(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プラスチック製の被加工物に所望の径を有する孔を形成する孔あけ加工方法であって、
前記所望の径よりも小さい径を有する開口が形成されたレジスト層を前記被加工物上に配置する工程と、
前記レジスト層の前記開口の周縁部を切削しながら前記被加工物のうち前記開口から露出する部分を切削するために、前記レジスト層を介して前記被加工物に噴射材を噴射する工程と、を含み、
前記所望の径に対する前記開口の径の比が０．８４以上０．９４以下である、孔あけ加工方法。
【請求項２】
前記被加工物に噴射材を噴射する工程では、ノズルから前記被加工物に向けて前記噴射材を噴射し、
前記被加工物の表面と前記ノズルからの前記噴射材の噴射方向とのなす角度が９０°±５°である、請求項１に記載の孔あけ加工方法。
【請求項３】
前記ノズルは、該ノズルの内部に圧縮空気を導入することで前記噴射材を吸引し、該圧縮空気と共に固気二相流として噴射するように構成されている、請求項２に記載の孔あけ加工方法。
【請求項４】
前記被加工物が、裁断された強化繊維が樹脂に分散された前記繊維強化プラスチックから構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の孔あけ加工方法。
【請求項５】
前記被加工物が、織布された強化繊維が樹脂に浸潤された前記繊維強化プラスチックから構成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の孔あけ加工方法。
【請求項６】
前記レジスト層は不飽和ポリウレタン又は耐摩耗性が付与されたゴムを主成分として含むポリマーである、請求項１〜５のいずれか一項に記載の孔あけ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、孔あけ加工方法、レジスト層及び繊維強化プラスチックに関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）は、強化繊維（ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、サイロン繊維及びボロン繊維等）を樹脂（ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂及び熱可塑性樹脂）の中に入れて強度を向上させた複合材料であり、日用品、スポーツ用品、自動車及び航空宇宙産業用途等、幅広い分野で利用されている。【０００３】
ＦＲＰには、接合又は吸音性向上のために孔あけ加工が施されることがある。ＦＲＰ製の被加工物に孔を形成する手法としては、ドリルを用いた孔あけ加工、及び、サンドブラスト加工が利用されている。例えば、特許文献１には、サンドブラスト耐性を有するレジスト層を被加工物の表面上に配置し、被加工物のうちレジスト層に覆われていない領域をサンドブラストで除去することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１９６７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ドリルを用いた孔あけ加工では、加工すべき孔の数が多い場合に加工時間が長くなるので、生産性の観点から好ましくない。また、ドリルを用いた孔あけ加工では、被加工物に形成された孔の周囲に毛羽立ちが発生したり、被加工物の表面に剥離が発生したりすることがある。【０００６】
また、特許文献１に記載の方法のように、サンドブラスト加工によって被加工物に孔を形成した場合にも、ドリルを用いた孔あけ加工に比べると程度は低いものの、被加工物に毛羽立ち又は剥離が発生することがある。【０００７】
したがって、毛羽立ち及び剥離の発生を抑制しつつ、繊維強化プラスチックに孔を形成することが求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示の一側面では、繊維強化プラスチック製の被加工物に所望の径を有する孔を形成する孔あけ加工方法が提供される。この方法は、所望の径よりも小さい径を有する開口が形成されたレジスト層を被加工物上に配置する工程と、レジスト層の開口の周縁部を切削しながら被加工物のうち開口から露出する部分を切削するために、レジスト層を介して被加工物に噴射材を噴射する工程と、を含む。【０００９】
レジスト層を介して被加工物に噴射材を継続して投射すると、レジスト層の開口を通過した噴射材がレジスト層の下方に入り込むことで被加工物の表面に剥離が発生することがある。このような剥離が発生すると、被加工物の強化繊維が毛羽立ちとして被加工物の表面に露出する。上記側面に係る方法では、所望の径よりも小さな径を有する開口が形成されたレジスト層を介して被加工物に噴射材が噴射される。この方法では、レジスト層に衝突した噴射材がレジスト層に形成された開口の周縁部を切削するので、加工時間が経過するにつれて当該開口の径は徐々に拡大することとなる。このように、レジスト層の開口の径を徐々に拡大させながら被加工物に孔を形成していくと、被加工物に剥離が発生したとしても被加工物の加工が進行につれて剥離部分が除去されることとなる。その結果、加工後の被加工物の表面に剥離及び毛羽立ちが生じることを抑制することができる。【００１０】
