JP2006305648A

JP2006305648A - 工作機のクーラント循環装置

Info

Publication number: JP2006305648A
Application number: JP2005128265A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Miwa; 茂樹三和
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2005-04-26
Filing date: 2005-04-26
Publication date: 2006-11-09

Abstract

【課題】蒸散や、漏れや、こぼれがなく、工場内の環境汚染を防止する工作機のクーラント循環装置を提供する。
【解決手段】工作機のクーラント循環装置１００は、加工部３２を有する工作機３１と、加工部から排出される加工屑１１及び加工液１０を落下させる案内部３５と、案内部の出口３５ａに接続され加工屑と加工液とを分離する分離装置１と、分離された加工屑を工作機外へ排出する排出装置５と、排出装置の出口５ａに配置され分離された加工屑を回収する加工屑収納容器３６と、分離された加工液を集流し排出する加工液排出ポンプ１９と、加工液排出ポンプの出口１９ａに一端が接続された天井配管１０１と、天井配管の他端１０１ｂに接続されたクーラント装置３７と、クーラント装置により再生された加工液を工作機に供給する第二の天井配管１０２とを設ける。さらに加工部を密閉し、案内部と分離装置の流入口３とをダクト４０で接続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機の加工時に使用する切削液等の加工液の回収および再使用するための工作機のクーラント循環装置に関し、特に、装置全体の改良に関する。

特許文献１のものは工作機の加工時に使用する切削液及び加工により発生する切削屑をカバー壁を有するダクト状のシュートで下方に案内して切削液回収容器に回収したり、ピットに集めたりしている。このものでは、回収した切削液の処理については開示されていない。特許文献２のものにおいては、研削等で生じた研削液と研削屑とが混合したスラッジとして機外に排出し、沈殿設備のフィルターにより濾過して、研削屑と研削液とに分離し、研削屑をプレス装置等により圧縮して固形化し、製鋼メーカー等の送り再度原料として用いるようにしてリサイクルを行っている。一方、分離された研削液は、クーラント装置に直接戻したり、ピットに一度集流してクーラント装置に集め、回収した研削液を再濾過、あるいは再生して再度工作機に加工部に切削液を供給し、再度クーラントとして再利用するようにした工作機のクーラント循環装置が記載されている。

また、特許文献３には、大量の加工後のクーラントを回収して、マグネットを併用した大型の沈殿槽で研削液と研削屑とに分離して、研削液を再生して、再度クーラント液として再使用するとともに、研削屑は、さらにスクリューコンベア、攪拌装置を通して、残る研削液を回収しながら、最終的にプレスにより研削屑を固形化している。一方、特許文献４の鋸盤においては、鋸盤の加工部の下方にスクリューコンベアを配置し、切削屑と切削液とを分離回収する例が記載されている。なお、クーラントの再生装置としては、ペーパーフィルターを用いたもの、濾過助剤を用いるもの、フィルターを介して吸引したり加圧したりするもの、沈殿方法、マグネット方式、静電方式等種々のものが知られている。
特開２００１−８７９８０号公報特開２００１−３００５９７号公報特開２００４−２４９３８２号公報実公昭５９−１４１０３号公報

しかしながら、特許文献１においては、切削液回収容器やピットを用いているが、切削液が蒸散したり、切削液回収装置から切削液がこぼれたり、ピットからの漏れを生じたりする。また、漏れ等があっても容易に発見できない。また、加工液の蒸散により工場内の環境汚染の原因となるという問題があった。また、特許文献３についてはクーラント配管について開示されていないが、スクリューコンベアや攪拌機、ベルトコンベアから研削液が蒸散するという問題があった。また、特許文献２のものでは、かかる点については開示されていない。また、特許文献４においては、手作業で切削油を回収しているので同様な問題の他、自動化あるいは省力化ができないという問題があった。

