JP2019081211A - Surface treatment device and surface treatment method - Google Patents
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Abstract
【課題】従来に比べて効率よくブラスト加工やショットピーニング加工などの表面処理を行う表面処理装置及び表面処理方法を提供する。【解決手段】表面処理装置は、固気二相流を噴射するためのノズル組立体と、ノズル組立体が収納され、内部に表面処理室を形成する筐体と、を含む。ノズル組立体は、噴射材を吸引する噴射材吸引口とこの吸引した噴射材を圧縮空気と共に噴出する噴出口を備えたノズル本体と、少なくとも一旦側が前記ノズル本体に挿入されたエアノズルであって、他端に圧縮空気を発生させる圧縮空気発生源と連結されたエアノズルと、を含む。そして、圧縮空気発生源とエアノズルとの経路には、圧縮空気を加熱するための加熱機構が設けられている。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a surface treatment apparatus and a surface treatment method for performing surface treatment such as blasting and shot peening more efficiently than in the past. SOLUTION: The surface treatment apparatus includes a nozzle assembly for injecting a solid air two-phase flow, and a housing in which the nozzle assembly is housed and a surface treatment chamber is formed inside. The nozzle assembly is a nozzle body having an injection material suction port for sucking the injection material and an ejection port for ejecting the sucked injection material together with compressed air, and an air nozzle whose side is inserted into the nozzle body at least once. The other end includes an air nozzle connected to a compressed air generation source that generates compressed air. A heating mechanism for heating the compressed air is provided in the path between the compressed air generation source and the air nozzle. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は表面処理装置及びこの表面処理装置による表面処理方法に係る。 The present invention relates to a surface treatment apparatus and a surface treatment method using the surface treatment apparatus.
表面処理装置は、ノズル組立体から噴射材(ショット、グリッド、砥粒など)を圧縮空気と共に被加工物に向けて噴射して被加工物の表面処理(ブラスト加工、ショットピーニング加工)を行なう。表面処理装置に搭載されるノズル組立体は、加圧式と吸引式が知られている。 The surface treatment apparatus carries out surface treatment (blasting, shot peening) of the workpiece by jetting a jet material (shot, grid, abrasive, etc.) from the nozzle assembly toward the workpiece along with the compressed air. The nozzle assembly mounted on the surface treatment apparatus is known as a pressure type and a suction type.
加圧式のノズル組立体は、噴射材が装填された圧力容器を圧縮空気等で加圧して噴射材を圧縮空気流に送り、圧縮空気と共に固気二相流として噴射するタイプである。(特許文献1を参照。)吸引式のノズル組立体に比べて、噴射材を高速で噴射することができるので、表面処理においては加工能力が高く、また、ショットピーニングにおいては、より深い位置まで圧縮残留応力を付与することができ、さらに、皮膜形成においては、より密着力の高い皮膜を形成することができる。しかしながら、加圧式のノズル組立体は、噴射材の噴射量及び噴射時間が、加圧タンクの容積によって制限されるので、長時間にわたって連続して噴射することができないという問題がある。 The pressurized nozzle assembly is of a type in which a pressure vessel loaded with a propellant is pressurized with compressed air or the like, the propellant is sent to a compressed air flow, and is jetted together with the compressed air as a solid-gas two-phase flow. (See Patent Document 1.) As compared with the suction type nozzle assembly, since the injection material can be jetted at high speed, the processing ability is high in surface treatment, and to a deeper position in shot peening Compressive residual stress can be applied, and further, in film formation, a film with higher adhesion can be formed. However, the pressurized nozzle assembly has a problem that the injection amount and injection time of the injection material are limited by the volume of the pressurized tank, so that injection can not be performed continuously for a long time.
吸引式のノズル組立体は、エアノズルに導入した圧縮空気流により発生した吸引力によって噴射材を吸引し、圧縮空気と共に固気二相流として噴射するタイプである。(特許文献2を参照。)加圧式のように噴射材を貯留する容器を密封する必要がないので、噴射材を連続して噴射できるという利点がある。しかしながら、吸引式のノズル組立体は、大気下にある噴射材を空気と共に吸引するので、圧力損失が生じ、そのため、加圧式のノズル組立体に比べて噴射材の噴射速度が遅いという問題がある。噴射速度を速くするためには、圧縮空気の圧力を高くして圧縮空気の圧力損失分を補うことにより、噴射材の噴射速度を速くすることが考えられる。しかしながら、より強力な圧縮空気供給源が必要になるので設備費用の増大や圧縮空気供給源の稼働エネルギーの増大につながる。 The suction type nozzle assembly is of a type in which the spray material is sucked by the suction force generated by the compressed air flow introduced into the air nozzle, and is jetted together with the compressed air as a solid-gas two-phase flow. (See Patent Document 2.) Since there is no need to seal the container for storing the propellant as in the pressurized type, there is an advantage that the propellant can be jetted continuously. However, since the suction type nozzle assembly sucks the propellant under the atmosphere with the air, there is a pressure loss, which causes a problem that the jetting speed of the propellant is slower than that of the pressurized nozzle assembly. . In order to increase the injection speed, it is conceivable to increase the injection speed of the injection material by increasing the pressure of the compressed air to compensate for the pressure loss of the compressed air. However, the need for a more powerful compressed air source leads to an increase in equipment cost and an increase in operating energy of the compressed air source.
本発明は、上述した従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、噴射材を被加工物に向けて効率よく噴射して、被加工物の表面を処理することができる表面処理装置及びこの表面処理装置を用いた表面処理方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the problems of the prior art described above, and is a surface treatment capable of treating the surface of a workpiece by efficiently spraying a jet material toward the workpiece. An object of the present invention is to provide an apparatus and a surface treatment method using the surface treatment apparatus.
本発明の一側面は、圧縮空気と混合された噴射材を固気二相流として被加工物に衝突させて被加工物の表面を処理するための表面処理装置である。表面処理装置は、固気二相流を噴射するためのノズル組立体と、ノズル組立体が収納され、内部に表面処理室を形成する筐体と、を含む。ノズル組立体は、ノズル本体とエアノズルとを含む。ノズル本体は、噴射材を吸引する噴射材吸引口と、吸引した噴射材をノズル組立て体の内部に設けられている混合室にて圧縮空気と共に噴出する噴出口を備える。エアノズルは、少なくとも一旦側が前記ノズル本体に挿入されており、他端に圧縮空気を発生させる圧縮空気発生源と連結されている。そして、圧縮空気発生源からエアノズルへの空気の供給経路には、圧縮空気を加熱するための加熱機構が設けられている。 One aspect of the present invention is a surface treatment apparatus for treating a surface of a workpiece by causing a propellant mixed with compressed air to collide with a workpiece as a solid-gas two-phase flow. The surface treatment apparatus includes a nozzle assembly for injecting a solid-gas two-phase flow, and a housing in which the nozzle assembly is housed and which forms a surface treatment chamber. The nozzle assembly includes a nozzle body and an air nozzle. The nozzle body includes a jet material suction port for suctioning the jet material, and a jet port for jetting the suctioned jetted material together with the compressed air in a mixing chamber provided inside the nozzle assembly. The air nozzle is inserted at least once into the nozzle body, and is connected to a compressed air source that generates compressed air at the other end. And the heating mechanism for heating compressed air is provided in the supply path of the air from a compressed air generation source to an air nozzle.
