JP2023084522A - 研削用クーラント装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】クーラントからスラッジ状のような微細な切粉を効率的に分離でき、廃棄物となるフィルターを使用しない。【解決手段】第１槽２０２Ａ、第２槽２０２Ｂを通過したクーラント中の切粉は、無端チェーン３０２Ｂの永久磁石３０７Ｂに吸引されてチップボックス３０８に排出される。無端チェーン３０２Ａの永久磁石３０７Ａの磁力は無端チェーン３０２Ｂの永久磁石３０７Ｂの磁力よりも強く設定されている。従って、第３槽２０２Ｃ、第４槽２０２Ｄを通過するクーラント中の微少な切粉は、無端チェーン３０２Ａの永久磁石３０７Ａで吸引してチップボックス３０８に排出することが可能となる。従って、第４槽２０２Ｄを通過したクーラントがサブクーラントタンク１０５に流入すると、クーラントポンプ１０７は、サブクーラントタンク１０５内のクーラントを磁気インラインフィルタ１０に供給してさらに濾過する。【選択図】図７
Description
本発明は、工作機械のクーラント装置に関する。更に詳しくは、歯車の研削時に排出されるスラッジ状の微細な切粉の分離に用いる研削用クーラント装置に関する。
工作機械に用いられるクーラント装置は、切削加工位置からの切粉の排出、被加工物と工具の冷却、潤滑性の向上等のために油性、又は水溶性のクーラントが使用されている。同様に、歯車研削盤のクーラントも油性、又は水溶性が用いられている。歯車研削盤に用いる水溶性クーラント装置において、水溶性クーラントの上に浮遊している浮遊切粉を分離するために、噴射ノズルで吹き寄せてこれを効率的に取り除く、研削盤用水溶性クーラント再循環装置が提案されている（特許文献１）。特許文献１の歯車研削盤は、ビトリファイド砥石で研削するものである。一方、自動車の変速機等の歯車の歯面は、近年、滑らかでかつ正確な寸法精度が求められている。更に、生産性の高い研削方法も求められている。
このために、歯車の歯面の研削砥石に、ビトリファイド砥石に代わって、耐熱性が高く高速研削が可能なＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素「cubic Boron Nitride」）砥石が用いられている。ＣＢＮ砥石を用いた歯車研削の場合、高速研削のために切粉が微細（スラッジ）なので、通常は浮遊することはないが、大きな磁性切粉を磁気ドラムでクーラントから分離した後、更に微細な切粉は紙フィルター等を用いて分離する必要がある。紙フィルターを用いた場合、定期的な交換を行う手間がかかり、かつ紙フィルターは、産業廃棄物として処理しなければならずコスト高になるし、廃棄物の排出は環境的にも良くない。また、特許文献１に記載のクーラント装置は、磁気ドラムとサイクロン式の濾過装置を用いている。サイクロン式の濾過装置は、産業廃棄物は排出しない利点がある。
また、ロール研削盤等でクーラント中に含まれている金属屑や砥石の砥粒等が混在した汚泥状の、いわゆるスラッジを分離する研削液処理装置が提案されている（特許文献２）。特許文献２の研削液処理装置は、タンクを２槽に分離し、工作機械から戻ったダーティクーラントを一方の槽に流し、浄化したクーラントを他方の槽に流すものである。また、特許文献２の研削液処理装置は、磁性切粉を分離するために、研削液収容容器の底板の下面（外面）に磁石を配置し、チェーン駆動されるかき板部材で底板の上面（内面）からスラッジを排除するものである。他方、本出願人は、磁性切粉そのものをフィルターとする磁気インラインフィルタを提案した（特許文献３）。この磁気インラインフィルタは、磁性切粉そのものをフィルターとするので、消耗品であり、廃棄物であるフィルターを必要としない利点がある。また、逆洗等の必要がなく、蓄積された磁性切粉をクーラントで流して排出するだけで良い。
ＣＢＮ砥石を用いた歯車の研削の場合、通常、油性クーラントが使用されることが多い。油性クーラントを使用した場合、親油性の細かい切粉は一粒、一粒が油でコーティングされる。従って、特許文献１に記載されているような磁気ドラム式のマグネットセパレータでは、切粉の回収率が低くなる。この理由は、油でコーティングされているために切粉の磁化力が低く、クーラントの流速でマグネットセパレータから流出するためと考えられる。また、サイクロン式の濾過装置は、産業廃棄物は排出しない利点があるが、このための専用ポンプが必要となり、エネルギー損失につながる。更に、サイクロン式の濾過装置は、油でコーティングされている微細な切粉の分離性能は高くない。特許文献２の研削液処理装置は、磁性切粉を分離するために、かき板部材でスラッジを排除するものであるので、かき板部材が摩耗し、クーラントに切粉が混入することもあり、又、摩耗したかき板部材を定期的に交換する必要もある。
本発明は、以上のような背景により以下の目的を達成するものである。
本発明の目的は、クーラントから微細な切粉を効率的に分離できる研削用クーラント装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、産業廃棄物が出ない研削用クーラント装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、エネルギー損失が少ない研削用クーラント装置を提供することにある。
