JP6963817B2 - Particle projection device with wear mark measurement function - Google Patents
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Description
本発明は、セラミックス、金属、プラスチック、ゴム等の各種材料(被験体)への摩耗痕の形成と、形成された摩耗痕の深さ、表面形状、断面形状、粗さ等の計測を一台で行うことのできる摩耗痕計測機能付き粒子投射装置に関するものである。 The present invention is one unit for forming wear marks on various materials (subjects) such as ceramics, metals, plastics, and rubber, and measuring the depth, surface shape, cross-sectional shape, roughness, etc. of the formed wear marks. It relates to a particle projection device with a wear mark measurement function that can be performed in.
本件出願の発明者は、先に、砥粒と液体とが混合された噴射粒子(スラリー)を、圧搾空気と共に高速で被験体に衝突させて、被験体を表面側からエロージョン(摩耗)させる粒子投射機と、エロージョンさせた摩耗痕の深さを計測して被験体の摩耗強度その他の機械的特性を評価する被験体計測評価装置を開発した(特許文献1〜4)。この被験体計測評価装置はMSE評価装置(MSEは本件出願人の登録商標)と呼ばれて世の中に普及し始めている。
The inventor of the present application first collides the jet particles (slurry), which is a mixture of abrasive grains and liquid, with the subject at high speed together with the compressed air, and causes the subject to erosion (wear) from the surface side. We have developed a projector and a subject measurement evaluation device that measures the depth of eroded wear marks and evaluates the wear strength and other mechanical properties of the subject (
前記粒子投射機と被験体計測評価装置は別々であるため、粒子投射機による摩耗作業と、被験体計測評価装置による摩耗痕計測作業を別々に行わなければならなかった。この場合、被験体を、摩耗時には粒子投射機に、計測時には被験体計測評価装置にセットし直さなければならないため、セットに多くの工程を必要とし、その為に時間がかかり、セット時の位置決め精度の不安もあった。また、粒子投射機と被験体計測評価装置の双方の機器が必要であることから、設備が大型化し、設置に広いスペースが必要となるという難点もあった。 Since the particle projector and the subject measurement / evaluation device are separate, the wear work by the particle projector and the wear mark measurement work by the subject measurement / evaluation device must be performed separately. In this case, since the subject must be reset to the particle projector at the time of wear and to the subject measurement / evaluation device at the time of measurement, many steps are required for the setting, which takes time and positioning at the time of setting. There was also concern about accuracy. In addition, since both the particle projector and the subject measurement / evaluation device are required, there is a problem that the equipment becomes large and a large space is required for installation.
本発明の解決課題は、被験体へのスラリーの投射と、スラリーの投射による摩耗痕の計測を一台の機械(粒子投射機)で行うことができる摩耗痕計測機能付き粒子投射装置を提供にすることにある。 An object of the present invention is to provide a particle projection device with a wear mark measurement function capable of projecting a slurry onto a subject and measuring wear marks by projecting the slurry with a single machine (particle projector). To do.
本発明の摩耗痕計測機能付き粒子投射装置(以下、単に「粒子投射装置」という。)は、被験体にスラリーを圧縮エアーで投射して被験体を摩耗させることのできる噴射ガンに計測部を備えたものである。計測部は摩耗痕の深さ、表面形状、断面形状、粗さ、その他を計測することができる。計測部は摩耗痕に接触する接触子を備えた機械式(接触式)でも、摩耗痕に非接触の光学式(非接触式)でもよい。 The particle projection device with a wear mark measurement function of the present invention (hereinafter, simply referred to as “particle projection device”) has a measurement unit on an injection gun capable of projecting a slurry onto a subject with compressed air to wear the subject. It is prepared. The measuring unit can measure the depth of wear marks, surface shape, cross-sectional shape, roughness, and the like. The measuring unit may be a mechanical type (contact type) having a contactor that contacts the wear marks, or an optical type (non-contact type) that does not contact the wear marks.
機械式の計測部は、粒子投射機内に接触子を備え、接触子が噴射ガンのスラリー投射軸上に配置されており、接触子は被験体へのスラリー投射時には噴射ガンのノズルから退避し、計測時にはノズル先端から突出して噴射ガンのスラリー投射軸上で摩耗痕に接触できるようにしてある。 The mechanical measuring unit is equipped with a contact in the particle projector, and the contact is arranged on the slurry projection axis of the injection gun, and the contact is retracted from the nozzle of the injection gun when the slurry is projected onto the subject. At the time of measurement, it protrudes from the tip of the nozzle so that it can come into contact with the wear marks on the slurry projection shaft of the injection gun.
