JP6557305B2

JP6557305B2 - 濾過装置

Info

Publication number: JP6557305B2
Application number: JP2017172178A
Authority: JP
Inventors: 徹新原
Original assignee: コイケエンジニアリングアンドサービス株式会社
Priority date: 2017-09-07
Filing date: 2017-09-07
Publication date: 2019-08-07
Anticipated expiration: 2037-09-07
Also published as: JP2019042719A

Description

本発明は、旋盤、マシニングセンタ等の工作機械のクーラントタンクに装備される濾過装置に関する。

従来、この種の工作機械において、工作物の加工時に使用された切削液は、切り屑と共にチップコンベヤへ流し込まれ、該チップコンベヤで、工場内における占有面積を小さくすべく工作機械の下方に一部を配置させたクーラントタンク内の汚濁槽へ流入される。

汚濁槽内には金網状の回転式ドラムを横臥配置し、該ドラムの外側から内側へ切削液が流入することで切り屑と分離する様に構成された濾過装置を設置している。

濾過装置にて切り屑と分離された切削液は、クーラントタンク内で汚濁槽と区画すると共に、ドラム内と連通する様に形成された清浄槽に排出され、該清浄槽から切削液供給装置によって工作機械の切削液として再使用される（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２２００７号公報

上記濾過装置では、耐用期間の経過による劣化等によって所望の濾過機能を達成できなくなった時にドラムを交換するが、この場合、クーラントタンクが工作機械の下方に配置されていることや、ドラム自体が比較的大型であったり、ドラムの交換のために分解が必要な部品が多かったりなど作業が甚だ面倒で手間を要するといった課題を有している。

そこで、本発明では、切り屑処理に使用されるチップコンベヤや切削液を濾過するドラムなどの大型設備に比して、濾過能力が劣ることがなく、設置スペースを飛躍的に削減できる濾過装置を提供することを目的としている。

上記課題に鑑み、本発明に係る濾過装置は、円筒状のフィルタで中心を共有する内槽と外槽に区画形成した円柱型の濾過タンクを設け、該濾過タンクの内槽に開設した上端開口部をクーラントタンクの清浄槽に接続すると共に、内槽の閉塞された下端よりも下方に設けた外槽の下端中心に切り屑を貯留するスラッジポットを接続し、外槽内に使用済み切削液を圧入するクーラントポンプを介してクーラントタンクの汚泥槽を濾過タンクの上端側部に接続し、該上端側部に設けた使用済み切削液の圧入口に連続する円弧状の下り流路を外槽内の上端に形成し、該外槽内の下り流路下方にフィルタに回転自在に遊嵌した螺旋羽根を設け、該螺旋羽根の外周縁と外槽内周面の間隙を所定の最大切り屑よりも大きく設定すると共に、螺旋羽根の内周縁とフィルタ外周面の間隙を所定の最小切り屑よりも小さく設定したことを特徴とする。
また、螺旋羽根は、これをフィルタに遊嵌した状態において、フィルタの中心軸線上で、該中心軸線と螺旋羽根上端とが直角に交わる点と、中心軸線と螺旋羽根下端とが直角に交わる点とを結んだ長さを、フィルタの上下端に螺旋羽根の上下端が摺接可能と成す様に周設した上下フランジの間隔よりも短く設定し、該上下フランジは、螺旋羽根の外径よりも小径と成したことを特徴とする。