本発明の目的は、クーラントから微細な切粉を効率的に分離できる研削用クーラント装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、産業廃棄物が出ない研削用クーラント装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、エネルギー損失が少ない研削用クーラント装置を提供することにある。
本発明は、前記課題を解決するために、次の手段を採る。
即ち、本発明１の研削用クーラント装置は、研削盤から排出されるクーラントから切粉を分離するための研削用クーラント装置において、
前記研削盤から排出された前記クーラントを受け入れ、かつ切粉を分離する非磁性体製のクーラントタンクと、
前記クーラントタンクの底板の下部に配置され、所定間隔を置いて配置された永久磁石を有し、前記永久磁石の磁力により、前記クーラントタンクの底板上に沈殿している磁性体の切粉を吸着して、前記クーラントから分離して排出し、回転駆動される無端チェーンを有するマグネット式チップコンベアと、
前記クーラントタンクから供給されるクーラントを浄化して、前記研削盤に供給するものであって、同軸に配置された内管、外管からなる二重管であり、前記クーラントタンクで浄化された前記クーラントを前記二重管の間の隙間である空間に流すための筒状体、前記内管の内周面側に配置された内周面側磁石、及び、前記外管の外周面側に配置された外周面側磁石からなる磁気インラインフィルタと、
前記クーラントタンクで磁性体の切粉が分離された前記クーラントを前記磁気インラインフィルタに供給するためのポンプとからなることを特徴とする。
即ち、本発明１の研削用クーラント装置は、研削盤から排出されるクーラントから切粉を分離するための研削用クーラント装置において、
前記研削盤から排出された前記クーラントを受け入れ、かつ切粉を分離する非磁性体製のクーラントタンクと、
前記クーラントタンクの底板の下部に配置され、所定間隔を置いて配置された永久磁石を有し、前記永久磁石の磁力により、前記クーラントタンクの底板上に沈殿している磁性体の切粉を吸着して、前記クーラントから分離して排出し、回転駆動される無端チェーンを有するマグネット式チップコンベアと、
前記クーラントタンクから供給されるクーラントを浄化して、前記研削盤に供給するものであって、同軸に配置された内管、外管からなる二重管であり、前記クーラントタンクで浄化された前記クーラントを前記二重管の間の隙間である空間に流すための筒状体、前記内管の内周面側に配置された内周面側磁石、及び、前記外管の外周面側に配置された外周面側磁石からなる磁気インラインフィルタと、
前記クーラントタンクで磁性体の切粉が分離された前記クーラントを前記磁気インラインフィルタに供給するためのポンプとからなることを特徴とする。
本発明２の研削用クーラント装置は、本発明１において、前記クーラントタンクは、前記クーラントが一方向に流れるように、隔壁により区画された複数の液槽からなり、前記クーラントの流れの上流側の前記液槽の底板の下部に配置された前記永久磁石の磁力より、下流側の前記液槽の底板の下部に配置された永久磁石の磁力が強いものであることを特徴とする。
本発明３の研削用クーラント装置は、本発明２において、前記複数の液槽は、前記クーラントの流れに沿って、第１槽から第４槽からなり、前記永久磁石の磁気強度は、第１槽、及び第２槽が同一の磁気強度からなり、第３槽及び第４槽が第１槽、及び第２槽より強くて同一強度であることを特徴とする。
本発明４の研削用クーラント装置は、本発明１～３から選択される１項において、前記クーラントは、油性クーラントであり、前記研削盤は、歯面をＣＢＮ砥石で研削する歯車研削盤であることを特徴とする。
本発明３の研削用クーラント装置は、本発明２において、前記複数の液槽は、前記クーラントの流れに沿って、第１槽から第４槽からなり、前記永久磁石の磁気強度は、第１槽、及び第２槽が同一の磁気強度からなり、第３槽及び第４槽が第１槽、及び第２槽より強くて同一強度であることを特徴とする。
本発明４の研削用クーラント装置は、本発明１～３から選択される１項において、前記クーラントは、油性クーラントであり、前記研削盤は、歯面をＣＢＮ砥石で研削する歯車研削盤であることを特徴とする。
本発明の研削用クーラント装置は、マグネット式チップコンベアと磁気インラインフィルタでクーラント中の切粉を分離するため、微細な切粉をクーラントから効率的に分離できる。
［研削用クーラント装置の概要］
