200827118 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域3 發明領域 本發明係有關一種可用於懸浮磨料喷射加工裝置之安 5 全機構。 【先前技術3 發明背景 以往，使用一種藉對被加工物喷射高壓水而加工該被 加工物之水喷射加工裝置。本說明書中，加工係指切削、 10 開孔、裁切及研磨等。如上所述，水喷射加工裝置之加工 使用高壓水，故發生緊急事故時，須因安全上之理由而降 低高壓水之壓力。 又，亦有使用包含磨料(砥粒）之高壓水之加工裝置，即 所謂磨料水喷射加工裝置。該磨料水喷射加工裝置係為解 15 決可對被加工物喷射不含磨料之高壓水之加工裝置之問題 而開發，可藉使用包含磨料之高壓水為加工水而提昇加工 效率。該加工裝置中，磨料係使用石榴石、矽石或氧化鋁 等（諸如特開平3-066600號公報之第9頁及第4圖）。 磨料水噴射加工裝置有若干類型。以下，將說明其中3 20 種類型之加工裝置。第1類型之加工裝置係使用稱為磨料射 入噴射之方法之加工裝置（參照諸如宗廣修興、外8名、「水 喷射研磨加工機之開發」、廣島縣立東部工業技術中心研究 報告第15期（2002)、平成14年8月29日、p.31)。依據該加工 裝置，可對磨料喷嘴之混會室供給磨料，並於該混合室内 5 200827118 對南壓水混合磨料。包含該磨料之高壓水則可由磨料噴嘴 之先端鬲速噴出。該加工裝置亦須於緊急時因安全上之理 由而降低高壓水之壓力。進而，以降低高壓水之壓力為目 的，設有閥及連接於該閥之排出通道作為連接於磨料噴嘴 5之上流側之配管之安全裝置（參照諸如特開平3-066600號公 報之第9頁中左下欄-右下櫊及第4圖之開閉閥3〇與傾卸（廢 棄）喷嘴組合體28)。依據該構造，可於發生緊急事故時及作 業終了時等開啓㈤。因此，經排出通道而排出高壓水，即 可降低高壓水之壓力。另，該加工裝置中，經排出通道而 10 排出之高壓水並不包含磨料。 第2類型之加工裝置係懸浮磨料喷射加工裝置之一，其 使用稱為間接抽吸(indirect pumping)之方法（參照諸如宗廣 修興、外8名、「水噴射研磨加工機之開發」、廣島縣立東部 工業技術中心研究報告第15期(2002)、平成14年8月29曰、 15 ρ·31之第31頁及第2圖）。該加工裝置中，設置成可於儲槽 (storage vessel)之内部前進及後退之分離板(is〇lat〇r)可區隔 儲槽之内部。儲槽之下部則貯留有包含分散狀態之磨料之 加工水（懸浮液·· suspension)。自儲槽之上部供出之高壓水 (high pressure water)則可推壓分離板。藉此，即可自噴嘴高 20 速喷出加工水。 第3類型之加工裝置係懸浮磨料喷射加工裝置之一，其 使用稱為分流原則（bypass_principle)之方法（參照諸如宗廣 修興、外8名、「水噴射研磨加工機之開發」、廣島縣立i部 工業技術中心研究報告第15期(2002)、平成14年8月29曰、 6 200827118 Ρ·31之第31頁及第2圖）。該加工裝置並未於儲槽内部設置八 離板。又，儲槽之下部貯留有沈降而呈堆積狀態（沈:狀^ 之磨料（abrasives)。又，經分流配管（bypass)而自儲槽之1 部供出之高壓水則可推壓堆積之磨料。藉此，即可將自t 5槽之下方壓出之磨料吸至配管内，並於配管内混合磨料與 冋壓水，而製成混合水。