JPWO2017056223A1 - スクリューコンベア - Google Patents

Abstract

切削液内における切屑を適切に排出するスクリューコンベア(５)であり、貯留槽(３３)を備えた容器型の本体(３２)と、貯留槽(３３)の内部に回転可能に組み付けられたスクリュー(３５)と、貯留槽(３３)と連通するように本体(３２)の後方側に形成された排出管(３７)と、前方側にあって貯留槽(３３)に切屑及び切削液を受け入れるための投入部(３３Ａ)と、切屑と切削液をスクリュー(３５)に誘導する誘導プレート(６５)と、スクリュー(３５)の上方空間を覆う複数の微細孔が形成されたスクリューカバー(５３)と、スクリューカバー(５３)より高い位置にあって本体(３２)内に切削液が流入するように貯留槽(３３)に形成された落し口(３３７)とを有する。

Description

本発明は、切削液と一緒に溜められた切屑を外部へと排出するためのスクリューコンベアに関する。

旋盤やマシニングセンタ等の工作機械では加工に伴って切屑が発生するので、その切屑を加工部から工作機械の外部へと排出するための排出コンベアが設けられている。排出コンベアは、加工部の下に切屑や切削液を受けるための投入口を設けた貯留槽が配置されている。そのコンベア内部では切屑が後方へと送られ、上方へと傾斜して延びる排出管から回収ボックスへと落とされて回収される。こうした排出コンベアは、無端状のヒンジベルトによるチップコンベアやドラム式コンベアなど各種タイプのコンベアが存在する。そうした中、高さ方向の寸法を抑えたものとして好ましいのがスクリューコンベアである。下記特許文献１には、従来のスクリューコンベアが開示されている。

このスクリューコンベアは、上部に投入口を有する筒状の貯留槽内にスクリューが回転可能に組み込まれており、切削液を溜めることができるその貯留槽の上部側面には、パンチングメタルが取り付けられた落し口が形成されている。工作機械では、加工によって発生した切屑が上方に向けて開いている投入口からコンベア内に落ち、貯留槽内に切削液とともに溜められる。その切屑は、スクリューの回転により後方側へと送られ、排出管を通して押し上げられながら移動し、外部へと排出されて回収される。一方、貯留槽に溜まった切削液は、液面が徐々に上昇して落し口からからコンベア本体のタンクへと流出し、その後ポンプによりクーラント装置に移送され、一部又は全部が再利用あるいは廃却される。

特開２００６−３０５６４７号公報

しかしながら、前記従来例のスクリューコンベアは、例えばアルミニウムのワークを加工する場合、その切屑が切削液の落し口のパンチングメタルに目詰まりを生じさせてしまう。アルミニウムは比較的比重が軽いため、体積の小さく薄い切屑は、貯留槽内に溜まった切削液がスクリューによって撹拌されることにより、下からの水圧を受けて浮き易くなってしまうからである。従って、液面に漂う切屑が切削液とともに落し口へと流れ、目詰まりを生じさせてしまう。

そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、切削液内における切屑を適切に排出するスクリューコンベアを提供することを目的とする。

本発明の一態様におけるスクリューコンベアは、切屑及び切削液を溜めるための貯留槽を備えた容器型の本体と、前記貯留槽の内部に回転可能に組み付けられたスクリューと、前記貯留槽と連通するように前記本体の後方側に形成された排出管と、前記排出管とは反対の前方側にあって前記貯留槽に切屑及び切削液を受け入れるための投入部と、前記投入部の後方にあって、切屑と切削液を前記スクリューに誘導する誘導プレートと、前記誘導プレートの後方にあって、前記スクリューの上方空間を覆う複数の微細孔が形成されたスクリューカバーと、前記スクリューカバーより高い位置にあって前記本体内に切削液が流入するように前記貯留槽に形成された落し口とを有する。

本発明によれば、誘導プレートやスクリューカバーを設けて切屑の浮き上がりを防止することにより、切削液の中でもスクリューの部分に切屑を集めることができるようになり、アルミニウムのようなワークの切屑であってもスクリューによって適切に外部へと排出することができる。

マシニングセンタの主要な構造を示した斜視図である。 スクリューコンベアの一実施形態を内部構造が分かり易いように示した斜視図である。 スクリューコンベアの一実施形態を示した斜視図である。 図２のＡ−Ａ矢視で示したスクリューコンベアの断面図である。 スクリューコンベアの切屑収集の構成部分を示した斜視図である。

