JP3924573B2 - ドライアイスブラスト装置 - Google Patents

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Description

この発明は、ドライアイス粒子を高速で吹きつけ、対象物の表面を清浄にする装置に関する。
ドライアイスブラスト装置(以下、単にブラスト装置)は、ドライアイス粒子の供給装置(粒子供給装置)とこれを送り出し吹き付ける装置(ジェット装置)とからなっている。
特許文献1,2として示すように、従来、種々のものが提案されている。特許文献1の装置は、主としてジェット装置の改善であり、粒子供給装置は最初から粒子となっているドライアイスを利用するもので、ドライアイス塊から粒子を作り出して利用するものではない。特許文献2の装置は、ドライアイス塊を刃で削り取ることによりドライアイス粒子を作って送り出しているが、切削刃を取り付けた円板が回転し、円板に向けてドライアイス塊を押し付ける構造である。
特開2002−79465号公報 特表平10−506060号公報
ブラスト装置では、ドライアイス粒子の大きさがほぼ揃っていることと粒子の供給が安定していることが重要である。粒子が極端に不揃いであると、小さな粒子が浄化対象物へ到達する前に昇華してしまったり、大きな粒子が衝撃で対象物の表面を損傷してしまうことがある。これはジェット装置によるジェットの強度とも関連するが、第一には、ドライアイス粒子の大きさを整えることとその安定した供給が達成されるべきである。この点から特許文献1の装置をみると、予め成形しておいたドライアイス粒子をホッパーに供給するので、粒子の大きさがほぼ揃っているが、ホッパー内で粒子同士が接着してしまったり、接着してできた大きな粒子塊により粒子の供給が不規則になる等の問題点がある。
特許文献2の装置を見ると、回転する切削刃でドライアイス塊を切削して粒子を得るので、比較的に粒子の大きさを揃えやすく、また、切削により生じた粒子が接着する前に、ジェットに乗せることで、粒子が相互に接着して大径化するのを防ぎ、かつ、安定した供給を得やすい。さらに、回転する切削刃に対するドライアイス塊の送りを大小に加減して、粒子の大きさを変えることもできる。しかし、切削刃を回転させるための機構とドライアイス塊を送出す手段が必要で、構造が複雑かつ高価なものとなっている。
さらに、削り出されたドライアイス粒子が回転する切削刃と切削刃を取付けた円盤が巻き起こす風によって持ちまわされたり、切削刃が回転してドライアイス塊を削る結果、生成するドライアイス粒子が広い範囲に散乱するために、ホッパーを経てジェット装置ヘ供給されるまでに時間がかかっている。このため昇華してしまう粒子が多い。
この発明は、ジェットに乗せるドライアイス粒子の大きさをほぼ揃えることができると共に生成個所が一定しているために安定して供給でき、しかも、単純で安価な構造を備えたブラスト装置の提供を課題とする。
ドライアイス塊を切削するに際して、切削刃は固定し、ドライアイス塊を駆動回転する。切削による消耗に対応したドライアイス塊の送りを、ドライアイス塊の自重を利用して行うことがある。
切削刃を固定し、ドライアイス塊を回転させるので、構造を簡単にできる。特に、ドライアイス塊の回転軸を水平面に対して垂直にすると、重力を利用してドライアイス塊を送ることができるので、さらに、構造が簡素で安定したものとなる。そして、その結果、製品価格を低減することができる。
筐体内にドライアイス塊を駆動回転する駆動回転装置と切削刃とジェット装置を設ける。ドライアイス塊は、切削刃を設けた載置面板ヘ回転軸が垂直となるように配置する。駆動回転装置は、載置面板の上方に位置し、ドライアイス塊の上端部に係合するドライアイス係合部材(以下、係合部材)を備える。駆動回転装置は全体が上下に移動可能とし、切削によるドライアイス塊の消耗にともなって自重で下方へ移動させる、あるいは下方へ軽く付勢する構造とする。
