JP4175473B2 - Abrasive material flow processing apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研摩材の流れによる加工に関し、さらに詳細には、研摩材媒体の流量を注意深く制御することにより部品のオリフィスを加工することができる研摩材流加工装置に関する。本発明はまた、かかる処理方法に係る。 The present invention relates to processing by the flow of abrasive, more particularly, it relates to abrasive flow machining apparatus capable of machining a part of the orifice by carefully controlling the flow rate of the abrasive medium. The invention also relates to such a processing method.
研摩材流による加工は、研摩材の粒子を含む粘性媒体を加圧下で加工物の上または加工物を貫通するオリフィスを介して移動させることにより加工物のつや出しまたは研摩を行うプロセスである。 Machining with an abrasive stream is a process in which a workpiece is polished or polished by moving a viscous medium containing abrasive particles under pressure through an orifice through or through the workpiece.
従来の研摩材流加工プロセスは媒体押出し圧力を一定に維持するように設計されているため、しばしば媒体の温度、流量及び粘性が有意に変化して、これが研摩材流加工装置(AFM)の処理時間、従ってプロセスの全体的な結果を正確に予想するシステム能力に悪影響を与えることになる。 Because conventional abrasive flow processing processes are designed to maintain a constant media extrusion pressure, the temperature, flow rate, and viscosity of the media often change significantly, which is the process of the abrasive flow processing equipment (AFM). This will adversely affect the system's ability to accurately predict time and therefore the overall outcome of the process.
一例として、媒体の温度はオリフィスを介する媒体流量が増加すると高くなる。オリフィスが一定圧力の媒体流を受けると、このオリフィスを介する媒体の流量は、オリフィスの壁部が滑らかになればなるほど、またオリフィスの直径が大きくなればなるほど増加する。その結果、媒体温度が上昇するだけでなく、このような温度上昇が大きな流量でオリフィスを通過する媒体に局所化される。このため、温度が非常に高くなり、また媒体全体に亘って不均一な温度分布が発生する。媒体温度が高く且つ媒体全体に亘って温度にばらつきが発生すると、媒体による一貫した、そして効果的な態様での加工が行えなくなる。従って、媒体を効果的に利用すると同時に媒体温度を比較的狭い範囲に維持する装置及び方法が求められている。 As an example, the temperature of the medium increases as the medium flow rate through the orifice increases. When the orifice receives a constant pressure medium flow, the flow rate of the medium through the orifice increases as the orifice wall becomes smoother and the orifice diameter increases. As a result, not only does the medium temperature increase, but such temperature increase is localized to the medium passing through the orifice at a high flow rate. For this reason, the temperature becomes very high, and a non-uniform temperature distribution is generated over the entire medium. If the medium temperature is high and the temperature varies throughout the medium, the medium cannot be processed in a consistent and effective manner. Accordingly, there is a need for an apparatus and method that effectively utilizes the media while maintaining the media temperature in a relatively narrow range.
本発明の出願人に譲渡された米国特許第3,634,973号は、研摩材として媒体を使用するが、オリフィスを介する媒体の流量を直接制御しない態様で動作する往復運動型加工装置を開示している。この装置は研摩材流加工を効果的に行えるが、流量を制御すれば加工品質が改善され、媒体の寿命が延びるであろう。 U.S. Pat. No. 3,634,973, assigned to the assignee of the present invention, discloses a reciprocating machining apparatus that uses media as an abrasive but operates in a manner that does not directly control the flow of media through the orifice. is doing. While this apparatus can effectively perform abrasive flow machining, controlling the flow rate will improve machining quality and extend the life of the media.
本発明の第1の実施例は、加工物のオリフィスを介して研摩材媒体を移動させる研摩材流装置に向けられており、この装置は、加工物を固定して保持し、一方の側を上流側、他方の側を下流側とする加工物ホルダーを有する。上流側には第1の容積式ポンプがあってホルダーの上流側に接続され、所定圧力下の媒体をホルダーの下流側へ強制的に移動させる。下流側には媒体抵抗手段が設けられ、ホルダーの下流側に接続されて下流側への媒体の流れに抵抗することにより、ホルダーの上流側から下流側への媒体流量を所定の一定値に維持されるように制御する。 The first embodiment of the present invention is directed to an abrasive flow device that moves the abrasive media through the workpiece orifice, which holds the workpiece fixed and holds one side. A workpiece holder having an upstream side and the other side as a downstream side is provided. There is a first positive displacement pump on the upstream side, connected to the upstream side of the holder, and forcibly moves the medium under a predetermined pressure to the downstream side of the holder. A medium resistance means is provided on the downstream side, and is connected to the downstream side of the holder to resist the medium flow to the downstream side, thereby maintaining the medium flow rate from the upstream side to the downstream side of the holder at a predetermined constant value. To be controlled.
