(57)【要約】【課題】マグネシウムの切削について、既存の加工装置の大掛かりな改造を必要とせず、かつ、発火防止のために作業時間を長く割くこともしないで、水素爆発の危険を回避できる切削加工装置を提供すること。【解決手段】マグネシウムからなるワークＷが配置される内部空間Ｓと、この内部空間Ｓにおいて、ワークＷを加工するための切削工具２０とを備えたマグネシウム等の切削加工装置であって、内部空間Ｓ内には、ワークＷを加工する際の切削工具２０の下側に凹状部４０が設けられており、凹状部４０内に窒素ガスＮの吹出し口５２を配置するようにして、凹状部４０内に窒素ガスＮを供給するため窒素ガス供給手段５０を有し、吹出し口５２は、凹状部４０内に集められた切削屑ＤＴの表層部ＳＦに向って窒素ガスＮを吹きかけるようにしたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム又はマグネシウム合金からなるワークが配置される内部空間と、この内部空間において、前記ワークを加工するための切削工具とを備えたマグネシウム等の切削加工装置であって、
前記内部空間内には、前記ワークを加工する際の前記切削工具の下側に凹状部が設けられており、
前記凹状部内又は前記凹状部の開口部周辺に窒素ガスの吹出し口を配置するようにして、前記凹状部内に前記窒素ガスを供給するため窒素ガス供給手段を有し、
前記吹出し口は、前記凹状部内に集められた切削屑の表層部に向って前記窒素ガスを吹きかけるようにした
ことを特徴とする切削加工装置。
【請求項２】
前記窒素ガス供給手段には、前記集められた切削屑を間に挟んで、前記窒素ガスの流路となる二本の配管が互いに平行に配置されており、
前記二本の配管の夫々に、複数の前記吹出し口が設けられて、各吹出し口から略均等に前記窒素ガスが吹き出るようになっている
ことを特徴とする請求項１に記載の切削加工装置。
【請求項３】
前記凹状部には、外部空間と連通した排出口が臨んでおり、
前記吹出し口は、前記集められた切削屑の表層部を介して、前記排出口に向けて前記窒素ガスが流れるように配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の切削加工装置。
【請求項４】
前記吹出し口は第１の吹出し口であり、この第１の吹出し口から噴出した前記窒素ガスの流れを前記排出口に導くために、窒素ガスを噴出する第２の吹出し口を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の切削加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネシウム又はマグネシウム合金を切削する切削加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、軽量化やリサイクルの容易化の観点等からマグネシウムは様々な分野で利用されているが、マグネシウムは切削の際に発火し易いという難点がある。このため、マグネシウムを切削する際に発火を防止する手段として、刃先に切削油を吐出させて摩擦熱を低減させるウエット加工方法と、エアコンプレッサ等により空気を吹き付けて刃先を冷却するドライ加工方法とがある。
【０００３】
ドライ加工方法については、例えば特許文献１に示される装置がある。特許文献１の装置では、マグネシウムの切削を行なう密閉空間に不活性ガスを勢いよく噴出させて、密閉空間を不活性雰囲気にし、さらに、その勢いで切削により発生した切削屑を排出口まで吹き飛ばして、不活性ガスと共に切削屑を密閉空間から排出させている。そして、当該装置では、排出した不活性ガスと切削屑とを密閉空間外で分離させた後、その不活性ガスを再び密閉空間に噴出させることで、不活性ガスの循環を図っている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２６９６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のドライ加工方法を利用する装置では、不活性ガスの濃度維持のために切削を行なう装置内を密閉する必要があり、特に特許文献１のような加工装置では、不活性ガスを循環させる装置も必要になる。このため、ドライ加工方法を採用するには既存の加工装置を大きく改造するか、或いは高額な装置を新たに購入する必要がある。従って、従来のドライ加工方法の採用は経済的に容易ではなく、特に資金力のない規模の小さな企業では尚更である。
また、実際の作業では、加工後のワークを取り出す等の理由で、装置の扉ないしカバーの開閉が数分から数十分の間隔で頻繁に行われている。従って、ワークが配置された装置内空間は頻繁に大気開放され、大気開放される度に、再び装置内空間を相当の時間をかけて不活性雰囲気にしなければならないという問題がある。
【０００６】
