JP7308520B2

JP7308520B2 - スパイラルコンベア

Info

Publication number: JP7308520B2
Application number: JP2019155313A
Authority: JP
Inventors: 高明前田; 杉英中島
Original assignee: Tokyo Seimitsu Hatsujo Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Hatsujo Co Ltd
Priority date: 2019-08-28
Filing date: 2019-08-28
Publication date: 2023-07-14
Anticipated expiration: 2039-08-28
Also published as: CN114258382B; US11787002B2; CN114258382A; KR20220050128A; EP4023390A1; JP2021030390A; EP4023390A4; WO2021039485A1; US20220324073A1

Description

本発明は、金属切削加工により生じた切屑などを搬送するスパイラルコンベアに関する。

コンベアの一種として公知であるスパイラルコンベア１は、特許文献１、非特許文献１および図１に示すように、一例として、トレイ２に収容したコイルスプリング状の搬送スパイラル３を減速機付モータ４で所定方向に低速回転することにより、トレイ２に投入した切屑５を固液分離しながらトレイ２内で所定方向に搬送して、トレイ２の出口に接続した排出ダクト６へと排出するように構成されている。切屑５と共にトレイ２に投入される切削液７は、搬送途中でトレイ２から重力落下して切屑から分離され、下方に設けられた切削液タンク８に回収される。

このような構造を有するスパイラルコンベアは、大きく膨張した長鎖状の連続切屑から針状の微細切屑まで多種多様な形状・寸法・材質であっても比較的スムーズに搬送できること、構造が簡単であり低コストで製造・提供可能であること、多種・多数の工作機械を連結する加工システムにおいて切屑の長距離搬送が可能であること、切屑に付着した切削液を効率的に分離回収できることなどから、多くの工作機械に採用されている。

特開２０１８－００１４００号公報

http://www.to-hatsu.co.jp/products/sc_built.html

従来のスパイラルコンベアには、レールレス仕様と、レール仕様とがあり、それぞれの長所短所を考慮した上で用途などに応じていずれかの仕様を採用しているのが現状である。

レールレス仕様は、図４に示すように、搬送スパイラル３がトレイ２の湾曲底面部２ａの最下点を中心とする領域に実質的に面接触的に接地（接地点Ｐ１）する仕様であり、構造が簡単であると共に、搬送スパイラル駆動時の騒音発生が小さいという長所がある。これは、トレイ２は主に軟鋼で形成されるので、搬送スパイラル３との接触による振動や騒音が比較的吸収されやすいことによる。しかしながら、レールレス仕様は、マシニングセンター系のチップ形切屑の搬送には適しているが、旋盤系のカール形やパーマネント形などの比較的長く螺旋状や渦巻状などの複雑な形状を有する切屑の搬送に用いると、該切屑が搬送スパイラル３に絡まったときに、スパイラル回転方向において接地点Ｐ１を超えて同じ位置で旋回スパイラルと共に回転するだけとなって搬送することができなくなり、詰まりが生じやすいという短所がある。

一方、レール仕様は、図５に示すように、トレイ２の内面の対向位置に一対の長尺レール９，９をトレイ２の長さ方向に沿って突設し、搬送スパイラル３をこれらのレール９，９上に載せて支持する仕様である。レール９，９は主に焼き入れ材などから略台形状の断面形状を有するように形成され、搬送スパイラル３は、レール９，９の内側下方のエッジに対して設置点Ｐ２，Ｐ２で接地し、トレイ２の湾曲底面部２ａの最下点とは非接触に浮いた状態で支持され、その間には若干の隙間ｔ１（たとえば１ｍｍ程度）が設けられる。

レール仕様は、マシニングセンター系のチップ形切屑の搬送に適しているだけでなく、旋盤系のカール形やパーマネント形などの切屑の搬送にも適している。このような切屑が搬送スパイラル３に絡まると、スパイラル回転方向において接地点Ｐ２，Ｐ２の手前付近に止まりやすくなるが、搬送スパイラル３にはリード（スパイラルの傾斜角）があるので、絡みついた切屑を強引に搬送することができる。したがって、切屑の種類を問わず、搬送能力が高いという長所がある。反面、搬送スパイラル３とトレイ２が常にＰ２，Ｐ２の２点で接地し、このときの接触音が硬質材からなるトレイ２で増幅されるので、搬送スパイラル駆動時の騒音発生が大きくなるという短所がある。また、搬送スパイラル３とトレイ２の湾曲底面部２ａの最下点（円弧頂点）との間に隙間があるので、この部分に、搬送されなかった切屑が若干残ってしまうという問題もある。

