JPH1028902A - 流体噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 作業者がノズルを直接持って作業を行なうこ
となく、かつ多方向に流体を噴射することのできる流体
噴射装置。 【解決手段】 流体を噴射する噴射ノズル３０と、噴射
ノズルを軸支したアーム６０と、噴射ノズルの噴射方向
を変化させる噴射変向手段と、噴射ノズルを前後方向に
移動させる前後進移動手段と、噴射ノズルを水平面内で
前後方向に垂直な方向に移動させる横方向移動手段と、
噴射ノズルを上下動させる昇降手段と、前記アームの長
手方向と平行な軸を中心として噴射ノズルを回転させる
旋回手段と、噴射ノズルに流体を送給する流体供給手段
７２とを具備する。作業者が噴射ノズルを持たずとも、
噴射ノズルを３次元的に自在に移動でき、噴射方向も自
在に制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は流体を噴射する流体
噴射装置に関するもので、特に、遠隔操作によって多方
向に流体を噴射することを可能としたものである。

【０００２】

【従来の技術】成形金型の清掃等は、その金型内面に流
体、例えば粒状のドライアイスを勢いよく吹き付けて行
なうことがある。このような清掃作業においては、図５
に示すような噴射ノズル１０を作業者が直接手に持って
金型に近づいて作業を行なっていた。図５に示す噴射ノ
ズル１０は、圧送された空気と粒状のドライアイスとを
混合して噴射する噴射ノズルであって、ノズル主管１２
と、これに第１送給管１４を接続する為の第１ロータリ
ージョイント１６と、ノズル主管１２に第２送給管１８
を接続する為の第２ロータリージョイント２０とを具備
して概略構成されている。ノズル主管１２は、広い内部
空間２５を有するエジェクタ２２と、細長い内部空間２
７を有する噴射管２４とが一体化してなり、それらの連
接部２３近傍においてエジェクタ２２から噴射管２４に
向けて内部空間２５が急激に狭小になっている。エジェ
クタ２２は屈曲した形状とされており、その端部に第１
ロータリージョイント１６が設けられている。この第１
ロータリージョイント１６には、空気を圧送するポンプ
と接続された第１送給管１４が接続される。また、噴射
管２４の長手方向と直線状に、エジェクタ２２には、端
部に第２ロータリージョイント２０が設けられた接合管
２６が設けられている。第２ロータリージョイント２０
には、粒状のドライアイスの貯蔵タンクと接続した第２
送給管１８が接続される。こうして、この噴射ノズル１
０は、噴射管２４と第２送給管１８は直線状に、第２送
給管１８と第１送給管１４は平行になるようになってお
り、第１送給管１４と第２送給管１８をコンパクトに纏
めることができるようになっている。接合管２６はエジ
ェクタ２２の内部空間２５を通り、縮径されたその先端
部２８がノズル主管１２の連接部２３に位置するように
エジェクタ２２に固定される。この際、接合管２６の先
端部２８の外径は連接部２３における内部空間２５の内
径よりも僅かに小径となるように設定しておき、先端部
２８の周面と連接部２３における内部空間２５の内壁面
との間に狭小な間隙を形成させる。

【０００３】このような噴射ノズル１０を使用するに
は、そのノズル主管１２に、第２送給管１８から粒状ド
ライアイスを送給しつつ、第１送給管１４から空気を圧
送する。すると、空気はエジェクタ２２の内部空間２５
を通り、接合管２６の先端部２８において狭小な間隙を
通過した後、噴射管２４の先端から噴射される。このと
き、第２送給管１８からの粒状ドライアイスは、接合管
２６内を通過し、接合管２６の先端部２８にて圧送され
ている空気と混合された後、噴射管２４の先端から勢い
よく噴射される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、清掃作業を
金型がまだ熱いうちに行なわなければならないときや、
また、流体を噴射することによって粉塵が吹き飛ぶこと
から、作業者がノズルを持って金型に近づいて作業を行
なうと、作業者が火傷したり、また、粉塵を作業者が吸
い込んだり若しくは粉塵が作業者に付着するおそれがあ
り、このような作業は、作業環境等の面で望ましいこと
ではなかった。また、清掃する上型と下型とを大きく離
間させることができないとき等においては、上述したよ
うな手作業によるものであると、手を差し伸すことに限
界がある上、死角が生じることもあって、ムラのない均
一かつ十分な清掃を行なうことは容易ではなかった。ま
た、噴射ノズルの噴射方向を変えようとすると、その動
きに応じて、第１送給管１４や第２送給管１８等も大き
く振れ、それらが周囲にある機器に接触することがあ
る。そこで、作業者はそのような不具合を回避する為、
噴射ノズルばかりでなく、第１送給管や第２送給管に対
しても注意を注ぎ、かつそれらの移動領域を広く確保し
なければならず、作業効率を低下せしめてしまうことが
ある。

