JP4786232B2 - チップコンベアにおける濾過装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械から排出される切削屑等のチップを搬送するためのチップコンベアにおいて、チップを含んだクーラント（切削液）の廃液を濾過する濾過装置に関するものである。

従来、この種の濾過装置として特許文献１に開示されたものがある。この濾過装置は、設置スペースを低減することができると共に、濾過膜に付着したチップを容易に除去して、その保守点検作業を少なくすることができるように構成されている。この濾過装置は、工作機械からクーラントの廃液と共に排出されるチップを受取位置から排出位置に搬送するコンベア本体と、前記コンベア本体の廃液貯溜槽から外部に排出される廃液を濾過するフラット状の濾過用ディスクプレートと、前記濾過用ディスクプレートを濾過室と付着チップ分離室との間で連続的に又は間欠的に回転して切り換えるための回転駆動機構と、前記付着チップ分離室に切り換えられた濾過用ディスクプレートに付着しているチップを分離して前記廃液貯溜槽に還元するための付着チップ分離・還元手段とを備えている。又、この濾過装置には、前記濾過用ディスクプレートの外周縁に対して、前記廃液貯溜槽から廃液が前記濾過用ディスクプレートの外周縁を下方に迂回してクーラントの濾過液を貯溜する濾過液貯溜槽に排出されるのを阻止する二つのシールリングを備えたシール機構が設けられている。（特許文献１の図１のシール機構５１と明細書の段落番号００２６の説明参照）
特開２００１−２５２８４８号公報

ところが、上記従来の濾過装置には、シール機構のシール室にチップが進入すると、チップの排出通路が設けられていないので、次のような問題があった。即ち、シール室にチップが徐々に堆積し、この堆積チップがシールリングのシールリップと、このシールリップが接触される濾過用ディスクプレートの一側面との間のシール界面に進入してシール性を低下させたり、シールリングを損傷させたり、あるいはチップがシール界面を通って濾過液貯溜槽に進入して濾過性能を低下させたりするという問題があった。

本発明の目的は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、シール室に進入したチップを廃液貯溜槽側へ還元することにより濾過性能を向上することができると共に、シール機構のシール性及び耐久性を向上することができるチップコンベアにおける濾過装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、工作機械からクーラントの廃液と共に排出されるチップを受取位置から排出位置に搬送するコンベア本体と、前記コンベア本体の廃液貯溜槽から外部に排出される廃液を濾過するフラット状の回転濾過体と、前記回転濾過体を濾過室と付着チップ分離室との間で連続的に又は間欠的に回転して切り換えるための回転駆動機構と、前記付着チップ分離室に切り換えられた回転濾過体に付着しているチップを分離して前記廃液貯溜槽に還元するための付着チップ分離・還元手段とを備えたチップコンベアにおいて、前記回転濾過体の外周縁に対して、前記廃液貯溜槽から廃液が前記回転濾過体の外周縁を迂回してクーラントの濾過液を貯溜する濾過液貯溜槽に還元されるのを阻止するシール機構を備えたシール室を設け、該シール室に進入したチップを濾過室から上方に離隔した進入チップ還元室において前記コンベア本体側に還元する進入チップ還元手段を設けたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記シール機構のシール部材は、前記回転濾過体の周縁の両側面のうち前記濾過液貯溜槽側の側面に接触するシールリップを備えたシールリングであることを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、前記進入チップ還元手段は、前記進入チップ還元室において前記シール室の一部に外側に膨出するように形成された膨出室と、該膨出室にクーラントの濾過液を供給する濾過液供給機構又は空気を供給する空気供給機構とによって構成されていることを要旨とする。

請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明によれば、廃液貯溜槽からシール室に進入したチップを前記回転濾過体の回転によって前記進入チップ還元室側のシール室に導き、進入チップ還元手段によりコンベヤ本体側に還元することができる。このため、濾過性能を向上することができると共に、チップによるシール部材の損傷を抑制して、シール機構のシール性及び耐久性を向上することができる。

