CN104511844A - 弹性磨料的制造方法和制造装置、喷砂方法和喷砂装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种弹性磨料的制造方法和制造装置以及喷砂方法和喷砂装置，其中即使在使用磨粒附着到弹性核体的表面上的弹性磨料的情况下也能够长时间进行稳定处理。所述喷砂装置设置有用于再利用以循环的方式使用的部分或全部弹性磨料的弹性磨料的再利用装置，并且弹性磨料的再利用装置设置有用于通过将从磨料回收单元回收的回收磨料和从磨粒供给单元引入的磨粒引入气流中而在气流中将所述磨粒和所述回收磨料混合以产生固气二相流的混合单元，和由将固气二相流引入其中的至少一个曲折空间组成的结合单元。

Description

弹性磨料的制造方法和制造装置、喷砂方法和喷砂装置

技术领域

本发明涉及一种弹性磨料的制造方法和制造装置以及喷砂方法和喷砂装置，更具体地，涉及一种具有磨粒附着到弹性核体的表面上的结构的弹性磨料的制造方法和实施该方法的装置以及作为弹性磨料的再利用方法或装置的在构成中包括弹性磨料的制造方法或制造装置的循环式喷砂方法和循环式喷砂装置。

需要指出的是，本发明中弹性磨料的“制造”包括将磨粒附着到未使用过的核体的表面上，以及通过将磨粒(再)附着到经使用磨粒从表面移除的弹性磨料的核体(包括其上残留有磨粒的核体)的表面上的“再利用”。

背景技术

已提出了具有例如通过将磨粒混炼入弹性核体中或将磨粒附着到弹性核体的表面上而携带磨粒的核体的各种弹性磨料(日本专利No.2,957,492，日本专利特开No.2001-207160，日本实用新型特开No.S55-98565)，并且通过使用这种弹性磨料的喷砂，通过与工件的碰撞引起的冲击由于核体的弹性而被吸收。因此，在能够对工件进行诸如抛光、移除氧化膜和去毛刺等处理的同时，减少了由一般喷砂导致的在工件的表面上形成的缎面处理的表面。

特别地，在使用抑制抗冲击性能以防止在碰撞中退缩的核体的弹性磨料中，通过使喷射的弹性磨料在工件的表面上滑动也可以进行在常规喷砂中不可能进行的镜面加工，这大大有助于拓宽喷砂的用途(日本专利特开No.2006-159402)。

这种弹性磨料的结构可以包括将磨粒混炼入由诸如橡胶等弹性材料构成的核体中以使核体携带磨粒的结构(参照UM‘8565)、诸如在油和糖成分中具有粘附性的植物纤维用作核体的结构(Pat’7492)或取决于水含量来发挥粘附性和弹性的凝胶用作核体的结构(‘7160)等将磨粒附着到核体的表面上的结构。

特别地，为了制造具有将磨粒附着到核体的表面上的结构的弹性磨料，在核体是诸如上述的在油和糖成分中具有粘附性的植物纤维和凝胶等发挥自粘附性的核体时或在将诸如聚氨酯等不具有自粘附性的树脂用作核体的情况下通过用粘合剂或粘着剂涂布核体时，将核体与磨粒一起引入转鼓并搅拌，从而使磨粒接触核体的表面，然后通过离心作用将与磨粒接触的核体碰撞、摩擦和按压到鼓的内壁和其他核体上来使磨粒牢固地和高密度地附着到核体的表面上。这种方法也用于再利用具有经使用磨粒从其上脱落的表面的弹性磨料。

在使用上述弹性磨料中的包括通过含有水发挥粘附性和弹性的核体的弹性磨料的情况下，鉴于随时间根据通过干燥引起的核体的弹性和粘附性的变化而导致的加工状态的变化，还提出，在磨料一旦喷射就将其回收并将其再喷射的循环式喷砂装置中，可以通过设置向弹性磨料的循环系统中喷水的液体供应装置来调节弹性磨料的含水量(日本专利特开No.2009-125818)。

在通过使用作为现有技术描述的弹性磨料中的具有将磨粒附着到核体的表面上的结构的弹性磨料进行喷砂的情况下，附着到弹性磨料的核体的表面上的磨粒在碰撞中通过冲击和摩擦而脱落，并且附着到核体的表面上的磨粒的量随着与工件的碰撞次数的增加而减少。

因此，如图10所示，在循环式喷砂装置中进行使用弹性磨料的喷砂的情况下，弹性磨料的切削性能随时间逐渐下降，并且在通过新的弹性磨料处理的工件的加工状态和通过使用重复使用过的弹性磨料处理的工件的加工状态之间存在诸如光泽度和镜面度等表面状态的较大差别。

即使每隔一定间隔将弹性磨料更换为新的磨料以防止加工状态的变化，切削量也在更换之后立即暂时地增大，然而，切削量随时间减少，如图10所示，切削量不稳定地变化，因此工件仍然不能以一定水平的质量加工。

由此，在通过使用具有将磨粒附着到核体的表面上的结构的弹性磨料来进行喷砂的情况下，有必要在每次使用时通过更换弹性磨料来使用批量处理或在再利用若干次之后在短时间内更换新的弹性磨料。因此，存在生产率大大降低的问题，因为每次更换都中断了喷砂。

如‘5818中所介绍的，为了使在使用包括具有根据含水量的变化而变化的弹性和粘附性的核体的弹性磨料的喷砂中的加工状态均匀，提出通过在循环式喷砂装置中设置向磨料的循环系统中喷水的液体供应单元，即使在再利用弹性磨料的情况下，也防止伴随弹性磨料的干燥而引起的加工状态的变化。也与从核体的表面脱落的磨粒相关，如果可以在磨料的循环系统中类似地再利用弹性磨料，那么就可以不中断处理地连续进行喷砂。

然而，通过如上所述的将待再利用弹性磨料与磨粒一起引入转鼓中并搅拌然后通过搅拌中产生的碰撞、摩擦和离心力不仅通过将新的磨粒附着到磨粒脱落而露出的核体上，而且通过将新的磨粒按压和固定到核体的表面上来高密度地和牢固地附着磨粒，从而再利用具有磨粒从其上脱落的核体的弹性磨料。因此，不可能简单地通过向在喷砂装置中循环的弹性磨料喷水来再利用弹性磨料。