本発明の別の側面は、これらの表面処理装置による表面処理方法である。表面処理方法は、次の工程を含む。
(1)圧力空気発生源により発生した圧縮空気を加熱する工程。
(2)圧縮空気をノズル本体の内部で噴射して、ノズル本体の内部に設けられている混合室内を負圧にする工程。
(3)噴射材が貯留されているタンクに連結されている噴射材吸引口から混合室に向かう経路を通って噴射材を混合室に吸引して圧縮空気と混合する工程。
(4)混合室から前記噴射口に向かう経路を通って、混合された圧縮空気と噴射材を固気二相流として噴射する工程。
そして、(1)の工程において圧縮空気を、100〜500℃に加熱する。
Another aspect of the present invention is a surface treatment method using these surface treatment apparatuses. The surface treatment method includes the following steps.
(1) A step of heating compressed air generated by a pressure air generation source.
(2) A step of injecting compressed air inside the nozzle body to make the mixing chamber provided inside the nozzle body have a negative pressure.
(3) A step of sucking the propellant into the mixing chamber through the path from the propellant suction port connected to the tank where the propellant is stored to the mixing chamber and mixing it with the compressed air.
(4) injecting the mixed compressed air and the injection material as a solid-gas two-phase flow through a path from the mixing chamber to the injection port.
And compressed air is heated to 100-500 ° C in a process of (1).
圧縮空気を加熱することで、圧縮空気の流速が速くなる。また、砥粒はその性状や雰囲気によって凝集する場合があるが、加熱によって粒子同士の付着力を弱めて凝集体を解砕することができる。これらの相乗効果により、噴射材を効率よく噴射することができるので、表面処理能力を向上させることができる。 By heating the compressed air, the flow velocity of the compressed air is increased. In addition, although the abrasive grains may be coagulated depending on their properties and atmosphere, the adhesion between the particles can be weakened by heating to break up the aggregates. By these synergistic effects, the injection material can be injected efficiently, and the surface treatment capacity can be improved.
本発明の一実施形態は、エアノズルにおける圧縮空気の経路である。エアノズルは先端に圧縮空気噴射口が設けられており、前記圧縮空気供給源と接続された側から前記圧縮空気噴射口に向かう経路は、該圧縮空気噴射口側に位置する縮径端に向かって連続的に縮径する第一の加速部と、さらに圧縮空気噴射口側にある拡径端に向かって縮径端より連続して拡径する第二の加速部と、を含んでもよい。圧縮空気は縮径により加速され、その後拡径によってさらに加速される。即ち、この構成により圧縮空気の流速が速くなるので、ひいては固気二相流の流速を速くすることができ、表面処理能力を向上させることができる。 One embodiment of the present invention is the path of compressed air at the air nozzle. The compressed air injection port is provided at the tip of the air nozzle, and the path from the side connected to the compressed air supply source to the compressed air injection port is directed to the reduced diameter end located on the compressed air injection port side It is also possible to include a first accelerating portion that is continuously reduced in diameter, and a second accelerating portion that is continuously expanded in diameter from the reduced diameter end toward the enlarged diameter end on the compressed air injection port side. Compressed air is accelerated by the reduction in diameter and then further accelerated by the expansion. That is, with this configuration, the flow velocity of the compressed air is increased, and hence the flow velocity of the solid-gas two-phase flow can be increased, and the surface treatment capacity can be improved.
本発明の一実施形態は、第二の加速部の距離を、第一の加速部の距離以上としてもよい。第二の加速部を通過する圧縮空気が壁面に沿って流れるようにすることで、効率よく加速することができる。 In an embodiment of the present invention, the distance of the second acceleration portion may be equal to or greater than the distance of the first acceleration portion. By causing the compressed air passing through the second acceleration unit to flow along the wall surface, acceleration can be efficiently performed.
本発明の一実施形態は、被加工物を冷却するための機構を更に備えてもよい。固気二相流も加熱されていることによる被加工物の高温化の影響を抑えることができるので、幅広く表面処理を行うことができる。 One embodiment of the present invention may further comprise a mechanism for cooling the workpiece. Since the influence of the increase in temperature of the workpiece due to the heating of the solid-gas two-phase flow can be suppressed, surface treatment can be widely performed.
本発明の一側面または一実施形態により、固気二相流の流速を速くでき、且つ噴射材の凝集を防ぐことができるので、効率よく表面処理を行うことができる。 According to one aspect or one embodiment of the present invention, the flow rate of the solid-gas two-phase flow can be increased, and the agglomeration of the propellant can be prevented, so that surface treatment can be performed efficiently.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態による表面処理装置を説明する。なお、本文中「上下左右方向」は特に断りのない限り図中の方向を指す Hereinafter, a surface treatment apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the text, "up, down, left, right" refers to the direction in the figure unless otherwise noted.
図1は、一実施形態に係る表面処理装置01の一部を破断して示す正面図である。表面処理装置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、表面処理装置01は、筐体10、定量供給機構20、分離機構30、吸引機構40、制御装置50、ノズル組立体60、加熱機構70を備えている。 FIG. 1: is a front view which fractures | ruptures and shows a part of surface treatment apparatus 01 which concerns on one Embodiment. The surface treatment apparatus 01 is an apparatus for forming a hole in the work W by projecting a jet material onto a work W (workpiece) made of fiber reinforced plastic. As shown in FIG. 1, the surface treatment apparatus 01 includes a housing 10, a quantitative supply mechanism 20, a separation mechanism 30, a suction mechanism 40, a control device 50, a nozzle assembly 60, and a heating mechanism 70.
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。 The housing 10 defines a processing chamber R inside. A door 11 is provided on the front of the housing 10, and the operator can access the processing chamber R by opening the door 11. In the processing chamber R, a nozzle fixing jig 12, a processing table 13 and a moving mechanism 14 are provided.
