JP4505307B2 - 被加工物の研磨方法及び前記方法に使用するブラスト加工装置 - Google Patents
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Description
被加工物の加工表面10に対して圧縮流体と共に噴射ガンによって研磨材を噴射して研磨材の噴流を生じさせると共に、前記噴流を前記噴射ガンの噴射口外に配置した吸引手段によって誘導方向から吸引して、該噴流が前記被加工物の加工表面10に沿って前記誘導方向へ流れるよう誘導することで前記噴流中の前記研磨材を前記加工表面上で滑走させると共に、
前記研磨材を、前記加工表面の噴射面に対して次式で示す条件を満たす入射角θで噴射して前記研磨材の噴流を生じさせることを特徴とする(請求項1)。
式: 0 ≦ V・sinθ ≦ 1/2・V
V = 噴射方向における研磨材の速度
θ =加工表面の噴射面に対する研磨材の入射角
式 : 0 ≦ V・sinθ ≦ 1/2・V
V = 段差部15へ導入される研磨材の速度
θ = 段差部15に対する研磨材の入射角
圧縮流体と共に研磨材を被加工物の加工表面10に対して噴射する噴射ガン20と、
前記噴流の誘導方向に設けた吸引口を有し、該噴射ガン20から噴射された研磨材の噴流を前記誘導方向から吸引して、該噴流を前記被加工物の加工表面10に沿って前記誘導方向へ流れるよう誘導し、前記噴流中の前記研磨材を前記加工表面上で滑走させる吸引手段70を前記噴射ガンの噴射口外に設けたことを特徴とする(請求項8)。
被加工物の加工表面10に対して圧縮流体と共に研磨材を噴射することにより生じた研磨材の噴流を吸引することによって、該噴流が前記被加工物の加工表面10に沿って流れるように誘導することができるため、前記研磨材が前記被加工物の加工表面10上を滑走し、前記加工表面10に梨地状の凹凸が形成されることを抑制しつつ前記加工表面10を好適に研磨することができる。
ブラスト加工による研磨は、研磨材が被加工物の加工表面10上を該加工表面10と平行に、すなわち該加工表面10に対して水平方向に滑走することによって行なわれる。本発明にあっては、研磨材を圧縮流体と共に被加工物の加工表面10へと噴射し、発生した研磨材の噴流を所定の誘導方向から吸引することによって該誘導方向へと前記研磨材を誘導し、前述する研磨材の滑走を実現していると共に、該噴流を加速して研磨材の滑走速度を上げ、効率的に研磨を行なうことを可能としている。
本発明の研磨方法は、金属、ガラス・セラミックス等の無機材料、プラスチック等の合成樹脂、その他の樹脂、木材、岩石、その他各種材質の被加工物を研磨対象とすることが可能である。
本発明の研磨方法に使用する研磨材は、特殊な構造を有することは必要とされず、既知の各種のものを使用することができ、被加工物の材質、目的とする研磨状態等に応じて、一例として下表に示す研磨材のうちから選択された一種、又は二種以上を混合したものを使用することができる。
本発明の研磨は、前述のような被加工物の加工表面10に対して前述のような研磨材を噴射することによって行なわれる。
ブラスト加工によって被加工物を研磨する場合、研磨材の衝突により被加工物の加工表面10に形成される梨地状の凹凸形状が前記光沢面の形成を妨げる要因となるが、この梨地状の凹凸形状の形成は、噴射される研磨材に作用する速度のうち、被加工物の加工表面10に対して垂直方向を成す速度が影響しているものと考えられる。
式: 0 ≦ V・sinθ ≦ 1/2・V
V = 噴射方向における研磨材の速度
θ = 加工表面10に対する研磨材の入射角
前述のようにして被加工物の加工表面10に対して噴射された研磨材の噴流については、被加工物の加工表面10より該噴流が剥離することを防止して、研磨材が被加工物の加工表面10上を高密度の状態で滑走することができるようにその流れを規制することとしてもよい。
