JP7332136B2 - Nozzles and nozzle modules - Google Patents
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Description
本発明は、流体を供給するためのノズル及びノズルモジュールに関する。本発明は、様々な分野のノズル及びノズルモジュールとして有用である。具体的には、これに限定されるものではないが、水や油などの冷却剤(クーラント)を噴射するノズル及びノズルモジュールに関し、研削盤、ドリル、切削装置、マシニングセンター等の様々な工作機械の冷却装置、或いは洗浄装置に適用可能である。 The present invention relates to nozzles and nozzle modules for supplying fluids. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as nozzles and nozzle modules in various fields. Specifically, but not limited to, nozzles and nozzle modules that inject coolants such as water and oil for various machine tools such as grinders, drills, cutting devices, and machining centers. It can be applied to a cooling device or a cleaning device.
従来、研削盤やドリル等の工作機械によって、例えば、金属から成る被加工物を所望の形状に加工する際に、被加工物と刃物との当接する部分を含む所定の範囲に冷却剤を供給することによって加工中に発生する熱を冷ましたり、被加工物の切りくず(チップとも称する)を加工箇所から除去したりする。被加工物と刃物との当接する部分で高い圧力と摩擦抵抗によって発生する切削熱は、刃先を摩耗させたり強度を落としたりして、刃物などの工具の寿命を減少させる。また、被加工物の切りくずが十分に除去されなければ、加工中に刃先にへばりついて加工精度を落とすこともある。 Conventionally, when a machine tool such as a grinder or a drill is used to machine a workpiece made of metal into a desired shape, a coolant is supplied to a predetermined area including the contact area between the workpiece and the cutting tool. This cools down the heat generated during machining and removes shavings (also called chips) of the workpiece from the machining site. Cutting heat generated by high pressure and frictional resistance at the contact between the workpiece and the cutting tool wears out the cutting edge and reduces the strength, thereby shortening the life of tools such as cutting tools. Moreover, if the chips of the workpiece are not sufficiently removed, they may stick to the cutting edge during machining, degrading the machining accuracy.
冷却剤は、工具と被加工物との間の摩擦抵抗を減少させ、切削熱を除去すると同時に、被加工物の表面からの切りくずを除去する洗浄作用を行う。従って、工作機械においては、工具と被加工物との当接部及びその周辺に冷却剤を正確且つ効率的に噴射することが重要である。 The coolant reduces the frictional resistance between the tool and the work piece, removes cutting heat, and at the same time provides a cleaning action that removes chips from the surface of the work piece. Therefore, in a machine tool, it is important to accurately and efficiently inject a coolant to the contact portion between the tool and the workpiece and its surroundings.
実開昭60-175981号は、冷却剤などを供給する導管とその先端に連結されるノズルを示している。導管は、球面対偶をなす雌部のユニットと雄部のユニットの1対のユニットを、複数連結して所望の長さとなる。また、ノズルは、流入口側は球面対偶の形の雌部を持ち、吐出口側は、截頭円錐形状のものや、吐出口の側に向けて全体に厚さ寸法が漸減しかつ幅寸法が漸増する形状のものが接続されるようになっている。しかし、このような導管及びノズルを、工作機械の冷却剤供給手段として用いた場合、ノズル先端からの冷却剤の噴出の方向が精度よく定まらず、また、加工箇所に対して集中して冷却剤が与えられない場合が多く、冷却効率が悪い。 Japanese Utility Model Laid-Open No. 60-175981 shows a conduit for supplying coolant and a nozzle connected to the tip thereof. The conduit has a desired length by connecting a plurality of pairs of female and male units forming a spherical pair. In addition, the nozzle has a spherical pair-shaped female portion on the inlet side, and a truncated cone-shaped nozzle on the outlet side, or the width dimension gradually decreases toward the outlet side. are connected to each other. However, when such conduits and nozzles are used as coolant supply means for machine tools, the direction of the coolant jet from the tip of the nozzle cannot be accurately determined, and the coolant is concentrated on the machining location. is not given in many cases, and the cooling efficiency is poor.
特開平11-254281号は、工具と被加工物との接触部に加工液(冷却剤)を強制的に侵入させる気体(例えば空気等のガス)を強制的に噴出するガス噴出手段を加工装置に設ける技術が開示されている。しかし、このようなガスを高速かつ高圧で噴出する手段を追加するには、費用が増加するとともに装置が大型化する問題がある。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-254281 discloses a processing apparatus that provides a gas ejection means for forcibly ejecting a gas (for example, a gas such as air) for forcibly infiltrating a machining fluid (coolant) into a contact portion between a tool and a workpiece. is disclosed. However, adding means for ejecting such gas at high speed and high pressure has the problem of increasing the cost and increasing the size of the apparatus.
上述のように、従来技術は、適切な位置や方向に冷却剤を吐出または噴射することが十分でなく、工作機械の種類、研削刃などの工具の形状や大きさ、又は、被加工物の形状や大きさ等が変更される場合に、工具と被加工物との当接部を含む所定の領域に冷却剤を正確且つ効率的に吐出し難いという問題が存在する。また、空気等のガスを冷却剤の吐出供給に併せて噴出供給する場合には、装置が大規模化したりしてしまう問題点がある。 As described above, the prior art is not sufficient to discharge or spray the coolant in an appropriate position and direction, and the type of machine tool, the shape and size of tools such as grinding blades, or the workpiece When the shape, size, etc. are changed, there is a problem that it is difficult to accurately and efficiently discharge the coolant to a predetermined area including the contact portion between the tool and the workpiece. In addition, when a gas such as air is jetted and supplied together with the discharge and supply of the coolant, there is a problem that the scale of the apparatus is increased.
本発明は、このような事情に鑑みて開発されたものである。本発明の目的は、供給され、出力すべき流体に空気等の気体を、簡単な構成で混入して吐出口から吐出または噴射するようにしたノズル及びノズルモジュールを提供することにある。 The present invention has been developed in view of such circumstances. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a nozzle and a nozzle module which mix a gas such as air in a fluid to be supplied and output with a simple structure and eject or eject the gas from an ejection port.
本発明は、上述の課題を解決するために、一つの実施形態によれば、次のような構成にしてある。流体が供給される流入口と、流体が吐出される吐出口と、流入口と流出口とを繋ぐ内部空間と、を有するノズルである。ノズルには、内部空間に対して、流体の流れによって気体を吸引して取り組む気体流入孔が設けられ、内部空間の壁面の断面形状は、星型多角形、多角形、花弁形又はひょうたん形に形成され、内部空間の壁面に、同一円周上に複数の気体流入孔が形成され、それぞれ対応する複数の気体流入孔の気体流出口は、内部空間の断面形状の頂点に形成されていて、断面形状の頂点部分に気体が筋状に流れ、円形の中心部分に流体が主に流れることで、吐出する流体の直進性が良くなるようにしている。
また、本発明の他の実施形態によれば、次のような構成にしてある。流体が供給される中空の本体部と、本体部に連結されて流体を外部に吐き出す流体吐出部と、を備えるノズルモジュールである。流体吐出部には、円柱形状の外形を持ち、一つのノズルが形成され、このノズルは、流体が供給される流入口と、流体が吐出される吐出口と、流入口と流出口とを繋ぐ内部空間とを有し、内部空間に対して、流体の流れによって気体を吸引して取り組む気体流入孔が設けられ、内部空間の壁面の断面形状は、星型多角形、多角形、花弁形又はひょうたん形に形成され、内部空間の壁面に、同一円周上に複数の気体流入孔が形成され、それぞれ対応する複数の気体流入孔の気体流出口は、内部空間の断面形状の頂点に形成されていて、断面形状の頂点部分に気体が筋状に流れ、円形の中心部分に流体が主に流れることで、吐出する流体の直進性が良くなるようにしている。
In order to solve the above problems, according to one embodiment of the present invention, it has the following configuration. The nozzle has an inlet through which fluid is supplied, an outlet through which the fluid is discharged, and an internal space connecting the inlet and the outlet. The nozzle is provided with a gas inflow hole for sucking gas into the internal space by the flow of fluid, and the cross-sectional shape of the wall surface of the internal space is a star-shaped polygon, a polygon, a petal shape, or a gourd shape. a plurality of gas inflow holes are formed on the same circumference in the wall surface of the internal space, and the corresponding gas outlets of the plurality of gas inflow holes are formed at the vertex of the cross-sectional shape of the internal space, The straightness of the discharged fluid is improved by causing the gas to flow in streaks at the vertex of the cross-sectional shape and the fluid to flow mainly in the center of the circle.
Further, according to another embodiment of the present invention, it has the following configuration. The nozzle module includes a hollow body to which fluid is supplied, and a fluid discharger connected to the body to discharge the fluid to the outside. The fluid ejection part has a cylindrical outer shape and one nozzle is formed, and this nozzle connects an inlet to which the fluid is supplied, an ejection port to which the fluid is ejected, and the inlet and the outlet. and a gas inflow hole is provided in the internal space by sucking the gas by the flow of the fluid, and the cross-sectional shape of the wall surface of the internal space is a star-shaped polygon, a polygon, a petal shape, or a petal shape. It is formed in a gourd shape, and a plurality of gas inflow holes are formed on the same circumference on the wall surface of the internal space, and the gas outlets of the corresponding plurality of gas inflow holes are formed at the vertex of the cross-sectional shape of the internal space. Gas flows in streaks at the apex of the cross-sectional shape, and the fluid mainly flows in the center of the circle, thereby improving the straightness of the discharged fluid.
本発明の実施形態によると、ノズルには、内部空間に対して、流体の流れによって気体を吸引して取り組む気体流入孔が設けられている。気体を取り込むための特別の機構を要せず、装置が大型化することはない。 According to an embodiment of the present invention, the nozzle is provided with a gas inlet hole that draws gas against the interior space by means of a fluid flow. A special mechanism for taking in gas is not required, and the apparatus does not become large.
本発明のノズル及びノズルモジュールを工作機械の冷却装置や洗浄装置に用いた場合には、気体が混入することで、大量の気泡(バブル)が発生し、それが流体とともに吐出後に消滅することにより、キャビテーション現象(効果)によって、冷却効果や洗浄効果が上がる。従って、被加工部材(ワーク)の冷却に貢献し、またスラッジ(加工時に出るキリコ)やチップの除去にも役立つ。砥石などの刃物の目詰まりを減少することもできる。また、ノズルの中で、断面形状の頂点部分に気体が筋状に流れ、円形の中心部分に流体が主に流れることによって、ノズルから吐出する流体の直進性(吐出又は噴出の方向が一定で纏まっていることで、吐出又は噴出の流体があちこちに分散又は飛散しない性質)があがり、刃物や被加工物に集中して照射することができる。つまり、吐出口から狙った位置や角度で流体、例えば冷却剤(クーラント)や加工液を正確にかつ効率的に噴射することができる。
本発明のノズル及びノズルモジュールを、気体混入を必要とする他の用途に用いることも可能である。流体に対して、空気やその他所望の気体(例えば、酸素、オゾンその他)を混入する場合に、ノズル及びノズルモジュールの周囲にかかる気体が外気として充満しておれば、ノズルに設けた気体流入孔から、気体が流体の流れに応じて自動的に吸引されて、流体とともに吐出される。この気体は、気泡(バブル)化して、流体とともに吐出することになる。
When the nozzle and nozzle module of the present invention are used in a cooling device or a cleaning device for a machine tool, a large amount of air bubbles are generated due to the mixing of gas, which disappears together with the fluid after being discharged. , the cavitation phenomenon (effect) increases the cooling effect and cleaning effect. Therefore, it contributes to the cooling of the workpiece (workpiece) and helps to remove sludge (chips produced during machining) and chips. Clogging of cutting tools such as whetstones can also be reduced. In addition, the straightness of the fluid ejected from the nozzle (the direction of ejection or ejection is constant) is due to the fact that the gas flows in streaks at the vertex of the cross-sectional shape and the fluid mainly flows in the center of the circle. By gathering together, the property that the discharged or spouted fluid does not disperse or scatter here and there is improved, and it is possible to intensively irradiate the blade or the workpiece. In other words, it is possible to accurately and efficiently eject a fluid such as a coolant or a working fluid from the ejection port at a target position and angle.
