JP2011173155A

JP2011173155A - ノズルの液垂れ防止機構

Info

Publication number: JP2011173155A
Application number: JP2010040263A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Nakamura; 悟史中村; Naohito Ono; 尚仁大野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2010-02-25
Filing date: 2010-02-25
Publication date: 2011-09-08

Abstract

【課題】ノズルの液垂れを確実に防止することが可能なノズルの液垂れ防止機構を提供する。
【解決手段】内管路１２を回転駆動機構１６（管路駆動手段）の駆動により外管路１３に対して軸線回りに回転（相対移動）させて、内管路１２の各孔部４を対応する各潤滑液通路１５に開口させることにより、各潤滑液通路１５が内管路１２に連通され、潤滑液が、各ノズルチップ１４から噴射される。他方、内管路１２を回転駆動機構１６の駆動により外管路１３に対して逆方向へ回転（相対移動）させて、各潤滑液通路１５と内管路１２との間の連通を遮断させることにより、各ノズルチップ１４からの潤滑液の噴射が停止される。したがって、潤滑液の噴射が停止している間、各ノズルチップ１４に連通している潤滑油経路は各潤滑液通路１５だけであり、各潤滑液通路１５に残留している潤滑液が微量であため、各潤滑液通路１５に残留している潤滑液が、各ノズルチップ１４から垂れることを確実に防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノズルの液垂れ防止機構に関する。

例えば、エンジンの構成部品であるコンロッドは、熱間鍛造により製造される。熱間鍛造では、高温に加熱された被加工材を金型に供給する工程、供給された被加工材を成形する工程、成形品（コンロッド）を鍛造型から取り出す工程、が順次繰り返される。一般に、このような熱間鍛造ラインでは、成形時の摩擦低減、成形品の離型性向上、金型の冷却等のため、ノズルにより、鍛造型の成形面に潤滑液が塗布される（特許文献１の図７等、参照）。従来技術のノズルは、マニホールド（ノズル本体）の上下に、複数個のノズルチップがマニホールドの長さ方向に沿って所定間隔で配置されたものが実用化されている。このようなノズルは、型開きされて成形品が取り出された後の上型と下型との間に位置決めされ、潤滑液供給回路のバルブが開弁されることにより、各ノズルチップから噴射された潤滑液が、上型および下型の各成形面に塗布される。

しかしながら、従来技術のノズルにおいては、潤滑液の塗布の完了後、マニホールド内に残留した潤滑液が、ノズルチップから漏れ出して下型の成形面上に垂れ、垂れた潤滑液が乾燥しないで鍛造型のキャビティ内に残留し、その結果、成形時における材料の流動が阻害され、成形不良（欠肉）が引き起こされる。このような潤滑液の垂れは、(1)バルブからノズルチップまでの管路が長いことから、バルブ閉弁後に管路内に残留する潤滑液が多量になってしまうこと、(2)バルブ閉弁後、マニホールド内への潤滑液の供給は停止されるが、各ノズルチップとマニホールド内の管路とが連通されていること、(3)上側に配置されたノズルチップからマニホールド内の管路内にエアが侵入すると、下側に配置されたノズルチップからマニホールド内の管路内に残留する潤滑液が排出されること、等に起因する。

特開２００８−８０３７７号公報

そこで本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ノズルの液垂れを確実に防止することが可能なノズルの液垂れ防止機構を提供することを課題としてなされたものである。

上記課題を解決するために、本発明のノズルの液垂れ防止機構は、潤滑液供給回路に設けられ、潤滑液供給源から圧送される潤滑液が供給されるマニホールドと、前記潤滑液供給回路の一部を構成し、前記マニホールドの内部を一方向へ延びる管路と、前記マニホールドに設けられ、前記管路に沿って配置されるノズルチップと、前記ノズルチップに対応させて前記マニホールドに設けられ、前記ノズルチップと前記管路とを連通させる潤滑液通路と、を有するノズルの液垂れ防止機構であって、前記管路は、有底円筒形に形成され、潤滑液供給路が接続される内管路と、前記マニホールドに形成され、前記内管路が相対移動可能に挿入される外管路と、前記ノズルチップに対応させて前記内管路に設けられ、対応する前記潤滑液通路に開口可能な孔部と、を有し、前記内管路を前記外管路に対して相対移動させて前記内管路と前記潤滑液通路との間の連通／遮断を切り換える管路駆動手段を有することを特徴とする。

