WO2018207241A1

WO2018207241A1 - スクリューコンベア

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Publication number: WO2018207241A1
Application number: PCT/JP2017/017408
Authority: WO
Inventors: 白木翔平; 鈴山惠史
Original assignee: Fuji Corp
Current assignee: Fuji Corp
Priority date: 2017-05-08
Filing date: 2017-05-08
Publication date: 2018-11-15
Anticipated expiration: 2019-11-08
Also published as: US10793368B2; JPWO2018207241A1; US20200055676A1; CN110582374A; JP6857238B2; CN110582374B

Abstract

貯留槽を備えた容器型の本体と、前記貯留槽に対し前端部が接続された横置きの送出し管と、前記送出し管の後端部に接続され当該接続端から他端側にかけて上方に傾斜して配置された排出管と、前記貯水槽および前記送出し管の内部に渡って配置されたスクリューと、前記送出し管とは反対側の前記貯留槽の前部に位置する軸受部材を介して前記スクリューに回転を与える駆動機構と、前記送出し管の内面の円周方向の異なる位置に前記スクリューと摺接する複数の支持ブロックが固定され、一又は二以上の前記支持ブロックが前記送出し管の前方側に固定されたスクリュー支持構造とを有するスクリューコンベア。

Description

スクリューコンベア

　本発明は、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。そのため、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、例えば、加工部の下に切屑やクーラントを受けるための投入口を設けた貯留槽が配置され、その貯留槽内部において切屑が後方へと送られるようになっている。そして、更に上方へと傾斜して延びる排出部へと切屑が送られ、そこから排出された切屑が回収ボックスへと集められるようになっている。そうした排出コンベアには、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、或いはスクリュー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、下記特許文献１にはスクリューコンベアが開示されている。

　同文献における従来のスクリューコンベアは、回転軸の外周に螺旋羽根が形成されたスクリューを有し、そのスクリューは、軸受けを介して回転可能な状態で軸支され、ケーシング内に挿入されている。スクリューがケーシング内で回転することにより、工作機械から排出された切屑が螺旋羽根に押されるようにして後方へと送られる。そして、その後方側には排出管が接続されているが、この従来例では、排出管が下流側ほど拡径するように形成され、切屑が送り出される出口部分において搬送抵抗が小さくなるように構成されている。

特開２０１２－０５６０６５号公報

　前記従来例のスクリューコンベアは、前述したように切屑が搬送路内で詰まりを生じないように、搬送抵抗を低減させるための構成がとられている。具体的には排出管の径を広げる構成であるが、切屑はスクリューコンベアのケーシングすなわち送出し管の中でも詰まりを生じさせる。この点、前記従来例では、切屑の発生量が大きく変動した場合にも対応できるように、送出し管の下流側部分に搬送経路の容積を大きくするための収容箱が形成されている。しかし、こうした収容箱などは、上方に十分な設置スペースが取れるような構成でなければ設けることができない。更に、別構成のスクリューコンベアによっては、送出し管の下流側部分にスクリューを支持する支持構造を有するものがあり、収容箱を設けることができない場合もある。

　そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、切屑を詰まらせにくく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、貯留槽を備えた容器型の本体と、前記貯留槽に対し前端部が接続された横置きの送出し管と、前記送出し管の後端部に接続され当該接続端から他端側にかけて上方に傾斜して配置された排出管と、前記貯水槽および前記送出し管の内部に渡って配置されたスクリューと、前記送出し管とは反対側の前記貯留槽の前部に位置する軸受部材を介して前記スクリューに回転を与える駆動機構と、前記送出し管の内面の円周方向の異なる位置に前記スクリューと摺接する複数の支持ブロックが固定され、一又は二以上の前記支持ブロックが前記送出し管の前方側に固定されたスクリュー支持構造とを有する。

　前記構成によれば、送出し管の内周面にスクリューと摺接するように複数の支持ブロックが固定されているが、そのうちの一又は二以上のものが送出し管の前方側に位置するようにしたので、送出し管の中で送られる切屑は、後方向側へと向かうにつれて徐々に溜まって密度が高くなっていくものの、その後方側において支持ブロックが存在しないか、或いは数が少ないことにより、スクリューと送出し管との隙間が確保でき、切屑を詰まらせにくくすることができる。

