JP2005095988A - エアブロー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 消費エネルギの削減が得られると共にエアブロー効果に優れたエアブロー装置を提供する。
【解決手段】 ターボブロア４０からエアダクト１９を介してエアが供給されるハウジング１１の開口部に吹き出し孔２５が穿孔された回転ノズル２１を回転自在に設け、回転ノズル２１をドライブシャフト３５を介してギヤードモータ３１により回転駆動しつつ回転ノズル２１の吹き出し孔２５からワークＷに向けてエアを吹き付ける。ギヤードモータ３１により回転ノズル２１を回転駆動することによって、ハウジング１１に供給されるエアブロー用のエアを低圧にすることが可能になり、消費エネルギの削減が可能になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車用エンジンのシリンダブロック等のワークにエアブロー処理を施すエアブロー装置に関する。

エンジンのシリンダブロック等のワークは、その生産過程において、切削加工等の必要な加工処理が施され、その後の洗浄工程で洗浄液を用いてワークに付着した切粉、切削油等の付着物を除去すると共にワークを洗浄している。更に、コンプレッサ等による圧縮エアをブロー用エアとしてワークに吹き付けて洗浄工程でワークに付着した洗浄液を除去するエアブロー処理を施している。この圧縮エアは、吹き出し孔が形成された回転するノズル、いわゆる回転ノズルを用いてワークに吹き付けられるのが一般的である。

圧縮エアの吹き付けに回転ノズルを用いることにより、この回転ノズルから噴射されたエアが適度に分散され、かつワークに対して多方向から強弱を伴う脈動状態で吹き付けられる。このように、回転ノズルを用いるエアブロー装置は、ワーク洗浄後のエアブロー効果、即ち液切り効果に優れていることから種々の方法が提案されている。

例えば、回転ノズルにエアブロー用の吹き出し孔と回転ノズル回転駆動用の吹き出し孔とを設け、圧縮エアをエアブロー用の吹き出し孔からワークに噴射すると同時に、回転ノズルの回転駆動力を得るために圧縮エアの一部を回転駆動用吹き出し孔から噴射して回転ノズルを回転させている（例えば、特許文献１参照）。

また、コンベヤ手段によりワークが運搬されると、ワークの被清掃面に対して多方向から圧縮エアを吹き付け可能にする回転ノズルを備え、圧縮エアの噴射時の反動を利用して回転ノズルを回転させることによって、ワークの被清掃面に対して多方向から圧縮エアを吹き付けることを可能にしている（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−８４４７３号公報 特開平５−１７７４９８号公報

ワークに対して圧縮エアを吹き付けてエアブロー処理を行う場合、上記特許文献１及び特許文献２を含め、工業用コンプレッサ等を用いて高圧条件下で圧縮エアを生成する必要があった。この場合、圧縮エアは、一般に４００〜５００ｋＰａ（４〜５ｋｇ／ｃｍ^２）の圧力条件下で生成され、そしてワークに向けて噴射されていた。

一方、回転ノズルを用いて圧縮エアをワークに吹き付けるエアブロー効果を確保しつつも、省エネルギの観点から可能な限りエアブロー用として低圧のエアを噴射する要請がある。例えば、コンプレッサに代えて、ターボブロワを使用した場合、エアの圧力は約２〜１０ｋＰａの範囲とすることが可能となり、エアブローのための消費エネルギを約１／１０程度に低く抑えられることが分かっている。

しかしながら、ターボブロワ等を用いて低圧でエアを噴射する場合、省エネルギに対する要請には応えているものの、ターボブロア等からエアブロー装置に供給するエアが流れるダクト内での内部抵抗により圧力損失の割合が大きくなるため、回転ノズル直前でのエアの圧力が低くなり、回転ノズルを回転駆動し、更に、エアブロー効果を確保するために必要なエアの噴射速度が得られなくなる。十分なエアブロー効果を確保するためには、ダクトの内部抵抗が風速の２乗に比例することに着目してダクト内におけるエアの流速を低く抑えると共に、エアの流量を多くする必要がある。即ち、この低い圧力条件下でエアが噴射される場合、噴射すべきエアの流量は約１０倍にする必要がある。