光学式の計測部は、噴射ガン内のスラリー投射軸上に光伝送路が配置され、その光伝送路で測定光を伝送して摩耗痕に照射し、摩耗痕からの反射光を受けて受光器に伝送するものである。この場合、光源にはレーザ光源、白色光源、その他の光源を使用することができる。レーザ光源の場合は光伝送路として光ファイバーを使用し、その光ファイバーでレーザ光を送受信することができる。白色光源の場合は光伝送路として光ファイバー或いは光導波ロッドを使用し、それらで白色光を送受信することができる。測定光がレーザ光の場合は受光器として、摩耗痕からの反射光の光強度に基づいて摩耗痕の深さを計測可能なもの、例えば、汎用の光受光器を使用することができる。測定光が白色光の場合は受光器として摩耗痕の三次元形状を測定可能な三次元形状測定機、例えば、共焦点顕微鏡型や走査型白色干渉顕微鏡を使用することができる。 In the optical measurement unit, an optical transmission line is arranged on the slurry projection axis in the injection gun, and the measurement light is transmitted through the optical transmission line to irradiate the wear marks, and the reflected light from the wear marks is received and received. It is transmitted to the vessel. In this case, a laser light source, a white light source, or another light source can be used as the light source. In the case of a laser light source, an optical fiber is used as an optical transmission path, and the laser beam can be transmitted and received through the optical fiber. In the case of a white light source, an optical fiber or an optical waveguide rod is used as an optical transmission path, and white light can be transmitted and received by them. When the measurement light is laser light, a receiver capable of measuring the depth of the wear marks based on the light intensity of the reflected light from the wear marks, for example, a general-purpose light receiver can be used. When the measurement light is white light, a three-dimensional shape measuring machine capable of measuring the three-dimensional shape of wear marks, for example, a confocal microscope type or a scanning white interference microscope can be used as a receiver.
機械式で計測された摩耗痕の深さ、光学式で検知された摩耗の表面形状や断面形状等は処理部で演算処理して、被験体の機械的特性を評価することができる。処理部は計測部に内蔵されたものでも、計測部に外付けされたものでもよい。 The depth of the wear mark measured by the mechanical method, the surface shape and the cross-sectional shape of the wear detected by the optical method can be calculated by the processing unit to evaluate the mechanical characteristics of the subject. The processing unit may be built in the measuring unit or externally attached to the measuring unit.
本発明の粒子投射装置は、噴射ガンに既存のものを使用し、それに計測部を組み込んだものでも、新規の噴射ガンに計測部を組み込んだものでもよい。 The particle projection device of the present invention may use an existing injection gun and incorporate a measuring unit into the injection gun, or may incorporate a measuring unit into a new injection gun.
本発明の粒子投射装置は次の効果がある。
(1)一台で、被験体(試料)を摩耗しながら、摩耗痕の計測が可能であるため、摩耗途中で摩耗を一時停止させて摩耗痕を計測し、それを繰り返すことにより、オーバーシュート(摩耗し過ぎ)及び惰性削りを可及的に減らすことができる。この場合、随時、摩耗途中の計測データも得られるため被験体の評価精度も向上する。
(2)一台で、被験体の摩耗と計測が可能であるため、摩耗時と計測時に被験体を別々の機械にセットし直す必要がなく、迅速(高速)な計測が可能となる。
(3)一台で、スラリーの投射と計測とを同軸上で(同じ位置で)行うことができるので、高精度の計測が可能となる。
(4)一台で、被験体の摩耗と摩耗痕の計測を間欠的に繰り返し行うことができるので、材料の表面側から内部までの摩耗分布の精密な取得と、計測精度の向上と高速化が可能になる。
(5)一台で、被験体の摩耗と摩耗痕の計測が可能であるため、粒子投射機と計測機を別々に用意する必要がなく、コンパクトに小型化でき、設置スペースも狭くてすむ。
(6)計測部の接触子が、スラリー投射時に移動して投射軸上から退避するので、スラリーの投射に接触子が邪魔になることがない。また、投射されるスラリーが接触子に当たって接触子が損傷することもない。
(7)計測部が光学式であって、光ファイバーを固定式にした場合は、光ファイバーをノズル内で移動させる(退避させる)必要がないため、移動機構が不要となり、構成が簡潔になる。
(8)計測部に三次元形状測定機を使用した場合は、摩耗痕の深さだけでなく、摩耗痕の表面形状や断面形状等の測定(三次元測定)も可能となる。
The particle projection device of the present invention has the following effects.