一方、ウエット加工方法であると、ドライ加工と比較して切削しているワーク自体の発火の恐れは低減されるものの、切削した際に発生する切削屑から発火することがある。そして、発明者の調査によると、切削屑が発火してしまった場合、砂や消火用粉末のフラックスをかけて消化する程度のことしか行わない企業が多数であった。ところが、マグネシウムが発火した後だと、水素爆発の起きる可能性があるし、実際に起きた事例がある。すなわち、空気中の湿度が高かったり、装置内に水溶性の切削油が残っていたりすると、それら水分が燃焼中のマグネシウムと反応して水素が発生する。特に、水溶性の切削油を切削工具に吐出しながら行うウエット加工では、高い水素濃度の発生確率が高くなる。
さらに、砂やフラックスをかけて消火する方法だと、消火後の設備の復旧に時間を費やすし、人の手で砂をかける際に上述した水素爆発が生じると、命の危険もある。
【０００７】
本発明は、マグネシウム又はマグネシウム合金の切削について、既存の加工装置の大掛かりな改造を必要とせず、かつ、発火防止のために作業時間を長く割くこともしないで、水素爆発の危険を回避できる切削加工装置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】
【０００８】
上記課題は、請求項１の発明によれば、マグネシウム又はマグネシウム合金からなるワークが配置される内部空間と、この内部空間において、前記ワークを加工するための切削工具とを備えたマグネシウム等の切削加工装置であって、前記内部空間内には、前記ワークを加工する際の前記切削工具の下側に凹状部が設けられており、前記凹状部内又は前記凹状部の開口部周辺に窒素ガスの吹出し口を配置するようにして、前記凹状部内に前記窒素ガスを供給するため窒素ガス供給手段を有し、前記吹出し口は、前記凹状部内に集められた切削屑の表層部に向って前記窒素ガスを吹きかけるようにした切削加工装置により解決される。
【０００９】
請求項１の発明の構成によれば、切削加工装置の内部空間には、ワークを切削する際の切削工具の下側に凹状部が設けられているため、ワークを切削した際に発生する切削屑はこの凹状部に落下して集められる。
そして、切削加工装置は、切削屑が集められる凹状部内に窒素ガスを供給するため窒素ガス供給手段を設けることで、切削屑の発火を防止すると共に水素爆発の恐れも回避するようになっているが、この窒素ガス供給手段の窒素ガスの吹出し口は、凹状部内又は凹状部の開口部周辺に配置されている。
このため、内部空間全体の密閉度を高めなくても、凹状部内を容易に窒素雰囲気にできるため、既存装置の大きな改造は不要となる。
また、凹状部内は切削加工装置の内部空間全体に比べて体積が小さく、しかも、吹出し口は凹状部内又は凹状部の開口部周辺に配置されているため、短時間で凹状部の窒素濃度を高めることができ、窒素雰囲気にするために作業時間を長く割くこともない。
ここで、凹状部内の内、切削屑の表層部は切削直後の切削屑が溜まる場所であって、最も熱を帯びており、また、切削で生じる火花が落下し易い領域でもある。ところが、本発明の吹出し口は、凹状部内に集められた切削屑の表層部に向って窒素ガスを吹きかけるようにしている。従って、この発火の危険性が最も高い切削屑の表層部をいち早く窒素雰囲気下におくことができる。そして、いち早く表層部に吹きかけられた窒素ガスは、コイル状や平たいチップ状等種々形態をした切削屑間の隙間を通って切削屑の集合体の内部まで供給され、切削屑の集合体全体を窒素雰囲気にできる。このように、本発明では、発火の危険性の高い順に窒素ガスを吹きかける調整をして、切削屑の発火防止の有効性を向上させている。
【００１０】
また、好ましくは、前記窒素ガス供給手段には、前記集められた切削屑を間に挟んで、前記窒素ガスの流路となる二本の配管が互いに平行に配置されており、前記二本の配管の夫々に、複数の前記吹出し口が設けられて、各吹出し口から略均等に前記窒素ガスが吹き出るようになっていることを特徴とする。
そうすると、切削屑を間に挟んで、窒素ガスの流路となる二本の配管が互いに平行に配置されており、二本の配管の夫々に吹出し口が設けられているため、切削屑の両側から窒素ガスを浴びさせて、切削屑の発火予防を有効に図ることができる。
また、この吹出し口は複数設けられ、均等に窒素ガスが吹き出るため、ムラなく切削屑に窒素ガスを吹きかけることができる。
【００１１】
また、好ましくは、前記凹状部には、外部空間と連通した排出口が臨んでおり、前記吹出し口は、前記集められた切削屑の表層部を介して、前記排出口に向けて前記窒素ガスが流れるように配置されていることを特徴とする。
このため、外部空間と連通した排出口から切削屑を外部に排出することができる。
さらに、吹出し口は、集められた切削屑の表層部を介して、排出口に向けて窒素ガスが流れるように配置されているため、切削により順次新たに発生する切削屑に窒素ガスを速やかに吹きかけられると共に、万が一、水素が発生した場合であっても、窒素ガスの流れに乗って水素を排出口から外部に放出して水素濃度の高まりを防止し、水素爆発という最悪のシナリオを回避できる。
なお、この発明では、凹状部に排出口があり、しかも、吹出し口から排出口までの窒素ガスの気流があるため、排出口から窒素ガスが外部に大量に放出されてしまう恐れがある。しかし、この好ましい発明は、吹出し口が凹状部内又は凹状部の開口部周辺に配置されていることが前提となる発明であるため、勢いよく窒素ガスを噴出させなくても凹状部内に窒素ガスを供給でき、このため、凹状部内に窒素ガスを貯めつつ、排出口までの窒素ガスの気流を作ることができる。したがって、窒素ガスの排出口からの大量放出を有効に防止して、凹状部内の窒素濃度を高くすることが出来る。
