JPH1148086A - 切削液の浄化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 切削液の浄化を効果的に行うことのできる切
削液の浄化装置を提供する。 【解決手段】 工作機械１００から排出された切削液か
ら切粉を除去する切粉除去装置２００と、それから排出
され残存切粉を含む切削液が切削液排出通路２０４を介
して導入され、該切削液に渦流を生じさせると共に底部
中心に開口する排出口３０６から切削液を排出する、底
部が擂鉢状の渦流発生タンク３００とを備える切削液の
浄化装置において、渦流発生タンク３００の外周部で切
削液排出通路２０４に向けて所定流量の流体を噴射し前
記渦流発生タンク内の渦流の速度を調整する渦流速度調
整通路３４０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、切削液の浄化装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、工作機械等においては、加工精
度を上げるために、その切削加工の際に、加工部の冷
却、潤滑ないしは切粉の除去等の目的で切削液が供給さ
れている。そして、この一旦使用され切粉等を含む切削
液は、コスト低減の目的のために、切粉等を除去した
後、再利用されるのが通例である。

【０００３】従来、かかる切削液の浄化ないしは切粉回
収装置としては、マグネットセパレータ等により鉄系の
切粉を除去した後、微小切粉を含む切削液をクーラント
タンク等の沈殿漕に導き、ここで切粉を沈殿させ、さら
に、その上澄み液をポンプで汲み上げ、フィルタ等を通
して工作機械に戻すようにした、いわゆる、沈殿式切粉
回収装置が知られている。

【０００４】ところが、かかる沈殿式にあっては、沈殿
漕の底部に沈殿した切粉の腐敗に起因して、切削液が早
期に劣化して多量の廃液を生ずるという問題が存在する
ことから、以下の構成の切粉回収装置が提案されている
（実開平６−１７８４５号参照）。

【０００５】すなわち、これは、工作機械の流出口から
切粉と共に流出する切削液から粗切粉を取り除く粗切粉
除去手段と、粗切粉除去手段から流出する切削液が、内
壁に沿わせて周方向に延在させて設けた配管から円筒形
をなす上部に供給され、下部が下方に向けて次第に縮径
する円錐形をなすクーラントタンクと、クーラントタン
クの底部より流出した切削液から微小切粉を取り除くフ
ィルタと、クーラントタンクの底部から流入口に向けて
切削液を送り込むポンプとを備えた、いわゆる、旋回渦
流式である。そして、さらに、クーラントタンクの中心
部に垂直に挿入され複数の羽根を有する撹拌棒を備える
撹拌機が設けられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の旋回渦流式切粉回収装置は、切粉の沈殿を利用す
るものではないので、切削液の腐敗に起因する問題の解
消は図れるものの、切粉を渦流の中心部に集めるに足る
速度の渦流を得るのに、クーラントタンクの中心部に垂
直に挿入され複数の羽根を有する撹拌棒を備える撹拌機
に依存しているので、渦流の中心においてはその撹拌に
より流れに乱れを生じさせる結果、切粉の回収率が低下
するという問題がある。

【０００７】また、渦流の液面を浮遊する浮上性流動粉
については、特に、回収が困難であるという問題があっ
た。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上述の従来の問
題を解決し、切削液の浄化を効果的に行うことのできる
切削液の浄化装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の一形態になる切削液の浄化装置は、
工作機械から排出された切削液から切粉を除去する切粉
除去装置と、該切粉除去装置から排出され残存切粉を含
む切削液が導入通路を介して外周部に導入され、該切削
液に渦流を生じさせると共に底部中心に開口する排出口
から残存切粉を含む切削液を排出する、少なくとも底部
が擂鉢状の渦流発生タンクとを備える切削液の浄化装置
において、前記渦流発生タンクの外周部で前記導入通路
に向けて所定流量の流体を噴射し前記渦流発生タンク内
の渦流の速度を調整する渦流速度調整手段を設けたこと
を特徴とする。

