JP4035358B2

JP4035358B2 - ブラスト装置の研削材混合タンク

Info

Publication number: JP4035358B2
Application number: JP2002114983A
Authority: JP
Inventors: 忠司大木; 功日吉; 勲新岡
Original assignee: Nicchu Co Ltd
Current assignee: Nicchu Co Ltd
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2022-04-17
Also published as: JP2003311624A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子材料や有機材料等の広範囲な工業材料の分野で表面加工に利用されるブラスト装置に関し、特に微細な粉末を研削材として用いて安定した噴射を行なうことが可能であり、加工精度に優れ、ブラストの威力が大きい加圧式のサンドブラスト装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、研削材などの粉体を圧縮空気などの気体と混合してノズルの先端から高速で噴射するサンドブラスト装置が公知である。サンドブラスト装置は、ノズル先端から噴射される粉体と気体との混合物を被加工物の表面に噴射して、該被加工物の研磨、研削或いはバリ取り等の各種加工を施すのに用いられている。
【０００３】
サンドブラスト装置には、加圧容器の内部で研削材と加圧空気とを混合して噴射する加圧式と、ノズル先端から空気を噴射する際に生じる負圧により研削材を吸引混合するように形成されたノズル装置を用いて研削材を噴射する吸引式とがある。このうち加圧式のブラスト装置は、吸引式の装置と比較して、ブラストする場合の威力が大きいという利点がある。
【０００４】
従来の加圧式ブラスト装置の混合タンクの構造を図6に示す。従来の混合タンクは、同図に示すように、混合タンク100として、内部に研削材101を保持する空間を有し加圧可能に形成されたタンク本体102と、該タンク本体102の内部を貫通しタンクの内部に開口している研削材導入口103が設けられてなる研削材送出管104、及びタンク内部を加圧する為の加圧配管105などが取付けられて構成される。研削材送出管の入口側104a及び加圧配管105にはコンプレッサー等が接続され、圧縮空気を送ることが可能に形成されている。研削材送出管104の出口側104bは、噴射ノズルに接続配管されている。
【０００５】
図6に示す混合タンクを用いて研削材を噴射するには、タンク本体102に研削材101を入れたのち、容器を密閉し、加圧配管105及び研削材送出管104の入口側104aからコンプレッサーからの圧縮空気を送り込む。加圧配管105から入った圧縮空気はタンク本体内を加圧するため、研削材101は研削材送出管104の研削材導入口103に送られる。研削材導入口103から研削材送出管104内に送られた研削材101は、研削材送出管の入口側104aから導入される圧縮空気により吸引あるいは加圧配管105からの加圧により押し出され、研削材送出管の出口側104bに圧送されて、研削材送出管の出口側に接続された噴射ノズル先端から噴射される。
【０００６】
ところで、従来の加圧式のサンドブラスト装置では、研削材粒子の平均粒径が1.4mm〜0.3mmのものしか適用できなかった。近年、各種の製造・加工業界より、加圧式のブラスト装置に対して、微細な表面パターンの研磨加工などに利用できないかといった要求がある。また微細な表面パターンは、さらなる微細化が求められている。そして表面パターンの研磨加工が微細になる程、研削材は粒径の小さい微細な粉末となってくる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、研削材の粒子が小さくなり微細な粉末になると、混合タンクの内部が圧縮空気によって加圧された際に、微細な研削材の粉末は圧力により凝集し、嵩密度が大きくなって流動性を失い、研削材送出管104に送られなくなってしまう。その結果、ブラスト装置を作動した当初は、噴射ノズルの先端から研削材と空気の混合物が噴射されるが、時関経過に伴って、タンク内の圧力により研削材の粉末が流動性を失い、研削材の研削材送出管に送り出される量が少なくなり、噴射量が少なくなってしまう。このように、研削材の粉末の嵩密度が大きくなり流動性を失った状態を本発明では「凝集」という。
【０００８】
