WO2017081730A1 - 表面処理装置および表面処理方法 - Google Patents

表面処理装置および表面処理方法 Download PDF

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air
abrasive
surface treatment
air curtain
suction
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勝宏 臼井
毅 長尾
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日産自動車株式会社
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    • B24C5/02—Blast guns, e.g. for generating high velocity abrasive fluid jets for cutting materials
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
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    • B24C1/06—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for producing matt surfaces, e.g. on plastic materials, on glass
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    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C9/00—Appurtenances of abrasive blasting machines or devices, e.g. working chambers, arrangements for handling used abrasive material

Definitions

  • the present invention relates to a surface treatment apparatus and a surface treatment method.
  • CFRP carbon fiber reinforced plastic
  • the surface of the material to be treated is roughened by injecting an abrasive to the material to be treated, thereby increasing the adhesion area and improving the adhesion strength.
  • the abrasives sprayed on the material to be treated and the dust generated by spraying the abrasives on the material to be treated are aspirated, the abrasives and dusts are classified, and the abrasives are collected, thereby polishing. Reuse the agent.
  • the abrasive is reused to perform the blasting process. Therefore, it is required to efficiently recover the abrasive.
  • Patent Document 1 discloses a method of performing a blasting process on a processing material in a state where the entire spray nozzle and the processing material are covered with a processing chamber.
  • Patent Document 1 requires a processing chamber that covers the material to be processed, which causes a problem that the apparatus configuration becomes complicated.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a surface treatment apparatus and a surface treatment method capable of efficiently recovering an abrasive without complicating the apparatus configuration. Objective.
  • the surface treatment apparatus that achieves the above object has a vacuum blast head, an air curtain forming part, and an auxiliary air injection part.
  • the vacuum blast head includes an injection nozzle that injects an abrasive for blast processing onto the surface of a material to be processed, and a suction hole that sucks the sprayed abrasive with suction air.
  • the air curtain forming unit injects air toward the surface of the material to be processed to form an air curtain surrounding the injected abrasive.
  • the auxiliary air injection unit injects auxiliary air having a lower pressure than the air forming the air curtain toward the material to be processed between the air curtain and the suction air.
  • the abrasive for blast treatment is jetted onto the surface of the material to be treated, and the jetted abrasive is sucked by suction air. Air is sprayed toward the surface of the material to be processed to form an air curtain surrounding the sprayed abrasive. Between the air curtain and the suction air, auxiliary air having a pressure lower than that of air forming the air curtain is jetted toward the material to be processed.
  • the air curtain surrounds the space where the abrasive is jetted.
  • the blast space in which the blast process is performed can be a closed space. Therefore, it can prevent that an abrasive
  • the auxiliary air is jetted toward the material to be processed between the air curtain and the suction air. For this reason, auxiliary air is injected with respect to the abrasive
  • the staying abrasive is released from the staying state and is collected by suction air through the suction hole. Accordingly, the abrasive can be efficiently recovered.
  • the processing chamber which covers the whole of the spray nozzle and the material to be processed is not provided, it is possible to prevent the apparatus configuration from becoming complicated. Therefore, it is possible to provide a surface treatment apparatus and a surface treatment method that can efficiently recover the abrasive without complicating the apparatus configuration.
  • the surface treatment apparatus 1 is a vacuum blast apparatus.
  • the surface treatment device 1 roughens the surface B1 of the material to be treated B by injecting an abrasive onto the material B to be treated and blasting the surface B1 of the material B to be treated.
  • the adhesion area is increased, and the adhesion strength is improved via the adhesive.
  • the surface treatment apparatus 1 collects the abrasive sprayed on the material to be treated B and the dust generated by spraying the abrasive onto the material to be treated B, and classifies the abrasive and dust. Only the reusable abrasive is collected and reused.
  • Examples of the material B to be processed include, but are not particularly limited to, CFRP automobile parts.
  • alumina Al 2 O 3
  • carborundum river sand
  • silica sand emery
  • emery emery
  • alumina is preferable from the viewpoint of economical and high blast treatment.
  • FIG. 1 is a view showing a surface treatment apparatus 1 according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a view showing the vacuum blast head 10 and the air supply source 20.
  • FIG. 3 is a view of the vacuum blast head 10 as viewed from the workpiece B side.
  • the surface treatment apparatus 1 has a vacuum blast head 10 for injecting an abrasive P to roughen the surface B1 of the material B to be treated.
  • the surface treatment apparatus 1 includes an air supply source 20 that supplies air to the air curtain forming hole 14 and the auxiliary air injection hole 15 of the vacuum blast head 10.
  • the surface treatment apparatus 1 includes an abrasive tank 30 in which the abrasive P is stored, and a compressor 40 that supplies compressed air to the injection nozzle 11.
  • the surface treatment apparatus 1 includes a collection tank 50 that collects the abrasive P sprayed on the material B to be processed, and a dust collector 60 that collects dust and the like generated by spraying the abrasive P onto the material B to be processed. And having.
  • the surface treatment apparatus 1 has an exhaust fan 70 that makes the inside of the collection tank 50 and the dust collector 60 negative pressure.
  • the vacuum blast head 10 sucks the curved body 10 ⁇ / b> A, the injection nozzle 11 from which the abrasive P is injected, and the abrasive P injected to the material B to be processed. And a suction hole 12. Further, the vacuum blast head 10 includes a ring plate 13 provided at the lower part of the main body 10 ⁇ / b> A and a connection part 18 provided above the injection nozzle 11.
  • the spray nozzle 11 is connected to the abrasive tank 30 via the connecting portion 18 and the abrasive hose 31. Further, the injection nozzle 11 is coupled to the compressor 40 via the connecting portion 18 and the air hose 41.
