(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属加工切屑の加圧流体による管路での排出搬送のための装置であって、金属加工切屑の吸引管路と切屑の搬送管路とが備えられているとともに、両管路の接続部には、吸引管路の端部排出口が部分挿入もしくは対向される切屑導入口部と、その周囲にあって加圧流体を搬送管路方向に向けて送入する環状細隙と、この環状細隙から搬送管路方向に内径が漸縮小する傾斜面部とを備えたコアンダノズルが介設されており、コアンダノズルに接続する搬送管路には、切屑に混在する水を排出するための開孔と該開孔を開閉するピン挿入体とこれをスライドさせるシリンダー機構を備えた水抜き部が配設されていることを特徴とする金属加工切屑の搬送装置。
【請求項２】
コアンダノズルに接続する搬送管路に流体を抜き出すための開孔を持つ抜き出し部が配設されていることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
【請求項３】
流体の水抜き出し部は、搬送管路の管軸に直交する管路周面に複数設けられていることを特徴とする請求項２に記載の搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、金属加工切屑の搬送装置に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、管路の摩耗を押え、切屑詰まりもなく、円滑に効率的に金属加工切屑を搬出搬送することのできる新しい金属切屑の搬送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
従来、金属の切削加工の現場からは、大量の切削切屑が発生するため、これら切屑を入れる切屑缶をその台車とともに加工機に近接して配置し、切屑缶が満杯となった段階で台車により移動して大きな缶に詰め替え、加工機近傍には空の切屑缶を交換配置するようにしている。
【０００３】
しかしながら、この切屑缶による切屑の排出搬送においては、実作業として大変に面倒で、大きな負担となっていた。
切削加工にともなって発生する金属切屑は、通常、長くてからまり、かさばることから、切屑缶は山になってすぐに満杯になるため、山ならしや台車による交換の作業が大きな負担になっていた。
【０００４】
また、切屑缶やこれを搬送する台車の設置スペースが加工機近傍に必要であり、台車移動のためのスペースが必要とされ、さらには、台車移動により搬送した切屑を集めて保管する大きな缶への詰め替え作業も負担になるという問題があった。
このような問題点を解消して金属の切屑を搬出搬送するための手段としては、切屑を真空吸引、あるいは加圧空気等の流体によって管路搬送することが考えられる。
【０００５】
しかしながら、金属切屑は、長くてからまりやすく、さらには切削水との混在によって管路内には水がたまりやすいことから、どうしても切屑詰まりが生じやすいという大きな問題があり、しかも金属切屑は硬く、その切断端は鋭利であることから管路内壁を摩耗させ、損傷させやすいという問題がある。このため、従来では、管路の摩耗、損傷を抑え、しかも切屑詰りを生じさせることなしに円滑に、効率的に金属切屑を排出搬送することは実際上極めて困難であった。
【０００６】
この出願の発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであって、従来の欠点を解消し、排出搬送であっても、管路内壁の摩耗や損傷を抑え、切屑詰りを生じさせることなしに、円滑に、効率的に金属切屑を排出搬送することのできる、新しい技術手段を提供することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、金属加工切屑の加圧流体による管路での排出搬送のための装置であって、金属加工切屑の吸引管路と切屑の搬送管路とが備えられているとともに、両管路の接続部には、吸引管路の端部排出口が部分挿入もしくは対向される切屑導入口部と、その周囲にあって加圧流体を搬送管路方向に向けて送入する環状細隙と、この環状細隙から搬送管路方向に内径が漸縮小する傾斜面部とを備えたコアンダノズルが介設されており、コアンダノズルに接続する搬送管路には、切屑に混在する水を排出するための開孔と該開孔を開閉するピン挿入体とこれをスライドさせるシリンダー機構を備えた水抜き部が配設されていることを特徴とする金属加工切屑の搬送装置（請求項１）を提供する。
【０００８】
