KR19980018601A

KR19980018601A - 블라스트 가공 방법 및 장치

Info

Publication number: KR19980018601A
Application number: KR1019970038319A
Authority: KR
Inventors: 칸다 신지
Original assignee: 케이지 마세; 가부시끼가이샤 후지세이사쿠쇼
Priority date: 1996-08-19
Filing date: 1997-08-12
Publication date: 1998-06-05
Also published as: JP3086784B2; JPH1058324A; US5876267A; KR100282206B1; TW333489B

Abstract

본 발명은 비교적 간단한 구성에 의해 석션식의 블라스트 가공 장치에 있어서 가공패턴을 용이하게 확대, 변형할 수 있게 하고, 확대, 변형된 가공패턴내에 있어서 연마재의 안정되고 연속된 분사를 가능하게 하는 블라스트 가공 방법 및 장치의 제공에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 석션식 블라스트 가공 장치의 블라스트 건(40)의 노즐(42)둘레에 이 노즐(42)을 소정 간격을 두고 포위하도록 하여 노즐커버(49)가 설치되고, 상기 노즐(42)의 외주와 노즐커버(49)의 내주간에는 연마재의 분사방향에서 개방되는 유로(43)가 압축공급공급원에 연통되어 설치된다. 그리고 블라스트 건(40)의 분사구(47)에 확산노즐로서의 연마재확산실(52)이 연결설치된다.

Description

블라스트 가공 방법 및 장치

본 발명은 천연 실리카 샌드, 알루미나 또는 탄화규소의 분말, 글래스 비드(glass beads), 미소 강구 등으로 된 연마재를 공기 등의 유체와 함께 고속으로 분사하여 피가공물을 매끄럽게 가공하거나, 또는 글래스, 실리콘 웨이퍼 등의 정밀조각가공, 플라즈마 디스플레이의 리브의 조각가공, 또 도장(塗裝)의 조각가공, 또한 도장의 전처리 등의 표면처리, 표면가공을 행하는 블라스트 가공에 사용되는 블라스트 가공 장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 연마재의 취부에 의해 피가공물의 표면에 형성되는 가공형상(여기에서는“가공패턴”이라 한다.)을 확대ㆍ변형시킬 수 있음과 동시에 가공패턴내에서의 연마재의 분사밀도가 균일한 블라스트 가공 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래, 이러한 종류의 블라스트 가공 장치를 위한 석션타입(suction type)의 블라스트 건(blast gun)으로서는 예컨대 도 9에 도시된 바와 같은 블라스트 건(10)을 사용하여 왔다.

이 블라스트 건(10)은 건 본체(11)를 구비하고, 이 건 본체(11)는 블라스트 가공 장치의 회수탱크로부터 연마재 호스(31)를 통해 연마재도입구(24)에 연통시켜 연마재가 흡입되는 대략 원통용기형태의 연마재흡입실(12)가 형성되어 있고, 이 연마재 흡입실(12)의 전단부에는 원추상으로 좁아진 원추내면(16)이 형성되어 있으며, 이 원추내면(16)에 관통하는 노즐(14)이 설치되어 있다.

그리고, 상기 원추내면(16)의 내측에 그 후단을 도시되지 않은 압축공기공급원에 연통시킨 제트(13)의 선단이 연마재흡입실(12)의 후방으로부터 삽입되어 있고, 이 제트(13)의 선단 분사공으로부터 도시되지 않은 압축공기공급원으로부터 공급된 비교적 고압의 압축공기가 분사될 수 있도록 구성되어 있다.

15는 홀더로서 내주면에 테이퍼부를 구비한 원통상을 하고 있고, 이 홀더(15)내주의 테이퍼부로 노즐(14)외주의 테이퍼를 감합시켜 홀더(15)외주에 설치된 나사부로 건 본체(11)에 나사결합시킴으로써 노즐(14)이 건 본체(11)에 고정결합된다.

이상과 같이 구성된 블라스트 건(10)에 있어서, 호스(32)를 통해 압축공기공급원에 연통된 상기 제트(13)의 선단으로부터 고압의 공기를 분사하면 연마재흡입실(12)내가 부압으로 되기 때문에 이 부압에 의해 도시되지 않은 회수탱크내의 연마재가 연마재 호스(31)를 경유하여 연마재흡입실(12)내로 흡인된다.

연마재흡입실(12)내의 연마재는 상기 원추내면(16)과 제트(13)외주사이의 환상 간격부분내로 흡입되고, 제트(13)에 의해 분사된 공기류에 실려 노즐(14)로부터 외부로 원추상으로 확산되면서 분사되어 피가공물의 표면에 대략 원형상의 가공패턴이 형성된다.

이와 같은 종래의 석션식 블라스트 건(10)에 있어서는 제트(13)로부터 분사되는 공기류의 속도를 높히기 위해 제트(13)의 분사공이 작은 내경으로 좁아져 있고, 그 때문에 제트(13)에 의해 분사된 협소한 단면적의 공기류에 실려 분사되는 연마재의 균일한 가공이 얻어지는 유효한 분사범위도 노즐(14)의 분사공 내경에 의해 결정되어 가공패턴 또한 협소해지게 된다.

이때문에, 피가공물을 소망형상의 범위로 블라스트시키고자 하면, 상기 블라스트 건(10) 및/또는 피가공물을 이동시키는 등으로 상기 블라스트 건에 의해 형성되는 가공패턴을 연속시켜 소망형상으로 가공해야할 필요가 있게 된다.

그러나, 전술한 가공방법에 의한 경우 비교적 가공패턴이 작은 상기와 같은 블라스트 건을 사용하게 되면 블라스트 건 또는 피가공물의 이동범위가 넓어지게 되어 일회의 가공작업에 비교적 장시간이 소요될 뿐만 아니라, 피가공물에 대해 균일한 가공을 행하기 위해서는 블라스트 건 또는 피가공물의 이동을 일정 속도, 일정 간격으로 정확히 행하여야 할 필요가 있게 되는 등, 그 가공이 난해하여지게 된다. 따라서, 가공패턴이 크면서 그 가공패턴 내에서의 연마재 분사밀도가 균일한 블라스트 건의 개발이 요망되고 있다.

