JP6489131B2 - バリ取り装置およびバリの除去方法 - Google Patents

Description

本開示は、被処理品のバリを除去するバリ取り装置およびバリの除去方法に関する。

電子部品は、スマートフォン、タブレット端末、および携帯音楽プレーヤなど多くの電子機器で広く用いられている。特に近年、電子機器の小型化により、より小型の電子部品が望まれている。

これらの電子部品としては、セラミックスまたは磁性材料等の硬脆材料の原料粉末を、加圧成形法、ドクターブレード法、または射出成形法などにより成形した後、焼成したものが使われている。この電子部品を構成する成形体にバリがあると、例えば自動実装機による実装工程におけるバリの欠落による電子機器の性能低下、およびバリによる実装不良等の原因となるので、実装する前にバリの除去が行われる。

電子部品を構成する成形体のバリを除去する方法として、湿式のバレル研磨方法にてバリを除去する方法が特許文献１に開示されている。特許文献１には、原料を含むペーストをシート状に成形してグリーンシートを生成し、グリーンシートを切断して得られたグリーンチップのバリを湿式のバレル研磨による研磨で除去する方法が開示されている。湿式のバレル研磨方法は研磨能力が比較的高い研磨方法であるので、成形体の強度によっては過剰に研磨されて電子部品の寸法精度に影響が生じる。また、研磨により発生した廃水の処理、および研磨後の成形体の乾燥などが必要であるので、製造コストが増加する。

電子部品を構成する成形体のバリを除去する他の方法として、エアブラスト装置を用いた方法が考えられる（例えば、特許文献２の段落０００２に記載）。一般に、エアブラスト装置は、砥粒を０．２ＭＰａ以上の非常に高い圧力の圧縮空気と共に固気二相流としてワークに噴射する。このため、電子部品のような小型のワークのバリを研磨により除去する場合、この固気二相流によってワーク自体が周囲に飛散する。また、エアブラスト装置を用いた方法では、先述のバレル研磨方法よりもさらに研磨力が強いので、ワークの強度によっては割れ、および欠け等の欠陥が生じる恐れがある。

特開２００８−２２７３１４号公報 特開２０１０−１８８４７０号公報

本技術分野では、被処理品のバリを除去する新たなバリ取り装置およびバリの除去方法が望まれている。

本発明の一側面では、被処理品のバリを除去するバリの除去方法が提供される。このバリの除去方法は、下記（１）〜（４）の工程を含む。
（１）加工容器と、吸引力を発生させる吸引機構と、を含むバリ取り装置、および複数の被処理品を準備する工程。
（２）加工容器に複数の被処理品をセットする工程。
（３）加工容器にセットされた複数の被処理品を撹拌する工程。
（４）吸引機構の作動により発生した気流によって、撹拌されている状態の複数の被処理品に向けて投入された砥粒を所定の速度に加速させると共に、砥粒を複数の被処理品に接触又は衝突させて複数の被処理品のバリを除去する工程。

一側面に係るバリの除去方法によれば、被処理品に向けて投入された砥粒は、吸引機構の作動により発生した気流によって、所定の速度（一実施形態では、砥粒が複数の被処理品と接触又は衝突する時の砥粒の速度が５〜３０ｍ／ｓｅｃ）に加速される。この加速により、砥粒はバリを除去するのに適した運動エネルギーを有しているので、砥粒が被処理品に接触又は衝突する際に被処理品を過剰に切削することなく、被処理品からバリを除去することができる。この際、加工容器にセットされた複数の被処理品が撹拌されているので、全ての被処理品からバリを均等に除去することができる。なお、ここでいう「砥粒の投入」とは、単に砥粒を被処理品に向けて初速度なく供給する、若しくは砥粒を被処理品に向けて非常に小さな初速度で供給することを意味し、ブラスト加工装置のように砥粒を被処理品に向けて噴射もしくは投射するのとは異なる。例えば、砥粒を自由落下させることにより砥粒を被処理品に向けて供給してもよいし、周りに飛散しない若しくはバリの除去処理に影響を与えない程度の弱い風量で、砥粒を被処理品に向けて供給してもよい。

一実施形態のバリの除去方法では、複数の被処理品のそれぞれは、原料粉末を成形すること、又は原料粉末を成形した後に仮焼することによって得られるものであってもよい。例えば、グリーンチップのように原料粉末を成形した成形体、又は原料粉末を成形した後に仮焼した成形体、即ち焼成して焼結体とする前の状態の成形体は、焼結体に比べてバリの強度が比較的低い。このため、成形体をバリの除去対象とすることにより、良好にバリを除去することができる。ここで、焼成とは、原料粒子を加圧して成形された成形体を加熱させ、隣り合う原料粒子を接着させて粒子間の隙間を小さくし、焼き固めることをいう。

一実施形態のバリの除去方法では、複数の被処理品のそれぞれは圧粉成形法で成形されたセラミックスまたは磁性材料であってもよい。被処理品の成形方法は特に限定されないが、圧粉成形法にて成形された被処理品では、製品となりうる部分とバリ部分とにおいて、互いに隣り合う原料粒子が加熱により接着されていない。そのため、被処理品に存在するバリを特に良好に除去することができる。

一実施形態のバリの除去方法では、複数の被処理品を撹拌する工程において、加工容器にセットされた複数の被処理品を流動状態にすることによって複数の被処理品を攪拌してもよい。被処理品は比較的小サイズ（例えば、一辺が１００〜１６００μｍ）であるので、複数の被処理品を流動状態にすることで撹拌し、均等に分散することができる。

一実施形態のバリの除去方法では、加工容器は、加工盤及び枠体を備えてもよい。加工盤は、第一の面及び第一の面の反対側の面である第二の面を備えてもよい。加工盤には、第一の面から第二の面に向かう方向に加工盤を貫通する複数の貫通孔が設けられてもよい。複数の貫通孔のそれぞれは、砥粒が通過可能であり且つ複数の被処理品のそれぞれが通過できない大きさを有してもよい。枠体は、加工盤の第一の面において、加工盤の周縁を包囲してもよい。また、加工容器に複数の被処理品をセットする工程では、第一の面に複数の被処理品を載置してもよい。この場合、バリを除去する能力を損なうことなく、被処理品を加工容器にセットし、且つ良好に撹拌できる。

