(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平な回転軸を有して、コンベア装置から排出された切屑を上から受ける回転刃と、
前記回転刃の刃が上から下へ下降し始める位置に、回転刃の刃先端との間に側面視において回転隙間ｇを開けて対面して配置される上段固定刃であって、前記回転刃に対向する面に溝状の第１の通路を複数有する上段固定刃と、
前記回転刃の刃が上から下へ下降し終える位置に、回転刃の刃先端との間に側面視において回転隙間ｇを開けて対面して配置される下段固定刃であって、前記上段固定刃の通路よりも浅い第２の通路を複数有する下段固定刃と、
前記上段固定刃と下段固定刃との間に、切屑を滞留させる切屑溜りを有し、前記第１の通路は、前記回転刃が受けた切屑を前記切屑溜りに案内する通路であり、前記第２の通路は前記切屑溜りから切屑を前記回転刃の下に落下させる通路であることを特徴とする破砕装置。
【請求項２】
請求項１の破砕装置において、前記回転刃は、複数の刃を等角度に配置されていることを特徴とする破砕装置。
【請求項３】
請求項１又は2の破砕装置を用いた切屑搬送装置において、前記破砕装置の前記回転刃は前記コンベア装置の排出口の下に配置され、前記破砕装置から落下する切屑を吸引して搬送するダクトを有することを特徴とする切屑搬送装置。
【請求項４】
請求項１又は２の破砕装置において、前記コンベア装置のエンドレスコンベアの駆動輪を駆動するモータの回転力により前記回転刃が回転されるものであることを特徴とする破砕装置。
【請求項５】
請求項１又は2の破砕装置において、第１の通路は回転刃の回転方向に平行な通路であり、前記第２の通路は、回転刃の回転方向に交差する通路であることを特徴とする破砕装置。
【請求項６】
請求項１又は2の破砕装置において、前記回転刃が下から上へ上昇し始める位置と上昇し終える位置に、前記上段固定刃と下段固定刃の予備を配置し、コンベアから落下した切屑が前記回転刃の上昇側を通って落下することを防止する仕切りとすることを特徴とする破砕装置。
【請求項７】
請求項２の破砕装置において、前記回転刃は、複数の刃を等角度間隔に配置した円形鋼板を複数重ねた回転刃であり、かつ相前後して重なり合う円形鋼板は、刃のピッチを半分の角度ずらして重ねられていることを特徴とする破砕装置。
【請求項８】
請求項１又は2の破砕装置を用いた切屑搬送装置において、前記破砕装置から落下する切屑を受ける搬送室を有し、前記搬送室は、前記搬送室内に落下した切屑を遠隔に配置されたブロワからの吸引力を受けるダクトを接続する吸込み口と、前記吸込み口の延長線状でかつ前記搬送室の反対側に、前記搬送室の外側に開放した点検口とを有することを特徴とする切屑搬送装置。
【請求項９】
請求項８の切屑搬送装置において、前記吸込み口の入口には仕切り板が設けられ、前記仕切り板により、前記入口が２分されていることを特徴とする切屑搬送装置。
【請求項１０】
請求項８の切屑搬送装置において、前記ダクトにより搬送された切屑を内部の下方空間に落下させて集積する分離器を有し、前記分離器は、内部の上方空間を水平方向に３分割する第１、第２の分離板を含み、前記第１の分離板は、前記ダクトから前記分離器内に流入する対面に配置されて前記ダクトからの流入空気を下方空間に案内し、前記第２の分離板は、４５度傾斜して配置され、前記ダクトの反対側に分割された空間を袋小路状に閉鎖し、前記第１の分離板と第２の分離板の間の空間が前記プロワに接続されていることを特徴とする切屑搬送装置。
【請求項１１】
請求項１０に切屑搬送装置において、前記第１の分離板と第２の分離板の間の空間には、開口が上向きとされた吐出口が設けられ前記ブロワに接続されていることを特徴とする切屑搬送装置。
【請求項１２】
