JP4703587B2 - 切粉分別排出装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械による切削、研削等の金属加工を行う際に、工作機械から排出される鉄類、アルミニウム類等の金属の切削屑、研削屑等の切粉を含んだ混濁クーラントをコンベヤフレームの下側水平部に設けられた混濁クーラント貯留槽に投入し、コンベヤフレームに内設されているヒンジベルトによって切粉のみを捕捉して槽外に掬い上げて搬出するとともに、ヒンジベルトが作る無端循環軌道にその一部が内接して回転自在に設置された濾過ドラムによって濾過されて混濁クーラント貯留槽から外部へ排出された浄化クーラントを回収して工作機械で再利用する切粉分別搬出装置に関する。

工作機械で金属材料に対して切削、研削等の加工を行う場合、切削治具、研削治具、被加工材料等を冷却するために、潤滑剤を溶解した水溶液や、潤滑油等のクーラント（ｃｏｏｌａｎｔ）が使用される。
そして、工作機械から排出される切粉等を含んだ使用済みの混濁クーラントは、通常、切粉分別排出装置によって切粉のみを捕捉回収し、再利用可能な程度まで浄化される。

図６は、従来より用いられている切粉分別搬出装置１０を手前側の側面フレーム１２ｉを外して模式的に示している。
この切粉分別排出装置１０は、工作機械Ｍから排出される切粉を含んだ混濁クーラントＤが投入される混濁クーラント貯留部１２ｈと、コンベヤフレーム１２内に周回状態で内設された無端状のヒンジベルト１４とを備えている。
コンベヤフレーム１２は、テール部フレーム１２ａ、水平床面フレーム１２ｂ、戻り側傾斜フレーム１２ｅ、排出部フレーム１２ｆ、搬送側傾斜フレーム１２ｇと連続する金属フレーム及びその両側面を塞ぐ２枚の側面フレーム１２ｉにより構成され、無端状のヒンジベルト１４に離間して覆設されている。

混濁クーラント貯留部１２ｈに投入された混濁クーラントＤに含まれる切粉Ｋは、ヒンジベルト１４により、仕切板１６に沿ってコンベヤフレーム１２内の混濁クーラント貯留部１２ｈの外に掬い上げられて、ヒンジベルト１４の上方周回端部１４ｃに位置する切粉の排出口Ｂから、切粉回収箱Ｆなどに搬出される。
ヒンジベルト１４の上方周回端部１４ｃには、ヒンジベルト１４に動力を伝達する駆動スプロケット１４ｄが（図示はされていないが）駆動モータに連結されて配置され、一方、ヒンジベルト１４が戻り側水平部１４ｂから搬送側水平部１４ａへ周回転向するテール部Ａには円筒部材１５が設けられている。

さらに、コンベヤフレーム１２の内側には、混濁クーラント貯留部１２ｈに貯まった混濁クーラントＤを濾過した後に外部に排出するための不織布などからなる濾過フィルター１８ａを有する濾過ドラム１８が設けられており、濾過されたクーラント、すなわち浄化クーラントＣは、コンベヤフレーム１２の外部に設けられた浄化クーラント貯留槽Ｅに排水口１８ｂを通じて排出され、浄化クーラント貯留槽Ｅに一旦貯留された後に工作機械Ｍ等で再利用できるように構成されている。

他方、濾過ドラム１８を透過しない残留切粉は、前記ヒンジベルト１４により、再び掬い上げられ、排出口Ｂから排出される。
このような濾過ドラム１８は、次第に濾過フィルター１８ａが目詰まりを起こすため、フィルター浄化用の液体噴出手段１９を設け、液体噴出手段１９から浄化クーラントＣを噴射し、濾過フィルター１８ａ表面に付着した切粉Ｋを吹き飛ばしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２３０９４３号公報（図２）

ところが、このような従来の切粉分別排出装置１０は、濾過ドラム１８を枢設するためのベアリング機構がコンベヤフレーム１２の内側に設置されているために、濾過ドラム１８の両側の垂直面に設けられた排水口１８ｂの口径が小さく、排水口１８ｂから浄化クーラントＣがコンベヤフレーム１２から抜け切ってもヒンジベルトの搬送側水平部１４ａが混濁クーラントＤに浸かったままで、コンベヤが稼働しているのか停止しているのか分からないという課題が指摘されていた。

