JP7215482B2 - サイクロン式分級装置の排出機構、サイクロン式分級装置及び研磨加工システム - Google Patents

Description

本発明は、サイクロン式分級装置から粉体を排出する排出機構、サイクロン式分級装置及び研磨加工システムに関する。

従来から、サイクロン式分級装置は、ブラスト加工装置、粉砕システム等、広い分野で利用されている。例えば、ブラスト加工装置は、被加工物に研磨材（研磨粒子）を噴射して研磨加工を行うと共に、研磨加工に使用した研磨材を含む粉体を吸引して回収する。回収された研磨材は循環使用するが、この回収した粉体には、再使用可能な研磨材だけでなく、被加工物の切削粉や損耗して再使用できなくなった研磨材といった粉塵も含まれている。サイクロン式分級装置は、サイクロン本体の内部に旋回気流を生じさせて研磨材と粉塵とに分級し、再使用可能な研磨材をサイクロン本体下部に設けられたホッパに供給する。

ここで、ホッパとサイクロン本体とが連通している場合には、ホッパからサイクロン本体方向に向かう気流が発生する。この気流によって、ホッパに貯留されている研磨材がサイクロン本体に逆流すると、分級精度が低下する恐れがある。

特許文献１には、サイクロン本体から研磨材タンクへ向かう経路上にサイクロン本体と研磨材タンクとの連通を遮断する電磁弁を設けることで、研磨材がサイクロン本体に逆流することを防止する技術が開示されている。

特開２００９－７６２号公報

特許文献１の電磁弁として、バタフライバルブのような公知の粉体バルブを用いた場合には、粉体バルブを開閉するための機構が必要となるので、装置が複雑化する。そのため、装置の大型化やメンテナンス性が低くなる。また、粉体バルブは精密部品であるので、粉体が通過することにより粉体バルブが摩耗して故障する恐れがある。

したがって、シンプルな構成で高いメンテナンス性を有する排出機構、サイクロン式分級装置及び研磨加工システムが求められている。

一態様では、粉体の分級を行うサイクロン式分級装置に設けられ、サイクロン式分級装置の貯留部に貯留された粉体を排出する排出機構が提供される。この排出機構は、貯留部に形成された排出口を開閉するための開閉部材と、貯留部に貯留された粉体に対してパルス状に圧縮気体を噴射する噴射器と、を備えている。開閉部材は、噴射器から圧縮気体が噴射されたときには、圧縮気体による押圧力を受けて排出口を開放するように構成されている。そして、噴射器から圧縮気体が噴射されていないときには、貯留部の負圧により貯留部側に付勢され排出口を閉鎖するように構成されている。

上記態様に係る排出機構では、噴射器から圧縮気体が噴射されていないときには開閉部材により排出口が閉鎖され、噴射器から圧縮気体が噴射されているときには圧縮気体による押圧力により排出口が開放される。このように、圧縮気体の圧力により排出口の開閉を制御することにより、電磁弁のような精密機器を用いることなく、シンプルな構成でサイクロン式分級装置から粉体を排出することができる。したがって、サイクロン式分級装置の排出機構のメンテナンス性を向上させることができる。

一実施形態では、開閉部材が貯留部の負圧により排出口を閉鎖できるように、排出口に対する開閉部材の変位量を所定の範囲に制限する制限部材を更に備えていてもよい。

開閉部材の排出口に対する変位量が過大になると、貯留部の負圧によって開閉部材を排出口側へ移動させることができなくなり、排出口を適切に閉鎖できなくなる。上記実施形態では、制限部材により開閉部材の変位量が所定の範囲に制限されるので、排出口が閉鎖できなくなることを防止することができる。

一実施形態では、噴射器は、粉体に圧縮気体を噴射したときに、該粉体が飛散することがない位置に配設されていてもよい。

上記実施形態では、圧縮気体の噴射により粉体がサイクロン本体内で舞うことがないので、分級精度の低下を抑制することができる。

一実施形態では、サイクロン式分級装置は、その内部に旋回気流を生成する筒状のサイクロン本体を含み、貯留部はサイクロン本体の下部に設けられ、噴射器は、サイクロン本体の中心軸線に沿って延び、その端部から圧縮気体を噴射する噴射管を有してもよい。

上記実施形態では、噴射管の延在方向が、旋回気流の中心に一致しているので、サイクロン本体内の旋回気流が乱れにくくなり、分級精度の低下を抑制することができる。

一実施形態では、貯留部に取り付けられ、開閉部材が排出口を閉鎖したときに、開閉部材と当接して貯留部内の空間を封止する密閉部材を更に備えてもよい。

このような密閉部材を備えることによって、貯留部内部とホッパ内部との連通をより確実に遮断することができる。

一態様に係るサイクロン式分級装置は、上述の排出機構を備えている。

上記実施形態に係るサイクロン式分級装置によれば、高いメンテナンス性を有する排出機構を用いて粉体の排出しつつ、高い分級精度を維持することができる。

一実施形態では、排出口は、下方に向かうにつれて開口幅が狭くなるように貯留部の傾斜面に形成されていてもよい。

上記実施形態よれば、下方に向かうにつれて開口幅が狭くなるように排出口を形成することによって、サイクロン本体で発生する負圧を開閉部材に効率的に作用させることができる。