本発明の課題は前述した問題点に鑑みて、蒸散がなく、漏れや、こぼれがなく、漏れを発見し易く、工場内の環境の汚染を防止する工作機のクーラント循環装置を提供することである。

本発明においては、加工液を用いて加工する加工部を有する工作機と、前記加工部から排出される加工屑及び前記加工液を落下させる案内部と、前記案内部の出口に接続され前記加工屑と加工液とを分離する分離装置と、前記分離装置により分離された加工屑を前記工作機外へ排出する排出装置と、前記排出装置の出口に配置され前記分離された加工屑を回収する加工屑収納容器と、前記分離装置により分離された加工液を集流し排出する加工液排出ポンプと、前記加工液排出ポンプの出口に一端が接続された第一の天井配管と、前記第一の天井配管の他端に接続されたクーラント装置と、前記クーラント装置により再生された加工液を前記工作機に供給する第二の天井配管と、を有する工作機のクーラント循環装置を提供することにより前述した課題を解決した。

即ち、切削液、研削液、研磨液等の加工液を用いて加工する加工部を有する工作機から案内部を通って落下する、切削屑、研削屑、研磨屑等の加工屑と加工液を案内部の出口に設けられた分離装置で加工液と加工屑とを分離して、液分の少ない加工屑を工作機外へ排出する一方、加工液は加工液排出ポンプによって、天井配管を通って、クーラント装置に回収されるので、加工液の蒸散が少なく、漏れ等も容易に発見できる。

より好ましくは、工作機は少なくとも加工部をカバーし、案内部、分離装置間等をカバーやダクトで囲い外部とできる限り遮断すれば、外部に加工液が露出するのは加工屑収納容器に排出された加工屑に付着した加工液だけとなり、蒸散がさらに減じる。そこで、請求項２に記載の発明においては、前記工作機は加工部を密閉可能にされ、前記案内部と前記分離装置の流入口とがダクトで接続されたクーラント循環装置とした。なお、密閉度は完全なものでなく加工液や加工液の蒸発物等が許容できる程度でもよい。また、加工液排出ポンプは加工液が無くなってポンプ作用ができなくても焼き付け等が生ぜず連続運転が可能なグッシャポンプ（登録商標）等を用い、できる限り連続運転するのが好ましい。液面検知機でＯＮ−ＯＦＦする液面制御も可能であるが、検知機の故障等による不測の事態をできる限りなくすのがよい。

また、請求項３の発明においては、前記クーラント装置は複数の工作機にそれぞれに複数の天井配管を介して接続されている工作機のクーラント循環装置とした。これにより集中クーラント方式としても、多数の複雑なピットを設ける必要がなく、配管も容易である。なお、クーラント装置も複数としてよい。

さらに、請求項４の発明においては、前記分離装置はスクリューコンベアであって、該スクリューコンベアは先端が０〜５°の傾きになるようにほぼ水平に配置され上方に突出し長手方向に延びる流入口を有する筒状の本体と、前記本体の先端に曲げ案内部を介して接続され、かつ上方に斜めに立ち上がる排出管と、を有するスクリューコンベアである工作機のクーラント循環装置とした。かかるスクリューコンベアでは、間歇運転や、排出管による圧縮により加工液の分離、回収を促進して加工屑と加工液の分離を効率よく行え、容易である。また、工作機の下方に容易に配置できるので、小型化し易い。

本発明の工作機のクーラント循環装置においては、工作機の案内部の出口で加工屑と加工液を分離し、加工液を天井配管でクーラントへ回収するようにしたので、加工液の漏れや、こぼれが無く、蒸散も少ない。また、漏れ等を容易に発見できるものとなり、環境汚染がなく、万一汚染しても汚染の広がりを最小限にできる。また、工作機とクーラントは近接して配置してもよいが、互いに離れた場所、あるいは別建家に配置する場合に効果的である。さらに、クーラント装置を工場外へ設ければ、工場内の環境もよりよくなるという効果を奏する。さらに、請求項２に記載の発明においては、加工部及び案内部と分離装置間を密閉したので、さらに蒸散を微少又はなくすことができる。

