JP2010158745A - クーラント装置 - Google Patents

Abstract

【課題】単純な構成で省スペース化の図れるクーラント装置を提供する。
【解決手段】上面にダーティ液の流入口１１が開口した箱状のケーシング１４と、このケーシング１４内において流入口１１の下方に配置されたドラム型フィルター２０と、このドラム型フィルター２０の下方に配置され、ドラム型フィルター２０で分離された切粉を回収する切粉タンク４０と、ドラム型フィルター２０の内側に配置され、ドラム型フィルター２０を透過したクーラントを回収する一次クリーンタンク３０と、ドラム型フィルター２０の外側に配置され、一次クリーンタンク３０よりも下方において一次クリーンタンク３０から流されるクーラントを貯留する二次クリーンタンク３１と、一次クリーンタンク３０から二次クリーンタンク３１へ流されるクーラントの水流を利用してドラム型フィルター２０を回転させる駆動機構と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、クーラントにワーク加工中に発生した切粉が混ざったダーティ液から、切粉を分離するクーラント装置に関する。

従来のクーラント装置は、ダーティ液の貯槽内からその斜め上方に位置する切粉の排出口へと架け渡されたコンベアチェーンに、ダーティ液を掻き上げる掻上げ板が設けられて構成されているものが一般的であった。このようなクーラント装置では、掻上げ板が貯槽底部から排出口へと移動する方向にコンベアチェーンを回転させることで、掻上げ板が傾斜部分で切粉を掻き上げつつクーラントを落下させて切粉とクーラントとを分離し、排出口から切粉のみを排出するようになっていた（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−１７７７１３号公報

しかしながら、従来のクーラント装置では、掻上げ板や排出口の形状が複雑で掻上げ角度の調整に細かい精度が必要であり、また、コンベアチェーンは、貯槽内の水平部分と斜め上方に傾斜する傾斜部分とが必要となり水平方向に広い設置スペースを必要とするといった問題があった。さらに、コンベアチェーンは大きい負荷で常時駆動させなければならず、駆動機構の大型化を招いていた。

そこで、本発明は前記の問題を解決するために案出されたものであって、単純な構成で省スペース化の図れるクーラント装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するための請求項１に係る発明は、クーラントにワーク加工中に発生した切粉が混ざったダーティ液から、前記切粉を分離するクーラント装置であって、上面に前記ダーティ液の流入口が開口した箱状のケーシングと、このケーシング内において前記流入口の下方に配置されたドラム型フィルターと、このドラム型フィルターの下方に配置され、前記ドラム型フィルターで分離された切粉を回収する切粉タンクと、前記ドラム型フィルターの内側に配置され、前記ドラム型フィルターを透過したクーラントを回収する一次クリーンタンクと、前記ドラム型フィルターの外側に配置され、前記一次クリーンタンクよりも下方において前記一次クリーンタンクから流される前記クーラントを貯留する二次クリーンタンクと、前記一次クリーンタンクから前記二次クリーンタンクへ流される前記クーラントの水流を利用して前記ドラム型フィルターを回転させる駆動機構と、を備えたことを特徴とするクーラント装置である。

このような構成によれば、流入口から流入したダーティ液は、ドラム型フィルター上に落下し、そこで切粉はドラム型フィルター上に残留してクーラントのみがフィルターを透過して、切粉とクーラントとに分離される。クーラントは、ドラム型フィルターの内側の一次クリーンタンクに落下した後、二次クリーンタンクに流されて貯留され、切粉は、一次クリーンタンクから二次クリーンタンクへ流されるクーラントの水流を利用してドラム型フィルターを回転させることで、下方の切粉タンクに落下して回収される。このように本発明によれば、従来と比較して単純な構成でダーティ液から切粉を分離することができ、装置の省スペース化を図ることができる。特に、クーラントの水流を利用してドラム型フィルターを回転させているので、回転駆動機構を別途設けなくて済む。これによって、より一層の構成の単純化および省スペース化を図ることができる。

請求項２に係る発明は、駆動機構の回転軸に、オイルスキマーの駆動軸が接続されていることを特徴とする請求項１に記載のクーラント装置である。

このような構成によれば、オイルスキマーの回転駆動機構を別途設けなくて済むので、さらなる構成の単純化および省スペース化を図ることができる。

請求項３に係る発明は、前記流入口に、前記ダーティ液の重量によって下方に回動するとともにその先端が前記ドラム型フィルターの外周面に当接する回動カバーを設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクーラント装置である。

