JP5489231B2 - クーラント処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械から排出される金属等の異物（切粉）が混入したクーラント（以下、ダーティクーラントと称す）を受け、クーラントから金属等の切粉を分離するクーラント処理装置に関する。

工作機械では、切削工具、研削工具及び被加工材料等を冷却するために、クーラントが用いられている。クーラント処理装置は、工作機械から排出されるダーティクーラントから、切粉を一次的処理として分離するが、クーラントのリサイクル性の向上のため、分離された切粉に対しての脱水性の高い効果が要求される。

例えば、特許文献1及び2のクーラント処理装置によれば、切粉をスクレーパーにより処理槽から排出勾配に沿って掻き上げられた先に、処理槽に向けてやや傾斜した脱水台を設け、切粉が脱水台に一次滞留している間に、切粉に含まれるクーラントを処理槽に傾斜角を用いて戻すことにより脱水を行う。特許文献３のクーラント処理装置も、特許文献１及び２と同様に、脱水台に一次滞留させるものであるが、スクレーパーの回転方向が異なるため、切粉の脱水台からの掻き落とす構成が付加されている。

また、これらの特許文献は、切粉を集めて傾斜を利用して自然落下による水切を行うものであるが、特許文献4によれば、圧縮エアを用いたものが開示される。すなわち、特許文献4の脱水機は、脱水濾過ベルト上にドレン液を落とし、圧縮エアで脱水濾過ベルトを通して水分を脱水させる。

さらに、特許文献５には、特許文献３と同様のスクレーパーの回転方向であるが、特許文献３とは相違してコンベア上で切粉を搬送するのではなく、搬送経路に配置されたスクリーン上をスクレーパーで引きずりながら搬送する。この搬送している最中にスクリーンの傾斜を利用して脱水を行う。

特許２７９５５８１号公報 特開２００９−４５５６２号公報 特開２００６−２６８３８号公報 特開２００８−２８９９９４号公報 特開２０１０−１７３０２１号公報

クーラントを含む切粉を集積させて水切時間を設けてやるとクーラントが集まり脱水しやすい状態になり、特許文献４のように、圧縮エアという別動力を利用せずに脱水が可能である。従って、特許文献１乃至３に開示されるように、切粉を一次滞留させることにより脱水を促進させる方がコスト面、設備面で望ましい。特許文献１及び２の技術によれば、スクレーパーにより運び上げられてきた新たな切粉に押されて、古い切粉が回収される。一方、特許文献３の技術によれば、駆動軸のカムに連動してスイング板を動作させるものであるため、新しく滞留しようとする切粉をふるい落とすことになる。また、スイング板の可動部に切粉が入ると可動しなくなる恐れもある。

本発明は、特許文献３や５に開示にされるような、スクレーパーの搬送方向を有するクーラント処理装置において、脱水性能をさらに向上させたクーラント処理装置を提供することを目的とする。

本発明のクーラント処理装置は、工作機械からの切粉を含むクーラントをコンベアケースの投入口からコンベアケース内に導入し、リターン側とテールエンド側との間で当該コンベヤケース内を循環走行する多数のスクレーパーにより異物を引き上げ、コンベヤケース内のクーラントの液面より高い位置に設けられたリターン側の排出口から排出するクーラント処理装置において、リターン側からテールエンド側の経路が、テールエンド側からリターン側への経路の下側に位置するように前記スクレーパーを巡回させるコンベア駆動機構と、リターン側であって前記スクレーパーが移動する軌跡の下側に位置し、前記スクレーパーが反転する過程で落下した異物及びクーラントを受け止め、下り勾配を有する底面を提供する底面材と、前記底面材に受け止められ下り勾配の底面を落下してくる前記異物を堆積するために前記底面材の面上から立ち上がった堰と、前記堰と底面材の間に設けられたクーラントを通す孔と連通し、前記コンベアケース内に向けて下り勾配のまま連通しクーラントを戻すパイプとを有し、前記排出口は、前記スクレーパーが前記テールエンド側に戻る軌跡において前記堰よりも下流に位置し、前記堰を越えた異物を排出するものであることを特徴とする。

