JP2017131837A - ランスノズルおよびそれを備えた余剰溶射被膜除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シリンダブロックのクランク室に形成された孔の内面に付着した余剰溶射被膜をより確実に除去すること。【解決手段】流体を噴射するランスノズル（３０）であって、内部に流体の流路（３４）が形成された軸体（３３）と、軸体の先端側に設けられ、軸体の軸方向と直交する方向に対して軸体の基端側に傾斜する方向である第１の噴射方向に第１の噴流（Ｊ１）を生ずる第１の噴口（３６）と、軸体の第１の噴口より基端側に設けられ、軸体の軸方向と直交する方向に対して軸体の先端側に傾斜する方向である第２の噴射方向に第２の噴流（Ｊ２）を生ずる第２の噴口（３５）と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、エンジンのクランク室内に付着した余剰溶射被膜を除去するのに好適なランスノズルおよびそれを備えた余剰溶射被膜除去装置に関する。

シリンダボアに鉄系溶射被膜を形成したアルミ製のシリンダブロックが知られている。シリンダボアに溶射被膜を形成する際にクランク室内にも溶射被膜が付着する。クランク室内に付着した溶射被膜は不要であるため、この溶射被膜（以下、余剰溶射被膜と言う）を除去することが要求される。クランク室内に付着した余剰溶射被膜を水噴射ノズルからの水噴射によって除去する方法が、例えば特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載の水噴射ノズルは、先端側に設けてある低圧噴射の第１の噴射口と、高圧噴射の第２の噴射口とをそれぞれ備え、第１の噴射口からの低圧噴射によりウオータカーテンを形成し、第２の噴射口からの高圧噴射により余剰皮膜を除去する構成である。特許文献１によれば、低圧噴射のウオータカーテンにより高圧噴射の水がシリンダボアに形成された溶射被膜に向かうのを阻止するように作用するため、溶射被膜の剥離が防止される。

特開２００８−３０３４３９号公報

多気筒エンジンのシリンダブロックのクランク室には、各気筒を隔離し、クランクシャフトのジャーナルを支持する隔壁が設けられている。隔壁には、連通孔、ジャーナル孔などの各種孔が設けられおり、これら孔の内面にも余剰溶射被膜が付着する。そのため、各種孔の内面に付着した余剰溶射被膜を除去することが必要である。しかしながら、特許文献１に記載の余剰溶射被膜除去方法では、高圧水をノズルの軸方向に対して直交する方向（水平方向）に噴射する構成であるため、例えば連通孔、ジャーナル孔の内面など、シリンダボアの中心軸に対して略垂直方向の面に付着した余剰溶射被膜を十分に除去することが困難であるという課題がある。

本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、その目的は、例えば、シリンダブロックのクランク室に形成された孔の内面に付着した余剰溶射被膜をより確実に除去することのできるランスノズルおよびそれを備えた余剰溶射被膜除去装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、代表的な本発明は、流体を噴射するランスノズルであって、内部に流体の流路が形成された軸体と、前記軸体の先端側に設けられ、前記軸体の軸方向と直交する方向に対して前記軸体の基端側に傾斜する方向である第１の噴射方向に第１の噴流を生ずる第１の噴口と、前記軸体の前記第１の噴口より基端側に設けられ、前記軸体の軸方向と直交する方向に対して前記軸体の先端側に傾斜する方向である第２の噴射方向に第２の噴流を生ずる第２の噴口と、を備える。

本発明によれば、例えば、シリンダブロックのクランク室に形成された孔の内面に付着した余剰溶射被膜をより確実に除去することができる。なお、上記以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明によって明らかにされる。

第１実施形態に係る余剰溶射被膜除去装置の全体構成を示す断面図である。 図１に示すランスノズルの設計限界を示す模式図である。 図１に示すランスノズルの設計限界を示す模式図である。 第２実施形態に係る余剰溶射被膜除去装置の全体構成を示す断面図である。 図４のＶ−Ｖ線断面図である。 図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。 第２実施形態に係る余剰溶射被膜除去装置の使用方法を示す模式図である。 第３実施形態に係る余剰溶射被膜除去装置の全体構成を示す断面図である。

（第１実施形態）
図に従って本発明の実施形態を詳細に説明する。第１実施形態は、直列多気筒エンジンのクランク室内に付着した余剰被膜を除去する場合の例を示す。図１は、本実施形態のランスノズル３０を備える余剰溶射被膜除去装置１０を、倒立したシリンダブロック１００に挿入した状態における、ランスノズル３０の回転軸２２を通る断面で切断した断面図を示す。なお、以下の説明において、「先端側」とは図１における下側を指し、「基端側」とは図１の上側を指す。

余剰溶射被膜除去装置１０は、クランク室１０７の隔壁１０１で区切られたそれぞれの空間（小室）１０８に、ランスノズル３０を挿入し、ランスノズル３０の噴口３５，３６から噴出する噴流Ｊ１，Ｊ２によって、クランク室１０７に付着する余剰溶射被膜（不図示）を除去する。

余剰溶射被膜除去装置１０は、タレット式の洗浄装置の一部として適用することができる。タレット式の洗浄装置として、例えば特開２０１１−２３０１１８号公報、特開２０１５−５８４７９号公報に開示されている洗浄装置が利用できる。

余剰溶射被膜除去装置１０は、直交３軸形移動装置（不図示）に設けられた、主軸台であるタレット１１を備えている。直交３軸形移動装置は例えば数値制御装置によって制御される。タレット１１の内部に、回転可能に支持された主軸１２が設けられている。主軸１２は、回転軸２２を中心に回転する。主軸１２の先端部に、受容部１２ａが設けられる。受容部１２ａは、図面を貫く方向に長さを有するコ字状断面の溝状をなしている。受容部１２ａは後述するノズル支持部材１６の係合部１６ａを係合し、ノズル支持部材１６と主軸１２とを一体的に回転させる役割を持つ。

