(57)【要約】【課題】加工装置周囲への出入りを妨げず、かつ粉塵やヒュームの飛散を抑制できる飛散防止装置、及び飛散防止方法を提供する。【解決手段】飛散防止装置１は、加工装置１００の粉塵又はヒュームの飛散防止装置１であって、アレイ状に配列された複数の圧力波源４を有し、加工装置１００が設置されている設置空間ＳＩと設置空間ＳＩの外部ＳＯとを区画するカーテン状の圧力波Ｗを照射する圧力波照射部３を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工装置の粉塵又はヒュームの飛散防止装置であって、
アレイ状に配列された複数の圧力波源を有し、前記加工装置が設置されている設置空間と前記設置空間の外部とを区画するカーテン状の圧力波を照射する圧力波照射部を備える飛散防止装置。
【請求項２】
前記圧力波照射部は、上方から下方に向かって前記圧力波を照射する請求項１に記載の飛散防止装置。
【請求項３】
前記圧力波が照射される方向について、前記圧力波照射部と対向する位置に設けられ、前記圧力波と対向する方向を向く他の圧力波を形成する対向波照射部を有する請求項１又は２に記載の飛散防止装置。
【請求項４】
前記圧力波が照射される方向について、前記圧力波照射部と対向する位置に設けられ、前記圧力波を該圧力波照射部に向かって反射する反射部を有する請求項１又は２に記載の飛散防止装置。
【請求項５】
前記加工装置の周囲への人員の出入りを検知するセンサ部と、
前記センサ部に接続され、前記人員の出入りが検知された場合に前記圧力波照射部、又は前記対向波照射部の動作を停止する制御部と、
をさらに備える請求項１から４のいずれか一項に記載の飛散防止装置。
【請求項６】
加工装置の粉塵又はヒュームの飛散防止方法であって、
前記加工装置が設置されている設置空間と前記設置空間の外部とを区画するカーテン状の圧力波を照射する工程と、
前記加工装置の周囲への人員の出入りを監視する工程と、
前記出入りの有無を判断する工程と、
前記出入りが有りと判断された場合に、前記圧力波の照射を停止する工程と、
を含む飛散防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛散防止装置、及び飛散防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フライス盤、ＮＣ工作機械、溶接装置等の加工装置では、加工作業に伴って、微細な粉塵や、ヒュームと呼ばれる煙状の微粒子が排出される。微粒子が周囲に飛散した場合、作業環境の汚損や、加工精度の低下等が懸念される。そこで、下記特許文献１のように、微粒子の飛散を防止する装置が提唱されている。特許文献１に記載された装置では、旋盤のカバーに形成された開口部の二辺に、それぞれ吐出口と吸入口とが設けられている。吐出口から吸入口に向かって圧縮空気によるエアカーテンが形成される。このエアカーテンにより、カバー外部への微粒子の飛散を防止できるとされている。さらに、より大規模な加工装置が用いられる場合には、加工装置全体を外側から壁で囲ったり、上記のエアカーテンで覆ったりする措置も考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平６−３６７４２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、壁で加工装置を囲った場合、微粒子の飛散は防止できるものの、ワーク（被加工物）の搬入及び搬出が困難であり、かつ加工状況の視認性が低下するという懸念がある。また、エアカーテンによる遮蔽では、噴出された空気の流れが循環流を形成し、この循環流に乗って、堆積した微粒子が再び飛散してしまう可能性がある。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、加工装置周囲への出入りを妨げず、かつ粉塵やヒュームの飛散を抑制できる飛散防止装置、及び飛散防止方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第一の態様によれば、飛散防止装置は、加工装置の粉塵又はヒュームの飛散防止装置であって、アレイ状に配列された複数の圧力波源を有し、前記加工装置が設置されている設置空間と前記設置空間の外部とを区画するカーテン状の圧力波を照射する圧力波照射部を備える。
【０００７】
この構成によれば、圧力波照射部により照射されたカーテン状の圧力波によって、粉塵又はヒュームを捕捉することができる。即ち、飛散防止装置は、粉塵やヒュームの空気中への飛散を抑制できる。さらに、圧力波は実体を伴わないため、加工装置周囲への人員の出入りや、ワークの搬出入を妨げることがない。
