JP7296674B1

JP7296674B1 - ウェットブラスト処理装置

Info

Publication number: JP7296674B1
Application number: JP2022166427A
Authority: JP
Inventors: 健橋本
Original assignee: Macoho Co Ltd
Current assignee: Macoho Co Ltd
Priority date: 2022-10-17
Filing date: 2022-10-17
Publication date: 2023-06-23
Anticipated expiration: 2042-10-17
Also published as: JP2024058973A; CN117901000A

Abstract

【課題】切削具の形状に応じた段取り作業を容易に行うことができるウェットブラスト処理装置を提供する。
【解決手段】刃部にスラリを噴射すると共に、切削具に対して対称に配置された一対のノズルと、一対のノズルを互いに異なる方向に回転させる回転機構と、一対のノズルを任意の直線上に近接及び離間させる移動機構と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェットブラスト処理装置に係り、具体的には、超硬チップなどの切削具にウェットブラスト処理を施すウェットブラスト処理装置に関する。

従来から、たとえば特許文献１に記載されているように、液体と砥粒とを混合したスラリを準備し、このスラリを圧縮エアを使って被加工物に噴射することにより被加工物の表面を処理するウェットブラスト処理方法が行われている。このウェットブラスト処理は、湿式ブラストや液体ホーニングとも呼ばれている。

このウェットブラスト処理は、特許文献２に記載されているように、切削具の刃部表面処理に用いると、コーティング処理前に刃部に対して良好な表面処理を行うことができることが知られている。

特開２００７－０３８３０９号公報特開２００７－００７７８０号公報

また、切削具の刃部表面に対してウェットブラスト処理を行う場合、刃部の角部に向けて所定の角度でスラリを噴射することで、表面処理に加えて角部に所定の面取りを行うことができる。このような切削具の角部の面取りは、小さな曲率半径Ｒとすることで、より刃部が欠けるなどの原因を抑制することができ、小さな曲率半径Ｒとすることで切削具の消耗を抑制して切削具の寿命を伸ばすことができることが知られている。

このようにスラリを噴射して切削具の角部に所定の面取りを施す場合、切削具の形状に応じて適切な位置から適切な噴射角度でスラリを噴射することが求められる。また、面取り部分比率であるｋ値についても噴射角度と関係性があることが本発明者らの検討によって判明しており、より切削具に対して適切な角度や適切な位置からスラリを噴射することが求められる。

しかしながら、従来のウェットブラスト処理装置では、切削具の角部に面取りを施す場合、スラリの噴射角度やスラリを噴射するノズルの位置調整を手動で行っているため、ウェットブラスト処理を行う切削具の形状が変わった際に段取り作業に非常に手間がかかり、この段取り作業を簡単に行うことが望まれていた。

本発明は、切削具の形状に応じた段取り作業を容易に行うことができるウェットブラスト処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明に係るウェットブラスト処理装置は、切削具の刃部表面に液体と砥粒との混合物であるスラリを噴射して該刃部の表面をウェットブラスト処理するウェットブラスト処理装置であって、前記刃部に前記スラリを噴射すると共に、前記切削具に対して対称に配置された一対のノズルと、前記一対のノズルを互いに異なる方向に回転させる回転機構と、前記一対のノズルを任意の直線上に近接及び離間させる移動機構と、を備え、前記回転機構は、回転機構用モータによって軸周りに回転自在に配置されたボールねじ軸と、前記ボールねじ軸に螺合するナット部材を有する一対のボールねじ装置と、前記ナット部材に取り付けられた一対のアーム部材とを有する一対の回転機構本体を備え、前記アーム部材の先端には、前記ノズルの回転軸周りに回動すると共に前記ノズルがそれぞれ取り付けられる一対のリンク部を備えることを特徴とする。

また、本発明に係るウェットブラスト処理装置において、前記回転機構用モータは、駆動軸に取り付けられた第１の歯車と、前記第１の歯車に噛み合う第２の歯車を備え、前記一対の回転機構本体の一方の回転機構本体の前記ボールねじ軸は、前記第１の歯車に噛み合う第３の歯車によって回転可能に配置され、前記一対の回転機構本体の他方の回転機構本体の前記ボールねじ軸は、前記第２の歯車に噛み合う第４の歯車によって回転可能に配置されると好適である。

また、本発明に係るウェットブラスト処理装置おいて、前記アーム部材は、長手方向の両端にボールジョイントを備え、前記ボールジョイントは、それぞれ前記ナット部材及びアーム部材に取り付けられると好適である。

