(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ある範囲の粘度値を有する研摩材媒体を使用可能な、加工物のオリフィスを研摩材の流れにより研削するシステムであって、
研削システムは処理ステーション（３００）と、戻しステーション（６００）とより成り、
処理ステーション（３００）は処理ポンプ（３８５）及び該ポンプを駆動する処理ポンプアクチュエータ（４０４）を有し、処理ポンプが媒体の供給を受けて、該媒体を処理ステーション（３００）の上流側から加工物（４２０）のオリフィスを介して処理ステーション（３００）の下流側へ圧送することによりオリフィスを研削し、
処理ポンプ（３８５）は、ｉ）一次処理シリンダ（３８０）、及びその内部で摺動自在の一次処理ピストン（３９５）と、ｉｉ）別の処理シリンダ、及びその内部で摺動自在であり、直径が一次処理ピストン（３９５）の直径より小さい別の処理ピストン（３９８）とより成る群から選択される一対の処理シリンダ及び処理ピストンにより構成され、
戻しステーション（６００）は処理ステーション（３００）の下流側から研摩材媒体を受けて該媒体を処理ステーション（３００）の上流側の方向へ戻し、
戻しステーション（６００）は加工物（４２０）のオリフィスから放出される媒体を収集するシリンダ（６０５）を有し、
戻しステーションはさらに、媒体を処理ステーション（３００）の上流側の方向へ圧送するための戻しポンプ及び戻しポンプアクチュエータ（６３０）を有し、
処理ポンプ（３８５）は、一次処理ピストン（３９５）及び一次処理シリンダ（３８０）を用いて低粘度媒体をオリフィスを介して圧送し、また別の処理ピストン（３９８）及び別の処理シリンダ（７８０）を用いて高粘度媒体をオリフィスを介して圧送することができる、研摩材流研削システム。
【請求項２】
処理ポンプ（３８５）は一次処理シリンダ（３８０）及び一次処理ピストン（３９５）より成り、別の処理シリンダ（７８０）及び別の処理ピストン（３９８）は、一次処理シリンダ（３８０）及び一次処理ピストン（３９５）にとって代わる請求項１の研削システム。
【請求項３】
処理ステーション（３００）に導入する前に媒体の状態を調整する状態調整ステーション（１０）をさらに有し、
状態調整ステーション（１０）は、ａ）状態調整ポンプ（１７）と、ｂ）状態調整ポンプ（１７）から媒体の供給を受け、媒体を混合して該媒体にせん断方向の力を印加し、そして／または均質性を付与するミキサー（４５）とより成り、
状態調整ポンプ（１７）は、ｉ）一次状態調整シリンダ（１５）、及び一次状態調整シリンダの内部で摺動自在であり、一次直径（ＣＤ）を有する一次状態調整ピストン（２５）と、ｉｉ）別の状態調整シリンダ（７００）、及びその内部で摺動自在であり、シリンダ一次状態調整ピストン（２５）より小さい別の直径（ＣＤ' ）を有する別の状態調整ピストン（７２５）とより成る群から選択される一対の状態調整シリンダ及び状態調整ピストンにより構成される請求項１の研削システム。
【請求項４】
別の状態調整シリンダ（７００）は一次状態調整シリンダ（１５）内に挿入可能な状態調節スリーブ（９１０）より成り、別の状態調整ピストン（７２５）は状態調整スリーブ（９１０）内で摺動自在である請求項３の研削システム。
【請求項５】
ポンプ（１２）は、ｉ）一次状態調整シリンダ（１５）及び一次状態調整ピストン（２５）より成り、別の状態調整シリンダ（７００）及び別の状態調整ピストン（７２５）は、一次状態調整シリンダ（１５）及び一次状態調整ピストン（２５）にとって代わる請求項３の研削システム。
【請求項６】
媒体の温度を制御する温度コントローラをさらに含む請求項１の研削システム。
【請求項７】
ミキサー（４５）は、１またはそれ以上のバッフル（４９）を備え、媒体にせん断方向の力を印加して高粘度媒体の粘度を制御し、媒体を攪拌して低粘度媒体に均質性を与える容器より成る請求項１の研削システム。
【請求項８】
加工物（４２０）のオリフィスを介して圧送される、粘度を有する研摩材媒体の流れによる研削装置を再構成する方法であって、
処理ポンプ（３８５）及び処理ポンプアクチュエータ（４０４）より成る処理ステーション（３００）を有し、処理ポンプ（３８５）は、媒体を処理ステーション（３００）からオリフィスを介して圧送するための、一次処理シリンダ（３８０）及び一次処理ピストン（３９５）より成り、一次処理ピストン（３９５）は一次処理シリンダ（３８０）内で摺動自在なように一次直径を有し、
前記方法は、前記媒体として高粘度媒体を圧送する場合の一次処理シリンダ及び一次処理ピストンの直径として、前記媒体として低粘度媒体を圧送する場合に比較して、小さい直径を選択するステップより成る研削装置再構成方法。
【請求項９】