次に、本発明に係るスクリューコンベアの一実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態では、マシニングセンタに組み込まれたスクリューコンベアを例に挙げて説明する。そこで先ずマシニングセンタの構成について簡単に説明する。図１は、マシニングセンタの主要な構造を示した斜視図である。このマシニングセンタ１は、加工モジュール１０がベース３の上を前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能に搭載され、機体カバーによって覆われることで内部に密閉された加工室が構成される。

加工モジュール１０は、工具を保持する主軸ヘッド１２が前部に設けられている。主軸ヘッド１２は、ドリルやリーマ、ボーリング等の工具の着脱可能な主軸チャック１３を有し、その主軸チャック１３に保持された工具を回転させる主軸用モータ１４が設けられている。主軸ヘッド１２の下方にはワークを回転可能に把持するチャック装置１５が配置されている。そして、チャック装置１５と主軸ヘッド１２との間には複数の工具を収納したツールマガジン１７が設けられ、加工内容に応じて主軸チャック１３に対する工具の付け替えが行われるようになっている。

マシニングセンタ１は、機体幅の寸法が小さくなるように設計されている。そのため、主軸ヘッド１２をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の各方向に移動させる各駆動機構が機体前後方向に配置され、更にその後方には各駆動部を駆動制御するための制御盤１９が搭載されている。Ｙ軸スライダ２１は、ツールマガジン１７の上部に前後方向に移動自在に搭載され、そのＹ軸スライダ２１にはＸ軸スライダ２２が幅方向（Ｘ軸方向）に移動自在に搭載されている。更に、Ｘ軸スライダにＺ軸スライダ２３が上下方向（Ｚ軸方向）に移動自在に搭載され、そのＺ軸スライダ２３に主軸ヘッド１２が搭載されている。

Ｙ軸スライダ２１、Ｘ軸スライダ２２及びＺ軸スライダ２３は、いずれもガイドレールとガイドブロックとが摺動可能に嵌め合され、各方向に摺動自在に搭載されている。各駆動機構は、サーボモータの回転軸に連結されたネジ軸に、各スライダに固定されたナットが螺合している。従って、各サーボモータの駆動制御により、回転が直線運動に変換され、Ｙ軸スライダ２１、Ｘ軸スライダ２２及びＺ軸スライダ２３が各方向に所定量移動することとなる。これにより、主軸ヘッド１２に保持された工具が移動し、チャック装置１５に把持されたワークに対して主軸ヘッド１２の工具により所定の加工が行われる。

切削加工などにより発生したワークの切屑は切削液によって流し落とされ、ベース３の内部に設置された図３に示すスクリューコンベア５へと集められるようになっている。図１に示すベース３は、２台の加工モジュール１０を搭載することができるように各２本ずつ計４本のレール３０１が敷設されている。従って、ベース３の内部には、２本のレール幅に対応した２台のスクリューコンベア５が組み付けられている。そのスクリューコンベア５は、チャック装置１５の下に広く開口した投入口３１がベース３の前部に形成されている。よって、ワークから削られた切屑やその切屑を洗い落とす切削液は、投入口３１から入ってスクリューコンベア５の内部に溜められる。

ここで、図２及び図３は、本実施形態のスクリューコンベア５を示した斜視図であり、図２は、内部構造が分かり易くなるように一部が省略して示されている。また、図４は、図３のＡ−Ａ矢視の位置で示したスクリューコンベア５の断面図である。このスクリューコンベア５は、上方側に開放された箱型の本体３２内に、スクリュー３５が収まるように形成された貯留槽３３が嵌め込まれている。貯留槽３３は、幅方向の中央部分が低くなるように両側から傾斜した谷形状をしたものであり、そうした貯留槽３３の底部にはスクリュー３５が回転可能に組み付けられている。

貯留槽３３は、湾曲した底部３３１と、その底面から幅方向両側に広がるように形成された傾斜部３３２，３３３と、長手方向両端の垂直な端部３３５によって切削液を溜めることが可能な容器になっている。スクリュー３５は、回転軸３５１に対して連続した帯状の螺旋羽根３５２が一体に形成されたものである。貯留槽３３内に配置されたスクリュー３５は、その回転軸３５１が貯留槽３３の端部３３５を貫き、貯留槽３３の外側で軸受によって回転可能に支持されている。図面手前側の本体３２前方側では、シール部材によって回転軸３５１が本体３２前方側の端部３３５を貫いた部分がシールされている。

