JP2006218572A - クーラント処理方法及びクーラント処理設備 - Google Patents

Abstract

【課題】水性のクーラントから混入したカーボンを良好に除去することができるクーラント処理方法及びクーラント処理設備を提供する。
【解決手段】産業機械１０にて使用する水性のクーラントに混入したカーボンを除去するクーラント処理方法であって、前記クーラントに油を添加して該油により前記カーボンを被覆して浮上させ、浮上したカーボンを前記クーラントから油と共に除去する。また、産業機械１０にて使用する水性のクーラントに混入したカーボンを除去するクーラント処理設備１００であって、前記クーラントに油を添加する油添加装置５０と、前記クーラントから前記油添加装置５０によって添加された油を回収する油回収装置６０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、クーラント処理方法及びクーラント処理設備に関するものであり、詳しくは、水性のクーラントに混入したカーボンを除去するクーラント処理方法及びクーラント処理設備に関するものである。

ワークに研削加工や切削加工等の各種の加工を施す工作機械においては、砥石やバイト等の刃具とワークとの接触部分に、クーラントを吐出したり、クーラントを噴霧したりすることで、刃具やワークを冷却することが一般になされている。また、熱処理機械、組付機械、溶接機械等、他の産業機械においても、クーラントを使用することがある。ここで、クーラントとしては、水性或いは油性といった適宜の性質のものが用いられているのであるが、近年においては、水性のクーラントの利用が主流を占めている。特に、砥石によって研削加工を行う研削盤では、水性のクーラントを用いるのが通常である。

上記の背景技術は、一般的な事項であり、本願出願人は、出願時において、この背景技術を特定する記載がなされた文献を特に知見していない。

工作機械によって種々の加工が施されるワークが、鋳鉄、炭素鋼、電極等に用いられる黒鉛等、カーボンを含有する材質やカーボンそのものにより構成されたワークである場合には、クーラントにカーボンが粒子として混入する。また、工作機械以外の他の産業機械においても、産業機械によって適宜の処理がなされる部材の材質に含まれるカーボンや、適宜の処理を行う際に用いる処理剤や添加剤等に含まれるカーボンが、クーラントに粒子として混入する場合がある。このようにクーラントにカーボンが混入すると、クーラント中に不純物が存在することになり、クーラントとしての機能が阻害されるため、クーラントからカーボンを除去することが一般に行われている。ここで、カーボンは、水よりも比重が大きいため、クーラントを溜めるクーラントタンクの底に沈降して堆積する。よって、従来、クーラントからカーボンを除去するために、クーラントタンクの底に堆積したカーボンを柄杓等ですくい取ることが一般に行われていた。

しかしながら、このようにクーラントタンクの底に堆積したカーボンを除去しようとしても、堆積したカーボンがクーラントタンクに堅固に固着しており、カーボンを良好に除去できない場合がある。また、クーラントタンクの底に堆積したカーボンを完全に除去しようとすると、クーラントタンクからクーラントを抜いてクーラントタンクの清掃を行わなければならず、この清掃に際しては、産業機械の稼動を停止させなければならなくなる。よって、クーラントタンクの底に堆積したカーボンを除去する以外の手法にて、クーラントに混入したカーボンを良好に除去できるようにすることが要望されている。

ところで、カーボンは水よりも比重が大きいのであるが、その比重は「２」程度であり、速やかに沈降しない。また、気泡が付着して浮遊するカーボンもある。よって、クーラントタンクの底に堆積したカーボンを除去するだけでは、クーラントからカーボンを十分に除去することができない。しかも、クーラントタンク等において、流入したクーラントの水しぶき等によって泡が生じる場合には、発生した泡がカーボンによって保護されて消失し難くなり、多量の泡の発生によりクーラントタンクからクーラントがオーバーフローするといった不具合を生じることもある。よって、浮遊するカーボンについても良好に除去できるようにすることが望まれる。

本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、水性のクーラントに混入したカーボンを良好に除去することができるクーラント処理方法及びクーラント処理設備の提供を課題とする。

上記課題を解決するために本発明の採った主要な手段は、まず、クーラント処理方法としては、
「産業機械にて使用する水性のクーラントに混入したカーボンを除去するクーラント処理方法であって、
前記クーラントに油を添加して該油により前記カーボンを被覆して浮上させ、浮上したカーボンを前記クーラントから油と共に除去することを特徴とするクーラント処理方法」
である。

油は、水よりもカーボンとの親和性に優れるため、カーボンの粒子に付着してカーボンの粒子を被覆する。また、油は、水よりも比重が小さいため、水性のクーラントに添加すると、クーラントの表層に浮上する。よって、クーラント中のカーボンは、油に被覆されて、油と共にクーラントの表層に浮上することになる。このようにクーラントの表層に浮上したカーボンを油と共にクーラントから除去することで、クーラントに混入したカーボンを良好に除去することができる。

