(57)【要約】      （修正有）【課題】損傷の少ない丈夫な構造の濾過フィルターであり、濾過ドラムに付着した切り屑を確実に除去する。【解決手段】切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液（ダーティ液）を濾過する濾過ドラムは、中央に位置する中央のメッシュ層と、中央のメッシュ層を内側と外側に挟持する内側メッシュ層と外側メッシュ層とが焼結されており、中央のメッシュ層のメッシュ状孔よりも内側メッシュ層と外側メッシュ層の方が大きなメッシュ状孔に形成されている。【選択図】図７
2018008333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋盤やフライス盤等の工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液（ダーティ液）を濾過してクリーン液を取り出すとともに切り屑を排出するメッシュ状孔が形成された濾過ドラムにおいて、中央に位置する中央のメッシュ層と、中央のメッシュ層を内側と外側から挟持する内側メッシュ層と外側メッシュ層とを備えて、これらの層が焼結により挟持されるともに、前記中央のメッシュ層のメッシュ状孔よりも内側メッシュ層と外側メッシュ層の方が大きなメッシュ状孔に形成されていることを特徴とする濾過ドラム。
【請求項２】
前記中央のメッシュ層のメッシュ状孔が所定の大きさの切り屑を濾過する基準となるメッシュ状孔とされ、前記内側メッシュ層と外側メッシュ層とはそのメッシュ状孔の大きさが異なり、その一方は他方よりも小さく形成されていることを特徴とする請求項１記載の濾過ドラム。
【請求項３】
前記中央のメッシュ層のメッシュ状孔が２００〜６００メッシュであり、内側に配される内側メッシュ層のメッシュと外側に配される外側メッシュ層のメッシュ状孔とが前記中央のメッシュ状孔の５倍以上で１５倍以下の大きさであり、かつ、前記中央のメッシュ層のワイヤの径の太さが前記内側メッシュ層と外側メッシュ層のワイヤの太さよりも小さく形成されて、１０〜３０μｍの切り屑を濾過することを特徴とする請求項１又は２記載の濾過ドラム。
【請求項４】
旋盤やフライス盤等の工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液（ダーティ液）を濾過してクリーン液を取り出すとともに切り屑を排出する濾過ドラムであって、回転軸周りに配されたメタルワイヤによりメッシュ状孔が形成され、前記濾過ドラムの回転軸方向において所定間隔で外周に略Ｕ字形状の連続形状部とされるか、又は、角形形状の連続形状とされていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の濾過ドラム。
【請求項５】
前記濾過ドラムの外側か又は内側に付着した切り屑を除去する噴射手段を備え、前記噴射手段は、クーラント洗浄液に洗浄液噴射又はエア噴射させて切り屑を除去するものであり、前記噴射手段が濾過ドラムの内側から外側に向けて切り屑を噴射除去するときは、前記内側メッシュ層のメッシュ状孔よりも外側メッシュ層のメッシュ状孔が大きく形成され、前記噴射手段が濾過ドラムの内側から外側に向けて切り屑を噴射除去するときは、前記内側メッシュ層のメッシュ状孔よりも外側メッシュ層のメッシュ状孔が大きく形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の濾過ドラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、旋盤やフライス盤等の工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液からクリーン液を濾過して取り出す濾過ドラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
旋盤やフライス盤等の工作機械においては、バイト、カッタ等の切削工具と被加工物（ワーク）とが接触する加工部位に切削液（クーラント液）を供給し当該加工部位の発熱を抑えながら加工を行う湿式タイプが主流になっている。この湿式タイプの工作機械には濾過手段を備えた濾過ドラムが常設されている。濾過ドラムは、工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液（ダーティ液）から切り屑（被加工物から除去された不要物）を分離して排出するとともに、装置内の濾過手段によって切り屑が取り除かれたクリーンなクーラント液（クリーン液）に再生して工作機械に返送する。本明細書では、工作機械の加工によってワークから除去された金属屑若しくは金属を含んだ屑全般を切り屑と定義しており、ヒゲ状、カール状、小塊状、粉状、汚泥状に関わらず切り屑と表現している。
【０００３】
