JP3149079B2 - 加工液の浄化装置 - Google Patents

加工液の浄化装置

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JP3149079B2 JP10861197A JP10861197A JP3149079B2 JP 3149079 B2 JP3149079 B2 JP 3149079B2 JP 10861197 A JP10861197 A JP 10861197A JP 10861197 A JP10861197 A JP 10861197A JP 3149079 B2 JP3149079 B2 JP 3149079B2
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D37/00Processes of filtration
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B55/00Safety devices for grinding or polishing machines; Accessories fitted to grinding or polishing machines for keeping tools or parts of the machine in good working condition
    • B24B55/02Equipment for cooling the grinding surfaces, e.g. devices for feeding coolant
    • B24B55/03Equipment for cooling the grinding surfaces, e.g. devices for feeding coolant designed as a complete equipment for feeding or clarifying coolant
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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  • Filtration Of Liquid (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の加工点
に供給されてその部分の冷却と潤滑に供される加工液を
浄化するための浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】工作機械においては、加工油や油性又は
水溶性クーラント(以下、加工液と総称する)が加工点
に供給されてその部分の冷却及び潤滑に供されるが、こ
の加工液の供給システムの一例を図11に示す。
【0003】即ち、図6は加工液供給システムの従来例
を示す模式的構成図であり、同図において106は加工
液を回収するタンクであって、該タンク106に回収さ
れた加工液はポンプ109,110によって工作機械
(歯車シェービング盤)に供給される。そして、一方の
ポンプ109によって供給される加工液はシェービング
カッター(SVカッター)Cとワーク(歯車)Wとの加
工点に供給されてその部分の冷却と潤滑に供され、他方
のポンプ110によって供給される加工液は工作機械の
テーブルT上に流されて該テーブルT上に落下した切屑
や付着したゴミ等の清掃に供される。
【0004】而して、以上のように加工点の冷却と潤滑
及びテーブルTの清掃に供された加工液はテーブルTか
ら回収ラインa,bを経てフェライトマグネットセパレ
ータ101に供給され、これに含まれた切屑等の磁性粒
子が磁力によって捕捉されて回収容器105に回収さ
れ、切屑等が除去された加工液はタンク106に落下し
て回収され、ポンプ109,110によって再び工作機
械に供給されてSVカッターCとワークWの加工点の冷
却と潤滑及びテーブルTの清掃に供される。そして、以
後は同様のプロセスが繰り返され、加工液はフェライト
マグネットセパレータ101によって浄化されつつ閉ル