請求項２記載の発明は、シール機構のシール部材が、シールリップを備えたシールリングであるため、シール部材のコストを低減することができる。
請求項３記載の発明は、前記シール室の一部に外側に膨出するように膨出室を形成したので、該膨出室にチップをスムーズに取り込むことができ、又、該膨出室からチップをコンベヤ本体側に容易に還元することができる。

以下、本発明を工作機械に使用されるチップコンベアの濾過装置に具体化した一実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。
最初に、図８及び図９に基づいてチップコンベアの概要を説明すると、工作機械１１の付近には後述するクーラントの廃液の濾過装置によって濾過されたクーラントの濾過液を貯溜する濾過液貯溜槽１２が設けられている。この濾過液貯溜槽１２と工作機械１１の間には動力源としてのポンプ１３と配管１４が設けられ、クーラントの濾過液を工作機械１１の切削機構部Ｋに供給するようになっている。工作機械１１には配管１５及び樋１６が設けられ、切削機構部Ｋから廃棄されたチップをクーラントの廃液と共に、チップコンベア１７に供給するようになっている。このチップコンベア１７にはクーラントの廃液を濾過して前記濾過液貯溜槽１２に排出するための濾過装置１８が二箇所に設けられている。

そこで、前記チップコンベア１７及び濾過装置１８の構成を順次説明する。
チップコンベア１７を構成するトラフ２１は、下部において水平に延びる受取部２２と、その受取部２２の下流端から上方へ傾斜するように延びる上昇部２３と、その上昇部２３の上端から下方へ延びる排出部２４とにより構成されている。前記トラフ２１の受取部２２及び排出部２４内にはスプロケット２５，２６が回転可能に支持され、それらのスプロケット２５，２６間には無端状の搬送体２７が掛装されている。この搬送体２７は、図１に示すように前記トラフ２１の左右両側壁の内側に装着した上部案内レール２８及び下部案内レール２９に沿って案内移動される。前記搬送体２７は多数のフラッパ３０を連結軸３１により屈曲可能に連結して構成されている。そして、前記各連結軸３１の両端部に嵌合した案内ローラ３２を前記上部案内レール２８及び下部案内レール２９に転動接触させている。さらに、図示しないモータの駆動により搬送体２７は受取部２２、上昇部２３、排出部２４に沿って図８に示す反時計回り方向へ周回するようになっている。

前記受取部２２の基端部、つまりチップ受取位置αと対応して前記樋１６が配置されている。前記受取部２２は樋１６からチップと共に供給されたクーラントの廃液を貯溜する廃液貯溜槽２２ａを備えている。

前記フラッパ３０には搬送スクレーパ３０ａが設けられており、搬送体２７の上面に堆積したチップをチップ受取位置αから、受取部２２の下流端側のチップ回収位置βへ搬送するようになっている。このチップ回収位置βは浮遊チップ回収位置としての機能を有している。

次に、前記受取部２２の一側壁部に装着された一対の濾過装置１８について説明する。なお、両濾過装置１８は構成が同じであるため、図８の右側の濾過装置１８について説明する。

図１に示すように受取部２２（廃液貯溜槽２２ａ）の右側壁部には、前記チップ受取位置αに近接するようにクーラントの廃液の排出口３３が形成されている。そして、前記搬送体２７の上部案内レール２８に支持される上側部、つまり搬送体２７の往行部２７ａと、下側に位置する搬送体２７の復行部２７ｂとの間に形成される空間Ｒ内のクーラントの廃液を前記廃液の排出口３３を通して前記濾過液貯溜槽１２側に排出するようになっている。