要するに本発明は、上記構成より成るので、クーラントポンプの運転で濾過タンクの外槽に圧入口を通じて圧入された汚泥槽内の使用済み切削液は、先ず円弧状の下り流路を通過することにより、螺旋下降流となって旋回しながら流下し、下り流路下方の螺旋羽根に案内され、螺旋羽根をフィルタを中心に回転させることができる。
そして、螺旋羽根の回転により、外槽内全体の使用済み切削液は、一連の螺旋下降流となって外槽の内周面に沿って下方へ流動し、この間に使用済み切削液中の比重の大きい切り屑は螺旋羽根の回転で生じた遠心力により分離されると共に、外槽の内周面に付着しながら下降する様に下方へ螺旋誘導され、外槽下部に沈殿されてスラッジポットに貯留される。
この際、螺旋羽根の外周縁と外槽内周面の間隙を所定の最大切り屑よりも大きく設定しているため、螺旋羽根と外槽との間に切り屑は挟まることなく通過できるため、螺旋羽根は何らの支障無く回転を維持できる。
また、比重の大きい切り屑が上記の様に螺旋羽根で分離された使用済み切削液は、フィルタ内に圧入されフィルタを通過することで濾過され、濾過済み切削液として内槽に流入し、その上端開口部を通じて清浄槽へ流動する。
フィルタを通過できずその外周面に付着した細かい切り屑は、螺旋羽根の内周縁とフィルタ外周面の間隙が所定の最小切り屑よりも小さく設定されていることから、螺旋羽根とフィルタとの間に噛み込まれて、螺旋羽根の回転を阻むことはなく、螺旋羽根の内周縁で掻き落とすことができ、この掻き落とされた切り屑は螺旋羽根上に載置され、該螺旋羽根の回転によって外槽下部に繰り出し給送でき、スラッジポット内へ排出できるため、フィルタ外周面の目詰まりを防止できる。
よって、本発明によれば、クーラントタンクの汚泥槽と清浄槽との間に濾過タンクとクーラントポンプを配管接続するだけのため、従来の大型設備に比し設置スペースを飛躍的に削減できる。
また、外槽内で回転する螺旋羽根により比重の大きい切り屑を遠心分離して下方へ螺旋誘導でき、比重の大きい切り屑が螺旋羽根で分離された使用済み切削液をフィルタで濾過するため、回転式ドラムで濾過する従来品に比し濾過能力が劣ることがなく、しかもフィルタ外周面に付着した切り屑を回転する螺旋羽根で掻き落として下方給送できるため、フィルタの寿命を延ばすことができ、フィルタのランニングコストを大幅に低減できる。

螺旋羽根は、これをフィルタに遊嵌した状態において、フィルタの中心軸線上で、該中心軸線と螺旋羽根上端とが直角に交わる点と、中心軸線と螺旋羽根下端とが直角に交わる点とを結んだ長さを、フィルタの上下端に螺旋羽根の上下端が摺接可能と成す様に周設した上下フランジの間隔よりも短く設定したので、上下フランジ間にフィルタに回転自在に遊嵌した状態の螺旋羽根を保持できる。
また、上下フランジは、螺旋羽根の外径よりも小径と成したので、上フランジは、これよりも上方から送り出される螺旋下降流を妨げることがなく、該螺旋下降流によって螺旋羽根をフィルタを中心に回転させられ、下フランジは螺旋羽根によってフィルタ外周面から掻き取られて給送されてくる切り屑を停滞させることなく、スラッジポットへ排出させることができる等その実用的効果甚だ大である。

濾過装置の一使用例を示す概略図である。濾過タンクの正面図である。濾過タンクの側面図である。濾過タンクの分解斜視図である。濾過タンクの縦部断面図である。図５のＡ−Ａ断面図である。図５のＢ−Ｂ断面図である。図５のＣ−Ｃ断面図である。図５のＤ−Ｄ断面図である。濾過時の切削液の流れを示す図である。

以下本発明の実施の一形態例を図面に基づいて説明する。
図１に示す様に、本発明に係る濾過装置１は、工作機械に装備されたクーラントタンクCTにおいて、該クーラントタンクCT内を仕切板で区画した汚泥槽DCT と清浄槽CCT との間に配管接続し、汚泥槽DCT 内の使用済み切削液DCを圧入濾過することにより切り屑と分離して得られた濾過済み切削液CCを清浄槽CCT へ吐出する。

この濾過装置１は、円筒状のフィルタ２で中心を共有する内槽３と外槽４に区画形成した円柱型の濾過タンク５を設けている。
尚、図２、３では濾過タンク５内を明確に表すため、濾過タンク５（外槽４）を示す外形線を仮想線（二点鎖線）で示す。

フィルタ２は、多孔質セラミックを所定肉厚を有する円筒状に形成したもの、或いは積層金網を円筒状に形成して多孔質構造と成したものなど、円筒状で所定の濾過機能と剛性を有するものであれば何ら限定されない。

また、フィルタ２には、所定幅の帯板をつるまき線状に形成した（図示例では右巻きの）螺旋羽根６を回転自在に遊嵌している。

螺旋羽根６は、これをフィルタ２に遊嵌した状態において、フィルタ２の中心軸線上で、該中心軸線と螺旋羽根６上端6aとが直角に交わる点と、中心軸線と螺旋羽根６下端6bとが直角に交わる点とを結んだ長さ（螺旋羽根６の全長）を、フィルタ２の上下端に螺旋羽根６の上下端6a、6bが摺接可能と成す様に周設した上下フランジ７、7aの間隔よりも短く設定し、該上下フランジ７、7aは、螺旋羽根６の外径よりも小径と成している。

