JP2014014774A

JP2014014774A - ボルト洗浄装置

Info

Publication number: JP2014014774A
Application number: JP2012153777A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Sumida; 憲一隅田
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2012-07-09
Filing date: 2012-07-09
Publication date: 2014-01-30
Anticipated expiration: 2032-07-09
Also published as: JP5988293B2

Abstract

【課題】ボルトのネジ溝に食い込んだ異物を確実に除去する。
【解決手段】ボルトヘッド２ｃを下方から支持する支持部（本体部１０の上面１２）と、ボルト２の軸部２ａが挿入される穴部１１と、支持部により吊り下げ状態で保持されたボルト２を回転させるように、ボルト２の軸部２ａと穴部１１との間の半径方向隙間Ｐに流体（エア）を供給する流体噴射部（貫通孔１３）とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ボルトのネジ溝を洗浄するボルト洗浄装置に関する。

エンジンの製造工程において、シリンダヘッドへのカムシャフトの組み付けは、以下のようにして行われる。まず、シリンダヘッドにカムキャップをボルトで固定し、この状態で、シリンダヘッド及びカムキャップで協働して形成されたカムシャフト取付穴に中ぐり加工を施す。その後、カムキャップを一旦取り外し、カムシャフト等をシリンダヘッドに組み付けた後、再びカムキャップを同じ箇所にボルトで取り付けて組付が完了する。

一般に、シリンダヘッドはアルミ製であり、ボルトは鉄製であるため、カムキャップをボルトでシリンダヘッドに固定すると、ボルトのネジ溝がシリンダヘッドのネジ穴に切り込む。このため、シリンダヘッドからボルトを取り外すと、アルミの切り屑がボルトのネジ溝に食い込んだ状態で残存することがある。このように、ネジ溝に切り屑が残存したボルトを再びシリンダヘッドに組み付けると、切り屑がボルト締結部に落下して締め付け不良等の不具合を引き起こす恐れがある。このため、ボルトを一旦取り外した後、再び組み付ける前に、ボルトを洗浄する必要がある。

上記に限らず、ボルトを用いた各種組付工程では、ボルトの軸部の外周面、特にネジ溝の洗浄が必要となることが多い。例えば、下記の特許文献１には、ボルトあるいはナットを移送しながら、その上方から洗浄油を吹き付けることにより、これらを洗浄する方法が示されている。

特開平５−２８５４６１号公報

しかし、ボルトのネジ溝に入り込んだ異物を除去することは容易ではなく、上記特許文献１のような方法ではネジ溝を完全に洗浄できない恐れがある。特に、上記のように一旦シリンダヘッド等に組み付けたボルトは、ネジ溝に切り屑が食い込んでいるため、この切り屑を完全に除去することは非常に難しい。

本発明が解決すべき課題は、ボルトのネジ溝に食い込んだ切り屑等を確実に除去することができるボルト洗浄装置を提供することにある。

前記課題を解決するためになされた本発明は、ボルトのネジ溝を洗浄するボルト洗浄装置であって、ボルトヘッドを下方から支持する支持部と、ボルトの軸部が挿入される穴部と、支持部により吊り下げ状態で保持されたボルトを回転させるように、ボルトの軸部の外周面と穴部の内周面との間の半径方向隙間に流体を噴射する流体噴射部とを備えたものである。

このように、単にボルトのネジ溝に流体を吹き付けるのではなく、吊り下げ保持したボルトを回転させるように流体を噴射することにより、ネジ溝への流体の吹き付けによる直接的な除塵に加えて、ボルトの回転による遠心力や、ボルトの振動、あるいはこの振動によるボルトと穴部との衝突等の間接的な除塵効果が相俟って、洗浄効果が飛躍的に高まる。これにより、ネジ溝に食い込んだ切り屑であっても確実に除去することができる。

