CN102962772A - 板端加工方法和喷砂装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及板端加工方法和喷砂装置。所述板端加工方法包括以下步骤：将在喷嘴端处具有狭缝状开口的狭缝喷嘴设置成使得该开口的纵向方向沿着沿板的端部形成的边缘的纵向方向延伸，并且使得所述喷嘴的所述喷嘴端和所述边缘的顶点之间的距离小于或等于3mm，并且借助所述喷嘴将具有小于或等于20μm的中位粒径的磨料以0.1MPa至0.5MPa的喷射压力喷射到所述边缘；并且通过以30m/s或更高的平均流率，从所述磨料的喷射方向的前侧抽吸所喷射的磨料以及附着到所述板的磨料和切割灰尘，来收集所喷射的磨料、所附着的磨料以及所附着的切割灰尘。

Description

板端加工方法和喷砂装置

技术领域

本发明涉及板端加工方法和用于这样的方法中的喷砂装置，并且更具体地，涉及适于加工（例如，在板的端部形成的边缘处微小倒角或除去该边缘的毛刺）的板端加工方法，所述板具体地是由硬的、脆性材料构成的板，诸如玻璃板，并且本发明还涉及用于执行该方法的喷砂装置。

背景技术

通过切断大板（诸如金属板、玻璃板等）获得的板在其端部处具有锐利边缘。在金属板等的情况下，毛刺可能附着于其端部。如果人们用他/她的手直接接触这种锐利边缘或毛刺，他/她可能伤害自己的手；或者如果物体接触这种锐利边缘或毛刺，那么物体可能被刮伤。因此，端部通常例如通过去毛刺或倒角被加工以去除来自边缘的锐度。

具体地，关于由硬的、脆性材料构成的板，诸如玻璃板、石英板、蓝宝石板、陶瓷板或硅片，如果该板在其侧表面被镜面抛光之后仍具有锐利边缘，那么该边缘倾向于容易碎裂。因此，当弯曲应力被施加至由硬的、脆性材料构成的这样的板时，整个板可能由边缘上的碎裂部分开始容易地开裂。

因此，由硬的、脆性材料构成的这样的板的边缘加工（诸如边缘倒角或微小倒角）对于增大板的强度很重要。

关于用作前述板的玻璃板，该玻璃板可以用作用于平板显示器（诸如液晶显示器或等离子体显示器）的基板。对于这样的预定用途，对于薄玻璃板的需求逐渐增加。结果，必需以高精度精细地加工端部（诸如边缘）。例如，必需以0.5mm宽度或更小宽度准确且精确地执行微小倒角，而没有误差。

在现有技术中，如图9所示，通常通过将板100的端部插入旋转带槽的磨石110的槽111中从而磨削该端部，或者如图10所示通过使位于板100的端部处的每个边缘101与旋转磨轮120的平面121接触，从而在板上执行微小倒角。关于通过使端部与旋转磨轮120的平面121接触而执行的该倒角加工，日本专利特开第2011-26195号公报提出了另一方法示例，其中，如图11所示，相对于板100的平面102和103倾斜的两个磨轮120和120设置成通过磨削插入磨轮120和120之间的板100的端部来对边缘101进行倒角。

喷砂是一种已知类型的切割方法，用于通过将磨粒和压缩空气一起喷射到工件的待加工的表面来加工该表面。这种喷砂有时在例如板的端部上执行从而从该端部去除锐利边缘，从而获得倒圆端部。

如果将通过利用前述磨削方法中的如图9所示的带槽磨石110来执行倒角加工，那么因为磨石110和板100的边缘101彼此点接触，因此磨石110相对快速地被磨损或在这些接触区被堵塞。

如果连续使用这种被磨损或被堵塞的磨石110，那么在发生变形或堵塞之前和之后在加工后的产品之间将发生显著变化。因此，该方法不能用于加工待用于平板显示器领域的玻璃板，该用于平板显示器的玻璃板需要以高精度精细地加工。

因此，关于在与板接触的区域处被磨损或堵塞的磨石，该磨石需要被更换，即使磨石的其它区域未被磨损或堵塞也是如此。由于该原因，为了提高基于该方法的磨削加工的加工精度，磨石需要被频繁更换，从而导致成本增加。

另一方面，在如参照图10在上描述的通过将板100的每个边缘101压在旋转磨轮120的平面121上而执行倒角加工的方法中，与参照图9在上描述的通过利用带槽磨石110执行磨削加工的情况下相比，能防止磨轮120的局部磨损，使得该磨轮的寿命能被延长。

然而，该方法是有问题的，这是因为施加到板100的用于将边缘101压在磨轮120的平面121上的加工压力，板100变得翘曲，并且因为位于板100的顶侧和底侧的两个边缘101和101需要被单独加工。这导致与两个边缘能被同时加工的图9所示的方法相比的较低的可加工性。

在日本专利特开第2011-26195号公报中所讨论的方法中，在插入两个磨轮120和120之间的板100的顶侧和底侧处形成的边缘101和101被同时去除，使得能有效地执行倒角加工。另外，施加到板100的加工压力被抵消，从而防止板100翘曲，由此解决了在参照图10在上描述的磨削方法中的前述问题。

然而，在日本专利特开第2011-26195号公报中所讨论的方法中，如果由两个磨轮120和120施加的加工压力F₁和F₂未被适当平衡，那么边缘101和101不能被均匀地加工，并且板100可能变得翘曲。

