特開 2023-91185 旋回ノズル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023091185

(43)【公開日】2023-06-30

(54)【発明の名称】旋回ノズル

(51)【国際特許分類】

   B05B 3/00 20060101AFI20230623BHJP

   B23Q 11/10 20060101ALI20230623BHJP

【ＦＩ】

B05B3/00

B23Q11/10 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021205797

(22)【出願日】2021-12-20

(71)【出願人】

【識別番号】000229335

【氏名又は名称】日本トムソン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136098

【弁理士】

【氏名又は名称】北野 修平

(74)【代理人】

【識別番号】100137246

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勝也

(74)【代理人】

【識別番号】100158861

【弁理士】

【氏名又は名称】南部 史

(74)【代理人】

【識別番号】100194674

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 覚史

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 仁也

【テーマコード（参考）】

4F033

【Ｆターム（参考）】

4F033PA18

4F033PB09

4F033PD03

4F033PD05

4F033PD06

(57)【要約】      （修正有）

【課題】ノズルの旋回が容易であるとともに旋回後のノズルの姿勢を保持することを可能な旋回ノズルを提供する。
【解決手段】旋回ノズル１は、球中心を通過する直線状の第１貫通穴２１が形成される球状部２３を含む旋回部２０と、第１方向Ｄ１に貫通する第２貫通穴１９を有し、第２貫通穴に球状部を収容し、球状部の表面に接触する環状の接触面１４を第２貫通穴の内壁面２２における第１方向の一部に有する本体部１０と、第１方向に伸縮可能な圧縮状態で第２貫通穴に配置される弾性部材４０と、を備えている。球状部の最大径Ｌ２は、接触面の最小径Ｌ１よりも大きくなっている。第１方向において、弾性部材は、球状部における最大径の部分から見て接触面と反対側に配置されている。弾性部材は、第１方向における圧縮に伴って生じる復元力によって、球状部を直接的または間接的に接触面に対して押し付ける。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

球中心を通過する直線状の第１貫通穴が形成される球状部を含む旋回部と、
第１方向に貫通する第２貫通穴を有し、前記第２貫通穴に前記球状部を収容し、前記球状部の表面に接触する環状の接触面を前記第２貫通穴の内壁面における前記第１方向の一部に有する本体部と、
前記第１方向に伸縮可能な圧縮状態で前記第２貫通穴に配置される弾性部材と、を備え、
前記球状部の最大径は、前記接触面の最小径よりも大きく、
前記第１方向において、前記弾性部材は、前記球状部における最大径の部分から見て前記接触面と反対側に配置され、
前記弾性部材は、前記第１方向における圧縮に伴って生じる復元力によって、前記球状部を直接的または間接的に前記接触面に対して押し付ける、旋回ノズル。

【請求項2】

前記球状部の表面に沿うとともに前記球状部の表面に接触する円環状の曲面を内周面に有し、前記球状部と前記弾性部材との間に配置される環状部材をさらに備え、
前記弾性部材は、前記環状部材を介して前記球状部を間接的に前記接触面に対して押し付ける、請求項１に記載の旋回ノズル。

【請求項3】

前記環状部材は、弾性変形可能な材料からなり、
前記環状部材は、
前記曲面を含む円環状の球体接触部と、
前記球体接触部に繋がり、前記第１方向において前記球状部と重なるように前記球体接触部から径方向の内側に向かって延びる円環状の延出部と、を含む、請求項２に記載の旋回ノズル。

【請求項4】

前記弾性部材は、長手方向に見て四角形状を有する板状の線材が螺旋状に巻かれたばねであり、
前記第１方向に沿った断面において、前記ばねは、前記第１方向に垂直な第２方向の長さが前記第１方向の長さよりも大きい形状を有する、請求項２または請求項３に記載の旋回ノズル。

【請求項5】

前記接触面の表面粗さは、前記第２貫通穴の前記内壁面のうち前記接触面以外の面の表面粗さよりも大きい、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の旋回ノズル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、旋回ノズルに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、機械加工に用いられる切削油、クーラントまたは空気などの流体を任意の向きに噴出する旋回ノズルが知られている。この種の技術が、例えば特許文献１に開示されている。