一実施形態のバリの除去方法では、加工盤の厚さは３０〜１００μｍであってもよく、加工盤の第一の面と枠体とが成す稜角部は半径０．５〜５．０ｍｍのＲ面に加工されていてもよい。この構成により、被処理品が加工容器の稜角部に滞留することを抑制することができ、若しくは加工容器を形成する各部材の間に挟まることを抑制することができる。

一実施形態のバリの除去方法では、吸引機構は第二の面側に配置されてもよい。そして、気流は、第一の面から第二の面に向かう気流であってもよい。この構成により、被処理品の近傍、即ち加工容器内では第一の面側から第二の面側に向かう気流が発生するので、この気流によって被処理品のバリを良好に除去することができる。

一実施形態のバリの除去方法は、砥粒を回収する工程を更に含んでもよい。複数の被処理品のバリを除去する工程では、砥粒は第一の面側から複数の被処理品に向けて投入されてもよい。砥粒を回収する工程では、第二の面に到達した砥粒を吸引機構で吸引して回収してもよい。砥粒、及び微粒子（これらの砥粒及び微粒子を総じて、以降「粉塵」と記す）は吸引機構に向かって進むので、粉塵がバリの除去を行う領域以外に飛散することが抑制される。微粒子は、割れまたは欠けが生じた砥粒、およびバリの除去処理によって生じた切削粉を含む。

一実施形態のバリの除去方法では、単位時間あたりに第一の面側から撹拌されている複数の被処理品に向けて投入される砥粒の量に対する、単位時間あたりに第二の面に到達した砥粒の量の割合（通過割合）は、８０〜９５重量％であってもよい。通過割合をこの範囲とすることで、砥粒の加速が妨げられることなく、砥粒が被処理品に当接する頻度を一定以上とすることを抑制することができる。このため、砥粒は良好に加速され、被処理品のバリを良好に除去することが可能となる。

一実施形態のバリの除去方法では、単位時間あたりに吸引機構で吸引される吸引流量に対する、単位時間あたりに第一の面側から複数の被処理品に向けて投入される砥粒の体積の割合（吸引割合）は、１０〜５０体積％であってもよい。吸引割合をこの範囲とすることで、砥粒の加速が妨げられることなく、バリの除去が十分に行える程度の砥粒の量とすることができる。また、吸引割合を上述の範囲とすることで、吸引機構によって、複数の被処理品に向けて投入される砥粒を十分に吸引することができる。このため、砥粒は良好に加速され、また砥粒および微粒子が周囲に飛散する可能性を低減することができる。

一実施形態のバリの除去方法では、複数の被処理品を撹拌する工程において、複数の被処理品を撹拌することによって、バリの固着力が弱められてもよい。被処理品におけるバリ部分が他の被処理品および加工容器と接触することにより、疲労破壊の起点となるクラックが誘発される。その結果、砥粒によるバリの除去をより容易に行うことができる。

一実施形態のバリの除去方法は、気流を整流する工程を更に含んでもよい。整流する工程では、気流を整流することによって、砥粒が複数の被処理品に接触又は衝突する態様を制御してもよい。気流を整流することによって、被処理品に対する砥粒の挙動を制御し、バリ取りの形態を変更することができる。これにより、被処理品の強度および形態、並びにバリの取れやすさ等に合わせて砥粒の挙動を変更することができる。

一実施形態のバリの除去方法では、複数の被処理品を攪拌する工程において、加工容器を所定の角度（一実施形態では３０〜７０°）で傾斜して配置し、該加工容器を回転（一実施形態では、加工容器の回転速度は臨界回転速度の５〜５０％）させるによって、複数の被処理品を攪拌してもよい。この場合、被処理品には加工容器の回転による遠心力と加工盤に沿った重力の分力とが付加される。加工容器の傾斜角度および回転数を制御することで、これらの力を利用して複数の被処理品を流動状態にし、良好に攪拌することができる。

本発明の別の側面では、被処理品のバリを除去するためのバリ取り装置が提供される。このバリ取り装置は、複数の被処理品をセットするための加工容器と、加工容器にセットされた複数の被処理品を撹拌する攪拌機構と、攪拌機構によって撹拌されている状態の複数の被処理品に向けて砥粒を投入する砥粒供給機構と、吸引力により砥粒供給機構から加工容器に向かう方向に気流を発生させる吸引機構と、を備える。吸引機構は、砥粒供給機構によって複数の被処理品に向けて投入された砥粒を、気流によって所定の速度に加速させると共に、加速された砥粒を複数の被処理品に接触又は衝突させることにより複数の被処理品のバリを除去する。

別の側面に係るバリ取り装置によれば、被処理品に向けて投入された砥粒は吸引機構の作動で発生した気流によって、所定の速度に加速される。この加速によって、被処理品に到達した砥粒は、バリの除去に適した運動エネルギーを有している。このため、砥粒が被処理品に衝突または接触する際に被処理品を過剰に切削することなく、被処理品からバリを除去することが出来る。この際、加工容器にセットされた複数の被処理品が撹拌されているので、全ての被処理品からバリを均等に除去することができる。

本発明の種々の側面及び各実施形態により、バリが良好に除去された被処理品を得ることができる。

本発明の実施形態で用いられるバリ取り装置を説明するための模式図である。 本発明の実施形態におけるバリの除去のメカニズムを説明するための模式図である。 本発明の実施形態におけるバリの除去工程を示すフロー図である。

本発明のバリ取り装置およびバリの除去方法の一例を、図を参照して説明する。以下の説明では、ワーク（被処理品）として、原料粉末を成形して固めたもの、即ち焼成して焼結体とする前の状態の成形体を使用した。以下の説明において、上下左右の方向は特に断りのない限り図中における方向を指す。なお、本発明は本実施形態の構成に限られず、必要に応じて適宜変更することができる。

