JP6101672B2

JP6101672B2 - ノズル体

Info

Publication number: JP6101672B2
Application number: JP2014242656A
Authority: JP
Inventors: 幸人松原
Original assignee: Macoho Co Ltd
Current assignee: Macoho Co Ltd
Priority date: 2014-11-29
Filing date: 2014-11-29
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2034-11-29
Also published as: JP2016101649A; US20160151883A1; US9950407B2

Description

本発明は、ノズル体に関するものである。

従来から、砥粒と液体とを混合したスラリを加圧エアにより加圧した所謂ウエットブラストを噴射部からワークに噴射し、このウエットブラストによってワークに対するバリ処理等の加工や摩耗試験等を施すウエットブラスト技術について種々の提案がなされており、このウエットブラストを良好に噴射する為のノズル体も種々の提案が行われている。

ところで、例えば、巾６００ｍｍ等の大きなワークの表面をウエットブラスト技術によって均一に加工する為には、ノズル体の噴射部を巾６００ｍｍ以上のスリット状としたウエットブラスト用のノズル体を用意し、このノズル体に対してワークを移動させることで該ワークの表面全面を可及的に同時に加工する手段が採用される。

しかし、このような所定巾のスリット状の噴射部からウエットブラストを均一な混合状態で噴射することは大変厄介である。なぜなら、噴射部の巾が大きければ大きい程、スラリ中の砥粒の濃度が場所によって濃くなったり薄くなったりし易くなるからである。

そこで、本出願人は、特許第３５４０７１３号に開示されるノズル体（以下、従来例という。）を提案している。

この従来例は、砥粒と液体とが混合されたスラリを導入して該スラリを貯留する所定長を有するスラリ貯留室が設けられ、このスラリ貯留室の近傍に該スラリ貯留室の長さ方向と直交する方向に所定長さを有するエア噴射通路が設けられ、このエア噴射通路とスラリ貯留室とは導出通路により連通され、前記エア噴射通路を加圧エアが通過することにより前記スラリ貯留室から導出通路を介してスラリが導出され、このスラリと加圧エアとは混合室で混合され、この加圧エアとスラリとが混合された噴射材をスリット状の噴射部から噴射するノズル体であって、前記エア噴射通路及び前記導出通路を、小孔並設構造としたものであり、この従来例であれば、所定巾の噴射部から噴射される砥粒と液体と加圧エアとを均一な混合状態とすることができる。

特許第３５４０７１３号公報

しかしながら、従来例によりパソコンや携帯電話などにおける光沢のある外観部品（筐体）の表面を処理したところ、スジ状のムラが生じることを確認した。

このスジ状のムラは、加工深さや面粗度といった数値としては現れない繊細なものであって、処理対象となる被処理体の表面が光沢のある表面の場合に光の反射具合で見える程度のものであり、外観部品でない物に対する処理では全く問題はないが、外観部品を処理する為には不十分であることが判明した。

本発明は、前述した課題を解決するもので、例えば外観部品のような光沢のある処理面でもスジ状のムラを生じることなく処理することができるなど、極めて実用性に秀れたノズル体を提供するものである。

添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。

砥粒と液体とを混合したスラリを導入して該スラリを貯留する所定長のスラリ貯留室１が設けられ、このスラリ貯留室１の近傍に該スラリ貯留室１の長さ方向と直交する方向に所定長のエア噴射通路30が設けられ、このエア噴射通路30と前記スラリ貯留室１とは導出通路６により連通され、前記エア噴射通路30を加圧エアが通過することにより前記スラリ貯留室１から導出通路６を介してスラリが導出され、このスラリと前記加圧エアとは混合室３で混合され、この加圧エアとスラリとが混合された噴射材４をスリット状の噴射部５から噴射するノズル体であって、前記スラリ貯留室１の長さ方向の左右端部のうち、一方の端部には該スラリ貯留室１内にスラリを導入するスラリ導入部33が開口状態に設けられ、他方の端部には前記導出通路６に導入されない余剰のスラリを導出するスラリ導出部34が開口状態に設けられており、前記スラリ導入部33の開口径よりも前記スラリ導出部34の開口径が小さく設定されていることを特徴とするノズル体に係るものである。