(1) Since it is possible to measure the wear marks while wearing the subject (sample) with one unit, the wear is paused during the wear, the wear marks are measured, and the wear marks are repeated to overshoot. (Excessive wear) and inertial scraping can be reduced as much as possible. In this case, since measurement data during wear can be obtained at any time, the evaluation accuracy of the subject is also improved.
(2) Since it is possible to measure the wear of the subject with one unit, it is not necessary to reset the subject to different machines at the time of wear and at the time of measurement, and quick (high-speed) measurement is possible.
(3) Since the projection and measurement of the slurry can be performed coaxially (at the same position) with one unit, highly accurate measurement is possible.
(4) Since the wear and wear marks of the subject can be measured intermittently and repeatedly with one unit, the wear distribution from the surface side to the inside of the material can be accurately acquired, and the measurement accuracy can be improved and speeded up. Becomes possible.
(5) Since it is possible to measure the wear and wear marks of the subject with one unit, it is not necessary to prepare a particle projector and a measuring device separately, the size can be reduced compactly, and the installation space can be narrowed.
(6) Since the contacts of the measuring unit move and retract from the projection axis during slurry projection, the contacts do not interfere with the projection of the slurry. In addition, the projected slurry does not hit the contacts and the contacts are not damaged.
(7) When the measuring unit is an optical type and the optical fiber is a fixed type, it is not necessary to move (retract) the optical fiber in the nozzle, so that a moving mechanism becomes unnecessary and the configuration becomes simple.
(8) When a three-dimensional shape measuring machine is used for the measuring unit, not only the depth of the wear mark but also the surface shape and the cross-sectional shape of the wear mark can be measured (three-dimensional measurement).
本発明の粒子投射装置の各種実施形態を図面に基づいて説明する。 Various embodiments of the particle projection device of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態1)
本発明の粒子投射装置の実施形態1を図1に示す。図1の粒子投射装置は、一台の粒子投射機(噴射ガン)1に計測部2を備えたものである。
(Embodiment 1)
The first embodiment of the particle projection apparatus of the present invention is shown in FIG. The particle projection device of FIG. 1 includes a particle projector (injection gun) 1 and a