ープを循環して繰り返して使用に供される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の加工液供給システムにおいては、加工液の浄化装置
として使用しているフェライトマグネットセパレータ1
01の磁力が弱く、加工液に含まれる切屑等の磁性粒子
の約50%程度しか捕捉できず、又、ポンプ109,1
10によって加工液を循環させているためにポンプ10
9,110の稼働中はタンク106内の加工液中に含ま
れる切屑やゴミ等が浮遊し、工作機械の加工点に供給さ
れる加工液には多量の切屑やゴミ等が含まれているため
に加工後のワークWの表面品位を高めることができない
という問題があった。
【0006】又、休日等において工作機械を長期間停止
させた場合には、その間に加工液中の切屑やゴミ等がタ
ンク106の底部に沈殿するため、タンク106の清掃
を定期的(例えば、半年に1回程度)に清掃する必要が
あり、その作業が大変であった。
【0007】ところで、加工液を浄化する方式として
は、ケイソウ土の多孔質構造を利用して汚染粒子を濾過
する方式、アモルファスフィルタ単体或はこれとメッシ
ュフィルタとを組み合わせて汚染粒子を除去する方式等
が従来から知られている。
【0008】ところが、ケイソウ土の多孔質構造を利用
して汚染粒子を濾過する方式では、高い濾過精度が得ら
れる反面、装置が大型化及び高コスト化するとともに、
メンテナンス(例えば、逆洗作業や使い捨てフィルタの
交換作業)に多大な手間と費用を要するという問題があ
る。
【0009】又、アモルファスフィルタ単体によって汚
染粒子を除去する方式では、大きさ50μm以上の汚染
粒子は除去できるが、それよりも小さな汚染粒子の大半
はフィルタを通過してしまうためにこれを除去すること
ができず、又、フィルタの洗浄を頻繁(例えば、半月
毎)に行わなければならないという問題がある。
【0010】更に、アモルファスフィルタとメッシュフ
ィルタとを組み合わせて汚染粒子を除去する方式では、
大きさ30μm以上の汚染粒子は除去できるが、フィル
タの洗浄を頻繁(例えば、半月毎)に行わなければなら
ないという問題がある。
【0011】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、加工液の浄化度を高めて製品
の表面品位の向上とフィルタ寿命の延長を図るととも
に、フィルタの洗浄において作業者を汚れと多大な労力
を伴う不快な作業から開放することができる加工液の浄
化装置を提供することにある。
【0012】
【0013】
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、工作機械の加工点の冷却と潤滑に供され
る加工液に含まれる異物を除去してこれを回収する加工
液の浄化装置において、磁力により異物を除去するマグ
ネットセパレータと、加工液を回収するタンクと、加工
液を圧送するポンプと、アモルファスフィルタ及びメッ
シュフィルタとを加工液の流れ方向に沿ってこの順に配
置し、工作機械から前記マグネットセパレータに流入し
た加工液が前記メッシュフィルタから再び工作機械に供
給されるよう閉ループを構成し、該閉ループの前記タン
クと前記マグネットセパレータとの間に、洗浄すべき前
記アモルファスフィルタを収容セットする洗浄槽を介設
し、前記タンク内の加工液を供給ラインを経て前記洗浄
槽に供給するポンプと、前記洗浄槽内の洗浄液を前記マ
グネットセパレータに戻すラインに設けられた開閉弁と
から成るアモルファスフィルタの自動洗浄装置を備える
ことを特徴とする。
【0015】
【0016】
【0017】
【0018】
【0019】
【0020】従って、本発明によれば、加工液に含まれ
る切屑やゴミ等の汚染粒子は、マグネットセパレータに
よって荒取りされ、アモルファスフィルタによって中取
りされ、最終的にメッシュフィルタによって取り除かれ
るため、濾過精度を高めて加工液の浄化度を高めること
ができ、製品に高い表面品位を確保することができる。
そして、メッシュフィルタの濾過精度を高めても、該メ
ッシュフィルタの負荷が軽減されるために該フィルタの