載置面板のドライアイス載置面(以下、載置面)に対する切削刃の刃部突出度を調整可能とすることがある。刃部突出度は生成されるドライアイス粒子の大きさに関連し、突出度が大きいと粒子が大きくなる。刃部突出度の調整とは別に刃部を載置面に対してドライアイス側に出没させる構造とすることがある。この出没作動は、載置面板にドライアイスを搬入する時の扉の開閉と連動させることがある。扉が「開」でドライアイス塊を載置面に搬入するときは刃部を載置面から没し、ドライアイス塊を切削位置へ搬入しやすくする。
駆動回転装置によるドライアイス塊の回転速度を調整可能とすることがある。回転速度は、生成するドライアイス粒子の量に関連する。回転速度が大きいと生成されるドライアイス粒子の量が増える。
切削により生成されたドライアイス粒子は、切削刃下方のホッパーによりドライアイス粒子供給路(粒子供給路)に集められる。
ジェット装置は、エアコンプレッサーとアキュムレーター及び弁機構からなる通常のもので、その気送路に前記の粒子供給路が接続される。気送路の先端は屈曲自在なホースを経てノズルとなっている。なお、小形の装置ではエアコンプレッサーは備えず、工場内高圧配管などからエア圧の供給を受ける。
装填されたドライアイス塊は回転されることによって定位置にある切削刃で切削され、連続して安定的にドライアイス粒子が生成する。ドライアイス粒子は直ちにジェット装置の気送路に送りこまれ、ジェットとしてノズルから対象物に吹きつけられる。ドライアイス粒子の大きさは直径で0.5mm程度とする。極端に小さな粒、大きな粒は発生しない。
図1〜6は、この発明によるブラスト装置1の実施例であり、図1,2はカバーを取り外した状態で示している。ブラスト装置1は、筐体2の内部に駆動回転装置4とジェット装置5を備える。駆動回転装置4はドライアイス塊3を回転駆動する。これらはエア圧を供給するパイプやホースとマスターバルブやレギュレーターなどからなるエア制御機構(図6)で結合され、エア制御機構の制御のもとで作動する。この実施例においてドライアイス塊3は、一辺250mmの立方体に凝結されたものを用いる。
筐体2は、水平区画壁6(図4)によって内部が大きく上室と下室に二分され、上室はさらに垂直区画壁7により正面から見て左右に区画されており、筐体2の内部は、上室左8、上室右9及び下室10となっている。上室左8には駆動回転装置4のエアモーター11(図4)とこれにより駆動回転される係合ローター12及び載置面板13が配置されている。エアモーター11は減速機付きである。係合ローター12は下面に複数のスタッド(係合針)を有する。
載置面板13はドライアイス塊3に対して滑りの良い合成樹脂製であり、その上面(ドライアイス載置面13a、以下、載置面)が水平区画壁6と面一に固定され、中心位置Pから周辺へ設けた半径方向のスリット32に切削刃14が取付けられている(図5)。係合ローター12と載置面板13は垂直方向で中心位置Pが同一軸線上にあり、対面している。また、載置面板13の背部にはストッパー15が水平区画壁6から出没可能に取り付けられている。このストッパー15はドライアイス塊3が正面側から押込まれてセットされるときにドライアイス塊3が正しいセット位置に納まるようにするためのもので、エアシリンダー16で載置面13aに対して出没駆動され、突出した状態のときに載置面板13に押込まれてくるドライアイス塊3の下部に接し、ドライアイス塊3を正しい搬入位置に位置決めする。
上室右9には、駆動回転装置4の一部を構成する上下装置17が配置されている。上下装置17は、ロッドレスシリンダー18、横に張り出したアーム19及び左右のリニアガイド20を備え、ロッドレスシリンダー18によりアーム19がリニアガイド20に案内されて上下に駆動される。アーム19の左端は上室左8に突出しその先端に前記のエアモーター11とこれにより駆動回転される係合ローター12を固定してある。したがって、エアモーター11と係合ローター12は共に載置面板13の上方を上下装置17によって上下に移動される。