また、本発明に係るウェットブラスト処理装置において、前記移動機構は、移動機構用モータと、前記移動機構用モータの回転軸に取り付けられた移動機構用歯車と、前記回転機構本体の縁部に形成されると共に、前記移動機構用歯車と噛み合うラック部を有すると好適である。

また、本発明に係るウェットブラスト処理装置において、前記回転機構本体は、案内手段を介して基台に取り付けられると好適である。

本発明に係るウェットブラスト処理装置によれば、刃部にスラリを噴射すると共に、切削具に対して対称に配置された一対のノズルと、一対のノズルを互いに異なる方向に回転させる回転機構と、一対のノズルを任意の直線上に近接及び離間させる移動機構と、を備えるので、回転機構と移動機構の調整のみでノズルを切削具に対して適切な位置に調整することが可能となる。

本発明の実施形態に係るウェットブラスト処理装置の斜視図。本発明の実施形態に係るウェットブラスト処理装置の回転機構本体を示す斜視図。本発明の実施形態に係るウェットブラスト処理装置の回転機構の内部構造を示す図。本発明の実施形態に係るウェットブラスト処理装置の正面図。本発明の実施形態に係るウェットブラスト処理装置の移動機構の動作を示す図。本発明の実施形態に係るウェットブラスト処理装置の回転機能の動作を示す平面図。本発明の実施形態に係るウェットブラスト処理装置の回転機構の動作を示す図。本発明の実施形態に係るウェットブラスト処理装置の動作を説明するための図。

以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の実施形態に係るウェットブラスト処理装置の斜視図であり、図２は、本発明の実施形態に係るウェットブラスト処理装置の回転機構本体を示す斜視図であり、図３は、本発明の実施形態に係るウェットブラスト処理装置の回転機構の内部構造を示す図であり、図４は、本発明の実施形態に係るウェットブラスト処理装置の正面図であり、図５は、本発明の実施形態に係るウェットブラスト処理装置の移動機構の動作を示す図であり、図６は、本発明の実施形態に係るウェットブラスト処理装置の回転機能の動作を示す平面図であり、図７は、本発明の実施形態に係るウェットブラスト処理装置の回転機構の動作を示す図であり、図８は、本発明の実施形態に係るウェットブラスト処理装置の動作を説明するための図である。

図１に示すように、本実施形態に係るウェットブラスト処理装置１は、ウェットブラスト処理を施すワークを保持する保持機構１０及びワークに対してスラリを噴射する一対のノズル２０，２０が内部に配置された処理部２と、該ノズル２０，２０を互いに異なる方向に回転させる回転機構３０及び該ノズル２０，２０を互いに任意の直線上に近接及び離間するように移動させる移動機構４０とを備えている。なお、本実施形態に係るウェットブラスト処理装置１は、ワークが超硬チップなどの切削具であり、当該切削具の刃部の角部に所定の面取りを施すウェットブラスト処理装置１について説明を行う。また、本実施形態に係るウェットブラスト処理装置１の移動機構４０は、図５における紙面左右方向と平行な長手方向に沿ってノズル２０，２０を近接または離間する方向に移動させる場合について説明を行う。

ワークは、図示しない蓋体に形成された投入口から処理部２の内部に搬入され、保持機構１０によって保持される。保持機構１０は、長手方向と直交する幅方向に沿って近接・離間可能に配置された一対の保持部１１，１１によって保持される。保持部１１，１１は、図示しない駆動機構によって幅方向に移動可能に配置されている。保持機構１０の駆動機構は、従来周知の種々の構造を用いることができ、例えば、駆動モータと駆動モータに螺合するボールねじ装置のナット部とで構成し、当該ボールねじ装置のねじ軸の先端に保持部１１を形成することができる。

ノズル２０は、スラリを噴射することができれば、従来周知の種々のノズルが適用可能である。また、一対のノズル２０，２０は、ワークに対して対称に配置され、それぞれのノズル２０，２０からワークに向けてスラリを噴射可能に配置されている。また、ノズル２０は、スラリを導入するスラリ導入口２１及び、スラリを噴射する圧縮空気を導入する圧縮空気導入口２２並びに、スラリをワークに向けて噴射する噴射口２３を備えている。

スラリは、液体と砥粒とを混合した混合物であると好適である。スラリに含まれる液体は、後述する砥粒を被加工物の表面に運ぶ役割を果たすものである。したがってこの役割を果たすことが可能であれば、引火性のある物質を除きいかなる液体をも用いることができる。具体的には、環境面への配慮やコストの関係から水を用いることが好ましい。

