TW201927477A - 噴嘴、噴嘴模組、具備噴嘴的機床及具備噴嘴模組的機床 - Google Patents

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Abstract

本發明是提供:能夠在包括工具與被加工物的抵接部位在內的預定區域中,對於所瞄準的位置和方向集中地噴射出流體,例如集中地噴射出冷卻劑的噴嘴。這種噴嘴具有用於被供給流體的流入口、用於排出流體的排出口、以及用來連繫流入口和排出口的內部空間。在噴嘴中,係將具有預定截面形狀的板狀構件配置在內部空間來形成流體的流路。

Description

噴嘴、噴嘴模組、具備噴嘴的機床及具備噴嘴模組的機床
本發明是關於用來供給流體的噴嘴、噴嘴模組,還有關於具有噴嘴或噴嘴模組的機床。具體而言,本發明是關於用來噴射出水、油之類的冷卻劑(冷卻介質)的噴嘴。本發明的噴嘴可應用於磨床、鑽床、切削裝置、加工中心之類的各種機床。
以往,在利用磨床或鑽床之類的機床將例如由金屬所構成的被加工物加工成所需形狀時,藉由對於包括被加工物與刀具的抵接部位在內的預定的範圍供給冷卻劑來將加工中所產生的熱量予以冷卻,或者來將被加工物的切屑(也稱碎屑(chip))從加工部位予以除掉。在被加工物與刀具的抵接部位因為較高的壓力和摩擦阻力而產生的切削熱將會導致刀尖發生磨損或強度下降,從而導致刀具之類的工具的壽命縮短。另外,若不充分將被加工物的切屑予以除掉,則其有時會在加工過程中附著在刀尖上,因而導致加工精度下降。
冷卻劑係可發揮使工具與被加工物之間的摩擦阻力減小,以去除切削熱,同時也具有去除來自被加工物表面的切屑的清洗作用。因此,在機床中,對於工具與被加工物的抵接部位及其周邊準確且高效率地噴射冷卻劑的作法很重要。
日本實開昭60-175981號公報,揭示出了用於供給冷卻劑等的導管和其前端所連接的噴嘴。導管係連結了複數對之由可形成球面對偶關係的母構件與公構件所組成的成對單元而具有所需長度。另外,噴嘴是在流入口這一側具有球面對偶形狀的母構件,而在其排出口這一側則是連接著截頭呈圓錐形狀的構件、或者其整體上的厚度尺寸是朝向排出口這一側逐漸減小且寬度尺寸卻逐漸增大的形狀的構件。
將這種導管及噴嘴作為機床的冷卻劑供給機構使用時,從噴嘴前端噴出的冷卻劑的方向精度不太穩定,或者在很多時候係無法對於加工部位集中供給冷卻劑,因而冷卻效率不佳。 [先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1:日本實開昭60-175981號公報
[發明所欲解決的技術課題]
如上所述,習知技術,在對於適當的位置或方向排出(吐出)或噴射出冷卻劑的這一方面的功能還不夠充分。而且,還存在著以下的問題,亦即,在改變機床的種類、車刀之類的工具的形狀、大小或者被加工物的形狀、大小等時,難以對於包括工具與被加工物的抵接部位在內的預定區域準確且高效率地排出冷卻劑。
本發明是有鑒於這種情況而研發完成的。本發明之目的在於提供一種噴嘴,係能夠用於改善被從排出口排出或噴出的流體的直進性,以使得流體、例如冷卻劑可以集中在所瞄準的位置或方向上。 [用來解決課題的技術方案]
本發明為了解決上述技術課題而設計出以下所述的構造。亦即,一種噴嘴,其具有:用於被供給流體的流入口、用於排出流體的排出口、以及用於連繫流入口和排出口的內部空間。噴嘴是製作成:藉由將具有預定截面形狀的板狀構件配置在內部空間中來形成流體的流路。   另外,本發明還提供一種噴嘴模組,其具有:用於被供給流體的中空的本體部、連接於本體部且用於將流體向外部排出的流體排出部。在流體排出部中,形成一個或多個噴嘴。該一至多個噴嘴,其具有:用於被供給流體的流入口、和用於排出流體的排出口、以及用於連繫流入口和排出口的內部空間。噴嘴是製作成:藉由將具有預定截面形狀的板狀構件配置在內部空間中來形成流體的流路。 [發明之效果]
根據本發明的實施方式,由於是將具有預定截面形狀的板狀構件配置在噴嘴的內部空間來形成流體的流路,因而流體的直進性會增強,能夠從排出口朝向所瞄準的位置和角度排出流體,例如排出冷卻劑(冷卻介質)或者加工液。因此,能夠對於目標物準確且高效地排出冷卻劑等流體。此時,能夠防止朝向所瞄準的位置以外的位置擴散(分散或者亂流)。亦即,該板狀構件用於使噴嘴的內部空間中的流體的流動成為層流或者平整流。另外,根據本發明的實施方式,配置有具有平行於流體流向的多條折痕的板狀構件,板狀構件利用自身的彈性力而壓接固定於噴嘴的內部空間的壁面上,因此板狀構件能夠很簡單地進行配置和組裝。
並且,根據本發明的幾種實施方式,係利用板狀構件來形成內側流路和外側流路,因為阻礙流體的流動的僅是板狀構件本身的厚度而已,所以整體的流量幾乎沒有損失,其中,內側流路由板狀構件包圍而成的,而外側流路則是形成在板狀構件的外側與內部空間的壁面之間。另外,從內側流路也能夠在確保住流體流量的情況下朝向所瞄準的位置和角度噴出流體。由於來自外側流路的排出流體也有直進性,所以應用在機床情況下,能夠對被加工構件(工件)的冷卻具有貢獻,而且還有助於去除油泥(加工時產生的切屑)或者碎屑。   並且,根據本發明的實施方式,係在形成有一個或多個噴嘴的噴嘴模組中,由於是將具有預定截面形狀的板狀構件配置在一個或多個噴嘴的內部空間中來形成流體的流路,所以流體的直進性會增加,能夠從排出口朝向所瞄準的位置和角度準確且高效地排出流體,例如排出冷卻劑(冷卻介質)或者加工液。另外,由於板狀構件利用其本身的彈性力壓接固定在噴嘴的內部空間的壁面上,所以板狀構件能夠很簡單地進行配置。
