JPH09512489A - 研磨剤混合物供給システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 従来の研磨剤混合物加圧システムは、圧力容器（１５）、前記区画に接続されたノズル（１３）、圧力をかけられた液のための入口（１２）、区画の内容物をノズルに駆動するもの、および研磨剤混合物の供給源を含む。これは圧力容器の内部を可撓性ダイヤフラム（１９）によってある区画を規定するように分けることで改良される。この区画はその圧力をさまざまな目的のために制御することができる。たとえばノズルで研磨剤混合物を迅速に射出するため急激な圧力変化を生じさせることもでき、または供給源から研磨剤粒子を吸い込むこともできる。

Description

【発明の詳細な説明】 研磨剤混合物供給システム 研磨剤混合物は、キャリア液内に研磨剤粒子を含む。ヨーロッパ特許公開第０ ２７６２１９号は、切削装置であってノズルから研磨剤混合物がワークピースに 射出されるものを示しており、研磨剤混合物は研磨剤粒子をホッパからキャリア 液内で圧力容器まで搬送することで形成され、その後さらなるキャリア液を用い て混合物を圧力容器からノズルに搬送する。研磨剤粒子はホッパ内の研磨剤粒子 供給源からホッパを通ってキャリア液を通過させることによって移動され、粒子 は懸濁した形で圧力容器に搬送される。 ノズルでの混合物の圧力はキャリア液に与えられる圧力によって制御される。 ２００，０００，０００パスカルのオーダの非常に高い圧力では、水はかなり（ １０％のファクタで）圧縮できるので、この動作レベルまで圧力を上けるために は、５０リットルの圧力容器に約５リットルの水を導入することが必要であろう 。この水の導入は時間がかかる。込み入った切削動作では、このような遅れは容 認できない。 この発明は研磨剤混合物加圧システムであって、圧力容器と、前記圧力容器内 で前記圧力容器内の区画を規定する可撓性ダイヤフラムと、圧力下で液体を供給 する供給源と、前記液体供給源を前記区画に接続して区画の内容物をノズルへと 駆動する手段と、前記区画に接続可能な研磨剤供給 源と、ダイヤフラムの前記区画から遠い側への液圧を制御して区画内の圧力を制 御するための手段とを含む、研磨剤混合物加圧システムを提供する。圧力は供給 源から区画への研磨剤混合物の導入を制御することによって制御してもよいが、 またはダイヤフラムの区画から遠い側にある容積であって区画の容積よりもかな り小さいものに、少量の液を導入し、それによって液を直接区画に導入すること によって達成されるよりかなり速い速度で区画内の圧力を増加させることによっ て制御してもよい。 接続手段は好ましくはジェットポンプを含み、その高圧入口は液供給源に接続 され、その低圧入口は前記区画に接続され、その出口は選択的に閉じられる。出 口が閉じられると、ポンプは供給源からの液を区画に送り、これは区画の内容物 をノズルへと強制するのに用いることができ、出口が開かれるとポンプは区画か ら液を引出してこれを出口から強制的に出すので、これはノズルから射出されな かった研磨剤がある場合にはそれを導管から排出するのに用いることができる。 この発明の例が添付の図を参照して以下に説明される。 図１ないし５はさまざまな研磨剤混合物供給システムの図であり、 図６、７および８は上記システムのいくつかのの部分の修正を示し、 図９はこのような別のシステムの図である。 図１において、研磨剤スラリがホッパ１１内にストアされ、キャリア液（水） が圧力下で入口１２に供給され、装置は研磨剤混合物が圧力下でノズル１３から 与えられるようにする。装置はまた圧力弁１５とジェットポンプ１６とを含む。 ホッパはトランスファ弁により圧力容器に接続されている。可変圧力源１７が弁 １８を介して圧力容器１５内のバルーンダイヤフラム１９に接続される。供給源 １７内の液はダイヤフラム１９により、容器１５の内容物と直接接触しないよう 離されている。 ジェットポンプ１６はその高圧入口が入口１２に接続され、その低圧入口がフ ィルタ２１を介して圧力容器１５の内側に接続されている。ジェットポンプの出 口は弁２２を介してノズル１３に通じる。弁２３と絞り弁２４とがバイパスによ ってジェットポンプ１６に接続され、ノズル１３での研磨剤混合物の濃度を制御 する。導管２５が容器１４の内部とノズル１３への入口１２からの線とを接続す る。 動作において、研磨剤スラリは供給源１７によってバルーンダイヤフラム１９ 内の圧力をサイクル動作させることによってトランスファ弁２０が開くと、ホッ パ１１から容器１５内に引き入れられる。