TWI797851B - 加工機防塵抑制裝置及方法以及使用該裝置的加工機 - Google Patents

Abstract

一種加工機防塵抑制裝置，包含：一吸塵模組，具有一殼體包含連通的一進氣口及連接一抽氣件的一出氣口；及一水霧模組，具有一噴灑組件與該殼體之間形成一加工空間，該噴灑組件具有一注水口及具有連通該注水口的數個噴水孔，及一供水組件連接該注水口，並用以提供微米水霧，使該微米水霧由該數個噴水孔噴出，其中，該抽氣件朝該進氣口抽氣，使該微米水霧分別流入該進氣口，以形成一環狀水霧牆，該環狀水霧牆環繞包覆該加工空間，並吸附位於該加工空間內的粉塵。

Description

加工機防塵抑制裝置及方法以及使用該裝置的加工機

本發明主要為一種加工機防塵抑制裝置及方法，特別是有關於一種在工件周圍產生一微米水霧牆，以吸附切削該工件時所產生的粉塵的加工機防塵抑制裝置及方法，以及使用該裝置的加工機。

按，石墨、木頭、複合材料、陶瓷等材質，以工具機進行切削或鑽削作業時容易產生大量粉塵，該粉塵漂浮於空氣中容易被人體吸入，進而沉積於人體體內。由於人體無法對體內的粉塵進行分解或排除，因此在長年累月的累積下，容易危害人體健康，進而造成重大職業傷害。

請參照第1圖，其係一種習知的防塵結構9，該習知的防塵結構9適用於乾式切削，並具有一吸塵管91，該吸塵管91固定於一主軸92側邊，並隨著該主軸92上下或左右移動。該習知的防塵結構9透過一切削刀具93對一工件94進行切削，該工件94在切削過程中所產生的粉塵，係可以透過該吸塵管91吸出，並經由一過濾系統過濾。類似於該習知的防塵結構9已揭露於中華民國公告第I332879號專利案的先前技術當中。

上述習知的防塵結構9，由於該吸塵管91不能影響該切削刀具93進行自動換刀，以及不能與該工件94產生碰觸等因素，導致該吸塵管91之進氣口95必須與該工件94的切削點保持一段距離，造成遠離該進氣口95方向的粉塵較不容易被該吸塵管91吸入，甚至無法被吸入而在該習知的防塵結構9的加工空間中四處飛散，並使作業人員吸入未被該吸塵管91吸入的粉塵，具有吸塵效果不佳、加工空間汙染及危害人體健康的問題。

有鑑於此，有必要提供一種加工機防塵抑制裝置及方法以及使用該裝置的加工機，以解決上述之問題。

本發明的目的在於提供一種加工機防塵抑制裝置，係可以產生一微米水霧牆，以吸附切削工件時所產生的粉塵。

本發明的次一目的在於提供一種加工機防塵抑制方法，係可以應用於上述裝置。

本發明的又一目的在於提供一種加工機，係可以組裝上述裝置，使在工件周圍產生一微米水霧牆，以吸附切削該工件時所產生的粉塵。

為達成上述目的，本發明提供一種加工機防塵抑制裝置，包含：一吸塵模組，具有一殼體及一抽氣件，該殼體具有貫穿上下表面的一結合孔，該殼體內部具有一氣流通道，該氣流通道連通一進氣口及一出氣口，該抽氣件連接該出氣口；及一水霧模組，具有一噴灑組件及一供水組件，該噴灑組件與該殼體之間形成一加工空間，該噴灑組件具有連通內部一流道的一注水口，以及連通該流道的數個噴水孔，該數個噴水孔呈環繞設置，該供水組件連接 該注水口，並用以提供一微米水霧，使經由該流道由該數個噴水孔噴出，其中，該抽氣件朝該氣流通道抽氣，使在該加工空間中形成往該進氣口方向的一氣流方向，由該數個噴水孔所釋放出的微米水霧，分別沿著該氣流方向流入該進氣口，以形成一環狀水霧牆，該環狀水霧牆環繞包覆該加工空間，並吸附位於該加工空間內的粉塵，並經由該出氣口排放至該抽氣件。

