JP4397517B2 - クーラント液浄化装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋盤、切削機などの工作機からダーティクーラント槽に排出されたクーラント液を濾過浄化する濾過機能と前記濾過機構で濾過されたチップを搬出回収するチップコンベヤとを備えたクーラント液浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のクーラント液浄化装置は、例えば、特開平３−２９４１４２号公報，実用新案登録第２５９９２７７号掲載公報，特許第２７５１０９１号掲載公報等において知られているように、工作機械等から排出されるクーラント液を濾過して再使用する一方、濾過された切粉などのチップをチップコンベヤによって掻き上げてチップ回収タンクに排出するようになっている。
この際、チップの排出量によりコンベヤの搬送する負荷が異なるため、最大負荷に適合する駆動モータを用いており、また、クーラント槽におけるチップの排出量が多くなって濾過能力が追いつかなくなり、フィルタードラムが目詰まりするとクーラント液がオーバーフローするので、このようなフィルタードラムの目詰まりを解消するために、フィルタードラムのクーラント液の流れを逆噴射ノズルで逆流噴射させてフィルター面に積層した余計なチップを剥離しフィルターを洗滌していた。
【０００３】
このため、これらの従来のクーラント液浄化装置は、駆動モータが過負荷にならないように、また、クーラント液がオーバーフローしないようにチップコンベヤの最大負荷状態を設定して、これに適合する駆動モータを選択し負荷状態１００％で連続運転を行っていたり、あるいは、駆動モータをタイマー等の制御回路を取り付けた間欠運転を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際のコンベヤの運転状態は常時１００％の負荷が掛かっているわけではなく、それ以下の負荷で運転されているのがほとんどであるのに、最大負荷状態での消費電力を想定して設定したコンベヤモータを駆動しているため無駄な電力を消費しているといった問題点があった。
また、駆動モータにタイマー等の制御回路を取り付けた運転では、負荷状況に関係なく間欠運転を行っており、無駄な電力を消費していると共に、コンベヤに負荷が掛かり過ぎる場合があり、時にはモーターを焼損するという問題点があった。
さらに、このようなクーラント液浄化装置においては、フィルタードラムの目詰まりによるダーティクーラント液のオーバーフローが起こるため、駆動モータをタイマー等で制御を行う間欠運転は不向きであるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする技術的課題、すなわち、本発明の目的は、チップコンベヤの駆動モータの電力消費を大幅に節約でき、各部品の摩耗の抑制や過負荷によるコンベヤ損傷の抑止ができコンベヤの寿命を延ばことができ、かつ、フィルタードラムの目詰まりによるオーバーフローを防止し、濾過精度が向上するクーラント液浄化装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
まず、本請求項１記載の発明であるクーラント液浄化装置は、工作機械からダーティクーラント槽に排出されたクーラント液を濾過浄化する濾過機構と、前記濾過機構で濾過されたチップを搬出回収するチップコンベヤとを備えたクーラント液浄化装置において、前記チップコンベヤの駆動モータにおける駆動負荷をその消費電力として検出する消費電力検出部と、前記濾過機構のフィルタードラムの目詰まり度合いをダーティクーラント槽の液面レベルによって検出する液面レベル検出部と、前記消費電力検出部の電力検出信号が駆動負荷設定基準値以上の場合には前記電力検出信号によって前記駆動モータを段階的に速度制御するとともに、駆動負荷設定基準値以下の場合には前記液面レベル検出部のレベル信号によってフィルタードラムの目詰まりが検出されなければ駆動モータを停止し、又は、フィルタードラムの目詰まりが検出されれば駆動モータを起動するモータ駆動制御部とを備えたことによって、前記課題を解決したものである。
【０００７】
また、本請求項２記載の発明であるクーラント液浄化装置は、工作機械からダーティクーラント槽に排出されたクーラント液を濾過浄化する濾過機構と、前記濾過機構で濾過されたチップを搬出回収するチップコンベヤとを備えたクーラント液浄化装置において、前記チップコンベヤの駆動モータにおける駆動負荷をその消費電力として検出する消費電力検出部と、前記濾過機構のフィルタードラムの目詰まり度合いをダーティクーラント槽の液面レベルによって検出する液面レベル検出部と、前記消費電力検出部の電力検出信号が駆動負荷設定基準値以上の場合には前記電力検出信号によって前記駆動モータを連続的に速度制御するとともに、駆動負荷設定基準値以下の場合には前記液面レベル検出部のレベル信号によってフィルタードラムの目詰まりが検出されなければ駆動モータを停止し、又は、フィルタードラムの目詰まりが検出されれば駆動モータを起動するモータ駆動制御部とを備えたことによって、前記課題を解決したものである。
【０００８】
なお、本発明でいう「駆動負荷設定基準値」とは、チップコンベヤを駆動する駆動モータの最大負荷に応じて、省エネルギーの観点から求めた目安の値であり、チップコンベヤを駆動する際の最大負荷の２５％程度の負荷率が好ましい。
【０００９】
本発明は、上述したような特有の構成を備えているので、以下のような作用を奏する。すなわち、
本発明によれば、駆動モータの負荷に応じて駆動モータが効率よく稼働するとともにチップコンベヤの負荷状態によって細かく制御され、また、チップコンベヤの停止状態が間欠的に発生するような間欠運転がなされれば、フィルタードラム面にはチップやスラッジが付着して新たな濾過層を形成し、この濾過層は完全には液体の流れを止めるのではなく、何割かは液体を通過させる２次ケーク層を形成し、より小さなサイズのチップやスラッジまで捕捉する。
