JP2016002639A - Surface processing apparatus, surface processing facility, and surface processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウエットブラストにより処理対象物の表面を加工する技術に関する。 The present invention relates to a technique for processing the surface of an object to be processed by wet blasting.
ウエットブラストによる表面処理技術は、液体中に砥粒を分散させたスラリーと高圧ガスとをブラストノズル内で混合し、高圧ガスにより加速したスラリーを加工対象物の表面に噴射し、加工対象物の表面を砕きながら加工を行うものである(特許文献1、2)。 In the surface treatment technology by wet blasting, a slurry in which abrasive grains are dispersed in a liquid and a high-pressure gas are mixed in a blast nozzle, and the slurry accelerated by the high-pressure gas is sprayed onto the surface of the workpiece to be processed. Processing is performed while crushing the surface (Patent Documents 1 and 2).
一般に、ウエットブラストによる表面加工装置は、スラリー貯溜部内のスラリーをポンプによりブラストノズルに供給されて加工対象物に噴射され、加工対象物に噴射されたスラリーが再びスラリー貯溜部に回収される。 In general, in a surface processing apparatus using wet blasting, slurry in a slurry reservoir is supplied to a blast nozzle by a pump and sprayed onto a workpiece, and the slurry sprayed on the workpiece is collected again in the slurry reservoir.
ウエットブラストによる表面加工装置により、加工対象物を数値制御にて表面加工する場合、予め加工対象物の表面を測定し、目標値となる除去量を求め、ブラストノズルと加工対象物とを所定の速度で相対移動させる。その際、スラリーの濃度が変化すると、加工対象物の表面を目標値で加工できなくなる。加工対象物の表面に砥粒が沈降すると、回収されたスラリー中の砥粒の濃度が低下することになる。特に、加工対象物のサイズが大型化すると、加工対象物の表面積が広くなり、砥粒の沈降量が大きくなり、スラリー中の砥粒の濃度低下が大きくなる。 When surface processing is performed on a workpiece by numerical control with a surface processing apparatus using wet blasting, the surface of the workpiece is measured in advance, a removal amount serving as a target value is obtained, and a blast nozzle and a workpiece are connected to a predetermined target. Move relative to speed. At that time, if the concentration of the slurry changes, the surface of the object to be processed cannot be processed with the target value. When the abrasive grains settle on the surface of the workpiece, the concentration of the abrasive grains in the recovered slurry decreases. In particular, when the size of the object to be processed increases, the surface area of the object to be processed increases, the amount of settling of abrasive grains increases, and the concentration of abrasive grains in the slurry decreases greatly.
また、ウエットブラストによる表面処理において、角張った砥粒が加工対象物の表面に突き刺さり、突き刺さった砥粒の欠けらが残る場合がある。加工対象物の表面に残った砥粒の欠けらが残存していると、当該加工対象物に対して次に行う、表面加工処理に影響を与える場合がある。 In addition, in the surface treatment by wet blasting, angular abrasive grains may pierce the surface of the workpiece, and chips of the pierced abrasive grains may remain. If abrasive chips remaining on the surface of the object to be processed remain, the surface processing to be performed next on the object to be processed may be affected.
本発明の目的は、循環使用されるスラリー中の砥粒の濃度変化を抑制することができる表面加工装置および表面加工方法を提供しようとするものである。 An object of the present invention is to provide a surface processing apparatus and a surface processing method that can suppress a change in the concentration of abrasive grains in a circulating slurry.
本発明の他の目的は、加工対象物の表面に残った砥粒の欠けらを除去できる表面加工設備および表面加工方法を提供しようとするものである。 Another object of the present invention is to provide a surface processing facility and a surface processing method capable of removing chips of abrasive grains remaining on the surface of an object to be processed.
本発明の目的を実現する表面加工装置の構成は、ウエットブラストにより加工対象物の表面を加工する表面加工装置に関する。
この表面加工装置は、液体中に砥粒を分散させたスラリーを高圧ガスと混合させて加工対象物の表面に対して噴射するノズル部と、前記ノズル部を主走査方向に移動させるノズル移動部と、前記加工対象物を前記主走査方向と直交する副走査方向にステップ搬送する加工対象物搬送部と、前記ノズル部から噴射されたスラリーを回収して前記ノズル部に循環供給するスラリー循環供給部と、前記ノズル部から前記加工対象物に向けて噴射されたスラリーの流出方向を規制して前記スラリー循環供給部に排出させるノズルカバー部と、を有する。
The structure of the surface processing apparatus which implement | achieves the objective of this invention is related with the surface processing apparatus which processes the surface of a workpiece by wet blasting.
The surface processing apparatus includes a nozzle unit that mixes a slurry in which abrasive grains are dispersed in a liquid with a high-pressure gas and jets the slurry onto the surface of a workpiece, and a nozzle moving unit that moves the nozzle unit in the main scanning direction. A processing object conveyance unit that step-conveys the processing object in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction, and a slurry circulation supply that collects slurry sprayed from the nozzle unit and circulates it to the nozzle unit And a nozzle cover part that regulates the outflow direction of the slurry sprayed from the nozzle part toward the workpiece and discharges it to the slurry circulation supply part.
本発明の目的を実現する表面加工方法は、ノズル部を主走査方向に移動させながら、前記ノズル部で高圧ガスと混合したスラリーを副走査方向にステップ搬送する加工対象物の表面に噴射して加工するウエットブラストによる表面加工方法に関する。
この表面加工方法は、前記ノズル部から前記加工対象物に向けて噴射されたスラリーの流出方向を規制して所定方向に排出し、排出されたスラリーを回収して前記ノズル部に供給する。
In the surface processing method for realizing the object of the present invention, the slurry mixed with the high pressure gas at the nozzle portion is sprayed onto the surface of the workpiece to be conveyed stepwise in the sub scanning direction while moving the nozzle portion in the main scanning direction. The present invention relates to a surface processing method using wet blasting.
