JP2942168B2 - ブラスト加工における加工パターンの拡大方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は天然の珪砂（サンド）、
アルミナや炭化珪素の粉末、ガラスビーズ、微小鋼球等
から成る研磨材を空気などの流体と共に噴射ノズルから
高速で噴射して被加工物を梨地等の模様に加工し、また
ガラス、シリコンウェハー等の精密彫刻加工、プラズマ
ディスプレーのリブの彫刻加工、また塗装の前処理など
の表面処理、表面加工を行うブラスト（吹付け）加工に
おいて、前記噴射ノズルから噴射する研磨材により被加
工物の表面の研磨材噴射面の形状や大きさ、（本明細書
において「加工パターン」という。）を拡大する方法及
び装置に関する。特に、サクション式ブラスト加工にお
ける加工パターンの拡大方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来、この種のブラスト加工装置のサクシ
ョン式噴射ノズルは、例えば図７に示すような噴射ノズ
ル１０において、ノズルボディ１１は、ブラスト加工装
置の回収タンクから研磨材ホース３１を介して研磨材導
入口２４に連通して研磨材が誘導される略円筒容器状の
研磨材誘導室１２が形成され、この研磨材誘導室１２の
前端部には円錐状に絞られた円錐内面１６が形成され、
この円錐内面１６に貫通するノズル１４を設けている。
そして、前記円錐内面１６の内側に、研磨材誘導室１２
の後方から挿入された空気噴射管１３の先端部が配置さ
れている。この空気噴射管１３は図示せざる圧縮空気供
給源にホース３２を介して連通されており、比較的高圧
の圧縮空気が送られる。

【０００３】１５はホルダで、内周面にテーパ部を備え
た円筒形状をなし、ホルダ１５の内周のテーパ部でノズ
ル１４の外周のテーパ部を外嵌し、ホルダ１５の外周に
設けたネジ部でノズルボディ１１に螺着することにより
ノズル１４をノズルボディ１１に固定する。

【０００４】前記空気噴射管１３の先端から圧縮空気を
ノズル１４へ向けて噴射すると、研磨材誘導室１２内が
負圧になるので、この負圧により図示せざる回収タンク
の研磨材が研磨材ホース３１を経て研磨材誘導室１２へ
吸引される。研磨材誘導室１２内の研磨材は、前記円錐
内面１６と空気噴射管１３の外周の環状の間隙部分に誘
導され、空気噴射管１３の空気流に乗って、ノズル１４
から外部へ円錐状に拡散しながら噴射され、図８に示す
ように被加工物の表面にほぼ円形状の加工パターンが形
成される。なお、本明細書において、ブラスト加工の有
効な加工幅（本明細書において単に、「加工幅」とい
う。）とは、図８に示すように、加工パターンの最大加
工深さの１／２の位置における被加工面の形状を面積な
いし長径及び短径の長さを言う。

【０００５】ブラスト加工は作業者が手動で噴射ノズル
を操作して被加工物の表面へ研磨材を噴射する場合と、
ブラスト加工装置を加工ラインに設けて噴射ノズル又は
被加工物を機械的に移動して被加工物の表面へ研磨材を
噴射する場合があり、前者あるいは後者のいずれの場合
においても、噴射ノズルから被加工物の表面迄の噴射距
離をほぼ一定に保ちながら、図９に示すように、被加工
物Ｗの表面の加工パターンを先の加工パターンに隣接し
て同図矢印の方向に所謂ジグザグ状に徐々に移動させる
ように噴射ノズル又は被加工物を移動する。例えば、前
者は被加工物を固定しこの被加工物に対して噴射ノズル
を手動で移動する。後者は次の二通りの方法がある。一
つは被加工物を図９のＸ方向において図９紙面の右方向
へ移動させ、噴射ノズルを図９のＹ方向において図９紙
面の上下方向へ移動させて、加工パターンをジグザグ状
に徐々に自動的に移動させる。二つ目は被加工物を固定
し、噴射ノズルを図９のＸ方向において図９紙面の左方
向へ、およびＹ方向において図９紙面の上下方向へジグ
ザグ状に徐々に自動的に移動させる。図９の二点鎖線で
示すような被加工物のブラスト加工面は先の円形状の加
工パターンに隣接する加工パターンが重なりながら満遍
なくブラスト加工される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法でブラスト
加工を経済的、効率的に行うためには研磨材の噴射距
離、噴射角度、噴射圧力、研磨材と空気の混合比（濃
度、噴射量）などの加工条件の適切な調整を必要とす
る。例えば、噴射圧力が高ければ高いほど加工能率が向
上し、また噴射圧力を高くすれば噴射距離も遠くなるの
で研磨材の拡散面積も広くなるため単位あたりの研磨時
間を短縮することができる。

【０００７】しかし、噴射圧力を高くすれば加工能率が
向上する反面、研磨材及び噴射ノズル等の損耗は急激に
増加するので、ただ噴射圧力を増加すればよいというも
のではない。したがって、この種の噴射ノズルによる研
磨材の拡散面積には限界があり、ブラスト加工の効率を
向上させることが難しいという問題点があった。

【０００８】さらに、従来のブラスト加工によると研磨
材噴射流の研磨材の密度分布状態は加工パターンの中央
部分が濃くて他の周囲部分が薄いため、被加工物に形成
される加工パターンは該部の窪みの中央部分が深く加工
されるが、他の周囲部分が浅く加工され、加工パターン
の直径に対する中央部分と周囲部分の深さの変化率が大
きくなり、つまり加工パターンの加工深さ方向の曲率半
径が小さいものであった。そのため、加工パターンの直
径に対する加工幅の割合が小さくなるので、被加工物の
ブラスト加工面の加工深さをできるだけ均一にしかも満
遍なく加工するには、先の加工パターンに隣接する加工
パターンの重なり寸法を大きくして加工パターンの浅い
部分をさらに深くしなければならず、必然的にブラスト
加工効率が低下するという問題点があった。

