(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単一の連続したエレメント素線を円筒状に組み立てた骨組み構造の巻き枠にコイル状に緊密に巻き付けてエレメント面を形成し、少なくともエレメント素線の始端と終端とに巻き解け防止処理を施してなり、エレメント素線には、長手方向に均等のピッチ間隔を保って配設され、同一方向に向けて均等の突出高さに突設される多数のノッチが一体成形されるとともに、巻き枠にコイル状に巻き付けられて巻き枠の軸方向に隣接するエレメント素線は、ノッチを介して密接して、これにより多数の濾過孔が形成されており、前記エレメント素線の巻き枠は、所定間隔を保って配置する複数のリング枠と、巻き枠の軸方向に向けてリング枠の外周に等角度間隔で配設され、複数のリング枠を相互に連結する多数の支柱棒とからなり、支柱棒は、支柱棒の外側に巻き付けられるエレメント素線の巻付け張力によって複数のリング枠間において内側にカテナリ状に弾性変形することを特徴とするチップ排出コンベヤにおけるクーラント濾過エレメント。
【請求項２】
前記エレメント素線が金属製又はエンジニアリングプラスチック製であることを特徴とする請求項１記載のチップ排出コンベヤにおけるクーラント濾過エレメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、旋盤やフライス盤等の工作機械から切り粉を自動的に排出する目的で、これらの工作機械に付設して利用されるチップ排出コンベヤのクーラント濾過エレメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
旋盤やフライス盤等の工作機械においては、バイトまたはカッタとワークとが接触する加工位置にクーラントを供給して冷却しながら高速で加工を行なう湿式のものが主流となっている。湿式の工作機械においては、クーラントと混ざった状態の切り粉が副産物的に排出され、この切り粉をどのように処理するかが問題となる。この問題に関して、クーラントには、運転コスト低減と環境保全の観点からできるだけ長期間循環使用することが求められるとともに、切り粉には、加工能率向上の観点から工作機械を停止することなく連続的に機外に排出することが求められる。
【０００３】
チップ排出コンベヤは、このような観点からの要求を満たす装置、すなわち、切り粉とクーラントとを分離する濾過機能および分離した切り粉を連続的に排出する切り粉排出機能とを併せ持つ装置として普及している。チップ排出コンベヤにおける濾過機能は、ドラム状に形成されて回転駆動しながら用いられるクーラント濾過エレメントが分担し、切り粉排出機能は、スクレーパ方式またはヒンジプレート方式の特殊コンベヤチェーンによって実行される。クーラントに含まれる切り粉は、切削加工等に再使用される際の加工精度低下要因となることから、クーラント濾過エレメントには、濾過能力が十分に高いことが求められるとともに、作動中は、金属製の鋭利な切り粉と常時接触することから、長期使用に耐える堅牢性も要求される。
【０００４】
【特許文献１】特公平２−４４５６４号公報
【特許文献２】特許第２８８８７７４号公報
【特許文献３】実公昭６２−２５２０９号公報
【特許文献４】実公平４−３３９２９号公報
【０００５】
特許文献１には、フィルタの材質については説明されていないものの、濾過ドラムの胴周に張設されたフィルタが切り粉によって損傷を受けやすいことが示唆されている。
【０００６】
特許文献２には、周囲を個別に交換可能な８面のフィルタ要素によって構成した筒状フィルタが開示されている。この発明の目的、効果は、同文献に記載のとおりであるが、フィルタ要素についての発明ではないので、フィルタ要素の説明は、割愛されている。ただし、このフィルタ要素については、出願人において明らかであるので説明する。フィルタ要素は、例えば、線径１２０μｍ、目開２００μｍ、８０メッシュ構成のナイロンその他の高強度樹脂製である。樹脂素線を使用したのは、金属メッシュの限界を超えるメッシュ数値の実現と、その場合における耐久性を配慮したからである。フィルタ要素が損傷した場合には、損傷したフィルタ要素のみを交換することができる。
【０００７】