そして、コアンダノズルに接続する搬送管路に流体を抜き出すための開孔を持つ抜き出し部が配設されている搬送装置（請求項２）を、またこの出願の発明は、流体の水抜き出し部は、搬送管路の管軸に直交する管路周面に複数設けられている搬送装置（請求項３）等をも提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は上記のとおりの特徴を持つものであるが、以下に図面を示し、さらに詳しくこの発明の金属切屑の排出搬出装置の実施の形態について説明する。
添付した図面の図１および図２は、この発明の実施例としての、水抜き部を有する搬送装置の要部断面図と側面図を示したものである。たとえばこの図１および図２の例では、金属加工切屑の管路における加圧流体による排出搬送のための装置には、金属加工切屑の吸引管路（１１）と切屑の搬送管路（１２）とが備えられているとともに、両管路（１１）（１２）の接続部には、吸引管路（１１）の端部排出口（１１Ａ）が部分挿入もしくは対向される切屑導入口部（２１）と、その周囲にあって加圧流体を搬送管路（１２）方向に向けて送入する環状細隙（２２）と、この環状細隙（２２）から搬送管路（１２）方向に内径が漸縮小する傾斜面部（２３）とを備えたコアンダノズル（２）が介設されており、
コアンダノズル（２）に接続する搬送管路（１２）には、切屑に混在する水を排出するための開閉自在とした開孔を持つ水抜き部（３）が配設されている。そして、この水抜き部（３）については、開孔（３１）を開閉するピン挿入体（３２）とこれをスライドするエアシリンダー機構（３３）を具備している。
【００１０】
以上の構成において、旋盤、フライス盤、ＮＣ工作機等の切削加工機における機械加工により生じる金属切屑は、直接的に吸引管路（１１）の端部吸引口（図示は省略している）に吸引するか、または加工機近傍の集積域から吸引管路（１１）の端部吸引口に吸引し、図１に示した端部排出口（１１Ａ）よりコアンダノズル（２）を介して搬出管路（１２）へと移送することになる。
【００１１】
コアンダノズル（２）は、上記のとおりの導入口部（２１）と、環状細隙（２２）並びに漸縮小の傾斜面部（２３）を持つことを必須としており、環状細隙（２２）から送入される加圧流体、たとえば加圧された空気や不活性ガス等の噴出により、コアンダノズル（２）および搬送管路（１２）には軸中心に大きな速度と密度の分布を有する流れが生じ、しかもこの流れは、特有な旋回（スパイラル）流を形成する。この特有な流れは、この発明者によってコアンダスパイラルフローと名付けられており、これまでに世界の流体関連学会等において注目されている現象である。
【００１２】
そして、このコアンダスパイラルフローによる金属切屑の排出搬送は、この出願の発明によってはじめて提案される技術手段である。
軸中心の流れと特有なスパイラル流によって、長くてからみやすく、しかも鋭利な端部を持つ金属切屑であっても、軟質のゴムホースを管路に用いたとしても、摩耗と損傷を顕著に抑えて、切屑詰りもなしに、金属切屑の排出搬送が可能になる。
【００１３】
このようなことは、従来の管路での流体搬送技術からは全く予期できないことである。
そしてまた、このような流れの生成にともなって、導入口部（２１）には負圧が生じ、吸引管路（１１）もこの負圧に影響され、端部排出口（１１Ａ）からの切屑の排出が促がされることになる。
【００１４】
導入口部（２１）では、吸引管路（１１）の端部排出口（１１Ａ）が、図１の例のように内方に挿入されたように配置してもよいし、端部排出口（１１Ａ）は外部にあって、導入口部（２１）に対向するように配置してもよい。ただ、上記の負圧による吸引力での切屑の端部排出口（１１Ａ）からの排出促進のためには、図１のように導入口（２１）に挿入するようにするのが適当である。この挿入は、金属切屑が導入口部（２１）に入らずに、コアンダノズル（２）の外部へ飛散することの防止効果の点においても有効である。
【００１５】
なお、このような挿入においても、導入口部（２１）には、端部排出口（１１Ａ）の周囲に、その支持部材（４）を除いて、少くとも一部もしくはその全周面にわたる外部連通部が残されている。この外部連通部の存在は、この発明におけるコアンダフローの生成とこれによる切屑の搬送にとって欠かせないものである。
【００１６】
この連通部の大きさ、そして前記の環状細隙（２２）のスリット幅、傾斜面部（２３）の傾斜角度等については、想定する切屑の単位処理量、加圧流体の種類とその加圧度、搬送管路（１２）の内径と搬送長さ等を考慮して定められることになる。
