JPH04360768A - パウダービーム加工方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、パウダービームを高
速、高圧で噴射して加工する加工方法及びその加工装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術の一例としてサンドブラスト装
置があり、その代表例を図３を用いて説明する。１０１
は研磨材のような粒体を供給する粒体供給管、１０２は
圧縮空気供給管、１０３　はこの装置全体をノズルとし
た場合のノズルの噴孔である。粒体供給管１０１から粒
体を供給し、圧縮空気供給管１０２から圧縮空気を供給
すると圧縮空気供給管１０２の先端部付近の周囲Ｓに負
圧が生じ、粒体が吸収され、攪拌されて噴孔部１０３か
ら加速噴射され、被加工物を切削、切断したり、穿孔し
、或いは装飾を施すことに使用されている。このような
現在用いられているサンドブラスト装置は、■粉体とし
て２５〜１００μｍ程度の粒径を使用することが多く、
噴射ムラも目立ち、粉体を均一に分散化して噴射するこ
とに難がある。 ■粉体か１μｍ程度になると安定した管路内の輸送が困
難となり、管路が狭くなると目詰まりを起こしたり、ま
た、気体のみが噴射されることがある。■粉体が微粒子
である場合、帯電、凝縮、付着で微粒子が固型化する場
合が多く、僅かな微粒子量を気体に均一に分散化して、
輸送して、噴射することが難しい。■このため、サンド
ブラスト装置は微細加工に適しない。■ノズルの噴孔１
０３からの噴射流の乱れが大きいため、被加工物の端面
にダレが出る。また、表面構造、表面性状が悪い。等々
の欠点があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、このよう
な従来の欠点を解消するためになされたものであって、
粉体がたとえ微粒子であっても、均一に分散化させ、噴
射ノズルの噴孔から被加工面に高速で噴射して、研削、
研磨のみならず、被着もでき、更に、微細加工もできる
パウダービーム加工方法とその装置を提供することを課
題にしている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、第１の管路
内ノズルから高圧ガスを流し、前記第１の管路内ノズル
近傍の絞り機構部に環状溝を配し、この環状溝内部に第
２の管路内ノズルを配設し、この第２の管路内ノズルか
ら微粒子を含む固気２相流を供給するパウダービーム加
工方法において、前記高圧ガスを第１の管路内ノズルか
ら流すと、前記環状溝で負圧化され、第２の管路内ノズ
ルから微粒子をを含む固気２相流を吸引して前記高圧ガ
スと混合し、固気２相混合流と成し、この固気２相混合
流を次の膨張管で自然に膨張させ、次の平行管で均一、
分散化して、固気２相混合流の平行流を生成し、この固
気２相混合流の平行流を加速して、パウダービームを形
成し、このパウダービームを噴射ノズルの噴孔より高速
で噴射させることにより、被加工物の表面加工、表面改
質を行うことを特徴とする。

【０００５】及び、第１の管路内ノズルから高圧ガスを
供給し、前記第１の管路内ノズルの後流近傍の絞り機構
部に環状溝を配し、この環状溝部に第２の管路内ノズル
を配設し、この第２の管路内ノズルから微粒子を含む固
気２相流を吸引して、前記第１の管路内ノズルの高圧ガ
スと前記第２の管路内ノズルの微粒子を含む固気２相流
を混合するパウダービーム加工装置において、前記微粒
子を含む固気２相流と高圧ガスを混合部にて混合し、固
気２相混合流と成した後に、膨張管部、平行管部、ノズ
ル噴射孔部を設けることにより、前記固気２相混合流か
らパウダービームを生成するようにし、噴射ノズルの噴
孔より、高速で前記パウダービームを噴射させ、被加工
物の表面加工、表面改質を行うことを特徴とする。