流体噴射部から噴出する流体は、例えばエアとすることができる。この場合、洗浄後にボルトを乾燥させる工程を設ける必要がないため、洗浄工程を簡略化できる。

穴部の内周面に下方を大径としたテーパ面を設けると、このテーパ面とボルトの軸部との間に、下方を幅広とした断面楔状の半径方向隙間が形成される。この半径方向隙間に流体を噴射すると、上方の幅狭部における流体圧力が下方の幅広部における流体圧力よりも高くなるため、この半径方向隙間には高圧側から低圧側、すなわち上方から下方に向けた流体の流れが生じる。このように半径方向隙間の流体を強制的に下向きに流すことで、半径方向隙間の上端側から流体と共に異物が流出する事態を防止できる。また、上記のように半径方向隙間の流体を強制的に下向きに流すと共に、例えば穴部の下方にフィルターを設ければ、ネジ溝から取り除かれた切り屑等の異物をフィルターで捕捉することができる。

上記のテーパ面の上方に円筒面を設け、この円筒面の内径をテーパ面の最小径以下とすれば、円筒面によりボルトの軸部の外周面が支持されるため、流体を噴射して回転させたときのボルトの姿勢を安定させることができる。これにより、ボルトの回転安定性が高められるため、ボルトを高速で回転させて洗浄効果を高めることが可能となる。

例えば、流体噴射部を穴部の内周面に開口した貫通孔とし、この貫通孔の開口部から、穴部の中心に対して円周方向にオフセットした方向に流体を噴射すれば、ボルトの軸部と穴部との間の半径方向隙間において流体を円周方向一方に流動させ、これによりボルトを回転させることができる。

また、流体噴射部を穴部の内周面に開口した貫通孔とし、この貫通孔の開口部から、斜め下方向に向けて流体を噴射すれば、ボルトの軸部と穴部との間の半径方向隙間において流体を下向きに流動させ、これにより半径方向隙間の上端側からの流体及び異物の流出をより確実に防止することができる。

上記のボルト洗浄装置には、ボルトを流体噴射部に対して昇降させる昇降手段を設けることができる。この昇降手段でボルトを昇降させながらネジ溝に流体を吹き付けることで、ネジ溝の軸方向広域に流体を直接吹き付けることができるため、洗浄効果を高めることができる。

以上のように、本発明のボルト洗浄装置によれば、従来品と比べてボルトの洗浄効果が格段に高められるため、ボルトのネジ溝に食い込んだ切り屑でも確実に除去することができる。

本発明の一実施形態に係るボルト洗浄装置の正面図である。上記ボルト洗浄装置の本体部の平面図である。上記ボルト洗浄装置の軸方向断面図である。上記ボルト洗浄装置の軸直交方向断面図である。他の実施形態に係るボルト洗浄装置の軸方向断面図である。他の実施形態に係るボルト洗浄装置の軸方向断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の一実施形態に係るボルト洗浄装置１は、図１に示すように、本体部１０と、支持台２０と、ポンプ３０とを主に備える。

本体部１０は、図２に示すように、全体として六角柱形状を成している。本体部１０には、図３に示すように、上下方向に貫通する穴部１１が形成される。穴部１１の内周面には、下方を大径としたテーパ面１１ａと、テーパ面１１ａの上方に配された円筒面１１ｂとが設けられる。円筒面１１ｂの内径は、テーパ面１１ａの最小径、すなわち上端における内径以下とされる。図示例では、テーパ面１１ａの上端から上方に円筒面１１ｂが延びており、テーパ面１１ａの最小径と円筒面１１ｂの内径とが等しくなっている。

本体部１０の上面１２は、ボルトヘッド２ｃを下方から支持する支持部として機能する。本体部の上面１２には、穴部１１から外径に延びて上面１２の外径端に達する溝１２ａが形成される（図２参照）。図示例では、円周方向等間隔の３箇所に、半径方向に延びる溝１２ａが形成される。