In this surface processing method, the flow direction of the slurry sprayed from the nozzle portion toward the object to be processed is regulated and discharged in a predetermined direction, and the discharged slurry is collected and supplied to the nozzle portion.
本発明の目的を実現する表面加工設備の構成は、加工対象物の表面に対してノズル部を主走査方向に移動させながら前記ノズル部からスラリーを噴射して加工するウエットブラストによる表面加工装置を前記加工対象物の副走査方向に沿って複数配置した表面加工設備に関する。 The structure of the surface processing equipment that realizes the object of the present invention is a surface processing apparatus by wet blasting that processes by jetting slurry from the nozzle part while moving the nozzle part in the main scanning direction with respect to the surface of the workpiece. The present invention relates to a surface processing facility arranged in plural along the sub-scanning direction of the processing object.
この表面加工設備は、加工対象物を副走査方向にステップ搬送する加工対象物搬送部と、前記加工対象物の副搬送方向に沿って複数配置され、上記した表面加工装置の構成から加工対象物搬送部を除いた表面加工装置と、を有し、前記複数の表面加工装置は、前記加工対象物の搬送方向の上流側から下流側に向けて第1表面加工装置と第2表面加工装置が順に配置されていて、前記第1表面加工装置の前記スラリー循環供給部のスラリー中の第1砥粒の粒径を粗くし、前記第2表面加工装置の前記スラリー循環供給部のスラリー中の第2砥粒の粒径を前記第1砥粒の粒径よりも細かくした。 The surface processing equipment is arranged in plural along the sub-transport direction of the processing object and the processing object transport unit for step-conveying the processing object in the sub-scanning direction. A plurality of surface processing devices, the first surface processing device and the second surface processing device from the upstream side to the downstream side in the transport direction of the workpiece. The first abrasive grains in the slurry of the slurry circulation supply unit of the first surface processing apparatus are coarsened, and the first abrasive grains in the slurry of the slurry circulation supply unit of the second surface processing apparatus are arranged in order. The grain size of 2 abrasive grains was made finer than the grain size of the first abrasive grains.
本発明の目的を実現する他の表面加工方法は、主走査方向に移動する第1ノズル部からステップ搬送される加工対象物に向けて噴射された第1スラリーの流出方向を規制して所定方向に排出し、排出された第1スラリーを回収して前記第1ノズル部に供給する第1工程と、前記第1工程で表面処理された前記加工対象物の処理領域に対し、主走査方向に移動する第2ノズル部から前記加工対象物に向けて噴射された第2スラリーの流出方向を規制して所定方向に排出し、排出された第2スラリーを回収して前記第2ノズル部に供給する第2工程と、を有し、前記第1スラリー中の第1砥粒を粗い粒径とし、前記第2スラリー中の第2砥粒を前記第1砥粒よりも細かい粒径としたことを特徴とする。 In another surface processing method that realizes the object of the present invention, the outflow direction of the first slurry that is jetted toward the workpiece to be transported stepwise from the first nozzle portion that moves in the main scanning direction is regulated to a predetermined direction. A first step of collecting the discharged first slurry and supplying the discharged first slurry to the first nozzle portion; and a processing region of the workpiece to be surface-treated in the first step, in a main scanning direction. The flow direction of the second slurry sprayed from the moving second nozzle portion toward the workpiece is regulated and discharged in a predetermined direction, and the discharged second slurry is collected and supplied to the second nozzle portion. A second step, wherein the first abrasive grains in the first slurry have a coarse particle diameter, and the second abrasive grains in the second slurry have a finer particle diameter than the first abrasive grains. It is characterized by.
請求項1〜16に係る発明によれば、表面処理作業の開始から終了までスラリー中の砥粒の濃度変化を抑制して略一定に維持することができるので、加工対象物の実際の表面除去量を目的の除去量と一致させることができ、高精度の表面加工処理が行える。 According to the inventions according to claims 1 to 16, since the concentration change of the abrasive grains in the slurry can be suppressed and maintained substantially constant from the start to the end of the surface treatment work, the actual surface removal of the workpiece The amount can be made to coincide with the target removal amount, and high-precision surface processing can be performed.
請求項17〜23に係る発明によれば、最初の表面加工処理において加工対象物の表面に残ったスラリー中の砥粒の残渣は、次の表面加工処理において細かい砥粒により再度表面加工されるので除去される。このため、高平坦化加工と残渣除去が同時に行える。また、洗浄も同時に行うことができ、処理能力が向上し、さらに後工程への異物の持ち込みも低減できる。 According to the invention which concerns on Claims 17-23, the residue of the abrasive grain in the slurry which remained on the surface of the target object in the first surface processing process is surface-processed again by the fine abrasive grains in the next surface processing process. So it is removed. For this reason, high planarization and residue removal can be performed simultaneously. In addition, cleaning can be performed at the same time, the processing capability is improved, and the introduction of foreign matters to the subsequent process can be reduced.
以下、本発明を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the drawings.
第1実施形態
図1〜図4は本発明の第1実施形態を示し、図1は表面加工装置を示し、(a)は装置全体の概略構成を示す斜視図、(b)はノズルとカバー間の距離を示す図、図2は図1に示す表面加工装置の概略正面図である。図3はスラリー濃度と加工速度との関係を示す図、図4はスラリー濃度の経時変化を示す図である。
1 to 4 show a first embodiment of the present invention, FIG. 1 shows a surface processing apparatus, (a) is a perspective view showing a schematic configuration of the whole apparatus, (b) is a nozzle and a cover. FIG. 2 is a schematic front view of the surface processing apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the slurry concentration and the processing speed, and FIG. 4 is a diagram showing the change of the slurry concentration with time.
