JPWO2012020517A1 - ブラスト加工装置 - Google Patents

Abstract

小型の被加工物に対する面粗度の調整や角部の形状の調整などの表面処理を効率よく行うためのブラスト加工装置（１）を開示する。この装置は内部にブラスト加工室（１０）が規定された包囲体（１０ｂ）と、ブラスト加工室内に配置され、被加工物に向けて噴射材を噴射してブラスト加工をするためのノズル・アセンブリ（１３）と、このノズル・アセンブリから噴射された噴射材とブラスト加工により発生した粉塵との混合体から再使用可能な噴射材を分離する分級装置（２０）と、ノズル・アセンブリに投入する噴射材を貯留するための貯留器（２１）と、前記再使用可能な噴射材が分離された後の残りの混合体を吸引して回収するための回収装置（３０）とを備える。ブラスト加工室内には、被加工物が投入されるように適合されて、かつ中心軸周りに回転可能な中空のタンブラ（１１）が少なくとも一つ以上配置されており、このタンブラは、その一端が閉止されている底部をなし、前記底部と対向する他端が開放されている開口部（１１ｄ）有し、周壁面には複数の貫通穴（１１ｉ）が設けられていると共に、前記開口部に平行な断面が多角形状又は円形状である。

Description

関連出願の相互参照

本願は２０１０年８月９日に日本国特許庁へ出願された特許出願第２０１０−１７８２４１号の利益を主張しており、同出願の内容は参照により本明細書に組み込まれている。

本発明は、複数の被加工物の表面処理を行うブラスト加工装置に関する。

金属および非金属の被加工物の表面加工（面粗度の調整、角部の丸み付けやバリ取り等）には、例えば特許文献１および特許文献２に示される所謂バレル研磨装置が使用されている。バレル研磨装置による表面処置は、該装置の回転バレル内に被加工物および切削研削媒体（単に「メディア」とも称される）を投入し、バレル内部の被加工物およびメディアを流動状態にさせることで被加工物の表面処理を行う。バレル研磨装置による加工では、研磨終了後に被加工物とメディアとを分別する必要があり、加工時間、すなわち生産時間が長くなる一因となる。

一方、ブラスト加工技術は、噴射材を被加工物に噴射することで金属および非金属の角部の丸み付けやバリ取り、面粗度の調整、鋳造品の湯じわ消しといった表面加工を効率よく行える技術として従来より用いられている。ブラスト加工技術は生産性が高い技術であるが、複数の被加工物を加工する際には、全ての被加工物に対し噴射材を衝突させるための機構が必要である。例えば、特許文献３は、振動バレルに被加工物を入れて、該バレルを振動させて被加工物を攪拌しながら、被加工物全体に噴射材を噴射する振動型のブラスト加工装置を提案している。しかし、この従来の装置では、加工室に振動バレルを設置せねばならないので、加工室が大型化し、それに伴って加工室内の噴射材および粉塵を吸引する集塵機および分級機も大型化する問題がある。

実開平７−２７７４４号公報（株式会社オハラ） 実開平７−３７５６０号公報（株式会社チップトン） 特開２００８−１９４７９２号公報（株式会社サンポー）

そこで、本発明は、小型かつ複数の被加工物の表面加工を効率よく行うことができ、また分級機や集塵機を含む装置全体が小型化できるブラスト加工装置を提供する。

本発明によれば、被加工物に向けて噴射材を噴射してブラスト加工をするためのノズル・アセンブリを囲いかつ内部にブラスト加工領域を形成するブラスト加工室と、
前記ノズル・アセンブリから噴射された噴射材とブラスト加工により発生した粉塵との混合体から再使用可能な噴射材と、再使用できない噴射材および前記粉塵と、を分離する分離手段と、
前記ノズル・アセンブリに投入する噴射材を貯留するための貯留手段と、
前記再使用できない噴射材および前記粉塵を吸引して回収するための回収手段と、
を備え、
前記ブラスト加工室内には、被加工物が投入されるように適合されて、かつ中心軸周りに回転可能な中空のタンブラが少なくとも一つ以上配置されており、
前記タンブラは、その一端が閉止されている底部をなし、前記底部と対向する他端が開放されている開口部を有し、周壁面には複数の貫通穴が設けられていると共に、前記開口部に平行な断面が多角形状又は円形状であるブラスト加工装置が提供される。

前記開口部に平行な断面が円形状であるタンブラは、その内壁に攪拌促進部材を設けてもよい。

これらのブラスト加工装置によると、前記開口部に平行な断面が多角形状又は円形状のタンブラに複数の被加工物を投入し、前記タンブラを回転させて、被加工物を攪拌させることで、全ての被加工物がタンブラの底部に対向する開口部側に晒される。従って、開口部よりノズル・アセンブリを介して噴射材を噴射することにより、全ての被加工物に対してブラスト加工を行うことができる。また、該タンブラ内部に向けて噴射された噴射材は壁面に設けられた貫通孔より該タンブラの外部へ排出される。

ブラスト加工装置は、前記タンブラを保持するタンブラホルダと、
前記タンブラホルダの底部にそれぞれ配置され、前記タンブラをその中心軸と同心をなして回転させるための回転軸およびこの回転軸へ駆動力を伝達するための駆動伝達具と、
回転力を発生する回転力発生手段を有する回転手段と、
前記回転力発生手段の発生する回転力を前記駆動伝達具へ伝達するように、前記駆動伝達具に連結された駆動伝達手段とを更に備えてもよい。

この場合、二つ以上の前記タンブラと、その各々のタンブラをそれぞれ保持する二つ以上の前記タンブラホルダとを備え、前記二つ以上のタンブラホルダは、前記二つ以上のタンブラを一つの前記回転発生手段により回転させるように構成してもよい。