【００１２】
また、好ましくは、前記吹出し口は第１の吹出し口であり、この第１の吹出し口から噴出した前記窒素ガスの流れを前記排出口に導くために、窒素ガスを噴出する第２の吹出し口を有することを特徴とする。
そうすると、既存の加工装置の構造や集められる切削屑の状況等によって、一種類の吹出し口からでは、吹出し口から排出口までの窒素ガスの気流を上手く作れない場合があったとしても、第２の吹出し口から噴出した窒素ガスを利用して、容易に第１の吹出し口から排出口までの窒素ガスの気流を作ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
以上、本発明によれば、マグネシウム又はマグネシウム合金の切削について、既存の加工装置の大掛かりな改造を必要とせず、かつ、凹状部を効率よく不活性雰囲気にできるので切削屑の発火防止を短時間で実現するとともに、マグネシウムの燃焼による水素発生を有効に防止し、さらに、万が一、水素が発生したとしても効果的に装置外に排出することで水素爆発の危険を回避できる切削加工装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る切削加工装置の概略斜視図。
【図２】図１の切削加工装置の凹状部の概略斜視図。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図。
【図４】本発明の第１の実施形態の変形例に係る切削加工装置の概略斜視図。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る切削加工装置の概略斜視図。
【図７】図６のＣ−Ｃ断面図。
【図８】図６の変形例に係る断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
図１に示される第１の実施形態に係る切削加工装置１０は、工場内などで既に設置されている既存装置１２を改造して、窒素ガスを供給するため窒素ガス供給手段５０を追加配備した装置である。
【００１６】
既存装置１２は、マグネシウム、又はマグネシウムにアルミニウムや亜鉛等を添加したマグネシウム合金からなるワーク（加工物）Ｗを切削加工するための装置である。
これらマグネシウムやマグネシウム合金は強い発火性を有することから、その発火防止手段として、摩擦熱低減のために切削油（クーラント液ともいう）を切削工具に吐出しながら切削するウエット加工と、このような切削油を用いずに切削するドライ加工とがあるが、図１の既存装置１２では、吐出口１５から切削油（本実施形態では冷却性を考慮して水溶性切削油を用いているが、本発明はこれに限られるものではない）を吐出するようにしたウエット加工を利用した装置が例示されている。
なお、既存装置１２は、マグネシウム又はマグネシウム合金を加工できれば、チタンやアルミニウム等の他の金属材料を加工できる装置であってもよい。
【００１７】
このようなウエット加工を利用した既存装置１２は、その内側にワークＷを着脱自在に固定するための支持手段１４が配設された内部空間Ｓを有している。支持手段１４は、円柱状等の基部１６に複数の爪部１８を有しており、この複数の爪部１８でワークＷを固定するようになっている。
また、内部空間Ｓには、支持手段１４で固定されたワークＷを加工するための切削工具２０が配設されている。切削工具２０は、先端部に刃物２４が設けられた回転軸部２２と、この回転軸部２２をモータや油圧等の動力で図１のＸ方向に移動させるための駆動手段２６とを有している。そして、図示しない制御手段で支持手段１４を制御しながらワークWをXYZ方向に任意に移動させ、ワークＷを刃物２４に押し付けて切削加工するようになっている。なお、このワークＷの切削時には、図示しないタンクに貯蔵された水溶性の切削油がポンプで吐出口１５に送られて、間欠的に刃物２４の刃先に吐出して、ワークＷ及び刃先の摩擦熱を低減させている。
【００１８】
このようなワークＷ、支持手段１４、及び切削工具２０などが収容された内部空間Ｓは、筐体３２、及び扉ないしカバー３０により、外部空間Ｓ１から概ね遮断されている。
具体的には、筐体３２は、ワークＷを支持手段１４に着脱させる等の種々の作業がし易いように、壁面３２ａ及びこの壁面３２ａに接する上面３２ｂの夫々の一部がつながるように切り欠かれて、大きく内部空間Ｓが大気解放されるようになっており、この切り欠かれた領域（筐体開口部）ＲＹを扉ないしカバー（以下「カバー」という）３０が覆うようになっている。
カバー３０は、切り欠かれた領域ＲＹを覆えるようにＬ字状の断面を有し、取っ手３３を持つ等して、レール（図示せず）の上を図１のＸ方向にスライドして開閉可能とされている。なお、図１ではカバー３０が開いた状態を示しているが、切削加工中はカバー３０の端部３０ａを筐体３２の切り欠かれた縁部３２ｃに突き当てる、或いは覆うようにすることで、内部空間Ｓはカバー３０で概ね封止される。
【００１９】