図1の噴射ガン1の下部にはノズル3があり、ノズル3の中心部に噴射孔(スラリー噴射孔)4が貫通している。噴射ガン1の外周にはスラリー供給口5と圧縮エアー供給口6があり、両供給口5、6は共にノズル3の噴射孔4に開口して連通しており、スラリー供給口5から供給されるスラリーが、圧縮エアー供給口6から供給される圧縮エアーと共にノズル3から高圧噴射して、セラミックス板やプラスチック板などの被験体7に衝突させて、被験体7を表面側から摩耗させて、摩耗痕20を形成できるようにしてある。
There is a
スラリー供給口5にはスラリーを供給又は停止させるスラリーバルブ(図示しない)が付いており、圧縮エアー供給口6には圧縮エアーを供給又は停止させる圧縮エアーバルブ(図示しない)がついている。これらバルブの開閉操作は図示しない制御部(コントローラ)で自動的に制御されるようにしてある。
The
計測部2は噴射ガン1の上方にある。計測部2はベルト式の回転体9とモータMを備えた駆動部10、触針用針金11、触針用針金11に固定された計測用コマ12、計測器13を備えている。触針用針金11の先端部は摩耗痕20に接触する接触子11aとなっている。
The
駆動部10はケース14内にベルト式の回転体9が回転可能に収容されており、その回転体9がモータMの回転により上下移動するようにしてある。回転体9には連結具15が取付けられており、その連結具15に触針用針金11の上端部と計測用コマ12が固定されて、回転体9の上下移動により連結具15が上下移動すると、触針用針金11と計測用コマ12が共に上下移動するようにしてある。
In the
触針用針金11は金属、セラミック等の非伸縮性材製であり、ノズル3を貫通して連結具15に達する長さにしてあり、連結具15の上昇に伴って図1のようにノズル3の噴射孔4の上まで上昇して噴射孔4の上方に退避し、連結具15の降下に伴って図2のように噴射孔4の出口4aから下方に突出して摩耗痕20に接触するようにしてある。触針用針金11の材質は剛性であれば、金属またはセラミック以外の材質であってもよく、ノズル3の噴射孔4内を昇降できる太さの細長であれば針金以外のものであってもよい。
The
計測器13には長さ測定器を使用してある。触針用針金11の先端部(接触子)11aが、図2のようにノズル3の下方まで突出して被験体7の摩耗痕20に接触したとき、その降下長(接触位置:摩耗痕の深さ)を計測できるようにしてある。
A length measuring instrument is used for the measuring
図1の粒子投射装置の駆動部10は、エアーリンダとか油圧シリンダ、或いはピニオン・ラック等の駆動機構とすることもできる。これら駆動機構の場合は、駆動部10に触針用針金11を連結して、触針用針金11が駆動部10の上下動と共に昇降するようにし、触針用針金11の昇降位置を計測器13で計測し、その昇降距離、または初回計測との差分から摩耗痕の深さを計測できるようにする。
The
(実施形態2)
粒子投射装置の実施形態2を図6に示す。この粒子投射装置は基本的には図1の粒子投射装置と同じものであり、異なるのは、被験体7をセットするセット台21を横方向(X方向)と前後方向(Y方向)に移動(2軸移動)可能な移動台22の上に固定し、移動台22を駆動装置、例えば油圧式或いはエアー式のシリンダ23で横移動(X方向への移動)及び前後移動(Y方向への移動)を可能としたものである。
(Embodiment 2)
The second embodiment of the particle projection device is shown in FIG. This particle projection device is basically the same as the particle projection device of FIG. 1, and the difference is that the set table 21 on which the
(実施形態3)
粒子投射装置の実施形態3を図7に示す。この粒子投射装置は基本的には図1の粒子投射装置と同じであり、異なるのは図1の触針用針金11を光ファイバー31に代え、光ファイバー31を噴射ガン1のノズル3の噴射孔4の軸線上に配置固定し、計測部2を光学式にしたことにある。図7の粒子投射装置ではスラリー投射軸上でスラリーを被験体7に噴射して摩耗痕20を形成でき、レーザ光源及び演算ユニット32のレーザ光源32aから出射されるレーザ光を、投・受光ユニット33の投光器33aから光ファイバー31を通して伝送し、光ファイバー31の端部からレーザ光を摩耗痕20に照射する。摩耗痕20からの反射光を投・受光ユニット33の受光器33bで受光して、レーザ光源及び演算ユニット32の演算処理部32bに送ることができるようにしてある。受光器33bで受光された反射光データは、レーザ光源及び演算ユニット32の演算処理部32bに送られて演算処理される。この場合、投・受光ユニット33の受光器33bに反射光強度を検知可能なものを使用すれば、その反射光強度に基づいて摩耗痕20の深さを計測することができ、三次元計測器を使用すれば、摩耗痕の形状(表面形状、断面形状)を計測することができる。レーザ光源32aと演算処理部32bはユニットではなく別体であってもよい。投光器33aと受光器33bもユニットではなく別体であってもよい。
(Embodiment 3)
The third embodiment of the particle projection device is shown in FIG. This particle projection device is basically the same as the particle projection device of FIG. 1, the difference is that the
(実施形態4)