  • the abrasive hose 31 and the air hose 41 are rubber tubes having flexibility.
  • Compressed air is supplied from the compressor 40 to the connecting portion 18 via the air hose 41 in the injection nozzle 11 configured as described above.
  • the inside of the connecting portion 18 becomes negative pressure, and the abrasive P in the abrasive tank 30 is sucked into the connecting portion 18 via the abrasive hose 30.
  • the abrasive P is sprayed from the spray nozzle 11 toward the material B to be processed.
  • the surface B1 of the material to be processed B is blasted, and the surface B1 of the material to be processed B is roughened.
  • the suction hole 12 is connected to the collection tank 50 via a vacuum hose 51 as shown in FIGS.
  • the abrasive P sprayed from the spray nozzle 11 is sucked into the collection tank 50 through the vacuum hose 51 by the suction air VA.
  • the vacuum hose 51 is a rubber tube having flexibility.
  • the ring plate 13 is connected to the main body 10A.
  • the connection method of the main body 10A and the ring plate 13 is not particularly limited.
  • the ring plate 13 includes an air curtain forming hole 14 that forms an air curtain AC, and an auxiliary air injection hole 15 that injects auxiliary air HA.
  • a plurality of air curtain forming holes 14 are formed along the circumferential direction on the radially outer side of the ring plate 13.
  • the air curtain forming hole 14 and the air supply source 20 constitute an air curtain forming portion 16.
  • the air curtain forming unit 16 is supplied with air from the air supply source 20 to inject air toward the surface B1 of the workpiece B to form an air curtain AC that surrounds the injected abrasive P. .
  • the pressure of air forming the air curtain AC is, for example, 1 to 3 MPa, but is not particularly limited.
  • the air curtain AC formed by the air curtain forming portion 16 is formed to be inclined outward as it approaches the surface B1 of the workpiece B. For this reason, it is possible to prevent the air curtain AC from interfering with the auxiliary air HA, and a stable blast space can be formed.
  • auxiliary air injection holes 15 are formed along the circumferential direction on the radially inner side of the ring plate 13.
  • the auxiliary air injection hole 15 and the air supply source 20 constitute an auxiliary air injection unit 17.
  • the auxiliary air injecting unit 17 injects auxiliary air HA toward the workpiece B between the air curtain AC and the suction air VA when air is supplied from the air supply source 20.
  • the diameter D2 of the auxiliary air injection hole 15 is configured to be smaller than the diameter D1 of the air curtain forming hole 14, as shown in FIG. For this reason, the auxiliary air HA having a lower pressure than the air forming the air curtain AC is injected from the auxiliary air injection hole 15.
  • the pressure of the auxiliary air HA is, for example, 0.1 MPa, but is not particularly limited. Thus, a stable blast space can be formed by making the pressure of the auxiliary air HA lower than the pressure of the air forming the air curtain AC.
  • the auxiliary air HA injected by the auxiliary air injection unit 17 is injected so as to be inclined inward as it approaches the surface B1 of the workpiece B. For this reason, the abrasive P staying between the air curtain AC and the suction air VA can be moved inward of the blast space where the suction air VA acts. Therefore, it is possible to suitably suck the abrasive P that has been moved inward. Therefore, the recovery efficiency of the abrasive P is improved.
  • the abrasive tank 30 stores the abrasive P.
  • a recovery tank 50 is disposed above the abrasive tank 30 and connected via a dump valve 32.
  • the dump valve 32 is opened and closed by an electromagnetic valve (not shown).
  • the collection tank 50 collects the abrasive P sprayed on the material B to be processed and the dust generated by spraying the abrasive P onto the material B to be processed through the suction holes 12 of the vacuum blast head 10.
  • the collection tank 50 is constituted by a cyclone that separates the abrasive P and dust and the like.
  • the recovery tank 50 is connected to the abrasive tank 30 via the dump valve 32.
  • the reusable abrasive P stays in the recovery tank 50 and is moved to the abrasive tank 30 when the dump valve 32 is opened.
  • the dust collector 60 collects dust and the like separated in the collection tank 50 through the pipe 61.
  • a dust box 62 for collecting dust and the like is provided at the bottom of the dust collector 60.
  • the dust box 62 is provided so that it can be taken out to discard dust and the like.
  • the exhaust fan 70 is disposed on the upper part of the dust collector 60.
  • the air exhauster 70 is rotated by a motor (not shown) to make the dust collector 60, the recovery tank 50, and the vacuum hose 51 have a negative pressure. For this reason, airflow is generated in the vacuum hose 51, the recovery tank 50, and the dust collector 60 in order from the blast space. Therefore, it is possible to generate the suction air VA toward the suction hole 12 in the blast space and suck the abrasive P, the dust, and the like sprayed on the material B to be processed.
  • the vacuum blast head 10 is arranged at a predetermined position above the surface B1 of the workpiece B (S01).
  • the air curtain AC is formed and the auxiliary air HA is injected (S02).
  • the air curtain AC is formed by supplying air from the air supply source 20 to the air curtain forming hole 14.
  • auxiliary air is injected by supplying air from the air supply source 20 to the auxiliary air injection hole 15.
  • the abrasive P is sprayed (S03). Specifically, compressed air is supplied from the compressor 40 through the air hose 41 into the connecting portion 18. By this compressed air, the inside of the connecting portion 18 and the abrasive hose 31 become negative pressure. And the abrasive
  • the space in which the abrasive is injected by the air curtain AC as shown in FIG. Surrounded.