なお、クーラントに油を添加する作業、及び、油と共にカーボンを除去する作業については、一方の作業或いは両方の作業を、夫々、手作業にて行ってもよいし、適宜の装置を用いて機械的に行ってもよい。ここで、適宜の装置によって機械的に行う場合には、産業機械の稼動時に、常時、装置を作動させて、クーラントへの油の添加、及び、クーラントからの油及びカーボンの除去を行ってもよく、或いは、産業機械の稼動開始時や稼動終了時、または、稼動中の適宜の時期等、適時、装置を作動させて、バッチ処理的に、クーラントへの油の添加、及び、クーラントからの油及びカーボンの除去を行ってもよい。

また、クーラントに添加する油としては、特に限定するものではないが、産業機械にて使用される潤滑油や作動油、或いは、水性のクーラント中に微量成分として含有される油分と同種の油を用いると、添加した油をクーラントから完全に除去することができなくても、産業機械の作動や加工に悪影響を及ぼす可能性が少なく、好適である。

上述した手段において、
「前記産業機械は研削盤であることを特徴とするクーラント処理方法」
としてもよい。

研削盤は、ワークに研削加工を施す工作機械であり、研削加工では、旋盤やフライス盤等の切削加工機による切削加工よりも微細な切粉を生じ、クーラントに多量のカーボンが粒子として混入し易い。よって、このような研削盤に用いられるクーラントの処理方法として、上述した処理方法を適用することで、本発明の効果を有効に発揮させることができる。

また、クーラント処理設備としては、
「産業機械にて使用する水性のクーラントに混入したカーボンを除去するクーラント処理設備であって、
前記クーラントに油を添加する油添加装置と、
前記クーラントから前記油添加装置によって添加された油を回収する油回収装置と
を備えることを特徴とするクーラント処理設備」
である。

このクーラント処理設備は、上述のクーラント処理方法を機械的に実現するものであり、手作業ではなく、機械によって、クーラントに混入したカーボンを良好に除去することができる。

なお、上記クーラント処理設備を、個々の産業機械において個別にクーラントを処理する設備として用いてもよく、複数の産業機械にて使用するクーラントを集中して処理する設備として用いてもよい。

上述の通り、本発明によれば、水性のクーラントに混入したカーボンを良好に除去することのできるクーラント処理方法及びクーラント処理設備を提供することができる。

次に、本発明に係るクーラント処理方法及びクーラント処理設備の実施形態の一例を、図面に従って詳細に説明する。なお、以下では、本発明に係るクーラント処理方法を機械的に実現することのできるクーラント処理設備について説明するが、本発明に係るクーラント処理方法は、クーラント処理設備を用いて機械的に行われる方法に限らず、手作業によって行われる方法であってもよい。また、クーラントが使用される産業機械としては、工作機械、特に、円筒研削盤や平面研削盤等の研削盤を代表的に例示することができる。

図１に、クーラント処理設備１００の全体の概略を示す。個々の産業機械１０や複数の産業機械１０にて使用されたクーラントは、まず、ダーティータンク２０に流下する。そして、このダーティタンク２０からマグネットセパレータ３０に流下して、クーラントに混入した鉄分が除去される。ここで、マグネットセパレータ３０は、クーラントから鉄分を除去する種々のものが公知であり、マグネットセパレータ３０としては、適宜のものを用いることができる。

鉄分が除去されたクーラントは、クリーンタンク４０に流下して溜められ、ポンプ（図示省略）等を用いて構成された送出装置によって、個々の産業機械１０や複数の産業機械１０に送出され、産業機械１０の稼動時に、砥石等の刃具とワークとの接触部分等、適宜の部位に吐出されたり噴霧されることで、冷却液や潤滑液として使用される。

ところで、このクーラント処理設備１００では、クーラントに油を添加する油添加装置５０、及び、クーラントから添加された油を回収する油回収装置６０が設けられている。油回収装置６０は、クーラントの流れ方向において、油添加装置５０よりも下流側に配置されており、クーラントから添加された油を回収する際に、油と共に、クーラントに混入したカーボンを回収することができ、これにより、クーラントからカーボンを良好に除去することができる。