特許文献３には、メッシュの濾網を用いた濾網筒が開示されている。メッシュの材質については、触れられていない。しかし、濾網筒が用いられる金属切粉分離装置は、濾網筒内部に工作機械から排出される切粉を受け入れる構造であり、したがって、メッシュは重量に耐える材質である必要があることから、金属製のメッシュであると推測される。
【０００８】
特許文献４には、薄い金属シートに多数の細孔を穿設してなる円筒状メッシュフィルタを用いたメッシュフィルタ装置が開示されている。この発明においては、メッシュフィルタ２０と表現しているが、実質は、いわゆるパンチングメタルによるフィルタである。
【０００９】
上記特許文献に示されるように、従来、チップ排出コンベヤにおけるクーラント濾過エレメントには、金属製メッシュと、樹脂製メッシュと、パンチングメタルのいずれかが使用されている。
【００１０】
このうち、金属製メッシュには、メッシュ数値を大きく設定することができないという問題がある。メッシュ数値を大きくするには、使用する金属素線に細いものを使用する必要があり、一定限度を超えた細線を使用したメッシュは、外力によって簡単に変形ないし断線するからである。また、樹脂製メッシュは、高メッシュ数値を簡単に実現することができ、素材特有の弾性回復力によって変形にも強いという利点を有するが、鋭利な切り粉に接触して断線し易いという問題があり、鋭利な切り粉が発生する工作機械に適用することが困難である。パンチングメタルについては、素材となる金属板の板厚と、その板厚の金属板に穿設することが可能なパンチ孔のサイズと、隣接するパンチ孔間の距離に製法上の限界があり、濾過能力が高い製品を得ることが困難であるという問題を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
そこで本発明の目的は、従来のチップ排出コンベヤにおけるクーラント濾過エレメントにおいて、濾過能力と堅牢性とが両立し難いという問題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の請求項１記載のチップ排出コンベヤにおけるクーラント濾過エレメントは、単一の連続したエレメント素線を円筒状に組み立てた骨組み構造の巻き枠にコイル状に緊密に巻き付けてエレメント面を形成し、少なくともエレメント素線の始端と終端とに巻き解け防止処理を施してなり、エレメント素線には、長手方向に均等のピッチ間隔を保って配設され、同一方向に向けて均等の突出高さに突設される多数のノッチが一体成形されるとともに、巻き枠にコイル状に巻き付けられて巻き枠の軸方向に隣接するエレメント素線は、ノッチを介して密接して、これにより多数の濾過孔が形成されており、前記エレメント素線の巻き枠は、所定間隔を保って配置する複数のリング枠と、巻き枠の軸方向に向けてリング枠の外周に等角度間隔で配設され、複数のリング枠を相互に連結する多数の支柱棒とからなり、支柱棒は、支柱棒の外側に巻き付けられるエレメント素線の巻付け張力によって複数のリング枠間において内側にカテナリ状に弾性変形することを特徴とする。
【００１３】
巻き枠に緊密に巻き付けられた単一のエレメント素線は、コイル状のエレメント素線の総体として巻き枠の形状に倣った円筒状のエレメント面を形成する。このときに巻き枠の軸方向に隣接するエレメント素線は、ノッチを介して密接している。したがって、隣接するエレメント素線間には、エレメント素線の断面積とは無関係にノッチの突出高さに等しい間隙が生じる。また、エレメント素線におけるノッチが均等のピッチ間隔で形成されている結果、エレメント素線間に生じる間隙は、ノッチのピッチ間隔ごとに区画される。すなわち、コイル状のエレメント素線によって形成される円筒状のエレメント面には、ノッチのピッチ間隔とノッチの突出高さを加減することにサイズを自由に設定することが可能である多数の濾過孔が形成される。そして、エレメント面の全体強度は、エレメント素線の断面積を変化させることで自在に設定することができる。
【００１４】
上記チップ排出コンベヤにおけるクーラント濾過エレメントのエレメント素線には、金属製のエレメント素線の他に、エンジニアリングプラスチック製のエレメント素線を用いることができる（請求項２）。それぞれ、金属素材とエンジニアリングプラスチック素材の有する固有の特性の違いに応じた、例えば、金属製のエレメント素線を用いる場合には、低コストで擦過性の衝撃に強いエレメント面を形成することができ、また、エンジニアリングプラスチック製のエレメント素線を用いる場合には、耐薬品性や弾性回復力に優れる軽量なエレメント面を形成することができる。
