JP4220187B2 - 不純物除去装置の運転制御装置および方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、不純物除去装置の運転制御装置および方法に関し、より詳しくは、主装置内を循環する液体から不純物を除去する不純物除去装置の運転制御装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
NC旋盤などの工作機械では、ポンプによりクーラント液を循環させ、動作時に発生する熱を除去している。クーラント液には、工作機械で使用される油が混入することがある。クーラント液に混入した油は、クーラント液を溜めるタンク内で浮上し、液面に油膜を作る。この油膜は、クーラント液への酸素の供給を遮断するため、夏場に温度が高くなると、クーラント液中に嫌気性バクテリアを大量に発生させる。このバクテリアの大量発生により、クーラント液が劣化するため、クーラント液の寿命が短縮してしまう。
【0003】
クーラント液の寿命を短縮させる原因となる油膜、すなわち浮上油を除去する装置に、オイルスキマーと呼ばれる不純物除去装置がある。オイルスキマーには、タンク内のクーラント液にフロートを浮かべ、フロートの液面に向いた吸入口から浮上油を吸引するフローティング方式や、タンク内のクーラント液に親油性材料からなるベルトを浸し、このベルトに浮上油を吸着させて回収するベルト方式などがある。
従来は、オイルスキマーの電源として、クーラント液を用いる工作機械の主電源を利用し、工作機械の稼働時にオイルスキマーを運転していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、工作機械の稼働時は、ポンプによりクーラント液を循環させているため、油はクーラント液と混じり合い、タンクの液面に浮上して浮上油となる割合が小さい。このため、工作機械の稼働時にオイルスキマーを運転して浮上油を除去しても、クーラント液と混じり合った油を除去しきれないので、除去効率が悪いという問題があった。
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、クーラント液などの液体に混入した油などの不純物を効率よく除去できるようにすることにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の不純物除去装置の運転制御装置は、主装置内を循環する液体から不純物を除去する不純物除去装置の運転制御装置であって、主電源と主装置との間に配置され、主装置の動作状態を検出する検出部と、補助電源と不純物除去装置との間に配置された電源スイッチと、検出部により主装置が非動作状態であることを検出したときに、電源スイッチにより補助電源を不純物除去装置に接続する制御部とを備えたことを特徴とする。主装置が非動作状態となり、液体の循環が停止すると、液体と混じり合っていた不純物が浮上し始めるので、主装置が非動作状態となってから、補助電源を不純物除去装置に接続して不純物除去装置の運転を開始し、液面を浮遊する不純物を除去することにより、液体に混入した不純物を効率よく除去することができる。
【0006】
上記不純物除去装置を利用できる主装置としては、例えばNC旋盤、マシニングセンター、研削盤などの工作機械や、洗浄機、汚水処理機などを挙げることができる。また、上記不純物除去装置により不純物を除去できる液体としては、例えばクーラント液、洗浄液、汚水、油などを挙げることができる。また、上記不純物除去装置により液体から除去できる不純物としては、油のほか、スラッジと呼ばれる切粉などの細かな異物、スカムと呼ばれる腐敗した異物およびカーボン系統のゴミ、などを挙げることができる。
検出部による主装置の動作状態の検出は、例えば主電源から主装置に流れる電流を基に行うことができる。
主装置が非動作状態であることが検出されてから、補助電源を不純物除去装置に接続するまでの時間は、液体および不純物の種類、その他の条件により、適宜決められる。
【0007】
また、上述した不純物除去装置の運転制御装置において、補助電源は、主装置と並列に主電源に接続され、主電源から供給される電力により充電を行なう2次電池から構成してもよい。主電源から供給される電力により充電を行なう2次電池を用いて不純物除去装置を運転することにより、主電源を停止させた後でも不純物除去装置を運転することができる。また、停電時でも不純物除去装置を運転することができる。
【0008】
また、上記不純物除去装置は、主装置が有するタンクに溜まっている液体の上部空間に配置される第1のプーリーと、タンクに溜まっている液体の中に浸される第2のプーリーと、第1のプーリーと第2のプーリーとの間に張り渡され、不純物を吸着させるベルトと、電源スイッチを介して補助電源に接続され、第1および第2のプーリーの少なくとも一方を駆動するモーターと、タンクに溜まっている液体の上部空間でベルトと接し、このベルトに吸着した不純物を掻き取るスクレーパーとを備えたものであってもよい。モーターにより第1および第2のプーリーの少なくとも一方を駆動すると、両者の間に張り渡されたベルトが、液面を浮遊する不純物を吸着しつつ回転する。ベルトに吸着した不純物をスクレーパーで掻き取り回収することにより、液体から不純物を除去することができる。