（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、請求可能発明と称する）の態様を例示し、例示された各態様について説明する。ここでは、各態様を、特許請求の範囲と同様に、項に区分すると共に各項に番号を付し、必要に応じて他の項の記載を引用する形式で記載する。これは、請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施形態の記載等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要素を付加した態様も、また、各項の態様から構成要素を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得る。
なお、以下の各項において、（１）〜（４）項の各々が、特許請求の範囲に記載した請求項１〜４の各々に相当する。

（１）潤滑液供給回路に設けられ、潤滑液供給源から圧送される潤滑液が供給されるマニホールドと、潤滑液供給回路の一部を構成し、マニホールドの内部を一方向へ延びる管路と、マニホールドに設けられ、管路に沿って配置されるノズルチップと、ノズルチップに対応させてマニホールドに設けられ、ノズルチップと管路とを連通させる潤滑液通路と、を有するノズルの液垂れ防止機構であって、管路は、有底円筒形に形成され、潤滑液供給路が接続される内管路と、マニホールドに形成され、内管路が相対移動可能に挿入される外管路と、ノズルチップに対応させて内管路に設けられ、対応する潤滑液通路に開口可能な孔部と、を有し、内管路を外管路に対して相対移動させて内管路と潤滑液通路との間の連通／遮断を切り換える管路駆動手段を有することを特徴とするノズルの液垂れ防止機構。
本項に記載のノズルの液垂れ防止機構によれば、内管路を管路駆動手段の駆動により外管路に対して相対移動させて、内管路の孔部を対応する潤滑液通路に向けて開口させる、言い換えると、内管路の孔部を対応する潤滑液通路に臨ませることにより、潤滑液通路が内管路に連通され、潤滑液供給源から潤滑液供給路を経由して内管路に供給された潤滑液が、ノズルチップから噴射される。他方、内管路を管路駆動手段の駆動により外管路に対して相対移動させて、内管路の孔部を外管路内面に向けて開口させる、つまり、潤滑液通路と内管路との間の連通を遮断することにより、ノズルチップからの潤滑液の噴射が停止される。ここで、本項の態様では、潤滑液の噴射を停止している間、ノズルチップに連通している潤滑油経路はマニホールドに設けられた潤滑液通路だけであり、潤滑液通路に残留している潤滑液が微量であるとともに、潤滑液通路にエアが入り込むこともないため、潤滑液通路に残留している潤滑液が、ノズルチップから垂れることを確実に防止することができる。
本項の態様において、マニホールドに、複数個の潤滑液通路を管路に沿った一直線上に所定間隔で設けるとともに各潤滑液通路に対応させてノズルチップを設け、さらに、内管路に、各潤滑液通路に対応させて複数個の孔部を設けることができる。このように、ノズルチップの数量が多く管路の全長が長くなるほど、バルブによる潤滑液供給路を開／閉させて潤滑液を噴射／停止させる従来技術のノズルと比較して、本項の態様は液垂れ防止の点で有利である。

（２）管路駆動手段は、内管路を外管路に対して軸線回りに回転動作させる回転駆動機構を有する（１）のノズルの液垂れ防止機構。
本項に記載のノズルの液垂れ防止機構によれば、内管路を回転駆動機構の駆動により軸線回りに回転させることにより、内管路を外管路に対して相対移動させることができる。
本項の態様において、回転駆動機構の駆動による内管路の回転角度は、例えば、１８０°とすることができる。また、回転駆動機構は、例えば、マニホールドに取り付けられたロータリシリンダと、該ロータリシリンダのシャフトに取り付けられた第１歯車と、内管路の一端（マニホールドから突出させた部分）に取り付けられて第１歯車に噛合される第２歯車と、により構成することができる。この場合、内管路の一端をマニホールドに取り付けた支持部材により回転可能に支持して内管路の一端を両持ちとすることで、回転駆動機構の剛性延いては信頼性を確保することができる。また、ロータリシリンダの代わりに電動モータを使用することもできる。さらに、内管路と潤滑液供給路とを、必要に応じて相対回転可能なジョイントにより接続することができる。

