JP3650490B2 - 中空糸膜樹脂固定部の切断装置及び中空糸膜モジュールの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本の束ねられた中空糸膜束が、筒状ケース内部の一端部において樹脂固定された筒状ケースの中空糸膜樹脂固定部を、中空糸膜がその切断端面で開口状態となるよう切断するための、中空糸膜樹脂固定部の切断装置及びその切断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、中空糸膜を用いた中空糸膜モジュールは、医療用や浄水器、清水器、気体分離用など、多くの分野で用いられている。
このような中空糸膜モジュールの形態としては、中空糸膜の両端を別々に筒状ケース内に樹脂固定して開口状態としたものや、中空糸膜をＵ字状に束ね、その端部を筒状ケース内に樹脂固定して開口状態としたもの、或いは中空糸膜の一端を封止し、他端を樹脂固定して開口状態としたものなどが一般的である。
中空糸膜を前述したモジュールの形態とするには、中空糸膜束を筒状ケース内に充填したのちに、液状の固定用樹脂を注入、固化させた後、筒状ケースの中空糸膜樹脂固定部をギロチンカッターで切断する方法が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した切断方法に於いては、例えば濾過、分離能力を大きくするためにその外径を大きくした筒状ケース内に充填した中空糸膜の樹脂固定部を切断する際、その切断長が、通常の筒状ケースに比較して長い為、ギロチンカッター先端部に大きな応力が長時間印加され、刃こぼれが発生しやすいといった不都合があった。
【０００４】
また、特開昭６３−２２１８０６号には、ギロチンカッターに変えて回転軸に装着した回転刃により筒状ケースの中空糸膜樹脂固定部の切断を行う切断装置が記載されているが、この場合においても、回転刃が筒状ケースに当たった際、回転等の刃こぼれが発生しやすいといった不都合があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような問題点を解決する為になされたもので、筒状ケース、特に大口径を有する筒状ケースの中空糸膜樹脂固定部の切断を行うに当たって、切断を行う回転刃が刃こぼれを引き起こしにくい中空糸膜樹脂固定部の切断装置及びその切断方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
即ち、本発明は、筒状ケースの端部に中空糸膜束が樹脂固定された中空糸膜樹脂固定部の切断装置であって、エンドミル型回転刃と、円盤状回転刃とを有する切断装置を要旨とするものである。
また、更に本発明は、筒状ケースの端部に中空糸膜束が樹脂固定された中空糸膜樹脂固定部を、エンドミル型回転刃で一部切削した後、円盤状回転刃で切断する中空糸膜モジュールの製造方法を要旨とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の中空糸膜樹脂固定部の切断装置及びそれを用いた切断方法を更に詳細に説明する。
図１は本発明の中空糸膜樹脂固定部の切断装置の一形態例を示す平面図である。
なお、図１において、それぞれ１ａと１ｂ、２ａと２ｂ、３ａと３ｂ、４ａと４ｂとは、前後方向に重なって配設されており、ａが付された番号の部材が図面向かって手前側に、ｂが付された番号の部材が向かって後ろ側に配設されている。
【０００８】
回転刃回転モータ１ａは、複合回転刃２ａを回転させる回転軸を有するモータであり、回転数可変型のインバータ制御のＡＣサーボモータ等を用いることができる。
切断部を構成する複合回転刃２ａは、図２に示す如く、荒切り用回転刃２ａ1及び同軸上に設けられた荒切り用回転刃よりもその径が小さい仕上げ用回転刃２ａ2よりなる。
【０００９】
荒切り用回転刃２ａ1は、中空糸膜樹脂固定部を荒切りするための回転刃であり、図３に示すような、その外周部に鋸歯状の複数のチップが配設された超硬チップソー等を用いることができる。
また、仕上げ用回転刃２ａ2は、荒切りを行った中空糸膜樹脂固定部を更に切断し、その端面を平滑化するための回転刃であり、その外周部にはチップ等が配設されておらず、円盤外周部に形成された歯が連続的に中空糸膜樹脂固定部に接触することにより、中空糸膜樹脂固定部を切断するものである。この様な仕上げ用回転刃としては、スリッター、サーキュラーナイフ、高速度鋼円形状切り出し刃等を用いることができる。
１軸ステージ３ａは複合回転刃２ａを上下方向に移動させるためのステージであり、油圧シリンダ４ａにより駆動させる。
【００１０】
エンドミル回転モータ１ｂは、筒状ケースの中空糸膜樹脂固定部を部分開口させるエンドミル型回転刃を回転させるモータであり、回転数可変型のインバータ制御のＡＣサーボモータ等を用いることができる。
