JP2806846B2 - ノズル装置および多連ノズル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はワークに穿孔された
深穴内のバリ取りや洗浄に適したノズル装置および多連
ノズル装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ノズル装置で深孔内のバリ取りや洗浄を
行う場合、深孔に挿入したノズルを回転させノズル先端
からウォータージェットを噴射させて行うため、高圧水
の供給路の途中に固定部と回転部の間を封止するシール
構造部を設ける必要がある。

【０００３】このようなシール構造部としてロータリジ
ョイントが適用可能であるが、このロータリジョイント
は特に高圧と高速回転（例えば１０００ｋｇｆ／ｃｍ
² ，３００ｒｐｍ以上）において使用可能なような高性
能なメカニカルシールを有している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来構造のノズル装置では、使用条件が左程厳しくない場
合（例えば３００ｋｇｆ／ｃｍ² 以下，３００ｒｐｍ以
下）ではシール構造部として使用するロータリジョイン
トの性能が高くアンバランスな構成になるという問題が
あった。

【０００５】また、単体のノズル装置をできるだけ接近
させた状態で配置しても、取付ベースや駆動系が横幅を
取り、ワークに多数の深穴が設けられてそれに対応する
ノズル装置を配置すると長いスペースが必要になるとい
う問題があった。

【０００６】本発明は、かかる従来の問題点を解決する
ためになされたものであって、その目的とするところ
は、圧力や回転数に対し性能的に使用可能な、また、一
般的に容易に入手可能なリップ型シールを使用すること
とし、この場合、発生する摩耗粉巻込みや発熱等による
性能劣化を防止し長期間の使用が可能となるようにした
ノズル装置を提供することにある。また、ノズル装置の
複数個を無駄なスペースを取ることなく連設でき、ま
た、各ノズル装置毎への配管を不要にした多連ノズル装
置を提供することにある。また、分解組立てを容易に行
えるようにしたノズル装置及び多連ノズル装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明請求項１記載のノズル装置にあっては、矩形状
ブロック体に該ブロック体の前後面を貫通する貫通穴お
よび外側面に開口した給水口が設けられ、かつ前記貫通
穴の中間部と前記給水口とを連通する給水路が設けられ
た本体ブロックと；前記貫通穴であって本体ブロックの
後面側から嵌合状態で係脱自在に挿入され先端部が前記
給水路終端の開口を越えて配置される管状部および該管
状部の穴と連通する軸穴を有し前記本体ブロックの後面
側と面合状態で取付けられるフランジ部とで形成され、
かつ前記管状部内面には連通口で前記開口と連通する環
状溝が設けられ前記連通口の両側であって管状部外周面
に前記貫通穴に対してシールするシール部を有したシー
ルフランジ部と；前記フランジ部の軸穴に係脱自在に装
着される後面側軸受けおよび前記本体ブロックの貫通穴
であって該本体ブロックの前面側に係脱自在に装着され
る前面側軸受けと；両端部が前記後面側軸受けおよび前
面側軸受けをそれぞれ貫通状態にして軸支され、後面側
軸受け側に駆動部との連結部が設けられ、かつ前記管状
部の環状溝に対し外周面側開口部で連通し前面側軸受け
側先端に開口する給水路を有するメインシャフトと；前
記管状部内でメインシャフトに摺動自在に挿入されて該
管状部の連通口位置に配置され、かつ前記メインシャフ
トと接触する内面側には該メインシャフトの前記外周面
側開口部を包囲する環状溝が設けられると共に該環状溝
と前記管状部の環状溝と連通するように形成されたバラ
ンスカラーと；前記バランスカラーの両側に配置され前
記メインシャフトと管状部内面との間をシールするリッ
プ型シール部およびこのシール部を保持し前記メインシ
ャフトまたは管状部に対する固着防止機能を有して形成
されたバックアップリングと；前記メインシャフトに延
設されたノズルランスと；を備えた構成とした。

【０００８】請求項２記載のノズル装置にあっては、請
求項１記載のノズル装置において、前記バックアップリ
ングが内径側でメインシャフト軸心方向に沿った摩耗粉
排出部を有する構成とした。