一実施形態では、所望の径に対する開口の径の比が０．８４以上０．９４以下であってもよい。このように所望の径に対する開口の径の比を設定することで、加工後の孔の径の精度を保った上で効率よく加工することができる。【００１１】
一実施形態では、上記被加工物に噴射材を噴射する工程において、ノズルから被加工物に向けて噴射材を噴射し、被加工物の表面とノズルからの噴射材の噴射方向とのなす角度が９０°±５°であってもよい。このような角度で噴射材を被加工物に噴射することによって、樹脂の表層に剥離が発生することを抑制することができ、その結果、毛羽立ちを抑制することができる。【００１２】
一実施形態では、ノズルは、該ノズルの内部に圧縮空気を導入することで噴射材を吸引し、該圧縮空気と共に固気二相流として噴射する構成であってもよい。繊維強化プラスチックはブラスト加工に対して難切削性であり、加工が完了するまで相当の時間を要する。この実施形態では、ノズルから噴射材を連続して噴射することができるので、加工効率を向上させることができる。【００１３】
一実施形態では、被加工物が、裁断された強化繊維が樹脂に分散された繊維強化プラスチックから構成されていてもよい。このタイプの繊維強化プラスチックには方向性なく強化繊維が分散されているので、従来の孔あけ加工方法では強化繊維を起点として表面が剥離し、繊維強化プラスチックが破損する場合がある。これに対し、一実施形態の孔あけ加工方法によれば、このような被加工物に対しても、被加工物の表面に剥離又は毛羽立ちが発生することを抑制することができる。【００１４】
一実施形態では、被加工物が、織布された強化繊維が樹脂に浸潤された繊維強化プラスチックから構成されていてもよい。このタイプの繊維強化プラスチックは、布状に織られた強化繊維と樹脂とを交互に積層して得られるので、従来の孔あけ加工方法では層間で剥離し、繊維強化プラスチックが破損する場合がある。一実施形態の孔あけ加工方法によれば、このような被加工物に対しても、被加工物の表面に剥離又は毛羽立ちが発生することを抑制することができる。【００１５】
本開示の別の側面では、上述の孔あけ加工方法に用いるレジスト層が提供される。このレジスト層は、不飽和ポリウレタン又は耐摩耗性が付与されたゴムを主成分として含むポリマーである。レジスト層の材料としてこのようなポリマーを用いることで、被加工物の孔あけ加工の際にレジスト層が過剰に変形することが抑制されるので、被加工物に形成される孔の寸法精度を高めることができる。【００１６】
本開示の別の側面では、上述の孔あけ加工方法によって孔が形成された繊維強化プラスチックが提供される。この繊維強化プラスチックは厚みが１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下の板状であり、孔の中心軸線に直交する平面と孔を画成する壁面とのなす角度が８０°以上９０°以下である。孔の中心軸線に直交する平面と孔を画成する壁面とのなす角度が８０°以上９０°以下の角度を有していると、繊維強化プラスチックの厚み方向において孔の径の均一性を向上させることができる。なお、ここでいう板状とは、平板状だけでなく、湾曲板状を含む。【００１７】
本開示の別の側面では、表面及び裏面を有する繊維強化プラスチック製の被加工物に、表面及び裏面で開口し、且つ、表面側の第１の開口が第１の面積を有する孔を形成する孔あけ加工方法が提供される。この方法は、被加工物よりも高い耐ブラスト性を有するレジスト層を被加工物上に配置する工程であり、レジスト層には、第１の開口の形状に対応する形状を有し、且つ、第１の面積よりも小さな第２の面積を有する第２の開口が形成されている、該工程と、レジスト層の開口の周縁部を切削しながら被加工物のうち第２の開口から露出する部分を切削するために、レジスト層を介して被加工物に噴射材を噴射する工程と、を含む。【００１８】
レジスト層を介して被加工物に噴射材を継続して投射すると、第２の開口を通過した噴射材がレジスト層の下方に入り込むことで被加工物の表面に剥離が発生することがある。このような剥離が発生すると、被加工物の強化繊維が毛羽立ちとして被加工物の表面に露出する。上記側面に係る方法では、第１の面積よりも小さな第２の面積を有する第２の開口が形成されたレジスト層を介して被加工物に噴射材が噴射される。この方法では、レジスト層に衝突した噴射材が第２の開口の周縁部を切削するので、加工時間が経過するにつれて第２の開口の面積は徐々に拡大することとなる。このように、第２の開口の面積を徐々に拡大させながら被加工物に孔を形成していくと、被加工物に剥離が発生したとしても被加工物の加工が進行につれて剥離部分が除去されることとなる。その結果、加工後の被加工物の表面に剥離及び毛羽立ちが生じることを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本開示の種々の側面及び実施形態によれば、毛羽立ち及び剥離の発生を抑制しつつ、繊維強化プラスチックに孔を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一実施形態で用いたサンドブラスト機の一部を破断して示す正面図である。
