特開2015-223655(P2015-223655A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

▶ 富士重工業株式会社の特許一覧
特開2015-223655集塵機構、集塵方法及び機械加工方法
<>
  • 特開2015223655-集塵機構、集塵方法及び機械加工方法 図000003
  • 特開2015223655-集塵機構、集塵方法及び機械加工方法 図000004
  • 特開2015223655-集塵機構、集塵方法及び機械加工方法 図000005
  • 特開2015223655-集塵機構、集塵方法及び機械加工方法 図000006
  • 特開2015223655-集塵機構、集塵方法及び機械加工方法 図000007
  • 特開2015223655-集塵機構、集塵方法及び機械加工方法 図000008
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-223655(P2015-223655A)
(43)【公開日】2015年12月14日
(54)【発明の名称】集塵機構、集塵方法及び機械加工方法
(51)【国際特許分類】
   B23Q 11/00 20060101AFI20151117BHJP
【FI】
   B23Q11/00 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】OL
【全頁数】8
(21)【出願番号】特願2014-109210(P2014-109210)
(22)【出願日】2014年5月27日
(71)【出願人】
【識別番号】000005348
【氏名又は名称】富士重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100136504
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 毅彦
(72)【発明者】
【氏名】桑原 一夫
【テーマコード(参考)】
3C011
【Fターム(参考)】
3C011BB03
(57)【要約】
【課題】機械加工によって生じる切粉を良好に除去することが可能な集塵機構及び集塵方法を提供することである。
【解決手段】実施形態に係る集塵機構は、ファンと前記ファンを工作機械の回転軸に着脱するためのホルダを有する。ファンは、回転翼で被切削材側から吸塵装置の吸塵口に向かうエアの流れを形成することによって切粉を前記吸塵口に導く。また、実施形態に係る集塵方法は、回転軸と異なる方向への工具の駆動軸を有する工作機械の前記回転軸にファンを取付けるステップと、前記駆動軸方向に前記ファンを移動させるステップと、前記回転軸の回転駆動によって前記ファンを回転させ、前記ファンの回転翼で被切削材側から吸塵装置の吸塵口に向かうエアの流れを形成することによって切粉を前記吸塵口に導くステップとを有する。
【選択図】 図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回転翼で被切削材側から吸塵装置の吸塵口に向かうエアの流れを形成することによって切粉を前記吸塵口に導くファンと、
前記ファンを工作機械の回転軸に着脱するためのホルダと、
を有する集塵機構。
【請求項2】
前記吸塵口に向かう前記エアの流れを形成するための空隙を前記ファンの回転中心に形成した請求項1記載の集塵機構。
【請求項3】
前記ファンと前記吸塵口との間における隙間を塞ぐことによって前記切粉の飛散を防止するための可撓性を有する覆いを更に有する請求項1又は2記載の集塵機構。
【請求項4】
前記回転翼の前記空隙側における縁を丸みを帯びた形状とした請求項2記載の集塵機構。
【請求項5】
前記ファンの前記被切削材側を閉塞することによって前記切粉の飛散を防止するための剛体で構成される覆いを更に有する請求項1乃至4のいずれか1項に記載の集塵機構。
【請求項6】
前記吸塵口を前記ファンから排出される前記エアの流れの向きに対応する位置に配置した吸塵ダクトを更に有する請求項1乃至5のいずれか1項に記載の集塵機構。
【請求項7】
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の集塵機構を用いて切粉を集塵する集塵方法。
【請求項8】
回転軸と異なる方向への工具の駆動軸を有する工作機械の前記回転軸にファンを取付けるステップと、
前記駆動軸方向に前記ファンを移動させるステップと、
前記回転軸の回転駆動によって前記ファンを回転させ、前記ファンの回転翼で被切削材側から吸塵装置の吸塵口に向かうエアの流れを形成することによって切粉を前記吸塵口に導くステップと、
を有する集塵方法。
【請求項9】
切削工具を用いて被切削材の切削加工を行うことによって機械加工品を製造するステップと、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の集塵機構を用いて前記切削加工によって生じた切粉を集塵するステップと、