チップコンベヤ装置に配されて、工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液（ダーティ液）からクリーン液を取り出す濾過機としては、回転ドラムフィルター、サイクロン分離器、マグネットフィルター等が挙げられる。回転ドラムフィルターは、メタルワイヤ（ウェッジワイヤ）やパンチングメタル等によってその外周にメッシュを形成した円筒形状の回転ドラムを、ダーティ液の入ったダーティ槽内で水平軸まわりに回転させることで回転ドラム外周のメッシュ面に切り屑を留めながら切削液を回転ドラムの内側に濾過してクリーン液とし、回転ドラムの内側から濾過済みのクリーン液を水平軸方向（横方向）に排出して隣接したクリーン槽内に排出する。サイクロン分離器は、工作機械から切り屑が混ざって排出されたダーティ液を筐体側面の入口から圧力をかけて流し込み、筐体内部に螺旋流（サイクロン）を発生させ、クリーン液を分離してサイクロン分離器の上方に排出しつつ、濃縮されたダーティ液を筐体下端の分離排出口（ダーティ液排出口）から下方に吐き出す。マグネットフィルターは、筐体に内蔵された磁力体に鉄の切り屑を留めながらクリーン液をマグネットフィルターの外に排出する。これらの濾過機はいずれも、ダーティ液の一部からクリーン液を分離して取り出すものである。
【０００４】
チップコンベヤ装置において、工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液から切り屑を分離して搬送する搬送機構としては、チェーンコンベヤ、コイル式コンベヤ、スクリュー式コンベヤ等が挙げられる。チェーンコンベヤは、工作機械から切り屑が混ざって排出されたダーティ液を搬送する複数のプレート板が連続的に配されて駆動軸と従動軸との間に掛け渡され、切り屑を複数のプレート板上で搬送しながらコンベヤ上方の総排出口から排出しつつ、切削液を複数のプレート板の下方に通過させる。チェーンコンベヤの切り屑搬送機構としては、プレート板以外に、搬送ベルトに切り屑を掻き上げる掻き取り部材（掻き板）が取り付けられたスクレーパ式コンベヤや、マグネットが取り付けられたマグネット式コンベヤがある。スクリュー式コンベヤは回転軸上方に螺旋プロペラが形成されたスクリューを回転させることで、切り屑を搬送しながら圧縮してコンベヤ上方の排出口から排出しつつ、切り屑が取り除かれた切削液を重力にてコンベヤの下方に移動させるものである。コイル式コンベヤは、螺旋コイル状に形成された回転軸により切り屑を搬送しながら圧縮してコンベヤ上方の排出口から排出しつつ、切り屑が取り除かれた切削液を重力にてコンベヤの下方に移動させるものである。これらの搬送機構はいずれも、切り屑をコンベヤ上方の排出口に移動させながら、切削液をコンベヤの下方に移動させ、ダーティ液から切り屑を分離して取り出すものである。
【０００５】
従来のチップコンベ装置では、切り屑が混ざって排出された使用済み液の処理能力を高めるために、搬送路のサイズ（面積）が大きくなっている。その一方で、工作機械が加工する被加工物（ワーク）の形状、材質、面粗さ等の仕様が多種多様であり、また、加工の進行段階によってワークからの切り屑の発生の仕方が大きく異なり、ワークの発熱量に応じて供給する切削液（クーラント）の量が大きく増減する。つまり、工作機械から切り屑が混ざって排出されたダーティなクーラント液の排出量は急激に増減し、また、ダーティなクーラント液に占める切り屑の割合も大きく変動することが通例である。このダーティなクーラント液の排出量の急激な増減に対応するためには、工作機械から排出されたダーティなクーラント液の排出量の瞬間最大値に合わせて、余裕を持たせた大きなサイズの搬送路とするか、ダーティなクーラント液を一時的に溜めるダーティ液槽の容量を充分大きくするか、その両方を実施しなければならず、いずれにしても既知の方法によれば大型の濾過ドラム。となってしまう懸念がある。
【０００６】
回転ドラムフィルターは、メッシュが目詰まりし易いという難点があるが、ダーティ液を濾過してクリーン液を取り出すのに適している。スクリュー式コンベヤ等の搬送機構は、切り屑を搬送しながら圧縮した切り屑として排出するのに適している。このため、これら両者を組み合わせたうえで、エア噴射ノズルや洗浄液噴射ノズルによってメッシュの目詰まりを解消するようにした濾過ドラム。が検討されている（特許文献１と特許文献２）。
【０００７】
特許文献１には、円筒形状の外周にメッシュが形成された回転ドラムを備え、スクリュー式コンベヤを前記回転ドラムと同軸配置し、前記回転ドラムの内周側には回転方向に所定間隔で切粉すくい板を配設するとともに前記スクリュー式コンベヤの下方には流入管に連通した桶を配置した構成の装置が記載されている。特許文献１には、前記流入管から供給されたダーティ液が前記桶の抜孔から抜けて前記回転ドラムのメッシュにて濾過されてクリーン液となって下方に配されたクリーンタンクに集められ、かつ、前記回転ドラムの内周側に配された切粉すくい板が堆積した切粉をすくって上部になったときに前記切粉が落下して前記スクリュー式コンベヤにて受け取り搬送されて排出されるとの記述があり、そして、前記回転ドラムの外側には、エア噴射ノズルと洗浄液噴射ノズルのいずれかないしは両方を設けて、エアや洗浄液を噴射することで前記回転ドラムのメッシュの目詰まりを解消するとの記述がある（その考案の詳細な説明を参照）。
【０００８】
特許文献２には、円筒形状の外周にメッシュが形成された回転ドラムを備え、搬送ベルトに掻き板が取り付けられたスクレーパ式コンベヤを前記回転ドラムに貫通させて、前記搬送ベルトの下方に中間板を配置した構成の装置が記載されている。特許文献２には、供給されたダーティ液が前記中間板の抜孔から抜けて前記回転ドラムのメッシュにて濾過されてクリーン液となって下方に配されたクリーンタンクに集められ、かつ、前記回転ドラムの内周側に堆積した切粉が上部になったときに前記切粉が前記中間板に落下して前記スクレーパ式コンベヤにて受け取り搬送されて排出されるとの記述があり、そして、前記回転ドラムの外側には、エア噴射ノズルと洗浄液噴射ノズルのいずれかないしは両方を設けて、エアや洗浄液を噴射することで前記回転ドラムのメッシュの目詰まりを解消するとの記述がある（その段落００１７〜段落００２０等を参照）。
