(57)【要約】【課題】簡単な構成でありながら、バラツキの無い高精度なウエットブラスト処理が可能な画期的なウエットブラスト装置を提供するものである。【解決手段】液体に砥粒を混入したスラリ１を圧搾エアと共にノズル６からワーク５に噴射するウエットブラスト装置であって、前記圧搾エアの通過経路２１にはマスフロー流量制御機構７が設けられているものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に砥粒を混入したスラリを圧搾エアと共にノズルからワークに噴射するウエットブラスト装置であって、前記圧搾エアの通過経路にはマスフロー流量制御機構が設けられていることを特徴とするウエットブラスト装置。
【請求項２】
請求項１記載のウエットブラスト装置において、マスフロー流量制御機構は、圧搾エアの通過経路にして該圧搾エアがスラリと混合される前の部分に設けられていることを特徴とするウエットブラスト装置。
【請求項３】
請求項１，２いずれか１項に記載のウエットブラスト装置において、マスフロー流量制御機構により制御された流量で圧搾エアをノズルに導入し、該ノズルで該圧搾エアとスラリとを混合して噴射するように構成されていることを特徴とするウエットブラスト装置。
【請求項４】
請求項１〜３いずれか１項に記載のウエットブラスト装置において、ノズルには、該ノズルに導入されたスラリの圧力と該ノズルを通過する圧搾エアの圧力との圧力バランスによって該スラリと該圧搾エアとが混合される混合機構が設けられていることを特徴とするウエットブラスト装置。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項に記載のウエットブラスト装置において、マスフロー流量制御機構は、スラリの通過経路には設けられず、圧搾エアの通過経路にのみ設けられていることを特徴とするウエットブラスト装置。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項に記載のウエットブラスト装置において、マスフロー流量制御機構は、センサと、バルブと、該センサで感知した圧搾エアの流量から該バルブの開閉度合いをデジタル制御する制御部とを備えていることを特徴とするウエットブラスト装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエットブラスト装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
液体に砥粒を混入したスラリを圧搾エアと共にワークに噴射して該ワークを処理するウエットブラスト装置やウエットブラスト処理方法が種々提案されている（例えば、本願出願人の先願に係る特許第３３５６４１５号公報）。
【０００３】
ところで、従来のウエットブラスト装置では、スラリの流量及び圧搾エアの流量は、流体の圧力を測定し該測定した流体の圧力によって適宜バルブを回動操作するレギュレータと呼ばれる調整器によって夫々制御していた。しかし、このレギュレータによる制御には、流量の一定化に限界があり、必然的に処理のバラツキ（噴射量のバラツキ）の抑制に限界があるという問題点があった。
【０００４】
この問題点は、前記特許第３３５６４１５号公報のような試験機等、高精度なウエットブラスト処理が必要とされる場合に、特に問題となる。
【０００５】
本発明は、上記現状に鑑みて鋭意研究を繰り返し、高精度な制御が可能なマスフロー流量制御機構で圧搾エアの流量を制御すると、処理のバラツキを可及的に抑制できることを見い出し、発明として完成させたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【０００７】
液体に砥粒を混入したスラリ１を圧搾エアと共にノズル６からワーク５に噴射するウエットブラスト装置であって、前記圧搾エアの通過経路２１にはマスフロー流量制御機構７が設けられていることを特徴とするウエットブラスト装置に係るものである。