另一方面，由于上述弹性磨料的鼓形制造装置尺寸大，所以在这种装置与循环式喷砂装置结合的情况下，装置的结构越来越大。此外，由于鼓形制造装置中弹性磨料的再利用成批式进行，所以即使制造装置与循环式喷砂装置结合，喷砂装置最终也必须停下来再利用弹性磨料。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题完成了本发明，并且其目的是提供一种与上述鼓形的弹性磨料的制造装置同样的具有磨粒高密度地和牢固地附着在其上的核体的弹性磨料的制造方法和制造装置，然而能够使装置缩小尺寸并连续地制造弹性磨料，因而能够将再利用弹性磨料的工艺和/或装置结合在用于循环式喷砂的装置或使用用于循环式喷砂的装置的工艺中，从而可以长时间连续地处理工件，并且在使用弹性磨料的喷砂中维持工件的加工状态恒定。

以下用具体实施方式中所使用的附图标记描述了解决问题的手段。这些附图标记是为了阐明权利要求书中的描述和具体实施方式中的描述之间的对应关系，更不用说，这些附图标记不应当用来限制性地解释本发明的技术范围。

为了实现上述目的，提供了一种弹性磨料的制造方法和制造装置，所述弹性磨料由核体和磨粒组成，所述核体由弹性材料制成并且至少在所述核体的表面上具有粘附性，所述磨粒附着到所述核体的表面上，根据本发明的弹性磨料的制造方法和制造装置包括：

混合单元11，所述混合单元11用于进行通过将所述磨粒和所述核体一起引入气流中而在所述气流中将所述磨粒和所述核体混合以产生固气二相流的混合步骤；和

通过将在所述混合单元11中进行的所述混合步骤中产生的固气二相流引入包括在实施方案中具有至少一个曲折空间(121、122或123)的管路的结合单元12中、然后借由所述固气二相流的推进力和/或离心力通过所述曲折空间(121、122或123)而将所述磨粒按压到所述核体的表面上以将所述磨粒与所述核体的表面结合的结合步骤。

所述方法或装置还可以包括：

检测装置14，所述检测装置14用于进行测量附着到通过所述结合单元12获得的弹性磨料的核体的表面上的磨粒量的检测步骤；

磨粒称量装置131，所述磨粒称量装置131能够改变供给到所述混合单元11的磨粒的供给量；和

控制装置15，所述控制装置15用于通过控制所述磨粒称量装置131来调节所述磨粒的供给量以使在所述检测步骤中测量的磨粒量接近预定的目标附着量。

在这种情况下，在所述检测步骤中通过测量回收弹性磨料的安息角来测量附着到所述核体的表面上的磨粒量。

优选地，配置在所述结合单元12中的曲折空间123形成为随着从上游侧延伸到下游侧而急剧变化(即，曲率增大)的弯曲形状。

此外，根据本发明的喷砂方法和装置包括作为弹性磨料的再利用步骤或弹性磨料的再利用装置10的上述弹性磨料的制造方法或制造装置，所述方法和装置使用由喷砂室8、磨料回收单元20和磨料喷射装置30组成的循环式喷砂装置，所述喷砂室8喷射磨料，所述磨料回收单元20与所述喷砂室8的底部连通，所述磨料喷射装置30用于将所述磨料回收单元20内的磨料喷射到所述喷砂室8内，并且形成用于使所述磨料从所述喷砂室8经由所述磨料回收单元20到所述磨料喷射装置30循环的磨料的循环系统，使用由核体和磨粒组成的弹性磨料作为所述磨料，所述核体由弹性材料制成并且至少在所述核体的表面上具有粘附性，所述磨粒附着到所述核体的表面上，根据本发明的喷砂方法和装置包括：

用于再利用在所述磨料的循环系统内循环的弹性磨料的弹性磨料的再利用装置10；

所述弹性磨料的再利用装置10包括：

混合单元11，所述混合单元11用于进行通过将来自磨粒供给单元13的磨粒和从所述磨料回收单元20回收的磨料一起引入气流中而在所述气流中将回收磨料和所述磨粒混合以产生固气二相流的混合步骤；和

通过将在所述混合单元11中产生的固气二相流引入包括具有至少一个曲折空间(121、122或123)的管路的结合单元12中并借由所述固气二相流的推进力和/或离心力通过所述曲折空间(121、122或123)而将所述磨粒按压到回收磨料的核体的露出表面上以将所述磨粒与回收磨料的核体的露出表面结合的结合步骤。

弹性磨料的再利用装置10可以设置在所述磨料的循环系统的外侧，在所述磨料回收单元20中回收弹性磨料作为所述回收磨料部分地引入所述弹性磨料的再利用装置10中以进行所述混合步骤和所述结合步骤，然后将通过所述结合步骤获得的再利用弹性磨料在任意位置返回到所述磨料的循环系统内。

此外，弹性磨料的再利用装置10可以包括用于测量附着到通过所述结合步骤获得的所述再利用弹性磨料的核体的表面上的磨粒量的检测装置14，

能够改变引入所述混合单元11中的磨粒量的磨料称量装置131，以及

设置有用于通过所述磨粒称量装置131来控制所述磨粒的引入量以使由所述检测装置14测量的磨粒的附着量接近预定的目标附着量的控制装置15。

在这种情况下，在所述检测步骤中可以通过测量回收的再利用弹性磨料的安息角来测量附着到所述再利用弹性磨料的核体的表面上的磨粒量。

优选地，配置在所述结合单元12中的曲折空间123形成为随着从上游侧延伸到下游侧而急剧变化(即，曲率增大)的弯曲形状。

根据本发明的上述构成，通过本发明的弹性磨料的制造方法和制造装置，可以通过在气流中引入有磨粒和核体的混合单元11将磨粒和核体混合以产生固气二相流来将磨粒均匀地附着到没有核体凝集的粘性核体上，并且将以这种方式附着磨粒的核体引入包括具有一个以上曲折空间(121、122或123)的管路的结合单元12中，从而，在通过结合单元12的曲折空间(121、122或123)期间，附着磨粒的核体通过借由固气二相流的推进力和/或离心力与结合单元12的内壁和其他核体碰撞或在被按压到结合单元12的内壁上时在结合单元12的壁上旋转等而能够将磨粒高密度地和牢固地附着到核体上。