虽然这通常能关于通过利用磨石来磨削硬的、脆性材料来说明，但是当磨削由硬的、脆性材料构成的板（诸如玻璃板）时，通常可能出现各种各样的裂纹，诸如大裂纹或小裂纹或碎裂部分/多个碎裂部分（这样出现的裂纹或碎裂部分将在下文总称为“碎屑”）。另外，由于在切割加工期间引起的冲击而容易形成裂纹或称为微裂纹的小裂纹。当弯曲应力被施加到板时，这种碎屑或裂纹的出现显著降低了板的从裂口开始的弯曲强度。另一方面，难以通过磨削加工完全去除碎屑和裂纹。

通过在磨石和工件之间供给磨液（诸如水或油）能在某种程度上抑制这样的碎屑或裂纹的出现。然而，当磨液被以该方式供给时，磨液和切割灰尘的混合物附着到工件的表面从而污染该工件。因此，在磨削加工之后用于清洁工件的附加步骤变得必需，从而导致增加步骤数量，继而导致工作量增加，从而导致加工板的端部所需的成本增加。

如上所述，当通过从板端去除边缘来给予板倒圆端部时，有时使用喷砂。

然而，在通常已知的喷砂加工中，所加工的工件的表面被缎面加工，因此不能被高精度地平坦化。另外，由于当磨粒与被加工的表面碰撞时产生的冲击而在该被加工的表面上形成裂纹或微裂纹。因此，将通常已知的喷砂加工用于磨削由硬的、脆性材料构成的板（诸如玻璃板）导致例如相当低的弯曲强度。因此，喷砂不能用于旨在提高由硬的、脆性材料构成的板的强度的倒角加工或旨在去除裂纹和微裂纹的磨削加工。

另外，在通常已知的喷砂加工中，难以使与压缩空气一起喷射的磨料与特定区域碰撞。因此，如果喷射加工待用于对前述边缘进行倒角，那么不仅所加工的被倒角的部分，而且从其延伸几毫米到几十毫米的其周围区域都被加工，从而使得不可能以高精度执行该加工。

因此，在基于喷砂的切割加工中，如果工件的小的特定区域待被切割，如在微小倒角加工中的，则必需掩蔽（mask）不应被加工的区域从而保护这些区域。因此，需要复杂的加工，诸如将掩蔽材料附接到工件并且在磨削加工之后去除该掩蔽材料。

而且，在通常已知的喷砂加工中，因为磨粒和切割灰尘附着到工件，因此经常需要在切割加工之后用于清洁工件的步骤，从而导致步骤的数量增加。

已经实现本发明以解决上述现有技术中的问题。具体地，本发明的目的在于提供一种板端加工方法，该方法能被广泛地应用于由各种材料构成的板；即使工件是由硬的、脆性材料构成也能防止出现碎屑或裂纹；允许在特定所需区域上均匀执行的精细的、高度精确的加工（例如以0.5mm宽度或更小宽度的微小倒角，优选地，以大约0.1mm宽度的极其精细的微小倒角），而不必执行预处理（诸如掩蔽）；允许具有小的磨石磨损和磨粒消耗等的经济加工；以及防止杂质粒子附着于工件，使得能省略在该加工之后的清洁步骤。

发明内容

下面将连同在本发明的实施方式中所使用的附图标记一起描述用于解决前述问题的方案。这些附图标记为阐明本发明的权利要求和本发明的实施方式之间的对应关系而提供，而不用于限制本发明的技术范围的解释。

为了实现上述目的，根据本发明的板端加工方法的特征在于，其包括：

设置狭缝喷嘴20，该狭缝喷嘴在喷嘴端22处具有狭缝状开口21，该狭缝喷嘴被设置成，使得所述狭缝状开口21的纵向方向沿着沿板10的端部形成的待加工的边缘11的纵向方向延伸，并且使得狭缝喷嘴20的喷嘴端和边缘11的顶点之间的距离D（见图2A）小于或等于3mm，并且借助狭缝喷嘴20将具有小于或等于20μm的中位粒径的磨料以0.1MPa至0.5MPa的喷射压力喷射到边缘11；并且

通过以30m/s或更高的平均流率，从沿所述磨料的喷射方向的前侧抽吸所喷射的磨料、附着到所述板10的磨料以及切割灰尘，来收集所喷射的磨料、所附着的磨料以及所附着的切割灰尘。

在具有所述构造的所述板端加工方法中，所述磨料的喷射方向能相对于所述板10的平面以在45°至85°范围内的倾斜角θ（见图2A和图3A）倾斜。

优选地，所述狭缝喷嘴20的所述喷嘴端22由金刚石、金刚砂（红宝石或蓝宝石）、碳化硼、立方氮化硼、碳化硅、硬质合金或氧化锆构成。

所述狭缝喷嘴20的开口的宽度W在0.1mm至3mm范围内，优选地在0.2mm至1.0mm范围内。

所述磨料能被同时喷射到沿着在所述板10的端部处的侧表面的相反横向两端形成的边缘11、11（见图4）。

此外，能以0.1MPa至0.5MPa的喷射压力将具有小于或等于20μm的中位粒径或具有大于或等于#600目的筛目数的磨料喷射到位于所述板10的端部处的所述侧表面（见图5）。

如上所述的根据本发明的用于加工板端的喷砂装置1的特征在于，该喷砂装置包括：

磨料喷射装置3，该磨料喷射装置3包括狭缝喷嘴20，该狭缝喷嘴20在喷嘴端22处具有狭缝状开口21，并且借助狭缝喷嘴20以0.1MPa至0.5Mpa的喷射压力将具有小于或等于20μm的中位粒径的磨料连同压缩空气一起喷射；

