JP2006192559A - 砥粒発射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置内での砥粒の滞留や詰まりがなく、常に適正な量の砥粒を連続して発射で
きる空気圧を利用した砥粒発射装置を提供する。
【解決手段】 砥粒の排出口を有する貯槽と、圧縮空気の導通路と、前記貯槽の排出口に設けられる砥粒の供給制御手段と、該供給制御手段および前記圧縮空気の導通路のそれぞれ下流側出口が接続される加速室と、該加速室の下流側に接続される噴射ノズルとからなる。加速室は下流に向かって内径が漸次小径に形成してなる円錐状筒体とする。また砥粒の供給制御手段は、排出口を開閉して砥粒を自然落下可能な弁や、排出口を介して砥粒を強制排出可能なスクリューコンベアを回転制御してなる。貯槽は、その下部に排出口に向かって砥粒の流動勾配を設けたり、振動または衝撃を付与する装置を付設することもある。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ワークの表面仕上げ等に用いるブラスト機に係り、空気圧を利用した砥粒発射装置に関するものである。

砥粒の噴射装置としては、本出願人の出願に係る特許文献１、２に開示された羽根車を利用したものが公知である。特許文献１には、末端の噴射ノズルにフレキシブルな延長チューブを接続した構成が開示されており、前記延長チューブの長さに応じた任意の場所で、且つ、その可撓性に応じた任意の角度で作業を行うことができる。

一方、特許文献２には、特許文献１と同様、延長チューブを備えた砥粒噴射装置において、該チューブの中途に角度調整用プーリを設け、該角度調整用プーリを羽根車から構成した装置が開示されており、当該構成により屈折搬送路を通過する砥粒を加速でき、研磨に係る作業性を損なうことがない。

特開平１１−３４７９４５号公報 特開２００４−１８１５７８号公報

上記従来の噴射装置は、何れも羽根車を利用して砥粒を噴射するものであるが、より精緻な仕上げを施すために砥粒が小径化されつつある現在、研磨対象（ワーク）が小さく、複雑な形状である場合、羽根車よりも相対的に少ない量の砥粒を発射する必要が生じる。また、ワークの凹部に砥粒が滞留しないように、凹部に溜まった砥粒を随時吹き飛ばすことが好ましい。

このような観点から、図４に示すような、空気圧を利用した砥粒ブラスト機が存在する。このブラスト機は、砥粒の貯槽２０と、主として３本の空気圧チューブ２１・２２・２３とからなる。このうち符号２１を付した最も長い空気圧チューブは噴射用チューブであり、その中途に貯槽２０内部底付近で開口する小穴２４が設けられており、この小穴２４から貯槽２０中の砥粒を少量ずつ取り込んで、空気圧により発射するものである。また、この噴射用チューブ２１は、砥粒の噴射角度を変えることができるように柔軟性のあるチューブで構成されることもある。他の空気圧チューブのうち符号２２を付したものは、下端を貯槽２０の底付近まで埋め、当該下端の開口から発せられる空気圧によって貯槽２０内の砥粒を撹拌するためのもので、符号２３を付したものは下端が貯槽２０の砥粒貯留面よりも上に位置し、当該下端開口部から発せられる空気圧によって砥粒貯留面を押し下げるもので、双方の空気圧チューブ２２・２３によって、小径であるがため流動性が低い砥粒を噴射用チューブ２１の小穴２４に効率的に導くためのものである。

ここに例示した砥粒ブラスト機であれば、羽根車方式の砥粒噴射装置に比べて相対的に少ない量の砥粒を発射でき、また噴射用チューブ２１から砥粒と共に発せられる空気圧によってワークの凹部に溜まった砥粒を払い除けることができる。

