JP2006224205A - Powder injection nozzle device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はブラスト加工用の粉体噴射ノズル装置に関する。 The present invention relates to a powder injection nozzle device for blasting.
WA、SiC、ガラスビーズ等の砥粒を圧縮流体によってワークに吹き付けるブラスト加工は、従来から表面の粗面化、接着及び塗装の前処理、パターン切削等に使用されている。ブラスト加工によるパターン切削では、ワーク表面にマスク材を貼り付けて加工箇所のみに砥粒を吹き付けるマスク加工が一般的であるが、近年ではインクジェットヘッド部や回路基板の配線パターンなどの微細加工のためにワークにマスクレスで砥粒を直接吹き付けるダイレクトブラスト加工が要請されている。 Blasting, in which abrasive grains such as WA, SiC, and glass beads are sprayed onto a workpiece with a compressed fluid, has been conventionally used for surface roughening, pretreatment for adhesion and coating, pattern cutting, and the like. In pattern cutting by blasting, mask processing in which a mask material is applied to the work surface and abrasive grains are sprayed only on the processing area is common, but in recent years, for fine processing such as wiring patterns on inkjet heads and circuit boards. In addition, there is a demand for a direct blasting process in which abrasive grains are directly sprayed onto a workpiece without a mask.
また、この種のブラスト加工装置について、特許文献1には噴射用圧縮流体(噴射流体)に含まれた砥粒を加速用の圧縮流体(加速流体)によって付勢してノズルに供給するハイパー化ユニットの構成が開示されている。
上記特許文献1の構成は噴射流体および加速流体の混合部であって、下流側にホースおよびノズル部が接続される。そのため、上記特許文献1の構成では下流側の管内抵抗によって通路長に比例して加工能力や耐久性が低下することとなる。特に微細加工のために下流側のノズル部等で流路の径を絞る場合にはノズル先端までの管内抵抗が非常に大きくなるので、加工能力とノズル部等の耐久性とが大きく低下してしまう。 The configuration of Patent Document 1 is a mixing portion of an injection fluid and an acceleration fluid, and a hose and a nozzle portion are connected to the downstream side. For this reason, in the configuration of Patent Document 1, the processing capacity and durability are reduced in proportion to the passage length due to the downstream pipe resistance. In particular, when the diameter of the flow path is reduced at the downstream nozzle part for fine processing, the resistance in the pipe to the nozzle tip becomes very large, so the processing capability and the durability of the nozzle part are greatly reduced. End up.
さらに、ブラスト加工によるパターン切削ではワークの被加工箇所に砥粒が溜まることがあり、この場合にはワークから砥粒を除去するために作業を中断しなければならないので煩雑であった。また、一般的にブラスト加工の加工量を的確に把握するのは困難であり、所望の加工量を得るためには作業者の熟練を要していた。
本発明は上記従来技術の課題を解決するためのものであって、その目的は加工能力とノズル部の耐久性とに優れた粉体噴射ノズル装置を提供することである。
Further, in pattern cutting by blasting, abrasive grains may accumulate at a work site of the workpiece, and in this case, the operation must be interrupted in order to remove the abrasive grains from the workpiece, which is complicated. In general, it is difficult to accurately grasp the processing amount of blast processing, and the skill of the operator is required to obtain a desired processing amount.
The present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a powder injection nozzle device excellent in processing capability and durability of the nozzle portion.
また、本発明の他の目的は、ワークから砥粒を除去するために作業を中断する必要がなく、ブラスト加工の加工量を容易に把握できる粉体噴射ノズル装置を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a powder injection nozzle device that can easily grasp the amount of blast processing without having to interrupt the operation to remove abrasive grains from the workpiece.
