JPH07223163A - Working method for groove - Google Patents

Working method for groove

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JPH07223163A
JPH07223163A JP1229194A JP1229194A JPH07223163A JP H07223163 A JPH07223163 A JP H07223163A JP 1229194 A JP1229194 A JP 1229194A JP 1229194 A JP1229194 A JP 1229194A JP H07223163 A JPH07223163 A JP H07223163A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base material
groove
thin film
predetermined pattern
resist film
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP1229194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sukeaki Hamanaka
亮明 濱中
Zenichi Yoshida
善一 吉田
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication of JPH07223163A publication Critical patent/JPH07223163A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a working method for a groove which is effective in viewpoints of arrangement, working precision, automatization, and manufacturing cost. CONSTITUTION:A rubber elastic thin film 101 is formed on the whole surface area of a base material 100, the thin film 101 in the area of a prescribed pattern 105 is removed to expose the surface of the base material 100, hard fine particles are injected onto the surface to corrode the surface of the base material 100, and the remaining thin film 101 is then further removed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、溝の加工方法に関し、
例えば、シール溝の加工等に適用されるものである。ま
た、摺動部への潤滑油供給溝、微小液体定給溝等の加工
にも適用できるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a groove processing method,
For example, it is applied to the processing of seal grooves and the like. Further, the present invention can be applied to processing of a lubricating oil supply groove to a sliding portion, a fine liquid constant supply groove, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】圧縮機の軸受シール機構には、変圧下で
確実なシールを確保できることが要求される。ドライガ
スシール方式は、下記のような特徴があることから、従
来のオイルフィルムシール方式、メカニカルシール方式
に比べて有望なものとされている。
2. Description of the Related Art A bearing seal mechanism of a compressor is required to ensure a reliable seal under a pressure change. The dry gas seal system has the following features and is therefore more promising than the conventional oil film seal system and mechanical seal system.

【0003】(1)ドライガスシールは、気体を介在さ
せる非接触シールであるため、メカニカル損失が極めて
小さい。 (2)シール油ポンプ、外部からの駆動源が不要とな
り、小型化、省エネルギ化ができると共に、イニシャル
コスト、ランニングコスト、メンテナンスコストの低減
及び設置スペースの削減が図れる。 (3)高周速、高圧への対応が可能である。 (4)非接触シールであるため、摩耗がなく、信頼性が
高く、寿命も長い。
(1) Since the dry gas seal is a non-contact seal in which gas is interposed, the mechanical loss is extremely small. (2) A seal oil pump and a drive source from the outside are not required, so that downsizing and energy saving can be achieved, and initial cost, running cost, maintenance cost and installation space can be reduced. (3) High peripheral speed and high pressure can be supported. (4) Since it is a non-contact seal, it has no wear, is highly reliable, and has a long life.

【0004】ドライガスシールの基本的構造を図6に示
す。この例は、圧縮機のものである。同図に示すよう
に、回転軸3に一対のスリープ4,5を介して回転環1
が固定されると共に、回転軸3を囲むハウジングに取り
付けられたシールケース6に制止環2が保持され、この
制止環2はスプリング7により回転環1側に向かって押
し付けられている。回転環1と制止環2とによりシール
部が構成され、高圧の機内側と低圧の大気側との間をシ
ールしている。
The basic structure of a dry gas seal is shown in FIG. This example is for a compressor. As shown in the figure, the rotary ring 3 is attached to the rotary shaft 3 via a pair of sleeps 4 and 5.
Is fixed and a stop ring 2 is held by a seal case 6 attached to a housing surrounding the rotary shaft 3, and the stop ring 2 is pressed toward the rotary ring 1 side by a spring 7. The rotary ring 1 and the stop ring 2 constitute a seal portion, which seals between the inside of the high-pressure machine and the side of the low-pressure atmosphere.

【0005】シール部の拡大図を図7に示す。同図に示
すように、制止環2の軸封面には、円周溝10が設けら
れると共に、この円周溝10を機内側に連通するシール
ガス供給孔11が制止環2の円周方向に複数個設けられ
ている。一方、回転環1の封止面には、図7及び図8に
示すように、円周溝10と対向する部分に一部重なるよ
うにスパイラル溝12が複数設けられている。静止環2
の円周溝10より内側の部分は摺動シール面14とな
り、また、回転環1の円周溝10に対向する部分より内
側の部分は摺動シール面13となっている。
An enlarged view of the seal portion is shown in FIG. As shown in the figure, the shaft sealing surface of the stop ring 2 is provided with a circumferential groove 10, and a seal gas supply hole 11 communicating the circumferential groove 10 to the inside of the machine is provided in the circumferential direction of the stop ring 2. A plurality is provided. On the other hand, on the sealing surface of the rotary ring 1, as shown in FIGS. 7 and 8, a plurality of spiral grooves 12 are provided so as to partially overlap the portion facing the circumferential groove 10. Stationary ring 2
A portion inside the circumferential groove 10 is a sliding seal surface 14, and a portion inside the portion of the rotary ring 1 facing the circumferential groove 10 is a sliding seal surface 13.