【0003】

特許文献１には、ノズルユニットおよびバルブユニットが分離可能に組み付けられるクーラントノズルが開示されている。このノズルユニットは、ノズルと、ノズルの球面部を収容するボディと、当該球面部に接触するようにボディ内に配置されるスペーサ部材と、を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－２０２１４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１では、ノズルを旋回させて流体の噴出方向を変更する際に、大きな力を要する。一方、ノズルの旋回後には、ノズルの姿勢が保持される必要もある。従来の旋回ノズルでは、ノズルの旋回の容易性およびノズルの姿勢の保持を両立させるのが困難という課題がある。

【0006】

本開示の目的は、ノズルの旋回が容易であるとともに旋回後のノズルの姿勢を保持することが可能な旋回ノズルを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示に従った旋回ノズルは、球中心を通過する直線状の第１貫通穴が形成される球状部を含む旋回部と、第１方向に貫通する第２貫通穴を有し、第２貫通穴に球状部を収容し、球状部の表面に接触する環状の接触面を第２貫通穴の内壁面における第１方向の一部に有する本体部と、第１方向に伸縮可能な圧縮状態で第２貫通穴に配置される弾性部材と、を備えている。球状部の最大径は、接触面の最小径よりも大きくなっている。第１方向において、弾性部材は、球状部における最大径の部分から見て接触面と反対側に配置されている。弾性部材は、第１方向における圧縮に伴って生じる復元力によって、球状部を直接的または間接的に接触面に対して押し付ける。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、ノズルの旋回が容易であるとともに旋回後のノズルの姿勢を保持することが可能な旋回ノズルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施の形態１に係る旋回ノズルの構成を全体的に示す斜視図である。

【図2】図２は、図１中の線分ＩＩ－ＩＩに沿った旋回ノズルの断面図である。

【図3】図３は、実施の形態２に係る旋回ノズルの構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［実施形態の概要］
本開示に従った旋回ノズルは、球中心を通過する直線状の第１貫通穴が形成される球状部を含む旋回部と、第１方向に貫通する第２貫通穴を有し、第２貫通穴に球状部を収容し、球状部の表面に接触する環状の接触面を第２貫通穴の内壁面における第１方向の一部に有する本体部と、第１方向に伸縮可能な圧縮状態で第２貫通穴に配置される弾性部材と、を備えている。球状部の最大径は、接触面の最小径よりも大きくなっている。第１方向において、弾性部材は、球状部における最大径の部分から見て接触面と反対側に配置されている。弾性部材は、第１方向における圧縮に伴って生じる復元力によって、球状部を直接的または間接的に接触面に対して押し付ける。

【0011】

上記旋回ノズルによれば、弾性部材が縮むように球状部を弾性部材に向かって押し込みつつ球状部を回転させることにより、球状部に取り付けられるノズルまたは球状部と一体に形成されるノズルを容易に旋回させることができる。これにより、ノズルから流体が噴出される向きを容易に変更することができる。しかも、ノズルの旋回後には、弾性部材の復元力によって球状部が本体部の接触面に対して押し付けられるため、ノズルの姿勢を保持することができる。したがって、本開示によれば、ノズルの旋回が容易であるとともに旋回後のノズルの姿勢を保持することが可能な旋回ノズルを提供することができる。

【0012】

上記旋回ノズルは、球状部の表面に沿うとともに球状部の表面に接触する円環状の曲面を内周面に有し、球状部と弾性部材との間に配置される環状部材をさらに備えていてもよい。弾性部材は、環状部材を介して球状部を間接的に接触面に対して押し付けてもよい。この構成によれば、環状部材の内周面（曲面）に沿って球状部が滑らかに回転するため、ノズルをより容易に旋回させることができる。

【0013】

上記旋回ノズルにおいて、環状部材は、弾性変形可能な材料からなっていてもよい。環状部材は、上記曲面を含む円環状の球体接触部と、球体接触部に繋がり、第１方向において球状部と重なるように球体接触部から径方向の内側に向かって延びる円環状の延出部と、を含んでいてもよい。この構成によれば、本体部内に供給される流体の圧力によって延出部が弾性変形し、延出部および接触面によって球状部を挟むことができる。これにより、流体の供給量が多くノズルに加わる力が大きい場合でも、ノズルの姿勢をより確実に保持することができる。

