JPH06300B2 - 切粉・屑除去装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は切粉・屑除去装置にかかり、例えば各種の切削
用工作機械を用いた切削加工によりワークの表面に堆積
した切粉や屑（以下、これらを総称して「切粉」とい
う）を自動的に除去するための切粉・屑除去装置に関す
る。

（従来の技術） 従来、この種の切粉・屑除去装置は種々提供されてお
り、例えば集塵機を用いて切粉を除去するものや、水ま
たは油を用いて切粉を洗い流すもの、または重力を利用
して切粉を移動ないし落下させるもの、あるいは電磁石
等の磁力によって切粉を吸着除去するもの等が知られて
いる。

しかしながら、これら従来の切粉・屑除去装置は概して
手動操作によるものが多いため、多大な労力を必要とし
てワークの切削加工から切粉の除去に至るまでの一連の
作業を自動化する妨げとなっていた。また、これらの装
置においてはワーク表面に堆積した切粉をそのままの状
態で除去することから、一般に除去効率が悪く、特に集
塵機や磁力による吸着手段を採用する場合には、これら
の吸着部をワーク表面に近接して配置することによりワ
ークに傷を付けてしまう等の問題があった。

これらの点に鑑み、本発明者等は先に特願昭61-89257号
として、上下に伸びる吸引パイプと、この吸引パイプの
周囲に同心的に配設され、かつ下端部が狭窄したほぼ円
筒状のフードと、このフードの内周面に沿って渦巻状の
気流を吐出せしめるノズルとを備えた吸引ヘッドを工作
機械のスピンドルヘッドに付設した切粉除去装置を提案
した。

この切粉除去装置では、ノズルから送られる渦巻状の吐
出エアーの風圧により切粉をよくほぐすことができ、こ
の気流の内部に負圧空間を形成して切粉を上方へ舞い上
がらせる一方でその部分のエアーを吸引し、ワークを傷
付けずに切粉を吸引除去することができる。

（発明が解決する問題点） しかるに、この切粉・屑除去装置においては、ノズルか
らの吐出エアーと吸引口からの吸引エアーとによって吐
出エアーの内側にある程度の負圧を生じさせることがで
きるものの、この負圧は切粉を効率よく吸引するには未
だ不十分であった。

また、吐出エアーが吸引口の全周にわたって吐出される
ため、吸引ヘッドの進行方向に存在する比較的軽量な切
粉が前方に吹き飛ばされてしまう場合があり、この点で
も吸引効率が悪いという問題があった。

さらに、この切粉除去装置は、ノズルがリング状のスリ
ットであるのでノズルの断面積が大きくなり、吐出され
るエアーの風量が増大する。しかしその反面、供給量が
充分でないと、ノズルから吐出されるエアーの風速が減
少することがある。そのため、装置全体では効率的に切
粉を吸引することができるものの、ノズルから吐出され
たエアが直接切粉に吹きつけられる風速は必ずしも充分
ではなく、切粉の重量が大きい場合や、ノズルから切粉
までの距離がある場合は、吸引能力が不足することがあ
った。

そこで本発明は、これらの問題点を解決するために提案
されたもので、その目的とするところは装置の移動中に
前方の切粉が外部へ飛散することなく、しかも、重量の
ある切粉についても充分に回収できる切粉・屑除去装置
を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明は、加工機械の工具取
り付け部へ取付けるための連結部と、下方に開口したエ
アー吸引口と、進行方向前方側を除くエアー吸引口の開
口部周囲に吐出方向を下方やや内側にして同心状に複数
配設した第１のエアー吐出口と、第１のエアー吐出口の
外側周囲に吐出方向をほぼ外側斜め下方にして形成した
第２のエアー吐出口とを備えたことを特徴とする。

（作用） 本発明によれば、連結部により加工機械の工具取り付け
部への本装置の取付けが可能であるため、ワークの加工
終了後に加工機械の工具取り付け部へ取り付けて使用さ
れる。

下方に開口して形成されたエアー吸引口の周囲に進行方
向前方側を除いて吐出方向を下方やや内側にして第１の
エアー吐出口が同心状に複数配設されている。この第１
のエアー吐出口から吐出された高圧・高速のエアーが下
方の切粉等に吹きつけられることにより、切粉等は上方
へ吹き上げられる。吹き上げられた切粉等はエアー吸引
口により吸い上げられて除去・回収される。