【０００５】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、作業者がノズルを直接持って作業を行なうこ
となく、かつ多方向に流体を噴射することのできる流体
噴射装置を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の流体噴射装置
は、流体を噴射する噴射ノズルと、該噴射ノズルを軸支
したアームと、噴射ノズルの噴射方向を変化させる噴射
変向手段と、噴射ノズルを前後方向に移動させる前後進
移動手段と、噴射ノズルを水平面内で前後方向に垂直な
方向に移動させる横方向移動手段と、噴射ノズルを上下
動させる昇降手段と、前記アームの長手方向と平行な軸
を中心として噴射ノズルを回転させる旋回手段と、噴射
ノズルに流体を送給する流体供給手段とを具備してなる
ことを特徴とするものである。

【０００７】尚、本発明において流体とは、ノズルから
噴射することのできる流動性材料のことをいい、気体ま
たは液体に限られるものではなく、粒状物などの微細な
ものであれば固体も含むものとする。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の流体噴射装置であると、
遠隔操作によって、流体を噴射する噴射ノズルを前進ま
たは後進、両左右方向、上下動できると共に、噴射ノズ
ルの噴射方向を自在に制御することができるので、作業
者が直に噴射ノズルを持たずとも、また作業範囲が狭い
場合であっても、安全かつ全方位に向けて流体を噴射す
ることができる。以下に、図面を参照して本発明の流体
噴射装置を説明する。図１，２に例示する本発明の流体
噴射装置５０においては、流体を噴射する噴射ノズル３
０と、その噴射ノズルが先端に取り付けられた円柱状の
アーム６０と、噴射ノズルの噴射方向を変化させる噴射
変向手段と、噴射ノズルを前後方向に移動させる前後進
移動手段と、噴射ノズルを前後方向に垂直な水平方向に
移動させる横方向移動手段と、噴射ノズルを上下動させ
る昇降手段と、アーム６０の長手方向に沿った軸を中心
として噴射ノズルを回転させる旋回手段と、噴射ノズル
に流体を送給する流体供給手段とを具備している。これ
らはユニット化されて、キャスター５１の設けられた基
台５２上に纏められて配置される。

【０００９】まず、前後進移動手段として、基台５２上
に水平面内で前後方向、即ち、アーム６０の長手方向に
沿って配置された２本の平行なレール５３，５３と、そ
のレール５３上を移動する前後進移動台５４と、その前
後進移動台５４を駆動する前後進駆動装置（図示略）と
が設けられている。前後進駆動装置は、サーボモータ等
からなり、前後進移動台５４に付設され、レール５３，
５３上を滑動する前後進移動台５４を前進または後退さ
せ、前後進移動台５４の上方に配備されたアーム６０の
先端に取り付けられている噴射ノズル３０を前後方向に
移動させる。そして、横方向移動手段として、前後進移
動台５４上にレール５３に垂直に配置された２本の平行
なレール５５，５５と、そのレール５５上を移動する横
方向移動台５６と、その横方向移動台５６を駆動する横
方向駆動装置５７とが設けられている。図示例の横方向
駆動装置５７は、横方向移動台５６に設けられたスライ
ダ（図示略）が係合したボール螺子５９と、サーボモー
タ６１と、サーボモータ６１の駆動力をボール螺子５９
に伝達するベルト６５とから概略構成され、サーボモー
タ６１の駆動力によってボール螺子５９が回転し、横方
向移動台５６が左右方向、即ち、前後方向に垂直な水平
方向に自在に移動するようになっており、横方向移動台
５６の上方に配備されたアーム６０の先端に取り付けら
れている噴射ノズル３０が横方向に移動する。

