JP6068924B2 - 切粉除去装置 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管等の管材の端部を加工した際に発生する切粉の除去装置に関する。

自動車用のプロペラシャフト（推進軸）は原動機で発生した動力を後輪に伝達するものであり、２つ以上の自在継手と鋼管等から構成される。自在継手を構成するヨークには鋼管と突き合わせて摩擦圧接で接合するための円筒状突起が設けられている。鋼管は所定の長さに切断されたあとに摩擦圧接で接合されるが、もし切断された鋼管の長さにばらつきがあると摩擦圧接機で溶け込む量が不安定になって接合の信頼性に影響が出やすいほか、推進軸の全長にもばらつきが生じやすくなる。そのため、通常、推進軸においては鋼管の切断後の全長を精度良く出すために鋼管の端部を切削加工することが行われている。

鋼管の端部を切削加工すると切粉が鋼管の内部に浸入することとなるが、これを除去しないと推進軸の完成後、車両の走行中に鋼管から異音が発生するおそれがある。また、切削加工時に発生したバリが端面に付着したまま摩擦圧接にかけられると、バリがリング状に取れて鋼管に巻きついたり、バリが溶け込み部に不確定形状で残るおそれもある。したがって鋼管の端面の切削加工後には切粉やバリを確実に除去することが求められる。

一般的な切削加工品については例えば圧縮空気を吹きかけることで切粉を容易に除去できる。しかし、鋼管の内部に浸入した切粉に関しては単に圧縮空気を吹きかけるだけでは切粉が余計内部に押しやられてしまい除去することが困難となる。鋼管の両端が開口して両端が内部で連通している場合には、一方の端部から空気を吹き込むことにより切粉を他端から排出させる方法も考えられるが、推進軸の鋼管には内部にダイナミックダンバー等の空気の流れを遮る構造体が挿入されたものもあり、その場合には当該方法は使えない。そのため、従来では鋼管内部の切粉の除去として人手により行うことが多く、特に推進軸の鋼管の端部周りが縮径加工されて手が鋼管の内部に入らない場合には、ブラシを鋼管の内部に挿入し、鋼管の外部でブラシの柄を操作して切粉を除去するという手間のかかりやすい作業となっていた。

以上のような問題に対応する技術として特許文献１に記載のものが挙げられる。特許文献１の技術は、鋼管の内部にゴム製タイヤチューブに似たドーナツ状の膨張体を挿入し、この膨張体の内部を加圧して膨張体を鋼管の内面に密着させることで、鋼管の奥への通路を膨張体によって遮断し、切粉の浸入を防ぐというものである。

特開２００３−１３６３６１号公報

しかしながら特許文献１の技術では、切削加工前に膨張体を挿入し、加圧して鋼管の内面に密着させる工程と、加工後に膨張体から空気を抜いて密着状態を解除し、膨張体一式を鋼管から抜き出す工程とを要し、作業工数が増えるという問題がある。

本発明は、このような課題を解決するために創作されたものであり、その目的は、作業工数を増やすことなく鋼管等の被切削部材の内部の切粉を除去し得る装置を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明は、円筒状の被切削部材の一端縁を切削装置により切削した際に生ずる切粉の除去装置であって、前記一端縁側の開口部から被切削部材の内部に挿入され、エア噴射孔からエアを噴射するエア噴射管と、前記開口部から被切削部材の内部に挿入され、前記開口部に向けた凹部が形成され、前記エア噴射孔から噴射したエアを前記凹部の内面に沿わせて前記開口部側に向けて流すエア受け部材と、を備え、前記凹部の外周側の縁部寄りの内径は、被切削部材の前記一端縁側の開口部に向かうにしたがい拡径するように形成され、前記エア噴射管の先端周りは前記凹部の内部まで延設され、前記エア噴射孔は、前記凹部の内部に配置されて、その孔軸方向が前記凹部の外周側の縁部を指向するように前記エア噴射管の周壁に穿孔されていることを特徴とする。

この切粉除去装置によれば、被切削部材の内部側から一端縁に吹き付けられることにより、一端縁の切削部位で生じた切粉が開口部よりも外側に吹き飛ばされることとなり、切粉の被切削部材の内部への浸入が阻止される。