寿命を延ばすことができる。
【0021】又、本発明によれば、浄化装置はアモルフ
ァスフィルタを自動的に洗浄する自動洗浄装置を含むた
め、アモルファスフィルタの洗浄において作業者を汚れ
と多大な労力を伴う不快な作業から開放することができ
る。
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。
【0027】図1は本発明に係る浄化装置を備える加工
液供給システムの模式的構成図であり、本加工液供給シ
ステムはワークである歯車Wの歯面を仕上加工するため
の工作機械である歯車シェービング盤の加工部であるS
VカッターCと歯車Wに加工液を供給するものであっ
て、加工部においてSVカッターCと歯車Wの冷却と潤
滑及びテーブルT上に落下した切屑や付着したゴミ等の
清掃に供された加工液は、本発明に係る浄化装置によっ
て浄化されつつ、閉ループを構成する経路中を連続的に
循環せしめられる。
【0028】ところで、本発明に係る加工液の浄化装置
は、加工液の流れ方向に沿って順に配置されるマグネッ
セパレータ1と濾材使用のアモルファスフィルタ2及
同じく濾材使用のメッシュフィルタ3を含んで構成さ
れている。
【0029】上記マグネットセパレータ1はマグネット
ローラ4の磁力によって大きさ100μm以上の切屑等
の磁性粒子を捕捉してこれを回収容器5に回収するもの
であって、これは歯車シェービング盤の加工部とタンク
との間に介設され、その上方には前記テーブルTから
下方へ延出する2つの回収ラインa,bが開口してい
る。
【0030】又、前記アモルファスフィルタ2は濾材で
ある細かな繊維状のアモルファス金属の磁力によって大
きさ50μm以上の切屑やゴミ等の磁性粒子を吸着して
除去するものであって、繊維状のアモルファス金属を磁
場から外すと該アモルファス金属は脱磁状態となるた
め、これを容易に洗浄することができ、何度でも使用す
ることができる。
【0031】更に、前記メッシュフィルタ3は濾材とし
織布又は不織布を用いたフィルタであって、これは大
きさ30μm以上の切屑やゴミ等の汚染粒子の通過を阻
止してこれを回収除去することができる。
【0032】而して、タンク6に回収された加工液はポ
ンプ9,10によって歯車シェービング盤の加工部に供
給される。即ち、一方のポンプ9によって供給される加
工液はSVカッターCの加工点に供給されてその部分の
冷却と潤滑に供され、他方のポンプ10によって供給さ
れる加工液はテーブルT上に流されて該テーブルT上に
落下した切屑や付着したゴミ等の清掃に供される。
【0033】而して、以上のようにSVカッターCと歯
車Wの冷却と潤滑及びテーブルTの清掃に供された加工
油はテーブルTから回収ラインa,bを経てマグネット
セパレータ1に供給され、この加工液に含まれた大きさ
100μm以上の切屑やゴミ等の磁性粒子はマグネット
ローラ4の磁力によって捕捉されて回収容器5に回収さ
れ、大きさ100μm以上の切屑等が除去された加工液
はタンク6に落下して回収される。尚、加工液中に含ま
れる磁性粒子はその97%がマグネットセパレータ1に
よって回収されて除去され、加工液中に含まれる磁性粒
子のNAS等級はマグネットセパレータ1によって1〜
2等級下げられる。ここで、NAS等級とは、汚染粒子
をフィルタによって捕獲してその大きさと数をイメージ
アナライザによってコンピュータで自動的にカウントし
て表示される等級を言う。
【0034】上述のようにマグネットセパレータ1によ
って大きさ100μm以上の切屑やゴミ等の磁性粒子が
除去されてタンク6に回収された加工液は、ポンプ10
によって汲み上げられてラインcを経てノズル11から
テーブルT上へと流され、SVカッターCによる歯車W
の仕上加工によって発生してテーブルT上に落下した切
屑やテーブルT上に付着したゴミ等を洗い流す。
【0035】他方、ポンプ9によって汲み上げられた加
工液はラインdを通って前記アモルファスフィルタ2に
その下部から導入される。ここで、ラインdの途中には
加工液のアモルファスフィルタ2からポンプ9側への逆
流を防ぐための逆止弁12と、加工液の流量を調整する
