JP2022517317A - 大形加工物の表面のための研磨材噴射処理機 - Google Patents

Abstract

発明の主題は大形加工物の表面のための研磨材噴射機であって、その処理機は作業室を構成するハウジング（Ｏ)と、作動機を移動させる動的機構と、研磨材循環システムと、循環された研磨材の作動機給送システムとからなり、その特徴は、動的機構が少なくとも４軸を備えるマルチパート動的機構（ＭＫ）であり、また作動機が衝撃タービン（Ｔ）であり、このタービンが処理ツールを生成し加工物に向ける。【選択図】 図１

Description

発明の目的は、大形加工物の表面のための研磨材噴射処理機に関する。

定義:
本明細書における用語の大形加工物とは、3次元寸法の各々が少なくとも1000mmでありかつそれらの表面が研磨材噴射処理を受ける加工物を意味する。
用語の作動機又は末端作動機とは、研磨材噴射処理実行システムとして理解されるべきである。
用語の研磨材ジェットとは、末端作動機によって生成される運動エネルギーを持つ研磨材粒子のジェットである。

用語の処理ツールとは、作動機によって生成される研磨材ジェットのことを言い、このジェットは加工物の表面に直接影響を及ぼす。以下では、用語の研磨材ジェットと処理ツールとは互換的に用いられるであろう。
ホットスポットとは、加工物の表面との衝撃点にある処理ツールの領域である。研磨材ジェットの運動学的パラメーターの変動は作用区域上に衝撃を付与する。
用語の処理ツールの速度ベクトルとは、研磨材ジェットの各粒子の速度ベクトルの総計を意味する。速度ベクトルは処理ツールの付着点と方向を決定する。

用語の空気処理とは、ショット噴射ノズルによる空気噴射処理のことを言う。空気研磨材噴射処理技術においては、研磨材の運動エネルギーは、圧縮空気によって与えられる。研磨材は、ショット噴射ノズルから高速度で噴出され、研磨材空気の混合物を搬送するフレキシブルホースによって給送される。（ショットブラスト噴射銃）
作動機すなわちショット噴射ノズルは空気ホースの末端にあり、その末端を通じて研磨材が運動エネルギーを持って噴出される。それは空気研磨材噴出処理に用いられる或るタイプの作動機である。ショット噴射ノズルは、通常は耐摩耗性材料でできたベンチュリー管である。それは空気研磨材噴射処理に用いられる或るタイプの作動機である。
空気噴射室は、大形加工物の空気処理ができる一般的に用いられる処理機を定義する。

用語の回転輪処理とは、衝撃タービンによる機械的な研磨材噴射処理についてのことを云う。
作動機つまり衝撃タービンは、電気モータによって駆動される装置であり、その装置は羽根付きの衝撃輪の回転によって研磨材に運動エネルギーを付与する。それは、回転輪研磨材噴射処理に使用される或る種の作動機である。
用語の回転輪噴射機とは、回転輪処理のために設計された一般的に使用される機械を意味する。加工物が内部で或いはそこを通って移動して衝撃タービンに晒される空間は、回転輪噴射機のホットゾーンと呼ばれる。

本発明は、大形加工物の表面処理に使用される回転輪研磨材噴射処理技術に関する。研磨材噴射処理は機械的方法であり、種々の処理効果を達成するために使用され、その処理効果は不純物の除去(すなわち、錆や薄片或いは古い被覆物の除去）、保護及び又は装飾金属層を塗布する前の表面前処理(粗面化)、さらには或いは表面の凹凸の平滑化や、不純物の除去や、成形或いは強化を含む。どのような研磨材も或いは他の処理媒体も研磨材として使用できる。研磨材噴射技術は、生産や修理過程の両方において広く産業上使用されているので、その技術は大形加工物の表面処理に特に使用される。
回転輪技術に加えて、空気作用技術もまた広く使用されている。空気作用技術においては、運動エネルギーが圧縮空気によって付与され、一方回転輪技術では、タービンが使用されて研磨材ジェットを生成し、そこでは処理表面に生成された楕円のホットスポットは、空気作用技術のノズルによって生成される円形の箇所よりも大きい。空気ノズルは手動で操作でき、ショット噴射室内での空気ノズルの動きは自動化でき、ロボットによって実行できる。

大形加工物の空気処理用のショット噴射室は、最新技術から知られているものだが、塵濾過除去システムや、研磨材循環システムや、空気噴射機（1つまたは多数）や、制御システムや、実行システムを具備した処理室(作業室)を内部に備えている。作業室は手動作業(操作者）或いは操縦器に適合した空間であり、これは研磨材の高速噴射やそれに付随する激しい騒音の強烈さや塵埃の発生の理由からである。研磨材の衝撃は作業室内に分散される。作業室は研磨材の機械的衝撃に耐える空間である。或る作業室の１例は、ゴムパネルによって内部から保護される鋼製構造である。その作業室はアクセスゲートやサービスドアや照明を備えている。研磨材循環システムの一例は、取り分け、床上(水平)研磨材搬送システムや、縦研磨材搬送システムや、洗浄システム（塵埃除去および研磨材粒子サイズのクラス分け）や、洗浄済研磨材容器と共に存在している。床上研磨材搬送システムの例は、通路内で動く掻出棒である。実行システムは、空気清浄機に接続されている非拘束空気ホース(ショット噴射銃）と共に送られる噴射ノズル(作動機または末端作動機)である。加工物は、固定位置にあり、作動機は、加工物の選択面に処理ツール(研磨材ジェット)を向けるために処理室の内部で移動可能である。換言すれば、処理ツールは移動可能であり、案内される。その工具の接近方向は全方向に向けられることができ、すなわち任意に方向付け可能である。処理ツールの速度方向モージュールの変化は研磨材の速度(作業圧力)を変更したり、処理表面からの距離を変更することによって実行される。処理室内における作動機は、作業空間内で移動される。解決策は知られており、そこでは処理効率を増加するために大形加工物が１或いはそれ以上のショット噴射ノズルを備えたショット噴射室内で処理される。噴射ノズルは移動可能であり、噴射銃を手で持つ作業者によって手動で制御され、或いは他の解決方法では、ショット噴射ノズルは、開発済のプログラムを追跡し、或いは従う被制御機構(例えば、ロボット）によって指揮される。工作物はノズルの動きから独立して回転されることができる。