この切粉除去装置によれば、エア受け部材の凹部の縁部寄りが拡径した形状となっていることから、縁部から離れるときのエアの方向は被切削部材の軸心に沿う方向成分と径外方向成分との両方を有することとなる。そして、被切削部材の内周面とエア受け部材との間に所定の隙間が形成されている場合には、前記エアの流れの勢いによって前記隙間に負圧が効果的に発生する。したがって、切粉の一部が突発的に被切削部材の内部に入ってエア受け部材よりも奥側に回りこんだ場合があったとしても、負圧によって徐々に隙間の部位まで吸い寄せられ、その後、凹部の縁部から被切削部材の一端縁に向けて流れるエアによって外部に除去される。

この切粉除去装置によれば、凹部内で無駄なエアの乱流を生じさせることなく効果的にエアを被切削部材の一端縁周りに吹き付けて切粉を除去できる。

また、本発明は、前記切削装置が、軸心回りに回転する被切削部材の一端縁をその固定切削刃により切削する構成において、前記エア噴射孔は、前記固定切削刃の数と同数だけ穿孔され、前記軸心回りの方向において前記固定切削刃と位相が一致するように位置していることを特徴とする。

この切粉除去装置によれば、エアを固定切削刃に向けて、つまり被切削部材の一端縁の切削部位に向けて効果的に吹き付けることができる。

また、本発明は、前記エア受け部材は、前記固定切削刃を取り付けるための前記切削装置のテーブルにブラケットを介して固定されていることを特徴とする。

この切粉除去装置によれば、エア受け部材をコンパクトで簡単な構造により切削装置に取り付けることができる。

本発明によれば、次のような効果が奏される。
（１）被切削部材の切削加工と同時に切粉の除去を行うことが可能となり、切粉の除去工程を別途に設ける必要がない。これにより被切削部材の加工時間の短縮化が図れる。
（２）従来は目視で切粉の有無を確認していたが、本発明によれば切粉の残存がなくなるため目視の確認作業も不要となる。
（３）切粉が一定の場所に吹き飛ばされることとなり、加工設備周辺への切粉の散乱範囲が小さく抑えられる。

切削装置および本発明に係る切粉除去装置の側面図である。 図１の要部拡大図である。 図２におけるＡ−Ａ断面図である。 本発明に係る切粉除去装置の作用説明図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ本発明に係る切粉除去装置の変形例を示す側面図である。

図１において、切削装置１１は、水平に横倒しされた状態の円筒状の被切削部材Ｗの一端縁Ｗａを切削する装置である。被切削部材Ｗはたとえば自動車のプロペラシャフトである。切削装置１１は、図示しない装置架台に対して被切削部材Ｗの軸心Ｏに沿ってスライド可能に設けられたスライダ１２と、スライダ１２上に載置固定されたベース部材１３と、ベース部材１３の一側面（被切削部材Ｗの前記一端縁Ｗａ側の開口部Ｗｂに対向する側面）に前記軸心Ｏを中心として取り付けられる円盤状のテーブル１４と、テーブル１４の側面（前記開口部Ｗｂに対向する側面）１４ｂに取り付けられた上下の固定切削刃１５，１６と、を備える。被切削部材Ｗは図示しない回転手段により軸心Ｏ回りに回転し、一端縁Ｗａが固定切削刃１５，１６により切削加工される。

本発明に係る切粉除去装置１は、被切削部材Ｗの一端縁Ｗａが切削される際に生じた切粉が被切削部材Ｗの内部に浸入することを阻止する、また切粉の一部が突発的に被切削部材Ｗの内部に入ったとしてもそれを開口部Ｗｂから外部に除去する機能を担う。

切粉除去装置１は、被切削部材Ｗの開口部Ｗｂから被切削部材Ｗの内部に挿入され、エア噴射孔４からエアを噴射するエア噴射管２と、開口部Ｗｂから被切削部材Ｗの内部に挿入され、開口部Ｗｂに向けた凹部５が形成され、エア噴射孔４から噴射したエアを凹部５の内面に沿わせて開口部Ｗｂ側に向けて流すエア受け部材３と、を備えて構成される。