本說明書中,主要是說明將本發明的噴嘴或噴嘴模組應用於磨床、加工中心之類的機床的實施方式,但本發明的應用領域並不限定於此。本發明的噴嘴或者噴嘴模組也能夠應用於:用來供給流體的許多種應用(application)。
茲佐以附圖詳細說明本發明的實施方式如下。
第1圖是顯示具有本發明的幾種實施方式的噴嘴的機床之一例。本例的機床是平面磨床。平面磨床100包括磨削刀(磨石)2、保護罩4、高度調整部6、冷卻劑管8、冷卻介質管9、以及噴嘴10。雖然省略了圖示,但平面磨床100具有使被加工物W1在平面上移動的工作臺、使被加工物W1或者磨削刀2上下移動的立柱等。
磨削刀2是利用省略了圖示的驅動源在第1圖的平面上被順時針地旋轉驅動,利用磨削部位G處的磨削刀2的外周面與被加工物W1之間的摩擦,來磨削被加工物W1的表面。保護罩4是藉由包圍高速旋轉的磨削刀2的周圍以防止在磨削中被加工物W1的切屑飛濺,來保護磨床周圍的作業者。
高度調整部6設於保護罩4,用於將可上下移動的冷卻劑管8固定在所需高度。藉此,能夠使得與冷卻劑管8連接的噴嘴10位於相對於磨削刀2及被加工物W1之合適的高度。冷卻劑管8在其一端部是藉由冷卻介質管9而結合著噴嘴10,在另一端部則是連接於儲存冷卻劑(例如水、油)的罐子(省略了圖示)。能夠藉由操作高度調節部6,調整冷卻介質管的角度等,並將其固定在最合適的位置和方向,而能夠從噴嘴10對於磨削部位G噴出冷卻劑。
(第1實施方式)   第2圖是顯示本發明的第1實施方式的噴嘴10與冷卻介質管9的連接狀態。冷卻介質管9是連結了複數對之由可形成球面對偶關係的母構件與公構件所組成的成對單元而具有所需長度。其材料是樹脂(塑膠)。另外,也能夠藉由該連接構造來適當地調節連接角度,來決定出噴嘴10的方向。噴嘴10也可以將樹脂(塑膠)作為其材料,但並不限定於此。
第3圖是噴嘴10的放大圖,第4圖是顯示正在對於噴嘴10插入板狀構件11的狀態,第5圖是顯示板狀構件11的固定狀態的剖視圖。由這些圖可明確獲悉,噴嘴10是連接於冷卻介質管9,具有供冷卻劑(流體)流入的流入口10-a、用於排出冷卻劑的排出口10-b、以及壁面10-c,其中,該壁面10-c是用來形成連繫流入口10-a和排出口10-b的內部空間。流入口10-a係呈球面形狀且連接於雄構件,該雄構件是位於冷卻介質管9的端部。壁面10-c係呈圓筒狀,具有相同大小的截面之板狀構件11是從流入口10-a或者排出口10-b插入之後受到固定。另外,如果將壁面10-c製作成錐形,使之成為從流入口朝向排出口逐漸變小的截頭圓錐形的情況下,所插入的板狀構件11亦可與其相應地製作成:具有從流入口朝向排出口逐漸變小的截面。前者的板狀構件11係如第6圖(A)所示的形狀,後者的板狀構件11係如第6圖(B)所示的形狀。
第3圖至第6圖的板狀構件11的截面係呈4片花瓣形的形狀,為了形成該形狀而設置了3條折痕11-t和1條縫隙11-s。該板狀構件11例如是將不鏽鋼等的金屬薄型平板切斷成預定的大小後,再彎折成4片花瓣形而形成的。當然,也可以先進行彎折,再進行切斷。利用該3條折痕11-t及縫隙11-s,能夠使其具有彈性力。噴嘴10的壁面10-c的內徑與板狀構件11的外徑相同,或者將板狀構件11的外徑做成稍微大一點,並利用縫隙的壓縮量來使之變成與壁面10-c的內徑相同,利用該縫隙壓縮量的反作用力來產生彈性力,從而可壓接固定在構成內部空間的壁面10-c上。是以,板狀構件11可利用其本身的彈性力而壓接固定在噴嘴10的內部空間的壁面10-c上,因此其配置、組裝很簡單即可完成。
將這種4片花瓣形的板狀構件11插入固定在噴嘴10中時,係可形成由板狀構件11所包圍而成的內側流路12-c和外側流路12-d1~12-d4,其中,該外側流路12-d1~12-d4形成於板狀構件11的外側與內部空間的壁面10-c之間。板狀構件11是較薄的板狀物,因此會阻礙原本的流體流動的僅是板厚部分而已,在整體的流量上幾乎沒有損失。並且,內部空間的流體流動受到4片花瓣形的板狀構件的引導,能夠防止其變成亂流,而使之變成層流或者平整流。亦即,多條折痕11-t和縫隙11-s係與流體的流動保持平行,包括折痕11-t之間和折痕11-t與縫隙11-s之間的曲面在內,都可成為流體流動時的引導部,可用於加強其直進性。因此,能夠從內側流路12-c中朝向所瞄準的位置或者角度噴出流體。此時,能夠防止朝向所瞄準的位置以外擴散(分散或者亂流)。另外,由於流體也會從外側流路12-d1~12-d4排出而且其也具有直進性,故在機床上應用該噴嘴10時,還可有助於被加工物(工件)W1的冷卻或油泥(sludge)或切屑的去除。
另外,上述實施方式中,係在板狀構件11形成縫隙11-s,利用來自縫隙的壓縮量的反作用力所產生的彈性力,在噴嘴內部空間的壁面10-c上壓接固定板狀構件11,但並不一定需要縫隙11-s。藉由針對板狀構件11的外徑和壁面10-c的內徑的調整,也能夠將板狀構件11壓接固定於壁面10-c上。將板狀構件11固定在內部空間的方法也可以採用不是壓接的方法,而是採用黏著等之不同的方法。這個在第1實施方式以外的其他實施方式中也是同樣的。藉由將板狀構件11插入內部空間而形成的4片花瓣形的形狀,也能夠藉由設定3條折痕11-t和1條縫隙11-s各自的間隔而適當地改變。藉此,可改變流過內側流路12-c和外側流路12-d~12-d4的流體的流量。另外,雖然將板狀構件11的截面製成了4片花瓣形,但花瓣的片數只要是2以上即可,例如後述的第11圖(A)中所示的8片花瓣的例子。並且,花瓣的膨脹形式也可以適當地變更成如第11圖(E)或第11圖(I)所示的形式等。能夠藉由這些因素來決定流過內側流路12-c和外側流路12-d1~12-d4的流體的流量的比率。一般而言,若增加花瓣的片數,則流過內側流路12-c的流體的流量會增加,若將每個花瓣的膨脹形成得較平緩(亦即,若形成為如第11圖(I)所示的形狀,與第11圖(E)相較,就比較平緩),則同樣地,流過內側流路12-c的流體的流量也會增加。