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の研削用クーラント装置を示す全体斜視図、図２は図１の平面図、図３は図２のＰ矢視図である。図４は図１のクーラントタンクの斜視図であり、上面の蓋を取り外した状態を示す。図５はクーラントタンクとマグネット式チップコンベアを示す図２のＡ－Ａ断面図であり、クーラントタンクの上面に設置された機器を省略して示す。図６は図５のＢ－Ｂ断面図、図７は本発明の研削用クーラント装置のクーラント回路図である。図８は磁気インラインフィルタの縦断面図であり、流体シリンダのピストンロッドを最上部まで引っ込め、上端近傍の供給口から加工部にクーラントを供給している状態を示す。図９は図８の流体シリンダのピストンロッドを最下端まで伸ばし、下方にある排出口からクーラントを排出して、蓄積された切粉を外部に排出している状態を示す。図１から図９に示すように、歯車研削盤１０１（図２）のＣＢＮ砥石で研削された歯車の切粉や治具から洗い流された切粉は、歯車研削盤１０１の図示しないチップコンベアによって大きな切粉が回収される。その後、切粉は油性のクーラントと共にクーラント回収樋１０４Ａ、１０４Ｂを通してクーラントタンク１０２に回収される。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の研削用クーラント装置を示す全体斜視図、図２は図１の平面図、図３は図２のＰ矢視図である。図４は図１のクーラントタンクの斜視図であり、上面の蓋を取り外した状態を示す。図５はクーラントタンクとマグネット式チップコンベアを示す図２のＡ－Ａ断面図であり、クーラントタンクの上面に設置された機器を省略して示す。図６は図５のＢ－Ｂ断面図、図７は本発明の研削用クーラント装置のクーラント回路図である。図８は磁気インラインフィルタの縦断面図であり、流体シリンダのピストンロッドを最上部まで引っ込め、上端近傍の供給口から加工部にクーラントを供給している状態を示す。図９は図８の流体シリンダのピストンロッドを最下端まで伸ばし、下方にある排出口からクーラントを排出して、蓄積された切粉を外部に排出している状態を示す。図１から図９に示すように、歯車研削盤１０１（図２）のＣＢＮ砥石で研削された歯車の切粉や治具から洗い流された切粉は、歯車研削盤１０１の図示しないチップコンベアによって大きな切粉が回収される。その後、切粉は油性のクーラントと共にクーラント回収樋１０４Ａ、１０４Ｂを通してクーラントタンク１０２に回収される。
［クーラントタンクの構造］
クーラントタンク１０２はステンレス製（非磁性体製）で、図５で見て、右端が右上がりの傾斜面に形成されている。クーラントタンク１０２の底板１０６の下部には、マグネット式チップコンベア１０３に磁石が配置され、この磁石は底板１０６の裏面に接して移動し、クーラントタンク１０２の底板１０６上に沈殿している磁性体の切粉を吸着してクーラントから分離して排出する。クーラントタンク１０２の側面（図２の下側）には、サブクーラントタンク１０５が一体的に形成されている。サブクーラントタンク１０５の上面には、クーラントポンプ１０７、液面計１１０が載置されている。液面計１１０は、サブクーラントタンク１０５のクーラント液面の上限と下限を検知して、歯車研削盤１０１の図示しない操作盤の画面にアラームを表示する。
クーラントタンク１０２はステンレス製（非磁性体製）で、図５で見て、右端が右上がりの傾斜面に形成されている。クーラントタンク１０２の底板１０６の下部には、マグネット式チップコンベア１０３に磁石が配置され、この磁石は底板１０６の裏面に接して移動し、クーラントタンク１０２の底板１０６上に沈殿している磁性体の切粉を吸着してクーラントから分離して排出する。クーラントタンク１０２の側面（図２の下側）には、サブクーラントタンク１０５が一体的に形成されている。サブクーラントタンク１０５の上面には、クーラントポンプ１０７、液面計１１０が載置されている。液面計１１０は、サブクーラントタンク１０５のクーラント液面の上限と下限を検知して、歯車研削盤１０１の図示しない操作盤の画面にアラームを表示する。
クーラントタンク１０２の上面には、２個の磁気インラインフィルタ１０が載置されている。この磁気インラインフィルタ１０は、本出願人が提案したものでありその構造、機能は、公知である（特許文献３）。クーラントポンプ１０７は、サブクーラントタンク１０５内のクーラントを磁気インラインフィルタ１０の導入口２１（図７から図９参照）に供給する。図７に示すように、クーラントポンプ１０７と導入口２１を接続する配管１１１の途中には、圧力計１１２と手動切換え弁１１３が取り付けられている。導入口２１に供給されたクーラント中の切粉は、磁気インラインフィルタ１０の磁場によって吸着されるため、クーラントが濾過される。
濾過されたクーラントは、磁気インラインフィルタ１０の供給口（クーラント出口）２２からクーラント供給管１１４（図７参照）を介して歯車研削盤１０１の加工部（ＣＢＮ砥石と歯車の接触位置）に供給され、清浄なクーラントで研削加工することができる。クーラント供給管１１４の途中には、クーラント供給管１１４を流れるクーラントの流量を検知するためのフロースイッチ１１５（図７参照）が取り付けられ、流量の下限を検知して、歯車研削盤１０１の図示しない操作盤の画面にアラームを表示する。
クーラントタンク１０２の上面には、メッシュカゴ１１６が配置されている。磁気インラインフィルタ１０の排出口２３（図７から図９参照）には、排出口２３から排出されたクーラントをメッシュカゴ１１６に排出するクーラント排出管１１７が接続されている。メッシュカゴ１１６は、クーラントから切粉を分離して蓄積するとともに、切粉が分離されたクーラントをクーラントタンク１０２に戻す。メッシュカゴ１１６に蓄積された切粉は、メッシュカゴ１１６をクーラントタンク１０２から取り外して、定期的に掃除する。