工作基座4，用作工件的板10设置在所述工作基座4上并且位于沿来自所述狭缝喷嘴20的所述磨料的喷射方向的前侧，使得所述狭缝状开口21的纵向方向沿着沿所述板10的端部形成的待加工的边缘11的纵向方向延伸，并且使得所述狭缝喷嘴20的喷嘴端和所述边缘11的顶点之间的距离小于或等于3mm；以及

抽吸装置5，该抽吸装置5包括入口51a，该入口51a朝向所述磨料的喷射方向的前侧敞开，并且通过以30m/s或更高的平均流率从沿所述磨料的喷射方向的前侧抽吸从所述狭缝喷嘴20喷射的磨料以及附着到所述工件的磨料和切割灰尘来收集所喷射的磨料、所附着的磨料以及所附着的切割灰尘。

在具有上述构造的所述喷砂装置1中，在所述狭缝喷嘴20能在沿着所述板10的端部形成的所述边缘11的纵向方向上移动的情况下，优选地当所述狭缝喷嘴20移动时，连杆机构（未示出）将所述抽吸装置的所述入口朝向沿所述磨料的喷射方向的所述前侧移动。

优选地，所述狭缝喷嘴20的所述喷嘴端22由金刚石、金刚砂（红宝石或蓝宝石）、碳化硼、立方氮化硼、碳化硅、硬质合金或氧化锆构成。

此外，优选的是，所述狭缝喷嘴20的所述开口的宽度在0.1mm至3mm范围内。

而且，具有上述构造的所述喷砂装置1能包括多个狭缝喷嘴20（在图4所示的示例中，两个狭缝喷嘴20、20），这些狭缝喷嘴20将磨料同时喷射到沿着位于所述板10的端部的侧表面的相反横向两端形成的边缘11、11，并且在这种构造中，所述喷砂装置1能包括另一喷砂嘴（见图5），该喷砂嘴以0.1MPa至0.5MPa的喷射压力将具有小于或等于20μm的中位粒径或者具有大于或等于#600的筛目数的磨料喷射到位于所述板10的端部的所述侧表面12。

在如上所述的根据本发明的构造下，根据本发明的所述板端加工方法以及所述喷砂装置能获得下列显著优势。

所使用的喷嘴是所述狭缝喷嘴20，在充分接近所述工件设置所述狭缝喷嘴20的同时喷射所述磨料，以预定喷射压力喷射具有相对小的粒度的细粒磨料，并且在磨料喷射过程期间从沿所述磨料的喷射方向的所述前侧以预定流率抽吸所喷射的磨料。因此能在特定所需区域上高精度且高效地执行微小倒角，而不必执行掩蔽等。例如，能高精度且高效地执行以下倒角：给予通过倒角0.5mm或更小的宽度W_p（见图2A中的放大图）形成的表面15的微小倒角；或给予通过倒角0.1mm的最小宽度形成的表面15的极其精细的微小倒角。另外，即使待加工的板10由硬的、脆性材料构成（诸如玻璃板），也能防止碎屑或裂纹的出现，并且能去除在诸如刻划的预处理中形成的裂纹等，从而能执行所述板的端部的加工以增大其弯曲强度。

此外，因为基于干式加工方法加工所述板的端部，在所述干式加工方法中，所述磨料如上所述连同压缩空气一起喷射，因此能防止磨液（诸如水或油）或者在所述磨液中混合的磨料和切割灰尘附着于所述工件。另外，因为所喷射的磨料以及附着于所述工件的磨料和切割灰尘以相对高的流率被抽吸和收集，因此能防止所述磨料和所述切割灰尘附着于所述板10，从而不需要清洁端部加工的板10的步骤。

如果所述狭缝喷嘴20待沿在所述板10上形成的所述边缘11的纵向方向移动，诸如当加工长板10时，则通过利用连杆机构（未示出），使执行抽吸的所述抽吸装置5的所述入口51a结合所述狭缝喷嘴的运动同时运动，由此能容易保持上述位置关系。

所述磨料的喷射方向相对于所述板10的平面13（或14）以在45°至85°范围内的倾斜角θ倾斜，使得通过相对于所述平面13（或14）倒角形成的表面15的倾斜角能根据所述倾斜角θ的选择被控制。

如果所述倾斜角θ小于45°，那么所述边缘11能被去除，但是通过倒角形成的所述表面15不会变成完全的平面，从而导致弯曲的截面形状（见图7）。

在所述狭缝喷嘴20的喷嘴端22由耐用超硬材料（诸如金刚石、金刚砂（红宝石或蓝宝石）、碳化硼、立方氮化硼、碳化硅、硬质合金或氧化锆）构成的情况下，即使所用的磨料具有高硬度，也能抑制喷嘴端22的磨损。结果，所述喷嘴的所述喷射开口能在很长的时间段内保持在固定尺寸，从而进一步减少在各产品之间的加工精度的变化。

在所述狭缝喷嘴20的所述开口的宽度在0.2mm至1.0mm范围内的构造中，可以以较高精度执行该过程。

在所述磨料被同时喷射到沿着位于所述板10的端部处的所述侧表面12的相反横向两端形成的所述边缘11和11上的构造（见图4）中，所述两个边缘11和11能被同时加工，从而允许改善可加工性。

此外，除了将所述磨料喷射到所述边缘11和11外，还将具有大约相同的粒度的磨料以大约相同的喷射压力喷射到位于所述板10的端部处的所述侧表面12（见图5），由此改善所述侧表面12的粗糙度，以及去除由于诸如刻划的预处理同时通过微小倒角加工而在该区域中形成的裂纹或微裂纹。

附图说明

从本发明的优选实施方式的下列详述结合附图将理解本发明的目的和优点，在附图中相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：

