JP6218390B2 - 回転ドラム及び回転ドラムの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、クーラント液に含まれるスラッジから金属成分を回収する回転ドラム及び回転ドラムの製造方法に関する。

金属材料、特に鉄鋼材料に代表される磁性材料の研磨加工、切削加工等において、クーラント液とともに排出されるスラッジ状の切削屑、切粉等は、液分と分離させて回収する。切削屑、切粉等は様々な形状を有しているため、回収効率の観点から種々の磁気分離(回収)装置が開発されている。

例えば切粉は、粉状であるために容易に集合して液分を含みやすい。したがって、スラッジの液分の分離に優れた磁気分離装置が要求される。例えば特許文献１には、従来の回転ドラム型磁気分離装置が開示されている。図１は、従来の回転ドラム型磁気分離装置の構成を示す回転ドラムの回転軸に直交する面での断面図である。

図１に示すように、従来の回転ドラム型磁気分離装置は、箱型の本体１内にクーラント液を溜め置く液溜め部２が設けられている。そして、液溜め部２を二分するように、本体１の中央部近傍に回転ドラム３が略水平方向に軸支されている。回転ドラム３は、ステンレス鋼等の非磁性材からなる円筒体をなしており、外周面に複数の磁石４、４、・・・を所定の配列で配置してある内筒５を、外筒９の内部に同軸に固定してある。複数の磁石４、４、・・・は、クーラント液に含まれる切削屑、切粉等を磁着させることができるように、回転ドラム３の外周面に所定の磁束を発生させるよう、磁極が配置されている。

特許文献１では、回転ドラム３の液溜め部２に浸漬する部分から頂上部までの間、すなわち回転ドラム３の外周の略４分の３に相当する部分に対応する内筒５に、複数の磁石４、４、・・・が配置されている。残りの略４分の１に相当する部分には内筒５に磁石４、４、・・・が配置されておらず、磁力が作用しないように構成されている。

磁石４、４、・・・の磁力によって液溜め部２の底部にて外筒９の外周面に磁着された切削屑、切粉等は、外筒９の回転に伴って回転ドラム３の頂上部へと搬送され、頂上部を通過した時点で磁石４、４、・・・の磁力による磁着力から解放され、回転ドラム３に当接するスクレパー７にて掻き取られて回収される。回転ドラム３の頂上部近傍には、ゴム等の弾性体を表面に配してある絞りローラ６が設けられており、所定の押圧で回転ドラム３の外筒９の外周面に当接されている。外筒９と絞りローラ６との間を磁着されたスラッジが通過することにより、スラッジの液分が絞り取られ、回転ドラム３の頂上部を通過した時点、すなわち磁石４の磁力が及ばない位置にて切削屑、切粉等のみが分離回収される。

特開２０００−０７９３５３号公報

回転ドラム型磁気分離装置には、研磨加工で発生した切粉等だけでなく、切削加工で発生した切削屑、切粉等も投入される。切削加工で発生した切削屑、切粉等は、研磨加工で発生した切粉等と比較して大きく、外筒９の外周面に磁着させることは容易である。しかし、外筒９の外周面に生じている、磁石４、４、・・・の磁力による磁着力が、外筒９の外周面の摩擦力よりも大きい場合、切削屑、切粉等が回転ドラム３の頂上部への搬送途上で停滞するおそれがあるという問題点があった。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、切削加工で発生した切削屑、切粉等が投入された場合であっても、切削屑、切粉等を回転ドラムの頂上部へ確実に搬送することができ、回収漏れを防止することができる回転ドラム及び回転ドラムの製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために第１発明に係る回転ドラムは、外周面側の極性が異なるよう、複数の磁石を交互に配置した内筒と、該内筒の周囲を回転する、非磁性材からなる外筒とを有し、前記内筒の磁着力によりスラッジを前記外筒に磁着させつつ、前記外筒を回転させて、スラッジを前記外筒の外周面による摩擦力で搬送する回転ドラム型磁気分離装置に用いる回転ドラムであって、レーザ加工により前記外筒の外周面に、周囲に溝部を有し、先端が前記外筒の円筒部よりも突出する突起部が一又は複数形成され、前記磁着力が前記摩擦力よりも大きい位置に停滞しているスラッジを搬送可能としていることを特徴とする。