本実施形態で用いられるバリ取り装置０１は、図１に示されるように、加工容器１０と、攪拌機構２０と、砥粒供給機構３０と、吸引機構４０と、選別機構５０と、を備える。

加工容器１０は、ワークＷを収容するための部材である。ワークＷは、被処理品であって、例えば、電子部品を構成する成形体である。電子部品としては、コンデンサ、抵抗器、インダクタ、バリスタ、バンドパスフィルタ、および圧電素子等が挙げられる。ワークＷは、原料粉末を成形すること、又は原料粉末を成形した後に仮焼することによって得られる成形体であってもよい。ワークＷは、圧粉成形法で成形されているセラミックス又は磁性材料であってもよい。ワークＷの形状は、直方体であってもよく、ワークＷの一辺は、例えば、１００〜１６００μｍ程度であってもよい。加工容器１０は、加工盤１１を備える。加工盤１１は、ワークＷが載置される面である第一の面１１ａ（載置面）と、第一の面１１ａの反対側の面である第二の面１１ｂと、を有する。加工盤１１は、通気性があり且つ砥粒を通過することができるが、ワークＷを通過させずに第一の面１１ａ側に滞留させることができる複数の開口部を有する。具体的には、加工盤１１には、第一の面１１ａから第二の面１１ｂに向かう方向に加工盤１１を貫通する複数の貫通孔が設けられている。複数の貫通孔のそれぞれは、砥粒Ｇが通過可能であり且つワークＷが通過できない大きさを有している。加工盤１１は、例えば、網状に構成された盤であってもよいし、パンチングメタルであってもよいし、複数のスリットが設けられた盤であってもよい。また、加工盤１１の形状は特に限定されない。

本実施形態の加工容器１０は、網状に構成された円盤形状の加工盤１１及び加工盤１１の外縁部に固定された枠体１２を備えている。枠体１２は、少なくとも加工盤１１の第一の面１１ａにおいて、加工盤１１の周縁を包囲している。即ち、本実施形態の加工容器１０は、加工盤１１の上方（第一の面１１ａ側）が開放された円筒形状を有している。

攪拌機構２０は、加工容器１０に接続され、加工容器１０に収容（セット）された複数のワークＷを流動状態になるよう攪拌する。ワークＷを攪拌できさえすれば攪拌機構２０の構成は特に限定されない。例えば、攪拌機構２０は、加工容器１０を回転させるように構成されてもよいし、加工容器１０を振動させるように構成されてもよい。攪拌機構２０として、その他の公知の構成が用いられてもよい。本実施形態では、攪拌機構２０は、加工盤１１の平面中心を軸心に加工容器１０を回転させる。具体的には、攪拌機構２０は、保持部材２１と、回転機構２２と、を備える。保持部材２１は、加工容器１０を所定の傾斜角度αで傾斜させた状態で、加工容器１０を回転可能に保持する。

回転機構２２は、加工容器１０を所定の速度で回転させる機構である。回転機構２２は、回転力を発生するモータ２２ａと、モータ２２ａの回転力を加工容器１０に伝達する回転力伝達部材２２ｂと、を備える。

砥粒供給機構３０は、砥粒ＧをワークＷに向けて投入するための機構である。砥粒供給機構３０は、貯留タンク３１と、搬出部３２と、を含む。貯留タンク３１は、砥粒Ｇを貯留するためのタンクである。搬出部３２には、排出口３２ａが設けられている。排出口３２ａが加工盤１１の第一の面１１ａの上方に位置するように、搬出部３２は配置されている。搬出部３２は、貯留タンク３１（ホッパ）内の砥粒Ｇを排出口３２ａから定量で排出できるように構成されてもよい。搬出部３２は、例えば、搬送スクリュ及び該搬送スクリュを内包するトラフを備え、貯留タンク３１内の砥粒Ｇを該トラフに設けられた排出口３２ａに向かって前進させるように構成されてもよい。また、搬出部３２は、円盤状の底盤及び該底盤の中心を軸心に水平回転するスクレーパ（図示せず）を備えてもよい。この場合、搬出部３２は、貯留タンク３１の底面を該底盤に僅かに離間させて配置することで安息角により所定量の砥粒Ｇを該底盤に堆積させ、これを該スクレーパで排出口３２ａに向けて掻き出すように構成されてもよい。搬出部３２として、その他の公知の構成が用いられてもよい。本実施形態では、搬出部３２は、前者の構成を備えている。

吸引機構４０は、砥粒Ｇを加速させる機能及び吸引する機能を兼ね備えている。吸引機構４０は、ホース４３と、集塵機４２とを備えている。ホース４３の一端面（本実施形態では吸引部４１）は、加工盤１１の第二の面１１ｂの下に設けられ、第二の面１１ｂとは離間している。集塵機４２は、ホース４３に連結されている。

選別機構５０は、粉塵から再使用可能な砥粒を選別する機構である。また、選別機構５０は、吸引部４１から集塵機４２に向かう経路の途中に配置されている。即ち、一端面が吸引部４１を形成する第一のホース４３ａが選別機構５０に連結されており、選別機構５０は第二のホース４３ｂによって集塵機４２と連結されている。選別機構５０は、後述の通り、再利用可能な砥粒と、それ以外の微粒子（割れまたは欠けが生じた砥粒、およびバリの除去により生じたワークの切削粉）と、に粉塵を分離する機構である。選別機構５０は、粉塵の比重差および気流を利用して分級するように構成されてもよい。選別機構５０として、例えば、サイクロンセパレータ、遠心分級機、またはその他の公知の構成が用いられてもよい。本実施形態では、選別機構５０として、サイクロンセパレータが用いられ、サイクロンセパレータの底部が貯留タンク３１に連結されている。

次に、図２および図３を更に用いて、バリの除去方法を説明する。

（Ｓ０１：準備工程）
バリ取り装置０１および複数のワークＷを準備する。予め、図１に示される貯留タンク３１に砥粒Ｇを装入しておく。本実施形態で使用される砥粒Ｇの材質は、ワークＷの材質および形状、並びに加工目的に合わせて適宜選択され得る。例えば、砥粒Ｇは、金属又は非金属の粒子（ショット、グリッド、およびカットワイヤ）、セラミックス系粒子（Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、およびＺｒＯ_２等）、天然石の粒子（エメリー、珪石、およびダイヤモンド等）、植物系粒子（くるみの殻、桃の種、および杏の種等）、並びに樹脂系粒子（ナイロン、メラミン、およびユリア等）から選択され得る。