一次処理シリンダ及び一次処理ピストンの直径を選択するステップは、一次処理シリンダ（３８０）及び一次処理ピストン（３９５）を使用するかまたは一次処理シリンダ（３８０）内にスリーブ（７８０）を挿入し、該スリーブ内に別の処理ピストンを摺動自在に配置するステップより成る請求項８の方法。
【請求項１０】
処理ポンプ（３８５）は一次処理シリンダ（３８０）及び一次処理ピストン（３９５）より成り、一次処理シリンダ及び一次処理ピストンの直径を選択するステップは、一次処理シリンダ（３８０）及び一次処理ピストン（３９５）を使用するかまたは一次処理シリンダ（３８０）及び一次処理ピストン（３９５）の代わりに、小さい直径を有する別の処理シリンダ及び別の処理ピストンを用いるステップより成る請求項８の方法。
【請求項１１】
前記装置はさらに、ミキサー（４５）を通して研摩材媒体を混合する状態調整ステーション（１０）を有し、状態調整ステーション（１０）は、状態調整ピストン（２５）及び状態調整シリンダ（１５）を有する状態調整ポンプ（１２）を有し、
前記方法はさらに種々の粘度の媒体に適応させるために、状態調整シリンダ（１５）及び状態調整ピストン（２５）の直径（ＣＤ）を選択するステップをさらに含む請求項８の方法。
【請求項１２】
状態調整ポンプ（１２）は一次状態調整シリンダ（１５）及び一次状態調整ピストン（２５）より成り、
一次状態調整シリンダ（１５）及び一次状態調整ピストン（２５）の直径を選択するステップは、一次状態調整シリンダ（１５）内にスリーブ（７８０）を挿入し、該スリーブ内に別の状態調整ピストンを摺動自在に配置するステップより成る請求項１１の方法。
【請求項１３】
状態調整ポンプ（１２）は一次状態調整シリンダ（１５）及び一次状態調整ピストン（２５）より成り、
状態調整シリンダ（１５）及び状態調整ピストン（２５）の直径を選択するステップは、一次状態調整シリンダ（１５）及び一次状態調整ピストン（２５）の代わりに、別の状態調整シリンダ（７００）及び小さい直径（ＣＤ' ）を有する別の状態調整ピストン（７２５）を用いるステップより成る請求項１１の方法。
【請求項１４】
媒体へまたは媒体から熱を伝達して所望の温度を維持するステップをさらに含む請求項１１の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
１． 発明の分野
本発明は、研摩材の流れによる研削に関し、さらに詳細には、高粘度の媒体、低粘度の媒体または粘度がそれらの間にある媒体の何れかを用いて部品のオリフィスを処理できる、研摩材の流れによる研削装置に関する。本発明はまた、かかる処理方法に係わる。
【０００２】
２． 関連技術の説明
研摩材の流れによる研削は、研摩材粒子を含む粘性の媒体を、加工物の上または加工品のオリフィスを通過させて、該加工物を研摩または研削するプロセスである。以下の説明のために、媒体は、粘度が１５０乃至１，０００，０００センチポイズの範囲内であれば高粘度の媒体として、また１乃至１５０センチポイズの範囲内であれば低粘度の媒体として説明する。しかしながら、低粘度と高粘度の間の境界は、正確に１５０センチポイズでない場合もあり、かかる境界は本発明の理解を助けるために設けたものであることを理解されたい。高粘度の媒体の一例は、半固形のポリマー組成物のような粘弾性プラスチック媒体である。低粘度の媒体の一例は、切削用流体またはホーニング用流体のような、流体の媒体中に研摩材が懸濁またはスラリー状になった液状研摩材スラリーである。その流体は、流動学的添加物と、細かく分割された研摩材粒子とを取り込んだものである。流動学的添加物は、シキソトロープ性スラリーを形成する。
【０００３】
従来、高粘度媒体を用いる研摩材の流れによる研削は、１つのタイプの研摩材流研削装置を用いて行われ、また低粘度媒体を用いる研摩材の流れによる研削は、全く異なる研摩材流研削装置を用いて行われていた。
【０００４】
さらに詳説すると、高粘度媒体を混合して、加工物の上またはその内部を流すためには、高い圧力が必要とされる。高粘度媒体を加工物のオリフィスを通って適切に流すためには、４０００ｐｓｉの範囲の圧力が必要である。さらに、高粘度媒体は通常、シキソトロープ性を有するが、これは、媒体の比粘度が媒体に付与されるせん断応力に依存することを意味する。用途の多くは、予め特定した粘度を必要とするため、高粘度の媒体を処理してその比粘度値を満足させる必要がある。状態調節ステーションは、所望の粘度が得られるまで高粘度媒体にせん断方向の力を加えることにより、この仕事を行う。しかしながら、このような所望の粘度を得るには、所望のせん断応力を発生させるべく、８００ｐｓｉを超える圧力をかける必要がある。
【０００５】
最後に、所望の結果を得るために加工物のオリフィスを通過させなければならない高粘度媒体の量は、通常、所望の結果を得るために同じオリフィスを通過させる低粘度媒体の量よりも少ない。従って、高粘度媒体の状態調節とその媒体による加工品の処理の両方を行うためには高い圧力が必要であるが、かかる仕事に要する流体の量は低粘度の媒体による場合と比較すると少ない。従って、高粘度の媒体を用いる場合、より高い圧力と、より少ない媒体量が、特定の態様で装置の大きさを決める決定要因となることが分かる。