本發明另提供一種加工機，包含：一基座，具有一移動載台，該移動載台用以放置一工件，並可沿著三軸方向移動；一切削組件，具有一主軸及一驅動件，該主軸結合於該基座，並夾持一銑刀，該驅動件電性連接該主軸，並用以驅動該主軸原地旋轉及上下移動；上述加工機粉塵抑制裝置，該殼體藉由該結合孔套設於該主軸，該噴灑組件放置於該工件下方，且使該工件位於該數個噴水孔所環繞形成的區域內，該移動載台及該銑刀位於該加工空間內；及一控制單元，電性連接該移動載台、該驅動件、該抽氣件及該供水組件，該控制單元根據所輸入的圖檔及切削數據控制該移動載台及該驅動件，並控制該抽氣件對該氣流通道抽氣、控制該超音波霧化設備的振盪頻率，以及控制該供水組件持續供水至該噴灑組件。

本發明再提供一種加工機防塵抑制方法，包含：將一吸塵模組的一殼體套設於一加工機的主軸，該殼體位於該加工機的一移動載台上方，使該殼體的一進氣口朝向該移動載台；將一水霧模組的一噴灑組件對位設置於一工件與該移動載台之間，使該噴灑組件的數個噴水孔朝向該移動載台，並使該工件位於該數個噴水孔所環繞形成的區域內，該噴灑組件與該殼體之間形成一加工空間；以一控制單元，根據切削該工件所產生之粉塵粒徑，調整該水霧模組的一超音波霧化設備的振盪頻率，以將一水源轉化成微米水霧；該加 工機對該工件執行切削作業時，以該控制單元控制該吸塵模組的一抽氣件持續抽氣，以在該進氣口形成一負壓，並形成朝向該進氣口方向的一氣流方向；以該控制單元控制該水霧模組的一供水組件持續供水至該噴灑組件，使該數個噴水孔所釋放出的正壓微米水霧，沿著該氣流方向來到該進氣口，以形成一環狀水霧牆，該環狀水霧牆包覆該加工空間；及透過該控制元件驅使該主軸旋轉及上下移動，並控制該移動載台移動，使該主軸所夾持的銑刀對該工件進行切削作業，該切削作業過程中所產生的粉塵，沿著該銑刀的切線方向飛行，並與形成該環狀水霧牆的微米水霧混合，再經由該殼體的一出氣口排放至該殼體外部。

在一些實施例中，該殼體中心與該進氣口外側之間具有一第一距離，該數個噴水孔共同形成一環繞幾何中心，該環繞幾何中心至任一噴水孔之間具有一第二距離，該第二距離與該第一距離的比值介於1.33至8.33。

在一些實施例中，該供水組件連接一水源，並以一超音波霧化設備將該水源轉化成該微米水霧。

在一些實施例中，該抽氣件於該進氣口形成一負壓，該數個噴水孔釋放出形成正壓的微米水霧，以形成該環狀水霧牆。

在一些實施例中，該進氣口的抽氣壓力介於-1至-5千帕之間。

在一些實施例中，該微米水霧的流速及噴出壓力，分別為每秒1公尺到每秒10公尺之間，以及5至100帕之間。

本發明的加工機防塵抑制裝置及方法以及使用該裝置的加工機具有下列特點：係可以透過在進行切削作業的工件周圍產生一環狀水霧牆，以吸 附切削該工件時所產生的粉塵。如此，本發明的加工機防塵抑制裝置及方法以及使用該裝置的加工機，係可以達到粉塵抑制及減少大量廢水產生功效。

〔本發明〕

1:基座

11:移動載台

2:切削組件

21:主軸

22:驅動件

23:銑刀

3:防塵裝置

31:吸塵模組

311:殼體

312:抽氣件

313:結合孔

314:氣流通道

315:進氣口

316:出氣口

32:水霧模組

321:噴灑組件

322:供水組件

323:流道

324:注水口

325:噴水孔

326:環形凹槽

327:超音波霧化設備

4:控制單元

C:環繞幾何中心

D1:第一距離

D2:第二距離

S:加工空間

〔習用〕

9:防塵結構

91:吸塵管

92:主軸

93:切削刀具

94:工件

95:進氣口

[圖1]為一種習知防塵結構的立體組合圖；[圖2]為本發明之加工機的立體組合圖；[圖3]為本發明之加工機之防塵裝置的吸塵模組的立體組合圖；[圖4a]為本發明之加工機之防塵裝置的水霧模組的立體組合圖；[圖4b]為本發明之加工機之水霧模組的噴灑組件的剖面示意圖；[圖5]為本發明之加工機之防塵裝置所產生的環狀水霧牆示意圖；[圖6]為本發明之加工機的防塵方法的方法步驟流程圖。

