JP4171539B2 - Direct pressure continuous abrasive supply and injection method and apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
ブラスト加工において、研磨材回収タンク内の研磨材を噴射ノズルから被加工物へ定量的に噴射する、すなわち噴射量を一定に維持することは、良好で安定したブラスト加工を行うための重要なブラスト加工条件の1つであり、とくに、近年ブラスト加工が伝統的な単なるスケール除去やバリ取り等以外に数μmから数百μmの微細な切削加工を行う用途が増加している。例えば、半導体、ファインセラミック、PDP(プラズマデイスプレイ)その他の薄膜面の微少切削、また、金属部品等の機械加工、レーザー加工、超音波加工に代替するものとして、ブラスト加工による微少切削が行われている。とくにこれらの加工が自動化ラインによって行われる場合には、噴射量の制御は重要な要素となる。
【0002】
本発明は、かようなニーズに対応するものとして、研磨材タンク内の研磨材を定量的に噴射ノズルへ直圧式で連続して安定的に供給し、且つ、噴射するための研磨材の直圧式連続供給・噴射方法及び装置に関する。
【0003】
【従来の技術】
ブラスト装置を噴射方式で分類すると、研磨材を研磨材回収タンク内に入れて該タンク内を圧縮空気で加圧して研磨材を圧送し、ノズルから噴射させる直圧式と、圧縮空気の噴射によるエゼクター効果によるサクション力により研磨材をノズル構造内部に吸い込み、その先端から圧縮空気と共に研磨材を噴射するサクション式に分けられる。
【0004】
従来の直圧式ブラスト加工装置を示す図7において、研磨材回収タンク40において、噴射後の研磨材とダストを分離して、ダストはダストコレクタ53へ送られ、研磨材は下方に落ちて前記研磨材回収タンク40の下部に溜まる。研磨材回収タンク40の下部には研磨材加圧タンク42が設けられ、研磨材加圧タンク42に研磨材が無くなるとダンプバルブ41が下がり研磨材回収タンク40にある研磨材が研磨材加圧タンク42に入る。研磨材加圧タンク42に研磨材が入ると研磨材加圧用圧縮空気供給口44より研磨材加圧用圧縮空気47が入り、同時にダンプバルブ41が閉まり研磨材加圧タンク42内の圧力が高くなり、研磨材供給口43より研磨材が押し出される。このとき、研磨材供給量調整バルブ45により研磨材加圧圧縮空気32の圧力を調整し、研磨材供給口43の研磨材は研磨材ホース12に送られ、前記研磨材加圧圧縮空気32によりノズル本体11まで運ばれ、ノズルチップ14より研磨材が噴射される。
【0005】
また、従来の直圧式における研磨材供給装置70としては、例えば図8に示すように、研磨材から粉塵を分級して再利用可能な研磨材を回収する直圧式における回収タンク71の底面近傍の下部に、当該回収タンク71の側壁から内部を通過し前記側壁の反対側の側壁72を貫通する給送管73を設け、前記給送管73の上部に小径の導入孔74を設けている。前記給送管73の一端は図示せざる研磨材供給管を介して噴射ノズルに連通し、給送管73の他端は図10の回収タンク71の側壁の外方へ臨んでいる。
【0006】
回収タンク71内の研磨材が給送管73に設けた導入孔74から給送管73内へ徐々にほぼ一定の速度で落下するにつれて、回収タンク71内の研磨材に図8に一点鎖線に示すようなすり鉢状の穴ができ、このすり鉢状の穴は次第に拡がっていく。一方、導入孔74から落下した研磨材は給送管73内へ円錐体を成すように積み上げられ、この円錐体の研磨材は給送管73内を流れる空気流により噴射ノズルへ向けて吸引される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、最近のブラスト加工は、微少切削に利用され、そのため、噴射量を正確にコントロールすることが求められているが、従来のブラスト加工装置にあっては以下のような問題点があった。
【0008】
前述の従来の直圧式ブラスト加工装置においては、エネルギー効率が高く、強烈なブラスト噴射が得られるが、研磨材を加圧タンク内において加圧して吐出するために一度研磨材を加圧タンクに入れる必要があり、連続噴射ができなかった。
【0009】
また、研磨材の供給量、従って噴射量は、研磨材供給口43の内径及び研磨材供給量調整バルブ45を調整して研磨材加圧圧縮空気32の量を調整するしかないことに加え、研磨材加圧タンク42内の研磨材量によっても研磨材の噴射量が変化する傾向があり、研磨材供給量を細かくコントロールすることができなっかった。
【0010】
前述した研磨材供給手段において、回収タンク71及び研磨材を貯溜する単なる研磨材の貯溜タンク等を含む回収タンクから給送管73へ落下する研磨材供給量は、導入孔74の大きさ、研磨材の材質、粒径、比重等の違いにより大きく左右されていた。さらに、回収タンク71内の研磨材の量が多いときと少ないときでは回収タンクから給送管73へ落下する研磨材の量や速度が異なる場合があった。研磨材を噴射ノズルから被加工物へ向けて噴射すると、被加工物へ衝突して破損した再利用不可能な研磨材は、回収タンク71で分級されてダストコレクタへ送られ破棄される。したがって、ブラスト加工を行うにつれて、回収タンク71内の研磨材量が減少するため、給送管73内への研磨材の落下量は必ずしも一定量にならないという問題があった。
