JP5047851B2 - 浮遊夾雑物回収装置 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械から排出されるクーラントからスラッジ及び油を回収してクーラントの清浄度を維持する浮遊夾雑物回収装置に関する。

工作機械は、歯具及び被加工品にクーラントを噴出しながらから切削加工を行う。工作機械から排出されるクーラントは、切り屑とともにダーティ槽にて受けられ、ダーティ槽内を巡回するスクレーパコンベアによりかき上げて切屑投棄口から投棄される。クーラントは、ダーティ槽から濾過フィルタにより濾過されてクリーン槽と呼ばれる容器に駐留された後、再び工作機械に送られて再利用される。このような装置において、クリーン槽に駐留されたクーラントには、濾過フィルタを通り抜けたスラッジがまだ含まれている。スラッジは，工作機械で用いられる油と共に、クーラント液面に夾雑物として浮遊するものがある（浮遊スラッジ）。これをこのまま放置すると、油にバクテリアが繁殖し，腐食を生じ，異臭が発生するもととなる。

クーラント液面に浮遊する夾雑物は、クリーン槽内部のクーラントの流れに乗りにくく、クリーン槽に滞留しやすいものである。このような、浮遊する夾雑物をクリーン槽内から取り出すものとして、特許文献１に示されるようなオイルスキマーが知られている。
特開平１１−１７９３５１公報

従来のクリーン槽は角型のものであり、クーラントを浮遊する夾雑物が角部に滞留していた。浮遊する夾雑物を除去するためには、クリーン槽内の角部に夫々、オイルスキマーを設置しなければならなかった。一方、浮遊する夾雑物の回収に適したものとするため、クリーン槽内のクーラントの構造そのものを検討するものは無かった。

本発明の目的は、クリーン槽に浮遊する夾雑物を一箇所に集めて除去する浮遊夾雑物の回収装置を提供することである。

上記目的に鑑み、本発明は、工作機械から排出されたクーラントに浮遊する夾雑物を回収する浮遊夾雑物回収装置において、濾過されたクーラントを流すクリーン配管と、前記クリーン配管が接続され周囲を側壁で囲われたクリーン槽であって、前記クリーン配管の一方側の側壁面が連続して延長されており、かつ前記クリーン配管の壁面が連続した側壁から前記クリーン配管の他方側の壁面に至る周囲の側壁は凹曲面を含む連続的な面として構成されているクリーン槽と、前記クーラント槽の周囲の壁から離れて平面視中央付近に設けられクーラント槽からクーラントを汲み上げて工作機械にクーラントを循環させるポンプと、前記クーラント槽の側壁から前記ポンプを中心として平面視において中心からの距離を縮小させて３／４周の範囲で終端し、かつその高さ方向の底面の位置は前記ポンプの汲み上げ口よりも高く、クーラント液面上まで延在した螺旋状の仕切板と、前記仕切板の終端位置に配置され、クーラント液面から夾雑物を回収するオイルスキマーとを有することを特徴とする。

この構成により、クリーン槽にはポンプを中心とした渦が発生し、螺旋状の仕切板によって夾雑物が渦にのって仕切板の終端位置に集積し、この場所にオイルスキマーが設置されることにより、夾雑物を効率良く回収することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明する。
本実施例において使用されるクーラントは、水を主体とした親水性の液体である。
図１に、本実施例による浮遊夾雑物回収装置１を示す。浮遊夾雑物回収装置１は、図１Ａに破線で示す工作機械２の後方（図中右側）に配置される。工作機械２においては、被加工物にクーラントを供給しながら、切削加工を行う。クーラントと切削により発生した切屑は、ダーティ槽１０の先端部の開口１１に落される。ダーティ槽１０は、工作機械２の後ろ側に伸びており、その内部にはスクレーパを多数設けたスクレーパコンベア（図示せず）が矢印イ方向に周回している。ダーティ槽の底に沈下した切屑をスクレーパでかき出し、工作機械２の後方に位置する切屑投棄口１２までかき上げて、バケット（図示せず）に投棄する。スクレーパの各々は、無端チェーン機構に取付けられており、周回駆動される。