図４に示すように、クーラントタンク１０２は、隔壁２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃによって長手方向に区画された４つの液槽（第１槽２０２Ａ、第２槽２０２Ｂ、第３槽２０２Ｃ、第４槽２０２Ｄ）で構成されている。また、４つの第１槽２０２Ａ、第２槽２０２Ｂ、第３槽２０２Ｃ、及び第４槽２０２Ｄには、横切る方向に堰板が配置されている。この堰板は、各槽の深さより短く形成されている。即ち、堰板の下部は、切粉が通過できる隙間が形成されている。堰板は、クーラントの乱流防ぎ、スラッジ状の切粉が拡散しないようにするものである。歯車研削盤１０１から排出されたクーラントは、クーラント回収樋１０４Ａ、１０４Ｂを通してクーラントタンク１０２の第１槽２０２Ａに流入する。隔壁２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃの下部には、各々複数の開口部２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃが形成されている。また、クーラントタンク１０２とサブクーラントタンク１０５との間の隔壁２０１Ｄには、２個の開口部２０３Ｄが形成されている。従って、クーラントポンプ１０７でサブクーラントタンク１０５内のクーラントを吸い上げると、第１槽２０２Ａのクーラントは、第２槽２０２Ｂ、第３槽２０２Ｃ、第４槽２０２Ｄの順に通過して、サブクーラントタンク１０５に流入する。なお、本実施の形態の研削用クーラント装置は、クーラントポンプ１０７は１台のみで研削盤への供給から濾過まで行うので省エネルギーである。
［マグネット式チップコンベアの構造］
図５に示すように、クーラントタンク１０２の底板１０６は、水平部１０６Ａ、傾斜部１０６Ｂ、切粉落下部１０６Ｃで構成されている。マグネット式チップコンベア１０３は、図５の左右方向に長い箱状のチップコンベア本体３０１を備え、クーラントタンク１０２の底板１０６の水平部１０６Ａ、傾斜部１０６Ｂ、切粉落下部１０６Ｃの下部にチップコンベア本体３０１が配置されている。図６に示すように、チップコンベア本体３０１の幅Ｗ１は、クーラントタンク１０２の第１槽２０２Ａから第４槽２０２Ｄまでの幅Ｗ２とほぼ同一寸法に形成されている。チップコンベア本体３０１は、幅Ｗ１の１／２の幅Ｗ３の２個のチップコンベア本体３０１Ａ、３０１Ｂを一体にして形成されている。チップコンベア本体３０１Ａ、３０１Ｂには、無端チェーン３０２Ａ、３０２Ｂがスプロケットホイール３０３、３０４に巻き付けられて配置されている。図示はしないが、スプロケットホイール３０３、３０４は、チップコンベア本体３０１Ａ、３０１Ｂに各々回転可能に軸支されている。チップコンベア本体３０１Ａのスプロケットホイール３０３と、チップコンベア本体３０１Ｂのスプロケットホイール３０３は、図５の紙面に直交する方向に配置された一本の回転軸（図示せず）で連結されている。同様に、チップコンベア本体３０１Ａのスプロケットホイール３０４と、チップコンベア本体３０１Ｂのスプロケットホイール３０４も、図５の紙面に直交する方向に配置された一本の回転軸（図示せず）で連結されている。チップコンベア本体３０１Ａ側で図５の右端のスプロケットホイール３０３はモータ３０５によって時計方向に回転し、無端チェーン３０２Ａ、３０２Ｂは図５の時計回りに移動する。
図５に示すように、クーラントタンク１０２の底板１０６は、水平部１０６Ａ、傾斜部１０６Ｂ、切粉落下部１０６Ｃで構成されている。マグネット式チップコンベア１０３は、図５の左右方向に長い箱状のチップコンベア本体３０１を備え、クーラントタンク１０２の底板１０６の水平部１０６Ａ、傾斜部１０６Ｂ、切粉落下部１０６Ｃの下部にチップコンベア本体３０１が配置されている。図６に示すように、チップコンベア本体３０１の幅Ｗ１は、クーラントタンク１０２の第１槽２０２Ａから第４槽２０２Ｄまでの幅Ｗ２とほぼ同一寸法に形成されている。チップコンベア本体３０１は、幅Ｗ１の１／２の幅Ｗ３の２個のチップコンベア本体３０１Ａ、３０１Ｂを一体にして形成されている。チップコンベア本体３０１Ａ、３０１Ｂには、無端チェーン３０２Ａ、３０２Ｂがスプロケットホイール３０３、３０４に巻き付けられて配置されている。図示はしないが、スプロケットホイール３０３、３０４は、チップコンベア本体３０１Ａ、３０１Ｂに各々回転可能に軸支されている。チップコンベア本体３０１Ａのスプロケットホイール３０３と、チップコンベア本体３０１Ｂのスプロケットホイール３０３は、図５の紙面に直交する方向に配置された一本の回転軸（図示せず）で連結されている。同様に、チップコンベア本体３０１Ａのスプロケットホイール３０４と、チップコンベア本体３０１Ｂのスプロケットホイール３０４も、図５の紙面に直交する方向に配置された一本の回転軸（図示せず）で連結されている。チップコンベア本体３０１Ａ側で図５の右端のスプロケットホイール３０３はモータ３０５によって時計方向に回転し、無端チェーン３０２Ａ、３０２Ｂは図５の時計回りに移動する。
