JP5362384B2 - 切粉分別排出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、工作機械による切削、研削などの金属加工を行う際に、工作機械から排出される鉄やアルミニウムなどの金属の切削屑や研削屑など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無端循環状態に内設されているコンベヤ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、コンベヤ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ている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、研削などの加工を行う場合、切削治具、研削治具、被加工材料などの摩擦を抑制するとともに、それらの部材を冷却するために、潤滑剤を溶解した水溶液や、潤滑油などのクーラント(coolant)が使用される。そして、工作機械から排出される切粉など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排出装置300を手前側の側面フレーム326を透明状態にして示した概略側面図である。この切粉分別排出装置300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槽330と、コンベヤフレーム320に無端循環状態で内設された無端状のヒンジベルト340とを備えている。コンベヤフレーム320は、搬送側傾斜フレーム321、排出部フレーム322、戻り側傾斜フレーム323、水平床面フレーム324、テール部フレーム325と連続する金属フレームおよびその両側面を塞ぐ2枚の側面フレーム326により構成されている。
混濁クーラント貯留槽330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340により、仕切板360に沿ってコンベヤフレーム320内の混濁クーラント貯留槽330の外に掬い上げられて、ヒンジベルト340の前方周回端部342の下方に位置する切粉排出口328から、切粉回収箱Bなどに搬出される。ヒンジベルト340の前方周回端部342には、ヒンジベルト340に動力を伝達する駆動スプロケット370が駆動モータ(図示していない)に連結されて配置され、一方、ヒンジベルト340が下側走行部343から上側走行部341へと周回転向する後方周回端部344には、従動スプロケット372が設けられている。
さらに、コンベヤフレーム320の立ち上がり部の根元部分には、混濁クーラント貯留槽330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が巻回された濾過ドラム350が設けられている。そして、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320の外部に設けられた浄化クーラント貯留槽390に排水口329を通じて排出され、浄化クーラント貯留槽390に一旦貯留された後にポンプなどで吸い上げられて工作機械Mなどで再利用される。また、コンベヤフレーム320の側面フレーム326には、濾過ドラム350の性状を点検するための点検窓327が設けられている。
他方、濾過ドラム350を透過しない残留切粉は、ヒンジベルト340により、再び、掬い上げられ、切粉排出口328から排出される。濾過ドラム350は、次第に濾過フィルター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(図示していない)を設けて、この液体噴出手段から浄化クーラントを噴射し、濾過フィルター表面に付着した切粉Kを吹き飛ばしている。
ここで、濾過ドラム350のシール構造について、図6のVII−VII線における断面図である図7に基づいて説明する。濾過ドラム350は、複数本のドラム棒351が、一対の環状のドラム支持リング353にボルトなどにより固設された円筒形状をしている。そして、その外周面に不織布などからなる濾過フィルター352が巻回され、その両端部をホースバンド354によって締め付け固定されている。片側のドラム支持リング353の外側に、スプロケット歯355が固設され、これが前述した無端循環走行しているヒンジベルト340と噛み合い濾過ドラム350を回転させている。また、ドラム支持リング353の外側面とコンベヤフレーム320の内側面との間に断面V型のゴム製のOリング356が配設され混濁クーラントが濾過フィルター352を通らずにドラム支持リング353とコンベヤフレーム320との隙間から外部に漏出することを防止している(例えば、特許文献1参照)。
特許第2580482号公報(図2)
ところが、前述したような従来の切粉分別排出装置300は、濾過ドラム350とコンベヤフレーム320との間のシールが1個の断面V型のゴム製のOリング356によってのみ維持されているので、Oリング356の一部にでも異常があると、そこから混濁クーラントが漏出してしまうという課題があった。
