JP3835543B2 - 流体吐出管構造体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、切削機械や研削機械等の各種の工作機械の刃物と加工物との接触箇所にクーラント液（冷却水）や切削・研削油を供給したり、エンジンのクランクや、プレスのクランク、線引きダイス等に潤滑油を供給するのに使用する流体吐出管構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に金属材料等を所望の形状に加工する場合は、旋盤やボール盤やフライス盤等の工作機械により、所定位置に固定された工作物にバイトやドリル等の刃物を作用させて所望の形状に加工している。
【０００３】
この加工中は、例えば工作機械に備えたタンクに貯留されたクーラント液をポンプにより配管・ノズルを介して刃物や工作物に供給し、摩擦熱による刃先の硬さ低下や工作物の歪や刃先への工作物の溶着等を防止したり、切りくずを容易に除去できるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そして金属加工等の業界においては、より冷却性能の高いクーラント液等を上記の刃物や工作物に供給できて、刃物寿命を今まで以上に長くでき、刃物交換期間を長くしてランニングコストを大幅に低減できるとともに、摩擦熱による刃先や工作物への悪影響をさらに低減できるようにしたいと考えている。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて開発されたものである。その目的とするところは、各種の工作機械で加工中の工作物と刃物に冷却効果の高いクーラント液や切削・研削油を供給できて刃物寿命を従来に比べ一段と向上させることができ、また各種装置や機器の所望部材に潤滑性能を向上させた潤滑液を供給できる流体吐出管構造体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は前記の目的を有効に達成するために、次のような構成にしてある。すなわち、請求項１記載の本発明の流体吐出管構造体は、筒本体と、この筒本体の一端部に設ける貫通孔を有する入口側接続部材と、筒本体の他端部に設ける貫通孔を有する吐出側接続部材と、外周に螺旋羽根を有して上記筒本体の入口側接続部材寄りに内蔵する螺旋羽根本体と、上記筒本体の吐出側接続部材寄りに内蔵するフリップフロップ現象発生用軸体とからなり、かつ、上記フリップフロップ現象発生用軸体は、一端部を截頭円錐形に形成するとともに他端部を円錐形に形成し、この両端部の間である軸部の外周面に多数のひし形凸部を所定の規則性を以って形成した構成である。
【０００７】
上記の構成により、クーラント液等は入口側接続部材側から筒本体内に供給すると、螺旋羽根本体を通過することによって強烈な竜巻流となり、さらにフリップフロップ現象発生用軸体を通過することによって乱流とともに無数の微小な渦を発生させ、吐出側接続部材の内壁面を伝って吐出される。この吐出されたクーラント液等を工作機械の刃物と工作物に供給することにより、上記の渦等が刃物や工作物の表面に絡み付いて今まで以上に冷却効果を高めることができる。そしてクーラント液が筒本体内のフリップフロップ現象発生用軸体を通過する際、截頭円錐形の一端部と筒本体との間の隙間空間によって一旦、脈流を整えることができ、この脈流の整ったクーラント液等を所定の規則性を以った多数のひし形凸部の間（複数の流路）を通過することによって、フリップフロップ現象を発生し、円錐形の他端部と筒本体との間の隙間空間を通過することにより、渦等の発生したクーラント液が内壁面を伝うコアンダ効果を増大させることができる。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
請求項２記載の本発明の流体吐出管構造体は、請求項１記載の流体吐出管構造体において、フリップフロップ現象発生用軸体の軸部の外周面に形成される所定の規則性を以った多数の各ひし形凸部は、両頂部が２８°の鋭角を成すひし形であり、両頂部の傾きは上記軸部を平面視した場合に水平線に対して７５°乃至７６°を成し、かつ、上記軸部の外周面に上下左右に１個間隔に形成されている構成である。
【００１１】
上記の構成により、最適にフリップフロップ現象を発生させて微小な無数の渦の含んだクーラント液等を効果的に得ることができる。
【００１２】
請求項３記載の本発明の流体吐出管構造体は、請求項１または２記載の流体吐出管構造体において、貫通孔を有する入口側接続部材は、筒本体の一端部に設けたときに、筒本体に内蔵した螺旋羽根本体の入口側接続部材寄りの位置に流体の流れを整える整流空間部を有している構成である。
【００１３】
上記の構成により、クーラント液等をポンプで供給した場合に、ポンプの回転方向により右旋回流または左旋回流となって筒本体内に流れ込むクーラント液の脈流を、整流空間部を設けることによって整えることができる。
【００１４】
請求項４記載の本発明の流体吐出管構造体は、請求項１，２または３記載の流体吐出管構造体において、貫通孔を有する吐出側接続部材は、フリップフロップ現象発生用軸体の一端部に通路を介して対応する内周壁が流体吐出側に径を漸次縮小したテーパ状に形成されている構成である。
【００１５】
上記の構成により、フリップフロップ現象発生用軸体を通過したクーラント液等は、吐出側接続部材のテーパ状の内周壁によってコアンダ効果を増して、より効果的に上記内周壁を伝って吐出し、工作機械の刃物や工作物等へのまとわりつきを一段と増大させることができる。
【００１６】