(第2實施方式)   第7圖~第10圖是顯示第2實施方式的噴嘴。與第1實施方式同樣的部位都標記成同一元件符號,並省略其說明。第7圖是噴嘴10的放大圖,第8圖是顯示正在對於噴嘴10中插入四角星形的板狀構件111的狀態,第9圖是板狀構件111的固定狀態的剖視圖。壁面10-c係呈圓筒狀,第10圖所示的維持著相同大小截面的板狀構件111係從流入口10-a或者排出口10-b插入固定。此外,亦可將壁面10-c製作成錐形,使之成為從流入口朝向排出口逐漸變小的截頭圓錐形的情況下,所插入的板狀構件11亦可與其相應地製作成:具有從流入口朝向排出口逐漸變小的截面。
本實施方式的板狀構件111的截面係呈四角星形的形狀,為了形成該形狀而設有7條折痕111-t和1條縫隙111-s。將這種四角星形的板狀構件111插入固定在噴嘴10內時,可形成由板狀構件111包圍而成的內側流路112-c和在板狀構件111的外側與內部空間的壁面10-c之間所形成的外側流路112-d1~112-d4。由於板狀構件111是較薄的板狀物,所以會阻礙原本的流體流動的僅是板厚部分而已,整體的流量上幾乎沒有損失。並且,藉由四角星形的板狀構件引導流體的流動,能夠防止其變成亂流,而使之變成層流或平整流。亦即,多條折痕111-t和縫隙111-s是平行於流體的流動,折痕111-t之間包括折痕111-t與縫隙111-s之間的曲面在內,都成為流體流動時的引導部,從而其直進性會增強。因此,能夠從內側流路112-c朝向所瞄準的位置和角度噴出流體。此時,能夠防止朝向所瞄準的位置以外擴散(分散或者亂流)。另外,流體也會從外側流路112-d1~112-d4排出,除了具有直進性外,還會在機床上應用噴嘴10時,有助於被加工物(工件)W1的冷卻或油泥、切屑的去除。並且,雖然是將板狀構件111的截面形成為四角星形,但也可以是其他的形狀,在後述的第11圖中,除了第11圖(H)的四角星外,第11圖(L)還示出了八角星形的例子。星星的突起(角)的數量為3個以上即可。並且,也能夠適當地變更星星的突起(角)的尖銳度。能夠藉由這些因素,來決定流過內側流路112-c和外側流路112-d1~112-d4的流體的流量的比率。一般而言,若增加星星的突起的數量,則流過內側流路12-c的流體的流量會增加,若將每個星星的突起的膨脹形成得較平緩,則同樣地,流過內側流路12-c的流體的流量會增加。並且,上述實施方式中,在板狀構件111上係形成縫隙111-s,可利用縫隙的壓縮量的反作用力而產生的彈性力來將板狀構件111壓接固定在噴嘴內部空間的壁面10-c上,但並不一定需要縫隙111-s。也能夠藉由針對板狀構件111的外徑與壁面10-c的內徑之間的調整來將板狀構件壓接固定在111壁面10-c上。將板狀構件111固定於內部空間的方法也可以不採用壓接方法,而是採用黏著等的其他方法。關於這一點在第2實施方式以外的其他實施方式中也是同樣的。
第11圖(A)~第11圖(L)係顯示板狀構件的截面的各種變形例,已在說明第1、第2實施方式時參照了其中一部分。其中的(A)、(E)、(I)係顯示花瓣形的截面形狀。(B)係顯示板狀構件的橢圓形截面形狀,(C)、(D)、(F)、(J)、(K)係顯示板狀構件的三角形、多角形截面形狀。(G)係顯示板狀構件的葫蘆形截面形狀,(H)、(L)係顯示板狀構件的星形截面形狀。當然,板狀構件能夠使用這些形狀以外的合適的截面形狀。另外,在第11圖(A)~第11圖(L)中並未設有縫隙,但也可以都製作成為如第11圖(a)那樣的帶縫隙的形式。另外,亦可製作成如第11圖(b)所示的形成為截面在一定程度上較為筆直的板狀構件,也能夠製作成如第11圖(c)所示的具有截面朝向排出口逐漸變小的錐形的板狀構件。第11圖(c)的情況與第11圖(b)相比,能夠加大從排出口噴出的流體的壓力。   如上所述的第1、第2實施方式中,能夠使用如第11圖所示的各種板狀構件。並且,在下述的其他實施方式中,也能夠使用如第11圖所示的各種形狀的板狀構件。
在以上的說明中,係將本發明的實施方式的噴嘴應用在平面磨床上,但也可以應用於其他機床。第12圖係顯示具有本發明的實施方式的噴嘴的機床的另一種例子。本例中的機床是圓筒磨床。圓筒磨床200包括磨削刀202、保護罩204、位置調整部206、冷卻劑管208、冷卻介質管9、以及噴嘴10。如上所述,噴嘴10係可採用如第3圖~第6圖所示的第1實施方式或者如第7圖~第10圖所示的第2實施方式、或者還可以採用如第11圖所示的與另一些例子的板狀構件相關的實施方式。第12圖中,雖然省略了圖示,但圓筒磨床200係包括在兩端面的中心支承被加工物W2並使之旋轉,再使之沿中心軸(即沿著Z軸方向)移動的移送裝置。磨削刀202係由被省略圖示的的驅動源所旋轉驅動,而可在第12圖的平面上進行順時鐘旋轉,藉由磨削刀202的外周面與被加工物W2的抵接面之間的摩擦,來磨削被加工物W2的表面。保護罩204藉由包圍在高速旋轉的磨削刀202周圍,而可防止在磨削中被加工物W2的切屑飛濺,來保護磨床周圍的作業者。