以上の説明から理解されるように、レールレス仕様（図４）とレール仕様（図５）にはそれぞれ長所短所があり、搬送スパイラル駆動時の騒音発生という観点で見るとレールレス仕様が好ましいが、旋盤系のカール形やパーマネント形などの切屑の搬送に用いたときに詰まりが生じやすいという問題があり、この問題に対処するためにレール仕様を採用すると、騒音発生が大きくなってしまうというジレンマに陥る。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、上記の背景に鑑みて、搬送スパイラル駆動時の騒音発生をレールレス仕様と同等程度に抑えることができ、且つ、旋盤系のカール形やパーマネント形などの切屑の搬送にも適したスパイラルコンベアの新規構造を提供することである。

この課題を解決するため、請求項１に係る本発明は、断面略Ｕ字形であってその内面の対向位置において長さ方向に沿って延長する一対の長尺レールが設けられているトレイと、トレイ内に収容される搬送スパイラルと、搬送スパイラルを所定方向に回転駆動する駆動手段とを備え、トレイに投入された切屑を回転する搬送スパイラルにより所定方向に搬送するように構成されたスパイラルコンベアであって、搬送スパイラルは、その最下点でトレイの最下点と接地しており、且つ、前記一対のレールとは非接触であってその間に各々微小隙間が形成されていることを特徴とする。

請求項２に係る本発明は、請求項１記載のスパイラルコンベアにおいて、前記レールはその内面下方にエッジ部を有し、前記微小隙間は搬送スパイラルの外周と該エッジ部との間に形成されることを特徴とする。

請求項３に係る本発明は、請求項１または２記載のスパイラルコンベアにおいて、前記微小隙間は１ｍｍ未満であることを特徴とする。

請求項４に係る本発明は、請求項１ないし３のいずれか記載のスパイラルコンベアにおいて、前記トレイは、搬送スパイラルとの接地点を含んでその両側の一定領域に亘る湾曲底面部と、該湾曲底面部の両端から斜め上方外側に延長する第一傾斜部と、該第一傾斜部の各上端から垂立する垂直部と、垂直部の各上端から斜め上方外側に延長する第二傾斜部とを有して略断面Ｕ字形状に形成されることを特徴とする。

請求項５に係る本発明は、請求項４記載のスパイラルコンベアにおいて、前記一対のレールは、トレイの第一傾斜部の各上端近くの内面または各垂直部の内面に設けられることを特徴とする。

請求項６に係る本発明は、請求項１ないし５のいずれか記載のスパイラルコンベアにおいて、前記一対のレールの間に、トレイの内面に沿って、制振材を介して金属板が設けられることを特徴とする。

請求項７に係る本発明は、請求項６記載のスパイラルコンベアにおいて、制振材の両端を上方に折り曲げてレールの内側面に沿わせ、この上方折り曲げ部分に金属板の両端を当接させることにより、金属板とレールとが非接触に維持されていることを特徴とする。

本発明によれば、搬送スパイラル駆動時の騒音発生をレールレス仕様と同等程度に抑えることができ、且つ、マシニングセンター系のチップ形切屑だけでなく、旋盤系のカール形やパーマネント形など比較的長く螺旋状や渦巻状などの複雑な形状を有する切屑の搬送にも適したスパイラルコンベアの新規構造が提供される。

本発明の一実施形態によるスパイラルコンベアの正面図である。このスパイラルコンベアにおけるトレイと搬送スパイラルの位置関係ないし構造を示す要部断面図である。図２の変形実施例を示す同様の要部断面図である。従来技術によるレールレス仕様のスパイラルコンベアにおけるトレイと搬送スパイラルの位置関係ないし構造を示す図２と同様の要部断面図である。従来技術によるレール仕様のスパイラルコンベアにおけるトレイと搬送スパイラルの位置関係ないし構造を示す図２と同様の要部断面図である。

本発明の一実施形態によるスパイラルコンベアについて、特に図２を参照して説明する。このスパイラルコンベア１０は、図１のスパイラルコンベア１と同様の基本構造を有し、その基本的な動作ないし作用も図１について既述したと同様であるが、トレイ１２と搬送コンベア１３の位置関係ないし構造に特徴を有している。

すなわち、搬送スパイラル３は、トレイ２の湾曲底面部２ａの最下点を中心とする領域に実質的に面接触的に接地（接地点Ｐ）しており、また、トレイ２の内面の対向位置にトレイ２の長さ方向に沿って延長する一対の長尺レール９，９が設けられているが、非駆動時の搬送スパイラル３はレール９，９とは非接触であってその間に各々微小隙間ｔが形成されている。