本体部１０には、穴部１１の内周面に開口した貫通孔１３が設けられ、この貫通孔１３が流体噴射部として機能する。すなわち、貫通孔１３の内径側の開口部１３ａから、流体（本実施形態ではエア）が噴射される。本実施形態では、図４に示すように、円周方向等間隔の複数箇所（例えば３箇所）に貫通孔１３が設けられる。各貫通孔１３の内径側の開口部１３ａは同じ高さに設けられる。各貫通孔１３の開口部１３ａから、穴部１１の中心に対して円周方向一方にオフセットした方向に向けてエアが噴射される。図示例では、各貫通孔１３がそれぞれボルト２の軸部２ａの外周面の略接線方向に沿って延びている。また、各貫通孔１３の開口部１３ａは斜め下方向を向いており、図示例では、各貫通孔１３全体が内径側に向けて若干斜め下方向に傾斜した直線状に延びる。貫通孔１３の開口部１３ａは、ボルト２を本体部１０にセットしたときに、ボルト２のネジ溝２ｂの上端の高さ付近に配置されることが好ましい。

穴部１１の下方には、フィルター１４（図３に点線で示す）が設けられる。フィルター１４としては、例えば不織布が用いられる。

ポンプ３０は、エアを圧送するものであり、ホース３１を介して、本体部１０の外周面に開口した各貫通孔１３の開口部に接続される。ポンプから圧送されたエアが、ホース３１及び各貫通孔１３を介して、各貫通孔１３の開口部１３ａから噴射される。

上記のボルト洗浄装置１の本体部を用いてボルト２を洗浄する方法を説明する。

まず、図３に示すように、本体部１０の穴部１１にボルト２の軸部２ａを挿入すると共に、本体部１０の上面１２にボルトヘッド２ｃを載置する。これにより、ボルトヘッド２ｃが下方から支持され、ボルト２が吊り下げ状態で保持される。このとき、穴部１１の内周面（テーパ面１１ａ及び円筒面１１ｂ）とボルト２の軸部２ａの外周面との間には、半径方向隙間Ｐが形成される。半径方向隙間Ｐは、テーパ面１１ａと軸部２ａの外周面との間では下方を幅広とした断面楔状をなし、円筒面１１ｂと軸部２ａの外周面との間では軸方向で隙間幅が均一となっている。

この状態で、ポンプ３０からエアを圧送し、本体部１０に設けられた複数の貫通孔１３の内径側の開口部１３ａから半径方向隙間Ｐにエアを噴射する。このとき、図４に示すように、貫通孔１３の開口部１３ａが、穴部１１の中心に対して円周方向一方にオフセットした方向、特にボルト２の軸部２ａの外周面の略接線方向を向いているため、ボルト２のネジ溝２ｂに直接エアが吹き付けられると共に、半径方向隙間Ｐで円周方向一方（図４では半時計回り方向、矢印参照）にエアが流動する。これにより、吊り下げ保持されたボルト２が回転すると共に、ボルト２の軸部２ａの外周面と本体部１０の穴部１１の円筒面１１ｂ、あるいは、ボルトヘッド２ｂの下面と本体部１０の上面１２とが衝突しながら、ボルト２が振動する。このとき、ボルト２はエアの流動方向と反対方向（図４では時計回り方向）に回転する。このように、ネジ溝２ｂにエアを吹き付けながら、ボルト２を吊り下げ保持した状態で回転させることで、エアの吹き付け力、ボルト２の回転による遠心力、ボルト２の振動及びこの振動によるボルト２と本体部１０との衝突等の効果が相俟って、ボルト２のネジ溝２ｂに食い込んだ異物が除去される。

