(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
微粉研磨材が投入される加圧タンクと、前記加圧タンクを貫通する給送管とを備え、前記加圧タンク内に位置する前記給送管に前記加圧タンク内の空間と連通する研磨材供給口を形成し、前記給送管内を通過する圧縮空気流により前記研磨材供給口を介して前記給送管内に導入された加圧タンク内の微粉研磨材を圧送する研磨材圧送手段において、
前記加圧タンクの底部中央に上向きに開口する単一の噴射口を設けると共に、前記加圧タンクの少なくとも下部内壁を底部に向かって内周方向に傾斜させたすり鉢状に形成し、更に、前記給送管の前記研磨材供給口を前記加圧タンク内に投入される微粉研磨材の堆積位置に対し高所で、且つ、前記噴射口の上方に配置し、
微粉研磨材の圧送時、前記加圧タンクを上下方向に振動させると共に、前記噴射口から圧縮空気を噴射して加圧タンク内の微粉研磨材を浮遊させると共に加圧タンク内を加圧して前記加圧タンク内の圧力を前記給送管内の圧力に対して相対的に高くし、加圧タンク内の空気と共に前記微粉研磨材を給送管内に導入することを特徴とする直圧式ブラスト加工装置における微粉研磨材圧送方法。
【請求項２】
微粉研磨材が投入される加圧タンクと、前記加圧タンクを貫通する給送管とを備え、前記加圧タンク内に位置する前記給送管に前記加圧タンク内の空間と連通する研磨材供給口を形成し、前記給送管内を通過する圧縮空気流により前記研磨材供給口を介して前記給送管内に導入された加圧タンク内の微粉研磨材を圧送する研磨材圧送手段において、
前記加圧タンクの底部中央に上向きに開口する単一の噴射口を設けると共に、前記加圧タンクの少なくとも下部内壁を底部に向かって内周方向に傾斜させたすり鉢状に形成し、更に、前記給送管の前記研磨材供給口を、前記加圧タンク内に投入される微粉研磨材の堆積位置に対し高所で、且つ、前記噴射口の上方に設け、
前記給送管の一端と、前記加圧タンクの噴射口を圧縮空気供給源に連通すると共に前記加圧タンク内の圧力を前記給送管内の圧力に対して相対的に高くしたことを特徴とする直圧式ブラスト加工装置における微粉研磨材圧送手段。
【請求項３】
前記加圧タンクの少なくとも上部内壁が、底部に向かって外周方向に傾斜することを特徴とする請求項２記載の直圧式ブラスト加工装置の微粉研磨材圧送手段。
【請求項４】
前記給送管の一端と、前記加圧タンクの噴射口とを共通の圧縮空気供給源に連通すると共に、前記給送管の一端に導入される圧縮空気量を調整する可変絞りを設けたことを特徴とする請求項２又は３記載の直圧式ブラスト加工装置における微粉研磨材圧送手段。
【請求項５】
請求項２〜４いずれか１項記載の研磨材圧送手段と、前記研磨材圧送手段に接触配置された振動発生手段とを備えることを特徴とする直圧式ブラスト加工装置における微粉研磨材供給装置。
【請求項６】
前記振動発生手段が、圧縮空気が導入される導入室と、圧縮空気の導入による前記導入室内の圧力上昇により前記導入室内を上方又は下方に移動する振動体と、前記振動体を原位置に復帰する付勢手段を備え、前記振動体が原位置から移動したとき、前記導入室を大気開放する排気口を前記導入室に開口したことを特徴とする請求項５記載の直圧式ブラスト加工装置における微粉研磨材供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はブラスト加工装置においてブラストノズルに研磨材を圧送するための研磨材圧送方法、研磨材圧送手段、この研磨材圧送手段や研磨材圧送手段を含む研磨材供給装置を振動させる振動発生手段並びに前記研磨材圧送手段及び振動発生手段とを備えた研磨材供給装置に関し、研磨材、特に微粉研磨材を定量ずつ安定して供給することができると共に、研磨材の供給量を容易に調整することができるブラスト加工装置の研磨材圧送方法、研磨材圧送手段、研磨材供給装置の振動発生手段、並びに前記研磨材圧送手段及び振動発生手段とを備えた研磨材供給装置に関する。
【０００２】
【従来技術】
ブラスト加工装置を噴射方式で分類すると、大別してこれを直圧式のブラスト加工装置とサクション式のブラスト加工装置とに分類することができる。
【０００３】
直圧式のブラスト加工装置は、研磨材を加圧タンク内に導入して該加圧タンク内を圧縮空気で加圧して研磨材を圧送し、ブラストノズルから噴射させる方式を採用するもので、サクション式のブラスト加工装置は、圧縮空気の噴射によるエゼクター効果によるサクション力により研磨材をブラストノズルの構造内部に吸い込み、その先端から圧縮空気と共に研磨材を噴射する方式を採用するものを指す。
【０００４】
このうちの従来の直圧式ブラスト加工装置を一例として図３を参照して説明すると、ブラストノズル１１で噴射された研磨材は、研磨材が被加工物と衝突した際に発生した粉塵と共にサイクロン等の分級手段である研磨材回収タンク４０’内に導入され、この研磨材回収タンク４０’内で研磨材とダストが分離される。
【０００５】
分離されたダストはダストコレクタ５３へ送られ、再使用される研磨材は研磨材回収タンク４０’の下方に落ちて溜まる。
【０００６】
研磨材回収タンク４０’の下部には加圧タンク４５が設けられ、加圧タンク４５に研磨材が無くなるとダンプバルブ４１が下がり研磨材回収タンク４０’内にある研磨材が加圧タンク４５に導入される。
【０００７】
加圧タンク４５に研磨材が入ると、加圧タンク４５に設けられた圧縮空気の導入口４４より圧縮空気４７が導入され、同時にダンプバルブ４１が閉まり加圧タンク４５内の圧力が高くなり、この圧力に押されて給送管４６に設けられた研磨材供給口４３を介して加圧タンク４５内の研磨材が給送管４６内に押し出される。このとき、給送管４６には可変絞り８７により圧力を調整された圧縮空気３２が導入されており、研磨材供給口４３を介して給送管４６に導入された研磨材は給送管４６内を通る圧縮空気により搬送されて研磨材ホース１２を通過してブラストノズル１１まで運ばれ、ノズルチップ１４より噴射される。
