JP2011025391A

JP2011025391A - 回転ドラム型砥粒回収装置

Info

Publication number: JP2011025391A
Application number: JP2009176267A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Miyagawa; 和彦宮川; Shinichi Tomosada; 新一友定
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Finetech Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Finetech Ltd
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2011-02-10
Anticipated expiration: 2029-07-29
Also published as: JP5430271B2

Abstract

【課題】スラッジからの砥粒の分離率を高め、可能な限り使用済みの砥粒を回収することができる回転ドラム型砥粒回収装置を提供する。
【解決手段】複数の磁石１４、１４、・・・が配置された内筒１５と、内筒１５の周囲を非磁性材で覆う外筒１９とを有し、内筒１５と外筒１９とが同心で回転することが可能な回転ドラム１３を備える。内筒１５は、隣接する２つの磁石１４、１４が互いに他極が外側を向くように交互に配置してあり、砥粒を含む処理済クーラント液が、回転ドラム１３の回転方向に沿って、回転ドラム１３の下部にて流れるようにしてあり、回転ドラム１３の最下点近傍に砥粒を排出する排出口２２を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、処理済クーラント液に含まれるラップ砥粒を回収する回転ドラム型砥粒回収装置に関する。

金属材料、特に鉄鋼材料に代表される磁性材料の切削加工、研削加工等において、クーラント液とともに排出される切削屑、切粉等は、液分と分離させて回収する。切削屑、切粉等は様々な形状を有していることから、回収効率の観点から種々の磁気分離(回収)装置が開発されている。

例えば、特許文献１には、従来の回転ドラム型磁気分離装置が開示されている。図１は、従来の回転ドラム型磁気分離装置の構成を示す回転ドラムの回転軸に直交する面での断面図である。図１に示すように、従来の回転ドラム型磁気分離装置は、箱型の本体１内にクーラント液を溜め置く液溜め部２が設けられている。液溜め部２を二分するように、本体１の中央部近傍に回転ドラム３が略水平方向を回転軸として軸支されている。回転ドラム３は、ステンレス鋼等の非磁性材からなる円筒体をなしており、外周面に複数の磁石４、４、・・・を所定の配列で配置してある内筒５を外筒９の内部に同軸に固定してある。複数の磁石４、４、・・・の極性は、処理済クーラント液に含まれる切削屑、切粉、あるいは表面研磨のための砥粒等を磁着させることができるように、回転ドラム３の外周面近傍に所定の磁束を発生させるよう配置されている。

特許文献１では、回転ドラム３の液溜め部２に浸漬する部分から頂上部までの間、すなわち回転ドラム３の外周の略４分の３に相当する部分に対応する内筒５に、複数の磁石４、４、・・・が配置されている。残りの略４分の１に相当する部分には内筒５に磁石４、４、・・・が配置されておらず、磁力が作用しないように構成されている。

回転ドラム３の外筒９は、図１の反時計回りに回転する。磁石４、４、・・・の磁力によって液溜め部２の下部にて外筒９に吸着されたスラッジは、外筒９の回転に伴って回転ドラム３の頂上部へと搬送さる。頂上部を通過した時点で内筒５の磁石４、４、・・・が存在しない部分に搬送されるので、吸着されているスラッジは磁力による吸着力を失い、回転ドラム３に当接するスクレーパ７にて掻き取られて回収される。回転ドラム３の頂上部近傍には、ゴム等の弾性体を表面に配してある絞りローラ６が設けられており、所定の押圧で回転ドラム３の外周面に当接されている。回転ドラム３と絞りローラ６との間を吸着されたスラッジが通過することにより、スラッジに含まれている液分が絞り取られ、磁力が及ばない位置にて切削屑、切粉等が分離される。