一態様では、上述のサイクロン式分級装置と、研磨材を被加工物に衝突又は擦過させて研磨加工を行う研磨加工機構と、を備えた研磨加工システムが提供される。この研磨加工システムは、被加工物に衝突又は擦過させた研磨材を含む粉体から再使用可能な研磨材を分級する。

上記態様に係る研磨加工システムによれば、サイクロン式分級装置を用いて効率的に再使用可能な研磨材を回収することができる。またサイクロン式分級装置の排出機構が簡単な構造であることから、研磨加工システムを省スペース化することができ、またメンテナンス性を向上させることができる。

一実施形態では、集塵機を更に備え、集塵機は、集塵フィルタと、集塵フィルタ回収部材を備える。集塵フィルタ回収部材は、両端に開口部を有する筒状に形成されており、集塵フィルタが集塵機に取り付けられた状態では、集塵フィルタ回収部材は蛇腹状に折りたたまれて配置されている。また、集塵フィルタを集塵機から取り外すときに、両端の開口部を閉止して集塵フィルタを包んだ状態で集塵フィルタを集塵機から取り外すことが可能に構成されていてもよい。

上記実施形態によれば、集塵フィルタにより捕捉した粉塵を外部に放出することなく、集塵フィルタを回収し、交換することができる。

本発明の一態様及び種々の実施形態によれば、シンプルな構成で高いメンテナンス性を有する排出機構、サイクロン式分級装置及び研磨加工システムを提供することができる。

研磨加工システムの構成を模式的に示す図である。 サイクロン式分級装置用排出機構の構成を示す説明図である。図２（Ａ）はサイクロン式分級装置の研磨材の排出口側から見た平面説明図であり、図２（Ｂ）は断面説明図及び一部拡大図である。 サイクロン式分級装置用排出機構の動作を示す説明図である。 集塵フィルタ回収部材の構成及び集塵フィルタの回収方法を示す説明図である。

以下、一実施形態のサイクロン式分級装置用排出機構、サイクロン式分級装置及び研磨加工システムについて、図を参照して説明する。

図１に示すように、研磨加工システムＳは、研磨材供給機構１、研磨加工機構２、吸引管３、集塵機４及びサイクロン式分級装置用排出機構５（以下、「排出機構５」という）を備えている。

本実施形態では、研磨加工機構２を研磨加工装置とし、サイクロン式分級装置１０を研磨加工装置の分離手段として説明する。この研磨加工機構２は、被加工物Ｗに研磨材Ｇを衝突又は擦過させて研磨加工をし、研磨加工に使用した研磨材Ｇを含む粉体を吸引して回収する。この回収された粉体には、再使用可能な研磨材Ｇだけでなく、被加工物Ｗから生じる切削粉や研磨加工時の損耗により再使用できない研磨材を含む粉塵が併せて回収される。サイクロン式分級装置１０は、回収した粉体から粉塵を分離除去して再利用可能な研磨材Ｇを取り出す機能を有している。

図１及び図２に示すように、研磨材供給機構１は、サイクロン式分級装置１０、ホッパ１２及び定量供給装置１３を備えている。

サイクロン式分級装置１０は、加工に用いた研磨材Ｇ、及び、加工において発生した粉塵を含む粉体から、再使用可能な研磨材Ｇを選別するための装置である。

サイクロン式分級装置１０は、サイクロン本体１１と、研磨材Ｇ及び粉塵をサイクロン本体１１の内部に投入するための投入部１０ａと、吸引部１０ｂと、を備えている。

サイクロン本体１１は、直胴部１１ａ、縮径部１１ｂ及び貯留部１１ｃを有している。直胴部１１ａは、中心軸線ＡＸを中心軸線とする略円筒形状を呈しており、中心軸線ＡＸ方向において略一定の径を有している。縮径部１１ｂは、直胴部１１ａから下方に連続して設けられている。縮径部１１ｂは、中心軸線ＡＸを中心軸線とし、下方に向かうにつれて縮径する略円筒形状を呈している。貯留部１１ｃは、筒状を呈しており、縮径部１１ｂの下方に連続して設けられている。この貯留部１１ｃは、回収された再使用可能な研磨材Ｇを貯留する。

貯留部１１ｃは、下方に向かうにつれてサイクロン本体１１の中心軸線ＡＸに近づくように傾斜する傾斜面１１ｅを有している。この傾斜面１１ｅには、ホッパ１２に対して研磨材Ｇを排出するための排出口１１ｄが形成されている。

一実施形態では、排出口１１ｄは、負圧を効率的に作用させるために下方に向かって開口幅が小さくなる形状を有していてもよい。例えば、排出口１１ｄは、後述する傾斜面１１ｅに対する平面視において、下端が短辺となる台形形状を有していてもよい（図２（Ａ）参照）。