【０００８】
このように、ブラストノズル１１に対する研磨材の圧送は、加圧タンク４５と給送管４６とを備えた研磨材圧送手段４２により行われている。この研磨材圧送手段４２を構成する加圧タンク４５と給送管４６の構造について、さらに図４〜図６を参照して説明すると、この研磨材圧送手段４２は、加圧タンク４５の底面近傍の下部に、当該加圧タンク４５の側壁から内部を通過し前記側壁の反対側の側壁を貫通する給送管４６を設け、加圧タンク４５内に位置する給送管４６（図４〜図６にあっては給送管４６の上部）に小径の研磨材供給口４３を設けて構成されている。
【０００９】
前記給送管４６の両端は加圧タンク４５の側壁外方に突出され、その一端は図示せざる圧縮空気の供給源に連通され、給送管４６の他端は研磨材供給管１２を介してブラストノズル１１に連通している（図３参照）。
【００１０】
このように形成された研磨材圧送手段４２にあっては、加圧タンク４５内の圧力により加圧タンク４５内の研磨材が給送管４６に設けられた研磨材供給口４３から給送管４６内へ徐々に略一定の速度で落下し、この給送管４６内に落下した研磨材７６が給送管４６内を流れる圧縮空気の流れに乗ってブラストノズル１１に圧送されて被加工物に噴射される。
【００１１】
なお、直圧式ブラスト装置の中には、シリコンウエハの切断、厚膜回路の抵抗値の修正、注射針先端のバリ取り、歯科用等に使用される、比較的微細な加工が要求される小型のブラスト加工装置もあり、この種のブラスト加工装置において使用される研磨材圧送手段には、ブラストノズルより研磨材と共に噴射するエアを、加圧タンク内に設けられた特殊な構造中を通過させて加圧タンク内で研磨材を撹拌すると同時に浮上させ、この浮上した研磨材を圧縮空気と共にブラストノズルより噴射して、噴射される研磨材にムラが生じないよう構成したものがある。
【００１２】
このような研磨材圧送手段の一例を図７及び図８を参照して説明する。
【００１３】
このうち、図７に示す型式の研磨材圧送手段４２は、加圧タンク４５の底部から上方に向かって突出する円筒状の噴射ノズル１００の外周を下端１０２ａにおいて包囲するパイプ１０２を設け、このパイプ１０２の上端１０２ｂを２方に分岐し、その一方の分岐路１０３を図示せざるブラストノズルに、他方を加圧タンク４５内で開放して放気口１０４と成し、一方の分岐路１０３を介して図示せざるブラストノズルに圧縮空気と共に研磨材が導入されると共に、放気口１０４を介して加圧タンク４５内に圧縮空気を導入して、加圧タンク４５内を加圧している。
【００１４】
このパイプ１０２は、下端１０２ａにおいて前記噴射ノズル１００の外周を僅かな隙間を介して包囲して、噴射ノズル１００の外周とパイプ１０２の内周間に研磨材導入流路１０５が形成されていると共に、前記パイプ１０２の下端１０２ａにおいてこの研磨材導入流路１０５が加圧タンク４５内の空間と連通する研磨材供給口１０６を形成しており、この研磨材供給口１０６を介してパイプ１０２内に導入され、圧縮空気によりパイプ１０２上方に搬送された研磨材の一部が、圧縮空気と共に放気口１０４を介してタンク内に導入されることにより、加圧タンク４５内で研磨材の循環を行うことができるよう構成したものである。
【００１５】
また、図８に示す型式の研磨材圧送手段４２にあっては、上部をフィルターエレメント１１０で被蓋して加圧タンク４５内の空間から仕切られた室１１１を加圧タンク４５の底部に形成し、この室１１１内に圧縮空気を導入してフィルターエレメント１１０を通過して加圧タンク４５内に導入された圧縮空気により、加圧タンク４５内の圧力を上昇することにより、圧縮空気の導入に際してフィルターエレメント１１０上に堆積した研磨材を浮遊させてタンク内で循環させるものである。そして、この浮遊した状態の研磨材をタンク内の圧縮空気と共に研磨材供給口４３’を介して導入し、給送路４６’を流れる圧縮空気流と合流させて図示せざるブラストガンより噴射するものである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
ブラスト加工において、ブラストノズル１１から被加工物へ研磨材を定量的に噴射する定量噴射を一定に維持することは、良好で安定したブラスト加工を行うための重要なブラスト加工条件の１つであり、特に、近年のブラスト加工は伝統的に行われてきた単なるスケール除去やバリ取り等以外にも、例えば半導体、ファインセラミック、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）その他の薄膜面の微小切削、また、金属部品等の切削加工、レーザー加工、超音波加工による微小切削に代替するものとして用いられ、数μmから数百μmの微細な切削加工を行う用途が増加していることから、定量噴射における研磨材量を一定量に維持することは加工精度を上げる上で極めて重要となっている。
【００１７】
しかし、前述した従来の直圧式ブラスト加工装置の研磨材供給装置を使用する場合には、エネルギー効率が高く、強烈なブラスト噴射が得られるものの、研磨材の粒径が小さくなり、微粉になるにつれて定量供給が難しくなるという欠点を有している。
【００１８】
通常、加圧タンク４５内の研磨材は、給送管４６に落下するにつれて図４中に一点鎖線で示すように研磨材供給口４３を中心とした所定の安息角θのすり鉢状の穴ができ、この穴の径が徐々に広がることにより継続して研磨材を落下させることが可能である。
【００１９】