本発明の第2の実施例において、加工物のオリフィスを介して研摩材媒体を移動させる研摩材流装置は、一方の側が第1の側、他方の側が第2の側である、加工物を固定し保持する加工物ホルダーを有する。第1の側には第1の容積式ポンプがあってホルダーの第1の側に接続され、また、第2の側には第2の容積式ポンプがあってホルダーの第2の側に接続されている。第1のモードでは、第1の容積式ポンプが媒体をホルダーの第1の側から第2の側へ強制移動させると共に第2の容積式ポンプがその流れに抵抗をすることによりホルダーの第2の側への流量を所定の一定値に維持されるように制御する。第2のモードでは、第2の容積式ポンプが媒体をホルダーの第2の側から第1の側へ強制移動させると共に第1の容積式ポンプがその流れに抵抗することによりホルダーの第1の側への流量を所定の一定値に維持されるように制御する。 In a second embodiment of the present invention, an abrasive flow device for moving an abrasive medium through an orifice of a workpiece includes a workpiece having one side as a first side and the other side as a second side. It has a workpiece holder that holds and holds it. There is a first positive displacement pump on the first side connected to the first side of the holder, and a second positive displacement pump on the second side connected to the second side of the holder Has been. In the first mode, the first positive displacement pump forcibly moves the media from the first side of the holder to the second side and the second positive displacement pump resists the flow of the second of the holder. controlling the flow rate of the side so as to maintain a predetermined constant value. In the second mode, the second positive displacement pump forces the media from the second side of the holder to the first side and the first positive displacement pump resists the flow so that the first of the holder controlled to be maintained the flow amount to the side at a predetermined constant value.
本発明の第3の実施例は、加工物の、上流側と下流側とを画定するオリフィスを介する研摩材の媒体により研摩材流加工を行う方法である。この方法は、媒体をオリフィスを介して上流側から下流側へ第1の側にかかる所定の一定圧力で移動させ、第2の側にかかる所定の一定圧力を維持しながら下流側への媒体の流れを選択的に絞ることによりオリフィスを通過する媒体の流量を所定の一定値に維持されるように制御するステップより成る。 A third embodiment of the present invention is a method for performing abrasive flow machining with an abrasive medium through an orifice defining an upstream side and a downstream side of a workpiece. In this method, the medium is moved from the upstream side to the downstream side through the orifice at a predetermined constant pressure applied to the first side, and the medium is transferred to the downstream side while maintaining the predetermined constant pressure applied to the second side. It comprises the step of controlling the flow rate of the medium passing through the orifice to be maintained at a predetermined constant value by selectively restricting the flow.
本発明の第4の実施例は、加工物の、第1の側と第2の側とを画定するオリフィスを介する研摩材の媒体により研摩材流加工を行う方法である。この方法は、媒体をオリフィスを介して第1の側から第2の側へ第1の側にかかる所定の一定圧力で移動させ、所定の一定圧力を維持しながら第2の側への媒体の流れを選択的に絞ることによりオリフィスを通過する媒体の流量を所定の一定値に維持されるように制御し、媒体をオリフィスを介して第2の側から第1の側へ所定の一定圧力で移動させ、所定の一定圧力を維持しながら第1の側への媒体の流れを選択的に絞ることによりオリフィスを通過する媒体の流量を所定の一定値に維持されるように制御するステップより成る。 A fourth embodiment of the present invention is a method for performing abrasive flow machining with an abrasive medium through an orifice defining a first side and a second side of a workpiece. In this method, the medium is moved from the first side to the second side through the orifice at a predetermined constant pressure applied to the first side, and the medium is transferred to the second side while maintaining the predetermined constant pressure. By selectively restricting the flow, the flow rate of the medium passing through the orifice is controlled to be maintained at a predetermined constant value, and the medium is moved from the second side to the first side through the orifice at a predetermined constant pressure. And controlling the flow rate of the medium passing through the orifice to be maintained at a predetermined constant value by selectively reducing the flow of the medium toward the first side while maintaining the predetermined constant pressure. .
本発明の第5の実施例は、加工物の、上流側と下流側とを画定するオリフィスを介する研摩材の媒体により研摩材流加工を行う方法である。この方法は、媒体をオリフィスを介して上流側から下流側へある圧力で移動させ、この圧力を調整してオリフィスを通過する媒体の流量を所定の一定値に維持されるように制御するステップより成る。 A fifth embodiment of the present invention is a method for performing abrasive flow machining with an abrasive medium through an orifice defining an upstream side and a downstream side of a workpiece. In this method, the medium is moved from the upstream side to the downstream side through the orifice at a certain pressure, and the pressure is adjusted so that the flow rate of the medium passing through the orifice is controlled to be maintained at a predetermined constant value. Become.