一方、本体３２の後方側には、貯留槽３３の内部と連続する排出管３７が形成されている。すなわち、スクリュー３５は、後方の端部３３５の開口部を貫いて排出管３７にまで延び、切屑を貯留槽３３から排出管３７へと送り込めるように構成されている。従って、スクリュー３５の回転軸３５１は、更にシール部材を介して排出管３７を貫通し、その外側で回転支持され、駆動モータ３８の回転が減速機を介して伝達されるように構成されている。排出管３７は、後方側に上昇するように形成され、上端部には排出口３７１が設けられている。

切屑や切削液を溜めることができる貯留槽３３は前後方向に長いものであり、前方部分の投入部３３Ａには図１に示す投入口３１が形成されている。従って、投入口３１から入った切屑は、スクリュー３５の回転によって貯留槽３３内を投入部３３Ａから排出管３７のある後方に向けて送られることとなる。同じく投入口３１から貯留槽３３に入った切削液は、排出管３７が傾斜しているため、貯留槽３３内に溜め置かれることになる。

貯留槽３３は、一方の傾斜部３３２側に４つの落し口３３７が同じ高さに形成されている。この落し口３３７は、スクリュー３５全体が切削液の中に浸かるように、螺旋羽根３５２の頂部よりも高い位置に形成されている。落し口３３７は本体３２の内部に繋がっており、貯留槽３３から溢れ出た切削液が本体３２内に溜められるようになっている。従って、本体３２は切削液のタンクになっており、回収された切削液をフィルタに通すなどして再生し、ポンプ３９によってマシニングセンタ１の加工部へと繰り返し供給できるようになっている。

とことで、前記課題でも述べたように、アルミニウムなどのように比較的比重の軽い素材のワークは、その切屑が切削液に浮き易くなる。貯留槽３３の底部に沈んだ切屑であれば、スクリュー３５の回転によって効率よく後方へと送ることができるが、切削液に浮いてしまいスクリュー３５に押され合い切屑は送ることが困難になる。更に、浮遊する切屑は、切削液と一緒になって落し口３３７へと流れ着く。この点、落し口３３７は微細孔のパンチングメタルで塞がれているため、切粉などを除き本体３２内への流れ込みは防止される。しかし、そのことによって、落し口３３７が目詰まりを起こしてしまい、頻繁に切屑を取り除くための清掃をしなければならなくなる。また、落し口３３の目詰まりによって、切屑を含んだままの切削液が貯留槽３３から溢れ出してしまうことも考えられる。

そこで本実施形態では、切屑の浮きを防止して貯留槽３３からスクリュー３５により切屑を適切に送り出せる構成が採られている。具体的には、図２に示す状態の貯留槽３３に対して、図３に示すように、投入部３３Ａの後方側に切屑収集のための構成が加えられている。図５は、そうした切屑収集の構成部分を拡大して示した斜視図である。なお、図４は、この切屑収集の構成部分における断面図である。

先ず、貯留槽３３には後方端部に仕切板４１が形成され、切削液が堰き止められている。その仕切板４１はスクリュー３５が貫通するように切欠部切が形成され、その切欠き部には排出管３７に接続される後方管４２が接続されている。従って、貯留槽３３内の切屑や切削液は、仕切板４１の切欠き部から後方管４２を通って排出管３７へと送られることとなる。

仕切板４１の手前側にはカバーユニット４５が組み付けられている。カバーユニット４５は、前後方向に配置された一対の端部板５１，５２に対してスクリュー３５を覆う湾曲したスクリューカバー５３が接合されている。スクリューカバー５３は、例えば孔径１ｍｍ程度の多数の微細孔が形成されたパンチングメタルで形成されたものあり、切屑を通さずに切削液だけを通すようにしたものである。そのスクリューカバー５３は、スクリュー３５の螺旋羽根３５２との間に極めて微小な隙間をあけた非接触状態で配置されている。よって、スクリューカバー５３と螺旋羽根３５２との間に切屑を噛まないようにし、スクリューカバー５３の微細孔に切屑が嵌り込んでいても、その切屑が回転する螺旋羽根３５２によって掻き取られるようになっている。

スクリューカバー５３の幅方向の両端部には連結板５５，５６が接合されている。更に、スクリューカバー５３及び連結板５５，５６は、長手方向端部が端部板５１，５２に突き当てられて接合されている。落し口３３７側に位置する連結板５５は帯状の平板であり、その裏面側にはＬ字形断面の仕切板５７がネジ止めされている。仕切板５７は、図４に示すように、２面のうちの一方が連結板５５にネジ止めされ、他方は先端が傾斜部３３２に突き当てられている。これにより、スクリュー３５が位置する貯留槽３３の底部３３１側と落し口３３７側との間が仕切られている。