【0006】従って、静止時には、図9に示すように、
静止環2と回転環1の間を閉じる方向に力F1,F2が作
用するため、回転環1と静止環2の摺動シール面13,
14が接触し、ガスがシールされる。また、運転時に
は、シールガス供給孔11から円周溝10に供給される
シールガスが回転に伴って円周溝10からスパイラル溝
12外周部に向かって押し込まれるため、図10に示す
ように、静止環2を浮上させる動圧が発生し、静止環2
と回転環1との間には隙間15ができることになる。
Therefore, at rest, as shown in FIG.
Since the forces F 1 and F 2 act in the closing direction between the stationary ring 2 and the rotating ring 1, the sliding seal surfaces 13 of the rotating ring 1 and the stationary ring 2,
14 make contact and the gas is sealed. Further, during operation, the seal gas supplied from the seal gas supply hole 11 to the circumferential groove 10 is pushed toward the outer peripheral portion of the spiral groove 12 from the circumferential groove 10 with the rotation, so that as shown in FIG. The dynamic pressure that levitates the stationary ring 2 is generated, and the stationary ring 2
A gap 15 will be formed between the rotary ring 1 and the rotary ring 1.

【0007】尚、シールガスは、隙間15から低圧側へ
漏洩するが、この隙間15は数μmと小さいため、シー
ルガスの漏洩量は極微量となる。図6において、8はト
レランスリング、9はOリングである。
Although the seal gas leaks from the gap 15 to the low pressure side, since the gap 15 is as small as several μm, the leak amount of the seal gas is extremely small. In FIG. 6, 8 is a tolerance ring and 9 is an O-ring.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記シール
構造の一方を構成する回転環1の軸封面に配列されてい
るスパイラル溝12は、三次元的で高精度かつ複雑なも
のである。特に、スパイラル溝の深さdはシール機能を
最も左右する因子で、通常、d=3〜8μmの微小深さ
で、ばらつきは±1μm程度に仕上げる必要がある。ま
た、材料的には、タングステンカーバイト(WC)、シ
リコンカーバイト(SiC)等の炭化物、あるいはこれ
らの高硬度物質を分散強化させた粉末合金、サーメット
などが使用されている。
By the way, the spiral groove 12 arranged on the shaft sealing surface of the rotary ring 1 constituting one of the above-mentioned sealing structures is three-dimensional, highly accurate and complicated. In particular, the depth d of the spiral groove is the factor that most affects the sealing function. Usually, the depth d is 3 to 8 μm, and the variation must be finished to about ± 1 μm. As the material, carbides such as tungsten carbide (WC) and silicon carbide (SiC), powder alloys in which these high hardness substances are dispersed and strengthened, and cermets are used.

【0009】このような回転環1の製造方法としては、
従来、フォトケミカルエッチングが用いられているが、
この方法には、以下のような問題点があった。 (1)回転環の母材は、耐エッチング性が高いため、エ
ッチングに長時間を要する。つまり、生産性が低い。 (2)回転環の母材の種類を変えるごとに、エッチング
液の種類を変更する必要があり、溝深さ精度の安定性確
保が困難であり、生産管理上煩雑である。 (3)回転環の母材は、耐エッチング性が高いため、母
材表面に塗布したレジスト膜も損傷を受け易く、スパイ
ラル溝精度が低下し、歩留が悪く、高コストとなり、シ
ール性能の安定性にも影響する。
As a method of manufacturing such a rotary ring 1,
Conventionally, photochemical etching is used,
This method has the following problems. (1) Since the base material of the rotary ring has high etching resistance, it takes a long time for etching. In other words, productivity is low. (2) It is necessary to change the type of the etching solution every time the type of the base material of the rotary ring is changed, and it is difficult to secure the stability of the groove depth accuracy, which complicates the production control. (3) Since the base material of the rotary ring has high etching resistance, the resist film applied to the surface of the base material is also easily damaged, the accuracy of the spiral groove is lowered, the yield is poor, the cost is high, and the sealing performance is high. It also affects stability.

【0010】そこで、本発明者は、上述した問題を解決
すべく、図11及び図12に示す超音波加工法を既に提
案した(平成5年特許願第275177号)。この超音
波加工法は、溝の平面(二次元)プロフィルと同形の断
面形状を有する工具を用いて超音波加工する方法であ
る。
Therefore, the present inventor has already proposed an ultrasonic processing method shown in FIGS. 11 and 12 in order to solve the above-mentioned problems (1993 Japanese Patent Application No. 275177). This ultrasonic machining method is a method of ultrasonic machining using a tool having a cross-sectional shape that is the same as the planar (two-dimensional) profile of the groove.

【0011】即ち、図12に示すように、電極である超
音波加工工具24は、複数の加工工具32を同一円周上
の基端部31に配置すると共に、その基端部31の中央
にダミー工具33を配置した構成であり、図示しない発
振器からの超音波振動が超音波加工工具24に伝達する
ようになっている。円周上の各加工工具32は、加工す
べきスパイラル溝12と略同等の形状をなす断面形状を
有し、回転環1に配列するスパイラル溝12に合致する
ように配列されている。
That is, as shown in FIG. 12, the ultrasonic machining tool 24, which is an electrode, has a plurality of machining tools 32 arranged at the base end 31 on the same circumference and at the center of the base end 31. The dummy tool 33 is arranged, and ultrasonic vibrations from an oscillator (not shown) are transmitted to the ultrasonic machining tool 24. Each machining tool 32 on the circumference has a cross-sectional shape that is substantially the same shape as the spiral groove 12 to be machined, and is arranged so as to match the spiral groove 12 arranged in the rotary ring 1.