【０００９】なお、被加工物のブラスト加工面の加工深
さを均一にしようとして、たとえ先の加工パターンに隣
接する加工パターンの重なり寸法を大きくし、さらに繰
り返しブラスト加工をしたとしても、加工パターンの加
工幅が小さく又加工深さ方向の曲率半径が小さいため
に、被加工物のブラスト加工面の加工深さを均一にする
ことが難しいという問題点があった。

【００１０】したがって、ブラスト加工面の品質とブラ
スト加工効率の両方を共に向上させることが難しいとい
う問題点があった。

【００１１】また、加工パターンの加工幅が小さい場
合、噴射ノズル又は被加工物の送り速度を増大しなけれ
ばブラスト加工効率を向上させることができない。例え
ば、加工幅が小さい加工パターンでブラスト加工効率を
２倍に増大するには、被加工物又は噴射ノズルの送り速
度を２倍にする必要がある。しかし、被加工物又は噴射
ノズルの送り速度をあまり増大すると所望のブラスト加
工効果を得られないので限界がある。限界に達した場
合、それ以上のブラスト加工効率の向上を図ることは難
しいという問題点があった。

【００１２】〔目的〕本発明は叙上の問題点を解決する
ために開発されたもので、ブラスト加工の加工パターン
内での加工深さ方向の曲率半径を大きくし、且つ加工パ
ターンの加工幅を広くしてブラスト加工効率を向上さ
せ、しかもブラスト加工面での加工深さを均一にしてブ
ラスト加工面の品質を向上させることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のブラスト加工における加工パターンの拡大
方法は、圧縮空気供給源に連通する空気噴射管１３の空
気噴射方向前方のメインノズル４２と空気噴射管１３の
間の研磨材供給源に連通する研磨材誘導室１２より空気
噴射管１３の空気流とこの空気流により吸引された研磨
材を吸引するサクション式噴射ノズルにより、研磨材誘
導室１２内の研磨材を空気流と共にメインノズル４２よ
り被加工物へ噴射するブラスト加工方法において、前記
メインノズル４２の研磨材噴射流の中心線αを介して対
向する位置から前記研磨材噴射流の中心線αに対してほ
ぼ同位置へ向けて二の空気流を噴射することによりメイ
ンノズル４２の研磨材噴射流を幅狭で細長の流体断面に
変形したことを特徴とする。

【００１４】また、メインノズル４２から噴射した直後
の研磨材噴射流はあまり拡散していないので、研磨材噴
射流を効果的に幅狭で細長の流体断面に変形するという
点で、前記メインノズル４２の研磨材噴射流の中心線α
に対してメインノズル４２の研磨材噴射口１８の近傍の
ほぼ同位置へ向けて二の空気流を噴射することが望まし
い。

【００１５】さらに、前記二の空気流の噴射方向をメイ
ンノズル４２の研磨材噴射方向に対して１５〜９０°の
範囲内で同一の傾き角度θを成し、前記二の空気流の圧
力を１〜８kg/cm²の範囲内にすることが望ましい。

【００１６】さらに、前記二の空気流の圧力は２〜８kg
/cm²が好ましく、二の空気流の傾き角度は、より好まし
くは３０°〜９０°で、特に好ましくは二の空気流の圧
力が３kg/cm²で、傾き角度が６０°のとき、研磨材噴射
流を効果的に、幅狭で細長の流体断面に変形して加工パ
ターンをより一層拡大する。

【００１７】本発明の他の加工パターンの拡大方法は、
前述したサクション式噴射ノズルによるブラスト加工方
法において、前記メインノズル４２の研磨材噴射方向前
方に、メインノズル４２の研磨材噴射流を幅狭で細長の
断面形状を画定する空間へ導入し、且つ前記空間の長辺
又は長径に相当する両側面より外部の空気を吸入して前
記研磨材噴射流を前記空間の断面形状に拡散・変形す
ることを特徴とする。

【００１８】また、メインノズル４２から噴射した直後
の殆ど拡散していない研磨材噴射流に対して前記外部の
空気を導入することになり、その結果、研磨材噴射流を
効果的に、幅狭で細長の流体断面に変形するという点
で、前記メインノズルの研磨材噴射口の近傍より外部の
空気を導入することがとくに望ましい。

【００１９】さらに、前記幅狭で細長の断面形状を画定
する空間の長辺又は長径に相当する両側面からメインノ
ズル４２の研磨材噴射流の中心線αで対称位置に外部の
空気を吸入し、前記外部の空気をメインノズルの研磨材
噴射流の中心線αに対してほぼ同位置に向けて導入せし
めることができる。

【００２０】本発明のブラスト加工における加工パター
ンの拡大装置は、圧縮空気供給源に連通する空気噴射管
１３の空気噴射方向前方にメインノズル４２を備え、空
気噴射管１３とメインノズル４２間に研磨材供給源に連
通する研磨材誘導室１２を備えて成るサクション式噴射
ノズルを備えるブラスト加工装置において、前記メイン
ノズル４２から噴射した研磨材噴射流の中心線αを介し
て対向する位置に２個のサブノズル４３を配設すると共
に、前記各サブノズル４３の空気流の中心線βがメイン
ノズル４２の研磨材噴射流の中心線αに対してほぼ同位
置で交差して成ることを特徴とする。

【００２１】さらに、二のサブノズル４３，４３の空気
流の中心線βがそれぞれ、メインノズル４２の研磨材噴
射方向に対して互いに同一の傾き角度θを成すように設
け、さらに二のサブノズル４３，４３をメインノズル４
２の研磨材噴射流の中心線αで対称位置に設けること
は、二のサブノズル４３，４３の先端から研磨材噴射流
までの噴射距離が同じで、傾き角度θが同じであるた
め、サブノズル４３，４３に供給する圧縮空気を同じ圧
力で噴射することにより、二のサブノズル４３，４３の
空気流はメインノズル４２の研磨材噴射流に対して対称
位置からほぼ同じ作用を与えることになるので、メイン
ノズルの研磨材噴射流を効果的に幅狭で細長の流体断面
に変形でき、また各サブノズル４３，４３の空気流の圧
力を容易に調整できるという点で、特に望ましい。

