JP5355476B2 - 研削装置 - Google Patents

Description

この発明は、砥粒を羽根車による遠心力を利用して噴射する研削装置の改良に関するものである。

この種の研削装置に関連する従来技術として、特許文献１に記載された発明がある。この特許発明は、本出願人が有するものであるが、砥粒の噴射装置として羽根車を利用したもので、噴射した砥粒をフィーダによって再度噴射装置に供給することにより、砥粒の無駄をなくしたものである。また、密閉式の作業室にワークをおき砥粒を噴射するようにしたので、研磨粉塵の散逸が防止され、作業環境の改善が図られている。

しかし、この装置では、傾斜した羽根車の羽根によって投下した砥粒が中心方向にバウンドするなどして周面側への移動が阻害され、砥粒の一部が羽根車の周面に拡散させることができないという課題があった。

そのため、本出願人は、この装置を改良し、特許文献２に記載の研削装置を提案している。この発明装置は、密閉可能な作業室と、その下部に連設されたホッパと、該ホッパから投下筒を介して砥粒の供給を受け、且つ、砥粒を上記作業室の内部に噴射する噴射装置とからなり、噴射装置は、２枚の円板で複数枚の羽根を挟持した羽根車に当該周面の一部を開放するようにベルトを巻掛けてなり、上記羽根車の他方の円板には駆動軸の固定部分から外周に向かって延びる弾き板を複数枚上記羽根車と共に回転可能に設けて構成している。

かかる構成の装置によって、砥粒は噴射装置から作業室に向かって上方に噴射され、噴射された砥粒はホッパ・投下筒を介して再度噴射装置に供給される。また弾き板は、羽根車と共に回転し、そのエッジで砥粒を弾き飛ばすことによって、砥粒を羽根車の周面側に拡散させるものである。

特許第３５７４５９３号公報 特許第３５８８２８４号公報

しかしながら、上述した特許文献２に記載の研削装置は、複数枚の弾き板を設けることで構造が複雑となり、組み立てに手間を要するほか、装置全体が高価になるという課題がある。

これに対して、やはり弾き板を設けない構成を採用すると、羽根は、使用するに従って砥粒の衝突する先端部が摩耗して丸くなり、投下した砥粒を羽根車の中心方向にはね飛ばして、周面側への砥粒の移動を阻害する問題が残る。

また、羽根は円板に対して適宜な手段で挟持されているが、本装置を使用するに従って、羽根と円板との接合角部において、集積した砥粒が円板にも作用して該角部を摩耗させるという問題も残る。

そこで、構造が複雑となる弾き板を省き、羽根そのものの形状、構造を変更するようにして、砥粒の移動を制御するという方策が模索される。

一方、例えば特許文献２のようにして、羽根車の周面に集めた砥粒は、羽根による風圧と遠心力によって徐々に羽根車の外周面に拡散し、さらにベルト上を転動して羽根とベルトとで形成される鋭角部に片寄り、ベルトが羽根車から離れる点を始点とした接線方向に噴射される。このとき、全ての砥粒がノズル内に集積し、そこから噴射されて、ワーク表面を研削することが理想であるが、羽根車の構造上、ベルトが羽根車から離れるところから再びベルトに接するところまでの間は、羽根車の周面が開放されており、一部の砥粒は、この開放部分から漏れ出てしまい、全ての砥粒を有効に活用できないという別の課題も残されている。

本発明は、かかる課題を解決するために成されたものであり、全ての砥粒を羽根車の周面側に確実に集めるようにすると共に、このように集めた砥粒を、無駄な方向に噴射することなく回収し、ノズルから集中的に噴射できるように改良を加えた研削装置を提案するものである。

上記諸課題を解決するため、本発明は、この種の研削装置として、密閉可能な作業室と、その下部に連設されたホッパと、該ホッパから投下筒を介して砥粒の供給を受け、且つ、砥粒を上記作業室の内部に噴射ノズルを介して噴射する噴射装置とからなり、噴射装置は、２枚の円板で複数枚の羽根を挟持した羽根車にその羽根車の周面の一部を開放するようにベルトを巻掛けてなり、表側の円板には上記投下筒を臨ませた砥粒の投入口を有する研削装置で、上記羽根は、羽根車の中心部から外周面側にいくに従って厚くなるくさび形状に形成すると共に、この羽根の上記２枚の円板と接する両側面の直角方向にそれぞれ鍔板を一体に延設し、当該鍔板の内側面と円板の内側面が連続した同一面となるように、鍔板を円板に埋め込んで取り付けるという手段を採用した。

