JP2001205544A - 工作機械の液体分離装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大量の切削油水等の混濁液を効率的に分離し
て、比重の小さい液体例えば切削油等を安定して汲み上
げ可能にした液体分離装置の提供。 【解決手段】 分離槽を総量に応じ上下動可能にばね部
材で支持し、上層の比重の小さい液体の液面と比重の大
きい液体の下層の液面を管理するフロートスイッチをそ
れぞれ設けて、上層液を汲み上げても上層液の液面の床
面からの高さを一定に保って、前記フロートスイッチで
混濁液の供給ポンプと下層液の排出ポンプを操作して比
重の小さい液体の液面高さと液層幅を一定にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は使用後の大量の切削油と
冷却水との混合液を分離装置に回収して分離槽で効率良
く油と水に分離し両者を再利用する工作機械の液体分離
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の工作機械で使用されている分離装
置を図２に示している。従来の液体分離装置は水溶性切
削液タンク内に浮上した油を、切削液の腐敗防止等を目
的で廃油として回収している。従来は機械の回転部や摺
動面等から流出した油の回収が主体であり、タンク内で
浮上した油を吸油ベルトやフィルタで回収するもの、油
水混合液に通電して強制的に分離して回収するものがあ
り、比較的水溶性切削液に混入する油の割合が少ない場
合や、処理する水溶性切削液の量が１リットル／ｍｉｎ
程度の処理に使用されている。

【０００３】更に油分混入液体の油分除去槽として実公
平６−２１５２２号が提案されている。図２において分
離槽１０１の側壁内面に両側縁部を密着させた分離板１
０２を斜めに取り付け、槽内部上方を二つに分割し、下
方は水溶液が流動できる状態とし、分離板で分割された
槽の内部の二つの分割部分のうち、上方が狭くなってい
る槽の側壁上縁部を槽の外側へ庇１０３を突出させその
先端を下方へ折り曲げて油の流出口とし、上方が広い開
口部を混合液の投入口１０４としたものである。実公平
６−２１５２２号のものは油水を自然分離させ、油は面
積が狭くなり油層が厚くなった槽の上部からオーバフロ
ーさせて回収し、水は槽下方から回収するものである
が、単一の槽内での自然分離のみであり、分離に時間が
かかり処理流量を上げることができない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術で述べたよう
に油水混合液を集めて分離槽で分離し必要量の比重の小
さい液体を継続的に汲み上げるためには、この分離槽の
容量を大きく設計する必要があった。油水混合液は分離
槽で比重差による二層分離が進行する際に、二層の境界
部位には一定幅の混成域が形成されている。そのため上
層に形成される比重の小さい液体の液層の幅は一定幅に
限られ継続的な上層液の汲み上げが困難となる場合が生
ずる。

【０００５】この際形成される上層の液面高さと液層幅
は上層液の汲み上げ量と混濁液の供給量により定まる。
従来、上層液を汲み上げるノズルの位置は床面から一定
の位置に設けられており、液面高さと液層幅の変化に対
応して安定して上層液を汲み上げるには、分離槽の容量
が大きくならざるを得ないという問題を有していた。本
発明は、従来技術のこのような問題に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは上層液を汲み上げても
液面高さを床面に対し一定に保つよう分離槽をその重量
に応じ上下移動可能な可動式分離槽とし分離槽の容積を
小さくして比重の大きい液体と比重の少ない液体を効率
的に分離できる工作機械の液体分離装置を提供するもの
である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の請求項１に記載された工作機械の液体装置
は、比重の大きい液体と比重の小さい液体とが混濁した
状態で投入される第１槽と、該第１槽の上層の液体が供
給される分離槽と、該分離槽が上層の比重の小さい液体
の汲み上げによる重量減少により上昇し前記第１槽の上
層の比重の小さい液体の供給により降下するように移動
可能に支持するばね部材と、前記可動式分離槽の上部近
傍に固定して設けた上層の比重の小さい液体の液面高さ
位置を検出して信号を出力する第１検出手段と、下層の
比重の大きい液体の液面高さ位置を検出して信号を出力
する第２検出手段と、前記第１検出手段の出力信号で前
記可動式分離槽への供給を停止する第１ポンプと、前記
可動式分離槽の上層の比重の小さい液体を工作機械に供
給する第２ポンプと、前記第２検出手段の出力信号で前
記可動式分離槽の下層の液体を前記第１槽へ還流する第
３ポンプとを含んでなり、上層の液体の液面の高さと比
重の小さい液体の液層幅をほぼ一定に保つものである。