請求項１１に切屑搬送装置において、前記吐出口の下には下部にパンチング鋼板が設けられ、前記第１の分離板と第２の分離板の間の空間の空気は前記パンチング鋼板を介して前記吐出口に吸込まれることを特徴とする切屑搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工作機械で被加工物を切削した際に生じる切屑を破砕する破砕装置、これを利用して切屑を搬送する切屑搬送装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属や非金属を加工する工作機械では、被加工物を切削した際に生じる切屑はローラコンベアやスクリューコンベア或いはスクレーパーコンベアなどを利用した装置で外部に排出するが、切屑は螺旋状で互いに絡まった塊状になっていることが多い。このままでは嵩高で回収効率が悪いため、例えば、特許文献１に示されるような減容処理が行われている。コンベア装置の切屑排出部の下側に破砕処理装置を配置し、搬送された切屑を破砕して切屑バケットに落下させたり（同公報０００６段落）、コンベア装置の搬送途中に破砕処理装置を配置し、切屑を引き上げて破砕して切屑排出部から切屑バケットに落下させたりしている。切屑バケットに落下した切屑は、捨て場に人力で排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４４７３５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
切屑の処理にあっては、人件費や設備費を要することになり、加工工場では厄介な廃棄物である。リサイクル材として転用できるとは言え、大きな価値を生まない切屑の処理が簡便で且つ低コストで処理できることが長年の課題であった。
【０００５】
また、切屑バケットを工作機周囲に配置した上にさらに、破砕処理装置を配置するためには、スペースが必要になる。また、特許文献１のようにコンベア装置の途中に破砕処理装置を配置しても、切屑バケットは工作機周囲に配置しなくてはならず、捨て場への排出は専ら人力に依存することになる。
【０００６】
本発明の目的は、工作機械の周囲にスペースを要せずに、切屑を破砕して捨て場に搬送することを可能とした破砕装置及び切屑搬送装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の破砕装置は、水平な回転軸を有して、コンベア装置から排出された切屑を上から受ける回転刃と、前記回転刃の刃が上から下へ下降し始める位置に、回転刃の刃先端との間に側面視において回転隙間ｇを開けて対面して配置される上段固定刃であって、前記回転刃に対向する面に溝状の第１の通路を複数有する上段固定刃と、前記回転刃の刃が上から下へ下降し終える位置に、回転刃の刃先端との間に側面視において回転隙間ｇを開けて対面して配置される下段固定刃であって、前記上段固定刃の通路よりも浅い第２の通路を複数有する下段固定刃と、前記上段固定刃と下段固定刃との間に、切屑を滞留させる切屑溜りを有し、前記第１の通路は、前記回転刃が受けた切屑を前記切屑溜りに案内する通路であり、前記第２の通路は前記切屑溜りから切屑を前記回転刃の下に落下させる通路であることを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明の切屑搬送装置によれば、前記破砕装置の前記回転刃は前記コンベア装置の排出口の下に配置され、前記破砕装置から落下する切屑を吸引して搬送するダクトを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の破砕装置によれば、上段固定刃と下段固定刃とでは、通路の深さにより切屑が通過できる量が異なるため、切屑溜りに切屑が一旦滞留する。