位置調整部206設置於保護罩204,用於將可朝向X軸方向移動的冷卻劑管208固定在所需的位置。藉此,連結在冷卻劑管208所連接的冷卻介質管9上的噴嘴10,就被配置在能夠以磨削刀202所對應的被加工物W2的磨削部位G為中心來排出冷卻劑的最妥當的位置。冷卻劑管208在另一端部連接有用於儲存冷卻劑的罐子(省略了圖示)。在這種圓筒磨床中,作為本發明的實施方式的噴嘴10也能夠朝向磨削部位G有效地供應冷卻劑。
第13圖是本發明的實施方式的噴嘴的另一種應用,是機床為加工中心時的應用形式。在加工中心300中,係有多種不同的工具(刀具)302可更換地安裝於主軸304。主軸304能夠利用未圖示的主軸馬達來使工具302旋轉。另外,還具有可使主軸304、工具(刀具)302上下移動的未圖示的驅動部。在加工中心300中,藉由工具302的更換,而可進行銑削、開孔、鏜削、攻絲等各種加工作業。在立柱306中,除了該主軸304外,還安裝有用於供給冷卻劑的多個噴嘴。兩個噴嘴10是以被加工物W3的工作部位G為中心,排出經由冷卻介質管9所供給來的冷卻劑的構件,其能夠使用上述的第1實施方式(第3圖~第6圖)、第2實施方式(第7圖~第10圖)的噴嘴。另外,在加工中心300中,還有小型化的3個單噴嘴303,他們是管狀的噴嘴,使用了能夠自由地改變冷卻液排出角度的構造,在該管狀的噴嘴中,也能夠與如下所述的單噴嘴一樣地,將上述的板狀構件插入固定於筒體中,藉此來提升冷卻劑的供給效果。除了這些主軸304、工具302之外,冷卻介質管9所連接的2根噴嘴10和3根單噴嘴303係安裝在立柱306。當然,能夠適當選擇噴嘴10或者單噴嘴303的種類或者個數來安裝在立柱306。雖然未圖示,但在各噴嘴10、單噴嘴303中,係連接有用於儲存冷卻劑(例如水、油)的罐子(省略了圖示)。被工作物W3被設置成能夠藉由未圖示的工作臺而在水平面上進行二維方式的移動。
(第3實施方式)   接下來,參照第14圖~第17圖來說明本發明的第3實施方式之作為具有單一流體排出口的單噴嘴的噴嘴模組。並且,針對與第1、第2實施方式相同的部位都標記相同的元件符號,並且省略其說明。第14圖係顯示本發明的第3實施方式的噴嘴模組400與冷卻介質管9的連接狀態。噴嘴模組400的材料除了樹脂(塑膠)之外,也能夠使用金屬,例如不鏽鋼,但並不限定於此。
第15圖是噴嘴模組400的放大圖,噴嘴模組400具有本體部401和流體排出部410(亦即,圓管狀的單噴嘴)。在本體部401的突出部403的內表面形成母螺紋,在流體排出部410的對應部分(流入口)形成公螺紋410-1,並且螺合在一起。當然,本體部401與流體排出部410的連接並不限定於螺合,亦可藉由嵌合或壓入等方式來達成,關鍵在於能夠自由裝卸地達成結合即可。本體部401係如下所述,其內部是空腔,用於將從冷卻介質管9供給而來的流體朝向流體排出部410送出。
第16圖係顯示正在朝向噴嘴模組400 的流體排出部410中插入板狀構件11的狀態,第17圖是板狀構件11的固定狀態的剖視圖。由這些圖可明確獲悉,噴嘴模組400係藉由螺紋的螺合而連接於冷卻介質管9。亦即,與形成在冷卻介質管9的端部的公螺紋進行螺紋螺合的母螺紋401-1是形成於本體部401的流體流入口這一側,而在流出口這一側,同樣形成有母螺紋401-2,其與前述的流體排出部410的公螺紋410-1進行螺紋螺合。如第17圖所示,本體部401的中空的內部空間係廣闊地延展著。因此,冷卻劑通過流體排出部410的冷卻劑流路相對於本體部401係變窄,因此,能夠從端部形成高流體壓力地被排出。如圖所示,在流體排出部410的內部空間形成有流路。具體而言,流體排出部410具有用於供冷卻劑(流體)流入的流入口410-a和用於排出冷卻劑的排出口410-b以及壁面410-c,其中,該壁面410-c用於形成連繫流入口410-a與排出口410-b的內部空間。該流入口410-a至排出口410-b係由壁面410-c形成具有相同直徑的圓筒。亦即,壁面410-c係呈圓筒狀,針對其從流入口410-a或者排出口410-b插入維持著相同大小的截面的板狀構件11並且進行固定。如果壁面410-c是具有錐形,而且是從流入口到排出口逐漸變小的截頭圓錐形的情況下,所插入的板狀構件11的截面也可與其相應地製作成從流入口到排出口逐漸變小的截面。前者的板狀構件11係如在第1實施方式說明過的第6圖(A)所示的形狀,後者的板狀構件11係如該第6圖(B)所示的形狀。
第15圖至第17圖的板狀構件11的截面,係呈4片花瓣形的形狀,為了形成該形狀而設有3條折痕11-t和1道縫隙11-s。該板狀構件例如是藉由將不鏽鋼等金屬的薄型平板切割成預定的大小後,再彎折成4片花瓣形而形成的。當然,也可以先進行彎折,再進行切斷。利用該3條折痕11-t及縫隙11-s而具有彈性力。流體排出部410的壁面410-c的內徑與板狀構件11的外徑相同,或者將板狀構件11的外徑稍微擴大並利用縫隙的壓縮量來使之與壁面410-c的內徑變得相同,利用該壓縮量的反作用力而產生彈性力,從而被壓接固定在構成內部空間的壁面410-c上。以這種方式,板狀構件11係利用其本身的彈性力而被壓接固定在流體排出部410的內部空間的壁面410-c上,因此能夠簡單地完成其配置和組裝。
