JP2012233457A - クーラント液移送用ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】クーラント液の液面が低くても運転可能にしながら、クーラント液に混入している異物がタンク底面に沈殿したまま残ってしまうのを抑制する。
【解決手段】異物の混入したクーラント液が流入するタンクに設置され、タンク内のクーラント液を異物とともに移送するクーラント液移送用ポンプ１は、上下方向に延びる駆動軸を有する本体部と、本体部の下部に設けられ、駆動軸により駆動されて上部及び下部から吸い込み可能に構成されたポンプ機構１２と、ポンプ機構１２の上方に設けられ、駆動軸により駆動されて異物を粉砕する粉砕機構と、粉砕機構の上方に設けられ、駆動軸により駆動されて異物を切断する切断羽根と、異物を切断羽根に向けて案内する案内板１６とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば工作機械から排出される切粉等の異物が混入したクーラント液を移送するクーラント液移送用ポンプに関するものである。

例えば、工作機械から排出されるクーラント液には、切粉をはじめとした異物が混入している。この異物が混入したクーラント液は、一旦、タンクに流れ込み、タンクに設置されたポンプによって吸い上げられて、異物を分離するろ過装置や遠心分離装置まで移送される。そして、異物とクーラント液とが分離されてクーラント液は再利用される。

切粉の多くは螺旋形状で一定の長さを持っており、このような切粉はポンプのインペラに巻き込まれやすく、ポンプロックの原因となったり、詰まりの原因となったりしてポンプ能力の低下を招く恐れがある。

また、切粉は初めのうちはクーラント液中に浮遊しているが、時間の経過とともにタンク底面に沈殿する。そして、ポンプによって吸い上げられるのであるが、クーラントの流速が遅い場合には切粉がポンプの吸込口に到達せず、タンク底面に沈殿したままとなり、クーラント液が性状変化を起こして再利用できなくなることが懸念される。これを回避するために、タンク底面に沈殿した切粉を定期的に人の手によって取り除く作業が発生する場合がある。

特許文献１に開示されているポンプは、縦型ポンプであり、最下部に回転式のチョッパが設けられ、チョッパの上方に切断インペラ及びカウンターナイフが設けられ、さらに、切断インペラ及びカウンターナイフの上方にラジアルインペラ及びポンプチャンバが設けられている。

そして、上記ポンプが作動すると、タンク底面に沈殿した切粉をチョッパで切り刻み、その後、切断インペラ及びカウンターナイフで粉砕された状態でクーラント液とともに吸い上げられる。

特許第４５８９４１１号公報

しかしながら、特許文献１のポンプでは、クーラント液を下から吸い込むように構成されており、しかも、カウンターナイフ及びチョッパの上に、上下方向に間隔をあけてラジアルインペラが設けられているので、結果的にラジアルインペラが高いところに位置している。したがって、クーラント液の液面が高くないと空気の吸い込みを起こして運転不可能になってしまう。

また、特許文献１では、タンクの底面に沈殿している切粉をチョッパで切り刻むようにしているが、このチョッパが水平面上を回転しているので、切粉を周囲にはね飛ばして、ポンプの吸い込み口から遠ざけてしまうように作用し、その結果、異物の移送が行えなくなることが考えられる。

また、多くの切粉はクーラント液よりも比重が高いので上述のようにタンク底面に沈殿しているが、ポンプでクーラント液を吸い上げる際にクーラント液の流れの速度が遅いと、切粉を吸い込み口まで吸い寄せることができず、移送が行えないことが考えられる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、クーラント液の液面が低くても運転できるようにしながら、クーラント液に混入している異物がタンク底面に沈殿したまま残ってしまうのを抑制してタンク内から排出できるようにすることにある。

上記目的を達成するために、本発明では、下部にポンプ機構を設け、その上方に異物の粉砕機構及び切断羽根を設けるレイアウトとし、ポンプ機構は、上方及び下方から吸い込み可能にし、さらに、異物を切断羽根に向けて案内するようにした。

第１の発明は、異物の混入したクーラント液が流入するタンクに設置され、該タンク内のクーラント液を異物とともに移送するクーラント液移送用ポンプにおいて、上下方向に延びる駆動軸を有する本体部と、上記本体部の下部に設けられ、上記駆動軸により駆動されて上部及び下部から吸い込み可能に構成されたポンプ機構と、上記ポンプ機構の上方に設けられ、上記駆動軸により駆動されて異物を粉砕する粉砕機構と、上記粉砕機構の上方に設けられ、上記駆動軸により駆動されて異物を切断する切断羽根と、異物を上記切断羽根に向けて案内する案内部材とを備えていることを特徴とするものである。