工作機械２の後方において、ダーティ槽１０の両側にクリーン槽が２つに分離されて設けられており、図１Ａ中下側のクリーン槽を第１クリーン槽２０、上側のクリーン槽を第２クリーン槽３０と呼ぶ。第１クリーン槽２０から第２クリーン槽３０へは、ダーティ槽１０の後端においてクリーン配管４０（図１Ｂ参照）が設けられている。第１クリーン槽２０及び第２クリーン槽３０とも、上面視において、角部が曲線となった周壁を有している。第１クリーン槽２０、ダーティ槽１０、第２クリーン槽３０を合わせた幅Ｗ１は、工作機械２の幅W２と等しい或いは小さいものとなっており、これにより、複数の工作機械を縦列に配置した際の設置効率を良くするものとなっている。

第２クリーン槽３０の上下左右における中心付近には、ポンプ３１が設置されており、その後方には、オイルスキマー３４が設置されている。ポンプ３１からは、工作機械２に向けて配管３６が設けられている。ポンプ３１からの配管３６は途中で分岐し、ダーティ槽１０内の濾過ドラム７０、８０に導入されている。

図２は、第２クリーン槽３０側から見た一部断面図である。ダーティ槽１０内部には、スクレーパコンベア６０がイ方向に周回しており、スクレーパコンベア６０は、無端チェーン機構６１にスクレーパ６２を多数設けられている。図において、無端チェーン機構６１は、切屑投棄口１２に設けられたチェーン回転軸６３により回転駆動され、この軸で折り返されて、ダーティ槽１０の先端部の開口１１に向かう。チェーン回転軸は、図１に示される動力源１３が接続されている。ダーティ槽１０の先端部には、従動軸（図示せず）が設けられており、折り返されて周回駆動されるのである。ダーティ槽１０の左右側壁１４、１５には、スクレーパコンベア６０の搬送方向に直交する方向の軸に支持された２台の濾過ドラム７０、８０が設けられている。図では、濾過ドラム７０をダーティ槽から取り外した状態を示している。濾過ドラム７０、８０の一端の周部には、無端チェーン機構６１と噛み合うスプロケット７１、８１が敷設されており、無端チェーン機構６１の周動により回転駆動される。濾過ドラム７０、８０の他端の周部（図２の７７）には、無端チェーン機構６１と噛み合うスプロケットが設けられておらず、単なる円板状となっており、無端チェーン機構６１はその上を滑る状態となっている。濾過ドラム７０、８０は、円筒状に巻かれたシート状フィルタ７２、８２を有しており、ダーティ槽１０に漬って、そのクーラントを円筒内部に濾過するようになっている。

ダーティ槽１０の第１クリーン槽２０側の壁１４には第１クリーン槽２０に至る開口１４４、１４５が設けられている。濾過ドラム８０内に濾過されたクーラントは、スプロケット７１、８１の開口７３、８３及び壁１４の開口１４４、１４５を通して、第１クリーン槽２０に導入される。

ポンプ３１からの配管３６は途中で分岐して、配管３６ａ、７４、８４に接続されている。配管３６ａは、ポンプ３１からクーラントを第２クリーン槽３０内に案内し、周方向に吐出する。一方、配管７４、８４は、夫々濾過ドラム７０、８０の軸となるパイプ管７６、８６に接続して、クーラントを濾過ドラム７０、８０内に送っている。このようにして送られたクーラントは、ノズル（図中、濾過ドラム８０内のノズル８５を示した）から、シート状フィルタの内壁面に向けて噴出させている。パイプ管７６、８６は、第１クリーン槽２０側の壁１４、１５に固定されており、スプロケット７１、８１はパイプ管７６、８６を軸として回転するようにベアリングを介してパイプ管７６、８６に接続されている。

第２クリーン槽は、ポンプ３１の横壁の位置から延びる螺旋状の仕切板４を有している。図３は、図２のＡ−Ａ断面を示す図であって、図に示すように、仕切板はポンプ３１の吸い込み口３１１の位置Ｈ１よりも高い位置Ｈ２を底面として、第２クリーン槽３０にぶら下がるように設置されている。邪魔板７はポンプ３１を取り囲む筒３１ａの側方に取り付けられており、螺旋状の仕切板４の端部５とポンプ３１との間の通路を遮るものである。この邪魔板の底面は仕切板４と同様に、ポンプ３１の吸い込み口３１１よりも高い位置にある。邪魔板７と仕切板４の端部５との間には、隙間６が設けられている。尚、図中、Ｈ３、Ｈ４は、第２クリーン槽３０の最高水位、最低水位を示している。

