JP3650489B2 - Cutting device for hollow fiber membrane resin fixing part and method for producing hollow fiber membrane module - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本の束ねられた中空糸膜が、筒状ケース内部の一端部に樹脂固定された筒状ケースの中空糸膜樹脂固定部を、中空糸膜がその切断端面で開口状態となるよう切断する、中空糸膜樹脂固定部の切断装置及び切断方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、中空糸膜を用いた中空糸膜モジュールは、医療用や浄水器、清水器、気体分離用など、多くの分野で用いられている。
このような中空糸膜モジュールの形態としては、中空糸膜の両端を別々に筒状ケース内に樹脂固定して開口状態としたものや、中空糸膜をＵ字状に束ね、その端部を筒状ケース内に樹脂固定して開口状態としたもの、或いは中空糸膜の一端を封止し、他端を樹脂固定して開口状態としたものなどが一般的である。
中空糸膜を前述したモジュールの形態とするには、中空糸膜束を筒状ケース内に充填したのちに、液状の固定用樹脂を注入、固化させた後、筒状ケースの中空糸膜樹脂固定部をギロチンカッターで所定巾切断する方法が用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した切断方法に於いては、例えば濾過、分離能力を大きくするためにその外径を大きくした筒状ケースの中空糸膜樹脂固定部を切断する際、その切断長が、通常の筒状ケースに比較して長い為、ギロチンカッター先端部に大きな応力が長時間かかり、刃こぼれが発生しやすいといった不都合があった。
【０００４】
更にギロチンカッターを用いた切断方法による中空糸膜樹脂固定部の切断は、刃で傷を付けた部分に発生した応力集中を、切断の進行と共に他の部分に広げるという原理を利用している為、中空糸膜樹脂固定部の切断面がひび割れた状態になるとともに、硬度の高い筒状ケース外周にも切断バリが発生しやすいといった不都合があった。
【０００５】
またギロチンカッターに変えて回転軸装着した回転刃により筒状ケースの中空糸膜樹脂固定部の切断を行う切断装置も存在するが、１枚の回転刃で中空糸膜樹脂固定部を切断する為多量のバリが発生するとともに、切断面の平滑性の低い筒状ケースしか得られず、更に中空糸膜内に固定樹脂の切粉が侵入、付着しやすいといった不都合があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような問題点を解決する為になされたもので、筒状ケース、特に大口径の筒状ケースの中空糸膜樹脂固定部の切断を行うに当たって、切断面の平滑性が高く、かつ中空糸膜内に樹脂の切粉が侵入しにくい中空糸膜樹脂固定部の切断装置及び切断方法を提供することを目的とするものである。
【０００７】
即ち、本発明の中空糸膜樹脂固定部の切断装置は、筒状ケースの端部に中空糸膜束が樹脂固定された中空糸膜樹脂固定部の切断装置であって、荒切り用回転刃と仕上げ用回転刃とが、一つの回転軸に配された切断装置である。
また、本発明の中空糸膜モジュールの製造方法は、筒状ケースの端部に中空糸膜束が樹脂固定された中空糸膜樹脂固定部を、荒切り用の回転刃で切断した後に、該荒切り用の回転刃と同じ軸に配された仕上げ用回転刃により、その端面を更に切断して平滑化する製造方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の中空糸膜樹脂固定部の切断装置を更に詳細に説明する。
図１は本発明の中空糸膜樹脂固定部の切断装置の一形態例を示す平面図である。
【０００９】
荒切り用回転刃回転モータ１は、荒切り用回転刃２ａと仕上げ用回転刃２ｂとを組み合わせた複合回転刃２を回転させる回転軸を有するモータであり、回転数可変型のインバータ制御のＡＣサーボモータ等を用いることができる。
複合回転刃は、大径の荒切り用回転刃２ａ及び同軸上に設けられた小径の仕上げ用回転刃２ｂよりなりる。
荒切り用回転刃２ａは、中空糸膜樹脂固定部を荒切りするための回転刃であり、図３に示すような、その外周部に鋸歯状の複数のチップが配設された超硬チップソー等を用いることができる。
