JPH08510173A - 研磨及び磨きシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 処理される面に関連して研磨／磨きの作動のために取付けた作動ヘッドであって、そして研磨剤又は磨き剤の取付けの手段を含む作動ヘッド、冷却ガス流を処理される面に供給する供給系路、並びに冷却ガス流を供給系路に供給する手段であって、冷却ガス流を供給するこの手段はうず管を有する圧縮ガス系路を含む研磨又は磨き用装置。

Description

【発明の詳細な説明】 研磨及び磨きシステム 本発明は研磨装置及び磨き装置に関し、また例えば−20℃より低い温度におい て研磨及び磨きを行う方法に関する。 自動車のプラスチック部分の外装に使用される塗装は、多くの点において金属 基材に使用するものより厳しい基準を満足しなければならない。プラスチックに ついて、塗装はこれらすべての要件を満されなくてはならず、更には基材が変形 する温度より低い温度（或る場合には200°Ｆより低い）においても注意を払わ なければならない。同様に、プラスチックの低温耐衝撃性を保持し、全体として の塗装システムは柔軟性でなくてはならない。軟質の二成分ポリウレタン塗装は これらの要件をすべて満足し、それ故にヨーロッパ市場において、この10年以上 も自動車の外装部品について主要な技術として採用され、また米国市場において も近年成功している状況である。 自動車産業において、例えば、粉塵によって生ずる如きの小さな傷は、研磨及 び磨きによる通常の方法によって修理されている。最近まで、きわめて軟質の二 成分ポリウレタン塗装膜は、研磨及び磨きによって、所望の初期の高光沢を得る ことは不可能とされていた。このことは、多くの場合全体部分を研磨して再塗装 することになり、この作業はプラスチック塗装ラインの産出及び生産性を下げ、 またその完成のための費用を劇的に増加させた。 軟質の二成分ポリウレタン塗装の有利さは、バンパ、サイドトリム、ホイール カバー及び車体部分の如きの適用を含め90％以上の市場占有率で、ヨーロッパの 自動車工業のプラスチック市場に、これ らの塗装を浸透させた。このことは近年、熱可塑性プラスチックバンパ及びスポ イラに関する米国自動車市場において採用され、また或る種のプラスチックホイ ールカバーに関しても用いられている。この利点は、明らかに非研磨性／光沢性 の欠点を補っても余りあるものである。 フィルムの弾性は、磨きを困難にしている。より深い痕跡は磨くことが不能で あって、従って最初の塗装膜よりは光沢がより低くなる。次には、全体部分を磨 く必要があって、この部分を再塗装するか又は全たく行わないことである。 低温度で磨く方法は、この問題を解決するために発達した。 公知の修理方法において、傷の部分をフォームリング（foam ring）で囲み、 そしてそのリングで区切られた部分を、約−160°（−265°Ｆ）の温度のガス状 窒素によって、約−40℃（−40°Ｆ）の温度にまで冷却する。この温度に達した 後、磨きの作業を開始する。冷却された部分が約−10℃（14°Ｆ）の温度に上昇 したら、磨きの作業を直ちにやめて、この部分を再度冷却する。 この不連続の作業は、時間の無駄と必要とされる装置が高価であるという欠点 がある。リングは傷の部分を隔離するために必要であり、いくつかの冷却部分（ sereral cooling phases）が必要であって、そしてパフ（polishing disc）は磨 き剤を適用するためにリングから取り出される。 米国特許1,862,135には、二酸化炭素又は他のガスによって塗装面を同時に冷 却して摩擦することが開示されている。 ヨーロッパ特許0328963には、極めて弾性のラッカーの表面を、せいぜい＋５ ℃の温度に維持して、最大−５℃の温度のガスによって表面を磨くことが開示さ れている。この冷却ガスは、例えば液体窒素の如き液化ガスからのものである。 欧州特許332956には、周囲温度より低い温度において極めて弾性なラッカーか ら成る十分に硬化された塗装膜を平滑及び／又は磨く方法が開示され、ここでま ず平滑にされ及び／又は磨かれるラッカー塗装膜の部分は冷却ガスを吹き付けて −30から−50℃に冷却され、この冷却部分が平滑にされ及び／又は磨かれる。