JP2022139300A

JP2022139300A - Cavitation treatment apparatus and cavitation treatment method

Info

Publication number: JP2022139300A
Application number: JP2021039606A
Authority: JP
Inventors: 英明酒井; Hideaki Sakai; 征夫三辺; Masao Mitsube; 豊彰光江; Toyoaki Mitsue
Original assignee: Sugino Machine Ltd
Current assignee: Sugino Machine Ltd
Priority date: 2021-03-11
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2022-09-26
Anticipated expiration: 2041-03-11
Also published as: JP7390326B2

Abstract

To provide a cavitation treatment apparatus and a cavitation treatment method which can compositely perform cleaning, deburring and cavitation treatment, enable miniaturization and have high versatility.SOLUTION: A cavitation treatment apparatus 1 has a first nozzle unit 3a for jetting first high pressure water from a first nozzle, and a second nozzle unit 3b for jetting second high pressure water from a second nozzle. The second nozzle unit 3b has a turning part for turning the second nozzle, and a swinging part for swinging the second nozzle.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、部品にキャビテーション処理をするためのキャビテーション処理装置およびキャビテーション処理方法に関する。 The present invention relates to a cavitation treatment apparatus and a cavitation treatment method for performing cavitation treatment on parts.

従来、航空機部品等の高機能部品に対して、キャビテーション処理をすることによって、各種部品の表面に圧縮残留応力を付加することや、ディンプルを形成することで摩擦を緩和するとともに潤滑油を保持すること等が行われる。 Conventionally, high-performance parts such as aircraft parts are subjected to cavitation treatment to add compressive residual stress to the surface of various parts and to form dimples to reduce friction and retain lubricating oil. things are done.

しかし、液体（例えば、水）を利用したキャビテーションは、原理的に解明されていないことも多く、キャビテーションを安定的に制御するための方法の確立や装置化は容易ではない。一部、原子力分野において、装置化が図られてはいるものの、まだまだ発展の余地がある。 However, the principle of cavitation using a liquid (for example, water) has often not been elucidated, and it is not easy to establish a method or device for stably controlling cavitation. In the field of nuclear power, some devices have been developed, but there is still room for further development.

例えば、原子力プラントの管状体に適用するのに好適なウォータージェットピーニング装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、着座部材と、着座部材に旋回可能に取り付けられた旋回部と、旋回部に設けられ昇降される昇降装置とを備える。また、この装置は、着座部材がウォータージェットピーニング施工対象物である管状体上に着座されたとき、管状体内に挿入される噴射ノズルと、昇降部材に取り付けられ、着座部材が管状体上に着座されたとき、管状体の外部に配置される噴射ノズルとを備える。 For example, a water jet peening apparatus suitable for application to tubular bodies of nuclear power plants has been disclosed (see, for example, Patent Document 1). This device includes a seat member, a swivel portion rotatably attached to the seat member, and an elevating device provided on the swivel portion and raised and lowered. In addition, the device includes an injection nozzle that is inserted into the tubular body when the seating member is seated on the tubular body to be subjected to water jet peening, and an elevating member that is attached to the seating member so that the seating member is seated on the tubular body. an injection nozzle positioned external to the tubular body when closed.

特許第６２５０４８８号公報Japanese Patent No. 6250488

特許文献１に記載の装置は、原子力プラントの管状体等のメンテンナンス等を行う場合に用いるものであり、自動車産業等の一般産業向けに応用するためには、操作性が良く、小型の装置が期待されていた。 The device described in Patent Document 1 is used for maintenance of tubular bodies of nuclear power plants, etc., and in order to apply it to general industries such as the automobile industry, a small device with good operability is required. was expected.

また、ウォータージェットを用いたキャビテーション処理の場合、高圧水を利用する。ウォータージェットは、様々な用途に利用されており、表面処理、洗浄、剥離、切断、バリ取り等の分野で効果的な技術である。しかし、キャビテーション処理、表面処理、洗浄、剥離、切断、バリ取り等を１台の装置で行うとなると、装置が複雑化および大型化し、結果、高額な装置となり、一般産業向けには利用し難い、という課題があった。 Moreover, in the case of cavitation treatment using a water jet, high-pressure water is used. Water jets are used in a variety of applications, and are effective techniques in the fields of surface treatment, cleaning, stripping, cutting, deburring, and the like. However, when performing cavitation treatment, surface treatment, cleaning, peeling, cutting, deburring, etc. with a single device, the device becomes complicated and large, resulting in an expensive device that is difficult to use for general industries. , there was a problem.

本発明は、洗浄、バリ取り、およびキャビテーション処理を複合的に行うことができ、小型化が可能で汎用性の高いキャビテーション処理装置およびキャビテーション処理方法を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a cavitation treatment apparatus and a cavitation treatment method that can perform cleaning, deburring, and cavitation treatment in a complex manner, and that can be downsized and have high versatility.

本発明のキャビテーション処理装置は、第１の高圧水を第１のノズルから噴射する第１のノズルユニットと、第２の高圧水を第２のノズルから噴射する第２のノズルユニットと、を有し、前記第２のノズルユニットは、前記第２のノズルを旋回させる旋回部と、前記第２のノズルを揺動させる揺動部と、を有する。 A cavitation treatment apparatus of the present invention has a first nozzle unit that injects first high-pressure water from a first nozzle, and a second nozzle unit that injects second high-pressure water from a second nozzle. The second nozzle unit has a swivel section for swiveling the second nozzle and a swing section for swinging the second nozzle.

本発明のキャビテーション処理方法は、高圧水を第１のノズルから噴射し、ワークを洗浄する工程と、高圧水を第２のノズルから噴射し、前記ワークをキャビテーションピーニングする工程と、高圧水を第３のノズルから噴射し、前記ワークをバリ取りする工程と、を含む。 The cavitation treatment method of the present invention comprises a step of injecting high-pressure water from a first nozzle to wash a work, a step of injecting high-pressure water from a second nozzle to perform cavitation peening on the work, and a step of injecting high-pressure water into a second nozzle. and deburring the work by jetting from No. 3 nozzles.