また、仕上げ用回転刃２ｂは、荒切りを行った中空糸膜樹脂固定部を更に切断し、その端面を平滑化するための回転刃であり、その外周部にはチップ等が配設されておらず、円盤外周部に形成された歯が連続的に中空糸膜樹脂固定部に接触することにより、中空糸膜樹脂固定部を切断するものである。この様な仕上げ用回転刃としては、スリッター、サーキュラーナイフ、高速度鋼円形状切り出し刃等を用いることができる。
【００１０】
１軸ステージ３は複合回転刃２を上下方向に移動させるためのステージであり、油圧シリンダ４により駆動させる。
筒状ケース５、６は、筒状ケース内部の一端部において中空糸膜が樹脂固定されており、インデックステーブル９上に、それぞれ１８０度毎に配置されている。
インデックステーブル９は、筒状ケースを１８０度づつ回転させるためのものであり、図中６の位置で装着した筒状ケースをインデックステーブルにより回転させ、筒状ケース５の位置で中空糸膜樹脂固定部の切断を行う。
インデックステーブルとしては油圧式のもの等を用いることができる。
【００１１】
クランパ７、８は、それぞれインデックステーブル９上の筒状ケース５、６を固定するものであり、中空糸膜樹脂固定部の切断を行う際に位置ずれなど起こさぬよう、筒状ケースの上面と側面からサポートするよう設計されている。
１軸ステージ１０はインデックステーブル９を図中向かって左右方向に移動させるものであり、パルスモータにより駆動する。
装置架台１１は装置を固定する架台であり、枠１２は、回転用モータ１、複合回転刃２、１軸ステージ３、油圧シリンダ４を固定するものである。
【００１２】
次に図１により、本発明の中空糸束樹脂固定部の切断装置の動作を、装置動作開始初期状態から説明する。
まず図示していない装置全体の動作開始スイッチを押すと、回転用モータ１及が予め設定された回転数で回転を開始させる。
その後筒状ケース６を、インデックステーブル９上のクランパ８に載せ、図示していないクランプ＆インデックス回転ＯＮスイッチ押すと、筒状ケースはクランパ８により固定されるとともに、インデックステーブル９が１８０度回転し、筒状ケース５の位置に移動する。その後１軸ステージ１０が図中左方向に移動することにより、筒状ケースの切断部を複合回転刃２の真下まで移動する。
【００１３】
その後複合回転刃２を上下方向に移動させる１軸ステージ３が下方へ移動し複合回転刃２の荒切り用回転刃２ａにより筒状ケース５の中空糸膜樹脂固定部の荒切りが行われる。
１軸ステージが更に下方へ移動すると、複合回転刃の仕上げ用回転刃が、荒切りが行われた切断端面を更に切断し始める。
仕上げ用回転刃による切断終了後、１軸ステージ３は上方に移動し、複合回転刃がもとの位置に復帰する。
【００１４】
図２は、本発明の切断装置により筒状ケースの切断を行う際の、切断位置の関係を示す平面図であるが、仕上げ用回転刃が、荒切り用回転刃により切断を行った中空糸膜樹脂固定部の端面から０．５〜１ｍｍ内側の所を切断できるよう設計されたものを用いることが好ましい。
【００１５】
これらの動作終了後、次に切断を行う筒状ケースを、インデックステーブル９上のクランパ７ｂに載せ、再度図示していないクランプ＆インデックス回転ＯＮスイッチ押す。すると６の位置にある筒状ケースは、クランパ８により固定され、インデックステーブル９にて１８０度回転し、前述した切断動作を繰り返す。前回中空糸膜樹脂固定部の切断が終了した筒状ケースは、この時筒状ケース５の位置から筒状ケース６の位置に移動するので、この時次に切断する筒状ケースの交換装着を行う。
【００１６】
本発明の切断装置及び切断方法においては、中空糸膜樹脂固定部を荒切り用回転刃により、荒切りした後に、外周部に形成された歯が連続的に中空糸膜樹脂固定部に接触する仕上げ用回転刃により更に切断するので、荒切り用回転刃による切断の際の発生したバリが仕上げ用回転刃による切断で除去され、中空糸膜樹脂固定部切断面の平滑性を向上させることができるとともに、樹脂切粉の中空糸膜内への侵入の少ない切断を行うことができる。
【００１７】
また、回転刃及び／又は中空糸膜樹脂固定部に対し、圧力印加した気体を噴射しながら切断を行う構成とすると、切断時のバリ、切粉の除去効率を更に向上させることができる。
この際の気体噴射は、例えば４ｋｇｆ／ｃｍ²の常温圧縮空気をデューティー比５０％（１秒ＯＮ,１秒ＯＦＦ）印加とした条件下で実施することができるが、噴出気体の種類、圧力、印加デューティー比などは切断条件に合わせて適宜設定することが好ましい。