この構成によれば、案内部材により切断羽根に案内された異物は、切断羽根により切断されて重力により粉砕機構に達して粉砕される。粉砕された異物は、重力によりポンプ機構の上部の吸い込み部分から吸い込まれてクーラント液と共に移送される。タンク底面のクーラント液はポンプ機構の下部の吸い込み部分から吸い込まれて移送される。

このように、ポンプ機構が本体部の下部に設けられているので、従来例のものに比べてクーラントの液面が低くても空気の吸い込みを回避することが可能になり、ポンプ作用が得られる。さらに、切断羽根、粉砕機構、ポンプ機構が上から順に位置しているので、切断機構に案内された異物は、細かく砕かれながら重力によって自然にポンプ機構まで達し、確実に移送されることになり、タンクに残りにくくなる。

第２の発明は、第１の発明において、複数の切断羽根が回転中心周りに略等間隔に設けられていることを特徴とするものである。

この構成によれば、駆動軸で切断羽根を回転させたときのバランスを良好にすることが可能になる。

第３の発明は、第１または２の発明において、粉砕機構が有する固定刃と回転刃とは駆動軸方向に延びる形状とされ、該固定刃は本体部に固定され、該回転刃を上記駆動軸により回転させることによって異物を該固定刃と該回転刃とで剪断して粉砕するように構成され、上記回転刃の延びる方向は、回転中心線に対し傾斜していることを特徴とするものである。

この構成によれば、回転刃と固定刃とにシェア角が付くことになるので、回転刃が回転したときに異物を確実に剪断することが可能になる。

第４の発明は、第１から３のいずれか１つの発明において、粉砕機構が有する固定刃は本体部に固定され、該粉砕機構が有する回転刃を駆動軸により回転させることによって異物を該固定刃と該回転刃とで粉砕するように構成され、上記固定刃及び回転刃は複数設けられ、一の固定刃と一の回転刃とが回転方向について一致したときに、他の固定刃と他の回転刃とが互いに離れるように、上記複数の固定刃及び回転刃がそれぞれ位置付けられていることを特徴とするものである。

この構成によれば、一の固定刃と一の回転刃とが異物を剪断している時に、他の固定刃と他の回転刃とは離れていて異物を剪断する状態にないので、粉砕機構に瞬間的に大きな力が作用するのを防止することが可能になる。

第５の発明は、第１から４のいずれか１つの発明において、本体部には、切断羽根の周囲を囲むように延びる囲い部が設けられていることを特徴とするものである。

この構成によれば、異物が案内部材によって囲い部内に案内されることになる。このとき、囲い部が切断羽根を囲むものであるため、切断羽根の回転によって異物がはね飛ばされても囲い部内に留まらせることが可能になる。

第６の発明は、第５の発明において、囲い部には、切断羽根側へ突出する突出部が設けられていることを特徴とするものである。

この構成によれば、例えば多数の異物が塊になっている場合には、切断羽根の回転によって異物の塊を突出部に当ててばらばらにすることが可能になる。

第７の発明は、第１から６のいずれか１つの発明において、ポンプ機構は、駆動軸に固定される回転体と、該回転体を収容するケーシングとを備えており、上記回転体の上側には、ボルテックスポンプを構成する上側インペラが設けられ、下側には、遠心式ポンプを構成する下側インペラが設けられていることを特徴とするものである。

この構成によれば、ポンプ機構の上側インペラとケーシング上壁面との隙間を多く確保した、いわゆるボルテックスポンプと称される構造を有したポンプ構造とすることで、粉砕した異物をクーラント液と共に移送することが可能になる。また、下側に遠心式ポンプを設けたことで、タンク底面のクーラント液を効率良く移送することが可能になる。

第８の発明は、第７の発明において、上側インペラの上端と、ケーシングの上壁内面との隙間は、該上側インペラの上下方向の寸法と略同等され、下側インペラの上下方向の寸法は、上記上側インペラの上下方向の寸法よりも短く設定されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、上側インペラで構成されるボルテックスポンプにおける渦形成空間を広く確保してポンプ能力を十分に高めることが可能になる。そして、下側インペラを相対的に薄く形成してタンク底面のクーラント液を補助的に送ることができる程度のポンプ能力を得ることが可能になる。

第１の発明によれば、本体部の下部に、上部及び下部から吸い込み可能なポンプ機構を設け、その上方に異物の粉砕機構及び切断羽根を設け、異物を切断羽根に案内するようにしたので、クーラント液の液面が低くても運転でき、しかも、クーラント液に混入している異物がタンク底面に沈殿したまま残ってしまうのを抑制できる。

