(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部雰囲気を不活性ガスと置換可能で、開閉可能な密閉容器と、
前記密閉容器内に設けられ、マグネシウム等の金属の粉体製造用の回転切削工具を取り付けられる工具主軸と、
前記密閉容器外に設けられ、前記工具主軸を回転駆動する主軸モータと、
前記密閉容器内に設けられ、加工素材を取り付けられ、前記工具主軸に取り付けられる回転切削工具に対して切り込みを与える方向に直線移動可能な加工素材送り台と、
前記密閉容器内に設けられ、前記加工素材送り台を切り込み方向に移動させる送りねじ機構と、
前記密閉容器外に設けられ、前記送りねじ機構を回転駆動する送りモータと、
を有し、前記回転切削工具は、均一微細な切粉の粉体を生成するために、ドラム状の工具本体の外周面に、微細波形の切り刃を有する複数個の切り刃チップが複列に、周方向に位相をずらせて設けられている工具であることを特徴とする粉体製造装置。
【請求項２】
前記密閉容器は、内部で前記加工素材を切削する切削室容器と内部に前記加工素材を収容する加工素材室容器室との連結体を要しており、
前記切削室容器は、軸受によって左右一対の前記工具主軸を回転可能に支持しており、
前記切削室容器で画定された切削室内で、前記ドラム状の工具本体とこの工具本体の軸の延伸方向における前記工具本体の両側で前記工具本体から離れて前記工具本体に設けられている一対のフランジ部とを備えて構成されている前記回転切削工具が、前記工具主軸に両持ち状態で前記フランジ部を用いたフランジ結合により交換可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の粉体製造装置。
【請求項３】
前記密閉容器の下部に切削物回収ダクトおよび切削物回収容器が気密に接続されていることを特徴する請求項１または請求項２に記載の粉体製造装置。
【請求項４】
前記密閉容器には不活性ガス注入口と絞り効果がある排気口とが設けられ、前記不活性ガス注入口より不活性ガスを注入され、容器内気体を前記排気口より排出することにより、前記密閉容器内がパージングされることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の粉体製造装置。
【請求項５】
前記密閉容器内の酸素濃度を検出する酸素濃度検出器を有し、前記酸素濃度検出器により検出される酸素濃度が所定値まで低下するまでは不活性ガスを大流量で前記不活性ガス注入口より前記密閉容器内に注入して高速パージを行い、前記酸素濃度検出器により検出される酸素濃度が所定値まで低下すれば、不活性ガスを小流量で前記不活性ガス注入口より前記密閉容器内に注入して低速パージを行うことを特徴とする請求項４に記載の粉体製造装置。
【請求項６】
請求項４に記載の粉体製造装置のパージング制御方法において、前記密閉容器内の酸素濃度を酸素濃度検出器より検出し、前記酸素濃度検出器により検出される酸素濃度が所定値まで低下するまでは不活性ガスを大流量で前記不活性ガス注入口より前記密閉容器内に注入して高速パージを行い、前記酸素濃度検出器により検出される酸素濃度が所定値まで低下すれば、不活性ガスを小流量で前記不活性ガス注入口より前記密閉容器内に注入して低速パージを行うことを特徴とする粉体製造装置のパージング制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粉体製造装置および粉体製造装置のパージング制御方法に関し、特に、マグネシウム等の金属の微細粉体（粉末材料）を製造する粉体製造装置および粉体製造装置のパージング制御方法に関するものである。
【０００２  】
【従来の技術】
ダイキャストや圧粉成形等で使用するマグネシウム等の金属の粉末材料を製造するために、金属を粉末化する技術としては、溶湯状態の金属を極細ノズルより噴出する噴霧法によるものがよく知られており、噴霧法では、良質の微細粉体を安定して生産することができる。
【０００３  】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、噴霧法による粉体製造は、製造装置が高価であることに加えて、ノズルの損耗が激しく、得られた粉体が高価なものになり、粉体の利用範囲が狭められることなる。
