彈性磨料的制造方法和制造裝置、噴砂方法和噴砂裝置制造方法
【專利摘要】本發明提供一種彈性磨料的制造方法和制造裝置以及噴砂方法和噴砂裝置，其中即使在使用磨粒附著到彈性核體的表面上的彈性磨料的情況下也能夠長時間進行穩定處理。所述噴砂裝置設置有用于再利用以循環的方式使用的部分或全部彈性磨料的彈性磨料的再利用裝置，并且彈性磨料的再利用裝置設置有用于通過將從磨料回收單元回收的回收磨料和從磨粒供給單元引入的磨粒引入氣流中而在氣流中將所述磨粒和所述回收磨料混合以產生固氣二相流的混合單元，和由將固氣二相流引入其中的至少一個曲折空間組成的結合單元。
【專利說明】彈性磨料的制造方法和制造裝置、噴砂方法和噴砂裝置
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種彈性磨料的制造方法和制造裝置以及噴砂方法和噴砂裝置，更具 體地，涉及一種具有磨粒附著到彈性核體的表面上的結構的彈性磨料的制造方法和實施該 方法的裝置以及作為彈性磨料的再利用方法或裝置的在構成中包括彈性磨料的制造方法 或制造裝置的循環式噴砂方法和循環式噴砂裝置。
[0002] 需要指出的是，本發明中彈性磨料的"制造"包括將磨粒附著到未使用過的核體的 表面上，以及通過將磨粒（再）附著到經使用磨粒從表面移除的彈性磨料的核體（包括其 上殘留有磨粒的核體）的表面上的"再利用"。
【背景技術】
[0003] 已提出了具有例如通過將磨粒混煉入彈性核體中或將磨粒附著到彈性核體 的表面上而攜帶磨粒的核體的各種彈性磨料（日本專利No. 2,957,492,日本專利特開 No. 2001-207160,日本實用新型特開No. S55-98565)，并且通過使用這種彈性磨料的噴砂， 通過與工件的碰撞引起的沖擊由于核體的彈性而被吸收。因此，在能夠對工件進行諸如拋 光、移除氧化膜和去毛刺等處理的同時，減少了由一般噴砂導致的在工件的表面上形成的 緞面處理的表面。
[0004] 特別地，在使用抑制抗沖擊性能以防止在碰撞中退縮的核體的彈性磨料中，通過 使噴射的彈性磨料在工件的表面上滑動也可以進行在常規噴砂中不可能進行的鏡面加工， 這大大有助于拓寬噴砂的用途（日本專利特開No. 2006-159402)。
[0005] 這種彈性磨料的結構可以包括將磨粒混煉入由諸如橡膠等彈性材料構成的核體 中以使核體攜帶磨粒的結構（參照UM'8565)、諸如在油和糖成分中具有粘附性的植物纖維 用作核體的結構（Pat' 7492)或取決于水含量來發揮粘附性和彈性的凝膠用作核體的結構 ('7160)等將磨粒附著到核體的表面上的結構。
[0006] 特別地，為了制造具有將磨粒附著到核體的表面上的結構的彈性磨料，在核體是 諸如上述的在油和糖成分中具有粘附性的植物纖維和凝膠等發揮自粘附性的核體時或在 將諸如聚氨酯等不具有自粘附性的樹脂用作核體的情況下通過用粘合劑或粘著劑涂布核 體時，將核體與磨粒一起引入轉鼓并攪拌，從而使磨粒接觸核體的表面，然后通過離心作用 將與磨粒接觸的核體碰撞、摩擦和按壓到鼓的內壁和其他核體上來使磨粒牢固地和高密度 地附著到核體的表面上。這種方法也用于再利用具有經使用磨粒從其上脫落的表面的彈性 磨料。
[0007] 在使用上述彈性磨料中的包括通過含有水發揮粘附性和彈性的核體的彈性磨料 的情況下，鑒于隨時間根據通過干燥引起的核體的彈性和粘附性的變化而導致的加工狀態 的變化，還提出，在磨料一旦噴射就將其回收并將其再噴射的循環式噴砂裝置中，可以通過 設置向彈性磨料的循環系統中噴水的液體供應裝置來調節彈性磨料的含水量（日本專利 特開 No. 2009-125818)。
[0008] 在通過使用作為現有技術描述的彈性磨料中的具有將磨粒附著到核體的表面上 的結構的彈性磨料進行噴砂的情況下，附著到彈性磨料的核體的表面上的磨粒在碰撞中通 過沖擊和摩擦而脫落,并且附著到核體的表面上的磨粒的量隨著與工件的碰撞次數的增加 而減少。
[0009] 因此，如圖10所示，在循環式噴砂裝置中進行使用彈性磨料的噴砂的情況下，彈 性磨料的切削性能隨時間逐漸下降，并且在通過新的彈性磨料處理的工件的加工狀態和通 過使用重復使用過的彈性磨料處理的工件的加工狀態之間存在諸如光澤度和鏡面度等表 面狀態的較大差別。
[0010] 即使每隔一定間隔將彈性磨料更換為新的磨料以防止加工狀態的變化，切削量也 在更換之后立即暫時地增大，然而，切削量隨時間減少，如圖10所示，切削量不穩定地變 化，因此工件仍然不能以一定水平的質量加工。
[0011]由此，在通過使用具有將磨粒附著到核體的表面上的結構的彈性磨料來進行噴砂 的情況下，有必要在每次使用時通過更換彈性磨料來使用批量處理或在再利用若干次之后 在短時間內更換新的彈性磨料。因此，存在生產率大大降低的問題，因為每次更換都中斷了 噴砂。
[0012] 如'5818中所介紹的，為了使在使用包括具有根據含水量的變化而變化的彈性和 粘附性的核體的彈性磨料的噴砂中的加工狀態均勻，提出通過在循環式噴砂裝置中設置向 磨料的循環系統中噴水的液體供應單元，即使在再利用彈性磨料的情況下，也防止伴隨彈 性磨料的干燥而引起的加工狀態的變化。也與從核體的表面脫落的磨粒相關，如果可以在 磨料的循環系統中類似地再利用彈性磨料，那么就可以不中斷處理地連續進行噴砂。