これに対応するためには、回転ノズルを半径方向に大きくする等の回転ノズルの大型化が必須の条件となり、これによりエアブロー装置が大型化し、その構成が困難になると共に、設置スペースが限定されることになり従来の回転ノズルでは対応することが困難である。

従って、上記事情を鑑みなされた本発明の目的は、消費エネルギの削減が得られるとと共にブロー効果に優れたエアブロー装置を提供する。

上記目的を達成する請求項１に記載のエアブロー装置の発明は、ハウジングの開口部に吹き出し孔が形成された回転ノズルを配置し、該ハウジングに供給されたブロー用エアを該回転ノズルの吹き出し孔からワークに向けて噴射するエアブロー装置において、エア供給手段からのブロー用エアを供給するエアダクトが接続されたハウジングと、前記ハウジングの開口部に回転自在に支持された円板状の回転ノズルと、前記回転ノズルに、該回転ノズルの回転中心軸線に対して傾斜して貫通形成された吹き出し孔と、前記回転ノズルを回転駆動する回転駆動手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２に記載のエアブロー装置の発明は、ハウジングの開口部に吹き出し孔が形成された回転ノズルを配置し、該ハウジングに供給されたブロー用エアを該回転ノズルの吹き出し孔からワークに向けて噴射するエアブロー装置において、エア供給手段からのブロー用エアを供給するエアダクトが接続されたハウジングと、前記ハウジングの開口部に回転自在に支持された円板状の回転ノズルと、前記回転ノズルに、該回転ノズルの回転中心軸線に対して傾斜して貫通形成された複数の吹き出し孔と、前記回転ノズルと対向して前記ハウジングに配置された回転駆動手段と、先端部が前記回転ノズルに結合され基端部が前記回転駆動手段に動力伝達可能に結合されたドライブシャフトとを備えたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２のエアブロー装置において、前記複数の吹き出し孔は、周方向に等間隔で前記回転ノズルに貫通形成されたことを特徴とする。

請求項４に記載のエアブロー装置の発明は、ハウジングの開口部に吹き出し孔が形成された回転ノズルを配置し、該ハウジングに供給されたブロー用エアを該回転ノズルの吹き出し孔からワークに向けて噴射するエアブロー装置において、エア供給手段からのブロー用エアを供給するエアダクトが接続されたハウジングと、前記ハウジングの開口部に回転自在に支持された円板状の回転ノズルと、前記回転ノズルに、該回転ノズルの回転中心軸線に対して傾斜して貫通形成された１つの吹き出し孔と、前記回転ノズルと対向して前記ハウジングに配置された回転駆動手段と、先端部が前記回転ノズルに結合され基端部が動力伝達可能に動力伝達可能に結合されたドライブシャフトとを備えたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかのエアブロー装置において、前記ブロー用エアが、前記エア供給手段から２〜１０ｋＰａの圧力条件下で前記ハウジングに供給されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によると、回転駆動手段により回転ノズルを回転させることにより、ハウジングにエア供給手段から供給される圧縮エアにより回転ノズルを回転駆動する従来の方法に比べエア供給手段により供給されるエアを低圧にすることが可能になり、十分なエアブロー効果を確保しつつ、消費エネルギの大幅な削減が可能になる。

請求項２に記載の発明によると、回転駆動手段によりドライブシャフトを介して回転ノズルを回転させることにより、ハウジングにエア供給手段から供給される圧縮エアにより回転ノズルを回転駆動する従来の方法に比べエア供給手段により供給されるエアを低圧にすることが可能になり、消費エネルギの削減が可能になると共に、回転ノズルの大型化を招くことなくワークに対する十分なエアブロー効果を確保することができる。