こ の冷却ガスは、低温媒体、特に液体窒素又は液体アルゴンからのものである。 米国特許5,088,242には、処理する表面と関連して動くように取付けた回転パ フを有する研磨装置が開示され、ここでラムスキンのフードはパフの露出した技 削面の上に取付け、供給系路はラムスキンの面とつながり、冷却ガスは供給系路 を通して流れ、研磨装置を操作している間はラムスキンのフードに向け、技削面 は処理面に向って完全に配置され、そして冷却ガスは−20℃より低い温度の冷却 空気、窒素及び二酸化炭素から選ばれるものである。 処理を行う場所と機器との間の作業域において、冷却ガスを稼動機具に供給す る場合、機器と加工部材の同時の冷却は冷却ガスの良好な分配によって達成され る。この冷却により、事前冷却又は中間的な冷却の必要がなく、直ちに作業でき ることを可能とした。 所望の冷却ガスであるためには、例えば−196℃の沸点を有する液体窒素、又 は−79℃の沸点を有する二酸化炭素の如き液化ガスを利用するのが有利であると 、上記特許は述べている。市場において入手できるIngersoll Rand低温研磨機は 、冷却媒休として液体窒素を用いている。 このような研磨装置において、液体窒素の如き液化ガスを用いる欠点の１つは 、電気調節が必要であるために装置のための資本費が高く、また液体窒素が高価 であるので運転費が高くなる。 本発明は、低温度において磨くことのできる別個の対応する装置を提供するも のである。 従って、本発明の一つの側面は、次に示すものを包含する研磨又は磨きのため の装置を提供する。 処理される面に関連して研磨／磨きの作動のために取付けた作動ヘッドであっ て、そして研磨剤又は磨き剤の取付けの手段を含む作動ヘッド、 冷却ガス流を処理される面に供給する供給系路、並びに 冷却ガス流を供給系路に供給する手段を含む研磨又は磨きのための装置におい て、冷却ガス流を供給する該手段はうず管（vortex tube）を有する圧縮ガス系 路（gas line）を包含していることを特徴とする。 うず管の使用は、処理する面及び研磨又は磨き用装置のヘッドに冷却ガスを供 給する簡単で、効率的であって、そして安価な方法であることがここに新たに見 出された。うず管の前に水こし器及び冷却器をシーリズにして設けて使用すると 、その処理する表面に−50℃の空気が供給でき、プラスチック基材上の二成分ペ イント塗装膜を容易に良好に仕上げることが可能となる。 供給系路は分離することもできるが、しかし好ましくは装置の入に組み入れて 、例えばヘッドの作動面の１個以上の開口を通して、ヘッドへ冷却ガスを供給す る。 うず管は、通常の圧縮空気を一方は熱くそして他方は冷い２つの空気流に変換 することができる。うず管はパーツを作動し、電気を使用し及び冷凍剤を使用す ることなく、100 PSIGの濾過した工場での圧縮空気を使用するのみで、6000 BTU Hまでの冷凍又は−50°Ｆの温度にすることができる。加熱空気の排気の制御弁 は、広範囲に温度、流れ及び冷凍を調整することができる。 圧縮空気は接線的にせんこうされた固定ジェネレーターに入り、ここで空気は 長い管状内壁を通って熱空気制御弁の方向に回転し、 1,000,000RPMにも及ぶ音速に達する。 この空気の一部分は、常圧下において絞り弁を通る加熱空気の排気として存在 する。残りの空気は、音速空気流の中央部を通って戻され、ここで依然回転しな がら速度を落し、単純な熱交換が行われる。内側の、より遅い空気カラムは、外 側のより速い空気のカラムに熱を供与する。内側のより遅い空気のカラムが固定 ジェネレーターの中央部に存在して、冷却した排気を出す時には極端に温度が低 下する。 うず管については、米国特許3,208,229及び4,333,754を含めて数多くの特許の 対象とされている。うず管は、Vortec Corporation and Meech Exairから市場に おいて入手できる。うず管は、機械操作での冷却、はんだ及び接着剤の固化、気 体の脱湿、成形された機具の冷却、電子制御キャビネット、温度サイクルサーモ スタット、機具及びエレクトロニックスの冷却、作業者の保護ヘルメット、フー ド及びスーツの冷却、自動車の温度センサー及びチョークの試験、並びに工業用 ミシン針の冷却を含めた種々の利用に有用であることが知られている。 