(57)【要約】【課題】省電力化や制振・静音効果を向上させることができ、且つ、切屑の詰まりや異物の混入が発生した場合にもスムーズに対応することができるように改良されたスパイラルコンベアを提供する。【解決手段】スパイラルコンベア１０は、搬送スパイラル１６を駆動するナックル１４の回りに配置されたスラストベアリング１９と、切屑搬送時のスラストベアリングの軸方向歪み量を検知する歪みゲージ２３と、この検知量に基いてモータの駆動（回転速度、回転／停止、正転／逆転）を自動制御するコントローラ２５とを有する。コントローラは、切屑が未投入または投入量が小さいときにはモータの回転速度を下げて省電力および制振・静音に寄与し、また、切屑搬送に詰まりが生じたときにはモータを非常停止させてモータ出力軸やベアリングの破損を未然に防止するように制御する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレイに収容したコイルスプリング状の搬送スパイラルをモータで所定方向に低速回転することにより、トレイに投入した切屑をトレイ内にて所定方向に搬送するように構成されたスパイラルコンベアにおいて、モータに連結されて一体に回転する回転体の回りに配置されてスラスト荷重を受けるスラストベアリングと、切屑搬送時にスラストベアリングが受けるスラスト荷重を検知するスラスト荷重検出手段と、スラスト荷重検出手段による検出結果に応じてモータの駆動を自動制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【請求項２】
前記スラスト荷重検出手段が、スラストベアリングの軸方向歪み量を検知する歪みゲージであることを特徴とする、請求項１記載のスパイラルコンベア。
【請求項３】
前記制御手段が、歪みゲージが検知した軸方向歪み量を増幅するアンプと、このアンプからの出力に基いてその時点の切屑搬送状態に応じてモータを制御するべく演算処理するコントローラと、このコントローラからの出力に基づいてモータに駆動信号を出力するインバータとを有してなることを特徴とする、請求項２記載のスパイラルコンベア。
【請求項４】
前記制御手段は、歪みゲージが検知した軸方向歪み量が第一の閾値以下または未満であるときに、モータの回転速度を下げるように制御することを特徴とする、請求項２または３記載のスパイラルコンベア。
【請求項５】
前記制御手段は、歪みゲージが検知した軸方向歪み量が第二の閾値以上またはそれを上回るときに、モータを非常停止させるように制御することを特徴とする、請求項２ないし４のいずれか記載のスパイラルコンベア。
【請求項６】
前記制御手段は、モータを非常停止させた後に、数サイクルの逆転および正転を繰り返して、歪みゲージが検知した軸方向歪み量が第三の閾値以下または未満に低下したときに、モータの通常運転を再開させるように制御することを特徴とする、請求項５記載のスパイラルコンベア。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属切削加工により生じた切屑などを搬送するスパイラルコンベアに関する。
【背景技術】
【０００２】
スパイラルコンベア１は、特許文献１、非特許文献１および図１に示すように、トレイ２に収容したコイルスプリング状の搬送スパイラル３を減速機付モータ４で所定方向に低速回転することにより、トレイ２に投入した切屑５を固液分離しながらトレイ２内で所定方向に搬送して、トレイ２の出口に接続した排出ダクト６へと排出するものである。切屑５と共にトレイ２に投入される切削液７は、搬送途中でトレイ２から重力落下して切屑から分離され、下方に設けられた切削液タンク８に回収される。
【０００３】
このような構造を有するスパイラルコンベアは、大きく膨張した長鎖状の連続切屑から針状の微細切屑まで多種多様な形状・寸法・材質であっても切屑が絡みつくことなくスムーズに搬送できること、構造が簡単であり低コストで製造・提供可能であること、多種・多数の工作機械を連結する加工システムにおいて切屑の長距離搬送が可能であること、切屑に付着した切削液を効率的に分離回収できることなどから、多くの工作機械に採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−００１４００号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】http://www.to-hatsu.co.jp/products/sc_built.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のスパイラスコンベアでは、一般に、モータを一定の速度で回転させて搬送スパイラルを駆動している（通常運転）が、切屑が投入されていないときや投入量が少量であるときも通常運転が行われるため、消費電力に無駄が生じ、また、通常運転時の振動や騒音が常に発生していた。
【０００７】