しかしながら、当該構成では噴射用チューブ２１に対する砥粒の供給態様が小穴２４を介するものであるため、小穴２４の径に見合ったごく僅かな量しか噴射用チューブ２１に砥粒を供給できず、結果、連続して多量の砥粒を噴射させることが困難であった。また、小穴２４で砥粒がつまる可能性も大きく、作業効率が悪くなるといった課題も否めない。言い換えれば、この従来装置は、比重が大きく研磨能力が高い砥粒を少量ずつ発射することに適するが、より精緻な研磨を施すために、比重が小さく研磨能力が低い砥粒を多量に発射する使用には適さない。

本発明は上述した課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、装置内での砥粒の滞留や詰まりがなく、常に適正な量の砥粒を連続して発射できる空気圧を利用した砥粒発射装置を提供することである。また、この構造において、研磨にかかる作業性と研磨性能を向上させることも目的の一つである。

上述した目的を達成するために本発明では、砥粒の排出口を有する貯槽と、圧縮空気の導通路と、前記貯槽の排出口に設けられる砥粒の供給制御手段と、該供給制御手段および前記圧縮空気の導通路のそれぞれ下流側出口が接続される加速室と、該加速室に接続される噴射ノズルとから砥粒発射装置を構成するという手段を用いた。この手段によれば、貯槽に溜められた砥粒が供給制御手段を介して排出口から加速室に供給され、該加速室にて圧縮空気により加速されて噴射ノズルから発射される。噴射ノズルは、従来と同様に柔軟性のあるチューブから構成することが可能である。

砥粒と圧縮空気の加速室は、下流に向かって内径が漸次窄まる円錐状筒体とすることが好ましい。圧縮空気による加速が増すからである。

なお、本発明では加速室に対して砥粒と圧縮空気を別体の手段により供給するのであるが、始動時に貯槽の内圧が常圧のままであると、加速室との差圧により瞬間的に空気が貯槽に逆流し砥粒の供給を妨げるような現象が起こる。以後、砥粒が減少した量だけ空気が逆流してくることが考えられるが、これを防ぐ手段として、圧縮空気の導通路を中途で分岐させ、当該分岐口を貯槽に接続する構成を選択的に採用することが好ましい。当該手段によって、加速室と貯槽が同圧となり、上述した砥粒の逆流を防ぐことができる。

一方、供給制御手段は、貯槽にある砥粒を加速室に排出する機能を有するもので、具体的には排出口を開閉して砥粒を自然落下可能な弁、または排出口を介して砥粒を強制排出可能なスクリューコンベアによって構成される。弁は開閉可能であれば、バタフライ弁、絞り弁など公知の弁を採用することができ、その開度に応じた量の砥粒を自然落下を利用して加速室に排出できる。また、スクリューコンベアであれば、オーガの回転数やスパイラルな歯の大きさに応じた量の砥粒を強制的に加速室に排出することができる。

なお、貯槽の砥粒を自然落下により加速室に供給する場合、流動性よく砥粒を供給するために、貯槽は下部を逆円錐状としたホッパにより構成することが好ましい。また、貯槽に振動または衝撃を付与する装置を付設することも有効である。

さらにまた、貯槽の砥粒補充口は、貯槽の上面開口をすり鉢状とし、該開口を上下動により貯槽内部から密封する蓋部材によって構成することが好ましい。

また、上述した手段による構造において、研磨にかかる作業性を向上させるために本発明では、噴射ノズルを、柔軟性のあるチューブと、該チューブの先方に設けた硬質のハンドピースとから構成するという手段も選択的に用いる。当該手段によれば、ハンドピースを持ち手として前記チューブの噴射角度を自由に変えることができるため、研磨作業が行いやすい。

なお、前記チューブを真っ直ぐとした場合、砥粒はチューブ内で均一に分散され噴射されるが、柔軟性のあるチューブを湾曲すれば、チューブ内で砥粒の片寄りが生じる。つまり、チューブ内において砥粒は、湾曲カーブの円弧径が大きい外側に片寄って流れる。この原理を利用して、砥粒の噴射形態をコントロールするために、本発明では前記チューブの先方を湾曲保持するようにハンドピースを設けるという手段を選択的に採用する。当該手段によれば、チューブの湾曲した部分をワーク表面に沿うように位置させた状態で砥粒をワーク表面に対して斜めから噴射することで、チューブ先端の下側から砥粒が噴射され、上側から砥粒をワークに押し付けるように圧縮空気が噴出される。

