(57)【要約】【課題】  加工能力とノズル部の耐久性とに優れたブラスト加工用の粉体噴射ノズル装置を提供する。【解決手段】  粉体噴射ノズル装置は、粉体噴射用の内管と、外管と、混合室と、加速流体供給部とを有している。外管は内管よりも先端が軸方向に突出した状態で内管の外側に同心状に配置され、外管の先端はワークに対向する。混合室は外管の先端および内管の先端の間に形成される。加速流体供給部は内管の外周および外管の内周がなす間隙から混合室に向けて粉体加速用の加速流体を供給する。そして、混合室において加速流体で付勢された粉体がワークに直接噴射される。【選択図】  図１
2006224205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉体噴射用の内管と、
前記内管よりも先端が軸方向に突出した状態で前記内管の外側に同心状に配置され、前記先端がワークに対向してなる外管と、
前記外管の先端および前記内管の先端の間に形成された混合室と、
前記内管の外周および前記外管の内周がなす間隙から前記混合室に向けて粉体加速用の加速流体を供給する加速流体供給部と、を有し、
前記混合室において前記加速流体で付勢された粉体が前記ワークに直接噴射されてなることを特徴とする粉体噴射ノズル装置。
【請求項２】
前記内管の基端に一端が連結され、内径が前記内管の内径よりも細径に設定されてなる粉体噴射用の噴射流体供給管と、
前記内管および前記噴射流体供給管の連結部近傍で前記内管に一端が接続されてなる粉体供給管と、をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の粉体噴射ノズル装置。
【請求項３】
前記内管の粉体噴射を制御する第１制御部と、前記加速流体供給部への加速流体供給量を制御する第２制御部とをさらに有し、
前記第１制御部は噴射停止時間を設けて前記内管の先端から断続的に粉体噴射を行う一方で、前記第２制御部は前記加速流体供給部に対して連続的に加速流体を供給することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粉体噴射ノズル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はブラスト加工用の粉体噴射ノズル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＷＡ、ＳｉＣ、ガラスビーズ等の砥粒を圧縮流体によってワークに吹き付けるブラスト加工は、従来から表面の粗面化、接着及び塗装の前処理、パターン切削等に使用されている。ブラスト加工によるパターン切削では、ワーク表面にマスク材を貼り付けて加工箇所のみに砥粒を吹き付けるマスク加工が一般的であるが、近年ではインクジェットヘッド部や回路基板の配線パターンなどの微細加工のためにワークにマスクレスで砥粒を直接吹き付けるダイレクトブラスト加工が要請されている。
【０００３】
また、この種のブラスト加工装置について、特許文献１には噴射用圧縮流体（噴射流体）に含まれた砥粒を加速用の圧縮流体（加速流体）によって付勢してノズルに供給するハイパー化ユニットの構成が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−３００６１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の構成は噴射流体および加速流体の混合部であって、下流側にホースおよびノズル部が接続される。そのため、上記特許文献１の構成では下流側の管内抵抗によって通路長に比例して加工能力や耐久性が低下することとなる。特に微細加工のために下流側のノズル部等で流路の径を絞る場合にはノズル先端までの管内抵抗が非常に大きくなるので、加工能力とノズル部等の耐久性とが大きく低下してしまう。
【０００５】
さらに、ブラスト加工によるパターン切削ではワークの被加工箇所に砥粒が溜まることがあり、この場合にはワークから砥粒を除去するために作業を中断しなければならないので煩雑であった。また、一般的にブラスト加工の加工量を的確に把握するのは困難であり、所望の加工量を得るためには作業者の熟練を要していた。
本発明は上記従来技術の課題を解決するためのものであって、その目的は加工能力とノズル部の耐久性とに優れた粉体噴射ノズル装置を提供することである。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、ワークから砥粒を除去するために作業を中断する必要がなく、ブラスト加工の加工量を容易に把握できる粉体噴射ノズル装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明に係る粉体噴射ノズル装置は、粉体噴射用の内管と、外管と、混合室と、加速流体供給部とを有する。外管は内管よりも先端が軸方向に突出した状態で内管の外側に同心状に配置され、外管の先端はワークに対向する。混合室は外管の先端および内管の先端の間に形成される。加速流体供給部は内管の外周および外管の内周がなす間隙から混合室に向けて粉体加速用の加速流体を供給する。そして、混合室において加速流体で付勢された粉体がワークに直接噴射される。