また、その構造上詰まりが生じにくいスパイラルコンベアではあるが、切屑の投入量や形状などによっては詰まりが生ずることがあり、あるいは、異物が混入することによっても詰まりが生ずることがある。このような搬送異常が発生したときにも通常運転を継続すると、モータの出力軸やベアリングを破損させる恐れがある。
【０００８】
この問題に対する解決手段として、モータに流れる電流値をサーマルリレーやショックリレーなどを用いて計測し、過電流（過負荷）を検知したときにアラームを鳴らして自動停止させるように制御することが従来から一部で行われているが、サーマルリレーはモータの焼損を防ぐためのものであり、反応が遅く、停止するまでの間に駆動系が破損する恐れがある。ショックリレーは反応が早いがきわめて高価であり、スパイラルコンベアに使用することは実際上コスト面で難しい。また、過電流を検知してモータを停止させる制御は通常運転時には何ら働かないので、切屑が投入されていないときや投入量が少量であるときも通常運転が行われることによる消費電力の無駄や通常運転時の振動や騒音という前述の問題を解決することができない。
【０００９】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、上記の背景に鑑みて、コンベアの省電力化や制振および静音効果を向上させることができ、且つ、切屑の詰まりや異物の混入が発生した場合にもスムーズに対応することができるように改良されたスパイラルコンベアを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を解決するため、請求項１に係る本発明は、トレイに収容したコイルスプリング状の搬送スパイラルをモータで所定方向に低速回転することにより、トレイに投入した切屑をトレイ内にて所定方向に搬送するように構成されたスパイラルコンベアにおいて、モータに連結されて一体に回転する回転体の回りに配置されてスラスト荷重を受けるスラストベアリングと、切屑搬送時にスラストベアリングが受けるスラスト荷重を検知するスラスト荷重検出手段と、スラスト荷重検出手段による検出結果に応じてモータの駆動（回転速度、回転／停止、正転／逆転など）を自動制御する制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る本発明は、請求項１記載のスパイラルコンベアにおいて、前記スラスト荷重検出手段が、スラストベアリングの軸方向歪み量を検知する歪みゲージであることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る本発明は、請求項２記載のスパイラルコンベアにおいて、前記制御手段が、歪みゲージが検知した軸方向歪み量を増幅するアンプと、このアンプからの出力に基いてその時点の切屑搬送状態に応じてモータを制御するべく演算処理するコントローラと、このコントローラからの出力に基づいてモータに駆動信号を出力するインバータとを有してなることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る本発明は、請求項２または３記載のスパイラルコンベアにおいて、前記制御手段は、歪みゲージが検知した軸方向歪み量が第一の閾値以下または未満であるときに、モータの回転速度を下げるように制御することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る本発明は、請求項ないし４のいずれか記載のスパイラルコンベアにおいて、前記制御手段は、歪みゲージが検知した軸方向歪み量が第二の閾値以上またはそれを上回るときに、モータを非常停止させるように制御することを特徴とする。
【００１５】
請求項６に係る本発明は、請求項５記載のスパイラルコンベアにおいて、前記制御手段は、モータを非常停止させた後に、数サイクルの逆転および正転を繰り返して、歪みゲージが検知した軸方向歪み量が第三の閾値以下または未満に低下したときに、モータの通常運転を再開させるように制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に係る本発明によれば、スラスト荷重検出手段による検出結果に基づいてその時点の切屑搬送状態が的確に把握ないし推認されるので、切屑搬送状態に応じて適切にモータを駆動制御することができる。
【００１７】
請求項２に係る本発明によれば、切屑搬送時にスラストベアリングがスラスト荷重を受けたことを検知するスラスト荷重検出手段として、スラストベアリングの軸方向歪み量を検知する歪みゲージが用いられるので、スパイラルコンベアの装置構成を複雑化・大型化させることなく、スラスト荷重を高精度に検出することができる。
【００１８】
請求項３に係る本発明によれば、スラスト荷重検出手段による検出結果に応じてモータの回転速度および回転／停止を自動制御する制御手段としての好適な構成例が提供され、スラスト荷重検出手段が検出したスラスト荷重（歪みゲージが検知した軸方向歪み量）に応じて高精度にモータを自動制御することができる。
【００１９】