特開２０００−０７９３５３号公報

しかし、特許文献１に開示されている回転ドラム型磁気分離装置では、処理済クーラント液に含まれる切削屑、切粉、あるいは表面研磨のための砥粒等を回転ドラム３の外筒９の表面に磁着させることができるが、砥粒だけを別個に分離して回収することができないという問題点があった。すなわち、砥粒は清浄なクーラント液に一定の割合で混合され、研磨処理等を行った後、スラッジに混合された状態で磁気分離装置へと誘導される。したがって、砥粒を別個に分離して回収できない場合、毎回新たな砥粒をクーラント液に混合する必要があり、まだ使用することができる砥粒でさえ、スラッジとともに廃棄されるという問題点があった。また、砥粒は高価であることから、可能な限り再利用することが好ましい。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、スラッジからの砥粒の分離率を高め、可能な限り使用済みの砥粒を回収することができる回転ドラム型砥粒回収装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１発明に係る回転ドラム型砥粒回収装置は、複数の磁石が配置された内筒と、該内筒の周囲を非磁性材で覆う外筒とを有し、前記内筒と前記外筒とが同心で回転することが可能な回転ドラムを備え、処理済クーラント液中の砥粒を回収する回転ドラム型砥粒回収装置において、前記内筒は、隣接する２つの磁石が互いに他極が外側を向くように交互に配置してあり、砥粒を含む前記処理済クーラント液が、前記回転ドラムの回転方向に沿って、前記回転ドラムの下部にて流れるようにしてあり、前記回転ドラムの最下点近傍に砥粒を排出する排出口を備えることを特徴とする。

第１発明では、複数の磁石が配置された内筒と、該内筒の周囲を非磁性材で覆う外筒とを有し、内筒と外筒とが同心で回転する。内筒は、隣接する２つの磁石が互いに他極が外側を向くように交互に配置してあり、砥粒を含む処理済クーラント液が、回転ドラムの回転方向に沿って、回転ドラムの下部にて流れることにより、回転ドラムに磁着したスラッジ、砥粒等は、比較的長時間、クーラント液に浸漬されるので、比較的質量の大きい砥粒がクーラント液中へ遊離しやすく、回転ドラムから剥離しやすくなる。そして、回転ドラムの最下点近傍に砥粒を排出する排出口を備えることにより、回転ドラムから剥離した砥粒を排出口から確実に排出することができ、砥粒のみを回収することが可能となる。

また、第２発明に係る回転ドラム型砥粒回収装置は、第１発明において、前記回転ドラムは、前記内筒が固定されており、前記外筒が回転するようにしてあることを特徴とする。

第２発明では、回転ドラムの内筒を固定し、外筒を回転させるようにすることで、外筒の表面に磁着したスラッジ等を確実に分離することができる。また、磁石とスラッジとの間の外筒が移動するので、スラッジとともに磁着している砥粒が剥離しやすく、砥粒だけを別個に回収しやすくなる。

また、第３発明に係る回転ドラム型砥粒回収装置は、第１又は第２発明において、前記回転ドラム下部を通過した後の処理済クーラント液の液面近傍に、前記回転ドラム表面との間に所定の間隔を有するように板部材を備えることを特徴とする。

第３発明では、回転ドラム下部を通過してスラッジを外筒の表面に磁着させた後のクーラント液の液面近傍に、回転ドラム表面との間に所定の間隔を有するように板部材を備えることにより、外筒の表面に立ち上がっている状態でスラッジとともに磁着している砥粒だけを直接的に掻き落とすことができ、より多くの砥粒を回収することが可能となる。

また、第４発明に係る回転ドラム型砥粒回収装置は、第１乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記回転ドラム下部を通過した後の処理済クーラント液の液面上方に、前記回転ドラム表面に清浄なクーラント液を吐出する吐出口を備えることを特徴とする。

第４発明では、回転ドラム下部を通過してスラッジを外筒の表面に磁着させた後のクーラント液の液面上方に、回転ドラム表面に清浄なクーラント液を吐出する吐出口を備えることにより、外筒の表面に磁着しているスラッジに含まれる砥粒だけを清浄なクーラント液により直接的に流し落とすことができ、より多くの砥粒を回収することが可能となる。

また、第５発明に係る回転ドラム型砥粒回収装置は、第１乃至第４発明のいずれか１つにおいて、前記回転ドラムの回転速度を周期的に変動するようにしてあることを特徴とする。