投入部１０ａは、サイクロン本体１１の上部、より詳細には直胴部１１ａの側面に設けられている。投入部１０ａには、吸引管３の一端部が接続されている。
投入部１０ａは、後述する撹拌機構２０からの研磨材Ｇ及び粉塵を含む粉体を受けてサイクロン本体１１の内部に投入する。

吸引部１０ｂは、サイクロン本体１１の上端部に設けられている。吸引部１０ｂは、集塵管４ａを介して集塵機４に接続されている。吸引部１０ｂは、集塵機４の吸引力によりサイクロン本体１１の内部に中心軸線ＡＸ周りに旋回する上昇気流を発生させる。

投入部１０ａからサイクロン本体１１の内部に粉体が投入されると、サイクロン本体１１内で旋回する上昇気流により研磨材Ｇ及び粉塵が分級される。粉体のうち相対的に軽量な粉塵は、集塵管４ａを介して集塵機４に送られる。粉塵のうち粒子径の大きく重い再利用可能な研磨材Ｇは重力により落下し、貯留部１１ｃに貯留される。

サイクロン本体１１の寸法は、導入される研磨材Ｇの種類や量、後述の集塵機４の風量、分級点等に応じて適宜設計される。本実施形態では、以下の構成のサイクロン本体１１を用いた場合について説明する。

・直胴部１１ａ：内径１８６ｍｍ、高さ３０２ｍｍ
・縮径部１１ｂ：上部内径１８６ｍｍ、下部内径１００ｍｍ、高さ２８０ｍｍ
・排出口１１ｄ：上辺９０ｍｍ、下辺８０ｍｍ、高さ４０ｍｍ

ホッパ１２は、サイクロン式分級装置１０で選別された再使用可能な研磨材Ｇを一時的に貯留する容器であり、サイクロン本体１１の下方に設けられている。図１に示すように、ホッパ１２の内部にはサイクロン本体１１の貯留部１１ｃが配置されており、貯留部１１ｃに形成された排出口１１ｄを通じてホッパ１２と貯留部１１ｃとが互いに連通している。

定量供給装置１３は、ホッパ１２から研磨材Ｇを受け、定量の研磨材Ｇを研磨加工機構２（撹拌機構２０）に対して供給する装置である。定量供給装置１３は、ホッパ１２の下方に配置されている。定量供給装置１３としては、公知の構成の装置を適宜選択して採用することができるが、例えば、内蔵する搬送スクリュの回転により研磨材Ｇを図中左方向に一定速度で前進させて、研磨材Ｇを一定量ずつ撹拌機構２０に送る構成を採用することができる。

定量供給装置１３は、撹拌機構２０の上方に設けられ、ホッパ１２からの研磨材Ｇが撹拌機構２０内の被加工物Ｗに向けて落下するように研磨材Ｇを供給する。

研磨加工機構２は、被加工物Ｗに研磨材Ｇを衝突又は擦過させることによって、被加工物Ｗの研磨加工を行う装置である。本実施形態の研磨加工機構２は、撹拌機構２０を備えている。

撹拌機構２０は、複数の被加工物Ｗを流動化させて撹拌するための装置であり、複数の被加工物Ｗを収容する加工容器２１と、加工容器２１を回転させる回転手段２２と、を備えている。

加工容器２１は、壁面２１ａ及び載置盤２１ｂを有している。壁面２１ａは、円筒形状を呈している。載置盤２１ｂは、円盤形状を呈しており、壁面２１ａの底部を覆うように設けられている。加工容器２１は、載置盤２１ｂが傾斜した状態で回転手段２２に支持されている。

載置盤２１ｂは、網状又は格子状をなしており、その開口部（網目又は格子）は、研磨材Ｇが通過可能であるが被加工物Ｗは通過できない大きさに形成されている。このような加工容器２１は、研磨材Ｇを通過させると共に、載置盤２１ｂ上に被加工物Ｗをその上に滞留させることができる。

回転手段２２は、加工容器２１を水平面に対して所定の角度だけ傾斜させた状態で、載置盤２１ｂの中心を軸心として回転させるものである。回転手段２２としては、モータ、回転伝達部材などからなる公知の駆動装置を採用することができる。

回転手段２２は、加工容器２１を傾けた状態で回転させることにより、被加工物Ｗを加工容器２１内で流動化させ撹拌させる。

加工容器２１の下方には、吸引管３の他端部が配置されている。より詳細には、吸引管３の他端部は、加工容器２１の載置盤２１ｂ上で流動する被加工物Ｗの下方において、載置盤２１ｂに対して隙間を設けるようにして配置されている。この吸引管３は、加工容器２１を通過した研磨材Ｇを吸引するダクトである。上述のように、吸引管３の一端部は、サイクロン式分級装置１０の投入部１０ａに接続されている。