第1の発明に係る粉体噴射ノズル装置は、粉体噴射用の内管と、外管と、混合室と、加速流体供給部とを有する。外管は内管よりも先端が軸方向に突出した状態で内管の外側に同心状に配置され、外管の先端はワークに対向する。混合室は外管の先端および内管の先端の間に形成される。加速流体供給部は内管の外周および外管の内周がなす間隙から混合室に向けて粉体加速用の加速流体を供給する。そして、混合室において加速流体で付勢された粉体がワークに直接噴射される。 A powder injection nozzle device according to a first invention includes an inner tube for powder injection, an outer tube, a mixing chamber, and an acceleration fluid supply unit. The outer tube is disposed concentrically outside the inner tube with the tip protruding axially from the inner tube, and the tip of the outer tube faces the workpiece. The mixing chamber is formed between the distal end of the outer tube and the distal end of the inner tube. The accelerating fluid supply unit supplies the accelerating fluid for accelerating the powder from the gap formed by the outer periphery of the inner tube and the inner periphery of the outer tube toward the mixing chamber. Then, the powder urged by the accelerating fluid in the mixing chamber is directly jetted onto the workpiece.
第1の発明では、内管から噴射された粉体は内管の前方に形成された混合室で加速流体と混合され、加速流体によって付勢された粉体は外管からワークに直接噴射される。すなわち、粉体を含む流れは下流側で絞られることなく、かつ粉体を含む流れはノズルの先端付近で加速されてからワークに直接吹きつけられる。
第2の発明は、第1の発明において、粉体噴射用の噴射流体供給管と、粉体供給管とをさらに有する。噴射流体供給管は内管の基端に一端が連結され、その内径が内管の内径よりも細径に設定されている。粉体供給管は内管および噴射流体供給管の連結部近傍で内管に一端が接続されている。
In the first invention, the powder injected from the inner tube is mixed with the accelerating fluid in the mixing chamber formed in front of the inner tube, and the powder urged by the accelerating fluid is directly injected from the outer tube to the workpiece. The That is, the flow containing the powder is not squeezed downstream, and the flow containing the powder is accelerated near the tip of the nozzle and then sprayed directly onto the workpiece.
According to a second aspect, in the first aspect, the fuel supply pipe further includes an injection fluid supply pipe for powder injection and a powder supply pipe. One end of the jet fluid supply pipe is connected to the base end of the inner pipe, and the inner diameter thereof is set smaller than the inner diameter of the inner pipe. One end of the powder supply pipe is connected to the inner pipe in the vicinity of the connecting portion between the inner pipe and the jet fluid supply pipe.
第2の発明では、内管には噴射流体供給管から噴射流体が供給され、粉体供給管から粉体が供給される。内管に向けて噴射流体が流れると、噴射流体供給管と内管との連結部で管径の拡張により粉体供給管に負圧が生じる。この負圧によって粉体供給管から内管に粉体が吸い出され(エジェクター効果)、粉体は噴射流体とともに混合室に流入する。
第3の発明は、第1または第2の発明において、内管の粉体噴射を制御する第1制御部と、加速流体供給部への加速流体供給量を制御する第2制御部とをさらに有する。第1制御部は噴射停止時間を設けて内管の先端から断続的に粉体噴射を行う一方で、第2制御部は加速流体供給部に対して連続的に加速流体を供給する。
In the second invention, the inner pipe is supplied with the injection fluid from the injection fluid supply pipe and is supplied with the powder from the powder supply pipe. When the jet fluid flows toward the inner pipe, a negative pressure is generated in the powder supply pipe due to the expansion of the pipe diameter at the connecting portion between the jet fluid supply pipe and the inner pipe. Due to this negative pressure, the powder is sucked out from the powder supply pipe into the inner pipe (ejector effect), and the powder flows into the mixing chamber together with the jet fluid.
According to a third aspect, in the first or second aspect, the first control unit that controls the powder injection of the inner tube, and the second control unit that controls the amount of acceleration fluid supplied to the acceleration fluid supply unit Have. The first control unit provides an injection stop time and intermittently performs powder injection from the tip of the inner tube, while the second control unit continuously supplies the acceleration fluid to the acceleration fluid supply unit.
