(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023184467
(43)【公開日】2023-12-28
(54)【発明の名称】分級装置及びショット処理装置
(51)【国際特許分類】
B07B 11/04 20060101AFI20231221BHJP
B07B 4/02 20060101ALI20231221BHJP
B24C 9/00 20060101ALI20231221BHJP
B24C 1/10 20060101ALI20231221BHJP
B24C 7/00 20060101ALN20231221BHJP
【ＦＩ】
B07B11/04
B07B4/02
B24C9/00 E
B24C1/10 A
B24C9/00 B
B24C7/00 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023094113
(22)【出願日】2023-06-07
(31)【優先権主張番号】P 2022098059
(32)【優先日】2022-06-17
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000191009
【氏名又は名称】新東工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100088155
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 芳樹
(74)【代理人】
【識別番号】100113435
【弁理士】
【氏名又は名称】黒木 義樹
(74)【代理人】
【識別番号】100161425
【弁理士】
【氏名又は名称】大森 鉄平
(74)【代理人】
【識別番号】100171583
【弁理士】
【氏名又は名称】梅景 篤
(72)【発明者】
【氏名】見城 維佐久
(72)【発明者】
【氏名】岡本 丈弘
(72)【発明者】
【氏名】山田 祐介
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 浩昭
(72)【発明者】
【氏名】家守 修一
(72)【発明者】
【氏名】山下 恭司
【テーマコード（参考）】
4D021
【Ｆターム（参考）】
4D021FA02
4D021GA12
4D021GA16
4D021GA27
4D021HA10
(57)【要約】
【課題】分級精度の低下を抑制すること。
【解決手段】分級装置４０は、気流を用いて粉粒体群を選別する選別機構４１と、気流を生成する集塵機４４と、気流の速度に関する計測値を計測する計測器４５と、計測値が制御範囲内に維持されるように、気流の速度を制御する風速制御を行う制御装置４６と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】分級装置４０は、気流を用いて粉粒体群を選別する選別機構４１と、気流を生成する集塵機４４と、気流の速度に関する計測値を計測する計測器４５と、計測値が制御範囲内に維持されるように、気流の速度を制御する風速制御を行う制御装置４６と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
気流を用いて粉粒体群を選別する選別機構と、
前記気流を生成する集塵機と、
前記気流の速度に関する計測値を計測する計測器と、
前記計測値が制御範囲内に維持されるように、前記気流の速度を制御する風速制御を行う制御装置と、
を備える、分級装置。
前記気流を生成する集塵機と、
前記気流の速度に関する計測値を計測する計測器と、
前記計測値が制御範囲内に維持されるように、前記気流の速度を制御する風速制御を行う制御装置と、
を備える、分級装置。
【請求項2】
前記集塵機は、前記気流の流量を調整可能なファンモータを備え、
前記制御装置は、前記ファンモータの回転速度を変更することによって前記風速制御を行う、請求項１に記載の分級装置。
前記制御装置は、前記ファンモータの回転速度を変更することによって前記風速制御を行う、請求項１に記載の分級装置。
【請求項3】
前記選別機構と前記集塵機との間に設けられ、前記気流が通過する導管と、
前記導管に設けられ、開度を調整可能な流量調整器と、
を更に備え、
前記制御装置は、前記開度を変更することによって前記風速制御を行う、請求項１に記載の分級装置。
前記導管に設けられ、開度を調整可能な流量調整器と、
を更に備え、
前記制御装置は、前記開度を変更することによって前記風速制御を行う、請求項１に記載の分級装置。
【請求項4】
前記選別機構に外気を導入する導入口を更に備え、
前記計測器は、前記導入口に設けられる、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の分級装置。
前記計測器は、前記導入口に設けられる、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の分級装置。
【請求項5】
前記集塵機は、前記分級装置の外部にクリーンエアーを排出する排気口を備え、
前記計測器は、前記排気口に設けられる、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の分級装置。
前記計測器は、前記排気口に設けられる、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の分級装置。
【請求項6】
前記制御装置は、前記計測値が前記制御範囲外である状態が、予め定められた検知時間の間継続したことに応じて、前記風速制御を行う、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の分級装置。
【請求項7】