このような構成によれば、回動カバーによって、流入口とドラム型フィルターとを架け渡す壁面が形成されるので、ドラム型フィルター上に落下するダーティ液が飛び散っても、ドラム型フィルターの下方に落下するのを防止でき、クーラントをクリーンタンクに確実に回収することができる。

本発明によれば、クーラント装置において、単純な構成で省スペース化を図ることができるといった優れた効果を発揮する。

本発明に係るクーラント装置を示した一部破断斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 図３のＣ−Ｃ線断面図である。

本発明に係るクーラント装置を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、かかるクーラント装置をワーク加工室エリアの下方にベッドがないベッドレスタイプの工作機械に設置した場合を例にあげて説明する。

工作機械は、ワークの加工を行う加工ユニットと、ワークの加工中に生じる切粉とクーラントが混ざったダーティ液を回収して、切粉とクーラントを分離して、ワーク加工室エリアにクーラントを循環させるクーラント装置と、工作機械の動作を制御する制御ユニットとを備えている。

ベッドレスタイプの工作機械によれば、通常の工作機械ではコラムの下部に設けられていたベッドがないので、ワーク加工室エリアの下方にベッドが突出せず、クーラント装置の設置スペースを上下方向において、通常の工作機械よりも大きく確保することができる。

図１および図２に示すように、クーラント装置１０は、ワーク加工室エリアの下部空間に配置されるものであって、ワーク加工室エリアに対向する、ダーティ液の流入口１１が上面に開口して形成されたケーシング１４を備えている。流入口１１の周囲は、流入口１１に向かってダーティ液が流れるように漏斗状に傾斜して形成されている。流入口１１の下方には、円筒状に形成されたドラム型フィルター２０が設けられている。また、ドラム型フィルター２０の内側には、その上部２０ａを透過したクーラントを回収する一次クリーンタンク３０が設けられている。ドラム型フィルター２０の外側で、一次クリーンタンク３０の斜め下方には、二次クリーンタンク３１（図１および図４参照）が設けられている。一次クリーンタンク３０で回収されたクーラントは、二次クリーンタンク３１へと流される。ドラム型フィルター２０の下方には、ドラム型フィルター２０で分離された切粉を回収する切粉タンク４０が設けられている。

ドラム型フィルター２０は、例えば、ステンレス等の金属製メッシュ、もしくは薄板の枠体に布状フィルターを張り合わせたもの等から構成されており、目の粗さは、例えば♯４０メッシュである。ドラム型フィルター２０は、帯状に形成された金属製メッシュの長手方向両端を互いに接続することで円筒状に形成されている。ドラム型フィルター２０の内部には回転軸２１が設けられており、その軸長方向一端（図１中、右上側）で、スポーク（図示せず）等を介して、ドラム型フィルター２０と回転軸２１とが連結されている。

図１および図３に示すように、回転軸２１の軸長方向他端（図１中、左下側）には、一次クリーンタンク３０から二次クリーンタンク３１へ流されるクーラントの水流を受ける水車型のギヤ２２が設けられている。回転軸２１は、ドラム型フィルター２０の軸長方向端部よりも外側に延出して形成されており、ギヤ２２は、ドラム型フィルター２０の外側に位置している。ギヤ２２は、放射状に配置された複数の羽根２２ａと、羽根２２ａの幅方向両側を押さえる一対の押さえ板２２ｂ，２２ｂとを備えて構成されている。このギヤ２２の羽根２２ａでクーラントの水流を受けて、回転軸２１を回転させるようになっている。このギヤ２２が、一次クリーンタンク３０から二次クリーンタンク３１へ流されるクーラントの水流を利用してドラム型フィルター２０を回転させる駆動機構を構成する。

なお、クーラントの使用量が少なく、ギヤ２２のみではドラム型フィルター２０の回転駆動が難しい場合には、補助的にドラム型フィルター２０を回転させるためのモータを設けたり、外部から手動でドラム型フィルター２０を回転させたりするように構成してもよい。

ドラム型フィルター２０では、ワークの加工時に、上部２０ａにダーティ液が落下して、載置されることで、クーラントはドラム型フィルター２０を透過して下方に落下し、切粉はドラム型フィルター２０上に残置する。ドラム型フィルター２０上の切粉は、ドラム型フィルター２０が回転することによって、下方に落下し切粉タンク４０（図２および図４参照）に回収される。

図２および図４に示すように、切粉タンク４０は、上部が開口した箱状で、ドラム型フィルター２０の下方全体を覆うように形成されている。切粉タンク４０は、ドラム型フィルター２０の下方でクーラント装置１０の外部に引き出し可能に設けられている。