また、クーラント装置と複数の工作機を天井配管を介して接続した集中クーラント方式でもピットが不要で配管も容易であるので、工場環境が改善する（請求項２）。さらに、分離装置として流入口と、曲げ案内部と、上方斜めに立ち上がる排出管を有するスクリューコンベアをほぼ水平に配置し、加工液と加工屑の分離を促進するので、加工屑への加工液の付着による外部への漏出を減少させ、加工液の蒸散を防止するので、外部への汚染が減少する。また、加工液の回収率もよいものとなった。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態を示す工作機のクーラント循環装置の概略説明図、図２は図１に用いる工作機及び分離装置等を示す正面図である。図１に示すように、本発明の工作機のクーラント循環装置１００は、加工液１０を用いて加工する加工部３２を有する工作機３１と、加工部から排出される加工屑１１及び加工液を落下させる案内部（シュート）３５と、案内部の出口（シュート出口）３５ａに接続され加工屑と加工液とを分離する分離装置（スクリューコンベア）１と、分離装置により分離された加工屑を工作機外へ排出する排出装置（スクリューコンベア排出管）５と、排出装置の出口５ａに配置され分離された加工屑を回収する加工屑収納容器３６と、分離装置により分離された加工液を集流し排出する加工液排出ポンプ１９と、加工液排出ポンプの出口１９ａに一端１０１ａが接続された第一の天井配管１０１と、第一の天井配管の他端１０１ｂに接続されたクーラント装置３７と、クーラント装置により再生された加工液を工作機に供給する第二の天井配管１０２とから構成されている。クーラント装置３７と工作機３１とは仕切壁１０３を間にして離隔して設置され、クーラント装置にはさらに、同様に図示しない複数の工作機に天井配管を介して接続されている

図２に示すように、工作機３１は例えばＮＣ工作機械である。ＮＣ工作機３１は、ワークを回転保持するワークチャックとワークを加工する工具を移動、回転させるワークスピンドルをＮＣプログラムに従って制御し、ワークを加工するものである。加工に当たって、加工性能を確保するため、あるいは加工屑を効率よく排除するためクーラント等の加工液を供給しながら加工する。ＮＣ工作機３１は、デザインや取扱等の理由の他、加工部３２での加工液１０や加工屑１１の飛散を防止するためカバー３３で覆ようにしている。また、加工部へのワークの搬入搬出等の為の扉３４が設けられている。また、加工屑、加工液を外部に排出する為に加工部３２の下方にシュート３５が設けられている。

シュート３５の下方には前述したスクリューコンベア１が設けられており、スクリューコンベアの上部開口部３とシュート３５の出口３５ａがほぼ一致するようにされている。スクリューコンベアの排出管５はＮＣ工作機３１の脇へでるようにされ、排出管出口５ａの下に移動可能な加工屑収納容器３６が置かれる。シュート３５の出口３５ａ形状とスクリューコンベア１の上部開口部３の形状は長方形であり、両端をそれぞれの長方形に合わせてステンレス鋼板を枠に組んだダクト４０により密閉接続されている。ダクト４０の本体４１の上面にはＬ字、逆Ｌ字断面のシール部材４３がボルト４４で取付られており、シール部材４３の開口４３ａはシュート出口３５ａの側面に若干のつぶし代（変形代）を残して嵌合するようにされている。本体４１はシール部材４３と反対側に下側開口４１ｂが設けられており、下側開口が上部開口部３の上部に設けられた接続部３ａの内側３ｂに挿入される。接続部３ａ上面３ｃとダクト本体４１の段部４１ｃとの間に角形パッキン４２が挟まれている。ダクト本体４１とシール部材４３とを分離すればそれぞれ上下に移動させ横方向にそれぞれ取り外すことができるようにして、ダクト４０の取付取り外しを行う。