  • the blast space in which the blast process is performed can be a closed space. Therefore, it can prevent that the abrasive
  • the auxiliary air HA is jetted toward the workpiece B between the air curtain AC and the suction air VA. For this reason, the auxiliary air HA can be injected to the abrasive P that remains between the air curtain AC and the suction air VA. As a result, the staying abrasive P is released from the staying state, and is sucked through the suction hole 12 by the suction air VA. Therefore, the abrasive
  • the abrasive P, dust and the like sprayed on the surface B1 of the material to be treated B are collected (S04).
  • the suction air VA is generated by rotating the exhaust fan 70, and the inside of the dust collector 60, the pipe 61, the recovery tank 50, and the vacuum hose 51 is set to a negative pressure.
  • the abrasive P, dust, and the like sprayed on the material to be processed B are recovered into the recovery tank 50 via the vacuum hose 51.
  • the abrasive P, dust and the like are separated in the recovery tank 50 (S05).
  • the dust or the like separated in the collection tank 50 is conveyed to the dust collector 60 through the pipe 61. And dust etc. are accumulated in the dust box 62, and clean air is discharged from the blower 70 to the atmosphere.
  • the reusable abrasive P separated in the recovery tank 50 stays in the lower part of the recovery tank 50.
  • the vacuum blast head 10 is moved by a predetermined distance (S07).
  • the determination as to whether or not the abrasive P has been sprayed on a predetermined range of the material B to be processed is performed by, for example, a camera (not shown), but is not particularly limited. Note that the workpiece B may be moved a predetermined distance without moving the vacuum blast head 10. Then, after moving the vacuum blast head 10 by a predetermined distance, the process returns to step S03.
  • FIG. 5 is a graph showing the recovery rate of the abrasive P when there is no auxiliary air HA and when there is auxiliary air HA.
  • the horizontal axis indicates the case where there is no auxiliary air HA and the vertical axis indicates the recovery rate of the abrasive P.
  • the recovery rate of the abrasive P in the absence of the auxiliary air HA was 75%.
  • polishing agent P in case there exists auxiliary air HA was 95%.
  • polishing agent P improved by injecting auxiliary air HA.
  • the surface treatment apparatus 1 includes the vacuum blast head 10, the air curtain forming unit 16, and the auxiliary air injection unit 17.
  • the vacuum blast head 10 includes an injection nozzle 11 that injects a polishing agent P for blasting on a surface B1 of a material B to be processed, and a suction hole 12 that sucks the injected abrasive P by suction air VA.
  • the air curtain forming unit 16 injects air toward the surface B1 of the workpiece B to form an air curtain AC that surrounds the injected abrasive P.
  • the auxiliary air injection unit 17 injects auxiliary air HA having a lower pressure than the air forming the air curtain AC toward the workpiece B between the air curtain AC and the suction air VA.
  • the air curtain AC surrounds the space where the abrasive P is jetted. Therefore, the blast space in which the blasting process is performed can be a closed space, and the abrasive P can be prevented from being discharged from the blast space to the outside. Further, the auxiliary air HA is jetted toward the workpiece B between the air curtain AC and the suction air VA. For this reason, the auxiliary air HA is jetted to the abrasive P that stays between the air curtain AC and the suction air VA. At this time, since the pressure of the auxiliary air HA is lower than the pressure for forming the air curtain AC, a stable blast space can be formed.
  • the staying abrasive P is released from the staying state and collected by the suction air VA through the suction hole 12. Therefore, the abrasive
  • the air curtain AC and the vacuum blast are also applied to the curved or bent materials B1, B2, and B3.
  • the blast surfaces S1, S2, and S3 can be covered by the head 10. Accordingly, the blasting process can be suitably performed on the curved or bent workpieces B1, B2, and B3.
  • auxiliary air HA injected by the auxiliary air injection unit 17 is injected so as to be inclined inward as it approaches the surface B1 of the workpiece B. For this reason, the abrasive
  • the air curtain AC formed by the air curtain forming portion 16 is formed to be inclined outward as it approaches the surface B1 of the material B to be processed. For this reason, it is possible to prevent the air curtain AC from interfering with the auxiliary air HA, and a stable blast space can be formed.
  • the surface treatment method according to the present embodiment injects the abrasive for blast treatment onto the surface B1 of the material B to be processed and sucks the injected abrasive P by the suction air VA. Air is jetted toward the surface B1 of the workpiece B to form an air curtain AC surrounding the jetted abrasive P. Then, between the air curtain AC and the suction air VA, the auxiliary air HA having a lower pressure than the air forming the air curtain AC is jetted toward the workpiece B. For this reason, the air curtain AC surrounds the space where the abrasive P is jetted.
  • the blast space in which the blasting process is performed can be a closed space, and the abrasive P can be prevented from being discharged from the blast space to the outside.
  • the auxiliary air HA is jetted toward the workpiece B between the air curtain AC and the suction air VA.
  • the auxiliary air HA is jetted to the abrasive P that stays between the air curtain AC and the suction air VA.
  • the pressure of the auxiliary air HA is lower than the pressure for forming the air curtain AC, a stable blast space can be formed.
  • the staying abrasive P is released from the staying state and sucked through the suction hole 12 by the suction air VA.
  • polishing agent P can be collect
  • the auxiliary air HA is injected so as to be inclined inward as it approaches the surface B1 of the workpiece B. For this reason, the abrasive
  • the air curtain AC is formed so as to be inclined outward as it approaches the surface B1 of the workpiece B. For this reason, it is possible to prevent the air curtain AC from interfering with the auxiliary air HA, and a stable blast space can be formed.
  • the air curtain forming hole 14 and the auxiliary air injection hole 15 are provided in the ring plate 13.