【0014】

上記旋回ノズルにおいて、弾性部材は、長手方向に見て四角形状を有する板状の線材が螺旋状に巻かれたばねであってもよい。第１方向に沿った断面において、上記ばねは、第１方向に垂直な第２方向の長さが第１方向の長さよりも大きい形状を有していてもよい。この構成によれば、弾性部材の復元力が球状部に対して第１方向により確実に伝わるため、ノズルの姿勢をより容易に保持することができる。

【0015】

上記旋回ノズルにおいて、接触面の表面粗さは、第２貫通穴の内壁面のうち接触面以外の面の表面粗さよりも大きくなっていてもよい。この構成によれば、球状部が接触面上を滑り難くなるため、ノズルの姿勢をより容易に保持することができる。

【0016】

［実施形態の具体例］
次に、本開示の旋回ノズルの具体的な実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。

【0017】

（実施の形態１）
まず、実施の形態１に係る旋回ノズル１の構成を、図１および図２に基づいて説明する。図１は、旋回ノズル１の構成を全体的に示す斜視図である。図２は、図１中の線分ＩＩ－ＩＩに沿った旋回ノズル１の断面図である。図２に示すように、旋回ノズル１は、球状部２３を含む旋回部２０と、球状部２３を収容する本体部１０と、弾性部材４０と、環状部材３０とを主に備えている。以下、これらの構成要素について詳細に説明する。

【0018】

図２に示すように、球状部２３には、球中心を通過する直線状の第１貫通穴２１が形成されている。第１貫通穴２１は、第１方向Ｄ１に見て円形の穴であり、内壁面２２によって取り囲まれている。図２に示すように、本実施の形態では、中空円筒状のノズル５０のうち端部を含む部分が、第１貫通穴２１に挿入されている。ノズル５０は、球状部２３の第１貫通穴２１に対して挿抜可能であり、その外周面が球状部２３の内壁面２２に対して周方向の全体にわたって接触している。

【0019】

図２に示すように、本体部１０には、第１方向Ｄ１に貫通する第２貫通穴１９が形成されている。球状部２３は、第２貫通穴１９に収容されている。第２貫通穴１９を取り囲む内壁面は、接触面１４と、第１内壁面１５と、第２内壁面１６と、第３内壁面１７とを含む。第１内壁面１５、接触面１４、第２内壁面１６および第３内壁面１７は、図２中の上側（ノズル５０の先端側）から第１方向Ｄ１にこの順で並んで形成されている。すなわち、本体部１０は、接触面１４を、第２貫通穴１９の内壁面における第１方向Ｄ１の一部に有する。本実施の形態では、接触面１４の表面粗さは、第２貫通穴１９の内壁面のうち接触面１４以外の面（第１内壁面１５、第２内壁面１６および第３内壁面１７）の表面粗さよりも大きくなっているが、これに限定されない。なお、ここでいう「表面粗さ」は、例えば算術平均粗さＲａであってもよいが、これに限定されない。

【0020】

接触面１４は、球状部２３の表面（球面）に接触するとともに、球状部２３を周方向の全体にわたって取り囲む環状の面である。図２に示すように、本実施の形態における接触面１４は、第１方向Ｄ１に沿った断面において、球状部２３の表面に沿った曲面である。より具体的には、接触面１４の内径は、第２内壁面１６側（図２の下側）から第１内壁面１５側（図２の上側）に向かって小さくなる。すなわち、接触面１４のうち最小径Ｌ１の部分は、接触面１４のうち第１内壁面１５に最も近い部分である。球状部２３の最大径Ｌ２は、接触面１４の最小径Ｌ１よりも大きくなっている。図２に示すように、球状部２３は、最大径Ｌ２の部分が接触面１４の最小径Ｌ１の部分よりも弾性部材４０の近くに位置するように配置されている。

【0021】

第１内壁面１５は、球状部２３の表面との間に第２方向Ｄ２（図２の断面において第１方向Ｄ１に垂直な方向）の隙間を空けるとともに、球状部２３を周方向の全体にわたって取り囲む環状の面である。より具体的には、図２に示すように、第１内壁面１５は、第１方向Ｄ１に沿った断面において、接触面１４から離れるに従って拡径するテーパ面となっている。このため、球状部２３の表面および第１内壁面１５の間の環状の隙間は、接触面１４から離れるに従って第２方向Ｄ２に広くなっている。