【０００６】
一方、低粘度媒体を混合して流す場合、通常、必要な圧力は低いが、その量は多い。一例として、低粘度媒体の状態調節は１５０ｐｓｉのオーダーの圧力により行うことが可能であり、かかる状態調節は、低粘度媒体内で研摩材粒子を混合して均質混合物を形成することを意図するものである。かかる低粘度媒体の状態調節は、媒体の粘度レベルの調節にせん断方向の力の印加が必要な高粘度媒体の状態調節とは異なる。さらに、低粘度媒体を加工物のオリフィスに押しこむためには、１５００ｐｓｉのオーダーの圧力が必要である。
【０００７】
高粘度媒体により加工物のオリフィスを処理する際、加工物のオリフィスを流れる媒体の量を正確に制御することが、オリフィスが十分に処理されたか否かを判定する非常に効率的な方法であることが判明している。この方法はまた、低粘度媒体による処理にも用いることができる。加えて、低粘度媒体の場合、媒体を加工物のオリフィスに一定圧力で適用し、目標の流量が得られるまで流量をモニターし、その流量が得られるとプロセスを停止する。別の方法として、媒体を加工物のオリフィスに一定流量で適用し、目標圧力が得られるまで圧力をモニターし、その圧力が得られるとプロセスを停止することがある。従って、低粘度媒体による処理と高粘度媒体による処理は、圧力とその量が異なるだけでなく、これらのプロセスを測定し停止させる方式も相違する。
【０００８】
図１は、ノズルの壁３を貫通するオリフィス２を備えたノズル１を示す。このノズルは、第１の端部４と第２の端部６とを有する。オリフィス２はその長さに沿う壁８を有する。オリフィスの壁８を処理する際の高粘度媒体の挙動は、低粘度媒体の挙動と異なる。詳説すると、低粘度媒体と高粘度媒体は共に、オリフィス２の第１の端部４の端縁部の状態を調整する傾向があるが、高粘度媒体はその壁８を第１の端部から第２の端部６へ向けて研摩する傾向がある。オリフィス２を備えたノズル１を本明細書で説明する方法及び装置の一例として用いるが、この方法及び装置は、オリフィスを有する広い範囲の加工物に適用可能であることを理解されたい。
【０００９】
多くの例において、研摩材の流れによる研削作業に従事する作業員は、高粘度媒体と低粘度媒体の両方を用いて部品を処理する必要があり、現在の技術を用いる場合、ユーザーは２つの別個の装置、即ち、高粘度媒体専用の装置と低粘度媒体専用の装置の購入を余儀なくされる。これは経費の増加につながるだけでなく、２つの装置を別個に保守する必要があり、工場のフロアにさらに別のスペースを用意しなければならない。加工物処理のために、高粘度媒体及び低粘度媒体を用いる２つの別個の研摩材流研削装置を用意する必要をなくし、高粘度媒体と低粘度媒体の両方を、１度に１つずつであるが、用いることのできる単一装置を提供する、研摩材流研削装置及び方法が要望されている。
【００１０】
【発明の概要】
本発明は、ある範囲の粘度値を有する研摩材媒体を使用可能な、加工物のオリフィスを研摩材の流れにより研削するシステムであって、 研削システムは処理ステーションと、戻しステーションとより成り、処理ステーションは処理ポンプ及び該ポンプを駆動する処理ポンプアクチュエータを有し、処理ポンプが媒体の供給を受けて、該媒体を処理ステーションの上流側から加工物のオリフィスを介して処理ステーションの下流側へ圧送することによりオリフィスを研削し、処理ポンプは、ｉ）一次処理シリンダ、及びその内部で摺動自在の一次処理ピストンと、ｉｉ）別の処理シリンダ、及びその内部で摺動自在であり、シリンダ一次処理ピストンと直径が異なる別の処理ピストンとより成る群から選択される一対の処理シリンダ及び処理ピストンにより構成され、戻しステーションは処理ステーションの下流側から研摩材媒体を受けて該媒体を処理ステーションの上流側の方向へ戻し、戻しステーションは加工物のオリフィスから放出される媒体を収集するレセプタクルを有し、戻しステーションはさらに、媒体を処理ステーションの上流側の方向へ圧送するための戻しポンプ及び戻しポンプアクチュエータを有し、処理ポンプは、一次処理ピストン及び一次処理シリンダを用いて低粘度媒体をオリフィスを介して圧送し、また別の処理ピストン及び別の処理シリンダを用いて高粘度媒体をオリフィスを介して圧送することができる、研摩材流研削システムを提供する。
【００１１】
本発明は、加工物のオリフィスを介して圧送される、粘度を有する研摩材媒体の流れによる研削装置を再構成する方法であって、処理ポンプ及び処理ポンプアクチュエータより成る処理ステーションを有し、処理ポンプは、媒体を処理ステーションからオリフィスを介して圧送するための、一次処理シリンダ及び一次処理ピストンより成り、一次処理ピストンは一次処理シリンダ内で摺動自在なように一次直径を有し、前記方法は、種々の粘度の媒体に適応させるように、一次処理シリンダ及び一次処理ピストンの直径を選択するステップより成る研削装置再構成方法をも提供する。
