JP3470767B2 - 粉体噴射量制御システム及びパウダービーム加工装置 - Google Patents

粉体噴射量制御システム及びパウダービーム加工装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、例えば、ガラス基板や
半導体基板などの被加工物に対してパウダ状の微粒子を
ノズルから噴射して、エッチング加工あるいはコーティ
ング加工を行うためのパウダービーム加工装置及び前記
装置に用いられる粉体噴射量制御システムに関する。
【0002】
【従来の技術】図4に上記のようなパウダービーム加工
装置の従来の一例の構成を示す。高圧の空気源1と加工
室2とは空気送出管3により接続されており、空気送出
管3の途中には分岐して並列に設けられた主流路4と副
流路5とが接続されている。主流路4には粉体としての
微粒子6が収容された混合タンク7が設けられており、
混合タンク7内の微粒子6は図示しない駆動源で回転駆
動される攪拌翼8によって攪拌される。また混合タンク
7は電気はかり9上に搭載されており、電気はかり9に
より微粒子6を含めた混合タンク7の総重量を計測して
いる。電気はかり9が計測した重量信号は制御部10を
介して主流路4に設けられた電空レギュレータ11に送
られる。また主流路4と副流路5との下流側の合流点に
は混合器12が設けられており、副流路5には圧力調整
器13が設けられている。
【0003】上記の構成において、空気源1から供給さ
れる圧縮空気により混合タンク7内の微粒子6は、空気
送出管3を通って先端の噴射ノズル14から加工室2内
の被加工物15に噴射される。噴射ノズル14から一定
量の微粒子6が噴射されていれば、混合タンク7内の総
重量は一定の割合で減少するが、この減少量は電気はか
り9で監視される。混合タンク7内の微粒子6の量が少
なくなると同じ空気量では噴射される微粒子6の量も少
なくなるので、主流路4に設けられた電空レギュレータ
11のバルブの開度を大きくする。このとき電気はかり
9が計測した微粒子6の減少量に基づいて電空レギュレ
ータ11の圧力を制御部10によりPID(比例積分)
制御することにより、微粒子6の減少量が一定になるよ
うにすることができる。
【0004】加工室2内の噴射された微粒子6は粉体回
収ホース16を介してサイクロン17にエア搬送され、
サイクロン17において空気と分離された微粒子6はリ
ザーブタンク18内に回収される。回収された微粒子6
はスクリューコンベア19により再び混合タンク7内に
供給される。サイクロン17により分離された空気は集
塵機20に送られ、集塵機20に設けられたフィルタ2
1により集塵された後排気される。加工された被加工物
15は、空気送出管3の空気源1側に洗浄ホース22を
介して接続された洗浄室23に運ばれ、洗浄ホース22
の先端に設けられた洗浄ノズル24から噴出する高圧空
気によりエアブローされ、洗浄が完了する。洗浄室23
から排出される空気は集塵機20に送られる。
【0005】上記のように構成された従来のパウダービ
ーム加工装置における粉体噴射量制御システムによる
と、混合タンク7内の微粒子6が電気はかり9によって
減少量が計測され、電気はかり9の計測値に基づく制御
部10からの信号指令によって電空レギュレータ11を
コントロールし、噴射ノズル14からの粉体噴射量を制
御するようにしたので、噴射ノズル14から噴射する微
粒子6の噴射量を制御することができる。
【0006】しかしながら、混合タンク7から出る微粒
子6の量を制御するため、副流路5に設けられた圧力調
整器13を一定の圧力Pに設定すると、主流路4を通る
空気の流量が変動したとき、合流点より下流の空気送出
管3を流れる総流量も変動して、噴射ノズル14から噴
射する微粒子6が混合された空気の噴射速度が変化して
しまうという問題があった。
【0007】この問題を解決するため、本出願人は先に
特願平5−111855号により、改良された空気流量
制御装置を提案した。図5に本提案による空気流量制御
装置の一例の構成を示す。図5において、図4に示す従
来例の部分と対応する部分には同一の符号を付してあ
り、その説明は適宜省略する。本提案の特徴は副流路5
に第2の電空レギュレータ31を設け、混合器12の下
流側の空気送出管3に圧力センサ32を設けた点にあ
る。そして圧力センサ32が検出した圧力値が所定値と
なるように、第2の電空レギュレータ31により流量を
制御している。
【0008】第1の電空レギュレータ11は図6に示す
ように、主流路4に設けられたバルブ41及び圧力セン
サ42と、制御部43とから構成されており、制御部4
3のゲインプラス側には所定の支持圧力P0の信号が入
力され、ゲインマイナス側には圧力センサ42が検知し
た検知圧力P1の信号が入力される。そして制御部43
によって支持圧力P0と検知圧力P1とが等しくなるよう
に、バルブ41の開度が調整されるようになっている。
【0009】第2の電空レギュレータ31もほぼ第1の
電空レギュレータ11と同様の構成であるが、図7に示
すように制御部43のゲインマイナス側には、空気送出
管3に設けられた圧力センサ32が検知した検知圧力P
2の信号が入力される。