「エア噴射管２」
ベース部材１３およびテーブル１４にはそれぞれ軸心Ｏを中心として貫通孔１３ａ，１４ａが形成されており、エア噴射管２は貫通孔１３ａ，１４ａ内を通るように配管され、その先端側がテーブル１４の側面１４ｂから突出している。つまり、直線状を呈したエア噴射管２は被切削部材Ｗと同軸に配置される。エア噴射管２の基端側は図示しないコンプレッサに接続されている。エア噴射管２は金属管や樹脂管等からなる。

エア噴射孔４は、図２に拡大して示すように、その孔軸方向Ｐが概ねエア受け部材３の凹部５の縁部６を指向するようにエア噴射管２の周壁に穿孔されている。エア噴射管２はその周壁の肉厚が比較的厚い仕様のものが用いられており、エア噴射孔４が肉厚に対して傾斜状に穿孔されることで、エアの噴射流がエア噴射孔４の傾斜状の孔面に倣ったものとなり、エアの噴射方向が孔軸方向Ｐと一致する。

本実施形態では、切削装置１１は２つの固定切削刃１５，１６を有しているため、各切削刃に対応するようにエア噴射孔４を２つ形成してある。図３に示すように、上方に位置するエア噴射孔４は、軸心Ｏ回りの方向において上方の固定切削刃１５と位相が一致するように位置し、下方に位置するエア噴射孔４も、軸心Ｏ回りの方向において下方の固定切削刃１６と位相が一致するように位置している。これにより、エア噴射孔４からのエアが効果的に切粉の発生箇所である固定切削刃１５，１６に向けて噴射される。なお、「位相が一致する」の文言に関し、固定切削刃１５，１６の位置については刃形状の関係から点として定義できないことから、本発明では、図３に示すように軸心Ｏの軸方向視において、エア噴射孔４の孔軸方向Ｐが、軸心Ｏ回りの方向における固定切削刃１５，１６の占有角度θの範囲に位置していれば位相が一致したものとする。

「エア受け部材３」
エア受け部材３としては、エア噴射管２から噴射されたエアを効果的に切粉の発生箇所である被切削部材Ｗの一端縁Ｗａ周りに誘導できる形状が求められる。エア受け部材３は金属製や樹脂製等からなる。図２に示すように、エア受け部材３は、その外郭形状については被切削部材Ｗの開口部Ｗｂに向かうにしたがい拡径する円錐台形状を呈しており、軸心Ｏを中心として配置される。つまり、エア受け部材３は被切削部材Ｗと同軸に配置されている。凹部５の内面形状も概ねその外郭形状に倣ったものであり、凹部５の底部側（開口部Ｗｂから遠ざかった側）が平面或いは緩やかな円弧形状をなしたうえで、開口部Ｗｂに向かうにしたがい拡径した形状となっている。エア受け部材３の最大外径部である縁部６と被切削部材Ｗの内周面との間には隙間Ｓが形成される。隙間Ｓの寸法はたとえば切粉が通過できる程度の寸法である。

エア受け部材３の取り付け構造の一例としては、軸心Ｏに沿って延設されるブラケット１７を設け、その基端側をテーブル１４の側面１４ｂにボルト１８により締結固定し、その先端側をエア受け部材３の取り付け部とする。エア受け部材３はたとえばその凹部５の内面がブラケット１７の先端に溶接等により固定される。ブラケット１７は、エア噴射孔４から噴射されるエアの流れに影響を与えないように、図３に示すように軸心Ｏの軸方向視において、エア噴射孔４の孔軸方向Ｐから外れた場所に位置している。なお、エア受け部材３の取り付け構造はこれに限られず、たとえばエア受け部材３の内面をエア噴射管２の先端周りにブラケットを介して或いは直接に取り付ける構造とすることも可能である。

「切粉除去装置１の作用」
図４（ａ）は切削開始前の状態であり、被切削部材Ｗが切削装置１１から離間してセットされた状態を示している。被切削部材Ｗの内部には図示しないダイナミックダンバー等の構造物が収装されており、一端側Ｗａ側の開口部Ｗｂと他端側の開口部とは内部連通していない状態である。切削装置１１には切粉除去装置１が取り付けられている。