그러나, 석션식의 블라스트 건에 있어서는 가공패턴의 확대를 블라스트 건(10)의 노즐(14)의 분사공 내경(노즐경)을 확대하는 등의 간단한 방법으로는 이루어낼 수 없고, 또 제트(13)의 내경을 확대하는 것에 의해 가공패턴을 확대한 경우에는 제트로부터의 공기류 분사속도, 분사압력이 저하되고, 이 분사속도, 분사압력을 일정하게 유지시키려면 압축공기공급원으로서 용량이 큰 대형 콤프레서 등을 채용해야 할 필요가 있어 장치가 대형화될 뿐만 아니라 고가로 된다. 더욱이, 노즐의 내경, 제트의 내경 등을 확대시키는 것에 의해 가공패턴을 확대한 경우에는 가공패턴내에 있어서 연마재의 분사밀도가 불균일하게 되어 균일한 연삭을 행할 수 없게 된다.

이러한 종래기술의 결점을 감안하여 본 출원인은 블라스트 건으로 분사된 연마재와 압축공기의 혼합유체의 분사류의 중심에 대해 상기 혼합유체의 분사류를 그 사이에 협입하도록 대략 동 위치를 향해 두 공기류를 분사하는 것 등에 의해 가공패턴의 폭을 확대하는 방법 및 장치에 대해 출원한 바 있다(1995. 4. 4. 출원, 일본특개평 7-79163 호).

상기 선원에 기재된 방법 및 장치에 의하면, 종래의 블라스트 건의 가공패턴에 비해 그 가공패턴의 폭을 대폭 확대할 수 있으면서 가공패턴내에 있어서의 연마재의 분사밀도로 일정하게 하는 것이 가능하다.

그러나, 상기 선원의 방법에 의해 형성되는 가공패턴은 원형 또는 타원형으로 한정되어 피가공물의 재질, 가공조건, 가공형상 등에 대응하여 가공패턴을 변경하는 것이 어렵다. 따라서 가공패턴의 확대에도 근원적인 한계가 있다.

한편, 블라스트 가공 장치의 종류로서는 전술한 석션식 블라스트 가공 장치 이외에 직압식 블라스트 가공 장치가 있는 바, 이 직압식 블라스트 가공 장치는 연마재탱크내에 분체를 봉입하여 탱크내에 압축공기를 불어 넣고, 탱크 저부에 연결된 배출구로부터 배출된 분체를 압축공기와 함께 노즐로부터 분사하는 구조이기 때문에 석션식 블라스트 가공 장치의 제트에 상당하는 부재가 존재하지 않으며, 따라서 노즐의 내경을 확대하는 것에 의해 가공패턴을 용이하게 확대할 수 있다. 그러나, 이러한 직압식 블라스트 가공 장치는 탱크내의 연마재가 소진되면 일단 블라스트 가공 장치 자체를 정지시켜 연마재탱크내에 연마재를 보급해야할 필요가 있는 등, 연속적인 분사에 의한 연속가공에 적합하지 않은 결점이 있고, 또 연마재탱크내에 존재하는 연마재량의 변화에 따라 분사되는 연마재량에 불균일함이 발생하게 되기 때문에 소정시간 연속하여 연마재를 분사하는 경우에는 시간경과에 따라 가공정도에 변화가 생기는 등의 폐해가 있으며, 특히 플라즈마 디스플레이의 리브 내지 장벽 형성이나 반도체 등의 전자기기 부품으로 되는 사파이어, 초자, 실리콘 웨이퍼, 세라믹 등의 정밀가공, 미세가공 분야에서의 이용에 적합하지 않은 결점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 연마재의 분사량이 안정적으로 유지되고, 또 연속하여 작동이 가능한 석션식 블라스트 가공장치로서, 가공패턴의 폭을 확대할 수 있으면서 그 가공패턴의 형상에 대해서도 적절한 변경이 가능한 블라스트 가공 방법 및 장치를 제공함과 동시에, 그 확대된 가공패턴 내에서의 연마재 분사밀도가 균일하여 높은 정밀도의 블라스트 가공을 행할 수 있는 블라스트 가공 방법 및 장치를 제공하는 것에 있다.

도 1 은 본 발명에 사용되는 블라스트 건의 종단면도,

도 2 는 도 1 의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도,

도 3 은 본 발명의 실시예를 보인 정면도,

도 4 는 본 발명의 연마재확산실(확산노즐)의 실시예를 보인 사시도,

도 5 는 도 4의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도,

도 6 은 본 발명의 블라스트 가공 장치의 전체 개략도,

제 7 은 본 발명의 블라스트 가공 장치의 전체 개략도,

도 8 은 본 발명의 연마재 공급 장치의 내부를 보인 사시도,

도 9 는 기지의 블라스트 건을 나타낸 단면도이다.