  • the air curtain forming hole 14 and the auxiliary air injection hole 15 may be provided in the main body 110A of the vacuum blast head 110 as shown in FIG.
  • the suction hole 12 is disposed radially outward of the injection nozzle 11.
  • the suction hole may be disposed radially inward of the injection nozzle.
  • the surface treatment apparatus 1 is used for the purpose of roughening the surface B1 of the workpiece B.
  • the surface treatment apparatus 1 may be used for applications such as cleaning, deburring, and shot peening of the surface B1 of the workpiece B.
  • the air curtain forming hole 14 and the auxiliary air injection hole 15 are provided in the vacuum blast head 10.
  • the air curtain forming hole and the auxiliary air injection hole may be provided separately from the vacuum blast head.
  • Air curtain forming hole 15 Auxiliary air injection holes, 16 Air curtain forming part, 17 Auxiliary air injection part, 20 Air supply source, AC air curtain, B Material to be treated, B1 Surface of material to be treated HA auxiliary air, P abrasive, VA suction air.

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Abstract

【課題】装置構成が煩雑となることなく、研磨剤を効率的に回収することのできる表面処理装置を提供する。 【解決手段】被処理材Ｂの表面Ｂ１にブラスト処理用の研磨剤Ｐを噴射する噴射ノズル１１、および噴射された研磨剤Ｐを吸引エアＶＡによって吸引する吸引孔１２を備えるバキュームブラストヘッド１０と、被処理材の表面に向けてエアを噴射して、噴射された研磨剤を取り囲むエアカーテンＡＣを形成するエアカーテン形成部１６と、エアカーテンおよび吸引エアの間において、被処理材に向けて、エアカーテンを形成するエアよりも圧力の低い補助エアを噴射する補助エア噴射部１７と、を有する表面処理装置１である。

Description

表面処理装置および表面処理方法
　本発明は、表面処理装置および表面処理方法に関する。
　近年、軽量化の観点から、車両の車体構造において、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が使用されている。ＣＦＲＰにより車体構造を製造する際には、部材同士を接着剤により接合する。この場合、接着の前処理として、部材としての被処理材の表面に、例えば、バキュームブラスト処理によって、ブラスト処理が行われる。
　バキュームブラスト処理では、被処理材に研磨剤を噴射して、被処理材の表面を粗面化することによって、接着面積を増大させ、接着強度を向上させる。また、被処理材に噴射された研磨剤および研磨剤を被処理材に噴射することによって生じた粉塵等を吸引し、研磨剤と粉塵等を分類して、研磨剤を回収することによって、研磨剤を再度利用する。
　以上のようにバキュームブラスト処理では、研磨剤を再利用してブラスト処理を行うため、研磨剤を効率的に回収することが求められている。
　これに関連して、例えば下記の特許文献１には、噴射ノズルおよび被処理材の全体を、処理室によって覆った状態で、被処理材のブラスト処理を行う方法が開示されている。
特開２００１－３３４４６６号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の方法では、被処理材を覆う処理室が必要となるため、装置構成が煩雑となるという問題がある。
　本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、装置構成が煩雑となることなく、研磨剤を効率的に回収することのできる表面処理装置および表面処理方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成する本発明に係る表面処理装置は、バキュームブラストヘッドと、エアカーテン形成部と、補助エア噴射部と、を有する。バキュームブラストヘッドは、被処理材の表面にブラスト処理用の研磨剤を噴射する噴射ノズル、および噴射された前記研磨剤を吸引エアによって吸引する吸引孔を備える。エアカーテン形成部は、前記被処理材の表面に向けてエアを噴射して、前記噴射された研磨剤を取り囲むエアカーテンを形成する。補助エア噴射部は、前記エアカーテンおよび前記吸引エアの間において、前記被処理材に向けて、前記エアカーテンを形成するエアよりも圧力の低い補助エアを噴射する。
