WO1994027784A1

WO1994027784A1 - Dispositif de traitement de surface

Info

Publication number: WO1994027784A1
Application number: PCT/JP1994/000797
Authority: WO
Inventors: Fukashi Urakami
Original assignee: Uragami Fukashi
Priority date: 1993-05-23
Filing date: 1994-05-18
Publication date: 1994-12-08
Also published as: DE69416250T2; EP0653271B1; EP0653271A1; US5588900A; EP0653271A4; DE69416250D1; ES2126758T3

Description

明細書

表面処理装置

技術分野

本発明は、物体表面に水などの髙圧流体、あるいは砥粒が混合された髙圧流体を噴射することにより、物体表面に付着する旧塗膜ゃ鲭等の異物を除去し、あるいは物体表面を粗面化することが可能な、表面処理装置に関する。

本発明はまた、空気や水のような包囲流体の圧力によって物体表面に吸着しかつそれに沿って移動しながら、物体表面に水などの高圧流体、あるいは砥粒が混合された高圧流体を噴射することにより、物体表面に付着する旧塗膜や鯖等の異物を除去し、あるいは物体表面を粗面化することが可能な、表面処理装置に関する

背景技術

従来、貯油タンクや船体等の物体表面に水などの高圧流体、あるいは砥粒が混合された高圧流体を噴射することにより、物体表面に付着する旧塗胰ゃ鲭等の異物を除去し、あるいは噴射された砥粒により物体表面を粗面化し、よって塗装の素地調整を行なつたり、あるいは被破壊検査を実施するために物体表面を清浄にする表面処理装置として、超高圧ウォータジエツト装置やサンドブラスト装置が実用に供されている。

また空気や水のような包囲流体の圧力によって物体表面に吸着しかつそれに'沿つて移動しながら、物体表面に氷などの高圧流体、あるいは砥粒が混合された髙圧流体を噴射することにより、物体表面に付着する旧塗膜ゃ錡等の異物を除去し、あるいは噴射された砥粒により物体の表面を粗面化し、よって塗装の素地調整を行なったり、あるいは被破壊検査を実施するために物体表面を清净にする表面処理装置の典型例としては、例えば米国特許第 4 , 0 9 5 , 3 7 8号明細書及び図面、米国特許第 4 , 9 3 4 , 4 7 5号明細書及び図面に開示された装置を挙げることができる。

これらの、表面に吸着しかつそれに沿って移動可能な装置は、ケースと、ケースに装着されかつケース及び物体表面と協働して減圧空間を規定する表面シール手段と、前記減圧空間から流体を排出して減圧空間内の圧力を減少させる減圧手段とを備えている。そして移動手段である車輪、無端トラックのような他の適宜な要素、あるいは振動生成手段のような他の適宜の移動手段によって装置を移動させることができる。減圧手段が作動されると減圧空間内の流体が外部に排出され、減圧空間内外の流体圧力差に起因してケースに作用する流体圧力は車輪、あるいは他の受け部材を介して物体表面に伝達され、このような流体圧力によって装置は物体表面に吸着される。このような吸着状態において、移動手段を駆動することにより、装置は物体表面に沿って移動する。これらの装置には、物体表面に高圧水あるいは砥粒等の表面処理物質を噴射する表面処理物質噴射手段のような作業装置が装着されている。なお本明細書において、「表面処理物質」とは、高圧水、圧縮空気等を含む髙圧流体、砥粒、砥粒が混合された高圧流体等、ノズルから物体の表面に噴射されて該表面を処理することができる物質を意味するものである。

従来の超高圧ゥォータジヱット装置においては、 1平方センチメータあたり約 2 0 0 0 - 2 5 0 0キログラムの超髙圧に加圧された毎分約 2 0 リットルの量の水が、直径 0 . 1 ~ 0 . 5 ミリメートルのノズルより噴射される。しかもこのノズルは、物体の表面から 2 0〜3 0 ミリメートル雜れた前記表面と平行な面上において毎分約 1 0 0 0回転、回転直径が約 4 0 0 ミリメ一トルで高速回転させられ、しかも回転する前記ノズルは毎分約 3メートルの速度で物体の表面に沿って徐々に移動させられる。以上のようにして物体表面の処理が連続的に行なわれる。ノズルが髙速回転させられる理由は、ノズルの直径が 0 . 1〜 5 ミリメートルと非常に小さく、したがって処理幅も同様に小さいため、もしノズルを低速で回転させると、処理後の表面はノズルの中心が移動する軌跡の部分のみの線の状態で処理され、面の状態で処理されない、という問題が発生するからである。そして超高圧水をノズルに供給する超高圧ホースとノズルとの間は、回耘継手（スウイベルジョイント）により連結されている。すなわち超高圧永を高速回転するノズルに供給する手段としては回転継手の使用が必要不可欠であった。この回転継手は比較的故障が発生し易い。したがつてこの回転継手を使用することに起因して、超高圧ウォータジエツト装置の性能を不安定にするおそれがある。

ところで超髙圧水流中に砥粒を混合させる方法としては、ノズルから噴射する上流側における超高圧水流中に砥粒を混合させる方法が考えられる。しかしながら超髙圧ウォータジット装置においては超髙圧水のノズルの直径が小さいため、ノズルから噴射する上流側における超髙圧水流中にノズルの直径より大きい砥粒を混合させることは困難である。したがって、超高圧水流中に砥粒を混合させるためには、ノズルの下流側において超高圧水と砥粒を混合させるベく混合用ノズルを設けざるを得ない。このような方法は、ノズルが回転しない型式の超高圧ウォータジ Xット装置（例えば切断加工に適用される超髙圧ウォータジエツト装置）においては既に実用化されている。