切屑溜りはバッファとして、塊となって破砕装置に落下してきた切屑を、少しずつ連続的に細かくして切屑排出できる。上段固定刃と下段固定刃は、回転刃との間に隙間が設けられ、切屑を切断するものではないため、回転刃の回転に大きな力は必要が無い。このため、工作機械の付帯設備であるコンベア装置の排出口に切屑を破砕する破砕装置を装着、更には破砕された切屑をブロワで吸引し処分場まで空気搬送する搬送装置を一体的に組み合わせることで、これまでのような切屑の搬送方法と比較し、切屑を人力で搬出する手間もなく低コストでコンパクトな切屑処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】工作機械、コンベア装置及び切屑搬送装置を示す図である。
【図２】破砕装置を示す図である。
【図３】固定刃と回転刃の関係を示す図である。
【図４】搬送室を示す図である。
【図５】分離器を示す図である。
【図６】切屑搬送装置を設置した工場におけるレイアウトを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して実施例の破砕装置１０及び破砕装置１０を用いた切屑搬送装置１００について説明する。
図１は、工作機械１、コンベア装置２及び切屑搬送装置１００を示している。コンベア装置２は、工作機械１の下に位置して落下する切削液と切屑を受ける。コンベア装置２の内部には、駆動輪４と従動輪５との間を周回するエンドレスベルト３が設けられている。工作機械１の切屑排出口から落下した切削液は、コンベア装置２の内部に溜まり、浄化されて再び工作機械１へ供給される。一方、工作機械１から落下した切屑は、エンドレスベルト３の作用により、駆動輪４側に引き上げられてコンベア装置２の排出口６から排出される。ここで破砕装置の駆動軸は、スプロケットを利用し、チェーンを利用せず、直接駆動軸４によって駆動してもよい。
【００１２】
破砕装置１０は、排出口６に取り付けられており、排出される切屑を破砕する。破砕装置１０の駆動源は、駆動輪４を回転させるモータ（図示せず）から得ている。具体的には、駆動輪４に直結された駆動軸に先端にスプロケットを装着し、回転をチェーン７で伝動させる。このため、破砕装置１０のために新たな駆動モータを使用することなく作動する機構としている。
【００１３】
破砕装置１０の下には、破砕装置１０から落下した切屑を集積して搬送する搬送室２０が設けられている。搬送室２０からダクト６０が伸びており、遠隔に配置された分離器３０に接続している。分離器３０の周辺には、ブロワ４０及び切屑バケット５０が配置されている。このうち、破砕装置１０、搬送室２０、分離器３０、ブロワ４０及びダクト６０が切屑搬送装置１００を構成している。
【００１４】
切屑搬送装置１００を概略説明すると、まず、コンベア装置２で塊状或いは間欠状に纏まった状態で排出されてくる切屑を、破砕装置１０で破砕するとともに、連続的に細かく破砕された切屑を搬送室２０に落下させる。搬送室２０はダクト６０を介してブロワ４０により負圧状態にされており、落下した切屑は、周囲の空気とともに、ダクト６０内を移送される。分離器３０では、空気と切屑とを分離する。破砕装置１０で、塊になった切屑を細かくし、かつ連続的に排出することにより、空気による搬送を可能としているのである。
【００１５】
図２は、破砕装置１０を示す図である。図２Ａは、破砕装置１０の断面を示している。破砕装置１０は、断面が四角形状であり、中央でチェーン７から回転力を与えられた回転刃１１が図中反時計周りに回転している。破砕装置１０の四隅には、上段固定刃１２、下段固定刃１３が設けられている。反時計周りの回転刃が降下する側（図面、左側）の上段固定刃１２、下段固定刃１３が主に破砕を行い、上昇する側（図面、右側）の上段固定刃１６、下段固定刃１７は予備である（上下段は逆になっている）。上段固定刃１２と下段固定刃１３との間には囲われた空間が設けられており、切屑溜り１４となっている。