請求項３に記載の発明によると、吹き出し孔を周方向に等間隔で回転ノズルに配置することによって、強弱をもった脈動状態でワークにエアが吹き付けられ、エアブロー効果を更に高めることができる。

請求項４に記載の発明によると、回転ノズルに形成される吹き出し孔が１つであるため、請求項２の発明に対し吹き出し孔の設定の自由度が拡大しその開口面積を比較的大きく形成することができ、吹き出し孔を複数形成した場合と比較して、空気抵抗によるエア流速の減衰を少なくできる。

請求項５に記載の発明によると、ブロー用エアを２〜１０ｋＰａの圧力条件下で供給することによって、従来のエアブローと比較して、大幅な消費エネルギの削減ができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、ワークがエンジンのシリンダブロックの場合を例に図面を参照して説明する。

（第１実施の形態）
第１実施の形態を図１乃至図３を参照して説明する。図１は本実施の形態におけるエアブロー装置１０が配設されるエアブローステーションの概要説明図、図２はエアブロー装置１０の概要を示す図１のＡ部拡大図である。

エアブローステーションには、側壁２及び天井部３を備えたエアブロー室１を有し、エアブロー室１内のフロアには生産過程で切削加工されて洗浄されたシリンダブロックＷを搬入すると共に、エアブロー室１内でエアブロー処理されたシリンダブロックＷを搬出するためのコンベヤ５が設けられている。また、天井部３には、コンベヤ５によって搬入されたシリンダブロックＷをクランプするワークチャック６と、シリンダブロックＷをクランプしたワークチャック６を上昇及び水平に旋回するローダ７を備えている。

エアブロー室１の側壁２にエアブロー装置１０が配設されている。エアブロー装置１０は、図２に示すように側壁２に開口する開口部２ａに挿入可能な円筒状の筒部１３及びその端縁にフランジ１４が形成された第１ハウジング部１２と、フランジ１４に端部が結合された筒状部１６の開口端部を閉塞部材１７によって塞いだ第２ハウジング部１５からなる有底筒状のハウジング１１を有している。

このハウジング１１は、第１ハウジング部１２の筒部１３を側壁２の開口部２ａから挿入してフランジ１４を側壁２にボルト１８によって結合することによってエアブロー室１に取り付けられる。なお、第２ハウジング部１５の筒状部１６にエア供給手段となるターボブロア４０からブロー用エアとなる圧縮エアを供給するダクト１９が接続されている。ダクト１９はターボブロア４０から圧送されて流れる圧縮エアの流速を抑制し内部抵抗を低減するために比較的大径に形成されている。

第１ハウジング部１２の筒部１３の開口部にベアリング２０を介して回転ノズル２１が回転自在に支持され、この回転ノズル２１と対向して回転駆動手段であるギヤードモータ３１が閉塞部材１７に取り付けられ、回転ノズル２１とギヤードモータ３１がドライブシャフト３５によって動力伝達可能に連結されている。これら回転ノズル２１、ギヤードモータ３１の出力軸３２、ドライブシャフト３５は水平方向に延びる回転中心軸線ａに沿って同軸上に配置されている。

回転ノズル２１は、図２に示すと共に図３に図２の矢視Ｂ方向から見た回転ノズル２１単体の正面図を示すように、その中心に内面２１ａから外面２１ｂに貫通するドライブシャフト挿入孔２２が穿設され、外周に小径及び大径に形成されたベアリング装着部２３と摺接部２４を有する円板状であって、ベアリング装着部２３がベアリング２０を介して筒部１３内に回転自在に支持され、摺接部２４に摺接部２４と筒部１３の内周面との間からのエア漏れを防止するラビリンス２４ａが形成されている。

更に回転ノズル２１には、回転中心軸線ａに対して傾斜角θをもって内面２１ａ側から外面２１ｂ側に移行するに従って回転中心軸線ａから外方に離反するように傾斜して延在する複数、本実施の形態では４つの吹き出し孔２５が周方向に等間隔、換言すると回転中心軸線ａを中心として互いに等しい中心角αをもって貫通形成されている。