ノズル固定治具12は、ノズル組立体60を保持するための機構であり、高さ方向に沿ってノズル組立体60を移動可能である。したがって、ノズル固定治具12は、ノズル組立体60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。 The nozzle fixing jig 12 is a mechanism for holding the nozzle assembly 60, and can move the nozzle assembly 60 along the height direction. Therefore, the nozzle fixing jig 12 is configured to be able to freely adjust the distance between the nozzle assembly 60 and the work W.
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、ノズル組立体60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、ノズル組立体60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。 The moving mechanism 14 is provided on a pedestal 15 provided at the lower part of the housing 10 and disposed below the nozzle assembly 60. In one embodiment, the movement mechanism 14 may be a plate-like body in which a large number of through holes are formed. By forming such a through hole in the moving mechanism 14, the injection material ejected from the nozzle assembly 60 can be allowed to pass toward the bottom of the housing 10.
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。処理テーブル13はワークWを載置できればよいが、後述のように固気二相流が加熱された状態であるので、ワークWを冷却する機能を設けてもよい。図2は一実施形態で用いた処理テーブルの平面断面図である。図2では、処理テーブル13の内部に冷却管13aを張り巡らせ、冷却管に冷却媒体(例えば水)を流すことでワークWを冷却する構成とした。 A processing table 13 is provided on the moving mechanism 14 and supports the workpiece W placed thereon. The processing table 13 only needs to be capable of mounting the work W, but since the solid-gas two-phase flow is heated as described later, a function for cooling the work W may be provided. FIG. 2 is a plan sectional view of the processing table used in one embodiment. In FIG. 2, the cooling pipe 13 a is stretched around the inside of the processing table 13, and the work W is cooled by flowing a cooling medium (for example, water) in the cooling pipe.
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5参照)に沿ってワークWを移動させるX−Yステージである。 The moving mechanism 14 can horizontally convey the processing table 13 and the workpiece W supported on the processing table 13 by, for example, a driving force of a motor. For example, the moving mechanism 14 is an XY stage which moves the work W along the X direction and the Y direction (see FIG. 5) which extend in the horizontal direction and are orthogonal to each other.
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を介してノズル組立体60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組立体60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。 A quantitative supply mechanism 20 is provided at the upper portion of the processing chamber R. The quantitative supply mechanism 20 includes a storage hopper 21 and a conveyance path 22, and quantitatively supplies the ejection material in the storage hopper 21 to the nozzle assembly 60 through the conveyance path 22. The structure of the fixed amount supply mechanism 20 is not limited as long as the fixed amount of injection material can be supplied to the nozzle assembly 60. For example, a screw feeder, a vibration feeder, or a table feeder can be used as the fixed amount supply mechanism 20. In the embodiment shown in FIG. 1, a screw feeder is used as the quantitative supply mechanism 20.
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、第一の輸送管P1の一端が接続されている。第一の輸送管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内の空間とは第一の輸送管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。 A separating mechanism 30 is provided above the storage hopper 21 of the fixed amount supply mechanism 20. The separation mechanism 30 is connected to the storage hopper 21 of the fixed amount supply mechanism 20. The separating mechanism 30 has a substantially inverted pyramid shape, recovers the used propellant and classifies it into reusable propellant and dust. One end of a first transport pipe P1 is connected to the separation mechanism 30. The other end of the first transport pipe P <b> 1 is connected to the bottom of the housing 10. Therefore, the space in the processing chamber R and the space in the quantitative supply mechanism 20 are continuous via the first transport pipe P1. In the embodiment shown in FIG. 1, a cyclone type classifier is used as the separating mechanism 30, but any other type of classifier such as a wind type classifier, a screen type classifier, etc. may be used as the separating mechanism 30. Can.
また、分離機構30には、第二の輸送管P2の一端が接続されている。第二の輸送管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、第二の輸送管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。 Further, one end of a second transport pipe P2 is connected to the separation mechanism 30. The other end of the second transport pipe P2 is connected to the suction mechanism 40. The suction mechanism 40 is a mechanism for applying a negative pressure to the processing chamber R to prevent the injection material from leaking out of the processing chamber R, and for suctioning particles containing the injected injection material. The suction mechanism 40 recovers the light particles (propellant material which is not suitable for reuse, cutting powder of the work W) classified in the separation mechanism 30 (cyclone type classifier) via the second transport pipe P2 Do. In addition, the suction mechanism 40 has a function of making the internal space of the separation mechanism 30 negative pressure and transferring the used injection material collected at the bottom of the housing 10 to the separation mechanism 30.
制御装置50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、表面処理装置01の各部を制御する。一実施形態では、制御装置50は、移動機構14、定量供給機構20、吸引機構40、加熱機構70、電磁弁VL1及びバルブVL2に制御信号を送出し、移動機構14の動作、定量供給機構20の動作、吸引機構40の動作、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。 The control device 50 is a computer including a processor, a storage unit, an input device, a display device, and the like, and controls each portion of the surface treatment apparatus 01. In one embodiment, the control device 50 sends control signals to the moving mechanism 14, the constant amount supplying mechanism 20, the suction mechanism 40, the heating mechanism 70, the solenoid valve VL 1 and the valve VL 2 to operate the moving mechanism 14, the constant amount supplying mechanism 20. , The operation of the suction mechanism 40, the opening and closing of the solenoid valve VL1, and the like. As the control device, various arithmetic devices such as a personal computer, motion controllers such as a programmable logic controller (PLC) and a digital signal processor (DSP), a high-performance mobile terminal, a high-performance mobile phone, and the like can be used.
ノズル組立体60は、ワークWに噴射材を噴射するための機構であり、図3に示すように、ノズル本体61と、このノズル本体61の内部に圧縮空気を噴射するエアノズル62と、を備えている。 The nozzle assembly 60 is a mechanism for injecting a jet material onto the workpiece W, and as shown in FIG. 3, includes a nozzle body 61 and an air nozzle 62 for injecting compressed air into the nozzle body 61. ing.
ノズル本体61は、ノズルホルダ61aと、このノズルホルダ61aの一端側(図3では下端面側)より挿嵌して固定された円筒形状の噴射ノズル61bを備えている。このノズル本体61のノズルホルダ61aの他端側(図3では上端面側)には、エアノズル62が挿嵌して固定される。ノズル本体61の内部のエアノズル62の下端と噴射ノズル61bの上端の近傍には、ノズル本体61の内部の空間を形成する混合室64が設けられている。 The nozzle body 61 includes a nozzle holder 61a and a cylindrical injection nozzle 61b which is fitted and fixed from one end side (lower end surface side in FIG. 3) of the nozzle holder 61a. An air nozzle 62 is inserted into and fixed to the other end side (upper end face side in FIG. 3) of the nozzle holder 61 a of the nozzle main body 61. In the vicinity of the lower end of the air nozzle 62 and the upper end of the injection nozzle 61 b inside the nozzle main body 61, a mixing chamber 64 which forms a space inside the nozzle main body 61 is provided.