因此，在获得与由弹性磨料的常规鼓形制造装置制造的弹性磨料相同的弹性磨料的同时，可以设置与弹性磨料的常规鼓形制造装置相比大大缩小尺寸的弹性磨料的制造装置，并且能够以非批量式连续地制造弹性磨料。

因此，本发明的弹性磨料的制造装置可以作为弹性磨料的再利用装置10结合在循环式喷砂装置中以提供喷砂装置1，喷砂装置1通过将弹性磨料的再利用装置10结合在循环式喷砂装置中以再利用在喷砂装置中循环的弹性磨料，在不用更换弹性磨料并维持恒定的处理准确度的同时能够长时间连续喷砂。

在用于检测附着到通过结合单元12获得的弹性磨料(再利用弹性磨料)的核体上的磨粒量的检测装置14的构造中，安装有用于调节引入到混合单元11中的磨粒量的磨粒称量装置131，以及调节磨粒称量装置131以使在检测装置14中测量的磨粒附着量恒定的控制装置15，可以使附着到获得的弹性磨料的核体上的磨粒量一直恒定，并且可以使获得的弹性磨料的质量均匀。另外，在其中结合有作为弹性磨料的再利用装置10的弹性磨料的制造装置的喷砂装置1中，即使长时间连续进行喷砂，也可以防止在加工状态中的不均匀性。

另外，核体的粘性表面的露出面积取决于附着到核体上的磨粒的状态的变化而变化。在磨粒的附着量小的情况下，弹性磨料很可能彼此粘附，而在磨粒的附着量增大的情况下，弹性磨料几乎不彼此附着。

因而，通过测量由以圆锥形堆起的弹性磨料(再利用弹性磨料)形成的锥体侧面的倾角(安息角)，可以比较容易和准确地测量磨粒的附着状态。

随着(回收磨料的)核体通过配置在结合单元12中的曲折空间从上游侧移动到下游侧，其推进力或移动速度下降，因此，在如图4B所示的具有以恒定曲率弯曲的曲折空间122的构造中，在接近下游侧时，作用在核体上的离心力下降，因此将核体按压到结合单元的内壁上的力下降。然而，如上所述，在如图4C所示的配置在结合单元12中的曲折空间形成为随着从上游侧延伸到下游侧而急剧变化(即，曲率增大)的弯曲形状的结构中，即使移动速度下降，也可以抑制作用在核体上的离心力的下降。因此，磨粒可以更好地附着到核体上。

附图说明

从以下与附图有关的具体实施方式将明显地看出本发明的目的和优点，其中：

图1A示出了本发明的喷砂装置的正视图，图1B示出了本发明的喷砂装置的侧视图；

图2示出了弹性磨料的再利用装置的说明图；

图3示出了混合单元的示意性断面图；

图4示出结合单元的说明图，其中图4A是设置直线形的曲折空间的例子，图4B和图4C是设置弯曲形状的曲折空间的例子；

图5示出了磨粒供给单元的示意图；

图6示出了磨粒称量装置的示意图，其中图6A是部分正视图，图6B是沿着图6A中的线B-B的断面图；

图7示出了实施例1中切削量相对于喷射时间的变化的曲线图；

图8示出了实施例2中切削量相对于喷射时间的变化的曲线图；

图9示出了比较例(比较例1和2)中切削量相对于喷射时间的变化的曲线图；和

图10示出了在使用弹性磨料的常规喷砂中喷射时间和切削量之间的关系的说明图。

具体实施方式

接着，下面将参照附图说明本发明的实施方案。

在下述的实施方案中，将说明根据本发明的弹性磨料的制造装置作为弹性磨料的再利用装置组合在循环式喷砂装置中的构造。然而，根据本发明的弹性磨料的制造装置可以不组合到喷砂装置中而单独用于制造弹性磨料。

再利用等的弹性磨料

另外，本发明中所制造的或再利用弹性磨料由至少在表面上具有粘附性的弹性核体和附着到核体的表面上的磨粒组成。只要磨料具有这种结构，那么就可以应用各种材料、尺寸和形状等，并且磨料还可以是其中将磨粒附着到由像凝胶一样的自粘附性材料和弹性体组成的核体的表面上的磨料，或可以是其中将磨粒附着到通过用自粘附性材料涂布聚氨酯等树脂的表面来向其赋予粘附性的核体的表面上的弹性磨料。

另外，对于所使用的磨粒，可以使用各种磨粒。然而，作为例子，可以使用金刚石、cBN、碳化硅、氧化铝、锆石、高速钢、铁碳合金、玻璃、树脂、铜及其合金和铝及其合金等，并且可以使用它们中的一种或多种的组合。此外，磨粒的粒径取决于所需的弹性磨料的应用也可以选择各种粒径，并且作为一个例子可以选择中间粒径(后文中被称作“D50”)为0.05μm～1mm的范围，并且其形状也可以选择诸如无定形的形状、多边形、球形和圆柱形等各种形状。

喷砂装置的基本结构

设置有弹性磨料的再利用装置10的根据本发明的喷砂装置的构成例如图1A和图1B所示。

图1中所示的喷砂装置1是设置有在其中进行磨料的喷射的在壳体7内形成的喷砂室8、用于回收磨料的磨料回收单元20(其是与喷砂室8的底部连通的回收料斗)和将磨料回收单元20内的磨料喷射到喷砂室8内的磨料喷射装置30的循环式喷砂装置，其中形成磨料从喷砂室8经由磨料回收单元20和磨料供给管41到磨料喷射装置30的循环式系统，并且从磨料喷射装置30喷射的磨料沉着以使这个系统循环并由磨料喷射装置30再喷射。