図1および図2において、水平平面内において互いに直交する方向をX軸方向、Y軸方向とする。ウエットブラストの表面加工装置1は、加工対象物(以下ワークと称す)2が載置される移動テーブル3を有するワーク搬送部4と、ウエットブラスト用のノズル部5と、ノズル部5をX軸方向に沿った主走査方向に移動させる不図示のノズル移動部と、ノズルカバー部6と、スラリーをノズル部5に循環供給するスラリー循環供給部8と、不図示の高圧エアー源からノズル部5に高圧エアーを供給する高圧エアー供給部9と、を有する。 In FIG. 1 and FIG. 2, directions orthogonal to each other in the horizontal plane are defined as an X-axis direction and a Y-axis direction. The wet blast surface processing apparatus 1 includes a workpiece transfer unit 4 having a moving table 3 on which a workpiece (hereinafter referred to as a workpiece) 2 is placed, a nozzle unit 5 for wet blasting, and a nozzle unit 5 as an X axis. A nozzle moving unit (not shown) that moves in the main scanning direction along the direction, a nozzle cover unit 6, a slurry circulation supply unit 8 that circulates and supplies slurry to the nozzle unit 5, and a nozzle unit 5 from a high-pressure air source (not shown). And a high-pressure air supply unit 9 for supplying high-pressure air to the unit.
ワーク搬送部4は、不図示のテーブル駆動部により例えば回転駆動されるネジ軸4aに螺合するナット部(不図示)が固定されている移動テーブル3を副走査方向であるY軸方向に沿ってステップ走査させる。前記テーブル駆動部は、不図示の数値制御(NC)を行うコントローラにより駆動制御される。移動テーブル3には、ワーク2として例えば石英ガラス製のガラス基板が水平に載置される。このガラス基板は、例えば合成石英ガラスの直方体形状のインゴットからワイヤーソーにより所定幅で切出された物等を例示できる。ガラス基板は、例えば液晶パネルの基板の作成などに用いられる露光装置のフォトマスクとして使用される。 The work transport unit 4 moves the moving table 3 on which a nut portion (not shown) screwed to, for example, a screw shaft 4a rotated by a table driving unit (not shown) is fixed along the Y-axis direction that is the sub-scanning direction. Step scan. The table driving unit is driven and controlled by a controller that performs numerical control (NC) (not shown). A glass substrate made of, for example, quartz glass is placed horizontally on the moving table 3 as the work 2. As this glass substrate, for example, a product cut out with a predetermined width from a rectangular ingot of synthetic quartz glass by a wire saw can be exemplified. The glass substrate is used, for example, as a photomask for an exposure apparatus used for producing a substrate for a liquid crystal panel.
一般にワイヤーソーにより切り出されたガラス基板は平坦度が悪く、砥石を用いた平面研削等による表面加工が行われる。この加工方法では、被加工物を平面研削盤のテーブルに固定した状態で平坦化加工するため、加工終了後、表面の平坦度は、裏面の平坦度に倣い、裏面の平坦度が出ていないと平坦度は改善されないという問題がある。 Generally, a glass substrate cut out by a wire saw has poor flatness, and surface processing such as surface grinding using a grindstone is performed. In this processing method, since the workpiece is flattened while being fixed to the table of the surface grinder, the flatness of the front surface follows the flatness of the back surface after the processing is finished, and the flatness of the back surface does not come out. There is a problem that the flatness is not improved.
本実施形態は、このようなガラス基板において、大サイズのガラス基板、例えば1辺が300mm角以上のサイズのものについて有効に表面加工を行える。 In the present embodiment, in such a glass substrate, surface processing can be effectively performed on a large-sized glass substrate, for example, one having a side of 300 mm square or more.
ノズル部5は、スラリーと高圧エアーとを混合し、ノズル端に形成されたY軸方向に延びるスリット状のノズル開口からスラリーをワーク2の表面に向け噴射する。高速で噴射されたスラリー中の砥粒がワーク2の表面を砕き加工が行われる。また、ノズル部5のノズル端は、X軸方向に沿った長さがY軸方向に沿った長さよりも短く形成された矩形状に形成される。 The nozzle unit 5 mixes slurry and high-pressure air, and sprays the slurry toward the surface of the work 2 from a slit-like nozzle opening formed in the Y-axis direction formed at the nozzle end. The abrasive grains in the slurry sprayed at a high speed crush the surface of the workpiece 2 and perform the processing. Further, the nozzle end of the nozzle portion 5 is formed in a rectangular shape in which the length along the X-axis direction is shorter than the length along the Y-axis direction.
したがって、ノズル部5がX軸方向に沿った主走査方向に移動する際、ノズル部5は、Y軸方向に沿った前記ノズル開口長でスラリーをワーク2の表面に噴射する。 Therefore, when the nozzle unit 5 moves in the main scanning direction along the X-axis direction, the nozzle unit 5 sprays slurry onto the surface of the workpiece 2 with the nozzle opening length along the Y-axis direction.
ノズル部5は、スラリー循環供給部8のスラリー供給管8aの管端が接続される不図示のスラリー供給口と、高圧エアー供給部9の高圧エアー管9aの管端が接続される不図示のエアー供給口を有し、不図示の混合室で高圧エアーとスラリーが混合し前記スリット状のノズル開口からスラリーを噴射する。 The nozzle unit 5 includes a slurry supply port (not shown) to which the pipe end of the slurry supply pipe 8a of the slurry circulation supply unit 8 is connected and a pipe end of the high pressure air pipe 9a of the high pressure air supply unit 9 (not shown). It has an air supply port, high-pressure air and slurry are mixed in a mixing chamber (not shown), and the slurry is ejected from the slit-shaped nozzle opening.