また、上室右9の背面側には、図6に示すエア制御機構(後述する)の主要部が配置されている(図2)。
下室10には、ジェット装置5とホッパー21及び粒子供給路22が配置されている。ジェット装置5は、この実施例において、供給口23(図2,図6のIN)に外部から供給されるエア圧を利用し、エア制御機構によりこのエア圧をエア供給路24に振り分ける。エア供給路24は先端部が可撓性の耐圧ホース28となって筐体2から導出されている。一方、粒子供給路22には供給ホース25が接続されて筐体2から導出されており、その先端部が前記耐圧ホース28の先端部に接続されている。耐圧ホース28内を高速でエアが通過するときベンチュリー効果によって供給ホース25からドライアイス粒子が吸い込まれ、耐圧ホース28先端のノズル26からドライアイス粒子を伴ったジェットが射出される。
ノズル26は前記の耐圧ホース28の先端部に取付けられ、いわゆるガンとして構成され、手元操作のガンスイッチ27を備える。ガンスイッチ27はエア制御機構(図6)に組み込まれている。
ホッパー21は、扁平なラッパ形で上方の開口部を切削刃14の直下に配置して取付けてある(図4)。
筐体2は、さらに図3のように、正面に操作パネル29とドライアイス塊搬入口30を備え、右側面に外部のエア圧を受ける前記の供給口23が開口している。ドライアイス塊搬入口30は、水平位置に維持することができる引き倒し扉31を備える。引き倒された扉31の上面(閉じたとき内面)はドライアイス塊3を押込む前の一次置場となる。ドライアイス塊3はここから筐体2の内部へ、前記のストッパー15に当るまで押込まれ、上室左8の載置面板13上に載置される。引き倒し扉31の開閉は、前記ストッパー15の出没と後述の載置面13aに対する切削刃14の出没と連動しており、扉31を開けたとき載置面13aに対してストッパー15が突出し、切削刃14は没する。また、扉31を閉じたとき、ストッパー15は没してドライアイス塊3が回転するときの邪魔にならないようにし、切削刃14は刃部を突出させて、ドライアイス塊3の切削を可能とする。
載置面板13に固定される切削刃14は、例えば、チタンコーティングされた工具鋼(SK材)であり、載置面板13の中心位置Pから周辺へ直線に形成したスリット32(図5)にその刃先を臨ませて取付ける。スリット32は、周辺側から中心位置Pを越えた位置まで形成し、切削刃14の中心側端部を中心位置Pよりも僅かに越えた位置として取付ける。ホッパー21はこのスリット32の直下に位置し、切削により生成されたドライアイス粒子を受け止める。
切削刃14は、刃の出没機構33を介して刃部が載置面13aに対して出没するように水平区画壁6の下面に取付けられている。刃の出没機構33は、水平壁6の下面に固定した支軸34を中心に回動する傾斜レバー35と出没用シリンダー36及び刃部の突出度を調整する装置37とからなる。出没用シリンダー36は一端を筐体2のフレーム部分に回動可能に取付、他端を刃部突出度調整装置37を介して傾斜レバー35と回動可能に連結している。従って、この機構では上下用シリンダーが伸張すると切削刃14がスリット32から載置面13a上に突出する。
刃部突出度調整装置37は、雄ねじ部材38と雌ねじ部材39およびナット40を備えたもので、雌ねじ部材39に対する雄ねじ部材38の突出度をナット40で固定することにより、傾斜レバー35の傾斜を変えて刃部の突出度を調整することができる。
エア制御回路(図6)について、ブラスト装置1の作動と共に説明する。
図の右下部におけるエア供給口23[IN]に外部よりエア圧(この実施例において、0.6MPa)を供給する。エア圧源は、可搬型のコンプレッサーであったり、工場内部に装備されたエア圧配給パイプであったりする。