【００２２】また、前記２個のサブノズル４３の空気流
の中心線βがそれぞれ、メインノズル４２の研磨材噴射
方向に対して１５〜９０°の範囲内で互いに同一の傾き
角度を成すように設け、前記傾き角度を好ましくは３０
°〜９０°の範囲内で設け、特に好ましくは６０°とす
る。

【００２３】本発明の他の加工パターンの拡大装置は、
前述したサクション式噴射ノズルを備えたブラスト加工
装置において、前記メインノズル４２の研磨材噴射流の
前方に幅狭で細長の断面形状を成す空間を画定し、且つ
前方端に研磨材を噴出する開口５４を備えた研磨材拡散
室５２を設け、該研磨材拡散室５２の長辺又は長径を成
す両側壁５８，５８に、外気に連通する吸気孔５３，５
３を設けたことを特徴とする。

【００２４】また、前記両側壁５８，５８に適当な位置
に複数個の吸気孔５３を設けることもできるが、吸気孔
は研磨材拡散室５２の長辺又は長径を成す両側壁５８，
５８にメインノズル４２の研磨材噴射口１８の近傍に位
置し、又メインノズル４２の研磨材噴射流の中心線αで
対称に位置することが、吸気孔５３，５３より吸入した
空気流をメインノズル４２の研磨材噴射口１８の付近の
研磨材噴射流に導入させてメインノズル４２の研磨材噴
射流の流体断面を効果的に幅狭で細長に拡散・変形する
という点で、望ましい。

【００２５】

【作用】本発明の加工パターンの拡大装置においては、
圧縮空気供給源より供給した圧縮空気を空気噴射管１３
からメインノズル４２に向けて噴射すると、研磨材誘導
室１２内が負圧になるため、回収タンクの研磨材が研磨
材誘導室１２へ吸引される。研磨材誘導室１２内の研磨
材は、空気噴射管１３の先端とメインノズル４２の間隙
部分に誘導され空気噴射管１３の空気流に乗ってメイン
ノズル４２から円錐状に拡散する研磨材噴射流となって
噴射する。しかし、２個のサブノズル４３，４３から噴
射する二の空気流がそれぞれ、前記メインノズル４２の
研磨材噴射流の中心線αで対称となる二の側方から前記
中心線αに対してほぼ同位置へ向けて噴射するので、メ
インノズル４２の円錐状の研磨材噴射流はサブノズル４
３，４３の二の空気流の圧力により二の側方から加圧さ
れる状態になるため、研磨材噴射流の噴射方向に直交す
る方向での研磨材噴射流の断面（本明細書において、単
に「流体断面」という。）で幅狭で細長の断面形状に変
形されて拡散しながら噴射する。したがって、被加工物
の表面に形成される加工パターンは、従来の円形状の加
工パターンの加工幅より長い加工幅を有し且つ加工深さ
方向の曲率半径が大きい形状となる。噴射ノズル４０を
研磨材噴射流の幅狭で細長の流体断面の長手方向に直交
する方向に移動させることにより、加工パターンの長い
加工幅でブラスト加工することになるので、被加工物は
従来より広い加工幅で効率よくしかも均一な加工深さの
ブラスト加工面として加工される。

【００２６】本発明の他の加工パターンの拡大装置にお
いては、メインノズル４２の研磨材噴射流が円錐状に拡
散しながら噴射し、研磨材拡散室５２の長辺又は長径の
両側壁５８，５８に衝突して変向する。また、研磨材が
研磨材拡散室５２へ噴射されると、この研磨材噴射流に
より研磨材拡散室５２内が負圧になり吸気孔５３，５３
から外部の空気が空気流となって研磨材拡散室５２内へ
吸入される。吸気孔５３，５３の二の空気流はメインノ
ズルの研磨材噴射流を挟むように加圧し且つ研磨材噴射
流に導入され、研磨材噴射流を幅狭で細長の流体断面に
変形し開口５４から拡散しながら被加工物の表面に向け
て噴射される。したがって、被加工物の表面の加工パタ
ーンは幅狭で細長の形状となり、この加工パターンの長
手方向の加工幅は、従来の円形状の加工パターンの加工
幅より長くなる。前記加工パターンの長手方向に直交す
る方向に噴射ノズル４０を徐々に移動させることによ
り、加工パターンの長手方向の加工幅でブラスト加工す
ることになり、被加工物は効率よくブラスト加工され
る。

【００２７】

【実施例】以下に、本発明のブラスト加工における加工
パターンの拡大方法及び装置の実施例について図面を参
照して説明する。

【００２８】〔噴射ノズル〕図１において、４０は噴射
ノズルで、ノズルボディ１１及び該ノズルボディ１１内
の各部材及び構造は、図７に示す従来の噴射ノズル１０
に該当する部分と同様である。

【００２９】ノズルボディ１１は、回収タンク７０（図
５）から研磨材ホース３１を介して研磨材導入口２４に
連通して研磨材が誘導される略円筒容器状の研磨材誘導
室１２が形成され、この研磨材誘導室１２の前端部には
円錐状に絞られた円錐内面１６が形成されている。前記
円錐内面１６の内側に、研磨材誘導室１２の後方から挿
入された空気噴射管１３の先端部が配置されている。こ
の空気噴射管１３はネジ３７でノズルボディの後部に固
定されている。また、空気噴射管１３は図示せざる圧縮
空気供給源にホース３２を介して連通されており、比較
的高圧の圧縮空気が送られ、空気噴射管１３の先端から
空気流が噴射する。なお、空気噴射管１３の先端の外周
には研磨材の衝撃による磨耗を防ぐために空気噴射管カ
バー１７が外装されている。

