CN107617594B - 内螺纹的清洗方法及清洗装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够确实清扫内螺纹的沟的清洗方法。该内螺纹的清洗方法具有：无需将喷嘴插入内螺纹，从内螺纹的轴线倾斜的方向上，生成来自喷嘴的清洗液的喷流的工序；以及一边以轴线为中心旋转喷流，一边使喷流撞向内螺纹的螺纹牙的工序。

Description

内螺纹的清洗方法及清洗装置

技术领域

本发明涉及一种通过喷流清洗内螺纹的清洗方法和清洗装置。

背景技术

含有各种清洗喷嘴的转台，通过正交轴移动装置而移动的清洗机已为公 知(例如，日本特开2015-58479号公报)。该清洗机为使从喷嘴喷出的清洗 液，碰撞清洗对象物(后文简称为工件)的内螺纹、油路、铣刀加工面的刀 刃。并且通过清洗液喷流的动压力，除去在内螺纹等上残留的异物。在内螺 纹的清洗中，按照清洗液的喷流与内螺纹的轴线一致的方式使喷流碰撞工件 (例如，杉野机械股份有限公司发行的【JCC(商标)通用型高效清洗系统 射流清洗中心系列】第7页清洗喷嘴附件)。

发明内容

若清洗液的喷流沿内螺纹的轴心与工件碰撞，喷流与螺纹牙没有直接碰 撞，出现在螺纹沟(螺纹牙底)中有异物残留的情况。本发明的目的是提供 一种可以降低螺纹沟中残留的异物的清洗方法。

本发明的一个侧面为一种内螺纹的清洗方法，其特征在于，该方法包括： 喷嘴无需插入所述内螺纹，在相对于所述内螺纹的轴线有倾斜的方向，生成 来自所述喷嘴的清洗液的喷流的工序；以及一边以所述轴线为中心使所述喷 流旋转，一边使所述喷流撞向所述内螺纹的螺纹牙的工序。

本法明的另一个侧面为一种内螺纹清洗装置，其特征在于，该装置包括： 有旋转轴的框体；按照所述旋转轴沿所述内螺纹的中心轴的方式，移动所述 框体的移动装置；以所述旋转轴为中心而可以旋转地设置的心轴；和具有按 照与所述旋转轴交叉的方式向内侧倾斜并喷出喷流的喷口，且与所述心轴一 体旋转的喷嘴。

根据本发明，可以减少在螺纹沟残留的异物。

附图说明

图1是第一实施方式的清洗装置的局部纵截面图。

图2是第一实施方式的清洗方法的流程图。

图3是表示第一实施方式的清洗方法的图。

图4是第二实施方式的清洗装置的局部纵截面图。

图5是第二实施方式的清洗方法的流程图。

图6是表示第二实施方式的清洗方法的图。

图7是第三实施方式的清洗装置的局部纵截面图。

图8是第三实施方式的清洗方法的流程图。

图9是表示第三实施方式的清洗方法的图。

符号说明:

10、100、200 清洗装置

11 移动装置

111 机械手(移动装置)

32 驱动轴

132 气动马达

33 旋转轴

40、140 框体

41、141 心轴

42、142 喷嘴座

43 喷嘴

46 清洗液供给源

51 喷流

61 内螺纹

62 中心轴(轴线)

63 口

64 螺纹牙

θ 夹角

具体实施方式

以下参照说明书附图，说明本发明的具体实施方式。

第一实施方式

图1为从右侧观察本实施方式的清洗装置10的局部截面图。清洗装置 10具有：喷嘴43，喷嘴座42，心轴41，框体40，转台31。图1为以通过心 轴41的旋转轴33的平面来切断喷嘴43，喷嘴座42，心轴(主轴)41，框体 40和转台31的一部分的局部截面图。清洗装置10清洗被收进内部的工件60 的内螺纹61。以下，设定横方向(与图1的纸面垂直的方向)为X轴，重力 方向上侧(图1的向上方向)为Z轴，进深方向(图1的向右方向)为Y轴。 轴名称也可以根据示例进行变更。