【0022】

第２内壁面１６は、第１内壁面１５と同様に、球状部２３の表面との間に第２方向Ｄ２の隙間を空けるとともに、球状部２３を周方向の全体にわたって取り囲む環状の面である。図２に示すように、第２内壁面１６は、第１方向Ｄ１に沿った断面において、接触面１４から離れるに従って拡径するテーパ面となっている。第２内壁面１６の最大径は、第１内壁面１５の最大径よりも小さくなっているが、これに限定されない。また第２内壁面１６は、上記のテーパ面に限定されず、例えば図２の断面において第１方向Ｄ１に延びる面であってもよい。

【0023】

第３内壁面１７は、第１内壁面１５および第２内壁面１６と同様に、球状部２３の表面との間に第２方向Ｄ２の隙間を空けるとともに、球状部２３を周方向の全体にわたって取り囲む環状の面である。図２に示すように、本実施の形態における第３内壁面１７は、第１方向Ｄ１に沿った断面において、第１方向Ｄ１に延びる面である。第３内壁面１７には、第１方向Ｄ１に沿った断面において、第２方向Ｄ２の外向き（環状部材３０から離れる向き）に凹む環状の凹溝１８が形成されている。図２に示すように、凹溝１８は、第１方向Ｄ１に沿った断面において、第１方向Ｄ１に延びる溝底面と、当該溝底面に繋がるとともに第２方向Ｄ２に延びる溝壁面とによって規定されている。凹溝１８は、第３内壁面１７において周方向の全体にわたって形成されている。なお、凹溝１８は、本開示の旋回ノズルにおいて必須ではなく、省略されてもよい。

【0024】

図２に示すように、本体部１０は、取り付け部１１と、取り付け部１１の第１方向Ｄ１の端部に繋がる締付部１２とを含む。取り付け部１１は、例えば切削油、クーラントまたは空気などの流体を本体部１０内に供給するための配管（図示しない）等に取り付けられる部分である。取り付け部１１は、第１方向Ｄ１に延びる中空円筒形状を有しており、第２内壁面１６および第３内壁面１７を内周面に有している。取り付け部１１の外周面には、ネジ部１３が周方向の全体にわたって形成されている。一方、上記の配管の端部の内周面には、ネジ部１３に噛み合う雌ネジ（図示しない）が形成されている。

【0025】

締付部１２は、旋回ノズル１を上記の配管等に取り付ける際に、手や工具等によって把持するための部分である。図１に示すように、本実施の形態における締付部１２は、平面視において六角形状を有する。図２に示すように、締付部１２は、取り付け部１１よりも外径が大きくなっており、接触面１４および第１内壁面１５を内周面に有する。

【0026】

弾性部材４０は、第１方向Ｄ１に伸縮可能な圧縮状態で第２貫通穴１９に配置されている。図２に示すように、弾性部材４０は、第１方向Ｄ１において、球状部２３における最大径Ｌ２の部分から見て接触面１４と反対側に配置されている。本実施の形態における弾性部材４０は、ばねであり、凹溝１８に配置されている。本実施の形態では、弾性部材４０の第１方向Ｄ１の圧縮量は、弾性部材４０の第１方向Ｄ１の最大圧縮量よりも小さくなっている。弾性部材４０は、第１方向Ｄ１における圧縮に伴って生じる復元力によって、環状部材３０を介して球状部２３を間接的に接触面１４に対して押し付ける。この復元力は、図２中における第１方向Ｄ１の上向きに作用する。

【0027】

本実施の形態における弾性部材４０は、長手方向に見て四角形状（長方形状）を有する板状の線材が螺旋状に巻かれたばね（ウェイブスプリング）である。図２に示すように、当該ばねは、第１方向Ｄ１に沿った断面において、第２方向Ｄ２の長さが第１方向Ｄ１の長さよりも大きい形状を有する。このため、当該ばねの板面が環状部材３０に接触し、当該ばねの復元力が環状部材３０を介して球状部２３に対して作用する。なお、弾性部材として、他の種類のばねが採用されてもよい。