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。スクリューコンベアの側面側の一部を除いて示した斜視図である。スクリューコンベアの本体内部に組み込まれた構成を示した正面図である。送出し管を示した外観斜視図である。送出し管の部分を示した断面図である。第２実施形態における送出し管を示した外観斜視図である。第３実施形態における送出し管を前後方向に示した簡略図である。第４実施形態における送出し管を前後方向に示した簡略図である。

　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。ここで、図１は、本実施形態のスクリューコンベアを示した斜視図である。図２は、内部構造が分かり易くなるように、図１示すスクリューコンベアの図面手前側に位置する側面などの一部を除いて示した斜視図である。このスクリューコンベア１は、工作機械の下に設置されるものである。工作機械では、ワークの切削加工や穴あけ加工などによって切屑が発生し、また、ワークに対して工具が当たる加工部にはクーラントがかけられる。そのため、加工時の工作機械からは切屑やクーラントが下に落ちている。そこで、工作機械の下側にはスクリューコンベア１が設置され、切屑やクーラントを受け、切屑のみを機外へと搬送するようにしている。

　本実施形態のスクリューコンベア１は、上側が開放された箱型の本体２の中に貯留槽３が嵌め込まれている。その貯留槽３には、工作機械側から落ちた液体であるクーラントや切屑が溜められるようになっている。スクリューコンベア１は、図２に示すように、貯留槽３の上方が蓋部材４によって閉じられているが、図面手前側の一部（スクリューコンベア１の前部）が開口し、クーラントや切屑が投入される投入口３０５が形成されている。そして、貯留槽３の中には、回転軸５０１に対して帯状の螺旋羽根５０２が一体に形成されたスクリュー５が、回転可能な状態で組み込まれている。

　貯留槽３は、スクリューコンベア１の前後方向に長く、幅方向の左右両側から中央部分にかけて深くなるようにＶ字形をしたものであり（図３参照）、スクリュー５は、その貯留槽３の底部に長手方向に沿って配置されている。また、貯留槽３は、長手方向の両端部が垂直な壁となる端部板３０１，３０２によって仕切られている。図２に示すように、後方側の端部板３０２には貫通孔３２１が形成されており、スクリュー５がその貫通孔３２１を通って更に後方側へと延びている。一方、前方側の端部板３０１でもスクリュー５の回転軸５０１が貫通しているが、そこにはシール部材を介して軸受部材が設けられ、その軸受部材によってスクリュー５が回転支持されている。

　スクリュー５の回転軸５０１は、本体前部２０１に設けられた回転伝達部を介して駆動機構からの回転を受けるように構成されている。ここで、図３は、本体２を前側から見た正面図であり、内部に組み込まれた回転伝達部の構成が破線示されている。先ず、スクリューコンベア１に設けられた駆動機構は、図１に示すように、本体２の後方側に駆動モータ６が設置され、その出力軸に連結されたシャフト１１が、図３に示すように貯留槽３の下を通って本体前部２０１まで延びている。その本体前部２０１では、シャフト１１の端部にスプロケット１２が固定され、スクリュー５の回転軸５０１に固定されたスプロケット１３との間にチェーン１４が掛け渡されている。

　次に、貯留槽３の後方側では、貫通孔３２１の位置に合わせて円筒形状の送出し管７が端部板３０２に対して固定され、更にその後方側では、送出し管７に対して円筒形状の排出管８が接続されている。スクリュー５は、貫通孔３２１を通って送出し管７の中にまで入り込んでいるため、貯留槽３内の切屑がスクリュー５によって送出し管７へと送り込まれるようになっている。送出し管７は、その中心線がスクリュー５の回転軸５０１の軸心とほぼ一致するように水平な状態で取り付けられているが、その送出し管７に接続された排出管８は、後方側に上昇するよう傾斜した状態で取り付けられている。従って、送出し管７内のスクリュー５は、その後端が排出管８の手前の位置までとなっている。

　スクリューコンベア１では、スクリュー５によって送出し管７内へと送られた切屑が、次に排出管８内に順次送り込まれ、その排出管８内に堆積していく。そして、排出管８内の切屑は、その堆積量が増えることで傾斜部分を下から上へと押し上げられ、ついには後端の排出口８０１から押し出される。排出口８０１の下には回収ボックスが置かれているため、落下した切屑はその回収ボックスによって回収される。