前記ノズル移動部は、ノズル部5を吊り下げ保持し、前記コントローラにより駆動制御され、数値制御による表面加工の場合には演算された主走査速度によりノズル部5を主走査方向に移動させる。また、数値制御によらない表面加工の場合には、前記ノズル移動部は所定の主走査速度でノズル部5を主走査方向に移動させる。 The nozzle moving unit suspends and holds the nozzle unit 5, is driven and controlled by the controller, and moves the nozzle unit 5 in the main scanning direction at the calculated main scanning speed in the case of surface processing by numerical control. Further, in the case of surface processing not based on numerical control, the nozzle moving unit moves the nozzle unit 5 in the main scanning direction at a predetermined main scanning speed.
ノズルカバー部6は、ノズル部5のY軸方向における両端に対し所定距離隔てて対向配置した一対の仕切り板61、62と、一対の仕切り板61、62のX軸方向に沿った両端に対向配置され、Y軸方向に沿って延びる一対の短手方向側板63、64とにより形成された矩形形状の枠体65を有する。ノズル部5は、枠体65内に収容され、主走査方向(X軸方向)への移動を許容する。 The nozzle cover part 6 is opposed to both ends along the X-axis direction of the pair of partition plates 61, 62 disposed opposite to both ends in the Y-axis direction of the nozzle part 5 at a predetermined distance. It has a rectangular frame 65 formed by a pair of short side plates 63 and 64 that are arranged and extend along the Y-axis direction. The nozzle unit 5 is accommodated in the frame body 65 and allows movement in the main scanning direction (X-axis direction).
枠体65は、一対の仕切り板61、62が、移動テーブル3のX軸方向両端よりも外方まで延び、移動テーブル3よりも延出している部分が後述するスラリー受け部81にそれぞれ接続される。スラリー受け部81は、装置全体の不図示の基台に固定されているので、枠体65は固定されている。 The frame 65 has a pair of partition plates 61 and 62 extending outward from both ends of the moving table 3 in the X-axis direction, and portions extending from the moving table 3 are connected to slurry receiving portions 81 described later. The Since the slurry receiver 81 is fixed to a base (not shown) of the entire apparatus, the frame body 65 is fixed.
枠体65の仕切り板61、62は、移動テーブル3に載置されるワーク2の表面との間に隙間を有し、この隙間にスラリーの漏出を防止するシール部材66を仕切り板61、62の下端部に取り付けている。すなわち、枠体65の底面開口側に取り付けたシール部材66の先端はワーク2の表面に接触し、移動テーブル3の移動に伴って、ワーク2はシール部材66と摺接しながら移動する。シール部材66としては、スポンジ、ゴム板等の弾性部材が例示される。 The partition plates 61 and 62 of the frame 65 have a gap with the surface of the work 2 placed on the movable table 3, and a seal member 66 that prevents the slurry from leaking into the gap is provided in the partition plates 61 and 62. It is attached to the lower end of the. That is, the tip of the seal member 66 attached to the bottom opening side of the frame 65 comes into contact with the surface of the work 2, and the work 2 moves while sliding on the seal member 66 as the moving table 3 moves. Examples of the sealing member 66 include elastic members such as sponges and rubber plates.
すなわち、ノズル部5のノズル端からワーク2に噴射されたスラリーは、枠体65とシール部材66により流出方向が規制され、枠体65内から外部には漏出せず、スラリー受け部81に向けて排出される。枠体65内にノズル部5から噴射されたスラリーは、枠体65内に滞溜することなくスラリー受け部81に排出されるため、スラリー内の砥粒がワーク2の表面に沈降することが防止される。仮に、枠体65がないと、ノズル部5から噴射されたスラリーは、ワーク2の全面に拡がってスラリー受け部81に導かれる。この場合、ワーク2であるガラス基板が大型化し、表面積が大きくなると、噴射されたスラリーがガラス基板の端面に達するまでの流速(流量)が低下し、途中で沈降した砥粒がスラリー受け部81まで流し落とされずに残る場合がある。 That is, the slurry sprayed onto the work 2 from the nozzle end of the nozzle portion 5 is regulated in the outflow direction by the frame body 65 and the seal member 66 and does not leak out from the inside of the frame body 65 to the slurry receiving portion 81. Discharged. The slurry sprayed from the nozzle portion 5 into the frame body 65 is discharged to the slurry receiving portion 81 without staying in the frame body 65, so that abrasive grains in the slurry may settle on the surface of the workpiece 2. Is prevented. If there is no frame 65, the slurry sprayed from the nozzle unit 5 spreads over the entire surface of the workpiece 2 and is guided to the slurry receiving unit 81. In this case, when the glass substrate which is the workpiece 2 is increased in size and the surface area is increased, the flow rate (flow rate) until the sprayed slurry reaches the end surface of the glass substrate is reduced, and the abrasive grains which have settled in the middle become the slurry receiving portion 81. It may remain without being washed away.
このように、砥粒がガラス基板上に残ると、スラリー受け部81から回収されたスラリーの砥粒の濃度が低下することになる。スラリー中の砥粒の濃度と加工速度の関係は、図3に示すように、濃度が高くなると、加工速度も増加する。 As described above, when the abrasive grains remain on the glass substrate, the concentration of the abrasive grains of the slurry recovered from the slurry receiving portion 81 is lowered. As shown in FIG. 3, the relationship between the concentration of abrasive grains in the slurry and the processing speed increases the processing speed as the concentration increases.