【００１６】
図２Ｂは、回転刃１１を示している。回転刃１１は、水平な回転軸１５を有して、コンベア装置２から排出された切屑を上から受ける。本実施例においては、切屑の粉砕性を向上させるために低速で回転する軸に厚みのある円形鋼板に等角度間隔に刃を複数設け、これをさらに複数枚重ね合わせている。回転軸１５に装着されている回転刃１１の１枚１枚の取り付け角度は、刃１１ａの角度をずらして装着させている。図においては、回転刃１１の刃の円ピッチｐの半分（ｐ／２）となるようにしている。一度に多量の切屑が破砕装置に落下しても、破砕の荷重が分散して全部の回転刃１１にかからないようにするためである。
【００１７】
図２Ｃ、Ｄは、上段固定刃１２を示している。図２Ｃは正面図、図２Ｄは側面図である。上段固定刃１２は反時計周りの回転刃１１が降下し始める隅に配置され、四角の棒の一辺を切り落としたような形状をしており、この位置に刃１２ａが設けられている。上段固定刃１２の刃１２ａは、溝幅６ミリメートル程度の凹凸の溝形状の第１の通路１２ｂを複数有しており、この溝深さｄ１は約４ミリメートル程度である。さらに、通路１２ｂは、回転刃１１の回転方向イに対して平行である。
【００１８】
図２Ｅ、Ｆは、下段固定刃１３を示している。図２Ｅは正面図、図２Ｆは側面図である。下段固定刃１３は反時計周りの回転刃が降下し終わる隅に配置され、上段固定刃１２と同様に四角の棒の一辺を切り落としたような形状をしており、この位置に刃１３ａが設けられている。下段固定刃１３の刃１３ａは、溝幅６ミリ程度の凹凸の溝形状の第２の通路１３ｂを複数有しており、その溝深さｄ２は上段固定刃１２の刃１２ａよりも浅く約２ミリメートル程度である。また、下段固定刃１３の通路１３ｂは回転刃１１の回転方向イに対して交差するものであって、本実施例では約３０°傾斜している。
【００１９】
図３は、回転刃１１と上段固定刃１２、下段固定刃１３との関係を示している。回転刃１１の刃先端と上下２箇所に取り付けられた上段固定刃１２、下段固定刃１３とは、僅かな回転隙間を以って、対面している。この隙間ｇは、想定される切屑の厚み０．２ミリメートルよりも大きく０．５ミリメートルに設定されている。このように、回転刃１１と固定刃１２、１３とは、切屑をせん断により切断するのではなく、引き千切ったり折ったりすることで、切屑が細かく破砕できるようにしている。また、切断を行わないことで、刃１１ａ、１２ａ、１３ａの寿命を長く保つとともに、回転刃１１を回転させるモータへの負荷を減らしている。
【００２０】
上段固定刃１２の第１の通路１２ｂの深さは約４ミリ程度、下段固定刃１３の第2の通路１３ｂの深さは約２ミリ程度としている。第１の通路１２ｂの深さｄ１は、回転刃１１が受けた切屑を切屑溜り１４に案内する通路であり、深さを深くすることで一度に大量の切屑が入りやすくなっている。また、第２の通路１３ｂの深さｄ２は切屑溜り１４から切屑を回転刃１１の下に落下させる通路であり、第１の通路１２ｂの通路に比べて浅く、切屑が出にくくなっている。このため、切屑溜り１４には切屑が滞留することになる。また、通路１２ｂ、１３ｂの深さｄ１、ｄ２の相違により、上段固定刃１２で荒く破砕、下段で細かく破砕するという機構を有している。
【００２１】
さらに、上段固定刃１２、下段固定刃１３の溝幅は共に６ミリ程度としているが、下段固定刃１３は回転刃１１に対して交差するように３０°傾斜しており、上段固定刃１２の回転刃１１に平行な溝形状とは異なる。上段と下段の固定刃１２、１３の形状を異なるものにしている理由は、投入された切屑が先ずは上段固定刃１２に接触、この時、破砕されようとする力（回転トルク）の負担なく切屑が上段回転刃１２に巻き込まれるよう抵抗の少ない回転方向に平行な刃の形状としているので、破砕した切屑が切屑溜り１４に入り込む。一方、下段固定刃１３と回転刃１１の間からは出にくいものである為、切屑は切屑溜り１４にさらに滞留しやすくなっている。