　ところで、工作機械から発生する切屑は、細かい金属片だけではなく、加工の種類によって様々な大きさや形などがあり、長く伸びた帯状の切屑なども発生する。そうした切屑はスクリューコンベア内で詰まってしまうことがあり、スクリュー５の回転を止めてしまうことがある。特に、スクリューコンベア１のような構造のものは、スクリュー５が送出し管７までしかなく、排出管８内では切屑の移動方向も上向きになるため、送出し管７と排出管８と境目部分で切屑の詰まりが生じやすくなる。

　しかも、本実施形態のスクリューコンベア１は、送出し管７の中にスクリュー５を回転支持する支持ブロック２１が設けられている。スクリュー５は、その一端部が本体前部２０１において回転軸５０１が軸受部材によって回転支持されているが、切屑を通過させる後端部側には軸受部材を設けることができない。そのため、支持ブロック２１によって螺旋羽根５０２の外周部が摺接支持されている。スクリューコンベア１の場合、送出し管７の内周面に３つの支持ブロック２１が固定されている。

　図４は、送出し管７を示した外観斜視図であり、内部の支持ブロック２１を破線で示したものである。また、図５は、送出し管７の部分を示した断面図である。この送出し管７は、スクリュー５が入る直線部７０１と、排出管８へと繋げるための屈折部７０２とから構成されている。その直線部７０１側の前端部には固定用フランジ２２が、屈折部７０２側の後端部には連結用フランジ２３がそれぞれ溶接によって一体に形成されている。そして、送出し管７は、固定用フランジ２２が端部板３０２に対してシール部材を介してボルトによって締結され、連結用フランジ２３が排出管８のフランジにシール部材を介してボルトによって締結される。

　こうした送出し管７の中には、前方側に支持ブロック２１が固定されている。すなわち、切屑の詰まりを回避するため、本実施形態では排出管８からより離れた位置に全ての支持ブロック２１が設けられている。その支持ブロック２１は、スクリュー５を本体前部２０１の軸受部材とともに後方側でも回転支持し、その回転を安定させることで切屑を円滑に送ることができるようにしたものである。ところが、狭い送出し管７の中に支持ブロック２１が突起物として存在することになるため、それがスクリュー５によって送られる切屑の障害物になり、特に帯状の切屑などが引っ掛かり易く、詰まりを生じさせる要因になると考えられる。

　切屑が送出し管７の中などで詰まってしまうと、スクリュー５の回転を停止させてしまう。その場合は、作業者が切屑を掻き出し、スクリュー５の回転を正常に戻さなければならなくなる。この点で、支持ブロック２１は、なるべく切屑が引っ掛からないような形状で形成されている。具体的には、支持ブロック２１は、前後方向に見た断面が外側を広くした円弧形状であって、前側部分は三角形状で形成され、送出し管７の径方向つまり厚さ方向の寸法が後方にかけて厚くなるように傾斜が付けられている。しかし、こうした支持ブロック２１であっても切屑の引っ掛かりを生じさせてしまうことがある。

　そこで、詰まりの原因と考えられる支持ブロック２１に関して検討が加えられた。ここでは、特に支持ブロック２１の配置について比較が行われ、その結果、図４に示すように、排出管８から遠い位置の送出し管７の前方側に配置させるのが好ましいことがわかった。例えば、逆に支持ブロック２１を排出管８（屈折部７０２）に近い送出し管７の後方側配置にした場合は、ある一定量の切屑の送出しによって詰まりが生じ、スクリュー５の回転停止が起こってしまう。これに対して、本実施形態のように支持ブロック２１を前方側配置にした場合には、そのようなことが起きなかった。

　支持ブロック２１の後方側配置での状況を確認したところ、屈折部７０２から排出管８の内側上面に切屑が強く押し付けられたようなキズが多くみられた。その原因を考えてみる。支持ブロック２１は、スクリュー５と送出し管７との間の径方向のスペースを小さくしてしまっている。排出管８の中では、切屑はスクリュー５の押し込み力により下から押し上げられているだけであり、その移動が極端に低下している。従って、送出し管７の後方側空間が支持ブロック２１によって狭くなってしまうと、送られてきた切屑が当該後方側空間で圧縮される。そのような状況で帯状の切屑などが支持ブロック２１に引っ掛れば、切屑が移動しにくくなってしまう。よって、送出し管７内の特に後方側空間で切屑がより圧縮され、それが原因として詰まりを生じさせていると考えられる。