【０００８】
また、本発明の第二の態様によれば、前記圧力波照射部は、上方から下方に向かって前記圧力波を照射してもよい。
【０００９】
この構成によれば、圧力波によって捕捉された粉塵又はヒュームを、上方から下方に向かって移送することができる。これにより、例えば床面上等に粉塵又はヒュームを集めることができる。
【００１０】
また、本発明の第三の態様によれば、飛散防止装置は、前記圧力波が照射される方向について、前記圧力波照射部と対向する位置に設けられ、前記圧力波と対向する方向を向く他の圧力波を形成する対向波照射部を有してもよい。
【００１１】
この構成によれば、対向波照射部によって形成された他の圧力波が、圧力波照射部から照射された圧力波と重畳することで、空間中に定在波が形成される。これにより、空気中の粉塵又はヒュームを定在波によって捕捉した状態で、所定の方向に移送することができる。したがって、飛散防止装置は、粉塵やヒュームの空気中への飛散を抑制できると共に、粉塵やヒュームを任意の位置で回収することができる。
【００１２】
また、本発明の第四の態様によれば、飛散防止装置は、前記圧力波が照射される方向について、前記圧力波照射部と対向する位置に設けられ、前記圧力波を該圧力波照射部に向かって反射する反射部を有してもよい。
【００１３】
この構成によれば、反射部によって反射された圧力波が、圧力波照射部から照射された圧力波と重畳することで、空間中に定在波が形成される。これにより、空気中の粉塵又はヒュームを定在波によって捕捉することができる。したがって、飛散防止装置は、粉塵やヒュームの飛散を抑制できる。
【００１４】
また、本発明の第五の態様によれば、前記加工装置の周囲への人員の出入りを検知するセンサ部と、前記センサ部に接続され、前記人員の出入りが検知された場合に前記圧力波照射部、又は前記対向波照射部の動作を停止する制御部と、をさらに備えてもよい。
【００１５】
この構成によれば、センサ部によって、加工装置の周囲への人員の出入りが検知された場合、制御部は圧力波照射部又は対向波照射部の動作を停止する。即ち、人員の出入りに合わせて、圧力波照射部又は対向波照射部の動作を自立的に制御することができる。
【００１６】
また、本発明の第六の態様によれば、飛散防止方法は、加工装置の粉塵又はヒュームの飛散防止方法であって、前記加工装置が設置されている設置空間と前記設置空間の外部とを区画するカーテン状の圧力波を照射する工程と、前記加工装置の周囲への人員の出入りを監視する工程と、前記出入りの有無を判断する工程と、前記出入りが有りと判断された場合に、前記圧力波の照射を停止する工程と、を含む。
【００１７】
この構成によれば、カーテン状の圧力波によって、粉塵又はヒュームを捕捉することができる。即ち、飛散防止方法は、粉塵やヒュームの空気中への飛散を抑制できる。
加えて、飛散防止方法は、人員の出入りに合わせて、カーテン状の圧力波の照射を停止することができ、人員への圧力波の曝露を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、加工装置周囲への出入りを妨げず、かつ粉塵やヒュームの空気中への飛散を抑制できる飛散防止装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る飛散防止装置の構成を示す全体図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る飛散防止装置の要部拡大図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る飛散防止装置の構成を示す全体図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る飛散防止装置の要部拡大図である。
【図５】本発明の第二実施形態に係る飛散防止装置の変形例を示す図である。
【図６】本発明の第三実施形態に係る飛散防止装置の構成を示す模式図である。
【図７】本発明の実施形態に係る飛散防止方法の工程を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［第一実施形態］
本発明の第一実施形態に係る飛散防止装置について、図１と図２を参照して説明する。本実施形態の飛散防止装置１は、加工装置１００の駆動に伴って生じる粉塵又はヒューム（以下、微粒子とする。）の飛散を防止するために用いられる。加工装置１００としては、ＮＣ工作機械、フライス盤、ボール盤、溶接装置等、物品の加工に供される装置であればいかなるものでも適用することが可能である。
