(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
投入された金属切削屑を受けるホッパーと、ホッパーから送られてきた金属切削屑を破砕する破砕機構と、破砕された金属切削屑を圧縮シリンダー機構に送り込む移送機構と、移送された金属切削屑を圧縮成形室内で圧縮成形する圧縮シリンダー機構を備えた金属切削屑圧縮装置であって、前記破砕機構は前記ホッパーの直下に配置されており、前記移送機構は前記破砕機構から排出された金属切削屑が前記圧縮シリンダー機構に向かって移送されるように下り傾斜して配置された移送板を備え、前記移送板の下面側から上面側に向かって貫通して前記圧縮シリンダー装置に向かう前記破砕機構を駆動する動力で駆動される補助送り込み装置を有することを特徴とする金属切削屑圧縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に金属切削加工時に発生する金属切削屑を圧縮して所定形状に固めるための金属切削屑圧縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属切削加工工程では、工作機械から金属切削屑（以下、切粉と呼称する）が大量に排出されるが、この切粉は再利用のため回収される。しかし、切削加工で生じる切粉は、リボン状、螺旋・コイル状、渦巻き状、縮れ・カール状、チップ状など様々な形態、寸法をしており、そのままでは取り扱いが煩雑になるため、これらの切粉は下記の特許文献１に示すような圧縮装置を用いて所定形状に固められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１１５７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、この種の切粉圧縮装置では、切粉が様々な形態、寸法をしているため切粉が滑らかに圧縮成形室に入っていかないので、圧縮成形室の内径を大きくして、様々な形態、寸法の切粉を圧縮成形室に無理やり押し込むようにしておかなければならず、圧縮成形室の内径を直径とする大きな圧縮面積に見合う大きな圧縮用の動力が必要となり装置が大型化してしまうという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、この問題を解消して、工作機械から排出された切粉を排出直後に捕捉して破砕し、切粉の大きさを小さくして集積することで、圧縮成形室の内径を大きくする必要がなく、小さな動力で圧縮成形品を得ることが出来る金属切削屑圧縮装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために講じた本発明の技術手段は、次の点に構成上の特徴がある。
【０００７】
〔解決手段１〕
本発明の金属切削屑圧縮装置は、請求項１に記載のように、投入された切粉を受けるホッパーと、ホッパーから送られてきた切粉を破砕する破砕機構と、破砕された切粉を圧縮シリンダー機構に送り込む移送機構と、移送された切粉を圧縮成形室内で圧縮成形する圧縮シリンダー機構を備えてなり、前記破砕機構は前記ホッパーの直下に配置されており、前記移送機構は前記破砕機構から排出された切粉が前記圧縮シリンダー機構に向かって移送されるように下り傾斜して配置された移送板を備え、前記移送板の下面側から上面側に向かって貫通して前記圧縮シリンダー装置に向かう前記破砕機構を駆動する動力で駆動される補助送り込み装置を有する移送機構を備えるように構成したことである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１にかかる発明によれば、投入された切粉を受けるホッパーと、ホッパーから送られてきた切粉を破砕する破砕機構と、破砕された切粉を圧縮シリンダー機構に送り込む移送機構と、移送された切粉を圧縮成形室内で圧縮成形する圧縮シリンダー機構を備えてなり、前記破砕機構は前記ホッパーの直下に配置されており、前記移送機構は前記破砕機構から排出された切粉が前記圧縮シリンダー機構に向かって移送されるように下り傾斜して配置された移送板を備え、前記移送板の下面側から上面側に向かって貫通して前記圧縮シリンダー装置に向かう前記破砕機構を駆動する動力で駆動される補助送り込み装置を有する移送機構を備えるように構成している。