【０００９】請求項３記載のノズル装置にあっては、請
求項１または２記載のノズル装置において、前記メイン
シャフトの外周面であって前記両リップ型シールをカバ
ーする幅で環状溝が設けられた構成とした。

【００１０】請求項４記載の多連ノズル装置にあって
は、請求項１，２または３記載のノズル装置であって、
前記本体ブロックが複数個の貫通穴を有しそれぞれにメ
インシャフトが挿通されてノズル装置が形成され、かつ
前記貫通穴への給水路同士が連通された構成とした。

【００１１】請求項５記載の多連ノズル装置にあって
は、前記連結部がオルダムカップリングである構成とし
た。

【００１２】請求項６記載の多連ノズル装置にあって
は、前記駆動部がそれぞれ前記オルダムカップリングに
連結されたギヤと、前記ギヤを２連同時に歯合駆動する
ピニオンと、無端ベルトを介し前記ピニオンを駆動する
モータと、前記ギヤとピニオンとベルトおよびモータを
一体に装着し前記本体ブロックに対し離反側に移動可能
に形成されたモータブラケットとを有する構成とした。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明ノズル装置Ａの第１
の形態を示す断面図、図２は同上の回転シール部の拡大
図である。図中１は本体ブロック、２はこの本体ブロッ
ク１をボルト３で締付け固定したベースプレートであ
り、前記本体ブロック１は矩形状に形成した金属製ブロ
ックであり、前面１ａから後面１ｂに水平に設けた貫通
穴４と、本体ブロック１の側面１ｃに設けた給水口５お
よびこの給水口５から他側面１ｄへ貫通させた横給水路
６ａと、この横給水路６ａから前記貫通穴４へ連通し開
口６させた縦給水路６ｂとを有している。図中７は排水
路、８は排水口、９はプラグである。

【００１４】また、１０はシールフランジ部であり、前
記貫通穴と略同一径を有して本体ブロック１の後面１ｂ
から貫通穴４に挿入された状態でその先端部が前記縦給
水路６ｂによる開口６位置を越す長さに設けられた管状
部１１と、この管状部１１の後端に設けられ、ボルト４
０で後面１ｂに固定されるフランジ部１２とで形成され
ている。そして、このフランジ部１２には前記管状部１
１の内径部１１ａと連通しフランジ部端面側で開拡した
セット穴１３が開設されている。前記管状部１１の外周
面には前記開口６を包囲すると共に、後述するリップ型
シール３５，３６同士をカバーする幅を有して形成され
た環状溝１４が、内周面には該環状溝１４と同一位置に
環状溝１５が設けられ、両環状溝１４、１５を連通する
連通口１６が設けられている。１７はオーリングとバッ
クアップリングからなるシール部であり、前記環状溝１
４を挟んでその両側に設けられている。

【００１５】また、１８は前記セット穴１３に軸部１９
を挿入してボルト４１で固定される後面側ベアリングフ
ランジであり、２０はそれにセットしたベアリング、２
１は同様に前記貫通穴４の前面１ａ側に軸部２２を挿入
してボルト４２で固定される前面側ベアリングフランジ
であり、２３はそれにセットしたベアリング、２４はオ
イルシール、２５はカラー、２６はシール部である。

【００１６】２７は前記内径部１１ａに対し適宜隙間を
有して前記前後面側ベアリング２０、２３に挿入される
ストレートのメインシャフトであり、その外周面はハー
ドクロームメッキ表面処理を行っている。そして、その
軸心には、前記連通口１６と同一位置で外周面に開口２
８ａし先端面まで連通した給水路２８を有している。図
中２９はカラー、３０はオルダムカップリング、３１は
駆動側シャフトである。

【００１７】３２はメインシャフト２７に装着され前記
環状溝１５位置に配置される回転シール部のバランスカ
ラーであって、前記環状溝１５より幅広く形成されると
共に、内面側には前記メインシャフト２７における給水
路２８の開口２８ａを包囲する大きさに形成された環状
溝３３と外周面側と連通する連通口３４とを有してい
る。