また、砥粒Ｇの粒子径も、ワークＷの材質および形状、並びに加工目的に合わせて適宜選択され得る。但し、砥粒Ｇの粒子径は、加工容器１０の開口部（貫通孔）を通過できる径となるように選択されなくてはならない。例えば、セラミックス系粒子を砥粒Ｇとした場合、砥粒Ｇの粒子径は、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｉｎｄｕｓｒｉａｌ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ） Ｒ６００１；１９９８に規定される粒度がＦ２２０または＃２４０以上＃１０００以下であり、且つ加工容器１０の開口部（貫通孔）を通過できる径となるように選択される。

（Ｓ０２：ワークを加工容器に収容する工程）
複数のワークＷを加工盤１１の第一の面１１ａに載置することにより、複数のワークＷを加工容器１０に収容（セット）する。ワークＷの収容量は、ワークＷを加工容器１０で保持でき、且つワークＷを良好に流動状態にして攪拌できるように、ワークＷの性状及び加工容器１０のサイズに合わせて適宜選択される。なお、図２では、便宜上１つのワークＷが記載されている。

（Ｓ０３：ワークを攪拌する工程）
モータ２２ａを作動し、加工容器１０を回転させる。加工容器１０に収容されたワークＷは加工容器１０の回転に追従して枠体１２に沿って移動する。加工容器１０は傾斜して保持されているので、ワークＷには枠体１２に向かう方向の遠心力と加工盤１１に沿った重力の分力とが付加されている。ワークＷが所定の位置まで移動（上昇）すると、遠心力よりも重力の分力の方が大きくなるので、ワークＷは枠体１２から離れ、加工盤１１に沿って下方に向かって落下する。このように、ワークＷの移動と落下とが連続して行われることで、複数のワークＷは流動状態となり、攪拌される。この流動状態を実現するために、加工容器１０の傾斜角度αは水平面に対して３０〜７０°とされてもよく、４０〜６０°とされてもよい。加工容器１０の傾斜角度αが小さすぎると重力による流動化の促進の効果が少ない。加工容器１０の傾斜角度αが大きすぎると遠心力に対して重力の分力が大きくなりすぎるので、加工容器１０の回転に追従させてワークＷを移動させるのが困難となる。

また、加工容器１０の回転速度が大きすぎると遠心力が強くなりすぎるので、重力の分力によってワークＷを落下させることが困難となる。逆に、加工容器１０の回転速度が小さすぎると遠心力が弱くなりすぎるので、加工容器１０の回転によってワークＷを移動させることが困難となる。いずれの場合も、ワークＷを良好に流動状態にすることができない。複数のワークＷを流動状態にして良好に攪拌するために、加工容器１０の回転速度は臨界回転速度の５〜５０％とされてもよく、１０〜３０％とされてもよい。ここで臨界回転速度とは、加工容器１０の回転速度を上昇させていった際に、ワークＷに付加される遠心力が重力の分力よりも大きくなり、ワークＷが落下することなく枠体１２と共に回転するようになった時点での回転速度を指す。加工容器１０の回転速度が遅すぎる場合は、遠心力に対して重力の影響が大きすぎるので、加工容器１０の枠体１２に沿ったワークＷの移動が十分に行われず、その結果、ワークＷの落下による流動が十分に行われない。加工容器１０の回転速度が速すぎる場合は、遠心力に対して重力が小さすぎるので、加工容器１０の枠体１２に押し付けられたまま落下しないワークＷが存在することとなり、流動が十分に行われない。

さらに、ワークＷを流動状態にして撹拌することによってワークＷ同士が衝突し、ワークＷに形成されているバリの固着力が弱められることにより、バリがワークＷから取れやすくなる。

（Ｓ０４：気流を発生する工程）
集塵機４２を作動させると、加工盤１１近傍で第一の面１１ａから第二の面１１ｂに向かう気流が発生する。

（Ｓ０５：整流する工程）
気流の流れを整流することによって、砥粒ＧがワークＷに衝突または接触する態様を意図的に変更（制御）することができる。この工程は、例えば、吸引部４１の位置および大きさ、並びに集塵機４２の吸引流量等を変更することで行われ得る。また、後述するように、砥粒ＧがワークＷに衝突または接触する際の砥粒Ｇの速度が非常に低いので、整流工程（Ｓ０５）により砥粒ＧがワークＷに衝突または接触する態様を容易に変更することができる。なお、整流工程Ｓ０５は、省略されてもよい。

（Ｓ０６：砥粒を投入する工程）
砥粒供給機構３０を作動させると、貯留タンク３１に装入されている砥粒Ｇが排出口３２ａから定量で排出され、ワークＷに向けて投入（本実施形態の場合は落下）される。砥粒Ｇが排出口３２ａから排出された時のワークＷに向かう方向の砥粒Ｇの速度は、０ｍ／ｓｅｃ若しくは非常に小さい速度であり、砥粒Ｇが自由落下のまま吸引力等の外力が加わることなくワークＷに衝突または接触しても、ワークＷのバリは除去されない。