【００１８】
また、本発明の中空糸膜樹脂固定部の切断装置及び切断方法においては、万一誤操作を行っても本質的に安全であるフェールセーフ機構や、樹脂切粉の飛散を防ぐ樹脂切粉集塵機構、刃温上昇によるバリ発生を低減する刃冷却機構、自動化を進める為の筒状ケース自動脱着機構などを装備してもよい。
図示していない本装置部分の内、制御機器については、制御盤内にプログラマブルコントローラを実装し、上記シーケンスを実行することで、本発明の動作を実現しているが、ファクトリーコンピュータを含むパーソナルコンピュータやハードウエアシーケンサーなど、同様の効果を得ることが可能な機器に変更することもできる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明の中空糸膜樹脂固定部の切断装置及び切断方法においては、筒状ケース内部の一端部に中空糸膜束が樹脂固定された筒状ケースの中空糸膜樹脂固定部を荒切り用回転刃により荒切りした後に、仕上げ用回転刃によりその端面を更に切断する構成としたので高い切断面平滑性を有する筒状ケースが得られるとともに、中空糸膜内への切分の侵入の少ない切断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の中空糸膜樹脂固定部の切断装置の一形態例を示す平面図である。
【図２】図２は、本発明の切断装置により筒状ケースの切断を行う際の、切断位置の関係を示す断面図である。
【図３】図３は、本発明に用いる複合回転刃の一形態例を示す模式図である。
【符号の説明】
１ 回転刃回転用モータ
２ 複合回転刃
２ａ 荒切り用回転刃
２ｂ 仕上げ用回転刃
３ １軸ステージ
４ 油圧シリンダ
５、６ 筒状ケース
７、８ クランパ
９ インデックステーブル
１０ １軸ステージ
１１ 装置架台
１２ 枠
１３ 筒状ケース
１４ 中空糸膜樹脂固定部
１５ 中空糸膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a hollow fiber membrane resin fixing portion of a cylindrical case in which a plurality of bundled hollow fiber membranes are resin-fixed to one end portion inside the cylindrical case, and the hollow fiber membrane is in an open state at its cut end surface. The present invention relates to a cutting device and a cutting method for a hollow fiber membrane resin fixing part.
[0002]
[Prior art]
In recent years, hollow fiber membrane modules using hollow fiber membranes have been used in many fields such as medical use, water purifiers, water purifiers, and gas separation.
As a form of such a hollow fiber membrane module, both ends of the hollow fiber membrane are separately resin-fixed in a cylindrical case to be in an open state, or the hollow fiber membranes are bundled in a U shape and the end portions thereof are In general, the cylindrical case is resin-fixed in an open state, or one end of a hollow fiber membrane is sealed and the other end is resin-fixed in an open state.