タレット１１に、回転軸２２を中心として円筒状のハウジング１３が設けられている。ハウジング１３は、円筒穴１３ｂを備える。円筒穴１３ｂに、ベアリング１４、後述するパッキン１５とノズル支持部材１６とが挿入される。ノズル支持部材１６は、ベアリング１４でハウジング１３に回転可能に支持されている。

ノズル支持部材１６は、互いに異径の部材である係合部１６ａ、軸１６ｂ、フランジ１６ｃを同軸上に一体的に設けて成り、全体として略円筒状に形成される。係合部１６ａは、２面取り又はキーであり、その両面が平面に形成されている。係合部１６ａの両平面が僅かの隙間をもって受容部１２ａに挟まっている。このため、主軸１２の回転に伴って、ノズル支持部材１６が回転する。フランジ１６ｃは円板状をなし、受容部１６ｄとねじ穴１６ｅとを有する。受容部１６ｄは、ランスノズル３０の突起部３３ｂと嵌合する円筒穴である。

円筒穴１３ｂには、パッキン１５が設けられている。パッキン１５は、中空円筒状をなし、その外周中央部に長方形断面の円周溝１５ａが設けられている。パッキン１５の内周中央部にも長方形断面の円周溝１５ｃが設けられている。パッキン１５には、円周溝１５ａと円周溝１５ｃとを連通する貫通穴１５ｂが少なくとも１つ設けられている。パッキン１５は、ハウジング１３とノズル支持部材１６との間を封止し、かつ、後述の流路１９と流路２４を連通する。パッキン１５は、エンジニアリングプラスチック若しくはスーパーエンジニアリングプラスチックで製作され得る。

洗浄液供給装置１７は、１０〜８０ＭＰａ、好ましくは３０〜５０ＭＰａの洗浄液を供給する。洗浄液供給装置１７は、ピストンポンプを選択できる。洗浄液供給装置１７は、図示しない洗浄液タンクに貯留される洗浄液を吐き出す。洗浄液は、アルカリ性又は中性の水溶性洗浄液、又は油性洗浄液を利用できる。

バルブ１８は、洗浄液供給装置１７から供給された洗浄液をタレット１１へ送液するか、遮断するかを切り換える。バルブ１８は、例えば電磁開閉式のシリンダ弁を利用できる。バルブ１８の開閉は例えば数値制御装置によって自動制御される。バルブ１８は、洗浄液を遮断する際に、洗浄液を洗浄液タンクに戻す流路切り換え弁として構成できる。

流路１９は、タレット１１とハウジング１３を通して設けられる。流路１９は、パッキン１５の円周溝１５ａに連通するように設けられている。流路２４は、Ｔ字状をなし、ノズル支持部材１６の内部に設けられる。流路２４の一方端は、受容部１６ｄに貫通している。流路２４の他方端は、パッキン１５の円周溝１５ｃに開口している。流路１９と流路２４は、円周溝１５ａ，１５ｃと貫通穴１５ｂを介して接続している。円周溝１５ａ，１５ｃは洗浄液を円周方向に分配する。

ランスノズル３０は、フランジ３３ａと、軸体３３とを備える。フランジ３３ａは、円板状をなす。フランジ３３ａには、貫通穴３３ｃと、突起部３３ｂが設けられる。ランスノズル３０は、貫通穴３３ｃに挿入されたボルト２１によってノズル支持部材１６のフランジ１６ｃに固定される。フランジ３３ａに設けられた突起部３３ｂは、ノズル支持部材１６の受容部１６ｄに嵌合して挿入される。ランスノズル３０は、突起部３３ｂが受容部１６ｄに嵌合し、フランジ３３ａとフランジ１６ｃとが当接することによって、正確にノズル支持部材１６に固定される。

なお、ランスノズル３０は、上述の構成に替えて、フランジ３３ａを備えない棒状に構成できる。この場合、ノズル支持部材１６はフランジ１６ｃに替えてコレットを備える。そして棒状のランスノズルは、コレットによってノズル支持部材に固定しても良い。

軸体３３は回転軸２２に沿って延びた棒状体であり、好ましくは細長い円柱状をなす。軸体３３の中心に流路３４が設けられている。流路３４は軸体３３の先端付近まで延びている。流路３４はノズル支持部材１６の流路２４と接続する。

軸体３３の先端部には、断面略Ｖ字形状の円周溝３８が設けられる。ここで、略Ｖ字状とは、底面が丸みや平らになっても良い。円周溝３８の断面は、水平線に対して対称に設けられる必要はない。円周溝３８の先端側の面には、高圧水が噴射する噴口３６（第１の噴口）が設けられている。噴口３６は高圧水が流れる流路３４と連通しており、好ましくは、噴口３６は流路３４の先端よりも若干基端側に設けられる。噴流Ｊ１（第１の噴流）は、噴口３６から噴射方向Ｆ１（第１の噴射方向）に向かって噴射される。噴流Ｊ１の中心線３２は、回転軸（回転軸線）２２と交点３２ａで交わり、回転軸２２との間の角度がθ_１となるよう形成されている。そのため、噴口３６から噴射される噴流Ｊ１は、回転軸２２からθ_１の噴射角度をもって傾き、噴口３６から基端側に向かい、かつ、中心線３２に沿って円筒状に現れる。望ましくは、円周溝３８の先端側の面は、噴流Ｊ１の中心線３２と垂直に設けられる。円周溝３８を設けることにより、ランスノズル３０の製造が容易になる。また、噴口３６の周囲がほぼ平面上に現れるため、棒状で乱れの少ない噴流Ｊ１が得られる。