請求項５記載の本発明の流体吐出管構造体は、請求項１，２，３または４記載の流体吐出管構造体において、螺旋羽根本体は、平面視した場合に軸部の外周に水平線に対して７５°乃至７６°の角度で、厚さ２ｍｍ、深さ９ｍｍ、溝幅８ｍｍの螺旋羽根を有している構成である。
【００１７】
上記の構成により、筒体内に供給されたクーラント液等を効果的に強力な竜巻流を発生させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図７は本発明に係る流体吐出管構造体１に関する図であり、図１は本発明に係る流体吐出管構造体の分解斜視図、図２は本発明に係る流体吐出管構造体の斜視図、図３は本発明に係る流体吐出管構造体の縦断面図、図４は本発明に係るフリップフロップ現象発生用軸体の規則性を以った多数の各ひし形凸部を示す説明図、図５は本発明に係るフリップフロップ現象発生用軸体の一ひし形凸部を示す説明図、図６は本発明に係る螺旋羽根本体に形成される螺旋羽根の説明図、図７は本発明に係る流体吐出管構造体の使用例を示す説明図である。
【００１９】
図１〜図３に示すように上記流体吐出管構造体１は、筒本体２と、貫通孔３を有する入口側接続部材４と、貫通孔５を有する吐出側接続部材６と、螺旋羽根本体７と、フリップフロップ現象発生用軸体８とによって構成されている。
【００２０】
より具体的に説明すると、上記筒本体２（図１、図３参照）は、所定の径と長さに形成された真直な円筒の金属管であって、両端部の内周面に入口側接続部材４並びに吐出側接続部材６をねじ合わせて取り付けできる雌ねじ９、１０を形成したものである。
【００２１】
また、この貫通孔３を有する入口側接続部材４（図１、図３参照）は、略中央に形成したフランジ部１１と、このフランジ部１１の片側に形成した六角形状のナット部１２と、上記筒本体２の雌ねじ９にねじ合わせできる雄ねじ１３を有して上記フランジ部１１のもう一方の片側に形成した筒部１４とからなる。フランジ部１１の内側にはテーパ部１５が形成されている。ナット部１２側の貫通孔３ａの径は、筒部１４の貫通孔３ｂの径より小さく、上記テーパ部１５は、貫通孔３ａと貫通孔３ｂとの間に位置して貫通孔３ａ側から貫通孔３ｂ側に径を漸次拡大するように形成されている。
【００２２】
筒部１４の内周面には、テーパ部１５寄りの内径をその他の内径より僅かに小さく形成して段差部１４ａが形成されている。この筒部１４の端１４ｂから段差部１４ａまでの長さは、後述する螺旋羽根本体７の全長に等しく、螺旋羽根本体７を筒部１４内に収納した時に、螺旋羽根本体７の端７ａは段差部１４ａに当たって係止され、また、螺旋羽根本体７の端７ｂは筒部１４の端１４ｂと面一になる。そして螺旋羽根本体７を筒部１４内に収納した時には、螺旋羽根本体７の端７ａからテーパ部１５の小径端１５ａまでの間に、クーラント液等の脈流を整える整流空間部２９が形成される。また、上記ナット部１２は、内周面に雌ねじ１６を有し、他の配管をねじ込み接続できるようにしてある。
【００２３】
貫通孔５を有する吐出側接続部材６（図１、図３参照）は、一端寄りに形成したフランジ部１７と、このフランジ部１７の片側に形成した六角形状のナット部１８と、フランジ部１７のもう一方の片側に上記筒本体２の雌ねじ１０にねじ合わせできる雄ねじ１９を有する筒部２０とからなる。この筒部２０の内側には、テーパ部２１が形成されている。ナット部１８側の貫通孔５ａの径は筒部２０の貫通孔５ｂの径より小さい。テーパ部２１は、筒部２０の中間部から端まで径を漸次拡大した截頭円錐孔形状に形成してある。ナット部１８は、内周面に雌ねじ２２を有し、他の配管をねじ込み接続できるようにしてある。
【００２４】
螺旋羽根本体７（図１、図３参照）は、収納時に筒本体２の内周面に近接する位の外径からなる金属製の短い円柱部材を加工したものであって、横断面円形の軸部２３と、３枚の螺旋状の羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃとから成る。各羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、それぞれの端部２５ａ，２５ｂ，２５ｃ位置を軸部２３の円周方向に１２０度づつずらして位置させ、軸部２３の一端から他端まで外周面に所定間隔を以って反時計回りに螺旋状に形成してある。
【００２５】
この各羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、図６に示すように平面視した場合に軸部２３の外周面に図上の水平線２６に対して７５°乃至７６°の角度で上記したように螺旋状に形成されている。各羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃの間隔である溝幅は８ｍｍに、また、各羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃの厚さは２ｍｍに、さらに各羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃの外端２７から軸部２３の外周面２８までの深さは９ｍｍに形成してある。また各羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃの両端部２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、刃状に鋭角に形成してある。
【００２６】
