JPH04122456U

JPH04122456U - 遊離砥粒噴射加工装置

Info

Publication number: JPH04122456U
Application number: JP2881791U
Authority: JP
Inventors: 正幸黒田
Original assignee: ソニー株式会社
Priority date: 1991-04-24
Filing date: 1991-04-24
Publication date: 1992-11-04
Anticipated expiration: 2006-04-24
Also published as: JP2549510Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】固気２相混合流をビーム状にすることによっ
て、微細加工が可能にし、しかも被加工面からの加工後
の遊離砥粒及び加工粉塵を迅速に分離して回収すること
が可能のため加工効率を向上した遊離砥粒噴射加工装置
を提供する。【構成】遊離砥粒と気体の固気２相混合流27を被加工物
23に噴射してその加工を行うようにした装置において、
前記固気２相混合流を噴射するノズル７から被加工物ま
での噴射経路に複数の包囲体２、３を設ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、遊離砥粒と気体の固気２相混合流を被加工物に噴射してその加工を行う遊離砥粒噴射加工装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

砥粒を用いて力学的エネルギによる加工を行う加工法として、固定砥粒による加工と遊離砥粒による加工とがある。固定砥粒による加工としては、研削、ホーニング、超仕上げ、研磨布紙加工等がある。また、遊離砥粒による加工としては、ラッピング、バフ加工、バレル加工、超音波加工、噴射加工等がある。更に、噴射加工の１つとしてサンドブラスト法がある。例えば、特開昭63-22272号公報には、ビル等のコンクリート構造物の風化した表面や金属構造物の錆を除去するのに有効なサンドブラスト装置が開示されている。即ち、従来のサンドブラスト法は遊離砥粒を用い、高圧で噴射して被加工物のバリを取ったり、面取りを行ったり、装飾用にガラスや金属等の彫刻を行ったり、或いは前記公報に開示されているようにペイントや錆落としの用途に用いられていた。

【０００３】従来のこのようなサンドブラスト装置等の遊離砥粒噴射加工装置の欠点は遊離砥粒の直径が大きく、被加工物の被加工面の表面粗さ、表面寸法精度等の表面構造や、加工歪等の表面性状が悪いという欠点があった。また、加工エッジ部が研削ダレ（研磨ダレ）を生ずる欠点があった。従って、バリ取りや装飾加工、或いは寸法精度、表面粗さのあまり厳しくないものに用いられており、半導体や磁気ディスク等の電子デバイスの微細加工を行うことが出来ない欠点があった。また、従来のサンドブラスト装置等の遊離砥粒噴射加工装置によれば、加工量の制御が難しかった。これは遊離砥粒（パウダー）をビーム化していないことによるものである。また、噴射ノズルから高圧で遊離砥粒を固気２相混合流として、噴射するのであるが、圧力分布や流速分布の一様化が行われておらず、乱れが大きかった。更には、被加工物上に形成するレジストマスクの厚さが厚いために加工精度が出にくく、また、微細加工に必要となる解像度が低いという問題点を有していた。

【０００４】また、遊離砥粒噴射加工において、噴射ノズルと被加工物を固定位置で動かさずに噴射ノズルから遊離砥粒を噴射させた場合、加工がある程度まで進むと、被加工面に遊離砥粒がたまってしまい、これが噴射ノズルから遊離砥粒を噴射する噴射の邪魔をして、噴射加工を妨げ、いくら噴射加工をしても、加工が進まない場合が生じた。また、これが加工精度に影響を与えた。また、噴射加工後の被加工物から遊離砥粒とか加工粉塵を迅速に回収することが難しい。等々の欠点があった。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、このような従来の欠点及び問題点を解消するためになされたものであって、遊離砥粒と気体の固気２相混合流を被加工物に噴射してその加工を行うようにした装置において、固気２相混合流をビーム状にすることにより微細加工を行い得るようにしたことと、被加工面からの加工後の遊離砥粒及び加工粉塵を迅速に分離して回収することにより加工効率を高めるようにした遊離砥粒噴射加工装置を提供することを課題にしている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

本考案は遊離砥粒と気体の固気２相混合流を被加工物に噴射してその加工を行うようにした装置において、前記固気２相混合流を噴射する噴射ノズルから被加工物までの噴射経路を２重の包囲体によって囲うようにしたものである。

【０００７】

【作用】

従って、噴射ノズルから被加工物までの噴射経路を２重の包囲体によって囲うようにし、２重の包囲体によって囲った雰囲気を負圧化し、固気２相混合流の噴射を安定化させることにより被加工物の加工を精密に行い得るようにすると共に、微細加工を可能にすることになる。

