JP2003071594A - 研削スラッジの固形化物製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摩耗の影響を受け難く、長期間安定した稼働
が行える研削スラッジの固形化物製造装置を提供する。 【解決手段】 円筒状金型２０内に進退自在に挿入され
た第１のピストン２１と、このピストン２１に対向して
配置された第２のピストン２２とを備える。第２のピス
トン２２は、端部を円筒状金型２０の内径よりも大径と
する。第２のピストン２２の端部は、円筒状金型２０の
端面に隙間αを介して対峙することで、この隙間αによ
りクーラント排出路２８を形成する。隙間αは、０．０
５〜１．０ｍｍとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、研削ラインで発
生した研削スラッジ、例えば転がり軸受の内外輪や転動
体等の鉄系構成部品、その他の軸受用鋼材の研削スラッ
ジをブリケットに固形化する研削スラッジの固形化物製
造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】転がり軸
受の内外輪や転動体等の鉄系構成部品は、焼入れの後、
転走面等に研削が施される。研削により生じた粉状の研
削屑は、クーラントと共にスラッジとして機外に流して
排出し、ろ過の後、クーラントを研削に再利用する。ろ
過により残った研削スラッジは、汚泥として埋め立て処
理される。しかし、研削スラッジの埋め立ては、環境の
面から好ましくないばかりでなく、産廃処理場の行き詰
まりから、今後、埋め立て処理ができなくなることは明
白である。研削で生じる研削屑の量は、切削等に比べて
少ないが、軸受等のような量産ラインでは、その発生量
は多量となる。

【０００３】このため、研削スラッジを圧搾することに
より固形化し、絞り出されたクーラントを再利用すると
共に、その固形化物（以下「ブリケット」という）を製
鋼材として再利用することが検討されている。研削スラ
ッジはクーラント含有量が多くて直接に固形化できない
ため、固形化に際しては、クーラント含有の研削スラッ
ジをろ過して濃縮スラッジとし、この濃縮スラッジを固
形化物製造装置で固形化する。

【０００４】研削スラッジを固定化する固形化物製造装
置としては、次のゲート方式とプラグ型ダブルシリンダ
方式の２種類の大別される。ゲート方式は、図３に示す
ように研削スラッジを入れる円筒状金型８１と、この円
筒状金型８１の一端を閉じるゲート８２と、他端側から
進退自在に挿入された１つの加圧用のピストン８３とを
備える。ピストン８３を加圧シリンダ８５で加圧するこ
とにより、研削スラッジは円筒状金型８１内で圧搾さ
れ、固形化されてブリッケットＢとなる。プラグ型ダブ
ルシリンダ方式は、図４に示すように、円筒状金型９１
内に進退自在に対向して挿入された一対の加圧用のピス
トン９２，９３を備える。両ピストン９２，９３はそれ
ぞれサブ加圧用およびメイン加圧用のものであり、サブ
加圧用のシリンダ９４およびメイン加圧用のシリンダ９
５で加圧される。サブ加圧用のピストン９２は、圧搾時
は一定位置を維持し、製造されたブリッケットＢの排出
のために進退駆動される。

【０００５】上記２方式の装置は、それぞれ次の欠点が
ある。 （１）ゲート方式（図３）。 ゲート８２のスライドはシールが困難なため、研削スラ
ッジが侵入したまま作動し、そのため摩耗し易い。これ
によりガタが発生すると、ゲート８２とスリーブ８１の
端面の間の隙間が増大し、この隙間が限度を超えて大き
くなると、固形化処理時に研削スラッジが噴出するか、
ゲート８２とスリーブ８１の端面の隙間内でスラッジが
固まり、クーラントが排出できなくなって固形化が困難
になる。また、ゲート８２はブリケットＢが強く押し付
けられた状態で開閉するため、ゲート８２とブリケット
Ｂの接触面は徐々に摩耗が進行して行く。摩耗が限度を
超えて大きくなると、上記と同様な現象が発生して固形
化が困難になる。 （２）プラグ型ダブルシリンダ方式（図４） ブリケットＢの固形化時と排出時に、ブリケットＢの外
周面がスリーブ８１の内周面に強く押された状態でメイ
ン加圧用のシリンダ９５で押される。そのため、スリー
ブ９１の内周面が摩耗し易く、最終的にサブ加圧用ピス
トン９２の外周面とスリーブ９１の内周面との間の隙間
が限度を超えて大きくなると、固形化処理時に研削スラ
ッジが噴出するか、ピストン９２，９３の外周面とスリ
ーブ内周面の間の隙間でスラッジが固まり、クーラント
が排出できなくなって固形化が困難になる。