図４は、ダーティ槽１０から第１、２クリーン槽２０、３０に至るクーラントの流れを示す図である。濾過ドラム７０、８０から開口７３、８３を介して第１クリーン槽２０へ導入されたクーラントは、ガイド板２１により、一端工作機械２側に流れ、その後流れの向きを１８０度転換してクリーン配管４０に向けて流れる方向に転換し、第２クリーン槽３０へ導入される。

クリーン配管４０は、筒状の経路であり、第１クリーン槽２０と第２クリーン槽とを接続している。クリーン配管４０の第２クリーン槽出口付近の断面を２００により示したが、流れるクーラントの断面積（第１の断面積）はＬ１となっている。

第２クリーン槽ではクーラントを工作機械２側へ循環供給するために、第２クリーン槽３０の中央部においてポンプ３１がクーラントを汲み上げている。クリーン配管４０を経て第２クリーン槽３０に流れ込んだクーラントは、側壁３５に倣って進行し、９０度方向を変えてポンプ３１の横壁３２を通り、前方側壁３８に至る。側壁３８の曲面により、クーラントの流れは連続的に１８０度転換する。これらの側壁３５、３８により、ポンプ３１を中心として平面左向きの渦が発生する。図中の矢印ロは、クーラントの流れを示している。第１クリーン２０槽及び第２クリーン槽３０の側壁の形状は曲線で連続しているので、クーラントは第１クリーン槽２０及び第２クリーン槽３０の凹状の曲面により構成された側壁を伝わって、途中に滞留することなく、第２クリーン槽３０のポンプ３１に吸い込まれる。

第１クリーン槽２０と第２クリーン槽３０のクーラントの流路の形状を説明する。
第１クリーン槽２０は、断面矩形の箱状体であり、ガイド板２１により分割されてクーラントの流路が形成されている。ガイド板２１は、第１クリーン槽２０の底からクーラント液面上まで延長されている。第１クリーン槽２０の側壁２２に倣ってクーラントが流れ、ガイド板２１の裏側の流路に至る。濾過ドラムから流入したクーラントは、第１クリーン槽２０の前方壁側２２に流れ、曲線を描く前部側壁２２を伝わって流れの向きを１８０度転換し、後部側壁２３の曲面により、クリーン配管４０を流れる方向に転換される。

第２クリーン槽３０は、断面が矩形状の箱状体であり、周囲を底部から垂直に立ち上がった壁で囲まれている。ポンプ３１は、第２クリーン槽３０の中心に設置される。具体的には、第２クリーン槽３０の幅方向長さＤ２の中央であり、長さ方向の長さＤ３の中央である。ポンプ３１がクーラントを汲み上げることにより、ポンプ３１を中心とした渦がポンプ３１の回りに発生する。この渦を維持するためには、第２クリーン槽３０の形状は、図中、破線で示すように、ポンプ３１を中心とし、直近の壁（横壁３２）を半径する円とするのが良い。

以降、クーラント断面積と言う語を使用するが、これはクーラントの流れる方向にクーラントを垂直に切った断面の面積であり、第２クリーン槽３０及びクリーン配管４０の側壁で構成される流路の形状が矩形で無い場合を想定して、本明細書において使用するものとする。尚、第２クリーン槽３０及びクリーン配管４０の側壁で構成される流路が垂直に起立した状態であって、クーラント底面が同一高さであるならば、クーラント断面積を規定する部材間の幅と読み替えても良いことは明らかである。

クリーン配管４０の流速を早くするため、第２クリーン槽３０で作られる渦の断面積（断面２０２、２０３で示すポンプ３１と壁４２又は壁４３との間のクーラント断面積Ｌ５、或いは断面２０４、２０５で示すポンプ３１と壁３２又は壁４４との間のクーラント断面積Ｌ３）を、クリーン配管４０のクーラントが流れる断面２００のクーラント断面積Ｌ１よりも大きくなるようにしている。言い換えると、第２クリーン槽３０は側壁が垂直に立ち上がっているため、ポンプ３１は少なくともクーラント断面積Ｌ１をクーラント液面高さで除した値よりも大きな距離で周囲の壁から離れた位置に置かれている。