【００１３】
【好ましい実施例の詳細な説明】
図２は、加工物処理の間研摩材の流れを形成する媒体が通る径路を一般的に示すプロセスダイアグラムである。詳説すると、研摩材の流れを形成する媒体は、状態調節ステーション１０でその状態を調節されるが、このステーションは、上述したように、高粘度媒体にせん断方向の力を印加して粘度を調節し、均質な媒体を形成するか、または低粘度媒体中の研摩材粒子を混合して均質な混合物を提供するものである。その後、状態調節済み媒体は処理ステーション３００へ送られ、そこで加圧されて加工物へ送りこまれる。媒体は、加工物を通過すると、戻りステーション６００を通って状態調節ステーション１０へ戻る。
【００１４】
図３を参照して、該図は、本発明による研摩材流研削装置及び方法を示す概略図である。
【００１５】
状態調節ステーション１０は、一次状態調節シリンダ１５及び一次状態調節ピストン２５より成る第１の状態調節ポンプ１２を有する。一次状態調節シリンダ１５は、シリンダ壁２０の内側の孔部１７を有する。内側の孔部の直径はＣＤである。状態調節シリンダ１５は一次状態調節ピストン２５を収容するが、このピストンには一次アクチュエータ３０に連結されたピストンロッド２７が固着されている。本発明の１つの実施例において、一次アクチュエータ３０はアクチュエータシリンダ３２と複動アクチュエータピストン３４とより成り、このピストンは液圧ライン３５を介して第１のチェンバ３７へ、または液圧ライン３９を介して第２のチェンバ４１へ加圧状態で導入される液圧流体により往復運動される。
【００１６】
上述のかかるアクチュエータシリンダ３２は、後述の本発明による他のアクチュエータシリンダを代表するものであり、そのため、かかる液圧作動型シリンダの詳細な説明は、この説明で十分であるという前提でさらに行わない。
【００１７】
しかしながら、本発明によると、これらのアクチュエータシリンダは液圧作動されるシリンダだけに限定すべきでなく、電気作動によるリニアアクチュエータも包含するものと理解されたい。さらに、本発明による研摩材流研削装置は液圧作動のアクチュエータと、電気作動の他のアクチュエータとを備える場合があることを理解されたい。
【００１８】
一次状態調節シリンダ１５の内側の孔部１７には、この説明が意図するところの低粘度媒体が充填されている。このため、一次状態調節ピストン２５は、一次状態調節シリンダ１５内を、図４に示すように、前進して、一次状態調節シリンダ１５内の媒体を配管部分４３、４４を介してミキサー４５へ押送し、媒体が攪拌されて媒体と研摩材粒子の均等な混合物が得られるようにする。ミキサーは、混合を促進するために曲がりくねった通路を介して媒体が圧送されるようにする１またはそれ以上のバッフル４９を有する容器４７でよい。別の例として、低粘度媒体と高粘度媒体の両方を混合できるスタティックなインラインミキサーを用いることができる。このような他の例の１つとして、内部にシリンダを有し、シリンダを斜めに貫通する孔により曲がりくねった媒体通路が提供される容器でもよいであろう。プロペラ翼のような動的ミキサーを使用してもよいが、かかる装置は高粘度媒体よりも低粘度媒体にとってより効果的である。ミキサー４５から出た後、媒体は、配管部分５０を通って図３の処理ステーション３００へ進む。しかしながら、ミキサー４５を通過した後、上述した第１の状態調節ポンプ１２と同じ特徴を有する二次アクチュエータ６９により作動される第２の状態調節ポンプ５７の一次状態調節シリンダ５５内に媒体を蓄積できるようにするのが望ましい。戻り弁６０及び再供給弁６５が閉位置にある場合、第１の状態調節ポンプ１２の一次状態調節ピストン２５と、第２の状態調節ポンプ５７の一次状態調節ピストン７０は往復運動するように作動されるため、媒体は、矢印７２で示すように、ミキサー４５内を前後に移動する。
【００１９】
図５を参照して、媒体が適当に状態調節されると、再供給弁６５が開き、戻り弁６０は閉じた状態にあり、処理弁４１９が閉じられ、一次状態調節ピスト７０が再び第２の状態調節ポンプ５７の一次状態調節シリンダ５５内を進行して、媒体を、矢印７５、７６、７７で示すように、配管部分７４を通過させ、再供給弁６５を介して処理ポンプ３８５の一次処理シリンダ３８へ圧送する。一次処理シリンダ３８０は、シリンダ壁３８０の内側の孔部３８７を有する。一次処理ピストン３９５はこの孔部３８７内を延び、ピストンロッド３９６がこのピストン３９５に固定されている。ピストンロッド３９６はまた、処理アクチュエータ４００に連結されている。処理アクチュエータ４００は、アクチュエータシリンダ４０２と、ピストンロッド３９６に直結されたアクチュエータピストン４０４とを有する。加圧流体は、液圧ライン４０５を介して処理アクチュエータ４００の第１のチェンバ４０７内に導入されると、アクチュエータピストン４０４、従って一次処理ピストン３９５を１つの方向に移動させる。加圧流体は、第２の液圧ライン４０９を介してアクチュエータシリンダ４０２の第２のチェンバ４１１へ導入されると、一次処理ピストン３９５を第２の方向に変位させる。