この仕様は、搬送スパイラル３が、厳密にはその最下点のみでトレイ２の湾曲底面部２ａの最下点を接地点Ｐとして線接触で接地するが、搬送スパイラル３とトレイ湾曲底面部２ａの曲率はそれほど大きく相違しないので、実質的には接地点Ｐを中心とする領域に実質的に面接触的に接地しており、この点において従来のレールレス仕様（図４）と共通するが、レール９，９が搬送スパイラル３に対して特定の位置関係（非接触且つ微小隙間ｔ）で設けられている点において相違している。また、従来のレール仕様（図５）と対比すると、トレイ２の内面の対向位置にトレイ２の長さ方向に沿って延長する一対の長尺レール９，９が設けられている点において共通するが、搬送スパイラル３はこれらレール９，９とは非接触であって、その最下点でトレイ２の湾曲底面部２ａの最下点（円弧頂点）に接地している点において相違している。すなわち、このスパイラルコンベア１０は、従来のレールレス仕様（図３）およびレール仕様（図４）のいずれとも相違した構造を有している。

図２に示す実施形態における具体的設計について説明すると、トレイ２は、搬送スパイラル３との接地点Ｐを含んでその両側の一定領域に亘る湾曲底面部２ａと、その両端から斜め上方外側に延長する第一傾斜部２ｂ，２ｂと、第一傾斜部２ｂ，２ｂの各上端から垂立する垂直部２ｃ，２ｃと、垂直部２ｃ，２ｃの各上端から斜め上方外側に延長する第二傾斜部２ｄ，２ｄとを有して略断面Ｕ字形状に形成され、第一傾斜部２ｂ，２ｂの各上端近くの内面に、トレイ２の長さ方向に沿って延長するレール９，９が突出形成されている。この実施形態において、トレイ２の設置面１１とトレイ２の第一傾斜部２ｂ，２ｂとがなす角度αは４５度である。

レール９，９は従来技術のレール仕様（図５）におけるレール９，９と同様の略台形状の断面形状を有しているが、上述したように搬送スパイラル３とは非接触であり、レール９，９の内側下方エッジ（搬送スパイラル３の外周が最もレール９，９に接近する地点）との間に微小隙間ｔが形成されている。この実施形態において、レール９，９の内側下方エッジは、搬送スパイラル３の中心Ｏを通る水平面１２から最下点（接地点Ｐ）に向けて角度β＝２０度離れた角度位置に設けられている。また、この実施形態において、微小隙間ｔは０．４ｍｍであるが、たとえば１ｍｍ以内の微小隙間とすることができる。このような微小隙間ｔが与えられることにより、搬送スパイラル３に切屑が絡みついたときに偏心していずれか一方のレール９と断続的に接触するので、絡みついた切屑を強引に搬送することができる能力に優れている。この隙間ｔが１ｍｍ以上になると、切屑が絡みついて搬送スパイラル３が偏心してもいずれか一方のレール９に接触することができなくなり、この能力を発揮することができない。この微小隙間ｔは、理論上は限りなく０に近くすることが好ましいが、各部材の製作形状精度を考慮して、この実施形態ではｔ＝０．４ｍｍとしている。

なお、図２において、符号１３は、駆動時において搬送スパイラル３が過度に浮き上がることを防止するための押さえローラであり、この実施形態ではトレイ２の第二傾斜部２ｄ，２ｄの内面に取付部１４，１４を介して回転自在に設けられている。押さえローラ１３，１３と非駆動時の搬送スパイラル３との間には微小隙間ｐが設けられており、この実施形態においてはｐ＝０．５ｍｍとされている。押さえローラ１３，１３は従来のレールレス仕様（図４）およびレール仕様（図５）にも設けられている。

次に、従来のレールレス仕様（図４）およびレール仕様（図５）との対比において本実施形態の仕様（図２）による騒音発生を検証する試験を行った。いずれの仕様においても、搬送スパイラル３の長さは２ｍとし、これを単独で使用したスパイラルコンベアＡ（Ｌ＝２ｍ）と、２台を長さ方向に連続させたスパイラルコンベアＢ（Ｌ＝４ｍ）の２種類のスパイラルコンベアについて、各々を高さ６００ｍｍの架台に設置して搬送スパイラルを駆動し、床面より１ｍの高さでスパイラルコンベアの長さ方向中央且つスパイラルコンベアから側方に０．７ｍ離れた位置で騒音計を用いて騒音を測定した。その結果を表１に示す。

この表に示されるように、本実施形態の仕様（図２）による騒音発生は、従来のレールレス仕様（図４）と同程度であり、従来のレール仕様（図５）より著しく低レベルであることが確認された。