しかしながら前記した超高圧ウォータジヱット装置においては、ノズルが高速回耘させられるため、超高圧水をノズルに供給する超高圧ホースとノズルとの間は、回転謎手により連結せざるを得ない。したがって、超高圧水流中に砥粒を混合させるためには、超髙圧氷と砥粒とを超髙圧ホース及び砥粒供給用ホースの 2 本のホースを介して別々に回転ノズルに供絵しなければならず、 2相流用の回転継手が必要となる。しかしながらこのような回転継手の製作は因難である。このため、前記した超髙圧ウォータジヱット装置においては、高速回転するノズルから噴射される超高圧氷流中に砥粒を混合させることは函難であり、その処理能力には明らかな限界が存在する。すなわち、具体的には、高速回転するノズルから噴射される超髙圧水流中に砥粒を混合させることは困難であることに起因して、柔らかい塗膜の剝雜は容易であるが、硬い錡の除去は面難である。また物体の表面にアンカーパターンすなわち粗面を形成するためには、砥粒を物体表面に向けて噴射し、衝突させることが必要不可欠であるので、前記超高圧ウォータジエツト装置ではアンカ一パターンを形成することはできない。

—方、ノズルから物体表面に砥粒を噴射することにより物体表面を粗面化するサンドブラスト装置においても、高速回転するノズルを使用する場合には、砥粒をノズルに供給する手段として回転継手の使用が必要不可欠である。したがって、回転継手を使用することに起因して、装置の性能を不安定にするおそれがある

0

更に、空気や氷のような包囲流体の圧力によって物体の表面に吸着しかつそれに沿って移動可能な表面処理装置においても、高速回転するノズルを使用する場合には、高圧氷流あるいは砥粒をノズルに供給する手段として回転継手の使用が必要不可欠である。したがって、回転継手を使用することに起因して、装置の性能を不安定にするおそれがある。また前記したと同じ理由により高速回転するノズルから喷射される髙圧水流中に砥粒を混合させることは困難であり、したがつてこの装置においても、前記超高圧ウォータジット装置におけると同様の解決すべき課題が存在するものである。

発明の開示

したがって、本発明の主目的は、回転継手を使用することなく、表面処理物質を髙速回転するノズルに供給することを可能とし、したがって高速回転するノズルから噴射される高圧流体中に砥粒を混合させることを可能ならしめ、その結果処理能力が一層向上された、表面処理装置を提供することである。

本発明の他の目的は、回転継手を使用することなく、表面処理物質を高速回転するノズルに供給することを可能とし、その結果、比較的故障が少なく、したがつて性能が安定した、表面処理装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、ノズルを高速で自転及び公転させることを可能とし、しかも、回転継手を使用することなく、表面処理物質を前記ノズルに供給することを可能とし、その結果、表面処理後の面の品質において、よりむらがなく、すなわち、より均質な表面処理を行なうことを可能とした、表面処理装置を提供しと、ある。

本発明の更に他の目的は、回転継手を使用することなく、表面処理物質を髙速回転するノズルに供給することを可能とし、その結果、表面処理能力を向上させると共に、更に、表面処理作業中に物体表面から剝雜された旧塗膜、鲭、あるいは砥粒等の被処理物質が装置の外部に飛散して環境が汚染するのを防止することができる、表面処理装置を提供することである。

本発明の更に他の目的は、回転継手を使用することなく、表面処理物質を髙速回転するノズルに供給することを可能とし、したがって髙速回転するノズルから噴射される超髙圧流体中に砥粒を混合させることを可能ならしめ、その結果処理能力が一層向上され、しかも性能が安定し、更に、貯油タンクや船体等の広大な面積を有する物体表面の表面処理を能率的かつリモートコント ϋールにより安全に実施することができる表面処理装置を提供することである。

前記主目的を達成するため、本発明によれば、物体の表面に向けて表面処理物質を噴射するノズルを備えた表面処理装置において、

自在軸受機構と、該自在軸受機構の軸心を中心として回動自在にかつ該軸心に関し一端部が物体表面側に位置し他端部が該表面と反対側に位置するよう該自在軸受機構に連結された揺動筒と、該揺動筒の該一端部側に連結された該ノズルと、該揺動筒の該他端部側に連結されて該ノズルを該自在軸受機構の該軸心を中心として自転及び公転運動させる自転公転機構とを含み、

該自転公転機構は、該揺動筒の該他端部側において該自在軸受機構の該軸心をとおる軸線上に位置付けられて駆動手段により回転駆動される被駆動軸を有し該被駆動軸と一体に回転駆動される主クランクと、該主クランクの該軸線から偏心した部位に装着されかつ該主クランクの該軸線と斜交する軸線を有する回転軸を備えた従クランクと、該従クランクにおける該軸線から偏心した部位と該揺動筒の該他端部側とを連結する自在継手手段と、該従クランクの該回転軸に連結されかつ該従クランクと一体に回転する従かさ歯車と、該主クランクの該被駆動軸と共通の軸線を有しかつ該被駆動軸と相対回転自在に配置された軸に一体的に設けられかつ該従かさ歯車と嚙み合わされた主かさ歯車と、該主クランクの回転により該主かさ歯車のまわりを自転しながら公転する該従かさ歯車とを含むことを特徴とする表面処理装置、が提供される。