エア圧は、フィルタ[1]を経た後、分岐点Aで左の主としてパワー側と右の主として制御側に分岐する。パワー側にはエアモーター11[29]とガンノズル[OUT]が接続され、制御側には、ロッドレスシリンダー18[22]、ストッパー15用のエアシリンダー16[37]、切削刃14の上下用シリンダー[38]及びその他の制御用バルブやレギュレーターが接続されている。
分岐点Aから右の制御側では、フィルタレギュレータ[2]、緊急停止スイッチ[5]、オフスイッチ[3]及び扉スイッチ[4]のラインが稼動する。オフスイッチ[3]はON側であり、扉スイッチ[4]は、引き倒し扉31が開いているのでオフである。このため、エアシリンダー16[37]はストッパー15を押上げ、押込まれてくるドライアイス塊3の位置を定める。エアシリンダー38は切削刃14を載置面13aから退避させている。
引き倒し扉31を閉じると、扉スイッチ[4]はONとなり、マスターバルブ[34]が作動して前記のストッパー15を引き込め、エアシリンダー38は切削刃14を載置面13aからドライアイス塊3側に突出させる。これにより、ドライアイス塊3はストッパー15と衝突することなく回転、また、切削が行われる。符合[35]はサイレンサー、符号[36]はスピードコントロール用のレギュレーターである。
緊急停止スイッチ[5]とオフスイッチ[3]との間から分岐したラインは、レギュレーター[15]とマスターバルブ[20]及びスピードコントローラー[21]を経てロッドレスシリンダー18[22]を往復駆動する。マスターバルブ[20]は手動のセレクトスイッチ[19]により往動と復動が切り替えられる。ブラスト装置1ヘドライアイス塊3を装填するときは往動させて係合ローター12を引き上げ、装填した後は復動させて係合ローター12をドライアイス塊3の頂面に係合させる。なお、復動中は常時、軽い押圧力(調整可能)がドライアイス塊3に加えられる。
扉スイッチ[4]を越えたB点から分岐したラインは、ガンスイッチ27[13]に至る。そして、ガンスイッチ27[13]は、エアモーター11[29]とガンノズルからのジェット射出[ガンOUT]を制御する。ガンスイッチ27[13]は通常、オフ側にあり、作業者がボタンを押すことによってON(導通)となる。このスイッチ27の操作を有効とする前にブラスト装置1の全体が準備状態となるのを待機させるため、NOT素子[10]と押しボタンスイッチ[11]によって操作されるマスターバルブ[12]が配置されている。符号[14]はサイレンサー、符号[17]はレギュレータ、符号[18]はバイブレータである。バイブレーター[18]は、ホッパー21と粒子供給路22に振動を与え、ドライアイス粒子が付着するのを防止する。
ガンスイッチ27[13]が制御するラインは、前記エアモーター11[29]のマスターバルブ[27]とジェット射出用[ガンOUT]のラインと緊急停止スイッチ[5]のラインである。エアモーター11のラインは、C点で分岐した一方がオンディレータイマー[25]とNOT素子[30]を介してマスターバルブ[26]を制御する。このマスターバルブ[26]は前記のパワー側ラインのエア圧をレギュレーター[23]及びマスターバルブ[24]を介してエアモーター11に供給し、エアモーター11を正転あるいは逆転させる。符号[28]はスピードコントロール用のレギュレーターである。一方、C点で分岐した他方のラインは、ボールバルブ[32]を制御する。符号[33]はスピードコントローラーである。ボールバルブ[32]はパワー側から[ガンOUT]にいたるラインを制御する。符号[31]はレギュレーターである。マスターバルブ[24]は、ガンスイッチ27[13]を押したときにONとなり、エア圧をマスターバルブ[26]に供給する。