一方、軸体３３の噴口３６より基端側であって、より具体的には軸体３３の略中央部には、断面略Ｖ字形状の円周溝３７が設けられる。ここで、略Ｖ字状とは、底面が丸みや平らになっても良い。円周溝３７の断面は、水平線に対して対称に設けられる必要はない。円周溝３７の基端側の面には、高圧水が噴射する噴口３５（第２の噴口）が設けられている。噴口３５は高圧水が流れる流路３４と連通している。噴流Ｊ２（第２の噴流）は、噴口３５から噴射方向Ｆ２（第２の噴射方向）に向かって噴射される。噴流Ｊ２の中心線３１は、回転軸（回転軸線）２２と交点３１ａで交わり、回転軸２２との間の角度がθ_２となるよう形成されている。そのため、噴口３５から噴射される噴流Ｊ２は、回転軸２２からθ_２の噴射角度をもって傾き、噴口３５から先端側に向かい、かつ、中心線３１に沿って円筒状に現れる。望ましくは、円周溝３７の基端側の面は、噴流Ｊ２の中心線３１と垂直に設けられる。円周溝３７を設けることにより、ランスノズル３０の製造が容易になる。また、噴口３５の周囲がほぼ平面上に現れるため、棒状で乱れの少ない噴流Ｊ１が得られる。

ここで、中心線３１と中心線３２とは、同一平面上にあり、それぞれ反対方向を向いている。また、本実施形態では、角度θ_１＞角度θ_２の関係となっているが、θ_１＝θ_２の関係としても良いし、θ_１＜θ_２の関係としても良い。クランク室１０７の形状、ジャーナル孔１０２、連通孔１０３の内径等に応じて、好適な角度θ_１，θ_２を設定できる。

なお、軸体３３の断面形状は例えば矩形等でも良い。この場合には、軸体３３の重心が回転軸２２と同軸になるように構成される。また、円周溝３７，３８は省いても良い。円周溝３７，３８に替えて、噴口３５，３６に垂直な平面（中心線３１，３２と直交する平面）が現れるように軸体３３に切欠き部が設けられても良い。なお、中心線３１と中心線３２とは、それぞれ回転軸２２と交わらなくてもよい。しかし、中心線３１と中心線３２とは、回転軸２２の方向から見て回転軸２２を中心に点対称の位置に設けられることが望ましい。

次に、このように構成された余剰溶射被膜除去装置１０の使用方法および作用効果について説明する。

シリンダブロック１００は、直列多気筒エンジンのシリンダブロックである。シリンダブロック１００は、シリンダヘッド組付け面（不図示）が鉛直方向下向きとなるように、倒立して設置されている。シリンダブロック１００は、複数のシリンダボア１０４を備える。クランク室１０７は、シリンダボア１０４毎に隔壁１０１によって空間（小室）１０８に区切られている。隔壁１０１には、ジャーナル孔１０２、連通孔１０３が設けられている。連通孔１０３は、いわゆる通気孔である。シリンダブロック１００のシリンダボア１０４は、溶射被膜１０５を製膜される。このときクランク室１０７の内面のほとんど全面に、余剰溶射被膜が付着する。

余剰溶射被膜除去装置１０を使用するにあたって、最初に洗浄液供給装置１７を運転する。そして主軸１２を回転させる。主軸１２の回転と共に、ノズル支持部材１６とランスノズル３０とが回転する。ランスノズル３０の回転軸２２をシリンダボア１０４のボア中心１０６の延長上で、クランク室１０７の上に間隙を設けて位置決めする。数値制御装置は、バルブ１８を切り換えてタレット１１に洗浄液を供給する。洗浄液は、洗浄液供給装置１７から、バルブ１８、流路１９、流路２４、流路３４を通り噴口３５，３６に供給される。洗浄液は、噴口３６から噴流Ｊ１として噴出し、噴口３５から噴流Ｊ２として噴出する。噴口３５、噴口３６は、回転軸２２の方向から見て回転軸２２を中心とする点対称に設けられているため、噴流Ｊ１と噴流Ｊ２の噴射によって軸体３３が受ける反力は相殺される。タレット１１をボア中心１０６に沿って下向きに移動すると、噴流Ｊ２が空間１０８を区画するスカート１０９、隔壁１０１の内面に衝突して、それら内面に付着している余剰溶射被膜を剥離する。

タレット１１が引き続き降下すると、噴流Ｊ１もスカート１０９、隔壁１０１の内面に衝突を始める。噴流Ｊ２は、ランスノズル３０の先端方向に傾斜しているため、ジャーナル孔１０２の下側の内面１０２ｂ、連通孔１０３の下側の内面１０３ｂに付着している余剰溶射被膜を除去する。他方、噴流Ｊ１は、ランスノズル３０の基端方向に傾斜しているため、ジャーナル孔１０２の上側の内面１０２ａ、連通孔１０３の上側の内面１０３ａに付着している余剰溶射被膜を除去する。ランスノズル３０は、噴流Ｊ２が連通孔１０３の下面１０３ｂを通過する位置にあるときに、噴流Ｊ１が連通孔１０３の上面１０３ａを通過するように概ね設計される。

余剰溶射被膜除去装置１０は、噴流Ｊ１、Ｊ２がシリンダボア１０４に衝突しない程度までランスノズル３０を降下した後に、ランスノズル３０を引き上げる。ランスノズル３０が最初の挿入前位置まで上昇すると、余剰溶射被膜除去装置１０は、次のシリンダボア１０４ｂのボア中心にランスノズル３０を位置決めする。そして余剰溶射被膜除去装置１０は、上述の手順と同様にクランク室１０７の空間１０８ｂ内に付着した余剰溶射被膜を除去する。余剰溶射被膜除去装置１０は、全てのクランク室１０７の隔壁で区切られた空間１０８の余剰溶射被膜を除去する。

以上説明したように、本実施形態のランスノズル３０は、ランスノズル３０の基端方向に傾斜する噴口３６（第１の噴口）をランスノズル３０の先端部分に備え、噴口３６と基端部との中間位置にランスノズル３０の先端方向に傾斜する噴口３５（第２の噴口）を備えている。そのため、クランク室１０７側からボア中心１０６に沿ってランスノズル３０を挿入したときに、噴口３６から生成する噴流Ｊ１（第１の噴流）と噴口３５から生成する噴流Ｊ２（第２の噴流）は、隔壁１０１付近でほぼ同じ高さに到達するように配置できる。