【０００８】
第１の発明では、内管から噴射された粉体は内管の前方に形成された混合室で加速流体と混合され、加速流体によって付勢された粉体は外管からワークに直接噴射される。すなわち、粉体を含む流れは下流側で絞られることなく、かつ粉体を含む流れはノズルの先端付近で加速されてからワークに直接吹きつけられる。
第２の発明は、第１の発明において、粉体噴射用の噴射流体供給管と、粉体供給管とをさらに有する。噴射流体供給管は内管の基端に一端が連結され、その内径が内管の内径よりも細径に設定されている。粉体供給管は内管および噴射流体供給管の連結部近傍で内管に一端が接続されている。
【０００９】
第２の発明では、内管には噴射流体供給管から噴射流体が供給され、粉体供給管から粉体が供給される。内管に向けて噴射流体が流れると、噴射流体供給管と内管との連結部で管径の拡張により粉体供給管に負圧が生じる。この負圧によって粉体供給管から内管に粉体が吸い出され（エジェクター効果）、粉体は噴射流体とともに混合室に流入する。
第３の発明は、第１または第２の発明において、内管の粉体噴射を制御する第１制御部と、加速流体供給部への加速流体供給量を制御する第２制御部とをさらに有する。第１制御部は噴射停止時間を設けて内管の先端から断続的に粉体噴射を行う一方で、第２制御部は加速流体供給部に対して連続的に加速流体を供給する。
【００１０】
第３の発明では、噴射停止時間には粉体を含まない加速流体が外管先端からワークに噴射されるので、ワークの被加工箇所に溜まった粉体は加速流体により除去される。また、１回の粉体噴射による加工量を等しく設定すれば、粉体噴射の回数でワークの加工量を容易に把握できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では粉体を含む流れが下流側で絞られることなく、かつ粉体を含む流れはノズルの先端付近で加速されてからワークに直接吹きつけられるので、加工能力とノズル部の耐久性とが大きく向上する。
また、内管の先端から断続的に粉体噴射を行う一方で連続的に加速流体を供給する場合には作業中のワークから砥粒を除去することができ、また、ブラスト加工の加工量を把握することも容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（本実施形態の構成）
図１は本実施形態の粉体噴射ノズル装置の組立状態の断面図であり、図２は粉体噴射ノズル装置の分解図である。また、図３は図１のノズル部の要部拡大図である。
粉体噴射ノズル装置は、砥粒タンク１０および固定リング１１と、ノズル部１２と、噴射流体制御部１３と、加速流体制御部１４と、を有している。
【００１３】
砥粒タンク１０は先端部が筒状に構成され、先端部の内周には段付部１０ａが構成されている。また、砥粒タンク１０の先端部の外周には固定リング１１を装着するために雄ねじが刻設されている。固定リング１１の内周には砥粒タンク１０の雄ねじに螺合する雌ねじが刻設され、この雌ねじの奥にはノズル部１２を係止するための環状突起部１１ａが形成されている。
【００１４】
ノズル部１２は、３つのノズルブロック（２０，２１，２２）と、加工ノズル２３と、噴射ノズル２４と、エアパイプ２５とから構成されている。このノズル部１２は砥粒タンク１０の先端部に配置され、装置組立時には砥粒タンク１０の段付部１０ａと固定リング１１の環状突起部１１ａとに挟まれてノズル部１２が位置決めされる。なお、装置組立時にはノズル部１２は砥粒タンク１０に接着剤を用いて固定される。
【００１５】
ノズル部１２の第１ノズルブロック２０は筒状に形成され、その外径は砥粒タンク１０の先端部の内径より若干小さく設定されている。装置組立時には各ノズルブロックのうちで第１ノズルブロック２０が最も砥粒タンク１０寄りに配置され、第１ノズルブロックの基端側の面が砥粒タンク１０先端部開口を覆うこととなる。また、第１ノズルブロック２０の外周には砥粒タンク１０の段付部１０ａに係止される環状の突起部２０ａが形成されており、装置組立後に第１ノズルブロック２０が砥粒タンク１０の内部に落ちないようになっている。
【００１６】
第１ノズルブロック２０の基端側の面にはブロックの中心に噴射流体取入口２０ｂが開口され、この噴射流体取入口２０ｂの周囲には砥粒取入口２０ｃと加速流体取入口２０ｄとがそれぞれ貫設されている。これらの取入口（２０ｂ，２０ｃ，２０ｄ）は第１ノズルブロック２０の軸方向に沿って対向する先端側まで貫設されている。