【００１０】さらに、昇降手段として、横方向移動台５
６上に立設した鉛直レール６６，６６と、鉛直レール６
６に沿って上下動し、水平方向に延出したアーム６０を
回転自在に支持する昇降体５８と、昇降体５８を上下動
させる昇降駆動装置６７とが設けられている。図示例の
昇降駆動装置６７は、昇降体５８に設けられたスライダ
（図示略）が係合したボール螺子６８と、サーボモータ
６９とで概略構成され、サーボモータ６９の駆動力によ
ってボール螺子６８が回転し、昇降体５８が上下方向に
自在に移動するようになっており、昇降体５８が支持す
るアーム６０の先端に取り付けられている噴射ノズル３
０が上下動する。したがって、この流体噴射装置５０で
あると、前後進移動台５４、横方向移動台５６、昇降体
５８等により、アーム６０ないしその先端に取り付けら
れている噴射ノズル３０が３次元的に移動可能とされて
いる。アーム６０の先端には、噴射ノズル３０が回転自
在に軸支されており、アーム６０の他端には、アーム６
０を回転させる旋回手段６４が設けられている。図示例
の旋回手段６４は、ギヤードモータ７０と、そのギヤー
ドモータ７０の駆動力をアーム６０に伝達するベルト７
１を有して概略構成され、アーム６０が回転することに
より、アーム６０の先端に取り付けられた噴射ノズル３
０がアーム６０を軸として旋回動作するようになってい
る。

【００１１】噴射ノズル３０としては、図３に示すよう
な、エジェクタ３２と、エジェクタ３２の両側方に設け
られたロータリージョンイト３４，３６と、エジェクタ
３２の先端に設けられた噴射管３８とを具備したものが
適用され得る。エジェクタ３２の内部には前端が開放さ
れた内部空間４４が形成され、その内部空間４４はエジ
ェクタ３２の前方に接続された噴射管３８の内部通路４
５と連続する。また、エジェクタ３２においては、エジ
ェクタ３２の側方に突出するように第１接合管４０と第
２接合管４２とが設けられており、これらは同一軸上に
形成されている。この例では、第１接合管４０及び第２
接合管４２は噴射管３８の長手方向に対して垂直に突出
しており、エジェクタ３２を中心に、第１接合管４０及
び第２接合管４２と噴射管３８とでＴ字状に形成され
る。第１接合管４０はエジェクタ３２の内部に形成され
た内部空間４４に連通している。第２接合管４２は内部
空間４４内を屈曲し、その縮径化された先端部４３は前
方を向いている。この第２接合管４２の先端部４３にお
いて内部空間４４は急激に縮径化し、第２接合管４２の
先端部において、第２接合管４２の先端部４３の外径
は、内部空間４４の内径よりも僅かに小さく、それらの
間に狭小な間隙４６が形成される。

【００１２】第１接合管４０の端部にはロータリージョ
ンイト３４が設けられ、そのロータリージョンイト３４
には第１送給管１５が接続され、同様に、第２接合管４
２の端部にはロータリージョンイト３６が設けられ、そ
のロータリージョンイト３６には第２送給管１９が接続
される。したがって、第１送給管１５と第２送給管１９
は同一軸上でエジェクタ３２に接続される。第１送給管
１５及び第２送給管１９は可撓性を有する樹脂製パイ
プ、剛性を有する金属製パイプ等、特に限定されるもの
ではない。尚、第１送給管１５及び第２送給管１９はそ
れぞれ各ロータリージョンイト３４，３６よりも外方か
つ近傍の位置に屈曲部１７，２１を形成し後方に向かう
ようにされていることが好ましい。ロータリージョンイ
ト３４は第１接合管４０と第１送給管１５とを、ロータ
リージョンイト３６は第２接合管４２と第２送給管１９
とを相対的に回転自在に接続する管継手である。噴射管
３８は、エジェクタ３２によって混合された流体を目標
に向けて噴射させるためのもので、その長さは用途に応
じて適宜設定され、または複数の噴射管を連接して延長
させることができる。また、噴射管３８は、エジェクタ
３２と必ずしも別体である必要はなく、エジェクタと一
体化されたものであっても良い。

【００１３】このような噴射ノズル３０であると、例え
ば、空気と粒状のドライアイスとを混合して噴射するに
は、エジェクタ３２に対し、第１送給管１５から空気を
圧送し、第２送給管１９からドライアイスを送給するこ
とで、空気が第２接合管４２の先端部４３の周部の狭小
な間隙４６を通過すると共に第２接合管４２内からドラ
イアイスを吸引し、空気とドライアイスとが混合した状
態で噴射管３８内の内部通路４５を通り、その先端から
噴射される。この噴射ノズル３０は第１ロータリージョ
ンイト３４と第２ロータリージョンイト３６においてア
ーム６０に固定され、エジェクタ３２は第１ロータリー
ジョンイト３４の回転軸と第２ロータリージョンイト３
６の回転軸を結ぶ軸（以下、取付軸と称する）を中心に
回転自在にアーム６０に軸支される。