第3の発明では、噴射停止時間には粉体を含まない加速流体が外管先端からワークに噴射されるので、ワークの被加工箇所に溜まった粉体は加速流体により除去される。また、1回の粉体噴射による加工量を等しく設定すれば、粉体噴射の回数でワークの加工量を容易に把握できる。 In the third aspect of the invention, since the accelerating fluid that does not contain powder is ejected from the tip of the outer tube to the workpiece during the ejection stop time, the powder accumulated at the work site of the workpiece is removed by the accelerating fluid. Moreover, if the processing amount by one powder injection is set equal, the processing amount of the workpiece can be easily grasped by the number of times of powder injection.
本発明では粉体を含む流れが下流側で絞られることなく、かつ粉体を含む流れはノズルの先端付近で加速されてからワークに直接吹きつけられるので、加工能力とノズル部の耐久性とが大きく向上する。
また、内管の先端から断続的に粉体噴射を行う一方で連続的に加速流体を供給する場合には作業中のワークから砥粒を除去することができ、また、ブラスト加工の加工量を把握することも容易となる。
In the present invention, the flow containing powder is not squeezed on the downstream side, and the flow containing powder is accelerated near the tip of the nozzle and then blown directly onto the workpiece. Is greatly improved.
In addition, when accelerating fluid is continuously supplied while the powder is intermittently ejected from the tip of the inner tube, abrasive grains can be removed from the workpiece being worked on, and the amount of blasting can be reduced. It is also easy to grasp.
(本実施形態の構成)
図1は本実施形態の粉体噴射ノズル装置の組立状態の断面図であり、図2は粉体噴射ノズル装置の分解図である。また、図3は図1のノズル部の要部拡大図である。
粉体噴射ノズル装置は、砥粒タンク10および固定リング11と、ノズル部12と、噴射流体制御部13と、加速流体制御部14と、を有している。
(Configuration of this embodiment)
FIG. 1 is a sectional view of an assembled state of the powder injection nozzle device of the present embodiment, and FIG. 2 is an exploded view of the powder injection nozzle device. FIG. 3 is an enlarged view of a main part of the nozzle portion of FIG.
The powder injection nozzle device includes an
砥粒タンク10は先端部が筒状に構成され、先端部の内周には段付部10aが構成されている。また、砥粒タンク10の先端部の外周には固定リング11を装着するために雄ねじが刻設されている。固定リング11の内周には砥粒タンク10の雄ねじに螺合する雌ねじが刻設され、この雌ねじの奥にはノズル部12を係止するための環状突起部11aが形成されている。
The
ノズル部12は、3つのノズルブロック(20,21,22)と、加工ノズル23と、噴射ノズル24と、エアパイプ25とから構成されている。このノズル部12は砥粒タンク10の先端部に配置され、装置組立時には砥粒タンク10の段付部10aと固定リング11の環状突起部11aとに挟まれてノズル部12が位置決めされる。なお、装置組立時にはノズル部12は砥粒タンク10に接着剤を用いて固定される。
The
ノズル部12の第1ノズルブロック20は筒状に形成され、その外径は砥粒タンク10の先端部の内径より若干小さく設定されている。装置組立時には各ノズルブロックのうちで第1ノズルブロック20が最も砥粒タンク10寄りに配置され、第1ノズルブロックの基端側の面が砥粒タンク10先端部開口を覆うこととなる。また、第1ノズルブロック20の外周には砥粒タンク10の段付部10aに係止される環状の突起部20aが形成されており、装置組立後に第1ノズルブロック20が砥粒タンク10の内部に落ちないようになっている。
The
第1ノズルブロック20の基端側の面にはブロックの中心に噴射流体取入口20bが開口され、この噴射流体取入口20bの周囲には砥粒取入口20cと加速流体取入口20dとがそれぞれ貫設されている。これらの取入口(20b,20c,20d)は第1ノズルブロック20の軸方向に沿って対向する先端側まで貫設されている。
