TWI717609B - 超音波加工裝置中之磨粒回收系統 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題在於提供一種可自廢棄之懸濁液回收磨粒，而可將磨粒本身再利用之超音波加工系統中之磨粒回收系統。
本發明之特徵在於，其係藉由超音波使焊頭60微振動、且對焊頭60與被加工構件之間供給分散有磨粒之懸濁液而進行被加工構件之加工的超音波加工裝置50中之磨粒回收系統10，且具備：儲存槽12，其儲存向被加工構件供給之懸濁液；懸濁液供給路徑14，其將儲存於儲存槽12之懸濁液供給至被加工構件；懸濁液回收路徑16，其回收供給後之懸濁液且向儲存槽12供給；抽出路徑18，其抽出儲存於儲存槽12之懸濁液之一部分；及磨粒回收部20，其將經由抽出路徑18而抽出之懸濁液進行固液分離而回收磨粒。

Description

超音波加工裝置中之磨粒回收系統
本發明係關於一種超音波加工裝置，尤其係關於自使用超音波加工裝置進行加工時所使用之分散有磨粒之懸濁液回收磨粒之系統。
如專利文獻1所揭示，於使用超音波加工裝置加工陶瓷或矽等脆硬性材料時，對加工工具即焊頭與被加工構件之間，供給於液體中分散有磨粒之懸濁液。使用於被加工構件之加工之懸濁液一般被回收至儲存槽而加以再利用。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-194547號公報
如專利文獻1所揭示之超音波加工裝置般使懸濁液循環，不將磨粒使用後即拋棄，故亦具有經濟效益。然而，於回收至儲存槽之懸濁液中，除混入被加工構件之切削屑等以外，會因分散有磨粒之液體蒸發等，從而循環時間越長則懸濁液中之分散粒子之比例越為上升。
分散粒子之比例極度高之懸濁液因流動性差故不適於加工時使用。又，為了使懸濁液中之分散粒子之比例降低，雖可供給液體，但於分散粒子中，由於亦含有被加工構件之切削屑等，故倘若僅單純使分散 粒子之比例降低，仍會導致加工速度降低。
因此，作為研磨材使用之磨粒由於為金剛石或碳化矽、碳化硼等之高硬度材料，故儘管可長期地再利用，但在現狀下，依然定期地進行將懸濁液全部或部分廢棄而供給新的懸濁液之作業。
因此本發明之目的在於提供可自廢棄之懸濁液回收磨粒而可將磨粒本身再利用之超音波加工裝置中之磨粒回收系統。
用以達成上述目的之本發明之超音波加工裝置中之磨粒回收裝置之特徵在於，其係藉由超音波使焊頭微振動，且於上述焊頭與被加工構件之間供給分散有磨粒之懸濁液而進行上述被加工構件之加工的超音波加工裝置中之磨粒回收系統，且具備：儲存槽，其儲存向被加工構件供給之懸濁液；懸濁液供給路徑，其將儲存於上述儲存槽之上述懸濁液供給至上述被加工構件；懸濁液回收路徑，其回收供給後之上述懸濁液，且向上述儲存槽供給；抽出路徑，其抽出儲存於上述儲存槽之上述懸濁液之一部分；及磨粒回收部，其將經由上述抽出路徑抽出之上述懸濁液進行固液分離而回收上述磨粒。
又可為，向具有上述特徵之磨粒回收系統中之上述儲存槽定期或不定期地供給新懸濁液，由上述抽出路徑抽出之上述懸濁液為自上述儲存槽溢流之懸濁液。藉由具有此種特徵，可將儲存於儲存槽之懸濁液之量設為固定。又，抽出懸濁液之一部分時，無須於抽出路徑具備泵等之動力。
再者，於具有上述特徵之磨粒回收系統中之上述磨粒回收部之上述固液分離較佳使用過濾器，且上述過濾器之網眼尺寸小於上述磨 粒之平均粒徑，且大於上述被加工構件之研削屑之平均粒徑。藉由具有此種特徵，可將磨粒回收部之構成簡化。又，於固液分離後之液體成分中，除液體以外，並含有被加工構件之研削屑，而於固體成分中僅殘留磨粒。