【０００８】
また、請求項１記載のウエットブラスト装置において、マスフロー流量制御機構７は、圧搾エアの通過経路２１にして該圧搾エアがスラリ１と混合される前の部分に設けられていることを特徴とするウエットブラスト装置に係るものである。
【０００９】
また、請求項１，２いずれか１項に記載のウエットブラスト装置において、マスフロー流量制御機構７により制御された流量で圧搾エアをノズル６に導入し、該ノズル６で該圧搾エアとスラリ１とを混合して噴射するように構成されていることを特徴とするウエットブラスト装置に係るものである。
【００１０】
また、請求項１〜３いずれか１項に記載のウエットブラスト装置において、ノズル６には、該ノズル６に導入されたスラリ１の圧力と該ノズル６を通過する圧搾エアの圧力との圧力バランスによって該スラリ１と該圧搾エアとが混合される混合機構３が設けられていることを特徴とするウエットブラスト装置に係るものである。
【００１１】
また、請求項１〜４いずれか１項に記載のウエットブラスト装置において、マスフロー流量制御機構７は、スラリ１の通過経路１６には設けられず、圧搾エアの通過経路２１にのみ設けられていることを特徴とするウエットブラスト装置に係るものである。
【００１２】
また、請求項１〜５いずれか１項に記載のウエットブラスト装置において、マスフロー流量制御機構７は、センサ３１と、バルブ３２と、該センサ３１で感知した圧搾エアの流量から該バルブ３２の開閉度合いをデジタル制御する制御部３３とを備えていることを特徴とするウエットブラスト装置に係るものである。
【００１３】
【発明の作用及び効果】
本発明は繰り返した実験の結果、得られた作用効果を請求項としてまとめたもので、高精度な流量の制御が可能なマスフロー流量制御機構７で圧搾エアの流量を制御すると、処理のバラツキ（即ち、処理の精度に影響を及ぼす、液体に砥粒を混入したスラリ１と圧搾エアとの混合物の噴射量のバラツキや、該混合物中のスラリ１と圧搾エアとの混合割合のバラツキ）を可及的に抑制できる。
【００１４】
また、スラリ１の流量をマスフロー流量制御機構で制御した場合の効果は低く、圧搾エアの流量をマスフロー流量制御機構で制御した場合に効果が顕著であった。
【００１５】
即ち、処理のバラツキを抑制する為には、圧搾エアの流量を高精度で制御することが重要であることが確認された。
【００１６】
本発明は上述のように構成したから、簡単な構成でありながら、バラツキの無い高精度なウエットブラスト処理が可能な画期的なウエットブラスト装置となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図面は本発明の一実施例を図示したものであり、以下に説明する。
【００１８】
本実施例は、液体に砥粒を混入したスラリ１を圧搾エアと共にノズル６からワーク５に噴射するウエットブラスト装置であって、前記圧搾エアの通過経路２１にはマスフロー流量制御機構７が設けられているものである。
【００１９】
液体や砥粒は、ワーク５や該ワーク５に施す処理によって適宜選択する。例えば、液体として水や脱脂溶液を採用したり、砥粒としてガラス砥粒やアルミナ砥粒を採用する。
【００２０】
マスフロー流量制御機構７は高精度の流量制御を達成できる装置として業界において公知である（例えば、（株）山武社製のデジタルマスフローコントローラ）。
【００２１】
図３は、このマスフロー流量制御機構７を図示したものであり、内部には流体（圧搾エア）が通過する通路３４が設けられ、この通路３４には、流体の流量を監視するセンサ３１（高精度なマスフローセンサと呼ばれるものが採用される。）と、バルブ３２（微調整可能な電磁バルブが採用される。）とが設けられている。また、前記センサ３１で感知した流体の流量から前記バルブ３２の開閉度合いを自動的にデジタル制御する制御部３３が設けられている。また、前記通路３４の上流側には、該通路３４を通過する流体を整流状態とする整流機構３５（具体的には螺旋条）が設けられている。
【００２２】
