(57)【要約】【課題】研磨材回収時における研磨材の回収効率を向上させる。【解決手段】キャビネット１、サイクロン２、研磨材タンク３、集塵装置４、ブロワ５を備え、研磨材タンク３、キャビネット１、サイクロン２の間で研磨材の循環再利用が可能なバッチ処理方式のブラスト加工装置である。サイクロン２と研磨材タンク３とは、研磨材の回収時に開かれる砂循環弁１４を介して接続されている。集塵装置４とサイクロン２との間の集塵ダクト１２に集塵調整弁２０が設けられており、研磨材回収時の砂循環弁１４が開く前にいったん集塵調整弁２０を閉じる。これにより、砂循環弁１４を開くときに発生する研磨材タンク３からサイクロン２へ逆流する空気流を防止して、集塵装置４に研磨材が回収されるのを効果的に防止できる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨材の循環再利用が可能なバッチ処理方式のブラスト加工装置であって、
キャビネットに内蔵され、微粉状の研磨材を被加工物に向かって投射するブラストノズルと、
上記キャビネットと回収ダクトを介して接続され、回収した研磨材を分級して貯留する分級装置と、
当該分級装置に集塵ダクトを介して接続され、粉塵を吸引して収集する集塵装置と、
砂循環弁を介して上記分級装置と接続され、該砂循環弁が開かれると上記分級装置から研磨材を回収する研磨材タンクと、
当該研磨材タンクに回収された研磨材を、研磨材供給経路を介して上記ブラストノズルに供給するための送風装置と、を備え、
上記集塵ダクトには、上記集塵装置による吸引力を調整する調整機構が設けられており、
上記分級装置から研磨材を上記研磨材タンクに回収する回収処理時において、上記砂循環弁が開く前に、上記調整機構を用いて上記集塵装置の吸引力を低下させる吸引力低下手段を有していることを特徴とするブラスト加工装置。
【請求項２】
請求項１のブラスト加工装置において、
上記集塵ダクトの調整機構と集塵装置との間に、圧力解放弁を有するとともに上記研磨材タンクに連通するバイパス配管が接続されており、
上記集塵装置の吸引力を低下させるとともに、上記圧力解放弁を開く圧力開放手段を有する、ブラスト加工装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２のブラスト加工装置において、
被加工物に研磨材を投射するブラスト処理時の送風装置の出力に比べて、研磨材を回収する回収処理時の送風装置の出力を小さくする送風出力低下手段を有する、ブラスト加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨材の循環再利用が可能なバッチ処理方式のブラスト加工装置に関し、とくに研磨材の回収効率を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
投射した研磨材を循環再利用するバッチ処理方式のブラスト加工装置は公知である。例えば、特許文献１には、コンプレッサーなどを使用して、ゲージ圧で約３００〜約６９０ｋＰａ（３〜７ｋｇ／ｃｍ２）等の高圧の圧縮空気を研磨材の供給エア源として利用するブラスト加工装置が開示されている。そこでのブラスト加工装置は、加圧下で研磨材を収容する加圧タンクと、加圧タンクの下端に設けられたミキシングバルブに圧送ホースを介して接続され、研磨材を投射する投射ノズルと、投射ノズルを覆うカバー部材に吸引ホースを介して接続されるとともに、加圧タンクの上方に配置されて、開閉弁を介して加圧タンクと連通可能に接続されたセパレータ（サイクロン）と、セパレータに吸引ダクトを介して接続された集塵機などで構成されている。投射された研磨材は、セパレータで分級、貯留された後、加圧タンクに回収されて再度利用される。
【０００３】