を有する機械加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、集塵機構、集塵方法及び機械加工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
エンドミルやドリル等の切削工具を用いた切削加工では、切粉の除去が重要である。そこで、切粉を除去するための様々な技術が考案されている(例えば特許文献1、特許文献2、特許文献3及び特許文献4参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2008−036768号公報
【特許文献2】特開2009−248200号公報
【特許文献3】特開平03−035914号公報
【特許文献4】実公平01−015492号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、機械加工によって生じる切粉を良好に除去することが可能な集塵機構、集塵方法及び機械加工方法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】
【0005】
本発明の実施形態に係る集塵機構は、ファンと前記ファンを工作機械の回転軸に着脱するためのホルダを有する。ファンは、回転翼で被切削材側から吸塵装置の吸塵口に向かうエアの流れを形成することによって切粉を前記吸塵口に導く。
また、本発明の実施形態に係る集塵方法は、回転軸と異なる方向への工具の駆動軸を有する工作機械の前記回転軸にファンを取付けるステップと、前記駆動軸方向に前記ファンを移動させるステップと、前記回転軸の回転駆動によって前記ファンを回転させ、前記ファンの回転翼で被切削材側から吸塵装置の吸塵口に向かうエアの流れを形成することによって切粉を前記吸塵口に導くステップとを有する。
また、本発明の実施形態に係る機械加工方法は、切削工具を用いて被切削材の切削加工を行うことによって機械加工品を製造するステップと、前記集塵機構を用いて前記切削加工によって生じた切粉を集塵するステップとを有する。
【発明の効果】
【0006】
本発明の実施形態に係る集塵機構、集塵方法および機械加工方法によれば、機械加工によって生じる切粉を良好に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
図1】本発明の第1の実施形態に係る集塵機構の構成を示す正面図。
図2図1に示す集塵機構の組立図。
図3図1に示す集塵機構の斜視図。
図4図1に示すファンの下面図。
図5図4に示す二点鎖線で囲まれた回転翼の縁部分における拡大図。
図6図1に示す吸塵ダクトの吸塵口をファンから排出されるエアの流れの向きに対応する位置に配置した例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
本発明の実施形態に係る集塵機構、集塵方法及び機械加工方法について添付図面を参照して説明する。
【0009】
(構成及び機能)
図1は本発明の第1の実施形態に係る集塵機構の構成を示す正面図、図2図1に示す集塵機構の組立図、図3図1に示す集塵機構の斜視図、図4図1に示すファンの下面図、図5図4に示す二点鎖線で囲まれた回転翼の縁部分における拡大図である。
【0010】
集塵機構1は、被切削材Wの切削加工によって生じた切粉2を、除去するためのツールである。被切削材Wとしては、ガラス繊維強化プラスチック(GFRP: Glass fiber reinforced plastics)や炭素繊維強化プラスチック(CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastics)等の複合材や金属など、任意の素材とすることができる。
【0011】
集塵機構1は、少なくともファン3と、ファン3を工作機械4の回転軸(主軸)5に着脱するためのホルダ(アーバ)6とを有する。このため、集塵機構1を工具と同様に工作機械4の回転軸5に着脱して使用することができる。従って、自動工具交換装置(ATC: Automatic Tool Changer)を備えた工作機械に集塵機構1を取付ければ、他の工具と同様に集塵機構1をATCで交換することができる。また、数値制御(NC: Numerical Control)工作機械に集塵機構1を取付ければ、NCプログラムで集塵機構1を所望の位置に移動させることができる。特に、回転軸5と異なる方向への工具の駆動軸を有する工作機械に集塵機構1を取付けて使用することが効果的である。
【0012】
ファン3は、切粉2の衝突によって損傷や摩耗が発生し難い材質で構成することが適切である。従って、被切削材Wの材質に応じて、アルミニウム、スチール又は複合材等の材料によってファン3を製造することができる。特に、複合材が被切削材Wである場合には、ファン3も複合材で構成することが好適である。
【0013】
ホルダ6とファン3とはボルトや溶接等の任意の方法で接合することができる。図示された例では、ホルダ6とファン3とがボルトによって組立てられる構造となっている。典型的なホルダ6は、スチール製である。従って、ファン3がアルミニウム製であれば、ファン3をホルダ6にボルトによって固定することが実用的である。一方、ファン3もスチールで構成すれば、溶接によってファン3をスチールに強固に接合することができる。
