(57)【要約】【課題】  １００オングストローム級の微細オイルミスト等の捕集を行なうことができ、被加工物に付着する切削屑や切削液の除去と被加工物の乾燥を施すことができる工作機械におけるミスト捕集及びエアブロー装置を提供すること。【解決手段】  ミスト捕集装置３０は、メッシュ０．３μｍ〜３μｍの不織布よりなる回転式フィルター５１を取り付けた回転軸４７をケース３１に回転自由に支持し、正転及び逆転可能なルーツ式ブロワー７５の正転運転によって加工室１５内の吸込みフード１６からミストを含む空気を吸引し、その空気中のミストをフィルター５１により除去し、フィルターを通過した空気を外部へ排出させるように設け、ルーツ式ブロワー７５の逆転運転によりスピンドルヘッドに設けたエアブロー装置２０のノズル２４から噴出する圧力エアによって被加工物に付着する切削屑や切削液を除去すると共に被加工物の乾燥を施す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ほぼ密閉された加工室内で切削工具によって金属材料からなる被加工物に穴あけ、ネジ切り、研削等の加工を施し、加工時に切削液から発生するミスト類を該加工室に付設されたミスト捕集装置により捕集するように設けられた工作機械において、
前記ミスト捕集装置については、多孔質円筒形心材の外周にメッシュ０．３μｍ〜３μｍの不織布により多数の襞が凹凸状に連接されたフィルター部材を装着してなる回転式フィルターが取り付けられた回転軸をケースのハウジングに回転自由に支持し、その回転軸の中心部に形成された空洞部と該フィルター内及びハウジング室とを夫々連通するように設け、そのハウジング室に接続された正転及び逆転可能なルーツ式ブロワーの正転運転によって前記加工室内に臨むように設置された吸込みフードからミストを含む空気を吸引し、その空気中のミストをモータ装置の駆動により回転する前記フィルターにより除去し、そのフィルターを通過した空気を前記ルーツ式ブロワーの排気口から外部へ排出させるように設けられ、
前記切削工具を装着するスピンドルが支持されるスピンドルヘッドにエアブロー装置のノズルを設け、そのノズルと前記ルーツ式ブロワーの吸入口とをエア供給管を介して接続し、
前記ミスト捕集装置によって前記吸い込みフードから吸引される空気中のミスト類を捕集し、他方、前記ルーツ式ブロワーの逆転運転により前記エアブロー装置のノズルから噴出する圧力エアによって被加工物に付着する切削屑や切削液を吹き飛ばして除去すると共に被加工物の乾燥を施すように構成したことを特徴とする工作機械におけるミスト捕集及びエアブロー装置。
【請求項２】
前記ミスト捕集装置のケースに設けられた注液口に、前記工作機に用いられる切削液を送出する供給管から分岐したバイパス管を接続し、その注液口から前記回転式フィルターの外表面に向けて切削液を滴下させるように設けたことを特徴とする請求項１に記載の工作機械におけるミスト捕集及びエアブロー装置。
【請求項３】
前記吸込みフードと前記ミスト捕集装置の吸入口との間に連結される吸入管に、メッシュ５０μｍ〜１００μｍのデミスター部材が充填されたデミスター装置を介装したことを特徴とする請求項１又は２に記載の工作機械におけるミスト捕集及びエアブロー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ほぼ密閉された加工室内で切削工具によって金属材料によりなる被加工物に穴あけ、ネジ切り、研削等の加工を施すマシニングセンタ等の工作機械において、加工中に発生する１００オングストローム（０．０１μｍ）級の微細オイルミストや微細粉塵の回収・捕集と、加工完了後の被加工物の洗浄と乾燥を行う工作機械におけるミスト捕集及びエアブロー装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マシニングセンタ、ＣＮＣ旋盤等の工作機械では、ほぼ密閉された加工室内で切削工具によって金属材料からなる被加工物に穴あけ、ネジ切り、研削等の加工を行うものである。ところで、工作機械においては近年における合理化及びコストの引き下げに起因して鉱物性軽質オイルからなる切削油及びそれに準ずる水溶性オイルからなる切削油が多用されてきている。また、加工時間は高速化により短縮されることから、被加工物と切削工具との間に発生する熱により１００オングストローム（０．０１μｍ）級の微細オイルミストが発生し、そのミストが工作機械室や工場内に拡散して「かすみ現象」を引き起こし、作業環境を悪化させる要因となっている。  
