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課題

クーラント洗浄液噴射負担を軽減するとともに、濾過ドラムに付着した切り屑を確実に除去することが可能なチップコンベヤ装置を提供する。

解決手段

濾過ドラム3の回転軸周りに配されたメッシュ状孔によってダーティ液濾過する濾過ドラム3と、濾過ドラム3に付着した切り屑Zを除去する噴射手段811を備え、前記噴射手段811は、クーラント洗浄液A9に圧縮エアArを供給しながら噴射させて切り屑Zを除去する。

概要

背景

旋盤フライス盤等の工作機械においては、バイト、カッタ等の切削工具被加工物(ワーク)とが接触する加工部位切削液クーラント液)を供給し当該加工部位の発熱を抑えながら加工を行う湿式タイプが主流になっている。この湿式タイプの工作機械には濾過手段を備えたチップコンベヤ装置常設されている。チップコンベヤ装置は、工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液ダーティ液)から切り屑(被加工物から除去された不要物)を分離して排出するとともに、装置内の濾過手段によって切り屑が取り除かれたクリーンなクーラント液(クリーン液)に再生して工作機械に返送する。本明細書では、工作機械の加工によってワークから除去された金属屑若しくは金属を含んだ全般を切り屑と定義しており、ヒゲ状、カール状小塊状、粉状、汚泥状に関わらず切り屑と表現している。

チップコンベヤ装置に配されて、工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液(ダーティ液)からクリーン液を取り出す濾過機としては、回転ドラムフィルター、サイクロン分離器マグネットフィルター等が挙げられる。回転ドラムフィルターは、メタルワイヤウェッジワイヤ)やパンチングメタル等によってその外周にメッシュ状孔を形成した円筒形状の回転ドラムを、ダーティ液の入ったダーティ槽内で水平軸まわりに回転させることで回転ドラム外周のメッシュ面に切り屑を留めながら切削液を回転ドラムの内側に濾過してクリーン液とし、回転ドラムの内側から濾過済みのクリーン液を水平軸方向(横方向)に排出して隣接したクリーン槽内に排出する。サイクロン分離器は、工作機械から切り屑が混ざって排出されたダーティ液を筐体側面の入口から圧力をかけて流し込み、筐体内部に螺旋流サイクロン)を発生させ、クリーン液を分離してサイクロン分離器の上方に排出しつつ、濃縮されたダーティ液を筐体下端分離排出口ダーティ液排出口)から下方に吐き出す。マグネットフィルターは、筐体に内蔵された磁力体に鉄の切り屑を留めながらクリーン液をマグネットフィルターの外に排出する。これらの濾過機はいずれも、ダーティ液の一部からクリーン液を分離して取り出すものである。

チップコンベヤ装置において、工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液から切り屑を分離して搬送する搬送機構としては、チェーンコンベヤコイル式コンベヤスクリュー式コンベヤ等が挙げられる。チェーンコンベヤは、工作機械から切り屑が混ざって排出されたダーティ液を搬送する複数のプレート板が連続的に配されて駆動軸従動軸との間に掛け渡され、切り屑を複数のプレート板上で搬送しながらコンベヤ上方の総排出口から排出しつつ、切削液を複数のプレート板の下方に通過させる。チェーンコンベヤの切り屑搬送機構としては、プレート板以外に、搬送ベルトに切り屑を掻き上げる掻き取り部材掻き板)が取り付けられたスクレーパ式コンベヤや、マグネットが取り付けられたマグネット式コンベヤがある。スクリュー式コンベヤは回転軸上方に螺旋プロペラが形成されたスクリューを回転させることで、切り屑を搬送しながら圧縮してコンベヤ上方の排出口から排出しつつ、切り屑が取り除かれた切削液を重力にてコンベヤの下方に移動させるものである。コイル式コンベヤは、螺旋コイル状に形成された回転軸により切り屑を搬送しながら圧縮してコンベヤ上方の排出口から排出しつつ、切り屑が取り除かれた切削液を重力にてコンベヤの下方に移動させるものである。これらの搬送機構はいずれも、切り屑をコンベヤ上方の排出口に移動させながら、切削液をコンベヤの下方に移動させ、ダーティ液から切り屑を分離して取り出すものである。

従来のチップコンベヤ装置では、切り屑が混ざって排出された使用済み液処理能力を高めるために、搬送路のサイズ(面積)が大きくなっている。その一方で、工作機械が加工する被加工物(ワーク)の形状、材質、面粗さ等の仕様多種多様であり、また、加工の進行段階によってワークからの切り屑の発生の仕方が大きく異なり、ワークの発熱量に応じて供給する切削液(クーラント)の量が大きく増減する。つまり、工作機械から切り屑が混ざって排出されたダーティなクーラント液の排出量は急激に増減し、また、ダーティなクーラント液に占める切り屑の割合も大きく変動することが通例である。このダーティなクーラント液の排出量の急激な増減に対応するためには、工作機械から排出されたダーティなクーラント液の排出量の瞬間最大値に合わせて、余裕を持たせた大きなサイズの搬送路とするか、ダーティなクーラント液を一時的に溜めるダーティ液槽の容量を充分大きくするか、その両方を実施しなければならず、いずれにしても既知の方法によれば大型のチップコンベヤ装置となってしまう懸念がある。

回転ドラムフィルターは、メッシュが目詰まりし易いという難点があるが、ダーティ液を濾過してクリーン液を取り出すのに適している。スクリュー式コンベヤ等の搬送機構は、切り屑を搬送しながら圧縮した切り屑として排出するのに適している。このため、これら両者を組み合わせたうえで、エア噴射ノズル洗浄液噴射ノズルによってメッシュの目詰まりを解消するようにしたチップコンベヤ装置が検討されている(特許文献1と特許文献2)。