ノズルホルダ61aの上部には、噴射材を吸引するための噴射材吸引口63が設けられており、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。また、噴射材吸引口63から混合室64に向かう経路である第一の経路F1が形成されている。 A jet material suction port 63 for suctioning the jet material is provided in the upper portion of the nozzle holder 61a, and is connected to the quantitative supply mechanism 20 via a jet material hose H2. Further, a first path F1 which is a path from the injection material suction port 63 to the mixing chamber 64 is formed.
噴射ノズル61bには、その下端に固気二相流を噴射するための円形の噴射口65が形成され、さらに、混合室64から噴射口65に向かう経路である第二の経路F2が形成されている。 A circular injection port 65 for injecting a solid-gas two-phase flow is formed at the lower end of the injection nozzle 61b, and a second path F2 which is a path from the mixing chamber 64 to the injection port 65 is further formed. ing.
ノズル本体61において、上述した噴射材吸引口63、第一の経路F1、混合室64、第二の経路F2、噴射口65は、連通されている。 In the nozzle main body 61, the above-described injection material suction port 63, the first path F1, the mixing chamber 64, the second path F2, and the injection port 65 are in communication.
エアノズル62は、円筒形状であり、その内部には圧縮空気の経路である第三の経路F3が形成され、さらに、圧縮空気が噴射される先端(図3における下端)に圧縮空気噴射口62aが、他端(図3における上端)に圧縮空気導入口62bが、それぞれ設けられている。圧縮空気導入口62bと圧縮空気噴射口62aは連通しており、圧縮空気が流れる第二の経路F2を形成している。一実施形態における第二の経路F2は、連続した径を持つ圧縮空気導入部62cと、この圧縮空気導入部62cと連通し先端に向かって徐々に縮径する第一の加速部62dと、この第一の加速部62dに連通し圧縮空気噴射口62aに向かって徐々に拡径する第二の加速部62eと、を備えている。なお、圧縮空気導入部62cと第一の加速部62dと第二の加速部62eとは同一軸心上に配置されている。 The air nozzle 62 has a cylindrical shape, in which a third path F3 which is a path of compressed air is formed, and a compressed air injection port 62a is formed at the tip (lower end in FIG. 3) to which compressed air is injected. A compressed air inlet 62b is provided at the other end (upper end in FIG. 3). The compressed air introduction port 62b and the compressed air injection port 62a are in communication with each other, and form a second path F2 through which the compressed air flows. The second path F2 in one embodiment includes a compressed air introducing portion 62c having a continuous diameter, a first accelerating portion 62d communicating with the compressed air introducing portion 62c, and gradually reducing the diameter toward the tip, And a second acceleration portion 62e communicating with the first acceleration portion 62d and gradually expanding in diameter toward the compressed air injection port 62a. The compressed air introduction portion 62c, the first acceleration portion 62d, and the second acceleration portion 62e are disposed on the same axial center.
圧縮空気導入口62bはエア配管H1を介して圧縮空気供給源Cと連結されており、圧縮空気供給源の作動により圧縮空気噴射口62aから圧縮空気が噴射されるようになっている。圧縮空気噴射口62aは混合室64に位置するように、ノズルホルダ61aに挿嵌して固定されている。圧縮空気導入部62cより導入された圧縮空気は、第一の加速部62dにて圧縮されて加速された後、第二の加速部62eで徐々に膨張されることでさらに加速され、圧縮空気噴射口62aより噴射される。圧縮空気を高速で噴射できるので、噴射口65より噴射される固気二相流の噴射速度も速くなる。その結果、表面処理能力が向上するので、効率よく表面処理を行うことができる。エアノズル62には、エア配管H1を介してコンプレッサCが連結されている。なお、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。 The compressed air introduction port 62b is connected to a compressed air supply source C via an air pipe H1, and compressed air is injected from the compressed air injection port 62a by the operation of the compressed air supply source. The compressed air injection port 62 a is inserted into and fixed to the nozzle holder 61 a so as to be located in the mixing chamber 64. The compressed air introduced from the compressed air introduction part 62c is compressed and accelerated in the first acceleration part 62d, and then further expanded by being gradually expanded in the second acceleration part 62e, and thus compressed air injection It is injected from the mouth 62a. Since compressed air can be injected at a high speed, the injection speed of the solid-gas two-phase flow injected from the injection port 65 also increases. As a result, since the surface treatment capacity is improved, the surface treatment can be performed efficiently. A compressor C is connected to the air nozzle 62 via an air pipe H1. In one embodiment, a solenoid valve VL1 and a valve VL2 may be provided between the air nozzle 52 and the compressor C.
なお、第一の加速部62dを通過した圧縮空気の流れは、第二の加速部62eにおける壁面に沿って流れるのが、最も効率よく加速することができる。 The flow of the compressed air that has passed through the first acceleration portion 62d can be accelerated most efficiently by flowing along the wall surface of the second acceleration portion 62e.