第2ノズルブロック21は、第1ノズルブロック20の突起部20aと略同径の筒状に形成されている。装置組立時には第2ノズルブロック21の先端側には第1ノズルブロック20が配置され、基端側には第3ノズルブロック22が配置されて、第2ノズルブロック21は2つのノズルブロックに挟まれた状態となる。
A
The
この第2ノズルブロック21には、ブロックの中心軸に沿って噴射ノズル挿通孔21aが貫設されている。また、第2ノズルブロック21には砥粒供給路21bと加速流体供給路21cとが形成されている。砥粒供給路21bの入口は装置組立時に第1ノズルブロック20の砥粒取入口20cと接続され、その出口は第2ノズルブロック21の内部で噴射ノズル挿通孔21aとT字状に接続されている。一方、加速流体供給路21cの入口は装置組立時に第1ノズルブロック20の加速流体取入口20dと接続され、その出口はブロックを貫通して第2ノズルブロック21の先端側に形成されている。
The
第3ノズルブロック22は先端側が略円錐状に形成され、基端側には環状の突起部22aが形成されている。装置組立時には第3ノズルブロック22の基端側が第2ノズルブロック21の先端側と隣接し、第3ノズルブロック22の突起部22aが固定リング11の環状突起部11aに係止されることとなる。
第3ノズルブロック22には中心軸に沿って加工ノズル挿通孔22bが貫設されている。また、第3ノズルブロック22の基端側には、加速流体流入室22cが加工ノズル挿通孔22bと同心状に形成されている。装置組立時には加速流体流入室22cは第2ノズルブロック21の加速流体供給路21cの出口と接続される。
The distal end side of the
The
加工ノズル23は第3ノズルブロック22の加工ノズル挿通孔22bに挿入される。加工ノズル23の長さは、第3ノズルブロック22の先端から加速流体流入室22cの底面までの距離とほぼ同じ長さに設定されている。
噴射ノズル24は第2ノズルブロック21の噴射ノズル挿通孔21aに挿入される。噴射ノズル24の長さは、装置組立時における第2ノズルブロック21の基端から加速流体流入室22cの底面までの距離よりもやや長くなるように設定されている。また、噴射ノズル24の外径は加工ノズル23の内径よりも小さく設定される。
The
The
噴射ノズル24の基端は、装置組立時には第2ノズルブロック21の基端に揃えられて位置決めされる。すなわち、装置組立時には加工ノズル23の内部に噴射ノズル24が同心状に配置され、加工ノズル23の内周と噴射ノズル24の外周との間に間隙が形成される。また、加工ノズル23の先端は噴射ノズル24の先端よりも軸方向に突出した状態となり、加工ノズル23の先端と噴射ノズル24の先端との間に混合室が形成される。
The base end of the
また、噴射ノズル24には砥粒供給路21bとの対応位置にスリット24aが形成されている。そのため、装置組立時には砥粒供給路21bの出口に噴射ノズル24のスリット24aが合致し、砥粒タンク10の砥粒は砥粒取入口20cおよび砥粒供給路21bを経て噴射ノズル24内に到達するようになっている。
エアパイプ25の外径は噴射ノズル24の内径とほぼ同径に設定されている。このエアパイプ25の先端は噴射ノズル24の基端側にしまり嵌めで挿入される。エアパイプ25の先端は噴射ノズル24のスリット24aの手前まで挿入され、装置組立時にはエアパイプ25の先端よりも下流側にスリット24aが位置するようになっている。
The
The outer diameter of the
なお、第1ノズルブロック20の外周部、第1ノズルブロック20先端側の各取入口の周囲、第3ノズルブロック22基端側の加速流体流入室22cの周囲にはそれぞれOリング26が配置され、圧縮流体などが他の流路に漏れ出さないように構成されている。
噴射流体制御部13および加速流体制御部14は圧縮流体の流量を調節するための電磁弁を内蔵している。各制御部13,14の流路の一端はいずれも図示しないコンプレッサーに接続されている。噴射流体制御部13の流路の他端はチューブ15および継手16を介して噴射流体取入口20bに接続されている。一方、加速流体制御部14の流路の他端はチューブ15および継手16を介して加速流体取入口20dに接続されている。
An O-
The jet
(本実施形態の作用)
本実施形態の粉体噴射ノズル装置は上記のように構成され、以下その作用を説明する。
噴射流体制御部13の電磁弁を開放すると、コンプレッサーから噴射流体取入口20bに圧縮流体(噴射流体)が流入する。噴射流体取入口20bの噴射流体はエアパイプ25から噴射ノズル24に流れる。このとき、エアパイプ25と噴射ノズル24との管径の変化によって、エアパイプ25および噴射ノズル24の連結部の下流側で負圧が生じる(エジェクター効果)。
(Operation of this embodiment)
The powder injection nozzle device of the present embodiment is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
When the solenoid valve of the jet
かかる負圧によって、砥粒タンク10内の砥粒は砥粒取入口20cおよび砥粒供給路21bを経てスリット24aから噴射ノズル24に吸入される。噴射ノズル24内に吸入された砥粒は噴射流体によって加工ノズル23の混合室に噴射される。