粒子投射装置の実施形態4を図8に示す。この実施例は計測部2が光学式ではあるが、光源及び演算ユニット34の光源に白色光源34aを使用し、光伝送路に光導波ロッド35を使用し、光導波ロッド35をノズル3のスラリー投射軸上に配置し、その光導波ロッド35を駆動部10で昇降可能としてある。また、光導波ロッド35の上方に投・受光ユニット36を連結して、白色光源34aからの白色光が投・受光ユニット36の投光器36aから光導波ロッド35を通して摩耗痕20に投射でき、摩耗痕20からの反射光が光導波ロッド35を通して投・受光ユニット36の受光器36bに受光されるようにしてある。受光器36bの反射光データは光源及び演算ユニット34の演算処理部34bに送られて演算処理される。この場合、受光器36bに三次元計測器を使用することにより、摩耗痕20の形状(平面形状、断面形状)の計測が可能となる。白色光源34aと演算処理部34bはユニットではなく別体であってもよい。投光器36aと受光器36bもユニットではなく別体であってもよい。
(Embodiment 4)
A fourth embodiment of the particle projection device is shown in FIG. In this embodiment, although the
図8の駆動部10は図1の駆動部10と同じものであり、ベルト式の回転体9とモータMを備えている。回転体9には連結具37が連結され、連結具37に計測用コマ38が連結され、連結具37に光導波ロッド35が連結固定されている。計測用コマ38には定位置ストッパー39が連結されている。
The
図8では、回転体9が矢印A方向(上方)に回転すると連結具37が上昇し、その上昇に伴って光導波ロッド35が図8のノズル3の噴射孔4の上まで上昇して、噴射孔4から退避する。この場合、上昇が定位置ストッパー39で検知されて、光導波ロッド35が噴射孔4からのスラリー噴射の邪魔にならない位置に自動的に停止する。回転体9が図8の矢印B方向(下方)に回転して連結具37が降下すると、光導波ロッド35が図8のように噴射孔4の出射端(下端)から下方に突出する。光導波ロッド35の下端が摩耗痕20の直上まで到達すると、定位置ストッパー39によりその位置が検出されて、自動的に停止して、それ以上降下しないようにしてある。
In FIG. 8, when the
図8の投・受光ユニット36には3次元の形状測定が可能な機器(3D測定器)を使用して、摩耗痕20の表面形状や断面形状を3次元計測可能とすることができる。3D測定器には共焦点型顕微鏡、走査型白色干渉顕微鏡、3次元測定可能なその他の機器を使用することができる。この場合、使用する3D測定器に合わせて光学系の構成を選択可能である。
For the throwing / receiving
[実施形態1(図1)の粒子投射装置の動作説明]
図1の粒子投射装置を使用して被験体7をエロージョンし、それにより得られる摩耗痕20(の深さ)を計測するには、次のようにして行うことができる。
[Explanation of operation of the particle projection device of the first embodiment (FIG. 1)]
To erosion the subject 7 using the particle projection device of FIG. 1 and measure the wear mark 20 (depth) obtained thereby, the following can be performed.
図2のように、被験体7を粒子投射装置にセットして、被験体7の表面と噴射孔4の出口4aの距離を固定する。この固定状態で、モータMの回転により、回転体9を回転させて、触針用針金11をノズル3の噴射孔4の上方まで上昇させて、噴射孔4から退避させる。
As shown in FIG. 2, the
前記退避状態で、スラリー供給口5からスラリーを供給し、圧縮エアー供給口6から圧縮(高圧)エアーを供給して、スラリーとエアーをノズル3の噴射孔4内で合流させ、混合させて噴射孔4の出口4aから噴射させる(図3)。この噴射で、被験体7を表面側から摩耗する。スラリーの砥粒の形状、サイズ、種類、液体との混合比等は、この種の摩耗で使用されているスラリーと同様のものを使用することができる。
In the retracted state, the slurry is supplied from the
前記噴射は連続噴射でも間欠噴射でもよいが、図3は間欠噴射の例である。間欠噴射の場合は一回の噴射量、噴射強度といった噴射条件を一定にし、投射を繰り返して摩耗痕を得る。一回の投射での摩耗痕の深さは評価目的、被験体7の材質、厚さ等に応じて設定することができるが、例えば数ナノメートル〜数マイクロメートルである。 The injection may be continuous injection or intermittent injection, but FIG. 3 shows an example of intermittent injection. In the case of intermittent injection, the injection conditions such as the amount of one injection and the injection intensity are kept constant, and the projection is repeated to obtain wear marks. The depth of the wear marks in one projection can be set according to the purpose of evaluation, the material of the subject 7, the thickness, and the like, and is, for example, several nanometers to several micrometers.
