CN113710369A - 高压流体喷出装置 - Google Patents

Abstract

高压流体喷出装置(10)具有：被供给高压流体的输入端口(32)；贮存高压流体的箱室(12)；以及喷出高压流体的喷出端口(60)。设置有隔膜阀(16)，该隔膜阀划分与箱室连通的阀室(56)和先导室(58)，先导室经由先导通路(16c)与阀室连通，在隔膜阀打开的状态下，阀室经由喷出通路(62)与喷出端口连通，在开放流路(64a～64d)设置有开闭控制阀(20)，该开放流路将先导室向喷出通路开放，开闭控制阀通过从箱室供给的流体的压力而进行开闭工作。

Description

高压流体喷出装置

技术领域

本发明涉及一种喷出高压流体的高压流体喷出装置。

背景技术

例如，在切削加工中，为了去除附着于工件的表面的金属的切屑而使工件的表面清洁化，使用了喷射高压空气等高压流体的装置。

日本特开2014-83518号公报中记载了用于这样的用途的间歇性空气喷枪。关于该间歇性空气喷枪，当操作者握住开关杆时打开空气喷出流路的开闭阀，从而从喷出口喷出来自压气源的空气。与此同时，在空气喷出流路流动的空气的一部分被供给至先导阀，当先导阀打开时，来自压气源的空气的一部分通过旁通流路而被送至开闭阀的二次侧，从而开闭阀关闭。

但是，使用这样的空气喷枪进行空气的喷出需要操作者在操作现场握住杆进行操作，当不得不在例如水飞沫飞散的场所操作空气喷枪的情况下，存在操作者被淋湿这样的问题。

发明内容

本发明是考虑了这样的状况而做成的，其目的在于，提供一种即使不通过操作者的直接的手动操作，也能够间歇性地喷出高压流体的高压流体喷出装置。

本发明的高压流体喷出装置具有：输入端口，该输入端口被供给高压流体；箱室，该箱室贮存高压流体；以及喷出端口，该喷出端口喷出高压流体。该高压流体喷出装置设置有隔膜阀，该隔膜阀划分与箱室连通的阀室和先导室，先导室经由先导通路与阀室连通，在隔膜阀打开的状态下，阀室经由喷出通路与喷出端口连通。并且，在开放流路设置有开闭控制阀，该开放流路将先导室向喷出通路开放，开闭控制阀通过从箱室供给的流体的压力而进行开闭工作。

根据上述的高压流体喷出装置，仅通过从输入端口供给高压流体，就能够从喷出端口周期性地喷出具有高峰值压力的流体。

本发明的高压流体喷出装置是具备隔膜阀，该隔膜阀划分与箱室连通的阀室并且划分先导室，并且将先导室向喷出通路开放的开闭控制阀通过从箱室供给的流体的压力而进行开闭工作的结构，因此仅通过从输入端口供给高压流体，就能够周期性地喷出具有高峰值压力的流体。

附图说明

图1是本发明的第一实施方式的高压流体喷出装置的立体图。

图2是沿着图1的高压流体喷出装置的II-II线的剖视图。

图3是沿着图1的高压流体喷出装置的III-III线的剖视图。

图4是将图1的高压流体喷出装置展开为规定的零件或零件组的图。

图5是图1的高压流体喷出装置处于其他动作状态时的与图2对应的图。

图6是图1的高压流体喷出装置处于其他动作状态时的与图3对应的图。

图7是表示图1的高压流体喷出装置的箱室和喷出端口中的流体的压力变化的情况的图。

图8是本发明的第二实施方式的高压流体喷出装置的剖视图。

图9是表示安装有图8的高压流体喷出装置的加工中心的主要部位的图。

具体实施方式

以下，例举多个优选的实施方式，并参照附图，对本发明的高压流体喷出装置进行说明。此外，在以下的说明中，在使用关于上下左右的方向的词汇时，为了方便，是指附图上的方向，并不限定装置等的实际的配置。

(第一实施方式)

参照图1～图7对本发明的第一实施方式的高压流体喷出装置10进行说明。如图2和图3所示，高压流体喷出装置10具有：在内部形成有箱室12的箱外壳14、内置有隔膜阀16的隔膜外壳18以及内置有开闭控制阀20的控制外壳22。高压流体喷出装置10被使用于切屑的去除等。

箱外壳14包含：四角筒状的缸筒24、圆筒状的入口罩26以及圆板状的底罩28。入口罩26经由C型圈30a安装于缸筒24的一端侧，并具备在轴心方向上贯通的输入端口32。底罩28经由C型圈30b安装于缸筒24的另一端侧，并封闭缸筒24的另一端侧。