前記制御装置は、前記風速制御が終了してから予め定められた待機時間が経過するまで、前記風速制御を停止する、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の分級装置。
【請求項8】
前記制御装置は、予め定められた作動時間を掛けて段階的に前記風速制御を行う、請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の分級装置。
【請求項9】
請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の分級装置と、
加工対象物に投射材を投射することでショット処理を行う投射装置と、
前記ショット処理によって生じた粉粒体群を回収し、前記粉粒体群を前記分級装置に供給する回収装置と、
を備え、
前記分級装置は、前記粉粒体群から再利用可能な投射材を選別し、前記投射材を前記投射装置に供給する、ショット処理装置。
加工対象物に投射材を投射することでショット処理を行う投射装置と、
前記ショット処理によって生じた粉粒体群を回収し、前記粉粒体群を前記分級装置に供給する回収装置と、
を備え、
前記分級装置は、前記粉粒体群から再利用可能な投射材を選別し、前記投射材を前記投射装置に供給する、ショット処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、分級装置及びショット処理装置に関する。
【背景技術】
【0002】
粉粒体を粒子径に応じて分類する分級装置が知られている。例えば、特許文献１には、被処理製品に投射された投射材を、集塵機などの空気の流れを利用して大きめの投射材と小さめの投射材とに分離する風選式分級装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００８－１８４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載されているような風選式の分級装置では、稼働時間が経過するにつれて風速が変化し得る。例えば、集塵機のフィルタの目詰まりによって、風速が低下し得る。フィルタの目詰まりを解消した場合には、風速が上昇し得る。このような場合、分級精度が低下するおそれがある。
【0005】
本開示は、分級精度の低下を抑制可能な分級装置及びショット処理装置を説明する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一側面に係る分級装置は、選別機構と、集塵機と、計測器と、制御装置と、を備える。選別機構は、気流を用いて粉粒体群を選別する。集塵機は、気流を生成する。計測器は、気流の速度に関する計測値を計測する。制御装置は、計測値が制御範囲内に維持されるように、気流の速度を制御する風速制御を行う。
【発明の効果】
【0007】
本開示の各側面及び各実施形態によれば、分級精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
［本開示の実施形態の概要］
最初に、本開示の実施形態の概要を説明する。
最初に、本開示の実施形態の概要を説明する。
【0010】
（条項１） 本開示の一側面に係る分級装置は、選別機構と、集塵機と、計測器と、制御装置と、を備える。選別機構は、気流を用いて粉粒体群を選別する。集塵機は、気流を生成する。計測器は、気流の速度に関する計測値を計測する。制御装置は、計測値が制御範囲内に維持されるように、気流の速度を制御する風速制御を行う。
【0011】
この分級装置では、集塵機によって生成された気流を用いて粉粒体群が選別され、気流の速度に関する計測値が制御範囲内に維持されるように、風速制御が行われる。上記計測値が制御範囲内に維持されることによって、気流の速度（風速）の変動が抑えられるので、分級精度の低下を抑制することが可能となる。
【0012】
（条項２） 上記条項１に記載の分級装置において、集塵機は、気流の流量を調整可能なファンモータを備えてもよい。制御装置は、ファンモータの回転速度を変更することによって風速制御を行ってもよい。ファンモータの回転速度が大きくなると気流の風速が上昇し、ファンモータの回転速度が小さくなると気流の風速が降下する。したがって、ファンモータの回転速度を変更することで、風速制御を実現することができる。
【0013】
（条項３） 上記条項１又は上記条項２に記載の分級装置は、選別機構と集塵機との間に設けられ、気流が通過する導管と、導管に設けられ、開度を調整可能な流量調整器と、を更に備えてもよい。制御装置は、開度を変更することによって風速制御を行ってもよい。流量調整器の開度が大きくなると気流の風速が上昇し、流量調整器の開度が小さくなると気流の風速が降下する。したがって、流量調整器の開度を変更することで、風速制御を実現することができる。
【0014】
（条項４） 上記条項１～上記条項３のいずれか１つに記載の分級装置は、選別機構に外気を導入する導入口を更に備えてもよい。計測器は、導入口に設けられてもよい。選別機構内では気流に粉粒体が混在しているので、計測器が選別機構内に設けられた場合、粉粒体によって計測器が故障するおそれがある。これに対して、外気には粉粒体が含まれていないので、粉粒体によって計測器が故障することを回避することができる。
【0015】
（条項５） 上記条項１～上記条項４のいずれか１つに記載の分級装置において、集塵機は、分級装置の外部にクリーンエアーを排出する排気口を備えてもよい。計測器は、排気口に設けられてもよい。集塵機では、粉粒体（粉塵）が除去されたクリーンエアーが排気口から排出される。したがって、クリーンエアーには粉粒体が含まれていないので、粉粒体によって計測器が故障することを回避することができる。
【0016】