【0009】
ここで、スクレーパーは、ベルトとの接触位置から鉛直下方に延在するように配置されていてもよい。このようにスクレーパーを配置することにより、ベルトに吸着した不純物を効率よく掻き取ることができる。
また、タンクの液面におけるベルトの配置は、鉛直方向に対して傾斜していてもよい。このような配置とすることにより、ベルトの配置が鉛直方向と平行な場合と比較して、液面に浮遊する不純物との接触面積が増えるので、液面に浮遊する不純物がベルトに吸着しやすくなる。
【0010】
また、本発明の不純物除去装置の運転制御方法は、主装置内を循環する液体から不純物を除去する不純物除去装置の運転制御方法であって、主装置への電力供給停止を検出した後、所定時間経過後に不純物除去装置の運転を開始することを特徴とする。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。図1は、本発明の一実施の形態であるオイルスキマーの運転制御装置が適用されるシステムの全体構成を示す図である。このシステムは、主装置としての工作機械1と、主電源7と、工作機械1と主電源7との間に配置された電源スイッチ6と、オイルスキマー10と、その運転制御装置20とから構成されている。
【0012】
工作機械1は、NC旋盤、マシニングセンター、研削盤などであり、クーラント液8を用いて動作時に発生する熱を除去する機構を有している。クーラント液8は、クーラントタンク3に溜められ、クーラントポンプ5によりタンク3→パイプ4A→工作機械本体2→パイプ4B→タンク3という経路を循環する。クーラント液8としては一般に、水溶性クーラント液が用いられる。なお、工作機械本体2およびポンプ5はともに、電源スイッチ6を介して主電源7に接続されている。
クーラントタンク3には、不純物除去装置としてのオイルスキマー10が取り付けられている。オイルスキマー10は、クーラント液8に混入した不純物である油を除去するものである。
【0013】
図2は、オイルスキマー10の一構成例を示す概念図であり、ベルト方式のオイルスキマーを示している。
クーラントタンク3に溜まっているクーラント液8の上部空間に、第1のプーリー11が配置され、クーラントタンク3に溜まっているクーラント液8の中に、第2のプーリー12が浸される。これら2つのプーリー11,12の間に帯状のベルト14が張り渡されている。ベルト14は、親油性および撥水性に優れた材料で形成され、クーラント液8の液面に浮遊する浮上油9を吸着させることができる。なお、2つのプーリー11,12の相対位置を調整し、図2に示すように、液面におけるベルト14の配置を鉛直方向Zに対して傾斜させることにより、鉛直方向Zと平行な場合と比較して、液面に浮遊する浮上油9とベルト14との接触面積が増えるので、浮上油9が吸着しやすくなる。
【0014】
また、クーラント液8の上部空間に、第1のプーリー11の近くでベルト14を下方から支える第3のプーリー13が配置される。ここではベルト14が、2つのプーリー11,13の間で水平になっている。
このベルト14の水平部分に、ベルト14に吸着した浮上油9を掻き取るスクレーパー15が接触している。スクレーパー15は板状の部材であり、その幅方向(図2の奥行き方向)がベルト14の幅方向(図2の奥行き方向)と一致するように、またその長さ方向が鉛直方向Zと一致するように配置される。このようにして、スクレーパー15を、ベルト14との接触位置から鉛直下方に延在させることにより、ベルト14に吸着した浮上油9を効率よく掻き取ることができる。
【0015】
スクレーパー15の下方に、スクレーパー15によりベルト14から掻き取られた浮上油9を収容する受け皿16が配置されている。
また、第1のプーリーにはモーター17が接続されている。モーター17は、運転制御装置20から電力供給を受け、第1のプーリー11を回転駆動する。
【0016】
このような構成を有するオイルスキマー10は、次のように動作する。すなわち、運転制御装置20よりモーター17に電力を供給し、第1のプーリー11を回転駆動すると、モーター17の矢印▲1▼方向の回転に伴い、ベルト14が矢印▲2▼,▲3▼方向に回転する。クーラント液8の液面に浮遊する浮上油9は、ベルト14に吸着し、ベルト14の回転により運ばれる。ベルト14により運ばれてきた浮上油9を、スクレーパー15により掻き取り、受け皿16に収容することにより、クーラント液8の液面に浮遊する浮上油9を回収することができる。
このオイルスキマー10は、クーラント液8に混入した油のほか、スラッジと呼ばれる切粉などの細かな異物、スカムと呼ばれる腐敗した異物およびカーボン系統のゴミ、などの不純物を除去することができる。