　また、上記目的を達成する本発明に係る表面処理方法は、被処理材の表面にブラスト処理用の研磨剤を噴射するとともに、噴射された前記研磨剤を吸引エアによって吸引する。前記被処理材の表面に向けてエアを噴射して、前記噴射された研磨剤を取り囲むエアカーテンを形成する。前記エアカーテンおよび前記吸引エアの間において、前記被処理材に向けて、前記エアカーテンを形成するエアよりも圧力の低い補助エアを噴射する。
　上記の表面処理装置および表面処理方法によれば、エアカーテンによって、研磨剤が噴射された空間が取り囲まれる。このため、ブラスト処理が行われるブラスト空間を閉空間とすることができる。よって、研磨剤が、ブラスト空間から外部に放出することを防止できる。また、補助エアは、エアカーテンおよび吸引エアの間において、被処理材に向けて噴射される。このため、エアカーテンおよび吸引エアの間において滞留する研磨剤に対して、補助エアを噴射する。このとき、補助エアの圧力は、エアカーテンを形成する圧力よりも低いため、安定したブラスト空間を形成することができる。この結果、滞留していた研磨剤は、滞留状態が解除され、吸引エアによって吸引孔を介して回収される。したがって、研磨剤を効率的に回収することができる。また、噴射ノズルおよび被処理材の全体を覆う処理室が設けられないため、装置構成が煩雑となることを防止することができる。したがって、装置構成が煩雑となることなく、研磨剤を効率的に回収することのできる表面処理装置および表面処理方法を提供することができる。
本実施形態に係る表面処理装置を示す図である。 表面処理装置のバキュームブラストヘッドおよびエア供給源を示す図である。 バキュームブラストヘッドを被処理材側から視た図である。 本実施形態に係る表面処理方法を示すフローチャートである。 補助エアなしの場合と補助エアありの場合における研磨剤の回収率を示すグラフである。 本実施形態に係る表面処理装置を、湾曲形状を備える被処理材に適用した場合の図である。 本実施形態に係る表面処理装置を、湾曲形状を備える被処理材に適用した場合の図である。 本実施形態に係る表面処理装置を、屈曲形状を備える被処理材に適用した場合の図である。 改変例に係る表面処理装置のバキュームブラストヘッドを示す図である。
　以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
　本実施形態に係る表面処理装置１は、バキュームブラスト装置である。表面処置装置１は、概説すると、被処理材Ｂに研磨剤を噴射して、被処理材Ｂの表面Ｂ１にブラスト処理を行うことによって、被処理材Ｂの表面Ｂ１を粗面化する。被処理材Ｂの表面Ｂ１を粗面化することによって、接着面積が増大し、接着剤を介して接着強度が向上する。また、表面処理装置１は、被処理材Ｂに噴射された研磨剤および研磨剤を被処理材Ｂに噴射することによって生じた粉塵等を回収し、研磨剤と粉塵等を分類する。そして、再利用可能な研磨剤のみを回収して再利用する。
　被処理材Ｂとしては、例えばＣＦＲＰ製の自動車部品が挙げられるが、特に限定されない。
　また、研磨剤としては、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、カーボランダム、川砂、珪砂、エメリー等を用いることができるが、経済的でブラスト処理が高いという観点からアルミナが好ましい。
　図１は、本実施形態に係る表面処理装置１を示す図である。図２は、バキュームブラストヘッド１０およびエア供給源２０を示す図である。図３は、バキュームブラストヘッド１０を被処理材Ｂ側から視た図である。
　表面処理装置１は、図１および図２に示すように、研磨剤Ｐを噴射して被処理材Ｂの表面Ｂ１を粗面化するバキュームブラストヘッド１０を有する。表面処理装置１は、バキュームブラストヘッド１０のエアカーテン形成孔１４および補助エア噴射孔１５にエアを供給するエア供給源２０を有する。また、表面処理装置１は、研磨剤Ｐが貯蔵される研磨剤タンク３０と、噴射ノズル１１に圧縮エアを供給するコンプレッサ４０と、を有する。また、表面処理装置１は、被処理材Ｂに噴射された研磨剤Ｐを回収する回収タンク５０と、研磨剤Ｐを被処理材Ｂに噴射することによって生じる粉塵等を捕集するダストコレクタ６０と、を有する。また、表面処理装置１は、回収タンク５０およびダストコレクタ６０内を負圧にする排風機７０を有する。
　バキュームブラストヘッド１０は、図２および図３に示すように、湾曲形状の本体部１０Ａと、研磨剤Ｐが噴射される噴射ノズル１１と、被処理材Ｂに噴射された研磨剤Ｐを吸引する吸引孔１２と、を有する。また、バキュームブラストヘッド１０は、本体部１０Ａの下部に設けられるリング板１３と、噴射ノズル１１の上方に設けられる接続部１８と、を有する。
　噴射ノズル１１は、接続部１８および研磨剤ホース３１を介して研磨剤タンク３０に連結される。また、噴射ノズル１１は、接続部１８およびエアホース４１を介してコンプレッサ４０に連結される。研磨剤ホース３１およびエアホース４１は、可撓性を備えるゴム製のチューブである。
　このように構成された噴射ノズル１１において、コンプレッサ４０から、エアホース４１を介して、接続部１８に圧縮エアを供給する。これによって、接続部１８内が負圧になり、研磨剤ホース３０を介して研磨剤タンク３０内の研磨剤Ｐが接続部１８内に吸引される。そして、噴射ノズル１１から被処理材Ｂに向けて、研磨剤Ｐが噴射される。この結果、被処理材Ｂの表面Ｂ１がブラスト処理され、被処理材Ｂの表面Ｂ１が粗面化される。
　吸引孔１２は、図１および図２に示すように、バキュームホース５１を介して、回収タンク５０に連結される。噴射ノズル１１から噴射された研磨剤Ｐは、吸引エアＶＡによって、バキュームホース５１を介して、回収タンク５０に吸引される。バキュームホース５１は、可撓性を備えるゴム製のチューブである。