【００１６】
多数の支柱棒はリング枠の外周に円形に配置されており、エレメント素線は、多数の支柱棒の外側に巻き付けられる。したがって、多数の支柱棒の外周を一周するのに必要なエレメント素線の長さは、支柱棒が内側に弾性変形することにより、支柱棒が弾性変形しない場合より短いものとなる。この結果、支柱棒を当初内側に変形させておけば、エレメント素線が熱膨張した場合において支柱棒が弾性回復し、エレメント素線の巻き弛みを吸収することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のチップ排出コンベヤにおけるクーラント濾過エレメントは、エレメント面がコイル状に巻かれたエレメント素線からなり、エレメント面に求められる堅牢性は、エレメント素線の断面積を加減することによって自由に設定することができるとともに、濾過能力を決定する濾過孔のサイズは、エレメント素線の断面積とは無関係に定めることができるエレメント素線のノッチのピッチ間隔とノッチの突出高さによって自在に調整することができるので、従来は背反する要求であった濾過能力と堅牢性を両立することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
チップ排出コンベヤにおけるクーラント濾過エレメント１００は、単一の連続したエレメント素線１１によって構成されるエレメント面１０と、エレメント素線１１を巻き付けるために円筒状に組み立てた骨組み構造の巻き枠２０と、巻き枠２０の端面に取り付ける一対のフランジ板３０，３０とからなり（図１）、エレメント面１０を単一のエレメント素線１１によって構成する。
【００１９】
エレメント素線１１は、偏平断面を有する金属製の単線であり、偏平であることによってエレメント素線１１は、幅方向Ｋ１と厚み方向Ｋ２との区別による方向性を有する（図２，図３）。偏平面の１面側には、エレメント素線１１の全長にわたり、均等のピッチ間隔Ｐ１を保って多数のノッチ１１Ａが一体成形されている。ノッチ１１Ａは、略台形断面を有し、エレメント素線１１Ａの幅方向Ｋ１に向けてエレメント素線１１を横断する態様で形成されている。隣接するノッチ１１Ａの突出高さＨ１は、エレメント素線１１によって構成されるエレメント面１０の濾過能力を左右する要素として、また、エレメント素線１１の断面積１１Ｂは、エレメント面１０の堅牢性を左右する要素としてチップ排出コンベヤと組み合わせられる工作機械の切り粉の態様等に応じて設定される。
【００２０】
エレメント素線１１としては、ＳＵＳ３０４ステンレス線材、モネルメタル線材、チタン線材等の錆び難い材料を用いることが好ましく、これらの金属材料は、錆び難いことに加え、それぞれ、粘り強い、耐酸性に富む、熱膨張率が小さい等の金属種固有の性質を発揮することができる。
【００２１】
巻き枠２０は、円筒状に形成されることから軸方向Ｋ３と径方向Ｋ４とを区別することができる（図１）。巻き枠２０は、径方向Ｋ４に沿う姿勢で軸方向３に分散配置される複数のリング枠２１，２２と、軸方向Ｋ３に向けてリング枠２１，２２の外周部に取り付けられる多数の支柱棒２３とからなる。
【００２２】
複数のリング枠２１，２２は、いずれも、円環状に形成したディスク状体であり、巻き枠２０の端面部に配置される一対のリング枠２１は、段付きに形成されている（図４）。支柱棒２３は均等の角度間隔θ１に設定されている。
【００２３】
巻き枠２０は、中間位置のリング枠２２の外周部に支柱棒２３の中間位置を位置決めするとともに、支柱棒２３の端部をリング枠２１の段部に固定して組み立てられている（図１,図５）。この実施の形態の巻き枠２０における支持棒２３は、リング枠２２の外周を均等の角度間隔θ１に設定されている。
【００２４】
