CN108724023B - 喷射加工装置用的叶轮、叶轮的制造方法和喷射加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供能更高效地进行研磨材料的加速的喷射加工装置用的叶轮、叶轮的制造方法和喷射加工装置。叶轮呈具有预定厚度的圆盘状的外形，且具有研磨材料导入口(31)，并且在周向以预定间隔形成有在所述厚度内贯穿的多个研磨材料流路(32)，研磨材料流路(32)具有与研磨材料导入口(31)连通的入口(32a)和在外周面开口的出口(32b)。研磨材料流路(32)以出口(32b)侧的端部朝向叶轮(30)的旋转方向后方侧的方式，相对于叶轮(30)的半径方向大幅倾斜设置，由此大幅降低旋转阻力，有效进行研磨材料的加速和研磨材料流路(32)内的空气的压缩，利用离心力和压缩空气的喷流将研磨材料加速。

Description

喷射加工装置用的叶轮、叶轮的制造方法和喷射加工装置

技术领域

本发明涉及喷射加工装置的研磨材料加速用叶轮、具备所述叶轮作为研磨材料加速机构的喷射加工装置、以及所述叶轮的制造方法。

背景技术

在朝向被加工物投射磨粒等研磨材料而进行被加工物的切削或研磨的喷射加工装置中，具备用于朝向被加工物投射研磨材料的研磨材料加速装置。

作为这种研磨材料加速装置，例如具有通过利用喷嘴将研磨材料与压缩空气一起喷射来加速的空气型加速装置、通过由旋转的叶轮赋予离心力而使研磨材料加速的离心型加速装置、以及通过使丸粒撞击旋转的叶片来加速的发射型加速装置等。

其中的离心型加速装置所设置的叶轮130是安装有多枚叶片135的圆盘，作为一例如图9所示，叶轮130包括：主体133，由金属制的圆盘构成；环状的对置板134，中央形成有成为研磨材料导入口131的开口；以及多枚叶片135，架设在所述主体133与对置板134之间。在所述叶片135与叶片135之间，形成有使研磨材料从内周侧朝向外周侧移动的研磨材料流路132。

如图6和图7所示，如此形成的叶轮130在其外周除了一部分以外被壳体150’或带150覆盖的状态下旋转，并且在向研磨材料导入口131内导入研磨材料时，借助研磨材料流路132的内周端部亦即入口132a导入研磨材料流路132的研磨材料受到离心力而在研磨材料流路132内朝向外周侧移动，当研磨材料流路132的外周侧端部(出口132b)从被壳体150’或带150堵塞的状态敞开时进行投射。

在这种喷射加工装置的离心型加速装置所设置的叶轮130中，所述叶片135通常的结构为如图6所示在叶轮130的半径方向上放射状配置(参照专利文献1的图2)或者相对于半径方向倾斜配置，在相对于半径方向倾斜配置时，如图7所示，叶片135的外周侧的端部135b以朝向旋转方向后方侧的方式，相对于半径方向倾斜配置，且相对于半径方向的倾斜角为较小的倾斜角，即叶轮的半径方向与叶片135的外周侧端部135b的交叉角(出口角)在5°左右(参照专利文献2的图2)。

另外，现有的一般的转子的结构通常如图9所示，将主体133和对置板134构成的两枚圆盘隔着叶片135利用螺栓固定等方法固定，但是如后述的专利文献3所示的那样，也提出了一体结构型的叶轮230，其将由树脂等一体形成的圆盘通过机械切削等而设置研磨材料导入口231和研磨材料流路232。

在这种一体结构型的叶轮230中，如图8所示，在叶轮230的壁厚内直接切削形成研磨材料流路232，虽然不具备与图6和图7所示的叶轮130的叶片135对应的结构，但是形成的研磨材料流路232为直径恒定而不变化的直线性形状，并且研磨材料流路232的出口232b以朝向叶轮230的旋转方向后方的方式，相对于半径方向略微(在专利文献3的权利要求2中，出口角为12～22°)倾斜。

专利文献1：日本实用新型公开公报实开昭63-116265号

专利文献2：日本专利公开公报特开2005-206748号

专利文献3：日本专利第3927812号

如专利文献1～3举例说明的那样，在现有的喷射加工装置的离心型加速装置所设置的研磨材料加速用的叶轮130、230中，叶片135或研磨材料流路232呈直线状而形成为单纯的形状，并且即使叶片135和研磨材料流路232朝向半径方向配置或者相对于半径方向倾斜配置时，该倾斜也较小。

而且，这样的叶轮130、230的结构被本领域技术人员落实为喷射加工装置用的叶轮的结构，没有顾及叶轮130、230的叶片135或研磨材料流路232的形状及配置等。

如果通过改进叶轮130、230的结构，能够将赋予叶轮130、230的旋转更高效地转换为研磨材料的投射速度，则能够实现叶轮130、230的小型化，并且即使是低旋转速度下的旋转也能得到必要的研磨材料的投射速度，可以实现喷射加工装置整体的小型化，以及实现使叶轮130、230旋转的电机的小型化、节电化。