ガンスイッチ27[13]がONになると、緊急停止スイッチ[5]が作動していない限り、マスターバルブ[24]とボールバルブ[32]がONとなり、エアモーター11が回転し、ガンノズル26からジェットが射出される。このときエアモーター11は、NOT素子[30]の機能で少し逆回転してから正回転する。正回転はドライアイス塊3が切削刃14により切削される回転方向である。また、ガンスイッチ27[13]が最初にONとなったときは、マスターバルブ[24]がONになっても、オンディレータイマー[25]とNOT素子[30]によってマスターバルブ[26]は設定した時間の後にしか「開」とならず、この間に、ジェット装置5の準備がなされる。すなわち、ジェット装置5にエア圧が充填されて、ドライアイス粒子の射出に充分な準備が整うまで、切削刃14によるドライアイス粒子の供給を待機する。これによりドライアイス粒子が供給路22に滞留し、凝結してしまうのを防止する。
前記の設定した待機時間が経過すると、エアモーター11[29]が回転して切削刃14によりドライアイス粒子が生成される。生成されたドライアイス粒子はただちにホッパー21に受け止められ、散らばることなくホッパー21に収集される。また、ホッパー21自体も扁平で無駄な空間を有しないから、ドライアイス粒子は、そのまま滞ることなく粒子供給路22を経てガンノズル26に至り、ジェットとして射出される。この構造では、ドライアイス粒子は生成されてから射出されるまでの距離と時間が短く、従来のように刃の回転で連れまわされたり、滞ることもないから、一部が凝結して大きな粒子になったり、移動の途中で昇華してしまったりすることが少なく、ドライアイス粒子のほとんどが本来の浄化作用に消費される。
このようにしてエアモーター11の回転とジェットの射出が継続され、ドライアイス粒子を対象物へ射出することによる浄化作業が行われる。この間、切削に伴ってドライアイス塊3が消耗するが、ドライアイス塊3は自重で下降し、また、頂面に係合した係合ローター12は、上下装置17のロッドレスシリンダー18で駆動されるアーム19により、軽く圧力を受けているから、ドライアイス粒子の生成が途切れることはない。そして、1個のドライアイス塊3の消耗が限度に達したとき、ドグ式などの適切なセンサーにより補給時期を感知して切削作業を停止する。切削作業の停止は自動的に行われても、警報に基づいたオフスイッチ[3]のOFF操作によるものであってもよい。
ついで、セレクトスイッチを手動操作してアーム19を上昇させ、引き倒し扉31を開けてドライアイス塊3を補充あるいは交換する。
緊急停止スイッチ[5]を操作するとブラスト装置1内のエア圧は全て消失し、ブラスト装置は休止状態となる。
生成されるドライアイス粒子の量が少ないときは、スピードコントローラー[28]を調整してエアモーター11の回転数を大きくする。また、ドライアイス粒子の径を大きくしたいときは、刃部突出度調整装置37を操作して切削刃14の刃部突出度を大きくする。なお、この操作は、ブラスト装置1が稼動中であっても行うことができる。このため、ジェットに含まれるドライアイス粒子の大きさを実際に確認しながら調整することができる。
以上、実施例について説明したが、駆動回転装置4やジェット装置5を構成する部材の具体的な形態や構造は、目的とする機能を達成できるかぎり、特に限定されない。
図示したエア制御回路は一例である。
また、ドライアイス塊3の回転軸は水平あるいは傾斜したものとし、載置面板13の面もこれに合わせて垂直あるいは対応した傾斜面とすることもある。
内部構造を概略で示す正面図。 内部構造を概略で示す側面図。 ドライアイスブラスト装置の外観を示した斜視図。 要部を取り出して示す斜視図。 要部を拡大して示す正面図(一部断面)。 エア制御回路。
符号の説明
1 ドライアイスブラスト装置
2 筐体
3 ドライアイス塊
4 駆動回転装置
5 ジェット装置
6 水平区画壁
7 垂直区画壁
8 上室左
9 上室右
10 下室
11 エアモーター
12 係合ローター