虽然在示出的实施方案中，作为在喷砂室8内喷射磨料的磨料喷射装置30，设置了基于来自压缩空气源(未示出)的压缩空气喷射磨料的喷砂枪，但是磨料的喷射不限于这种空气式，并且也可以采用除了通过压缩空气加速之外的已知的各种类型的磨料喷射装置，只要它们是诸如通过将磨料与回转叶轮碰撞来打击磨料的打击类型和通过离心力喷射磨料的离心作用类型(在本发明中统称为“喷射”)等能够喷射或投射出磨料的干燥类型就可以。

用于通过磨料喷射装置30进行磨料的喷射的喷砂室8的底部形成倒金字塔形状以具有料斗形状，因而在喷砂室8中喷射的磨料落入料斗形状的磨料回收单元20中。

在喷砂室8中配置用于使弹性磨料和粉尘分类的隔板，通过隔板分类来在磨料回收单元20中回收弹性磨料，并且通过排风机(吹风机)25将粉尘引入设置在壳体7的背部的集尘器26中并收集。

在其中回收弹性磨料的磨料回收单元20的底部与磨料供给管41连通，并且磨料供给管41与在示出的例子中为吸入式喷砂枪的磨料喷射装置30连通。

在本实施方案中，说明了通过隔板将弹性磨料和粉尘分类的构造。然而取代这种构造，例如，可以通过将旋风式磨料罐用作磨料回收单元20来将弹性磨料和粉尘分类。

将来自压缩空气源(未示出)的压缩空气引入喷砂枪30中。通过将来自压缩空气源的压缩空气引入喷砂枪30中，磨料回收单元20中的磨料通过喷砂枪30中产生的负压经由磨料供给管41吸入，从而可以将磨料与压缩空气一起喷射到喷砂室8中。

因而，所示出的循环式喷砂装置1构造成使得可以循环使用磨料以长时间连续喷砂，因为形成了其中将通过磨料喷射装置30喷射的磨料通过喷砂室8和磨料回收单元20再引入磨料喷射装置30中然后喷射的磨料的循环系统。

弹性磨料的再利用装置

在具有上述构成的循环式喷砂装置1中，通过以循环式的方式使用磨料可以长时间连续地进行喷砂。然而，在将具有将磨粒附着到弹性核体的表面上的结构的弹性磨料用作磨料的情况下，附着到核体的表面上的磨粒通过与工件碰撞而脱落，因此通过以循环式的方式重复使用磨料而使磨料的切削能力逐渐降低，因此，即使在维持诸如喷射压力和喷射速度等其他加工条件恒定的同时进行加工，工件的加工状态也会发生变化。

因而，在本发明的喷砂装置1中，通过设置上述的用于再利用在磨料的循环系统内循环的弹性磨料的弹性磨料的再利用装置10，即使时间流逝，也可以在不改变加工状态的情况下长时间连续进行喷砂。

弹性磨料的再利用装置由图2中的附图标记10表示。弹性磨料的再利用装置10至少包括用于将回收磨料与磨粒混合的混合单元11和用于将磨粒按压并结合到回收磨料的核体的表面上(其中通过用混合单元11混合而将磨粒附着到核体的露出部分上)的结合单元12。在示出的实施方案中，混合单元11和结合单元12设置为与磨料的循环系统分离的流路。

此外，在示出的实施方案中，将磨粒引入混合单元11中的磨粒供给单元13包括可以改变引入的磨粒的量的磨粒称量装置131(参照图5、图6)。另外，设置有用于测量附着到通过结合单元12经过结合而再利用的再利用弹性磨料的核体的表面上的磨粒的量的检测装置14。此外，设置有用于通过接收由检测装置14测量的结果的反馈来控制磨粒称量装置131改变引入的磨粒的量以使测量的磨粒的附着量接近预定的目标附着量的控制装置15。

混合单元

在上述的混合单元11中，将再利用的回收磨料和附着到回收磨料的核体的表面上的磨粒加入或引入气流中以产生固气二相流，从而在气流中将回收磨料和磨粒混合，并且将新的磨粒附着到通过使回收磨料的表面中的磨粒脱落而露出的核体的部分上。

如图3所示，在混合单元11中，其中形成有磨粒吸入室112的第一本体111通过中间外壳115与其中形成有回收磨料吸入室114的第二本体113连接。此外，混合单元11设置有第一空气喷出单元116和第二空气喷出单元117，并且第一空气喷出单元116的后端与压缩空气源(未示出)连通，第一空气喷出单元116的前端插入第一本体111的磨粒吸入室112中，另外，第二空气喷出单元117的后端指向第一空气喷出单元116的前端，第二空气喷出单元117的前端插入回收磨料吸入室114中。

另外，磨粒吸入室112的入口112a通过磨粒供给管42与磨粒供给单元13连通，并且回收磨料吸入室114的入口114a通过回收磨料供给管43与磨料回收单元20的底部连通。

在具有上述构成的混合单元11中，将来自压缩空气源的压缩空气引入第一空气喷出单元116中，将空气从第一空气喷出单元116的前端喷射到第二空气喷出单元117的后端，然后通过压缩空气的喷射而在磨粒吸入室112中形成负压，将来自磨粒供给单元13的磨粒吸入磨粒吸入室112中，并加入或引入从第一空气喷出单元116的前端喷射的压缩空气中，然后引入第二空气喷出单元117中。

引入第二空气喷出单元117中的磨粒和气流的混合流在回收磨料吸入室114中朝向混合单元11的出口118喷射，从而在回收磨料吸入室114中形成负压，并且将在磨料回收单元20中回收弹性磨料作为再利用的回收磨料部分地引入回收磨料吸入室114中并加入或引入含有磨粒的气流中，然后从混合单元11喷射。

因而，将磨粒和回收磨料加入或引入气流中以产生固气二相流，从而可以在这种固气二相流中将磨粒和回收磨料没有凝集等地混合，并且将新的磨粒附着到通过使回收磨料中的磨粒脱落而露出的核体的表面上。