本発明によれば、リターン側とテールエンド側との間で当該コンベヤケース内を循環走行する多数のスクレーパーにより切粉を引き上げ、コンベヤケース内のクーラントの液面より高い位置に設けられたリターン側の排出口から排出するクーラント処理装置において、切粉を滞留し、堆積時間の経過により脱水を行う過程で溜まりすぎた切粉を、スクレーパーが崩すことにより、滞留する切粉の量を制限することができる。

また、下り勾配を有する底面材上で切粉を滞留することに加えて、転動輪により移動されるスクレーパーの円弧軌跡に沿った曲面上にも、切粉を滞留させれば、切粉の堆積時間をより長く確保することができる。

図１に、本実施例によるクーラント処理装置１を示す。図中Ａは側面図、Ｂは平面図である。クーラント処理装置１は、ダーティクーラントを投入口２０で受けて、コンベアケース１０内のクーラント液面より高い位置に設けられた排出口４から排出する。

コンベアケース１０内には、コンベヤケース１０の左右壁に沿って無端状のサイドチェーン１２が夫々設けられている。左右のサイドチェーン１２はコンベヤケース１０の先端側（以下、テールエンドＴ側と称する）に設けられた従動用の転輪１１（以下、従動輪と称す）と後端側（以下、リターンＲ側と称する）に設けられた駆動用の転輪６（以下、駆動輪と称す）の間で循環する。リターンＲ側からテールエンドＴ側のサイドチェーン１２の経路は、テールエンドＴ側からリターンＲ側に至る経路の下側に位置するように駆動されている。図においては、サイドチェーン１２は、図中Ｃに示すように、時計回りに回転している。左右のサイドチェーン１２の間には等間隔を空けて多数のスクレーパー１３が取り付けられており、これらサイドチェーン１２、従動輪１１、駆動輪６によりコンベヤ駆動機構を構成している。この構成により、駆動輪６側では、スクレーパー１３は上から下へ下降し、従動輪側１１では下から上へ上昇する。

サイドチェーン１２が、従動輪１１から駆動輪６へ戻る経路の直下には、リターンＲ側に亘って多数の孔が開けられた多孔板（パンチング鋼板等）の荒取り手段１４（以下、スクリーンと称する）が、サイドチェーン１２に一定間隔を保った状態で設けられている。スクリーン１４の各孔の口径は、３〜５ｍｍ程度である。スクリーン１４は、コンベアケース１０を上下段に分割するように投入口２０から排出口４までの間に設けられており、スクレーパー１３の走行と干渉しない限りにおいては、コンベアケース１０の全域に亘って設けても良い。また、スクリーン１４の孔は、コンベアケース１０内のクーラント液面の直上全域に設けるのが少なくとも望ましく、投入口２０から排出口４までの全域に設けても良い。逆に、投入口２０に対向する箇所のみでも良い。

スクレーパー１３は、サイドチェーン１２を挟んで上下にワイパブレード１３ａ、１３ｂを有している。コンベアケース１０の底面側を走行する際には外周側のワイパブレード１３ｂが当該底面を掃き、またスクリーン側を走行する際には内周側のワイパブレード１３ａがスクリーン１４の切粉を掻き取る。外周側のワイパブレード１３ｂはコンベアケース１０底面には接した状態でなく、隙間が開いており、文字通りクーラントを介して掃く状態である。両ワイパブレード１３ａ、ｂは、サイドチェーン１２の走行方向に対して夫々のワイプ面を垂直に配している。また、両ワイパブレード１３ａ、ｂの間にサイドチェーン１２の走行方向とは逆方向に向けこれに平行な保持板１３ｃを有しており、スクレーパー１３は全体として側面視Ｔ字状をしている。

