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発明の名称 螺旋状物の加工方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−296520
公開日 平成10年(1998)11月10日
出願番号 特願平9−112599
出願日 平成9年(1997)4月30日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】岡田 英彦 (外1名)
発明者 浜千代 淳之 / 上窪 章弘 / 伊藤 泰嗣
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 略円柱形状の工作物を軸線回りに回転可能に支持する一方、回転駆動されるエンドミルを所定の切込み位置に配し、前記工作物もしくはエンドミルをその工作物の回転に同期させて前記軸線方向に送ることによって螺旋面を形成した後、前記送りを停止又はほぼ停止させた状態で前記工作物を前記軸線回りに略90°回転させ、次に、前記工作物を前記螺旋面が形成されたときの回転方向と逆向きに回転させながらその工作物の回転に同期させて前記工作物もしくはエンドミルを前記軸線方向に送って前記螺旋面とはねじれ方向が相違する別の螺旋面を形成するようにしたことを特徴とする螺旋状物の加工方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば管路に配設されるスタティックミキサーのミキサーエレメントを加工するための、螺旋状物の加工方法に関する。
【0002】
【従来の技術】化学工業や食品工業において、複数の流体を混合するために、可動部を有さない構造のスタティックミキサーが広く使用されている。図6に示すスタティックミキサー50は管状のハウジング51内にミキサーエレメント52を収容した構成であり、ミキサーエレメント52はハウジング内を管軸線を含む分割面(螺旋面)にてほぼ二分する捩り板形状の右エレメント53と左エレメント54とが一体成形されたものである。そして、右エレメント53と左エレメント54は螺旋面のねじれ方向が相違するとともに、ミキサーエレメント52の中央部において両エレメントの端部がほぼ直交するように形成されている。なお、エレメント数は、2以上とされ、左右のエレメント53,54が管軸線方向に交互に設けられている。上記従来のミキサーエレメントは、セラミック、金属材等の場合は鋳込み成形や、金属平板を機械的にねじる方法で製作される。また、合成樹脂を射出成形して製作することも可能であるが、成形性等から使用材料に制約がある。したがって、フッ素樹脂の場合には丸棒からの削り出しで製作し、しかも、その削り出しはほとんど手作業に頼っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、手作業を主体とする切削加工では、ミキサーエレメント板厚を薄くすることが難しく、そのため、管路の流体通過断面積が小さくなり、圧力損失が大きくなってしまう。一方、それを防ぐために、端面を流線形に加工することも考えられるがさらに工数が増えることになるので実用的ではない。また、加工がばらつくために、形状再現性・寸法精度共に悪く、流体の通過面積が一定でないので、設計計算通りの圧力損失とならないといった問題がある。
【0004】本発明は、上記の問題を解決すべくなされたもので、従来ほぼ手作業に頼っていた螺旋状物の削り出し加工を機械化し、加工精度と生産性の向上を図ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するために、以下のような螺旋状物の加工方法を創作した。すなわち、請求項1の発明は、略円柱形状の工作物を軸線回りに回転可能に支持する一方、回転駆動されるエンドミルを所定の切込み位置に配し、前記工作物もしくはエンドミルをその工作物の回転に同期させて前記軸線方向に送ることによって螺旋面を形成した後、前記送りを停止又はほぼ停止させた状態で前記工作物を前記軸線回りに略90°回転させ、次に、前記工作物を前記螺旋面が形成されたときの回転方向と逆向きに回転させながらその工作物の回転に同期させて前記工作物もしくはエンドミルを前記軸線方向に送って前記螺旋面とはねじれ方向が相違する別の螺旋面を形成するようにしたことを特徴とする。ここで、「送りを停止又はほぼ停止させた状態」には、エンドミルと工作物を離隔させた状態も含まれる。
【0006】工作物を回転させながらエンドミルに対して送ることにより螺旋面を切削にて形成することができる。そして、一の螺旋面を形成した後、今度は工作物を逆方向に回転させながら継続して同じ方向に送ることにより前記螺旋面とねじれ方向が相違する別の螺旋面を形成することができる。なお、一の螺旋面を形成した後次の螺旋面の切削を開始する前に、エンドミルの送りを停止又はほぼ停止させた状態で工作物を軸線回りに略90°回転させることによって、互いに近接する両螺旋面の端部同士がほぼ直交する位置関係になる。
【0007】また、上記のようにして形成される各螺旋面の裏面側にも螺旋面を形成するように工作物の両側から切削加工を施して略ねじれ板形状の螺旋状物を製作することができる。すなわち、従来例で述べたような、ねじれ方向が交互に切り替わるミキサーエレメントを機械加工で製作することができ、加工精度と生産性の向上とが図られる。特にこの方法は、フッ素樹脂等の丸棒からミキサーエレメントを削り出して製作するのに適している。なお、予め左右対をなすようにエンドミルを工作物の両側に配して、螺旋状物の表裏両面の螺旋面を同時加工することもできる。