また、ダーティクーラント槽のクーラント水位を検出することで、簡単にフィルタードラムの目詰まり状態を検出することができ、目詰まり状態を検出してチップコンベヤの駆動を制御したから、クーラント液がオーバーフローせず、フィルタードラムを洗滌する。
【００１０】
特に、本請求項１に記載の発明によれば、駆動モータを段階的に速度制御することにより、負荷率が低い場合には省エネルギー運転をし、更に負荷率がより低い場合には運転を停止するので、簡単な装置であるにも拘わらず、上述した消費電力が少ない運転となる。
【００１１】
また、本請求項２に記載の発明によれば、上述した作用に加えて、駆動モータを連続して速度制御するため、チップの排出量に応じたきめ細かい運転パターンを採用することができるので、より消費電力が少ない運転となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
そこで、本発明として好適なチップコンベヤの第１実施例を図に沿って説明するが、図１は第１実施例のクーラント液浄化装置の全体概略を示すもので、図１における符号Ｍは切削工作機械であり、切削時にはスピンドルＳに取り付けられた加工先端工具の切削部Ｓ１には、常にクリーンクーラント液Ａを注入して冷却しており、この切削作業により生じたチップ（切粉）Ｃが混入したダーティクーラント液Ｂはダーティクーラント槽１に排出される。
【００１３】
そして、ダーティクーラント槽１は、大きなクリーンクーラント槽２の中に配置されているが、排出されたダーティクーラント槽１内のダーティクーラント液Ｂは濾過されてクリーンクーラント槽２に戻され、再び加工先端工具の切削部Ｓ１を冷却することになる。
すなわち、チップＣが混入したダーティクーラント液Ｂはダーティクーラント槽１に排出されると、比較的大きなチップＣ１はダーティクーラント槽１の底に沈殿し、ダーティクーラント槽１の底に沿って移動（図中の右方向）するチップコンベヤ３のスクレーパ板３１により重力沈殿したチップＣ１は掻き集められ、次いで斜め上方に移動するチップコンベヤ３のスクレーパ板３１により上方に運搬され、コンベヤ頂上近くの排出口３２から排出されチップ回収槽４に蓄積される。
【００１４】
そして、前記チップコンベヤ３は、駆動モータ５により減速機５２を介して駆動され、駆動モータ５の負荷状態を消費電力から検出し駆動モータ５の速度を制御する検出制御盤５１が設けられており、この検出制御盤５１により駆動モータ５の速度を制御して、再びチップＣ１を掻き集めて排出すべくダーティクーラント槽１に戻り循環する。
【００１５】
一方、比較的小さなチップＣ２は、循環するチップコンベヤ３内に設けられた濾過フィルタードラム６によって捕捉されるが、この小さなチップＣ２は濾過フィルタードラム６の外周面のフィルター部６１によって捕捉され、クーラント液のみが濾過フィルタードラム６の内側に導かれ、側面の排出口６２からクリーンクーラント液Ａとなってクリーンクーラント槽２に排出される。
【００１６】
この際、濾過フィルタードラム６の目詰まりを直接確認することは難しいが、ダーティクーラント槽１のクーラント水位を検出することで、簡単に濾過フィルタードラム６の目詰まり状態を検出することができることを見出し、このことにより、ダーティクーラント槽１の上部にはレベルゲージと近接スイッチからなるクーラント水位検出計６３が設けられ、フィルター部６１が目詰まりしてクリーンクーラント槽２へのクーラント液の供給が少なくなり水位が上がると、これを水位検出計６２の近接スイッチがＯＮとなって検出し、濾過フィルタードラム６の内側に設けた逆噴射ノズル６４が作動し、逆噴射液によりフィルター部６１に捕捉され塊となったチップＣ２は剥離してフィルター部６１が目詰まりを解消する。このようにして剥離したチップＣ２はダーティクーラント槽１の底に沈殿してチップコンベヤ３のスクレーパ板３１により掻き集められチップ回収槽４に排出される。
また、クリーンクーラント槽２のクリーンクーラント液Ａは、再び、クーラントポンプ２１によりスピンドルＳに取り付けられた加工先端工具のノズル２２により切削部Ｓ１を冷却することになる。
【００１７】
このようにして得られた本実施例のクーラント液浄化装置は、図２に示すようなフローチャートに従って作動する。
先ず、チップコンベヤの電源をＯＮにして稼働させるが、ステップ１では駆動モータ５は負荷率１００％として通常設定速度で駆動する。ステップ２では検出制御盤５１によりチップＣの排出量が多いとスクレーパ３１が重くなり負荷が増え、チップＣの排出量が少ないとスクレーパ３１が軽くなり負荷が減少するが、このことは駆動モータ５の消費電力と相関関係があることから消費電力から負荷状態を検出し、検出制御盤５１で負荷率が５０％以下か否かを判定し、負荷が５０％以上と大きいときはそのまま通常運転を継続する。
また、ステップ２では負荷が５０％以下と小さい時に通常運転で稼働することは、無駄な動力を費やしているので、ステップ３に移行し駆動モータ５の速度を通常速度の５０％に落として消費電力を節減する。
【００１８】
なお、本実施例で使用する駆動モータ５は、以上のような理由から、通常運転速度での消費電力に対して通常運転の５０％速度での消費電力が少なくなるタイプのモーターが使用されている。
具体的には、一般産業用として多用されている三相誘導モーター（定格６０Ｈｚ−１８００ｒｐｍ）であり、図３のトルク（負荷）と周波数のグラフに示すような特性のもので、周波数が６０Ｈｚ時に最大負荷（トルク１００％）に対応し、グラフの曲線の上側の範囲のトルクが必要となると過負荷となりモーターは破損してしまう。そして、周波数を下げモーターの回転を下げると対応するトルクも下がり、通常速度の約半分の速度の周波数３０Ｈｚでは最大時の９０％しか対応できない。
しかし、本実施例では、負荷を監視して速度を決めているから、速度が遅くても過負荷になることはなく、図４の表１に示すように、周波数が６０Ｈｚ時の１時間当たりの消費電力は２７Ｗであるが、回転数が半分の周波数が３０Ｈｚ時の１時間当たりの消費電力は２３Ｗとなり、回転速度を下げると消費電力も下がるものである。