図１に示すように前記受取部２２の右側壁の外面には、前記廃液の排出口３３と対応するように円板状をなすホルダ３４が溶接等により固定されている。このホルダ３４には、前記廃液の排出口３３と対応して開口部３４ａ（図２，図７参照）が形成されている。前記ホルダ３４の外周寄り右側面には横円筒状をなすケーシング３５の左端縁に形成された外側フランジ３５ａがボルト３６によって取り付けられている。前記ケーシング３５の右端開口縁には、取付板３７が溶接により固定されている。前記取付板３７の中間部には回転軸３８が前記ケーシング３５の中心に位置するように貫通支持されている。この回転軸３８は図４に示すように前記取付板３７に対しボルト４１により取り付けられた一対の取付筒３９と、該取付筒３９に収容された一対のラジアルベアリング４０とにより支持されている。

前記回転軸３８の先端部には回転濾過体としての濾過用ディスクプレート４２が装着されている。この濾過用ディスクプレート４２は図７に示すように三つの部材４３、４６、４７を組み合わせて構成されている。第１の部材である取付枠４３は内側リング部４３ａ、外側リング部４３ｂ及び前記内側及び外側リング部４３ａ，４３ｂ間に放射状に接続された複数のスポーク部４３ｃにより構成され、例えば板材によりプレス成形される。そして、図４に示すように前記内側リング部４３ａの中心部に溶接固定したボス部４４を前記回転軸３８にキー嵌合してボルト４５により固定している。

前記濾過用ディスクプレート４２を構成する第２の部材である濾過膜４６は、ステンレス製の篩い（１００メッシュ：篩い目の開きが０．１４９ｍｍ）により構成されている。前記濾過用ディスクプレート４２を構成する第３の部材である挟着枠４７は、前記取付枠４３とほぼ同外形状にプレス成形されている。前記挟着枠４７は内側リング部４７ａ、外側リング部４７ｂ及び放射状の複数のスポーク部４７ｃ及び各スポーク部４７ｃに取り付けた補強リブ４７ｄにより構成されている。前記取付枠４３と挟着枠４７は濾過膜４６を挟着した状態で複数のボルトにより締め付け固定されている。

次に、前記濾過用ディスクプレート４２の外周部に対応するように前記ホルダ３４、ケーシング３５及び取付板３７に設けられたシール機構５１について説明する。
図４に示すように前記取付板３７の左側面には前記ケーシング３５の内周面から内側に所定間隔をおいた位置に円環状をなす取付リング５２が溶接によって固定されている。前記取付リング５２の外周にはシールリング５３が装着され、そのシールリップ５３ａが前記濾過用ディスクプレート４２の取付枠４３の外側リング部４３ｂの右側面に接触されている。前記シールリング５３の右側面は前記取付板３７の左側面によって位置規制されている。前記ケーシング３５、取付板３７、濾過用ディスクプレート４２、取付リング５２及びシールリング５３によってシール室５４が形成されている。このシール室５４は、前記ケーシング３５の内周面と、前記濾過用ディスクプレート４２の外周縁との間に形成されたリング状の隙間５５によって、ホルダ３４と、濾過用ディスクプレート４２の間に形成されたクーラントの廃液の濾過室Ｐ１と連通されている。この濾過室Ｐ１は、ホルダ３４の前記開口部３４ａを介して前記空間Ｒと連通されている。

前記シール機構５１によって、排出口３３から濾過室Ｐ１へ流動したクーラントの廃液が濾過用ディスクプレート４２の外周縁を下方に迂回しないで濾過膜４６を通過するようにしている。

次に、濾過用ディスクプレート４２を回転駆動する回転駆動機構６１について説明する。
図１に示すように、前記取付板３７の左側面にはモータ６２が横向きに固着され、そのモータ６２の出力軸６３には駆動スプロケットホイール６４が取り付けられている。前記回転軸３８の左端部には被動スプロケットホイール６５が嵌合固定され、前記駆動スプロケットホイール６４との間にチェーン６６が掛装されている。従って、前記モータ６２が作動されると駆動スプロケットホイール６４、チェーン６６、被動スプロケットホイール６５及び回転軸３８を介して濾過用ディスクプレート４２が連続的に又は間欠的に回転される。この回転方向は図２において反時計回り方向になっている。このため濾過用ディスクプレート４２の濾過膜４６が前記排出口３３と対応する濾過室Ｐ１と、それよりも上方の付着チップ分離室Ｐ２との間で位置切り換えされる。