【０００３】
ミスト捕集装置については、フィルター方式、デミスター方式、衝突板方式、電気集塵方式等の各種構造のものが知られている。具体的には、特開平１１−１７９１２２号公報には、オイルミストで汚れた気体を吸引する吸気部と、その吸気部から吸引された気体からオイルミストを多孔体フィルタで捕捉する捕捉部と、その捕捉部によって捕捉されたオイルミストの凝集体を貯留するオイル貯留部と、オイルミストが除去された気体を排出する排気部を備えたオイルミスト捕集装置が開示されている。特開２０００−２９６３０５号公報には、ミスト発生部の上方に配置されたフードの入り口に透過部材を設け、フードの吸引管に接続された吸引装置の作動によりミストを透過部材に付着させその液化物を吸引して回収するミスト回収装置が開示されている。また、特開平９−４７６１７号公報には、ミストが衝突する側の表面に多孔質材料層を設けた捕集板を捕集室に設け、捕集室に導いたミスト含有空気を捕集板に衝突させてミストを捕集するミスト除去装置が開示されている。
【０００４】
上記工作機械において発生するミストには、水溶性オイルミスト、軽質オイルミストなどがあって上述したような捕集・回収方式が採用されている。ところが、フィルター方式のミスト捕集装置は、フィルターの目詰まりが生じ易いのでフィルターの清掃や点検を短期間内に行なう必要があり、その作業が煩わしいものであった。電気集塵方式のミスト捕集装置については、設備コストが高くつくので導入しづらいという問題がある。
【０００５】
マシニングセンタ等の工作機械により加工を施される被加工物（ワーク）には切削屑や切削液が付着するので、加工後に加工室から取り出されてから別途設備のエアブロー洗浄乾燥装置に移送され、そこでコンプレッサーによる圧縮空気（圧力：約３００〜５００ｋＰａ）を利用したエアブローにより切削屑や切削液が除去される。そのエアブロー作業の際に多量のオイルミストや粉塵が飛散し、それらはエアブロー洗浄乾燥装置に付設した捕集装置によって捕集されるようにされているが、エアブロー作業が密閉された室内で行なわれないことからオイルミストや粉塵の一部が周囲に飛散することは避けられない。何れにしても、発生したミスト類を効率的に処理しなければ、作業環境の快適化や作業者の健康面での安全を図ることは困難であると言えよう。
【特許文献１】特開平１１−１７９１２２号公報
【特許文献２】特開２０００−２９６３０５号公報
【特許文献３】特開平９−４７６１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、加工室内で加工中に発生する１００オングストローム級の微細オイルミストや微細粉塵の捕集を行なうことが可能であり、被加工物に付着する切削屑や切削液の除去と当該被加工物の乾燥を自動的に施すことができる工作機械におけるミスト捕集及びエアブロー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために請求項１に記載した発明は、ほぼ密閉された加工室内で切削工具によって金属材料からなる被加工物に穴あけ、ネジ切り、研削等の加工を施し、加工時に切削液から発生するミスト類を該加工室に付設されたミスト捕集装置により捕集するように設けられた工作機械において、