【０００９】
これにより、前記破砕機構により破砕された切粉は、前記破砕機構から前記圧縮シリンダー機構に向かって下り傾斜に配置された移送板にそって前記圧縮シリンダー機構に向かって移送される。一方、前記破砕機構下の移送板の下面から前記移送板の上面側に向かって貫通する前記圧縮シリンダー機構に向かう前記破砕機構を駆動する動力で駆動される補助送り込み装置を有しているので、前記圧縮シリンダー機構の手前で、移送された切粉が詰ったり停滞したりすることがない。また、前記強制送り込み装置を駆動する駆動装置の直上には前記移送板が配置されているので、切粉が前記駆動装置に噛み込む恐れがない。さらに前記破砕機構と前記駆動装置が接近しているので、前記駆動装置の動力源として前記破砕機構の動力を流用出来るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施例を示す、平面図
【図２】本発明の一実施例を示す、パネルを外し配管、配線を省略した正面図
【図３】本発明の一実施例を示す、パネルを外し配管、配線を省略した左側面図（図２のＰ視図）
【図４】本発明の一実施例の破砕機構と移送機構を示す平面図
【図５】本発明の一実施例の破砕機構と移送機構を示す左側面図
【図６】本発明の一実施例の破砕機構と移送機構の断面図（図４のＡ−Ａ断面図）
【図７】本発明の一実施例の破砕機構の断面図（図５のＢ−Ｂ断面図）
【図８】本発明の一実施例の破砕機構の断面図（図６の詳細図）
【図９】本発明の一実施例の破砕機構を示す拡大平面図
【図１０】本発明の一実施例の移送機構を示す断面図（図５のＣ−Ｃ断面図）
【図１１】本発明の一実施例の破砕機構と移送機構を示す背面図（図４のＥ視図）
【図１２】本発明の一実施例の破砕機構と移送機構を示す斜視図
【図１３】本発明の一実施例の、外枠、パネル、配管、配線、液圧ポンプ・モーター装置を省略した斜視図
【図１４】本発明の一実施例の切粉の圧縮、排出サイクルを示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図１乃至図１４に基づいて説明する。
【実施例】
【００１２】
〔金属切削屑圧縮装置の全体構成〕
以下に、本発明の実施の形態を図面の記載に基づいて説明する。本発明の金属切削屑圧縮装置は、図１乃至図１４に示すように、工作機械から排出される切粉を受けるホッパー２と、ホッパー２の直下にあり切粉を破砕して小さくする破砕機構３と、破砕されて小さくなった切粉を圧縮シリンダー機構５に移送する移送機構４と、切粉を圧縮し排出する圧縮シリンダー機構５と、切粉を装置の外に排出する排出機構８と、切粉の圧縮、排出を切り換える切り換えシリンダー１５と、圧縮シリンダー機構５と切り換えシリンダー１５の液圧を生成する液圧ポンプ・モーター装置２１と、液圧を制御する液圧制御弁１７と、図示しない制御部６と、構造物を支える外枠と、内部を遮蔽するパネルを備えたものである。
【００１３】
〔ホッパー、外枠およびパネル〕
図１乃至図３に示すように、本発明の金属切削屑圧縮装置１は、略立方体形状で図示しない遮蔽パネルで外側を囲まれており、その上部に圧縮シリンダー機構５の液圧シリンダー部分が突出した外観となっている。各遮蔽パネル同士の合わせ部１２個所には、構造物の重量や負荷を支えるために外枠部材が溶接などで組み立てられている。各遮蔽パネルは、各々対向する外枠部材にビスなどでねじ止めされているが、外枠部材に一部を引っ掛ける構造としてもよい。本装置１の上部の外枠には、さらに圧縮シリンダー機構５の重量を支える補強部材が付加されている。また、本装置１の中段には、破砕機構３を支える補強部材が付加されている。本装置１の上部には、遮蔽パネルとしての天板に、切粉を一時貯留するホッパー２が形成されている。なお、ホッパー２には上方に向かって更に開口部を大きくする延長ホッパー部材を設けてもよい。