エレメント素線１１は、組み立て完了した巻き枠２０に緊密に巻き付けられることによって、巻き枠２０の外周部に筒状のエレメント面１０が形成される（図１，図６）。この際、エレメント素線１１は、その幅方向Ｋ１を巻き枠２０の径方向Ｋ４に向け、ノッチ１１Ａの突出方向を巻き枠２０の軸方向Ｋ３に向けて所定の巻き付け張力によって支柱棒２３の外側に巻き付けられる。したがって、エレメント素線１１は、全体として巻き枠２０軸方向Ｋ３にノッチ１１Ａを介してコイル状に積み重なった積層構造となり、巻き枠２０は、エレメント素線１１の巻き付け張力の総和力によって締め付けられる。なお、エレメント素線１１の少なくとも始端と終端とには、巻き解け防止処理が施される。
【００２５】
この結果、エレメント面１０には、ノッチ１１Ａのピッチ間隔Ｐ１ごとに区切られたノッチ１１Ａの突出高さＨ１に等しいサイズの無数の濾過孔１０Ｈが形成される（図６）。濾過孔１０Ｈのサイズは、ノッチ１１Ａのピッチ間隔Ｐ１と突出高さＨ１のみに規制され
、エレメント素線１１の断面積による制約は受けない。また、エレメント面１０の総面積と濾過孔１０Ｈの総面積との比率である開口率は、ノッチ１１Ａの突出高さＨ１を高く設定することによって実現することができる他、エレメント素線１１の厚み方向Ｋ２の寸法を少なく設定することによっても実現することができる。この開口率は、濾過能力とは別に、単位時間当たりのクーラント処理能力を表す指標となる数値であり、できるだけ大きく設定することが好ましい。
【００２６】
また、エレメント素線１１に締め付けられた巻き枠２０の支柱棒２３は、複数のリング枠２２，２２間において内側にカテナリ状に弾性変形することとなる（図７）。ただし、同図は、この状態を誇張して模式的に示した説明図であり、支柱棒２３の変形は、現実には肉眼的には観察することが困難な程度に抑えられる。しかし、この巻き枠２０に意図的に付与される柔軟性は、総延長が長いエレメント素線１１を弛みなく維持する上での重要な工夫である。リング枠２２の直径と支柱棒２３の直径Ｄ１とによって定まる巻き枠２０の実効直径Ｄ２は、巻き枠２０の中間位置において減じており、クーラントの温度上昇によってエレメント素線１１が線膨張した場合には、支柱棒２３が直線状に復帰することによって有効直径Ｄ２を増してエレメント素線１１の伸びを吸収する。なお、巻き枠２０の柔軟性は、枠間隔Ｓ３または支柱棒２３の直径をＤ１変化させることによって簡単に調整することができる。
【００２７】
クーラント濾過エレメント１００は、エレメント素線１１の巻き付け作業が完了した巻き枠２０の端面側のリング枠２１に、組み合わされるチップ排出コンベヤ５０の形式との関係において必要とされる。例えば、中空構造の回転軸３１や回転駆動用のスプロケットホイール３２を備えるフランジ板３０を取り付けて利用される（図１）。
【００２８】
クーラント濾過エレメント１００をチップ排出コンベヤ５０に組み込んで使用する例を説明する（図８，図９）。例示のチップ排出コンベヤ５０は、濾過槽５１と、濾過槽５１に併設される貯留槽５５とを備え、濾過槽５１には、リフトダクト５２と排出ダクト５３が一体的に接続されている。濾過槽５１では、切り粉とクーラントとの分離が行われ、貯留槽５５は、切り粉を除去したクーラントを貯留する槽である。
【００２９】
濾過槽５１の上面には、切り粉を投入する投入口５１Ｈが設けられ、濾過槽５１の内部には、濾過槽５１の末端からリフトダクト５２の上端に及んで循環駆動されるコンベヤベルト５６が設置されている。このコンベヤベルト５６は、リフトダクト５２の上端部の側面に配置する駆動モータ５９によって駆動される。チップ排出コンベヤ５０に利用されるコンベヤベルト５６には、ヒンジプレートタイプと称するキャタピラ形式のものと、スクレーパタイプと称する掻き板形式のものとがあるが、ここで用いているのはスクレーパタイプである。スクレーパタイプのコンベヤベルト５６は、並走する一対のチェーン５６Ｔ，５６Ｔ間に多数の掻き板を横設した構造であり、一対のチェーン５６Ｔ，５６Ｔは、スクレーパが濾過槽５１の底面をリフトダクト５２の方向に移動する向きに駆動される。
【００３０】
クーラント濾過エレメント１００は、チップ排出コンベヤ５０の濾過槽５１を横断する向きに設置されている。クーラント濾過エレメント１００のフランジ板３０に備えられたスプロケットホイール３２には、コンベヤベルト５６のチェーン５６Ｔが掛けられ、クーラント濾過エレメント１００は、駆動モータ５９を共用して回転駆動される。クーラント濾過エレメント１００の内部には、リフトダクト５２の方向を向けた複数の洗浄ノズル５７Ｎが設置され、洗浄ノズル５７Ｎには、貯留槽５５に設置された循環ポンプ５７によって濾過済みのクーラントが供給されるようになっている。また、貯留槽５５には、必要に応じた個数のクーラントポンプ５８設置し、濾過済みのクーラントを工作機械に送り返すことができる。