そして、内部空間Ｓ内には、ワークＷを加工する際の切削工具２０（刃物２４をワークＷに接触させた状態における刃物２４）の下側に凹状部４０が設けられている。
凹状部４０は、通常の場合、既存装置１２に予め（窒素ガス供給手段５０を付加する改造前から）設けられている部分であり、ワークＷの切削により発生する切削屑ＤＴが集まる場所である。すなわち、ワークＷを切削すると、図１のＡ−Ａ断面図である図３のように多数のコイル状等の切粉である切削屑ＤＴが飛び散る。この飛び散った切削屑ＤＴは、直接、凹状部４０に落ち、或いは内部空間Ｓの内壁に当りながら凹状部４０に落ちて収集される。また、凹状部４０に隣接した領域であって、内部空間Ｓの内底には傾斜面３６が設けられ、この傾斜面３６の下側が凹状部４０の開口部４０ａに接することで、飛び散った切削屑ＤＴが傾斜面３６を滑り落ちて凹状部４０に入るようになっている。
本実施形態の凹状部４０は、その概略斜視図である図２に示されるように、上側が開口部４０ａとされた略矩形状であり、概ね、高さＨ９０ｃｍ、幅Ｗ５５ｃｍ、奥行Ｄ５５ｃｍで、内容積が０．２７ｍ３とされている。そして、図１及び図３に示すように、凹状部４０の開口部４０ａは、筐体３２の切り欠かれた領域ＲＹよりも下側に配置されている。
【００２０】
凹状部４０に集められた切削屑ＤＴは、カバー３０を開けて、切り欠かれた領域ＲＹからスコップで除去してもよいが、本実施形態の場合、図２及び図３に示すように、引き出し式で除去している。すなわち、凹状部４０の内側には、凹状部４０に比べて僅かに小さな矩形状の引き出し４２が配置され、この引き出し４２の中に切削屑ＤＴが集められるようになっている。そして、引き出し４２は、その底面に複数のキャスター４４が設けられて、凹状部４０内を移動可能とされ、図２に示すように、凹状部４０の一部に形成された貫通孔４０ｂから引き抜かれるようになっている。なお、図１に示すように、筐体３２は凹状部４０の貫通孔４０ｂに対向する壁面３２ｃに貫通孔を有し、そこに開閉可能なドア３５が設置されている。このようにして、内側に切削屑ＤＴが集められた引き出し４２は、貫通孔４０ｂ及びドア３５を介して、外部に引き出される。
【００２１】
窒素ガス供給手段５０は、少なくとも凹状部４０内に窒素ガスを供給するためのものであり、本実施形態の場合、切削屑の発火による水素爆発を防止する観点から、作業中は常時、窒素ガスを凹状部４０内に供給している。
具体的には、図１に示されるように、液体窒素が充填されたボンベ等の液体窒素貯蔵槽７７を有し、この液体窒素貯蔵槽７７は、配管５８を介して、上流側から気化器５３、安全弁５４、減圧弁５５、流量計５６、バルブ５７の順で接続されて、最終的にはバルブ５７を開いて、吹出し口５２から凹状部４０内に窒素ガスを噴出させる。すなわち、液体窒素貯蔵槽７７から送られてきた液体窒素は気化器５３で気化して窒素ガスとなるが、その際の圧力は大きいため、安全弁５４に接続されると共に、減圧弁５５で圧力を下げている。そして、作業者は既存装置１２に隣接して配置された流量計５６を確認して、流量計５６に備えられた流量調整バルブで窒素ガスの流量を調節し、吹出し口５２から窒素ガスを噴出させるようになっている。本実施形態の場合、最終的に吹出し口５２から噴出させる窒素ガスは、０．２〜０．５ＭＰａの圧力、４〜７ｍ３／ｈｒの流量とされている。
【００２２】
また、バルブ５７も流量計５６と同様に既存装置１２に隣接して外側に配置され、そこから内部空間Ｓに向って延びる配管５８は、筐体３２の切り欠かれた縁部（筐体開口部の縁）３２ｃに接するように通っている。そして、カバー３０には、この縁部３２ｃの配管５８に対応した位置に、配管５８の外形に対応した切り欠き部３７が形成され、これによりカバー３０を閉めた際、内部空間Ｓの封止度を極力下げないようにしている。なお、本発明の配管方法はこれに限られるものではなく、筐体３２の壁面や底面等に貫通孔を開けて、そこから配管５８を通してもよいし、もし装置が新規に導入されるものであれば、配管本数や貫通孔の数は必要に応じて複数であってもよい。
【００２３】
ここで、窒素ガス供給手段５０の吹出し口５２は、凹状部４０内（内部空間Ｓの一部の空間Ｓ２）又は凹状部４０の開口部４０ａの周辺に配置されている。
このため、極めて有効に内部空間Ｓ内のマグネシウム材料の発火を防止できる。すなわち、従来のドライ加工方法では、ワークを切削する刃物付近を窒素雰囲気にする必要性から、切削屑ＤＴが集まる凹状部４０から離れた位置に吹出し口が配置されており、切削屑ＤＴ周辺まで窒素雰囲気にするには、内部空間Ｓの高い密閉度と相到な時間が必要となる。しかし、本実施形態では、ワークを切削する刃物付近には切削油が吐出されて、そこが発火する恐れは有効に防止されている。さらに、内部空間Ｓより小さな空間Ｓ２である凹状部４０内等に吹出し口４０があるため、内部空間Ｓ全体の密閉度を高めなくても、容易かつ短時間に切削屑ＤＴの周辺を窒素雰囲気にして、切削屑ＤＴの発火を防止できる。
【００２４】
具体的には、バルブ５７から凹状部４０側（下流側）に向って延びる配管５８は、図２及び図３に示されるように、内部空間Ｓ内において二本の配管５９ａ，５９ｂに分岐し、第１の配管５９ａと第２の配管５９ｂは、集められた切削屑ＤＴを間に挟んで、互いに平行に配置されている。