茲配合圖式將本發明實施例詳細說明如下，其所附圖式主要為簡化之示意圖，僅以示意方式說明本發明之基本結構，因此在該等圖式中僅標示與本發明有關之元件，且所顯示之元件並非以實施時之數目、形狀、尺寸比例等加以繪製，其實際實施時之規格尺寸實為一種選擇性之設計，且其元件佈局形態有可能更為複雜。

以下各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可據以實施的特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解 本申請，而非用以限制本申請。另外，在說明書中，除非明確地描述為相反的，否則詞語“包含”將被理解為意指包含所述元件，但是不排除任何其它元件。

請參照圖2~3所示，其係本發明加工機的一較佳實施例，係包含：一基座1、一切削組件2、一防塵裝置3及一控制單元4，該切削組件2結合於該基座1，該防塵裝置3結合於該切削組件2，該控制單元4電性連接該切削組件2及該防塵裝置3。

該基座1具有一移動載台11，該移動載台11用以放置一工件(workpiece)，並可沿著三軸方向移動，在本實施例中，該工件可以為石墨、木頭、複合材料、陶瓷等材質，。

該切削組件2具有一主軸21及一驅動件22，該主軸21結合於該基座1，並夾持一銑刀23，該銑刀23用以對該工件進行切削作業。該驅動件22電性連接該主軸21，並用以驅動該主軸21原地旋轉及上下移動，在本實施例中，該驅動件22可以為一主軸馬達或一伺服馬達。

請參照圖3~4a及4b所示，該防塵裝置3亦即本發明的加工機粉塵抑制裝置，其具有一吸塵模組31及一水霧模組32，其中，該吸塵模組31具有一殼體311及一抽氣件312，該殼體311具有貫穿上下表面的一結合孔313，該殼體311藉由該結合孔313套設於該主軸21。該殼體311內部具有一氣流通道314，該氣流通道314連通一進氣口315及一出氣口316。該進氣口315為朝向該移動載台11的方向設置於該殼體311表面，在本實施例中，該進氣口315的開口寬度可以介於1~30公釐(mm)，該出氣口316位於與該進氣口315不同側的殼體311表面。

在本實施例中，該抽氣件312可以為一吸塵器，該抽氣件312連接該出氣口316，並用以朝該氣流通道314抽氣，以於該進氣口315形成一負壓，並形成朝向該進氣口315方向的一氣流方向，在本實施例中，該進氣口315的進氣壓力可以介於-1至-5千帕(kPa)之間。

該水霧模組32具有一噴灑組件321及一供水組件322，其中，該噴灑組件321與該殼體311之間形成一加工空間S，該噴灑組件321具有連通內部一流道323的一注水口324，以及連通該流道323的數個噴水孔325，該數個噴水孔325呈環繞設置。在本實施例中，該數個噴水孔325的噴水角度可以平行於該噴灑組件321的軸向，亦可以兩兩相互傾斜設置，且該噴水孔325的開口寬度可以介於5~20公釐。在另一實施例中，該噴灑組件321還可以具有設置該數個噴水孔325的一環形凹槽326，該環形凹槽326的外觀態樣可以呈圓弧狀設計，但不以此為限。

請參照圖3及圖4b所示，值得一提的是，該殼體311中心(即，該主軸21中心)與該進氣口315外側之間具有一第一距離D1；該數個噴水孔325共同形成一環繞幾何中心C，該環繞幾何中心C至任一噴水孔325外側之間具有一第二距離D2，該第二距離D2與該第一距離D1的比值介於1.33至8.33，在本實施例中，該第一距離D1可以介於150~60mm，該第二距離D2可以介於200~500mm。

請一併參照圖5所示，該供水組件322連接該注水口324，並用以提供微米水霧，使經由該流道323由該數個噴水孔325噴出。具體而言，該供水組件322連接一水源，並以一超音波霧化設備327將該水源轉化成該 微米水霧，並透過一加壓馬達對該微米水霧進行加壓，以由該數個噴水孔325釋放出形成正壓的微米水霧。

在該抽氣件312朝該氣流通道314抽氣的帶動下，於該進氣口315形成一負壓，使由該數個噴水孔325所釋放出形成正壓的微米水霧，可以沿著該氣流方向流入該進氣口315，以形成一環狀水霧牆。該環狀水霧牆環繞包覆該加工空間S，並吸附位於該加工空間內S的粉塵，並經由該出氣口316排放至該殼體311外部。具體而言，被該環狀水霧牆環繞包覆的該加工空間S的態樣為下寬上窄，藉此，該工件的加工尺寸可以放大，並同時確保該吸塵模組31對於微米水霧及粉塵的抽吸效果，可以避免粉塵抽吸不完全而逸散至外界環境中。