【0011】
また、研磨材には微粉性質を示すものと微粉性質を示さないものがある。微粉性質とは、回収タンク内の底部に集積した研磨材の安息角θが一定にならないほどの微粉状態を示す性質をいう。なお、研磨材が微粉性質を示す要因は、研磨材の材質、比重、粒径、及び回収タンク内の圧力等によって異なる。微粉性質を示す研磨材は、従来の研磨材供給装置70を用いると、微粉特有の相互の付着力のために互いに吸着したり回収タンク71の壁面に付着するなどして安息角θが一定にならず、図9に示すように回収タンク71内の研磨材は導入孔74の直上方に穴が開いた状態になり、あるいは図10に示すように導入孔74の上部に空洞75を形成して研磨材が落下しなくなることがあった。
【0012】
サクション式ブラスト装置にあっては、連続的に噴射できるが直圧式より噴射性能が劣る。
【0013】
以上のように、従来の研磨材供給・噴射方法及び装置においては、回収タンクから常に一定量の研磨材を噴射ノズルへ供給し、噴射することが難しいという問題点があった。
【0014】
本発明は、途上の問題を解決するためになされたもので、研磨材回収タンクないしはこれに連通する研磨材収容部から噴射ノズルへ定量の研磨材を安定した状態で、且つ連続的に供給し、噴射するための研磨材供給・噴射方法及び装置を提供し、さらに、研磨材の種類に応じて所望の研磨材供給・噴射量を容易に設定でき、微細加工、微少切削に対応し、且つ加工ラインの自動化が可能な研磨材供給・噴射方法及び装置を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の研磨材供給・噴射方法は、研磨材供給盤を水平または垂直回転させ、この研磨材供給盤の外周もしくは側面に形成された所定容量の複数の研磨材供給孔に研磨材回収タンク内の研磨材を装填ないし捕集し、前記研磨材供給孔の回転軌跡上に、前記研磨材供給孔の形成部分における前記研磨材供給盤の外周もしくは側面の一部を覆う空間であって、前記研磨材供給盤の回転に伴う移動により内部に配置された前記研磨材供給孔と、該研磨材供給孔に臨み開口する研磨材供給管に連通する空間を形成し、この空間に射出空気を注入し、前記研磨材を噴射ノズルへ連通する前記研磨材供給管に供給することを特徴とする(請求項1)。
【0016】
前記研磨材供給孔は、研磨材供給盤の外周に形成した複数列を成す研磨材供給孔もしくは側面に形成した複数列を成す、例えば、該研磨材供給盤の回転中心に対して同心円状に複数列を成す、例えば、同一の回転軌跡を描く環状に複数の研磨材供給孔を形成したものとし(請求項2、12)、
噴射ノズルの射出口内径が大きく空気消費量が大きくなるときは、前記研磨材を射出空気により研磨材供給管に供給すると共に、前記研磨材を圧送する加圧空気を前記研磨材供給管に供給することが有効である(請求項2、9、10)。
【0017】
前記研磨材供給盤を、前記研磨材回収タンク内で回転させて前記研磨材を、例えば、前記研磨材供給盤外周に形成した研磨材供給孔で捕集し、前記研磨材供給管を介して噴射ノズルへ供給することもできる(請求項3、8、14)。
【0018】
前記研磨材の噴射量は、前記研磨材供給盤を設定回転数又は速度において回転し、あるいは、前記研磨材供給孔の数、密度、体積、容量、又は開口部の面積を変更し、任意設定量に調整できる(請求項4)。
【0019】
さらに、前記研磨材回収タンクに振動を加えるか(請求項5)、又は研磨材回収タンク内の研磨材を攪拌して、前記研磨材供給盤に落下する研磨材の設定量をより確実に一定に維持することもできる(請求項6)。また、本発明の研磨材供給・噴射装置にあっては、研磨材回収タンク26下部に装填口27を設け、該装填口に臨み複数の研磨材供給孔24を形成した研磨材供給盤20を回転駆動手段で回転自在に設けると共に、前記研磨材供給孔24の回転軌跡上に、前記研磨材供給孔24の形成部分における前記研磨材供給盤20の外周もしくは側面の一部を覆う空間であって、前記研磨材供給盤の回転に伴う移動により内部に配置された前記研磨材供給孔と、該空間内で該研磨材供給孔24に臨み開口すると共に噴射ノズルへ連通する研磨材供給管に連通する空間35を配置し、この空間35に前記研磨材を射出供給する射出空気の導管28を設けると共に、該導管28を射出空気供給源に連通したことを特徴とする(請求項7)。
【0020】
前記研磨材供給孔は、内径に対して深さが8倍以内が実験の結果好ましいことが判明した。
【0021】
また、複数列条形成した研磨材供給孔の回転軌跡に臨み、それぞれ、研磨材供給管を設け、該研磨材供給管を介して複数の噴射ノズルに連通するよう設けることができ、加工効率を向上させることができる。