また、特許文献２には、ブロアなどを使用して、例えばゲージ圧で約２００ｋＰａ（２ｋｇ／ｃｍ２）以下の低圧空気を研磨材の供給エア源として利用するブラスト加工装置が開示されている。そこでのブラスト加工装置は、上下に配置されたサイクロンと研磨材タンクとの間に、両端に電磁弁を有する中間室が設けられた構成である。かかる構成により、研磨材の回収処理時には、サイクロン側の電磁弁を開く一方、研磨材タンク側の電磁弁を閉じてサイクロンと中間室とを連通させ、サイクロン内の研磨材を中間室に落下させた後、サイクロン側の電磁弁を閉じ、研磨材側の電磁弁を開いて中間室と研磨材タンクとを連通させ、中間室内の研磨材を研磨材タンクに落下させる、という操作が繰り返し行われる。
【特許文献１】特開２００４−９１８４号公報
【特許文献２】特許３７３６７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のブラスト加工装置においては、研磨材の回収処理時において問題があった。
【０００５】
すなわち、先の特許文献１のブラスト加工装置のような高圧空気を使用する場合には、研磨材の回収に先立って加圧タンク内の多量の空気を完全に排気する必要があり、その処理に時間がかかって回収処理が短時間で行えない不利があった。
【０００６】
その点、先の特許文献２のようにエア源を低圧空気とすれば、そのような問題は生じないが、研磨材の回収効率が低下するという問題が生じる。すなわち、この種のブラスト加工装置では、回収処理の度に集塵装置や送風装置を停止すると、その停止、開始の操作に時間と手間を要し、装備する制御機器やモータに負荷がかかるため、装置の稼働中は通常、これら装置は常時運転した状態で使用される。
【０００７】
ところがその場合、サイクロン内は集塵装置の集塵能力（吸引力）により負圧に、研磨材タンク内は送風装置の送風能力により正圧にそれぞれ保持される。したがって、その状態で弁を開いてサイクロンと研磨材タンクとを連通させると、研磨材タンクからサイクロンへ逆流する空気流が発生し、その空気流により研磨材が舞い上がって集塵装置に吸い込まれることから研磨材の回収率が低下し、分級性能の低下を招くこととなるのである。
【０００８】
この点、先の特許文献２では、中間室を利用して負圧のサイクロンと正圧の研磨材タンクとに交互に連通先を切り替えることで、かかる問題の解決を図ってはいるが、装置が複雑化し、設備コストやランニングコストの面で難があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、上記問題に鑑み、簡単な装置構成でありながら、短時間で研磨材を効率よく回収することができ、ひいては研磨材の分級性能を向上させることができるブラスト加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明では、砂循環弁を開いて分級装置と研磨材タンクとを連通させる前に、いったん分級装置の下流側で集塵装置の吸引能力を低下させるようにした。
【００１１】
すなわち、請求項１の発明は、研磨材の循環再利用が可能なバッチ処理方式のブラスト加工装置であって、キャビネットに内蔵され、微粉状の研磨材を被加工物に向かって投射するブラストノズルと、上記キャビネットと回収ダクトを介して接続され、回収した研磨材を分級して貯留する分級装置と、当該分級装置に集塵ダクトを介して接続され、粉塵を吸引して収集する集塵装置と、砂循環弁を介して上記分級装置と接続され、該砂循環弁が開かれると上記分級装置から研磨材を回収する研磨材タンクと、当該研磨材タンクに回収された研磨材を、研磨材供給経路を介して上記ブラストノズルに供給するための送風装置と、を備える。
【００１２】
そして、上記集塵ダクトには、上記集塵装置による吸引力を調整する調整機構が設けられており、上記分級装置から研磨材を上記研磨材タンクに回収する回収処理時において、上記砂循環弁が開く前に、上記調整機構を用いて上記集塵装置の吸引力を低下させる吸引力低下手段を有していることを特徴とする。