【０００８】また、２重の包囲体の一方の包囲体から被加工物の加工後の遊離砥粒を回収し、もう一方の包囲体から被加工物の加工後の加工粉塵を被加工面から迅速に除去回収させることによって被加工物の加工を精密に行い得るようにすると共に、微細加工を可能にすることになる。また、被加工面から遊離砥粒及び粉塵を迅速に回収除去することにより、加工効率を高めることが可能になる。

【０００９】

【実施例】

図１、図２は本考案の一実施例に係る遊離砥粒噴射加工装置を示したものであり、図１は正面断面図で、図２は底面図である。１は遊離砥粒を含む固気２相混合流管であり、２は円管形状の第１の包囲体、３はこの第１の包囲体２の外側に設けられた、円管形状の第２の包囲体である。

【００１０】固気２相混合流管１、第１の包囲体２及び第２の包囲体３は、それそれ先端部に噴射孔４、吸引孔５及び吸引孔６を有する噴射ノズル７、吸引ノズル８及び吸引ノズル９を備えている。固気２相混合流管１の上流側には遊離砥粒を含む固気２相流26（遊離砥粒が主で気体の含有量が少ない）と高圧気体25を混合する混合部10を有している。この混合部10のそのすぐ上流には高圧気体を噴射する噴射ノズル11を有する高圧気体供給管12が接続され、この高圧気体供給管12の間に高圧気体調整開閉バルブ13が配設されていて、高圧気体供給管12には、図示していない高圧気体ドライヤと高圧気体供給源であるコンプレッサに接続されている。また、混合部10で、噴射ノズル11近傍に垂直或いはある程度傾斜を有して遊離砥粒供給管14が接続され、その上流には、遊離砥粒を含む固気２相流調整開閉バルブ 15を介して遊離砥粒供給管14が接続され、図示していない遊離砥粒を均一に分散化させる固気２相混合タンクに接続されている。即ち遊離砥粒を主とする固気２相流26は均一分散されて、調整開閉バルブ15が開いていると混合部10に固気２相流26を送り出し、加工に必要な遊離砥粒と気体の固気２相混合流27とする。

【００１１】次に、第１の包囲体２の先端部には、吸引ノズル８を有し、吸引孔５を配しているが、この吸引ノズル８はテーパ状をしたテーパ管であり、吸引孔５は円筒状である。また、第１の包囲体２の他端はこの第１の包囲体２の密閉蓋16により密閉され、第１の回収管17に接続される。この第１の回収管17は第１の開閉バルブ 18を介して集塵装置に接続されている。この第１の回収管17は主に吸引孔５から第１の包囲体２を経由して被加工物23の加工粉塵を主に回収する管（無論、遊離砥粒も含む）であり、被加工物23の加工粉塵を迅速に除去するため、大気より負圧化された真空度を有して図示矢印28方向に加工粉塵を吸引する。

【００１２】また、第２の包囲管３の先端には吸引ノズル９を有し、吸引孔６が配されている。ここで吸引孔６の先端部は、円形であるが、ナイフの先のように吸引ノズル９はクロロプレン等の合成ゴムを用いる。この場合、被加工物23に吸引ノズル９を押し付ける圧力が加わっても被加工物23に傷がつかないことと、第２の包囲体３内部の負圧の雰囲気を保持することが出来、また、遊離砥粒とか加工粉塵（図示矢印29) を外部に洩らすことがない等の効果がある。この第２の包囲体３は主に遊離砥粒を回収する。加工粉塵は、既に主に第１の包囲体２により回収されているので、第２の包囲体３で回収出来る遊離砥粒は純度が良く、再利用が容易である。尚、19は第２の包囲体３の密閉蓋、20は第２の回収管であり、21は第２の開閉バルブである。

【００１３】固気２相混合流管１、第１の包囲体２及び第２の包囲体３は、超硬、ステンレス鋼、セラミックス等の材料を用いる。第１の包囲体２の吸引孔５と第２の包囲体３の吸引孔６とは同一直径とし、固気２相混合流管１の噴射孔４と吸引孔５、６の関係は、吸引孔５、６の直径を噴射孔４の直径の６倍から10倍ににした。また、噴射ノズル７の噴射孔４の先端部から被加工物23の被加工面24までの高さを噴射ノズル７の噴射孔４の直径の４倍から10倍とした。即ち、今まで述べた寸法仕様を式で表すと次のようになる。

