JP2007090221A - スプレーノズル及びスプレーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】制御遅れや液だれを生じさせることがなく、工程や製品の質の安定化等も達成可能となるスプレーノズル及びスプレーシステムを提供する。
【解決手段】 ボディ２内に前進位置で流体供給路２７と気体供給路２９との双方を閉塞し、後退位置で両供給路の双方を開放するピストン１７と、そのピストンを前進位置へ移動させる押圧手段３０とを設ける一方、気体供給路を、気体の供給によってピストンを後退させる方向へ付勢可能に形成して、気体供給路への気体の供給によって前記ピストンを後退させることにより、両供給路を同時に開放させて流体と気体とを夫々供給可能とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、流体と気体とを混合して噴霧させるスプレーノズルと、そのスプレーノズルを用いたスプレーシステムとに関する。例えばダイキャスト成型時に離型剤や冷却水等を吹き付けるために用いられる。

例えばダイキャスト成型工程では、金型から製品を離型したり金型を冷却したりするために、離型剤や冷却水を噴霧させるスプレーシステムが使用される。例えば図３に示すスプレーシステム４０では、移動制御手段となるロボットアーム４１の先端に設けたスプレーユニット４２に、複数のスプレーノズル４３，４３・・を並設する一方、スプレーユニット４２に、周知のタンクやポンプ、コンプレッサ、電磁切換弁等からなる周知の流体及び気体供給手段を備えた制御盤４４と、ロボットアーム４１や制御盤４４を統括制御するインターフェース盤４５とを接続したものとなっている。
一方、スプレーノズルとしては、例えば特許文献１に示すように、流体が噴出されるノズルを先端に固着した本体内に、コイルバネによって該ノズルへの流体供給路の閉弁位置に付勢されるピストン弁を設け、本体に供給したエアによってピストン弁を後退させることで、流体供給路を開いてノズルから流体を噴出させると共に、ノズルと本体との隙間からエアを噴出させてスプレーする構造が知られている。

実開昭５０−１０３２１３号公報

上記スプレーシステムにおいては、エアの供給を制御する電磁切換弁とノズルの噴出位置までの距離（配管）が長くなるため、スプレー制御遅れが生じて製造サイクル全体に時間的なロスが発生する上、スプレー後に先端から液だれを起こして不要な液体が金型等に付着し、品質の低下を生じさせるおそれもある。
また、本体への流体やエアの供給路が本体との直交方向に接続されているため、個々のスプレーノズルが大型化し、ひいてはスプレーユニットの大型化や複雑化を招いてしまう。

そこで、本発明は、制御遅れや液だれを生じさせることがなく、工程や製品の質の安定化が達成可能となるスプレーノズル及びスプレーシステムを提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ボディ内に、前進位置で流体供給路と気体供給路との双方を閉塞し、後退位置で両供給路の双方を開放するピストンと、そのピストンを前進位置へ移動させる押圧手段とを設ける一方、気体供給路を、気体の供給によってピストンを後退させる方向へ付勢可能に形成して、気体供給路への気体の供給によって前記ピストンを後退させることにより、両供給路を同時に開放させて流体と気体とを夫々供給可能としたことを特徴とするものである。
請求項２に記載の発明は、請求項１の目的に加えて、流体供給路を圧力損失がない好適な構成で形成するために、流体供給路をボディの軸心に設けてピストンをボディの軸心に配置し、ピストンの内部に、流体供給路の一部を構成する流路を軸方向に形成したものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の目的に加えて、スプレーノズルのコンパクト化を好適に達成するために、押圧手段を、ピストンの後方に形成される気体圧室と、その気体圧室へ気体を供給可能な第二気体供給路とから形成したものである。

上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載のスプレーノズルを少なくとも一つ備えたスプレーユニットと、そのスプレーユニットを任意の姿勢に移動制御する移動制御手段と、スプレーユニットを介してスプレーノズルの各流体供給路へ任意に流体を供給する流体供給手段及び、スプレーノズルの各気体供給路へ任意に気体を供給する気体供給手段を備えた制御盤と、を含むスプレーシステムとしたものである。
請求項５に記載の発明は、請求項４の目的に加えて、システム全体の簡略化、コンパクト化、低コスト化を効果的に達成するために、スプレーノズルが第二気体供給路を有するものにあっては、第二気体供給路を気体供給手段に接続して、第二気体供給路側への流路に設けた電磁切換弁による切換動作でスプレーのＯＮ／ＯＦＦを切換可能としたものである。

