JP4930849B2 - 直圧式連続噴射エアブラスト研掃装置 - Google Patents

Description

本発明は、直圧式連続噴射エアブラスト研掃装置に関する。さらに詳しくは、歯車やバネなどの繰り返し荷重を受ける自動車部品のピーニング処理や、鍛造部品のバリ落し処理、スケール落し処理を目的としたブラスト処理を目的で使用され、投射材を補充のために処理を中断することなく連続噴射して被処理製品を処理する直圧式連続噴射エアブラスト研掃装置に関する。

従来、歯車やバネなどの自動車部品のピーニング処理や、鍛造部品のバリ落し処理、スケール落し処理のためエアブラストにより投射材を補充のために処理を中断することなく連続噴射して研掃する装置は公知である。このエアブラスト研掃装置には、投射速度を得るため加圧タンクが用いられている。また、投射材貯留部から前記加圧タンクに投射材を補充・補給する際、加圧タンク内の圧力変化を抑えるために補助用の加圧タンクを前記加圧タンクに連接させるという方法が用いられている。
また特許文献１においては、加圧タンク（研磨材圧送タンク）の上部にピンチバルブを２つ設け、２つのピンチバルブ間の補助タンクに投射材を収納することにより、加圧タンク内の圧力を維持したまま、投射材を加圧タンク内に供給し、連続噴射できることが記載されている。

特開２０００−３２６２３０号公報

特許文献２の研磨材供給装置においては、補助タンクに投射材を収納したのち、加圧タンクに投射材を供給するため下部のピンチバルブを開放し補助タンクと加圧タンクを連通した時に、補助タンクと加圧タンク間の圧力差により加圧タンクの圧力が投射材供給の都度変動するため、ノズルから噴射される投射材の量が脈動してしまい、被処理製品の品質にムラが生じてしまう問題がある。
また、加圧タンクへの投射材供給のために２つのピンチバルブの動作は、下部ピンチバルブ閉止状態にて、上部ピンチバルブ開放工程、補助タンクへの投射材収納工程、上部ピンチバルブ閉止工程、下部ピンチバルブ開放工程、加圧タンクへの投射材供給工程、下部ピンチバルブ閉止工程の順に実施することとなり、間欠的に加圧タンク内に投射材が供給されるため、供給工程のたびに加圧タンクに貯蔵される投射材の量は変動してしまい、加圧タンク内の圧縮エア容量も時間により変化するため、圧縮エアの作用によって加圧タンクから投射材を押し出す力が変動し、ノズルから噴射される投射材の量が脈動することで、被処理製品の品質にムラが生じてしまう問題がある。
そこで、本発明は、叙上の事情に鑑み、加圧タンク構造の小型化を図るとともに、噴射ノズルから噴射される投射材の量を安定させることによって被処理製品の品質を安定させることができる直圧式連続噴射エアブラスト研掃装置を提供することを目的とする。

本発明の直圧式連続噴射エアブラスト研掃装置は、噴射ノズルから被処理製品に向けて投射材を連続して噴射し、被処理製品を研掃する直圧式連続噴射エアブラスト研掃装置であって、圧縮空気とともに投射材を噴射する噴射ノズルと、投射材を貯蔵した状態で加圧する加圧タンクと、圧縮エアと投射材を混合する混合管と、加圧タンク下部から混合管上部を接続し加圧タンクに貯蔵された投射材を混合管に供給する加圧タンク接続管と、混合管から噴射ノズルへ圧縮空気とともに投射材を輸送する輸送管と、投射材を大気圧下で貯留するホッパと、ホッパ下部に付設されホッパに貯留された投射材を加圧タンクへ補給できるロータリバルブと、圧縮エア源より加圧タンクおよび混合管へ圧縮エアを供給する圧縮エア供給管とからなることを特徴とする。
また、前記加圧タンク接続管に付設され加圧タンクから混合管への投射材流量を調節する投射材流量調節弁を備えてなると好ましい。
また、前記ロータリバルブのうちロータリバルブの加圧室を加圧するためにロータリバルブに接続されたロータリバルブ加圧管と、前記ロータリバルブのうちロータリバルブの排気室を減圧排気するためにロータリバルブに接続されたロータリバルブ排気管とを備えてなると好ましい。