吸引管３は、サイクロン本体１１の負圧によって、加工容器２１の載置盤２１ｂの裏面側から被加工物Ｗが存在する領域を吸引することにより、研磨材Ｇが加工容器２１の載置盤２１ｂを通過する方向、即ち、定量供給装置１３から吸引管３へ向かう気流を発生させる。

定量供給装置１３から排出された研磨材Ｇは、加工容器２１に向けて落下する。落下した研磨材は、吸引管３の作動により発生した気流により加速される。そして、研磨材Ｇは被加工物Ｗに衝突又は擦過し、被加工物Ｗを研磨する。被加工物Ｗの研磨後に加工容器２１を通過した研磨材Ｇ及び粉塵は、吸引管３に吸引され、サイクロン本体１１に搬送される。

集塵機４は、除塵部４０と、清浄部４１と、集塵フィルタ４２と、集塵フィルタ回収部材４３とを備えている。除塵部４０は、上部に開口４０ｂが形成された箱体であり、集塵管４ａを介してサイクロン式分級装置１０の吸引部１０ｂと連通している。清浄部４１は、除塵部４０の開口４０ｂを閉鎖するように除塵部４０上に支持されている。一実施形態では、除塵部４０と清浄部４１との間にはヒンジが設けられており、図４（Ｂ）に示すように、清浄部４１が、当該ヒンジを介して除塵部４０に対して開閉可能に連結されていてもよい。

集塵フィルタ４２は、開口４０ｂから除塵部４０内に挿入された状態で清浄部４１に保持されている。集塵フィルタ回収部材４３は、清浄部４１において集塵フィルタ４２を取り囲むように設けられている。この集塵フィルタ回収部材４３は、集塵フィルタ４２の交換時に、粉塵が飛散しないように集塵フィルタ４２を収容して回収するために利用されるものであり、両端に開口部を有した袋状（筒状）に形成されている。一方の開口部は、集塵機４に取り付けられた状態の集塵フィルタ４２を覆って集塵機４に着脱可能な図示しない着脱手段（例えば、弾性バンド）を備えており、集塵フィルタ４２が集塵機４に取り付けられた状態では、集塵フィルタ回収部材４３は蛇腹状に折りたたまれて配置されている。

集塵機４は、サイクロン式分級装置１０によって分級された粉塵を吸引する。吸引された粉塵のうち比較的粒径の大きな粉体は、除塵部４０下部に設けられた排出部４０ａに貯留され、集塵機４の底部から下方に排出される。粒径の小さな粉塵は集塵フィルタ４２により捕捉される。粉塵が除去された清浄な気流は清浄部４１に送られて、その後外部に放出される。

次に、一実施形態の排出機構５について詳細に説明する。排出機構５は、貯留部１１ｃ内の研磨材Ｇをホッパ１２に向けて排出するために貯留部１１ｃに設けられている。図２及び図３に示すように、排出機構５は、開閉部材５０、制限部材５１及び噴射器５２を備えている。

開閉部材５０は、貯留部１１ｃに形成された排出口１１ｄを開閉するためのものであり、開閉板５０ａ及び支持部材５０ｂを有している。開閉板５０ａは、排出口１１ｄを覆うように傾斜面１１ｅの外面に沿って設けられている。

開閉部材５０の開閉板５０ａは、貯留部１１ｃの内外の圧力差に基づいて、その下端部の位置が変位することによって排出口１１ｄを開閉する。後述するように、開閉板５０ａは、噴射器５２から圧縮気体が噴射されたときに、当該圧縮気体による押圧力を受けて排出口１１ｄを開放し、噴射器５２から圧縮気体が噴射されていないときに、貯留部１１ｃの負圧により貯留部１１ｃ側に付勢され排出口１１ｄを閉鎖するように構成されている。開閉部材５０は、このように動作することにより、貯留部１１ｃとホッパ１２とが連通した状態と、貯留部１１ｃとホッパ１２との連通が遮断された状態とを切り換えることができる。

図２（Ｂ）に示すように、一実施形態では、開閉板５０ａは、低硬度樹脂からなる主開閉板５０ｃと、高硬度の樹脂からなるバックアップ部材５０ｄとを含んでいる。主開閉板５０ｃは、排出口１１ｄ側に設けられており、バックアップ部材５０ｄは、主開閉板５０ｃの背面（排出口１１ｄに離間した側の面）側に設けられている。主開閉板５０ｃは、例えばデュロメータ硬さＡ１５°（ＪＩＳ Ｋ６２５３：２０１２）を有する耐摩耗性のウレタン板によって構成され、バックアップ部材５０ｄは、例えばＭＣナイロン（登録商標）によって構成されている。弾性を有する低硬度樹脂によって主開閉板５０ｃを構成することにより、主開閉板５０ｃと排出口１１ｄとの間の密着性を向上させることができる。また、バックアップ部材５０ｄを高硬度樹脂によって構成することにより、主開閉板５０ｃが大きく変形することを防止し、密閉性が低下することを防止することができる。これにより、より確実に排出口１１ｄを閉鎖することができる。