特許文献1には、円筒形状の外周にメッシュが形成された回転ドラムを備え、スクリュー式コンベヤを前記回転ドラムと同軸配置し、前記回転ドラムの内周側には回転方向所定間隔切粉すくい板を配設するとともに前記スクリュー式コンベヤの下方には流入管に連通したを配置した構成の装置が記載されている。特許文献1には、前記流入管から供給されたダーティ液が前記桶の抜孔から抜けて前記回転ドラムのメッシュにて濾過されてクリーン液となって下方に配されたクリーンタンクに集められ、かつ、前記回転ドラムの内周側に配された切粉すくい板が堆積した切粉をすくって上部になったときに前記切粉が落下して前記スクリュー式コンベヤにて受け取り搬送されて排出されるとの記述があり、そして、前記回転ドラムの外側には、エア噴射ノズルと洗浄液噴射ノズルのいずれかないしは両方を設けて、エアや洗浄液噴射することで前記回転ドラムのメッシュの目詰まりを解消するとの記述がある(その考案の詳細な説明を参照)。

特許文献2には、円筒形状の外周にメッシュが形成された回転ドラムを備え、搬送ベルトに掻き板が取り付けられたスクレーパ式コンベヤを前記回転ドラムに貫通させて、前記搬送ベルトの下方に中間板を配置した構成の装置が記載されている。特許文献2には、供給されたダーティ液が前記中間板の抜孔から抜けて前記回転ドラムのメッシュにて濾過されてクリーン液となって下方に配されたクリーンタンクに集められ、かつ、前記回転ドラムの内周側に堆積した切粉が上部になったときに前記切粉が前記中間板に落下して前記スクレーパ式コンベヤにて受け取り搬送されて排出されるとの記述があり、そして、前記回転ドラムの外側には、エア噴射ノズルと洗浄液噴射ノズルのいずれかないしは両方を設けて、エアや洗浄液を噴射することで前記回転ドラムのメッシュの目詰まりを解消するとの記述がある(その段落0017〜段落0020等を参照)。
特許文献1には、クーラントと切り屑とを効率良く、かつ低いコストで分離するクーラント清浄装置10として、クーラントを貯液するとともにクーラント内に残留する切り屑とクーラントとを分離する第一タンク21と、クーラント内に残留する切り屑に吸着して当該切り屑をクーラント液面に浮上させるためのマイクロバブルを第一タンク21内で発生させるマイクロ圧縮エアポンプ23と、第一タンク21内で濾過されたクーラント液面付近の残存切り屑をクーラントとともに回収する第一タンク用回収装置31と、第一タンク用回収装置31で回収されたクーラントから残存切り屑を除去するとともに、残存切り屑と分離されたクーラントを第一タンク21に戻すフィルター装置41とを備える。
また、本願出願人は、特許文献3(特開2015−9338号公報)を出願しており、その内容は、濾過ドラム搬送トレーとを組み合わせたチップコンベヤ装置において、円筒ドラムの欠点をなくした新規な構造のチップコンベヤ装置であり、回転軸周りに配されたメッシュ3mによってダーティ液を濾過する濾過ドラム3と、濾過ドラム3に挿通された搬送トレー5c内で切り屑を圧縮しながら搬送し搬送路の排出口から排出するコイルコンベヤ51と、これらを駆動する駆動手段8Mを備え、前記濾過ドラム3が回転軸方向で正多角形状とされており、濾過ドラム3内に供給されたダーティ液が前記メッシュ3mにて濾過されクリーン液となって取り出され、かつ、前記濾過ドラム3内の切り屑が前記濾過ドラム3の回転に伴って上方に運ばれて前記搬送トレー51内に落下しコイルコンベヤ51にて搬送され圧縮されて排出される。

さらに、マイクロバブルやナノバブルなどの超微細気泡を発生させて切り屑が混入したダーティなクーラント液を洗浄する装置に関しては、特許文献4や特許文献5に関するものが開示されている。
特許文献4は、クーラントと切り屑とを効率良く、かつ低いコストで分離するものであり、このクーラント清浄装置10は、クーラントを貯液するとともにクーラント内に残留する切り屑とクーラントとを分離する第一タンク21と、クーラント内に残留する切り屑に吸着して当該切り屑をクーラント液面に浮上させるためのマイクロバブルを第一タンク21内で発生させるマイクロ圧縮エアポンプ23と、第一タンク21内で濾過されたクーラント液面付近の残存切り屑をクーラントとともに回収する第一タンク用回収装置31と、第一タンク用回収装置31で回収されたクーラントから残存切り屑を除去するとともに、残存切り屑と分離されたクーラントを第一タンク21に戻すフィルター装置41とを備える。
特許文献5には、処理水中に含まれる混入物(例えば、有機物など)を効果的に除去し得る水処理装置および水処理方法を提供するとして、処理水中にマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生部43またはナノバブルを発生させるナノバブル発生部42と、マイクロナノバブルまたはナノバブルが発生した後の処理水を導入する第2槽15と、第2槽15内に導入される処理水と接触可能に設けられる、ポリビニルアルコールからなる担体16と、を備え、担体16は細孔を有するとともに、担体16上方には微生物固定化されている。

概要

クーラント洗浄液の噴射負担を軽減するとともに、濾過ドラムに付着した切り屑を確実に除去することが可能なチップコンベヤ装置を提供する。濾過ドラム3の回転軸周りに配されたメッシュ状孔によってダーティ液を濾過する濾過ドラム3と、濾過ドラム3に付着した切り屑Zを除去する噴射手段811を備え、前記噴射手段811は、クーラント洗浄液A9に圧縮エアArを供給しながら噴射させて切り屑Zを除去する。

目的

特許文献5には、処理水中に含まれる混入物(例えば、有機物など)を効果的に除去し得る水処理装置および水処理方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

旋盤フライス盤等の工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液ダーティ液)を濾過してクリーン液を取り出すとともに切り屑を排出するチップコンベヤ装置であって、回転軸周りに配されたメッシュ状孔によってダーティ液を濾過する濾過ドラムと、前記濾過ドラムに付着した切り屑を除去する噴射手段を備え、前記噴射手段は、クーラント洗浄液圧縮エアを供給しながら噴射させて切り屑を除去することを特徴とするチップコンベヤ装置。

請求項2

前記濾過ドラム内の切り屑が前記濾過ドラムの回転に伴って上方に運ばれ、前記圧縮エアは、前記濾過ドラムのメッシュ状孔の外側において上方から下向きに噴射することを特徴とする請求項1のチップコンベヤ装置。