【０００６】この発明の目的は、摩耗の影響を受け難
く、長期間安定した稼働が行える研削スラッジの固形化
物製造装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の研削スラッジ
の固形化物製造装置は、焼入れ部品の研削ラインで発生
したクーラント含有の研削スラッジをろ過して形成した
濃縮スラッジを、基台に固定した円筒状金型と、この円
筒状金型内に進退自在に挿入された第１のピストンと、
この第１のピストンに対向して配置された第２のピスト
ンとを備えるプレス部内に挿入し、圧搾により固形化し
て固形化物を製造する研削スラッジの固形化物製造装置
において、上記第２のピストンの端部を上記円筒状金型
の内径よりも大径としたことを特徴とする。この構成に
よると、円筒状金型に入れられた濃縮スラッジは、第
１，第２のピストンの間で圧搾され、固形化物とされ
る。第２のピストンは、円筒状金型の内径よりも大径と
され、円筒状金型の端面に対向して円筒状金型の端部開
口を塞ぐものであるため、固形化が終了すると、第２の
ピストンが後退して円筒状金型から離れ、固形化物を第
１のピストンで押し出す。このように、第２のピストン
は円筒状金型から後退して円筒状金型の端面を開くた
め、第２のピストンの固形化物との接触面は、ゲート方
式のような相対滑りが発生せず、固形化物接触面の摩耗
が発生し難い。固形化処理時における研削スラッジの噴
出し防止のためのシールは、円筒状金型の端面と第２の
シリンダとの対向面間で行われる。この対向面は、上記
のように、固形化処理による摩耗が発生しない。また、
上記対向面でシールするため、プラグ型ダブルシリンダ
方式と異なり、固形化物を第１のピストンで固形化また
は押し出すときに円筒状金型の内周面が摩耗しても、シ
ール機能に影響しない。この固形化物製造装置は、この
ように摩耗による影響を受けず、長期間安定した固形化
処理が可能になり、保守コストが削減可能になる。

【０００８】この発明において、上記第２のピストンの
端部が、上記円筒状金型の端面に隙間を介して対峙する
ことでクーラント排出路を形成するものである。前記隙
間は、０．０５〜１．０ｍｍの範囲が好ましい。クーラ
ントの排出性は、圧搾による固形化処理の能率や品質に
大きく影響を与えるが、上記のように第２のピストンの
端部と円筒状金型の端面との間の隙間をクーラント排出
路とすることにより、クーラント排出路を簡単に得るこ
とができる。このクーラント排出路となる隙間は、小さ
すぎるとクーラントの排出性が悪くなり、また大き過ぎ
ると研削スラッジの噴出または隙間内でスラッジが固形
化してクーラントの排出ができなくなる問題が生じる。
０．０５〜１．０ｍｍの範囲であると、クーラントの良
好な排出性を確保しながら、研削スラッジを噴出防止が
行える。

