WO2020194896A1 - 回転ノズルを備える装置 - Google Patents

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WO2020194896A1
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浦上　不可止
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    • B05B7/1481—Spray pistols or apparatus for discharging particulate material
    • B05B7/1486—Spray pistols or apparatus for discharging particulate material for spraying particulate material in dry state

Definitions

  • the present invention relates to a device including a moving device and a rotating nozzle device. More specifically, the present invention relates to a device including a moving device that can move along the surface of an object and a rotating nozzle device composed of rotating nozzle means mounted on the moving device.
  • ultra-high pressure fluid such as water or compressed air mixed with abrasive grains onto the surface of an object such as an oil storage tank or a hull
  • foreign substances such as old paint film or rust adhering to the surface of the object are removed.
  • an ultra-high pressure water jet device or a sandblasting device is used as a device for roughening the surface of an object with ejected abrasive grains to adjust the coating film base, or for cleaning the surface of an object to perform a non-destructive inspection. It has been put to practical use.
  • ultra-high pressure fluid such as water or abrasive grains are mixed on the surface of the object while adsorbing to the surface of the object such as the oil storage tank or the hull by the pressure of the enclosed fluid such as air or water and moving along it.
  • the pressure of the enclosed fluid such as air or water and moving along it.
  • Such a device comprises a box, a plurality of wheels mounted on the box, a seal connected to the box and its free end contacting the surface of the object, and the box, the surface of the object and the seal. It is provided with a decompression generating means for discharging the fluid in the specified decompression space to the outside.
  • the device moves along the surface of the object by the action of the wheels.
  • the device is equipped with a nozzle such as an ultra-high pressure water injection nozzle that injects ultra-high pressure water onto the surface of an object or an abrasive grain injection nozzle that injects abrasive grains together with compressed air, and is a substance injected from the nozzle.
  • the nozzle is mounted in a state where it can make a circular motion so as to draw a circular locus on the surface of the object.
  • a specific example of a rotary nozzle that performs circular motion while injecting ultra-high pressure water in a conventional ultra-high pressure water jet device will be described.
  • an amount of water of about 20 liters per minute pressurized to an ultra-high pressure of about 2000 to 2500 kilograms per square centimeter is 0.1 to 0.5 in diameter. It is ejected from a millimeter nozzle, and the nozzle is rotated at a high speed of about 1000 revolutions per minute and a rotation diameter of about 400 millimeters on a plane parallel to the surface 20 to 30 millimeters away from the surface of the object.
  • the surface of the object is continuously processed by gradually moving the rotating nozzle along the surface of the object at a speed of about 3 meters per minute.
  • the ultra-high pressure hose that supplies ultra-high pressure water to the nozzle and the rotary nozzle are connected by a rotary joint.
  • the reason why the nozzle is rotated at high speed in the above device is that the diameter of the nozzle is very small, 0.1 to 0.5 mm, and the processing width is also small. Therefore, if the nozzle is rotated at low speed, processing is performed. This is because there arises a problem that the rear surface is processed in the state of a line only in the portion of the locus where the center of the nozzle moves, and is not processed in the state of a surface.
  • the above-mentioned conventional device has the following problems to be solved. That is, in the rotary nozzle of the conventional ultra-high pressure water jet device, since the nozzle is performing a constant velocity circular motion, the nozzle is located at the left end or the right end in the moving direction of the entire rotary nozzle.
  • the problem is the occurrence of processing unevenness due to the phenomenon that the processing capacity increases when the processing capacity is increased and decreases when the processing capacity is located at the front end or the rear end.
  • the present inventor has proposed the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-179143 as an apparatus capable of preventing the occurrence of processing unevenness as compared with the conventional apparatus. That is, in a device provided with a rotating nozzle, a moving means is provided for moving a circular locus along the surface to be injected, and the nozzle is made to perform a non-constant circular motion. That is, the moving speed increases when the nozzles are located at the left and right ends of the device including the rotating nozzles in the moving direction, and decreases when the nozzles are located at the front and rear ends.
  • the moving means includes a seal 36 that defines a decompression space in cooperation with the box 2 and a moving surface, and a decompression generating means for discharging a fluid from the decompression space and depressurizing the inside of the decompression space.
  • It is a device equipped with a rotating nozzle, which is a trolley that is attracted to a moving surface by the pressure of the surrounding fluid and can move along the moving surface, and the nozzle makes a circular motion in the decompression space of the trolley.
  • a nozzle that performs non-constant velocity circular motion makes a constant velocity circular motion via a motion transmission mechanism for converting constant velocity circular motion into non-constant velocity circular motion. Since it is connected to a fly wheel having a heavy mass for motion, there is a drawback that the mass of the device becomes heavy.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and the processing width is increased by providing a device that is lightened by eliminating the use of a heavy flywheel and two sets of rotary nozzle means. Provide an enlarged device. Further, the nozzle rotating apparatus according to the present invention is a vacuum generator that ejects a substance onto the surface of an object in a reduced pressure space that moves along the surface of the object to generate the injected substance or foreign matter peeled off from the surface of the object. Provide an environment-friendly device that can be sucked and recovered by the above, thereby eliminating the source of suspended solids and preventing environmental pollution.
  • a device including a moving device that can move along the surface of an object and a rotating nozzle device composed of rotating nozzle means mounted on the moving device;
  • the rotary nozzle means includes a rotary nozzle means composed of a left rotary nozzle means and a right rotary nozzle means, and the rotary nozzle means includes a plurality of injection nozzles.
  • the rotary nozzle means is configured such that an object to be ejected from at least two injection nozzles performing a circular motion collides with the surface to be injected and draws a circular locus on the surface to be injected.
  • Two sets of the rotary nozzle means are arranged in parallel in a direction orthogonal to the moving direction of the moving device, that is, a roller chain and a sprocket, or a rotary conduction means such as a gear perform a rotary motion in conjunction with each other to rotate each of them.
  • the injection nozzles of the nozzle means are configured to perform non-constant velocity circular motion, i.e., if each injection nozzle is located in the left or right end region in the direction of movement of the moving device. It is configured to increase the speed of movement and decrease the speed of movement when located in the front end region or the rear end region in the direction of movement.