この速度５０％運転中でもステップ４により検出制御盤５１で負荷率が２５％以下か否かを判定し、負荷が２５％以上とやや大きいときはそのまま速度５０％運転を継続する。
【００１９】
次に、ステップ４では負荷が２５％以下と小さい時には運転を停止の作動に移行するが、その前提としてフィルター部６１の目詰まり状態を検出しておく必要があり、目詰まり状態が密であればダーティクーラント槽１のダーティクーラント液Ｂの水位が上がり、フィルター部６１の目詰まりが無ければ通常水位を維持することに着目して、ステップ５ではクーラント水位検出計６３により、水位が通常であり検出規定の水準以下であれば、目詰まりが無ないと判断し、ステップ６でチップコンベヤ３を停止する。
停止状態を継続すれば消費電力は０に近くなるが、ステップ７では停止状態を継続できるか否かの判定をする。即ち、工作機械の主軸起動信号が入力されたり、クーラントポンプ２１の起動信号が入力されたり、手動起動信号が入力されたり、クーラント水位が高くオバーフローの恐れがある水位高信号が入力されたり、又はこれらの複数信号が入力されたかを判断し、これらの信号の入力がなければ停止状態を継続し、これらの信号の入力があれば停止状態を解除すべく作動する。
【００２０】
ステップ８では、信号の入力があり停止状態を解除すべく作動する前に、フィルター部６１の目詰まり状態を無くするために、濾過フィルタードラム６の内側から噴射ノズル６４を作動させてフィルター部６１の表面の小さなチップＣ２およびスラッジの層を剥離し、ステップ９でチップコンベヤ３の稼働終了信号が無ければ、ステップ１０で再起動の操作をする。すなわち、
負荷率１００〜５０％では、通常運転
負荷率５０％〜２５％では、通常速度の半分程度の運転
負荷率２５％未満では、
フィルターの目づまりが無ければ運転停止、
フィルターの目づまりが有れば再起動して通常運転
を繰り返すことになる。
【００２１】
したがって、本実施例では、このようにチップコンベヤ３を段階的な速度で運転を行うので、負荷率が低い場合には省エネルギー運転をし、更に負荷率がより低い場合には運転を停止するので、簡単な装置であるにも拘わらず消費電力を少なくすることができる。
また、チップコンベヤ３の負荷状態によって細かく制御できるため、各部品の摩耗の抑制、過負荷によるチップコンベヤ損傷の抑止でき、結果としてコンベヤ寿命を延ばすことができる。
【００２２】
さらに、ダーティクーラントＢの水位からフィルタードラム６の目詰まりを検出し、チップコンペヤ３の間欠運転を行うために、フィルター部６１面上に２次ケーク層が生成され濾過にとっては理想的な運転が可能となり、クーラントの濾過精度の向上が図れる。すなわち、チップコンベヤ３が停止し濾過フィルタードラム６の回転も停止すると、濾過過程において、フィルター部６１の面にはチップやスラッジが付着し、成長して層を形成するが、この層は完全には液体の流れを止めるのではなく、何割かは液体を通過させ、最初のフィルター面上の層のチップやスラッジは、フィルターの目開き以上の大きさであるが、層が成長するにつれて通水量は減少するが、ケーク層は厚みを持ちチップやスラッジが入り組んで、より小さなサイズのチップやスラッジまで捕捉できる２次ケーク層を形成するようになり濾過精度が向上する。
【００２３】
次に、本発明として好適なチップコンベヤの第２実施例を以下に説明する。
まず、本実施例の前提となる装置構成は、第１実施例の図１に示した装置とほぼ同じであってその説明を省略するが、駆動モータ５を速度制御する制御機構が、前述した実施例では段階的な速度制御であるのに対して、本実施例では、モータ駆動部に周波数可変装置を用いて無段階に連続制御する点が異なっている。
【００２４】
そこで、この異なる制御機構を、図５に示すフローチャートで説明すれば、チップコンベヤの電源をＯＮにして稼働させるが、ステップ１では駆動モータ５は起動時のためにプログラム制御された速度で運転され、ステップ２では検出制御盤５１の負荷検出部５１１で消費電力を検出し、その検出値と設定負荷率に対応する消費電力基準値とを比較し、基準値の設定範囲内であればそのままの運転状態を維持し、消費電力基準値外であれば、ステップ３で負荷率が２５％以下か否かを判定し、負荷率が２５％以上であれば、ステップ４で基準値に近づけるべく速度変更するが、基準値よりも負荷率が大きければ速い速度に、基準値よりも負荷率が小さければ遅い速度に速度調整する。
なお、負荷率が２５％以下であれば、ステップ５以下は、図２のフローチャートの同じであるのでその説明を省略する。
【００２５】
つぎに、本実施例の制御機構を、図６のブロック図に沿って説明する。
本実施例のクーラント液浄化装置では、スイッチＳ１を閉じ（入り）てチップコンベヤ３を起動させ、起動・停止制御部Ｓ２で装置の起動準備をし、駆動制御部Ｓ３で駆動モータ５の始動プログラムに沿ってチップコンベヤ３を駆動する駆動モータ５を通常運転で駆動するようになっている。
特に、本実施例においては、負荷検出部５１１（消費電力検出部）を設けた検出制御盤５１の構成が、第１実施例とは異なっており、電力検出部Ｓ５で消費電力を検出した検出値と、電力基準値記憶部Ｓ６の最大負荷時の消費電力を基準値として比較してその信号を信号入出力部Ｓ８を介して信号変換部（コンバータ）Ｓ９に入力し、信号変換部（コンバータ）Ｓ９では、出力された比較信号により駆動モータ５の速度を制御すべくインバータ等の駆動制御部Ｓ３で適正な周波数に変換するようになっている。
【００２６】
また、ダーティクーラント槽１の上部には、レベルゲージと近接スイッチからなるクーラント水位検出計６３が設けられている。そこで、負荷が少なくなり駆動モータ５が低速状態になると、前記クーラント水位検出計６３により水位の低下を検出し、駆動モータ５を停止状態にする。ここで、フィルター部６１が目詰まりしてクリーンクーラント槽２へのクーラント液の供給が少なくなって水位が上がると、近接スイッチがＯＮになり濾過ドラム６の内側に設けた逆噴射ノズル６４が作動し、逆噴射液によりフィルター部６１のフィルター洗滌Ｓ１１を行い捕捉され積層されたチップおよびスラッジを剥離する。そして、このようにして剥離されたチップおよびスラッジは、ダーティクーラント槽１の底に沈殿しチップコンベヤ３によりチップ回収槽６に排出されるとともに、チップコンベヤ３は再起動されることになる。