フリップフロップ現象発生用軸体８（図１、図３〜図５参照）は、収納時に筒本体２の内周面に近接する位の外径で、筒本体２の長さの約４／５の長さの金属製の円柱部材を加工したものであって、横断面円形の軸部３０の外周面３１に多数のひし形凸部３２を所定の規則性を以って形成してある。
【００２７】
すなわち、このフリップフロップ現象発生用軸体８は、筒本体２内に収納したときに螺旋羽根本体７側に位置する一端部３４ａを截頭円錐形に形成するとともに、吐出側接続部材６側に位置する他端部３４ｂを円錐形に形成してある。上記他端部３４ｂは、頂部３４ｃを６０°に形成して吐出側接続部材６のテーパ部２１内に位置し、テーパ部２１の傾斜内面２１ａと一定の間隔を以って対向するようにしてある。
【００２８】
また、このフリップフロップ現象発生用軸体８の軸部３０の外周面３１には、所定の規則性を以った多数のひし形凸部３２が形成してある。各ひし形凸部３２は、円柱部材を研削加工して上記外周面３１から外方に突出するように形成されている。
【００２９】
すなわち、各ひし形凸部３２（図４参照）は、円柱部材の長手方向に対して９０°の方向（円周方向）に一定間隔を以った複数のライン３６と、上記長手方向に対して６０°（または６２°）の角度を以った一定間隔毎のライン３７とを交差させ、ライン３６とライン３６の間をひとつ飛び毎に研削するとともに、斜めのライン３７とライン３７の間をひとつ飛び毎に研削し、上下（円周方向）、左右（軸部３０の長手方向）にひとつ飛び毎に、軸部３０の外周面３１から突出するように形成してある。
【００３０】
このようにして各ひし形凸部３２を形成することによって、多数のひし形凸部３２が、両端部３４ａ，３４ｂの間である軸部３０の外周面３１に所定の規則性を以って並んでいる。
【００３１】
このように筒本体２と、入口側接続部材４と、吐出側接続部材６と、螺旋羽根本体７と、フリップフロップ現象発生用軸体８とによって構成される流体吐出管構造体１（図１〜図３参照）は、筒本体２の一端部に吐出側接続部材６をねじ込んで取り付け、この筒本体２の中に他端からフリップフロップ現象発生用軸体８の円錐形の他端部３４ｂを挿入し、次に螺旋羽根本体７を挿入し、最後に入口側接続部材４を筒本体２の一端部にねじ込んで取り付ける。
【００３２】
このときフリップフロップ現象発生用軸体８の截頭円錐形の一端部の先端３３（図３参照）は、螺旋羽根本体７の片面（一端７ｂ）に当接する。螺旋羽根本体７は、フリップフロップ現象発生用軸体８と入口側接続部材４の段差部１４ａとで挟まれて筒本体２内に収納されることになる。
【００３３】
このようにして組み立てられた流体吐出管構造体１は、図７に示すように配管４１の端部のねじ切りした雄ねじを入口側接続部材４のナット部１２の雌ねじ１６（図３参照）にねじ込んで接続し、クーラント液等を供給する工作機械の刃物４０（例えばドリル）側に導かれるノズル４２の後端部のねじ切りした雄ねじを、吐出側接続部材６のナット部１８の雌ねじ２２（図３参照）にねじ込んで接続する。
【００３４】
工作機械の刃物４０側には、電動ポンプによってクーラント液等が供給される。この時、クーラント液等は、刃物４０の近傍に配したノズル４２の手前に設けた流体吐出管構造体１を通過することになる。
【００３５】
そこで、クーラント液等が流体吐出管構造体１を通過する際の流れについて説明すると、右回転または左回転する電動ポンプから配管４１（図７参照）を介して入口側接続部材４（図３参照）の貫通孔３から流入したクーラント液等は、螺旋羽根本体７の平坦な端７ａに当り、クーラント液の馴染性を利用して整流空間部２９で脈流が整えられる。
【００３６】
脈流の整ったクーラント液等は、螺旋羽根本体７の反時計回りに形成された各羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃの間を通過していく。この時、クーラント液等は、各羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって強烈な竜巻流となってフリップフロップ現象発生用軸体８の截頭円錐形の一端部３４ａに送り込まれ、この一端部３４ａと筒本体２の間の空間３８でクーラント液等の馴染性によって再び脈流は整えられる。そして、クーラント液等は軸部３０の外周面３１に形成された所定の規則性を以った多数のひし形凸部３２の間（複数の流路）に送り込まれる。
【００３７】
規則性を以った多数の各ひし形凸部３２の間（複数の流路）を通過するクーラント液等は、乱流となり無数の微小な渦を発生させるフリップフロップ現象（フリップフロップ現象とは、流体の流れる方向が周期的に交互に方向変換して流れる現象）を起こしながらフリップフロップ現象発生用軸体８の他端部３４ｂ側に流動していく。この円錐形の他端部３４ｂに流れ込んだクーラント液等は、吐出側接続部材６との隙間空間の広さによる上記フリップフロップ現象以上の竜巻流の発生によってフリップフロップ現象はかき消されるが、コアンダ効果（流体を壁面に沿って流した場合に、流体と壁面の間の圧力低下によって流体が壁面に吸い寄せられる現象）を増幅させて、からみ付き現象を誘発させ吐出側接続部材６の貫通孔５から吐出される。
【００３８】
流体吐出管構造体１から吐出されたクーラント液等は、刃物や加工物に供給されると、上記したコアンダ効果等によってへばり付きとともにからみ付き、まとわり付き現象が顕著にあらわれて、刃物や加工物の表面を被って付着性を増す。したがって、刃物の回転が高速になっても、ある程度飛散するが残りのクーラント液等は刃物や工作物にからみ付き、多量にからみ付いたクーラント液等によって冷却効果は、従来以上に高くなる。
【００３９】