※도면중 주요부분에 대한 부호의 설명※

10 : 블라스트 건 11 : 건 본체 12 : 연마재흡입실

13 : 제트 14 : 노즐 15 : 홀더

16 : 원추내면 18 : 노즐선단(분사공) 24 : 연마재도입구

31 : 연마재공급관(호스) 32 : 호스(압축공기용) 33 : 호스

34 : 호스 40 : 블라스트 건 42 : 노즐

43 : 유로(연마재 압송용 공기의) 44 : 노즐커버(25)의 개공

45 : 합류노즐 46 : 호스(34)의 연결구 47 : 분사구

48 : 합류실 49 : 노즐커버 46 : 원추내면

51 : 확산노즐 52 : 연마재확산실 54 : 연마재분사구

55 : 연통공 58 : 측벽 60 : 블라스트 가공 장치

61 : 캐비넷 63 : 투입구 65 : 도관

66 : 집진기 67 : 배출관 68 : 호퍼

69 : 배풍기 70 : 회수탱크 73 : 유입구

74 : 연결관 75 : 연통관 80 : 연마재 공급 장치

81 : 보집회전반 82 : 구부(요부) 83 : 흡입관

84 : 흡입구 85 : 회전축 86 : 도입관

87 : 연마재층 88 : 공기층 89 : 도입구

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 블라스트 가공 방법은 압축공기공급원에 연통되는 제트(13)의 공기분사방향 전방에 노즐(42)을 배치하고, 상기 제트(13)로부터 분사되는 공기류에 의해 상기 제트(13)와 노즐(42)사이에 배치된 연마재공급원에 연통된 연마재흡입실(12)내의 연마재를 흡인하여 상기 노즐(42)에 의해 연마재와 일차 압축공기의 일차 혼합기류를 피가공물의 표면에 분사하는 블라스트 가공 방법에 있어서, 상기 노즐(42)의 일차 혼합유체 분사방향 전방에서 압축공기공급원에 의해 공급된 이차 압축공기를 도입시켜 상기 일차 혼합유체의 분사류와 합류시킴과 동시에, 상기 이차 압축공기와 합류된 이차 혼합유체의 분사류를 이차 혼합유체의 분사방향 전방에서 임의의 단면형상으로 형성된 연마재확산공간으로 분사시키고, 상기 연마재확산공간내에 도입된 이차 혼합유체의 분사류를 연마재확산공간의 단면형상으로 정류시켜 피가공물 표면에 분사하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 블라스트 가공 장치는 압축공기공급원으로부터 공급되는 공기류에 의해 연마재공급원으로부터 공급되는 연마재를 흡인하여 분사하는 블라스트 건을 구비한 블라스트 가공 장치에 있어서, 상기 블라스트 건(40)이 압축공기공급원에 연통된 제트(13)의 공기분사방향으로 노즐(42)을 구비하고, 상기 제트(13)와 노즐(42)사이에 연마재공급원에 연통된 연마재흡입실(12)을 구비함과 동시에, 상기 노즐(42)을 소정 간격을 격해 포위하는 노즐커버(49)를 구비하여 이루어지고, 상기 노즐(42)의 외면과 노즐커버(49)의 내면사이에 압축공기공급원에 연통되는 압축공기 유로(43)를 형성하고, 이 유로(43)를 상기 노즐(42)의 분사방향에서 개방시켜 상기 유로(43)를 상기 노즐(42)의 혼합유체 분사방향 전방에서 합류시켜 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 블라스트 가공 장치는 압축공기공급원에 연통되는 제트(13)의 공기분사방향 전방에 노즐(42)를 구비하고, 제트(13)와 노즐(42)사이에 연마재공급원에 연통되는 연마재흡입실(12)을 구비하여 이루어지는 석션식 블라스트 건(40)을 가지는 블라스트 가공 장치에 있어서, 상기 블라스트 건(40)의 노즐(42)을, 상기 노즐의 분사방향으로 전방에서 압축공기공급원에 연통되는 합류실(48)에 임해 설치하고, 상기 합류실(48)을, 임의의 형상으로 형성된 단면형상의 연마재확산공간을 구비하고 또 상기 합류실(48)로부터 분사된 이차 홉합유체의 분사류를 도입하여 상기 연마재확산공간의 단면형상으로 정류하여 분사하는 연마재확산실(52)에 연통시킨 것을 특징으로 한다.

이하에서, 본 발명을 첨부도면에 예시된 실시예들을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

블라스트 가공장치의 전체구성

먼저, 본 발명에 따른 블라스트 가공 장치의 전체적인 구성의 일례를 설명한다.

본 실시예에 있어서는, 블라스트 가공 장치로서 도 6 및 도 7 에 나타낸 바와 같은 에어 흡인식의 블라스트 가공 장치를 사용한다. 이하, 블라스트 가공 장치의 전체 구성에 대해 설명하면, 도 6 및 도 7 에 있어서 61은 캐비넷으로, 피가공물을 출입시키는 투입구를 구비하고, 캐비넷(61)내에 상기 투입구로부터 투입된 피가공물에 연마재를 분사하는 연마재확산실(52)에 연결된 블라스트 건(40)을 설치한다.

또한, 상기 캐비넷(61)의 하부에는 호퍼(68)가 설치되고, 이 호퍼(68)의 최하단은 도관(65)을 통해 캐비넷(61)의 상부에 설치된 연마재회수용의 회수탱크(70)의 상부로 연통된다.

회수탱크(70)는 소위 사이클론으로서, 분진을 연마재로부터 분리하는 장치이며, 도 6 에 도시된 바와 같이 상부에 원통상을 이룬 원통부와, 하부에 하방을 향해 점차 좁아지는 원추상을 이룬 원추부로 이루어져 있고, 회수탱크(70)의 원통부의 상부 측벽에 유입구(73)를 설치하고, 이 유입구(73)에 연통관(75)을 통해 상기 도관(65)의 선단을 연결한다.

상기 연통관(75)의 축선방향은 원통부의 원형횡단면을 이룬 내벽면의 접선방향으로 위치되어 있기 때문에 연통관(75)로부터 회수탱크(70)내로 유입된 기류는 원통부의 내벽을 따라 돌면서 하강해 가게 된다.

회수탱크(70)의 원추부의 하단은 블라스트 건(10)을 통해 연마재확산실(52)로부터 분사되는 연마재의 분사량을 조정하는 연마재공급장치(80)를 구비하고, 이 연마재공급장치(80)에 연마재확산실(52)이 연결된 블라스트 건(40)을 연통 설치한다.

도 8 에 있어서, 80은 연마재공급장치로서, 상기 회수탱크(70)의 저면에 연통하는 도입관(86)을 연마재공급장치(80)의 상벽면으로부터 내부로 삽통설치하고, 상기 도입관(86)선단의 도입구(89)면을 연마재공급장치(80)의 저면으로 부터 높이방향으로 정도의 위치에 설치한다. 따라서, 회수탱크(70)내의 연마재는 도입관(86)을 경유하여 하방의 연마재공급장치(80)내로 낙하유입되고, 연마재공급장치(80)내의 하부로 유입된 연마재로 이루어진 연마재층(87)이 도입구(89)의 하방에 형성되고, 이 연마재층(87)의 상방에는 공기층(88)이 형성된다. 회수탱크(70)내의 연마재가 연마재공급장치(80)내로 유입됨으로써 연마재층(87)의 상면이 상승하여 도입관(86)의 도입구(89)까지 상승하면 회수탱크(70)내의 연마재는 연마재공급장치(80)로 더 이상 유입되지 않는다. 따라서, 연마재공급장치(80)내에는 상시 높이방향으로 상방의 약 부분에 공기층(88)이 형성되고 하방의 약 부분에는 연마재층(87)이 형성되어 있게 된다.