一方、ドライブシャフト３５は、段部３６を介して小径に形成された先端部３７が回転ノズル２１のドライブシャフト挿入孔２２に貫通し、段部３６を内面２１ａに当接すると共に先端部３７に形成されたネジ部に螺合するナット３９によって回転ノズル２１と結合し、基端部３８は動力伝達可能にギヤードモータ３１の出力軸３２に結合されている。

このように回転ノズル２１の外周をベアリング２０を介在して第１ハウジング１２の筒部１３に回転自在に支持すると共に、回転ノズル２１の中心部をドライブシャフト３５を介してギヤードモータ３０の出力軸３２に結合することによってギヤードモータ３１が回転ノズル２１を回転自在に支持するベアリング機能を兼備し、回転ノズル２１が互いに回転中心軸線ａ方向に十分に離間したベアリング２０とギヤードモータ３１とによって回転自在に支持されて回転ノズル２１の安定した円滑な回転が確保できる。また、ギヤードモータ３１がベアリング機能を兼備することによって単一のベアリング２０によって回転ノズル２１やドライブシャフト３５等の回転部分が安定的に保持され、別途回転部分を支持するベアリング等を配設する必要がなく、エアブロー装置１０の構成の簡素化及び構成部品点数の削減が可能になり、エアブロー装置１０の設備コスト及びメンテナンスコストの低減が期待できる。

次に、このように構成されたエアブロー装置１０の作動について説明する。

生産過程において切削加工が施されたシリンダブロックＷには、その切削加工に伴って切粉、切削油等の付着物が付着している。この付着物が付着したシリンダブロックＷにおいて洗浄工程で洗浄液によって付着物が除去されると共にシリンダブロックＷが洗浄される。

この洗浄によって洗浄液等が付着したシリンダブロックＷが、コンベヤ５に載置されてエアブローステーションに配設されたエアブロー室１内のエアブロー装置１０近傍の所定位置に搬入されと、これをワーク搬入検知センサ（図示せず）が検知し、この検知信号に基づいて予め設定されたプログラムに従ってワークチャック６が下降してシリンダブロックＷをクランプすると共にコンベヤ５上からエアブロー装置１０と対向するエアブロー位置、即ちエアブロー装置１０の回転中心軸線ａの延長上まで上昇させ、かつ該位置においてローダ７によりワークチャック６にクランプされたシリンダブロックＷを水平に旋回させる。

一方、エアブロー装置１０のギヤードモータ３１によりドライブシャフト３５を介して回転ノズル２１を回転駆動し、かつターボブロア４０からダクト１９を介してハウジング１１内にブロー用エアとして圧縮エアを供給し、供給された圧縮エアを回転ノズル２１に貫通形成された各吹き出し孔２５から水平に回転するシリンダブロックＷに向けて噴射して吹き付け、シリンダブロックＷに付着した洗浄液等を除去するエアブロー処理を施す。なお、ターボブロワ４０からは、約２〜１０ｋＰａ（約０．０２〜０．１ｋｇ／ｃｍ^２）の圧力範囲でエアが供給される。

所定時間エアブロー装置１０によってエアが吹き付けられてエアブロー処理されたシリンダブロックＷは、ローダ７によって下降されかつワークチャック６によるクランプが解除されて再びコンベア５上に載置され、コンベヤ５によってエアブロー室１から次の工程に搬出される。

このエアブロー処理にあたり、ターボブロア４０からダクト１９を介してハウジング１１内に圧送された圧縮エアは、回転ノズル２１に貫通形成された吹き出し孔２５の傾斜角θに従って適度に拡散され、かつ回転ノズル２１の回転に伴って水平方向に旋回するシリンダブロックＷに多方向から周期的に強弱を繰り返す脈動状態で吹き付けられ、複雑な形状のシリンダブロックＷに付着した洗浄液等を効果的に除去することができる。