前記タンブラを複数台設置することで一度にブラスト加工できる量を増加することができる。その際、前記二つ以上のタンブラを一つの前記回転発生手段により回転させるように構成することで、回転手段の設置台数を低減できるため、回転手段の増加によるブラスト加工装置の大型化を抑制することができる。

前記タンブラは２０°から４０°の角度範囲で傾けて設置されていると共に、
前記タンブラの内面には、前記底部付近において前記底部に向かって前記タンブラの内径を連続的に減少させることにより、被加工物の攪拌を促進させる攪拌促進面と、前記底部の反対側の前記開口部付近において前記開口部に向かって前記内径を連続的に減少させることにより、被加工物の漏出を防止する漏出防止面とのうちの少なくとも何れか一方が設けられていることが好ましい。

この場合、前記タンブラは内径が同一の連続した空間を構成する側壁部を有し、この側壁部に対して、前記攪拌促進部と前記漏出防止面とのうちの少なくとも一方が成す角度は１１５°から１３５°の範囲であることが好ましい。

前記タンブラを２０°から４０°の角度範囲で傾けて回転させることで、該タンブラ内の被加工物の攪拌を効率よく行うことができる。さらにタンブラの内部にその底部に向けて内径が連続的に減少する前記攪拌促進部を設けることでさらに攪拌が効率よく行える。また、該タンブラを傾斜させることによって、該タンブラの回転中に被加工物が該タンブラの外部に漏出する場合には、前記前記底部の反対側の前記開口部に向けて内径が連続的に小さくなる漏出防止面を設けることで漏出を防ぐことができる。

前記ノズル・アセンブリは、前記ノズル・アセンブリの内部で発生した負圧により吸引された噴射材が通過する経路と、圧縮空気に噴射材を混合する混合室とを有するノズルホルダと、圧縮空気を前記ノズルホルダ内部に導入し、前記ノズルホルダ内部に負圧を発生させるための空気ノズルと、前記混合室で混合された圧縮空気と噴射材を被加工物に向かって噴射するための噴射ノズルと、を備え、前記ノズルホルダと前記空気ノズルとの間の接続部と、前記ノズルホルダと前記噴射ノズルとの間の接続部とのうちの少なくとも一方は密封部材を有していることが好ましい。

この場合、例えば従来技術で用いられている噴射材を加圧タンクに投入し、該加圧タンク内を加圧することで噴射材を噴射ノズルへ供給する設備（いわゆる直圧式）のような大型の付随設備が不要であり、装置全体の小型化を実現できる。また、前記ノズルホルダと前記空気ノズルとの間の接続部と、前記ノズルホルダと前記噴射ノズルとの間の接続部とのうちの少なくとも一方に密封部材を設けることにより噴射材の噴射量を安定することができる。

前記ノズル・アセンブリは、前記タンブラの開口部より、その内部に向けて噴射剤が投入されるように、このノズル・アセンブリを位置決め自在に移動させるノズル・アセンブリ設置手段によって前記ブラスト加工装置の内部に取り付けてもよい。

被加工物の形状および加工量に応じて前記タンブラを交換および増設することができる。この際、上述のように前記ノズルは、これを位置決め自在に移動させるノズル・アセンブリ設置手段によって取り付けることにより、操作が煩雑な該ノズル・アセンブリの位置調整機構を新たに設置することなく容易に該ノズル・アセンブリの位置調整を行うことができる。また、前記タンブラを交換するにあたり、ノズル・アセンブリ設置手段によりノズル・アセンブリの位置を移動させることによって、該ノズル・アセンブリを取り外すことなく該タンブラの交換を容易に行うことができる。

前記貯留手段の前記底部には、前記噴射材を前記ノズル・アセンブリへ投入するための噴射材投入手段が設けられていると共に、
該噴射材投入手段より下方における前記貯留手段の前記底部には、前記噴射材を排出するための排出手段が設けられていることが好ましい。

この場合、前記貯留手段の前記傾斜面が水平方向に対して成す角度が７３°から８７°の範囲であることが好ましい。

前記貯留手段の底部の傾斜角度が７３°から８７°の範囲であることで、該貯留手段の内部で噴射材がブリッチング現象（棚吊り）を起こすことを防ぐことができ、内部の噴射材を効率よく取り出すことができる。
また、被加工物および加工目的に応じて噴射材を交換する場合、前記排出手段より内部の噴射材を排出することができる。

前記回収手段は、該回収手段によって回収された前記再使用できない噴射材および粉塵を該回収手段内部から排出するための排出補助具を有することが好ましい。

このように回収手段に排出補助具をそなえることで複雑な構造や工程を必要とせず前記粉塵を該回収手段の外部に排出することができる。

前記加工室を規定する包囲体と、前記タンブラと、前記回転手段と、前記噴射ノズルと、前記分離手段と、前記貯留手段と、前記回収手段とが、移動部材により移動可能な一つの基台に設置されていることが好ましい。

この場合、移動部材により移動可能な一つの基台に各構成要素を搭載することができ、小型かつ移動可能なブラスト加工装置を形成することができる。

本発明のブラスト加工装置によってブラスト加工される前記被加工物は、硬脆材料により形成されていてもよい。

本発明のブラスト加工装置は、被加工物として鋳造品や鍛造品や切削加工品をはじめとする金属製品、ゴムやプラスチックをはじめとする非金属製品との何れにも好適であるが、とりわけセラミックスやシリコンをはじめとする硬脆材料により形成された被加工物のへのブラスト加工に特に好適である。