在缸筒24的内侧形成有贮存从输入端口32供给的高压空气(高压流体)的箱室12。在入口罩26的外周面安装有将入口罩26与缸筒24之间密封的密封件34a，在底罩28的外周面安装有将底罩28与缸筒24之间密封的密封件34b。

如图4所示，在缸筒24的上部侧壁形成有向上方突出的基座部36，该基座部36形成为与缸筒24的轴线平行地延伸。在基座部36的顶部开口的喷出空气供给端口38贯通并设置于该缸筒24的上部侧壁。另外，用于向后述的开闭控制阀20供给空气的工作空气供给端口40贯通并设置于缸筒24的上部侧壁，工作空气供给端口40向形成于基座部36的顶部的圆形凹部36a开口。

在缸筒24的上方设置有用于设置隔膜外壳18和控制外壳22的连结板42。在连结板42的下表面设置有与缸筒24的基座部36的截面形状匹配的凹槽44。在缸筒24的基座部36嵌合于连结板42的凹槽44的状态下，连结板42通过多个第一螺栓46固定于基座部36。

在连结板42，在与箱外壳14的喷出空气供给端口38对应的位置设置有在上下方向上贯通的第一孔部48。第一孔部48具有：与喷出空气供给端口38的直径一致的下方侧的通路形成部48a和直径比通路形成部48a大的上方侧的嵌合部48b。另外，在连结板42，在与工作空气供给端口40对应的位置设置有在上下方向上贯通的第二孔部50。

如图2所示，隔膜外壳18由第一躯干52和第二躯干54组合而构成。通过设置于第一躯干52的右侧面的外周侧的环状凸部52a嵌合到设置于第二躯干54的左侧面的外周侧的环状凹部54a，从而第一躯干52与第二躯干54彼此对接。

隔膜阀16具有：呈圆柱形状的壁厚的主体部16a和与主体部16a相比壁薄且弯曲自如的凸缘16b。凸缘16b的外周缘部夹在第一躯干52与第二躯干54之间。

在第一躯干52设置有由隔膜阀16划分的环状的阀室56，在第二躯干54设置有由隔膜阀16划分的先导室58。在隔膜阀16的主体部16a的内部设置有使先导室58与阀室56连通的先导通路16c。先导通路16c的一端在面朝阀室56的主体部16a的侧面开口，先导通路16c的另一端在面朝先导室58的主体部16a的端面开口。

在第一躯干52的底面，在与箱外壳14的喷出空气供给端口38对应的位置形成有向下方突出的环状的突出部52b。在包含突出部52b的第一躯干52的底部设置有用于将喷出空气供给端口38连接至阀室56的连接通路59。第一躯干52的突出部52b嵌合于连结板42的第一孔部48的嵌合部48b。喷出空气供给端口38经由连结板42的第一孔部48的通路形成部48a和第一躯干52的连接通路59而与阀室56连通。此外，由参照符号34c表示的是将突出部52b与嵌合部48b之间密封的密封件。

在第一躯干52设置有：在与和第二躯干54对接的侧面相反一侧的侧面开口的喷出端口60和与喷出端口60连通并延伸至隔膜阀16的附近的喷出通路62。在第一躯干52的内部设置有将阀室56与喷出通路62之间分隔的筒状壁部52c，筒状壁部52c的顶端构成阀座52d。在隔膜阀16的主体部16a不与阀座52d抵接时，喷出通路62与阀室56连通，在隔膜阀16的主体部16a与阀座52d抵接时，喷出通路62与阀室56的连通被切断。

在控制外壳22设置有第一开放流路64a的第二开放流路64b，该第一开放流路64a和第二开放流路64b是用于将先导室58的空气朝向喷出通路62开放的流路的一部分。第一开放流路64a的一端在与隔膜外壳18相对的控制外壳22的侧面开口，并与从先导室58延伸的延长通路58a连接，第一开放流路64a的另一端与开闭控制阀20连接。此外，由参照符号34d表示的是将第一开放流路64a与延长通路58a的连接部分从外部密封的密封件。

在隔膜外壳18设置有第三开放流路64c和第四开放流路64d，该第三开放流路64c和第四开放流路64d是用于将先导室58的空气朝向喷出通路62开放的流路的剩余部分。第三开放流路64c形成于第二躯干54，第四开放流路64d形成于第一躯干52。第四开放流路64d的一端与第三开放流路64c连接，另一端与喷出通路62连接。

形成于控制外壳22的所述第二开放流路64b的一端与开闭控制阀20连接。第二开放流路64b的另一端在与隔膜外壳18相对的控制外壳22的侧面开口，而与形成于第二躯干54的上述第三开放流路64c连接。