回転輪技術においては、実行システム(作動機)が衝撃タービンであり、これは半径方向および正接方向の力の組み合わせを利用して、羽根付きの回転輪によって研磨材に運動エネルギーを付与する。衝撃タービン本体の内側には、分離用のローターも存在しており、それは衝撃輪と同軸であり、研磨材を分配し、かつその研磨材の初期方向や加速を付与する役目を担っている。同軸配置の制御スリーブは研磨材が噴出される研磨材噴出窓を持っている。このスリーブの位置は加工物に向かう研磨材ジェットの噴出角度を決定する。

先行技術の回転輪噴射機では、空気室と違って、作動機(衝撃タービン)は固定位置にあり、そして処理される加工物はその動きが設定されて、その表面が、作動機によって生成される処理ツール(研磨材ジェット)の前方に晒される。換言すれば、処理ツールは静止している。工具が接近する方向は一方向である。処理ツールの速度ベクトルモジュールの変動は、噴射速度(回転輪の可変速度)を変更することによって実施することができる。既知の回転輪噴射機では、作動機は作業空間の外部に設置されている。例外的なケースでは、作動機は、ローター平面の角度を変えること、制御スリーブの位置を変えること、或いはタービン全体の位置を変えることによって、相互作用の可変角度（ベクトル）を取りうる。両ケースにおいて、その運動幅は、タービンが固定位置に在ることやその配置が処理室外であるために、制限されている。

EP3132895は、軸方向に置かれた駆動モータによって駆動される衝撃タービンからなる砂噴射システムを開示している。その衝撃タービンは洗浄が行われる部屋に搭載されている。その衝撃タービンは制限された範囲内で振り子運動を行うことができる。その角度変更はローター面に対して垂直である。

US3604157Aの文献は、表面処理装置を開示し、それは処理室と、この処理室内で処理されるべき面を持つ加工物を搬送する手段からなる。洗浄のために、衝撃タービンが用いられ、これは制限範囲内まで往復運動を行うことができる。そのタービンは、加工物の或る選択された面に接近するように設計されている。

大形加工物の処理が回転輪噴射機で行われる場合の既知の解決策があり、そこでは通常多くの衝撃タービンが、工具（研磨材ジェット）の衝撃領域を作り出すように設置され、その領域で加工物が通常は回転又は直線的に動かされる。この方法では、研磨材ジェットは運動している処理加工物の表面を網羅する。

最新技術から既知の例があり、その例では、衝撃タービンが作業ハウジング内で直線軸上に配置されている。しかし、この解決策は応用範囲が非常に限定されている。
大形加工物の処理の場合の空気噴射室の利点は、その処理室が事実状寸法の制約を受けないことで、そこでは研磨材ジェットを処理面に最適に向けることができる。しかしながら、回転輪噴射機の利点は、その処理に保守が不要であることであり、またその処理自体が同じ面を清浄するために比較的少ないエネルギーしか必要としない。

衝撃タービンは、その重量のため、（水平面噴射機の適用を除いて）手動で操作できない。この理由で、通常は、処理加工物が静止タービンの前面で動かされる。

固定衝撃タービンを用いる処理は、特定の作業空間内で、この室の名目寸法が許容するよりもより小さな寸法の加工物が処理されるときには、エネルギー効率は悪くなる。これは、次の理由による。つまり、静止タービンが一定の限定された方法で研磨材を放射し、その研磨材の幾分かは加工物の表面に当たらないからである。この不都合な現象を減らすために、より小さな加工物については、選択されたタービンを止めたり、或いは研磨材ジェットの噴出方向を変えたりするような操作が用いられる。これは常に行えない。特にタービンと加工物との距離が一定であるときがそうであり、このことはタービンが静止している特質から帰結する。

手動の空気処理の弱みは、エネルギー消費や手間がかかることである。その処理をロボット化することは、（重複が隣接する点間で最適に経路が選ばれることを条件として）エネルギーの面で僅かに改善する。しかしながら、ホットススポットの寸法と処理される面の寸法との間の比率が原因でプログラミングが非常に手間がかかる。空気ショット放射ロボットは比較的長い軌道を高速移動しなければならない。しかしながら、加工物の寸法は回転輪噴射処理における制約である。これは、大形加工物や複雑形状の加工物の場合では、タービンの数を増加しなければならないためである。このことは、名目上よりも小さな加工物が処理されるときは、処理機の複雑さとか、機械性能の要求を超える非常に高い動力の必要性とか、タービンからの処理面の距離に依存する不均一な処理パラメーターとかの増加や、エネルギー効率の減少や、過度の研磨材の消費と関連する。

回転輪噴射処理のエネルギー効率が空気処理のそれよりも何十倍も高いことが広く認識されている。比較的低エネルギーを必要とする衝撃タービンは、よりはるかに大きく均一な衝撃を持つ処理ツール(研磨材ジェット)を生成する。しかしながら、現在知られている解決策における衝撃タービンの使用は、それらの重量(それらは手動で動作できない）や研磨材を給送する現在既知の方法に制約される。研磨材噴射処理機のユーザーの中には、衝撃タービン(作動機)を備えた処理機について次なる要求がある。その要求とは当該衝撃タービンを動的な機構によって作業空間内で動かし、可変衝撃位置の処理ツール(研磨材ジェット)を提供することである。

この発明の要点は大形加工物の表面を研磨材噴射処理する処理機であり、その処理機は、作業室を形成するハウジングと、その作動機を移動する動的な機構と、研磨材循環システムと、循環される研磨材を作動機に給送するシステムと、作業室の濾過システムと、及び動的機構と、機械制御システムを含む。