そして、これら二本の配管５９ａ，５９ｂの夫々に、複数の吹出し口５２が等間隔に設けられて、各吹出し口５２からは略均等量の窒素ガスＮが吹き出るようになっている。
なお、本実施形態の配管５９ａ，５９ｂは、凹状部４０内の開口部４０ａより僅かに下に通されているが、本発明はこれに限られず、開口部４０ａより上に配置されてもよい。但し、配管５９ａ，５９ｂは筐体３２の切り欠かれた領域ＲＹより下側に配置されるのが好ましく、これにより図１のカバー３０を開けた際も、凹状部４０内に窒素ガスを効率よく供給できる。
【００２５】
さらに、図３に示されるように、各吹出し口５２は窒素ガスＮの吹き出し方向を決められるようにノズル３９に形成されており、具体的には、切削屑ＤＴの表層部ＳＦに向って延びるノズル３９の先端部に形成されている。
図の場合、ノズル３９は凹状部４０内の斜め下側に延伸しており、その角度は、切削屑ＤＴの収集状態に応じて変えるのが最も好ましいが、図３では、ワークを切削した際に発生する切削屑ＤＴの量を予め想定しておき、その最大量時の表層部ＳＦの位置に合わせて、ノズル３９の角度を垂直方向（図３の上下方向）に対して所定の角度（図の場合、内側に向けて４５度）を付けて一定としている。なお、切削屑ＤＴが凹状部４０内にあまり収集されていない状態であっても、互いに対向する二本の配管５９ａ，５９ｂの夫々に吹出し口５２が設けられているため、切削屑ＤＴの両側から噴射された窒素ガスＮ１，Ｎ２は互いに衝突する等して、概ね表層部ＳＦにいち早く溜まるようになっている。
なお、高さ方向（図３の上下方向）の配管位置について、複数の配管５９ａ，５９ｂの内、一方の配管５９ａを他方の配管５９ｂに比べて相対的に低くすることで（両配管５９ａ，５９ｂのノズル３９の角度は同様）、積層状態に対応した表層部ＳＦへの窒素ガスＮの吹きかけを行ってもよい。
【００２６】
このようにして、窒素ガスＮは、凹状部４０内に集められた切削屑ＤＴの表層部ＳＦ（つまり切削直後の切削屑が溜まる場所）に向って吹きかけられ、切削直後で最も熱を帯びた切削屑ＤＴがいち早くその窒素雰囲気下にて積層されるので、積層された切削屑ＤＴの集合体の内部まで窒素雰囲気となっている。
このように本第１の実施形態では、発火の危険性の高い順に窒素ガスＮを吹きかける調整をし、より好ましくは凹状部４０内の酸素濃度が常時８％以下となるようにしている。
凹状部４０内の酸素濃度を８％以下にすることが好ましいことは、以下の表１から理解できる。
【表１】
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【００２７】
表１は、内容積が０．２７ｍ３の内部空間を有する加工装置について、マグネシウムの切削粉に火を付けた後、それを当該内部空間内に載置し、その後、扉を閉めて、窒素ガスを噴出させた実験の結果である。また、表１では、窒素ガスの吹出し口は上述した第１の実施形態の凹状部周辺ではなく、切削工具を挟んだ反対側の内壁に隣接させて配置し、また、吹出し口は２箇所のみで実験した。すなわち、表１の実験には、上述した第１の実施形態のように、凹状部内の切削屑の表層部に窒素ガスを吹きかけるという概念はなく、単に、どの程度の窒素雰囲気下で切削屑の発火を防止できるかといった結果を知るための実験であり、装置の内側空間全体を窒素雰囲気にするように窒素ガスを噴出させた。
この点、最も酸素濃度が低い８．２％でようやく消火できた６番目の実験から、より安全性に鑑みて、凹状部内の酸素濃度を８％以下にするのが好ましいことが分かった。
なお、表１の実験では、窒素ガスの圧力や流量と結果（消火時間・消火時の装置内の酸素濃度）との間に因果関係を見出すことはできなかった。
【００２８】
本発明の第１の実施形態は以上のように構成され、既存装置１２は切削中の刃先に切削油を吐出しているため、切削中のワークＷから発火する恐れは低減されている。さらに、窒素ガス供給手段５０の窒素ガスの吹出し口５２は、凹状部４０内又は凹状部４０の開口部４０ａ周辺に配置されているため、内部空間Ｓ全体の密閉度を高めなくても、凹状部４０内を容易に窒素雰囲気にして、切削屑ＤＴの発火を有効に防止できる。従って、既存装置１２の大掛かりな改造は不要であり、本実施形態の場合、既存装置１２に対する改造は配管作業、及び一本の配管５８を通す切り欠き部３７だけで済み、改造費用は安価である。
また、凹状部４０内は内部空間Ｓ全体に比べて体積が小さく、しかも、吹出し口５２は凹状部４０内等に配置されているため、短時間で凹状部４０の窒素濃度を高めることができ、窒素雰囲気にするために作業時間を長く割くこともない。
さらに、吹出し口５２は、凹状部４０内に集められた切削屑ＤＴの表層部ＳＦに向って窒素ガスＮを吹きかけ、これにより、最も発火の危険が高い切削直後の切削屑ＤＴ周辺を、いち早く窒素雰囲気下におくことが出来る等、切削屑の発火を有効に防止できる。
【００２９】
なお、本実施形態ではウエット加工を利用した既存装置１２に窒素ガス供給手段５０を組み込んだ装置１０としているが、ドライ加工を利用した既存装置に窒素ガス供給手段５０を組み込んでも構わない。