【００１４】ｄ₅＝ｄ₆＝（６〜10）×ｄ₄ Ｈ＝（４〜10）×ｄ₄ 但し、ｄ₄：噴射孔４の直径ｄ₅：噴射孔５の直径ｄ₆：噴射孔６の直径Ｈ：噴射ノズル先端から被加工物表面までの高さ次に動作を説明する。高圧気体調整開閉バルブ13、調整開閉バルブ15、第１の開閉バルブ18、第２の開閉バルブ21を開く。高圧気体供給管12から空気又はドライ窒素等の高圧気体25を３〜10kg／cm²の圧力で、噴射ノズル11から噴射させる。一方、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＣ等の１〜15μｍ粒径の遊離砥粒を含む含む固気２相流26を遊離砥粒供給管14に流すと、噴射ノズル11で発生した負圧領域に固気２相流26は吸引され、混合部10で高圧気体25と混合され、固気２相混合流27となって噴射ノズル７の噴射孔４より高速で噴射され、Ｘ、Ｙ、Ｚ装着台22に装着された被加工物23の被加工面24上に噴射され、遊離砥粒の衝撃エネルギにより、この加工表面を除去加工する。第１包囲体２と第２の包囲体３により包囲された内部は、負圧化されているため、即ち第１の回収管17及び第２の回収管20より、第１の包囲体２と第２の包囲体３の内部を大気圧より少し低い程度に負圧に吸引しているため、第１の包囲体２の先端の吸引ノズル８の吸引孔５からは、固気２相混合流27が被加工物23の被加工面24上に噴射され、被加工面の加工粉塵が浮遊しているため、矢印29方向にこの加工粉塵を主に吸引し、第１の回収管17より集塵装置に集められる。第２の包囲体３の吸引ノズル９の吸引孔６からは、加工後の被加工面24上の遊離砥粒を吸引し、第２の回収管20より回収装置に集められる。加工を終了した遊離砥粒は被加工面24近傍に沿って流れ、被加工面にたまると、後の加工の邪魔になるので、このように回収する。

【００１５】ここで第１の包囲体２の負圧と第２の包囲体３の負圧の程度は同程度で良く、遊離砥粒と加工粉塵とは粒径が異なり、遊離砥粒は加工粉塵と比較すると格段に大きく、被加工面24上での固気２相混合流27の流れの性質を利用することにより、慣性力を有し、被加工面24に沿う遊離砥粒は第２の包囲体３へ、また、加工粉塵は被加工面24の表面より上昇するため第１の包囲体２へそれぞれ回収することが可能となった。このため被加工面24に遊離砥粒とか加工粉塵がたまることがなくなり、加工効率は高まり、被加工面の表面構造、表面性状を最適化し、微細加工を容易に行えるようになった。また、遊離砥粒を加工粉塵と分離回収するため、遊離砥粒の再利用が容易に行えるようになった。噴射ノズル８の噴射孔４から遊離砥粒を含む固気２相混合流27を噴射させるが、この噴射速度は40〜80ｍ／ｓとした。半導体、ディスク記憶装置等の電子デバイス加工への応用、マイクロメカトロニックスのデバイス加工への応用等、その応用分野は広い。

【００１６】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案は、遊離砥粒と気体の固気２相混合流を被加工物に噴射してその加工を行うようにした装置において、前記固気２相混合流を噴射する噴射ノズルから被加工物までの噴射経路を２重の包囲体によって囲うようにし、２重の包囲体によって囲った雰囲気を負圧化することによって、被加工面にたまる被加工面の加工後の遊離砥粒及び加工粉塵を迅速に回収することが出来る。従って、被加工面の表面構造や表面性状が良好となる。また、被加工面にたまった遊離砥粒、加工粉塵が迅速に除去されるため噴射される遊離砥粒が妨げられなくなるため、加工効率が向上し、しかも、遊離砥粒の再利用が簡単に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の遊離砥粒噴射加工装置の一実施例の正
面断面図である。

【図２】図１の底面図である。

【符号の説明】

１固気２相混合流管２第１の包囲体３第２の包囲体４噴射孔５、６吸引孔７噴射ノズル８、９吸引ノズル

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】遊離砥粒と気体の固気２相混合流を被加
工物に噴射してその加工を行うようにした装置におい
て、前記固気２相混合流を噴射するノズルから被加工物
までの噴射経路に複数の包囲体を設けたことを特徴とす
る遊離砥粒噴射加工装置。
【請求項２】前記複数の包囲体の内部を負圧にしたこ
とを特徴とする請求項１記載の遊離砥粒噴射加工装置。
【請求項３】前記複数の包囲体を２重の包囲体で構成
し、それぞれの包囲体から外部へ排出する装置を設ける
と共に、前記固気２相混合流を噴射して、被加工物を加
工後の包囲体内部の主として遊離砥粒を外側の包囲体か
ら外部に排出し、また、主として加工粉塵をもう１方の
内側の包囲体から外部へ排出するようにしたことを特徴
とする請求項１記載の遊離砥粒加工装置。
【請求項４】前記噴射ノズルの噴射孔の径と前記包囲
体の２重の包囲体の吸引ノズルの吸引孔の径が１対６〜
１０倍の範囲内であることを特徴とする請求項１記載の
遊離砥粒噴射加工装置。