【００１８】３５、３６はそれぞれ前記バランスカラー
３２の両側に配置したリップ型シールであり、それぞれ
軸部１９、２２によって押圧されるバックアップリング
３７、３８によって保持されている。このバックアップ
リング３７，３８は、それぞれリップ型シール３５，３
６の側面に接触する小幅に設けられた接触側リング部３
７ａ，３８ａと、この接触側リング部３７ａ，３８ａに
連接して設けられる延長側リング部３７ｂ，３８ｂとで
形成されている。そして、これ等バックアップリング３
７，３８は固着防止機能の第１として前記接触側リング
部３７ａ，３８ａをサーメットまたはカーボンにて形成
し、前記延長側リング部３７ｂ，３８ｂを銅合金にて形
成している。また、さらに固着防止機能の第２として、
前記接触側リング部３７ａ，３８ａはメインシャフト２
７との間にほとんど隙間がないハミ出し防止部ｍを少し
の幅有して内径を拡大する傾斜部ｎを有している。そし
て、前記延長側リング部３７ｂ，３８ｂの内径を前記傾
斜部ｎの端部と一致する大きさに形成することにより、
前記メインシャフト２７の外周面との間に排出路ｅが形
成されている。

【００１９】３９は前記メインシャフト２７の先端にね
じ込み固定されたノズルランスである。

【００２０】次に作用を説明する。まず、バリ取り時
は、オルダムカップリング３０を介し駆動側シャフト３
１でメインシャフト２７を回転させる。また、給水口５
から高圧水を供給することにより、この高圧水は横給水
路６ａ、縦給水路６ｂ、開口６を経て環状溝１４に流入
し、次いで連通口１６、環状溝１５に流入し、さらにバ
ランスカラー３２の連通口３４を経て内側の環状溝３３
に流入する。そして、メインシャフト２７における給水
路２８の開口２８ａは、どの回転位置にあっても前記環
状溝３３内にあるから、高圧水をノズルランス側へ適正
に供給することになる。この場合、固定側となる管状部
１１と回転側となるメインシャフト２７との間はリップ
型シール３５，３６がシールし、そして前記バランスカ
ラー３２がメインシャフト２７内へ高圧水を供給する流
路を確保すると共に、その両側に前記リップ型シール３
５，３６を片寄らせることなく正規の位置に配置させる
ことになる。そして、この場合、前記リップ型シール３
５，３６は、ノズルの回転中常にメインシャフトと摺動
することにより発熱するが、前記環状溝１４に満された
高圧水によって常に冷却されることになる。

【００２１】また、この場合、バックアップリング３
７，３８はサーメットまたはカーボンおよび銅合金（第
１の固着防止機能）のため、腐食や焼付きの発生がな
く、また、部品の摩耗粉や高圧水中のゴミが隙間部分へ
侵入したとしても、このような摩耗粉は高圧水の滲出に
より排出路ｅ（第２の固着防止機能）から外部へ排出さ
れるから微細な隙間への目づまりの発生がなく、これ等
のことでバックアップリングのメインシャフトへの固着
による共回いが防止される。そして、前記の状態で、ノ
ズル先端から高圧水を噴射しているノズルランス３９を
図示しないワークの深穴に挿入してバリ取りを行うこと
になる。

【００２２】次に、分解作業時には、まず、前記オルダ
ムカップリング３０は、軸心後方や左右および上方側に
は何の規制もなく分離できるから、駆動側シャフト３１
をその方向へずらしてから除去することにより、ノズル
ランス３９を取外した状態のメインシャフト２７は後方
側へ簡単に引抜くことができる。あるいは、ボルト４
０、４２を取外し後面側ベアリングフランジ１８と前面
側ベアリングフランジ２１を左右に引抜くことによりメ
インシャフト２７ごと抜出すことができる。シール部の
取替えでは、バランスカラー３２を含む回転シール部分
は内径部１１ａの一方側から他方側へ押出すだけで取外
すことができる。また、シール部１７も軸側であるから
簡単に取替えることができる。そして、組立て時は、前
記と逆の手順で各部品同士を挿入していくことにより、
簡単に組立て再調整することができる。