开闭控制阀20具备阀柱66，该阀柱66能够在将第二开放流路64b与第一开放流路64a连接的位置和将第二开放流路64b从第一开放流路64a切断的位置之间滑动。阀柱66从一个方向接受弹簧68的作用力，并且从其反方向接受由后述的第二工作空气流路70b的空气压力导致的作用力。第一开放流路64a总是与形成于阀柱66的外周面的凹部66a连接。

在第二工作空气流路70b的空气压力小于规定值时，阀柱66因弹簧68的作用力而向将第二开放流路64b从第一开放流路64a切断的位置移动(参照图3)。此时，先导室58的空气被封闭。另一方面，在第二工作空气流路70b的空气压力为规定值以上时，阀柱66克服弹簧68的作用力而向将第二开放流路64b与第一开放流路64a连接的位置移动(参照图6)。此时，先导室58的空气朝向喷出通路62开放。

控制外壳22具有介入设置有速度控制器74的工作空气流路。该工作空气流路由位于速度控制器74的上游侧的第一工作空气流路70a和位于速度控制器74的下游侧的第二工作空气流路70b构成。第一工作空气流路70a向形成于控制外壳22的底部的圆形凹部22a开口，第二工作空气流路70b与开闭控制阀20连接。

圆筒状的套筒72插通于连结板42的第二孔部50，并被支承在形成于控制外壳22的圆形凹部22a与形成于缸筒24的基座部36的圆形凹部36a之间。缸筒24的工作空气供给端口40经由形成于套筒72的内侧的流路而与第一工作空气流路70a连通。在套筒72的外周安装有：与控制外壳22的圆形凹部22a壁面抵接的密封件34e和与缸筒24的基座部36的圆形凹部36a壁面抵接的密封件34f。

速度控制器74是能够调整在工作空气流路流动的空气的流量的可变流量控制阀。通过操作速度控制器74的旋钮74a，从而将配置于速度控制器74的内部的针74b的位置设置在所希望的位置，能够调整通过速度控制器74的空气的流量。根据通过速度控制器74的空气的流量，决定了在箱室12的空气的压力上升时作用于开闭控制阀20的阀柱66的第二工作空气流路70b的空气的压力的上升速度。

第一躯干52、第二躯干54以及控制外壳22这三者通过多个第二螺栓76串联地连结，第一躯干52通过多个第三螺栓78与连结板42连结。由此，由第一躯干52和第二躯干54构成的隔膜外壳18及控制外壳22相对于连结板42连结为一体。此外，由参照符号80表示的是覆盖隔膜外壳18的罩体。

本发明的第一实施方式的高压流体喷出装置10基本如以上那样构成，以下，参照图2～图7对其作用进行说明。

如图2和图3所示，以隔膜阀16的主体部16a与阀座52d抵接且开闭控制阀20的阀柱66位于将第二开放流路64b从第一开放流路64a切断的位置的状态为初始状态。即，以隔膜阀16和开闭控制阀20都关闭的状态为初始状态。此时，虽然箱室12中没有贮存足够的高压空气，但经由先导通路16c连通的阀室56和先导室58的空气的压力大于喷出通路62的空气的压力。

当从上述初始状态起，通过输入端口32向箱室12供给高压空气时，箱室12的空气的压力上升，该空气的一部分通过喷出空气供给端口38、连结板42的第一孔部48的通路形成部48a以及第一躯干52的连接通路59而进入阀室56之后，通过先导通路16c而进入先导室58。因此，阀室56和先导室58的空气的压力大于喷出通路62的空气的压力的状态持续，从而维持隔膜阀16关闭的状态。

另外，箱室12的空气的另一部分通过工作空气供给端口40、套筒72的内部以及第一工作空气流路70a而朝向速度控制器74。这里，通过速度控制器74的空气的流量，即流入第二工作空气流路70b的空气的流量被限制为与速度控制器74的针74b的位置对应。因此，作用于开闭控制阀20的第二工作空气流路70b的空气的压力以与该被限制的流量相称的速度上升。

然后，当第二工作空气流路70b的空气的压力成为规定值以上时，开闭控制阀20的阀柱66克服弹簧68的作用力而移动，从而第二开放流路64b与第一开放流路64a连接。即，开闭控制阀20打开(参照图6)。由此，先导室58的空气从第一开放流路64a到第四开放流路64d依次通过而到达喷出通路62。