しかし、研磨材の材質、比重、粒径、及び回収タンク内の圧力等によっても異なるものの、一般にその粒径が小さくなるとタンクの底部に堆積した研磨材の安息角θが一定にならず（本明細書において微粉研磨材が有するこのような性質を「微粉性質」という。）、この微粉性質を持つ研磨材を従来の直圧式ブラスト装置の研磨材供給装置に使用すると、微粉特有の相互の付着力のために互いに吸着したり研磨材タンクや加圧タンクの内壁面に付着するなどして安息角θが一定にならず、図５に示すように一例として加圧タンク４５内の研磨材は研磨材供給口４３の直上方に穴が開いた状態となり、あるいは図６に示すように研磨材供給口４３上部に空洞７５を形成して安定した状態となり研磨材が給送管４６に落下しなくなりブラストノズルに対する研磨材の供給が停止するという問題点を有している。
【００２０】
図７に示す型式の研磨材圧送手段にあっては、放気口１０４を設けて研磨材が加圧タンク内を循環するよう構成しているが、研磨材供給口１０６が加圧タンク４５の底部近くに形成されていることから加圧タンク４５内を浮遊する研磨材はこの研磨材供給口１０６に向かって移動して加圧タンク４５の底部に堆積する。
【００２１】
パイプ１０２内は高速の空気の通過で負圧になり、研磨材供給口１０６から堆積した研磨材を吸引するが、図７に示すよう研磨材相互の吸着力により研磨材供給口１０６の上方に位置して穴が空いた状態で研磨材が安定すると、この安定した研磨材には振動や空気撹拌等の外力が加わらないためにこれを崩す力がどこからも発生しない。そのため研磨材相互の吸着力が弱い、比較的粗めの研磨材しか利用できないという問題を有している。
【００２２】
研磨材圧送手段４２全体に振動を与えることで堆積した研磨材を流動化させてパイプ１０２内に入り込み易くすることができ、より細かい研磨材を使用することが可能となるが、図７に示す型式の研磨材圧送手段４２にあっては、加圧タンク４５内に堆積した研磨材の量により研磨材供給口１０６からパイプ１０２内に入り込む研磨材量が変化し、研磨材量が多い場合には研磨材供給口１０６から入り込む研磨材の量が増加する等して噴射量が増えすぎ噴射ムラが発生するという問題がある。
【００２３】
また、図８に示す型式の研磨材圧送手段４２においては、加圧タンク４５の底部全体からフィルターエレメント１１０を介して圧縮空気を分散して吹き上げているので、広範な面積で研磨材に運動を与えることができ、これによる研磨材の流動化に伴って前述の図７に示す型式の研磨材圧送手段に比べてより細かい研磨材を使用した場合であってもこれを圧送することが可能となる。
【００２４】
また、研磨材が流動化することにより、研磨材の噴射量が加圧タンク内の研磨材量に影響を受け難くなり、図７に示す型式の研磨材圧送手段に比較して安定した研磨材の供給を行うことができる。
【００２５】
しかし、フィルターエレメント１１０によって分散して吹き上げられた空気は上昇するに従い合流して数本の気流となり、この合流した気流が図８に示すように堆積する研磨材に蟹の巣状に多数の穴を開ける。粒子間の吸着力の高い微粉研磨材になるほどこの現象が発生し易く、一例として２０μm以下の研磨材を使用するとフィルターエレメント１１０から５mm程の上方位置において空気流が集合して堆積する研磨材に穴を形成し、圧縮空気はこの穴を通過して加圧タンク４５内に導入されるので研磨材を舞い上げることができなくなる。そのため、ブラストノズルに対する研磨材の供給が停止する。
【００２６】
振動を与えることで発生した穴を崩して研磨材を浮遊させることでより細かい研磨材の使用が可能になるが、圧縮空気の導入により流動化した研磨材は液体に近似した挙動を示し、堆積した研磨材層の下部では投入された研磨材の堆積高さに比例して圧力が高まるので、加圧タンク４５内の研磨材量が多いときには図８中に一点鎖線で示すように傘７０の下方において研磨材が盛り上がり、研磨材供給口４３’との高さの差が小さくなるので、研磨材供給口４３’に導入される研磨材量が増加する。そのため、加圧タンク４５内の研磨材量に影響されて圧送される研磨材量に変化が生じ加工むらが生じる。
【００２７】
研磨材がさらに細かくなると、加圧タンク４５内の圧力により研磨材がフィルターエレメント１１０上に押圧されて圧縮・固化されるために、蟹の巣状に発生した穴が崩れにくくなり研磨材の噴射が止まる。
【００２８】
このように、微粉研磨材を使用すると研磨材の供給が停止したり、研磨材を安定して定量供給することが難しいという問題があることから、従来の研磨材圧送手段を備えたブラスト加工装置において使用可能な研磨材は、♯３００〜♯４００（粒径約５０〜６０μm）を限度とし、これよりも小粒径の研磨材を使用することができなかった。
【００２９】
本発明は、上述の問題点を解消するためになされたもので、従来の研磨材供給装置において限度とされていた♯３００〜♯４００（粒径約５０〜６０μm）よりも更に小径の微粉研磨材を使用した場合であっても、研磨材を安定してブラストノズルに定量供給することができる研磨材圧送手段、研磨材供給装置の振動発生手段及び前記研磨材圧送手段及び振動発生手段を備えた研磨材供給装置を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の直圧式ブラスト加工装置の微粉研磨材圧送方法は、微粉研磨材が投入される加圧タンク４５と、前記加圧タンク４５を貫通する給送管４６とを備え、前記加圧タンク４５内に位置する前記給送管４６に前記加圧タンク４５内の空間と連通する研磨材供給口４３を形成し、前記給送管４６内を通過する圧縮空気流により前記研磨材供給口４３を介して前記給送管４６内に導入された加圧タンク４５内の微粉研磨材を圧送する研磨材圧送手段４２において、
前記加圧タンク４５の底部中央に上向きに開口する単一の噴射口４８を設けると共に、前記加圧タンクの少なくとも下部内壁を底部に向かって内周方向に傾斜させたすり鉢状に形成し、更に、前記給送管４６の前記研磨材供給口４６を、前記加圧タンク４５内に投入される微粉研磨材の堆積位置に対し高所で、且つ、前記噴射口の上方に配置し、