【図２】一実施形態の孔あけ加工方法を示すフローチャートである。
【図３】一実施形態のワークの走査軌跡を模式的に示す図である。
【図４】一実施形態の孔あけ加工方法が適用されたワークを示す断面図である。
【図５】従来の孔あけ加工方法が適用されたワークを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととし、同一又は相当の部分に対する重複した説明は省略する。また、各図面の寸法比率は、必ずしも実際の寸法比率とは一致していない。なお、説明における左右上下方向は特に断りのない限り図中の方向を指す。
【００２２】
図１は、一実施形態に係るサンドブラスト機０１の一部を破断して示す正面図である。サンドブラスト機０１は、繊維強化プラスチック製のワークＷ（被加工物）に噴射材を投射し、ワークＷに孔を形成する装置である。図１に示すように、サンドブラスト機０１は、筐体１０、定量供給機構２０、分離機構３０、吸引機構４０、ノズル５０及び制御装置６０を備えている。
【００２３】
筐体１０はその内部に処理室Ｒを画成している。筐体１０の正面には扉１１が設けられており、その扉１１を開けることで作業者が処理室Ｒにアクセスすることができるようになっている。処理室Ｒには、ノズル固定治具１２、処理テーブル１３及び移動機構１４が設けられている。
【００２４】
ノズル固定治具１２は、ノズル５０を保持するための機構であり、高さ方向に沿ってノズル５０を移動可能である。したがって、ノズル固定治具１２は、ノズル５０とワークＷとの間の距離を自在に調整できるように構成されている。
【００２５】
移動機構１４は、筐体１０の下部に設けられた架台１５上に設けられており、ノズル５０の下方に配置されている。一実施形態では、移動機構１４は、多数の貫通孔が形成された板状体であってもよい。移動機構１４にこのような貫通孔が形成されていることで、ノズル５０より噴射された噴射材を筐体１０の底部に向けて通過させることができる。
【００２６】
移動機構１４上には、処理テーブル１３が設けられており、その上に載置されたワークＷを支持する。移動機構１４は、例えばモータの駆動力によって、処理テーブル１３及び当該処理テーブル１３上に支持されたワークＷを水平方向に搬送できるようになっている。例えば、移動機構１４は、水平方向に延び、且つ、互いに直交するＸ方向及びＹ方向（図３参照）に沿ってワークＷを移動させるＸ−Ｙステージである。
【００２７】
処理室Ｒの上部には、定量供給機構２０が設けられている。定量供給機構２０は、貯留ホッパ２１及び搬送路２２を含んでおり、貯留ホッパ２１内の噴射材を搬送路２２を介してノズル５０に定量で供給する。なお、定量供給機構２０は、一定量の噴射材をノズル５０に供給することができればその構造は限定されない。例えば、定量供給機構２０としては、スクリュフィーダ、振動フィーダ、テーブルフィーダを用いることができる。図１に示す実施形態では、定量供給機構２０としてスクリュフィーダを用いている。
【００２８】
定量供給機構２０の貯留ホッパ２１の上方には、分離機構３０が設けられている。分離機構３０は、定量供給機構２０の貯留ホッパ２１に連結されている。分離機構３０は、略逆角錐形状を有しており、使用済みの噴射材を回収し、再使用可能な噴射材と粉塵とに分級する。この分離機構３０には、第１の輸送管Ｐ１の一端が接続されている。第１の輸送管Ｐ１の他端は、筐体１０の底部に接続されている。したがって、処理室Ｒ内の空間と定量供給機構２０内の空間とは第１の輸送管Ｐ１を介して連続している。なお、図１に示す実施形態では、分離機構３０としてサイクロン式分級機を用いているが、分離機構３０としては、その他の風力式分級機、スクリーン式分級機等、任意の分級機を用いることができる。
【００２９】
また、分離機構３０には、第２の輸送管Ｐ２の一端が接続されている。第２の輸送管Ｐ２の他端は、吸引機構４０に接続されている。吸引機構４０は、処理室Ｒを負圧にして処理室Ｒの外部に噴射材が漏出しないようにすると共に、噴射された噴射材を含む粒子を吸引するための機構である。吸引機構４０は、第２の輸送管Ｐ２を介して分離機構３０（サイクロン式分級機）において分級された軽い粒子（再使用に適さないサイズとなった噴射材、ワークＷ及びシート７０の切削粉）を回収する。また、吸引機構４０は、分離機構３０の内部空間を負圧にし、筐体１０の底部に集められた使用済みの噴射材を分離機構３０に移送する機能を有している。
【００３０】