自転公転機構において、主クランクが駆動手段（一例として電動モータであるギヤードモータ）により回転駆動されると、主クランクの軸線から偏心した部位に回転自在に設けられた従かさ歯車は、主かさ歯車のまわりを自転しながら公転する。従クランクの回転軸は従かさ歯車に一体的に連結され、従クランクは従かさ歯車と一体に回転するので、従クランクの自転運動及び主クランクの公転運動は、従クランクの軸線から偏心した部位に設けられた自在継手手段を介して揺動筒の他端部側（物体表面と反対側の端部）に運動が伝達される。一方揺動筒は自在軸受機構の軸心を中心として回勖自在であるので、揺動筒の一端部側（物体表面側の端部）に連結された、物体の表面に向けて表面処理物質を噴射するノズルは、自在軸受機構の軸心を中心として自転運動しながら公転運動させられる。ノズルのこのような運動により、表面処理能力が著しく向上する。

前記した作用において特に重要なことは、ノズルが前記した自転運動及び公転運動を同時に行なう際、揺動筒は揺動筒の軸心まわりにそれ自身が回転することはない、ということである。その結果、表面処理物質を供給するホースを、揺動筒の物体表面と反対側の端部である前記他端部側の側面（円周面）に連結することが可能となる。したがって、本発明が、ノズルから超高圧水のみを噴射させる表面処理装置に適用される場合には、 1本の超髙圧水ホースを揺動筒の前記他端部側の側面に連結し、更に揺動筒の内部に 1本の流路を設け、この流路の一端を超高圧水ホースに連結し、他端をノズルに連結することによって、超高圧水ホースとノズルとを揺動筒を継手として相互に接続することができるのである。すなわち超高圧水ホースとノズルとは揺動筒を継手として相互に接続されているので、回転継手を全く必要としない。その結果、処理能力が一層向上され、比較的故障が少なく、したがって性能が安定した、表面処理装置が得られる。しかもノズルは公転運動に加えて自転運動をも行なうことが可能であるので、一層迅速な表面処理が可能となる。

前記した超高圧ウォータジット装置においては、高速回転するノズルから噴射される超高圧水流中に砥粒を混合させることは困難であったが、本発明を超髙圧ゥォータジェット装置に適用した場合においては何ら問題なく達成できる。すなわち、本発明装置においては、超高圧水ホースと共に砥粒供給用のホースを揺動筒の前記他端部側の側面に連結することが可能である。更に揺動筒の内部に 2 本の流路（超高圧氷流路と砥粒供給用流路）を設け、超髙圧水流路の一端を超髙圧水ホースに連結し、他端をノズルに連結することによって、超高圧水ホースとノズルとを揺動筒を継手として相互に接続することができ、また砥粒供給用流路の一端を砥粒供給用のホースに連結し、他端をノズルの下流側の混合室に連結することによって、砥粒供給用のホースとノズルの下流側の混合室とを揺動筒を継手として相互に接続することができるのである。すなわち超高圧水ホースとノズル及び砥粒供給用のホースとノズルの下流側の混合室とは揺動筒を継手として相互に接続されているので、回転継手を全く必要としない。したがって本発明を超高圧ウォータジエツト装置に適用した場合には、柔らかい塗膜の剝雜はもちろん一 D一のこと、硬い銪の除去もこれを容易に行なうことができる。また物体の表面に了ンカーパタ一ンを形成することも容易に行なうことができるのである。

本発明装置をサンドブラスト装置に適用することもできる。サンドブラスト用のノズルの直径は 8〜 1 4 ミリと、砥粒よりかなり大きいものであるため、圧縮空気中に砥粒を混合させた後にノズルから噴出させることができる。したがって 1本の砥粒供給用のホースを揺動筒の前記他端部側の側面に連結し、更に揺動筒の内部に 1本の砥粒供給用流路を設け、この流路の一端を砥粒供給用のホースに連結し、他端をノズルに連結することによって、砥粒供給用のホースとノズルとを揺動筒を継手として相互に接続することができるのである。すなわち砥粒供給用のホースとノズルとは揺動筒を継手として相互に接続されているので、回転継手を全く必要としない。

本発明装置においては、主かさ歯車はそれ自体回転しないようその軸を固定しておくことができるが、必要に応じ、主クランクの回転方向と反対方向に回転するようその軸を主クランクの駆動手段とは別の駆動手段（一例として電動モータであるギヤードモータ）により回転駆動されるよう構成することが好ましい。主かさ歯車を主クランクの回転方向と反対方向に回転させることにより、従クランクすなわち従かさ歯車の自転の速度を一層高速にすることができる。その結果、ノズルの自転速度を一層高速にすることができるので、表面処理処理を一層効率的に行なうことができると共に、表面処理後の面の品質において、よりむらがなく、すなわちより均質な表面処理を行なうことが可能となるものである。

本発明の自在軸受機構の一つの好ましい実施例は、物体の表面と平行な面上に主揺動軸線を有する瑋状の主揺動体と、主揺動体の主揺動軸線と直交する従揺動軸線を有するように主揺動体に連結された板状の従揺動体とを含み、揺動筒は従揺動体に連結されるよう構成されている。この構成によれば、揺動筒が高速度で揺動する各軸を長時間にわたり損耗することなく保持できる機能が得られ、高い耐久性及び信頼性が保証される。しかも構成が比較的簡単であり、比較的低コストで製作できる。