前記ミスト捕集装置については、多孔質円筒形心材の外周にメッシュ０．３μｍ〜３μｍの不織布により多数の襞が凹凸状に連接されたフィルター部材を装着してなる回転式フィルターが取り付けられた回転軸をケースのハウジングに回転自由に支持し、その回転軸の中心部に形成された空洞部と該フィルター内及びハウジング室とを夫々連通するように設け、そのハウジング室に接続された正転及び逆転可能なルーツ式ブロワーの正転運転によって前記加工室内に臨むように設置された吸込みフードからミストを含む空気を吸引し、その空気中のミストをモータ装置の駆動により回転する前記フィルターにより除去し、そのフィルターを通過した空気を前記ルーツ式ブロワーの排気口から外部へ排出させるように設けられ、前記切削工具を装着するスピンドルが支持されるスピンドルヘッドにエアブロー装置のノズルを設け、そのノズルと前記ルーツ式ブロワーの吸入口とをエア供給管を介して接続し、前記ミスト捕集装置によって前記吸い込みフードから吸引される空気中のミスト類を捕集し、他方、前記ルーツ式ブロワーの逆転運転により前記エアブロー装置のノズルから噴出する圧力エアによって被加工物に付着する切削屑や切削液を吹き飛ばして除去すると共に被加工物の乾燥を施すように構成したことを特徴とする。
【０００８】
同様の目的を達成するために請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の工作機械におけるミスト捕集及びエアブロー装置において、前記ミスト捕集装置のケースに設けられた注液口に、前記工作機に用いられる切削液を送出する供給管から分岐したバイパス管を接続し、その注液口から前記回転式フィルターの外表面に向けて切削液を滴下させるように設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
同様の目的を達成するために請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載の工作機械におけるミスト捕集及びエアブロー装置において、前記吸込みフードと前記ミスト捕集装置の吸入口との間に連結される吸入管に、メッシュ５０μｍ〜１００μｍのデミスター部材が充填されたデミスター装置を介装したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
（請求項１の発明）
この工作機械におけるミスト捕集及びエアブロー装置は、加工室内で加工中に発生するミスト類、特に１００オングストローム級の微細オイルミストの捕集を行なうことが可能であり、さらに、被加工物に付着する切削屑や切削液の除去と当該被加工物の乾燥を自動的に施すことができる。加えて、従来の別途設備のエアブロー洗浄乾燥装置が不要となり、作業者及び工場内の環境の保護に大いに寄与する。
【００１１】
（請求項２の発明）
この工作機械におけるミスト捕集及びエアブロー装置は、ケースに設けられた注液口からミスト捕集装置の回転式フィルターの外表面に向けて洗浄液を滴下させるように設けており、フィルターの表面に付着するオイルミストを遠心力作用により切削液と一緒にはね飛ばすことにより、フィルターの清掃を施すことができる。
【００１２】
（請求項３の発明）
この工作機械におけるミスト捕集及びエアブロー装置は、吸込みフードから吸い込まれる微細ミストがデミスター装置によって大きな粒子となるので、その大きな粒子となったミストが吸い込まれるミスト装置の回転式フィルターの目詰まりが可及的に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明の最良の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明を適用した横型マシニングセンタの概要図、図２はミスト捕集装置の概要図である。
【００１４】