このように本発明の流体吐出管構造体１を工作機械等のクーラント液の供給ラインに設けることによって、通常の刃物の回転は勿論のこと、通常の１０倍位の高速回転をしても刃物および工作物は殆ど発熱を検出できない。また、ノズル先端から１．５ｍ以内に本発明の流体吐出管構造体を設けることにより、効果的に冷却能力を発揮することができる。
【００４０】
なお、本発明の流体吐出管構造体は、マシニングセンター、ＮＣフライス盤、汎用フライス盤、ＮＣ旋盤、汎用旋盤、研磨機、スピンドルクーラントスルータイプの機械、専用機、トランスファーマシン、ラジアルボール盤、切断機、バンドソー、その他の切削・研削機械や、エンジンのクランクやプレスのクランクや線引きダイス等への潤滑油の供給ラインに設けて使用することができる。勿論、これら以外の装置や機械や各種流体の供給ラインに使用するも自由である。また、図８はフライス盤４３に本発明の流体吐出管構造体１を設けた簡略図であり、４４はクーラント液等の貯留タンク、４５はポンプ、４６は配管、４７はノズルである。また、図９は本発明に係る流体吐出管構造体１をフライス盤４８に設けた簡略図である。上記のフライス盤４３やフライス盤４８における流体吐出管構造体１の作用・効果は上記した例と同様であり説明を省略する。また、図示の例の各数値は最適な例示であって、例えばひし形凸部の両頂部の角度は、２８°に限らず他の角度に設計変更してもよく、また、上記軸部を平面視した場合に水平線に対しての角度も、７５°乃至７６°に限らず、７５°以下または７６°以上にしてもよい。螺旋羽根についても同様である。
【００４１】
【発明の効果】
このように本発明の流体吐出管構造体では、この流体吐出管構造体を介して工作機械の刃物や工作物にクーラント液を供給することにより、従来以上にクーラント液が刃物や工作物にまとわり付き、これらを効果的に冷却し、現状使用刃物の寿命を延長させて大幅なコストダウンを実現することができる。また、上記クーラント液を供給することにより、加工による摩擦熱が工作物内部に蓄積されにくく、加工物の歪の発生を抑制することができて、仕上げ加工までの連続加工作業を効率よく行うことができる。
【００４２】
また、フリップフロップ現象発生用軸体は、一端部を截頭円錐形に形成するとともに他端部を円錐形に形成し、この両端部の間である軸部の外周面に多数のひし形凸部を所定の規則性を以って形成した構成であるので、効果的にフリップフロップ現象を発生させるとともにコアンダ効果を高め、冷却性能の増したクーラント液等を供給することができる。
【００４３】
また、フリップフロップ現象発生用軸体の所定の規則性を以った多数の各ひし形凸部は、両頂部が２８°の鋭角を成すひし形であり、両頂部の傾きは上記軸部を平面視した場合に水平線に対して７５°乃至７６°を成し、かつ、上記軸部の外周面に上下左右に１個間隔に形成されているので、最適にフリップフロップ現象を発生させて微細な無数の渦を発生させることができる。
【００４４】
また、筒本体内に流れ込むクーラント液の脈流を整流空間部を設けることによって整えることができる。
【００４５】
また、フリップフロップ現象発生用軸体を通過したクーラント液等は、吐出側接続部材のテーパ状の内周壁によってコアンダ効果を増して、筒本体から外に吐出されて工作機械の刃物や工作物等に供給されたときに、外表面にまとわりついて一段と冷却効果や潤滑効果を高めることができる。
【００４６】
また、螺旋羽根本体は、平面視した場合に軸部の外周に水平線に対して７５°乃至７６°の角度で、厚さ２ｍｍ、深さ９ｍｍ、溝幅８ｍｍの螺旋羽根を有している構成としてあるので、筒体内に供給されたクーラント液等に対して効果的に竜巻流を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流体吐出管構造体の分解斜視図である。
【図２】本発明に係る流体吐出管構造体の斜視図である。
【図３】本発明に係る流体吐出管構造体の縦断面図である。
【図４】本発明に係るフリップフロップ現象発生用軸体の規則性を以った多数の各ひし形凸部を示す説明図である。
【図５】本発明に係るフリップフロップ現象発生用軸体の一ひし形凸部を示す説明図である。
【図６】本発明に係る螺旋羽根本体に形成される螺旋羽根の説明図である。
【図７】本発明に係る流体吐出管構造体の使用例を示す説明図である。
【図８】本発明に係る流体吐出管構造体をフライス盤に設けた簡略図である。
【図９】本発明に係る流体吐出管構造体を旋盤に設けた簡略図である。
【符号の説明】
１ 流体吐出管構造体
２ 筒本体
３ 貫通孔
４ 入口側接続部材
５ 貫通孔
６ 吐出側接続部材
７ 螺旋羽根本体
８ フリップフロップ現象発生用軸体
２１ａ 傾斜内面（内周壁）
２４ａ 螺旋羽根
２４ｂ 螺旋羽根
２４ｃ 螺旋羽根
２９ 整流空間部
３０ 軸部
３１ 外周面
３２ ひし形凸部
【発明の属する技術分野】
本発明は、切削機械や研削機械等の各種の工作機械の刃物と加工物との接触箇所にクーラント液（冷却水）や切削・研削油を供給したり、エンジンのクランクや、プレスのクランク、線引きダイス等に潤滑油を供給するのに使用する流体吐出管構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に金属材料等を所望の形状に加工する場合は、旋盤やボール盤やフライス盤等の工作機械により、所定位置に固定された工作物にバイトやドリル等の刃物を作用させて所望の形状に加工している。
【０００３】