明細書の一部に含まれ、それを構成する添付図面は、本発明の好ましい実施形態を概略的に示し、上述の一般的説明および以下の好ましい実施形態の詳細な説明と共に、本発明の要旨を説明するのに役立つ。
本発明のブラスト加工装置の構成を概略的に示す正面図及び側面図である。 図１のブラスト加工装置におけるブラスト加工室の内部構成を示す説明図である。 図１のブラスト加工装置において、タンブラを回転機構に設置する方法を示す説明図である。 図１のブラスト加工装置において、駆動伝達部材の設置方法を示す説明図である。 本発明のブラスト加工装置に使用可能な円形の縦断面を有するタンブラの一例を示す説明図である。図５（Ａ）はタンブラの側面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のタンブラの斜視図である。 本発明におけるブラスト加工装置に使用可能な多角形の縦断面を有するタンブラの一例を示す説明図である。図６（Ａ）はタンブラの側面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）におけるＡ方向矢視図、図６（Ｃ）は図６（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。 図１のブラスト加工装置におけるノズル・アセンブリを示す説明図である。 図７のノズル・アセンブリにおける噴射ノズルの断面の形状を示す断面図である。 本発明におけるブラスト加工装置に使用可能なノズル・アセンブリ設置部材を示す説明図である。図９（Ａ）はノズル・アセンブリ設置部材の駆動例を示す説明図、図９（Ｂ）は同設置部材の構成の一例を示す説明図である。 図１のブラスト加工装置における分級装置を示す側面図である。 図１のブラスト加工装置における貯留器を示す側面図である。 図１のブラスト加工装置における回収装置を示す説明図である。 本発明におけるブラスト加工装置の実施例を示す参考図である。図１３（Ａ）は扉の開閉を機械的動力によってなすためのブラスト加工装置、図１３（Ｂ）は扉の開閉を人力によってなすためのブラスト加工装置をそれぞれ示す外観図である。

本発明のブラスト加工装置の実施形態の一例を、添付図面を参照して説明する。なお、本発明は本実施形態の構成に限られず、必要に応じて適宜変更することができる。

図１は本発明のブラスト加工装置１の正面図（図１の右側）及び左側面図（図１の左側）を示す。図１に示すようにブラスト加工装置１は被加工物の投入および排出を行うための扉１０ａを備えるブラスト加工室１０（図２に示す）、および回収装置（回収手段）３０により構成されており、これらが移動部材、例えばローラ５１を有する基台５０上に設置されている。また、噴射材を貯留するための貯留器（貯留手段）２１が連接された分級装置（分離手段）２０はブラスト加工室１０に連接されている。

図２に示すようにブラスト加工室１０内には、中空のタンブラ１１、回転機構（回転手段）１２、ノズル・アセンブリ１３、及びノズル・アセンブリ設置部材（ノズル・アセンブリ設置手段）１４（図９に示す）が設置されている。タンブラ１１の設置台数は、被加工物の加工量により任意に設定することができる。本実施形態では４台のタンブラ１１を設置した。タンブラ１１は、上部に開口部を有する多角形の箱状体もしくは有底の円筒体であるが、詳細は後述する。

図３に示すようにタンブラ１１はタンブラホルダ１１ａに挿入されて保持されている。挿入されたタンブラ１１をタンブラホルダ１１ａ内に保持するためには、ボルト等を用いてもよく、両者にねじ部等の係合手段を設けてもよく、その方式は特に限定されない。本実施形態ではタンブラホルダ１１ａに凸状のフック（図示せず）を形成し、該フックにタンブラ１１の外壁を係合させることで、ワンタッチで着脱可能な構造とした。タンブラホルダ１１ａの底面の中心には、回転軸１１ｂが備えられており、この回転軸１１ｂには第１の駆動伝達具１１ｃ（図４）が取り付けられている。本実施形態では、第１の駆動伝達具１１ｃとしてスプロケットを使用した。

回転機構（回転手段）１２は、モータ（回転発生手段）１２ａ、ベース１２ｄによって構成されている。本実施形態では、図３の如く１台のタンブラホルダ１１ａにつき２台の軸受け１２ｅが回転機構（回転手段）１２に設けられており、該軸受け１２ｅを介してタンブラ１１が保持された前記タンブラホルダ１１ａが、回転機構（回転手段）１２に保持されている。また、本実施形態では１台のみのモータ１２ａを使用し、該モータ１２ａもベース１２ｄに設置されている。

モータ（回転発生手段）１２ａの回転軸１２ｂには、第２の駆動伝達具１２ｃが取り付けられている。第２の駆動伝達具１２ｃは、第１の駆動伝達具１１ｃを同調して作動させるために必要な形状とする必要がある。例えば、本実施形態のように第１の駆動伝達具１１ｃがスプロケットである場合、第２の駆動伝達具１２ｃは、その山の高さおよび山と山との間隔がスプロケット（第１の駆動伝達具）１１ｃと同じであるスプロケットとする必要がある。
或いは第１の駆動伝達具１１ｃとしてプーリ（図示せず）を用いる場合、第２の駆動伝達具１２ｃはプーリ（第１の駆動伝達具）１１ｃの溝の形状および溝の深さが同じであるプーリとする必要がある。
そこで、本実施形態では、第２の駆動伝達具１２ｃはスプロケット（第１の駆動伝達具）１１ｃの山の高さおよび山と山との間隔が同じであるスプロケットを使用した。