図１および図２に示すように、ドラム型フィルター２０の上方に位置する流入口１１には、ダーティ液の重量によって下方に回動するとともにその先端がドラム型フィルター２０の外周面に当接する回動カバー１２が設けられている。流入口１１は、矩形を呈しており、ドラム型フィルター２０の軸長方向と直交する水平方向両端で互いに対向する辺に回動カバー１２，１２がそれぞれ設けられている。回動カバー１２は、矩形のプレートにて構成されており、その一辺が、バネヒンジ１３（図２参照）を介して流入口１１の互いに対向する各辺に回動可能に支持されている。バネヒンジ１３は、ダーティ液が流れず荷重がかからない状態では、回動カバー１２を水平状態（図２中、二点鎖線にて示す状態）に保つように構成されている。バネヒンジ１３のバネ力は、回動カバー１２上にダーティ液が流れると、その重量によって回動カバー１２が下方に回動する程度の付勢力に設定されている。回動カバー１２は、下方に回動したときに、その下端部が、ドラム型フィルター２０の外周面に当接する（図２中、実線にて示す状態）長さを有している。

図１および図４に示すように、流入口１１の周縁のドラム型フィルター２０の軸長方向両端には、壁面１４ａ，１４ｂがそれぞれ近接して設けられている。ドラム型フィルター２０の軸長方向一端（図１中、右上側）側に位置する壁面１４ａは、クーラント装置１０のケーシング１４の一部にて構成されており、クーラント装置１０の下部まで延在して形成されている。ドラム型フィルター２０の軸長方向他端（図１中、左下側）側に位置する壁面１４ｂは、クーラント装置１０の上端から垂れ下がった垂壁状に形成され、ダーティ液の落下部分をカバーするとともに、一次クリーンタンク３０から延出するパイプ３６等に干渉しないように構成されている。

図２に示すように、ドラム型フィルター２０の側方には、ドラム型フィルター２０の外周面に付着した切粉を剥がすスクレーパー２４が近接して設けられている。スクレーパー２４は、ドラム型フィルター２０の軸長方向長さと同等の長さを有している。スクレーパー２４は、ドラム型フィルター２０の表面が上に向かって回転する部分に設けられている。スクレーパー２４は、その先端がドラム型フィルター２０の表面に近接しており、ドラム型フィルター２０の表面に付着した切粉を掻き落として落下させる。スクレーパー２４は、切粉タンク４０の開口部上方に配置されており、掻き落とされた切粉は、切粉タンク４０に回収される。なお、スクレーパー２４の設置位置は、前記位置に限定されるものではない。

一方、ドラム型フィルター２０の内側には、ドラム型フィルター２０の外周面に付着した切粉を内側から吹き飛ばすエアブロー装置２５が設けられている。エアブロー装置２５は、回転軸２１の下方に設けられたブロー管２６と、ブロー管２６に圧縮空気を供給する圧縮空気供給手段（図示せず）とを備えて構成されている。ブロー管２６には、ドラム型フィルター２０の軸長方向全長に亘って所定ピッチで貫通孔（図示せず）が形成されており、この貫通孔から圧縮空気が吹き出るように構成されている。貫通孔は、ブロー管２６の下部に形成されており、ドラム型フィルター２０の内側から下方に向けて切粉を吹き飛ばすように構成されている。吹き飛ばされた切粉は、下方の切粉タンク４０に落下して回収される。

図１乃至図４に示すように、一次クリーンタンク３０は、ドラム型フィルター２０の内側で、回転軸２１の上方に配置されている。一次クリーンタンク３０は、上部が開口した浅い箱状で、平面視長方形を呈している。この長方形の長辺は、ドラム型フィルター２０の軸方向長さと同等の長さを有している。長方形の短辺は、流入口１１に設けられた一対の回動カバー１２，１２が下方に回動してドラム型フィルター２０の外周面に当接したときの、回動カバー１２，１２の先端間の距離よりと同等の長さあるいはそれよりも長い長さを有している。これによって、一次クリーンタンク３０は、少なくともドラム型フィルター２０の上部のダーティ液の落下領域の下方全体を覆うようになっている。

ギヤ２２が配置された側の、一次クリーンタンク３０の側面には、二次クリーンタンク３１の上方に延出するパイプ３６が側面を貫通して接続されている。パイプ３６の先端部は下側に屈曲して下方に向かって開口している。パイプ３６の先端の開口は、二次クリーンタンク３１の上方で且つ、回転軸２１の端部の水車型のギヤ２２の中心から偏心した羽根２２ａの上方に位置している。このような構成によって、一次クリーンタンク３０内のクーラントは、パイプ３６内を通過してその先端から流下し、ギヤ２２を回転させた後に、下方の二次クリーンタンク３１に流下する。