【0012】中央のダミー工具33は、図11に示すよ
うに、円柱状をなすと共にその中心部には貫通孔34が
形成され、この貫通孔34に心棒35が摺動自在に挿入
されている。心棒35は先端に硬質材料36が装着さ
れ、その後端側には切欠37を有する鍔状突起38が形
成されている。ダミー工具33は、図示しない発振器に
対してホーン23を介して取り付けられ、このホーン2
3と心棒35の鍔状突起38との間にはスプリング41
が圧挿され、心棒35は常に先端側へ付勢される状態と
なっている。更に、鍔状突起38の切欠37には、変位
歪板のセンサ42が取り付けられ、心棒35の変位を検
出することができる。
As shown in FIG. 11, the central dummy tool 33 has a cylindrical shape and a through hole 34 is formed in the center thereof, and a mandrel 35 is slidably inserted into the through hole 34. . A hard material 36 is attached to the tip of the mandrel 35, and a collar-shaped projection 38 having a notch 37 is formed on the rear end side thereof. The dummy tool 33 is attached to an oscillator (not shown) via the horn 23.
3 and the collar-like protrusion 38 of the mandrel 35 between the spring 41.
Is pushed in and the mandrel 35 is always biased toward the tip side. Further, a sensor 42, which is a displacement strain plate, is attached to the notch 37 of the flange-shaped projection 38, and the displacement of the mandrel 35 can be detected.

【0013】従って、超音波加工工具24と回転環1と
の間に、砥粒を分散させた加工液を供給しながら、図示
しない発振器からホーン23を介して超音波加工工具2
4に超音波振動を与えることにより、回転環1の表面が
微細に破壊され、スパイラル溝12が加工される。加工
の進行に伴い、加工工具32、ダミー工具33の先端は
磨耗するが、心棒35の先端に装着された硬質材料36
は摩耗しないため、加工工具32の先端の磨耗量は、心
棒35の変位をセンサ42で計測することにより把握さ
れる。そして、加工工具32の先端の磨耗量に基づき、
加工中の溝44の深さhを求めながら、スパイラル溝の
超音波加工を行うものである。
Therefore, while supplying the machining liquid in which the abrasive grains are dispersed between the ultrasonic machining tool 24 and the rotary ring 1, the ultrasonic machining tool 2 is supplied from the oscillator (not shown) through the horn 23.
By applying ultrasonic vibration to 4, the surface of the rotary ring 1 is finely broken and the spiral groove 12 is processed. As the machining progresses, the tips of the machining tool 32 and the dummy tool 33 wear, but the hard material 36 attached to the tip of the mandrel 35.
Does not wear, the amount of wear of the tip of the processing tool 32 can be grasped by measuring the displacement of the mandrel 35 with the sensor 42. Then, based on the wear amount of the tip of the processing tool 32,
The ultrasonic processing of the spiral groove is performed while obtaining the depth h of the groove 44 being processed.

【0014】しかしながら、上述した超音波加工法は、
製品溝形状に対応して、前記工具を製作する工数が多
く、製品コストの面で経済性が低かった。本発明は、上
述した技術に鑑み、種々の予備テストと在来技術の活用
組合せにより完成されたものであり、段取り、加工精
度、自動化、製造コストの点で有効な溝の加工方法を提
供することを目的とする。
However, the ultrasonic machining method described above is
The number of man-hours required to manufacture the tool corresponding to the shape of the product groove is large, and the economy is low in terms of product cost. In view of the above-mentioned technique, the present invention has been completed by combining various preliminary tests and utilization of conventional techniques, and provides a groove processing method effective in terms of setup, processing accuracy, automation, and manufacturing cost. The purpose is to

【0015】即ち、本発明は、回転環材で最高硬度の材
料はWC(炭化タングステン、Hv=2400)であり、こ
れよりも柔らかく且つ安価なセラミック微粉、例えば、
Al23(酸化アルミ,Hv=2100, 粒径:0.5〜10μm)
であっても、硬質のWCにAl23微粉体を高速噴射す
ることにより、容易に機械的、物理的に浸食し得るこ
と、及びゴム、プラスチック等の弾性体に対しては極め
て浸食され難い事実に着目して完成されたものである。
That is, according to the present invention, the material of the rotating ring material having the highest hardness is WC (tungsten carbide, H v = 2400), and a ceramic fine powder which is softer and cheaper than this, for example,
Al 2 O 3 (aluminum oxide, H v = 2100, particle size: 0.5-10 μm)
However, by injecting Al 2 O 3 fine powder into a hard WC at a high speed, it is possible to easily erode mechanically and physically, and it is extremely eroded to an elastic body such as rubber or plastic. It was completed by focusing on difficult facts.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】斯かる目的を達成する本
発明の構成は母材の表面全域に対して、ゴム状弾性体の
薄膜を形成した後、所定パターンの領域の前記薄膜を除
去して、前記母材表面を露出させ、その後、その表面に
硬質微粉粒子を噴出させて、前記母材表面を浸食させ、
更に、残る前記薄膜を除去することを特徴とする。ここ
で、前記母材表面は、回転環の母材のような二次元と
し、かつ、前記所定パターンはスパイラル溝に対応した
パターンとすることができる。
[Means for Solving the Problems] According to the structure of the present invention for achieving such an object, after forming a thin film of a rubber-like elastic material on the entire surface of a base material, the thin film in a predetermined pattern region is removed. The base material surface is exposed, and then hard fine powder particles are ejected onto the surface to erode the base material surface,
Further, the remaining thin film is removed. Here, the surface of the base material may be two-dimensional like a base material of a rotary ring, and the predetermined pattern may be a pattern corresponding to a spiral groove.