図3は、加工条件として、砥粒がWA#800、ノズル部5のスリット状開口に形成された矩形状のノズルの長手方向の長さをノズル幅、短手方向の長さをノズル隙間とし、ノズル幅を25mm、ノズル隙間を2mm、ギャップ20mm、エアー圧が0.25MPaとした。 In FIG. 3, as processing conditions, abrasive grains are WA # 800, the length in the longitudinal direction of the rectangular nozzle formed in the slit-like opening of the nozzle portion 5 is the nozzle width, and the length in the short direction is the nozzle gap. The nozzle width was 25 mm, the nozzle gap was 2 mm, the gap was 20 mm, and the air pressure was 0.25 MPa.
これに対し、ノズル部5によるスラリーの噴射は枠体65内のみで行うようにしているので、枠体65内でのスラリーの流速(流量)が変わらずに、スラリーが高速でスラリー受け部81に向けて排出され、砥粒がワーク2の表面に残ることがない。 On the other hand, since the injection of the slurry by the nozzle portion 5 is performed only in the frame body 65, the slurry receiving portion 81 is at a high speed without changing the flow rate (flow rate) of the slurry in the frame body 65. So that the abrasive grains do not remain on the surface of the workpiece 2.
一方、枠体65内においてノズル部5からワーク2に噴射され、舞い上がったスラリーが枠体65の上部開口から外部に飛散するのを防止することが望ましい。本実施形態において、スラリーの飛散防止対策として、例えばシャッター構造あるいは蛇腹構造等の可動式の天井部67を設け、ノズル部5が主走査方向に移動する障害となることなく枠体65の上部開口を常時ふさぐことができるようにしている。図1,2に示す天井部67は、複数の天板板67aを重ねると共に、重なり合う天井板67a同士がX軸方向に沿って移動可能とする。 On the other hand, it is desirable to prevent the slurry, which has been sprayed from the nozzle portion 5 in the frame body 65 and soared, from scattering from the upper opening of the frame body 65 to the outside. In the present embodiment, as a measure for preventing slurry scattering, a movable ceiling portion 67 such as a shutter structure or a bellows structure is provided, for example, and the upper opening of the frame body 65 is not obstructed by the nozzle portion 5 moving in the main scanning direction. Can be blocked at all times. The ceiling portion 67 shown in FIGS. 1 and 2 overlaps a plurality of top plates 67a and allows the overlapping ceiling plates 67a to move along the X-axis direction.
本実施形態において、図1(b)に示すように、一対の仕切り板61、62と、ノズル部5のノズル端(ノズル開口の両端)から距離wを5mm〜20mmとしている。距離wが5mmよりも短いとノズル部5によるスラリーの噴射に影響を与え、除去量の変化を招き、距離wが20mmよりも長いと、スラリー中の砥粒の沈降を生じる箇所ができる。 In this embodiment, as shown in FIG.1 (b), distance w is 5 mm-20 mm from a pair of partition plates 61 and 62 and the nozzle end (both ends of nozzle opening) of the nozzle part 5. As shown in FIG. If the distance w is shorter than 5 mm, it will affect the ejection of the slurry by the nozzle part 5 and cause a change in the removal amount. If the distance w is longer than 20 mm, there will be a place where the settling of abrasive grains in the slurry occurs.
スラリー循環供給部8は、枠体65の両端部で、枠体の下端に接続されるX軸方向に沿って対向配置した一対のスラリー受け部81と、一対のスラリー受け部81で回収したスラリーをスラリータンク82に導く回収配管8bと、スラリータンク82内のスラリーをスラリー配管8cに送液する送液ポンプ83を有し、スラリー配管8cの先端は、ノズル部5のスラリー供給口に接続されるスラリー供給管8aに接続される。なお、スラリー供給管8aは、ノズル部5の主走査方向への移動に追従できるようにするため、可撓性を有するビニール管等が用いられる。同様の理由で、高圧エアー供給部9の高圧エアー管9aも可撓性を有するビニール管等が用いられる。 The slurry circulation supply unit 8 is a pair of slurry receiving portions 81 arranged opposite to each other along the X-axis direction connected to the lower end of the frame at both ends of the frame 65, and the slurry collected by the pair of slurry receiving portions 81 And a liquid feed pump 83 for feeding the slurry in the slurry tank 82 to the slurry pipe 8c. The tip of the slurry pipe 8c is connected to the slurry supply port of the nozzle unit 5. Connected to the slurry supply pipe 8a. As the slurry supply pipe 8a, a flexible vinyl pipe or the like is used in order to follow the movement of the nozzle portion 5 in the main scanning direction. For the same reason, a flexible vinyl pipe or the like is used as the high-pressure air pipe 9a of the high-pressure air supply unit 9.
本実施形態のスラリー循環供給部8は、ノズルカバー部6の枠体65内に噴射されたスラリーを余すことなくスラリー受け部81で回収するので、スラリー中の砥粒濃度変化が少ない。このため、ノズル部5に再送するスラリー濃度は常時一定に維持でき、ワーク2に対する表面加工への影響が少ない。 Since the slurry circulation supply part 8 of this embodiment collects the slurry injected into the frame body 65 of the nozzle cover part 6 without leaving the slurry receiving part 81, there is little change in the abrasive grain concentration in the slurry. For this reason, the slurry concentration retransmitted to the nozzle unit 5 can always be kept constant, and the influence on the surface processing on the workpiece 2 is small.