一方、加速流体制御部14の電磁弁を開放すると、コンプレッサーから加速流体取入口20dに圧縮流体(加速流体)が流入する。加速流体は加速流体取入口20dおよび加速流体供給路21cを経て加速流体流入室22cに流入する。そして、加速流体流入室22cの加速流体は加工ノズル23と噴射ノズル24との間隙を通過して加工ノズル23の混合室に流入する。したがって、噴射ノズル24から噴射された砥粒の流れと加速流体23とは混合室で合流することとなる。
With this negative pressure, the abrasive grains in the
On the other hand, when the solenoid valve of the acceleration
そして、混合室において加速流体に付勢された砥粒は、加工ノズル23の先端から噴射されてワークwを切削する。なお、ワークwの加工量は、噴射流体制御部13での噴射流体の流量制御または加工流体制御部14での加速流体の流量制御によって調整できる。
ここで、深孔加工などで連続的にワークwを研削する場合には、ワークwの被加工箇所には砥粒が除々に蓄積して加工効率が低下してしまうことがある。この場合には、噴射流体制御部13が噴射流体を断続的に供給する一方で、加速流体制御部14が連続的に加速流体を供給するように設定するのが好ましい。
The abrasive grains urged by the accelerating fluid in the mixing chamber are ejected from the tip of the
Here, when the workpiece w is continuously ground by deep hole machining or the like, abrasive grains may gradually accumulate in a portion of the workpiece w to be processed, resulting in a reduction in processing efficiency. In this case, it is preferable to set so that the ejection
噴射流体制御部13の電磁弁を閉める一方で加速流体制御部14の電磁弁を開放すると、噴射ノズル24からの砥粒の噴射は停止し、加工ノズル23からは加速流体のみが噴射されてワークwの被加工箇所の砥粒が除去される(図4参照)。したがって、噴射流体制御部13の電磁弁の制御によって砥粒の噴射停止時間を定期的に設けると、ワークwの加工面がクリーニングされて効率よくブラスト加工を行うことができる。また、かかる制御において1回の噴射による加工量を等しく設定すれば、噴射の回数でワークwの加工量を把握することが容易にできる。
When the solenoid valve of the injection
(本実施形態の効果)
本実施形態では噴射ノズル24の砥粒を含む流れは加工ノズル23の混合室で加速されるので、ブラスト加工の加工能力が大きく向上する。また、砥粒を含む流れは下流側の混合室で絞られずにワークwに直接吹きつけられる。したがって、本実施形態では流れに作用する管内抵抗が少ないので圧縮流体の流量が少なくても比較的高い加工能力を確保でき、かつノズル部12の耐久性向上も期待できる。さらに、加速流体によって砥粒を含む流れが噴射ノズルに逆流することもないので、圧縮流体および加速流体の流量の関係を自由に設定できる。
(Effect of this embodiment)
In this embodiment, since the flow including the abrasive grains of the
また、本実施形態ではエジェクター効果で砥粒を吸入する構成であるので、砥粒タンク10側に圧力をかけて砥粒を押し出す構成と比べて応答性が高く、かつ砥粒の噴射量の制御も容易となる。しかも、エジェクター効果で砥粒を吸入する構成では運転中に砥粒タンク10を密閉する必要はないので、運転中においても図示しない砥粒補給口から砥粒を継ぎ足すこともできる。
Further, in the present embodiment, the abrasive grains are sucked by the ejector effect, so that the responsiveness is high as compared with the structure in which the
さらに、噴射ノズル24から断続的に砥粒を噴射する一方で連続的に加速流体を供給する場合には作業中のワークwから砥粒を除去することができ、また、ショット数によりブラスト加工の加工量を容易に把握できる。
(請求項と実施形態との対応関係)
ここで、請求項と実施形態との対応関係を示しておく。なお、以下に示す対応関係はあくまで参考のために示した解釈であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
Further, when the abrasive fluid is intermittently ejected from the
(Correspondence between Claims and Embodiments)
Here, the correspondence between the claims and the embodiment is shown. Note that the correspondence shown below is an interpretation given for reference only, and does not limit the technical scope of the present invention.