二次クリーンタンク３１は、ドラム型フィルター２０の斜め下方で、切粉タンク４０の側方に並んで配置されている。二次クリーンタンク３１は、上部が開口した箱状を呈し、パイプ３６から流下したクーラントを受ける。二次クリーンタンク３１は、一次クリーンタンク３０よりも大きい容量に形成されており、クーラントを貯留するものである。二次クリーンタンク３１には、クーラントをワーク加工室エリアに循環させるポンプが取り付けられている。

二次クリーンタンク３１の上部には、クーラントに混入した駆動油等の浮上油を回収するオイルスキマー３２が設けられている。オイルスキマー３２は、金属製または樹脂製のベルト３２ａをクーラント上から内部に回転させることで、表面の浮上油をベルト３２ａに絡め取って回収する。本実施形態では、ベルト３２ａの駆動軸３２ｂは、ドラム型フィルター２０の回転軸２１と平行に配置されており、連結ギヤ３３を介して連結されている。これによって、オイルスキマー３２が、ドラム型フィルター２０の回動と同時に回転駆動するようになっている。なお、ベルト３２ａの回転は、前記構成に限定されるものではなく、別途駆動回転機構を設けて回転させるようにしてもよい。

図１に示すように、二次クリーンタンク３１の上部には、液面計３４が設けられており、タンク内のクーラント量を検知できるようになっている。さらに、二次クリーンタンク３１の上部には、低圧タンク３５ａと中圧タンク３５ｂが設けられており、クーラントをワーク加工室エリアに送り込む作動等に利用されている。

次に、工作機械を用いてワークを加工する際のクーラント装置の作用を説明する。

工作機械でワークの加工を行う際には、低圧タンク３３ａと中圧タンク３３ｂによってポンプを作動させて、ワーク加工室エリアにクーラントを循環させて供給する。

このとき、クーラントや切粉は、下方のクーラント装置１０上に落下する。そして、クーラントに切粉が混ざったダーティ液は、クーラント装置１０上部の傾斜部分から流入口１１へと流れる。そして、流入口１１の回動カバー１２上にダーティ液が流れると、図２に示すように、ダーティ液の重量によって回動カバー１２が下方へ回動し、ダーティ液がドラム型フィルター２０の上部２０ａの上面に落下する。このとき、回動カバー１２は、その下端がドラム型フィルター２０の表面に当接して、ドラム型フィルター２０の移動方向両側において、壁面を形成することになる。これと合わせて、ドラム型フィルター２０の軸長方向両端には、壁面１４ａ，１４ｂが近接している。これによって、ドラム型フィルター２０のダーティ液の落下領域の周囲は壁面で覆われることとなり、落下してきたダーティ液が飛び跳ねたとしても、ドラム型フィルター２０の下方へ落下するのを防止することができる。

そして、ドラム型フィルター２０上に落下したダーティ液から、クーラントがドラム型フィルター２０を透過して一次クリーンタンク３０に落下する。このとき、ダーティ液は、前記したようにドラム型フィルター２０の下方に落下しないので、確実に一次クリーンタンク３０に回収できる。一次クリーンタンク３０に落下したクーラントは、二次クリーンタンク３１へと流れて貯留される。二次クリーンタンク３１に貯留されたクーラントはオイルスキマー３２によって、浮上油を除去されてクリーンなクーラントとなり、低圧タンク３３ａと中圧タンク３３ｂによって作動されるポンプによってワーク加工室エリアへと送られる。

クーラントが、一次クリーンタンク３０から二次クリーンタンク３１に流れるときに、ギヤ２２を回転させて、ドラム型フィルター２０を回転させる。このとき、回動カバー１２の先端は、ドラム型フィルター２０の外周面に当接しているが、ドラム型フィルター２０の外周面が、回動カバー１２の先端に対して摺動して回転する。そして、ドラム型フィルター２０上で残置した切粉は、回転方向前方側に位置する回動カバー１２の近傍に貯められる。その後、ワークの加工が停止すると、回動カバー１２にダーティ液の荷重がかからなくなって、元の水平状態に戻る。このとき、一次クリーンタンク３０内に残っているクーラントの二次クリーンタンク３１への流れによって、ドラム型フィルター２０が回転し、切粉が下方に落下して切粉タンク４０へと回収される。

ドラム型フィルター２０から下方に落下せずに、表面に付着している切粉は、エアブロー装置２５によって、下方に吹き飛ばされて、切粉タンク４０へと回収される。さらに、エアブロー装置２５によっても落下しなかった切粉は、下流側に設けられたスクレーパー２４で掻き落とされて、切粉タンク４０へと回収される。切粉タンク４０内に所定量の切粉が溜まったら、切粉タンク４０を外部に取り出して切粉を排出する。