第２ノズルブロック２１は、第１ノズルブロック２０の突起部２０ａと略同径の筒状に形成されている。装置組立時には第２ノズルブロック２１の先端側には第１ノズルブロック２０が配置され、基端側には第３ノズルブロック２２が配置されて、第２ノズルブロック２１は２つのノズルブロックに挟まれた状態となる。
【００１７】
この第２ノズルブロック２１には、ブロックの中心軸に沿って噴射ノズル挿通孔２１ａが貫設されている。また、第２ノズルブロック２１には砥粒供給路２１ｂと加速流体供給路２１ｃとが形成されている。砥粒供給路２１ｂの入口は装置組立時に第１ノズルブロック２０の砥粒取入口２０ｃと接続され、その出口は第２ノズルブロック２１の内部で噴射ノズル挿通孔２１ａとＴ字状に接続されている。一方、加速流体供給路２１ｃの入口は装置組立時に第１ノズルブロック２０の加速流体取入口２０ｄと接続され、その出口はブロックを貫通して第２ノズルブロック２１の先端側に形成されている。
【００１８】
第３ノズルブロック２２は先端側が略円錐状に形成され、基端側には環状の突起部２２ａが形成されている。装置組立時には第３ノズルブロック２２の基端側が第２ノズルブロック２１の先端側と隣接し、第３ノズルブロック２２の突起部２２ａが固定リング１１の環状突起部１１ａに係止されることとなる。
第３ノズルブロック２２には中心軸に沿って加工ノズル挿通孔２２ｂが貫設されている。また、第３ノズルブロック２２の基端側には、加速流体流入室２２ｃが加工ノズル挿通孔２２ｂと同心状に形成されている。装置組立時には加速流体流入室２２ｃは第２ノズルブロック２１の加速流体供給路２１ｃの出口と接続される。
【００１９】
加工ノズル２３は第３ノズルブロック２２の加工ノズル挿通孔２２ｂに挿入される。加工ノズル２３の長さは、第３ノズルブロック２２の先端から加速流体流入室２２ｃの底面までの距離とほぼ同じ長さに設定されている。
噴射ノズル２４は第２ノズルブロック２１の噴射ノズル挿通孔２１ａに挿入される。噴射ノズル２４の長さは、装置組立時における第２ノズルブロック２１の基端から加速流体流入室２２ｃの底面までの距離よりもやや長くなるように設定されている。また、噴射ノズル２４の外径は加工ノズル２３の内径よりも小さく設定される。
【００２０】
噴射ノズル２４の基端は、装置組立時には第２ノズルブロック２１の基端に揃えられて位置決めされる。すなわち、装置組立時には加工ノズル２３の内部に噴射ノズル２４が同心状に配置され、加工ノズル２３の内周と噴射ノズル２４の外周との間に間隙が形成される。また、加工ノズル２３の先端は噴射ノズル２４の先端よりも軸方向に突出した状態となり、加工ノズル２３の先端と噴射ノズル２４の先端との間に混合室が形成される。
【００２１】
また、噴射ノズル２４には砥粒供給路２１ｂとの対応位置にスリット２４ａが形成されている。そのため、装置組立時には砥粒供給路２１ｂの出口に噴射ノズル２４のスリット２４ａが合致し、砥粒タンク１０の砥粒は砥粒取入口２０ｃおよび砥粒供給路２１ｂを経て噴射ノズル２４内に到達するようになっている。
エアパイプ２５の外径は噴射ノズル２４の内径とほぼ同径に設定されている。このエアパイプ２５の先端は噴射ノズル２４の基端側にしまり嵌めで挿入される。エアパイプ２５の先端は噴射ノズル２４のスリット２４ａの手前まで挿入され、装置組立時にはエアパイプ２５の先端よりも下流側にスリット２４ａが位置するようになっている。
【００２２】
なお、第１ノズルブロック２０の外周部、第１ノズルブロック２０先端側の各取入口の周囲、第３ノズルブロック２２基端側の加速流体流入室２２ｃの周囲にはそれぞれＯリング２６が配置され、圧縮流体などが他の流路に漏れ出さないように構成されている。
噴射流体制御部１３および加速流体制御部１４は圧縮流体の流量を調節するための電磁弁を内蔵している。各制御部１３，１４の流路の一端はいずれも図示しないコンプレッサーに接続されている。噴射流体制御部１３の流路の他端はチューブ１５および継手１６を介して噴射流体取入口２０ｂに接続されている。一方、加速流体制御部１４の流路の他端はチューブ１５および継手１６を介して加速流体取入口２０ｄに接続されている。
【００２３】
（本実施形態の作用）
本実施形態の粉体噴射ノズル装置は上記のように構成され、以下その作用を説明する。
噴射流体制御部１３の電磁弁を開放すると、コンプレッサーから噴射流体取入口２０ｂに圧縮流体（噴射流体）が流入する。噴射流体取入口２０ｂの噴射流体はエアパイプ２５から噴射ノズル２４に流れる。このとき、エアパイプ２５と噴射ノズル２４との管径の変化によって、エアパイプ２５および噴射ノズル２４の連結部の下流側で負圧が生じる（エジェクター効果）。
【００２４】
かかる負圧によって、砥粒タンク１０内の砥粒は砥粒取入口２０ｃおよび砥粒供給路２１ｂを経てスリット２４ａから噴射ノズル２４に吸入される。噴射ノズル２４内に吸入された砥粒は噴射流体によって加工ノズル２３の混合室に噴射される。