在此，喷射加工装置的离心型加速装置也如其名称所表示的那样，是用于通过赋予离心力而使研磨材料加速的装置，离心型加速装置所设置的叶轮130、230也专门着眼于对研磨材料赋予离心力的问题进行设计，并没有考虑研磨材料流路132、232内的空气的压缩和空气的流速等进行设计。

可是，在离心型加速装置的叶轮130、230中，伴随叶轮130、230的旋转的离心力不仅作用于研磨材料，也会作用于研磨材料流路132、232内的空气，由此必然可以将研磨材料流路内的空气压缩，所以如果能将所述叶片135或研磨材料流路132、232设计成能高效地对所述流路内的空气进行压缩的形状和结构，则当研磨材料流路132、232的出口132b、232b敞开时，能够将压缩空气与研磨材料一起喷出以用于研磨材料的加速，可以进一步有效地进行研磨材料的加速。

发明内容

因此，本发明的目的是提供喷射加工装置用的叶轮以及具备所述叶轮的喷射加工装置，在喷射加工装置的离心型加速装置所设置的叶轮中，通过从根本上改善以往未顾及的叶片或研磨材料流路的形状及结构，能够将赋予叶轮的旋转更有效地转换为研磨材料的投射速度，而且能利用离心力将研磨材料流路内的空气压缩到较高的压力并高速喷射，从而也可以利用所述空气流进行研磨材料的加速。

以下，与发明的实施方式中使用的附图标记一起记载了用于解决本发明的课题的机构。该附图标记用于使权利要求的记载和发明的实施方式的记载更清楚地相对应，当然不用于限制本发明的技术范围的解释。

为了实现上述目的，本发明的喷射加工装置用的叶轮呈具有预定厚度的圆盘状的外形，例如中央具有圆形的研磨材料导入口31，并且在周向以预定间隔且在所述厚度内形成有多个研磨材料流路32，所述研磨材料流路32具有与所述研磨材料导入口31连通的入口32a以及在所述叶轮的外周面开口的出口32b，在喷射加工装置用的叶轮30中，所述叶轮利用离心力的赋予和压缩空气的喷射的叠加效应使研磨材料加速，为了对所述研磨材料赋予所述离心力以及压缩所述研磨材料流路内的空气，将所述研磨材料流路32以所述出口32b侧的端部朝向所述叶轮30的旋转方向后方侧的方式，相对于所述叶轮30的半径方向倾斜设置，并且所述研磨材料流路32的旋转方向后方侧的内壁的位于所述入口32a侧的端部(叶片35的内周侧端部35a)与所述叶轮30的半径的交叉角(入口角β1)，以及所述研磨材料流路32的旋转方向后方侧的内壁的位于所述出口32b侧的端部(叶片35的外周侧端部35b)与所述叶轮30的半径的交叉角(出口角β2)都在30°以上。

优选所述叶轮30包括：圆盘状的主体33；环状(例如圈状)的对置板34，与所述主体33对置，例如与所述主体33大体直径相同且中央具有所述研磨材料导入口31；以及多枚叶片35，架设在所述主体33与所述对置板34之间，在周向以预定间隔配置，所述研磨材料流路32形成在所述叶片35与叶片35之间，所述叶片35形成为长边方向的中央部朝向旋转方向前方侧鼓出的弯曲形状。

进而，优选所述研磨材料流路32在所述叶轮30的厚度方向上形成为宽度(参照图4)从所述入口32a侧朝向所述出口32b侧逐渐收窄的形状。

此外，优选所述研磨材料流路32的旋转方向后方侧的内壁(叶片35的凸面)安装有耐磨性的保护件36。

此外，本发明的喷射加工装置1具备上述任意结构的叶轮30作为研磨材料加速机构，还包括：电机等驱动源(未图示)，使所述叶轮30旋转；研磨材料供给机构40，向所述叶轮30的所述研磨材料导入口31供给研磨材料；以及壳体或带等覆盖机构50，覆盖除了一部分以外的所述叶轮30的外周。

另外，可以利用3D打印的层叠成形法制造上述结构的叶轮。

利用以上说明的本发明的结构，具备本发明的叶轮30作为研磨材料加速机构的喷射加工装置1能够获得以下的显著效果。

叶轮30所设置的研磨材料流路32以出口32b侧(外周侧)的端部朝向叶轮30的旋转方向后方侧的方式，相对于叶轮30的半径方向倾斜形成，并且研磨材料流路32倾斜设置为入口角β1、出口角β2都在30°以上而以较大的角度倾斜配置(在放倒的状态下配置)，通过采用这种结构，能够减小旋转时的阻力以高效进行研磨材料的加速和空气的压缩，能够利用离心力和压缩空气的叠加效应使研磨材料加速。

而且，通过将划定研磨材料流路32的叶片35设为长边方向的中央朝向旋转方向前方侧鼓出的弯曲形状，从而与设置具有相同角度的入口角β1的直线状叶片的情况相比，能够加大出口角β2，通过进一步降低旋转时的阻力，能够有效进行研磨材料的加速和空气的压缩。