尚、ポンプ３１と壁との間のクーラント断面積の算定に当たっては、ポンプ３１の吸い込み口３１１の直径は含まないものとする。

配管３６ａにより、渦の旋回を補助するようにクーラントが流されている。配管３６ａによる流れを強くすれば、上記に規定したクーラント断面積の関係L１、Ｌ３、Ｌ５の関係は多少崩れても良くなる。すなわち、クーラント断面積Ｌ１がクーラント断面積Ｌ３或いはＬ５よりも大きくても渦を維持できるようになるが、ポンプ３１の能力のうち渦発生のために用いる割合が増加し効率は下がる。

ダーティ槽１０から第１クリーン槽２０に流れ込む水量が直径Ｄ２の円で規定される範囲に蓄えておける水量よりも大きい場合を想定して、第２クリーン槽３０の幅として許容できる長さＤ３までポンプの中心Ｏを前後Ｏ１、Ｏ２に、移動した場合の円ｃ１、ｃ２の一部を側壁の凹曲面としている。その結果、直近の壁３２又は、４４を半径する円よりも大きい容量を第２クリーン槽３０は有することになる。

第２クリーン槽３０の仕切板４は、横壁３２からポンプ３１を中心として、中心からの距離Ｓ１〜Ｓ６（４５度ずつ図示した）を短縮する螺旋を描いており、ポンプ３１の周囲を３／４周したところで終端する端部６を有する。この端部位置付近３０ａから第２クリーン槽３０の側壁４２或いは３２までを流れるクーラントの断面積が、断面積Ｌ１以上となる位置に端部位置付近３０ａに離れて配置されている。第２クリーン槽３０の側壁からこのように離したのは、クリーン配管４０から、第２クリーン槽３０に直接流入するクーラントの流れを阻害することを避けるためである。３／４周以上回ると、夾雑物が新たな渦に巻き込まれることになる。この終端の地点３０ａにおいて、浮遊している夾雑物を集積させる。図４において、白抜きの矢印ハは浮遊している夾雑物の流れる様子を示している。仕切板４の開始位置は、クーラントが９０度方向転換した横壁３２の位置が良いが、他の場所から開始しても構わない。尚、Ｓ１〜Ｓ６の全てにおいて順次、距離を短縮していく必要はなく、一つ飛ばし或いは２つ飛ばし、或いは任意に短縮してもかまわない。

邪魔板７は、集積した夾雑物が再度、クリーン配管４０から流れてくるクーラントの渦にのらないようにせき止めておくため、仕切板４による螺旋の半径方向に長さを持って設定されている。集積地点３０ａにおいては、オイルスキマー３４が設置されており、夾雑物を救い上げている。オイルスキマー３４については、後述するが、その吸着ベルトの面は螺旋の半径方向に設定される。従って、仕切板４の螺旋の半径を短縮することにより、クーラントの液面近くの領域の流速が低下しないようにする一方、クーラントに浮遊している夾雑物を一箇所に集積しやすいようにしている。

クリーン配管４０の後側の側壁４１が第２クリーン槽の後側の側壁４２に連続するものであり、かつ渦の半径がクリーン配管４０の幅よりも大きいため、クリーン配管４０から流れ込むクーラントは、渦に吸い込まれることになる。クーラントは、壁３５に倣って進行し、方向を変えてポンプ３１の横壁３２を通り、壁３８に至る。側壁３８の曲面により、クーラントの流れは連続的に１８０度転換する。第２クリーン槽３０の中央部において、クーラントはポンプ３１から汲み上げられる。このように、第１クリーン槽２０及び第２クリーン槽３０の側壁の形状が曲線で連続しており、クーラントは滞留することなく第１ポンプ３１に吸い込まれる。第１クリーン槽２０と第２クリーン槽３０及びクリーン配管４０の底面は同一の水平レベルにある。

一方、ポンプ３１から吸い上げられた細かな異物を含むクーラントは工作機械２に供給されたり、再度濾過ドラム７０、８０のフィルタの洗浄、或いは第２クリーン槽の渦生成の補助に利用されるが、このように循環している間に、クーラント中の細かな異物は大きな切り屑に付着して最終的には切屑投棄口１２（図１から）掻き出されることになる。