また、第１のエアー吐出口が進行方向前方側には形成さ
れていないことにより、前方に位置する切粉等が吹き飛
ばされて外部へ飛散することがなくなる。

さらに、第１のエアー吐出口の外側周囲に吐出方向をほ
ぼ外側斜め下方にして第２のエアー吐出口が形成されて
いる。この第２のエアー吐出口からは斜め外側下方へ比
較的低圧・低速のエアーが吐出されてエアカーテンが形
成される。このエアカーテンはエアー吸引口により形成
された負圧空間およびその周囲に第１のエアー吐出口に
より形成される下向きのエアー吐出流の空間を外界から
遮断し、内部における切粉等の除去作用を安定させる働
きをする。

（実施例） 以下、図に沿って本発明の実施例を説明する。まず、第
１図は本発明の第１実施例を示すもので、同図(イ)にお
いて１は工作機械のスピンドルヘッドであり、このスピ
ンドルヘッドにはミーリングチャック２が取付けられて
いる。ミーリングチャック２の側方にはエアーユニット
３が取付けられ、このエアーユニット３には、図示され
ていないポンプに接続されたエアー供給口４と、同じく
図示されていない真空吸引器に接続されたエアー吸引口
５とが設けられている。

一方、６は吸引ヘッドであり、この吸引ヘッド６は丸棒
状の連結部７を介してミーリングチャック２に連結され
ると共に、この連結状態において前記エアーユニット３
に連結される送吸気部８を備えている。この送吸気部８
は、エアー供給口４に連結される吐出エアー通路９と、
エアー吸引口５に連結される吸引エアー通路10とを備え
ている。

そして、吐出エアー通路９及び吸引エアー通路10は、前
記連結部７を備えた吸引ヘッド本体11の内部に連通して
いる。この吸引ヘッド本体11は、全体としてほぼ有底円
筒状に形成されており、その中央部には下方に開口し、
かつ吸引エアー通路10に連結するエアー吸引口12が形成
されていると共に、このエアー吸引口12の外側には、下
方に開口し、かつ吐出エアー通路９に連通する第１のエ
アー吐出口13が複数形成されている。

ここで、第１のエアー吐出口13は、詳しくは第１図(ロ)
に示す如く、吸引ヘツド６の進行方向（矢印Ａ方向）を
除く円周上に適宜な間隔をおいて配置されており、全体
としてほぼ馬蹄形の配置構造となっている。また、第１
図(イ)に示すように、エアー吐出口13はその中心線が何
れも垂線に対して若干内側に傾斜しており、エアー吐出
口13から吐出された空気がワークＷの表面により反射し
てエアー吸引口12内に好適に吸引されるように形成され
ている。

更に、第１のエアー吐出口13の外側において、吸引ヘッ
ドの６進行方向をも含む部分、すなわち吸引ヘッド本体
11の外周部全域には、その中心線が垂線に対して斜め下
方に傾斜した第２のエアー吐出口14が複数形成されてお
り、これら第２のエアー吐出口14は第１のエアー吐出口
13と共に吐出エアー通路９に連通している。

次に、この動作を説明する。まず、スピンドルヘッド１
に取付けられた各種ツール（図示せず）によりワークＷ
の切削加工が終了すると、周知のＡＴＣ（自動工具交換
装置）等により前記ツールが取り外され、本発明にかか
る吸引ヘッド６がミーリングチャック２に取付けられ
る。

その後、スピンドルヘッド１またはワークＷを相対的に
上下方向に移動させ、吸引ヘッド本体11の下端面とワー
クＷの表面との間に適宜な間隔を保有させる。この状態
でポンプからエアーを送ると共に真空吸引器を動作させ
てエアーを吸引し、同時にスピンドルヘッド１またはワ
ークＷを相対的に水平方向に移動させる。

こうすることにより、エアー供給口４を介して第１のエ
アー吐出口13から吐出されたエアーがワークＷの表面の
切粉Ｗ′に当り、このエアーの風圧によつて切粉Ｗ′が
掘り起こされると共に、エアー吸引口12から吸引される
エアーがこれらの浮き上がった切粉Ｗ′を吸引し、切粉
Ｗ′はエアー吸引口５を介して真空吸引器内に吸引除去
されることとなる。

