JP2010188470A - エアーブラスト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研削材を圧縮空気等の気体とともに噴射ノズルから噴射する従来のエアーブラスト装置は、ノズルから噴射される研削材噴射量に脈動があるため研削ムラが生じるという問題があった。本発明は研削材噴射量の脈動を抑制し、均一な研削を行うことのできるエアーブラスト装置を提供する。
【解決手段】本発明のエアーブラスト装置は、研削材貯留タンク１と、噴出ノズル３に研削材６を圧送する研削材圧送路２と、研削材貯留タンク１から研削材圧送路２に研削材６を送り出す研削材供給路７とを備え、研削材２を気体圧力によって噴出ノズル３から噴射して研削を行うエアーブラスト装置であって、研削材供給路７内にオリフィス９を設けるとともに、研削材供給路７内のタンク下部とオリフィス９との間の内容積を、研削材供給路７と研削材圧送路２との連結部の研削材圧送路２内容積より大きく形成したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は圧縮空気等の気体の圧力によって研削材をノズルから被研削品表面に噴射して被研削材表面の処加工、処理を行うエアーブラスト装置に関する。

エアーブラスト装置は、空気等の気体の圧力によって被研削品表面に研削材を噴射し、被研削品表面の錆び落とし、塗装剥離、梨地加工等の研磨、研削加工や、バリ取り等の各種処理を行うために広く利用され、電子部品材料、有機材料、金属材料等の分野において広く利用されている。エアーブラスト装置は、研削材タンク内で圧縮エアー等の気体と研削材とを混合し、ノズル先端から研削材を気体とともに噴射する加圧式装置、ノズルから圧縮気体を噴射することで研削材供給路内を負圧にして研削材を吸引し、研削材を気体と混合してノズルから圧縮気体とともに研削材を噴射する吸引式装置、加圧式と吸引式の両方式を用いた装置等が知られている（特許文献１、２）。

特開２００４−９１８４号公報 特開平８−１５１７号公報

図３は、加圧式と吸引式の両方式により研削材を噴射する従来のエアーブラスト装置の一例を示す。この装置では圧縮気体４が加圧管５から研削材タンク１内に供給されるとともに、研削材圧送路２を経てノズル３から噴射されるように構成される。研削材タンク１内の研削材６は、加圧管５から供給される圧縮気体４の圧力によって、気体とともにタンク１内から研削材供給路７を経て研削材圧送路２に送り出される。研削材供給路７から研削材圧送路２へ送り出された研削材は、更に研削材圧送路２からノズル方向に流れる気体の吸引力に引かれ、圧縮気体とともにノズル３から噴射されるように構成されている。

この種のエアーブラスト装置により被研削品表面の処理、加工を行うに際し、表面積の大きな被研削品の場合には、エアーブラスト装置全体やノズル３を移動させたり、被研削品を移動させながら研削を行う。しかしながら、被研削品表面の研削材投射位置を一定の速度で移動させながら処理を行うと、しばしば研削ムラが生じ、研削ムラを少なくするために被研削品やノズルを移動させる速度を極端に遅くする等の必要が生じ、被研削品表面の均一な処理、加工を効率良く行うことができないという問題があった。

本発明者等は、このような研削ムラが生じる原因は、エアーブラスト装置のノズルから噴射される研削材噴射量の脈動が原因であることを突き止め、研削材タンク１からノズル３に至るまでのエアーの流れ、研削材の流れのムラを抑えて研削材噴射量の脈動を抑制するための種々の方法の検討を行った。しかしながらタンクから供給された研削材が圧縮気体とともにノズルに圧送される研削材圧送路のノズルに至るまでの長さを変えても脈動を抑えることはできなかった。一方、ノズル径を変えると脈動を抑える効果が認められたが、圧縮気体を供給するコンプレッサーの容量を大きくしなければならない等、装置の大幅な改良が必要となるとともに、装置が大型化し、コスト増大や設置容積増大が生じるという問題があった。

このような問題に鑑み本発明者等は更に鋭意研究した結果、脈動が生じる原因は研削材の流れと気体の流れは完全に同調していないこと、特に研削材タンクから研削材圧送路に研削材を供給する部分における研削材とエアーの流れの速度差を調節することが脈動抑制に大きく寄与することを見出し本発明を完成するに至った。