本発明によれば、ホッパ（投射材貯留部）から加圧タンクへの投射材の補給機構をロータリバルブとすることで加圧タンクを複数連接させることや補助タンクを必要としないことから縦方向の寸法が小さくなり、小型化を図ることができることや、ロータリバルブの駆動源として１台のモータの付設のみとなるため、装置コストを削減させることができることや、加圧タンクに貯蔵される投射材の量を一定に保つことができるため加圧タンクから混合管に供給する投射材流量が安定し、被処理製品の品質を高水準に保つことができる。
また、ロータリバルブにロータリバルブ加圧管とロータリバルブ排気管を接続することによって、補給中における加圧タンクの圧力変動を抑えることができるため、同様に加圧タンクから混合管に供給する投射材流量が安定し、被処理製品の品質を高水準に保つことができる。

本発明の直圧式連続噴射エアブラスト研掃装置は、研掃処理対象として歯車やバネなどの繰り返し荷重を受ける自動車部品のピーニング処理や、鍛造部品のバリ落し処理、スケール落し処理を目的としたブラスト処理で使用され、投射材Ｓを補充のために処理を中断することなく連続噴射して被処理製品Ｗを処理することができる。

以下、添付図面に基づいて本発明の直圧式連続噴射エアブラスト研掃装置を説明する。図1に示されるように、本発明の一実施の形態にかかわる直圧式連続噴射エアブラスト研掃装置は、圧縮空気とともに投射材Ｓを噴射する噴射ノズル１と、投射材Ｓを貯蔵した状態で加圧する加圧タンク２と、圧縮エアと投射材Ｓを混合する混合管３を具備し、加圧タンク２に貯蔵された投射材Ｓを混合管３に供給するために加圧タンク下部２Ｌと混合管上部３Ｕとを加圧タンク接続管４によって接続されている。また、加圧タンク接続管４には加圧タンク２から混合管３への投射材流量を調節する投射材流量調節弁４１を具備している。また混合管３から圧縮空気とともに投射材Ｓを噴射ノズル１へ輸送するための輸送管５が接続されている。また投射材Ｓを大気圧下で貯留するホッパ６と、ホッパ６に貯留された投射材Ｓを加圧タンク２へ補給するためホッパ下部６Ｌに付設されたロータリバルブ７が具備されている。ロータリバルブ７は、図２に示されるように、回転扉式で軸中心に回転する複数の羽根７ｂを持ち、ケース内壁７ａと一対の羽根７ｂによって形成される「加圧位置」にある加圧室７ｃ１と「排気位置」にある排気室７ｃ２の空間と、ロータリバルブ７の上部７Ｕに形成される「投射材供給位置」にある開放空間７ｃ３と、ロータリバルブ７の下部７Ｌに形成される「排気位置」にある開放空間７ｃ４を有する形状をしている。

またロータリバルブ７には、前記加圧室７ｃ１を加圧するために圧縮エア源を供給するためのロータリバルブ加圧管７１と、前記排気室７ｃ２を減圧排気するために接続されたロータリバルブ排気管７２が具備されている。
なお、ロータリバルブ排気管７２は、集じん機（図示せず）に接続され、排気ガスを集じん機に送っており、その途中には排気量を調整するスピードコントローラのような排気流量調整弁（図示せず）が設置されていれば、急激な排気とならずロータリバルブ７のケース内壁７ａや羽根７ｂの摩耗が軽減されるためより良い構成となる。
また、圧縮エア源より加圧タンク２および混合管３へ圧縮エアを供給する圧縮エア供給管が具備している。
なお、本実施の形態では、噴射ノズル１は投射室Ｒの壁面に固定しており、投射室Ｒの中に保持された被処理製品Ｗに向けられている。
加圧タンク接続管４には加圧タンク２から混合管３への投射材流量を調節する投射材流量調節弁４１を具備している
また、本実施の形態において加圧タンク接続管４には投射材流量調節弁４１を具備しているが、具体的にはストローク調整可能なエアシリンダにより開閉弁を動作させ、投射材流量を調節する機構や、投射材が磁性体である場合においては電磁式の投射材流量調節弁であってもよい。また、被処理製品が限定されており投射材流量を変える必要がなく一定でよい場合においては、投射材流量調節弁４１の代わりに、投射材流量を一定に保つことにできるオリフィスを使用してもよい。