第２の発明によれば、複数の切断羽根を回転中心周りに略等間隔に設けたので、回転時のバランスを良好にすることができる。

第３の発明によれば、粉砕機構の固定刃と回転刃とにシェア角を付けることができるので、異物を確実に剪断して粉砕することができる。

第４の発明によれば、一の固定刃と一の回転刃とが回転方向について一致して異物を剪断している時に、他の固定刃と他の回転刃とが異物を剪断しない状態にすることができる。よって、粉砕機構に瞬間的に大きな力が作用しなくなり、粉砕機構のロックや損傷を防止できる。

第５の発明によれば、切断羽根の周囲を囲むように延びる囲い部を設けたので、案内部材によって案内された異物を切断羽根によって確実に切断することができる。

第６の発明によれば、囲い部に切断羽根側へ突出する突出部を設けたので、異物の塊を突出部に当ててばらばらにして粉砕機構へ送ることができ、異物を粉砕機構によって確実に粉砕することができる。

第７の発明によれば、上側のボルテックスポンプによって異物をクーラント液と共に確実に移送できるとともに、下側の遠心式ポンプによってタンク底面のクーラント液を効率良く移送できる。

第８の発明によれば、上側インペラの上端と、ケーシングの上壁内面との隙間に形成されるボルテックスポンプの渦形成空間を広く確保することで、粉砕された異物を移送するポンプ能力を高めることができ、この場合に下側インペラを相対的に薄くしてタンク底面のクーラント液を移送できる程度のポンプ能力を得ることができ、ポンプ機構を全体的にコンパクトにすることができる。

実施形態にかかるポンプをタンクに設置した状態を示す側面図である。 ポンプの側面図である。 ポンプの斜視図である。 ポンプの縦断面図である。 上部及び下部切断羽根と取付部材との斜視図である。 上部及び下部切断羽根と取付部材との側面図である。 上部及び下部切断羽根と取付部材との平面図である。 粉砕機構の平面図である。 回転刃形成部材の斜視図である。 回転刃形成部材の側面図である。 実施形態の変形例１にかかる図６相当図である。 実施形態の変形例２にかかる図７相当図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態にかかるクーラント液移送用ポンプ１と、使用後のクーラント液が流入するタンク２とを示すものである。クーラント液移送用ポンプ１は、タンク２に設置され、該タンク２に流入した切粉等の異物を含むクーラント液を異物とともに下流側のろ過装置や遠心分離装置（共に図示せず）へ移送するためのものである。

図２〜図４に示すように、クーラント液移送用ポンプ１は、電動機１０を有する本体部９と、ポンプ機構１２と、粉砕機構１３（図３、図４に示す）と、上部及び下部切断羽根１４、１５と、図１及び図２に示す案内板（案内部材）１６とを備えている。電動機１０は本体部９の上部に設けられており、ポンプ機構１２は本体部９の下部に設けられている。また、粉砕機構１３は、ポンプ機構１２の上方に設けられ、切断羽根１４，１５は、粉砕機構１３の上方に設けられている。

図４に示すように、本体部９は、電動機１０の他に、上記ポンプ機構１２等を駆動するための駆動軸１１と、上下方向に延びる円筒部材２０と、円筒部材２０の上端部に設けられて電動機１０が固定される電動機固定板２１と、円筒部材２０の下端部に設けられてポンプ機構１２が固定されるポンプ機構固定板２２と、吐出管２３とを備えている。

電動機固定板２１は、略水平に延び、円筒部材２０の上端部を覆うように配置されて、該円筒部材２０の上端部に設けられたフランジ２０ａに固定されている。ポンプ機構固定板２２も略水平に延びており、円筒部材２０の下端部に固定されている。

電動機１０は、周知のものであり、回転中心線が略鉛直方向に延びる姿勢となるように配置されて上記電動機固定板２１に固定されている。電動機１０の回転中心線は、円筒部材２０の中心線と略一致している。電動機１０の出力軸には、駆動軸１１が同心状に設けられている。駆動軸１１は、電動機固定板２１を下方へ貫通して円筒部材２０の内部へ突出し、円筒部材２０の下端部よりも下方まで延びている。つまり、駆動軸１１は、円筒部材２０内において円筒部材２０の中心線周りに回転することになる。尚、電動機１０は、本ポンプ１に一体に設けることなく、別に設けておいて動力を駆動軸１１に伝達するようにしてもよい。

電動機固定板２１には、駆動軸１１を覆うカバー筒２５が設けられている。カバー筒２５は、電動機固定板２１の下面から下方へ突出しており、その中心線は駆動軸１１と同心上に位置し、カバー筒２５の内径は駆動軸１１の外径よりも大きめに設定されている。カバー筒２５の下端は、駆動軸１１の上下方向中央部近傍に位置している。