さらに、螺旋羽根６の外周縁と外槽４内周面の間隙を使用済み切削液DC中で所定の最大切り屑よりも大きく設定すると共に、螺旋羽根６の内周縁とフィルタ２外周面の間隙を使用済み切削液DC中で所定の最小切り屑よりも小さく設定している。

濾過タンク５は、所定容積を有する円筒状の胴部８の上下口の夫々に上蓋９と下蓋10をリングパッキン11で以て水密状に接合している。

濾過タンク５の上端である上蓋９は、内槽３と外部に連通する直角流路12と、外槽４と外部に連通する円弧（図示例では優弧）状の下り流路13を設けている（図６〜８参照）。

直角流路12は、上蓋９の底部の中心軸線上に設けた内槽連通口14と、上蓋９の一側部（図２、５において左側部）に開設した濾過済み切削液CCの吐出口15とを直角に連通して成り、上蓋９の底部において、内槽連通口14の周囲には内槽３（フィルタ２）の上方開口端部を嵌合支持する環状の凹部16を設け、又上蓋９の上部の中心部位には直角流路12に連通する貫通孔17を設けている。

そして、上蓋９の他側部（図２、５において右側部）には、吐出口15と同一直線上にあり、且つ隔壁18にて吐出口15と遮断された使用済み切削液DCの圧入口19を設けている。

下り流路13は、圧入口19奥方の隔壁18近傍に設けた圧入口19との連通孔19ａを始端として凹部16周囲に平面視右回り（図６では左回り）に上蓋９底部に凹設した優弧状の溝であって、該溝の底となる上部をその始端から終端に向かって徐々に下向きに傾斜させることにより、外槽４内の上端に圧入口19に連続する一連の下降流路を構成している。

下蓋10は皿状に形成され、その中心にねじ孔からなる排出口20を設けると共に、該排出口20の上方には、フィルタ２を載置してフィルタ２内側の内槽３下端を閉塞する円盤状の底板21を配置している。

底板21は、下蓋10の内側周縁の四方から中心に向かって上方突設した脚部22で支持されている。

底板21の中心には、軸棒23を上方垂直に立設し、該軸棒23は、その先端に設けた雄ねじ部23ａが上蓋９の貫通孔17を貫通突出している。

そして、上蓋９上で雄ねじ部23ａをロックナット24により締結することで、上蓋９と下蓋10間に胴部８を、凹部16と底板21間に螺旋羽根６を遊嵌したフィルタ２を、挟着一体化する。

これにより、濾過タンク５は、胴部８内をフィルタ２で内外槽３、４に区画し、内槽３と直角流路12を連通すると共に、外槽４と下り流路13を連通し、外槽４内の下り流路13下方には、フィルタ２に遊嵌した螺旋羽根６を配している。

尚、上蓋９は、ロックナット24との間に介在したリングパッキン25により貫通孔17を水密閉塞し、又フィルタ２の上下開口端部と、凹部16及び底板21との間をリングパッキン26で以てシールしている。

また、濾過タンク５において、上蓋９上部右側より圧入口19内に連通する様に開設したねじ孔27には、圧力計28の計測部を水密状に螺挿し、該圧力計28を外槽４に接続し、外槽４内の圧力を確認する様に成している。

さらに、内槽３の閉塞された下端（底板21）よりも下方の外槽４下端（下蓋10）中心に有する排出口20には、濾過装置１で使用済み切削液DCから分離した切り屑を貯留するスラッジポット29をボール弁30を介して着脱自在に接続している。

このスラッジポット29は、切り屑の貯留量が視認できる透明プラスチック製の胴部29ａを有し、切り屑が所定量貯留した時に、ボール弁30を閉じ、該ボール弁30よりスラッジポット29を離脱し、その中の切り屑を取り出す様にしている。

また、内槽３は、これに開設した上端開口部3aと連通する吐出口15に接続した配管31を介して清浄槽CCT に接続している。

そして、圧入口19には、外槽４内に使用済みの切削液DCを圧入するクーラントポンプ32を配管33を介して接続し、該クーラントポンプ32の吸込み側を汚泥槽DCT に接続している。

上記構成の濾過装置１にあっては、クーラントポンプ32の運転で外槽４に圧入口19を通じて圧入された汚泥槽DCT 内の使用済み切削液DCは、先ず円弧状の下り流路13を通過することにより、螺旋下降流となって旋回ながら流下し、下り流路13下方の螺旋羽根６に案内され、螺旋羽根６をフィルタ２を中心に回転させる。