ダイヤフラム内の圧力が増す間は弁２ ０が閉じて、研磨剤が供給源１１に戻ってしまうのを防ぐ。十分なスラリが容器 １４内に引き入れられると、バルーンが膨らんだままにされて弁１８が閉じ、弁 ２０も閉じて、スラリが抜けてホッパへ戻ることを防ぐ。 弁２２が閉じられてジェットポンプを詰まらせ、入口１２からの液はジェット ポンプを通って容器１５に達し、このため容器１５内の研磨剤混合物は導管２５ を通ってノズル１３へと押し出される。この流れは液入口１２内の弁１４を閉じ るか、または弁２２を開けることによって止められるが、弁１８を開いてバルー ン１９をつぶせば圧力容器１５内の圧力が減じられて緊急停止が達成できる。 流れが止まったとき、研磨剤混合物はいくらか導管２５に残るだろう。いくら かは排出されるが、弁２２が開いてジェットポンプが動作しているので、ポンプ １６はその設計されたモードで動作して、容器１５からフィルタ２１を介して液 を引出しこれを弁２２を通して出すので、導管２２に残ったものは完全に排出さ れる。フィルタ２１は研磨剤がジェットポンプに引き入れられてその部品の摩耗 を引き起こすことを防ぐ。 図２は図１の装置の修正を示し、ここでは第２の圧力容器３１が圧力容器１５ と直列に設けられている。これによって、図１で提供されるバッチ処理を連続し た処理にすることができる。導管３２が容器１５から第２の容器３１につながる 。ジェットポンプの出口は弁３３を介して容器１５に接続され、入口１２はまた 絞り弁３４および弁３５を介して容器１５に接続される。容器１５が充填される と、弁３３が開き（２２が閉じ）、このため研磨剤混合物が容器１５から容器３ １に強制的に送られる。すると弁３３が 閉じ、このため１２からジェットポンプを介しての流れが混合物を容器３１から 導管２５へと押し出す。同時に、容器１５はポンプ１７とバルーン１９とを用い てホッパ１１から再び充填される。３４および３５を通る流れは、研磨剤スラリ によって再充填された後容器１５を容器３１と同じ圧力まで再加圧するのに用い られる。 図３では可変圧力を生じさせるための別のシステムが、線１０６および１０７ 内の圧力を変えることで制御される、圧力容器１００のベースにあるピストン１ ０４の形で示されている。ピストン１０４は可撓性ダイヤフラム１０２により、 圧力容器内の研磨剤混合物から分離されている。この図において、研磨剤混合物 は、ダイヤフラム１９の外にあった図１とは対照的に、ダイヤフラムの内側にあ る。 図３の実施例では圧力容器は１つだけである。図４の実施例では２つあり、そ の各々はベースにピストンを備え、線１０６および１０７と１０８および１０９ とに与えられる圧力でそれぞれの容器内の研磨剤混合物に可変の圧力を与える。 図４の容器の各々における研磨剤混合物容器の接続は図２に関して既に説明した ものに対応する。 圧力容器内の内容物に可変の圧力を与え、一方でこれらの内容物を可変圧力を 加えるために用いられる液と直接接触しないようにしておく、ダイヤフラムのさ らに別の形が図５に示されている。円筒ダイヤフラム３０２が圧力容器３００の 裏側を覆っており、内容物をダイヤフラムの内側 に、圧力を与える液を外側に保つ。同様のダイヤフラム３０３が容器３０１内に 位置付けられている。差動圧力がポンプ３１５と弁システム３０８、３０９によ り変えられる。この図とこれ以降の図ではジェットポンプはなく、キャリア液の 流れはポンプ３２５、弁３１８ないし３２１および絞り弁３３５によって発生す る。 図５の構成では、好ましくは濃縮されたスラリの形の研磨剤粒子の供給源がコ ンテナ３１７内に設けられ、導管３２１を介して上述の弁２０に対応するトラン スファ弁３０５を通り、ダイヤフラム１９に関して上で説明したようにダイヤフ ラム３０２の圧力制御を用いて第１の圧力容器３００に送られる。研磨剤が導入 された後、弁３０５は閉じられる。 キャリア液のための入口が容器３００の底にあり、これは弁３１９によって制 御され、キャリア液はフィルタ３２８とポンプ３２５とを介し、２本の平行アー ムの制御下で貯蔵槽３２７から与えられ、アームの各々は絞り弁３３５と弁３１ ８とを含む。ポンプは１対の増圧器を有し、これはシステムに約２５０，０００ ，０００パスカルで毎分５リットルの流れを同位相のシーケンスで与えるので、 リップルは確実に約２％より良好なものとなる。流量はアームの一方または両方 の弁３１８を開いて対応の絞り弁を利用することによって制御される。