(57)【要約】研摩材媒体（１５）を用いて加工物（２０）のオリフィス（１８）を研摩材流加工する装置及び方法。装置（１０）は、媒体（１５）をオリフィス（１８）を介して所定圧力及び一定流量で通過させることができる。あるいは、この装置（１０）は、オリフィス（１８）を介する媒体（１５）にかかる圧力を可変にすることにより、媒体（１５）をオリフィス（１８）を介して一定流量で移動させることができる。
2005506210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研摩材の媒体を加工物のオリフィスを介して移動させる研摩材流装置であって、
ａ）一方の側が上流側、他方の側が下流側である、加工物を固定し保持する加工物ホルダーと、
ｂ）上流側にあってホルダーの上流側に接続され、媒体を所定の圧力でホルダーの下流側に強制移動させる第１の容積式ポンプと、
ｃ）下流側にあってホルダーの下流側に接続され、下流側への流体の流れに抵抗してホルダーの上流側から下流側への媒体の流量を制御する媒体抵抗手段とより成る研摩材流装置。
【請求項２】
第１の容積式ポンプはシリンダとその内部のピストンより成り、ピストンは媒体をシリンダからホールの下流側へ押圧するように作動可能であり、ピストンは駆動装置により移動される請求項１の研摩材流装置。
【請求項３】
駆動装置は液圧アクチュエータである請求項２の研摩材流装置。
【請求項４】
駆動装置はリニアモーター型アクチュエータである請求項２の研摩材流装置。
【請求項５】
媒体抵抗手段はリリーフバルブである請求項１の研摩材流装置。
【請求項６】
媒体抵抗手段は比例型電動リリーフバルブである請求項５の研摩材流装置。
【請求項７】
媒体抵抗手段は第２の容積式ポンプである請求項１の研摩材流装置。
【請求項８】
第２の容積式ポンプはシリンダとその内部のピストンとより成り、ピストンはホルダーの下流側への媒体の流れに抵抗してその流れを制御するように作動可能である請求項７の研摩材流装置。
【請求項９】
ホルダーを通過する媒体の流量を測定する媒体流量測定装置をさらに備えた請求項１１の研摩材流装置。
【請求項１０】
第１の容積式ポンプはシリンダとその内部のピストンとより成り、ピストンはピストン棒を有し、エンコーダがピストン棒の線形運動を測定して媒体の流量を測定する請求項９の研摩材流装置。
【請求項１１】
媒体抵抗手段はシリンダとその内部のピストンとより成る第２の容積式ポンプであり、ピストンはピストン棒を有し、媒体流量測定装置はピストン棒の線形運動を測定して媒体の流量を求めるエンコーダである請求項９の研摩材流装置。
【請求項１２】
媒体の冷却手段をさらに備えた請求項１の研摩材流装置。
【請求項１３】
冷却手段は、第１の容積式ポンプのシリンダ及び第２の容積式ポンプのシリンダのうち少なくとも一方の周りの冷却カバーより成る請求項１２の研摩材流装置。
【請求項１４】
冷却手段は、第１の容積式ポンプのシリンダ及び第２の容積式ポンプのシリンダのうちの少なくとも一方においてホルダーに隣接するインライン熱交換器より成る請求項１２の研摩材流装置。
【請求項１５】
研摩材の媒体を加工物のオリフィスを介して移動させる研摩材流装置であって、
ａ）一方の側が第１の側、他方の側が第２の側である、加工物を固定し保持する加工物ホルダーと、
ｂ）第１の側にあってホルダーの第１の側に接続され、媒体を所定の圧力でホルダーの第２の側に強制移動させる第１の容積式ポンプと、
ｃ）第２の側にあってホルダーの第２の側に接続された第２の容積式ポンプとより成り、
ｄ）第１のモードでは、第１の容積式ポンプが媒体をホルダーの第１の側から第２の側へ強制移動させると共に第２の容積式ポンプがその流れに抵抗をすることによりホルダーの第２の側への流れを制御し、
ｅ）第２のモードでは、第２の容積式ポンプが媒体をホルダーの第２の側から第１の側へ強制移動させると共に第１の容積式ポンプがその流れに抵抗することによりホルダーの第１の側への流れを制御する研摩材流装置。
【請求項１６】
第１及び第２の容積式ポンプはそれぞれシリンダとその内部のピストンとより成り、ピストンは駆動装置により移動される請求項１５の研摩材流装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの駆動装置は液圧アクチュエータである請求項１６の研摩材流装置。
【請求項１８】
少なくとも１つの駆動装置はリニアモーター型アクチュエータである請求項１６の研摩材流装置。
【請求項１９】
ホルダーを通過する媒体の流量を測定する媒体流量測定装置をさらに備えた請求項１５の研摩材流装置。
【請求項２０】
第１の容積式ポンプ及び第２の容積式ポンプはそれぞれピストンに連携するピストン棒を有し、媒体流量測定装置は媒体の流量を測定するため少なくとも１つのピストン棒の線形運動を求めるエンコーダである請求項１９の研摩材流装置。
【請求項２１】
媒体の冷却手段をさらに備えた請求項１５の研摩材流装置。
【請求項２２】
冷却手段は、第１の容積式ポンプのシリンダ及び第２の容積式ポンプのシリンダのうち少なくとも一方の周りの冷却カバーより成る請求項２１の研摩材流装置。
【請求項２３】
冷却手段は、第１の容積式ポンプのシリンダ及び第２の容積式ポンプのシリンダのうちの少なくとも一方においてホルダーに隣接するインライン熱交換器より成る請求項２１の研摩材流装置。
【請求項２４】
加工物の、上流側と下流側とを画定するオリフィスを介する研摩材の媒体により研摩材流加工を行う方法であって、
ａ）媒体をオリフィスを介して上流側から下流側へ第１の側にかかる所定の一定圧力で移動させ、
ｂ）第２の側にかかる所定の一定圧力を維持しながら下流側への媒体の流れを選択的に絞ることによりオリフィスを通過する媒体の流量を制御するステップより成る研摩材流による加工方法。
【請求項２５】
流量をモニターするステップをさらに含む請求項２４の方法。
【請求項２６】
