JP2004122249A

JP2004122249A - エアーブラスト装置及びエアーブラスト加工法

Info

Publication number: JP2004122249A
Application number: JP2002286357A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Yashiro; 八代　拡靖
Original assignee: Sintobrator Ltd
Current assignee: Sintobrator Ltd
Priority date: 2002-09-30
Filing date: 2002-09-30
Publication date: 2004-04-22
Anticipated expiration: 2022-09-30
Also published as: JP4097190B2

Abstract

【課題】複雑な形状の被加工物を効率よく均一にブラスト加工することができるエアーブラスト装置及びエアーブラスト加工法を提供する。
【解決手段】被加工物を保持して回転する加工テーブル１と、この加工テーブル１上の被加工物に向けて研掃材をエアーブラストする噴射ノズル２とを備えたエアーブラスト装置において、前記噴射ノズル２を前記した加工テーブル１に保持されて周回する被加工物上を加工テーブルの円周接線の直角方向に往復揺動するよう揺動機構２０に取り付ける一方、前記加工テーブル１には噴射ノズル２の揺動する噴射位置に対応して加工テーブル１の回転速度を調整する速度制御機構を接続させて、揺動する噴射ノズル２に対する被加工物の通過速度を常に一定に制御しながらエアーブラスト加工を施するようにしたエアーブラスト装置及びエアーブラスト加工法。
【選択図】　　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄系、ガラス系、樹脂系その他任意の被加工物の表面に圧縮気体で加速した噴射材を吹き付けて表面仕上げ加工を行うエアーブラスト装置及びエアーブラスト加工法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特公昭５３−　６３９８号公報
【０００３】
従来の表面仕上げの加工方法には、砥粒を含有した砥石や研磨布紙を加工面に機械的に押圧してその摩擦力により研磨する機械加工法と、圧縮気体の圧力を用いて加工面に砥粒を衝突させその衝撃エネルギーにより研磨するエアーブラスト加工法があり、前者は被加工物の形状が比較的単純で大きさが大きく且つ加工寸法精度が要求される被加工物に用いられるが生産効率が低く、後者は前者と仕較して被加工物の形状が比較的複雑で大量生産を要する被加工物に用いられが、前者と比較して厳密な加工寸法精度と加工面に対して均一な加工量を得ることが困難であるという問題点を抱えている。
【０００４】
均一なブラスト加工を行うためのエアーブラスト装置としては、特許文献１として挙げた特公昭５３−　６３９８号公報に開示されたように、噴射ノズルを往復揺動させるものがある。しかしながら、噴射ノズルを揺動させた場合には噴射ノズルの瞬間揺動速度は刻々と変化しており、揺動の中心点を通過する瞬間の速度が最も速く、ブラスト加工は軽く行われる。一方、揺動端では噴射ノズルは方向転換の前後で移動速度が最も遅く、従って、ブラスト加工は強く行われるので、被加工物の部位によって加工むらが生ずるという問題があった。
【０００５】
また、図８に示すように、被加工物Ａを円周方向に複数個保持する加工テーブル１　を等速回転させるとともに、被加工物Ａの上方に位置させた噴射ノズル２の揺動幅を被加工物Ａの大きさとし、その揺動方向を加工テーブル１の円周接線に対して直角とした揺動アーム４を駆動軸１０を中心に揺動させて被加工物Ａをブラスト加工する方法がある。しかしながら、この方法においては、被加工物Ａと噴射ノズル２の相対速度が加工テーブル１の回転軸１１を中心として外周部側程速くなり逆に内周部側程遅くなって速度が異なる。従って、被加工物Ａの加工量が加工テーブル１の外周部側では少なく内周部側で多くなって均一なブラスト加工が困難であるという問題点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、複雑な形状の被加工物を効率よく均一にブラスト加工することができるエアーブラスト装置及びエアーブラスト加工法を提供するためになされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、被加工物を保持して回転する加工テーブルと、この加工テーブル上の被加工物に向けて研掃材をエアーブラストする噴射ノズルとを備えたエアーブラスト装置において、前記噴射ノズルを前記した加工テーブルに保持されて周回する被加工物上を加工テーブルの円周接線の直角方向に往復揺動するよう揺動機構に取り付ける一方、前記加工テーブルには噴射ノズルの揺動する噴射位置に対応して加工テーブルの回転速度を調整する速度制御機構を接続させて、揺動する噴射ノズルに対する被加工物の通過速度を常に一定に制御するようにしたことを特徴とするエアーブラスト装置を請