JP2010253610A - Water jet machining device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、砥粒と液体とを含む加工液を高圧噴射して被加工物の加工を行うウォータジェット加工装置に関するものである。 The present invention relates to a water jet machining apparatus for machining a workpiece by high-pressure injection of a machining liquid containing abrasive grains and a liquid.
切削工具を使用するダイシングでは困難を要する複合材等の被加工物の加工において、ウォータジェットによる切断加工が検討されている。ウォータジェット加工装置は、被加工物を保持する保持テーブルと、砥粒と液体とを貯留する高圧タンクと、保持テーブルに保持された被加工物に高圧タンクからの砥粒と液体との加工液を噴射する噴射ノズルと、噴射ノズルから噴射された加工液を受け止めるキャッチタンクと、キャッチタンクから送出された加工液から再利用可能な砥粒を分別するフィルタ手段と、フィルタ手段で分別された砥粒を受け入れる砥粒回収タンクと、を具備している(特許文献1参照)。砥粒回収タンクでは、下層部に再利用に供される砥粒が沈積し、上層部に上澄み液が存在する状態で砥粒が貯留される。砥粒は配管を介してポンプで吸引され高圧タンクへ搬送され再利用に供されている(特許文献2参照)。 In the processing of a workpiece such as a composite material that is difficult in dicing using a cutting tool, cutting with a water jet has been studied. The water jet machining apparatus includes a holding table that holds a workpiece, a high-pressure tank that stores abrasive grains and liquid, and a processing liquid that contains abrasive grains and liquid from the high-pressure tank on the workpiece held on the holding table. , A catch tank for receiving the machining fluid ejected from the ejection nozzle, a filter means for separating reusable abrasive grains from the machining liquid delivered from the catch tank, and an abrasive separated by the filter means And an abrasive collection tank for receiving the grains (see Patent Document 1). In the abrasive grain recovery tank, abrasive grains to be reused are deposited in the lower layer part, and the abrasive grains are stored in a state where the supernatant liquid exists in the upper part part. Abrasive grains are sucked by a pump through a pipe, conveyed to a high-pressure tank, and reused (see Patent Document 2).
従来においては、上記配管の砥粒回収タンク近傍位置に例えば純水などの液体を供給するバイパス配管が接続されている。バイパス配管から液体が配管内に供給され、高濃度の砥粒を含む混合液が液体により希釈され高圧タンクまで搬送される。 Conventionally, a bypass pipe for supplying a liquid such as pure water is connected to a position near the abrasive recovery tank of the pipe. Liquid is supplied from the bypass pipe into the pipe, and a mixed liquid containing high-concentration abrasive grains is diluted with the liquid and conveyed to the high-pressure tank.
しかし、上記記載の液体供給バイパス配管による配管途中での液体の供給は、配管内の混合液が均等に希釈されず、所々で混合液の濃度にバラツキが生じてしまう。そのため、次第に配管内に砥粒が滞留してしまい、円滑に砥粒を高圧タンクへ送入できないという問題がある。 However, when the liquid is supplied in the middle of the pipe by the liquid supply bypass pipe described above, the liquid mixture in the pipe is not evenly diluted, and the concentration of the liquid mixture varies in some places. Therefore, there is a problem that the abrasive grains gradually accumulate in the pipe and the abrasive grains cannot be smoothly fed into the high-pressure tank.
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、砥粒回収タンクから高圧タンクへ砥粒を送入する際に、配管内に砥粒が滞留せず円滑に搬送可能な新規且つ改良されたウォータジェット加工装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned facts, and the main technical problem thereof is that when the abrasive grains are fed from the abrasive grain recovery tank to the high pressure tank, the abrasive grains are smoothly retained without being retained in the pipe. It is to provide a possible new and improved water jet machining apparatus.