【００３０】４２はメインノズルで、空気噴射管１３の
空気噴射方向前方に位置してノズルボディ１１の先端に
設けられ、前記円錐内面１６に貫通して研磨材誘導室１
２に連通するもので、メインノズル４２の研磨材噴射口
１８から研磨材噴射流を噴射する。

【００３１】なお、図１に示すように、本明細書におい
て、メインノズル４２のノズル径の中心線αを単に「中
心線α」又は「メインノズル４２の中心線α」と称し、
メインノズル４２の研磨材噴射流に擬制した中心線を、
「研磨材噴射流の中心線α」と称する。

【００３２】さらに、後述するサブノズル４３の場合
も、サブノズル４３のノズル径の中心線を単に、「中心
線β」、又は「サブノズル４３の中心線β」と称し、サ
ブノズル４３の空気流に犠制した中心線を「サブノズル
４３の空気流の中心線β」と称する。

【００３３】４３はサブノズルで、詳細は図１に示し、
メインノズル４２の研磨材噴射流の中心線αに対して側
方から前記中心線αへ向けて空気流を噴射するもので、
２個のサブノズル４３，４３を設けている。この２個の
サブノズル４３，４３はメインノズル４２の中心線αを
介して対向する位置に配設し、前記中心線αで対称とな
る位置に設けられ、各サブノズル４３，４３の空気噴射
方向がそれぞれ、メインノズル４２の研磨材噴射流の中
心線αに対して同一の傾き角度θで設けられ、メインノ
ズル４２の中心線αと各サブノズル４３，４３の空気流
の中心線βとが傾き角度θをなして交差する。

【００３４】本実施例では傾き角度θが６０°である。
したがって、２個のサブノズル４３，４３から噴射され
る二の空気流はメインノズル４２の研磨材噴射流の中心
線αに対してほぼ同位置に向けて噴射され、しかも、本
実施例では前記二の空気流はメインノズル４２の研磨材
噴射口１８の近傍の同位置に向けて噴射するよう構成し
ている。

【００３５】なお、前記傾き角度θは６０°に限定され
ず、５〜９０°の範囲内で設定することができる。

【００３６】〔ブラスト加工装置〕上記の噴射ノズル４
０は、図５及び図６に示すようなエア式の吸込式ブラス
ト加工装置に装着される。

【００３７】以下、ブラスト加工装置について説明する
と、図５及び図６において、６１はキャビネットで、被
加工物Ｗを出し入れする投入口６３を備え、キャビネッ
ト６１内に前記投入口６３から投入した被加工物Ｗに研
磨材を噴射する噴射ノズル４０を設ける。

【００３８】また、前記キャビネット６１の下部にはホ
ッパ６８が設けられ、ホッパ６８の最下端は導管６５を
介してキャビネット６１の上部に設置された研磨材回収
用の回収タンク７０の上部に連通する。

【００３９】回収タンク７０はいわゆるサイクロンで、
粉塵を研磨材から分離する装置であり、図５に示すよう
に、上部に円筒形状を成す円筒部と、下部に下方に向け
て徐々に狭くなる円錐状を成す円錐部とから成り、回収
タンク７０の円筒部の上部の側壁に流入口７３を設け、
この流入口７３に連通管７５を介して前記導管６５の先
端を連結する。前記連通管７５の軸線方向は円筒部の横
断面円形を成す内壁面の接線方向に位置しているので、
連通管７５から回収タンク７０内へ流入した気流は円筒
部の内壁に沿って回りながら降下してゆく。

【００４０】回収タンク７０の円錐部の下端は噴射ノズ
ル４０から噴射する研磨材の噴射量を調整する研磨材調
整器７８を備え、この研磨材調整器７８に噴射ノズル４
０を連通している。

【００４１】一方、回収タンク７０の上端壁面の略中央
には連結管７４が設けられ、この連結管７４は排出管６
７を介してダストコレクタ６６に連通している。

【００４２】ダストコレクタ６６は排風機６９を回転し
ダストコレクタ６６内の空気を外気へ放出している。こ
の排風機６９によりブラスト加工装置６０のキャビネッ
ト６１、導管６５、回収タンク７０内の空気を吸引し、
各部がそれぞれ負圧になり、また図示せざる圧縮空気供
給源から供給された空気が研磨材と共に噴射ノズル４０
から噴射されるので、キャビネット６１から順に導管６
５、回収タンク７０、ダストコレクタ６６へ気流が流れ
る。

【００４３】〔加工パターンの拡大の加工例〕上記のブ
ラスト加工装置を用いて、被加工物Ｗを投入口６３から
キャビネット６１内へ投入し、表１に示す加工条件で、
研磨材を噴射ノズル４０より被加工物Ｗの表面へ噴射し
てブラスト加工を行った。

【００４４】

【表１】

【００４５】図示せざる圧縮空気供給源について説明す
ると、一般に、コンプレッサによって一定圧に圧縮され
た空気は空気中の油と混じり合っているが、これらの圧
縮空気と油はパイプを経てレシーバタンクへ送り込ま
れ、このレシーバタンク内の特殊セパレータで空気中の
油が完全に分離されて清浄な圧縮空気のみが外部へ送り
出される。

【００４６】上記の圧縮空気供給源から圧縮空気をホー
ス３２を経て噴射ノズル４０の空気噴射管１３へ供給し
空気噴射管１３の先端から空気流を高速で噴射する（図
１）。この高速空気流が前方のメインノズル４２内へ送
られると研磨材誘導室１２内が負圧となるので、この負
圧により回収タンク７０の研磨材が研磨材ホース３１を
経て噴射ノズル４０の研磨材誘導室１２へ吸い込まれ
る。研磨材誘導室１２内の研磨材は、円錐内面１６と空
気噴射管１３の外周の環状の間隙部分に誘導され、空気
噴射管１３の空気流に乗って、メインノズル４２から外
部へ円錐状に拡散しながら噴射される。