作为回收磨料，优选将每预定时间从磨料回收单元20引入混合单元11中的弹性磨料的量(g/min)调节为每预定时间在喷砂室中喷射的磨料的量(g/min)的5-50％，更优选10-30％。

另外，优选将引入混合单元11中的磨粒的量调节为回收磨料的引入量的3.0％以下，更优选1.0％以下。

在引入多于磨粒的3.0％的情况下，引入了多于用于覆盖回收磨料的整个表面的量的磨粒，因此产生了许多不能附着到回收磨料的表面上的游离磨粒，将这些游离磨粒和弹性磨料喷射到工件上，结果造成诸如在工件的表面上形成缎面处理的表面等加工状态的劣化，然后通过在磨料回收单元20中筛选而在集尘器26中回收这种游离磨粒以丢弃，从而提高了喷砂的成本，并且特别是在使用诸如金刚石、碳化硅和cBN等贵重的磨粒的情况下，进一步增大了经济负担。

在示出的例子中，在第一本体111内的空间构造成磨粒吸入室112，第二本体113内的空间构造成回收磨料吸入室114，然而，与此相反，第一本体111内的空间可以与磨料回收单元20连通以形成回收磨料用的吸入室，第二本体113内的空间可以与磨粒供给单元13连通以形成磨粒用的吸入室，并且只要将含有磨粒的气流和含有回收磨料的气流合并并混合，那么就可以将磨粒附着到回收磨料的表面上，不限于所示出的构造，构造的各种变化都是可以的。

结合单元

通过混合单元11，通过利用核体的粘附力来将新的磨粒附着到由于磨粒的脱落而露出的回收磨料的核体的表面上。然而，仅通过核体粘附力附着磨粒，因此，核体和磨粒之间的附着状态仍然是不够的。

因而，在这种状态下的回收磨料不能照原样再度被用作弹性磨料。为了使磨料可耐受再度使用，应当通过粘合和通过将磨粒朝向回收磨料的核体按压而嵌入等使磨粒与核体牢固地结合。

为了将核体与磨粒如此结合，将由混合单元11产生的固气二相流引入由具有至少一个以上曲折空间121、122和123的管路组成的结合单元12中，并且经由通过曲折空间121、122和123，通过固气二相流的推进力和/或离心力将磨粒朝向回收磨料的核体的表面按压。

对于作为例子的如图4A所示的这种曲折空间，例如由SUS管等形成的结合单元12的一部分可以弯曲成直角以形成曲折空间121，从而使在结合单元12中直行的回收磨料在曲折空间121处与结合单元12的内壁碰撞以使磨粒按压向核体。

在以通过线性地使结合单元12弯曲的这种方式来形成曲折空间的情况下，弯曲角不限于如附图中所示出的直角，并且其可以以大于或小于直角的角度弯曲。另外，虽然所示出的例子示出了在两个部分处给出了直角弯曲部分121和121以形成方形的C-形状的情况，但是结合单元12不限于这种例子，并且可以仅具有一个或多个曲折空间。

此外，曲折空间可以如图4B或图4C所示弯曲，并且在以这种方式设置弯曲形状的曲折空间122或123的情况下，例如，通过曲折空间122和123的回收磨料在通过离心力被按压到结合单元12的内壁的外周侧的同时旋转，以通过固气二相流的推进力和/或离心力使磨粒牢固地按压到核体上。

另外，在设置这种曲线的曲折空间的情况下，其可以顺序地形成为圆形或螺旋形。

另外，在设置具有弯曲形状的曲折空间的情况下，如图4C所示，曲折空间的弯曲形状随着从上游侧延伸到下游侧优选急剧地变化(即，曲率增大)。

由于通过曲折空间的回收磨料与结合单元12的内壁碰撞或接触，从而随着其移动到下游侧其移动速度逐渐降低，作用在回收磨料上的离心力也逐渐降低。

然而，由于作用在于旋转轨道中移动的目标物上的离心力与距旋转中心轴的距离(半径)和角速度的平方的乘积成比例的变化，所以可以抑制施加到回收磨料上的离心力的下降以使得能够根据随着接近下游侧而下降的回收磨料的移动速度的下降，通过增大随着延伸到下游侧的曲线(曲率)的变化而长时间将磨粒按压到核体上，例如通过形成螺旋形状来增大回收磨料的角速度。

为了获得将磨粒结合到任意结构的核体上所需的压紧力，在形成线性曲折空间的情况下，调节所形成的空间的数量，在形成曲线曲折空间的情况下，调节曲折空间的总长度(螺旋的数量)等。

以这种方式，在磨粒通过结合单元12的曲折空间的同时将其按压到回收磨料的核体上，以获得通过将磨粒高密度地和牢固地附着到磨粒从其上脱落的回收磨料的核体上而再利用的再利用弹性磨料。

因此，将以这种方式获得的再利用弹性磨料在任意位置被带回到弹性磨料的循环系统中，从而连续地或定期地(间歇地)再利用在循环系统内循环的弹性磨料的10-50％。因此即使在长时间连续喷射弹性磨料的情况下，在循环系统内循环的弹性磨料也可以总是维持在特定状态以恒定地维持加工状态。

磨粒供给单元

作为将磨粒引入到混合单元11中的磨粒供给单元13的构造，只要可以以预先设定的引入量将磨粒恒定地供给到混合单元11，那么就可以使用任意构造。例如，可以设置储存磨粒的料斗的底部设置有预定尺寸的孔或狭缝并且通过孔或狭缝的磨粒被送到混合单元11的具有比较简单的结构的磨粒供给单元13等。

为了平稳地供给磨粒，优选使储存磨粒的料斗摆动，并且特别是在使用具有小于#3000(D50：11μm)的粒径的磨粒的情况下，由于巨大的凝集力不能转移磨粒，因而必须赋予超声波振动。

在本实施方案中，为了准确称量和供给具有巨大的凝集力的如此微细的磨粒，特别是#6000(D50：2μm)以下的磨粒，磨粒供给单元13包括图5和图6所示的磨粒称量装置131。