將這種4片花瓣形的板狀構件11插入固定在流體排出部410時,可形成由板狀構件11包圍而成的內側流路412-c、以及形成在板狀構件11的外側與內部空間的壁面10-c之間的外側流路412-d1~412-d4。由於板狀構件11是較薄的板狀物,所以阻礙原本的流體流動的僅是板厚部分而已,整體的流量上幾乎沒有損失。並且,利用由4片花瓣形的板狀構件來引導內部空間的流體的流動,能夠防止其變成亂流,而使之變成層流或者平整流。亦即,多條折痕11-t和縫隙11-s是平行於流體的流動,包括折痕11-t之間和折痕11-t與縫隙11-s之間的曲面在內,都可以成為流體流動時的引導件,從而其直進性會增強。因此,能夠從內側流路412-c朝向所瞄準的位置和角度噴出流體。此時,能夠防止朝向所瞄準的位置以外擴散(分散或者亂流)。另外,流體也會從外側流路412-d1~412-d4排出,因為其也具有直進性,所以在機床上使用噴嘴模組400時,能夠有助於被加工物(工件)的冷卻或油泥、切屑的去除。
另外,在上述實施方式中,在板狀構件11上形成縫隙11-s,利用縫隙的壓縮量的反作用力所產生的彈性力,可將板狀構件11壓接固定在噴嘴內部空間的壁面410-c上,但並不一定需要縫隙11-s。也可藉由針對板狀構件11的外徑與壁面410-c的內徑之間的調整來將板狀構件11壓接固定於壁面410-c上。將板狀構件11插入內部空間而形成的4片花瓣形的形狀,也能夠藉由設定3條折痕11-t、1條縫隙11-s各自的間隔而適當地改變。藉此,能夠改變流過內側流路412-c和外側流路412-d~412-d4中的流體的流量。而且,雖然是將板狀構件11的截面設計成4片花瓣形,但花瓣的片數只要是兩個以上即可,上述的第11圖(A)中,係顯示了8片花瓣的例子。並且,花瓣的膨脹形式也能夠如第11圖(E)或者第11圖(I)所示般地做適當的改變。藉由這些方式,能夠決定流過內側流路412-c和外側流路412-d1~412-d4中的流體的流量比率。一般而言,若增加花瓣的片數,則流過內側流路412-c的流體的流量將會增加,若使每個花瓣的膨脹程度變得平緩,(亦即,若製作成如第11圖(I)所示的形狀,則與第11圖(E)相比)則流過內側流路412-c中的流體的流量將會增加。
(第4實施方式)   第18圖~第20圖是本發明的第4實施方式的具有單一流體排出口的單噴嘴的噴嘴模組。針對於與第1~第3實施方式相同的部位都標記相同的元件符號,並省略其說明。第18圖是噴嘴模組500的放大圖,在本實施方式中,噴嘴模組500的本體401、流體排出部410係可採用與第3實施方式同樣的構造。第19圖係顯示正在對於噴嘴模組500的本體401所連接的流體排出部410內插入四角星形的板狀構件111的狀態,第20圖是板狀構件111的固定狀態的剖視圖。壁面410-c係呈圓筒狀,被從流入口410-a或者排出口410-b插入固定著如第10圖所示的維持著相同大小的截面的板狀構件111。另外,如果壁面410-c是具有錐形,而且是從流入口到排出口逐漸變小的截頭圓錐形的情況下,所插入的板狀構件111的截面也可與其相應地製作成從流入口到排出口逐漸變小的截面。
本實施方式的板狀構件111的截面係呈四角星形的形狀,為了形成該形狀而設有7條折痕111-t和1條縫隙111-s。將這種四角星形的板狀構件111插入固定於流體排出部410中時,可形成由板狀構件111包圍而成的內側流路512-c以及形成在板狀構件111的外側與內部空間的壁面410-c之間的外側流路512-d1~512-d4。由於板狀構件111是較薄的板狀物,所以阻礙原本的流體流動的僅是板厚部分而已,整體的流量上幾乎沒有損失。並且,利用由四角星形的板狀構件來引導內部空間中的流體流動,能夠防止其成為亂流,而使之成為層流或者平整流。亦即,多條折痕111-t和縫隙111-s係平行於流體的流動,包含折痕111-t之間和折痕111-t與縫隙111-s之間的曲面在內,都可以成為流體流動時的引導件,其直進性將會因此而增強。因此,能夠從內側流路512-c向所瞄準的位置和角度噴出流體。此時,能夠防止朝向所瞄準的位置以外擴散(分散或者亂流)。另外,流體也會從外側流路512-d1~512-d4排出,因為其也具有直進性,所以在機床上使用噴嘴模組500時,會有助於被加工物(工件)的冷卻或去除油泥、切屑。而且,雖然將板狀構件111的截面製作成四角星形,但也可以製作成其他的形狀,例如也可以是八角星形等。此時,星星的突起(角)數為3個以上即可。而且,星星的突起(角)的尖銳度也能夠適當地改變。藉由這些因素,能夠決定流過內側流路512-c和外側流路512-d1~512-d4中的流體的流量的比率。一般而言,若增加星星的突起的數量,則流過內側流路512-c中的流體的流量將會增加,若使每個星星的突起的膨脹程度變得平緩,則同樣地,流過內側流路512-c的流體的流量將會增加。
(第5實施方式)   第21圖~第23圖是本發明的第5實施方式的與多個噴嘴相關的噴嘴模組。針對於與第1~第4實施方式相同的部位都標記相同的元件符號,並省略其說明。第21圖是噴嘴模組600的放大圖,噴嘴模組600 的本體401係可採用與第3實施方式(第4實施方式)同樣的技術方案。在本體401利用螺紋螺合等所連接的圓柱狀的流體排出部610中,係形成有多個噴嘴,例如由7根空腔形成的噴嘴620-1~620-7係形成排列成一排。其截面是被排列成多個(7個)為一排的小孔。第22圖係顯示正在對於噴嘴模組600的本體401所連接的流體排出部610插入預定形狀(例如具有如第11圖(A)~第11圖(L)等所示的截面構造)的微小型板狀構件611時的狀態,第23圖是板狀構件611的固定狀態的剖視圖。由這些圖可明確知悉,在本體部401的流體的流出口這一側係形成母螺紋401-2,並且與流體排出部610的公螺紋610-1進行螺合。本體部401的中空的內部空間係廣闊地延展著。因此,流體排出部610的流體(冷卻劑)的流路相對於本體部401係變窄,如此一來,流體會從端部以高流體壓力的狀態被排出。流體排出部610的流入這一側的端面615,例如係呈圓錐形狀或球面形狀,而能夠使得流體容易流入較細的管狀的各噴嘴620-1~620-7中。