【０００７】本請求項１の発明によれば、分離槽をばね
部材で支えているので分離した上層の液体若しくは下層
の液体をポンプで汲み出した時の減量により分離槽がば
ねの反力により上昇して分離槽の上層の液面を床面から
ほぼ一定の高さに保つ。従って上層の液体を汲み上げる
ポンプのノズルが空気を吸引することがなく、分離槽の
上昇により下層水の水面もともに上昇する。更にポンプ
が汲み出しを続けると下層液面がさらに上昇し境界域の
液体を汲み上げる恐れがある。そこで第２検出手段で下
層液体の境界域即ち下層液面の上昇を検知し、新たな混
濁液を第１ポンプで供給し前記境界域をさげる。第１槽
の混濁液の流入とともに槽全体の重量も増加し、供給さ
れた混濁液から分離して新たに上層に比重の小さい液体
が供給付加され、上層の液層幅も次第に回復する。しか
し下層の液体も増加するのでこれを第１槽側に還流させ
る場合がある。この還流は十分な上層の液層幅が確保さ
れるまで継続され、第２検出手段が前記境界域の降下を
検知して第２ポンプが停止する。このように可動式分離
槽からの汲み出しによる比重の大きい液体の液面及び比
重の小さい液体の液面の変化を、第２検出手段による下
層の液面管理と第１検出手段による槽内総量管理とによ
り行って分離槽の上層の液面高さと比重の小さい液体層
の幅を一定に保つことができる。したがって分離槽を小
形に構成し小さな液体分離装置で比重の小さい液体例え
ば切削油を安定供給することが可能となる。

【０００８】請求項２に記載された工作機械の液体分離
装置は、前記可動式分離槽の液体の総量が一定量以上に
なったとき上層の液体を前記第１槽側に戻す開口部をこ
の可動式分離槽に設けたものである。請求項２の発明に
よれば、分離槽内の液体の総量が多くなり第１検出手段
が上層の液面を検出し第１ポンプが停止後に更に該液面
が上昇したとき、分離槽の上部に開口部を設けて上層の
液体を第１槽にオーバフローするようにしたものであ
る。したがって分離槽の液体総量はいつも適正に保たれ
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の液体分離装置の実施
の形態を図面にもとづいて説明する。図１は本願発明の
液体分離装置の構成を示したものである。本実施例では
分離槽が第１分離槽，第２分離槽の二段階分離である。
この第２分離槽を可動式第２分離槽としたものである。
第１分離槽と第２分離槽を一つの分離槽にまとめ可動式
分離槽としても良い。

【００１０】図１において、分離槽は第１槽７，第１分
離槽１１，第２分離槽１７で構成されている。テーブル
１に固定される図示しないワークには主軸頭３に回転可
能に軸承され主軸２に取着された工具Ｔ先端から切削油
がワークに向かって放出され、同時にシャワー用若しく
は冷却用の水が主軸２を支える主軸頭３の下端に設けた
一個以上のノズル１０から放出されてウォータカーテン
が形成される。

【００１１】工作機械本体４の排出樋５上に集められた
水を多く含む油水混合液（以下一次混濁液と呼ぶ）は機
外に突出した庇６上を流れ比重の大きい液体と比重の小
さい液体とに最初に分離する第１槽７の中央近くに位置
する流入槽７ａに導かれる。流入槽７ａは比重の大きい
液体例えば水，切削水等の汲み上げ槽７ｂとは隔壁８に
より仕切られている。この隔壁は一次混濁液の流入にと
もなう波動が伝わらないように液面上に一部が突出し、
液面とほぼ直角に槽の相対する内壁面を固定壁面として
固着され、隔壁の下端は比重の大きい液体の流動が可能
に開口している。