（Ｓ０７：砥粒を加速する工程）
排出口３２ａから排出された砥粒Ｇは、気流を発生する工程（Ｓ０４）にて発生した気流により、図２に示されるように、加速領域Ａ（第一の面１１ａ側でこの気流が生じている領域）に自由落下で到達する。加速領域Ａに到達した砥粒Ｇは、ワークＷに衝突又は接触する時の速度が所定の速度となるように、吸引部４１に向かって加速される。この所定の速度は、ワークＷのバリを良好に除去することができ、且つワークＷにダメージおよび砥粒Ｇの突き刺さりが生じない速度であってもよい。例えば、ワークＷのビッカース硬さ（ＪＩＳ Ｚ２２４４；２００９にて規定）が３〜２００Ｈｖ（試験力は０．２Ｎ）の場合、この所定の速度は５〜３０ｍ／ｓｅｃであってもよく、１０〜２０ｍ／ｓｅｃであってもよい。この所定の速度は、砥粒の接触または衝突によりバリの除去を行う為には非常に低い速度であり、従来のバリの除去方法では実現することはできない。例えば、ブラスト加工装置による研削では、噴射圧力が高圧（例えば０．２ＭＰａ以上）であるので、上述の所定の速度のような非常に遅い速度を実現することができない。仮に砥粒の速度をこの所定の速度にするために噴射圧力を非常に低くした場合、ノズルからの噴射材の噴射量が安定しないので、ワークの仕上がり程度にムラが生じる。本実施形態のバリの除去方法により、砥粒ＧがワークＷに衝突又は接触する時の砥粒Ｇの速度を非常に低い速度とすることができるので、非常に低い速度の砥粒ＧでワークＷのバリを除去することが出来る。この速度の調整は、集塵機４２による吸引流量の調整、並びに、吸引部４１の寸法および形状の変更等によって行われ得る。集塵機４２による吸引流量の調整は、例えば、集塵機４２に内蔵されるモータの回転数を変更する、またはホース４３に外気を吸引するためのダンパを設け、ダンパの開度を調整する等によって行われ得る。

（Ｓ０８：ワークのバリを除去する工程）
加速領域Ａに到達した砥粒Ｇは、加速されながら吸引部４１に向かって進み、ワークＷの被加工面に到達する。その後、砥粒ＧはワークＷに衝突又は接触した後、吸引部４１に向かって更に進む。図２に示される挙動Ｆは、砥粒Ｇの挙動を示す。砥粒ＧがワークＷに衝突または接触する態様の一例を挙動Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３として説明する。
挙動Ｆ１：砥粒ＧはワークＷのバリに直線的に衝突した後、跳ね返る。砥粒Ｇがバリに衝突した時の衝撃力によりバリが除去される。
挙動Ｆ２：砥粒ＧはワークＷの上面に衝突した後、上面に沿って進む。砥粒ＧがワークＷに衝突した時の衝撃力および砥粒Ｇが上面に沿って進む際の摩擦力によりバリが除去される。
挙動Ｆ３：砥粒ＧはワークＷの稜角部に沿うように進む。砥粒ＧがワークＷの稜角部に衝突した時の衝撃力又は稜角部を通過する際の摩擦力の少なくともいずれかによりバリが除去される。

（Ｓ０９：砥粒を回収する工程）
ワークＷに衝突または接触した砥粒Ｇは、加工盤１１を通過し第二の面１１ｂ側に移動する。第二の面１１ｂ側に移動した砥粒Ｇは、吸引部４１から集塵機４２によって吸引される。その際、前述の微粒子も加工盤１１を通過し、吸引部４１から吸引される。砥粒Ｇおよび微粒子といった粉塵は第一のホース４３ａを通り選別機構５０に移送される。選別機構５０がサイクロンセパレータである場合、サイクロンセパレータの上部から壁面を沿うように導入された粉塵は、螺旋状に落下する。その過程で、質量の軽い粒子である前記微粒子は上方に浮遊し、サイクロンセパレータの天井部に接続された第二のホース４３ｂを通り集塵機４２に捕集される。一方、質量の重い粒子である再利用可能な砥粒Ｇは選別機構５０の底部に向かって移動し、選別機構５０の底部に連結された貯留タンク３１に貯留される。この砥粒Ｇは再び排出口３２ａからワークＷに向かって投入される。

以上のように、第一の面１１ａ側に配置された砥粒供給機構３０における排出口３２ａから投入され、集塵機４２により発生した気流により所定の速度に加速された砥粒ＧがワークＷに衝突または接触することにより、ワークＷのバリが除去される。ワークＷに衝突または接触した後の砥粒Ｇは、第二の面１１ｂ側に配置された吸引部４１に吸引される。これにより、従来のバリの除去方法であるブラスト加工法の様に砥粒Ｇが周りに飛散することがない。また、砥粒ＧがワークＷに衝突または接触する時の砥粒Ｇの速度を非常に遅くできることから、比較的硬度の低いワークＷのバリを除去する場合でも、ワークＷへのダメージを生じることなく、良好にワークＷのバリを除去することが出来る。例えば、電子部品を構成する成形体をワークＷとした場合、信頼性の高い電子部品を製造することができる。

ここで、加工盤１１の厚さは３０〜１００μｍであってもよい。加工盤１１の厚さが薄すぎるとバリを除去する間に加工盤１１が破れてしまう恐れがある。加工盤１１の厚さが厚すぎると砥粒Ｇが加工盤１１を通過する距離が長すぎるので、目詰まりを起こす可能性が高くなったり、圧力損失により加速領域Ａで砥粒Ｇが十分に加速されなかったりする。また、加工盤１１の第一の面１１ａと枠体１２とが成す稜角の半径の大きさ（稜角半径）は０．５〜５．０ｍｍであってもよい。つまり、加工盤１１の第一の面１１ａと枠体１２とが成す稜角部は半径０．５〜５．０ｍｍのＲ面に加工されていてもよい。稜角半径が小さすぎるとワークＷが稜角部分に挟まってしまう可能性が高くなり、稜角半径が大きすぎるとワークＷを加工容器１０内に留めておくことが困難になってしまう。

また、本実施形態では「吸引割合」と「通過割合」という二つの値が定められている。ここで「吸引割合」とは、単位時間あたりに吸引機構４０で吸引される吸引流量（体積／秒）に対する、単位時間あたりに砥粒供給機構３０から投入される砥粒の体積（体積／秒）の割合を指す。「通過割合」とは、単位時間あたりに第一の面１１ａ側から流動状態の複数のワークＷに向けて投入される砥粒Ｇの量（グラム／秒）に対する、単位時間あたりに第二の面１１ｂ側に到達した砥粒Ｇの量（グラム／秒）の割合を指す。ここで、第一の面１１ａ側から流動状態の複数のワークＷに向けて投入される砥粒Ｇの量（グラム）とは、排出口３２ａから排出される砥粒Ｇの重量を指す。また、第二の面１１ｂ側に到達した砥粒Ｇの量（グラム）とは、加工盤１１を通過して吸引機構４０に吸引される砥粒Ｇの重量を指す。