次に、前記濾過室Ｐ１から付着チップ分離室Ｐ２に回転移動された濾過膜４６に付着されているチップを濾過膜４６から分離して前記受取部２２側に排出するためのチップの分離・還元機構（手段）７１について説明する。

前記取付板３７には、図３及び図５に示すように付着チップ分離室Ｐ２と対応するように開口部３７ｂが形成され、該開口部３７ｂには給液ケース７２が溶接等により固定され、該給液ケース７２の背面には給液筒７３が溶接等により固定されている。この給液筒７３は前記配管１４から分岐された分岐管１４ａに接続されている。前記給液ケース７２の内部には、複数の噴射孔７４ａを有するノズルプレート７４が傾斜状態で収容され、前記噴射孔７４ａからクーラントの濾過液を濾過膜４６に向かって噴射するようになっている。

前記ホルダ３４には前記付着チップ分離室Ｐ２と対応するように開口部３４ｂが形成され、濾過膜４６に付着されたチップが分離されて前方（図１及び図５の左方）へ還元されるようになっている。前記ホルダ３４の左側面には前記開口部３４ｂと対応するようにチップ案内筒７５が設けられ、分離されたチップをチップコンベア１７の受取部２２側に案内して還元するようになっている。

次に、前記シール室５４内に進入したチップを付着チップ分離室Ｐ２の近傍の進入チップ還元室Ｐ３において前記チップコンベア１７側へ還元するための進入チップ還元手段８１について説明する。

図６及び図７に示すように、前記ケーシング３５の外周の一部には、前記給液ケース７２の高さと同じ高さに位置するように前記シール室５４の容積を拡大して膨出室８２ａを形成するための膨出部８２が形成されている。この膨出部８２及び膨出室８２ａと対応するように前記ホルダ３４には、膨出板部３４ｃが形成され、この膨出板部３４ｃに開口部３４ｄが形成されている。同様に前記外側フランジ３５ａにも膨出板部３５ｂが形成され、この膨出板部３５ｂに前記開口部３４ｄと連通する開口部３５ｃが形成されている。さらに、前記取付板３７には前記膨出板部３５ｂと対応するように膨出板部３７ｃが形成され、この膨出板部３７ｃには開口部３７ｄが形成されている。前記給液ケース７２及びノズルプレート７４は図６に示すように前記開口部３７ｄと対応する位置まで延びるように延長して設けられ、前記ノズルプレート７４に形成された噴射孔７４ｂから前記開口部３７ｄを通して、前記膨出室８２ａ内に濾過液を噴射供給するように構成されている。この実施形態では、前記濾過液貯溜槽１２、ポンプ１３、配管１４、分岐管１４ａ、ノズルプレート７４の噴射孔７４ｂ、開口部３７ｄ、膨出部８２、膨出室８２ａ、開口部３５ｃ及び開口部３４ｄ等によって進入チップ還元手段８１が構成されている。

次に、前記のように構成したチップコンベア１７及び濾過装置１８についてその動作を説明する。
図８，９において工作機械１１から廃棄されるチップはクーラントの廃液と共に樋１６によりチップコンベア１７の受取部２２のチップ受取位置αに供給される。チップ受取位置αにおいてクーラントの廃液から下方に沈むチップは搬送体２７の往行部２７ａ上に堆積されて周回する搬送体２７によりチップ回収位置β側に搬送される。又、クーラントの廃液に浮遊するチップは、チップ回収位置βにおいて搬送スクレーパ３０ａにより上昇部２３に沿って上昇され、排出部２４から排出される。