摩耗痕の深さを計測するときは、スラリー供給口5からのスラリーの供給を停止し、圧縮エアー供給口6から圧縮エアーのみを供給して、ノズル3の噴射孔4内のスラリーを除去する。
When measuring the depth of the wear marks, the supply of the slurry from the
前記のように、圧縮エアーを供給している状態で、又は圧縮エアーの供給も停止させてから、モータMを逆回転させて回転体9を下方に回転させて、触針用針金11をノズル3の噴射孔4内を降下させて、噴射孔4の出口から下方に突出させ、被験体7の摩耗痕(中心部)に接触させる(図4)。
As described above, in the state of supplying compressed air or after stopping the supply of compressed air, the motor M is rotated in the reverse direction to rotate the
前記接触状態での接触子11aの降下位置に基づいて、計測器13により摩耗痕の深さを計測する(図4の計測1)。具体的には、触針用針金11と共に降下して計測器13に接触した計測用コマ12の位置を計測器13で計測する。このとき計測された計測用コマ12の位置(被験体の摩耗痕の位置)と、その摩耗開始前の初期深さ又は摩耗前に計測器13で計測された計測用コマ12の位置(被験体の摩耗痕の位置)との差から、計測用コマ12の降下長、即ち、触針用針金11の降下長を計測し、摩耗痕の深さを計測する。
The depth of the wear mark is measured by the measuring
前記計測は、スラリーの間欠噴射を再開して被験体を摩耗し、噴射が一時停止する度に、噴射孔4内のスラリーを除去し、触針用針金11を降下させて接触子11aを接触摩耗痕に接触させ(図4)、計測器13による摩耗痕の計測を繰り返し行って計測データを得る。前記摩耗、摩耗痕の計測を繰り返して、各回の摩耗痕の深さを求める(図5)。この場合、計測1の摩耗痕深さと計測2の摩耗痕深さとの差から二回目の摩耗の摩耗痕の深さを求める。この動作を、被験体7の表面と噴射孔4の出口4aの距離(同じ位置関係)で繰り返すことで、スラリー累積投射量と摩耗深さの関係を得ることもできる。
In the measurement, the intermittent injection of the slurry is restarted to wear the subject, and each time the injection is paused, the slurry in the
前記のようにして摩耗痕の深さを計測したときは、その計測値(図5)に基づいて被験体の機械的強度を評価する。このとき、被験体の厚さ方向の機械的強度分布の評価を行うことができる。 When the depth of the wear mark is measured as described above, the mechanical strength of the subject is evaluated based on the measured value (FIG. 5). At this time, the mechanical strength distribution in the thickness direction of the subject can be evaluated.
前記の繰り返し計測によって取得できる試験データ例を図5に示す。材料(被験体)がポリカーボネート樹脂の場合であり、材料そのままの計測が被験体Bで、表面から紫外線照射し表面劣化処理を施した材料の計測が被験体Aで示されている。被験体Bは投射粒子量と摩耗深さがほぼ直線的な関係で増加することから、表面から内部まで一定の強さが分布していることが判る。被験体Aは投射粒子量と摩耗深さの関係が表面から加速的に摩耗する曲線で示され、ある深さからは被験体Bと同じ傾きで摩耗が進行していることがわかる。このような比較から本材料(ポリカーボネート樹脂)の場合は、紫外線照射によって表面部が早く摩耗する、すなわち弱くなっている(劣化する)ことが応用判定できる。 FIG. 5 shows an example of test data that can be obtained by the repeated measurement. When the material (subject) is a polycarbonate resin, the measurement of the material as it is is shown by the subject B, and the measurement of the material that has been subjected to surface deterioration treatment by irradiating ultraviolet rays from the surface is shown by the subject A. Since the amount of projected particles and the wear depth of subject B increase in a substantially linear relationship, it can be seen that a certain strength is distributed from the surface to the inside. In subject A, the relationship between the amount of projected particles and the wear depth is shown by a curve that accelerates wear from the surface, and from a certain depth, it can be seen that wear is progressing at the same inclination as that of subject B. From such a comparison, in the case of this material (polycarbonate resin), it can be determined by application that the surface portion is quickly worn, that is, weakened (deteriorated) by ultraviolet irradiation.
[実施形態2(図6)の粒子投射装置の動作説明]
図6の粒子投射装置では、図1の場合と同様にして摩耗痕20を形成する。その後に、触針用針金11を降下させて摩耗痕20に接触させて摩耗痕20の深さを測定する。この場合、触針用針金11を少し上昇させて被験体7から浮かし、その状態でセット台21を横方向(X方向)と前後方向(Y方向)に移動させて、所定位置で停止させる。停止時に触針用針金11を降下させて摩耗痕20に接触させて、接触箇所の摩耗痕20の深さを計測する。この繰り返しにより、摩耗痕20の略全域の深さを計測して、摩耗痕20の断面形状、または3D形状を計測することができる。
[Explanation of operation of the particle projection device of the second embodiment (FIG. 6)]
In the particle projection device of FIG. 6, the wear marks 20 are formed in the same manner as in the case of FIG. After that, the
[実施形態3(図7)の粒子投射装置の動作説明]
図7の粒子投射装置で摩耗痕20を形成するには図1の粒子投射装置と場合と同様にして行う。
[Explanation of operation of the particle projection device of the third embodiment (FIG. 7)]
The wear marks 20 are formed by the particle projection device of FIG. 7 in the same manner as in the case of the particle projection device of FIG.
