JP2019035407A - 切屑を含む液体の処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切屑を含む液体が収集槽に集められた後、ポンプで取り除かれるシステムにおいて、切屑が多量であっても誤動作を回避することができる液体の処理方法を提供する。【解決手段】収集槽１０に収容された、切屑を含む液体１６を処理する方法であって、前記液体中に浸漬され、回転する切断ホイール３２を有するチョッパー１８，１８´により、前記液体１６を前記収集槽１０の底部から吸引し、前記切屑を前記チョッパーによって細断したときに直接、前記液体を前記収集槽に再循環する。【選択図】 図１

Description

本発明は、収集槽に収集された切屑（チッピング）を含む液体の処理方法に関し、特に、工作機械の工具および工作物を冷却又は潤滑するために使用される冷却剤又は潤滑剤エマルジョンの処理方法に関する。

工作機械の加工ゾーン内の半製品及びツールから滴下する冷却剤や潤滑剤エマルジョンは、収集されて収集槽に導かれ、そこから冷却剤又は潤滑剤ポンプで吸引され、次いでろ過され、機械加工ゾーンに再循環される。こうした冷却剤や潤滑剤エマルジョンには、機械加工プロセスで形成された金属切屑が含まれ、収集された液体と共に収集槽に混入する。

そのため、ポンプシャフトによって駆動する切断ホイールを有する冷却剤や潤滑剤ポンプの吸入口にチョッパーを組み込むことが知られており、ポンプに吸引される際に大きな切屑は細断されるので、切屑によって、ポンプまたはそれに接続された配管システムの誤動作は生じないとされている。この種のポンプの例は、欧州特許第１８１７５０１号、欧州特許第１８６１６２４号及び欧州公開第３０４２０８１号に記載されている。

欧州特許第１８１７５０１号公報 欧州特許第１８６１６２４号公報 欧州特許出願公開第３０４２０８１号公報

本発明の目的は、切屑を含む液体が収集槽に集められた後、ポンプで取り除かれるシステムにおいて、切屑が多量であっても誤動作を回避することである。

上記目的を達成するために、本発明では、回転する切断ホイールを有するとともに液体に浸漬されたチョッパーによって収集槽の底部から液体を吸引し、切屑をチョッパーで細断した後、液体を収集槽に直接再循環する。

本発明では、切屑を細断する機能は、収集槽から液体を排出する機能から分離されている。チョッパーは、液体中の大きな切屑の含有量を低減し、これにより、適切な吸引ポンプが切屑を処理するのを軽減する。その結果、チョッパーに過度の負荷がかかることで生じる切屑の細断中の誤動作が、ポンプの機能を直ちに損なうことがなくなるので、工作機械の動作を妨げずに続けることができるという利点を有する。また、細断能力は、ポンプに組み込まれたチョッパーに加えて、１つまたは複数のチョッパーを採用することによって、切屑のそれぞれの量に適合させることができる。

本発明の別の利点は、エマルジョンと共にツールに再循環される切屑のサイズがポンプの瞬間的な変位に依存しないが、チョッパーポンプの細断力及びこのポンプの作動間隔の長さによって制御され、例えば、コンベヤポンプの入口においてメッシュによって制限されることがある。

本発明はさらに、上述の方法を実施するように構成されたチョッパーに関する。
必要に応じて、本発明による方法は、ポンプの圧側にバルブ組立体を接続することによって、チョッパーを備えた従来のポンプを用いて行うこともでき、このバルブ組立体を用いて、フィルタを通して液体を随意に再循環させ、または回収槽に直接戻すこともできる。工具が冷却剤や潤滑エマルジョンを必要とせず、ポンプが通常はオフにされるような運転段階では、ポンプをチョッパーによって原料の切屑を細断することに利用することができる。また、冷却剤や潤滑エマルジョンが必要でないか、または収集槽内の液体がその最小レベルに達したのでさらなる液体をポンプで除去しないようにする段階において、ポンプの動作を継続することができ、長いオフ期間および頻繁なポンプの開閉の操作およびそれに関連する問題を回避することができる。

工作機械の冷却剤又は潤滑油の収集槽内におけるチョッパーの軸方向の断面図である。 本発明に係る方法を実施するためのチョッパー及びバルブ組立体を有するポンプを概略的に示す断面図である。

図１は、冷却剤又は潤滑剤エマルジョンを収集するために、不図示の工作機械のベースに設けられる収集槽１０の縁部を示す垂直断面図である。収集槽１０は、底部１２と側壁１４とを有し、あるレベルまで液体１６（冷却剤又は潤滑剤エマルジョンなど）で満たされている。レベルが上限を超えると、液体は、図示しない冷却剤／潤滑剤ポンプで取り除かれ、液体は、フィルタを介して工作機械の加工ゾーンに再循環される。