つぎに本実施の形態にかかわる直圧式連続噴射エアブラスト研掃装置の動作を説明する。電磁弁８ａの開放により加圧タンク２に圧縮エアが充填され、貯蔵された投射材とともに加圧される。加圧タンク２が加圧後、電磁弁８ｂの動作により混合管３へも圧縮エアが送られ、ついで噴射ノズル１より圧縮エアが噴射される。次に投射材流量調節弁４１が開き、加圧タンク２に貯蔵されていた投射材が投射材流量調節弁４１を通り混合管３へと運ばれ圧縮エアの流れと投射材が混合される。圧縮エアと混合された投射材は輸送管５を通り噴射ノズル１に達した後、投射室Ｒに配置された被処理製品Ｗへと噴射される。さらに噴射された投射材は、投射室Ｒの下部に溜り、循環装置（図示なし）によってホッパ６へと運ばれる。噴射中は加圧タンク２に貯蔵された投射材が減少すると、ロータリバルブ７の羽根７ｂが回転する。
前記ロータリバルブ７では、図２に示されるように、ホッパ６からロータリバルブ７の「投射材供給位置」にある開放空間７ｃ３に投射材が落下し充填され、回転によってその開放空間７ｃ３がロータリバルブ７の下方へと移動される。その途中、この開放空間７ｃ３は「加圧位置」の加圧室７ｃ１となり、ロータリバルブ７に接続されたロータリバルブ加圧管７１によりその加圧室７ｃ１の空間が加圧タンク２の圧力と同じ圧力で加圧される。さらに羽根７ｂの回転により加圧室７ｃ１の空間が「投射材排出位置」にある開放空間７ｃ４となり、投射材はロータリバルブ下部７Ｌより加圧タンク２へと補充される。このときロータリバルブ７の開放空間７ｃ４と加圧タンク２内の圧力がほぼ等しいため、ロータリバルブ７の開放空間７ｃ４と加圧タンク２が導通したときの圧力変動はきわめて小さく抑えることができる。ついで加圧タンク２に補充を終えた開放空間７ｃ４は、羽根７ｂの回転により「排気位置」にある排気室７ｃ２となり、ロータリバルブ排気管７２により排気室７ｃ２内の圧縮エアを排気したのち、再度排気室７ｃ２が「投射材供給位置」に向き開放空間７ｃ３となり、ホッパ６から投射材が落下し充填される。このときロータリバルブ７の排気室７ｃ２とホッパ６内の圧力がほぼ等しいため、ホッパ６からの投射材の落下、補充が滞りなく行われる。
なお、ロータリバルブ加圧管７１、ロータリバルブ排気管７２の位置は、上記の工程のとおり、ロータリバルブ７の羽根７ｂの回転方向７Ｒの順に、ロータリバルブ上部７Ｕ、ロータリバルブ加圧管７１、ロータリバルブ下部７Ｌ、ロータリバルブ排気管７２としなければならない。

なお、本実施の形態において、ロータリバルブ７による投射材の補充は、加圧タンク２にあらかじめ付設された投射材貯蔵量ゲージ２１により貯蔵量減少を検知した後、ロータリバルブ７を一定時間、あるいは貯蔵量が規定まで増加したことをレベル計にて検知するまで回転させることにより調整できる。ここでレベル計は、電極にて静電気容量を測定して電子回路で投射材の有無を検知する静電容量式のレベル計を用いることができる。またロータリバルブ７による投射材の補充は、投射材流量調節弁４１の開度に応じたロータリバルブ７回転数で連続回転させることができる。この場合、投射材流量調節弁４１の開度と単位時間当たりの投射材流量すなわち単位時間当たりの加圧タンク２貯蔵投射材の減少量の関係、およびロータリバルブ７の回転数と単位時間当たりの投射材補充量、とをあらかじめ調べておき、加圧タンク２貯蔵投射材の減少量と単位時間当たりの投射材補充量が等しくなるように、投射材流量調節弁４１の開度に応じたロータリバルブ７の回転数を制御すればよい。