（条項６） 上記条項１～上記条項５のいずれか１つに記載の分級装置において、制御装置は、計測値が制御範囲外である状態が、予め定められた検知時間の間継続したことに応じて、風速制御を行ってもよい。気流の速度は変動しやすいので、計測値が一時的に制御範囲外になることがある。このような場合に、風速制御が行われると、計測値を制御範囲内に安定的に維持することができないことがある。これに対し、上記構成では、計測値が継続的に制御範囲外である場合に風速制御が行われるので、計測値を制御範囲内に安定して維持することができる。その結果、分級精度の低下を一層抑制することが可能となる。
【0017】
（条項７） 上記条項１～上記条項６のいずれか１つに記載の分級装置において、制御装置は、風速制御が終了してから予め定められた待機時間が経過するまで、風速制御を停止してもよい。風速制御を実施してから、気流の風速が安定するまでにある程度の時間を要する。このため、風速制御を実施した直後では、依然として計測値が制御範囲外にとどまることがある。このような場合に、風速制御が行われると、計測値を制御範囲内に安定的に維持することができないことがある。これに対し、上記構成では、風速制御が終了してから気流の風速が安定するまで風速制御が停止され得るので、計測値を制御範囲内に安定して維持することができる。その結果、分級精度の低下を一層抑制することが可能となる。
【0018】
（条項８） 上記条項１～上記条項７のいずれか１つに記載の分級装置において、制御装置は、予め定められた作動時間を掛けて段階的に風速制御を行ってもよい。この場合、気流の速度が徐々に変化するので、気流の乱れを抑制することができる。その結果、分級精度の低下を一層抑制することが可能となる。
【0019】
（条項９） 本開示の別の側面に係るショット処理装置は、上記条項１～上記条項８のいずれか１つに記載の分級装置と、加工対象物に投射材を投射することでショット処理を行う投射装置と、ショット処理によって生じた粉粒体群を回収し、粉粒体群を分級装置に供給する回収装置と、を備える。分級装置は、粉粒体群から再利用可能な投射材を選別し、投射材を投射装置に供給する。
【0020】
このショット処理装置では、投射材を加工対象物に投射することによってショット処理が行われ、ショット処理によって生じた粉粒体群が分級装置に供給され、粉粒体群から再利用可能な投射材が選別されて投射装置に供給される。分級精度の低下を抑制可能な分級装置が用いられるので、粉粒体群からショット処理に寄与しない投射材を精度良く除外することができる。その結果、ショット処理の効率を向上させることが可能となる。
【0021】
［本開示の実施形態の例示］
以下、図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。なお、図面の説明において同一要素には同一符号が付され、重複する説明は省略される。
以下、図面を参照しながら本開示の実施形態が詳細に説明される。なお、図面の説明において同一要素には同一符号が付され、重複する説明は省略される。
【0022】
図１を参照しながら、一実施形態に係る分級装置を含むショット処理装置を説明する。図１は、一実施形態に係る分級装置を含むショット処理装置を概略的に示す構成図である。図１に示されるショット処理装置１は、加工対象物（workpiece）にショット処理を施す装置である。ショット処理の例として、ショットブラスト処理及びショットピーニング処理が挙げられる。ショット処理装置１は、例えば、ショット処理により、鋳造後の鋳物部品に付着した鋳物砂（主に、珪砂及び炭化した添加物）の除去（砂落とし）、並びに、鋳物表面の研磨及び研掃を行う。ショット処理装置１は、キャビネット１０と、投射装置２０と、回収装置３０と、分級装置４０と、を含む。
【0023】
キャビネット１０は、加工対象物を収容可能な筐体である。キャビネット１０の内部には、加工対象物にショット処理を施すための加工室が形成されている。
【0024】
投射装置２０は、加工対象物に投射材を投射することでショット処理を行う装置である。投射装置２０の投射方式は、エアー式でもよく、インペラ式（遠心式）でもよい。エアー式の例としては、重力式、吸引式、直圧式（加圧式）、及びブロワ式が挙げられる。本実施形態では、インペラ式を用いて説明する。投射材の例としては、スチールショット、及びスチールグリットが挙げられる。投射材の種類は、ショット処理に応じて適宜選択され得る。投射装置２０は、キャビネット１０の上方に設けられる。投射装置２０は、投射材タンク２１と、ゲート２２と、インペラ２３と、を含む。
【0025】
投射材タンク２１は、投射材を貯留している。ゲート２２は、投射材タンク２１の下部に設けられ、投射材タンク２１からインペラ２３に向かう経路にある開口部の面積を調整するための部材である。ゲート２２は、一定量の投射材をインペラ２３に供給する。インペラ２３は、遠心力を利用して投射材を投射するように構成されている。インペラ２３は、モータ等の駆動装置（不図示）によって高速に回転される。この回転に伴って生じる遠心力により、インペラ２３のブレード（不図示）上に供給された投射材が投射される。
【0026】
回収装置３０は、ショット処理によって生じた粉粒体群を回収する装置である。粉粒体群は、ショット処理に用いられた投射材、及びショット処理によって生じた加工対象物の切削粉等を含む。回収装置３０は、回収した粉粒体群を分級装置４０に供給する。回収装置３０は、スクリューコンベア３１と、ロータリースクリーン３２と、バケットエレベータ３３と、を含む。
【0027】
スクリューコンベア３１は、ショット処理によって生じた粉粒体群を搬送する装置である。スクリューコンベア３１は、キャビネット１０の下方に設けられ、水平に延びている。スクリューコンベア３１は、ショット処理によって生じた粉粒体群をキャビネット１０から受け取り、バケットエレベータ３３に向けて搬送する。スクリューコンベア３１は、シャフトとシャフトの外周面にらせん状に設けられた羽根とを含む。シャフトが回転することによって、羽根により粉粒体群が搬送される。