本発明によれば、洗浄、バリ取り、およびキャビテーション処理を複合的に行うことができ、小型化が可能で汎用性の高いキャビテーション処理装置およびキャビテーション処理方法を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide a cavitation treatment apparatus and a cavitation treatment method that can perform cleaning, deburring, and cavitation treatment in a complex manner, and that can be downsized and have high versatility.

実施形態のキャビテーション処理装置を模式的に示す斜視図BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The perspective view which shows typically the cavitation processing apparatus of embodiment. 実施形態のキャビテーション処理装置を模式的に示す上面図BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Top view which shows typically the cavitation processing apparatus of embodiment 実施形態のキャビテーション処理装置における制御装置の詳細を示す正面図The front view which shows the detail of the control apparatus in the cavitation processing apparatus of embodiment. 実施形態のキャビテーション処理装置における第１のノズルユニットの詳細を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows typically the detail of the 1st nozzle unit in the cavitation processing apparatus of embodiment 実施形態のキャビテーション処理装置における第２のノズルユニットの詳細を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows typically the detail of the 2nd nozzle unit in the cavitation processing apparatus of embodiment 実施形態のキャビテーション処理装置における固定部の変形例を模式的に示す斜視図The perspective view which shows typically the modification of the fixing|fixed part in the cavitation processing apparatus of embodiment. 実施形態のキャビテーション処理装置におけるノズルユニットの変形例の詳細を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows typically the detail of the modification of the nozzle unit in the cavitation processing apparatus of embodiment 実施形態のキャビテーション処理装置における第２のノズルユニットの変形例の詳細を模式的に示す断面図Sectional drawing which shows typically the detail of the modification of the 2nd nozzle unit in the cavitation processing apparatus of embodiment

本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下に示す図面において、同一または同種の部材については、同一の参照符号を付し、重複した説明を適宜省略する。また、部材のサイズ及び形状は、説明の便宜のため、変形または誇張して模式的に表す場合がある。
本実施形態のキャビテーション処理装置１は、自動車等の一般産業分野で利用される各種部品や、一般的な金属部材等の表面に対して、キャビテーション処理を行う。
キャビテーション処理装置１を用いることによって、１台の装置で、洗浄、キャビテーションピーニング、バリ取りおよびディンプル形成等を行うことができる。すなわち、キャビテーション処理装置１は、部品洗浄だけでなく、部品を表面改質することで、部品寿命の向上、高機能および高付加価値な部品を製作することもできる。
キャビテーション処理装置１は、図１に示すように、本体２と、ノズルユニット３（第１のノズルユニット３ａ、第２のノズルユニット３ｂ）と、固定部５ａと、制御装置１０と、を有する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.
In addition, in the drawings shown below, the same or similar members are denoted by the same reference numerals, and overlapping descriptions are omitted as appropriate. Also, the sizes and shapes of the members may be deformed or exaggerated and schematically represented for convenience of explanation.
The cavitation treatment apparatus 1 of the present embodiment performs cavitation treatment on the surfaces of various parts used in the general industrial field such as automobiles and general metal members.
By using the cavitation treatment apparatus 1, cleaning, cavitation peening, deburring, dimple formation, etc. can be performed with a single apparatus. In other words, the cavitation treatment apparatus 1 can not only clean the parts but also modify the surfaces of the parts to improve the service life of the parts and manufacture high-performance, high-value-added parts.
The cavitation treatment device 1 includes a main body 2, nozzle units 3 (a first nozzle unit 3a and a second nozzle unit 3b), a fixing portion 5a, and a control device 10, as shown in FIG.

本体２は、キャビテーション処理装置１の本体である。本体２は、ノズルユニット３を連結する移動部６を備える。移動部６は、スライド機構、ボールねじ等の回転直動変換機構等を用いることで、ノズルユニット３をＸＹＺ軸方向に移動する機構である。図１に示すように、移動部６は、第１のノズルユニット３ａおよび第２のノズルユニット３ｂをＸ軸方向に移動させるＸ軸移動部６ａと、第１のノズルユニット３ａおよび第２のノズルユニット３ｂをＹ軸方向に移動させるＹ軸移動部６ｂと、第１のノズルユニット３ａおよび第２のノズルユニット３ｂをＺ軸方向に移動させるＺ軸移動部６ｃと、を備える。 The main body 2 is the main body of the cavitation treatment device 1 . The main body 2 includes a moving portion 6 that connects the nozzle units 3 . The moving unit 6 is a mechanism that moves the nozzle unit 3 in the XYZ axis directions by using a rotation/linear motion converting mechanism such as a slide mechanism and a ball screw. As shown in FIG. 1, the moving unit 6 includes an X-axis moving unit 6a that moves the first nozzle unit 3a and the second nozzle unit 3b in the X-axis direction, and an X-axis moving unit 6a that moves the first nozzle unit 3a and the second nozzle unit 3b. A Y-axis moving part 6b for moving the unit 3b in the Y-axis direction and a Z-axis moving part 6c for moving the first nozzle unit 3a and the second nozzle unit 3b in the Z-axis direction are provided.

図２に示すように、ノズルユニット３は、洗浄、バリ取り、およびキャビテーション処理をするために、高圧水供給源Ｐから供給される高圧水Ｌをノズル４から噴射する。高圧水Ｌは、第１の高圧水Ｌ１および第２の高圧水Ｌ２の総称である（図４、図５参照）。図２では、高圧水供給源Ｐの上方を覆う天板は省略した。キャビテーション処理は、キャビテーションピーニングおよびディンプル形成を含む。ノズルユニット３は、第１のノズルユニット３ａおよび第２のノズルユニット３ｂで構成する。ノズル４は、第１のノズル４ａおよび第２のノズル４ｂで構成する（図４、図５参照）。 As shown in FIG. 2, the nozzle unit 3 injects high-pressure water L supplied from a high-pressure water supply source P from nozzles 4 for cleaning, deburring, and cavitation treatment. The high-pressure water L is a general term for the first high-pressure water L1 and the second high-pressure water L2 (see FIGS. 4 and 5). In FIG. 2, the top plate covering the upper side of the high-pressure water supply source P is omitted. Cavitation treatments include cavitation peening and dimple formation. The nozzle unit 3 is composed of a first nozzle unit 3a and a second nozzle unit 3b. The nozzle 4 is composed of a first nozzle 4a and a second nozzle 4b (see FIGS. 4 and 5).