本発明装置においては、また、物体表面と平行でかつ前記自在軸受機構の軸心をとおる面を境界とし、境界面と表面との間に存在する空間で、かつ揺動筒とノズルが運動する領域の空間が、両端部が開口した筒状のケースと、前記表面と、ケースの表面側の一端開口部に装着されてケースと表面との間の隙間をシールする表面シール手段と、ケースにおける境界面側の他端開口部と揺動筒との間に存在する隙間をシ一ルする揺動部シ一ル手段とにより包囲されることにより減圧空間が規定され、減圧空間は、減圧空間から流体を排出して減圧空間内の圧力を減少させる減圧手段に連結されるよう構成されることが好ましい。減圧手段を作動させると、減圧空間内の大気のような流体がケースの外部に排出され、減圧空間が減圧される。減圧空間が減圧されると、減圧空間内外の流体圧力差に起因して作用する大気のような包囲流体圧力によって装置は物体表面に吸着される。このように構成された装置によれば、回転継手を使用することなく、表面処理物質を高速回転するノズルに供給することを可能とし、その結果、表面処理能力を向上させると共に、表面処理作業中に物体表面から剝錐された旧塗膜、鲭、あるいは砥粒等の被処理物質が装置の外部に飛散して ¾境が汚染するのを防止することができる。この構成において、ケースは静止体であり、一方揺動筒は可動体であるので、揺動筒と、ケースにおける境界面側の他端開口部との間には隙間（シール可能な隙間）が設けられる。この隙問は揺動部シール手段によりシールされるので、容易に前記減圧空間を形成することができる。

本発明の自在軸受機構の他の好ましい実施例としては、図示はしていないが、軸保持孔を備えた周知の球面軸受器を挙げることができる。この球面軸受器は前記ケースの前記他端開口部に装着される。そしてこの軸保持孔に前記揺動筒が貫通する形態で保持される。この自在軸受機構においては、揺動筒と、ケースにおける境界面側の他端開口部との間にはシール可能な隙間が設けられていないが、球面軸受器それ自身がシール機能を保有しているので、前記減圧空間の形成には何らの問題はない。自在軸受機構として球面軸受器を適用した場合には、比較的信頼度の高い、しかも比較的安価な自在軸受機構が得られる。

本発明装置は、また、前記ケースには移動手段が備えられ、減圧手段の作動により、ケース内外の流体圧力差に起因してケースに作用する包囲流体圧力によつて表面に吸着し、かつ移動手段の作用によつて表面に沿つて移動可能であるよう構成されることが好ましい。減圧手段を作動させると、減圧空間内の大気のような流体がケースの外部に排出され、減圧空間が減圧される。減圧空間が減圧されると、減圧空間内外の流体圧力差に起因してケースに作用する大気のような包囲流体圧力が移動手段を介して物体表面に伝達され、前記包囲流体圧力によって装置は物体表面に吸着される。更に、このような吸着状態において移動手段を駆動すれば、装置は、物体表面に吸着した状態で表面に沿って移動される。このように構成された装置によれば、回転継手を使用することなく、表面処理物質を高速回転するノズルに供給することを可能とし、したがって高速回転するノズルから噴射される超高圧流体中に砥粒を混合させることを可能ならしめ、その結果処理能力が一層向上され、しかも性能が安定し、更に、貯油タンクや船体等の広大な面積を有する物体表面の表面処理を能率的かつリモートコント口ールにより安全に実施することができる表面処理が得られる。

図面の簡単な説明

第 1図は、本発明に従って構成された表面処理装置の一実施例を示す平面図。第 2図は、第 1図に示す表面処理装置の一部を A— A矢視断面で示し、他の部分を右側面で示す図。

第 3図は、第 1図に示す表面処理装置の B— B矢視断面図。

第 4図は、第 2図に示す表面処理装置のノズルが第 2図の左端から見て 9 0 ° 時計方向に回転移動した状態を示す図であつて、一部を A— A矢視断面で示し、他の部分を右側面で示す図。

第 5図は、第 3図に示す自転公転機構及び自在軸受機構の部分拡大図。

第 6図は、第 5図に示す自転公転機構の部分拡大図。

第 7図は、第 6図に示す自転公転機構の従クランクと球面継手が 1 8 0 ° 回転移動した状態を示す部分拡大図。

第 8図は、第 3図に示す表面処理装置において、自転公転機構の一部に他の実施例が備えられた図。

第 9図は、第 8図に示す自転公転機構の部分拡大図。

第 1 0図は、揺動筒及びノズルにおける超高圧水及び砥粒の流路を概念的に示す断面図。

発明を実施するための最良の形態以下、添付図面を参照しながら、本発明に従って改良された表面処理装置を、物体表面に吸着しかつ表面に沿って移動可能である表面処理装置の実施例に基づいて詳細に説明する。

第 1図〜第 3図を参照して、全体を番号 2で示す表面処理装置は、内部が中空のケース 4を備えている。ケース 4は、この実施例では漏斗状部分 6と漏斗状部分 6に連続して一体的に設けられた円筒状部 8とを備えており、全体として筒状をなしている。円環妆部 8の端部は、物体の表面 F側に面した、ケース 4の一端開口部を規定し、漏斗状部分 6の端部は、表面 Fと反対側に面した、ケース 4の他端開口部を規定している。なお表面 Fは、この実施例においては平坦な面からなる。円筒状部 8の端部には半径方向外方に張り出した環状板 1 0が設けられ、環状板 1 0にはケース 4と表面 Fとの間の隙間をシールする表面シール手段を構成する走行部シール 1 2が装着されている。走行部シール 1 2は、例えばウレタンゴム、プラスチック等の比較的柔軟な材料から形成されており、第 2図及び第 3図から理解されるように、全体の形状が略円環状である。走行部シール 1 2は表面 Fに接触させられ、ケース 4、表面 F、後述する揺勤部シール手段 8 8と協働して減圧空間 1 4を規定する。ケース 4の漏斗状部分 6には開口 1 6が形成されており、この開口 1 6には接続管 1 8が連結されている。接続管 1 8は可撓性のサクシヨンホース 2 0を介して減圧手段 2 2に接続されている。減圧手段 2 2 は真空ポンプあるいはェゼクタのような適宜の排気手段から構成することができる。装置 2が氷のような液体中で使用される場合には、排液ポンプから排気手段を構成することができる。したがって減圧手段 2 2が作動されると、減圧空間 1 4内の大気のような流体はサクシヨンホース 2 0をとおって外部に排出され、減圧空間 1 4は減圧され、装置 2は表面 Fに吸着される。