81은 보집회전반(補集回轉盤)으로서, 이 보집회전반(81)의 원주면에는 원주방향으로 연속된 일련의 V자상 단면의 무단조구(無端溝)로 이루어진 구부(82)가 원주면 폭방향으로 평행하게 복수개 형성되어 있다. 상기 보집회전반(81)은 연마재공급장치(80)내의 연마재층(87)중에 종방향으로 회전이 자유롭게 회전축(85)으로 축지지되어 설치되고, 상기 회전축(85)은 연마재층의 상면보다 하방에 위치하며, 또한 보집회전반(81)의 상부 또는 상부의 일부분은 공기층(88)에 노출되는 위치에 설치된다. 여기에서, 상기 보집회전반(81)의 상부라 함은 보집회전반(81)의 회전축 중심을 통과하는 수평선보다 상방에 위치하는 범위의 부분을 말한다. 따라서, 본 실시예에서는 보집회전반(81)의 원주의 하반부 전체가 연마재층(87)내에 확실하게 몰입되고, 또 보집회전반(81)의 원주의 상반부의 일부는 공기층(88)에 노출되어 있게 된다. 따라서, 보집회전반(81)이 회전할 때 보집회전반(81)원주의 상반부의 일부분이 연마재층내에 몰입되어 있기 때문에 연마재가 구부(82)내에 쉽게 인입되어 연마재층(87)의 연마재가 공기층(88)으로 확실하게 이송된다.

상기 회전축(85)은 연마재공급장치(80)의 외부에서 도시되지 않는 축받이에 의해 축지지되고, 회전축(85)의 축단에 설치된 풀리에 모터 등의 회전구동수단의 회전력을 전달하는 V벨트를 연결설치한다. 한편, 상기 회전구동수단의 회전속도는 기지의 수단에 의해 용이하게 조정할 수 있도록 구성되어 있다.

83은 흡입관으로서, 연마재확산실(52)에 연통되는 연마재 호스(31)의 연마재공급방향 후방단에 연결되어 있고, 흡입관(83)의 후단면은 상기 보집회전반(81)의 원주면의 폭과 거의 같은 길이로 세장형의 흡입구(84)를 형성하고, 이 흡입구(84)로부터 연마재공급방향 전방을 향해 좁아지도록 형성되어 있다. 상기 흡입구(84)는 도 8 에 나타낸 바와 같이 깔때기상을 이루고, 흡입구(84)의 길이방향의 전장이 보집회전반(81)의 전폭을 덮을 수 있게 임하여 설치되어 보집회전반(81)의 정점의 원주면에 근접하여 있다. 보집회전반(81)이 회전구동수단에 의해 등속도로 도 8 의 지면상 시계방향으로 회전하면, 보집회전반(81)의 원주면의 구부(82)내로 인입되어 보집된 연마재층(87)의 연마재가 공기층(88)으로 이송된다. 압축공기공급원으로부터 압축공기를 노즐에 공급하면 연마재 호스(31) 및 흡입관(83)내에 부압이 형성되고, 회전하고 있는 보집회전반(81)의 상기 구부(82)내의 연마재가 보집회전반(81)의 정점부에서 흡입구(84)로부터 흡인되어 연마재 호스(31)를 거쳐 노즐로 공급된다. 상기 보집회전반(81)을 등속도로 회전시켜 보집회전반(81)의 원주면으로 보집되는 연마재의 양이 정량으로 되기 때문에 흡입구(84)로부터 흡인되어 노즐로 공급되는 연마재의 양이 일정하게 된다. 또한, 상기 흡입구(84)의 단부가 스크레이퍼의 기능을 수행하여 일정량 이상의 연마재를 보집회전반(81)의 원주면으로부터 떨어뜨려 주기 때문에 연마재의 공급을 한층 더 정량으로 하는 것에 기여한다.

나아가서, 보집회전반(81)의 회전속도를 조정하는 것에 의해 회전수의 증감을 도모하여 노즐로의 연마재공급량을 조정할 수 있다. 예컨대, 보집회전반(81)의 회전속도를 빠르게 하면 연마재가 많이 공급되고, 보집회전반(81)의 회전속도를 느리게 하면 연마재가 적게 공급된다. 또한, 보집회전반(81)를 어떤 회전속도로 하더라도 그 회전속도를 일정하게 유지함으로써 상시 안정된 상태로 일정량의 연마재가 노즐로 공급되고 일정량의 연마재가 노즐로부터 피가공물로 분사된다. 따라서, 보집회전반(81)의 회전속도와 연마재공급량은 서로 상관관계에 있기 때문에 그 관계식을 구하여 연마재공급량을 보집회전반(81)의 회전속도로 디지탈화함으로써 연마재공급량을 원하는 대로 용이하게 조정할 수 있다.

한편, 회수탱크(70)의 상단벽면의 대략 중앙에는 연통관(74)이 설치되고, 이 연통관(74)은 배출관(67)을 통해 집진기(66)에 연통설치된다. 집진기(66)은 배풍기(69)를 회전시켜 집진기(66)내의 공기를 외기로 방출하도록 되어 있다. 이 배풍기(69)에 의해 블라스트 가공 장치(60)의 캐비넷(61), 도관(65), 회수탱크(70)내의 공기를 흡인하여 상기 각부가 각각 부압으로 되고, 또한 도시되지 않은 압축공기공급원으로부터 공급된 공기가 연마재와 함께 블라스트 건(40)을 통해 연마재확산실(52)로부터 분사되기 때문에 캐비넷(61)로부터 차례로 도관(65), 회수탱크(70), 집진기(66)로 기류가 흐르게 된다.