図4はスラリー濃度の経時変化(表面加工中での加工時間)を示す。ノズルカバー部6がない場合を丸印、ノズルカバー部6がない場合を菱形で示す。加工条件は、砥粒;WA#800,スラリー濃度;20wt%、ノズル;25mm幅、隙間;2mm、ノズル端とワーク表面とのギャップ:20mm、エアー圧;0.25MPa、スラリー流量;1.7L/min、ノズル走査方法;ピッチ2mmのラスタースキャン、ノズル走査速度;1000mm/min、ワーク;350mm×350mmの石英ガラス。濃度の測定方法は、加工途中と終了時にスラリーをスラリータンクから抜き取り、濃度測定を行った。 FIG. 4 shows the change over time in the slurry concentration (processing time during surface processing). A case where the nozzle cover portion 6 is not provided is indicated by a circle, and a case where the nozzle cover portion 6 is not provided is indicated by a rhombus. Processing conditions are: abrasive grains; WA # 800, slurry concentration: 20 wt%, nozzle: 25 mm width, gap: 2 mm, gap between nozzle end and workpiece surface: 20 mm, air pressure: 0.25 MPa, slurry flow rate: 1.7 L / min, nozzle scanning method: raster scan with a pitch of 2 mm, nozzle scanning speed: 1000 mm / min, workpiece: quartz glass of 350 mm × 350 mm. As a method for measuring the concentration, the slurry was extracted from the slurry tank during and at the end of processing, and the concentration was measured.
加工開始時点を基準としてスラリーの濃度を計測すると、ノズルカバー部6がない場合には加工時間が経過するにつれてスラリー濃度に大きな変化が生じる。これに対し、ノズルカバー部6が設けられていると、スラリー濃度に変化が殆ど生じない。 When the slurry concentration is measured with reference to the processing start time, the slurry concentration greatly changes as the processing time elapses when the nozzle cover portion 6 is not provided. On the other hand, when the nozzle cover portion 6 is provided, the slurry concentration hardly changes.
したがって、本実施形態ではスラリー濃度の濃度変化を回避することができるので、加工速度変化がなく、高精度加工が実現できる。 Therefore, in the present embodiment, the change in slurry concentration can be avoided, so that there is no change in the processing speed, and high-accuracy processing can be realized.
本実施形態において、砥粒としては、アルミナ、セリア、ジルコニア系のセラミックスが例示できるが、特にこれらの限定されるものではない。 In the present embodiment, examples of the abrasive grains include alumina, ceria, and zirconia ceramics, but are not particularly limited thereto.
砥粒サイズは、#600〜6000を例示でき、砥粒サイズが#600より小さい場合には砥粒の割れが生じやすく、加工速度の低下を招きやすい。#6000より大きい場合には加工速度が遅くなり、加工処理能力に影響する。 The abrasive grain size can be exemplified by # 600 to 6000. When the abrasive grain size is smaller than # 600, cracking of the abrasive grains tends to occur, and the processing speed tends to decrease. When it is larger than # 6000, the processing speed is slowed, which affects the processing capacity.
エアー圧力は、スラリー濃度、砥粒種によって変わるが、加工安定性を考慮すると、0.15〜0.3MPaが望ましい。 The air pressure varies depending on the slurry concentration and the abrasive grain type, but is preferably 0.15 to 0.3 MPa in consideration of processing stability.
また、ノズル部5のノズル端とワーク2の表面との距離(ギャップ)は、5〜50mmが望ましい。5mmより小さいと砥粒の跳ね返りによりノズル部5のノズル先端(ノズル端面)の摩耗が生じやすい。50mmよりも大きいと、加工速度が遅くなる。 The distance (gap) between the nozzle end of the nozzle portion 5 and the surface of the workpiece 2 is preferably 5 to 50 mm. If it is smaller than 5 mm, abrasion of the nozzle tip (nozzle end face) of the nozzle portion 5 is likely to occur due to rebound of the abrasive grains. When it is larger than 50 mm, the processing speed becomes slow.
スラリー濃度(スラリー中の砥粒の濃度)は、加工効率を考慮すると、15〜30wt%が望ましい。 The slurry concentration (concentration of abrasive grains in the slurry) is preferably 15 to 30 wt% in consideration of processing efficiency.
第2実施形態
図5は、本発明の第2実施形態による表面加工設備の全体構成の概略を示す上面図である。
Second Embodiment FIG. 5 is a top view schematically showing the overall configuration of a surface processing facility according to a second embodiment of the present invention.
本実施形態の表面加工設備10は、図1に示す表面加工装置を、ワーク2の搬送方向に沿って3台独立に配置した構成としている。 The surface processing equipment 10 of the present embodiment has a configuration in which three surface processing apparatuses shown in FIG. 1 are arranged independently along the conveyance direction of the workpiece 2.
ワーク搬送部4によるワーク2の搬送方向の上流側から下流側に順に、第1表面加工装置11、第2表面加工装置12、第3表面加工装置13を配置している。第1表面加工装置11、第2表面加工装置12、第3表面加工装置13は、第1実施形態で説明したコントローラにより制御される。また、第1表面加工装置11、第2表面加工装置12、第3表面加工装置13は、個々に独立したスラリー循環供給部8を有する。 A first surface processing device 11, a second surface processing device 12, and a third surface processing device 13 are arranged in order from the upstream side to the downstream side in the conveyance direction of the workpiece 2 by the workpiece conveyance unit 4. The first surface processing device 11, the second surface processing device 12, and the third surface processing device 13 are controlled by the controller described in the first embodiment. Further, the first surface processing device 11, the second surface processing device 12, and the third surface processing device 13 each have an independent slurry circulation supply unit 8.
第1表面加工装置11のスラリー循環供給部8には、砥粒としてWA#600〜1500のサイズの大きめの砥粒を用いている。そして、前記コントローラにより数値制御(NC)加工を行い、ワーク2としての石英のガラス基板の平坦化加工である第1工程を行う。この第1工程では、ワーク2であるガラス基板の表面に刺さった砥粒の欠けらが残っていることがある。 The slurry circulation supply unit 8 of the first surface processing apparatus 11 uses larger abrasive grains having a size of WA # 600 to 1500 as abrasive grains. Then, numerical control (NC) processing is performed by the controller, and a first step is performed which is a flattening processing of a quartz glass substrate as the work 2. In this first step, chips of abrasive grains stuck on the surface of the glass substrate that is the workpiece 2 may remain.