また、浄化クーラントＣがコンベヤフレーム１２から抜け切っても搬送側水平部１４ａが混濁クーラントＤに浸かったままであるため、工作機械の被加工物の交換や工具の交換などでコンベヤフレーム１２内に足を入れなければできない場合、安全靴から長靴へ履き替える必要があり、不便であった。

さらに、濾過ドラム１８に付随する消耗品である３種類の部品、すなわち、「濾過フィルター１８ａ」、及び、図示はされていないが、濾過ドラム１８を枢設するための「メタルベアリング」、並びに、濾過ドラム１８の周囲から混濁クーラントＤがコンベヤフレーム１２の外へ漏れないようにする「オイルシール」のうち、「濾過フィルター１８ａ」だけは、側面フレーム１２ｉの点検窓１２ｄから行えていたが、「メタルベアリング」か「オイルシール」、もしくはその両方を交換するには、濾過ドラム１８をコンベヤフレーム１２本体から取り外す必要があるとともに、「オイルシール」に切粉が直接接触するため、オイルシールの寿命が短くメンテナンス負担が大きかった。

しかも、濾過ドラム１８を取り外し、メンテナンス作業の後、再び取り付けるには、ヒンジベルト１４の抜き出し作業、コンベヤフレーム１２の一部の取り外し作業などが付帯するため、相当な時間を要し、稼働率の低下を招いていた。
そして、このような従来の切粉分別排出装置１０は、その構造上、一台につきオイルシールが４個必要であり、コストアップを招いていた。

さらに、従来の切粉分別排出装置１０は、液体噴出手段１９を有しているものの不織布などからなる濾過フィルター１８ａで濾過するという構造上、その運転に伴い濾過ドラム１８が目詰まりを起こすという課題があり、濾過フィルター１８ａを頻繁に取り替える必要があった。

そこで、本発明の第一の目的は、濾過ドラムにおける消耗品であるリング状のメタルベアリング及びオイルシール並びに濾過フィルターを交換する際に、コンベヤ本体から濾過ドラムを取り外す必要がない切粉分別排出装置を提供することである。

また、本発明の第二の目的は、オイルシールの寿命を長期化した切粉分別排出装置を提供することである。

そこで、請求項１に係る発明は、工作機械から排出された切粉を含んだ混濁クーラントをコンベヤフレームの下側水平部に設けられた混濁クーラント貯留槽に投入し、コンベヤフレーム内の濾過フィルターが巻回された円筒型の濾過ドラムで前記混濁クーラントを濾過して得られた浄化クーラントをコンベヤフレームの外部に排出するとともに、前記切粉をヒンジベルトによって掬い上げコンベヤフレームの頭部に設けられた排出口から外部に排出する切粉分別排出装置において、前記円筒型の濾過ドラムが、その両端に排水環状部材をそれぞれ有しており、該排水環状部材をコンベヤフレームに取り付けるために使用されるリング状のメタルベアリングとオイルシールとが、前記コンベヤフレームの外側に配置されているとともに、前記メタルベアリング及びオイルシールが、Ｏリングを介して濾過ドラム軸受け用の外カバーにより押圧されて、前記コンベヤフレームに固定されていることによって、前述した課題を解決するものである。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明の構成に加えて、前記排水環状部材とコンベヤフレームとの隙間を塞ぐ切粉侵入防止板が、前記排水環状部材に固設されていることによって、前述した課題をさらに解決するものである。

なお、本発明における切粉とは、切削装置などから排出される金属の切削屑のみならず、研削盤装置などから排出される研削屑など、工作機械から排出される金属屑の総称として広義の意味において使用している。

