JP2512754Y2 - 回転ノズル - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、各種加工ワークの表面
および内部等に生じたバリのバリ取り作業や仕上げ作
業、スケールの剥離作業等、特に超高圧水によるウォー
タージェットを高速で回転させながら噴出させて行う作
業に適した回転ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の回転ノズルとしては、例
えば、深穴内のバリ取り作業用のものでは、機枠上面に
中空のスピンドルを回転自在に軸支し、該スピンドルの
一端に長尺なノズルを取付ると共に、他端には固定側か
ら供給される超高圧水を回転側へ送るためのロータリジ
ョイントを連結し、更に機枠に固定した電動機と前記ス
ピンドルに固定したプーリとをベルト連結しており、電
動機でスピンドルを回転させながらロータリジョイント
の固定側から超高圧水を供給することにより、回転する
ノズルからウォータージェットを噴射してバリ取り作業
を行うようにしていた。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の回転ノズルでは、前述のように電動機、スピンド
ル、ロータリジョイント、ノズルを別々に配置しなけれ
ばならないため、広いスペースが必要になるという問題
があった。また、前記部品を所定位置に配置する広い機
枠が必要になるため、全体重量が嵩みロボットのアーム
等には装着することが困難で機動性に劣るという問題が
あった。また、ノズルはスピンドル、プーリ、ベルトを
介して回転させるため、機械抵抗が増大し、電動機容量
も余分に大きなものを設定しなければならないし、その
上、組立てにも心出し作業等余分な手間が必要になると
いう問題があった。本考案は前記問題点を解決するため
になされたものであって、その目的とするところは、ノ
ズルを回転させる電動機を備えると共に軽量でコンパク
トに形成され、様々な形態で使用することができるよう
にした回転ノズルを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の手段として、本考案請求項１記載の回転ノズルでは、
電動機で回転させるノズルに電動機と一体に設けたロー
タリジョイントを介して圧力媒体を供給し、回転するノ
ズルから該圧力媒体を噴出させるようにした回転ノズル
であって、前記ロータリジョイントの回転管軸が電動機
の回転子軸一端側に一体に固定され、前記ノズルが回転
管軸に設けた回転側流路と連通状態で回転軸側に固定さ
れ、かつロータリジョイントのケーシングが電動機の固
定子枠一端側に固定され、該ケーシングの固定側流路と
回転管軸の回転側流路とが回転シール部材を介してシー
ル連結されている構成とした。

【０００５】また、請求項２記載の回転ノズルでは、請
求項１記載の回転ノズルにおいて、前記ノズルが電動機
の回転子軸他端側に着脱自在に取付けられると共に、該
ノズルと前記回転管軸の回転側流路とを連通する流路が
前記回転子軸に設けられ、かつ前記回転シール部材が回
転管軸の一端側端面に固定されたインサートシールと、
ケーシングの固定側流路に設けたシール穴に対し摺動自
在に装着され圧力媒体によって前記回転管軸のインサー
トシールに回転自在に圧接するフローティングシート
と、を備えた構成とした。

【０００６】

【作用】本考案請求項１記載の回転ノズルでは、圧力源
から供給される圧力媒体を固定側からノズル側へ供給す
るロータリジョイントが電動機と一体に設けられ、ノズ
ルも回転軸側に固定されているため、全体が電動機をベ
ースとして一つにまとまった構造となっている。そし
て、この電動機に通電することによりノズルが回転し、
この状態でロータリジョイントのケーシング側から圧力
媒体を供給することにより、該圧力媒体を、回転シール
部材を介して固定側流路から回転側流路へ供給し、この
回転側流路と一体となって回転しているノズルから圧力
媒体を噴出させることができる。

【０００７】また、請求項２記載の回転ノズルでは、圧
力媒体を固定側流路へ供給することにより、まずフロー
ティングシートがシール穴で摺動し回転管軸の一端側端
面に固定したインサートシールに圧接して回転側流路と
シール連結する。このため、圧力媒体は固定側流路から
回転側流路へ供給された後、回転子軸の流路を経由して
該回転子軸と一体となって回転しているノズルから圧力
媒体を噴出させることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。まず実施例の構成を説明する。図１は本実
施例の回転ノズルを示す断面図、図２は同上の要部を示
す拡大図、図３は同上の深穴バリ取り機に使用した状態
を示す説明図である。本実施例の回転ノズルＡは、ロー
タリジョイント１と、電動機２と、ノズル３とを主要な
構成としている。