此外，如上所述，通过加大研磨材料流路32(叶片35)的倾斜，并且使叶片35为弯曲形状，在本发明的叶轮30的结构下，与研磨材料流路32(叶片35)的倾斜较小的情况以及将叶片35形成为直线形状的情况相比，能将研磨材料流路32内的空气压缩到更高压，如此被压缩并从研磨材料流路32吐出的压缩空气也能更好地用于研磨材料的加速。

而且，所述研磨材料流路32在叶轮30的厚度方向上形成为宽度从所述入口32a侧朝向出口32b侧逐渐收窄的形状的结构下(参照图4)，从研磨材料流路32的入口32a朝向出口32b的空气流的流速增加，并且利用叶轮的旋转带来的离心力，以比在研磨材料导入口31更高的压力从出口32b流出，所以能够进一步提高伴随叶轮30的旋转而在研磨材料流路32内产生的空气流对研磨材料进行加速的作用。

而且，所述研磨材料流路32的旋转方向后方侧的内壁(叶片35的凸面)安装有耐磨性的保护件36的结构的叶轮30，能够防止因与研磨材料接触而产生的磨损，能够增加叶轮30的寿命，此外，在产生磨损时，仅更换保护件36就能够使叶轮30再生，能够抑制运行费用。

此外，通过由保护件36防止磨损，例如也可以由树脂材料等制造叶轮30的主体部分，还可以伴随叶轮30的轻量化而实现节电化。

而且，通过利用3D打印的层叠成形法来制造所述叶轮，从而即使复杂形状的叶轮也能够一体制造，由此提高了叶轮的强度。

附图说明

图1是本发明的喷射加工装置的说明图。

图2是表示研磨材料供给机构的变形例的本发明的喷射加工装置的说明图。

图3是本发明的喷射加工装置用的叶轮的主视图。

图4是图3的IV-IV线断面图。

图5是图3的V-V线的放大断面图。

图6是现有的喷射加工装置用叶轮的说明图(与专利文献1对应)。

图7是现有的喷射加工装置用叶轮的说明图(与专利文献2对应)。

图8是现有的喷射加工装置用叶轮的说明图(与专利文献3对应)。

图9是现有的喷射加工装置用叶轮的分解立体图。

附图标记说明

1 喷射加工装置

10 外壳

11 加工室

14 料斗

20 被加工物

30 叶轮

31 研磨材料导入口

32 研磨材料流路

32a (研磨材料流路32的)入口

32b (研磨材料流路32的)出口

33 主体

33a 轴孔

34 对置板

35 叶片

35a (叶片35的)内周侧端部

35b (叶片35的)外周侧端部

35’ 辅助叶片

36 保护件

37 挖入部

40 研磨材料供给机构

41 研磨材料容器

42 喷射器

50 覆盖机构(带)

51、52、53、54 滑轮

60 研磨材料输送机构

61 管道

62 排风机

63 斗式输送机

63a 链带

63b 货斗

70 引导板

130、230 叶轮

131、231 研磨材料导入口

132、232 研磨材料流路

132a、232a (研磨材料流路132、232的)入口

132b、232b (研磨材料流路132、232的)出口

133 主体

134 对置板

135 叶片

135a (叶片135的)内周侧端部

135b (叶片135的)外周侧端部

150 带

150’ 壳体

具体实施方式

接下来，参照附图说明本发明的实施方式。

(喷射加工装置的整体结构)

图1表示了本发明的喷射加工装置1的整体结构。

所述喷射加工装置1构成为以能够防止研磨材料和切削粉末等飞散带来作业环境污染的方式，在外壳10内形成的加工室11内对被加工物20投射研磨材料，用于使被加工物20相对于加工室11内进出的出入口(未图示)以能开闭的状态设置于外壳10的侧壁。

所述加工室11内具备：叶轮30，作为研磨材料加速机构；研磨材料供给机构40，对所述叶轮供给研磨材料；以及覆盖机构50，覆盖除了一部分以外的所述叶轮30的外周。通过由未图示的电机等驱动源使叶轮30旋转，从而可以利用伴随所述叶轮30的旋转而产生的离心力，朝向被加工物20投射研磨材料。

(叶轮)

如图3和图4所示，作为研磨材料加速机构的所述叶轮30呈具有预定厚度的圆盘状的外形，中央部形成有研磨材料导入口31，并且在周向以预定间隔且在叶轮30的厚度内形成有多个研磨材料流路32，所述研磨材料流路32具备与所述研磨材料导入口31连通的入口32a，以及在叶轮30的外周面开口的出口32b。

在图示的实施方式中，所述叶轮30包括：大致圆盘状的主体33，在中央形成有供支承轴插入的带轴套的轴孔33a；环状的对置板34，与所述主体33大体直径相同且中央形成有所述研磨材料导入口31；以及研磨材料流路32，由架设在所述主体33与对置板34之间的多枚叶片35构成，且形成在所述叶片35与叶片35之间。