請求項１に係る発明によれば、工作機械から排出された切粉を含んだ混濁クーラントをコンベヤフレームの下側水平部に設けられた混濁クーラント貯留槽に投入し、コンベヤフレーム内の濾過フィルターが巻回された円筒型の濾過ドラムで混濁クーラントを濾過して得られた浄化クーラントをコンベヤフレームの外部に排出するとともに、切粉をヒンジベルトによって掬い上げコンベヤフレームの頭部に設けられた排出口から外部に排出する切粉分別排出装置において、円筒型の濾過ドラムがその両端に排水環状部材をそれぞれ有しており、排水環状部材をコンベヤフレームに取り付けるために使用されるリング状のメタルベアリングとオイルシールとがコンベヤフレームの外側に配置されているとともに、メタルベアリング及びオイルシールがＯリングを介して濾過ドラム軸受け用の外カバーにより押圧されてコンベヤフレームに固定されているという装置構成に基づく以下のような特有の効果を奏することができる。

（１）排水口から浄化クーラントが抜け切るとヒンジベルトの搬送側水平部面が露出され、コンベヤの運行状態を目視できるので、メンテナンス時における安全性が向上する。
（２）濾過ドラムをコンベヤフレームから取り外さずに、消耗品である、濾過フィルター、メタルベアリング及びオイルシーリングの全てを交換することができるので、メンテナンス作業時間が大幅に短縮されるとともに装置の稼働率（単位時間当たりの運転時間）が向上する。
（３）従来品の一部には濾過ドラムをコンベヤフレームから取り外した後に、さらにその濾過ドラムを分解する必要があるものもあったが、本発明品は、そのような作業が不要となるとともに、全ての消耗品の交換を片側ずつコンベヤフレームの外側で行えるため、作業員も一名だけでよく、メンテナンス負担が著しく軽減される。

また、請求項２に係る発明によれば、請求項１に係る発明が奏する前記の効果に加えて、排水環状部材とコンベヤフレームとの隙間を塞ぐ切粉侵入防止板が排水環状部材に固設されていることによって、オイルシールに多量の切粉が接触しなくなるので、オイルシールの長寿命化が図られる。

本発明は、工作機械から排出された切粉を含んだ混濁クーラントをコンベヤフレームの下側水平部に設けられた混濁クーラント貯留槽に投入し、コンベヤフレーム内の濾過フィルターが巻回された円筒型の濾過ドラムで混濁クーラントを濾過して得られた浄化クーラントをコンベヤフレームの外部に排出するとともに、切粉をヒンジベルトによって掬い上げコンベヤフレームの頭部に設けられた排出口から外部に排出する切粉分別排出装置において、円筒型の濾過ドラムがその両端に排水環状部材をそれぞれ有しており、排水環状部材をコンベヤフレームに取り付けるために使用されるリング状のメタルベアリングとオイルシールとがコンベヤフレームの外側に配置されているとともに、メタルベアリング及びオイルシールがＯリングを介して濾過ドラム軸受け用の外カバーにより押圧されてコンベヤフレームに固定されているという装置構成を有するものであって、メンテナンス時における安全性の向上、メンテナンス時間の大幅短縮、メンテナンス負担の軽減、装置の稼働率の向上を発揮するものであれば、その具体的態様は如何なるものであっても差し支えない。

また、本発明では、コンベヤフレーム内に周回状態で設けられる無端状のコンベヤとして、混濁クーラントから切粉を効率よく掬い上げることができるヒンジコンベヤを採用しているが、スクレーパコンベヤなどのどんな種類のコンベヤであっても本発明の技術的思想を適用することが可能である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施例である切粉分別排出装置１を説明する。
図１は、本発明の実施例である切粉分別排出装置１の斜視図であり、図２は、図１に示した切粉分別排出装置１のコンベヤフレーム２をスケルトン状態（透かし状態）にして示した概略側面図であり、図３は、図２の矢視III−III線で切断した時の断面をヒンジベルト４を省略して示した断面図であり、図４は、図３のIV部の組立図である。
図５は、切粉分別排出装置１の濾過ドラム８を示した斜視図である。

図１は、本発明の切粉分別排出装置１の斜視図である。
そして、図２は、本発明の特徴部分である濾過ドラム８の配置、大きさ、ヒンジベルト４との関係を示すために、コンベヤフレーム２をスケルトン状態（透かし状態）にして示した概略側面図である。

