JPH03166058A - 遊離砥粒噴射式加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、遊離砥粒噴射式加工装置に係わり、特に遊離
砥粒と気体の固気２相流を被加工物に噴射して加工を行
なうようにした装置であって、微細加工に用いて好適な
装置に関する。

〔発明の概要〕

遊離砥粒と気体の固気２相流を被加工物に噴射して加工
を行うようにした装置において、固気２相流を噴射する
噴射ノズルと、噴射された固気２相流と被加工物の加工
粉塵を吸引する吸引ノズルとを備え、前記噴射ノズルの
外壁の先端部の断面形状を鋭角の突状にしたこと及び前
記吸引ノズルを設けたことにより、前記被加工物に衝突
して反射する固気２相流を円滑化し、固気２相流の高速
化と安定化を図り、被加工物に対する微細加工の加工効
率を高める。

〔従来の技術〕

従来、例えば特開昭６３−２２２７２に開示されている
ように、遊離砥粒を気体に混入して固気２相流とすると
共に、このような固気２相流を噴射ノズルによって被加
工物に噴射するようにしたサンドブラスト装置が知られ
ている。しかしサンドブラスト装置は、遊離砥粒の粒径
が２５〜１００ｌＩｍ程度と大きく、粗面しか得ること
ができないので、微細加工には不適当なものであって、
せいぜいパリ取りや、ペンキをするための下地の錆落し
、装飾用の加工等にしか用いられていない。

第４図はこのような従来のサンドプラスト装置の噴射ノ
ズル旦の断面図であって、この噴射ノズル蝕から固気２
相流５２を被加工物５３に噴射し、被加工物５３を加工
する。噴射ノズル旦は上部から下部に固気２相流５２を
導く管路５４と固気２相流５２を絞り込み加速するテー
パ部５５と固気２相流５２を被加工物５３に噴射する開
口部５６とからなる．固気２相流５２は、管路５４から
テーパ部５５で絞り゛込まれ加速され、開口部５６から
被加工物５３に噴射されるが、噴射ノズル旦の先端部か
ら被加工物５３までの距離Ａは１０〜１５ＣＩ１と長い
ためと、噴射ノズル…に何の工夫もないために、噴射さ
れた後の固気２相流５２は広がって分散する。このこと
は前述の遊離砥粒の粒径が大きいこととあいまって、微
細加工を不可能にしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

微細加工を行うためには、遊離砥粒の粒径を１〜ｌＯＩ
Ｉｍと小さくすることと、噴射ノズル匁の先端部と被加
工物５３までの距離Ａを０．５〜１ｍｍ程度と狭くする
必要がある。所が、従来の噴射ノズル匁のままでは、こ
の噴射ノズル量の先端部と被加工物５３までの距離Ａ、
即ち先端部と被加工物５３との間の隙間を０．５〜ｌｍ
ｍ程度と狭くし、その上、噴射ノズルＨの外径が大きい
ままで（狭い隙間が長いままで）、シかもその先端部が
平らになっているのでは、固気２相流の速度が上がらず
、加工効率が低下する問題点があった。

本発明は、このような従来の問題点を解消するためにな
されたものであって、被加工物に衝突して反射する固気
２相流を円滑化し、固気２相流の高速化と安定化を図り
、被加工物に対する微細加工の加工効率を高めることを
課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では、遊離砥粒と気体の固気２相流を被加工物に
噴射して加工を行うようにした装置において、前記固気
２相流を噴射する噴射ノズルと、噴射された固気２相流
と前記被加工物の加工粉塵を吸引する吸引ノズルとを備
え、前記噴射ノズルの外壁の先端部の断面形状を鋭角の
突状にしたことを特徴とするものである。

〔作用〕

噴射ノズルの外壁の先端部の断面形状を鋭角の突状にし
たこと及び吸引ノズルを設けたことにより、被加工物に
衝突して反射する固気２相流を円滑化し、固気２相流の
高速化と安定化を図り、被加工物に対する微細加工の加
工効率を高める。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を第１図乃至第３図を参照して説
明する． 第１図は本発明の遊離砥粒噴射式加工装置の装置全体の
断面図であって、この装置はその中央部に噴射ノズル上
とこの噴射ノズル上の周囲に吸引ノズル２を備えている
。この装置は噴射ノズル上から１〜１０ｕｍ程度の粒径
のＡｆ．Ｏ，、ＳｉＯ＠　、Ｓ　ｉｃ，Ｓ　ｉｚ　Ｎａ
等の遊離砥粒と１〜１０ｋｇ／ｃｉａ程度の高圧の気体
の混合流で有る固気２相流３を被加工物４に噴射し、被
加工物４を加工する。

被加工物４に噴射され反射した固気２相流３と前記被加
工物４の加工によって生じた加工粉塵は、吸引ノズル２
により吸引され、固気２相流３に含まれる遊離砥粒は回
収される。

