JP7068036B2

JP7068036B2 - 気液分離機構

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Publication number: JP7068036B2
Application number: JP2018097882A
Authority: JP
Inventors: 賢新井
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2018-05-22
Filing date: 2018-05-22
Publication date: 2022-05-16
Anticipated expiration: 2038-05-22
Also published as: JP2019202256A

Description

本発明は、加工装置に接続される気液分離機構に関する。

切削装置、研削装置等の各種加工装置では、加工時に、被加工物の冷却等のために、加工水が用いられる。そして、その加工水が、加工により生じた屑とともに飛散し、被加工物に付着すると、デバイスの品質を低下させるため、屑を含んだ加工水を外部に排出する必要がある。そこで、屑を含んだ加工水を強制的に排気する機構が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、特許文献１に記載された機構のように、加工装置から排出されるミストを含んだ加工排液の気体と液体とを同時に吸引しようとすると、吸引状態が安定せず、充分に吸引ができなくなってしまうという問題もある。そこで、配管途中にタンクを設け、加工排液の気体と液体とを分離して排出する装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００９－１１９５６９号公報特開２０１１－１０４７２６号公報

しかし、配管の途中にタンクを設けると、その分スペースが取られ、設備が大型化してしまうという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、設備設置面積を抑えるとともに安定した吸引によって気体と液体とを分離して排出可能にすることを目的とする。

本発明は、加工装置に接続される気液分離機構であって、吸引源と、該吸引源によって吸引された気体と液体とを含む加工排液を排出する排出路の終端に立設され、下端から加工排液が流入するとともに上端が閉塞され、外周に複数の穴が形成された内筒と、内筒を収容するとともに該穴から流出した液体と気体とを受ける筐体と、を備え、該筐体の鉛直方向上部には気体排出口が形成されるとともに下部に液体排出口が形成され、該内筒の上端が天井板によって閉塞され、該天井板は、該内筒より大径に形成され該内筒よりも外周側に突出するつば部を備え、上昇する該加工廃液を構成する水が該つば部に当たって下降する。

本発明の気液分離機構は、排出路の終端に配置された内筒と筐体とを備え、内筒に流入した気体と液体とを含む排液は、内筒の外周に形成された複数の穴を通じて筐体中にあふれ出る。そして、この時に気体と液体との分離がなされ、筐体の気体排出口と液体排出口とからそれぞれ排出される。したがって、タンクを配置する必要がないので、設備設置面積を抑えるとともに安定した吸引が可能となる。

気液分離機構が接続される加工装置の例を示す斜視図である。気液分離機構の例を示す斜視図である。気液分離機構の例を示す断面図である。気液分離機構を構成する吸引源の例を示す正面図である。

図１に示す切削装置１は、保持手段２に保持された被加工物に対して切削手段３によって切削加工を施す加工装置である。

保持手段２は、多孔質部材からなる保持部材２１を備え、保持部材２１は、図示しない吸引源に連通している。保持部材２１の表面は、被加工物が保持される保持面２１１となっている。保持手段２は、Ｘ軸方向に移動可能であり、その移動経路の前方（－Ｙ方向側）には、被加工物を収容するカセット２２が載置されている。一方、保持手段２の移動経路の後方（＋Ｙ方向側）には、切削後の被加工物を洗浄する洗浄手段８が配設されている。洗浄手段８は、被加工物を保持して回転するスピンナーテーブル８１と、回転する被加工物に対して洗浄水を噴出する図示しないノズルとを備えている。

切削手段３は、Ｙ軸方向の軸心を有するスピンドルの先端に切削ブレード３１が装着され、その切削ブレード３１がブレードカバー３２によって覆われて構成されている。ブレードカバー３２には、切削水流入口３３、３４及び切削水を吐出するノズル３５が形成されている。

切削手段３は、切り込み送り手段４によって駆動されてＺ軸方向に移動可能であるとともに、割り出し送り手段５によって駆動されてＹ軸方向に移動可能である。切り込み送り手段４は、Ｚ軸方向に延在するボールネジ４１と、ボールネジ４１と平行に配設された一対のガイドレール４２と、ボールネジ４１の一端に連結されボールネジ４１を正逆両方向に回転させるモータ４３と、ボールネジ４１に螺合するナットを内部に備え側部がガイドレール４２に摺接する昇降板４４とから構成されている。モータ４３がボールネジ４１を回転させると、昇降板４４がガイドレール４２にガイドされてＺ軸方向に昇降し、これに伴い昇降板４４に固定された切削手段３がＺ軸方向に昇降する。