【００１０】本発明の好ましい形態では、前記切削液の
浄化装置は、さらに、前記排出口に接続され前記残存切
粉を含む切削液を前記切粉除去装置に循環する循環通路
と、前記導入通路および前記渦流速度調整手段の間に開
口し前記工作機械に浄化された切削液を環流する環流通
路とを備えることを特徴とする。

【００１１】本発明の好ましい形態では、前記渦流速度
調整手段は前記環流通路から分岐されて構成されている
ことを特徴とする。

【００１２】本発明の一形態によれば、工作機械から排
出され切粉を含む切削液が切粉除去装置に送り込まれ、
大半の切粉が除去される。そして、残存切粉を含む切削
液は切粉除去装置から排出され、導入通路を介して、該
切削液に渦流を生じさせると共に底部中心に開口する排
出口から切削液を排出する、少なくとも底部が擂鉢状の
渦流発生タンクに導入される。

【００１３】渦流発生タンク内の切削液は渦流をなすの
で、残存切粉はその渦流の中心に集まり、その集められ
た残存切粉を含む切削液が渦流発生タンクの擂鉢状底部
中心に開口する排出口から排出される。またこのとき、
導入通路を介して導入される切削液のみでは、適度な速
度の渦流が得られない場合、渦流速度調整手段により渦
流発生タンクの外周部で前記導入通路に向けて所定流量
の流体が噴射されることで、切粉を渦流の中心部に集め
るに足る適度な速度の渦流に制御される。

【００１４】従って、渦流は渦流発生タンクの外周部に
おける外力によって形成され、その中心部において撹拌
されることがないので、切粉を渦流の中心部に速やかに
集め、沈殿性流動粉または浮上性流動粉にかかわらず、
効果的に切粉の回収が可能である。

【００１５】また、さらに、前記排出口に接続され前記
残存切粉を含む切削液を前記切粉除去装置に循環する循
環通路と、前記導入通路および前記渦流速度調整手段の
間に開口し前記工作機械に浄化された切削液を環流する
環流通路とを備えた本発明の好ましい形態の切削液の浄
化装置では、排出口から排出された切削液は循環通路を
介して切粉除去装置に循環供給され、切削液から再度残
存切粉が除去される。一方、渦流発生タンク内の切削液
の渦流により残存切粉がその渦流の中心に速やかに集め
られた結果、渦流発生タンクの外周部の浄化された切削
液は、この外周部で前記導入通路および前記渦流速度調
整手段の間に開口された環流通路を介して工作機械に環
流され再使用される。しかも、渦流速度調整手段からの
流体の噴射により環流通路の開口付近は吹き払われて清
浄に保たれるので、環流通路に切粉が吸い込まれること
が完全に防止される。なお、再使用される切削液の清浄
度を高めるためには、この浄化液環流通路にフィルタを
配置してもよい。

【００１６】このように、排出口から排出された切削液
を循環通路をを介して切粉除去装置に循環供給し、切削
液から再度残存切粉を除去するようにしたので、フィル
タを用いることなく切粉の除去ができ、その頻繁な交換
ないしは清掃が不要であり、メイテナンスのコストを低
減することができる。また、仮に上述のようにフィルタ
を用いる場合には、その交換ないしは清掃の頻度を著し
く少なくすることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面に記載された例
に基づき、本発明の好ましい実施の形態につき詳細に説
明する。

【００１８】図１は、本発明の一実施の形態にかかる切
削液の浄化装置の全体構成を示す回路図であり、図中に
おいて、１００は切削ないしは研磨加工を行う旋盤等の
工作機械であり、切削液の流入口１０２および流出口１
０４を有している。切削液は流入口１０２から供給さ
れ、工具による加工部位の冷却、潤滑ないしは切粉の流
し作用等を行った後、切粉と共に流出口１０４から排出
される。