本発明の特徴は、前記噴射ノズル上の外壁の先端部１ａ
の断面形状を鋭角の突状にしたこと及び前記吸引ノズル
２を設けた点にある。前記先端部１ａの断面形状を鋭角
の突状にしたということは、この先端部１ａが鋭角で面
取りをせず、とがった鋭いままの突状の場合もあるが、
先端部１ａに微小な長さで平らな面取りを設けたり、円
弧状面取りをした鋭角の突状でも本発明の効果を失うこ
とがない。

この゛ようにすることにより、被加工物４に衝突して反
射する固気２相流３を円滑化し、固気２相流３の高速化
と安定化を図り、被加工物４に対する微細加工の加工効
率を高める。

更に、第１図を使い本発明の装置の詳細を説明する。第
１図において、噴射ノズル上は管路５の先端部に接続さ
れている。またこの管路５の側部には砥粒供給管６が接
続されている。そして砥粒供給管６の接続部において管
路５には砥粒吸収ノズル７が設けられている。一方、吸
引ノズル２は第１の粉塵回収パイプ８に接続されている
。この吸引ノズル２によって、被加工物４に噴射して反
射した固気２相流３や被加工物４の加工粉塵は強力に吸
引され、回収装置に回収される。

詳しく図示していないが、被加工物４は取付台９に真空
吸引されて取り付けられ、移動機構によって、Ｘ軸、Ｙ
軸、及びＺ軸のそれぞれの方向に移動可能になっている
。４ａは微細加工された溝である。

これらの装置全体は容器１０に覆われている。この容器
１０の下部には第２の粉塵回収パイプ１１が接続されて
おり、前記吸引ノズル２によって吸引できなかった固気
２相流３に含まれる遊離砥粒や被加工物４の加工粉塵を
回収するようにしている。

このような構成の本発明の遊離砥粒噴射式加工装置の加
工動作について説明する。

噴射ノズル上と接続されている管路５に上方から下方に
向かって高圧の気体を流すと、砥粒吸収ノズル７近傍で
負圧が生じ、気体は砥粒吸収ノズル７の近傍（砥粒供給
管６との接続部）で遊離砥粒が吸収され、固気２相流３
となる。固気２相流３は噴射ノズル上で絞られ、加速さ
れて被加工物４に噴射され、噴射された遊離砥粒により
、被加工物４に溝４８を加工する。

噴射され被加工物４で反射した固気２相流３と被加工物
４の加工粉塵は、吸引ノズル２から第ｌの粉塵回収パイ
ブ８を介して真空ポンプにより、吸引され、回収装置に
回収される。吸引ノズル２により吸引できなかった漏れ
た固気２相流３に含まれる遊離砥粒や加工粉塵は第２の
粉塵回収バイブ１１により回収される。

第２図（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明の遊離砥粒噴射式加工
装置の噴射ノズル上と吸引ノズル２を示す拡大図であり
、同図（Ａ）は正面断面図、同図（Ｂ）は下面図、同図
（Ｃ）は側面断面図である。

第２図（Ａ）乃至（Ｃ）において、噴射ノズル上は管路
５に接続されている。またこの噴射ノズル上は、管路５
と接続されている逆テーパ管１２と、この逆テーパ管１
２に接続されている平行管１３と、そしてこの平行管ｌ
３に接続されている正テーバ管１４とにより構威され、
この正テーパ管ｌ４の先端部は噴射ノズル上の開口部１
５となっている。この開口部１５を形威する噴射ノズル
上の外壁の先端部１ａの断面形状は鋭角の突状になって
いる。

下面から見た断面は（下面からの断面図は図示していな
いが、開口部１５のみ下面図として図示）管路５のみが
円形で、他の断面は矩形である。一実施例として、断面
の形状を矩形の例で示したが、矩形に限定されるもので
なく、円形、楕円形そして多角形でも実施可能である。

このような噴射ノズル上と吸引ノズル２を有する本発明
の装置の加工動作を説明する。

噴射ノズル上に接続されている管路５に上方から下方に
向かって固気２相流３が流れてくる。固気２相流３は逆
テーパ管ｌ２で流速を若干落すが、その代わりに固気２
相流３内の遊離砥粒を高圧の気体の中に平均的に分布（
均一化）させるようにする。遊離砥粒が均一化された固
気２相流３は、次の平行管１３で流れの方向が平行化さ
れる。次に、このように均一、平行化された固気２相流
３は、正テーパ管１４で絞られ、加速されながら開口部
１５より被加工物４に噴射される。

固気２相流３は、均一、平行化されているので、噴射ノ
ズル上の開口部１５より噴射された後も絞られたままで
、平行流となる。今、被加工物４がない場合を仮定する
と、例えば従来の技術で説明した被加工物５３までの距
離Ａに相当する１０〜１５ｃｍまでは、略平行流のまま
で進む。このように均一平行化され加速された固気２相
流３を被加工物４に噴射して加工すると、大きな速度エ
ネルギが大きな加エエネルギに変換されて強力な加工を
することができる。