チョッパー（切断器）１８は、冷却剤／潤滑剤ポンプとは独立して、収集槽１０内に配置されている。チョッパー１８は、工作機械によって行われる機械加工プロセスで生成され、液体１６とともに収集槽１０に入り、そして収集槽１０の主として底部１２に沈降した切屑、特に金属切屑を細断するために設けられている。

チョッパー１８は、モータケーシング２０の下端に取り付けられている。このモータケーシング２０は、主に収集槽１０の外側に配置され、その上部において、モータシャフト２２を回転駆動するモータ（不図示）を収容するものである。チョッパー１８は、チョッパーケーシング２４を有し、このチョッパーケーシング２４は、液体１６に浸漬され、その下部に垂直方向の下方に開口する吸入口２６が形成され、その上端は、より大きな直径を有するポンプチャンバ２８に接続されている。モータシャフト２２は、ポンプチャンバ２８の内側にラジアルインペラ３０を有し、この例では、モータシャフト２２は、アキシャルインペラとして構成された、吸入口２６の内側にある切断ホイール３２を保持している。

吸入口２６は、液体１６が吸入口２６に入ることができる複数の吸入開口部を有する切断プレート３４によって、その下端が画定されている。切断ホイール３２のウィングの下端部の半径方向に延びるエッジは、カッティングエッジとして構成されている。これに対して、吸入開口部を互いに離して設けられた切断プレート３４の放射状のランドは、切断ホイール３２のカッティングエッジが通過したときにハサミ作用を提供するカウンターブレードを構成する。任意選択的に、切断ホイール３２またはカウンターブレードの切断エッジは、歯を有していてもよい。

モータシャフト２２の延長部３６は、チョッパーケーシング２４から下方に突出し、その下端部に、収集槽１０の底部１２の上に近接して移動する２つの半径方向のウィングを備えたプレチョッパー３８を支持する。この２つの半径方向のウィングは、それらが吸入口２６に向かって上方に向けられた液体流を生成するように傾斜している。

ポンプチャンバ２８の外周縁は、外周に散在する複数の排出通路４０に接続されており、この複数の排出通路４０は、チョッパーケーシング２４の底部側で収集槽１０内に開口している。

モータシャフト２２が駆動すると、プレチョッパー３８は、収集槽１０の底部１２に沈んだ切屑を吸い込む。吸引された切屑の一部は、プレチョッパー３８のウィングによって粉砕され、切断プレート３４の吸入開口を介して吸入口２６に流入する。吸入口２６に入ると、切屑は、切断ホイール３２のカッティングエッジとこれと協働するカウンターブレードとによってさらに細断される。そして、ラジアルインペラ３０は、上向きおよび半径方向外側に向かう吸引力を生成し、その結果、液体および細かく切り刻まれた切屑は、排出通路４０に導かれ、収集槽１０に再循環される。

このようにして、チョッパー１８は、収集槽１０内の大きなサイズの切屑の内容物を減少させるので、収集槽１０には、不図示の吸引ポンプの動作を損なわない細かく細断された切屑が主に含まれることになる。
しかしながら、任意選択的に、吸引ポンプは、ここに示されたチョッパー１８と基本的に同じ構造を有するチョッパーを備えることができ、より大きなチョッピング容量が利用可能である。ただし、好ましい実施形態では、吸引ポンプは、たとえばメッシュによって、通過する切屑のサイズを制限するようにのみ構成されている。

プレチョッパー３８、アキシャルインペラとして構成された切断ホイール３２、およびラジアルインペラ３０は、液体１６内に循環流を生成する。この流れは、収集槽１０の底部近くのモータシャフト２２の軸に向かって半径方向内側に向けられる。これにより、チョッパー１８からより大きな距離で収集槽１０の底部１２に沈んだ切屑が、プレチョッパー３８の吸入領域に運ばれる。このようにチョッパー１８に運ばれるのは、主により大きく重い切屑であることが観察されるが、既に細断されたより小さい切屑は、より低い速度で底部に沈む。したがって、底部１２の上の液体１６中で、より長い時間にわたって懸濁状態に留まる。

本発明の他の実施形態では、ラジアルインペラ３０を省略することができる。液体１６は、チョッパー１８を低速で循環するので、切断ホイール３２に供給される切屑の量は時間単位ごとに少なくなり、実用的にモータの全トルクは切屑を細断するために利用可能となる。したがって、本実施形態は、切屑が厚いか又は硬く切断が困難な用途に特に適している。