  • the injection nozzle of the left rotation nozzle means and the injection nozzle of the right rotation nozzle means can be arranged so as to be out of phase with each other, and between the injection nozzle of the left rotation nozzle means and the injection nozzle of the right rotation nozzle means. It suffices that the phase shift of is configured so that the reaction force of the motion acceleration of the left injection nozzle and the reaction force of the motion acceleration of the right injection nozzle are canceled, preferably 50 degrees or more, and more. It is preferably about 90 degrees.
  • the injection nozzle of the left rotation nozzle means and the injection nozzle of the right rotation nozzle means are configured so that the circular motion of the right injection nozzle is decelerated when the circular motion of the left injection nozzle is accelerated.
  • the circular motion of the right injection nozzle is configured to be accelerated, that is, the reaction force of the acceleration of the motion of the left injection nozzle and the motion of the right injection nozzle. It is configured so that the reaction force of the acceleration of is canceled.
  • each of the two types of rotary nozzle means further includes a non-circular gear mechanism as a motion transmission mechanism for converting constant velocity circular motion into non-constant velocity circular motion. ..
  • the moving device is further provided, and the moving device includes a box, a seal that defines a decompression space together with the box and the moving surface, and a fluid from the decompression space.
  • the moving device includes a box, a seal that defines a decompression space together with the box and the moving surface, and a fluid from the decompression space.
  • the present invention has the following effects.
  • Conventional ultra-high pressure in which the nozzle makes a circular motion so that the locus of points where an ultra-high pressure fluid such as water ejected from the nozzle or a substance such as abrasive grains hits the jetted surface draws a circular locus.
  • an ultra-high pressure fluid such as water ejected from the nozzle or a substance such as abrasive grains hits the jetted surface draws a circular locus.
  • a rotating nozzle such as a water jet device
  • the nozzle is at the left end or the right end in the moving direction of the device equipped with the rotating nozzle.
  • the problem is the occurrence of processing unevenness due to the phenomenon that the processing capacity increases when it is located in the portion and decreases when it is located in the front end or the rear end.
  • the nozzle is configured to perform a non-constant circular motion with respect to the motion speed at which the nozzle draws a circular locus. More specifically, in the device according to the present invention, when the nozzle is located at the left end or the right end in the moving direction of the device including the rotating nozzle, the moving speed is increased, and the moving speed is increased. Since it is configured to reduce when it is located at the end or the rear end, it is possible to prevent the occurrence of uneven treatment by conventional equipment, and perform surface treatment work with uniform quality and efficiency. can do.
  • the present invention by injecting a substance onto the surface of an object in a reduced pressure space moving along the surface of the object, the injected substance or foreign matter peeled off from the surface of the object is sucked and recovered by a vacuum generator. Therefore, it is possible to eliminate the source of suspended solids and prevent environmental pollution.
  • the apparatus according to the present invention removes foreign substances such as old coating film or rust adhering to the surface of an object by injecting an ultrahigh pressure fluid such as water or a substance such as compressed air mixed with abrasive grains onto the surface of the object.
  • an ultrahigh pressure fluid such as water or a substance such as compressed air mixed with abrasive grains
  • the device may be capable of roughening the surface of the object.
  • the device according to the present invention may be a device capable of coating the surface of an object by injecting a substance such as paint or plasma-generated metal onto the surface of the object.
  • the device according to the present invention adsorbs to the surface of an object by the pressure of an enclosed fluid such as air or water, and jets various substances onto the surface of the object while moving along the pressure of the surface of the object. It may be an apparatus capable of performing processing.
  • FIG. 1 is a plan view of the device according to the present invention
  • FIG. 2 is a lower side view of the device according to the present invention shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is an A-A of the device according to the present invention shown in FIG. It is sectional drawing in line A.
  • the device illustrated in FIGS. 1, 2 and 3 comprises a box 2 made of a rigid material such as steel or a semi-rigid material.
  • the box 2 is not particularly limited in its shape, but in the illustrated specific example, a portion facing the object surface 1 which is the surface on which the device according to the present invention moves is opened. It has the shape of a substantially oblong cylindrical box, and an oval plate is welded to the outer peripheral edge of the opening.
  • support members 12 and 14 projecting outward are fixed to both facing portions of the side wall of the box 2, and support frames 16 and 18 are further attached to the support members 12 and 14. Is fixed.
  • wheels 22a and 22b are rotatably mounted on the support frame 16.
  • the support frame 16 is further provided with an electric motor 24 that constitutes a traveling drive source.
  • the electric motor 24 is connected to the wheels 22a and 22b via a transmission means such as a chain 26 and a sprocket, and rotationally drives the wheels 22a and 22b.
  • Wheels 30a and 30b are also rotatably mounted on the support frame 18.
  • the support frame 18 is also provided with an electric motor 32 that constitutes a traveling drive source, and the electric motor 32 is connected to the wheels 30a and 30b via transmission means such as a chain 34 and a sprocket, and the wheels 30a and 30b is rotationally driven.
  • wheels 22a, 22b, 30a and 30b constitute a traveling means for moving the device according to the present invention along the object surface 1, and specific examples thereof will be described in detail later, and the surrounding fluid acting on the box 2 It is pressed against the surface 1 of the object by the pressure and brought into contact with the surface 1.
  • four wheels are used as the traveling means, but it is sufficient if the device can be driven, and the number of wheels is not limited to the number of wheels. Without particular limitation, three or five or more wheels may be used, and two or more endless trucks may be used instead of the wheels.
  • a seal 36 is provided and attached to the opening of the box 2.
  • One end of the seal 36 (FIG. 1) having an oval shape and an annular shape as a whole is connected to the oval plate of the box 2, and the other end is brought into contact with the object surface 1 to form the box.
  • the decompression space 50 is defined together with 2 and the object surface 1. Since the seal 36 is made of a non-breathable and relatively flexible material such as polyurethane, it is elastically deformed by a relatively small force, whereby the end portion in contact with the object surface 1 is boxed. It is displaced with respect to the body 2 in the direction of the object surface 1 and in the direction away from it.
  • the decompression space 50 (FIG. 3) defined by the box 2, the object surface 1, and the seal 36 is communicated with a decompression generating means (not shown).
  • a decompression generating means (not shown).