なお、バックアップ部材５０ｄの形状は、主開閉板５０ｃが大きく変形することを防ぐことができれば板状に限定されるものではない。主開閉板５０ｃの材料としては、例えばゴム板（デュロメータ硬さＡ７０°）を用いてもよい。また、バックアップ部材５０ｄの材料としては、超高分子量ポリエチレン板（分子量を１００～７００万に高めたポリエチレン）を用いてもよい。

支持部材５０ｂは、貯留部１１ｃの外面に取り付けられ、開閉板５０ａの上部を傾斜面１１ｅに固定している。一実施形態では、支持部材５０ｂは、主開閉板５０ｃのみを傾斜面１１ｅに固定しており、バックアップ部材５０ｄは支持部材５０ｂによって固定されていない。これにより、支持部材５０ｂの剛性を小さくすることができるので、排出口１１ｄの開閉を容易に行うことができる。

なお、支持部材５０ｂは、板バネなどの付勢部材を備え、開閉板５０ａを支持部材５０ｂを中心として揺動可能に支持するとともに、開閉板５０ａを排出口１１ｄに付勢する構成としてもよい。支持部材５０ｂがこのような付勢部材を備えている場合には、開閉板５０ａを弾性部材によって構成する必要はなく、軽量の金属板などによって構成してもよい。

また、貯留部１１ｃの密閉性を向上させるために、排出機構５は、開閉部材５０が排出口１１ｄを閉鎖したときに、開閉部材５０と当接して貯留部１１ｃ内の空間を封止する密閉部材５０ｅを更に備えていてもよい。密閉部材５０ｅは、環状を呈し、貯留部１１ｃの傾斜面１１ｅと開閉板５０ａとの間に設けられている。密閉部材５０ｅは、排出口１１ｄが閉鎖されているときに開閉板５０ａに当接して、貯留部１１ｃを気密に封止する。図２（Ｂ）に示す実施形態では、密閉部材５０ｅは、排出口１１ｄの縁を覆うように延在する環状の突起部材（幅２ｍｍ、高さ１ｍｍ）として形成されている。なお、密閉部材５０ｅは、シリコンゴムなどの弾性材料から構成されていてもよく、開閉板５０ａ側に設けられていてもよい。

また、制限部材５１は、開閉板５０ａの裏面側（排出口１１ｄと反対側）に設けられている。制限部材５１は、開閉部材５０が貯留部１１ｃの負圧により排出口１１ｄを閉鎖できるように、排出口１１ｄに対する開閉部材５０の変位量を所定の範囲に制限する。本実施形態では、制限部材５１は板状をなしており、サイクロン本体１１の外側面に取り付けられている。

制限部材５１は、開閉板５０ａの下端部が外側に変位して排出口１１ｄが開放された後に、サイクロン本体１１の負圧によって排出口１１ｄが閉鎖された状態に復帰するように、開閉板５０ａの変位量を制限する。より具体的には、制限部材５１は、開閉板５０ａの排出口１１ｄに対する変位角度θが３～２０°になったとき、或いは、開閉板５０ａと傾斜面１１ｅとの間の隙間ｄが２．５～２０ｍｍになったときに、開閉板５０ａに当接して開閉部材５０のより大きな変位を規制するように開閉板５０ａの外側に設けられている。例えば、制限部材５１は、開閉部材５０の変位角度θが５°となったとき、或いは、隙間ｄが４．５ｍｍとなったときに開閉板５０ａに当接するように構成されていてもよい。なお、制限部材５１は、例えば、傾斜面１１ｅの傾斜が小さく、開閉板５０ａがサイクロン本体１１の負圧により排出口１１ｄを閉止する状態に復帰できるときには設けられなくてもよい。

噴射器５２は、コンプレッサーなどの圧縮気体の供給源に接続された噴射管５２ａを備えている。噴射管５２ａは、サイクロン本体１１の内部の旋回気流を乱すことがないように、サイクロン本体の中心軸線ＡＸ（旋回気流の中心）に沿って下方に延在している。

噴射器５２は、サイクロン本体１１の貯留部１１ｃに貯留された研磨材Ｇの上方から研磨材Ｇに対して噴射管５２ａを介して圧縮気体をパルス状（間欠的）に噴射し、研磨材Ｇを下方に押圧する。圧縮気体の噴射は、研磨材Ｇの供給量に応じて適宜設定する。例えば、研磨材Ｇの供給量が１８０ｇ／ｍｉｎのときには、噴射器５２は、パルス間隔１回／１０秒、パルス圧力０．２ＭＰａの圧縮気体を噴射する。この圧縮気体によって研磨材Ｇが下方に押圧されると、開閉板５０ａが弾性変形して開閉板５０ａの下端が支持部材５０ｂを中心として回動し、開閉板５０ａと排出口１１ｄとの間に隙間が生じる。これにより、排出口１１ｄが開放され、開閉板５０ａと排出口１１ｄとの間の隙間を通って、再利用可能な研磨材Ｇが貯留部１１ｃからホッパ１２へ供給される。