微粉研磨材の圧送時、前記加圧タンク４５を上下方向に振動させると共に、前記噴射口４８から圧縮空気を噴射して微粉研磨材を加圧タンク４５内で浮遊させると共に加圧タンク４５内を加圧して前記加圧タンク４５内の圧力を前記給送管４６内の圧力に対して相対的に高くし、加圧タンク４５内の空気と共に前記微粉研磨材を給送管４６内に導入することを特徴とする（請求項１）。
【００３２】
また、本発明の直圧式ブラスト加工装置の微粉研磨材圧送手段４２は、研磨材が投入される加圧タンク４５と、前記加圧タンク４５を貫通する給送管４６とを備え、前記加圧タンク４５内に位置する前記給送管４６に前記加圧タンク４５内の空間と連通する研磨材供給口４３を形成し、前記給送管内４６を通過する圧縮空気流により前記研磨材供給口４３を介して前記給送管４６内に導入された加圧タンク４５内の微粉研磨材を圧送する研磨材圧送手段４２において、
前記加圧タンク４５の底部中央に上向きに開口する単一の噴射口４８を設けると共に、前記加圧タンクの少なくとも下部内壁を底部に向かって内周方向に傾斜させたすり鉢状に形成し、更に、前記給送管４６の前記研磨材供給口４３を、前記加圧タンク４５内に投入される微粉研磨材の堆積位置に対し高所で、且つ、前記噴射口の上方に設けたことを特徴とする（請求項２）。
【００３４】
さらに、前記加圧タンク４５の少なくとも上部内壁を、底部に向かって外周方向に傾斜角βで傾斜させた構成としても良い（請求項３）。
【００３５】
なお、前記給送管４６の一端４６ａと、前記加圧タンク４５の噴射口４８とを共通の圧縮空気供給源に連通すると共に、前記給送管４６の一端４６ａに導入される圧縮空気量を調整する可変絞り８７を設けることもできる（請求項４：図２参照）。
【００３６】
また，本発明の微粉研磨材供給装置は、前述したいずれかの研磨材圧送手段４２と、この研磨材圧送手段４２に接触配置された前述の振動発生手段６０の双方を備えるものとすれば好適である（請求項５）。
【００３７】
さらに、前記振動発生手段６０は、前述の研磨材圧送手段４２、研磨材タンク４０等から成る研磨材供給装置１０に振動を与えるものであり、圧縮空気が導入される導入室６１と、圧縮空気の導入による前記導入室６１内の圧力上昇により前記導入室６１内を上方又は下方に移動する振動体６２と、前記振動体６２を原位置に復帰するスプリング６６等の付勢手段を備え、前記振動体６２が原位置から移動したとき、前記導入室６１を大気開放する排気口６８を前記導入室６１に開口したことを特徴とする（請求項６）。
【００３８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態につき添付図面を参照しながら以下説明する。
【００３９】
図１において、１０は本発明の研磨材供給装置である。この研磨材供給装置１０は、研磨材を貯溜する研磨材タンク４０と、この研磨材タンクより導入された研磨材を圧送する研磨材圧送手段４２（加圧タンク４５及び給送管４６）、この研磨材タンク４０及び研磨材圧送手段４２を載置してこれらに振動を与える振動発生手段６０を備えている。
【００４０】
〔研磨材圧送手段４２〕
前述の研磨材圧送手段４２は、圧縮空気により研磨材を加圧してブラストノズル１１へ圧送するためのものであり、この研磨材圧送手段４２は、圧縮空気の導入により加圧される圧力容器たる加圧タンク４５と、この加圧タンク４５内の研磨材をブラストノズルに給送する給送管４６を備えている。
【００４１】
この加圧タンク４５は、加圧タンク４５内に研磨材加圧用圧縮空気を導入するための導入口４４を備えると共に、給送管４６により加圧タンク４５の側壁が貫通されている点については、図３〜図６を参照して説明した従来の一般的な直圧式ブラスト加工装置の研磨材圧送手段４２の構成と同様である。
【００４２】
また、加圧タンク４５の上部には、この加圧タンク４５内に研磨材を導入するための研磨材タンク４０が載置され、この研磨材タンク４０と加圧タンク４５とが既知のダンプバルブ４１を介して連通されている点についても前述の従来技術として説明した研磨材圧送手段４２と同様の構成である。
【００４３】
図１に示す実施形態において、加圧タンク４５の内壁は、その下部において底部に向かって内周方向に傾斜するすり鉢形状を成し、この室の底部に、導入口４４を介して導入された圧縮空気を加圧タンク４５内に噴出する噴射口４８が上方に向かって開口している。
【００４４】
本実施形態にあっては、この加圧タンク４５内壁下方のすり鉢形状は、その開口角αを７０゜として、使用する研磨材が微粉である場合であっても容易に研磨材が傾斜面４９を落下し得るよう構成している。また、すり鉢状に形成された傾斜面４９の上方に位置する内壁は、傾斜角β（図１に示す実施形態にあっては、β＝２゜）で底部に向かうに従い外周方向に拡がる形状を成し、側壁に対する微粉研磨材の付着を防止している。
【００４５】
なお、前述したすり鉢状の部分の開口角α及びその上部に位置する側壁の傾斜角βは図１に示す実施形態に限定されず微粉研磨材の付着し難い範囲でその角度を選択可能である。
【００４６】
前述の噴射口４８は、加圧タンク４５内に圧縮空気を導入するための導入口４４と連通され、この導入口４４は図示せざる圧縮空気供給源に連通されており、該噴射口４８を介して加圧タンク４５内に圧縮空気が導入される。そのため、噴射口４８を介して加圧タンク４５内に圧縮空気が導入されると、加圧タンク４５内の下方に堆積した研磨材７６は、噴射口４８より噴射される圧縮空気の噴射流により上方に舞い上げられ、加圧タンク４５内に堆積する研磨材にすり鉢状の穴が形成されて、この穴の内周を成す傾斜面に沿って定量ずつ研磨材が中央に向かって落下するので、この定量ずつ落下した研磨材が噴射口４８より噴射される圧縮空気により浮遊されて、加圧タンク４５の雰囲気中に混在する研磨材の濃度を一定に維持することができる。