The nozzles and nozzle modules of the present invention can also be used in other applications requiring gas entrainment. When air or other desired gas (e.g., oxygen, ozone, etc.) is mixed into the fluid, if the gas around the nozzle and nozzle module is filled as outside air, the gas inlet hole provided in the nozzle From there, gas is automatically aspirated in response to the fluid flow and expelled with the fluid. This gas is bubbled and discharged together with the fluid.
以下の詳細な記述が以下の図面と合わせて考慮されると、本願のより深い理解が得られ
る。これらの図面は例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
本明細書においては、主に本発明のノズルやノズルモジュールを研削盤、マシニングセンターなどの工作機械に適用した実施形態について説明するが、本発明の適用分野はこれに限定されない。本発明のノズルやノズルモジュールは、流体を供給する多様なアプリケーションに適用可能である。特に、流体に対して、空気やその他所望の気体(例えば、酸素、オゾンその他)を混入する場合に、ノズル及びノズルモジュールの周囲にかかる気体が充満しておれば、ノズルに設けた気体流入孔から、気体が流体の流れに応じて自動的に吸引されて、流体とともに吐出される。この気体は、気泡(バブル)化して、流体とともに吐出することになる。空気以外の気体を外気として吸引させる場合においては、ノズルやノズルモジュールの周辺にかかる気体を密閉して充満する必要がある。 In this specification, embodiments in which the nozzle and nozzle module of the present invention are mainly applied to machine tools such as grinders and machining centers will be described, but the field of application of the present invention is not limited thereto. The nozzles and nozzle modules of the present invention are applicable to a wide variety of fluid delivery applications. In particular, when air or other desired gases (e.g., oxygen, ozone, etc.) are mixed into the fluid, if the surroundings of the nozzles and nozzle modules are filled with such gases, the gas inlet holes provided in the nozzles From there, gas is automatically aspirated in response to the fluid flow and expelled with the fluid. This gas is bubbled and discharged together with the fluid. When a gas other than air is sucked as outside air, the surroundings of the nozzles and nozzle modules must be sealed and filled with the gas.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の幾つかの実施形態に係るノズルを備える工作機械の一例を示す。本例の工作機械は、平面研削盤である。平面研削盤100は、研削刃(砥石)2と、保護カバー4と、高さ調整部6と、冷却剤パイプ8と、クーラントホース9と、ノズル10(具体的には、後述するノズル10AA乃至10Fに相当する)とを含む。図示は省略するが、平面研削盤100は、被加工物W1を平面の上で移動させるテーブル、被加工物W1又は研削刃2を上下に移動させるコラム、等を備える。 FIG. 1 shows an example of a machine tool with nozzles according to some embodiments of the invention. The machine tool of this example is a surface grinder. The surface grinder 100 includes a grinding blade (grindstone) 2, a protective cover 4, a height adjustment portion 6, a coolant pipe 8, a coolant hose 9, and a nozzle 10 (specifically, nozzles 10AA to 10F). Although not shown, the surface grinder 100 includes a table for moving the workpiece W1 on the plane, a column for vertically moving the workpiece W1 or the grinding blade 2, and the like.
研削刃2は、図示が省略された駆動源により、図1の平面において時計周りに回転駆動され、研削箇所Gでの研削刃2の外周面と被加工物W1との摩擦によって被加工物W1の表面が研削される。保護カバー4は高速で回転する研削刃2の周囲を囲んで、研削中に被加工物W1の切りくずが飛び散ることを防ぐことで研削盤の周囲の作業者を保護する。 The grinding blade 2 is rotated clockwise in the plane of FIG. 1 by a drive source (not shown). surface is ground. The protective cover 4 surrounds the grinding blade 2 rotating at high speed and protects the operator around the grinder by preventing chips of the workpiece W1 from scattering during grinding.
高さ調整部6は保護カバー4に設けられ、上下に移動可能な冷却剤パイプ8を所望の高さに固定させる。これによって、冷却剤パイプ8に連結されているノズル10を、研削刃2及び被加工物W1に対して適合した高さに位置させることができる。冷却剤パイプ8は、一端部にノズル10が、クーラントホース9を介して結合され、他の端部に冷却剤(例えば、水や油)を貯留するタンク(図示は省略)が連結される。クーラントホース9は、球面対偶をなす雌部のユニットと雄部のユニットの1対のユニットを複数連結して所望の長さとなっている。その素材は、樹脂(プラスチック)である。また、その連結構造により、適宜、連結角度を調節することができ、ノズル10の方向を決定することができる。ノズル10も、その材料を、樹脂(プラスチック)とすることができるが、それに限らない。ノズル10から冷却剤が研削箇所Gに対して噴出されるよう、高さ調節部6の操作や、クーラントホースの角度調節などで最適な位置や方向に固定させることができる。ノズル10では、吸引した気体が冷却剤(流体)に混入することで、大量の気泡(バブル)が発生し、吐出後に消滅することにより、キャビテーション現象(効果)によって、冷却効果や洗浄効果が上がる。つまり、被加工部材(ワーク)の冷却に貢献し、またスラッジ(加工時に出るキリコ)やチップの除去、砥石などの刃物の目詰まりを減少することもできる。また、気体は、ノズルの中で、筋状に流れることで、ノズルから吐出する流体の直進性があがり、刃物や被加工物に集中して照射することができる。 A height adjuster 6 is provided on the protective cover 4 to fix the vertically movable coolant pipe 8 at a desired height. This allows the nozzle 10 connected to the coolant pipe 8 to be positioned at a suitable height with respect to the grinding blade 2 and the workpiece W1. One end of the coolant pipe 8 is connected to a nozzle 10 via a coolant hose 9, and the other end is connected to a tank (not shown) that stores a coolant (for example, water or oil). The coolant hose 9 has a desired length by connecting a plurality of pairs of female and male units forming a spherical pair. The material is resin (plastic). In addition, the connection structure allows the connection angle to be appropriately adjusted, and the direction of the nozzle 10 to be determined. The material of the nozzle 10 can also be resin (plastic), but is not limited to this. The nozzle 10 can be fixed at an optimum position and direction by operating the height adjustment unit 6 and adjusting the angle of the coolant hose so that the coolant is ejected from the nozzle 10 to the grinding point G. In the nozzle 10, the sucked gas is mixed with the coolant (fluid) to generate a large amount of bubbles, which disappear after being discharged, resulting in a cavitation phenomenon (effect) that enhances the cooling effect and the cleaning effect. . In other words, it contributes to the cooling of the workpiece (work), removes sludge (chips produced during processing) and chips, and reduces clogging of blades such as grindstones. In addition, since the gas flows in a streaky shape in the nozzle, the straightness of the fluid discharged from the nozzle is increased, and the cutting tool and the workpiece can be irradiated in a concentrated manner.
(第1実施形態)
図2は本発明の第1実施形態に係るノズル10Aの外観を示す。図3は、ノズル10Aの流体が流れる方向での断面を示す図、図4は、ノズル10Aを一部切り欠いた状態図である。これらの図面から明らかなように、ノズル10Aは、図1のクーラントホース9と接続され、冷却剤(流体)が流入する流入口10A-aと冷却剤が吐出する吐出口10A-bと流入口10A-aと吐出口10A-bとを繋ぐ内部空間を形成する壁面10A-cとを有する。流入口10A-aは、球面形状をしており、クーラントホース9の端部の雄部のユニットと連結するようになっている。壁面10A-cは、星型多角形、具体的には四つ星形の断面をもつ形状となっている。なお、星型多角形であれば、四つ星形以外に、八つ星形など種々の星形形状を採用できる。この壁面10A-cで形成される内部空間の断面の形状或いは面積は流入口10A-aから吐出口10A-bまで一定であってもよいし、流入口10A-aから吐出口10A-bに向けて徐々に縮小する(つまり、内部空間の流路にテーパーがかかる)ようにしてもよい。図3では、吐出口10A-bの断面と同じ断面の壁面10A-cが一定の長さ続く形状となっている。逆に、ノズル10Aの外表面にテーパーがついていて、外表面と壁面10A-cとの間の厚みが、吐出口10A-bに向けて徐々に薄くなっていることが示されている。勿論、この厚みを一定とすることも可能である。
(First embodiment)
FIG. 2 shows the appearance of the nozzle 10A according to the first embodiment of the invention. FIG. 3 is a diagram showing a cross section of the nozzle 10A in the direction in which the fluid flows, and FIG. 4 is a diagram showing a partially cutaway state of the nozzle 10A. As is clear from these drawings, the nozzle 10A is connected to the coolant hose 9 of FIG. It has a wall surface 10A-c forming an internal space connecting 10A-a and the ejection port 10A-b. The inlet 10A-a has a spherical shape and is connected to the male unit at the end of the coolant hose 9. As shown in FIG. The wall surfaces 10A-c have a cross section of a star-shaped polygon, specifically a four-star shape. In addition, as long as it is a star-shaped polygon, various star-shaped shapes such as an eight-star shape can be adopted in addition to the four-star shape. The cross-sectional shape or area of the internal space formed by the wall surfaces 10A-c may be constant from the inlet 10A-a to the outlet 10A-b, or may be constant from the inlet 10A-a to the outlet 10A-b. You may make it shrink|reduce gradually toward (that is, a taper is applied to the flow path of internal space). In FIG. 3, the wall surface 10A-c having the same cross section as that of the discharge port 10A-b has a shape that continues for a certain length. Conversely, the outer surface of nozzle 10A is tapered, and the thickness between the outer surface and wall surface 10A-c is shown to gradually decrease toward outlet 10A-b. Of course, it is also possible to make this thickness constant.
10A-d1~10A-d4は、気体流入孔であって、第1実施形態では、4つの気体流入孔がノズル10Aの外表面から内部空間を形成する壁面10A-cに向けて形成されている。この気体流入口10A-d1~10A-d4からは、外気(通常は空気)が、流体の流れによって内部空間に吸引されることになる。そして気体流入孔10A-d1~10A-d4は、流入口10A-aに近い位置(流体の流れ方向(図3の右から左方向)のノズル10Aの長さの真ん中より手前側、つまり図3の右側)に設けられている。これは、流出口10A-cに近い位置(図3の左側)に設けるよりも、気体の吸引効率が良いためである。 10A-d1 to 10A-d4 are gas inflow holes, and in the first embodiment, four gas inflow holes are formed from the outer surface of the nozzle 10A toward the wall surface 10A-c forming the internal space. . From the gas inlets 10A-d1 to 10A-d4, external air (usually air) is sucked into the internal space by the flow of fluid. The gas inflow holes 10A-d1 to 10A-d4 are positioned near the inflow port 10A-a (in front of the middle of the length of the nozzle 10A in the fluid flow direction (right to left in FIG. 3), that is, in FIG. on the right side of the This is because the gas suction efficiency is better than that provided at a position closer to the outflow port 10A-c (on the left side in FIG. 3).
気体流入孔10A-d1(他の気体流入孔10A-d2~10A-d4も同様である)は、図3の断面図からも明らかなように、ノズル10Aの外表面の円形の気体流入口INから内部空間の円形の気体流出口OUTへ傾斜して貫通している。この傾斜角は、流体の流入方向に対して5度~45度、望ましくは20度~30度が、気体の吸引力の点で適切である。この場合、気体流入孔10A-d1(他の気体流入孔10A-d2~10A-d4も同様である)は、ノズルの外表面の気体流入口INの径(従って面積)が大きく、内部空間の壁面の気体流出口OUTの径(従って面積)が小さく、テーパーがついて傾斜した截頭円錐形状にて形成されている。このような先細りのテーパー形状によって、気体の吸引効果が増す。勿論、気体流入孔10A-d1~10A -d4の気体流入口INと気体流出口OUTを四角形等の多角形として、その間を先細りする傾斜した截頭角錐形状とすることもできる。気体流入孔10A-d1~10A-d4の夫々の気体流出口OUTは、内部空間の断面形状が四つ星形の頂点つまり、星形の4つの突起部分(星の手の部分)に連結形成されている。勿論、連結位置は、四つ星形の頂点でなくても良いが、星形の4つの突起部分(星の手の部分)に気体が吸引されることによって、ノズル10Aの内部空間のうちの星形の4つの突起部分に気体が筋状にながれ、星形の中心の円形部分に流体が主に流れることで、ノズル10Aから吐出する流体の直進性が良くなる。 The gas inlet 10A-d1 (the other gas inlets 10A-d2 to 10A-d4 are the same) is a circular gas inlet IN on the outer surface of the nozzle 10A, as is clear from the cross-sectional view of FIG. to the circular gas outlet OUT of the internal space. The angle of inclination is preferably 5 to 45 degrees, preferably 20 to 30 degrees, with respect to the inflow direction of the fluid, in terms of gas suction force. In this case, the gas inlet hole 10A-d1 (the other gas inlet holes 10A-d2 to 10A-d4 are also similar) has a large diameter (accordingly area) of the gas inlet IN on the outer surface of the nozzle, The gas outlet OUT on the wall surface has a small diameter (and thus an area) and is formed in a tapered and inclined truncated cone shape. Such a tapered shape increases the gas suction effect. Of course, the gas inlets IN and the gas outlets OUT of the gas inlet holes 10A-d1 to 10A-d4 may be polygonal such as quadrilaterals, and tapered truncated pyramids may be formed between them. The gas outlets OUT of the gas inlet holes 10A-d1 to 10A-d4 are connected to the apexes of the four-star cross-sectional shape of the internal space, that is, the four protruding portions of the star (hands of the star). It is Of course, the connection position does not have to be the vertices of the four-star shape, but the gas is sucked into the four star-shaped projections (hands of the star), so that the internal space of the nozzle 10A is The gas flows in streaks through the four star-shaped protrusions, and the fluid mainly flows through the circular portion at the center of the star, thereby improving the straightness of the fluid discharged from the nozzle 10A.