ノズル５０は、ワークＷに噴射材を噴射するための機構であり、ノズルホルダ５１、エアノズル５２及び噴射ノズル５３を有している。ノズルホルダ５１は噴射材ホースＨ２を介して定量供給機構２０に連結されている。エアノズル５２には、エアホースＨ１を介してコンプレッサＣが連結されている。一実施形態では、エアノズル５２とコンプレッサＣとの間には、電磁弁ＶＬ１及びバルブＶＬ２が設けられていてもよい。このコンプレッサＣを作動させるとエアノズル５２から圧縮空気が噴射され、ノズルホルダ５１内が負圧となる。これにより、貯留ホッパ２１内に蓄えられた噴射材が搬送路２２及び噴射材ホースＨ２を介してノズルホルダ５１内に吸引され、その内部で圧縮空気と混合されて固気二相流として噴射ノズル５３の噴射口からワークＷに向けて噴射される。このような構成を有するノズル５０は、噴射材を連続して噴射することができるので、長時間にわたって連続してワークＷを加工することができる。
【００３１】
なお、別の形態のノズルとして、いわゆる直圧式のノズルを使用してもよい。直圧式のノズルは本実施形態のノズル５０に比べて切削能力に優れているが、長時間にわたって連続して加工することは難しい。
【００３２】
ノズルから噴射される噴射材としては、金属又は非金属のショットやグリッドやカットワイヤ、セラミックス系粒子（アルミナ系、炭化珪素系、ジルコン系、等）、天然石の粒子（エメリー、珪石、ダイヤモンド、等）、植物系粒子（くるみの殻、桃の種、杏の種、等）、樹脂系粒子（ナイロン、メラミン、ユリア、等）等が例示される。繊維強化プラスチックは難切削性の材料であるので、噴射材としては比較的硬い材料を選択すると効率よくワークＷを切削できる。
【００３３】
制御装置６０は、プロセッサ、記憶部、入力装置、表示装置等を備えるコンピュータであり、サンドブラスト機０１の各部を制御する。一実施形態では、制御装置６０は、移動機構１４、定量供給機構２０、吸引機構４０及び電磁弁ＶＬ１に制御信号を送出し、移動機構１４のＸ方向及びＹ方向の位置、定量供給機構２０の動作、吸引機構４０の動作及び電磁弁ＶＬ１の開閉などを制御する。制御装置としては、パーソナルコンピュータなどの各種演算装置、プログラマルロジックコントローラ（ＰＬＣ）及びデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）などのモーションコントローラ、高機能携帯端末及び高機能携帯電話等を用いることができる。
【００３４】
以下、図２を参照して、一実施形態のサンドブラスト機０１による孔あけ加工方法について説明する。この方法では、繊維強化プラスチック製のワークＷに所望の径ｄ１を有する孔Ｈが形成される。このワークＷは、平板形状をなしており、互いに対向する上面（表面）８２及び下面（裏面）８４を有している（図４参照）。ワークＷに形成されるべき孔Ｈは、上面８２から下面８４まで延びる貫通孔であり、上面８２及び下面８４に開口している。孔Ｈの上面８２側の開口（第１の開口）８６は、所望の径ｄ１を有する。言い換えれば、ワークＷに形成されるべき孔Ｈは、上面８２側に所望の径ｄ１に応じた面積（第１の面積）の開口８６を有する貫通孔である。以下では、ワークＷが、繊維強化プラスチックの一種であるガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）により構成されている例について説明する。
【００３５】
なお、開口８６の所望の径ｄ１とは、開口８６の径のうち最も幅広の部分の長さを示している。例えば、開口８６が楕円形状をなす場合には当該楕円の長径が所望の径ｄ１となり、開口８６が多角形状である場合には当該多角形の任意の２つの角を結ぶ直線のうち最も長い直線の長さが所望の径ｄ１となる。以下では、開口８６が円形である実施形態について説明する。この実施形態では、開口８６の直径が所望の径ｄ１となる。
【００３６】
＜Ｓ１：レジスト層の準備＞
一実施形態に係る孔あけ加工方法では、まず工程Ｓ１が行われる。工程Ｓ１では、レジスト層として機能するシート７０が準備される。シート７０は噴射材より軟質であり、噴射材の衝撃力を吸収できる材質から構成されている。したがって、シート７０は繊維強化プラスチックから構成されるワークＷよりも高い耐ブラスト性を有している。
【００３７】
シート７０には、１つ又は複数の開口（第２の開口）７１が形成されている（図４参照）。開口７１は、孔Ｈの開口８６の形状に対応した形状を有している。例えば、開口７１は、開口８６の形状に応じて、円形、楕円形、多角形等の平面形状を有している。一実施形態では、シート７０の開口７１は、ワークＷの開口８６と同一の形状を有している。ただし、開口７１の径ｄ２は、所望の径ｄ１よりも小さく形成されている。言い換えれば、開口７１は、開口８６の面積よりも小さな面積（第２の面積）を有している。所望の径ｄ１に対する開口７１の径ｄ２の比（ｄ２／ｄ１）は０．８４以上０．９４以下の範囲内、特に０．９０以上０．９４以下の範囲内に設定されていてもよい。後述するように、この比が小さすぎるとワークＷと噴射材とが衝突する機会が少なすぎるので孔あけ加工の時間が長くなる。反対に、この比が大きすぎると、ワークＷの表層に剥離が生じやすくなる。ここで、開口７１の径ｄ２とは、開口７１によって規定される径のうち最も大きな径を示している。例えば、開口７１の平面形状が楕円形状をなす場合には当該楕円形状の開口７１の長径が径ｄ２となり、開口７１の平面形状が多角形状をなす場合には多角形の任意の２つの角を結ぶ直線のうち最も長い直線の長さが径ｄ２となる。以下では、開口７１の平面形状は円形である実施形態について説明する。この実施形態では、開口７１の直径が径ｄ２となる。