その処理機の特徴は、動的な機構が制御され、作動機が末端となる少なくとも４軸で制御されるマルチパート機構を備え、かつ作動機が衝撃タービンであり、この衝撃タービンは処理ツールを生成して加工物に向けられる。これにより、相互作用における種々の位置や方向を持つ作動機は、作業室内に置かれる加工物の表面に最適に向けられる処理ツール(研磨材ジェット)となる。

好ましくは、マルチパート動的機構は広域動的機構と狭域動的機構とを備える。広域動的機構は水平面内で直交軸の座標システム内にある。狭域動的機構は広域動的機構に取り付けられ、それ装着した衝撃タービンを狭域で動かす、これによりマルチパート動的機構は衝撃タービンに少なくとも４つの自由度を付与している。

好ましくは、狭域動的機構は、衝撃タービンを垂直向に移動する伸縮機構と、この伸縮機構をその縦軸の周りに回転する回転機構とを備えて、狭域動的機構の衝撃タービンに２つの自由度を付与している。

広域動的機構は、ハウジングに搭載された軌道と、その軌道に沿って移動するようにされた走行ビームと、この走行ビームに沿って移動するようにされた走行トロリーとを備えてもよく、この走行トロリーは狭域動的機構を運搬し、広域動的機構は狭域動的機構に２つの自由度を付与している。

衝撃タービンはジェット噴出の角度調整機構を備えてもよく、この角度調整機構は出口開口を備えた制御スリーブ及び処理ツールを方向づける制御スリーブの角度位置を変更する駆動ユニットを備える。これにより、処理ツールは、衝撃タービンに対し、付加的な自由度が与えられる。

マルチパート動的機構は局所機構を具備してもよい。この局所機構は、アーム上の水平軸に対して衝撃タービンを偏向させ、それにより衝撃タービンと伸縮機構がその周りを回転する垂直軸との間の距離を変更させる。これにより、衝撃タービンと処理ツールとに付加的な自由度が付与される。

マルチパート動的機構は局所機構を備えていてもよい。その局所機構はアーム軸線の周りでの衝撃タービンの角度運動を制御するための機構を備える。このアーム軸線はアームの長手方向の軸であり、このアームに衝撃タービンは配置される。これにより、衝撃タービンと処理ツールとに付加的な自由度が与えられる。局所機構は、処理面上の楕円のホットスポットの方向を変更できるようにし、これにより処理ツールに付加的な自由度を付与する。

処理機は次のように特徴付けられる。即ち、衝撃タービンに研磨材を給送するシステムが、広域組付体と伸縮組付体に沿って配置される重力給送ホースを備えた狭域組付体とを備え、その重力給送ホースは、上位部と、下位部と、さらに伸縮組付体の伸長に依存する可変長を持つ開放部とで構成してもよい。給送システムの広域組付体は広域動的機構と連携してもよく、給送システムの狭域組付体は狭域動的機構と連携してもよい。

重力供給ホースの上位部において、重力給送ホースの上部縦通路を伸縮組付体の上部に装着でき、一方、重力供給ホースの下位部において、重力給送ホースの下部縦通路を衝撃タービンの隣の位置に配置できる。上部縦通路と下部縦通路は着脱可能であり、伸縮組付体の位置に依存して相互に可変の間隔で位置され、また上部縦通路からの出口と下部縦通路への入口は同軸的に配置される。

重力供給ホースの上位部は、研磨材制御弁を備えることができる。狭域タービン給送組付体は、給送ホースの重力送りに適応した中間貯蔵所を含んでよい。
その中間タンクは伸縮組付体に取り付けられ、伸縮組付体と共に回転できる。

広域タービン給送組付体は、主タンクと、軌道に沿って位置される主タンクから研磨材を受取る長手方向ベルトコンベヤと、走行ビームに沿って位置される横方向ベルトコンベヤとを備えてもよい。走行ビームは、研磨材を長手方向ベルトコンベアから横方向ベルトコンベアに落とすための掻取棒を備えてもよく、さらに、走行トロリーは研磨材を横方向ベルトコンベアから中間タンクに落とすための掻取棒を備えてもよい。

広域タービン給送組付体は主タンクを備えてもよく、中間タンクは周期的休止を伴いながら研磨材を衝撃タービンに給送することや、主タンクからの直接的な周期的給送に対応きるようになっている。

広域タービン給送組付体は、主タンクと、この主タンクに接続されたフレキシブル空気ホースを備えてもよく、このフレキシブル空気ホースの出口は中間タンクに向けられてもよい。

研磨材循環システムは、通路内で動く掻取棒を備えた研磨材搬送用の掻取床システム（水平の）を含んでもよい。

研磨材循環システムは補助リフトを備えてもよく、この補助リフトは主タンクに連結され、長手方向ベルトコンベアを用い、制御弁を通して、研磨材を給送する。

この出願による発明は、大形加工物の効率的で、安全で、省エネで、かつ自動化された研磨材処理プロセスの分野における解決策を求める目下の要求に合致する。そのような大形加工物のためには、空気による処理が十分効率的でないか或いは経済的でなく、かつ作業室の外に配置された衝撃タービンの動作を伴う現存する回転輪噴射機での処理は、非効率であり、不可能でさえある。処理空間内では、高効率かつ高エネルギーの作動機（衝撃タービン）が追跡制御又は自動動的機構を介して移動され、処理ツール（研磨材ジェット）の最適な衝撃を処理される面に向ける。この発明による処理機は、処理中に加工物を固定位置に保持する状態で、効率的に作動機を使用できるようにしている。衝撃タービンは、作業室内で何れの方向にも移動され向けられることができ、その工具接近ベクトルは装着点で変更できるようにされており、その方向と基本単位は選択的処理のためにその効率を最適化し、処理の均一性を改良するため或いはこの逆も同様に変更でき、このことは複雑な形状を持つ大形加工物のための加工機の種々の応用又は使用を同時に提供する。