블라스트 건

본 발명의 블라스트 가공 방법은 연마재와 일차 압축공기로부터 생성된 일차 혼합유체의 분사류에 이차 압축공기의 분사류를 합류시키는 것에 의해 가압된 이차 혼합기류의 분사류를 발생시키는 것이다.

일례로, 블라스트 건으로서 도 9 에 나타낸 블라스트 건(10)을 사용, 이 블라스트 건 및 도 3(B)에 도시된 제트(13')의 형상이 후술하는 바와 같이 기지의 것과는 상이한 블라스트 건을 준비하고, 이들 블라스트 건(10)(10')을 도 3(A), 도 31B)에 도시된 바와 같이 일차 혼합유체로서의 연마재분사방향 전방에 배치한 블라스트 건(10')의 연마재흡입실(12') 또는 제트(13')에, 후방 블라스트 건(10)으로부터 일차 압축공기에 의해 생성된 일차 혼합유체를 노즐(14)을 통해 도입한다. 한편, 상기 블라스트 건(10')의 제트(13')(도 3(A)) 또는 연마재도입구(12')(도 3(B))에 이차 압축공기를 각각 도입하는 것에 의해 각각 제트(13') 전방과 노즐(14')사이(도 3(A)), 그리고 제트(13') 전방에 노즐본체(11)내벽간의 간격(43)을 격해 노즐(14') 후방(도 3(B))에 합류실(48)(48)을 형성시키는 비교적 간단한 방법에 의해 기지의 블라스트 건(10)으로부터의 일차 압축공기에 의해 분사된 일차 혼합유체의 분사류에 대해 이차 압축공기를 합류시키고, 또는 이차 압축공기의 분사류에 대해 기지의 블라스트 건으로부터 분사된 일차 압축공기에 의해 생성된 일차 혼합유체의 분사류를 합류시켜, 가압된 이차 혼합유체의 분사류를 발생시키는 것이 가능하다. 바람직하게는 후술하는 블라스트 건(40)을 사용함으로써 장치전체의 소형화를 도모할 수 있다. 한편, 도 3(B)에 있어서, 상세한 도시는 생략되어 있지만, 블라스트 건(10')의 전출 제트상 부재(13')선단외주와 건 본체(11)내벽간에는 간격을 가지고 이차 압축공기의 유로(43)를 형성하고 있다.

도 1 중 블라스트 건(40)은 건 본체(11)를 구비하고, 이 건 본체(11)내에는 블라스트 가공 장치의 회수탱크로부터 연마재 호스(31)를 통해 연마재도입구(24)에 연통되어 연마재가 흡입되는 대략 원통용기상의 연마재흡입실(12)이 형성되어 있다. 그리고, 이 연마재흡입실(12)의 전단부에는 원추상으로 좁아진 원추내면(16)이 형성되어 있다.

또한, 상기 연마재흡입실(12)내에는 연마재흡입실(12)의 후방으로부터 삽입된 제트(13)의 선단부가 배치 되고, 이 제트(13)의 분사공은 블라스트 건(40)의 건 본체(11)선단으로부터 삽입된 노즐(14)의 중심선의 연장상에 배치되어 있다.

또한, 상기 제트(13)는 도시되지 않은 압축공기공급원에 호스(32)를 통해 연통되어 있고, 이 호스(32)를 통해 비교적 고압의 압축공기가 상기 제트(13)로 보내어지는 점에 있어서는 종래의 블라스트 건(10)과 거의 동양의 구성이다.

그러나, 본 발명의 블라스트 건(40)에 있어서는 도 1 에 나타낸 바와 같이 상기 블라스트 건(40)의 노즐(42)을 소정 간격을 두고 전출 홀더(15)내지 건 본체(11)에 상당하는 원통상의 노즐커버(49)로 포위하고, 노즐(42)의 외주와 노즐커버(49)의 내주면간에 이차 압축공기로서 연마재압송용의 압축공기를 통과시키는 유로(43)를 형성하고 있다.

보다 구체적으로는, 본 실시예의 블라스트 건(40)의 노즐(42)은 원추상의 테이퍼면을 외주에 구비하고 본체(11)에 삽입되는 기부(42a)와, 상기 기부(42a)보다 가느다란 원통상으로 형성된 선단 원통부(42b)를 구비한다. 그리고, 이 노즐(42)을 그 선단부가 노즐(42)의 선단 원통부(42b)의 외경보다 약간 큰 내경을 가지고 후단에는 상기 노즐의 기부(42a)의 외형과 부합하는 삽입공이 형성된 원통상의 노즐커버(49)에 감삽하고, 이 노즐커버(49)의 후단을 건 본체(11)에 나사결합 등으로 결합시켜 상기 노즐(42) 및 노즐커버(49)를 건 본체(11)에 고정시킨다.

그리고, 상기 노즐(14)의 선단 원통부(42b)의 외주와 상기 노즐커버(49)의 내주면간에 형성된 간격에 의해, 후술하는 바와 같이 노즐커버(49) 외주에 형성된 개공(44)을 통해 연마재압송용의 이차 압축공기가 통과하는 유로(43)가 형성된다.

상기 노즐커버(49)의 외주면에 형성된 개공(44)에는 연결구(46)를 통해 전술한 연마재압송용의 이차 압축공기를 도입하기 위한 호스(34)가 연결되고, 이 호스(34)의 타단은 도시되지 않은 압축공기공급원에 연결설치된다.

또한, 상기 노즐커버(49)의 선단부분에는 대략 원통상의 합류노즐(45)이 그 일단 외주를 노즐커버(49)의 선단 내주에 나사결합등으로 이 원통상 합류노즐(45)이 노즐(42)의 선단보다 분사방향으로 돌출하여 상기 합류노즐(45)내에 일차 혼합유체의 분사류가 연마재압송용의 이차 압축공기와 합류하는 합류실(48)이 형성된다.

이상과 같이 구성된 블라스트 건(40)의 제트(13)후단에 연결된 호스(32)를 통해 비교적 고압의 압축공기를 공급하면 제트(13)의 선단으로부터 건 본체(11)내에 형성된 연마재흡입실(12)내에 일차 압축공기가 분사된다. 그러면, 이 제트(13) 선단으로부터 분사된 압축공기에 의해 생긴 부압으로 인해 도시되지 않은 연마재탱크로부터 연마재흡입실(12)내에 연마재가 흡인되고, 이와 같이 흡인된 연마재는 제트(13)로부터 분사된 공기류에 실려 블라스트 건(10)의 노즐(42)로부터 분사된다.