さらに混合タンク内の研削材の凝集が進むと、加圧口から研削材送出管の研削材導入口の間に空気のみが流通する通路が形成され、噴射ノズルの先端からは研削材が全く噴射されず、空気しか噴射されないことになってしまう。なお、このようにタンク内部の研削材が凝集し、研削材の層に混合タンクの空気流入口から出口まで形成された連通したエアー通路を本発明では「ラットホール(rat hole)」と云う。
【０００９】
従来の加圧式のブラスト装置では、このように研削材の粒子が細かくなると混合タンクの内部における研削材の粉体粒子の凝集やラットホールの形成を防止できなかった。その為、研削材として粒子径の小さい粉末を用いた加圧式のブラスト装置は実用的ではなかった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、研削材の粉末の粒子径が小さくなっても、気体と研削材を混合して送り出す場合に、研削材がタンク内部で凝集やラットホールを形成せずに、研削材の噴射を安定的に行なうことが可能である、加圧式ブラスト装置の研削材混合タンクを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、（１）加圧気体を用いたブラスト装置に用いられる研削材混合タンクであって、加圧可能に形成されたタンク本体の内部に、タンク本体内部に開口する研削材導入口が設けられタンク本体を貫通する研削材送出管と、該研削材送出管の研削材導入口の上方に位置する傘状部材とが設けられ、傘状部材は、傘体と該傘体の上方に連接されたパイプ体とから形成され、上記パイプ体の上方あるいは側面にパイプ体内部から外部に通じる抜き穴が設けられていることを特徴とする研削材混合タンク、（２）タンク本体内部の内圧上昇を調整するためのタンク内圧調整配管が、タンク本体と研削材送出管出口側配管とを結んで加圧気体を送出可能に設けられている上記（１）記載の研削材混合タンク、を要旨とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図1はブラスト装置の1例を示す概略図である。図1に示すように研削材混合タンク1は、加圧可能に形成されたタンク本体2の内部に、タンク本体2を水平方向に貫通するように研削材送出管4が取付けられ、タンク内部に開口する研削材導入口3が設けられた研削材送出管4と、該研削材送出管の研削材導入口3の上方に位置する傘状部材20とが設けられて構成される。傘状部材20は、円錐体の底面が開口した形状の傘体21と、該傘体21の上部に連接されたパイプ体22からなる。傘状部材20は固定部材19によりタンク内の所定位置に固定されている。
【００１３】
図1において、タンク本体2には、該タンク本体2を加圧する為の加圧配管5、タンク本体の内圧を調整するためのタンク内圧調整配管6、及びタンク本体2の内圧を常圧に戻す場合等に用いられる圧抜き配管7等が設けられている。タンク本体2の外部において、研削材送出管4の入口側4aには加圧気体供給配管9Aが接続され、出口側4bには噴射ノズル15が接続されている。加圧配管5にも研削材送出管4と同様に加圧気体供給配管9Bが接続されている。
【００１４】
図1に示すように研削材送出管4の入口側の気体供給配管9Aは、コンプレッサー等の加圧気体供給装置8A、加圧気体の圧力を調整する為の圧力調節弁10A、加圧気体の供給を制御する電磁弁11Aが取付けられている。また加圧配管5に接続された気体供給配管9Bには、コンプレッサー等の加圧気体供給装置8B、加圧気体の圧力を調整する為の圧力調節弁10B、加圧気体の供給を制御する電磁弁11Bが取付けられている。
【００１５】
また研削材送出管4の入口側の気体供給配管9Aは、研削材送出管4の入口側4aの手前で分岐させて、一方を研削材送出管4に接続配管し、他の一方は研削材送出管の出口側のノズル配管14に接続されたバイパス配管12に接続配管している。このバイパス配管12には、加圧気体の流量を調節する為の流量調節バルブ13が取付けられている。
【００１６】
図2は図1の一部を省略した要部を示す断面図である。図2に示すようにタンク本体2は、研削材導入口3、加圧配管5の出口、及びタンク内圧調整配管6の入口を除いてタンク内部が密閉可能に形成されている。タンク本体2は、図1に示す態様では、上面が開口した筒状の容器2aと該容器2aの開口部分を密閉できる蓋体2bとから構成されているが、研削材を保持可能であって加圧可能な容器であればよく、このような形状に限定されるものではない。図2に示すタンク本体2は、蓋体２bを開けて研削材を入れた後蓋体2bを閉じて密閉して、バッチ式で使用することが出来る。また図示しないが、タンク本体2には、研削材をタンク本体の内部に供給する為の配管を例えばタンク本体2の上方に接続して、別体の研削材貯蔵タンク等から研削材を移送してタンク本体の内部に送るように構成してもよい。