媒体はピストン棒を備えたピストンを有する第１の容積式ポンプによりオリフィスを強制移動され、ピストンはシリンダ内にあってピストンに接続された駆動装置により移動され、流量をモニターするステップはピストン棒の線形運動をモニターすることにより行われる請求項２５の方法。
【請求項２７】
媒体の下流側への流れを制限して媒体の流量を制御するステップをさらに含む請求項２４の方法。
【請求項２８】
流れを絞るステップは、媒体の下流側への流れに抵抗する比例型電動リリーフバルブを用いて行う請求項２７の方法。
【請求項２９】
流れを絞るステップは、媒体の下流側への流れに抵抗する第２の容積式ポンプを用いて行う請求項２７の方法。
【請求項３０】
媒体を冷却するステップをさらに含む請求項２４の方法。
【請求項３１】
加工物の、第１の側と第２の側とを画定するオリフィスを介する研摩材の媒体により研摩材流加工を行う方法であって、
ａ）媒体をオリフィスを介して第１の側から第２の側へ第１の側にかかる所定の一定圧力で移動させ、
ｂ）所定の一定圧力を維持しながら第２の側への媒体の流れを選択的に絞ることによりオリフィスを通過する媒体の流量を制御し、
ｃ）媒体をオリフィスを介して第２の側から第１の側へ所定の一定圧力で移動させ、
ｄ）所定の一定圧力を維持しながら第１の側への媒体の流れを選択的に絞ることによりオリフィスを通過する媒体の流量を制御するステップより成る方法。
【請求項３２】
流量をモニターするステップをさらに含む請求項３１の方法。
【請求項３３】
媒体はシリンダとその内部のピストンとを備えた第１の容積式ポンプによりオリフィスを強制移動され、ピストンはピストン棒を有し、流量をモニターするステップはピストン棒の線形運動をモニターすることにより行われる請求項３２の方法。
【請求項３４】
流れを絞るステップは、第１の側から第２の側への媒体の流れに抵抗する比例型電動リリーフバルブを用いて行う請求項３１の方法。
【請求項３５】
流れを絞るステップは、第１の側から第２の側への媒体の流れに抵抗する第２の容積式ポンプを用いて行う請求項３１の方法。
【請求項３６】
媒体を冷却するステップをさらに含む請求項３１の方法。
【請求項３７】
加工物の、上流側と下流側とを画定するオリフィスを介する研摩材の媒体により研摩材流加工を行う方法であって、
ａ）媒体をオリフィスを介して上流側から下流側へある圧力で移動させ、
ｂ）この圧力を調整してオリフィスを通過する媒体の流量を一定にするステップより成る方法。
【請求項３８】
流量をモニターするステップをさらに含む請求項３７の方法。
【請求項３９】
媒体はピストン棒を備えたピストンを有する第１の容積式ポンプによりオリフィスを強制移動され、ピストンはシリンダ内にあってピストンに接続された駆動装置により移動され、流量をモニターするステップはピストン棒の線形運動をモニターすることにより行われる請求項３８の方法。
【請求項４０】
媒体を冷却するステップをさらに含む請求項３７の方法。
【請求項４１】
加工物の、第１の側と第２の側とを画定するオリフィスを介する研摩材の媒体により研摩材流加工を行う方法であって、
ａ）第１の側に圧力を加え、第２の側の圧力を解放することにより媒体をオリフィスを介して第１の側から第２の側へ移動させ、
ｂ）第１の側の圧力を調整して第１の側からオリフィスを通過する媒体の流量を一定にし、
ｃ）第２の側に圧力を加え、第１の側の圧力を解放することにより媒体をオリフィスを介して第２の側から第１の側へ移動させ、
ｄ）第２の側の圧力を調整して第２の側からオリフィスを通過する媒体の流量を一定にするステップより成る方法。
【請求項４２】
流量をモニターするステップをさらに含む請求項４１の方法。
【請求項４３】
媒体はシリンダとその内部のピストンとを備えた第１の容積式ポンプによりオリフィスを強制移動され、ピストンはピストン棒を有し、流量をモニターするステップはピストン棒の線形運動をモニターすることにより行われる請求項４２の方法。
【請求項４４】
流れを絞るステップは、第１の側から第２の側への媒体の流れに抵抗するために第２の容積式ポンプを用いて行う請求項４１の方法。
【請求項４５】
媒体を冷却するステップをさらに含む請求項４１の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
【技術分野】
【０００２】
本発明は、研摩材流による加工に関し、さらに詳細には、媒体の流量を注意深く制御することにより部品のオリフィスを加工することができる研摩流加工装置に関する。本発明はまた、かかる処理方法に係る。
【関連技術の説明】
【０００３】
研摩材流による加工は、研摩材の粒子を含む粘性媒体を加圧下で加工物の上または加工物を貫通するオリフィスを介して移動させることにより加工物のつや出しまたは研摩を行うプロセスである。
【０００４】
従来の研摩材流加工プロセスは媒体押出し圧力を一定に維持するように設計されているため、しばしば媒体の温度、流量及び粘性が有意に変化して、これが研摩材流加工装置（ＡＦＭ）の処理時間、従ってプロセスの全体的な結果を正確に予想するシステム能力に悪影響を与えることになる。
【０００５】
一例として、媒体の温度はオリフィスを介する媒体流量が増加すると高くなる。オリフィスが一定圧力の媒体流を受けると、このオリフィスを介する媒体の流量は、オリフィスの壁部が滑らかになればなるほど、またオリフィスの直径が大きくなればなるほど増加する。その結果、媒体温度が上昇するだけでなく、このような温度上昇が大きな流量でオリフィスを通過する媒体に局所化される。このため、温度が非常に高くなり、また媒体全体に亘って不均一な温度分布が発生する。媒体温度が高く且つ媒体全体に亘って温度にばらつきが発生すると、媒体による一貫した、そして効果的な態様での加工が行えなくなる。従って、媒体を効果的に利用すると同時に媒体温度を比較的狭い範囲に維持する装置及び方法が求められている。