このとき、噴射器５２からの圧縮気体が、貯留部１１ｃ内の研磨材Ｇの上部の一部に局所的に噴射されると、研磨材Ｇが舞い上がることとなる。研磨材Ｇが舞い上がることを抑制するため、圧縮気体が研磨材Ｇの上部の広い範囲、望ましくは全体を押圧し、研磨材Ｇが舞うことがないように、噴射器５２の配置する高さ、圧縮気体の広がりなどを適宜設定することができる。これにより、圧縮気体の噴射による再利用可能な研磨材Ｇの分級精度の低下を防ぐことができる。例えば、噴射器５２は、φ８ｍｍの噴射管５２ａを備え、噴射管５２ａの開口部から排出口１１ｄの下端までの距離を２６６ｍｍとすることができる。

圧縮気体の噴射が終了すると、開閉板５０ａは、サイクロン本体１１に生じている負圧及び開閉板５０ａの弾性により貯留部１１ｃ側に付勢され、排出口１１ｄを閉鎖する。これにより、ホッパ１２とサイクロン本体１１との連通が遮断される。

これにより、ホッパ１２内の研磨材Ｇがサイクロン式分級装置１０内の気流やホッパ１２とサイクロン本体１１との差圧（例えば、－数ｋＰａ）により舞い上げられてサイクロン本体１１側に逆流して吸引されることを防ぐことができる。

次に、図１及び図３を参照して、研磨加工システムＳによる研磨加工方法について、排出機構５の動作を中心に説明する。

まず、加工に必要な研磨材Ｇをホッパ１２に投入する。このとき、サイクロン本体１１に負圧は生じていないため、開閉板５０ａは排出口１１ｄに対して離間しており、排出口１１ｄは開放されている（図３（Ａ））。

次に、加工容器２１に被加工物Ｗを投入し、被加工物Ｗを載置盤２１ｂ上に載置する。

続いて、集塵機４を起動する。集塵機４が作動すると、サイクロン式分級装置１０を介して吸引管３から吸引が行われ、載置盤２１ｂ近傍で定量供給装置１３側から吸引管３の他端部に向かう気流が発生する。このとき、サイクロン本体１１が減圧され、図３（Ｂ）に示すように、開閉板５０ａが貯留部１１ｃ側に付勢され、排出口１１ｄが閉鎖される。つまり、ホッパ１２とサイクロン本体１１との連通が遮断される。

続いて、撹拌機構２０を起動し、回転手段２２により加工容器２１を回転させる。これにより、加工容器２１内の被加工物Ｗが流動し、撹拌される。

続いて、定量供給装置１３を作動させ、研磨材Ｇを加工容器２１内に向けて定量供給する。

定量供給装置１３から加工容器２１内に供給された研磨材Ｇは、気流に乗って流動している被加工物Ｗに向けて落下する。このとき、研磨材Ｇと被加工物Ｗとが擦れあうことで被加工物Ｗが研磨される。

研磨材Ｇ及び研磨によって生じた粉塵を含む粉体は、気流により載置盤２１ｂを通過し、吸引管３を通ってサイクロン式分級装置１０に供給される。この粉体は、サイクロン式分級装置１０で再利用可能な研磨材Ｇと粉塵に分級され、粉塵は吸引部１０ｂを介して集塵機４に送られる。一方、再利用可能な研磨材Ｇはサイクロン本体１１の貯留部１１ｃに落下する。

図３（Ｃ）に示すように、再利用可能な研磨材Ｇが貯留部１１ｃに一定量溜まると、再度研磨加工に用いるために研磨材Ｇがホッパ１２に送られる。

貯留部１１ｃからホッパ１２への研磨材Ｇの供給は、排出機構５の開閉部材５０により排出口１１ｄを開放することにより行われる。一実施形態では、研磨加工条件に応じて設定される時間間隔で排出口１１ｄを開閉することで、ホッパ１２へ研磨材Ｇを供給してもよい。

図３（Ｄ）に示すように、排出機構５は、噴射器５２から貯留部１１ｃ内の研磨材Ｇに対してパルス状、例えば、０．１～０．２秒の時間間隔で圧縮気体を間欠的に噴射する。この圧縮気体よって研磨材Ｇが下方に押圧されることで開閉板５０ａが下方に回動して変位し、開閉板５０ａと排出口１１ｄとの間に隙間が生じる。この隙間を通して再利用可能な研磨材Ｇが貯留部１１ｃからホッパ１２へ供給される。

圧縮気体の噴射が終了すると、開閉板５０ａは、サイクロン本体１１内の負圧と当該開閉板５０ａの弾性により貯留部１１ｃ側に付勢され、排出口１１ｄを閉鎖する（図３（Ｂ）の状態）。これにより、サイクロン本体１１からホッパ１２への研磨材Ｇの供給が停止される。