マスフロー流量制御機構７を通過する圧搾エアは、先ず、前記通路３４の前記整流機構３５で整流状態とされ、この整流状態で前記センサ３１によって流量が自動的に測定される。このセンサ３１で測定された流量を元に前記制御部３３が前記バルブ３２の開閉度合いが自動的に制御される。前記通路３４を通過する圧搾エアは、この調整された開閉度合いのバルブ３２を通過することで所定の流量に制御される。
【００２３】
このマスフロー流量制御機構７は、圧搾エアの通過経路２１にして該圧搾エアがスラリ１と混合される前の部位に設けられている。この構成により、圧搾エアは、マスフロー流量制御機構７により制御された適正な流量でノズル６に導入され、該ノズル６で前記スラリ１と混合されて噴射されることになる。
【００２４】
このマスフロー流量制御機構７は、圧搾エアの通過経路２１にだけ設けられ、スラリ１の通過経路１６には設けられない構成が採用されている。
【００２５】
繰り返した実験（後記で詳述する。）によれば、スラリ１の通過経路１６にマスフロー流量制御機構７を設けても、ワーク５の処理量や処理精度は殆ど変わらず、圧搾エアの供給経路２１にマスフロー流量制御機構７を設けた場合に、スラリ１と圧搾エアとの噴射量が安定して処理量や処理精度が極めて高くなることが確認されている（処理のバラツキ精度で５倍となる）。また、圧搾エアの通過経路２１にだけマスフロー流量制御機構７を設けた場合と、圧搾エアの通過経路２１及びスラリ１の通過経路１６の双方にマスフロー流量制御機構７を夫々設けた場合とでは、殆ど効果（処理量や処理精度）に差がないことが確認されている。従って、高精度な処理を達成できるという観点と、コスト安であるという観点との双方から、本実施例では圧搾エアの通過経路２１にだけマスフロー流量制御機構７が設けられる構成を採用している。
【００２６】
マスフロー流量制御機構７を通過した圧搾エアは、ノズル６に導入され、該ノズル６において前記スラリ１と混合され、ワーク５に向けて噴射される。
【００２７】
図４は、このノズル６の説明図であり、上部には圧搾エア導入部４１，スラリ導入部４２及び混合機構３が設けられ、下部には噴射部４０が設けられている。
【００２８】
混合機構３は、混合室４３と、該混合室４３の上部に設けられたエア導入口４４と、該混合室４３の側部に設けられたスラリ導入口４５とから構成されている。
【００２９】
圧搾エアは、圧搾エア導入部４１からエア導入口４４を経由して混合室４３を通過し、噴射部４０へと導出される。この圧搾エアが混合室４３を通過する際、前記スラリ導入部４２を経由してスラリ導入口４５に達していたスラリ１が、前記圧搾エアと該スラリ１との圧力バランス及び該圧搾エアが混合室４３を通過することによって発生する圧の双方の影響により、該混合室４３に所定量ずつ導入され、よって、この混合室４３において該圧搾エアと該スラリ１とが所定の割合で混合され、続いて、前記噴射部４０から噴射されることになる。
【００３０】
この圧搾エアとスラリ１との混合の際、重要となるのは圧搾エアとスラリ１との圧力バランスである。スラリ１は液体に砥粒が混入されているもので、液体と略同様の特性を発揮するから、あまり圧縮されたり膨張されたりせず、従って、圧力変動は少ない。一方、圧搾エアは気体であるから、圧縮されたり膨張されたりし易く、従って、圧力変動が大きくなる可能性がある。即ち、この圧搾エアの圧力変動により、前記圧力バランスは変動し易いことになり、よって、圧搾エアとスラリ１とが所望の割合にならないおそれがある。
【００３１】
また、圧搾エアが混合室４３を通過することによって発生する圧も、前記圧搾エアの圧力変動によって変動し易いことになり、よって、この観点からも圧搾エアとスラリ１とが所望の割合にならないおそれがある。
【００３２】
この点、本実施例は、マスフロー流量制御機構７によって圧搾エアの流量が適正に制御されているから、この流量制御に伴って該圧搾エアの圧力変動も可及的に抑制されることになり、よって、前記圧力バランスの変動や前記負圧の変動が発生しにくく、圧搾エアとスラリ１とは高いレベルで安定して所定の割合に混合されることになる。