また、本例では、油添加装置５０と油回収装置６０とが、カーボンを除去する一体の装置として構成されており、産業機械１０とダーティータンク２０との間（図１のＡ参照）、ダーティータンク２０の内部（図１のＢ参照）、ダーティータンク２０とマグネットセパレータ３０との間（図１のＣ参照）、マグネットセパレータ３０とクリーンタンク４０との間（図１のＤ参照）、クリーンタンク４０の内部（図１のＥ参照）、クリーンタンク４０と産業機械１０との間（図１のＦ参照）等、クーラント処理設備１００におけるクーラントの流路途中の適宜の部位に配設されている。なお、油添加装置５０と油回収装置６０とを一体の装置として構成するに限らず、油回収装置６０が油添加装置５０よりも下流側となるようにすれば、夫々を個別に配置してもよい。

ところで、油添加装置５０及び油回収装置６０の配置態様は、上述の通り、適宜設定できるが、配置態様に応じて、次のような利点を得ることができる。

まず、油添加装置５０及び油回収装置６０を、ダーティータンク２０の上流に配置すれば、ダーティータンク２０以降でのクーラントの処理において、クーラントが、カーボンの混入が少ないクーラント、すなわち、不純物が少ないクーラント、となることから、クーラントの処理を円滑に行うことができる。

次に、油添加装置５０及び油回収装置６０を、マグネットセパレータ３０よりも上流に配置すれば、マグネットセパレータ３０に流れ込むクーラントは、不純物が少ないクーラントであることから、マグネットセパレータによって鉄分を効率よく除去することができる。

次に、油添加装置５０及び油回収装置６０を、マグネットセパレータ３０よりも下流側に配置すれば、油添加装置５０及び油回収装置６０によって、鉄分の少ないクーラントを処理することができるので、油に被覆されて浮上するカーボンの速やかな浮上を鉄分が邪魔することなく、効率よく、カーボンを除去できる。

次に、油添加装置５０及び油回収装置６０を、ダーティータンク２０やクリーンタンク４０の下流側に配置すれば、油添加装置５０及び油回収装置６０によって、ダーティータンク２０やクリーンタンク４０にて砥石の結合材剤や砥粒のカス、或いは、粉塵等といった不純物が分離されたクーラントを処理できるので、他の不純物に邪魔されることなく、カーボンを効率よく除去することができる。

最後に、油添加装置５０及び油回収装置６０を、ダーティータンク２０やクリーンタンク４０の内部に配置すれば、油添加装置５０及び油回収装置６０をクーラントの経路途中に別途に設ける必要がなく、クーラント処理設備１００全体をコンパクトに納めることができる。

なお、上述の配置態様の他、クーラント処理設備１００が、クーラントの経路途中に、クーラントから不純物を除去するフィルターが設けられたものでは、上記フィルターの上流側に油添加装置５０及び油回収装置６０を配置することで、カーボンによるフィルターの目詰まりを抑制することができ、フィルターの交換頻度を少なくすることができる。

ところで、油添加装置５０としては、クーラントの液面に上方から油を滴下させるもの、クーラントの液中に油を噴出させるもの等、適宜態様のものを用いることができるが、クーラントを攪拌することができ、添加した油をクーラントに均一に混ぜ合わせることができるものを用いるとよい。

また、油回収装置６０は、添加された油を効率よく回収できるものであればよく、適宜態様のものを用いることができるが、図２〜４に示すような油回収装置６０を代表的に例示することができる。

図２に示す油回収装置６０は、クーラントを溜めるタンク７０と、このタンク７０の一部によって構成された回収槽７１とを備え、回収槽７１において、クーラントの表層に浮上した油をフロー管７２からオーバーフローさせることで、クーラントから油と共にカーボンを回収するものである。ここで、タンク７０の内部は、フロー管７２が設けられた回収槽７１の上流側が、クーラントが流通不能或いは流通可能な仕切り板７３によって複数の槽に仕切られている。クーラントは、流通不能な仕切り板７３を迂回して流下したり、或いは、流通可能な仕切り板７３を透過したりする際に、その流れが静寂化される。よって、回収槽７１では、クーラントの表層に油が良好に浮上する。

なお、フロー管７２の上端の高さを固定してもよいが、昇降可能とすると、回収槽７１において、フロー管７１の上端の高さを調節することができる。これにより、クーラントの液面の高さが変動したり、浮上した油の槽の厚さが変動したりした際に、クーラントから油を的確に分離してオーバーフローさせることができる。

図３に示す油回収装置６０は、クーラントを溜める適宜のタンクや、流下するクーラントの経路途中に配設されたコンベア８０を用いて構成されたものである。コンベア８０は、回転する２つのローラ８１と、二つのローラ８１間に巻回されたベルト８２と、ベルト８２の表面に植設されたブラシ８３とを備えており、クーラントの表層に浮上した油は、ブラシ８３に付着する。そして、ブラシ８３に付着した油は、ローラ８１の回転によりベルト８２が移動すると、クーラントから分離して搬送され、その後、ベルト８２の下方に配設されたスクレーパ８４によってすき取られ、回収タンクに回収される。この油回収装置６０では、上述のようにクーラントから油を分離して回収することで、クーラントから油と共にカーボンを除去する。