【００２７】
なお、チップコンベヤ３の再起動は、ダーティクーラント槽のクーラント水位高信号等の他にも、タイマーによる信号、切削工作機械の主軸回転信号、押しボタンによる手動起動信号、クーラントポンプ起動信号等の信号により行うことは実施例１と同様である。
【００２８】
したがって、チップコンベヤ３の負荷検出部（消費電力検出部）５１１において、現在の消費電力を検出しチップコンベヤ３の最大負荷時の消費電力を基準とし、比較部Ｓ７で、例えば、消費電力と相関関係にある負荷に応じた大きさの信号（アナログ、デジタルどちらでも可）を出力し、この信号を駆動制御器へ信号変換器Ｓ９を介し入力し、駆動モーター５の速度をリアルタイムで制御する。即ち、実施例１の三相誘導モーター（定格６０Ｈｚ−１８００ｒｐｍ）について述べたように、負荷が小さくモーター５の回転数も低ければ消費電力も小さいので、駆動モーター５の駆動速度を過負荷状態にならないように制御し、回転数を低くして、消費電力をなるべく小さくして効率の良い駆動をすることができる。
【００２９】
また、チップコンベヤ３の負荷が小さい場合（例えば負荷率２５％以下）には、設定基準値以下であればチップコンベヤ３の運転を停止するので、省エネルギー効果は向上するが、本実施例においては、第１実施例の段階的な速度制御でなく、無段階で連続して速度制御するため、チップの排出量に応じたきめ細かい運転パターンを採用することができるので、省エネルギー効果はより向上する。
更に、第１実施例と同様に、フィルター面上に２次ケーク層が生成され濾過にとっては理想的な運転が可能となる。
【００３０】
なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、上記の各実施例に限定されるものでないことは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、上述したような特有の構成を備えているので、以下のような作用を有する。すなわち、駆動モータの負荷に応じて効率よく駆動モータを稼働することができるので、消費電力を大幅に節約でき、チップコンベヤの負荷状態によって細かく制御できるため、各部品の摩耗の抑制や過負荷によるチップコンベヤ損傷の抑止でき、結果としてチップコンベヤの寿命を延ばし、さらに、チップコンベヤの停止状態が維持され間欠運転がなされれば、フィルタードラム面にはチップやスラッジが付着して新たな濾過層を形成し、この濾過層は完全には液体の流れを止めるのではなく、何割かは液体を通過させる２次ケーク層を形成し、より小さなサイズのチップやスラッジまで捕捉でき濾過精度が向上するという効果が得られる。
【００３２】
また、ダーティクーラント槽のクーラント水位を検出することで、簡単に濾過フィルターの目詰まり状態を検出することができ、目詰まり状態を検出してコンベヤの駆動を制御したから、クーラント液がオーバーフローすることが無く、フィルタードラムの洗滌を適切に行うことができるという効果が得られる。
【００３３】
特に、本請求項１に記載の発明によれば、駆動モータを段階的に速度制御することにより、負荷率が低い場合には省エネルギー運転をし、更に負荷率がより低い場合には運転を停止するので、簡単な装置であるにも拘わらず、上述した消費電力を少なくすることができる等の効果が得られる。
【００３４】
また、本請求項２に記載の発明によれば、上述した作用に加えて、駆動モータを連続して速度制御するため、チップの排出量に応じたきめ細かい運転パターンを採用することができるので、より消費電力を少なくする運転が可能となるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例のクーラント液浄化装置の概略説明図。
【図２】 本発明の第１実施例のクーラント液浄化装置のフローチャート図。
【図３】 本発明の実施例に用いた駆動モータの対応できるトルクと周波数との関係を示すグラフ。
【図４】 本発明の実施例に用いた駆動モータの周波数（回転速度）と消費電力との関係を示す表。
【図５】 本発明の第２実施例のクーラント液浄化装置のフローチャート図。
【図６】 本発明の第２実施例のクーラント液浄化装置のブロック図。
【符号の説明】
Ａ ・・・・ クリーンクーラント液
Ｂ ・・・・ ダーティクーラント液
Ｃ ・・・・ チップ（切粉）
Ｍ ・・・・ 切削工作機械
Ｓ ・・・・ スピンドル
Ｓ１ ・・・ 切削部
１ ・・・・ ダーティクーラント槽
１１ ・・・ 切粉排出口
２ ・・・・ クリーンクーラント槽
２１ ・・・ クーラントポンプ
２２ ・・・ 注入ノズル
３ ・・・・ チップコンベヤ
３１ ・・・ スクレーパ板
４ ・・・・ チップ回収槽
５ ・・・・ 駆動モータ
５１ ・・・ 検出制御盤
５１１ ・・ 負荷検出部
５２ ・・・ 減速機
６ ・・・・ 濾過ドラム
６１ ・・・ フィルター部
６２ ・・・ クーラント排出口
６３ ・・・ クーラント水位検出計
６４ ・・・ 逆噴射ノズル
【発明の属する技術分野】
本発明は、旋盤、切削機などの工作機からダーティクーラント槽に排出されたクーラント液を濾過浄化する濾過機能と前記濾過機構で濾過されたチップを搬出回収するチップコンベヤとを備えたクーラント液浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のクーラント液浄化装置は、例えば、特開平３−２９４１４２号公報，実用新案登録第２５９９２７７号掲載公報，特許第２７５１０９１号掲載公報等において知られているように、工作機械等から排出されるクーラント液を濾過して再使用する一方、濾過された切粉などのチップをチップコンベヤによって掻き上げてチップ回収タンクに排出するようになっている。