　リング板１３は、本体部１０Ａに連結される。本体部１０Ａおよびリング板１３の連結方法は特に限定されない。リング板１３は、図２に示すように、エアカーテンＡＣを形成するエアカーテン形成孔１４と、補助エアＨＡを噴射する補助エア噴射孔１５と、を有する。
　エアカーテン形成孔１４は、図３に示すように、リング板１３における径方向外側に周方向に沿って複数形成される。エアカーテン形成孔１４は、エア供給源２０とともに、エアカーテン形成部１６を構成する。
　エアカーテン形成部１６は、エア供給源２０からエアを供給されることによって、被処理材Ｂの表面Ｂ１に向けてエアを噴射して、噴射された研磨剤Ｐを取り囲むエアカーテンＡＣを形成する。エアカーテンＡＣを形成するエアの圧力は、例えば、１～３ＭＰａであるが特に限定されない。
　エアカーテン形成部１６によって形成されるエアカーテンＡＣは、図２に示すように、被処理材Ｂの表面Ｂ１に近づくにつれて、外方に傾斜するように形成される。このため、エアカーテンＡＣが補助エアＨＡと干渉することを防止することができ、安定したブラスト空間を形成することができる。
　補助エア噴射孔１５は、図３に示すように、リング板１３における径方向内側に周方向に沿って複数形成される。補助エア噴射孔１５は、エア供給源２０とともに、補助エア噴射部１７を構成する。
　補助エア噴射部１７は、エア供給源２０からエアを供給されることによって、エアカーテンＡＣおよび吸引エアＶＡの間において、被処理材Ｂに向けて、補助エアＨＡを噴射する。補助エア噴射孔１５の直径Ｄ２は、図２に示すように、エアカーテン形成孔１４の直径Ｄ１よりも小さく構成される。このため、補助エア噴射孔１５からは、エアカーテンＡＣを形成するエアよりも圧力の低い補助エアＨＡが噴射される。補助エアＨＡの圧力は、例えば、０．１ＭＰａであるが特に限定されない。このように、補助エアＨＡの圧力を、エアカーテンＡＣを形成するエアの圧力よりも低くすることによって、安定したブラスト空間を形成することができる。
　補助エア噴射部１７によって噴射される補助エアＨＡは、図２に示すように、被処理材Ｂの表面Ｂ１に近づくにつれて、内方に傾斜するように噴射される。このため、エアカーテンＡＣおよび吸引エアＶＡの間において滞留する研磨剤Ｐを、吸引エアＶＡが作用するブラスト空間の内方に移動させることができる。よって、内方に移動されてきた研磨剤Ｐを好適に吸引することができる。したがって、研磨剤Ｐの回収効率が向上する。
　研磨剤タンク３０は、研磨剤Ｐを貯蔵する。研磨剤タンク３０の上方には回収タンク５０が配置され、ダンプバルブ３２を介して連結されている。ダンプバルブ３２は、電磁弁（不図示）によって開閉が行われる。
　回収タンク５０は、被処理材Ｂに噴射された研磨剤Ｐおよび研磨剤Ｐを被処理材Ｂに噴射することによって生じた粉塵等を、バキュームブラストヘッド１０の吸引孔１２を介して回収する。回収タンク５０は、研磨剤Ｐと粉塵等を分離するサイクロンによって構成される。上述したように、回収タンク５０は、ダンプバルブ３２を介して、研磨剤タンク３０に連結される。回収タンク５０において分離された研磨剤Ｐおよび粉塵等のうち、再使用可能な研磨剤Ｐは、回収タンク５０へ滞留し、ダンプバルブ３２が開いたとき、研磨剤タンク３０に移動される。
　ダストコレクタ６０は、管６１を介して、回収タンク５０において分離された粉塵等を捕集する。ダストコレクタ６０の底部には粉塵等を集積するダストボックス６２が設けられる。ダストボックス６２は、粉塵等を廃棄するために取出し可能に設けられている。
　排風機７０は、ダストコレクタ６０の上部に配置される。排風機７０は、不図示のモータにより回転し、ダストコレクタ６０、回収タンク５０、バキュームホース５１内を負圧にする。このため、ブラスト空間内から順に、バキュームホース５１、回収タンク５０、ダストコレクタ６０へ気流が生じる。したがって、ブラスト空間において吸引孔１２に向かう吸引エアＶＡを発生させ、被処理材Ｂに噴射された研磨剤Ｐおよび粉塵等を吸引することができる。
　次に、図４のフローチャートを参照して、本実施形態に係る表面処理装置１を用いた表面処理方法について説明する。
　まず、バキュームブラストヘッド１０を、被処理材Ｂの表面Ｂ１の上方のうち所定の位置に配置する（Ｓ０１）。
　次に、エアカーテンＡＣを形成するとともに、補助エアＨＡを噴射する（Ｓ０２）。具体的には、エア供給源２０から、エアカーテン形成孔１４にエアを供給することによって、エアカーテンＡＣを形成する。また、エア供給源２０から、補助エア噴射孔１５にエアを供給することによって、補助エアを噴射する。
　次に、研磨剤Ｐを噴射する（Ｓ０３）。具体的には、コンプレッサ４０から、エアホース４１を介して、接続部１８内に圧縮エアを供給する。この圧縮エアにより、接続部１８内および研磨剤ホース３１が負圧になる。そして、研磨剤タンク３０内の研磨剤Ｐが吸引されて噴射ノズル１１から被処理材Ｂに向けて噴射される。この結果、被処理材Ｂの表面Ｂ１がブラスト処理され、被処理材Ｂの表面Ｂ１が粗面化される。このとき、研磨剤タンク３０の上方に配置されるダンプバルブ３２は閉じており、回収タンク５０と研磨剤タンク３０との連通は遮断されている。
　このように、エアカーテンＡＣを形成するとともに、補助エアＨＡを噴射した状態で、研磨剤Ｐを噴射することによって、図２に示すように、エアカーテンＡＣによって、研磨剤が噴射された空間が取り囲まれる。このため、ブラスト処理が行われるブラスト空間を閉空間とすることができる。よって、研磨剤Ｐが、ブラスト空間から外部に放出されることを防止できる。また、補助エアＨＡは、エアカーテンＡＣおよび吸引エアＶＡの間において、被処理材Ｂに向けて噴射される。このため、エアカーテンＡＣおよび吸引エアＶＡの間において滞留する研磨剤Ｐに対して、補助エアＨＡを噴射することができる。この結果、滞留していた研磨剤Ｐは滞留状態が解除され、吸引エアＶＡによって吸引孔１２を介して吸引される。したがって、研磨剤Ｐを効率的に回収することができる。