切粉分別排出装置１は、図１及び図２に示したように、工作機械（図示略）から排出される切粉を含んだ混濁クーラントが投入される混濁クーラント貯留部２ｈと、コンベヤフレーム２内に周回状態で内設された無端状のヒンジベルト４とを備えている。
コンベヤフレーム２は、テール部フレーム２ａ、水平床面フレーム２ｂ、戻り側垂直フレーム２ｃ、排出部フレーム２ｆ、搬送側傾斜フレーム２ｇと連続する金属フレーム及びその両側面を塞ぐ２枚の側面フレーム２ｉにより構成され、無端状のヒンジベルト４に離間して覆設されている。

混濁クーラント貯留部２ｈに投入された混濁クーラントに含まれる切粉は、ヒンジベルト４により、仕切板（図示略）に沿ってコンベヤフレーム２内の混濁クーラント貯留部２ｈの外に掬い上げられて、ヒンジベルト４の上方周回端部４ｃに位置する切粉の排出口Ｂ１から切粉回収箱（図示略）などに搬出される。
ヒンジベルト４の上方周回端部４ｃには、ヒンジベルト４に動力を伝達する駆動スプロケット４ｄが駆動モータ（図示略）に連結されて配置され、一方、ヒンジベルト４が戻り側水平部４ｂから搬送側水平部４ａへ周回転向するテール部Ａ１には円筒部材５が設けられている。

さらに、コンベヤフレーム２内の混濁クーラント貯留部２ｈに貯まった混濁クーラントを濾過した後に外部に排出するための不織布などからなる濾過フィルター８ａが巻回された円筒型の濾過ドラム８（図３参照）が設けられており、濾過されたクーラント、すなわち、浄化クーラントは、コンベヤフレーム２の外部に設けられた浄化クーラント貯留槽（図示略）に排水口８ｂを通じて排出され、浄化クーラント貯留槽に一旦貯留された後に工作機械等で再利用できるように構成されている。
また、コンベヤフレーム２には、濾過ドラム８の性状を点検するための点検窓２ｄが設けられている。

他方、濾過ドラム８を透過しない残留切粉は、ヒンジベルト４により、再び掬い上げられ、コンベヤフレーム２の頭部に設けられた排出口Ｂ１から排出される。このような濾過ドラム８は、次第に濾過フィルター８ａが目詰まりを起こすため、フィルター浄化用の液体噴出手段９を設け、液体噴出手段９から浄化クーラントを噴射し、濾過フィルター８ａ表面に付着した切粉を吹き飛ばしている。

次に本発明の主要部である濾過ドラム８の構造及びコンベヤフレーム２への組立構造について図３乃至図５に基づき説明する。
円筒型の濾過ドラム８は、その両端に排水環状部材８ｎをそれぞれ有しており、この排水環状部材８ｎをコンベヤフレーム２に取り付けるために使用されるリング状のメタルベアリング８ｃとオイルシール８ｄとが、コンベヤフレーム２の外側に配置されている。
そして、メタルベアリング８ｃ及びオイルシール８ｄが、Ｏリング８ｅを介して濾過ドラム８の軸受け用の外カバー８ｆにより押圧されることによって、コンベヤフレーム２に固定されている。
Ｏリング８ｅは、メタルベアリング８ｃの外周端部に角を削るように設けられたＯリング収納溝８ｉに嵌合され、外カバー８ｆとメタルベアリング８ｃとのシール性を高めている。

外カバー８ｆによる押圧は、外カバー８ｆの外周壁に等間隔で穿孔した複数の貫通孔８ｈにボルト８ｇを外カバー８ｆの外側から遊貫させて、コンベヤフレーム２の内側に螺設させたねじ板２ｊに螺刻した螺孔２ｋに螺合させることによって行われる。
なお、メタルベアリング８ｃは、２ヶ所に螺孔８ｏが設けられており、ボルト８ｐにより、外カバー８ｆとメタルベアリング８ｃが摺動しないようになっている。

前述した濾過ドラム８の軸受け部の組立構造について、図４にその組立図を示す。
コンベヤフレーム２のドラム取出口８ｔから、排水環状部材８ｎがその軸方向の幅の略半分が突出している。
この時、切粉侵入防止板８ｊが、コンベヤフレーム２と略面一となっている。次にオイルシール８ｄが切粉侵入防止板８ｊと密着するように排水環状部材８ｎに嵌合している。
さらに、その外側にオイルシール８ｄと密着するようにメタルベアリング８ｃが嵌合している。

