JP2005096032A

JP2005096032A - ワークの表面加工装置

Info

Publication number: JP2005096032A
Application number: JP2003333429A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kitagawa; 將北川
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-09-25
Filing date: 2003-09-25
Publication date: 2005-04-14

Abstract

【課題】面加工後の仕上処理を不要とし、ワークの狭隘な部分に発生した加工部分を高精度に除去することができるとともに、加工部分の大きさに合わせた加工能力を発生することができるワークの表面加工装置を提供する。
【解決手段】水槽内の冷却水２の温度を２５℃程度に設定しておく。また、スチームの温度を１３０℃程度に設定しておく。そして、スチームノズル８から金属ワークＷのボルト挿通穴Ｈの開口縁部に向けてスチームを噴射すると、ボルト挿通穴の開口縁部の周囲にキャビテーションの気泡群ＣＢが発生する。そして、気泡群ＣＢの一部が、ボルト挿通穴の開口縁部に発生しているバリＨＢに付着し、急速に崩壊（圧縮されて潰れる現象）によりバリに衝撃圧を与え、バリが確実に除去される。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワークの表面加工装置に係り、例えば、金属ワークを機械加工することにより生じたバリを除去する際に好適な装置に関する。

従来、金属ワークに生じるバリを除去する方法として、バレル内に石や研磨材を入れ、バレルを機械的に回転振動して除去する方法（例えば、特許文献１）や、水中に金属ワークを入れ、超音波振動を水中に放射して水中に発生するキャビテーションでバリを除去する方法（例えば、特許文献２）が知られている。
特開平１５−０２５２００号公報特開２００２−５９３２０号公報

しかし、上述した特許文献１の方法は、バリを除去した後、金属ワークに付着している石や研磨材を取り除くための仕上処理が必要となる。また、狭隘な部分にバリが発生（例えば小さな孔の内部にバリが発生）している金属ワークであると、狭隘な部分に石や研磨材がつまったり、狭隘な部分からバリを高精度に除去することができないという問題もある。
一方、特許文献２の方法の超音波振動によりキャビテーションを発生させる方法では、除去可能なバリの大きさが限定されるという問題がある。
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、表面加工後の仕上処理を不要とし、ワークの狭隘な部分に発生した加工部分を高精度に除去することができるとともに、加工部分の大きさに合わせた加工能力を発生することができるワークの表面加工装置を提供することを目的としている。

前記課題を解決するため、本発明のワークの表面加工装置は、水を貯留した水槽と、この水槽内に設置したスチームノズルと、このスチームノズルに高圧のスチームを供給するスチーム供給手段とを備え、前記水槽内にワークを配置し、当該ワークの加工部分に前記スチームノズルを向け、該スチームノズルから前記加工部分にスチームを噴射することでキャビテーションを発生させる装置である。
ここで、前記水を冷却水とし、前記スチームを高温のスチームとすることが好ましい。
また、前述した装置に、前記冷却水の温度を調整する冷却水温度調整装置と、前記スチームの温度を調整するスチーム温度調整装置をさらに備えてることが望ましい。
また、前記水槽内に配置した前記スチームノズルの向きを自在としながら保持するノズル保持手段をさらに備えることが望ましい。
さらに、前記水槽内に配置した前記ワークを移動させるワーク移動手段をさらに備えることが望ましい。

本発明の請求項１記載のワークの表面加工装置によると、表面加工後の仕上処理を不要とすることができる。ワークの加工部分にスチームを噴射させる構成としているので、狭隘な加工部分であっても高精度の表面加工を行うことができる。
また、請求項２記載のワークの表面加工装置によると、高温度のキャビテーションの気泡群の一部が、低い温度の冷却水内で急速に崩壊することで加工能力が著しく向上するので、大きな加工部分であっても、容易に表面加工を行うことができる。
また、請求項３記載のワークの表面加工装置によると、ワークの材質、加工部分の形状に合わせた加工能力を設定することができる。
さらに、請求項４、５記載のワークの表面加工装置によると、ワークの表面加工の自動化を促進することができる。

以下、本発明に係るワークの表面加工装置について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るワークの表面加工装置の１実施形態を示すものであり、冷却水２を溜めた水槽４と、水槽４内に設置したワーク移動架台６と、ワーク移動架台６上に載置した金属ワークＷにノズル先端を向けているスチームノズル８と、ノズル保持ロボット１０と、スチームノズル８にスチームを供給するスチーム供給装置１２と、水槽４内の冷却水２の温度を調整する冷却水温度調整装置１４と、スチームの温度を調整するスチーム温度調整装置１６とを備えた装置である。

金属ワークＷを載置しているワーク移動架台６は、遠隔操作で水平面内を直進移動、或いは回転移動可能とされている。
ノズル保持ロボット１０は、スチームノズル８を保持しながら上下方向、水平方向に移動可能な多間接多軸式ロボットであり、スチームノズル８の先端を、金属ワークＷの表面加工を行い部分に向けて保持している。
また、冷却水温度調整装置１４は、水槽４内の冷却水２を循環して所定温度の冷却水２に設定する装置であり、例えば、水槽４から戻ってきた冷却水の熱を熱交換器１４ａで奪い、温度が下がった冷却水を水槽４に戻す装置である。また、スチーム温度調整装置１６は、スチームの温度を所定の高温度に設定する装置であり、例えば、圧力減衰手段により減圧しながら高温度にスチームを設定する装置である。