划定所述研磨材料流路32的所述叶片35在图示的实施方式中形成为恒定厚度的板状，如图1和图2所示，所述叶片35的外周侧的端部35b以朝向叶轮30的旋转方向后方侧的方式倾斜设置，利用这样的叶片35的配置，叶片35与叶片35之间形成的研磨材料流路32的出口32b也同样形成为朝向叶轮30的旋转方向后方侧开口。

优选所述研磨材料流路32倾斜成使入口角β1和出口角β2都为30°以上的角度，所述入口角β1为研磨材料流路32的旋转方向后方侧的内壁的内周侧端部(叶片35的内周侧端部35a)与叶轮30的半径的交差角，所述出口角β2为研磨材料流路32的旋转方向后方侧的内壁的外周侧端部(叶片35的外周侧端部35b)与叶轮30的半径的交差角。

优选将划定研磨材料流路32的所述叶片35形成为其长边方向的中央侧朝向旋转方向前方侧鼓出的弯曲形状。

通过如此形成，与设置具有相同入口角β1的直线形状的叶片35的情况相比，可以使叶片35的出口角β2为更大的角度(将叶片35放倒的状态)。

在图示的实施方式中，研磨材料流路的入口角β1约为60°，出口角β2约为45°，以具有所述入口角β1和出口角β2的形状的方式弯曲生成叶片35。

优选在周向以恒定间隔设置10～40枚所述叶片35，更优选以使研磨材料流路32的出口32b的宽度在10～80mm的范围内的方式，调整所述叶片35的枚数。

一个实施方式中，直径200mm的叶轮30设置有20枚叶片35，形成出口32b的宽度为30mm的研磨材料流路32。

另外，图3的示例中，在直径同样为200mm的叶轮30上，设置上述示例的一半的10枚叶片35，形成出口32b的宽度为60mm的研磨材料流路32。

此外，也可以在相邻的2枚叶片35之间，设置比叶片35短的辅助叶片35’来分割出口32b侧(参照图3的变形例)。

图示的例子中，表示了各研磨材料流路32设有1枚辅助叶片35’而将研磨材料流路32的出口32b侧二分割的结构，但是一个研磨材料流路32也可以设置多枚辅助叶片35’。

这样，如图3的主视图所示，叶片35与叶片35之间形成的研磨材料流路32呈宽度从入口32a侧朝向出口32b侧逐渐增大的形状，因此当研磨材料流路32在叶轮30厚度方向上的宽度恒定时，随着从入口32a侧朝向出口32b侧，研磨材料流路32的流路面积越朝向外周侧越增大。

在此，由于流经管内的空气流在流路面积增大时流速降低，因而在研磨材料流路32呈流路面积从内周侧朝向外周侧增大的形状时，流经研磨材料流路32内的空气流的流速随着朝向出口32b侧而降低。

在此，本发明的叶轮30中，如图4所示，研磨材料流路32在叶轮30厚度方向上形成为其宽度从入口32a侧朝向出口32b侧逐渐收窄的锥状，尽管研磨材料流路32在图3所示的主视图中呈宽度从入口32a侧朝向出口32b侧增大的形状，但是研磨材料流路32的流路面积从入口32a侧朝向出口32b侧不会过度增大，根据情况流路面积从入口32a侧朝向出口32b侧保持恒定或调整为变窄，当研磨材料流路32的出口32b敞开时，保持流经研磨材料流路32内的空气流在出口32b附近的流速或根据情况提高流速，由此可以利用所述空气流来提高研磨材料的投射速度。

另外，图4的示例中，主体33和对置板34中的对置板34侧形成为从内周侧朝向外周侧以接近主体侧的方式倾斜的形状，但是也可以通过使主体33侧倾斜，或者使主体33侧和对置板34侧双方倾斜，来实现流路宽度的减小。

另外，在图示的实施方式中，主体33的轴孔33a周边朝向设置于对置板34的研磨材料导入口31侧鼓出为截头圆锥状，借助研磨材料导入口31导入的研磨材料和空气流都能顺畅地转换为朝向研磨材料流路32的入口32a流动。

在使如上构成的叶轮30旋转的同时向研磨材料导入口31导入研磨材料时，导入的研磨材料受到离心力而沿着各研磨材料流路32的旋转方向后方侧的内壁(叶片35的凸面)从内周侧朝向外周侧相对移动，所以该部分容易因与研磨材料接触而磨损。

在此，如图3和图5所示，本发明的叶轮30在该部分(叶片35的凸面)能装拆地安装具有耐磨性的保护件36，可以防止叶片35磨损，而且在产生磨损时，可以通过替换保护件36而使叶轮30简单地再生，与更换整个叶轮30的情况相比，能降低运行费用，并且通过使保护件36以外的部分例如为树脂制品而轻量化，实现了伴随叶轮旋转的耗电的降低。

本实施方式中，如图5所示，所述保护件36由具有コ状的断面形状的通道件构成，不仅可以防止叶片35磨损，而且针对主体33和对置板34的处在与叶片35的边界附近的内壁面，也能防止因与研磨材料接触而导致磨损。