ケース 4の外側すなわち円環状部 8の外側には、第. 1図において円環钛部 8の上方に位置する 2つのケースフレーム 2 と、第 1図において円環状部 8の下方に位置するケースフレーム 2 6とが固定されている。ケースフレーム 2 4は第 1 図において左右方向に間隔を置いて円環状部 8の上方に平行に延びる延出部 2 8 と、これら延出部 2 8問を延びる装着部 3 0とを有している。各ケースフレーム 2 6は第 1図において左右方向に間隔を置いて円環状部 8の下方に平行に延びる延出部 3 2からなる。ケースフレーム 2 4の装着部 3 0の、第 1図において上面には、橫フレーム 3 4が連結ピン 3 6により連結されている。各ケースフレーム 2 6の端部には、横フレーム 3 8がそれぞれ締結ボルト 4 0により固定されている。横フレーム 3 4の片端（第 1図において右端）と横フレーム 3 8の片端（第 1図において右端）との間には走行フレーム 4 2が固定され、横フレーム 3 4 の他端（第 1図において左端）と横フレーム 3 8の他端（第 1図において左端）との間には走行フレーム 4 4が固定されている。各横フレーム 3 4及び 3 8、各走行フレーム 4 2及び 4 4とにより、第 1図に示すように平面からみて実質上矩形の枠体が形成される。

走行フレーム 4 2には、移動手段を構成する 2個の車輪 4 6と、回転駆動源を構成するギヤードモータ 4 8と、減速歯車機構 5 0とが装着されている。各車輪 4 6は走行フレーム 4 2に回転自在に支持された車軸に固定され、各車軸には更にスプロケット 5 2が固定されている。ギヤードモータ 4 8の出力軸は減速歯車機構 5 0の入力軸に連結されており、減速歯車機構 5 0の出力軸にはスプロケット 5 4が固定されている。各スプロケット 5 2及び 5 4には無端状のローラチェーン 5 6が巻き掛けられている。したがってギヤードモータ 4 8が付勢（作動）されると、各車輪 4 6"が回転駆動される。走行フレーム 4 4にも同様な走行装置が装着されているが、その構成及び作用は走行フレーム 4 2に装着された前記装置と実質上同一であるので、同一部分には同一符号を付し、説明は省略する。所望ならば、前記車輪 4 6に代えて無端軌条のような他の適宜の移動要素を使用することもできる。更に、前記米国特許第 4 , 9 3 4 , 4 7 5号明細書及び図面に開示されている振動生成手段のような適宜の他の移動手段によって、装置 2を移動させることもできる。

第 1図〜第 5図を参照して説明を続けると、図示の表面処理装置 2は、自在軸受機構 6 0と、自在軸受機構 6 0の軸心 P 1を中心として回動自在にかつ軸心 P 1に関し一端部が物体表面 F側に位置し他端部が表面 Fと反対側に位置するよう自在軸受機構 6 0に連結された揺動筒 6 2と、揺動筒 6 2の一端部側に連結されたノズル 6 4と、揺動筒 6 2の他端部側に連結されてノズル 6 4を自在軸受機構 6 0の軸心 P 1を中心として自転及び公転運動させる自転公転機構 1 0 0とを舍んでいる。

図示の自在軸受機構 6 0は、表面 Fと平行な面上に主揺動軸線 L 1を有する環状の主揺動体 6 6と、主揺動体 6 6の主揺動軸線 L 1と直交する従揺動軸線 L 2 を有するように主揺動体 6 6に連結された板状の従揺動体 6 8とを含んでいる。揺動筒 6 2は従揺動体に連結されている。更に具体的に説明すると、円形の環状板部材からなる主揺動体 6 6において、主揺動軸線 L 1上の 2か所には、それぞれ主摇動体 6 6の半径方向内方に突出するよう装着されたポルト 7 0とナツト 7 2により口ッドエンド 7 4が回転自在に連結されている。各口ッドエンド Ί 4は、ケース 4の漏斗状部 6の端部外側の 2か所に固定された保持板 7 6に、それぞれボルト 7 8により固定されている。各保持板 7 6は表面 Fに平行に位置付けられ、各ロッドエンド 7 4はそれぞれの保持板 7 6における、表面 Fと反対側に直立するよう位置付けられている。また主揺動体 6 6において、従揺動軸線 L 2上の 2か所には、それぞれ主揺動体 6 6の半径方向内方に突出するよう装着されたボルト 8 0とナット 8 2によりロッドエンド 8 4が回転自在に連結されている。各ロッドエンド 8 4は、実質上矩形をなす板部材からなる従揺動体 6 8の両端部に、それぞれボルト 8 6により固定されている。従揺動体 6 8は従揺動軸線 L 2 に平行に位置付けられ、各ロッドエンド 8 4は従揺動体 6 8における、表面 F側に直立するよう位置付けられている。なお主揺動軸線 L 1と従揺動軸線 L 2の交点は自在軸受機構 6 Qの軸心 P 1を規定する。