图1是示出了用于本发明的狭缝喷嘴的示例的立体图；

图2A和图2B是分别示出在根据本发明的方法中板（即，具有直端的板）和狭缝喷嘴之间的位置关系的侧视图和平面图；

图3A和图3B分别示出了在根据本发明的方法中板（即，具有弯曲端的板）和狭缝喷嘴之间的位置关系的侧视图和平面图；

图4示出了这样的加工示例，其中，通过使用根据本发明的方法从两个方向将磨料喷射到位于板的端部的两个边缘上而在这两个边缘上同时执行微小倒角；

图5示出了这样的加工示例，其中，通过使用根据本发明的方法从三个方向将磨料喷射到位于板的端部的两个边缘以及侧表面而同时加工这两个边缘以及侧表面；

图6示意地示出根据本发明的喷砂装置；

图7是基于根据本发明的方法加工的玻璃板（示例1：30°的喷射角）的端部的示意性剖面图；

图8是基于根据本发明的方法加工的玻璃板（示例5）的端部的照片；

图9示出了现有技术中的板端加工方法（即，使用带槽磨石的磨削）；

图10示出了现有技术中的板端加工方法（即，使用旋转磨轮的平面的磨削）；以及

图11示出了现有技术中的板端加工方法（与日本专利特开第2011-26195公报的图2A对应）。

具体实施方式

下面将参照附图描述本发明的实施方式。

工件

通过根据本发明的方法加工的工件可以由各种材料构成，只要该材料呈板的形式，并且可以是金属板、陶瓷板、玻璃板、石英板、蓝宝石板或合成树脂板（诸如丙烯酸板），或可以具有由这些材料构成多层结构。

根据本发明的板端加工方法适于磨削由硬的、脆性材料构成的板而不会在板中造成碎屑或裂纹并且适于去除在微小倒角或预处理（诸如刻划）中形成的裂纹等。由硬的、脆性材料构成的板（即，由在利用磨石的磨削加工期间容易造成碎屑或裂纹的材料构成的板）的示例包括陶瓷板、玻璃板、石英板、蓝宝石板、硅片以及硬质合金板（诸如碳化钨板）。

板的平面形状不被具体限制。例如，待由根据本发明的方法加工的板10可以是盘形的，使得所述板在平面图中的轮廓仅具有曲线；或者可以是扇形的，使得轮廓部分包括曲线。

然而，优选的是，待加工的板10的端部具有直线。具体地，优选的是，板10具有这样的形状（诸如矩形），使得加工精度能容易地保持恒定并且所述板的相对宽的区域能被同时加工。

然而，即使板10具有弯曲的轮廓，通过使机器人保持待稍后描述的喷嘴和吸管也能容易地在板上执行倒角。

磨料

待用于磨削加工的磨料的材料能根据待加工的板的材料从各种材料之中选择。例如，如果玻璃板待被加工，那么除了通常用于磨削玻璃的氧化铈粉末和金刚石粉末之外，还可以使用合成氧化铝磨料、碳化硅磨料或其它陶瓷基磨料。

关于待使用磨料的粒度，因为较大的粒度意味着较大的切割量，因此难以执行精细加工。另外，如果工件是由硬的、脆性材料构成的板（例如，玻璃板），那么具有大粒度的磨料会破坏板10，诸如导致在板10中形成裂纹或微裂纹，从而由于加工端部而减小板的弯曲强度而不是增大其弯曲强度。因此，使用具有大于或等于#600目的筛目数（即，小于或等于600目的粒度）的细粒磨料。更优选地，使用具有大于或等于#1000目的筛目数（即，小于或等于#1000目的粒度）的细粒磨料。

喷射装置（喷砂装置）

因为通过利用将磨料和压缩气体（例如压缩空气）一起喷射的各种已知种类的空气式喷砂装置能喷射前述磨料，因此将省略其基本结构的描述。

然而，在通常已知的喷砂装置中，通常使用包括有具有圆形开口的喷嘴端的所谓圆形喷嘴。相反，用于根据本发明的方法的喷砂装置配备有在其喷嘴端具有狭缝状开口的狭缝喷嘴来作为喷嘴。

此外，用于根据本发明的方法中的喷砂装置也不同于通常已知的喷砂装置，其不同之处在于，本喷砂装置具有抽吸装置，该抽吸装置用于以高流率抽吸从前述狭缝喷嘴喷射的磨料以及在磨削加工期间产生的切割灰尘。

1.狭缝喷嘴

在通常已知的喷砂装置中，通过利用在喷嘴端处具有圆形开口的圆形喷嘴来喷射磨料。相反，例如，如图1所示，在根据本发明的加工方法中，通过利用在喷嘴端21处具有狭缝状开口21的狭缝喷嘴20代替圆形喷嘴来喷射磨料。

关于设置在狭缝喷嘴20中的狭缝状开口21的宽度W，如果该宽度太大，那么加工区域增大，使得难以以高精度执行该加工。另一方面，如果宽度太小，那么流过开口21的压缩气体的速率增大，从而导致开口21的内表面被显著磨损。此外，如果狭缝状开口21具有大宽度，那么所喷射的磨粒层变得较厚，从而导致不被用于加工的大量不必要的浪费的喷射粒。另一方面，如果狭缝状开口21具有太窄的宽度，那么抵抗由磨料和压缩气体组成的流体混合物的流阻增大，从而需要相当高性能的压缩气体供给源（诸如压缩机）。因此，狭缝喷嘴20中的狭缝状开口21的宽度W优选地范围在0.1mm至3mm之间，并且更优选地范围在0.2mm至1mm之间。