本発明の第6の実施例は、加工物の、第1の側と第2の側とを画定するオリフィスを介する研摩材の媒体により研摩材流加工を行う方法である。この方法は、第1の側に圧力を加え、第2の側の圧力を解放することにより媒体をオリフィスを介して第1の側から第2の側へ移動させ、第1の側の圧力を調整して第1の側からオリフィスを通過する媒体の流量を一定にし、第2の側に圧力を加え、第1の側の圧力を解放することにより媒体をオリフィスを介して第2の側から第1の側へ移動させ、第2の側の圧力を調整して第2の側からオリフィスを通過する媒体の流量を一定にするステップより成る。 A sixth embodiment of the present invention is a method for performing an abrasive flow machining with an abrasive medium through an orifice defining a first side and a second side of a workpiece. This method moves the medium from the first side to the second side through the orifice by applying pressure to the first side and releasing the pressure on the second side, thereby reducing the pressure on the first side. Adjust the flow rate of the medium through the orifice from the first side to be constant, apply pressure to the second side, and release the pressure on the first side to remove the medium from the second side through the orifice. Moving to the first side and adjusting the pressure on the second side to keep the flow rate of the medium passing through the orifice from the second side constant.
本発明の一実施例において、研摩材媒体は一定の圧力を受けて加工物のオリフィスを介して強制移動される。この実施例に述べる流量は、オリフィスの下流側が大気中に開放される時の最大流量に等しいかそれよりも小さいものである。特に、この最大値よりも小さい流量は、オリフィスの下流側において媒体流を制限することにより得られる。 In one embodiment of the invention, the abrasive media is forced through the workpiece orifice under a constant pressure. The flow rate described in this example is equal to or less than the maximum flow rate when the downstream side of the orifice is opened to the atmosphere. In particular, a flow rate smaller than this maximum is obtained by limiting the media flow downstream of the orifice.
図1を参照して、該図は、加工物20のオリフィス18を介して研摩材媒体15を移動させる研摩材流装置10を単純化して示す。説明の目的で、媒体は粘性が1と50ミリオンセンチポイズの範囲内にあるものとして説明する。比較的高い粘性を有する媒体の一例として、半固体ポリマー組成物のような粘弾性可塑性媒体がある。低粘性の媒体の一例には、切削液またはホーニング液のような流動性媒体中に研摩材が浮遊するかスラリー状になった液状研摩材スラリーがある。この流体は、流動学的添加剤と、細かく砕いた研摩材粒子とを含むことがある。流動学的添加剤によりシキソトロピックスラリーが生成される。研摩材流装置10それ自体は、オリフィス18を有する加工物20を含まず、加工物20を固定して保持する加工物ホルダー25を備えており、ホルダー25の一方の側27が上流または第1の側を、また、もう一方の側29が下流または第2の側を画定する。
Referring to FIG. 1, the figure shows a simplified
上流側27の第1の容積式ポンプ35は、ホルダー25の上流側27に接続されて、所定圧力の媒体15を加工物20のオリフィス18を介してホルダー25の下流側29へ強制移動させる。
The first
オリフィス18を介する媒体の自由な流れは、ホルダー25の下流側29に設けた下流側29への媒体15の流れに抵抗する媒体抵抗手段により阻止されるため、ホルダー25の上流側27から下流側29への媒体の流量が制御される。
Since the free flow of the medium through the
図1に示すように、第1の容積式ポンプ35はシリンダ39とその内部のピストン37とより成り、ピストン37は媒体15をシリンダ39からホルダー25の下流側29へ押圧する。ピストン37は駆動装置41により移動される。以下に述べるように、ピストン37の駆動装置41は液圧アクチュエータ(図4)であるか、または、図3に示すように、例えば、ピストン37から延びるピストン棒38上のギア44と係合するウォームギア43を用いたリニアモーター型アクチュエータ42でよい。ただ2つのタイプの駆動装置について述べたが、液圧機械の当業者に知られた任意数の駆動装置を本発明に従って容積式ポンプに利用できることがわかるであろう。