一方、加速流体制御部１４の電磁弁を開放すると、コンプレッサーから加速流体取入口２０ｄに圧縮流体（加速流体）が流入する。加速流体は加速流体取入口２０ｄおよび加速流体供給路２１ｃを経て加速流体流入室２２ｃに流入する。そして、加速流体流入室２２ｃの加速流体は加工ノズル２３と噴射ノズル２４との間隙を通過して加工ノズル２３の混合室に流入する。したがって、噴射ノズル２４から噴射された砥粒の流れと加速流体２３とは混合室で合流することとなる。
【００２５】
そして、混合室において加速流体に付勢された砥粒は、加工ノズル２３の先端から噴射されてワークｗを切削する。なお、ワークｗの加工量は、噴射流体制御部１３での噴射流体の流量制御または加工流体制御部１４での加速流体の流量制御によって調整できる。
ここで、深孔加工などで連続的にワークｗを研削する場合には、ワークｗの被加工箇所には砥粒が除々に蓄積して加工効率が低下してしまうことがある。この場合には、噴射流体制御部１３が噴射流体を断続的に供給する一方で、加速流体制御部１４が連続的に加速流体を供給するように設定するのが好ましい。
【００２６】
噴射流体制御部１３の電磁弁を閉める一方で加速流体制御部１４の電磁弁を開放すると、噴射ノズル２４からの砥粒の噴射は停止し、加工ノズル２３からは加速流体のみが噴射されてワークｗの被加工箇所の砥粒が除去される（図４参照）。したがって、噴射流体制御部１３の電磁弁の制御によって砥粒の噴射停止時間を定期的に設けると、ワークｗの加工面がクリーニングされて効率よくブラスト加工を行うことができる。また、かかる制御において１回の噴射による加工量を等しく設定すれば、噴射の回数でワークｗの加工量を把握することが容易にできる。
【００２７】
（本実施形態の効果）
本実施形態では噴射ノズル２４の砥粒を含む流れは加工ノズル２３の混合室で加速されるので、ブラスト加工の加工能力が大きく向上する。また、砥粒を含む流れは下流側の混合室で絞られずにワークｗに直接吹きつけられる。したがって、本実施形態では流れに作用する管内抵抗が少ないので圧縮流体の流量が少なくても比較的高い加工能力を確保でき、かつノズル部１２の耐久性向上も期待できる。さらに、加速流体によって砥粒を含む流れが噴射ノズルに逆流することもないので、圧縮流体および加速流体の流量の関係を自由に設定できる。
【００２８】
また、本実施形態ではエジェクター効果で砥粒を吸入する構成であるので、砥粒タンク１０側に圧力をかけて砥粒を押し出す構成と比べて応答性が高く、かつ砥粒の噴射量の制御も容易となる。しかも、エジェクター効果で砥粒を吸入する構成では運転中に砥粒タンク１０を密閉する必要はないので、運転中においても図示しない砥粒補給口から砥粒を継ぎ足すこともできる。
【００２９】
さらに、噴射ノズル２４から断続的に砥粒を噴射する一方で連続的に加速流体を供給する場合には作業中のワークｗから砥粒を除去することができ、また、ショット数によりブラスト加工の加工量を容易に把握できる。
（請求項と実施形態との対応関係）
ここで、請求項と実施形態との対応関係を示しておく。なお、以下に示す対応関係はあくまで参考のために示した解釈であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００３０】
「内管」には噴射ノズル２４が対応する。「外管」には加工ノズル２３が対応する。「混合室」は加工ノズル２３の内部において加工ノズル２３先端と噴射ノズル２４先端との間に形成される。「加速流体供給部」にはコンプレッサーから混合室までの加速流体の流路が対応する。「噴射流体供給管」にはエアパイプ２５が対応する。「粉体供給管」には砥粒取入口２０ｃおよび砥粒供給路２１ｂが対応する。「第１制御部」には噴射流体制御部１３が対応する。「第２制御部」には加速流体制御部１４が対応する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本実施形態の粉体噴射ノズル装置の断面図
【図２】本実施形態の粉体噴射ノズル装置の分解図
【図３】図１のノズル部の要部拡大図
【図４】噴射流体を断続的に供給し、加速流体を連続的に供給した状態を示す図
【符号の説明】
【００３２】
１０  砥粒タンク
１１  固定リング
１２  ノズル部
１３  噴射流体制御部
１４  加速流体制御部
２０  第１ノズルブロック
２１  第２ノズルブロック
２２  第３ノズルブロック
２３  加工ノズル
２４  噴射ノズル
２５  エアパイプ
ｗ  ワーク
【図１】
2006224205.tif 000003
【図２】
2006224205.tif 000004
【図３】
2006224205.tif 000005
【図４】
2006224205.tif 000006