連結板５５の反対側に位置する連結板５６は、貯留槽３３の傾斜部３３３に沿った面と、端部において起立した面とが形成されている。連結板５６は、この起立面に固定ブラケット５８がネジ止めされ、更に固定ブラケット５８が貯留槽３３の傾斜部３３３にネジ止めされている。そして、この起立面が幅方向の堰となって、カバーユニット４５部分に漂う切削液が落し口３３７へと流れるようになっている。また、連結板５６の下面側にはスクリュー３５側の端部に帯状の仕切板５９が接合されている。その仕切板５９は、下端が傾斜部３３３に突き当てられ、スクリュー３５が位置する貯留槽３３の底部３３１を仕切っている。

カバーユニット４５には、長手方向中央に中間板５４が設けられている。中間板５４は、スクリューカバー５３及び連結板５５，５６の形状に沿って形成され、カバーユニット４５上部を長手方向に見て２つに区切っている。そして、その端部板５１，５２や中間板５４をつなぐように長手方向に堰板６１，６２が接合されている。帯状の板材である上側堰板６１，６２は垂直に取り付けられ、落し口３３７から遠い堰板６１は、その下端がスクリューカバー５３の頂部よりも低く、落し口３３７に近い堰板６２は、その下端がスクリューカバー５３の頂部よりも高くなるように形成されている。堰板６１，６２は、カバーユニット４５部分で液面に浮遊するものを落し口３３７へと流れ込まないようにするためのものである。ただし、切削液は落し口３７へと流れ易くなるように堰板６１，６２の高さ方向の寸法が異なっている。

カバーユニット４５では、スクリューカバー５３によって覆われたスクリュー３５の部分に切屑を集めなければならない。従って、投入部３３Ａから貯留槽３３に入った切屑が、端部板５１に形成されたスクリュー３５を通す切欠き部へと進む必要がある。それには、切削液の液面が高いと底部３３１側にある切欠き部へと切屑が入り込まないため、本実施形態では投入部３３Ａとカバーユニット４５との間に誘導プレート６５が設けられている。誘導プレート６５は、貯留槽３３を上方から塞ぐように傾斜部３３２，３３３に当てて取り付けられている。そして、誘導プレート６５と貯留槽３３によって囲まれた部分の長手方向断面は、手前の投入部３３Ａから後方にかけて小さくなる漏斗状になっている。

続いて、本実施形態のスクリューコンベア５は次のようにして切屑が送り出される。先ず、マシニングセンタ１ではワークに切削加工などが行われ、それによってワークからでた切屑が切削液によって流し落とされて、ベース３に開口した投入口３１からスクリューコンベア５の貯留槽３３内に集められる。貯留槽３３内部の切屑は、回転するスクリュー３５によって後方の排出管３７へと送られる。排出管３７では、スクリュー３５によって順次送られてくる切屑が堆積し、下から押し上げられるようにして上昇し、排出口３７１から落下して下に置かれた回収ボックスに回収される。

その際、切屑に付いた切削液は、排出管３７内を押し上げられる際に切屑同士が圧縮されるため、絞られるようにして切屑から落ちて下方の貯留槽３３へと流れる。従って、貯留槽３３内は切削液の量が次第に多くなり、スクリュー３５が沈むほどになって切屑が浮遊するようになる。この点、本実施形態では、誘導プレート６５やカバーユニット４５によって切屑が底部３３１側へと集められる。すなわち、スクリュー３５が回転することにより後方側への流れができ、その流れに乗った切屑が誘導プレート６５によって底部３３１へ向かう漏斗状の流路を進むことになる。そして、切屑は回転するスクリュー３５に押されるように、端部板５１を抜けてカバーユニット４５内へと送り込まれる。

カバーユニット４５の中では、貯留槽３３の底部３３１がスクリューカバー５３及び仕切板５７，５９によって囲まれ、切屑がスクリュー３５の部分に集められている。一方、切削液は、パンチングメタルであるスクリューカバー５３の微細孔を通るため、スクリュー３５の高さを超えて溜められる。よって、軽い切屑であってもスクリューカバー５３によって浮き上がることなく液面より下に潜った状態が維持され、スクリュー３５の回転によって後方側へと送られる。