其後，由喷嘴高速喷出混合水 而以該高速噴出之混合水作加工水之用。 另，上述之第2類型之加工裝置及第3類型之加工袈置 亦使用高壓水，故須於緊急事故發生時因安全上之理由而 10降低儲槽内之高壓水之壓力。因此，與第1類型之加工舉置 相同，設有閥與連接於該閥之排出通道作為連接於噴嘴之 上流側之配管之安全裝置。 其次，第3類型之加工裝置及其安全裝置可參照第3圖 而具體加以說明。第3圖係顯示懸浮磨料喷射加工裳置中使 15用稱為分流原則之方法之加工裝置之概況之功能區圖。 另’本說明書之圖示皆為簡化說明而已適當進行省略或誇 張化之模式性描繪。 如第3圖所示，使用稱為分流原則之方法之加工裝置包 含有高壓泵U高壓水源）、連接於高壓泵1之主配管2與連接 20 於主配管2之端部之噴嘴3。又，自主配管2岐出而設有加壓 配管4，加壓配管4則連接於儲槽5之上部。加壓配管4之内 部則供加壓用之高壓水流動。加壓配管4之中間設有加壓闕 6。儲槽5之下部則連接有磨料供給配管7之一端。磨料供飨 配管7之另一端則於主配管2之與加壓配管4之分岐部之下 7 200827118 流側部分與主配管2相 給配管7之連接部 、、☆ 進而，於主配管2之與磨料供 管8則經減帅部分料有她管8，減壓配 閥9及排出口丨。則構成減壓:管：另伽^ 5 10 15 20 ㈣5之㈣貯留有包含磨料 5之下部貯留磨料而呈 、吊狀心下㈣ 隹積狀恶，換言之，貯留有包含高濃 之高濃度水12。另，儲槽5之上部則貯留有實 貝上不S磨料之高壓清水13。噴嘴3之下料有可分別朝 一方向移動之載台14’载台14上面則藉吸附或黏著等方 法固定有被加工物15。 、 峰破加工物15係諸如裝設於導線架 或ρ刷基板等上之半導體晶片經樹脂密封而成之樹脂密封 體或半導體晶圓等。另，本說明書中，「高壓水」之用語除 意指儲槽5所供給之加壓用之高壓水，亦意指儲槽$内之高 壓之兩濃度水12與高壓之清水13之任_或雙方。 其次，說明第3圖所示之懸浮磨料喷射加工裝置之動 作。在減壓閥9關閉之狀態下開啓加壓闕6，即可經加壓配 管4而朝儲槽5供給加壓用之高壓水，並於儲槽5之内部由清 水13加壓兩濃度水12。同時，藉高壓流動於主配管2之内部 之流動水(未圖示），則可經磨料供給配管7而將高濃度水12 吸入主配管2之内部。藉此，即可於主配管2之内部混合高 /辰度水12所含之磨料與流動水，結果則製成混合水。該混 合水可由喷嘴3高速噴出，噴出之混合水則作加工水16之 用。 【專利文獻1】特開平3-066600號公報（第9頁、第4圖）。 8 200827118 【非專利文獻1】宗廣修興、外8名、「水噴射研磨加工 機之開發」、廣島縣立東部工業技術中心研究報告第15期 (2002)、平成 14年8月 29 日、p.31。 ’ 【發明内容3 5 發明概要 發明所欲解決之問題 然而’依據包含上述第2類型之加工裝置及第3類型之 加工裝置之懸浮磨料噴射加工裝置，欲降低儲槽内之高壓 水之壓力時，將發生以下問題。第！問題肇因於經由減壓配 10管系11而排出之高壓之流動水中含有磨料。具體而言，係 於減壓配管8、減壓閥9及排出口1〇中發生磨料所致耗及 損傷等問題。 ' 不u /、仏鬲Μ之流動水流 動之配管系（主配管2、高壓叕]$ & 15 20 汞1#)相連接。上述連接將發生 高壓之流動水直接流人減壓配管㈣之仙。