「内管」には噴射ノズル24が対応する。「外管」には加工ノズル23が対応する。「混合室」は加工ノズル23の内部において加工ノズル23先端と噴射ノズル24先端との間に形成される。「加速流体供給部」にはコンプレッサーから混合室までの加速流体の流路が対応する。「噴射流体供給管」にはエアパイプ25が対応する。「粉体供給管」には砥粒取入口20cおよび砥粒供給路21bが対応する。「第1制御部」には噴射流体制御部13が対応する。「第2制御部」には加速流体制御部14が対応する。
The
10 砥粒タンク
11 固定リング
12 ノズル部
13 噴射流体制御部
14 加速流体制御部
20 第1ノズルブロック
21 第2ノズルブロック
22 第3ノズルブロック
23 加工ノズル
24 噴射ノズル
25 エアパイプ
w ワーク
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記内管よりも先端が軸方向に突出した状態で前記内管の外側に同心状に配置され、前記先端がワークに対向してなる外管と、
前記外管の先端および前記内管の先端の間に形成された混合室と、
前記内管の外周および前記外管の内周がなす間隙から前記混合室に向けて粉体加速用の加速流体を供給する加速流体供給部と、を有し、
前記混合室において前記加速流体で付勢された粉体が前記ワークに直接噴射されてなることを特徴とする粉体噴射ノズル装置。 An inner tube for powder injection;
An outer tube that is arranged concentrically on the outer side of the inner tube in a state in which the tip protrudes in the axial direction from the inner tube, and the tip is opposed to the workpiece;
A mixing chamber formed between the tip of the outer tube and the tip of the inner tube;
An accelerating fluid supply unit that supplies an accelerating fluid for accelerating powder toward the mixing chamber from a gap formed by the outer periphery of the inner tube and the inner periphery of the outer tube;
A powder injection nozzle device, wherein the powder energized by the acceleration fluid in the mixing chamber is directly injected onto the workpiece.
前記内管および前記噴射流体供給管の連結部近傍で前記内管に一端が接続されてなる粉体供給管と、をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の粉体噴射ノズル装置。 One end of the inner pipe is connected to the base end, and an inner diameter is set to be smaller than the inner diameter of the inner pipe.
The powder injection nozzle device according to claim 1, further comprising: a powder supply pipe having one end connected to the inner pipe in the vicinity of a connecting portion between the inner pipe and the jet fluid supply pipe.
前記第1制御部は噴射停止時間を設けて前記内管の先端から断続的に粉体噴射を行う一方で、前記第2制御部は前記加速流体供給部に対して連続的に加速流体を供給することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の粉体噴射ノズル装置。
A first control unit that controls powder injection of the inner pipe, and a second control unit that controls an acceleration fluid supply amount to the acceleration fluid supply unit;
The first control unit provides an injection stop time and intermittently injects powder from the tip of the inner tube, while the second control unit continuously supplies acceleration fluid to the acceleration fluid supply unit. The powder injection nozzle device according to claim 1 or 2, wherein the powder injection nozzle device is provided.
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