【0028】
ロータリースクリーン３２は、回転篩である。ロータリースクリーン３２は、スクリューコンベア３１のシャフトの一端に設けられ、スクリューコンベア３１によって搬送されてきた粉粒体群から、投射材よりも大きい異物を取り除く。ロータリースクリーン３２は、筒状の網状体を含む。網状体の網目は、投射材の直径よりも大きい直径を有する。
【0029】
バケットエレベータ３３は、異物が取り除かれた粉粒体群をキャビネット１０の上方に搬送する。バケットエレベータ３３は、キャビネット１０に並設されており、複数のバケットを循環させている。各バケットは、ロータリースクリーン３２を通過した粉粒体群を掬い上げてキャビネット１０の上方まで搬送し、分級装置４０に供給する。
【0030】
分級装置４０は、回収装置３０から供給された粉粒体群から再利用可能な投射材を選別する装置である。分級装置４０は、投射装置２０の上方に設けられ、再利用可能な投射材を投射装置２０に供給する。分級装置４０は、選別機構４１と、導管４２と、導管４３と、集塵機４４と、計測器４５と、制御装置４６と、を含む。
【0031】
選別機構４１は、気流Ｆ（図２参照）を用いて粉粒体群を選別する機構である。具体的には、選別機構４１は、粉粒体群を再利用可能な投射材とそれ以外の粉粒体である粉塵（ショット処理によって生じた加工対象物の切削粉及び再利用不可能なサイズになった投射材等の総称）とに分離する。選別機構４１の詳細な構成は、後述する。選別機構４１は、導入口４１ａと排出口４１ｂとを有する。導入口４１ａは、選別機構４１に外気を導入する開口部である。排出口４１ｂは、選別機構４１から粉塵を含む気流を排出する開口部である。
【0032】
導管４２は、選別機構４１と集塵機４４との間に設けられ、選別機構４１と集塵機４４との間を気流が通過可能に連結している。導管４２の一端は、選別機構４１の排出口４１ｂに接続され、導管４２の他端は、集塵機４４に接続されている。導管４３は、キャビネット１０と集塵機４４とを連結している。導管４３の一端は、キャビネット１０の側壁に接続され、導管４３の他端は、導管４２と合流して集塵機４４に接続されている。
【0033】
集塵機４４は、粉塵を収集する装置である。集塵機４４は、導管４２を吸引することによって、選別機構４１の導入口４１ａから、選別機構４１の内部空間、及び導管４２を順に通って集塵機４４に向かう気流Ｆを生成する。集塵機４４は、筐体５１と、フィルタ５２と、ファンモータ５３と、を含む。筐体５１は、フィルタ５２、ファン（不図示）、ファンモータ５３、及びファンモータ５３を駆動するインバータ（不図示）を収容する。なお、図１では、説明の便宜上、ファンモータ５３は、筐体５１の外側に図示されている。
【0034】
筐体５１は、吸入口５１ａと、排気口５１ｂと、を有する。吸入口５１ａには、導管４２の他端が接続される。排気口５１ｂは、分級装置４０（筐体５１）の外部にクリーンエアーを排気するための開口部である。フィルタ５２は、集塵機４４によって吸引された粉塵を捕捉するための部材である。ファンモータ５３は、ファンを回転駆動することによって吸引力を発生させる。ファンモータ５３の回転速度に応じて、気流Ｆの流量が変わり得る。つまり、ファンモータ５３は、気流Ｆの流量を調整可能に構成されている。
【0035】
集塵機４４の作動によって、選別機構４１の内部では、質量の重い粉粒体（再利用可能な投射材）は下方に落下する。一方、質量の軽い粉粒体（粉塵）は、導管４２を介して集塵機４４に収集される。さらに、導管４３を介して、キャビネット１０において発生した粉塵が集塵機４４に収集される。集塵機４４によって吸引された粉塵は、フィルタ５２を用いて捕捉される。粉塵を含む気流から粉塵が除去されることによって得られるクリーンエアーは、排気口５１ｂから筐体５１の外部に排出される。
【0036】
計測器４５は、気流Ｆの速度（風速）に関する計測値を計測する機器である。計測器４５は、例えば、風速計である。風速計の種類の例としては、熱式（アネモマスター）、翼車（ベーン）式、超音波式、及びピトー管式が挙げられる。計測器４５は、動圧計測器でもよく、フラップ式の計測器でもよい。本実施形態では、計測器４５は、選別機構４１の導入口４１ａに設けられる。具体的には、計測器４５は、選別機構４１の外部に設けられ、導入口４１ａから選別機構４１内に流入する外気の風速を計測する。選別機構４１内に流入する外気の風速は、気流Ｆの風速と実質的に一致している。計測器４５は、計測値を制御装置４６に送信する。
【0037】
制御装置４６は、気流の速度（風速）を制御する風速制御を行う装置（コントローラ）である。制御装置４６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリと、ネットワークカード等の通信装置と、を含むコンピュータとして構成されている。制御装置４６は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）として構成されてもよく、リレー回路及び調整計等を用いた論理回路で構成されてもよい。制御装置４６は、計測器４５によって計測された計測値が制御範囲Ｒ（図４参照）内に維持されるように、風速制御を行う。本実施形態では、制御装置４６は、ファンモータ５３の回転速度を変更することによって風速制御を行う。風速の制御方法については、後述する。
【0038】
次に、図２を参照しながら、選別機構４１の一例を説明する。図２は、図１に示される選別機構の一例を概略的に示す図である。図２に示される選別機構４１は、垂直対向エアー流型のセパレータであり、供給部６１と、選別部６２と、連結配管６３と、チャンバー６４と、を含む。
【0039】