清洗装置10具有移动框体40的移动装置11。移动装置11具有：底盘 12，X轴引导装置13，移动支柱14，Z轴引导装置15，Z轴滑座16，Y轴 引导装置17，输送台18。X轴引导装置13在底盘12上沿X轴方向设置。 移动支柱14按照可以沿X轴移动的方式，设置在引导装置13上。Z轴引导 装置15沿Z轴设置于移动支柱14。Z轴滑座16按照可以沿Z轴引导装置 15移动的方式，设置在Z轴引导装置15上。Y轴引导装置17在Z轴滑座 16上并在Y轴方向延伸地加以设置。输送台18按照可以沿Y轴移动的方式， 设置在Y轴引导装置17。输送台18的前端部设置有转台31。输送台的后端 部设置有驱动转台31、驱动轴32的驱动装置34、35。

转台31设置有中空圆筒状的框体40。在框体40的内部，形成有内部平 滑地精加工过的圆筒孔40a。圆筒孔40a的中心成为心轴41的旋转轴33。在 圆筒孔40a中插入心轴41。心轴41具有卡合部41a、轴部41b、凸缘部41c。 卡合部41具有与旋转轴33平行、相对于旋转轴33对称的卡合面41a1。卡 合部41a也可以是平行的键。轴部41b能够相对于圆筒孔40a在旋转方向上 滑动。凸缘部41c固定喷嘴座42。

驱动轴32和心轴41同轴地设置在转台31内部。因此，驱动轴32以旋 转轴33为轴而旋转，驱动心轴41。驱动轴32具有接收部32a。接收部32a 是与卡合面41a1滑动的矩形沟。接收部32a与卡合部41a相卡合，使驱动轴 32与心轴41作为一体而旋转。

喷嘴座42具有凸缘42a，导管42b，座体42c。凸缘42a设置在导管42b 的上端部。凸缘42a通过螺栓52固定在凸缘部41c上。导管42b与座体42c 制成一体。座体42c为直方体状，在座体42c上设置有若干倾斜的肩部42d。 喷嘴座42以旋转轴33为中心得到大致的旋转平衡。在喷嘴座42上固定有喷 嘴43。喷嘴43与心轴41成为一体地旋转。

清洗装置10还具有清洗液供给源46。清洗液供给源46为例如活塞泵。 清洗液例如为由中性到碱性的水溶性清洗液。

清洗液供给源46和喷嘴43通过圆环沟48以及流路47、49、50连接。 圆环沟48在框体40上按照围绕圆筒孔40a一周的方式形成。流路47在框体 40以及转台31的内部形成，将清洗液供给源46与圆环沟48加以连接。T 字状流路49在心轴41内部形成。流路49的上部按照与圆环沟48一样的方 式形成。流路49与在喷嘴座内部形成的流路50相连接。若心轴41旋转，流 路49沿着圆环沟48旋转。清洗液供给源46与旋转方向无关，通过圆环沟 48与喷嘴43始终保持连接。流路50具有导管42b和设置在座体42c内的V 字状流路50a。流路50a的上方贯通肩部42d而形成。流路50a的肩部的开 口用座50b塞入。在流路50a的下方，设置有倾斜于旋转轴的喷嘴43。流路 50a的上部与肩部42d垂直地形成。流路50a的下部与喷嘴43同轴地设置。 流路50a的下部具有使流动整流的作用。

根据图1、图3所示，喷嘴43沿流路50设置。喷嘴43为直射喷嘴。即， 喷嘴43的喷口43a喷射直线棒状的喷流。喷射口43a与旋转轴33只间隔距 离r。喷口43a面向旋转轴，向内倾斜。从喷口43喷射出的喷流51与旋转 轴33交叉。喷流51的喷流中心线51a和旋转轴33之间的角度(夹角)θ为 锐角。并且，也可以在喷嘴43又或流路50a的前端部设置整流器。作为这样 的整流器可以利用例如日本特开2016-56834号公报的整理器。