【０００９】前記ロータリジョイント１は、超高圧水を
固定側から高速回転側へ移送するためのものであって、
ケーシング４と、回転管軸５と、回転シール部材６とを
備えている。前記ケーシング４は、ポンプ７からの高圧
配管８をそのまま接続するための固定側部材を構成する
もので、その内部に固定側流路９を備えた略円筒状に形
成され、該流路９の上流側には高圧配管８を接続するた
めのジョイント部１０が設けられ、下流側には後述する
フローティングシート２５を装着するためのシール穴１
１が設けられ、該シール穴１１に引き続き大径のフロー
ティングシート室１２が設けられている。また、このケ
ーシング４は、電動機２の固定子枠３６のエンドブラケ
ット３７に、該電動機２の回転子軸３４と軸心を合せた
状態でボルト１３で固定されている。

【００１０】前記回転管軸５は、電動機２の回転子軸３
４に上流側流路を接続するための回転側部材となるもの
であって、内部に回転側流路１４を有して略円筒状に形
成されている。そして、該回転管軸５とは別に略円筒状
に形成されたアダプタ１５にボルト１６で着脱自在に固
定され、このアダプタ１５を、前記回転子軸３４の端部
を回転管軸５の回転側流路１４に臨ませた状態で、回転
子軸３４の一端側に固定している。図中１７はアダプタ
１５を回転子軸３４に固定するねじ部である。また、１
８は回転管軸５の後部に設けたラビリンスであって、そ
の始端側と終端側に位置するケーシング部にそれぞれド
レンポート１９を設けている。また、２０はエア注入口
であって、漏水がラビリンス１８に達する前に圧縮空気
により吹き飛ばすものである。また、２１，２１は回転
子軸３４と回転管軸５等との嵌合部に設けたオーリング
とバックアップリングとからなる一対のシール部、２２
は該シール部２１同士の間に設けたドレンポート、２３
はケーシング４とアダプタ１５との間に設けたオイルシ
ールである。

【００１１】前記回転シール部材６は、固定側部材であ
るケーシング４の流路９と、回転側部材である回転管軸
５の流路１４とを回転自在にシール連結させ超高圧水を
回転側へ送るための部材であって、この実施例では、フ
ローティングシート室１２内に配置したインサートシー
ル２４と、フローティングシート２５とによって構成さ
れている。前記インサートシール２４はセラミックスに
よって環状に形成され、前記回転管軸５の内方端面に嵌
着されている。

【００１２】また、前記フローティングシート２５は、
その内部に連通穴２６を有する円筒状に形成され、その
中途部外周面にはフランジ２７を備えると共に、その前
端外周面が前記ケーシング４におけるシール穴１１に対
して軸方向に摺動自在に装着され、かつ、シール穴１１
の内周面には同内周面とフローティングシート２５の摺
動外周面との間をシールするオーリングとバックアップ
リングとからなるシール材２８を備えている。そして、
前記インサートシール２４のシール面２４ａと対向する
フローティングシート２５の下流側端面には、セラミッ
クス素材より成る環状のインサートシール２９を嵌着し
た円板状の補強板３０が同心上に配置されている。

【００１３】また、前記シール穴１１の下流側端面に
は、トラスねじ３１が等間隔のもとに合計４本螺合され
ると共に、フローティングシート２５のフランジ２７と
補強板３０とにそれぞれ開設された摺動係合穴３２をそ
れぞれ前記トラスねじ３１に沿って摺動自在に装着させ
ることによって、フローティングシート２５と補強板３
０との回転が阻止された取り付け構造となっている。そ
して、前記シール穴１１の下流側端面とフローティング
シート２５との間にはスプリング３３が圧入され、この
スプリング３３の反発力によってフローティングシート
２５で補強板３０を下流側へ押圧することにより、補強
板３０に嵌着したインサートシール２９のシール面２９
ａを回転管軸５に嵌着したインサートシール２４のシー
ル面２４ａに常時圧接した状態に保持するように形成さ
れている。尚、この実施例のロータリジョイント１の部
分は、当出願人が別途超高圧媒体用に開発して出願中の
ロータリジョイント（特願平３−５０５６３号）の主要
部を採用したものである。

【００１４】前記電動機２は、ノズル３を高速で回転さ
せるためのものであって、防水構造で両軸型のものを使
用している。この電動機２の回転子軸３４は、軸心に流
路３５が設けられ、両端部にはアダプタ取付用のねじ部
が設けられてステンレス材で形成されている。また、こ
の回転子軸３４は、固定子枠３６の両エンドブラケット
３７，３７にころがり軸受（図示せず）により軸支され
ている。図中３８は防水用シール部である。尚、この実
施例の場合、回転子軸３４内部に超高圧水を流通させる
ことから電動機２の冷却効率を考慮して小型の電動機を
採用している。