【０００６】
本発明の出願人に譲渡された米国特許第３，６３４，９７３号は、研摩材として媒体を使用するが、オリフィスを介する媒体の流量を直接制御しない態様で動作する往復運動型加工装置を開示している。この装置は研摩材流加工を効果的に行えるが、流量を制御すれば加工品質が改善され、媒体の寿命が延びるであろう。
【発明の概要】
【０００７】
本発明の第１の実施例は、加工物のオリフィスを介して研摩材媒体を移動させる研摩材流装置に向けられており、この装置は、加工物を固定して保持し、一方の側を上流側、他方の側を下流側とする加工物ホルダーを有する。上流側には第１の容積式ポンプがあってホルダーの上流側に接続され、所定圧力下の媒体をホルダーの下流側へ強制的に移動させる。下流側には媒体抵抗手段が設けられ、ホルダーの下流側に接続されて下流側への媒体の流れに抵抗することにより、ホルダーの上流側から下流側への媒体流量を制御する。
【０００８】
本発明の第２の実施例において、加工物のオリフィスを介して研摩材媒体を移動させる研摩材流装置は、一方の側が第１の側、他方の側が第２の側である、加工物を固定し保持する加工物ホルダーを有する。第１の側には第１の容積式ポンプがあってホルダーの第１の側に接続され、また、第２の側には第２の容積式ポンプがあってホルダーの第２の側に接続されている。第１のモードでは、第１の容積式ポンプが媒体をホルダーの第１の側から第２の側へ強制移動させると共に第２の容積式ポンプがその流れに抵抗をすることによりホルダーの第２の側への流れを制御する。第２のモードでは、第２の容積式ポンプが媒体をホルダーの第２の側から第１の側へ強制移動させると共に第１の容積式ポンプがその流れに抵抗することによりホルダーの第１の側への流れを制御する。
【０００９】
本発明の第３の実施例は、加工物の、上流側と下流側とを画定するオリフィスを介する研摩材の媒体により研摩材流加工を行う方法である。この方法は、媒体をオリフィスを介して上流側から下流側へ第１の側にかかる所定の一定圧力で移動させ、第２の側にかかる所定の一定圧力を維持しながら下流側への媒体の流れを選択的に絞ることによりオリフィスを通過する媒体の流量を制御するステップより成る。
【００１０】
本発明の第４の実施例は、加工物の、第１の側と第２の側とを画定するオリフィスを介する研摩材の媒体により研摩材流加工を行う方法である。この方法は、媒体をオリフィスを介して第１の側から第２の側へ第１の側にかかる所定の一定圧力で移動させ、所定の一定圧力を維持しながら第２の側への媒体の流れを選択的に絞ることによりオリフィスを通過する媒体の流量を制御し、媒体をオリフィスを介して第２の側から第１の側へ所定の一定圧力で移動させ、所定の一定圧力を維持しながら第１の側への媒体の流れを選択的に絞ることによりオリフィスを通過する媒体の流量を制御するステップより成る。
【００１１】
本発明の第５の実施例は、加工物の、上流側と下流側とを画定するオリフィスを介する研摩材の媒体により研摩材流加工を行う方法である。この方法は、媒体をオリフィスを介して上流側から下流側へある圧力で移動させ、）この圧力を調整してオリフィスを通過する媒体の流量を一定にするステップより成る。
【００１２】
本発明の第６の実施例は、加工物の、第１の側と第２の側とを画定するオリフィスを介する研摩材の媒体により研摩材流加工を行う方法である。この方法は、第１の側に圧力を加え、第２の側の圧力を解放することにより媒体をオリフィスを介して第１の側から第２の側へ移動させ、第１の側の圧力を調整して第１の側からオリフィスを通過する媒体の流量を一定にし、第２の側に圧力を加え、第１の側の圧力を解放することにより媒体をオリフィスを介して第２の側から第１の側へ移動させ、第２の側の圧力を調整して第２の側からオリフィスを通過する媒体の流量を一定にするステップより成る。
【実施例】
【００１３】
本発明の一実施例において、研摩材媒体は一定の圧力を受けて加工物のオリフィスを介して強制移動される。この実施例に述べる流量は、オリフィスの下流側が大気中に開放される時の最大流量に等しいかそれよりも小さいものである。特に、この最大値よりも小さい流量は、オリフィスの下流側において媒体流を制限することにより得られる。
【００１４】
図１を参照して、該図は、加工物２０のオリフィス１８を介して研摩材媒体１５を移動させる研摩材流装置１０を単純化して示す。説明の目的で、媒体は粘性が１と５０ミリオンセンチポイズの範囲内にあるものとして説明する。比較的高い粘性を有する媒体の一例として、半固体ポリマー組成物のような粘弾性可塑性媒体がある。低粘性の媒体の一例には、切削液またはホーニング液のような流動性媒体中に研摩材が浮遊するかスラリー状になった液状研摩材スラリーがある。この流体は、流動学的添加剤と、細かく砕いた研摩材粒子とを含むことがある。流動学的添加剤によりシキソトロピックスラリーが生成される。研摩材流装置１０それ自体は、オリフィス１８を有する加工物２０を含まず、加工物２０を固定して保持する加工物ホルダー２５を備えており、ホルダー２５の一方の側２７が上流または第１の側を、また、もう一方の側２９が下流または第２の側を画定する。
【００１５】
上流側２７の第１の容積式ポンプ３５は、ホルダー２５の上流側２７に接続されて、所定圧力の媒体１５を加工物２０のオリフィス１８を介してホルダー２５の下流側２９へ強制移動させる。
【００１６】
オリフィス１８を介する媒体の自由な流れは、ホルダー２５の下流側２９に設けた下流側２９への媒体１５の流れに抵抗する媒体抵抗手段により阻止されるため、ホルダー２５の上流側２７から下流側２９への媒体の流量が制御される。
【００１７】