第1実施形態に係るノズル10Aでは、4つの気体流入孔10A-d1~10A-d4を星形の4つの突起部分に対応して、90度ずつ回転した同一円周上の位置に設けたが、必ずしもその必要はない。図5Aは、第1実施形態の変形例に係るノズル10Bの外観図であり、図5Bは、その一部切り欠き状態図である。このノズル10Bは、第1実施形態同様に、断面が四つ星形流路をもつもので、8つの気体流入孔10B-d1~10B-d8をもち、10B-d1~10B-d4は、第1実施形態と同様の位置に設けられており、残りの気体流入孔10B-d5~10B-d8は、更に下流方向の同一円周上に設けられている。この場合の気体流入孔10B-d5~10B-d8も、内部空間の断面形状が四つ星形の頂点つまり、星形の4つの突起部分(星の手の部分)に連結形成されている。従って、星形の4つの突起部分(星の手の部分)に気体が2重に吸引されることによって、より多量の気体が吸引される。また、ノズル10Aの内部空間のうちの星形の4つの突起部分に気体が第1実施形態に比較してより多量に筋状にながれ、円形の中心部分に流体が主に流れることで、ノズル10Aから吐出する流体の直進性が良くなる。 In the nozzle 10A according to the first embodiment, the four gas inflow holes 10A-d1 to 10A-d4 are provided at positions on the same circumference rotated by 90 degrees corresponding to the four star-shaped protrusions. , but not necessarily. FIG. 5A is an external view of a nozzle 10B according to a modified example of the first embodiment, and FIG. 5B is a partially cutaway state view thereof. Similar to the first embodiment, this nozzle 10B has a four-star cross section and eight gas inlet holes 10B-d1 to 10B-d8. It is provided at the same position as in the first embodiment, and the remaining gas inflow holes 10B-d5 to 10B-d8 are provided further downstream on the same circumference. The gas inflow holes 10B-d5 to 10B-d8 in this case are also connected to the vertices of the cross-sectional shape of the internal space, that is, the four protruding portions of the star (hands of the star). Therefore, a larger amount of gas is sucked by doubly sucking the gas into the four star-shaped protruding portions (hand portions of the star). In addition, more gas than in the first embodiment flows into the four star-shaped protrusions in the inner space of the nozzle 10A, and the fluid mainly flows through the circular central portion, so that the nozzle The straightness of the fluid discharged from 10A is improved.
図6は、第1実施形態の更なる変形例に係るノズル10Cの外観図であり、8つの気体流入孔10C-d1~10C-d8をもち、10C-d1~10C-d4は、第1実施形態と同様の位置に設けられており、残りの気体流入孔10C-d5~10C-d8は、更に下流方向の同一円周上であって、45度角度がずれた位置に設けられている。つまり、気体流入孔10C-d5~10C-d8は、気体流入孔10C-d1~10C-d4に対して、千鳥上に配置されている。そして、気体流入孔10C-d5~10C-d8は、星形の4つの凹部頂点(星の突起間の凹み部分の頂点)に連結形成されている。このように、気体流入孔を流体の流入口10C-aから吐出口10C-bに向けて、適宜の位置に複数列形成することによって、気体の吸引効果を上げることが可能となる。また、吐出口10C-bから吐出する冷却剤の直進性が良くなる。 FIG. 6 is an external view of a nozzle 10C according to a further modification of the first embodiment, which has eight gas inflow holes 10C-d1 to 10C-d8. The remaining gas inlet holes 10C-d5 to 10C-d8 are provided on the same circumference in the downstream direction at positions shifted by 45 degrees. That is, the gas inlet holes 10C-d5 to 10C-d8 are arranged in a staggered manner with respect to the gas inlet holes 10C-d1 to 10C-d4. The gas inflow holes 10C-d5 to 10C-d8 are connected to the four apexes of the star-shaped concave portions (the apexes of the concave portions between the projections of the star). Thus, by forming a plurality of rows of gas inlet holes at appropriate positions from the fluid inlet port 10C-a toward the fluid outlet port 10C-b, it is possible to improve the gas suction effect. In addition, the straightness of the coolant discharged from the discharge port 10C-b is improved.
(第2実施形態)
図7Aは本発明の第2実施形態に係るノズル10Dの外観を示す。図7Bは、ノズル10Dを一部切り欠いた状態図である。これらの図面から明らかなように、ノズル10Dの壁面10D-cは、多角形、具体的には六角形の断面をもつ形状となっている。なお、多角形であれば、六角形以外に、八角形など種々の多角形を採用できる。第2実施形態では、6つの気体流入孔10D-d1~10D-d6を六角形の6つの頂点に対応して、60度ずつ回転した同一円周上の位置に設ける。気体流入孔10D-d1~10A-d6の冷却剤の流れ方向での位置や、流入方向に対しての傾斜角度、截頭円錐形状又は截頭角錐形状、各口径の大きさ(従って面積)は、第1実施形態と同様に適宜変更または選択可能である。勿論、気体流入孔10D-d1~10D-d6の壁面10D-cへの連結位置は、六角形の頂点でなくても良いが、断面六角形の各頂点に気体が吸引されることによって、ノズル10Dの内部空間のうちの6つの頂点部分に気体が筋状にながれ、円形の中心部分に流体が主に流れることで、ノズル10Aから吐出する流体の直進性が良くなる。また、気体流入孔の数は、6つに限られるものではなく、流体の流入口10D-aから吐出口10D-bに向けて、適宜の位置に複数列(千鳥状であってもそうでなくてもよい)形成することによって、気体の吸引効果を上げることが可能となる。いずれの場合も、断面六角形の頂点以外に、六角形の各辺に、気体流入孔が連結されてもよい。その他、第1実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。
(Second embodiment)
FIG. 7A shows the appearance of a nozzle 10D according to the second embodiment of the invention. FIG. 7B is a partially cutaway view of the nozzle 10D. As is clear from these drawings, the wall surface 10D-c of the nozzle 10D has a shape with a polygonal, specifically hexagonal cross section. As for polygons, various polygons such as octagons can be used in addition to hexagons. In the second embodiment, six gas inflow holes 10D-d1 to 10D-d6 are provided at positions on the same circumference rotated by 60 degrees corresponding to six vertices of a hexagon. The position of the gas inflow holes 10D-d1 to 10A-d6 in the flow direction of the coolant, the angle of inclination with respect to the inflow direction, the shape of a truncated cone or pyramid, and the size of each aperture (therefore, the area) , can be appropriately changed or selected as in the first embodiment. Of course, the connecting positions of the gas inflow holes 10D-d1 to 10D-d6 to the wall surface 10D-c may not be the vertices of the hexagon, but the gas is sucked into each vertex of the hexagonal cross section, so that the nozzle The gas flows in streaks in the six vertex portions of the internal space 10D, and the fluid mainly flows in the circular central portion, thereby improving the straightness of the fluid discharged from the nozzle 10A. In addition, the number of gas inflow holes is not limited to six. It is possible to improve the gas suction effect by forming the groove. In either case, gas inflow holes may be connected to each side of the hexagon other than the vertexes of the hexagonal cross section. In addition, the description of the configuration similar to that of the first embodiment will be omitted.
(第3実施形態)
図8Aは本発明の第3実施形態に係るノズル10Eの外観を示す。図8Bは、ノズル10Eを一部切り欠いた状態図である。これらの図面から明らかなように、ノズル10Eの壁面10E-cは、花弁(はなびら)形、具体的には四枚花弁形の断面をもつ形状となっている。なお、花弁形であれば、四枚花弁以外に、八枚花弁形など種々の花弁形を採用できる。第3実施形態では、4つの気体流入孔10E-d1~10E-d4を四枚花弁形の4つの頂点(つまり花弁の最大径の点)に対応して、90度ずつ回転した同一円周上の位置に設ける。気体流入孔10E-d1~10E-d4の冷却剤の流れ方向での位置や、流入方向に対しての傾斜角度、截頭円錐形状又は截頭角錐形状、各口径の大きさ(従って面積)は、第1実施形態と同様に適宜変更又は選択可能である。勿論、気体流入孔10E-d1~10E-d4の壁面10E-cへの連結位置は、花弁形の頂点でなくても良いが、四枚花弁形の4つの各頂点に気体が吸引されることによって、ノズル10Eの内部空間のうちの4つの頂点部分に気体が筋状にながれ、中心の円形部分に流体が主に流れることで、ノズル10Eから吐出する流体の直進性が良くなる。また、気体流入孔の数は、4つに限られるものではなく、流体の流入口10E-aから吐出口10E-bに向けて、適宜の位置に複数列(千鳥状であってもそうでなくてもよい)形成することによって、気体の吸引効果を上げることが可能となる。いずれの場合も、断面四枚花弁形の最大径の頂点以外に、例えば、花弁の最小径位置の頂点に、気体流入孔が連結されてもよい。その他、第1実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。
(Third Embodiment)
FIG. 8A shows the appearance of a nozzle 10E according to the third embodiment of the invention. FIG. 8B is a state diagram in which a part of the nozzle 10E is cut away. As is clear from these drawings, the wall surface 10E-c of the nozzle 10E has a petal-shaped, specifically four-petaled cross-section. As for the petal shape, various petal shapes such as an eight-petal shape can be adopted in addition to the four-petal shape. In the third embodiment, the four gas inflow holes 10E-d1 to 10E-d4 are arranged on the same circumference rotated by 90 degrees corresponding to the four vertices of the four-petal shape (that is, the point of the maximum diameter of the petals). position. The position of the gas inflow holes 10E-d1 to 10E-d4 in the flow direction of the coolant, the angle of inclination with respect to the inflow direction, the shape of a truncated cone or pyramid, and the size of each caliber (therefore, the area) , can be appropriately changed or selected as in the first embodiment. Of course, the connecting positions of the gas inflow holes 10E-d1 to 10E-d4 to the wall surface 10E-c may not be the vertices of the petal shape, but the gas may be sucked into each of the four vertices of the four-petal shape. As a result, the gas flows in streaks in the four vertex portions of the internal space of the nozzle 10E, and the fluid mainly flows in the central circular portion, thereby improving the straightness of the fluid discharged from the nozzle 10E. Further, the number of gas inflow holes is not limited to four, and a plurality of rows (even in a zigzag pattern) are arranged at appropriate positions from the fluid inflow port 10E-a toward the discharge port 10E-b. It is possible to improve the gas suction effect by forming the groove. In either case, the gas inlet holes may be connected to, for example, the apexes of the minimum diameter positions of the petals other than the vertices of the maximum diameter of the four-petal cross section. In addition, the description of the configuration similar to that of the first embodiment will be omitted.