【０００４  】
特に、マグネシウムは、実用構造材料中、最も軽量であるため、アルミニウムに代わる次世代の軽量材料として期待されており、マグネシウムの粉末材料の低コストが重要な課題になっている。
【０００５】
この発明は、上述の如き課題に鑑みてなされたもので、マグネシウム等の金属の粉末材料を低コストで製造する粉体製造装置および粉体製造装置のパージング制御方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、内部雰囲気を不活性ガスと置換可能で、開閉可能な密閉容器と、前記密閉容器内に設けられ、マグネシウム等の金属の粉体製造用の回転切削工具を取り付けられる工具主軸と、前記密閉容器外に設けられ、前記工具主軸を回転駆動する主軸モータと、前記密閉容器内に設けられ、加工素材を取り付けられ、前記工具主軸に取り付けられる回転切削工具に対して切り込みを与える方向に直線移動可能な加工素材送り台と、前記密閉容器内に設けられ、前記加工素材送り台を切り込み方向に移動させる送りねじ機構と、前記密閉容器外に設けられ、前記送りねじ機構を回転駆動する送りモータとを有し、前記回転切削工具は、均一微細な切粉の粉体を生成するために、ドラム状の工具本体の外周面に、微細波形の切り刃を有する複数個の切り刃チップが複列に、周方向に位相をずらせて設けられている工具である粉体製造装置である。
【０００７】
請求項２に記載に発明は、前記密閉容器は、内部で前記加工素材を切削する切削室容器と内部に前記加工素材を収容する加工素材室容器室との連結体を要しており、前記切削室容器は、軸受によって左右一対の前記工具主軸を回転可能に支持しており、前記切削室容器で画定された切削室内で、前記ドラム状の工具本体とこの工具本体の軸の延伸方向における前記工具本体の両側で前記工具本体から離れて前記工具本体に設けられている一対のフランジ部とを備えて構成されている前記回転切削工具が、前記工具主軸に両持ち状態で前記フランジ部を用いたフランジ結合により交換可能に取り付けられている請求項１記載の粉体製造装置である。
また、請求項３に記載に発明は、前記密閉容器の下部に切削物回収ダクトおよび切削物回収容器が気密に接続されている請求項１または請求項２に記載の粉体製造装置である。
【０００８】
請求項４に記載の発明は、前記密閉容器には不活性ガス注入口と絞り効果がある排気口とが設けられ、前記不活性ガス注入口より不活性ガスを注入され、容器内気体を前記排気口より排出することにより、前記密閉容器内がパージングされる請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の粉体製造装置である。
【０００９】
請求項５に記載の発明は、前記密閉容器内の酸素濃度を検出する酸素濃度検出器を有し、前記酸素濃度検出器により検出される酸素濃度が所定値まで低下するまでは不活性ガスを大流量で前記不活性ガス注入口より前記密閉容器内に注入して高速パージを行い、前記酸素濃度検出器により検出される酸素濃度が所定値まで低下すれば、不活性ガスを小流量で前記不活性ガス注入口より前記密閉容器内に注入して低速パージを行う請求項４に記載の粉体製造装置である。
【００１０】
請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の粉体製造装置のパージング制御方法において、前記密閉容器内の酸素濃度を酸素濃度検出器より検出し、前記酸素濃度検出器により検出される酸素濃度が所定値まで低下するまでは不活性ガスを大流量で前記不活性ガス注入口より前記密閉容器内に注入して高速パージを行い、前記酸素濃度検出器により検出される酸素濃度が所定値まで低下すれば、不活性ガスを小流量で前記不活性ガス注入口より前記密閉容器内に注入して低速パージを行う粉体製造装置のパージング制御方法である。
【００１１  】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。図１〜図６はこの発明による粉体製造装置の一つの実施の形態を示している。