【００２０】
媒体を、第２の状態調節ポンプ５７のピストン７０の進行により導入されるものとして示したが、一次処理ポンプ３８５の一次処理ピストン３９５により真空状態を発生させ、それにより媒体を状態調節シリンダ５５から一次処理シリンダ３８０へ移動させることも可能である。一次処理シリンダ３８０が媒体により充填されると、それをチャージされた状態と見なす。
【００２１】
図６に示すように、再供給弁６５が閉じた状態にあるこの時点では、ピストン３９５は、処理アクチュエータ４００により、矢印４１３で示すように移動され、それにより媒体が、配管部分４１５、圧力及び温度変換器４１７、処理弁４１９を通って、加工物４２０であるノズルのオリフィスを通過する。加工物４２０は、図１に示すノズル１と同じようなものである。媒体は、ノズルのオリフィスを通過後、戻りステーション６００（図１）の戻りシリンダ６０５内に捕捉される。
【００２２】
図７を参照して、戻りシリンダ６０５は、内側の孔部６１７及びシリンダ壁６２０を有する。ピストン６２５はシリンダ壁６２０内にあり、ピストン６２５にピストンロッド６２７が固着されている。ピストンロッド６２７はアクチュエータ６３０により駆動されるが、アクチュエータ６３０は、アクチュエータシリンダ６３２と、その内部でピストンロッド６２７に固着されたアクチュエータピストン６３４とを有する。加圧流体が液圧ライン６３５から第１のチェンバ６３７へ流入すると、アクチュエータピストン６３４は、矢印６４０で示す１つの方向へ付勢される。一方、加圧流体が液圧ライン６３９を介して第２のチェンバ６４１へ導入されると、ピストン６３４は第２の方向に付勢される。ピストンの第２の方向を矢印６４２で示すが、この運動により、媒体は、ピストンロッド６２７の中心部を貫通する孔部６４３を介して圧送される。戻り弁６０が開位置にあるため、媒体は、矢印６４５で示すように、戻りシリンダ６０５から配管部分６４４へ積極的に変位する。さらに、処理弁４１９及び再供給弁６５は閉位置にあるべきである。下方工具プレート４２６はスペーサ４２４に対して押圧され、このスペーサは上方工具プレート４２２上に位置して加工物４２０を包み込む。媒体は、配管部分６４４から戻りライン６０（図７を参照）へ向けて移動する。その後、媒体は、戻り弁６０を過ぎて矢印６５２の方へ移動し、配管部分４８と合流して、第１の一次状態調節シリンダ１５内に流入する。図７Ａは、図７の点Ａと点Ｂの間における、戻りシリンダ装置の別の実施例を示す。この実施例において、ピストン６２５は、アクチュエータ６３０の液圧ライン６３９に導入された液圧流体により矢印６２７の方向に付勢される。ピストン６２５は、媒体を戻りシリンダ６０５内で上方に積極的に変位させ、配管部分６４６内を、矢印６４５で示すように通過させ、配管部分６４４に流入させる。
【００２３】
これで、状態調節ステーション１０、処理ステーション３００及び戻りステーション６００を、概略図を参照して説明したことになる。
【００２４】
図８−１４は、本発明の実際例を示すものであり、同一の部分を示すために以前用いた参照番号を可能な限り使用して詳細な説明をする。
【００２５】
図８、９、１０及び１１のうち、まず図８を参照して、図３−７の概略図で述べた実際のハードウェアにつき説明する。図８において、媒体は、一次状態調節ピストン２５または一次状態調節ピストン７０がそれぞれ完全後退位置にある時存在するギャップ９００または９０５を介して、第１の状態調節ポンプ１２の一次状態調節シリンダ１５または第２の状態調節ポンプ５７の一次状態調節シリンダ５５へ導入される。装置の図面では、これらのピストンは後退位置で示されているが、上述したように、それらの関連シリンダ内で往復運動できることを理解されたい。
【００２６】
状態調節シリンダ１５及び状態調節シリンダ５５内の媒体により、アクチュエータ３０及び６９は、ピストン２５、７０の往復運動を開始させ、媒体をミキサー４５を介して前後に圧送する。これらの部品は、一般的に、上述した状態調節ステーション１０を構成するものである。
【００２７】