在本實施例中，該數個噴水孔325所釋放出的微米水霧的流速及噴出壓力，分別介於1m/s~10m/s之間，以及介於5~100帕(Pa)之間，以形成直徑0.5~50微米(μm)的微米水霧的水分子。其中，該超音波霧化設備327為利用電子高頻震盪，並透過陶瓷霧化片的高頻諧振，將該水源的水分子結構打散而產生該微米水霧，為本發明相關領域中具有通常知識者可以理解。

該控制單元4電性連接該移動載台11、該驅動件22、該抽氣件312及該供水組件322，在本實施例中，該控制單元4可以為習知工具機的電腦數值控制器。具體而言，該控制單元4根據所輸入的圖檔及切削數據控制該移動載台11及該驅動件22，並控制該抽氣件312對該氣流通道314抽氣、控制該超音波霧化設備327的振盪頻率，以及控制該供水組件322持續供水至該噴 灑組件321。其中，該切削數據係可以包含切削速度、進給量、切削深度及加工路徑等工藝參數，但不以此作為本發明的限制。

請參照圖6所示，其係本發明加工機粉塵抑制方法的一較佳實施例，係可以應用於乾式切削，包含一前置步驟S1及一粉塵抑制步驟S2。

該前置步驟S1用以將上述吸塵模組31之殼體311套設於該主軸21，該殼體311位於該加工機的移動載台11上方，使該殼體311的一進氣口315朝向該移動載台11；以及將上述水霧模組32之噴灑組件321對位設置於該工件與該移動載台11之間，使該數個噴水孔325朝向該移動載台11，並使該工件位於該數個噴水孔325所環繞形成的區域內，藉此，該噴灑組件321與該殼體311之間形成一加工空間S。

再且，該控制單元4根據切削該工件所產生之粉塵粒徑，調整上述超音波霧化設備327的振盪頻率，以將一水源轉化成微米水霧，在本實施例中，該粉塵粒徑介於PM0.3~PM2.5之間時，該超音波霧化設備327所產生的微米水霧的水分子粒徑可以介於0.5~50微米。其中，該粉塵粒徑與相對應的振盪頻率的對應數值表，可以預先儲存於電性連接該控制單元4的一資料庫內，該粉塵抑制步驟S2用以在該加工機對該工件執行切削作業時，以該控制單元4控制該抽氣件312持續抽氣，以在該進氣口315形成一負壓，並形成朝向該進氣口315方向的一氣流方向，在本實施例中，該進氣口315的進氣壓力可以介於-1至-5千帕(kPa)之間。此外，以該控制單元4控制該供水組件322持續供水至該噴灑組件321，使該數個噴水孔325所釋放出的正壓微米水霧，在本實施例中，該微米水霧的流速及噴出壓力，分別介於1m/s~ 10m/s之間，以及介於5~100帕(Pa)之間，並沿著該氣流方向來到該進氣口315，以形成一環狀水霧牆，該環狀水霧牆包覆上述加工空間S。

再且，透過該控制元件4驅使該主軸21旋轉及上下移動，並控制該移動載台11移動，使該主軸21所夾持的銑刀23對該工件進行切削作業，該切削作業過程中所產生的粉塵，沿著該銑刀23的切線方向飛行，並與形成該環狀水霧牆的微米水霧混合，再經由該殼體311的出氣口316排放至該殼體311外部。

承上所述，本發明的加工機防塵抑制裝置及方法以及使用該裝置的加工機，係可以透過在進行切削作業的工件周圍產生一環狀水霧牆，以吸附切削該工件時所產生的粉塵。如此，本發明的加工機防塵抑制裝置及方法以及使用該裝置的加工機，係可以達到粉塵抑制及減少大量廢水產生功效。

上述揭示的實施形態僅例示性說明本發明之原理、特點及其功效，並非用以限制本發明之可實施範疇，任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施形態進行修飾與改變。任何運用本發明所揭示內容而完成之等效改變及修飾，均仍應為下述之申請專利範圍所涵蓋。

1:基座

11:移動載台

2:切削組件

21:主軸

22:驅動件

23:銑刀

3:防塵裝置

31:吸塵模組

32:水霧模組

Claims (9)