この際、第２のエアー吐出口14から吐出されるエアーは
エアー吸引口12の下方空間と外部の空間とを遮断するエ
アーカーテンとして作用し、かかるエアーカーテン内で
はエアーが真空吸引されていることから十分な負圧空間
が生じることとなり、切粉Ｗ′は確実にエアー吸引口12
内に吸引される。また、前記負圧空間の存在により、第
２のエアー吐出口14から吐出されたエアーは第１図(イ)
に矢印で示すようにワークＷの表面において内側に向か
う気流を形成するため、特に吸引ヘッド６の進行方向に
存在する切粉Ｗ′をエアー吸引口12の直下へ導入するた
めに有効なものとなる。

更に、第２のエアー吐出口14から吐出されるエアーは切
粉Ｗ′の掘り起こしにも有効である。特に、このエアー
によって掘り起こされた吸引ヘッド６の進行方向に存在
する切粉Ｗ′は、この進行方向側に第１のエアー吐出口
13が存在しないことによつて前方へ吹き飛ばされること
なく上方に舞い上がり、その時点で後方から移動してき
たエアー吸引口12により円滑に吸引されるものである。

こうして切粉Ｗ′を吸引除去した後は、吸引ヘッド６ま
たはワークＷを水平方向及び垂直方向に相対的に移動さ
せ、ミーリングチャック２から吸引ヘッド６を取り外せ
ればよい。また、以後、ワークＷに別の加工を施す場合
には、ワークＷを再びスピンドルヘッド１の下方に移動
させると共に適宜なツールをミーリングチャック２に取
付けて加工を行うものである。

なお、上述したスピンドルヘッド１や吸引ヘッドの移動
・停止及びエアーの吸引・吐出動作は数値制御等による
所定のプログラムに従って自動的に実行される。

次に、第２図は本発明の第２実施例を示している。この
実施例は、第１実施例におけるミーリングチャック２に
相当する連結部７′を吸引ヘッド本体11′に一体的に連
結して吸引ヘッド６′を形成したものであり、その他の
構成は第１実施例とほぼ同様である。その動作は第１実
施例と同一であるため詳述を省略するが、この実施例に
よれば、連結部７′を含めた全体が１個の切粉吸引ツー
ルとなり、ＡＴＣ等による他のツールとの交換が一層容
易に行える利点がある。

次いで、第３図は本発明の第３実施例を示している。こ
の実施例は、吸引ヘッド６″の構造が前記各実施例と若
干異なるものであり、第３図にはこの吸引ヘッド６″の
内部構造が示されている。

すなわち第３図において、吸引ヘッド６″はヘッド基部
６Ａの一端に図示されていないミーリングチャックとの
連結部７″を備え、また、この基部６Ａにはスプリング
15を介して吸引ヘッド本体11″が保持されている。吸引
ヘッド本体11″の中央部には円筒状のエアー吸引口12′
が設けられ、その周囲には前記同様の第１及び第２のエ
アー吐出口13，14が形成されている。なお、図中、９′
はポンプに連通する吐出エアー通路、10′は真空吸引器
に連通する吸引エアー通路である。

また、吐出エアー通路９′の側方には衝突検出センサー
16が設けられている。このセンサー16は、吸引ヘッド
６″の相対的な移動により、吸引ヘッド６″が周囲の障
害物に衝突した際にこれを検出してその移動を停止させ
るためのものであり、例えば、吸引ヘッド６″の衝突時
における吸引ヘッド本体11″の基部11Ａの位置変化を検
出する光電センサーや磁気センサー等であり得る。かか
る衝突検出センサー16は、例えば吸引エアー通路10′の
周囲に複数個配置し、各センサー16からの出力信号の不
平衡状態を検出するようにしてもよい。この衝突検出セ
ンサー16、第３実施例のみならず、第１及び第２実施例
にも勿論適用可能である。

次に、第４図は本発明の第４実施例を示すものである。
この実施例は、第２のエアー吐出口14′の構成がこれま
での実施例と異なっている。

すなわち、第４図に示す如く、吸引ヘッド６は、第１
のエアー吐出口13の周囲を包囲して下方に開口する第２
のエアー吐出口14′及びスリーブ14Ａを備えた吸引ヘッ
ド本体11を有している。そして、第２のエアー吐出口
14′には、前記同様に吐出エアー通路９′からエアーが
送られるが、第１のエアー吐出口13に対しては別個に設
けた吐出エアー通路９″からエアーが送られるようにな
っている。なお、第１ないし第３実施例の如く、各エア
ー吐出口13，14′に一方の吐出エアー通路９′のみから
送気することも勿論可能である。