【００２２】
一方、下段固定刃１３の刃１３ａは溝も浅く、且つ、回転刃の回転軌線に対して３０°傾斜しているので、下段固定刃１３に切屑が押し付けられ破砕性能を向上する。そして、切屑は下段固定刃１３と回転刃１１の間から容易に排出し難くなり、少しずつ細かく破砕できるようになる。
【００２３】
コンベア装置２から塊状或いは間欠的に排出される切屑は、一旦切屑溜り１４に蓄えられるため、これがバッファとして作用し、少しずつ連続的に切屑を排出するのである。また、破砕装置１０は切屑の長短に関係なく有効な破砕性能が得られるものである。
【００２４】
破砕を行うと、刃の磨耗により破砕性能がダウンすることは避けられないものであるが、破砕装置１０では、破砕室内には回転刃１１が上昇方向に回転する側、上へ上昇し始める位置と上昇し終える位置に予備の上段固定刃１６、下段固定刃１７（図面、右側）をボルト１８により装着しており、これを取り外し、磨耗した固定刃１２或いは１３を予備の固定刃１６或いは１７と簡単に取り替えることができるようにしている。
【００２５】
この予備の固定刃１６、１７は、通常は破砕に機能しないものではあるが、回転刃１１が上昇方向に回転する位置となる予備の固定刃１６、１７が、コンベア装置２から落下した切屑が、回転刃１１の上昇側を通って、破砕されない状態で落下することを防止させるための仕切りという役目も果たすものである。こうすることで工作機械の稼動を長時間停止させることなく簡単で、短時間に、安価に破砕の要である固定刃をメンテナンスすることができる。
【００２６】
図４は、搬送室２０を示す図である。搬送室２０は、破砕装置１０の直下に設けられ、破砕された落下する切屑を受ける。搬送室２０の側壁は排出性を良くするためにホッパー形状を成し、側壁の片面にはブロワ４０により吸引されるダクト６０への接続口２１（吸込み口）を、反対の側壁には点検口２２を覆うキャップ２３が設けられている。点検口２２は、接続口２１の詰まり状態を点検するための孔であり、接続口２１の延長上に存在する。搬送室２０に切屑が詰まったときには、キャップ２３を外し、掻き出し棒２５により、切屑を除去する。
【００２７】
図４Ｂには、接続口２１の入口に仕切り板２４を設けた例である。細かくなった切屑が、一度に接続口２１に殺到し、空気の出入りができなくなる状態を避けるためである。仕切り板２４を設けることにより、切屑の殺到状況により仕切り板２４の左右で圧力差が生じ、これにより詰まりを防ぐのである。
【００２８】
図５は、分離器３０を示している。分離器３０は、ブロワ内に破砕切屑が流れ込まないようにするために搬送室２０とブロワ４０を結ぶダクト６０の途中に設けられる。塵芥と空気を分離するための分離器としては、渦流を発生させ空気と搬送物の比重差で分離する遠心分離方式（サイクロン）を採用した物が多い。サイクロンの場合、風量（風速）と搬送物の比重、サイクロンの形状寸法がマッチしないと分離性能が安定しない欠点がある。本実施例の分離器３０では、概観形状的には、上方空間Ｓ１は正方形の箱部３０ａ、下方空間Ｓ２は逆角錐形の裾部３０ｂからなるタンクであり、上方周囲には流入口３１および吐出口３２が設けられる。上方空間は、第１の分離板３３と第２の分離板３４により水平方向に３分割されている。タンク内部の流入口３１側では、ブロワ４０で吸引された破砕切屑がダクト６０からタンク内に流入した直後に、これに対面する位置に配置された第１の分離板３３に当たる。第１の分離板３３で殆どの破砕切屑が下方空間に落下して分離する。
【００２９】