【００２３】以上、説明してきたように、本ノズル装置
Ａにあっては、メインシャフト２７を摺動するリップ型
シール３５，３６は、環状溝１４に満たされた高圧水に
より常に冷却されているから、その寿命を長く保持させ
ることができる。また、バックアップリング３７，３８
は腐食や焼付きがなく、常に正常に作用し、これと接触
しているリップ型シール３５，３６を常に正常状態でメ
インシャフトに対して作用させ、これによって長期間の
使用が可能となる。オルダムカップリング使用により分
解、再組立て、再調整を簡単に行うことができるし、軸
等に無理な力が作用せず保護することができる。また、
各部は簡単に分解できるしメインシャフトのみを残して
シール交換ができるから、補修や点検に手間がかからな
い。

【００２４】次に、図３，図４に基づいて第２の実施の
形態を説明する。尚、この第２の実施の形態において、
前記第１の実施の形態と同一構成部分は同一の符号を付
してその説明は省略する。

【００２５】図３はこの第２の実施の形態における多連
ノズル装置Ｂの正面側を示しており、図中５０は本体ブ
ロックであり、一個の本体ブロック５０に２組の貫通穴
を設けてそれぞれにメインシャフトを挿通し２組のノズ
ル装置を一体化させたものである。この場合、ブロック
内で各縦給水路６ｂを一本の横給水路６ａに連通させる
ことにより、給水口５を１個所にしてその配管を１本の
みで行っている。

【００２６】前記各ノズル装置の駆動方法を説明する
と、図４にも示すように、本体ブロック５０の後方にモ
ータブラケット５１をボルト取りによりベースプレート
２に立設して１個の電動モータ５２を取付け、オルダム
カップリング３０から延設したシャフト５３，５３を一
旦前記モータブラケット５１を貫通させて貫通部分を軸
支させ、そのシャフトの軸端にそれぞれ同一歯数のギヤ
５４，５４を固着し、このギヤ５４，５４の両方に歯合
する位置、つまりギャ５４，５４の軸心を２等辺三角形
の底辺における両端２点としてその頂点に位置するよう
にドライブギヤ５５をモータブラケット５１に軸支する
と共にその軸端に歯付きプーリ５６を固着し、この歯付
きプーリ５６と前記電動モータ５２に設けた歯付きプー
リ５７とを歯付きベルト５８で連結することにより、両
ノズル装置を同時駆動するものである。このような構成
とすることにより、ハイト，ピッチ違いのものを同時に
吸収解決することができる。図中５９はテンションプー
リ、６０は安全カバーである。

【００２７】本多連ノズル装置Ｂでは、本体ブロック５
０において、貫通穴間における肉厚は、ノズル装置１個
分の厚さで共用できるから、単体のノズル装置を２個連
設したものに比べノズル装置間隔を近接させることがで
き、ワークに近接して設定された深穴同士でも同時にバ
リ取りすることができる。この場合、ワークによって深
穴間隔も様々となりそれに応じてギヤ５４，５４の位置
も変わるが、これに対するドライブギヤ５５のかみ合い
可能な範囲内であれば同一のギヤ同士を前記２等辺三角
形の関係に配置する（ドライブギヤ５５を２等辺三角形
の頂点に配置する）だけでよいから設定等が容易とな
る。また、このブロックを複数個並べる程、単体のノズ
ル装置を同数連設したものより装置全体の全長を短くし
ていくことができる。

【００２８】また、２組のノズル装置を近接して設けて
いるから、それぞれに設けた２個の小さなギャを１個の
小さなギヤおよび１個の電動モータで駆動でき、しかも
いずれのギャ，プーリでも、一般購入品で構成できるか
ら大変経済的である。また、この場合、各ノズルのセン
タハイトあるいは横方向の距離がある程度変更になって
も、それに応じた軸支部を設けたモータブラケットを用
意すれば同一のギヤを使用して駆動できるから経済的で
ある。