【００１３】
かかる構成によれば、分級装置と研磨材タンクとが連通したときに発生する研磨材タンクから分級装置に向う不本意な気流を効果的に防止することができる。
【００１４】
すなわち、砂循環弁が閉じて分級装置と研磨材タンクとが連通していない状態では、集塵装置の空気を引き込む吸引力によって分級装置内は負圧となっているのに対し、研磨材タンク内は送風装置の送風能力によって正圧となっている。そこへ分級装置の下流側に位置する調整機構を用いて集塵装置の吸引力を低下、あるいは遮断すると、キャビネットの開口部より外気が流入し、外気圧と同圧になろうとする。そこで、分級装置内部と研磨材タンク内部との圧力差が小さく、あるいは逆転するタイミングを見計らって砂循環弁を開けば、研磨材タンクから分級装置へ向かう空気流を抑制することができ、分級された研磨材が舞い上げられて集塵装置に吸い込まれるのを効果的に防止することができる。
【００１５】
さらには、上記集塵ダクトの調整機構と集塵装置との間に、圧力解放弁を有するとともに上記研磨材タンクに連通するバイパス配管を接続し、上記集塵装置の吸引力を低下させるとともに、上記圧力解放弁を開く圧力開放手段を設けてもよい（請求項２）。かかる構成によれば、分級装置と研磨材タンクとが連通する前に、加圧された研磨材タンクの内圧を減少させることができるため、先の吸引力の低下との組み合わせでさらにいっそう両者間の圧力差を小さくすることができ、効果的である。
【００１６】
また、被加工物に研磨材を投射するブラスト処理時の送風装置の出力に比べて、研磨材を回収する回収処理時の送風装置の出力を小さくする送風出力低下手段を設けておくとよい（請求項３）。そうすれば、回収処理時にはブラスト処理時に高出力で駆動されるモータなどの駆動装置を休ませることができるため、耐久性の向上やランニングコストの抑制に効果的である。しかも、回収処理時における送風装置の送風能力が小さくなってサイクロンと研磨材タンクとの内圧差も小さくなるので、よりいっそう研磨材の回収効率を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように本発明によれば、簡単な構成でありながら、研磨材回収時に生じる、研磨材の集塵装置への不本意な回収を効果的に防止することができ、結果として分級装置の分級性能を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００１９】
図１および図２は、それぞれ本発明のブラスト加工装置の構成図および正面図を示している。両図に示すように、本発明のブラスト加工装置は、キャビネット１やサイクロン２（分級装置）、研磨材タンク３、集塵装置４、ブロワ５（送風装置）、コントローラ９（図１にのみ示す）などを備える。
【００２０】
このブラスト加工装置は、研磨材タンク３、キャビネット１、サイクロン２の間の略密閉された状態の下で研磨材を循環して再利用できる。また、ブラスト処理と、サイクロン２に溜まった研磨材を研磨材タンク３に回収する回収処理と、が分けて実施されるバッチ処理（回分処理）方式が採用されている。
【００２１】
コントローラ９は、ＣＰＵや記憶装置などで構成されており、そこには、少なくとも後述する砂循環弁１４や各種電磁弁を開閉制御するとともに、ブロワ５の出力を制御するプログラムが実装されており、ブラスト処理や回収処理における各種制御機能を担っている。
【００２２】