第2表面加工装置12のスラリー循環供給部8には、砥粒としてWA#2000〜6000のサイズの小さめの砥粒を用いている。そして、前記コントローラによりノズル部5を等速で主走査方向に移動させ、ワーク2における前記第1加工の済んだ領域を加工し、第1工程においてワーク2であるガラス基板の表面に残った砥粒の欠けらを除去する第2工程を行う。第2工程での砥粒径が小さいので、殆ど砥粒の突き刺さりが生じないばかりか、第1工程で残った砥粒の残渣を除去することができる。 The abrasive circulation supply unit 8 of the second surface processing apparatus 12 uses smaller abrasive grains having a size of WA # 2000 to 6000 as abrasive grains. Then, the controller moves the nozzle portion 5 at a constant speed in the main scanning direction to process the first processed region in the workpiece 2, and the abrasive remaining on the surface of the glass substrate that is the workpiece 2 in the first step. A second step of removing the grain chips is performed. Since the abrasive grain size in the second step is small, not only the abrasive grains are not pierced, but also the abrasive residue remaining in the first step can be removed.
第3表面加工装置13のスラリー循環供給部8には砥粒を加えず、水のみを再循環し、第2工程の終了した領域を水で洗浄する洗浄走査の第3工程を行う。この第3工程で、ワーク2であるガラス基板の表面を洗浄することができる。 A third step of a cleaning scan is performed in which only the water is recirculated without adding abrasive grains to the slurry circulation supply unit 8 of the third surface processing apparatus 13, and the region where the second step is completed is washed with water. In the third step, the surface of the glass substrate that is the workpiece 2 can be cleaned.
前記コントローラは、ワーク搬送部4をステップ駆動し、ワーク2が載置された移動テーブル3をY軸方向に所定距離移動させる。また、前記コントローラは、第1表面加工装置11と、第2表面加工装置12と、第3表面加工装置13の各ノズル部5が主走査方向の移動端に揃ったタイミングで、ワーク搬送部4を駆動し、ワーク2をY軸方向に所定距離だけステップ走査(移動)させる。 The controller step-drives the work transport unit 4 and moves the moving table 3 on which the work 2 is placed by a predetermined distance in the Y-axis direction. Moreover, the said controller is the workpiece conveyance part 4 at the timing when each nozzle part 5 of the 1st surface processing apparatus 11, the 2nd surface processing apparatus 12, and the 3rd surface processing apparatus 13 was located in the movement end of the main scanning direction. And the workpiece 2 is step-scanned (moved) by a predetermined distance in the Y-axis direction.
先ず、ワーク2は、第1表面加工装置11により数値制御により平坦化加工が行われ、ラスタースキャン方式で表面加工が行われる(第1工程)。次に、ワーク2が第2表面加工装置12の配置位置に達すると、第2表面加工装置12は第1工程において平坦化加工が終了した加工面に対し、第1工程よりも砥粒径の小さい砥粒を有するスラリーにより等速走査にて表面加工を行い(第2工程)、第1工程で生じる残渣の除去が行われる。この第2工程中において、ワーク2には上記した第1工程による平坦化加工が実行される。 First, the workpiece 2 is flattened by numerical control by the first surface processing apparatus 11, and surface processing is performed by a raster scan method (first step). Next, when the workpiece 2 reaches the arrangement position of the second surface processing apparatus 12, the second surface processing apparatus 12 has an abrasive grain size larger than that of the first process with respect to the processed surface that has been flattened in the first process. Surface processing is performed by constant speed scanning with a slurry having small abrasive grains (second step), and the residue generated in the first step is removed. During the second step, the work 2 is subjected to the flattening process in the first step.
続いて、第2工程による表面加工が終了した加工面が第3表面加工装置13の配置位置に達すると、水の高圧噴射による洗浄工程が実行される(第3工程)。この第3工程の実行中において、ワーク2に対し、上記した第1工程と第2工程が実行される。 Subsequently, when the processed surface that has undergone the surface processing in the second step reaches the arrangement position of the third surface processing apparatus 13, a cleaning step by high-pressure injection of water is executed (third step). During the execution of the third process, the first process and the second process described above are performed on the workpiece 2.
以上のように、上記した第1、第2実施形態によれば、スラリーの濃度変化なしでの表面加工を実現することができるため、再現性良く除去量を調整することができる。すなわち、計算に用いた除去量と実際の加工時の除去量とが一致し、また修正加工による高平坦化が可能となる。 As described above, according to the first and second embodiments described above, the surface processing without changing the concentration of the slurry can be realized, so that the removal amount can be adjusted with high reproducibility. That is, the removal amount used for the calculation and the removal amount at the time of actual machining coincide with each other, and high flattening by correction processing is possible.
装置が安価で、コンパクト化が可能となる。 The device is inexpensive and can be made compact.
特に、第2実施形態によれば、高平坦化加工と残渣除去、洗浄が同時に実施でき、処理能力が向上し、例えば砥石を用いた機械加工等の後工程への異物の持ち込みも低減できる。 In particular, according to the second embodiment, high flattening processing, residue removal, and cleaning can be performed at the same time, the processing capability is improved, and it is possible to reduce the introduction of foreign matters into subsequent processes such as machining using a grindstone.
なお、上記した各実施形態において、ワーク2は水平状態に移動テーブル3に載置されて所定方向にステップ走査させているが、移動テーブルを垂直方向に立てた状態としてワーク2を移動させるようにしても良い。 In each of the embodiments described above, the workpiece 2 is placed on the moving table 3 in a horizontal state and step-scanned in a predetermined direction. However, the workpiece 2 is moved with the moving table standing in the vertical direction. May be.