【0017】また、前記母材表面は、軸径の異なる軸部
間にテーパ部を形成した被加工材のような三次元とし、
前記所定パターンは前記テーパ部にスパイラル状に形成
されるパターンとすることができる。更に、前記薄膜の
所定パターンの領域の除去は、フォトレジスト法によ
り、或いは、レーザ光の照射により、行うことができ
る。
Further, the surface of the base material is three-dimensional like a work material in which a taper portion is formed between shaft portions having different shaft diameters,
The predetermined pattern may be a pattern formed in a spiral shape on the tapered portion. Further, the removal of the predetermined pattern region of the thin film can be performed by a photoresist method or by irradiation with laser light.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明について、図面に示す実施例を
参照して詳細に説明する。本発明の一実施例を図1,
2,5に示す。本実施例は、回転環表面に設ける溝パタ
ーンの設計法として、従来から公知のフォトレジスト法
を利用するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. One embodiment of the present invention is shown in FIG.
2,5. In this embodiment, a conventionally known photoresist method is used as a method for designing the groove pattern provided on the surface of the rotary ring.

【0019】先ず、図1(a)に示すように、充分に脱
脂、洗浄した回転環母材100を感光性レジスト溶液に
浸漬した後、低速で引上げ、レジスト膜101を塗布し
乾燥させる。次に、図1(b)に示すように、レジスト
膜101の上に、更に、フィルム103を密着させて、
光源102から光を照射し、レジスト膜101を露光さ
せる。フィルム103は、図2に示すように、透明フィ
ルム上に黒色不透明な溝パターン104を描いたもので
ある。
First, as shown in FIG. 1 (a), the thoroughly degreased and washed rotating ring base material 100 is dipped in a photosensitive resist solution, and then pulled up at a low speed to apply and dry a resist film 101. Next, as shown in FIG. 1B, a film 103 is further adhered on the resist film 101,
Light is emitted from the light source 102 to expose the resist film 101. As shown in FIG. 2, the film 103 has a black opaque groove pattern 104 drawn on a transparent film.

【0020】そして、図1(c)に示すように、現像、
定着して、乾燥処理することにより、レジスト膜101
を感光部101aと未感光部101bに区別する。この
とき、レジスト膜101は、ゴム弾性を発現する弾性体
薄膜となる。引き続き、図1(d)に示すように、未露
光部101bのみを溶解する除去液に浸漬し、未露光部
101bを完全に除去して所定パターン105を露出さ
せた後、乾燥させる。この所定パターン105は、回転
環母材100が露出する領域であり、図2に示す溝パタ
ーン104に対応している。
Then, as shown in FIG. 1C, development,
The resist film 101 is fixed and dried.
Are classified into a photosensitive portion 101a and an unexposed portion 101b. At this time, the resist film 101 becomes an elastic thin film that exhibits rubber elasticity. Subsequently, as shown in FIG. 1D, the unexposed portion 101b is immersed in a removing solution to completely remove the unexposed portion 101b to expose the predetermined pattern 105, and then dried. The predetermined pattern 105 is an area where the rotary ring base material 100 is exposed, and corresponds to the groove pattern 104 shown in FIG.

【0021】このように、フォトレジスト法により、回
転環母材100の加工すべき領域のレジスト膜101を
除去して所定パターン105を形成し、加工不要部に対
しては密着力が高く、かつ、ゴム状弾性体の薄膜である
レジスト膜101を形成することができる。フォトレジ
スト法で使用するフィルム(ネガフィルム)103は、
安価にして短時間に製造できるため、納期の短縮化、コ
ストの低減化に寄与するものである。また、従来の超音
波加工法で必要としていた溝形状の工具が不要となる。
As described above, the resist film 101 in the region to be processed of the rotary ring base material 100 is removed by the photoresist method to form the predetermined pattern 105, and the adhesion is high with respect to the unprocessed portion, and The resist film 101, which is a thin film of a rubber-like elastic body, can be formed. The film (negative film) 103 used in the photoresist method is
Since it is inexpensive and can be manufactured in a short time, it contributes to shortening the delivery date and cost. Further, the groove-shaped tool which is required in the conventional ultrasonic machining method is not required.

【0022】更に、図5に示すように、レジスト膜の形
成された回転環母材100に対して、硬質微粉粒子を所
定条件で所定時間噴出させることにより、所定パターン
105の領域を浸食させて、スパイラル溝を形成する。
即ち、レジスト膜101の形成された回転環母材100
を、マイクロ・ブラスター本体120内の回転テーブル
124上に設置し、硬質微粉粒子(砥粒)121を高速
エアー123を介してノズル122から噴出させる。回
転環母材100の所定パターン105の領域、つまり、
加工されるべき母材露出部は、気体搬送される砥粒12
1により擦過研磨され、パターン形状に沿って浸食され
る。一方、レジスト膜101により覆われる部分は、砥
粒121の噴射を受けても、ゴム状弾力性のために、殆
ど磨滅することがなく、浸食を受けない。
Further, as shown in FIG. 5, hard fine powder particles are jetted to the rotating ring base material 100 on which the resist film is formed under a predetermined condition for a predetermined time to erode the area of the predetermined pattern 105. Forming a spiral groove.
That is, the rotating ring base material 100 on which the resist film 101 is formed
Is installed on the rotary table 124 in the micro blaster main body 120, and the hard fine powder particles (abrasive particles) 121 are ejected from the nozzle 122 via the high-speed air 123. The area of the predetermined pattern 105 of the rotary ring base material 100, that is,
The exposed portion of the base material to be processed is the abrasive grains 12 that are transported by gas.
1 is rubbed and polished, and is eroded along the pattern shape. On the other hand, the portion covered with the resist film 101 is hardly abraded and is not eroded even if it is sprayed with the abrasive grains 121 because of its rubber-like elasticity.