図４に示すように、第１のノズルユニット３ａは、高圧水供給源Ｐ（図２参照、以下同様）から供給される第１の高圧水Ｌ１を第１のノズル４ａから噴射する部位である。第１のノズルユニット３ａは、第１の高圧水Ｌ１を通過させるノズル流路４ｅと、ノズル流路４ｅの先端に配置する第１のノズル４ａを有する。ノズル流路４ｅは、Ｚ軸移動部６ｃ（図１参照、以下同様）に設置された基部７に固定されている。第１のノズル４ａは、洗浄用、バリ取り用に用いるノズルである。 As shown in FIG. 4, the first nozzle unit 3a is a part for injecting the first high-pressure water L1 supplied from the high-pressure water supply source P (see FIG. 2, the same applies hereinafter) from the first nozzle 4a. . The 1st nozzle unit 3a has the 1st nozzle 4a arrange|positioned at the front-end|tip of the nozzle flow path 4e which passes the 1st high pressure water L1, and the nozzle flow path 4e. The nozzle channel 4e is fixed to a base portion 7 installed in a Z-axis moving portion 6c (see FIG. 1, the same applies hereinafter). The first nozzle 4a is a nozzle used for cleaning and deburring.

図５に示すように、第２のノズルユニット３ｂは、高圧水供給源Ｐから供給される第２の高圧水Ｌ２を第２のノズル４ｂから噴射する部位である。第２のノズルユニット３ｂは、第２の高圧水Ｌ２を第２のノズル４ｂに供給する内管１１と、内管１１の外周に配置された外管１２と、外管１２の外周に配置された支持部１３と、を有する。内管１１は、Ｚ軸移動部６ｃに設置された基部７に対して、上下動不可で、中心軸のまわりに回転可能に取り付けられている。外管１２と内管１１とは、例えばキー部材等を用いることで、中心軸方向に摺動可能で、周方向（回転方向）に連動するように構成されている。
なお、第１の高圧水Ｌ１および第２の高圧水Ｌ２は、同一または複数の高圧水供給源Ｐからスイベルジョイント１８を介して供給される。 As shown in FIG. 5, the second nozzle unit 3b is a part that injects the second high-pressure water L2 supplied from the high-pressure water supply source P from the second nozzle 4b. The second nozzle unit 3b includes an inner pipe 11 for supplying the second high-pressure water L2 to the second nozzle 4b, an outer pipe 12 arranged on the outer circumference of the inner pipe 11, and an outer pipe 12 arranged on the outer circumference of the outer pipe 12. and a support portion 13 . The inner tube 11 is attached to the base portion 7 installed on the Z-axis moving portion 6c so as to be rotatable around the central axis and cannot move vertically. The outer tube 12 and the inner tube 11 are configured to be slidable in the central axis direction and interlocked in the circumferential direction (rotational direction) by using, for example, a key member or the like.
The first high-pressure water L1 and the second high-pressure water L2 are supplied from the same or a plurality of high-pressure water supply sources P through the swivel joint 18.

また、第２のノズルユニット３ｂは、第２のノズル４ｂを旋回させる旋回部１４と、第２のノズル４ｂを揺動させる揺動部１６と、を有する。第２のノズル４ｂは、内管１１および外管１２の中心軸のまわりに旋回させられる。 Further, the second nozzle unit 3b has a swivel portion 14 that swivels the second nozzle 4b and a swing portion 16 that swings the second nozzle 4b. The second nozzle 4b is swiveled around the central axes of the inner tube 11 and the outer tube 12 .

旋回部１４は、旋回駆動源１４ａと、旋回駆動源１４ａの回転が旋回軸１４ｂを介して伝達されるとともに、支持部１３に設けられた旋回溝１３ａと係合する旋回係合部１４ｃと、を有する。旋回駆動源１４ａは、エアモータ等である。旋回軸１４ｂは、旋回駆動源１４ａに連結し、旋回駆動源１４ａの回転を伝達する軸である。旋回係合部１４ｃは、旋回軸１４ｂと連結し、歯車、凹凸、段差等、支持部１３の旋回溝１３ａと係合する形状であればよい。 The turning portion 14 includes a turning driving source 14a, a turning engaging portion 14c to which the rotation of the turning driving source 14a is transmitted via a turning shaft 14b, and which engages with a turning groove 13a provided in the supporting portion 13, have The turning drive source 14a is an air motor or the like. The turning shaft 14b is a shaft that is connected to the turning drive source 14a and transmits the rotation of the turning drive source 14a. The swivel engaging portion 14c is connected to the swivel shaft 14b, and may have any shape as long as it engages with the swivel groove 13a of the support portion 13, such as a gear, an uneven surface, or a step.

旋回駆動源１４ａの駆動に伴い、旋回軸１４ｂを介して、旋回係合部１４ｃが回転する。そして、旋回係合部１４ｃと支持部１３の旋回溝１３ａとが係合した状態で、支持部１３と連結する外管１２を介して内管１１を回転させることで、第２のノズル４ｂおよびノズル本体４ｄが内管１１および外管１２の中心軸のまわりに旋回する。 As the turning drive source 14a is driven, the turning engaging portion 14c rotates via the turning shaft 14b. By rotating the inner tube 11 through the outer tube 12 connected to the support portion 13 in a state where the swivel engaging portion 14c and the swivel groove 13a of the support portion 13 are engaged, the second nozzle 4b and the second nozzle 4b are rotated. A nozzle body 4 d revolves around the central axes of the inner tube 11 and the outer tube 12 .