[0013] 然而，通過如上所述的將待再利用彈性磨料與磨粒一起引入轉鼓中并攪拌然后通 過攪拌中產生的碰撞、摩擦和離心力不僅通過將新的磨粒附著到磨粒脫落而露出的核體 上，而且通過將新的磨粒按壓和固定到核體的表面上來高密度地和牢固地附著磨粒，從而 再利用具有磨粒從其上脫落的核體的彈性磨料。因此，不可能簡單地通過向在噴砂裝置中 循環的彈性磨料噴水來再利用彈性磨料。
[0014] 另一方面，由于上述彈性磨料的鼓形制造裝置尺寸大，所以在這種裝置與循環式 噴砂裝置結合的情況下，裝置的結構越來越大。此外，由于鼓形制造裝置中彈性磨料的再利 用成批式進行，所以即使制造裝置與循環式噴砂裝置結合，噴砂裝置最終也必須停下來再 利用彈性磨料。
【發明內容】
[0015] 為了解決現有技術中的上述問題完成了本發明，并且其目的是提供一種與上述鼓 形的彈性磨料的制造裝置同樣的具有磨粒高密度地和牢固地附著在其上的核體的彈性磨 料的制造方法和制造裝置，然而能夠使裝置縮小尺寸并連續地制造彈性磨料，因而能夠將 再利用彈性磨料的工藝和/或裝置結合在用于循環式噴砂的裝置或使用用于循環式噴砂 的裝置的工藝中，從而可以長時間連續地處理工件，并且在使用彈性磨料的噴砂中維持工 件的加工狀態恒定。
[0016] 以下用【具體實施方式】中所使用的附圖標記描述了解決問題的手段。這些附圖標記 是為了闡明權利要求書中的描述和【具體實施方式】中的描述之間的對應關系，更不用說，這 些附圖標記不應當用來限制性地解釋本發明的技術范圍。
[0017] 為了實現上述目的，提供了一種彈性磨料的制造方法和制造裝置，所述彈性磨料 由核體和磨粒組成，所述核體由彈性材料制成并且至少在所述核體的表面上具有粘附性， 所述磨粒附著到所述核體的表面上，根據本發明的彈性磨料的制造方法和制造裝置包括：
[0018] 混合單元11，所述混合單元11用于進行通過將所述磨粒和所述核體一起引入氣 流中而在所述氣流中將所述磨粒和所述核體混合以產生固氣二相流的混合步驟；和
[0019] 通過將在所述混合單元11中進行的所述混合步驟中產生的固氣二相流引入包括 在實施方案中具有至少一個曲折空間（121U22或123)的管路的結合單元12中、然后借由 所述固氣二相流的推進力和/或離心力通過所述曲折空間（121U22或123)而將所述磨粒 按壓到所述核體的表面上以將所述磨粒與所述核體的表面結合的結合步驟。
[0020] 所述方法或裝置還可以包括：
[0021] 檢測裝置14,所述檢測裝置14用于進行測量附著到通過所述結合單元12獲得的 彈性磨料的核體的表面上的磨粒量的檢測步驟；
[0022] 磨粒稱量裝置131，所述磨粒稱量裝置131能夠改變供給到所述混合單元11的磨 粒的供給量；和
[0023] 控制裝置15,所述控制裝置15用于通過控制所述磨粒稱量裝置131來調節所述磨 粒的供給量以使在所述檢測步驟中測量的磨粒量接近預定的目標附著量。
[0024] 在這種情況下，在所述檢測步驟中通過測量回收彈性磨料的安息角來測量附著到 所述核體的表面上的磨粒量。
[0025] 優選地，配置在所述結合單元12中的曲折空間123形成為隨著從上游側延伸到下 游側而急劇變化（即，曲率增大）的彎曲形狀。
[0026] 此外，根據本發明的噴砂方法和裝置包括作為彈性磨料的再利用步驟或彈性磨料 的再利用裝置10的上述彈性磨料的制造方法或制造裝置，所述方法和裝置使用由噴砂室 8、磨料回收單元20和磨料噴射裝置30組成的循環式噴砂裝置，所述噴砂室8噴射磨料，所 述磨料回收單元20與所述噴砂室8的底部連通，所述磨料噴射裝置30用于將所述磨料回 收單元20內的磨料噴射到所述噴砂室8內，并且形成用于使所述磨料從所述噴砂室8經由 所述磨料回收單元20到所述磨料噴射裝置30循環的磨料的循環系統，使用由核體和磨粒 組成的彈性磨料作為所述磨料，所述核體由彈性材料制成并且至少在所述核體的表面上具 有粘附性，所述磨粒附著到所述核體的表面上，根據本發明的噴砂方法和裝置包括：
[0027] 用于再利用在所述磨料的循環系統內循環的彈性磨料的彈性磨料的再利用裝置 10 ；
[0028] 所述彈性磨料的再利用裝置10包括：
[0029] 混合單元11，所述混合單元11用于進行通過將來自磨粒供給單元13的磨粒和從 所述磨料回收單元20回收的磨料一起引入氣流中而在所述氣流中將回收磨料和所述磨粒 混合以產生固氣二相流的混合步驟；和
[0030] 通過將在所述混合單元11中產生的固氣二相流引入包括具有至少一個曲折空間 (121、122或123)的管路的結合單元12中并借由所述固氣二相流的推進力和/或離心力通 過所述曲折空間（121U22或123)而將所述磨粒按壓到回收磨料的核體的露出表面上以將 所述磨粒與回收磨料的核體的露出表面結合的結合步驟。
[0031] 彈性磨料的再利用裝置10可以設置在所述磨料的循環系統的外側，在所述磨料 回收單元20中回收彈性磨料作為所述回收磨料部分地引入所述彈性磨料的再利用裝置10 中以進行所述混合步驟和所述結合步驟，然后將通過所述結合步驟獲得的再利用彈性磨料 在任意位置返回到所述磨料的循環系統內。
[0032] 此外，彈性磨料的再利用裝置10可以包括用于測量附著到通過所述結合步驟獲 得的所述再利用彈性磨料的核體的表面上的磨粒量的檢測裝置14，