研磨及び磨きにおいて、冷却ガスを供与するうず管の使用に関し、今日まで全 たく示唆されていない。 うず管は冷却ガスを得るために圧縮空気系路に容易に組み入することができ、 好ましくは氷結の問題を避けるためにうず管の前に水こし器を設けることができ る。また、うず管への導入温度を低下するために、例えば約＋３℃に冷却する冷 却器を事前に使用することは、冷却ガス流の製造を促進することになる。好まし い水こし器はデシケート乾燥機が含まれる。好適な乾燥機は、HPC Engineering plc，Victoria Gardens，Burgess Hill，West Sussex、から例えば商品名Midi D D25として市場において入手できる。この乾燥機は、 汚染から保護するために入口の濾過を行うタイプAA-D0025G及び乾燥空気から粉 塵を除去するために出口の濾過を行うタイプAR-0025Gを付設している。 次いで、水を含まない空気は、例えば商品名SRDE-39としてAPC Enginering pl cから市場で入手できる冷凍乾燥機、又は冷媒R502を使用した商品名Denco SN 12 としてDenco Limited，Hereford，United Kingdomから市場で入手できる冷凍乾 燥機を通すことができる。この冷凍乾燥機は、空気流を約＋３℃に冷却する。こ の後この空気は、例えばVortec Corporation，Witney，Oxon，OXB 5DP，United Kingdomから市場において入手できるModel Number 208-11-H又は208-15-Hのうず 管を通過させる。他のうず管として、Meech Exairから市場で入手できる登録商 標名EXAIRを使用することができる。 60から70psi及び室温において空気を供給してこのような系に通すと、うず管 内の空気は約15psiにおいて約−50℃の温度に冷却される。 冷却ガス流はノズル等によって加工面に供給され、しかし好ましくは研磨又は 磨き装置のヘッドに供給される。長い系路は冷却温度を維持するための隔離が必 要であるので、うず管は冷却ガスの出口に位置することが好ましい。うず管は、 例えば装置のハンドルの隣りの如くに通常研磨又は磨き装置の中に組み込まれる 。 本発明の装置は、例えば３Ｍ社から市場において入手できるFINESSE-ITの如き 通常の化合物を使用したプラスチック組成物の上の、例えばポリウレタンの軟質 ペイント仕上げに、十分磨きできることが新たに可能となった。 更に加えて、水性ペイントを含めて軟質ペイント及び他のペイント仕上げに、 通常の研磨操作の過程で加工領に冷却ガスを適用する と、予期できない利点があることが新たに見い出された。特に、研磨剤の使用量 が低減でき、より効果的な研磨ができることが新たに見い出された。 それ故に、本発明の更なる側面に従えば、−20℃以下の温度の冷却ガス流が、 研磨操作の過程で研磨される面に向けられ、その表面を、研磨する方法に関する 。 本発明における磨きの流れ図を示す添付した図面を参照して、ここで本発明を 説明する。 ここに示した磨き用装置は米国特許5,088,242に開示されたものを改良したも のであって、Ingersoll Rand，Model CR70-3LJ-2300として市場において入手し た改良品である。 圧縮空気モーター（１）はアンギュラーヘッド（２）を装備し、その駆動シャ フト（３）にラムスキンフード（５）を有するパフ（４）が取付けてある。この 取付けは、ハブ（７）の上のナット（６）によって行われている。供給される冷 却ガスは、うず管（８）を経由してヘッドに入る。そこから、冷却ガスは中空シ ャフト（３）を通り、そしてせん孔（９）を経由してパフの加工域に達する。回 転するラムスキンフード（５）は、スクープする効果とガス摩擦によって片側に 開口した遠心ポンプとして機能する。この結果、ガスは一定して加工域に送られ 、そして新しい冷却ガスに置き変えられる。驚くべきことに、この効果は磨き用 デスクを恒久的に冷却し、従って加工部材（10）をまず冷却することなく、直ち に磨き作業を始めることができる。 