この際、チップの排出量によりコンベヤの搬送する負荷が異なるため、最大負荷に適合する駆動モータを用いており、また、クーラント槽におけるチップの排出量が多くなって濾過能力が追いつかなくなり、フィルタードラムが目詰まりするとクーラント液がオーバーフローするので、このようなフィルタードラムの目詰まりを解消するために、フィルタードラムのクーラント液の流れを逆噴射ノズルで逆流噴射させてフィルター面に積層した余計なチップを剥離しフィルターを洗滌していた。
【０００３】
このため、これらの従来のクーラント液浄化装置は、駆動モータが過負荷にならないように、また、クーラント液がオーバーフローしないようにチップコンベヤの最大負荷状態を設定して、これに適合する駆動モータを選択し負荷状態１００％で連続運転を行っていたり、あるいは、駆動モータをタイマー等の制御回路を取り付けた間欠運転を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、実際のコンベヤの運転状態は常時１００％の負荷が掛かっているわけではなく、それ以下の負荷で運転されているのがほとんどであるのに、最大負荷状態での消費電力を想定して設定したコンベヤモータを駆動しているため無駄な電力を消費しているといった問題点があった。
また、駆動モータにタイマー等の制御回路を取り付けた運転では、負荷状況に関係なく間欠運転を行っており、無駄な電力を消費していると共に、コンベヤに負荷が掛かり過ぎる場合があり、時にはモーターを焼損するという問題点があった。
さらに、このようなクーラント液浄化装置においては、フィルタードラムの目詰まりによるダーティクーラント液のオーバーフローが起こるため、駆動モータをタイマー等で制御を行う間欠運転は不向きであるという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明が解決しようとする技術的課題、すなわち、本発明の目的は、チップコンベヤの駆動モータの電力消費を大幅に節約でき、各部品の摩耗の抑制や過負荷によるコンベヤ損傷の抑止ができコンベヤの寿命を延ばことができ、かつ、フィルタードラムの目詰まりによるオーバーフローを防止し、濾過精度が向上するクーラント液浄化装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
まず、本請求項１記載の発明であるクーラント液浄化装置は、工作機械からダーティクーラント槽に排出されたクーラント液を濾過浄化する濾過機構と、前記濾過機構で濾過されたチップを搬出回収するチップコンベヤとを備えたクーラント液浄化装置において、前記チップコンベヤの駆動モータにおける駆動負荷をその消費電力として検出する消費電力検出部と、前記濾過機構のフィルタードラムの目詰まり度合いをダーティクーラント槽の液面レベルによって検出する液面レベル検出部と、前記消費電力検出部の電力検出信号が駆動負荷設定基準値以上の場合には前記電力検出信号によって前記駆動モータを段階的に速度制御するとともに、駆動負荷設定基準値以下の場合には前記液面レベル検出部のレベル信号によってフィルタードラムの目詰まりが検出されなければ駆動モータを停止し、又は、フィルタードラムの目詰まりが検出されれば駆動モータを起動するモータ駆動制御部とを備えたことによって、前記課題を解決したものである。
【０００７】
また、本請求項２記載の発明であるクーラント液浄化装置は、工作機械からダーティクーラント槽に排出されたクーラント液を濾過浄化する濾過機構と、前記濾過機構で濾過されたチップを搬出回収するチップコンベヤとを備えたクーラント液浄化装置において、前記チップコンベヤの駆動モータにおける駆動負荷をその消費電力として検出する消費電力検出部と、前記濾過機構のフィルタードラムの目詰まり度合いをダーティクーラント槽の液面レベルによって検出する液面レベル検出部と、前記消費電力検出部の電力検出信号が駆動負荷設定基準値以上の場合には前記電力検出信号によって前記駆動モータを連続的に速度制御するとともに、駆動負荷設定基準値以下の場合には前記液面レベル検出部のレベル信号によってフィルタードラムの目詰まりが検出されなければ駆動モータを停止し、又は、フィルタードラムの目詰まりが検出されれば駆動モータを起動するモータ駆動制御部とを備えたことによって、前記課題を解決したものである。
【０００８】
なお、本発明でいう「駆動負荷設定基準値」とは、チップコンベヤを駆動する駆動モータの最大負荷に応じて、省エネルギーの観点から求めた目安の値であり、チップコンベヤを駆動する際の最大負荷の２５％程度の負荷率が好ましい。
【０００９】
本発明は、上述したような特有の構成を備えているので、以下のような作用を奏する。すなわち、
本発明によれば、駆動モータの負荷に応じて駆動モータが効率よく稼働するとともにチップコンベヤの負荷状態によって細かく制御され、また、チップコンベヤの停止状態が間欠的に発生するような間欠運転がなされれば、フィルタードラム面にはチップやスラッジが付着して新たな濾過層を形成し、この濾過層は完全には液体の流れを止めるのではなく、何割かは液体を通過させる２次ケーク層を形成し、より小さなサイズのチップやスラッジまで捕捉する。
また、ダーティクーラント槽のクーラント水位を検出することで、簡単にフィルタードラムの目詰まり状態を検出することができ、目詰まり状態を検出してチップコンベヤの駆動を制御したから、クーラント液がオーバーフローせず、フィルタードラムを洗滌する。
【００１０】
特に、本請求項１に記載の発明によれば、駆動モータを段階的に速度制御することにより、負荷率が低い場合には省エネルギー運転をし、更に負荷率がより低い場合には運転を停止するので、簡単な装置であるにも拘わらず、上述した消費電力が少ない運転となる。
【００１１】
また、本請求項２に記載の発明によれば、上述した作用に加えて、駆動モータを連続して速度制御するため、チップの排出量に応じたきめ細かい運転パターンを採用することができるので、より消費電力が少ない運転となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