また、本実施形態では、集められた切削屑ＤＴを間に挟んで、二本の配管５９ａ，５９ｂが互いに平行に配置され、各配管５９ａ，５９ｂに吹出し口５２を設けて、切削屑ＤＴの両側から窒素ガスＮを吹きかけているが、本発明の吹出し口５２を設ける配管は一本であってもよい。
また、上述のように切削屑ＤＴの発火を有効に防止しても、既存装置やその管理状態によっては、水素が発生する可能性もあり、この際、既存装置が３０Ｍｐａ程度の圧力をかけて密閉空間で加工を行う高圧タイプの切削加工装置であると、水素は逃げ場を失って装置内上部に溜まって危険性を増す。このような場合、装置内側上部に既知の水素センサと、装置天井部に装置内の空気を強制排出する真空ポンプ等の水素除去装置とを配設し、水素が一定基準の濃度を超えた際に、水素除去装置を稼動させて、内側上部に溜まった水素を排出するようにしてもよい。或いは、水素が一定基準の濃度を超えた際に、窒素ガス供給手段５０で噴出させる窒素ガスの圧力や量を増加させて、水素が外部に排出され易いように制御してもよい。
【００３０】
図４及び図５は本発明の第１の実施形態の変形例に係る切削加工装置１００であり、図４はその概略斜視図、図５は図４のＢ−Ｂ断面図である。なお、図４の窒素ガス供給手段はバルブ付近から下流側のみを図示している。これらの図において、図１ないし図３の切削加工装置１０と同一の符号を付した箇所は同様の構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
切削加工装置１００が第１の実施形態の切削加工装置１０と主に異なるのは、窒素ガスＮを水平方向に噴出させている点である。
【００３１】
すなわち、切削加工装置１００では、複数の吹出し口５２を有する第１及び第２の配管５９ａ，５９ｂを第１の実施形態よりも下側に配置し、第１及び第２の配管５９ａ，５９ｂより上であって開口部４０ａの周辺に、水平方向に窒素ガスＮ３，Ｎ４を噴出するための第３及び第４の配管６０ａ，６０ｂが別途配設されている。
具体的には、第３及び第４の配管６０ａ，６０ｂの夫々には、水平方向に窒素ガスＮを噴出させるための複数のノズル４３が設けられている。
このノズル４３は、好ましくは、第１及び第２の配管５９ａ，５９ｂに設けられたノズル３９に比べて口径（つまり吹出し口）が小さく、エアカーテンの効果を引き出すためにノズル間の間隔が狭い方がよい。
また、各第３及び第４の配管６０ａ，６０ｂに設けられたノズル４３は、各第１及び第２の配管５９ａ，５９ｂに設けられたノズル３９に比べて数量が多くなっている。
このようにして、ノズル４３から水平方向に噴出された窒素ガスＮ３，Ｎ４は、エアカーテンの作用効果を発揮して、凹状部４０の上側から侵入しようとする空気ＡＲを遮断し、凹状部４０内における窒素ガスと空気との混合を回避できる。
【００３２】
なお、本変形例の場合、第３及び第４の配管６０ａ，６０ｂは、筐体３２の切り欠かれた領域ＲＹを通る際に一本であった配管５８ｂが、内部空間Ｓ内において分岐されて形成されている。また、切削屑ＤＴに窒素ガスを吹きかけるための第１及び第２の配管５９ａ，５９ｂも筐体３２の切り欠かれた領域ＲＹを通る際は一本の配管５８ａであり、この配管５８ａと配管５８ｂとは別系統となって、夫々に、筐体３２の外でバルブ５７，６１が設けられている。
これにより、第１及び第２の配管５９ａ，５９ｂのノズル３９から窒素ガスＮ１，Ｎ２を噴出する時間帯と、第３及び第４の配管６０ａ，６０ｂのノズル４３から窒素ガスＮ３，Ｎ４を噴出する時間帯とを異ならすことが出来る。すなわち、本変形例では、作業者は、先ずバルブ５７を全開にし、流量計５６に備えられた流量調整バルブの開度を調整し、ノズル３９から窒素ガスＮ１，Ｎ２を勢いよく噴出させて、凹状部４０内の空気を上方に追い出し、そして、凹状部４０内を窒素雰囲気にした後に、バルブ６１を開いて、ノズル４３から窒素ガスＮ３，Ｎ４を噴出させる。次いで、切削加工の作業を始め、その後は、カバー３０の開閉にかかわらず、切削加工が終了するまで２つのノズル３９，４３から窒素ガスＮを噴出し続けて、凹状部４０内の窒素雰囲気を保たせる。
【００３３】
本第１の実施形態の変形例は以上の構成とされており、切削屑ＤＴに向けて窒素ガスＮ１，Ｎ２を噴出させる吹出し口５２を有するノズル３９と、そのノズル３９より上側であって、水平方向に窒素ガスＮ３，Ｎ４を噴出させる吹出し口を有する複数のノズル４３とを有し、ノズル３９からの窒素ガスＮ１，Ｎ２で凹状部４０内が窒素雰囲気になった後、ノズル４３から窒素ガスＮ３，Ｎ４を噴出するように、窒素ガスの流路が別経路とされている。このため、窒素ガスＮ３，Ｎ４がエアカーテンとなって凹状部４０内の窒素雰囲気を維持できる。特に、カバー３０を開けても、外部空間Ｓ１から凹状部４０内への空気の侵入を有効に防止でき、マグネシウム発火防止のために作業を中断することがない。
なお、本変形例では、配管５８ａ，５８ｂを避けるためのカバー３０に形成する切り欠き部２３，３７は２箇所となるが、それでも既存装置１２に手を加える改造は安価に済む。
【００３４】