また、Oリング356がゴム製であるため、強度が弱く、サイズが大きな切粉などが浸入した場合、破損しやすいという課題があった。しかも、Oリング356がゴム製であるため、Oリング356とドラム支持リング353の外側面との摺接部の摩擦抵抗が大きくなるため、Oリング356がV型鋭角部から周回方向に向けて裂けやすく、周回方向に裂けると急にシール機能が失われるという課題があった。
一方、ゴム製のOリングに代えて樹脂製のシール部材を採用する場合、幅の公差やガタ付きなどに対して追従性がなく、寸法変化に対応できないという課題があった。
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、濾過ドラムとコンベヤフレームとの間のシール構造に関し、シール性能を向上させ、サイズの大きな切粉の浸入によるシール機能の低下を防止し、シール部材の摩擦抵抗を小さくしてシール部材の耐久性を向上させ、寸法変化にも柔軟に対応できるシール構造を備えた切粉分別排出装置を提供することである。
まず、本請求項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が投入される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と、前記混濁クーラントを濾過して浄化クーラントとする円筒型の濾過ドラムと、前記コンベヤフレーム内を循環走行し前記切粉を掬い上げコンベヤフレームの頭部に設けられた切粉排出口から外部に排出するコンベヤとを有する切粉分別排出装置において、前記濾過ドラムの両端部にドラム支持リングが固設され、該ドラム支持リングの外側面と前記コンベヤフレームの内側面との間に樹脂製のリング状摺動部材が配設され、該リング状摺動部材が前記ドラム支持リングの外側面の全周にわたって当接し、前記リング状摺動部材の内周側にリング状ブラシシールが配設され、該リング状ブラシの先端が前記ドラム支持リングの外側面に全周にわたって摺設していることによって、前記課題を解決したものである。
また、本請求項2に係る発明は、請求項1に記載された切粉分別排出装置の構成に加えて、前記リング状摺動部材が断面凹形状の成形体であるとともに、該断面凹形状を構成する内周側凸部と外周側凸部の両方の先端部が前記ドラム支持リングの外周面の全周にわたって当接していることによって、前記課題をさらに解決したものである。
また、本請求項3に係る発明は、請求項2に記載された切粉分別排出装置の構成に加えて、前記リング状ブラシシールがリング状摺動部材の凹部に全周にわたって固定されていることによって、前記課題をさらに解決したものである。
また、本請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載された切粉分別排出装置の構成に加えて、前記コンベヤフレームの内側面とリング状摺動部材との間にリング状弾性部材が配設され、該リング状弾性部材の弾性力により前記リング状摺動部材がドラム支持リングの外側面に全周にわたって付勢されていることによって、前記課題をさらに解決したものである。
また、本請求項5に係る発明は、請求項4に記載された切粉分別排出装置の構成に加えて、前記リング状弾性部材がOリングであることによって、前記課題をさらに解決したものである。
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鉄やアルミニウムなどの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を意味している。
本請求項1に係る発明の切粉分別排出装置によれば、工作機械から排出された切粉を含んだ混濁クーラントが投入される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と、混濁クーラントを濾過して浄化クーラントとする円筒型の濾過ドラムと、コンベヤフレーム内を循環走行し切粉を掬い上げコンベヤフレームの頭部に設けられた切粉排出口から外部に排出するコンベヤとを有する切粉分別排出装置において、濾過ドラムの両端部にドラム支持リングが固設され、ドラム支持リングの外側面とコンベヤフレームの内側面との間に樹脂製のリング状摺動部材が配設され、リング状摺動部材がドラム支持リングの外側面の全周にわたって当接し、リング状摺動部材の内周側にリング状ブラシシールが配設され、このリング状ブラシの先端がドラム支持リングの外側面に全周にわたって摺設していることによって、リング状摺動部材の強度が高く摩耗抵抗が小さくなるので、リング状摺動部材の耐久性が向上する。
さらに、リング状ブラシシールがフィルタ効果を奏するので、細かな切粉の浸入を防ぐことができる。また、リング状ブラシシールがシール部の寸法変化に追従することができるため、シール部の寸法変化に柔軟に対応する優れたシール特性が実現できる。
また、本請求項2に係る発明の切粉分別排出装置によれば、請求項1に係る発明が奏する効果に加えて、リング状摺動部材が断面凹形状の成形体であるとともに、断面凹形状を構成する内周側凸部と外周側凸部の両方の先端部が前記ドラム支持リングの外周面の全周にわたって当接していることによって、リング状摺動部材とドラム支持リングの外周面との間に二重のシール面が形成されるので、切粉の浸入が効果的に抑制される。
