JPH04115869A - パウダービームエッチングとデポジションの方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野］ 本発明は、パウダービームエンチングとデポジションの
方法及びその装置に係わり、特に、パウダーをスパイラ
ル状に回転させ、高圧気体と混合させる事により、強力
なパウダービームを発生させて、被加工物のエツチング
とデポジションを行うようにした方法及びその装置に関
する。

〔発明の概要］ 流れる高圧気体に対して斜めに、即ち回転噴射ノズルの
円筒状回転混合室の内壁に斜めにパウダーを噴射して、
スパイラル状のパウダーの流れとし、更にこの流れを円
筒状回転混合室からテーパ状回転混合室に導く事により
、パウダーと高圧気体を混合し、絞り込み、固気２相ビ
ームとして、ノズル噴射孔より被加工物に噴射して、加
工する方法及びその装置であり、固気２相ビームが求心
性、即ち集束性を持つため、加工効率を向上する事が出
来る。

〔従来の技術〕

本発明の発明者は、既に特願平２−１１９７９１号にて
、パウダービームエツチングとデポジションの方法及び
その装置に関し提案している。従って、ここでは−船釣
な材料表面の加工技術についての説明は省略する。

コアンダ効果（Ｃｏａｎｄａ　ｅｆｆｅｃｔ）を利用し
た従来のブラスト方法及びその装置が、特開昭６２−２
５１０７５に示されている。

即ち、この方法及びその装置は第４図（Ａ）及び（Ｂ）
に示すように、高圧の空気７１（第１の空気とする）の
高速流入によって生成された負圧域に、第２の空気７２
と共にブラスト粒子を流入させ、このブラスト粒子を含
む第２の空気７２を、高圧の第１の空気７１によるコア
ンダフローによって、スリット状のノズル７３に移送し
、このノズル７３によりブラスト粒子を高速で射出して
ブラスト処理する事を特徴としたもので、ノズル７３に
至る管路７４の方向に流れるブラスト粒子を含む第２の
空気７２に、その横方向から高圧の第１の空気７１を加
えると、管路内壁７４ａに近い部分の高圧の第１の空気
７１と管路７４中央部分を流れるブラスト粒子を含む第
２の空気７２との間に境界層が形成され、管路の中央部
分の第２の空気７２に含まれるブラスト粒子は加速され
、しかも、管路内壁７４ａに近い部分には、高圧の第１
の空気７１があるために、ブラスト粒子が管路内壁７４
ａと接触しにくいため、管路内壁７４ａの摩耗をも防止
した方法及びその装置である。

しかし、コアンダ効果とは次のような効果をいう。即ち
、気体（第４図では、第１の空気７１）の噴流が、噴流
軸の方向と湾曲した壁（第４図では管路内壁７４ａ）の
方向と離れていても、壁の曲面に沿った方向の近くを流
れようとする傾向をいう。

この事は、即ち、第１の空気７１と同時に、ブラスト粒
子を含む第２の空気７２も、混じり合い、管路内壁７４
ａに沿って流れる可能性がある。従って、ブラスト粒子
が管路内壁７４ａの近くを流れる可能性を示し、管路内
壁７４ａを傷つける問題点が発生する可能性がある。