第１発明では、外周面側の極性が異なるよう、複数の磁石を交互に配置した内筒と、該内筒の周囲を回転する、非磁性材からなる外筒とを有し、内筒の磁着力によりスラッジを外筒に磁着させつつ、外筒を回転させて、スラッジを外筒の外周面による摩擦力で搬送する。レーザ加工により外筒の外周面に、周囲に溝部を有し、先端が外筒の円筒部よりも突出する突起部が一又は複数形成され、磁着力が摩擦力よりも大きい位置に停滞しているスラッジを搬送可能としている。これにより、外筒の外周面に生じている、磁石による磁着力が、外筒の外周面の摩擦力より大きい場合であっても、回転ドラムの頂上部への搬送途上で停滞している切削屑、切粉等を、突起部により回転ドラムの頂上部まで搬送することができる。したがって、切削加工の後工程であっても切削屑、切粉等を確実に回収することが可能となる。
次に、上記目的を達成するために第２発明に係る回転ドラムは、外周面側の極性が異なるよう、複数の磁石を交互に配置した内筒と、該内筒の周囲を回転する、非磁性材からなる外筒と、前記外筒の外周面に所定の押圧で当接されている絞りローラとを有し、前記内筒の磁着力によりスラッジを前記外筒に磁着させつつ、前記外筒を回転させて、スラッジを前記外筒の外周面による摩擦力で搬送するとともに、前記外筒と前記絞りローラとの間をスラッジが通過することによりスラッジの液分を搾り取る回転ドラム型磁気分離装置に用いる回転ドラムであって、レーザ加工により前記外筒の外周面に、周囲に溝部を有し、先端が前記外筒の円筒部よりも突出する突起部が一又は複数形成され、前記磁着力が前記摩擦力よりも大きい位置に停滞しているスラッジを搬送可能としていることを特徴とする。
第２発明では、外周面側の極性が異なるよう、複数の磁石を交互に配置した内筒と、該内筒の周囲を回転する、非磁性材からなる外筒と、外筒の外周面に所定の押圧で当接されている絞りローラとを有し、内筒の磁着力によりスラッジを前記外筒に磁着させつつ、外筒を回転させて、スラッジを外筒の外周面による摩擦力で搬送するとともに、外筒と絞りローラとの間をスラッジが通過することによりスラッジの液分を搾り取る。レーザ加工により外筒の外周面に、周囲に溝部を有し、先端が外筒の円筒部よりも突出する突起部が一又は複数形成され、磁着力が摩擦力よりも大きい位置に停滞しているスラッジを搬送可能としている。これにより、外筒の外周面に生じている、磁石による磁着力が、外筒の外周面の摩擦力より大きい場合であっても、回転ドラムの頂上部への搬送途上で停滞している切削屑、切粉等を、突起部により回転ドラムの頂上部まで搬送することができる。また、スラッジの液分を十分搾り取ることもできる。したがって、切削加工の後工程であっても切削屑、切粉等を確実に回収することが可能となる。

また、第３発明に係る回転ドラムは、第１又は第２発明において、前記突起部は、前記外筒に直線状に形成されていることを特徴とする。

第３発明では、突起部は、外筒に直線状に形成されているので、磁力に抗して摩擦力により搬送することが困難であった、サイズの大きな切削屑、切粉等をより確実に回転ドラムの頂上部へと搬送することが可能となる。

また、第４発明に係る回転ドラムは、第１乃至第３発明のいずれか１つにおいて、前記突起部は、前記外筒の回転軸に対して所定の角度をなすように形成されていることを特徴とする。

第４発明では、突起部は、外筒の回転軸に対して所定の角度をなすように形成されているので、回転ドラムに当接するスクレパーにて切削屑、切粉等を掻き取る場合の摩擦抵抗を軽減することができ、スクレパーの耐久性を高めることが可能となる。

また、第５発明に係る回転ドラムは、第１乃至第４発明のいずれか１つにおいて、前記突起部は、前記外筒の回転軸を中心として互いに対称となる位置に形成されていることを特徴とする。

第５発明では、突起部は、外筒の回転軸を中心として互いに対称となる位置に形成されているので、回転ドラムの頂上部まで搬送することのできなかった切削屑、切粉等を突起部により回転ドラムの頂上部まで搬送することが可能となる。

次に、上記目的を達成するために第６発明に係る回転ドラムの製造方法は、外周面側の極性が異なるよう、複数の磁石を交互に配置した内筒と、該内筒の周囲を回転する、非磁性材からなる外筒とを有し、前記内筒の磁着力によりスラッジを前記外筒に磁着させつつ、前記外筒を回転させて、スラッジを前記外筒の外周面による摩擦力で搬送する回転ドラム型磁気分離装置に用いる回転ドラムの製造方法であって、レーザ加工により前記外筒の外周面に、周囲に溝部を有し、先端が前記外筒の円筒部よりも突出する突起部を形成することを特徴とする。