  • a connecting pipe portion 10a is provided on the side wall of the box body 2, one end of a suction hose (not shown) is connected to the connecting pipe portion 10a, and the other end is a separator such as a bag filter. It is connected to a decompression generating means (not shown) via (not shown).
  • the decompression generating means may be any means as long as the fluid is discharged from the decompression space 50 to depressurize the inside of the decompression space 50, and when the device according to the present invention is used, for example, in the atmosphere, it is exhausted.
  • a pump, an ejector, or the like can be used, and a drainage pump or the like can be used when the device according to the present invention is used, for example, in water or in the sea.
  • the gearbox 9 is fixed to the bottom surface of the flange portion located above the box 2.
  • the electric motor 94 is fixed to a flange portion located above the gearbox 9 of the flange portion.
  • the gearbox 9 pivotally supports the output shaft 941 of the electric motor 94 and the intermediate shaft 97 located between the output shaft 941 of the electric motor 94 and the rotary nozzle shaft 92 of the two types by bearings.
  • a nozzle holder 911 is provided at the end of each rotary nozzle shaft 92 on the object surface side, two nozzle bars 912 are provided on the nozzle holder 911, and an injection nozzle 91 is provided on each of the nozzle bars 912. ..
  • the end of each rotary nozzle shaft 92 on the opposite side of the object surface penetrates the upper surface of the gearbox 9, and the rotary joint 95 is screwed into the end, and the rotary joint 95 is an ultra-high pressure water hose (shown). Is connected to.
  • Each rotary nozzle shaft 92 has pores 924 as a flow path for ultra-high pressure water, and a rotary joint 95, pores 924, nozzle holder 911, and nozzle bar 912 are connected from an ultra-high pressure water hose (not shown).
  • An ultra-high pressure water flow path is formed that passes through and reaches the injection nozzle 91.
  • a non-circular gear 922 on the driven side is provided on the upper portion of each rotary nozzle shaft 92, and a non-circular gear 923 on the driving side that meshes with the non-circular gear 922 on the driven side is provided on the upper portion of the intermediate shaft 97.
  • the driven side non-circular gear 922 has a shape close to an oval shape
  • the driving side non-circular gear 923 has a shape close to a rhombus.
  • a driven-side circular gear 942 is provided at the center of the intermediate shaft 97, and is provided on the driven-side circular gear 943 output shaft 941 so as to mesh with the driven-side circular gear 942.
  • a sprocket 963 is provided below each intermediate shaft 97, and a roller chain 964 is suspended between the two types of sprockets 963.
  • the nozzle bar 912 of the second set and the non-circular gear means of the second set are arranged out of phase with each other.
  • the two types of Zulver 912 and the two types of non-circular gear means have the phases of the output shaft 941 and the intermediate shaft 97 so that they can perform constant velocity circular motion and the rotary nozzle shaft 92 can perform non-constant circular motion. It suffices if they are arranged so as to be offset, and preferably they are arranged so as to be displaced from each other by about 90 degrees.
  • the two injection nozzles 91 mounted on the rotating nozzle shaft 92 via the nozzle holder 911 and the nozzle bar 912 also perform non-constant circular motion.
  • the decompression generating means (not shown) When the decompression generating means (not shown) is activated, the action of the decompression generating means causes the fluid in the decompression space 50 (for example, air when used in the atmosphere, or water when used in water). It is discharged to the outside through a suction hose (not shown), whereby the pressure inside the pressure reducing space 50 is reduced as required.
  • the fluid in the decompression space 50 for example, air when used in the atmosphere, or water when used in water.
  • the surrounding fluid pressure acting on the box 2 due to the fluid pressure difference between the inside and outside of the decompression space 50 is substantially from the box 2 to the support frames 16 and 18, It is also transmitted to the object surface 1 via the wheels 22a, 22b, 30a and 30b, whereby the device is attracted to the object surface 1.
  • the surrounding fluid pressure acting on the seal 36 due to the difference in fluid pressure inside and outside the decompression space 50 acts to deflect the seal 36 toward the object surface 1 and bring the end portion into contact with the object surface 1. To do.
  • the device moves straight (forward or backward) along the object surface 1.
  • the device rotates (rotates counterclockwise or clockwise) around its central axis and is directed in a desired direction.
  • the output shaft 941 becomes By meshing the provided gear 943 with the gear 942 provided on the intermediate shaft 97, the driven intermediate shaft 97 is rotationally driven to perform a constant velocity circular motion.
  • the rotary nozzle shaft 92 on the driven side is also rotationally driven by the meshing of the gear 923 provided on the rotary driven intermediate shaft 97 and the circular gear 922 provided on the rotary nozzle shaft 92, but the non-circular gear The action of 922 and 923 causes a non-constant circular motion.
  • the arrow C indicates the moving direction of the device according to the present invention
  • A indicates the angle formed by the nozzle bar 912 and the nozzle 91 with a line parallel to the moving surface of the device according to the present invention and orthogonal to the moving direction.
  • R indicate the turning radius of the nozzle 91
  • W indicates the distance between the center line and the nozzle 91 where the rotating nozzle shaft of the device according to the present invention moves.
  • the acceleration of the injection nozzle 91 increases sharply near the angles A of 0 degrees (360 degrees) and 180 degrees, so that the injection nozzle 91 should prevent the change in acceleration in order to perform non-constant circular motion.
  • a reaction force sufficient to overcome the inertial force of the injection nozzle 91 and the nozzle bar 912 is required.
  • the device according to the embodiment of the present invention includes a rotating nozzle means, the rotating nozzle means is composed of a left rotating nozzle means and a right rotating nozzle means, and the left rotating nozzle means and the right rotating nozzle means are moving devices. They are arranged in parallel in a direction intersecting the moving direction of the sprocket 963 (FIG. 4), and perform rotational movements in conjunction with each other by rotational conduction means by a sprocket 963 and a roller chain 964.
  • the rotation direction of the sprocket 963 is indicated by CCW
  • the rotation directions of the nozzle bar 912L of the left rotation nozzle means and the nozzle bar 912R of the right rotation nozzle means are indicated by CW.