揺動部１６は、第２のノズル４ｂと連結するノズル揺動部１６ａと、昇降部１５による昇降に伴い、外管１２に設けられた第１の昇降溝１９ａと係合するノズル揺動溝１６ｂと、を有する。ノズル揺動部１６ａは、ノズル本体４ｄに連結し、第２のノズル４ｂを揺動させる。ノズル揺動溝１６ｂは、ノズル揺動部１６ａと連結し、歯車、凹凸、段差等、外管１２の第１の昇降溝１９ａと係合する形状であればよい。 The swinging portion 16 includes a nozzle swinging portion 16a connected to the second nozzle 4b, and a nozzle swinging groove that engages with a first lifting groove 19a provided in the outer tube 12 as the lifting portion 15 moves up and down. 16b and. The nozzle swinging portion 16a is connected to the nozzle main body 4d and swings the second nozzle 4b. The nozzle oscillating groove 16b is connected to the nozzle oscillating portion 16a, and may have a shape that engages with the first elevating groove 19a of the outer tube 12, such as a gear, an uneven surface, a step, or the like.

昇降駆動源１５ａの駆動に伴い、昇降軸１５ｂを介して、昇降係合部１５ｃが回転する。そして、昇降係合部１５ｃと外管１２に設けられた第２の昇降溝１９ｂが係合した状態で、外管１２を昇降させる。これにより、第１の昇降溝１９ａがノズル揺動溝１６ｂと係合し、ノズル揺動部１６ａおよび第２のノズル４ｂが、内管１１および外管１２の中心軸に対して傾斜した軸（ここでは直交する軸）を中心として揺動する。 As the elevation drive source 15a is driven, the elevation engaging portion 15c rotates via the elevation shaft 15b. Then, the outer tube 12 is moved up and down while the lifting engaging portion 15c and the second lifting groove 19b provided in the outer tube 12 are engaged with each other. As a result, the first elevating groove 19a is engaged with the nozzle swinging groove 16b, and the nozzle swinging portion 16a and the second nozzle 4b are tilted with respect to the central axes of the inner tube 11 and the outer tube 12 ( It oscillates around the axis (here, an orthogonal axis).

昇降部１５は、昇降駆動源１５ａと、昇降駆動源１５ａの回転が昇降軸１５ｂを介して伝達されるとともに、外管１２に設けられた第２の昇降溝１９ｂと係合する昇降係合部１５ｃと、を有する。昇降駆動源１５ａは、エアモータ等である。昇降軸１５ｂは、昇降駆動源１５ａに連結し、昇降駆動源１５ａの回転を伝達する軸である。
昇降係合部１５ｃは、昇降軸１５ｂと連結し、歯車、凹凸、段差等、外管１２の第２の昇降溝１９ｂと係合する形状であればよい。 The lifting portion 15 includes a lifting drive source 15a and a lifting engagement portion that engages a second lifting groove 19b provided in the outer tube 12 while the rotation of the lifting drive source 15a is transmitted via a lifting shaft 15b. 15c and. The elevation driving source 15a is an air motor or the like. The elevation shaft 15b is a shaft that is connected to the elevation drive source 15a and transmits the rotation of the elevation drive source 15a.
The lifting engaging portion 15c may be connected to the lifting shaft 15b and may have a shape that engages with the second lifting groove 19b of the outer tube 12, such as a gear, an uneven surface, a step, or the like.

図１に示すように、固定部５ａは、ワークＷを配置する。固定部５ａは、ワークＷを載置できる台であればよく、水槽５内に収まる大きさであればよい。ワークＷを固定ジグや締結具を用いて固定することもできる。 As shown in FIG. 1, the workpiece W is placed on the fixed portion 5a. The fixed portion 5 a may be a table on which the workpiece W can be placed, and may be of a size that can be accommodated in the water tank 5 . The workpiece W can also be fixed using a fixing jig or a fastener.

固定部５ａの変形例として、図６に示すように、回転式のものを採用することもできる。変形例に係る固定部５ｂの両端に傾斜軸５１を配置して、その両端に設けられた柱部５２の少なくとも一方に配置される駆動源（モータやシリンダ機構等）を駆動させることで、固定部５ｂを傾斜させることができる。さらに、固定部５ｂの上部に回転テーブル５ｃを配置して、回転テーブル５ｃの下部に配置される駆動源（モータやシリンダ機構等）を駆動させることで、回転テーブル５ｃを３６０°回転させることができる。この場合、ワークＷは、回転テーブル５ｃ上に載置される。なお、制御装置１０を用いて、固定部５ｂの傾斜と回転テーブル５ｃの回転について、角度、速度、タイミング等の組み合わせを制御することができる。
移動部６（Ｘ軸移動部６ａ、Ｙ軸移動部６ｂ、Ｚ軸移動部６ｃ）の３軸制御に、傾斜軸５１のＡ軸、回転テーブル５ｃのＢ軸の２軸制御を加えることによって、５軸制御の装置として構成することができる。 As a modified example of the fixed part 5a, a rotary type can be adopted as shown in FIG. By arranging the inclined shafts 51 at both ends of the fixing portion 5b according to the modification and driving a drive source (a motor, a cylinder mechanism, etc.) arranged at least one of the column portions 52 provided at both ends thereof, the fixed portion 5b can be fixed. The portion 5b can be tilted. Further, by placing the rotary table 5c above the fixed portion 5b and driving a drive source (motor, cylinder mechanism, etc.) placed below the rotary table 5c, the rotary table 5c can be rotated by 360°. can. In this case, the work W is placed on the rotary table 5c. By using the control device 10, it is possible to control a combination of angles, speeds, timings, etc. for the inclination of the fixed portion 5b and the rotation of the rotary table 5c.
By adding two-axis control of the A-axis of the tilt shaft 51 and the B-axis of the rotary table 5c to the three-axis control of the moving unit 6 (the X-axis moving unit 6a, the Y-axis moving unit 6b, and the Z-axis moving unit 6c), It can be configured as a five-axis control device.