ための流量調整弁13と、常開弁14及び圧力計15が
設けられており、又、このラインdの途中からは採取ラ
インeが分岐しており、該採取ラインeの途中には常閉
弁16が設けられている。
【0036】而して、アモルファスフィルタ2にその下
部から導入された加工液は、前述のように繊維状のアモ
ルファス金属の磁力によって大きさ50μm以上の切屑
やゴミ等の磁性粒子が吸着されて除去された後、アモル
ファスフィルタ2の上部から流出してラインfを通って
前記メッシュフィルタ3にその上部から導入される。
尚、加工液中に含まれる磁性粒子のNAS等級はアモル
ファスフィルタ2によって1〜3等級下げられる。
【0037】ところで、アモルファスフィルタ2とメッ
シュフィルタ3とを接続する前記ラインfの途中には圧
力計17と常閉弁18が設けられるとともに、ラインf
からは採取ラインgが分岐しており、該採取ラインgの
途中には常閉弁19が設けられている。
【0038】そして、前述のようにラインfからメッシ
ュフィルタ3に導入された加工液は、該メッシュフィル
タ3の織布又は不織布から成るフィルタを通過すること
によって大きさ30μm以上の切屑やゴミ等の汚染粒子
が除去され、これに含まれる汚染粒子のNAS等級が1
〜2等級下げられる。
【0039】而して、メッシュフィルタ3によって汚染
粒子が除去された加工液は該メッシュフィルタ3の下部
から流出し、ラインhを通って歯車シェービング盤の加
工部であるSVカッターCと歯車Wに供給され、これら
の冷却と潤滑に供される。そして、SVカッターCと歯
車Wの冷却と潤滑に供されて切屑等を含んだ加工液とテ
ーブルTの清掃に供されて同じく切屑等を含んだ加工液
とは前記と同様にテーブルTから回収ラインa,bを通
ってマグネットセパレータ1に導入され、以後は前記と
同様にマグネットセパレータ1、アモルファスフィルタ
2及びメッシュフィルタ3によって浄化されて閉ループ
を構成する経路を循環して繰り返しSVカッターCと歯
車Wの冷却と潤滑及びテーブルTの清掃に供される。
【0040】ところで、ラインhのメッシュフィルタ3
に近い部位には圧力計20と常開弁21が設けられると
ともに、採取ラインiが分岐しており、該採取ラインi
の途中には常閉弁22が設けられている。又、ラインh
の歯車シェービング盤に近い部位には、このラインhを
流れる加工液の流量を検知するための流量センサ23が
設けられており、該流量センサ23の検出信号はコント
ローラ24に入力され、コントローラ24はこの信号に
基づいて前記流量調整弁13の開度を制御して加工液の
流量を調整する。
【0041】そして、上記ラインhの流量センサ23の
上流側と前記ラインdの流量調整弁13と常開弁14と
の間の部位とはバイパスラインjによって接続されてお
り、このバイパスラインjの途中には常閉弁25が設け
られている。
【0042】以上において、本実施の形態では、加工液
の浄化装置としてマグネットセパレータ1とアモルファ
スフィルタ2及びメッシュフィルタ3を加工液の流れ方
向に沿ってこの順に設置し、回収された加工液をこれら
マグネットセパレータ1とアモルファスフィルタ2及
びメッシュフィルタ3を順次通過させるようにしたた
め、該加工液に含まれる切屑やゴミ等の汚染粒子の大部
分(97%程度)が先ずマグネットセパレータ1によっ
て荒取りされ、残った汚染粒子は次のアモルファスフィ
ルタ2によって中取りされ、最終的に残った微量の微細
な汚染粒子が最終的にメッシュフィルタ3によって取り
除かれる。このため、メッシュフィルタ3の負荷が軽減
され、そのメッシュを細かくして濾過精度を高めること
ができ、加工液に含まれる汚染粒子のNAS等級を従来
のそれに対して大幅に下げることができる(図2参
照)。この結果、加工液の浄化度を格段に高めることが
でき、製品である歯車Wに高い表面品位を確保すること
ができる。
【0043】ここで、図3(a)にシェービング加工後
の従来の歯車の歯面(歯筋)の拡大断面を、同図(b)
に本発明に係る浄化装置によって浄化された加工液を用
いてシェービング加工された歯車の歯面(歯筋)の拡大
断面をそれぞれ示すが、両者を比較すれば本発明に係る