具體問題之 第一項，係開啓減壓閥9(或_)時發生急劇之流動變化， 而使減顧9與減壓配管8受到機械性損傷之問題。 可能對減壓閥9及減壓配管8造成損傷。該問題將 磨料所致之磨損及損傷等之程度，更 為加重。其次，亦有因開啓減壓間9(或關 更 擊波而使減壓閥9及減壓配总 ^ ,斤毛生之衝 σ g ’甚至連接於主配管2之J:它 機亦受到機械 二:: 主配管2及高壓泵1等造成損 口此可此對 水中含有磨料㈣。、。_狀發生職流動 9 200827118 本發明係有鑑於上述問題而設計者，其目的在提供一 種可用於料磨料喷射加工裝置之安全機構，与降低儲 槽内之高壓水之壓力而不致對加卫裝置造成不良影變。-解決問題之方法 '
10 實施例之懸浮磨料喷射加工裝置設有儲槽。儲槽之下 部貯留有含有高濃度磨料之高壓之高濃度水。儲槽之上部 則貯留有實質上*含磨料之高壓清水。又，儲槽上部並連 接有可供將供人儲槽之加壓用高壓水流動之加壓配管。加 壓配官則設有加壓閥。進而，加工裝置並設有可對喷嘴供 給问/辰度水之磨料供給配管。又，加工裝置並包含連接於 儲槽上部之減壓配管、設於減壓配管之減壓閥、設於減壓 配管内較減壓閥更偏下流側之處減壓機構，以作為安全機 構0 本發明之上述及其它目的、特徵、實況及優點，應可 15由與附圖相關而可理解之本發明之以下相關詳細說明而清 楚明白。 圖式簡單說明 第1圖係顯示第1實施例之懸浮磨料噴射加工裝置之安 全機構之概況之功能區圖。 20 第2圖係顯示第2實施例之懸浮磨料喷射加工裝置之安 全機構之概況之功能區圖。 第3圖係顯示懸浮磨料喷射加工裝置中使用分流原則 方法之加工裝置之概況之功能區圖。 200827118 L· ^ 較佳實施例之詳細說明 以下參照附圖，說明本發明之實施例之懸浮磨料喷射 加工裝置之安全機構。實施例之懸浮磨料喷射加工裳置係 5 如第1及第2圖所示，具有儲槽5。儲槽5之下部貯留有含有 高濃度之磨料之高壓之高濃度水12。儲槽5之上部則貯留有 實質不含磨料之高壓之清水13。又，儲槽5之上部並連接有 可供對儲槽5供入之加壓用之高壓水流動之加壓配管4。加 壓配管4則設有加壓閥6。進而，加工裝置並設有用以朝喷 10 嘴3供給高濃度水12之磨料供給配管7。又，加工裝置並包 含連接於儲槽5之上部之減壓配管8及19、設於減壓配管8及 19之減壓閥9、設於減壓配管8及19中較減壓閥9更位於下流 侧之減壓機構27，作為安全機構。 又，前述之減壓機構27係如第1圖所示，亦可包含具有 15 内徑小於減壓配管8之小徑部17、用以排出已通過小徑部17 之清水13之排出口 10。 又，前述之減壓機構27係如第2圖所示，亦可包含連接 於減壓配管19之減壓氣缸20、設於該減壓氣缸2〇内部而可 為經由減壓配管19而流入之高壓清水13所推壓之活塞22、 20 用以吸收活塞22所承受之壓力之壓力吸收機構24。 依據第1及第2圖所示之實施例之加工裝置，儲槽5之上 部之内部貯留有實質不含磨料之高壓清水13。又，儲槽5之 上部連接有減壓配管8及19。因此，實質不含磨料之高壓清 水13將經由減壓配管8及19與減壓閥9而流入減壓機構27。 11 200827118 故而，可防止減壓配管8及19、減壓閥9及減壓機構27内發 生磨料所致之磨損及損傷。 又，依據第1及第2圖所示實施例之加工裝置，減壓配 管8及19、減壓閥9及減壓機構27皆與供加壓用之高壓水流 5動之配管系分離。