水槽５は、水中で、洗浄、バリ取り、およびキャビテーション処理を行うために、水等の液体を貯留する囲いである。水槽５内の液体の表面位置（水位）は、ワークＷの大きさによって異なるため、図２に示すように、水位調整部９を配置し、水槽５内の液体量を調整することができる。水位調整部９は、水槽５と連通する水位調整通路９ａと、外部から液体を出し入れする排出通路９ｂを有する。その他、水槽５は、処理後の高圧水Ｌに含まれるワークＷのバリ等を除去するために、別途、排出部を設けることや、水位調整部９内に液体の浄化部を内包または連結することでもできる。 The water tank 5 is an enclosure that stores liquid such as water for washing, deburring, and cavitation treatment in water. Since the surface position (water level) of the liquid in the water tank 5 varies depending on the size of the workpiece W, a water level adjustment unit 9 is arranged to adjust the amount of liquid in the water tank 5 as shown in FIG. The water level adjusting section 9 has a water level adjusting passage 9a that communicates with the water tank 5, and a discharge passage 9b that takes in and out liquid from the outside. In addition, in order to remove burrs and the like from the workpiece W contained in the high-pressure water L after treatment, the water tank 5 is provided with a separate discharge section, or a liquid purification section is included or connected to the water level adjustment section 9. I can do it.

制御装置１０は、図３に示すように、洗浄、キャビテーションピーニング、バリ取り、およびディンプル形成を行うために、高圧水Ｌによる作業モードを、第１のモードＭ１～～第４のモードＭ４の中から選択して切り換える。第１のモードＭ１は、ワークＷを洗浄するモードである。第２のモードＭ２は、ワークＷをキャビテーションピーニングするモードである。第３のモードＭ３は、ワークＷをバリ取りするモードである。第４のモードＭ４は、ワークＷにディンプルを形成するモードである。また、制御装置１０は、操作表示パネル１０ａを用いて、各モードに適した高圧水Ｌの圧力、流量、位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸の位置）等を調整することができる。 As shown in FIG. 3, the control device 10 selects a work mode using high-pressure water L among first mode M1 to fourth mode M4 in order to perform cleaning, cavitation peening, deburring, and dimple formation. Select from to switch. A first mode M1 is a mode for cleaning the workpiece W. FIG. A second mode M2 is a mode in which the work W is subjected to cavitation peening. A third mode M3 is a mode for deburring the work W. FIG. A fourth mode M4 is a mode for forming dimples on the work W. FIG. The control device 10 can also adjust the pressure, flow rate, position (positions on the X, Y, and Z axes) of the high-pressure water L suitable for each mode using the operation display panel 10a.

次に、ノズルユニット３の変形例（第３のノズルユニット３ｃ）について、図７を用いて、説明する。第３のノズルユニット３ｃは、ワークＷを洗浄する第１のノズル４ａと、ワークＷをキャビテーションピーニングする第２のノズル４ｂと、ワークＷをバリ取りする第３のノズル４ｃと、を有する。キャビテーション処理装置１は、ワークＷに対して、洗浄、キャビテーションピーニング、バリ取りおよびディンプル形成するために、圧力が１０～１００ＭＰａ、流量が２０～７０Ｌ／ｍｉｎの範囲内の高圧水Ｌを用いる。ディンプル形成は、第２のノズル４ｂを用いて行われる。 Next, a modification (third nozzle unit 3c) of the nozzle unit 3 will be described with reference to FIG. The third nozzle unit 3c has a first nozzle 4a for cleaning the work W, a second nozzle 4b for cavitation peening the work W, and a third nozzle 4c for deburring the work W. The cavitation treatment apparatus 1 uses high-pressure water L with a pressure of 10 to 100 MPa and a flow rate of 20 to 70 L/min for cleaning, cavitation peening, deburring, and dimple formation on the work W. Dimple formation is performed using the second nozzle 4b.

図７に示すように、切換部１７を配置することで、第１のノズル４ａ～第３のノズル４ｃのＯＮおよびＯＦＦを切り換える。具体的には、切換部１７は、第１の切換部１７ａと、第２の切換部１７ｂと、第３の切換部１７ｃと、を有する。第１の切換部１７ａは、第１のノズル４ａのＯＮおよびＯＦＦを切り換える。第２の切換部１７ｂは、第２のノズル４ｂのＯＮおよびＯＦＦを切り換える。第３の切換部１７ｃは、第３のノズル４ｃのＯＮおよびＯＦＦを切り換える。切換部１７としては、電磁バルブ、電磁弁等を用いることができ、制御装置１０の操作表示パネル１０ａ（図３参照）を用いて、ＯＮおよびＯＦＦを切り換えることができる。 As shown in FIG. 7, by arranging the switching portion 17, ON and OFF of the first nozzle 4a to the third nozzle 4c are switched. Specifically, the switching section 17 has a first switching section 17a, a second switching section 17b, and a third switching section 17c. The first switching unit 17a switches ON and OFF of the first nozzle 4a. The second switching portion 17b switches ON and OFF of the second nozzle 4b. The third switching portion 17c switches ON and OFF of the third nozzle 4c. As the switching unit 17, an electromagnetic valve, an electromagnetic valve, or the like can be used, and an operation display panel 10a (see FIG. 3) of the control device 10 can be used to switch between ON and OFF.

次に、第２のノズルユニット３ｂの変形例（第４のノズルユニット３ｄ）について、図８を用いて、説明する。第２のノズルユニット３ｂでは、旋回部１４が支持部１３と連結する外管１２を回転させ、昇降部１５が外管１２を昇降させる。これに対して、第４のノズルユニット３ｄは、旋回部１４が支持部１３と連結する内管１１を回転させ、昇降部１５が内管１１を昇降させる点で、第２のノズルユニット３ｂと相違する。第４のノズルユニット３ｄは、第２の高圧水Ｌ２を第２のノズル４ｂに供給する内管１１と、内管１１の外周に配置された外管１２と、内管１１の外周に配置された支持部１３と、を有する。外管１２は、Ｚ軸移動部６ｃに設置された基部７に対して、上下動不可で、中心軸のまわりに回転可能に取り付けられている。外管１２と内管１１とは、中心軸方向に摺動可能で、周方向（回転方向）に連動するように構成されている。外管１２は、先端部のみが内管１１と連動して回転可能であってもよい。 Next, a modification (fourth nozzle unit 3d) of the second nozzle unit 3b will be described with reference to FIG. In the second nozzle unit 3b, the turning section 14 rotates the outer tube 12 connected to the support section 13, and the lifting section 15 moves the outer tube 12 up and down. On the other hand, the fourth nozzle unit 3d is similar to the second nozzle unit 3b in that the turning section 14 rotates the inner tube 11 connected to the support section 13, and the elevating section 15 raises and lowers the inner tube 11. differ. The fourth nozzle unit 3d includes an inner pipe 11 for supplying the second high-pressure water L2 to the second nozzle 4b, an outer pipe 12 arranged on the outer circumference of the inner pipe 11, and an outer pipe 12 arranged on the outer circumference of the inner pipe 11. and a support portion 13 . The outer tube 12 is attached to the base portion 7 installed on the Z-axis moving portion 6c so as to be rotatable around the central axis without being vertically movable. The outer tube 12 and the inner tube 11 are configured to be slidable in the central axis direction and interlocked in the circumferential direction (rotational direction). Only the tip portion of the outer tube 12 may be rotatable in conjunction with the inner tube 11 .