また、請求項１記載のノズル体において、前記スラリ貯留室１の内壁，前記導出通路６の内壁及び前記混合室30の内壁には、ウレタン樹脂製の保護層11が設けられていることを特徴とするノズル体に係るものである。

本発明は上述のように構成したから、例えば外観部品のような光沢のある処理面でもスジ状のムラを生じることなく処理することができるなど、従来にない作用効果を発揮する画期的なノズル体となる。

本実施例の使用状態説明図である。本実施例の説明分解斜視図である。本実施例の説明側断面図である。本実施例の説明平断面図である。本実施例の説明縦断面図である。

好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。

本発明は、砥粒と液体とが混合されたスラリがスラリ貯留室１に貯留され、このスラリ貯留室１の近傍に設けられたエア噴射通路30を加圧エアが通過することによりスラリ貯留室１から導出通路６を介してスラリが導出され、このスラリと加圧エアとが混合室３で混合され、この加圧エアとスラリとが混合された噴射材４をスリット状の噴射部５から噴射して、被処理体の表面にこの噴射材４を当てて処理する。

ところで、本発明者は、前述した従来例の問題点、即ち、光沢のある表面を備えた被処理体を処理した場合に、その表面にスジ状のムラが生じる問題点に関し、ノズル体とスジ状のムラが生じる位置との関係に着目し、スラリ貯留室にスラリ導入部が連設されている位置にスジ状のムラが生じていることを確認した。これはスラリ導入部が連設される位置は、その他の位置と僅かにスラリ濃度が高くなってしまい、このようなスジ状のムラが生じるからと考えられる。

そこで、本発明者は、スラリ貯留室１の上側からのスラリの導入に代え、スラリ貯留室１の長さ方向の左右端部のうち少なくとも一方の端部から該スラリ貯留室１内にスラリを導入したところ、前記スジ状のムラが消失したこと確認した。

これは、従来例のようにスラリ導入部が連設されている位置のスラリ濃度が高くなる現象が生ぜず、スラリ貯留室１内におけるスラリ濃度が可及的に均一となったためと推測される。

本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。

本実施例は、砥粒と液体とが混合されたスラリを導入して該スラリを貯留する所定長を有するスラリ貯留室１が設けられ、このスラリ貯留室１の近傍に該スラリ貯留室１の長さ方向と直交する方向に所定長さを有するエア噴射通路30が設けられ、このエア噴射通路30と前記スラリ貯留室１とは導出通路６により連通され、前記エア噴射通路30を加圧エアが通過することにより前記スラリ貯留室１から導出通路６を介してスラリが導出され、このスラリと前記加圧エアとは混合室３で混合され、この加圧エアとスラリとが混合された噴射材４をスリット状の噴射部５から噴射するノズル体Ｍであり、このノズル体Ｍは、搬送部41により搬送される被処理体29にウエットブラスト処理を行うウエットブラスト処理部を備えた表面処理装置に設けられている。

具体的には、ウエットブラスト処理部は、図１に図示したように被処理体29を通過せしめる基体40に設けられ、ノズル体Ｍから成るスラリ噴射部と、下方位置に配設されるスラリ貯留部42と、このスラリ貯留部42からポンプ装置43を介してスラリ噴射部へスラリを搬送するスラリ搬送部44とを具備し、スラリ噴射部から噴射されたスラリはスラリ貯留部42へ送られて再利用される構成である。符号45Ａは加圧エア供給装置、45Ｂは加圧エア搬送部、46はスラリ導出部34に接続されスラリをスラリ貯留部42へ戻すスラリ戻り搬送部である。