【００１２  】
粉体製造装置は、箱状の基台１上に、内部雰囲気を不活性ガスと置換可能で、開閉可能な密閉容器として、切削室容器２と加工素材室容器３との連結体を要している。切削室容器２は内部に密閉構造の切削室４を、加工素材室容器３は内部密閉構造の加工素材室５を各々画定しており、切削室４と加工素材室５とは切削室容器２に形成された連通口６（図４参照）により互いに連通している。
【００１３  】
切削室容器２の上面部には蝶番７によって開閉可能な蓋部材８が取り付けられ、また加工素材室容器３の上面部には蝶番９によって開閉可能な蓋部材１０が取り付けられている。蓋部材８、蓋部材１０には、内部の状態を外部より視認できるよう、透明ガラス板１１、１２が取り付けられている。
【００１４  】
切削室容器２は軸受１３によって左右一対の工具主軸１４を回転可能に支持している。工具主軸１４には、切削室４内において、粉体製造用の回転切削工具１５が、両持ち状態で、フランジ結合により交換可能に取り付けられている。回転切削工具１５は、ドラム状の工具本体１５ａの外周面に、微細波形の切り刃を有する複数個の切り刃チップ１５ｂが複列に、周方向に位相をずらせて設けられているものであり、均一微細な切粉（粉体）を発生する。
【００１５  】
基台１上には主軸モータ１６が取り付けられている。主軸モータ１６は、上述の密閉容器外にあり、カップリング１７によって工具主軸１４と駆動連結されている。
【００１６  】
図４に示されているように、切削室容器２には不活性ガス注入口１８が形成されている。切削室容器２の蓋部材８には、フィルタ付きで、フィルタ（図示省略）により絞り効果を奏する排気口１９が設けられている。また、切削室容器２には切削室４の酸素濃度を検出するＯ２センサ２０が取り付けられている。
【００１７  】
切削室容器２の背面部には、切削室４の内圧が異常上昇した時に開く感圧式の安全弁２１が設けられている。
【００１８  】
加工素材室容器３は、工具主軸１４の軸線方向（Ｘ軸方向）に対して水平面で見て直交する方向（Ｙ軸方向）に細長く、内部（加工素材室５）にＹ軸方向のリニアガイドレール２２（図５参照）を有している。リニアガイドレール２２には加工素材送り台２３がＹ軸方向に摺動可能に係合している。加工素材送り台２３は、リニアガイドレール２２に案内されてＹ軸方向、すなわち、切り込み方向に直線移動可能になっており、加工素材Ｍの後端部を保持するねじ式のクランプ２４が設けられている。
【００１９  】
また、加工素材室容器３内にはクランプ２４によって後端を加工素材送り台２３より保持された加工素材Ｍの中間部を水平状態で補助支持する中間カイドローラ２５が取付具２６によって設けられている。加工素材Ｍは、たとえば、マグネシウムインゴットであり、中間部を中間カイドローラ２５より保持され、先端側は連通口６の部分に固定された固定受け台２７上に載り、水平状態で連通口６を貫通して切削室４内に臨むようになっている。
【００２０  】
図６に示されているように、加工素材室容器３には軸受２８、２９によって送りねじ棒３０が回転可能に設けられている。送りねじ棒３０は加工素材室５内の下部にあってＹ軸方向に延在している。加工素材送り台２３の下底面には送りナット３１が固定されている。送りナット３１は送りねじ棒３０にねじ係合している。このねじ係合により、送りねじ棒３０の回転が送りナット３１のＹ軸方向の直線移動に変換され、加工素材送り台２３が切り込み方向に駆動される。
【００２１  】
加工素材室容器３の外側には送りモータ３３が取り付けられている。送りモータ３３はカップリング３４によって送りねじ棒３０と駆動連結されている。
【００２２  】
切削室容器２の底部は開口しており、切削室４の下部にはその開口部３５に切削粉回収用のホッパ３６が設けられている（図４参照）。基台１内には開口部３５と気密に接続されたホッパ形状の切削物回収ダクト３７および切削物回収容器３８が設けられている。切削物回収容器３８は、切削物取り出しのために、切削物回収ダクト３７より選択的に切り離すことができる構造になっている。
【００２３  】