圧縮空気噴射口62aより圧縮空気が噴射されると、この噴射流は周囲の空気を巻き込みながら直進するため、混合室64は負圧となり、吸引力が発生する。この吸引力により、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を介して第一の経路F1をとおり混合室64に吸引される。混合室64に到達した噴射材は圧縮空気と混合され、第二の経路F2を通り固気二相流として噴射口65からワークWに向けて噴射される。噴射材は噴射材吸引口63より混合室64に向かって吸引される。混合室64に到達した噴射材は、圧縮空気と混合され、この混合された圧縮空気と噴射材はより固気二相流として噴射される。ここで、吸引力は圧縮空気噴射口62aと噴射ノズル61bの内壁面との距離によって大きさが変わるので、最適な吸引力となるようにエアノズル62を上下方向に移動させて調整し、図示しないボルト等でノズルホルダ61aに固定する。しかし、距離が短すぎると混合された噴射材が噴射ノズル61bに移動する流れが阻害される。一実施形態のエアノズル62は、第一の加速部62dと第二の加速部62eとにより圧縮空気が十分に加速されており噴射速度が速いので、周囲の空気を巻き込む力が向上している。その結果、混合室64で発生する吸引力が強くなるので、圧縮空気噴射口62aと混合室64の壁面との距離を長くしても噴射材を吸引するための十分な吸引力を得ることができる。即ち、一実施形態のエアノズル62を用いることで、固気二相流の噴射速度の向上と噴射材の噴射量の増加とを実現できるので、表面処理の効率を向上させることができる。 When the compressed air is injected from the compressed air injection port 62a, the injection flow goes straight while taking in surrounding air, so that the mixing chamber 64 has a negative pressure and a suction force is generated. By the suction force, the jetted material stored in the storage hopper 21 is sucked into the mixing chamber 64 through the first path F1 via the conveyance path 22 and the jetted material hose H2. The injection material that has reached the mixing chamber 64 is mixed with the compressed air, and is injected toward the work W from the injection port 65 as a solid-gas two-phase flow through the second path F2. The propellant is sucked from the propellant suction port 63 toward the mixing chamber 64. The propellant that has reached the mixing chamber 64 is mixed with compressed air, and the mixed compressed air and propellant are injected as a solid-gas two-phase flow. Here, since the suction force changes in size depending on the distance between the compressed air jet port 62a and the inner wall surface of the jet nozzle 61b, the air nozzle 62 is vertically moved to adjust the suction force so as not to be illustrated. It fixes to nozzle holder 61a with a bolt etc. However, if the distance is too short, the flow of the mixed injection material to the injection nozzle 61b is hindered. In the air nozzle 62 of one embodiment, since the compressed air is sufficiently accelerated by the first accelerating portion 62 d and the second accelerating portion 62 e and the injection speed is high, the force for taking in surrounding air is improved. As a result, since the suction force generated in the mixing chamber 64 becomes strong, sufficient suction force for suctioning the jet material can be obtained even if the distance between the compressed air jet port 62a and the wall surface of the mixing chamber 64 is increased. it can. That is, by using the air nozzle 62 according to one embodiment, it is possible to realize the improvement of the injection speed of the solid-gas two-phase flow and the increase of the injection amount of the injection material, so the efficiency of surface treatment can be improved.
一実施形態の構成を有するノズル組立体60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。なお、固気二相流の噴射速度と噴射材の吸引力を満足すれば、第三の経路F3の別の実施形態としてもよい。別の実施形態では、第二の加速部62eの代わりに、第一の加速部62dと連通し、圧縮空気噴射口62aに向かって同径である整流部を設けてもよい。 The nozzle assembly 60 having the configuration of one embodiment can continuously eject the injection material, so that the workpiece W can be processed continuously for a long time. If the injection speed of the solid-gas two-phase flow and the suction force of the injection material are satisfied, another embodiment of the third path F3 may be used. In another embodiment, instead of the second acceleration portion 62e, a flow straightening portion may be provided that communicates with the first acceleration portion 62d and has the same diameter toward the compressed air injection port 62a.
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。 As the injection material to be injected from the nozzle, metal or non-metal shot or grid or cut wire, ceramic particles (alumina type, silicon carbide type, zircon type, etc.), natural stone particles (emery, silica stone, diamond, etc.) And plant-based particles (eg, hulk shell, peach seed, rattan seed, etc.), resin-based particles (nylon, melamine, urea, etc.) and the like.
加熱機構70は、圧縮空気供給源Cからエアノズル62への空気の供給経路に接続される。加熱機構70は、圧縮空気を所定の温度に加熱できればその構成は特に問わない。一実施形態では、圧縮空気が通過可能な管体の周囲に発熱体が固定されている構成とした。 The heating mechanism 70 is connected to the air supply path from the compressed air source C to the air nozzle 62. The heating mechanism 70 may have any configuration as long as it can heat the compressed air to a predetermined temperature. In one embodiment, the heating element is fixed around the tube through which the compressed air can pass.
次に、一実施形態の表面処理装置01を用いて表面処理を行う方法について説明する。 Next, a method of performing surface treatment using the surface treatment apparatus 01 of one embodiment will be described.
<S1:表面処理装置の準備>
表面処理装置01を準備する工程(S1)では、(a)噴射材のセット、(b)固気二相流の噴射速度の調整、(c)ワークWのセット、(d)ノズル組立体60とワークWとの間の距離の調整、(e)移動機構の動作条件の設定、(f)定量供給機構20の動作条件の設定、(g)加熱温度の設定、が行われる。
<S1: Preparation of surface treatment apparatus>
In the step (S1) of preparing the surface treatment apparatus 01, (a) set of injection material, (b) adjustment of injection speed of solid-gas two-phase flow, (c) set of work W, (d) nozzle assembly 60 Adjustment of the distance between the workpiece W and the workpiece W, (e) setting of the operating condition of the moving mechanism, (f) setting of the operating condition of the fixed amount supplying mechanism 20, and (g) setting of the heating temperature are performed.
(a)噴射材のセット
まず吸引機構40を作動させ、処理室Rが吸引される。次いで、扉11の施錠を解除して扉11を開放し、例えば作業者によって所定量の噴射材を処理室R内に投入する。次いで、吸引機構40の吸引力によって、第一の輸送管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を閉め、施錠する。なお、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。
(A) Setting of Injection Material First, the suction mechanism 40 is operated to suction the processing chamber R. Next, the door 11 is unlocked to open the door 11 and, for example, the operator inserts a predetermined amount of the injection material into the processing chamber R. Next, the injection material is transferred to the storage hopper 21 of the fixed amount supply mechanism 20 through the first transport pipe P1 and the separation mechanism 30 by the suction force of the suction mechanism 40. Thereafter, the door 11 is closed and locked. In addition, since the inside of the processing chamber R becomes negative pressure by the suction of the suction mechanism 40, the outside air flows into the processing chamber R from a suction hole (not shown) provided to communicate with the outside.
(b)固気二相流の噴射速度の調整
例えば、表面処理装置01の制御装置50が操作され、圧縮空気をノズル組立体60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、噴射材がノズル組立体60に供給され、ノズル組立体60から噴射される。ノズル組立体60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の開度を調整し、噴射材の噴射速度を調整する。
(B) Adjustment of injection speed of solid-gas two-phase flow For example, the control device 50 of the surface treatment apparatus 01 is operated to open the solenoid valve VL1 provided in the path for supplying compressed air to the nozzle assembly 60 It is set, and the fixed amount supply mechanism 20 is set to "ON". With such a setting, the injection material is supplied to the nozzle assembly 60 and ejected from the nozzle assembly 60. When the injection material is injected from the nozzle assembly 60, the opening degree of the valve VL2 for adjusting the supply pressure of the compressed air is adjusted to adjust the injection speed of the injection material.