自在軸受機構 6 0の他の好ましい実施例としては、図示はしていないが、軸保持孔を備えた周知の球面軸受器を挙げることができる。この球面軸受器は前記ケース 4の前記他端開口部に装着される。そしてこの軸保持孔に前記揺動筒 6 2が貫通する形態で保持される。この自在軸受機構においては、揺動筒 6 2と、ケース 4における他端開口部との間にはシール可能な隙間が設けられていないが、球面軸受器それ自身がシール機能を保有しているので、前記减圧空間 1 4の形成には何らの問題はない。

従揺動体 6 8の中央部には円筒钛の前記揺動筒 6 2が貫通する形態で固定されている。すなわち従揺動体 6 8の中央部には貫通孔 6 9が形成され、この貫通孔 6 9に揺動筒 6 2が貫通する形態で挿入されている。揺動筒 6 2の軸方向の略中央部には半径方向外方に突出するようなフランジ 6 3が固定され、このフランジ 6 3は従摇勖体 6 8の、表面 F側に当接されるよう位置付けられる。フランジ 6 3が従揺動体 6 8に対し、ボルト ·ナツトあるいは溶接等適宜の固定手段により固定されることにより、揺動筒 6 2は従揺動体 6 8に固定される。揺動筒 6 2の —部及びノズル 6 4は、ケース 4の他端開口部を介してケース 4内、すなわち減圧空閒1 4内に突出するよう位置付けられる。ケース 4の他端開口部と揺動筒 6 2との間には、あらかじめシール可能な隙間が設けられ、この隙間はケース 4の他端開口部と揺動筒 6 2との間に設けられた揺動部シール手段 8 8によりシールされている。揺動部シール手段 8 8は、合成ゴム等の、柔軟性を有し、かつ流体をシ一ルする機能を有する適宜な材料により構成することができる。したがって、物体表面 Fと平行でかつ自在軸受機構 6 0の軸心 P 1をとおる面を境界面とすると、この境界面と表面 Fとの間に存在する空間で、かつ揺動筒 6 2とノズル 6 4が運動する領域の空間が、ケース 4と、表面 Fと、表面シール手段 1 2と、揺動部シ一ル手段 8 8とにより包囲されることにより前記減圧空間 1 4が規定されることになる。

第 2図及び第 1 0図を参照して、ノズル 6 4は、超高圧水ノズル（オリフィス ) 6 4 aと、その下流側に配置された砥粒との混合室 6 4わと、混合室 6 4 bの下流側に配置された超高圧氷と砥粒とが混合されて噴射される混合ノズル 6 4 c とを備えている。揺動筒 6 2の他端部側の側面には超高圧水ホース 9 0と砥粒供給用のホース 9 2 (第 1 0図のみに示す）とが別々に連結されている。揺動筒 6 2の内部には超高圧氷流路 9 4と砥粒供給用流路 9 6の 2本の流路が設けられている。超高圧氷流路 9 4の一端は超髙圧氷ホース 9 0に連結され、他端はノズル 6 4の超高圧水ノズル 6 4 aの上流側に連結される。これによつて、超髙圧氷ホース 9 0とノズル 6 4とは揺動筒 6 2を継手として相互に接続される。また砥粒供給用流路 9 6の一端は砥粒供給用のホース 9 2に連結され、他端はノズル 6 4 の混合室 6 4 bに連結される。これによつて、砥粒供給用のホース 9 2とノズル 6 4の混合室 6 4 bとは揺動筒 6 2を継手として相互に接続される。なお、砥粒供給用流路 9 6の他端は、揺動筒 6 2の一端部と混合室 6 4 bの砥粒流入口間を接続するよう設けられた接続ホース 9 7を介して混合室 6 4 bに連結されている。超髙圧水ホース 9 0は超髙圧水供給手段 9 8に連結され、砥粒供給用のホース

9 2は砥粒供給手段 9 9に連結されている。超高圧水供給手段 9 8は例えば超髙圧水ポンプから構成されることができ、砥粒供給手段 9 9は例えば砥粒定量供給装置から構成されることができる。

次に、第 1図〜第 5図を参照して、揺動筒 6 2及びノズル 6 4を自在軸受機構 6 0の軸心 P 1を中心として自転及び公転運動させる自転公転機構 1 0 0について説明する。自転公転機構 1 0 0は、揺動筒 6 2の他端部側において自在軸受機構 6 0の軸心 P 1をとおる軸線 L 3上に位置付けられて駆動手段を構成するギヤードモータ 1 0 2により回転駆動される被駆動軸 1 0 4を有しかつ被駆動軸 1 0 4と一体に回転駆動される主クランク 1 0 6と、主クランク 1 0 6の軸線 L 3から偏心した部位に装着されかつ主クランク 1 0 6の軸線 L 3と斜交する軸線 L 4 を有する回転軸 1 0 8を備えた従クランク 1 1 0と、従クランク 1 1 0における軸線 L 4から偏心した部位と揺動筒 6 2の他端部側とを連結する自在継手手段である球面継手 1 1 2と、従クランク 1 1 0の回転軸 1 0 8に連結されかつ従クランク 1 1 0と一体に回転する従かさ歯車 1 1 4と、主クランク 1 0 6の被駆動軸

1 0 と共通の軸線 L 3を有しかつ被駆動軸 1 0 4と相対回転自在に配置された軸 1 1 6に一体的に設けられかつ従かさ歯車 1 1 4と嚙み合わされた主かさ歯車

1 1 8とを備えている。従かさ歯車 1 1 4は、主クランク 1 0 6の回転により主かさ歯車 1 1 8のまわりを自転しながら公転するよう、主かさ歯車 1 1 8との関係が規定されている。