なお、ダクト４０は、工作機側のシュートを上方に外すようにしても良い。また、平板材や山形材等をシュート出口３５ａと接続部３ａの外周にボルト等で組み付けるようにしてもよい。また、両端が角形の留め具を有するゴム製の筒や蛇腹の両端をそれぞれシュート出口３５ａの外周、接続部３ａの外周に嵌合させボルト止めする等してもよい。また、組み付けに当たってパッキン等を用い蒸散等を防止できる程度に適宜密閉構造とするのが好ましい。ダクトの詳細構造についてはかかる他、種々の方法が適用できることはいうまでもない。

スクリューコンベア１の液体受１７から加工液を回収する加工液排出ポンプ１９により、加工液は第一の天井配管１０１を通ってクーラント装置３７に回収される。クーラント装置３７は回収された加工液１０を再生し、図示しないクーラント供給ポンプより第二の天井配管１０２を通って、加工部３２に加工液を再供給する。クーラント装置３７は、前述したように、例えばペーパーフィルターを用いたもの、濾過助剤を用いるもの、フィルターを介して吸引したり加圧したりするもの、沈殿方法、マグネット方式、静電方式等の一般的なものであり、説明を省略する。

次にスクリューコンベア１について詳述する。図３は本発明の実施の形態に使用したスクリューコンベアの部分断面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図、図５は図３のＢ−Ｂ線断面図である。図２に示すように、スクリューコンベア１は、先端２ａが０〜５°の傾きになるようにほぼ水平に配置され上方に突出し長手方向に延びる流入口３を有する筒状の本体２と、本体の先端に曲げ案内部４を介して接続され、かつ上方に斜めに立ち上がる排出管（排出装置）５を有する。本体２内には、長手方向を軸６として回転可能にされ、かつ、軸に帯状材７の片側面７ａを溶接等により固定しながら螺旋状に巻き付けるようにされたスクリュー８が回転可能に設けられている。スクリュー８の先端側８ａは曲げ案内部４に臨み図６が図示しない軸受で支持されている。スクリュー８の後端８ｂには軸直角方向にスクリューと干渉しないように隔壁９が設けられ、流入口３から流入する加工液１０及び加工屑１１を収容するようにされている。スクリュー軸６は隔壁を貫通し、スクリューコンベア本体２の後端２ｂに取付けられた電動機付減速機（駆動源）１２の回転軸に接続され、回転可能にされている。隔壁９と軸６とは、加工液等が漏れにくいように、シール材でシールしたり、微少隙間が設けられている。

図２，３に示すように、流入口３の側面３ａには、横長の穴１３が開けられ、この穴１３ににはパンチングメタル１４がボルトにより取付、取り外し可能にされ、パンチングメタルには孔径１ｍｍ程度の多数の微少孔１４ａが形成されており、第一の液体排出口１５が形成されている。第一の液体排出口１５の下辺１３ｃはスクリュー８の上縁８ｃとほぼ同じ高さ（±５ｍｍ程度）又は若干高めにされている。図２，４に示すように、第一の液体排出口１５と反排出管５側に離隔して隔壁９が設けられている。隔壁９の上部には第二の液体排出口１６が設けられている。第二の液体排出口は流入口３より低い位置に設けられ、第二の液体排出口の下辺１６ｃは第一の液体排出口１５より高い位置に設けられている。第一及び第二の液体排出口１５，１６から排出される液体を受ける液体受１７が設けられている。

