JP2004314297A - 研削材の流動を改善する方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ショット・ピーニング、ブラスト・クリーニングおよび同様の装置において、研削材の流動性を改善する方法と装置を提供する。
【解決手段】研削材収容ホッパー１２と処理室２０との間にわたる流路１４を介して運ばれ、流路の周囲にまかれた電磁コイル２４に交流電気信号を印加することにより、研削材の流動を最適化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ショット・ピーニング、ブラスト・クリーニングおよび同様の装置の研削材（media）の流動を改善することに関する。

鉄やスチールの粉末（ショットまたはグリットとも呼ばれている）は、研磨ブラスト・クリーニング、花崗岩カット、ショット・ピーニング等に応用されている。このような装置の効率は、自由に装置の中を流動しながら、加熱されている製造中の加工品に衝突する研削材に依存する。しかし、装置が動作している間、研削材の流動特性は大きく変化する。一般に、製造中の加工品に吹き付けられた研削材は、装置内で回収され再利用される。

このような研削材料は、流動性能の低下を引き起こす残留磁化やメモリ効果のため、流動性能の低下を引き起こす残留磁化やメモリ効果の影響下にある。本発明は、この磁気の影響を小さくするか除去して、それにより研削材の流動特性を改善する。研削材は種々の過程、特に表面への衝撃によって、「磁化」され得る。この研削材が製造中の加工品の処理の間、装置内で再利用されるにつれて、その残留磁化は増加する傾向があり、その滑らかな流動が阻害され、しばしば、流動調整装置や流路を完全に閉塞させてしまうまでになる。

他の部材も、残留磁化の影響下にあり、その影響は、例えば、巻線コイルにより形成した交流電磁界をその部材に加えることによって除去される。このようなコイルは、消磁コイルと一般に呼ばれ、例えば、ネジ回しまたはペンチ等のものを消磁するために広く用いられる。消磁は、磁気双極子の整列に十分な初期レベルで、時間的に変化する磁界の充当の原理に作用する。残留磁化がゼロ又はその近くになるまで、時間的に変化する磁界の強さを減少させる。ネジ回しの場合、ネジ回しを消磁コイルの中心に挿入してから、ゆっくりと引き抜く。ネジ回しが引き抜かれるにつれ消磁コイルの影響は弱まり、ネジ回しの消磁が行われる。

本発明において、研削材は、残留磁化が低い値（ほぼゼロ）になるのに充分な期間の時間、消磁コイルによって形成される交流磁界に一時的に置かれる。本発明によれば、研削材全体に磁界を印加しても良いし、連続的に研削材を消磁コイルに通すことによって研削材に磁界を印加しても良い。

図１を参照すれば、一般的なショット・ピーニングまたはブラスト・クリーニング装置が、参照番号１０によって示されている。研削材はホッパー１２に蓄積され、例えば、オリフィス板１８の固定オリフィス１６の調整装置を含む適当な流路または導管１４によって導かれる。オリフィス１６の一般的なサイズは、例えば、0.125 インチまたは0.250インチである。研削材料がオリフィス１６を通過したあと、研削材は、例えば、周知の遠心射出ホイール（図示せず）または周知の空気圧式ブラストノズル（図示せず）を含む処理室２０に入る。研削材は、その目的であるターゲット表面への衝撃を加えてから、回収ライン２２でホッパー１２に戻る。

上で述べたように、ターゲットに対する研削材の衝撃が、研削材料の「磁化」を増大させる傾向のあることが確認されている。研削材の再循環による衝撃の繰り返しが、更にこの状態を悪化させる傾向がある。この磁界の影響を軽減するために、消磁コイル２４を、流路の中のどこに配置しても良い。必須ではないが、好ましくは、消磁コイルの位置は、図１に図示したように、調整オリフィス１８の直ぐ上にする。他の位置も可能であり、多数の消磁コイルを単一の流路の中のさまざまな位置に設けることもできる。交流電源装置２５は消磁コイルに交流を供給する。それによって、消磁コイルによる、時間的に変化する磁界を流路１４の中を流れている研削材に印加する消磁コイルは平均値がゼロとなる。研削材がコイルに入るにつれ磁界の最大値は増加し、コイルの中ほどで最大に達し、その後減少する。消磁コイルが例示されているが、いかなる減衰する交流磁界も消磁に用いることができる。例えば、小さい棒磁石の回転が通過研削材料に磁界を印加し、それによって消磁を行うことができる。