第５発明では、回転ドラムの回転速度を周期的に変動させることにより、外筒の表面に磁着している砥粒に加速度を生じさせることができ、より剥離しやすくすることで、より多くの砥粒を回収することが可能となる。

上記構成により、砥粒を含む処理済クーラント液が、回転ドラムの回転方向に沿って、回転ドラムの下部にて流れることにより、回転ドラムに磁着したスラッジ、砥粒等は、比較的長時間、クーラント液に浸漬されるので、比較的質量の大きい砥粒がクーラント液中へ遊離しやすく、回転ドラムから剥離しやすくなる。そして、回転ドラムの最下点近傍に砥粒を排出する排出口を備えることにより、回転ドラムから剥離した砥粒を排出口から確実に排出することができ、砥粒のみを回収することが可能となる。

従来の回転ドラム型磁気分離装置の構成を示す回転ドラムの回転軸に直交する面での断面図である。本発明の実施の形態に係る回転ドラム型砥粒回収装置の構成を示す回転ドラムの回転軸に直交する面での断面図である。磁石との相対位置によるラップ砥粒の磁着状態を示す模式図である。本発明の実施の形態に係る回転ドラム型砥粒回収装置の、板部材を設けた場合の構成を示す回転ドラムの回転軸に直交する面での断面図である。本発明の実施の形態に係る回転ドラム型砥粒回収装置の、清浄なクーラント液を吐出する吐出口を設けた場合の構成を示す回転ドラムの回転軸に直交する面での断面図である。本発明の実施の形態に係る回転ドラム型砥粒回収装置を用いた場合の、砥粒回収効果を示すグラフである。

以下に、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳細に説明する。図２は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型砥粒回収装置の構成を示す回転ドラムの回転軸に直交する面での断面図である。図２に示すように、本実施の形態に係る回転ドラム型砥粒回収装置は、箱型の本体１１内にクーラント液を溜め置く液溜め部１２が設けられている。液溜め部１２を二分するように、本体１１の中央部近傍に回転ドラム１３が回転することが可能に略水平方向を回転軸として軸支されている。

回転ドラム１３は、円筒体をなしており、外周面に複数の磁石１４、１４、・・・を所定の配列で配置してある内筒１５をステンレス鋼等の非磁性材からなる外筒１９の内部に同心に設けてある。複数の磁石１４、１４、・・・は、隣接する２つの磁石１４、１４の外周側磁極が互いに相違するよう、複数の磁石１４、１４、・・・を略環状の磁石列として配置してある。これにより、処理済クーラント液に含まれる切削屑、切粉等のスラッジ、あるいはスラッジに混合している砥粒等を磁着させることができるように、回転ドラム１３の外周面近傍に所定の磁束を発生させることができる。

複数の磁石１４、１４、・・・は、回転ドラム１３の液溜め部１２に浸漬する部分から頂上部までの間、すなわち回転ドラム１３の外周の略４分の３に相当する部分に対応する内筒１５に配置されている。残りの略４分の１に相当する部分には内筒１５に磁石１４、１４、・・・が配置されておらず、磁力が作用しないように構成されている。

回転ドラム１３の外筒１９は、図２の反時計回りに回転する。磁石１４、１４、・・・の磁力によって液溜め部１２の下部にて外筒１９に吸着されたスラッジは、外筒１９の回転に伴って回転ドラム１３の頂上部へと搬送される。頂上部を通過した時点で内筒１５の磁石１４、１４、・・・が存在しない部分に搬送されるので、吸着されているスラッジは磁力による吸着力を失い、回転ドラム１３に当接するスクレーパ１７にて掻き取られて回収される。回転ドラム１３の頂上部近傍には、ゴム等の弾性体を表面に配してある絞りローラ１６が設けられており、所定の押圧で回転ドラム１３の外周面に当接されている。回転ドラム１３と絞りローラ１６との間を吸着されたスラッジが通過することにより、スラッジに含まれている液分が絞り取られ、磁力が及ばない位置にて切削屑、切粉等のみが分離される。