特許文献１には、クーラントと切り屑とを効率良く、かつ低いコストで分離するクーラント清浄装置１０として、クーラントを貯液するとともにクーラント内に残留する切り屑とクーラントとを分離する第一タンク２１と、クーラント内に残留する切り屑に吸着して当該切り屑をクーラント液面に浮上させるためのマイクロバブルを第一タンク２１内で発生させるマイクロ圧縮エアポンプ２３と、第一タンク２１内で濾過されたクーラント液面付近の残存切り屑をクーラントとともに回収する第一タンク用回収装置３１と、第一タンク用回収装置３１で回収されたクーラントから残存切り屑を除去するとともに、残存切り屑と分離されたクーラントを第一タンク２１に戻すフィルター装置４１とを備える。
また、本願出願人は、特許文献３（特開２０１５−９３３８号公報）を出願しており、その内容は、濾過ドラムと搬送トレーとを組み合わせた濾過ドラムにおいて、円筒ドラムの欠点をなくした新規な構造の濾過ドラム３であり、回転軸周りに配されたメッシュ３１によってダーティ液を濾過する濾過ドラム３と、濾過ドラム３に挿通された搬送トレー５０ｂ内で切り屑を圧縮しながら搬送し搬送路の排出口から排出するコイルコンベヤ５１と、これらを駆動する駆動手段８Ｍを備え、前記濾過ドラム３が回転軸方向で正多角形状とされており、濾過ドラム３内に供給されたダーティ液が前記メッシュ３１にて濾過されクリーン液となって取り出され、かつ、前記濾過ドラム３内の切り屑が前記濾過ドラム３の回転に伴って上方に運ばれて前記搬送トレー５１内に落下しコイルコンベヤ５１にて搬送され圧縮されて排出される。
【０００９】
さらに、マイクロバブルやナノバブルなどの超微細気泡を発生させて切り屑が混入したダーティなクーラント液を洗浄する装置に関しては、特許文献４や特許文献５に関するものが開示されている。
特許文献４は、クーラントと切り屑とを効率良く、かつ低いコストで分離するものであり、このクーラント清浄装置１０は、クーラントを貯液するとともにクーラント内に残留する切り屑とクーラントとを分離する第一タンク２１と、クーラント内に残留する切り屑に吸着して当該切り屑をクーラント液面に浮上させるためのマイクロバブルを第一タンク２１内で発生させるマイクロ圧縮エアポンプ２３と、第一タンク２１内で濾過されたクーラント液面付近の残存切り屑をクーラントとともに回収する第一タンク用回収装置３１と、第一タンク用回収装置３１で回収されたクーラントから残存切り屑を除去するとともに、残存切り屑と分離されたクーラントを第一タンク２１に戻すフィルター装置４１とを備える。
特許文献５には、処理水中に含まれる混入物（例えば、有機物など）を効果的に除去し得る水処理装置および水処理方法を提供するとして、処理水中にマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生部４３またはナノバブルを発生させるナノバブル発生部４２と、マイクロナノバブルまたはナノバブルが発生した後の処理水を導入する第２槽１５と、第２槽１５内に導入される処理水と接触可能に設けられる、ポリビニルアルコールからなる担体１６と、を備え、担体１６は細孔を有するとともに、担体１６上方には微生物が固定化されている。
さらに、特許文献６には、産業機械において使用後の汚濁液中から固体と液体とに濾過する濾過フィルター２０を、回転駆動される円筒状の濾過ドラムの外周面に形成された開口部２に対して着脱自在にした濾過ドラム１を備えたチップコンベヤであって、前記濾過フィルター２０は、金属で形成され前記濾過ドラム外側に位置する第１の平織網１５と、金属で形成され前記濾過ドラム内側に位置し前記第１の平織網１５より大きい網目を有する第２の平織網１６と、を焼結して密着させて構成するとともに、前記第２の平織網１６は、前記第１の平織網１５より太い部材で構成されているものが開示されている。これら第１の平織網１５と第２の平織網１６は焼結して密着させて構成であるが、枠体３０を介して取付けられて濾過ドラムを構成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平５−１１６７３４号公報
【特許文献２】特開平８−２８３７３４号公報
【特許文献３】特開２０１５−９３３８号公報
【特許文献４】特開２０１３−１６３２４９号公報
【特許文献５】特開２００９−１９５８８７号公報
【特許文献６】特開２００７−８３１０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献６では、２つのメッシュ層を焼結させているが、枠体（四周辺の枠体３０）を介して取り付けるものであり、メッシュ層のみで、強度の維持が図られるものではないのみならず、より小さな切り屑を効率的に分離除去できなかったり、枠体との間に切り屑が入り込むという問題を有する（微粒の切り屑を長時間安定して除去できない。）。