求項１の発明とし、上記したエアーブラスト装置において、速度制御機構を加工テーブル駆動用のサーボモータとこれに接続された演算制御部とからなるものとするとともに、噴射ノズルを揺動させる揺動機構の駆動源をサーボモータとしてこのサ−ボモ−タを前記演算制御部に接続し、噴射ノズルの揺動速度を加工テーブルの回転速度に応じて一定に制御することにより、揺動する噴射ノズルに対する被加工物の通過速度を常に一定に制御するようにしたエアーブラスト装置を請求項２の発明とし、これらの発明における揺動機構を、噴射ノズルの固定具と、往復回動する駆動軸と、前記固定具と駆動軸とに両端を軸着された駆動アームと、この駆動アームに平行で両端が前記固定具とケーシング壁面とに軸着された従動アームとよりなる平行リンク機構として、前記固定具に複数の噴射ノズルを周回する被加工物の円周の接線方向に配列して、揺動する噴射ノズルの配列方向を平行リンク機構によって常に前記接線方向に維持ようにしたエアーブラスト装置を請求項３の発明とし、このエアーブラスト装置において、前記した駆動軸を相互に逆方向に回転する２本の駆動軸とし、これらの駆動軸にそれぞれの駆動アームを軸着して左右対称形に２台の揺動機構を配置して揺動機構先端に二つの噴射ノズルの固定具を加工テーブル外側又は内側に向けて同時に同一量揺動可能に設けるとともに、それぞれの駆動アームには揺動機構の揺動を補助するためのリンクアームを回動自在に軸着したものを請求項４の発明とする。また、前記した請求項１〜４の何れかに記載のエアーブラスト装置を用いて、揺動する噴射ノズルに対する被加工物の通過速度を常に一定に制御しながら、噴射ノズルから噴射される研掃材により加工テーブル上の被加工物にエアーブラスト加工を施すことを特徴とするエアーブラスト加工法を請求項５の発明とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しつつ本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１、２は本発明のエアーブラスト装置を示す図であって、この図において、７はケーシングで、このケーシング７の内部は噴射室７１に形成されており、噴射室７１内には回転軸１１により回転される加工テーブル１が配設されている。そして、この加工テーブル１の上には複数の被加工物Ａが保持されて、これらの被加工物Ａは加工テーブル１の回転に伴い同一円周Ｓ上を周回する。
【０００９】
また、噴射室７１の内部には正逆回転するサーボモータ３によって往復回動する駆動軸１０が配設され、この駆動軸１０を中心に２台の揺動機構２０、２０ａが左右に対称形に設けられている。
以下、説明を簡略化するために、一方の揺動機構２０のみについて説明する。
【００１０】
揺動機構２０は、駆動軸１０と、駆動軸１０に基端が軸着された駆動アーム４と、駆動アーム４の先端に軸着された噴射ノズル２の固定具５と、先端が固定具５に軸着され基端がケーシング７内壁の取付部材７２に回動自在に軸着された従動アーム６とにより構成されている。駆動アーム４と従動アーム６とは平行に配置してあって、揺動機構２０は平行リンク機構としてある。固定具５は、図３、４に示すように、垂直状の縦板５１と、その上部に直角に横設された横板５２と、立板５１下部に横設されたノズル固定板５３とにより構成されている。横板５２の一端には駆動アーム４が軸着され、他端には従動アーム６が軸着されている。また、ノズル固定板５３には複数の噴射ノズル２が固定されており、これらのノズル２は図１では円周Ｓの接線Ｔの方向に配列されている。さらに、駆動アーム４の中ほどには、一端が軸８の支持具８１に回動自在に取り付けられたリンクアーム９が軸着されていて、固定具５を接線Ｔに対して直行する方向に円滑に揺動させることができる。
【００１１】
図１において、固定具５は被加工物Ａの中心を通る円周Ｓ上に位置しているが、駆動軸１０を駆動することにより揺動機構２０は、図５に示すように、駆動アーム４の基端側が時計回りに回動されてリンクアーム９が固定具５を外側に押し出す方向に移動される。従って、固定具５は被加工物Ａの外側円周Ｓ１上に位置するように揺動される。この状態に置いても噴射ノズル２の配列方向は円周Ｓ１の接線Ｔ１の方向、即ち元の接線Ｔとは平行に維持されている。
【００１２】
固定具５が外側円周Ｓ１にまで揺動された後は、サーボモータ３が逆回転するので、駆動軸１０も逆方向に回動されて、揺動機構２０は、図６に示すように、駆動アーム４の基端側が反時計回りに回動されてリンクアーム９が固定具５を内側に引き込む方向に移動される。従って、固定具５は被加工物Ａの内側円周Ｓ２上に位置するように揺動される。即ち、加工テーブル１の回転軸１１中心から噴射ノズル２の離間距離Ｒは被加工物Ａの幅Ｗ変化する。なお、図６の状態に置いても噴射ノズル２の配列方向は円周Ｓ２の接線Ｔ２の方向に維持されている。
【００１３】
回転軸１１にはサーボモータ３０が直結してあって、図７に示すように、演算制御部４０に接続されている。又、前記した揺動機構２０を駆動するサーボモータ３も同じ演算制御部４０に接続されている。そして、サーボモータ３が、揺動する噴射ノズル２の位置に対応して発するパルス信号（パルス数）により、サーボモータ３０の回転速度が制御される。