【0023】その結果、レジスト膜101により覆われ
る部分と母材露出部との際面で微小な段差が生じ、母材
露出部は一様な浸食を受けたパターン溝が形成されるこ
とになる。このように回転環母材100の加工不要部
は、レジスト膜101により被覆されているため、砥粒
121の噴射を受けても、外傷を受けにくい。回転環母
材100の加工不要部は、0.2μm以下の鏡面仕上げ
が施されている。パターン溝を形成した回転環母材10
0から、その後、レジスト膜101を除去する。尚、図
5において、125は回収ホッパー、126は回収タン
ク、127は遮蔽板、128はダクトホース、129は
フィルターである。
As a result, a minute step is formed on the front surface between the portion covered with the resist film 101 and the base material exposed portion, and the base material exposed portion is formed with a uniformly eroded pattern groove. . As described above, since the unprocessed portion of the rotary ring base material 100 is covered with the resist film 101, even if the abrasive grains 121 are jetted, it is less likely to be damaged. The unneeded portion of the rotary ring base material 100 is mirror-finished to 0.2 μm or less. Rotating ring base material 10 on which pattern grooves are formed
From 0, the resist film 101 is thereafter removed. In FIG. 5, 125 is a recovery hopper, 126 is a recovery tank, 127 is a shield plate, 128 is a duct hose, and 129 is a filter.

【0024】このように、硬質微粉粒子を噴射(マイク
ロ・ブラスティングと呼ぶ)させて溝加工を行うため、
従来のフォトケミカルエッチングのような被加工材の材
質変更に伴う液変更、レジスト膜の溶解、浸食がなく、
溝加工の生産性、パターン形状寸法精度が格段に向上す
る。特に、密着力が高く、且つ、ゴム弾力性を有するレ
ジスト膜101を採用するため、マイクロブラスト時の
レジスト膜の剥離、損傷を防ぐことができる。
In this way, since hard fine powder particles are jetted (called micro-blasting) to carry out groove processing,
There is no liquid change, resist film dissolution, or erosion due to the material change of the work material such as conventional photochemical etching,
Grooving productivity and pattern shape dimensional accuracy are greatly improved. Particularly, since the resist film 101 having high adhesion and rubber elasticity is adopted, peeling and damage of the resist film during microblasting can be prevented.

【0025】本発明の第2の実施例を図3,4に示す。
本実施例は、回転環表面に設ける溝パターンの設計法と
して、レーザビームの照射を利用するものである。先
ず、図1(a)に示すように、充分に脱脂、洗浄した回
転環母材100をレジスト溶液(感光性でなくても良
い)に浸漬した後、低速で引上げ、レジスト膜101を
塗布し乾燥させる。レジスト膜101は、ゴム弾性を有
する弾性体の薄膜である。
A second embodiment of the present invention is shown in FIGS.
In the present embodiment, laser beam irradiation is used as a method for designing a groove pattern provided on the surface of the rotary ring. First, as shown in FIG. 1A, the fully degreased and washed rotating ring base material 100 is dipped in a resist solution (not necessarily photosensitive), and then pulled up at a low speed to apply a resist film 101. dry. The resist film 101 is an elastic thin film having rubber elasticity.

【0026】次に、図3、図4に示すように、レジスト
膜101の形成された回転環母材100をXYテーブル
106に載置し、エキシマ(Excimer)レーザ113から
エキシマレーザ光110を、回転環母材100の所定パ
ターンの全領域に照射し、レジスト膜101の所定パタ
ーン105を気化蒸発させて除去する。エキシマレーザ
113は、予め計算されたパターンの位置座標に従い、
数値制御(NC)で駆動され、エキシマレーザ光110
をレジスト膜101の所定パターン内に走査的に照射し
て、レジスト膜101を除去し、母材表面を露出する。
図3中、111は気化ガス、114はアライメントHe
−Neレーザー、115はミラー、116はフィールド
レンズ、117はイメージングレンズ、118はハーフ
ミラー、119はモニター用CCDカメラである。
Next, as shown in FIGS. 3 and 4, the rotating ring base material 100 on which the resist film 101 is formed is placed on the XY table 106, and excimer laser light 110 is emitted from the excimer laser 113. The entire area of the predetermined pattern of the rotating ring base material 100 is irradiated, and the predetermined pattern 105 of the resist film 101 is vaporized and removed to be removed. The excimer laser 113 follows the position coordinates of the pattern calculated in advance,
Excimer laser light 110 driven by numerical control (NC)
Is irradiated in a predetermined pattern of the resist film 101 in a scanning manner to remove the resist film 101 and expose the surface of the base material.
In FIG. 3, 111 is vaporized gas and 114 is alignment He.
A Ne laser, 115 a mirror, 116 a field lens, 117 an imaging lens, 118 a half mirror, and 119 a monitor CCD camera.

【0027】このように、レーザ光の照射により、回転
環母材100の加工すべき領域のレジスト膜101を除
去して所定パターン105を形成し、加工不要部に対し
ては密着力が高く、かつ、ゴム状弾性体の薄膜であるレ
ジスト膜101を形成することができる。
As described above, by irradiating the laser beam, the resist film 101 in the region to be processed of the rotary ring base material 100 is removed to form the predetermined pattern 105, and the adhesion is high with respect to the unnecessary portions. Moreover, the resist film 101, which is a thin film of a rubber-like elastic body, can be formed.