これにより、中心部側が薄くなり、砥粒が中心部方向にはね飛ばされることが少なくなる。

また、羽根を構成する材料を円板を構成する材料より耐摩耗性の高い材料で構成するという手段を採用した。

これにより、羽根の内側面に砥粒が集積するが、該部は摩耗しにくくなり、摩耗する場合も一様に摩耗することになる。

一方、上記羽根車のベルトを巻回していない開放部分の円周方向の全域に渡って円弧状に遮蔽板を設けるとともに、上記投下筒に替えて遮蔽板を表側の側面から覆う投下板を設け、この投下板の上端はホッパの下端に臨ませる一方、下端は表側の円板の投入口に臨んで傾斜してなるという手段を採用した。

そして、遮蔽板の一端を噴射装置の噴射ノズルと接続するとともに、遮蔽板の他端には返し板を設けるという手段を採用した。

さらに、遮蔽板は、断面逆Ｖ字状の一対の斜面板からなり、内側の斜面板は羽根車の羽根の開放部分の延長上に臨んで円板の表側に約４５度傾けて設け、外側の斜面板は表側の円板より突出して内側の斜面板とは逆に内側に約４５度傾けて設けるという手段を採用した。

そして、内側の斜面板はセラミック板で構成し、外側の傾斜板はゴム板で構成するという手段を採用した。

これにより、羽根車の開放部分から放射状に漏れ出した砥粒は、順次傾斜板に衝突して投下板側に落下し、再び投入口から羽根車に供給される。

また、返し板は、遮蔽板の方向に開くＶ字状に形成された２枚の反射板からなり、一方の反射板はベルトと平行に設け、他方の反射板は羽根車の周面に沿って設けるという手段を採用した。

そして、それぞれの反射板はゴム板で構成するという手段を採用した。

これらにより、漏れ出した砥粒を弾き返して、空気の流れにより投下板側に落下させ、再び投入口から羽根車に供給する。

上記構成からなる本発明に係る研削装置は、羽根を羽根車の中心部側から外周面側にいくに従って厚くなるくさび形状に形成しているので、羽根の先端部の摩耗による丸みが小さくなり、砥粒を羽根車の中心側にはね飛ばすことが少なくなる。そのため、多くの砥粒が羽根車の外周面側に集まって、噴射ノズルから噴射される砥粒の量が増加し、効率のよい研削作業を行うことが可能となった。

また、羽根の両側に鍔板を設けて羽根車に取り付けることで、砥粒が集積する内側三面の部分が同質の耐摩耗性の高い素材で構成されることになる。そのため、該部の摩耗を抑制し、また摩耗する場合も一様に摩耗するので、耐久性に富んだ研削装置とすることができる。

一方、羽根車のベルトを巻回していない開放部分に遮蔽板や返し板を設けているので、この開放部分から漏れ出た砥粒を効率よく回収し、羽根車に再供給することができるようになった。これによっても、噴射ノズルから噴射される砥粒の量が増加し、効率のよい研削作業を行うことが可能となった。

本発明に係る研削装置の全体説明図である。 羽根車の一部切欠斜視図である。 （Ａ）は羽根の摩耗状態の説明図、（Ｂ）は本発明に係る羽根の説明側面図である。 羽根車の縦断面図である。 他の実施形態における羽根の一部切欠斜視図である。 羽根の取り付け状態を示す説明図で、（Ａ）は部分拡大図、（Ｂ）は断面図である。 研削装置の他の実施形態を示す全体説明図である。 噴射装置の説明図である。 遮蔽板の態様と、その遮蔽板による砥粒の移動状態を示す説明断面図である。 返し板の説明図である。