そして、濾過ドラムは、切り屑を拾い上げたり、上方に運んで噴射手段により落下させたりする必要があるが、そのためには、濾過ドラムをそれに対応して種々変形させる必要があり（特許文献３参照）、その場合でも、強度が十分でより小さな切り屑を効率的に分離除去することが求められる。すなわち、切り屑を排出する濾過ドラムにおいては、濾過ドラムの外側や内側に噴射手段を備えて、エア噴射するか又は洗浄液噴射する。また、逆洗という洗浄を行う場合もある。このため、濾過ドラムは、これらに対応する必要があるとともに、切り屑を外周のフィルターで捕捉して周回させて、噴射手段により切り屑を吹き飛ばすために、これらの構造に適合した構造にする必要がある。
しかしながら、従来の噴射手段では噴射効率を上げるために高出力が要求され、コストが高くなる問題を有していた。また、前記濾過ドラムのメッシュ状孔の構造で上方に運ぶが、上方（真上）に運ぶ前に落下する事態を生じさせる。
さらに、上記濾過ドラムの精度は、より小さな切り屑を効率的に分離除去するかに関わるが、複数層のメッシュ層としても、その複数の隙間（重ね合う隙間）に入り込んでしまう問題を有する。
【００１２】
そこで本発明の目的は、損傷の少ない丈夫な構造の濾過フィルターであり、濾過ドラムに付着した切り屑を確実に除去することが可能な濾過ドラムに提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の濾過ドラムは、旋盤やフライス盤等の工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液（ダーティ液）を濾過してクリーン液を取り出すとともに切り屑を排出するメッシュ状孔が形成された濾過ドラムにおいて、中央に位置する中央のメッシュ層と、中央のメッシュ層を内側と外側から挟持する内側メッシュ層と外側メッシュ層とを備えて、これらの層が焼結により挟持されるともに、前記中央のメッシュ層のメッシュ状孔よりも内側メッシュ層と外側メッシュ層の方が大きなメッシュ状孔に形成されていることを特徴とする。ここで、ドラムフィルターは、メタルワイヤ（ウェッジワイヤ）やパンチングメタルが好ましい。メッシュ状孔は、ステンレスや銅などのメタルワイヤが好ましい。
本発明によれば、メタルワイヤなどを使用してメッシュ状孔の層を複数層焼結させたものであり、複数層のメッシュ状孔の層と層との間に汚れが混入することがなく、従来のように枠体を使用せずにメッシュ層のみで所定の強度を維持したメッシュ構造になる。すなわち、内側メッシュ層と外側メッシュ層が補強部材（被挟持部材）になって中央のメッシュ層を挟持により補強するとともに濾過フィルターの役割を果たすこととなる。
【００１４】
本発明としては、前記中央のメッシュ層のメッシュ状孔が所定の大きさの切り屑を濾過する基準となるメッシュ状孔とされ、前記内側メッシュ層と外側メッシュ層とはそのメッシュ状孔の大きさが異なり、その一方は他方よりも小さく形成されていることを特徴とする。例えば、濾過ドラムのメッシュで取り除く切り屑の大きさを仮に１０〜３０μｍであるとすると、前記中央のメッシュ層のメッシュ状孔の大きさを５倍以上の前記２００〜６００メッシュとすることが好ましい。
本発明によれば、内側メッシュ層と外側メッシュ層が補強部材（被挟持部材）になって中央のメッシュ層を補強するとともに、中央のメッシュ層が濾過フィルターの役割を果たすこととなる。そして、例えば、濾過ドラムのメッシュで取り除く切り屑の大きさを仮に１０〜３０μｍであるとすると、前記中央のメッシュ層のメッシュ状孔の大きさを前記２００〜６００メッシュとすることが好ましいが、このように５倍以上の大きさとすると、中央のメッシュ層の補強が図られ、また、１５倍以下であれば、中央のメッシュ層が濾過フィルターの役割を果たすこととなる。
また、前記内側メッシュ層と外側メッシュ層とはそのメッシュ状孔の大きさが異なり、その一方は前記ダーティ液が通過する量を制御するために他方よりも小さく形成されている。したがって、例えば、外側から内側に使用済みクーラント液（ダーティ液）を通過させて濾過するときは、外側からメッシュ状孔の小さな内側メッシュを通過するときに流量が制御されて（停止する方向で制御されて）濾過の精度の向上が図られる。
【００１５】
本発明としては、前記中央のメッシュ層のメッシュ状孔が２００〜６００メッシュであり、内側に配される内側メッシュ層のメッシュと外側に配される外側メッシュ層のメッシュ状孔とが前記中央のメッシュ状孔の５倍以上で１５倍以下の大きさであり、かつ、前記中央のメッシュ層のワイヤの径の太さが前記内側メッシュ層と外側メッシュ層のワイヤの径の太さよりも小さく形成されて、１０〜３０μｍの切り屑を濾過することを特徴とする。
本発明によれば、前記内側のメッシュ層と外側のメッシュ層が従来の枠体の役割（特許文献３参照）をメッシュ状孔と兼用することとなり、これを外側のメッシュ層と内側のメッシュ層で挟み込んで焼結すると強度の高いろ過フィルターになる。実験の結果、中央のメッシュ層（メッシュ状孔が２００〜６００μｍとすると、１０〜３０μｍの切り屑（粒形物）が９０％以上というように安定して濾過することができた。このような構造の濾過フィルターは濾過精度が高く、かつ挟持による頑丈で、その後の圧縮工程（回転コンベヤによる搬送）により排出口に送られながら圧縮されて排出される。
【００１６】
本発明としては、前記濾過ドラムが回転軸方向において所定間隔で外周に突出したＵ字形状の連続形状とされるか、又は、角形形状とされて、これらの突出した位置に前記噴射手段が対応して配置されることを特徴とする。このＵ字形状としては、楕円形状の連続で、切り屑の排出側に向かって末広がりの扇状とすることが、切り屑の回収に際しても噴射手段による排出にも効果があり、しかもメッシュを損傷し難い形状である。