図８に示すように、旋回駆動源１４ａの駆動に伴い、旋回軸１４ｂを介して、旋回係合部１４ｃが回転する。そして、旋回係合部１４ｃと支持部１３の旋回溝１３ａとが係合した状態で、支持部１３と連結する内管１１を回転させることで、第２のノズル４ｂおよびノズル本体４ｄが内管１１および外管１２の中心軸のまわりに旋回する。また、昇降駆動源１５ａの駆動に伴い、昇降軸１５ｂを介して、昇降係合部１５ｃが回転する。そして、昇降係合部１５ｃと内管１１に設けられた第２の昇降溝１９ｂが係合した状態で、内管１１を昇降させる。これにより、第１の昇降溝１９ａがノズル揺動溝１６ｂと係合し、ノズル揺動部１６ａおよび第２のノズル４ｂが揺動する。 As shown in FIG. 8, as the turning drive source 14a is driven, the turning engaging portion 14c rotates via the turning shaft 14b. By rotating the inner tube 11 connected to the support portion 13 while the swivel engaging portion 14c and the swivel groove 13a of the support portion 13 are engaged, the second nozzle 4b and the nozzle body 4d are connected to the inner pipe. 11 and outer tube 12. Further, as the elevation drive source 15a is driven, the elevation engaging portion 15c rotates via the elevation shaft 15b. Then, the inner tube 11 is moved up and down while the elevation engagement portion 15c and the second elevation groove 19b provided in the inner tube 11 are engaged with each other. As a result, the first elevating groove 19a engages with the nozzle swinging groove 16b, and the nozzle swinging portion 16a and the second nozzle 4b swing.

次に、本実施形態のキャビテーション処理方法について説明する。以下、図１～図５に示すキャビテーション処理装置１を用いた場合について説明する。この処理方法は、第１の高圧水Ｌ１を第１のノズル４ａから噴射し、ワークＷを洗浄する工程と、第２の高圧水Ｌ２を第２のノズル４ｂから噴射し、ワークＷをキャビテーションピーニングする工程と、を含む。また、この処理方法は、第１の高圧水Ｌ１を第１のノズル４ａから噴射し、ワークＷをバリ取りする工程を含む。さらに、この処理方法は、第２の高圧水Ｌ２を第２のノズル４ｂから噴射し、ワークＷにディンプルを形成する工程を含めることもできる。 Next, the cavitation processing method of this embodiment will be described. A case of using the cavitation treatment apparatus 1 shown in FIGS. 1 to 5 will be described below. This processing method includes a step of injecting a first high-pressure water L1 from a first nozzle 4a to wash the work W, and a step of injecting a second high-pressure water L2 from a second nozzle 4b to wash the work W by cavitation peening. and This processing method also includes a step of deburring the workpiece W by injecting the first high-pressure water L1 from the first nozzle 4a. Furthermore, this processing method can also include a step of forming dimples on the workpiece W by injecting the second high-pressure water L2 from the second nozzle 4b.

最初に、ワークＷの固定作業と、高圧水による作業モード（第１のモードＭ１：洗浄、第２のモードＭ２：キャビテーションピーニング、第３のモードＭ３：バリ取り、第４のモードＭ４：ディンプル形成）の選択とを行う。まずは、水槽５内の固定部５ａにワークＷを固定し、水位調整部９から供給する液体量を調整することで、水槽５内の水位を調整する。次に、Ｘ軸移動部６ａ、Ｙ軸移動部６ｂ、Ｚ軸移動部６ｃで、ノズルユニット３（第１のノズルユニット３ａ、第２のノズルユニット３ｂ）の位置を調整する。さらに、高圧水供給源Ｐを起動し、第１のノズル４ａおよび第２のノズル４ｂから高圧水Ｌを噴射できる状態とすることで、準備段階は完了する。 First, a work W fixing work and a work mode using high-pressure water (first mode M1: washing, second mode M2: cavitation peening, third mode M3: deburring, fourth mode M4: dimple formation ). First, the water level in the water tank 5 is adjusted by fixing the workpiece W to the fixing portion 5 a in the water tank 5 and adjusting the amount of liquid supplied from the water level adjusting portion 9 . Next, the positions of the nozzle units 3 (the first nozzle unit 3a and the second nozzle unit 3b) are adjusted by the X-axis moving portion 6a, the Y-axis moving portion 6b, and the Z-axis moving portion 6c. Furthermore, the preparatory stage is completed by activating the high-pressure water supply source P and making it possible to inject the high-pressure water L from the first nozzle 4a and the second nozzle 4b.

次に、第１のモードＭ１である洗浄を選択した場合、ワークＷに対して、圧力が１０～１００ＭＰａ、流量が２０～７０Ｌ／ｍｉｎの範囲内の第１の高圧水Ｌ１を噴射する。第１のモードＭ１を選択することによって、Ｘ軸移動部６ａ、Ｙ軸移動部６ｂ、Ｚ軸移動部６ｃを動作させ、ワークＷに対する第１のノズルユニット３ａのＸＹＺ軸方向の位置を調整する。第１のモードＭ１において、ワークＷに第１の高圧水Ｌ１を噴射することによって、ワークＷ表面（内面を含む。以下同様）に付着する付着物を洗浄することができる。 Next, when the cleaning that is the first mode M1 is selected, the work W is sprayed with the first high-pressure water L1 having a pressure of 10 to 100 MPa and a flow rate of 20 to 70 L/min. By selecting the first mode M1, the X-axis moving part 6a, the Y-axis moving part 6b, and the Z-axis moving part 6c are operated to adjust the position of the first nozzle unit 3a in the XYZ-axis direction with respect to the work W. . In the first mode M1, by injecting the first high-pressure water L1 to the work W, it is possible to wash off deposits adhering to the surface of the work W (including the inner surface; the same applies hereinafter).