そして、噴流Ｊ１を基端方向（Ｆ１方向）に、噴流Ｊ２を先端方向（Ｆ２方向）に傾斜させているため、噴流Ｊ１，Ｊ２は、隔壁１０１に設けられたジャーナル孔１０２、連通孔１０３の内面に直接到達できる。このため、本実施形態のランスノズル３０を用いれば、従来技術では除去が困難だったボア中心１０６に略垂直な方向を向く表面（例えばジャーナル孔１０２、連通孔１０３の内面）に付着した余剰溶射被膜を効果的に除去できる。

また、本実施形態のランスノズル３０では、噴流Ｊ１と噴流Ｊ２は、隔壁１０１およびシリンダボア１０４の壁面付近において、ほぼ同じ高さに到達するため、ランスノズル３０を深く挿入できる。噴流Ｊ１と噴流Ｊ２のいずれか一方がシリンダボア１０４の上端よりわずかにクランク室１０７寄りの位置に達するまでランスノズル３０を挿入すれば、クランク室１０７に付着する余剰溶射被膜をほぼ死角なく除去できる。

シリンダボア１０４に形成された必要な溶射被膜１０５は、噴流Ｊ１，Ｊ２がそこに衝突すると損傷する。本実施形態のランスノズル３０の噴口３５は、望ましくは、噴流Ｊ２が連通孔１０３を通過しない程度に強い傾斜をもって設けられる。このように構成すれば、噴流Ｊ２は、連通孔１０３を通過してランスノズル３０が挿入された空間１０８から隣の空間１０８ａ，１０８ｂに侵入しない。そのため、空間１０８ａ，１０８ｂと接続するシリンダボア１０４ａ，１０４ｂの内面に噴流Ｊ２が衝突し、シリンダボア１０４ａ，１０４ａに形成された溶射被膜１０５ａ，１０５ｂを損傷することを防ぐことができる。

次に、図１に加えて図２，３を参照して、望ましいランスノズル３０の設計限界について説明する。図２及び図３は、図１に示すランスノズルの設計限界を示す模式図である。

図１を参照して、噴流Ｊ２は、連通孔１０３を通過しないように設計されることが望ましい。望ましくは、噴口３５の傾斜角度、すなわち、噴流Ｊ２の中心線３１と軸体３３の回転軸２２とのなす角（噴射角度）θ_２は、次式の範囲に設定される。

ここで、
Ｄ：孔（例えばジャーナル孔１０２または連通孔１０３）の代表長さ（ボア中心１０６に沿った孔の長さ）
Ｔ：隔壁１０１の代表厚さ
を示す。

噴流Ｊ２が上記式の範囲内に設計されれば、噴流Ｊ２が隔壁１０１に設けられた孔（例えばジャーナル孔１０２または連通孔１０３）を通過しない。そのため、噴流Ｊ２は、シリンダボア１０４ａ，１０４ｂの溶射被膜１０５ａ，１０５ｂを損傷しない。

噴流Ｊ１は、上向き（基端向き）に傾斜しているため、必要な溶射被膜を損傷するおそれは少ない。ランスノズル３０を挿入した空間１０８から見て少なくとも隔壁１０１の奥行き半分までは、噴流Ｊ１が到達できるよう設計されることが望ましい。そこで望ましくは、噴口３６の傾斜角度、すなわち、噴流Ｊ２の中心線３１と軸体３３の回転軸２２とのなす角（噴射角度）θ_１は、次式の範囲に設定される。

ここで、
Ｄ：孔（例えばジャーナル孔１０２または連通孔１０３）の代表長さ（ボア中心１０６に沿った孔の長さ）
Ｔ：隔壁１０１の代表厚さ
を示す。

図２を参照して、交点３１ａと交点３２ａの最小距離Ｌ_ｍｉｎを説明する。タレット１１の降下限界は、噴流Ｊ２の中心線３１がシリンダボア１０４の上端に到達する位置となる。その位置において、噴流Ｊ１は、連通孔１０３の上面１０３ａの奥行きの手前半分を除去しておくように設計されることが望ましい。望ましいＬ_ｍｉｎは、次式で与えられる。

ここで、
ＢＰ：シリンダボア１０４のピッチ間距離
ＢＤ：シリンダボア１０４の直径
θ_１：噴流Ｊ１の中心線３２と軸体３３の回転軸２２とのなす角
θ_２：噴流Ｊ２の中心線３１と軸体３３の回転軸２２とのなす角
Ｈ：シリンダヘッド１００を倒立させたときにおけるシリンダボア１０４の上端から隔壁１０１に設けられた連通孔１０３の上面までの高さ

図３を参照して、交点３１ａと交点３２ａの最大距離Ｌ_ｍａｘを説明する。タレット１１の降下限界は、噴流Ｊ１の中心線３２がシリンダボア１０４の上端に到達する位置となる。その位置において、噴流Ｊ２は、連通孔１０３の下面１０３ｂの全域を除去しておくように設計されることが望ましい。望ましいＬ_ｍａｘは、次式で与えられる。

ここで、
ＢＤ：シリンダボア１０４の直径
ＢＰ：シリンダボア１０４のピッチ間距離
Ｔ：隔壁１０１の代表厚さ
θ_１：噴流Ｊ１の中心線３２と軸体３３の回転軸２２とのなす角
θ_２：噴流Ｊ２の中心線３１と軸体３３の回転軸２２とのなす角
Ｈ：シリンダヘッド１００を倒立させたときにおけるシリンダボア１０４の上端から隔壁１０１に設けられた連通孔１０３の上面までの高さ
Ｄ：孔（例えばジャーナル孔１０２または連通孔１０３）の代表長さ（ボア中心１０６に沿った孔の長さ）