また、これら各仕様のスパイラルコンベアを用いて各種の切屑を搬送したところ、レールレス仕様（図４）では、従来技術に関連して既述したように、旋盤系のカール形やパーマネント形などの比較的長く螺旋状や渦巻状などの複雑な形状を有する切屑の搬送に用いたときに、搬送スパイラル３に絡まった切屑が、スパイラル回転方向において接地点Ｐ１を超えて同じ位置で旋回スパイラルと共に回転するだけとなって搬送することができなくなり、詰まりが生じることがあったが、本実施形態の仕様（図２）によれば、レール仕様（図５）と同様に、これらの切屑も搬送スパイラル３とレール９との間で強引に搬送することができ、詰まりは生じなかった。

以上に本発明を図示実施形態に基づいて詳述したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基いて確定される発明の範囲内において多種多様に変形ないし変更して実施することができる。

たとえば、図示実施形態について記述した具体的設計（トレイ２の形状、レール９，９の設置位置、隙間ｔ，ｐの寸法、角度α，βの大きさなど）は一例であり、本発明に係る特定事項を満たす限りにおいて任意に変更可能である。

また、図示実施形態に係るスパイラルコンベアは中心軸を持たない中空の搬送スパイラル３を有するタイプのものであるが、本発明は、中心軸を持った搬送スパイラルを有するタイプのスパイラルコンベアにも適用可能である。

また、図１に示すスパイラルコンベア１は、トレイ２の出口に搬出ダクト６を接続して切屑を斜め上方に移送させるようにしているが、このような搬出ダクト（リフトアップダクト）を持たないスパイラルコンベアにも、本発明は適用可能である。

また、制振効果をさらに高めるために、図３に示すように、ＮＢＲなどの制振材１５の上にステンレスなどの薄い金属板１６を重ね合わせたものを、トレイ湾曲底面部２ａの内面に沿ってレール９，９間に配置することができる。同図に拡大して示すように、制振材１５の両端を上方に折り曲げてレール９，９の内側面に沿わせ、この上方折り曲げ部分に金属板１６の両端を当接させた構成を採用することにより、金属板１６とレール９，９とが非接触に維持されるので、振動がトレイ２に伝搬することを防止することができる。さらに、これらを交換可能に設けることにより、トレイ２自体の摩耗損傷を抑制することができ、制振材１５や金属板１６が損傷したときにこれらを交換すれば良いので、コスト削減にも寄与する。

また、トレイ２を、特許文献１に示すように、アウタートレイとインナートレイの間に制振材を介挿したものにおいて本願発明の構成を採用することによっても、制振効果をさらに高めることができる。

１スパイラルコンベア
２トレイ
２ａ湾曲底面部
２ｂ第一傾斜部
２ｃ垂直部
２ｄ第二傾斜部
３搬送スパイラル
４減速機付モータ
５切屑
６排出ダクト
７切削液
８切削液タンク
９レール
１０スパイラルコンベア
１１設置面
１２搬送スパイラルの中心を通る水平面
１３押さえローラ
１４取付部
１５制振材
１６金属板

Claims

断面略Ｕ字形であってその内面の対向位置において長さ方向に沿って延長する一対の長尺レールが設けられているトレイと、トレイ内に収容される搬送スパイラルと、搬送スパイラルを所定方向に回転駆動する駆動手段とを備え、トレイに投入された切屑を回転する搬送スパイラルにより所定方向に搬送するように構成されたスパイラルコンベアであって、搬送スパイラルは、その最下点でトレイの最下点と接地しており、且つ、前記一対のレールとは非接触であってその間に各々微小隙間が形成されていることを特徴とするスパイラルコンベア。
前記レールはその内面下方にエッジ部を有し、前記微小隙間は搬送スパイラルの外周と該エッジ部との間に形成されることを特徴とする、請求項１記載のスパイラルコンベア。
前記微小隙間は１ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項１または２記載のスパイラルコンベア。
前記トレイは、搬送スパイラルとの接地点を含んでその両側の一定領域に亘る湾曲底面部と、該湾曲底面部の両端から斜め上方外側に延長する第一傾斜部と、該第一傾斜部の各上端から垂立する垂直部と、垂直部の各上端から斜め上方外側に延長する第二傾斜部とを有して略断面Ｕ字形状に形成されることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか記載のスパイラルコンベア。
前記一対のレールは、トレイの第一傾斜部の各上端近くの内面または各垂直部の内面に設けられることを特徴とする、請求項４記載のスパイラルコンベア。
前記一対のレールの間に、トレイの内面に沿って、制振材を介して金属板が設けられることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか記載のスパイラルコンベア。
制振材の両端を上方に折り曲げてレールの内側面に沿わせ、この上方折り曲げ部分に金属板の両端を当接させることにより、金属板とレールとが非接触に維持されていることを特徴とする、請求項６記載のスパイラルコンベア。