供給部６１は、バケットエレベータ３３から供給された粉粒体群を選別部６２に供給する供給経路を画定する部分である。供給部６１は、グレート６１ａと、ゲート６１ｂと、振れ板６１ｃと、分散鋼板６１ｄと、を含む。グレート６１ａは、バケットエレベータ３３の搬出口３３ａの下方に設けられ、粉粒体群から異物を除去するためのメッシュ状の板材である。グレート６１ａの網目（貫通孔）の大きさは、投射材が通過可能な大きさである。ゲート６１ｂは、粉粒体群の流量を調整するための部材である。ゲート６１ｂは、グレート６１ａの下方に設けられ、下方に向かうにつれて粉粒体群の供給経路を狭めるように傾斜している。
【0040】
振れ板６１ｃは、粉粒体群の流れを均一化するための部材である。振れ板６１ｃは、ゲート６１ｂよりも供給経路の下流に位置する。振れ板６１ｃは、粉粒体群が供給されていない状態では、粉粒体群の供給経路を狭め、粉粒体群が供給されている状態では、粉粒体群の供給経路を広げる。分散鋼板６１ｄは、グレート６１ａ、ゲート６１ｂ、及び振れ板６１ｃを順に通過した粉粒体群を堰き止めることにより粉粒体群の落下速度を低下させた上で、選別部６２に粉粒体群を供給する。
【0041】
選別部６２は、気流Ｆによって粉粒体群を質量の差異により選別する部分である。選別部６２は、容器６２ａと、配管部６２ｂと、分散棒６２ｃと、を含む。容器６２ａは、投射材タンク２１の上方に設けられており、上下端が開放された筒状の部材である。容器６２ａは、下方に向かうにつれて縮径されたテーパー状の形状を有している。容器６２ａは、容器６２ａの下方に設けられた導入口４１ａと連通している。配管部６２ｂは、上下方向に延びる管状部材である。配管部６２ｂの下端は、容器６２ａの上端に接続されている。分散棒６２ｃは、配管部６２ｂ内に設けられており、粉粒体群の落下速度を低減する部材である。
【0042】
連結配管６３は、選別部６２とチャンバー６４とを連結する。連結配管６３の一端は、配管部６２ｂの上端の上方に設けられ、連結配管６３の他端は、チャンバー６４の上壁からチャンバー６４内に延びている。チャンバー６４では、連結配管６３を介して流入した気流Ｆに含まれる粉粒体群が更に選別される。チャンバー６４の底部には、排出口６４ａが設けられている。チャンバー６４の上部には、排出口４１ｂが設けられている。
【0043】
集塵機４４が稼働することによって導入口４１ａから外気が吸入され、選別機構４１の内部では、導入口４１ａから容器６２ａ、配管部６２ｂ、連結配管６３、及びチャンバー６４を順に通って排出口４１ｂから導管４２に流出する気流Ｆが生成される。この状態で、供給部６１から供給された粉粒体群が配管部６２ｂの上端から落下すると、気流Ｆによって粉粒体群には上向きの力が作用する。このとき、質量の重い粉粒体（例えば、再利用可能な投射材）は、気流Ｆに逆らって下方に向けて落下し、容器６２ａを通って投射材タンク２１に供給される。
【0044】
一方、質量の軽い粉粒体は、気流Ｆとともに上昇し、連結配管６３を通ってチャンバー６４に運ばれる。チャンバー６４の入口では気流Ｆは下降しており、さらに連結配管６３よりも拡幅されたチャンバー６４内では気流Ｆの風速が低下する。このため、チャンバー６４に運ばれた粉粒体群の中で、質量の比較的重い粉粒体（例えば、砂）が気流Ｆから離脱して排出口６４ａから排出される。そして、残った質量の軽い粉塵が気流Ｆとともに排出口４１ｂから導管４２を通って集塵機４４に収集される。
【0045】
次に、図３及び図４を参照しながら、制御装置４６が実施する風速制御方法の一例を説明する。図３は、図１に示される制御装置が実施する風速制御方法の一例を示すフローチャートである。図４は、図３に示される風速制御方法を説明するための図である。図３に示される風速制御方法の一連の処理は、例えば、集塵機４４が稼働を開始したことに応じて、開始される。なお、計測器４５は、計測値を定期的に制御装置４６に送信している。
【0046】
図３に示されるように、まず、制御装置４６は、計測器４５から計測値を受信すると、計測値が制御範囲Ｒ内であるか否かを判定する（ステップＳ１）。図４に示されるように、制御範囲Ｒは、選別機構４１における選別を適切に実施可能な気流Ｆが得られる計測値（ここでは、導入口４１ａを通って選別機構４１内に流入する外気の風速の計測値）の範囲である。制御範囲Ｒは、上限値Ｖｕと下限値Ｖｌとの間の範囲である。本実施形態では、制御範囲Ｒは、目標値Ｖｔを含む。上限値Ｖｕは、目標値Ｖｔに所定値を加算した値であり、下限値Ｖｌは、目標値Ｖｔから当該所定値を減算した値である。つまり、本実施形態では、上限値Ｖｕと目標値Ｖｔとの差分は、目標値Ｖｔと下限値Ｖｌとの差分と同じである。上限値Ｖｕと目標値Ｖｔとの差分は、目標値Ｖｔと下限値Ｖｌとの差分と異なっていてもよい。
【0047】
制御装置４６は、例えば、計測値が制御範囲Ｒの上限値Ｖｕ以下であり、かつ、制御範囲Ｒの下限値Ｖｌ以上である場合に、計測値が制御範囲Ｒ内であると判定する。制御装置４６は、例えば、計測値が上限値Ｖｕよりも大きいか、計測値が下限値Ｖｌよりも小さい場合に、計測値が制御範囲Ｒ外であると判定する。ステップＳ１において、制御装置４６は、計測値が制御範囲Ｒ内であると判定した場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、次の計測値を用いてステップＳ１を再び実施する。
【0048】
一方、ステップＳ１において、制御装置４６は、計測値が制御範囲Ｒ外であると判定した場合（ステップＳ１：ＮＯ）、その状態（異常状態）が検知時間Ｔｄの間継続しているか否かを判定する（ステップＳ２）。例えば、ステップＳ１において計測値が上限値Ｖｕよりも大きいと判定されてから、検知時間Ｔｄが経過するまでの間に計測器４５によって計測されたすべての計測値が上限値Ｖｕよりも大きい状態を維持している場合に、制御装置４６は、異常状態が検知時間Ｔｄの間継続していると判定する。ステップＳ１において計測値が上限値Ｖｕよりも大きいと判定されてから、検知時間Ｔｄが経過するまでの間に、計測器４５によって計測されたいずれか１つの計測値が上限値Ｖｕ以下になった場合には、制御装置４６は、異常状態が検知時間Ｔｄの間継続しなかったと判定する。