  • the injection nozzles of each rotary nozzle means are configured to perform non-constant circular motion, i.e., each injection nozzle is on the left in the direction of movement of the moving device. It is configured so that the movement speed increases when it is located in the end region or the right end region, and decreases when it is located in the front end region or the rear end region in the moving direction. Has been done.
  • the injection nozzle of the counterclockwise rotation nozzle means and the injection nozzle of the right rotation nozzle means are arranged so as to be out of phase, and preferably, for example, both are arranged so as to be out of phase with each other by about 90 degrees.
  • the circular motion of the injection nozzle of the above is configured to be accelerated, that is, the reaction force of the acceleration of the motion of the left injection nozzle and the reaction force of the acceleration of the motion of the right injection nozzle are canceled.
  • the ultra-high pressure water injected from the ultra-high pressure water hose (not shown) through the rotary joint 95, the pores 924, the nozzle holder 911 and the nozzle bar 912 and from the nozzle 91 is After colliding with the object surface 1 to remove foreign substances such as old coating film and rust on the object surface, a separator such as a connecting pipe portion 10a, a suction hose (not shown), and a bag filter (Fig.) It is sucked and recovered by the action of a suction air flow that reaches the decompression generating means (not shown) through (not shown).
  • a separator such as a connecting pipe portion 10a, a suction hose (not shown), and a bag filter (Fig.) It is sucked and recovered by the action of a suction air flow that reaches the decompression generating means (not shown) through (not shown).
  • the device according to the present invention can be applied not only to the device on the surface in the air but also to the water.
  • a water pump or a water-driven ejector is used instead of the vacuum pump.
  • the present invention has been exemplarily described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications or modifications can be made without departing from the technical scope of the present invention.
  • a device equipped with a rotating nozzle such as a conventional ultra-high pressure water jet device, in which the nozzle makes a circular motion so that the trajectory of the point where the substance injected from the nozzle hits the injection surface draws a circular trajectory
  • the processing capacity increases when the nozzle is located at the left end or the right end in the direction of movement of the device equipped with the rotating nozzle, and the front end.
  • the nozzle is not suitable for the motion speed in which the nozzle draws a circular locus.
  • the motion speed is Since it is configured to increase and reduce the motion speed when it is located at the front end or the rear end, it is possible to prevent the occurrence of processing unevenness by the conventional device, and the quality is uniform. Efficient surface treatment work can be carried out.