クーラントを貯留するコンベヤケース１０は、長さ方向にＴ、Ｗ、Ｄ、Ｒの４つの領域に分離できる。領域Ｔは従動輪１１が設けられているテールエンドであり、この範囲ではサイドチェーン１２は折り返され、スクレーパー１３は上昇する。これに追従するようにコンベヤケース１０の底面から弧を描いた返し板１０ａが設けられている。外周側のワイパブレード１３ｂは返し板１０ａに接しながら、コンベヤケース１０の底部の切粉を掬い上げる。

図中Ｗで示される領域は、工作機械から切粉を含んだクーラントを受ける領域である。この領域Ｗでは、サイドチェーン１２はコンベアケース１０内クーラントの液面に対して水平に走行する。領域Ｗは、水平搬送する領域であり、他の領域と比較して長い領域である。この領域Ｗのほぼ全域にスクリーン１４の多数孔が設けられているため、工作機械から受けたダーティクーラントは、ある箇所の孔が詰まっていても、他の箇所からコンベアケース１０下段に導入される。また、この詰まりも常時稼動するスクレーパー１３により、目詰まりが解消される。

領域Ｔと領域Ｗの境界付近の位置Ｐがスクリーン１４の始点となる。領域Ｔにおいてワイパブレード１３ｂに保持された切粉は、位置Ｐにおいてワイパブレード１３ｂが直立するため、以降の走行工程においてスクリーン１４上に落下する。

図中Ｄで示される領域は、サイドチェーン１２を水平に対して角度θ１の勾配で上昇させる部分である。コンベヤケース１０のクーラント液位は、満水時でもスクリーン１４が浸かる程度の液位（クーラントが自然消失により減少した場合は、スクリーン１４以下の液位）であり、領域Ｄにおいてワイパブレード１３ａによりスクリーン１４上の切粉は、クーラント内から浮上する。そして、この領域を移動する間に、スクリーン１４の孔を通して切粉に付着したクーラントは、スクリーン１４の勾配を伝わって或いは多数孔を通してコンベヤケース１０の下段に落下する。このように、従動輪１１から駆動輪６に戻る経路をクーラントの液面側としているため、クーラントの液面から直ちに切粉をクーラントから引き上げることができる。そのため、切粉を排出口4から排出するまでの距離を、クーラントの底から引き上げるよりもサイドチェーン１２の上下の間隔に対応する距離だけ短くすることができる。また、クーラント量自体が自然消失等により減少した場合は、領域Ｗのスクリーン１４がクーラント液面から出現するため、領域Ｗの範囲もあわせて、切粉からのクーラント分離に利用できる。

領域Ｒは、駆動輪６が設けられたリターンの領域であり、スクリーン１４上の切粉を排出口４から落下させ排出する領域である。駆動輪６によりスクレーパー１３は下降する軌跡をとる。３２は、駆動輪６の軸ケースであり、調整用螺子３２ａにより図中イ方向に左右動する。これにより、サイドチェーン１２のテンションが調整される。

図２に、リターン側の内部を説明するために断面拡大図を示す。スクリーン１４は、勾配の角度θ１よりも小さい角度θ２の勾配を持つスクリーン１４ａに連続している。スクリーン１４ａは、駆動輪６の軸７を超えて、駆動輪６で送られるスクレーパー１３の移動と干渉しない位置まで伸びている。駆動輪６の下側であって、駆動輪６によりスクレーパー１３が下降してくる図中右側においては、曲面３１を持つ第１の脱水板３０が設けられている。第１の脱水板３０は、図中イ方向に移動可能である。これは、駆動輪６が調整用螺子３２ａにより移動可能とされる方向と同様であり、位置の調整された駆動輪６に対して、第１の脱水板３０の曲面３１の孤を同心に位置付けることができるようにするためである。このように、第１の脱水板３０の位置を駆動輪６に対して調整した場合、駆動輪６で送られるスクレーパー１３の円弧状の移動軌跡の外側に一定の間隔を開けて曲面３１が存在するものとなる。この間隔は、曲面３１に堆積させる切粉の量に応じて決められる。