[0033] 能夠改變引入所述混合單元11中的磨粒量的磨料稱量裝置131，以及
[0034] 設置有用于通過所述磨粒稱量裝置131來控制所述磨粒的引入量以使由所述檢 測裝置14測量的磨粒的附著量接近預定的目標附著量的控制裝置15。
[0035] 在這種情況下，在所述檢測步驟中可以通過測量回收的再利用彈性磨料的安息角 來測量附著到所述再利用彈性磨料的核體的表面上的磨粒量。
[0036] 優選地，配置在所述結合單元12中的曲折空間123形成為隨著從上游側延伸到下 游側而急劇變化（即，曲率增大）的彎曲形狀。
[0037] 根據本發明的上述構成，通過本發明的彈性磨料的制造方法和制造裝置，可以通 過在氣流中引入有磨粒和核體的混合單元11將磨粒和核體混合以產生固氣二相流來將磨 粒均勻地附著到沒有核體凝集的粘性核體上，并且將以這種方式附著磨粒的核體引入包括 具有一個以上曲折空間（121U22或123)的管路的結合單元12中，從而，在通過結合單元 12的曲折空間（121U22或123)期間，附著磨粒的核體通過借由固氣二相流的推進力和/ 或離心力與結合單元12的內壁和其他核體碰撞或在被按壓到結合單元12的內壁上時在結 合單元12的壁上旋轉等而能夠將磨粒高密度地和牢固地附著到核體上。
[0038] 因此，在獲得與由彈性磨料的常規鼓形制造裝置制造的彈性磨料相同的彈性磨料 的同時，可以設置與彈性磨料的常規鼓形制造裝置相比大大縮小尺寸的彈性磨料的制造裝 置，并且能夠以非批量式連續地制造彈性磨料。
[0039] 因此，本發明的彈性磨料的制造裝置可以作為彈性磨料的再利用裝置10結合在 循環式噴砂裝置中以提供噴砂裝置1，噴砂裝置1通過將彈性磨料的再利用裝置10結合在 循環式噴砂裝置中以再利用在噴砂裝置中循環的彈性磨料，在不用更換彈性磨料并維持恒 定的處理準確度的同時能夠長時間連續噴砂。
[0040] 在用于檢測附著到通過結合單元12獲得的彈性磨料（再利用彈性磨料）的核體 上的磨粒量的檢測裝置14的構造中，安裝有用于調節引入到混合單元11中的磨粒量的磨 粒稱量裝置131，以及調節磨粒稱量裝置131以使在檢測裝置14中測量的磨粒附著量恒定 的控制裝置15,可以使附著到獲得的彈性磨料的核體上的磨粒量一直恒定，并且可以使獲 得的彈性磨料的質量均勻。另外，在其中結合有作為彈性磨料的再利用裝置10的彈性磨料 的制造裝置的噴砂裝置1中，即使長時間連續進行噴砂，也可以防止在加工狀態中的不均 勻性。
[0041] 另外，核體的粘性表面的露出面積取決于附著到核體上的磨粒的狀態的變化而變 化。在磨粒的附著量小的情況下，彈性磨料很可能彼此粘附，而在磨粒的附著量增大的情況 下，彈性磨料幾乎不彼此附著。
[0042] 因而，通過測量由以圓錐形堆起的彈性磨料（再利用彈性磨料）形成的錐體側面 的傾角（安息角），可以比較容易和準確地測量磨粒的附著狀態。
[0043] 隨著（回收磨料的）核體通過配置在結合單元12中的曲折空間從上游側移動到 下游側，其推進力或移動速度下降，因此，在如圖4B所示的具有以恒定曲率彎曲的曲折空 間122的構造中，在接近下游側時，作用在核體上的離心力下降，因此將核體按壓到結合單 元的內壁上的力下降。然而，如上所述，在如圖4C所示的配置在結合單元12中的曲折空間 形成為隨著從上游側延伸到下游側而急劇變化（即，曲率增大）的彎曲形狀的結構中，即使 移動速度下降，也可以抑制作用在核體上的離心力的下降。因此，磨粒可以更好地附著到核 體上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0044] 從以下與附圖有關的【具體實施方式】將明顯地看出本發明的目的和優點，其中：
[0045] 圖IA示出了本發明的噴砂裝置的正視圖，圖IB示出了本發明的噴砂裝置的側視 圖；
[0046] 圖2示出了彈性磨料的再利用裝置的說明圖；
[0047] 圖3示出了混合單元的示意性斷面圖；
[0048] 圖4示出結合單元的說明圖，其中圖4A是設置直線形的曲折空間的例子，圖4B和 圖4C是設置彎曲形狀的曲折空間的例子；
[0049] 圖5示出了磨粒供給單元的示意圖；
[0050] 圖6示出了磨粒稱量裝置的示意圖，其中圖6A是部分正視圖，圖6B是沿著圖6A 中的線B-B的斷面圖；
[0051] 圖7示出了實施例1中切削量相對于噴射時間的變化的曲線圖；
[0052] 圖8示出了實施例2中切削量相對于噴射時間的變化的曲線圖；
[0053] 圖9示出了比較例（比較例1和2)中切削量相對于噴射時間的變化的曲線圖；和
[0054] 圖10示出了在使用彈性磨料的常規噴砂中噴射時間和切削量之間的關系的說明 圖。
【具體實施方式】
[0055] 接著，下面將參照【專利附圖】
【附圖說明】本發明的實施方案。
[0056] 在下述的實施方案中，將說明根據本發明的彈性磨料的制造裝置作為彈性磨料的 再利用裝置組合在循環式噴砂裝置中的構造。然而，根據本發明的彈性磨料的制造裝置可 以不組合到噴砂裝置中而單獨用于制造彈性磨料。
[0057] 再利用等的彈性磨料