【００２１】
図１に示すように、加工装置１００は作業室内の床面Ｆ上に設置されている。飛散防止装置１は、この加工装置１００を外側から覆うようにして配置されている。具体的には、飛散防止装置１は、作業室の天井Ｃに設けられたフレーム２と、複数の圧力波照射部３と、を有している。フレーム２は、上方から見て加工装置１００を覆うように矩形状をなしている。フレーム２としてはアルミニウム等で一体に形成されたレール状の部材が好適に用いられる。
【００２２】
フレーム２には、圧力波照射部３が取り付けられている。圧力波照射部３は、アレイ状に配列された複数の圧力波源４を有している。本実施形態では、フレーム２の延在する方向に複数の圧力波源４がおおむね隙間なく配列されている。
各圧力波源４は、振動子によって構成されている。各圧力波源４は、天井Ｃから床面Ｆ（即ち、鉛直上方から鉛直下方）に向かって圧力波Ｗを照射する。
本実施形態では、圧力波Ｗは、超音波である。圧力波源４としては、例えば超音波振動子が好適に用いられる。
複数の圧力波源４が同時に圧力波Ｗを照射することで、カーテン状の圧力波Ｗが照射され、天井Ｃから床面Ｆに向かって延びるカーテン状の圧力波Ｗが形成される。
【００２３】
このカーテン状の圧力波Ｗは、上記の加工装置１００が設置されている設置空間ＳＩと設置空間ＳＩの外部（外部空間）ＳＯとを区画する。言い換えると、加工装置１００は、カーテン状の圧力波Ｗによって少なくとも一方向から外部ＳＯと遮蔽されている。本実施形態では、作業室の中央に加工装置１００が配置されている例を想定しているため、加工装置１００の四方向からカーテン状の圧力波Ｗが形成されている。なお、加工装置１００が壁に接して配置されている場合には、壁に接する面を除く三つの面のみに、カーテン状の圧力波Ｗを形成してもよい。さらに、加工装置１００が作業室の角部に配置されている場合には、角部を除く二つの面のみに、カーテン状の圧力波Ｗを形成してもよい。
カーテン状の圧力波Ｗは、設置空間ＳＩと設置空間ＳＩの外部ＳＯとを区画するものであれば、多少の隙間を有してもよい。
【００２４】
次に、本実施形態に係る飛散防止装置１の動作について説明する。
加工装置１００の駆動に伴って発生した微粒子は作業室内に放散される。放散された微粒子のうち、圧力波照射部３により照射されたカーテン状の圧力波Ｗに接したものは、この圧力波Ｗによって捕捉されて上方から下方へと移動する（図２）。その後、床面Ｆに達した微粒子は、所定の手段（清拭や吸引）を経て除去される。なお、床面Ｆ上における圧力波照射部３と対向する位置には、微粒子を集めるための溝や、切子を集めて移送するスクリューコンベヤ等が配置されていてもよい。
【００２５】
以上、説明したように、上記の構成によれば、圧力波照射部３により照射されたカーテン状の圧力波Ｗによって、微粒子を捕捉及び回収することができる。即ち、飛散防止装置１は、微粒子が空気中に散逸する可能性を低減することができる。
さらに、圧力波は実体を伴わないため、飛散防止装置１は、加工装置１００の周囲への人員の出入りや、ワークの搬出入を妨げることがない。
したがって、飛散防止装置１は、加工装置周囲への出入りを妨げず、かつ微粒子の空気中への飛散を抑制できる。
【００２６】
加えて、圧力波照射部３は、上方から下方に向かって圧力波Ｗを照射する。このため、圧力波Ｗによって捕捉された微粒子を、上方から下方に向かって移送することができる。これにより、例えば床面Ｆ上等で微粒子を容易に回収することができる。
【００２７】
以上、本発明の第一実施形態について説明した。なお、上記の構成は一例であって、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、圧力波照射部３が鉛直上方から鉛直下方に向かって圧力波Ｗを照射する例について説明した。しかしながら、圧力波Ｗの照射方向は上記に限定されず、斜め上方から斜め下方に向けて圧力波Ｗが照射されてもよい。さらに、圧力波源４は超音波振動子に限定されず、可聴領域の音波を発する装置を圧力波源４として用いることも可能である。
【００２８】
［第二実施形態］
続いて、本発明の第二実施形態に係る飛散防止装置について、図３と図４を参照して説明する。なお、上述の第一実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。図３に示すように、本実施形態の飛散防止装置１１は、床面Ｆ上における圧力波照射部３と対向する位置に、他の圧力波（対向波Ｗ’）を鉛直上方へ向けて照射する対向波照射部５をさらに備える。より具体的には、対向波照射部５は、圧力波照射部３から圧力波Ｗが照射される方向について、当該圧力波照射部３と対向する位置に設けられている。