第３図（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明の遊離砥粒噴射式加工
装置の他の噴射ノズル上と吸引ノズル２を示す拡大図で
あり、同図（Ａ）は正面断面図、同図（Ｂ）は下面図、
同図（Ｃ）は側面断面図である。第３図（Ａ）乃至（Ｃ
）において、噴射ノズル上は管路５に接続されている。

またこの噴射ノスル上は、管路５と接続されてぃる正逆
テーバ管ｌ６と、この正逆テーパ管１６に接続されてい
る平行ノズル管１７とにより構或され、この平行ノズル
管１７の先端部は噴射ノズル上の開口部１５となってい
る。この開口部１５を形戒する噴射ノズル上の外壁の先
端部１ａの断面形状は鋭角の突状になっている。正逆テ
ーパ管１６は、一方の面が下方で拡がる逆テーバ部１６
ａと、他方の面が下方で絞り込まれる正テーバ部１６ｂ
とを有している。

第３図（Ａ）乃至（Ｃ）の実施例は、第２図（Ａ）乃至
（Ｃ）と同様に実施例の断面形状が矩形だが、矩形に限
定されるものではない。

このような他の噴射ノズル上と吸引ノズル２を有する本
発明の装置の加工動作を説明する。

噴射ノズル上に接続されている管路５に上方から下方に
向かって固気２相流３が流れてくる。正逆テーパ管１７
内で、固気２相流３は、逆テーバ部１６ａでは拡がり２
相流３内の遊離砥粒を高圧の気体の中に平均的に分布（
均一化）させると共に、正テーパ部１６ｂでは絞り込ま
れ、加速される。次の平行ノズル管１７で、固気２相流
３の流れの方向が平行化される。このように均一、平行
化された固気２相流３は、ノズル平行管１７から開口部
１５より被加工物４に噴射される。

固気２相流３は、均一、平行化されているので、噴射ノ
ズル上の開口部１５より噴射された後も絞られたままで
、平行流となる。このように均一、平行化され加速され
た固気２相流３を被加工物４に噴射して加工すると、大
きな速度エネルギが大きな加工エネルギに変換されて強
力な加工をすることができる。

〔発明の効果〕

本発明では、遊離砥粒と気体の固気２相流を被加工物に
噴射して加工を行うようにした装置において、前記固気
２相流を噴射する噴射ノズルと、噴射された固気２相流
と前記被加工物の加工粉塵を吸引する吸引ノズルとを備
え、噴射ノズルの外壁の先端部の断面形状を鋭角の突状
にしたこと及び吸引ノズルを設けたことにより、被加工
物に衝突して反射する固気２相流を円滑化し、固気２相
流の高速化と安定化を図り、被加工物に対する微細加工
の加工効率を高める。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の遊離砥粒噴射式加工装置の装置全体の
断面図である。第２図（Ａ）乃至（Ｃ）は本発明の遊離
砥粒噴射式加工装置の噴射ノズルと吸引ノズルを示す拡
大図であり、同図（Ａ）は正面断面図、同図（Ｂ）は下
面図、同図（Ｃ）は側面断面図である。第３図（Ａ）乃
至（Ｃ）は本発明の遊離砥粒噴射式加工装置の他の噴射
ノズルと吸引ノズルを示す拡大図であり、同図（Ａ）は
正面断面図、同図（Ｂ）は下面図、同図（Ｃ）は側面断
面図である。 第４図は従来のサンドブラスト装置の噴射ノルの断面図
である。 １−・−・・・−・・一　噴射ノズル １　ａ−・・・一−−−−−・一噴射ノズルの外壁の先
端部２・・−・・・・・−・・一吸引ノズル３−・−・
・−・一　固気２相流 ４−・・−・・・・・一−一−一被加工物５・−・一・
・−・−・一管路 ６・・・・−・・一・・・−・・一砥粒供給管７−−−
−−・・・−・−・砥粒吸収ノズル８−・・−・一・−
・一・第１の粉塵回収パイプ９・一・−・一・−・一　
取付台 １　０−−−−−−−−−−−−−−一容器１１−・一
・・−・−・・・−・第２の粉塵回収パイプ１２・−・
−・・一・−・一逆テーバ管１３−一−−−・−・−・
・平行管 ｌｔ−一・・−・−−一−−一−一正テーバ管１５−一
−−・・−・−−−−−・開口部１６−・・−・一−−
−−−・・一正逆テーパ管１６ａ−・・・・・一　逆テ
ーパ部 ズ １６ｂ 正テーバ部 １７ ・一平行ノズル管 第４図 従来のサンドブラスト掟置の噴射ノズ゛ルの断面図 手続補正書 （自発） 平成 ３年 ２月／４日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 遊離砥粒と気体の固気２相流を被加工物に噴射して加工
   を行うようにした装置において、前記固気２相流を噴射
   する噴射ノズルと、噴射された固気２相流と前記被加工
   物の加工粉塵を吸引する吸引ノズルとを備え、前記噴射
   ノズルの外壁の先端部の断面形状を鋭角の突状にしたこ
   とを特徴とする遊離砥粒噴射式加工装置。