(第4実施形態)
図9Aは本発明の第4実施形態に係るノズル10Fの外観を示す。図9Bは、ノズル10Fを一部切り欠いた状態図である。これらの図面から明らかなように、ノズル10Fの壁面10F-cは、円形をもつ形状となっている。なお、真円形のほかに長円形、楕円形、ひょうたん形など、種々の形状を採用できる。第4実施形態では、4つの気体流入孔10F-d1~10F-d4を、90度ずつ回転した同一円周上の位置に設ける。気体流入孔10F-d1~10F-d4の冷却剤の流れ方向での位置や、流入方向に対しての傾斜角度、截頭円錐形状又は截頭角錐形状、各口径の大きさ(従って面積)は、第1実施形態と同様に適宜変更または選択可能である。第4実施形態では、90度間隔の4点に気体が吸引されることによって、ノズル10Fの内部空間のうちの4点に気体が筋状にながれ、中心の円形部分に流体が主に流れることで、ノズル10Fから吐出する流体の直進性が良くなる。また、気体流入孔の数は、4つに限られるものではなく、3つでも、6つでも、その他の数でも適宜選択できる。また、流体の流入口10F-aから吐出口10F-bに向けて、適宜の位置に複数列(千鳥状であってもそうでなくてもよい)形成することによって、気体の吸引効果を上げることが可能となる。その他、第1実施形態と同様の構成については、その説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 9A shows the appearance of a nozzle 10F according to the fourth embodiment of the invention. FIG. 9B is a state diagram with a part of the nozzle 10F cut away. As is clear from these drawings, the wall surface 10F-c of the nozzle 10F has a circular shape. In addition to the perfect circle, various shapes such as oval, elliptical, and gourd can be used. In the fourth embodiment, four gas inflow holes 10F-d1 to 10F-d4 are provided at positions on the same circumference rotated by 90 degrees. The position of the gas inflow holes 10F-d1 to 10F-d4 in the flow direction of the coolant, the angle of inclination with respect to the inflow direction, the shape of a truncated cone or pyramid, and the size of each aperture (therefore, the area) , can be appropriately changed or selected as in the first embodiment. In the fourth embodiment, the gas is sucked into four points spaced apart by 90 degrees, so that the gas flows in streaks through the four points in the internal space of the nozzle 10F, and the fluid mainly flows through the central circular portion. Therefore, the straightness of the fluid ejected from the nozzle 10F is improved. Also, the number of gas inflow holes is not limited to four, and can be appropriately selected from three, six, or any other number. Further, by forming multiple rows (which may or may not be staggered) at appropriate positions from the fluid inflow port 10F-a toward the fluid discharge port 10F-b, the gas suction effect is enhanced. becomes possible. In addition, the description of the configuration similar to that of the first embodiment will be omitted.
図10は、(A)~(L)において、すでに一部は説明したが、ノズル10の内部空間の断面として採用可能な各種の形状を示している。このうち(A)、(E)、(I)は花弁形の断面形状を示す。(B)は、長円形の断面形状、(C)、(D)、(F)、(J)、(K)は、各種の多角形の断面形状を示す。(G)は、ひょうたん形の断面形状、(H)、(L)は、星型多角形の断面形状を示す。勿論、これ以外の適宜の断面形状を、ノズル10の内部空間は採用することができる。なお、ノズル10からの吐出流体の直進性について、特に優れているのは、(A)、(E)、(I)の花弁形の断面形状と、(H)、(L)の星型多角形の断面形状である。図10の各種の形状の断面形状をノズル10が採用する場合は、適宜、気体流入孔の数や位置、形状を変更又は変更することができる。 10A to 10L, which have already been partially described, show various shapes that can be adopted as the cross section of the internal space of the nozzle 10. FIG. Of these, (A), (E), and (I) show petal-shaped cross-sectional shapes. (B) shows an oval cross-sectional shape, and (C), (D), (F), (J), and (K) show various polygonal cross-sectional shapes. (G) shows a gourd-shaped cross-sectional shape, and (H) and (L) show a star-shaped polygonal cross-sectional shape. Of course, other suitable cross-sectional shapes can be adopted for the internal space of the nozzle 10 . Regarding the straightness of the discharged fluid from the nozzle 10, the petal-shaped cross-sectional shapes of (A), (E), and (I) and the star-shaped multiple cross-sectional shapes of (H) and (L) are particularly excellent. It has a rectangular cross-sectional shape. When the nozzle 10 adopts various cross-sectional shapes shown in FIG. 10, the number, position, and shape of the gas inflow holes can be changed or changed as appropriate.
以上の説明では、本発明の実施形態に係るノズルを平面研削盤に用いたが、他の工作機械に適用してもよい。図11は本発明の実施形態に係るノズルを備える工作機械の他の例を示す。本例の工作機械は円筒研削盤である。円筒研削盤200は、研削刃202と、保護カバー204と、位置調整部206と、冷却剤パイプ208と、クーラントホース9と、ノズル10(具体的には、第1実施形態乃至第4実施形態に係るノズル10A乃至10Fを含む)とを有する。図11では、省略されるが、円筒研削盤200は被加工物W2を両端面の中心で支持して回転させ、中心軸に沿って(即ち、Z軸方向に)移動させる移送装置を含む。研削刃202は、図示が省略された駆動源により、図11の平面において時計周りに回転駆動され、研削刃202の外周面と被加工物W2との当接面の摩擦によって被加工物W2の表面が研削される。保護カバー204は、高速で回転する研削刃202の周囲を囲んで、研削中に被加工物W2の切りくずが飛び散ることを防ぐことで研削盤の周囲の作業者を保護する。 In the above description, the nozzle according to the embodiment of the present invention was used for a surface grinder, but it may be applied to other machine tools. FIG. 11 shows another example of a machine tool provided with nozzles according to an embodiment of the present invention. The machine tool in this example is a cylindrical grinder. The cylindrical grinder 200 includes a grinding blade 202, a protective cover 204, a position adjusting portion 206, a coolant pipe 208, a coolant hose 9, and a nozzle 10 (specifically, the first to fourth embodiments). including nozzles 10A to 10F according to). Although not shown in FIG. 11, the cylindrical grinder 200 includes a transfer device that supports the workpiece W2 at the center of both end faces, rotates it, and moves it along the central axis (that is, in the Z-axis direction). The grinding blade 202 is rotated clockwise in the plane of FIG. 11 by a drive source (not shown), and the workpiece W2 is ground by the friction between the outer peripheral surface of the grinding blade 202 and the contact surface of the workpiece W2. The surface is ground. The protective cover 204 surrounds the grinding blade 202 rotating at high speed and protects the operator around the grinding machine by preventing chips from the workpiece W2 from scattering during grinding.
位置調整部206は保護カバー204に設けられ、X軸方向に移動可能な冷却剤パイプ208を所望の位置に固定させる。これによって、冷却剤パイプ208に連結されているクーラントホース9に接続されたノズル10が、研削刃202による被加工物W2の研削箇所Gを中心に冷却剤を噴射できる最適な位置に配置される。冷却剤パイプ208は、他端部には冷却剤を貯留するタンク(図示は省略)が連結される。このような円筒研削盤においても、本発明の実施形態であるノズル10では、吸引した気体が冷却剤(流体)に混入することで、大量の気泡(バブル)が発生し、吐出後に消滅することにより、キャビテーション現象(効果)によって、冷却効果や洗浄効果が上がる。つまり、被加工部材(ワーク)の冷却に貢献し、またスラッジ(加工時に出るキリコ)やチップの除去、砥石などの刃物の目詰まりを減少することもできる。また、気体は、ノズルの中で、筋状に流れることで、ノズルから吐出する流体の直進性があがり、刃物や被加工物に集中して照射することができる。 A position adjusting portion 206 is provided on the protective cover 204 to fix the coolant pipe 208 movable in the X-axis direction at a desired position. As a result, the nozzle 10 connected to the coolant hose 9 connected to the coolant pipe 208 is arranged at the optimum position where the coolant can be sprayed around the grinding point G of the workpiece W2 by the grinding blade 202. . The other end of the coolant pipe 208 is connected to a tank (not shown) that stores coolant. Even in such a cylindrical grinder, in the nozzle 10 according to the embodiment of the present invention, the sucked gas is mixed with the coolant (fluid), so that a large amount of bubbles are generated and disappear after discharge. Therefore, the cooling effect and the cleaning effect are enhanced by the cavitation phenomenon (effect). In other words, it contributes to the cooling of the workpiece (work), removes sludge (chips produced during processing) and chips, and reduces clogging of blades such as grindstones. In addition, since the gas flows in a streaky shape in the nozzle, the straightness of the fluid discharged from the nozzle is increased, and the cutting tool and the workpiece can be irradiated in a concentrated manner.
図12は、本発明の実施形態に係るノズルを、更に他の工作機械であるマシニングセンターに適用したものである。マシニングセンター300には、多数の種類の異なる工具(刃物)302が、交換可能にスピンドル304に取り付けられる。スピンドル304は、図示しない主軸モータにより工具302を回転させることができる。また、スピンドル304や工具(刃物)302を上下動させる図示しない駆動部も有する。マシニングセンター300では、工具302の交換によって、フライス、穴あけ、中グリ、ねじ立て等の種々の作業を可能とする。コラム306には、このスピンドル304のほか、冷却剤を供給するノズルが複数取り付けられている。2つのノズル10は、クーラントホース9を経由して供給される冷却剤を、被加工物W3の工作箇所Gを中心に噴射するもので、上述した第1の実施形態乃至第4実施形態に係るノズル10A乃至10Fが適用できる。ノズル10では、吸引した気体が冷却剤(流体)に混入することで、大量の気泡(バブル)が発生し、吐出後に消滅することにより、キャビテーション現象(効果)によって、冷却効果や洗浄効果が上がる。つまり、被加工部材(ワーク)の冷却に貢献し、またスラッジ(加工時に出るキリコ)やチップの除去、刃物の目詰まりを減少することもできる。また、気体は、ノズルの中で、筋状に流れることで、ノズルから吐出する流体の直進性があがり、刃物や被加工物に集中して照射することができる。また、マシニングセンター300には、小型の3個のシングルノズル303も有り、これらは、管状のノズルで、冷却液の吐出角度を自由に変更できる構造をとっている。これらのスピンドル304、工具302のほか、クーラントホース9に接続された2本のノズル10や3本のシングルノズル303は、コラム306に取り付けられている。勿論、ノズル10やシングルノズル303の種類や個数は適宜選択して、コラム306に取り付けることができる。図示していないが、各ノズル10、シングルノズル303には、冷却剤(例えば、水や油)を貯留するタンク(図示は省略)が連結される。被工作物W3は、図示しないテーブルによって、水平面上を2次元的に移動することができるようになっている。 FIG. 12 shows the application of the nozzle according to the embodiment of the present invention to a machining center, which is another machine tool. A large number of different types of tools (cutters) 302 are exchangeably attached to a spindle 304 in the machining center 300 . The spindle 304 can rotate the tool 302 with a spindle motor (not shown). It also has a drive unit (not shown) for moving the spindle 304 and the tool (cutting tool) 302 up and down. In the machining center 300, by changing the tool 302, various operations such as milling, drilling, boring, and tapping can be performed. In addition to this spindle 304 , a plurality of nozzles for supplying coolant are attached to the column 306 . The two nozzles 10 inject the coolant supplied via the coolant hose 9, centering on the machined portion G of the workpiece W3, and are related to the above-described first to fourth embodiments. Nozzles 10A to 10F are applicable. In the nozzle 10, the sucked gas is mixed with the coolant (fluid) to generate a large amount of bubbles, which disappear after being discharged, resulting in a cavitation phenomenon (effect) that enhances the cooling effect and the cleaning effect. . In other words, it contributes to the cooling of the workpiece (workpiece), removes sludge (chips produced during machining) and chips, and reduces clogging of the cutting tool. In addition, since the gas flows in a streaky shape in the nozzle, the straightness of the fluid discharged from the nozzle is increased, and the cutting tool and the workpiece can be irradiated in a concentrated manner. The machining center 300 also has three small single nozzles 303, which are tubular nozzles and have a structure in which the discharge angle of the cooling liquid can be freely changed. In addition to these spindle 304 and tool 302 , two nozzles 10 connected to coolant hoses 9 and three single nozzles 303 are attached to column 306 . Of course, the type and number of nozzles 10 and single nozzles 303 can be appropriately selected and attached to the column 306 . Although not shown, each nozzle 10 and single nozzle 303 are connected to a tank (not shown) that stores a coolant (for example, water or oil). The workpiece W3 can be moved two-dimensionally on a horizontal plane by a table (not shown).