請求項１及び４に記載の発明によれば、ボディ内で流体供給路と気体供給路とが同時に開閉されるため、流体や気体の供給部からの配管が長い場合でも制御遅れを生じさせることがなく、スプレーＯＦＦ時に噴出孔からの液だれも解消される。よって、洗浄工程等における製品の質の安定化や作業環境の改善が達成可能となる。
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、流体供給路が直線となるため、流体供給路の抵抗が軽減されて圧力損失が抑えられる好適な構造となる。
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２の効果に加えて、コイルバネ等の弾性体を用いるのに比べてピストンのストロークが小さくて済み、スプレーノズルのコンパクト化が好適に図られる。
請求項５に記載の発明によれば、請求項４の効果に加えて、一つの電磁切換弁の切換動作のみでスプレーのＯＮ／ＯＦＦが切換可能であるため、スプレーノズルに対応した電磁切換弁が一つで足り、制御盤の小型化が達成できる。また、スプレーユニットから制御盤までの配管本数も少なくて済む。よって、システム全体の構成が簡略化、コンパクト化し、製作・施工コストの低減も可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、図３に示したスプレーシステム４０において、スプレーノズル４３に代えて用いられるスプレーノズル１を示す縦断面図で、ここではロボットアーム４１やスプレーユニット４２等を省略して、スプレーノズル１と制御盤４４、両者間を接続する流体及び気体の流路のみを示している。スプレーノズル１のボディ２は、後方（図１の右側）軸心に断面円形のピストン室４を形成し、前方に小径の筒状部５を突設した二段径の本体３と、その本体３の筒状部５に同軸で連結され、先端に先細りの噴出孔７を備えたキャップリング６とから形成される。ピストン室４の後方は、軸心に貫通孔９を有し、Ｏリング１０を外装させたピストンキャップ８によって閉塞されている。
また、本体３の筒状部５とキャップリング６とで形成される空間１１内には、インナーノズル１２が収容されている。このインナーノズル１２は、筒状部５の前端とキャップリング６の後端との間で挟持固定されるフランジ部１３を除いて空間１１内で非接触且つ同軸で保持され、軸心には、後方が大径で前方が小径となるノズル孔１４が貫通形成されている。このノズル孔１４の大径側の前端にＯリング１５が収容され、同じく大径側の後方内周にＯリング１６が保持されている。

１７は、ボディ２の軸心へ前後移動可能に設けられたピストンで、ピストン室４に収容される第一ピストン部１８と、ピストン室４と空間１１とを連通させる連通孔１９を貫通してインナーノズル１２のノズル孔１４に挿入される第二ピストン部２０とを備え、後端はピストンキャップ８の貫通孔９に遊挿してＯリング２１でシールされている。
第一ピストン部１８は、外周にＯリング２２を外装してピストンキャップ８との間に気体圧室２３を形成し、前面には、ピストン１７の前進位置でピストン室４の前面に当接可能なＯリング２４を装着している。一方、第二ピストン部２０は、ノズル孔１４のＯリング１６にシールされてノズル孔１４内に流体圧室２５を形成し、前方は、ノズル孔１４の直径よりも一回り小さく、前面が軸心と直交する平坦面となる小径部２６に形成されている。
また、ピストン１７の軸心には、ピストンキャップ８の貫通孔９と連通する流路２７が形成されて、小径部２６に直径方向へ形成されてその側面に開口する直交路２８と連通している。この貫通孔９，流路２７，直交路２８，流体圧室２５，ノズル孔１４が本発明の流体供給路となる。

そして、ボディ２の本体３には、混合エア流路２９と、制御エア流路３０とが設けられている。混合エア流路２９は、本体３の後面に入口を有して前方へ直進し、ピストン室４の前方で直角に折曲してピストン室４の前端で連通している。よって、ここに圧縮空気が供給されることで、第一ピストン部１８を介してピストン１７を後退方向へ付勢可能となる。一方、制御エア流路３０は、同じくボディの後面に入口を有して前方へ直進し、ピストンキャップ８の前方で直角に折曲して気体圧室２３に連通している。よって、ここに圧縮空気が供給されることで、第一ピストン部１８を介してピストン１７を前方へ付勢可能となる。この混合エア流路２９，連通孔１９，空間１１が気体供給路となり、制御エア流路３０が第二気体供給路となる。なお、インナーノズル１２のフランジ１３には、インナーノズル１２の外周で空間１１内を前後に連通させる透孔３１，３１・・が形成されている。