図１に示す受取部２２において、搬送体２７の往行部２７ａと復行部２７ｂとにより形成された空間Ｒ内には往行部２７ａによって排出されなかった微細なチップの一部が複数のフラッパ３０の隙間から進入し、前記廃液の排出口３３を通して濾過装置１８の濾過用ディスクプレート４２に供給される。廃液の排出口３３を通ったクーラントの廃液は回転する濾過用ディスクプレート４２の濾過膜４６を通って濾過液貯溜槽１２内に流れる。このとき、濾過膜４６により微細なチップが捕捉されるので、濾過液貯溜槽１２内には濾過されたクーラントの濾過液が貯溜される。前記濾過用ディスクプレート４２はモータ６２によって所定の速度で連続的に又は間欠的に回転されるので、濾過室Ｐ１において捕捉されたチップは付着チップ分離室Ｐ２に移動される。そして、ポンプ１３により汲み上げられたクーラントの濾過液が分岐管１４ａから給液ケース７２内に供給され、ノズルプレート７４の噴射孔７４ａから濾過膜４６に向かって噴射される。このため濾過膜４６に付着しているチップが分離されてチップ案内筒７５内を通って受取部２２のチップ受取位置αに還元される。

一方、上述した動作が継続されると、前記排出口３３及び開口部３４ａから前記濾過室Ｐ１に進入したクーラントの廃液はチップを含む状態で、隙間５５を経て濾過室Ｐ１側のシール室５４内に進入する。このシール室５４内に進入したチップの量が徐々に多くなると、濾過室Ｐ１の廃液の液位高さ（図１において開口部３４ａの上下方向の中間位置）までのシール室５４内にチップが堆積される。このチップは、濾過用ディスクプレート４２の外周縁の回転運動による摩擦やクーラントの廃液による付着力によって、チップが上方向に移動され、前記膨出部８２の膨出室８２ａ内に移動されることになる。この膨出室８２ａ内に取り込まれたチップは、図６に示すノズルプレート７４の噴射孔７４ｂから噴射されるクーラントの濾過液によって膨出室８２ａの外部に移動され、ケーシング３５の開口部３５ｃ及びホルダ３４の開口部３４ｄからチップ案内筒７５を通して受取部２２のチップ受取位置αに還元される。

次に、前記のように構成した濾過装置１８の効果を構成と共に列記する。
（１）前記実施形態では、ケーシング３５に対しシール室５４の一部に膨出室８２ａを形成する膨出部８２を形成し、この膨出部８２にノズルプレート７４の噴射孔７４ｂから濾過液を膨出室８２ａに噴射するようにした。このため、膨出室８２ａに取り込まれたチップを開口部３５ｃ，３４ｄからチップコンベア１７側に排出することができる。従って、シール室５４に進入したチップがシール室５４の全域に充満する以前に廃液貯溜槽２２ａ側へ戻すことができ、濾過性能を向上することができると共に、シール機構５１のシールリング５３のシール性及び耐久性を向上することができる。

（２）前記実施形態では、給液ケース７２、給液筒７３及び分岐管１４ａを共用するようにしたので、進入チップ還元手段８１の構成を簡素化して、部品点数を低減し、製造を容易に行い、コストを低減することができる。

（３）前記実施形態では、シール部材として、シールリップ５３ａを有するシールリング５３を用いたので、図６に示すように膨出室８２ａ内に濾過液が供給されたとき、シールリップ５３ａが外側リング部４３ｂの側面に押圧されるので、シール性を向上することができる。

次に、この発明の別の実施形態を説明する。
○ 図１０に示すように、膨出部８２を省略すると共に、前記濾過用ディスクプレート４２の外周縁と前記ケーシング３５の内周面との隙間５５を大きくして、専用に設けた濾過液の噴射ノズル８４から濾過液をシール室５４に噴射するようにしてもよい。この場合には、膨出部８２を形成する必要がないので、製造を容易に行い、コストを低減することができる。この別例において、濾過液に代えて、図示しないが、空気供給機構の空気配管から噴射ノズル８４に空気を供給するようにしてもよい。