【００１４】
エアーブラスト装置においては、揺動する噴射ノズル２がどの位置にあっても噴射ノズル２の直下を通過する被加工物Ａの通過速度を常に一定となるように、加工テーブル１の回転速度を噴射ノズル２の位置に対応して調整する必要がある。さらに、加工テーブル１が１　回転する間に噴射ノズル２が揺動する距離を一定にする必要がある。
【００１５】
従って、被加工物Ａの通過速度を常に一定にするために、予め実験をしブラスト加工状況が良好であった時のノズル位置における通過速度をＶ_１ｍｍ／ｍｉｎ　、加工テーブルの回転速度をＮ_１ｍｉｎ　^−１、回転軸１１中心からノズル位置までの距離をＲｍｍとすればＮ_１＝Ｖ_１／（２πＲ）　が成立するから、該算定式をもって回転速度Ｎ_１を噴射ノズル２のノズル位置Ｒに対応して調整することができる。
【００１６】
また、加工テーブル１が１回転する間に噴射ノズル２が揺動する距離を一定にするために、予め実験をしブラスト加工状況が良好であった時の加工テーブル１が１回転する間に、噴射ノズル２が加工テーブル１の円周接線Ｔと直角方向に揺動した距離（揺動ピッチ）をＰ　ｍｍ　とし、ノズルの揺動速度をＶ_２ｍｍ／ｍｉｎ　とすれば、Ｖ_２＝ＰＮ_１が成立する。従って、加工テーブル１の回転速度Ｎ_１を制御することにより揺動ピッチＰを一定に制御することができる。また、駆動アームの回動半径をＲ_Ａ、揺動機構駆動用サーボモータ３の回転速度をＮ_２とすると、揺動速度Ｖ_２は、Ｖ_２＝２πＲ_ＡＮ_２よって与えられるので、ＰＮ_１＝２πＲ_ＡＮ_２となり、揺動機構駆動用サーボモータ３の回転速度Ｎ_２と加工テーブル１の回転速度Ｎ_１とは連関して制御される。即ち、被加工物Ａの幅Ｗを設定しておきＶ_１を設定すればノズル位置Ｒに対応してＮ_１が調整され、Ｐを設定すればＮ_１に対応してＮ_２が制御されるので、通過速度Ｖ_１と揺動速度Ｖ_２でもって被加工物Ａの移動と噴射ノズルの陽動との相対噴射移動速度が常に一定となって、被加工物を加工することができる。
【００１７】
上記したように、エアーブラスト装置には２台の揺動機構２０、２０ａが左右対称形に配設されている。図１、２をもって説明すると、揺動機構２０ａは揺動機構２０と同様に、駆動軸１０ａと、駆動アーム４ａと、噴射ノズル２ａの固定具５ａと、基端がケーシング７内壁の取付部材７２ａに回動自在に軸着された従動アーム６ａとにより構成されている平行リンク機構である。複数のノズル２ａは固定具５に円周Ｓの接線Ｔ´と同一方向に配列されている。また、駆動アーム４ａの中ほどには、一端が軸８の支持具８１ａに回動自在に取り付けられたリンクアーム９ａが軸着されていて、固定具５を接線Ｔ´に対して直行する方向に円滑に揺動させることができる。
【００１８】
なお、駆動軸１０ａは、駆動軸１０と中心位置を同じくし、前記駆動アーム４、リンクアーム９、支持具８１、リンクアーム９ａの作動により揺動する駆動アーム４ａを軸支するものである。従って、従って、固定具５と固定具５ａとは、各々回転軸１１か常に同じ距離に位置して加工テーブル１の内側あるいは外側に向けて同期して同じ量揺動することができる。以上のような揺動機構２０、２０ａのセットは、加工テーブル１上の複数箇所に設置することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明は、加工テーブル上を周回する被加工物に向けて、被加工物が周回する円周を加工テーブルの円周接線の直角方向に往復揺動する噴射ノズルを揺動機構を介して設けるとともに、加工テーブルには噴射ノズルの揺動する噴射位置に対応して加工テーブルの回転速度を調整する速度制御機構を配設したものであるから、揺動する噴射ノズルに対する被加工物の通過速度を常に一定に制御することができる。また、速度制御機構を加工テーブル駆動用のサーボモータと、これに接続された演算制御部とからなるものとし、噴射ノズルを揺動させる駆動源をサーボモータとして該サーボモータを前記演算制御部と接続したので、噴射ノズルの揺動速度を加工テーブルの回転速度により一定に制御することができる。
従って、本発明は、複数個の噴射ノズルの噴射移動速度を常に一定にすることができるから被加工物をむらなく均一にブラスト加工することができ、尚且つ、加工効率の向上が図れるエアーブラスト装置として工業的価値大なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１　】本発明のエアーブラスト装置の要部の平面図である。
【図２　】本発明のエアーブラスト装置の要部の正面図である。
【図３】噴射ノズルの固定具を示す正面図である。
【図４】噴射ノズルの固定具を示す側面図である。
【図５】外側に揺動した揺動機構の平面図である。
【図６】内側に揺動した揺動機構の平面図である。
【図７】速度制御機構の概略構成図である。
【図８】従来のエアーブラスト装置の要部の平面図である。
【符号の説明】
１　　加工テーブル
２　　噴射ノズル
３　サーボモータ
４　　駆動アーム
５　　噴射ノズルの固定具
１０　　回転軸
２０　　揺動機構
３０　　サーボモータ
４０　演算制御部