キャビネット１は、密閉箱形状をしていて、図１に示すように、その内部には被加工物Ｗの周りを囲むように複数のブラストノズル６，６，・・・が配設されており、これらブラストノズル６，６，・・・から微粉状の研磨材が被加工物Ｗに向かって投射されてブラスト加工が行われる。投射された研磨材の大半は、ブラスト加工に伴って発生する粉塵とともに下方に落下する。先端を下に向けた四角錐形状のキャビネット１の下端には比較的大径の回収ダクト７の一端が接続されて、この回収ダクト７を介してキャビネット１内部とサイクロン２内部とが連通しており、これにより粉塵の混ざった研磨材がサイクロン２に回収されるようになっている。
【００２３】
一方、キャビネット１の上壁には、研磨材の回収処理時にキャビネット１の内圧を開放するための開放ダクト８の一端が接続されており、その他端はサイクロン２の手前で回収ダクト７に接続され合流している。開放ダクト８の途中には、バタフライ弁からなるキャビネット開放弁１０が設けられている。キャビネット１の正面壁には、ガラス窓付きの密閉式のドア１１が開閉自在に設けられている（図２にのみ示す）。
【００２４】
サイクロン２は、集塵ダクト１２を介して集塵装置４に接続されている。そして、集塵装置４の集塵能力（吸引力）を利用し、回収ダクト７や開放ダクト８を介してキャビネット１内から研磨材や粉塵を吸引するとともに、再利用可能な研磨材を分級する。先窄まり形状をしたサイクロン２の下端には、研磨材タンク３が接続されており、これら両者の間には電磁弁からなる砂循環弁１４が介設されている。砂循環弁１４はブラスト処理時には閉止されていて、分級された研磨材はサイクロン２の下部に貯留される一方、研磨材から分離された粉塵は集塵ダクト１２を介して集塵装置４に集められる。
【００２５】
研磨材タンク３はサイクロン２の下側に配置され、先の砂循環弁１４が開くと、分級された研磨材は研磨材タンク３に回収されて貯留される。研磨材タンク３の下端は、電磁弁からなる砂弁１６を介して、後述の研磨材供給配管１８（研磨材供給経路）に設けられた混合装置１９に接続されている。なお、サイクロン２、研磨材タンク３を上下直列に配置したのは、別途設備を設けなくても自重による落下作用を利用して研磨材の回収ができるからである。
【００２６】
集塵装置４は、集塵ダクト１２を介してサイクロン２から空気を引き込むことにより、粉塵を収集するためのものであり、その吸引力（負圧）がサイクロン２、回収ダクト７を介してキャビネット１内に作用し、そこから研磨材や粉塵をサイクロン２内に吸引する。集塵装置４は、ブラスト処理時、回収処理時にかかわらず、ブラスト加工装置が稼働中は常時運転状態に保持される。
【００２７】
ブロワ５は、例えばゲージ圧で２００ｋＰａ（２ｋｇ／ｃｍ２）以下の比較的低圧な送風能力を備える。ブロワ５には、研磨材供給配管１８の一端が接続されており、この研磨材供給配管１８の他端はキャビネット１に内蔵されたブラストノズル６に接続されている。研磨材供給配管１８の途中には、研磨材タンク３の下側に配置された混合装置１９が介設されている。研磨材は、このブロワ５の送風能力を利用して混合装置１９で加圧空気と混合された後、研磨材供給配管１８を経てブラストノズル６に送給され、被加工物Ｗに投射される。また、ブロワ５には、コントローラ９との協働により実現される出力の切替機能が備えられており、研磨材を投射するブラスト処理時には高出力で運転されるのに対し、研磨材を回収する回収処理時には低出力（いわゆる待機運転）で運転される。つまり、ブロワ５とコントローラ９は送風出力低下手段を構成している。
【００２８】
サイクロン２と集塵装置４とを接続する集塵ダクト１２の途中には、集塵ダクト１２の流通路の開度調整が可能なバタフライ弁からなる集塵調整弁２０（調整機構）が設けられている。集塵調整弁２０の開度調整は、コントローラ９によって制御されている。集塵調整弁２０は、後述するように砂循環弁１４を開く前の所定のタイミングで開度が絞られて集塵装置４の吸引力が低下、あるいは遮断されるように設定されており、集塵調整弁２０はコントローラ９とともに吸引力低下手段を構成している。
【００２９】