【0014】
工作機械4の回転軸5付近には、吸塵装置7のバキュームダクトが吸塵ダクト8として取付けられる。吸塵ダクト8の吸塵口9は、ファン3側に向けられる。一方、吸塵ダクト8の他端は、真空ポンプ10に接続される。そして、真空ポンプ10を駆動することによって吸塵ダクト8から切粉2を吸引することができる。尚、吸塵ダクト8及び真空ポンプ10によって形成される吸塵装置7又は吸塵ダクト8を集塵機構1の構成要素としても良いし、工作機械4の付属設備として設けられた既存の真空ポンプ10及び吸塵ダクト8を利用してもよい。
【0015】
また、工作機械4には、回転軸5に取付けられた工具を囲うフード11を取付けることができる。フード11を取付けることによって吸塵ダクト8からの切粉2の吸引力を良好に保つことができる。また、フード11によって切粉2の飛散を防止するができる。
【0016】
ファン3は、複数の回転翼12を有する。このため、回転軸5の回転駆動によってファン3を回転させると、被切削材W側から吸塵口9に向かうエアの流れが形成される。このため、被切削材Wの切削加工によって生じた切粉2を、エアの流れによって吸塵口9に導くことができる。
【0017】
ファン3の種類としては、シロッコファンやプロペラファン等の一般的な任意のファンを使用することができる。但し、試験の結果、図示されるように、回転中心に吸塵口9に向かうエアの流れを形成するための空隙を形成したファン3が、良好に切粉2を吸塵口9に導く観点から好適であることが確認された。
【0018】
このような構造を有するファン3を採用すると、ファン3の回転中心に形成された空隙に、切粉2を舞い上げるための竜巻状のエアの流れを形成することができる。そして、形成されたエアは回転翼12の間を経由してファン3の回転半径方向に向かってファン3の外部に排出されることとなる。このため、切粉2もファン3の回転中心において上昇し、ファン3の回転半径方向に向かうエアの流れに沿って吸塵口9に導かれる。
【0019】
加えて、図示されるようにファン3にファンカバー13及び隙間カバー14を設けることが、切粉2の飛散を防止しつつ安定したエアの流れを形成する観点から望ましい。
【0020】
ファンカバー13は、ファン3の被切削材W側を閉塞することによって切粉2の飛散を防止するための剛体で構成される覆いである。従って、ファンカバー13は、例えば中央に切粉2の吸込口15を有する円錐台の側面形状のような構造物で構成することができる。ファンカバー13についても、切粉2によって損傷し難い材質で構成することが適切である。ファンカバー13は、ボルト16又は溶接等の任意の方法でファン3に取付けることができる。図示された例では、吸込口15の周囲において組付けボルト16によってファンカバー13がファン3に取付けられる構造となっている。
【0021】
一方、隙間カバー14は、ファン3と吸塵ダクト8の吸塵口9との間における隙間を塞ぐことによって切粉2の飛散を防止するための可撓性を有する覆いである。従って、隙間カバー14は、ファンカバー13の縁を延長する円錐台の側面形状のような構造物で構成することができる。可撓性を有する隙間カバー14は、吸塵口9と接触しても損傷を最小限に抑えることができる。換言すれば、隙間カバー14に可撓性を付与することによって、吸塵口9と接触させることが可能なカバーをファン3に設けることができる。このため、隙間カバー14は、樹脂等の柔軟な材料で構成することが適切である。また、隙間カバー14を弾性体で構成すれば、吸塵口9と隙間カバー14との相対位置に追従して隙間カバー14を変形させることができる。
【0022】
尚、吸塵口9とファン3との隙間を低減させるためにファン3のサイズを過剰に大きくすると、ファン3がATC等の工作機械4に備えられる装置と干渉する恐れが生じる。このため、隙間カバー14を集塵機構1に設けることによって、工作機械4との干渉を回避しつつ切粉2の飛散を防止することが可能となる。
【0023】
また、ファンカバー13も剛体とせずに樹脂等の可撓性を有する材料で構成すれば、ファンカバー13と隙間カバー14とを一体にすることができる。但し、切粉2の飛散の防止効果を良好にする観点からは、ファンカバー13を剛体とすることがより好適である。
【0024】
隙間カバー14でファン3が完全に閉塞されないように、吸塵口9とファン3との隙間を塞ぐと、ファン3を構成する回転翼12の付け根付近の間が切粉2及びエアの排出口17となる。このため、エアの排出口17は円周方向の異なる複数の向きで形成されることになるが、吸塵口9からの吸引力によって切粉2の大部分を吸塵ダクト8内に回収できることが試験によって確認された。
【0025】
他の好適な条件としては、切削加工や引き抜き等の成形加工によって一体物としてファン3を製造するという条件が挙げられる。ファン3を一体物とすれば、ファン3の隙間が低減されるため、エアの発生効率を向上させることができる。
【0026】