エンドミル型回転刃２ｂは中空糸膜樹脂固定分の部分開口を行うための回転刃であり、その外形が１０〜５０ｍｍで外表面に溝部を有するものを用いることが好ましい。本実施例ではその外径が２０ｍｍ、刃数３枚のフライス用エンドミル回転刃を使用している。
１軸ステージ３ｂは、エンドミル型回転刃を上下方向に移動させるためのステージであり、油圧シリンダにより駆動させる。
【００１１】
筒状ケース５、６は、筒状ケース内部の一端部において中空糸膜が樹脂固定されており、インデックステーブル９上に、それぞれ１８０度毎に配置されている。
インデックステーブル９は、筒状ケースを１８０度ずつ回転させるためのものであり、図中６の位置で装着した筒状ケースをインデックステーブルにより回転させ、筒状ケース５の位置で中空糸膜樹脂固定部の部分開口及び切断を行う。
インデックステーブルとしては油圧式のもの等を用いることができる。
【００１２】
クランパ７、８は、それぞれインデックステーブル９上の筒状ケース５、６を固定するものであり、中空糸膜樹脂固定部の切断を行う際に位置ずれなどを起こさぬよう、筒状ケースの上面と側面からサポートするよう設計されている。
１軸ステージ１０はインデックステーブル９を図中向かって左右方向に移動させるものであり、パルスモータにより駆動する。
装置架台１１は装置を固定する架台であり、枠１２は、回転刃回転用モータ１ａ、複合回転刃２ａ、１軸ステージ３ａ、油圧シリンダ４ａ及びエンドミル型回転刃回転用モータ１ｂ、エンドミル型回転刃２ｂ、１軸ステージ３ｂ、油圧シリンダ４ｂを固定するものである。
【００１３】
次に図１により、本発明の中空糸束樹脂固定部の切断装置の動作を、装置動作開始初期状態から説明する。
まず図示していない装置全体の動作開始スイッチを押すと、回転刃回転用モータ１ａ及びエンドミル型回転刃回転モータ１ｂ及が予め設定された回転数で回転を開始する。
その後筒状ケース６を、インデックステーブル９上のクランパ８に載せ、図示していないクランプ＆インデックス回転ＯＮスイッチを押すと、筒状ケースはクランパ８により固定されるとともに、インデックステーブル９が１８０度回転し、筒状ケース５の位置に移動する。その後１軸ステージ１０が図中左方向に移動することにより、筒状ケースの中空糸膜樹脂固定部が複合回転刃２ａの下方に移動する。
【００１４】
その後エンドミル型回転刃２ｂが、図示していない１軸ステージにより図面手前の複合回転刃方向に移動し、更に１軸ステージ３ｂによりエンドミル型回転刃が下方に移動する。
下降したエンドミル型回転刃により、中空糸膜樹脂固定部の上方の部分開口が行われる。
【００１５】
図３は、エンドミル型回転刃により中空糸膜樹脂固定部の部分開口が行われた際の概要を示す説明図である。
この際、エンドミル型回転刃による中空糸膜樹脂固定部の部分開口は、筒状ケース内部の中空糸膜樹脂固定部がその高さで１０ｍｍ程度露出するよう開口させることが好ましい。
中空糸膜樹脂固定部の上方を部分開口した後、エンドミル型回転刃は、１軸ステージ３ｂにより上方に移動するとともに、図示していない１軸ステージにより、元の位置へと復帰する。
【００１６】
その後複合回転刃２ａを上下方向に移動させる１軸ステージ３ａが下方へ移動し複合回転刃２ａの荒切り用回転刃２ａ1により筒状ケース５の中空糸膜樹脂固定部の荒切りが行われる。
この際、荒切り用回転刃２ａ1は、部分開口が行われた中空糸樹脂固定部に最初に接触するため、荒切り回転刃の刃こぼれ等が発生しにくくなる。
【００１７】
１軸ステージが更に下方へ移動すると、複合回転刃２ａの仕上げ用回転刃２ａ2が、荒切りが行われた切断端面を更に切断し始める。
荒切り用回転刃による切断と同様、仕上げ用回転刃２ａ2による切断も、仕上げ用回転刃がまず部分開口が行われた中空糸膜樹脂固定部に接触するので、仕上げ用回転刃の刃こぼれが発生しにくくなる。
【００１８】
図４は、本発明の切断装置により筒状ケースの切断を行う際の、切断位置の関係を示す平面図であるが、複合回転刃２ａは、仕上げ用回転刃２ａ2が、荒切り用回転刃２ａ1により切断を行った中空糸膜樹脂固定部の端面から０．５〜１ｍｍ内側の所を切断できるよう設計されたものを用いることが好ましい。
また、複合回転刃の位置設定は、エンドミル型回転刃により切断が行われた端面と、仕上げ用回転刃による切断端面とがほぼ揃うよう配設しておくことが好ましい。
荒切り用回転刃及び仕上げ用回転刃による樹脂固定部の切断（全面開口）終了後、１軸ステージ３ａは上方に移動し、複合回転刃２ａがもとの位置に復帰する。
【００１９】
これらの動作終了後、次に切断を行う筒状ケースを、インデックステーブル９上のクランパ７ｂに載せ、再度図示していないクランプ＆インデックス回転ＯＮスイッチを押す。すると６の位置にある筒状ケースは、クランパ８により固定され、インデックステーブル９にて１８０度回転し、前述した切断動作を繰り返す。