請求項４に係る本発明によれば、歪みゲージが検知した軸方向歪み量が過小であるときは、スパイラルコンベアに切屑が未投入である場合や切屑の投入量が過小であると判断されるので、この場合に、モータの回転速度を通常運転時の回転速度より下げる制御を行って、省電力化および制振・静音効果を高めることができる。
【００２０】
請求項５に係る本発明によれば、歪みゲージが検知した軸方向歪み量が過大であるときは、スパイラルコンベアのトレイ内で切屑が搬送スパイラルに絡み付くなどにより詰まりが生じたと判断されるので、この場合に、モータを非常停止させる制御を行って、モータ出力軸やベアリングの破損を未然に防止することができる。
【００２１】
請求項６に係る本発明によれば、上記の場合において、モータ非常停止後に、数サイクルの逆転および正転を繰り返した結果として、歪みゲージが検知した軸方向歪み量が通常値まで低下したときは、切屑の絡みが解消したと判断されるので、この場合に、モータの通常運転を自動的に再開させる制御を行って、スパイラルコンベアの稼働効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】スパイラルコンベアの基本構造を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるスパイラルコンベアの要部断面図である。
【図３】モータ非駆動時（切屑非搬送時）の図２中Ａ部拡大図である。
【図４】モータ駆動時（切屑搬送時）のＡ部拡大図である。
【図５】従来のスパイラルコンベアの図３に相当するＡ部拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の一実施形態によるスパイラルコンベアについて、図２および図３を参照して説明する。このスパイラルコンベア１０は、図１のスパイラルコンベア１と同様の基本構造を有し、その基本的な動作ないし作用も図１について既述したと同様であるが、切屑搬送時のスラスト荷重を検出するスラスト荷重検出手段と、このスラスト荷重検出手段による検出結果に応じてモータの回転速度および回転／停止を自動制御する制御手段とを備えている。
【００２４】
より具体的に説明すると、減速機１１を備えたモータ１２（図１のモータ４）の出力軸１３は、ナックル１４を介して、搬送スパイラル１５（図１の搬送スパイラル３）の始端部に溶接固定された駆動スリーブ１６に連結されており、モータ出力軸１３の回転速度に同期した速度で搬送スパイラル１５を回転させて、トレイ２内で切屑５を図において右方向に搬送する。
【００２５】
モータ１２を駆動して搬送スパイラル１５で切屑５を搬送しているとき、モータ出力軸１３およびこれと共に回転するように連結されたナックル１４には、搬送スパイラル１５の質量や投入された切屑５の質量などに応じたラジアル荷重（軸心に対して径方向に働く荷重）が掛かることから、図５に示すように、従来のスパイラルコンベア１０’では、このラジアル荷重を受けるためにラジアルベアリング１８，１８が装着されるが、この本発明実施例によるスパイラルコンベア１０では、ラジアルベアリング１８と共に、ナックル１４に働くスラスト荷重（軸方向に働く荷重、アキシアル荷重とも言う）を受けるスラストベアリング１９が装着されている。
【００２６】
図２において符号１７はベアリング１８，１９を収容するベアリングケースを示す。また、図３において、符号２０は、ナックル１４とベアリングケース１７の間から切削液７が漏出することを防ぐためにベアリングケース１７内に固定されたオイルシールを示し、符号２２は、ベアリングケース１７内に固定された固定環を示し、符号２８は、ナックル１４の外面に固定された固定環を示し、符号２９は、ベアリング１８，１９間に配置されるスペーサーを示す。
【００２７】
スラストベアリング１９は、公知のように、一対の保持板１９ａ，１９ｂの間に転動体１９ｃが挟まれて構成されており、この実施例では、その一方の保持板１９ａの側面（固定環２２，２８に接している面）に歪みゲージ２３が配置ないし貼着されている。歪みゲージ２３は、金属抵抗体が外力を受けて伸縮したときに生ずる抵抗変化を検知して歪み量を測定するセンサーであり、このスパイラルコンベア１０では、切屑搬送時の反力Ｘにより搬送スパイラル１５を介してナックル１４にスラスト荷重がかかってスラストベアリング１９が変形（軸方向に圧縮）したとき（図３）に、その抵抗変化を検知することにより、ナックル１４の軸方向に生ずる歪み（変位量Ｄ）を測定するものとして用いられる。すなわち、このスパイラルコンベア１０では、本発明の「スラスト荷重検出手段」が主として歪みゲージ２３からなるものとして構成される。
【００２８】
すなわち、ラジアルベアリング１８とスラストベアリング１９は、スラスト荷重なしのときは、オイルシール２０と固定環２２，２８との間に挟まれて軸方向に位置決めされているが、切屑搬送時の反力Ｘによるスラスト荷重を受けると、ナックル１４と共に図３において左方向に移動しようとする。このとき、スラストベアリング１９の保持板１９ａの外側端はベアリングケース１７の固定環２２によって移動規制されるが、内側端はナックル１４およびナックルに固定された固定環２８と共に同方向に移動するので、図４に示すように、保持板１９ａが斜めに変形し、これに伴って保持板１９ａに貼着されている歪みゲージ２３にも歪みが生ずる。スラストベアリング１９の保持板１９ａ，１９ｂは転動体１９ｃを挟んで軸方向と直交する方向に延長しているので、保持板１９ａの側面において固定環２２，２８の間に露出する領域を利用して、フィルム状の歪みゲージ２３を取り付けることができる。