従って、噴口３５と噴口３６との軸体３３の軸方向における距離Ｌ（交点３１ａと交点３２ａとの距離）は、次式の範囲で設計されることが望ましい。

ここで、
ＢＰ：シリンダボア１０４のピッチ間距離
ＢＤ：シリンダボア１０４の直径
θ_１：噴流Ｊ１の中心線３２と軸体３３の回転軸２２とのなす角
θ_２：噴流Ｊ２の中心線３１と軸体３３の回転軸２２とのなす角
Ｔ：隔壁１０１の代表厚さ
Ｈ：シリンダヘッド１００を倒立させたときにおけるシリンダボア１０４の上端から隔壁１０１に設けられた連通孔１０３の上面までの高さ
Ｄ：孔（例えばジャーナル孔１０２または連通孔１０３）の代表長さ（ボア中心１０６に沿った孔の長さ）

なお、本実施形態の余剰溶射被膜除去装置１０は、直列多気筒エンジンのシリンダブロック１００の他、単気筒エンジンのシリンダブロック、バンク角が１８０°のＶ型多気筒エンジン、若しくは水平対向型多気筒エンジンに適用できる。

また、本実施形態の余剰溶射被膜除去装置１０は、タレット１１を備えている。そのため、余剰溶射被膜除去装置１０は、ランスノズル３０の他に、軸線方向下向きに洗浄液を噴射する直射ノズル、軸線方向に延びる軸部および軸部の先端部から軸線と垂直に洗浄液を噴射する噴口を備えるＬ形ノズル等を、タレット面毎にタレット１１に装着できる。タレット式の余剰溶射被膜除去装置１０は、これらのノズルを適宜使い分け、シリンダブロック１００に付着する余剰溶射被膜を除去できる。

上述の説明では、シリンダブロック１００を倒立した状態で説明したが、シリンダブロックの向きを変更できることは勿論である。また、余剰溶射被膜除去装置１０は、タレット式の洗浄装置を用いて説明したが、タレットを備えない洗浄装置についても適用できる。

（第２実施形態）
第２実施形態について図４ないし図７を参照して説明する。図４は、第２実施形態に係る余剰溶射被膜除去装置４０のランスノズル３０を倒立したシリンダブロック２００に挿入した状態における、ランスノズル３０の回転軸２２を通る断面で切断した縦断面図である。また、図５は図４のＶ−Ｖ線断面図、図６は図４のＶＩ−ＶＩ線断面図、図７は第２実施形態に係る余剰溶射被膜除去装置４０の使用方法を示す模式図である。

第２実施形態の余剰溶射被膜除去装置４０は、Ｖ型多気筒エンジンのシリンダブロック２００に適用される。シリンダブロック２００のクランク室２０７は、位相をずらした２つのバンク２０１，２０２内にそれぞれ設けられたシリンダボア２０３，２０４を２気筒ずつ収める空間（小室）２０８に、隔壁１０１で区切られている。それぞれのシリンダボア２０３，２０４は前後方向にその位置をずらして設けられている。

余剰溶射被膜除去装置４０は、シールド４１を備える。シールド４１は、タレット１１に着脱自在に固定され、タレット１１と一体で移動する。よって、ランスノズル３０が軸方向に移動すると、それに伴ってシールド４１も移動する。余剰溶射被膜除去装置４０は、シリンダブロック２００を揺動する揺動装置（不図示）を更に備える。その他の部分は、第１実施形態と同じであるため、第１実施形態と同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

揺動装置は、一方のバンク２０１のシリンダボア２０３が鉛直方向下向き、又は他方のバンク２０２のシリンダボア２０４が鉛直方向下向きになるように、シリンダブロック２００を揺動する。揺動装置は、公知の揺動装置（例えば回転テーブル）を使用できる。

図４，５を参照して、噴口３５、３６は、ランスノズル３０をボア中心１０６に沿ってクランク室２０７に挿入したときに、連通孔１０３の内面に付着した余剰溶射被膜を除去できる位置関係であり、かつ、噴流Ｊ１，Ｊ２がシールド４１に遮断され、バンク２０２のシリンダボア２０４に入射しないように設けられる。

シールド４１は、ランスノズル３０の噴口３５，３６からの噴流Ｊ１，Ｊ２を受け止めるシールド板４１ａと、シールド板４１ａを補強する補強板４１ｂ，４１ｃとからなる。シールド板４１ａは、シリンダブロック２００の前後方向（図４の紙面に直交する方向）から見て、逆Ｌ字状に折り曲げた板であって、シリンダボア２０４（他方のシリンダボア）の直径の３分の一以上、シリンダボア２０４の直径未満の短辺Ｗ１と、ランスノズル３０の長さを超える長辺Ｘ１とを有する形状（図５参照）をなし、ランスノズル３０からシリンダボア２０３の略半径と等しい距離だけ図４における水平方向にオフセットされた位置に配置される。

ランスノズル３０がボア中心１０６に沿って挿入されたときに、エンジンの前後方向のうちシリンダボア２０４が設けられていない側（図６の下向き方向）のシールド板４１ａの端部は、少なくとも、ボア中心１０６とシリンダボア２０４の接線４８ｂ（図６参照）に到達するようにその短辺Ｗ１の長さが定められる。

この構成により、ランスノズル３０がボア中心１０６に挿入されたときに、シールド板４１ａは、バンク２０１，２０２の境目Ｋ（一方のシリンダボア２０３と他方のシリンダボア２０４との境目）の真上に位置する。そして、ランスノズル３０が最下端まで挿入されたとき（図４の状態）に、僅かの隙間をもってシールド板４１ａがシリンダブロック２００に接触しないように、シールド板４１ａの長辺Ｘ１が設定されている。そして、シールド板４１ａの先端部に噴流Ｊ１，Ｊ２を堰き止める堰き止め部４１ａ２が形成される。なお、シールド板４１ａの中央部は、堰き止め部４１ａ２以外の部分がくりぬかれていても良い。