カバーユニット４５部分の切削液は、落し口３３７から本体３２内に流れ落ちる。スクリューカバー５３の微細孔は、切屑を通すことはないがより微細な切粉やなどは通過してしまう。そうした切粉は切削液の液面を浮遊することになるが、液面付近では堰板６１，６２によって落し口３３７への流れが止められている。切削液は堰板６１，６２の下を潜るようにして落し口３３７へと流れるため、液面付近に浮遊する切粉などは貯留槽３３のカバーユニット４５に滞留することになる。

よって、本実施形態のスクリューコンベア５によれば、カバーユニット４５や誘導プレート６５を設けて切屑の浮き上がりを防止することにより、切削液の中でもスクリュー３５の部分に切屑を集めることができるようになった。そのため、アルミニウムのようなワークの切屑であってもスクリュー３５によって適切に外部へと排出して回収することができる。そして、切削液のタンクとなる本体３２内部への切屑の流れ込みを防止することができ、切屑によるポンプの動作不良や故障などを回避することができる。また、カバーユニット４５は一つに組まれたものであるため、貯留槽３３への組み付けが容易である。

スクリューコンベア５では、カバーユニット４５に対応して落し口３３７が設けられている。そのため、切削液がスクリューカバー５３内から落し口３３７へ向かう流れができ、切屑がスクリュー３５の位置に集まりやすくなっている。特に、誘導プレート６５が底部３３１へ向かう漏斗状の流路を作り、それにより切屑がスクリュー３５へと効率よく送り込まれる流れができている。そして、スクリュー３５が位置する貯留槽３３の底部３３１は、カバーユニット４５の端部板５１，５２や仕切板５７，５９によって囲まれ、切屑が閉じ込められているため、拡散することなくスクリュー３５による送り出しが効果的に行われる。また、カバーユニット４５には、液面を貯留槽３３の幅方向に区切るように堰板６１，６２が設けられ、切粉なども落し口３３７へ流れ落ち難くなっている。

スクリューコンベア５は、上記効果を達成することによりアルミニウムのワークを加工する工作機械にも採用するこができる。そして、こうしたスクリューコンベア５は高さ寸法を抑えたコンパクトな設計が可能であるため、本実施形態の工作機械のように背の低いベース３の内部にも設置することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、前記実施形態ではスクリュー３５をカバーユニット４５によって覆うようにしたが、湾曲させたパンチングメタルからなるスクリューカバーだけを貯留槽３３の傾斜部３３２，３３３へ固定させるような単純な構造のものであってもよい。

１…マシニングセンタ ３…ベース ５…スクリューコンベア １０…加工モジュール １５…チャック装置 ３１…投入口 ３２…本体 ３３…貯留槽 ３３Ａ…投入部 ３５…スクリュー ３７…排出管 ４５…カバーユニット ５３…スクリューカバー ６１，６２…堰板 ６５…誘導プレート ３３７…落し口

Claims (4)

1. 切屑及び切削液を溜めるための貯留槽を備えた容器型の本体と、
   前記貯留槽の内部に回転可能に組み付けられたスクリューと、
   前記貯留槽と連通するように前記本体の後方側に形成された排出管と、
   前記排出管とは反対の前方側にあって前記貯留槽に切屑及び切削液を受け入れるための投入部と、
   前記投入部の後方にあって、切屑と切削液を前記スクリューに誘導する誘導プレートと、
   前記誘導プレートの後方にあって、前記スクリューの上方空間を覆う複数の微細孔が形成されたスクリューカバーと、
   前記スクリューカバーより高い位置にあって前記本体内に切削液が流入するように前記貯留槽に形成された落し口と
   を有するものであることを特徴とするスクリューコンベア。
2. 前記スクリューカバーの前後両端に接合され、前記スクリューカバーとともに前記スクリューを囲むようにした端部板が設けられたものであることを特徴とする請求項１に記載のスクリューコンベア。
3. 前記スクリューの形状に合わせた円弧形状の前記スクリューカバーと、前記スクリューカバーの前後方向両端に接合された前記端部板と、前記スクリューカバーの幅方向両側に設けられ、前記スクリューを両側から囲むようにした仕切板とが一つのユニットとして構成されたものであることを特徴とする請求項２に記載のスクリューコンベア。
4. 前記スクリューカバーの上方であって、前記スクリューの回転軸上方と前記落し口との間に、前記本体の前後方向に延伸する堰板が設けられたものであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスクリューコンベア。
   

Images