図１に示すように、第１の容積式ポンプ３５はシリンダ３９とその内部のピストン３７とより成り、ピストン３７は媒体１５をシリンダ３９からホルダー２５の下流側２９へ押圧する。ピストン３７は駆動装置４１により移動される。以下に述べるように、ピストン３７の駆動装置４１は液圧アクチュエータ（図４）であるか、または、図３に示すように、例えば、ピストン３７から延びるピストン棒３８上のギア４４と係合するウォームギア４３を用いたリニアモーター型アクチュエータ４２でよい。ただ２つのタイプの駆動装置について述べたが、液圧機械の当業者に知られた任意数の駆動装置を本発明に従って容積式ポンプに利用できることがわかるであろう。
【００１８】
図１を参照して、媒体１５の圧力と媒体１５の流量とを共に制御する１つの方法は、ホルダー２５の下流側２９へ移動できる媒体の量を制限してオリフィス１８を介する流量を減少することである。詳述すると、第２の容積式ポンプ５５を媒体抵抗手段４５として利用するとこれを実現できる。第２の容積式ポンプ５５は、シリンダ５９とその内部のピストン５７とより成る。ピストン５７は、ホルダー２５の下流側２９への媒体の流れに抵抗してその流量を制御するよう作動することができる。
【００１９】
媒体抵抗手段４５としては他の機構も利用できる。図２を参照して、該図に示す構成は図１のものに似ているが、この媒体抵抗手段４５はリリーフバルブ６０を利用している。媒体１５はリリーフバルブ６０を直接流れるが、このリリーフバルブ６０の解放圧力を媒体の所望の流量に基づき制御する。
【００２０】
好ましい実施例において、リリーフバルブ６０は比例型電動リリーフバルブ（ＰＥＲ）である。制御装置は、流量をモニターし、実際の流量が目標流量より大きい時は比例型電動リリーフバルブ６０への電圧出力を減少させる。これにより、リリーフバルブ６０を通過する媒体１５の流量が減少する。あるいは、実際の流量が目標流量よりも少ない時は、このバルブへの電圧出力を増加させて、通過する媒体１５の量を増加させる。本明細書で述べる他のリリーフバルブも同様な態様で動作可能である。
【００２１】
媒体流量を正確に測定するために、媒体の流量測定装置６５を利用する。かかる装置の１つを図１に示す。第１の容積式ポンプ３５がシリンダ３９とその内部のピストン３７とより成る場合、ピストン３７はピストン棒３８を有する。エンコーダ６６を流量測定装置６５として使用してピストン棒３８の線形運動を測定することにより、媒体流量を求めることができる。シリンダ３９の容積と、エンコーダ６６により与えられるピストン３７の移動速度とがわかると、オリフィス１８を介する媒体１５の体積流量から媒体流量を求めることが可能であり、コントローラは媒体抵抗手段４５を、オリフィス１８を介する媒体１５の流量を増減するように調整することができる。
【００２２】
媒体抵抗手段４５が上述したようにシリンダ５９とその内部のピストン５７とより成る第２の容積式ポンプ５５により構成される場合、ピストン５７はピストン棒５８を有し、かかる状況下で、媒体流測定装置６５はピストン棒５８の線形運動を測定して媒体流量を求めるエンコーダ６７である。従って、媒体流量の測定はホルダー２５の上流側２７または下流側２９の何れかで行われることが明らかである。
【００２３】
エンコーダ６６、６７はそれぞれ、リニアエンコーダまたはロータリーエンコーダでよく、これらは共に測定装置の分野の当業者によく知られている。
【００２４】
これまでの説明では、媒体１５の流れをホルダー２５の上流側２７から下流側２９への単一方向の流れに限定した。図２に示す研摩材流装置１０の実施例では、これは媒体１５が加工物２０のオリフィス１８を介して流れるただ１つの態様にすぎない。しかしながら、図１に示すように、媒体抵抗手段４５が第２の容積式ポンプ５５である場合、第１の容積式ポンプ３５と第２の容積式ポンプ５５との役割は、第１の動作モードでは、第１の容積式ポンプ３５が媒体をオリフィス１８を介して強制移動させるが第２の容積式ポンプ５５は媒体抵抗手段４５として働いて媒体１５の流量を制御し、また、第２の動作モードでは、第２の容積式ポンプ５５が第１の容積式ポンプ３５の方へ媒体１５を強制移動されるが第１の容積式ポンプ３５は反対方向の流れを制御する媒体抵抗手段として使用されるように、交互に変化する。この説明から、これらのモードが交番するため、媒体１５はオリフィス１８を介して往復移動することがわかるであろう。
【００２５】
再び図１を参照して、第１の容積式ポンプ３５及び第２の容積式ポンプ５５はそれぞれ、駆動装置４１、６１により移動されるピストン３７、５７を備えている。前と同様に、各駆動装置４１、６１は前述した液圧アクチュエータでよく、別の装置として図３に示すリニアモーター型アクチュエータでもよい。
【００２６】
研摩材流装置１０がメディア１５を加工物２１のオリフィス１８を介して単一方向に移動させるように動作している時、この媒体１５は上流側２７から下流側２９へ所定の一定圧力でオリフィス１５を移動する。その後、所定の一定圧力を維持しながら下流側２９への媒体１５の流れを選択的に絞ることにより、オリフィス１８を通過する媒体１５の流量を制御する。
【００２７】
研摩材流装置１０を往復運動モードで使用する別の実施例において、媒体１５は、ここでは第１の側２７と呼ぶ上流側２７から第２の側２９と呼ぶ下流側２９へ所定の一定圧力でオリフィス１８を移動される。所定の一定の圧力を維持しながら第２の側２９への媒体１５の流れを選択的に絞ることにより、オリフィス１８を通過する媒体１５の流量を制御する。その後、媒体１５はオリフィス１８を介して第２の側２９から第１の側２７へ所定の一定圧力で移動される。しかしながら、所定の一定の圧力を維持しながら第１の側２７へ媒体１５の流れを選択的に絞ることにより、オリフィス１８を通過する媒体１５の流量を制御する。前と同様に、媒体の流れを選択的に絞る大きさはオリフィス１８を介する媒体の流量によって決定されるが、これはリニアエンコーダ６６、６７の一方または両方を用いて流量をモニターすることにより決定される。
【００２８】
図４は、各容積式ポンプ３５、５５に液圧アクチュエータでよい駆動装置４１、６１が設けられた研摩材流装置１０のさらに包括的な概略図である。