堰き止め部４１ａ２は、シールド板４１ａと一体に形成されているため、単純な構成となっている。堰き止め部４１ａ２は、噴流の衝突によって壊食する。堰き止め部４１ａ２は、平板状の他、平面視で中央部がランスノズルの方向に向いて隆起していても良い。また、先端方向に向くに従ってランスノズル３０に近づくように堰き止め部４１ａ２の表面を傾斜させて構成できる。堰き止め部４１ａ２は、例えばボルトによってシールド板４１ａに固定されてもよい。この場合には、シールド板４１ａは、堰き止め部４１ａ２の支持部材として作用する。この場合、補強板４１ｂ，４１ｃは設けることを要しない。堰き止め部４１ａ２はまた、シールド板４１ａよりも厚みを持って構成できる。堰き止め部４１ａ２は、複数の層からなる積層材から構成しても良い。

補強板４１ｂは、シールド板４１ａの上部の折り曲げ部を内側から支える。補強板４１ｃは、シールド板４１ａの外側に、ランスノズル３０に沿う方向に長く伸びて設けられている。補強板４１ｂ，４１ｃはそれぞれシールド板４１ａの横幅中央に設けられて（図６参照）、噴流Ｊ１，Ｊ２の動圧を受けてシールド板４１ａが変形することを防ぐ。

図４、図６を参照して、シールド板４１ａの前後方向の一端のうち、バンク２０２のシリンダボア２０４が設けられている側には、ランスノズル３０の方向に折り曲げられた屈曲側部４１ａ１が設けられている。ランスノズル３０がシリンダボア２０３のボア中心に位置決めされたときに、平面視で屈曲側部４１ａ１は、少なくとも、シリンダボア２０３のボア中心を通るシリンダボア２０４の接線４８ａに到達する高さをもつ。このときに、好ましくは、屈曲側部４１ａ１はできるだけ隔壁１０１に近づくように設けられる。屈曲側部４１ａ１は、噴流Ｊ１，Ｊ２（特に噴流Ｊ２）がシリンダボア２０４の内面に設けられた溶射被膜１０５に衝突するのを防ぐ。屈曲側部４１ａ１の先端部は、堰き止め部４１ａ２の一部を構成する。なお、要求される噴流Ｊ１，Ｊ２の圧力等の条件如何によっては、屈曲側部４１ａ１を設けなくても良い。

次に、このように構成された余剰溶射被膜除去装置４０の使用方法および作用効果について説明する。揺動装置は、シリンダボア２０３が下向きになるようにシリンダブロック２００を揺動する。そして、洗浄液を噴射しながら回転しているランスノズル３０を空間２０８に挿入し、バンク２０１に属する全てのシリンダボア２０３のボア中心１０６に沿ってランスノズル３０を下げながら空間２０８の内面に付着した余剰溶射被膜を除去する。

噴流Ｊ２は、斜め先端方向に傾斜しているため、隔壁１０１、スカート１０９の内、図６の太線２点鎖線４５で示した部位に衝突する。そして、ランスノズル３０が回転しながら降下するときに、クランク室１０７の上面についても、周辺部から徐々に余剰溶射被膜が除去される。この際、シールド４１が空間２０８と連通するシリンダボア２０４の開口に臨むように位置して、シールド板４１ａの先端部に形成された堰き止め部４１ａ２が噴流Ｊ１，Ｊ２を堰き止めて、噴流Ｊ１，Ｊ２がシリンダボア２０４の内面に衝突するのを防止する。

そして、ランスノズル３０が最下端に降下したときに、シリンダボア２０３の周囲に除去できないスペースＳＰを円環状に残す。ランスノズル３０は折り返して上昇しながら噴流Ｊ１，Ｊ２により再度余剰溶射被膜を除去する。この工程において、余剰溶射被膜を除去できる範囲は、クロスハッチング４６の領域となる。このとき、連通孔１０３の内面１０３ａ，１０３ｂやジャーナル孔１０２の内面１０２ａ，１０２ｂについても、余剰溶射被膜が除去される。こうして、クランク室２０７の空間２０８の一方の半分側について、余剰溶射被膜を除去できる。

ここで、シールド板４１ａは、シリンダブロック２００に接触しない程度までランスノズル３０と共に降下するため、シールド板４１ａが先端付近で噴流Ｊ１，Ｊ２を受け止めることにより、噴流Ｊ１、Ｊ２が接触できるクランク室２０７の壁面が広がる。つまり、シールド板４１ａが噴流Ｊ１，Ｊ２を受け止める位置を先端部に近づければ近づくほど、余剰溶射被膜の除去範囲を拡大できる。

続いて、クランク室２０７の空間２０８の他方の半分の余剰溶射被膜を除去する。揺動装置は、シリンダボア２０４が下向きになるようにシリンダブロック２００を揺動する。この際、シールド４１のタレット１１に対する取付位置をランスノズル３０の回転方向に１８０°だけ移動させる。もしくは、図６においてシールド４１を１８０°回転させた構成のものをタレット１１の別のタレット面（不図示）に予め用意しておき、シリンダボア２０３が下向きとなっている状態で余剰溶射被膜を除去するときには図６の構成のタレット面１１ａ（図４参照）を割り出して用い、シリンダボア２０４が下向きとなっている状態で余剰溶射被膜を除去するときにはシールド４１が図６と反対の位置に取り付けられた別のタレット面を割り出して用いるようにしても良い。なお、別のタレット面とは、例えばタレット１１のタレット面１１ａと反対側の面である。

図７は、シリンダブロック２００のシリンダボア２０４が下向きになるように図６の状態から揺動させた状態を示している。図６における余剰溶射被膜の除去工程では、シリンダボア２０４の開口に臨むようにシールド４１が挿入されているため、図７に示すクロスハッチング４７の領域に余剰溶射被膜が除去されていない状態である。このクロスハッチング４７の領域にある余剰溶射被膜を除去するために、シリンダボア２０４が下向きになるようにシリンダブロック２００を傾けることが必要となる。