이 노즐(42)에 의한 분사시점에 있어서는 연마재의 분사범위가 상기 노즐(42)의 선단 분사공(18)의 크기에 비례하게 되나, 상기 제트(13)에 대한 압축공기의 공급과 동시에 노즐커버(49)에 설치된 개공(44)을 통해 노즐커버(49)의 내주와 노즐(42)의 외주간에 형성된 유로(43)에 연마재압송용의 이차 압축공기가 공급되고, 노즐(42)의 분사공(18)방향에서 개방된 이차 압축공기는 노즐(42)로부터 분사된 일차 혼합유체의 분사류를 에워싸면서 이와 합류된다.

이와 같이 노즐(42)로부터 분사된 일차 혼합유체의 분사류에 대해 상기 노즐커버(49)의 개공(44)으로부터 도입된 연마재압송용의 이차 압축공기를 분사합류시켜 이차 혼합유체로 만드는 것에 의해 이차 혼합유체의 분사류가 고압으로 되어 확산된다. 따라서, 상기 블라스트 건(40)에 의해 분사된 이차 혼합유체의 분사류에 의해 형성되는 가공패턴은 합류실(48)의 선단 분사구(47)의 형상으로까지 확대되고, 또한 그 가공패턴내에서의 연마재의 분사압력, 분사밀도가 일정한 크기로 유지되어 균일하게 된다.

연마재확산실

상기 블라스트 건(40)의 분사구(47)에는 블라스트 건(40)에 의해 분사된 연마재와 이차 압축공기의 이차 혼합유체를 도입하여 원하는 단면형상의 분사류로 분사하는 연마재확산실(52)을 연결함으로써 가공패턴을 연마재확산실(52)의 단면형상으로 정류시켜 분사할 수 있다.

이 연마재확산실(52)은 도 4 및 도 5 에 도시된 바와 같이 블라스트 건(40)의 선단에 직접 연결하는 것도 가능하지만, 본 실시예에 있어서는 상기 블라스트 건(40)의 노즐커버(49)의 내주에 연마재의 분사방향을 향해 돌출하는 원통상의 합류노즐(45)에 연결된 호스(33)를 통해 연통 설치된다.

상기 연마재확산실(52)은 상기 블라스트 건(40)으로부터 분사된 연마재와 이차 압축공기가 합류된 이차 혼합유체의 분사류를 내부에 도입하고, 이 분사류를 연마재확산실(52)의 단면형상으로 정류 분사하여 가공패턴의 폭을 확대시키기 위한 것으로, 그 내부에 상기 블라스트 건(40)으로부터 도입된 연마재와 이차 압축공기의 이차 혼합유체를 확산, 정류하기 위한 연마재확산공간을 구비한다. 이 연마재확산공간은 연통공(55)측이 넓고 연마재분사구(54)측은 좁게 형성되어 있는 바, 보다 구체적으로는 본 실시예의 연마재확산실(52)에 있어서는 연통공(55) 부분으로부터 연마재분사구(54)를 향해 100㎜의 부분을 단면 30㎜㎜×100㎜ 의 구형(矩形)상의 일정 폭으로 형성하고 그 후의 30㎜부분을 점차 좁아지도록 단면변화시킨 연마재확산부(52a)와, 이 연마재확산부(52a)에 연속되고 0.7㎜×100㎜의 연마재분사구(54)와 동일한 형상으로 연속 형성된 구형상의 단면을 가지는 연마재정류부(52b)를 50㎜의 길이로 설치하고 있다.

나아가서, 본 실시예에 있어서는 전술한 바와 같이 연마재분사구(54) 및 연마재정류부(52b)의 단면형상이 그 단변이 0.7㎜로 되도록 형성되어 있으나, 피가공물의 재질이나 가공조건, 가공정밀도 등에 따라 이를 0.05∼5㎜의 범위로 변경시킬 수 있고, 사용하는 연마재가 ＃240∼＃3000(평균입경의 평균 : 5∼80μJ1S6001)의 미분 연마재인 경우에는 0.1∼3㎜인 것이 바람직하다. 그 이유는, 0.1㎜이하로 되면 연마재정류부(52b)의 내부 벽면저항이 커지게 되고, 3㎜이상으로 되면 연마재정류부(52b)로부터 분사된 미분 연마재가 피가공물에 충돌하여 반사될 때 이하의 문제가 생기게 되기 때문이다.

즉, 연마재정류부(52b)의 깊이방향 중앙부로부터 분사된 연마재는 피가공물에 충돌하여 반사될 때 대략 수직방향으로 되튀는 것이 있게 되기 때문에 이 되튀어 오른 연마재가 후속 분사되는 연마재에 충돌되어 연마재가 가공할 미세한 구(溝) 등의 저부에 퇴적하거나, 후속 연마재의 에너지가 소모되거나, 연마재의 반사방향이 랜덤하게 되기 때문에 가공할 미세한 구 등의 측벽면에 충돌하여 그 측벽면을 깎아 내게 되는 등, 여러가지 악영향을 끼치게 되기 때문이다.

또한, 연마재정류부(52b)의 단면에 있어서 장변은 단변의 10배 이상인 것이 바람직한 바, 단변의 치수가 0.1∼3㎜인 경우에는 그 장변은 25∼500㎜로 되는 것이 바람직하다.

또한, 연마재정류부(52b)의 길이는 분사후의 연마재에 직진성을 부여하도록 하기 위해 상기 단면 단변의 10배이상으로 하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 연마재확산부(52a)의 형상은 전술한 단면대 형상에 한정되지 않고 역삼각형 등의 형상으로 하는 것도 가능하며, 또한 연마재분사구(54)의 형상도 가늘고 긴 직사각형 형상에 한정되지 않고 타원 등의 원호의 일부나 파형 등의 다른 곡선, 직선 등이 조합된 형상으로 좁은 폭의 세장한 단면형상을 이루는 단면형상으로 설계하여도 좋다.