【００２９】
詳述すると、図４は前述した多くの構成要素を示しており、これらの要素の参照番号は同じである。しかしながら、研摩材流装置１０の動作に関連して駆動装置４１及び６１の詳細をさらに説明する。
【００３０】
第１の容積式ポンプ３５が媒体１５を加工物２０のオリフィス１８を介して、第２の容積式ポンプ５５である媒体抵抗手段４５へ移動させる単一ストロークモードでは、駆動装置４１は媒体をオリフィス１８を介して強制移動させるように働く一方、駆動装置６１は媒体抵抗手段４５としてかかる媒体流に抵抗しその流れを制御する用に働く。駆動装置４１に連携する液圧アクチュエータ７０を参照して、液圧ポンプ７２は媒体を供給ライン７４を介して移動させるが、液圧流体７６はその途上でソレノイド作動ポペットバルブ（ＳＯＰ）でよいポペットバルブ７８に遭遇する。説明の目的のために、このバルブは流量１００％またはゼロを可能にするバルブである。液圧流体７６はまた、前述したように流れに対する抵抗を調整可能な比例型電動リリーフバルブ８０に遭遇する。液圧アクチュエータ７０を駆動装置４１として使用する時は、ポペットバルブ７８は全開位置にあり、リリーフバルブ８０は全閉位置にある。従って、液圧シリンダ８２は、ポンプ７２が提供可能な圧力で液圧流体７６により加圧される。これは、第１の容積式ポンプ３５のストローク全体を通して一定値を維持する所定圧力である。液圧シリンダ８２内のピストン８２が加圧された液圧流体７６の作用を受けるため、ピストン３７は共通のピストン棒３８により媒体１５に対して前進して、媒体１５を加工物２０のオリフィス１８を介して強制移動させる。
【００３１】
第１の容積式ポンプ３５と液圧アクチュエータ７０とが駆動装置４１として働く場合、第２の容積式ポンプ５５と液圧アクチュエータ９０とは媒体抵抗手段３５として働く。詳述すると、液圧アクチュエータ９０は液圧アクチュエータ７０と同じコンポーネントより成って、液圧ポンプ９２、供給ライン９４及び液圧流体９６を含む。液圧流体は、ポペットバルブ９８及びリリーフバルブ１００へ送られる。液圧アクチュエータ９０はさらにピストン１０４を有する液圧シリンダ１０２を備えており、ピストンは容積式ポンプ５５のピストン棒５８に連結されている。駆動装置４１が媒体１５をオリフィス１８を介して押圧すると、媒体１５はピストン５７に対して押圧されるため、ピストン１０４に、液圧アクチュエータ９０内の液圧流体９６に作用する力が加わる。第２の容積式ポンプ５５が媒体抵抗手段４５として働く場合は、ポペットバルブ９８は全閉状態にあるため、液圧流体９６はリリーフバルブ１００を通過しなければならない。
【００３２】
図４において、方向性バルブを利用する単一のポンプと液圧流体貯溜手段とを２つのポンプ７２、９２の代わりに使用できることに注意されたい。
【００３３】
オリフィス１８を介する媒体の流量は、エンコーダ６６、６７のうちの一方により測定されてコントローラへ送られる。媒体の流量を媒体の目標流量と比較して、比例型連動リリーフバルブ１００の電圧を調整することにより、液圧流体９６がリリーフバルブ１００を通過できるようにして、ピストン１０４の引き込み量を制御し、媒体の流量を制御する。このように、第１の容積式ポンプ３５が駆動装置４１として働く場合は、液圧アクチュエータ７０に連携するポペットバルブ７８が全開位置にあって、リリーフバルブ８０がバイパスされる。第２の容積式ポンプ５５の液圧アクチュエータ９０については、ポペットバルブ９８は全閉位置にあるため、液圧流体９６はリリーフバルブ１００を介して強制移動され、そのため液圧流体の流れが絞られて媒体の流量が制御される。
【００３４】
第２のモードでは、構成は同じであるが逆である。詳述すると、第２の容積式ポンプ５５が駆動装置６１として働く場合、第１の容積式ポンプ３５は媒体抵抗手段として働く。詳述すると、この構成では、ポペットバルブ９８は全開状態にあるため、ポンプ９２により液圧流体９６に加えられる全圧がピストン１０４へ伝達され、これがピストン棒５８を介してピストン５７に作用して媒体１５がオリフィス１８を介して第１の容積式ポンプ３５の方へ強制移動させられる。媒体抵抗手段として働く液圧アクチュエータ７０は、ポペットバルブ７８が全閉状態で液圧流体７６をリリーフバルブ８０を介して強制移動させるように構成される。リリーフバルブ８０の解放圧力は、エンコーダ６６、６７の一方により測定される媒体流量に基づいてコントローラが電子的に制御する。このように、研摩材流装置の動作は第１のモードと第２のモードとの間で交番するため、媒体１５は加工物２０のオリフィス１８を介して往復移動させられる。
【００３５】
図５は、本発明の少なくとも１つの実施例に使用するハードウェアの概略図である。前と同様に同一の参照番号を使用している。しかしながら、一部の追加的な構成要素も図示する。詳述すると、液圧供給ライン７４に連携する圧力変換器より成る圧力センサー１０５がそのラインの圧力を測定する。さらに、供給ライン９４に連携する圧力センサー１０８がそのラインの圧力を測定する。供給ライン７４、９４の圧力はそれぞれピストン３７、５７により媒体１５へ伝達されることがわかるであろう。さらに、温度センサー１１０により媒体１５の温度を測定する。
【００３６】
媒体１５の圧力に変換される液圧流体の圧力は各ピストン３７、５７の線形位置と共にコントローラ１１２により処理されるが、このコントローラは、媒体抵抗手段として働く容積式ポンプのための圧力リリーフバルブ８０の解放圧力を変化させるように働く。
【００３７】