浄化装置によって浄化された加工液を用いてシェービン
グ加工すれば極めて高い歯面精度が確保されることが分
かる。
【0044】又、前述のようにメッシュフィルタ3の負
荷が軽減される結果、そのメッシュを細かくして濾過精
度を高めても該メッシュフィルタ3の目詰まりは起こり
にくく、従って、メッシュフィルタ3の寿命が延長され
る。
【0045】ところで、メッシュフィルタ3に目詰まり
が発生すると、該メッシュフィルタ3での流動抵抗が大
きくなるために加工液の流量が低下するが、この加工液
の流量低下が流量センサ23によって検知されてその信
号がコントローラ24に入力されると、コントローラ2
4は所定の流量が得られるように流量調整弁13を開け
てその開度を大きくし、これを繰り返すことによってメ
ッシュフィルタ3の交換時期を遅らせてその寿命を更に
延ばすことができる。
【0046】又、メッシュフィルタ3に目詰まりが発生
すると、該メッシュフィルタ3よりも上流側のラインf
の圧力が上昇するため、この圧力の上昇を圧力計17に
よって検出することよってメッシュフィルタ2の交換
時期を知ることができる。尚、アモルファスフィルタ2
やメッシュフィルタ3を交換する場合には、常開弁1
4,21を閉じ、常閉弁25を開けることによって加工
液をバイパスラインjに流してアモルファスフィルタ2
及びメッシュフィルタ3をバイパスして流す。
【0047】ところで、メッシュフィルタ3に目詰まり
が発生すると、ポンプ9から工作機械の加工点までの循
環経路を流れる加工液の流量が減少するため、この流量
の減少を流量センサ23によって検出することよっても
メッシュフィルタ3の交換時期を知ることができる。
【0048】更に、本実施の形態においては、ラインd
に逆止弁12を設けたため、ポンプ9の駆動を停止して
も逆止弁12よりも下流側に残った加工液がポンプ9及
びタンク6側に逆流することがなく、この加工液はその
まま残留するため、ポンプ9を再起動したときには起動
と同時に加工液が加工部に供給される。
【0049】次に、フィルタ自動洗浄装置の構成を図4
及び図5に基づいて説明する。尚、図4はフィルタ自動
洗浄装置の模式的断面図、図5は同フィルタ自動洗浄装
置の洗浄槽の平断面図である。
【0050】本実施の形態に係るフィルタ自動洗浄装置
は前記アモルファスフィルタ2を自動洗浄する装置であ
って、これは洗浄液を収容する洗浄タンク26と、洗浄
すべきアモルファスフィルタ2を収容セットする洗浄槽
27と、該洗浄槽27内に収容セットされたアモルファ
スフィルタ2を異なる2方向から交互に押圧する4つの
シリンダ28,29,30,31と、洗浄タンク26
の洗浄液を供給ラインmを経て前記洗浄槽27に供給す
るポンプ32と、洗浄槽27内の洗浄液を前記洗浄タン
ク26に戻すドレーンラインnに設けられたソレノイド
バルブ33とマグネットセパレータ1を含んで構成され
ており、洗浄槽27内には該洗浄槽27内の洗浄液の液
位を一定に保つためのフロートスイッチ34が設けられ
ている。
【0051】尚、本実施の形態においては、前記タンク
6と加工液をそれぞれ流用し、マグネットセパレータ1
も前記浄化装置に用いられたものを流用している。又、
本実施の形態では、洗浄槽27内の洗浄液の液位を一定
に保つための液面レベルセンサとして特にフロートスイ
ッチ34を用いたが、これに限らず超音波センサ等の他
のセンサを用いることができる。
【0052】而して、以上の構成を有するフィルタ自動
洗浄装置を用いてアモルファスフィルタ2は以下の要領
で洗浄される。
【0053】先ず、アモルファスフィルタ2が洗浄槽2
7内に収容セットされ、ポンプ32が駆動されて洗浄タ
ンク26内の洗浄液が汲み上げられて供給ラインmを経
て洗浄槽27内に供給される。所定量の洗浄液が洗浄槽
27内に供給されると、これをフロートスイッチ34が
検出してポンプ32の駆動を停止する。尚、このとき、
ソレノイドバルブ33は閉じられている。
【0054】上記状態において、相対向する2組のシリ
ンダ28,29と30,31を交互に駆動してこれらの
ロッドを互いに直交する2方向から所定回だけ進退させ
て洗浄槽27内にセットされたアモルファスフィルタ2