弁１８か らのキャリア液の流れはまた、弁３２０を介し第２の圧力容器３０１に向け られ、第１の圧力容器３００の出口から第２の圧力容器３０１の第２の入口まで 接続３２９があり、これは圧力容器３００の弁３０５と同様の構造の弁３０４に より制御される。圧力容器３００の出口は排出装置３８０と導管３２２とを通っ て切削ノズル３２３に通じる。 これまでに説明された装置に加えて、液圧アキュムレータシステムからの液を 加圧するため、各圧力容器３００、３０１にはさらなる入力が設けられており、 この液圧アキュムレータシステムではポンプ３１５がポンプ動作して液を液圧ア キュムレータ３１０に駆動している。逆止め弁３１２とバイパス弁３１１とが貯 蔵槽３１４につながり、必要に応じてポンプ３１５からの圧力を抜き取るか、ま たはポンプシステムを再充填する。もし研磨剤混合物を一方の圧力容器から遅滞 なく押し出すことが所望される場合には、ポンプ３２５は使える時間の間に圧力 容器の容積で水の圧縮可能性を保証するほど十分な量の液を供給することは恐ら くできないであろう。したがって、液圧アキュムレータ３１０からの加圧液が（ 容器３００のために）弁３０９を介し、さらに（容器３０１のために）弁３０８ を介してポンプ３１５から送られ、ダイヤフラム３０２、３０３が、液圧アキュ ムレータシステムを研磨剤粒子の侵入から守る。液圧アキュムレータを用いるこ とで確実に十分な量の圧力をかけられた液が圧力容器内に注入され、混合物の圧 縮可能性による如何なる影響にも対抗するので、ノズル３２３ では迅速な応答が得られ、高圧の切削用ジェットが与えられ、その流れは液圧ア キュムレータシステムの動作に忠実に従う。加えて、弁３０５が開いているとき の導管３０６内の圧力の制御が、供給源３１７からの研磨剤粒子の導入を制御す る。 図５において出力制御弁３２８を備えた２方向ポンプ３１３が貯蔵槽３１４と 、容器３００に繋がる導管３０６との間に設けられている。ポンプ３０３は、供 給源３１７から研磨剤混合物を引き入れ、一旦研磨剤粒子が容器３００内に収ま ると余分のキャリア液を強制的に出すのを助けるため、容器３００に圧力サイク ルを与えるのに用いることができる。 動作において、図５の再充填圧力容器３００は供給源３１７から前もってふる い分けた研磨剤によって、弁３０５および３２８を開き弁３０９を閉じた状態で ポンプ３１３を各方向にサイクル動作させることによって充填される。このサイ クル動作で研磨剤が容器３００に引き入れられ、一方余分の水は除かれる。その 後弁３０５と３２８が閉じられる。 弁３０９が開き、ポンプ３１５からの液が膜３０２を加圧する。容器３００内 の圧力が容器３０１内の圧力と等しくなると、弁３０４および３１９が開き、弁 ３２０が閉じる。同時に、ポンプ３２５からの液が再充填容器に流れ込んで、膜 ３０２からの圧力下の研磨剤混合物を再充填容器 ３００から導管３５２と弁３０４とを介して排出容器３０１に運ぶ。ノズルから 排出されるべき混合物の圧力は影響を受けないはずである。というのもこの搬送 プロセスの間どちらの容器の膜にも同じ圧力が与えられているからである。 弁３０９、３１９、３２０および３２８が閉じられると、排出容器３０１内の 研磨剤混合物はポンプ３１５から弁３０８を介し膜３０３に作用する液により加 圧される。 弁３２０が開き、このため３２５からの流れは容器３０１を通り、混合物は容 器３０１からノズル３２３まで、３２５からのキャリア液と３１５から与えられ る圧力との組合された効果の下で強制的に送られる。絞り弁３３５および３２１ により、ポンプ３２５からの流れのほぼ９０％が３２１を通り導管３２２の下流 で混合物と合流する。 システム内の圧力はまず弁３０８、３１９および３２０を閉じ弁３０９を開い た状態で再充填容器３００を減圧することによって緩和することができ、圧力は 弁３１１を介して、またはポンプ３１５自体で抜ける。弁３０８および３０９が 逆向きにされるため排出容器３０１からの圧力もまた同じように緩和される。も しポンプ３１５が使用される場合には、次の加圧サイクルを始める前に弁３１２ を介して液を再充填する必要があるだろう。これらの動作全体において、図５の 右側の装置は膜により研磨剤粒子から保護される。 供給源３１７に変えて、スラリコンテナ３３１を直接加圧容器３００に装填し 定位置にねじで留めることもできる。コンテナには弁３１９からの水と協働して スラリを導管３５２を介して容器３０１へ押し流す特別の出口が設けられる。