As shown in FIG. 1, the first
図1を参照して、媒体15の圧力と媒体15の流量とを共に制御する1つの方法は、ホルダー25の下流側29へ移動できる媒体の量を制限してオリフィス18を介する流量を減少することである。詳述すると、第2の容積式ポンプ55を媒体抵抗手段45として利用するとこれを実現できる。第2の容積式ポンプ55は、シリンダ59とその内部のピストン57とより成る。ピストン57は、ホルダー25の下流側29への媒体の流れに抵抗してその流量を制御するよう作動することができる。
Referring to FIG. 1, one method of controlling both the pressure of the
媒体抵抗手段45としては他の機構も利用できる。図2を参照して、該図に示す構成は図1のものに似ているが、この媒体抵抗手段45はリリーフバルブ60を利用している。媒体15はリリーフバルブ60を直接流れるが、このリリーフバルブ60の解放圧力を媒体の所望の流量に基づき制御する。
Other mechanisms can be used as the medium resistance means 45. Referring to FIG. 2, the configuration shown in FIG. 2 is similar to that of FIG. 1, but this medium resistance means 45 utilizes a
好ましい実施例において、リリーフバルブ60は比例型電動リリーフバルブ(PER)である。制御装置は、流量をモニターし、実際の流量が目標流量より大きい時は比例型電動リリーフバルブ60への電圧出力を減少させる。これにより、リリーフバルブ60を通過する媒体15の流量が減少する。あるいは、実際の流量が目標流量よりも少ない時は、このバルブへの電圧出力を増加させて、通過する媒体15の量を増加させる。本明細書で述べる他のリリーフバルブも同様な態様で動作可能である。
In the preferred embodiment, the
媒体流量を正確に測定するために、媒体の流量測定装置65を利用する。かかる装置の1つを図1に示す。第1の容積式ポンプ35がシリンダ39とその内部のピストン37とより成る場合、ピストン37はピストン棒38を有する。エンコーダ66を流量測定装置65として使用してピストン棒38の線形運動を測定することにより、媒体流量を求めることができる。シリンダ39の容積と、エンコーダ66により与えられるピストン37の移動速度とがわかると、オリフィス18を介する媒体15の体積流量から媒体流量を求めることが可能であり、コントローラは媒体抵抗手段45を、オリフィス18を介する媒体15の流量を増減するように調整することができる。
In order to accurately measure the medium flow rate, a medium flow
媒体抵抗手段45が上述したようにシリンダ59とその内部のピストン57とより成る第2の容積式ポンプ55により構成される場合、ピストン57はピストン棒58を有し、かかる状況下で、媒体流測定装置65はピストン棒58の線形運動を測定して媒体流量を求めるエンコーダ67である。従って、媒体流量の測定はホルダー25の上流側27または下流側29の何れかで行われることが明らかである。
When the medium resistance means 45 is constituted by the second
エンコーダ66、67はそれぞれ、リニアエンコーダまたはロータリーエンコーダでよく、これらは共に測定装置の分野の当業者によく知られている。
Each of the
これまでの説明では、媒体15の流れをホルダー25の上流側27から下流側29への単一方向の流れに限定した。図2に示す研摩材流装置10の実施例では、これは媒体15が加工物20のオリフィス18を介して流れるただ1つの態様にすぎない。しかしながら、図1に示すように、媒体抵抗手段45が第2の容積式ポンプ55である場合、第1の容積式ポンプ35と第2の容積式ポンプ55との役割は、第1の動作モードでは、第1の容積式ポンプ35が媒体をオリフィス18を介して強制移動させるが第2の容積式ポンプ55は媒体抵抗手段45として働いて媒体15の流量を制御し、また、第2の動作モードでは、第2の容積式ポンプ55が第1の容積式ポンプ35の方へ媒体15を強制移動されるが第1の容積式ポンプ35は反対方向の流れを制御する媒体抵抗手段として使用されるように、交互に変化する。この説明から、これらのモードが交番するため、媒体15はオリフィス18を介して往復移動することがわかるであろう。
In the description so far, the flow of the medium 15 is limited to a unidirectional flow from the
再び図1を参照して、第1の容積式ポンプ35及び第2の容積式ポンプ55はそれぞれ、駆動装置41、61により移動されるピストン37、57を備えている。前と同様に、各駆動装置41、61は前述した液圧アクチュエータでよく、別の装置として図3に示すリニアモーター型アクチュエータでもよい。
Referring again to FIG. 1, the first
研摩材流装置10がメディア15を加工物21のオリフィス18を介して単一方向に移動させるように動作している時、この媒体15は上流側27から下流側29へ所定の一定圧力でオリフィス15を移動する。その後、所定の一定圧力を維持しながら下流側29への媒体15の流れを選択的に絞ることにより、オリフィス18を通過する媒体15の流量を制御する。
When the