【0028】このように本実施例では、数値制御された
エキシマレーザ光110の照射によりレジスト膜101
の所定パターン105を蒸発除去することができるの
で、フォトレジスト法に比べ工程省略することができる
と共に、CAD(コンピュータ援用設計)データを直結
して、NC駆動のエキシマレーザガンを走査できるの
で、CAD/CAM(コンピュータ援用加工)化が図
れ、大幅なコスト低減と工期短縮が可能となる。
As described above, in this embodiment, the resist film 101 is irradiated by the numerically controlled irradiation of the excimer laser light 110.
Since the predetermined pattern 105 can be removed by evaporation, the process can be omitted as compared with the photoresist method, and CAD (computer-aided design) data can be directly connected to scan an excimer laser gun driven by NC. / CAM (computer-aided processing) can be achieved, and it is possible to significantly reduce costs and shorten the construction period.

【0029】引き続き、前述した実施例と同様に、図5
に示すようにマイクロ・ブラスティングにより、回転環
母材100の所定パターン105の領域、つまり、加工
されるべき母材露出部を、気体搬送される砥粒121に
より擦過研磨し、パターン形状に沿って浸食させる。
Subsequently, as in the embodiment described above, FIG.
As shown in FIG. 5, the region of the predetermined pattern 105 of the rotary ring base material 100, that is, the base material exposed portion to be processed is rubbed and polished by the abrasive particles 121 that are gas-transferred by micro-blasting, and the pattern shape is followed. To erode.

【0030】次に、本発明の更に具体的な実施例1,
2,3について説明する。 〔実施例1〕本実施例では、直径170mm、厚さ12
mmのタングステンカーバイト製の回転環材料の表面
に、深さ5μm(+1.5μm、−0.5μm)、外縁
の半径Ro=72mm、内縁の半径Ri=66mmのスパ
イラル溝を15°ピッチで24個、円周上に配列加工す
るものである(図8参照)。先ず、回転環の上面を鏡面
研磨した後、超音波洗浄槽で脱脂・洗浄・乾燥し、次
に、暗室にて感光性レジスト材溶液に浸漬、引上げ、乾
燥を3回繰り返し、回転環上にレジスト膜を形成した
(図1(a)参照)。
Next, a more specific embodiment 1 of the present invention
2 and 3 will be described. Example 1 In this example, a diameter of 170 mm and a thickness of 12
A spiral groove having a depth of 5 μm (+1.5 μm, −0.5 μm), an outer edge radius R o = 72 mm, and an inner edge radius R i = 66 mm is formed at a pitch of 15 ° on the surface of a rotary ring material made of tungsten carbide of mm. 24 pieces are arrayed on the circumference (see FIG. 8). First, after mirror-polishing the upper surface of the rotating ring, degreasing, cleaning, and drying in an ultrasonic cleaning tank, and then dipping, pulling, and drying in the photosensitive resist material solution in a dark room, repeating 3 times, and then rotating on the rotating ring. A resist film was formed (see FIG. 1 (a)).

【0031】その後、回転環母材にフィルムを密着さ
せ、光源から光を照射することにより、レジスト膜をパ
ターン状に露光させた(図2(b)参照)。このフィル
ムは、透明フィルム上に黒色不透明な溝パターン104
を形成したものである(図2参照)。そして、現像・定
着液により、レジスト膜を未感光部と感光部とを区別す
る(図1(c)参照)。引き続き、除去液に浸漬して、
未感光部を除去し、所定パターンを露出させた後、乾燥
させる(図1(d)参照)。
After that, the film was brought into close contact with the rotating ring base material and irradiated with light from a light source to expose the resist film in a pattern (see FIG. 2B). This film has a black opaque groove pattern 104 on a transparent film.
Are formed (see FIG. 2). Then, the resist film is distinguished between the unexposed portion and the exposed portion by the developing / fixing liquid (see FIG. 1C). Then, soak in the removal solution,
The unexposed portion is removed, a predetermined pattern is exposed, and then dried (see FIG. 1D).

【0032】更に、所定パターン以外をレジスト膜で覆
われた回転環母材を、マイクロ・ブラスター本体内の回
転テーブル上に設置し、硬質微粉粒子(砥粒)を高速エ
アーを介してノズルから噴出させる(図5参照)。硬質
微粉粒子は、粒径2〜5μmの分布を持つ酸化アルミニ
ウム(Al23)を、噴射圧4.5kgf/cm2、ワー
クデスタンス(噴射距離)60mmで噴射させた。回転
環母材の所定パターンの領域には、深さ5.6〜5.9
μm、溝底面の面粗度0.23μmの溝が形成された。
Further, a rotary ring base material having a pattern other than a predetermined pattern covered with a resist film is set on a rotary table in the main body of the micro blaster, and hard fine particles (abrasive particles) are jetted from a nozzle through high-speed air. (See FIG. 5). As the hard fine powder particles, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) having a particle size distribution of 2 to 5 μm was sprayed at a spray pressure of 4.5 kgf / cm 2 and a work distance (spray distance) of 60 mm. A depth of 5.6 to 5.9 is formed in a predetermined pattern region of the rotary ring base material.
A groove having a surface roughness of 0.23 μm was formed.

【0033】〔実施例2〕本実施例では、実施例1と同
一仕様の回転環を、以下の要領で製作した。先ず、鏡面
仕上げした回転環母材を超音波洗浄により脱脂・洗浄し
た。次に、明所(暗所でない)にて、高粘度の非感光性
レジスト材溶液に浸漬・乾燥を二度繰り返し、膜厚約5
0μmのゴム状弾性を有するレジスト膜を形成した。
[Embodiment 2] In this embodiment, a rotary ring having the same specifications as in Embodiment 1 was manufactured in the following manner. First, the mirror-finished rotating ring base material was degreased and cleaned by ultrasonic cleaning. Next, in a bright place (not a dark place), dipping in a high-viscosity non-photosensitive resist material solution and drying are repeated twice, and the film thickness is about 5
A resist film having a rubber-like elasticity of 0 μm was formed.