以上の如く構成されたスプレーノズル１は、スプレーシステム４０においてスプレーユニット４２に複数並設され、各スプレーノズル１のピストンキャップ８の貫通孔９を、制御盤４４における離型剤の供給部４６に、混合エア流路２９と制御エア流路３０とを制御盤４４における圧縮空気の供給部４７に夫々接続する。圧縮空気の流路は、供給部４７から分岐して混合エア流路２９と制御エア流路３０とに夫々接続されており、この分岐後の制御エア流路３０側への流路には、電磁切換弁４８が設けられて、電磁切換弁４８の切換動作により、制御エア流路３０への圧縮空気の供給を切換可能としている。

まず、スプレーＯＦＦ状態では、電磁切換弁４８を図１の左側位置に切り換えて、供給部４７からの圧縮空気を混合エア流路２９と制御エア流路３０とに夫々供給する。また、供給部４６から供給される離型剤はピストンキャップ８の貫通孔９からピストン１７の流路２７を通って直交路２８から流体圧室２５内に供給される。この状態では、混合エア流路２９からの圧縮空気によってピストン１７を後方へ付勢する力よりも、制御エア流路３０からの圧縮空気が気体圧室２３に供給されてピストン１７を前方へ付勢する力が上回るため、ピストン１７は前進位置に押圧され、第一ピストン部１８のＯリング２４がピストン室４の前面に当接して気体供給路を閉塞すると共に、小径部２６がＯリング１５に当接して流体供給路を閉塞する。よって、圧縮空気はシールされる混合エア流路２９の前端で、離型剤はシールされる流体圧室２５で夫々とどまり、噴出孔７から離型剤及びエアは噴霧されない。

一方、スプレーＯＮ状態では、電磁切換弁４８を図２の右側位置に切り換えて、制御エア流路３０への圧縮空気の供給を停止させる。すると、供給部４７からの圧縮空気は全て混合エア流路２９から第一ピストン部１８の前側に供給されるため、同図に示すようにピストン１７が後退してＯリング２４をピストン室４の内面から離反させると共に、小径部２６をＯリング１５から離反させる。よって、流体供給路では、流体圧室２５が開放されるため、実線矢印で示すように、離型剤は流路２７から直交路２８を通り、インナーノズル１２のノズル孔１４から前方へ噴出される。同時に気体供給路では、点線矢印で示すように、圧縮空気は混合エア流路２９からピストン室４の前方へ入り、連通孔１９を通って空間１１内に至り、インナーノズル１２の外側を通ってキャップリング６の噴出孔７に達する。よって、離型剤とエアとが混合されて噴出孔７から噴霧されることになる。

なお、この噴霧状態から再びスプレーＯＦＦする場合は、前述のように電磁切換弁４８を図１の左側位置に切り換えてピストン１７を前進させると、流体供給路及び気体供給路が同時に閉塞されて離型剤と圧縮空気との供給が同時に停止される。よって、キャップリング６の噴出孔７で離型剤が溜まることがない。

このように、上記形態のスプレーノズル１及びスプレーシステム４０によれば、ボディ２内で流体供給路と気体供給路とが同時に開閉されるため、供給部４６，４７からの配管が長い場合でも制御遅れを生じさせることがなく、スプレーＯＦＦ時に噴出孔７からの液だれも解消される。よって、洗浄工程等における製品の質の安定化や作業環境の改善が達成可能となる。
また、流体供給路をボディ２の軸心に設けてピストン１７をボディ２の軸心に配置し、ピストン１７の内部に流体供給路の一部を構成する流路２７を軸方向に形成したことで、流体供給路が直線となり、流体供給路の抵抗が軽減されて圧力損失が抑えられる好適な構造となる。
さらに、押圧手段を、ピストン１７の後方に形成される気体圧室２３と、その気体圧室２３へ圧縮空気を供給可能な制御エア流路３０とから形成したことで、コイルバネ等の弾性体を用いるのに比べてピストン１７のストロークが小さくて済み、スプレーノズル１のコンパクト化が好適に図られる。