【００４７】
このようにして加圧タンク４５内を浮遊する研磨材は再度加圧タンク４５内で落下するという動作を繰り返し、この圧縮空気の導入が行われている間常に加圧タンク４５内を循環する。
【００４８】
このように、加圧タンク４５の底部に設けられた噴射口４８を介して導入される圧縮空気の空気流に巻き込まれて加圧タンク４５内の研磨材が圧縮空気と共にタンク内で上方に舞い上げられて常に循環するため、従来技術において図３〜図６を参照して説明した既知の研磨材圧送手段４２や、図７を参照して説明した研磨材圧送手段４２のように、圧縮空気の導入中加圧タンク４５の底部に研磨材が安定して堆積することがなく、したがって研磨材に穴が開き、又は空洞が生じることによる研磨材の供給停止や供給不良が解消される。
【００４９】
また、図８を参照して説明した従来の研磨材圧送手段４２にあっては、フィルターエレメント１１０を介して加圧タンク４５の底部全体から圧縮空気を導入していたため、加圧タンク４５内の上方まで研磨材が浮遊せず底部に堆積しがちであったが、このようなフィルターエレメント１１０を介することなく直接圧縮空気を加圧タンク４５内に導入することにより、好ましくは単一の噴射口４８から圧縮空気を導入することにより好適に研磨材を加圧タンク４５の上方まで舞い上げることができ、また、単一の噴射口４８より噴射されるため圧力が高められた圧縮空気により研磨材を浮遊させているために、この圧縮空気流による巻き込み作用により噴射流周辺の研磨材が巻き込まれて従来技術において説明したように研磨材が加圧タンク４５の底部に安定した状態で堆積し難くなる。
【００５０】
前述の給送管４６は、加圧タンク４５の側壁間を貫通してその両端を加圧タンク４５外に突出するよう取り付けられている。
【００５１】
このようにして、加圧タンク４５の側壁より突出した給送管４６の一端４６ａを図示せざる圧縮空気供給源に連通して圧縮空気を導入可能と成すと共に、他端４６ｂを図示せざるブラストノズルに連通し、圧縮空気供給源からの圧縮空気が給送管４６内を通過するよう構成している。
【００５２】
この給送管４６の、前記加圧タンク４５内に位置する部分のいずれかの位置には、加圧タンク４５内に一回分の研磨材が導入されたとき、加圧タンク４５内の研磨材の堆積位置に対し高所に所定径の研磨材供給口４３が形成されており、この研磨材供給口４３を介して給送管４６内に加圧タンク４５内の研磨材７６が導入可能となっている。
【００５３】
この研磨材供給口４３の形成位置は、加圧タンク４５内に位置する部分であって導入された研磨材の堆積位置に対し高所であれば給送管４６のいずれの位置に設けても良いが、好ましくは前述の噴射口４８の上方に位置し、噴射口４８に対峙して設ける。
【００５４】
このように、研磨材の堆積位置に対し高所に研磨材供給口４３を設けることにより、加圧タンク４５内に投入された研磨材中に研磨材供給口４３が埋設されることがなく圧送される研磨材量にムラが生じないだけでなく、加圧タンク４５内にこの研磨材供給口４３に向かう空気流が生じて底部付近に偏って研磨材の浮遊が生じることがなくなる。その結果、微粉研磨材を使用する場合であっても安定した研磨材の圧送が可能となる。
【００５５】
加圧タンク４５の上端は、中央に開口３４が形成された蓋板３３で被蓋されており、加圧タンク４５の上端周縁に形成されたフランジ３５にこの蓋板３３をボルト止めする等して、内部に室が形成されている。
【００５６】
前述の蓋板３３の中央に形成された開口３４は、これを開閉するダンプバルブ４１により閉塞されており、このダンプバルブ４１が下方に下がって前記開口３４を開放したとき、蓋板３３上に載置された研磨材タンク４０内の空間と加圧タンク４５内の空間とが連通するよう構成されている。
【００５７】
図１に示す実施形態にあっては、この研磨材タンク４０は逆円錐状のホッパ形をなし、この研磨材タンク４０内に投入された研磨材が、前述のダンプバルブ４１の一回の開閉により加圧タンク４５内に一回分の噴射に使用される量落下するよう構成されている。
【００５８】
なお、図１に示す実施形態あっては、この研磨材タンク４０は投入された研磨材を加圧タンク４５内に供給する迄の間貯溜するために使用するものであるが、この研磨材タンク４０は例えば従来技術として説明した図３に示す研磨材回収タンク４０’のように、粉塵と共に導入された研磨材を分級して、再使用可能な研磨材を回収するサイクロン等の分級手段により形成しても良く、その構成は図１に示す実施形態に限定されない。
【００５９】
〔振動発生手段６０〕
前述のように加圧タンク４５及び給送管４６により構成された研磨材圧送手段４２は、図１中６０で示す振動発生手段上に載置され、この振動発生手段６０によりその上に載置された研磨材圧送手段４２及この研磨材圧送手段４２上に更に配置された研磨材タンク４０が上下に振動するよう構成されている。
【００６０】
この振動発生手段６０により生じた振動により、本発明の研磨材供給装置１０において使用される研磨材が微粉性質を示し、研磨材タンク４０や加圧タンク４５内に堆積した研磨材に、従来技術で問題点として説明した図５に示すような穴及び図６に示すような空洞７５が生じた場合であっても、この穴や空洞を振動により消滅させて堆積された研磨材を均等に均すことができると共に、研磨材タンク４０や加圧タンク４５の内壁に研磨材が付着した場合であってもこれを振動により落下させることができる。
【００６１】
この振動発生手段６０は、圧縮空気供給源からの圧縮空気が導入される導入室６１と、この導入室６１内で上下動する振動体６２を備え、この振動体６２を空気圧により上下に振動させることにより振動発生手段６０全体を上下振動させるものである。
【００６２】