当先导室58的空气被开放时，先导室58的空气的压力降低，隔膜阀16的主体部16a从阀座52d离开。即，隔膜阀16打开(参照图5)。于是，通过输入端口32被供给并贮存于箱室12的空气在通过喷出空气供给端口38、连结板42的第一孔部48的通路形成部48a以及第一躯干52的连接通路59而进入阀室56之后，一下子流入喷出通路62而从喷出端口60向外部喷出。

当贮存于箱室12的空气向外部喷出时，箱室12的空气的压力降低，作用于开闭控制阀20的阀柱66的第二工作空气流路70b的空气的压力也降低。然后，当贮存于箱室12的空气喷出规定量时，第二工作空气流路70b的空气的压力成为小于规定值，从而阀柱66因弹簧68的作用力而移动，第二开放流路64b被从第一开放流路64a切断。即，开闭控制阀20关闭。

当开闭控制阀20关闭时，先导室58的空气的开放停止。另外，由于来自阀室56的空气经由先导通路16c而填充先导室58，因此先导室58的空气的压力上升。另一方面，彼此连通的阀室56和喷出通路62的空气从喷出端口60向外部喷出，因此先导室58的空气的压力变得大于阀室56和喷出通路62的空气的压力。由此，隔膜阀16的主体部16a与阀座52d抵接，从而隔膜阀16关闭。因此，停止从喷出端口60喷出空气，从而返回初始状态。

在通过输入端口32向箱室12供给高压空气的期间，上述动作反复进行。即，“开闭控制阀20打开”→“隔膜阀16打开”→“贮存于箱室12的空气从喷出端口60向外部喷出”→“开闭控制阀20关闭”→“隔膜阀16关闭”→“停止从喷出端口60喷出空气”这一系列的动作周期性地反复。

图7示出了上述一系列的动作周期性地反复时的箱室12的空气的压力和喷出端口60中的空气的压力变化的情况。箱室12的空气的压力由一点划线表示，喷出端口60中的空气的压力由实线表示。此外，为了与进行通常的连续性的吹气的情况比较，由虚线表示连续性的吹气时的喷出压力。

当箱室12的空气的压力上升而到达规定值P1时，喷出端口60中的空气的压力瞬间上升至高峰值(峰值压力)P2，之后，喷出端口60中的空气的压力和箱室12的空气的压力下降，这样的现象周期性地反复。

该情况下的周期依存于由速度控制器74设定的空气的流量。具体而言，当操作速度控制器74的旋钮74a而变更针74b的位置，从而缩小针74b周围的流路面积时，周期变长。另外，喷出端口60中的峰值压力P2依存于开闭控制阀20的弹簧68的强度。弹簧68越强(弹簧常数越大)则峰值压力P2越大。

通过具有高峰值压力P2的间歇性的吹气，除了能够有效地从工件的表面去除切屑之外，与连续性的吹气相比，空气的消耗量显著减少。

根据本实施方式的高压流体喷出装置10，仅通过从输入端口32连续地供给高压流体，就能够从喷出端口60周期性地喷出具有高峰值压力P2的空气。

在本实施方式中，使用高压空气作为高压流体，但使用的流体不限于空气，只要是压缩性流体就也可以是其他流体。另外，在本实施方式中，虽然设置了速度控制器，但在不需要调整周期的情况下，也可以不设置速度控制器。

(第二实施方式)

接着，参照图8和图9，对本发明的第二实施方式的高压流体喷出装置90进行说明。此外，在第二实施方式的高压流体喷出装置90中，对与上述的高压流体喷出装置10相同或等同的结构要素标注相同的参照符号并省略详细的说明。

高压流体喷出装置90安装于加工中心的主轴82，被使用于去除附着于工件的表面的切屑。为供参考，在图9中示出立铣刀(刀具)84经由刀夹94安装于加工中心的主轴82的状态。

如图8所示，高压流体喷出装置90具有：在内部形成有箱室92的中空圆锥状的刀夹94、内置了隔膜阀16的隔膜外壳18以及内置了开闭控制阀20的控制外壳22。

刀夹94是设置于加工中心的主轴82的多个刀夹的一个。换言之，高压流体喷出装置90在加工中心中将为了安装立铣刀等刀具而使用的多个刀夹中的、空着的刀夹作为结构的一部分，并将其内部空间用作箱室92。

如图8所示，刀夹94在其轴心方向一端侧具备输入端口94a。在刀夹94的轴心方向另一端侧设置有和刀夹94的内壁面一起构成箱室92的壁面的板状的罩板96。在与罩板96抵接的刀夹94的端面安装有从外部密封箱室92的密封件34g。