【００３８】
シート７０の材料としては、例えば、各種ゴム、ナイロン、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリウレタン及びアクリル等の熱可塑性樹脂が用いられる。例えば、シート７０の材料としては、耐摩耗性ゴムを用いることができる。ゴムの耐摩耗性は、主原料である天然ゴム又は合成ゴムに対する炭酸カルシウム等の充填補強材の配合割合を変化させることで容易に調整できる。したがって、シート７０の材料として耐摩耗性ゴムを用いることで、孔あけ加工に適した耐摩耗性を有するレジスト材を容易に得ることが可能である。一実施形態では、天然ゴム又は合成ゴムに補強充填材が６０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下の割合で配合された耐摩耗性ゴムをシート７０の材料として用いてもよい。
【００３９】
また、ポリウレタンは伸縮性及び熱変形温度及び衝撃強さが総合的に優れているので、シート７０の材料としてポリウレタンを用いることで、ワークＷに形成される孔Ｈの径の精度を向上させることができる。また、ポリウレタン製のシート７０には、小径（例えばφ２ｍｍ以下）の開口７１を容易に形成することが可能である。後述するように、一実施形態の方法では、噴射材によってシート７０の開口７１の周縁部７２を切削しながら、ワークＷのうち開口７１から露出している部分が切削される。この際、シート７０の周縁部７２が必要以上に切削されるとワークＷの表面に毛羽立ち又は剥離が発生したり、寸法精度が低下したりする原因となる。したがって、シート７０の材料は、伸縮性、熱変形温度及び耐衝撃力を考慮して選定される。例えば、不飽和ポリウレタンは伸縮性、熱変形温度及びシャルビー衝撃強さが総合的に優れているので、不飽和ポリウレタンを主成分として含むポリマーからシート７０が構成されてもよい。また不飽和ポリウレタンの含有率は５０ｗｔ％以上としてもよく、５０ｗｔ％以上７０ｗｔ％以下としてもよい。
【００４０】
一実施形態では、シート７０は、フィルム状に成形された感光性樹脂から形成されてもよい。感光性樹脂からシート７０を形成する際には、まず開口パターンが印刷された透明のパターンマスクをシート７０上に配置し、シート７０の上方に設けられた紫外線発光源からパターンマスクを介してシート７０に紫外線が照射される。この紫外線の照射によってシート７０のうち印刷パターンに重なっていない領域は硬化するが、印刷された開口パターンに重なる部分は影となるので未硬化となる。次いで、現像液を用いて紫外線照射後のシート７０を洗い流すことでシート７０の未硬化の領域が除去される。このような一連の工程から、シート７０に対して複数の開口７１を形成することができる。
【００４１】
また、工程Ｓ１では、準備されたシート７０がワークＷ上に配置される。一実施形態では、シート７０は粘着性を有していてもよい。この場合には、ワークＷの上面にシート７０を貼付した後、真空チャンバ内で減圧することでシート７０をワークＷ上に密着させることができる。さらに、その後ワークＷを６０℃以上９０℃以下の温度で加熱することで、ワークＷとシート７０とを強固に密着させることができる。
【００４２】
＜Ｓ２：サンドブラスト機の準備＞
次いで、一実施形態に係る孔あけ加工方法では、工程Ｓ２が行われる。この工程Ｓ２では、サンドブラスト機０１の準備が行われる。工程Ｓ２では、まず吸引機構４０が作動され処理室Ｒが吸引される。次いで、扉１１の施錠が解除され、扉１１が開放され、例えば作業者によって所定量の噴射材が処理室Ｒ内に投入される。次いで、吸引機構４０の吸引力によって、第１の輸送管Ｐ１及び分離機構３０を介して噴射材が定量供給機構２０の貯留ホッパ２１に移送される。その後、扉１１が閉鎖され、施錠される。吸引機構４０の吸引によって処理室Ｒ内は負圧となるので、処理室Ｒ内には外部と連通するように設けられた吸引孔（図示せず）から外気が流入する。
【００４３】
工程Ｓ２では、例えばサンドブラスト機０１の制御装置６０が操作され、圧縮空気をノズル５０に供給する経路に設けられた電磁弁ＶＬ１が「開」に設定され、定量供給機構２０が「ＯＮ」に設定される。このような設定により、噴射材がノズル５０に供給され、ノズル５０から噴射される。ノズル５０から噴射材が噴射される際に、圧縮空気の供給圧力を調整するバルブＶＬ２の開度が調整され、噴射材の噴射速度が調整される。
【００４４】