【００２９】以上、本発明の実施の形態を説明してきた
が、本発明の具体的な構成はこの実施の形態に限定され
るものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変
更等があっても本発明に含まれる。

【００３０】例えば、１個の本体ブロックに２組のノズ
ル装置を備えたものを説明したが、これに限らず３組、
４組等多数設けてもよい。また、駆動モータもベルト駆
動部の追加等により３組以上のものを連動させるように
してもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上、説明してきたように本発明請求項
１記載のノズル装置にあっては、前記構成としたため、
メインシャフトと摺動するリップ型シールの破損を防止
し長期にわたる使用を行うことができる。また、シール
フランジ部を本体ブロックから引抜くだけでシール部や
メインシャフトが手元に取り出せ、しかもシール部は一
方から押出すだけですべて摘出できるし、メインシャフ
トのみを残してシール交換することもできるから、保守
点検も短時間で簡単に行うことができる等の効果が得ら
れる。

【００３２】請求項２記載のノズル装置にあっては、前
記構成としたため、摩耗粉や高圧水中のゴミ等を排出さ
せ、シール部を常に正常に作用させることができるとい
う効果が得られる。

【００３３】請求項３記載のノズル装置にあっては、前
記構成としたため、メインシャフトと常に摺動し発熱す
るシール部は環状溝に満たされた高圧水により常に冷却
されることから、その寿命を長く保持することができる
という効果が得られる。

【００３４】請求項４記載の多連ノズル装置にあって
は、前記構成としたため、貫通穴間における肉厚はノズ
ル装置１個分の厚さで共用できるからノズル装置間隔を
近接させることができ、ワークにおいて近接して設定さ
れた深穴同士を同時にバリ取りや洗浄するのに適してい
る。また、１個の本体ブロックにノズル装置を多数並べ
る程、単体のノズル装置を同数連設したものより、装置
全体の全長を短くしていくことができる。装置の小型化
によって製造に係るコストダウンと据付け場所の狭小化
に伴うコストダウンを計ることができる等の効果が得ら
れる。

【００３５】請求項５記載の多連ノズル装置にあって
は、前記構成としたため、駆動側をオルダムカップリン
グの軸心後方側あるいは噛み合い部のスライド方向に移
動させると係合が外れるから、駆動側を外にずらしてシ
ールフランジ部やメインシャフト等を引抜き、簡単に分
解、再組立て、再調整を行うことができることから、保
守点検等を行うことができるという効果が得られる。

【００３６】請求項６記載の多連ノズル装置にあって
は、前記構成としたため、１個のモータで２組の装置を
駆動でき、しかもいずれのギャ，プーリ等でも一般購入
品で構成できるから大変経済的である。また、ハイトピ
ッチの同時吸収機構を採用したため、装置の小型化が可
能となる。また、１個のモータブラケットをオルダムカ
ップリングの軸心後方あるいは噛み合い部のスライド方
向に移動させることにより、同時に２組のノズル装置の
引抜きを行って効率的に保守点検を行うことができる等
の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施の形態におけるノズル装置Ａを示す
断面図である。

【図２】実施の形態の回転シール部を示す拡大図であ
る。

【図３】第２の実施の形態の多連ノズル装置Ｂを示す正
面図である。

【図４】第２の実施の形態の多連ノズル装置Ｂを示す側
面図である。

【符号の説明】

Ａ ノズル装置 Ｂ 多連ノズル装置 １，５０ 本体ブロック １ａ 本体ブロックの前面 １ｂ 本体ブロックの後面 ４ 貫通穴 ５ 給水口 ６ 給水路の貫通穴内開口 ６ａ 横給水路（給水路） ６ｂ 縦給水路（給水路） １０ シールフランジ部 １１ シールフランジ部の管状部 １１ａ 管状部の内径部 １２ シールフランジ部のフランジ部 １５ 管状部の環状溝 １６ 管状部の連通口 １７ 管状部の外周面シール部 １８ 後面側ベアリングフランジ（後面側軸受） ２０，２３ ベアリング ２１ 前面側ベアリングフランジ（前面側軸受） ２７ メインシャフト ２８ メインシャフトの給水路 ２８ａ メインシャフトの給水路の開口 ３０ オルダムカップリング ３１ 駆動側シャフト（駆動部） ３２ バランスカラー ３３ バランスカラーの環状溝 ３４ バランスカラーの連通口 ３５，３６ リップ型シール（バランスカラー部のシー
ル部） ３７，３８ バックアップリング（バランスカラー部の
シール部） ３７ａ，３８ａ バックアップリングの接触側リング部
（固着防止機能） ３７ｂ，３８ｂ バックアップリングの延長側リング部
（固着防止機能） ｅ 摩耗粉等の排出路（固着防止機能） ３９ ノズルランス ５１ モータブラケット ５２ 電動モータ ５４ ギヤ ５５ ドライブギヤ ５６，５７ 歯付きプーリ ５８ 歯付きベルト