나아가서, 연마재확산실(52)의 연마재분사구(54)의 형상을 세장한 직사각형 형태로 한 경우에는 가공패턴의 폭을 확대시킬 수 있음과 동시에 예컨대 평행으로 배치된 복수의 미세한 구(溝)를 연삭하는 플라즈마 디스플레이(PDP)의 리브형성의 경우와 같은 가공을 행하는 경우에는 연마재분사구(54)의 장변을 블라스트 건 또는 피가공물의 이동방향에 대해 직교하는 방향으로 위치시키고, 또 상기 이동방향이 피가공물에 형성될 요부 내지 구조(溝조)의 길이방향에 평행한 다수의 구를 동시에 연삭하는 것이 가능한 동시에 동시 연삭된 구의 연삭깊이가 거의 일정하게 되어 가공정밀도를 향상시킬 수 있다.

이상과 같이 구성된 연마재확산실(52)의 연통공(55)에 상기 블라스트 건(40)의 선단에 연결된 호스(33), 또는 압축공기공급원과 연통된 합류실(48)을 통해 블라스트 건(40)(또는 블라스트 건(10))을 연통시켜 연마재확산실(52)내에 이차 혼합유체의 분사류를 도입하면, 상기 이차 압축공기와의 합류에 의해 압력상승된 이차 혼합유체의 분사류는 연마재확산부(52a)에서 확산됨과 동시에 이차 혼합유체중의 연마재는 연마재확산실(52)의 연마재확산부(52a)의 장방형 단면의 장변을 이루는 양 측벽(58)(58)에 충돌하여 방향이 바뀌어 확산된다.

이어서, 이차 혼합유체가 상기 연마재확산부(52a)와 연속된 연마재정류부(52b)로 삽출되고, 이차 혼합유체의 단면이 좁은 폭의 세장한 단면형상으로 변형되고 연마재확산부(52a)내의 내압을 더욱 높혀 이차 혼합유체의 확산을 촉진함과 동시에 연마재정류부(52b)로 도입된 이차 혼합유체는 연마재정류부(52b)내에서 정류되어 직진성이 부여되어 연마재분사구(54)로부터 분사된다.

나아가서, 본 실시예에서는 장변에 상당하는 연마재분사구(54)가 수평방향으로 직선으로 되어 있으나, 한쪽의 단변을 향해 각도를 요하는 것으로 되어도 좋으며, 이 경우에는 각각 상이한 분사거리에 대응하여 절삭(깊이)효과를 변화시키는 것이 가능하다.

또한, 연마재정류부(52b)의 연마재분사구(54)로부터 피가공물까지의 거리는 특히 미분 연마재의 경우 거의 절삭깊이에 영향이 없는 200㎜정도 이하인 것이 바람직하다. 그 이유는 분사거리가 커지게 되면 연마재의 직진성이 상실되기 때문이다.

이와 같이, 상기 블라스트 건(40)에 의해 분사된 이차 혼합유체의 분사류는 연마재정류부(52b)의 단면형상으로 용이하게 확대할 수 있고, 또 연마재류의 단면중에 있어서 연마재의 분사밀도도 일정하기 때문에 해당 가공패턴내에서의 피가공물의 균일한 가공을 행할 수 있다.

〔실시예〕

이상과 같이 구성된 블라스트 건(40) 및 연마재확산실(52)을 조합구비한 블라스트 가공 장치를 사용하여 피가공물을 가공한 결과를 이하에 보인다.

가공례 1

이상의 가공조건으로 노즐을 고정시켜 연마재를 1분간 분사하였다. 그 결과, 확산노즐(51)의 연마재분사구(54)의 형상과 거의 같은 모양 및 크기의 구멍이 피가공물상에 절삭되었다. 이 절삭된 구멍의 깊이는 38μ이고, 저면의 평탄한 깊이에 있어서 거의 균일한 장방형 단면 구멍을 형성할 수 있었다. 이러한 결과로부터, 본 발명의 블라스트 가공 장치에 의하면 가공패턴의 폭을 블라스트 건의 제트의 분사공 내경의 약 31배, 노즐 분사공 내경의 약 14배로 확대할 수 있을 뿐만 아니라 가공패턴내에서의 연마재 분사밀도가 균일하게 됨을 알수 있다.

따라서, 본 발명의 블라스트 가공 장치는 정밀가공이나 미세가공분야등 고정도의 가공이 요구되는 블라스트 가공에도 적용가능하다.

가공례 2

이차 압축공기압력을 1.0㎏/㎝²으로 하고, 피가공물을 실리콘 웨이퍼로 하며, 기타조건을 가공례 1과 동일한 조건으로 하여 가공을 행하였다.

이상의 가공조건으로 연마재를 1분간 피가공물에 분사한 결과, 확산노즐(51)의 분사구형상과 거의 동일한 모양 및 크기의 구멍이 피가공물상에 절삭되었다.

상기 구멍의 깊이는 350μ이고, 깊이에 있어서 거의 균일한, 저면이 평탄한 구멍을 가공하는 것이 가능하고, 확대된 가공패턴내에서의 연마재의 분사밀도가 균일한 것이 확인되었다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 블라스트 가공 방법 및 장치에 의하면 석션식의 블라스트 가공 장치에 있어서 가공패턴을 용이하게 변형할 수 있고, 더욱이 확대, 변형된 가공패턴내에서의 연마재 분사밀도를 균일하게 하는 것이 가능하다.

또한, 연마재확산실(52)을 사용한 본 발명의 블라스트 가공 방법 및 장치에 의하면 가공패턴의 보다 대폭적인 확대, 변형이 가능하고, 또 해당 확대, 변형된 가공패턴내에서의 연마재의 분사밀도가 균일하게 될 뿐만 아니라 가공패턴의 변형형상도 적의의 형상으로 변형가능하다.

또한, 본 발명의 블라스트 가공 장치는 종래의 블라스트 가공 장치의 블라스트 건을 교환하는 것에 의해, 또는 본 발명의 블라스트 건과 함께 연마재확산실을 취부해주는 것에 의해 가공패턴을 용이하게 확대할 수 있으므로 기존의 블라스트 가공 장치를 유효하게 이용가능하여 비용이 저렴하다.