In order to make the hollow fiber membrane into the form of the module described above, after filling the hollow fiber membrane bundle into the cylindrical case, after injecting and solidifying the liquid fixing resin, the hollow fiber membrane resin of the cylindrical case A method of cutting the fixed portion with a predetermined width by a guillotine cutter is used.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described cutting method, for example, when cutting the hollow fiber membrane resin fixing portion of the cylindrical case whose outer diameter is increased in order to increase the filtration and separation ability, the cutting length is a normal cylinder. Since it is long compared to the case, a large stress is applied to the tip of the guillotine cutter for a long time, and there is a problem that blade spilling is likely to occur.
[0004]
Furthermore, the cutting of the hollow fiber membrane resin fixing part by the cutting method using a guillotine cutter uses the principle that the stress concentration generated in the part scratched with the blade is spread to other parts as the cutting progresses. In addition, the cut surface of the hollow fiber membrane resin fixing part is in a cracked state, and there is a disadvantage that cutting burrs are easily generated on the outer periphery of the cylindrical case having high hardness.
[0005]
There is also a cutting device that cuts the hollow fiber membrane resin fixing part of the cylindrical case with a rotary blade mounted on a rotary shaft instead of a guillotine cutter, but for cutting the hollow fiber membrane resin fixing part with a single rotary blade. A large amount of burrs was generated, and only a cylindrical case having a low smoothness of the cut surface was obtained. Further, there was a problem that the fixed resin chips easily entered and adhered to the hollow fiber membrane.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention was made in order to solve such problems, and when cutting the hollow fiber membrane resin fixing portion of a cylindrical case, particularly a large-diameter cylindrical case, the cut surface is highly smooth, It is another object of the present invention to provide a cutting apparatus and a cutting method for a hollow fiber membrane resin fixing portion in which resin chips do not easily enter the hollow fiber membrane.
[0007]
That is, the cutting device of the hollow fiber membrane resin fastening part of the present invention is a hollow fiber membrane resin fixing part of the cutting device in which the hollow fiber membrane bundle is resin fixed to the end portion of the cylindrical case, rotary blades for rough cutting And a finishing rotary blade is a cutting device arranged on one rotary shaft .
A method of manufacturing a hollow fiber membrane module of the present invention, the hollow fiber membrane resin fastening part hollow fiber membrane bundle is resin fixed to the end portion of the cylindrical case, after cutting with rotating blades for rough cutting, the In this manufacturing method , the end face is further cut and smoothed by a finishing rotary blade arranged on the same axis as the rough cutting rotary blade .
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the cutting device for the hollow fiber membrane resin fixing portion of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a cutting device for a hollow fiber membrane resin fixing part of the present invention.
[0009]
The rough cutting rotary blade rotation motor 1 is a motor having a rotary shaft for rotating a composite rotary blade 2 in which a rough cutting rotary blade 2a and a finishing rotary blade 2b are combined. A servo motor or the like can be used.
The composite rotary blade includes a large-diameter rough cutting rotary blade 2a and a small-diameter finishing rotary blade 2b provided coaxially.
The rough cutting rotary blade 2a is a rotary blade for roughly cutting the hollow fiber membrane resin fixing portion, and as shown in FIG. 3, a cemented carbide tip saw having a plurality of sawtooth chips disposed on the outer periphery thereof. Etc. can be used.
The finishing rotary blade 2b is a rotary blade for further cutting the hollow fiber membrane resin fixing portion that has been roughly cut and smoothing its end surface, and a chip or the like is disposed on the outer peripheral portion thereof. Instead, the teeth formed on the outer periphery of the disk are continuously brought into contact with the hollow fiber membrane resin fixing part to cut the hollow fiber membrane resin fixing part. As such a finishing rotary blade, a slitter, a circular knife, a high-speed steel circular cutting blade, or the like can be used.
[0010]
The uniaxial stage 3 is a stage for moving the composite rotary blade 2 in the vertical direction, and is driven by a hydraulic cylinder 4.
In the cylindrical cases 5 and 6, the hollow fiber membrane is resin-fixed at one end inside the cylindrical case, and is arranged on the index table 9 every 180 degrees.
The index table 9 is for rotating the cylindrical case by 180 degrees. The cylindrical case mounted at the position 6 in the figure is rotated by the index table, and the hollow fiber membrane resin is fixed at the cylindrical case 5 position. Cut the part.