図２は、冷却剤／潤滑剤用の公知の吸引ポンプ４２の下端部を示す軸方向の断面図であり、チョッパー１８´が吸引ポンプ４２に組み込まれた例を示している。チョッパー１８´は、上述したチョッパー１８と基本的に同じ構成を有するが、ポンプチャンバ２８の外周には、収集槽１０に直接戻される排出通路４０が設けられていない点が相違する。すなわち、ポンプチャンバ２８の上部側には、出力通路４６に開口するスクロールハウジング４４が接続されている。図１に示すモータケーシング２０は、ここではポンプケーシング２０´に代替され、吸引ポンプ４２の駆動モータを収容するとともに、出力通路４６も形成されている。

吸引ポンプ４２によって吸入された液体１６は、切断ホイール３２およびラジアルインペラ３０によって出力通路４６に供給され、当該液体１６に同伴された切屑は、切断ホイール３２によって細断される。図２に概略的に示されたバルブ組立体４８は、出力通路４６に接続され、２つの遮断弁（第１遮断弁５０及び第２遮断弁５２）を含む。第１遮断弁５０は、図示しないフィルタを介して機械工具の機械加工領域に通じる導管５４に配置されている。これに対し、第２遮断弁５２は、導管５４および出力通路４６からそれぞれ分岐して、収集槽１０に戻る分岐導管５６に設けられている。第１遮断弁５０及び第２遮断弁５２は、例えば、電子的に切り替えられてもよい。

通常の吸引ポンプ４２の運転では、第１遮断弁５０が開かれ、第２遮断弁５２が閉じられる。しかし、機械加工領域に需要がないために冷却剤／潤滑剤エマルジョンを供給しなくてもよい場合や、収集槽１０のレベルが低すぎる場合には、吸引ポンプ４２の動作は継続され、第１遮断弁５０が閉じられ、第２遮断弁５２が開かれ、閉鎖された回路内で液体１６が再循環され、切屑は、図１に示す例と同様に、チョッパー１８によって細断される。

１０…収集槽
１２…底部
１４…側壁
１６…液体
１８，１８´…チョッパー
２０…モータケーシング
２０´…ポンプケーシング
２２…モータシャフト
２４…チョッパーケーシング
２６…吸入口
２８…ポンプチャンバ
３０…ラジアルインペラ
３２…切断ホイール
３４…切断プレート
３６…延長部
３８…プレチョッパー
４０…排出通路
４２…吸引ポンプ
４４…スクロールハウジング
４６…出力通路
４８…バルブ組立体
５０…第１遮断弁
５２…第２遮断弁
５４…導管
５６…分岐導管

Claims (6)

1. 収集槽（１０）に収容された、切屑を含む液体（１６）を処理する方法であって、
   前記液体に浸漬され、回転する切断ホイール（３２）を有するチョッパー（１８，１８´）により、前記液体（１６）を前記収集槽（１０）の底部から吸引し、
   前記切屑を前記チョッパーによって細断したときに直接、前記液体を前記収集槽に再循環することを特徴とする液体の処理方法。
2. 請求項１に記載の方法を実施するためのチョッパー（１８）であって、
   前記液体（１６）に浸漬されるように構成されたチョッパーケーシング（２４）を有するとともに、モータシャフト（２２）によって駆動される切断ホイール（３２）を収容する吸入口（２６）を形成し、
   前記切断ホイール（３２）及び／又は他のインペラ（３０）は、前記液体を前記吸入口（２６）に吸入するための吸入圧力を生成するように構成され、
   前記チョッパーケーシング（２４）は、前記吸入口（２６）の出力側から当該吸入口の入力側に通じる少なくとも１つの排出通路（４０）を有するとともに、
   前記吸入口に吸入された液体を前記収集槽に直接再循環させるように構成されていることを特徴とするチョッパー。
3. 前記切断ホイール（３２）は、アキシャルインペラを含むポンプインペラで構成されている請求項２に記載のチョッパー。
4. 前記モータシャフト（２２）は、外周に少なくとも１つの排出通路（４０）を有し、ラジアルインペラ（３０）を収容するポンプチャンバ（２８）内に配置されている請求項２又は３に記載のチョッパー。
5. 前記チョッパーケーシング（２４）から突出しているモータシャフト（２２）の延長部（３６）には、チョッパーが前記収集槽に浸漬されている場合に、収集槽（１０）の底部（１２）の真上にプレチョッパー（３８）が配置されている請求項２〜４のいずれか一項に記載のチョッパー。
6. 請求項１に記載の方法を実施するように構成された一体化されたチョッパー（１８´）を有する吸引ポンプ（４２）であって、
   バルブ組立体（４８）は、前記吸引ポンプの出力通路（４６）から、吸入された液体１６が搬送される対象物に至る導管（５４）内に第１遮断弁（５０）を有し、
   前記バルブ組立体（４８）は、前記導管（５４）又は前記出力通路（４６）から分岐し、前記収集槽（１０）に直接戻る分岐導管（５６）に第２遮断弁（５２）を有することを特徴とする吸引ポンプ。