無端チェーン３０２Ａ、３０２Ｂには、無端チェーン３０２Ａ、３０２Ｂの長さ方向に等間隔に複数の板状の磁石保持体３０６Ａ、３０６Ｂが各々固定されている。無端チェーン３０２Ａの磁石保持体３０６Ａには、永久磁石（希土類等の永久磁石）３０７Ａが接着されて固定されている。同様に、無端チェーン３０２Ｂの磁石保持体３０６Ｂには、永久磁石（希土類等の永久磁石）３０７Ｂが接着されて固定されている。永久磁石３０７Ａ、３０７Ｂは、図６の左右方向に各々複数固定されている。永久磁石３０７Ａの厚みは永久磁石３０７Ｂの厚みよりも厚く形成されているため、永久磁石３０７Ａの磁力（磁束密度）は永久磁石３０７Ｂの磁力よりも強く設定されている。即ち、スラッジ状の微細な切粉も吸着できるものである。
［マグネット式チップコンベアの動作］
モータ３０５によって、スプロケットホイール３０３が図５の時計方向に回転すると、無端チェーン３０２Ａ、３０２Ｂがクーラントタンク１０２の底板１０６の裏面に沿って図５の時計回りに移動する。従って、底板１０６に堆積した切粉は、永久磁石３０７Ａ、３０３Ｂに吸引されて図５の右方に移動する。即ち、クーラントから分離された切粉は、水平部１０６Ａ、傾斜部１０６Ｂを経由して、切粉落下部１０６Ｃに移動する。傾斜部１０６Ｂでは重力によって、切粉が落下する。右端のスプロケットホイール３０３で無端チェーン３０２Ａ、３０２Ｂが反転し、切粉落下部１０６Ｃから永久磁石３０７Ａ、３０７Ｂが離れるため、切粉落下部１０６Ｃからチップボックス３０８に切粉が落下する。
モータ３０５によって、スプロケットホイール３０３が図５の時計方向に回転すると、無端チェーン３０２Ａ、３０２Ｂがクーラントタンク１０２の底板１０６の裏面に沿って図５の時計回りに移動する。従って、底板１０６に堆積した切粉は、永久磁石３０７Ａ、３０３Ｂに吸引されて図５の右方に移動する。即ち、クーラントから分離された切粉は、水平部１０６Ａ、傾斜部１０６Ｂを経由して、切粉落下部１０６Ｃに移動する。傾斜部１０６Ｂでは重力によって、切粉が落下する。右端のスプロケットホイール３０３で無端チェーン３０２Ａ、３０２Ｂが反転し、切粉落下部１０６Ｃから永久磁石３０７Ａ、３０７Ｂが離れるため、切粉落下部１０６Ｃからチップボックス３０８に切粉が落下する。
第１槽２０２Ａ、第２槽２０２Ｂを通過したクーラント中の切粉は、無端チェーン３０２Ｂの永久磁石３０７Ｂに吸引されて、チップボックス３０８に排出される。しかし、第３槽２０２Ｃに流入したクーラント中には微少な切粉が残っている。無端チェーン３０２Ａの永久磁石３０７Ａの磁力は、無端チェーン３０２Ｂの永久磁石３０７Ｂの磁力よりも強く設定されている。従って、第３槽２０２Ｃ、第４槽２０２Ｄを通過するクーラント中の微少な切粉は、無端チェーン３０２Ａの永久磁石３０７Ａで吸引してチップボックス３０８に排出することが可能となる。しかし、クーラント中に混入している微少な切粉は沈殿しないので、マグネット式チップコンベア１０３では処理することができない。従って、第４槽２０２Ｄを通過したクーラントがサブクーラントタンク１０５に流入すると、クーラントポンプ１０７は、サブクーラントタンク１０５内のクーラントを磁気インラインフィルタ１０に供給してさらに濾過する。
［磁気インラインフィルタの構造］
図８、図９に示すように、磁気インラインフィルタ１０は、オーステナイト系ステンレス鋼等の非磁性体で作られた内管１と外管２で構成された筒状体３を有する。筒状体３は、この内管１の内周面に配置された内周面側磁石４、この外管２の外周面に配置された外周面側磁石５、内周面側磁石４及び外周面側磁石５を軸方向に移動させる流体シリンダ６１で構成されている。
図８、図９に示すように、磁気インラインフィルタ１０は、オーステナイト系ステンレス鋼等の非磁性体で作られた内管１と外管２で構成された筒状体３を有する。筒状体３は、この内管１の内周面に配置された内周面側磁石４、この外管２の外周面に配置された外周面側磁石５、内周面側磁石４及び外周面側磁石５を軸方向に移動させる流体シリンダ６１で構成されている。
筒状体３は、円筒状の内管１と円筒状の外管２が同軸に配置された二重管である。内管１の軸方向長さは外管２の軸方向長さのほぼ２倍に形成され、内管１の下端が矩形の下板７１に溶接によって固定されて垂直に立設されている。外管２は内管１の上部に配置され、内管１と外管２の間の隙間である空間３１をクーラントが流れる。空間３１の上端には上蓋３２が溶接され、空間３１の下端には底蓋３３が溶接されて、内管１と外管２を一体化すると共に、空間３１を区画している。
外管２の軸方向長さの下端近傍には、空間３１にクーラント（切粉が混入した汚水）を導入する導入口２１が形成されている。また外管２の軸方向長さの上端近傍には、空間３１で浄化されたクーラントを加工部に供給する供給口２２が形成されている。また、外管２には、導入口２１よりも下方に排出口２３が形成され、排出口２３は空間３１に蓄積された切粉を空間３１の外部に排出するための出口である。排出口２３には、ソレノイドで作動する切換え弁２３１が取り付けられ、クーラントタンク１０２のメッシュカゴ１１６に切粉を排出する。クーラントの濾過時には、切換え弁２３１は排出口２３を遮断する。底蓋３３は、導入口２１から排出口２３に向かって下降する傾斜面に形成され、切粉は排出口２３から外部に容易に排出される。