研摩材流装置10を往復運動モードで使用する別の実施例において、媒体15は、ここでは第1の側27と呼ぶ上流側27から第2の側29と呼ぶ下流側29へ所定の一定圧力でオリフィス18を移動される。所定の一定の圧力を維持しながら第2の側29への媒体15の流れを選択的に絞ることにより、オリフィス18を通過する媒体15の流量を制御する。その後、媒体15はオリフィス18を介して第2の側29から第1の側27へ所定の一定圧力で移動される。しかしながら、所定の一定の圧力を維持しながら第1の側27へ媒体15の流れを選択的に絞ることにより、オリフィス18を通過する媒体15の流量を制御する。前と同様に、媒体の流れを選択的に絞る大きさはオリフィス18を介する媒体の流量によって決定されるが、これはリニアエンコーダ66、67の一方または両方を用いて流量をモニターすることにより決定される。
In another embodiment in which the
図4は、各容積式ポンプ35、55に液圧アクチュエータでよい駆動装置41、61が設けられた研摩材流装置10のさらに包括的な概略図である。
FIG. 4 is a more comprehensive schematic view of the
詳述すると、図4は前述した多くの構成要素を示しており、これらの要素の参照番号は同じである。しかしながら、研摩材流装置10の動作に関連して駆動装置41及び61の詳細をさらに説明する。
Specifically, FIG. 4 shows many of the components described above, and the reference numbers for these components are the same. However, the details of the
第1の容積式ポンプ35が媒体15を加工物20のオリフィス18を介して、第2の容積式ポンプ55である媒体抵抗手段45へ移動させる単一ストロークモードでは、駆動装置41は媒体をオリフィス18を介して強制移動させるように働く一方、駆動装置61は媒体抵抗手段45としてかかる媒体流に抵抗しその流れを制御する用に働く。駆動装置41に連携する液圧アクチュエータ70を参照して、液圧ポンプ72は媒体を供給ライン74を介して移動させるが、液圧流体76はその途上でソレノイド作動ポペットバルブ(SOP)でよいポペットバルブ78に遭遇する。説明の目的のために、このバルブは流量100%またはゼロを可能にするバルブである。液圧流体76はまた、前述したように流れに対する抵抗を調整可能な比例型電動リリーフバルブ80に遭遇する。液圧アクチュエータ70を駆動装置41として使用する時は、ポペットバルブ78は全開位置にあり、リリーフバルブ80は全閉位置にある。従って、液圧シリンダ82は、ポンプ72が提供可能な圧力で液圧流体76により加圧される。これは、第1の容積式ポンプ35のストローク全体を通して一定値を維持する所定圧力である。液圧シリンダ82内のピストン82が加圧された液圧流体76の作用を受けるため、ピストン37は共通のピストン棒38により媒体15に対して前進して、媒体15を加工物20のオリフィス18を介して強制移動させる。
In a single stroke mode, where the first
第1の容積式ポンプ35と液圧アクチュエータ70とが駆動装置41として働く場合、第2の容積式ポンプ55と液圧アクチュエータ90とは媒体抵抗手段35として働く。詳述すると、液圧アクチュエータ90は液圧アクチュエータ70と同じコンポーネントより成って、液圧ポンプ92、供給ライン94及び液圧流体96を含む。液圧流体は、ポペットバルブ98及びリリーフバルブ100へ送られる。液圧アクチュエータ90はさらにピストン104を有する液圧シリンダ102を備えており、ピストンは容積式ポンプ55のピストン棒58に連結されている。駆動装置41が媒体15をオリフィス18を介して押圧すると、媒体15はピストン57に対して押圧されるため、ピストン104に、液圧アクチュエータ90内の液圧流体96に作用する力が加わる。第2の容積式ポンプ55が媒体抵抗手段45として働く場合は、ポペットバルブ98は全閉状態にあるため、液圧流体96はリリーフバルブ100を通過しなければならない。
When the first
図4において、方向性バルブを利用する単一のポンプと液圧流体貯溜手段とを2つのポンプ72、92の代わりに使用できることに注意されたい。
It should be noted in FIG. 4 that a single pump utilizing directional valves and hydraulic fluid storage means can be used in place of the two
オリフィス18を介する媒体の流量は、エンコーダ66、67のうちの一方により測定されてコントローラへ送られる。媒体の流量を媒体の目標流量と比較して、比例型連動リリーフバルブ100の電圧を調整することにより、液圧流体96がリリーフバルブ100を通過できるようにして、ピストン104の引き込み量を制御し、媒体の流量を制御する。このように、第1の容積式ポンプ35が駆動装置41として働く場合は、液圧アクチュエータ70に連携するポペットバルブ78が全開位置にあって、リリーフバルブ80がバイパスされる。第2の容積式ポンプ55の液圧アクチュエータ90については、ポペットバルブ98は全閉位置にあるため、液圧流体96はリリーフバルブ100を介して強制移動され、そのため液圧流体の流れが絞られて媒体の流量が制御される。
The flow rate of the medium through the