第一の液体排出口１５の流入口３側に遮蔽板１８が設けられている。遮蔽板は第二の液体排出口１６とは離隔し干渉しないようにされている。また、パンチングメタル１４は取り外し可能にされている。液体受１７は、本体２の真下に長方形にほぼ全長に渡って設けられ、四辺１７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１７ｄが流入口３の縁高さまで延び、さらに流入口周縁向かって折り曲げられ流入口縁に接続固定し蒸散防止カバー２０が設けられ液面の開口が流入口３と開口を共有するようにされている。液体受１７に回収された加工液はポンプ１９により、回収される。スクリューコンベア本体２の円筒部２ｂが隔壁９、液体受１７の側板１７ｃを貫通してフランジ２ｆで側板に固定され、さらに、電動機付減速機１２が取付られている。円筒部２での下方のドレーン穴２１は加工液１０の電動機付減速機への漏れを防止する。

かかる実施の形態において、その作動について図１乃至図５の図面を参照して説明する。図１に示すように、クーラント装置３７から第二の天井配管１０２を通って、加工液１０が工作機３１の加工部３２に供給される（なお、開閉バルブ、ノズル等については省略する）。図２に示すように、加工部３２で排出される加工屑１１及び加工液１０はシュート３５、ダクト４０を通って、スクリューコンベア１の流入口３からスクリューコンベア本体２内に投入される。遮蔽板１８により、加工屑１１及び加工液１０が直接第一の液体排出口１５であるパンチングメタル１４には当たらないのでパンチングメタルの損傷を防ぐ。パンチングメタルに代えフィルター等を使用した場合はより顕著に損傷を防ぐ。加工屑１１はスクリューコンベア本体２に貯まる。電動機付減速機１２を間歇的に動かすことにより、スクリュー８を回転させ、徐々に加工屑を曲げ案内部４に送出する。曲げ案内部４に送られた加工屑はスクリュー８により後から送出される加工屑により圧縮、絞られながら押され、順次曲げ案内部、排出管５を押し上げられ、排出管出口５ａより排出され加工屑収納容器３６内に落下し加工屑として回収される。曲げ案内部４、排出管５内では加工屑１１は圧縮されるので、加工屑に付着又は混合している加工液１０が絞り出され曲げ案内部側に戻され、加工屑収納容器に回収される加工屑の加工液の含有割合少ないものとなり、固形化や焼却等の後工程での処理が容易になる。なお、図においては加工液、加工屑とも一部のみを記載している。

一方、スクリューコンベア本体２は隔壁９と曲げ案内部４及び立ち上がっている排出管５の一部とで容器を形成し、加工液１０が貯留される。貯留された加工液１０は工作機加工部から流出される加工液が溜まるに従って、液面が徐々に上昇する。液面１０ａが第一の液体排出口１５に達すると、微少孔から加工液が流出し、液体受１７に流出し、加工液排出ポンプ１９により第一の天井配管１０１を通ってクーラント装置３７に移送され、一部又は全部が再利用あるいは廃却される。比較的大きな切削屑１１は本体２の下方、スクリュー８側に落ちるが、軽い切削屑、ゴミ、微少切削屑等は加工液に浮遊したり、一緒に流出しようとするが、微少孔を通過できないものは液体受１７側には流出しないので、ポンプ１９や、クーラント装置３７の負荷が軽減し、メンテナンスの頻度を減らし、長寿命がはかれる。パンチングメタルに代えて、フィルター等を用いればよりゴミや微少切削屑、スカム等の流出も阻止できる。また、パンチングメタルは交換可能であり、洗浄等により目詰まりを解消できる。

パンチングメタル（フィルター）１４の目詰まり等を生じたり、過度の加工液１０がスクリューコンベア本体２に流入した場合は、液面が上昇する。液面１０ａが第二の液体排出口１６に達すると、加工液は第二の液体排出口を通って、円筒部２ｄ、隔壁９、液体受１７の側板１７ｃで囲まれた液体受１７に流出（オーバーフロー）する。これにより、第一の液体排出口の目詰まり、急激な流入に対して作業を止めることなく加工屑及び加工液の回収を行うことができる。なお、隔壁９の下方に目の粗い網３８等を設ければ粗大な切削屑等のポンプ１９への流入を減じることができる。なお、ポンプ１９の吸入口は図でみて隔壁１９の右側に設置し、右側の加工液１０′を回収する。