以上説明したように、本実施形態に係るクーラント装置１０によれば、流入口１１から流入したダーティ液は、ドラム型フィルター２０上に落下し、そこで切粉はドラム型フィルター上に残留してクーラントのみがドラム型フィルター２０を透過して、切粉とクーラントとに分離される。したがって、本実施形態に係るクーラント装置１０は、従来の掻上げ型のコンベアと比較して、利用エネルギーが非常に小さい。また、本発明では、クーラントの水流を利用してドラム型フィルター２０を回転させているので、回転駆動機構を省略することができる。また、切粉は、ドラム型フィルター２０を回転させることで、下方の切粉タンク４０に落下させているが、その回転負荷は非常に小さいので、クーラントの水流で得ることが可能である。したがって、本実施形態に係るクーラント装置１０によれば、回転駆動機構の単純化および省エネルギー化を達成することができる。

さらに、クーラント装置１０は、概ね、切粉タンク４０が、ドラム型フィルター２０の下方に設けられており、ドラム型フィルター２０と二次クリーンタンク３１の設置スペースがあれば済むので、装置の省スペース化を図ることができる。

さらに、ドラム型フィルター２０の回転軸２１に、オイルスキマー３２のベルト３２ａの駆動軸３２ｂが接続されているので、オイルスキマー３２の回転駆動機構を別途設けなくて済むので、より一層、クーラント装置１０の構成の単純化および省スペース化を図ることができる。

また、スクレーパー２４とエアブロー装置２５を設けたことによって、切粉を確実に落下させて効率よく回収することができる。さらに、ドラム型フィルター２０に付着した切粉を除去できるので、ドラム型フィルター２０の上部２０ａのダーティ液の落下位置におけるクーラントの透過率の低下を防止することができる。

さらに、流入口１１に、回動カバー１２を設けたことによって、ダーティ液の落下領域の周囲に壁面が形成されるので、ドラム型フィルター２０上に落下するダーティ液が、飛び散っても、ドラム型フィルター２０の下方に落下するのを防止でき、クーラントを一次クリーンタンク３０に確実に回収することができる。

以上、本発明の最良の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能であるのは勿論である。例えば、本実施形態では、ベッドレスタイプの工作機械１に適用した場合を例に挙げて説明したが、ベッドを設ける通常の工作機械であっても適用可能であるのは勿論である。この場合も、クーラント装置の省スペース化を達成できるといった作用効果は得られる。

また、本実施形態では、水車型のギヤ２２の上方のパイプ３６からクーラントを流して、ギヤ２２を介して、クーラントの流下方向と直交する回転軸２１を回転させているが、水流で回転軸２１を回転させる構成はこれに限定されるものではない。例えば、プロペラ型の水車を設けて、クーラントの流下方向と平行の回転軸を回転させて、その回転力を、ギヤを介して回転軸２１に伝達するようにしてもよい。

１０ クーラント装置
１１ 流入口
１２ 回動カバー
１４ ケーシング
２０ ドラム型フィルター
２１ 回転軸
３０ 一次クリーンタンク
３１ 二次クリーンタンク
３２ オイルスキマー
３２ｂ 駆動軸
４０ 切粉タンク

Claims (3)

1. クーラントにワーク加工中に発生した切粉が混ざったダーティ液から、前記切粉を分離するクーラント装置であって、
   上面に前記ダーティ液の流入口が開口した箱状のケーシングと、
   このケーシング内において前記流入口の下方に配置されたドラム型フィルターと、
   このドラム型フィルターの下方に配置され、前記ドラム型フィルターで分離された切粉を回収する切粉タンクと、
   前記ドラム型フィルターの内側に配置され、前記ドラム型フィルターを透過したクーラントを回収する一次クリーンタンクと、
   前記ドラム型フィルターの外側に配置され、前記一次クリーンタンクよりも下方において前記一次クリーンタンクから流される前記クーラントを貯留する二次クリーンタンクと、
   前記一次クリーンタンクから前記二次クリーンタンクへ流される前記クーラントの水流を利用して前記ドラム型フィルターを回転させる駆動機構と、を備えた
   ことを特徴とするクーラント装置。
2. 前記駆動機構の回転軸に、オイルスキマーの駆動軸が接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のクーラント装置。
3. 前記流入口に、前記ダーティ液の重量によって下方に回動するとともにその先端が前記ドラム型フィルターの外周面に当接する回動カバーを設けた
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のクーラント装置。

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