内管１の内周面１１には、内周面１１と若干の隙間を有して内周面側磁石４が配置されている。内周面側磁石４は接着剤等で固定された複数の磁石４２で構成されている。磁石４２は軸直角方向の形状が扇形に形成され、内管１の内周面１１の全周に渡って等角度（３０度）間隔に複数（１２個）配置されると共に、円筒状の磁石保持体４１に固定されている。磁石４２は軸方向に１０個積層し、外管２の軸方向長さとほぼ同一の軸方向長さに渡って配置されている。
内周面側磁石４は、内管１の軸方向に移動可能で、空間３１に対面した濾過位置と、空間３１から遠ざけられた切粉排出位置との間で駆動される。すなわち、矩形の下板７１と矩形の上板７２との間には、構造用鋼で作られた３本の円柱状の案内ロッド７３が垂直に固定されている。上板７２は、筒状体３の上部に若干の隙間を有して配置されている。案内ロッド７３は磁石保持体４１を貫通して上下に延び、円筒形のリニアブッシュ７４、７４に摺動可能に組み付けられている。リニアブッシュ７４、７４は、磁石保持体４１の上端と下端に押さえ板４３、４３によって固定されている。押さえ板４３、４３は円盤状で、磁石４２の上端面と下端面に固定されている。案内ロッド７３とリニアブッシュ７４、７４との間には転がり運動可能に複数のボール（図示せず）が介在し、軽快な直線運動を可能にしている。
上板７２の上面には流体シリンダ６１が固定され、流体シリンダ６１の下端から突出するピストンロッド６２が、磁石保持体４１の上端面にねじ込まれて固定されている。従って、流体シリンダ６１に供給する油圧を切り換えることによって、内周面側磁石４は、空間３１に対面した濾過位置と、空間３１から遠ざけられた切粉排出位置との間で駆動される。外管２の外周面２４には、外周面２４と若干の隙間を有して外周面側磁石５が配置されている。外周面側磁石５は、２個の半円弧柱状の磁石保持体５１、５１と、磁石保持体５１、５１の内周面に、接着剤で固定された複数の磁石５２で構成されている。磁石保持体５１、５１は、外管２の軸方向長さとほぼ同一の軸方向長さに形成され、構造用鋼等の磁性体の金属で成形されている。磁石５２は軸直角方向断面が扇形に形成され、外管２の外周面２４の全周に渡って等角度間隔に複数配置されると共に、軸方向に１０個積層し、外管２の軸方向長さとほぼ同一の軸方向長さに渡って配置されている。
外周面側磁石５は、外管２の軸方向に移動可能で、空間３１に対面した濾過位置と、空間３１から遠ざけられた切粉排出位置との間で駆動される。すなわち、矩形の下板７１と矩形の上板７２との間には、４本の円柱状の案内ロッド７５が垂直に固定されている。各々の磁石保持体５１、５１を２本の案内ロッド７５が貫通して上下に延び、円筒形のリニアブッシュ７６、７６に摺動可能に組み付けられている。リニアブッシュ７６、７６は、磁石保持体５１、５１の上端と下端に押さえ板５３、５３によって固定されている。押さえ板５３、５３は軸直角方向断面が半円弧状の板で、磁石保持体５１、５１の上端面と下端面に固定されている。案内ロッド７５とリニアブッシュ７６、７６との間には転がり運動可能に複数のボール（図示せず）が介在し、軽快な直線運動を可能にしている。
外周面側磁石５は内周面側磁石４と同期して駆動される。外周面側磁石５の下端の押さえ板５３と、内周面側磁石４の下端の押さえ板４３は、軸直角方向断面が矩形の連結板７７によって連結されている。従って、流体シリンダ６１に供給する油圧を切り換えることによって、内周面側磁石４と外周面側磁石５は、空間３１に対面した濾過位置と、空間３１から遠ざけられた切粉排出位置との間で同期して駆動される。
内周面側磁石４の磁石４２は、磁性体である磁石保持体４１に固定されている。このために、磁力線はＮ極から出発して空中に出てからＳ極に終端する。このとき、磁石４２に最も隣接しているのは、非磁性体で作られた内管１であるから、磁力線が曲げられることはない。この磁場に切粉が流れてくると、内管１の外周面１２上に補足されることになる。同様に、外周面側磁石５の磁石５２は、磁性体である磁石保持体５１に固定されている。このために、磁力線はＮ極から出発して空中に出てからＳ極に終端する。このとき、磁石５２に最も隣接しているのは、非磁性体で作られた外管２であるから、磁力線が曲げられることはない。この磁場に切粉が流れてくると、外管２の内周面２５上に補足されることになる。
一方、内周面側磁石４と外周面側磁石５は、異なる極性で対向して配置されている。内周面側磁石４の磁石４２は、外周面側がＳ極、内周面側がＮ極に設定されている。また、外周面側磁石５の磁石５２は、内周面側がＮ極、外周面側がＳ極に設定されている。通常、磁石のＳ極の近くに別の磁石のＮ極を近づけると引力が働くことが知られている。即ち、磁力線は磁気量が正のＮ極から出て、磁気量が負のＳ極に入る。従って、外周面側磁石５の磁石５２と内周面側磁石４の磁石４２との間に、磁気量が正のＮ極から磁気量が負のＳ極に入る磁力線が形成される。このように、放射方向への磁場が強くなるため、クーラント中の切粉が空間３１の両側の壁面（内管１の外周面１２と外管２の内周面２５）に吸着し、この吸着した切粉が蓄積されてブリッジする。その結果、ブリッジした切粉の隙間をクーラントを通過させることによって、精密な濾過が可能になる。また、放射方向への磁場が強く、切粉を効率的に吸着するため、特別なフィルタ部材が不要となる。要するに、切粉自身が切粉のフィルターとなる。
［磁気インラインフィルタの動作］