をもみ洗いし、これに付着した切屑やゴミ等の汚染粒子
を取り除いて該アモルファスフィルタ2を洗浄する。そ
の後、ソレノイドバルブ33を開いて洗浄液をドレーン
ラインnを経てマグネットセパレータ1に導き、洗浄液
に含まれた切屑やゴミ等の汚染粒子を取り除いた後、該
洗浄液を洗浄槽27に回収する。そして、所定時間が経
過した後にソレノイドバルブ33を閉じるとともに、ポ
ンプ32を再び起動して以上の作業を複数回繰り返す。
【0055】すると、アモルファスフィルタ2は自動的
に洗浄されて再度使用することができるが、以上の洗浄
作業は全自動的になされて作業者による手作業を要しな
いため、作業者は汚れと多大な労力を伴う不快な作業か
らの開放される。
【0056】
【0057】
【0058】
【0059】
【0060】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、加工液に含まれる切屑やゴミ等の汚染粒子は、
マグネットセパレータによって荒取りされ、アモルファ
スフィルタによって中取りされ、最終的にメッシュフィ
ルタによって取り除かれるため、濾過精度を高めて加工
液の浄化度を高めることができ、製品に高い表面品位を
確保することができる。そして、メッシュフィルタの濾
過精度を高めても、該メッシュフィルタの負荷が軽減さ
れるために該フィルタの寿命を延ばすことができるとい
う効果が得られる。
【0061】又、本発明によれば、浄化装置はアモルフ
ァスフィルタを自動的に洗浄する自動洗浄装置を含むた
め、アモルファスフィルタの洗浄において作業者を汚れ
と多大な労力を伴う不快な作業から開放することができ
という効果が得られる。
【0062】
【0063】
【0064】
【0065】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る浄化装置を備える加工液供給シス
テムの模式的構成図である。
【図2】NAS等級と粒子径との関係を示す図である。
【図3】従来の歯車の歯面(歯筋)と本発明に係る浄化
装置によって浄化された加工液を用いてシェービング加
工された歯車の歯面(歯筋)の拡大断面図である。
【図4】フィルタ自動洗浄装置の模式的断面図である。
【図5】フィルタ自動洗浄装置の浄化槽の平断面図であ
る。
【図6】従来の浄化装置を備える加工液供給システムの
模式的構成図である。
【符号の説明】
1 マグネットセパレータ 2 アモルファスフィルタ 3 メッシュフィルタ 6 タンク 9,10 ポンプ 24 コントローラ 26 洗浄タンク 27 洗浄槽 28〜31 シリンダ 32 ポンプ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B01D 35/06 B01D 36/00 B03C 1/00 B23Q 11/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 工作機械の加工点の冷却と潤滑に供され
    る加工液に含まれる異物を除去してこれを回収する加工
    液の浄化装置において、 磁力により異物を除去するマグネットセパレータと、加
    工液を回収するタンクと、加工液を圧送するポンプと、
    アモルファスフィルタ及びメッシュフィルタとを加工液
    の流れ方向に沿ってこの順に配置し、工作機械から前記
    マグネットセパレータに流入した加工液が前記メッシュ
    フィルタから再び工作機械に供給されるよう閉ループを
    構成し、該閉ループの前記タンクと前記マグネットセパ
    レータとの間に、洗浄すべき前記アモルファスフィルタ
    を収容セットする洗浄槽を介設し、前記タンク内の加工
    液を供給ラインを経て前記洗浄槽に供給するポンプと、
    前記洗浄槽内の洗浄液を前記マグネットセパレータに戻
    すラインに設けられた開閉弁とから成るアモルファスフ
    ィルタの自動洗浄装置を備えることを特徴とする加工液
    の洗浄装置。
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