【0049】
同様に、ステップＳ１において計測値が下限値Ｖｌよりも小さいと判定されてから、検知時間Ｔｄが経過するまでの間に計測器４５によって計測されたすべての計測値が下限値Ｖｌよりも小さい状態を維持している場合に、制御装置４６は、異常状態が検知時間Ｔｄの間継続していると判定する。ステップＳ１において計測値が下限値Ｖｌよりも小さいと判定されてから、検知時間Ｔｄが経過するまでの間に、計測器４５によって計測されたいずれか１つの計測値が下限値Ｖｌ以上になった場合には、制御装置４６は、異常状態が検知時間Ｔｄの間継続しなかったと判定する。ステップＳ２において、制御装置４６は、異常状態が検知時間Ｔｄの間継続しなかったと判定した場合（ステップＳ２：ＮＯ）、次の計測値を用いてステップＳ１を再び実施する。
【0050】
一方、ステップＳ２において、制御装置４６は、異常状態が検知時間Ｔｄの間継続していると判定した場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、風速制御を行う（ステップＳ３）。ステップＳ３では、制御装置４６は、計測値が制御範囲Ｒ内に維持されるように、風速制御を行う。具体的に説明すると、制御装置４６は、ファンモータ５３を駆動するインバータを制御してファンモータ５３の回転速度を変更することによって、風速制御を行う。例えば、計測値が上限値Ｖｕよりも大きい場合には、制御装置４６は、インバータの駆動周波数を予め定められた周波数だけ減少することによって、ファンモータ５３の回転速度を低下させる。計測値が下限値Ｖｌよりも小さい場合には、制御装置４６は、インバータの駆動周波数を予め定められた周波数だけ増加することによって、ファンモータ５３の回転速度を上昇させる。駆動周波数の増加量と減少量とは同じでもよく、異なっていてもよい。
【0051】
続いて、制御装置４６は、ステップＳ３の風速制御が終了してから待機時間Ｔｗが経過したか否かを判定する（ステップＳ４）。制御装置４６は、待機時間Ｔｗが経過していないと判定した場合（ステップＳ４：ＮＯ）、待機時間Ｔｗが経過するまでステップＳ４の判定を繰り返す。一方、制御装置４６は、待機時間Ｔｗが経過したと判定した場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、次の計測値を用いてステップＳ１を再び実施する。つまり、制御装置４６は、風速制御が終了してから待機時間Ｔｗが経過するまで、風速制御を停止する。以降、ステップＳ１～Ｓ４が繰り返される。なお、上記風速制御方法は、ショット処理中（つまり、ショット処理装置１が稼働している間）、継続して行われてもよい。あるいは、上記風速制御方法は、所定のタイミングで行われてもよく、この場合、ステップＳ１～Ｓ４は繰り返されなくてもよい。上記タイミングの例としては、ショット処理装置１の起動時、及びショット処理装置１の稼働中の予め定められたタイミングが挙げられる。
【0052】
以下、図５及び図６を参照しながら実施例及び比較例を用いて本開示の内容を具体的に説明するが、本開示は下記の実施例に限定されない。図５は、実施例のショット処理装置における試験結果を示す図である。図６は、比較例のショット処理装置における試験結果を示す図である。図５及び図６の横軸は、ショット処理装置の稼働開始時から経過した時間を示す。図５及び図６には、ファンモータを駆動するインバータの駆動周波数ｆｄ、導入口から選別機構内に流入する外気の風速Ｗｉｎ、排気口から集塵機の外部に排出されるクリーンエアーの風速Ｗｏｕｔ、集塵機のフィルタの差圧Ｐｄｉｆ、及び集塵機から排出される粉塵の排出量の積算値Ｄの経時変化が示されている。
【0053】
実施例及び比較例では、図１に示されるショット処理装置１（ショットブラスト機）が用いられた。インペラ２３として、１５ｋＷの１台のインペラが用いられ、選別機構４１として、図２に示される垂直対向エアー流型のセパレータが用いられた。実施例では、図３に示される風速制御方法が行われ、比較例では、風速制御方法が行われなかった。目標値Ｖｔは、５ｍ／秒に設定された。
【0054】
図６に示されるように、比較例では、駆動周波数ｆｄが一定であり、ショットブラスト機の稼働開始時から時間が経過するにつれて、風速Ｗｉｎ及び風速Ｗｏｕｔが徐々に低下している。このため、粉塵の排出量の積算値Ｄの増加率は、ショットブラスト機の稼働開始時には大きいが、時間の経過とともに漸減している。これは、時間の経過とともに分級装置の分級能力が低下していることを表している。
【0055】
一方、図５に示されるように、実施例では、風速制御方法が行われることによって、駆動周波数ｆｄが変動している。これにより、ショットブラスト機の稼働開始時から時間が経過しても、風速Ｗｉｎ及び風速Ｗｏｕｔは、略一定の範囲内で安定している。このため、粉塵の排出量の積算値Ｄの増加率は、時間が経過しても略一定である。これは、分級装置の分級能力が安定していることを表している。
【0056】
以上説明した分級装置４０においては、集塵機４４によって生成された気流Ｆを用いて粉粒体群が選別され、導入口４１ａを通って選別機構４１内に流入する外気の風速の計測値が制御範囲Ｒ内に維持されるように、風速制御が行われる。上記計測値が制御範囲Ｒ内に維持されることによって、選別機構４１内における気流Ｆの速度（風速）の変動が抑えられるので、分級精度の低下を抑制することが可能となる。集塵機４４によって生成される気流Ｆを利用して粉粒体群を選別することで、集塵と同時に選別を行うことができる。
【0057】