【００４７】しかし、図１において、２個のサブノズル
４３，４３から３kg/cm²の圧力で噴射する二の空気流が
それぞれ、前記メインノズル４２の研磨材噴射流の中心
線αで対称となる二の側方から傾き角度６０°で研磨材
噴射流の中心線αに対してほぼ同位置へ向けて噴射する
ため、メインノズル４２の円錐状の研磨材噴射流は二の
側方からの二の空気流の噴射圧力で挟まれるような状態
で加圧されるので、幅狭で細長の流体断面に変形する。
つまり、メインノズル４２の研磨材噴射流はサブノズル
４３の空気噴射方向に直交する方向で且つメインノズル
４２の研磨材噴射流の噴射方向に直交する方向に広が
り、一方、サブノズル４３，４３の空気噴射方向に僅か
に狭くなるように変形する。その後、研磨材噴射流は研
磨材噴射方向前方に進むにつれて幅狭で細長の流体断面
の形状が拡散しながら噴射する。

【００４８】その結果、被加工物Ｗの表面に形成される
加工パターンは、図２に示すように楕円形状となり、こ
の楕円形状の加工パターンの最も広い部分の加工幅（本
明細書において「長軸加工幅」と称する。）と、加工パ
ターンの最も狭い部分の加工幅（本明細書において「短
軸加工幅」と称する。）となって表れる。

【００４９】本実施例の楕円形状の加工パターンの長軸
加工幅は、従来の円形状の加工パターンの加工幅より長
くなった。

【００５０】なお、本実施例では図２に示すように、加
工パターンの中央の最も深い部分の加工深さが１．５ｍ
ｍになった時にブラスト加工を停止し、加工幅〔加工深
さが０．７５ｍｍ（中央の最も深い部分の加工深さの１
／２の位置）における形状の幅寸法〕を測定したとこ
ろ、このときの加工パターンは楕円形状の長軸加工幅が
３４．８４ｍｍで、短軸加工幅が１１．３９ｍｍであっ
た。ちなみに、サブノズル４３から空気流を噴射しない
ときの円錐状の研磨材噴射流による加工パターン（従来
の加工パターン）の加工幅は１３．２ｍｍであるので、
本実施例の楕円形状の加工パターンの長軸加工幅は従来
に比して約２．６倍も拡大している。

【００５１】したがって、表１のブラスト加工条件で、
噴射ノズル４０を固定して被加工物を自動的に移動して
噴射ノズルから被加工物の表面迄の噴射距離をほぼ一定
に保ちながら、図９と同様に、前記楕円形状の加工パタ
ーンの長軸に直交する方向に被加工物Ｗの表面の先の加
工パターンに隣接して徐々に移動させてブラスト加工し
たところ、従来の２．５倍の速さで効率よくブラスト加
工され、しかもブラスト加工面の加工深さが均一に加工
された。

【００５２】なお、サブノズル４３の傾き角度θ及びサ
ブノズルの空気流の圧力を種々変化させ、前述した実施
例と同様に加工パターンの中央の最も深い部分の加工深
さが１．５ｍｍになった時にブラスト加工を停止し、加
工パターンの長軸及び短軸加工幅を測定したところ、各
加工条件下での加工パターンはそれぞれ、表２に示す加
工幅のデータ（単位；ｍｍ）が得られた。

【００５３】ただし、表２中で、「長軸」とは長軸加工
幅を示し、「短軸」とは短軸加工幅を示す。

【００５４】

【表２】

【００５５】なお、表２では傾き角度θが９０°の場
合、及びサブノズル４３の空気流の圧力が３kg/cm²より
高い場合のデータを示していないが、加工パターンを拡
大する点で、傾き角度θが９０°においても有効であ
り、空気流の圧力が８kg/cm²までは有効であった。

【００５６】表２より、サブノズル４３の空気流の圧力
が１kg/cm²のとき、傾き角度θが１５°では加工パター
ンの加工幅の拡大が観られないが、傾き角度θが３０°
以上では加工パターンは拡大している。

【００５７】したがって、サブノズル４３の空気流の圧
力が１kg/cm²のとき、サブノズル４３の傾き角度θは３
０°〜９０°であることが望ましい。ちなみに、傾き角
度θが７５°のとき、加工パターンの長軸加工幅は２
２．７８ｍｍで特に良好な結果を示した。

【００５８】また、サブノズル４３の空気流の圧力が２
kg/cm²及び３kg/cm²のとき、傾き角度θが１５°以上で
加工パターンの加工幅は拡大している。

【００５９】したがって、サブノズル４３の空気流の圧
力が２〜８kg/cm²のとき、サブノズル４３の傾き角度θ
は１５°〜９０°であることが望ましい。

【００６０】なお、表２のうち、サブノズル４３の空気
流の圧力が３kg/cm²で、傾き角度θが６０°のとき、加
工パターンの長軸加工幅は３４．８４ｍｍで特に良好な
結果を示した。

【００６１】なお、メインノズルの研磨材噴射流を幅狭
で細長の流体断面に効果的に変形するには、二のサブノ
ズル４３，４３の空気流が研磨材噴射流に対してほぼ同
圧力で作用することが望ましい。そのためには前述した
実施例のように、二のサブノズル４３，４３をメインノ
ズル４２の研磨材噴射流の中心線αで対称位置に設け
る。すなわち、二のサブノズル４３，４３の空気流の中
心線βがそれぞれ、メインノズル４２の研磨材噴射方向
に対して互いに同一の傾き角度θを成すように設けるこ
とは、二のサブノズル４３，４３の先端から研磨材噴射
流までの噴射距離が同じで、しかも傾き角度θが同じで
あるためメインノズルの研磨材噴射流に対するサブノズ
ルの空気流の噴射角が同じになるので、サブノズル４
３，４３に同圧の圧縮空気を供給して噴射すればメイン
ノズル４２の研磨材噴射流に対してほぼ同じ作用を与え
ることができるという点で特に望ましい効果が得られ
る。しかし、各サブノズル４３，４３の空気流はそれぞ
れ別々に噴射圧力を調整してもよいので、必ずしも本実
施例のようにサブノズル４３，４３の傾き角度θが同一
である必要がなく、又研磨材噴射流の中心線αで対称位
置である必要がなく、特に限定されない。