【００２９】
歪みゲージ２３で検知される抵抗変化はマイクロＶ単位の微小な電圧変化であるため、これをアンプ２４で数千ないし数万倍程度に増幅して、コントローラ２５に出力する。コントローラ２５は、アンプ２４で増幅された電圧変化量に応じて、モータ１２の回転速度（したがって、減速機１１で減速した後のモータ出力軸１３の回転速度）を制御する（回転速度ゼロすなわちモータ１２を停止させることを含む）ための演算処理を行い、その結果をインバータ２６に出力する。インバータ２６は、これを所定周波数の駆動信号に変換して端子箱２７内の駆動電源（図示せず）に出力する。かくして、該駆動電源により、モータ１２が制御された回転速度で駆動される。すなわち、このスパイラルコンベア１０では、本発明の「制御手段」がコントローラ２５を主体としてさらにアンプ２４およびインバータ２６を有するものとして構成される。
【００３０】
歪みゲージ２３により検知される軸方向変位量Ｄは、モータ非駆動時ないし切屑非搬送時（図３）はゼロであり、モータ駆動時ないし切屑搬送時（図４）は切屑５の投入量などに応じて増減する。コントローラ２５による具体的制御の一例を挙げれば、軸方向変位量ＤがＤ≦ＤａまたはＤ＜Ｄａ（Ｄａは微小閾値）であるときは、装置が稼働している（モータ１２が通常運転時の回転速度で駆動されている）としても切屑５が未投入であるか、あるいは切屑５の投入量が微小であることを意味するので、コントローラ２５はモータ１２の回転数を通常運転時より下げるように制御する。これにより、消費電力の無駄を無くし、制振および静音効果を高めることができる。
【００３１】
コントローラ２６による具体的制御の他の例を挙げれば、切屑５の投入量が過大であったり、あるいは長い切屑５が搬送スパイラル１５に絡み付いたりして、搬送スパイラル１５に切屑５が詰まってしまうと、歪みゲージ２３が大きな非常停止用閾値Ｄｂ以上またはそれを上回る軸方向変位量Ｄ（Ｄ≧ＤｂまたはＤ＞Ｄｂ）を検知するので、コントローラ２５はモータ１２を自動停止させる制御を行う。これにより、搬送異常が発生したときであっても、モータ出力軸１３やベアリング１８，１９の破損を未然に防止することができる。この場合には、アラームを鳴動させるなどにより、詰まりを解消させるための作業を促すことが好ましい。
【００３２】
さらに、コントローラ２６は、上記の場合にモータ１２を自動停止させる制御を行った後に、数サイクルの逆転および正転を繰り返すことにより、歪みゲージ２３が通常運転復帰用閾値Ｄｃ以下または未満に低下したことを検知したとき（Ｄ≦ＤｃまたはＤ＜Ｄｃ，Ｄｃ＜Ｄｂ）は、切屑の詰まりが解消したと判断されるので、モータ１２を通常運転時の回転速度で回転させるように再駆動する制御を行うことができる。
【００３３】
以上に本発明を図示実施形態に基づいて詳述したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基いて確定される発明の範囲内において多種多様に変形ないし変更して実施することができる。たとえば、図示実施形態のスパイラルコンベア１０は中心軸を持たない中空の搬送スパイラル１５を有するタイプのものであるが、本発明は、中心軸を持った搬送スパイラル１６を有するタイプのスパイラルコンベアにも適用可能である。また、図１に示すスパイラルコンベア１０は、トレイ１０の出口に搬出ダクト６を接続して切屑を斜め上方に移送させるようにしているが、このようなリフトアップダクトを持たないスパイラルコンベアにも、本発明は適用可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  スパイラルコンベア
２  トレイ
３  搬送スパイラル
４  減速機付モータ
５  切屑
６  排出ダクト
７  切削液
８  切削液タンク
１０  スパイラルコンベア
１１  減速機
１２  モータ
１３  モータ出力軸
１４  ナックル（回転体）
１５  搬送スパイラル
１６  駆動スリーブ
１７  ベアリングケース
１８  ラジアルベアリング
１９  スラストベアリング
２０  オイルシール
２１  カバー
２２  固定環（ベアリングケース１７に固定）
２３  歪みゲージ（スラスト荷重検出手段）
２４  アンプ（制御手段）
２５  コントローラ（制御手段）
２６  インバータ（制御手段）
２７  端子箱
２８  固定環（ナックル１４の外面に固定）
２９  スペーサー
【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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