冷却効果は、磨きの過程でパフを加工部材（10）の面に対し斜めに置くと更に その効果が促進される。この結果、開口遠心ポンプは加工域における冷却ガスの 増大した接着効果を有する閉口遠心ポンプにきわめて類似してくる。このように して、磨かれる表面及びパ フ全体は、一定して冷却される。この方法において冷却は完全であり、また再度 加工部材を冷却するための磨き作業を中断する必要もない。 冷却するガスは、例えば80psiの圧力で水こし器又は乾燥機（14）の通り、そ してその後冷却器ユニット（16）を通って約＋３℃の温度に低下した圧縮空気（ 12）である。圧縮空気はうず管（８）の入口（18）から入り、そこで分けられて 一方の冷却ガス流（20）は約15psiにおいて約−38℃の温度となって装置のヘッ ド（２）を通り、また他方の加熱ガス流（22）は加工域（10）とは反対方向に分 かれ、そして任意には例えば作業者の手を温める如きに使用することができる。 装置を使用していない時に磨きヘッドを凍結から守るために、うず管への空気 の供給を止めるためバルブを装置に組み込むことができる。バルブはスイッチ調 節駆動モーターに接続する。 いづれの磨き装置に対し、各個別の水こし器及び冷却機を準備する必要がない ことは理解されよう。適当な装置を選定することによって、１個の水こし器及び 冷却器は、いづれもうず管を備えた２個以上の磨き器ユニットに使用することが できる。 本発明の装置及び方法は、塗装面、プラスチック、金属複合体、石等を含めた 種々の製品を研磨又は磨くのに使用することができる。製品は平担又は輪郭であ っても良い。 装置は、、ディスク（４）及びフード（４）をパフ又は研磨剤に代えて研磨の 目的で簡単に改良することができる。パフは、中空シャフト（３）と連絡した流 路及び開き口を有していて、加工面（10）に冷却ガスを供与する。この流路（ch annel）は、粉塵抽出の目的に使用されるものと同様にパフの中に並べて設ける ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブラウン，スチュアート フィーフェ イギリス国，シーブイ11 ６エスピー，ワ ーウィックシャー，ヌニートン，ホワイト ストーン，アベブリー クローズ ８エー (72)発明者 ハイズ，クリストファー デレク イギリス国，エヌジー15 ６エスエイチ, ノッツ．，ハックナル，ウッドランズ エ ステート，ペンヘイル ドライブ ７ (72)発明者 クラー，クルバインダー シン イギリス国，ティーエフク ４アールキュ ー，ショロップシャー，テルフォード，ヘ イルズフィールド ７，シー／オー プラ スティック オムニウム リミティド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．処理される面に関連して研磨／磨きの作動のために取付けた作動ヘッドで あって、そして研磨剤又は磨き剤の取付けの手段を含む作動ヘッド、 冷却ガス流を処理される面に供給する供給系路、並びに 冷却ガス流を供給系路に供給ずる手段を含む研磨又は磨き用装置において、冷 却ガス流を供給する該手段はうず管を有する圧縮ガス系路を包含することを特徴 とする装置。 ２．圧縮ガス系路は更にうず管と連続して水こし器及び冷却器ユニットを含む 請求項１記載の装置。 ３．供給系路は冷却ガス流を作動ヘッドに供給する請求項１又は２記載の装置 。 ４．うず管は作動ヘッドに隣接して設置されている上記各請求項のいづれか一 項に記載の装置。 ５．冷却ガス流は−20℃以下の温度である上記各請求項のいづれか一項に記載 の装置。 ６．冷却ガス流は約−38℃の温度である上記各請求項のいづれか一項に記載の 装置。 ７．冷却ガス流は約−50℃の温度である請求項６記載の装置。 ８．各装置の圧縮ガス系路は共通の水こし器及び冷却器ユニットに接続されて いる請求項１記載の複数の装置。 ９．−20℃以下の温度を有する冷却ガス流を研磨作業の過程で研磨される面に 供給する方法において、該冷却ガス流はうず管からのものである研磨又は磨き方 法。 10．請求項１乃至９のいづれか一項に記載された装置を使用する研磨又は磨き 方法。