As the index table, a hydraulic table or the like can be used.
[0011]
The clampers 7 and 8 are used to fix the cylindrical cases 5 and 6 on the index table 9 respectively. The clampers 7 and 8 are arranged so as not to cause misalignment when the hollow fiber membrane resin fixing part is cut. Designed to support from the side.
The uniaxial stage 10 moves the index table 9 in the left-right direction in the drawing and is driven by a pulse motor.
The apparatus base 11 is a base for fixing the apparatus, and the frame 12 is for fixing the rotation motor 1, the composite rotary blade 2, the single-axis stage 3, and the hydraulic cylinder 4.
[0012]
Next, the operation of the cutting device for the hollow fiber bundle resin fixing portion of the present invention will be described with reference to FIG.
First, when an operation start switch for the entire apparatus (not shown) is pressed, the rotation motor 1 and the rotation start at a preset rotation speed.
After that, when the cylindrical case 6 is placed on the clamper 8 on the index table 9 and a clamp & index rotation ON switch (not shown) is pressed, the cylindrical case is fixed by the clamper 8 and the index table 9 rotates 180 degrees. Then, it moves to the position of the cylindrical case 5. Thereafter, the uniaxial stage 10 moves to the left in the drawing, so that the cut portion of the cylindrical case is moved to just below the composite rotary blade 2.
[0013]
Thereafter, the uniaxial stage 3 that moves the composite rotary blade 2 in the vertical direction moves downward, and rough cutting of the hollow fiber membrane resin fixing portion of the cylindrical case 5 is performed by the rough cutting rotary blade 2 a of the composite rotary blade 2.
When the single-axis stage is moved further downward, the finishing rotary blade of the composite rotary blade starts to further cut the cut end face where the rough cutting has been performed.
After completion of cutting by the finishing rotary blade, the single-axis stage 3 moves upward, and the composite rotary blade returns to its original position.
[0014]
FIG. 2 is a plan view showing the relationship of the cutting position when the cylindrical case is cut by the cutting device of the present invention, in which the finishing rotary blade is cut by the rough cutting rotary blade. It is preferable to use one designed so as to be able to cut 0.5 to 1 mm inside from the end face of the membrane resin fixing part.
[0015]
After these operations are completed, the cylindrical case to be cut next is placed on the clamper 7b on the index table 9, and the clamp & index rotation ON switch (not shown) is pushed again. Then, the cylindrical case at the position 6 is fixed by the clamper 8 and rotated 180 degrees by the index table 9 to repeat the above-described cutting operation. The cylindrical case for which the previous cutting of the hollow fiber membrane resin fixing portion has been completed moves from the position of the cylindrical case 5 to the position of the cylindrical case 6 at this time. Do.
[0016]
In the cutting apparatus and cutting method of the present invention, after the hollow fiber membrane resin fixing portion is roughly cut by the rough cutting rotary blade, the teeth formed on the outer peripheral portion continuously contact the hollow fiber membrane resin fixing portion. Since it is further cut by the finishing rotary blade, burrs generated during cutting by the roughing rotary blade are removed by cutting by the finishing rotary blade, and the smoothness of the cut surface of the hollow fiber membrane resin fixing part can be improved. In addition, it is possible to perform cutting with less penetration of resin chips into the hollow fiber membrane.
[0017]
Moreover, if it is set as the structure cut | disconnected while injecting the gas which applied the pressure with respect to the rotary blade and / or the hollow fiber membrane resin fixing | fixed part, the removal efficiency of the burr | flash and chips at the time of a cutting | disconnection can be improved further.
The gas injection at this time can be performed, for example, under conditions in which room temperature compressed air of 4 kgf / cm ² is applied with a duty ratio of 50% (1 second ON, 1 second OFF), but the type, pressure, The applied duty ratio and the like are preferably set as appropriate according to the cutting conditions.