この加工中は、例えば工作機械に備えたタンクに貯留されたクーラント液をポンプにより配管・ノズルを介して刃物や工作物に供給し、摩擦熱による刃先の硬さ低下や工作物の歪や刃先への工作物の溶着等を防止したり、切りくずを容易に除去できるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そして金属加工等の業界においては、より冷却性能の高いクーラント液等を上記の刃物や工作物に供給できて、刃物寿命を今まで以上に長くでき、刃物交換期間を長くしてランニングコストを大幅に低減できるとともに、摩擦熱による刃先や工作物への悪影響をさらに低減できるようにしたいと考えている。
【０００５】
本発明は、このような点に鑑みて開発されたものである。その目的とするところは、各種の工作機械で加工中の工作物と刃物に冷却効果の高いクーラント液や切削・研削油を供給できて刃物寿命を従来に比べ一段と向上させることができ、また各種装置や機器の所望部材に潤滑性能を向上させた潤滑液を供給できる流体吐出管構造体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は前記の目的を有効に達成するために、次のような構成にしてある。すなわち、請求項１記載の本発明の流体吐出管構造体は、筒本体と、この筒本体の一端部に設ける貫通孔を有する入口側接続部材と、筒本体の他端部に設ける貫通孔を有する吐出側接続部材と、外周に螺旋羽根を有して上記筒本体の入口側接続部材寄りに内蔵する螺旋羽根本体と、上記筒本体の吐出側接続部材寄りに内蔵するフリップフロップ現象発生用軸体とからなり、かつ、上記フリップフロップ現象発生用軸体は、一端部を截頭円錐形に形成するとともに他端部を円錐形に形成し、この両端部の間である軸部の外周面に多数のひし形凸部を所定の規則性を以って形成した構成である。
【０００７】
上記の構成により、クーラント液等は入口側接続部材側から筒本体内に供給すると、螺旋羽根本体を通過することによって強烈な竜巻流となり、さらにフリップフロップ現象発生用軸体を通過することによって乱流とともに無数の微小な渦を発生させ、吐出側接続部材の内壁面を伝って吐出される。この吐出されたクーラント液等を工作機械の刃物と工作物に供給することにより、上記の渦等が刃物や工作物の表面に絡み付いて今まで以上に冷却効果を高めることができる。そしてクーラント液が筒本体内のフリップフロップ現象発生用軸体を通過する際、截頭円錐形の一端部と筒本体との間の隙間空間によって一旦、脈流を整えることができ、この脈流の整ったクーラント液等を所定の規則性を以った多数のひし形凸部の間（複数の流路）を通過することによって、フリップフロップ現象を発生し、円錐形の他端部と筒本体との間の隙間空間を通過することにより、渦等の発生したクーラント液が内壁面を伝うコアンダ効果を増大させることができる。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
請求項２記載の本発明の流体吐出管構造体は、請求項１記載の流体吐出管構造体において、フリップフロップ現象発生用軸体の軸部の外周面に形成される所定の規則性を以った多数の各ひし形凸部は、両頂部が２８°の鋭角を成すひし形であり、両頂部の傾きは上記軸部を平面視した場合に水平線に対して７５°乃至７６°を成し、かつ、上記軸部の外周面に上下左右に１個間隔に形成されている構成である。
【００１１】
上記の構成により、最適にフリップフロップ現象を発生させて微小な無数の渦の含んだクーラント液等を効果的に得ることができる。
【００１２】
請求項３記載の本発明の流体吐出管構造体は、請求項１または２記載の流体吐出管構造体において、貫通孔を有する入口側接続部材は、筒本体の一端部に設けたときに、筒本体に内蔵した螺旋羽根本体の入口側接続部材寄りの位置に流体の流れを整える整流空間部を有している構成である。
【００１３】
上記の構成により、クーラント液等をポンプで供給した場合に、ポンプの回転方向により右旋回流または左旋回流となって筒本体内に流れ込むクーラント液の脈流を、整流空間部を設けることによって整えることができる。
【００１４】
請求項４記載の本発明の流体吐出管構造体は、請求項１，２または３記載の流体吐出管構造体において、貫通孔を有する吐出側接続部材は、フリップフロップ現象発生用軸体の一端部に通路を介して対応する内周壁が流体吐出側に径を漸次縮小したテーパ状に形成されている構成である。
【００１５】
上記の構成により、フリップフロップ現象発生用軸体を通過したクーラント液等は、吐出側接続部材のテーパ状の内周壁によってコアンダ効果を増して、より効果的に上記内周壁を伝って吐出し、工作機械の刃物や工作物等へのまとわりつきを一段と増大させることができる。
【００１６】
請求項５記載の本発明の流体吐出管構造体は、請求項１，２，３または４記載の流体吐出管構造体において、螺旋羽根本体は、平面視した場合に軸部の外周に水平線に対して７５°乃至７６°の角度で、厚さ２ｍｍ、深さ９ｍｍ、溝幅８ｍｍの螺旋羽根を有している構成である。
【００１７】
上記の構成により、筒体内に供給されたクーラント液等を効果的に強力な竜巻流を発生させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図７は本発明に係る流体吐出管構造体１に関する図であり、図１は本発明に係る流体吐出管構造体の分解斜視図、図２は本発明に係る流体吐出管構造体の斜視図、図３は本発明に係る流体吐出管構造体の縦断面図、図４は本発明に係るフリップフロップ現象発生用軸体の規則性を以った多数の各ひし形凸部を示す説明図、図５は本発明に係るフリップフロップ現象発生用軸体の一ひし形凸部を示す説明図、図６は本発明に係る螺旋羽根本体に形成される螺旋羽根の説明図、図７は本発明に係る流体吐出管構造体の使用例を示す説明図である。