第2のモードでは、構成は同じであるが逆である。詳述すると、第2の容積式ポンプ55が駆動装置61として働く場合、第1の容積式ポンプ35は媒体抵抗手段として働く。詳述すると、この構成では、ポペットバルブ98は全開状態にあるため、ポンプ92により液圧流体96に加えられる全圧がピストン104へ伝達され、これがピストン棒58を介してピストン57に作用して媒体15がオリフィス18を介して第1の容積式ポンプ35の方へ強制移動させられる。媒体抵抗手段として働く液圧アクチュエータ70は、ポペットバルブ78が全閉状態で液圧流体76をリリーフバルブ80を介して強制移動させるように構成される。リリーフバルブ80の解放圧力は、エンコーダ66、67の一方により測定される媒体流量に基づいてコントローラが電子的に制御する。このように、研摩材流装置の動作は第1のモードと第2のモードとの間で交番するため、媒体15は加工物20のオリフィス18を介して往復移動させられる。
In the second mode, the configuration is the same but vice versa. More specifically, when the second
図5は、本発明の少なくとも1つの実施例に使用するハードウェアの概略図である。前と同様に同一の参照番号を使用している。しかしながら、一部の追加的な構成要素も図示する。詳述すると、液圧供給ライン74に連携する圧力変換器より成る圧力センサー105がそのラインの圧力を測定する。さらに、供給ライン94に連携する圧力センサー108がそのラインの圧力を測定する。供給ライン74、94の圧力はそれぞれピストン37、57により媒体15へ伝達されることがわかるであろう。さらに、温度センサー110により媒体15の温度を測定する。
FIG. 5 is a schematic diagram of the hardware used in at least one embodiment of the present invention. The same reference numbers are used as before. However, some additional components are also illustrated. More specifically, a
媒体15の圧力に変換される液圧流体の圧力は各ピストン37、57の線形位置と共にコントローラ112により処理されるが、このコントローラは、媒体抵抗手段として働く容積式ポンプのための圧力リリーフバルブ80の解放圧力を変化させるように働く。
The pressure of the hydraulic fluid converted to the pressure of the medium 15 is processed by the
オリフィス18を介する媒体15の流量をさらに精密に制御することにより、温度を、流量制御のない場合と比較して狭い温度範囲に保持することができる。それにもかかわらず、研摩材流加工プロセス時には媒体15から熱を除去することが依然として望ましい。その理由により、第1の容積式ポンプのシリンダ39に連携する冷却カラー115と、第2の容積式ポンプのシリンダ59に連携する冷却カラー117とを設ける。これらの冷却カラー115、117はそれぞれ、必要に応じて媒体15から熱を伝達できる複数の冷却管116、118を有する。ある特定の状況下において、これらの冷却カラー115、117は、例えば、媒体15が最低の温度で研摩材プロセスを開始しなければならない時のように媒体15の加熱に使用できる。冷却カラー115、117は外側に配置して媒体15の流れを妨げないようにする。しかしながら、それらの有効性は、媒体15からカラー115、117への熱の伝達がシリンダ39、59の壁を介する伝導によるため限界がある。
By controlling the flow rate of the medium 15 through the
媒体15の流路内にインライン熱交換器を直接導入することができる。図7は、媒体15が流れる内部通路205に中空の冷却フィン202を設けたかかる熱交換器200の一例を示す。冷却剤は冷却剤入口207を通過し、中空のフィン202に流入して冷却剤の出口(図示せず)から出る。ボルトをカラー210の円周方向の孔部209に貫通させて、熱交換器200を固定する。熱交換器200は、シリンダ39の一方または両方にホルダー25に隣接して固着する。この熱交換器200は媒体15との間で大きな熱交換率を有するが、媒体15の流れを部分的に妨げるため、所与の流量を確保するにはシリンダのサイズを増加する必要があろう。
An in-line heat exchanger can be introduced directly into the flow path of the medium 15. FIG. 7 shows an example of such a
コントローラ112(図5)は、Allen Bradley Company から市販されているモデルMicrologic 1200のようなプログラム可能ロジックコントローラでよい。さらに、比例型電動リリーフバルブは、Hydro Force, Inc. から市販されているタイプTS 10-26でよい。さらに、ポペットバルブは、Hydro Force, Inc.から市販されている二方向常開バルブSV 10-23でよい。 The controller 112 (FIG. 5) may be a programmable logic controller such as the model Micrologic 1200 commercially available from Allen Bradley Company. Further, the proportional electric relief valve may be type TS 10-26, commercially available from Hydro Force, Inc. Further, the poppet valve may be a two-way normally open valve SV 10-23 commercially available from Hydro Force, Inc.