本発明によれば、上記メッシュ状孔の三層構造により、角形形状や略Ｕ字形状のような形状に折り曲げ加工しても、頑丈で、かつ角形形状やＵ字形状部分で付着した切り屑を効果的に分離除去することができ、濾過精度を高いもの構造にすることができる。
なお、本願発明の濾過ドラムのメッシュ構造は、クーラント洗浄液に圧縮エアを含ませたものを噴射させると、泡を発生させることで、切り屑に付着している汚れ（油汚れ）を効率よく取り除くことができる。すなわち、泡の発生が良好になり、切り屑の洗浄のみならずメッシュ構造自体の洗浄効果も発揮される。
また、本発明としては、前記濾過ドラムの外側か又は内側に付着した切り屑を除去する噴射手段を備え、前記噴射手段は、クーラント洗浄液に洗浄液噴射又はエア噴射させて切り屑を除去するものであり、前記噴射手段が濾過ドラムの内側から外側に向けて切り屑を噴射除去するときは、前記内側メッシュ層のメッシュ状孔よりも外側メッシュ層のメッシュ状孔が大きく形成され、前記噴射手段が濾過ドラムの内側から外側に向けて切り屑を噴射除去するときは、前記内側メッシュ層のメッシュ状孔よりも外側メッシュ層のメッシュ状孔が大きく形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、噴射手段の噴射によって切り屑が濾過ドラムのフィルターから分離除去しやすい構造で効率よく排出させることができる。
また、本発明としては、前記濾過ドラムのメッシュは、ステンレスや銅などの金属で中央のメッシュ層と、その内側と外側に位置するメッシュ層の向きが交差して配置されていることが好ましい。この場合は、平織網や綾織網の向きを交差させたり、平織網と平織網との向きを交差させたり、中央のメッシュ層は太いメタルワイヤを使用して、その内側と外側のメッシュ層は細いメタルワイヤを使用して、これらが交差するように構成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、上記三層構造の焼結により、丈夫で、切り屑の洗浄分離に効果が高く、メッシュ構造自体の洗浄効果の高いメッシュ構造になり、従来のように枠体を使用せずにメッシュ層のみで強度が高く、曲げ加工が必要な場合でも、所定の強度を維持したメッシュ構造になる。また、上記三層構造の焼結により、外側や内側の最も小さなメッシュ状孔を濾過除去の基準とすると、その大きさの切り屑を確実に分離除去することができる。すなわち、焼結による接合強度が高められつつ濾過フィルタとしての役割を果たし、中央のメッシュ層を挟持する外側と内側のメッシュ層は大きすぎる切り屑が中央のメッシュ層に接触する事態を防止したり、ダーティ液の流量を制限したり、噴射手段による噴射の勢いを制御したり、切り屑の落下しやすい方向に形成できるので、分離除去の精度が高められる。
また、本発明によれば、前記噴射手段からの圧縮エアを含むクーラント液が貯水領域に混入すると、超微細気泡が発生して切り屑に付着した使用済みクーラント液（ダーティ液）を分離除去する、洗浄効果の高い濾過ドラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態の濾過ドラムをその内部構造を側面側から示す構造図である。
【図２】上記実施形態の濾過ドラムをその内部構造を背面側から示す構造図である。
【図３】上記実施形態の噴射手段と濾過ドラムとの位置関係を説明する図であり、図３（ａ）が正面図であり、図３（ｂ）が側面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態の濾過ドラムを示す構造図である。
【図５】上記第２の実施形態の濾過ドラムの他の例を示す構造図である。
【図６】上記第２の実施形態の濾過ドラムの他の例を示す構造図である。
【図７】上記第２の実施形態の濾過ドラムの略Ｕ字形状の突出部を写したメッシュ構造の写真である。
【図８】上記第２の実施形態の濾過ドラムの濾過した分離クリーン液の粒度分布図である。
【図９】従来の濾過ドラムを説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、旋盤やフライス盤等の工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液（ダーティ液）を符号Ｌ１で示す濾過対象として説明する。
【００２０】
（チップコンベヤ装置）
図１（ａ）（ｂ）は、本発明の実施形態のチップコンベヤ装置１を示す構造図である。図２は、本実施形態の濾過ドラム３をその内部構造を背面側から示す構造図である。図３は、本実施形態の濾過ドラム３と噴射手段８１との位置関係を説明する図であり、図３（ａ）が正面図であり、図３（ｂ）が側面図である。また、図４は本発明の他の例であり、図１とはクーラント洗浄液と圧縮エアポンプＭｖ１との合流させる向きが異なるものである。
本実施形態は、濾過ドラム３は、筐体２内に配され、濾過ドラム３に挿通された搬送トレー５０ｂ内で切り屑Ｚを圧縮しながら搬送し搬送路５の排出口から排出する回転式のコイルコンベヤ５１、これらを駆動する駆動手段（モータ）Ｍを備える。濾過ドラム３は、回転軸周りに配されたメッシュ３ｍによってダーティ液Ｌ１を濾過する。回転フィルターのメッシュは、２重或いは３重構造とすることが可能であり、本実施の形態ではメッシュの目の粗さの異なるメッシュが焼結により結合されている３重構造である。ドラムフィルター３ｍは、メタルワイヤ（ウェッジワイヤ）やパンチングメタル等によってその外周にメッシュを形成した回転ドラムを、ダーティ槽内で水平軸まわりに回転させることで回転ドラム外周のメッシュ面３ｍに切り屑を留めながら切削液を回転ドラム３の内側に濾過してクリーンな切削液とし、回転ドラムの内側から濾過済みのクリーンな切削液を水平軸方向（横方向）に排出しクリーン槽２内に排出する。