上部及び下部切断羽根１４，１５は、共通の取付部材２７を介して駆動軸１１のカバー筒２５よりも下側の部位に回転一体に固定されている。図５〜図７に示すように、取付部材２７は、上下方向に延びる筒状のブロック材で構成されており、内孔に駆動軸１１が挿入されて駆動軸１１に対してキー（図示せず）によって結合されている。

上部切断羽根１４は、取付部材２７の上側の外周面に対して固定板部１４ａを介して固定されるようになっている。固定板部１４ａは、取付部材２７が挿通する貫通孔１４ｂを有する環状に形成されている。取付部材２７を貫通孔１４ｂに挿通した状態で、固定板部１４ａの貫通孔１４ｂ周縁部が取付部材２７の外面に固定されている。上部切断羽根１４は、固定板部１４ａの周方向の一部から径方向外方へ突出しており、図４及び図６に示すように、突出方向先端に行くほど上に位置するように反っている。図７に示すように、上部切断羽根１４は、平面視で突出方向先端が基端に比べて周方向一側に位置するように略円弧を描くように湾曲して延びている。また、上部切断羽根１４の幅は、突出方向先端側へ行くほど狭くなっている。上部切断羽根１４の湾曲形状の内縁部には、外縁部に比べて薄肉の刃１４ｃが形成されている。尚、刃１４ｃを形成しない場合であっても、切断羽根１４の回転力によって異物を切断することが可能である。

図５及び図６に示すように、下部切断羽根１５は、上部切断羽根１４から下方へ離れており、上部切断羽根１４と同じ形状とされて刃１５ｃを有しており、同様に貫通孔１５ｂを有する固定板部１５ａを介して取付部材２７の外周面に固定されている。

上部切断羽根１４と下部切断羽根１５とは、周方向に１８０゜離れている。これにより、回転時にアンバランスが生じ難くなる。尚、回転方向は、上部及び下部切断羽根１５の刃１４ｃ、１５ｃが異物に当接する方向である。

本体部９の円筒部材２０は、図７に仮想線で示すように、上部切断羽根１４と下部切断羽根１５との周囲を覆うように構成されている。この円筒部材２０には、異物及びクーラント液を導入するための導入口２０ｂが形成されている。導入口２０ｂは、円筒部材２０の周方向に１５０゜の範囲に亘って形成されている。図４に示すように、導入口２０ｂの上縁部は、円筒部材２０の上縁部近傍に位置し、下縁部は、円筒部材２０の下縁部近傍に位置している。

図２に示すように、案内板１６は、異物をクーラント液と共に上部及び下部切断羽根１４、１５に向けて案内するためのものである。案内板１６は、図１に示すように、タンク２内に設けられている。案内板１６は、異物の流れ方向下流側が上流側に比べて下に位置するように緩やかに傾斜している。案内板１６の下流側の縁部は、ポンプ機構固定板２２の周縁部に載置された状態で固定されており、導入口２０ｂの下縁部と連続している。尚、案内板１６の上流側には、工作機械から排出される異物を含むクーラント液が直接流れ落ちるようになっており、異物及び大部分のクーラント液は案内板１６により切断羽根１４、１５に向けて案内されることになる。案内板１６の縁部からこぼれたりした残りのクーラント液は、タンク２の底面に溜まる。

また、図４に示すように、円筒部材２０の内面には、突起（突出部）２９が設けられている。突起２９は、上部及び下部切断羽根１４、１５側へ突出しており、高さ位置は、上部切断羽根１４と下部切断羽根１５との間に設定されている。突起２９の突出寸法は、回転中の上部切断羽根１４と下部切断羽根１５との間に所定の隙間を確保できるように設定されている。

また、突起２９は、図７に仮想線で示すように、円筒部材２０の周方向の一部にのみ形成されている。尚、突起２９の数は複数であってもよく、この場合、周方向に間隔をあけて配置してもよいし、中心線方向に間隔をあけて配置してもよい。

図８に示すように、粉砕機構１３は、３つの固定刃３０ａ、３０ａ、３０ａが形成された固定刃形成部材３０と、２つの回転刃３１ａ、３１ａが形成された回転刃形成部材３１とを備えており、切断羽根１４、１５により切断した異物をさらに細かく砕くためのものである。固定刃形成部材３０は、円形の板材で構成されており、図４に示すように、外周部が円筒部材２０に固定されている。固定刃形成部材３０の中心部には上下方向に貫通する貫通孔３０ｂが形成されている。この貫通孔３０ｂは、下方のポンプ機構１２における上部吸い込み口を構成している。また、貫通孔３０ｂには、駆動軸１１の下部が挿通しており、駆動軸１１の中心と貫通孔３０ｂの中心とは一致している。