  • the present invention by injecting a substance onto the surface of an object in a reduced pressure space moving along the surface of the object, the injected substance and foreign matter peeled off from the surface of the object are sucked and recovered by a vacuum generator. Therefore, it is possible to eliminate the source of suspended solids and prevent environmental pollution.
  • the plan view which shows a specific example of the apparatus configured according to this invention.
  • the lower side view of the apparatus of FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line AA of the apparatus of FIG.
  • the plan view which shows the gear motion of a non-circular gear and the circular motion of an injection nozzle.

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Abstract

【課題】超高圧ウォータジェット装置等において処理むらの発生を防止できる回転ノズル装置を提供する。 【解決手段】物体表面に沿って移動可能な移動装置と、回転ノズル装置とを備え、前記回転ノズル手段は複数の噴射ノズルを備え、前記回転ノズル手段は、前記移動装置の移動方向と直交する方向に並列に２式配置され、前記左回転ノズル手段と前記右回転ノズル手段とは回転伝導手段により連動して回転運動を行うように構成され、前記左回転ノズル手段の噴射ノズルと、前記右回転ノズル手段の噴射ノズルとは互いに位相がずれるように配置される。

Description

回転ノズルを備える装置
本発明は、移動装置と、回転ノズル装置とを備える装置に関する。より具体的には、物体表面に沿って移動可能な移動装置と、前記移動装置に搭載された回転ノズル手段から構成された回転ノズル装置とを備える装置に関する。
　従来、貯油タンクまたは船体等の物体表面に水などの超高圧流体、あるいは砥粒を混合された圧縮空気を噴射することにより、物体表面に付着する旧塗膜またはさび等の異物を除去し、あるいは噴射された砥粒により物体表面を粗面化して塗装の素地調整を行ったり、あるいは非破壊検査を実施するために物体表面を清浄したりする装置として、超高圧ウォータジェット装置またはサンドブラスト装置が実用化されている。
　また、空気または水のような包囲された流体の圧力によって貯油タンクまたは船体等の物体表面に吸着し且つそれに沿って移動しながら、物体表面に水などの超高圧流体、あるいは砥粒を混合された圧縮空気を噴射することにより、物体表面に付着する旧塗膜またはさび等の異物を除去し、あるいは噴射された砥粒により物体表面を粗面化して塗装の素地調整を行ったり、あるいは非破壊検査を実施するために物体表面を清浄したりする装置として、例えば特公昭６０－２６７５２号公報、特許第１３２３８４３号、米国特許第４，０９５，３７８号に開示された装置を挙げることができる。
　かかる装置は、函体と、該函体に装着された複数の車輪と、該函体に連結されその自由端部が物体表面に接触せしめられるシールと、該函体、物体表面及び該シールによって規定された減圧空間内の流体を外部に排出するための減圧生成手段とを備えている。
かかる装置は、減圧生成手段が付勢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函体に作用する流体圧力は車輪を介して物体表面に伝達され、かかる流体圧力によって装置が物体表面に吸着されるようにしている。　
　また、かかる吸着状態において電動モータのように駆動手段によって車輪を回転駆動せしめると、上記車輪の作用によって装置は物体表面に沿って移動するようになる。
　なお、かかる装置には、物体表面に超高圧水を噴射する超高圧水噴射ノズルまたは砥粒を圧縮空気と共に噴射する砥粒噴射ノズルのようなノズルが装着され、かつ該ノズルから噴射された物質が物体表面上に円形の軌跡を描くように該ノズルが円運動を行える状態で装着されている。
　以下に、従来の超高圧ウォータジェット装置における、超高圧水を噴射しながら円運動を行う回転ノズルの具体例を記載する。
　従来の超高圧ウォータジェット装置の回転ノズルにおいては、１平方センチメータあたり約２０００～２５００キログラムの超高圧に加圧された毎分約２０リットルの量の水を、直径０．１～０．５ミリメートルのノズルより噴射せしめ、かつ該ノズルを、物体表面より２０～３０ミリメートル離れた該表面と平行な面上において、毎分約１０００回転で、回転直径は約４００ミリメートルで高速回転せしめ、しかも該回転するノズルを毎分約３メートルの速度で物体表面に沿って徐々に移動せしめることにより、物体表面の処理を連続的に行っている。
　なお、上記の装置においては、超高圧水をノズルに供給する超高圧ホースと回転ノズルの間は、回転継手により連結されている。
　また、上記の装置においてノズルが高速回転せしめられる理由は、ノズルの直径が０．１～０．５ミリメートルと非常に小さく、処理幅も同様に小さいため、もしノズルを低速で回転せしめると、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。
　なお、上述した従来の装置には次の通りの解決すべき問題が存在する。
　即ち、従来の超高圧ウォータジェット装置の回転ノズルにおいては、ノズルが等速円運動を行っているため、回転ノズル全体の移動方向に向かって該ノズルが左の端部もしくは右の端部に位置する場合は処理能力が増大し、前の端部もしくは後の端部に位置する場合は減少するといった現象に起因した処理むらの発生が問題であった。
　そこで、本発明者は、上記問題に鑑みて、従来の装置に比べて処理むらの発生を防止できる装置として、特開２００１－１７９１４３号公報に記載の装置が提案されている。
　すなわち、回転ノズルを備える装置において、円形の軌跡を被噴射面に沿って移動させるために移動手段を備え、ノズルは不等速円運動を行うようにされている。すなわち、該ノズルが該回転ノズルを備える装置の移動方向に向かって左右の端部に在る場合は運動速度が増加し、前後の端部に在る場合は減少する。該移動手段は、函体２及び移動面と協働して減圧空間を規定するシール３６と、該減圧空間から流体を排出して該減圧空間内を減圧せしめるための減圧生成手段とを具備し、包囲流体の圧力によって移動面に吸着し且つ移動面に沿って移動可能な台車となっており、台車の減圧空間内でノズルが円運動を行う、回転ノズルを備える装置である。
特公昭６０－２６７５２号 特許第１３２３８４３号 米国特許第４，０９５，３７８号 特開２００１－１７９１４３号
　上述した従来の装置には次のような解決すべき問題が存在している。