第６発明では、外周面側の極性が異なるよう、複数の磁石を交互に配置した内筒と、該内筒の周囲を回転する、非磁性材からなる外筒とを有し、内筒の磁着力によりスラッジを外筒に磁着させつつ、外筒を回転させて、スラッジを外筒の外周面による摩擦力で搬送する。レーザ加工により外筒の外周面に、周囲に溝部を有し、先端が外筒の円筒部よりも突出する突起部を形成する。これにより、外筒の外周面に生じている、磁石による磁着力が、外筒の外周面の摩擦力より大きい場合であっても、回転ドラムの頂上部への搬送途上で停滞している切削屑、切粉等を、突起部により回転ドラムの頂上部まで搬送することができる。したがって、切削加工の後工程であっても切削屑、切粉等を確実に回収することが可能となる。

本発明によれば、回転ドラムの表面に生じている、磁石による磁着力が、外筒の外周面の摩擦力より大きい場合であっても、回転ドラムの頂上部への搬送途上で停滞している切削屑、切粉等を、突起部により回転ドラムの頂上部まで搬送することができる。したがって、切削加工の後工程であっても切削屑、切粉等を確実に回収することが可能となる。

従来の回転ドラム型磁気分離装置の構成を示す回転ドラムの回転軸に直交する面での断面図である。 回転ドラムの磁束密度の分布を示す例示図である。 本発明の実施の形態に係る回転ドラムの外筒の突起部の構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る回転ドラムの外筒の突起部の他の構成を示す、回転ドラムの回転軸に直交する面での模式断面図である。 本発明の実施の形態に係る回転ドラムの外筒の突起部の他の構成を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る回転ドラムの外筒の突起部の他の構成を示す模式図である。

以下に、本発明を実施の形態を示す図面に基づいて詳細に説明する。本発明の実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置の構成は、図１に示す従来の回転ドラム型磁気分離装置と同様である。すなわち、本実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置は、箱型の本体１内にクーラント液を溜め置く液溜め部２が設けられ、研磨加工後、あるいは切削加工後の切削屑、切粉等を含むスラッジが混入している使用済みクーラント液は、投入口１０から液溜め部２へ投入される。

液溜め部２を二分するように、本体１の中央部近傍に回転ドラム３が略水平方向に回転することが可能に軸支されている。回転ドラム３は、ステンレス鋼等の非磁性材からなる円筒体をなしており、外周面に複数の磁石４、４、・・・を所定の配列で配置してある内筒５を、外筒９の内部に外筒９と同軸に固定してある。複数の磁石４、４、・・・は、使用済みクーラント液に含まれる磁性体である切削屑、切粉等を磁着させることができるように、外筒９の外周面に所定の磁束を発生させるよう、極性が配置されている。なお、図１に示す「Ｎ」、「Ｓ」は、それぞれ磁石４の外筒９の外周面側の極性を示している。

図１では、回転ドラム３の液溜め部２に浸漬する部分から頂上部までの間、すなわち回転ドラム３の外周の略４分の３に相当する部分に対応する内筒５に、複数の磁石４、４、・・・が配置されている。残りの略４分の１に相当する部分には内筒５に磁石４、４、・・・が配置されておらず、磁力が作用しないように構成されている。

磁石４、４、・・・の磁力によって液溜め部２の底部にて回転ドラム３の外筒９の外周面に磁着された磁性体である切削屑、切粉等は、外筒９の回転に伴って回転ドラム３の頂上部へと搬送され、頂上部を通過した時点で磁石４、４、・・・による磁着力から解放され、外筒９に当接するスクレパー７にて掻き取られて回収される。回転ドラム３の頂上部近傍には、ゴム等の弾性体を表面に配してある絞りローラ６が設けられており、所定の押圧で回転ドラム３の外筒９の外周面に当接されている。外筒９と絞りローラ６との間を磁着された切削屑、切粉等を含むスラッジが通過することにより、スラッジの液分が絞り取られ、回転ドラム３が頂上部を通過した時点、すなわち磁力が及ばない位置にて切削屑、切粉等のみが分離回収される。