前述の圧縮空気の導入室６１は、図１に示す実施形態にあっては、下方に向かって段階的に内径を狭める形状を成し、前述の振動体６２は、この導入室６１の内径の変化する位置に形成された段部６３上に載置されて、前記段部６３の下方に形成された導入室の下部空間６１ａを被蓋している。
【００６３】
この段部６３上に載置された振動体６２は、導入室６１の上端開口を被蓋する蓋板６４の中央より下方に向かって突出する案内軸６５に案内されて導入室６１内を上下動可能に構成されていると共に、この案内軸６５外周に配置されたコイルスプリング６６により下方に付勢されて前記段部６３上に付勢して接触されている。
【００６４】
前述の振動体６２により被蓋された導入室６１の下部空間６１ａは、この導入室６１内に図示せざる圧縮空気供給源からの圧縮空気を導入する導入口６７に連通しており、また、前記振動体６２が前記段部６３より離間したとき、導入室６１の下部空間６１ａに連通可能な位置、例えば段部の水平面に、前記導入室を大気開放する排気口６８を形成している。
【００６５】
〔研磨材供給装置１０の動作説明〕
以上のように構成された研磨材圧送手段４２及び振動発生手段６０を備えた研磨材供給装置１０は、振動発生手段６０の底面を図示せざる基台上に防振ゴム６９を介して固定する等して所定の位置に設置すると共に、加圧タンク４５、給送管４６及び振動発生手段６０にそれぞれ設けられた圧縮空気の導入口４４，４６１，６７には、一例として図２に示す回路８０を介して図示せざる圧縮空気供給源からの圧縮空気を導入可能に構成される。
【００６６】
図２に示す回路８０は、圧縮空気供給源からの圧縮空気を、前述の加圧タンク４５の導入口４４、給送管４６の導入口４６１及び振動発生手段６０の導入口６７にそれぞれ導入する管路より形成されるもので、一端８１ａを圧縮空気供給源に連通した共通回路８１の他端８１ｂを３方に分岐して、この分岐された回路のそれぞれを研磨材供給装置１０に設けられた各導入口４４，４６１，６７に連通している。なお、この分岐された各回路をそれぞれ、加圧タンク４５の導入口４４に連通される回路を加圧回路８２、給送管４６の導入口４６１に連通される回路を給送回路８３、振動発生手段６０の導入口６７に連通される回路を振動発生回路８４として説明する。
【００６７】
前述の共通回路８１は、エアフィルター８５１及び圧力レギュレータ８５２から成る組合せ装置８５と、この組合せ装置８５の下流において、この共通回路８１を開閉する電磁弁８６を備えている。なお、前述の組合せ装置８５は、圧縮空気供給源である圧縮機の型式等に応じて必要に応じてドライヤを備えるものとしても良い。
【００６８】
また、前記共通回路８１より分岐された各回路のうちの給送回路８３には、可変絞り８７とスピードコントローラ８８が設けられており、また、加圧回路８２及び振動発生回路８４にはそれぞれスピードコントローラ８９，９０が設けられている。
【００６９】
さらに、振動発生手段６０の排気口に連通する排気回路９１には、消音器９２を設け、振動発生手段６０より排出された圧縮空気を消音して大気放出して騒音の発生が防止されている。
【００７０】
以上のように構成された研磨材供給装置１０の動作について、前述の回路８０の動作と共に説明すると、圧縮空気供給源より供給された圧縮空気が研磨材供給装置１０の作動圧力に達すると、圧力レギュレータ８５２が開き、研磨材供給装置１０の作動が可能となる。
【００７１】
この状態において、まず、加圧タンク４５の上部に設けられたダンプバルブ４１を下降させて所定量の研磨材を加圧タンク４５内に落下させると共に、ダンプバルブ４１を上昇させて開口３４を閉じ、加圧タンク４５内の空間を密封する。そして、電磁弁８６に電気信号を送り共通回路８１を開くと、給送管４６、加圧タンク４５及び振動発生手段６０に対してそれぞれ圧縮空気の導入が開始される。
【００７２】
圧縮空気供給源からの圧縮空気は先ず共通回路８１においてエアフィルター８５１を介して除湿され、また、前述の組合せ装置８５がドライヤを備える場合には、圧縮空気中の油分が除去された後、この共通回路８１から分岐した前述の給送回路８３、加圧回路８２及び振動発生回路８４にそれぞれ導入される。
【００７３】
給送回路８３には前述したように可変絞り８７と逆流防止用のスピードコントローラ８８が設けられており、この可変絞り８７により給送管４６に導入される圧縮空気量が調整されブラストノズルに供給される研磨材量を調整可能としている。
【００７４】
なお、この可変絞り８７による研磨材量の調整は、可変絞り８７を絞って給送管４６に導入する圧縮空気を絞ると、給送管４６内の圧力に対して加圧タンク４５内の圧力が高くなり給送管４６内に導入される研磨材量が増加してブラストノズルより噴射される研磨材量が増加する。一方、可変絞り８７を開いて給送管４６に導入される圧縮空気量を増やすと、前述の場合とは逆に加圧タンク４５内の圧力と給送管４６内の圧力差が減少して、給送管４６内に導入される研磨材量が減少してブラストノズルより噴射される研磨材についてもこれを減少することができる。
【００７５】
また、加圧回路８２には、前述の給送回路８３に設けられたと同様のスピードコントローラ８９が設けられており、加圧タンク４５から圧縮空気供給減に向けて圧縮空気が逆流することが防止されている。
【００７６】
なお、振動発生手段６０に圧縮空気を供給する振動発生回路８４には、前述の給送回路８３及び加圧回路８２に設けられたスピードコントローラ８８，８９とは逆向きにスピードコントローラ９０を設け、振動発生手段６０の導入室６１に対導入される圧縮空気の絞りが行われている。
【００７７】