環状細隙（２２）については、たとえば図１に例示したように、傾斜面部（２３）を持つコアンダノズル（２）の本体部材（２Ａ）と、導入口部（２１）を構成する補助部材（２Ｂ）との間に、加圧流体を環状細隙（２２）に送る分配室（２４）を構成する中間部材（２Ｃ）の組立てと同時に、スリット幅が所要のものとして形成されるようにすることができる。
【００１７】
図１の例では、中間部材（２Ｃ）の一部には加圧流体の供給部（２５）が設けられてもいる。
あるいはまた、この中間部材（２Ｃ）は、補助部材（２Ｂ）と一体化されて、環状細隙（２２）のスリット幅の大きさがネジ結合等により調整できるようにしてもよい。
【００１８】
環状細隙（２２）は、その全周が隙間（スリット）を形成するものとするのが適当であるが、この発明のコアンダフローの生成を阻害しない限りは、適宜にスペーサー部を設けてよいし、このスペーサー部の大きさを調整できるようにしてもよい。
傾斜面部（２３）については、その断面が直線的な傾斜面であってもよいし、あるいはその断面が湾曲しているようにしてもよい。傾斜面として考える場合には、図に示した角度θについて５〜７０°の範囲とするのが適当である。特に好ましくは５〜１３°程度である。
【００１９】
次にこの発明において特徴的な水抜き部（３）であるが、この水抜き部（３）は、切屑に混在する切削水による水溜まりの発生とこの発生にともなう切屑詰りを防止するのに欠かせないものである。特に水溜りは、搬送管路（１２）の立上がり部の前段において生じやすいため、この前段位置への配設は特に効果的である。
【００２０】
水抜き部（３）は、図１および図２の例のように、管体（３４）を一体として持つユニットとして構成することができる。この例においては、管体（３４）に設けた開孔（３１）を、ピン挿入体（３２）により開閉自在としており、ピン挿入体（３２）については、図２からも明らかなように、エアシリンダー機構（３３）のシリンダーピストン（３５）の動きにより連結材（３６）を介して上下動して、管体（３４）下部の開孔（３１）への挿入と引抜きができるようにしている。ピン挿入体（３２）の引抜きにより開孔（３１）は開かれて、水抜きが行われることになる。
【００２１】
水抜きは、間欠的に、もしくは定期的に、あるいは搬送管路（１２）に設けた圧力センサの信号による圧力変化にともなって随時行われるようにしてもよい。
なお、エアーシリンダー機構（３３）や開孔（３１）の開閉のための手段は図１の例に何ら限定されることはない。エアーシリンダー機構（３３）については、シリンダーピストン（３５）をピン挿入体（３２）の配置側に設けてもよく、エアーシリンダー機構（３３）に代えて、電磁弁等による作動システムとしてもよい。ピン挿入体（３２）に代えて、小板状の蓋、シャッターとして開閉してもよく、開孔（３１）は単一でなく、複数としてもよい。
【００２２】
また、開孔（３１）は、切屑が飛散しないように、その径を定めることが適当であり、たとえば３ｍｍもしくはその前後程度とするのがよい。６ｍｍを超えると切屑の落下が生じやすく、１ｍｍ以下の場合には効率的な水抜きが難しくなる。
以上の水抜き部（３）については、図３にも例示したように、搬送管路（１２）の立上り部（１２Ａ）において切削水の切屑からの分離による水溜り（５）が生じやすいことから、この立上り部（１２Ａ）の前段位置に設けることが好ましい。その際の高さ（ｈ1 ）は、水溜り（５）の高さ（ｈ2 ）との関係ではｈ2 ＞ｈ1 のようにする。
【００２３】
抜き出された水は、切削水として加工機において再利用可能とすることができる。
さらに説明すると、図１の例においては、コアンダノズル（２）の傾斜面部（２３）の前方に、その内径が漸拡大するデフューザー部（６）が介設されてもいる。このデフューザー部（６）は必ずしも必要のないものであるが、前記の導入口部（２１）からの空気の吸引をより大きくする効果があり、切屑の搬送管路（１２）への移動をより効果的なものとする。
【００２４】
また、コアンダノズル（２）は、金属製、あるいはセラミック製、さらには硬質の樹脂製であってもよい。水抜き部（３）、デフューザー部（６）についても同様である。管路（１１）（１２）についても同様である。さらに、搬送管路（１２）についてはこの発明ではゴムホースであってもよい。
図４は、以上の例を切屑の排出搬送のための装置の全体構成として例示したものであって、工場内の加工機からの切屑を、建物外の切屑缶に搬送する場合を例示している。
【００２５】