【００１２】水汲み上げ槽７ｂからはウォータカーテン
用の比重の大きい液体例えば水又は切削水等がポンプＰ
５で管路２６からノズル１０に供給される。またテーブ
ル１の周りに配置した排出樋５に臨ませた管路２５より
ポンプＰ４で汲み上げて洗い流し用の水を供給すること
ができる。流入槽７ａに流入した一次混濁液は比重差に
より上下の層に分離が進行し、下層の液はポンプＰ５の
作動により汲み上げ槽７ｂに移動する。主として比重の
小さい液体からなる上層の部分は一次混濁液の流入によ
りオーバフローして回収樋９に集められ回収槽９ａに流
入する。

【００１３】続いて回収槽９ａから更にオーバフローし
て第１分離槽１１に流入する。比重の小さい液体の成分
が多くなった混濁液が集められた第１分離槽１１におい
て比重差による液体の分離が更に進行するように、一定
の滞留時間を確保して上層・下層が形成しやすいように
槽の容量及び深さが設計されている。下層の液は必要に
より図示しないポンプで流入槽の７ａに戻され、上層液
は更に比重の小さい液体を多く含んだものとなる。この
上層液（以下二次混濁液という）は汲み上げポンプＰ１
で汲み上げられ管路２８で第２分離槽１７へ供給され
る。

【００１４】油面１１ｂが油面１１ａに降下した際はフ
ロートスイッチＦＳ１が検出し、ポンプＰ１の運転を休
止し樋９からの流入で液面の回復を待っている。第２分
離槽１７は二次混濁液を分離する最後の槽である。液体
の比重差を利用した分離であり一定の時間を必要とす
る。槽の上層液からは比重の小さい液体をポンプＰ２，
管路２９で汲み上げ液面１７ａの下限を検出するフロー
トスイッチＦＳ２が検知したときはポンプＰ１で二次混
濁液を供給し液面１７ａを上昇させるようにする。下層
の液面１７ｂの上限を検出するフロートスイッチＦＳ３
が液面上昇を検知したときには、下層液は一次混濁液に
近いので第１槽７の流入槽７ａへポンプＰ３で汲み上げ
管路２７で還流させて再び第１槽で分離の過程に投入さ
れる。ここで二次混濁液を比重差を利用して分離してい
るため、上層の比重の小さい液体を必要量継続的に第２
分離槽１７から取り出すためにその容量を大きく設計す
る必要があり、分離装置全体が大きくなる。

【００１５】以下可動式第２分離槽について構成を説明
する。可動式第２分離槽１４は槽内に含まれる液体の総
量に従って上下動可能に架台１７の枠内でばね部材１５
に支持されている。可動式第２分離槽１４を下面で支え
る場合はばね部材として圧縮コイルばね、板ばね等が用
いられ、またばね部材として引張コイルばねで吊り下げ
て支持することもできる。槽をばね部材１５で支える場
合に、この槽のオーバフロー面まで液体を入れてもなお
ばねの撓み代が残っているようばね部材１５は設計され
る。またポンプＰ２で上層の液体を汲み上げたとき、そ
の汲み上げ量に対応して槽内の上層の液面１４ａが降下
する。この場合、汲み上げた液体の重量だけ槽が軽くな
り槽全体が上昇する。この上昇高さと液面１４ａの降下
量とを等しくなるようにばね部材１５のばね定数を定
め、上層の液面の床面からの高さをほぼ一定に保つよう
に設計される。

【００１６】可動式第２分離槽１４の液面１４ａの上限
を検出する第１検出手段のフロートスイッチＦＳ２が可
動式第２分離槽１４の蓋１４ｃに設けられ液面１４ａが
上昇し、ポンプＰ１による汲み上げが停止するまでは、
上層の液体は第１分離槽１１（若しくは第１槽７）に戻
すようオーバフロー用の開口部１６から第１分離槽１１
へ通じる管路３０が設けられている。上下動する可動式
第２分離槽１４を案内支持する架台１７に、この槽内上
層から比重の小さい液体例えば切削油を管路２９で加工
部へ供給する汲み上げポンプＰ２とポンプＰ２の作動で
上昇する下層液の液面１４ｂの第２検出手段のフロート
スイッチＦＳ３位置で規定される上限位置より液面が上
昇している間は、検出信号を出力する。またフロートス
イッチＦＳ１若しくはフロートスイッチＦＳ２の信号で
第１分離槽１１から二次混濁液の補充を起動若しくは停
止するための汲み上げポンプＰ１が設けられている。