【００３３】
また、ウエットブラスト処理において、加工力は、砥粒の量（濃度）と圧搾エアの加速力（噴射物中の圧搾エアの割合や圧力）とが大きく影響する。例えば、砥粒の量や圧搾エアの圧力が増せば、それだけ加工力（研磨力等）が大きくなる。
【００３４】
この点、本実施例は、マスフロー流量制御機構７によって圧搾エアの流量が安定するから、加工力が安定して発揮されることになる。また、前述のように圧搾エアとスラリ１とは高いレベルで安定した混合状態であるから、この点においても当然ながら、加工力が安定して発揮されることになる。
【００３５】
また、本実施例は、前記スラリ１を貯留するタンク２が設けられ、このタンク２内に加圧用気体を導入して該タンク２内を加圧することで該スラリ１をタンク２外に押し出し、この押し出されたスラリ１を前記圧搾エアと共にノズル６から噴射するように構成されている。
【００３６】
詳述すると、タンク２には、スラリ１中の液体と砥粒とを所定割合に維持する維持機構４、具体的には、タンク２内のスラリ１を撹拌する撹拌装置が設けられている。
【００３７】
図中、符号１１はタンク２内のスラリ１を撹拌する撹拌羽、１２は該撹拌羽１１を回転させる為の駆動モータである。撹拌羽１１の回転により、タンク２内において、スラリ１中の砥粒が沈降することが阻止され、これによりタンク２内のスラリ１はどの部分でも液体と砥粒とが所定の割合となる。
【００３８】
また、タンク２には、該タンク２内のスラリ１を前記ノズル６に導入する為の前記通過経路１６が連設されている。この通過経路１６には、開閉弁１７が設けられている。
【００３９】
また、タンク２には、該タンク２内に前記加圧用気体を導入する為の気体経路１８が連設されている。この気体経路１８には、開閉弁１９が設けられている。
【００４０】
気体経路１８は、前記ノズル６に圧搾エアを導入する為の圧搾エア経路２０から分岐されている。
【００４１】
具体的には、圧搾エア経路２０は、前記タンク２に連設される気体経路１８と、前記ノズル６に連設される圧搾エア用の通過経路２１とに分岐されている。気体経路１８及び通過経路２１には、流量及び流圧を調整可能な調整部２２・２３（従来の技術で記載したレギュレータタイプ）が夫々設けられ、この夫々の調整部２２・２３での設定により、前記タンク２に導入される加圧用気体（圧搾エア）の量及び圧力と、前記ノズル６に導入される圧搾エアの量及び圧力とは、夫々調整される。
【００４２】
気体経路１８の調整部２２の調整により、タンク２から導出されるスラリ１の導出量及び導出圧を調整することができる。この調整は、例えばタンク２に水を貯留しておき、この水を用いた試運転を実施することで、ワーク５の処理前に予め行っておくと良い。
【００４３】
図中、符号２４は圧搾エアの通過経路２１の開閉弁２４、２５は逆流防止弁、２６はエア供給装置、２７は圧搾エア経路２０を通過する圧搾エアの流量を測定するエア測定部、２８はワーク固定部である。
【００４４】
また、本実施例は、スラリ１がノズル６から噴射された後に循環使用されたりせず、タンク２に貯留された分だけが噴射される構成である。ノズル６から圧搾エアと共に噴射されたスラリ１は、回収部（図示省略）で回収される。
【００４５】
前記マスフロー流量制御機構７は、通過経路２１にして前記調整部２３とノズル１との間の部位に設けられている。即ち、ノズル６に導入される圧搾エアは、前記調整部２３によって大まかに流量を調整された後、前記マスフロー流量制御機構７によって極めて適正に流量を調整されることになる。
【００４６】
上記各構成は、コンパクト化の達成、移動性等を考慮し、なるべく一個のケース体２９の内部に設けられるようにすると良い。図中符号３０は圧搾エアの圧力やスラリ１の圧力や噴射圧等を調整する為の操作部である。
【００４７】