【0034】その後、パターン溝設計した時の位置座標
に基づいて駆動するXYテーブル上に、回転環母材を載
置し、エキシマレーザー発振器から光路伝送したレーザ
光を回転母材表面に走査的に照射して、レジスト膜を蒸
発除去する(図3参照)。レジスト膜は、気化ガスとな
り、露出部が形成される(図4参照)。引き続き、実施
例1と同様に、マイクロ・ブラスターでパターン溝を形
成した。形成精度及び寸法精度は、実施例1と同様であ
った。
After that, the rotary ring base material is placed on an XY table driven based on the position coordinates when the pattern groove is designed, and the laser light transmitted through the optical path from the excimer laser oscillator is scanned on the surface of the rotary base material. Irradiation is performed to evaporate and remove the resist film (see FIG. 3). The resist film becomes vaporized gas and an exposed portion is formed (see FIG. 4). Subsequently, as in Example 1, pattern grooves were formed by a micro blaster. The forming accuracy and the dimensional accuracy were the same as in Example 1.

【0035】〔実施例3〕本実施例は、図13に示すよ
うに、三次元の母材表面に溝を加工する例として、軸径
の異なる軸部131,132の間に、円錐台形のテーパ
部133を設けた母材(被加工材)に対して、浅溝を加
工するものである。三次元溝の生成状況は、図14に示
すように、XYテーブル112上に多軸旋回機構(図示
省略)を設け、上記母材をワーク旋回軸114を中心に
旋回させながら、エキシマレーザ光110を上記母材表
面に照射して、レジスト膜を気化蒸発させて、スパイラ
ル溝に対応した所定パターン105を創成する。レジス
ト膜は気化ガス111として蒸発する。その後は、実施
例2に準じて、所定パターン105に沿って、スパイラ
ル溝を加工する。
[Embodiment 3] In this embodiment, as shown in FIG. 13, as an example of processing a groove on the surface of a three-dimensional base material, a truncated cone shape is formed between shaft portions 131 and 132 having different shaft diameters. The shallow groove is processed in the base material (workpiece) provided with the tapered portion 133. As shown in FIG. 14, the three-dimensional groove generation state is such that a multi-axis turning mechanism (not shown) is provided on the XY table 112, and the excimer laser beam 110 is turned while the base material is turned about the work turning axis 114. Is irradiated on the surface of the base material to vaporize and evaporate the resist film, thereby forming a predetermined pattern 105 corresponding to the spiral groove. The resist film evaporates as the vaporized gas 111. After that, according to the second embodiment, the spiral groove is processed along the predetermined pattern 105.

【0036】このようにして製作される部材の用途とし
ては、例えば、真空ポンプ、流体定給装置がある。即
ち、上記部材の外周を一定のクリアランスを介してケー
シングにて覆い、回転させることによりテーパ部133
のスパイラル溝で発生する遠心力により、図13中、A
→Bに示す方向に、液体又は気体を送給するものであ
る。
Applications of the member manufactured in this manner are, for example, a vacuum pump and a fluid constant-feed device. That is, by covering the outer circumference of the member with a casing through a certain clearance and rotating the member, the taper portion 133 is rotated.
Due to the centrifugal force generated in the spiral groove of
→ Liquid or gas is fed in the direction indicated by B.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上、実施例に基づいて具体的に説明し
たように、本発明は、二次元又は三次元の母材表面全域
に、ゴム状弾性体の薄膜を形成したのち、フォトレジス
ト法又はレーザ照射により、所定パターンの領域の薄膜
を除去して、その表面にマイクロ・ブラスティングによ
り硬質微粉粒子を噴出させて、母材表面を浸食させ、そ
の後、残る薄膜を除去するものである。この為、従来の
ような超音波加工で必要とした溝加工用の工具が不要と
なる。特に、マイクロ・ブラスティングを用いるため、
従来のフォトケミカルエッチング法のような、被加工材
の材質偏光に伴う液変更、レジスト膜の溶解・浸食がな
く、溝加工の生産性、パターン形状の寸法精度が格段に
向上する。また、フォトレジスト法による場合には、安
価にして短時間に製造できるフィルムだけで済むため、
納期の短縮化、コストの低減に寄与する。更に、レーザ
照射による場合には、フォトレジスト法に比較し、工程
省略できると共に、コンピュータ援用設計、コンピュー
タ援用加工が可能となり、更に納期の短縮化、コストの
低減に寄与する。
As described above in detail based on the embodiments, according to the present invention, a thin film of a rubber-like elastic material is formed on the entire surface of a two-dimensional or three-dimensional base material, and then a photoresist method is used. Alternatively, a thin film in a predetermined pattern region is removed by laser irradiation, and hard fine powder particles are jetted to the surface by microblasting to erode the surface of the base material, and then the remaining thin film is removed. For this reason, the conventional tool for groove machining required for ultrasonic machining becomes unnecessary. Especially since microblasting is used,
Unlike the conventional photochemical etching method, there is no change of liquid due to polarization of the material of the material to be processed, dissolution / erosion of the resist film, and the productivity of groove processing and the dimensional accuracy of the pattern shape are significantly improved. Also, in the case of the photoresist method, since only a film that can be manufactured at low cost in a short time is required,
Contributes to shorter delivery times and lower costs. Further, in the case of laser irradiation, compared with the photoresist method, the process can be omitted, and computer-aided design and computer-aided processing are possible, which further contributes to shortening the delivery period and cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施例に使用するフォトレジス
ト膜形成の手順概略を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic procedure of forming a photoresist film used in a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施例に使用するパターンフィ
ルムの説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a pattern film used in the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第2の実施例に係るレーザ光によるレ
ジスト膜形成を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing resist film formation by laser light according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施例におけるレーザ光による
レジスト膜形成過程の状況を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state of a resist film forming process by laser light in a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明におけるパターン露出部に対してマイク
ロブラスティングを実施している状況を示す概略図であ
る。
FIG. 5 is a schematic view showing a situation in which microblasting is performed on a pattern exposed portion in the present invention.