加圧回路８２を介して導入口４４から導入された圧縮空気は、加圧タンク４５内で上方に向かって開口する噴射口４８を介して加圧タンク４５内に噴射され、前述のダンプバルブ４１の開閉により研磨材タンク４０から加圧タンク４５内に投入された研磨材７６をこの圧縮空気の噴射流により舞い上げて、噴射口の上方に位置して堆積した研磨材にすり鉢状の穴を形成すると共に、この噴射流により舞い上げられた研磨材のうち、後述する研磨材供給口４３に導入されなかった研磨材は、再度加圧タンク４５内を落下して絶えず加圧タンク４５内を循環する。また、この圧縮空気の噴射により加圧タンク４５内の圧力が上昇する。
【００７８】
この噴射口４８を介して加圧タンク内に噴射される圧縮空気は、タンク底部に設けられた噴射口４８、好ましくは単一の噴射口４８より噴射されるので、フィルターエレメントを介して複数箇所から圧縮空気を吐出させていた図８に示す従来の研磨材圧送手段に比較して吐出される圧縮空気を高圧力とすることができ、研磨材をより上方に舞上げることができ、この噴射圧力に引かれて周囲の研磨材を巻き込み、この研磨材の巻き込みにより研磨材がすり鉢状の穴を中心に崩れ易く、このようにして加圧タンク内の研磨材をタンク内で循環させながらより高い位置迄移動させることができ、タンク底部の研磨材に穴ができてこの穴を介して圧縮空気の噴射のみが行われる等の問題が発生し難くなる。
【００７９】
また、給送回路８３を介して給送管４６に導入された圧縮空気は、給送管４６を通過して、給送管４６の他端４６ｂに連通された図示せざるブラストノズルより噴射される。
【００８０】
このとき、給送管４６内に導入される圧縮空気の圧力を、加圧タンク４５内の圧力よりも低く設定すると、加圧タンク４５内で舞い上げられた研磨材が加圧タンク４５内の圧縮空気と共に研磨材供給口４３を介して給送管４６内に導入されて、給送管４６内を通過する圧縮空気と合流して図示せざるブラストノズルより噴射される。
【００８１】
このように、本発明の加圧タンク４５にあっては、噴射口４８より噴出された空気流によって舞い上げられて加圧タンク４５内を浮遊する研磨材を加圧タンク４５内の圧縮空気と共に給送管４６に導入することにより、一定量の研磨材をムラなくブラストノズルに供給することができると共に、給送管４６に導入される圧縮空気の圧力と、加圧タンク４５内の圧力差を可変絞り８７により調整することで、給送管４６に導入される研磨材量を容易に微調整することができる。
【００８２】
また、研磨材供給口が加圧タンク４５内の下方に設けられた従来の研磨材圧送手段にあっては、加圧タンク４５内の研磨材量が多いとき研磨材供給口が研磨材内に埋設されて圧送される研磨材量が増えることから、加圧タンク４５内の研磨材量に影響されることなく定量の研磨材を圧送することが困難であったが、本願の研磨材圧送手段４２にあっては研磨材の堆積位置の上方に研磨材供給口４３を設けていることから、給送管４６には一定した濃度で加圧タンク４５内を浮遊している研磨材のみが導入され、加圧タンク４５内の研磨材量に影響されることなく研磨材の定量供給を行うことができる。
【００８３】
一方、振動発生回路８４を介して振動発生手段６０に導入された圧縮空気は、振動発生手段６０の導入室６１の下部空間６１ａ内に導入されてこの導入室６１の下部空間６１ａ内の圧力を上昇させる。そして、この導入室６１の下部空間６１ａ内の圧力が所定の圧力を越えると、導入室６１の段部６３上に載置された振動体６２をスプリング６６の付勢力に抗して上方に押し上げる。
【００８４】
振動体６２が、導入された圧縮空気により上方に押し上げられると、この振動体６２により閉塞されていた圧縮空気の排気口６８が開いて導入室６１は大気開放し、導入室６１内の圧力が低下して振動体６２はスプリング６６の付勢力により再度導入室６１に形成された段部６３上に当接・接触される。
【００８５】
このようにして振動体６２が導入室６１の段部６３に載置されると、導入室６１を大気開放する排気口６８が再度閉ざされ、導入室６１内に導入される圧縮空気により導入室６１の下部空間６１ａ内の圧力が再度上昇して前述の動作を繰り返す。
【００８６】
このようにして振動体６２が上下動を繰り返すと、この振動体６２により発生した振動により振動発生手段６０自体も上下に振動し、この振動発生手段６０上部に載置された加圧タンク４５及び研磨材タンク４０を振動させる。
【００８７】
研磨材タンク４０や加圧タンク４５内の研磨材が微粉性質を有する場合、前述したように研磨材は所定の傾斜角θによっても滑り落ちずに研磨材が研磨材タンク４０から落下しなかったり、又は加圧タンク４５の内壁に付着して好適に加圧タンク内を循環しないことにより安定した研磨材の供給を行えない場合があるが、この振動発生手段６０により発生した振動により研磨材が均一な状態にならされることにより、研磨材タンク４０からは常に一定量の研磨材を落下させることができると共に加圧タンク４５の内壁に研磨材が付着して研磨材の定量供給が行えない等の作動不良が生じることを防止できる。
【００８８】
なお、本発明の振動発生手段により発生する振動を上下振動とし、横方向の振動を付加しないこととしたのは、加圧タンク４５内に研磨材が堆積する状態が生じた場合、この堆積した研磨材は加圧タンク内の圧力により上方から下方に向かって押圧力が付加されており、これに横方向の振動を加える場合には研磨材の粒子間がより一層密に締め固められて安定した状態となるためである。
【００８９】
これに対し、上下方向の振動を加える場合には、加圧タンク４５内の圧力によりタンク底部方向に押圧されている研磨材を上下方向に振動させることにより、このタンク内圧力による押圧力に抗して研磨材を上下に跳ね上げることができ、その結果研磨材が崩れ易くなるためである。
【００９０】
そして、このように上下に跳ね上げられて崩れやすくなった研磨材は、前述のように比較的高圧力の圧縮空気を噴射する噴射口からの圧縮空気流による巻き込み現象によりこの圧縮空気の噴射流と共に加圧タンク４５内を常に循環することから、従来技術において説明した研磨材の供給不良が生じないのである。