1 表面加工装置
2 ワーク
3 移動テーブル
4 ワーク搬送部
5 ノズル部
6 ワークカバー部
61、62 仕切り板 63、64 短手方向側板
65 枠体 66シール部材
8 スラリー循環供給部
9 高圧エアー供給部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Surface processing apparatus 2 Work 3 Moving table 4 Work conveyance part 5 Nozzle part 6 Work cover part 61, 62 Partition plate 63, 64 Short side plate 65 Frame 66 Seal member 8 Slurry circulation supply part 9 High pressure air supply part
Claims (28)
液体中に砥粒を分散させたスラリーを高圧ガスと混合させて加工対象物の表面に対して噴射するノズル部と、
前記ノズル部を主走査方向に移動させるノズル移動部と、
前記加工対象物を前記主走査方向と直交する副走査方向にステップ搬送する加工対象物搬送部と、
前記ノズル部から噴射されたスラリーを回収して前記ノズル部に循環供給するスラリー循環供給部と、
前記ノズル部から前記加工対象物に向けて噴射されたスラリーの流出方向を規制して前記スラリー循環供給部に排出させるノズルカバー部と、
を有する表面加工装置。 A surface processing apparatus for processing the surface of an object to be processed by wet blasting,
A nozzle unit that mixes a slurry in which abrasive grains are dispersed in a liquid with a high-pressure gas and injects the slurry onto the surface of the workpiece;
A nozzle moving section for moving the nozzle section in the main scanning direction;
A processing object transport unit for step-transporting the processing object in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction;
A slurry circulation supply unit that collects slurry sprayed from the nozzle unit and circulates and supplies the slurry to the nozzle unit;
A nozzle cover part that regulates the outflow direction of the slurry sprayed from the nozzle part toward the workpiece and discharges it to the slurry circulation supply part;
A surface processing apparatus.
前記ノズル部から前記加工対象物に向けて噴射されたスラリーの流出方向を規制して所定方向に排出し、排出されたスラリーを回収して前記ノズル部に供給する表面加工方法。 A surface processing method by wet blasting, in which a slurry mixed with high-pressure gas in the nozzle portion is sprayed and processed on the surface of a workpiece to be step-conveyed in the sub-scanning direction while moving the nozzle portion in the main scanning direction,
A surface processing method for regulating the outflow direction of slurry sprayed from the nozzle portion toward the object to be processed, discharging the slurry in a predetermined direction, collecting the discharged slurry, and supplying the recovered slurry to the nozzle portion.
加工対象物を副走査方向にステップ搬送する加工対象物搬送部と、
前記加工対象物の副搬送方向に沿って複数配置され、請求項1から7のいずれかに記載され、請求項1の記載から加工対象物搬送部を除いた構成の表面加工装置と、
を有し、
前記複数の表面加工装置は、前記加工対象物の搬送方向の上流側から下流側に向けて第1表面加工装置と第2表面加工装置が順に配置されていて、前記第1表面加工装置の前記スラリー循環供給部のスラリー中の第1砥粒の粒径を粗くし、前記第2表面加工装置の前記スラリー循環供給部のスラリー中の第2砥粒の粒径を前記第1砥粒の粒径よりも細かくしたことを特徴とする表面加工設備。 A plurality of wet-blasting surface processing apparatuses are arranged along the sub-scanning direction of the processing object to be processed by spraying slurry from the nozzle part while moving the nozzle part in the main scanning direction with respect to the surface of the processing object. Surface processing equipment,
A processing object transport unit for step-transporting the processing object in the sub-scanning direction;
A plurality of the surface processing devices arranged along the sub-transport direction of the processing object, according to any one of claims 1 to 7, and a surface processing apparatus having a configuration excluding the processing object transport unit from the description of claim 1,
Have
In the plurality of surface processing apparatuses, a first surface processing apparatus and a second surface processing apparatus are sequentially arranged from the upstream side to the downstream side in the conveyance direction of the processing object, and the first surface processing apparatus includes the first surface processing apparatus. The particle size of the first abrasive grains in the slurry circulation supply unit slurry is increased, and the particle size of the second abrasive grains in the slurry of the slurry circulation supply unit of the second surface processing apparatus is set to the first abrasive particle size. Surface processing equipment characterized by being finer than the diameter.
前記第1工程で表面処理された前記加工対象物の処理領域に対し、主走査方向に移動する第2ノズル部から前記加工対象物に向けて噴射された第2スラリーの流出方向を規制して所定方向に排出し、排出された第2スラリーを回収して前記第2ノズル部に供給する第2工程と、
を有し、
前記第1スラリー中の第1砥粒を粗い粒径とし、前記第2スラリー中の第2砥粒を前記第1砥粒よりも細かい粒径としたことを特徴とする表面加工方法。 The flow direction of the first slurry sprayed from the first nozzle portion moving in the main scanning direction toward the workpiece to be conveyed stepwise is regulated and discharged in a predetermined direction, and the discharged first slurry is recovered. A first step of supplying the first nozzle part;
Regulating the outflow direction of the second slurry sprayed from the second nozzle portion moving in the main scanning direction toward the processing object with respect to the processing region of the processing object surface-treated in the first step. A second step of discharging in a predetermined direction, collecting the discharged second slurry and supplying the second slurry to the second nozzle portion;
Have
A surface processing method, wherein the first abrasive grains in the first slurry have a coarse particle diameter, and the second abrasive grains in the second slurry have a particle diameter finer than the first abrasive grains.
26. The surface processing method according to claim 25, wherein the third nozzle part has an injection nozzle formed in a slit-like opening.
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