前回中空糸膜樹脂固定部の切断が終了した筒状ケースは、筒状ケース５の位置から筒状ケース６の位置に移動するので、この時次に切断する筒状ケースの交換装着を行う。
【００２０】
本実施例においては、複合回転刃により荒切り用回転刃と仕上げ用回転刃を同軸上に設けて、部分開口した中空糸膜樹脂固定部の切断を行う構成としたが、荒切り用回転刃と仕上げ用回転刃とを別々の回転軸に設け、荒切り回転刃による中空糸膜樹脂固定部の全面開口を行った後に仕上げ用回転刃による端面の切断を行う構成としてもよい。
【００２１】
また、回転刃及び／又は中空糸膜樹脂固定部に対し、圧力印加した気体を噴射しながら切断を行う構成とすると、切断時のバリ、切粉の除去効率を更に向上させることができる。
この際の気体噴射は、例えば４ｋｇｆ／ｃｍ²の常温圧縮空気をデューティー比５０％（１秒ＯＮ,１秒ＯＦＦ）印加とした条件下で実施することができるが、噴出気体の種類、圧力、印加デューティー比などは切断条件に合わせて適宜設定することが好ましい。
【００２２】
また、本発明の中空糸膜樹脂固定部の切断装置及びその切断方法においては、万一誤操作を行っても本質的に安全であるフェールセーフ機構や、樹脂切粉の飛散を防ぐ樹脂切粉集塵機構、刃温上昇によるバリ発生を低減する刃冷却機構、自動化を進める為の筒状ケース自動脱着機構などを装備してもよい。
図示していない本装置部分の内、制御機器については、制御盤内にプログラマブルコントローラを実装し、上記シーケンスを実行することで、本発明の動作を実現しているが、ファクトリーコンピュータを含むパーソナルコンピュータやハードウエアシーケンサーなど、同様の効果を得ることが可能な機器に変更することもできる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の中空糸膜樹脂固定部の切断装置及びその切断方法においては、筒状ケース内部の一端部において中空糸膜束が樹脂固定された筒状ケースの中空糸膜樹脂固定部を、エンドミル型回転刃により部分開口した開口部を回転刃により切断するため、回転刃が最初に筒状ケースに接触せず、中空糸膜樹脂固定部に接触することとなり、切断用の回転刃の刃こぼれを防止することができる。
また、エンドミル型回転刃により部分開口した開口部を、荒切り用回転刃により切断し、その端面を更に仕上げ用回転刃により切断する構成とすると、切断端面の平滑性の高い筒状ケースを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の中空糸膜樹脂固定部の切断装置の一形態例を示す平面図である。
【図２】図２は、本発明に用いる複合回転刃の一形態例を示す模式図である。
【図３】図３は、エンドミル型回転刃により中空糸膜樹脂固定部の部分開口が行われた際の概要を示す説明図である。
【図４】図４は、本発明の切断装置の切断位置の関係を示す断面図である。
【符号の説明】
１ａ 複合回転刃回転刃回転用モータ
１ｂ エンドミル型回転刃回転用モータ
２ａ 複合回転刃
２ａ1 荒切り回転刃
２ａ2 仕上げ用回転刃
２ｂ エンドミル型回転刃
３ａ １軸ステージ
３ｂ １軸ステージ
４ａ 油圧シリンダ
４ｂ 油圧シリンダ
５、６ 筒状ケース
７、８ クランパ
９ インデックステーブル
１０ １軸ステージ
１１ 装置架台
１２ 枠
１３ 筒状ケース
１４ 中空糸膜樹脂固定部
１５ 中空糸膜

Claims (9)

1. 筒状ケースの端部に中空糸膜束が樹脂固定された中空糸膜樹脂固定部の切断装置であって、エンドミル型回転刃と、円盤状回転刃とを有する切断装置。
2. 前記円盤状回転刃が、荒切り用回転刃と仕上げ用回転刃とからなる請求項１に記載の切断装置。
3. 前記荒切り用回転刃は外周部にチップを有する請求項２に記載の切断装置。
4. 前記仕上げ用回転刃は外周部が滑らかな円形である請求項２又は３に記載の切断装置。
5. 筒状ケースの端部に中空糸膜束が樹脂固定された中空糸膜樹脂固定部を、エンドミル型回転刃で一部切削した後、円盤状回転刃で切断する中空糸膜モジュールの製造方法。
6. 前記円盤状回転刃が、荒切り用回転刃と仕上げ用回転刃とからなり、該荒切り用の回転刃で切断した後に、その端面を該仕上げ用回転刃により更に切断して平滑化する請求項５に記載の製造方法。
7. 前記荒切り用回転刃は外周部にチップを有する請求項６に記載の製造方法。
8. 前記仕上げ用回転刃は外周部が滑らかな円形である請求項６又は７に記載の製造方法。
9. 切断中に中空糸膜樹脂固定部に気体を噴射する請求項５〜８のいずれか一項に記載の製造方法。

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