1. 一種加工機粉塵抑制裝置，包含：一吸塵模組，具有一殼體及一抽氣件，該殼體具有貫穿上下表面的一結合孔，該殼體內部具有一氣流通道，該氣流通道連通一進氣口及一出氣口，該抽氣件連接該出氣口，並於該進氣口形成一負壓；及一水霧模組，具有一噴灑組件及一供水組件，該噴灑組件與該殼體之間形成一加工空間，該噴灑組件具有連通內部一流道的一注水口，以及連通該流道的數個噴水孔，該數個噴水孔呈環繞設置，該供水組件連接該注水口，並用以提供微米水霧，使經由該流道由該數個噴水孔噴出，其中，該抽氣件朝該氣流通道抽氣，使在該加工空間中形成往該進氣口方向的一氣流方向，由該數個噴水孔所釋放出形成正壓的微米水霧，分別沿著該氣流方向流入該進氣口，以形成一環狀水霧牆，該環狀水霧牆環繞包覆該加工空間，並吸附位於該加工空間內的粉塵，並經由該出氣口排放至該抽氣件。
2. 如請求項1所述之加工機粉塵抑制裝置，其中，該殼體中心與該進氣口外側之間具有一第一距離，該數個噴水孔共同形成一環繞幾何中心，該環繞幾何中心至任一噴水孔之間具有一第二距離，該第二距離與該第一距離的比值介於1.33至8.33。
3. 如請求項1所述之加工機粉塵抑制裝置，其中，該供水組件連接一水源，並以一超音波霧化設備將該水源轉化成該微米水霧。
4. 如請求項1所述之加工機粉塵抑制裝置，其中，該進氣口的抽氣壓力介於-1至-5千帕之間。
5. 如請求項1所述之加工機粉塵抑制裝置，其中，該微米水霧的流速及噴出壓力，分別為每秒1公尺到每秒10公尺之間，以及5至100帕之間。
6. 一種加工機，包含：一基座，具有一移動載台，該移動載台用以放置一工件，並可沿著三軸方向移動；一切削組件，具有一主軸及一驅動件，該主軸結合於該基座，並夾持一銑刀，該驅動件電性連接該主軸，並用以驅動該主軸原地旋轉及上下移動；一如請求項3所述之加工機粉塵抑制裝置，該殼體藉由該結合孔套設於該主軸，該噴灑組件放置於該工件下方，且使該工件位於該數個噴水孔所環繞形成的區域內，該移動載台及該銑刀位於該加工空間內；及一控制單元，電性連接該移動載台、該驅動件、該抽氣件及該供水組件，該控制單元根據所輸入的圖檔及切削數據控制該移動載台及該驅動件，並控制該抽氣件對該氣流通道抽氣、控制該超音波霧化設備的振盪頻率，以及控制該供水組件持續供水至該噴灑組件。
7. 一種加工機粉塵抑制方法，包含：將一吸塵模組的一殼體套設於一加工機的主軸，該殼體位於該加工機的一移動載台上方，使該殼體的一進氣口朝向該移動載台；將一水霧模組的一噴灑組件對位設置於一工件與該移動載台之間，使該噴灑組件的數個噴水孔朝向該移動載台，並使該工件位於該數個噴水孔所環繞形成的區域內，該噴灑組件與該殼體之間形成一加工空間； 以一控制單元，根據切削該工件所產生之粉塵粒徑，調整該水霧模組的一超音波霧化設備的振盪頻率，以將一水源轉化成微米水霧；該加工機對該工件執行切削作業時，以該控制單元控制該吸塵模組的一抽氣件持續抽氣，以在該進氣口形成一負壓，並形成朝向該進氣口方向的一氣流方向；以該控制單元控制該水霧模組的一供水組件持續供水至該噴灑組件，使該數個噴水孔所釋放出的正壓微米水霧，沿著該氣流方向來到該進氣口，以形成一環狀水霧牆，該環狀水霧牆包覆該加工空間；及透過該控制元件驅使該主軸旋轉及上下移動，並控制該移動載台移動，使該主軸所夾持的銑刀對該工件進行切削作業，該切削作業過程中所產生的粉塵，沿著該銑刀的切線方向飛行，並與形成該環狀水霧牆的微米水霧混合，再經由該殼體的一出氣口排放至該殼體外部。
8. 如請求項7所述之加工機粉塵抑制方法，其中，該進氣口的抽氣壓力介於-1至-5千帕之間。
9. 如請求項7所述之加工機粉塵抑制方法，其中，該微米水霧的流速及噴出壓力，分別為每秒1公尺到每秒10公尺之間，以及5至100帕之間。

Images