【0010】上記の構成によると、圧力センサ32が検
知した信号によって副流路5に設けられた第2の電空レ
ギュレータ31をフィードバック制御して、副流路5の
圧力を所定値になるようにしたので、混合タンク7の抵
抗の変化により主流路4の流量が変化しても、簡単な構
成により総流量を一定に制御することができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記提
案の空気流量制御装置では、噴射ノズル14から噴出す
る総流量の制御を空気送出管3に設けられた圧力センサ
32が検知した圧力信号に基づいて行っているが、流路
中の管路抵抗などにより圧力が一定でも流量が変化する
場合がある。このため圧力を制御するだけでは必ずしも
流量を一定に制御することができないおそれがあった。
【0012】本発明は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、噴射ノズルからの粉体の噴射量及び噴射速度
を一定とし、これによって加工の信頼性を向上すること
のできる粉体噴射量制御システム及びパウダービーム加
工装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の本発明は、空気源1から供給され
る圧縮空気を加工室2に導く空気送出管3と、空気送出
管3の途中に分岐して並列に設けられた主流路4及び副
流路5と、主流路4に設けられ粉体(例えば図1に示す
微粒子6)を収容して混合する混合タンク7と、微粒子
6が収容された混合タンク7の重量を計測する電気はか
り9と、主流路4の混合タンク7上流側に設けられ、電
気はかり9により計測された微粒子6の減少量に基づい
て主流路4を流れる空気量を制御するレギュレータ(例
えば図1に示す電空レギュレータ11)とを備え、圧縮
空気とともに加工室2内に噴射される微粒子6の噴射量
が一定となるように制御する粉体噴射量制御システムで
あって、空気送出管3の主流路4及び副流路5の上流側
合流点と空気源1との間に設けられた流量センサ(例え
ば図1に示すマスフローセンサ51)と、空気送出管3
のマスフローセンサ51の下流側に設けられ、マスフロ
ーセンサ51からの信号に基づいて流量を制御する流量
制御弁(例えば図1に示すマスフローバルブ52)とを
備えることを特徴とする。
【0014】請求項2に記載の粉体噴射量制御システム
は、マスフローバルブ52を副流路5中に設けたことを
特徴とする。
【0015】請求項3に記載の粉体噴射量制御システム
は、空気送出管3のマスフローセンサ51の上流側に、
空気源1の圧力変動を防止するためのレギュレータ(例
えば図1に示す電空レギュレータ53)を設けたことを
特徴とする。
【0016】請求項4に記載のパウダービーム加工装置
は、請求項1乃至3のいずれかに記載の粉体噴射量制御
システムを備えたことを特徴とする。
【0017】
【作用】請求項1及び2に記載の粉体噴射量制御システ
ムにおいては、混合タンク7内の微粒子6の減少量を電
気はかり9により計測し、減少量が一定になるように電
空レギュレータ11を作動させたときに、主流路4内を
流れる空気の流量が変化する。このときマスフローセン
サ51が測定した流量が一定となるように、副流路5に
設けられたマスフローバルブ52を開閉制御することに
より、噴射ノズル14から噴射される空気の流量は一定
となる。この結果、微粒子6の噴射速度も一定となり、
安定した加工を実施することができる。
【0018】請求項3に記載の粉体噴射量制御システム
においては、空気送出管3の空気源1側に電空レギュレ
ータ53を設けて、空気源1の圧力変動を吸収するよう
にしたので、装置内部の空気の圧力が一定となり、マス
フローバルブ52の制御性を向上することができる。
【0019】請求項4に記載のパウダービーム加工装置
においては、請求項1乃至3のいずれかに記載の粉体噴
射量制御システムを備えているので、安定したパウダー
ビーム加工を行うことができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の粉体噴射量制御システム及び
それを備えたパウダービーム加工装置の一実施例を図面
を参照して説明する。
【0021】図1に本発明の一実施例の構成を示す。図
1において、図4に示す従来例の部分と対応する部分に
は同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
本実施例の特徴は、空気送出管3の主流路4と副流路5
の上流側合流点と空気源1との間にマスフローセンサ5
1を設け、副流路5にマスフローバルブ52を設け、さ
らに空気源1の出口側の空気送出管3に電空レギュレー
タ53を設けた点にある。また、マスフローバルブ52
の開閉をマスフローセンサ51からの信号に基づいて制
御し、混合器12における空気流量を一定にする制御部
54が設けられている。さらに電空レギュレータ11と
混合タンク7との間及びマスフローバルブ52と混合器
12との間には、それぞれ微粒子6の逆流を防止するた
めの逆止弁55,56が設けられている。
【0022】上記の構成において、混合タンク7から噴