媒体が適当な状態に調節されると、再供給弁アクチュエータ６５ａは再供給弁６５を開位置にし、媒体が、配管部分７４からフィルタ９１５を上方へ、再供給弁６５及び配管部分７５を介して移動し、そこで、処理シリンダ３８０へ導入される。フィルタ９１５は、研摩材粒子よりも大きい粒径の固状汚染物質を除去するためのインラインフィルタである。詳説すると、研摩材粒子の粒径は約１０ミクロンであるが、フィルタは５０−１００ミクロンのような小さい粒子を除去することができる。プロセスシリンダ３０８がチャージされると、処理シリンダ３８０のピストン３９５（図６を参照）が移動して、媒体が、配管部分４１５、圧力及び温度変換器４１７、アクチュエータ４１９により制御されるプロセス弁４１９及び加工物４２０のオリフィスを通過するようにする。図８において、加工物４２０の一般的近傍に注意されたい。しかしながら、この図では、加工物４２０は見えない。これらの部品は、一般的に、処理ステーション３００を構成する。
【００２８】
媒体は、加工品４２０を通過すると、戻りシリンダ６０５内に捕捉され、そこで、アクチュエータ６３０が戻りシリンダ６０５内のピストン６２５（図示せず）を移動させて、媒体を配管部分６４４を介して矢印６４５の方向に圧送する。この段階の間、アクチュエータ６０ａにより制御される戻り弁６０は開位置にあり、このため、媒体は、配管部分４３を介して状態調節シリンダ１５内へ容易に流れることができる。これらの部品は、一般的に、戻りステーション６００を構成する。
【００２９】
図９、１０及び１１は、図８に示す装置の異なる斜視図であり、同様な参照番号をこの図においても使用する。
【００３０】
図１２及び１３は、媒体を戻りシリンダ６０５から状態調節シリンダ１５（図示せず）へ移送するために用いる戻りシリンダ６００及び戻りシリンダ６０５の詳細部分及びピストン６２５の極限位置を示す。詳説すると、図１２を参照して、媒体は、加工物４２０のオリフィスを通過した後、戻りシリンダ６０５内に蓄積され、ピストン６２５は、上述したように、アクチュエータにより戻りシリコン６０５内を上方に移動するため、媒体が、図１３に示すように、ピストンロッド６２７の孔部６４３を介して圧送される。説明の目的のため、シリンダ６０５の内部及びピストンロッドの孔部６４５内の媒体を明示して、媒体の通路を明らかにした。
【００３１】
図１４を参照して、加工物４２０は、下方工具プレート４２６が上方工具プレート４２２に隣接するスペーサ４２４に押圧されると、固定される。下方工具プレート４２６は、液圧作動式クランピングシリンダ４３０、４３７により未固定位置から固定位置へ垂直方向に移動される。クランピングシリンダ４３５、４３７は、下方工具プレート４２６と係合して、該下方工具プレートをスペーサ４２４及び上方工具プレート４２２に対して押圧してシールを形成し、加工物４２０が取り囲まれ固定されるようにする。クランピングシリンダ４３５、４３７を液圧作動式として説明したが、電気作動式でもよい。
【００３２】
上述したように、本発明の目的は、高粘度及び低粘度媒体を共に処理できる研摩材流研削装置を提供することにある。これまで説明した装置は低粘度媒体の処理に使用されるが、その装置を非常に簡単な改造または再構成を施すだけで高粘度媒体の処理に転用できる。詳説すると、高粘度媒体を処理するためには、一次状態調整シリンダ１５、５５を、それらのアクチュエータ３０、６９がそれぞれのシリンダ内で高圧を発生できるようにサイズを変更する必要がある。これは、一次状態調整シリンダ１５及び一次状態調整シリンダ５５を、実効直径ＣＤ'（図４を参照）が小さくなるように再構成することにより達成できる。これらに合わせて、これらのシリンダに連携するピストン２５、７０もそれらの新しいシリンダサイズに合うように小型化しなければならない。
【００３３】
図１５を参照して、該図は、内側の孔部１７及びシリンダ壁２０を有する状態調整シリンダ１５と、ピストンロッド２７が一次状態調整ピストン２５に連結された関連のピストン組立体２４とを示す。ピストンシール２８は、ピストンキャップ２９により一次状態調整ピストン２５に固定されている。孔部の直径をＣＤで示す。
【００３４】
同じアクチュエータ３０を用いて大きな圧力を発生させるために、図１６に示すようなスリーブ９１０が、シリンダの孔部１７内に導入され、それにより実効直径がＣＤ'に減少した別個の状態調整シリンダ７００が提供される。スリーブ９１０は、一次状態調整シリンダ１５の底部内の整合孔部７１０の壁７０５に嵌合し、一次状態調節シリンダ１５の頂部上の別の整合孔部７２０の壁７１５に固定される。しかしながら、スリーブ９１０を固定するために、任意の数の種々の設計を利用できることが分かる。ピストン組立体２４'はピストン組立体２４（図１５）にとって代わるものであり、小さくした孔部の直径ＣＤ'に合わせて直径を減少させた別の状態調整ピストン７２５が提供される。図示のように、関連のハードウェアもまた、新しい実効直径の孔部ＣＤ'に合わせてサイズを減少されている。このようにして、ピストンロッド２７上のアクチュエータ３０が発生する同じ力を、再構成したピストン組立体２４'に用いると、別のシリンダ７００のオリフィス内に高い圧力を発生させることができる。別の例として、アクチュエータ３０の代わりに大きい力を発生できるアクチュエータを用いることが可能である。しかしながら、高粘度媒体を用いる方式の１つの特徴は、その使用量が少ないことである。大きな力を発生させるアクチュエータ３０の使用が可能であるが、孔部１７の直径ＣＤが大きいと、高粘度媒体にとって必要とされない量が提供される。別の例では、小さい直径のスリーブを用いる代わりに、一次状態調整シリンダを小さい直径の全く別のシリンダに完全に置きかえることができる。