【0022】
さらに、本発明の研磨材供給・噴射装置は、研磨材回収タンクあるいは、これに連通する研磨材収容部(26)内に、外周に研磨材供給孔24を有する研磨材供給盤20を回転駆動手段で回転自在に設け、且つ、前記研磨材供給盤20の前記研磨材供給孔24の少なくとも一部を研磨材収容部(26)内の研磨材34内へ埋没させると共に、前記研磨材供給孔24の回転軌跡上に、前記研磨材供給孔24の形成部分における前記研磨材供給盤20の外周もしくは側面の一部を覆う空間であって、前記研磨材供給盤20の回転に伴う移動により内部に配置された前記研磨材供給孔と、該空間内で該研磨材供給孔に臨み開口すると共に噴射ノズルへ連通する研磨材供給管に連通する空間35を配置し、この空間35に連通する射出空気の導管28を設けると共に、該導管を射出空気供給源に連通したことを特徴とする(請求項8)。
【0023】
前記研磨材供給孔24は、平面矩形又は円形を成す多数の凹痕又は前記研磨材供給盤外周幅方向に至り形成された凹溝から形成することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
本発明の研磨材供給・噴射方法及び装置の実施の形態について、以下に図を参照して説明する。
【0025】
本発明の研磨材供給・噴射装置を設置するブラスト加工装置50は、前記被加工物へ研磨材を噴射する噴射ノズル11を備え、且つ被加工物を投入するキャビネット51と噴射ノズル11から噴射された研磨材から粉塵を分離して再使用可能な研磨材を回収し、貯溜する研磨材回収タンク26と管を介して連通し、このようなブラスト加工装置に送風機や排風機、圧縮機などの気流発生手段を連通して、気流をキャビネット51から研磨材回収タンク26へ発生させ、この気流に研磨材或いは粉塵を載せて移送する。前記研磨材回収タンク26はそれ自体が所謂サイクロンであってもよく、或いはサイクロン13の下部に連通し、当該サイクロン13の研磨材を単に貯溜するタンクであってもよい。
【0026】
なお、本明細書において、各種研磨材噴射方式における噴射ノズルに研磨材供給管を介して研磨材を供給するタンクとして機能する研磨材収容部を総称して「研磨材回収タンク」という。
【0027】
図1〜図3において、前記サイクロン13の下部に連通する研磨材回収タンク26は、下部に研磨材供給孔24に連通する装填口27を設け、前記研磨材回収タンク26内に貯溜した研磨材34が前記研磨材供給孔24に落下して流入し、充填ないし装填されるようになっている。
【0028】
好ましくは、前記研磨材回収タンク26に図示せざるバイブレーターなどの振動発生手段または圧縮空気などによるタンク内研磨材の攪拌手段を連結し、研磨材供給孔24への研磨材34の流入を確実にし、つまり、前記振動発生手段及び攪拌手段により、研磨材回収タンク26内の研磨材34のブリッジを防ぐことにより、研磨材供給孔24への研磨材供給量が一定量となる。
【0029】
前記研磨材供給孔24を有する研磨材供給盤20はモータ21等の回転駆動手段の回転力で等速度に水平回転する好ましくは、例えば合成樹脂製の平板円盤状であり、前記装填口27と前記研磨材供給孔24が連通するように、前記装填口27の下部に近接して設ける。なお、研磨材供給盤20の厚さは、研磨材の供給・噴射量に対応して任意に設定でき、厚く形成すれば、研磨材供給孔24の容積も大きく形成でき、多くの研磨材34を効率よく供給できる。
【0030】
また、前記研磨材供給孔24は、前記研磨材供給盤20の厚さ方向に穿設形成され、その形状は、装填ないし捕集された研磨材が研磨材供給孔24を保持できるものである必要がある。つまり、研磨材供給孔24に装填ないし捕集された研磨材が、研磨材供給管30の端縁もしくはこの研磨材供給管30を分岐した送受管29の好ましくは金属製の送受口22の下部に移送され、該部に画成される、前記研磨材供給孔および該研磨材供給孔に臨む研磨材供給管に連通する空間35において、研磨材を射出空気31を成す、ここでは圧縮空気で射出され吹き上げることができればどのような形状でもよいが、例えば、紡錘形状の前記研磨材供給孔24の(最大)内径を、3mmとし、深さ15mm程度に形成すれば、微粉研磨材でも、研磨材が落下せずに射出空気31による前記空間内に発生する乱流で研磨材供給孔24より前記送受管29内の空間35内へ舞い上げられ該空間35から射出される。
【0031】
研磨材供給孔24は、内径に対して深さが8倍以内であることが好ましく、深さが上記範囲外では、研磨材が残留することがあった。
【0032】
また、研磨材供給孔24は、複数の挿孔をそれぞれ研磨材供給盤20の回転中心に対して同心円状に配置された同一の回転軌跡を描く複数の、図1〜図3の第1実施例では、3本の環状に形成し、また、1又は2本以上の複数列条に形成することができる。なお、この際前記複数の環状の研磨材供給孔24列は、内周側及び外周側の各列において研磨材供給盤20の直径方向において互いに重ならない位置に設ければ、各複数の研磨材供給孔24は、研磨材供給盤20の回転中常に、前記研磨材供給管30の端縁もしくはこの研磨材供給管30を分岐した送受管29の送受口22の下部に移送され、送受管29に画成される一端が閉鎖され他端が前記研磨材供給孔24および該研磨材供給孔に臨む研磨材供給管29に連通する空間35内に複数位置することとなり、前記送受口22への研摩材34の供給が途切れることがない。