このように吸引力低下手段は簡単な構成で実現できるため、装置の複雑化を避けて設備コストやランニングコストを小さくできる利点がある。集塵調整弁２０のサイクロン２側には、集塵装置４の集塵能力（吸引力）を所定の条件に設定できる手動式の開閉ダンパー２１が設けられている。
【００３０】
集塵ダクト１２における集塵装置４と集塵調整弁２０との間の部位には、バイパス配管２４の一端が接続されており、その他端は電磁弁からなる圧力開放弁２２を介して研磨材タンク３に接続されている。圧力開放弁２２は、コントローラ９とともに圧力開放手段を構成しており、コントローラ９の制御信号に基づいて圧力開放弁２２が開かれると、集塵ダクト１２と研磨材タンク３とが連通して研磨材タンク３内の圧力が開放される。また、バイパス配管２４における研磨材タンク３と圧力開放弁２２との間の部位には、加圧配管２５の一端が接続されており、その他端は研磨材供給配管１８のブロワ５に近接する部位に接続されている。この加圧配管２５によって研磨材タンク３と研磨材供給配管１８とは連通しているため、ブラスト処理時には研磨材供給配管１８から加圧空気が取り出されて研磨材タンク３内は加圧される。
【００３１】
次に、上記構成のブラスト加工装置において、ブラスト処理および回収処理の流れを図３の運転フロー図を参照して説明する。
【００３２】
ブラスト処理の開始前は、圧力開放弁２２、キャビネット開放弁１０、砂弁１６、砂循環弁１４はいずれも閉止されており、集塵調整弁２０は全開に設定されている。なお、集塵装置４およびブロワ５は、ブラスト処理および回収処理を通じて常時運転状態に維持制御されている。但し、ブラスト処理時以外のブロワ５は、例えばゲージ圧で１００ｋＰａ（１ｋｇ／ｃｍ２）等の低出力の待機運転の状態にある。
【００３３】
被加工物Ｗをキャビネット１内の所定位置にセットしてブラスト処理を開始すると、砂弁１６が開放され、ブロワ５は高出力、例えばゲージ圧で２００ｋＰａ（２ｋｇ／ｃｍ２）等に制御される（Ｓ１）。そうすると、研磨材タンク３は、加圧配管２５、バイパス配管２４を通じて送給される加圧空気によってさらに加圧されて正圧状態に保持され、これによって研磨材タンク３に貯留されていた研磨材は混合装置１９に流出する。流出した研磨材は、ブロワ５によって形成された空気流と混合されて、研磨材供給配管１８を介してブラストノズル６に供給され、被加工物Ｗに向けて投射される。
【００３４】
そうして投射された研磨材は、キャビネット１の下端から回収ダクト７を介して集塵装置４に吸引され、サイクロン２に送給される。送給された研磨材はサイクロン２で分級されて粉塵と再利用可能な研磨材とに分離され、粉塵は集塵ダクト１２を介して集塵装置４に回収される一方、再利用可能な研磨材はサイクロン２内に貯留される。ブラスト処理が終了すると砂弁１６が閉止され（Ｓ２）、被加工物Ｗの取り替え作業にあわせて、研磨材の回収処理が行われる（Ｓ２〜Ｓ９）。
【００３５】
回収処理が開始すると、まず、ブロワ５の出力が低下して、待機運転の状態で保持される（Ｓ３）。これにより、回収処理の度に、いちいち停止立ち上げ作業を行わなくて済み、高出力で駆動していたモータなどの駆動装置を休ませることができる。また、ブロワ５の送風能力が小さくなるため、サイクロン２と研磨材タンク３の内圧差が小さくなって、砂循環弁１４を開く時の影響を小さくできる。
【００３６】
次に、キャビネット開放弁１０が開かれてキャビネット１内が大気開放される（Ｓ４）。すなわち、ブラストノズル６からキャビネット１内に送給された空気は、回収ダクト７に加えて開放ダクト８からサイクロン２に流出することができるようになり、流入量に比べて流出量の少ない送給バランスで加圧されていたキャビネット１の内圧が低下し、大気圧あるいは僅かな負圧状態に維持される。これにより、被加工物Ｗを交換するためにドア１１を開ける作業が安全かつ容易なものとなる。また、細か過ぎて下方の回収ダクト７から回収されずにキャビネット１内を浮遊していた粉塵が開放ダクト８を介してサイクロン２に吸引されるため、ドア１１を開けた際に作業者が粉塵を吸い込まなくて済む利点もある。