【００６２】以上のようにブラスト加工すると、噴射ノ
ズル４０から噴射された研磨材は被加工物Ｗに衝突した
ときの衝撃で被加工物の表面から剥離した破片や破砕し
た再使用不可能な研磨材や他の塵埃を含む粉塵が発生し
再使用可能な研磨材中に混入する。噴射された研磨材お
よびこのとき発生した粉塵は、キャビネット６１の下部
のホッパ６８に落下し、導管６５内に生じている気流に
よって導管６５を経て流入口７３から回収タンク７０へ
送られる。流入口７３から流入した気流は回転気流とな
って遠心力により円筒部の内壁面に沿って回りながら降
下し、円錐部へ到達すると、円錐部は下方へ向けて徐々
に狭くなっているので、気流の回転半径が小さくなり、
それに伴って回転速度が徐々に大きくなりながら降下す
る。研磨材と粉塵は気流に乗って降下する。気流は円錐
部の下端近くに達すると、反転して方向転換し上昇気流
となり回収タンク７０の中心部を小さく回転しながら上
昇し、回収タンク７０の上端壁の連結管７４から排出管
６７を経てダストコレクタ６６へ流れる。しかし、前記
回転気流に乗って円錐部の下端近くに降下した研磨材と
粉塵のうち粉塵のみが方向転換し上昇気流に乗って上昇
するが、研磨材は上昇せず円錐部の下部で回転気流と共
に旋回し、徐々に回収タンク７０の下部に落下し集積さ
れる。一方、粉塵は前記上昇気流と共に連結管７４から
排出管６７を経てダストコレクタ６６へ送られてダスト
コレクタ６６に集積され、清浄な空気がダストコレクタ
６６の上部に設けられた排風機６９から放出される。

【００６３】〔他の加工パターンの拡大装置〕図３及び
図４において、４０ａは噴射ノズルで、ノズルボディ１
１及び該ノズルボディ１１内の各部材及び構造は、図７
に示す従来の噴射ノズル１０の各部材に該当する部分と
同様である。

【００６４】４２はメインノズルで、前述した実施例と
同様であり、噴射管１３の空気噴射方向前方に位置して
ノズルボディ１１の先端に設けられ、メインノズル４２
の研磨材噴射口１８から研磨材噴射流を噴射する。

【００６５】５２は研磨材拡散室で、メインノズル４２
の研磨材噴射流の噴射方向に直交する方向に幅狭で細長
の断面長方形を成す空間を有する直方体形状の箱体から
なり、この研磨材拡散室５２の後方端面の略中央に連通
孔５５を設け、この連通孔５５の内周面にネジ穴５７を
設け、該ネジ穴５７でメインノズル４２の外周に螺着
し、メインノズル４２の研磨材噴射口１８を前記連通孔
５５に臨ませている。一方、研磨材拡散室５２の前方端
面は全面を開口している。但し、メインノズル４２と研
磨材拡散室５２との連結方法はこの実施例に限定され
ず、また研磨材拡散室５２は本実施例の幅狭で細長の断
面長方形を成す空間を有するものに限定されず、例えば
幅狭で細長の断面楕円形状や他の断面形状（例えば、円
弧や他の曲線や直線等の組合わせでなる形状）を成す空
間を画定するものであってもよい。

【００６６】さらに、研磨材拡散室５２は断面長方形の
長辺を成す両側壁５８，５８に外気に連通する吸気孔５
３，５３を設けている。本実施例では前記吸気孔５３，
５３は断面長方形であるが、円形や他の形状でも良く、
特にこの形状に限定されない。なお、前記両側壁５８，
５８に適当な位置に複数個の吸気孔５３を設けることも
できるが、本実施例のようにメインノズル４２の研磨材
噴射口１８の近傍に位置し、且つメインノズル４２の研
磨材噴射流の中心線αで対称に位置することは、吸気孔
５３，５３より流入した空気流をメインノズル４２の研
磨材噴射口１８の付近の研磨材噴射流に噴射させてメイ
ンノズル４２の研磨材噴射流の流体断面を効果的に幅狭
で細長に拡散・変形するという点で、望ましい。

【００６７】メインノズル４２から円錐状に拡散しなが
ら噴射する研磨材噴射流は研磨材拡散室５２の断面長方
形の長辺を成す両側壁５８，５８に衝突して変向し拡散
する。さらに、メインノズルの研磨材噴射流が研磨材拡
散室５２へ噴射されることにより研磨材拡散室５２内が
負圧になるので、研磨材拡散室５２の外部の空気が吸気
孔５３，５３から研磨材拡散室５２内へ吸引され空気流
となって流入し、メインノズルの研磨材噴射流が吸気孔
５３，５３の二の空気流の圧力で挟まれるような状態で
加圧され且つ前記外部の空気が研磨材噴射流に導入さ
れ、研磨材拡散室５２内の研磨材噴射流の流体断面が幅
狭で細長の断面形状に変形され開口５４から研磨材噴射
方向前方に拡散しながら噴射される。したがって、被加
工物Ｗの表面に形成される加工パターンは幅狭で細長の
形状となり、この加工パターンの長手方向の加工幅は、
従来の円形状の加工パターンの加工幅より長くなる。前
述した実施例と同様に前記加工パターンの長手方向に直
交する方向に噴射ノズル４０を徐々に移動させることに
より、加工パターンの長手方向の加工幅でブラスト加工
することになり、被加工物は効率よくブラスト加工され
る。