在罩板96，贯通其壁面设置有喷出空气供给端口96a和工作空气供给端口96b。隔膜外壳18和控制外壳22安装于与刀夹94抵接的面相反一侧的罩板96的面。

在构成隔膜外壳18的一部分的第一躯干52的右侧面，在与罩板96的喷出空气供给端口96a对应的位置形成有向右方突出的环状的突出部52b。该突出部52b与罩板96嵌合。喷出空气供给端口96a经由设置于包含突出部52b的第一躯干52的右侧面部的连接通路59而与阀室56连通。

在控制外壳22与罩板96之间，在与罩板96的工作空气供给端口96b对应的位置配置有套筒72。罩板96的工作空气供给端口96b经由形成于套筒72的内侧的流路而与控制外壳22的第一工作空气流路70a连通。

在第一躯干52设置有：在第一躯干52的左侧面开口的喷出端口60和与喷出端口60连通并延伸至隔膜阀16的附近的喷出通路62。这些喷出端口60和喷出通路62与刀夹94的轴心方向平行地延伸。

作为用于将先导室58的空气朝向喷出通路62开放的流路，在控制外壳22设置有第一开放流路64a和第二开放流路64b，在隔膜外壳18设置有第三开放流路64c和第四开放流路64d。第三开放流路64c和第四开放流路64d在同一直线上排列，并在与喷出通路62正交的方向上延伸。

在本实施方式的高压流体喷出装置90中，也与上述的高压流体喷出装置10相同地，在通过输入端口94a向箱室92供给高压空气的期间，“开闭控制阀20打开”→“隔膜阀16打开”→“贮存于箱室92的空气从喷出端口60向外部喷出”→“开闭控制阀20关闭”→“隔膜阀16关闭”→“停止从喷出端口60喷出空气”这一系列的动作周期性地反复。通过从喷出端口60周期性地喷出具有高压力峰值的空气，有效地去除了附着在位于喷出端口60的前方的未图示的工件的表面的切屑。

根据本实施方式的高压流体喷出装置90，将设置于加工中心的主轴82的刀夹94作为结构的一部分，并将其内部空间用作箱室92，由此向加工中心的安装容易，并且尽可能地使结构简单化。而且，刀夹是标准化的部件，能够将相同规格的高压流体喷出装置90应用于各种加工中心。

本发明的高压流体喷出装置不限于上述的实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，当然能够采用各种结构。

Claims (8)

1.一种高压流体喷出装置，具有：输入端口(32、94a)，该输入端口被供给高压流体；箱室(12、92)，该箱室贮存所述高压流体；以及喷出端口(60)，该喷出端口喷出所述高压流体，该高压流体喷出装置(10、90)的特征在于，

设置有隔膜阀(16)，该隔膜阀划分与所述箱室连通的阀室(56)和先导室(58)，所述先导室经由先导通路(16c)与所述阀室连通，在所述隔膜阀打开的状态下，所述阀室经由喷出通路(62)与所述喷出端口连通，在开放流路(64a～64d)设置有开闭控制阀(20)，该开放流路将所述先导室向所述喷出通路开放，所述开闭控制阀通过从所述箱室供给的流体的压力而进行开闭工作。

2.根据权利要求1所述的高压流体喷出装置，其特征在于，

所述先导通路设置于所述隔膜阀的内部。

3.根据权利要求1所述的高压流体喷出装置，其特征在于，

在用于使所述开闭控制阀进行开闭工作的流体的流路设置有速度控制器(74)。

4.根据权利要求1所述的高压流体喷出装置，其特征在于，

具有：箱外壳(14)，在该箱外壳的内部形成有所述箱室；隔膜外壳(18)，所述隔膜阀内置于该隔膜外壳；以及控制外壳(22)，所述开闭控制阀内置于该控制外壳。

5.根据权利要求4所述的高压流体喷出装置，其特征在于，

在构成所述箱外壳的缸筒(24)上设置有连结板(42)，该连结板用于设置所述隔膜外壳和所述控制外壳。

6.根据权利要求1所述的高压流体喷出装置，其特征在于，

具有：刀夹(94)，在该刀夹的内部形成有所述箱室；隔膜外壳，所述隔膜阀内置于该隔膜外壳；以及控制外壳，所述开闭控制阀内置于该控制外壳。

7.根据权利要求6所述的高压流体喷出装置，其特征在于，

所述刀夹在该刀夹的轴心方向一端侧具备输入端口(94a)，在所述刀夹的轴心方向另一端侧设置有罩板(96)，所述隔膜外壳和所述控制外壳安装于所述罩板。

8.根据权利要求1所述的高压流体喷出装置，其特征在于，

所述高压流体是高压空气。

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