【０００９】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図面と共
に説明する。図１はこの固形化物製造装置を含む研削ス
ラッジの処理方法および処理装置の概念を示すブロック
図である。研削ライン１では、研削盤２により、クーラ
ントタンク３から供給されるクーラントを用いて研削を
行う。研削盤２で発生した研削屑およびクーラントから
なる研削スラッジは、ろ過手段４でろ過し、ろ過により
生じた濃縮スラッジを、この実施形態の固形化物製造装
置５で圧搾により固形化して固形化物であるブリケット
Ｂとする。ろ過手段４と固形化物製造装置５とで固形化
装置６が構成される。ろ過手段４は、例えば沈殿設備と
この沈殿設備で沈殿させた研削スラッジをフィルタによ
ってろ過するフィルタ設備とで構成される。ろ過手段４
でろ過により生じたクーラント、および固形化物製造装
置５で圧搾により生じたクーラントは、それぞれ回収経
路７，８により、研削ライン１のクーラントタンク３に
戻す。回収経路７，８からは、フィルタおよびポンプを
介してクーラントタンク３にクーラントが戻される。ま
た、クーラントタンク３からは、フィルタおよびポンプ
を介して研削盤２にクーラントが供給される。固形化物
製造装置５で固形化されたブリケットＢは、製鋼メーカ
９に運搬し、製鋼メーカ９で製鋼材として使用する。ブ
リケットＢの運搬は、同図（Ｂ）のようにフレコンバッ
ク等と呼ばれる搬送容器１０に複数個収容し、トラック
等で行う。製鋼メーカ９では、アーク炉１１等でブリケ
ットＢを製鋼材に使用する。製鋼された鋼材は、被研削
物の素材として使用される。

【００１０】研削ライン１で研削する被研削物は、焼入
れ部品であり、軸受鋼等の軸受用鋼材等である。例え
ば、上記焼入れ部品は、転がり軸受の鉄系構成部品であ
り、具体的には、内輪、外輪等の軌道輪、またはボール
等の転動体である。研削のクーラントには油性クーラン
トが使用される。軸受用鋼材としては、高炭素クロム鋼
（ＳＵＪ２等）のずぶ焼入れ材、中炭素鋼（Ｓ５３Ｃ
等）の高周波焼入れ材、肌焼き鋼（ＳＣｒ４１５等）の
浸炭焼き入れ材等がある。研削盤２で発生する研削スラ
ッジは、クーラント量９０ｗｔ％以上の流動体であり、
残りは粉状の研削屑と微量の研削砥粒である。研削屑
は、一般にはカールした短い線状の形状をしている。こ
の研削スラッジは、ろ過手段４でろ過された濃縮スラッ
ジの状態では、クーラントを略半分含むものとされる。
濃縮スラッジの成分は、例えば、軸受鋼等からなる研削
屑が略５０ｗｔ％、クーラントが略５０ｗｔ％と、微量
の研削砥粒である。ブリケットＢの成分は、大部分が研
削屑からなる鋼材であり、クーラント量が５〜１０ｗｔ
％とされ、固形化処理時にクーラントと共に大部分が排
出された後に残るごく微量の研削砥粒を含む。ブリケッ
トＢにごく微量の研削砥粒を含んでいても、研削屑が軸
受鋼等の良質の鋼材である場合は、製鋼材としての利用
に支障がない。ブリケットＢは、所定の強度を有するも
の、例えば、１ｍの高さから落下させても、破片が３つ
以上にならない程度の強度を有するものとされる。な
お、ブリケットＢは、研削屑を固めるためのバインダ
（切削切粉等）は一切混入させない。

【００１１】固形化物製造装置５は、図２に示すように
円筒状金型２０と、この円筒状金型内に進退自在に挿入
された第１のピストン２１と、この第１のピストンに対
向して配置された第２のピストン２２とでプレス部２３
を構成したものである。円筒状金型２０は基台２４上に
固定され、この基台２４に、第１および第２のピストン
２１，２２の進退駆動手段２５，２６が設置されてい
る。これら進退駆動手段２５，２６は、油圧式のシリン
ダ装置からなる。