吸引割合は、１０〜５０体積％の範囲内であってもよい。吸引割合が低すぎると、吸引機構４０で吸引される吸引流量に対して排出口３２ａから排出される砥粒Ｇの量が少なく、複数のワークＷのバリの除去を十分に行うことができない。また、吸引割合が高すぎると、吸引機構４０で吸引される吸引流量に対して排出口３２ａから排出される砥粒Ｇの量が多く、加速領域Ａ内において、ワークＷのバリを除去できる速度まで砥粒Ｇを十分に加速させることができない。また、砥粒Ｇおよび微粒子が周りに飛散してしまう。

加工容器１０内における複数のワークＷ間を通過する距離が長いほど、複数のワークＷ間に砥粒Ｇが滞留する時間が長くなり、通過割合は低くなる。通過割合は、８０〜９５重量％の範囲内であってもよい。通過割合が高すぎると、砥粒Ｇが複数のワークＷ間を通過する距離が短すぎるので、砥粒ＧがワークＷに当接する頻度が低くなり、ワークＷのバリの除去を良好に行うことができない。また、通過割合が低すぎると、砥粒Ｇが複数のワークＷ間を通過する距離が長すぎるので、複数のワークＷ間において、砥粒Ｇが気流により加速されないまま滞留する時間が長くなり、ワークＷのバリの除去が妨げられる。

次に、上記バリ取り装置によりワークＷのバリを除去した結果について説明する。ここでは、ワークＷとして下記の２種類を選択し、稜角部のバリの除去を加工目的とした。
ワークＡ：ワークＡは、複合材料（ＳｉＣ／Ａｌ_２Ｏ_３）を圧縮成型により成形したセラミックの焼成前の成形品である。ワークＡのサイズは０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×１．０ｍｍであり、ワークＡのビッカース硬さはＨｖ１００である。
ワークＢ：ワークＢは、スピネル型結晶構造を持つフェライト粉末を圧縮成型により成形したセラミックの焼成前の成形品である。ワークＢのサイズは０．５ｍｍ×０．５ｍｍ×１．０ｍｍであり、ワークＢのビッカース硬さはＨｖ２０である。

装置としては、上記実施形態のバリ取り装置を使用した。また、比較例として、従来技術であるブラスト加工装置（新東工業株式会社製MY-30C型のドラム型ブラスト加工装置を改造）を用いた。

本実施例では砥粒Ａおよび砥粒ＢでそれぞれワークＷのバリの除去を行った。砥粒Ａは、平均粒子径が１８μｍのアルミナ質の粒子（新東工業株式会社製のＷＡ＃８００）であり、砥粒Ａの見掛け密度は４．０ｇ／ｃｍ^３である。砥粒Ｂは、平均粒子径が１４μｍであるフェライト質の粒子であり、砥粒Ｂの見掛け密度は２．５ｇ／ｃｍ^３である。

バリ取り装置又はブラスト加工装置を３０分作動させてワークＷのバリの除去を行った後、ワークＷの加工状態を評価した。加工状態の評価は、マイクロスコープ（株式会社キーエンス製ＶＨＸ−２０００）にて、観察の対象となるワークをそれぞれ観察することにより行われた。観察の対象となるワークは、加工容器の容積の１／５の量のワークを加工容器に収容してワークのバリを除去した後（装置の作動の終了後）に全量のワークからサンプリングされた２０個のワークである。加工状態の評価基準は以下の通りである。
○・・・全てのワークにおいて、バリが除去されており、且つワークのダメージ（割れおよび欠け、並びに砥粒の突き刺さり）がない。
△・・・僅かにバリが残っているワークがあるが、全てのワークにおいてダメージがない。
×・・・多くのバリが除去されていない。若しくはダメージを受けているワークがある。

また、上記実施形態のバリ取り装置によるワークＷのバリの除去を行った後に加工容器１０の周辺を観察した。ブラスト加工装置によるワークＷのバリの除去を行った後にドラムの周辺を観察した。そして、加工容器１０の周辺またはドラムの周辺に砥粒の付着が確認されない場合に砥粒の飛散の評価を「○」とし、加工容器１０の周辺またはドラムの周辺に砥粒の付着が確認された場合に砥粒の飛散の評価を「×」とした。同様に、加工容器１０の周辺またはドラムの周辺にワークが確認されない場合にワークの飛散の評価を「○」とし、加工容器１０の周辺またはドラムの周辺にワークが確認された場合にワークの飛散の評価を「×」とした。

各条件における上記評価の結果を表１に示す。表１の装置の項目に関し、「傾斜角度」は、図１に示されるように、上記実施形態のバリ取り装置では水平面に対する加工容器１０の傾斜角度α（°）を示し、ブラスト加工装置では水平面に対するドラムの傾斜角度を示す。また、「回転速度」は臨界回転速度に対する回転速度の割合（％）を示す。また、砥粒の「速度」には、各条件でのワークＷに接触する直前における砥粒の粒体速度を、流速計測システム（株式会社フローテック・リサーチ製ＰＩＶシステム）にて予め測定した結果を記載した。さらに、「厚さ」は加工盤１１の厚さ（μｍ）を示し、「稜角半径」は加工盤１１の第一の面１１ａと枠体１２とで形成される稜角の半径の大きさ（ｍｍ）を示す。

第一の面１１ａ側から流動状態の複数のワークＷに向けて投入される砥粒の量（グラム／秒）を変化させることで、吸引割合を変化させる。

単位時間あたりに第一の面１１ａ側から流動状態の複数のワークＷに向けて投入される砥粒の量、及び、単位時間あたりに第二の面１１ｂ側に到達した砥粒の量を予め測定することにより、通過割合を算出した。具体的には、バリのないワークＡの焼成品をワークとしてバリ取り装置を１分作動させた際の、下記（１）、（２）を測定することにより、通過割合を算出した。
（１）砥粒供給機構３０の排出口３２ａから排出された砥粒の量（単位時間あたりに第一の面１１ａ側から流動状態の複数のワークＷに向けて投入される砥粒の量）
（２）複数のワークＷ及び加工盤１１を通過して吸引機構４０により吸引された砥粒の量（単位時間あたりに第二の面１１ｂ側に到達した砥粒の量）
ここで、バリのないワークＡの焼成品をワークＷとしたのは、ワークＷのバリ等の切削粉を発生しづらくするためである。