作为这样的清洗装置可以利用例如日本特开2015-58479号公报的清洗 装置。

参照图1乃至图3，说明内螺纹的清洗方法。首先，从清洗液供给源46 向喷嘴43供给清洗液，生成喷流51(S1)。然后，旋转驱动轴32。于是喷 嘴43旋转，喷流51旋转(S2)。为了使持续旋转的喷流51与内螺纹的口 63碰撞，移动装置11移动转台31(S3)。接着移动装置11沿中心轴62移 动转台31，使旋转的喷流51与螺纹牙64碰撞。在这里，从步骤S1到步骤 S3的顺序可以互换，也可以同时进行。

参照图3对步骤S3和步骤S4详细地说明。该实施方式的清洗方法是优 选在喷嘴43和螺纹牙64暴露在空气中的状态下进行。图3(a)表示执行步 骤S3后的样子。喷流51与口部63碰撞。旋转轴33与中心轴62一致。并 且，直到喷流中心轴51a到达口部63的位置为止，喷嘴43靠近工件60。喷 口43a和口部63的距离用下面公式求出。

在这里，r为喷口43a和旋转轴33的距离，D为内螺纹的沟的直径，θ为喷 流中心线51a和旋转轴33的夹角。

图3(b)表示步骤S4执行中的样子。喷流51碰撞螺纹牙64。喷口43a 按照以一定的传送速度v沿中心轴62靠近口部63的方式移动。喷流51碰撞 螺纹牙64。喷流51和螺纹牙64的碰撞点描绘出螺旋状的轨迹66。轨迹66 具有喷流51和螺纹牙64碰撞的宽度，喷流51与螺纹牙64碰撞的宽度是根 据夹角θ和喷口43a的直径d决定的。喷流51的局部与螺纹牙64碰撞，沿 螺纹牙64的表面弯曲。喷流51的残部在螺纹牙64上反弹回来。这时，通过 喷流51的动压除去在螺纹牙上残留的切屑、毛刺、纤维屑、其他的异物。这 样喷流51均匀地清洗螺纹牙64。在这里，喷流中心线51a和中心轴62交叉， 因此从内螺纹61的中心轴(轴线)62看，喷流51与螺纹牙64垂直碰撞。 因此得到与螺纹61的直径无关而大致同一的清洗效果。

传送速度v用下面公式求得。

v＝Cnd/sinθ

在这里C是表示重叠程度的常数、d是喷口的直径(mm)、v为传送速度 (mm/s)，n是旋转速度(1/s)、θ是喷流和轴线的夹角(度)。

这里，C表示轨迹66的重叠。0≤C≤1为轨迹重叠，1＜C为轨迹相离。 对应必要的清洗程度，可以利用0≤C≤20。喷流51为了沿着螺纹牙64流动 并反弹地与螺纹牙64碰撞，不需要C≤1。另外，沿中心轴62没有移动(C＝0) 的情况，省略步骤S3，也可以按照在螺纹牙64中央附近碰撞喷流51的方式， 移动喷嘴43。这种情况，在喷流与螺纹牙碰撞的位置，使喷嘴43停止一定 时间。

图3(c)表示喷流51与终端65碰撞的样子。喷流51与终端65碰撞后， 喷嘴43持续旋转，向下一个内螺纹的口部63移动。为了喷流51与螺纹牙64不发生碰撞，直接到达终端65，夹角θ满足下面公式。

在这里D1是内螺纹的内径(直径)、L是内螺纹的长度(mm)。

说明本实施方式的清洗方法的作用效果，为了喷嘴43不插入内螺纹61， 利用喷嘴43的旋转振动，喷嘴43不会干涉工件60。

如果在形成于通孔的内螺纹61适用以往技术，沿中心轴62喷射的喷流 沿通孔内面完全穿过，喷流不与螺纹牙64直接碰撞。由于是在喷流周围产生 飞沫清洗螺纹牙64，因为有在形成于通孔的内螺纹61的螺纹牙上残留有切 屑等的情况。