狭缝状开口21的长度L能根据作为工件的板10的一侧的长度以及其形状来设定。然而，如果该长度L太小，那么能被同时加工的区域被减小，从而导致低加工效率。另一方面，如果狭缝状开口21的长度L太大，那么不容易使从狭缝流出的磨料的速率沿该狭缝的纵向方向均匀，从而导致加工偏差。此外，因为喷嘴的重量随狭缝长度的增加而增加，因此需要刚性结构以便维持加工精度。

例如，狭缝状开口21的长度优选地范围在2mm至50mm之间，并且更优选地范围在大约3mm至20mm之间。

狭缝喷嘴20的喷嘴端22可以由下述材料构成：用作用于已知喷砂装置中的喷嘴的喷嘴端的材料的陶瓷材料（诸如矾土）、硬质合金（诸如碳化钨）或淬火钢。然而，如果作为工件的板由硬质材料构成而使得所用的磨料也具有高硬度，那么狭缝喷嘴20的喷嘴端22优选地由比用于上述通用喷嘴端的材料具有更高的耐久性的材料构成，使得抑制在喷射磨料期间由经过的磨料引起的喷嘴端22的磨损，由此防止狭缝状开口扩大并且还防止加工条件随着时间的过去而变化。

用于喷嘴端的这种耐用材料的示例包括超硬材料，诸如金刚石、金刚砂（红宝石或蓝宝石）、碳化硼、立方氮化硼、碳化硅、硬质合金或氧化锆。在这些材料之中，金刚石是优选的。

例如，如果所用的喷嘴端由金刚石构成，那么狭缝状开口的一侧的磨损量能被抑制到20μm，即使在#1000目的WA磨料以0.3MPa的喷射压力被喷射60小时之后也是如此。例如，如与由碳化硼制成的喷嘴端相比，能使寿命延长10倍。

2.抽吸装置

借助于具有设置在磨料的喷射方向的前侧处的入口51a的抽吸装置5，以30m/s或更高的平均流率抽吸并收集从具有上述构造的狭缝喷嘴20喷射的磨料。

如图6所示，在该实施方式中，通过使位于设置在喷砂装置1的加工室2内的入口软管51的一端处的开口朝向狭缝喷嘴20的开口21取向来限定前述入口51a。而且，入口软管51的另一端连接到设置在加工室2外的鼓风机52，使得产生通过入口51a的具有30m/s或更高平均流率的吸力。

虽然在附图所示的示例中前述入口软管设置在加工室2内，但是能够使用导管或其他构造来代替入口软管，只要能抽吸所喷射的磨料即可。

设置在抽吸装置中的入口软管51或入口导管的截面形状不被具体地限制并且可以例如是圆形或多边形，只要能呈现所述吸力即可。然而，为了可靠地收集从狭缝喷嘴20喷射的磨料，而不导致该磨料贯穿加工室2分散，给定入口51a的直径大于设置在狭缝喷嘴20中的狭缝状开口21的长度L，优选地，该直径是狭缝状开口21的长度L的1.5倍至2.5倍，使得磨料能被可靠地抽吸和收集，而不会分散到周围区域。

如果设置在抽吸装置5中的入口51a的直径超过狭缝状开口21的长度2.5倍，那么需要大的鼓风机以便以30m/s或更高的平均流率来执行抽吸，这是不经济的。

如果入口51a设置到太远离狭缝喷嘴或工件，那么存在这样的可能性，即，从狭缝喷嘴20喷射的磨料不能被完全收集。因此，从狭缝喷嘴20的喷嘴端到入口51a的距离优选地设定在10mm至50mm之间。

在抽吸装置5中，入口需要设定在位于狭缝喷嘴20的沿喷射方向的延伸部上的适当位置处。因此，当移动狭缝喷嘴20的同时执行加工时（诸如当加工长工件时），例如，狭缝喷嘴20和前述入口软管51借助连杆机构（未示出）彼此连接，使得入口软管51的入口51a相对于狭缝喷嘴20的运动而被移动，由此入口51a始终设置在沿磨料被从狭缝喷嘴20喷射的方向的前侧。

3.其它构造（磨料喷射装置等）

图6的附图标记32表示磨料加压罐。通过将压缩气体从诸如压缩机的压缩气体供给源31引入到供进给磨料的磨料加压罐32中来加压该磨料加压罐32。而且，由压缩气体和磨料组成的流体混合物从磨料加压罐32被供给到前述狭缝喷嘴20从而喷射磨料。

因此，在图6所示的喷砂装置1的构造中，磨料加压罐32、压缩气体供给源31以及诸如橡胶软管的管（所述管将磨料加压罐32内的磨料和压缩空气引导到狭缝喷嘴20）构成磨料喷射装置3。

虽然在图6所示的示例中磨料喷射装置3是配备有磨料加压罐32的所谓的直压式的磨料喷射装置，但是也可以作为另选方式来使用所谓的抽吸式的磨料喷射装置，该抽吸式的磨料喷射装置借助在设置在压缩气体的流道中的喷射器处产生的负压从磨料罐抽吸磨料并且使磨料与压缩气体融合从而喷射磨料。

此外，喷砂装置1设置有：工作基座4；夹具（未示出），该夹具用于将工作基座4上的板10等固定在狭缝喷嘴20和抽吸装置5的入口51a之间，使得作为工件的板10的边缘11能被设置在预定位置。

除了通过前述入口51a的抽吸外，喷砂装置1可以使用构成抽吸装置5的鼓风机52或不同于该鼓风机52的附加鼓风机以便以大约15m/s的流率抽吸整个加工室2，从而收集不能通过入口51a收集的磨料、切割灰尘等。