【００１９】
図１〜図３に示すように上記流体吐出管構造体１は、筒本体２と、貫通孔３を有する入口側接続部材４と、貫通孔５を有する吐出側接続部材６と、螺旋羽根本体７と、フリップフロップ現象発生用軸体８とによって構成されている。
【００２０】
より具体的に説明すると、上記筒本体２（図１、図３参照）は、所定の径と長さに形成された真直な円筒の金属管であって、両端部の内周面に入口側接続部材４並びに吐出側接続部材６をねじ合わせて取り付けできる雌ねじ９、１０を形成したものである。
【００２１】
また、この貫通孔３を有する入口側接続部材４（図１、図３参照）は、略中央に形成したフランジ部１１と、このフランジ部１１の片側に形成した六角形状のナット部１２と、上記筒本体２の雌ねじ９にねじ合わせできる雄ねじ１３を有して上記フランジ部１１のもう一方の片側に形成した筒部１４とからなる。フランジ部１１の内側にはテーパ部１５が形成されている。ナット部１２側の貫通孔３ａの径は、筒部１４の貫通孔３ｂの径より小さく、上記テーパ部１５は、貫通孔３ａと貫通孔３ｂとの間に位置して貫通孔３ａ側から貫通孔３ｂ側に径を漸次拡大するように形成されている。
【００２２】
筒部１４の内周面には、テーパ部１５寄りの内径をその他の内径より僅かに小さく形成して段差部１４ａが形成されている。この筒部１４の端１４ｂから段差部１４ａまでの長さは、後述する螺旋羽根本体７の全長に等しく、螺旋羽根本体７を筒部１４内に収納した時に、螺旋羽根本体７の端７ａは段差部１４ａに当たって係止され、また、螺旋羽根本体７の端７ｂは筒部１４の端１４ｂと面一になる。そして螺旋羽根本体７を筒部１４内に収納した時には、螺旋羽根本体７の端７ａからテーパ部１５の小径端１５ａまでの間に、クーラント液等の脈流を整える整流空間部２９が形成される。また、上記ナット部１２は、内周面に雌ねじ１６を有し、他の配管をねじ込み接続できるようにしてある。
【００２３】
貫通孔５を有する吐出側接続部材６（図１、図３参照）は、一端寄りに形成したフランジ部１７と、このフランジ部１７の片側に形成した六角形状のナット部１８と、フランジ部１７のもう一方の片側に上記筒本体２の雌ねじ１０にねじ合わせできる雄ねじ１９を有する筒部２０とからなる。この筒部２０の内側には、テーパ部２１が形成されている。ナット部１８側の貫通孔５ａの径は筒部２０の貫通孔５ｂの径より小さい。テーパ部２１は、筒部２０の中間部から端まで径を漸次拡大した截頭円錐孔形状に形成してある。ナット部１８は、内周面に雌ねじ２２を有し、他の配管をねじ込み接続できるようにしてある。
【００２４】
螺旋羽根本体７（図１、図３参照）は、収納時に筒本体２の内周面に近接する位の外径からなる金属製の短い円柱部材を加工したものであって、横断面円形の軸部２３と、３枚の螺旋状の羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃとから成る。各羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、それぞれの端部２５ａ，２５ｂ，２５ｃ位置を軸部２３の円周方向に１２０度づつずらして位置させ、軸部２３の一端から他端まで外周面に所定間隔を以って反時計回りに螺旋状に形成してある。
【００２５】
この各羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃは、図６に示すように平面視した場合に軸部２３の外周面に図上の水平線２６に対して７５°乃至７６°の角度で上記したように螺旋状に形成されている。各羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃの間隔である溝幅は８ｍｍに、また、各羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃの厚さは２ｍｍに、さらに各羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃの外端２７から軸部２３の外周面２８までの深さは９ｍｍに形成してある。また各羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃの両端部２５ａ，２５ｂ，２５ｃは、刃状に鋭角に形成してある。
【００２６】
フリップフロップ現象発生用軸体８（図１、図３〜図５参照）は、収納時に筒本体２の内周面に近接する位の外径で、筒本体２の長さの約４／５の長さの金属製の円柱部材を加工したものであって、横断面円形の軸部３０の外周面３１に多数のひし形凸部３２を所定の規則性を以って形成してある。
【００２７】
すなわち、このフリップフロップ現象発生用軸体８は、筒本体２内に収納したときに螺旋羽根本体７側に位置する一端部３４ａを截頭円錐形に形成するとともに、吐出側接続部材６側に位置する他端部３４ｂを円錐形に形成してある。上記他端部３４ｂは、頂部３４ｃを６０°に形成して吐出側接続部材６のテーパ部２１内に位置し、テーパ部２１の傾斜内面２１ａと一定の間隔を以って対向するようにしてある。
【００２８】
また、このフリップフロップ現象発生用軸体８の軸部３０の外周面３１には、所定の規則性を以った多数のひし形凸部３２が形成してある。各ひし形凸部３２は、円柱部材を研削加工して上記外周面３１から外方に突出するように形成されている。
【００２９】