所述保护件36只要是具有耐磨性的构件即可，能使用各种材质的构件，作为一例，可以使用陶瓷(氧化铝、氧化锆、碳化硅等)、金属(铁碳合金、锰钢、钛合金、铝合金等)、树脂(聚甲醛、超高分子量乙烯等)。

只要能防止伴随叶轮30旋转的离心力导致保护件36飞脱，所述保护件36的安装就没有特别限定，能采用各种安装方法，但是优选所述保护件36以容易装拆的方式安装。

图示的实施方式中，在进行所述保护件36的安装的部分的主体33和对置板34的内壁上设置有挖入部37、37，在所述挖入部37、37内插入保护件36，并且通过将保护件的外周侧端部固定来防止飞脱，但是只要能防止保护件36飞脱，则保护件36可以通过粘接剂粘接和螺栓固定等已知的各种方法进行固定。

如上构成的本发明的叶轮30例如也可以先分别单独制造出所述的主体33、对置板34、叶片35以及保护件36，随后将它们通过粘接或固定等而组合，由此制造而成，但是为了得到更高强度的叶轮30，优选将所述的主体33、对置板34和叶片35制造成使它们为一体结构。

作为如此将叶轮30一体制造的方法，作为一例，可以使用光学成形法、粉末法、热熔堆积法(FDM法)、薄片层叠法、喷墨法等现有的3D打印技术，由此，即使对于具有呈弯曲形状的叶片35和研磨材料流路32而难以进行切削加工等的本申请的叶轮，也可以用树脂、金属或它们的复合体容易地一体形成。

作为一例，光学成形是通过向液体的光固化树脂照射紫外线激光而使其固化从而成形的技术，在光学成形中，与使用3D-CAD并在计算机上输入的三维形状对应地进行成型，所以不使用切削刀具等就能够制作高精度的三维立体物，此外，如图3所示，即使是具有呈弯曲形状的叶片35的叶轮30，也能够较容易地一体成型。

光固化树脂包含光聚合低聚物(包含广义的单体的聚合主剂)、反应性稀释剂、光聚合引发剂，并且根据需要对它们调配光聚合助剂、添加剂、着色剂。

根据使用的光聚合低聚物(包含广义的单体的聚合主剂)的种类，光学成形用紫外线固化树脂的种类有聚氨酯丙烯酸酯系、环氧系、环氧丙烯酸酯系、丙烯酸酯系等，本发明的叶轮30的制造中可以任意使用它们，优选使用聚氨酯丙烯酸酯系、环氧系。

此外，在利用粉末法、热熔堆积法(FDM法)、薄片层叠法、喷墨法等制造时，也可以使用热塑性树脂，还可以使用ABS树脂、聚碳酸酯树脂、PC/ABS合金·PPSF/PPSU树脂、ULTEM树脂(聚醚酰亚胺：PEI)等各种热塑性的工程塑料。

此外，在所述的粉末法中，通过将电子束、激光、电弧放电等作为热源对金属粉末进行烧结，也能制造金属制的叶轮，作为这种金属材料，可以采用铁基合金(Fe-Cr-Ni-Mo、Fe-Cr-Ni-Cu、Fe-Ni-Mo-Co-Al-Ti)、镍基合金(Ni-Cr-Fe-Mo-Co-W、Ni-Cr-Mo-Nb)、钴基合金(Co-Cr-Mo)、钛基合金、铝基合金、铜基合金等。

优选以对研磨材料和空气流的阻力变小的方式，对叶轮30的表面平滑地精加工，特别是利用所述的3D打印而成型的叶轮的表面粗糙，作为一例，利用SUS粉末的烧结而制造的叶轮表面具有算术平均粗糙度Ra(JIS(日本工业标准)B 0601-1994)为10～5μm的表面粗糙度，因为这种粗糙度，在进行研磨材料和空气的输送和喷射时产生能量损失。

因此，优选将叶轮30的表面调整到预定的表面粗糙度，本实施方式中，进行了研磨，使叶轮30的表面粗糙度在算术平均粗糙度Ra的情况下成为2.0μm以下，优选成为1.0μm以下。

在这种叶轮30的研磨中，通过在弹性体中揉进磨粒，或者使磨粒附着于弹性体的表面，从而向叶轮的表面投射由弹性体承载磨粒而构成的弹性研磨材料，优选倾斜投射，通过使弹性研磨材料在叶轮表面滑动而可以研磨至预定的表面粗糙度，例如也可以通过以承载的磨粒的粒径变小的方式阶段性变更使用的研磨材料，从而研磨出目标的表面粗糙度。

本实施方式中，投射承载有粒度#220的碳化硅系磨粒的弹性研磨材料(不二制作所制“シリウス(天狼星)”#220)进行粗研磨之后，投射承载有粒度#3000的碳化硅系磨粒的弹性研磨材料(不二制作所制“シリウス(天狼星)Z”#3000)进行精研磨，实现了Ra1.0μm以下的表面粗糙度。