図８に示すように、流体シリンダ６１のピストンロッド６２を最上部まで引っ込め、内周面側磁石４と外周面側磁石５が空間３１に対面した濾過位置にする。この状態で、切換え弁２３１のソレノイドを作動し、排出口２３を遮断する。外管２の下端近傍の導入口２１から空間３１にクーラントを導入し、上端近傍の供給口２２から歯車研削盤１０１にクーラントを供給する。放射方向への磁場が強いため、クーラント中の切粉が空間３１の両側の壁面に吸着し、クーラントが濾過される。クーラントの供給を続けると、壁面に吸着した切粉が蓄積されてブリッジする。その結果、ブリッジした切粉の隙間をクーラントが通過するため、精密な濾過が可能になる。
図８に示すように、流体シリンダ６１のピストンロッド６２を最上部まで引っ込め、内周面側磁石４と外周面側磁石５が空間３１に対面した濾過位置にする。この状態で、切換え弁２３１のソレノイドを作動し、排出口２３を遮断する。外管２の下端近傍の導入口２１から空間３１にクーラントを導入し、上端近傍の供給口２２から歯車研削盤１０１にクーラントを供給する。放射方向への磁場が強いため、クーラント中の切粉が空間３１の両側の壁面に吸着し、クーラントが濾過される。クーラントの供給を続けると、壁面に吸着した切粉が蓄積されてブリッジする。その結果、ブリッジした切粉の隙間をクーラントが通過するため、精密な濾過が可能になる。
歯車研削盤１０１の加工が終了したら、図９に示すように、流体シリンダ６１のピストンロッド６２を最下端まで伸ばし、内周面側磁石４と外周面側磁石５を空間３１から遠ざけられた切粉排出位置にする。従って、空間３１に作用する磁力が無くなり、空間３１の両側の壁面に吸着した切粉は、空間３１の壁面から離脱し易くなる。切換え弁２３１のソレノイドを作動し、排出口２３からクーラントタンク１０２のメッシュカゴ１１６に切粉を排出する。すなわち、外管２の下端近傍の導入口２１から空間３１にクーラントを導入し、導入口２１よりも下方にある排出口２３からクーラントを排出する。底蓋３３は、導入口２１から排出口２３に向かって下降する傾斜面に形成されているため、空間３１に蓄積された切粉が排出口２３から外部に容易に排出される。切粉の排出時には、図７に示す切換え弁２３２、２３３、２３４を切り替え、磁気インラインフィルタ１０を経由せずに、歯車研削盤１０１にクーラントを供給することができる。
［冷却器、ミストコレクタ］
図１から図３に示すように、クーラントタンク１０２の左横にはクーラントを所定温度に冷却する冷却器１１８が取り付けられている。図７に示す手動切換え弁１１９を操作して、冷却器１１８にクーラントを供給して冷却する。冷却したクーラントはクーラント回収樋１２１を介してクーラントタンク１０２に戻す。図１から図３に示すクーラントタンク１０２上のミストコレクタ１２０は、歯車研削盤１０１の加工領域に充満するミストを回収して、作業環境を良好に保ち、火災の危険性を低減し、かつ環境の浄化となる。
図１から図３に示すように、クーラントタンク１０２の左横にはクーラントを所定温度に冷却する冷却器１１８が取り付けられている。図７に示す手動切換え弁１１９を操作して、冷却器１１８にクーラントを供給して冷却する。冷却したクーラントはクーラント回収樋１２１を介してクーラントタンク１０２に戻す。図１から図３に示すクーラントタンク１０２上のミストコレクタ１２０は、歯車研削盤１０１の加工領域に充満するミストを回収して、作業環境を良好に保ち、火災の危険性を低減し、かつ環境の浄化となる。
本発明の実施の形態の研削用クーラント装置は、マグネット式チップコンベアと磁気インラインフィルタでクーラント中の切粉を分離するため、微細な切粉をクーラントから効率的に分離できる。また、本発明の実施の形態の研削用クーラント装置のクーラントタンクは、クーラントが一方向に流れるように、隔壁により区画された複数の液槽からなり、クーラントの流れの上流側の液槽の底板の下部に配置された永久磁石の磁力より、下流側の液槽の底板の下部に配置された永久磁石の磁力を強くしている。従って、まず、上流側の液槽の底板の下部に配置された無端チェーン３０２Ｂの永久磁石３０７Ｂで切粉を吸引してチップボックス３０８に排出する。次に、上流側で排出できなかったクーラント中の微少な切粉は、下流側の液槽の底板の下部に配置された無端チェーン３０２Ａの永久磁石３０７Ａで吸引してチップボックス３０８に排出することが可能となる。また、本発明の実施の形態の研削用クーラント装置は、紙フィルタ等の消耗品が無いため、産業廃棄物やランニングコストが削減される。更に、本発明の実施の形態の研削用クーラント装置は、加工用のクーラントポンプ以外のポンプを使用しないので、エネルギー損失が少ない。更に、本発明の実施の形態の研削用クーラント装置は、マグネット式チップコンベアには磁性切粉を分離するためのかき板部材が不要なので、摩耗部分が無くメンテナンス費用を削減できる。
１０…磁気インラインフィルタ
１…内管
１１…内周面
１２…外周面
２…外管
２１…導入口
２２…供給口
２３…排出口
２３１、２３２、２３３、２３４…切換え弁
２４…外周面
２５…内周面
３…筒状体
３１…空間（隙間）
３２…上蓋
３３…底蓋
４…内周面側磁石
４１…磁石保持体
４２…磁石
４３…押さえ板
５…外周面側磁石
５１…磁石保持体
５２…磁石
５３…押さえ板
６１…流体シリンダ
６２…ピストンロッド
７１…下板
７２…上板
７３…案内ロッド