図８に示すように、貫通孔３０ｂの周縁部分によって固定刃３０ａ、３０ａ、３０ａが形成されている。すなわち、貫通孔３０ｂの周縁部分のうち、周方向に略等距離離れた３箇所は、他の部分に比べて貫通孔３０ｂの中心へ向けて突出しており、この突出部分がそれぞれ固定刃３０ａとなっている。つまり、固定刃３０ａは周方向に略１２０゜おきに設けられている。また、固定刃３０ａの刃先は、固定刃形成部材３０の厚み方向（鉛直方向）に直線状に延びている。

回転刃形成部材３１は、固定刃形成部材３０の貫通孔３０ｂに挿入可能な大略円筒状に形成されている。回転刃形成部材３１の中心孔３１ｂには駆動軸１１が挿入されてキー（図示せず）により結合され、回転刃形成部材３１は駆動軸１１に対し回転一体に固定されている。

図９にも示すように、回転刃３１ａ、３１ａは、回転刃形成部材３１の外周面から径方向へ突出する板状に形成されており、周方向に１８０゜離れている。回転刃３１ａの突出方向先端部（刃先）は、図８に示すように、固定刃３０ａとの間に僅かなクリアランスができるように設定されており、回転刃３１ａが回転して固定刃３０ａと一致したときに（図８に仮想線で示す）、回転刃３１ａと固定刃３０ａとの間に存在する異物を剪断して粉砕するようになっている。

図１０に示すように、回転刃３１ａを刃先側から見ると、刃先の延びる方向と、駆動軸１１の中心線である回転中心線Ｘとのなす角度αが１０゜以上１５゜以下の範囲に設定されている。従って、回転刃３１ａの刃先と固定刃３０ａの刃先との間には、１０゜以上１５゜以下のシェア角が付くことになり、異物を確実に剪断することが可能になっている。

また、固定刃３０ａと回転刃３１ａとの数を異ならせて、固定刃３０ａ、３０ａ、３０ａを１２０゜おきに形成し、回転刃３１ａ、３１ａを１８０゜おきに形成したので、図８に仮想線で示すように、３つの固定刃３０ａ、３０ａ、３０ａのうち、一の固定刃３０ａと、２つの回転刃３１ａ、３１ａのうち、一の回転刃３１ａとが回転方向について一致したときに、他の固定刃３０ａ、３０ａと他の回転刃３１ａとは互いに離れている。このように固定刃３０ａ、３０ａ、３０ａ及び回転刃３１ａ、３１ａを位置付けたことにより、ある瞬間で異物が剪断されるのは１組の固定刃３０ａ及び回転刃３１ａのみとなり、他の固定刃３０ａ、３０ａと他の回転刃３１ａとは互いに離れていて異物を剪断する状態とならない。これにより、粉砕機構１３に瞬間的に大きな力が作用するのを防止することが可能になる。

図４に示すように、ポンプ機構１２は、回転体３５と、回転体３５を収容する収容部材３６とを備えている。回転体３５は、駆動軸１１の下端部に対しキー（図示せず）により結合されている。回転体３５と上記回転刃形成部材３１との間にはスペーサ３７が設けられており、回転体３５と回転刃形成部材３１との間には所定の隙間が形成されるようになっている。図４中の符号Ｎは、回転体３５、スペーサ３７、回転刃形成部材３１、取付部材２７を固定するためのナットである。

回転体３５は、略水平に延びる円盤部３５ａと、円盤部３５ａの上面に設けられた複数の上側インペラ３５ｂ、３５ｂ、…と、円盤部３５ａの下面に設けられた複数の下側インペラ３５ｃ、３５ｃ、…とを備えている。

収容部材３６は回転体３５を囲む筒状をなしており、固定刃形成部材３０と、下板３８と共に回転体３５の周囲に流体通路Ｒを有するケーシング４０を構成している。

ケーシング４０の上壁内面には、上部吸い込み口としての貫通孔３０ｂが開口している。ケーシング４０の底壁内面の中央部には、下部吸い込み口４０ｂが開口している。この下部吸い込み口４０ｂはタンク２の底面近傍に位置している。ケーシング４０の周壁部には、吐出口４０ｃが形成されている。吐出口４０ｃには、吐出管２３の上流端部が接続されている。尚、吐出管２３は、上方へ屈曲して延びており、下流端は、ろ過装置等まで延びる配管（図示せず）に接続されている。