請求項3

濾過ドラムの外周にメタルワイヤによってメッシュ状孔が形成され、メッシュ状孔が中央のメッシュ層と、中央のメッシュ層の内側と外側に前記中央のメッシュ層のメッシュ状網目よりも小さなメッシュ状孔の内側メッシュ層外側メッシュ層を備え、これらが焼結されていることを特徴とする請求項1又は2記載のチップコンベヤ装置。

請求項4

前記濾過ドラムが回転軸方向において所定間隔で外周に略U字形状連続形状が形成されて、この略U字形状の連続形状の位置で切り屑を捕捉して、この位置の切り屑を前記噴射手段による噴射で分離除去することを特徴とする請求項1又は2記載のチップコンベヤ装置。

請求項5

濾過ドラムに挿通された搬送トレーと、切り屑を圧縮しながら搬送し搬送路の排出口から排出するコイルコンベヤと、これらを駆動する駆動手段と、前記搬送トレーに対して切り屑を回収する回収用ホッパーを備えることを特徴とする請求項1又は2記載のチップコンベヤ装置。

技術分野

0001

この発明は、旋盤フライス盤等の工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液からクリーン液濾過して取り出すチップコンベヤ装置及びこの装置を使用した切り屑の洗浄排出方法に関する。

背景技術

0002

旋盤やフライス盤等の工作機械においては、バイト、カッタ等の切削工具被加工物(ワーク)とが接触する加工部位切削液クーラント液)を供給し当該加工部位の発熱を抑えながら加工を行う湿式タイプが主流になっている。この湿式タイプの工作機械には濾過手段を備えたチップコンベヤ装置が常設されている。チップコンベヤ装置は、工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液(ダーティ液)から切り屑(被加工物から除去された不要物)を分離して排出するとともに、装置内の濾過手段によって切り屑が取り除かれたクリーンなクーラント液(クリーン液)に再生して工作機械に返送する。本明細書では、工作機械の加工によってワークから除去された金属屑若しくは金属を含んだ全般を切り屑と定義しており、ヒゲ状、カール状小塊状、粉状、汚泥状に関わらず切り屑と表現している。

0003

チップコンベヤ装置に配されて、工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液(ダーティ液)からクリーン液を取り出す濾過機としては、回転ドラムフィルター、サイクロン分離器マグネットフィルター等が挙げられる。回転ドラムフィルターは、メタルワイヤウェッジワイヤ)やパンチングメタル等によってその外周にメッシュ状孔を形成した円筒形状の回転ドラムを、ダーティ液の入ったダーティ槽内で水平軸まわりに回転させることで回転ドラム外周のメッシュ面に切り屑を留めながら切削液を回転ドラムの内側に濾過してクリーン液とし、回転ドラムの内側から濾過済みのクリーン液を水平軸方向(横方向)に排出して隣接したクリーン槽内に排出する。サイクロン分離器は、工作機械から切り屑が混ざって排出されたダーティ液を筐体側面の入口から圧力をかけて流し込み、筐体内部に螺旋流サイクロン)を発生させ、クリーン液を分離してサイクロン分離器の上方に排出しつつ、濃縮されたダーティ液を筐体下端分離排出口ダーティ液排出口)から下方に吐き出す。マグネットフィルターは、筐体に内蔵された磁力体に鉄の切り屑を留めながらクリーン液をマグネットフィルターの外に排出する。これらの濾過機はいずれも、ダーティ液の一部からクリーン液を分離して取り出すものである。

0004

チップコンベヤ装置において、工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液から切り屑を分離して搬送する搬送機構としては、チェーンコンベヤコイル式コンベヤスクリュー式コンベヤ等が挙げられる。チェーンコンベヤは、工作機械から切り屑が混ざって排出されたダーティ液を搬送する複数のプレート板が連続的に配されて駆動軸従動軸との間に掛け渡され、切り屑を複数のプレート板上で搬送しながらコンベヤ上方の総排出口から排出しつつ、切削液を複数のプレート板の下方に通過させる。チェーンコンベヤの切り屑搬送機構としては、プレート板以外に、搬送ベルトに切り屑を掻き上げる掻き取り部材掻き板)が取り付けられたスクレーパ式コンベヤや、マグネットが取り付けられたマグネット式コンベヤがある。スクリュー式コンベヤは回転軸上方に螺旋プロペラが形成されたスクリューを回転させることで、切り屑を搬送しながら圧縮してコンベヤ上方の排出口から排出しつつ、切り屑が取り除かれた切削液を重力にてコンベヤの下方に移動させるものである。コイル式コンベヤは、螺旋コイル状に形成された回転軸により切り屑を搬送しながら圧縮してコンベヤ上方の排出口から排出しつつ、切り屑が取り除かれた切削液を重力にてコンベヤの下方に移動させるものである。これらの搬送機構はいずれも、切り屑をコンベヤ上方の排出口に移動させながら、切削液をコンベヤの下方に移動させ、ダーティ液から切り屑を分離して取り出すものである。

0005

従来のチップコンベヤ装置では、切り屑が混ざって排出された使用済み液処理能力を高めるために、搬送路のサイズ(面積)が大きくなっている。その一方で、工作機械が加工する被加工物(ワーク)の形状、材質、面粗さ等の仕様多種多様であり、また、加工の進行段階によってワークからの切り屑の発生の仕方が大きく異なり、ワークの発熱量に応じて供給する切削液(クーラント)の量が大きく増減する。つまり、工作機械から切り屑が混ざって排出されたダーティなクーラント液の排出量は急激に増減し、また、ダーティなクーラント液に占める切り屑の割合も大きく変動することが通例である。このダーティなクーラント液の排出量の急激な増減に対応するためには、工作機械から排出されたダーティなクーラント液の排出量の瞬間最大値に合わせて、余裕を持たせた大きなサイズの搬送路とするか、ダーティなクーラント液を一時的に溜めるダーティ液槽の容量を充分大きくするか、その両方を実施しなければならず、いずれにしても既知の方法によれば大型のチップコンベヤ装置となってしまう懸念がある。