【００１４】また、アーム６０の先端部近傍には噴射変
向手段として、ノズル駆動装置６２が設けられており、
ノズル駆動装置６２のピストン６３と、噴射ノズル３０
の後部に取り付けられたコネクティングロッド３１と
が、ピストン６３の伸縮に応じて噴射ノズル３０が取付
軸を中心にその向きが変るように連結され、ピストン６
３が伸びたときに噴射ノズル３０は後方に向き、ピスト
ン６３が縮んだときに噴射ノズル３０は前方に向くよう
に、所謂、首振り動作が可能とされている。この噴射ノ
ズル３０では、複数の送給管がそれぞれロータリージョ
イントを介してエジェクタに接続しており、しかも各送
給管は同一軸上であって対向するように接続され、その
取付軸を中心にノズルを回転可能に支持されていること
から、いずれの送給管をも動かすことなく、噴射ノズル
のみが独立して動くことができ、噴射ノズルの噴射方向
を変えることができる。したがって、噴射ノズル３０
は、首振り動作および旋回動作が可能になっていること
から、これらの動作を同時に行なうことより３次元的に
複合的な動作が可能となっている。

【００１５】また、流体噴射装置５０には、噴出させる
流体を貯蔵するタンク及びその流体を噴射ノズル３０に
圧送するポンプを内蔵した流体供給手段７２が設けられ
ており、第１送給管１５及び第２送給管１９は、それぞ
れ流体供給手段７２と接続されている。さらに、これら
の噴射ノズル３０、噴射変向手段、前後進移動手段、横
方向移動手段、昇降手段、旋回手段、流体供給手段等を
制御する制御装置７４が設けられている。制御装置７４
はコンピュータと操作パネルを具備したもので、制御装
置７４を操作することで、噴射ノズル３０の配置、噴射
方向の調整、噴射の開始・停止、噴射の流量等を制御す
ることができる。また、制御装置７４に予め所定のプロ
グラムを入力しておくことにより、これらの噴射作業の
自動化をより高めることができる。

【００１６】この流体噴射装置５０の使用方法を空気と
ドライアイス（例えば、円柱状（直径：３mm、長さ：５
mm））の混合流体を吹き付けてタイヤの成形金型を洗浄
する場合を例に説明する。まず、この流体噴射装置５０
を上型と下型とを離間させた金型が前方の近傍に位置す
るように設置する。そして、制御装置７４を操作し、噴
射ノズル３０が金型の中心に位置できるように、横方向
移動手段の横方向移動台５６の位置を調整し、アーム６
０が金型の上型と下型の間に挿入できるように、昇降手
段の昇降体５８の高さを調整する。そして、前後進移動
手段の前後進移動台５４を前進させて噴射ノズル３０を
金型の中心に位置するように上型と下型の間に挿入す
る。こうして、噴射ノズル３０が金型の中心の位置した
ところで、制御装置７４にその位置を中心座標として入
力する。また、金型の大きさ、形状を座標入力してお
く。

【００１７】そして、流体供給手段７２内の圧空ポンプ
を作動（例えば、圧力：０．７ＭＰａ）させて空気を第
１送給管１５を経由させて噴射ノズル３０に供給させつ
つ、流体供給手段７２内の粒状ドライアイス貯蔵タンク
からドライアイスを第２送給管１９を経由させて噴射ノ
ズル３０に供給し、これらを混合流体として、噴射ノズ
ル３０の先端から金型に対して勢いよく噴射させる。同
時に、前後進移動手段及び横方向移動手段により噴射ノ
ズル３０の位置を移動させつつ、かつ、噴射ノズル３０
の首振り動作及び旋回動作を行い、下型に対し、全面に
均一に混合流体を吹き付ける。下型の清掃が終了した
ら、噴射ノズル３０を一旦、中心座標に戻し、噴射ノズ
ルを１８０゜旋回させて上向きとし、下型と同様に、上
型に対し、全面に均一に混合流体を吹き付けて清掃を行
なう。こうして、下型及び上型の清掃が終了したら、前
後進移動台５４を後退させて、噴射ノズル３０を金型間
から抜き出して作業を終了させる。