本実施例は上述のように構成したから、マスフロー流量制御機構７によって圧搾エアの流量を高精度に制御でき、これにより圧搾エアとスラリ１との混合状態を適正化且つ安定化して高精度のウエットブラスト処理をワーク５に施すことができる実用性に秀れたウエットブラスト装置となる。
【００４８】
また、マスフロー流量制御機構７は顕著な効果を発揮できる部位にだけ、即ち、圧搾エアの通過経路２１にだけ設けられているから、コスト安でマスフロー流量制御機構７による作用効果が良好に得られることになる。
【００４９】
また、マスフロー流量制御機構７は圧搾エアの通過経路２１にして調整部２３とノズル６との間の部位に設けられているから、調整部２３で予めある程度所定の流量とされた圧搾エアがマスフロー流量制御機構７を通過することになり、よって、マスフロー流量制御機構７への負担が非常に少なく、該マスフロー流量制御機構７が圧搾エアの流量を極めて高精度に制御することができる。
【００５０】
また、本実施例は、タンク２内に加圧用気体を導入することによって該タンク２内を加圧し、この加圧によって前記スラリ１をタンク２外に押し出す構成であるから、従来のウエットブラスト装置、即ち、ポンプでスラリ１を循環するタイプでは限界があった、高圧，高速でのスラリ１の導出が可能となる。具体的には、スラリ１に比して気体は高圧に加圧することができ、タンク２内に高圧の加圧用気体を導入すれば、スラリ１を高圧，高速で導出することができる。
【００５１】
また、スラリ１をタンク２外に導出する際（押し出す際）の圧力の調整も容易に達成できる。具体的には、タンク２内に所望の圧力の加圧用気体を導入すれば、この所望の圧力でスラリ１を導出することができる。また、スラリ１が導出されることによるタンク２内の圧力の低下は、タンク２内に加圧用気体を補充することで簡単に防止することができ、これにより、スラリ１を簡単に一定圧力で導出することができる。
【００５２】
また、タンク２内のスラリ１をポンプで導出する構成では、ポンプの構造上の原因から、どうしても脈動が発生してしまうが、本実施例の構成によれば、このような脈動は発生しない。
【００５３】
また、スラリ１をノズル６に導入する為のポンプが不要な為、装置を小型化することができる。小型化した場合、例えば、研究室で使用する実験装置や試験装置（皮膜評価や耐摩耗性等の試験装置）として好適なものとなる。
【００５４】
また、ワーク５に噴射されるスラリ１の量の把握（管理）が容易に行える。具体的には、予めタンク２に導入したスラリ１の量と加工後の該タンク２内のスラリ１の量とを比較することでワーク５に噴射したスラリ１の量を簡単に把握することができる。また、タンク２内に導入する加圧用気体の量や圧力を制御した場合、該加圧用気体の量や圧力とタンク２外に押し出されるスラリ１の量や圧力は比例関係となるから、単位時間当たりのスラリ１の噴射量も容易に把握することができる。
【００５５】
また、タンク２に貯留したスラリ１だけをワーク５に噴射する構成の為、循環式では問題となることがある摩耗した砥粒がワーク５に噴射されることは確実に防止できる。具体的には、タンク２にフレッシュなスラリ１を貯留すれば、このフレッシュなスラリ１だけがワーク５に噴射され、よって、このワーク５の加工や処理は所望の安定した状態で達成される。
【００５６】
即ち、本実施例は、高精度なウエットブラスト処理や、高速度なウエットブラスト処理が可能な極めて画期的なウエットブラスト装置となる。
【００５７】
特に、高精度なウエットブラスト処理が可能であるから、実験装置や試験装置として極めて好適なものとなり、精度の良い実験データ等が得られることになる。
【００５８】
また、超硬質のワーク５でも、高速度で処理を行うことで短時間で処理を完了することができる。
【００５９】
また、スラリ１を循環させる構成ではないが、タンク２の貯留容量以上のスラリ１を圧搾エアと共にワーク５に噴射することも可能である。具体的には、タンク２に貯留しているスラリ１が無くなれば、該タンク２からは圧搾エアだけが導出されることになり、この状態においてはワーク５は何ら処理されない。この状態において、タンク２にスラリ１を導入すれば、このタンク２に導入されたスラリ１がワーク５に噴射されることになり、これを繰り返せば、非常に多くのスラリ１を使用する処理も可能となる。
