超音波バリ取り・超音波洗浄は理論と実績の株式会社ブルー・スターR&D

六角回転かごを使用し、洗浄やバリ取り、研磨の全自動機を設計する場合、最大の難点は、六角回転カゴからワークを取り出すときの蓋の問題である。洗浄・リンス。バリ取り・研磨・乾燥が　自動化されても　カゴからのワークの出し入れが　自動化されなければ、本当の自動化とはいいがたい。

六角回転かごから　蓋を開閉して　ワークの出し入れも自動化しようとすると次の問題が発生する。

1. 蓋に対して、回転かごの回転位置を　同じ場所にしなくてはならない事。
2. ワークの取り出しと収納時の　蓋の位置は、通常反対で、その位置決めが　重要であること。
3. フタの開閉機構が難しく、装置内部で　ふたが開く、外れる危険があり、その場合の復旧工事作業は、非常に大掛かりになること。
4. 回転かごに収容するワークは、小型が多く、カゴの側面に　へばりつき、人間の手でも　容易にとることができないものが多く、六角回転方向のフタを全開しても　ワークは　容易に外に取り出せない。
5. 回転かごは、板金加工物であり、もともと変形しやすく、フタの密閉度も安定しない。ワークが非常に漏れやすい。
6. このようなことから　入り口のワーク収納機構、出口の排出機構は、構造が複雑、かつ構造的に強固に作る必要があり、非常に大きなコストがかかる。
7. また、日常のメンテナンスの技術も必要で、それらを含むランニングコストも大きい。

ブルースターR&Dは　この難問に挑戦、この問題を完全に解決した。現在特許申請手続き中。六角回転かごの中のワークの出しいれの完全な自動化に成功。６月の展示会；日本ものつくりワールドで発表する。

世界初・完全自動の超音波バレル研磨も可能になったのである。ご期待ください。

バレル研磨には、主に流動式・回転式・遠心式・振動式､磁気式の５種類があります。また、水を加えず固形物を加えるケースがありますが、その場合は乾式バレルといい、また媒材に水を加える場合は湿式バレルといいます。ここでは　主流の湿式・回転方式について話を進めます。

回転方式は、昔から、世界中で使われておりドイツなどでは、親子３代の伝統を守っていることを誇りにしている企業も少なくありません。ワークを回転ドラムに入れて、ドラムを一定方向に回転させてかき混ぜることで、ゆっくりと研磨する方法。構造が単純なため、メンテナンスが容易で、故障が少なく、安価で対応可能。研磨時間は　数十分から数日間。私は、２時間くらいが　多いのではないかと思います。

ワークと　研磨材（メディア）の分離という作業があり、さらに　ワークが研磨剤や、コンパウンドで汚れるので　バレル研磨後、水系の洗浄を必要とします。勿論、排水処理も　考慮が必要です。以上の工程のため　精密部品の量産工場における自動化には向きません。一般には、重労働になるため、若い人材が集まらず、６０歳以上の働き口の少ない男性労働者や、外国人に　この作業をお願いしているのが実態ではないかと　思います。

超音波バレル研磨は、真逆です。メディアは　使用しません。六角回転かごに　ワークだけを　１００個から　数万個入れて水の中でカゴを回転させて、超強力な超音波で、バリ取り・研磨・洗浄を同時に行います。必要に応じて　自動乾燥も容易です。軽作業です。女性でもできます。排水処理の心配もいりません。既存のバレル研磨より研磨時間が早くなります。なぜなら　１秒間に２万回以上の共擦り振動効果と　超音波で発生する直径最大１０ｍｍに達する巨大な無数の真空のエネルギーボール～キャビティー（微小真空核群）の正と負の衝撃波による　相乗効果で、バリ取り、研磨、洗浄が行われるからです。

超音波バレルが　実用化され　世界に広がる中で、自動化を進め、人件費削減、品質の安定を通して　自社の国際競争力を強化するために、既存のバレル研磨を続けるか、超音波研磨を導入するか、お客様は　どちらを選択されますでしょうか。

当社は、実験も請負加工も　随時受け付けております。６月の東京ビックサイトの日本ものつくりワールドにも１機種出展実演いたします。

産業界で広く使用されているバレル研磨とは、ドラム状の容器にワークと、研磨材（メディアと言う）を入れ、さらに助剤（コンパウンド）を加えて、水を入れ、容器を回転させたり、振動させて、表面を研磨する古くからある伝統的な加工法です。ワークと研磨石が擦れ合って、製品表面を研磨します。

ワークと　研磨材（メディア）の分離という作業があり、さらに　ワークが研磨剤や、コンパウンドで汚れるので　バレル研磨後、水系の洗浄を必要とします。勿論、排水処理も　考慮が必要です。以上の工程のため　精密部品の量産工場における自動化の大きな障害になっています。一般には、重労働になるため、若い人材が集まらず、６０歳以上の働き口の少ない男性労働者や、外国人に　この作業をお願いしているのが実情ではないでしょうか。