図２を参照すれば、上記好ましい実施例と実質的に同じ又は同じ要素は、同じ参照番号で示されている。図２において、オリフィスプレート１８およびオリフィス１６の代りに、市販の電磁バルブ２４が用いられている。この装置は、１つ以上の永久磁石２６と電磁コイル２８の組合せによって構成される。バルブ２４は、米国特許第５，３６２，０２７号において開示されているもので、永久磁石の影響によって研削材の流れを制限している常閉装置である。バルブ内に位置する電磁コイル２８に電流を流すことによって、永久磁石の磁界が打ち消され、こうして流動する。この信号のレベルは、実効磁界を決定することにより、流量を決定する。このレベルをゼロまたは略ゼロとする時、実効電磁流量は最大となる。消磁コイル２４は、電磁バルブの入口か出口（または両方）の流路１４に配置され、衝撃や再循環による研削材の磁化の問題だけでなく、コイルがバルブ２４の出口に配置されれば、バルブ２４の中の永久磁石の影響による磁化の問題を解決するように設計されている。

消磁は、時間的に変化する方式によるバルブ２４内の電磁コイル２６を制御する中和磁界電流信号の変化によって行われる。これは、複合電流をコイル２６に印加することによって達成することができる。従って、定常の磁界状態を利用する代わりに、動的な時間的に変化する磁界を、定常状態磁界に重畳する。磁界の時間的に変化する部分の平均値はゼロであり、時間的に変化する信号と、定常状態の信号との組合せは、時間的に変化する信号部分が消磁機能を持っているという点を除いて、定常状態の信号だけの場合と同じように動く。信号の定常状態の部分は研削材の流量の調節を行い、一方、中和磁界信号の時間的に変化する部分は所望の消磁を行う。この方法には、消磁を行うための消磁コイルのような追加要素を必要としないという効果がある。

研削材が流路を流れるに伴う研削材の連続消磁が好ましいが、研削材全体を消磁した後に、システムへ戻すことも可能である。図５を参照すると、容器３２は、研削材で満たされて、コイル３４の内に配置される。容器内の研削材を消磁するために、電流がコイルに印加される。その後、研削材は、ホッパー１２に返される。

次に、図３および図４を参照すると、研削材の消磁結果が確認できる。図３および４は、夫々、消磁前後における微細なスチールのショット研削材のマイクロ写真である。磁化された研削材には、図３に示されているように「ストリンギング」が現れる。図４に示すように、「ストリング」は消磁された研削材には存在しない。研削材を消磁する効果は表１および表２にも示されている。表１には、微粉末スチール研削材に関するデータが記載され、表２には、業界規格「カットワイヤ」ショットのためのデータが記載されている。両実施例において、消磁された研削材は、磁化された研削材（製造で使われた）と、製造で使われていない未使用研削材、研削材の製造および輸送の際に普通に生じる程度に磁化された未使用研削材のいずれよりも、かなり大きな流量を示した。

本発明の消磁コイルが用いられた一般的なショット・ピーニングまたはブラスト・クリーニング装置の概略図である。 本発明の他の実施例を示す、図１と同様の図である。 本発明の処理の前後の研削材のマイクロ写真である。 本発明の処理の前後の研削材のマイクロ写真である。 コイルと研削材容器の図であり、本発明の他の実施例による研削材全体の消磁を説明する図である。

Claims (17)