次いで、サンドブラスト機０１の制御装置６０が操作され、電磁弁ＶＬ１が「閉」に設定され、定量供給機構２０が「ＯＦＦ」に設定される。このような設定により、ノズル５０からの噴射材の噴射が停止する。その後、扉１１が開放され、処理テーブル１３上にワークＷが載置され、固定される。次いで、ノズル固定治具１２を操作することでノズル５０とワークＷとの間の距離及び角度が調整される。これらの作業が終了したら、扉１１が閉鎖され、施錠される。なお、処理テーブル１３上に載置されるワークＷは、厚みが１．０以上２．０ｍｍ以下の板状体であってもよい。
【００４５】
次いで、工程Ｓ２では、移動機構１４の移動の軌跡（図３におけるＸ方向、Ｙ方向の距離）、移動速度及び走査回数等の加工条件が制御装置６０に入力される。
【００４６】
＜Ｓ３：孔あけ工程＞
次いで、工程Ｓ３が行われる。工程Ｓ３では、後述するように、シート７０の開口７１の周縁部７２を切削しながらワークＷのうち開口７１から露出する部分を切削するために、シート７０を介してワークＷに向けて噴射材が噴射される。以下、工程Ｓ３の一例について詳細に説明する。
【００４７】
工程Ｓ３では、まず制御装置６０が操作され、電磁弁ＶＬ１が「開」に設定され、定量供給機構２０が「ＯＮ」に設定される。これにより、ノズル５０から噴射材が噴射される。次いで、移動機構１４が「ＯＮ」に設定され、ワークＷが水平方向に移動するように移動機構１４が作動する。例えば、図３に示すように、移動機構１４は、ワークＷを＋Ｘ方向に所定距離だけ移動させ、その後所定のピッチでワークＷの位置を＋Ｙ方向にずらした後に、ワークＷを−Ｘ方向に移動させることを繰り返すことで、ワークＷを噴射材の噴射領域Ａに対して櫛歯状に走査する。移動機構１４は、このような走査軌跡Ｔに沿ってワークＷを移動させることで、ワークＷの全面に略均一に噴射材を衝突させる。一実施形態では、このような走査が複数回行うことでワークＷに孔Ｈを形成してもよい。なお、ノズル５０の噴射口は長方形状の平面形状を有していてもよい。ノズル５０の噴射口が長方形状の平面形状を有し、且つ、その長辺がＹ方向に一致するように配置されることで、ワークＷをＸ方向の走査させたときに噴射材が衝突する面積を大きくすることができ、その結果、ワークＷの加工効率を向上させることができる。
【００４８】
上述のように、移動機構１４によってワークＷがＸ方向及びＹ方向に搬送されることでワークＷのうちシート７０の開口７１に覆われていない領域に孔Ｈが形成される。ここで、図４に示すように、ノズル５０から噴射材は、開口７１及び当該開口７１の周縁部７２を含む領域に向けて投射される。したがって、工程Ｓ３では、図４に示すように、開口７１の周縁部７２が切削されながら、ワークＷのうち開口７１から露出している領域が切削される。シート７０は、ワークＷを構成する繊維強化プラスチックよりも高い耐ブラスト性を有しているので、シート７０の周縁部７２はワークＷに比べてゆっくりと切削されることとなる。したがって、工程Ｓ３では、シート７０の開口７１の径（面積）が徐々に拡大しながら、ワークＷの切削面積が過大とならないようにワークＷのうち開口７１を介して露出する領域が切削される。その結果、ワークＷが表層で剥離することが抑制される。工程Ｓ３では、ワークＷに形成される孔Ｈの径が所望の径ｄ１になるまで噴射材の投射が継続される。
【００４９】
図５は、開口７１の径ｄ２と所望の径ｄ１とを同じに設定したときにワークＷに形成される孔Ｈの形状を示している。すなわち、図５は、シート７０の周縁部７２を切削することなく、ワークＷに直接所望の径ｄ１の孔Ｈを形成する従来手法を示している。ワークＷを構成する繊維強化プラスチックが裁断された強化繊維を樹脂に分散させた構造である場合には、ワークＷに噴射材が投射されると、方向性なく分散された強化繊維が破壊の起点となってワークＷの表面に剥離が発生する。また、ワークＷを構成する繊維強化プラスチックが織布された強化繊維が樹脂に浸潤された構造である場合には、布状の強化繊維が破壊の起点となってワークＷの表面に剥離が発生する。これらの剥離が発生した後に、更に切削を継続すると、ワークＷに形成される孔Ｈの径は、最終的に所望の径ｄ１よりも大きくなり、表層部は円形ではなく、更に孔Ｈの壁面には強化繊維の毛羽立ちが発生する（同図の丸囲い部を参照）。
【００５０】
噴射材の噴射流をミクロで捉えた場合、噴射流がワークＷの表面に沿って流れると、繊維強化プラスチックの特性上、ワークＷの表層が剥離しやすい。ワークＷの表層に剥離が発生すると、強化繊維が表層に露出することとなり毛羽立ちが発生する。一方、噴射流がシート７０の開口の壁面に沿う方向（すなわち、Ｘ方向及びＹ方向に垂直な方向）に流れると、ワークＷの表層での剥離を抑制することができ、その結果、強化繊維の毛羽立ちを抑制することができる。なお、ワークＷを構成する繊維強化プラスチックが織布された強化繊維を樹脂に浸潤させた構造である場合は、ワークＷの強化繊維を切断する方向から噴射材がワークＷに衝突するので、強化繊維の毛羽立ちをより抑制することができる。また、噴射流がワークＷの表面に対して大きく傾斜している場合には、噴射材の衝突エネルギーが不十分となり、ワークＷに孔Ｈを形成できないことや、強化繊維を切断することができず強化繊維が孔Ｈの外周面に毛羽立ちとして露出することがある。そこで、一実施形態では、ノズル５０をワークＷの表面に対して８５°以上９５°以下（即ち、９０°±５°の範囲）となるように配置してもよい。言い換えれば、ワークＷの表面と噴射材の噴射方向とのなす角度が８５°以上９５°以下になるようにノズル５０が配置される。