更に、特記すべき好適な条件としては、図5に示すように、回転翼12の空隙側における縁を、丸みを帯びた形状とする条件が挙げられる。回転翼12の空隙側における先端を平滑な形状にすると、竜巻状の気流を一層良好に形成できることが確認された。しかも、回転翼12に切粉2が絡む事態も回避することができる。
【0027】
縁の断面が丸い回転翼12を製造する方法としては、板状部材のロール成形、機械加工、鋳造、切断したチューブと板状部材の溶接等の様々な方法が挙げられる。但し、機械加工や鋳造によって回転翼12を一体物として製造すれば、回転翼12に不連続な端部が生じないため、良好なエアの形成及び切粉2の絡み防止に有効である。
【0028】
また、ファン3の排出口17側に配置される吸塵口9の位置についても好適な条件が存在する。
【0029】
図6は、図1に示す吸塵ダクト8の吸塵口9をファン3から排出されるエアの流れの向きに対応する位置に配置した例を示す図である。
【0030】
図6は、ファン3の下面側から見た吸塵口9の配置例を示している。図6に示すように、吸塵ダクト8の吸塵口9をファン3の中心軸から一定の距離だけシフトした位置に向けることもできる。吸塵口9の適切な位置は、吸塵試験やシミュレーションによって決定することができる。また、図6に示す例では、吸塵ダクト8の先端がファン3及びファンカバー13と接触しないようにファン3の回転方向に斜めにカットされた形状を有している。
【0031】
(動作及び作用)
次に集塵機構1を用いた集塵方法及び機械加工方法の例について説明する。
【0032】
集塵機構1を用いた切粉2の集塵工程を含む機械加工を行う場合には、例えば、ATCを備え、かつ回転軸5と異なる方向への工具の駆動軸を有する工作機械4のATCに予め集塵機構1がセットされる。一方、工作機械4の回転軸5には、エンドミルやカッター等の切削工具が取付けられる。
【0033】
そして、切削工具を用いて被切削材Wの切削加工が行われる。切削加工によって切粉2が溜まると、良好な切削が困難となる。特に、四方がフランジで囲まれたポケットを加工する場合には、切粉2が溜まり易い。そこで、集塵機構1を用いて切削加工によって生じた切粉2が集塵される。そのために、ATCの駆動によって回転軸5に取付けられた切削工具が集塵機構1に置換される。これにより、工作機械4の回転軸5にファン3が取付けられる。
【0034】
次に、工作機械4の駆動軸が駆動し、切粉2の除去対象となる位置に向けて駆動軸方向にファン3が移動する。一方、工作機械4の回転軸5の回転駆動によってファン3が回転する。これにより、ファン3の回転翼12で被切削材W側から吸塵口9に向かうエアの流れが形成される。その結果、エアの流れによって切粉2が吸塵口9に導かれる。
【0035】
切粉2が除去されると、再び必要な切削加工を開始することができる。そして、切削加工及び切粉2の集塵を必要な回数だけ繰返すことができる。その結果、全ての切削加工後における被切削材Wとして機械加工品が製造される。特にNC工作機械を用いて機械加工を行う場合には、半自動又は全自動で切粉2の集塵工程を含む機械加工工程を実施することができる。また、切粉2が回収された状態で被切削材Wの仕上げ加工等を行うことができる。従って、良好な精度で被切削材Wに仕上げ面を形成することが可能となる。
【0036】
つまり以上のような集塵機構1は、工作機械4に工具と同様に着脱可能に構成したものである。また、集塵機構1を用いた切粉2の集塵方法並びに集塵工程を含む機械加工方法は、切削加工中ではなく、切削加工後に切粉2の集塵を行うものである。
【0037】
(効果)
このため、集塵機構1によれば、吸塵ダクト8からの吸引力に加えてファン3の回転によって形成されるエアの流れによって切粉2を集塵することができる。このため、重い切粉2であっても、切粉2を吸塵ダクト8まで導くことができる。その結果、吸塵ダクト8を被切削材Wに接近させる必要がなくなり、工作機械4やフード11等の工作機械4の付属品と被切削材Wとの干渉を防ぐことができる。また、被切削材Wとの干渉防止のためにフード11を取り外す必要がなくなり、吸塵ダクト8からの吸引力を良好に保つことが可能となる。その結果、切粉2を良好に回収することができる。
【0038】
更に、切粉2を回収した状態で切削加工を再開することができる。このため、良好な表面粗さで機械加工品を製造することができる。また、NC工作機械を用いて切粉2の回収を含む連続無人運転を行えば、機械加工の中断回数を低減させることができる。このため、被切削材Wの切削熱や気温の変化等による熱膨張の影響を低減することによって、良好な精度で機械加工品を製造できるという効果も期待できる。
【0039】
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
【符号の説明】
【0040】
1 集塵機構
2 切粉
3 ファン
4 工作機械
5 回転軸
6 ホルダ
7 吸塵装置
8 吸塵ダクト
9 吸塵口
10 真空ポンプ
11 フード
12 回転翼
13 ファンカバー
14 隙間カバー
15 吸込口
16 ボルト
17 排出口
W 被切削材
図1
図2
図3
図4
図5
図6