[0058] 另外，本發明中所制造的或再利用彈性磨料由至少在表面上具有粘附性的彈性核 體和附著到核體的表面上的磨粒組成。只要磨料具有這種結構，那么就可以應用各種材料、 尺寸和形狀等，并且磨料還可以是其中將磨粒附著到由像凝膠一樣的自粘附性材料和彈性 體組成的核體的表面上的磨料，或可以是其中將磨粒附著到通過用自粘附性材料涂布聚氨 酯等樹脂的表面來向其賦予粘附性的核體的表面上的彈性磨料。
[0059] 另外，對于所使用的磨粒，可以使用各種磨粒。然而，作為例子，可以使用金剛石、 cBN、碳化硅、氧化鋁、鋯石、高速鋼、鐵碳合金、玻璃、樹脂、銅及其合金和鋁及其合金等，并 且可以使用它們中的一種或多種的組合。此外，磨粒的粒徑取決于所需的彈性磨料的應 用也可以選擇各種粒徑，并且作為一個例子可以選擇中間粒徑（后文中被稱作"D50"）為 0. 05 μ m?Imm的范圍，并且其形狀也可以選擇諸如無定形的形狀、多邊形、球形和圓柱形 等各種形狀。
[0060] 噴砂裝置的基本結構
[0061] 設置有彈性磨料的再利用裝置10的根據本發明的噴砂裝置的構成例如圖IA和圖 IB所示。
[0062] 圖1中所示的噴砂裝置1是設置有在其中進行磨料的噴射的在殼體7內形成的噴 砂室8、用于回收磨料的磨料回收單元20 (其是與噴砂室8的底部連通的回收料斗）和將磨 料回收單元20內的磨料噴射到噴砂室8內的磨料噴射裝置30的循環式噴砂裝置，其中形 成磨料從噴砂室8經由磨料回收單元20和磨料供給管41到磨料噴射裝置30的循環式系 統，并且從磨料噴射裝置30噴射的磨料沉著以使這個系統循環并由磨料噴射裝置30再噴 射。
[0063] 雖然在示出的實施方案中，作為在噴砂室8內噴射磨料的磨料噴射裝置30,設置 了基于來自壓縮空氣源（未示出）的壓縮空氣噴射磨料的噴砂槍，但是磨料的噴射不限于 這種空氣式，并且也可以采用除了通過壓縮空氣加速之外的已知的各種類型的磨料噴射裝 置，只要它們是諸如通過將磨料與回轉葉輪碰撞來打擊磨料的打擊類型和通過離心力噴射 磨料的離心作用類型（在本發明中統稱為"噴射"）等能夠噴射或投射出磨料的干燥類型就 可以。
[0064] 用于通過磨料噴射裝置30進行磨料的噴射的噴砂室8的底部形成倒金字塔形狀 以具有料斗形狀，因而在噴砂室8中噴射的磨料落入料斗形狀的磨料回收單元20中。
[0065] 在噴砂室8中配置用于使彈性磨料和粉塵分類的隔板，通過隔板分類來在磨料回 收單元20中回收彈性磨料，并且通過排風機（吹風機）25將粉塵引入設置在殼體7的背部 的集塵器26中并收集。
[0066] 在其中回收彈性磨料的磨料回收單元20的底部與磨料供給管41連通，并且磨料 供給管41與在示出的例子中為吸入式噴砂槍的磨料噴射裝置30連通。
[0067] 在本實施方案中，說明了通過隔板將彈性磨料和粉塵分類的構造。然而取代這種 構造，例如，可以通過將旋風式磨料罐用作磨料回收單元20來將彈性磨料和粉塵分類。 [0068] 將來自壓縮空氣源（未示出）的壓縮空氣引入噴砂槍30中。通過將來自壓縮空 氣源的壓縮空氣引入噴砂槍30中，磨料回收單元20中的磨料通過噴砂槍30中產生的負壓 經由磨料供給管41吸入，從而可以將磨料與壓縮空氣一起噴射到噴砂室8中。
[0069] 因而，所示出的循環式噴砂裝置1構造成使得可以循環使用磨料以長時間連續噴 砂，因為形成了其中將通過磨料噴射裝置30噴射的磨料通過噴砂室8和磨料回收單元20 再引入磨料噴射裝置30中然后噴射的磨料的循環系統。
[0070] 彈性磨料的再利用裝置
[0071] 在具有上述構成的循環式噴砂裝置1中，通過以循環式的方式使用磨料可以長時 間連續地進行噴砂。然而，在將具有將磨粒附著到彈性核體的表面上的結構的彈性磨料用 作磨料的情況下，附著到核體的表面上的磨粒通過與工件碰撞而脫落，因此通過以循環式 的方式重復使用磨料而使磨料的切削能力逐漸降低，因此，即使在維持諸如噴射壓力和噴 射速度等其他加工條件恒定的同時進行加工，工件的加工狀態也會發生變化。
[0072] 因而，在本發明的噴砂裝置1中，通過設置上述的用于再利用在磨料的循環系統 內循環的彈性磨料的彈性磨料的再利用裝置10,即使時間流逝，也可以在不改變加工狀態 的情況下長時間連續進行噴砂。
[0073] 彈性磨料的再利用裝置由圖2中的附圖標記10表示。彈性磨料的再利用裝置10 至少包括用于將回收磨料與磨粒混合的混合單元11和用于將磨粒按壓并結合到回收磨料 的核體的表面上（其中通過用混合單元11混合而將磨粒附著到核體的露出部分上）的結 合單元12。在示出的實施方案中，混合單元11和結合單元12設置為與磨料的循環系統分 離的流路。
[0074] 此外，在示出的實施方案中，將磨粒引入混合單元11中的磨粒供給單元13包括可 以改變引入的磨粒的量的磨粒稱量裝置131 (參照圖5、圖6)。另外，設置有用于測量附著到 通過結合單元12經過結合而再利用的再利用彈性磨料的核體的表面上的磨粒的量的檢測 裝置14。此外，設置有用于通過接收由檢測裝置14測量的結果的反饋來控制磨粒稱量裝置 131改變引入的磨粒的量以使測量的磨粒的附著量接近預定的目標附著量的控制裝置15。
[0075] 混合單元
[0076] 在上述的混合單元11中，將再利用的回收磨料和附著到回收磨料的核體的表面 上的磨粒加入或引入氣流中以產生固氣二相流，從而在氣流中將回收磨料和磨粒混合，并 且將新的磨粒附著到通過使回收磨料的表面中的磨粒脫落而露出的核體的部分上。