设置有磨粒称量装置131的磨粒供给单元13构造成使得由具有大量0.1-2mm的小孔的冲孔金属或网状物等制成的筛板133配置在倒截锥形料斗132的下面以允许引入料斗132中的磨粒落在筛板133上。磨粒供给单元13也构造成使得位于料斗132的上面的搅拌电机134的旋转轴134a设置有在料斗132中旋转的搅拌叶片135和在筛板133上旋转的刮刀136以使它们随着搅拌电机134的旋转而旋转。

刮刀136具有随着刮刀136的旋转而与筛板133的表面滑动接触的叶片137，并构造成使得可以通过叶片137使磨粒从在筛板133中形成的小孔落下。

因此，通过在将磨粒输送到料斗132中的状态下旋转搅拌电机134，在料斗132中的磨粒被搅拌叶片135搅拌并落在筛板133上。

通过刮刀136的旋转而被叶片137转移到筛板133的小孔中的磨粒通过筛板133的小孔并一次向下落下少量。

因此，设置有具有上述结构的磨粒称量装置131的磨粒供给单元13构造成使得可以通过加快搅拌电机134的旋转速度来增大磨粒的供给量，反之，可以通过降低搅拌电机134的旋转速度来减少磨粒的供给量，因而可以通过控制搅拌电机134的旋转速度来改变磨粒的供给量。

以这种方式，通过筛板133的磨粒落入其中的磨粒接收单元130通过磨粒供给管42与设置在混合单元11中的磨粒吸入室112连通以将压缩空气引入混合单元11中的第一空气喷出单元116中。在磨粒吸入室112中形成负压之后，将磨粒与从磨粒接收单元130的外部空气入口130a吸入的外部空气一起引入混合单元11中。

检测装置和控制装置(反馈控制)

因而，其中磨粒供给单元13设置有能够改变磨粒的引入量的磨粒称量装置131的本发明的喷砂装置1可以构造成使得测量附着到通过结合单元12获得的再利用弹性磨料的核体上的磨粒的量的检测装置14设置为根据由检测装置14获得的检测结果的反馈来调节引入混合单元11中的磨粒的量。

例如，可以基于通过拍摄作为来自获得的再利用弹性磨料的样品拾取的再利用弹性磨料颗粒的表面获得的图像，将附着的磨粒的量测量为在附着磨粒的区域中的像素数和在没有磨粒等的区域中的像素数的比率。然而，在本实施方案中，通过安息角测量附着的磨粒的量，该安息角是以圆锥形堆起的再利用弹性磨料的堆角。

即，通过改变附着的磨粒的量，随着核体的粘性表面的露出区域变宽，所获得的再利用弹性磨料倾向于彼此粘附和聚集。另一方面，随着核体的粘性表面的露出区域变小，再利用弹性磨料变得难以彼此聚集。因此，在附着到核体上的磨粒不足的情况下，核体因此露出，安息角变大。因此，可以通过测量再利用弹性磨料的安息角来测量磨粒附着到核体的表面上的状态。

作为用于测量安息角的检测装置14，各种传感器和CCD相机等可以作为一个例子使用。例如，再利用弹性磨料堆在设置在某一位置的圆板上，并且直到再利用弹性磨料洒出圆板之前该位置都几乎不受环境影响，并且基于通过拍摄再利用弹性磨料的堆的安息角和再利用弹性磨料堆起的高度获得的图像测量安息角。

在示出的实施方案中，设置了与喷砂室8连通的检测室50，并且再利用弹性磨料脱落并堆在设置在检测室50中的检测台51上，然后从检测台51洒出的再利用弹性磨料落入喷砂室8以将再利用弹性磨料返回到磨料的循环系统中，从而可以以一连串的动作进行由检测装置14进行的检测步骤。

将由检测装置14以这种方式测量的再利用弹性磨料的安息角传递到控制装置15。

例如，控制装置15是基于从检测装置14接收的安息角控制磨粒供给单元13的搅拌电机134的旋转速度的微控制器。在预先存储的安息角和搅拌电机134的旋转速度之间的对应关系的基础上，在测量的安息角大于目标安息角的情况下，为了使测量的安息角接近用于获得恒定质量的再利用弹性磨料的目标安息角，加快搅拌电机134的旋转速度以增大磨粒的供给量。

变形例

本发明的如上所述的喷砂装置1具有弹性磨料的再利用装置10设置在于喷砂装置1中设置的磨料的循环系统的外侧并且部分再利用在磨料回收单元20中回收弹性磨料的结构。然而，例如，喷砂装置1可以构造成使得上述混合单元11和结合单元12设置在从磨料回收单元20到磨料喷射装置30的流路中，并且在磨料的循环系统中回收的全部弹性磨料都要经历再利用步骤。

在上述说明中，作为一个例子，弹性磨料的再利用装置10设置为喷砂装置1的一个组成部件。然而，上述的弹性磨料的再利用装置10可以与喷砂装置1分离并可以单独用作弹性磨料的制造装置。

在这种情况下，在以上实施方案中作为在弹性磨料的再利用装置10中再利用对象描述的回收磨料应当被未使用过的或使用过的核体代替，然后使用。

实施例

在下文中，将说明用于本发明的配备有弹性磨料的再利用装置的喷砂装置的性能验证测试的结果。

测试的目的

进行测试是为了确认通过使用本发明的设置有弹性磨料的再利用装置的喷砂装置进行喷砂可以防止切削性能的劣化以及可以使切削性能长时间稳定。

测试方法

作为弹性磨料，使用了具有自粘附性弹性体核体(平均长径是0.3-1.0mm)的磨料(由Fuji Manufacturing CO.,LTD.制造的“Sirius Z”)，其中核体上附着有核体重量的30％的量的金刚石磨粒#10000(D50：0.6μm)。对于所使用的磨料，在实施例1中使用用过15小时的磨料，在实施例2中使用用过10小时的磨料。