　次に、被処理材Ｂの表面Ｂ１に噴射された研磨剤Ｐおよび粉塵等を回収する（Ｓ０４）。具体的には、排風機７０を回転することによって吸引エアＶＡを発生させ、ダストコレクタ６０、管６１、回収タンク５０、およびバキュームホース５１内を負圧にする。これによって、被処理材Ｂに噴射された研磨剤Ｐおよび粉塵等を、バキュームホース５１を介して回収タンク５０へ回収する。
　次に、回収タンク５０において、研磨剤Ｐおよび粉塵等を分離する（Ｓ０５）。回収タンク５０において分離された粉塵等は、管６１を介してダストコレクタ６０へ運ばれる。そして、粉塵等は、ダストボックス６２に集積され、清浄なエアが排風機７０から大気中へ排出される。一方、回収タンク５０において分離された再使用可能な研磨剤Ｐは、回収タンク５０の下部に滞留する。
　次に、被処理材Ｂの所定の範囲に研磨剤Ｐが噴射されたかを判断する（Ｓ０６）。被処理材Ｂの所定の範囲に研磨剤Ｐが噴射されていないと判断された場合（Ｓ０６：ＮＯ）、バキュームブラストヘッド１０を所定距離移動する（Ｓ０７）。被処理材Ｂの所定の範囲に研磨剤Ｐが噴射されたかの判断は、例えば不図示のカメラによって行うが、特に限定されない。なお、バキュームブラストヘッド１０を移動することなく、被処理材Ｂを所定距離移動してもよい。そして、バキュームブラストヘッド１０を所定距離移動した後、ステップＳ０３の工程に戻る。
　一方、被処理材Ｂの所定の範囲に研磨剤Ｐが噴射されたと判断された場合（Ｓ０６：ＹＥＳ）、コンプレッサ４０からの圧縮エアの供給を停止する。また、ダンプバルブ３２を開くことによって、研磨剤タンク３０内の負圧を解除する。これによって、研磨剤Ｐの噴射は停止し、表面処理工程を終了する。このとき、回収タンク５０の底部に滞留している研磨剤Ｐは、研磨剤タンク３０内に落下する。このように、研磨剤Ｐを再利用することができる。
　次に、図５を参照して、本実施形態に係る表面処理装置１および表面処理方法の効果について説明する。
　図５は、補助エアＨＡなしの場合と、補助エアＨＡありの場合における研磨剤Ｐの回収率を示すグラフである。図５において、横軸は、補助エアＨＡがない場合とある場合を、縦軸は、研磨剤Ｐの回収率を示す。
　図５に示すように、補助エアＨＡがない場合の研磨剤Ｐの回収率は、７５％であった。これに対して、補助エアＨＡがある場合の研磨剤Ｐの回収率は、９５％であった。このように、補助エアＨＡを噴射することによって、研磨剤Ｐの回収率は向上した。
　以上説明したように、本実施形態に係る表面処理装置１は、バキュームブラストヘッド１０と、エアカーテン形成部１６と、補助エア噴射部１７と、を有する。バキュームブラストヘッド１０は、被処理材Ｂの表面Ｂ１にブラスト処理用の研磨剤Ｐを噴射する噴射ノズル１１、および噴射された研磨剤Ｐを吸引エアＶＡによって吸引する吸引孔１２を備える。エアカーテン形成部１６は、被処理材Ｂの表面Ｂ１に向けてエアを噴射して、噴射された研磨剤Ｐを取り囲むエアカーテンＡＣを形成する。また、補助エア噴射部１７は、エアカーテンＡＣおよび吸引エアＶＡの間において、被処理材Ｂに向けて、エアカーテンＡＣを形成するエアよりも圧力の低い補助エアＨＡを噴射する。このため、エアカーテンＡＣによって、研磨剤Ｐが噴射された空間が取り囲まれる。よって、ブラスト処理が行われるブラスト空間を閉空間とすることができ、研磨剤Ｐが、ブラスト空間から外部に放出することを防止できる。また、補助エアＨＡは、エアカーテンＡＣおよび吸引エアＶＡの間において、被処理材Ｂに向けて噴射される。このため、エアカーテンＡＣおよび吸引エアＶＡの間において滞留する研磨剤Ｐに対して、補助エアＨＡを噴射する。このとき、補助エアＨＡの圧力は、エアカーテンＡＣを形成する圧力よりも低いため、安定したブラスト空間を形成することができる。この結果、滞留していた研磨剤Ｐは、滞留状態が解除され、吸引エアＶＡによって吸引孔１２を介して回収される。したがって、研磨剤Ｐを効率的に回収することができる。また、噴射ノズル１１および被処理材Ｂの全体を覆う処理室が設けられないため、装置構成が煩雑となることを防止することができる。したがって、装置構成が煩雑となることなく、研磨剤Ｐを効率的に回収することのできる表面処理装置１を提供することができる。
　また、上述した本実施形態に係る表面処置装置１によれば、図６～図８に示すように、湾曲または屈曲した被処理材Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に対しても、エアカーテンＡＣおよびバキュームブラストヘッド１０によって、ブラスト面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を覆うことができる。したがって、湾曲または屈曲した被処理材Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３に対しても好適にブラスト処理を行うことができる。
　また、補助エア噴射部１７によって噴射される補助エアＨＡは、被処理材Ｂの表面Ｂ１に近づくにつれて、内方に傾斜するように噴射される。このため、ブラスト空間内に滞留する研磨剤Ｐをより好適に内方に移動させる。したがって、研磨剤Ｐの回収効率がより向上する。