そこで、本発明として好適なチップコンベヤの第１実施例を図に沿って説明するが、図１は第１実施例のクーラント液浄化装置の全体概略を示すもので、図１における符号Ｍは切削工作機械であり、切削時にはスピンドルＳに取り付けられた加工先端工具の切削部Ｓ１には、常にクリーンクーラント液Ａを注入して冷却しており、この切削作業により生じたチップ（切粉）Ｃが混入したダーティクーラント液Ｂはダーティクーラント槽１に排出される。
【００１３】
そして、ダーティクーラント槽１は、大きなクリーンクーラント槽２の中に配置されているが、排出されたダーティクーラント槽１内のダーティクーラント液Ｂは濾過されてクリーンクーラント槽２に戻され、再び加工先端工具の切削部Ｓ１を冷却することになる。
すなわち、チップＣが混入したダーティクーラント液Ｂはダーティクーラント槽１に排出されると、比較的大きなチップＣ１はダーティクーラント槽１の底に沈殿し、ダーティクーラント槽１の底に沿って移動（図中の右方向）するチップコンベヤ３のスクレーパ板３１により重力沈殿したチップＣ１は掻き集められ、次いで斜め上方に移動するチップコンベヤ３のスクレーパ板３１により上方に運搬され、コンベヤ頂上近くの排出口３２から排出されチップ回収槽４に蓄積される。
【００１４】
そして、前記チップコンベヤ３は、駆動モータ５により減速機５２を介して駆動され、駆動モータ５の負荷状態を消費電力から検出し駆動モータ５の速度を制御する検出制御盤５１が設けられており、この検出制御盤５１により駆動モータ５の速度を制御して、再びチップＣ１を掻き集めて排出すべくダーティクーラント槽１に戻り循環する。
【００１５】
一方、比較的小さなチップＣ２は、循環するチップコンベヤ３内に設けられた濾過フィルタードラム６によって捕捉されるが、この小さなチップＣ２は濾過フィルタードラム６の外周面のフィルター部６１によって捕捉され、クーラント液のみが濾過フィルタードラム６の内側に導かれ、側面の排出口６２からクリーンクーラント液Ａとなってクリーンクーラント槽２に排出される。
【００１６】
この際、濾過フィルタードラム６の目詰まりを直接確認することは難しいが、ダーティクーラント槽１のクーラント水位を検出することで、簡単に濾過フィルタードラム６の目詰まり状態を検出することができることを見出し、このことにより、ダーティクーラント槽１の上部にはレベルゲージと近接スイッチからなるクーラント水位検出計６３が設けられ、フィルター部６１が目詰まりしてクリーンクーラント槽２へのクーラント液の供給が少なくなり水位が上がると、これを水位検出計６２の近接スイッチがＯＮとなって検出し、濾過フィルタードラム６の内側に設けた逆噴射ノズル６４が作動し、逆噴射液によりフィルター部６１に捕捉され塊となったチップＣ２は剥離してフィルター部６１が目詰まりを解消する。このようにして剥離したチップＣ２はダーティクーラント槽１の底に沈殿してチップコンベヤ３のスクレーパ板３１により掻き集められチップ回収槽４に排出される。
また、クリーンクーラント槽２のクリーンクーラント液Ａは、再び、クーラントポンプ２１によりスピンドルＳに取り付けられた加工先端工具のノズル２２により切削部Ｓ１を冷却することになる。
【００１７】
このようにして得られた本実施例のクーラント液浄化装置は、図２に示すようなフローチャートに従って作動する。
先ず、チップコンベヤの電源をＯＮにして稼働させるが、ステップ１では駆動モータ５は負荷率１００％として通常設定速度で駆動する。ステップ２では検出制御盤５１によりチップＣの排出量が多いとスクレーパ３１が重くなり負荷が増え、チップＣの排出量が少ないとスクレーパ３１が軽くなり負荷が減少するが、このことは駆動モータ５の消費電力と相関関係があることから消費電力から負荷状態を検出し、検出制御盤５１で負荷率が５０％以下か否かを判定し、負荷が５０％以上と大きいときはそのまま通常運転を継続する。
また、ステップ２では負荷が５０％以下と小さい時に通常運転で稼働することは、無駄な動力を費やしているので、ステップ３に移行し駆動モータ５の速度を通常速度の５０％に落として消費電力を節減する。
【００１８】
なお、本実施例で使用する駆動モータ５は、以上のような理由から、通常運転速度での消費電力に対して通常運転の５０％速度での消費電力が少なくなるタイプのモーターが使用されている。
具体的には、一般産業用として多用されている三相誘導モーター（定格６０Ｈｚ−１８００ｒｐｍ）であり、図３のトルク（負荷）と周波数のグラフに示すような特性のもので、周波数が６０Ｈｚ時に最大負荷（トルク１００％）に対応し、グラフの曲線の上側の範囲のトルクが必要となると過負荷となりモーターは破損してしまう。そして、周波数を下げモーターの回転を下げると対応するトルクも下がり、通常速度の約半分の速度の周波数３０Ｈｚでは最大時の９０％しか対応できない。
しかし、本実施例では、負荷を監視して速度を決めているから、速度が遅くても過負荷になることはなく、図４の表１に示すように、周波数が６０Ｈｚ時の１時間当たりの消費電力は２７Ｗであるが、回転数が半分の周波数が３０Ｈｚ時の１時間当たりの消費電力は２３Ｗとなり、回転速度を下げると消費電力も下がるものである。
この速度５０％運転中でもステップ４により検出制御盤５１で負荷率が２５％以下か否かを判定し、負荷が２５％以上とやや大きいときはそのまま速度５０％運転を継続する。
【００１９】
次に、ステップ４では負荷が２５％以下と小さい時には運転を停止の作動に移行するが、その前提としてフィルター部６１の目詰まり状態を検出しておく必要があり、目詰まり状態が密であればダーティクーラント槽１のダーティクーラント液Ｂの水位が上がり、フィルター部６１の目詰まりが無ければ通常水位を維持することに着目して、ステップ５ではクーラント水位検出計６３により、水位が通常であり検出規定の水準以下であれば、目詰まりが無ないと判断し、ステップ６でチップコンベヤ３を停止する。
停止状態を継続すれば消費電力は０に近くなるが、ステップ７では停止状態を継続できるか否かの判定をする。即ち、工作機械の主軸起動信号が入力されたり、クーラントポンプ２１の起動信号が入力されたり、手動起動信号が入力されたり、クーラント水位が高くオバーフローの恐れがある水位高信号が入力されたり、又はこれらの複数信号が入力されたかを判断し、これらの信号の入力がなければ停止状態を継続し、これらの信号の入力があれば停止状態を解除すべく作動する。