割り出し送り手段５は、Ｙ軸方向に延在するボールネジ５１と、ボールネジ５１と平行に配設された一対のガイドレール５２と、ボールネジ５１の一端に連結されボールネジ５１を正逆両方向に回転させるモータ５３と、ボールネジ５１に螺合するナットを内部に備え側部がガイドレール５２に摺接する移動板５４とから構成されている。モータ５３がボールネジ５１を回転させると、移動板５４がガイドレール５２にガイドされてＹ軸方向に昇降し、これに伴い切り込み送り手段４及び切削手段３がＺ軸方向に昇降する。

切削手段３を構成するブレードカバー３２には、排出路６１が連結されている。排出路６１は、例えば図２に示す気液分離機構７に連結されている。

図２に示す気液分離機構７は、排出路６１の終端に位置している。気液分離機構７は、排出路６１の途中に配設されブレードカバー３２内の排液を吸引する吸引源６２と、排出路６１の終端において立設された内筒７１と、内筒７１を収容する筐体７２とを備えている。

内筒７１は、内部が空洞となっており、その内径は、例えば３８ｍｍであり、鉛直方向の長さは、例えば１１０ｍｍである。

内筒７１の上端は、天井板７１１によって閉塞されている。天井板７１１は、内筒７１よりも大径に形成されており、内筒７１よりも外周側に突出した部分につば部７１１ａが形成されている。天井板７１１の直径は、例えば７０ｍｍである。

内筒７１の下端には、吸引源６２によって吸引され排出路６１を流れる排液を流入させる排液流入口７１２が形成されている。排液流入口７１２の内径は、内筒７１の内径と同等である。

内筒７１の外周面には、複数の穴７１３が形成されている。穴７１３の直径は、例えば５～１０ｍｍである。穴７１３は、例えば１００個程度形成されている。図示の例における穴７１３は、鉛直方向に等間隔に配置されており、また、周方向に隣り合う穴は上下にずれた状態で形成されている。なお、穴７１３は、すべてが同径に形成されていなくてもよい。また、穴７１３の形状も円形には限られない。

筐体７２は、例えば円筒状に形成され、内径が天井板７１１よりも大径に形成されている。すなわち、天井板７１１の外周面と筐体７２の内側面との間には空間が存在している。筐体７２の内径は、例えば１０４ｍｍである。

筐体７２の鉛直方向上部には、排液に含まれる気体を排出する気体排出口７３が形成されている。気体排出口７３には、例えばエアダクトが連結され、気体を吸引できるようにしている。気体排出口７３は、筐体７２の天板の中心に形成されることが好ましい。また、気体排出口７３は、天井板７１１よりも小径に形成されていることが好ましい。

筐体７２の下部には、排液を構成する液体を排出する液体排出口７４が形成されている。図示の例の液体排出口７４は、筐体７２の側面の下部に形成されているが、筐体７２の下部であれば、他の位置に形成されていてもよい。例えば、筐体７２の底面であって、内筒７１の外周側に液体排出口７４を形成してもよい。また、液体排出口７４は、複数形成されていてもよい。

液体排出口７４には、例えばドレーンが連結される。ドレーンに排出される排液は、廃棄されてもよいし、フィルタ等を介して切削水として再利用する構成としてもよい。

図１に示した切削装置１において被加工物を切削する場合は、被加工物が保持手段２において保持される。そして、切削ブレード３１のＹ軸方向の位置が被加工物の切削すべき位置に位置合わせされた後、切削ブレード３１が回転しながら切削手段３が下降して所定の高さ位置に位置付けされ、保持手段２が－Ｘ方向に移動することにより、所望の位置が切削される。

切削中は、切削水流入口３３，３４より切削水が供給され、その切削水がノズル３５から吐出される。その切削水は、切削ブレード３１の回転によって、切削屑とともに飛散する。飛散した切削水及び切削屑は、排液として図２に示した吸引源６２によって吸引されて排出路６１から排出される。排液が吸引される際には、ブレードカバー３２内の気体も吸引されるため、排液には気体と液体とが含まれている。

図３に示すように、吸引源６２によって吸引された排液６１１は、排液流入口７１２から内筒７１に流入する。そして、排液を構成する液体は、内筒７１内においてある程度貯留された後、穴７１３から内筒７１の外側に排出される。そして、その排出された液体７４１は、筐体７２において受け止められた後、筐体７２に形成された液体排出口７４から筐体７２の外部に排出される。