さらに、本発明では前記チューブの先端噴射口を斜めにカットするという手段を採用した。この手段によれば、カット面が上になるように使用することで、噴射口の角度や位置と砥粒の噴射状態が視認しやすい。

以上、本発明によれば、貯槽と圧縮空気の導通路を分離し、供給制御手段を介して加速室にて砥粒を加速するようにしたので、従来の空気圧を利用した砥粒ブラスト機に比べて、大量の砥粒を連続して発射することができる。また、供給制御手段として開閉弁を採用したものにあっては、簡単な構成により砥粒を自然落下を利用して加速室に供給できる。一方、スクリューコンベアを採用した場合には、小径化に伴い流動性が低くなった砥粒であっても強制的に加速室に安定供給することができる。さらに、加速室を円錐状に形成することによって、噴射ノズルに向かって砥粒を効率よく加速させることができる。また、噴射ノズルとして柔軟性のあるチューブの先方にハンドピースを持ち手として設けたものにあっては噴射角度の調整を容易にしつつ研磨作業性を向上させることができる。さらに、前記チューブの先方を湾曲した状態で保持するようにハンドピースを設けることによって砥粒と圧縮空気の二層噴出が可能となる。そして、砥粒が下側となるように噴射したとき、砥粒は噴出密度を増して噴射されると共に、圧縮空気による噴出方向の誘導作用とワークに対する押し付け作用により研磨性能が向上する。さらに、圧縮空気は砥粒のワーク表面に対する滑り効果も与えるからワーク表面の仕上げ鏡面度の向上にもつながる。

以下、本発明の好ましい実施の形態を添付した図面に従って説明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る砥粒発射装置を示したもので、同図中、１は下部に流動勾配を有する逆円錐状部を備えたホッパ形の貯槽、２は貯槽１の下部開口と接続される砥粒の供給制御手段たる開閉弁、３は圧縮空気の導通パイプ、４は開閉弁２と導通パイプ３の出口が接続される砥粒と圧縮空気の加速室、５は加速室に接続された噴射用ノズルである。

この実施形態において、貯槽１には振動器６が付設され、その振動により砥粒に流動性を与えることにより、砥粒が貯槽１で滞留したり開閉弁２で目詰まりすることを防止している。開閉弁２は、貯槽１の下部開口を閉鎖可能な形状の板弁を回転可能に枢支したバタフライ弁からなり、板弁の角度を調整することによって開度を決定し、当該開度に見合った量の砥粒を貯槽１から加速室４に対して供給するものである。また、導通パイプ３は、図示しないコンプレッサー等と接続され、内部に圧縮空気の導通路が形成され、さらに、この実施形態の場合、その中途で分岐され、当該分岐口３ａを砥粒の貯蔵面よりも上に位置して貯槽１に接続している。当該構成により、貯槽１内と加速室４が同圧となり、加速室４の空気が貯槽１に逆流することを防止することができる。

そして、この第一実施形態に係る砥粒発射装置によれば、導通パイプ３にコンプレッサー等から圧縮空気を流通させると共に、開閉弁２を開弁することによって、貯槽１の砥粒が加速室４内において空気圧により加速し、噴射ノズル５から発射されるものである。

図２は、本発明の第二実施形態に係る砥粒発射装置を示したもので、同図中、１０は貯槽、１１は貯槽１０に付設された振動器、１２は貯槽１０の底部において、砥粒を外部に排出可能な供給制御装置たるスクリューコンベア、１３はスクリューコンベア１２の駆動用モータ、１４は圧縮空気の導通パイプ、１５は貯槽１０の底部側面に設けた排出口１１ａを介して排出される砥粒と導通パイプ１４を流れる圧縮空気を合流させる加速室、１６は加速室に接続される噴射ノズルである。