【0028】

環状部材３０は、例えば樹脂などの弾性変形可能な材料からなり、球状部２３と弾性部材４０との間に配置されている（図２）。図２に示すように、環状部材３０は、球状部２３の表面に沿うとともに球状部２３の表面に接触する円環状の曲面３０Ａを内周面に有する。曲面３０Ａは、図２の断面において、接触面１４に連続するとともに、一定の曲率半径を有する円弧を接触面１４とともに構成する。本実施の形態における環状部材３０は、曲面３０Ａを含む円環状の球体接触部３２と、球体接触部３２の下部に繋がる円環状の延出部３１とを含む。図２に示すように、延出部３１は、第１方向Ｄ１において球状部２３と重なるように、球体接触部３２の下部から径方向（第２方向Ｄ２）の内側に向かって延びる。環状部材３０は、第２内壁面１６および第３内壁面１７に接触した状態で配置されている。

【0029】

本体部１０内に流体が供給されていない状態では、延出部３１は、球状部２３の表面との間に隙間を有している（図２）。一方、上記の配管（図示しない）から本体部１０内に流体が高い流量で供給されると、延出部３１が当該流体の圧力によって球状部２３側に弾性変形する。これにより、球状部２３は、本体部１０（接触面１４）および環状部材３０（延出部３１）によって挟まれた状態となり、ノズル５０の姿勢が安定する。

【0030】

以上の通り、本実施の形態に係る旋回ノズル１によれば、弾性部材４０が第１方向Ｄ１に縮むように球状部２３を弾性部材４０に向かって押し込みつつ球状部２３を本体部１０内で回転させることにより、ノズル５０を容易に旋回させることができる。これにより、ノズル５０の先端から流体が噴出される向きを容易に変更することができる。しかも、ノズル５０の旋回後には、第１方向Ｄ１の上向きに作用する弾性部材４０の復元力によって球状部２３が本体部１０の接触面１４に対して押し付けられるため、旋回後のノズル５０の姿勢を保持することができる。したがって、本実施の形態に係る旋回ノズル１によれば、ノズル５０の旋回が容易であるとともに、旋回後のノズル５０の姿勢を保持することができる。

【0031】

（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る旋回ノズル２の構成を、図３に基づいて説明する。実施の形態２は、基本的に上記実施の形態１と同様であるが、環状部材３０が省略されている点で異なっている。以下、上記実施の形態１と異なる点について説明する。

【0032】

図３は、第１方向Ｄ１に沿った旋回ノズル２の断面図であり、上記実施の形態１の図２に相当する。本実施の形態における弾性部材４１は、球状部２３の表面に接触し、第１方向Ｄ１における圧縮に伴って生じる復元力によって球状部２３を直接的に接触面１４に対して押し付ける。図３に示すように、本実施の形態における弾性部材４１は、長手方向に見て円形状を有する線材が螺旋状に巻かれたばねであるが、これに限定されない。本実施の形態に係る旋回ノズル２によれば、上記実施の形態１に係る旋回ノズル１に比べて部品点数が少なくなり、コスト削減および構成の簡素化を図ることができる。

【0033】

（その他実施の形態）
ここで、その他実施の形態について説明する。

【0034】

環状部材３０は、延出部３１を含む場合に限定されず、延出部３１が省略されてもよい。すなわち、環状部材３０は、球体接触部３２のみから構成されていてもよい。

【0035】

接触面１４の表面粗さは、第２貫通穴１９の内壁面のうち接触面１４以外の面（第１内壁面１５、第２内壁面１６および第３内壁面１７）の表面粗さと同じであってもよい。

【0036】

ノズル５０は、第１貫通穴２１に挿入される場合に限定されず、例えば球状部２３の表面に固定されてもよい。またノズル５０が球状部２３と別体である場合に限定されず、ノズル５０および球状部２３が一体に形成されていてもよい。

【0037】

上記実施の形態では、弾性部材としてばね体が採用される場合を例として説明したが、これに限定されない。例えば、ゴム体などが弾性部材として採用されてもよい。

【0038】

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0039】

１，２ 旋回ノズル、１０ 本体部、１１ 取り付け部、１２ 締付部、１３ ネジ部、１４ 接触面、１５ 第１内壁面、１６ 第２内壁面、１７ 第３内壁面、１８ 凹溝、１９ 第２貫通穴、２０ 旋回部、２１ 第１貫通穴、２２ 内壁面、２３ 球状部、３０ 環状部材、３０Ａ 曲面、３１ 延出部、３２ 球体接触部、４０，４１ 弾性部材、５０ ノズル、Ｄ１ 第１方向、Ｄ２ 第２方向、Ｌ１ 最小径、Ｌ２ 最大径。

【図1】

【図2】

【図3】