まず、上記実施形態のバリ取り装置において、加工容器１０の傾斜角度を４５°とし、回転速度を３０％とし、加工盤１１の厚さを４０μｍとし、加工盤１１の稜角半径を１．０ｍｍとし、砥粒の速度を１５ｍ／ｓｅｃとし、吸引割合を３０％とした条件を基準条件とする。上記実施形態のバリ取り装置において、基準条件のうち吸引割合を５〜６０体積％の間で変化させ、砥粒Ａを用いてワークＡのバリの除去を行った（実施例１〜５）。また、上記実施形態のバリ取り装置において、基準条件のうち吸引割合を５〜６０体積％の間で変化させ、砥粒Ｂを用いてワークＢのバリの除去を行った（実施例１７〜２１）。吸引割合が１０〜５０体積％の間では、ワークの種類によらず加工状態の評価は全て「○」または「△」となった（実施例１〜３及び実施例１７〜１９）。一方、吸引割合が１０〜５０体積％の範囲を外れると、加工状態の評価は「×」となってしまった（実施例４，５及び実施例２０，２１）。

次に、上記基準条件から、「傾斜速度」、「回転速度」、「速度」、「厚さ」、および「稜角半径」のいずれかを順に変化させて、ワークＡおよびワークＢのバリの除去を行った（実施例６〜１５および実施例２２〜３１）。なお、ワークＡのバリの除去には砥粒Ａを用い、ワークＢのバリの除去には砥粒Ｂを用いた。その結果、加工状態の評価は全て「○」または「△」となった。加工状態の評価が「△」の実施例では、ワークに僅かにバリが残っている状態で、且つワークはダメージを受けていないことから、処理時間をさらに長くすることで、加工状態の評価が「○」となりうることを示している。

上述の実施例１〜１５および実施例１７〜３１のうち、加工状態の評価が「○」または「△」であった実施例（実施例１〜３、実施例６〜１９、実施例２２〜３１）について、通過割合は８０〜９５重量％であった。そのため、この範囲における通過割合で、良好にバリの除去を行うことができる。

上記実施形態のバリ取り装置において、ワークＡの材料であるアルミナ質とは異質の材料であるフェライト質の砥粒Ｂを用いて、上記基準条件でワークＡのバリの除去を行ったところ、フェライトよりもアルミナの方が硬いので、ワークに砥粒が突き刺さることなく良好にバリの除去を行うことができた（実施例１６）。一方、ワークＢの材料であるフェライト質とは異質の材料であるアルミナ質の砥粒Ａを用いて、上記基準条件でワークＢのバリの除去を行ったところ、砥粒の突き刺さりが確認された（実施例３２）。これはアルミナよりもフェライトの方が柔らかいためであると考えられる。そのため、フェライト質のワークのバリを除去する際には、同質材料であるフェライト質の砥粒か、フェライトよりも柔らかい材質で作られた砥粒を用いた方が良好にバリを除去することができることが判明した。

また、実施例１〜３２において、バリの除去処理後に加工容器１０の周囲を観察した結果、加工容器１０の周囲に砥粒の付着およびワークＷの落下は確認されなかった。これにより、上記実施形態のバリ取り装置は、砥粒を周囲に飛散させることなく、またワークが吹き飛ばされることなく、ワークＷからバリを除去できることが判った。

一方、ブラスト加工装置にてワークＷのバリの除去処理を行った場合、ワークＷのバリは除去されていたが、ワークＷのダメージが生じており、加工状態の評価は「×」となった（比較例１及び比較例２）。また、バリの除去処理後にドラムの周辺、即ち加工室内を観察すると、ブラスト加工室の壁面に砥粒の付着が確認され、砥粒の飛散の評価は「×」となった。さらに、ブラスト加工装置に連結された分級機構を確認すると、ワークＷの混在が確認された。これは、ワークＷの性状によっては、バリの除去処理中にワークがドラムから吹き飛ばされたことを示している。

上記の実施形態により、新たなバリの除去方法を提供することができる。このバリの除去方法では、気流により砥粒を所定の速度に加速してバリの除去に適した運動エネルギーを砥粒に付与し、この運動エネルギーを持つ砥粒がワークと衝突または接触することでワークからバリが除去される。そして、この砥粒および微粒子の全量が吸引部材より回収される。これにより、次のような効果が得られる。
（１）砥粒が周囲に飛散することがない。
（２）ワークがバリの除去処理中に加工容器外に飛び出すことがない。
（３）砥粒の速度は１０〜３０ｍ／ｓｅｃ程度であり、非常に低い速度の砥粒でワークのバリの除去処理を行うことが出来るので、焼成して焼結体とする前の状態のワークのバリの除去を特に良好に行うことができる。

また、一実施形態のバリの除去方法は、比較的硬度の低いワーク（例えば、銅またはアルミニウム等）に対しても良好に適用することが出来る。

０１…バリ取り装置、１０…加工容器、１１…加工盤、１１ａ…第一の面、１１ｂ…第二の面、１２…枠体、２０…攪拌機構、２１…保持部材、２２…回転機構、２２ａ…モータ、２２ｂ…回転力伝達部材、３０…砥粒供給機構、３１…貯留タンク、３２…搬出部、３２ａ…排出口、４０…吸引機構、４１…吸引部、４２…集塵機、４３…ホース、４３ａ…第一のホース、４３ｂ…第二のホース、５０…選別機構、Ａ…加速領域、Ｆ（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３）…砥粒の挙動、Ｇ…砥粒、Ｗ…ワーク。

Claims (20)