　すなわち、特開２００１－１７９１４３号公報に記載された装置では、不等速円運動を行うノズルが、等速円運動を不等速円運動に変換するための運動伝達機構を介して等速円運動を行う質量が重いフライホイールに連結されているため、装置の質量が重くなるという欠点があった。
　本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、質量が重いフライホイールの使用を廃止することにより軽量化された装置と、且つ、２式の回転ノズル手段を具備したことにより処理幅が増大化された装置を提供する。
　また本発明に係るノズル回転装置は、物質の物体表面への噴射を物体表面に沿って移動する減圧空間内で実施することにより、噴射された物質または物体表面から剥離された異物を真空生成装置により吸引回収し、よって大気浮遊物質の発生源を無くし環境汚染を防止できる環境に優しい装置を提供する。
　本発明によれば、物体表面に沿って移動可能な移動装置と、該移動装置に搭載された回転ノズル手段から構成された回転ノズル装置とを備える装置であって；
　該回転ノズル手段は、左回転ノズル手段と右回転ノズル手段とから構成された回転ノズル手段を具備し、該回転ノズル手段は複数の噴射ノズルを備え、
　該回転ノズル手段は、円運動を行う少なくとも２個の噴射ノズルから噴射された被噴射物が被噴射面に射突して該被噴射面上に円形の軌跡を描くように構成され、
　該回転ノズル手段は、該移動装置の移動方向と直交する方向に並列に２式配置され、すなわち、ローラチェーンとスプロケット、またはギアなどの回転伝導手段により連動して回転運動を行い、　各々の回転ノズル手段の噴射ノズルは不等速円運動を行うように構成され、すなわち、各々の噴射ノズルが移動装置の移動方向に向かって左の端部領域もしくは右の端部領域に位置する場合には運動速度が増加し、移動方向に向かって前方の端部領域もしくは後方の端部領域に位置する場合においては運動速度が低減するように構成され、
　左回転ノズル手段の噴射ノズルと、右回転ノズル手段の噴射ノズルとは、互いに位相がずれるように配置されることができ、左回転ノズル手段の噴射ノズルと右回転ノズル手段の噴射ノズルとの間の位相のずれは、左の噴射ノズルの運動の加速度の反力と右の噴射ノズルの運動の加速度の反力が打ち消されるように構成されていれば足り、好ましくは５０度以上であり、より好ましくは約９０度である。
　左回転ノズル手段の噴射ノズルと右回転ノズル手段の噴射ノズルとは、左の噴射ノズルの円運動が加速される場合には右の噴射ノズルの円運動が減速されるように構成され、また、左の噴射ノズルの円運動が減速される場合には右の噴射ノズルの円運動が加速されるように構成され、すなわち、左の噴射ノズルの運動の加速度の反力と右の噴射ノズルの運動の加速度の反力が打ち消されるように構成されている。
　また本発明に係る回転ノズル装置を備える装置によれば、２式の回転ノズル手段は、おのおの等速円運動を不等速円運動に変換する運動伝達機構として非円形歯車機構をさらに備えている。
　また本発明に係る回転ノズル装置を備える装置によれば、移動装置をさらに備え、該移動装置は、函体と、該函体と移動面とともに減圧空間を規定するシールと、該減圧空間から流体を排出して該減圧空間内を減圧せしめるための減圧生成手段とを具備する構成により包囲された流体の圧力によって移動面に吸着し且つ移動面に沿って移動可能な台車を成し、該台車の該減圧空間内において、該噴射ノズルが円運動を行い、該噴射ノズルから噴射された被噴射物が被噴射面に射突して該被噴射面上に円形の軌跡を描くように構成されている。
　本発明は次の効果を奏する。
　ノズルから噴射された水などのような超高圧流体または砥粒のような物質が被噴射面に射突する点の軌跡が円形の軌跡を描くようにノズルが円運動を行う、従来の超高圧ウォータジェット装置等の回転ノズルを備えた装置は、その噴射ノズルは等速円運動を行っているため、回転ノズルを備えた装置の移動方向に向かって、ノズルが左の端部もしくは右の端部に位置する場合においては処理能力が増大し、前の端部もしくは後の端部に位置する場合は低減するといった現象に起因した処理むらの発生が問題であった。
　本発明においては、ノズルが円形の軌跡を描く運動速度に関し、前記ノズルは不等速円運動を行うように構成されている。より具体的には、本発明に係る装置は、回転ノズルを備える装置の移動方向に向かって左の端部もしくは右の端部にノズルが位置する場合においては該運動速度が増加し、前の端部もしくは後の端部に位置する場合は低減するように構成されているため、従来の装置による処理むらの発生を防止することができ、品質が均一でかつ効率的な表面処理作業を実施することができる。
　また本発明によると、物質の物体表面への噴射を物体表面に沿って移動する減圧空間内で実施することにより、噴射された物質または物体表面から剥離された異物を真空生成装置により吸引回収することができるため、大気浮遊物質の発生源を無くし環境汚染を防止することができる。
　以下、本発明に係る装置の実施形態について、添付図を参照して例示的に詳細に説明する。
　本発明に係る装置は、物体表面に水などの超高圧流体、あるいは砥粒が混合された圧縮空気などの物質を噴射することにより、物体表面に付着する旧塗膜またはさび等の異物を除去し、あるいは物体表面を粗面化することが可能な装置であってもよい。
　また、本発明に係る装置は、物体表面に塗料、あるいはプラズマ化された金属などの物質を噴射して、物体表面をコーティングすることが可能な装置であってもよい。
　また、本発明に係る装置は、空気または水のような包囲された流体の圧力によって物体表面に吸着し且つそれに沿って移動しながら、物体表面に種々の物質を噴射することにより、物体表面の処理を行うことが可能な装置であってもよい。
実施形態
　図１は本発明に係る装置の平面図で、図２は図１に示された本発明に係る装置の下側面図で、図３は図１に示された本発明に係る装置のＡ－Ａ線による断面図である。
　図１、図２及び図３に図示された装置は、例えば鋼のような剛性の材料、または半剛性の材料から形成された函体２を具備している。
　図３に示されたように、函体２はその形状に対して特に限定しないが、図示の具体例では、本発明に係る装置が移動する表面である物体表面１に対向する部分が開口した略長円筒の箱の形状を有し、該開口部の外周縁に長円形の板が溶着されている。
　図１に示されたように、この函体２の側壁の対向する両部位には、外方に突出する支持部材１２及び１４が固定され、支持部材１２及び１４には更に支持フレーム１６及び１８が固定されている。
　図１に示されたように、支持フレーム１６には車輪２２ａ及び２２ｂが回転自在に装着されている。支持フレーム１６には、更に、走行駆動源を構成する電動モータ２４が設けられている。電動モータ２４は、チェーン２６及びスプロケットのような伝動手段を介して車輪２２ａ及び２２ｂに連結され、車輪２２ａ及び２２ｂを回転駆動するようになっている。
　また、支持フレーム１８にも、車輪３０ａ及び３０ｂが回転自在に装着されている。支持フレーム１８にも、更に、走行駆動源を構成する電動モータ３２が設置されており、電動モータ３２はチェーン３４及びスプロケットのような伝動手段を介して車輪３０ａ及び３０ｂに連結され、車輪３０ａ及び３０ｂを回転駆動する。
　これら車輪２２ａ，２２ｂ，３０ａ及び３０ｂは本発明に係る装置を物体表面１に沿って移動せしめるための走行手段を構成し、具体例は後に詳述するように、函体２に作用する包囲流体圧力によって物体表面１に押付けられてこれに接触せしめられる。