この実施例では、スリーブ14Ａの下端部を上方よりも細
径とすることにより、第２のエアー吐出口14′の下端部
が幅狭のノズル状に形成され、また上方部が幅広に形成
されることになる。そして、吐出エアー通路９′から送
られたエアーは、スリーブ14Ａ内を渦巻状に旋回しなが
ら第２のエアー吐出口14′から斜め下方に吐出されて内
部空間の負圧形成や切粉Ｗ′の掘り起こしを行い、こう
して掘り起こされた切粉Ｗ′がエアー吸引口12′から確
実に吸引除去されることとなる。

この実施例によれば、第２のエアー吐出口14′からの渦
巻状のエアーが切粉Ｗ′を中心部に巻き込むように作用
するため、切粉Ｗ′の吸引を一層効率よく行うことがで
きる。

以上の第１ないし第４実施例において、エアー吸引口５
等の適宜なエアー吸引経路内に圧力センサーを配置し、
エアー吸引経路内にゴミ等の異物が詰まった際の圧力変
化を検出してエアーを逆送することにより異物を除去し
たり、あるいは真空吸引器の動作を停止して異物を人為
的に除去するような構成を付加してもよい。

なお、本発明は、上記各実施例に何ら限定されるもので
なく、各部の形状、構造等は本発明の要旨を逸脱しない
範囲において自由に変更することができる。加えて、本
発明は工作機械における切粉の除去のみならず、その他
一般的な屑の吸引除去装置にも応用可能である。

（発明の効果） 以上のように本発明によれば、連結部を設けたことによ
り、加工機械のワークの加工終了後に工具取り付け部に
本装置を取り付けて切粉等の除去を行うことが可能とな
り、簡単な着脱作業のみでワークの加工と切粉等の除去
を連続した工程で実行可能となり、加工機械の稼働効率
が改善される。

下方に開口して形成されたエアー吸引口の周囲に進行方
向前方側を除いて吐出方向を下方やや内側にして第１の
エアー吐出口を同心状に複数配設したことにより、移動
方向前方に位置する切粉等が吹き上げられて外部へ飛散
することがなくなり、エアー吐出口の中央部に移動して
から吸引される。

また、この第１のエアー吐出口から吐出された高圧エア
ーはそれぞれ吐出口ごとに風速に変換されて下方の切粉
等に吹きつけられるため、重量のある大きな切粉等につ
いても上方へ吹き上げることができる。

さらに、第１のエアー吐出口の外側周囲に吐出方向をほ
ぼ外側斜め下方にして形成された第２のエアー吐出口か
らは斜め外側下方へ比較的低圧・低速のエアーが吐出さ
れてエアカーテンが形成されることにより、内部に形成
される負圧空間が外界から遮断されて、内部における切
粉等の除去作用が安定し効率良く切粉等の除去が行われ
る。

同時に、本発明の動作は、数値制御等によるプログラム
に従って自動的に行わせることができるため、切粉等の
除去作業をも含めた一連の切削加工工程の完全自動化、
工作機械等の無人運転が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すもので、同図(イ)は
側面断面図、同図(ロ)は同図(イ)のａ方向矢視説明図、第
２図ないし第４図はそれぞれ本発明の第２ないし第４実
施例を示す側面断面図である。 ６，６′，６″，６…吸引ヘッド 12,12′…エアー吸引口 13…第１のエアー吐出口 14,14′…第２のエアー吐出口 Ｗ′…切粉

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−146647（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加工機械の工具取り付け部へ取付けるため
   の連結部と、下方に開口したエアー吸引口と、進行方向
   前方側を除くエアー吸引口の開口部周囲に吐出方向を下
   方やや内側にして同心状に複数配設した第１のエアー吐
   出口と、第１のエアー吐出口の外側周囲に吐出方向をほ
   ぼ外側斜め下方にして形成した第２のエアー吐出口とを
   備えたことを特徴とする切粉・屑除去装置。