또한, 전술한 바와 같이, 본 발명에 사용하는 블라스트 건은 그 선단부분에 구조상의 특징으로 가지는 것으로, 다른 부분(건 본체, 제트 등)에 대해서는 기존의 블라스트 건과 공용하는 것이 가능하여 저렴하고 용이하게 제조할 수 있다.

Claims

압축공기공급원에 연통되는 제트로부터 공기류를 분사하고, 상기 제트와 이 제트의 공기분사방향 전방에 배치된 노즐 사이에 형성되는 연마재흡입실을 통해 이 연마재흡입실에 연통되는 연마재공급원으로부터 연마재를 흡인하여, 상기 노즐로 부터 분사되는, 연마재와 일차 압축공기로 이루어진 일차 혼합유체에, 상기 노즐의 일차 혼합유체 분사방향 전방에 있어서 압축공기공급원으로부터 공급된 이차 압축공기를 합류시키고, 상기 일차 혼합유체와 이차 압축공기가 합류되어 이루어진 이차 혼합유체를, 임의의 단면현상으로 형성된 연마재확산공간으로 도입하며, 상기 이차 혼합유체의 단면형상을 상기 연마재확산공간의 단면형상으로 정류시켜 피가공물의 표면에 분사하는 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 방벙.
제 1 항에 있어서, 상기 노즐의 혼합유체 분사방향 전방에 배치된 합류실내에 상기 일차 혼합유체의 분사류를 도입함과 동시에, 압축공기공급원으로부터 공급된 이차 압축공기를 상기 합류실내에 도입시켜 상기 일차 혼합유체의 분사류와 이차 압축공기를 합류시키고, 동시에 상기 일차 혼합유체가 이차 압축공기와 합류되어 이루어진 이차 혼합유체를 그 이차 혼합유체의 분사방향 전방에서 임의의 단면형상으로 형성된 연마재확산공간으로 도입하는 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연마재확산공간이 이차 혼합유체 분사방향을 향해 폭방향 단면이 점차 좁아지도록 된 연마재확산공간과, 이 연마재확산공간의 전방에 형성되는 장방형 단면형상의 연마재정류공간으로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 연마재정류공간의 단면형상이 단변 또는 단경에 대해 10배 이상의 장변 또는 장경을 가지도록 하여 형성되고, 또 단변 또는 단경에 대해 10배 이상의 높이를 가지도록 한 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 방법.
제 3 항에 있어서, 상기 연마재정류부의 단면형상이 단변 또는 단경이 0.1∼3㎜이고, 장변 또는 장경이 25∼500㎜의 좁은 폭의 세장형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 연마재확산공간의 단면형상의 장변 또는 장경을 블라스트 건 또는 피가공물의 이동방향에 대해 직교하는 방향으로 위치시키고, 또 상기 이동방향이 피가공물에 형성될 요부 내지 구조의 길이방향에 평행한 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 방법.
압축공기공급원으로부터 공급되는 공기류에 의해 연마재공급원으로부터 공급된 연마재를 흡인하여 혼합유체로서 분사하는 블라스트 건을 구비한 블라스트 가공 장치에 있어서,

상기 블라스트 건이 압축공기공급원에 연통되는 제트의 공기분사방향에 노즐을 구비하고, 상기 제트와 노즐 사이에 연마재공급원에 연통되는 연마재흡입실을 구비함과 동시에, 상기 노즐의 혼합유체 분사방향 전방에서 상기 혼합유체의 분사류에 합류하도록 압축공기공급원에 연통되는 압축공기의 유로을 가지는 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 장치.
제 7 항에 있어서, 상기 블라스트 건이 상기 노즐의 혼합유체 분사방향 전방에 있어서 상기 혼합유체의 분사류에 합류하도록 상기 노즐의 외면과 이 노즐을 소정 간격을 두고 포위하는 노즐커버 또는 건 본체 등, 상기 노즐 선단 외주에 위치하는 부재의 내면간에 압축공기공급원에 연통되는 압축공기의 유로를 형성한 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 장치.
제 8 항에 있어서, 상기 블라스트 건의 분사공에 임의의 단면형상으로 형성된 연마재확산실을 연통시키고, 상기 블라스트 건으로부터 분사된 이차 혼합유체의 분사류를 상기 연마재확산실의 단면형상으로 정류시켜 분사하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 장치.
압축공기공급원에 연통되는 제트의 공기분사방향 전방에 노즐을 구비하고, 제트와 노즐 사이에 연마재공급원에 연통되는 연마재흡입실을 구비하여 이루어지는 석션식 블라스트 건을 구비하는 블라스트 가공 장치에 있어서,

상기 블라스트 건의 노즐을 상기 노즐의 혼합유체 분사방향 전방에 있어서 압축공기공급원에 연통되는 합류실에 임하게 하고, 상기 합류실을 임의의 단면형상으로 형성된 연마재확산실에 연통시켜 상기 합류실로부터 분사된 이차 혼합유체의 분사류를 상기 연마재확산실의 단면형상으로 정류시켜 분사하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 장치.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 연마재확산실이 단변 또는 단경에 대한 장변 또는 장경의 크기가 10배 이상인 좁은 폭의 세장형 단면형상으로 되어 있고, 이 단면형상이 상기 단변 또는 단경에 대해 10배 이상의 길이까지 일정하게 되는 연마재확산실을 이루고, 또 전방단에 연마재를 분사하는 연마재 분사구를 구비한 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 장치.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 상기 연마재확산실의 단면형상이 단변 또는 단경이 0.1∼3㎜이고, 장변 또는 장경이 25∼500㎜가 되게 하여 세장하게 되어 있는 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 장치.
제 9 항 또는 10 항에 있어서, 상기 연마재확산실이 이차 혼합유체 분사방향을 향해 폭방향 단면이 점자 좁아지는 연마재확산부와, 이 연마재확산부의 전방에 형성되는 장방형 단면형상의 연마재정류부로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 장치.