各噴嘴620-1~620-7的各自的壁面610-c係呈圓筒狀,並且係被從流入口610-a或者排出口610-b插入如第11圖所示的維持著相同大小的截面的板狀構件611且予以固定著。另外,如果壁面610-c是具有錐形,而且是從流入口到排出口逐漸變小的截頭圓錐形的情況下,所插入的板狀構件611的截面也可與其相應地製作成從流入口到排出口逐漸變小的截面。
本實施方式的板狀構件611係具有如第11圖(A)~第11圖(L)等所示的預定形狀的截面,為了形成該形狀而設有多條折痕且設有1條縫隙。將這種板狀構件611插入固定於流體排出部610的各噴嘴620-1~620-7時,可形成由板狀構件611所包圍而成的內側流路和形成在板狀構件611的外側與內部空間的壁面之間的外側流路。由於板狀構件611是較薄的板狀物,所以阻礙原本的流體流動的僅是板厚部分而已,整體的流量上幾乎沒有損失。並且,藉由預定形狀的板狀構件來引導流體的流動,能夠防止其變成亂流,而使之變成層流或者平整流。亦即,多條折痕和縫隙係平行於流體的流動,包括折痕之間和折痕與縫隙之間的曲面在內,都可以成為流體流動時的引導件,從而其直進性會增強。因此,能夠從各噴嘴620-1~620-7的內側流路朝向所瞄準的位置和角度噴出流體。此時,能夠防止朝向所瞄準的位置以外擴散(分散或者亂流)。另外,也會從各噴嘴620-1~620-7的外側流路排出流體,其也具有直進性,所以在機床上應用噴嘴模組600時,還有助於被加工物(工件)的冷卻或者油泥、切屑的去除。
第21圖~第23圖所示的第5實施方式的噴嘴620-1~620-7係呈水平地排列成一排而且配置在圓柱狀的流體排出部610中,如第24圖所示,除了可如第24圖(A)所示般地在一排上配置噴嘴的小孔外,也可以如第24圖(B)所示般地形成多個噴嘴的小孔,也可以如第24圖(C)所示般地配置成多行的噴嘴的小孔,也能夠如第24圖(D)所示般地將流體排出部610的上部切掉以使之變成平坦狀,並將噴嘴的小孔與刀具(磨石)的形狀相應地地配置成V字狀。當然,也能夠將噴嘴小孔的排列被配置成除此之外的其他形式。
(第6實施方式)   接下來,參照第25圖~第28圖來說明本發明的第6實施方式之與具有多個流體排出口的多噴嘴相關的噴嘴模組。此處,針對於與第1~第5實施方式相同的部位都標記相同的元件符號,並省略其說明。第25圖係顯示本發明的第6實施方式的噴嘴模組700與冷卻介質管9的連接狀態。噴嘴模組700不僅可以樹脂(塑膠)作為其材料,還可以金屬,例如不鏽鋼來作為其材料,但並不限定於此。
第26圖是噴嘴模組700的放大圖,噴嘴模組700係具有本體部701和流體排出部710(亦即,平板狀的扁平噴嘴)。這兩者是一體成型的,但也可以被分開製造後,再接合成一體。第27圖係顯示正在對於形成在噴嘴模組700的流體排出部710的多根例如23根作為圓筒形小孔的噴嘴720-1~720-23中插入板狀構件711時的狀態,第28圖是板狀構件711的固定狀態的剖視圖。由這些圖能夠明確獲悉,噴嘴模組700係利用螺紋的螺合而連接於冷卻介質管9。亦即,與形成在冷卻介質管9的端部的公螺紋進行螺合的母螺紋701-1係形成在本體部701的流體的流入口這一側。在流出口這一側,係以一體成型等的方式而連結著流體排出部710。如第28圖所示,本體部701的中空的內部空間係廣闊地延展著。因此,流體排出部710的冷卻劑流路相對於本體部701係變窄,因而冷卻劑可從端部以高流體壓力狀態被排出。如圖所示,在流體排出部710的噴嘴720-1~720-23的內部空間係形成有流路。具體而言,形成在流體排出部710的噴嘴720-1~720-23係分別具有供冷卻劑(流體)流入的流入口710-a和用於排出冷卻劑的排出口710-b以及用於連繫流入口710-a和排出口710-b而形成內部空間的壁面710-c。該流入口710-a至排出口710-b由壁面710-c來形成具有相同直徑的圓筒。亦即,壁面710-c係呈圓筒狀,並且從排出口710-b插入固定了維持著相同大小的截面的板狀構件711。另外,如果壁面710-c是具有錐形,而且是從流入口到排出口逐漸變小的截頭圓錐形的情況下,所插入的板狀構件711的截面也可與其相應地製作成從流入口到排出口逐漸變小的截面。前者的板狀構件711被顯示在已根據第1實施方式來說明過的第6圖(A)中,後者的板狀構件711則被顯示在第6圖(B)中。
本實施方式的板狀構件711具有如第11圖(A)~第11圖(L)等所示的預定形狀的截面,為了形成該形狀而設有多條折痕,且設有1條縫隙。將這種板狀構件711插入固定於流體排出部710的各噴嘴720-1~720-23中時,可形成由板狀構件711所包圍而成的內側流路和形成在板狀構件711的外側與內部空間的壁面之間的外側流路。由於板狀構件711是較薄的板狀物,所以阻礙原本的流體流動的僅是板厚部分而已,整體上的流量幾乎沒有損失。並且,利用預定形狀的板狀構件來引導流體的流動,能夠防止其成為亂流,而使之成為層流或者平整流。亦即,多條折痕和縫隙係平行於流體的流動,包括折痕之間和折痕與縫隙之間的曲面在內,都可以成為流體流動時的引導件,其直進性會因此而增強。因此,能夠從各噴嘴720-1~720-23的內側流路朝向所瞄準的位置和角度噴出流體。此時,能夠防止朝向所瞄準的位置以外擴散(分散或者亂流)。另外,由於流體也會從各噴嘴720-1~720-23的外側流路排出,且其也具有直進性,所以在機床上應用噴嘴模組700時,能夠對冷卻被加工物(工件)具有幫助,還可有助於去除油泥、切屑。