【００１５】前記ノズル３は、ワークＷの深穴内に生じ
たバリを除去するためのものであって、先端部に軸心に
直交する細孔３９ａを有する長尺な導体部３９を略円筒
状のベース４０に固定して形成されている。そして、該
ノズル３とは別に略円筒状に形成されたアダプタ４１に
ボルト４２で着脱自在に固定され、このアダプタ４１を
前記回転子軸３４の他端側に固定している。図中４３は
該アダプタ４１を回転子軸３４に固定するねじ部であ
る。

【００１６】次に作用を説明する。この実施例の回転ノ
ズルＡは、図３に示すように、カバー４４で覆われた深
穴バリ取り機４５のワーク搬送パレット４６に対向した
状態で３軸スライドテーブル４７に装着され、別に設け
たコンピュータのプログラムに従って、ワーク搬送パレ
ット４６上のワークＷに多数開設された深穴４８にノズ
ル３を順次挿入した状態で深穴内に生じたバリを除去す
るように設定されている。

【００１７】まず、ポンプ７を作動させ、その超高圧水
を高圧配管８によって送ると、超高圧水はロータリジョ
イント１のケーシング４側に導入される。このケーシン
グ４に導入された超高圧水は、固定側流路９のシール穴
１１からフローティングシート２５の連通穴２６、補強
板３０のインサートシール２９、回転管軸５のインサー
トシール２４をこの順序で通過する。そして、このと
き、回転管軸５は電動機２により回転しているが、超高
圧水がシール穴１１に装着されたフローティングシート
２５の装着部を押圧すると共にスプリング３３の反発力
も作用することから、インサートシール２４，２９同士
はそのシール面２４ａ，２９ａを圧接して密着状態とな
り、超高圧水の漏れを防止する。そして、回転管軸５に
達した超高圧水は、回転子軸３４の流路３５を経由して
ノズル３に供給される。このノズル３は回転子軸３４と
共に高速回転しているので、深穴内のリング状のバリに
対しウォータージェットを軸心と直交する方向に噴射し
ながら回転させることによりバリ取り作業を行う。尚、
インサートシール同士の密着面等からリークした水はド
レンポート１９から排出される。この場合、エア注入口
２０から圧縮空気をラビリンス１８の始端側に吹付ける
ことによりドレンポート側に吹飛ばし、水が電動機側に
移るのを防止する。

【００１８】次に、異形ワークＷ１の表面４９にできた
バリを除去する表面バリ取り機５３に回転ノズルＡを使
用した場合を説明する。この場合は、図４に示すよう
に、回転ノズルＡをロボット５０のアーム５１に装着す
る。この回転ノズルＡは、ノズル３が長尺な導体部３９
に代わってベース４０にノズルチップ５２を軸心とわず
かに偏心した状態に取付けて形成されている。そしてロ
ボット５０は、別に設けたコンピュータのプログラムに
従って異形ワークＷ１の表面に沿って回転ノズルＡを移
動させる。回転ノズルＡのノズル３は、電動機２によっ
てノズルチップ５２を小さい径で旋回させ、旋回するウ
ォータージェットを異形ワークＷ１に当ててバリ取りを
行うものである。

【００１９】以上説明してきたように、本実施例の回転
ノズルＡにあっては、ウォータージェットを回転させな
がら噴出させるので、ワークの深穴内および表面上に生
じたバリを効率的に除去することができる。また、ウォ
ータージェットは高速で回転させることができるので、
ウォータージェットを止めることなくノズル３を深穴内
や表面上を移動させても、ウォータージェットは同一個
所には瞬間的にしか当ることがなく、アルミニウム等の
精密加工面でも傷つけることがない。そして、このた
め、超高圧水の頻繁な停止，給水をしなくてもよいか
ら、超高圧水のショックによりバルブ類が損傷すること
も防止することができる。また、ロータリジョイント
１，電動機２，ノズル３が電動機２をベースに一体化さ
れているので、軽量でコンパクトに形成することができ
る。このため、３軸スライドテーブルやロボット等に簡
単に装着して精密なバリ取り作業を行わせることができ
る。また、ノズル３以外は回転部分が露出せず非常に安
全であり取扱いも容易にすることができる。 また、ノ
ズル３と回転管軸５は、ボルト４２，１６を外すことで
回転子軸３４から簡単に取外すことができるので、ノズ
ル３を別形状のものに取替えてバリ取り作業以外の作業
用に変更したり、インサートシール類の摩耗による取替
等も極めて簡単に行うことができる。尚、前記ノズル３
や回転管軸５等はアダプタ１５，４１を介して取付ける
ので、取付け取外しによって回転子軸３４を損傷させる
ことがない。また、フローティングシート２５は、スプ
リング３３で回転管軸５側に常時押圧されているので、
超高圧水の供給停止時等に圧力が下っても水が漏れるこ
とがない。また、インサートシール２９は円盤状の補強
板３０に嵌着したので、圧力による変形が均等に発生し
インサートシール２９を保護することができる。