【００３１】
スクレーパタイプのコンベヤベルト５６を用いるチップ排出コンベヤ５０においては、投入口５１Ｈから投入された切り粉は、濾過槽５１の底面に沈降する。沈降した切り粉は、コンベヤベルト５６のスクレーパに押され、底面に沿ってリフトダクト５２側に搬送される。次いで、切り粉は、リフトダクト５２に沿って上昇するスクレーパの上に載せられるようにしてリフトダクト５２内を上昇し、クーラントはスクレーパの上昇動作中に落下し、濾過槽５１内に逆流する。クーラントから分離された切り粉は、リフトダクト５２の上端から排出ダクト５３を介して排出される。
【００３２】
濾過槽５１内では、このような切り粉の排出動作と同時にクーラント濾過エレメント１００によってクーラントの濾過が進行する。濾過槽５１内のクーラントは、エレメント面１０の濾過孔１０Ｈを経由してクーラント濾過エレメント１００の内部に侵入し、クーラント濾過エレメント１００の貯留槽５５側のフランジ板３０に設けた中空軸３１または別途に設けられる専用のオーバフロー孔を通過して貯留槽５５に至る経路をたどる。そして
、濾過済みのクーラントの一部は、循環ポンプ５７によって圧送されてクーラント濾過エレメント１００内の洗浄ノズル５７Ｎから噴射され、エレメント面１０に付着した切り粉を洗い落とすために使用され、残る大部分のクーラントは、クーラントポンプ５８によって工作機械側に送出される。すなわち、貯留槽５５内のクーラントの液面レベルは、常時低下し、濾過槽５１からは、液面レベルの落差によって、常時濾過済みのクーラントが貯留槽５５側に補充される仕組みである。このような使用形態において、本発明のクーラント濾過エレメントは、自在に設定可能な濾過能力とともに、半永久的な耐久性を発揮することができる。
【００３３】
なお、クーラント濾過エレメント１００のエレメント面１０を形成するためのエレメント素線１１には、エンジニアリングプラスチックを用いることが可能である。プラスチック材料としては、熱膨張率が小さく、切断強度が高く、耐摩耗性および自己潤滑性を有する材料が好ましく、例えば、ナイロンやデルリンがこのような要求を満たすプラスチック材料にあたる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一実施の形態のクーラント濾過エレメントを段階的に破断して示す側面図である。
【図２】上記一実施の形態のエレメント素線の斜視図である。
【図３】上記一実施の形態のエレメント素線の側面図である。
【図４】上記一実施の形態の巻き枠の横断面図である。
【図５】上記一実施の形態の巻き枠の要部の拡大断面図である。
【図６】上記一実施の形態のエレメント面の部分拡大図である。
【図７】上記一実施の形態の巻き枠の動作説明図である。
【図８】上記一実施の形態のクーラント濾過エレメントの使用例を示す平面図である。
【図９】上記一実施の形態のクーラント濾過エレメントの使用例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００    クーラント濾過エレメント
Ｐ１      ピッチ間隔
Ｈ１      突出高さ
Ｋ３      軸方向
θ１      角度間隔
１０      エレメント面
１１      エレメント素線
１１Ａ    ノッチ
２０      巻き枠
２１      リング枠
２２      リング枠
２３      支柱棒
【図１】
0004665142.tif 000002
【図２】
0004665142.tif 000003
【図３】
0004665142.tif 000004
【図４】
0004665142.tif 000005
【図５】
0004665142.tif 000006
【図６】
0004665142.tif 000007
【図７】
0004665142.tif 000008
【図８】
0004665142.tif 000009
【図９】
0004665142.tif 000010