【００１２】第１のピストン２１は加圧用のものであ
り、その前進によって円筒状金型２０内の濃縮スラッジ
の圧搾を行う。第２のピストン２２は、圧搾時に略前進
端に停止して使用されるものであり、その加圧側のピス
トンの端部は、円筒状金型２０の内径よりも大径とされ
ている。第２のピストン２２は、固形化されたブリッケ
ットＢを円筒状金型２０の一端から排出するために、円
筒状金型２０から離れる方向に後退する位置と、圧搾時
の停止位置（図示の位置）との間で進退可能とされる。
圧搾時の停止位置において、第２のピストン２２の端部
が、円筒状金型２０の端面に隙間αを介して対峙するこ
とで、この隙間αによりクーラント排出路２８を形成す
る。隙間αの大きさは、０．０５〜１．０ｍｍとするこ
とが好ましい。この隙間αは、隙間規制手段（図示せ
ず）によって規制する。この隙間規制手段は、例えば円
筒状金型２０と第２のピストン２２の対向端面における
いずれかの面に設けられた凸部（図示せず）等であって
も、また第２のピストン２２の進退駆動手段２６により
ピストン進退位置を規制するものであっても良い。円筒
状金型２０は周壁に濃縮スラッジの投入口２７を有す
る。第１のピストン２１は、投入口２７よりも後方まで
後退可能であり、圧搾時は加圧面であるピストン前面が
投入口２７よりも前方まで移動する。

【００１３】上記構成の動作を説明する。図２におい
て、第２のピストン２２は、円筒状金型２０の端面との
間に所定の隙間αが生じる位置まで前進させて停止さ
せ、この位置で加圧力を支持可能な状態とする。濃縮ス
ラッジは、第１のピストン２１を投入口２７よりも後退
させた状態で、投入口２７から円筒状金型２０内に所定
量投入する。この後、第１のピストン２１を進退駆動手
段２５により前進させ、その加圧力より円筒状金型２０
内の濃縮スラッジを圧搾する。これにより、濃縮スラッ
ジはクーラントが搾り出されて固形化し、ブリッケット
Ｂとなる。搾り出されたクーラントは、ブリケットＢの
両側より、つまり第２のピストン２２と円筒状金型２０
の間の隙間αで形成されたクーラント排出路２８と、第
１のピストン２１の外周と円筒状金型２０の内径面の間
の隙間で形成されるクーラント排出路とより排出され
る。固形化が完了すると、第２のピストン２２を進退駆
動手段２６で円筒状金型２０から後退させ、これにより
開放状態となった円筒状金型２０の端部から、第１のピ
ストン２１によりブリッケットＢを押し出す。押し出し
後、次の固形化のために、第２のピストン２２を円筒状
金型２０の端面近くの上記停止位置まで前進させ、上記
動作を繰り返す。

【００１４】この固形化物製造装置５によると、第２の
ピストン２２は円筒状金型２０から後退して円筒状金型
２０の端面を開くため、第２のピストン２０のブリケッ
トＢとの接触面は、従来のゲート方式のような相対滑り
が発生せず、この接触面の摩耗が発生し難い。固形化処
理時における研削スラッジの噴出し防止のためのシール
は、円筒状金型２０の端面と第２のシリンダ２２との対
向面間の隙間αで行われる。この隙間αを形成する対向
面は、上記のように、固形化処理による摩耗が発生しな
い。また、上記対向面でシールするため、従来のプラグ
型ダブルシリンダ方式と異なり、ブリケットＢを第１の
ピストン２１で固形化または押し出すときに円筒状金型
２０の内周面が摩耗しても、シール機能に影響しない。
この固形化物製造装置５は、このように摩耗による影響
を受けず、長期間安定した固形化処理が可能になり、保
守コストが削減可能になる。

【００１５】上記隙間αは、クーラント排出路２８とす
るため、クーラントの排出経路を簡単に得ることができ
る。この隙間αは、小さすぎるとクーラントの排出性が
悪くなり、また大き過ぎると研削スラッジが噴出する問
題が生じる。０．０５〜１．０ｍｍの範囲であると、ク
ーラントの良好な排出性を確保しながら、研削スラッジ
の噴出防止が行える。