モータ（駆動伝達手段）１２ａの回転力が全てのタンブラ１１に伝達されるように、駆動伝達部材１２ｆによって第２の駆動伝達具１２ｃおよびすべての第１の駆動伝達具１１ｃを連結させる。
本実施形態では、駆動伝達部材１２ｆとしてチェーンを使用し、図４に示すように、このチェーン１２ｆがモータ（回転発生手段）１２ａの回転軸１２ｂのプーリ（第２の駆動伝達具）１２ｃの回転力を、タンブラホルダ１１ａ（図４には図示せず）の回転軸１１ｂのスプロケット（第１の駆動伝達具）１１ｃへ伝達するように連結している。従ってモータ（駆動伝達手段）１２ａの回転軸１２ｂの回転に合わせて全てのタンブラホルダ１１ａが回転し、ひいては全てのタンブラ１１が回転する。

次に、タンブラ１１の形状について図５および図６を用いて説明する。タンブラ１１は、実質的に中空体であり、その上端に被加工物の投入および排出や、噴射材を被加工物に向けて噴射するための開口部１１ｄを有し、底端は閉止している。該タンブラ１１の外周を形成する壁面には複数の貫通穴１１ｉを有している。ブラスト加工を行う際にはタンブラ１１を回転させるが、これはタンブラ内部に投入された複数の被加工物を流動状態にして攪拌するためである。すなわち、全ての被加工物をタンブラ１１の底部や壁部に滞留することなく開口部側に出現させることで、全ての被加工物に対してブラスト加工を行うためである。この攪拌を効率よく行うためには、タンブラ１１の前記開口部１１ｄに平行な断面の形状は多角形状または円形状であることが好ましい。円形状断面の場合には、タンブラ１１の内壁に攪拌促進部材１１ｅを設けることが好ましい（図５および図６参照）。
さらに、タンブラ１１の前記開口部１１ｄに平行な断面形状に依らず、タンブラ１１の底部に被加工物が滞留するのを防ぐために、タンブラ１１の底部付近に底部に向かってタンブラ１１の内径（断面積）が連続的に小さくなる攪拌促進面１１ｈを設けることが好ましい。この攪拌促進面１１ｈの傾斜角度θ_１は、実験によれば、１１５°から１３５°の範囲であると効果が顕著である。また、貫通穴１１ｉは、タンブラ内部に噴射材が滞留しないように設けてあり、その径は噴射材は通過できるが、被加工物が該貫通穴より漏出しない程度の大きさである。

さらに、タンブラ１１を傾けて設置することで、前記攪拌がより効果的に行われる。その目的のためのタンブラ１１の傾斜角θは、実験によれば、２０°から４０°の範囲が好ましく、より好ましくは２７°から３２°の範囲である。その際、タンブラ１１を傾けたことによりブラスト加工中に被加工物がタンブラ１１より外部へ漏出しないように、タンブラ１１の開口部付近に開口部１１ｄに向かって径（断面積）が連続的に小さくなる漏出防止面１１ｆを設けることが好ましい。しかしながら、タンブラ１１の側壁面に対し略９０°をなす漏出防止面１１ｆを設けた場合、ノズル・アセンブリ１３の設置角度にかかわらずタンブラ１１の側壁面１１ｇと該漏出防止面１１ｆとが成す隅角部の被加工物に対して噴射材を噴射することができない。被加工物がタンブラ１１の外部に漏出せず、かつブラスト加工に影響を及ぼさないようにするためには、漏出防止面１１ｆとタンブラ１１の側壁面が成す角度θ_２は、実験によれば、１１５°から１３５°の範囲が好ましい。

本実施形態に用いた中空かつ底部が閉止したタンブラ１１は、図６に示すように、前記開口部１１ｄに平行な断面の形状が８角形状であり、前記傾斜角度θ_１が１１８°である攪拌促進面１１ｈおよび前記傾斜角度θ_２が１３２°である漏出防止面１１ｆを有する。このタンブラ１１がタンブラホルダ１１ａを介して保持されたモータ１２は、該タンブラ１１の傾斜角度θが前述の通り３０°となるように配置した。

次に図７を参照して、ブラスト加工のためのノズル・アセンブリ１３について説明する。ノズル・アセンブリ１３はノズルホルダ１３ａと、空気ノズル１３ｂと、噴射ノズル１３ｃと、で構成される。ノズルホルダ１３ａは、噴射材を投入するための噴射材投入口１３ｄを有しており、またノズルホルダ１３ａの内部は投入口１３ｄから投入された噴射材が通過するための経路１３ｅと、混合室１３ｆとを有している。混合室１３ｆでは、空気ノズル１３ｂを介して導入された圧縮空気と経路１３ｅから到来する前記噴射材とが混合される。

空気ノズル１３ｂは、一端に圧縮空気を噴射するための圧縮空気噴射口１３ｂ_ｏを有しており、この噴射口１３ｂ_ｏに向かって内径が細くなる円筒形状である。この空気ノズル１３ｂは、前記圧縮空気噴射口１３ｂ_ｏに対向する圧縮空気供給口１３ｂ_ｉ側がノズルホルダ１３ａの基端から突出するように、ノズルホルダ１３ａに挿入されている。ノズルホルダ１３ａの基端（圧縮空気の導入側）は、空気ノズル１３ｂの供給口１３ｂ_ｉを通じてホース（図示せず）を介して圧縮空気供給源（図示せず）と連通している。圧縮空気供給源より導入された圧縮空気は、ノズルホルダ１３ａ内に噴射される。この際、ノズルホルダ１３ａの内部で負圧が発生する。この負圧を利用し、噴射材を噴射材供給口１３ｄよりノズルホルダ１３ａの内部に吸引し導入する。噴射材供給口１３ｄより導入された噴射材は噴射材通過経路１３ｅを通過し、混合室１３ｆへ導かれ、ノズルホルダ１３ａ内に導入された圧縮空気と混合される。本実施形態では、噴射材供給口１３ｄは後述のように、貯留器２１とホースＨを介して連通されており、貯留する貯留器２１内部に貯留されている噴射材を吸引している。