本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成するウォータジェット加工装置として、被加工物を保持する保持テーブルと、砥粒と液体とを高圧状態で貯留する高圧タンクと、該保持テーブルに保持された被加工物に該高圧タンクからの砥粒と液体との加工液を噴射する噴射ノズルと、該噴射ノズルから噴射された該加工液を受け止めるキャッチタンクと、該キャッチタンクから送出された該加工液から砥粒を回収する砥粒回収タンクと、を備えたウォータジェット加工装置であって、
該砥粒回収タンクは回収手段が付設されており、該回収手段は、該砥粒回収タンクの下層部に沈積される沈積砥粒を吸引する砥粒吸引路と、該砥粒回収タンクの上層部に存在する上澄み液体を吸引する液体吸引路と、該砥粒吸引路を通して吸引された砥粒と該液体吸引路を通して吸引された液体とを混合させる混合室と、該混合室内の混合液を該混合室から送出するための送出路を備えている、ことを特徴とするウォータジェット加工装置が提供される。
According to the present invention, as a water jet machining apparatus that achieves the main technical problem, a holding table that holds a workpiece, a high-pressure tank that stores abrasive grains and liquid in a high-pressure state, and a holding table that holds the workpiece. An injection nozzle for injecting a processing liquid of abrasive grains and liquid from the high-pressure tank onto the processed workpiece, a catch tank for receiving the processing liquid injected from the injection nozzle, and the pump sent from the catch tank A water jet processing apparatus comprising an abrasive recovery tank for recovering abrasive grains from a processing liquid,
The abrasive grain recovery tank is provided with a recovery means, and the recovery means includes an abrasive suction path for sucking deposited abrasive grains deposited in a lower layer portion of the abrasive grain recovery tank, and an upper layer of the abrasive grain recovery tank. A liquid suction path for sucking the supernatant liquid present in the section, a mixing chamber for mixing the abrasive grains sucked through the abrasive suction path and the liquid sucked through the liquid suction path, and a mixed liquid in the mixing chamber. There is provided a water jet machining apparatus comprising a delivery path for delivering from the mixing chamber.
好ましくは、該送出路にはポンプ手段が配設されており、該ポンプ手段の吸引作用によって該砥粒吸引路を通して砥粒が吸引され、該液体吸引路を通して上澄み液体が吸引され、該送出路を通して該混合液が送出される、
ことを特徴とするウォータジェット加工装置が提供される。
Preferably, pump means is provided in the delivery path, and abrasive grains are sucked through the abrasive suction path by the suction action of the pump means, and the supernatant liquid is sucked through the liquid suction path, and the delivery path The mixture is delivered through
A water jet machining apparatus is provided.
砥粒回収タンクに回収手段を付設し、回収手段の混合室に砥粒吸引路から吸引された砥粒と液体吸引路から吸引された上澄み液を混合し送出路から送出することで、滞留しない濃度に一定して希釈調整することが可能になり、その結果送出路内で砥粒が滞留することがなく円滑に再利用に供することができる。 The recovery means is attached to the abrasive grain recovery tank, and the abrasive grains sucked from the abrasive suction path and the supernatant liquid sucked from the liquid suction path are mixed in the collection chamber of the recovery means and sent out from the delivery path, so that it does not stay It becomes possible to adjust the dilution to a constant concentration, and as a result, the abrasive grains do not stay in the delivery path and can be reused smoothly.