Claims

被加工物を保持して回転する加工テーブルと、この加工テーブル上の被加工物に向けて研掃材をエアーブラストする噴射ノズルとを備えたエアーブラスト装置において、前記噴射ノズルを前記した加工テーブルに載せられて周回する被加工物上を加工テーブルの円周接接線の直角方向に往復揺動するよう揺動機構に取り付ける一方、前記加工テーブルには噴射ノズルの揺動する噴射位置に対応して加工テーブルの回転速度を調整する速度制御機構を接続させて、揺動する噴射ノズルに対する被加工物の通過速度を常に一定に制御するようにしたことを特徴とするエアーブラスト装置。
速度制御機構を加工テーブル駆動用のサ−ボモ−タとこれに接続された演算制御部とからなるものとするとともに、噴射ノズルを揺動させる揺動機構の駆動源をサ−ボモ−タとしてこのサ−ボモ−タを前記演算制御部に接続し、噴射ノズルの揺動速度を加工テーブルの回転速度に応じて一定に制御することにより、揺動する噴射ノズルに対する被加工物の通過速度を常に一定に制御するようにした請求項１に記載のエアーブラスト装置。
揺動機構が、噴射ノズルの固定具と、往復回動する駆動軸と、前記固定具と駆動軸とに両端を軸着された駆動アームと、この駆動アームに平行で両端が前記固定具とケーシング壁面とに軸着された従動アームとよりなる平行リンク機構であって、前記固定具に複数の噴射ノズルを周回する被加工物の円周の接線方向に配列して、揺動する噴射ノズルの配列方向を平行リンク機構によって常に前記接線方向に維持するようにした請求項１又は２に記載のエアーブラスト装置。
駆動軸を相互に逆方向に回転する２本の駆動軸としてこれらの駆動軸にそれぞれの駆動アームを軸着して左右対称形に２台の揺動機構を配置し、揺動機構先端に二つの噴射ノズルの固定具を加工テーブル外側又は内側に向けて同時に同一量揺動可能に設けるとともに、それぞれの駆動アームには揺動機構の揺動を補助するためのリンクアームを回動自在に軸着してある請求項３に記載のエアーブラスト装置。
請求項１〜４の何れかに記載のエアーブラスト装置を用いて、揺動する噴射ノズルに対する被加工物の通過速度を常に一定に制御しながら、噴射ノズルから噴射される研掃材により加工テーブル上の被加工物にエアーブラスト加工を施すことを特徴とするエアーブラスト加工法。