0006

回転ドラムフィルターは、メッシュが目詰まりし易いという難点があるが、ダーティ液を濾過してクリーン液を取り出すのに適している。スクリュー式コンベヤ等の搬送機構は、切り屑を搬送しながら圧縮した切り屑として排出するのに適している。このため、これら両者を組み合わせたうえで、エア噴射ノズル洗浄液噴射ノズルによってメッシュの目詰まりを解消するようにしたチップコンベヤ装置が検討されている(特許文献1と特許文献2)。

0007

特許文献1には、円筒形状の外周にメッシュが形成された回転ドラムを備え、スクリュー式コンベヤを前記回転ドラムと同軸配置し、前記回転ドラムの内周側には回転方向所定間隔切粉すくい板を配設するとともに前記スクリュー式コンベヤの下方には流入管に連通したを配置した構成の装置が記載されている。特許文献1には、前記流入管から供給されたダーティ液が前記桶の抜孔から抜けて前記回転ドラムのメッシュにて濾過されてクリーン液となって下方に配されたクリーンタンクに集められ、かつ、前記回転ドラムの内周側に配された切粉すくい板が堆積した切粉をすくって上部になったときに前記切粉が落下して前記スクリュー式コンベヤにて受け取り搬送されて排出されるとの記述があり、そして、前記回転ドラムの外側には、エア噴射ノズルと洗浄液噴射ノズルのいずれかないしは両方を設けて、エアや洗浄液噴射することで前記回転ドラムのメッシュの目詰まりを解消するとの記述がある(その考案の詳細な説明を参照)。

0008

特許文献2には、円筒形状の外周にメッシュが形成された回転ドラムを備え、搬送ベルトに掻き板が取り付けられたスクレーパ式コンベヤを前記回転ドラムに貫通させて、前記搬送ベルトの下方に中間板を配置した構成の装置が記載されている。特許文献2には、供給されたダーティ液が前記中間板の抜孔から抜けて前記回転ドラムのメッシュにて濾過されてクリーン液となって下方に配されたクリーンタンクに集められ、かつ、前記回転ドラムの内周側に堆積した切粉が上部になったときに前記切粉が前記中間板に落下して前記スクレーパ式コンベヤにて受け取り搬送されて排出されるとの記述があり、そして、前記回転ドラムの外側には、エア噴射ノズルと洗浄液噴射ノズルのいずれかないしは両方を設けて、エアや洗浄液を噴射することで前記回転ドラムのメッシュの目詰まりを解消するとの記述がある(その段落0017〜段落0020等を参照)。
特許文献1には、クーラントと切り屑とを効率良く、かつ低いコストで分離するクーラント清浄装置10として、クーラントを貯液するとともにクーラント内に残留する切り屑とクーラントとを分離する第一タンク21と、クーラント内に残留する切り屑に吸着して当該切り屑をクーラント液面に浮上させるためのマイクロバブルを第一タンク21内で発生させるマイクロ圧縮エアポンプ23と、第一タンク21内で濾過されたクーラント液面付近の残存切り屑をクーラントとともに回収する第一タンク用回収装置31と、第一タンク用回収装置31で回収されたクーラントから残存切り屑を除去するとともに、残存切り屑と分離されたクーラントを第一タンク21に戻すフィルター装置41とを備える。
また、本願出願人は、特許文献3(特開2015−9338号公報)を出願しており、その内容は、濾過ドラム搬送トレーとを組み合わせたチップコンベヤ装置において、円筒ドラムの欠点をなくした新規な構造のチップコンベヤ装置であり、回転軸周りに配されたメッシュ3mによってダーティ液を濾過する濾過ドラム3と、濾過ドラム3に挿通された搬送トレー5c内で切り屑を圧縮しながら搬送し搬送路の排出口から排出するコイルコンベヤ51と、これらを駆動する駆動手段8Mを備え、前記濾過ドラム3が回転軸方向で正多角形状とされており、濾過ドラム3内に供給されたダーティ液が前記メッシュ3mにて濾過されクリーン液となって取り出され、かつ、前記濾過ドラム3内の切り屑が前記濾過ドラム3の回転に伴って上方に運ばれて前記搬送トレー51内に落下しコイルコンベヤ51にて搬送され圧縮されて排出される。

0009

さらに、マイクロバブルやナノバブルなどの超微細気泡を発生させて切り屑が混入したダーティなクーラント液を洗浄する装置に関しては、特許文献4や特許文献5に関するものが開示されている。
特許文献4は、クーラントと切り屑とを効率良く、かつ低いコストで分離するものであり、このクーラント清浄装置10は、クーラントを貯液するとともにクーラント内に残留する切り屑とクーラントとを分離する第一タンク21と、クーラント内に残留する切り屑に吸着して当該切り屑をクーラント液面に浮上させるためのマイクロバブルを第一タンク21内で発生させるマイクロ圧縮エアポンプ23と、第一タンク21内で濾過されたクーラント液面付近の残存切り屑をクーラントとともに回収する第一タンク用回収装置31と、第一タンク用回収装置31で回収されたクーラントから残存切り屑を除去するとともに、残存切り屑と分離されたクーラントを第一タンク21に戻すフィルター装置41とを備える。
特許文献5には、処理水中に含まれる混入物(例えば、有機物など)を効果的に除去し得る水処理装置および水処理方法を提供するとして、処理水中にマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生部43またはナノバブルを発生させるナノバブル発生部42と、マイクロナノバブルまたはナノバブルが発生した後の処理水を導入する第2槽15と、第2槽15内に導入される処理水と接触可能に設けられる、ポリビニルアルコールからなる担体16と、を備え、担体16は細孔を有するとともに、担体16上方には微生物固定化されている。