噴射ノズル１３ｃは、両端が解放された中空構造であり、圧縮空気と噴射材との固気二相流の供給口１３ｃ_ｉ側の断面積Ｓ_１３ｃｉが、その反対側の固気二相流の噴射口１３ｃ_ｏ側の断面積Ｓ_１３ｃｏに比べ大きくなっている。前記供給口１３ｃｉおよび前記噴射口１３ｃｏの断面形状は円形、長方形を含む多角形のいずれでもよい。本実施形態では、前記供給口１３ｃｉおよび前記噴射口１３ｃｏの断面形状を円形とした。空気ノズル１３ｃは、空気ノズル１３ｃの長手方向の中心線が噴射ノズル１３ｃの供給口１３ｃ_ｉおよび噴射口１３ｃ_ｏの中心点を結んだ中心線と略同一線上に位置するように、かつ前記混合室１３ｆと前記供給口１３ｃ_ｉが連通するように設置されている。前記混合室１３ｆにて発生した固気二相流は、前記供給口１３ｃ_ｉより噴射ノズル１３ｃの内部を通過し、前記噴射口１３ｃ_ｏより噴射される。

また、ノズルホルダ１３ａと空気ノズル１３ｂとの間の接続部と、ノズルホルダ１３ａと噴射ノズル１３ｃとの間の接続部とのうちの少なくとも一方、より好ましくは両方には、密封部材１３ｇを設けることが望ましい。ノズルホルダ１３ａの内部に導入した圧縮空気が前記接続部の隙間より漏出すると、ノズルホルダ１３内部で発生する負圧が小さくなり噴射材の吸引力が低下するが、この低下は該密封部材１３ｇを設けることで抑制できる。本実施形態では、空気ノズル１３ｂおよび噴射ノズル１３ｃの外周に溝を設け、その溝に密封部材１３ｇとしてＯリングを嵌め込んだ。

なお、空気ノズル１３ｂおよび噴射ノズル１３ｃにおいて、それぞれの供給口１３ｂ_ｉまたは１３ｃ_ｉからそれぞれの噴射口１３ｂ_ｏまたは１３ｃ_ｏに向かって内径が細くなる形状は、連続的に細くなる形状（図８（Ｃ）参照）、段階的に細くなる形状、同一径が連続した空間を含む形状（図８（Ｂ）参照）、連続的または段階的に細くなった後に太くなる形状（図８（Ｄ）参照）、またはそれらを組み合わせた形状（例えば連続的に細くなった後に、同一の径が連続している形状（図８（Ａ）参照））のうちのいずれを選択してもよい。

本実施形態では、タンブラ１１を４台設置しているので、４台のノズル・アセンブリ１３を設置した。ノズル・アセンブリ１３は、図９（Ａ）に示すノズル・アセンブリ設置部材１４によってブラスト加工室１０内にそれぞれ取り付けられる。本実施形態のタンブラ１１は傾斜しており、かつ漏出防止面１１ｆを有することから、この形態に合わせてノズル・アセンブリ１３を取り付ける必要がある。設置部材１４は、ブラスト加工室における取り付け箇所からノズル設置部にかけて、少なくとも一つ以上の可動部材を有したアームによって形成されている。
例えば、図９（Ａ）では複数の角柱部材と複数の円柱部材とを係合させて回動自在なノズル・アセンブリ設置部材１４を形成することで、ノズル・アセンブリ１３をタンブラ１１に対して上下左右方向に自由な位置に設定することができる。ノズル・アセンブリ設置部材１４をブラスト加工室１０内に設置する場所は特に限定されないが、本実施形態では、ベース１２（図２）に配置した。具体的には、図９（Ｂ）に示すようにベース１２（図９（Ｂ）には図示せず）に対して第１，第２、第３，および第４のアーム１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，および１４ｄを順次に係合させるノズル・アセンブリ設置部材１４のそれぞれの部品の構成は下記の通りである。
ベース１２ ：それぞれのノズル・アセンブリ１３の設置に対応する位置に円柱部材を設けている。
第１のアーム１４ａ：角柱部材で形成されており、長手方向（図９（Ｂ）の紙面の垂直方向）に前記円柱部材と同径の第１の穴を有し、この第１の穴にはベース１２の円柱部材が嵌入されている。また、高さ方向（紙面の上下方向）には第２のアーム１４ｂと同径の第２の穴を有する。
第２のアーム１４ｂ：円柱部材で形成されており、その下端が第１のアーム１４ａの第２の穴に嵌入されて係合する。
第３のアーム１４ｃ：角柱部材で形成されており、その一端（図９（Ｂ）の右側）の高さ方向に第２のアーム１４ｂと同径の穴を有し、この穴には第２のアーム１４ｂの上端が嵌入されて係合する。また、他端には上方へ突出する円柱部材が設けられている。
第４のアーム１４ｄ：角柱部材で形成されており、その一端（図９（Ｂ）の右側）の高さ方向に第３のアーム１４ｃの円柱部材と同径の穴を有し、この穴には第３のアーム１４ｃの円柱部材の上端が嵌入されて係合する。また、他端付近にはノズル・アセンブリ１３を保持する保持具（図示せず）を有する。
ここで、ノズル・アセンブリ１３の保持具は特に限定されない。例えば、第４のアーム１４ｄにボルト等で固定しもよく、クランプ機構によって保持してもよい。また、該保持具自体を回転可能に構成することで、該ノズル・アセンブリ１３の設置の自由度を向上させてもよい。