(第5実施形態)
次に、図13及び図14を参照して、本発明の第5実施形態に係る、単一の流体吐出口を有するシングルノズルである砲塔型ノズルモジュール400について説明する。ノズルモジュール400は、図1(或いは、図11、図12及び後述の図23)のクーラントホース9とねじ結合により連結される。ノズルモジュール400は、その材料を、樹脂(プラスチック)のほか、金属、例えばステンレススチールとすることができるが、それに限らない。
(Fifth embodiment)
Next, with reference to FIGS. 13 and 14, a turret-type nozzle module 400, which is a single nozzle having a single fluid ejection port, according to a fifth embodiment of the present invention will be described. The nozzle module 400 is connected to the coolant hose 9 of FIG. 1 (or FIG. 11, FIG. 12, and FIG. 23 described later) by screw connection. The material of the nozzle module 400 can be resin (plastic) or metal such as stainless steel, but is not limited thereto.
ノズルモジュール400は、本体部401と流体吐出部(ノズル)410とを有する。本体部401の突出部403の内面には、雌ねじ401-2が形成され、ノズル410の対応する部分(流入口)には、雄ねじ410-1が形成されて、ねじ結合されるようになっている。勿論、本体部401とノズル410との連結はねじ結合(螺合)に限られるものではなく、嵌合や圧入などによってもよく、要は、脱着自在に結合できればよい。本体部401は、後述する通り、内部が空洞であり、クーラントホース9から供給される流体を、ノズル410へ送出することになる。 The nozzle module 400 has a body portion 401 and a fluid ejection portion (nozzle) 410 . A female thread 401-2 is formed on the inner surface of the protruding portion 403 of the main body 401, and a male thread 410-1 is formed on the corresponding portion (inlet) of the nozzle 410 to be screwed. there is Of course, the connection between the main body portion 401 and the nozzle 410 is not limited to screw connection (screw engagement), and may be fitting or press-fitting, as long as they can be connected detachably. As will be described later, the body portion 401 has a hollow interior and feeds the fluid supplied from the coolant hose 9 to the nozzle 410 .
図14から明らかなように、ノズルモジュール400は、クーラントホース9とねじ結合により接続される。つまりクーラントホース9の端部に形成された雄ねじとねじ結合される雌ねじ401-1が本体部401の流体の流入口側に形成され、流出口側には、上述したように雌ねじ401-2が形成されていて、ノズル410の雄ねじ410-1とねじ結合する。本体部401は、中空の内部空間が、幅広く広がっている。従って、本体部401に対しノズル410は冷却剤の流路が狭くなることにより、冷却剤はノズル410の端部から高流圧で吐き出される。図示する通り、ノズル410の内部空間には流路が形成される。具体的には、ノズル410は、冷却剤(流体)が流入する流入口410-aと冷却剤が吐出する吐出口410-bと流入口410-aと吐出口410-bとを繋ぐ内部空間を形成する壁面410-cとを有する。この流入口410-aから吐出口410-bまで、星型多角形、具体的には四つ星形の断面形状をもつ壁面410-cで形成されている。勿論、この断面形状としては、第1から第4実施形態で説明し、また図10で説明した各種の形状の断面形状を採用することができる。 As is clear from FIG. 14, the nozzle module 400 is connected to the coolant hose 9 by screw connection. That is, a female thread 401-1 screwed to a male thread formed at the end of the coolant hose 9 is formed on the fluid inlet side of the main body 401, and a female thread 401-2 is formed on the fluid outlet side as described above. formed to threadably engage external threads 410-1 of nozzle 410; The body portion 401 has a wide, hollow internal space. Therefore, the nozzle 410 has a narrower flow path for the coolant than the main body 401, and the coolant is discharged from the end of the nozzle 410 at a high flow pressure. As illustrated, a flow path is formed in the internal space of the nozzle 410 . Specifically, the nozzle 410 has an inlet 410-a into which a coolant (fluid) flows, an outlet 410-b through which the coolant is discharged, and an internal space connecting the inlet 410-a and the outlet 410-b. and a wall surface 410-c forming a . From the inflow port 410-a to the discharge port 410-b, a wall surface 410-c having a star-shaped polygonal, more specifically, a four-star cross-sectional shape is formed. Of course, as this cross-sectional shape, various cross-sectional shapes described in the first to fourth embodiments and illustrated in FIG. 10 can be employed.
そして、ノズル410には、4つの気体流入孔410-d1~410-d4を、四つ星形の4つの頂点(つまり星の突起部分)に対応して、90度ずつ回転した同一円周上の位置に設けてある。この位置は、流入口410-aに近い位置のノズル410の長さの真ん中よりも手前側(図の右側)である。これは、流出口410-bに近い位置(図の左側)に設けるよりも気体の吸引効率が良いためである。気体流入孔410-d1~410-d4の流体の流入方向に対しての傾斜角度、截頭円錐形状又は截頭角錐形状、各口径の大きさ(従って面積)は、第1実施形態と同様に適宜変更又は選択可能である。勿論、気体流入孔410-d1~410-d4の壁面410-cへの連結位置は、四つ星形状の頂点でなくても良いが、四つ星形の4つの各頂点に気体が吸引されることによって、ノズル410の内部空間のうちの4つの頂点部分に気体が筋状にながれ、円形中心部に流体が主に流れることで、ノズル410から吐出する流体の直進性が良くなる。また、気体流入孔の数は、4つに限られるものではなく、流体の流入口410-aから吐出口410-bに向けて、適宜の位置に複数列(千鳥状であってもそうでなくてもよい)形成することによって、気体の吸引効果を上げることが可能となる。いずれの場合も、断面四つ星形の頂点以外に、例えば、星形の最も小さな内径位置に、気体流入孔が連結されてもよい。ノズル410が、第1から第4実施形態で説明し、また図10で説明した各種の断面形状を採用する場合は、適宜、気体流入孔の数や位置、形状を変更することができる。 In the nozzle 410, four gas inlet holes 410-d1 to 410-d4 are formed on the same circumference rotated by 90 degrees corresponding to the four vertices of the four-star shape (that is, the protruding portions of the star). position. This position is nearer to the middle of the length of nozzle 410 near inlet 410-a (right side in the drawing). This is because the gas suction efficiency is better than that provided at a position near the outflow port 410-b (on the left side in the drawing). The inclination angle of the gas inflow holes 410-d1 to 410-d4 with respect to the fluid inflow direction, the truncated cone shape or the truncated pyramid shape, and the size of each aperture (therefore, the area) are the same as in the first embodiment. It can be changed or selected as appropriate. Of course, the connecting positions of the gas inflow holes 410-d1 to 410-d4 to the wall surface 410-c may not be the vertices of the four-star shape, but the gas is sucked to each of the four vertices of the four-star shape. As a result, the gas flows in streaks in the four vertex portions of the internal space of the nozzle 410, and the fluid mainly flows in the circular center, so that the straightness of the fluid discharged from the nozzle 410 is improved. Further, the number of gas inflow holes is not limited to four, and a plurality of rows (even in a zigzag pattern) are arranged at appropriate positions from the fluid inflow port 410-a toward the discharge port 410-b. It is possible to improve the gas suction effect by forming the groove. In either case, the gas inflow holes may be connected to, for example, the smallest inner diameter position of the star besides the apex of the four-star cross section. When the nozzle 410 employs the various cross-sectional shapes described in the first to fourth embodiments and FIG. 10, the number, positions, and shapes of the gas inlet holes can be changed as appropriate.
また、図13、図14に基づく第5実施形態の説明では、ノズル410を本体部401と組み合わせて、ノズル410の雄ねじ410-1と本体部401の雌ねじ401-2とでねじ結合してノズルモジュール400として使用するようにした。しかし、ノズル410単体を、図1(或いは、図11、図12及び後述の図23)のクーラントホース9に直接、ねじ結合して使用することもできる。この場合、本体部401と組み合わせして使用したほうが、一般的に流体の吐出圧力は強まるものの、本体部401を準備する必要がある。 Further, in the description of the fifth embodiment based on FIGS. 13 and 14, the nozzle 410 is combined with the body portion 401, and the male thread 410-1 of the nozzle 410 and the female thread 401-2 of the body portion 401 are screwed together to form the nozzle. It is used as a module 400. However, the nozzle 410 alone can also be used by being directly screwed to the coolant hose 9 shown in FIG. 1 (or FIGS. 11, 12, and FIG. 23 described later). In this case, the main body 401 needs to be prepared, although the fluid ejection pressure is generally increased by using it in combination with the main body 401 .
(第6実施形態)
次に、図15A及び図15Bを参照して、本発明の第6実施形態に係る、砲塔型ノズルモジュール500の星型多角形の流路を2段構成で複数有する流体吐出部(マルチノズル)510について説明する。このノズル510は、全体的には概ね角柱形状であり、流入側端部には、第5実施形態で説明した本体部401の雌ねじ401-2にねじ結合される雄ねじ510-1を有する。ノズル510も、その材料を、樹脂(プラスチック)のほか、金属、例えばステンレススチールとすることができるが、それに限らない。上述の通り、本体部401は、内部が空洞であり、クーラントホース9から供給される流体を、流体吐出部510へ送出することになる。
(Sixth embodiment)
Next, referring to FIGS. 15A and 15B, a fluid ejection portion (multi-nozzle) having a plurality of star-shaped polygonal flow paths in a two-stage configuration of a turret nozzle module 500 according to a sixth embodiment of the present invention. 510 will be described. This nozzle 510 has a generally prismatic shape as a whole, and has a male thread 510-1 at the inflow side end that is screwed to the female thread 401-2 of the main body 401 described in the fifth embodiment. The material of the nozzle 510 can also be resin (plastic) or metal such as stainless steel, but is not limited thereto. As described above, the main body portion 401 is hollow inside and delivers the fluid supplied from the coolant hose 9 to the fluid discharge portion 510 .
図15A又は図15Bから明らかなように、ノズル510の内部には2段構成の四つ星形流路が形成されている。図15Aでは、上段が3つ、下段が2つで千鳥状となっている。ノズル510の吐出側端部に設けられた、上段の吐出口は、510-b1~510-b3であり、下段の吐出口は、510-b4~510-b5となっている。これに対応して、ノズルの流入側端部には、それぞれの流入口510-a1~501-a3、510-a4~510-a5が設けられていて、それを繋ぐ冷却剤(流体)の通過する内部空間が、壁面510-c1~510-c3、510-c4~510-c5によって形成される。この各壁面510-c1~510-c5の断面形状は、四つ星形状となっている。勿論、この断面形状としては、第1から第4実施形態で説明し、また図10で説明した各種の形状の断面形状を採用することができる。 As is clear from FIG. 15A or FIG. 15B, a two-stage, four-star flow path is formed inside the nozzle 510 . In FIG. 15A, there are three upper rows and two lower rows, which are staggered. 510-b1 to 510-b3 are provided at the ejection side end of the nozzle 510, and 510-b4 to 510-b5 are provided at the lower ejection port. Correspondingly, the inlet ends of the nozzles are provided with inlets 510-a1 to 501-a3 and 510-a4 to 510-a5, respectively, through which coolant (fluid) passes. An internal space is formed by wall surfaces 510-c1 to 510-c3 and 510-c4 to 510-c5. The cross-sectional shape of each wall surface 510-c1 to 510-c5 is a four-star shape. Of course, as this cross-sectional shape, various cross-sectional shapes described in the first to fourth embodiments and illustrated in FIG. 10 can be adopted.