(c)ワークのセット
噴射速度を調整後、制御装置50を操作し、電磁弁VL1を「閉」に、定量供給機構20を「OFF」に設定する。このような設定により、ノズル組立体60からの噴射材の噴射が停止する。その後、扉11を開放し、処理テーブル13上にワークWが載置し、固定する。
(C) Setting of Workpiece After adjusting the injection speed, the controller 50 is operated to set the solenoid valve VL1 to "close" and the quantitative supply mechanism 20 to "OFF". Such setting stops the injection of the injection material from the nozzle assembly 60. Thereafter, the door 11 is opened, and the work W is placed on the processing table 13 and fixed.
(d)ノズル組立体とワークとの間の距離の調整
表面処理装置01の次いで、ノズル固定治具12を操作することでノズル組立体60とワークWとの間の距離及び角度が調整される。その後、扉11を閉め、施錠する。
(D) Adjustment of the distance between the nozzle assembly and the work Next to the surface treatment apparatus 01, the nozzle fixing jig 12 is operated to adjust the distance and the angle between the nozzle assembly 60 and the work W . Thereafter, the door 11 is closed and locked.
(e)移動機構の動作条件の設定
移動機構14の動作条件とは、移動機構14の移動の軌跡(図5におけるX方向、Y方向の距離)、移動速度、及び走査回数等である。制御装置50を操作し、これらの条件を入力する。
(E) Setting of Operating Condition of Moving Mechanism The operating condition of the moving mechanism 14 includes the movement locus of the moving mechanism 14 (distance in the X and Y directions in FIG. 5), the moving speed, and the number of scans. The controller 50 is operated to input these conditions.
(f)定量供給機構の動作条件の設定
定量供給機構20により所定量の噴射材がノズル組立体60に供給される。供給量が多いと表面処理能力が向上するが、多すぎると噴射材ホースH2若しくは混合室64に噴射材が滞留し、次第に噴射材を噴射できなくなる。制御装置50を操作し、適正な噴射材供給量となるよう、定量供給機構の動作条件を入力する。
(F) Setting of Operating Conditions of Fixed-Quantity Supplying Mechanism A fixed amount of injection material is supplied to the nozzle assembly 60 by the fixed-quantity supplying mechanism 20. When the supply amount is large, the surface treatment capacity is improved, but when the supply amount is too large, the injection material stays in the injection material hose H2 or the mixing chamber 64, and the injection material can not be injected gradually. The control device 50 is operated to input the operating conditions of the constant amount supply mechanism so as to obtain an appropriate injection material supply amount.
(g)加熱温度の設定
加熱機構70と圧縮空気供給源Cとの経路に、温度計Tが配置されており、圧縮空気の温度を監視できる。制御装置50を操作し、圧縮空気の温度が所定の温度となるよう、定量供給機構の動作条件を入力する。圧縮空気の温度は、低すぎると加熱による効率の向上が少なく、高すぎると噴射材が変性(軟化や表面の酸化等)する場合もある。これらを考慮して適宜設定する。例えば、セラミックス質の噴射材を使用した場合は、100〜500℃の範囲から選択してもよい
(G) Setting of heating temperature A thermometer T is disposed in the path between the heating mechanism 70 and the compressed air supply source C, and the temperature of the compressed air can be monitored. The controller 50 is operated to input the operating conditions of the quantitative supply mechanism so that the temperature of the compressed air becomes a predetermined temperature. When the temperature of the compressed air is too low, the improvement of the efficiency by heating is small, and when it is too high, the propellant may be denatured (such as softening or surface oxidation). It sets suitably in consideration of these. For example, when using a ceramic-type injection material, it may be selected from the range of 100 to 500 ° C.
<S2:表面処理工程>
表面処理を行う表面処理工程(S3)では、制御装置50を操作すると、まず電磁弁VL1を「開」にする信号が発せられ、圧縮空気がノズル組立体60に供給される。次いで、加熱手段を「ON」にする作動する信号が発せられる。圧縮空気の温度が所定の温度に上昇したら、定量供給機構20を「ON」にする信号が発せられ、ノズル組立体60から噴射材が噴射される。次いで、移動機構14を「ON」にする信号が発せられ、ワークWが水平方向(図5におけるXY方向)に移動するように移動機構14が作動する。例えば、ワークWを、+Y方向に所定距離だけ走査→+X方向に所定距離(ピッチ)だけ走査→−Y方向に所定距離だけ走査→+X方向に所定距離(ピッチ)だけ走査、の動作を繰り返すことで、図5に示すように噴射領域AがワークWに対して櫛歯状の軌跡Tを描くように移動する。これにより、ワークWの全面に略均一に噴射材を衝突される。一実施形態では、この動作を複数回行ってもよい。なお、ノズル組立体60の噴射口は長方形状の平面形状を有していてもよい。噴射領域Aを大きくすることができるので、ワークWの表面処理の効率を向上させることができる。
<S2: Surface treatment process>
In the surface treatment step (S3) for surface treatment, when the controller 50 is operated, a signal to open the solenoid valve VL1 is first issued, and compressed air is supplied to the nozzle assembly 60. A signal is then issued to activate the heating means "ON". When the temperature of the compressed air rises to a predetermined temperature, a signal to turn on the quantitative supply mechanism 20 is issued, and the spray material is ejected from the nozzle assembly 60. Next, a signal to turn on the moving mechanism 14 is issued, and the moving mechanism 14 operates so as to move the workpiece W in the horizontal direction (the XY direction in FIG. 5). For example, scanning the work W by a predetermined distance in the + Y direction → scanning by a predetermined distance (pitch) in the + X direction → scanning by a predetermined distance in the −Y direction → scanning by a predetermined distance (pitch) in the + X direction Then, as shown in FIG. 5, the injection area A moves so as to draw a comb-like locus T with respect to the work W. As a result, the injection material collides with the entire surface of the workpiece W substantially uniformly. In one embodiment, this operation may be performed multiple times. The injection port of the nozzle assembly 60 may have a rectangular planar shape. Since the injection area A can be enlarged, the efficiency of the surface treatment of the workpiece W can be improved.