先行技術

0010

特開平5−116734号公報
特開平8−283734号公報
特開2015−9338号公報
特開2013−163249号公報
特開2009−195887号公報

発明が解決しようとする課題

0011

本願出願人の開示する特許文献3では、前記濾過ドラムが回転して切り屑を上方に運搬して、噴射手段により、前記濾過ドラムの上方には、メッシュ洗浄用配管及びノズルが配されており、前記濾過ドラムのメッシュ状孔を外側から下向きにエア噴射するか又は洗浄液噴射する。このように、切り屑に付着したダーティ液を除去するには、切り屑に直接吹き付けて落下させることが効率的である。
しかしながら、従来の噴射手段では噴射効率を上げるために高出力が要求され、コストが高くなる問題を有していた。また、前記濾過ドラムが回転軸方向において所定間隔で外周に突出した角形状の部分で上方に運ぶが、この角形状では噴射手段による噴射による除去が難しい面を有していた。
また、濾過ドラムでは、濾過フィルター(メッシュ)の交換が必要であるが、従来装置では、特に切り屑を巻き上げるタイプでは頻繁に交換を余儀なくされる場合があった。
なお、従来特許文献4と5では、液槽中でマイクロバブルやナノバブルなどの超微細気泡を発生させて、切り屑が混入したクーラント液を洗浄するが、液相中のみでは、切り屑の洗浄除去が十分ではなく、他方、噴射のみでも、切り屑の洗浄除去が効率的に行われない。

0012

そこで本発明の目的は、クーラント洗浄液の噴射負担を軽減するとともに、濾過ドラムに付着した切り屑を確実に除去することが可能なチップコンベヤ装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0013

本発明のチップ搬送コンベヤは、旋盤やフライス盤等の工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液(ダーティ液)を濾過してクリーン液を取り出すとともに切り屑を排出するチップコンベヤ装置であって、回転軸周りに配されたメッシュ状孔によってダーティ液を濾過する濾過ドラムと、前記濾過ドラムに付着した切り屑を除去する噴射手段を備え、前記噴射手段は、クーラント洗浄液に圧縮エアを供給しながら噴射させて切り屑を除去することを特徴とする。ここで、前記噴射手段の位置としては、濾過ドラムの外側でも内側でも良い。圧縮エアは、低圧圧縮空気(0.1〜0.2MPa)を混入させれば足りる。
本発明によれば、噴射手段に圧縮エアが供給されるので、噴射手段によるクーラント洗浄液の噴射負荷の軽減が図られる。なお、本願発明の圧縮空気の供給は、従来の特許文献4や5のようなマイクロバブルやナノバブルなどの超微細気泡を発生させる圧縮エアポンプを噴射手段の供給管に連結させるものとは役割が異なる。すなわち、本願発明の圧縮空気の供給は、結果的にはマイクロバブルやナノバブルなどの超微細気泡を発生させるが、噴射手段の噴射の衝撃力拡散の範囲を広くすることが一義的な役割である。例えば、本願発明において、クーラント液(流量15〜18リットル/毎分で吐出圧0.1〜0.3Mpa)に対して低圧な圧縮空気(0.1〜0.2MPa)を混入させた混合流体として、噴射手段のノズルから連続的に噴射させると(混合流体がノズルから大気圧下に噴射されると)、その液体は空気の体積の急激な膨張により、液体の噴射速度が急速に高まり、液体の衝撃力が高まるとともに、拡散領域が広範囲になることから、濾過ドラムに付着している異物(切り屑)を効率よく取り除くことができる。今まで洗浄方法液体ノズルによる液洗浄であるか、又は、エアによるエアーブローで行っているのに対し、本願発明の圧縮エアと液体の2流体の混合の洗浄方法の場合は、液体の流量、圧力は1/5〜1/10以下、エアの流量・圧力は1/10〜1/20以下になり大幅なエネルギー消費軽減が図られる。液体とエアの洗浄の際のはね返り等の無駄な資源をなくすことができる洗浄方法であり、メッシュ状孔に対して噴射させると泡の発生が高められ洗浄効果が高まる洗浄方法である。すなわち、本願発明では、噴射手段による噴射と濾過ドラムのメッシュ状孔との相関関係により泡の発生が飛躍的に増加して切り屑に対して洗浄浄化を著しく向上させる。

0014

本発明としては、前記濾過ドラム内の切り屑が前記濾過ドラムの回転に伴って上方に運ばれ、前記圧縮エアは、前記濾過ドラムの外側において上方から下向きに噴射することを特徴とする。
本発明によれば、前記濾過ドラムのメッシュ状孔をその外側の上方から下向きに噴射することから、前記濾過ドラムの濾過フィルターに付着した切り屑を下方に向かって落下させるので最も効果的な除去である。また、噴射手段の圧縮エアを含んだ洗浄液を下方に向けて最も衝撃力を高め、かつ、拡散領域を広くして噴射させることができる。

0015

本発明としては、濾過ドラムの外周にメタルワイヤによってメッシュ状孔が形成され、メッシュ状孔が中央のメッシュ層と、中央のメッシュ層の内側と外側に前記中央のメッシュ層のメッシュ状網目よりも小さなメッシュ状孔の内側メッシュ層外側メッシュ層を備え、これらが焼結されていることを特徴とする。
本発明によれば、噴射手段により圧縮エアの混入した洗浄液を噴射すると、濾過ドラムのメッシュ状孔の複数層の構造により泡の発生が飛躍的に増加してメッシュ状孔に対して洗浄力を飛躍的に発揮させる。
本発明としては、前記濾過ドラムが回転軸方向において所定間隔で外周に略U字形状連続形状が形成されて、この略U字形状の連続形状の位置で切り屑を捕捉して、この位置の切り屑を前記噴射手段による噴射で分離除去することを特徴とする。このU字形状としては、楕円形状の連続(正方向にもその逆にも略U字形状)で、切り屑の排出側に向かって末広がり扇状とすることが、切り屑の回収に際しても噴射手段による排出にも効果があり、しかもメッシュを損傷し難い形状である。
本発明によれば、切り屑の回収に際しても、前記噴射手段で略U字形状で付着した切り屑を効果的に分離除去することができる。

0016

本発明としては、前記濾過ドラムの下方に切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液(ダーティ液)が貯水される貯水領域が設けられ、前記噴射手段からの圧縮エアを含むクーラント液が貯水領域に混入すると、マイクロバブルやナノバブルなどの超微細気泡が発生して切り屑に付着した使用済みクーラント液(ダーティ液)を分離除去することが好ましい。
本発明によれば、一つの前記噴射手段を効率的に使用して切り屑の洗浄排出ができる。すなわち、前記噴射手段からの圧縮エアを含むクーラント液が貯水領域に混入すると、マイクロバブルやナノバブルなどの超微細気泡が発生して切り屑に付着した使用済みクーラント液(ダーティ液)を分離除去するが、このように洗浄処理された切り屑が、上方に運ばれて前記噴射手段による洗浄により確実に洗浄分離して、排出されることになる。