砥粒は、上記液体によって被加工物表面に運ばれ、被加工物表面に対し所望の加工を施す役割を果たすものである。したがってこの役割を果たすことが可能であればいかなる砥粒をも用いることができる。

具体的には、砥粒の材質としては、セラミックス、樹脂、および金属などを挙げることができ、より具体的には、アルミナ、ガラス、ジルコニア、およびステンレスなどを挙げることができる。また、砥粒の形状としては、多角形状、球形状、真球形状などを挙げることができる。また、砥粒の大きさとしては、１μｍ程度から３００μｍ程度のものを適宜選択して用いることができる。

砥粒のスラリ全体に対する含有割合についても特に限定されることはなく、被加工物の材質や加工面積、さらには所望する加工の程度などに応じて適宜設計可能である。たとえば、スラリ全体の質量に対して１０質量％以上２５質量％としてもよい。スラリ全体に対する砥粒の含有割合が２５質量％を超えると、砥粒同士の衝突による消耗が多くなることが懸念され、また砥粒１個１個に加わるエネルギーが小さくなり、加工効率が低下する虞がある。一方で、砥粒の含有割合が１０質量％未満の場合、砥粒の絶対量が少なくなり、加工が不安定になる虞がある。

また、スラリは、上記液体および砥粒の他に、種々の機能を有する混合材を用いることができ、例えば、防錆剤を含有することも可能である。ウェットブラスト加工方法において用いられるスラリ中に防錆剤を含有することにより、被加工物の表面に従来通りのウェットブラスト加工を施すと同時に、防錆効果をも付与することが可能となる。また、防錆剤に変えて、各成分の作用効果を阻害しない程度において、各種添加剤を添加してしてもよい。

回転機構３０は、回転機構用モータ３１と、当該回転機構用モータ３１の回転軸に取り付けられた第１の歯車３２と、当該第１の歯車３２に噛み合う第２の歯車３３と、第１の歯車３２に噛み合う第３の歯車３４を備える第１の回転機構本体３６と、第２の歯車３３に噛み合う第４の歯車３５を有する第２の回転機構本体３６ａとを備えている。

回転機構用モータ３１および第２の歯車３３は、図示しない固定手段を介して基台４４に取り付けられている。

第１の回転機構本体３６及び第２の回転機構本体３６ａは、後述するナット部材３９に取り付ける取付部材５１の取り付け位置及び向きが互いに逆であること並びに、リンク保持部５８が互いに干渉を防ぐように凹部または凸部を有していることを除いて、同様の形態を有している。以下の説明では、第１の回転機構本体３６の構造について説明し、第２の回転機構本体３６ａの説明については詳細な説明を省略する。

図２及び図３に示すように、第１の回転機構本体３６は、テーブル部材５４に回転自在に組み付けられたねじ軸３８と、当該ねじ軸３８に螺合するナット部材３９とを備えるボールねじ装置５０と、ナット部材３９に組み付けられる取付部材５１と、取付部材５１に取り付けられたアーム部材５２とを備えている。アーム部材５２は、長尺の棒状部材であって、長手方向の両端にはボールジョイント５５，５５が取り付けられている。

なお、リンク部５６は、リンク保持部５８に回動自在に収納され、アーム部材５２は、アーム保持部５９に長手方向に移動自在に収納されている。アーム保持部５９は、フランジ５９ａ内に配置された図示しないブッシュによってアーム部材５２の荷重を負荷しており、当該フランジ５９ａは、処理部２の側壁に固定されている。リンク保持部５８は、互いに隣接する第２の回転機構本体３６ａのリンク保持部５８との干渉を防止するために凹部５８ａが形成されている。第２の回転機構本体３６ａには、対応する位置に凸部が形成されている。

リンク部５６は、回動軸５７周りに回動自在に配置されており、リンク部５６には、ノズル２０を載置するノズル台５６ａを有している。また、リンク部５６は、アーム部材５２の先端に取り付けられたボールジョイント５５に回動自在に取り付けられ、取付部材５１は、アーム部材５２の基端に取り付けられたボールジョイント５５に回動自在に取り付けられている。

ボールねじ装置５０のねじ軸３８は、テーブル部材５４に回動自在に取り付けられている。また、テーブル部材５４と隣接するように台座３７が取り付けられており、台座３７の縁部には長手方向に沿った歯部が形成されたラック部５３が取り付けられている。なお、テーブル部材５４及び台座３７は後述する移動機構４０の案内手段４３のブロック部材４１に取り付けられている。