本実施形態では、圧力波照射部３の圧力波Ｗの照射面と対向波照射部５の対向波Ｗ’の照射面とは、互いに対向している。
【００２９】
対向波照射部５は、圧力波照射部３が照射する圧力波Ｗと同等の振幅、振動数を有する他の圧力波（対向波Ｗ’）を上方へ向けて照射する。その結果、圧力波Ｗと対向波Ｗ’とが重畳されることで、空間中に天井Ｃから床面Ｆに向かって延びるカーテン状の定在波Ｗｓが形成される。定在波Ｗｓは、空間中で上下方向への大きな移動を伴わずに振動を繰り返す。加工装置１００から排出された微粒子は、この定在波Ｗｓによって捕捉される（図４）。
その後、圧力波照射部３から照射される圧力波Ｗの位相と、対向波照射部５から照射される対向波Ｗ’の位相と、の関係を変化させて、定在波Ｗｓを床面Ｆに向かって下方に移動させる。これにより、定在波Ｗｓの移動に従い、微粒子は床面Ｆに向かって下方に移動する。床面Ｆに達した微粒子は、所定の手段（清拭や吸引）を経て回収される。
なお、床面Ｆ上における圧力波照射部３と対向する位置には、微粒子を集めるための溝や、切子を集めて移送するスクリューコンベヤ等が配置されていてもよい。
【００３０】
本実施形態では、飛散防止装置１１は、圧力波Ｗの位相と対向波Ｗ’の位相との関係を変化させて、定在波Ｗｓを床面Ｆに向かって下方に移動させているが、圧力波Ｗの位相と対向波Ｗ’の位相との関係によっては、変形例として定在波Ｗｓを上方に移動させることも可能である。
すなわち、飛散防止装置１１は、圧力波Ｗの位相と対向波Ｗ’の位相との関係を変化させることで、定在波Ｗｓの位相を任意に変化させることができる。定在波Ｗｓの位相を任意に変化させることで、飛散防止装置１１は、定在波Ｗｓの節の位置を任意の方向に移動させることができる。
定在波Ｗｓの節の位置には、微粒子が捕捉されているため、定在波Ｗｓの節の位置（腹の位置）を任意の方向に移動させることで、捕捉した微粒子を任意の位置に移動させることができる。
【００３１】
以上、説明したように、上記の構成によれば、圧力波照射部３により照射されたカーテン状の圧力波Ｗによって、微粒子を捕捉することができる。
さらに、圧力波は実体を伴わないため、飛散防止装置１１は、加工装置１００の周囲への人員の出入りや、ワークの搬出入を妨げることがない。
したがって、飛散防止装置１１は、加工装置周囲への出入りを妨げず、かつ微粒子の空気中への飛散を抑制できる。
【００３２】
加えて、上述の構成によれば、対向波照射部５によって照射された対向波Ｗ’が、圧力波照射部３により照射された圧力波Ｗと重畳することで、空間中に定在波Ｗｓが形成される。これにより、空気中の微粒子を定在波Ｗｓによって捕捉した状態で、所定の方向に移送することができる。これにより、任意の位置で微粒子を容易に回収することができる。
【００３３】
以上、本発明の第二実施形態について説明した。なお、上記の構成は一例であって、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、定在波Ｗｓを形成するために対向波照射部５を設けた例について説明した。しかしながら、定在波Ｗｓを形成するための手段はこれに限定されず、図５に示すように、床面Ｆ上に圧力波Ｗを反射する反射部６を設けることも可能である。
図５において、圧力波照射部３の圧力波Ｗの照射面と反射部６の反射面とは、互いに対向している。
反射部６から発せられた反射波Ｗｒは、下方から上方へと向かう中途で、圧力波Ｗと重畳する。これにより、上記と同様の定在波Ｗｓを形成することが可能である。この場合、定在波Ｗｓによって、加工装置１００から排出された微粒子を、少なくとも捕捉することができる。
【００３４】
［第三実施形態］
次に、本発明の第三実施形態について、図６を参照して説明する。なお、上記の各実施形態と同様の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。同図に示すように、本実施形態に係る飛散防止装置２１は、センサ部７と、制御部８とをさらに備えている。
【００３５】
センサ部７は、加工装置１００の周囲への人員の出入りを検知する。センサ部７としては人感センサ等、非接触式の装置が好適に用いられる。センサ部７は、上述したフレーム２に取り付けられている。これにより、フレーム２によって区画された領域（即ち、加工装置の周囲領域）への人員の出入りが検知される。センサ部７は、当該領域への人員の出入りを検知した場合、後述の制御部８にその旨の電気信号を送出する。