なお、基台１上には操作盤４１等が設けられている。操作盤４１には、パージスタートボタン４２、サイクルスタート可能表示ランプ４３、サイクルスタートボタン４４等が設けられている。
【００２４】
図７は上述の構成による粉体製造装置の不活性ガス供給系およびパージング制御系を示している。不活性ガス、たとえば、アルゴンガスの供給源としてガスボンベ５０が設けられている。ガスボンベ５０は、途中に二つ電磁開閉弁５１、５２と、絞り５３とを有する不活性ガス供給回路５４によって不活性ガス注入口１８に接続されている。電磁開閉弁５１と５２は互いに並列に設けられているおり、一方の電磁開閉弁５２の側に絞り５３が設けられている。
【００２５  】
電磁開閉弁５１と５２は制御装置５４により開閉制御される。制御装置５４は、Ｏ２センサ２０と操作盤４１と接続され、パージスタートボタン４２が押されると、Ｏ２センサ２０により検出される容器内の酸素濃度が所定値（パージ規定値）まで低下するまでは、電磁開閉弁５１と５２の双方を開弁し、Ｏ２センサ２０により検出される容器内の酸素濃度が所定値まで低下すれば、電磁開閉弁５１を閉弁して電磁開閉弁５２のみを開弁させる制御を行い、Ｏ２センサ２０により検出される容器内の酸素濃度が所定値（パージ規定値）まで低下すれば、サイクルスタート可能表示ランプ４３を点灯し、サイクルスタートボタン４４によるサイクル運転（粉体製造工程）の開始を許可する。
【００２６  】
つぎに、図８のフローチャートを参照してこの発明による粉体製造装置の動作について説明する。
【００２７  】
電源オンの状態で、パージスタートボタン４２が押されると（ステップＳ１０肯定）、電磁開閉弁５１と５２の双方が開弁し、ガスボンベ５０よりアルゴンガスのような不活性ガスが、大流量で、不活性ガス注入口１８へ流れ、不活性ガス注入口１８より不活性ガスが切削室４、加工素材室５に注入される。この不活性ガスの注入に伴い切削室４、加工素材室５の空気（大気）が排気口１９より排出される。これにより、切削室４、加工素材室５を不活性ガスに置換するパージングが高速に行われる（ステップＳ１１）。これを高速パージと云う。
【００２８  】
上述のような高速パージ下においては、Ｏ２センサ２０によって切削室４、加工素材室５の酸素濃度の検出が行われ、酸素濃度が所定値以下になるまでは（ステップＳ１２否定）、高速パージが続行される。
【００２９  】
切削室４、加工素材室５の酸素濃度が所定値以下になると（ステップＳ１２肯定）、電磁開閉弁５１が閉弁し、電磁開閉弁５２のみが引き続き開弁状態を保つ。これによりガスボンベ５０より不活性ガス注入口１８へ流れる不活性ガスの流量が絞りにより計量される小流量に制限される（ステップＳ１３）。これを低速パージと云う。低速パージにおける不活性ガスの流量は、排気口１９よりの排気に対して切削室４、加工素材室５の酸素濃度を所定値以下に保つ必要最小限の値に設定されている。
【００３０  】
上述のように、切削室４、加工素材室５の酸素濃度が所定値以下になると、不活性ガス雰囲気における粉体製造が可能になり、これに応えてサイクルスタート可能表示ランプ４３が点灯し（ステップＳ１４）、サイクルスタートボタン４４によるサイクル運転（粉体製造工程）の開始を許可する。
【００３１  】
サイクルスタートボタン４４が押されると（ステップＳ１５肯定）、サイクル運転が開始される（ステップＳ１６）。
【００３２  】
つぎに、サイクル運転について説明する。サイクル運転は、主軸モータ１６によって工具主軸１４と共に回転切削工具１５を所定の回転速度で回転駆動する。また、送りモータ３３によって送りねじ棒３０を回転駆動し、加工素材送り台２３をＹ軸方向の前進される。
【００３３  】
これにより、クランプ２４によって後端を加工素材送り台２３より保持された加工素材Ｍが、先端側を固定受け台２７より支持された水平状態で連通口６を貫通して切削室４内に入り、回転している回転切削工具１５により切削される。この切削により、均一微細な切粉（粉体）が生じ、切粉は、ホッパ３６、開口部３５、切削物回収ダクト３７を通って切削物回収容器３８内に落下回収される。
【００３４  】