すなわち、各ひし形凸部３２（図４参照）は、円柱部材の長手方向に対して９０°の方向（円周方向）に一定間隔を以った複数のライン３６と、上記長手方向に対して６０°（または６２°）の角度を以った一定間隔毎のライン３７とを交差させ、ライン３６とライン３６の間をひとつ飛び毎に研削するとともに、斜めのライン３７とライン３７の間をひとつ飛び毎に研削し、上下（円周方向）、左右（軸部３０の長手方向）にひとつ飛び毎に、軸部３０の外周面３１から突出するように形成してある。
【００３０】
このようにして各ひし形凸部３２を形成することによって、多数のひし形凸部３２が、両端部３４ａ，３４ｂの間である軸部３０の外周面３１に所定の規則性を以って並んでいる。
【００３１】
このように筒本体２と、入口側接続部材４と、吐出側接続部材６と、螺旋羽根本体７と、フリップフロップ現象発生用軸体８とによって構成される流体吐出管構造体１（図１〜図３参照）は、筒本体２の一端部に吐出側接続部材６をねじ込んで取り付け、この筒本体２の中に他端からフリップフロップ現象発生用軸体８の円錐形の他端部３４ｂを挿入し、次に螺旋羽根本体７を挿入し、最後に入口側接続部材４を筒本体２の一端部にねじ込んで取り付ける。
【００３２】
このときフリップフロップ現象発生用軸体８の截頭円錐形の一端部の先端３３（図３参照）は、螺旋羽根本体７の片面（一端７ｂ）に当接する。螺旋羽根本体７は、フリップフロップ現象発生用軸体８と入口側接続部材４の段差部１４ａとで挟まれて筒本体２内に収納されることになる。
【００３３】
このようにして組み立てられた流体吐出管構造体１は、図７に示すように配管４１の端部のねじ切りした雄ねじを入口側接続部材４のナット部１２の雌ねじ１６（図３参照）にねじ込んで接続し、クーラント液等を供給する工作機械の刃物４０（例えばドリル）側に導かれるノズル４２の後端部のねじ切りした雄ねじを、吐出側接続部材６のナット部１８の雌ねじ２２（図３参照）にねじ込んで接続する。
【００３４】
工作機械の刃物４０側には、電動ポンプによってクーラント液等が供給される。この時、クーラント液等は、刃物４０の近傍に配したノズル４２の手前に設けた流体吐出管構造体１を通過することになる。
【００３５】
そこで、クーラント液等が流体吐出管構造体１を通過する際の流れについて説明すると、右回転または左回転する電動ポンプから配管４１（図７参照）を介して入口側接続部材４（図３参照）の貫通孔３から流入したクーラント液等は、螺旋羽根本体７の平坦な端７ａに当り、クーラント液の馴染性を利用して整流空間部２９で脈流が整えられる。
【００３６】
脈流の整ったクーラント液等は、螺旋羽根本体７の反時計回りに形成された各羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃの間を通過していく。この時、クーラント液等は、各羽根２４ａ、２４ｂ、２４ｃによって強烈な竜巻流となってフリップフロップ現象発生用軸体８の截頭円錐形の一端部３４ａに送り込まれ、この一端部３４ａと筒本体２の間の空間３８でクーラント液等の馴染性によって再び脈流は整えられる。そして、クーラント液等は軸部３０の外周面３１に形成された所定の規則性を以った多数のひし形凸部３２の間（複数の流路）に送り込まれる。
【００３７】
規則性を以った多数の各ひし形凸部３２の間（複数の流路）を通過するクーラント液等は、乱流となり無数の微小な渦を発生させるフリップフロップ現象（フリップフロップ現象とは、流体の流れる方向が周期的に交互に方向変換して流れる現象）を起こしながらフリップフロップ現象発生用軸体８の他端部３４ｂ側に流動していく。この円錐形の他端部３４ｂに流れ込んだクーラント液等は、吐出側接続部材６との隙間空間の広さによる上記フリップフロップ現象以上の竜巻流の発生によってフリップフロップ現象はかき消されるが、コアンダ効果（流体を壁面に沿って流した場合に、流体と壁面の間の圧力低下によって流体が壁面に吸い寄せられる現象）を増幅させて、からみ付き現象を誘発させ吐出側接続部材６の貫通孔５から吐出される。
【００３８】
流体吐出管構造体１から吐出されたクーラント液等は、刃物や加工物に供給されると、上記したコアンダ効果等によってへばり付きとともにからみ付き、まとわり付き現象が顕著にあらわれて、刃物や加工物の表面を被って付着性を増す。したがって、刃物の回転が高速になっても、ある程度飛散するが残りのクーラント液等は刃物や工作物にからみ付き、多量にからみ付いたクーラント液等によって冷却効果は、従来以上に高くなる。
【００３９】
このように本発明の流体吐出管構造体１を工作機械等のクーラント液の供給ラインに設けることによって、通常の刃物の回転は勿論のこと、通常の１０倍位の高速回転をしても刃物および工作物は殆ど発熱を検出できない。また、ノズル先端から１．５ｍ以内に本発明の流体吐出管構造体を設けることにより、効果的に冷却能力を発揮することができる。
【００４０】
なお、本発明の流体吐出管構造体は、マシニングセンター、ＮＣフライス盤、汎用フライス盤、ＮＣ旋盤、汎用旋盤、研磨機、スピンドルクーラントスルータイプの機械、専用機、トランスファーマシン、ラジアルボール盤、切断機、バンドソー、その他の切削・研削機械や、エンジンのクランクやプレスのクランクや線引きダイス等への潤滑油の供給ラインに設けて使用することができる。勿論、これら以外の装置や機械や各種流体の供給ラインに使用するも自由である。また、図８はフライス盤４３に本発明の流体吐出管構造体１を設けた簡略図であり、４４はクーラント液等の貯留タンク、４５はポンプ、４６は配管、４７はノズルである。また、図９は本発明に係る流体吐出管構造体１をフライス盤４８に設けた簡略図である。上記のフライス盤４３やフライス盤４８における流体吐出管構造体１の作用・効果は上記した例と同様であり説明を省略する。また、図示の例の各数値は最適な例示であって、例えばひし形凸部の両頂部の角度は、２８°に限らず他の角度に設計変更してもよく、また、上記軸部を平面視した場合に水平線に対しての角度も、７５°乃至７６°に限らず、７５°以下または７６°以上にしてもよい。螺旋羽根についても同様である。