図４及び図５に示すように、本実施形態に係るウェットブラスト処理装置１の移動機構４０は、処理部２に隣接して取り付けられた基台４４に取り付けられた軌道レール４２と該軌道レール４２の長手方向に移動可能に組付けられたブロック部材４１とを備えた案内手段４３と、当該ブロック部材４１に取り付けられた台座３７及びテーブル部材５４と、移動機構用モータ４６と、当該移動機構用モータ４６の回転軸に回転可能に組付けられた移動機構用歯車４５とを有している。

移動機構用歯車４５は、第１の回転機構本体３６及び第２の回転機構本体３６ａの間に配置されており、第１の回転機構本体３６のラック部５３及び第２の回転機構本体３６ａのラック部５３と噛み合っている。なお、第１の回転機構本体３６のラック部５３の噛み合い箇所と、第２の回転機構本体３６ａのラック部５３の噛み合い箇所は、移動機構用歯車４５の回転軸に対して対称となる位置となっている。

なお、移動機構用モータ４６は、図１に示すように、基台４４から処理部２の側壁に沿って立設した基台壁４８に取り付けられた移動機構用モータ台座４７に取り付けられている。

次に、図６及び図７を参照して本実施形態に係るウェットブラスト処理装置１の回転機構３０の動作について説明を行う。回転機構用モータ３１を正方向に回転させると、回転機構用モータ３１の回転軸に取り付けられた第１の歯車３２も正方向に回転する。そのとき、第２の歯車３３は、逆方向に回転する。また、第３の歯車３４は、逆方向に回転し、第４の歯車３５は正方向に回転する。すると、第３の歯車３４及び第４の歯車３５に取り付けられた第１の回転機構本体３６及び第２の回転機構本体３６ａのねじ軸３８は、それぞれ互いに逆方向に回転する。

ねじ軸３８に螺合するナット部材３９は、ねじ軸３８の回転に伴ってねじ軸３８の軸方向に移動するが、第１の回転機構本体３６及び第２の回転機構本体３６ａのナット部材３９は、それぞれのねじ軸３８が互いに逆方向に回転することで、互いに逆方向に移動する。なお、第１の歯車３２と第２の歯車３３及び第３の歯車３４と第４の歯車３５の歯数は互いに同数の歯車を用いているので、第３の歯車３４と第４の歯車３５の回転量は同一となるように構成されている。

ナット部材３９には、取付部材５１を介してアーム部材５２が取り付けられているので、ナット部材３９の移動に伴って、アーム部材５２が処理部２に向けて押し込む又は引き出される方向に移動する。

アーム部材５２の先端には、ノズル２０がリンク部５６を介して回動軸５７周りに回動自在に取り付けられているので、アーム部材５２の押し込み又は引き出し方向への移動によって、リンク部５６が回動軸５７周りに回転してノズル２０を図７のように回転させる。このとき、第１の回転機構本体３６及び第２の回転機構本体３６ａのアーム部材５２は、互いに逆方向に移動するので、第１の回転機構本体３６と第２の回転機構本体３６ａのリンク部５６は互いに逆方向に回転し、ノズル２０の位置を変更することができる。

また、リンク部５６は、ボールジョイント５５を介してアーム部材５２に取り付けられているおり、アーム部材５２が自身の軸方向のみの動きに制限されたガイドを有していないため、アーム部材５２が取付部材５１によりねじ軸３８の軸方向に平行な駆動を受けた場合でも直線移動してもボールジョイント５５とリンク部５６の取り付け位置を円弧状に移動させることができ、リンク部５６を回動軸５７周りに円滑に回転させることができる。

なお、ノズル２０を逆方向に移動させる場合には、回転機構用モータ３１の回転方向を逆方向とすることで、アーム部材５２の移動方向を変更してノズル２０を逆方向に移動させることができる。

次に、図５を参照して本実施形態に係るウェットブラスト処理装置１の移動機構４０の動作について説明を行う。移動機構用モータ４６を回転させると、移動機構用モータ４６の回転軸に取り付けられた移動機構用歯車４５が回転する。このとき、移動機構用歯車４５には、第１の回転機構本体３６及び第２の回転機構本体３６ａのラック部５３がそれぞれ噛み合っているので、ラック部５３はそれぞれ異なる方向に移動する。

ラック部５３はそれぞれ第１の回転機構本体３６及び第２の回転機構本体３６ａに取り付けられているので、第１の回転機構本体３６及び第２の回転機構本体３６ａは、ラック部５３の移動に伴って、長手方向に沿って互いに異なる方向に移動する。