つぎに本発明の実施例を説明する。実施例は、圧縮エア源の設定圧力を０．３ＭＰａとし、投射材流量調節弁において投射材流量は１３ｋｇ／ｍｉｎと設定した。使用した噴射ノズルの最小断面径は１０ｍｍとし、使用する投射材は公称平均粒径０．３ｍｍ、最小粒径０．１８ｍｍ、最大粒径０．５ｍｍのスチールショットであるＳＢ−３（新東ブレーター製）を使用した。ロータリバルブは羽根の外径が１５０ｍｍで６枚の羽根を有するものを使用し、回転数は３０ｒｐｍとし一定回転させた。図３に本発明における噴射ノズル１から噴射された投射材流量を、図４に加圧タンク内部の圧力をそれぞれ示す。

また、比較例として、図５に示すような下部加圧タンク２ａＵに圧力変動を防止するための補助用加圧タンク（上部加圧タンク２ａＬ）を連接して連続噴射できる装置を用いて噴射した。なお、上述した図１に示す本発明の実施例の図と対応する部分には、同一符号を付しその説明は省略する。
電磁弁８ｃは、上部加圧タンク２ａＵおよび下部加圧タンク２ａＬの加圧および排気と、上部ポペットダンパ２２Ｕおよび下部ポペットダンパ２２Ｌの開閉の動作のために作動する。
このように構成された装置の工程を以下に示す。通常の噴射処理中には下部ポペットダンパ２２Ｌは閉じられ下部加圧タンク２ａＬが加圧されている。ここで上部ポペットダンパ２２Ｕはホッパ６から投射材が流入しないように閉じられている。つぎに下部投射材貯蔵量ゲージ２１Ｌにより下部加圧タンク２ａＬの投射材貯蔵量が下限量を検知すると投射材補給工程が開始する。
投射材補給工程は、まず上部ポペットダンパ２２Ｕが開きホッパ６から上部加圧タンク２ａＵへ投射材を流入させ、上部投射材貯蔵量ゲージ２１Ｕにより上部加圧タンク２ａＵの投射材貯蔵量が満量を検知すると、上部ポペットダンパ２２Ｕが閉じ投射材の流入が止まる。その後上部加圧タンク２ａＵが加圧されたのち、下部ポペットダンパ２２Ｌが開き、上部加圧タンク２ａＵの投射材が下部加圧タンク２ａＬへ流入する。上部加圧タンク２ａＵの投射材が下部加圧タンク２ａＬに完全に流入されるまでしばらく時間をおき、下部ポペットダンパ２２Ｌを閉じる。なお比較例では下部ポペットダンパ２２Ｌが開いてから８秒間待ってから下部ポペットダンパ２２Ｌを閉じている。その後上部加圧タンク２ａＵを排気して投射材補給工程が終了する。以下これを繰り返して補給を行う。
前記上部加圧タンク２ａＵから前記下部加圧タンク２ａＬに投射材を投入する前に、上部加圧タンク２ａＵを加圧させることで、圧力変化を抑えている。
設定条件は本発明の実施例と同様に、圧縮エア源の設定圧力を０．３ＭＰａとし、投射材流量調節弁において投射材流量は１３ｋｇ／ｍｉｎと設定した。使用した噴射ノズルの最小断面径は１０ｍｍとし、使用する投射材はＳＢ−３を用いた。その結果として、図６に噴射ノズルから噴射された投射材流量を、図７に加圧タンク内部の圧力をそれぞれ示す。

本発明のグラフと比較例のグラフを比べると、本発明の方が投射材流量および加圧タンク圧力の変動の幅が小さいことがわかる。したがって本発明は、加圧タンクに貯蔵される投射材の量を一定に保ち、さらに補給中における加圧タンクの圧力変動を抑えるので、加圧タンクから混合管に供給する投射材流量が安定する。