次に、図１から図３を参照して本実施形態の装置の金属ワークＷのバリ取り方法について説明する。なお、金属ワークＷは、図２に示すように、フランジ部の周方向に多数のボルト挿通穴Ｈを形成したアルミニウム合金製のワークであり、各ボルト挿通穴Ｈの開口縁部にバリが発生している。
先ず、冷却水温度調整装置１４の作動により、水槽４内の冷却水２の温度を２５℃程度に設定しておく。また、スチーム温度調整装置１６の作動により、スチームの温度を１３０℃程度に設定しておく。

そして、ワーク移動架台６上に金属ワークＷを載置し、ノズル保持ロボット１０及びワーク移動架台６の作動により、金属ワークＷの所定のボルト挿通穴Ｈの開口縁部に、スチームノズル８の先端を向ける。
次いで、スチーム供給装置１２の作動により金属ワークＷの所定のボルト挿通穴Ｈの開口縁部に向けてスチームを噴射すると、図３に示すように、ボルト挿通穴Ｈの開口縁部の周囲にキャビテーションの気泡群ＣＢが発生する。そして、気泡群ＣＢの一部が、ボルト挿通穴Ｈの開口縁部に発生しているバリＨＢに付着し、急速に崩壊（圧縮されて潰れる現象）によりバリＨＢに衝撃圧を与えることで、狭隘部分であるボルト挿通穴Ｈの開口縁部からバリＨＢが確実に除去される。

ここで、本実施形態では、２５℃程度の冷却水２内に、１３０℃程度に設定したスチームが噴射されることで、高温度の気泡群ＣＢの一部が冷温領域で急速に崩壊するので、バリＨＢに激しい衝撃圧が与えられ、バリＨＢを除去する加工能力が著しく向上する。
したがって、本実施形態の金属ワークの表面加工装置によると、従来のバレル内に石や研磨材を入れて表面加工を行う方法と比較して、金属ワークＷのボルト挿通穴Ｈの開口縁部には加工屑等が付着しないので、表面加工後の仕上処理を不要とすることができる。

また、金属ワークＷの加工部分にスチームを噴射させる構成としていることから、狭隘な加工部分であっても高精度の加工（バリＨＢの除去）を行うことができる。
また、ノズル保持ロボット１０及びワーク移動架台６の作動により、金属ワークＷの所定のボルト挿通穴Ｈの開口縁部にスチームノズル８の先端を向けることができるので、表面加工の自動化を図ることができる。
また、高温度の気泡群ＣＢの一部が冷温領域で急速に崩壊することで加工能力が著しく向上するので、大きな加工部分（大きな形状のバリＨＢ）であっても、容易に表面加工を行うことができる。

さらに、冷却水温度調整装置１４及びスチーム温度調整装置１６の制御により、冷却水２の温度とスチームの温度の差を変化させると、金属ワークＷへの加工能力を変更することができる。すなわち、冷却水２の温度とスチームの温度の差を前述した温度差より大きくすると、キャビテーションの気泡群ＣＢの急激な崩壊が増大して加工部分にさらに激しい衝撃圧が与えられるので、加工能力が著しく向上する。逆に、冷却水２の温度とスチームの温度の差を前述した温度差より小さくすると、キャビテーションの気泡群ＣＢの急激な崩壊が現象するので、加工能力を低下させることができる。このように、冷却水温度調整装置１４及びスチーム温度調整装置１６の制御により、金属ワークＷの材質、加工部分の形状に合わせた加工能力を設定することができる。

なお、本実施形態では、アルミニウム合金製の金属ワークＷのバリを除去する場合について説明したが、他の金属材料のワークの表面加工（バリに限らず、表面処理等）を行う場合について採用しても、同様の作用効果を得ることができるとともに、プラスチック等の非金属の表面加工を行う場合であっても、同様の作用効果を得ることができる。

本発明に係るワークの表面加工装置の概略を示す図である。１実施形態としてのワークの形状を示す図である。ワークの加工部分にスチームを噴射した際に発生するキャビテーションの気泡群を示す図である。

符号の説明

２冷却水
４水槽
６ワーク移動架台（ワーク移動手段）
８スチームノズル
１０ノズル保持ロボット（ノズル保持手段）
１２スチーム供給装置（スチーム供給手段）
１４冷却水温度調整装置
１６スチーム温度調整装置

Claims

水を貯留した水槽と、この水槽内に設置したスチームノズルと、このスチームノズルに高圧のスチームを供給するスチーム供給手段と、を備え、
前記水槽内にワークを配置し、当該ワークの加工部分に前記スチームノズルを向け、該スチームノズルから前記加工部分にスチームを噴射することでキャビテーションを発生させることを特徴とするワークの表面加工装置。
前記水を冷却水とし、前記スチームを高温のスチームとしたことを特徴とする請求項１記載のワークの表面加工装置。
前記冷却水の温度を調整する冷却水温度調整装置と、前記スチームの温度を調整するスチーム温度調整装置とを備えていることを特徴とする請求項２記載のワークの表面加工装置。
前記水槽内に配置した前記スチームノズルの向きを自在としながら保持するノズル保持手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のワークの表面加工装置。
前記水槽内に配置した前記ワークを移動させるワーク移動手段を備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のワークの表面加工装置。