【0008】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図1は工作物1を加工装置2で加工する様子を示す図である。工作物1は棒状部材、具体的にはフッ素樹脂製の丸棒であり、加工装置2は立て型フライス盤3に割出台4とドライビング装置5をアタッチメント(付属装置)として付加した構成である。
【0009】フライス盤3のテーブル3aに取付けられた割出台4はドライビング装置5を介してテーブルスクリューシャフト6と繋がれており、割出台4の主軸端部に備えたチャック4aがテーブル3aの送りに連動して回転駆動される。なお、割出台4とドライビング装置5はフライス盤でスパイラル切削をする場合に一般的に用いられるものであるので詳しい説明は省略するが、ドライビング装置5のチェンジギヤ5aのギヤ列に対してねじれ方向変換ギヤ5bを噛合させあるいは切り離すことによりチャック4aに支持された工作物1の回転方向を変えることができ、また、チェンジギヤ5aのギヤ比を変えることでリード、すなわち工作物1が1回転する間に軸方向に進む長さを適宜に設定できるようになっている。立て型フライス盤3の主軸端3bにはエンドミル7が取付けてあり、テーブル3a上には振れ止め治具8が取付けてある。
【0010】さて、工作物1から図5に示す螺旋形状のミキサーエレメント9を削り出す加工方法について説明する。図1に示す加工装置において、予めチェンジギヤ5aを、加工する螺旋面のリードに対応する所定のギヤ比に設定するとともに、ねじれ方向変換ギヤ5bによりチャック4aの回転方向を定めておく。そして、工作物1の端部をチャック4aでつかみ、中央部を振れ止め治具8によって回動自在に支持する。なお、振れ止め治具8の位置は加工の進度に合わせて適宜な位置に調節することにする。この他、テールストック等を併用して工作物1の先端を支持することも可能である。
【0011】次に、テーブル3aを操作してエンドミル7を、図3(イ)及び図4参照、切断開始位置にセットする。このときの工作物1に対するエンドミル7の切込み量は、図2参照、ミキサーエレメント9(工作物1)の外径に応じて適宜なエレメント肉厚を残すように規定されている。その位置からテーブル3aを自動送りすれば、工作物1が軸線回りに回転するとともに、その回転に同期して工作物1が軸線方向に送られて所定ピッチの螺旋面が形成される。このようにして、右エレメント9aの片面を加工した状態が図3(ロ)である。本例の場合、右エレメント9aの終端は始端から180°ねじれているので、同図(ハ)参照、その回転角度位置を保った状態で工作物1を軸線方向に戻してエンドミル7を切削開始位置にセットし、今度は、裏面側に螺旋面加工をする。右エレメント9aの両面加工が済んだ状態が同図(ニ)である。上記の右エレメント9aの両面加工の際、工作物1は1回転し、エンドミル7は、図4におけるA軌跡を2回トレースすることになる。
【0012】次に、左エレメント9bの加工について説明する。右エレメント9aを加工し終わったエンドミル7を退避させ、ねじれ方向変換ギヤ5bを切り替えてチャック4a及び工作物1が逆回転方向に駆動されるようにする。そして、工作物1を図3(ニ)の状態から90°回転させるとともに、エンドミル7のほぼ半径から直径に相当する所定距離の送り(図4のb参照)をかけた後、エンドミル7を工作物1の半径方向に相対移動させて所定の切込み位置(図2参照)にセットする。この状態が同図(ホ)である。
【0013】そして、その位置からテーブル3aを自動送りすれば、工作物1が軸線回りに回転するとともに、その回転に同期して工作物1が軸線方向に送られて右エレメント9aとは相違するねじれ方向の螺旋面が形成される。このようにして、左エレメント9bの片面を加工した状態が図3(ヘ)である。左エレメント9bの片面を加工し終わったときの回転角度位置を保った状態で工作物1を同図(ト)の位置に戻し、今度は、裏面側の螺旋面を加工する。左エレメント9bの両面加工が済んだ状態が同図(チ)である。
【0014】以下、同様にして、必要エレメント数だけ上記の加工を繰り返して右エレメント9aと左エレメント9bを順次形成し、例えば図5に示されるようなミキサーエレメント9を製作する。なお、上記の例では、右エレメント9aの表裏両面の螺旋面加工が済んだ後、次の左エレメント9bを加工するようにしたが、加工順序はこれに限るものではなく、例えば右エレメント9aの片面の螺旋面加工が済んだら続いて左エレメント9bを加工するようにしても良い。
【0015】また、上記の例では、左右のエレメント9a,9bは一定のリードで180°ずつねじれているが、ねじれ方はこれに限定されるものではない。この他、当業者の知識に基づき、種々の変更を加えた態様で本発明を実施し得ることは勿論である。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、例えばフッ素樹脂から削り出しでミキサーエレメントを製作する場合、ねじれ方向が交互に反転する螺旋面を機械加工によって形成することができ、加工精度の向上と生産性の向上を図ることをができるという効果がある。




 

 


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