因此，不致因加壓用之高壓水對加工裝 置造成不良影響，而可降低儲槽5内之高壓水之壓力。 又，依據第1圖所示之加工裝置，於減壓配管8内設有 小徑部17。藉此，使高壓水流動於小徑部π，即可徐緩降 低該高壓水之壓力。故而，可實現具有簡單構造之安全裝 10 置。 又，依據第2圖所示之加工裝置，其包含有連接於減壓 配管19之減壓氣缸20、設於減壓氣缸20内部而為經由減壓 配管19而流入之高壓之清水13所推壓之活塞22、用以吸收 活塞22所承受壓力之壓力吸收機構24。因此，以活塞22為 15媒介而承受之壓力可為壓力吸收機構24所吸收。故而，高 壓水之壓力將徐緩降低。 【第1實施例】 以下參照第1圖，說明本發明第1實施例之懸浮磨料噴 射加工裝置之安全機構。第丨圖係顯示本實施例之懸浮磨料 20喷射加工裝置之安全機構之概況之功能區圖。以下所說明 之加工裝置之構成要素若具有與第3圖所示之構成要素相 同之功能，則附以與第3圖所示之構成要素相同之參照標 號，而不重複其說明。 如第1圖所示，本實施例中，減壓配管8連接於儲槽5 12 200827118 之上邛（上5¾面）。換g之，加壓配管4與減壓配管8皆連接於 儲槽5之上端面。又，減壓配管8之減壓閥9與排出口 10之 間，則設有内徑小於減壓配管8之小徑部17。另，減壓配管 8、減壓閥9、小徑部17、排出口 1〇則構成減壓配管系。 5 以下’說明第1圖所示之安全機構之動作。發生緊急事 故’因此必須使儲槽5之内部減壓時，將關閉加壓閥6並開 放減壓閥9。藉此，即可停止對儲槽5之加壓用之高壓水之 供給，並使高壓之清水13經由減壓配管8與減壓間9而流入 J位。卩17。又，冋壓之清水13可藉通過小徑部η而減壓， 10 減壓後之清水13則自排出口 1〇排出。 依據本實施例之安全機構，可得到以下效果。第丨，由 於減壓配管8連接於儲槽5之上端面，且儲槽5之上部内部貯 留有问壓之清水13，故可抑制磨料流入減壓配管系。因 此，可防止減壓配管8、減壓閥9、小徑部17、排出口⑺發 15 生磨料所致之磨損及損傷等（第1效果）。 第2，由於供高壓之流動水流動之配管系（主配管2、高 壓泵1等）未與減壓配管㈣連接，故高壓之流動水不致: 接流入減壓配管系18。因此，首先，開放減壓闕9後（或關 閉後），可抑制急劇之流動變化。故而，減壓配管系18難以 20受到機械性損傷，故可防止減壓配管系18發生損傷等。又， 開放減壓閥9後（或關閉後），可抑制衝擊波之發生。如此， 連接於主配管2之其它機器，諸如高壓泵丨，即不致受到衝 擊波所致之機械性損傷。故而，可防止主配管2、高壓泵1 等發生損傷等。總括上述說明，可知因高壓之流動水不直 13 200827118 接流入減壓配管糸 高细等發生^二，故可防止減壓崎系18、主配管2及 __八、1 (第2效果）。獲㈣效果之過程中，儲 槽5係扮錢衝機構之角色。 私中，儲 第π愚水係自其所貯留之儲槽5 管8及減壓閥9而法 卩、、工由減壓配 排出口轉^1 通過小徑部17日咖，然後自 換言之，本實施例t，Μ水並非急劇減壓而係徐緩減麼。 構之角色。因此/、#部17及排扮演減壓機 壓水之屢_低(第3效果）。 響即可使南 10 15 另本實她例之小經部 減壓配管系18内之、ρ 3 ，、長度可因應流動於 間内減Μ多少之減^ =之㈣等條件’以及應於多少時 ι曲線之相關要求規格等 在小徑部17至排出口 哥向决疋。