1. 被処理品のバリを除去するバリの除去方法であって、
   加工容器と、砥粒を投入する砥粒供給機構と、吸引力を発生させる吸引機構と、を含むバリ取り装置、および複数の被処理品を準備する工程と、
   前記加工容器に前記複数の被処理品をセットする工程と、
   前記加工容器にセットされた前記複数の被処理品を撹拌する工程と、
   前記砥粒供給機構から、撹拌されている状態の前記複数の被処理品に向けて、自由落下で前記砥粒を投入する工程と、
   撹拌されている状態の前記複数の被処理品に向けて投入された前記砥粒を、前記吸引機構の作動により発生した気流によって所定の速度に加速させると共に、前記砥粒を前記複数の被処理品に接触又は衝突させて前記複数の被処理品のバリを除去する工程と、
   を含むバリの除去方法。
2. 前記複数の被処理品のそれぞれは、原料粉末を成形すること、又は原料粉末を成形した後に仮焼することによって得られる、請求項１に記載のバリの除去方法。
3. 前記複数の被処理品のそれぞれは圧粉成形法で成形されているセラミックス又は磁性材料である、請求項２に記載のバリの除去方法。
4. 前記複数の被処理品を撹拌する工程では、前記加工容器にセットされた前記複数の被処理品を流動状態にすることによって前記複数の被処理品を攪拌する、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のバリの除去方法。
5. 前記加工容器は、
   第一の面及び前記第一の面の反対側の面である第二の面を有する加工盤と、
   前記加工盤の前記第一の面において、前記加工盤の周縁を包囲する枠体と、
   を備え、
   前記加工盤には、前記第一の面から前記第二の面に向かう方向に前記加工盤を貫通する複数の貫通孔が設けられ、
   前記複数の貫通孔のそれぞれは、前記砥粒が通過可能であり且つ前記複数の被処理品のそれぞれが通過できない大きさを有し、
   前記加工容器に前記複数の被処理品をセットする工程では、前記第一の面に前記複数の被処理品を載置する、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のバリの除去方法。
6. 前記加工盤の厚さは３０〜１００μｍであり、
   前記加工盤の前記第一の面と前記枠体とが成す稜角部は半径０．５〜５．０ｍｍのＲ面に加工されている、請求項５に記載のバリの除去方法。
7. 前記吸引機構は前記第二の面側に配置されており、
   前記気流は、前記第一の面から前記第二の面に向かう気流である、請求項５又は請求項６に記載のバリの除去方法。
8. 前記砥粒を回収する工程を更に含み、
   前記複数の被処理品のバリを除去する工程では、前記砥粒は前記第一の面側から前記複数の被処理品に向けて投入され、
   前記砥粒を回収する工程では、前記第二の面に到達した前記砥粒を前記吸引機構で吸引して回収する、請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載のバリの除去方法。
9. 単位時間あたりに前記第一の面側から、撹拌されている前記複数の被処理品に向けて投入される前記砥粒の量に対する、単位時間あたりに前記第二の面に到達した前記砥粒の量の割合が、８０〜９５重量％である、請求項５乃至請求項８のいずれか１項に記載のバリの除去方法。
10. 単位時間あたりに前記吸引機構で吸引される吸引流量に対する、単位時間あたりに前記第一の面側から前記複数の被処理品に向けて投入される前記砥粒の体積の割合が、１０〜５０体積％である、請求項５乃至請求項９のいずれか１項に記載のバリの除去方法。
11. 前記複数の被処理品を撹拌する工程では、前記複数の被処理品を撹拌することによって、前記バリの固着力が弱められる、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載のバリの除去方法。
12. 前記砥粒が前記複数の被処理品と接触又は衝突する時の前記砥粒の速度が５〜３０ｍ／ｓｅｃである、請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のバリの除去方法。
13. 前記気流を整流する工程を更に含み、
    前記整流する工程では、前記気流を整流することによって、前記砥粒が前記複数の被処理品に接触又は衝突する態様を制御する、請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載のバリの除去方法。
14. 前記複数の被処理品を攪拌する工程では、前記加工容器を所定の角度で傾斜して配置し、前記加工容器を回転させることによって、前記複数の被処理品を攪拌する、請求項１乃至請求項１３のいずれか１項に記載のバリの除去方法。
15. 前記所定の角度は、３０〜７０°である、請求項１４に記載のバリの除去方法。
16. 前記加工容器の回転速度は臨界回転速度の５〜５０％である、請求項１４又は請求項１５に記載のバリの除去方法。
17. 前記複数の被処理品のそれぞれの一辺が１００〜１６００μｍである、請求項１乃至１６のいずれか１項に記載のバリの除去方法。
18. 前記砥粒を投入する工程では、前記砥粒供給機構の排出口から、撹拌されている状態の前記複数の被処理品に向けて、自由落下で前記砥粒が投入され、
    前記排出口は、前記加工容器の上方に位置する、請求項１乃至１７のいずれか１項に記載のバリの除去方法。
19. 被処理品のバリを除去するためのバリ取り装置であって、
    複数の被処理品をセットするための加工容器と、
    前記加工容器にセットされた前記複数の被処理品を撹拌する攪拌機構と、
    前記攪拌機構によって撹拌されている状態の前記複数の被処理品に向けて砥粒を投入する砥粒供給機構と、
    吸引力により前記砥粒供給機構から前記加工容器に向かう方向に気流を発生させる吸引機構と、
    を備え、
    前記砥粒供給機構は、撹拌されている状態の前記複数の被処理品に向けて、自由落下で前記砥粒を投入し、
    前記吸引機構は、前記砥粒供給機構によって前記複数の被処理品に向けて投入された前記砥粒を、前記気流によって所定の速度に加速させると共に、加速された前記砥粒を前記複数の被処理品に接触又は衝突させることにより前記複数の被処理品のバリを除去する、バリ取り装置。
20. 前記砥粒供給機構は、前記加工容器の上方に位置する排出口を有し、
    前記砥粒供給機構は、前記排出口から、撹拌されている状態の前記複数の被処理品に向けて、自由落下で前記砥粒を投入する、請求項１９に記載のバリ取り装置。

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