発明の効果

0017

本発明のチップコンベヤ装置によれば、噴射手段によるクーラント洗浄液の供給負荷の軽減が図られるとともに、切り屑等が付着したダーティ液を効率よく分離除去する。今までの洗浄方法は液体ノズルによる液洗浄であるか、又は、圧縮エアによるエアーブローで行っているのに対し、本願発明の圧縮エアと液体の2流体の混合の洗浄方法の場合は、液体の流量、圧力は1/5〜1/10以下、エアの流量・圧力は1/10〜1/20以下になり大幅なエネルギー消費軽減が図られる。
また、本発明のチップコンベヤ装置における切り屑の洗浄排出方法によれば、前記噴射手段からの圧縮エアを含むクーラント液が貯水領域に混入すると、マイクロバブルやナノバブルなどの超微細気泡が発生して切り屑に付着した使用済みクーラント液(ダーティ液)を分離除去するが、このように洗浄処理された切り屑が、上方に運ばれて前記噴射手段による洗浄により確実に洗浄分離して、排出されることになる。

図面の簡単な説明

0018

本発明の第1の実施形態の濾過ドラムをその内部構造側面側から示す構造図である。
上記実施形態の濾過ドラムをその内部構造を背面側から示す構造図である。
上記実施形態の噴射手段と濾過ドラムとの位置関係を説明する図であり、図3(a)が正面図であり、図3(b)が側面図である。
本発明の第2の実施形態の濾過ドラムを示す構造図である。
上記実施形態の濾過ドラムの他の例を示す構造図である。
上記実施形態の濾過ドラムの他の例を示す構造図である。
上記第2の実施形態の濾過ドラムの略U字形状の突出部を写したメッシュ構造写真である。
上記第2の実施形態の濾過ドラムの濾過した分離クリーン液の粒度分布図である。
従来のチップコンベヤ装置を説明する断面図である。

実施例

0019

以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、旋盤やフライス盤等の工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液(ダーティ液)を符号L1で示す濾過対象として説明する。

0020

(チップコンベヤ装置)
図1(a)(b)は、本発明の実施形態のチップコンベヤ装置1を示す構造図である。図2は、本実施形態の濾過ドラム3をその内部構造を背面側から示す構造図である。図3は、本実施形態の濾過ドラム3と噴射手段81との位置関係を説明する図であり、図3(a)が正面図であり、図3(b)が側面図である。また、図4は本発明の他の例であり、図1とはクーラント洗浄液と圧縮エアポンプMv1との合流させる向きが異なるものである。
本実施形態は、濾過ドラム3は、筐体2内に配され、濾過ドラム3に挿通された搬送トレー50b内で切り屑Zを圧縮しながら搬送し搬送路5の排出口から排出する回転式のコイルコンベヤ51、これらを駆動する駆動手段(モータ)Mを備える。濾過ドラム3は、回転軸周りに配されたメッシュ3mによってダーティ液L1を濾過する。回転フィルターのメッシュは、2重或いは3重構造とすることが可能であり、本実施の形態ではメッシュの目の粗さの異なるメッシュが焼結により結合されている3重構造である。ドラムフィルター3mは、メタルワイヤ(ウェッジワイヤ)やパンチングメタル等によってその外周にメッシュを形成した回転ドラムを、ダーティ槽内で水平軸まわりに回転させることで回転ドラム外周のメッシュ面3mに切り屑を留めながら切削液を回転ドラム3の内側に濾過してクリーンな切削液とし、回転ドラムの内側から濾過済みのクリーンな切削液を水平軸方向(横方向)に排出しクリーン槽2内に排出する。

0021

図1に示す例では、前記回転式の濾過ドラム3の内部には、そのほぼ中央にコイルコンベヤ51が所定の管路50b内において配置されて、背面側の駆動モータMで駆動する。コンベヤ51が回転駆動すると、回収用ホッパー7により回収した切り屑を圧縮しながら排出させる。また、コイルコンベヤ51の背面側には駆動軸Jが所定の管路(搬送トレー)50b内において配置されている。管路50bは、旋盤やフライス盤等の工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液(ダーティ液)L1が集められて、濾過ドラム3の内側に引き込まれて、濾過ドラム3の下方側に排出され貯水状態Wの領域に入る。符号F1は、旋盤やフライス盤等の工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液(ダーティ液)の濾過ドラム3への供給経路を示す(図1)。なお、モータMと濾過ドラム3とはベルト駆動ギヤ駆動又はチェーン駆動されている。同様に、モータMと回転コンベヤ51とはベルト駆動、ギヤ駆動又はチェーン駆動されている。

0022

濾過ドラム3の上方には、クーラント洗浄液の供給管81と噴射ノズル811が取り付けられている。供給管81には、噴射される水(クーラント液)A9が供給されて、圧縮エアポンプMbにより圧縮エアを加えて供給管A9に供給されて噴射される。図4の例では、圧縮エアが噴射手段811に直接向けられて供給可能になっている。

本実施の形態の圧縮エアポンプMv1は、エア又はガスを供給する供給手段を備えて、クーラント貯蔵槽からのクーラント液が噴射されている。圧縮エアポンプMv1としては、熱帯飼育に用いる水槽に供給するような僅かのエアを供給できるものでも十分可能であるが、気液二相流旋回型のものを使用してもよい。気液二相流旋回型は、水流を起こして渦を発生させて、渦内に気体(大きな気泡)を巻き込み、この渦を崩壊させたときに気泡がバラバラに細分化する現象を利用する。超微細気泡は境界面に存在するイオンの力で油分などを洗浄する効果に優れる。なお、圧縮エアポンプMv1は、接続口を有するドレンキャップ取り替えドレンバルブを取り付け、さらに、継手を用いて定流量器を装着することができ、アクチュエータを搭載して自動弁としてエア供給の調整を行ってもよい。