このように、開閉板５０ａにより排出口１１ｄが閉鎖されることによって、ホッパ１２内の研磨材Ｇがサイクロン式分級装置１０内の気流やホッパ１２とサイクロン本体１１との差圧により舞い上げられてサイクロン本体１１側に逆流することを防ぐことができるので、高い分級精度を維持して、サイクロン式分級装置１０から研磨材Ｇを排出することができる。

以上の工程で、被加工物Ｗを研磨することができる。そして、研磨が完了した後に各部の動作を停止し、研磨済みの被加工物Ｗを回収する。

上記のように、排出機構５は、噴射器５２から圧縮気体が噴射されたときに圧縮気体の圧力によって排出口１１ｄが開放され、圧縮気体の噴射が停止されたときにホッパ１２と貯留部１１ｃとの圧力差により排出口１１ｄが閉鎖される。したがって、このような排出機構５によれば、電磁弁や粉体バルブといった複雑な装置を用いることなく、シンプルな構成で研磨材Ｇの供給を制御することが可能となる。したがって、サイクロン式分級装置１０の故障を減少させ、メンテナンス性を向上させることが可能である。

また、研磨加工システムＳを停止し、集塵機４の集塵フィルタ４２を交換する場合には、集塵フィルタ回収部材４３に集塵フィルタ４２を収容して回収する。集塵フィルタ４２を集塵機４から取り外すときには、まず図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように清浄部４１を開放する。次いで、図４（Ｃ）に示すように、集塵フィルタ回収部材４３を取出し方向（本実施形態では、上方）に引き出して、上方の開口部を結束する。続いて、図４（Ｄ）に示すように、集塵フィルタ４２を包んだ状態で集塵フィルタ４２を集塵機４から取り出す。そして、図４（Ｅ）に示すように、集塵フィルタ回収部材４３の下端側の開口部を結束して集塵フィルタ４２を集塵フィルタ回収部材４３に収容する。続いて、図４（Ｆ）に示すように、集塵フィルタ回収部材４３を集塵機４から取り外し回収する。このように集塵フィルタ回収部材４３を用いることにより、集塵フィルタ４２により捕捉した粉塵を外部に放出することなく、集塵フィルタ４２を回収することができる。その後、新しい集塵フィルタ４２を集塵機４に取り付け、集塵フィルタ回収部材４３を所定の位置に配置する。

研磨加工システムＳでは、研磨材Ｇが定量供給装置１３から撹拌機構２０の加工容器２１に向けて自由落下すると、吸引管３に向けて加速され、全量が吸引管３から吸引される。したがって、定量供給装置１３から撹拌機構２０に供給された研磨材Ｇが周囲に飛散することを防止することができる。また、集塵フィルタ回収部材４３を用いて集塵機４で捕集された粉塵を回収することで、集塵フィルタ４２に付着した粉塵が周囲に飛散することを防止することができる。したがって、この研磨加工システムＳによれば、周囲に研磨材Ｇ及び粉塵を放出することを抑制しつつ、研磨加工を行うことができる。

以上、種々の実施形態に係る排出機構、サイクロン式分級装置及び研磨加工システムについて説明してきたが、上述した実施形態に限定されることなく発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形態様を構成可能である。

例えば、上記実施形態では、サイクロン式分級装置１０が、研磨加工機構２で使用された研磨材Ｇを含む粉体を分級しているが、エアブラスト装置や遠心ブラスト装置といった他の加工装置で使用された研磨材Ｇを含む粉体の分級に利用されてもよい。また、サイクロン式分級装置１０は、粉砕物や造粒物の分級や工場等で発生する粉塵の分級など、各種粉体の分級に用いることができる。

また、上記実施形態では、排出口１１ｄが貯留部１１ｃの傾斜面１１ｅに形成されているが、傾斜面１１ｅとは異なる位置、例えば貯留部１１ｃの底部に排出口１１ｄが形成されていてもよい。また、排出口１１ｄの形状は、台形に限定されず、矩形や円形等の各種形状を採用することができる。また、貯留部１１ｃの側面が傾斜面と垂直面とを含むときに、当該垂直面に排出口１１ｄを形成することも可能である。

さらに、集塵機４が備えている逆洗用のパルス機構を分岐させ、排出機構５の噴射器５２として併用してもよい。

（実施形態の効果）
上記実施形態の排出機構５によれば、噴射器５２から圧縮気体が噴射されたときに圧縮気体の圧力によって排出口１１ｄが開放され、圧縮気体の噴射が停止されたときにホッパ１２と貯留部１１ｃとの圧力差により排出口１１ｄが閉鎖される。これにより、ホッパ１２からサイクロン本体１１に研磨材Ｇが逆流することを防止することができるので、再使用可能な研磨材Ｇの高い分級精度を維持しながら、サイクロン式分級装置１０から粉体を排出することができる。