[0077] 如圖3所示，在混合單元11中，其中形成有磨粒吸入室112的第一本體111通過 中間外殼115與其中形成有回收磨料吸入室114的第二本體113連接。此外，混合單元11 設置有第一空氣噴出單元116和第二空氣噴出單元117,并且第一空氣噴出單元116的后端 與壓縮空氣源（未示出）連通，第一空氣噴出單元116的前端插入第一本體111的磨粒吸 入室112中，另外，第二空氣噴出單元117的后端指向第一空氣噴出單元116的前端，第二 空氣噴出單元117的前端插入回收磨料吸入室114中。
[0078] 另外，磨粒吸入室112的入口 112a通過磨粒供給管42與磨粒供給單元13連通， 并且回收磨料吸入室114的入口 114a通過回收磨料供給管43與磨料回收單元20的底部 連通。
[0079] 在具有上述構成的混合單元11中，將來自壓縮空氣源的壓縮空氣引入第一空氣 噴出單元116中，將空氣從第一空氣噴出單元116的前端噴射到第二空氣噴出單元117的 后端，然后通過壓縮空氣的噴射而在磨粒吸入室112中形成負壓，將來自磨粒供給單元13 的磨粒吸入磨粒吸入室112中，并加入或引入從第一空氣噴出單元116的前端噴射的壓縮 空氣中，然后引入第二空氣噴出單元117中。
[0080] 引入第二空氣噴出單元117中的磨粒和氣流的混合流在回收磨料吸入室114中朝 向混合單元11的出口 118噴射，從而在回收磨料吸入室114中形成負壓，并且將在磨料回 收單元20中回收彈性磨料作為再利用的回收磨料部分地引入回收磨料吸入室114中并加 入或引入含有磨粒的氣流中，然后從混合單元11噴射。
[0081] 因而，將磨粒和回收磨料加入或引入氣流中以產生固氣二相流，從而可以在這種 固氣二相流中將磨粒和回收磨料沒有凝集等地混合，并且將新的磨粒附著到通過使回收磨 料中的磨粒脫落而露出的核體的表面上。
[0082] 作為回收磨料，優選將每預定時間從磨料回收單元20引入混合單元11中的彈性 磨料的量（g/min)調節為每預定時間在噴砂室中噴射的磨料的量（g/min)的5-50%，更優 選 10-30%。
[0083] 另外，優選將引入混合單元11中的磨粒的量調節為回收磨料的引入量的3.0%以 下，更優選1.0%以下。
[0084] 在引入多于磨粒的3.0%的情況下，引入了多于用于覆蓋回收磨料的整個表面的 量的磨粒，因此產生了許多不能附著到回收磨料的表面上的游離磨粒，將這些游離磨粒和 彈性磨料噴射到工件上，結果造成諸如在工件的表面上形成緞面處理的表面等加工狀態的 劣化，然后通過在磨料回收單元20中篩選而在集塵器26中回收這種游離磨粒以丟棄，從而 提高了噴砂的成本，并且特別是在使用諸如金剛石、碳化硅和cBN等貴重的磨粒的情況下， 進一步增大了經濟負擔。
[0085] 在示出的例子中，在第一本體111內的空間構造成磨粒吸入室112,第二本體113 內的空間構造成回收磨料吸入室114,然而，與此相反，第一本體111內的空間可以與磨料 回收單元20連通以形成回收磨料用的吸入室，第二本體113內的空間可以與磨粒供給單元 13連通以形成磨粒用的吸入室，并且只要將含有磨粒的氣流和含有回收磨料的氣流合并并 混合，那么就可以將磨粒附著到回收磨料的表面上，不限于所示出的構造，構造的各種變化 都是可以的。
[0086] 結合單元
[0087] 通過混合單元11，通過利用核體的粘附力來將新的磨粒附著到由于磨粒的脫落而 露出的回收磨料的核體的表面上。然而,僅通過核體粘附力附著磨粒，因此,核體和磨粒之 間的附著狀態仍然是不夠的。
[0088] 因而，在這種狀態下的回收磨料不能照原樣再度被用作彈性磨料。為了使磨料可 耐受再度使用，應當通過粘合和通過將磨粒朝向回收磨料的核體按壓而嵌入等使磨粒與核 體牢固地結合。
[0089] 為了將核體與磨粒如此結合，將由混合單元11產生的固氣二相流引入由具有至 少一個以上曲折空間121、122和123的管路組成的結合單元12中，并且經由通過曲折空間 121、122和123,通過固氣二相流的推進力和/或離心力將磨粒朝向回收磨料的核體的表面 按壓。
[0090] 對于作為例子的如圖4A所示的這種曲折空間，例如由SUS管等形成的結合單元12 的一部分可以彎曲成直角以形成曲折空間121，從而使在結合單元12中直行的回收磨料在 曲折空間121處與結合單元12的內壁碰撞以使磨粒按壓向核體。
[0091] 在以通過線性地使結合單元12彎曲的這種方式來形成曲折空間的情況下，彎曲 角不限于如附圖中所示出的直角，并且其可以以大于或小于直角的角度彎曲。另外，雖然所 示出的例子示出了在兩個部分處給出了直角彎曲部分121和121以形成方形的C-形狀的 情況，但是結合單元12不限于這種例子，并且可以僅具有一個或多個曲折空間。
[0092] 此外，曲折空間可以如圖4B或圖4C所示彎曲，并且在以這種方式設置彎曲形狀的 曲折空間122或123的情況下，例如，通過曲折空間122和123的回收磨料在通過離心力被 按壓到結合單元12的內壁的外周側的同時旋轉，以通過固氣二相流的推進力和/或離心力 使磨粒牢固地按壓到核體上。
[0093] 另外，在設置這種曲線的曲折空間的情況下，其可以順序地形成為圓形或螺旋形。