【0017】
なお、図2では、第1のプーリー11と第3のプーリー13との間で、ベルト14が水平になっているが、第3のプーリー13を下方にずらし、ベルト14を傾斜させることにより、ベルト14に付着してきたクーラント液8を第3のプーリー13側から下に流し、2つのプーリー11,13の間にクーラント液8が溜まることを防止できる。
また、ベルト14の幅(図1,図2の奥行き方向の長さ)をクーラントタンク3の幅(図1,図2の奥行き方向の長さ)とほぼ同じにすることにより、浮上油9をクーラント液8の液面全域で効率よく回収することができる。
また、第1のプーリー11がモーター17により回転駆動されることとしたが、3つのプーリー11〜13の少なくとも1つが回転駆動されればよい。
【0018】
次に、オイルスキマー10の運転制御装置20の構成について説明する。
図1に示すように、運転制御装置20は、補助電源としての2次電池21と、電源スイッチ22と、電流検出部23と、制御部24とから構成されている。
2次電池21は、工作機械1と並列に電源スイッチ6を介して主電源7に接続され、主電源7から供給される電力により充電を行なう。この2次電池21を用いてオイルスキマー10を運転することにより、電源スイッチ6を開いて主電源7を停止させた後でも、オイルスキマー10を運転することができる。したがって、工作機械1の稼動を停止させてから、次に稼動させるまでの間に、オイルスキマー10を運転し、クーラント液2に混入する油を除去することができる。また、停電時でもオイルスキマー10を運転することができる。なお、2次電池21に、その寿命を警告するアラーム機能をもたせてもよい。
電源スイッチ22は、2次電池21とオイルスキマー10のモーター17との間に配置されている。
【0019】
電流検出部23は、主電源7と工作機械1のクーラントポンプ5との間の経路に配置され、この経路に流れる電流を検出し、出力する。
制御部24は、電流検出部23の出力側および電源スイッチ22の入力側に接続され、電流検出部23の検出結果に基づいてクーラントポンプ5の動作状態を判断し、その判断結果に基づいて電源スイッチ22の開閉を制御する。
図3に示すように、制御部24は、MPU25と、第1および第2のタイマー26A,26Bとから構成される。
【0020】
次に、図4を参照し、制御部24の動作について説明する。
まず、電流検出部23の検出結果に基づいて、クーラントポンプ5の動作状態を判断する。例えば、電流検出部23により所定値以上の電流値が検出されれば、主電源7からの電力供給によりクーラントポンプ5が動作状態であると判断し、所定値未満の電流値が検出されれば、主電源7からの電力供給が停止し、クーラントポンプ5が非動作状態であると判断する。
ここで、クーラントポンプ5が非動作状態であると判断したら(ステップS1:YES)、第1のタイマー26Aをスタートさせる(ステップS2)。その後、所定時間t1 (例えば3時間)が経過したら(ステップS3:YES)、開いていた電源スイッチ22を閉じ(ステップS4)、2次電池21をオイルスキマー10のモーター17に接続し、オイルスキマー10の運転を開始する。
【0021】
また、電源スイッチ22を閉じると同時に、第1のタイマー26Aをリセットし、第2のタイマー26Bをスタートさせる(ステップS5)。その後、所定時間t2 が経過したら(ステップS6:YES)、今度は閉じていた電源スイッチ22を開き(ステップS7)、オイルスキマー10の運転を停止し、第2のタイマー26Bをリセットして終了する。
【0022】
クーラントポンプ5が非動作状態となり、クーラント液8の循環が停止すると、クーラント液8と混じり合っていた油が浮上し始め、浮上油9として液面に現れる。このため、クーラント液8の循環が停止してから、大部分の油が浮上油9として液面に現れるまでの時間を、所定時間t1 として予め設定し、ステップS3,S4において、所定時間t1 の経過を待ってオイルスキマー10の運転を開始し、液面を浮遊する不純物8を回収することにより、クーラント液8に混入した油を効率よく除去することができる。
【0023】
また、オイルスキマー10により浮上油9を除去するのに要する時間を、所定時間t2 として予め設定し、ステップS6,S7において、オイルスキマー10の運転を開始してから、所定時間t2 の経過を待ってオイルスキマー10の運転を停止することにより、必要以上のエネルギーを使わず、クーラント液8に混入した油を自動回収することができる。
なお、所定時間t1 ,t2 は、クーラント液8などの液体および油などの不純物の種類、その他の条件により、適宜決められる。また、所定時間t1 ,t2 をユーザーが自由に変更できるようにしてもよい。
【0024】