スクレーパー１３の移動軌跡において、第１の脱水板３０よりも下流側（図中右）には、第２の脱水板４０が設けられている。第２の脱水板４０は、コンベアケース１０側に向けて角度θ３の下り勾配を持つ底面を提供する底面材４１とこの勾配に連続して、コンベアケース１０内に内空が連通したパイプ４３と、底面材４１に対して板材により形成された切粉の堰４２とを有している。図３は、第２の脱水板４０の斜視図である。堰４２は、下辺４２ａに表から裏に貫通する小さな溝４２ｂが多数設けられている。この溝４２ｂは幅および高さは切粉が入らない程の小さなものである。堰４２が下辺４２ａを底面材４１の面上、スクレーパー１３の移動軌跡上の下流に矢印ロのように立ち上げたとき、溝４２ｂが切粉の滞留域となる表側の空間Ｑと、裏側の空間Ｖとを連通する。また、堰４２の上辺４２ｃが、空間Ｑを形成する堰の上辺となる。底面材４１は、第１の脱水板３０がイ方向へ移動する範囲において、常に曲面３１の最下部３１ａの下にかかるような長さの底面を有している。パイプ４３は、底面材４１が提供する底面の下り勾配のまま、中空の内部に連通し、コンベアケース１０に連通させている。

図２に戻り、第２の脱水板４０よりもさらに下流には、切粉を排出する排出口４が設けられている。なお、図中２1及び２２は、サイドチェーン１２を案内するガイドである。ガイド２２は、スクリーン１４ａ上においても、角度θ１のままサイドチェーン１２を案内する。

コンベヤケース１０における動作について説明する。投入口２０からダーティクーラントが投入されると、スクリーン１４上に切粉が捕捉される。これをワイパブレード１３ａで掻き取りリターンＲ側に搬送して、排出口４から落下させる。スクリーン１４上に落下したクーラント中の切粉のうち、スクリーン１４の孔の目開き以下の切粉は、スクリーン１４を抜けて下段に落ちる。スクレーパー１３のワイパーブレード１３ａは、スクリーン１４上を掻き取りながらリターンＲ側に、切粉を搬送する。

図４は、リターンＲ側の動作を説明する図である。スクレーパー１３が切粉とともにスクリーン１４上を上昇し領域Tに達すると、ガイド２２がスクリーン１４ａ上においても角度θ１のままチェーン１２を案内するため、勾配１４ａにおいてスクレーパー１３から切粉が脱落して、スクリーン１４ａに堆積される。スクリーン１４ａ上に堆積された切粉は、新たにスクレーパー１３により追加される切粉に押されて次第に勾配１４ａを上っていく。この間に、切粉が集積されて水切時間が持たれ、クーラントは矢印ハのように勾配１４、１４ａを伝わってコンベアケース１０に戻る（図４Ａ）。

勾配１４ａを上昇し駆動軸７を超えた位置に達した切粉は、後から追加される切粉に押し出され或いは、駆動輪６により方向を反転している最中のスクレーパー１３のワイパーブレード１３ａに接触して、第1の脱水板３０の曲面３1に落下する（図４Ｂ）。曲面３１に対しても切粉が付着して滞留が起こり、滞留の期間切粉の脱水が行われる。クーラントは、曲面３１を伝わり第２の脱水板４０へ流れる。滞留した切粉は自重により剥離し下流に落下するが、さらに堆積した切粉は駆動輪６により移動するスクレーパー１３のワイパーブレード１３ｂが接触して剥離する。このように、第１の脱水板３０の曲面３１を持たせているので堆積した切粉を予期せぬほど堆積する前に掻き落とすことができる。