なお、ブラシ８３を、油との親和性に優れる樹脂や金属により形成すると、クーラントから油を効率よく分離させることができる。一方、ブラシ８３を、油との親和性に劣る樹脂や金蔵により形成すると、ブラシ８３から油を、スクレーパ８４によって効率よくすき取ることができる。ここで、ブラシ８３を油との親和性に劣る材質により形成した場合でも、ブラシ８３をベルト８２に緻密に植設することで、油の粘性と毛細管現象とにより、ブラシ８３に油を良好に付着させることができるため、クーラントから油を分離して搬送する際に不具合を生じることはない。

また、このようなコンベア８０を用いた装置では、必ずしもブラシ８３を設ける必要はない。例えば、ベルト８２を網材により形成したり、油との親和性に優れる樹脂板や金属板により形成して、網材の網目によって油を搬送したり、樹脂板や金属板の表面に油を付着させて搬送することで、クーラントから油を分離するようにしてもよい。

図４に示す油回収装置６０は、バキューム管９０と、バキューム管９０の先端部分９１を浮かせてバキューム管９０の先端の開口部をクーラントの表層に臨ませるフロート９２と、バキューム管９０内の流体を送出するポンプ９３とを備えるものである。ここで、バキューム管９０は、全体或いは先端部分９１が、可撓性や伸縮性を有するものとして構成されている。このようなバキューム管９０では、クーラントの液面の高さが変動しても、その先端部分９１がフロート９２によって、クーラントの液面に対して一定の高さとなるように位置決めされるため、クーラントの表層に浮上した油は、ポンプ９３の作動によってバキューム管９０内に的確に吸い込まれて送出される。よって、この油回収装置によれば、クーラントの表層の油をバキューム管９０によってクーラントから分離して送出することで、クーラントから油と共にカーボンを除去することができる。

なお、バキューム管９０の先端部分９１がクーラントの液面に対して上向きとなる状態で先端部分９１の開口部を表層の油の層に臨ませるに限らず、バキューム管９０の先端部分９１が下向きとなったり、横向きとなる状態としてもよい。

以上、本発明に係るクーラント処理設備を例示したが、本発明はこれに限らず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、適宜の変更が可能である。例えば、図５に示すようなクーラント処理設１００備であってもよい。

図５に示したクーラント処理設備１００では、産業機械１０から流下するクーラントが、マグネットセパレータ３０が組み込まれた一体のクーラントタンク３１に溜められ、このクーラントタンク３１から産業機械１０へと送出される。ここで、このクーラント処理設備１００においても、上述と同様に構成された油添加装置５０及び油回収装置６０が、産業機械１０とクーラントタンク３１との間（図５のＡ参照）、クーラントタンク３１の内部（図５のＢ参照）、クーラントタンク３１と工作機械１０との間（図５のＢ参照）等、適宜の部位に配設されており、油添加装置５０及び油回収装置６０によって、クーラントに混入したカーボンが油と共に除去される。

本発明に係るクーラント処理設備の一例の概略を示すブロック図である。 油回収装置の一例を示す概略図である。 油回収装置の別例を示す概略図である。 油回収装置の一例を示す概略図である。 本発明に係るクーラント処理設備の別例の概略を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 産業機械
２０ ダーティータンク
３０ マグネットセパレータ
３１ クーラントタンク
４０ クリーンタンク
５０ 油添加装置
６０ 油回収装置
７０ タンク
７１ 回収槽
７２ フロー管
７３ 仕切り板
８０ コンベア
８１ ローラ
８２ ベルト
８３ ブラシ
８４ スクレーパ
８５ 回収タンク
９０ バキューム管
９１ 先端部分
９２ フロート
９３ ポンプ

Claims (3)

1. 産業機械にて使用する水性のクーラントに混入したカーボンを除去するクーラント処理方法であって、
   前記クーラントに油を添加して該油により前記カーボンを被覆して浮上させ、浮上したカーボンを前記クーラントから油と共に除去することを特徴とするクーラント処理方法。
2. 前記産業機械は研削盤であることを特徴とする請求項１に記載のクーラント処理方法。
3. 産業機械にて使用する水性のクーラントに混入したカーボンを除去するクーラント処理設備であって、
   前記クーラントに油を添加する油添加装置と、
   前記クーラントから前記油添加装置によって添加された油を回収する油回収装置と
   を備えることを特徴とするクーラント処理設備。

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