〔発明が解決しようとする諜ａ） 本発明は、従来のこのような可能性の高い問題点を積極
的に解決するためになされたものであって、 高圧気体に対し斜めに、即ち回転噴射ノズルの円筒状回
転混合室の内壁に斜めに、パウダーを噴射して、スパイ
ラル状のパウダーの流れとし、更にこの流れを円筒状回
転混合室がらテーバ状混合室に導く事により、パウダー
と高圧気体とを混合し、絞り込み、固気２相ビームとし
て、ノズル噴射孔より被加工物に噴射し、被加工物を加
工する方法とその装置であり、固気２相ビームの求心性
、即ち集束性を向上し、被加工物の加工効率を向上する
事を課題とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、パウダーと高圧気体の固気２相ビームを被加
工物に噴射して加工するパウダービームエツチングとデ
ポジションの方法及びその装置において、 その方法は、それぞれ供給管を介して高圧気体とパウダ
ーとを円筒状固定混合室と空間的に隣接する円筒状回転
混合室に噴射し、該円筒状回転混合室内にて、軸芯方向
に流れる高圧気体の周囲をパウダーがスパイラル状に回
転するようにすると共に、 前記円筒状回転混合室と空間的に隣接し該円筒状回転混
合室より離れる程小径となるテーバ状回転混合室により
、前記高圧気体の周囲をスパイラル状に回転するパウダ
ーの回転を回転方向と軸芯方向に加速し、絞り込み、 該絞り込まれたパウダーを含む高圧気体を前記テーパ状
回転混合室の小径側に隣接して配されたノズル噴射孔か
ら被加工物に固気２相ビームとして噴射し、被加工物を
加工する。

また、その装置は、高圧気体とパウダーとをそれぞれ供
給する供給管と、該それぞれの供給管が接続される円筒
状固定混合室とを備えると共に、前記円筒状固定混合室
と空間的に隣接するように配設され、前記それぞれの供
給管を介して噴射される高圧気体とパウダーのうち、軸
芯方向に流れる高圧気体の周囲をスパイラル状に回転す
るパウダーに回転を与える円筒状回転混合室と、該円筒
状回転混合室と空間的に隣接し該円筒状回転混合室より
離れる程小径となるテーパ状回転混合室と、該テーパ状
回転混合室の小径側に隣接して配されたノズル噴射孔と
により構成される回転噴射ノズルを備え、 該回転噴射ノズルの回転により、前記円筒状及びテーパ
状回転混合室が回転し、前記軸芯方向に流れる高圧気体
の周囲をスパイラル状に回転するパウダーの回転を更に
加速し、パウダーと高圧気体を混合し、絞り込み、固気
２相ビームとして前記ノズル噴射孔より被加工物に噴射
するようにする。

更に上述の装置において、それぞれ高圧気体とパウダー
を供給する供給管及び前記円筒状固定混合室との間に、
高圧吸引ノズルとパウダー供給ノズルを配すると共に、 高圧吸引ノズルとパウダー供給ノズルの軸芯は交叉せず
、しかも、高圧吸引ノズル及び円筒状固定混合室、円筒
状回転混合室、テーパ状回転混合室のそれぞれの軸芯は
一致するようにする。

［作用］ 以上のように、本発明の方法では、軸芯方向に流れる高
圧気体に対し斜めに、即ち回転噴射ノズルの円筒状回転
混合室の内壁に斜めにパウダーを噴射して、スパイラル
状のパウダーの流れとし、更にこの流れを円筒状回転混
合室からテーパ状回転混合室に導く事により、パウダー
と高圧気体を混合し、絞り込み、固気２相ビームとして
、ノズル噴射孔より被加工物に噴射して、加工する方法
であり、固気２相ビームの求心性、即ち集束性を向上す
る事が出来る。

また、本発明の装置では、回転噴射ノズルの回転により
、この回転噴射ノズルを構成する円筒状及びテーバ状回
転混合室を回転させ、軸芯方向に流れる高圧気体の周囲
をスパイラル状に回転するパウダーの回転を更に加速し
、パウダーと高圧気体を混合し、絞り込み、固気２相ビ
ームとして、ノズル噴射孔より被加工物に噴射して、被
加工物を加工する装置であり、固気２相ビームの求心性
、即ち集束性を向上する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図乃至第３図を参照して
説明する。

第１図は本発明のパウダービームエツチングとデポジシ
ョンの方法及びその装置の一実施例の説明図、第２図は
第１図の一実施例の底部平面図である。第３図は第１図
の一実施例の動作原理図を示す。