自転公転機構 1 0 0について更に説明する。ケースフレーム 2 4の装着部 3 0 の第 1図における左右方向中央部には、表面 Fと反対方向に直立する足 1 2 0の —端が固定されている。足 1 2 0の他端は表面 Fに平行に延びる保持部 1 2 2の —端部に一体に接続されている。保持部 1 2 2の他端部は主クランク 1 0 6の軸線し 3の部位において、第 1図の左右方向にかつ表面 Fに平行に延びる保持部 1 2 4の中央部に一体に接続されている。保持部 1 2 4の一端部（第 1図及び第 3 図の左端部）は、表面 Fに向かって延びかつ一端が、ケース 4における漏斗状部分 6と円環状部 8との間に形成された環状の平坦な肩部 7に固定された足 1 2 6 の他端に一体に接続されている。また保持部 1 2 4の他端部（第 1図及び第 3図の右端部）は、表面 Fに向かって延びかつ一端が、ケース 4における漏斗状部分 6と円環状部 8との間に形成された環状の平坦な肩部 7に固定された足 1 2 8の他端に一体に接続されている。保持部 1 2 2及び 1 2 4、足 1 2 0、 1 2 6及び 1 2 8の断面は実質上チャンネル型をなしている。

主かさ歯車 1 1 8の軸 1 1 6の一端部は、保持部 1 2 4に形成された軸保持部 1 3 0にナット 1 3 2により回転できないよう固定され、他端部は保持部 1 2 4 から表面 Fに向かって突出するよう位置付けられている。この他端部に主かさ歯車 1 1 8が固定されている。主クランク 1 0 6の被駆動軸 1 0 4は主かさ歯車 1 1 8の軸 1 1 6に球軸受 1 3 4を介して回転自在に支持されている。従クランク 1 1 0の回転軸 1 0 8は球軸受 1 3 6を介して主クランク 1 0 6に回転自在に支持されている。球面継手 1 1 2の一端は従クランク 1 1 0に固定され、他端には球 1 3 8が形成されている。球 1 3 8は揺動筒 6 2の他端部側に設けられた適宜の球受手段に相対的に回動自在に連結されている。主クランク 1 0 6の被駆動軸 1 0 4には、スプロケット 1 4 0が固定されている。一方足 1 2 0にはギヤードモータ 1 0 2が装着されている。ギヤードモータ 1 0 2の出力軸にはスプロケット 1 4 2が固定されている。スプロケット 1 4 0とスプロケット 1 4 2間には口ーラチヱーン 1 4 4が巻き掛けられている。したがってギヤードモータ 1 0 2が付勢（作動）されると、主クランク 1 0 6がスプロケット 1 4 2、ローラチェ一ン 1 4 4、スプロケット 1 4 0及び被駆動軸 1 0 4を介して回転駆動される。なお、前記した球面継手 1 1 2の一端を揺動筒 6 2の他端部側に固定し、球 1 3 8 を従クランク 1 1 0に設けられた適宜の球受手段に相対的に回動自在に連結する構成も理論的には可能である。

次に上述したとおりの構成を有する表面処理装置 2の作用を説明する。第 1図〜第 4図を参照して、減圧手段 2 2が付勢（作動）されると、減圧空間 1 4内の大気のような流体はサクシヨンホース 2 0をとおって外部に排出され、減圧空間

1 4は減圧される。減圧空間 1 4が減圧されると、減圧空間 1 4の内外の流体圧力差に起因して、ケース 4に作用する大気のような包囲流体の圧力が、横フレーム 3 4及び 3 8、走行フレーム 4 2及び 4 4、各車輪 4 6を介して表面 Fに伝達される。以上のようにして、包囲流体の圧力によって装置 2は表面 Fに吸着される。更に、このような吸着状態において各ギヤードモータ 4 8を付勢すれば、装置 2は、物体表面 Fに吸着した状態で表面 Fに沿って移動される。

第 2図〜第 5図を参照して、自在軸受機構 6 0の作用について説明する。主揺動体 6 6は主揺動軸線 L 1まわりに回動自在であり、従揺動体 6 8は従揺動軸線 L 2まわりに回動自在である。したがって、従揺動体 6 8に支持された揺動筒 6 2及びノズル 6 4は、自在軸受機構 6 0の軸心 P 1を中心として自由に回動することができる。しかしながら揺動筒 6 2それ自身が一つの軸まわりに回転することはない。

次に第 5図〜第 7図を参照して、自転公転機構 1 0 0の作用について説明する。ギヤードモータ 1 0 2を付勢すると主クランク 1 0 6が回転駆動される。これにより従かさ歯車 1 1 4は主かさ歯車 1 1 8のまわりを公転するが、主かさ歯車

1 1 8は回転しないよう固定されているので、主クランク 1 0 6の回転に伴い、従かさ歯車 1 1 4及び従かさ歯車 1 1 4と一体の従クランク 1 1 0は自転する。従クランク 1 1 0の自転運動及び主クランク 1 0 6の公転運動は、従クランク 1

1 0軸線 L 4から偏心した部分に設けられた球面継手 1 1 2を介して揺動筒 6 2 の前記他端部側に伝達される。一方前記したように、揺動筒 6 2は自在軸受機構

6 0の軸心 P 1を中心として回動自在であるので、摇動筒 6 2及びノズル 6 4は自在軸受機構 6 0の軸心 P 1を中心として自転運動及び公転運動を行なうものである。

なお、第 5図〜第 7図において、主かさ歯車 1 1 8の軸線 L 3に対して従かさ歯車 1 1 4の軸線 L 4が斜交する角度を Q、斜交する点を P 2、従クランク 1 1 0の軸線 L 4と球面继手 1 1 2の軸線 L 5との距雜を a、球面継手 1 1 2の玉 1 3 8の中心 P 3の回転面 L 6と自在軸受機構 6 0の軸心 P 1との距雜を bで表している。