根據具有上述特徵之超音波加工裝置中之磨粒回收系統，可自廢棄之懸濁液回收磨粒而進行磨粒本身之再利用。
10:磨粒回收系統
12:儲存槽
14:懸濁液供給路徑
14a:泵
14b:噴嘴
16:懸濁液回收路徑
18:抽出路徑
20:磨粒回收部
50:超音波加工裝置
52:基座
54:載物台
54a:懸濁液回收盤
56:支柱
56a:固持器
56b:滑輪
58:超音波單元
60:焊頭
圖1係顯示實施形態之超音波加工裝置中之磨粒回收系統之構成之圖。
以下，對本發明之超音波加工裝置中之磨粒回收系統之實施形態，參照圖式詳細說明。另，圖式之圖1係顯示實施形態之超音波加工裝置中之磨粒回收系統之構成之圖。
[超音波加工裝置之基本構成]
首先，針對應用實施形態之超音波加工裝置中之磨粒回收系統(以下，簡稱為磨粒回收系統10)之超音波加工裝置50之一例，參照圖1進行說明。實施形態之超音波加工裝置50具備基座52、以該基座52為基點而配置之載物台54、及支柱56，且設置有由支柱56支持之超音波單元58。基座52係用以配置載物台54與支柱56之基礎。載物台54係承擔配置、固定被加工構件之作為壓盤之作用，且於載物台54之周圍具備懸濁液回收盤54a。
支柱56係以基座52為基點而立設之支持構造物，延伸設置 於至少較載物台54更高之位置。於實施形態之支柱56中，具備經由固持器56a支持之超音波單元58。
超音波單元58係具備未圖示詳情之超音波產生裝置的單元。超音波單元58由上述之固持器56a支持，且經由支柱56所具備之滑輪56b而以與未圖示之平衡器成為平衡之方式懸掛。超音波單元58以載物台54位於其下端部之對向位置之方式配置，且於超音波單元58之下端部，安裝有稱為焊頭60之加工工具。
[磨粒回收系統]
磨粒回收系統10至少具備儲存槽12、懸濁液供給路徑14、懸濁液回收路徑16、抽出路徑18、及磨粒回收部20。儲存槽12係蓄積有於液體中分散有磨粒之懸濁液之水槽。分散於液體之磨粒必須選擇可加工陶瓷或矽等之硬脆性材料的材料。作為具體例，可舉出金剛石、碳化矽及碳化硼等。磨粒對於液體之比例只要根據被加工構件之材質或加工速度等於適當範圍內調整即可。
又，於儲存槽12中，具備未圖示之冷卻機構。於超音波加工裝置50中，於焊頭60與被加工構件間供給懸濁液，並由分散於懸濁液之磨粒進行研削。因此，包含磨粒之懸濁液因於被加工構件與焊頭60間摩擦而升溫。於實施形態之磨粒回收系統10中，為了回收加工所使用之懸濁液，並返回至儲存槽12，故控制為抑制儲存於儲存槽12之懸濁液之溫度上升。
懸濁液供給路徑14係用以於將儲存於儲存槽12之懸濁液供給至配置於載物台54上之被加工構件與加工工具即焊頭60間之路徑。於 懸濁液供給路徑14具備泵14a。又，懸濁液供給路徑14構成為經由噴嘴14b將懸濁液供給至焊頭60與被加工構件之接觸部附近，且供給之懸濁液之量由泵14a調整。
懸濁液回收路徑16係用以使於被加工構件之加工所用之自載物台54流下至懸濁液回收盤54a之懸濁液返回至儲存槽12之路徑。懸濁液回收盤54a具備供懸濁液流下之傾斜面，且懸濁液回收路徑16藉由於懸濁液回收盤54a之底部之位置設置導入口，成為可回收隨著重力落下之懸濁液之構成。另，於經由懸濁液回收路徑16而流入儲存槽12之懸濁液中，除磨粒以外，亦包含被加工構件之研削屑等。
於上述之懸濁液回收路徑16中，隨著時間經過，於儲存於儲存槽12之懸濁液中，磨粒以外之粒子(被加工構件之研削屑等)之含有比例增加。因此，於儲存槽12中，定期或不定期地供給新懸濁液，進行懸濁液中之磨粒含有比例之調整。抽出路徑18係將隨著此種新懸濁液之供給而增加之儲存槽12內之懸濁液之一部分向系統外抽出之路徑。