この発明は、図面に描かれた好適な実施例中に、より詳細に記述されており、
図１は大形加工物の表面の研磨材噴射処理のための処理機を斜視図で示す。 図２は図１による処理機のマルチパート動的機構を示す。 図３は衝撃タービンからの研磨材ジェットの噴射における角度変更用の領域機構の斜視図を示す。 図４は衝撃タービンをその軸線に対し垂直断面と軸方向断面で示す。 図５は衝撃タービンをその軸線に対し垂直断面と軸方向断面で示す。 図６は衝撃タービン駆動ユニットの変形例を示す。 図７は衝撃タービン駆動ユニットの変形例を示す。 図８は伸縮縦軸に対する衝撃タービンの距離移動のための局所機構を示す。 図９は局所装着アームの軸線周りの０～９０度の範囲で衝撃タービンの角度位置を変更する局所機構を示す。 図１０は局所装着アームの軸線周りの０～９０度の範囲で衝撃タービンの角度位置を変更する局所機構を示す。 図１１は研磨材を衝撃タービンに給送するシステムである狭域組付体を示す。 図１２は研磨材を衝撃タービンに給送するシステムである狭域組付体の横断面図を示す。 は広域組付体を備えた給送システムをベルトコンベアの変形例と共に示す。 図１４は広域組付体を備えた給送システムをベルトコンベアの変形例と共に示す。 図１５は周期的給送の変形例における広域組付体を備えた給送システムを示す。 図１６は周期的給送の変形例における広域組付体を備えた給送システムを示す。 図１７は空気給送の変形例における広域組付体を備えた給送システムを示す。 図１８は広域ベルト組付体と研磨材主タンクを下方位置した変形例における衝撃タービンへの研磨材給送システムを示す。

図１は、基本型の処理機Ｍを示す。その処理機Ｍは、ハウジングＯを備え、このハウジングは作業室を構成する空間を閉じており、内部で研磨材の使用によって加工物の表面を処理することが行われる。わかり易くするために、処理機は側面壁を省略して示されている。通常は、その前部又は後部壁にアクセスゲート１が設けられ、これを通して加工物が作業室へ配送される。加えて、処理機は、典型的なフィルター換気システム（図示省略）が設けられ、このシステムは作業室内の除塵を確実にしている。その処理機は、研磨材噴射処理中に発生される塵埃に適合した何らかの既知の濾過換気ユニットが装備されることができる。作業室は光源２を備えている。処理機は、研磨材循環システムＵＲからなる。この循環システムＵＲは、例えば特許出願P４０２３６５から知られている研磨材搬送用の掻取り床システム３を含む。しかしながら、研磨材搬送用のどのような既知の掻取り床システムもこの処理機に使用できる。研磨材循環システムは、級別して研磨材を洗浄する役割も遂行する。級別対象として、処理中に発生される大きな破片（異物）や研磨材研磨を含む処理過程中に形成される微細な破片（塵埃）がある。

図１は、処理されるべき典型的な加工物Ｐを示す。その図示された加工物Ｐは、大形加工物で、例えば、その３つの幾何学的寸法の各々が１０００ｍｍを超えるものだが、処理機はどのような寸法の加工物にも使用できる。その工作物Ｐは、動的機構が処理ツールを処理されるべき面に到達できるように位置決めされており、この他、その動的機構は特定の加工物の処理の要望のために設計されている。

本発明によれば、処理機は、研磨材ジェットＳの形態で処理ツールを生成する衝撃タービンＴの形態の作動機を備える。衝撃タービンＴは、マルチパート動的機構ＭＫにより移動され、そこでは、広域動的機構ＭＧと狭域動的機構ＭＲとに区別できる。広域動的機構ＭＧは、狭域動的機構ＭＲの動きを可能にする移動運動を実行するために使用され、一方狭域動的機構ＭＲは、空間における衝撃タービンの位置決めや方位決めを可能にする。広域動的機構ＭＧの動的な要素や狭域動的機構ＭＲの動的な要素は、共にマルチパート動的機構ＭＫを構成する。そのようなマルチパート動的機構ＭＫは、支持構造Ｋを有し、これは作業室の組み込み構造（覆いとゲート）で、この作業室内で研磨材噴射処理が実行される（図１）。広域動的機構ＭＧは、Ｘ方向に動かすための軌道５に沿って移動可能に搭載された走行ビーム４と、Ｙ方向に動かすために走行ビーム４上に移動可能に搭載された走行トロリー６とからなる。図示の実施例においては、広域動的機構ＭＧは狭域動的機構ＭＲを直行座標内、即ち２つの軸ＸとＹ（地面に実質的に平行な面）内で移動する。広域動的機構ＭＧは、自身に搭載された狭域動的機構ＭＲに２つの自由度を付与している。図示の実施例では、軌道５，走行ビーム４及び走行トロリー６は門型クレーンの形態となっており、しかしそれらの駆動機構は図面には図示されてない。

狭域動的機構ＭＲは、衝撃タービンＴの高さと方向を変更可能にしている。図示の実施例では、狭域動的機構ＭＲは走行トロリー６上に搭載されている。狭域動的機構ＭＲは、伸縮組付体７（図２）と、この伸縮組付体７を搭載している回転組付体８とを備える。この回転組付体８は伸縮組付体７を回転するように働く。モータ１０により駆動される伝動装置９がこの回転運動を実行するために使用される。衝撃タービンＴは、伸縮組付体７の部分１１に装着されている。回転可能に搭載された伸縮組付体７は、衝撃タービンＴがＺ軸内で移動できるようにしている。図示の実施例では、衝撃タービンＴは、範囲＋１８０度から範囲－１８０度の角度Ｙ、つまり全範囲内の角度で回転できる。その回転可能に搭載された伸縮組付体７は、衝撃タービンＴが移動するのを許容し、つまり処理されるべき加工物Ｐの表面に衝撃タービンＴを導く運動をできるようにしている。これにより、狭域動的機構ＭＲは衝撃タービンＴに２つの自由度を付与している。広域動的機構ＭＧと狭域動的機構ＭＲとからなるマルチパート動的機構ＭＫのおかげで、衝撃タービンＴは３次元Ｘ、Ｙ、Ｚ座標系で移動でき、また縦軸の周りで回転でき、これにより、合わせて、マルチパート動的機構ＭＫは衝撃タービンＴに４つの自由度を付与している。つまり、マルチパート動的機構ＭＫは４軸機構である。