ノズル体Ｍは、図２〜５に図示したように巾方向（左右方向）に長く前後方向に短い長尺部材７と、この長尺部材７の下部に垂設状態で連設される巾方向に長く肉薄の長尺の板状部材８と、長尺部材７の上部に被嵌状態に連設されるブロック状の被嵌部材10とから構成されている。

長尺部材７の内部には混合室３が設けられ、この混合室３の上部には該混合室３に加圧エアを導入するエア噴射通路30が設けられ、この混合室３の一側部（図３中左側）には導出通路６が設けられ、この混合室３の下部には前記噴射部５に連通する下部開口部12が設けられている。

混合室３の上部内壁には突部31が垂設され、この突部31の下端部にエア噴射通路30の混合室３側開口部が設けられている。また、このエア噴射通路30の混合室３側開口部は、導出通路６の混合室３側開口部よりも下方に位置するように設定されている。この構成によりエア噴射通路30から混合室３へ加圧エアが供給されると、該加圧エアの下方への通過移動により、エア噴射通路30の混合室３側開口部と導出通路６の混合室３側開口部の間が負圧となり、よって、該導出通路６の混合室３側開口部からスラリが吸引されて混合室３内に導出され、該混合室３内にて該スラリと前記加圧エアとが混合されることになる。

尚、混合室３の他側部（図３中右側）も前記混合室３の一側部（図３中左側）と同構造（小孔13を並設した多孔構造）に形成されている。これは、長尺部材７を前後対称形状として該長尺部材７の組付性を良好にする為のものである。即ち、長尺部材７を前後逆にして板状部材８や被嵌部材10と一体化しても、常に導出通路６が設けられることになる。

また、エア噴射通路30は、導出通路６と同様、小孔２を並設した多孔構造に設けられている。尚、このエア噴射通路30の構造は、前記特許第３５４０７１３号においても採用していた構成である。

板状部材８は、内部に前記混合室３の下部開口部12と連通するスリット状の通過経路９が設けられ、この通過経路９の下部は開口され、この開口が前記スリット状の噴射部５に設定されている。

また、板状部材８の上部前後面には、突出部14が夫々設けられている。

被嵌部材10は、第一部材15と第二部材16とから成る構成で、該第一部材15及び第二部材16の下部には、前記板状部材８の突出部14を抱持状態で係止する抱持係止部17が夫々設けられている。

また、被嵌部材10には、第一部材15と第二部材16とを組み付けた際、長尺部材７及び板状部材８の上部を挟持状態で保持し得る凹部26が設けられている。

第一部材15は、上部にはエアを導入するエア導入口18が設けられ、内部には該エア導入口18と連通しエアを一時貯留するエア貯留室19が設けられ、この第一部材15にして第二部材16と組み付けた際に前記長尺部材７の上部と当接する部位には、該エア貯留室19から前記長尺部材７のエア噴射通路30に連通されるエア通過部27が設けられている。

第二部材16は、内部長さ方向にスラリを貯留するスラリ貯留室１が設けられ、このスラリ貯留室１の左右端部のうち一方の端部にスラリを導入するスラリ導入部33が設けられている。

このスラリ導入部33は、被嵌部材10の一方の端部に連結される端部材20に貫通孔を設けて構成され、スラリ貯留室１の一方の端面に開口状態に設けられており、このスラリ導入部33にはスラリ搬送部44が接続される。

また、この第二部材16にして組み付けた際に長尺部材７の一側部（導出通路６が設けられている側）と当接する部位には、該スラリ貯留室１から長尺部材７の導出通路６に連通されるスラリ通過経路22が設けられている。

また、スラリ貯留室１の左右端部のうち他方の端部にはスラリ導出部34が設けられている。

このスラリ導出部34は、図４に図示したように被嵌部材10の他方の端部に連結される端部材21に貫通孔を設けて構成され、スラリ貯留室１の他方の端面に開口状態に設けられており、このスラリ導出部34にはスラリ戻り搬送部46が接続される。