このオイルシール８ｄがメタルベアリング８ｃと排水環状部材８ｎとから形成される空間をシールするため、従来、２つ必要であったオイルシールの１つを削減している。
このメタルベアリング８ｃには、２ヶ所に外カバー８ｆと螺着するための螺孔８ｏが設けられている。

メタルベアリング８ｃの外周端部には、角を削るように設けられたＯリング収納溝８ｉが設けられており、ここにＯリング８ｅが嵌合し、その外側にベアリング構造の全体を覆うように外カバー８ｆがコンベヤフレーム２にボルト８ｇによって螺設されている。
また外カバー８ｆの排水口８ｂの上方略半分は、排水口カバー８ｒによって覆われている。

なお、この実施例では、外カバー８ｆとメタルベアリング８ｃをボルト止めし、リング状のメタルベアリング８ｃの内周側が排水環状部材８ｎと摺動する構成であるが、排水環状部材８ｎにメタルベアリングを固設し、そのメタルベアリングの外周側面と外カバー８ｆの内周側面とが摺動する構成にすることも可能である。

また、排水環状部材８ｎには、凸部８ｋの外側面に密着するように切粉侵入防止板８ｊが溶接などの接合手段により、コンベヤフレーム２とほぼ面一となるように固設されており、コンベヤフレーム２内の混濁クーラントに含まれる切粉が、前述のオイルシール８ｄ及びメタルベアリング８ｃとから構成されるベアリング構造に侵入することを抑制している。
さらに、凸部８ｋの内側面に密着するようにスプロケット歯８ｌが固設されている。
スプロケット歯８ｌは、コンベヤフレーム２のドラム取出口８ｔ（図１及び図４参照）側にのみ設けられており反対側は、スプロケット歯８ｌの歯底円と同じ直径を有するリング状のプレート８ｑが固設されている。

なお、ドラム取出口８ｔ側の外カバー８ｆは、排水環状部材８ｎの内孔径よりも大きな開口部が設けられており、開口部の略上半分が排水口カバー８ｒによって両側共塞がれている。
また、図３に示すように濾過ドラム８の最大口径部となる切粉侵入防止板８ｊ及びスプロケット歯８ｌの口径は、コンベヤフレーム２の開口部よりも僅かに小さくしているため、外カバー８ｆを外せば、濾過ドラム８ごと外側に引き出すことができる。
そのため、濾過フィルター８ａの取替を極めて簡単に行うことができる。

さらに、ベアリング構造をコンベヤフレーム２の外側に設けたため、排水口８ｂの口径を濾過ドラム８の内周ぎりぎりまで大きくすることができるため、図２と図６の比較から明らかなように貯留基準位置Ｌをヒンジベルト４の搬送側水平部４ａよりも下側に引き下げることがでる。
その結果、コンベヤフレーム２からクーラントが抜け切るとヒンジベルト４の搬送側水平部４ａが露出され目視することができるので、コンベヤの運行状態を目視でき、メンテナンス時における安全性が向上する。

図５に示すように、濾過ドラム８の両端に設けられた排水環状部材８ｎは、ドラム棒８ｓにより、離間配置され円筒型のドラムを構成している。
そして、その外周に濾過フィルター８ａが巻回され、大口径のホースバンド８ｍ（図３参照）によって、排水環状部材８ｎに締め付け固定されている。
濾過ドラム８は、前述したスプロケット歯８ｌの有無のみを除けば、そのベアリング構造は、左右対称になっている。
したがって、オイルシール８ｄ、メタルベアリング８ｃ、Ｏリング８ｅは、左右を気にすることなく使用することができ、部品管理負担が軽減される。

本発明の切粉分別排出装置は、コンベヤフレームの外側からメタルベアリングやＯリング等の消耗品の取替ができるので、メンテナンス負担が著しく軽減されるとともに、ヒンジベルトの搬送側水平部が混濁クーラントから露出するので、製造現場における安全性の向上を図ることができる。
また、ベアリング機構が切粉に曝されることがないので、消耗品の寿命が長期化するなど、その産業上の利用可能性はきわめて高い。