【０００６】

【作用】このように、この発明のパウダービーム加工方
法とその装置は、特に絞り機構部に環状溝を配し、この
環状溝内部に微粒子供給用の第２の管路内ノズルを配設
し、本流でもある第１の管路内ノズルから高圧ガスを流
すことにより環状溝で流れは負圧化され、第２の管路内
ノズルから微粒子を吸引して、乱れのない、渦のない固
気２相混合流を生成し、後流で加速してパウダービーム
を生成し、このパウダービームを利用して被加工物の質
の高い表面加工、表面改質を行うことができる。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図１と図２の図
面を参照して説明する。まず、図１はこの発明の一実施
例に係わるパウダービーム加工方法及びその装置を示す
断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面図である。図１
と図２において、１は高圧ガス供給部、２は高圧ガスと
微粒子との混合部、３はパウダービーム生成部である。 ４は高圧ガス輸送管で円形中空５となっている細長い輸
送管で、材料はステンレス鋼管である。次に、２は高圧
ガスと微粒子との混合部であるが、これについて説明す
ると、６は第１の管路内ノズルである。第１の管路内ノ
ズル６はＲ面７とそれに連続している円形中空８から成
る。円形中空８と固気２相混合絞り管１０とは、同一の
直径　（内径）　をしており、円形中空８と固気２相混
合絞り管１０との間には、絞り機構部の環状溝９を配し
ている。

【０００８】即ち、円形中空８と固気２相混合絞り管１
０の内径が管路内の絞ったところに当たり、ここを絞り
機構部と称する。環状溝９の側面の幅中央に設けた通し
孔部２５を通して、この環状溝９に垂直に位置するよう
に固気２相混合管１６の他の側面に設けたネジ部２６に
微粒子を含んだ固気２相流２２を供給する固気２相流微
粒子供給管１５のネジ部２６をねじ込み接続する。ここ
で、通し孔部２５を第２の管路内ノズルと称する。

【０００９】固気２相混合管１６及び固気２相流微粒子
供給管１５の材料は、ステンレス鋼を用いるが、セラミ
ックスでも良い。次に、固気２相混合管１６の説明に戻
す。固気２相混合管１６の固気２相混合流絞り管１０と
連続して固気２相混合流２３の膨張管１１が構成されて
いる。３はパウダービーム生成部であり、１７はパウダ
ービーム生成管である。パウダー生成管１７は固気２相
混合流２３の平行管１２とテーパ管１３、噴射ノズルの
噴孔１４とから成り、平行管１２は円形断面、テーパ管
１３テーパ断面、噴射ノズルの噴孔１４は円形断面を有
する。２４はパウダービームを示す。

【００１０】また、前述の高圧ガス輸送管４と固気２相
混合管１６、パウダービーム生成管１７は、各々フラン
ジ部をパッキングを介してネジ１８、１９により管路軸
芯が同軸となるように調整後、締結されている。次に、
このような構成のパウダービーム加工装置の動作を説明
する。高圧ガス輸送管４の上流から例えば１〜１０ｋｇ
／ｃｍ２の空気またはドライ窒素のような高圧ガス２１
を流すと、第１の管路内ノズル６から高圧ガス２１は絞
り機構部の環状溝９に流れ込むが、この場合、第１の管
路内ノズル６はＲ面７と円形中空８から成り、高圧ガス
２１の流れを急に絞らないようにしてあるので、乱れが
少なく渦流が起きにくいので、圧力損失は非常に小さく
なる。このように理想的な高圧ガス２１を第１の管路内
ノズル６から流すと環状溝９に絞り効果のため負圧が発
生し、第２の管路内ノズル２５から、微粒子を含む固気
２相流２２を吸引して、高圧ガス２１と混合する。

【００１１】この場合、第１の管路内ノズル６から流れ
る高圧ガス２１と第２の管路内ノズル２５から固気２相
流２２の微粒子を吸引して、固気２相混合流２３を生成
するが、絞り機構部（８→９→１０の管路部）の環状溝
９で混合を行うため、乱れがすくなく、渦流が起きにく
いので、その混合状態は良質である。このような固気２
相混合流２３を次の膨張管１１に流すが、固気２相混合
流２３が絞り機構部で自然に絞られ、また、自然に膨張
するため圧力損失は極めて小さいし、微粒子を含む固気
２相混合流２３の流れに無理がなく、固気２相混合流２
３は微粒子を含んでいるが、固気２相混合管１６の磨耗
による形状の変化なども少なく耐久性がある。この効果
は加工装置としては実に重大であり、信頼性、量産性等
従来技術と比較してすぐれている。