（３）管路駆動手段は、内管路を外管路に対して軸線方向へ往復動作させるスライド駆動機構を有する（１）のノズルの液垂れ防止機構。
本項に記載のノズルの液垂れ防止機構によれば、内管路をスライド駆動機構の駆動により往復動させることにより、内管路を外管路に対して相対移動させることができる。
本項の態様において、スライド駆動機構は、例えば、マニホールドに取り付けられてシャフトが内管路のスライド方向に対して平行に配置されたエアシリンダと、該エアシリンダのシャフトと内管路とを連結する連結部材と、により構成することができる。

（４）ノズルは、型開きされた鍛造型の間に進退可能に設けられる（１）〜（３）のノズルの液垂れ防止機構。
本項に記載のノズルの液垂れ防止機構によれば、ノズルチップから噴射された潤滑液を、鍛造型の上型および下型の各成形面に塗布することができる。これにより、潤滑液の塗布の完了後、ノズルチップから漏れ出した潤滑液が下型の成形面上に垂れ、垂れた潤滑液が乾燥しないで鍛造型のキャビティ内に残留し、その結果、成形時における材料の流動を阻害して成形不良（欠肉）を引き起こすような事態を回避することができ、製品の品質を確保することができる。本項の態様では、内管路と外管路とにより構成される管路（以下、二重管路）を下型用とし、マニホールドの内部に、二重管路に対して平行に延びる上型用の管路（二重管路の外管路に相当する）を設ける。この場合、潤滑液供給路を２つの経路に分岐させ、分岐させた各潤滑液供給路を上側用の管路ならびに下型用の管路の内管路に接続させる。
本項の態様において、鋳造型は、例えば、エンジンのコンロッドを熱間鍛造するための金型とすることができる。

本発明によれば、ノズルの液垂れを確実に防止することが可能なノズルの液垂れ防止機構を提供することができる。

第１実施形態の概略構造を示す説明図であって、特に、エアロータリシリンダの回転位相角度が０°の状態を示す。第１実施形態の概略構造を示す説明図であって、特に、エアロータリシリンダの回転位相角度が１８０°の状態を示す。第１実施形態の説明図であって、特に、回転駆動機構の概略構造を示す図である。第２実施形態の説明図であって、特に、スライド駆動機構の概略構造を示す図である。第２実施形態の説明図であって、特に、エアシリンダのピストンロッドが押し出された状態を示す図である。第２実施形態の説明図であって、特に、エアシリンダのピストンロッドが引き込まれた状態を示す図である。

本発明の実施形態を添付した図を参照して説明する。なお、本実施形態では、エンジンのコンロッドを熱間鍛造して型開きされた鍛造型の上型１と下型２との間にノズル３を進出させ、該ノズル３に設けられた各ノズルチップ１０、１４から噴射した潤滑液を上型１および下型２の各成形面に塗布するための潤滑液塗布装置に使用されるノズル３の液垂れ防止機構について説明するが、これに限定することを意図しない。

（第１実施形態）
図１に示されるように、ノズル３は、マニホールド５を有する。マニホールド５は、断面が長方形の角柱形に形成される。マニホールド５には、一端面５ａから他端面５ｂに向けて延びる（他端面５ｂに突き抜けていない）上管路６と、該上管路６の下方に位置するとともに上管路に対して平行に配置された下管路７と、が設けられる。上管路６の一端（図１における右側端）には、潤滑液供給弁８よりも下流側（図１における左側）で２つの経路に分岐された潤滑液供給路の一方９ａが接続される。マニホールド５の上面５ｃには、上向きに設けられた複数個（図１においては４個）のノズルチップ１０が、上管路６に沿って所定間隔で一列に配置される。また、マニホールド５は、各ノズルチップ１０に対応させて設けられて各ノズルチップ１０を上管路６に連通させる複数個の潤滑液通路１１を有する。したがって、潤滑液供給弁８が開弁されると、潤滑液供給源から潤滑液供給弁８を経由して潤滑液供給路９ａにより上管路６に供給された潤滑液が、各潤滑液通路１１を介して各ノズルチップ１０から図１における上方へ向けて（上型１の成形面へ向けて）噴射される。