螺旋羽根６は、その全長をフィルタ２の上下端に周設した上下フランジ７、7aの間隔よりも短く設定したので、上下フランジ７、7a間にフィルタ２に回転自在に遊嵌した状態の螺旋羽根６を保持でき、その回転初期と回転終期は、下フランジ7a上を摺接する回転となるが、螺旋下降流によって回転が増して使用済み切削液DCを下方へ押し流す様になると、螺旋羽根６は上昇してその上端が上フランジ７の下面に摺接して回転することになる。

また、上下フランジ７、7aは、螺旋羽根６の外径よりも小径と成しているから、上フランジ７は、これよりも上方から送り出される螺旋下降流を妨げることがなく、該螺旋下降流によって螺旋羽根７をフィルタ２を中心に回転させられ、下フランジ7aは後述する様に螺旋羽根６によってフィルタ２外周面から掻き取られて給送されてくる切り屑を停滞させることなく、スラッジポット29へ排出させられる。

そして、螺旋羽根６の回転により、外槽４内全体の使用済み切削液DCは、一連の螺旋下降流となって外槽４の内周面に沿って下方へ流動し、この間に使用済み切削液DC中の比重の大きい切り屑は螺旋羽根６の回転で生じた遠心力により分離されると共に、外槽４の内周面に付着しながら下降する様に下方へ螺旋誘導され、外槽４下部に沈殿されて排出口27からスラッジポット29に貯留される。

この際、螺旋羽根６の外周縁と外槽４内周面の間隙を使用済み切削液DC中で所定の最大切り屑よりも大きく設定しているため、螺旋羽根６と外槽４との間に切り屑は挟まることなく通過できるため、螺旋羽根６は何らの支障無く回転を維持できる。

また、比重の大きい切り屑が螺旋羽根６で分離された使用済み切削液DCは、フィルタ２内に圧入され、フィルタ２を通過することで濾過され、濾過済み切削液CCとして内槽３に流入し、その上端開口部3aに連通する吐出口15から配管31を通じて清浄槽CCT へ流動する。

フィルタ２を通過できずその外周面に付着した細かい切り屑は、螺旋羽根６の内周縁とフィルタ２外周面の間隙が使用済み切削液DC中で所定の最小切り屑よりも小さく設定されていることから、螺旋羽根６とフィルタ２との間に噛み込まれて、螺旋羽根６の回転を阻むことはなく、螺旋羽根６の内周縁で掻き落とすことができ、この掻き落とされた切り屑は螺旋羽根６上に載置され、該螺旋羽根６の回転によって外槽４下部に繰り出し給送でき、排出口20を通じてスラッジポット29内へ排出できるため、フィルタ２外周面の目詰まりを防止できる。

上記濾過中において、フィルタ２の濾過機能が低下すると、使用済み切削液DCのフィルタ２への浸透量が減少し、外槽４内の圧力が正常値より上昇するため、この圧力上昇が圧力計28で確認された場合には、フィルタ２を交換する。

２フィルタ
３内槽
3a 上端開口部
４外槽
５濾過タンク
６螺旋羽根
７上フランジ
7a 下フランジ
９上端
13 下り流路
19 圧入口
29 スラッジポット
32 クーラントポンプ
CT クーラントタンク
DC 使用済み切削液
CCT 清浄槽
DCT 汚泥槽

Claims

円筒状のフィルタで中心を共有する内槽と外槽に区画形成した円柱型の濾過タンクを設け、該濾過タンクの内槽に開設した上端開口部をクーラントタンクの清浄槽に接続すると共に、内槽の閉塞された下端よりも下方に設けた外槽の下端中心に切り屑を貯留するスラッジポットを接続し、外槽内に使用済み切削液を圧入するクーラントポンプを介してクーラントタンクの汚泥槽を濾過タンクの上端側部に接続し、該上端側部に設けた使用済み切削液の圧入口に連続する円弧状の下り流路を外槽内の上端に形成し、該外槽内の下り流路下方にフィルタに回転自在に遊嵌した螺旋羽根を設け、該螺旋羽根の外周縁と外槽内周面の間隙を所定の最大切り屑よりも大きく設定すると共に、螺旋羽根の内周縁とフィルタ外周面の間隙を所定の最小切り屑よりも小さく設定したことを特徴とする濾過装置。
螺旋羽根は、これをフィルタに遊嵌した状態において、フィルタの中心軸線上で、該中心軸線と螺旋羽根上端とが直角に交わる点と、中心軸線と螺旋羽根下端とが直角に交わる点とを結んだ長さを、フィルタの上下端に螺旋羽根の上下端が摺接可能と成す様に周設した上下フランジの間隔よりも短く設定し、該上下フランジは、螺旋羽根の外径よりも小径と成したことを特徴とする請求項１記載の濾過装置。