超音波バレル研磨は、真逆です。メディアは　使用しません。六角回転かごに　ワークだけを　１００個から　数万個入れて水の中でカゴを回転させて、超強力な超音波で、バリ取り・研磨・洗浄を同時に行います。必要に応じて　自動乾燥も容易です。軽作業です。女性でもできます。排水処理の心配もいりません。既存のバレル研磨より研磨時間が早くなります。なぜなら　１秒間に２万回以上の共擦り振動効果と　超音波で発生する直径最大１０ｍｍに達する巨大な無数の真空のエネルギーボール～キャビティー（微小真空核群）の正と負の衝撃波による　相乗効果で、バリ取り、研磨、洗浄が行われるからです。

超音波バレルが　実用化され　世界に広がる中で、自動化を進め、人件費削減、品質の安定を通して　自社の国際競争力を強化するために、既存のバレル研磨を続けるか、超音波研磨を導入するか、お客様の選択肢は　どちらでしょうか。

当社は、実験も請負加工も　随時受け付けております。

お客様に　お聞きしたい。

メディアを使わず、超音波と水だけで、バリ除去と研磨が出来、そして　最高の洗浄品質が保証され、乾燥して　製品が出てきたら　それでも皆さんは、既存のバレル研磨を　使い続けますか。

従来通り、人材確保に悩み、メディアを使うための重労働をいとわず　分離後の洗浄も継続し乾燥工程にも配慮する。そして、排水処理にも気を遣う。もちろん、人件費も　少なくない。それでも　新しい革新的技術には、目を向けない。

超音波バレル研磨は　品質が安定しない！　いや、そういう事はありません。品質が安定し、バレル研磨と　同等以上とも言われています。多くの事例で、メディアを使わないため重労働から解放され　軽作業になります。

メディアを使わなくても、六角回転かごに　ワークを入れたり、出したりするのが　手間がかかる！蓋の開け閉めが　大変だ！　いや、フタ無しで　六角回転カゴ内部のワークを出し入れするフタ無し特殊カゴも　出来上がっているのです。超音波バレル研磨技術は、完全自動化が可能です。

人件費削減、品質の安定、国際競争力の強化　が　可能です。

超音波バレル研磨は　目的に合わせて　水以外　様々な液体を使う事も可能です。

まだ従来の　メディア入りのバレル研磨をお使いの場合は、ぜひ一度、超音波バレル方式もご検討ください・

バフ研磨後の洗浄は、40年来の洗浄業界の課題で、除去方法は、時代によって変化してきた。以前は、溶剤を使用することが多かったが、現在は、アルカリ系洗浄剤を使用することが多い。

アルカリ系水溶性洗浄剤を使用する場合は、温度を　３５℃～５５℃にして、超音波を照射して洗浄する。

ブルー・スターR&Dと　他社との違いは、この時のキャビティーの形状にある。ブルー・スターR&Dは、通常、直径３～６mmくらいの球状星雲型キャビティーを発生させて、その正負の衝撃力で　バフ粉と劣化した、時には、焼き付いてカーボン化した獣脂を除去する。他社の場合は、直径１mm未満のマイクロキャビティーが、筋状に連なって生成するガス星雲型キャビティーの正負の衝撃力を利用して　洗浄する。前者は、キャビティーは、単独で、振動板に垂直方向に秒速５０ｍ以上で移動するが、後者は、振動板に水平方向に筋状に並んで密集し、存在する。これを　定在波ができていると言ったりすることがある。

液体の種類が同じで、温度も同じ、周波数も同じであれば　超音波で発生するキャビティーの衝撃エネルギーは、質量の移動であるから、直径の３乗に比例し、速度の2乗に比例する。従って、直径１ｍｍの衝撃エネルギーと　直径５ｍｍの衝撃エネルギーの差は、直径の比率の5乗倍になる。すなわち当社のバフ除去用のキャビティーの1個の衝撃力（あえて、正～発生時、負/爆縮～消滅時）は、他社の１ｍｍの5の5乗倍～3125倍になる。実際には、１ｍｍのキャビティーが水平方向に集団で存在するため、この数値の10分の一以下程度には、緩和されるとは考える。また、１ｍｍのバフ残り（1㎜角とする）に対して、発生したキャビティの全エネルギーのうち使用されるエネルギーは、約300の一である。もちろん、このバフ滓が、直径5ｍｍのキャビティ球面上に存在していちにあると仮定している。

いずれにしても　当社の球状星雲型の正と負の衝撃力は、一般の超音波洗浄の10～100倍で、その衝撃エネルギーをバフの除去に使用する。

バフ除去で　お困りのお客様が　まだおられたら、ぜひ、当社の実験室で、課題を解決していただきたい。　by shibano

超音波のキャビティーの挙動を説明するのに　私は、20KHzの場合、約40,000分の1秒で、キャビティ―の中心核から　外側に衝撃波が発生し（正の衝撃波）、次の約４0,000分の1秒で　中心核に向かって　衝撃波が発生する（負の衝撃波）、これを　1秒間に20,000回繰り返すと　説明して来た。

ただ、消滅の速度、負の衝撃波の速度をある程度制御できるようになった今、別な表現の方が、わかり安いのではないかと思う。

すなわち　正の衝撃波＝爆発、負の衝撃波＝爆縮。　爆発と爆縮を　1秒間に20,000回繰り返す。これが、超音波洗浄の原理であると考えた方がわかりすくはないだろうか。そして今、爆縮の衝撃力を　新しい素材の生成に役立てようと　実験を進めている。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　by shibano