中断することなく、目詰まりしたオゾン除去装置11aを交換することができるため、造形物の加工作業を効率良く行うことができる。
By adopting such a configuration, for example, even when one
なお、上記した本発明の実施の形態の説明は、本発明に係る電気集塵機における好適な実施の形態を説明しているため、技術的に好ましい種々の限定を付している場合もあるが、本発明の技術範囲は、特に本発明を限定する記載がない限り、これらの態様に限定されるものではない。すなわち、上記した本発明の実施の形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、かつ、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能であり、上記した本発明の実施の形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。 In addition, since the above description of the embodiment of the present invention describes a preferred embodiment of the electric dust collector according to the present invention, there may be various technically preferable limitations. The technical scope of the present invention is not limited to these embodiments unless specifically described to limit the present invention. That is, the above-described components in the embodiment of the present invention can be appropriately replaced with existing components and the like, and various variations including combinations with other existing components are possible. The description of the embodiment of the present invention described above does not limit the contents of the invention described in the claims.
本発明の技術は、三次元形状の造形物を製造する積層造形装置等の加工機から発生するヒューム等の塵埃を捕集する電気集塵機における利用が見込まれるものである。 The technology of the present invention is expected to be used in an electric dust collector that collects dust such as fumes generated from a processing machine such as a layered manufacturing apparatus that manufactures a three-dimensional shaped object.
1 加工機
2 電気集塵機
12 加工室
35 ファン
41 回転電極板(集塵部)
42 固定電極板(荷電部)
43 スクレーパ(塵埃除去部材)
44 中心軸
52 上流側放電極(荷電部)
53 下流側放電極(荷電部)
1
42 Fixed electrode plate (Charging part)
43 Scraper (dust removal member)
44
53 Downstream discharge electrode (charge part)
Claims (9)
前記塵埃を高電圧の印加によって帯電させる荷電部と、
前記荷電部によって帯電された前記塵埃を捕集する集塵部と、
前記荷電部及び前記集塵部に前記塵埃を含む含塵ガスを強制的に送出するファンと、
前記集塵部に捕集された前記塵埃を除去する塵埃除去部材と、
前記加工機の運転中に該加工機から出力される塵埃除去許可信号を受け取ると、前記ファンを停止すると共に前記荷電部に対する高電圧の印加を停止した後、前記集塵部に捕集された前記塵埃を前記塵埃除去部材によって除去させる制御部と、
を備えることを特徴とする電気集塵機。 An electric dust collector for collecting dust such as fumes generated from a processing machine,
A charging unit that charges the dust by applying a high voltage;
A dust collecting unit for collecting the dust charged by the charging unit;
A fan for forcibly delivering a dust-containing gas containing the dust to the charging unit and the dust collecting unit;
A dust removing member for removing the dust collected in the dust collecting portion ;
When a dust removal permission signal output from the processing machine is received during operation of the processing machine, the fan is stopped and the application of a high voltage to the charging unit is stopped, and then collected in the dust collection unit A control unit for removing the dust by the dust removing member ;
Electrostatic precipitator, characterized in that it comprises a.
前記制御部によって、前記塵埃除去許可信号は、前記粉末層形成工程と前記切削工程の間に出力されることを特徴とする請求項1〜4のいずれかの請求項に記載の電気集塵機。 In the processing chamber, the processing machine includes a powder layer forming step for forming a powder layer, a sintered layer forming step for forming a sintered layer by irradiating the powder layer with a laser, and cutting the stacked sintered layers. It is an additive manufacturing apparatus that manufactures a three-dimensional shaped object by a cutting process to be processed,
The electric dust collector according to any one of claims 1 to 4, wherein the control unit outputs the dust removal permission signal between the powder layer forming step and the cutting step.
The dust collecting unit includes a plurality of rotating electrode plates rotatable around a central axis, and the charging unit includes a plurality of fixed electrode plates interposed between the rotating electrode plates, The electric dust collector according to any one of claims 1 to 8, wherein an adjustment member is provided so as to narrow a spatial distance from the rotating electrode plate.
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