【００１４】
〔破砕機構〕
破砕機構３は、図４乃至図９に詳細を示すとおり、二本の回転軸３１と、各々の軸を支える軸受３５と、破砕モーター装置２４の動力で回転軸３１を経てキーなどを介して駆動される複数の破砕刃３２と、隣合う破砕刃３２同士の間隔を規制する間隙規制部材３３と、回転軸３１の一端に取り付けられ破砕刃３２をキーなどを介して駆動する破砕モーター装置２４と、回転軸３１の他端に取り付けられ、破砕モーター装置２４の動力をもう一方の回転軸３１にキーなどを介して伝える一対のギヤ３６と、軸受３５と破砕モーター装置２４を取り付けるケース３４で構成されている。ケース３４は、図示しない締め付けボルトにより、外枠の補強部材に破砕機構３全体として取り付けられている。
【００１５】
破砕刃３２は、厚みを有する円盤状をしており円盤外径３８には切粉を捕捉する複数の突起３７が設けられている。破砕刃３２同士は回転軸３１上でキーなどを介して各々内向き回転をすることで、ホッパー２に貯留している切粉を外周の突起３７で確実に捕捉する。捕捉された切粉は、隣合う対向する破砕刃３２の円盤外径３８同士の角部で剪断されて破砕される。図９に示すとおり、対向する破砕刃３２同士は、回転軸３１の軸方向にδ１だけ離れており、なおかつ回転軸３１の軸直角方向にδ２だけ離れて配置されている。なお、δ１は０．２〜１．０ｍｍ、δ２は０．５（隙間）〜−２．０（ラップ）ｍｍ程度が適値である。
【００１６】
この破砕刃３２同士は、回転軸３１上でキーなどを介して各々内向き回転をすることで、図２乃至図３に示すように直上のホッパー２から落下する切粉を確実に捕捉することが出来、一対の回転軸３１上の前記δ１とδ２の組合せにより剪断、破砕し、直下の移送機構４上に落下させる。
【００１７】
隣合う破砕刃３２同士は、間隙規制部材３３によりお互いの取付間隔を設定されている。間隙規制部材の外径は、対向する破砕刃３２に設けられた突起３７の外接円径と間隙δ３を確保するように設定されている。δ３は切粉の大きさより小さい１〜３ｍｍ程度が適値である。なお、破砕刃３２と間隙規制部材３３は一体として形成されていてもよく、また、回転軸３１上にある全ての破砕刃３２と間隙規制部材３３を一体として形成してもよい。
【００１８】
回転軸３１の他端に取り付けられ、破砕モーター装置２４の動力をもう一方の回転軸３１にキーなどを介して伝える一対のギヤ３６は、図５では１：１．３の減速比としているが、対向する破砕刃３２同士に相対回転速度を設けることで、より切粉を破砕する力を軽減するが出来る。この場合の減速比は１：１乃至１：２程度が適当である。
【００１９】
〔移送機構〕
図２乃至図６および図１０乃至図１２に示すように、破砕刃３２から落下する全ての切粉を受けとめるように幅広で、圧縮成形室１２の上部に設けた開口部に向かって幅狭になる平面視で三角形乃至五角形状の移送板７１と、移送板７１をケース３４に締付けるボルト類と、ギヤ３６から動力を取り出して補助送り込み装置７２に伝える歯車、軸群と、補助送り込み装置７２で構成されている。移送板７１は圧縮成形室１２上部に設けた開口部に向かって下り傾斜して取り付けられている。移送板７１の縁には移送板７１からの切粉の飛び出しを防ぐ縦壁が略垂直方向に所定の高さで設けられている。
【００２０】
移送板７１には下面側から上面側に向かってスクリュー状の補助送り込み装置７２が貫通している。補助送り込み装置７２は破砕機構３のギヤ３６から中間ギヤ７３を介して駆動ギヤ７４で駆動される。駆動力は駆動ギヤ７４から駆動シャフト７５を経由し一対の傘歯車７６によって補助送り込み装置７２に伝達される。補助送り込み装置７２は中央に軸部を有する右ねじれのスクリューで構成されている。
【００２１】