衝撃タービンＴは制御機構を具備することができ、この制御機構は、固定された位置にある衝撃タービンのために処理ツールの角度を変更する。このお陰で、処理ツールは付加的な角度の自由度を持っている。加えて、作動機は、処理ツールの強度や形状を変更するための制御機構を持っていてもよい。

衝撃タービンＴによって発生される研磨材ジェットＳは、処理表面に作用するのに十分なエネルギーを持つ衝撃輪１２により噴射される研磨材ベクトルの角度範囲として図３に示されている。これまでの記述では、軸線ｐにより描かれる処理ツールの方向は、或る特定の作業位置でタービンにより噴射される研磨材ジェットの研磨材速度の総ベクトルと一致すると考えられていた。ｐ軸は、衝撃タービンＴの衝撃輪１２から出て来る研磨材の速度ベクトルを示す。衝撃タービンＴは、このタービン自体の位置を変更せずに、研磨材ジェットＳの送り方向の変化、すなわち、処理ツールＳの角度変化ができるようにしている。衝撃タービンＴにおいては、研磨材Ｓのジェットは、軸線ｔの周りに回転する羽根１３（図４）付の回転衝撃輪１２によって発生される。軸線ｐによって描かれる研磨材ジェットＳの方向の変更は、ジェットＳの方向を変更する機構ＫＳにより実施される。ジェットＳの方向を変更する機構ＫＳは、研磨材が噴出される開口の出口１５を持つ回転可能に装着された制御スリーブ１４を備える。この制御スリーブ１４の位置は、モータ１９（図３）により駆動されるウオーム１８と協働するウオームホイール１７からなる装置１６により変更される。衝撃タービンＴとジェットＳ方向変更機構ＫＳは、図５のＡ－Ａ断面に示してある。ジェットＳ方向変更機構ＫＳは、他の駆動ユニットを装備することができる。研磨材ジェットＳは、駆動装置１６により軸線ｔの周りに制御スリーブ１４を回転することにより、上方に向けられたり（図３で時計回りに回転され）、又は下方に（反時計回りに）向けられたりすることができる。図３は、制御スリーブ１４が中間位置に在る間の研磨材ジェットＳを太線で示し、制御スリーブ１４が２つの端位置に回転した後の研磨材ジェットＳ′、Ｓ″の２つの位置を細線で示している。ｐ′軸線は、軸線ｐで描かれる研磨材ジェットＳの中間位置に対して約５０度の角度βだけ上方に在る研磨材ジェットＳ′の最大上昇を表現している。ｐ″軸線は、研磨材ジェットＳの中間位置に対して約５０度の角度βだけ下方に下降している研磨材ジェットＳ″の最大下降を表現している。ジェットＳの方向変更機構ＫＳは、研磨材ジェットＳの速度ベクトルの方向を変化させる。すなわち、それは、このジェットＳに軸線ｔの周りの自由度、つまり回転を付与する。制御スリーブ１４の角度位置変更機構ＫＳは、タービンの位置を変更せざること無しに、研磨材ジェットに或る自由度を付与する。研磨材ジェットＳは、マルチパート動的機構ＭＫと方向変更機構ＫＳにより与えられる５つの自由度を持つ。研磨材ジェットＳの方向変更機構ＫＳの使用は、狭域動的機構を関与させること無しに、回転円盤の回転軸線ｔに関して処理ツールの速度ベクトルＶの角度を変更できるようにしている。処理ツールの強度を広範囲に変更することは、衝撃輪１２の回転速度を変更することによりなされる。その工具の向きを変更することにより、タービンと加工物が取り付けられた伸縮組付体との間の衝突を回避するような方法でタービンを制御することが可能である。

衝撃タービンＴは、伝達装置によりｔ軸線の周りで回転される。図６に示す実施例においては、衝撃タービンＴはベルト伝達装置２１を介してモータ２０により駆動される（但し、エンジンからベルト伝達装置２１への駆動伝達は図示されていない）。図７に示す実施例においては、衝撃タービンＴはｔ軸線上に配置されたモータ２２により駆動される。

広域動的機構ＭＧと狭域動的機構ＭＲとを備えた研磨材噴射処理機のマルチパート動的機構ＭＫは、狭域動的機構ＭＲ上に搭載された局所動的機構ＭＬを付加的に具備してもよい。図８に示す実施例では、局所動的機構ＭＬは衝撃タービンＴを偏向する機構の形式となっており、伸縮組付体７の最下端部１１に実質的に水平なｍ軸線上に搭載された回転アーム２３を含み、そこでは簡略化のために、回転機構の駆動装置は図示されていない。その駆動機構は、アーム２３の内側に隠すことができる。衝撃タービンＴは、アーム２３の端部に搭載されており、アーム２３の従来の軸線は、ｒとして示され、衝撃タービンＴの回転のｔ軸線を通過し、また回転アームの回転ｍ軸線を通過している。回転により、アーム２３は縦方向の下方向に向けることができ、この位置はｒ′軸線によって描かれている。アームは９０度の角度だけｒ軸線からｒ″軸線へ上方回転されうる。狭域動的機構ＭＬは、衝撃タービンＴが狭域動的機構ＭＲに属している伸縮軸線から遠ざかることができるようにしている。局所動的機構ＭＬは、水平面に対しアーム２３の角度位置を変更する。局所動的機構ＭＬは、付加的な自由度、つまりｍ軸線の周りでの回転を衝撃タービンＴに付与する。これにより、衝撃タービンＴは、マルチパート動的機構ＭＫと狭域動的機構ＭＬにより５つの自由度が付与される。ジェットＳ方向変更機構ＫＳを用いることにより、処理ツールは６つの自由度を持つ。