【００１７】さらに架台１７にフロートスイッチＦＳ２
が液面１４ａを検知し、かつフロートスイッチＦＳ２が
下層の液面１４ｂの上昇を検出している間は作動して下
層の液体を排出するための還流用のポンプＰ３が設けら
れている。ポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３の槽内配管１８，１
９，２０とフロートスイッチＦＳ３用の検出管２１は可
動式第２分離槽の上下動と蓋１４ｃとが干渉しないよう
配管されている。なおポンプＰ１，Ｐ２，Ｐ３は可動式
第２分離槽１４の近傍に設けることは必ずしも必要でな
く適宜分散配置も可能である。

【００１８】次に可動式第２分離槽１４の作用について
説明する。この可動式第２分離槽は比重の小さい液体を
多く含む二次混濁液が第１分離槽１１からポンプＰ１で
汲み上げて供給されている。第１分離槽１１からは液面
１１ａが液面１１ｂに降下したときにフロートスイッチ
ＦＳ１がこれを検出したときはポンプＰ１の空転を防ぐ
ために停止する場合を除き継続的にポンプＰ１が汲み上
げを続行する。

【００１９】切削加工中汲み上げポンプＰ２が作動して
可動式第２分離槽１４からは、切削中の工具Ｔには比重
の小さい液体例えば切削油が供給されている。ポンプＰ
２が作動して液面１４ａが降下して軽くなった分をばね
部材１５で支えられた可動式第２分離槽１４は上昇し床
面からの液面１４ａの位置が保たれるので、比重の小さ
い液体の液層の一定範囲までは汲み上げは安定的に行わ
れる。更にこの槽全体が上昇してフロートスイッチＦＳ
３が下層の比重の大きい液体の液面１４ｂを検知する
と、汲み上げ可能な上層の液層範囲が限界に近づいたこ
とを示し、汲み上げポンプＰ１が停止しているときは作
動させ、第１分離槽１１から二次混濁液を供給して補充
し汲み上げ可能な上層の液層幅を広げるものである。

【００２０】このように二次混濁液を槽の下層域に補充
して分離を進行させ可動式第２分離槽の重量を増加さ
せ、上昇した液面１４ａをフロートスイッチＦＳ２が検
知し槽内の液体の総量を管理するものである。しかし上
層の液層幅が適正か否かは不明である。そこでフロート
スイッチＦＳ２が液面の上層を検出した際下層の液面１
４ｂがフロートスイッチＦＳ３より上の状態にあるとき
は下層液をポンプＰ３で汲み上げて第１槽７の流入槽７
ａに還流させる。液面１４ｂがフロートスイッチＦＳ３
より下になるまでポンプＰ１による供給とポンプＰ３に
よる排出を続ける。この間に液面１４ａが上昇した場合
は上層液を開口部１６，管路３０から第１分離槽１１
（若しくは第１槽７）へオーバフローさせる。

【００２１】上述のように可動式第２分離槽１４をばね
部材１５で支えて上下動可能としポンプＰ２で上層の液
体を汲みだしても液面１４ａの床面からの高さが一定に
保持され配管１９の汲み上げノズルが定位置でも安定し
て汲み上げが可能となる。また複雑な制御装置を用いず
継電器のみによる簡略な制御であり、分離槽の容量を小
さく設計でき、液体分離装置がコンパクトに構成でき
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明の液体分離装置は上述の通り可動
式分離槽をその構成に含むので以下に述べる効果を奏す
る。切削油とシャワー水をワーク加工中に大量に供給し
高速加工に寄与している場合に、回収したこれらの混合
した排出液を再使用するために効率的に分離する必要が
ある。このために本発明では可動式液体分離装置をその
構成に入れることにより比重の大きい水と比重の小さい
油を効率的にかつ安定して分離することが可能となっ
た。また特別なフイルタを使用せず構成がわかり易いの
で維持が容易であり、分離処理能力から見て装置コスト
は比較的安価に構成可能である。