又， 構成直線邻，廿检 減壓配管8設為直線狀而 能增恤㈣度，，雖未圖 ' ^、置於直線部之下方設扣型管及水而形 成自減壓閥9之下流至口型管 θ y 水之隸。由上，P // 内部皆已充填有 〜 P可侍到由小徑部17流 勢於直線部進而減弱之效果。 之巧壓水之水 20 入 又本實知例中，可能於以下二種情 減壓配管8之問題。第1種情形，剛對納、二仏 磨料尚未㈣槽M 磨料後， 量於娜之内已近飽滿，而2日;;Γ情形，磨料之 易對減壓配管8吸引磨料 之狀心=_下，可能殘留磨料於減壓 此，殘留之磨料將流入減壓間9内，而可能對構鑛^ 14 200827118 之構件造成溝狀傷痕。為防止上·題發生 部減壓後，於儲桦5之肉省年曰5之内 心心，“ ^之狀態下，宜開放加摩閥 9 〇壓用之高壓水將使儲槽5之内部加壓，故貯留 於儲槽5之上相部之清水將料流人減壓配管8與減遷間 9。故而’殘留於減麼配管8與減編糊之磨料將被沖淨， 而防止減壓閥9之破損。 【第2實施例] 以下參照第2圖，說明本發明之第2實施例之懸浮磨料 喷射加工裝置之安全機構。第2圖係顯示本實施例之懸浮磨 1〇料喷射加工裝置之安全機構之概況之功能區圖。 /第2圖所示，與第1實施例之減壓配管8(參照第1圖） 相同，本實施例中減壓配管19亦連接於儲槽5之上部（上端 面）。然而，本實施例中，減壓配管I9並與減壓氣缸2〇相連 ，。減壓氣紅20包含密閉空間2卜活塞22、活塞桿23。活 15塞桿23則與氣紅24所包含之活塞桿25相連接。氣缸^則與 工*1配官26相連接。又，經由空氣配管％，可依預定之時 間對氣紅24供給預定壓力之空氣（高壓空氣）。本實施例中， 咸配言19與減壓閥9即構成減壓配管系18，減塵氣缸加、 氣缸24、空氣配管26則構成減壓機構27。 '〇 其次，說明第2圖所示之懸浮磨料喷射加工裝置之安全 為構之動作發生緊急事故，而須使儲槽5之内部減壓時， 將關閉加壓閥6並開放減壓闊9。藉此，即可停止對儲槽5之 加壓用之高壓水之供給。同時，將經由減壓配管19與減壓 閥9,而朝減壓氣缸20之密閉空間21内為活塞22所區隔出之 15 200827118 部分（圖中上側部分）流入高壓之清水13。流入密閉空間21 之高壓清水13則可推壓活塞22。在預定之時間將經由交氣 配管26而朝氣缸24供入預定壓力之空氣（高壓空氣藉此， 減壓氣缸20之活塞22可以預定之速度在預定之時間朝第2 5圖中下方移動，故活塞22所承受壓力將以活塞桿23、25為 媒介而被吸收。 依據本實施例之安全機構，可得到與第丨實施例之第1 效果及第2效果相同之效果。此外，並可得到本實施例特有 之以下效果，而取代第1實施例之第3效果。即，高塵水可 〇由其所財留之儲槽5之上部經由減壓配管19及減壓閥9而流 出，再藉減壓機構27而徐縵減壓之效果。具體而言，首先， 流入減壓氣缸20之密閉空間之高壓水可推壓活塞22。爲， 推壓活塞22之壓力可為對氣缸24定時供給之預定壓力之空 氣所吸收。藉此，高壓水即不致急劇減壓而係徐緩減麽。 15故而，不致對加工裝置造成不良影響即可降低高壓水之壓 力（第2實施例之第3效果）。 又，依據本實施例之安全機構，可適當變更對氣缸24 供給之空氣（高壓空氣)之壓力及供給空氣之時間等。藉此， 即可適當控制高壓水之壓力降低程度。故而，可得到3對應 20貯留於儲槽5之高摩水之壓力及高壓水減壓時所要求之減 壓曲線等，而具有最佳減壓特性之安全機構（第2實施例之 第4效果）。 