上述したように、制御部24は電流検出部23の出力に基づいて、電源スイッチ22の開閉制御を行なうが、外部信号に基づき電源スイッチ22を閉じ、オイルスキマー10を強制運転する機能をもたせてもよい。この機能により、例えばクーラントポンプ5が動作状態のときにオイルスキマー10を運転することも可能となる。
また、運転制御装置20に表示部を設け、オイルスキマー10が運転中であるか待機中であるかの別、また異常発生などを表示できるようにしてもよい。
【0025】
以上では、図2に示したベルト方式のオイルスキマー10を例に挙げて説明したが、フローティング方式のオイルスキマーを運転制御装置20により同様に制御しても、クーラント液8に混入した油を効率よく除去することができる。
また、オイルスキマー10などの不純物除去装置を用いる主装置として、工作機械1を例に挙げて説明したが、主装置は例えば洗浄機や、汚水処理機などであってもよい。主装置が洗浄機または汚水処理機の場合、それぞれ洗浄液または汚水から不純物を除去する不純物除去装置が用いられる。主装置が、油を用いて切粉を回収する機構を有する場合、油から切粉を除去するチップコンベアが不純物除去装置として用いられる。
【0026】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、主装置が非動作状態となり、液体の循環が停止すると、液体と混じり合っていた不純物が浮上し始めることに着目し、主装置が非動作状態であることを検出した後、補助電源を不純物除去装置に接続し、不純物除去装置の運転を開始するようにしたので、液体に混入した不純物を効率よく除去することができる。したがって、不純物除去装置の運転時間を従来より短縮しても、液体に混入した不純物を従来と同程度以上に除去することができる。よって、消費電力の低減による省電力と、液体の寿命延長による環境負荷の低減とを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施の形態であるオイルスキマーの運転制御装置が適用されるシステムの全体構成を示す図である。
【図2】 オイルスキマーの一構成例を示す概念図である。
【図3】 制御部の一構成例を示すブロック図である。
【図4】 制御部の動作の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…工作機械、2…工作機械本体、3…クーラントタンク、4A,4B…パイプ、5…クーラントポンプ、6,22…電源スイッチ、7…主電源、8…クーラント液、9…浮上油、10…オイルスキマー、11〜13…プーリー、14…ベルト、15…スクレーパー、16…受け皿、17…モーター、20…運転制御装置、21…2次電池、23…電流検出部、24…制御部、25…MPU、26A,26B…タイマー。
Claims (6)
- 主装置内を循環する液体から不純物を除去する不純物除去装置の運転制御装置において、
主電源と前記主装置との間に配置され、前記主装置の動作状態を検出する検出部と、
補助電源と前記不純物除去装置との間に配置された電源スイッチと、
前記検出部により前記主装置が非動作状態であることを検出したときに、前記電源スイッチにより前記補助電源を前記不純物除去装置に接続する制御部と
を備えたことを特徴とする不純物除去装置の運転制御装置。 - 請求項1に記載された不純物除去装置の運転制御装置において、
前記補助電源は、前記主装置と並列に前記主電源に接続され、前記主電源から供給される電力により充電を行なう2次電池からなることを特徴とする不純物除去装置の運転制御装置。 - 請求項1または2に記載された不純物除去装置の運転制御装置において、
前記不純物除去装置は、
前記主装置が有するタンクに溜まっている前記液体の上部空間に配置される第1のプーリーと、
前記タンクに溜まっている前記液体の中に浸される第2のプーリーと、
前記第1のプーリーと前記第2のプーリーとの間に張り渡され、前記不純物を吸着させるベルトと、
前記電源スイッチを介して前記補助電源に接続され、前記第1および第2のプーリーの少なくとも一方を駆動するモーターと、
前記タンクに溜まっている前記液体の上部空間で前記ベルトと接し、このベルトに吸着した前記不純物を掻き取るスクレーパーと
を備えたことを特徴とする不純物除去装置の運転制御装置。 - 請求項3に記載された不純物除去装置の運転制御装置において、
前記スクレーパーは、前記ベルトとの接触位置から鉛直下方に延在していることを特徴とする不純物除去装置の運転制御装置。 - 請求項3または4に記載された不純物除去装置の運転制御装置において、
前記タンクの液面における前記ベルトの配置は、鉛直方向に対して傾斜していることを特徴とする不純物除去装置の運転制御装置。 - 主装置内を循環する液体から不純物を除去する不純物除去装置の運転制御方法において、
前記主装置への電力供給停止を検出した後、所定時間経過後に前記不純物除去装置の運転を開始することを特徴とする不純物除去装置の運転制御方法。
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