図６及び図７は本発明の第２の実施形態に係る切削加工装置１１０であり、図６はその概略斜視図、図７は図６のＣ−Ｃ断面図である。なお、図６の窒素ガス供給手段はバルブ５７付近から下流側のみを図示している。これらの図において、図１ないし図５の切削加工装置１０，１００と同一の符号を付した箇所は同様の構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
本変形例に係る切削加工装置１１０が第１の実施形態の切削加工装置１０と主に異なるのは、既存装置の構成、吹出し口の位置等、及び窒素ガスＮを水平方向に噴出させるノズルを設けた点である。
【００３５】
先ず、第２の実施形態の既存装置１２−１について説明する。
既存装置１２−１は、切削屑ＤＴの排出手段が第１の実施形態と異なっている。すなわち、凹状部４０内に収集された切削屑ＤＴは、凹状部４０内に設置されたベルトコンベア６２で図の右側に搬送され、切削屑ＤＴの搬送方向にある筐体壁面３２ｃに形成された貫通孔である排出口６４から外部空間Ｓ１に排出されて、ケース６８に収容されるようになっている。このため、既存装置１２−１では、凹状部４０に外部空間Ｓ１と連通した排出口６４が臨んだ状態になっており、凹状部４０内の空間Ｓ２と外部空間Ｓ１とが排出口６４を介してつながっている。
【００３６】
次に、第２の実施形態の吹出し口５２について説明する。
切削屑ＤＴの表層部ＳＦに窒素ガスＮを吹きかけるための吹出し口５２は、集められた切削屑ＤＴの表層部ＳＦを介して、外部空間Ｓ１に臨んだ排出口６４に向けて窒素ガスＮが流れるように配置されている。このため、最も熱を帯びている切削直後の切削屑ＤＴ周辺を、いち早く高い窒素雰囲気下におくことができると共に、万が一、水素が発生したとしても、窒素ガスＮの流れで水素を排出口６４から放出できる。即ち、本実施形態は、基本的には、切削後に順次発生する切削屑ＤＴに窒素ガスＮを吹きかけると共に、凹状部４０内の空間Ｓ２を窒素雰囲気にして、未然に切削屑ＤＴの発火を防止している。さらに、この窒素ガスを吹きかけて空間Ｓ２外に排気することにより、マグネシウムと水分との反応で発生した水素が爆発限界の濃度を超えて爆発に至る最悪のシナリオを回避している。
【００３７】
具体的には、一本の配管５８から二本に分岐した第１の配管５９ａと第２の配管５９ｂは、その先端部が第３の配管５９ｃで再び繋がっており、平面視において、凹状部４０内にある配管全体の外形が開口部４０ａの外形と略相似形とされている。なお、これら第１乃至第３の配管５９ａ，５９ｂ，５９ｃは開口部４０ａの周辺に配置され、第３の配管５９ｃは、切削屑ＤＴの搬送方向に沿った方向（図のＸ方向）であって、排出口６４と反対側の内壁４０ｃに隣接して配置されている。そして、第３の配管５９ｃに吹出し口５２を有するノズル３９が設けられ、ノズル３９はその向きを排出口６４側に向けている。
なお、切削屑ＤＴは、随時稼動しているベルトコンベア６２により、排出口６４に向って搬送されるため、収集された切削屑ＤＴの集合体の高さＨ２はさほど大きくなく、ベルトコンベア６２上の切削屑ＤＴはほとんどが表層部ＳＦのような状態となっている。従って、第１の実施形態に比べて、切削屑ＤＴの表層部ＳＦの位置が想定し易く、その結果、表層部ＳＦから排出口６４までの窒素ガスＮの流れも作り易い。本実施形態の場合、ノズル３９は水平方向から下側に４０〜６０度の角度を付けているが、この角度はベルトコンベア６２を含む既存装置１２−１の状態やノズル３９の位置に合わせて設定すればよい。
【００３８】
ここで、窒素ガスＮは勢いよく噴出させると、排出口６４から大量に飛び出して、凹状部４０内の空間Ｓ２の窒素濃度が低下してしまう。しかし、本発明では、吹出し口５２が凹状部４０内に配置されているため、勢いよく窒素ガスを噴出させなくても、凹状部４０内の空間Ｓ２に窒素ガスＮを供給でき、このため、窒素ガスＮの排出口６４からの大量排出を有効に防止できる。本実施形態の場合、吹出し口５２から噴出される窒素ガスＮは０．１５ＭＰａの圧力、４ｍ３／ｈｒの流量であり、微風状態で噴出される。
なお、既知の水素センサ９１を本装置１１０の内側上部に配設し、この水素センサ９１が水素を感知した場合、窒素ガスＮの圧力を平常運転時に比べて上げられるように制御して（この場合、流量計５６に備えられた流量調整バルブは、水素センサ９１と電気的に接続された図示しない制御手段と電気的に接続された流量調整弁とし、この流量調整弁で圧力制御するのが好ましい）、窒素ガスＮを勢いよく噴出させて、水素を排出口６４から確実に追い出すようにするとよい。
【００３９】
次に、窒素ガスＮを水平方向に噴出させるノズルについて説明する。
本実施形態では、排出口６４が存在しても空間Ｓ２の窒素濃度を高めるため、第１の実施形態の変形例である切削加工装置１００と同様に、水平方向（図６及び図７のＹ方向）に窒素ガスＮ５を噴出するノズル７２が設けられている。
具体的には、吹出し口５２より上流側であって、切削屑ＤＴを間に挟んで互いに対向する第１及び第２の配管５９ａ，５９ｂの夫々に、水平方向、かつ、凹状部４０の内側に向って延びるように複数のノズル７２が形成されている。これにより、第１の配管５９ａの吹出し口７０と第２の配管５９ｂの吹出し口（図示せず）とが対向して配置され、互いの吹出し口に向けて窒素ガスＮ５を噴出し、エアカーテンの作用効果を発揮するようになっている。