另’本實施例之說明中，係使用空氣（高壓空氣)斑氣紅 Μ作為減壓機構27之構成要素，但亦可使用其它流體取代 16 200827118 空氣作為作動流體。舉例言之，亦可使用油壓氣缸取代氣 缸24作為減壓機構27之構成要素。又，亦可使用其它致動 器作為減壓機構27之構成要素。 又，亦可使用連接於減壓氣缸2〇之活塞桿23之滾珠螺 5 杯，以及用以驅動該滾珠螺桿之電動馬達之組合。此時， 宜檢測流入減壓氣缸20之密閉空間21之高壓水之壓力，並 因應所檢測之壓力而使電動馬達旋轉。依據以上構造，使 減壓氣缸20之活塞22以預定速度移動，即可使流入減壓氣 缸20之密閉空間之高壓水徐緩減壓。 10 另，宜依照以下基準選擇性地使用前述第1實施例之安 全機構與第2實施例之安全機構。首先，依據第丨實施例之 安全機構，由於減壓配管系18設有小徑部17，故可實現小 型且價格低廉之安全機構。然而，第1實施例之安全機構之 減壓性能端賴小徑部17之内徑與長度而定。故，要求維持 15 一定程度之減壓性能，並實現小型且成本低廉之安全機構 者，宜採用第1實施例。另，依據第2實施例之安全機構， 可改變對氣缸24供給之空氣壓力及供給空氣之時間等，而 改變減壓特性。然而，減壓氣缸20之密閉空間宜具有可與 儲槽5之容積抗衡之容積（宜為大致相等之容積） 。故而，若 2〇重視最佳減壓特性之獲得更甚於小型且低成本之實現，則 宜採用第2實施例之安全機構。 又’上述各實施例中，係就懸浮磨料喷射加工製置中 採用稱為分流原則之方法之加 工裝置加以說明。然而，本 發明之安全機構並不受限於此，而亦可適用於懸浮磨料噴 17 200827118 板之r▲置中&用β又有可於儲槽之内部前進及後退之分離 :之稱為間接抽吸之方法之加工裳置。此時，實質不含磨 =之雨壓之清水亦於儲槽之内部貯留於分離板上側（即，上 ° )，含有高濃度賴之高壓之高濃度水贿留於分離板下 貝_(即，下部）。進而，此時亦可得到與上述各實施例中已說 明之效果相同之效果。 士又，以上係將減壓配管8連接於儲槽5之上端面。铁而， 样=月=安全機構並不受限於此，減壓配管8僅須連接於儲 10 15 20 :广即可。舉例言之，減壓配管8亦可 上4之侧面。上述構造亦可抑制第】及第2圖所_槽5之 入減壓配管系18之問題。 不之磨料流 以上，已詳細說明本發明，惟以上均屬例示性柄 非用以限定本發明者，發明之範圍僅由後附之 貝，並 圍界定之。 請專利範 【圖式簡單說明】 之安 第1圖係顯示第1實施例之懸浮磨料噴射力〇 ^ 二[，裝 全機構之概況之功能區圖。 第2圖係顯示第2實施例之懸浮磨料噴射加工| 全機構之概況之功能區圖。 χ置之安 第3圖係顯示懸浮磨料喷射加工裴置中使用八、☆ 方法之加工裝置之概況之功能區圖。 原則 【主要元件符號說明】 1···高壓泵 3…喷嘴 2···主配管 4…加壓配管 18 200827118 5…儲槽 6…加壓閥 7···磨料供給配管 8···減壓配管 9…減壓閥 10…排出口 11…減壓配管系 12…高濃度水 13…清水 14…載台 15…被加工物 16···力口工水 17…小徑部 18…減壓配管系 19…減壓配管 20…減壓氣缸 21…密閉空間 22···活塞 23…活塞桿 24…氣缸 25…活塞桿 26…空氣配管 27…減壓機構 19