【００２０】
ステップ８では、信号の入力があり停止状態を解除すべく作動する前に、フィルター部６１の目詰まり状態を無くするために、濾過フィルタードラム６の内側から噴射ノズル６４を作動させてフィルター部６１の表面の小さなチップＣ２およびスラッジの層を剥離し、ステップ９でチップコンベヤ３の稼働終了信号が無ければ、ステップ１０で再起動の操作をする。すなわち、
負荷率１００〜５０％では、通常運転
負荷率５０％〜２５％では、通常速度の半分程度の運転
負荷率２５％未満では、
フィルターの目づまりが無ければ運転停止、
フィルターの目づまりが有れば再起動して通常運転
を繰り返すことになる。
【００２１】
したがって、本実施例では、このようにチップコンベヤ３を段階的な速度で運転を行うので、負荷率が低い場合には省エネルギー運転をし、更に負荷率がより低い場合には運転を停止するので、簡単な装置であるにも拘わらず消費電力を少なくすることができる。
また、チップコンベヤ３の負荷状態によって細かく制御できるため、各部品の摩耗の抑制、過負荷によるチップコンベヤ損傷の抑止でき、結果としてコンベヤ寿命を延ばすことができる。
【００２２】
さらに、ダーティクーラントＢの水位からフィルタードラム６の目詰まりを検出し、チップコンペヤ３の間欠運転を行うために、フィルター部６１面上に２次ケーク層が生成され濾過にとっては理想的な運転が可能となり、クーラントの濾過精度の向上が図れる。すなわち、チップコンベヤ３が停止し濾過フィルタードラム６の回転も停止すると、濾過過程において、フィルター部６１の面にはチップやスラッジが付着し、成長して層を形成するが、この層は完全には液体の流れを止めるのではなく、何割かは液体を通過させ、最初のフィルター面上の層のチップやスラッジは、フィルターの目開き以上の大きさであるが、層が成長するにつれて通水量は減少するが、ケーク層は厚みを持ちチップやスラッジが入り組んで、より小さなサイズのチップやスラッジまで捕捉できる２次ケーク層を形成するようになり濾過精度が向上する。
【００２３】
次に、本発明として好適なチップコンベヤの第２実施例を以下に説明する。
まず、本実施例の前提となる装置構成は、第１実施例の図１に示した装置とほぼ同じであってその説明を省略するが、駆動モータ５を速度制御する制御機構が、前述した実施例では段階的な速度制御であるのに対して、本実施例では、モータ駆動部に周波数可変装置を用いて無段階に連続制御する点が異なっている。
【００２４】
そこで、この異なる制御機構を、図５に示すフローチャートで説明すれば、チップコンベヤの電源をＯＮにして稼働させるが、ステップ１では駆動モータ５は起動時のためにプログラム制御された速度で運転され、ステップ２では検出制御盤５１の負荷検出部５１１で消費電力を検出し、その検出値と設定負荷率に対応する消費電力基準値とを比較し、基準値の設定範囲内であればそのままの運転状態を維持し、消費電力基準値外であれば、ステップ３で負荷率が２５％以下か否かを判定し、負荷率が２５％以上であれば、ステップ４で基準値に近づけるべく速度変更するが、基準値よりも負荷率が大きければ速い速度に、基準値よりも負荷率が小さければ遅い速度に速度調整する。
なお、負荷率が２５％以下であれば、ステップ５以下は、図２のフローチャートの同じであるのでその説明を省略する。
【００２５】
つぎに、本実施例の制御機構を、図６のブロック図に沿って説明する。
本実施例のクーラント液浄化装置では、スイッチＳ１を閉じ（入り）てチップコンベヤ３を起動させ、起動・停止制御部Ｓ２で装置の起動準備をし、駆動制御部Ｓ３で駆動モータ５の始動プログラムに沿ってチップコンベヤ３を駆動する駆動モータ５を通常運転で駆動するようになっている。
特に、本実施例においては、負荷検出部５１１（消費電力検出部）を設けた検出制御盤５１の構成が、第１実施例とは異なっており、電力検出部Ｓ５で消費電力を検出した検出値と、電力基準値記憶部Ｓ６の最大負荷時の消費電力を基準値として比較してその信号を信号入出力部Ｓ８を介して信号変換部（コンバータ）Ｓ９に入力し、信号変換部（コンバータ）Ｓ９では、出力された比較信号により駆動モータ５の速度を制御すべくインバータ等の駆動制御部Ｓ３で適正な周波数に変換するようになっている。
【００２６】
また、ダーティクーラント槽１の上部には、レベルゲージと近接スイッチからなるクーラント水位検出計６３が設けられている。そこで、負荷が少なくなり駆動モータ５が低速状態になると、前記クーラント水位検出計６３により水位の低下を検出し、駆動モータ５を停止状態にする。ここで、フィルター部６１が目詰まりしてクリーンクーラント槽２へのクーラント液の供給が少なくなって水位が上がると、近接スイッチがＯＮになり濾過ドラム６の内側に設けた逆噴射ノズル６４が作動し、逆噴射液によりフィルター部６１のフィルター洗滌Ｓ１１を行い捕捉され積層されたチップおよびスラッジを剥離する。そして、このようにして剥離されたチップおよびスラッジは、ダーティクーラント槽１の底に沈殿しチップコンベヤ３によりチップ回収槽６に排出されるとともに、チップコンベヤ３は再起動されることになる。
【００２７】
なお、チップコンベヤ３の再起動は、ダーティクーラント槽のクーラント水位高信号等の他にも、タイマーによる信号、切削工作機械の主軸回転信号、押しボタンによる手動起動信号、クーラントポンプ起動信号等の信号により行うことは実施例１と同様である。
【００２８】
したがって、チップコンベヤ３の負荷検出部（消費電力検出部）５１１において、現在の消費電力を検出しチップコンベヤ３の最大負荷時の消費電力を基準とし、比較部Ｓ７で、例えば、消費電力と相関関係にある負荷に応じた大きさの信号（アナログ、デジタルどちらでも可）を出力し、この信号を駆動制御器へ信号変換器Ｓ９を介し入力し、駆動モーター５の速度をリアルタイムで制御する。即ち、実施例１の三相誘導モーター（定格６０Ｈｚ−１８００ｒｐｍ）について述べたように、負荷が小さくモーター５の回転数も低ければ消費電力も小さいので、駆動モーター５の駆動速度を過負荷状態にならないように制御し、回転数を低くして、消費電力をなるべく小さくして効率の良い駆動をすることができる。