13 載置面板
13a 載置面
14 切削刃
15 ストッパー
16 エアシリンダー
17 上下装置
18 ロッドレスシリンダー
19 アーム
20 リニアガイド
21 ホッパー
22 粒子供給路
23 エア供給口
24 エア供給路
25 供給ホース
26 ガンノズル
27 ガンスイッチ
28 耐圧ホース
29 操作パネル
30 ドライアイス塊搬入口
31 引き倒し扉
32 スリット
33 刃の出没機構
34 支軸
35 傾斜レバー
36 出没用シリンダー
37 刃部突出度調整装置
38 雄ねじ部材
39 雌ねじ部材
40 ナット
[1] フィルター
[2] フィルターレギュレータ
[3] オフスイッチ
[4] 扉スイッチ
[5] 緊急停止スイッチ
[6],[8],[24],[34] マスターバルブ
[7],[9],[14],[27],[35] サイレンサー
[10],[30] NOT素子
[11] 押しボタンスイッチ
[12],[20],[26] マスターバルブ
[13] ガンスイッチ
[15],[16],[17] レギュレータ
[18] バイブレータ
[23],[31] レギュレータ
[19] セレクトスイッチ
[21],[28],[33],[36] スピードコントローラー
[22] ロッドレスシリンダー
[25] オンディレータイマー
[29] エアモーター
[32] ボールバルブ
[37] シリンダー
[38] シリンダー

Claims (4)

  1. ドライアイス塊3を駆動回転する駆動回転装置と、回転するドライアイス塊に接してドライアイス粒子を削り出す定位置の切削刃14と、削り出したドライアイス粒子を外部へジェットとして送出すジェット装置5及びこれらが作動する際の駆動源となるエア圧を制御するエア制御機構とを備え、
    駆動回転装置4は、切削刃14に対して遠近に移動可能であると共にドライアイス塊の一方の端部と係合しエアモーター11により駆動回転される係合ローター12を備え、
    切削刃は、ドライアイス載置面に設けたスリットに位置して刃部をドライアイス載置面からドライアイス側に突出可能に、かつ、突出量を調整可能に取付けてあり、
    エア制御機構は、前記エアモーター11の回転の開始と停止を切り替えるマスターバルブとジェット装置5によるドライアイス粒子を外部へジェットとして送出す作動の開始と停止とを切り替えるボールバルブを操作するガンスイッチを備え、ガンスイッチが最初にONとなるときマスターバルブはジェット装置5にドライアイス射出に充分なエア圧が充填されるまでの設定した時間の後に「開」となること、及び、エアモーターを回転するとき、少し逆回転させてから正回転させることを特徴としたドライアイスブラスト装置。
  2. ドライアイスブラスト装置は機構を納める筐体2を備え、筐体2は、ドライアイス載置面に対してドライアイス塊を搬入する側に扉31を有し、扉の開閉と前記刃部の出没を連動させ、扉が「開」でドライアイス塊を載置面へ搬入可能のとき刃部を載置面から没し「閉」の時に設置位置へ突出させることを特徴とした請求項1に記載のドライアイスブラスト装置。
  3. ドライアイス載置面の扉側から見て背部側に、ドライアイス載置面に装填されるドライアイス塊の位置を定めるストッパー15を載置面に対して出没可能に配置し、扉の開閉と前記ストッパーの出没を連動させ、扉が「開」のとき「出」とし、扉が「閉」のとき「没」とすることを特徴とした請求項2に記載のドライアイスブラスト装置。
  4. ドライアイス載置面の切削刃を配置したスリット32の下方に、開口部がスリットの長手方向に長く扁平なラッパ形のホッパー21が配置され、切削されたドライアイス粒子をジェット装置5に誘導することを特徴とした請求項1〜3のいずれか一つに記載のドライアイスブラスト装置。
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