そして、ノズル510の上面には、流体の流れの方向(図面の右から左への方向)の真ん中の位置より吐出口510-b1~510-b3側(図面の左側)に寄った位置に、斜角柱形状の突起部510-Tが設けられている。この突起部510-Tの内部には、上段の3つの壁面510-c1~510-c3に対して連結接続される気体流入孔510-d1~510-d3が形成される。突起部510-Tの設けられた位置が、流入口510-a1~510-a3に近い位置(図15A、図15Bの右側)ではなく、左側吐出口510-b1~510-b3側(図面の左側)に寄った位置(図15A、図15Bの左側)にあるのは、この方が、気体の吸引効率が良いからである。それぞれの気体流入孔510-d1~510-d3の気体流入口INから気体流出口OUTへの傾きは、流体の流入方向に対して、5度~45度、望ましくは20度~30度となるように形成されている。そして、気体流入孔510-d1~510-d3は、テーパーがついた先細りの截頭円錐形又は截頭角錐形となる。つまり、気体流入口INの径(従って面積)は大きく、壁面510-c1~510-c3との連結口である気体流出口OUTの径(従って面積)は比較的小さい。また、図15Bにおいては、気体流出口OUTは、断面四つ星形の頂点(星形の突起部分)に連結されている。このような構成にて、流体の流れによって、内部空間に気体が吸引されることになる。また、気体流入孔510-d1~510-d3の流入口には、気体の流入を促進する窪みKを設けてある。 Then, on the top surface of the nozzle 510, at a position closer to the ejection ports 510-b1 to 510-b3 (left side in the drawing) than the middle position in the direction of fluid flow (from right to left in the drawing), An oblique prism-shaped protrusion 510-T is provided. Gas inflow holes 510-d1 to 510-d3 connected to the upper three wall surfaces 510-c1 to 510-c3 are formed inside the protrusion 510-T. The position where the protrusion 510-T is provided is not near the inlets 510-a1 to 510-a3 (the right side in FIGS. 15A and 15B), but on the left side of the outlets 510-b1 to 510-b3 (in the drawings). 15A and 15B) is because the gas suction efficiency is better. The inclination from the gas inlet IN of each of the gas inlets 510-d1 to 510-d3 to the gas outlet OUT is 5 degrees to 45 degrees, preferably 20 degrees to 30 degrees, with respect to the inflow direction of the fluid. is formed as The gas inlet holes 510-d1 to 510-d3 are tapered and tapered to a truncated cone shape or a truncated pyramid shape. That is, the gas inlet IN has a large diameter (and thus an area), and the gas outlet OUT, which is a connecting port with the wall surfaces 510-c1 to 510-c3, has a relatively small diameter (and therefore an area). In FIG. 15B, the gas outlet OUT is connected to the apex of the four-star cross section (star-shaped protruding portion). In such a configuration, gas is drawn into the interior space by the flow of fluid. Further, the inflow ports of the gas inflow holes 510-d1 to 510-d3 are provided with depressions K for promoting the inflow of gas.
ノズル510の内部に形成される流路の本数は、適宜変更でき、2段構成以外に、1段構成でも3段以上の構成でもよい。また、気体流入孔と接続される流路の本数も適宜変更できる。突起部510-Tの形状も斜角柱形状でなくてもよく、角柱、円柱又は楕円柱の形状であってもよく、あるいは気体流入孔510-d1~510-d3が個別に形成された突起部であってもよい。更には、ノズル510全体を、角柱又は円柱形状として、その内部に複数の流路を形成するとともに、各流路のすべてまたは一部に対して、特定の傾斜角度をもって形成された気体流入孔が連結形成されればよい。 The number of flow paths formed inside the nozzle 510 can be changed as appropriate, and in addition to the two-stage configuration, a single-stage configuration or a three-stage configuration or more may be used. Also, the number of flow paths connected to the gas inflow holes can be changed as appropriate. The shape of the protrusion 510-T may not be oblique prismatic, but may be prismatic, cylindrical, or elliptical. may be Furthermore, the nozzle 510 as a whole has a prismatic or cylindrical shape, a plurality of flow paths are formed therein, and all or part of each flow path has a gas inlet hole formed with a specific inclination angle. It is only necessary to form a connection.
第6実施形態についての上述の説明では、ノズル510を本体部401と組み合わせて、ねじ結合してノズルモジュール500として使用するようにしたが、ノズル510単体を、図1(或いは、図11、図12及び後述の図23)のクーラントホース9に直接、ねじ結合して使用することもできる。この場合、本体部401と組み合わせして使用したほうが、一般的に吐出流体にかかる圧力は強まるものの、本体部401を準備する必要がある。 In the above description of the sixth embodiment, the nozzle 510 is combined with the main body portion 401 and screwed together to be used as the nozzle module 500. However, the nozzle 510 alone is shown in FIG. 12 and the coolant hose 9 shown in FIG. 23) to be described later. In this case, the main body 401 needs to be prepared although the pressure applied to the fluid to be discharged generally increases when it is used in combination with the main body 401 .
図16A及び図16Bは、第6実施形態の変形例であり、図示は、砲塔型ノズルモジュール600の流体吐出部(マルチノズル)610である。第6実施形態との差のひとつは、流体の流入口610-a1~610-a3と、流体の吐出口610-b1~610-b3が一段構成であることである。そして、もう一つの差異は、流体吐出部610の上面には、2つの斜角柱形状の突起部610-T1、610-T2が備えられていることである。流入口610-a1~610-a3から近い順に、突起部610-T1、610-T2は設けられ、この突起部610-T1、610-T2の夫々の内部には、3つの壁面610-c1~610-c3に対して接続される気体流入孔610-d1~610-d3、610-d4~610-d6が形成される。少なくとも突起部610-T2は、流体の流れの方向(図面の右から左への方向)についてのノズル610の真ん中の位置より吐出口610-b1~610-b3側(図面の左側)に寄った位置に設けられている。勿論、突起部610-T1もノズル610の真ん中の位置より吐出口610-b1~610-b3側(図面の左側)に寄った位置に設けるようにしてもよい。これらの突起部610-T1、610-T2の構造は、第6実施形態の突起部510-Tと同様であるので説明を省略する。突起部610-T1、610-T2に設けられた気体流入孔610-d1~610-d3、610-d4~610-d6から、各壁面610-c1~610-c3で形成される流路に対して、第6実施形態の如く1つの突起部の気体流入孔による場合に比べて多量の気体が吸引されることになる。 FIGS. 16A and 16B show a modification of the sixth embodiment, showing a fluid discharge section (multi-nozzle) 610 of a turret nozzle module 600. FIG. One of the differences from the sixth embodiment is that the fluid inlets 610-a1 to 610-a3 and the fluid outlets 610-b1 to 610-b3 have a single-stage configuration. Another difference is that the upper surface of the fluid ejector 610 is provided with two oblique prism-shaped protrusions 610-T1 and 610-T2. Protrusions 610-T1 and 610-T2 are provided in order from the inflow ports 610-a1 to 610-a3. Gas inlet holes 610-d1 to 610-d3 and 610-d4 to 610-d6 connected to 610-c3 are formed. At least the protrusion 610-T2 is closer to the ejection ports 610-b1 to 610-b3 (left side in the drawing) than the center position of the nozzle 610 with respect to the direction of fluid flow (from right to left in the drawing). placed in position. Of course, the protrusion 610-T1 may also be provided at a position closer to the discharge ports 610-b1 to 610-b3 (left side in the drawing) than the central position of the nozzle 610. FIG. The structures of these protrusions 610-T1 and 610-T2 are the same as the protrusions 510-T of the sixth embodiment, so description thereof will be omitted. From the gas inflow holes 610-d1 to 610-d3 and 610-d4 to 610-d6 provided in the protrusions 610-T1 and 610-T2, the flow paths formed by the wall surfaces 610-c1 to 610-c3 As a result, a larger amount of gas is sucked than in the case of the gas inlet hole of one protrusion as in the sixth embodiment.
突起部610-T1、610-T2の形状も斜角柱形状でなくてもよく、角柱、円柱又は楕円柱の形状であってもよく、あるいは気体流入孔610-d1~610-d3、610-d4~610-d6が個別に形成された突起部であってもよい。更には、ノズル610に、突起部610-T1、610-T2を設けることなく、全体を角柱又は円柱形状として、その内部に複数の流路を形成するとともに、各流路のすべてまたは一部に対して、特定の傾斜角度をもって形成された気体流入孔が連結形成する構成としてもよい。
本変形例でのその他の構成や作用については、第6実施形態と同様であるので、説明を省略する。
The shape of the protrusions 610-T1 and 610-T2 may not be oblique prismatic, but may be prismatic, circular or elliptical, or gas inlet holes 610-d1 to 610-d3 and 610-d4. 610-d6 may be individually formed protrusions. Further, the nozzle 610 has a prismatic or cylindrical shape as a whole without providing the protrusions 610-T1 and 610-T2, and a plurality of flow paths are formed therein, and all or part of each flow path On the other hand, a configuration may be adopted in which gas inflow holes formed with a specific inclination angle are connected to each other.
Other configurations and actions in this modified example are the same as those in the sixth embodiment, so description thereof will be omitted.
次に、図17A及び図17Bを参照して、第6実施形態の別の変形例につき説明する。第6実施形態(図15A、15B)との差異のひとつは、流体の流入口710-a1~710-a3と流体の吐出口710-b1~710-b3が1段構成で、夫々円形であり、両者間を繋いで、流路を形成する内部空間を形成する壁面710-c1~710-c3は断面が円形であることである。この流路の形状については、円形に限らず、星型多角形のほか、図10に示した各種の形態をとり得ることは言うまでもない。 Next, another modification of the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 17A and 17B. One of the differences from the sixth embodiment (FIGS. 15A and 15B) is that the fluid inlets 710-a1 to 710-a3 and the fluid outlets 710-b1 to 710-b3 are single-tiered and circular. , the wall surfaces 710-c1 to 710-c3 connecting the two and forming the internal space forming the flow path have a circular cross section. Needless to say, the shape of this flow path is not limited to a circle, and may take various forms other than a star-shaped polygon as shown in FIG.
そして、もう一つの差異は、突起部710-Tが全体として斜角柱形状であって、内部に3つの壁面710-c1~710-c3に連結するテーパーがついた先細りの截頭角錐形となっている共通の空間が形成されていることである。つまり、気体流入口INは一つの共通の四角形となり、個別の小さな丸形又は四角形である気体流出口OUTが、壁面710-c1~710―c3の一端にそれぞれ形成されている。この突起部710-T内に形成された空間が外気をためて、その気体を流体が流れる個別の流路に送り出すチャンバーの如き役割を果たすことになる。
本変形例でのその他の構成や作用については、第6実施形態と同様であるので、説明を省略する。
Another difference is that the protrusion 710-T has an oblique prism shape as a whole, and has a tapered truncated pyramid shape with a taper connecting to the three wall surfaces 710-c1 to 710-c3 inside. It is that a common space is formed. In other words, the gas inlet IN becomes one common square, and individual small round or square gas outlets OUT are formed at one end of each of the wall surfaces 710-c1 to 710-c3. The space formed in the protrusion 710-T functions like a chamber that stores outside air and sends the gas to individual flow paths through which fluid flows.
Other configurations and actions in this modified example are the same as those in the sixth embodiment, so description thereof will be omitted.
次に、図18A及び図18Bに基づき第6実施形態の更に別の変形例につき説明する。図17A及び図17Bで説明した変形例との差異は、ノズル810の上面に斜め方向に、平板状の2つの突起部810-T1、突起部810-T2が平行に形成されていて、横に枠がないことである。そして、この2つの突起部810-T1と810-T2で形成される空間である気体流入口INから外気が取り込まれ、壁面810-c1~810―c3の一端にそれぞれ形成されている個別の小さな丸形又は四角形である気体流出口OUTから、壁面810-c1~810-c3で形成される流体の流路に吸引されることになる。つまり、この2つの突起部810-T1、突起部810-T2が、いわゆる「衝立(ついたて)」の役割を果たし、流体の流れにより、流路に気体が気体流入口INから気体流出口OUTへの斜め方向に吸引されることを促進している。
本変形例でのその他の構成や作用については、第6実施形態と同様であるので、説明を省略する。
Next, still another modification of the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 18A and 18B. The difference from the modification described in FIGS. 17A and 17B is that two flat plate-like projections 810-T1 and 810-T2 are formed in parallel on the upper surface of the nozzle 810, There is no frame. The outside air is taken in from the gas inlet IN, which is the space formed by the two projections 810-T1 and 810-T2, and the individual small nozzles formed at one end of the wall surfaces 810-c1 to 810-c3, respectively. From the round or square gas outlet OUT, the fluid is sucked into the fluid channel formed by the wall surfaces 810-c1 to 810-c3. In other words, the two protrusions 810-T1 and 810-T2 play a role of a so-called "screen", and the flow of the fluid causes the gas to flow from the gas inlet IN to the gas outlet OUT. It promotes being sucked in the oblique direction of
Other configurations and actions in this modified example are the same as those in the sixth embodiment, so description thereof will be omitted.