そして、上記形態のスプレーシステム４０によれば、制御エア流路３０を制御盤４４の供給部４７に接続して、制御エア流路３０側への流路に設けた電磁切換弁４８による切換動作でスプレーのＯＮ／ＯＦＦを切換可能としたことで、スプレーノズル１に対応した電磁切換弁４８が一つで足り、制御盤４４の小型化が達成できる。また、スプレーユニット４２から制御盤４４までの配管本数も少なくて済む。よって、システム全体の構成が簡略化、コンパクト化し、製作・施工コストの低減も可能となる。

なお、上記形態では、押圧手段を、気体圧室２３と制御エア流路３０とで形成しているが、これに限るものではなく、ピストンをコイルバネ等の弾性体を利用して前進位置に付勢し、圧縮空気の供給でピストンを付勢に抗して後退させる構造も採用可能である。この場合、弾性体の採用によってコンパクト化は先の形態に劣るものの、制御遅れや液だれを生じさせず、製品の質を安定させる効果は同様に維持できる。
また、ピストンによる各流路の開閉構造も上記形態に限らない。例えば上記形態では第一ピストン部にＯリングを装着してピストン室との当接でシールを、ノズル孔内にＯリングを設けて第二ピストン部の当接でシールを夫々得るようにしているが、Ｏリングの装着側を逆にすることもできる。さらに、流体供給路をピストンの軸心に設けるものに限らず、例えば流体供給路と気体供給路とを横並びに設けて第一ピストン部と第二ピストン部とを同様に横並びに形成したピストンで開閉させるような構造も考えられる。

そして、上記形態では離型剤とエアとを混合して噴出するスプレーノズルに適用した例で説明しているが、流体と気体とはこれに限定するものでなく、塗装用のスプレーノズル等の他の技術分野においても本発明は適用可能である。

スプレーノズルの説明図である（スプレーＯＦＦ状態）。 スプレーノズルの説明図である（スプレーＯＮ状態）。 スプレーシステムの説明図である。

符号の説明

１・・スプレーノズル、２・・ボディ、３・・本体、４・・ピストン室、７・・噴出孔、８・・ピストンキャップ、９・・貫通孔、１１・・空間、１２・・インナーノズル、１４・・ノズル孔、１５，２４・・Ｏリング、１７・・ピストン、１８・・第一ピストン部、１９・・連通孔、２０・・第二ピストン部、２３・・気体圧室、２５・・流体圧室、２７・・流路、２９・・混合エア流路、３０・・制御エア流路、４０・・スプレーシステム、４１・・ロボットアーム、４２・・スプレーユニット、４４・・制御盤、４５・・インターフェース盤、４６，４７・・供給部、４８・・電磁切換弁。

Claims (5)

1. ボディ内に設けた流体供給路と気体供給路とを合流させ、前記ボディの前端に設けた噴出孔から流体と気体とを混合して噴霧可能としたスプレーノズルであって、
   前記ボディ内に、前進位置で前記流体供給路と気体供給路との双方を閉塞し、後退位置で前記両供給路の双方を開放するピストンと、そのピストンを前進位置へ移動させる押圧手段とを設ける一方、
   前記気体供給路を、気体の供給によって前記ピストンを後退させる方向へ付勢可能に形成して、
   前記気体供給路への気体の供給によって前記ピストンを後退させることにより、前記両供給路を同時に開放させて流体と気体とを夫々供給可能としたことを特徴とするスプレーノズル。
2. 流体供給路をボディの軸心に設けてピストンを前記ボディの軸心に配置し、前記ピストンの内部に、前記流体供給路の一部を構成する流路を軸方向に形成した請求項１に記載のスプレーノズル。
3. 押圧手段を、ピストンの後方に形成される気体圧室と、その気体圧室へ気体を供給可能な第二気体供給路とから形成した請求項１又は２に記載のスプレーノズル。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載のスプレーノズルを少なくとも一つ備えたスプレーユニットと、
   そのスプレーユニットを任意の姿勢に移動制御する移動制御手段と、
   前記スプレーユニットを介して前記スプレーノズルの各流体供給路へ流体を供給する流体供給手段及び、前記スプレーノズルの各気体供給路へ気体を供給する気体供給手段を備えた制御盤と、を含むスプレーシステム。
5. スプレーノズルが第二気体供給路を有するものにあっては、前記第二気体供給路を気体供給手段に接続して、前記第二気体供給路側への流路に設けた電磁切換弁による切換動作でスプレーのＯＮ／ＯＦＦを切換可能とした請求項４に記載のスプレーシステム。
   

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