【００６８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００６９】（１）本発明の加工パターンの拡大方法及
び装置では、メインノズルの噴射圧力を必要以上に高く
することなく、通常の噴射圧力で加工パターンの加工幅
を拡大することができたので、研磨材及び噴射ノズル等
の損耗を増加させる等の悪影響を及ぼすことなく、ブラ
スト加工効率を向上させることができた。ちなみに、従
来ではブラスト加工効率を向上させるためにメインノズ
ルの噴射圧力を高くした結果、研磨材及び噴射ノズル等
の早期の損耗を増加させる等の悪影響を及ぼしていた。

【００７０】（２）加工パターンの加工深さ方向の曲率
半径を大きくできたので、加工パターンの長手方向の長
さに対する加工幅のしめる割合が大きくなるため、被加
工物のブラスト加工面の加工深さを従来に比してより均
一に加工することができ、ブラスト加工面の品質の向上
を図ることができた。

【００７１】（３）上記の（１）及び（２）項の理由
で、本発明の加工パターンの拡大方法及び装置では、ブ
ラスト加工面の品質とブラスト加工効率の両方を共に向
上させることができた。

【００７２】（４）メインノズルの研磨材噴射流の中心
線を介して対向する位置から前記研磨材噴射流の中心線
に対してほぼ同位置へ向けて二の空気流を噴射すること
によりメインノズルの研磨材噴射流を幅狭で細長の流体
断面に変形したので、その結果、従来の円形状の加工パ
ターンの加工幅より長い加工幅を有し且つ加工深さ方向
の曲率半径が大きい形状となる加工パターンを被加工物
の表面に形成できた。従って、噴射ノズルを研磨材噴射
流の幅狭で細長の流体断面の長手方向に直交する方向に
移動させることにより、加工パターンの長い加工幅で効
率よくブラスト加工でき、しかも均一な加工深さのブラ
スト加工面を得ることができた。

【００７３】（５）二のサブノズルの空気流の中心線が
それぞれ、メインノズルの研磨材噴射方向に対して互い
に同一の傾き角度を成すように設け、さらに二のサブノ
ズルをメインノズルの研磨材噴射流の中心線で対称位置
に設けたので、二のサブノズルの先端から研磨材噴射流
までの噴射距離が同じで、メインノズルの研磨材噴射流
に対する二のサブノズルの空気流の噴射角が同じであ
る。したがって、サブノズルに供給する圧縮空気を同じ
圧力で噴射することにより、容易に研磨材噴射流に対す
る二の空気流の作用をほぼ同じにすることができるの
で、メインノズルの研磨材噴射流を効果的に幅狭で細長
の流体断面に変形できた。

【００７４】（６）メインノズルの研磨材噴射流の中心
線に対してメインノズルの研磨材噴射口の近傍のほぼ同
位置へ向けて二のサブノズルの空気流を噴射したので、
メインノズルから噴射した直後の殆ど拡散していない研
磨材噴射流に対して前記二の空気流を噴射することにな
るため、研磨材噴射流を効果的に幅狭で細長の流体断面
に変形することができた。

【００７５】（７）メインノズルの研磨材噴射方向前方
に、研磨材噴射方向に直交する方向に幅狭で細長の断面
形状を成し且つ研磨材噴射方向前方端に研磨材を噴出す
る開口を備えた研磨材拡散室を設け、該研磨材拡散室の
長辺又は長径を成す両側壁に、外気に連通する吸気孔を
設けたので、メインノズルの研磨材噴射流が研磨材拡散
室の長辺又は長径の両側壁に衝突して変向することと、
二の吸気孔から流入する空気流が研磨材噴射流の中心線
に向けて噴射することの両方の作用により、研磨材噴射
流は研磨材拡散室内で幅狭で細長の流体断面に拡散・変
形し開口から噴射され、加工パターンの加工幅を拡大で
きた。したがって、被加工物を効率よくブラスト加工で
きた。

【００７６】（８）吸気孔はメインノズルの研磨材噴射
口の近傍に位置し、且つメインノズルの研磨材噴射流の
中心線で対称位置に設けたので、吸気孔より流入した空
気流をメインノズルの研磨材噴射口の付近の研磨材噴射
流に噴射させてメインノズルの研磨材噴射流の流体断面
を効果的に幅狭で細長に拡散・変形することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に使用する噴射ノズルの全体を
示す断面図である。

【図２】本発明の実施例における加工パターンの平面及
び縦断面を示す図である。

【図３】本発明の他の実施例に使用する噴射ノズルの要
部断面を示す正面図である。

【図４】本発明の他の実施例に使用する噴射ノズルの要
部断面を示す側面図である。

【図５】本発明の実施例に使用するブラスト加工装置の
全体を示す正面図である。

【図６】本発明の実施例に使用するブラスト加工装置の
全体を示す左側面図である。

【図７】従来例に使用する噴射ノズルの全体を示す断面
図である。

【図８】従来例における加工パターンの平面及び縦断面
を示す図である。

【図９】従来例における被加工物のブラスト加工面に対
する加工パターンの移動状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ 噴射ノズル １１ ノズルボディ １２ 研磨材誘導室 １３ 空気噴射管 １４ ノズル １５ ホルダ １６ 円錐内面 １７ 空気噴射管カバー １８ 研磨材噴射口 ３１ 研磨材ホース ３２ ホース ３７ ネジ ４０，４０ａ 噴射ノズル ４２ メインノズル ４３ サブノズル ５２ 研磨材拡散室 ５３ 吸気孔 ５４ 研磨材噴射口 ５５ 連通孔 ５７ ネジ穴 ５８ 側壁 ６０ ブラスト加工装置 ６１ キャビネット ６５ 導管 ６６ ダストコレクタ ６７ 排出管 ６８ ホッパ ６９ 排風機 ７０ 回収タンク ７３ 流入口 ７４ 連結管 ７５ 連通管 ７８ 研磨材調整器