在本实施方式的清洗方式中，因为喷流51一边以内螺纹61的中心轴62 为中心旋转，一边与螺纹牙64碰撞，所以喷流51与螺纹牙64均匀地直接碰 撞。与螺纹牙64碰撞的喷流51，或反弹，或沿螺纹牙64弯曲地与螺纹牙64 反复碰撞，可以清洗包含沟的各个角落。因此，本实施方式的清洗方法特别 适用于形成于通孔的内螺纹。

对形成于有底孔的内螺纹使用本实施方式，喷流51画着螺旋向内螺纹 61入射，与螺纹牙64碰撞的喷流51，容易排出。在与螺纹牙64碰撞后的喷 流51被排出的时候，附着在螺纹牙64的切屑等异物被排出。因此，本实施 方式的清洗方法，对于形成于有底孔的内螺纹61也有效。即使对于形成于有 底孔的内螺纹，喷流51直接与螺纹牙碰撞，也能够清洗到螺纹的沟。

本实验方式的清洗方法，也可以适用高压清洗。若将清洗液的喷射压力 为10～50MPa的高压清洗适用于本实施方式的清洗方法，可以特别强力地清 洗内螺纹61。因为棒状直线的喷流51的动压力高，所以就除去在螺纹牙上 强力固着的异物和强力咬合的切屑方面来说能发挥更高的效果。

根据本实施方式的清洗方法，通过使喷口43a和内螺纹61的口部63的 距离LN变化，也可以适用于沟的直径不同的内螺纹61。并且，沟的直径D 不同的内螺纹61也可以适用同一传送速度。因此，即使在工件60中包括沟 的直径D不同的多个内螺纹61，对于全部的内螺纹，可以容易地适用。

本实施方式的清洗装置10因为属于正交轴形的移动装置11，所以喷嘴 座42的移动轨迹的直进性高。而且，在喷嘴座42上喷嘴43远离旋转轴33， 面向旋转轴33而向内地设置。在本实施方式的清洗方法中，也可以只进行下 面的步骤。首先，旋转喷嘴座42。然后使旋转轴33与内螺纹61的中心轴62 一致，匹配喷口43a和口部63的距离。接着，以速度v使喷嘴座42沿中心 轴62移动。喷嘴座42的移动程序可以容易作成。进一步的，使旋转轴33 和中心轴62匹配(相合)而只旋转喷嘴座42，就这样相对于内螺纹61保持 理想的位置，喷流51绕着中心轴62的周围旋转。因此，本实施方式的清洗 装置10适合于实现本实施方式的清洗方法。

内螺纹61散布在工件60的广阔的领域范围时，一边旋转喷嘴座42，一 边陆续清洗内螺纹61的话，可以扩大内螺纹61的间隙的领域，强力清洗。 例如可以使用于汽车用的变速箱外壳的安装面。如果通过本实施方式的清洗 方法，依次清洗在外壳安装面上形成的内螺纹，则也可以清洗安装面整体， 安装面的粘附力得以提高。

参照图4，以与第一实施方式的清洗装置10的不同点为中心，说明第二 实施方式的清洗装置100。

本实施方式的移动装置有垂直多关节机械手111。框体140固定于机械 手111的手臂前端。心轴141通过气动马达132进行旋转。喷嘴143为平射 喷嘴。除此之外，由于与第一实施方式的清洗装置10一样，对于相同的部分 附加相同的符号，省略其详细说明。

机械手111为6轴垂直多关节机械手，机械手111最好有防尘防水机能， 没有防尘防水机能的情况，机械手111用保护罩等来保护。

本实施方式的框体140，除了在第一实施方式的框体40上设置有凸缘 140a的结构之外，和框体40一样。框体140通过凸缘140a固定于机械手111 的手臂。流路47和清洗液供给装置46用橡胶软管又或塑料管连接。橡胶软 管又或塑料管，也可以收纳在金属制又或树脂制的保护管。