ホッパー２に貯留され、破砕機構３を経て破砕された切粉は、移送板７１上に落下する。移送板７１上に落下した切粉は、移送板７１の下り傾斜によって圧縮成形室１２の上部に設けた開口部に向かって移動するが、一部は移送板７１を貫通している補助送り込み装置７２に落下する。圧縮成形室１２の上部に設けた開口部の入口では切粉が溜まるが、破砕機構３のギヤ３６の駆動力は補助送り込み装置７２の右ねじれのスクリューを傘歯車７６側から見て左回転させるので、補助送り込み装置７２周辺に溜まった切粉はスクリューの左回転に伴い切粉を圧縮成形室１２に滑らかに送り込む。
【００２２】
駆動ギヤ７４は、破砕機構３のギヤ３６の近くに配置されれいるので、中間ギヤ７３を介して補助送り込み装置７２に駆動力を伝え易く、また破砕機構３の直下にある移送板７１の下に駆動シャフト７５や傘歯車７６などの補助送り込み装置７２への動力伝達部が配置されているので、破砕されて落下した切粉が前記動力伝達部に噛み込む恐れがない。
【００２３】
〔圧縮シリンダー機構〕
図２乃至図３および図１３乃至図１４に示すように、圧縮シリンダー機構５は本装置１の上部に位置する液圧シリンダーと、液圧シリンダー内の図示しない液圧ピストンと一体的に動作する圧縮プランジャー１１と、上部に切粉が投入される開口部を有する圧縮成形室１２と、底穴１４の有無を切り換えできる底板１３と、底板１３の直下にあり片方に切り換えシリンダー１５が取り付けられ液圧シリンダーの液圧によって発生する圧縮力を受け止める反力部材１８と、前記液圧シリンダーと反力部材１８を結合する４本の支柱と、液圧ポンプ・モーター装置の一部に取付られている液圧制御弁１７で構成されている。圧縮プランジャー１１と圧縮成形室１２は、組み付け時に各々の芯ずれが発生しないように初期位置では上部で僅かな隙間をもって勘合している。
【００２４】
図１４に示すように、（ａ）は圧縮前の切粉集積工程を、（ｂ）は切粉の圧縮工程を、（ｃ）は圧縮を解除し圧縮プランジャーを少し引き上げた排出準備工程を、（ｄ）は圧縮成形品２３の排出工程を示す。（ａ）の初期状態では、圧縮成形室１２の上部（図１４の右手側が本装置１の上部）に設けられた開口部から、移送機構４から送られてきた切粉が投入される。この時は底穴１４の有無を切り換え可能な底板１３は、底穴無しの状態に切り換わっている。金属切削屑２２（切粉と呼称している）の集積状態を検出する図示しない検出器によって圧縮成形室１２が切粉で満杯であることが感知された時に切粉の投入をやめ、（ｂ）の圧縮工程に移行する。圧縮は液圧シリンダーの液圧による圧縮力によって行われる。圧縮成形の完了は、液圧シリンダーの図示しない液圧検出器がリリーフ圧力に相当する規定液圧に達したことを感知した時に圧縮作動を停止することで行われる。
【００２５】
その後、（ｃ）の排出準備工程では一旦液圧シリンダーを減圧方向に作動させる。この作動終了は液圧シリンダーの変位や液圧の数値で検知してもよく、またタイマーなどで一定時間減圧作動させてもよい。この（ｃ）の工程の間に、底板１３は底穴１４有りの状態に切り換わっている。次に（ｄ）の排出工程に示すように液圧シリンダーを圧縮方向に制御して、圧縮成形品２３が底穴１４から排出されるまで変位させる。排出された圧縮成形品２３は、図１３に示すスライダー２５を経て排出機構８の係止部材５２に収納される。これで１サイクル完了し（ａ）の初期状態に戻る。一連の液圧シリンダーの加圧、減圧や切り換えシリンダー１５の底板１３の底穴有無の切り替えは、液圧ポンプ・モーター装置２１で生成される液圧を液圧制御弁１７で制御することで行われる。以上が一連の切粉の集積、圧縮、排出準備・排出のサイクルである。
【００２６】
〔排出機構〕