【００１８】したがって、この流体噴射装置５０である
と、作業者が噴射ノズル３０を手に持つことなく、ま
た、清掃する金型等に近づくことなく遠隔操作により、
流体の噴射を行なうことができ、安全に作業を行なうこ
とができる。また、この流体噴射装置５０に取り付けら
れた噴射ノズル３０は、アーム６０を移動させることに
より、噴射ノズル３０を適当な箇所に配置させることが
でき、そして、その位置において、噴射ノズル３０を首
振り動作及び旋回動作させることにより、狭い作業空間
においてもあらゆる方向に向けて流体を噴射させること
ができ、死角が生じない。しかも、この噴射ノズル３０
であると、その噴射方向を動かしても、噴射ノズル３０
に接続されている第１送給管及び第２送給管が動くこと
がないので、これらが噴射ノズル３０に噴射方向の動き
の妨げとなることがなく、制約がない。したがって、作
業範囲が狭くとも、ムラなく噴射作業を行なうことがで
きる。

【００１９】尚、旋回動作させたときに、第１送給管１
５の屈曲部１７または第２送給管１９の屈曲部２１と旋
回中心の距離は、エジェクタ３２の旋回中心と噴射管３
８の先端との距離よりも短くなるように設定しておくこ
とが好ましい。図４に示すように、噴射ノズル３０を旋
回させたときに、屈曲部１７若しくは屈曲部２１の旋回
半径ｒ2が、噴射管３８の旋回半径ｒ1よりも短くなり、
第１送給管または第２送給管が、旋回動作の制約の原因
となることがなくなり、旋回の自由度がより向上するか
らである。

【００２０】尚、上記説明においては、噴出させる流体
として空気とドライアイスとを用いて説明したが、これ
ら以外のものに適用できることはいうまでもない。ま
た、流体は、２種のものに限られるものではなく、ノズ
ルの噴射方向の自由度に制約が生じないようであれば、
３種以上の流体を混合するようにしてもかまわない。ま
た、本発明は金型の洗浄以外の用途に対しても適用でき
ることは勿論のことである。

【００２１】

【発明の効果】本発明の流体噴射装置であると、作業者
が噴射ノズルを持つことなく、噴射ノズルを３次元的に
自在に移動させることができ、しかも、噴射方向も自在
に制御することができることから、作業環境が改善さ
れ、かつ均一かつ十分な流体の噴射をすることができ、
しかも、作業効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の流体噴射装置の一実施形態例を示す
平面図である。

【図２】 同流体噴射装置を示す側面図である。

【図３】 噴射ノズルの一実施形態例を示す平面図であ
る。

【図４】 噴射ノズルの動きを示す正面図である。

【図５】 従来例の混合噴射ノズルの平面図である。

【符号の説明】

１４・・・第１送給管 １５・・・第１
送給管 １６・・・第１ロータリージョンイト １８・・・第２
送給管 １９・・・第２送給管 ２０・・・第２
ロータリージョンイト ２２・・・エジェクタ ２４・・・噴射
管 ３０・・・噴射ノズル ３２・・・エジ
ェクタ ３４・・・ロータリージョンイト ３６・・・ロー
タリージョンイト ３８・・・噴射管 ５０・・・流体
噴射装置 ５４・・・前後進移動台 ５６・・・横方
向移動台 ５８・・・昇降体 ６０・・・アー
ム ６２・・・ノズル駆動装置 ７２・・・流体
供給手段 ７４・・・制御装置

フロントページの続き (72)発明者 向畑 実盛 広島県福山市鋼管町１番地 福山共同機工 株式会社内 (72)発明者 滝澤 多三郎 広島県福山市鋼管町１番地 福山共同機工 株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体を噴射する噴射ノズルと、該噴射ノ
   ズルを軸支したアームと、噴射ノズルの噴射方向を変化
   させる噴射変向手段と、噴射ノズルを前後方向に移動さ
   せる前後進移動手段と、噴射ノズルを水平面内で前後方
   向に垂直な方向に移動させる横方向移動手段と、噴射ノ
   ズルを上下動させる昇降手段と、前記アームの長手方向
   と平行な軸を中心として噴射ノズルを回転させる旋回手
   段と、噴射ノズルに流体を送給する流体供給手段とを具
   備してなることを特徴とする流体噴射装置。