【００４０】
なお、吹出し口７０の内径は小さく、その数は多い方が好ましいのは、第１の実施形態の変形例である切削加工装置１００と同様であるが、切削加工装置１００と異なり、本第２の実施形態の場合、吹出し口５２から噴出させる窒素ガスＮと吹出し口７０から噴出させる窒素ガスＮ５とは、窒素ガス供給手段の稼動開始から同時であってよい。
すなわち、窒素雰囲気にするには、先ず凹状部４０内の空気を排出させる必要があるため、図４及び図５の切削加工装置１００では、最初にバルブ５７を開けて、吹出し口５２から窒素ガスＮを噴出させ、その後、バルブ６１を開けて、ノズル４３から窒素ガスＮ３，Ｎ４を噴出させてエアカーテンの作用効果を発揮させた。しかし、第２の実施形態の場合、図６及び図７に示すように排出口６４があるため、最初に一つのバルブ５７を開ければよく、全ての吹出し口５２，７０から同時に窒素ガスＮ，Ｎ５を噴出させて、排出口６４から凹状部４０内の空気を排出すると同時に、エアカーテンの作用効果も発揮できる。このように、本第２の実施形態では、バルブは一つでよく、さらに、面倒な作業を必要としないため、作業間違いも防止できる。
【００４１】
本第２の実施形態は以上の構成とされており、基本的には水素発生防止のために凹状部４０内を窒素雰囲気にするものの、万が一水素が発生した場合は、ノズル３９の向きを排出口６４側に向けた吹出し口５２により、窒素ガスＮの流れに乗せて水素を排出口６４から排出して、水素爆発という最悪のシナリオを有効に回避できる。
しかも、このように排出口６４があっても、吹出し口５２の位置を凹状部４０内等にしたり、吹出し口７０から窒素ガスＮ５を水平方向に噴出させてエアカーテンを作ることで、凹状部４０内の窒素雰囲気を維持させている。
【００４２】
図８は図６の変形例に係る切削加工装置の１２０である。
この図において、図６の切削加工装置１１０と同一の符号を付した箇所は同様の構成であるから、重複する説明は省略し、以下、相違点を中心に説明する。
本変形例に係る切削加工装置１２０が第２の実施形態の切削加工装置１１０と主に異なるのは、さらに別の吹出し口を設けた点である。
【００４３】
すなわち、切削加工装置１２０において、切削屑ＤＴの表層部ＳＦに向って窒素ガスＮを吹きかける吹出し口５２は第１の吹出し口とされ、この第１の吹出し口５２とは別に、排出口６４にその窒素ガスＮの流れを導くための第２の吹出し口７２が設けられている。
本変形例の場合、ベルトコンベア６２と平行に配置された第１及び第２の配管５９ａ，５９ｂ（配管５９ｂについては図６を参照。以下同じ）に、その長手方向（Ｘ方向）に沿って、複数のノズル７４が設けられており、このノズル７４の先端部が第２の吹出し口７２となっている。
【００４４】
そして、ノズル７４は第１の吹出し口５２から噴出した窒素ガスＮが上昇してこないように抑えつける方向性が付けられている。
具体的には、ノズル７４は第１及び第２の配管５９ａ，５９ｂの中央部から右側にかけて配置されており、ベルトコンベア６２に向けて窒素ガスＮ６を吹きかけている。そうするとで、ベルトコンベヤの出口側で生じやすい窒素ガスＮの上昇を抑えつつ、第１の吹出し口５２から排出口６４まで窒素ガスＮを導いて凹状部４０内の窒素ガスの流れをスムーズにすることができる。
なお、ノズル７４の第２の吹出し口７２から噴出される窒素ガスＮ６は、ベルトコンベア上の切削屑ＤＴに吹きかけられることにもなる。
【００４５】
本変形例は以上のように構成されており、第１の吹出し口５２だけでは、そこから排出口６４までの窒素ガスＮの気流を上手く作れずに、水素を上手く排出できないような場合でも、第２の吹出し口７４から噴出する窒素ガスＮ６の気流を利用しながら、容易に第１の吹出し口５２から排出口６４までの窒素ガスＮの気流を作ることができる。
なお、本変形例ではエアカーテンの作用効果を発揮させる吹出し口７０が設けられ、このエアカーテン効果で軽い水素が逃げ場を失って水素濃度が高くなると危険であるが、このような場合でも水素を排出口６４から排出できるため、水素爆発を効果的に回避できる。
【００４６】
ところで、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、本実施形態の窒素ガス供給手段５０には液体窒素貯蔵槽７７が利用されているが、本発明の窒素ガス供給手段５０はこれに限られず、例えば、大気を圧縮して大気中から窒素を取り出す窒素ガス生成装置を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１０，１００，１１０，１２０・・・切削加工装置、１２・・・既存装置、１４・・・支持手段、２０・・・切削工具、４０・・・凹状部、４０ａ・・・開口部、５０・・・窒素ガス供給手段、５２・・・吹出し口、５９ａ，５９ｂ・・・配管、６４・・・排出口、Ｗ・・・ワーク、Ｓ・・・内部空間、Ｎ・・・窒素ガス、ＤＴ・・・切削屑、ＳＦ・・・表層部
【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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