　また、エアカーテン形成部１６によって形成されるエアカーテンＡＣは、被処理材Ｂの表面Ｂ１に近づくにつれて、外方に傾斜するように形成される。このため、エアカーテンＡＣが補助エアＨＡと干渉することを防止することができ、安定したブラスト空間を形成することができる。
　また、以上説明したように本実施形態に係る表面処理方法は、被処理材Ｂの表面Ｂ１にブラスト処理用の研磨剤を噴射するとともに、噴射された研磨剤Ｐを吸引エアＶＡによって吸引する。被処理材Ｂの表面Ｂ１に向けてエアを噴射して、噴射された研磨剤Ｐを取り囲むエアカーテンＡＣを形成する。そして、エアカーテンＡＣおよび吸引エアＶＡの間において、被処理材Ｂに向けて、エアカーテンＡＣを形成するエアよりも圧力の低い補助エアＨＡを噴射する。このため、エアカーテンＡＣによって、研磨剤Ｐが噴射された空間が取り囲まれる。よって、ブラスト処理が行われるブラスト空間を閉空間とすることができ、研磨剤Ｐが、ブラスト空間から外部に放出することを防止できる。また、補助エアＨＡは、エアカーテンＡＣおよび吸引エアＶＡの間において、被処理材Ｂに向けて噴射される。このため、エアカーテンＡＣおよび吸引エアＶＡの間において滞留する研磨剤Ｐに対して、補助エアＨＡを噴射する。このとき、補助エアＨＡの圧力は、エアカーテンＡＣを形成する圧力よりも低いため、安定したブラスト空間を形成することができる。この結果、滞留していた研磨剤Ｐは、滞留状態が解除され、吸引エアＶＡによって吸引孔１２を介して吸引される。したがって、研磨剤Ｐを効率的に回収することができる。また、噴射ノズル１１および被処理材Ｂの全体を覆う処理室が設けられないため、装置構成が煩雑となることを防止することができる。したがって、装置構成が煩雑となることなく、研磨剤Ｐを効率的に回収することのできる表面処理方法を提供することができる。
　また、補助エアＨＡは、被処理材Ｂの表面Ｂ１に近づくにつれて内方に傾斜するように噴射される。このため、ブラスト空間内に滞留する研磨剤Ｐをより好適に内方に移動させる。したがって、研磨剤Ｐの回収効率がより向上する。
　また、エアカーテンＡＣは、被処理材Ｂの表面Ｂ１に近づくにつれて、外方に傾斜するように形成される。このため、エアカーテンＡＣが補助エアＨＡと干渉することを防止することができ、安定したブラスト空間を形成することができる。
　本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において種々改変することができる。
　例えば、上述した実施形態では、エアカーテン形成孔１４および補助エア噴射孔１５は、リング板１３に設けられた。しかしながら、エアカーテン形成孔１４および補助エア噴射孔１５は、図９に示すように、バキュームブラストヘッド１１０の本体部１１０Ａに設けられてもよい。
　また、上述した実施形態では、吸引孔１２は、噴射ノズル１１の径方向外方に配置された。しかしながら、吸引孔は、噴射ノズルの径方向内方に配置されてもよい。
　また、上述した実施形態では、表面処理装置１は、被処理材Ｂの表面Ｂ１を粗面化する用途に用いられた。しかしながら、表面処理装置１は、被処理材Ｂの表面Ｂ１を、クリーニング、バリ取り、ショットピーニングする等の用途に用いられてもよい。
　また、上述した実施形態では、エアカーテン形成孔１４および補助エア噴射孔１５は、バキュームブラストヘッド１０に設けられた。しかしながら、エアカーテン形成孔および補助エア噴射孔は、バキュームブラストヘッドと別個に設けられてもよい。
　　１　　表面処理装置、
　　１０　　バキュームブラストヘッド、
　　１１　　噴射ノズル、
　　１２　　吸引孔、
　　１４　　エアカーテン形成孔、
　　１５　　補助エア噴射孔、
　　１６　　エアカーテン形成部、
　　１７　　補助エア噴射部、
　　２０　　エア供給源、
　　ＡＣ　　エアカーテン、
　　Ｂ　　被処理材、
　　Ｂ１　　被処理材の表面、
　　ＨＡ　　補助エア、
　　Ｐ　　研磨剤、
　　ＶＡ　　吸引エア。

Claims (6)

  1. 　被処理材の表面にブラスト処理用の研磨剤を噴射する噴射ノズル、および噴射された前記研磨剤を吸引エアによって吸引する吸引孔を備えるバキュームブラストヘッドと、
    　前記被処理材の表面に向けてエアを噴射して、前記噴射された研磨剤を取り囲むエアカーテンを形成するエアカーテン形成部と、
    　前記エアカーテンおよび前記吸引エアの間において、前記被処理材に向けて、前記エアカーテンを形成するエアよりも圧力の低い補助エアを噴射する補助エア噴射部と、を有する表面処理装置。
  2. 　前記補助エア噴射部によって噴射される前記補助エアは、前記被処理材の前記表面に近づくにつれて、内方に傾斜するように噴射される請求項１に記載の表面処理装置。
  3. 　前記エアカーテン形成部によって形成される前記エアカーテンは、前記被処理材の前記表面に近づくにつれて、外方に傾斜するように形成される請求項１または２に記載の表面処理装置。
  4. 　被処理材の表面にブラスト処理用の研磨剤を噴射するとともに、噴射された前記研磨剤を吸引エアによって吸引する表面処理方法であって、
    　前記被処理材の表面に向けてエアを噴射して、前記噴射された研磨剤を取り囲むエアカーテンを形成し、
    　前記エアカーテンおよび前記吸引エアの間において、前記被処理材に向けて、前記エアカーテンを形成するエアよりも圧力の低い補助エアを噴射する表面処理方法。
  5. 　前記補助エアは、前記被処理材の前記表面に近づくにつれて内方に傾斜するように噴射される請求項４に記載の表面処理方法。
  6. 　前記エアカーテンは、前記被処理材の前記表面に近づくにつれて、外方に傾斜するように形成される請求項４または５に記載の表面処理方法。
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