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮空気供給源に連通する空気噴射管の空
   気噴射方向前方のメインノズルと空気噴射管の間の研磨
   材供給源に連通する研磨材誘導室より空気噴射管の空気
   流とこの空気流により吸引された研磨材を吸引するサク
   ション式噴射ノズルにより、研磨材誘導室内の研磨材を
   空気流と共にメインノズルより被加工物へ噴射するブラ
   スト加工方法において、 前記メインノズルの研磨材噴射流の中心線を介して対向
   する位置から前記研磨材噴射流の中心線に対してほぼ同
   位置へ向けて二の空気流を噴射することによりメインノ
   ズルの研磨材噴射流を幅狭で細長の流体断面に変形した
   ことを特徴とするブラスト加工における加工パターンの
   拡大方法。
2. 【請求項２】前記メインノズルの研磨材噴射流の中心線
   に対してメインノズルの研磨材噴射口の近傍のほぼ同位
   置へ向けて二の空気流を噴射した請求項１記載のブラス
   ト加工における加工パターンの拡大方法。
3. 【請求項３】前記二の空気流の噴射方向をメインノズル
   の研磨材噴射方向に対して１５〜９０°の範囲内で同一
   の傾き角度を成し、前記二の空気流の圧力を１〜８kg/c
   m²の範囲内にした請求項１又は２記載のブラスト加工に
   おける加工パターンの拡大方法。
4. 【請求項４】前記二の空気流の圧力は好ましくは２〜８
   kg/cm²で、二の空気流の傾き角度は好ましくは３０°〜
   ９０°で、特に好ましくは二の空気流の圧力が３kg/cm²
   で、傾き角度が６０°である請求項１〜３のいずれか一
   つに記載のブラスト加工における加工パターンの拡大方
   法。
5. 【請求項５】圧縮空気供給源に連通する空気噴射管の空
   気噴射方向前方のメインノズルと空気噴射管の間の研磨
   材供給源に連通する研磨材誘導室より空気噴射管の空気
   流とこの空気流により吸引された研磨材を吸引するサク
   ション式噴射ノズルにより、研磨材誘導室内の研磨材を
   空気流と共にメインノズルより被加工物へ噴射するブラ
   スト加工方法において、 前記メインノズルの研磨材噴射方向前方に、メインノズ
   ルの研磨材噴射流を幅狭で細長の断面形状を画定する空
   間へ導入し、且つ前記空間の長辺又は長径に相当する両
   側面より外部の空気を吸入して前記研磨材噴射流を前記
   空間の断面形状に拡散・変形することを特徴とするブラ
   スト加工における加工パターンの拡大方法。
6. 【請求項６】前記メインノズルの研磨材噴射口の近傍よ
   り外部の空気を導入せしめた請求項５記載のブラスト加
   工における加工パターンの拡大方法。
7. 【請求項７】前記幅狭で細長の断面形状を画定する空間
   の長辺又は長径に相当する両側面からメインノズルの研
   磨材噴射流の中心線で対称位置に外部の空気を吸入し、
   前記外部の空気をメインノズルの研磨材噴射流の中心線
   に対してほぼ同位置に向けて導入せしめた請求項５又は
   ６記載のブラスト加工における加工パターンの拡大方
   法。
8. 【請求項８】圧縮空気供給源に連通する空気噴射管の空
   気噴射方向前方にメインノズルを備え、空気噴射管とメ
   インノズル間に研磨材供給源に連通する研磨材誘導室を
   備えて成るサクション式噴射ノズルを備えるブラスト加
   工装置において、 前記メインノズルから噴射した研磨材噴射流の中心線を
   介して対向する位置に２個のサブノズルを配設すると共
   に、前記各サブノズルの空気流の中心線がメインノズル
   の研磨材噴射流の中心線に対してほぼ同位置で交差して
   成ることを特徴とするブラスト加工における加工パター
   ンの拡大装置。
9. 【請求項９】前記２個のサブノズルの空気流の中心線が
   それぞれ、メインノズルの研磨材噴射方向に対して１５
   〜９０°の範囲内で互いに同一の傾き角度を成すように
   設け、前記傾き角度を好ましくは３０°〜９０°範囲内
   で設け、特に好ましくは６０°にした請求項８記載のブ
   ラスト加工における加工パターンの拡大装置。
10. 【請求項１０】前記２個のサブノズルをメインノズルの
    研磨材噴射流の中心線に対して対称位置に設けた請求項
    ８又は９記載のブラスト加工における加工パターンの拡
    大装置。
11. 【請求項１１】前記各サブノズルの空気流の中心線がメ
    インノズルの研磨材噴射流の中心線に対してメインノズ
    ルの研磨材噴射口の近傍のほぼ同位置で交差した請求項
    ８、９又は１０記載のブラスト加工における加工パター
    ンの拡大装置。
12. 【請求項１２】圧縮空気供給源に連通する空気噴射管の
    空気噴射方向前方にメインノズルを備え、空気噴射管と
    メインノズル間に研磨材供給源に連通する研磨材誘導室
    を備えて成るサクション式噴射ノズルを備えるブラスト
    加工装置において、 前記メインノズルの研磨材噴射流の前方に幅狭で細長の
    断面形状を成す空間を画定し、且つ前方端に研磨材を噴
    射する開口を備えた研磨材拡散室を設け、該研磨材拡散
    室の長辺もしくは長径の両側壁に、外気に連通する吸気
    孔を設けたことを特徴とするブラスト加工における加工
    パターンの拡大装置。
13. 【請求項１３】前記研磨材拡散室の吸気孔がメインノズ
    ルの研磨材噴射口の近傍に位置してなる請求項１２記載
    のブラスト加工における加工パターンの拡大装置。
14. 【請求項１４】前記研磨材拡散室の両側壁の吸気孔がメ
    インノズルの中心線で対称に位置してなる請求項１２又
    は１３記載のブラスト加工における加工パターンの拡大
    装置。