このとき、ボルト２は本体部１０の上面１２に載置されているだけであるため、半径方向隙間Ｐの上端側、具体的にはボルトヘッド２ｃの下面と本体部１０の上面１２との間からエアが異物と共に流出し、周辺に異物を撒き散らす恐れがある。本実施形態では、本体部１０の穴部１１の内周面にテーパ面１１ａを設けることで、このテーパ面１１ａとボルト２の軸部２ａとの間の半径方向隙間Ｐを、下方を幅広とした断面楔状としている。このため、半径方向隙間Ｐの幅狭部（上方）におけるエアの圧力が、幅広部（下方）におけるエアの圧力よりも高くなり、エアが高圧側から低圧側、すなわち上方から下方に向けて流動し、上記の不具合が回避できる。このとき、テーパ面１１ａの鉛直方向に対するテーパ角度は、２〜５°程度が好ましい。テーパ角度が２°より小さいと、半径方向隙間Ｐの幅狭部と幅広部との差が小さくなるため上記の効果が十分に得られない恐れがあり、テーパ角度が５°を超えると、半径方向隙間Ｐの幅広部におけるエアの圧力が過小となり、ボルト２の回転が不安定となる恐れがあるためである。

また、本実施形態では、貫通孔１３の開口部が若干斜め下方向を向いているため、半径方向隙間Ｐのエアを下向きに流す力が発生し、上記の不具合をより確実に回避できる。さらに、本実施形態では、本体部１０の上面１２に溝１２ａが形成されているため、上記のように半径方向隙間Ｐのエアを下向きに流動させたときに、溝１２ａを介して外部から半径方向隙間Ｐに向けて大気（エア）を流入させることができるため、上記の不具合がさらに確実に回避できる。以上のように、ボルト２を回転させてネジ溝２ｂから異物を取り除くと共に、半径方向隙間Ｐのエアを強制的に下向きに流動させることにより、異物を含むエアがフィルター１４を通過し、これにより異物がフィルター１４で捕捉される（図３の矢印参照）。

また、本実施形態では、本体部１０の穴部１１の内周面に、円筒面１１ｂを設けている。このように円筒面１１ｂを設けることにより、ボルト２の姿勢を安定させることができるため、ボルト２を高速で回転させることが可能となり、洗浄効果を高めることができる。

上記のようなボルト洗浄装置１によるボルトの洗浄は、例えばエンジンのシリンダヘッドへのカムシャフト組付工程において行われる。具体的には、シリンダヘッドにカムキャップをボルト２で固定してカムシャフト取付穴に中ぐり加工を施した後、カムキャップ及びボルト２をシリンダヘッドから一旦取り外す。こうして取り外したボルト２を、上記のボルト洗浄装置１で洗浄する。そして、シリンダヘッドにカムシャフトを組み付け、カムキャップを同じ箇所に再びボルト２で固定する。このとき、ボルト２に付着した異物、特に、ネジ溝２ｂに食い込んだ切り屑は除去されているため、切り屑が落下することによる組付不良等の不具合を確実に防止できる。

本発明は上記の実施形態に限られない。図５に示すボルト洗浄装置５１は、ボルト２を本体部１０に対して昇降させる昇降手段を備える。図示例では、ボルト２のボルトヘッド２ｃと本体部１０の上面１２との間に本体部１０に対して昇降可能な治具４０を設けると共に、治具４０を昇降させる駆動部（図示省略）を設ける。この治具４０及び駆動部が昇降手段として機能すると共に、治具４０の上面４１が、ボルト２のボルトヘッド２ｃを下方から支持する支持部として機能する。貫通孔１３の開口部１３ａからボルト２の軸部２ａの外周面にエアを吹き付けながら、治具４０と共にボルト２を昇降させることにより、ボルト２のネジ溝２ｂの軸方向広域にエアを直接吹き付けることができるため、洗浄効果が高まる。図示例では、貫通孔１３と略同じ高さにネジ溝２ｂの上端を配した位置（図５の実線参照）と、貫通孔１３と略同じ高さにネジ溝２ｂの下端を配した位置（図５の点線参照）との間で、ボルト２が昇降される。これにより、ネジ溝２ｂの軸方向ほぼ全域にエアが直接吹き付けられるため、洗浄効果がさらに高まる。