以下、本発明に係る研削装置の好ましい実施形態について、添付した図面に従って説明する。図１において、１は、ワーク（作業対象物）の研削作業を行う密閉可能な作業室、２は、作業室１に向かって砥粒を噴射する噴射装置、３は、噴射装置２から作業室１に向かって設けられた噴射ノズルである。作業室１の下部はホッパ１ａとし、その開口に適宜開閉できる蓋１ｂを設け、投下筒４を介して噴射装置に砥粒を供給するように構成したものである。当該構成によれば、噴射装置２から作業室１に向かって吹き付けられた砥粒はワークに衝突した後、ホッパ１ａを介して投下筒４から噴射装置２に再度供給され、砥粒の無駄をなくしている。

噴射装置２は、主として羽根車２ａと、これに巻回される無端状のベルト２ｂおよびベルト２ｂを羽根車の一部を開放した状態で巻回するように配置された３つのプーリ２ｃ、２ｃ・・からなる。羽根車２ａは、図２に示したように、２枚の円板２０、２１の間に回転方向に前傾した複数枚の羽根２２、２２、・・・を挟持してなり、円板２０、２１の周面は開放されている。また、羽根車２ａにおいて、表側の円板２０は投入口２０ａを形成したドーナツ形状をなし、上記投入口２０ａを介して投下筒４を羽根車２ａの内部に臨ませている。一方、裏側の円板２１には駆動軸２３が設けられ、この駆動軸２３をモータ等に接続することで、羽根車２ａに回転力を付与するものである。

この装置において、投下筒４より羽根車２ａに投入された砥粒は、回転する羽根２２による風圧と遠心力により、徐々に羽根車２ａの外周面に拡散し、羽根２２とベルト２ｂとで形成される鋭角部に片寄って集積し、ベルト２ｂが羽根車２ａから離れる点を始点とした接線方向に噴射され、噴射ノズル３を通過してワークに至る。これによって、ワークを研削する。

続いて、図３について説明する。上記構成の本装置において、羽根２２は、使用するに従って砥粒が多く衝突する先端部が摩耗し、丸くなるとともに、砥粒が集積する羽根２２とベルト２ｂとで形成される鋭角部側も同時に砥粒によって摩耗し、羽根２２の全体が僅かに薄くなる（同図（Ａ）の斜線部参照。）。そうすると、投下筒４より投入された砥粒は、羽根２２の先端部によって羽根車２ａの中心部分方向にはね飛ばされることも多く、外周面側への砥粒の移動が阻害される。そのため、噴射される砥粒の量が相対的に減少し、砥粒による研削作用が低下していた。

そこで、本発明では、同図（Ｂ）に示したように、羽根の厚み全体を従来の羽根より薄くすると共に、その側面形状を、羽根車２ａの中心部側から外周面側にいくに従って厚くなるくさび形状に形成することとした。これにより、羽根先端部の丸みは小さくなり、砥粒が中心部方向にはね飛ばされることが少なくなる。そのため、外周面側に多くの砥粒が集まって、研削のために噴射される砥粒の量も増加する。なお、同図（Ｂ）で点線は従来の羽根の大きさを表し、また、斜線部は摩耗部分を表している。

一方、羽根車２ａ全体の構造について図４を参照して考えると、羽根２２は、摩耗の度合いを低く維持するために、耐摩耗性の高い材料で形成することが好ましい。また、表裏の円板２０、２１は、砥粒から受ける接触圧が小さいので、この羽根２２本体に比べて耐摩耗性の低い材料も使用可能である。特に、コスト面を考慮すると、高耐摩耗材は高価であるので、羽根２２本体と２枚の円板２０、２１は、異なる材料を使用することが合理的であり、コストの低減になる。

そこで、例えば、砥材が粗削り用の研削力が大きいものである場合は、羽根はボロンカーバイト、円板は超硬合金、砥材が中研用のものである場合は、羽根は超硬合金、円板はアルミナセラミック、砥材が仕上げ用のものである場合は、羽根はアルミナセラミック、円板は超高分子量ポリエチレンを使用することができる。即ち、羽根本体と円板とでは異なる材料を使用すると共に、羽根を構成する材料を円板を構成する材料より耐摩耗性の高い材料を採用する。