【００３６】
制御部８は、センサ部からの電気信号に基づいて、圧力波照射部３、及び対向波照射部５の動作を制御する。具体的には、センサ部７が加工装置１００周囲への人員の出入りを検知した場合、制御部８は圧力波照射部３、及び対向波照射部５の動作を停止する。一方で、人員の出入りが検知されない状態では、制御部８は圧力波照射部３、及び対向波照射部５の動作を継続する。
【００３７】
以上、説明したように、上記の構成によれば、飛散防止装置２１は、センサ部７によって、加工装置１００周囲への人員の出入りが検知された場合、制御部８は圧力波照射部３、及び対向波照射部５の動作を停止する。即ち、飛散防止装置２１は、人員の出入りに合わせて、圧力波照射部３又は対向波照射部５の動作を自立的に制御することができる。
したがって、人員の出入りに合わせて、カーテン状の圧力波Ｗの照射を停止することができ、人員への圧力波Ｗの曝露を抑制することができる。
【００３８】
［飛散防止方法］
次に、上記各実施形態に係る飛散防止装置を用いた飛散防止方法について図７に沿って説明する。
操作者によって加工装置１００が駆動される（ステップＳ１）。これに伴って発生した微粒子は作業室内に放散される。
ステップＳ１を実施している間、圧力波照射部３によりカーテン状の圧力波Ｗを照射する（ステップＳ２）。放散された微粒子のうち、圧力波照射部３により照射されたカーテン状の圧力波に接したものは、この圧力波によって捕捉される。
ステップＳ２を実施している間、加工装置１００の周囲への人員の出入りを監視する。例えば、第三実施形態の場合、センサ部７を作動することによって、加工装置１００の周囲への人員の出入りを監視する（ステップＳ３）。
ステップＳ３を実施している間、加工装置１００周囲への人員の出入りの有無を判断する（ステップＳ４）。例えば、第三実施形態の場合、センサ部７による検知の有無によって、制御部８が、加工装置１００周囲への人員の出入りの有無を判断する。
加工装置１００周囲への人員の出入りが有りと判断された場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、カーテン状の圧力波Ｗの照射を停止する。例えば、第三実施形態の場合、センサ部７が加工装置１００周囲への人員の出入りが検知した場合、制御部８は、加工装置１００周囲への人員の出入りを有りと判断し、圧力波照射部３、及び対向波照射部５の動作を停止する（ステップＳ５）。
加工装置１００周囲への人員の出入りが無いと判断された場合（ステップＳ４：ＮＯ）、再びステップＳ３に戻って、加工装置１００の周囲への人員の出入りの監視を繰り返す。
その後、微粒子は、所定の手段（清拭や吸引）を経て除去される。
本実施形態では、上記ステップＳ２〜Ｓ５は、加工装置及び飛散防止装置によって自動的に実施されているが、上記ステップＳ２〜Ｓ５の一部又は全てが操作者によって実施されてもよい。
【００３９】
以上、上記各実施形態に係る飛散防止装置を用いた飛散防止方法について説明した。なお、上記の構成は一例であって、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、上記の構成に種々の変更や改修を施すことが可能である。例えば、上記実施形態では、ステップＳ１を開始した後にステップＳ２を開始しているが、ステップＳ１を実施している間にステップＳ２を実施するなら、どのように開始されてもよい。すなわち、ステップＳ１とステップＳ２を同時に開始してよいし、ステップＳ２を開始した後にステップＳ１を開始してよい。さらに、ステップＳ２及びステップＳ３は同時に開始してもよいし、どちらが先に開始されてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１００  加工装置
１  飛散防止装置
２  フレーム
３  圧力波照射部
４  圧力波源
５  対向波照射部
６  反射部
７  センサ部
８  制御部
１１  飛散防止装置
２１  飛散防止装置
Ｃ  天井
Ｆ  床面
ＳＩ  設置空間
ＳＯ  外部
Ｗ  圧力波
Ｗ’  対向波
Ｗｓ  定在波
Ｗｒ  反射波
【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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