エンコーダ66、67からの信号は、コントローラ112が使用して媒体15の実際の流速を計算する。適当なエンコーダとして、Automation Direct, Inc. から市販されている直交型がある。エンコーダ66、67及びポペットバルブ78、98並びにリリーフバルブ80、110により、コントローラ112は媒体流量を所望の一貫した値に維持することができる。この一貫した値の流量により、媒体は温度センサー110により測定される狭い温度範囲にとどまることができ、これによりメディアの粘性が一貫した値に維持される。媒体の粘性を本質的に一定にすると、コントローラ112はオリフィス18の所望の加工度が得られる処理時間をより正確に予想することができる。
The signals from the
以上説明したのは、駆動装置41、61が媒体15を一定圧力で加工物20のオリフィス18を介して交互に押圧し、それと同時に媒体15の流量が圧力リリーフバルブまたは他の駆動装置でよい媒体抵抗手段51の引っ込みまたは抵抗により制御されることであった。
What has been described above is that the
媒体抵抗手段45をなくしても、依然として媒体の一定流量を維持することが可能である。これは、駆動装置41により媒体15へ与えられる圧力を変化させることにより行う。研摩材流加工プロセスが進行するにつれて、媒体が一定圧力下にあると、オリフィス18を介する媒体15の流量が増加する傾向がある。従って、媒体流量を同一の値に維持するには、駆動装置41により媒体15へ与えられる圧力を減少する必要がある。これは単一の方向かまたは前と同様に往復運動により行うことが可能である。
Even if the medium resistance means 45 is eliminated, it is still possible to maintain a constant flow rate of the medium. This is done by changing the pressure applied to the medium 15 by the
図6を参照して、媒体15は上流側27からオリフィス18を介して下流側29へ単一方向に特定の圧力で移動される。エンコーダ66を使用して流量をモニターし、媒体に与えられる圧力をオリフィス18を通過する媒体15の流量が一定になるように調整する。詳述すると、エンコーダ66は、ピストン37に連携するピストン棒38の線形運動をモニターして流量を測定する。ポンプ72は加圧状態の液圧流体を液圧シリンダ82へ運び、そこで流体が液圧ピストン84に作用する。図4に示す構成では、ホルダー25の下流側29を図6に示すように大気中に放出させることが全く可能である。あるいは、そして再び図4を参照すると、オリフィス18を介して第1の側27に加圧状態で加えられる媒体15の流れはピストン57により妨げられも助けられもしないが第2の側29の圧力が解放されるように、ピストン37とピストン57の運動を協調させることが可能である。かかる構成により、図5に示される研摩材流装置10は、第1のモードでは第1の容積式ポンプ35が媒体15をオリフィス18を介して強制移動させる間第2の容積式ポンプ55が受動モードであり、また第2のモードでは第2の容積式ポンプ55が媒体15をオリフィス18を介して強制移動させる間第1の容積式ポンプ35が受動モードである往復運動方式で動作することができる。
Referring to FIG. 6, the medium 15 is moved from the
媒体抵抗手段45が上述したようにシリンダ59とその内部のピストン57とより成る第2の容積式ポンプ55により構成される場合、ピストン57はピストン棒58を有し、かかる状況下で、媒体流量測定装置65はピストン棒58の線形運動を測定して媒体流量を求めるエンコーダ67である。従って、媒体流量の測定はホルダー25の上流側27または下流側29の何れかで行われることが明らかである。
When the medium resistance means 45 is constituted by the second
Claims (40)
a)一方の側が上流側、他方の側が下流側である、加工物を固定し保持する加工物ホルダーと、
b)上流側にあってホルダーの上流側に接続され、媒体を所定の圧力でホルダーの下流側に強制移動させる第1の容積式ポンプと、
c)下流側にあってホルダーの下流側に接続され、下流側への流体の流れに抵抗する媒体抵抗手段と、
d)ホルダーを通過する媒体の流量を測定する媒体流量測定装置と、
e)第1の容積式ポンプが上流側の所定の圧力を維持しながら、ホルダーの上流側から下流側への媒体の流量が所定の一定値に維持されるように媒体抵抗手段を制御するコントローラとより成る研摩材流装置。An abrasive flow device for moving an abrasive medium through an orifice in a workpiece,
a) a workpiece holder for securing and holding a workpiece, wherein one side is upstream and the other side is downstream;
b) a first positive displacement pump which is upstream and connected to the upstream side of the holder and forcibly moves the medium to the downstream side of the holder at a predetermined pressure;
c) medium resistance means which is downstream and connected to the downstream side of the holder and resists the flow of fluid downstream;
d) a medium flow rate measuring device for measuring the flow rate of the medium passing through the holder;
controller e) first volumetric pump while maintaining a predetermined pressure in the upstream side, the flow rate of the medium from the upstream side to the downstream side of the holder to control the medium resistance means so that is maintained at a predetermined constant value Abrasive material flow equipment consisting of
a)一方の側が第1の側、他方の側が第2の側である、加工物を固定し保持する加工物ホルダーと、
b)第1の側にあってホルダーの第1の側に接続され、媒体を所定の圧力でホルダーの第2の側に強制移動させる第1の容積式ポンプと、
c)第2の側にあってホルダーの第2の側に接続された第2の容積式ポンプとより成り、
d)第1のモードでは、第1の容積式ポンプが媒体をホルダーの第1の側から第2の側へ強制移動させると共に第2の容積式ポンプがその流れに抵抗をすることによりホルダーの第2の側への流れを制御し、
e)第2のモードでは、第2の容積式ポンプが媒体をホルダーの第2の側から第1の側へ強制移動させると共に第1の容積式ポンプがその流れに抵抗することによりホルダーの第1の側への流れを制御し、
f)ホルダーを通過する媒体の流量を測定する媒体流量測定装置と、
g)媒体がホルダーを介して往復移動する時に媒体の流量が所定の一定値に維持されるように第1の容積式ポンプ及び第2の容積式ポンプを制御するコントローラとをさらに備えた研摩材流装置。An abrasive flow device for moving an abrasive medium through an orifice in a workpiece,
a) a workpiece holder for securing and holding a workpiece, wherein one side is a first side and the other side is a second side;
b) a first positive displacement pump on the first side, connected to the first side of the holder and forcibly moving the medium to the second side of the holder at a predetermined pressure;
c) comprising a second positive displacement pump on the second side and connected to the second side of the holder;
d) In the first mode, the first positive displacement pump forces the medium from the first side of the holder to the second side and the second positive displacement pump resists the flow of the holder, Control the flow to the second side,
e) In the second mode, the second positive displacement pump forcibly moves the medium from the second side of the holder to the first side and the first positive displacement pump resists the flow so that the first of the holder Control the flow to the side of 1,
f) a medium flow rate measuring device for measuring the flow rate of the medium passing through the holder;
abrasive g) medium further comprising a controller for controlling the first positive displacement pump and the second positive displacement pump so that maintained the flow rate of the medium at a predetermined constant value when reciprocated through the holder Flow device.