ここで、一実施形態の表面処理方法は圧縮空気が加熱されているので、従来の表面処理方法に比べて固気二相流の噴射速度を速くすることができる。噴射速度の向上は表面処理効率の向上に繋がるので、一実施形態の表面処理方法は従来の表面処理方法に比べて表面処理能力が優れている。また、別の側面では、同じ固気二相流の噴射速度を得たい場合、一実施形態の表面処理方法では圧縮空気供給源からの流量を少なくすることができるので、圧縮空気供給源Cを小型化することができる、若しくは圧縮空気供給源Cを動作するためのエネルギーを低くすることができる。 Here, since the compressed air is heated in the surface treatment method of one embodiment, the injection speed of the solid-gas two-phase flow can be increased as compared to the conventional surface treatment method. Since the improvement of the injection speed leads to the improvement of the surface treatment efficiency, the surface treatment method of one embodiment is superior in surface treatment ability to the conventional surface treatment method. In another aspect, when it is desired to obtain the same solid-gas two-phase injection speed, the surface treatment method according to one embodiment can reduce the flow rate from the compressed air source, so the compressed air source C can be used. It can be miniaturized or the energy for operating the compressed air source C can be low.
また、従来の表面処理方法では、周囲の湿度もしくは圧縮空気に含まれる水分の影響を受けて、噴射材が凝集した状態で噴射される場合がある。凝集された噴射材での表面処理は、複数のワークWを表面処理した場合のそれぞれのワークWでの表面処理の程度のばらつきに結びつく。一実施形態の表面処理方法では圧縮空気が加熱されているので、圧縮空気中の水分は除去されている。また、周囲の湿度の影響を受けて噴射材が凝集した状態で混合室64に供給されたとしても、熱により凝集力が弱められるので、圧縮空気との混合中もしくは固気二相流中でこの凝集が解砕される。従って、一実施形態の表面処理方法では噴射材が凝集した状態でワークに衝突することを防ぐことができるので、ワークWに対する表面処理の信頼性が向上する。 Moreover, in the conventional surface treatment method, it may be sprayed in the state which the injection material aggregated, under the influence of the moisture contained in ambient humidity or compressed air. The surface treatment with the agglomerated injection material leads to the dispersion of the degree of the surface treatment with each workpiece W when the plurality of workpieces W are surface-treated. In the surface treatment method of one embodiment, since the compressed air is heated, moisture in the compressed air is removed. In addition, even if the injection material is supplied to the mixing chamber 64 in a state of aggregation due to the influence of the ambient humidity, the cohesion is weakened by heat, so during mixing with compressed air or in solid-gas two-phase flow This aggregation is broken up. Therefore, according to the surface treatment method of the embodiment, since the collision of the ejection material in the aggregated state can be prevented, the reliability of the surface treatment for the workpiece W is improved.
圧縮空気を加熱することによって、固気二相流も加熱される。加熱された固気二相流によってワークWのダメージが懸念される場合は、冷却管13aに冷却媒体を流してワークWを冷却しながら表面処理を施してもよい。 By heating the compressed air, the solid-gas two-phase flow is also heated. When there is a concern that the workpiece W may be damaged by the heated solid-gas two-phase flow, a cooling medium may be allowed to flow through the cooling pipe 13 a to perform surface treatment while cooling the workpiece W.
<S3:回収工程>
表面処理後のワークWを回収する工程(S3)では、設定した移動機構14の動作が終了すると、加熱機構70を「OFF」、定量供給機構20を「OFF」にする信号がそれぞれ制御装置50より出力され、加熱が停止され、また噴射材の噴射が停止される。この時、圧縮空気はまだノズル組立体60に供給されているので、ノズル組立体60が冷却される。この冷却する工程は適宜設けられる工程であり、省略してもよい。ノズル組立体60が冷却されたら、電磁弁VL1を「閉」にする信号が制御装置50より出力され、ノズル組立体60への圧縮空気の供給が停止する。その後、扉11の施錠を解除して扉11を開放し、ワークWを処理テーブル13から取り外す。そして、ワークWに付着した噴射材及び粉塵をエアブロー等で除去した後、処理室R外に取りだし、一連の表面処理が終了する。
<S3: Recovery process>
In the step (S3) of collecting the workpiece W after the surface treatment, when the operation of the set moving mechanism 14 is finished, the signal for turning off the heating mechanism 70 and turning off the constant amount feeding mechanism 20 is the control device 50 respectively. Power is output, heating is stopped, and injection of the injection material is stopped. At this time, since the compressed air is still supplied to the nozzle assembly 60, the nozzle assembly 60 is cooled. This cooling step is a step provided as appropriate, and may be omitted. When the nozzle assembly 60 is cooled, a signal to close the solenoid valve VL1 is output from the controller 50, and the supply of compressed air to the nozzle assembly 60 is stopped. Thereafter, the door 11 is unlocked to open the door 11 and the work W is removed from the processing table 13. Then, after the jetted material and dust adhering to the workpiece W are removed by air blow or the like, the material is taken out of the processing chamber R, and a series of surface treatments are completed.
次に、一実施形態の表面処理方法により表面処理を行った結果について説明する。以下の説明では、表面処理としてブラスト加工を選択し、フロートガラス板をワークWとしてブラスト加工を行った結果について説明する。 Next, the result of having performed surface treatment by the surface treatment method of one embodiment is explained. In the following description, blasting is selected as the surface treatment, and the result of blasting using a float glass plate as a workpiece W will be described.
ブラスト加工条件は以下の通りである。
噴射材 :アルミナ質(平均粒子径d50=25μm)
噴射圧力 :0.6MPa
噴射材供給量 :200g/min
ノズルとワークとの距離:2.5mm
ワークの移動速度 :200mm/sec
圧縮空気の温度 :室温、200℃
The blasting conditions are as follows.
Propellant: Alumina (average particle diameter d50 = 25 μm)
Injection pressure: 0.6MPa
Injection material supply amount: 200 g / min
Distance between nozzle and work: 2.5 mm
Work moving speed: 200 mm / sec
Compressed air temperature: room temperature, 200 ° C
ブラスト加工後のワークWの加工断面を、表面粗さ・輪郭形状複合測定機にて観察し、加工深さを測定した。 The processing cross section of the workpiece W after the blast processing was observed by the surface roughness / contour shape composite measuring machine to measure the processing depth.
結果を図6に示す。図6(A)は圧縮ガスを加熱せず(室温)にブラスト加工を行った場合の断面形状、図6(B)は圧縮空気を200℃に加熱してブラスト加工を行った場合の断面形状である。室温の圧縮空気でブラスト加工をおこなった場合は約10μmの深さで加工されたのに対し、200℃に加熱した圧縮空気でブラスト加工をおこなった場合は約30μmの深さで加工されていた。即ち、圧縮空気を加熱することで、ブラスト加工能力が向上したことが示された。 The results are shown in FIG. 6A shows a cross-sectional shape when blasting is performed without heating compressed gas (at room temperature), and FIG. 6B shows a cross-sectional shape when blasting is performed by heating compressed air to 200 ° C. It is. When blasting was performed with compressed air at room temperature, processing was performed to a depth of about 10 μm, whereas when blasting was performed using compressed air heated to 200 ° C., processing was performed to a depth of about 30 μm . That is, it was shown that the blasting ability was improved by heating the compressed air.