また、第２のモードＭ２であるキャビテーションピーニングを選択した場合、ワークＷに対して、圧力が１０～１００ＭＰａ、流量が２０～７０Ｌ／ｍｉｎの範囲内の第２の高圧水Ｌ２を噴射し、ワークＷをキャビテーションピーニングする。第２のモードＭ２を選択することによって、Ｘ軸移動部６ａ、Ｙ軸移動部６ｂ、Ｚ軸移動部６ｃを動作させ、ワークＷに対する第２のノズルユニット３ｂのＸＹＺ軸方向の位置を調整する。第２のモードＭ２において、ワークＷに第２の高圧水Ｌ２を噴射することによって、ワークＷ表面にキャビテーション気泡を衝突させ、ワークＷ表面における残留圧縮応力を付与することができる。 Further, when cavitation peening, which is the second mode M2, is selected, the second high-pressure water L2 having a pressure of 10 to 100 MPa and a flow rate of 20 to 70 L / min is injected to the work W, and the work Cavitation peening W. By selecting the second mode M2, the X-axis moving part 6a, the Y-axis moving part 6b, and the Z-axis moving part 6c are operated to adjust the position of the second nozzle unit 3b with respect to the work W in the XYZ-axis direction. . In the second mode M2, by injecting the second high-pressure water L2 to the work W, cavitation bubbles can collide with the work W surface, and residual compressive stress can be applied to the work W surface.

また、第３のモードＭ３であるバリ取りを選択した場合、ワークＷに対して、圧力が１０～１００ＭＰａ、流量が２０～７０Ｌ／ｍｉｎの範囲内の第１の高圧水Ｌ１を噴射し、バリを取る。第３のモードＭ３を選択することによって、Ｘ軸移動部６ａ、Ｙ軸移動部６ｂ、Ｚ軸移動部６ｃを動作させ、ワークＷに対する第１のノズルユニット３ａのＸＹＺ軸方向の位置を調整する。第３のモードＭ３において、ワークＷに第１の高圧水Ｌ１を噴射することによって、ワークＷ表面に付着するバリをバリ取りすることができる。 Further, when the deburring of the third mode M3 is selected, the first high-pressure water L1 having a pressure of 10 to 100 MPa and a flow rate of 20 to 70 L/min is injected to the work W, and deburring is performed. I take the. By selecting the third mode M3, the X-axis moving part 6a, the Y-axis moving part 6b, and the Z-axis moving part 6c are operated to adjust the position of the first nozzle unit 3a with respect to the work W in the XYZ-axis direction. . In the third mode M3, burrs adhering to the surface of the work W can be removed by injecting the first high-pressure water L1 onto the work W. FIG.

また、第４のモードＭ４であるディンプル形成を選択した場合、ワークＷに対して、圧力が１０～１００ＭＰａ、流量が２０～７０Ｌ／ｍｉｎの範囲内の第２の高圧水Ｌ２を噴射し、ワークＷにディンプルを形成する。第４のモードＭ４を選択することによって、Ｘ軸移動部６ａ、Ｙ軸移動部６ｂ、Ｚ軸移動部６ｃを移動させ、ワークＷに対する第２のノズルユニット３ｂのＸＹＺ軸方向の位置を調整する。第４のモードＭ４において、ワークＷに第２の高圧水Ｌ２を噴射することによって、ワークＷ表面にキャビテーション気泡を衝突させ、ワークＷ表面にディンプルを形成することができる。特に、高圧水（ウォータージェット）を利用したキャビテーションピーニングの場合、鉄球等を用いるショットピーニング等と比較して、ディンプルの深さが安定しており、細かな処理を施せる。また、高圧水を利用する方法は、処理後の鉄球等の回収が不要であるため、より効果的な手法である。
なお、第１のモードＭ１、第３のモードＭ３の場合は第１のノズルユニット３ａを用い、第２のモードＭ２、第４のモードＭ４の場合は第２のノズルユニット３ｂを用いたが、これに限定されず、例えば逆であってもよい。
このように本実施形態によれば、洗浄、バリ取り、およびキャビテーション処理を複合的に行うことができ、小型化が可能で汎用性の高いキャビテーション処理装置１およびキャビテーション処理方法を提供できる。
なお、洗浄、バリ取り、キャビテーションピーニング、ディンプル形成の単一のモードで利用することもできるが、複数のモードを連続的に利用することもできる。 Further, when the dimple formation that is the fourth mode M4 is selected, the second high-pressure water L2 having a pressure of 10 to 100 MPa and a flow rate of 20 to 70 L/min is jetted onto the work W to Form a dimple in W. By selecting the fourth mode M4, the X-axis moving part 6a, the Y-axis moving part 6b, and the Z-axis moving part 6c are moved to adjust the position of the second nozzle unit 3b with respect to the work W in the XYZ-axis direction. . In the fourth mode M4, by injecting the second high-pressure water L2 onto the work W, cavitation bubbles can collide with the work W surface and dimples can be formed on the work W surface. In particular, in the case of cavitation peening using high-pressure water (water jet), the depth of dimples is stable and fine processing can be performed compared to shot peening using iron balls or the like. Also, the method using high-pressure water is a more effective method because it does not require recovery of iron balls and the like after treatment.
In the case of the first mode M1 and the third mode M3, the first nozzle unit 3a was used, and in the case of the second mode M2 and the fourth mode M4, the second nozzle unit 3b was used. It is not limited to this, and may be reversed, for example.
As described above, according to the present embodiment, cleaning, deburring, and cavitation treatment can be performed in combination, and the cavitation treatment apparatus 1 and the cavitation treatment method that can be miniaturized and have high versatility can be provided.
It should be noted that although a single mode of cleaning, deburring, cavitation peening, and dimple formation can be used, a plurality of modes can also be used continuously.