そして、図７の状態でランスノズル３０を回転させながら降下させると、クロスハッチング４７の領域および、空間２０８の壁面のうち太線２点鎖線４９の部分が処理される。従って、余剰溶射被膜除去装置４０は、シリンダブロック２００のクランク室２０７の内、シリンダボア２０３、２０４の周囲を除く殆どの領域について、余剰溶射被膜を除去できる。この際、取付位置を図６から１８０°回転させたシールド４１が噴流Ｊ１，Ｊ２を堰き止めて、シリンダボア２０３の内面の溶射被膜１０５の剥離を防止する。こうして、余剰溶射被膜除去装置４０は、Ｖ型多気筒エンジンに対してもシリンダボアに形成された溶射被膜１０５を剥離することなく、クランク室２０７内の余剰溶射被膜を確実に除去することができる。

なお、上述の説明では、バンク２０１、２０２に対して、シールド４１の取付位置を変えて適用した例、あるいはバンク２０１用のタレット面１１ａとバンク２０２用のタレット面（不図示）を予め用意しておき、タレット１１を割り出す例を挙げたが、これに替えて、シリンダブロック２００を平面視で１８０°旋回する旋回装置を設けても良い。この場合には、旋回前のシリンダボア２０３に対するシリンダボア２０４の位置と、シリンダブロック２００を１８０°旋回してシリンダブロック２００を揺動したときにおける、シリンダボア２０４に対するシリンダボア２０３の位置とが、同一になる。そのため、ノズル３０とシールド４１との組合せを、バンク２０１及びバンク２０２に共通して適用できる。また、余剰溶射被膜除去装置を２台設け、１台は一方のバンク（例えば右側）側を、もう一台は他方のバンク（例えば左バンク）側を処理しても良い。また、１つのタレット１１に１８０°ピッチで一対のシールド４１を取り付ける構成としても良い。

（第３実施形態）
第３実施形態について図８を参照して説明する。図８は、第３実施形態に係る余剰溶射被膜除去装置５０のランスノズル６０を倒立したシリンダブロック１００に挿入した状態における、ランスノズル６０の回転軸２２を通る断面で切断した縦断面図である。

第３実施形態のランスノズル６０は、自動工具交換式の洗浄機を用いている点で第１実施形態の余剰溶射被膜除去装置１０と異なる。自動工具交換式の洗浄機は、概ねマシニングセンターと同様の構造である。ただし、マシニングセンターは切削に用いられるが、自動工具交換式の洗浄機は洗浄又は噴流によるバリ取りに用いられる。そして、主軸には１０ないし８０ＭＰａの高圧洗浄液が供給される。そのため、マシニングセンターと自動工具交換式の洗浄機は、主に精度・機械剛性・防錆性能が異なるが、主たる構成は同様である。このような前提に基づいて、以下の説明は、第１実施形態と異なる点について詳細に行い、同じ部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。

余剰溶射被膜除去装置５０は、直交３軸移動装置に設けられた主軸台である主軸頭５２に、シャンク穴５１ａを備えた主軸５１がベアリング５３によって回転可能に支持されている。主軸頭５２には、シャンク穴５１ａと隣り合うように回り止め穴５６が設けられている。主軸頭５２には、回り止め穴５６に開口する流路５５が設けられている。回り止め穴５６には、挿入部６２との間を封止するパッキン（不図示）が設けられる。

ランスノズル６０は、図示しない自動工具交換装置によって交換される。ランスノズル６０は、ボディ６１と、ボディ６１に軸支された回転体６５と、回り止め穴５６から回転体６５の内部に洗浄液を供給する流路６７，６８とを備える。

ボディ６１は、その大部分が略円筒状をなし、その腹部に突起部６１ａを備えている。突起部６１ａは、回り止め穴５６に挿入される挿入部６２を備えている。ランスノズル６０が主軸５１に装着されたときに、挿入部６２は、回り止め穴５６に嵌合して挿入される。ボディ６１の中央部には段付きの貫通穴である円筒穴６４が設けられている。円筒穴６４の両端にベアリング６３が設けられている。

回転体６５は、テーパシャンク６５ａと、フランジ６５ｂと、円筒部６５ｃと、軸体６５ｄとが一体に成形されている。テーパシャンク６５ａはシャンク穴５１ａと密着する円錐面を備える。テーパシャンク６５ａとシャンク穴５１ａとが密着することによりランスノズル６０が主軸５１に装着される。このとき、挿入部６２が回り止め穴５６に挿入されるため、ボディ６１は回転しない。フランジ６５ｂは、円板状をなす。円筒部６５ｃは、円筒穴６４と摺動する円筒面６５ｃ１を備えている。円筒面６５ｃ１には、円周溝６５ｃ２が設けられている。円筒部６５ｃの両端部はベアリング６３に支持される。軸体６５ｄは、第１実施形態のランスノズル３０の軸体３３に対応するため、その詳細な説明を省略する。

ボディ６１の挿入部６２から円筒穴６４の間には流路６７が設けられている。流路６７は、回転体６５の円周溝６５ｃ２に開口している。流路６８は、回転体６５の内部に設けられている。流路６８はＴ字状をなし、円周溝６５ｃ２に両端が開口する貫通穴と、軸体６５ｄの中心軸に沿って設けられている縦穴とからなる。流路６７と流路６８とは、円周溝６５ｃ２を介して連通している。円周溝６５ｃ２は、流路６７から供給された洗浄液を円周方向に均等に配給し、回転体６５の回転方向が変化しても連続的に噴口３５，３６へ洗浄液を供給する。噴口３５，３６は流路６８に連通している。そして、ランスノズル６０が主軸５１に装着されたときに、流路６７は、流路５５と連通する。洗浄液供給装置１７から供給される洗浄液は、流路５５，６７，６８を伝わって噴口３５，３６から噴流Ｊ１，Ｊ２として噴出する。この第３実施形態においても、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