図９と図１０は、衝撃タービンＴが搭載されているアーム２３の長手軸線であるｒ軸線の周りで衝撃タービンＴの角度運動を制御するための局所機構ＲＳを示す。アーム２３内に隠されたどのような既知の機構もこの運動を行うために使用できる。衝撃タービンＴの捩じり運動機構ＲＳによって、衝撃タービンＴを０度～９０度範囲内の角度φだけ回転できるようにし、これにより研磨材ジェットＳをｒ軸線の周りで回転できるようにしている。これにより、衝撃タービンＴの捩じり運動機構ＲＳが処理ツールＳに追加の自由度を付与している。

衝撃タービンＴは、それ故、研磨材ジェットを加工物に側面と下方と上方の両方から向けることができる。衝撃タービンＴは、例えば加工物の内側で、より複雑な局所運動を行うことができる。

衝撃タービンＴに研磨材を給送する給送システムＦは、以下に広域組付体ＦＧと称する広域給送組付体ＦＧと、以下に狭域組付体ＦＲと称する狭域給送組付体ＦＲとを備えている。広域組付体ＦＧは広域動的機構ＭＧと連携され、狭域動的機構ＭＲと連携された狭域組付体ＦＲに研磨材を給送する。給送システムＦの実施例は、この明細書中で後程説明される。

衝撃タービンに給送する狭域組付体ＦＲは、伸縮組付体７上に配置された中間タンク２４を備える（図１１）。この中間タンク２４は伸縮組付体７の上面に装着され、この組付体と共に回転する。中間タンク２４は、上側から開口し、広域組付体ＦＧにより上側から充填されるようになっている。中間タンク２４はどのような形状も採りうるが、図示の実施例では、中間タンク２４は円筒形である。図１２に示される実施例では、狭域組付体ＦＲは、研磨材を衝撃タービンＴに給送する重力給送ホースＰＧを備える。この重力給送ホースＰＧは、上方部５０と下方部５１を備える。上方部５０は、中間タンク２４に直結されている上部傾斜通路２５と、この上部傾斜通路２５に接続された上部縦通路２６とを含み、この上部縦通路２６は出口２７を有する。下方部５１は、入口２９を有する下部縦通路２８と、この下部縦通路２８に接続された下部傾斜通路３０とを含み、この下部傾斜通路３０は衝撃タービンＴの位置に配置され、研磨材をこの衝撃タービンＴに給送する。上方部５０からの出口２７と下方部５１への入口２９との間には、可変長の開放部５２が存在している。重力給送ホースＰＧは、縦通路２６からの出口２７の真上に配置された研磨材制御弁３１を備えてもよい。この研磨材弁はタンク２４の傍に直接配置されてもよい。タンク２４と重力給送ホースＰＧは伸縮組付体７と一緒に回転し、伸縮組付体７が伸長位置にあるとき、下部縦通路２８は、下部傾斜通路３０と一緒になって、上部縦通路２６から遠ざかる。下部傾斜通路３０は、伸縮組付体７の最下端要素１１に装着することができる。上部縦通路２６と上部傾斜通路２５は、走行トロリー６上に搭載され得る。上部縦通路２６の出口２７と下部縦通路２８の入口２９は互いに同軸的に配置されている。この出口２７は（先細の）円錐の形状で形成してもよく、一方、入口２９は（広がりの）円錐の形状で形成してもよい。上部縦通路２６と下部縦通路２８とは、それ故、出口２７と入口２９とは、伸縮組付体７の位置、すなわち、伸縮組付体７の可動要素の伸長程度に依存して互いの距離を変える。図２では、衝撃タービンＴは最も高い位置に在り、出口２７と入口２９は、最少距離の位置で一緒に押し付けられている。図１と図１１では、出口２７と入口２９は可及的遠くに離されている。加工動作中は、研磨材は、出口２７を経て上部縦通路２６の外部に飛出て、開放部５２を通って案内無しに重力で空中に落下し、最終的に下部縦通路２８の入口２９内に落下する。下部縦通路２８内に流動する研磨材は、さらに下部傾斜通路３０内へ、それから衝撃タービンＴ内へ落下する。下部傾斜通路３０は、下部縦通路２８に対して少なくとも３０度、好ましくは３５度の角度θだけ傾けられており、これにより研磨材が衝撃タービンＴ内へ直接注がれるようにしている。

衝撃タービンへの広域給送組付体ＦＧは、中間タンク２４に研磨材を給送するが、このタンクは広域動的機構ＭＧの運動のための緩衝装置となる。

図１３と図１４に示される処理機Ｍの実施例では、衝撃タービンＴに研磨材を給送する給送システムＦは、上述したように、広域組付体ＦＧと狭域組付体ＦＲとを備えている。広域組付体ＦＧは、主タンク３２と、ハウジング壁Ｏに沿って配置された長手方向ベルトコンベア３３と、さらに走行ビーム４に沿って配置された横方向ベルトコンベア３４を備え、コンベア３３と３４は、衝撃タービンに給送するための狭域組付体ＦＲ内の伸縮組付体７上に配置された中間タンク２４に主タンク３２から研磨材を給送するようになっている。研磨材は、主タンク３２から、制御弁３５が末端に付いたホッパーを介して、長手方向ベルトコンベア３３に給送される。走行ビーム４は、掻取棒３６を備え、この棒によって研磨材は長手方向ベルトコンベア３３から横方向ベルトコンベア３４へと向きが変えられる。走行トロリー６は掻取棒３７を備え、この棒によって研磨材は横方向ベルトコンベア３４から中間タンク２４へと向きが変えられる。研磨材の中間タンク２４への給送は、研磨材の需要の瞬間的な変化を考慮して、タービンが中断なしに動作できるような方法で行なわれる。研磨材は、経路Ｔxに沿う長手方向ベルトコンベア３３に沿って、次に経路Ｔｙに沿う横方向ベルトコンベア３４に沿って移動される。狭域動的機構ＭＲの典型的な位置が図１３に示されている。図１４においては、狭域動的機構ＭＲの別な位置が示され、この位置では、研磨材は短くなった経路Ｔxに沿い、また長くなった経路Ｔｙに沿って移動され、また重力給送ホースＰＧは短くなっている。Ｔx及びＴｙ経路に沿う研磨材の動きは、狭域組付体ＦＲの受け入れ容量や広域動的機構ＭＧの動きの位置と方向に同期される。