スラッジを含む処理済クーラント液は、クーラント液流入口２０から本体１１内へ流入して、回転ドラム１３の下部を通過してクーラント液流出口２１から排出される。すなわち、回転ドラム１３の下部では、処理済クーラント液が流れる方向と回転ドラム１３の回転方向とが略一致しており、スラッジを含む処理済クーラント液は、従来の回転ドラム型磁気分離装置と比べて、長時間回転ドラム１３の下部に滞留する。

したがって、回転ドラム１３の下部に滞留している間に、スラッジに含まれている比較的サイズが大きい砥粒、例えばラップ盤での表面研磨加工に用いる砥粒（以下、ラップ砥粒）がスラッジから分離する割合が高くなり、回転ドラム１３から剥離してクーラント液路２３の下部に滞留する。本実施の形態では、クーラント液路２３の下部であって、回転ドラム１３の最下点近傍に、ラップ砥粒を外部へ排出するための砥粒排出口２２を設けてある。これにより、スラッジから分離したラップ砥粒は、砥粒排出口２２から回収することができ、ラップ砥粒を再利用することができる。

なお、砥粒排出口２２の大きさ及び断面形状は特に限定されるものではないが、少なくとも液溜め部１２の液面の高さが低くならない大きさであることが必要である。すなわち、クーラント液流入口２０から流入するクーラント液の流量と、クーラント液流出口２１から排出されるクーラント液の流量及び砥粒排出口２２から排出されるラップ砥粒等を含むクーラント液の流量の和とが略等しいことが好ましい。

また、ラップ砥粒のうち、スラッジよりもサイズが大きいものは、隣接する磁石１４、１４の境界では剥離しにくいが、磁石１４の中央近傍では、磁界に沿って磁石１４の表面に対して略直交する方向へと立ち上がりやすい。図３は、磁石１４、１４との相対位置によるラップ砥粒の磁着状態を示す模式図である。図３に示すように、磁石１４、１４間の磁界により、磁石１４、１４の境界近傍ではラップ砥粒３１が磁石１４の表面に密着しているが、磁石１４の中央近傍では、ラップ砥粒３２は、磁界に沿って磁石１４の表面に対して略直交する方向へと立ち上がる傾向にある。

また、回転ドラム１３の下部を通過してスラッジが回転ドラム１３の磁石１４、１４、・・・に磁着した後のクーラント液の液面近傍に、ラップ砥粒を掻き落とすための板部材を設けても良い。図４は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型砥粒回収装置の、板部材を設けた場合の構成を示す回転ドラム１３の回転軸に直交する面での断面図である。図４に示すように、板部材４１は、回転ドラム１３の外筒１９の表面との間に所定の間隔を有しており、回転ドラム１３の外筒１９の表面に磁着したスラッジは該間隔を通過することができる。

一方、磁石１４の中央近傍が、板部材４１が設けてある位置よりも、回転ドラム１３の回転方向の手前側になるように磁石１４を配置することが好ましい。このように配置することで、板部材４１近傍ではラップ砥粒が磁石１４の表面に対して略直交する方向へと立ち上がった状態となりやすい。したがって、板部材４１と回転ドラム１３の外筒１９の表面との間の所定の間隔を、磁石１４の表面に対して略直交する方向へと立ち上がったラップ砥粒の大きさよりも小さく設定しておくことにより、スラッジのみが通過し、ラップ砥粒のみを板部材４１により下部へ掻き落とすことができる。これにより、より多くのラップ砥粒を回収することが可能となる。

また、回転ドラム１３の下部を通過してスラッジが回転ドラム１３の磁石１４、１４、・・・に磁着した後のクーラント液の液面上方に、回転ドラム１３の外筒１９の表面に清浄なクーラント液を吐出する吐出口を設けても良い。図５は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型砥粒回収装置の、清浄なクーラント液を吐出する吐出口を設けた場合の構成を示す回転ドラム１３の回転軸に直交する面での断面図である。

図５に示すように、清浄なクーラント液を本体１１内のクーラント液吐出口５２から回転ドラム１３の回転方向とは反対の方向へと清浄なクーラント液を滴下する。これにより、回転ドラム１３の外筒１９の表面に磁着しているラップ砥粒を清浄なクーラント液により直接的に流し落とすことができ、より多くのラップ砥粒を回収することが可能となる。