図7の粒子投射装置で摩耗痕20を計測するには次のようにする。
レーザ光源及び演算ユニット32のレーザ光源32aからのレーザ光を光ファイバー31に入射し、光ファイバー31の出射端から出射されるレーザ光を投・受光ユニット33の投光器33aから光ファイバー31を通して摩耗痕20に照射する。摩耗痕20からの反射光を投・受光ユニット33の受光器(3D測定器)33bで受光し、その反射光を演算ユニット32の演算処理部32bで演算処理して、摩耗痕20の断面形状、または3D形状を計測する。
To measure the wear marks 20 with the particle projection device of FIG. 7, the procedure is as follows.
The laser light from the laser light source and the
[実施形態4(図8)の粒子投射装置の動作説明]
図8の粒子投射装置で摩耗痕20を形成するには光導波ロッド35を上昇させて噴射孔4から退避させる。その退避状態で、図1の粒子投射装置と場合と同様に、粒子投射装置のスラリー供給口5からスラリーを供給し、圧縮エアー供給口6から圧縮(高圧)エアーを供給して、スラリーとエアーをノズル3の噴射孔4内で合流させ、混合させて噴射孔4の出口4aから噴射させる。この噴射で、被験体7を表面側から摩耗する。スラリーの砥粒の形状、サイズ、種類、液体との混合比等は、この種の摩耗で使用されているスラリーと同様のものを使用することができる。
[Explanation of operation of the particle projection device of the fourth embodiment (FIG. 8)]
In order to form the wear marks 20 with the particle projection device of FIG. 8, the
前記噴射も、連続噴射、間欠噴射のいずれでもよいが、間欠噴射の場合は一回の噴射量、噴射強度といった噴射条件を一定にし、投射を繰り返して摩耗痕を得る。一回の投射での摩耗痕の深さは評価目的、被験体7の材質、厚さ等に応じて設定することができる。この場合の摩耗痕の深さも数ナノメートル〜数マイクロメートル程度である。 The injection may be either continuous injection or intermittent injection, but in the case of intermittent injection, the injection conditions such as the amount of one injection and the injection intensity are kept constant, and the projection is repeated to obtain wear marks. The depth of the wear marks in one projection can be set according to the purpose of evaluation, the material of the subject 7, the thickness, and the like. The depth of the wear marks in this case is also about several nanometers to several micrometers.
間欠噴射の場合は。エロ―ジョンを行うたびに摩耗痕20の深さを計測する。この場合も、スラリー供給口5からのスラリーの供給を停止し、圧縮エアー供給口6から圧縮エアーのみを供給して、ノズル3の噴射孔4内のスラリーを除去する。
For intermittent injection. The depth of the
前記のようにして形成された摩耗痕20の断面形状を計測するには、前記のように圧縮エアーを供給している状態で、又は圧縮エアーの供給も停止させてから、光導波ロッド35を降下させ、所定位置に停止させる。この停止状態で、白色光源34aから光導波ロッド35に白色光を入射して、光導波ロッド35の出射端から出射される白色光を摩耗痕20に向けて照射する。摩耗痕20からの反射光を3D形状測定器で受光し、その反射光を演算処理部で演算処理して摩耗痕20の3D形状を計測する。
In order to measure the cross-sectional shape of the wear marks 20 formed as described above, the
前記計測値に基づいて被験体の機械的強度を評価する。被験体7の表面と噴射孔4の出口4aの距離(同じ位置関係)で前記エロ―ジョンを繰り返すことで、被験体の厚さ方向の機械的強度分布の評価を行うことができる。スラリー累積投射量と摩耗深さの関係を得ることもできる。
The mechanical strength of the subject is evaluated based on the measured values. By repeating the erosion at a distance (same positional relationship) between the surface of the subject 7 and the
[被験体の評価、利用]
本発明の粒子投射装置を使用して得られた摩耗痕のデータは演算処理部で演算処理して、被験体(材料)の評価、被験体として用いた材料の加工条件の設定等に利用することができる。この場合、摩耗痕20の形状を図形化したり、摩耗痕の変化をグラフ化、数値化したりしてモニタ画面に表示することができる。
[Subject evaluation and utilization]
The data of the wear marks obtained by using the particle projection device of the present invention is arithmetically processed by the arithmetic processing unit and used for evaluation of the subject (material), setting of processing conditions of the material used as the subject, and the like. be able to. In this case, the shape of the
前記実施形態はあくまでも本発明の一例である。本発明はその課題を解決可能であれば、他の材料や機器等を使用することができ、他の構成、サイズ等とすることもできる。また、摩耗痕20の測定手順等も任意に設定可能である。 The embodiment is merely an example of the present invention. In the present invention, other materials, devices, and the like can be used as long as the problem can be solved, and other configurations, sizes, and the like can be used. Further, the measurement procedure of the wear marks 20 and the like can be arbitrarily set.