【００１９】２００は切粉除去装置であり、工作機械１
００の流出口１０４と通路１０６を介して接続されてお
り、切粉を含む切削液が重力の作用により供給される。
切粉除去装置２００は、例えば、マグネットロータの磁
力により鉄系の切粉を吸着除去するマグネットセパレー
タにて構成される。そして、マグネットロータに吸着さ
れた切粉は切粉排出口２０２から排出され切粉回収トレ
イ２１０に落下して集積される。一方、切粉が除去され
た切削液はある程度の残留切粉と共に導入通路としての
切削液排出通路２０４に排出され、後述する渦流発生タ
ンク３００に流入する。

【００２０】渦流発生タンク３００は、少なくとも底部
が擂鉢状、換言すると、円錐状であればよいが、本実施
の形態では、上方に円筒状の側部３０２、下方に擂鉢状
の底部３０４を備えて構成されている。そして、擂鉢状
の底部３０４の中心である頂点には排出口３０６が形成
されている。さらに、円筒状の側部３０２の内周面に
は、図２に最も良く表されるように、一端が固着され、
該側部の内周面から半径方向内方に徐々に離間してほぼ
周方向に延在する案内板３０８が設けられている。案内
板３０８それ自体が充分な強度を有する場合には必ずし
も必要ではないが、本実施の形態では、側部３０２の内
周面と案内板３０８の上縁とを連結する弧状の支持板３
１０が設けられている。なお、案内板３０８は切削液の
後述する液面より下になるように位置されるのが好まし
いが、その一部が液面より上に存在してもよい。

【００２１】そして、渦流発生タンク３００の排出口３
０６は循環通路３２０により切粉除去装置２００に接続
され、循環通路３２０に設けられたポンプ３２２でもっ
て、渦流発生タンク３００から切粉除去装置２００への
切削液の循環が可能とされている。なお、３２４は循環
通路３２０を流れる切削液の流量、すなわち、循環量を
調節するための流量制御弁であり、自動または手動のい
ずれであってもよい。

【００２２】さらに、上述した切削液排出通路２０４
は、その先端部２０５が渦流発生タンク３００の円筒状
側部３０２の内周面にほぼ沿うように周方向に延在して
設けられており、重力の作用による切削液の切粉除去装
置２００からの流入により、渦流発生タンク３００内で
渦流を発生させる。渦流の旋回方向は、前述の案内板３
０８が半径方向内方に徐々に離間して延在する方向であ
り、先端部２０５は案内板３０８に対し渦流の下流側に
位置されている。

【００２３】また、案内板３０８と円筒状の側部３０２
との間には、浄化液環流通路３３０の一端が開口３３６
され、該浄化液環流通路３３０の他端は工作機械１００
の流入口１０２に接続されている。そして、浄化液環流
通路３３０の開口方向は、渦流を阻害しないように下向
きであるのが好ましい。浄化液環流通路３３０には、渦
流発生タンク３００内の浄化された切削液を吸込み工作
機械１００に供給するためのポンプ３３２、および、ポ
ンプ３３２の下流に浄化液環流通路３３０を流れる切削
液の流量、すなわち、浄化液環流量を調節するための流
量制御弁３３４が設けられている。これは、自動または
手動のいずれであってもよい。

【００２４】一方、浄化液環流通路３３０はそのポンプ
３３２の下流において分岐され、渦流速度調整通路３４
０および調整液供給通路３５０がそれぞれ構成されてい
る。

【００２５】渦流速度調整通路３４０は、その開口端３
４２が案内板３０８と円筒状の側部３０２との間であっ
て、前述の浄化液環流通路３３０の開口端３３６および
切削液排出通路２０４の先端部２０５の渦流旋回方向上
流側に配置されている。そして、開口端３４２の開口方
向は切削液排出通路２０４の先端部２０５の開口方向と
同じく、渦流旋回方向である。渦流速度調整通路３４０
には、該通路を流れる浄化切削液の流量、すなわち、渦
流速度調整流量を調整するための自動または手動の流量
制御弁３４４が設けられている。しかして、切削液排出
通路２０４を介して、重力の作用により切粉除去装置２
００から流入される切削液により発生される渦流発生タ
ンク３００内での渦流の速度が適当でない場合等に、そ
の速度を調整することができる。