心轴141贯通框体140。心轴141的上部从框体140上凸出、设置了键 131。

具有中空轴132a的气动马达132驱动心轴141。中空轴132a通过键131 与心轴141相结合。因为作为驱动源使用的是气动马达132，所以在高湿度、 高温的清洗装置的环境，驱动源也很难出故障。另外，可以利用防水式样的 伺服电机、同步电机或其他电机来替换气动马达132。

喷嘴143生成在平面上扇状扩展的喷流。喷嘴143按照喷流纵向扩展的 方式加以设置，即喷流保持向Z方向扩展。

参照图4至图6，说明利用清洗装置100的内螺纹的清洗方法。首先， 运转清洗液供给源46，生成喷流151(S1)。接着，旋转气动马达(S2)于 是心轴141和喷嘴143成为一体地旋转。其次，机械手111使旋转轴33与中 心轴62一致，喷流151扩展到螺纹牙64的全面，使喷嘴143移动。旋转的 喷流151与螺纹牙64碰撞，可以一次清洗螺纹牙64的全周(S11)。

在这里喷流151在从螺纹牙64的口部63到终端65为止的范围碰撞。

另外，机械手111可以利用平行联动型机械手、水平多关节型机械手， 正交机械手来替换垂直多关节型机械手。当然也可以利用第一实施方式的移 动装置11来替换机械手111。

根据本实施方式的清洗方法，因为喷嘴座42没有必要沿中心轴62传送， 所以可以在短时间有效地清洗内螺纹61。因为其他的效果与第一实施方式相 同，故省略其说明。

第三实施方式

参照图7至图9，说明第三实施方式的清洗方法。本实施方式的清洗装 置200的喷嘴座242的形状与第一实施方式的清洗装置10不同。并且，喷嘴 座242的移动轨迹与第一实施方式不同。以下根据本实施方式的特征进行说 明，对于与第一实施方式相同的构成要素，附加相同的符号，省略详细的说 明。

根据图7所示，本实施方式利用斜向L型喷嘴。喷嘴座242具有沿旋转 轴33伸长的轴242a。在轴242a的内部直到前端部为止形成通路250。在轴 242a的前端设置从旋转轴33倾斜的喷嘴43。喷嘴座242用螺栓52固定在心 轴41上。

参照图8乃至图9，针对清洗方法进行说明，首先，生成喷流51(S1) 接着，使喷流51碰撞内螺纹61的口部63(S21)。接着，喷流51以中心轴 62为中心旋转(S22)。接着，旋转的喷流51沿中心轴62移动。然后喷流 51与螺纹牙64碰撞(S23)。

对于步骤S21进行说明。喷流51按照与内螺纹61的中心轴62交叉且 在口部63处碰撞的方式移动转台。喷口43a和口部63的距离LN遵从下面 公式。

在这里，r为喷口43a和中心轴62的距离，D为内螺纹61的沟的直径， θ为喷流中心线51a和旋转轴33的夹角。

接着，关于步骤22进行说明。喷嘴座242通过保持旋转轴33和轴62 的距离，用旋转速度n旋转来描绘半径r的圆轨道。心轴41和喷嘴座242共 同以旋转速度n旋转。喷嘴座242的旋转(公转)和心轴41的旋转(自转) 同时进行。于是喷流51以中心轴62为中心旋转。这时若完全同步，喷流51 按照和中心轴62交叉的方式旋转。

另外，不完全同步时，喷流51与中心轴62不交叉。即使在这种情况下， 如果喷流51与口部63或螺纹牙64碰撞，也可以清洗内螺纹61。

根据本实施方式，不需要设置内螺纹61的清洗用的特殊喷嘴座，也可 以利用斜方L型喷嘴有效地清洗内螺纹61。其他的效果与第一实施方式相同。

另外，本发明不限制所述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内， 有许多变形的可能。请求保护的范围所记载的技术思想中包含的技术方案全 部为本发明的对象。虽然所述实施方式表示优选例，但本领域工作人员从本 说明书公开的内容，可以实现各种代替例、修正例、变形例或改良例。这些 都包含在附件的请求保护范围所记载的技术的范围内。