　なお、上記具体例においては、走行手段として４個の車輪を用いているが、装置を走行させることができるものであれば足り、車輪に限定するものではなく、また車輪の個数に対しても特に限定はせず、３個又は５個以上の車輪を用いてもよく、更に、車輪に代えて２個以上のエンドレストラックを用いてもよい。
　図３に示すように、函体２の開口部にはシール３６が設けられ、装着されている。
　全体の形状が長円形かつ環状のシール３６（図１）の一方の端部は函体２の長円形の板に連結され、他の一方の端部は物体表面１に接触せしめられ、函体２と物体表面１とともに減圧空間５０を規定している。
　上記シール３６は、ポリウレタンのような非通気性で且つ比較的柔軟な材料から形成されているため、比較的小さな力によってそれ自体が弾性変形し、これによって物体表面１に接触する端部は函体２に対して物体表面１の方向及びこれから離れる方向に変位せしめられる。
　函体２、物体表面１及びシール３６によって規定される減圧空間５０（図３）は減圧生成手段（図示せず）に連通されている。
　具体例としては、函体２の側壁には接続管部１０ａが設けられ、サクションホース（図示せず）の一端部が上記接続管部１０ａに接続され、その他端部がバッグフィルタ等の分離器（図示せず）を介して減圧生成手段（図示せず）に接続されている。
　減圧生成手段（図示せず）は、減圧空間５０から流体を排して減圧空間５０内を減圧せしめるものであればよく、上記本発明に係る装置を、例えば大気中で使用する場合には排気ポンプ又はエゼクタ等を用いることができ、また上記本発明に係る装置を例えば水中又は海中で使用する場合には排水ポンプ等を用いることができる。
　次に、主として図３乃至図４を参照して説明すると、函体２の上方に位置するフランジ部の底面部にはギアボックス９が固定されている。
　電動モータ９４はそのフランジ部のギアボックス９の上方に位置するフランジ部に固定されている。
　ギアボックス９は、電動モータ９４の出力軸９４１と、前記電動モータ９４の出力軸９４１と２式の回転ノズル軸９２との中間にある中間軸９７とを軸受で軸支している。
　各々の回転ノズル軸９２の物体表面側の端部にはノズルホルダ９１１が設けられ、ノズルホルダ９１１には２本のノズルバー９１２が設けされ、ノズルバー９１２の各々には噴射ノズル９１が設けられている。
　各々の回転ノズル軸９２の物体表面と反対側の端部はギアボックス９の上面部を貫通し、該端部には回転継手９５がネジ込まれ、回転継手９５は超高圧水ホース（図示せず）と接続されている。
　各々の回転ノズル軸９２の軸線部分には超高圧水の流路として細孔９２４が有り、超高圧水ホース（図示せず）から、回転継手９５、細孔９２４、ノズルホルダ９１１及びノズルバー９１２を通り抜け、噴射ノズル９１に至る超高圧水の流路が形成されている。
　各々の回転ノズル軸９２の上部には従動側の非円形歯車９２２が設けられ、従動側の非円形歯車９２２と噛合する原動側の非円形歯車９２３は中間軸９７の上部に設けられている。
　図４に図示されたように、従動側の非円形歯車９２２は概ね長円形に近い形状を成し、原動側の非円形歯車９２３は概ね菱形に近い形状を成している。
　中間軸９７の中央部には従動側の円形歯車９４２が設けられ、従動側の円形歯車９４２と噛合するように原動側の円形歯車９４３出力軸９４１に設けられている。
　各々の中間軸９７の下部にはスプロケット９６３が設けられ、２式のスプロケット９６３の間にはローラチェーン９６４が懸架されている。
　なお、２式のノズルバー９１２と２式の非円形歯車手段とは、位相がずれて配置されている。２式のズルバー９１２と２式の非円形歯車手段とは、出力軸９４１と中間軸９７は等速円運動を行い、回転ノズル軸９２は不等速円運動を行うことができるように位相をずらして配置されていればよく、好ましくは、互いに約９０度ずれるように配置される。
　回転ノズル軸９２にノズルホルダ９１１及びノズルバー９１２を介して装着されている２個の噴射ノズル９１も不等速円運動を行う。
　次に、上述した装置の動作について説明する。
　減圧生成手段（図示せず）が作動すると、この減圧生成手段の作用によって減圧空間５０内の流体（例えば、大気中で使用する場合には空気、また例えば水中で使用する場合には水）がサクションホース（図示せず）を通って外部に排出され、これによって減圧空間５０内が所要の通り減圧される。
　シール３６が比較的柔軟な材料から形成されている故に、減圧空間５０の内外の流体圧力差に起因して函体２に作用する包囲流体圧力は実質上函体２から支持フレーム１６及び１８、並びに車輪２２ａ，２２ｂ，３０ａ及び３０ｂを介して物体表面１に伝達され、これによって装置が物体表面１に吸着せしめられる。
　なお、減圧空間５０の内外の流体圧力差に起因してシール３６に作用する包囲流体圧力は、シール３６を物体表面１に向けて偏倚せしめてその端部を物体表面１に接触せしめるように作用する。
　なお、図１に示されるように、電動モータ２４及び３２を作動せしめて車輪２２ａ及び２２ｂと車輪３０ａ及び３０ｂを同方向に回転駆動すると、装置は物体表面１に沿って直進（前進または後進）し、また車輪２２ａ及び２２ｂと車輪３０ａ及び３０ｂを逆方向に回転駆動すると、装置はその中心軸線の回りを回転（左回転または右回転）して所望の方向に向けられる。
　次に、不等速円運動を行うノズル９１の動作及び効果について説明する。
　従来の超高圧ウォータジェット装置の回転ノズルは、ノズルが等速円運動を行っているため、回転ノズル全体の移動方向に向かって該ノズルが左の端部もしくは右の端部に位置する場合は処理能力が増大し、前の端部もしくは後の端部に位置する場合は処理能力が低下するといった現象に起因した処理むらの発生が問題であった。
　上記の処理むらを解消するために不等速円運動を行うノズル９１を具備した本発明に係る一実施形態の装置は、電動モータ９４を作動させ出力軸９４１を回転駆動すると、出力軸９４１に設けられた歯車９４３と中間軸９７に設けられた歯車９４２との噛合により、従動側の中間軸９７が回転駆動されて等速円運動を行う。
同様に、回転駆動された中間軸９７に設けられた歯車９２３と回転ノズル軸９２に設けられた円形歯車９２２との噛合により、従動側の回転ノズル軸９２も回転駆動されるが、非円形歯車９２２及び９２３の作用により不等速円運動を行う。　
　以下に図４を参照しながら、非円形歯車９２２及び９２３の動作を説明する。
　図４において、矢印Ｃは本発明に係る装置の移動方向を示し、Ａは本発明に係る装置が移動する表面に平行しかつ移動方向に直交する線とノズルバー９１２及びノズル９１が成す角度を示し、Ｒはノズル９１の回転半径を示し、Ｗは本発明に係る装置の回転ノズル軸が移動する中心線とノズル９１の距離を示している。
　噴射ノズル９１の加速度は、角度Ａが０度（３６０度）及び１８０度の近傍で急激に増大し、よって噴射ノズル９１が不等速円運動を行うためには、該加速度の変化を阻止しようとする噴射ノズル９１とノズルバー９１２の慣性力に打ち勝つだけの反力が必要となる。
　本発明の一実施形態に係る装置は回転ノズル手段を具備し、前記回転ノズル手段は左回転ノズル手段と右回転ノズル手段とから構成され、前記左回転ノズル手段と右回転ノズル手段は、移動装置の移動方向と直角に交差する方向に並列に配置され（図４）、スプロケット９６３とローラチェーン９６４とによる回転伝導手段により連動して回転運動を行う。
　なお、スプロケット９６３の回転方向をＣＣＷで示しており、左回転ノズル手段のノズルバー９１２Ｌと右回転ノズル手段のノズルバー９１２Ｒの回転方向をＣＷで示している。