以下、本発明を実施するための最良の形態であるウォータジェット加工装置について図面を参照して説明する。 Hereinafter, a water jet machining apparatus which is the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態にかかるウォータジェット加工装置2の構成例を示す概略図である。本実施の形態にかかるウォータジェット加工装置2は、被加工物Wに対して例えば純水の高圧液体と砥粒を混合し噴射することにより、被加工物Wを比較的自由な切断ラインで高精度に切断加工(即ち、ウォータジェット加工)することが可能な切断装置である。このウォータジェット加工装置2による切断対象である被加工物Wは、例えば、パッケージ化された半導体基板(例えば、CSP基板)等の各種の半導体基板などである。
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a water
本実施の形態のウォータジェット加工装置2は、図1に図示するように、高圧ポンプ4と、高圧タンク6と、噴射ノズル8と、保持テーブル10と、テーブル移動手段12と、キャッチタンク14と、フィルタ手段16と、砥粒回収タンク18とを備えている。
As shown in FIG. 1, the water
高圧ポンプ4は、外部から供給された液体を加圧して例えば60〜80MPaの高圧液体を発生・供給する。高圧ポンプ4によって発生した高圧液体は、高圧管20を介して高圧タンク6内に供給される。高圧タンク6は、耐高圧容器で構成され、砥粒と液体とが混合された加工液を貯留する。この砥粒は、例えば、ガーネット、ダイヤモンド、酸化アルミナ等の高硬度の材質からなる例えば数十〜数百μm程度の粒状物であり、高圧液体の切断効率を高めるために寄与する。
The high pressure pump 4 pressurizes the liquid supplied from the outside to generate and supply a high pressure liquid of, for example, 60 to 80 MPa. The high-pressure liquid generated by the high-pressure pump 4 is supplied into the high-
高圧タンク6には、更に、それぞれ高圧タンク6の底部付近まで延伸する長さを有す高圧液体供給管21a及び加工液送出用配管21bと、上層部まで延伸する長さを有す混合液送入配管21cと、が配設されている。高圧液体供給管21aは高圧管20に接続されており、高圧タンク6の底部付近に高圧液体を供給する。加工液送出用配管21bは底部付近に流入口を有し、高圧管22を介して噴射ノズル8に連通している。高圧液体供給管21aから供給された高圧液体により、高圧タンク6内に貯留されている砥粒が高圧液体と混合し加工液送出用配管21bに入り込み、高圧管22を介して噴射ノズル8まで送出され、加工液Jとして噴射ノズル8から高速で噴射される。
The high-
高圧加工液Jを噴射する噴射ノズル8は、高圧管22と接合されたノズル管8aとノズル管8aの先端に装着されたオリフィス8bとからなる。保持テーブル10は、被加工物が載置される板状部材で被加工物Wの形状に応じた形状に形成され、被加工物Wが固定される部分に被加工物Wの外形よりも若干小さい開口部(図示していない)が形成されており、加工液Jを通過させる。
The injection nozzle 8 for injecting the high-pressure machining fluid J includes a
保持テーブル10には、テーブル移動手段22が配設されている。テーブル移動手段22は、例えば、電動モータ、ギヤ等の駆動機構などで構成されており、保持テーブル10を水平方向(X軸およびY軸方向)に移動させる。テーブル移動手段22によって保持テーブル10を水平方向であるX軸およびY軸方向に移動させることにより、保持テーブル10によって保持されている被加工物Wを噴射ノズル8に対してX軸およびY軸方向に相対的に移動させる。これにより、被加工物Wに対する加工液Jの噴射位置(切断箇所)を変更して、被加工物Wを連続的に切断する。 The holding table 10 is provided with table moving means 22. The table moving means 22 is composed of, for example, a drive mechanism such as an electric motor or a gear, and moves the holding table 10 in the horizontal direction (X-axis and Y-axis directions). By moving the holding table 10 in the X-axis and Y-axis directions which are horizontal directions by the table moving means 22, the workpiece W held by the holding table 10 is moved in the X-axis and Y-axis directions with respect to the injection nozzle 8. Move relative to. Thereby, the injection position (cutting part) of the processing liquid J with respect to the workpiece W is changed, and the workpiece W is continuously cut.