第 4図及び第 1 0図を参照して、超高圧水供給手段 9 8及び砥粒供給手段 9 9 を作動させることにより、自転及び公転するノズル 6 4から、超髙圧水と共に砥粒が物体表面 Fに向かって勢いよく噴射される。超髙圧水及び砥粒は、表面 Fに衝突した後、表面 Fから剝雜された異物と共に、サクシヨンホース 2 0を介して減圧手段 2 2により吸引、回収される。次に第 8図及び第 9図を参照して、一部に他の実施例が備えられた自転公転機構 2 0 0について説明する。なお第 8図及び第 9図において、第 1図〜第 7図と同一部分は同一符号で示す。第 1図〜第 7図により説明した構成においては、主かさ歯車 1 1 8は保持部 1 2 4の軸保持部 1 3 0に固定されているが、第 8図及び第 9図における自転公転機構 2 0 0においては、主かさ歯車 1 1 8は回転する 0 すなわち主かさ歯車 1 1 8の軸 2 0 2は、保持部 1 2 4の軸保持部 2 0 4に玉軸受 2 0 6を介して回転自在に装着されている。軸 2 0 2は更に、軸保持部 2 0 4に設けられたフランジ 2 0 8に固定された中空軸式のギヤ一ドモータ 2 1 0の該中空軸（図示せず）に挿入される形態で該中空軸に固定されている。以上の構成において、ギヤードモータ 2 1 0を付勢して主かさ歯車 1 1 8を、主クランク 1 0 6の公転方向と反対方向に回転させると、従クランク 1 1 0及び従かさ歯車 1 1 4の自転の速度を更に高速にすることができる。なお、ギヤ一ドモータ 2 1 0を適宜の制動手段により回転できないよう構成しておけば、主かさ歯車 1 1 8 を固定された状態に保持することもできる。

以上、本発明を、実施例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、さまざまな変形あるいは修正ができるものである。例えば、本発明の実施例において、自転公転機構 1 0 0 における斜交軸間回転伝動機構は主かさ歯車 1 1 8と従かさ歯車 1 1 4とから構成されているが、この構成に限定されるものではない。具体的には、主かさ歯車 1 1 8及び従かさ歯車 1 1 4に代えて、略同形の主ローラ及び従ローラにより斜交軸間回転伝動機構を構成することができる。主ローラ及び従ローラには、それぞれ円錐状の円周部が形成されている。そして該円錐面同士が相互に圧接されることにより生ずる接触摩擦により、回転が伝達される。この構成も本発明の範囲内に含まれるものである。また本発明装置の実施例の説明は、装置 2が大気中の表面上に在るものとして行われているが、本発明装置は水中においても適用されることができる。その場合、減圧手段 2 2として、真空ポンプに代えて氷ポンプや水駆動ェゼクタを用いることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 物体の表面に向けて表面処理物質を噴射するノズルを備えた表面処理装置において、

該自転公転機構は、該揺動筒の該他端部側において該自在軸受機構の該軸心をとおる軸線上に位置付けられて駆動手段により回転駆動される被駆動軸を有し該被駆動軸と一体に回転駆動される主クランクと、該主クランクの該軸線から偏心した部位に装着されかつ該主クランクの該軸線と斜交する軸線を有する回転軸を備えた従クランクと、該従クランクにおける該軸線から偏心した部位と該揺動筒の該他端部側とを連結する自在継手手段と、該従クランクの該回転軸に連結されかつ該従クランクと一体に回転する従かさ歯車と、該主クランクの該被駆動軸と共通の軸線を有しかつ該被駆動軸と相対回転自在に配置された軸に一体的に設けられかつ該従かさ歯車と嚙み合わされた主かさ歯車と、該主クランクの回転により該主かさ歯車のまわりを自転しながら公転する該従かさ歯車とを舍むことを特徴とする表面処理装置。

2 . 該主かさ歯車の該軸は回転しないよう固定されている、請求項 1記載の表面

3 . 該主かさ歯車の該軸は、該主クランクの回転方向と反対方向に回転駆動されるよう他の駆動手段に駆動連結されている、請求項 1記載の表面処理装置。

4 . 該自在軸受機構は、該表面と平行な面上に主揺動軸線を有する環状の主揺動体と、該主揺動体の該主摇動軸線と直交する従揺動軸線を有するように該主揺動体に連結された板状の従揺動体とを含み、該揺動筒は該従揺動体に連結されている、請求項 1〜 3のいずれか 1項に記載の表面処理装置。

5 . 該物体表面と平行でかつ該自在軸受機構の軸心をとおる面を境界とし、該境界面と該表面との間に存在する空間で、かつ該揺動筒と該ノズルが運動する領域の空間が、両端部が開口した筒状のケースと、該表面と、該ケースの該表面側の —端開口部に装着されて該ケースと該表面との間の隙間をシ一ルする表面シール手段と、該ケースにおける該境界面側の他端開口部と該揺動筒との間に存在する隙間をシールする揺動部シ一ル手段とにより包囲されることにより減圧空間が規定され、該減圧空間は、該減圧空間から流体を排出して該減圧空間内の圧力を減少させる減圧手段に連結されている、請求項 1〜 4のいずれか 1項に記載の表面処理装置。

6 . 該ケースには移動手段が備えられ、該減圧手段の作動により、該ケース内外の流体圧力差に起因して該ケースに作用する包囲流体圧力によって該表面に吸着し、かつ該移動手段の作用によって該表面に沿って移動可能である、請求項 5記載の表面処理装置。