【００２１】
図１に示す例では、前記回転式の濾過ドラム３の内部には、そのほぼ中央にコイルコンベヤ５１が所定の管路５０ｂ内において配置されて、背面側の駆動モータＭで駆動する。コンベヤ５１が回転駆動すると、回収用ホッパー７により回収した切り屑を圧縮しながら排出させる。また、コイルコンベヤ５１の背面側には駆動軸Jが所定の管路（搬送トレー）５０ｂ内において配置されている。管路５０ｂは、旋盤やフライス盤等の工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液（ダーティ液）Ｌ１が集められて、濾過ドラム３の内側に引き込まれて、濾過ドラム３の下方側に排出され貯水状態Ｗの領域に入る。符号Ｆ１は、旋盤やフライス盤等の工作機械から切り屑が混ざって排出された使用済みクーラント液（ダーティ液）の濾過ドラム３への供給経路を示す（図１）。なお、モータＭと濾過ドラム３とはベルト駆動、ギヤ駆動又はチェーン駆動されている。同様に、モータＭと回転コンベヤ５１とはベルト駆動、ギヤ駆動又はチェーン駆動されている。
【００２２】
濾過ドラム３の上方には、クーラント洗浄液の供給管８１と噴射ノズル８１１が取り付けられている。供給管８１には、噴射される水（クーラント液）Ａ９が供給されて、圧縮エアポンプＭｂにより圧縮エアを加えて供給管Ａ９に供給されて噴射される。図４の例では、圧縮エアが噴射手段８１１に直接向けられて供給可能になっている。
本実施の形態の圧縮エアポンプＭｖ１は、エア又はガスを供給する供給手段を備えて、クーラント貯蔵槽からのクーラント液が噴射されている。圧縮エアポンプＭｖ１としては、熱帯魚の飼育に用いる水槽に供給するような僅かのエアを供給できるものでも十分可能であるが、気液二相流旋回型のものを使用してもよい。気液二相流旋回型は、水流を起こして渦を発生させて、渦内に気体（大きな気泡）を巻き込み、この渦を崩壊させたときに気泡がバラバラに細分化する現象を利用する。超微細気泡は境界面に存在するイオンの力で油分などを洗浄する効果に優れる。なお、圧縮エアポンプＭｖ１は、接続口を有するドレンキャップに取り替えてドレンバルブを取り付け、さらに、継手を用いて定流量器を装着することができ、アクチュエータを搭載して自動弁としてエア供給の調整を行ってもよい。
【００２３】
本実施形態では、濾過ドラム３の各頂部が搬送トレー５０ａの真上となるタイミングで所定時間洗浄液Ａ９を吐出する構成とすることで、より正確な位置で搬送トレー５０ａ内に落下させ易くしている。前記タイミングは、例えばマイクロスイッチなどの接触式センサや光センサなどの非接触式センサを濾過ドラム３の上側付近に配しておくことで所定の前記タイミングを検出することが容易にできる。
【００２４】
濾過ドラム３の上方には、クーラント液供給配管８１及び噴射手段であるノズル８１１が配されており、濾過ドラム３のメッシュ３ｍを外側から下向きに噴射する構成であるが、本実施形態によれば、濾過ドラム３の回転に伴って上方に運ばれた切り屑Ｚを確実に前記搬送トレー５０ｂ内に落下させつつ濾過ドラム３のメッシュ面３１を周期的に洗浄することとなる。上記噴射ノズル８１１としては、洗浄液と圧縮エアＡｒを別々に圧送してノズル近傍やノズル８１１で混合し、噴射する際に気体の膨張によって洗浄水を微粒化する方式や、圧縮した洗浄水を直径数百μｍのオリフィスを持つ噴射ノズルから噴射する構造が採用できる。
そして、本実施形態では、流入管から濾過ドラム３内に供給されたダーティ液Ｌ１がメッシュ３ｍにて濾過されクリーン液Ｌ９となってクリーンタンクに貯水され排出管９１から取り出され、かつ、濾過ドラム３内の切り屑が濾過ドラム３の回転に伴って上方に運ばれて搬送トレー５０ｂ内に落下し、コイルコンベヤ５１にて搬送され圧縮された切り屑Ｚとして機外に排出される構成となっている（図１、図２）。
【００２５】
図５は、上記実施形態の濾過ドラム３に係る濾過ドラム３の他の例を示す図であり、図５（ａ）が正面図であり、図５（ｂ）が側面図である。図５に示す例では、濾過ドラム３が、回転軸方向で、Ｕ形状の突出部Ｄｔが設けられ、濾過ドラム３における、各頂部（突出部）Ｄｔの配置数を増大させつつ濾過面積を大きくすることが容易となる。このＵ字形状としては、切り屑Ｚの排出側に向かって末広がりの扇状とすることが（全周に亘って緩やかな波型形状にすることにより、内側でも外側でも切り屑を捕捉することができる。）、切り屑Ｚの回収に際しても噴射手段８１１による排出にも効果があり、しかもメッシュを損傷させない形状である。この図５（ａ）（ｂ）に示す例は、図３に示す例と比較すると、切り屑Ｚの排出側に向かって末広がりの扇状となる、断面で略Ｕ字の連続形状である点では共通するが、断面で楕円（Ｕ字形状）の各頂部（突出部）Ｄｔの配置数が多く形成されている。
【００２６】
【表１】
2018008333.tif 000003
【表２】
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【００２７】