なお、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型砥粒回収装置では、従来とは異なり、回転ドラム１３の下部にて、処理済クーラント液が流れる方向と回転ドラム１３の回転方向とを略一致させている。以下、処理済クーラント液の流れる方向による砥粒回収効果を検証する。

図６は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム型砥粒回収装置を用いた場合の、砥粒回収効果を示すグラフである。図６では、砥粒排出口２２から回収したラップ砥粒の回収量を、従来の回転ドラム型磁気分離装置と本発明の実施の形態に係る回転ドラム型砥粒回収装置との間で比較している。

図６では、回転ドラム１３の下部にて、処理済クーラント液が流れる方向と回転ドラムの回転方向とが相対している従来の回転ドラム型磁気分離装置のラップ砥粒の回収量を（ａ）に、処理済クーラント液が流れる方向と回転ドラム１３の回転方向とが略一致している本発明の実施の形態に係る回転ドラム型砥粒回収装置のラップ砥粒の回収量を（ｂ）に、それぞれ示している。図６からもわかるように、（ｂ）の回収量は、（ａ）の回収量の約１５％増えた結果となっており、処理済クーラント液が流れる方向と回転ドラム１３の回転方向とを略一致させることによりラップ砥粒の回収効率が高まっていることを確認することができる。

なお、回転ドラム１３の回転速度は一定速度であることに限定されるものではなく、一定間隔で停止、あるいは周期的に回転速度が変動するようにしても良い。回転速度の変動には、回転方向の変更も含む。このようにすることで、磁石１４の中央近傍にて、磁界に沿って磁石１４の表面に対して略直交する方向へと立ち上がったラップ砥粒は、クーラント液との間の抵抗変化により剥離しやすくなり、より多くのラップ砥粒を回収することが可能となる。

また、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内であれば多種の変形、置換等が可能であることは言うまでもない。例えば回転ドラム１３は、内筒１５が固定され、外筒１９が回転する構成に限定されるものではなく、逆に外筒１９が固定され、内筒１５が回転する構成であっても良いし、両者が反対方向又は同一方向に回転する構成であっても良い。さらに、磁石１４の表面にて略直交する方向へと立ち上がっているラップ砥粒を増やして回収効率を高めるべく、磁石１４のサイズを小さくし、内筒１５により多くの磁石１４、１４、・・・を配置するようにしても良いし、回転ドラム１３の最下点近傍にのみ小さなサイズの磁石１４を多数配置するようにしても良い。

１２液溜め部
１３回転ドラム
１４磁石
１５内筒
１９外筒
２０クーラント液流入口
２１クーラント液流出口
２２砥粒排出口（排出口）

Claims

複数の磁石が配置された内筒と、該内筒の周囲を非磁性材で覆う外筒とを有し、前記内筒と前記外筒とが同心で回転することが可能な回転ドラムを備え、処理済クーラント液中の砥粒を回収する回転ドラム型砥粒回収装置において、
前記内筒は、隣接する２つの磁石が互いに他極が外側を向くように交互に配置してあり、
砥粒を含む前記処理済クーラント液が、前記回転ドラムの回転方向に沿って、前記回転ドラムの下部にて流れるようにしてあり、
前記回転ドラムの最下点近傍に砥粒を排出する排出口を備えることを特徴とする回転ドラム型砥粒回収装置。
前記回転ドラムは、前記内筒が固定されており、前記外筒が回転するようにしてあることを特徴とする請求項１記載の回転ドラム型砥粒回収装置。
前記回転ドラム下部を通過した後の処理済クーラント液の液面近傍に、前記回転ドラム表面との間に所定の間隔を有するように板部材を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の回転ドラム型砥粒回収装置。
前記回転ドラム下部を通過した後の処理済クーラント液の液面上方に、前記回転ドラム表面に清浄なクーラント液を吐出する吐出口を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回転ドラム型砥粒回収装置。
前記回転ドラムの回転速度を周期的に変動するようにしてあることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回転ドラム型砥粒回収装置。