(研磨材料供给机构)

如上构成的叶轮30在设置于主体33中央的轴孔33a中插入支承轴(未图示)，并且如图1和图2所示，在外壳10内的加工室11内被枢轴支承成能够在铅直方向上旋转，通过使如此配置的叶轮30旋转，并且向设置于叶轮30中央的研磨材料导入口31内导入研磨材料，从而进行研磨材料的投射。

在图1所示的喷射加工装置1中，如此向叶轮30的研磨材料导入口31导入研磨材料的研磨材料供给机构40由研磨材料容器41和喷射器42构成，所述研磨材料容器41设置在外壳10的上部，所述喷射器42将所述研磨材料容器41的底部与叶轮30的研磨材料导入口31之间连通，在将研磨材料投入研磨材料容器41内时，从研磨材料容器41下落的研磨材料被喷射器42引导并导入叶轮30的研磨材料导入口31内。

另外，插入研磨材料导入口31内的喷射器42的下端部能采用已知的离心型加速装置的结构(JIS(日本工业标准)B 6614 1989)，例如设置分配器或控制量规。

在图1所示的实施方式中，外壳10的下部呈倒棱锥状而设置料斗14，在外壳10的加工室11内朝向被加工物20投射的研磨材料在研磨被加工物20之后，能与研磨产生的粉尘等一起被回收到料斗14内。

而且，将所述的研磨材料容器41形成为具备旋风分离器的功能，并且由管道61连通所述料斗14的下端和研磨材料容器41的入口，且将设置于研磨材料容器41的排气口与具备集尘器的排风机62连通。

利用该结构，在图1所示的喷射加工装置1中，当使排风机62工作而进行研磨材料容器41内的排气时，研磨材料容器41内成为负压，回收到料斗14内的研磨材料和粉尘借助管道61被导入研磨材料容器41内，在研磨材料容器41内进行研磨材料和粉尘的分级而将研磨材料回收到研磨材料容器41的底部，另一方面，粉尘借助排气口排出，被设置于排风机62的集尘器回收。

因此，在图1所示的喷射加工装置1的结构下，利用所述的管道61和排风机62，构成用于将积存在加工室11底部的研磨材料输送至研磨材料容器41的研磨材料输送机构60。

另外，在图1所示的喷射加工装置1中，能将投射过的研磨材料分级为研磨材料和粉尘，并仅把研磨材料再次导入叶轮30。

对此，在图2所示的喷射加工装置1中，没有将投射过的研磨材料分级为粉尘等和研磨材料，而是将它们都导入叶轮30的研磨材料导入口31，喷射加工装置1具备喷射器42和斗式输送机63，所述喷射器42的上端开口且下端与叶轮30的研磨材料导入口31连通，所述斗式输送机63将积存在加工室11底部的研磨材料提起并投入所述喷射器42的上端开口内。

因此，在图2所示的喷射加工装置1的结构下，所述的喷射器42成为向叶轮30的研磨材料导入口31导入研磨材料的研磨材料供给机构40，并且斗式输送机63成为将积存在加工室11底部的研磨材料输送到研磨供给机构40的研磨材料输送机构60。

所述斗式输送机63的链带63a以预定间隔安装有货斗63b，在链带63a旋转时，货斗63b能抄起积存在加工室11底部的研磨材料，并将研磨材料投入喷射器42的上端开口内。

另外，本发明的喷射加工装置所设置的研磨材料供给机构40不限于图1和图2所示的结构，只要能将研磨材料导入叶轮的导入口，则可以采用各种结构。

(覆盖机构)

配置在外壳10的加工室11内的所述叶轮30的外周除了一部分以外被覆盖机构50覆盖，由此，通过仅从旋转移动到未被覆盖机构50覆盖的位置的研磨材料流路32的出口32b投射研磨材料，从而能够以预定的朝向和预定的范围投射研磨材料。

在图1和图2所示的实施方式中，覆盖叶轮30外周的覆盖机构50为带，但是覆盖叶轮30外周的覆盖机构50不限于这种带，例如也可以如参照图6说明的现有叶轮那样，由壳体或盖覆盖。

如图1所示，在叶轮30外周的一部分卷绕带50来覆盖叶轮30的外周的结构下，所述带50还具有作为动力传递机构的机构，所述动力传递机构用于向叶轮30传递旋转驱动力。

如此，为了能由带50覆盖叶轮30的外周和传递动力，在图示的实施方式中，在叶轮30的外周侧以包围叶轮30的方式设置有四个滑轮51～54，并且将以围绕四个滑轮51～54外周的方式安装的环形带50在配置于叶轮30前方侧的两个滑轮51、52之间向后方引出，并卷绕于叶轮30的外周。

而且，所述滑轮51～54中的任意一个(例如滑轮53)连接有作为驱动机构的未图示的电机的输出轴而作为驱动滑轮，如果使所述驱动滑轮53旋转，则所述驱动滑轮53的旋转驱动力借助环形带50向从动滑轮51、52、54和叶轮30传递。