オリフィス１８を介する媒体１５の流量をさらに精密に制御することにより、温度を、流量制御のない場合と比較して狭い温度範囲に保持することができる。それにもかかわらず、研摩材流加工プロセス時には媒体１５から熱を除去することが依然として望ましい。その理由により、第１の容積式ポンプのシリンダ３９に連携する冷却カラー１１５と、第２の容積式ポンプのシリンダ５９に連携する冷却カラー１１７とを設ける。これらの冷却カラー１１５、１１７はそれぞれ、必要に応じて媒体１５から熱を伝達できる複数の冷却管１１６、１１８を有する。ある特定の状況下において、これらの冷却カラー１１５、１１７は、例えば、媒体１５が最低の温度で研摩材プロセスを開始しなければならない時のように媒体１５の加熱に使用できる。冷却カラー１１５、１１７は外側に配置して媒体１５の流れを妨げないようにする。しかしながら、それらの有効性は、媒体１５からカラー１１５、１１７への熱の伝達がシリンダ３９、５９の壁を介する伝導によるため限界がある。
【００３８】
媒体１５の流路内にインライン熱交換器を直接導入することができる。図７は、媒体１５が流れる内部通路２０５に中空の冷却フィン２０２を設けたかかる熱交換器２００の一例を示す。冷却剤は冷却剤入口２０７を通過し、中空のフィン２０２に流入して冷却剤の出口（図示せず）から出る。ボルトをカラー２１０の円周方向の孔部２０９に貫通させて、熱交換器２００を固定する。熱交換器２００は、シリンダ３９の一方または両方にホルダー２５に隣接して固着する。この熱交換器２００は媒体１５との間で大きな熱交換率を有するが、媒体１５の流れを部分的に妨げるため、所与の流量を確保するにはシリンダのサイズを増加する必要があろう。
【００３９】
コントローラ１１２（図５）は、Allen Bradley Company から市販されているモデルMicrologic 1200のようなプログラム可能ロジックコントローラでよい。さらに、比例型電動リリーフバルブは、Hydro Force, Inc. から市販されているタイプTS 10-26でよい。さらに、ポペットバルブは、Hydro Force, Inc.から市販されている二方向常開バルブSV 10-23でよい。
【００４０】
エンコーダ６６、６７からの信号は、コントローラ１１２が使用して媒体１５の実際の流速を計算する。適当なエンコーダとして、Automation Direct, Inc. から市販されている直交型がある。エンコーダ６６、６７及びポペットバルブ７８、９８並びにリリーフバルブ８０、１１０により、コントローラ１１２は媒体流量を所望の一貫した値に維持することができる。この一貫した値の流量により、媒体は温度センサー１１０により測定される狭い温度範囲にとどまることができ、これによりメディアの粘性が一貫した値に維持される。媒体の粘性を本質的に一定にすると、コントローラ１１２はオリフィス１８の所望の加工度が得られる処理時間をより正確に予想することができる。
【００４１】
以上説明したのは、駆動装置４１、６１が媒体１５を一定圧力で加工物２０のオリフィス１８を介して交互に押圧し、それと同時に媒体１５の流量が圧力リリーフバルブまたは他の駆動装置でよい媒体抵抗手段５１の引っ込みまたは抵抗により制御されることであった。
【００４２】
媒体抵抗手段４５をなくしても、依然として媒体の一定流量を維持することが可能である。これは、駆動装置４１により媒体１５へ与えられる圧力を変化させることにより行う。研摩材流加工プロセスが進行するにつれて、媒体が一定圧力下にあると、オリフィス１８を介する媒体１５の流量が増加する傾向がある。従って、媒体流量を同一の値に維持するには、駆動装置４１により媒体１５へ与えられる圧力を減少する必要がある。これは単一の方向かまたは前と同様に往復運動により行うことが可能である。
【００４３】
図６を参照して、媒体１５は上流側２７からオリフィス１８を介して下流側２９へ単一方向に特定の圧力で移動される。エンコーダ６６を使用して流量をモニターし、媒体に与えられる圧力をオリフィス１８を通過する媒体１５の流量が一定になるように調整する。詳述すると、エンコーダ６６は、ピストン３７に連携するピストン棒３８の線形運動をモニターして流量を測定する。ポンプ７２は加圧状態の液圧流体を液圧シリンダ８２へ運び、そこで流体が液圧ピストン８４に作用する。図４に示す構成では、ホルダー２５の下流側２９を図６に示すように大気中に放出させることが全く可能である。あるいは、そして再び図４を参照すると、オリフィス１８を介して第１の側２７に加圧状態で加えられる媒体１５の流れはピストン５７により妨げられも助けられもしないが第２の側２９の圧力が解放されるように、ピストン３７とピストン５７の運動を協調させることが可能である。かかる構成により、図５に示される研摩材流装置１０は、第１のモードでは第１の容積式ポンプ３５が媒体１５をオリフィス１８を介して強制移動させる間第２の容積式ポンプ５５が受動モードであり、また第２のモードでは第２の容積式ポンプ５５が媒体１５をオリフィス１８を介して強制移動させる間第１の容積式ポンプ３５が受動モードである往復運動方式で動作することができる。
【００４４】
本発明を好ましい実施例に関連して説明した。種々の変形例及び設計変更がこの詳細な説明を読んで理解されまた想到されるであろう。本発明はかかる変形例及び設計変更が頭書の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内にある限りそれらを包含するものと理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】研摩材媒体を加工物のオリフィスを介して押圧する２つの対向する容積式ポンプを示す概略図である。
【図２】加工物のオリフィスを介して媒体を変位させ、その後媒体の流れに抵抗する単一の容積式ポンプの概略図である。
【図３】駆動装置がリニアアクチュエータであり、オリフィスを介して媒体を往復移動させる、対向する容積式ポンプを示す。
【図４】２つの対向する容積式ポンプとそれらを作動させる制御システムの概略図である。
【図５】２つの対向する容積式ポンプと関連のハードウェアを示す作動システムの概略図である。
【図６】オリフィスを介して媒体を移動させて開放された環境に放出する単一の容積式ポンプの概略図である。