[0094] 另外，在設置具有彎曲形狀的曲折空間的情況下，如圖4C所示，曲折空間的彎曲 形狀隨著從上游側延伸到下游側優選急劇地變化（即，曲率增大）。
[0095]由于通過曲折空間的回收磨料與結合單元12的內壁碰撞或接觸，從而隨著其移 動到下游側其移動速度逐漸降低，作用在回收磨料上的離心力也逐漸降低。
[0096] 然而，由于作用在于旋轉軌道中移動的目標物上的離心力與距旋轉中心軸的距離 (半徑）和角速度的平方的乘積成比例的變化，所以可以抑制施加到回收磨料上的離心力 的下降以使得能夠根據隨著接近下游側而下降的回收磨料的移動速度的下降，通過增大隨 著延伸到下游側的曲線（曲率）的變化而長時間將磨粒按壓到核體上，例如通過形成螺旋 形狀來增大回收磨料的角速度。
[0097] 為了獲得將磨粒結合到任意結構的核體上所需的壓緊力，在形成線性曲折空間的 情況下，調節所形成的空間的數量，在形成曲線曲折空間的情況下，調節曲折空間的總長度 (螺旋的數量）等。
[0098] 以這種方式，在磨粒通過結合單元12的曲折空間的同時將其按壓到回收磨料的 核體上，以獲得通過將磨粒高密度地和牢固地附著到磨粒從其上脫落的回收磨料的核體上 而再利用的再利用彈性磨料。
[0099] 因此，將以這種方式獲得的再利用彈性磨料在任意位置被帶回到彈性磨料的循環 系統中，從而連續地或定期地（間歇地）再利用在循環系統內循環的彈性磨料的10-50%。 因此即使在長時間連續噴射彈性磨料的情況下，在循環系統內循環的彈性磨料也可以總是 維持在特定狀態以恒定地維持加工狀態。
[0100] 磨粒供給單元
[0101] 作為將磨粒引入到混合單元11中的磨粒供給單元13的構造，只要可以以預先設 定的引入量將磨粒恒定地供給到混合單元11，那么就可以使用任意構造。例如，可以設置儲 存磨粒的料斗的底部設置有預定尺寸的孔或狹縫并且通過孔或狹縫的磨粒被送到混合單 元11的具有比較簡單的結構的磨粒供給單元13等。
[0102] 為了平穩地供給磨粒，優選使儲存磨粒的料斗擺動，并且特別是在使用具有小于 #3000 (D50 :11 μ m)的粒徑的磨粒的情況下，由于巨大的凝集力不能轉移磨粒，因而必須賦 予超聲波振動。
[0103] 在本實施方案中，為了準確稱量和供給具有巨大的凝集力的如此微細的磨粒，特 別是#6000 (D50 :2 μ m)以下的磨粒，磨粒供給單元13包括圖5和圖6所示的磨粒稱量裝置 131。
[0104] 設置有磨粒稱量裝置131的磨粒供給單元13構造成使得由具有大量0. l_2mm的 小孔的沖孔金屬或網狀物等制成的篩板133配置在倒截錐形料斗132的下面以允許引入料 斗132中的磨粒落在篩板133上。磨粒供給單元13也構造成使得位于料斗132的上面的 攪拌電機134的旋轉軸134a設置有在料斗132中旋轉的攪拌葉片135和在篩板133上旋 轉的刮刀136以使它們隨著攪拌電機134的旋轉而旋轉。
[0105] 刮刀136具有隨著刮刀136的旋轉而與篩板133的表面滑動接觸的葉片137,并構 造成使得可以通過葉片137使磨粒從在篩板133中形成的小孔落下。
[0106] 因此，通過在將磨粒輸送到料斗132中的狀態下旋轉攪拌電機134,在料斗132中 的磨粒被攪拌葉片135攪拌并落在篩板133上。
[0107] 通過刮刀136的旋轉而被葉片137轉移到篩板133的小孔中的磨粒通過篩板133 的小孔并一次向下落下少量。
[0108] 因此，設置有具有上述結構的磨粒稱量裝置131的磨粒供給單元13構造成使得可 以通過加快攪拌電機134的旋轉速度來增大磨粒的供給量，反之，可以通過降低攪拌電機 134的旋轉速度來減少磨粒的供給量，因而可以通過控制攪拌電機134的旋轉速度來改變 磨粒的供給量。
[0109] 以這種方式，通過篩板133的磨粒落入其中的磨粒接收單元130通過磨粒供給管 42與設置在混合單元11中的磨粒吸入室112連通以將壓縮空氣引入混合單元11中的第一 空氣噴出單元116中。在磨粒吸入室112中形成負壓之后，將磨粒與從磨粒接收單元130 的外部空氣入口 130a吸入的外部空氣一起引入混合單元11中。
[0110] 檢測裝置和控制裝置（反饋控制）
[0111] 因而，其中磨粒供給單元13設置有能夠改變磨粒的引入量的磨粒稱量裝置131的 本發明的噴砂裝置1可以構造成使得測量附著到通過結合單元12獲得的再利用彈性磨料 的核體上的磨粒的量的檢測裝置14設置為根據由檢測裝置14獲得的檢測結果的反饋來調 節引入混合單元11中的磨粒的量。
[0112] 例如，可以基于通過拍攝作為來自獲得的再利用彈性磨料的樣品拾取的再利用彈 性磨料顆粒的表面獲得的圖像，將附著的磨粒的量測量為在附著磨粒的區域中的像素數和 在沒有磨粒等的區域中的像素數的比率。然而，在本實施方案中，通過安息角測量附著的磨 粒的量，該安息角是以圓錐形堆起的再利用彈性磨料的堆角。
[0113] S卩，通過改變附著的磨粒的量，隨著核體的粘性表面的露出區域變寬，所獲得的再 利用彈性磨料傾向于彼此粘附和聚集。另一方面，隨著核體的粘性表面的露出區域變小，再 利用彈性磨料變得難以彼此聚集。因此，在附著到核體上的磨粒不足的情況下，核體因此露 出，安息角變大。因此，可以通過測量再利用彈性磨料的安息角來測量磨粒附著到核體的表 面上的狀態。