另外，在本实施方式中，如上所述，说明了使滑轮51～54中的一个与电机等驱动源连接而旋转，但是也可以使叶轮30直接连接电机而旋转。

(驱动机构)

本实施方式中，如上所述，使所述叶轮30旋转的驱动源为电机(未图示)，为了能以设定的预定目标旋转速度控制电机的旋转速度从而控制叶轮30的旋转速度，优选将逆变器控制的电机作为驱动源。

(其他)

另外，虽然利用叶轮30的旋转而射出的研磨材料可以直接向被加工物20投射，但是作为一例，也可以使利用叶轮30而射出的研磨材料被图1和图2所示的引导板70引导并朝向被加工物20投射，从而可以控制研磨材料的投射范围。

所述引导板70形成为宽度方向的断面朝下开口的コ状或U状，不仅能控制研磨材料朝向铅直方向的投射范围，也能控制研磨材料朝向水平方向的投射范围。

此外，与引导板70平行地设置空气喷嘴(未图示)，可以利用由所述空气喷嘴喷出的压缩空气，产生与研磨材料的移动方向为相同方向的空气流，抑制研磨材料的投射速度降低或者利用所述空气流进行加速。

此外，虽然省略了图示，但是也可以将由叶轮30射出的研磨材料或者由叶轮射出并由引导板70引导的研磨材料例如导入管状的引导管内，在改变了研磨材料的飞翔方向之后，使研磨材料撞击被加工物20。

在设置有这种引导管的情况下，例如通过由设置在引导管的入口侧的喷嘴喷射压缩空气，在引导管内产生从入口侧朝向出口侧的空气流，从而可以使导入引导管内的研磨材料进一步加速。

(作用等)

在如上构成的本发明的喷射加工装置1中，利用未图示的电机使叶轮30旋转(图1和图2的示例中为朝向逆时针方向旋转)，并且借助喷射器42向叶轮30的研磨材料导入口31导入研磨材料时，从与所述研磨材料导入口31连通的入口32a进入研磨材料流路32内的研磨材料受到伴随叶轮30旋转的离心力，在研磨材料流路32内朝向出口32b侧移动。

叶轮30的外周除了一部分以外被作为覆盖构件的带50堵塞，从而研磨材料流路32的出口32b除了一部分以外被作为覆盖构件的带50堵塞，被所述带50堵塞的出口32b利用叶轮30的旋转而移动到滑轮51的配置位置时，解除了带50的覆盖而敞开。

其结果，通过使被带50堵塞的出口32b敞开，从而在研磨材料流路32内受到离心力而加速的研磨材料以及利用离心力产生的压缩而压力上升的研磨材料流路32内的空气，从研磨材料流路的出口喷射，如图1和图2箭头所示的那样飞向被加工物20。

在此，本发明的叶轮30所设置的研磨材料流路32如上所述，通过使其出口32b(叶片35的外周侧端部35b)以朝向叶轮30的旋转方向后方侧的方式形成，并且以入口角β1和出口角β2都为30°以上的方式将叶片35大幅倾斜配置，从而可以减小叶轮旋转时的阻力，高效进行研磨材料的加速和空气的压缩。

特别是以长边方向的中央侧向旋转方向前方侧鼓出的方式设置弯曲形状的叶片35时，与设置具有相同角度的入口角β1但直线状形成的叶片的情况相比，能够加大出口角β2，能够进一步降低旋转阻力，由此能够有效地进行研磨材料的加速。

而且，在本发明的叶轮的结构下，研磨材料流路32相对于叶轮30的径向大幅倾斜而使研磨材料流路32变长，并且在使用时，在研磨材料流路32的出口32b除了一部分以外被带50堵塞的状态下旋转，因此受到伴随叶轮30旋转的离心力的研磨材料流路32内的空气，不仅利用离心力而被压缩，而且还利用体积收缩而被有效地压缩，空气在朝向形成于带50与叶片32的出口侧端部35b的交点部分的边缘e且沿着叶片35的凸面在图3中虚线箭头所示的方向移动时产生所述体积收缩。

特别是在叶片35形成为弯曲形状的结构下，研磨材料流路32变长且边缘e进一步成为锐角，与形成直线状且较短的研磨材料流路的情况相比，能将研磨材料流路32内的空气压缩到更高压的状态。

而且，在本发明的叶轮30中，如图4所示，研磨材料流路32在叶轮30厚度方向上形成为其宽度从入口32a侧朝向出口32b侧逐渐收窄的锥状。

利用该结构，研磨材料流路32的流路面积被调整成从入口32a侧朝向出口32b侧不会过度增大、被调整成维持恒定、或者被调整成流路面积随着朝向出口32b而逐渐收窄。

其结果，对于在研磨材料流路内从入口侧流向出口侧的空气流，抑制了因流路面积过度增大而产生的流速降低，或者在流路面积减小时提高了流速。

因此，在本发明的叶轮30中，能从研磨材料流路32的出口喷射更高压、高速的压缩空气，可以提高随着所述空气流射出的研磨材料的投射速度。

如此，随着高速的空气流投射的研磨材料被直接朝向被加工物20投射，或者被图1和图2所示的引导板70引导而朝向被加工物20投射，进行被加工物20的切削或研磨。

在本发明的叶轮30中，不仅如上所述利用叶轮30的旋转使研磨材料因离心力而加速，还能使研磨材料随着高速的空气流投射，从而即使由图1和图2所示的引导板70引导研磨材料的情况下，也容易控制研磨材料的飞翔方向，且不易产生减速。