本発明にあっては、前述のように噴射ガン20から噴射された研磨材の噴流を吸引することによって、該噴流が被加工物の加工表面10に沿って流れるよう誘導し、前記研磨材を前記加工表面10上で滑走させると共に該研磨材の滑走状態を維持し、また、前記噴流を加速して前記研磨材の滑走速度を上げ、研磨を促進させる。
図1に示すように、板材、その他の略平坦な加工表面10を有する被加工物を研磨する場合には、前記噴流の誘導方向は、噴射ガン20からの噴射により発生した噴流の流れ方向下流側とし、吸引手段70の吸引口71を、平面視において噴射ガン20が向けられた方向(噴射ガン20の軸線延長上)に対して略直交する方向に所定の範囲にわたって開口したものとすることができる。
被加工物が管材や、円柱状の例えば鋼材等のように、平面視における噴射方向に対して直交方向に湾曲する加工表面を有する場合には、噴射ガン20からの噴射により発生した噴流の流れ方向下流側において、被加工物の一端を挿入可能な大きさに形成された吸引口71を設け、吸引手段70の前記吸引口71内に、前記被加工物を挿入可能としたり、複数の吸引手段70を用いて、前記被加工物の外周を囲うように前記吸引口71を配置するなど、前記被加工物の一端側の全周にわたって吸引が行なえるように構成して、噴流を前記流れ方向下流側へと誘導することが好ましい。これにより、前記噴流中の研磨材が湾曲する前記加工表面を伝って落下すること等を好適に防止できる。
図2に示すように、被加工物に形成された有底孔や溝等の凹部の内壁を加工表面とする場合には、噴射ガン20によって前記凹部11の開口部12内に研磨材を噴射して、凹部の深さ方向を成す内壁11aに沿った噴流を生じさせると共に、前記凹部11の開口部12側に前記吸引手段70の吸引口71を設けて、前記噴流を前記凹部の底部13において折り返させる流れに誘導することができる。この場合の前記噴流の流れは、噴射ガン20配置側の前記凹部の深さ方向を成す内壁11aから前記凹部の底部13を成す内壁11bを介して吸引口71配置側の前記凹部の深さ方向を成す内壁11aへと折り返した略U字状となる。
図3に示すように、被加工物が略平坦な平坦部14のほか、この平坦部14より立ち上がった段差部15を有しており、前記平坦部14と段差部15とを加工表面として研磨する場合には、噴射ガン20の噴射によって平坦部14に沿った噴流を発生させると共に、前記吸引手段70の吸引口71を前記段差部15の突出側に設けることにより、前記平坦部14に沿った噴流を、段差部15において該段差部15を成す平面に沿った流れ方向へと誘導することができる。
式 : 0 ≦ V・sinθ ≦ 1/2・V
V = 段差部15へ導入される研磨材の速度
θ = 段差部15に対する研磨材の入射角
(1)一般的作用
以上のように構成された本発明のブラスト加工装置を使用して研磨を行うと、噴射ノズルによって発生した噴流に対して前記吸引手段70による吸引が行われていることから、被加工物が平面等である場合には、吸引手段70による吸引によって、噴流中の研磨材には図4における水平速度V・cosθと、前記吸引手段70によって発生した速度成分とを合成した力が作用するために、研磨材を水平方向に加速することができ、これによって研磨材(噴流)を所望の方向に誘導することができる。
(2−1)凹部の研磨
例えば深穴等の有底孔や溝等の凹部11を有する被加工物については、該凹部11の内壁を加工表面10として研磨する場合、研磨材の噴流を前記凹部11の深さ方向を成す内壁11aに沿って導入したとしても、前記研磨材が前記底部13に堆積してしまうことから、該凹部11の深さ方向を成す内壁11aについては研磨が行なえるものの、前記底部を成す内壁11bについては研磨を行なうことができず、このような堆積を引き起こさずに研磨するためには、凹部11の深さが、該凹部11の直径Dの2倍程度までである必要があった。また、粒径が#600以上の微細な研磨材を用いる場合には、この研磨材が前記凹部11の深さ方向を成す内壁11aにも付着してしまい、内壁11a,11bを研磨することができないという問題があった。