排出機構５を備えるサイクロン式分級装置１０は、研磨材Ｇの分級精度が高いサイクロン式分級装置とすることができる。更に、サイクロン式分級装置１０を含んだ研磨加工システムＳは、研磨材Ｇの分級精度が高い研磨加工システムとして構築することができる。

（実施例）
以下、サイクロン式分級装置１０の分級精度について実施例により確認した。

本実施例では、被加工物Ｗを用いず、定量供給装置１３からサイクロン式分級装置１０までの間で粒度分布の変動がない条件で、研磨加工システムＳを作動させ、再使用可能な寸法の粒子が集塵機４側に移送されることなく良好に分級できていることを確認する。

装置構成は実施形態と同様とした。試験条件は以下の通りである。
・研磨材 ：ＷＡ♯１０００（新東工業株式会社製）
・供給量 ：１００ｇ／ｍｉｎ
・稼働時間 ：１０分間
・パルスエア（圧力気体）の噴射間隔：１０秒

評価は捕集率によりおこなった。捕集率は、集塵機４で捕集された粉体の割合であり、総供給量と集塵機４で捕集された量に基づいて、以下に示す計算式から導出した。この捕集率Ｃは、小さいほど再使用可能な寸法の粒子が集塵機側に移送されることなく良好に分級できていることを示している。

粉体の供給量を変化させたときの捕集率を表１に示す。

表１に示す結果から、集塵機４での捕集率は３％以下であり、再使用可能な寸法の粒子が必要以上に集塵機４側に移送されていないことが確認された。したがって、サイクロン式分級装置１０により、粉体が良好に分級できていることが確認された。

２…研磨加工機構（撹拌機構２０）、４…集塵機、５…排出機構、１０…サイクロン式分級装置、１１ｃ…貯留部、１１ｄ…排出口、１１ｅ…傾斜面、４２…集塵フィルタ、４３…集塵フィルタ回収部材、５０…開閉部材、５０ｅ…密閉部材、５１…制限部材、５２…噴射器、５２ａ…噴射管、ＡＸ…中心軸線（旋回気流の中心）、Ｇ…研磨材、Ｓ…研磨加工システム、Ｗ…被加工物。

Claims (8)

1. 粉体の分級を行うサイクロン式分級装置に設けられ、前記サイクロン式分級装置の貯留部に貯留された粉体を排出する排出機構であって、
   前記貯留部に形成された排出口を開閉するための開閉部材と、
   前記貯留部に貯留された前記粉体に対してパルス状に圧縮気体を噴射する噴射器と、を備え、
   前記開閉部材は、
   前記噴射器から前記圧縮気体が噴射されたときに、前記圧縮気体による押圧力を受けて前記排出口を開放し、
   前記噴射器から前記圧縮気体が噴射されていないときに、前記貯留部の負圧により前記貯留部側に付勢され前記排出口を閉鎖するように構成され、
   前記サイクロン式分級装置は、その内部に旋回気流を生成する筒状のサイクロン本体を含み、前記貯留部は前記サイクロン本体の下部に設けられ、
   前記噴射器は、前記サイクロン本体の中心軸線に沿って延び、その端部から前記圧縮気体を噴射する噴射管を有している、排出機構。
2. 前記開閉部材が前記貯留部の負圧により前記排出口を閉鎖できるように、前記排出口に対する前記開閉部材の変位量を所定の範囲に制限する制限部材を更に備える、請求項１に記載の排出機構。
3. 前記噴射器は、前記粉体に前記圧縮気体を噴射したときに、該粉体が飛散することがない位置に配設されている、請求項１又は請求項２に記載の排出機構。
4. 前記貯留部に取り付けられ、前記開閉部材が前記排出口を閉鎖したときに、前記開閉部材と当接して前記貯留部内の空間を封止する密閉部材を更に備える、請求項１～３の何れか一項に記載の排出機構。
5. 請求項１～４の何れか一項に記載の排出機構を備えるサイクロン式分級装置。
6. 前記排出口は、下方に向かうにつれて開口幅が狭くなるように前記貯留部の傾斜面に形成されている、請求項５に記載のサイクロン式分級装置。
7. 請求項５又は６に記載のサイクロン式分級装置と、研磨材を用いて被加工物を研磨する研磨加工機構と、を備えた研磨加工システムであって、
   前記サイクロン式分級装置は、前記被加工物の研磨に用いた前記研磨材を含む粉体から再使用可能な研磨材を分級する、研磨加工システム。
8. 集塵機を更に備え、
   前記集塵機は、集塵フィルタと、集塵フィルタ回収部材を備え、
   前記集塵フィルタ回収部材は、両端に開口部を有する筒状に形成されており、
   前記集塵フィルタが前記集塵機に取り付けられた状態では、前記集塵フィルタ回収部材は蛇腹状に折りたたまれて配置されており、
   前記集塵フィルタを前記集塵機から取り外すときに、両端の開口部を閉止して前記集塵フィルタを包んだ状態で前記集塵フィルタを前記集塵機から取り外すことが可能に構成されている、請求項７に記載の研磨加工システム。

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