【００１２】次に、ステンレス鋼又はセラミックス材の
パウダービーム生成管１７の固気２相混合流平行管１２
で、固気２相混合流２３は均一に分散され、平行管１２
により平行流となる。テーパ管１３で固気２相混合流２
３を加速して、噴射ノズルの噴孔１４でパウダービーム
２４を生成し、このパウダービーム２４が噴孔１４から
噴射され、被加工面を加工する。この場合、パウダービ
ーム２４の速度は研削、研磨加工の場合は４０〜８０ｍ
／ｓ、堆積、付着加工の場合は８０ｍ／ｓ以上が望まし
い。例えば研削、研磨加工の場合は、Ａｌ２　Ｏ３　、
ＳｉＣの粒径１μｍ以上のものを、また、堆積、付着加
工の場合は、Ａｌ２　Ｏ３　、ＳｉＣの粒径１μｍ以下
のものを使用すれば良い。

【００１３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のパウダ
ービーム加工方法とその装置は、特に絞り機構部に環状
溝を配し、この環状溝内部に微粒子供給用の第２の管路
内ノズルを配設し、本流でもある第１の管路内ノズルか
ら高圧ガスを流すことにより環状溝で流れは負圧化され
、第２の管路内ノズルから微粒子を吸引して、乱れのな
い、渦のない固気２相混合流を生成し、後流で加速して
パウダービームを生成し、このパウダービームを利用し
て被加工物の表面加工、表面改質を行うので、■均一に
分散化したパウダービームを生成し、これを噴射して被
加工物を加工するため、表面加工、表面改質の質が高く
、高信頼性、量産性も大きい。■微粒子の静電気の影響
、付着の影響による微粒子の噴射ムラ、噴射ノズル等の
ノズルの目詰まりをなくすことができる。■微細加工が
可能となる。■表面構造、表面性状が良好になる。■均
一、分散化ができるので、希薄微粒子を含むパウダービ
ームの生成が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係わるパウダービーム加
工方法とその装置を示す断面図

【図２】図１のＡ−Ａ断面図

【図３】従来の一例としてのサンドブラスト装置の断面
図

【符号の説明】

１　　高圧ガス供給部 ２　　高圧ガスと微粒子の混合部 ３　　パウダービーム生成部 ４　　高圧ガス輸送管 ５　　円形中空 ６　　第１の管路内ノズル ７　　Ｒ面 ８　　円形中空 ９　　環状溝 １０　　固気２相混合絞り管 １１　　膨張管 １２　　平行管 １３　　テーパ管 １４　　噴射ノズルの噴孔 １５　　固気２相流 １６　　固気２相混合管 １７　　パウダービーム生成管 １８、１９　　ネジ ２１　　高圧ガス ２２　　微粒子を含む固気２相流 ２３　　固気２相混合流 ２４　　パウダービーム

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　第１の管路内ノズルから高圧ガスを流
   し、前記第１の管路内ノズル近傍の絞り機構部に環状溝
   を配し、この環状溝内部に第２の管路内ノズルを配設し
   、この第２の管路内ノズルから微粒子を含む固気２相流
   を供給するパウダービーム加工方法において、前記高圧
   ガスを第１の管路内ノズルから流すと、前記環状溝で負
   圧化され、第２の管路内ノズルから微粒子を含む固気２
   相流を吸引して前記高圧ガスと混合し、固気２相混合流
   と成し、この固気２相混合流を次の膨張管で自然に膨張
   させ、次の平行管で均一、分散化して、固気２相混合流
   の平行流を生成し、この固気２相混合流の平行流を加速
   して、パウダービームを形成し、このパウダービームを
   噴射ノズルの噴孔より高速で噴射させることにより、被
   加工物の表面加工、表面改質を行うことを特徴とするパ
   ウダービーム加工方法。
2. 【請求項２】　　第１の管路内ノズルから高圧ガスを供
   給し、前記第１の管路内ノズルの後流近傍の絞り機構部
   に環状溝を配し、この環状溝部に第２の管路内ノズルを
   配設し、この第２の管路内ノズルから微粒子を含む固気
   ２相流を吸引して、前記第１の管路内ノズルの高圧ガス
   と前記第２の管路内ノズルの微粒子を含む固気２相流を
   混合するパウダービーム加工装置において、前記微粒子
   を含む固気２相流と高圧ガスを混合部にて混合し、固気
   ２相混合流と成した後に、膨張管部、平行管部、ノズル
   噴射孔部を設けることにより、前記固気２相混合流から
   パウダービームを生成するようにし、噴射ノズルの噴孔
   より、高速で前記パウダービームを噴射させ、被加工物
   の表面加工、表面改質を行うことを特徴とするパウダー
   ビーム加工装置。