曲面３1に落下した切粉は、さらに第２の脱水板４０上へ堆積する。第２の脱水板４０は、堰４２により、切粉の滞留が行われる。この間に、堰４２の設けられた溝４２ｂからクーラントが分離され、中空のパイプ４３を経てコンベアケース１０に戻される。堰４２に滞留した切粉は、新たな切粉が追加されると、或いはスクレーパー１３のワイパーブレード１３ｂに接触すると堰４２の上辺４２ｃを越えて、排出口４から落下する（図４Ｃ）。パイプ４３が設けられるのは、排出口４から落下される切粉とクーラントを分離するためである。

以上のように本実施例によれば、切粉を滞留し、堆積時間の経過により脱水を行うことが出来る。一方、切粉を堆積させすぎると切粉が予期せぬ方向に流れ出し、切粉だまりを形成し、二次的トラブルの原因となる。例えば、切粉の堆積により、点検窓よりコンベア運転状況が確認できなくなったり、スクレーパーと切粉が噛み込みコンベアがロックするなどの、二次的トラブルが発生する。本実施例によれば、第１、第２の脱水板３０、４０においてもいずれも最終的には、スクレーパー１３が滞留した切粉を崩しており、滞留する切粉の量を制限することができる。

第２の脱水板４０の底面材４１の面は、均一角度θ３の勾配である必要はなく、コンベアケース１０に向けてクーラントが流れる勾配であればよい。

クーラント処理装置１の一部断面図である。 クーラント処理装置１のリターン側の拡大断面図である。 クーラント処理装置１の第２の脱水装置の拡大図ある。 動作を説明する図である。

１ クーラント処理装置
４ 排出口
６ 駆動輪
１０ コンベアケース
１１従動輪
１２ サイドチェーン
１３ スクレーパー
１３ａ 、ｂ ワイパーブレード
１４ スクリーン
２０ 投入口
３０ 第１の脱水板
４０ 第２の脱水板

Claims (3)

1. 工作機械からの切粉を含むクーラントをコンベアケースの投入口からコンベアケース内に導入し、リターン側とテールエンド側との間で当該コンベヤケース内を循環走行する多数のスクレーパーにより異物を引き上げ、コンベヤケース内のクーラントの液面より高い位置に設けられたリターン側の排出口から排出するクーラント処理装置において、
   リターン側からテールエンド側の経路が、テールエンド側からリターン側への経路の下側に位置するように前記スクレーパーを巡回させるコンベア駆動機構と、
   リターン側であって前記スクレーパーが移動する軌跡の下側に位置し、前記スクレーパーが反転する過程で落下した異物及びクーラントを受け止め、下り勾配を有する底面を提供する底面材と、
   前記底面材に受け止められ下り勾配の底面を落下してくる前記異物を堆積するために前記底面材の面上から立ち上がった堰と、
   前記堰と底面材の間に設けられたクーラントを通す孔と連通し、前記コンベアケース内に向けて下り勾配のまま連通しクーラントを戻すパイプとを有し、
   前記排出口は、前記スクレーパーが前記テールエンド側に戻る軌跡において前記堰よりも下流に位置し、前記堰を越えた異物を排出するものであることを特徴とするクーラント処理装置。
   
2. 請求項１のクーラント処理装置において、前記リターン側のスクレーパーの反転は転動輪により行われるものであり、転動輪により移動されるスクレーパーの円弧軌跡に沿った曲面を有し、かつ前記底面材の上まで伸びた脱水板を有することを特徴とするクーラント処理装置。
   
3. 請求項２のクーラント処理装置において、テールエンド側からリターン側へ至るスクレーパーの経路の下側に配置され、スクレーパーが摺動することにより切粉をリターン側に案内するスクリーンを有し、
   前記転動輪の軸の手前から前記軸を超えた位置までの前記スクリーンの上昇角度は、前記コンベヤケース内のクーラントの液面からリターン側に前記スクレーパーとともに異物を引き上げるスクリーンの上昇角度よりも小さい角度を持ち、当該小さい角度を持つスクリーンで切粉を一時滞留させることを特徴とするクーラント処理装置。