次に、図19A及び図19Bに基づき第6実施形態の加えて別の変形例につき説明する。図17A及び図17Bで説明した変形例との差異は、ノズル810の上面に突起部が設けられておらず、ノズルの外表面に形成された共通の気体流入口INから外気が取り込まれ、壁面910-c1~910-c3の一端にそれぞれ形成されている個別の小さな丸形又は四角形である気体流出口OUTから、壁面910-c1~910-c3で形成される流体の流路に吸引されることである。この場合であっても、流路を流れる流体の速度が早ければ、外気を吸引して、流入口910-a1~910-a3から流入した流体と混合して、吐出口910-b1~910-b3から吐出することになる。
本変形例でのその他の構成や作用については、第6実施形態と同様であるので、説明を省略する。
Next, another modified example in addition to the sixth embodiment will be described with reference to FIGS. 19A and 19B. 17A and 17B is that no protrusion is provided on the upper surface of the nozzle 810, outside air is taken in from a common gas inlet IN formed on the outer surface of the nozzle, and the wall surface is Sucked into the fluid flow path formed by the wall surfaces 910-c1 to 910-c3 from the individual small round or square gas outlet OUT formed at one end of each of 910-c1 to 910-c3 That is. Even in this case, if the speed of the fluid flowing through the flow path is high, the external air is sucked and mixed with the fluid flowing in from the inlets 910-a1 to 910-a3, and the fluid flows through the outlets 910-b1 to 910- It will be discharged from b3.
Other configurations and actions in this modified example are the same as those in the sixth embodiment, so description thereof will be omitted.
(第7実施形態)
次に、図20及び図21を参照して、本発明の第7実施形態に係る、平板型(フラット)ノズルモジュールについて説明する。図20は第7実施形態に係るノズルモジュール1000の外観を示す。ノズルモジュール1000も、その材料を、樹脂(プラスチック)のほか、金属例えば、ステンレススチールとすることができるが、それに限らない。
(Seventh embodiment)
Next, a flat nozzle module according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 20 and 21. FIG. FIG. 20 shows the appearance of a nozzle module 1000 according to the seventh embodiment. The material of the nozzle module 1000 can also be resin (plastic), metal such as stainless steel, but is not limited thereto.
ノズルモジュール1000は、本体部1001と概ね角柱形状をしている流体吐出部(フラットマルチノズル)1010とを有する。この両者は、一体成型されているが、別体で製造しその後、接合してもよい。ノズル1010は、本体部1001に対して水平でもよいが、図20、図21の例では、水平面に対して7度の上向きの角度をもつ。これは、冷却剤を吐出する際に、刃物やワークに当て易い角度としている。この傾きの角度は適宜変更できる。 The nozzle module 1000 has a main body portion 1001 and a substantially prismatic fluid ejection portion (flat multi-nozzle) 1010 . Although these two are integrally molded, they may be manufactured separately and then joined together. The nozzle 1010 may be horizontal with respect to the main body 1001, but in the example of FIGS. 20 and 21 has an upward angle of 7 degrees with respect to the horizontal plane. This angle is set so that the coolant can be easily applied to the cutting tool or the work when the coolant is discharged. This inclination angle can be changed as appropriate.
ノズルモジュール1000は、クーラントホース9とねじ結合により接続される。つまりクーラントホース9の端部に形成された雄ねじとねじ結合される雌ねじ1001-1が本体部1001の流体の流入口側に形成される。流出口側には、ノズル1010が連結されている。図21に示されたように、本体部1001は、中空の内部空間が、幅広く広がっている。従って、本体部1001に対しノズル1010は冷却剤の流路が狭くなることにより、冷却剤は端部から高流圧で吐き出される。図示する通り、ノズルモジュール1000のノズル1010には複数の流体の吐出口がある。具体的には、上段には、9つの吐出口1010-b1~1010-b9、下段には8つの吐出口1010-b11~1010-b18が、千鳥状に形成されている。これに対応して、流入口が上段に9つ(1010-a1~1010-a9)、下段に8つ(1010-a11~1010-a18)千鳥状に設けられている。そしてその間を繋ぐように、断面が星型多角形、具体的には四つ星状の壁面が、上段に9つ(1010-c1~1010-c9)、下段に8つ(1010-c11~1010-c18)千鳥状に設けられていて、合計17本の内部空間が形成され、マルチノズルの流路が構成されている。この各壁面1010-c1~1010-c9、1010-c11~1010-c18の断面形状は、四つ星形状となっているが、この断面形状は、第1から第4実施形態で説明し、また図10で説明した各種の形状の断面形状を採用することができる。 The nozzle module 1000 is connected to the coolant hose 9 by screw connection. In other words, a female thread 1001 - 1 is formed on the fluid inlet side of the main body 1001 to be screwed with the male thread formed on the end of the coolant hose 9 . A nozzle 1010 is connected to the outlet side. As shown in FIG. 21, the main body 1001 has a wide hollow internal space. Therefore, the nozzle 1010 has a narrower passage for the coolant than the main body 1001, so that the coolant is discharged from the end portion at a high flow pressure. As shown, the nozzle 1010 of the nozzle module 1000 has multiple fluid outlets. Specifically, nine outlets 1010-b1 to 1010-b9 are formed in the upper stage, and eight outlets 1010-b11 to 1010-b18 are formed in the lower stage in a zigzag pattern. Correspondingly, nine inlets (1010-a1 to 1010-a9) and eight inlets (1010-a11 to 1010-a18) are provided in a staggered manner in the upper stage. And to connect between them, the cross section is a star-shaped polygon, specifically a four-star wall, nine on the upper level (1010-c1 to 1010-c9) and eight on the lower level (1010-c11 to 1010 -c18) They are provided in a zigzag pattern, forming a total of 17 internal spaces to constitute a multi-nozzle flow path. The cross-sectional shape of each wall surface 1010-c1 to 1010-c9 and 1010-c11 to 1010-c18 is a four-star shape. Various cross-sectional shapes described in FIG. 10 can be employed.
そして、ノズル1010には、流体の流れの方向(図面の右から左への方向)の真ん中の位置より吐出口1010-b1~1010-b9、1010-b11~1010-b18側(図面の左側)に寄った側に、斜角柱形状の突起部1010-Tが設けられている。この突起部1010-Tの内部には、上段の9つの壁面1010-c1~1010-c9に対して接続される気体流入孔1010-d1~1010-d9が形成される。突起部1010-Tが吐出口1010-b1~1010-b9に近い位置(図の左側)にあることで、吐出口1010-b1~1010-b9に遠い位置(図の右側)にある場合に比べて、気体の吸引効率が良い。それぞれの気体流入孔1010-d1~1010-d9の気体流入口INから気体流出口OUTへの傾きは、流体の流入方向に対して5度~45度、望ましくは20度~30度となるように形成されている。そして、気体流入孔1010-d1~1010-d9は、テーパーがついた先細りの截頭円錐形又は截頭角錐形となる。つまり、気体流入口INの径(従って面積)は大きく、壁面1010-c1~1010-c9との連結口である気体流出口OUTの径(従って面積)は比較的小さい。また、図21においては、連結口である気体流出口OUTは、断面四つ星形の頂点(星形の突起部分)のひとつに連結されている。このような構成にて、流体の流れによって、内部空間に気体が吸引されることになる。また、気体流入孔1010-d1~1010-d9の気体流入口INには、気体の流入を促進する窪み(図示せず)を設けてある。 The nozzle 1010 has ejection ports 1010-b1 to 1010-b9 and 1010-b11 to 1010-b18 side (left side of the drawing) from the middle position of the fluid flow direction (direction from right to left in the drawing). An oblique prism-shaped protrusion 1010-T is provided on the side closer to the right side. Gas inflow holes 1010-d1 to 1010-d9 connected to the upper nine wall surfaces 1010-c1 to 1010-c9 are formed inside the protrusion 1010-T. Since the protrusion 1010-T is positioned closer to the outlets 1010-b1 to 1010-b9 (on the left side of the drawing), it is farther from the outlets 1010-b1 to 1010-b9 (on the right side of the drawing). , gas suction efficiency is good. The inclination from the gas inlet IN of each of the gas inlets 1010-d1 to 1010-d9 to the gas outlet OUT is 5 degrees to 45 degrees, preferably 20 degrees to 30 degrees, with respect to the fluid inflow direction. is formed in The gas inflow holes 1010-d1 to 1010-d9 are tapered and tapered to a truncated cone shape or a truncated pyramid shape. That is, the gas inlet IN has a large diameter (and thus an area), and the gas outlet OUT, which is a connecting port with the wall surfaces 1010-c1 to 1010-c9, has a relatively small diameter (and therefore an area). Also, in FIG. 21, the gas outlet OUT, which is a connecting port, is connected to one of the vertexes (star-shaped protruding portions) of the four-star cross section. In such a configuration, gas is drawn into the interior space by the flow of fluid. Further, the gas inlets IN of the gas inlet holes 1010-d1 to 1010-d9 are provided with recesses (not shown) for promoting the inflow of gas.
流体吐出部1010の内部に形成される流路の本数は、適宜変更でき、2段構成以外に、1段構成でも3段以上の構成でもよい。また、気体流入孔と接続される流路の本数も適宜変更できる。突起部1010-Tの形状も斜角柱形状でなくてもよく、角柱、円柱又は楕円柱の形状であってもよく、あるいは気体流入孔1010-d1~1010-d9が個別に形成された突起部であってもよい。また、第6実施形態の変形例(図16A及び図16B参照)のように、気体流入孔を有する突起部を複数設け、一つの流路に複数の気体流入孔が連結するようにしてもよい。更には、第6実施形態の別の変形例(図17A及び図17B参照)のように、共通の気体流入口を有する突起部を設けてもよく、また、第6実施形態の加えて別の変形例(図18A及び図18B)の如く、いわゆる「衝立(ついたて)」状の2つの突起を平行に設けてもよい。 The number of flow paths formed inside the fluid ejection section 1010 can be changed as appropriate, and may be a single stage configuration or a three or more stage configuration in addition to the two-stage configuration. Also, the number of flow paths connected to the gas inflow holes can be changed as appropriate. The shape of the protrusion 1010-T may not be oblique prismatic, but may be prismatic, cylindrical, or elliptical, or a protrusion in which gas inflow holes 1010-d1 to 1010-d9 are individually formed. may be Further, as in the modification of the sixth embodiment (see FIGS. 16A and 16B), a plurality of protrusions having gas inflow holes may be provided so that a plurality of gas inflow holes are connected to one channel. . Furthermore, as in another modification of the sixth embodiment (see FIGS. 17A and 17B), protrusions having common gas inlets may be provided, and in addition to the sixth embodiment, another As in a modification (FIGS. 18A and 18B), two so-called "screen" projections may be provided in parallel.
図22A及び図22Bは、第7実施形態に係るノズルモジュールの変形例を示す外観図と、その一部を切り欠いた状態図を示す。第7実施形態では、気体流入口が内部に形成された突起部1010-Tが存在したが、本変形例では、そのような突起部が存在しない。ノズルの外表面に、丸形又は四角形の気体流入口INが、流体の流入口1100-a1~1100-a9と吐出口1100-b1~1100-b9とを繋ぐ流路を形成する壁面1100-c1~1100-c9に対応して9か所形成される。そして、壁面1100-c1~1100-c9の上部には、丸形又は四角形の気体流出口OUTが形成され、気体流入口INとの間に気体流入孔1100-d1~1100-d9が形成される。この場合、気体流出口OUTの径(従って面積)が気体流入口INの径(従って面積)よりも小さいことが望ましい。 22A and 22B are an external view showing a modified example of the nozzle module according to the seventh embodiment and a partially cutaway state view. In the seventh embodiment, there is a protrusion 1010-T having a gas inlet formed therein, but in this modified example there is no such protrusion. On the outer surface of the nozzle, a wall surface 1100-c1 in which a round or square gas inlet IN forms a flow path connecting the fluid inlets 1100-a1 to 1100-a9 and the outlets 1100-b1 to 1100-b9. 9 are formed corresponding to 1100-c9. A round or square gas outlet OUT is formed in the upper part of the wall surfaces 1100-c1 to 1100-c9, and gas inlet holes 1100-d1 to 1100-d9 are formed between the gas inlets IN. . In this case, it is desirable that the diameter (therefore, the area) of the gas outlet OUT is smaller than the diameter (therefore, the area) of the gas inlet IN.