また、回転ノズル２１をドライブシャフト３５を介してギヤードモータ３１によって回転駆動することから、ターボブロア４０からダクト１９を介してハウジング１１内に供給される圧縮エアの圧力は、回転ノズル２１に回転駆動力を付与することを考慮に入れずに、シリンダブロックＷに付着した洗浄液の除去、即ちエアブロー処理に必要なだけのエア圧力で十分であり、ターボブロア４０によってダクト１９を介してエアブロー装置１０に供給する圧縮エアを低圧に設定することができ、その圧力を上述したように約２〜１０ｋＰａ程度とすることができるため大幅な消費エネルギの削減が可能である。

更に、回転ノズル２１をギヤードモータ３１によって回転駆動することから、圧縮エアにより回転ノズルを回転駆動する場合に比べ回転ノズル２１の小径化が可能になり、回転ノズル２１の小径化に伴いエアブロー装置１０を小型化できる。

なお、シリンダブロックＷの形状や大きさに応じて、回転中心軸線ａに対する吹き出し孔２５の傾斜角θは拡散範囲の要求に応じて適宜設定することによって効率的なエアブロー処理が行える。

（第２実施の形態）
第２実施の形態を図４及び図５を参照して説明する。なお、図４において図１乃至図３と対応する部分には同一符号を付することで該部の詳細な説明を省略し、異なる部分を主に説明する。

図４は上記図２に対応するエアブロー装置５０の断面図であって、第１ハウジング部１２の開口部にベアリング２０を介して回転中心軸線ａを回転中心として回転可能に回転ノズル５１が支持されている。

この回転ノズル５１は、図４に示すと共に図５に図４の矢視Ｃ方向から見た回転ノズル５１単体の正面図を示すように、外周にベアリング装着部５３及び摺接部５４を有する円板状であって、ベアリング装着部５３がベアリング２０を介して筒部１３に回転自在に支持され、摺接部５４に筒部１３の内周面との間からのエア漏れを防止するラビリンス５４ａが形成されている。更に、回転ノズル５１には、内方端５５ａが回転中心軸線ａからオフセットして内面５１ａに開口し外方端５５ｂが外面５１bにおいて略回転中心軸線ａ上に開口する１つの吹き出し孔５５が回転中心軸線ａに対して傾斜角θ_１をもって貫通形成されている。

回転ノズル５１とギヤードモータ３１の出力軸３２の間にドライブシャフト６１が動力伝達可能に架設されている。ドライブシャフト６１は、基端部がギヤードモータ３１の出力軸３２に連結されて回転中心軸線ａと同軸上で延在するシャフト本体６２と、略シャフト本体６２の先端に一端が結合すると共に吹き出し孔５５を回避して他端が回転ノズル５１の内面５１ａにボルト６４によって結合された連結部材６３によって形成されている。

このエアブロー装置５０は、ターボブロア４０からハウジング１１内に圧送されたエアが、回転中心軸線ａに対する回転ノズル５１に穿設された吹き出し孔５５の傾斜角θ_１に従って適度に拡散され、かつ回転ノズル５１の回転に伴って水平方向に旋回するシリンダブロックＷに多方向から強弱を繰り返す脈動状態でエアが吹き付けられ複雑な形状のシリンダブロックＷに付着した洗浄液を効果的に除去することができると共に、第１実施の形態に加え、回転ノズル５１に単一の吹き出し孔５５を穿設することから、吹き出し孔５１の開口面積を十分に確保することができて、吹き出し孔５１から吹き出される空気抵抗によるエア流速の減衰を少なくすることができる。

なお、本発明は上記第１実施の形態及び第２実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記第１実施の形態において、回転ノズル２１に４つの吹き出し孔２５を配置したが、吹き出し孔の数は、４つに限定されることなく必要に応じ適宜の数に変更することも可能であり、吹き出し孔２５の数を適宜の数に変更することによってシリンダブロックＷに吹き付けるエアの繰り返される強弱、即ちエアの脈動状態を変えることによって効率的なエアブロー処理が得られる。