【００１７】
タンク本体2の形状は、研削材の粉末粒子を保持することが出来るとともに、加圧可能な密閉構造であって、上記各部品が接続配管可能であればよく、図1及び図2に示す態様ではタンク本体2の形状を円筒状に形成したが、特にこの形状に限定されるものではない。
【００１８】
研削材送出管4は、タンク本体2の内部を水平方向に貫通するように、タンク本体2の底に近い部分に設けられている。研削材導入口3は、研削材と気体との混合物を研削材送出管4内に流通可能に連通していればよく、複数個の孔を設けてもよい。また研削材導入口3は、図に示す態様では研削材送出管4の下側に開口させて設けたが、特にこの位置に限定されない。
【００１９】
タンク本体2の内部に保持された研削材16は、加圧気体の圧力により研削材該導入口3から研削材送出管4内に送出される。加圧気体と研削材の混合物は、研削材送出管4の入口側の気体供給配管9Aから送られた加圧気体によって、研削材送出管4のタンク外部の送出管出口側から図1に示すノズル配管14に送出されて、ノズル配管14の先端に設けたノズル15から外部に噴射される。
【００２０】
図2に示すように傘状部材20の中空のパイプ体22は、中空に形成され傘体21に溜った気体が流通可能に傘体21と連通している。パイプ体22の上方にはパイプ体内部の気体をパイプの外に逃がすための抜き穴23が設けられている。パイプ体22の先端には、タンク本体に傘状部材20を固定する為の、ネジ棒からなる取付け部材19が設けられている。
【００２１】
図2に示すように傘状部材20は、取付け部材19によりタンク本体2の蓋体2bに設けられた支持部24に固定されている。支持部24はタンク本体2のほぼ中央に位置し、傘状部材20を固定する際に、傘体21の開口面が研削材送出管4の研削材導入口3の上方に位置する。
【００２２】
加圧配管の圧力を研削材送出管の圧力よりも若干高めにして、タンク本体2の内部を加圧状態とし、気体供給配管から供給される気体と共に研削材16を研削材送出管4から送り出すと、まず研削材導入口3の周囲の研削材16が送出され、さらに研削材導入口3の直上の研削材16が落下してきて送出される。
時間経過とともに、研削材導入口3の周囲に空隙が形成されていく。完全に、研削材導入口3の周りに空隙が形成されると、研削材が送出されなくなる。
研削材導入口3の周りに形成される空隙内の空気を逃がすために研削材送出管4の上部に傘を設ける。傘を設けることにより研削材が充満している部分の圧力より、傘の内側には研削材が充満していないので傘の内側の圧力が低くなる。すると空隙内の空気は傘の内側を通って上部に流れるので、この空気を補給するための空気は傘の外面を伝わって空隙に流れ込み、凝集した研削材の塊が壊れて、研削材導入口3から研削材16が吸引される。
つまり傘状部材20を設けた場合には、傘体21の開口部から研削材導入口の周囲の気体を上方に流通させることで部分的な圧力上昇が起こらず、圧力溜りが形成され難くなり、タンク内の研削材の凝集及びラットホールの発生を防止できる。
【００２３】
傘状部材20の傘体21の開口部の大きさ、傘体の開口角度等は特に限定されない。要するに、上記したように圧力溜りが形成されなければよく、適宜の大きさに形成することができる。
【００２４】
加圧配管5は、タンク本体2の上方に、配管出口が開口した状態に取付けられ、入口側は加圧気体供給装置8Bに接続され、タンク本体内部を加圧可能に設けられている。図3は本発明研削材混合タンクの他の例を示す概略図である。本発明は図3に示すように、加圧配管5を特に設けずに、研削材混合タンク1を構成することもできる。
【００２５】
タンク内圧調整配管6は、加圧気体によりタンク本体２内部の圧力が上昇しすぎるのを調整するために設けるものであり、タンク本体2内部の圧力が高くなりすぎないように適度な内圧に調節し、研削材が再び凝集するのを防止して、噴射をさらに安定させることができる。
【００２６】
タンク内圧調整配管6は、タンク本体2内部の研削材16が該配管6から外部に流出せずに研削材送出管出口側配管14に加圧気体が送出されるように設けることができる。好ましくは、タンク内圧調整配管6のタンク本体2内部に開口している開口部6aが、タンク本体2の上方に位置するように設けることであり、さらに好ましいのは、開口部6bをタンク本体2の天井面である蓋体2bに設けることである。これはタンク本体側面にタンク内圧調整配管の開口部を設けると、該開口部付近のタンク本体側面において研削材が凝集しにくくなるが、開口部から遠い部分のタンク本体側面において研削材が凝集するおそれが出てくる為である。