また、略平坦な面を成す平坦部14から突出する段差部15を有する被加工物について、該平坦部14のほか段差部15についても加工表面10としてこれらの研磨を行なう場合、前記平坦部14を研磨すべく、該平坦部14に沿って流れる前記研磨材の噴流をそのまま段差部15へ衝突させてしまうと、研磨材が前記段差部15に対して略垂直方向から衝突することになるため、該段差部15に梨地状の凹凸が形成されてしまい、研磨を行なうことができない。
また、本発明の研磨方法にあっては、前記研磨材の噴射及び吸引によって行なわれる前記被加工物の加工状態を高精度のまま維持し、被加工物を所望の加工状態とする研磨を連続して行なうことを可能とすべく、前記被加工物の加工状態を随時評価する測定器を備え、加工状態を工程内で把握して研磨条件(ブラスト加工条件)に帰還するフィードバック制御を行うこととしてもよい。
11 凹部(加工表面)
11a 内壁(凹部の深さ方向を成す)
11b 内壁(凹部の底部を成す)
12 開口部(凹部の)
13 底部(凹部の)
14 平坦部(加工表面)
15 段差部(加工表面)
20 噴射ガン
21 噴射口
30 噴流誘導手段
31 導入口
32 導出口
33 誘導流路
40 規制板
411 傾斜部
412 本体部
43 脚部
60 保護板
70 吸引手段
71 吸引口(吸引手段の)
Claims (9)
- 被加工物の加工表面に対して圧縮流体と共に噴射ガンによって研磨材を噴射して研磨材の噴流を生じさせると共に、前記噴流を前記噴射ガンの噴射口外に配置した吸引手段によって誘導方向から吸引して、該噴流が前記被加工物の加工表面に沿って前記誘導方向へ流れるよう誘導することで前記噴流中の前記研磨材を前記加工表面上で滑走させると共に、
前記研磨材を、前記加工表面の噴射面に対して次式で示す条件を満たす入射角で噴射して前記研磨材の噴流を生じさせることを特徴とする被加工物の研磨方法。
[数1]
式: 0 ≦ V・sinθ ≦ 1/2・V
V = 噴射方向における研磨材の速度
θ =加工表面の噴射面に対する研磨材の入射角 - 前記入射角θが、20°以下であること特徴とする請求項1記載の被加工物の研磨方法。
- 前記被加工物の加工表面と、この加工表面上に配置された規制板間に前記研磨材の噴流を導入することを特徴とする請求項1又は2記載の被加工物の研磨方法。
- 被加工物に形成された凹部の内壁を前記加工表面とし、前記研磨材の噴射を前記凹部の深さ方向を成す内壁に対して行なうと共に、前記噴流の吸引を該凹部の開口部側より行なうことを特徴とする請求項1又は2記載の被加工物の研磨方法。
- 被加工物に形成された凹部の内壁を前記加工表面とし、前記研磨材の噴射を前記凹部の深さ方向を成す内壁に対して行なうと共に、前記噴流の吸引を該凹部の底部側より行なうことを特徴とする請求項1又は2記載の被加工物の研磨方法。
- 被加工物に形成された平坦部と該平坦部より突出する段差部とを前記加工表面とし、前記研磨材の噴射を前記平坦部に対して行なうと共に、前記噴流の吸引を前記段差部の突出側より行なうことを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の被加工物の研磨方法。
- 前記噴流の吸引により、前記段差部に対する前記研磨材の入射角を45°以下としたことを特徴とする請求項6記載の被加工物の研磨方法。
- 圧縮流体と共に研磨材を被加工物の加工表面に対して噴射する噴射ガンと、
前記噴流の誘導方向に設けた吸引口を有し、該噴射ガンから噴射された研磨材の噴流を前記誘導方向から吸引して、該噴流を前記被加工物の加工表面に沿って前記誘導方向へ流れるよう誘導し、前記噴流中の前記研磨材を前記加工表面上で滑走させる吸引手段を前記噴射ガンの噴射口外に設けたことを特徴とするブラスト加工装置。 - 前記被加工物の加工表面上に配置され、前記加工表面との間に前記噴流を導入可能な間隔を形成する規制板をさらに備えることを特徴とする請求項8記載のブラスト加工装置。
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