スクリューコンベア本体２や、液体受１７に貯留された加工液は、特に加工液が水溶性等の場合に顕著であるが、常温でも蒸発する。しかし、液体受１７は蒸散防止カバー２０で覆われているので、流入口３以外への加工液の飛散、蒸散はない。さらに、流入口３とシュート３５はダクト４０で接続されているので、シュート上部の加工部３２以外への加工液の飛散、蒸散はない。また、加工液１０はポンプ１９により、天井配管１０１を通って、離隔して設けられたクーラント装置３７へ回収するようにしたので漏れ等を容易に発見できるものとなり、汚染の広がりを最小限にできる。加えるに、加工部３２はカバー３３、扉３４で覆われているので工作機全体から外部への加工液の飛散、蒸散は激減するものとなる。なお、加工部３２に吸気ダクト等を設けて、清浄化処理等をして外部へ排気する等すれば、さらに工場内の環境を良好に保つことができる。

本実施の形態においては、スクリューコンベア１をオーバーフロータイプのものについて説明したが、従来のスクリューコンベアの他、ベルトコンベア等でも同様であることはいうまでもない。

本発明の実施の形態を示す工作機のクーラント循環装置の概略説明図である。図１に用いる工作機及び分離装置等を示す正面図である。本発明の実施の形態に使用したスクリューコンベアの部分断面図である。図３のＡ−Ａ線断面図である。図３のＢ−Ｂ線断面図である。

符号の説明

１分離装置（スクリューコンベア）
２スクリューコンベア本体
２ａスクリューコンベア本体先端
３流入口
４曲げ案内部
５排出装置（排出管）
５ａ排出装置の出口（排出管出口）
１０加工液
１１加工屑
１９加工液排出ポンプ
１９ａ加工液排出ポンプ出口
３１工作機（ＮＣ工作機）
３２加工部
３５案内部（シュート）
３５ａ案内部の出口（シュート出口）
３６加工屑収納容器
３７クーラント装置
４０ダクト
１００工作機のクーラント循環装置
１０１第一の天井配管
１０１ａ第一の天井配管の一端
１０１ｂ第一の天井配管の他端
１０２第二の天井配管

Claims

加工液を用いて加工する加工部を有する工作機と、前記加工部から排出される加工屑及び前記加工液を落下させる案内部と、前記案内部の出口に接続され前記加工屑と加工液とを分離する分離装置と、前記分離装置により分離された加工屑を前記工作機外へ排出する排出装置と、前記排出装置の出口に配置され前記分離された加工屑を回収する加工屑収納容器と、前記分離装置により分離された加工液を集流し排出する加工液排出ポンプと、前記加工液排出ポンプの出口に一端が接続された第一の天井配管と、前記第一の天井配管の他端に接続されたクーラント装置と、前記クーラント装置により再生された加工液を前記工作機に供給する第二の天井配管と、を有することを特徴とする工作機のクーラント循環装置。
前記工作機は加工部を密閉可能にされ、前記案内部と前記分離装置の流入口とがダクトで接続されていることを特徴とする請求項１記載のクーラント循環装置。
前記クーラント装置は複数の工作機のそれぞれに複数の天井配管を介して接続されていることを特徴とする請求項１または２記載の工作機のクーラント循環装置。
前記分離装置はスクリューコンベアであって、該スクリューコンベアは先端が０〜５°の傾きになるようにほぼ水平に配置され上方に突出し長手方向に延びる流入口を有する筒状の本体と、前記本体の先端に曲げ案内部を介して接続され、かつ上方に斜めに立ち上がる排出管と、を有するスクリューコンベアであることを特徴とする請求項１又は２又は３に記載の工作機のクーラント循環装置。