次に、圧縮空気の温度による噴射速度への影響について調査した。エアノズル62に圧縮空気を供給し、圧縮空気噴射口62a近傍の流速(圧縮空気噴射口62aからの噴射速度とする)をピトー管で計測した。圧縮空気は20℃(室温)〜500℃に調整した。 Next, the influence of the temperature of the compressed air on the injection speed was investigated. Compressed air was supplied to the air nozzle 62, and the flow velocity in the vicinity of the compressed air injection port 62a (referred to as the injection speed from the compressed air injection port 62a) was measured by a pitot tube. Compressed air was adjusted to 20 ° C. (room temperature) to 500 ° C.
結果を図7(A)(B)に示す。図7(A)は圧縮空気の温度による圧縮空気の噴射速度への影響を示しており、横軸は噴射時の圧縮空気の圧力(以降、噴射圧力と記す)、縦軸は圧縮空気噴射口62aからの噴射速度、である。噴射圧力にかかわらず、圧縮空気を加熱することで、噴射速度が上昇していることがわかる。 The results are shown in FIGS. 7 (A) and 7 (B). FIG. 7A shows the influence of the temperature of the compressed air on the injection speed of the compressed air, the horizontal axis represents the pressure of the compressed air at the time of injection (hereinafter referred to as the injection pressure), and the vertical axis represents the compressed air injection port The injection speed from 62a. It can be seen that the injection speed is increased by heating the compressed air regardless of the injection pressure.
図7(B)は、圧縮空気の温度が室温の場合に対する各温度における噴射速度の上昇割合を示している。図6(A)と同様、横軸は噴射圧力、縦軸は噴射速度である。50℃の場合、室温に比べて上昇しているが上昇率はいずれの噴射圧力に対しても110%を下回っており、加熱による噴射速度の向上の効果が少なかった。また、400℃に比べて500℃は噴射速度の上昇効果が少なくなっていることがわかる。 FIG. 7 (B) shows the rate of increase of the injection speed at each temperature with respect to the case where the temperature of the compressed air is room temperature. As in FIG. 6A, the horizontal axis is the injection pressure, and the vertical axis is the injection speed. At 50 ° C., the rate of increase was lower than 110% for any injection pressure compared to room temperature, and the effect of improving the injection speed by heating was small. Also, it can be seen that the effect of increasing the injection speed is less at 500 ° C. than at 400 ° C.
実施例では表面処理としてブラスト加工を選択して説明したが、ショットピーニング処理においても一実施形態の表面処理装置及び表面処理方法を適用することができる。 Although the blasting was selected and demonstrated as surface treatment in the Example, the surface treatment apparatus and surface treatment method of one embodiment are applicable also to shot peening treatment.
01 表面処理装置
10 筐体
20 定量供給機構
30 分離機構
40 吸引機構
50 制御装置
60 ノズル組立体
70 加熱機構
A 噴射領域
C 圧縮空気供給源
F1〜F3 第一〜第三の経路
H1 エア配管
H2 噴射材ホース
P1、P2 第一、第二の輸送管
R 処理室
T 軌跡
VL1 電磁弁
VL2 バルブ
W ワーク
DESCRIPTION OF SYMBOLS 01 surface treatment apparatus 10 housing | casing 20 fixed_quantity_supply mechanism 30 isolation | separation mechanism 40 suction mechanism 50 control apparatus 60 nozzle assembly 70 heating mechanism A injection area | region C compressed air supply source F1-F3 1st-3rd course H1 air piping H2 injection Material hose P1, P2 1st, 2nd transport pipe R Process chamber T Trajectory VL1 Solenoid valve VL2 valve W Work
Claims (5)
前記固気二相流を噴射するためのノズル組立体と、
前記ノズル組立体が収納され、内部に表面処理室を形成する筐体と、
を含み、
前記ノズル組立体は、噴射材を吸引する噴射材吸引口と吸引した噴射材をその内部に設けられている混合室にて圧縮空気と共に噴出する噴出口を備えたノズル本体と、少なくとも一旦側が前記ノズル本体に挿入されたエアノズルであって、他端に圧縮空気を発生させる圧縮空気発生源と連結されたエアノズルと、を含み、
前記圧縮空気発生源から前記エアノズルへの空気の供給経路には、圧縮空気を加熱するための加熱機構が設けられていることを特徴とする表面処理装置。 A surface treatment apparatus for treating a surface of a workpiece by causing a jet material mixed with compressed air to collide with a workpiece as a solid-gas two-phase flow,
A nozzle assembly for injecting the solid-gas two-phase flow;
A housing in which the nozzle assembly is housed and which forms a surface treatment chamber therein;
Including
The nozzle assembly includes a nozzle main body having a jet material suction port for suctioning a jet material and a jet port for jetting the suctioned jet material together with compressed air in a mixing chamber provided therein, and at least once on the side. An air nozzle inserted into the nozzle body, the air nozzle connected to a compressed air generation source generating compressed air at the other end,
A surface treatment apparatus characterized in that a heating mechanism for heating compressed air is provided in a supply path of air from the compressed air generation source to the air nozzle.
前記圧力空気発生源により発生した圧縮空気を加熱する工程と、
前記圧縮空気を前記ノズル本体の内部で噴射して、前記ノズル本体の内部に設けられている前記混合室を負圧にする工程と、
前記噴射材が貯留されているタンクに連結されている噴射材吸引口から前記混合室に向かう経路を通って前記噴射材を前記混合室に吸引して圧縮空気と混合する工程と、
前記混合室から前記噴射口に向かう経路を通って、混合された圧縮空気と噴射材を固気二相流として噴射する工程と、を含み、
前記圧縮空気は、100〜500℃に加熱することを特徴とする表面処理方法。
A surface treatment method by the surface treatment apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein
Heating the compressed air generated by the pressure air source;
Injecting the compressed air inside the nozzle body to make the mixing chamber provided inside the nozzle body negative pressure;
Sucking the propellant into the mixing chamber through a path from the propellant suction port connected to the tank where the propellant is stored to the mixing chamber and mixing it with compressed air;
Injecting the mixed compressed air and the injection material as a solid-gas two-phase flow through a path from the mixing chamber to the injection port,
The said compressed air heats to 100-500 degreeC, The surface treatment method characterized by the above-mentioned.
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