　そこで、本実施形態では、送出し管７の後方側のスペースをより広くすることや、切屑の引っ掛かりが生じないようにすることを考慮し、支持ブロック２１を送出し管７の前方側に配置させるようにした。３つの支持ブロック２１は、送出し管７（直線部７０１）の中心線方向（前後方向）の位置が揃えられ、円周方向には等間隔に配置されている。更に、送出し管７の径は端部板３０２には貫通孔３２１の径よりも大きく形成されている。そのため、貯留槽３側から送出し管７側を見た場合には、支持ブロック２１が端部板３０２の後方側に隠れるような配置になっている。

　以上のような構成のスクリューコンベア１では、工作機械の加工室から落下したクーラントや切屑が投入口３０５から貯留槽３内に入り、回転するスクリュー５によって後方側へと送られる。クーラントは切屑を残して貯留槽３から溢れるようにして流れ出し、本体２内のタンクに戻され、フィルタを通すなどして再生される。一方、切屑は、スクリュー５によって貫通孔３２１を通って送出し管７へと送られる。その際、本実施形態では、貫通孔３２１の大きさに応じて切屑が入ってくるため、帯状の切屑であっても支持ブロック２１には引っ掛かり難くなっている。

　そして、送出し管７の中を後方側に送られる切屑は、後方向側へと向かうにつれて徐々に移動しにくくなり密度が高くなっていく。本実施形態では、その後方側に支持ブロック２１が存在しないため、スクリュー５と送出し管７との隙間が確保でき、切屑が無理に押し込まれて強く圧縮されることはない。それゆえ、送出し管７や排出管８内で切屑が詰まりにくくなっている。よって、切屑の詰まりが生じないことで、スクリュー５の回転を停止させることなくスクリューコンベア１の連続運転を可能にする。

　続いて、スクリューコンベアの他の実施形態について以下に説明する。なお、前記第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して説明する。先ず、図６は、送出し管７を示した外観斜視図であり、内部の支持ブロック２１を破線で示したものである。この第２実施形態では、支持ブロック２１の配置が第１実施形態のものと異なっている。具体的には、３つの支持ブロック２１が円周方向には等間隔であるが、送出し管７（直線部７０１）の中心線方向（前後方向）にはずれた位置にあり、いわゆる螺旋上に配置されている。このとき、３つの支持ブロック２１の螺旋方向は、固定用フランジ２２に近いものから遠いものの配置が、スクリュー５の回転方向に倣った配置と、回転方向とは逆方向の配置とがある。

　この第２実施形態では、３つの支持ブロック２１が前後方向に離れているが、スクリュー５を回転支持する機能を損なうことはない。そして、切屑の密度が高くなる送出し管７の後方側にも支持ブロック２１が配置されているが、１つだけであるため、詰まってしまうほどに切屑を圧縮させるようなこともない。また、支持ブロック２１同士が離れて配置されているため、スクリュー５と送出し管７との隙間が全体的に確保でき、切屑の円滑な搬送を可能にしている。さらに、３つの支持ブロック２１の螺旋配置をスクリュー５の回転と逆方向にすることにより、切屑がより引っ掛かり難くなると考えられる。

　次に、図７は、送出し管を前後方向に示した簡略図である。第３実施形態の送出し管２７は、第１実施形態の送出し管７よりも径が大きく形成された円筒管であり、同じように３つの支持ブロック２８，２９が内周面に固定されている。ただし、３つのうち１つの支持ブロック２８が他の２つの支持ブロック２９よりも送出し管２７の径方向、つまり厚さ方向の寸法が大きく形成されている。そして、その支持ブロック２８は送出し管２７内の最も高い位置に配置されている。図面には、一点鎖線でスクリュー５の位置が示されているが、ここから分かるように送出し管２７の中心と回転軸５０１の軸心とが上下方向にずれている。なお、支持ブロック２８，２９の前後方向の位置は、前記第１または第２実施形態と同じである。