噴射ノズル8から噴射された加工液Jは、図1に示すようにキャッチタンク14により受け止められる。キャッチタンク14は、被加工物Wを貫通した加工液Jを貯水する貯水槽24と、貯水槽24に収容される複数の緩衝球を含有するバスケット26とを含む。被加工物Wを貫通した加工液Jが複数の緩衝球に衝突し、複数の緩衝球が撹拌されて加工液Jの勢いが弱められる。また、キャッチタンク14の側面には排水管28が配設され、かかる排水管28を介してフィルタ手段16に接続されている。キャッチタンク14内に貯留された加工液Jは、排水管28を介して図示しない吸引ポンプの吸引作用によりフィルタ手段16に送出される。
The machining liquid J injected from the injection nozzle 8 is received by the
フィルタ手段16は、排水路(図示せず)と、排水路内に配設され適切な大きさの砥粒が通過可能な砥粒回収フィルタ(図示せず)と、砥粒回収フィルタを通過した砥粒を砥粒回収タンク18へ送出する配管32と、不要な液体および不適切な大きさの砥粒を、配管32を介して外部に排出するための排水ポンプ(図示せず)とを備える。排水ポンプを用いて砥粒を含む液体の流速を上げることによって、過度に小さい砥粒は砥粒回収フィルタを通過して沈下することなく水流に乗って排出される。また、過度に大きい砥粒は砥粒回収フィルタを通過できないため、これも排液とともに排出される。このため、粒径が切断加工に適切な所定範囲(例えば、砥粒の最適な粒径を約80μmとすると、粒径が40〜120μmの範囲)にある大きさの砥粒のみが含有される混合液が、砥粒回収フィルタを通過して砥粒回収タンク18へ送出される。一方、上記所定範囲外の大きさの砥粒は、廃液として処理される。
The filter means 16 has passed through a drainage channel (not shown), an abrasive recovery filter (not shown) that is disposed in the drainage channel and can pass an appropriately sized abrasive grain, and an abrasive recovery filter. A
続いて、本発明の実施形態である回収手段30及び砥粒回収タンク18について図2及び図3を参照して説明する。砥粒回収タンク18は、ステンレス製の直方体形状に形成され、内部にフィルタ手段16を通過した砥粒を含む混合液を貯留する。砥粒回収タンク18の上部側面には、フィルタ手段16から連通する配管32が接続されている。かかる配管32からフィルタ手段16で選別された砥粒を含んだ混合液が送入される。送入された混合液は、砥粒Aが砥粒回収タンク18の下層部へ沈積し、上層部に上澄み液Bとに分離した状態で貯留される。その後、随時砥粒Aは回収手段30により高圧タンク6へ送出される。
Next, the recovery means 30 and the
回収手段30は、図3に図示するように、砥粒回収タンク18の下層部に沈積される砥粒Aを吸引する砥粒吸引路32と、砥粒回収タンク18の上層部に存在する上澄み液体Bを吸引する液体吸引路34と、砥粒吸引路32を通して吸引された砥粒Aと液体吸引路34を通して吸引された液体Bとを混合させる混合室36と、混合室36内の砥粒Aを混合室36から送出するための送出路38とから構成される。混合室36は、例えば円筒形状のステンレス管で形成されており、その両端には、混合室36の径よりも小径でもよいステンレス管で形成された砥粒吸引路32と、砥粒吸引路32と同径の送出路38とが、配設されている。また、混合室36の上部にはステンレス管で形成された液体吸引路34が配設されている。少なくとも、混合室36と、砥粒吸引路32及び送出路38が一直線上に配設され、砥粒吸引路32と送出路38が同径に形成されているのが好適である。
As shown in FIG. 3, the recovery means 30 includes an
図2に戻って説明を続けると、砥粒吸引路32は砥粒回収タンク18の下層部に配設された回収管40に接続している。また、液体吸引路34には給液管42の一端が接続されている。給液管42の他端42aは砥粒回収タンク18の上層部の上澄み液Bが存在する領域に連通して固定されている。また、給液管42にはバルブ手段44が設けられている。バルブ手段44は例えばニードルバルブ等の流量調整が可能なバルブで構成されている。かかるバルブ手段44により上澄み液Bが混合室36へ吸引される量を調節することができる。
Returning to FIG. 2 and continuing the description, the
更に、回収手段30の送出路38には配管46の一端が接続されている。かかる配管46の他端にはポンプ手段48を介して高圧タンク6の混合液送入配管21c(図1参照)へ連通している。ポンプ手段48は例えばダイヤフラムポンプで構成される。ポンプ手段48の吸引作用により回収手段30の混合室36に、砥粒吸引路32を通して砥粒Aが液体吸引路34を通して上澄み液Bが吸引され、混合室36内で混合され、送出路38を通して混合液が送出される。このように、回収手段30により混合液が配管46内で滞留しない濃度に調整することができる。また、砥粒Aの種類、粒径を変更する等により、配管46内で滞留する濃度が変化する場合には、バルブ手段44を調節し上澄み液Bの吸引量を調整することにより、送出される混合液の濃度をコントロールすることができる。
Furthermore, one end of a
図1に戻って説明を続けると、ポンプ手段48により砥粒Aは上澄み液Bにより希釈され配管46を介して高圧タンク6へ送出される。高圧タンク6は高圧管20からの高圧液体の供給を停止し高圧タンク6内を常圧に戻した後に、混合液が混合液送入配管21cから挿入される。その後、再び高圧タンク6内へ高圧ポンプ4から高圧液体が供給され、被加工物Wの加工に使用される。