【0033】
噴射ノズル11に連通する研磨材供給管30は、これを分岐して送受管29とし、この送受管29の端部に形成した送受口22は、前記複数列の研磨材供給孔24の回転軌跡、実施例では、複数の前記研磨材供給孔24のすべての回転軌跡に臨ませて形成されることになる。
【0034】
前記空間35は、図2、図4(A)に示すように、前記送受管29の外壁を2重構造とし、前記送受管29内及び2重構造外壁内空間に画成される。
【0035】
したがって、研磨材供給孔24は、図示せざる射出空気供給源に、送受口22、空間(35)を成す送受管29、送受管29の2重構造外壁内空間35そして導管28を介して連通している。
【0036】
図4(B)は、前記導管28から空間35を成す射出空気の通路を、送受管29の中央に立設し、研磨材供給管30上に突設して射出空気供給源に連通し、直接前記導管28の先端が研磨材供給孔24へ臨むように構成したもので、図4(A)における空間35を有しない構造となっている。
【0037】
また、前記送受管29に、射出空気供給源に連通する導管28の端部に形成した送受口22が研磨材供給盤20が回転可能に可及的接近あるいは摺接して設けられている。
【0038】
研磨材供給孔24に装填ないし捕集された研磨材は、前記研磨材供給盤20の回転により、前記送受口22の下部に移送され、導管28からの射出空気31により前記送受管29を含む空間35において研磨材が吹き上げられて前記研磨材供給管30に送られる。
【0039】
送受管29に送られた研磨材は、射出空気31により研磨材供給管30を経て噴射ノズル11より噴射されるが、微粉研磨材、消費空気量がすくないときは、上記射出空気単独で研磨材の供給およびノズルからの噴射による加工が可能であるが、研磨材の材質、比重ないし粒径によっては、研磨材の研磨材供給孔24からの射出は十分としても、この射出空気31とは別に図示せざる加圧空気供給源からの加圧された空気を研磨材供給管30に連結し、この加圧空気32、ここでは、圧縮空気により研磨材を被加工物に噴射することにより、所望の圧力での噴射が可能となる。
【0040】
同一条件で、研磨材供給孔の深さを25mmとしたとき若干の研磨材の残留が認められた。
【0041】
また、前記研磨材供給孔24を複数列条に形成した場合、それぞれの研磨材供給孔24の回転軌跡に臨ませて、複数の送受口22を設け、該複数の送受口22それぞれに対して連通した噴射ノズル11を備えると、被加工物に複数の噴射ノズル11から研磨材を安定して噴射することができる。
【0042】
20は研磨材供給盤で、本実施例では図1〜図3に示すように、研磨材供給盤20の厚さ方向に、研磨材供給盤の回転中心に対して同心円状にすなわちそれぞれ同一回転軌跡で、その回転方向に連続する円形の孔である研磨材供給孔24を3列平行に形成している。
【0043】
一例として、前記供給孔24内径を3mm、深さ15mmとした。深さ25mmでは、若干の研磨材の残留が認められた。
【0044】
研磨材供給盤20は、モータ21の回転駆動手段に連結されているが、回転駆動手段の回転速度は既知の手段により回転数が調整自在に構成されている。
【0045】
なお、研磨材供給盤20の回転速度を調整することにより回転数の増減を図り、噴射ノズル11への研磨材供給量を調整することができる。例えば、研磨材供給盤20の回転速度を速くすることにより研磨材が多く供給され、研磨材供給盤20の回転速度を遅くすることにより研磨材が少なく供給される。なお、研磨材供給盤20の回転速度を一定に維持することにより、常時安定した状態で一定量の研磨材が噴射ノズル11へ供給され、定量の研磨材が噴射ノズル11から連続して安定的に被加工物へ噴射される。したがって、他の研磨材供給孔24の容積あるいは、送受口22の開口面積などが一定のとき、研磨材供給盤20の回転速度と研磨材供給量は相関関係にあるので、この関係式を求めて研磨材供給量を研磨材供給盤20の回転速度でデジタル化することにより所望の研磨材供給量を容易に調整できる。
【0046】
研磨材供給盤20が回転駆動手段により等速度で回転すると、研磨材供給孔24内に装填された研磨材が送受口22下部に移送される。 フットスイッチあるいはマイクロスイッチの作動により図示せざる電磁弁を開放して射出空気供給源から前記導管28を介して射出空気31を送ると、研磨材供給孔24内の研磨材が送受口22及び送受管29を介して研磨材供給管30内に射出され吹き上げられる。同時に、前記研磨材供給管30は図示せざる加圧空気供給源に連通し、送受管29を介して送られてきた研磨材を加圧空気32もあいまって、高圧で噴射ノズル11へ供給される。
【0047】