本実施形態におけるブラスト加工装置は、扉１０ａの開閉に連動して、ノズル・アセンブリ１３の設置部材１４が移動する構造としている。すなわち、扉１０ａを開とした場合はタンブラ１１の着脱が容易となるように、扉１０ａを閉とした場合はタンブラ１１内部に噴射材を噴射できるように、ノズル・アセンブリ１３が移動するようにした。

図１０を参照して、前記ノズル・アセンブリ１３より噴射された噴射材およびブラスト加工によって生じた粉塵を分級し、再利用できない噴射材および前記粉塵（以降、「ダスト」と記す）を取り除くと共に再利用可能な噴射材を取り出す分級装置（分離手段）２０について説明する。分級装置２０は、上面が吸引部材２０ｃを有する天井によって閉止され、かつ連続した断面積を持ち側面に投入部材２０ｄを有する第１の筒状体２０ａと、上方から下方に向かって連続的に径（断面積）が小さくなる第２の筒状体２０ｂとを連接させて構成される。分級装置２０の下面には貯留器２１が連接されている。投入部材２０ｄはダクトＤ_１（図１）を介してブラスト加工室１０に連接されている。また、吸引部材２０ｃはダクトＤ_２（図１）を介して回収装置３０に連接されている。すなわち、ブラスト加工室１０内の空間と、分級装置２０内の空間と、貯留器２１内の空間と、回収装置３０とは連続した空間を形成している。

分級装置２０により取り出された再利用可能な噴射材を貯留するための貯留器２１は、図１１に示すように、分級装置２０の底部と同径の連続した径（断面積）をもつ第３の筒状体２１ａと、下方に向かって連続的に径（断面積）が小さくなる第４の筒状体２１ｂとを連接させて構成される。なお、連続的に径（断面積）が小さくなるとは、下方に向かって一律に径（断面積）が減少するのみならず、径（断面積）の減少率が段階的に異なってもよく、また同一の径（断面積）が連続する区間を含んでもよい。すなわち、下方に向かって径（断面積）が大きくなる区間を含まなければよい。この場合、第４の筒状体２１ｂの側壁が水平面に対して成す角度θ_３が７３°から８７°の範囲となるように設定する。この角度が７３°より小さいと、貯留器２１内部の噴射材がブリッチング現象（棚吊り）により噴射材が取り出せなくなる現象が生じ易い。この現象を防ぐためには、該角度は大きい方がよいが、該角度が８７°よりも大きくなると、後述の排出補助具２１ｄが大型化してしまう。そこで、貯留器２１から噴射材を効率よく取り出せ、かつ排出補助具２１ｄを小さくするためには、該角度θ_３は７３°から８７°の範囲で設定することが好ましい。そして、最下面付近には、貯留器２１の内部に貯留されている噴射材をノズル・アセンブリ１３に供給するための噴射材取り出し具２１ｃが設置されている。噴射材取り出し具２１ｃはホースＨ（図２）を介し、ノズル・アセンブリ１３の噴射材投入口１３ｄと連接されている。さらに、第４の筒状体２１ｂの最下面には、排出補助具２１ｄが設けられている。この排出補助具２１ｄとしては、本実施形態ではバタフライバルブを使用したが、これに代えてボールバルブやゲートバルブを用いてもよい。なお、貯留器２１の筒状体２１ａおよび２１ｂは、円筒体でもよく、横断面が多角形の筒状体でもよい。本実施形態では横断面が四角形の筒状体を用いた。

本実施形態では、回収装置２０および貯留器２１は、少なくとも貯留器２１の噴射材取り出し具２１ｃがブラスト加工室１０内に配置されるように設置したが、噴射材をノズル・アセンブリ１３へ供給するのに不都合が生じなければ設置場所は特に限定されない。

本実施形態において、前記ダストを回収するための回収装置３０は、固気二相流より固体（ダスト）と気体を分離するための濾布を内包する集塵機を使用した。
また、回収時に濾布上に堆積したダストの除去（払い落とす）方式としては、圧縮空気を間欠的に濾布に吹き付けるパルスジェット方式を使用した。しかし、その方式は特に限定されるものではなく、例えば機械的手段によって払い落とす機械方式を用いてもよい。
図１２に示すように、回収装置３０には、濾布上から払い落とされて、回収装置３０の底部に貯留されたダストを回収装置３０の外部に排出するために、排出具３１が設けられている。この排出具３１は、本実施形態ではボールバルブを用いたが、これに代えて、例えばゲートバルブやロータリーバルブ等を用いてもよい。

（実施例）
次に、本実施形態のブラスト加工装置によるブラスト加工について説明する。本実施例では、被加工物として０．８×１．６ｍｍのセラミックス系部材を粗面化するための加工について説明する。なお、本明細書において「小型の被加工物」とは、径または辺が概ね３０ｍｍ以下程度の大きさの被加工物を称し、特に径または辺が２ｍｍ以下程度の被加工物に対して本発明のブラスト加工装置を好適にもちいることができる。

ブラスト加工室１０の扉１０ａを開け、４つのタンブラ１１をブラスト加工室１０内部から取り出し、各々のタンブラ１１にそれぞれ被加工物を略同量投入する。その後再び該タンブラ１１をタンブラホルダ１１ａに係合させ、ブラスト加工室１０内にセットする。また、噴射材（本実施例はジルコニア質）を必要量ブラスト加工室１０内に投入し、扉１０ａを閉める。なお、前記扉１０ａの開閉は手動でもよいが、例えばエアシリンダ等の機械的動作によりなしてもよい。