７４…リニアブッシュ
７５…案内ロッド
７６…リニアブッシュ
７７…連結板
１０１…歯車研削盤
１０２…クーラントタンク
１０３…マグネット式チップコンベア
１０４Ａ、１０４Ｂ…クーラント回収樋
１０５…サブクーラントタンク
１０６…底板
１０６Ａ…水平部
１０６Ｂ…傾斜部
１０６Ｃ…切粉落下部
１０７…クーラントポンプ
１１０…液面計
１１１…配管
１１２…圧力計
１１３…手動切換え弁
１１４…クーラント供給管
１１５…フロースイッチ
１１６…メッシュカゴ
１１７…クーラント排出管
１１８…冷却器
１１９…手動切換え弁
１２０…ミストコレクタ
１２１…クーラント回収樋
２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃ、２０１Ｄ…隔壁
２０２Ａ…第１槽
２０２Ｂ…第２槽
２０２Ｃ…第３槽
２０２Ｄ…第４槽
２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃ、２０３Ｄ…開口部
３０１、３０１Ａ、３０１Ｂ…チップコンベア本体
３０２Ａ、３０２Ｂ…無端チェーン
３０３、３０４…スプロケットホイール
３０５…モータ
３０６Ａ、３０６Ｂ…磁石保持体
３０７Ａ、３０７Ｂ…永久磁石
３０８…チップボックス
１…内管
１１…内周面
１２…外周面
２…外管
２１…導入口
２２…供給口
２３…排出口
２３１、２３２、２３３、２３４…切換え弁
２４…外周面
２５…内周面
３…筒状体
３１…空間（隙間）
３２…上蓋
３３…底蓋
４…内周面側磁石
４１…磁石保持体
４２…磁石
４３…押さえ板
５…外周面側磁石
５１…磁石保持体
５２…磁石
５３…押さえ板
６１…流体シリンダ
６２…ピストンロッド
７１…下板
７２…上板
７３…案内ロッド
７４…リニアブッシュ
７５…案内ロッド
７６…リニアブッシュ
７７…連結板
１０１…歯車研削盤
１０２…クーラントタンク
１０３…マグネット式チップコンベア
１０４Ａ、１０４Ｂ…クーラント回収樋
１０５…サブクーラントタンク
１０６…底板
１０６Ａ…水平部
１０６Ｂ…傾斜部
１０６Ｃ…切粉落下部
１０７…クーラントポンプ
１１０…液面計
１１１…配管
１１２…圧力計
１１３…手動切換え弁
１１４…クーラント供給管
１１５…フロースイッチ
１１６…メッシュカゴ
１１７…クーラント排出管
１１８…冷却器
１１９…手動切換え弁
１２０…ミストコレクタ
１２１…クーラント回収樋
２０１Ａ、２０１Ｂ、２０１Ｃ、２０１Ｄ…隔壁
２０２Ａ…第１槽
２０２Ｂ…第２槽
２０２Ｃ…第３槽
２０２Ｄ…第４槽
２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃ、２０３Ｄ…開口部
３０１、３０１Ａ、３０１Ｂ…チップコンベア本体
３０２Ａ、３０２Ｂ…無端チェーン
３０３、３０４…スプロケットホイール
３０５…モータ
３０６Ａ、３０６Ｂ…磁石保持体
３０７Ａ、３０７Ｂ…永久磁石
３０８…チップボックス
Claims (4)
- 研削盤から排出されるクーラントから切粉を分離するための研削用クーラント装置において、
前記研削盤から排出された前記クーラントを受け入れ、かつ切粉を分離する非磁性体製のクーラントタンクと、
前記クーラントタンクの底板の下部に配置され、所定間隔を置いて配置された永久磁石を有し、前記永久磁石の磁力により、前記クーラントタンクの底板上に沈殿している磁性体の切粉を吸着して、前記クーラントから分離して排出し、回転駆動される無端チェーンを有するマグネット式チップコンベアと、
前記クーラントタンクから供給されるクーラントを浄化して、前記研削盤に供給するものであって、同軸に配置された内管、外管からなる二重管であり、前記クーラントタンクで浄化された前記クーラントを前記二重管の間の隙間である空間に流すための筒状体、前記内管の内周面側に配置された内周面側磁石、及び、前記外管の外周面側に配置された外周面側磁石とからなる磁気インラインフィルタと、
前記クーラントタンクで磁性体の切粉が分離された前記クーラントを前記磁気インラインフィルタに供給するためのポンプと
からなることを特徴とする研削用クーラント装置。 - 請求項１に記載の研削用クーラント装置において、
前記クーラントタンクは、前記クーラントが一方向に流れるように、隔壁により区画された複数の液槽からなり、前記クーラントの流れの上流側の前記液槽の底板の下部に配置された前記永久磁石の磁力より、下流側の前記液槽の底板の下部に配置された永久磁石の磁力が強いものである
ことを特徴とする研削用クーラント装置。 - 請求項２に記載の研削用クーラント装置において、
前記複数の液槽は、前記クーラントの流れに沿って、第１槽から第４槽からなり、前記永久磁石の磁気強度は、第１槽、及び第２槽が同一の磁気強度からなり、第３槽及び第４槽が第１槽、及び第２槽より強くて同一強度である
ことを特徴とする研削用クーラント装置。 - 請求項１～３から選択される１項に記載の研削用クーラント装置において、
前記クーラントは、油性クーラントであり、前記研削盤は、歯面をＣＢＮ砥石で研削する歯車研削盤である
ことを特徴とする研削用クーラント装置。
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