○ 図１１に示すように、前記取付板３７に対し濾過室Ｐ１側のシール機構５１のシール室５４に濾過液を供給する開口３７ｅを形成し、噴射ノズル８５から前記シール室５４内に濾過液を供給するようにしてもよい。この別例において、前記隙間５５を小さくして、シール室５４から濾過液が濾過室Ｐ１へ徐々に漏出するようにしてもよい。この別例ではシール室５４から隙間５５を通して濾過室Ｐ１へ濾過液が移動又は徐々に漏出するので、前記濾過室Ｐ１から廃液がシール室５４内に進入するのを抑制することができ、さらに、濾過性能を向上することができると共に、シール機構５１のシール性及び耐久性を一層向上することができる。

○ 図示しないが、付着チップ分離・還元手段として、空気供給機構の空気配管から空気を濾過膜４６に吹き付けるようにしても良い。
○ コンベア本体を構成する搬送体２７として、スクリューコンベア、ベルトコンベア、バケットコンベア或いはその他の搬送手段を用いてもよい。

○ 図示しないが、濾過用ディスクプレート４２の配置個所は、排出口３３以外に該排出口３３に接続された排出通路であってもよい。
○ 前記濾過膜４６は例えば１６〜２００メッシュの範囲に設定してもよい。

前記実施形態から把握される請求項以外の技術的思想について以下に説明する。
（１）請求項１〜３のいずれか一項において、濾過室側のシール機構のシール室に濾過液を供給する開口を形成し、噴射ノズルから前記シール室内に濾過液を供給するように構成したチップコンベアにおける濾過装置。

この発明を具体化したチップコンベア及び濾過装置の縦断面図。 濾過装置の正面図。 濾過装置の背面図。 濾過装置の部分拡大縦断面図。 濾過装置の分離・還元機構の拡大縦断面図。 濾過装置の分離・還元機構及び進入チップ還元手段の拡大平断面図。 濾過装置の関連部品の分解斜視図。 チップコンベア及び濾過装置の正断面図。 チップコンベア及び濾過装置の略体平面図。 この発明の別の実施形態を示す濾過装置の部分平断面図。 この発明の別の実施形態を示す濾過装置の部分縦断面図。

符号の説明

Ｐ１…濾過室、Ｐ２…付着チップ分離室、Ｐ３…進入チップ還元室、１１…工作機械、１２…濾過液貯溜槽、１７…チップコンベア、２２ａ…廃液貯溜槽、５１…シール機構、５３…シールリング、５３ａ…シールリップ、５４…シール室、６１…回転駆動機構、８１…進入チップ還元手段、８２ａ…膨出室。

Claims (3)

1. 工作機械からクーラントの廃液と共に排出されるチップを受取位置から排出位置に搬送するコンベア本体と、
   前記コンベア本体の廃液貯溜槽から外部に排出される廃液を濾過するフラット状の回転濾過体と、
   前記回転濾過体を濾過室と付着チップ分離室との間で連続的に又は間欠的に回転して切り換えるための回転駆動機構と、
   前記付着チップ分離室に切り換えられた前記回転濾過体に付着しているチップを分離して前記廃液貯溜槽に還元するための付着チップ分離・還元手段と
   を備えたチップコンベアにおいて、
   前記回転濾過体の外周縁に対して、前記廃液貯溜槽から廃液が前記回転濾過体の外周縁を迂回してクーラントの濾過液を貯溜する濾過液貯溜槽に排出されるのを阻止するシール機構を設け、該シール機構のシール室に進入したチップを濾過室から上方に離隔した進入チップ還元室において前記コンベア本体側に還元する進入チップ還元手段を設けたことを特徴とするチップコンベアにおける濾過装置。
2. 請求項１において、前記シール機構のシール部材は、前記回転濾過体の周縁の両側面のうち前記濾過液貯溜槽側の側面に接触するシールリップを備えたシールリングであるチップコンベアにおける濾過装置。
3. 請求項１又は２において、前記進入チップ還元手段は、前記進入チップ還元室において前記シール室の一部に外側に膨出するように形成された膨出室と、該膨出室にクーラントの濾過液を供給する濾過液供給機構又は空気を供給する空気供給機構とによって構成されているチップコンベアにおける濾過装置。

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