次に、回収装置３０を稼働させることで、前記噴射材は回収装置３０より発生した吸引力により分級装置２０内に移送され、その後貯留器２１内に貯留される。

次に、モータ１２ａを稼働させることで、４つのタンブラ１１が回転する。この回転によってタンブラ１１内の被加工物が攪拌される。

次に圧縮空気発生源を稼働させ、例えば圧力が０．７ＭＰａの圧縮空気を空気ノズル１３ｂより噴射することによってノズル・アセンブリ１３内部に負圧が発生する。この負圧によって噴射材がノズル・アセンブリ１３に供給され、噴射口１３ｃ_ｏから圧縮空気と共に噴射される。噴射された噴射材が被加工物の表面に衝突することでブラスト加工が行われる。また、タンブラ１１の回転により被加工物が攪拌されているので、全ての被加工物が順次噴射材に晒され、全ての被加工物のブラスト加工を行うことができる。

噴射された噴射材とブラスト加工によって生じた粉塵との混合体は、回収装置３０より発生した吸引力により、ダクトＤ_１を介して分級装置２０に移送される。分級装置２０の内部には、前記回収装置３０によって発生した吸引力により、渦状の気流が発生している。すなわち、吸引力は分級装置２０の上方より生じているため、分級装置２０に投入された前記噴射材および前記粉塵は、この渦状の気流によって重量の重い粉体は下方に、軽い粉体は上方に移動する。すなわち、再利用が可能な噴射材はダストに比べ重いので下方に移動し、貯留器２１に貯留され、ホースＨを介して再びノズル・アセンブリ１３より噴射され、ダストは軽いので上方に移動し、ダクトＤ_２を介して回収装置３０へ移送される。回収装置３０へ移送されたダストは回収装置３０内部の濾布の表面に堆積する。濾布の表面に堆積したダストはパルスジェットにより払い落とされて底部に貯留される。貯留されたダストは、排出具３１を開放することにより回収装置３０の外部に排出される。

被加工物が目的の形状まで加工された場合、圧縮空気供給源の可動を停止する。その際、モータ１２ａの回転は依然として継続している。これはタンブラ１１内に残留した噴射材を壁面の貫通穴１１ｉを介して外部に排出するためである。同様に、回収装置３０の可動も依然として継続している。これはブラスト加工室１０の内部は噴射材および粉塵で充満しているので、これらを分級装置２０を介して貯留器２１に噴射材を貯留（回収）、またはダストを回収装置３０にて回収するためである。

タンブラ１１内部の噴射材が排出され、かつブラスト加工室１０の内部の噴射材およびダストの回収が完了したら、モータ１２ａおよび回収装置３０の稼働を停止し、ブラスト加工室１０の扉１０ａを開放して被加工物を取り出し、ブラスト加工が完了する。

また、被加工物を変えたり、加工目的を変えたりする理由から噴射材を交換するために、貯留器２１に貯留された噴射材を排出する必要がある場合は、排出補助具２１ｄを開放することで該噴射材を容易に取り出すことができる。

また、被加工物が変わる場合などでタンブラ１１を別の形状に交換する必要がある場合、ノズル・アセンブリ設置部材１４を駆動させノズル・アセンブリ１３の位置調整を容易に行うことができる。

本実施例におけるブラスト加工装置１の一例を図１３に示す。図１３（Ａ）は扉１０ａの開閉を機械的動力（この場合はエアシリンダ）によってなし、図１３（Ｂ）は扉１０ａの開閉を人力（手動）によってなすブラスト装置である。

本発明について特定の実施例について説明したが、幾多の変更例および修正例が可能である。例えば、ノズル・アセンブリ１３は、加圧タンク等の付帯設備を設置するためのスペースが確保できるのであれば、いわゆる直圧式を用いても良い。

上述の実施例では、タンブラ１１を回転保持するために、タンブラホルダ１１ａを用いたが、このタンブラホルダ１１ａを省いて、底部に駆動軸を有したタンブラ１１を用いた実施例も構成可能であることに留意されたい。

噴射材は、鉄系または被鉄系のショットまたはグリットまたは細い線を切断（あるいは切断後角部を丸め加工）した、いわゆるカットワイヤー、セラミックス系、樹脂系、植物系など、一般にブラスト加工の噴射材として用いるものであれば好適に使用することができる。

上述の実施例では、硬脆材料から形成された被加工物に対するブラスト加工について説明したが、本発明のブラスト加工装置は、被加工物が金属材料か非金属材料かを問わず、ブラスト加工全般に適用することができる。

１ ブラスト加工装置
１０ ブラスト加工室
１０ａ 扉
１１ タンブラ
１１ａ タンブラホルダ
１１ｂ 回転軸
１１ｃ 第１の駆動伝達具（スプロケット）
１１ｄ 開口部
１１ｅ 攪拌促進部材
１１ｆ 漏出防止面
１１ｇ 側壁面
１１ｈ 攪拌促進面
１１ｉ 貫通穴
１２ 回転機構（回転手段）
１２ａ モータ（回転発生手段）
１２ｂ 回転軸
１２ｃ 第２の駆動伝達具（スプロケット）
１２ｄ ベース
１２ｅ 軸受け
１２ｆ 駆動伝達手段（チェーン）
１３ ノズル・アセンブリ
１３ａ ノズルホルダ
１３ｂ 空気ノズル
１３ｂ_ｉ 空気ノズルの圧縮空気供給口
１３ｂ_ｏ 空気ノズルの圧縮空気噴射口
１３ｃ 噴射ノズル
１３ｃ_ｉ 固気二相流の供給口
１３ｃ_ｏ 固気二相流の噴射口
１３ｄ 噴射材投入口
１３ｅ 噴射材通過経路
１３ｆ 混合室
１３ｇ 密封手段
１４ ノズル・アセンブリ設置部材（ノズル・アセンブリ設置手段）
１４ａ 第１のアーム
１４ｂ 第２のアーム
１４ｃ 第３のアーム
１４ｄ 第４のアーム
２０ 分級装置（分離手段）
２０ａ 第１の筒状体
２０ｂ 第２の筒状体
２０ｃ 吸引部材
２０ｄ 投入部材
２１ 貯留器
２１ａ 第３の筒状体
２１ｂ 第４の筒状体
２１ｃ 噴射材取り出し
２１ｄ 排出補助具
３０ 回収装置（回収手段）
３１ 排出口
５０ 基台
５１ 移動部材
Ｈ ホース
Ｄ_１ 分級装置用ダクト
Ｄ_２ 回収装置用ダクト