加工方法

如图2B和图3B所示，在狭缝喷嘴20中的狭缝状开口21的长度方向（即，狭缝喷嘴20的横向方向）与在板10的端部处形成的边缘11的纵向方向对准、并且狭缝喷嘴20的喷嘴端和边缘11之间的距离D小于或等于3mm的状态下，磨料被喷射到作为工件的板10。

在通常的喷砂过程中，喷嘴和工件之间的距离（喷射距离）通常设定在大约50mm至200mm之间。相反，在根据本发明的方法中，在喷嘴和工件被定位得以3mm或更小彼此非常接近的状态下，喷射磨料。因此，能以高精度执行微小倒角，而不必执行掩蔽等。

在如图2B所示作为工件的板10的端部形成为直线的情况下，狭缝状开口21的长度L的方向和边缘11的长度方向设定成彼此平行。在如图3B所示的板10的端部形成为曲线的情况下，例如，假如相对于该曲线的切线被限定为t，那么狭缝喷嘴20设置成使得其平行于该切线t，并且使得接触点p设置在与沿狭缝状开口21的长度L的方向的中间位置m对应的位置处。

在板10的端部以这样的方式形成为曲线的情况下，狭缝喷嘴20的喷嘴端和边缘的顶点之间的距离小于或等于3mm，该距离设定为沿狭缝状开口21的长度L的方向的中间位置m和接触点p之间的距离。

倾斜角θ设定成使得磨料以与在平面13和待通过倒角形成的表面15之间形成的角度对应的角度射出。

因此，倾斜角θ根据倒角加工之后表面15将具有的倾斜角来设定。虽然，倾斜角θ根据板10的最终加工状态来选择，但是倾斜角θ的范围在例如45°至85°之间。如果以小于45°的锐角执行喷射，那么待通过倒角形成的表面15将具有弯曲的截面形状而不是完全的平面形状，如图7所示。因此，为了以较高精度形成平面，优选地以45°或更大的喷射角来喷射磨料。

此外，根据待通过倒角形成的表面15的宽度W_p沿图2A的左右方向对狭缝喷嘴20进行位置调节，使得当狭缝喷嘴20在图2A中向右移动时，待通过倒角形成的表面15的宽度W_p减小，而当狭缝喷嘴20在图2A中向左移动时，表面15的宽度W_p增大。例如，如图2A的放大图所示，狭缝喷嘴20被位置调节成使得开口21的一个横向端21a（即，更靠近板10的一端）定位在待通过倒角形成的表面15的延伸部上。

因此，如果狭缝喷嘴20的狭缝状开口21由于如上所述的磨损而扩大，那么狭缝喷嘴20能被位置调节成使得扩大的狭缝状开口21的一个横向端21a定位在待通过倒角形成的表面15的延伸部上。为此，加工时间和喷嘴端22的磨损量之间的关系可以预先被获得，使得狭缝喷嘴20的位置可以例如根据加工时间被自动校正，从而补偿由喷嘴端22的磨损引起的加工条件（喷射位置）的变化。

在以上述方式相对于作为工件的板10来位置调节狭缝喷嘴20之后，将磨料和压缩气体（即，本实施方式中压缩空气）一起以0.1MPa至0.3MPa的喷射压力从前述狭缝喷嘴20喷射，并且前述抽吸装置以30m/s或更高的流率抽吸并收集所喷射的磨料和由磨料与板10的端部碰撞产生的切割灰尘。

如果待加工的板10的短边具有相对小的尺寸，那么可以使狭缝喷嘴20中的开口21的长度L大于或等于板10的每侧的长度，并且在狭缝喷嘴20和板10固定就位的状态下可以执行该过程。如果板10的端部长于狭缝喷嘴20中的开口21的长度L，那么狭缝喷嘴20可以沿如由图2B和图3B中的每个中的箭头所指示的边缘11的纵向方向相对移动，同时保持前述狭缝喷嘴20和板10之间的位置关系，从而在端部的整个长度上执行微小倒角。

从狭缝喷嘴20喷射的磨料精确地磨削位于板10的端部的边缘11，使得能以高精度执行非常精细的微小倒角加工，该微小倒角加工用于将待通过倒角形成的表面15形成为具有0.5mm或更小或最小大约0.1mm的宽度W_p。

另外，在正常喷砂过程中，如果在没有执行掩蔽的情况下执行该过程，那么不会形成所加工区域和未加工区域之间的清楚边界，并且该边界不清楚。相反，当观察已经经历基于根据本发明的方法的微小倒角的板10时，能看见在待通过倒角形成的表面15和板10的原始平面13之间的清楚边界线。另外，不存在在剩余的未被倒角的平面区域上执行的磨削的标记。

当在玻璃板上执行喷砂过程时，即使当将具有前述粒度的磨料以前述喷砂压力喷射到板10上时，也不会在板10中形成碎屑或裂纹。而且，因为在该过程期间施加到板10的加工区域上的力大约是0.3N，因此不需要担心由于该过程造成的板翘曲。

此外，因为通过磨削加工形成的所喷射的磨料和切割灰尘由抽吸装置以30m/s或更高的平均流率被高速抽吸和收集，因此能防止磨料和切割灰尘附着到所加工的板10。

因此，通过根据本发明的方法，能高效地执行高度精确的微小倒角，而不必执行掩蔽等并且也不会出现碎屑和裂纹。此外，能防止磨料和切割灰尘附着到被加工的板，使得能省略在该过程之后的清洁步骤。