本発明のパウダービームエツチングとデポジションの方
法及びその装置は、第１図の説明図及び、第２図の底部
平面図に示すように、高圧気体１とパウダー２の固気２
相ビーム３を被加工物４に噴射して、この被加工物４を
加工、即ちエツチングとデポジションする方法及びその
装置に関してである。エンチングとは除去加工の事であ
り、デポジションとは付加加工の事である。この事につ
いては、特願平２−１１９７９１において、既に説明し
た通りである。

まず、本発明の方法では、高圧気体１とパウダー２とを
それぞれ供給管１１．２１を介して円筒状固定混合室１
３と空間的に隣接する円筒状回転混合室５１に噴射し、
この円筒状回転混合室５１内にて、軸芯方向に流れる高
圧気体１の周囲をパウダー２がスパイラル状に回転する
ようにする。尚、高圧気体とは、空気やドライ窒素等で
、その圧力は１〜１０ｋｇ／ｃ＋ｆｌ程度のものを用い
る。一方、パウダー２は、詳しい点については後述する
が、低い圧力の気体に含まれて供給される。

円筒状回転混合室５１と空間的に隣接しこの円筒状回転
混合室５１より離れる程小径となるテーパ状回転混合室
５２により、高圧気体１の周囲をスパイラル状に回転す
るパウダー２の回転を回転方向と軸芯方向に加速し、絞
り込む。

この絞り込まれたパウダー２を含む高圧気体１をテーパ
状回転混合室５２の小径側に隣接して配されたノズル噴
射孔５３から被加工物４に固気２相ビーム３として噴射
し、この被加工物４を加工する。

また、その装置であるが、高圧気体１とパウダー２とを
それぞれ供給する供給管１１．２１と、それぞれの供給
管１１．２１が接続される円筒状固定混合室１３とを備
えている。

円筒状固定混合室１３と空間的に隣接するように配設さ
れ、それぞれの供給管１１．２１を介して噴射される高
圧気体１とパウダー２のうち、軸芯方向に流れる高圧気
体１の周囲をスパイラル状に回転するパウダー２に回転
を与える円筒状回転混合室５１と、この円筒状回転混合
室５１と空間的に隣接しこの円筒状回転混合室５１より
離れる程小径となるテーパ状回転混合室５２と、このテ
ーバ状回転混合室５２の小径側に隣接して配されたノズ
ル噴射孔５３とにより構成される回転噴射ノズルｉを備
えている。

この回転噴射ノズルエの回転により、円筒状及びテーバ
状回転混合室５１．５２が回転し、軸芯方向に流れる高
圧気体１の周囲をスパイラル状に回転するパウダー１の
回転を更に加速し、パウダー１と高圧気体２を混合し、
絞り込み、固気２相ビーム３として、ノズル噴射孔５３
より被加工物４に噴射して、この被加工物４を加工する
。

高圧気体１とパウダー２をそれぞれ供給する供給管１１
．２１及び円筒状固定混合室１３との間に、高圧吸引ノ
ズル１２とパウダー供給ノズル２２が配されている。高
圧吸引ノズル１２とパウダー供給ノズル２２、そして円
筒状固定混合部１３、これら全体を固気２相ビ一ム混合
部−旦一と定義する。回転噴射ノズルエはこの固気２相
ビ一ム混合部旦にベアリングを介して回転可能に支持さ
れている。７はパルスモータであり、歯車８ａ、８ｂを
介して、パルスモータ７の回転力を回転噴射ノズルｉに
伝達する。

高圧気体１の圧力は前述したように、１〜１０ｋｇ／Ｃ
−程度であるが、この高圧気体１を高圧吸引ノズル１２
から噴射させる。そして、パウダー２はパウダー供給ノ
ズル２２から噴射される。高圧気体１の高圧吸引ノズル
１２から噴射される圧力を、例えば２〜５　ｋｇ／Ｃ１
Ｍとすると、パウダー２は低圧の気体に混入されていて
、パウダー供給ノズル２２から噴射されるが、その圧力
は１〜２ｋｇ／ｃ１１１と低くてよい。

前述の装置において、それぞれ高圧気体１とパウダー２
を供給する供給管１１．２１及び円筒状固定混合室１３
との間に、高圧吸引ノズル１２とパウダー供給ノズル２
２が配されている事に関しては、既に説明した通りであ
る。