其结果，如以上作为引导板70的结构所说明的那样，设置与引导板70平行配置的空气喷嘴(未图示)来防止研磨材料减速等措施即使不被采取，本发明的喷射加工装置1也可以使研磨材料在维持较高投射速度的状态下撞击被加工物20。

如此用于被加工物20的研磨的研磨材料下落到外壳10的加工室11的底部并积存，在图1的结构下，利用排风机62对研磨材料容器41内进行抽吸，从而积存在加工室11底部的研磨材料借助管道61从加工室11的底部朝向研磨材料容器41输送，而在图2记载的结构下，积存在加工室11底部的研磨材料由斗式输送机63从加工室11的底部向喷射器42的入口输送，由此，研磨材料借助喷射器42再次被导入旋转的叶轮30的研磨材料导入口31内并被投射。

如此，在本发明的喷射加工装置1中，通过采用与已知的叶轮区别开来的崭新结构的叶轮30，不仅提高了研磨材料的投射速度，还能将研磨材料流路32内的空气有效地压缩并提高与研磨材料一起吐出的空气的流速。

因此，通过采用本发明的叶轮30的结构，即使在叶轮30的直径和/或旋转速度减小的情况下，也能以与现有的叶轮同等以上的投射速度投射研磨材料，不仅能够实现装置的小型化及轻量化，而且能够降低使叶轮30旋转的电机的耗电。

另外，如上所述，研磨材料流路32内的研磨材料具有沿着研磨材料流路32的内壁中的位于旋转方向后方侧的内壁(叶片35的凸面)从叶轮30的内周侧朝向外周的相对速度，所以研磨材料流路32的旋转方向后方侧的内壁(叶片35的凸面)因与所述研磨材料接触而比其他部分更显著地磨损。

可是，通过采用在所述部分能装拆地安装耐磨性的保护件36的结构，即使因与研磨材料接触而产生磨损时，通过仅更换保护件36，就能够容易地使叶轮30再生。

Claims (6)

1.一种喷射加工装置用的叶轮，呈具有预定厚度的圆盘状的外形，且具有研磨材料导入口，并且在周向以预定间隔且在所述厚度内形成有多个研磨材料流路，所述研磨材料流路具有与所述研磨材料导入口连通的入口以及在所述叶轮的外周面开口的出口，所述喷射加工装置用的叶轮的特征在于，

所述叶轮利用离心力的赋予和压缩空气的喷射的叠加效应使研磨材料加速，

为了对所述研磨材料赋予所述离心力以及压缩所述研磨材料流路内的空气，

将所述研磨材料流路以所述出口侧的端部朝向所述叶轮的旋转方向后方侧的方式，相对于所述叶轮的半径方向倾斜设置，并且

所述研磨材料流路的旋转方向后方侧的内壁的位于所述入口侧的端部与所述叶轮的半径的交叉角，以及所述研磨材料流路的旋转方向后方侧的内壁的位于所述出口侧的端部与所述叶轮的半径的交叉角都在30°以上，

所述叶轮包括：

圆盘状的主体；

环状的对置板，与所述主体对置且形成有所述研磨材料导入口；以及

多枚叶片，架设在所述主体与所述对置板之间，且在周向以预定间隔配置，

所述研磨材料流路形成在所述叶片与叶片之间，

所述叶片形成为长边方向的中央部朝向旋转方向前方侧鼓出的弯曲形状。

2.根据权利要求1所述的喷射加工装置用的叶轮，其特征在于，所述研磨材料流路在所述叶轮的厚度方向上形成为宽度从所述入口侧朝向所述出口侧逐渐收窄的形状。

3.根据权利要求1所述的喷射加工装置用的叶轮，其特征在于，所述研磨材料流路的旋转方向后方侧的内壁安装有耐磨性的保护件。

4.根据权利要求2所述的喷射加工装置用的叶轮，其特征在于，所述研磨材料流路的旋转方向后方侧的内壁安装有耐磨性的保护件。

5.一种喷射加工装置，其特征在于，包括权利要求1至4中任意一项所述的叶轮作为研磨材料加速机构，并且还包括：

驱动源，使所述叶轮旋转；

研磨材料供给机构，向所述叶轮的所述研磨材料导入口供给研磨材料；以及

覆盖机构，覆盖除了一部分以外的所述叶轮的外周。

6.一种喷射加工装置用叶轮的制造方法，其特征在于，利用3D打印的层叠成形法制造权利要求1至4中任意一项所述的喷射加工装置用的叶轮。

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