第１の回転機構本体３６及び第２の回転機構本体３６ａは、案内手段４３を介して基台４４に取り付けられているので、第１の回転機構本体３６及び第２の回転機構本体３６ａは、円滑に長手方向に沿って移動することが可能となる。このとき、第１の歯車３２及び第２の歯車３３の歯幅は、第３の歯車３４及び第４の歯車３５よりも厚く形成されているので、第３の歯車３４及び第４の歯車３５が長手方向に沿って移動した場合であっても、第１の歯車３２と第３の歯車３４及び第２の歯車３３と第４の歯車３５の噛み合いが外れることなく、各歯車の回転を受けられるように構成されている。

また、第１の回転機構本体３６及び第２の回転機構本体３６ａの先端には、ノズル２０がそれぞれ取り付けられているので、第１の回転機構本体３６及び第２の回転機構本体３６ａの長手方向に沿った移動に伴って、第１の回転機構本体３６及び第２の回転機構本体３６ａに取り付けられたノズル２０は、互いに近接又は離間する方向に移動する。

このように構成された本実施形態に係るウェットブラスト処理装置１は、図８に示すように、ワークＷに対して適切な位置にノズル２０の位置を調整することができ、ボールねじ装置５０や案内手段４３を用いているので、より精密なノズル２０の位置調整を行うことができる。

また、本実施形態に係るウェットブラスト処理装置１は、図示しない制御装置によって回転機構用モータ３１及び移動機構用モータ４６の回転制御を行うように構成しても構わない。この場合、予めノズル２０の位置を所定の位置となるように設定しておくことで、設定された位置にノズル２０を調整することが容易となり、例えば、切削具の形状を指定するだけで、ノズル２０の位置を自動で調整するように構成しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ウェットブラスト処理装置，２処理部，１０保持機構，１１保持部，２０ノズル，３０回転機構，３１回転機構用モータ，３２第１の歯車，３３第２の歯車，３４第３の歯車，３５第４の歯車，３６第１の回転機構本体，３６ａ第２の回転機構本体，３７台座，３８ねじ軸，３９ナット部材，４０移動機構，４１ブロック部材，４２軌道レール，４３案内部材，４４基台，４５移動機構用歯車，４６移動機構用モータ，４７移動機構用モータ台座，５０ボールねじ装置，５１取付部材，５２アーム部材，５３ラック部，５４テーブル部材，５５ボールジョイント，５６リンク部，５６ａノズル台，５７回動軸，５８リンク保持部，５９アーム保持部，Ｗワーク。

Claims

切削具の刃部表面に液体と砥粒との混合物であるスラリを噴射して該刃部の表面をウェットブラスト処理するウェットブラスト処理装置であって、
前記刃部に前記スラリを噴射すると共に、前記切削具に対して対称に配置された一対のノズルと、
前記一対のノズルを互いに異なる方向に回転させる回転機構と、
前記一対のノズルを任意の直線上に近接及び離間させる移動機構と、
を備え、
前記回転機構は、回転機構用モータによって軸周りに回転自在に配置されたボールねじ軸と、前記ボールねじ軸に螺合するナット部材を有する一対のボールねじ装置と、前記ナット部材に取り付けられた一対のアーム部材とを有する一対の回転機構本体を備え、
前記アーム部材の先端には、前記ノズルの回転軸周りに回動すると共に前記ノズルがそれぞれ取り付けられる一対のリンク部を備えることを特徴とするウェットブラスト処理装置。
請求項１に記載のウェットブラスト処理装置において、
前記回転機構用モータは、駆動軸に取り付けられた第１の歯車と、前記第１の歯車に噛み合う第２の歯車を備え、
前記一対の回転機構本体の一方の回転機構本体の前記ボールねじ軸は、前記第１の歯車に噛み合う第３の歯車によって回転可能に配置され、
前記一対の回転機構本体の他方の回転機構本体の前記ボールねじ軸は、前記第２の歯車に噛み合う第４の歯車によって回転可能に配置されることを特徴とするウェットブラスト処理装置。
請求項１に記載のウェットブラスト処理装置において、
前記アーム部材は、長手方向の両端にボールジョイントを備え、
前記ボールジョイントは、それぞれ前記ナット部材及びアーム部材に取り付けられることを特徴とするウェットブラスト処理装置。
請求項１に記載のウェットブラスト処理装置において、
前記移動機構は、移動機構用モータと、前記移動機構用モータの回転軸に取り付けられた移動機構用歯車と、前記回転機構本体の縁部に形成されると共に、前記移動機構用歯車と噛み合うラック部を有することを特徴とするウェットブラスト処理装置。
請求項４に記載のウェットブラスト処理装置において、
前記回転機構本体は、案内手段を介して基台に取り付けられることを特徴とするウェットブラスト処理装置。