　本実施形態では、支持ブロック２８を上部に設けることによりスクリュー５と送出し管２７との隙間が、スクリュー５の上側で広くなっている。これは、スクリュー５の回転によって撹拌されながら送られる切屑は上側に移動しやすいからである。よって、このような構成にすることで、切屑の圧縮が抑えられ、送出し管２７や排出管８内で切屑を詰まらせにくくすることができる。

　更に、図８は、送出し管を前後方向に示した簡略図である。この第４実施形態の送出し管３１は、Ｕ字形の溝形本体３１１の上に蓋体３１２が接合されて一体に形成されたものである。そして、同じく３つの支持ブロック３２，３３が内周面に固定されている。ただし、３つのうち１つの支持ブロック３２が他の２つの支持ブロック３３よりも大きく形成され、蓋体３１２に固定されている。そして、本実施形態でもスクリュー５と送出し管３１との隙間が、スクリュー５の上側で広くなっている。よって、スクリュー５が回転して撹拌されながら送られる切屑は上側に移動しやすくなり、切屑の圧縮が抑えられ、送出し管３１や排出管８内で切屑を詰まらせにくくすることができる。

　ところで、第３及び第４実施形態では、厚みのある支持ブロック２８，３２を設けて送出し管２７，３１内におけるスクリュー５との隙間が大きくなっている。特にスクリュー５の上側の隙間が大きくなっている。しかし、隙間拡大の効果は、第１及び第２実施形態のように各方向の隙間が均等であっても良い結果が得られる。一方で、スクリューコンベア１のように背の低い薄型構造の場合には送出し管の径をあまり大きくすることは好ましくない。そこで、隙間の観点から切屑の詰まり防止とコンパクト化の要求に対応する構成を検討したところ、次のような構成が好ましいことが分かった。

　具体的に図７の例では、送出し管２７の内部を中心線方向（図面を貫く方向）に見た場合に、スクリュー５の螺旋羽根５０２の断面積に相当するスクリュー運搬断面積と、送出し管２７の内径との間の螺旋羽根５０２の外径との隙間部分であって、支持ブロック２８，２９を除く断面積に相当する隙間断面積とが、ほぼ同程度になるように設計する。送出し管７，３１の場合も同様であり、その内部を中心線方向に見た場合に、スクリュー５が占めるスクリュー運搬断面積と、そのスクリュー５と支持ブロック２１，３２，３３を除く隙間断面積とがほぼ同じになるようにすることが好ましい。

　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、支持ブロックの形状や配置位置などについて更に別の構成であってもよい。

１…スクリューコンベア　２…本体　３…貯留槽　５…スクリュー　７…送出し管　８…排出管　２１…支持ブロック

Claims

　貯留槽を備えた容器型の本体と、
　前記貯留槽に対し前端部が接続された横置きの送出し管と、
　前記送出し管の後端部に接続され当該接続端から他端側にかけて上方に傾斜して配置された排出管と、
　前記貯水槽および前記送出し管の内部に渡って配置されたスクリューと、
　前記送出し管とは反対側の前記貯留槽の前部に位置する回転伝達部を介して前記スクリューに回転を与える駆動機構と、
　前記送出し管の内面の円周方向の異なる位置に前記スクリューと摺接する複数の支持ブロックが固定され、一又は二以上の前記支持ブロックが前記送出し管の前方側に固定されたスクリュー支持構造と
を有するスクリューコンベア。
　前記スクリュー支持構造は、全ての前記支持ブロックが前記送出し管の前方側に設けられた請求項１に記載のスクリューコンベア。
　前記スクリュー支持構造は、全ての前記支持ブロックが前記送出し管の長手方向の異なる位置に設けられた請求項１に記載のスクリューコンベア。
　前記スクリュー支持構造は、前記スクリューの軸心上部に位置する前記支持ブロックが他の位置の前記支持ブロックより径方向に大きく形成され、前記スクリューの軸心と前記送出し管の中心線とがずれている請求項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。
　前記送出し管の内部を中心線方向に見て、前記スクリューの螺旋羽根の断面積に相当するスクリュー運搬断面積と、前記送出し管の内径との間の前記螺旋羽根の外径との隙間部分であって前記支持ブロックを除く断面に相当する隙間断面積とが同程度である請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスクリューコンベア。