JPH09225830A - 表面清掃方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被加工物の表面に研磨材を噴射して表面清掃
を行う表面清掃の場合に、加工面の荒れが生じにくく、
特にアルミニウム合金やプラスチック材料などの比較的
柔らかい加工面の清掃に好適であり、作業性が良く、作
業能率の向上が可能であり、安価でもある表面清掃方法
と装置とを提供する。 【解決手段】 氷粒と冷却水との混合物をノズルで空気
と混合しつつ被加工物に噴射する。ここに用いる氷粒は
粒径約１ｍｍとし、冷却水は約４℃以下とし、圧縮空気
は５〜６ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力とするのが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、アルミニウム合金
やプラスチックなどの被加工物の表面に付いたバリや汚
れ、酸化膜、錆などを研磨材を用いて除去する清掃する
方法と、装置とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルミニウム合金製品やプラスチック製
品を旋盤により切削（旋削）したり、フライス盤により
切削したり、研削、せん断したりした場合には加工に伴
ってバリが発生する。

【０００３】また鋳造、ダイヤスト鋳造、鍛造などでア
ルミニウム合金製品などを製造する際にもバリが発生す
る。これらのバリが製品としての機能上あるいは性能上
などの理由から障害となる場合には、これらのバリを除
去することが必要である。

【０００４】また製品の加工時や保管時などに、表面に
機械油などの付着による汚れが生じたり、酸化膜や錆な
どが発生することもある。これらの表面の汚れや酸化
膜、錆などがあると、後工程でめっき、塗装、コーティ
ング、メタリコン等の表面処理を行う際の障害となる。
そこでこれらもバリと同様除去することが必要になるこ
とが多い。

【０００５】例えばプリント配線板の製造工程では、ス
ルーホール孔をドリル加工する際にバリが発生し、また
表面の汚れなどがあると、その後の種々のめっき処理や
表面処理の障害となる。

【０００６】このようなバリや汚れ、酸化膜、錆などを
除去するために、従来よりサンドブラスト、グリッドブ
スト、液体ホーニング等の噴射加工法が広く用いられて
いる。これらの方法は噴射する液体として空気または
水、あるいは両者の混合流体を用いる。これらの液体に
混ぜて噴射する個体としては、砂、ショット、グリッ
ド、砥粒、ガラスビーズ等が知られている。

【０００７】この噴射方法としては、直圧による空気式
が広く用いられている。この方式には、２つの方式があ
る。１つの方式はブラスト法であり、砥粒などの研磨材
を圧縮空気と共に高速度でノズルから噴射して加工面に
吹き付ける方法である。他の方式は液体ホーニング法で
あり、砥粒などの研磨材と水との混合液体を圧縮空気と
共に高速度でノズルから加工面に吹き付ける方法であ
る。

【０００８】

【従来技術の問題点】しかしこれらの方法によれば、加
工面が荒れるという問題がある。特にアルミニウム合金
やプラスチック材料などの柔らか材料を加工する場合に
は、この加工面の荒れが著しくなる。

【０００９】すなわち従来の方法は砂、砥粒などの硬い
研磨材を用いるため、前記のようなアルミニウム合金や
プラスチック材料などの柔らかい材料を加工する際に加
工面に研磨材が喰い込んで残留したり、加工面に損傷を
与えることになるからである。なお加工面に研磨材が残
留する場合にはこれを除去し清浄にするためにさらに洗
浄工程が必要になる。

【００１０】またブラスト法によれば、水を用いないか
ら粉塵が発生して作業環境が悪化したり、静電気の発生
により作業性が悪くなる、等の問題もあった。さらに研
磨材に少しでも水気が存在すると、研磨材の流動性が悪
くなり、研磨材が流路に詰まり易くなる。

【００１１】ブラスト法も液体ホーニング法も加工処理
後には研磨材の回収・洗浄を行ったり、研磨材の交換が
必要であり、装置の整備作業が面倒であった。このため
装置の稼働率が悪くなるという問題もあった。また研磨
材の循環ポンプが必要になり設置が大規模になる。なお
研磨材を使わずに高圧水を用いるハイドロブラスト法も
あるが、この方法では高圧水を発生する加圧装置が高価
になる。

【００１２】

【発明の目的】本発明はこのような事情に鑑みなされた
ものであり、加工面の荒れが生じにくく、特にアルミニ
ウム合金やプラスチック材料などの比較的柔らかい加工
面の清掃に好適であり、作業性が良く、作業能率の向上
が可能であり、安価でもある表面清掃方法を提供するこ
とを第１の目的とする。またこの方法の実施に直接使用
する表面清掃装置を提供することを第２の目的とする。

【００１３】

【発明の構成】本発明によればこの目的は、被加工物の
表面に研磨材を噴射して表面清掃を行う表面清掃方法に
おいて、氷粒と冷却水との混合物をノズルで空気と混合
しつつ被加工物に噴射することを特徴とする表面清掃方
法により達成される。

【００１４】また第２の目的は、被加工物の表面に研磨
材を噴射して表面清掃を行う表面清掃装置において、砕
氷機と、冷却水タンクと、前記砕氷機から供給される氷
粒と前記冷却タンクから供給される冷却水とを混合する
混合タンクと、空気圧縮機と、前記混合タンクで生成さ
れる混合物を前記空気圧縮機から供給される圧縮空気に
混合しつつ被加工物に噴射する噴射ノズルとを備えるこ
とを特徴とする表面清掃装置により達成される。

【００１５】ここに用いる氷粒は粒径約１ｍｍとし、冷
却水は約４℃以下とし、圧縮空気は５〜６ｋｇｆ／ｃｍ
²の圧力とするのが望ましい。

【００１６】

【作用】氷粒と冷却水とは混合されて圧縮空気と共にノ
ズルから加工面に吹き付けられる。このため加工面の清
掃が行われる。氷粒は加工面に吹き付けられた後、その
まま溶けて水になって排水される。加工面に氷粒が付着
して残留しても、やがて溶けて消失する。

【００１７】

【実施態様】図１は本発明の一実施態様を示す図であ
る。この図において、符号１０は砕氷機であり、ここに
図示しない冷蔵庫や製氷機などで作った角氷を入れる
と、角氷を粒径１ｍｍ程度の氷粒に砕く。

【００１８】１２は冷却水タンクであり、４℃以下に冷
やした水を収容する。１４は混合タンクであり、砕氷機
１０から供給される氷粒と、冷却水タンク１２から供給
される冷却水とを所定の割合に混合する。この混合比率
は加工面の材質や状態に応じて変更できるようにするの
が望ましい。

【００１９】１６は筐体であり、その中には排水槽１８
が設けられている。２０はこの排水槽１８の底に設けた
排水弁である。この排水槽１８の上方には筐体１６の前
面に開く操作穴２２が設けられ、この操作穴２２の上方
にはさらにのぞき窓２４が設けられている。

【００２０】２６は噴射ノズルである。このノズル２６
には、空気圧縮器２７から供給される圧縮空気と、前記
混合タンク１４で形成した氷粒と水との混合物とが供給
される。ノズル１６はこの（空気）と、（氷粒と水）と
を所定比率で混合しながら噴出する。

【００２１】ここにノズル２６に供給される圧縮空気
は、図示しない空気ポンプから空気圧調整弁２８、足踏
み式空気弁３０を介して導かれる。空気圧調整弁２８の
下流側には圧力計３２が取付けられている。この圧力計
３２により読取られる供給空気圧が、５〜６ｋｇｆ／ｃ
ｍ²となるようにに空気圧調整弁２８を調整しておく。

【００２２】操作者は操作穴２２から被加工物を挿入
し、のぞき窓２４から確認しながらノズル２６を被加工
物に向ける。そして足踏み式空気弁３０を足で踏んで圧
縮空気をノズル２６に供給開始すれば、ノズル２６では
圧縮空気の流量に対応した量の氷粒と水からなる混合物
が圧縮空気に混合されて噴出される。

【００２３】この混合流（氷粒＋水＋圧縮空気）を被加
工物の表面に吹き付ければ、加工面が清掃される。この
混合流の流量は、足踏み式空気弁３０の開度を制御する
ことにより調節可能である。

【００２４】ノズル２６から噴射された混合流（氷粒＋
水＋圧縮空気）のうち氷粒と水は排水槽１８に入り、そ
の後時間経過に伴って氷粒は溶けて水になる。排水槽１
８の水の量が所定量になったら、排水弁２０を開けば容
易に排水できる。また被加工物の表面に氷粒が残留して
も、まもなく溶けて水になり、消失する。

【００２５】

【実験例】被加工物として、次の３種を用いた。１番目
の被加工材（ワーク１）は、厚さ３．２ｍｍ、５００ｍ
ｍ×５００ｍｍのアルミ合金板であり、これに直径３ｍ
ｍの孔をドリル加工し、バリを発生させたものを用意し
た。

【００２６】２番目の被加工物（ワーク２）は、アルミ
合金（ＪＩＳ５０５６材）のブロックであり、旋削加工
によって旋削表面にバリを発生させたものとした。３番
目の被加工物は、厚さ１０ｍｍ、３００ｍｍ×３００ｍ
ｍのアクリル樹脂板（三菱レーヨン株式会社製の商品名
「アクリライト」）であって、これに直径５ｍｍの孔を
ドリル加工してバリを発生させたものである。

【００２７】これら３種の被加工物を図１に示した装置
を用いて表面清掃処理した。処理の進行状況をのぞき窓
２４から目視により確認しながら作業を進めた。仕上が
った被加工物はいずれもバリが完全に除去された。特に
表面が柔らかく損傷を受けやすい３番目の被加工物も問
題が全くなく、きれいな仕上がり表面を得ることができ
た。１番目の被加工物の加工面からは、油、汚れ、酸化
膜あるいは錆が除去されていた。このことを確認するた
め、クロメート処理による被膜形成を行って素地状態を
観察したところ、良好な被膜が形成されていることが解
った。このことから被加工物の表面は十分に清掃されて
油や汚れなどが確実に除去されていることが確認され
た。

【００２８】

【発明の効果】請求項１の発明は以上のように、粒状に
砕いた氷粒と冷却した水とを混合し、この混合物をノズ
ルで空気と混合しつつ被加工物に噴射するものであるか
ら、加工面の荒れが発生しにくい。砥粒のような硬い研
磨材を用いないからである。

【００２９】このためアルミ合金やプラスチック材料な
どの柔らかい材料に適用することができる。また氷粒は
万一加工面に付着して残っても、間もなく溶けて消失す
るから後で洗浄する必要もない。氷粒は元々流動性が良
いから、その流路内で詰まることが無く、砥粒などの研
磨材のように回収したり洗浄して再使用する必要もない
から特殊な回収装置が不用である。このため装置の整備
が簡単になり、装置の稼働率をあげることができる。

【００３０】さらに砥粒などの研磨材を用いる場合のよ
うに、研磨材の回収装置や循環ポンプなどが不用である
から、装置が大規模にならず、氷は砥粒などに比べて安
価でもあるから、処理費用を大幅に下げることが可能で
ある。

【００３１】請求項２の発明によればこの方法の実施に
直接使用する表面清掃装置が得られる。この場合には、
氷粒の粒径（直径）は約１ｍｍ、冷却水温度は４℃以下
とし、圧縮空気は５〜６ｋｇｆ／ｃｍ²とするのが望ま
しく、この条件にすれば、アルミ合金やプラスチックス
の被加工物の処理に好適であり、表面を荒らすことなく
美しく仕上げることができる（請求項３）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様を示す図

【符号の説明】

１０ 砕氷機 １２ 冷却水タンク １４ 混合タンク １６ 筐体 ２６ 噴射ノズル ２７ 空気圧縮機

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工物の表面に研磨材を噴射して表面
   清掃を行う表面清掃方法において、氷粒と冷却水との混
   合物をノズルで空気と混合しつつ被加工物に噴射するこ
   とを特徴とする表面清掃方法。
2. 【請求項２】 被加工物の表面に研磨材を噴射して表面
   清掃を行う表面清掃装置において、砕氷機と、冷却水タ
   ンクと、前記砕氷機から供給される氷粒と前記冷却タン
   クから供給される冷却水とを混合する混合タンクと、空
   気圧縮機と、前記混合タンクで生成される混合物を前記
   空気圧縮機から供給される圧縮空気に混合しつつ被加工
   物に噴射する噴射ノズルとを備えることを特徴とする表
   面清掃装置。
3. 【請求項３】 氷粒の粒径は約１ｍｍ、冷却水の温度は
   ４℃以下とし、圧縮空気は５〜６ｋｇｆ／ｃｍ²の圧力
   で噴射ノズルに供給される請求項２の表面清掃装置。