上側インペラ３５ｂは、ケーシング４０の上半部と共にボルテックスタイプのポンプ（渦巻ポンプ）を構成するためのものである。また、下側インペラ３５ｃは、ケーシング４０の下半部の共に一般の遠心式ポンプ（ボルテックスタイプではないポンプ）を構成するためのものである。上側インペラ３５ｂの回転により、主に貫通孔３０ｂから異物を含むクーラント液が吸い込まれてケーシング４０内の流体通路Ｒを流れて吐出口４０ｃから吐出され、また、下側インペラ３５ｃの回転により、主に下部吸い込み口４０ｂからクーラント液が吸い込まれてケーシング４０内の流体通路Ｒを流れて吐出口４０ｃから吐出されるようになっている。

上側インペラ３５ｂの上下方向の寸法Ｈ１は、上側インペラ３５ｂの上端とケーシング４０の上壁内面との離間寸法Ｌと略同じに設定されている。さらに、下側インペラの上下方向の寸法Ｈ２は、上側インペラ３５ｂの上下方向の寸法Ｈ１よりも短く設定されており、この実施形態では、Ｈ２は、Ｈ１の１／３である。このように相対寸法を設定しているのは、クーラント液の大部分は、上側インペラ３６ｂにより移送し、残りを下側インペラ３５ｃで移送するようにして、下側インペラ３５ｃで構成する遠心式ポンプは補助的なものとしているためである。

また、ポンプ機構１２の内部においてＨ１及びＬを大きく確保しているのは、異物が上側インペラ３５ｂとケーシング４０との間に詰まるのを抑制するとともに、ケーシング４０内で強力な渦流を発生させて異物を確実に移送するためである。

次に、上記のように構成されたポンプ１の動作について説明する。電動機１０を作動させると、上部及び下部切断羽根１４、１５が回転するとともに、回転刃３１ａ、３１ａが回転し、さらに、上側及び下側インペラ３５ｂ、３５ｃが回転する。上部及び下部切断羽根１４、１５は回転中心周りに略等間隔に設けられているので、バランスがよく、振動等の発生を抑制できる。

工作機械から排出された異物を含むクーラント液は、案内板１６の上面に流れ落ちて円筒部材２０の導入口２０ｂ側へ流れていき、上部及び下部切断羽根１４、１５に向けて案内される。ここで、工作機械で例えばアルミニウム合金を穴開け加工等している場合には、異物としては、螺旋状に長い切粉が含まれることになる。螺旋状の切粉は、互いに絡み合いながら塊になって流れてくるので、塊の大きさは下流側へ行くほど大きくなる。塊の直径としては、下流側において例えば５０ｍｍ〜１００ｍｍ程度になることもある。

異物の塊が上部及び下部切断羽根１４、１５に達すると、塊を構成する異物に切断羽根１４、１５が当たり、これにより、異物が切断されてばらばらになっていく。このとき、異物の塊は、切断羽根１４、１５が回転していることによって切断羽根１４、１５に当たった瞬間にはね飛ばされることがあるが、はね飛ばされた異物の塊は、円筒部材２０の内面に衝突するので、再び切断羽根１４、１５に当たることになり、この繰り返しによってばらばらになる。尚、はね飛ばされた異物の塊は、例えば円筒部材２０の導入口２０ｂから外部へ出ていくことが考えられるが、そこには案内板１６がありクーラント液が流れているので、クーラント液の流れに乗って再び切断羽根１４、１５へ向けて流れることになり、やがてばらばらになる。

切断羽根１４、１５により切断された異物は、粉砕機構１３によってさらに細かく切断されて粉砕される。すなわち、粉砕機構１３は、切断羽根１４、１５の下方に位置しているので、切断羽根１４、１５により切断された異物は、重力によって下方へ移動していき、粉砕機構１３に達する。このとき、クーラント液も上から下に流れることになるので、異物はクーラント液の流れによっても下方へ移動していく。下方へ移動した異物は、固定刃形成部材３０の貫通孔３０ｂ内に入り込み、このときに回転刃３１ａが回転しているので回転刃３１ａと固定刃３０ａとで剪断される。異物を剪断する際、固定刃３０ａと回転刃３１ａとにはシェア角αが付いているので、異物が確実に剪断される。さらに、一の固定刃３０ａと一の回転刃３１ａとが回転方向について一致したときに、他の固定刃３０ａ、３０ａと他の回転刃３１ａとは離れているので、ある瞬間で異物が粉砕されるのは１組の固定刃３０ａ及び回転刃３１ａのみとなり、粉砕機構１３に瞬間的に大きな力が作用しない。尚、クーラント液も貫通孔３０ｂから下方へ流れていく。