既 に図５を参照して説明した平行アームと弁３１８を含む流れの制御は、これに変 えて図６に示すようにバイパス導管３３７内に位置付けることもでき、ここでは 一般に３３５で示される絞り弁と弁とを各々が含む別の平行アームが弁３２０の 出口と導管３２２との間のバイパス導管３３７に位置付けられている。この構成 ではさらなる絞り弁３３６が排出装置３８０と導管３２２との間に設けられ、図 ５に関連して既に説明した絞り弁３２１に変えて、弁３３４が設けられる。絞り 弁のこの構成は動作上の理由から好ましいものである。絞り弁は研磨剤粒子によ り近いが、これらはよりブロックされやすいので、絞り弁３３５と弁３１８とは 研磨剤混合物へのキャリア液の供給経路内に位置付けられ、したがって研磨剤粒 子による汚染を受けにくい。絞り弁３３６を設けることにより、研磨剤の流れが 止められたときに研磨剤がノズル導管をブロックしにくくなる。 上で述べた圧力容器と同軸の円筒膜は、図７に示すように、圧力容器の軸から 間隔を空けられ平行に配置された閉じた管状の膜３３８と置き換えることができ る。膜は多孔質でその端部がブランクにされた入口管３３９を覆ってお り、これは逆圧が与えられたときに膜を支持しさらなる密封を与える。この膜は 図１および２のバルーン膜により近いものである。 容器３００および３０１間の直接接続３５２に加えて、膜の研磨剤混合物から 遠い側のそれぞれの圧力容積間に、ポンプ３５０と弁３５１とを直列に含む接続 が、図８に示されるように設けられてもよい。ポンプ３５０は２つの容器間の液 の加圧サイクル動作のために用いて、直接接続３５２を介する研磨剤混合物の搬 送を援助してもよい。この修正例において、容器３００と３０１との間の搬送を 助ける、他の図で参照番号３１９で示した弁を介する容器３００へのキャリア液 の接続が設けられていないことが注目される。 図９はノズル３２３での迅速な起動、停止および圧力変化が必要でない場合に 使用できる、液中研磨剤生成装置の別の構成を示す。研磨剤は容器３５４内の管 状膜３５３の外側に接続された導管３５５の圧力をサイクル動作させることによ り、再充填装置から圧力容器３００に搬送される。膜３５３の内側は弁３５７を 介して容器３００内の（膜３５３よりも硬い）膜３８８の内側に接続される。容 器３００が研磨剤で充填されると、導管３５５を介して容器３５４に圧力が与え られ、動作状態で容器３００にある液の圧縮可能容積と少なくとも等しい液を膜 ３３８内に移動させる。これが達成されると、弁３５７が閉じられ、容器３０ ０は液圧アキュムレータ３４６に続く弁３５８を開くことにより加圧される。そ の後弁３０４および３１９が開かれて上述のとおり研磨剤を容器３００から容器 ３０１に搬送する。減圧されると、弁３５８、３１９および３０４が閉じられ、 その後弁３５７が開かれる。この実施例において、膜３３８は研磨剤を圧力源３ ５５から分離する役割を果たすが、液圧アキュムレータ３４６からは分離しない 。

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Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．研磨剤混合物加圧システムであって、圧力容器と、前記圧力容器内にあって 前記圧力容器内に区画を規定する可撓性ダイヤフラムと、前記区画に接続された ノズルと、圧力を加えられた液のための入力と、前記液入力を前記区画に接続し て区画の内容物をノズルへ駆動するための手段と、前記区画に接続可能な研磨剤 混合物供給源と、ダイヤフラムの前記区画から遠い側の液圧を制御して区画内の 圧力を制御するための手段とを含む、加圧システム。 ２．接続手段は、前記液供給源に接続された高圧入口と、前記区画に接続された 低圧入口と、閉じることのできる出口とを有するジェットポンプを含む、請求項 １に記載のシステム。 ３．可撓性ダイヤフラムは閉じた弾力のあるコンテナを含み、圧力可変手段は弾 力のあるコンテナに液を導入しかつそこから液を引き出す手段を含む、請求項１ または２に記載のシステム。 ４．可撓性ダイヤフラムは圧力容器を中央区画と周りを取囲む環状区画とに分け る環状ダイヤフラムを含む、請求項１または２に記載のシステム。 ５．液入口とノズルとの間で圧力容器をバイパスする導管と、前記導管内の流れ を制御する手段とを含む、先行の請求項のいずれかに記載のシステム。 ６．圧力容器の出口で前記導管との接合点より上流に絞り 弁を含む、請求項５に記載のシステム。