【００５１】
ワークＷに形成された孔Ｈの壁面の角度が適正となるように加工すると、性能的に有利となる。例えば、ワークＷに形成された孔Ｈが接合の為のものである場合には、孔Ｈを画成する壁面の垂直性が高いほどボルト等の接合部材と孔Ｈの壁面との隙間が厚さ方向において均等となり、その結果、接合後のがたつきを抑制ことができる。また、ワークＷに形成された孔Ｈが吸音性の向上を目的としている場合には、孔Ｈを画成する壁面の垂直性が高いほど孔Ｈの壁面による音の反射を防ぐことができる。これらの例のように、孔Ｈの中心軸線ＡＸに直交する平面に対する当該壁面のなす角度は９０°に近い方が性能的には好ましいが、９０°に近づくほど生産性は悪くなる。したがって、生産性と性能の観点から、孔Ｈの中心軸線ＡＸに直交する平面に対する孔Ｈを画成する壁面の角度は８０°以上９０°以下であってもよく、８０以上８５°以下であってもよい。
【００５２】
工程Ｓ３においてワークＷに投射された噴射材を含む粒子は筐体１０の底部に集められ、吸引機構４０の吸引力によって第１の輸送管Ｐ１を介して分離機構３０に移送される。分離機構３０に移送された粒子は、分離機構３０内で再使用可能な噴射材と粉塵とに分離される。再使用可能な噴射材は貯留ホッパ２１に蓄えられ、軽い粉塵は吸引機構４０に吸引されて吸引機構４０の内部に設けられた捕集フィルタに捕集される。貯留ホッパ２１に蓄えられた再利用可能な噴射材は、ノズル５０に一定量で移送されて再びワークＷに向けて噴射される。
【００５３】
＜Ｓ４：回収工程＞
工程Ｓ３においてワークＷに孔Ｈを形成した後に、工程Ｓ４が行われる。工程Ｓ４では、制御装置６０が操作され、移動機構１４が「ＯＦＦ」、電磁弁ＶＬ１が「閉」、定量供給機構２０が「ＯＦＦ」にそれぞれ設定される。その後、扉１１の施錠を解除して扉１１が開放され、処理室ＲからワークＷが回収される。次いで、ワークＷに貼付したシート７０が剥離された後、ワークＷに付着した噴射材及び粉塵がエアブロー及び超音波洗浄機等を用いて除去され、一連の孔あけ加工が終了される。
【００５４】
次に、一実施形態の孔あけ加工方法を用いてＦＲＰの孔あけ加工を行った実験例について説明する。実験例では、ガラス繊維強化ガラス（ＧＦＲＰ）の板状（２００ｍｍ×２００ｍｍ×ｔ１．０ｍｍ）のワークＷに対して、直径φ２．０ｍｍ（被加工面側）の略円形の孔を１００個（１０個×１０個）形成する加工を行った。
【００５５】
レジスト層としては、不飽和ポリウレタン又はアクリル系樹脂を主成分とし、加工する孔に対応した形状を有する開口が形成されたシート（厚さ０．５ｍｍ）を用いた。
レジストＡ：不飽和ポリウレタンが主成分（５３ｗｔ％含有）
レジストＢ：不飽和ポリウレタンが主成分（７３ｗｔ％含有）
レジストＣ：アクリル系樹脂が主成分（６０ｗｔ％含有）
【００５６】
その他の主な加工条件は表１に示す通りとした。
【表１】
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【００５７】
ワークＷに孔あけ加工を行った後に、形成された１００個の孔のうち任意の１０個の孔を選択し、電子顕微鏡を用いて観察し、評価した。評価基準は以下の通りとした。
＜加工の進行＞
○・・・全ての孔が貫通しており、全ての孔の壁面の角度が８０°以上９０°以下である。
△・・・全ての孔が貫通しており、全ての孔の壁面の角度が６０°以上８０°以下である。
×・・・貫通していない孔がある、又は孔の壁面の角度が５９°以下の孔がある。
＜孔の径＞
○・・・被加工面側の径が全て目標寸法（φ２．０ｍｍ）の±７％未満である。
△・・・被加工面側の径が全て目標寸法（φ２．０ｍｍ）の±８％以上１５％以下である。
×・・・被加工面側の径が目標寸法（φ２．０ｍｍ）の±１６％以上の孔がある。
＜剥離の有無＞
○・・・全ての孔が円形である。
△・・・外周近傍に表層剥離した跡が観察される孔があるが、円の外周より１ｍｍ未満である。
×・・・外周近傍に表層剥離した跡が観察される孔があり、その大きさが円の外周より１ｍｍ以上である。
＜毛羽立ちの有無＞
○・・・全ての孔で毛羽立ちが確認できない。
△・・・若干の毛羽立ちが確認される孔があるが、露出したガラス繊維は０．１ｍｍ未満である。
×・・・毛羽立ちが確認される孔があり、露出したガラス繊維が０．１ｍｍ以上である。
【００５８】