【００２９】
また、チップコンベヤ３の負荷が小さい場合（例えば負荷率２５％以下）には、設定基準値以下であればチップコンベヤ３の運転を停止するので、省エネルギー効果は向上するが、本実施例においては、第１実施例の段階的な速度制御でなく、無段階で連続して速度制御するため、チップの排出量に応じたきめ細かい運転パターンを採用することができるので、省エネルギー効果はより向上する。
更に、第１実施例と同様に、フィルター面上に２次ケーク層が生成され濾過にとっては理想的な運転が可能となる。
【００３０】
なお、本発明の特徴を損なうものでなければ、上記の各実施例に限定されるものでないことは勿論である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、上述したような特有の構成を備えているので、以下のような作用を有する。すなわち、駆動モータの負荷に応じて効率よく駆動モータを稼働することができるので、消費電力を大幅に節約でき、チップコンベヤの負荷状態によって細かく制御できるため、各部品の摩耗の抑制や過負荷によるチップコンベヤ損傷の抑止でき、結果としてチップコンベヤの寿命を延ばし、さらに、チップコンベヤの停止状態が維持され間欠運転がなされれば、フィルタードラム面にはチップやスラッジが付着して新たな濾過層を形成し、この濾過層は完全には液体の流れを止めるのではなく、何割かは液体を通過させる２次ケーク層を形成し、より小さなサイズのチップやスラッジまで捕捉でき濾過精度が向上するという効果が得られる。
【００３２】
また、ダーティクーラント槽のクーラント水位を検出することで、簡単に濾過フィルターの目詰まり状態を検出することができ、目詰まり状態を検出してコンベヤの駆動を制御したから、クーラント液がオーバーフローすることが無く、フィルタードラムの洗滌を適切に行うことができるという効果が得られる。
【００３３】
特に、本請求項１に記載の発明によれば、駆動モータを段階的に速度制御することにより、負荷率が低い場合には省エネルギー運転をし、更に負荷率がより低い場合には運転を停止するので、簡単な装置であるにも拘わらず、上述した消費電力を少なくすることができる等の効果が得られる。
【００３４】
また、本請求項２に記載の発明によれば、上述した作用に加えて、駆動モータを連続して速度制御するため、チップの排出量に応じたきめ細かい運転パターンを採用することができるので、より消費電力を少なくする運転が可能となるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施例のクーラント液浄化装置の概略説明図。
【図２】 本発明の第１実施例のクーラント液浄化装置のフローチャート図。
【図３】 本発明の実施例に用いた駆動モータの対応できるトルクと周波数との関係を示すグラフ。
【図４】 本発明の実施例に用いた駆動モータの周波数（回転速度）と消費電力との関係を示す表。
【図５】 本発明の第２実施例のクーラント液浄化装置のフローチャート図。
【図６】 本発明の第２実施例のクーラント液浄化装置のブロック図。
【符号の説明】
Ａ ・・・・ クリーンクーラント液
Ｂ ・・・・ ダーティクーラント液
Ｃ ・・・・ チップ（切粉）
Ｍ ・・・・ 切削工作機械
Ｓ ・・・・ スピンドル
Ｓ１ ・・・ 切削部
１ ・・・・ ダーティクーラント槽
１１ ・・・ 切粉排出口
２ ・・・・ クリーンクーラント槽
２１ ・・・ クーラントポンプ
２２ ・・・ 注入ノズル
３ ・・・・ チップコンベヤ
３１ ・・・ スクレーパ板
４ ・・・・ チップ回収槽
５ ・・・・ 駆動モータ
５１ ・・・ 検出制御盤
５１１ ・・ 負荷検出部
５２ ・・・ 減速機
６ ・・・・ 濾過ドラム
６１ ・・・ フィルター部
６２ ・・・ クーラント排出口
６３ ・・・ クーラント水位検出計
６４ ・・・ 逆噴射ノズル
Claims (2)
- 工作機械からダーティクーラント槽に排出されたクーラント液を濾過浄化する濾過機構と、前記濾過機構で濾過されたチップを搬出回収するチップコンベヤとを備えたクーラント液浄化装置において、
前記チップコンベヤの駆動モータにおける駆動負荷をその消費電力として検出する消費電力検出部と、
前記濾過機構のフィルタードラムの目詰まり度合いをダーティクーラント槽の液面レベルによって検出する液面レベル検出部と、
前記消費電力検出部の電力検出信号が駆動負荷設定基準値以上の場合には前記電力検出信号によって前記駆動モータを段階的に速度制御するとともに、駆動負荷設定基準値以下の場合には前記液面レベル検出部のレベル信号によってフィルタードラムの目詰まりが検出されなければ駆動モータを停止し、又は、フィルタードラムの目詰まりが検出されれば駆動モータを起動するモータ駆動制御部とを備えていることを特徴とするクーラント液浄化装置。 - 工作機械からダーティクーラント槽に排出されたクーラント液を濾過浄化する濾過機構と、前記濾過機構で濾過されたチップを搬出回収するチップコンベヤとを備えたクーラント液浄化装置において、
前記チップコンベヤの駆動モータにおける駆動負荷をその消費電力として検出する消費電力検出部と、
前記濾過機構のフィルタードラムの目詰まり度合いをダーティクーラント槽の液面レベルによって検出する液面レベル検出部と、
前記消費電力検出部の電力検出信号が駆動負荷設定基準値以上の場合には前記電力検出信号によって前記駆動モータを連続的に速度制御するとともに、駆動負荷設定基準値以下の場合には前記液面レベル検出部のレベル信号によってフィルタードラムの目詰まりが検出されなければ駆動モータを停止し、又は、フィルタードラムの目詰まりが検出されれば駆動モータを起動するモータ駆動制御部とを備えていることを特徴とするクーラント液浄化装置。
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