図２乃至図１３に示すように、排出機構８は、ラックギヤ４１と、ピニオンギヤ４２と、ピニオンギヤ４２と同軸上に配置され腕５１を駆動する連結部材５４と、腕５１と、腕５１の先端に位置し圧縮シリンダー機構５から排出された圧縮成形品２３を受け止める係止部材５２と、腕５１と略平行に配置される補助腕５３で構成される。腕５１と係止部材５２および係止部材５２と補助腕５３さらに補助腕５３と反力部材１８から延出した部分には、各々が連結部材５４の回転軸と平行で別個の回転軸をもっており、回転軸回りの動きのみ許容されている。即ち、連結部材５４の回転軸中心と、腕５１と係止部材の回転軸中心と、係止部材５１の延出部材と補助腕５３の回転軸中心と、補助腕５３と反力部材１８から延出した部材の回転軸中心とで四節の略平行リンクを構成している。
【００２７】
（ｄ）の排出工程から（ａ）の切粉集積工程への移行に伴い、切り換えシリンダー１５が作動し、底板１３は図１３の左方向への移動する。これにより、ラックギヤ４１に噛み合っているピニオンギヤ４２が反時計方向に回転し、ピニオンギヤ４２の同軸上に配置してある連結部材５４も反時計方向に回転して、腕５１を反時計方向に回転させる。腕５１は、前記４個所の回転軸により四節リンクを構成しているので、係止部材５２に排出されていた切粉の圧縮成形品２３を、略排出された姿勢のまま反時計方向に円弧を描いて図１３の左上部に回転移送する。腕５１が回転端に達した際に、係止部材５２が図１３で緩やかな左下がりになるように四節リンクを構成しているので、圧縮成形品は、この傾斜に沿って係止部材５２から図示しない排出板を経由して排出口から装置１の外部に排出される。
【００２８】
（ｂ）の圧縮工程が終了して（ｃ）の排出準備工程で一旦圧縮プランジャー１１が装置１の上方に移動した際に、切り換えシリンダー１５が作動し、圧縮成形室１２の直下の底板１３を底穴１４が有る位置までスライドさせる。この際に、ラックギヤ４１は図１３の右方向に移動する。ラックギヤ４１に噛み合っているピニオンギヤ４２が時計方向に回転し、ピニオンギヤ４２の同軸上に配置してある連結部材５４を介して腕５１を時計方向に回転させる。腕５１と係止部材５２と補助腕５３は四節の略平行リンクを形成しているので、腕５１の回転端では、（ａ）の切粉集積工程で圧縮成形品１２を排出した姿勢から、スライダー２５から排出される圧縮成形品２３を受け止める原位置に復帰する。
【００２９】
上述の実施例は、本発明としてはそれらに限定されるものではなく、説明のため例示したもので、特許請求の範囲の記載から当業者が認識できる本発明の技術思想に反しない限り変更および付加が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  金属切削屑圧縮機
２  ホッパー
３  破砕機構
４  移送機構
５  圧縮シリンダー機構
６  制御部
８  排出機構
１１  圧縮プランジャー
１２  圧縮成形室
１３  底板
１４  底穴
１５  切り換えシリンダー
１７  液圧制御弁
１８  反力部材
２１  液圧ポンプ・モーター装置
２２  金属切削屑（切粉）
２３  圧縮成形品
２４  破砕モーター装置
２５  スライダー
３１  回転軸
３２  破砕刃
３３  間隙規制部材
３４  ケース
３５  軸受
３６  ギヤ
３７  突起
３８  円盤外径（突起の歯底円径）
４１  ラックギヤ
４２  ピニオンギヤ
５１  腕
５２  係止部材
５３  補助腕
５４  連結部材
７１  移送板
７２  強制送り込み装置
７３  中間ギヤ
７４  駆動ギヤ
７５  駆動シャフト
７６  傘歯車
【要約】
【課題】圧縮成形室の内径を大きくせずとも圧縮成形室の手前で金属切削屑が詰ることなく圧縮成形室に集積可能とする。
【解決手段】工作機械から排出された金属切削屑を破砕刃３２群で捕捉して破砕し、移送板７１の傾斜を利用して圧縮成形室１２に移送する。移送板７１の下面から上面に貫通する強制送り込み装置７２により、圧縮成形室１２の手前での金属切削屑の詰りをなくすることを特徴とする。
【選択図】  図１２【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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