以上、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。 As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that the present invention can be modified as appropriate without departing from the scope of the invention.

１キャビテーション処理装置
２本体
３ノズルユニット
３ａ第１のノズルユニット
３ｂ第２のノズルユニット
３ｃ第３のノズルユニット（変形例）
３ｄ第４のノズルユニット（変形例）
４ノズル
４ａ第１のノズル（洗浄用ノズル）
４ｂ第２のノズル（キャビテーションピーニング用ノズル）
４ｃ第３のノズル（バリ取り用ノズル）
４ｄノズル本体
４ｅノズル流路
５水槽
５ａ固定部
５ｂ固定部（変形例）
５ｃ回転テーブル
６移動部
６ａＸ軸移動部
６ｂＹ軸移動部
６ｃＺ軸移動部
７基部
９水位調整部
９ａ水位調整通路
９ｂ排出通路
１０制御装置
１０ａ操作表示パネル
１１内管
１２外管
１３支持部
１３ａ旋回溝
１４旋回部
１４ａ旋回駆動源
１４ｂ旋回軸
１４ｃ旋回係合部
１５昇降部
１５ａ昇降駆動源
１５ｂ昇降軸
１５ｃ昇降係合部
１６揺動部
１６ａノズル揺動部
１６ｂノズル揺動溝
１７切換部
１７ａ第１の切換部
１７ｂ第２の切換部
１７ｃ第３の切換部
１８スイベルジョイント
１９ａ第１の昇降溝
１９ｂ第２の昇降溝
５１傾斜軸
５２柱部
Ｗワーク
Ｌ高圧水
Ｌ１第１の高圧水
Ｌ２第２の高圧水 Reference Signs List 1 cavitation treatment device 2 main body 3 nozzle unit 3a first nozzle unit 3b second nozzle unit 3c third nozzle unit (modification)
3d Fourth nozzle unit (modification)
4 nozzle 4a first nozzle (washing nozzle)
4b Second nozzle (nozzle for cavitation peening)
4c Third nozzle (deburring nozzle)
4d Nozzle main body 4e Nozzle channel 5 Water tank 5a Fixing part 5b Fixing part (modification)
5c Rotary table 6 Moving part 6a X-axis moving part 6b Y-axis moving part 6c Z-axis moving part 7 Base part 9 Water level adjustment part 9a Water level adjustment passage 9b Discharge passage 10 Control device 10a Operation display panel 11 Inner pipe 12 Outer pipe 13 Support part 13a Turning groove 14 Turning portion 14a Turning drive source 14b Turning shaft 14c Turning engagement portion 15 Lifting portion 15a Lifting drive source 15b Lifting shaft 15c Lifting engagement portion 16 Rocking portion 16a Nozzle swinging portion 16b Nozzle swinging groove 17 Switching portion 17a First switching portion 17b Second switching portion 17c Third switching portion 18 Swivel joint 19a First elevating groove 19b Second elevating groove 51 Tilt shaft 52 Column W Work L High pressure water L1 First high pressure water L2 second high-pressure water

Claims

a first nozzle unit that injects the first high-pressure water from the first nozzle;
a second nozzle unit for injecting the second high-pressure water from the second nozzle;
The second nozzle unit is
a swivel part for swiveling the second nozzle;
A cavitation treatment device, comprising: a swinging part for swinging the second nozzle.

The second nozzle unit is
an inner pipe that supplies the second high-pressure water to the second nozzle;
an outer tube disposed on the outer periphery of the inner tube;
a support portion arranged on the outer circumference of one of the outer tube and the inner tube;
The turning part is
a turning drive source;
2. The cavitation treatment device according to claim 1, further comprising: a turning engaging portion to which rotation of said turning drive source is transmitted via a turning shaft and engaged with a turning groove provided in said supporting portion.

an elevating unit for elevating the one of the outer tube and the inner tube;
The oscillating portion is
a nozzle swinging part connected to the second nozzle;
3. The cavitation treatment device according to claim 2, further comprising a nozzle rocking groove that engages with a first lifting groove provided in said outer pipe as said lifting part moves up and down.

The lifting part is
a lifting drive source;
and an elevation engagement portion that engages a second elevation groove provided in said one of said outer tube and said inner tube, while the rotation of said elevation drive source is transmitted via an elevation shaft. 4. The cavitation treatment device according to 3.

a fixing part for placing the workpiece;
The cavitation treatment device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a water tank in which said fixing part is arranged.

an X-axis moving unit that moves the first nozzle unit and the second nozzle unit along the X-axis;
a Y-axis moving unit that moves the first nozzle unit and the second nozzle unit along the Y-axis;
The cavitation treatment apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising a Z-axis moving section that moves the first nozzle unit and the second nozzle unit along the Z-axis.

a nozzle unit that injects high-pressure water;
a fixing part for arranging the workpiece,
The nozzle unit is
a first nozzle for cleaning the workpiece;
a second nozzle for cavitation peening the workpiece;
a third nozzle for deburring the workpiece,
A cavitation treatment device having a switching unit for switching ON and OFF of the first to third nozzles.

The switching unit is
a first switching unit for switching ON and OFF of the first nozzle;
a second switching unit for switching ON and OFF of the second nozzle;
8. The cavitation treatment device according to claim 7, further comprising a third switching section for switching ON and OFF of said third nozzle.

a nozzle unit that injects high-pressure water from a nozzle;
a fixing part for placing the workpiece;
a control device for switching the work mode using the high-pressure water to a first mode for cleaning the work, a second mode for cavitation peening the work, and a third mode for deburring the work; A cavitation treatment device.

10. The cavitation treatment device according to claim 9, wherein the control device further switches the work mode using the high-pressure water to a fourth mode for forming dimples on the work.

a step of injecting high-pressure water from a first nozzle to wash the work;
Cavitation peening the workpiece by injecting high-pressure water from a second nozzle;
and deburring the workpiece by injecting high-pressure water from a third nozzle.

12. The cavitation treatment method according to claim 11, comprising the step of injecting high-pressure water from a second nozzle to form dimples on the work.