図１において、ＭＣは本発明の「工作機械におけるミスト捕集及びエアブロー装置」を適用した横型マシニングセンタを示す。このマシニングセンタＭＣについては、ベッド１に前後方向に移動自在に設けられたコラム２の中心部に、上下及び左右方向に自動的に位置制御されるスピンドルヘッド３を設け、そのスピンドルヘッド３により回転自由に支持される主軸４にドリル等の切削工具１０が自動的に装着されるようにされている。５はスピンドルヘッド３の前面で主軸４の周囲に配設された切削液用ノズルである。ベッド１の一端側に配置されたガイド部６には、被加工物ｗを固定保持するための四面イケール８を設けたキャリッジ７が載せられていて、図示しない駆動手段によって該キャリッジ７を前後方向に移動自在に設けている。
【００１５】
１１はベッド１に設けられた切削液タンク９に貯留される切削液を吸い込み管１２を介して吸込むと共に吸い込んだ切削液を供給管１３を介して前記切削液用ノズル５に圧送するためのポンプである。１５は昇降自在な開閉扉１５ａを備えた加工室である。この加工室１５は、上記ベッド１、コラム２及び被加工物ｗを加工する際に所定位置にセットされるキャリッジ７等を収容する内部空間ｓをほぼ密閉状に設けられている。１６は加工室１５の天部に設けられたミスト類を吸引するための吸込みフードである。
【００１６】
エアブロー装置２０のノズル本体２１は、スピンドル３に締付け用バンド２２によって取付けられている。そのノズル本体２１には、ノズル２４が先端に設けられたフレキシブル管２３を夫々接続している。
【００１７】
上記ノズル本体２１は、加工室１５に付設される後記ミスト捕集装置３０に用いられているルーツ式ブロワー７５の吸入口７５ａとエア供給管２５を介して接続されている。２６はエア供給管２５に介装されたチェック弁である。
【００１８】
しかして、ノズル２４から噴出する圧力エアによって被加工物に付着する切削屑や切削液を吹き飛ばして除去すると共に被加工物の表面の乾燥を施すことができるエアブロー装置２０が構成される。
【００１９】
つぎに、図２に示すミスト捕集装置３０について詳しく述べる。
そのミスト捕集装置３０のケース３１は、円筒形状ケース本体３２の一方の開口端３３に、吸入口３６が形成されたカバー３５を取付け、他方の開口端３４にハウジング３９が取付けられている。ハウジング室３９ａには、ケース本体３２側の内奥に環状シール４１１とボールベアリング４２を順に装着し、小径フランジ３９ｂ側の開口端３９ｃに環状シール４４が装着された密閉リング部材４３が嵌着されている。４０はハウジング３９の胴部に形成された接続口である。４５は小径フランジ３９ｂに取付けられたモータ装置である。
【００２０】
モータ装置４５の回転軸４７は、上記密閉リング部材４３からハウジング室３９ａに突出する箇所からケース本体３２の内方に延びる部分の中心に空洞部４７ａを形成し、当該モータに内蔵されたボールベアリング４６と前記ボールベアリング４２により回転自由に支持されている。また、その回転軸４７には、空洞部４７ａと、ケース本体３２内及びハウジング室３９ａとが夫々連通するように多数の連通口４８を所定箇所に設けている。
【００２１】
５１は上記回転軸４７に着脱可能に設けられた回転式フィルターである。このフィルター５１は、パンチングメタル等の多孔質円筒形心材５２の外周に、耐油性ポリプロピレン材等を用いた荒目軟質干渉材５３を被着し、その荒目軟質干渉材５３を介して円筒形に形成されたフィルター材５４を外装しており、それら円筒形心材５２、荒目軟質干渉材５３及びフィルター材５４の両端に面板５５，５６が接着剤により夫々固定されている。
【００２２】
そのフィルター材５４は、メッシュ０．３μｍ〜３μｍの不織布により多数の襞が凹凸状に形成されたものを筒形形態に設けており、その大きさを：外径２００〜５００ｍｍ、長さ２００〜５００ｍｍ程度とされている。このフィルター材５４は、本発明の目的とする１００オングストローム級の微細なオイルミストの回収・捕集を行なうことが可能な素材である。
【００２３】