作为本发明的喷砂装置(实施例1和2)，使用作为参照图1和图2描述的设置有弹性磨料的再利用装置的装置的基础的商用空气式喷砂装置(由Fuji Manufacturing CO.,LTD.制造的“SFFSRZ-2”和“LDQSR-4”)对测试件进行喷砂(然而，不进行反馈控制)，并且测量切削量相对于加工时间的变化。

作为比较例(比较例1和2)，使用不具有弹性磨料的再利用装置的商用喷砂装置(与用作在实施例1和2中的喷砂装置的基础的喷砂装置相同)对测试件进行喷砂，并且测量切削量相对于加工时间的变化。在两个比较例中，弹性磨料从未使用过的状态开始使用。

在各例子和比较例中的处理条件如下所示。

表1实施例1和比较例1中的处理条件

表2实施例2和比较例2中的处理条件

测试结果

从喷砂测试的结果获得的喷射时间和切削量的变化之间的关系如图7～图9所示。需要指出的是，图7、图8和图9分别是实施例1、实施例2和比较例(比较例1和2)的测试结果。

如图7～9清楚示出的，确认了在使用本发明的设置有弹性磨料的再利用装置的喷砂装置的喷砂中，可以从喷射的开始到实验的完成以恒定的切削量进行长时间(实施例1中320小时，实施例2中200小时)的处理(参照图7和图8)。

另外，在实验终止后观察弹性磨料的状态。根据观察，在本发明的喷砂装置中所使用的弹性磨料中，磨粒高密度地附着到核体的表面上，并且无法确认与在使用开始时的弹性磨料之间的明确区别。

从以上结果，可以确认通过本发明的喷砂装置中的弹性磨料的再利用装置更好地再利用弹性磨料。

另一方面，在比较例1的使用不具有弹性磨料的再利用装置的现有喷砂装置的喷砂中，在加工开始后的若干小时内切削量大大降低，通过20小时的使用切削量下降到初始量的一半以上，并且通过约50小时的使用还连续下降到约三分之一(参照图9)。

在比较例1中，核体上的粘性物质粘附到作为测试件的SUS板上，弹性磨料的流动性变差，并且弹性磨料开始聚集在处理室中的料斗部上。从而终止处理。

在50小时的使用后，将弹性磨料从喷砂装置中取出并且通过光学显微镜确认其状态。结果，磨粒从核体的表面脱落，核体部分地露出，核体通过粘附到测试件等的表面上而磨破，因而不可能再使用。

在比较例2中，与比较例1中的情况一样，切削量也随时间下降，并且通过8小时的使用下降到一半。在30小时内，切削量下降到三分之一。

在70小时的处理中，核体的粘性物质粘附到工件的表面上，因而会获得不均匀加工的表面。

在弹性磨料使用70小时之后，将其从喷砂室中取出以观察磨料的表面。通过光学显微镜观察，与比较例1中的情况一样，确认了磨粒从核体的表面脱落以及核体部分地露出，因而不可能再使用。

因而，所附最广泛的权利要求书不涉及以特定方式构成的机器。反而，最广泛的权利要求书意在保护这一突破性发明的核心或本质。本发明明显是新的和有用的。另外，在对其进行制备时，作为一个整体考虑相对于现有技术，对本领域技术人员来说不是显而易见的。

另外，鉴于本发明的革命性质，其明显是开创性的发明。如此，作为一个法律问题来讲，以下的权利要求书有权要求非常宽泛的解释以保护本发明的核心。

因而，可以看出有效实现了上面提出的目的和从上述说明中明显看出的目的，并且由于可以在不脱离本发明的范围的情况下在上述构造中进行特定改变，所以在上述说明中所含的或附图中所示出的所有事项都应当理解为示例性的并且不是限制性的意思。

还应当理解的是，所附权利要求书意在覆盖本文所述的发明的所有上位和下位特征以及从语言上可能落在它们之间的所有的发明范围的陈述。

至此，描述了本发明。

附图标记的说明

1  喷砂装置

7  壳体

8  喷砂室

10 弹性磨料的再利用装置

11 混合单元

  111  第一本体

  112  磨粒吸入室

  112a (磨粒吸入室112)的入口

  113  第二本体

  114  回收磨料吸入室

  114a (回收磨料吸入室114)的入口

  115  中间外壳

  116  第一空气喷出单元

  117  第二空气喷出单元

  118  (混合器11)的出口

12  结合单元

  121、122，123 曲折空间

13  磨粒供给单元

  130  磨粒接收单元

  130a 外部空气入口

  131  磨粒称量装置

  132  料斗

  133  筛板

  134  搅拌电机

  134a 旋转轴

  135  搅拌叶片

  136  刮刀

  137  叶片

14  检测装置

15  控制装置

16a，16b 管路

20  磨料回收单元

25  排风机(吹风机)

26  集尘器

30  磨料喷射装置

41  磨料供给管

42  磨粒供给管

43  回收磨料供给管

50  检测室

51  检测台

Claims (18)

1.一种弹性磨料的制造方法，所述弹性磨料由核体和磨粒组成，所述核体由弹性材料制成并且至少在所述核体的表面上具有粘附性，所述磨粒附着到所述核体的表面上，所述方法包括：

通过将所述磨粒和所述核体一起引入气流中而在所述气流中将所述磨粒和所述核体混合以产生固气二相流的混合步骤；和

通过将在所述混合步骤中产生的固气二相流引入至少一个曲折空间、然后借由所述固气二相流的推进力和/或离心力通过所述曲折空间而将所述磨粒按压到所述核体的表面上以将所述磨粒与所述核体的表面结合的结合步骤。

2.根据权利要求1所述的弹性磨料的制造方法，还包括测量附着到通过所述结合步骤回收弹性磨料的核体的表面上的磨粒量的检测步骤，其中将在所述混合步骤中加入的磨粒量调节为使得在所述检测步骤中测量的磨粒量接近预定的目标附着量。

3.根据权利要求2所述的弹性磨料的制造方法，其中在所述检测步骤中通过测量回收弹性磨料的安息角来测量附着到所述核体的表面上的磨粒量。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的弹性磨料的制造方法，其中所述曲折空间形成为随着从上游侧延伸到下游侧而急剧变化的弯曲形状。