この場合も、流体の流れが大きければ、外気を気体流入口から吸引して、流路に流れる流体と混合して、吐出口1100-b1~1100-b9から吐出することになる。このように、ノズル1010に突起部1010-Tを設けることなく、全体を角柱又は円柱形状として、その内部に複数の流路を形成するとともに、各流路のすべてまたは一部に対して、特定の傾斜角度をもって形成された気体流入孔が連結形成するように構成することもできる。
本変形例でのその他の構成や作用については、第7実施形態と同様であるので、説明を省略する。
Also in this case, if the flow of fluid is large, outside air is sucked from the gas inlet, mixed with the fluid flowing in the flow path, and discharged from the discharge ports 1100-b1 to 1100-b9. In this way, without providing the nozzle 1010 with the protrusion 1010-T, the entirety is formed into a prismatic or cylindrical shape, and a plurality of flow paths are formed therein. It is also possible to connect the gas inlet holes formed with an inclination angle of .
Other configurations and actions in this modified example are the same as those in the seventh embodiment, so description thereof will be omitted.
第5、第6実施形態に係るノズル410、510、610、710、810、910を単体で、或いは本体部401に接続して構成されるノズルモジュール400、500、600、700、800、900として、更に、第7実施形態に係るノズルモジュール1000、1100も、平面研削盤、円筒研削盤のほか各種工作機械の冷却液供給手段として採用できるほか、流体に気体を混合して、吐出又は噴出する必要のある各種用途に用いることができる。 As nozzle modules 400, 500, 600, 700, 800, and 900 configured by connecting the nozzles 410, 510, 610, 710, 810, and 910 according to the fifth and sixth embodiments alone or to the main body 401 Furthermore, the nozzle modules 1000 and 1100 according to the seventh embodiment can also be employed as coolant supply means for various machine tools such as surface grinders and cylindrical grinders. It can be used for various applications in need.
図23は、ノズルモジュール400(又は500、600、700、800、900)及びノズルモジュール1000(又は1100)をマシニングセンターに適用したものである。マシニングセンター1200には、多数の種類の異なる工具(刃物)1202が、交換可能にスピンドル1204に取り付けられる。スピンドル1204は、図示しない主軸モータにより工具1202を回転させることができる。また、スピンドル1204や工具(刃物)1202を上下させる図示しない駆動部を有する。マシニングセンター1200では、工具1202の交換によって、フライス、穴あけ、中グリ、ねじ立て等の種々の作業を可能とする。コラム1206には、このスピンドル1204のほか、冷却剤を供給するノズルが複数取り付けられている。2つのノズルモジュール400及び1000は、クーラントホース9を経由して供給される冷却剤を、被加工物W4の工作箇所Gを中心に噴射するものである。各ノズルモジュール400、1000では、吸引した気体が冷却剤(流体)に混入することで、大量の気泡(バブル)が発生し、吐出後に消滅することにより、キャビテーション現象(効果)によって、冷却効果や洗浄効果が上がる。つまり、被加工部材(ワーク)の冷却に貢献し、またスラッジ(加工時に出るキリコ)やチップの除去、刃物の目詰まりを減少することもできる。また、気体は、ノズルの中で、筋状に流れることで、ノズルから吐出する流体の直進性があがり、刃物や被加工物に集中して照射することができる。また、マシニングセンター1200には、小型の4個のシングルノズル1203も有り、これらは、管状のノズルで、冷却液の吐出角度を自由に変更できる。これらのスピンドル1204、工具1202のほか、クーラントホース9に接続された2個のノズルモジュール1000及び400や3本のシングルノズル1203は、コラム806に取り付けられている。勿論、ノズルモジュールやシングルノズルの種類や個数は、適宜選択してコラム1206に取り付けることができる。図示していないが、各ノズルモジュール400及び1000、4本のシングルノズル1203には、冷却剤(例えば、水や油)を貯留するタンク(図示は省略)が連結される。被工作物W4は、図示しないテーブルによって、水平面上を2次元的に移動することができるようになっている。 FIG. 23 shows the nozzle module 400 (or 500, 600, 700, 800, 900) and nozzle module 1000 (or 1100) applied to a machining center. Machining center 1200 has many different types of tools (cutters) 1202 interchangeably attached to spindle 1204 . The spindle 1204 can rotate the tool 1202 with a spindle motor (not shown). It also has a drive unit (not shown) for moving the spindle 1204 and the tool (cutting tool) 1202 up and down. The machining center 1200 enables various operations such as milling, drilling, boring, and tapping by changing the tool 1202 . In addition to this spindle 1204 , a plurality of nozzles for supplying coolant are attached to the column 1206 . The two nozzle modules 400 and 1000 inject the coolant supplied via the coolant hose 9 around the work site G of the workpiece W4. In each of the nozzle modules 400 and 1000, the sucked gas is mixed with the coolant (fluid) to generate a large number of bubbles, which disappear after ejection, resulting in a cooling effect and a cooling effect due to the cavitation phenomenon (effect). Increases cleaning effect. In other words, it contributes to the cooling of the workpiece (workpiece), removes sludge (chips produced during machining) and chips, and reduces clogging of the cutting tool. In addition, since the gas flows in a streaky shape in the nozzle, the straightness of the fluid discharged from the nozzle is increased, and the cutting tool and the workpiece can be irradiated in a concentrated manner. The machining center 1200 also has four small single nozzles 1203, which are tubular nozzles that can freely change the discharge angle of the cooling liquid. In addition to these spindle 1204 and tool 1202 , two nozzle modules 1000 and 400 connected to coolant hoses 9 and three single nozzles 1203 are attached to column 806 . Of course, the type and number of nozzle modules and single nozzles can be appropriately selected and attached to the column 1206 . Although not shown, each of the nozzle modules 400 and 1000 and the four single nozzles 1203 are connected to a tank (not shown) that stores a coolant (for example, water or oil). The workpiece W4 can be moved two-dimensionally on a horizontal plane by a table (not shown).
以上、本発明を、複数の実施形態を利用して説明したが、本発明はこのような実施形態
に限定されることではない。本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、
上記説明及び関連図面から本発明の多くの変形及び他の実施形態を導出することができる。本明細書では、複数の特定用語が使われているが、これらは一般的な意味として単に説
明の目的のために使われただけであり、発明を制限する目的で使われたものではない。添
付の特許請求の範囲及びその均等物により定義される一般的な発明の概念及び思想を抜け
出さない範囲で多様な変形が可能である。
Although the present invention has been described using multiple embodiments, the present invention is not limited to such embodiments. A person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs should
Many variations and other embodiments of the invention can be derived from the above description and the associated drawings. Although specific terms are used herein, they are used in a generic sense only for the purpose of description and not for the purpose of limiting the invention. Various modifications are possible without departing from the general inventive concept and spirit defined by the appended claims and their equivalents.
100 平面研削盤
200 円筒研削盤
300、1200 マシニングセンター
2、202 研削刃(砥石)
302、1202 工具(刃物)
W1、W2、W3、W4 被加工物
9 クーラントホース
10(10A、10B、10C、10D、10E、10F) ノズル
10A-a、410-a、510-a2、610-a2、710-a2、810-a2、910-a2、1010-a5、1100-a5 流入口
10A-b、410-b、510-b2、610-b2、710-b2、810-b2、910-b2、1010-b5、1100-b5 吐出口
10A-c、410-c、510-c2、610-c2、710-c2、810-c2、910-c2、1010-c5、1100-c5 壁面
10A-d1~10A-d4、10B-d1~10B-d8、10C-d1~10C-d8、10D-d1~10D-d6、10E-d1~10E-d4、10F-d1~10F-d4、410-d1~410-d4、510-d1~510-d3、610-d1~610-d3、610-d4~610-d6、710-d2、810-d2、910-d3、1010-d1~1010-d9、1100-d5 気体流入孔
400、500、600、700、800、900、1000、1100 ノズルモジュール
401、1001 本体部
410、510、610、710、810、910 流体吐出部(ノズル)
510-T、610-T1、610-T2、710-T、810-T1、810-T2、1010-T 突起部
100 surface grinder 200 cylindrical grinder 300, 1200 machining center 2, 202 grinding blade (grindstone)
302, 1202 tool (cutting tool)
W1, W2, W3, W4 Work piece 9 Coolant hose 10 (10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F) Nozzle 10A-a, 410-a, 510-a2, 610-a2, 710-a2, 810- a2, 910-a2, 1010-a5, 1100-a5 Inlet 10A-b, 410-b, 510-b2, 610-b2, 710-b2, 810-b2, 910-b2, 1010-b5, 1100-b5 Discharge port 10A-c, 410-c, 510-c2, 610-c2, 710-c2, 810-c2, 910-c2, 1010-c5, 1100-c5 Wall surface 10A-d1~10A-d4, 10B-d1~ 10B-d8, 10C-d1 to 10C-d8, 10D-d1 to 10D-d6, 10E-d1 to 10E-d4, 10F-d1 to 10F-d4, 410-d1 to 410-d4, 510-d1 to 510- d3, 610-d1 to 610-d3, 610-d4 to 610-d6, 710-d2, 810-d2, 910-d3, 1010-d1 to 1010-d9, 1100-d5 Gas inflow holes 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100 nozzle module 401, 1001 main body 410, 510, 610, 710, 810, 910 fluid ejection part (nozzle)
510-T, 610-T1, 610-T2, 710-T, 810-T1, 810-T2, 1010-T Projection
Claims (12)
流体が吐出される吐出口と、
流入口と流出口とを繋ぐ内部空間と、
を有するノズルであって、
内部空間に対して、流体の流れによって気体を吸引して取り組む気体流入孔が設けられ、内部空間の壁面の断面形状は、星型多角形、多角形、花弁形又はひょうたん形に形成され、内部空間の壁面に、同一円周上に複数の気体流入孔が形成され、それぞれ対応する複数の気体流入孔の気体流出口は、内部空間の断面形状の頂点に形成されていて、断面形状の頂点部分に気体が筋状に流れ、円形の中心部分に流体が主に流れることで、吐出する流体の直進性が良くなるようにしたことを特徴とする、
ノズル。 an inlet through which fluid is supplied;
an ejection port through which the fluid is ejected;
an internal space connecting the inflow port and the outflow port;
a nozzle having
A gas inflow hole is provided in the internal space to absorb gas by the flow of fluid, and the cross-sectional shape of the wall surface of the internal space is formed in a star-shaped polygon, a polygon, a petal shape, or a gourd shape. A plurality of gas inflow holes are formed on the same circumference in the wall surface of the space, and gas outlets of the corresponding plurality of gas inflow holes are formed at the apexes of the cross-sectional shape of the internal space. The gas flows in streaks in the part, and the fluid mainly flows in the center part of the circle, so that the straightness of the discharged fluid is improved.
nozzle.
本体部に連結されて流体を外部に吐き出す流体吐出部と、
を備え、
流体吐出部には、円柱形状の外形を持ち、一つのノズルが形成され、
このノズルは、
流体が供給される流入口と、流体が吐出される吐出口と、流入口と流出口とを繋ぐ内部空間とを有し、
内部空間に対して、流体の流れによって気体を吸引して取り組む気体流入孔が設けられ、内部空間の壁面の断面形状は、星型多角形、多角形、花弁形又はひょうたん形に形成され、内部空間の壁面に、同一円周上に複数の気体流入孔が形成され、それぞれ対応する複数の気体流入孔の気体流出口は、内部空間の断面形状の頂点に形成されていて、断面形状の頂点部分に気体が筋状に流れ、円形の中心部分に流体が主に流れることで、吐出する流体の直進性が良くなるようにしたことを特徴とする、
ノズルモジュール。 a hollow body to which a fluid is supplied;
a fluid ejection part connected to the body part and ejecting the fluid to the outside;
with
The fluid ejection part has a cylindrical outer shape and is formed with one nozzle,
This nozzle
having an inlet through which fluid is supplied, an outlet through which fluid is discharged, and an internal space connecting the inlet and the outlet;
A gas inflow hole is provided in the internal space to absorb gas by the flow of fluid, and the cross-sectional shape of the wall surface of the internal space is formed in a star-shaped polygon, a polygon, a petal shape, or a gourd shape. A plurality of gas inflow holes are formed on the same circumference in the wall surface of the space, and gas outlets of the corresponding plurality of gas inflow holes are formed at the apexes of the cross-sectional shape of the internal space. The gas flows in streaks in the part, and the fluid mainly flows in the center part of the circle, so that the straightness of the discharged fluid is improved.
nozzle module.
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