分級装置４０においては、制御装置４６は、ファンモータ５３の回転速度を変更することによって風速制御を行っている。ファンモータ５３の回転速度が大きくなると、選別機構４１内における気流Ｆの風速が上昇し、ファンモータ５３の回転速度が小さくなると、選別機構４１内における気流Ｆの風速が降下する。したがって、ファンモータ５３の回転速度を変更することで、風速制御を実現することができる。
【0058】
選別機構４１内では気流Ｆに粉粒体が混在しているので、仮に計測器４５が選別機構４１の内部に設けられたとすると、粉粒体によって計測器４５が故障するおそれがある。これに対して、分級装置４０においては、計測器４５は、導入口４１ａに設けられ、導入口４１ａから選別機構４１内に流入する外気の風速を計測する。外気には粉粒体が含まれていないので、粉粒体によって計測器４５が故障することを回避することができる。
【0059】
気流Ｆの風速は変動しやすいので、計測値が一時的に制御範囲Ｒ外になることがある。このような場合に、風速制御が行われると、風速制御が頻繁に行われ、計測値を制御範囲Ｒ内に安定的に維持することができないことがある。これに対し、分級装置４０においては、制御装置４６は、計測値が制御範囲Ｒ外である状態が、検知時間Ｔｄの間継続したことに応じて、風速制御を行う。この構成では、計測値が継続的に制御範囲Ｒ外である場合に風速制御が行われるので、風速制御が頻繁に行われる事態を回避することができ、計測値を制御範囲Ｒ内に安定して維持することができる。その結果、分級精度の低下を一層抑制することが可能となる。
【0060】
風速制御を実施してから、気流Ｆの風速が安定するまでにある程度の時間を要する。このため、風速制御を実施した直後では、依然として計測値が制御範囲Ｒ外にとどまることがある。このような場合に、風速制御が行われると、風速制御が頻繁に行われ、計測値を制御範囲Ｒ内に安定的に維持することができないことがある。これに対し、分級装置４０においては、制御装置４６は、風速制御が終了してから待機時間Ｔｗが経過するまで、風速制御を停止する。この構成では、風速制御が終了してから気流Ｆの風速が安定するまで風速制御が停止され得るので、風速制御が頻繁に行われる事態を回避することができ、計測値を制御範囲Ｒ内に安定して維持することができる。その結果、分級精度の低下を一層抑制することが可能となる。
【0061】
ショット処理装置１では、投射材を加工対象物に投射することによってショット処理が行われ、ショット処理によって生じた粉粒体群が分級装置４０に供給され、粉粒体群から再利用可能な投射材が選別されて投射装置２０に供給される。ショット処理では、加工に適した粒度分布の投射材を用いることにより、ショット処理の効率を向上させることができる。投射材が繰り返し使用されることによって、投射材には割れ、欠け、及び摩耗等が生じ得る。ショット処理装置１では、分級精度の低下を抑制可能な分級装置４０が用いられるので、粉粒体群からショット処理に寄与しない投射材を精度良く除外することができる。したがって、適切な粒度分布を持つ投射材が連続的に投射装置２０に供給され得る。その結果、ショット処理の効率を向上させることが可能となる。適切な粒度分布を持つ投射材が用いられることで、複数の加工対象物を同一品質で加工することが可能となる。
【0062】
なお、本開示に係る分級装置及びショット処理装置は上記実施形態に限定されない。
【0063】
例えば、砂落としでは、処理初期には鋳物から付着砂が除去されるので、ショット処理によって生じる粉粒体には、大量の付着砂が混入する。処理中期以降は鋳物表面の研磨及び研掃が主となるので、粉粒体に混入する付着砂は少なくなり、表面の切削粉及びショットの破砕物が粉粒体に混入し得る。これらの工程において、同一の制御範囲Ｒが用いられたとすると、初期においては、付着砂の除去が不十分なまま、投射材が循環使用され、中期以降においては、再利用可能な投射材が廃棄されるおそれがある。したがって、制御範囲Ｒは、ショット処理の工程ごとに、その目的に応じて設定（変更）されてもよい。操作者が制御範囲Ｒの設定及び変更を行ってもよく、工程ごとに予め設定された制御範囲Ｒが切り替えられてもよい。例えば、粉塵の発生が少ないときに、集塵機４４の運転動力を抑えることができ、消費電力を低減することが可能となる。
【0064】
上記実施形態では、選別機構４１は垂直対向エアー流型のセパレータであるが、選別機構４１は別のセパレータであってもよい。図７を参照しながら、選別機構４１の別の例を説明する。図７は、図１に示される選別機構の別の例を概略的に示す図である。図７に示される選別機構４１は、水平直角エアー流型のセパレータであり、供給部７１と、チャンバー７２と、を含む。
【0065】
供給部７１は、バケットエレベータ３３から供給された粉粒体群をチャンバー７２に供給する供給経路を画定する部分である。供給部７１の一部は、チャンバー７２の内部に設けられている。供給部７１は、グレート７１ａと、ゲート７１ｂと、振れ板７１ｃと、飛散防止シート７１ｄと、を含む。
【0066】
グレート７１ａは、バケットエレベータ３３の搬出口３３ａの下方に設けられ、粉粒体群から異物を除去するためのメッシュ状の板材である。グレート７１ａの網目（貫通孔）の大きさは、投射材が通過可能な大きさである。ゲート７１ｂは、粉粒体群の流量を調整するための部材である。ゲート７１ｂは、チャンバー７２の内部に設けられ、グレート７１ａの下方に位置する。ゲート７１ｂは、下方に向かうにつれて粉粒体群の供給経路を狭めるように傾斜している。
【0067】
振れ板７１ｃは、粉粒体群の流れを均一化するための部材である。振れ板７１ｃは、チャンバー７２の内部に設けられ、ゲート７１ｂよりも供給経路の下流に位置する。振れ板７１ｃは、粉粒体群が供給されていない状態では、粉粒体群の供給経路を狭め、粉粒体群が供給されている状態では、粉粒体群の供給経路を広げる。飛散防止シート７１ｄは、チャンバー７２の内部に設けられ、チャンバー７２の上壁から垂下されている。飛散防止シート７１ｄは、グレート７１ａ、ゲート７１ｂ、及び振れ板７１ｃを順に通過した粉粒体群の飛散を防止するための部材である。