0023

本実施形態では、濾過ドラム3の各頂部が搬送トレー50aの真上となるタイミングで所定時間洗浄液A9を吐出する構成とすることで、より正確な位置で搬送トレー50a内に落下させ易くしている。前記タイミングは、例えばマイクロスイッチなどの接触式センサ光センサなどの非接触式センサを濾過ドラム3の上側付近に配しておくことで所定の前記タイミングを検出することが容易にできる。

0024

濾過ドラム3の上方には、クーラント液供給配管81及び噴射手段であるノズル811が配されており、濾過ドラム3のメッシュ3mを外側から下向きに噴射する構成であるが、本実施形態によれば、濾過ドラム3の回転に伴って上方に運ばれた切り屑Zを確実に前記搬送トレー50b内に落下させつつ濾過ドラム3のメッシュ面31を周期的に洗浄することとなる。上記噴射ノズル811としては、洗浄液と圧縮エアArを別々に圧送してノズル近傍やノズル811で混合し、噴射する際に気体の膨張によって洗浄水微粒化する方式や、圧縮した洗浄水を直径数百μmのオリフィスを持つ噴射ノズルから噴射する構造が採用できる。
そして、本実施形態では、流入管から濾過ドラム3内に供給されたダーティ液L1がメッシュ3mにて濾過されクリーン液L9となってクリーンタンクに貯水され排出管91から取り出され、かつ、濾過ドラム3内の切り屑が濾過ドラム3の回転に伴って上方に運ばれて搬送トレー50b内に落下し、コイルコンベヤ51にて搬送され圧縮された切り屑Zとして機外に排出される構成となっている(図1図2)。

0025

図5は、上記実施形態の濾過ドラム3に係る濾過ドラム3の他の例を示す図であり、図5(a)が正面図であり、図5(b)が側面図である。図5に示す例では、濾過ドラム3が、回転軸方向で、U形状の突出部Dtが設けられ、濾過ドラム3における、各頂部(突出部)Dtの配置数を増大させつつ濾過面積を大きくすることが容易となる。このU字形状としては、切り屑Zの排出側に向かって末広がりの扇状とすることが(全周に亘って緩やかな波型形状にすることにより、内側でも外側でも切り屑を捕捉することができる。)、切り屑Zの回収に際しても噴射手段811による排出にも効果があり、しかもメッシュを損傷させない形状である。この図5(a)(b)に示す例は、図3に示す例と比較すると、切り屑Zの排出側に向かって末広がりの扇状となる、断面で略U字の連続形状である点では共通するが、断面で楕円(U字形状)の各頂部(突出部)Dtの配置数が多く形成されている。

0026

0027

ここで、本実施の形態によれば、濾過ドラム3が回転軸方向で略U字形状の連続した形状(或いは楕円形状の連続)となっているので、当該略U字形状の各頂部Dtを利用して前記濾過ドラム3内の切り屑Zを濾過ドラム3の回転に伴って上方に運んで前記搬送トレー50b内に落下させることができる。また、略U字形状は、円筒形状に対して濾過面積を大きくしつつクーラント液の表面張力を低下させる作用があり、濾過能力を高めることができる。
そして、略U字形状の連続した形状(或いは楕円形状の連続)濾過フィルター3mとしては、いくつかの網目(メッシュ)を焼結して密着させて多層構造とする。例えば、濾過ドラム3のメッシュ3mで取り除く切り屑の大きさを仮に10〜30μmであるとすると、中央のメッシュ層3Aのメッシュ状孔の大きさを200〜600メッシュとすることが好ましい。そして、内側のメッシュ層(ドラム内側)3Cは60〜30μメッシュとして、外側(ドラム外側)3Bは30〜60μメッシュとして、3槽構造の焼結によるメッシュ構造である。このような構造であれば、焼結によるワイヤ接合にとって高精度であり、濾過フィルター3mの濾過精度が高く、U字形状や角形形状にしても頑で、切り屑の排出が行い易く、マイクロバブルやナノバブルのような微粒泡の洗浄に好適である。
ここで、特許文献6では、2つのメッシュ層を焼結させているが、枠体(四周辺の枠体30)を介して取り付けるものであり、メッシュ層のみで、強度の維持が図られるものではなかった。
これに対して、本願発明は、3層のメッシュ層のみの焼結で、強固に焼結でき、しかも,補強材としての上下のメッシュ層3B,3Cは、中央のメッシュ3Aの補強のみならずメッシュとしての役割も果たす(図7(b))。そして、毎分200Lで濾過処理しても安定して20μm程度の切り屑を分離除去できる。これは、上下のメッシュ層3B,3Cでそのメッシュ状孔の大きさが異なる前記ダーティ液の流量を制御できることと、大きさの大きい切り屑は、中央のメッシュ3Aに接触することがカバーされるので(メッシュとしての役割も果たす)、中央のメッシュ3Aによる精度の高いろ過が可能である。 表1に示すように、中央のメッシュ層3Aを切り屑Zの濾過・除去の基準にすると、外側のメッシュ層3Bと内側と外側のメッシュ層3Bは5倍以上の大きさ(例えば20〜60メッシュ)が好ましい。これは焼結の結合強度の維持と、中央のメッシュ層3Aを切り屑Zの濾過・除去の基準にするときの基準に影響がでないようにするためである。本実施の形態では、内側のメッシュ層3Cは60メッシュであり、外側のメッシュ層3Bは20メッシュであるとした。処理量(使用済みクーラント液(ダーティ液)は200L/毎分であり、切り屑の濾過精度(濾過する切り屑の大きさは)10〜30μmである。金網の種類はSUS金網であるが、銅等でも良い。これらの点から、実験した例(実施例)は、表1の複数のメッシュ層の組み合わせである。実施例3のメッシュ層の組み合わせを基準にして(400メッシュは、線径0.03であり、目開きが0.034であり、開口率が28.2)、前記中央のメッシュ層3Aのメッシュ状孔が200〜600メッシュであり、内側に配される内側メッシュ層3Cのメッシュと外側に配される外側メッシュ層3Bのメッシュ状孔とが前記中央のメッシュ層3Aのメッシュ状孔の5倍以上で15倍以下の大きさであり(約10倍程度が基準と思われる)、かつ、前記中央のメッシュ層3Aのワイヤの径の太さが前記内側メッシュ層3Cと外側メッシュ層3Bのワイヤの太さよりも太いものを使用した。すなわちこれらワイヤの太さの違いにより焼結による接合強度が高められるとともに、内側メッシュ層3Cと外側メッシュ層3Bによる濾過する精度に影響はなく、他方、焼結結合の強度の確保が図られる。実施例3の場合、400メッシュ3Aは、線径0.03であり、目開きが0.034であり、開口率が28.2であり、内側メッシュ3Cが40メッシュの場合、線径0.25であり、目開きが0.039であり、開口率が37.1であり、外側3Bが60メッシュの場合、線径0.14であり、目開きが0.028であり、開口率が44.4である(メッシュのJIS規格準拠)。
表1における内側メッシュ層3Cと外側メッシュ層3Bのメッシュ状孔の大きさは、使用済みクーラント液(ダーティ液)の通過方向や噴射手段により噴射方向との関係において逆の大きさに設定することもできる。
また、図7は、濾過ドラムの略U字形状の突出部を写したメッシュ構造の写真である。図8は、濾過ドラム3の濾過した分離クリーン液の粒度分布図である。表2の実施例では、いずれも切り屑Zの濾過精度(濾過する切り屑の大きさは)10〜30μmであり、毎分200Lで濾過処理しても安定して20μm程度の切り屑を分離除去できる(図9)。
なお、濾過ドラム3の左右両側には、前記略U字状の正逆が繰り返す外周端が金属製の外周カバーが配置されて濾過ドラム3に取付けられている。これら左右端面を覆う外周カバーにより、三層構造のメッシュ構造が形作られている(図3(c)、図6(c))。しかし、それ以外にカバー部材はなく、3層メッシュ層3A,3B,3Cの濾過ドラム3としてのみで構成されている。