[0114] 作為用于測量安息角的檢測裝置14,各種傳感器和CCD相機等可以作為一個例子 使用。例如，再利用彈性磨料堆在設置在某一位置的圓板上，并且直到再利用彈性磨料灑出 圓板之前該位置都幾乎不受環境影響，并且基于通過拍攝再利用彈性磨料的堆的安息角和 再利用彈性磨料堆起的高度獲得的圖像測量安息角。
[0115] 在示出的實施方案中，設置了與噴砂室8連通的檢測室50,并且再利用彈性磨料 脫落并堆在設置在檢測室50中的檢測臺51上，然后從檢測臺51灑出的再利用彈性磨料落 入噴砂室8以將再利用彈性磨料返回到磨料的循環系統中，從而可以以一連串的動作進行 由檢測裝置14進行的檢測步驟。
[0116] 將由檢測裝置14以這種方式測量的再利用彈性磨料的安息角傳遞到控制裝置 15。
[0117] 例如，控制裝置15是基于從檢測裝置14接收的安息角控制磨粒供給單元13的攪 拌電機134的旋轉速度的微控制器。在預先存儲的安息角和攪拌電機134的旋轉速度之間 的對應關系的基礎上，在測量的安息角大于目標安息角的情況下，為了使測量的安息角接 近用于獲得恒定質量的再利用彈性磨料的目標安息角，加快攪拌電機134的旋轉速度以增 大磨粒的供給量。
[0118] 變形例
[0119] 本發明的如上所述的噴砂裝置1具有彈性磨料的再利用裝置10設置在于噴砂裝 置1中設置的磨料的循環系統的外側并且部分再利用在磨料回收單元20中回收彈性磨料 的結構。然而，例如，噴砂裝置1可以構造成使得上述混合單元11和結合單元12設置在從 磨料回收單元20到磨料噴射裝置30的流路中，并且在磨料的循環系統中回收的全部彈性 磨料都要經歷再利用步驟。
[0120] 在上述說明中，作為一個例子，彈性磨料的再利用裝置10設置為噴砂裝置1的一 個組成部件。然而，上述的彈性磨料的再利用裝置10可以與噴砂裝置1分離并可以單獨用 作彈性磨料的制造裝置。
[0121] 在這種情況下，在以上實施方案中作為在彈性磨料的再利用裝置10中再利用對 象描述的回收磨料應當被未使用過的或使用過的核體代替，然后使用。
[0122] 實施例
[0123] 在下文中，將說明用于本發明的配備有彈性磨料的再利用裝置的噴砂裝置的性能 驗證測試的結果。
[0124] 測試的目的
[0125] 進行測試是為了確認通過使用本發明的設置有彈性磨料的再利用裝置的噴砂裝 置進行噴砂可以防止切削性能的劣化以及可以使切削性能長時間穩定。
[0126] 測試方法
[0127] 作為彈性磨料，使用了具有自粘附性彈性體核體（平均長徑是0. 3-1. Omm)的磨料 (由Fuji Manufacturing CO. ,LTD.制造的"Sirius Z"），其中核體上附著有核體重量的 30%的量的金剛石磨粒#10000 (D50 :0.6 μ m)。對于所使用的磨料，在實施例1中使用用過 15小時的磨料，在實施例2中使用用過10小時的磨料。
[0128] 作為本發明的噴砂裝置（實施例1和2)，使用作為參照圖1和圖2描述的設置 有彈性磨料的再利用裝置的裝置的基礎的商用空氣式噴砂裝置（由Fuji Manufacturing CO.，LTD.制造的"SFFSRZ-2"和"LDQSR-4"）對測試件進行噴砂（然而，不進行反饋控制）， 并且測量切削量相對于加工時間的變化。
[0129] 作為比較例（比較例1和2)，使用不具有彈性磨料的再利用裝置的商用噴砂裝置 (與用作在實施例1和2中的噴砂裝置的基礎的噴砂裝置相同）對測試件進行噴砂，并且測 量切削量相對于加工時間的變化。在兩個比較例中，彈性磨料從未使用過的狀態開始使用。
[0130] 在各例子和比較例中的處理條件如下所示。
[0131] 表1實施例1和比較例1中的處理條件
[0132]
【權利要求】
1. 一種彈性磨料的制造方法，所述彈性磨料由核體和磨粒組成，所述核體由彈性材料 制成并且至少在所述核體的表面上具有粘附性，所述磨粒附著到所述核體的表面上，所述 方法包括： 通過將所述磨粒和所述核體一起引入氣流中而在所述氣流中將所述磨粒和所述核體 混合以產生固氣二相流的混合步驟；和 通過將在所述混合步驟中產生的固氣二相流引入至少一個曲折空間、然后借由所述固 氣二相流的推進力和/或離心力通過所述曲折空間而將所述磨粒按壓到所述核體的表面 上以將所述磨粒與所述核體的表面結合的結合步驟。
2. 根據權利要求1所述的彈性磨料的制造方法，還包括測量附著到通過所述結合步驟 回收彈性磨料的核體的表面上的磨粒量的檢測步驟，其中將在所述混合步驟中加入的磨粒 量調節為使得在所述檢測步驟中測量的磨粒量接近預定的目標附著量。
3. 根據權利要求2所述的彈性磨料的制造方法，其中在所述檢測步驟中通過測量回收 彈性磨料的安息角來測量附著到所述核體的表面上的磨粒量。
4. 根據權利要求1?3中任一項所述的彈性磨料的制造方法，其中所述曲折空間形成 為隨著從上游側延伸到下游側而急劇變化的彎曲形狀。
5. -種彈性磨料的制造裝置，所述彈性磨料由核體和磨粒組成，所述核體由彈性材料 制成并且至少在所述核體的表面上具有粘附性，所述磨粒附著到所述核體的表面上，所述 裝置包括： 通過將所述磨粒和所述核體一起引入氣流中而產生固氣二相流的混合單元；和 由具有將在所述混合單元中產生的固氣二相流引入其中的至少一個曲折空間的管路 組成的結合單元。