5.一种弹性磨料的制造装置，所述弹性磨料由核体和磨粒组成，所述核体由弹性材料制成并且至少在所述核体的表面上具有粘附性，所述磨粒附着到所述核体的表面上，所述装置包括：

通过将所述磨粒和所述核体一起引入气流中而产生固气二相流的混合单元；和

由具有将在所述混合单元中产生的固气二相流引入其中的至少一个曲折空间的管路组成的结合单元。

6.根据权利要求5所述的弹性磨料的制造装置，还包括：

用于测量附着到通过所述结合单元获得的弹性磨料的核体的表面上的磨粒量的检测装置；

能够改变供给到所述混合单元的磨粒的供给量的磨粒称量装置；和

用于通过所述磨粒称量装置来控制所述磨粒的供给量以使在所述检测装置中测量的磨粒量接近预定的目标附着量的控制装置。

7.根据权利要求6所述的弹性磨料的制造装置，其中所述检测装置测量作为附着到所述核体的表面上的磨粒的量的弹性磨料的安息角。

8.根据权利要求5～7中任一项所述的弹性磨料的制造装置，其中配置在所述结合单元中的曲折空间形成为随着从上游侧延伸到下游侧而急剧变化的弯曲形状。

9.一种使用循环式喷砂装置的喷砂方法，所述循环式喷砂装置由喷砂室、磨料回收单元和磨料喷射装置组成，所述喷砂室喷射磨料，所述磨料回收单元与所述喷砂室的底部连通，所述磨料喷射装置用于将所述磨料回收单元内的磨料喷射到所述喷砂室内，并且形成用于使所述磨料从所述喷砂室经由所述磨料回收单元到所述磨料喷射装置循环的磨料的循环系统，使用由核体和磨粒组成的弹性磨料作为所述磨料，所述核体由弹性材料制成并且至少在所述核体的表面上具有粘附性，所述磨粒附着到所述核体的表面上，所述方法包括：

用于再利用在所述磨料的循环系统内循环的弹性磨料的再利用步骤；

所述再利用步骤包括：

通过将来自磨粒供给源的磨粒和从所述磨料回收单元回收的磨料一起引入气流中而在所述气流中将回收磨料和所述磨粒混合以产生固气二相流的混合步骤；和

通过将在所述混合步骤中产生的固气二相流引入具有至少一个曲折空间的管路并借由所述固气二相流的推进力和/或离心力通过所述曲折空间而将所述磨粒按压到回收磨料的核体的露出表面上以将所述磨粒与回收磨料的核体的露出表面结合的结合步骤。

10.根据权利要求9所述的喷砂方法，其中再利用路线设置在所述磨料的循环系统的外侧，在所述磨料回收单元中回收弹性磨料作为所述回收磨料部分地引入所述再利用路线中以进行所述混合步骤和所述结合步骤，然后将通过所述结合步骤获得的再利用弹性磨料在任意位置返回到所述磨料的循环系统内。

11.根据权利要求9或10所述的喷砂方法，还包括用于测量附着到通过所述结合步骤回收的所述再利用弹性磨料的核体的表面上的磨粒量的检测步骤，其中

将在所述混合步骤中引入所述气流中的磨粒量调节为使得在所述检测步骤中测量的磨粒的附着量接近预定的目标附着量。

12.根据权利要求11所述的喷砂方法，其中在所述检测步骤中通过测量回收的再利用弹性磨料的安息角来测量附着到所述再利用弹性磨料的核体的表面上的磨粒量。

13.根据权利要求9～12中任一项所述的喷砂方法，其中所述曲折空间形成为随着从上游侧延伸到下游侧而急剧变化的弯曲形状。

14.一种喷砂装置，所述喷砂装置由喷砂室、磨料回收单元和磨料喷射装置组成，所述喷砂室喷射磨料，所述磨料回收单元与所述喷砂室的底部连通，所述磨料喷射装置用于将所述磨料回收单元内的磨料喷射到所述喷砂室内，并且形成用于使所述磨料从所述喷砂室经由所述磨料回收单元到所述磨料喷射装置循环的磨料的循环系统，使用由核体和磨粒组成的弹性磨料作为所述磨料，所述核体由弹性材料制成并且至少在所述核体的表面上具有粘附性，所述磨粒附着到所述核体的表面上，所述喷砂装置包括：

用于再利用在所述磨料的循环系统内循环的弹性磨料的弹性磨料的再利用装置；

所述弹性磨料的再利用装置包括：

通过将来自磨料供给单元的磨粒和从所述磨料回收单元回收的磨料一起引入气流中而产生固气二相流的混合单元；和

由具有将在所述混合单元中产生的固气二相流引入其中的至少一个曲折空间的管路组成的结合单元。

15.根据权利要求14所述的喷砂装置，其中

所述弹性磨料的再利用装置设置在所述磨料的循环系统的外侧，

所述混合单元与所述磨料回收单元连通，并且在所述磨料回收单元内的弹性磨料作为所述回收磨料部分地引入所述混合单元中，以及

所述弹性磨料的再利用装置在所述结合单元的下游侧与所述磨料的循环系统连通。

16.根据权利要求14或15所述的喷砂装置，其中

所述弹性磨料的再利用装置还包括用于测量附着到通过所述结合单元获得的所述再利用弹性磨料的核体的表面上的磨粒量的检测装置，

在所述磨粒供给单元中包括能够改变引入所述混合单元中的磨粒量的磨料称量装置，以及

设置有用于通过所述磨粒称量装置来控制所述磨粒的引入量以使由所述检测装置测量的磨粒的附着量接近预定的目标附着量的控制装置。

17.根据权利要求16所述的喷砂装置，其中所述检测装置测量作为附着到获得的再利用弹性磨料的核体的表面上的磨粒的量的再利用弹性磨料的安息角。

18.根据权利要求14～17中任一项所述的喷砂装置，其中配置在所述结合单元中的曲折空间形成为随着从上游侧延伸到下游侧而急剧变化的弯曲形状。