【００２７】
タンク内圧調節配管6の開口部の大きさ、配管の内径等は、噴射ノズルのサイズなどに応じて適宜変更することができる。
【００２８】
研削材混合タンクに入れる研削材16としては、天然の硅砂（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、セラミックビーズ等が挙げられる。また加圧気体としては、通常は空気が用いられるが、窒素等の気体を使用することもできる。本発明の研削材混合タンクは、研削材として粒子径が1.4mm〜10μmの範囲で利用できる。特に従来の加圧式のブラスト装置では困難であった、300μm以下の研削材粒子に用いることができる。
【００２９】
【実施例】
平均粒子径20μmのアルミナを研削材粒子として用い、基本的に図1及び図2に示す装置であって、内径226mm、高さ500mmの円筒形状でありタンク本体に、直径4mmの研削材導入口が中央下部に設けられた直径38mm、内径14mmの研削材送出管をタンク本体の内部底面から100mmの高さ(研削材送出管の中心を基準とする）に設け、傘状部材として、直径(最大径)100mm、開口角90°、高さ37.5mmの傘体に、長さ365mmで直径3/8インチの端部(傘体側とは反対の側で、タンク本体内部の上方側)から15mmの位置に直径3mmの抜き穴を設けたパイプ体を捩じ込んだものをタンク本体の内部に取付けた混合タンクを用い下記の条件で噴射を行なった。噴射の結果得られたタンク重量と時間との関係を示すグラフを図4に示した。また、図4のタンク重量減少量を噴射量に換算したグラフを図5に示す。この結果より、噴射量が均一にコントロールされていることが判る。
噴射圧：0.36MPa
加圧配管の圧力:0.4MPa
タンク内圧：0.32MPa
タンク出口圧：0.32MPa
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、加圧可能に形成されたタンク本体の内部に、タンク内部に開口する研削材導入口が設けられタンク本体を貫通する研削材送出管と、該研削材送出管の研削材導入口の上方に位置する傘部材とが設けられている構成を採用したことにより、研削材導入口の上方に設けた傘状部材の傘体の開口部から加圧気体の圧力が抜ける為、圧力溜りが出来にくくなる。その結果、研削材の粉末の粒子径が小さくなっても、研削材混合タンクの内部で研削材の層にラットホールが発生せず、研削材の噴射を安定的に行なうことが可能な、加圧式ブラスト装置の研削材混合タンクが得られる。この研削材混合タンクを用いたブラスト装置は、各種の加工を行う場合に、加工精度に優れ効率の良い加工を安定的に行なうことが出来る。
【００３１】
またタンク本体と研削材送出管出口側配管を結びタンク本体内部の気体を送出可能なタンク内圧調整配管を設けた場合には、タンク本体内の内圧を適度に調節出来る為に、加圧気体の圧力等で研削材が凝集するのを確実に防止して、安定した噴射を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の1例を示す概略図である。
【図２】図1に示す装置の要部断面図である。
【図３】本発明装置の他の例を示す概略図である。
【図４】本発明研削材混合タンクを用いて研削材の噴射を行なった場合のタンク重量と時間との関係を示すグラフである。
【図５】図4に示すグラフのタンク重量のデータを噴射量に換算したグラフである。
【図６】従来の加圧式のブラスト装置用研削材混合タンクを示す断面図である。
【符号の説明】
1 研削材混合タンク
2 タンク本体
3 研削材導入口
4 研削材送出管
6 タンク内圧調整配管
8A,8B 加圧気体供給装置
9A,9B 気体供給配管
20 傘状部材
21 傘体
22 パイプ体
23 抜き穴

Claims

加圧気体を用いたブラスト装置に用いられる研削材混合タンクであって、加圧可能に形成されたタンク本体の内部に、タンク本体内部に開口する研削材導入口が設けられタンク本体を貫通する研削材送出管と、該研削材送出管の研削材導入口の上方に位置する傘状部材とが設けられ、傘状部材は、傘体と該傘体の上方に連接されたパイプ体とから形成され、上記パイプ体の上方あるいは側面にパイプ体内部から外部に通じる抜き穴が設けられていることを特徴とする研削材混合タンク。
タンク本体内部の内圧上昇を調整するためのタンク内圧調整配管が、タンク本体と研削材送出管出口側配管とを結んで加圧気体を送出可能に設けられている請求項1記載の研削材混合タンク。