【００２６】調整液供給通路３５０は、後述するよう
に、渦流中心に形成される窪みの大きさを制御すること
で、排出口３０６への空気の吸込を防止しようとするた
めのものである。従って、調整液供給通路３５０は渦流
中心、すなわち、渦流発生タンク３００の中心に位置さ
れ、その途中に通路を流れる調整液供給量を調整するた
めの自動または手動の流量制御弁３５２が設けられてい
る。そして、調整液供給通路３５０は先端部が渦流発生
タンク３００の排出口３０６にまで延在され、その下端
部において、管壁に軸線方向に真っ直ぐな複数のスリッ
ト３５４が形成されている。スリット３５４は上端が渦
流の窪んだ液面よりも若干上側に露出する程度であり、
下端が渦流発生タンク３００の排出口３０６にまで至っ
ている。スリットのこのような条件をみたす限り、調整
液供給通路３５０と循環通路３２０とは、図４に示すよ
うに、一体に形成してもよい。また、スリットは軸線方
向に真っ直ぐに形成するのに限られず、スパイラル状に
形成されてもよい。

【００２７】次に、上記構成になる本発明の実施の形態
の作用につき説明する。

【００２８】工作機械１００において、切削液を供給し
つつ加工が行われると、切粉が発生し、これが切削液と
共に流出口１０４から排出される。切粉を含む切削液は
通路１０６を介して重力の作用により切粉除去装置とし
てのマグネットセパレータ２００に流下する。鉄系を主
として多少の砥粒を含む切粉の大半は、切削液流内に部
分的に浸漬されて回転しているマグネットロータの磁力
により吸着除去される。但し、その除去割合は切削液の
流量ないしは流速に対応して異なり、流量が多いときの
除去率は約８０％、少ないときは約９０％であった。マ
グネットロータに吸着された切粉は切粉排出口２０２か
ら排出され切粉回収トレイ２１０に落下して集積され
る。

【００２９】一方、切粉が除去された切削液はある程度
の残留切粉と共に切削液排出通路２０４に排出され、自
然落下により渦流発生タンク３００に流入する。前述の
ように、切削液排出通路２０４の先端部２０５は渦流発
生タンク３００の円筒状側部３０２の内周面にほぼ沿う
ように周方向に延在して設けられているので、重力の作
用による切粉除去装置２００からの流入により、渦流発
生タンク３００内で渦流を発生させる。なお、切削液排
出通路２０４から流入される切削液により発生される渦
流発生タンク３００内での渦流の速度が適当でないとき
には、後述するが、渦流速度調整通路３４０から適度に
調整された速度の切削液を供給することにより渦流速度
を調整する。

【００３０】適度な速度を有する渦流においては、切粉
の内、比較的重い沈殿性流動粉は、図５に示すように、
渦流発生タンク３００の内周面に付着することなく流速
の小さい渦流の中心底部に集められ、ポンプ３２２の駆
動により、スリット３５４および排出口３０６から循環
通路３２０を経て、再度、切粉除去装置２００に送られ
る。

【００３１】一方、切粉の内、比較的軽く液面に浮遊す
る浮上性流動粉も渦流により、図５に示すように、その
中心上部に集まる。該中心上部に集まった浮上性流動粉
は、調整液供給通路３５０に形成されたスリット３５４
を介して、調整液供給通路３５０内を流動している切削
液中にに取り込まれ、沈殿性流動粉の場合と同様に、排
出口３０６から循環通路３２０を経て、再度、切粉除去
装置２００に送られる。このようにして、切削液中の残
留切粉は渦流発生タンク３００内から取り除かれる。