【００２０】以上、本考案の実施例を説明してきたが、
本考案の具体的な構成はこの実施例に限定されるもので
はなく、考案の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があ
っても本考案に含まれる。例えば、実施例では、ロータ
リジョイント１において、固定側流路９と回転側流路１
４とは同軸上に設け、回転管軸の内方端面に嵌着したイ
ンサートシール２４と対向する位置にインサートシール
２９を嵌着した補強板３０を配置するとしたが、これに
限らず、インサートシール２９をフローティングシート
２５に直接取付け補強板を不要とすることもできる。ま
た、回転側流路と固定側流路の配置は任意であり、ケー
シング１の内側円周に添って固定側流路を設け、このケ
ーシング１の内側円周と回転軸との間にリング状の薄膜
シールリングを設けたロータリジョイント等も使用する
ことができる。また、圧力媒体の種類等も任意である。

【００２１】また、実施例では、回転管軸５にラビリン
ス１８とドレンポート２２を設けるとしたが、回転管軸
５の構造は任意である。

【００２２】また、実施例では、ケーシング４に２個所
のドレンポート２１，２１と、エア注入口２０を設ける
としたが、ケーシング４の構造は任意である。

【００２３】

【考案の効果】以上説明してきたように本考案請求項１
記載の回転ノズルにあっては、超高圧水等を回転するノ
ズルから噴出させバリ取り等の作業を効率的に行うこと
ができる。また、電動機をベースにしノズルやロータリ
ジョイント等を一体化することによってスピンドル，ス
ピンドルの軸受部，プーリ，駆動用ベルト等を不要と
し、全体を軽量でコンパクトに形成することができる
し、このため、ロボットや工作機械等に簡単に取付けて
様々な形態で使用することができる等の効果が得られ
る。また、請求項２記載の回転ノズルにあっては、固定
側流路と回転側流路が確実にシール連結され、高速回転
で超高圧水を供給することができる。また、構造が簡単
でありながら、超高圧と高速回転に対し十分な信頼性が
得られる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案実施例の回転ノズルを示す断面図であ
る。

【図２】同上の回転ノズルの要部を示す拡大図である。

【図３】同上の回転ノズルを深穴バリ取り機に使用した
状態を示す説明図である。

【図４】他の実施例の回転ノズルを表面バリ取り機に使
用した状態を示す説明図である。

【符号の説明】

Ａ 回転ノズル １ ロータリジョイント ２ 電動機 ３ ノズル ４ ロータリジョイントのケーシング ５ 回転管軸 ６ 回転シール部材 ９ 固定側流路 １１ 固定側流路に設けたシール穴 １４ 回転側流路 ２４ インサートシール（回転シール部材） ２５ フローティングシート（回転シール部材） ２９ インサートシール（回転シール部材） ３４ 回転子軸（電動機） ３５ 回転子軸に設けた流路 ３６ 固定子枠（電動機）

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 電動機で回転させるノズルに電動機と一
   体に設けたロータリジョイントを介して圧力媒体を供給
   し、回転するノズルから該圧力媒体を噴出させるように
   した回転ノズルであって、 前記ロータリジョイントの回転管軸が電動機の回転子軸
   一端側に一体に固定され、前記ノズルが回転管軸に設け
   た回転側流路と連通状態で回転軸側に固定され、かつロ
   ータリジョイントのケーシングが電動機の固定子枠一端
   側に固定され、該ケーシングの固定側流路と回転管軸の
   回転側流路とが回転シール部材を介してシール連結され
   ていることを特徴とする回転ノズル。
2. 【請求項２】 請求項１記載の回転ノズルにおいて、前
   記ノズルが電動機の回転子軸他端側に着脱自在に取付け
   られると共に、該ノズルと前記回転管軸の回転側流路と
   を連通する流路が前記回転子軸に設けられ、かつ前記回
   転シール部材が回転管軸の一端側端面に固定されたイン
   サートシールと、ケーシングの固定側流路に設けたシー
   ル穴に対し摺動自在に装着され圧力媒体によって前記回
   転管軸のインサートシールに回転自在に圧接するフロー
   ティングシートと、を備えたことを特徴とする回転ノズ
   ル。