变型

虽然参照图2A至图3B在上描述的实施方式涉及对在板10的一侧处形成的边缘11进行微小倒角，但是通过利用根据本发明的板端加工方法将磨料从两个方向喷射到沿着板10的侧表面12的两个横向端形成的边缘11和11上，能在这两个边缘11和11上同时执行微小倒角加工，如图4所示。

通过以该方式从两个方向在两个边缘11和11上同时执行倒角加工，能显著缩短加工时间，并且能可靠地防止板10翘曲，这是因为当磨粒被喷射时，板10的加工区域在两个表面13和14接收相等的力。

此外，除了图4所示的构造外，可以将具有高于或等于#600目的筛目数的附加磨料以0.1MPa至0.3MPa的喷射压力喷射到板10的侧表面12，使得从三个方向同时喷射磨料，从而同时在边缘11和11执行微小倒角加工以及在板10的侧表面12上执行磨削加工。

在该情况下，关于将磨料喷射到侧表面12，可以使用用于将磨料喷射到边缘11和11的相同种类的狭缝喷嘴，并且可以从相同喷射距离来喷射磨料。另选地，通过使用已知的圆形喷嘴可以将磨料喷射到侧表面12，只要磨料具有前述粒度并且被以前述喷射压力喷射，这能防止对板10的破坏，诸如裂纹和微裂纹。而且，磨料可以从通常已知的喷射距离喷射。

通过以该方式同时磨削侧表面12，即使工件是由硬的、脆性材料构成的板10（诸如玻璃板），也能借助微小倒角加工而同时有效地去除由于刻划等而在侧表面12中形成的裂纹等，从而显著提高板的弯曲强度。

示例

下面将和比较示例一起描述如何通过根据本发明的方法对玻璃板进行倒角的加工示例。

工件

在示例和比较示例中，加工通过机械方法刻划的钠钙玻璃板（80mm×50mm×1.8mm）。

共同加工条件

如图5所示，将磨料从三侧同时喷射到工件的端部，从而同时执行在端部的边缘上的微小倒角以及在玻璃板的侧表面上的磨削加工。在该情况下，对于两个示例，玻璃板的每个边缘和相应的狭缝喷嘴的喷嘴端之间的距离都被固定在3mm。对于该距离超过3mm的示例，除边缘以外的区域也被加工，并且倒角加工本身不能被执行。因此，将省略这样的示例的描述。

加工条件和实验结果

下面的表1示出了用于示例和比较示例的加工条件以及所加工的工件的实验结果。

在下面的表1中，“偏斜强度”表示每个试件的偏斜强度相对于被定义为100%的基准件的偏斜强度的百分比。通过使用#1000粒度磨石加工前述玻璃板的端部并且接着将每个边缘微小倒角到C 0.2mm，形成所使用的基准件。

通过使用由Instron Co.,Ltd制造的通用试验设备型号No.5582来测量偏斜强度。具体地，每个试件（玻璃板）的相反两端以60mm的固定间距被支承，并且试件的中心以0.5mm/min被挤压直到试件破裂。测量与试件破裂时对应的负载（N），并且获得对于10个试件的平均值。

“磨料”下的“d50(μm)”是所谓的中位粒径并且表示与当磨料的累计粒度（数量分布）为50%点时对应的粒径。

表1

加工条件和实验结果

实验结果讨论

基于上述实验结果，在使用具有低于600#目的筛目数（即较大粒度）的302#目磨料的比较示例中，即使根据本发明以预定喷射压力并从预定喷嘴距离喷射磨料，也能确认，偏斜强度为63%，该偏斜强度显著低于基准件的偏斜强度。

因此，在比较示例中的试件中，由于使用具有大粒度的磨料而在玻璃板中形成裂纹或微裂纹。可以想象到，由于用作破裂起点的这些裂纹或微裂纹而降低偏斜强度。

相反，在示例1至5中，确认范围在95%至110%之间的高偏斜强度。通过使用具有大于或等于600#目的筛目数（即，小于或等于600目的粒度）的磨料，能抑制用作破裂起点的裂纹和微裂纹的出现，由此可以想象在不破坏玻璃板的情况下执行倒角加工。

此外，已确认在0.1MPa至0.5MPa的整个喷射压力范围中保持或提高偏斜强度。

基于相对于基准件保持或提高偏斜强度的示例1至5之间的比较，在喷射角为45°的示例3中，由于倒角加工而形成平面。另一方面，在基于根据喷射角被减小到30°的示例1的方法加工的玻璃板中，偏斜强度为105%，高于基准件的偏斜强度，这是由于去除了沿着玻璃板的外周的边缘，但是每个倒角表面不是完全平的，从而导致弯曲截面形状，如图7所示。

因此，尽管通过设定低于45°的喷射角能实现倒角的主要目的，即，去除可能导致发生破裂的锐利的边缘，但是优选的是，如果待通过倒角形成完整平面，那么喷射角设定成45°或更大。已确认的是，即使当喷射角增大到85°（示例4），通过倒角也能形成高度精确的平面。

图8是示出通过沿横向方向对基于根据示例5的方法加工的玻璃板进行刻划获得的截面的放大照片。

从图8显而易见的是，通过根据本发明的方法，通过喷砂执行的倒角加工不会影响除切割区域以外的区域，并且所获得的倒角表面是高度精确的平面。

因此，下面的最宽泛的权利要求不涉及以特定方式构造的机器。相反，所述最宽泛的权利要求旨在保护该突破性发明的核心或本质。本发明无疑是新颖且有用的。而且，鉴于作为整体被考虑的现有技术，在得到本发明时本发明对于本领域技术人员不是显而易见的。