Returning to FIG. 1 and continuing the description, the abrasive grains A are diluted with the supernatant B by the pump means 48 and sent to the high-
上記記載の実施形態においては、液体吸引路34をバルブ手段44により調整を行っているが、様々な径の多数の液体吸引路34を混合室36に設けておき開閉バルブにより適宜上澄み液Bを吸引する液体吸引路34を切り替える構成にしてもよい。また、砥粒Aの濃度や粒径等を変更する都度、適した径の液体吸引路34に交換するように構成してもよい。
In the embodiment described above, the
2 ウォータジェット加工装置
4 高圧ポンプ
6 高圧タンク
8 噴射ノズル
10 保持テーブル
14 キャッチタンク
16 フィルタ手段
18 砥粒回収タンク
30 回収手段
32 砥粒吸引路
34 液体吸引路
36 混合室
38 送出路
48 ポンプ手段
A 砥粒
B 上澄み液
J 加工液
W 被加工物
2 Water jet processing device 4
Claims (2)
該砥粒回収タンクには回収手段が付設されており、該回収手段は、該砥粒回収タンクの下層部に沈積される沈積砥粒を吸引する砥粒吸引路と、該砥粒回収タンクの上層部に存在する上澄み液を吸引する液体吸引路と、該砥粒吸引路を通して吸引された砥粒と該液体吸引路を通して吸引された液体とを混合させる混合室と、該混合室内の混合液を該混合室から送出するための送出路を備えている、ことを特徴とするウォータジェット加工装置。 A holding table for holding a workpiece, a high-pressure tank for storing abrasive grains and liquid in a high-pressure state, and a machining liquid containing abrasive grains and liquid from the high-pressure tank in the workpiece held on the holding table A water jet comprising: an injection nozzle that injects a liquid; a catch tank that receives the processing liquid injected from the injection nozzle; and an abrasive recovery tank that recovers abrasive grains from the processing liquid sent from the catch tank A device,
The abrasive recovery tank is provided with recovery means, and the recovery means includes an abrasive suction path for sucking deposited abrasive grains deposited in a lower layer of the abrasive recovery tank, and an abrasive recovery tank. A liquid suction path for sucking the supernatant liquid present in the upper layer part, a mixing chamber for mixing the abrasive grains sucked through the abrasive grain suction path and the liquid sucked through the liquid suction path, and a mixed liquid in the mixing chamber A water jet machining apparatus comprising a delivery path for delivering the liquid from the mixing chamber.
請求項1記載のウォータジェット加工装置。 Pump means is disposed in the delivery path, and abrasive particles are sucked through the abrasive grain suction path by the suction action of the pump means, and the supernatant liquid is sucked through the liquid suction path, and the mixing liquid passes through the delivery path. Liquid is delivered,
The water jet machining apparatus according to claim 1.
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- 2009-04-24 JP JP2009106239A patent/JP2010253610A/en active Pending
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