[0018]
Moreover, in the cutting apparatus and cutting method for the hollow fiber membrane resin fixing portion of the present invention, a fail-safe mechanism that is inherently safe even if an erroneous operation is performed, and a resin chip dust collecting mechanism that prevents scattering of resin chips Further, a blade cooling mechanism that reduces the occurrence of burrs due to an increase in blade temperature, a cylindrical case automatic detachment mechanism for promoting automation, and the like may be provided.
Among the apparatus parts not shown, for the control equipment, a programmable controller is mounted in the control panel and the above sequence is executed to realize the operation of the present invention. It can also be changed to a device that can achieve the same effect, such as a hardware sequencer.
[0019]
【The invention's effect】
In the cutting device and cutting method of the hollow fiber membrane resin fixing portion of the present invention, the hollow fiber membrane resin fixing portion of the cylindrical case in which the hollow fiber membrane bundle is fixed to one end inside the cylindrical case is rotated for rough cutting. After rough cutting with a blade, the end face is further cut with a finishing rotary blade, so that a cylindrical case with high cut surface smoothness is obtained and cutting with little intrusion into the hollow fiber membrane It can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of a cutting device for a hollow fiber membrane resin fixing part of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a relationship between cutting positions when a cylindrical case is cut by the cutting apparatus of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a composite rotary blade used in the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rotary blade rotation motor 2 Compound rotary blade 2a Rough cutting rotary blade 2b Finishing rotary blade 3 Single axis stage 4 Hydraulic cylinder 5, 6 Cylindrical case 7, 8 Clamper 9 Index table 10 Single axis stage 11 Device base 12 Frame 13 Cylindrical case 14 Hollow fiber membrane resin fixing part 15 Hollow fiber membrane

Claims (7)

筒状ケースの端部に中空糸膜束が樹脂固定された中空糸膜樹脂固定部の切断装置であって、荒切り用回転刃と仕上げ用回転刃とが、一つの回転軸に配された切断装置。 A hollow fiber membrane resin fixing part cutting device in which a hollow fiber membrane bundle is resin fixed to an end of a cylindrical case , wherein a rough cutting rotary blade and a finishing rotary blade are arranged on one rotary shaft Cutting device. 前記荒切り用回転刃は円盤形状であって、外周部にチップを有する請求項１に記載の切断装置。The cutting apparatus according to claim 1, wherein the rough cutting rotary blade has a disk shape and has a tip on an outer peripheral portion. 前記仕上げ用回転刃は円盤形状であって、外周部が滑らかな円形である請求項１又は２に記載の切断装置。The cutting apparatus according to claim 1 or 2, wherein the finishing rotary blade has a disk shape and has a smooth outer peripheral portion. 筒状ケースの端部に中空糸膜束が樹脂固定された中空糸膜樹脂固定部を、荒切り用の回転刃で切断した後に、該荒切り用の回転刃と同じ軸に配された仕上げ用回転刃により、その端面を更に切断して平滑化する中空糸膜モジュールの製造方法。The hollow fiber membrane resin fixing part in which the hollow fiber membrane bundle is fixed to the end of the cylindrical case is cut with a rotary blade for rough cutting, and then finished on the same axis as the rotary blade for rough cutting A method for manufacturing a hollow fiber membrane module, wherein the end face is further cut and smoothed by a rotary blade for use. 前記荒切り用回転刃は円盤形状であって、外周部にチップを有する請求項４に記載の製造方法。The said roughing rotary blade is a disk shape, Comprising: The manufacturing method of Claim 4 which has a chip | tip in an outer peripheral part. 前記仕上げ用回転刃は円盤形状であって、外周部が滑らかな円形である請求項４又は５に記載の製造方法。  The manufacturing method according to claim 4, wherein the finishing rotary blade has a disk shape and has a smooth outer peripheral portion. 切断中に中空糸膜樹脂固定部に気体を噴射する請求項４〜６のいずれか一項に記載の製造方法。The manufacturing method as described in any one of Claims 4-6 which injects gas to a hollow fiber membrane resin fixing | fixed part during a cutting | disconnection.

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