図１５及び図１６に示す処理機Ｍ′の実施例では、衝撃タービンＴに研磨材を給送する給送システムＦ′は、上述したように、広域組付体ＦＧ′と狭域組付体ＦＲを備える。広域組付体ＦＧ′は、主タンク３２を備える。この主タンク３２から狭域組付体ＦＲ内の中間タンク２４への再充填が、周期的に行われる。図１５は、典型的な動作位置に在る、すなわち加工物Ｐの処理中の衝撃タービンＴに給送する広域動的機構ＭＧと広域組付体ＦＧ′を示している。地域組付体ＦＲと衝撃タービンＴは自律的に動作し、衝撃タービンＴの動作サイクルの長さは、処理中の必要な研磨材給送能力と中間タンク２４の容量とによって決定される。中間タンク２４内に蓄積された研磨材の量が使い尽くされると、処理は中断されて、中間タンク２４が充填される。図１６は、充填位置にある広域動的機構ＭＧを示し、そこでは研磨材が主タンク３２から制御弁３５を端部に着けたホッパーを介して中間タンク２４へ給送される。

図１７に示す処理機Ｍ"の実施例においては、衝撃タービンＴに研磨材を給送する給送システムＦ″は、上記のように広域組付体ＦＧ″と狭域組付体ＦＲとからなる。広域組付体ＦＧ″は、主タンク３８とフレキシブル空気ホース４１からなる。この主タンク３８の出口３９はホース４０によってフレキシブル空気ホース４１に接続され、フレキシブル空気ホース４１の出口４２は狭域組付体ＦＲ内の中間タンク２４に直接向けられている。中間タンク２４への補充は連続的である。フレキシブル空気ホース４１は、広域動的機構ＭＧが遂行する全範囲の動作内で研磨材を効率的に給送するようになっている。フレキシブル空気ホース４１はジグザク線を形成するようにレール４８、４９上に吊り下げられており、フレキシブル空気ホース４１は、ハウジングＯ″の壁に沿って、また走行ビーム４に沿って延びている。

図１８に示す実施例においては、処理機Ｍ”には研磨材循環システムＵＲを含む給送システムＦ”が設けられており、この循環システムは、研磨材搬送用の床面掻取システム３と、重力リフト４３と、研磨材分離機４４と、主タンク４５を含んでいる。分離機４４内では、研磨材は洗浄とクラス分けされて、不純物や形状或いは寸法が異常な研磨材の破片を分離される。処理中に形成される異物は、その基盤の骨組み上で、或いは手動又は自動的に洗浄される篩システム上で、振動又は回転する篩を通して分離される。図示の実施例では、制御弁４７を介して研磨材を給送する主タンク４５を長手方向ベルトコンベア３３に接続するために補助リフト４６が用いられており、それで分離機４４及び弁付主タンク４５を低位置に置き、処理機の高さを下げることが可能である。使用されている給送システムＦ”は、研磨材が連続的に給送されるようになっている。

処理機Ｍは、P４０２３６５に開示されるような一つ又はそれ以上の平行の研磨材搬送通路及び横方向研磨材搬送通路を備えてもよい。研磨材搬送通路は好ましくは床内に位置される。水平の床面上の研磨材搬送は、好ましくは、往復運動を伴って動作する掻取システムにより行われる。

この発明の実施の一部として、他の研磨材循環システムを使用することも可能である。

衝撃タービンの運動を制御するために、マルチパート動的機構の個々の部品を制御することが必要である。この目的のため、市場で入手可能なプログラム可能制御装置が使用でき、同制御装置は機構部品のサーボ駆動装置を用いて単純かつ逆の動的処理を実行する。制御装置は、これら構成要素を使用するそれ自身の動的連鎖の実行を可能とし、工具すなわちタービンの中心位置（ＴＣＰ）を制御しかつそのシステムの各軸の位置を算出する。熟練者の知識では、装置システムの市場で入手可能な制御及び監視システムを本発明に従って調整することは、適応可能であろう。例えば、付加的な″動的な″技術の構成要素を備える″マルチモーション″運動制御プラットホーム形式のSEW-EUＲODＲIVE社製品を用いて。

Claims (17)