1. ショット・ピーニング、ブラスト・クリーニングおよび同様の装置において、研削材に時間的に変化する磁界を印加して研削材の間の磁力を最小化することによって、研削材の流動を最適化する方法。
2. 前記研削材は流路によって運ばれ、該研削材が該流路を運ばれる際に、該時間的に変化する磁界が該研削材に印加される請求項１に記載の流動を最適化する方法。
3. 前記流路の周囲に巻かれ、時間的に変化する電力で作動させられる電磁コイルによって、前記時間的に変化する磁界が前記研削材に印加される請求項３に記載の流動を最適化する方法。
4. 前記研削材は、研削材収容ホッパーと処理室との間にわたる流路を介して運ばれ、前記流路の流動調整装置を介して運ばれ、前記流路の周囲に巻かれた電磁コイルに交流電気信号を印加する請求項１に記載の流動を最適化する方法。
5. 前記流動調整装置は、前記流路内のオリフィスである請求項４に記載の流動を最適化する方法。
6. 前記流動調整装置は、電流の印加に応答して、流路を通る研削材の流れを調整する電磁バルブである請求項４に記載の流動を最適化する方法。
7. 定常状態の電気信号が前記バルブにより研削材の流れを制御する該バルブ内の磁気手段に印加され、時間的に変化する信号が該定常状態の電気信号に重畳され、該研削材の残留磁化を中和する請求項６に記載の流動を最適化する方法。
8. 前記流動調整装置は、前記流路を通る研削材の流れを調整するために電流の印加に応答する電磁バルブであり、別の電磁コイルが、前記電磁バルブとはずれた位置で、前記流路の周囲に設けられ、時間的に変化する電気信号を前記コイルに印加する請求項４に記載の流動を最適化する方法。
9. 前記研削材は、研削材収容ホッパーと処理室の間にわたる流路によって運ばれ、前記研削材の一部を取り出し、前記研削材の一部を磁気容器に入れ、該磁気容器とともに磁界を印加し、前記研削材の一部を再度、前記流路に置くステップを備えた請求項１に記載の流動を最適化する方法。
10. 前記研削材の供給元と、該研削材の供給元と処理装置とを連通する流路と、前記流路内の流量調節器と、該流路を通過する前記研削材に時間的に変化する磁界を印加する手段を備えた研削材流動改善装置。
11. 時間的に変化する磁界を印加するための前記手段が、前記流路の周囲に巻かれたコイルおよび前記コイルに時間的に変化する電気信号を印加する電源を含む請求項１０に記載の研削材流動改善装置。
12. 前記流量調節器は、前記流路内の流動を制限するオリフィスである請求項１０に記載の研削材流動改善装置。
13. 前記流量調節器は、電流の印加に応答して、前記流路を通る研削材の流れを調整する電磁バルブである請求項１１に記載の研削材流動改善装置。
14. 電源装置は、定常状態の電気信号を前記磁気バルブ内の磁気手段に印加し、該磁気バルブによって研削材の流れを制御し、時間的に変化する信号が、該定常状態の電気信号に重畳され、研削材の残留磁化を中和する請求項１３に記載の研削材流動改善装置。
15. 前記磁気手段は、前記流路を囲む前記電磁バルブ内のコイルである請求項１４に記載の研削材流動改善装置。
16. 前記流動調整装置は、前記流路を通る研削材の流れを調整するために電流の印加に応答する電磁バルブであり、別の電磁コイルが、前記電磁バルブとはずれた位置で、前記流路の周囲に設けられ、時間的に変化する電気信号が前記コイルに印加される請求項１１に記載の研削材流動改善装置。
17. ショット・ピーニング、ブラスト・クリーニングおよび同様の装置において、研削材を、研削材収容装置と処理室との間にわたる流露内の流量調節器を通過させるステップと、該研削材が前記流路を流れる際に、該研削材に時間的に変化する磁界を印加するステップとからなる研削材の流動を最適化する方法。