【００３２】そして、再度、切粉除去装置２００に送ら
れた切削液中の切粉は、上述した割合で除去されるの
で、例えば、工作機械１００から新規の切削液の流入が
ないと仮定した場合、渦流発生タンク３００と切粉除去
装置２００との閉鎖ループ内で切削液を数回循環するこ
とになり、切削液中の切粉を殆ど取り除くことができ
る。これは、例えば、工作機械１００の作動を停止す
る、交代勤務制の場合の交代時、または、休日等におい
て、工作機械１００を停止した状態で、ポンプ３２２の
みを駆動させておけば、人力を必要とすること無く、切
削液を浄化することができるということを意味する。

【００３３】また、渦流発生タンク３００内で渦流旋回
している切削液は、その旋回中に、上述のように沈殿性
流動粉および浮上性流動粉が共に渦流の中心方向に移動
されるので、渦流発生タンク３００の外周部、特に、切
削液排出通路２０４の先端部２０５から周方向に最遠の
外周部においては、切粉の含有率は低下している。しか
も、渦流発生タンク３００の側部３０２の内周面には、
半径方向内方に徐々に離間してほぼ周方向に延在する案
内板３０８が設けられており、この案内板３０８と円筒
状の側部３０２との間においては、切粉の含有率はさら
に低下する。しかして、ポンプ３３２が駆動されること
により、この最も切粉の含有率の小さな部位に開口端３
３６を有する浄化液環流通路３３０を介して、浄化され
た切削液が汲み上げられ、工作機械１００の流入口１０
２に供給され再使用される。

【００３４】なお、工作機械１００に供給される浄化さ
れた切削液が、工作機械１００における加工に要求され
る清浄度に満たない場合には、必要に応じて、浄化液環
流通路３３０にフィルタを設けるようにしてもよい。

【００３５】さらに、本実施の形態では、浄化液環流通
路３３０にポンプ３３２により汲み上げられた切削液
は、そのポンプ３３２の下流において浄化液環流通路３
３０から分岐された渦流速度調整通路３４０および調整
液供給通路３５０に供給されるよう構成されている。

【００３６】これは渦流発生タンク３００に発生される
渦流は、その中心部において適度な液面の窪みを有しな
い限り、換言すると、適度な渦流の速度を有しない限
り、浮上性流動粉および沈殿性流動粉の両者を渦流の中
心部に集めることができないという発明者等の実験によ
る知見に基づくものである。かかる観点から、前述のよ
うに、切削液排出通路２０４から流入される切削液によ
り発生される渦流発生タンク３００内での渦流の速度が
適当であるときには、渦流速度調整通路３４０は必ずし
も必要ではないが、適当な速度を切粉除去装置２００か
らの落差のみで得ることは容易でない。そこで、渦流速
度調整通路３４０を設け、その吐出流量を流量制御弁３
４４により制御することにより容易に適度な渦流の速度
を得るようにしているのである。なお、本実施の形態で
は、渦流速度調整通路を浄化液環流通路３３０から分岐
し、切削液を噴射するようにしたが、これに限らず、空
気等の流体を別系統から噴射するようにしてもよい。

【００３７】また、上述のように、浮上性流動粉および
沈殿性流動粉の両者を渦流の中心部に集めるに足る速度
の渦流を得て、これをポンプ３２２にて吸引すると、渦
流の中心に空気管が形成されて、空気が循環通路３２０
内に吸い込まれ、その結果、渦流の液面に多量の泡が発
生するという事実も判明した。このような泡が発生する
と、渦流が消滅し、上述の浮上性流動粉および沈殿性流
動粉の両者を渦流の中心部に集めることができず切粉の
回収率が低下する。そこで、調整液供給通路３５０を設
け、その通過流量を流量制御弁３５２により制御するこ
とにより渦流の大きさを調整可能にすると共に空気の吸
込を防止するようにしているのである。そして、沈殿性
流動粉はスリット３５４の下部から、浮上性流動粉はス
リット３５４の上部から調整液供給通路３５０または循
環通路３２０に吸い込まれる。