0028

特許文献3(本願出願人の特許出願)では、濾過ドラム3が回転軸方向で角形形状となっているので、当該角形状の各頂部Dtを利用して濾過ドラム3内の切り屑を濾過ドラム3の回転に伴って上方に運び易い構造であったが、濾過ドラム3から切り屑を除去することが難しい面を有していた(図7(a)(b)(c))。これに対して、本願発明では、略U字形状の突出部に切り屑を入れ易くて上方に運び、噴射手段811により切り屑に噴射すると、略U字形状の部分からの排出除去も容易である。

0029

ここで、噴射手段811としては、今までの洗浄方法は液体ノズルによる液洗浄であるか、又は、エアによるエアーブローで行っている(特許文献3等)。また、特許文献3の実施例の濾過ドラムは、所定間隔で突出する角形状を外周に備えるものである。
これに対し、本願発明の噴射手段81のノズル811から連続的に噴射では、その液体は空気の体積の急激な膨張により、液体の噴射速度が急速に高まり、液体の衝撃力が高まるとともに、拡散領域K1が広範囲になる。略U字状の突出部の半径の範囲H1に亘って拡散噴射させることが好ましく、さらに好ましくは、切り屑Zの排出側になる末広がりのU字形状の排出側にまで広く及ぶようにする(例えばU字状の突出部Dtと突出部Dtの間H2までに及ぶように拡散することが一層好ましい(図3(a))。また、本願発明の噴射手段81のノズル811は、濾過ドラム3の上方に4個連続的に配置されているが、拡散角度帯状(符号H1やH2の幅)での長手方向K1とK1が所定範囲で重なり合うようにしている。すなわち、噴射手段81のノズル811から横向きに噴射して拡散パターンが帯状(扁平状)になるように拡散して噴射させる(図3(b))。このような拡散には、洗浄液の圧力を高める必要があるが、本願発明では、圧縮エアの供給によりこれを実現している。ここでの使用する噴射ノズル(拡散ノズル)811としては如雨露型等の複数の細孔を有するものや、複数の直線状のスプレーオリフィスを有するものや、スリットのオリフィスから膜状に噴射させるもの等が使用できる。

0030

本実施の形態によれば、前記濾過ドラム3の回転に伴って上方に運ばれた前記切り屑を確実にU字状の突出部から落下させつつ前記濾過ドラム3のメッシュ面31を周期的に洗浄することとなる。濾過ドラム3のメッシュを外側から下向きに洗浄液噴射することから、クーラント洗浄液の噴射負担を軽減するとともに、切り屑L3が混入したダーティ液を効率よく分離除去するクーラント液と切り屑とを効率良く、かつ低いコストで分離する。例えば、本願発明において、クーラント液(流量15〜18リットル/毎分で吐出圧0.1〜0.2Mpa)に対して低圧な圧縮空気(0.1〜0.2MPa)Arを混入させた混合流体として、噴射手段である噴射ノズル811から連続的に噴射させると(混合流体がノズルから大気圧下に噴射されると)、洗浄液は空気の体積の急激な膨張により、液体の噴射速度が急速に高まり、液体の衝撃力が高まるとともに、拡散領域が広範囲になるため、濾過ドラムに付着している異物(切り屑)を効率よく取り除くことができる。

0031

以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。上述の実施形態では、回転式の濾過ドラム3としてコイルコンベヤを例示して説明したが、回転式の濾過ドラム3としてスクリューコンベヤを適用してもよい。上述の実施形態では、噴射手段は、濾過ドラムの外側から噴射するものであるが、前記噴射手段の位置としては、濾過ドラムの外側でも内側でも良い。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。

0032

1チップコンベヤ装置、
3濾過ドラム(回転ドラム)
3mメッシュ(フィルター)、
3A 中央のメッシュ層、
3B外側メッシュ層、
3C内側メッシュ層、
50a搬送トレー(管路)、
7回収用ホッパー、
81クーラント液供給配管、
811噴射手段(噴射ノズル)、
A9クーラント液(新しい洗浄用のクリーン液)
DtU字形状の頂部、
L1使用済み液(工作機械から排出されたクーラント液)、
L9 クリーン液(濾過ドラムにて濾過されたクリーン液)、
Mv1圧縮エアポンプ、
W クーラント液が貯水領域、
Z切り屑、

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