また、本請求項3に係る発明の切粉分別排出装置によれば、請求項2に係る発明が奏する効果に加えて、リング状ブラシシールがリング状摺動部材の凹部に全周にわたって固定されていることによって、リング状摺動部材が形成する二重のシール面による切粉浸入抑制効果とリング状ブラシシールによるフィルタ効果との相乗効果により、優れたシール効果が実現できる。
また、本請求項4に係る発明の切粉分別排出装置によれば、請求項1乃至請求項3のいずれか1つに係る発明が奏する効果に加えて、コンベヤフレームの内側面とリング状摺動部材との間にリング状弾性部材が配設され、リング状弾性部材の弾性力によりリング状摺動部材がドラム支持リングの外側面に全周にわたって付勢されていることによって、リング状摺動部材を適度な押圧力で全周にわたって均一に付勢することができるので、より一層、優れたシール特性が実現できる。
また、本請求項5に係る発明の切粉分別排出装置によれば、請求項4に係る発明が奏する効果に加えて、リング状弾性部材がOリングであることによって、簡単な構成でリング状摺動部材をドラム支持リングの外側面に全周にわたって付勢することができるので、優れた費用対効果を実現することができる。
本発明の切粉分別排出装置は、工作機械から排出された切粉を含んだ混濁クーラントが投入される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と、混濁クーラントを濾過して浄化クーラントとする円筒型の濾過ドラムと、コンベヤフレーム内を循環走行し切粉を掬い上げコンベヤフレームの頭部に設けられた切粉排出口から外部に排出するコンベヤとを有し、濾過ドラムの両端部にドラム支持リングが固設され、ドラム支持リングの外側面とコンベヤフレームの内側面との間に樹脂製のリング状摺動部材が配設され、リング状摺動部材がドラム支持リングの外側面の全周にわたって当接し、リング状摺動部材の内周側にリング状ブラシシールが配設され、このリング状ブラシの先端がドラム支持リングの外側面に全周にわたって摺設していることによって、濾過ドラムとコンベヤフレームとの間のシール構造に関し、シール性能を向上させ、サイズの大きな切粉の浸入によるシール機能の低下を防止し、シール部材の摩擦抵抗を小さくしてシール部材の耐久性を向上させ、寸法変化にも柔軟に対応できるシール構造を備えた切粉分別排出装置を提供するものであれば、その具体的な実施の態様は、如何なるものであっても何ら構わない。
例えば、本発明の切粉分別排出装置において、コンベヤフレーム内を循環走行して切粉を掬い上げるコンベヤとしては、ヒンジベルトが好適に用いられるが、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ものであれば、スクレーパコンベヤなどの他の種類のコンベヤであっても何ら支障はない。
また、本発明の切粉分別排出装置は、濾過ドラムがコンベヤフレームの立ち上がり部に設けられたものであっても、濾過ドラムがコンベヤフレームの水平部に設けられたものであっても、何ら支障はない。
以下、本発明の実施例1の切粉分別排出装置100について、図面に基づいて説明する。
ここで、図1は、本発明の実施例である切粉分別排出装置100の概略側面図であり、図2は、図1の矢視II−II線で切断した時の断面をヒンジベルト140を省略して示した断面図であり、図3は、図2のIII部の拡大図であり、図4は、濾過ドラムのシール構造の分解立体図である。
まず、本実施例の切粉分別排出装置100の全体構造について、図1に基づいて説明する。
本実施例の切粉分別排出装置100は、図1に示すように、工作機械から排出される切粉を含んだ混濁クーラントが投入口110から投入されるコンベヤフレーム120と、コンベヤフレーム120内に無端循環状態で内設されたヒンジベルト140とを備えている。コンベヤフレーム120は、長手方向中央部に亘って形成された水平床板122と、水平床板122の前方側と後方側に延設した前方傾斜板124と後方傾斜板126とを有しており、下側水平部分が混濁クーラント貯留槽130としての機能を担っている。
混濁クーラント貯留槽130に投入口110から投入された混濁クーラントDに含まれる切粉は、ヒンジベルト140により掬い上げられて、ヒンジベルト140が上側走行部141から下側走行部143へと周回転向する前方周回端部142の下方に位置する切粉排出口128から切粉回収箱Bに排出される。ヒンジベルト140の前方周回端部142には、ヒンジベルト140に動力を伝達する駆動スプロケット170が配置されており、この駆動スプロケット170に駆動モータ174が連結されていて、ヒンジベルト140を循環回転させる駆動力を与えている。一方、ヒンジベルト140が下側走行部143から上側走行部141へと周回転向する後方周回端部144には、従動スプロケット172が設けられている。
さらに、混濁クーラント貯留槽130の水平部分には、混濁クーラント貯留槽130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が巻回された円筒型の濾過ドラム150が設けられている。そして、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120の外部に設けられた浄化クーラント貯留槽190に排水口を通じて排出され、浄化クーラント貯留槽190に一旦貯留された後にポンプ(図示していない)などで吸い上げられて工作機械などで再利用される。