図４（ａ）の状態からスライダ１２が軸心Ｏに沿って被切削部材Ｗに向けてスライドし、切粉除去装置１のエア噴射管２の先端側とエア受け部材３とが一端縁Ｗａ側の開口部Ｗｂから被切削部材Ｗの内部に挿入された状態となって、一端縁Ｗａが固定切削刃１５，１６に突き当てられる（図４（ｂ）の状態）。これと前後して被切削部材Ｗは図示しない回転手段により軸心Ｏ回りに回転しているとともに、エア噴射管２には図示しないコンプレッサの作動により圧縮エアが供給されており、これにより被切削部材Ｗの一端縁Ｗａの切削が開始される。

エア噴射管２に供給されたエアはエア噴射孔４から噴射する。噴射したエアは開口部Ｗｂに向かうにしたがい拡径するように形成されたエア受け部材３の凹部５の内面に沿って流れることにより、開口部Ｗｂに向けかつ軸心Ｏの径外方向に向けて流れ、被切削部材Ｗの一端縁Ｗａの切削部位に吹き付けられる。

被切削部材Ｗの内部側から一端縁Ｗａに吹き付けられることにより、図４（ｃ）に示すように、一端縁Ｗａの切削部位で生じた切粉は開口部Ｗｂよりも外側に吹き飛ばされることとなり、切粉の被切削部材Ｗの内部への浸入が阻止される。また、凹部５の縁部６から被切削部材Ｗの一端縁Ｗａに向けて流れるエアの勢いによって、エア受け部材３と被切削部材Ｗの内周面との隙間Ｓには負圧が生じる。したがって、切粉の一部が突発的に被切削部材Ｗの内部に入ってエア受け部材３よりも奥側に回りこんだ場合があったとしても、負圧によって徐々に隙間Ｓの部位まで吸い寄せられることとなり、その後は、凹部５の縁部６から被切削部材Ｗの一端縁Ｗａに向けて流れるエアによって外部に除去される。

特に図２に示したように、エア噴射孔４を、孔軸方向Ｐがエア受け部材３の凹部５の縁部６を指向するように管の周壁に穿孔する構成とすれば、凹部５内で無駄なエアの乱流を生じさせることなく効果的にエアを被切削部材Ｗの一端縁Ｗａ周りに吹き付けて切粉を除去できる。さらに、エア噴射孔４を、軸心Ｏ回りの方向において固定切削刃１５，１６と位相が一致するように位置させることで、エアを固定切削刃１５，１６に向けて、つまり一端縁Ｗａの切削部位に向けて効果的に吹き付けることができる。

「第１変形例」
図５（ａ）に示す第１変形例は、エア受け部材３の外郭形状を有底円筒形状にした場合を示す。したがって、凹部５は円柱状の空間として形成される。切削部材Ｗの内周面とエア受け部材３の外周面との間には図１の場合と同様に隙間が形成される。また、エア噴射管２においてはエア噴射孔４の位置が管の周壁ではなく先端部に１箇所として穿設される。その他の切粉除去装置１および切削装置１１の構成は図１に示したものと同じである。

この第１変形例においても、エア噴射孔４から噴射したエアはエア受け部材３の凹部５の内面に沿って流れ、被切削部材Ｗの開口部Ｗｂに吹き付けられる。ただし、図１や後記する図５（ｂ）、（ｃ）に示したエア受け部材３においては開口部Ｗｂに向かうにしたがい拡径した形状となっていることから、縁部６から離れるときのエアの方向が軸心Ｏに沿う方向成分と径外方向成分との両方を有することとなり、隙間Ｓ（図２）での負圧を効果的に発生できるのに対し、第１変形例では縁部６から離れるときのエアの方向が実質的に軸心Ｏに沿う方向成分のみとなるので、隙間における負圧は他者に比べて小さくなりやすい。しかし隙間を小さく設定するなどの措置を講ずることにより、第１変形例でも充分な切粉の除去効果を期待できる。