第3實施方式~第6實施方式中的噴嘴模組400、500、600、700除了能夠被用來作為針對於平面磨床、圓筒磨床的冷卻液供給機構之外,還能夠被用來作為針對於各種機床的冷卻液供給機構。第29圖是將噴嘴模組700及噴嘴模組400(或者500、600)應用在加工中心時的情況。在加工中心800,係有多種不同的工具(刀具)802被可更換地安裝於主軸804上。主軸804能夠利用未圖示的主軸馬達來使工具802旋轉。另外,還具有可使主軸804和工具(刀具)802進行升降之未圖示的驅動部。加工中心800中,藉由工具802的更換,能夠進行銑削、開孔、鏜削、攻絲等的各種作業。在立柱806中,除了該主軸804外,還安裝有多個用來供給冷卻劑的噴嘴。兩個噴嘴模組700、400(或者500、600)是用於將經由冷卻介質管9而被供給過來的冷卻劑朝向以被加工物W4的工作部位G為中心的位置排出的構件。另外,在加工中心800中,還設有4個小型的單噴嘴803,它們是管狀的噴嘴,採用可自由改變冷卻液的排出角度的構造,但在該管狀的噴嘴中也能夠與上述的單噴嘴同樣地,藉由將上述的板狀構件插入固定於筒體中來提升冷卻劑的供給效果。除了這些主軸804、工具802之外,冷卻介質管9所連接的兩個噴嘴模組700、400(或者500、600)和3根單噴嘴803係安裝在立柱806上。當然,也能夠適當選擇噴嘴模組或單噴嘴的種類或個數,來將其安裝在立柱806。雖然未圖示,但在各噴嘴模組700、400(或500、600)、4根單噴嘴803上,係連接有用於儲存冷卻劑(例如水、油)的罐子(省略了圖示)。被工作物W4係可藉由未圖示的工作臺,而能夠在水平面上進行二維方式的移動。
至此,係使用了多個實施方式來說明本發明,但本發明並不限定於這樣的實施方式。具備本發明所屬技術領域中的通常知識的人都能夠從上述說明、相關的附圖來匯整出本發明的多個變形例及其他的實施方式。本說明書中使用了多個特定用語,但它們僅是作為通常含義,為了進行說明而被使用的,並非為了限制發明而被使用。在不脫離申請專利範圍及其均等的技術方案所定義的一般性發明概念及思想的範圍內都可以進行多種的變形。
100‧‧‧平面磨床
200‧‧‧圓筒磨床
300、800‧‧‧加工中心
2、202‧‧‧磨削刀(磨石)
302、802‧‧‧工具(刀具)
303、803‧‧‧單噴嘴
W1、W2、W3、W4‧‧‧被加工物
9‧‧‧冷卻介質管
10、620-1~620-7、720-1~720-7‧‧‧噴嘴
10-a、410-a、610-a、710-a‧‧‧流入口
10-b、410-b、610-b、710-b‧‧‧排出口
10-c、410-c、610-c、710-c‧‧‧壁面
12-c、112-c、412-c、512-c‧‧‧內側流路
12-d1~12-d4、112-d1~112-d4、412-d1~412-d4、512-d1~512-d4‧‧‧外側流路
11、111、611、711‧‧‧板狀構件
11-s、111-s‧‧‧縫隙
11-t、111-t‧‧‧折痕
400、500、600、700‧‧‧噴嘴模組
401、701‧‧‧本體部
410、610、710‧‧‧流體排出部
若結合以下的詳細描述和附圖來進行思考的話,將能夠更深入地理解本申請案的發明。但是,這些附圖僅是例示而已,並不是用來限定本發明的範圍。   第1圖是顯示具有本發明的幾種實施方式的噴嘴的機床之一例。   第2圖是顯示本發明的第1實施方式的連接於冷卻介質管的噴嘴的圖。   第3圖是顯示安裝有截面呈4片花瓣形的板狀構件的噴嘴的圖。   第4圖是顯示對於噴嘴安裝截面呈4片花瓣形的板狀構件的作業的圖。   第5圖是已經將截面呈4片花瓣形的板狀構件配置在內部空間時的噴嘴的剖視圖。   第6圖(A)是截面呈4片花瓣形但本體不是呈錐形的板狀構件的立體圖,第6圖(B)是截面呈4片花瓣形但本體是呈錐形的板狀構件的立體圖。   第7圖是本發明的第2實施方式的安裝有截面呈四角星形的板狀構件的噴嘴的外觀圖。   第8圖是顯示出對於噴嘴安裝截面呈四角星形的板狀構件的作業的圖。   第9圖是已經將截面呈四角星形的板狀構件配置在內部空間時的噴嘴的剖視圖。   第10圖是截面呈四角星狀的板狀構件的立體圖。   第11圖(A)~第11圖(L)是顯示出板狀構件的各種截面形狀;第11圖(a)是顯示帶縫隙的剖視圖;第11圖(b)是顯示截面大小無變動且帶縫隙的板狀構件的立體圖;第11圖(c)是顯是呈截面大小呈錐形變動且帶縫隙的板狀構件的立體圖。   第12圖是顯示具有本發明的幾種實施方式的噴嘴的機床的另一例。   第13圖是顯示具有本發明的幾種實施方式的噴嘴的機床的另一例。   第14圖是顯示本發明的第3實施方式的冷卻介質管所連接的噴嘴模組的圖。   第15圖是顯示安裝有截面呈4片花瓣形的板狀構件的噴嘴模組的圖。   第16圖是顯示對於噴嘴模組安裝截面呈4片花瓣形的板狀構件的作業的圖。   第17圖是已經將截面呈4片花瓣形的板狀構件配置於內部空間時的噴嘴模組的剖視圖。   第18圖是顯示本發明的第4實施方式的安裝有截面呈四角星形的板狀構件的噴嘴模組的圖。   第19圖是顯示對於噴嘴模組安裝截面呈四角星形的板狀構件的作業的圖。   第20圖是已經將截面呈四角星形的板狀構件配置於內部空間時的噴嘴模組的剖視圖。   第21圖是顯示本發明的第5實施方式的具有將多個噴嘴排列成一排而形成的圓柱形狀的流體排出部的噴嘴模組的圖。   第22圖是顯示對於噴嘴模組的各噴嘴安裝板狀構件的作業的圖。   第23圖是已經將板狀構件配置於內部空間時的噴嘴模組的剖視圖。   第24圖(A)~第24圖(D)是顯示形成於噴嘴模組的流體排出部的噴嘴的配置圖。   第25圖是顯示本發明的第6實施方式的冷卻介質管所連接的噴嘴模組的另一例的圖。   第26圖是顯示具有將多個噴嘴排列成一排而形成的平板形狀的流體排出部的噴嘴模組的圖。   第27圖是顯示對於噴嘴模組的各噴嘴安裝板狀構件的作業的圖。   第28圖是已經將板狀構件配置於內部空間時的噴嘴模組的剖視圖。   第29圖是顯示具有本發明的幾種實施方式的噴嘴模組的機床的例子。