この第二実施形態でも、振動器１１や加速室１５に関する構造や機能や利点は上記第一実施形態と同じであるものの、本実施形態では貯槽１０の砥粒をスクリューコンベア１２によって強制的に加速室１５に排出するようにしている。つまり、砥粒の排出時、自然落下が可能な形状や径の砥粒であれば、第一実施形態の構成がより簡易で好ましいのであるが、この場合よりも小径の砥粒であると、流動性の悪化により、自然落下による排出機能が得られない場合があるため、この実施形態ではスクリューコンベアによる強制排出手段を採用している。

そして、この実施形態ではスクリューコンベア１２を駆動させることによって、そのオーガの回転数や歯の大きさに応じた量の砥粒が加速室１５に排出され、ここで圧縮空気による付勢を受けて、加速した状態で噴射ノズル１６から砥粒が発射される。

ところで、実際の研磨作業ではワークや所望する仕上げに応じて、砥粒の発射量と発射速度を調整する必要がある。この点、本発明では、供給制御手段により貯槽から加速室に対する砥粒の供給量を調整することで発射量が調整できる。上述した実施形態で言えば、開閉弁２の開度を調整するか、スクリューコンベア１２の回転速度等を調整することによって、加速室への砥粒供給量の増減を調整でき、結果、砥粒の発射量を調整することができる。一方、発射速度は圧縮空気の空気圧を上下することで調整することができる。ただし、この発射速度の調整方法は、加速室に対する砥粒の供給量が一定である場合の調整方法であって、研磨作業中に砥粒の発射量を変化させる場合には、その多少に応じて空気圧も上下させる必要がある。つまり、加速室の空気圧が一定である場合、加速室への砥粒の供給量を減らせば、砥粒の発射速度は上がり、反面、加速室への砥粒の供給量を増せば、砥粒の発射速度は低下するから、もし加速室への砥粒の供給量を増した後も、それ以前と同じ発射速度を保持したいのであれば、空気圧を上げる必要がある。このような調整は、圧縮空気の導通路の上流に圧力調節器を装備することで達成することができ、また砥粒の供給制御手段（開閉弁やスクリューコンベア）の動作（砥粒の供給量）と連動させることも可能である。

なお、貯槽１０内の圧力が下がるため貯槽１０の砥粒補給口は密閉する必要があるが、さらに砥粒を補充しやすい構造とすることが好ましい。このため第二実施形態では、上記第一実施形態の装置にも適用可能な補充構造として、貯槽１０の上面開口１０ａをすり鉢状に形成すると共に、該開口１０ａをピストン１７により上下動する断面三角形状の蓋１８によって、貯槽１０の内部から密閉するという手段を採用している。当該補充構造によれば、図示しない別途の砥粒供給装置から砥粒を開口部１０ａに排出することによって、砥粒は開口部１０ａの勾配により貯槽１０内部に滑り落ちるため、砥粒の補充作業が行いやすい。

続いて、図３は、本発明に係る噴射ノズルの好適な実施形態を示したものであって、柔軟性のあるチューブ３０（以下、この実施形態においてフレキシブルチューブ３０とする。）の先方を湾曲させた状態で保持するようにハンドピース３１を設けたものである。フレキシブルチューブ３０は噴射角度を調整できるようにナイロンや柔軟性のある樹脂または金属から形成することができるが、砥粒の通過によるチューブ内の摩耗を減少させる得る素材のものを採用することが好ましい。但し、チューブ３０の素材を限定するものではない。一方、ハンドピース３１は研磨作業時に作業者が持つための持ち手として機能させるために硬質のものを採用する。例えば、金属やプラスチック素材が該当する。