本発明の内容は、上述の３つの実施形態に限定して解釈されるべきではない。上述の３つの実施形態は変形し、組合せて利用できる。例えば、第３実施形態のランスノズル６０に第２実施形態のシールド４１を組合せることができる。また、第３実施形態の余剰溶射被膜除去装置５０の主軸頭５２に第２実施形態のシールド４１を組合せても良い。あるいは、第２実施形態のシールド４１を第３実施形態のボディ６１の端面に取り付けることもできる。さらに、第２実施形態のシールド４１に直線ガイド及びシリンダその他の移動装置を組合せることによって、シールド４１を挿入可能なシールドとして構成しても良い。

なお、上述の実施形態では、タレット１１の移動に直交３軸移動装置を利用したが、これに替えて垂直多関節ロボット、パラレルリンクロボットを利用してもよい。また、本発明のランスノズルは、シリンダブロック内の余剰溶射被膜を除去するために適用される以外にも、各種構造物の内面に付着した付着物を除去するために広く適用することができることは言うまでもない。

１０，４０，５０ 余剰溶射被膜除去装置
１１ タレット
１２，５１ 主軸
１３ ハウジング
１６ ノズル支持部材
１７ 洗浄液供給装置
１８ バルブ
２２ 回転軸
３０，６０ ランスノズル
４１ シールド
４１ａ２ 堰き止め部
３１，３２ 噴流の中心線
３１ａ，３２ａ 交点
３３，６５ｄ 軸体
３４，６８ 流路
３５，３６ 噴口
５２ 主軸頭
５６ 回り止め穴
６１ ボディ
６２ 挿入部
６５ 回転体
１００，２００ シリンダブロック
１０１ 隔壁
１０２ ジャーナル孔
１０３ 連通孔
１０４，１０４ａ，１０４ｂ，２０３，２０４ シリンダボア
１０５ 溶射被膜
１０７，２０７ クランク室
１０８，２０８ 空間（小室）
２０１，２０２ バンク
Ｊ１，Ｊ２ 噴流
Ｆ１，Ｆ２ 噴射方向

Claims (7)

1. 流体を噴射するランスノズルであって、
   内部に流体の流路が形成された軸体と、
   前記軸体の先端側に設けられ、前記軸体の軸方向と直交する方向に対して前記軸体の基端側に傾斜する方向である第１の噴射方向に第１の噴流を生ずる第１の噴口と、
   前記軸体の前記第１の噴口より基端側に設けられ、前記軸体の軸方向と直交する方向に対して前記軸体の先端側に傾斜する方向である第２の噴射方向に第２の噴流を生ずる第２の噴口と、を備えるランスノズル。
2. 請求項１に記載のランスノズルであって、
   前記第１の噴射方向と前記第２の噴射方向とは、前記軸体の軸方向に沿った方向から見て、前記軸体の中心に対して点対称をなすランスノズル。
3. 請求項１または請求項２に記載のランスノズルであって、
   前記第１の噴流の中心線が前記軸体の回転軸線と交差し、
   前記第２の噴流の中心線が前記軸体の回転軸線と交差するランスノズル。
4. 請求項３に記載のランスノズルであって、
   複数のシリンダボアと、連通孔が設けられた隔壁で仕切られて複数の小室が形成されたクランク室とを有する多気筒エンジンのシリンダブロックの洗浄に、前記ランスノズルが適用される場合において、
   前記第１の噴流の中心線と前記軸体の回転軸線とのなす角θ_１が次式を満たすランスノズル。
   ここで、
   Ｄ：前記連通孔の代表長さ
   Ｔ：前記隔壁の代表厚さ
5. 請求項３に記載のランスノズルであって、
   複数のシリンダボアと、連通孔が設けられた隔壁で仕切られて複数の小室が形成されたクランク室とを有する多気筒エンジンのシリンダブロックの洗浄に、前記ランスノズルが適用される場合において、
   前記第２の噴流の中心線と前記軸体の回転軸線とのなす角θ_２が次式を満たすランスノズル。
   ここで、
   Ｄ：前記連通孔の代表長さ
   Ｔ：前記隔壁の代表厚さ
6. 請求項３に記載のランスノズルであって、
   複数のシリンダボアと、連通孔が設けられた隔壁で仕切られて複数の小室が形成されたクランク室とを有する多気筒エンジンのシリンダブロックの洗浄に、前記ランスノズルが適用される場合において、
   前記第１の噴口と前記第２の噴口との前記軸体の軸方向における距離Ｌが、次式を満たすランスノズル。
   ここで、
   ＢＰ：前記シリンダボアのピッチ距離
   ＢＤ：前記シリンダボアの直径
   θ_１：前記第１の噴流の中心線と前記軸体の回転軸線とのなす角
   θ_２：前記第２の噴流の中心線と前記軸体の回転軸線とのなす角
   Ｔ：前記隔壁の代表厚さ
   Ｈ：前記シリンダブロックを倒立させたときにおける前記シリンダボアの上端から前記隔壁に設けられた前記連通孔の上面までの高さ
   Ｄ：前記連通孔の代表長さ
7. Ｖ型に配置される複数のシリンダボアと、Ｖ型を構成する一対の前記シリンダボア毎に室内が隔壁で仕切られて複数の小室が形成されたクランク室とを有する多気筒エンジンの前記クランク室の内面に付着した余剰溶射被膜を除去するための余剰溶射被膜除去装置であって、
   前記小室に挿入され、前記小室と連通する前記シリンダボアの軸方向に沿った方向に移動可能な請求項１ないし請求項６の何れか１項に記載のランスノズルと、
   前記小室と連通する前記一対のシリンダボアのうち前記ランスノズルが臨む一方のシリンダボアとは異なる他方のシリンダボアを臨むようにして前記小室に挿入され、前記他方のシリンダボアの内面に溶射された溶射被膜を高圧水から保護するシールドと、を備え、
   前記シールドは、前記ランスノズルから噴射された高圧水を堰き止める堰き止め部を有する余剰溶射被膜除去装置。