このスラリ導出部34は、導出通路６に導入されない余剰のスラリが導出するためのものである。

また、本実施例は、前述したスラリ導入部33の開口径Ｄ１よりもスラリ導出部34の開口径Ｄ２を小さく設定している。具体的には、スラリ導入部33の開口径Ｄ１は１８ｍｍ，スラリ導出部34の開口径Ｄ２は１５ｍｍである。ちなみに、スラリ導出部34の開口径Ｄ２を７ｍｍ及び１２ｍｍとして被処理体の表面を処理したところ、１５ｍｍとした場合が最もスジ状のムラが生じない良好な処理が行われた。

また、この第二部材16にして第一部材15と組み付けた際に長尺部材７の上部と当接する部位には、エア通過部28が設けられ、このエア通過部28と前記第一部材15のエア通過部27とでエア貯留室19から前記長尺部材７のエア噴射通路30に連通されるエア通過経路が構成されている。

尚、本実施例では第一部材15を長尺部材７の後側に設け、第二部材16を長尺部材７の前側に設けているが、第一部材15を長尺部材７の前側に設け、第二部材16を長尺部材７の後側に設けても同様である。

また、混合室３は長尺部材７の左右方向に貫通状態に設けられ、更に、エア貯留室19及びスラリ貯留室１は被嵌部材10の左右方向に夫々貫通状態に設けられている。従って、混合室３，エア貯留室19及びスラリ貯留室１は、貫通孔を形成するという簡単な加工手段により設けることができる。尚、この混合室３及びエア貯留室19の左右開口部は前述した端部材20，21で閉塞される。

また、長尺部材７，板状部材８，被嵌部材10及び端部材20，21は、可及的に寸法変形しない素材、例えば、金属材により形成されている。

また、上記各構成の内、スラリの通過する経路（スラリ貯留室１の内壁，スラリ通過経路22の内壁，導出通路６の内壁，混合室３の内壁，通過経路９の内壁，噴射部５の近傍及び端部材20，21の閉塞側面）にはウレタン樹脂製の保護層11が被覆されている。この保護層11は、スラリ（特に砥粒）により該スラリの通過する経路が研磨されてしまうことを防止するものであり、この保護層11の存在により、ノズル体Ｍの寿命が数倍に延びることが確認されている。

また、このウレタン樹脂は、前記長尺部材７，板状部材８，被嵌部材10及び端部材20，21の各部材同士が当接する部位にもシール部材24として設けられている。

また、加圧エアのみが通過する経路（エア貯留室19の内壁，エア通過経路の内壁，及びエア噴射通路30）には、可及的にウレタン樹脂を設けない構成が採用されている。これは、ウレタン樹脂は表面摩擦抵抗が大きい為、ウレタン樹脂が存在すると、このウレタン樹脂と加圧エアとの接触により該加圧エアの圧力を損じてしまうからである。

以上の構成から、スラリ貯留室１からスラリを導出する導出通路が長尺スリット構造の場合、該導出通路を通過するスラリの圧力は長尺方向において不均一となり、長尺であればある程、この不均一度合いが大きくなるが、本実施例のように導出通路６が小孔13を並設した多孔構造であると、各小孔13を通過するスラリの圧力は該小孔13内において均一であり、更に、スラリがスラリ貯留室１から導出通路６へ送られる際、該小孔13がオリフィスの役割を果たしてスラリの導出力が絞られる為（圧力が高められる為）、導出通路６全体において小孔13を通過する圧力が均一となり、従って、導出通路６全体においてスラリが均一に混合室３に送られることになり、混合室３において該スラリと加圧エアとが均一な混合状態に混合された噴射材４となり、該噴射材４がスリット状の噴射部５から噴射されるものと考えられる。