絞りローラ６の回転ドラム３の外周面との当接面に用いる弾性体としては、ＣＲ（クロロプレン）系ゴム、ＮＢＲ（ニトリル）系ゴム等の弾性体を用いるのが主流であるが、例えばポリエステルポリオールを主成分とした未架橋のポリウレタン材を用いても良い。

複数の磁石４、４、・・・は、磁極が互いに交互になるように配置されており、外筒９の外周面から出ている磁束は不連続となっている。図２は、回転ドラム３の磁束密度の分布を示す例示図である。図２の「疎」、「密」は、それぞれ磁束密度の大きい部分、小さい部分を示している。

図２に示すように、複数の磁石４、４、・・・は内筒５の外周面に配置されており、外周面側の磁極がそれぞれＳ極、Ｎ極、Ｓ極、・・・と互いに交互になるように配置されている。このように配置することで、磁石４の正面と、磁石４、４の間の間隙部とでは、磁束密度に差異が生じる。例えば磁束密度の大きい部分と小さい部分とが生じる。したがって、磁束密度の大小により、外筒９と切削屑、切粉等との間の摩擦力の方が磁着力よりも小さい部分が生じる可能性もある。

そして、外筒９と切削屑、切粉等との間の摩擦力の方が、磁着力よりも小さい部分が生じた場合、例えば図２の「密」と示されている部分の近傍では、外筒９が回転したときであっても、切削屑、切粉等は隣接する磁石４、４の間に磁着したまま停滞し、回転ドラム３の頂上部へと搬送されない。したがって、分離回収することができないおそれがあるという問題点があった。

そこで、本実施の形態に係る回転ドラム型磁気分離装置では、回転ドラム３の外筒９の外周面に直線状の突起部を設けている。図３は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３の外筒９の突起部の構成を示す模式図である。図３（ａ）は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３の外筒９の突起部３１の構成を示す斜視図であり、図３（ｂ）は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３の外筒９の突起部３１の構成を示す部分断面図である。

図３（ａ）に示すように、突起部３１は、回転ドラム３の外筒９の外周面１１に、外筒９の回転軸と平行に直線状に形成されている。実際にはレーザ加工等により、図３（ｂ）に示すように、周囲に溝部を有し、先端が外筒９の円筒部１１ａよりも突出する形状の突起部を一端側から他端側まで連続して形成することで、直線状の突起部３１が形成される。この場合、レーザ加工により溝部３１ａ及び突起部３１が形成される。もちろん、突起部３１の高さｈは、外筒９の直径に比べて十分に小さく、絞りローラ６の表面を傷つけることがない程度であることが好ましい。直線状の突起部３１を形成することにより、磁着力の方が摩擦力より大きい部分に停滞して搬送することができなかったスラッジ状の切削屑、切粉等を、突起部３１により確実に回転ドラム３の頂上部へと搬送することができる。

図３では、直線状の突起部３１を１本だけ設けているが、もちろんこれに限定されるものではない。図４は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３の外筒９の突起部３１の他の構成を示す、回転ドラム３の回転軸に直交する面での模式断面図である。

図４（ａ）は、図３と同様、回転ドラム３の外筒９の外周面に直線状の突起部３１を１本設けてある。これに対して、図４（ｂ）は、外筒９の回転軸を中心として互いに対称となる位置に、２本の直線状の突起部３１ａ、３１ｂを設けてある。同様に、図４（ｃ）は、外筒９の回転軸を中心として互いに対称となる位置に、４本の直線状の突起部３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを設けてある。ただし、突起部３１の本数が増加することにより、絞りローラ６にかかる負担が増大し、絞りローラ６の耐久性の低下につながるおそれもある。したがって、直線状の突起部３１は最大でも４本にとどめることが好ましい。

また、直線状の突起部３１は、外筒９の回転軸と平行ではなく、回転軸に対して所定の傾斜角度を有していても良い。図５は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３の外筒９の突起部３１の他の構成を示す模式図である。図５（ａ）及び図５（ｂ）は、本実施の形態に係る回転ドラム３の外筒９の突起部３１の他の構成を示す斜視図であり、図５（ｃ）は、本実施の形態に係る回転ドラム３の外筒９の突起部３１の他の構成を示す模式図である。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、突起部３１ａと突起部３１ｂとは、外筒９の回転軸を中心として対称となる位置に直線状に形成されている。また、突起部３１ａ、３１ｂは、外筒９の回転軸に対して角度θだけ傾斜している。突起部３１ａ、３１ｂが角度θ傾斜していることにより、スクレパー７で切削屑、切粉等を掻き取る場合の摩擦抵抗を軽減することができ、スクレパー７の耐久性を高めることが可能となる。