また、第１実施の形態及び第２実施の形態ではエンジンのシリンダブロックにエアブローを施す場合を例に説明したが、ワークはエンジンのシリンダブロックに限定されることなく、他のワークのエアブロー処理に適用することもできる。

本発明の第１実施の形態に係り、エアブロー装置が配設されるエアブローステーションの概要説明図である。 同じく、エアブロー装置の概要を示す図１のＡ部拡大図である。 同じく、図２の矢視Ｂ方向から見た回転ノズル単体の正面図である。 本発明の第２実施の形態に係り、エアブロー装置の概要を示す断面図である。 同じく、図４の矢視Ｃ方向から見た回転ノズル単体の正面図である。

符号の説明

１０ エアブロー装置
１１ ハウジング
１２ 第１ハウジング部
１５ 第２ハウジング部
１９ ダクト
２１ 回転ノズル
２５ 吹き出し孔
３１ ギヤードモータ（回転駆動手段）
３２ 出力軸
３５ ドライブシャフト
３７ 先端部
３８ 基端部
４０ ターボブロア（エア供給手段）
５０ エアブロー装置
５１ 回転ノズル
５５ 吹き出し孔
６１ ドライブシャフト
Ｗ シリンダブロック（ワーク）
ａ 回転中心軸線
θ、θ_１ 傾斜角

Claims (5)

1. ハウジングの開口部に吹き出し孔が形成された回転ノズルを配置し、該ハウジングに供給されたブロー用エアを該回転ノズルの吹き出し孔からワークに向けて噴射するエアブロー装置において、
   エア供給手段からの前記ブロー用エアを供給するエアダクトが接続されたハウジングと、
   前記ハウジングの開口部に回転自在に支持された円板状の回転ノズルと、
   前記回転ノズルに、該回転ノズルの回転中心軸線に対して傾斜して貫通形成された吹き出し孔と、
   前記回転ノズルを回転駆動する回転駆動手段と、
   を備えたことを特徴とするエアブロー装置。
2. ハウジングの開口部に吹き出し孔が形成された回転ノズルを配置し、該ハウジングに供給されたブロー用エアを該回転ノズルの吹き出し孔からワークに向けて噴射するエアブロー装置において、
   エア供給手段からのブロー用エアを供給するエアダクトが接続されたハウジングと、
   前記ハウジングの開口部に回転自在に支持された円板状の回転ノズルと、
   前記回転ノズルに、該回転ノズルの回転中心軸線に対して傾斜して貫通形成された複数の吹き出し孔と、
   前記回転ノズルと対向して前記ハウジングに配置された回転駆動手段と、
   先端部が前記回転ノズルに結合され基端部が前記回転駆動手段に動力伝達可能に結合されたドライブシャフトと、
   を備えたことを特徴とするエアブロー装置。
3. 前記複数の吹き出し孔は、周方向に等間隔で前記回転ノズルに貫通形成されたことを特徴とする請求項２に記載のエアブロー装置。
4. ハウジングの開口部に吹き出し孔が形成された回転ノズルを配置し、該ハウジングに供給されたブロー用エアを該回転ノズルの吹き出し孔からワークに向けて噴射するエアブロー装置において、
   エア供給手段からのブロー用エアを供給するエアダクトが接続されたハウジングと、
   前記ハウジングの開口部に回転自在に支持された円板状の回転ノズルと、
   前記回転ノズルに、該回転ノズルの回転中心軸線に対して傾斜して貫通形成された１つの吹き出し孔と、
   前記回転ノズルと対向して前記ハウジングに配置された回転駆動手段と、
   先端部が前記回転ノズルに結合され基端部が動力伝達可能に動力伝達可能に結合されたドライブシャフトと、
   を備えたことを特徴とするエアブロー装置。
5. 前記ブロー用エアが、前記エア供給手段から２〜１０ｋＰａの圧力条件下で前記ハウジングに供給されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のエアブロー装置。

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