また、この導出通路６全体において小孔13を通過する圧力が均一になること以外にも、導出通路が長尺スリット構造であると、該導出通路の断面積が大きい為、該導出通路を通過するスラリは乱流状態となり、従って、該スラリの通過速度が場所によって異なってしまうのに対し、本実施例のように導出通路６が小孔13を並設した多孔構造であると、一つ一つの小孔13は断面積が小さい為、該小孔13を通過するスラリは整流状態となり、従って、一つの小孔13内でスラリの通過速度が場所の違いで異なったりすることはなく、更に、全ての小孔13をスラリが整流状態で通過する為、導出通路６全体を通過するスラリの通過速度が場所によって異なったりせず可及的に均一になり、よって、混合室３に均一な濃度のスラリが導出され、該スラリが混合室３で加圧エアと均一な混合状態に混合され、均一な混合状態の噴射材４としてスリット状の噴射部５から噴射されるものと考えられる。

尚、この効果は、小孔13が、図示したような断面円形の孔でなくとも、断面楕円形の孔や断面長方形の孔や断面正方形の孔等、様々な形状であっても得られることが確認されている。

本実施例は上述のように構成したから、砥粒と液体とが混合されたスラリがスラリ貯留室１に導入されて貯留され、このスラリ貯留室１の近傍に設けられたエア噴射通路30を加圧エアが通過することによりスラリ貯留室１から導出通路６を介してスラリが導出され、該スラリと加圧エアとが混合室３に送られて混合され、この加圧エアとスラリとが混合された噴射材４をスリット状の噴射部５から噴射して、この噴射材４を被処理体の表面に当てて処理する。

この際、スラリ貯留室１の長さ方向の左右端部のうち、一方の端部に設けられたスラリ導入部33からスラリ貯留室１内にスラリが導入され、導出通路６に導入されない余剰のスラリはスラリ貯留室１の他方の端部に設けられたスラリ導出部34からスラリ貯留室１外に導出される。

実際に、本実施例に係るノズル体Ｍ夫々を用いて光沢のある表面を具備した被処理体を処理したところ、スジ状のムラを生じることなく良好に処理することができた。

また、本発明者は、スラリ貯留室１の長さ方向の左右端部夫々にスラリ導入部を設けた構造（以下、構造１という。）と、スラリ貯留室１の長さ方向の左右端部のうち一方の端部にのみスラリ導入部を設けた構造（以下、構造２という。）と、スラリ貯留室１の長さ方向の左右端部のうち、一方の端部にスラリ導入部33を設け、他方の端部に導出通路６を通過しない余剰のスラリを導出するスラリ導出部34を設けた構造（以下、構造３という。）を用意し、これら構造１〜３を具備したノズル体夫々を用いて光沢のある表面を具備した被処理体を処理したところ、いずれも従来例に比し良好な処理が行われ、しかも、構造３を具備したノズル体が最もスジ状のムラを生じることなく良好に処理することができた。これは、従来例のようにスラリ導入部が連設されている位置のスラリ濃度が高くなる現象が生ぜず、スラリ貯留室１内におけるスラリ濃度が可及的に均一となったためと推測される。

更に、構造１は、スラリ貯留室１の長さ方向の左右端部夫々に設けられたスラリ導入部からスラリが導入されることで、スラリ貯留室１の中央部分の濃度が若干高くなり、構造２は、スラリ貯留室１の一方の端部に設けたスラリ導入部33からスラリが導入されると、スラリ導入部33と導出通路６における総面積のバランスによってスラリ導入部を設けた端部、若しくは、反対側の端部の濃度が若干高くなり、この点、構造３は、前述した構造１，２と異なり、スラリ貯留室１の長さ方向の左右端部のうち、一方の端部にスラリ導入部33を設け、他方の端部に導出通路６に導入されない余剰のスラリを導出するスラリ導出部34（スラリ導入部33の開口径よりも径小の開口部を備えたスラリ導出部34）を設けることで、スラリ導入部33、スラリ導出部34及び導出通路６における総面積のバランスが適正なものとなり、スラリ貯留室１内におけるスラリの濃度（圧力）分布をより均一化できるからと考える。