【００１６】なお、上記研削ライン１で発生した焼入れ
部品の研削スラッジは、転がり軸受の鉄系構成部品の研
削スラッジであるが、そのため次の特徴がある。転がり
軸受の構成部品の研削過程では、油性クーラントが使用
されることが多く、また研削屑が硬くて細かく、固形化
の難しい研削スラッジが生じる。しかしその研削屑は、
高品質な軸受鋼等の研削屑であり、また一般に量産され
ることから、成分が安定した研削スラッジとなる。その
ため、これを固形化すると、製鋼材として高品質な固形
化物が得られる。また、固形化のための圧搾の条件も設
定し易く、適切な条件設定を行うことで、固形化が安定
して行える。

【００１７】上記実施形態は、第１および第２のピスト
ン２１，２２の進退駆動手段２５，２６が油圧シリンダ
である場合につき説明したが、これら進退駆動手段２
５，２６は、例えば電動モータと、ボールねじ等の回転
・直線運動変換機構とで構成されるものであっても良
い。

【００１８】

【発明の効果】この発明の研削スラッジの固形化物製造
装置は、焼入れ部品の研削ラインで発生したクーラント
含有の研削スラッジをろ過して形成した濃縮スラッジ
を、基台に固定した円筒状金型と、この円筒状金型内に
進退自在に挿入された第１のピストンと、この第１のピ
ストンに対向して配置された第２のピストンとを備える
プレス部内に挿入し、圧搾により固形化して固形化物を
製造する研削スラッジの固形化物製造装置において、上
記第２のピストンの端部を上記円筒状金型の内径よりも
大径としたため、固形化処理に伴う摩耗の影響を受け難
く、長期間安定した稼働が行え、したがって保守コスト
も低減する。上記第２のピストンの端部が、上記円筒状
金型の端面に隙間を介して対峙することでクーラント排
出路を形成する場合は、クーラント排出路を簡単に得る
ことができる。上記クーラント排出路となる隙間を０．
０５〜１．０ｍｍの範囲とした場合は、研削スラッジ噴
出の問題を生じることなく、クーラントの良好な排出性
を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかる研削ス
ラッジの固形化物製造装置を用いた研削スラッジ処理過
程の概念構成を示すブロック図、（Ｂ）はそのブリッケ
ットの使用例の説明図である。

【図２】この発明の一実施形態にかかる研削スラッジの
固形化物製造装置の断面図である。

【図３】従来例の断面図である。

【図４】他の従来例の断面図である。

【符号の説明】

１…研削ライン ２…研削盤 ４…ろ過手段 ５…固形化物製造装置 ２０…円筒状金型 ２１…第１のピストン ２２…第２のピストン ２３…プレス部 ２５，２６…進退駆動手段 ２８……クーラント排出路 α…隙間 Ｂ…ブリケット（固形化物）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼入れ部品の研削ラインで発生したクー
   ラント含有の研削スラッジをろ過して形成した濃縮スラ
   ッジを、基台に固定した円筒状金型と、この円筒状金型
   内に進退自在に挿入された第１のピストンと、この第１
   のピストンに対向して配置された第２のピストンとを備
   えるプレス部内に挿入し、圧搾により固形化して固形化
   物を製造する研削スラッジの固形化物製造装置におい
   て、 上記第２のピストンの端部を上記円筒状金型の内径より
   も大径としたことを特徴とする研削スラッジの固形化物
   製造装置。
2. 【請求項２】 上記第２のピストンの端部が、上記円筒
   状金型の端面に隙間を介して対峙することでクーラント
   排出路を形成する請求項１に記載の研削スラッジの固形
   化物製造装置。
3. 【請求項３】 前記隙間は、０．０５〜１．０ｍｍであ
   る請求項２に記載の研削スラッジの固形化物製造装置。