ここで、本実施の形態によれば、濾過ドラム３が回転軸方向で略Ｕ字形状の連続した形状（或いは楕円形状の連続）となっているので、当該略Ｕ字形状の各頂部Ｄｔを利用して前記濾過ドラム３内の切り屑Ｚを濾過ドラム３の回転に伴って上方に運んで前記搬送トレー５０ｂ内に落下させることができる。また、略Ｕ字形状は、円筒形状に対して濾過面積を大きくしつつクーラント液の表面張力を低下させる作用があり、濾過能力を高めることができる。
そして、略Ｕ字形状の連続した形状（或いは楕円形状の連続）濾過フィルター３ｍとしては、いくつかの網目（メッシュ）を焼結して密着させて多層構造とする。例えば、濾過ドラム３のメッシュ３ｍで取り除く切り屑の大きさを仮に１０〜３０μｍであるとすると、中央のメッシュ層３Ａのメッシュ状孔の大きさを２００〜６００メッシュとすることが好ましい。そして、内側のメッシュ層（ドラム内側）３Ｃは６０〜３０μメッシュとして、外側（ドラム外側）３Ｂは３０〜６０μメッシュとして、３槽構造の焼結によるメッシュ構造である。このような構造であれば、焼結によるワイヤの接合にとって高精度であり、濾過フィルター３ｍの濾過精度が高く、Ｕ字形状や角形形状にしても頑丈で、切り屑の排出が行い易く、マイクロバブルやナノバブルのような微粒泡の洗浄に好適である。
ここで、特許文献６では、２つのメッシュ層を焼結させているが、枠体（四周辺の枠体３０）を介して取り付けるものであり、メッシュ層のみで、強度の維持が図られるものではなかった。
これに対して、本願発明は、３層のメッシュ層のみの焼結で、強固に焼結でき、しかも，補強材としての上下のメッシュ層３Ｂ，３Ｃは、中央のメッシュ３Ａの補強のみならずメッシュとしての役割も果たす（図７（ｂ））。そして、毎分２００Lで濾過処理しても安定して２０μｍ程度の切り屑を分離除去できる。これは、上下のメッシュ層３Ｂ，３Ｃでそのメッシュ状孔の大きさが異なる前記ダーティ液の流量を制御できることと、大きさの大きい切り屑は、中央のメッシュ３Ａに接触することがカバーされるので（メッシュとしての役割も果たす）、中央のメッシュ３Ａによる精度の高いろ過が可能である。  表１に示すように、中央のメッシュ層３Ａを切り屑Ｚの濾過・除去の基準にすると、外側のメッシュ層３Ｂと内側と外側のメッシュ層３Ｂは５倍以上の大きさ（例えば２０〜６０メッシュ）が好ましい。これは焼結の結合強度の維持と、中央のメッシュ層３Ａを切り屑Ｚの濾過・除去の基準にするときの基準に影響がでないようにするためである。本実施の形態では、内側のメッシュ層３Ｃは６０メッシュであり、外側のメッシュ層３Ｂは２０メッシュであるとした。処理量（使用済みクーラント液（ダーティ液）は２００Ｌ／毎分であり、切り屑の濾過精度（濾過する切り屑の大きさは）１０〜３０μｍである。金網の種類はSUS金網であるが、銅等でも良い。これらの点から、実験した例（実施例）は、表１の複数のメッシュ層の組み合わせである。実施例３のメッシュ層の組み合わせを基準にして（４００メッシュは、線径０．０３であり、目開きが０．０３４であり、開口率が２８．２）、前記中央のメッシュ層３Ａのメッシュ状孔が２００〜６００メッシュであり、内側に配される内側メッシュ層３Ｃのメッシュと外側に配される外側メッシュ層３Ｂのメッシュ状孔とが前記中央のメッシュ層３Ａのメッシュ状孔の５倍以上で１５倍以下の大きさであり（約１０倍程度が基準と思われる）、かつ、前記中央のメッシュ層３Ａのワイヤの径の太さが前記内側メッシュ層３Ｃと外側メッシュ層３Ｂのワイヤの太さよりも太いものを使用した。すなわちこれらワイヤの太さの違いにより焼結による接合強度が高められるとともに、内側メッシュ層３Ｃと外側メッシュ層３Ｂによる濾過する精度に影響はなく、他方、焼結結合の強度の確保が図られる。実施例３の場合、４００メッシュ３Ａは、線径０．０３であり、目開きが０．０３４であり、開口率が２８．２であり、内側メッシュ３Ｃが４０メッシュの場合、線径０．２５であり、目開きが０．０３９であり、開口率が３７．１であり、外側３Ｂが６０メッシュの場合、線径０．１４であり、目開きが０．０２８であり、開口率が４４．４である（メッシュのJIS規格に準拠）。
表１における内側メッシュ層３Ｃと外側メッシュ層３Ｂのメッシュ状孔の大きさは、使用済みクーラント液（ダーティ液）の通過方向や噴射手段により噴射方向との関係において逆の大きさに設定することもできる。
また、図７は、濾過ドラムの略Ｕ字形状の突出部を写したメッシュ構造の写真である。図８は、濾過ドラム３の濾過した分離クリーン液の粒度分布図である。表２の実施例では、いずれも切り屑Ｚの濾過精度（濾過する切り屑の大きさは）１０〜３０μｍであり、毎分２００Ｌで濾過処理しても安定して２０μｍ程度の切り屑を分離除去できる（図９）。
なお、濾過ドラム３の左右両側には、前記略Ｕ字状の正逆が繰り返す外周端が金属製の外周カバーが配置されて濾過ドラム３に取付けられている。これら左右端面を覆う外周カバーにより、三層構造のメッシュ構造が形作られている（図３（ｃ）、図６（ｃ））。しかし、それ以外にカバー部材はなく、３層メッシュ層３Ａ，３Ｂ，３Ｃの濾過ドラム３としてのみで構成されている。
【００２８】
特許文献３（本願出願人の特許出願）では、濾過ドラム３が回転軸方向で角形形状となっているので、当該角形状の各頂部Ｄｔを利用して濾過ドラム３内の切り屑を濾過ドラム３の回転に伴って上方に運び易い構造であったが、濾過ドラム３から切り屑を除去することが難しい面を有していた（図７（ａ）（ｂ）（ｃ））。これに対して、本願発明では、略Ｕ字形状の突出部に切り屑を入れ易くて上方に運び、噴射手段８１１により切り屑に噴射すると、略Ｕ字形状の部分からの排出除去も容易である。