【図７】媒体の温度制御に使用できるインライン熱交換器の斜視図である。
【図２】
2005506210.tif 000003
【図４】
2005506210.tif 000004
【図６】
2005506210.tif 000005
【国際公開パンフレット】
2005506210.tif 000006
2005506210.tif 000007
2005506210.tif 000008
2005506210.tif 000009
2005506210.tif 000010
2005506210.tif 000011
2005506210.tif 000012
2005506210.tif 000013
2005506210.tif 000014
2005506210.tif 000015
2005506210.tif 000016
2005506210.tif 000017
2005506210.tif 000018
2005506210.tif 000019
2005506210.tif 000020
2005506210.tif 000021
2005506210.tif 000022
2005506210.tif 000023
2005506210.tif 000024
2005506210.tif 000025
2005506210.tif 000026
2005506210.tif 000027
2005506210.tif 000028
2005506210.tif 000029
2005506210.tif 000030
2005506210.tif 000031
2005506210.tif 000032
2005506210.tif 000033
2005506210.tif 000034
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月17日(2003.3.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研摩材の媒体を加工物のオリフィスを介して移動させる研摩材流装置であって、
ａ）一方の側が上流側、他方の側が下流側である、加工物を固定し保持する加工物ホルダーと、
ｂ）上流側にあってホルダーの上流側に接続され、媒体を所定の圧力でホルダーの下流側に強制移動させる第１の容積式ポンプと、
ｃ）下流側にあってホルダーの下流側に接続され、下流側への流体の流れに抵抗する媒体抵抗手段と、
ｄ）ホルダーを通過する媒体の流量を測定する媒体流量測定装置と、
ｅ）第１の容積式ポンプが上流側の所定の圧力を維持する間、ホルダーの上流側から下流側への媒体の流量を所定の値に制限するように媒体抵抗手段を制御するコントローラとより成る研摩材流装置。
【請求項２】
第１の容積式ポンプはシリンダとその内部のピストンより成り、ピストンは媒体をシリンダからホールの下流側へ押圧するように作動可能であり、ピストンは駆動装置により移動される請求項１の研摩材流装置。
【請求項３】
駆動装置は液圧アクチュエータである請求項２の研摩材流装置。
【請求項４】
駆動装置はリニアモーター型アクチュエータである請求項２の研摩材流装置。
【請求項５】
媒体抵抗手段はリリーフバルブである請求項１の研摩材流装置。
【請求項６】
媒体抵抗手段は比例型電動リリーフバルブである請求項５の研摩材流装置。
【請求項７】
媒体抵抗手段は第２の容積式ポンプである請求項１の研摩材流装置。
【請求項８】
第２の容積式ポンプはシリンダとその内部のピストンとより成り、ピストンはホルダーの下流側への媒体の流れに抵抗してその流れを制御するように作動可能である請求項７の研摩材流装置。
【請求項９】
第１の容積式ポンプはシリンダとその内部のピストンとより成り、ピストンはピストン棒を有し、エンコーダがピストン棒の線形運動を測定して媒体の流量を測定する請求項１の研摩材流装置。
【請求項１０】
媒体抵抗手段はシリンダとその内部のピストンとより成る第２の容積式ポンプであり、ピストンはピストン棒を有し、媒体流量測定装置はピストン棒の線形運動を測定して媒体の流量を求めるエンコーダである請求項１の研摩材流装置。
【請求項１１】
媒体の冷却手段をさらに備えた請求項１の研摩材流装置。
【請求項１２】
冷却手段は、第１の容積式ポンプのシリンダ及び第２の容積式ポンプのシリンダのうち少なくとも一方の周りの冷却カバーより成る請求項１１の研摩材流装置。
【請求項１３】
冷却手段は、第１の容積式ポンプのシリンダ及び第２の容積式ポンプのシリンダのうちの少なくとも一方においてホルダーに隣接するインライン熱交換器より成る請求項１１の研摩材流装置。
【請求項１４】
研摩材の媒体を加工物のオリフィスを介して移動させる研摩材流装置であって、
ａ）一方の側が第１の側、他方の側が第２の側である、加工物を固定し保持する加工物ホルダーと、
ｂ）第１の側にあってホルダーの第１の側に接続され、媒体を所定の圧力でホルダーの第２の側に強制移動させる第１の容積式ポンプと、
ｃ）第２の側にあってホルダーの第２の側に接続された第２の容積式ポンプとより成り、
ｄ）第１のモードでは、第１の容積式ポンプが媒体をホルダーの第１の側から第２の側へ強制移動させると共に第２の容積式ポンプがその流れに抵抗をすることによりホルダーの第２の側への流れを制御し、
ｅ）第２のモードでは、第２の容積式ポンプが媒体をホルダーの第２の側から第１の側へ強制移動させると共に第１の容積式ポンプがその流れに抵抗することによりホルダーの第１の側への流れを制御し、
ｆ）ホルダーを通過する媒体の流量を測定する媒体流量測定装置と、
ｇ）媒体がホルダーを介して往復移動する時に媒体の流量を所定の値に制限するように第１の容積式ポンプ及び第２の容積式ポンプを制御するコントローラとをさらに備えた研摩材流装置。
【請求項１５】
第１及び第２の容積式ポンプはそれぞれシリンダとその内部のピストンとより成り、ピストンは駆動装置により移動される請求項１４の研摩材流装置。