即ち本発明は、
（１）研削材貯留タンクと、噴出ノズルに研削材を圧送する研削材圧送路と、研削材貯留タンクから研削材圧送路に研削材を送り出す研削材供給路とを備え、研削材を気体圧力によって噴出ノズルから噴射して研削を行うエアーブラスト装置であって、研削材供給路内にオリフィスを設けるとともに、研削材供給路内のタンク下部とオリフィスとの間の内容積を、研削材供給路と研削材圧送路との連結部の研削材圧送路内容積より大きく形成したことを特徴とするエアーブラスト装置、
（２）オリフィス取付部の研削材供給路内面積と、オリフィス開口面積との比が、研削材供給路内面積：オリフィス開口面積＝３．０：１．０〜４．５：１．０である請求項１記載のエアーブラスト装置、
を要旨とするものである。

本発明のエアーブラスト装置は、ノズルからエアーと共に噴射される研削材の噴射量脈動が非常に少ないため、被研削品表面の加工、処理を効率良く行うことができる。また圧縮気体を供給するコンプレッサー容量を大きくする等の必要がないため、コスト高や設置スペースが増大する等の問題もなく、従来同様のサイズの装置でありながら効率よく被研削品表面を均一に加工、処理することができる等の効果を奏する。

本発明のエアーブラスト装置の一例を示す断面略図である。 本発明のエアーブラスト装置の異なる実施例を示す断面略図である。 従来のエアーブラスト装置を示す断面略図である。 実施例１の鋼板研削後の状態を示す写真である。 比較例１の鋼板研削後の状態を示す写真である。

図１は加圧式及び吸引式の両方式により研削材を噴射するように構成された本発明のエアーブラスト装置の一例を示し、１は研削材貯留タンク、２は研削材圧送路で、該研削材圧送路２の一端には研削材を噴射するための噴射ノズル３が設けられている。図１に示す装置では、研削材供給路７、研削材圧送路２は共に管状に構成されている。研削材圧送路２の他端は、図示しないコンプレッサー等の圧縮気体供給装置に連結され、圧縮気体供給装置から供給される圧縮気体４は、加圧管５から研削材貯留タンク１内に供給されて研削材タンク１内の研削材６を加圧するとともに、研削材圧送路２を経てノズル３から研削材とともに噴射される。研削材貯留タンク１の下部と研削材圧送路２との間には、研削材供給路７が連結して設けられ、該研削材供給路７内にはオリフィス９が設けられている。研削材貯留タンク１内の研削材６は、研削材供給路７内に設けられたオリフィス９の開口部１０を通って研削材圧送路２へ供給される。尚、図１において８は研削材６を研削材タンク１に供給するための研削材供給管である。

本発明のエアーブラスト装置は、研削材貯留タンク１から研削材圧送路２へ研削材６を供給する研削材供給路７内にオリフィス９が設けられている点が図３に示す従来のエアーブラスト装置と異なっている。上記研削材供給路７におけるＡ部分の内容積は、研削材圧送路におけるＢ部分の内容積より大きければ良いが、５倍以上がより好ましい。またＢ部分の内容積に対するＡ部分の内容積の比の上限は特に規定されないが、大き過ぎると装置が大型化すると共に設備にかかるコストが高くなるため、通常は２０倍程度以下とすることが好ましい。通常、Ａ部の容積は６．８〜７７．３ｃｍ^３程度、Ｂ部の容積は１．４〜１５．５ｃｍ^３程度であり、Ａ部の容積がＢ部の容積よりも大きくなるように設定する。

本発明のエアーブラスト装置において、オリフィス９の開口部１０の面積と、オリフィス９が取り付けられている部分の研削材供給路７の内面積（研削材供給路７の横断面積）との比は、オリフィス開口部面積：オリフィス取付部の研削材供給路内面積＝２．５：１．０〜５．０：１．０が好ましく、特に３．０：１．０〜４．５：１．０が好ましい。オリフィス開口部１０の形状は、円形状、楕円形状、多角形状、スリット形状等任意であり、オリフィス９において開口部１０が設けられる位置も任意であるが、研削材がスムーズに流れ易いよう、オリフィス９は円形状の開口部１０が、オリフィス９の中心付近に設けられていることが好ましい。

図２は本発明エアーブラスト装置の異なる実施例を示し、このエアーブラスト装置における研削材供給路７は、中央部付近が膨らんだ形状に形成されている。研削材供給路７の形状は、Ａ部の内容積がＢ部の内容積より大きくなるようにすれば良く、その形状は図１に示す管状や図２に示す中央部付近が膨らんだ形状等、任意の形状とすることができる。また研削材圧送路２の形状も図１に示したような管状に限らないが、研削材供給路７も研削材圧送路２も、横断面形状が円形状になるような形状であることが好ましい。