その後、減速しながら空気は上昇し（図中、矢印ロ）、吐出ロ３２ヘと導かれるが、第１の分離板３３で分離できなかった比較的、軽く小さな破砕切屑がタンク内の側壁を空気の流れに乗って浮遊しながら吐出口３２から出て行くこともあり、これを阻止するために、タンク内には吐出口３２の手前に第２の分離板３４を設けている。第２の分離板３４は、タンク側壁から凡そ４５度の角度θを以って下方に仕切られ、第１と第２の分離板３３、３４との間Ｔはタンク内幅Ｗの３分の１程度の通路幅となるようにしている。分離板３４の下側の空間３５は袋小路状の閉鎖した空間となり、吐出口３２に向かって（矢印ロ方向）に舞い上がろうとする切屑を押し戻す作用をする。
【００３０】
第１と第２の分離板３３、３４の間を抜けて上昇した位置には、パンチング鋼板３７が取り付けられている。このパンチング鋼板３７は、浮遊した切屑の通過を抑止するために設けられている。さらに、パンチング鋼板３７を通過した上空間においては、管３６が開口３６ａを上に向けた状態で配置されており、吐出口３２に連結している。開口３６ａを２箇所設けたのは、吸込み口の面積を吐出口３２の断面積よりも大きくして、吐出口３２における流速を開口３６ａの位置で低下させるためである。また、開口３６ａが上を向いていることで、上方から空気を吸い込んで排出することで、下から浮遊してくる切屑を吸引し難くする効果がある。
【００３１】
このように、構成された切屑搬送装置１００の動作について説明する。工作機械１から排出された切屑は、コンベア装置２の中でエンドレスベルト３により切削液と分離されて排出口６まで搬送される。この状態で既に切屑は絡み合い塊状の切屑ａ（図３）となっている。特に、スクリューコンベアやスクレーパーコンベアでは、切屑は間欠的に搬送されるため、塊は大きくなる傾向がある。塊状の切屑ａは、回転刃１１により切屑溜り１４に引き込まれる。上段固定刃１２は、回転刃１１の回転方向と平行な深い第１の通路１２ｂを有しているため、大きな塊状であっても、荒く破砕されながら、切屑溜り１４に押し込められる。
【００３２】
切屑溜り１４に滞留した切屑は、回転刃１１と斜めに切られた浅溝の下段固定刃１３との間の狭い第２の通路１３ｂに押し込められた状態で序々に破砕されながら、搬送室２０に連続的に落下する。細かくなった切屑ｃは、もはや塊の状態ではないので、ブロワ４０の吸引力により、吸引されてダクト６０を介して分離器３０へ至る。
【００３３】
図６は、本実施例による切屑搬送装置１００を用いて工場内にレイアウトした例を示す。複数の工作機械１が設置され、夫々に取り付けられた破砕装置１０からダクト６０を通して遠隔の捨て場Ｔに配置された分離器３０へ集約的に切屑が搬送される。捨て場Ｔは、工作機械から、５０ｍ程離れていることもあるが、この間はダクト６０が結んでいる。このように、工作機械１の周辺には、ダクト６０を通すだけであり、破砕装置１０は、コンベア装置２がそもそも、切屑バケットを配置していた排出口の下の空間を利用しているだけである。そして、切屑の搬送は、空気力を利用して、捨て場に集約されるため、切屑バケットを捨て場Ｔまで移動させる手間が必要ない。
【符号の説明】
【００３４】
１  工作機械
２  コンベア装置
３  エンドレスベルト
１０  破砕装置
１１  回転刃
１２  上段固定刃
１２ｂ  第１の通路
１３  下段固定刃
１３ｂ  第２の通路
１４  切屑溜り
２０  搬送室
３０  分離器
４０  ブロワ
６０  ダクト
１００  切屑搬送装置
【図１】
0005702266.tif 000002
【図２】
0005702266.tif 000003
【図３】
0005702266.tif 000004
【図４】
0005702266.tif 000005
【図５】
0005702266.tif 000006
【図６】
0005702266.tif 000007