1 粒子投射機(噴射ガン)
2 計測部
3 ノズル
4 噴射孔(スラリー噴射孔)
4a (噴射孔の)出口
5 スラリー供給口
6 圧縮エアー供給口
7 被験体
9 回転体
10 駆動部
11 触針用針金
11a 触針用針金の先端部(接触子)
12 計測用コマ
13 計測器
14 ケース
15 連結具
20 摩耗痕
21 セット台
22 移動台
23 シリンダ
31 光ファイバー
32 レーザ光源及び演算ユニット
32a レーザ光源
32b 演算処理部
33 投・受光ユニット
33a 投光器
33b 受光器
34 光源及び演算ユニット
34a 白色光源
34b 演算処理部
35 光導波ロッド
36 投・受光ユニット
36a 投光器
36b 受光器
37 連結具
38 計測用コマ
39 定位置ストッパー
M モータ
1 Particle projector (injection gun)
2 Measuring
4a (injection hole)
12
Claims (3)
前記粒子投射装置が、少なくとも摩耗痕の深さ又は/及び形状を計測可能な計測部を備え、
計測部は、噴射ガンのスラリー投射軸と同軸上で摩耗痕を計測できる、
ことを特徴とする摩耗痕計測機能付き粒子投射装置。 In a particle projection device equipped with an injection gun that projects the slurry together with compressed air onto a subject at high speed to wear the subject.
The particle projection device, e Bei at least the depth of the wear scar and / or measurable measuring section shape,
The measuring unit can measure the wear marks coaxially with the slurry projection shaft of the injection gun.
A particle projection device with a wear mark measurement function.
計測部が摩耗痕に接触可能な接触子と、接触子を摩耗痕に接触・離間可能に往復移動させる駆動部を備え、
前記接触子は噴射ガンの粒子投射軸上に配置され、
前記駆動部は、噴射ガンのノズルからのスラリー投射時に、接触子をノズルのスラリー投射軸から退避させ、被験体の少なくとも摩耗痕深さ計測時に、接触子を噴射ガンの噴射口から外に突出させて摩耗痕に接触させることができる、
ことを特徴とする摩耗痕計測機能付き粒子投射装置。 In the particle projection device with a wear mark measurement function according to claim 1,
The measuring unit is equipped with a contact that can contact the wear mark and a drive unit that reciprocates the contact so that it can contact and separate from the wear mark.
The contacts are placed on the particle projection axis of the injection gun and
The drive unit retracts the contact from the slurry projection shaft of the nozzle when projecting slurry from the nozzle of the injection gun, and projects the contact out from the injection port of the injection gun when at least measuring the depth of wear marks of the subject. Can be brought into contact with wear marks,
A particle projection device with a wear mark measurement function.
計測部が、光源と、光源からの測定光を伝送して摩耗痕に非接触で照射する光伝送路と、光伝送路から照射されて摩耗痕から反射する反射光を受信する受光器又は/及び3D計測器を備え、
光伝送路は噴射ガンのノズルのスラリー投射軸上に配置され、その配置箇所に固定又は昇降可能である、
ことを特徴とする摩耗痕計測機能付き粒子投射装置。 In the particle projection device with a wear mark measuring function according to claim 1.
A light source, an optical transmission line that transmits the measurement light from the light source and irradiates the wear marks in a non-contact manner, and a receiver or / or a receiver that receives the reflected light that is emitted from the optical transmission line and reflected from the wear marks. And equipped with 3D measuring instrument
The optical transmission line is arranged on the slurry projection axis of the nozzle of the injection gun, and can be fixed or moved up and down at the arrangement location.
A particle projection device with a wear mark measurement function.
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