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 矩形状ブロック体に該ブロック体の前後
   面を貫通する貫通穴および外側面に開口した給水口が設
   けられ、かつ前記貫通穴の中間部と前記給水口とを連通
   する給水路が設けられた本体ブロックと； 前記貫通穴であって本体ブロックの後面側から嵌合状態
   で係脱自在に挿入され先端部が前記給水路終端の開口を
   越えて配置される管状部および該管状部の穴と連通する
   軸穴を有し前記本体ブロックの後面側と面合状態で取付
   けられるフランジ部とで形成され、かつ前記管状部内面
   には連通口で前記開口と連通する環状溝が設けられ前記
   連通口の両側であって管状部外周面に前記貫通穴に対し
   てシールするシール部を有したシールフランジ部と； 前記フランジ部の軸穴に係脱自在に装着される後面側軸
   受けおよび前記本体ブロックの貫通穴であって該本体ブ
   ロックの前面側に係脱自在に装着される前面側軸受け
   と； 両端部が前記後面側軸受けおよび前面側軸受けをそれぞ
   れ貫通状態にして軸支され、後面側軸受け側に駆動部と
   の連結部が設けられ、かつ前記管状部の環状溝に対し外
   周面側開口部で連通し前面側軸受け側先端に開口する給
   水路を有するメインシャフトと； 前記管状部内でメインシャフトに摺動自在に挿入されて
   該管状部の連通口位置に配置され、かつ前記メインシャ
   フトと接触する内面側には該メインシャフトの前記外周
   面側開口部を包囲する環状溝が設けられると共に該環状
   溝と前記管状部の環状溝と連通するように形成されたバ
   ランスカラーと； 前記バランスカラーの両側に配置され前記メインシャフ
   トと管状部内面との間をシールするリップ型シール部お
   よびこのシール部を保持し前記メインシャフトまたは管
   状部に対する固着防止機能を有して形成されたバックア
   ップリングと； 前記メインシャフトに延設されたノズルランスと；を備
   えたことを特徴としたノズル装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のノズル装置において、前
   記バックアップリングが内径側でメインシャフト軸心方
   向に沿った摩耗粉排出部を有することを特徴とするノズ
   ル装置。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載のノズル装置にお
   いて、前記メインシャフトの外周面であって前記両リッ
   プ型シールをカバーする幅で環状溝が設けられたことを
   特徴とするノズル装置。
4. 【請求項４】 請求項１，２または３記載のノズル装置
   であって、前記本体ブロックが複数個の貫通穴を有しそ
   れぞれにメインシャフトが挿通されてノズル装置が形成
   され、かつ前記貫通穴への給水路同士が連通されたこと
   を特徴とする多連ノズル装置。
5. 【請求項５】 前記連結部がオルダムカップリングであ
   る請求項４記載の多連ノズル装置。
6. 【請求項６】 前記駆動部がそれぞれ前記オルダムカッ
   プリングに連結されたギヤと、前記ギヤを２連同時に歯
   合駆動するピニオンと、無端ベルトを介し前記ピニオン
   を駆動するモータと、前記ギヤとピニオンとベルトおよ
   びモータを一体に装着し前記本体ブロックに対し離反側
   に移動可能に形成されたモータブラケットとを有する請
   求項４または５記載の多連ノズル装置。