図１に示されるように、下管路７は、一端（図１における右側端）に潤滑液供給路の他方９ｂが接続された内管路１２と、該内管路１２が摺動可能（相対移動可能）に挿入される外管路１３と、を含む。外管路１３は、円形の断面を有し、マニホールド５の一端面５ａから他端面５ｂに向けて延びる（上管路６同様、他端面５ｂに突き抜けていない）。内管路１２は、他端（図１における左側端）に底面を有する有底円筒形に形成される。一方、マニホールド５の下面５ｄには、下向きに設けられた複数個（図１においては４個）のノズルチップ１４が、下管路７に沿って所定間隔で一列に配置される。また、マニホールド５は、各ノズルチップ１４に対応させて設けられて各ノズルチップ１４を外管路１３に連通させる複数個の潤滑液通路１５を有する。そして、内管路１２は、各ノズルチップ１４に対応させて一列に設けられて対応する各潤滑液通路１５に開口可能な複数個の孔部４を有する。なお、各孔部４は、各潤滑液通路１５（各ノズルチップ１４）に向けて同時に開口することができるように配置されている。

第１実施形態におけるノズル３は、図３に示される回転駆動機構１６（管路駆動手段）を有する。該回転駆動機構１６は、マニホールド５の下面５ｄの一端面５ａ側（図１における右側）に取り付けられたエアロータリシリンダ１７と、該エアロータリシリンダ１７のシャフト１７ａに取り付けられた第１歯車１８と、内管路１２の一端（マニホールド５から突出させた部分）に取り付けられて第１歯車１８に噛合される第２歯車１９と、マニホールド５に取り付けられて内管路１２の一端を回転可能に支持する支持部材２０と、を含む。なお、エアロータリシリンダ１７のシャフト１７ａの回転範囲は、０°〜１８０°である。また、エアロータリシリンダ１７への作動エアの給排はソレノイドバルブにより制御される。

そして、図１に示されるように、エアロータリシリンダ１７の回転位相角度が０°の場合、内管路１２の各孔部４が対応する各潤滑液通路１５に開口し、各潤滑液通路１５が内管路１２に連通される。これにより、潤滑液供給源から潤滑液供給弁８を経由して潤滑液供給路９ｂにより内管路１２に供給された潤滑液が、各潤滑液通路１５を介して各ノズルチップ１４から図１における下方へ向けて（下型２の成形面へ向けて）噴射される。また、図２に示されるように、エアロータリシリンダ１７の回転位相角度が１８０°の場合、内管路１２の各孔部４は外管路１３の上側の壁面に開口し、各潤滑液通路１５と内管路１２との連通が遮断されることから、潤滑液は各ノズルチップ１４から噴射されない。

次に、第１実施形態の作用を説明する。鍛造の完了後、型開きされた鍛造型の下型２から製品（コンロッド）が取り出されると、ノズル３が、例えば、ロボット等により、上型１と下型２との間の既定位置に位置決めされる。この状態では、エアロータリシリンダ１７の回転位相角度は１８０°、すなわち、図２に示されるように、内管路１２の各孔部４は外管路１３の上側の壁面に開口し、各潤滑液通路１５と内管路１２との連通が遮断されている。次に、エアロータリシリンダ１７の駆動により下管路７の内管路１２を外管路１３に対して１８０°回転させる（エアロータリシリンダ１７の回転位相角度は０°になる）。これにより、図１に示されるように、内管路１２の各孔部４が対応する各潤滑液通路１５に開口し、各潤滑液通路１５が内管路１２に連通される。