a)媒体をオリフィスを介して上流側から下流側へ上流側にかかる所定の一定圧力で移動させ、
b)流量をモニターし、
c)上流側にかかる所定の一定圧力を維持しながら下流側への媒体の流れを選択的に絞ることによりオリフィスを通過する媒体の流量が所定の一定値に維持されるように制御するステップより成る研摩材流による加工方法。A method of performing abrasive flow machining with an abrasive medium through an orifice defining an upstream side and a downstream side of a workpiece,
a) The medium is moved from the upstream side to the downstream side through the orifice at a predetermined constant pressure applied to the upstream side,
b) Monitor the flow rate,
from step flow of medium passing through the orifice by narrowing the flow of the medium to the downstream side in the selective while maintaining a predetermined constant pressure on the c) upstream is controlled to be maintained at a predetermined constant value A processing method using an abrasive material flow.
a)媒体をオリフィスを介して第1の側から第2の側へ第1の側にかかる所定の一定圧力で移動させ、
b)オリフィスを介する流量をモニターし、
c)第1の側にかかる所定の一定圧力を維持しながら第2の側への媒体の流れを選択的に絞ることによりオリフィスを通過する媒体の流量が所定の一定値に維持されるように制御し、
d)媒体をオリフィスを介して第2の側から第1の側へ第2の側にかかる所定の一定圧力で移動させ、
e)第2の側にかかる所定の一定圧力を維持しながら第1の側への媒体の流れを選択的に絞ることによりオリフィスを通過する媒体の流量が所定の一定値に維持されるように制御するステップより成る方法。A method of performing abrasive flow machining with an abrasive medium through an orifice defining a first side and a second side of a workpiece, comprising:
a) moving the medium from the first side to the second side through the orifice at a predetermined constant pressure on the first side;
b) monitoring the flow rate through the orifice,
c) so that the flow rate of a medium passing through the orifice is maintained at a predetermined constant value by throttling the flow of media to the second side to the selective while maintaining a predetermined constant pressure on the first side of Control
d) moving the medium from the second side to the first side through the orifice at a predetermined constant pressure on the second side;
e) so that the flow rate of a medium passing through the orifice by narrowing the flow of the medium to the first side while maintaining a predetermined constant pressure on the second side of the selective is maintained at a predetermined constant value A method comprising a controlling step.
a)媒体をオリフィスを介して上流側から下流側へある圧力で移動させ、
b)オリフィスを介する流量をモニターし、
c)上流側にかかる圧力を調整してオリフィスを通過する媒体の流量が所定の一定値に維持されるようにするステップより成る方法。A method of performing abrasive flow machining with an abrasive medium through an orifice defining an upstream side and a downstream side of a workpiece,
a) moving the medium at a certain pressure from upstream to downstream through the orifice;
b) monitoring the flow rate through the orifice,
How the flow rate of medium passing through the orifice is made of steps of to be maintained at a predetermined constant value by adjusting the pressure on the c) upstream.
a)第1の側に圧力を加え、第2の側の圧力を解放することにより媒体をオリフィスを介して第1の側から第2の側へ移動させ、
b)オリフィスを介する流量をモニターし、
c)第1の側の圧力を調整して第1の側からオリフィスを通過する媒体の流量が所定の一定値に維持されるようにし、
d)第2の側に圧力を加え、第1の側の圧力を解放することにより媒体をオリフィスを介して第2の側から第1の側へ移動させ、
e)第2の側の圧力を調整して第2の側からオリフィスを通過する媒体の流量が所定の一定値に維持されるようにするステップより成る方法。A method of performing abrasive flow machining with an abrasive medium through an orifice defining a first side and a second side of a workpiece, comprising:
a) moving the medium from the first side to the second side through the orifice by applying pressure to the first side and releasing the pressure on the second side;
b) monitoring the flow rate through the orifice,
c) as the flow rate of the medium passing through the orifice from the first side by adjusting the pressure in the first side is kept at a predetermined constant value,
d) moving the medium from the second side to the first side through the orifice by applying pressure to the second side and releasing the pressure on the first side;
e) a method of the flow rate of medium passing through the orifice from the second side to adjust the pressure of the second side is comprised of steps that is maintained at a predetermined constant value.
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