Claims (17)

  1. 一種噴嘴,其特徵為,包括:   用於被供給流體的流入口,   用於排出流體的排出口,以及   用於連繫流入口和排出口的內部空間;   並且,該噴嘴係藉由將具有預定截面形狀的板狀構件配置在內部空間而形成流體的流路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的噴嘴,其中,板狀構件係具有平行於流體的流動的多條折痕,並且利用其本身的彈性力而被壓接固定在內部空間的壁面上。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的噴嘴,其中,板狀構件係被壓接固定在圓柱形狀的內部空間中,並且具有從流入口到排出口都維持相同大小的截面,而且其形狀是具有被形成為花瓣形、星形、三角形、多邊形、橢圓形、葫蘆形之中的任一種形狀的折痕。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的噴嘴,其中,板狀構件係被壓接固定在截頭圓錐形狀的內部空間中,並且具有從流入口到排出口逐漸變小的截面,而且其形狀是具有被形成為花瓣形、星形、三角形、多邊形、橢圓形、葫蘆形之中的任一種形狀的折痕。
  5. 如申請專利範圍第2項至第4項中的任一項所述的噴嘴,其中,板狀構件係具有縫隙,並且在被從流入口或排出口插入到內部空間時,藉由縫隙的壓縮量而產生彈性力,從而被壓接固定於內部空間的壁面上。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的噴嘴,其中,利用板狀構件來形成由板狀構件所包圍的內側流路,以及形成在板狀構件的外側與內部空間的壁面之間的外側流路。
  7. 一種噴嘴模組,其特徵為,包括:   用於被供給流體的中空的本體部,以及   連接於本體部而將流體向外部排出的流體排出部,   其中,在流體排出部中形成有一個或多個噴嘴,該一個或多個噴嘴具有用於被供給流體的流入口、用於排出流體的排出口、以及用於連繫流入口和排出口的內部空間;   藉由將具有預定截面形狀的板狀構件配置於內部空間而形成流體的流路。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的噴嘴模組,其中,板狀構件係具有平行於流體的流動的多條折痕,並且利用其本身的彈性力而被壓接固定在內部空間的壁面上。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的噴嘴模組,其中,被配置在一個或多個噴嘴中的板狀構件,係被壓接固定在噴嘴的圓柱形狀的內部空間中,並且該板狀構件係具有從流入口到排出口都維持相同大小的截面,而且其形狀是具有被形成為花瓣形、星形、三角形、多邊形、橢圓形、葫蘆形之中的任一種形狀的折痕。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的噴嘴模組,其中,被配置在一個或多個噴嘴中的板狀構件,係被壓接固定在噴嘴的截頭圓錐形狀的內部空間中,並且該板狀構件係具有從流入口到排出口逐漸變小的截面,而且其形狀是具有被形成為花瓣形、星形、三角形、多邊形、橢圓形、葫蘆形之中的任一種形狀的折痕。
  11. 如申請專利範圍第7項至第10項中的任一項所述的噴嘴模組,其中,被配置在一個或多個噴嘴中的板狀構件,係具有縫隙,並且在從流入口或排出口插入到內部空間時,係利用縫隙的壓縮量而產生彈性力,從而被壓接固定於內部空間的壁面上。
  12. 如申請專利範圍第7項所述的噴嘴模組,其中,流體排出部係呈圓柱形狀,在該圓柱形狀的流體排出部中,有多個噴嘴係按預定的排列而使得流體排出部的截面被形成有多個小孔,且在各小孔中配置有板狀構件。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的噴嘴模組,其中,多個小孔被排列形成為V字狀。
  14. 如申請專利範圍第7項所述的噴嘴模組,其中,流體排出部係呈平板形狀,在該平板形狀的流體排出部中,有多個噴嘴排列成一排而使得流體排出部的截面被形成有多個小孔,且在各小孔中配置有板狀構件。
  15. 如申請專利範圍第7項所述的噴嘴模組,其中,利用被配置在一個或多個噴嘴中的板狀構件,在噴嘴中形成由板狀構件所包圍而成的內側流路、以及形成在板狀構件的外側與內部空間的壁面之間的外側流路。
  16. 一種機床,其特徵為:係將冷卻劑注入如申請專利範圍第1項至第6項中的任一項所述的噴嘴中,並從噴嘴噴出冷卻劑,來冷卻工具或被加工物。
  17. 一種機床,其特徵為:係將冷卻劑注入如申請專利範圍第7項至第15項中的任一項所述的噴嘴模組中,並從噴嘴模組噴出冷卻劑,來冷卻工具或被加工物。
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