このような噴射ノズルにおいて本実施形態では、ハンドピース３１に円弧状の通孔３２を形成し、該通孔３２にフレキシブルチューブ３０を挿入することで、フレキシブルチューブ３０の先方を湾曲保持している。さらに、ハンドピース３１の先端からフレキシブルから若干突出させたフレキシブルチューブ３０の先端噴射口３３を湾曲部３４の外側３５（図の下側）が長くなるように斜めにカットしている。

而して当該噴射ノズルによれば、チューブ３０内において、加速導入された砥粒Ｔは直進運動を行うので、結果として湾曲部３４の外側３５（図の下側）に片寄り、湾曲部３４の内側３６（図の上側）には殆ど分布しなくなり、圧縮空気と二層に分かれた状態となる。この状態で噴射ノズルをワークＷに向けることにより、フレキシブルチューブ３０の先端噴射口３３の下側から砥粒ＴがワークＷに対して高い密度で斜めに噴射されるため、研磨性能を向上させることができる。また、上側から噴射される圧縮空気による噴出方向（進路）の誘導作用や押し付け作用によっても前記研磨性能の向上が期待できる。さらに、押し付け作用の他、圧縮空気の付勢力がワーク表面を滑らすように砥粒に作用するため、ワーク表面の仕上げ鏡面度も向上させることができる。さらにまた、本実施形態では、フレキシブルチューブ３０の先端噴射口３３を斜めにカットしているため、カット面が上向きになるように噴射口３３を研磨箇所に近づけることで、噴射口３３の角度や位置と共に、砥粒Ｔの噴射状態を視認しやすく、適切な研磨作業を行うことができる。

なお、フレキシブルチューブ３０をハンドピース３１によってどの程度湾曲保持させるかは特に限定されない。また、噴射口３３の先端形状も限定されず、より鋭角または鈍角、さらには垂直にカットすることも本発明に含むものとする。

本発明の第一実施形態に係る砥粒発射装置の説明図 本発明の第二実施形態に係る砥粒発射装置の説明図 本発明に係る噴射ノズルの実施形態を示した説明図 従来の空気圧を利用した砥粒ブラスト機

符号の説明

１、１０ 貯槽
２ 開閉弁
３、１４ 圧縮空気の導通パイプ
４、１５ 加速室
５、１６ 噴射ノズル
６、１１ 振動器
１２ スクリューコンベア

Claims (9)

1. 砥粒の排出口を有する貯槽と、圧縮空気の導通路と、前記貯槽の排出口に設けられる砥粒の供給制御手段と、該供給制御手段および前記圧縮空気の導通路のそれぞれ下流側出口が接続される加速室と、該加速室の下流側に接続される噴射ノズルとからなることを特徴とした砥粒発射装置。
2. 加速室は、下流に向かって内径が漸次小径に形成してなる円錐状筒体である請求項１記載の砥粒発射装置。
3. 砥粒の供給制御手段は、排出口を開閉して砥粒を自然落下可能な弁である請求項１または２記載の砥粒発射装置。
4. 砥粒の供給制御手段は、排出口を介して砥粒を強制排出可能なスクリューコンベアを回転制御してなる請求項１または２記載の砥粒発射装置。
5. 貯槽は、その下部に排出口に向かって砥粒の流動勾配を設けてなる請求項１〜４のうち何れか一項記載の砥粒発射装置。
6. 貯槽には振動または衝撃を付与する装置を付設した請求項１〜５のうち何れか一項記載の砥粒発射装置。
7. 噴射ノズルは、柔軟性のあるチューブと、該チューブの先方に設けた硬質のハンドピースとからなる請求項１〜６のうち何れか一項記載の砥粒発射装置。
8. ハンドピースは前記チューブの先方を湾曲保持するように設けた請求項７記載の砥粒発射装置。
9. 前記チューブの先端噴射口を斜めにカットした請求項７または８記載の砥粒発射装置。

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