粉砕された異物及びクーラント液は、ポンプ機構１２のケーシング４０において中心部近傍に流れ込む。このときも、異物は重力及びクーラント液の流れによってケーシング４０内に達することになる。ケーシング４０内の上側では上側インペラ３５ｂの回転によって渦巻きが形成され、これにより、流体通路Ｒを流れた異物及びクーラント液は吐出口４０ｃから吐出されて吐出管２３から排出される。

尚、クーラント液の流れが遅いときであっても、異物は重力によって自然にポンプ機構１２に到達することになる。

また、案内板１６からこぼれ落ちたクーラント液はタンク２の底面に溜まり、タンク２の底面に溜まったクーラント液は、下側インペラ３５ｃの回転によってケーシング４０の下部吸い込み口４０ｂからケーシング４０ｃ内に吸い込まれて流体通路Ｒを流れて吐出口４０ｃから吐出されて吐出管２３から排出される。

例えばクーラント液の流量が少ない場合にポンプ機構１２の上側から空気を吸い込んだとしても、タンク２底面近傍に存在しているクーラント液を下側インペラ３５ｃの回転によって下部吸い込み口４０ｂから吸い込んで移送することが可能である。

したがって、この実施形態にかかるクーラント液移送用ポンプ１によれば、案内板１６により切断羽根１４、１５に案内された異物は、切断羽根１４、１５により切断されて重力により粉砕機構１３に達して粉砕される。粉砕された異物は、重力によりポンプ機構１２の上部の吸い込み口である貫通孔３０ｂから吸い込まれてクーラント液と共に移送される。また、タンク２底面のクーラント液はポンプ機構１２の下部吸い込み口４０ｂから吸い込まれて移送される。

このように、ポンプ機構１２が本体部９の下部に設けられているので、従来例のものに比べてクーラントの液面が低くても空気の吸い込みを回避して運転することができる。さらに、切断羽根１４、１５、粉砕機構１３、ポンプ機構１２が上から順に位置しているので、案内板１６に案内された異物は、細かく砕かれながら重力によって自然にポンプ機構１２まで達し、確実に移送されることになり、異物がタンク２底面に沈殿したまま残ってしまうのを抑制できる。

また、上部及び下部切断羽根１４、１５が回転中心周りに略等間隔に設けられているので、上部及び下部切断羽根１４、１５を回転させたときのバランスを良好にすることができる。

また、粉砕機構１３の固定刃３０ａと回転刃３１ａとにシェア角が付くことになるので、異物を確実に剪断して粉砕することができる。

また、一の固定刃３０ａと一の回転刃３１ａとが回転方向について一致して異物を剪断している時に、他の固定刃３０ａと他の回転刃３１ａとが異物を剪断しない状態になるので、粉砕機構１３に瞬間的に大きな力が作用しなくなり、粉砕機構１３のロックや損傷を防止できる。

また、異物を案内板１６によって本体部９の円筒部材２０内に案内することができ、この円筒部材２０が切断羽根１４、１５を囲むものであるため、切断羽根１４、１５の回転によって異物がはね飛ばされても円筒部材２０内に留まらせることができる。これにより、異物を確実に切断することが可能になる。

また、多数の異物が塊になっている場合には、切断羽根１４、１５の回転によって塊を円筒部材２０内の突起２９に当ててばらばらにすることが可能になる。

また、ポンプ機構１２の上側にボルテックスポンプを設けることで、粉砕した異物をクーラント液と共に確実に移送できる。また、下側に遠心式ポンプを設けたことで、タンク２底面のクーラント液を効率良く移送することができる。

さらに、本実施形態では、上側インペラ３５ｂで構成されるボルテックスポンプにおける渦形成空間を広く確保できるので、ポンプ能力を十分に高めることができる。そして、下側インペラ３５ｃを相対的に薄く形成してタンク２底面のクーラント液を補助的に送ることができる程度のポンプ能力を得ることができる。これにより、必要な能力を有するポンプ機構１２を全体的にコンパクトにまとめることができる。

尚、上記実施形態では、上部及び下部切断羽根１４、１５が上に反っているが、これに限らず、例えば図１１に示す変形例１のように水平であってもよい。

また、例えば図１２に示す変形例２のように、上部及び下部切断羽根１４、１５の突出方向先端部に回転方向に突出する突起部１４ｄ、１５ｄを設けてもよい。突起部１４ｄ、１５ｄは、先細形状である。切断羽根１４、１５が回転すると、異物の塊に突起部１４ｄ、１５ｄが刺さり、異物がはね飛ばされるのを防止して掻き寄せるようにすることが可能になる。