ところで、図４において、羽根２２と円板２０、２１との接合角部（図の斜線部）では集積した砥粒が円板にも作用して該角部を摩耗させる。上述のように、円板全体としては、羽根より耐摩耗性の低い材料を使用することが好ましいが、円板の該接合角部に関しては、摩耗しないことが好ましい。

そこで、本発明の別の実施形態として、羽根の構成を図５及び図６に示すような形状とすることもある。即ち、図５において、２２ａは羽根本体で、円板と接する両側直角方向に鍔板２２ｂ、２２ｂを一体に延設したものである。この羽根本体２２ａは、前記実施形態と同様に、羽根車２ａの中心部側から外周面側にいくに従って厚くなるくさび形状に形成する。また、鍔板２２ｂは、その側面を上記羽根本体の一面と同一面として、断面コの字状とし、その内側面に砥粒が集積するようにしている。

そして、この羽根は、図６に示すように、鍔板２２ｂを円板２０、２１に埋め込むようにして取り付ける。即ち、鍔板２２ｂの内側面と円板２０、２１の内側面が連続した同一面となるようにする。これにより、外観上、円板表面には無駄な凹凸部分がなく、従来と同様に羽根のみが直角に立設した態様となる。

この羽根は、全体を耐摩耗性の高い素材で一体に形成することが好ましく、使用する砥粒の研削力によって、ボロンカーバイト、超硬合金、アルミナセラミック等を任意に選択できる。これによって、砥粒が集積する三面の部分が同質の耐摩耗性の高い素材で構成されることになるから、該部は摩耗しにくく、摩耗する場合も一様に摩耗することになる。

続いて、図７から図１０は、本発明に係る研削装置のさらに別の実施形態を示すものである。上述したように、羽根車２ａに投入された砥粒は、羽根２２による風圧と遠心力により、徐々に羽根車２ａの外周面に拡散し、羽根２２とベルト２ｂとで形成される鋭角部に片寄り、ベルト２ｂが羽根車２ａから離れる点を始点とした接線方向に噴射され、噴射ノズル３を通過してワークに至る。しかし、図から明らかなように、ベルト２ｂは羽根車２ａの一部（図では上方）を開放した状態で巻回するように設けている。このため、砥粒の一部は噴射ノズル３からではなくこの開放部分から外方へ噴射されて装置室内に漏れ出てしまう。そこで、この実施形態では、この開放部分から漏れ出る砥粒を回収し、羽根車に再投入する構成を採用した。

即ち、図７から図１０において、５は、羽根車２ａのベルト２ｂを巻回していない開放部分の円周方向の全域に渡って円弧状に設ける遮蔽板である。この遮蔽板５は、図９に示すように、断面逆Ｖ字状を有する一対の斜面板５ａ、５ｂからなり、円周方向の一方端は噴射ノズル３に接続している。そして、内側の斜面板５ａは、羽根車２ａの羽根２２の開放部分の延長上に臨んで表側に約４５度傾斜させて設け、他方の外側の斜面板５ｂは、表側の円板より突出して逆向きに約４５度傾けて設けている。従って両斜面板５ａ、５ｂが形成する角度は、およそ９０度である。また、内側の斜面板５ａはセラミック板で構成し、外側の斜面板５ｂはゴム板で構成している。

さらに、この遮蔽板５の円周方向の他方端、即ち、羽根車２ａとベルト２ｂとが最初に接触する側には、返し板６を設けている。この返し板６は、側面視が遮蔽板５方向に開くＶ字状に形成された２枚の反射板６ａ、６ｂからなる。そして、一方の反射板６ａはベルト２ｂと平行に設け、もう一方の反射板６ｂは円板の周面に沿って設けている。また、両反射板６ａ、６ｂは、ゴム板で構成している。

次に、７は先の投下筒４に変わるものとして設ける投下板であり、円板の表側で、上記遮蔽板５及び返し板６を側面から覆って、その上端は、ホッパ１ａに臨ませる一方、下端は円板２０の投入口２０ａに臨んで傾斜して設けている。