図６に示すボルト洗浄装置６１は、本体部１０の上面１２の内径側領域に、下方を小径としたテーパ面１２ｂが設けられる。このテーパ面１２ｂが、ボルトヘッド２ｃを下方から支持する支持部として機能する。このようにテーパ面１２ｂにボルトヘッド２ｃを載置することで、外部から半径方向隙間Ｐに大気が流入しやすくなるため、貫通穴１３からエアを噴射して半径方向隙間Ｐのエアを下方に流動させたときに、半径方向隙間Ｐの上端側から流体及び異物が流出する事態を確実に防止できる。

また、上記のようなボルト洗浄装置１を複数設け、複数のボルトを同時に洗浄してもよい（図示省略）。このとき、複数のボルトのボルトヘッドを一括して下方から保持する治具を設けることが好ましい。この治具で複数のボルトを一括保持した状態で、各ボルトの軸部をそれぞれボルト洗浄装置１の穴部１１に挿入すると共に、治具を本体部１０の上面１２に載置する。この状態で、各ボルト洗浄装置１の貫通孔１３の開口部１３ａからエアを噴射することで、複数のボルト２が同時に洗浄される。このとき、昇降手段により治具を昇降させれば、複数のボルト２を一括して昇降させることができる。

また、上記の実施形態では、複数の貫通孔１３の開口部１３ａが同じ高さに設けられているが、これに限らず、異なる高さに貫通孔１３を設けてもよい。また、上記の実施形態では、貫通孔１３の開口部１３ａが斜め下方向を向いているが、これに限らず、例えば貫通孔１３を水平方向に延ばしてもよい。

また、上記の実施形態では、貫通孔１３を介してボルト２の軸部２ａに吹き付けられる流体がエアである場合を示したが、これに限らず、例えば水や油等の液体を使用してもよい。このように、液体を使用すれば、洗浄効果がさらに高められる。また、複数種の流体を使用してもよい。例えば、高さの異なる２箇所に貫通孔１３を設け、上側の貫通孔１３からエアを供給し、下側の貫通孔１３から水を供給するようにしてもよい（図示省略）。この場合、下側の貫通孔１３から供給される水が、上側の貫通孔１３から供給されるエアで上側からシールされるため、半径方向隙間Ｐの上端から水が漏れ出す事態を防止できる。

また、上記の実施形態では、流体噴射部が貫通孔１３である場合を示したが、これに限らず、例えば、穴部１１の内周に、半径方向隙間Ｐに旋回流を発生させるノズルを設けてもよい。

１ボルト洗浄装置
２ボルト
２ａ軸部
２ｂネジ溝
２ｃボルトヘッド
１０本体部
１１穴部
１１ａテーパ面
１１ｂ円筒面
１２上面（支持部）
１３貫通孔（流体噴射部）
１４フィルター
２０支持台
３０ポンプ
Ｐ半径方向隙間

Claims

ボルトのネジ溝を洗浄するボルト洗浄装置であって、
ボルトヘッドを下方から支持する支持部と、ボルトの軸部が挿入される穴部と、前記支持部により吊り下げ状態で保持されたボルトを回転させるように、ボルトの軸部の外周面と前記穴部の内周面との間の半径方向隙間に流体を噴射する流体噴射部とを備えたボルト洗浄装置。
前記流体がエアである請求項１記載のボルト洗浄装置。
前記穴部の内周面に下方を大径としたテーパ面を設けた請求項１記載のボルト洗浄装置。
前記流体噴射部が前記穴部の内周面に開口した貫通孔であり、前記貫通孔の開口部から、前記穴部の中心に対して円周方向にオフセットした方向に向けて流体を噴射する請求項１記載のボルト洗浄装置。