6. 根據權利要求5所述的彈性磨料的制造裝置，還包括： 用于測量附著到通過所述結合單元獲得的彈性磨料的核體的表面上的磨粒量的檢測 裝置； 能夠改變供給到所述混合單元的磨粒的供給量的磨粒稱量裝置；和 用于通過所述磨粒稱量裝置來控制所述磨粒的供給量以使在所述檢測裝置中測量的 磨粒量接近預定的目標附著量的控制裝置。
7. 根據權利要求6所述的彈性磨料的制造裝置，其中所述檢測裝置測量作為附著到所 述核體的表面上的磨粒的量的彈性磨料的安息角。
8. 根據權利要求5?7中任一項所述的彈性磨料的制造裝置，其中配置在所述結合單 元中的曲折空間形成為隨著從上游側延伸到下游側而急劇變化的彎曲形狀。
9. 一種使用循環式噴砂裝置的噴砂方法，所述循環式噴砂裝置由噴砂室、磨料回收單 元和磨料噴射裝置組成，所述噴砂室噴射磨料，所述磨料回收單元與所述噴砂室的底部連 通，所述磨料噴射裝置用于將所述磨料回收單元內的磨料噴射到所述噴砂室內，并且形成 用于使所述磨料從所述噴砂室經由所述磨料回收單元到所述磨料噴射裝置循環的磨料的 循環系統，使用由核體和磨粒組成的彈性磨料作為所述磨料，所述核體由彈性材料制成并 且至少在所述核體的表面上具有粘附性，所述磨粒附著到所述核體的表面上，所述方法包 括： 用于再利用在所述磨料的循環系統內循環的彈性磨料的再利用步驟； 所述再利用步驟包括： 通過將來自磨粒供給源的磨粒和從所述磨料回收單元回收的磨料一起引入氣流中而 在所述氣流中將回收磨料和所述磨粒混合以產生固氣二相流的混合步驟；和 通過將在所述混合步驟中產生的固氣二相流引入具有至少一個曲折空間的管路并借 由所述固氣二相流的推進力和/或離心力通過所述曲折空間而將所述磨粒按壓到回收磨 料的核體的露出表面上以將所述磨粒與回收磨料的核體的露出表面結合的結合步驟。
10. 根據權利要求9所述的噴砂方法，其中再利用路線設置在所述磨料的循環系統的 外側，在所述磨料回收單元中回收彈性磨料作為所述回收磨料部分地引入所述再利用路線 中以進行所述混合步驟和所述結合步驟，然后將通過所述結合步驟獲得的再利用彈性磨料 在任意位置返回到所述磨料的循環系統內。
11. 根據權利要求9或10所述的噴砂方法，還包括用于測量附著到通過所述結合步驟 回收的所述再利用彈性磨料的核體的表面上的磨粒量的檢測步驟，其中 將在所述混合步驟中引入所述氣流中的磨粒量調節為使得在所述檢測步驟中測量的 磨粒的附著量接近預定的目標附著量。
12. 根據權利要求11所述的噴砂方法，其中在所述檢測步驟中通過測量回收的再利用 彈性磨料的安息角來測量附著到所述再利用彈性磨料的核體的表面上的磨粒量。
13. 根據權利要求9?12中任一項所述的噴砂方法，其中所述曲折空間形成為隨著從 上游側延伸到下游側而急劇變化的彎曲形狀。
14. 一種噴砂裝置，所述噴砂裝置由噴砂室、磨料回收單元和磨料噴射裝置組成，所述 噴砂室噴射磨料，所述磨料回收單元與所述噴砂室的底部連通，所述磨料噴射裝置用于將 所述磨料回收單元內的磨料噴射到所述噴砂室內，并且形成用于使所述磨料從所述噴砂室 經由所述磨料回收單元到所述磨料噴射裝置循環的磨料的循環系統，使用由核體和磨粒組 成的彈性磨料作為所述磨料，所述核體由彈性材料制成并且至少在所述核體的表面上具有 粘附性，所述磨粒附著到所述核體的表面上，所述噴砂裝置包括 ： 用于再利用在所述磨料的循環系統內循環的彈性磨料的彈性磨料的再利用裝置； 所述彈性磨料的再利用裝置包括： 通過將來自磨料供給單元的磨粒和從所述磨料回收單元回收的磨料一起引入氣流中 而產生固氣二相流的混合單元；和 由具有將在所述混合單元中產生的固氣二相流引入其中的至少一個曲折空間的管路 組成的結合單元。
15. 根據權利要求14所述的噴砂裝置，其中 所述彈性磨料的再利用裝置設置在所述磨料的循環系統的外側， 所述混合單元與所述磨料回收單元連通，并且在所述磨料回收單元內的彈性磨料作為 所述回收磨料部分地引入所述混合單元中，以及 所述彈性磨料的再利用裝置在所述結合單元的下游側與所述磨料的循環系統連通。
16. 根據權利要求14或15所述的噴砂裝置，其中 所述彈性磨料的再利用裝置還包括用于測量附著到通過所述結合單元獲得的所述再 利用彈性磨料的核體的表面上的磨粒量的檢測裝置， 在所述磨粒供給單元中包括能夠改變引入所述混合單元中的磨粒量的磨料稱量裝置， 以及 設置有用于通過所述磨粒稱量裝置來控制所述磨粒的引入量以使由所述檢測裝置測 量的磨粒的附著量接近預定的目標附著量的控制裝置。
17. 根據權利要求16所述的噴砂裝置，其中所述檢測裝置測量作為附著到獲得的再利 用彈性磨料的核體的表面上的磨粒的量的再利用彈性磨料的安息角。
18. 根據權利要求14?17中任一項所述的噴砂裝置，其中配置在所述結合單元中的曲 折空間形成為隨著從上游側延伸到下游側而急劇變化的彎曲形狀。
【文檔編號】B24C7/00GK104511844SQ201410507956
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年9月28日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】間瀬惠二, 石橋正三, 高橋有也, 北上正敏 申請人:株式會社不二制作所