そして、潤滑液供給弁８が開弁されると、潤滑液供給路９ａにより上管路６に供給された潤滑液が、各潤滑液通路１１を介して各ノズルチップ１０から上型１の成形面へ向けて噴射されるとともに、潤滑液供給路９ｂにより内管路１２に供給された潤滑液が、各潤滑液通路１５を介して各ノズルチップ１４から下型２の成形面へ向けて噴射される。所定時間の経過後、潤滑液供給弁８が閉弁されると、直後に、エアロータリシリンダ１７の駆動により下管路７の内管路１２が外管路１３に対して１８０°回転する。これにより、エアロータリシリンダ１７の回転位相角度は１８０°、すなわち、図２に示されるように、内管路１２の各孔部４は外管路１３の上側の壁面に開口し、各潤滑液通路１５と内管路１２との連通が遮断される。

次に、ロボット等によりノズル３を移動させ、上型１と下型２との間から退避させる。そして、ノズル３が待機位置に位置決めされた時点で、上型１および下型２への潤滑液の塗布が完了する。

第１実施形態では以下の効果を奏する。
第１実施形態によれば、内管路１２を回転駆動機構１６（管路駆動手段）の駆動により外管路１３に対して軸線回りに回転（相対移動）させて、内管路１２の各孔部４を対応する各潤滑液通路１５に開口させることにより、各潤滑液通路１５が内管路１２に連通される。これにより、潤滑液供給源から潤滑液供給路９ｂを経由して内管路１２に供給された潤滑液が、各ノズルチップ１４から下型２の成形面へ向けて噴射される。他方、内管路１２を回転駆動機構１６の駆動により外管路１３に対して逆方向へ回転（相対移動）させて、内管路１２の各孔部４を外管路１３内面に向けて開口させる、言い換えると、各潤滑液通路１５と内管路１２との間の連通を遮断させることにより、各ノズルチップ１４からの潤滑液の噴射が停止される。
このように、第１実施形態では、潤滑液の噴射が停止している間、各ノズルチップ１４に連通している潤滑油経路はマニホールド５に設けられた対応する各潤滑液通路１５だけであり、各潤滑液通路１５に残留している潤滑液が微量であるとともに各潤滑液通路１５にエアが入り込むこともないため、各潤滑液通路１５に残留している潤滑液が、各ノズルチップ１４から垂れることを確実に防止することができる。これにより、潤滑液の塗布の完了後、下向きのノズルチップ１４から漏れ出した潤滑液が下型２の成形面上に垂れ、垂れた潤滑液が乾燥しないで鍛造型のキャビティ内に残留し、その結果、成形時における材料の流動を阻害して成形不良（欠肉）を引き起こすような事態を回避することができ、製品の品質を確保することができる。そして、第１実施形態のノズルの液垂れ防止機構は、ノズルチップ１４の数量が多く下管路７の全長が長くなるほど、潤滑液供給弁８の開／閉のみで潤滑液の噴射／停止を制御する従来技術のノズルと比較して液垂れ防止の点で有利である、言い換えると、ノズルチップ１４の数量が増えても性能が低下することがない。また、各ノズルチップ１４の直近で各ノズルチップ１４へ供給する潤滑液を制御（経路を開閉）しているので、従来技術のノズルと比較して、レスポンスにも優れる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を添付した図に基づいて説明する。なお、第１実施形態と同一あるいは相当する構成には同一の名称および符号を付与し、重複する説明を省略する。
第２実施形態におけるノズル３は、図４に示されるようなスライド駆動機構２１（管路駆動手段）を有する。該スライド駆動機構２１は、マニホールド５の下面５ｄの一端面５ａ側（図１における右側）に取り付けられたエアシリンダ２２と、該エアシリンダ２２のピストンロッド２２ａと内管路１２の一端（マニホールド５から突出させた部分）とを連結する連結部材２３と、を含む。なお、外管路１３には、内管路１２が外管路１３に対して軸線方向（特に、図４〜図６における左方向）へ移動することを許容するスライド代が設けられる。