而且，鉴于本发明的革新的特性，无疑它是开拓性发明。因而，下列权利要求在法律的角度上有权被非常宽泛地解释从而保护本发明的核心。

因此将看到，上面阐述的目的以及从前述说明显而易见的目的被有效地达到，并且因为在不脱离本发明的范围的情况下可以对上述结构进行某些改变，因此前述说明所包含的或附图所示的所有内容旨在被解释为说明性的而非限制意义的。

还将理解的是，下列权利要求旨在涵盖本文所述的发明的所有通用特征和特定特征以及本发明的范围的所有陈述，所述本发明的范围从语言的角度可以被认为落入这些权利要求内。

Claims (15)

1.一种板端加工方法，该板端加工方法包括：

设置狭缝喷嘴，该狭缝喷嘴在喷嘴端处具有狭缝状开口，该狭缝喷嘴被设置成，使得该狭缝状开口的纵向方向沿着沿板的端部形成的待加工的边缘的纵向方向延伸，并且使得所述狭缝喷嘴的所述喷嘴端和所述边缘的顶点之间的距离小于或等于3mm，以及借助所述狭缝喷嘴将中位粒径小于或等于20μm的磨料以0.1MPa至0.5MPa的喷射压力喷射到所述边缘；以及

通过以30m/s或更高的平均流率，从所述磨料的喷射方向上的前侧抽吸所喷射的磨料以及附着到所述板的磨料和切割灰尘，来收集所喷射的磨料、所附着的磨料以及所附着的切割灰尘。

2.根据权利要求1所述的板端加工方法，其中，所述磨料的所述喷射方向相对于所述板的平面以在45°至85°范围内的倾斜角倾斜。

3.根据权利要求1所述的板端加工方法，其中，所述狭缝喷嘴的所述喷嘴端由金刚石、金刚砂、碳化硼、立方氮化硼、碳化硅、硬质合金或氧化锆构成。

4.根据权利要求1所述的板端加工方法，其中，所述狭缝喷嘴的所述开口的宽度在0.1mm至3mm的范围内。

5.根据权利要求1所述的板端加工方法，该板端加工方法还包括将所述磨料同时喷射到沿着位于所述板的端部处的侧表面的相反横向两端形成的边缘。

6.根据权利要求5所述的板端加工方法，该板端加工方法还包括将具有小于或等于20μm的中位粒径或者大于或等于#600目的筛目数的磨料以0.1MPa至0.5MPa的喷射压力喷射到位于所述板的端部处的所述侧表面。

7.一种用于对板进行端部加工的喷砂装置，该喷砂装置包括：

磨料喷射装置，该磨料喷射装置包括在喷嘴端处具有狭缝状开口的狭缝喷嘴，并且该磨料喷射装置借助所述狭缝喷嘴将中位粒径小于或等于20μm的磨料和压缩气体一起以0.1MPa至0.5MPa的喷射压力喷射；

工作基座，用作工件的所述板设置在所述工作基座上并且位于来自所述狭缝喷嘴的所述磨料的喷射方向上的前侧，使得所述狭缝状开口的纵向方向沿着沿所述板的端部形成的待加工的边缘的纵向方向延伸，并且使得所述狭缝喷嘴的所述喷嘴端和所述边缘的顶点之间的距离小于或等于3mm；以及

抽吸装置，该抽吸装置包括朝向所述磨料的所述喷射方向上的前侧敞开的入口，并且所述抽吸装置通过以30m/s或更高的平均流率从所述磨料的所述喷射方向的所述前侧，抽吸从所述狭缝喷嘴喷射的磨料以及附着到所述工件的磨料和切割灰尘，来收集所喷射的磨料、所附着的磨料以及所附着的切割灰尘。

8.根据权利要求7所述的喷砂装置，该喷砂装置还包括连杆机构，该连杆机构使得所述狭缝喷嘴沿着沿所述板的端部形成的所述边缘的所述纵向方向移动，并且当所述狭缝喷嘴移动时，所述连杆机构还使得所述抽吸装置的所述入口朝向沿所述磨料的所述喷射方向的所述前侧移动。

9.根据权利要求7所述的喷砂装置，其中，所述狭缝喷嘴的所述喷嘴端由金刚石、金刚砂、碳化硼、立方氮化硼、碳化硅、硬质合金或氧化锆构成。

10.根据权利要求7所述的喷砂装置，其中，所述狭缝喷嘴的所述开口的宽度在0.1mm至3mm的范围内。

11.根据权利要求8所述的喷砂装置，其中，所述狭缝喷嘴的所述开口的宽度在0.1mm至3mm的范围内。

12.根据权利要求7所述的喷砂装置，其中，所述狭缝喷嘴包括多个狭缝喷嘴，这些狭缝喷嘴将所述磨料同时喷射到沿位于所述板的端部处的侧表面的相反横向两侧形成的边缘。

13.根据权利要求8所述的喷砂装置，其中，所述狭缝喷嘴包括多个狭缝喷嘴，这些狭缝喷嘴将所述磨料同时喷射到沿位于所述板的端部处的侧表面的相反横向两侧形成的边缘。

14.根据权利要求12所述的喷砂装置，该喷砂装置还包括喷砂嘴，该喷砂嘴将具有小于或等于20μm的中位粒径或者大于或等于#600目的筛目数的磨料以0.1MPa至0.5MPa的喷射压力喷射到位于所述板的端部处的所述侧表面。

15.根据权利要求13所述的喷砂装置，该喷砂装置还包括喷砂嘴，该喷砂嘴将具有小于或等于20μm的中位粒径或者大于或等于#600目的筛目数的磨料以0.1MPa至0.5MPa的喷射压力喷射到位于所述板的端部处的所述侧表面。

Images