【００３７】
また、これと前後して圧力開放弁２２が開かれて、研磨材タンク３の内圧が開放される（Ｓ４）。これにより、加圧されていた研磨材タンク３の内圧が低下して砂循環弁１４を開放する時の影響を小さくできる。
【００３８】
続いて、集塵調整弁２０を閉じて、サイクロン２の内部を集塵装置４から遮断する（Ｓ５）。遮断すると、集塵装置４からの空気の引き込みが無くなってサイクロン２と研磨材タンク３との圧力差が減少する。尚、上記ステップＳ４及びステップＳ５は逆であってもよく、その順番にはこだわらない。
【００３９】
そして、サイクロン２の内圧と研磨材タンク３の内圧との圧力差がなくなる、あるいは逆転する所定のタイミングで砂循環弁１４を開放する（Ｓ６）。これにより、砂循環弁１４を開く時に発生する研磨材タンク３からサイクロン２へ逆流する空気流を効果的に防止することができ、研磨材の回収効率を下げることなくサイクロン２と研磨材タンク３とを連通させることができる。しかも、これら一連の動作はコントローラ９によって自動制御されているうえ、極めて短時間で行うことができるため、作業に支障を来すことがない。
【００４０】
その一方で、砂循環弁１４の開放と同時、あるいは少し遅れて集塵調整弁２０を全開に開放し、初期状態に復帰させる（Ｓ７）。短時間であるため集塵能力の遮断による集塵装置への負荷も少なくて済む。
【００４１】
この状態を保持している間に、サイクロン２内に貯留されていた研磨材は、その自重によって落下して研磨材タンク３内に回収される。
【００４２】
研磨材の回収が終了すると、コントローラ９の制御信号により圧力開放弁２２、キャビネット開放弁１０が閉止された後、砂循環弁１４が閉止されて（Ｓ８、Ｓ９）、再度ブラスト処理の開始前の状態に戻される。後は、上記のブラスト処理、回収処理を繰り返し実施すればよい。回収処理が極めて短時間で済むため、作業性に優れ、効率よくブラスト加工を行うことができる。
【００４３】
なお、上記各ステップのうち、圧力開放弁２２を開放するステップＳ４は圧力開放手段に対応し、集塵調整弁２０を閉じるステップ５は吸引力低下手段に対応し、ブロワ５の出力を低下させるステップＳ３は送風出力低下手段に対応している。
【００４４】
（効果の検証）
本実施の形態におけるブラスト加工装置において、集塵調整弁２０の遮断の有無の違いによる集塵装置４への研磨材の回収量を比較する実験を行い、その効果を検証した。集塵調整弁２０の遮断の有無以外は、すべて同一の条件で行った。その結果、集塵調整弁２０の遮断を行った場合には、行わなかった場合に比べて、集塵装置４への研磨材の回収量が約８０％低減し、優れた効果が認められることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】ブラスト加工装置の概略構成図である。
【図２】ブラスト加工装置の正面図である。
【図３】ブラスト加工装置の運転フローを示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
Ｗ  被加工物
１  キャビネット
２  サイクロン（分級装置）
３  研磨材タンク
４  ブロワ（集塵装置）
５  送風装置
６  ブラストノズル
７  回収ダクト
８  開放ダクト
９  コントローラ
１２  集塵ダクト
１４  砂循環弁
１８  研磨材供給配管（研磨材供給経路）
２０  集塵調整弁
２２  圧力開放弁
２４  バイパス配管
【図１】
2009000762.tif 000003
【図２】
2009000762.tif 000004
【図３】
2009000762.tif 000005