そして、エアシリンダ２２のピストンロッド２２ａが押し出されている場合、図５に示されるように、内管路１２の各孔部４が対応する各潤滑液通路１５に開口し、各潤滑液通路１５が内管路１２に連通される。これにより、潤滑液供給源から潤滑液供給弁８を経由して潤滑液供給路９ｂにより内管路１２に供給された潤滑液が、各潤滑液通路１５を介して各ノズルチップ１４から図５における下方へ向けて（下型２の成形面へ向けて）噴射される。また、エアシリンダ２２のピストンロッド２２ａが引き込まれている場合、図６に示されるように、内管路１２の各孔部４は外管路１３の上側の壁面に開口し、各潤滑液通路１５と内管路１２との連通が遮断されることから、潤滑液は各ノズルチップ１４から噴射されない。

次に、第２実施形態の作用を説明する。鍛造の完了後、型開きされた鍛造型の下型２から製品（コンロッド）が取り出されると、ノズル３が、例えば、ロボット等により、上型１と下型２との間に位置決めされる。この状態では、エアシリンダ２２のピストンロッド２２ａは引き込まれている、すなわち、図６に示されるように、内管路１２の各孔部４は外管路１３の上側の壁面に開口し、各潤滑液通路１５と内管路１２との連通が遮断されている。次に、エアシリンダ２２のピストンロッド２２ａを押し出して、下管路７の内管路１２を外管路１３に対して図６における右方向へスライドさせる。これにより、図５に示されるように、内管路１２の各孔部４が対応する各潤滑液通路１５に開口し、各潤滑液通路１５が内管路１２に連通される。

そして、潤滑液供給弁８が開弁されると、潤滑液供給路９ａにより上管路６に供給された潤滑液が、各潤滑液通路１１を介して各ノズルチップ１０から上型１の成形面へ向けて噴射されるとともに、潤滑液供給路９ｂにより内管路１２に供給された潤滑液が、各潤滑液通路１５を介して各ノズルチップ１４から下型２の成形面へ向けて噴射される。所定時間の経過後、潤滑液供給弁８が閉弁され、直後に、エアシリンダ２２のピストンロッド２２ａを引き込んで、下管路７の内管路１２を外管路１３に対して図５における左方向へスライドさせる。これにより、図６に示されるように、内管路１２の各孔部４は外管路１３の上側の壁面に開口し、各潤滑液通路１５と内管路１２との連通が遮断される。

第２実施形態では以下の効果を奏する。
第２実施形態によれば、前述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、第１実施形態と比較した場合、構造が簡素であるため、設備コストを削減することができる。

３ノズル、４孔部、５マニホールド、７下管路（管路）、８潤滑液供給弁、９潤滑液供給路、１２内管路、１３外管路、１４ノズルチップ、１５潤滑液通路、１６回転駆動機構（管路駆動手段）

Claims

潤滑液供給回路に設けられ、潤滑液供給源から圧送される潤滑液が供給されるマニホールドと、前記潤滑液供給回路の一部を構成し、前記マニホールドの内部を一方向へ延びる管路と、前記マニホールドに設けられ、前記管路に沿って配置されるノズルチップと、前記ノズルチップに対応させて前記マニホールドに設けられ、前記ノズルチップと前記管路とを連通させる潤滑液通路と、を有するノズルの液垂れ防止機構であって、
前記管路は、有底円筒形に形成され、潤滑液供給路が接続される内管路と、前記マニホールドに形成され、前記内管路が相対移動可能に挿入される外管路と、前記ノズルチップに対応させて前記内管路に設けられ、対応する前記潤滑液通路に開口可能な孔部と、を有し、
前記内管路を前記外管路に対して相対移動させて前記内管路と前記潤滑液通路との間の連通／遮断を切り換える管路駆動手段を有することを特徴とするノズルの液垂れ防止機構。
前記管路駆動手段は、前記内管路を前記外管路に対して軸線回りに回転動作させる回転駆動機構を有することを特徴とする請求項１に記載のノズルの液垂れ防止機構。
前記管路駆動手段は、前記内管路を前記外管路に対して軸線方向へ往復動作させるスライド駆動機構を有することを特徴とする請求項１に記載のノズルの液垂れ防止機構。
前記ノズルは、型開きされた鍛造型の間に進退可能に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のノズルの液垂れ防止機構。