他方、濾過ドラム150を透過しない残留切粉は、ヒンジベルト140により、再び、掬い上げられ、切粉排出口128から排出される。このような濾過ドラム150は、次第に濾過フィルター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(図示していない)を設け、この液体噴出手段から浄化クーラントを噴射し、濾過フィルター表面に付着した切粉を吹き飛ばしている。
次に、本実施例の主要部である濾過ドラム150の構造およびコンベヤフレーム120と濾過ドラム150とのシール構造について図2乃至図4に基づいて説明する。円筒型の濾過ドラム150は、図4に示すように、その開口部の両端部にドラム側環板156を有しており、このドラム側環板156間に複数のドラム棒151が固設されている。そして、図2、3に示すように、外周面に不織布などからなる濾過フィルター152が巻回されて、大口径のホースバンド154によって、ドラム側環板156に締め付け固定されている。さらに、ドラム側環板156には、濾過ドラム150を回転軸180に軸受182を介して軸支するための3本のスポークを備えたドラム支持リング153がボルト157によって螺設されている。そして、片側のドラム支持リング153には、ヒンジベルト140の無端循環軌道の一部に内接して濾過ドラム150を回転させるためのスプロケット歯155が突設されている。軸受182は、ボルト183によりドラム支持リング156の中央に螺設されている。
ドラム支持リング153の外側面とコンベヤフレーム120の内側面との間に内周側凸部と外周側凸部を有する断面凹形状の樹脂製成形体であるリング状摺動部材160が配設されている。そして、このリング状摺動部材160の内周側凸部と外周側凸部の両方の先端部がドラム支持リング153の外側面と全周にわたって当接している。さらに、リング状摺動部材160の内周側凸部と外周側凸部の内側にリング状ブラシシール161が配設され、このリング状ブラシシール161の先端がドラム支持リング153の外側面に全周にわたって摺接している。そして、ドラム支持リング153には、リング状摺動部材160へ浸入する切粉を減少させるために切粉浸入抑制板158が固設されている。
また、コンベヤフレーム120の内側面とリング状摺動部材160との間にリング状弾性部材162が配設され、このリング状弾性部材162の弾性力によりリング状摺動部材160がドラム支持リング153の外側面に全周にわたって付勢されている。リング状弾性部材162には、構成の簡略化、コストの低減の観点から、市販のOリングを用いることが好ましい。
なお、リング状摺動部材160を構成する材質としては、強度、摩擦抵抗などの観点から、ポリアセタール、ポリアミド、PE、PTFEなどを用いることが好ましい。また、リング状ブラシ161を構成する材質としては、耐久性などの観点から、PP、ポリアミド、PVC、PET、PBT、PPS、アラミド繊維などを用いることが好ましい。
以上のように、本発明の実施例1である切粉分別排出装置100は、濾過ドラム150の両端部にドラム支持リング153が固設され、ドラム支持リング153の外側面とコンベヤフレーム120の内側面との間に樹脂製のリング状摺動部材160が配設され、リング状摺動部材160がドラム支持リング153の外側面の全周にわたって当接し、リング状摺動部材160の内周側凸部と外周側凸部の内側にリング状ブラシシール161が配設され、リング状ブラシシール161の先端がドラム支持リング153の外側面に全周にわたって摺設していることによって、リング状摺動部材160の強度が高く摩耗抵抗が小さくなるので、リング状摺動部材160の耐久性が向上する。
さらに、リング状ブラシシール161がフィルタ効果を奏するため、細かな切粉の漏出を防止することができる。また、リング状ブラシシール161がシール部の寸法変化に追従することができるため、シール部の寸法変化に柔軟に対応する優れたシール特性が実現できる。
そして、リング状摺動部材160が、内周側凸部と外周側凸部とを有する断面凹形状の成形体であることによって、樹脂製の2つの凸部の先端がシール面に常に接触するように押圧されるため、隙間が小さくなり、大きな切粉の漏出が抑制される。
加えて、コンベヤフレーム120の内側面とリング状摺動部材160との間にOリングからなるリング状弾性部材162が配設され、リング状弾性部材162の弾性力によりリング状摺動部材160がドラム支持リング153の外側面に全周にわたって付勢されていることによって、リング状摺動部材160を適度な押圧力で全周にわたって均一に付勢することができるので、より一層、優れたシール特性が実現できる。
次に、本発明の実施例2の切粉分別排出装置について、図面に基づいて説明する。実施例2の切粉分別排出装置は、リング状摺動部材の断面形状が実施例1の切粉分別排出装置と異なるだけで、その他の基本的な装置構成は全く同じであるから、シール部分の拡大図を図5として示すと共に、実施例1の切粉分別排出装置と同一部材に付した符号を100番台から200番台に書き換えることにより、その説明を省略する。