　噴射ノズルが円形の軌跡を描く運動速度に関し、各々の回転ノズル手段の噴射ノズルは不等速円運動を行うように構成され、すなわち、各々の噴射ノズルが移動装置の移動方向に向かって左の端部領域もしくは右の端部領域に位置する場合は運動速度が増加し、移動方向に向かって前方の端部領域もしくは後方の端部領域に位置する場合においては運動速度が減少するように構成されている。
　左回転ノズル手段の噴射ノズルと、右回転ノズル手段の噴射ノズルとは、位相がずれるように配置され、好ましくは、たとえば、両者の位相が互いに約９０度ずれるように配置される。
　その結果、左の噴射ノズルの円運動が加速される場合には右の噴射ノズルの円運動が減速されるように構成され、また、左の噴射ノズルの円運動が減速される場合には右の噴射ノズルの円運動が加速されるように構成され、つまり、左の噴射ノズルの運動の加速度の反力と右の噴射ノズルの運動の加速度の反力が打ち消されるように構成されている。
　なお、本発明の一実施形態に係る装置は、超高圧水ホース（図示せず）から回転継手９５、細孔９２４、ノズルホルダ９１１及びノズルバー９１２を通り抜けノズル９１から噴射された超高圧水は、物体表面１へ射突して物体表面上の旧塗膜やサビ等の異物を除去したあと、減圧空間５０から接続管部１０ａ、サクションホース（図示せず）及びバッグフィルタ等の分離器（図示せず）を通って減圧生成手段（図示せず）に到達する吸引空気流の作用により吸引回収される。
　以上本発明に係る装置の実施形態について説明したが、本発明に係る装置は大気中の表面上にあるもののみならず、水中においても適用することができる。かかる場合は、真空ポンプの代わりに、水ポンプまたは水駆動エゼクタを用いられる。
　以上、本発明を実施形態に基づいて例示的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない限り、さまざまな変形あるいは修正ができる。
　ノズルから噴射された物質が被噴射面に射突する点の軌跡が円形の軌跡を描くようにノズルが円運動を行う、従来の超高圧ウォータジェット装置等の回転ノズルを備えた装置にでは、ノズルは等速円運動を行っているため、回転ノズルを備えた装置の移動方向に向かって、ノズルが左の端部もしくは右の端部に位置する場合は処理能力が増大し、前の端部もしくは後の端部に位置する場合は処理能力低減するといった現象に起因した処理むらの発生が問題であったが、本発明では、ノズルが円形の軌跡を描く運動速度に関し、前記ノズルは不等速円運動を行うように構成されており、より具体的には、回転ノズルを備える装置の移動方向に向かって左の端部もしくは右の端部にノズルが位置する場合は該運動速度が増加し、前の端部もしくは後の端部に位置する場合は運動速度が低減するように構成されているため、従来の装置による処理むらの発生を防止することができ、品質が均一でかつ効率的な表面処理作業を実施することができる。
　また本発明によると、物質の物体表面への噴射を物体表面に沿って移動する減圧空間内で実施することにより、噴射された物質や物体表面から剥離された異物を真空生成装置により吸引回収することができるため、大気浮遊物質の発生源を無くし環境汚染を防止することができる。
本発明に従って構成された装置の一具体例を示す平面図。 図１の装置の下側面図。 図１の装置のＡ－Ａ線による断面図。 非円形歯車の歯車運動と噴射ノズルの円運動を示す平面図。
１：物体表面
２：函体
９：ギアボックス
９１：噴射ノズル
９２：回転ノズル軸
９３：ギアボックスケース
９４：電動モータ
９５：回転継手
９７：中間軸
９１１：ノズルホルダ
９１２：ノズルバー
９１２Ｌ：左ノズルバー
９１２Ｒ：右ノズルバー
９２２：従動側の非円形歯車
９２３：原動側の非円形歯車
９２４：細孔
９４１：出力軸
９４２：従動側の円形歯車
９４３：原動側の円形歯車
９６３：スプロケット
９６４：ローラチェーン
１０a：接続管部
１２：支持部材
１４：支持部材
１６：支持フレーム
１８：支持フレーム
２２a：車輪
２２b：車輪
２４：電動モータ
２６：チェーン
３０a：車輪
３０ｂ：車輪
３２：電動モータ
３４：チェーン
３６：シール
５０：減圧空間
 

 

Claims (7)

  1. 　物体表面に沿って移動可能な移動装置と、前記移動装置に搭載された回転ノズル手段から構成された回転ノズル装置とを備える装置であって；
    　前記回転ノズル手段は左回転ノズル手段と右回転ノズル手段とから構成され、前記回転ノズル手段は複数の噴射ノズルを備え、
    　前記回転ノズル手段は、円運動を行う少なくとも２個の噴射ノズルから噴射された被噴射物が被噴射面に射突して前記被噴射面上に円形の軌跡を描くように構成され、
    　前記回転ノズル手段は、前記移動装置の移動方向と直交する方向に並列に２式配置され、前記左回転ノズル手段と前記右回転ノズル手段とは回転伝導手段により連動して回転運動を行うように構成され、
    　、各々の噴射ノズルが前記移動装置の移動方向に向かって左の端部領域もしくは右の端部領域に位置する場合は運動速度が増加し、移動方向に向かって前方の端部領域もしくは後方の端部領域に位置する場合は運動速度が低減するように構成され；
    　前記左回転ノズル手段の噴射ノズルと、前記右回転ノズル手段の噴射ノズルとは、互いに位相がずれるように配置される回転ノズルを備える装置。
  2. 　前記回転ノズル手段は、等速円運動を不等速円運動に変換する運動伝達機構として非円形歯車機構を備えている請求項１に記載の回転ノズルを備える装置。
  3. 　前記移動装置は、函体と、前記函体と移動面とともに減圧空間を規定するシールと、前記減圧空間から流体を排出して前記減圧空間内を減圧させるための減圧生成手段とを具備し、
    　前記移動装置は、包囲された流体の圧力によって移動面に吸着し且つ移動面に沿って移動可能な台車を成し、前記台車の前記減圧空間内において、前記噴射ノズルは円運動を行い、前記噴射ノズルから噴射された被噴射物が被噴射面に射突して前記被噴射面上に円形の軌跡を描くように構成されている請求項１または請求項２に記載の回転ノズルを備える装置。
  4. 　前記回転伝導手段は、ローラチェーン及びスプロケット、またはギアによって構成されている請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の回転ノズルを備える装置。
  5. 　前記減圧空間から排出された流体には、噴射された物質または物体表面から剥離された異物が含まれている請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の回転ノズルを備える装置。
  6. 　前記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載された回転ノズルを備える装置は、物体表面に物質を噴射することにより物体表面に付着する異物を除去し、または物体表面を粗面化することが可能な装置である。
  7. 　前記請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載された回転ノズルを備える装置は、物体表面に物質を噴射して物体表面を処理し、またはコーティングすることが可能な装置である。
     

     
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