よって、本実施例によれば、例えば外観部品のような光沢のある処理面でもスジ状のムラを生じることなく処理することができる。

また、本実施例は、噴射部５が長尺であっても該噴射部５全体から均一な噴射材４を噴射することができる。

また、小孔13間に位置する隔壁が補強作用を発揮する為、導出通路６の寸法変形が可及的に防止されることになる。

更に、この構造のノズル体Ｍは、加圧エアのエネルギー損失が極めて少ない（加圧エアの圧力と噴射材４の流速とを比較した場合、噴射材４の流速が著しく低くなったりしない）ことも確認されており、この点も、前記スラリが均一になる理由と同様の理由によるものと推測される。

即ち、エア噴射通路30を、小孔13を並設した多孔構造に設けた為、該小孔13がオリフィスの役割を果たし、更に、エア噴射通路30を通過する加圧エアは整流状態で通過することになり、乱流状態で通過する場合と比較すると、該加圧エアの圧力の割りに該加圧エアの流速が速く且つ一定になり、従って、該加圧エアとスラリとが混合されて噴射される噴射材４は良好にワークに噴射され、該ワーク全面において均一に加工や検査等を行うことができる。

更に、異なる加工条件に対応する為、使用する加圧エアの圧力やスラリの種類（砥粒の材質や径，液体の材質等）を変更する際には、導出通路６，エア噴射通路30及び混合室３の形状を変更した方が良いが、この場合、該導出通路６，エア噴射通路30及び混合室３は全て長尺部材７に設けられている為、この長尺部材７のみを交換することにより、簡単に異なる加工条件に対応したノズル体Ｍとすることができる。

更に、スラリの通過する経路にはウレタン樹脂製の保護層11が設けられている為、スラリの通過する経路が研磨に強くなり、該スラリの通過する経路の劣化が防止されてノズル体Ｍの長寿命化が達成されることになる。

更に、保護層11と一体にシール部材24を設けることができ、このシール部材24の存在故に長尺部材７と板状部材８等の接合場所の気密性が極めて高められることになる。

また、本実施例によれば、噴射部５から噴射材４が均一に噴射され、しかも、加圧エアのエネルギー損失が少ない等、極めて秀れた効果し、巾６００ｍｍという極めて長尺の噴射部５であってもワークを均一に加工することができる極めて実用性に秀れたノズル体Ｍとなる。

尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。

１スラリ貯留室
３混合室
４噴射材
５噴射部
６導出通路
11 保護層
30 エア噴射通路
33 スラリ導入部
34 スラリ導出部

Claims

砥粒と液体とを混合したスラリを導入して該スラリを貯留する所定長のスラリ貯留室が設けられ、このスラリ貯留室の近傍に該スラリ貯留室の長さ方向と直交する方向に所定長のエア噴射通路が設けられ、このエア噴射通路と前記スラリ貯留室とは導出通路により連通され、前記エア噴射通路を加圧エアが通過することにより前記スラリ貯留室から導出通路を介してスラリが導出され、このスラリと前記加圧エアとは混合室で混合され、この加圧エアとスラリとが混合された噴射材をスリット状の噴射部から噴射するノズル体であって、前記スラリ貯留室の長さ方向の左右端部のうち、一方の端部には該スラリ貯留室内にスラリを導入するスラリ導入部が開口状態に設けられ、他方の端部には前記導出通路に導入されない余剰のスラリを導出するスラリ導出部が開口状態に設けられており、前記スラリ導入部の開口径よりも前記スラリ導出部の開口径が小さく設定されていることを特徴とするノズル体。
請求項１記載のノズル体において、前記スラリ貯留室の内壁，前記導出通路の内壁及び前記混合室の内壁には、ウレタン樹脂製の保護層が設けられていることを特徴とするノズル体。