本発明の切粉分別排出装置の斜視図。 本発明の切粉分別排出装置の概略側面図。 図２の矢視III−III線で切断した時の概略断面図。 図３のIV部の組立図。 本発明の切粉分別排出装置の濾過ドラムの斜視図。 従来の切粉分別排出装置の側面図。

１ 、１０ ・・・切粉分別排出装置
２ 、１２ ・・・コンベヤフレーム
２ａ、１２ａ・・・テール部フレーム
２ｂ、１２ｂ・・・水平床面フレーム
２ｃ ・・・戻り側垂直フレーム
２ｄ、１２ｄ・・・点検窓
１２ｅ・・・戻り側傾斜フレーム
２ｆ、１２ｆ・・・排出部フレーム
２ｇ、１２ｇ・・・搬送側傾斜フレーム
２ｈ、１２ｈ・・・混濁クーラント貯留部
２ｉ、１２ｉ・・・側面フレーム
２ｊ ・・・ねじ板
２ｋ ・・・螺孔
４ 、１４ ・・・ヒンジベルト
４ａ、１４ａ・・・（ヒンジベルトの）搬送側水平部
４ｂ、１４ｂ・・・（ヒンジベルトの）戻り側水平部
４ｃ、１４ｃ・・・（ヒンジベルトの）上方周回端部
４ｄ、１４ｄ・・・駆動スプロケット
５ 、１５ ・・・円筒部材
１６ ・・・仕切板
８ 、１８ ・・・濾過ドラム
８ａ、１８ａ・・・濾過フィルター
８ｂ、１８ｂ・・・排水口
８ｃ ・・・メタルベアリング
８ｄ ・・・オイルシール
８ｅ ・・・Ｏリング
８ｆ ・・・外カバー
８ｇ ・・・（外カバー螺設用）ボルト
８ｈ ・・・貫通孔
８ｉ ・・・Ｏリング収納溝
８ｊ ・・・切粉侵入防止板
８ｋ ・・・（排水管の）凸部
８ｌ ・・・スプロケット歯
８ｎ ・・・排水環状部材
８ｍ ・・・ホースバンド
８ｏ ・・・（メタルベアリングの）螺孔
８ｐ ・・・（メタルベアリング固定用）ボルト
８ｑ ・・・プレート
８ｒ ・・・排水口カバー
８ｓ ・・・ドラム棒
８ｔ ・・・ドラム取出口
９ 、１９ ・・・液体噴射手段
Ａ 、Ａ１ ・・・テール部
Ｂ 、Ｂ１ ・・・（切粉の）排出口
Ｃ ・・・浄化クーラント
Ｄ ・・・混濁クーラント
Ｅ ・・・浄化クーラント貯留槽
Ｆ ・・・切粉回収箱
Ｋ ・・・切粉
Ｌ ・・・貯留基準位置
Ｍ ・・・工作機械

Claims (2)

1. 工作機械から排出された切粉を含んだ混濁クーラントをコンベヤフレームの下側水平部に設けられた混濁クーラント貯留槽に投入し、コンベヤフレーム内の濾過フィルターが巻回された円筒型の濾過ドラムで前記混濁クーラントを濾過して得られた浄化クーラントをコンベヤフレームの外部に排出するとともに、前記切粉をヒンジベルトによって掬い上げコンベヤフレームの頭部に設けられた排出口から外部に排出する切粉分別排出装置において、
   前記円筒型の濾過ドラムが、その両端に排水環状部材をそれぞれ有しており、該排水環状部材をコンベヤフレームに取り付けるために使用されるリング状のメタルベアリングとオイルシールとが、前記コンベヤフレームの外側に配置されているとともに、
   前記メタルベアリング及びオイルシールが、Ｏリングを介して濾過ドラム軸受け用の外カバーにより押圧されて、前記コンベヤフレームに固定されていることを特徴とする切粉分別排出装置。
2. 前記排水環状部材とコンベヤフレームとの隙間を塞ぐ切粉侵入防止板が、前記排水環状部材に固設されていることを特徴とする請求項１に記載の切粉分別排出装置。

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