Claims (13)

1. 被加工物に向けて噴射材を噴射してブラスト加工をするためのノズル・アセンブリを囲いかつ内部にブラスト加工領域を形成するブラスト加工室と、
   前記ノズル・アセンブリから噴射された噴射材とブラスト加工により発生した粉塵との混合体から再使用可能な噴射材と、再使用できない噴射材および粉塵と、を分離する分離手段と、
   前記ノズル・アセンブリに投入する噴射材を貯留するための貯留手段と、
   前記再使用できない噴射材および粉塵と、を吸引して回収するための回収手段と、
   を備えたブラスト加工装置において、
   前記ブラスト加工室内には、被加工物が投入されるように適合されて、かつ中心軸周りに回転可能な中空のタンブラが少なくとも一つ以上配置されており、
   前記タンブラは、その一端が閉止されている底部をなし、前記底部と対向する他端が開放されている開口部を有し、周壁面には複数の貫通穴が設けられていると共に、前記開口部に平行な断面が多角形状又は円形状であることを特徴とするブラスト加工装置。
2. 前記タンブラは、前記開口部に平行な断面が円形状であると共に、内壁に攪拌促進部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のブラスト加工装置。
3. 前記タンブラを保持するタンブラホルダと、
   前記タンブラホルダの底部にそれぞれ配置され、前記タンブラをその中心軸と同心をなして回転させるための回転軸およびこの回転軸へ駆動力を伝達するための駆動伝達具と、
   回転力を発生する回転力発生手段を有する回転手段と、
   前記回転力発生手段の発生する回転力を前記駆動伝達具へ伝達するように、前記駆動伝達具に連結された駆動伝達手段とを更に備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のブラスト加工装置。
4. 二つ以上の前記タンブラと、その各々のタンブラをそれぞれ保持する二つ以上の前記タンブラホルダとを備え、前記二つ以上のタンブラホルダは、前記二つ以上のタンブラを一つの前記回転発生手段により回転させるように構成されていることを特徴とする請求項３に記載のブラスト加工装置。
5. 前記タンブラは２０°から４０°の範囲の角度で傾けて設置されていると共に、
   前記タンブラの内面には、前記底部付近において前記底部に向かって前記タンブラの内径を連続的に減少させることにより、被加工物の攪拌を促進させる攪拌促進面と、前記底部の反対側の前記開口部付近において前記開口部に向かって前記内径を連続的に減少させることにより、被加工物の漏出を防止する漏出防止面とのうちの少なくとも何れか一方が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のブラスト加工装置。
6. 前記タンブラは内径が同一の連続した空間を構成する側壁部を有し、この側壁部に対して、前記攪拌促進面と前記漏出防止面とのうちの少なくとも一方が成す角度は１１５°から１３５°の範囲であることを特徴とする請求項５に記載のブラスト加工装置。
7. 前記ノズル・アセンブリは、前記ノズル・アセンブリの内部で発生した負圧により吸引された噴射材が通過する経路と、圧縮空気に噴射材を混合する混合室とを有するノズルホルダと、
   圧縮空気を前記ノズルホルダ内部に導入し、前記ノズルホルダ内部に負圧を発生させるための空気ノズルと、
   前記混合室で混合された圧縮空気と噴射材を被加工物に向かって噴射するための噴射ノズルと、を備え、
   前記ノズルホルダと前記空気ノズルとの間の接続部と、前記ノズルホルダと前記噴射ノズルとの間の接続部とのうちの少なくとも一方は密封部材を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のブラスト加工装置。
8. 前記ノズル・アセンブリは、前記タンブラの開口部より、その内部に向けて噴射剤が投入されるように、このノズル・アセンブリを位置決め自在に移動させるノズル・アセンブリ設置手段によって前記ブラスト加工装置の内部に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のブラスト加工装置。
9. 前記貯留手段は、その底部に向かって内径が減少する傾斜面を有し、
   前記貯留手段の前記底部には、前記噴射材を前記ノズル・アセンブリへ投入するための噴射材投入手段が設けられていると共に、
   該噴射材投入手段より下方における前記貯留手段の前記底部には、前記噴射材を排出するための排出手段が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のブラスト加工装置。
10. 前記貯留手段の前記傾斜面が水平方向に対して成す角度が７３°から８７°の範囲であることを特徴とする請求項９に記載のブラスト加工装置。
11. 前記回収手段は、該回収手段によって回収された前記再利用できない噴射材および前記粉塵を該回収手段内部から排出するための排出補助具を有することを特徴とする請求項１または２に記載のブラスト加工装置。
12. 前記ノズル・アセンブリおよび前記タンブラが内部に配置された前記加工室と、前記タンブラと、前記回転手段と、前記分離手段と、前記貯留手段と、前記回収手段とが、移動部材により移動可能な一つの基台に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のブラスト加工装置。
13. 前記被加工物は、硬脆材料により形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のブラスト加工装置。

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