さらに、前記研磨材回収タンク26にバイブレイター又は撹拌手段を連結し、研磨材回収タンク26に振動を与えるか又は研磨材回収タンク26内の研磨材34を撹拌することにより、研磨材34が装填口27より研磨材供給孔24内に十分に装填され、研磨材供給孔24に流入する研磨材の量は常時、定量になり、より一層安定した状態で一定量の研磨材が供給される。
【0048】
キャビネット51内で研磨材を噴射ノズル11から被加工物へ噴射して被加工物をブラスト加工すると、研磨材は再使用可能な研磨材と、破損した再使用不可能な研磨材になり、これらの研磨材と被加工物が剥離して生じた粉塵等が共に導管52を介して気流に乗ってサイクロン13へ給送される。このサイクロン13で再使用可能な研磨材から再使用不可能な研磨材と粉塵が分離され、再使用不可能な研磨材や粉塵はダストコレクタ53へ給送され、ダストコレクタ53内の下部に集積され、清浄な空気がダストコレクタ53の排風機54から外気へ放出される。一方、再使用可能な研磨材は研磨材回収タンク26の底部へ貯溜した後、前述した動作が繰り返される。
【0049】
上述の研磨材供給・噴射方法及び装置を用いて以下の加工条件にて、ブラスト加工した。
【0050】
実施例1
【0051】
【表1】
【0052】
上記実施例による加工で研磨材供給孔24内に研磨材の残留はなく、ガラス基板に微細加工をしたところ、30cm2あたりの均一性(加工の強い部分と弱い部分の差)は、2%以内で加工できた。
【0053】
実施例2(図2、図3)
【0054】
【表2】
【0055】
次に、図4〜図6の実施態様について、上述実施態様と異なる点につき、説明する。
【0056】
図4(A)において、26は研磨材回収タンクで、略直方体を成す好ましくは密閉型のタンクで、研磨材回収タンク26内の下部に流入した研磨材で成る研磨材層17が下方に形成され、当該研磨材層17の上方に空気層18が形成される。
【0057】
20は研磨材供給盤で、本実施例では図4(A)及び図6に示すように、研磨材供給盤20の円周面に円周方向に連続する一連の断面コ字状の条溝で成る研磨材供給孔24を円周面幅方向に平行に複数形成している。研磨材供給盤20は研磨材回収タンク26内の研磨材層17中で垂直方向に回転自在に回転軸25で軸承され、研磨材供給盤20の上部又は上部の一部分が空気層18に露出する位置に設けている。
【0058】
図4(B)は、前述したように、直接前記導管28の先端が研磨材供給孔24へ臨むように構成したもので、図4(A)における空間35を有しない構造である。
【0059】
図5は、研磨材供給盤20の外周面に円周方向に連続する一連の円筒状の凹部で成る研磨材供給孔24を円周面幅方向に複数形成している。この際前記複数の環状の研磨材供給孔24列は、研磨材供給盤20の外周の幅方向の各列において互いに重ならない位置に設けたものである。
【0060】
したがって、研磨材供給盤20の円周のほぼ下半部全体は研磨材層17内に確実に没し、且つ研磨材供給盤20の円周の上半部の一部が空気層18に露出している。研磨材供給盤20が回転する時、研磨材供給盤20の円周の上半部の一部分が研磨材層17内に没しているので研磨材が研磨材供給孔24内に入り込み易くなり、研磨材層17の研磨材が確実に空気層18へ移送される。
【0061】
前記回転軸25は研磨材回収タンク26の外部で、軸受により軸支され、回転軸25の軸端に図示せざるプーリを設け、このプーリにモータ21等の回転駆動手段に回転力を伝達するVベルトを介して連結する。なお、前記回転駆動手段の回転速度は既知の手段により容易に調整自在に構成されている。
【0062】
研磨材供給盤20が回転駆動手段により等速度で図4(A)、(B)の紙面上時計回り方向に回転すると、研磨材供給盤20の円周面の研磨材供給孔24内に入り込んで補集された研磨材層17の研磨材が空気層18へ移送される。前記研磨材供給盤20を等速度で回転し、研磨材供給盤20の円周面で補集される研磨材の量は定量となるので、噴射ノズル11へ供給される研磨材の量が定量になる。
【0063】
実施例3(図4(A)、図6)
【0064】
【表3】
【0065】
前述実施例2および上記実施例3では、研磨材供給盤が同一回転数で実施例3が約6.5倍の噴射量が得られた。
【0066】
【発明の効果】
本発明は。以上説明したように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
【0067】
本発明は、たとえ微粉性質を示す研磨材に対しても一定量の研磨材を安定的に連続して噴射ノズルへ供給・噴射することができた。
【0068】
本発明は研磨材供給盤の回転速度を変化させて、回転数を増減させることにより研磨材供給量の増減を図ることができ、また研磨材供給盤の回転速度に応じて研磨材を連続して安定した状態で一定量に供給することができる。したがって、研磨材供給盤の回転速度を自在に調整することにより、研磨材の種類に応じて所望の研磨材供給量に確実且つ容易に調整できる。しかも、研磨材供給量に対応する研磨材供給盤の回転速度をデジタル化することにより所望の研磨材供給量、したがって、噴射量を容易に調整できる。