Claims (14)

1.一种内螺纹的清洗方法，其特征在于，该清洗方法包括：

喷嘴无需插入所述内螺纹，在相对于所述内螺纹的轴线有倾斜的方向，生成来自所述喷嘴的清洗液的喷流的工序；以及

一边以所述轴线为中心使所述喷流旋转，一边将喷流撞向所述内螺纹的螺纹牙的工序，

所述内螺纹具有形成在通孔的所述螺纹牙，

所述喷流是和所述轴线交叉后与所述螺纹牙碰撞。

2.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，

该清洗方法还具有：

使所述喷流碰撞所述内螺纹的口部的工序；和

沿所述轴线移动所述喷流，使所述喷流螺旋状地碰撞所述螺纹牙的工序，

所述喷流是直线棒状的喷流。

3.根据权利要求2所述的清洗方法，其特征在于,

所述喷流的传送速度v满足下面的公式：

v＝Cnd/sinθ

在这里C是表示重叠程度的常数，表示轨迹的重叠，0≤C≤20、d是喷口的直径、n是旋转速度、θ是喷流中心线与所述轴线的夹角，所述喷流和所述螺纹牙的碰撞点描绘出螺旋状的所述轨迹，所述轨迹具有所述喷流和所述螺纹牙碰撞的宽度。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的清洗方法，其特征在于,

所述喷流的喷流中心线与所述轴线的夹角θ满足下面的公式：

这里D1是内螺纹的内径、L是内螺纹的长度。

5.根据权利要求1所述的清洗方法，其特征在于，

所述清洗方法还具有：所述喷流从所述喷嘴的喷口在包含内螺纹的轴线的平面上，扇形地扩展的工序，

在使所述喷流碰撞的工序中，所述喷流在从螺纹牙的口到末端的范围内进行碰撞。

6.根据权利要求1～3、5中任一项所述的清洗方法，其特征在于，

所述喷流具有10～50MPa的喷射压力。

7.根据权利要求4所述的清洗方法，其特征在于，

所述喷流具有10～50MPa的喷射压力。

8.一种具有形成在通孔的螺纹牙的内螺纹(61)的清洗装置(10、100、200)，其特征在于，该清洗装置包括：

具有旋转轴(33)的框体(40)；

按照所述旋转轴(33)沿着所述内螺纹(61)的中心轴(62)的方式，移动所述框体(40)的移动装置(11)；

以所述旋转轴(33)为中心而可以旋转地设置的心轴(41)；和

具有以与所述旋转轴(33)交叉的方式向内侧倾斜并喷出喷流的喷口(43a)，且与所述心轴(41)一体旋转的喷嘴(43)。

9.根据权利要求8所记载的清洗装置，其特征在于，还具有：

驱动所述心轴(41)的驱动轴(32)。

10.根据权利要求8所述的清洗装置，其特征在于，

所述旋转轴(33)和所述喷流的喷流中心线(51a)的夹角θ满足下面公式：

这里D1是内螺纹的内径的直径、L是内螺纹的长度。

11.根据权利要求9所述的清洗装置，其特征在于，

所述旋转轴(33)和所述喷流的喷流中心线(51a)的夹角θ满足下面公式：

这里D1是内螺纹的内径的直径、L是内螺纹的长度。

12.根据权利要求8～11中任一项所述的清洗装置，其特征在于，

具有向所述喷嘴(43)供给清洗液的清洗液供给源(46)。

13.根据权利要求8～11中任一项所述的清洗装置，其特征在于，

所述喷流具有10～50MPa的喷射压力。

14.根据权利要求12所述的清洗装置，其特征在于，

所述喷流具有10～50MPa的喷射压力。

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