【００２３】また、このような可動式液体分離装置を採
用することにより、工作機械において切削油，シャワー
用水の効率的な再利用が可能となり、ひいては、切削油
とシャワー水とを同時に積極的に使用して加工を行うこ
とができるようになり、加工点には切削油を用いて切削
性を向上させ、周囲にはシャワー水を用いてワーク及び
工具の冷却等を同時に行うことができるようになる。従
って、切削性・潤滑性と冷却性とを別々の液体により行
うため、切削油をより切削性・潤滑性の高いものとし、
シャワー用水を冷却性の高いものとすることができ、一
層の加工能率、精度の向上に寄与するものである。

【００２４】請求項１の発明は、可動式分離槽自体が収
容する液体の総量に対応して、ばね部材で支えたこの槽
全体を上下動させ床面からの上層の液面高さを一定に保
つようにして、一定の上層の液層幅から安定的に比重の
小さい液体例えば切削油を汲み出すことが可能となっ
た。また、可動式第２分離槽への混濁液の供給をポンプ
Ｐ１で、下層液を第１槽にポンプＰ３で還流させるのを
リレー制御のみで行って上層の液層幅を適正に保つこと
が可能である。また、上層液面と下層液面を検出するフ
ロートスイッチのみで槽内への供給と機内からの排出を
管理する簡便な方式であるにもかかわらず可動式第２分
離槽の上層の液層幅を充分に管理することが可能な工作
機械の液体分離装置の設計が可能である。

【００２５】請求項２の発明は、可動式分離槽の上層の
液面をフロートスイッチが検出してポンプＰ１による供
給が停止されるが、なお若干の流入がつづいて液面が上
昇したとき開口部を越えた液体をオーバフローさせるの
で常に混濁液の総量を適量に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の工作機械の液体分離装置であり、図
は可動式第２分離槽を含んでいる。

【図２】図２は従来技術の液体分離装置の一例である。

【符号の説明】

１ テーブル ２ 主軸 ３ 主軸頭 ４ 工作機械本体 ５ 排出樋 ６ 庇 ７ 第１槽 ８ 隔壁 ９ 回収樋 １０ ノズル １１ 第１分離槽 １４ 可動式第２分離槽 １５ ばね部材 １６ 開口部 １７（１１７）架台 １８，１９，２０，３０ 配管 ２１ 検出管 Ｐ１ 第１ポンプ Ｐ２ 第２ポンプ Ｐ３ 第３ポンプ ＦＳ２ フロートスイッチ（第１検出手段） ＦＳ３ フロートスイッチ（第２検出手段）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 比重の大きい液体と比重の小さい液体と
   が混濁した状態で投入される第１槽と、該第１槽の上層
   の液体が供給される分離槽と、該分離槽が上層の比重の
   小さい液体の汲み上げによる重量減少により上昇し前記
   第１槽の上層の比重の小さい液体の供給により降下する
   ように移動可能に支持するばね部材と、前記可動式分離
   槽の上部近傍に固定して設けた上層の比重の小さい液体
   の液面高さ位置を検出して信号を出力する第１検出手段
   と、下層の比重の大きい液体の液面高さ位置を検出して
   信号を出力する第２検出手段と、前記第１検出手段の出
   力信号で前記可動式分離槽への供給を停止する第１ポン
   プと、前記可動式分離槽の上層の比重の小さい液体を工
   作機械に供給する第２ポンプと、前記第２検出手段の出
   力信号で前記可動式分離槽の下層の液体を前記第１槽へ
   還流する第３ポンプとを含んでなり、上層の液体の液面
   の高さと比重の小さい液体の液層幅をほぼ一定に保つこ
   とを特徴とする工作機械の液体分離装置。
2. 【請求項２】 前記可動式分離槽の液体の総量が一定量
   以上になったとき上層の液体を前記第１槽側に戻す開口
   部をこの可動式分離槽に設けた請求項１に記載の工作機
   械の液体分離装置。