以上の説明から明らかなように、本実施の形態では、上部加圧タンク、上部ポペットダンパ及び下部ポペットダンパの替わりにロータリバルブとしている。
上部ポペットダンパおよび下部ポペットダンパによる補給と、上部加圧タンクによる圧力調整をロータリバルブひとつで行っている。
すなわち、加圧タンクへの投射材の補給機構をロータリバルブとすることで補給機構自体の縦方向の寸法が小さくなり、小型化を図ることができることや、複数の電磁弁やエアシリンダを用いず、ロータリバルブの駆動源として１台のモータの付設のみとなるため、装置コストを削減させることができる。
また加圧タンクに貯蔵される投射材の量を一定に保つことができるため加圧タンクから混合管に供給する投射材流量が安定し、被処理製品の品質を高水準に保つことができる。
また、ロータリバルブにロータリバルブ加圧管とロータリバルブ排気管を接続することによって、補給中における加圧タンクの圧力変動を抑えることができるため、同様に加圧タンクから混合管に供給する投射材流量が安定し、被処理製品の品質を高水準に保つことができる。

本発明の一実施の形態にかかわる直圧式連続噴射エアブラスト研掃装置の概略構成図である。 本発明の一実施の形態にかかわるロータリバルブの断面図である。 本発明における噴射ノズルから噴射された投射材流量の時間変化を表す図である。 本発明における加圧タンク内部の圧力の時間変化を表す図である。 比較例におけるエアブラスト研掃装置の概略構成図である。 比較例における噴射ノズルから噴射された投射材流量の時間変化を表す図である。 比較例における加圧タンク内部の圧力の時間変化を表す図である。

符号の説明

１ 噴射ノズル
２ 加圧タンク
２１ 投射材貯蔵量ゲージ
２２ ポペットダンパ
２Ｌ 加圧タンク下部
２ａＵ 上部加圧タンク
２ａＬ 下部加圧タンク
２１Ｕ 上部投射材貯蔵量ゲージ
２１Ｌ 下部投射材貯蔵量ゲージ
２２Ｕ 上部ポペットダンパ
２２Ｌ 下部ポペットダンパ
３ 混合管
３Ｕ 混合管上部
４ 加圧タンク接続管
４１ 投射材流量調節弁
５ 輸送管
６ ホッパ
６Ｌ ホッパ下部
７ ロータリバルブ
７１ ロータリバルブ加圧管
７２ ロータリバルブ排気管
７ａ ケース内壁
７ｂ 羽根
７ｃ 空間
７Ｌ ロータリバルブ下部
７Ｕ ロータリバルブ上部
７Ｒ ロータリバルブの羽根の回転方向
８ 圧縮エア供給管
８ａ、８ｂ、８ｃ
電磁弁
Ｒ 投射室
Ｓ 投射材
Ｗ 被処理製品

Claims (2)

1. 噴射ノズルから被処理製品に向けて投射材を連続して噴射し、被処理製品を研掃する直圧式連続噴射エアブラスト研掃装置であって、
   圧縮空気とともに投射材を噴射する噴射ノズルと、
   投射材を貯蔵した状態で加圧する加圧タンクと、
   圧縮エアと投射材を混合する混合管と、
   加圧タンク下部から混合管上部を接続し加圧タンクに貯蔵された投射材を混合管に供給する加圧タンク接続管と、
   混合管から噴射ノズルへ圧縮空気とともに投射材を輸送する輸送管と、
   投射材を大気圧下で貯留するホッパと、
   ホッパ下部に付設されホッパに貯留された投射材を加圧タンクへ補給できるロータリバルブと、
   圧縮エア源より加圧タンクおよび混合管へ圧縮エアを供給する圧縮エア供給管と、
   前記ロータリバルブの加圧室を加圧するためにロータリバルブに接続されたロータリバルブ加圧管と、
   前記ロータリバルブの排気室を減圧排気するためにロータリバルブに接続されたロータリバルブ排気管
   とを備えてなる直圧式連続噴射エアブラスト研掃装置。
2. 前記加圧タンク接続管に付設され加圧タンクから混合管への投射材流量を調節する投射材流量調節弁を備えてなる請求項１記載の直圧式連続噴射エアブラスト研掃装置。