実施例2の切粉分別排出装置に用いたリング状摺動部材260は、実施例1のリング状摺動部材160の内周側凸部がない断面L字形状をしている。そして、リング状摺動部材260の凸部の内側にリング状ブラシシール261が配設され、その先端がドラム支持リング253の外周面に全周にわたって摺接している。
実施例2の切粉分別排出装置は、以上のような構成をしているため、リング状摺動部材260の成形が簡単であり、リング状ブラシシール261の取付が容易に行えるという利点を有している。
実施例1の切粉分別排出装置の概略側面図。 図1の矢視II−II線における断面図。 図2のIII部の拡大図。 濾過ドラムのシール構造の分解立体図。 実施例2の切粉分別排出装置のシール部の拡大図。 従来の切粉分別排出装置の概略側面図。 図6の矢視VII−VII線における断面図。
100、 300 ・・・ 切粉分別排出装置
110 ・・・ 投入口
120、220、320 ・・・ コンベヤフレーム
122 ・・・ (コンベヤフレームの)水平床板
124 ・・・ (コンベヤフレームの)前方傾斜板
126 ・・・ (コンベヤフレームの)後方傾斜板
321 ・・・ (コンベヤフレームの)搬送側傾斜フレーム
322 ・・・ (コンベヤフレームの)排出部フレーム
323 ・・・ (コンベヤフレームの)戻り側傾斜フレーム
324 ・・・ (コンベヤフレームの)水平床面フレーム
325 ・・・ (コンベヤフレームの)テール部フレーム
326 ・・・ (コンベヤフレームの)側面フレーム
327 ・・・ (コンベヤフレームの)点検窓
128、 328 ・・・ (コンベヤフレームの)切粉排出口
329 ・・・ (コンベヤフレームの)排水口
130、 330 ・・・ 混濁クーラント貯留槽
140、 340 ・・・ ヒンジベルト
141、 341 ・・・ (ヒンジベルトの)上側走行部
142、 342 ・・・ (ヒンジベルトの)前方周回端部
143、 343 ・・・ (ヒンジベルトの)下側走行部
144、 344 ・・・ (ヒンジベルトの)後方周回端部
150、 350 ・・・ 濾過ドラム
151、251、351 ・・・ (濾過ドラムの)ドラム棒
152、252、352 ・・・ (濾過ドラムの)濾過フィルタ
153、253、353 ・・・ ドラム支持リング
154、254、354 ・・・ (濾過ドラムの)ホースバンド
155、255、355 ・・・ (濾過ドラムの)スプロケット歯
356 ・・・ Oリング
360 ・・・ 仕切板
156、256 ・・・ ドラム側環板
157、257 ・・・ ボルト
158、258 ・・・ 切粉侵入抑制板
160、260 ・・・ リング状摺動部材
161、261 ・・・ リング状ブラシ
162、262 ・・・ リング状弾性部材
170、 370 ・・・ 駆動スプロケット
172、 372 ・・・ 従動スプロケット
174 ・・・ 駆動モータ
180 ・・・ 回転軸
182 ・・・ 軸受
183 ・・・ ボルト
B ・・・ 切粉回収箱
D ・・・ 混濁クーラント
K ・・・ 切粉

Claims (5)

  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が投入される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と、前記混濁クーラントを濾過して浄化クーラントとする円筒型の濾過ドラムと、前記コンベヤフレーム内を循環走行し前記切粉を掬い上げコンベヤフレームの頭部に設けられた切粉排出口から外部に排出するコンベヤとを有する切粉分別排出装置において、
    前記濾過ドラムの両端部にドラム支持リングが固設され、該ドラム支持リングの外側面と前記コンベヤフレームの内側面との間に樹脂製のリング状摺動部材が配設され、該リング状摺動部材が前記ドラム支持リングの外側面の全周にわたって当接し、
    前記リング状摺動部材の内周側にリング状ブラシシールが配設され、該リング状ブラシの先端が前記ドラム支持リングの外側面に全周にわたって摺設していることを特徴とする切粉分別排出装置。
  2. 前記リング状摺動部材が断面凹形状の成形体であるとともに、該断面凹形状を構成する内周側凸部と外周側凸部の両方の先端部が前記ドラム支持リングの外周面の全周にわたって当接し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。
  3. 前記リング状ブラシシールがリング状摺動部材の凹部に全周にわたって固定されていることを特徴とする請求項2に記載の切粉分別排出装置。
  4. 前記コンベヤフレームの内側面とリング状摺動部材との間にリング状弾性部材が配設され、該リング状弾性部材の弾性力により前記リング状摺動部材がドラム支持リングの外側面に全周にわたって付勢されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1つに記載の切粉分別排出装置。
  5. 前記リング状弾性部材がOリングであることを特徴とする請求項4に記載の切粉分別排出装置。
JP2009035758A 2009-02-18 2009-02-18 切粉分別排出装置 Active JP5362384B2 (ja)

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