更に、この装置は高圧吸引ノズル１２とパウダー供給ノ
ズル２２の軸芯は交叉しない。ここでいう軸芯とは、そ
の部材の中心線の事をいう。即ち、第３図の動作原理図
に示すように、高圧吸引ノズル１２の軸芯（第３図は原
理図なので、円筒状回転混合室５１とノズル噴射孔５３
を図示した。そして、それぞれの円の中心が高圧吸収ノ
ズル１２の軸芯である）と、パウダー供給ノズル２２の
軸芯は交叉していない。

しかも、第１図に示したように、高圧吸引ノズル１２及
び円筒状固定混合室１３、円筒状回転混合室５１、テー
パ状回転混合室５２のそれぞれの軸芯は一致するように
なっている。なお、第１図に示した供給管１１と２１（
高圧吸引ノズル１２とパウダー供給ノズル２２）との軸
芯の角度θ２は、４５°〜９０°の範囲にあり、第３図
に示した角度θ□は９０°である。

高圧吸引ノズル１２より高圧気体１を、そしてパウダー
供給ノズル２２からパウダー２を、単に固気２相流とし
て混合し、平均化、分散化するだけでなく、強力な固気
２相ビーム（パウダービーム）とするためには、前述の
両者の軸芯を交叉しないように配置する。このように配
置する事により、高圧気体１が軸芯方向に流れるのに対
してパウダー２はこの高圧気体１の周囲を円筒状回転混
合室５１及びテーパ状回転混合室５２の壁面を沿うよう
にスパイラル状に回転し、テーパ状回転混合室５２にて
、パウダー２はその回転方向と軸芯方向に加速され、絞
り込まれる。そして、小径のノズル噴射孔５３より、強
力な固気２相ビームとして、被加工物４に噴射される。