なお、突起部３１ａ、３１ｂが外筒９の回転軸となす角度θは、可能な限り小さい方が好ましく、１度から５度の間であることがより好ましい。角度θが大きすぎると、外筒９の回転による搬送中にスラッジ状の切削屑、切粉等を取りこぼす可能性が高まるからである。

また、突起部３１は回転軸に対して一定の傾斜角度を有する直線状に形成することに限定されるものではない。図６は、本発明の実施の形態に係る回転ドラム３の外筒９の突起部３１の他の構成を示す模式図であり、回転軸に対して異なる傾斜角度を有する直線を連続して形成したものである。図６（ａ）は、本実施の形態に係る回転ドラム３の外筒９の突起部３１をＶ字状に形成している。このようにＶ字状に形成することにより、外筒９の回転による搬送中にスラッジ状の切削屑、切粉等を取りこぼす可能性が低くなる。

また、図６（ｂ）は、本実施の形態に係る回転ドラム３の外筒９の突起部３１をジグザグ状に形成している。このようにジグザグ状に形成することによっても、外筒９の回転による搬送中にスラッジ状の切削屑、切粉等を取りこぼす可能性が低くなる。

以上のように本実施の形態によれば、外筒９の外周面に生じている、磁石４、４、・・・による磁着力が、外筒９の外周面の摩擦力より大きい場合であっても、回転ドラム３の頂上部への搬送途上で停滞している切削屑、切粉等を、突起部３１により回転ドラム３の頂上部まで搬送することができる。したがって、切削加工の後工程であっても切削屑、切粉等を確実に回収することが可能となる。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において上記実施の形態に種々の変更、例えば突起部３１の配置の変更、突起部３１の形成方法の変更等を付加した形態で実施することが可能である。

２ 液溜め部
３ 回転ドラム
４ 磁石
５ 内筒
６ 絞りローラ
９ 外筒
３１、３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ 突起部

Claims (6)

1. 外周面側の極性が異なるよう、複数の磁石を交互に配置した内筒と、該内筒の周囲を回転する、非磁性材からなる外筒とを有し、
   前記内筒の磁着力によりスラッジを前記外筒に磁着させつつ、前記外筒を回転させて、スラッジを前記外筒の外周面による摩擦力で搬送する回転ドラム型磁気分離装置に用いる回転ドラムであって、
   レーザ加工により前記外筒の外周面に、周囲に溝部を有し、先端が前記外筒の円筒部よりも突出する突起部が一又は複数形成され、
   前記磁着力が前記摩擦力よりも大きい位置に停滞しているスラッジを搬送可能としていることを特徴とする回転ドラム。
2. 外周面側の極性が異なるよう、複数の磁石を交互に配置した内筒と、該内筒の周囲を回転する、非磁性材からなる外筒と、前記外筒の外周面に所定の押圧で当接されている絞りローラとを有し、
   前記内筒の磁着力によりスラッジを前記外筒に磁着させつつ、前記外筒を回転させて、スラッジを前記外筒の外周面による摩擦力で搬送するとともに、前記外筒と前記絞りローラとの間をスラッジが通過することによりスラッジの液分を搾り取る回転ドラム型磁気分離装置に用いる回転ドラムであって、
   レーザ加工により前記外筒の外周面に、周囲に溝部を有し、先端が前記外筒の円筒部よりも突出する突起部が一又は複数形成され、
   前記磁着力が前記摩擦力よりも大きい位置に停滞しているスラッジを搬送可能としていることを特徴とする回転ドラム。
3. 前記突起部は、前記外筒に直線状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転ドラム。
4. 前記突起部は、前記外筒の回転軸に対して所定の角度をなすように形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の回転ドラム。
5. 前記突起部は、前記外筒の回転軸を中心として互いに対称となる位置に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の回転ドラム。
6. 外周面側の極性が異なるよう、複数の磁石を交互に配置した内筒と、該内筒の周囲を回転する、非磁性材からなる外筒とを有し、
   前記内筒の磁着力によりスラッジを前記外筒に磁着させつつ、前記外筒を回転させて、スラッジを前記外筒の外周面による摩擦力で搬送する回転ドラム型磁気分離装置に用いる回転ドラムの製造方法であって、
   レーザ加工により前記外筒の外周面に、周囲に溝部を有し、先端が前記外筒の円筒部よりも突出する突起部を形成することを特徴とする回転ドラムの製造方法。

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