本発明のエアーブラスト装置において、研削材貯留タンク１内の研削材６は加圧管５からタンク１内に供給される圧縮気体の圧力により、気体とともに研削材供給路７に押し出され、オリフィス９の開口部１０を経て研削材圧送路２に押し出される。研削材圧送路２に押し出された研削材６は、圧縮気体の加圧力と研削材圧送路２を圧縮気体が流れる際の吸引力によって噴射ノズル３方向へ圧送され、圧縮気体と共にノズル３から噴射される。本発明のエアーブラスト装置は、研削材供給路７内に設けられたオリフィス９により研削材６の脈動が抑制され、研削材供給路のＡ部の内容積が、研削材圧送路２のＢ部の内容積より大きく構成されていることにより気体の脈動が抑制され、これによってノズル３から噴射される研削材の脈動が抑制されるものと考えられる。

本発明のエアーブラスト装置において用いられる研削材６としては、天然の硅砂（サンド）、アルミナや炭化珪素、ガラスビーズ、鋼、鉄、セラミック、プラスチック等からなる、粒径１．４ｍｍ〜１０μｍ程度の粉末や粒子が用いられるが、比較的精度が高い加工目的で使用される研削材で粒径が０．６ｍｍ〜０．０５ｍｍが好ましい。また圧縮気体としては、空気や窒素等が用いられるが、通常は安価であり、また可燃性、毒性がなく安全性の面で優れた空気が用いられる。圧縮気体の元圧は０．８〜０．６ＭＰａ、圧縮気体による研削材貯留タンク１内圧は０．５〜０．３ＭＰａが好ましい。

以下、具体的な実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明する。
実施例１
６ｍｍφのセラミックス製直圧式噴射ノズルを先端に設けた内径２１ｍｍφの研削材圧送路と、内容積０．０２ｍ^３の研削材貯留タンク下部との間に、直径２１ｍｍφの研削材供給路を設け、研削材供給路の研削材圧送路から３０ｍｍ上の位置に１０ｍｍφの開口部を有するオリフィスを設けた図１に示す構造のエアーブラスト装置（図１におけるＡ部の内容積３６．４ｃｍ^３、Ｂ部の内容積７．３ｃｍ^３：Ａ部の内容積：Ｂ部の内容積＝５．０：１．０）を用い、研削材タンク内のスチール製研削材（粒径０．４ｍｍ、株式会社ニッチュー製スチールショット：ＮＢ＃４０）を、圧縮エアーの元圧０．６ＭＰａ、研削材タンク内圧０．４ＭＰａとし、噴射量４．６ｋｇ／ｍｉｎ．、ノズル移動速度１２０ｍｍ／ｓｅｃ．の条件で、鋼板（ＳＰＣＣ）の表面にスチール製研削材を噴射して鋼板を研削した。図４に結果を示すように、研削材の噴射量の脈動が少ないことが認められた。

比較例１
研削材供給路を、オリフィスを有さず、研削材圧送路と同じ２１ｍｍφの直径のパイプで形成した従来のエアーブラスト装置を用い、実施例１と同じ条件でスチール製研削材を鋼板（ＳＰＣＣ）表面に噴射し、研削ムラを評価した。図５に結果を示すように、研削材の噴射量に脈動があることが認められた。

１ 研削材タンク
２ 研削材圧送路
３ 噴射ノズル
６ 研削材
７ 研削材供給路
９ オリフィス
１０ オリフィス開口部

Claims (2)

1. 研削材貯留タンクと、噴出ノズルに研削材を圧送する研削材圧送路と、研削材貯留タンクから研削材圧送路に研削材を送り出す研削材供給路とを備え、研削材を気体圧力によって噴出ノズルから噴射して研削を行うエアーブラスト装置であって、研削材供給路内にオリフィスを設けるとともに、研削材供給路内のタンク下部とオリフィスとの間の内容積を、研削材供給路と研削材圧送路との連結部の研削材圧送路内容積より大きく形成したことを特徴とするエアーブラスト装置。
2. オリフィス取付部の研削材供給路内面積と、オリフィス開口面積との比が、研削材供給路内面積：オリフィス開口面積＝３．０：１．０〜４．５：１．０である請求項１記載のエアーブラスト装置。

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