於抽出路徑18，雖亦可設置泵等之驅動機構，但藉由設為於儲存於儲存槽12之懸濁液超過特定之量之情形時將其回收之所謂溢流型之導入口，無需於路徑具有動力即可進行懸濁液之抽出。
磨粒回收部20係承擔暫時儲存由抽出路徑18抽出之懸濁液，且將暫時儲存之懸濁液進行固液分離並回收磨粒之角色之要件。磨粒回收部20之固液分離雖可選擇沉澱分離、離心分離、過濾器分離等各種之機構，但於考慮裝置規模與分離效率、分離精度、及裝置成本等情形時，較佳採用過濾器分離。使用於過濾器分離之過濾器係其網眼尺寸小於磨粒之平均粒徑，且大於被加工構件之研削屑之平均粒徑。藉由選定此種過濾 器，被加工構件之研削屑係包含於固液分離後之液體成分，且於固體成分中僅殘留磨粒。因此，由磨粒回收部20回收之磨粒係可於製作新懸濁液時加以利用。藉此，可減少加工所使用之磨粒之總使用量。
[超音波加工裝置之加工與回收系統之回收]
於上述構成之超音波加工裝置50中之磨粒回收系統10中，首先將儲存於儲存槽12之懸濁液經由懸濁液供給路徑14供給至配置於載物台54上之被加工構件與焊頭60間。接著，所供給之懸濁液自載物台54流下，並經由懸濁液回收盤54a回收，且藉由懸濁液回收路徑16使其返回至儲存槽12。
於儲存槽12，除懸濁液之供給與回收以外，亦進行新懸濁液之追加。隨著懸濁液之追加而增加之懸濁液(懸濁液之一部分)經由抽出路徑18而朝磨粒回收部20抽出。朝磨粒抽出部20抽出之懸濁液進行固液分離，並分離為磨粒與包含被加工構件之研削屑之液體。藉由固液分離回收之磨粒再次作為構成懸濁液之磨粒而利用。
另，於本實施形態中，參照圖1，對超音波裝置50之具體之構成進行說明。然而，應用本實施形態之磨粒回收系統10之超音波加工裝置50並非限定於上述各實施形態者。即，可應用於利用超音波振動，藉由焊頭60進行加工之所有裝置。
[效果]
自先前以來，隨著新懸濁液之追加而增加之懸濁液之一部分被廢棄。相對於此，藉由使用如上述構成之磨粒回收系統10，而可自先前以來 廢棄之懸濁液回收磨粒，並再利用磨粒本身。
10:磨粒回收系統
12:儲存槽
14:懸濁液供給路徑
14a:泵
14b:噴嘴
16:懸濁液回收路徑
18:抽出路徑
20:磨粒回收部
50:超音波加工裝置
52:基座
54:載物台
54a:懸濁液回收泵
56:支柱
56a:固持器
56b:滑輪
58:超音波單元
60:焊頭

Claims (2)

  1. 一種超音波加工裝置中之磨粒回收系統，其特徵在於，其係藉由超音波使焊頭微振動，且於上述焊頭與被加工構件之間供給分散有磨粒之懸濁液而進行上述被加工構件之加工的超音波加工裝置中之磨粒回收系統，且具備：儲存槽，其儲存向上述被加工構件供給之懸濁液；懸濁液供給路徑，其將儲存於上述儲存槽之上述懸濁液供給至上述被加工構件；懸濁液回收路徑，其回收供給後之上述懸濁液，且向上述儲存槽供給；抽出路徑，其抽出儲存於上述儲存槽之上述懸濁液之一部分；磨粒回收部，其將經由上述抽出路徑抽出之上述懸濁液進行固液分離而回收上述磨粒；對於上述磨粒回收部中之上述固液分離使用過濾器；及上述過濾器之網眼尺寸小於上述磨粒之平均粒徑，且大於上述被加工構件之研削屑之平均粒徑。
  2. 如請求項1之超音波加工裝置中之磨粒回收系統，其中向上述儲存槽定期或不定期地供給新的懸濁液，由上述抽出路徑抽出之上述懸濁液係自上述儲存槽溢流之懸濁液。
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