【請求項１６】
少なくとも１つの駆動装置は液圧アクチュエータである請求項１５の研摩材流装置。
【請求項１７】
少なくとも１つの駆動装置はリニアモーター型アクチュエータである請求項１５の研摩材流装置。
【請求項１８】
第１の容積式ポンプ及び第２の容積式ポンプはそれぞれピストンに連携するピストン棒を有し、媒体流量測定装置は媒体の流量を測定するため少なくとも１つのピストン棒の線形運動を求めるエンコーダである請求項１４の研摩材流装置。
【請求項１９】
媒体の冷却手段をさらに備えた請求項１４の研摩材流装置。
【請求項２０】
冷却手段は、第１の容積式ポンプのシリンダ及び第２の容積式ポンプのシリンダのうち少なくとも一方の周りの冷却カバーより成る請求項１９の研摩材流装置。
【請求項２１】
冷却手段は、第１の容積式ポンプのシリンダ及び第２の容積式ポンプのシリンダのうちの少なくとも一方においてホルダーに隣接するインライン熱交換器より成る請求項１９の研摩材流装置。
【請求項２２】
加工物の、上流側と下流側とを画定するオリフィスを介する研摩材の媒体により研摩材流加工を行う方法であって、
ａ）媒体をオリフィスを介して上流側から下流側へ上流側にかかる所定の一定圧力で移動させ、
ｂ）流量をモニターし、
ｃ）上流側にかかる所定の一定圧力を維持しながら下流側への媒体の流れを選択的に絞ることによりオリフィスを通過する媒体の流量を制御するステップより成る研摩材流による加工方法。
【請求項２３】
媒体はピストン棒を備えたピストンを有する第１の容積式ポンプによりオリフィスを強制移動され、ピストンはシリンダ内にあってピストンに接続された駆動装置により移動され、流量をモニターするステップはピストン棒の線形運動をモニターすることにより行われる請求項２２の方法。
【請求項２４】
媒体の下流側への流れを制限して媒体の流量を制御するステップをさらに含む請求項２２の方法。
【請求項２５】
流れを絞るステップは、媒体の下流側への流れに抵抗する比例型電動リリーフバルブを用いて行う請求項２４の方法。
【請求項２６】
流れを絞るステップは、媒体の下流側への流れに抵抗する第２の容積式ポンプを用いて行う請求項２４の方法。
【請求項２７】
媒体を冷却するステップをさらに含む請求項２２の方法。
【請求項２８】
加工物の、第１の側と第２の側とを画定するオリフィスを介する研摩材の媒体により研摩材流加工を行う方法であって、
ａ）媒体をオリフィスを介して第１の側から第２の側へ第１の側にかかる所定の一定圧力で移動させ、
ｂ）オリフィスを介する流量をモニターし、
ｃ）第１の側にかかる所定の一定圧力を維持しながら第２の側への媒体の流れを選択的に絞ることによりオリフィスを通過する媒体の流量を制御し、
ｄ）媒体をオリフィスを介して第２の側から第１の側へ第２の側にかかる所定の一定圧力で移動させ、
ｅ）第２の側にかかる所定の一定圧力を維持しながら第１の側への媒体の流れを選択的に絞ることによりオリフィスを通過する媒体の流量を制御するステップより成る方法。
【請求項２９】
媒体はシリンダとその内部のピストンとを備えた第１の容積式ポンプによりオリフィスを強制移動され、ピストンはピストン棒を有し、流量をモニターするステップはピストン棒の線形運動をモニターすることにより行われる請求項２８の方法。
【請求項３０】
流れを絞るステップは、第１の側から第２の側への媒体の流れに抵抗する比例型電動リリーフバルブを用いて行う請求項２８の方法。
【請求項３１】
流れを絞るステップは、第１の側から第２の側への媒体の流れに抵抗する第２の容積式ポンプを用いて行う請求項２８の方法。
【請求項３２】
媒体を冷却するステップをさらに含む請求項２８の方法。
【請求項３３】
加工物の、上流側と下流側とを画定するオリフィスを介する研摩材の媒体により研摩材流加工を行う方法であって、
ａ）媒体をオリフィスを介して上流側から下流側へある圧力で移動させ、
ｂ）オリフィスを介する流量をモニターし、
ｃ）上流側にかかる圧力を調整してオリフィスを通過する媒体の流量を一定にするステップより成る方法。
【請求項３４】
流量をモニターするステップをさらに含む請求項３３の方法。
【請求項３５】
媒体はピストン棒を備えたピストンを有する第１の容積式ポンプによりオリフィスを強制移動され、ピストンはシリンダ内にあってピストンに接続された駆動装置により移動され、流量をモニターするステップはピストン棒の線形運動をモニターすることにより行われる請求項３４の方法。
【請求項３６】
媒体を冷却するステップをさらに含む請求項３３の方法。
【請求項３７】
加工物の、第１の側と第２の側とを画定するオリフィスを介する研摩材の媒体により研摩材流加工を行う方法であって、
ａ）第１の側に圧力を加え、第２の側の圧力を解放することにより媒体をオリフィスを介して第１の側から第２の側へ移動させ、
ｂ）オリフィスを介する流量をモニターし、
ｃ）第１の側の圧力を調整して第１の側からオリフィスを通過する媒体の流量を一定にし、
ｄ）第２の側に圧力を加え、第１の側の圧力を解放することにより媒体をオリフィスを介して第２の側から第１の側へ移動させ、
ｅ）第２の側の圧力を調整して第２の側からオリフィスを通過する媒体の流量を一定にするステップより成る方法。
【請求項３８】
媒体はシリンダとその内部のピストンとを備えた第１の容積式ポンプによりオリフィスを強制移動され、ピストンはピストン棒を有し、流量をモニターするステップはピストン棒の線形運動をモニターすることにより行われる請求項３７の方法。
【請求項３９】
流れを絞るステップは、第１の側から第２の側への媒体の流れに抵抗するために第２の容積式ポンプを用いて行う請求項３７の方法。
【請求項４０】
媒体を冷却するステップをさらに含む請求項３７の方法。
【国際調査報告】
2005506210.tif 000035
2005506210.tif 000036