JPH04331074A - 微粒子の噴射加工装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は微粒子の噴射加工装置に
係り、とくに微粒子を含む固気２相流を被加工物に噴射
して加工を行なうようにした微粒子の噴射加工装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】遊離砥粒を用いた従来の噴射加工装置の
１例は図５に示されている。この装置はサンドブラスト
装置であって、遊離砥粒供給管３１によって遊離砥粒を
供給するとともに、圧縮空気供給管３２によって圧縮空
気を供給し、これらを噴射口３４を通して噴射するよう
にしている。

【０００３】微粒子供給管３１から粉体を供給し、圧縮
空気供給管３２から圧縮空気を供給すると、圧縮空気供
給管３２の先端側の外周囲３３に負圧が生じ、粒体供給
管３１から供給される粉体が吸引され、撹拌されて噴射
口３４から加速噴射され、被加工物を切削したり切断し
たりあるいは穿孔したりすることが可能になり、例えば
装飾を施すために利用されることになる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のこのようなサン
ドブラスト装置は、粉体として２５〜５０μｍ程度の粒
径のものを使用するようにしている。このような装置に
よれば、噴射口３４からの噴射流は噴射ムラが多く、粉
体を均一に分散させて加工面に噴射させることが難しい
。

【０００５】粉体粒子が１μｍ程度の粒径になると、安
定した供給が難しく、噴射口が詰ることがあり、あるい
はまた圧縮空気のみが噴射口３４から噴射されることに
なり、噴射加工面に均一分散化して噴射することが困難
になる。

【０００６】また噴射される粉体が微粒子である場合に
は、帯電や凝集付着等によって微粒子が固化する場合が
多く、わずかな微粒子量を圧縮空気に混合して均一分散
化することが難しい等の問題がある。従って現在のとこ
ろは、粉体、とくに微粒子を均一に分散して供給する装
置がない。

【０００７】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たものであって、微粒子を均一に撹拌分散させ、固気２
相流として噴射することによって、研削、切削、被着（
デポジション）等を行なうことが可能で、さらには微細
加工も可能な微粒子による噴射加工装置を提供すること
を目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、微粒子を含む
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
た装置において、固気２相供給管の先端部に断面が４辺
形の固気混合拡散管を前記固気２相供給管と軸線が互い
に交差するように接続し、しかも前記固気混合拡散管の
稜線部分に噴射口を形成し、該噴射口から微粒子を含む
固気２相流を高速で噴射するようにしたものである。

【０００９】前記固気２相供給管はその断面が正方形ま
たは長方形であることが望ましい。また前記固気混合拡
散管は、その噴射口の長辺側の長さが固気２相供給管の
長辺の断面長と等しくすることが好ましい。

【００１０】

【作用】固気２相供給管によって供給される固気２相流
中の微粒子は固気混合拡散管内で分散され、その噴射口
から均一に分散化された状態で高速噴射されることにな
り、被加工物の表面の加工を行なうことになる。これに
よって良質の表面構造および表面性状を得る加工が可能
になる。

【００１１】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例に係る遊
離砥粒による高速噴射加工装置を説明する。図１および
図２は第１の実施例の噴射加工装置を示しており、図１
はその正面図を、図２は側断面図をそれぞれ示している
。

【００１２】この装置は図１および図２に示すように、
その上側の部分が固気２相供給管２から構成されており
、被加工物１７の被加工面１８を加工するための微粒子
を含む固気２相流を噴射するようにしている。被加工物
１７のエッチングを行なう場合には、１〜１５μｍの粒
径のＡｌ２　Ｏ３　、ＳｉＣ等の微粒子を３〜５ｋｇ／
ｃｍ２　の圧縮空気あるいはドライ窒素とともに、固気
２相流７として供給する。なおこの固気２相供給管２は
例えばステンレス鋼から構成され、長方形断面をなして
おり、その内側の長辺の部分が１０ｍｍであって短辺の
部分が１ｍｍの寸法になっている。

【００１３】被加工物１７の被加工面１８にデポジショ
ンを行なうときには、０．０１〜１μｍのＡｌ２　Ｏ３
　、ＳｉＣ、ＳｉＯ３　、Ｓｉ３　Ｎ４　等の遊離砥粒
を１〜３ｋｇ／ｃｍ２　の圧縮空気、ドライ窒素と固気
２相流７として固気２相供給管２から供給する。このよ
うに本実施例に係る加工装置の固気２相供給管２は微粒
子の粒径やガス圧を加工条件に応じて変えて供給できる
ようになっている。

【００１４】固気２相供給管２の下端側には固気２相拡
散管２１が接続されている。拡散管２１は図１および図
２に示すように、断面がＬ字状の一対の半管３と、左側
側板１０と右側側板１１の４個の部材から構成されてお
り、一対の半管３は図１における接合部１２、１３で左
右側板１０、１１に溶接されて一体化されている。なお
ここで半管３および左右側板１０、１１はステンレス鋼
が用いられている。またこの正方形断面からなる拡散管
２１の対角線の長さは５〜１０ｍｍの値になっている。

【００１５】つぎに固気２相混合拡散管２１と固気２相
供給管２とがそれぞれの対向面４において完全に溶接を
行ない、固気２相流７が漏れないようになっている。な
おここで固気２相供給管２と固気２相拡散管２１の軸線
は互いに直交するようになっており、これによって対向
面４の接合精度が良好になっている。

【００１６】固気２相供給管２と固気２相拡散管２１の
内側の長辺１４と短辺１５は溶接によって一体化された
場合に、両者の接続口１９の部分においても同一の断面
となるようになっており、接続口１９の内側における長
辺が１０ｍｍであって短辺が１ｍｍとなっている。また
溶接時に固気２相供給管２の内表面と接続口１９の内表
面との間に段差が生じないように仕上げ加工が行なわれ
ている。