また、上記実施形態では、上部及び下部の２枚の切断羽根１４、１５を設けているが、これに限らず、例えば、１枚であってもよいし、３枚以上であってもよい。３枚以上設ける場合に回転中心周りに略等間隔に設けるのが好ましい。

また、上記実施形態では、粉砕機構１３の固定刃３０ａを３つとし、回転刃３１ａを２つとしているが、これに限られるものではなく、固定刃３０ａ及び回転刃３１ａの数は任意に設定できる。この場合、２組以上の固定刃３０ａ及び回転刃３１ａが回転方向について同時に一致しないように、各固定刃３０ａ及び回転刃３１ａを配置すればよい。

以上説明したように、本発明にかかるクーラント液移送用ポンプは、例えば、工作機構から排出された異物を含むクーラント液を移送する場合に適用できる。

１ クーラント液移送用ポンプ
９ 本体部
１０ 電動機
１１ 駆動軸
１２ ポンプ機構
１３ 粉砕機構
１４ 上部切断羽根
１５ 下部切断羽根
１６ 案内板（案内部材）
２０ 円筒部材（囲い部）
２９ 突起（突出部）
３０ａ 固定刃
３０ｂ 貫通孔（上部吸い込み口）
３１ａ 回転刃
３５ 回転体
３５ｂ 上側インペラ
３５ｃ 下側インペラ
４０ ケーシング
４０ｂ 下部吸い込み口

Claims (8)

1. 異物の混入したクーラント液が流入するタンクに設置され、該タンク内のクーラント液を異物とともに移送するクーラント液移送用ポンプにおいて、
   上下方向に延びる駆動軸を有する本体部と、
   上記本体部の下部に設けられ、上記駆動軸により駆動されて上部及び下部から吸い込み可能に構成されたポンプ機構と、
   上記ポンプ機構の上方に設けられ、上記駆動軸により駆動されて異物を粉砕する粉砕機構と、
   上記粉砕機構の上方に設けられ、上記駆動軸により駆動されて異物を切断する切断羽根と、
   異物を上記切断羽根に向けて案内する案内部材とを備えていることを特徴とするクーラント液移送用ポンプ。
2. 請求項１に記載のクーラント液移送用ポンプにおいて、
   複数の切断羽根が回転中心周りに略等間隔に設けられていることを特徴とするクーラント液移送用ポンプ。
3. 請求項１または２に記載のクーラント液移送用ポンプにおいて、
   粉砕機構が有する固定刃と回転刃とは駆動軸方向に延びる形状とされ、該固定刃は本体部に固定され、該回転刃を上記駆動軸により回転させることによって異物を該固定刃と該回転刃とで剪断して粉砕するように構成され、
   上記回転刃の延びる方向は、回転中心線に対し傾斜していることを特徴とするクーラント液移送用ポンプ。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載のクーラント液移送用ポンプにおいて、
   粉砕機構が有する固定刃は本体部に固定され、該粉砕機構が有する回転刃を駆動軸により回転させることによって異物を該固定刃と該回転刃とで粉砕するように構成され、
   上記固定刃及び回転刃は複数設けられ、一の固定刃と一の回転刃とが回転方向について一致したときに、他の固定刃と他の回転刃とが互いに離れるように、上記複数の固定刃及び回転刃がそれぞれ位置付けられていることを特徴とするクーラント液移送用ポンプ。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載のクーラント液移送用ポンプにおいて、
   本体部には、切断羽根の周囲を囲むように延びる囲い部が設けられていることを特徴とするクーラント液移送用ポンプ。
6. 請求項５に記載のクーラント液移送用ポンプにおいて、
   囲い部には、切断羽根側へ突出する突出部が設けられていることを特徴とするクーラント液移送用ポンプ。
7. 請求項１から６のいずれか１つに記載のクーラント液移送用ポンプにおいて、
   ポンプ機構は、駆動軸に固定される回転体と、該回転体を収容するケーシングとを備えており、
   上記回転体の上側には、ボルテックスポンプを構成する上側インペラが設けられ、下側には、遠心式ポンプを構成する下側インペラが設けられていることを特徴とするクーラント液移送用ポンプ。
8. 請求項７に記載のクーラント液移送用ポンプにおいて、
   上側インペラの上端と、ケーシングの上壁内面との隙間は、該上側インペラの上下方向の寸法と略同等され、
   下側インペラの上下方向の寸法は、上記上側インペラの上下方向の寸法よりも短く設定されていることを特徴とするクーラント液移送用ポンプ。

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