出される微粒子6の減少量を電気はかり9により測定
し、この測定値に基づいて電空レギュレータ11を制御
部10を介して制御して減少量を一定にしたとき、主流
路4を流れる空気の流量は変動する。しかしマスフロー
センサ51が検出する流量が一定になるように、制御部
54を介してマスフローバルブ52を開閉制御すること
により、混合器12における空気流量を一定とすること
ができる。
【0023】本実施例によれば、混合タンク7から噴出
する微粒子6の量を一定にすることができ、しかも混合
器12における空気流量も一定とすることができるの
で、噴射ノズル14から噴射される微粒子6の速度も一
定とすることができ、加工室2内の被加工物15を安定
して加工することができる。また空気源1の出口に電空
レギュレータ53を設けることにより、空気源1の圧力
変動を吸収することができ、装置内の空気圧力を一定と
し、マスフローバルブ52の制御性を向上することがで
きる。
【0024】図2は電空レギュレータ11の制御圧力と
微粒子噴射量との関係を示したものである。またマスフ
ローバルブ52は図3に示すように、主流路4及び副流
路5の上流側合流点とマスフローセンサ51との間に配
置してもよい。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1及び2に
記載の粉体噴射量制御システムによれば、主流路及び副
流路の上流側合流点と空気源との間に流量センサを設
け、流量センサの下流側に流量制御弁を設けて、主流路
の流量が増減したときも流量センサが検出する流量が一
定となるように流量制御弁を制御するようにしたので、
噴射ノズルから噴射される空気流量を一定とし、微粒子
の噴射速度も一定とすることができ、安定した加工を実
施することができる。
【0026】請求項3に記載の粉体噴射量制御システム
によれば、空気源の圧力変動を防止するレギュレータを
設けたので、装置内の空気圧力を一定とし、流量制御弁
の制御性を向上することができる。
【0027】請求項4に記載のパウダービーム加工装置
によれば、請求項1乃至3のいずれかに記載の粉体噴射
量制御システムを備えているので、安定したパウダービ
ーム加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の粉体噴射量制御システムを備えたパウ
ダービーム加工装置の一実施例の構成を示す構成図であ
る。
【図2】図1の電空レギュレータの制御電圧と微粒子噴
射量との関係を示す線図である。
【図3】本発明の他の実施例の構成を示す構成図であ
る。
【図4】従来の粉体噴射量制御システムを備えたパウダ
ービーム加工装置の一例の構成を示す構成図である。
【図5】従来の空気流量制御装置の一例の構成を示すブ
ロック図である。
【図6】図5の第1の電空レギュレータの構成を示す説
明図である。
【図7】図5の第2の電空レギュレータの構成を示す説
明図である。
【符号の説明】
1 空気源 2 加工室 3 空気送出管 4 主流路 5 副流路 6 微粒子(粉体) 7 混合タンク 9 電気はかり 11 電空レギュレータ 51 マスフローセンサ(流量センサ) 52 マスフローバルブ(流量制御弁) 53 電空レギュレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24C 7/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 空気源から供給される圧縮空気を加工室
    に導く空気送出管と、 前記空気送出管の途中に分岐して並列に設けられた主流
    路及び副流路と、 前記主流路に設けられ粉体を収容して混合する混合タン
    クと、 前記粉体が収容された前記混合タンクの重量を計測する
    電気はかりと、 前記主流路の前記混合タンク上流側に設けられ、前記電
    気はかりにより計測された前記粉体の減少量に基づいて
    前記主流路を流れる空気量を制御するレギュレータとを
    備え、 前記圧縮空気とともに前記加工室内に噴射される前記粉
    体の噴射量が一定となるように制御する粉体噴射量制御
    システムであって、 前記空気送出管の前記主流路及び副流路の上流側合流点
    と前記空気源との間に設けられた流量センサと、 前記空気送出管の前記流量センサの下流側に設けられ、
    前記流量センサからの信号に基づいて流量を制御する流
    量制御弁とを備えることを特徴とする粉体噴射量制御シ
    ステム。
  2. 【請求項2】 前記流量制御弁を前記副流路中に設けた
    ことを特徴とする請求項1に記載の粉体噴射量制御シス
    テム。
  3. 【請求項3】 前記空気送出管の前記流量センサの上流
    側に、前記空気源の圧力変動を防止するためのレギュレ
    ータを設けたことを特徴とする請求項1または2に記載
    の粉体噴射量制御システム。
  4. 【請求項4】 請求項1乃至3のいずれかに記載の粉体
    噴射量制御システムを備えたことを特徴とするパウダー
    ビーム加工装置。
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