【００２９】
ここで、噴射手段８１１としては、今までの洗浄方法は液体ノズルによる液洗浄であるか、又は、エアによるエアーブローで行っている（特許文献３等）。また、特許文献３の実施例の濾過ドラムは、所定間隔で突出する角形状を外周に備えるものである。
これに対し、本願発明の噴射手段８１のノズル８１１から連続的に噴射では、その液体は空気の体積の急激な膨張により、液体の噴射速度が急速に高まり、液体の衝撃力が高まるとともに、拡散領域Ｋ１が広範囲になる。略Ｕ字状の突出部の半径の範囲Ｈ１に亘って拡散噴射させることが好ましく、さらに好ましくは、切り屑Ｚの排出側になる末広がりのＵ字形状の排出側にまで広く及ぶようにする（例えばＵ字状の突出部Ｄｔと突出部Ｄｔの間Ｈ２までに及ぶように拡散することが一層好ましい（図３（ａ））。また、本願発明の噴射手段８１のノズル８１１は、濾過ドラム３の上方に４個連続的に配置されているが、拡散角度を帯状（符号Ｈ１やＨ２の幅）での長手方向Ｋ１とＫ１が所定範囲で重なり合うようにしている。すなわち、噴射手段８１のノズル８１１から横向きに噴射して拡散パターンが帯状（扁平状）になるように拡散して噴射させる（図３（ｂ））。このような拡散には、洗浄液の圧力を高める必要があるが、本願発明では、圧縮エアの供給によりこれを実現している。ここでの使用する噴射ノズル（拡散ノズル）８１１としては如雨露型等の複数の細孔を有するものや、複数の直線状のスプレーオリフィスを有するものや、スリットのオリフィスから膜状に噴射させるもの等が使用できる。
【００３０】
本実施の形態によれば、前記濾過ドラム３の回転に伴って上方に運ばれた前記切り屑を確実にＵ字状の突出部から落下させつつ前記濾過ドラム３のメッシュ面３１を周期的に洗浄することとなる。濾過ドラム３のメッシュを外側から下向きに洗浄液噴射することから、クーラント洗浄液の噴射負担を軽減するとともに、切り屑Ｌ３が混入したダーティ液を効率よく分離除去するクーラント液と切り屑とを効率良く、かつ低いコストで分離する。例えば、本願発明において、クーラント液（流量15〜18リットル／毎分で吐出圧0.1〜0.2Mpa）に対して低圧な圧縮空気（0.1〜0.2MPa）Ａｒを混入させた混合流体として、噴射手段である噴射ノズル８１１から連続的に噴射させると（混合流体がノズルから大気圧下に噴射されると）、洗浄液は空気の体積の急激な膨張により、液体の噴射速度が急速に高まり、液体の衝撃力が高まるとともに、拡散領域が広範囲になるため、濾過ドラムに付着している異物（切り屑）を効率よく取り除くことができる。
【００３１】
以上、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。上述の実施形態では、回転式の濾過ドラム３としてコイルコンベヤを例示して説明したが、回転式の濾過ドラム３としてスクリューコンベヤを適用してもよい。上述の実施形態では、噴射手段は、濾過ドラムの外側から噴射するものであるが、前記噴射手段の位置としては、濾過ドラムの外側でも内側でも良い。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００３２】
１                        チップコンベヤ装置、
３                        濾過ドラム（回転ドラム）、
３ｍ                      メッシュ（フィルター）
３Ａ                      中央のメッシュ層、
３Ｂ                      外側メッシュ層、
３Ｃ                      内側メッシュ層、
５０ａ                    搬送トレー（管路）、
７                        回収用ホッパー、
８１                      クーラント液供給配管、
８１１                    噴射手段（噴射ノズル）、
Ａ９                      クーラント液（新しい洗浄用のクリーン液）
Ｄｔ                      Ｕ字形状の頂部、
Ｌ１                      使用済み液（工作機械から排出された使用済みクーラント液）、
Ｌ９                      クリーン液（濾過ドラムにて濾過されたクリーン液）、
Ｍｖ１                    圧縮エアポンプ、
Ｗ                        クーラント液が貯水領域、
Ｚ                        切り屑、
【図１】
2018008333.tif 000005
【図２】
2018008333.tif 000006
【図３】
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【図４】
2018008333.tif 000008
【図５】
2018008333.tif 000009
【図６】
2018008333.tif 000010
【図７】
2018008333.tif 000011
【図８】
2018008333.tif 000012
【図９】
2018008333.tif 000013