一方の面板５５には、中心に形成されたテーパ穴５５ａの外側に内向きの環状突部５５ｂを形成し、外周に内向きフランジ５５ｃを形成している。その環状突部５５ｂには、上記円筒形心材５２の内周面を緩く嵌合し、内向きフランジ５５ｃにてフィルター材５４の外周縁５４ａを緩く嵌合させるように設けられている。他方の面板５６には、テーパ穴５６ｂが形成された内向きの環状突部５６ａを中心に形成し、外周に内向きフランジ５６ｃを形成している。その環状突部５６ａには、上記円筒形心材５２の内周面を緩く嵌合し、内向きフランジ５６ｃにてフィルター材５４の外周縁５４ａを緩く嵌合させるように設けられている。
【００２４】
なお、回転式フィルター５１は、上記モータ装置４５により毎分５００〜１８００回転数で回転されるように設けられている。
【００２５】
６０は前記面板５６のテーパ穴５６ｂに対応させて外周部６０ａをテーパー形状とした押え部材である。しかして、回転式フィルター５１は、回転軸４７のテーパー部４７ｂに嵌合するまで挿入してから押え部材６０を面板５６のテーパ穴５６ｂに嵌め、ついで、押え部材６０の中心孔に通したボルト６２を回転軸４７の端部４７ｃに螺合することにより当該回転軸４７に取付けられている。また、フィルター５１については、ボルト６２を緩めて押え部材６０を外してから当該フィルター５１を引張ることにより回転軸４７から簡単に取り外すことができる。
【００２６】
６５はケース本体３２の胴部に開設された注液口、６６は該注液口６５に接続された開閉弁である。その注液口６５には、前記マシニングセンタＭＣの供給管１３から分岐したバイパス管１３ａを接続している。その開閉弁６６の近くのバイパス管１３ａには、小型タンク１４を介装している。切削液については、注液口６５からフィルター５１の外表面に対して毎分約２００〜５００ｃｃの量を滴下させるように設ける。
なお、この実施形態例では、切削液を洗浄水として流用しているが、切削液に代えて水道水を使用することもできる。
【００２７】
６７はケース本体３２の胴部に開設されたドレン口、６８ａは該ドレン口６７に接続されたドレンコックである。６９はドレン口６７に中間ドレン管６９ａとドレンコック６８ｂを介して接続された圧力対応形式のドレン管である。このドレン管６９の出口は前記切削液タンク９に接続されている。
【００２８】
ミスト捕集装置３０の吸入口３６と吸込みフード１６とは、吸入管１７により接続されている。図1に示すように、この吸入管１７は、管路の途中にて３つに分岐されていて、それらの分岐部１７ａ〜１７ｃにデミスター装置１８が夫々介装されている(請求項３に対応)。そのデミスター装置１８は、直径５０〜１００ｍｍ×長さ約１〜１．５ｍの大きさでメッシュ５０μｍ〜１００μｍのデミスター部材がケース中に全長に亘って充填されている。
【００２９】
ミスト捕集装置３０の接続口４０に一端を接続された吸入管７０の他端は、ルーツ式ブロワー７５の吸入口７５ａの近くでエア供給管２５に接続されている。７１は吸入管７０に介装されたチェック弁である。ルーツ式ブロワー７５の排気口７５ｂには、サイレンサー７６を取付けている。ルーツ式ブロワーとしては、約−１０〜−２０ｋＰａの真空度が得られるものが好ましい。
【００３０】
以上により、ルーツ式ブロワー７５の正転運転により吸込みフード１６からケース３１内に、切削加工中に発生する微細オイルミストや微細粉塵等を含む空気を吸引し、その吸引された空気中のミスト類をモータ装置４５により回転するフィルター５１により除去し、そのフィルター５１を通過した清浄な空気をルーツ式ブロワー７５の排気口７５ｂから外部へ排出するミスト捕集装置３０が構成される。
【００３１】
つぎに、本発明の「工作機械におけるミスト捕集及びエアブロー装置」の作動について説明する。
（１）マシニングセンタＭＣの加工室１５において被加工物ｗに穴あけ加工が施される際に、切削工具１０及びその周辺部に切削液用ノズル５から切削液が吹き付けられる。そして、被加工物ｗと切削工具１０との間に発生する熱により１００オングストローム級の微細オイルミスト、微細粉塵が発生する。