【００３５】
一例として、低粘度媒体を用いる場合、７５−１５０ｐｓｉの圧力を発生させるための、かかる状態調整シリンダ１５の直径ＣＤは１０インチであろう。別の例として、高粘度媒体を用いる場合、１５０ｐｓｉを超え、約８００ｐｓｉの範囲の圧力を発生するための実効直径ＣＤ'はほぼ６インチであろう。一次状態調整シリンダ１５を実効直径を小さくするように再構成し、それにより別の状態調整シリンダ７００が提供されるようにしたように、一次処理シリンダ３８０を再構成して別の処理シリンダが提供されるようにしてもよい。
【００３６】
一方、一次処理シリンダ３８０は、低粘度媒体について最高１５００ｐｓｉの圧力を発生する能力を備える必要があり、このため、一次処理シリンダ３８０の孔部の実効直径はほぼ４インチなければならない。図１７を参照して、図１５に関し述べたように、処理ポンプ（図５の３８５）の処理シリンダ３８０は、シリンダ壁３９０の内側孔部３８７より成る。ピストンロッド３９６が固着されてピストン組立体３９７を構成する処理ピストン３９５は、孔部３８７内を延びてシリンダ壁３９０に当接する。ピストン３９６は、アクチュエータ（図５の４００）に連結されている。処理シリンダ３８０は、下方プレート３８１及び上方１８２に螺着された連結棒３８３、３８４により下方プレート３８１と上方プレート３８２との間に固定される。プレート３８１、３８２は、シリンダ３８０の端部と係合する溝を備えるようにしてもよい。
【００３７】
さらに、高粘度媒体により作動する場合、最高４０００ｐｓｉの圧力が必要となるため、同じアクチュエータを用いると、処理シリンダの内径は２インチまたはそれ以下となる。これは、一次処理シリンダ３８０を小さい直径の別の処理シリンダで完全に置きかえるか、あるいは、図１８に示すようにシリンダの孔部３８７内にスリーブ７８０を導入して、実効直径を減少させることにより行うことができる。スリーブ７８０は、下方プレート３８１と上方プレート３８２との間に、それらのプレートに螺着された連結棒７８３、７８４により固定できる。プレート３８１、３８２は、スリーブ７８０の端部と係合する溝を有する。しかしながら、スリーブ７８０を固定するために任意の数の種々の設計を用いることが可能である。ピストン組立体３９７（図１７）もまた、再構成したピストン組立体３９７'のスリーブ７８０（図１８）の小さくした孔部に合わせるためにサイズを小さくする必要がある。図１８に示すように、ピストン組立体３９７'の関連ハードウェアはサイズが小さくなっており、スリーブ７８０の孔部に合う別の処理ピストン３９８が提供される。このようにして、ピストンロッド３９６上のアクチュエータが発生する同じ力を改造済みピストン組立体３９７に用いることにより、孔部内に高い圧力を発生することができる。
【００３８】
上述したように、研摩材流研削装置と低粘度媒体とを用いる場合、媒体に一定の圧力が印加され、処理すべきノズルの孔部を介する流れが、流量が目標値に到達するまでモニターされ、到達するとそのプロセスが停止される。別の例として、流量を一定にし、圧力を目標圧力に到達するまでモニターして、その到達と共にプロセスを停止してもよい。一般的に、低粘度媒体はプロセスの完了まで多量の媒体を必要とする。一方、上述した研摩材流研削装置は、小さな再構成を施すだけで、状態調整シリンダの実効直径と処理シリンダの実効直径を変化させることにより、高粘度媒体を受け付けるようにすることができる。高粘度媒体を用いる処理の間、その量を、一定の圧力または一定の流量と共に正確に制御し、媒体の必要量が少量となるようにする。
【００３９】
低粘度媒体の流量をモニターするために種々の方法がある。処理シリンダのアクチュエータ４０４を流れる流体に流量測定装置を配置してもよい。あるいは、位置フィードバックセンサーを用いて、ピストン速度を直接測定することもできる。圧力及び温度変換器４１７は、加工物の上流の圧力及び温度を正確に測定し、その温度及び圧力を流量と共に使用してプロセスを制御することができる。
【００４０】