一方、液体７４１が穴７１３から筐体７２側に排出されることにより、排液を構成する気体は内筒７１内を上昇し、上部の穴７１３、すなわち穴７１３のうち液体の排出の用に供されない穴から筐体７２側に排出される。そして、その気体７３１は、筐体７２内を上昇し、つば部７１１ａの外周側から回り込むようにして上昇し、気体排出口７３から筐体７２の外部に排出される。ここで、内筒７１の上部を閉塞する天井板７１１は、内筒７１よりも外周側に突出するつば部７１１ａを備えているため、気体排出口７３の吸引力によって水が上昇したとしても、その水は、つば部７１１ａに当たって下降する。したがって、水が気体排出口７３からエアダクトに流入するのを防ぐことができる。気体排出口７３に作用する吸引力によって切削屑が上昇した場合も、天井板７１１のつば部７１１ａに切削屑が当たって降下するため、気体排出口７３において切削屑を吸引してしまうのを防止し、エアダクトに詰まりが生じるのを防ぐことができる。

吸引源６２は、例えば図４に示す水封式バキュームポンプにより構成される。水封式バキュームポンプからなる吸引源６２は、ケーシング６２１と、ケーシング６２１内を回転可能な羽根車６２２と、ケーシング６２１に形成され排液を吸引する吸引口６２３と、水をケーシング６２１内に供給するための水供給口６２４と、吸引した排液を排出する排出口６２５とを備えている。吸引口６２３は、逆止弁６３を介して切削手段３のブレードカバー３２の内部と連通している。

切削水流入口３３、３４に切削水が供給され、ノズル３５から吐出されると、切削ブレード３１の回転によってブレードカバー３２内において切削水が飛散する。その飛散した切削水は、吸引源６２によって吸引される。具体的には、水供給口６２４からケーシング６２１内に適当量封水を入れて羽根車６２２を回転させると、その封水は、遠心力によってケーシング６２１の内壁に沿ってリング状に流れ、羽根車６２２が回転することにより、ケーシング６２１の内壁と羽根車６２２とによって囲まれた空間の容積が変化することを利用して、吸引口６２３による排液の吸引及び排出口６２５からの排液の排出を連続的に行う。図４に示した排出口６２５に内筒７１の排液流入口７１２が直結しているため、排出機構をコンパクトに構成することができる。

以上のように、気液分離機構７は、排出路６１の終端に配置された内筒７１とその周囲の筐体７２とを備え、内筒７１に流入した気体と液体とを含む排液は、内筒７１の外周部に形成された複数の穴７１３を介して筐体７２中にあふれ出る。そして、この時に気体と液体との分離がなされ、筐体７２の気体排出口７３と液体排出口７４とからそれぞれ排出される。したがって、気液分離のためのタンクを配置する必要がないので、設備設置面積を抑えるとともに安定した吸引が可能となる。

１：切削装置
２：保持手段２１：保持部材２１１：保持面
３：切削手段３１：切削ブレード３２：ブレードカバー３３、３４：切削水流入口
３５：ノズル
４：切り込み送り手段４１：ボールネジ４２：ガイドレール４３：モータ
４４：昇降板
５：割り出し送り手段５１：ボールネジ５２：ガイドレール５３：モータ
５４：移動板
６１：排出路
６２：吸引源
６２１：ケーシング６２２：羽根車６２３：吸引口６２４：水供給口
６２５：排出口
７：気液分離機構
７１：内筒７１１：天井板７１１ａ：つば部７１２：排液流入口７１３：穴
７２：筐体
７３：気体排出口７３１：気体７４：液体排出口７４１：液体
８：洗浄手段８１：スピンナーテーブル

Claims

加工装置に接続される気液分離機構であって、
吸引源と、
該吸引源によって吸引された気体と液体とを含む加工排液を排出する排出路の終端に立設され、下端から加工排液が流入するとともに上端が閉塞され、外周に複数の穴が形成された内筒と、
該内筒を収容するとともに該穴から流出した液体と気体とを受ける筐体と、を備え、
該筐体の鉛直方向上部には気体排出口が形成されるとともに下部に液体排出口が形成され、
該内筒の上端が天井板によって閉塞され、
該天井板は、該内筒より大径に形成され該内筒よりも外周側に突出するつば部を備え、
上昇する該加工廃液を構成する水が該つば部に当たって下降する
気液分離機構。