【００９１】
特に前述した構成の本発明の研磨材圧送手段４２と、前述した上下方向にのみ振動する振動発生手段６０を組み合わせて使用する場合には、より研磨材を安定して圧送することができる。
【００９２】
例えば、本発明の研磨材圧送手段４２に対して横方向や斜め方向の上下方向以外の振動を付加する場合には、すり鉢状の穴の内壁が急激に崩れて噴射ノズル４８より噴射される圧縮空気により加圧タンク４５内で研磨材７６が間欠的に舞い上げられるため、加圧タンク４５内における研磨材濃度が一定せず、従ってブラストノズルより噴射される研磨材量にもムラが生じるおそれがあるが、すり鉢状の穴が形成された研磨材に上下方向の振動のみを加えると、すり鉢状の穴の内壁が徐々に崩れ落ちて定量ずつ落下するために、加圧タンク内噴射ノズル４８を介して導入された圧縮空気により浮遊される研磨材量、従って加圧タンク内の研磨材濃度が安定して研磨材の定量供給が可能となる。
【００９３】
〔試験例〕
以上説明した本発明の研磨材供給装置と、図７及び図８に示す従来の研磨材供給装置とを使用して、ノズル直径１mmのブラストノズルに対して研磨材の圧送を行った場合における安定噴射の限界試験を行った。その結果を表１に示す。
【００９４】
【表１】
各研磨材供給装置における安定噴射の限界例
0004873798.tif 000002
【００９５】
以上の結果から、本願の研磨材圧送装置を単独で使用する場合においても従来の研磨材圧送手段と同程度の粒径の研磨材の圧送に使用することができると共に、本発明の振動発生手段と組み合わせて使用する場合には、安定噴射の限界となる研磨材粒径が４μmとなり、従来の研磨材供給装置に比べて極めて小径の研磨材を使用した場合であってもこれを安定して圧送できることが確認された。
【００９６】
また、従来の研磨材供給装置にあっては、ブラストノズルからの噴射量は加圧タンク内の研磨材量による影響を受けてムラが生じやすいものであったが、本願の研磨材供給装置にあっては、ブラストノズルに圧送される研磨材量は加圧タンク内の研磨材量に影響を受けず、噴射中安定した研磨材の噴射が得られることが確認された。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明した本発明の構成により、微粉研磨材を使用した場合であっても研磨材を定量供給するとこができると共に、供給量の調整が比較的容易な圧力タンクを提供することができた。
【００９８】
また、本発明の振動発生手段によれば、微粉研磨材を使用する場合であっても研磨材タンクや圧力タンク内に堆積した研磨材に穴や空洞が生じることを防止することができ、研磨材の供給不良を好適に防止することができた。
【００９９】
さらに、前述の加圧タンク及び振動発生手段を備えた本発明の研磨材供給装置によれば、前述の加圧タンク及び振動発生手段が有する効果の相乗効果により、より安定した研磨材の定量供給を行うことができ、従来の研磨材供給装置に比較して更に小径の微粉研磨材〔一例として♯３０００（約５〜６μm）〕を使用した場合であっても、研磨材を安定してブラストノズルに定量供給することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の研磨材供給装置の縦断面図。
【図２】  本発明の研磨材供給装置を含む回路構成を示す回路図。
【図３】  従来の直圧式ブラスト装置の概略説明図。
【図４】  従来の研磨材圧送手段の説明図。
【図５】  従来の研磨材圧送手段の説明図。
【図６】  従来の研磨材圧送手段の説明図。
【図７】  従来の別の研磨材圧送手段の縦断面図。
【図８】  従来の別の研磨材圧送手段の縦断面図。
【符号の説明】
１０  研磨材供給装置
１１  ブラストノズル
１２  研磨材ホース
１４  ノズルチップ
３２  研磨材加圧圧縮空気
３３  蓋板
３４  開口（蓋板３３の）
３５  フランジ
４０  研磨材タンク
４０’  研磨材回収タンク
４１  ダンプバルブ
４２  研磨材圧送手段
４３，４３’  研磨材供給口
４４，４４’  導入口（加圧タンク４５の）
４５  加圧タンク
４６  給送管
４６’  給送路
４７  研磨材加圧用圧縮空気
４８  噴射口
４９  傾斜面
５３  ダストコレクタ
６０  振動発生手段
６１  導入室
６１ａ  下部空間（導入口６１の）
６２  振動体
６３  段部
６４  蓋板
６５  案内軸
６６  コイルスプリング
６７  導入口（振動発生手段６０の）
６８  排気口
６９  防振ゴム
７０  傘
８０  回路
８１  共通回路
８１ａ  一端（共通回路８１の）
８１ｂ  他端（共通回路８１の）
８２  加圧回路
８３  給送回路
８４  振動発生回路
８５  組合せ装置
８５１  エアフィルター
８５２  圧力レギュレータ
８６  電磁弁
８７  可変絞り
８８，８９，９０  スピードコントローラ
９１  排気回路
９２  消音器
１００  噴射ノズル
１０２  パイプ
１０２ａ  パイプの下端
１０２ｂ  パイプの上端
１０３  分岐路
１０４  放気口
１０５  研磨材導入流路
１０６  研磨材供給口
１１０  フィルターエレメント
１１１  室
１１２  研磨材導入流路
１１２ａ  研磨材導入流路の上端
１１２ｂ  研磨材導入流路の下端
【図１】
0004873798.tif 000003
【図２】
0004873798.tif 000004
【図３】
0004873798.tif 000005
【図４】
0004873798.tif 000006
【図５】
0004873798.tif 000007
【図６】
0004873798.tif 000008
【図７】
0004873798.tif 000009
【図８】
0004873798.tif 000010