上述の切削は、不活性ガス雰囲気で行われるから、活性度の高い被削材（加工素材Ｍ）であっても、切粉が酸化することがなく、不活性ガスがアルゴンガスであると窒化する虞れもない。
【００３５  】
不活性ガス雰囲気は、切削室４、加工素材室５のパージングにより行われ、主軸モータ１６、送りモータ３３は切削室４、加工素材室５外にあり、切削室４、加工素材室５の内容積を必要最小限度に止めているから、不活性ガスの必要量、消費量を少なくでき、併せてパージング時間の短縮が図られる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、請求項１、請求項２に記載の粉体製造装置によれば、内部雰囲気を不活性ガスに置換（パージング）された密閉容器内（切削室、加工素材室）での回転切削工具による切削加工により、マグネシウム等の金属の粉末材料を低コストで製造することができる。主軸モータ、送りモータは密閉容器外にあり、不活性ガスに置換する密閉容器の内容積を必要最小限度にしているから、不活性ガスの必要量、消費量を少なくでき、併せてパージング時間を短縮できる。
【００３７】
請求項３に記載の粉体製造装置によれば、密閉容器の下部に切削物回収ダクトおよび切削物回収容器が気密に接続されているから、切削加工により得られた粉末材料（切粉）を無駄なく簡単に回収することができる。
【００３８】
請求項４に記載の粉体製造装置によれば、不活性ガス注入口より不活性ガスを注入し、容器内気体を排気口より排出することにより、密閉容器のパージングが行われ、構造を複雑にすることなく密閉容器内を不活性ガス雰囲気にすることができる。
【００３９】
請求項５に記載の粉体製造装置および請求項６に記載の粉体製造装置のパージング制御方法によれば、酸素濃度検出器により検出される酸素濃度が所定値まで低下するまでは不活性ガスを大流量で不活性ガス注入口より密閉容器内に注入して高速パージが行われ、酸素濃度検出器により検出される酸素濃度が所定値まで低下すれば、不活性ガスを小流量で不活性ガス注入口より密閉容器内に注入して低速パージが行われるから、パージング時間（段取り時間）の短縮と不活性ガスの消費量削減とが両立する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による粉体製造装置の一つの実施の形態を示す側面図である。
【図２】この発明による粉体製造装置の一つの実施の形態を示す平面図である。
【図３】図２の線III−IIIによる断面図である。
【図４】図２の線IV−IVによる拡大断面図である。
【図５】図１の線V−Vによる拡大断面図である。
【図６】この発明による粉体製造装置の一つの実施の形態を示す送りねじ機構部分の拡大断面図である。
【図７】  この発明による粉体製造装置の不活性ガス供給系およびパージング制御系の一つの実施の形態を示す構成図である。
【図８】この発明による粉体製造装置の動作フローを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  基台
２  切削室容器
３  加工素材室容器
４  切削室
５  加工素材室
８，１０  蓋部材
１４  工具主軸
１５  回転切削工具
１６  主軸モータ
１８  不活性ガス注入口
１９  排気口
２０  Ｏ２センサ
２１  安全弁
２２  リニアガイドレール
２３  加工素材送り台
２４  クランプ
２７  固定受け台
３０  ねじ棒
３１  送りナット
３３  送りモータ
３７  切削物回収ダクト
３８  切削物回収容器
４１  操作盤
５０  ガスボンベ
５１，５２  電磁開閉弁
５３  絞り
５４  制御装置
Ｍ  加工素材
【図１】
0004697992.tif 000002
【図２】
0004697992.tif 000003
【図３】
0004697992.tif 000004
【図４】
0004697992.tif 000005
【図５】
0004697992.tif 000006
【図６】
0004697992.tif 000007
【図７】
0004697992.tif 000008
【図８】
0004697992.tif 000009