このような構成の本実施形態では、羽根車２ａに投入された砥粒は、回転する羽根２２による風圧と遠心力により、徐々に羽根車２ａの外周面に拡散し、羽根２２とベルト２ｂとで形成される鋭角部に片寄って集積し、ベルト２ｂが羽根車２ａから離れる点を始点とした接線方向に噴射され、噴射ノズル３を通過してワークに至ることは、左記の実施形態と同様であるが、さらに、羽根車２ａの開放部分から放射状に漏れ出た砥粒が、まず、遮蔽板５の内側の斜面板５ａに衝突し、角度を変えて斜面板５ｂに衝突し、さらに角度を変えて投下板７側に落下する（図９の矢印参照。）。そして、この投下板７側に落下した砥粒は投下板７に沿って転動し、再び投入口２０ａから羽根車２ａに供給される。

また、返し板６を設けた部分では、斜面板５ａに衝突し斜面板５ｂまで行かない砥粒を、反射板６ａ、６ｂが、投下板７側に弾いて再供給することになる。

このように、羽根車２ａの開放部分から漏れ出た砥粒は、遮蔽板５及び返し板６を介して再び羽根車２ａ内に回収され、研削作業に供されることになるので、砥粒の無駄がなくなり、効率のよい研削作業ができるのである。

１ 作業室
１ａ ホッパ
２ 噴射装置
２ａ 羽根車
２ｂ ベルト
２ｃ プーリ
３ 噴射ノズル
４ 投下筒
５ 遮蔽板
５ａ、５ｂ 斜面板
６ 返し板
６ａ、６ｂ 反射板
７ 投下板
２０、２１ 円板
２０ａ 投入口
２２ 羽根
２２ａ 羽根本体
２２ｂ 鍔板
２３ 駆動軸

Claims (8)

1. 密閉可能な作業室と、その下部に連設されたホッパと、該ホッパから投下筒を介して砥粒の供給を受け、且つ、砥粒を上記作業室の内部に噴射ノズルを介して噴射する噴射装置とからなり、噴射装置は、２枚の円板で複数枚の羽根を挟持した羽根車にその羽根車の周面の一部を開放するようにベルトを巻掛けてなり、表側の円板には上記投下筒を臨ませた砥粒の投入口を有する研削装置で、上記羽根は、羽根車の中心部から外周面側にいくに従って厚くなるくさび形状に形成すると共に、この羽根の上記２枚の円板と接する両側面の直角方向にそれぞれ鍔板を一体に延設し、当該鍔板の内側面と円板の内側面が連続した同一面となるように、鍔板を円板に埋め込んで取り付けたことを特徴とする研削装置。
2. 羽根を構成する材料を円板を構成する材料より耐摩耗性の高い材料で構成した請求項１記載の研削装置。
3. 上記羽根車のベルトを巻回していない開放部分の円周方向の全域に渡って円弧状に遮蔽板を設けるとともに、上記投下筒に替えて遮蔽板を表側の側面から覆う投下板を設け、この投下板の上端はホッパの下端に臨ませる一方、下端は表側の円板の投入口に臨んで傾斜してなる請求項１又は請求項２記載の研削装置。
4. 遮蔽板の一端を噴射装置の噴射ノズルと接続するとともに、遮蔽板の他端には返し板を設けた請求項３記載の研削装置。
5. 遮蔽板は、断面逆Ｖ字状の一対の斜面板からなり、内側の斜面板は羽根車の羽根の開放部分の延長上に臨んで円板の表側に約４５度傾けて設け、外側の斜面板は表側の円板より突出して内側の斜面板とは逆に内側に約４５度傾けて設けた請求項３又は請求項４記載の研削装置、
6. 内側の斜面板はセラミック板で構成し、外側の傾斜板はゴム板で構成した請求項５記載の研削装置。
7. 返し板は、遮蔽板の方向に開くＶ字状に形成された２枚の反射板からなり、一方の反射板はベルトと平行に設け、他方の反射板は羽根車の周面に沿って設けた請求項４から請求項６のいずれか１項記載の研削装置。
8. それぞれの反射板はゴム板で構成した請求項７記載の研削装置。

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