【0068】
チャンバー７２は、チャンバー７２の上部に、水平方向において互いに向かい合う側壁７２ａと側壁７２ｂとを有している。側壁７２ａと側壁７２ｂとの間には、チャンバー７２の上壁から供給部７１がチャンバー７２の底部に向かって延びている。側壁７２ａは、下に向かうにつれてチャンバー７２の内部空間を拡張するように傾斜している。側壁７２ａには導入口４１ａが設けられている。側壁７２ｂには排出口４１ｂが設けられている。チャンバー７２の底部には、側壁７２ａから側壁７２ｂに向かって、排出口７２ｃ，７２ｄ，７２ｅがその順に設けられている。
【0069】
集塵機４４が稼働することによって導入口４１ａから外気が吸入され、チャンバー７２の内部では、導入口４１ａから排出口４１ｂに向かって気流Ｆが生成される。気流Ｆの流路は、供給部７１を避けるように、下方に湾曲している。この状態で、供給部７１から粉粒体群が供給されると、気流Ｆによって粉粒体群には略水平方向の力が作用する。このとき、質量の重い粉粒体（例えば、再利用可能な投射材）は、導入口４１ａの近傍で落下し、排出口７２ｃを通って投射材タンク２１に供給される。質量の軽い粉粒体は、気流Ｆによって排出口４１ｂに向けて運ばれる。
【0070】
気流Ｆは供給部７１の下方を通過すると、上昇しながら排出口４１ｂに向かう。このとき、気流Ｆによって運ばれた粉粒体群の中から、比較的質量の重い一部（投射材と微粉との混合物）が気流Ｆから離脱して排出口７２ｄから排出され、不図示のオーバーフロータンクに供給される。オーバーフロータンクに供給された粉粒体群は、選別機構４１に再度供給される。さらに残った粉粒体群の中から、比較的質量の重い一部（微粉）が気流Ｆから離脱して排出口７２ｅから排出される。一方、残りの質量の軽い粉塵が気流Ｆとともに排出口４１ｂから導管４２を通って集塵機４４に収集される。
【0071】
計測器４５は、気流Ｆの風速の変化が反映される物理量の計測値を計測すればよく、計測器４５の配置及び計測器４５の種類は適宜変更され得る。制御範囲Ｒは、計測される物理量の種類に応じて適宜設定される。例えば、計測器４５は、排気口５１ｂに設けられてもよい。具体的には、計測器４５は、集塵機４４の外部に設けられ、排気口５１ｂから排出されるクリーンエアーの風速を計測してもよい。この場合、クリーンエアーの風速の計測値が所定の制御範囲Ｒ内に維持されるように、風速制御が行われる。集塵機４４には、選別機構４１からの気流だけでなく、キャビネット１０からの気流も流れ込む。このため、排気口５１ｂから排出されるクリーンエアーの風速は、選別機構４１内の気流Ｆの風速よりも大きくなるものの、クリーンエアーの風速には選別機構４１内の気流Ｆの風速が反映される。したがって、上記計測値が制御範囲Ｒ内に維持されることによって、選別機構４１内における気流Ｆの速度（風速）の変動が抑えられるので、分級精度の低下を抑制することが可能となる。さらに、集塵機４４では、粉粒体（粉塵）が除去されたクリーンエアーが排気口５１ｂから排出される。したがって、クリーンエアーには粉粒体が含まれていないので、粉粒体によって計測器４５が故障することを回避することができる。
【0072】
計測器４５は、導入口４１ａと排気口５１ｂとの両方に設けられてもよい。制御装置４６は、それぞれの計測値が各制御範囲Ｒ内に維持されるように、風速制御を行ってもよい。
【0073】
上記実施形態では、制御装置４６は、風速制御専用の制御装置であるが、制御装置４６は、ショット処理装置１を統括制御してもよい。
【0074】
制御装置４６は、予め定められた作動時間を掛けて段階的に風速制御を行ってもよい。この場合、選別機構４１内の気流Ｆの風速が徐々に変化するので、気流Ｆの乱れを抑制することができる。その結果、分級精度の低下を一層抑制することが可能となる。
【0075】
上記実施形態では、制御装置４６は、ファンモータ５３の回転速度を変更することによって風速制御を行っているが、風速制御の実現方法はこれに限られない。図８を参照しながら、風速制御の別の実現方法について説明する。図８は、風速制御を実現するための別の構成例を示す図である。図８に示される構成例では、分級装置４０は、ダンパ４７（流量調整器）を更に含む。ダンパ４７は、集塵機４４による吸引力を調整するための装置である。ダンパ４７は、選別機構４１と集塵機４４との間の流路（導管４２）に設けられている。ダンパ４７は、開度を調整可能に構成されている。
【0076】
図８に示される構成例では、制御装置４６は、ダンパ４７の開度を変更することによって風速制御を行う。ダンパ４７の開度によって、選別機構４１から集塵機４４に向かう気流の流量が調整される。例えば、ダンパ４７の開度が大きくなると、選別機構４１から集塵機４４に向かう気流の流量が増加するので、気流Ｆの風速が上昇する。ダンパ４７の開度が小さくなると、選別機構４１から集塵機４４に向かう気流の流量が減少するので、気流Ｆの風速が降下する。したがって、ダンパ４７の開度を変更することで、風速制御を実現することができる。
【0077】
制御装置４６は、ファンモータ５３の回転速度及びダンパ４７の開度の両方を変更することによって、風速制御を行ってもよい。例えば、制御装置４６は、まずファンモータ５３の回転速度を変更し、ファンモータ５３の回転速度が上限値又は下限値に達したことに応じて、ダンパ４７の開度を変更してもよい。
【符号の説明】
【0078】
１…ショット処理装置、２０…投射装置、３０…回収装置、４０…分級装置、４１…選別機構、４１ａ…導入口、４２…導管、４４…集塵機、４５…計測器、４６…制御装置、４７…ダンパ（流量調整器）、５１ｂ…排気口、５３…ファンモータ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】