【００３８】さらに、図６に過流速度調整手段の他の例
を示す。本例は案内板３０８、過流発生タンク３００の
側部３０２、側部３０２の内周面と案内板３０８の上下
縁とをそれぞれ連結する弧状の上部支持板３１０および
下部支持板３１２および湾曲板３１４でもってほぼ密閉
された空間を形成し、該空間内に過流速度調整通路３４
０を連通させている。そして、図示のように、湾曲板３
１４と上部および下部の支持板３１０，３１２の一部と
側部３０２の内周面とでもって側部３０２に沿って細長
矩形断面の吐出ダクトを形成し、該吐出ダクトの開口部
３１６から過流速度調整用の流体が吐出されるように構
成されている。なお、浄化液還流通路３３０は延長され
た案内板３０８の背面と吐出ダクトとの間に開口されて
いる。

【００３９】このように構成すると、過流速度調整通路
３４０を介して空間内に供給された切削液または空気等
の流体が、開口部３１６から側部３０２により忠実に沿
って噴射されるので、より少ない流量で効果的に過流の
発生ないしは調整を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる切削液の浄化装置の一実施の形
態を示す回路図である。

【図２】本発明にかかる切削液の浄化装置の渦流発生タ
ンクの一実施の形態を示す斜視図である。

【図３】図２に示す渦流発生タンクの平面図であり、切
粉成分の内の浮上性流動粉の移動の様子を説明するため
のものである。

【図４】図２に示す渦流発生タンクの中心部の拡大断面
図である。

【図５】図２に示す渦流発生タンクの断面図であり、切
粉成分の沈殿性流動粉および浮上性流動粉の移動の様子
を説明するためのものである。

【図６】本発明にかかる切削液の浄化装置の過流速度調
整手段の他の例を部分的に示し、（Ａ）は斜視図、
（Ｂ）は平面図である。

【符号の説明】

１００ 工作機械 １０２ 流入口 １０４ 流出口 ２００ 切粉除去装置（マグネットセパレータ） ２０４ 切削液排出通路（導入通路） ３００ 渦流発生タンク ３０２ 側部 ３０４ 底部 ３０６ 排出口 ３０８ 案内板 ３２０ 循環通路 ３２２ ポンプ ３３０ 環流通路 ３３２ ポンプ ３４０ 渦流速度調整通路 ３５０ 調整液供給通路 ３５４ スリット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工作機械から排出された切削液から切粉
   を除去する切粉除去装置と、 該切粉除去装置から排出され残存切粉を含む切削液が導
   入通路を介して外周部に導入され、該切削液に渦流を生
   じさせると共に底部中心に開口する排出口から残存切粉
   を含む切削液を排出する、少なくとも底部が擂鉢状の渦
   流発生タンクとを備える切削液の浄化装置において、 前記渦流発生タンクの外周部で前記導入通路に向けて所
   定流量の流体を噴射し前記渦流発生タンク内の渦流の速
   度を調整する渦流速度調整手段を設けたことを特徴とす
   る切削液の浄化装置。
2. 【請求項２】 前記切削液の浄化装置は、さらに、前記
   排出口に接続され前記残存切粉を含む切削液を前記切粉
   除去装置に循環する循環通路と、前記導入通路および前
   記渦流速度調整手段の間に開口し前記工作機械に浄化さ
   れた切削液を環流する環流通路とを備えることを特徴と
   する請求項１に記載の切削液の浄化装置。
3. 【請求項３】 前記渦流速度調整手段は前記環流通路か
   ら分岐されて構成されていることを特徴とする請求項２
   に記載の切削液の浄化装置。