【0069】
あるいは、前記研磨材供給孔の数、密度、体積、容量、開口部の面積又は前記送受口の開口面積を変更し、任意設定量の研磨材を供給し噴射することができる。
【0070】
本願発明においては、研磨材供給盤の研磨材供給孔に装填ないし捕集された研磨材を、射出空気にて研磨材供給管内に射出し、吹き上げ、さらに加圧空気で研磨材を噴射ノズルへ供給して噴射すれば、射出空気の供給量は加圧空気供給量に比べ少なく、したがって、一定量の所望の噴射密度及び圧力で噴射でき、さらに被加工物に対して均一なブラスト加工が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の研磨材供給・噴射装置を備えたブラスト加工装置の正面図である。
【図2】本発明の研磨材供給・噴射装置の要部断面を示す正面図である。
【図3】本発明の研磨材供給・噴射装置の要部を示す斜視図である。
【図4】(A)本発明の研磨材供給・噴射装置の他の実施態様における要部断面図である。
(B)本発明の研磨材供給・噴射装置のさらに他の実施態様における要部断面図である。
【図5】本発明の研磨材供給・噴射装置のさらに他の実施態様における要部断面を示す要部斜視図である。
【図6】本発明の研磨材供給・噴射装置のさらに他の実施態様における要部断面を示す要部斜視図である。
【図7】従来の直圧式のブラスト加工装置を示す正面図である。
【図8】従来の研磨材供給装置の要部断面を示し、特に微粉性質を示さない研磨材が給送管内に落下するときの研磨材の状態を示すものである。
【図9】従来の研磨材供給装置の要部断面を示し、特に微粉性質を示す研磨材が給送管内に落下するときの研磨材の状態を示すものである。
【図10】従来の研磨材供給装置の要部断面を示し、特に微粉性質を示す研磨材がパイプ内に落下するときの研磨材の状態を示すものである。
【符号の説明】
11 噴射ノズル(ノズル本体)
12 研磨材ホース
13 サイクロン
14 ノズルチップ
17 研磨材層
18 空気層
20 研磨材供給盤
21 回転モータ
22 送受口
24 研磨材供給孔
25 回転軸
26 研磨材回収タンク
27 装填口
28 導管
29 送受管
30 研磨材供給管
31 射出(圧縮)空気
32 加圧(圧縮)空気
34 研磨材
35 空間
40 研磨材回収タンク
41 ダンプバルブ
42 研磨材加圧タンク
43 研磨材供給口
44 研磨材加圧用圧縮空気供給口
45 研磨材供給量調整バルブ
47 研磨材加圧用圧縮空気
50 ブラスト加工装置
51 キャビネット
52 導管
53 ダストコレクタ
54 排風機
60 回転軸
61 補集孔
62 補集回転板
63 送受口
64 送受管
65 空気層
70 研磨材供給装置
71 回収タンク
73 給送管
74 導入孔
75 空洞
76 研磨材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In blasting, the abrasive in the abrasive recovery tank is quantitatively injected from the injection nozzle to the work piece, that is, maintaining the injection amount constant is an important blasting for good and stable blasting. This is one of the processing conditions, and in particular, in recent years, blasting has been increasingly used for performing fine cutting of several μm to several hundred μm in addition to traditional simple scale removal and deburring. For example, micro cutting of semiconductor, fine ceramic, PDP (plasma display) and other thin film surfaces, and micro cutting by blasting are performed as an alternative to machining, laser processing, and ultrasonic processing of metal parts. Yes. Especially when these processes are performed by an automated line, the control of the injection amount is an important factor.