以下、種々の実施例及び比較例の加工条件及び評価結果を表２に示す。表２中の「加工」は「加工の進行」に関する評価結果を表しており、「剥離」は「剥離の有無」に関する評価結果を表しており、「毛羽立ち」は「毛羽立ちの有無」に関する評価結果を表している。また、表２の「ノズルの角度」はワークＷの表面に対する噴射材の噴射流の角度を表しており、０°は噴射流が走査開始時におけるワークＷの長手方向への走査方向側に向かって水平に噴射される角度である。すなわち、図３に示す＋Ｘ方向に噴射流が流れている状態を０°とした。
【００５９】
【表２】
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【００６０】
（１）ｄ２／ｄ１の影響
実施例１〜６では、何れの評価項目も○評価であり、孔あけ加工が良好に行われたことが確認された。なお、定性評価では同じ○評価であったものの、加工後の孔の径は実施例１に比べ実施例２及び実施例３の方が目的の寸法により近い傾向がみられた。
ｄ２／ｄ１が０．８４より小さい比較例１は「加工の進行」が×評価となった。これは、噴射材がワークＷに接触する機会が少なすぎたことに起因すると推測される。ｄ２／ｄ１が０．９４より大きい比較例２は、「孔の径」、「表層剥離の有無」及び「毛羽立ちの有無」の評価がいずれも△評価となった。△評価は実用上問題がない程度の品質の低下であるが、実施例１〜５に比べて品質の低下が見られた。さらに、ｄ２／ｄ１が１を超える（即ち、ｄ２＞ｄ１）比較例３では、「孔の径」、「表層剥離の有無」及び「毛羽立ちの有無」の評価が×評価となった。ｄ２／ｄ１が大きくなるとレジスト層の開口による加工面積の抑制の効果が減少するため、ワークＷの表層が剥離したと推測される。
【００６１】
（２）ノズルの角度の影響
実施例１〜６はいずれも○評価であり、孔あけ加工が良好に行われたことが確認された。角度が９０°±５°を逸脱する比較例４及び比較例５では、「加工の進行」及び「毛羽立ちの有無」の評価で品質の低下がみられた。「加工の進行」については、ワークＷに対する噴射流の傾斜角度が大きく、加工能力が低下したために品質が低下したと推測される。△評価は実用上問題がない程度の品質の低下であるが、ノズルの角度がより大きな比較例５では×評価となった。また、「毛羽立ちの有無」は、噴射流がワークＷの表面に沿って流れたために毛羽立ちが発生したと推測される。
【００６２】
（３）レジスト層の材質の影響
実施例１、実施例６及び比較例６では、レジスト層の材質を除いて同一の加工条件となっている。レジスト層の主成分が不飽和ポリウレタンである実施例１及び実施例６は、すべての評価項目が○評価であり、孔あけ加工が良好に行われたことが確認された。なお、定性評価では同じ○評価であったものの、加工後の孔の径は実施例６に比べて不飽和ポリエチレンの含有率が５０％以上７０％以下の範囲内にある実施例１の方が目的の寸法により近い傾向がみられた。
【００６３】
一方、レジスト層の主成分がアクリル系樹脂である比較例６は孔の径、剥離、毛羽立ちの評価項目が△評価となった。△評価は実用上問題がない程度の品質の低下であるが、不飽和ポリウレタンを主成分とするレジスト層を用いた場合に比べ加工精度が低下していることが確認された。
【００６４】
以上、実施形態について説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく種々の変形態様を構成可能である。例えば、上記実施形態に係る孔あけ加工方法では、工程Ｓ１において、予め開口が形成されたシート７０をワークＷ上に配置しているが、一実施形態では、開口７１が形成されていないシート７０をワークＷ上に配置した後に、シート７０に開口７１を形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
上記実施形態ではガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）から構成されたワークＷに対する孔あけ加工について説明したが、上記実施形態に係る孔あけ加工方法は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、アラミド繊維強化プラスチック（ＡＦＲＰ）、ダイニーマ繊維強化プラスチック（ＤＦＲＰ）、ザイロン繊維強化プラスチック、ボロン繊維強化プラスチック（ＢＦＲＰ）等あらゆる繊維強化プラスチックから構成されたワークＷの孔あけ加工に適用できる。
【符号の説明】
【００６６】
０１…サンドブラスト機、１０…筐体、１１…扉、１２…ノズル固定治具、１３…処理テーブル、１４…移動機構、１５…架台、２０…定量供給機構、３０…分離機構、４０…吸引機構、５０…ノズル、５１…ノズルホルダ、５２…エアノズル、５３…噴射ノズル、６０…制御装置、７０…シート、７１…開口、７２…周縁部、Ａ…噴射領域、Ｈ１…エアホース、Ｈ２…噴射材ホース、Ｒ…処理室、Ｔ…走査軌跡、Ｗ…ワーク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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