【００１７】固気２相拡散管２１の下端側であってその
稜線５の部分には長方形断面の噴射口６が形成されてい
る。長方形断面の噴射口６の長辺１４は１０ｍｍであっ
て、短辺１６は０．５〜１ｍｍの値になっている。

【００１８】つぎにこのような構成に係る噴射加工装置
による噴射加工の動作を説明する。遊離砥粒から成る微
粒子を含む固気２相流７を固気２相供給管２に供給する
。供給条件は前述の通りである。供給管２から供給され
た固気２相流７は固気２相拡散管２１に供給される。

【００１９】高圧で流動する固気２相流７は拡散管２１
内において図２に示す如く急激に圧力を減ずる。従って
矢印８で示すような渦流となり、この渦流８によって固
気２相流７に含まれる遊離微粒子の付着や凝集の力を緩
和し、遊離微粒子を分散化させるようになる。

【００２０】このようにして分散化された遊離微粒子は
つぎに長方形断面の噴射口６の壁面を利用した固気２相
流として、遊離微粒子を分散化および均一化させ、高速
噴射流９として被加工物１７の被加工面１８を高速噴射
加工することになる。被加工物１７の表面をエッチング
する場合には、噴射流９の流速は４０〜８０ｍ／ｓとな
る。これに対してデポジション加工を行なう場合の噴射
流９の流速は８０〜１００ｍ／ｓとする。

【００２１】このようにして高速粒子を分散化させ均一
化して噴射口１９から噴射するために、被加工物１７の
表面構造、すなわち寸法精度や表面粗度、あるいは被加
工物の表面性状（加工歪）に関して、高品質のエッチン
グあるいはデポジション加工を行なうことができるよう
になっている。

【００２２】このように本実施例に係る噴射加工装置に
よれば、とくに固気２相拡散管２１の作用によって、遊
離微粒子の均一分散化が図られることになり、噴射口６
から均一に分散された遊離微粒子を高速噴射させて噴射
加工することが可能になり、被加工物１７の良質な表面
構造と表面性状とを得ることが可能になる。

【００２３】しかも粒径が０．０１〜１５μｍの微粒子
の分散均一化した固気２相流の生成が実現可能になって
いるために、微細加工が可能になり、高品質のエッチン
グやデポジション加工が行ない得るようになった。

【００２４】図３および図４は第２の実施例を示してお
り、図３はその正面図を、図４はその側断面図を示して
いる。なおこれらの図において、上記第１の実施例と対
応する部分には同一の符号を付すとともに、同一の構成
についてはその説明を省略する。

【００２５】この第２の実施例においては、固気２相混
合拡散管２１の形状が第１の実施例と異なっている。。 すなわちここでは一対の半管３の供給管２の軸線に対す
る角度が異なっており、入口側の角度２５の方が出口側
の角度２６よりも大きな値に設定されている。

【００２６】すなわち供給管２から混合拡散管２１の半
管３の拡がり角２５を有するとともに、拡散管２１から
噴射口６に達するまでの狭まり角２６を有している。な
おここで入口側の角度２５は７．５°〜１５°の値に、
また出口側の角度は１５°〜２０°の角度に設定される
ことが好ましい。

【００２７】このように入口側の角度２５と出口側の角
度２６とをそれぞれ図４のように設定すると、固気２相
流７が混合拡散管２１で圧力が急激に変わらないために
、とくに粒径の大きな１〜１５μｍの微粒子の分散およ
び均一化には、渦流８を少なめにする効果があり、固気
２相流の流れを混合拡散化して噴射口６で均一化した方
がよい。すなわち入口側の角度２５と出口側の角度２６
とをそれぞれ上述のように設定することによって、エッ
チング加工に好適な噴射加工装置が提供できるようにな
る。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明は、固気２相供給管
の先端部に断面が４辺形の固気混合拡散管を上記固気２
相供給管と軸線が互いに交差するように接続し、しかも
固気２相拡散管の稜線部分に噴射口を形成し、この噴射
口から微粒子を含む固気２相流を高速で噴射するように
したものである。

【００２９】従ってこのような構成によれば、とくに固
気混合拡散管によって微粒子の均一分散化を図ることが
可能になり、粒径が非常に小さな微粒子を分散均一化し
て噴射加工を行なうことが可能になり、高品質のエッチ
ングやデポジション加工が達成されるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例の噴射加工装置の正面図である。

【図２】同側断面図である。

【図３】第２の実施例の噴射加工装置の正面図である。

【図４】同側断面図である。

【図５】従来のサンドブラスト装置の要部縦断面図であ
る。

【符号の説明】

２　　固気２相供給管 ３　　半管 ４　　対向面 ５　　稜線 ６　　噴射口 ７　　固気２相流 ８　　矢印（渦流） ９　　噴射流 １０　　側板（左） １１　　側板（右） １２、１３　　接合部 １４　　長辺（内面） １５　　短辺（内面） １６　　短辺 １７　　被加工物 １８　　被加工面 １９　　接続口 ２１　　固気２相拡散管 ２５　　角度（入口側） ２６　　角度（出口側） ３１　　粒体供給管 ３２　　圧縮空気供給管 ３３　　外周囲 ３４　　噴射口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　微粒子を含む固気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において、固気２
   相供給管の先端部に断面が４辺形の固気混合拡散管を前
   記固気２相供給管と軸線が互いに交差するように接続し
   、しかも前記固気混合拡散管の稜線部分に噴射口を形成
   し、該噴射口から微粒子を含む固気２相流を高速で噴射
   するようにしたことを特徴とする微粒子の噴射加工装置
   。