[0002]
In order to meet such needs, the present invention supplies the abrasive in the abrasive tank quantitatively to the injection nozzle continuously in a direct pressure manner and directly supplies the abrasive for injection. The present invention relates to a pressure type continuous supply / injection method and apparatus.
[0003]
[Prior art]
When the blasting device is classified by the injection method, the abrasive is put in the abrasive recovery tank, the inside of the tank is pressurized with compressed air, the abrasive is pumped, and the pressure is injected from the nozzle, and the ejector by jetting compressed air The suction material is sucked into the nozzle structure by the suction force due to the effect, and is divided into a suction type in which the abrasive material is jetted together with compressed air from the tip.
[0004]
In FIG. 7 showing a conventional direct pressure blasting apparatus, in the
[0005]
Further, as shown in FIG. 8, for example, as shown in FIG. 8, a conventional direct pressure type
[0006]
As the abrasive in the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, recent blasting is used for micro-cutting, and therefore, it is required to accurately control the injection amount. However, the conventional blasting machine has the following problems. there were.
[0008]
In the above-described conventional direct pressure type blasting apparatus, energy efficiency is high and intense blast injection can be obtained. However, the abrasive is once put in the pressurized tank in order to pressurize and discharge the abrasive in the pressurized tank. It was necessary and continuous injection was not possible.
[0009]
In addition, the supply amount of the abrasive material, and hence the injection amount, can only be adjusted by adjusting the inner diameter of the abrasive
[0010]
In the above-described abrasive material supply means, the amount of abrasive material that falls from the
[0011]
In addition, some abrasives show fine powder properties and others do not show fine powder properties. The fine powder property refers to a property showing a fine powder state such that the angle of repose θ of the abrasive accumulated at the bottom in the recovery tank is not constant. The factor that the abrasive exhibits fine powder properties varies depending on the material of the abrasive, the specific gravity, the particle size, the pressure in the recovery tank, and the like. Abrasives exhibiting fine powder properties can have a constant angle of repose θ when adhering to each other or adhering to the wall surface of the
[0012]
In the suction type blasting apparatus, it is possible to inject continuously, but the injection performance is inferior to that of the direct pressure type.
[0013]
As described above, the conventional abrasive supply / injection method and apparatus have a problem that it is difficult to always supply and inject a fixed amount of abrasive from the recovery tank to the injection nozzle.
[0014]
The present invention has been made to solve the problems on the way, and supplies a fixed amount of abrasive material stably and continuously from an abrasive material recovery tank or an abrasive material container communicating therewith to an injection nozzle. Providing an abrasive supply / injection method and apparatus for spraying, and can easily set a desired abrasive supply / injection amount according to the type of the abrasive, corresponding to fine processing and micro-cutting, and It is an object of the present invention to provide an abrasive supply / injection method and apparatus capable of automating a processing line.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, the abrasive supply / injection method of the present invention comprises a plurality of abrasives having a predetermined capacity formed on an outer periphery or a side surface of an abrasive supply board by rotating the abrasive supply board horizontally or vertically. Abrasive material in the abrasive material recovery tank is loaded into or collected in the supply hole, and a part of the outer periphery or side surface of the abrasive material supply board in the formation part of the abrasive material supply hole on the rotation locus of the abrasive material supply hole a space for covering, and the abrasive supplying holes disposed inside by movement caused by the rotation of the abrasive supplying machine, the space communicating to the abrasive supplying pipe for extraordinary opened only to the abrasive supply hole formed Then, injection air is injected into this space, and the abrasive is supplied to the abrasive supply pipe communicating with the injection nozzle.
[0016]
The abrasive supply holes are a plurality of rows of abrasive supply holes formed on the outer periphery of the abrasive supply plate or a plurality of rows formed on the side surfaces. For example, the abrasive supply holes are concentric with the rotation center of the abrasive supply plate. It is assumed that a plurality of abrasive supply holes are formed in a plurality of rows, for example, in an annular shape that draws the same rotation locus (claims 2 and 12),
When the injection nozzle has a large injection nozzle inner diameter and air consumption increases, the abrasive is supplied to the abrasive supply pipe by the injection air, and pressurized air for pumping the abrasive is supplied to the abrasive supply pipe It is effective to do this (claims 2, 9, 10).
[0017]
The abrasive supply board is rotated in the abrasive recovery tank to collect the abrasive, for example, in an abrasive supply hole formed on the outer periphery of the abrasive supply board, and through the abrasive supply pipe It can also supply to an injection nozzle (Claims 3, 8, and 14).