1. 大形加工物の表面用の研磨材噴射処理機であって、作業室を構成するハウジング（Ｏ)と、作動機を移動する動的機構と、研磨材の循環システムと、循環された前記研磨材を前記作動機に給送するシステムと、前記作業室の浄化システムと、制御システムとを備え、前記動的機構が少なくとも４軸で制御されるマルチパート動的機構（ＭＫ）を備え、前記作動機が衝撃タービン（Ｔ）であり、この衝撃タービンが処理ツールを生成しこの処理ツールを前記加工物に向けることを特徴とする研磨材噴射処理機。
2. 前記マルチパート動的機構（ＭＫ）は広域動的機構（ＭＧ）と狭域動的機構（ＭＲ）とを備え、前記広域動的機構（ＭＧ）は水平面内の２軸直交座標内にあり、前記狭域動的機構（ＭＲ）は前記広域動的機構（ＭＧ）に取り付けられて、前記衝撃タービン（Ｔ）を装着してその狭域運動を実行し、これにより前記マルチパート動的機構（ＭＫ）は前記衝撃タービン（Ｔ）に少なくとも４つの自由度を付与していることを特徴とする請求項１に記載の処理機。
3. 前記狭域動的機構（ＭＲ）は、前記衝撃タービン（Ｔ）を縦方向に移動する伸縮組付体（７）と、この伸縮組付体（７）を縦軸線（ｋ）の周りに回転する回転機構（８）とを備え、これにより前記狭域動的機構（ＭＲ）は前記衝撃タービンに２つの自由度を付与していることを特徴とする請求項２に記載の処理機。
4. 前記広域動的機構（ＭＧ）は、前記ハウジング（Ｏ)上に搭載された軌道（５）と、この軌道（５）に沿って移動するようになっている走行ビーム（４）と、及び前記走行ビーム（４）に沿って移動するようになっている走行トロリー（６）とを備え、この走行トロリー（６）が前記狭域動的機構（ＭＲ）を搬送し、これにより前記広域動的機構（ＭＧ）が前記狭域動的機構（ＭＲ）に２つの自由度を付与していることを特徴とする請求項２又は３に記載の処理機。
5. 前記衝撃タービン（Ｔ）には前記研磨材ジェットの角度を変更する機構（ＫＳ）が設けられ、この機構は、出口開口（１５）を備えた制御スリーブ（１４）と、前記処理ツールを方向決めする前記制御スリーブ（１４）の角度位置を変更する駆動装置とを備え、これにより、前記処理ツールには、前記衝撃タービン（Ｔ）に対して付加的な角度の自由度が付与されていることを特徴とする請求項２～４の何れか１項に記載の処理機。
6. 前記マルチパート動的機構（ＭＫ）には局所機構（ＭＬ）が設けられ、この局所機構（ＭＬ）は前記アーム（２３）上の水平軸線（ｍ）に対して前記衝撃タービン（Ｔ）を偏向させて、前記伸縮組付体（７）が回転される前記垂直軸線（ｋ）からの前記衝撃タービン（Ｔ）の距離を変化させ、これにより前記衝撃タービン（Ｔ）と前記処理ツールとに付加的な角度の自由度が付与されていることを特徴とする請求項２～５の何れか１項に記載の処理機。
7. 前記マルチパート動的機構（ＭＫ）には局所機構（ＭＬ)が設けられ、この局所機構（ＭＬ)は前記衝撃タービン（Ｔ）が搭載される前記アーム（２３）の長手軸線である軸線（ｒ）の周りでの前記衝撃タービン（Ｔ）の角度運動を制御するため機構（ＲＳ）を備え、これにより前記衝撃タービン（Ｔ）と前記処理ツールとに付加的な角度の自由度が付与されていることを特徴とする請求項２～６の何れか１項に記載の処理機。
8. 前記研磨材を給送する給送システム（Ｆ）は、広域組付体（ＦＧ）と、前記伸縮組付体（７）に沿って配置された重力給送ホース（ＰＧ）を備えた狭域組付体（ＦＲ）とを備えてなり、前記重力給送ホース（ＰＧ）は、上方部（５０）と、下方部（５１）と、前記伸縮組付体（７）の伸長に依存して可変長をもつ開放部分（５２）とを備えてなることを特徴とする請求項１～７の何れかに記載の処理機。
9. 前記上方部（５０）においては前記重力給送ホース（ＰＧ）の上部縦通路（２６）が前記伸縮組付体（７）の上方部に装着され、一方、前記下方部（５１）においては前記重力給送ホース（ＰＧ）の下部縦通路（２８）が前記衝撃タービン（Ｔ）の位置に配置され、前記上部縦通路（２６）と前記下部縦通路（２８）とは着脱可能でかつ前記伸縮組付体（７）の位置に対応して互いに可変の距離に位置され、前記上部縦通路（２６）からの出口（２７）と前記下部縦通路（２８）への入口（２９）とは同軸的に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の処理機。
10. 前記重力給送ホース（ＰＧ）の前記上方部（５０）に研磨材制御弁（３１）が設けられていることを特徴とする請求項９に記載の処理機。
11. 前記狭域組付体（ＦＲ）は、前記重力給送ホース（ＰＧ）への給送をできるようにした中間タンク（２４）を備えることを特徴とする請求項８～１０の何れかに１項に記載の処理機。
12. 前記中間タンク（２４）が前記伸縮組付体（７）に装着され、この伸縮組付体（７）と共に回転することを特徴とする請求項１１に記載の処理機。
13. 前記広域組付体（ＦＧ）には、主タンク（３２）と、軌道（５）に沿って配置された前記主タンク（３２）から前記研磨材を受け入れる長手方向ベルトコンベア（３３）と、及び、走行ビーム（４）に沿って配置された横方向ベルトコンベア（３４）とが設けられ、前記走行ビーム（４）には前記研磨材を前記長手方向ベルトコンベア（３３）から前記横方向ベルトコンベア（３４）に落下させるための掻取棒（３６）が設けられ、走行トロリー（６）には前記研磨材を前記横方向ベルトコンベア（３４）から前記中間タンク（２４）へ落下させる掻取棒（３７）が設けられていることを特徴とする請求項８～１２の何れか１項に記載の処理機。
14. 前記広域組付体（ＦＧ′）には主タンク（３２）が設けられ、前記中間タンク（２４）は前記研磨材を前記衝撃タービン（Ｔ）へ周期的な中断をしながら給送するように、また前記主タンク（３２）から周期的に直接的に給送されるようになっていることを特徴とする請求項８～１２の何れか１項に記載の処理機。
15. 前記広域組付体（ＦＧ"）には、主タンク（３８）と、この主タンク（３８）に接続されたフレキシブル空気ホース（４１）とが設けられ、前記フレキシブル空気ホース（４１）の出口（４２）が前記中間タンク（２４）に向けられていることを特徴とする請求項８～１２の何れか１項に記載の処理機。
16. 前記研磨材循環システム（ＵＲ）が通路内で動く掻出棒を備えた前記研磨材搬送用の掻出床システム（３）を備えることを特徴とする請求項１～１５の何れかに記載の処理機。
17. 前記研磨材循環システム（ＵＲ）は補助リフト（４６）を備え、該補助リフトは前記主タンク（４５）に接続されて、制御弁（４７）を介して前記研磨材を前記前記長手方向ベルトコンベア（３３）に給送ことを特徴とする請求項１～１６の何れか１項に記載の処理機。

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