ここまで、流れる高圧気体に対して斜めに、即ち回転噴
射ノズルの円筒状回転混合室の内壁に斜めにパウダーを
噴射して、スパイラル状の流れとした例で説明したが、
高圧気体とパウダーとの関係を逆にする事も可能である
。流れるパウダー（気体に混合されている）に対して斜
めに、即ち回転噴射ノズルの円筒状回転混合室の内壁に
斜めに高圧気体を噴射して、スパイラル状の流れとする
事もできる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明は、パウダーと高圧気体の固気２
相ビームを被加工物に噴射して、被加工物の加工を行う
パウダービームエツチングとデポジションの方法及びそ
の装置であって、本発明の方法としては、軸芯方向に流
れる高圧気体に対し斜めに、即ち回転噴射ノズルの円筒
状混合室の内壁に斜めに、パウダーを噴射して、スパイ
ラル状のパウダーの流れとし、更にこの流れを円筒状回
転混合室からテーパ状回転混合室に導く事により、パウ
ダーと高圧気体とを混合し、絞り込み、固気２相ビーム
として、ノズル噴射孔より被加工物に噴射して、被加工
物を加工する方法であり、 また、本発明の装置としては、回転噴射ノズルの回転に
より、この回転噴射ノズルを構成する円筒状及びテーパ
状回転混合室を回転させ、軸芯方向に流れる高圧気体の
周囲をスパイラル状に回転するパウダーの回転を更に加
速し、パウダーと高圧気体を混合し、絞り込み、固気２
相ビームとして、ノズル噴射孔より被加工物に噴射して
、被加工物を加工する装置であり、 このような方法及びその装置を用いる事により、固気２
相ビームが求心性、即ち集束性を持つ事が可能なため、
加工効率を向上する事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のパウダービームエツチングとデポジシ
ョンの方法及びその装置の一実施例の説明図、第２図は
第１図の一実施例の底部平面図、そして、第３図は第１
図の一実施例の動作原理図である。 第４図は従来のブラスト方法及びその装置の説明図であ
り、同図（Ａ）は側面断面図、そして、同図（Ｂ）は正
面断面図である。 １−−−−−−−−−高圧気体 ２−−−−−−−−−−−−パウダー ３−−−−−−−−−−−−−一固気２相ビーム４−−
−−−・・−−−一−−−被加工物５−−−−−−−−
−・−回転噴射ノズル■−・−・−一−−−−−−−固
気２相ビーム混合部１１．２ｔ−−−−−−供給管 １２−−−−−−−・−・−−一−−高圧吸引ノズル２
２−−−−−−−−−−−−パウダー供給ノズル５１−
−−−−−−一−−−−−円筒状回転混合室５２−−−
−−−−−−・−テーパ状回転混合室５３−　・・−ｍ
−−−−−・−ノズル噴射孔冨１−−欠走例めへ評平酌
凹 第２図 竿 閉め一実施准釦動作厘理口 層を釆へプ′ラスト布テｆ、Ｆ！？Ｉ゛ンめ装置め吉１
ｔＨＪｌｔｌｌｆｆｉ第４ 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、パウダーと高圧気体の固気２相ビームを被加工物に
   噴射して加工するパウダービームエッチングとデポジシ
   ョンの方法において、 それぞれ供給管を介して高圧気体とパウダーとを円筒状
   固定混合室と空間的に隣接する円筒状回転混合室に噴射
   し、該円筒状回転混合室内にて、軸芯方向に流れる高圧
   気体の周囲をパウダーがスパイラル状に回転するように
   すると共に、 前記円筒状回転混合室と空間的に隣接し該円筒状回転混
   合室より離れる程小径となるテーパ状回転混合室により
   、前記高圧気体の周囲をスパイラル状に回転するパウダ
   ーの回転を回転方向と軸芯方向に加速し、絞り込み、 該絞り込まれたパウダーを含む高圧気体を前記テーパ状
   回転混合室の小径側に隣接して配されたノズル噴射孔か
   ら被加工物に固気２相ビームとして噴射し、被加工物を
   加工するようにした事を特徴とするパウダービームエッ
   チングとデポジションの方法。 ２、パウダーと高圧気体の固気２相ビームを被加工物に
   噴射して加工するパウダービームエッチングとデポジシ
   ョンの装置において、 高圧気体とパウダーとをそれぞれ供給する供給管と、該
   それぞれの供給管が接続される円筒状固定混合室とを備
   えると共に、 前記円筒状固定混合室と空間的に隣接するように配設さ
   れ、前記それぞれの供給管を介して噴射される高圧気体
   とパウダーのうち、軸芯方向に流れる高圧気体の周囲を
   スパイラル状に回転するパウダーに回転を与える円筒状
   回転混合室と、該円筒状回転混合室と空間的に隣接し該
   円筒状回転混合室より離れる程小径となるテーパ状回転
   混合室と、該テーパ状回転混合室の小径側に隣接して配
   されたノズル噴射孔とにより構成される回転噴射ノズル
   を備え、 該回転噴射ノズルの回転により、前記円筒状及びテーパ
   状回転混合室が回転し、前記軸芯方向に流れる高圧気体
   の周囲をスパイラル状に回転するパウダーの回転を更に
   加速し、パウダーと高圧気体を混合し、絞り込み、固気
   ２相ビームとして、前記ノズル噴射孔より被加工物に噴
   射するようにした事を特徴とするパウダービームエッチ
   ングとデポジションの装置。 ３、特許請求の範囲第２項記載のパウダービームエッチ
   ングとデポジションの装置において、それぞれ高圧気体
   とパウダーを供給する供給管及び前記円筒状固定混合室
   との間に、高圧吸引ノズルとパウダー供給ノズルを配す
   ると共に、高圧吸引ノズルとパウダー供給ノズルの軸芯
   は交叉せず、しかも、高圧吸引ノズル及び円筒状固定混
   合室、円筒状回転混合室、テーパ状回転混合室のそれぞ
   れの軸芯は一致している事を特徴とするパウダービーム
   エッチングとデポジションの装置。