（２）（１）で発生した微細オイルミストや微細粉塵は、ミスト捕集装置３０のルーツ式ブロワー７５の正転運転による負圧作用によって吸込みフード１６から周囲の空気と一緒にデミスター装置１８を通過してミスト捕集装置３０に流入する。微細ミストは、デミスター装置１８を通過する際に大きな粒子に成長する。
（３）ミスト捕集装置３０では、モータ装置４５により回転式フィルター５１を毎分５００〜１８００回転の範囲内の回転数で回転させている。ケース３１内に吸引された空気中のミスト類は回転する回転式フィルター５１により除去され、このフィルター５１を通過した清浄な空気は、回転軸４７の空洞部４７ａ、ハウジング室３９ａを経てルーツ式ブロワー７５の排気口７５ｂを通過し、サイレンサー７６から外部へ排出される。
（４）吸入された空気からフィルター５１により分離除去されたオイルミストや微細粉塵はケース３１の下部に溜まり、ドレンコック６８ａ，６８ｂを適時に開放作動することによりドレン管６９を通ってへ切削液タンク９へ排出される。
（５）他方、切削工具１０によって被加工物ｗに穴あけ加工が施された直後にルーツ式ブロワー７５の正転運転が逆転運転に切り替えられる。そして、被加工物ｗに付着する切削屑や切削液は、エアブロー装置２０のノズル２４から噴出する圧力エアによって吹き飛ばされて除去されると共に被加工物ｗの表面の乾燥が自動的に行なわれる。
【００３２】
（実験）
本発明の「工作機械におけるミスト捕集装置」における１００オングストローム級の微細オイルミストの捕集性能について、下記条件下で実験を行なった。その結果を図３のグラフに示す。
回転式フィルター
フィルター材      ：メッシュ３μｍ、直径２００ｍｍ×長さ２００ｍｍ
回転速度          ：１５００ｒｐｍ
モータ装置の出力  ：０．４ｋｗ
ルーツ式ブロワー    ：口径５０ｍｍ×出力２．２ｋｗ、回転速度２５００ｒｐｍ
吐出空気量１．５ｍ３／分
デミスター装置（３個並設）：メッシュ１００μｍ、直径８０ｍｍ×長さ１ｍ
オイルミスト発生装置：ロータリー式真空ポンプの吸込口にオイルを滴下
オイルミスト発生量  ：２０ｍｇ／ｍ３
測定計器            ：柴田科学(株)  デジタル粉塵計Ｐ−５
【００３３】
実験の結果、１００オングストローム級の微細オイルミストの回収が良好に行なわれることが確認された。また、吸込みフードからルーツ式ブロワーの吸込み口の間における圧力損失については、−１３ｋＰａの値で安定していた。
【００３４】
以上に述べた通り、この工作機械におけるミスト捕集及びエアブロー装置は、加工室内で加工中に発生する１００オングストローム級のミスト類の捕集を行なうことができ、さらに、被加工物に付着する切削屑や切削液の除去と当該被加工物の乾燥を自動的に施すことができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明を適用した横型マシニングセンタの概要図
【図２】ミスト捕集装置の概要図
【図３】本発明装置における微細オイルミストの捕集性能の実験データを示すグラフ
【符号の説明】
【００３６】
ＭＣ・・・マシニングセンタ（工作機械）
３・・・スピンドルヘッド
４・・・スピンドル
１０・・・切削工具
ｗ・・・被加工物
１３・・・供給管
１３ａ・・・バイパス管
１５・・・加工室
１６・・・吸込みフード
１８・・・デミスター装置
２０・・・エアブロー装置
２４・・・ノズル
２５・・・エア供給管
３０・・・ミスト捕集装置
３１・・・ケース
３９・・・ハウジング
３９ａ・・・ハウジング室
４５・・・モータ装置
４７・・・回転軸  ４７ａ・・・空洞部
５１・・・回転式フィルター
６５・・・注液口
７５・・・ルーツ式ブロワー
７５ａ・・・吸入口  ７５ｂ・・・排気口
【図１】
2007021321.tif 000003
【図２】
2007021321.tif 000004
【図３】
2007021321.tif 000005