【００６０】
尚、この場合には、予めタンク２に貯留しているスラリ１が無くなった後、前記各開閉弁を閉塞してスラリ１のノズル６への導入を阻止し、タンク２にスラリ１を貯留せしめたら、前記閉塞した各開閉弁を開放して処理を開始する。ワーク５の処理量（加工量）は、主にスラリ１の量によって決定される為、処理が断続的となっても試験結果等に与える影響は殆ど無い。
【００６１】
以下、本実施例の効果を確認した実験例について説明する。
【００６２】
試験片（ワーク５）は、アルミニウム板（Ａ５０５２）を使用し、この試験片に１分間のウエットブラスト処理を施した際の削れ深さを硬さ試験機によって測定し、マスフロー流量制御機構７の有無で比較した。
【００６３】
マスフロー流量制御機構７は、（株）山武社製のデジタルマスフローコントローラ（ＧＭＱ００５０）を使用した。
【００６４】
実験は、加工量が同程度となるように圧搾エアの流量を決定してから行った。
【００６５】
本実施例（マスフロー流量制御機構７を用いた場合）は、圧搾エアの通過経路２１の調整部２３（レギュレータ）の設定により、混合室に導入したい圧力よりも高い圧力の圧搾エアをマスフロー流量制御機構７に導入し、該マスフロー流量制御機構７で該圧搾エアが混合室に導入したい圧力となるようにした。この方法の方が圧搾エアの流量が安定することを実験により確認している。
【００６６】
本実施例（マスフロー流量制御機構７有り）と比較例（マスフロー流量制御機構７無し）との比較を図５に示す。尚、白三角が本実施例、黒丸が比較例である。
【００６７】
図５から明らかなように、本実施例，比較例共に、圧搾エアの圧力と加工量とに因果関係があることが確認されたが（図５中、符号Ａが本実施例、Ｂが比較例）、本実施例は、試験片ごとに殆ど加工量のバラツキが無く、再現性が極めて高かったのに対し、比較例は、試験片ごとにバラツキが大きく、再現性が低いという結果となった。
【００６８】
スラリ１の圧力や量、圧搾エアの量等の加工条件を種々変えてみたところ、本実施例のバラツキ度（同一条件で複数回実験した際の「（ＭＡＸ−ＭＩＮ）／ＭＡＸ×１００）」）は、１．３４〜７．８４であったのに対し、比較例のバラツキ度は２．１３〜２２．０であり、その差は平均５倍と顕著であった。
【００６９】
尚、図５において比較例の方が加工量が多いのは、比較例の方が２割以上圧搾エアを消費するように設定していた為である。圧搾エアの消費量を同じとした場合、比較例の方が加工量が２割程度低くなる。また、図５中、白三角（本実施例）の方が少なく見えるのは、白三角の多くが重なってしまったからである。
【００７０】
以上、本実験例によれば、本実施例の構成、即ち、圧搾エアの通過経路２１にマスフロー流量制御機構７を設けるだけで、高精度なウエットブラスト処理を効率良く実施できることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の概略を示す説明図である。
【図２】本実施例の説明図である。
【図３】本実施例のマスフロー流量制御機構７の説明断面図である。
【図４】本実施例のノズル６の説明断面図である。
【図５】マスフロー流量制御機構７の有無と加工量の安定度とを比較したグラフである。
【符号の説明】
１  スラリ
３  混合機構
５  ワーク
６  ノズル
７  マスフロー流量制御機構
１６  通過経路
２１  通過経路
３１  センサ
３２  バルブ
３３  制御部
【図１】
2004243421.tif 000003
【図２】
2004243421.tif 000004
【図３】
2004243421.tif 000005
【図４】
2004243421.tif 000006
【図５】
2004243421.tif 000007