【００４１】
【発明の効果】
このように本発明の流体吐出管構造体では、この流体吐出管構造体を介して工作機械の刃物や工作物にクーラント液を供給することにより、従来以上にクーラント液が刃物や工作物にまとわり付き、これらを効果的に冷却し、現状使用刃物の寿命を延長させて大幅なコストダウンを実現することができる。また、上記クーラント液を供給することにより、加工による摩擦熱が工作物内部に蓄積されにくく、加工物の歪の発生を抑制することができて、仕上げ加工までの連続加工作業を効率よく行うことができる。
【００４２】
また、フリップフロップ現象発生用軸体は、一端部を截頭円錐形に形成するとともに他端部を円錐形に形成し、この両端部の間である軸部の外周面に多数のひし形凸部を所定の規則性を以って形成した構成であるので、効果的にフリップフロップ現象を発生させるとともにコアンダ効果を高め、冷却性能の増したクーラント液等を供給することができる。
【００４３】
また、フリップフロップ現象発生用軸体の所定の規則性を以った多数の各ひし形凸部は、両頂部が２８°の鋭角を成すひし形であり、両頂部の傾きは上記軸部を平面視した場合に水平線に対して７５°乃至７６°を成し、かつ、上記軸部の外周面に上下左右に１個間隔に形成されているので、最適にフリップフロップ現象を発生させて微細な無数の渦を発生させることができる。
【００４４】
また、筒本体内に流れ込むクーラント液の脈流を整流空間部を設けることによって整えることができる。
【００４５】
また、フリップフロップ現象発生用軸体を通過したクーラント液等は、吐出側接続部材のテーパ状の内周壁によってコアンダ効果を増して、筒本体から外に吐出されて工作機械の刃物や工作物等に供給されたときに、外表面にまとわりついて一段と冷却効果や潤滑効果を高めることができる。
【００４６】
また、螺旋羽根本体は、平面視した場合に軸部の外周に水平線に対して７５°乃至７６°の角度で、厚さ２ｍｍ、深さ９ｍｍ、溝幅８ｍｍの螺旋羽根を有している構成としてあるので、筒体内に供給されたクーラント液等に対して効果的に竜巻流を発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流体吐出管構造体の分解斜視図である。
【図２】本発明に係る流体吐出管構造体の斜視図である。
【図３】本発明に係る流体吐出管構造体の縦断面図である。
【図４】本発明に係るフリップフロップ現象発生用軸体の規則性を以った多数の各ひし形凸部を示す説明図である。
【図５】本発明に係るフリップフロップ現象発生用軸体の一ひし形凸部を示す説明図である。
【図６】本発明に係る螺旋羽根本体に形成される螺旋羽根の説明図である。
【図７】本発明に係る流体吐出管構造体の使用例を示す説明図である。
【図８】本発明に係る流体吐出管構造体をフライス盤に設けた簡略図である。
【図９】本発明に係る流体吐出管構造体を旋盤に設けた簡略図である。
【符号の説明】
１ 流体吐出管構造体
２ 筒本体
３ 貫通孔
４ 入口側接続部材
５ 貫通孔
６ 吐出側接続部材
７ 螺旋羽根本体
８ フリップフロップ現象発生用軸体
２１ａ 傾斜内面（内周壁）
２４ａ 螺旋羽根
２４ｂ 螺旋羽根
２４ｃ 螺旋羽根
２９ 整流空間部
３０ 軸部
３１ 外周面
３２ ひし形凸部
Claims (5)
- 筒本体と、この筒本体の一端部に設ける貫通孔を有する入口側接続部材と、筒本体の他端部に設ける貫通孔を有する吐出側接続部材と、外周に螺旋羽根を有して上記筒本体の入口側接続部材寄りに内蔵する螺旋羽根本体と、上記筒本体の吐出側接続部材寄りに内蔵するフリップフロップ現象発生用軸体とからなり、かつ、上記フリップフロップ現象発生用軸体は、一端部を截頭円錐形に形成するとともに他端部を円錐形に形成し、この両端部の間である軸部の外周面に多数のひし形凸部を所定の規則性を以って形成したものであることを特徴とする流体吐出管構造体。
- フリップフロップ現象発生用軸体の軸部の外周面に形成される所定の規則性を以った多数の各ひし形凸部は、両頂部が２８°の鋭角を成すひし形であり、両頂部の傾きは上記軸部を平面視した場合に水平線に対して７５°乃至７６°を成し、かつ、上記軸部の外周面の上下左右方向に１個間隔毎に形成されていることを特徴とする請求項１記載の流体吐出管構造体。
- 貫通孔を有する入口側接続部材は、筒本体の一端部に設けたときに、筒本体に内蔵した螺旋羽根本体の入口側接続部材寄りの位置に流体の流れを整える整流空間部を有していることを特徴とする請求項１または２記載の流体吐出管構造体。
- 貫通孔を有する吐出側接続部材は、フリップフロップ現象発生用軸体の一端部に通路を介して対応する内周壁が流体吐出側に径を漸次縮小したテーパ状に形成されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の流体吐出管構造体。
- 螺旋羽根本体は、平面視した場合に軸部の外周に、水平線に対して７５°乃至７６°の角度で、厚さ２ｍｍ、深さ９ｍｍ、溝幅８ｍｍの螺旋羽根を有していることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の流体吐出管構造体。
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