コアンダノズル（２）の傾斜面部（２３）の傾斜角θは７．５°、その前方の吐出口の内径を３８ｍｍ、ゴムホースからなる搬送管路（１２）の内径を５０ｍｍとし、図１に例示した開孔径３ｍｍの水抜き部（３）およびデフューザー部（６）を介設してもいる。また、搬送管路（１２）の途中には、図５に例示した中間コアンダノズル（２０）を介設している。この中間コアンダノズル（２０）では、導入口部（２０１）は外部に連通せずに、搬送管路（１２）と全面的に接続されている。ただ、この中間コアンダノズル（２０）については使用しなくても充分に切屑が搬送されることが確認されている。中間コアンダノズル（２０）を使用する場合には、搬送時間の短縮が図られることになる。
【００２６】
切屑缶と水抜き部（３）との距離を２０ｍとして搬出搬送を行ったところ、中間コアンダノズル（２０）を使用しなくとも、コアンダノズル（２）への加圧流体としてのエアーの供給の圧力４ｋｇ／ｃｍ2 において、搬送管路（１２）内の風速２２ｍ／秒で、導入口部（２１）からの導入エア風速９ｍ／秒で水抜き部（３）において３時間毎に水抜きを行うことで安定して切屑の搬送が行われた。
【００２７】
水抜きを行わない場合には、約５時間で切屑の詰まりが生じはじめた。そこで中間コアンダノズル（２０）に、３ｋｇ／ｃｍ2 の加圧エアーを導入したところ、詰りは解消されたが、約２０時間後には水溜りによる詰りが認められた。
次に、図６は、この発明の別の実施例を示した概要断面図である。この例においては、コアンダノズル（２）に接続する搬送管路（１２）には、流体の抜き出しための開孔（７１）を持つ抜き出し部（７）が配設されていることを特徴としている。
【００２８】
この抜き出し部（７）は、加圧流体の搬送管路（１２）へのコアンダフローによる送入に際し、搬送管路（１２）の抵抗による切屑の搬送のための速度の低下、加圧流体のコアンダノズル（２）への供給圧力の低下を未然に防止するのに有効な手段となる。
抜き出し部（７）の開孔（７１）は、搬送管路（１２）の管軸に直交する管路周面に１つまたは複数設けることができる。より好ましくは複数設けることである。たとえば１０個以上の複数である。
【００２９】
開孔（７１）は、常時開かれた状態としておいてもよいし、あるいはシリンダー機構等により開閉自在としておいてもよい。
開孔（７１）の径については、切屑が飛び出さないように、水抜き部（３）の開孔と同様に３〜４ｍｍ程度のものとするのが適当である。
実際に、図４の装置において、搬送管路（１２）に開孔径３ｍｍの開孔（７１）を３６個設けた抜き出し部（７）を介設させた場合、コアンダノズル（２）へのエアー供給圧力を３．７５ｋｇ／ｃｍ2 に低下させても、搬送管路（１２）内の風速は２２ｍ／秒で変化なく、しかも導入口部（２１）からの導入エアー風速は１１ｍ／秒にまで増大した。そしてこの増大にともなって、図４の場合には、わずかな切屑の導入口部（２１）からの飛び出しが認められたがこの飛び出しは一切なく、長時間安定した切屑搬送が可能であった。
【００３０】
なお、図４の装置における切肩缶については、切屑の浮遊粉塵、ミストを回収するとともにエアー逃がしが行われるようにしている。
もちろんこの出願の発明は、以上の例によって何ら限定されることはなくその細部の態様については種々に可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、この出願の発明により、これまでは、加圧液体あるいは真空吸引による管路搬送が極めて困難であった金属切屑の搬送を、管路の摩耗、損傷を抑え、切屑詰りを未然に防止して、安定して効率的に可能とする。
切屑の排出回収の台車による作業は必要がなく、作業負担は抜本的に解消されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一例を示した要部断面図である。
【図２】図１に対応する水抜き部の側面図である。
【図３】水抜き部について説明する概要断面図である。
【図４】装置の全体構成例を示した概要図である。
【図５】中間コアンダノズルについて示した断面図である。
【図６】流体の抜き出し部について例示した概要断面図である。
【符号の説明】
１１  吸引管路
１１Ａ  端部排出口
１２  搬送管路
２  コアンダノズル
２０  中間コアンダノズル
２１  導入口部
２２  環状細隙
２３  傾斜面部
２４  分配室
２５  加圧流体供給部
３  水抜き部
３１  開孔
３２  ピン挿入体
３３  エアーシリンダー機構
３４  管体
３５  シリンダーピストン
３６  連結材
４  支持部材
５  水溜り
６  デフューガー部
７  抜き出し部
７１  開孔
【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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