【図6】ドライガスシールの基本的構造にかかる圧縮機
の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a compressor according to a basic structure of a dry gas seal.

【図7】図6中、符号Aで示すシール部の拡大図であ
る。
FIG. 7 is an enlarged view of a seal portion indicated by reference sign A in FIG.

【図8】回転環の一部の立体構成を示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view showing a three-dimensional structure of a part of a rotary ring.

【図9】ドライガスシールの静止時の状況を示す説明図
である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a situation when the dry gas seal is stationary.

【図10】ドライガスシールの運転時の状況を示す説明
図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a situation during operation of the dry gas seal.

【図11】超音波加工法を用いた溝加工状況を示す断面
図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a groove processing state using an ultrasonic processing method.

【図12】従来法における回転環の溝加工用工具を示す
説明図である。
FIG. 12 is an explanatory view showing a groove forming tool for a rotary ring in a conventional method.

【図13】本発明の他の実施例に係る溝加工を示す説明
図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing groove processing according to another embodiment of the present invention.

【図14】本発明の他の実施例に係るレーザ光によるレ
ジスト膜形成過程の状況を示す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a situation of a resist film forming process by laser light according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100 回転環母材 101 レジスト膜 102 光源 103 フィルム 104 溝パターン 105 所定パターン 106 XYテーブル 110 エキシマレーザ光 111 気化ガス 112 XYテーブル 113 エキシマレーザ 114 アライメントHe−Neレーザ 115 ミラー 116 フィールドレンズ 117 イメージングレンズ 118 ハーフミラー 119 モニター用CCDカメラ 120 マイクロ・ブラスター本体 121 硬質微粉粒子(砥粒) 122 ノズル 123 高圧エアー 124 回転テーブル 125 回収ホッパー 126 回収タンク 127 遮蔽板 128 ダクトホース 129 フィルター 131 軸部 132 軸部 133 テーパ部 100 rotating ring base material 101 resist film 102 light source 103 film 104 groove pattern 105 predetermined pattern 106 XY table 110 excimer laser light 111 vaporized gas 112 XY table 113 excimer laser 114 alignment He-Ne laser 115 mirror 116 field lens 117 imaging lens 118 half Mirror 119 CCD camera for monitor 120 Micro blaster main body 121 Hard fine powder particles (abrasive grains) 122 Nozzle 123 High pressure air 124 Rotary table 125 Recovery hopper 126 Recovery tank 127 Shielding plate 128 Duct hose 129 Filter 131 Shaft part 132 Shaft part 133 Tapered part

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 母材の表面全域に対して、ゴム状弾性体
の薄膜を形成した後、所定パターンの領域の前記薄膜を
除去して、前記母材表面を露出させ、その後、その表面
に硬質微粉粒子を噴出させて、前記母材表面を浸食さ
せ、更に、残る前記薄膜を除去することを特徴とする溝
の加工方法。
1. After forming a thin film of a rubber-like elastic material on the entire surface of the base material, the thin film in a predetermined pattern region is removed to expose the surface of the base material, and then the surface of the base material is exposed. A method for processing a groove, characterized in that hard fine powder particles are jetted to erode the surface of the base material, and the remaining thin film is removed.
【請求項2】 前記母材表面は、二次元であることを特
徴とする請求項1記載の溝の加工方法。
2. The groove processing method according to claim 1, wherein the surface of the base material is two-dimensional.
【請求項3】 前記母材は回転環の母材であり、かつ、
前記所定パターンはスパイラル溝に対応したパターンで
あることを特徴とする請求項2記載の溝の加工方法。
3. The base material is a base material of a rotary ring, and
The groove processing method according to claim 2, wherein the predetermined pattern is a pattern corresponding to a spiral groove.
【請求項4】 前記母材表面は、三次元であることを特
徴とする請求項1記載の溝の加工方法。
4. The method for processing a groove according to claim 1, wherein the surface of the base material is three-dimensional.
【請求項5】 前記母材は軸径の異なる軸部間にテーパ
部を形成した被加工材であり、前記所定パターンは前記
テーパ部にスパイラル状に形成されるパターンであるこ
とを特徴とする請求項4記載の溝の加工方法。
5. The base material is a material to be processed in which a tapered portion is formed between shaft portions having different shaft diameters, and the predetermined pattern is a pattern formed in a spiral shape on the tapered portion. The method for processing a groove according to claim 4.
【請求項6】 前記薄膜の所定パターンの領域は、フォ
トレジスト法により除去することを特徴とする請求項2
又は4記載の溝の加工方法。
6. A region of the thin film having a predetermined pattern is removed by a photoresist method.
Alternatively, the groove processing method described in 4.
【請求項7】 前記薄膜の所定パターンの領域は、レー
ザ光の照射により蒸発除去することを特徴とする請求項
2又は4記載の溝の加工方法。
7. The groove processing method according to claim 2, wherein the predetermined pattern region of the thin film is removed by evaporation by irradiation with laser light.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109968206A (en) * 2019-03-28 2019-07-05 杭州电子科技大学 A kind of mask plate assisted jet processing method

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