高粘度媒体の場合、ミキサー４５を状態調整シリンダ１５及び状態調整シリンダ５５と共に用いて媒体にせん断方向の力を印加し、均質な媒体を提供し、かつ媒体の粘度を一定に保つことができる。しかしながら、この粘度は媒体の温度に依存するため、媒体の温度管理が必要なことに注意されたい。一般的に、温度管理は媒体からの熱の除去を必要とするが、その理由は媒体がミキサーを通過する際摩擦により加熱され、さらに媒体が処理ステップの間ノズルのオリフィスを通過する際加熱されるからである。さらに、媒体を所望の温度に加熱する必要があるであろう。そのため、コイルのような熱交換装置を状態調整シリンダ１５、５５の一方または両方の周りもしくはその内部に、または処理シリンダ３８０の周りに配置するようにしてもよい。熱交換装置は研削装置の任意の配管部分に配置できることも注意されたい。状態調整及び処理シリンダは、かかる熱交換装置の配置に適した領域である。加えて、熱交換装置は戻りシリンダ６０５に連携させてもよい。熱交換装置は媒体の温度を細かく制御する能力を持つ必要があり、必要とされる温度制御が±０．５℃の間である場合もある。
【００４１】
研摩材流研削装置の再構成のためにアクチュエータ及び弁を種々の作動モードに合うように制御するが、これは自動制御機能を有するシステム制御分野の当業者に知られた自動制御装置により行われる。
【００４２】
抽出された媒体が流入するシリンダに連携の抽出弁は、圧力または真空状態を解放することにより媒体の所望の流れを可能にする。
【００４３】
低粘度媒体による処理が可能であり、小さな再構成で、高粘度媒体による処理が可能となり、装置の可能な用途範囲が提供される本発明の研摩材流研削装置を説明した。低粘度媒体及び高粘度媒体につき説明したが、本発明は、状態調整シリンダ及び処理シリンダを選択的に操作して、上述した低粘度と高粘度との間の広い範囲の粘度のうち任意の値の媒体に合うように設計変更することが可能である。２つの研摩材流研削装置を１つに統合できるため、有意なコスト削減が可能となるだけでなく、かかる装置の占有空間が有意に減少する。
【００４４】
本明細書で説明したポンプは、容積式ピストンポンプである。ダイアフラムポンプのような他の容積式ポンプも使用可能であるが、ピストンポンプが好ましい。
【００４５】
単一の加工物処理についてのみ説明したが、小さな改造を施すだけで、本発明を多数の加工物処理に利用できることに注意されたい。
【００４６】
本発明を、好ましい実施例に関連して説明した。以上の詳細な説明を読んで理解すれば、明白な変形例や設計変更が想到されるであろう。本発明は、それらが頭書の特許請求の範囲またはその均等物の範囲に含まれる限り、全てのかかる変形例及び設計変更を包含するものと解釈すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、高粘度媒体または低粘度媒体により処理できる典型的なノズルの断面図である。
【図２】図２は、加工物の処理に際して媒体が通る径路を示す単純化したプロセスダイアグラムである。
【図３】図３は、本発明による研摩材流研削装置及び方法を示す概略図である。
【図４】図４は、本発明による状態調整モードの概略図である。
【図５】図５は、本発明によるチャージングモードの概略図である。
【図６】図６は、本発明による処理モードの概略図である。
【図７】図７は、本発明による戻りモードの概略図である。
【図７Ａ】図７Ａは、戻りモードの別の実施例を示す概略図であり、図７の点ＡとＢの間を改造したものである。
【図８】図８は、本発明による研摩材流研削装置の斜視図である。
【図９】図９は、図８の装置を示す頂面図である。
【図１０】図１０は、図９の矢印１０−１０に沿う図である。
【図１１】図１１は、図９の矢印１１−１１に沿う図である。
【図１２】図１２は、図９の矢印１２−１２に沿う断面図である。
【図１３】図１３は、図１２と類似の図であるが、ピストンが延伸位置にある場合を示す。
【図１４】図１４は、図１３に示す詳細部分１４の拡大図である。
【図１５】図１５は、図９の矢印１５−１５に沿う状態調整シリンダの断面図である。
【図１６】図１６は、図１５と類似の断面図であるが、シリンダの実効直径を減少させる方法を示す。
【図１７】図１７は、１つの処理シリンダの断面図である。
【図１８】図１８は、小さい直径を持つ改造済み処理シリンダの断面図である。
【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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【図６】
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【図７】
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【図７Ａ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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