「第２変形例」
図５（ｂ）に示す第２変形例は、エア受け部材３の外郭形状を、底部側（開口部Ｗｂから遠ざかった側）では円筒形状とし、縁部６寄りにおいては開口部Ｗｂに向かうにしたがい拡径する円錐形状とした場合を示す。つまり、図１では、底部から縁部６までの実質的全範囲にわたり凹部５の内径が開口部Ｗｂに向かうにしたがい拡径するように形成されているのに対し、第２変形例では凹部５の少なくとも縁部６寄りの内径を、開口部Ｗｂに向かうにしたがい拡径するように形成した例に示す。その他の切粉除去装置１および切削装置１１の構成は図１に示したものと同じである。

第２変形例のように、底部側の形状に拘わらず、少なくとも縁部６寄りの内径を開口部Ｗｂに向かうにしたがい拡径するように形成すれば、図１の場合と同様、縁部６から離れるときのエアの方向が軸心Ｏに沿う方向成分と径外方向成分との両方を有することになる。したがって、隙間Ｓ（図２）での負圧を効果的に発生させることができ、図１の形態と略同等の切粉の除去効率を得ることができる。

「第３変形例」
図５（ｃ）に示す第３変形例は、エア受け部材３を曲面状に形成した場合を示す。この第３変形例も、凹部５の内径が開口部Ｗｂに向かうにしたがい拡径するように形成された例の一つである。その他の切粉除去装置１および切削装置１１の構成は図１に示したものと同じである。この第３変形例によっても、エアが被切削部材Ｗの内部側から一端縁Ｗａに吹き付けられることにより、切粉が効果的に除去される。

以上、切粉除去装置１の好適な実施形態を説明したが、エア受け部材３の形状やエア噴射管２のエア噴射孔４の数や位置等については図面に記載したものに限定されずに実施可能である。たとえば、エア受け部材３の形状としては、外郭形状が円柱状であり凹部５が開口部Ｗｂに向かうにしたがい拡径した円錐状空間となるように形成してもよい。また、凹部５を、例えば軸心Ｏ回り全周にわたってエア受け部材３に形成するのではなく、エアを固定切削刃１５，１６に効果的に誘導できるように局所的に形成してもよい。また、切削装置１１については切削刃が回転する構造のものを用いることも可能である。

１ 切粉除去装置
２ エア噴射管
３ エア受け部材
４ エア噴射孔
５ 凹部
６ （凹部の）縁部
１１ 切削装置
１５，１６ 固定切削刃
１７ ブラケット
Ｐ 孔軸方向
Ｓ 隙間
Ｗ 被切削部材
Ｗａ 一端縁
Ｗｂ 開口部

Claims (3)

1. 円筒状の被切削部材の一端縁を切削装置により切削した際に生ずる切粉の除去装置であって、
   前記一端縁側の開口部から被切削部材の内部に挿入され、エア噴射孔からエアを噴射するエア噴射管と、
   前記開口部から被切削部材の内部に挿入され、前記開口部に向けた凹部が形成され、前記エア噴射孔から噴射したエアを前記凹部の内面に沿わせて前記開口部側に向けて流すエア受け部材と、
   を備え、
   前記凹部の外周側の縁部寄りの内径は、被切削部材の前記一端縁側の開口部に向かうにしたがい拡径するように形成され、
   前記エア噴射管の先端周りは前記凹部の内部まで延設され、
   前記エア噴射孔は、前記凹部の内部に配置されて、その孔軸方向が前記凹部の外周側の縁部を指向するように前記エア噴射管の周壁に穿孔されていることを特徴とする切粉除去装置。
2. 前記切削装置が、軸心回りに回転する被切削部材の一端縁をその固定切削刃により切削する構成において、
   前記エア噴射孔は、前記固定切削刃の数と同数だけ穿孔され、前記軸心回りの方向において前記固定切削刃と位相が一致するように位置していることを特徴とする請求項１に記載の切粉除去装置。
3. 前記エア受け部材は、前記固定切削刃を取り付けるための前記切削装置のテーブルにブラケットを介して固定されていることを特徴とする請求項２に記載の切粉除去装置。

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