図５は、オイルスキマー３４を示している。このオイルスキマー３４は、一般的なもので、ポンプ３１の後ろ側の位置に設けられる。ポンプ３１の後ろ側としたのは、ポンプ３１の工作機械２側には、工作機械２への配管３６が伸びているからである。

第２クリーン槽３０内のクーラントの渦により、液面に浮遊した油とスラッジとからなる夾雑物Ｑが、仕切板４を伝わってポンプ３１の後方の地点３０ａへ流れる。オイルスキマー３４は、この位置に流れ着いた夾雑物Ｑを吸着して取り出す。オイルスキマー３４は第２クリーン槽３０の中にクーラントに浸漬させて配設した従動ロール１０１と，従動ロールの上方に配設した戻しロール１０２と，両者の間に，回動可能に張設した吸着ベルト１０３とを有する。吸着ベルト１０３のベルト面は、ダーティ槽１０の壁面１５側に向けて設定されている。戻しロール１０２には，駆動用モータ（図示せず）が接続されている。

戻しロール１０２から戻ってくる吸着ベルト１０３の側面には，夾雑物Ｐ及び水分からなる混合物が吸着しており、これを掻きとるための掻き取りシュート１０４を有する。また，掻き取りシュート１０４の下方には，混合物を収容するタンク１０５が設けられる。

本実施例の浮遊夾雑物回収装置を示す図である。 浮遊夾雑物回収装置の一部断面図である。 仕切板の設置状況を示す図である。 第１、第２クリーン槽内におけるクーラントの流れを示す図である。 オイルスキマーを示す図である。

符号の説明

１…浮遊夾雑物回収装置１
４…仕切板
７…邪魔板
１０…ダーティ槽
２０…第１クリーン槽
３０…第２クリーン槽
３１…ポンプ
３４…オイルスキマー
４０…クリーン配管
６０…無端チェーン機構
７０、８０…濾過ドラム

Claims (6)

1. 工作機械から排出されたクーラントに浮遊する夾雑物を回収する浮遊夾雑物回収装置において、
   濾過されたクーラントを流すクリーン配管と、
   前記クリーン配管が接続され周囲を側壁で囲われたクリーン槽であって、前記クリーン配管の一方側の側壁面が連続して延長されており、かつ前記クリーン配管の壁面が連続した側壁から前記クリーン配管の他方側の壁面に至る周囲の側壁は凹曲面を含む連続的な面として構成されているクリーン槽と、
   前記クーラント槽の周囲の壁から離れて平面視中央付近に設けられクーラント槽からクーラントを汲み上げて工作機械にクーラントを循環させるポンプと、
   前記クーラント槽の側壁から前記ポンプを中心として平面視において中心からの距離を縮小させて３／４周の範囲で終端し、かつその高さ方向の底面の位置は前記ポンプの汲み上げ口よりも高く、クーラント液面上まで延在した螺旋状の仕切板と、
   前記仕切板の終端位置に配置され、クーラント液面から夾雑物を回収するオイルスキマーとを有することを特徴とする浮遊夾雑物回収装置。
2. 請求項１の浮遊夾雑物回収装置において、前記クリーン配管は濾過されたクーラントを第１の断面積で流す配管であって、前記ポンプと周囲の壁とは、これらの間のクーラントが前記第１の断面積よりも大きな断面積を持つように配置されていることを特徴とする浮遊夾雑物回収装置。
3. 請求項１の浮遊夾雑物回収装置において、前記オイルスキマーの後方であって、前記ポンプと前記仕切板の終端との間に配置され、高さ方向の底面の位置は前記ポンプの汲み上げ口よりも高く、クーラント液面上まで延在した邪魔板を有することを特徴とする浮遊夾雑物回収装置。
4. 請求項１の浮遊夾雑物回収装置において、前記クリーン配管の壁面が連続した側壁と前記仕切板の終端との間を流れるクーラントは前記第１の断面積よりも大きな断面積を持つように離れて配置されていることを特徴とする浮遊夾雑物回収装置。
5. 請求項１の浮遊夾雑物回収装置において、前記オイルスキマーは、クーラント液面下から上方に向けてベルトを周回させることを特徴とする浮遊夾雑物回収装置。
6. 請求項１の浮遊夾雑物回収装置において、前記ポンプからクーラントをクリーン槽内に案内し、周方向に吐出させる配管を有することを特徴とする浮遊夾雑物回収装置。

Images