[0018]
The abrasive injection amount is arbitrarily set by rotating the abrasive supply board at a set rotation speed or speed, or changing the number, density, volume, capacity, or area of the opening of the abrasive supply holes. The amount can be adjusted (claim 4).
[0019]
Furthermore, vibration is applied to the abrasive recovery tank (Claim 5), or the abrasive in the abrasive recovery tank is agitated so that the set amount of the abrasive falling on the abrasive supply board is more reliably constant. (Claim 6). In the abrasive material supply / injection apparatus of the present invention, the abrasive
[0020]
As a result of experiments, it has been found that the depth of the abrasive supply hole is preferably within 8 times the inner diameter.
[0021]
Also, facing the rotation trajectory of the abrasive supply holes formed in a plurality of rows, each can be provided with an abrasive supply pipe, and can be provided to communicate with a plurality of injection nozzles via the abrasive supply pipe. Can be improved.
[0022]
Further, the abrasive supply / injection apparatus of the present invention rotationally drives the
[0023]
The abrasive
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of an abrasive material supply / injection method and apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0025]
The
[0026]
In this specification, an abrasive container that functions as a tank that supplies an abrasive to an injection nozzle in various abrasive injection methods via an abrasive supply pipe is collectively referred to as an “abrasive recovery tank”.
[0027]
1 to 3, the
[0028]
Preferably, a vibration generating means such as a vibrator (not shown) or a stirring means for the abrasive in the tank by compressed air is connected to the
[0029]
The abrasive
[0030]
The
[0031]
The
[0032]
Further, the
[0033]
The abrasive
[0034]
As shown in FIGS. 2 and 4A, the
[0035]
Therefore, the
[0036]
FIG. 4 (B) shows a passage of injection air that forms a
[0037]
Further, a transmission /
[0038]
The abrasive material loaded or collected in the abrasive
[0039]
The abrasive sent to the transmission /
[0040]
Under the same conditions, a slight residue of the abrasive was observed when the depth of the abrasive supply hole was 25 mm.
[0041]
Further, when the abrasive supply holes 24 are formed in a plurality of rows, a plurality of transmission /
[0042]
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 to 3, 20 is an abrasive supply board, and is concentric with the center of rotation of the abrasive supply board in the thickness direction of the
[0043]
As an example, the inner diameter of the
[0044]
The abrasive
[0045]
In addition, by adjusting the rotational speed of the abrasive
[0046]
When the
[0047]
Further, a vibrator or agitation means is connected to the
[0048]
When the abrasive is sprayed from the
[0049]
Blasting was performed under the following processing conditions using the above-described abrasive supply / injection method and apparatus.
[0050]
Example 1
[0051]
[Table 1]
[0052]
In the processing according to the above embodiment, there was no abrasive remaining in the
[0053]
Example 2 (FIGS. 2 and 3)
[0054]
[Table 2]
[0055]
Next, the embodiment of FIGS. 4 to 6 will be described with respect to differences from the above-described embodiment.
[0056]
In FIG. 4A,
[0057]
In this embodiment, as shown in FIGS. 4 (A) and 6, a series of U-shaped cross-sections that are continuous with the circumferential surface of the
[0058]
FIG. 4B is a structure in which the tip of the
[0059]
In FIG. 5, a plurality of abrasive supply holes 24 each including a series of cylindrical recesses continuous in the circumferential direction are formed on the outer peripheral surface of the
[0060]
Therefore, almost the entire lower half of the circumference of the
[0061]
The
[0062]
When the abrasive
[0063]
Example 3 (FIGS. 4A and 6)
[0064]
[Table 3]
[0065]
In Example 2 and Example 3 described above, the amount of injection was approximately 6.5 times that of Example 3 with the same rotation speed of the abrasive material supply disk.
[0066]
【The invention's effect】
The present invention. Since it is configured as described above, the following effects can be obtained.
[0067]
According to the present invention, a fixed amount of abrasive material can be stably and continuously supplied and injected to the injection nozzle even with respect to the abrasive material exhibiting fine powder properties.
[0068]
The present invention can increase or decrease the amount of abrasive supplied by changing the rotational speed of the abrasive supply board and increasing or decreasing the number of revolutions. Also, the abrasive is continuously supplied according to the rotational speed of the abrasive supply board. In a stable and stable state. Therefore, by freely adjusting the rotational speed of the abrasive supply board, it is possible to reliably and easily adjust the desired abrasive supply amount according to the type of the abrasive. In addition, by digitizing the rotational speed of the abrasive material supply board corresponding to the abrasive material supply amount, the desired abrasive material supply amount, and hence the injection amount, can be easily adjusted.
[0069]
Alternatively, the number, density, volume, capacity, opening area, or opening area of the transmitting / receiving port of the abrasive supply holes can be changed, and an arbitrarily set amount of abrasive can be supplied and injected.
[0070]
In the present invention, the abrasive material loaded or collected in the abrasive material supply hole of the abrasive material supply board is injected into the abrasive material supply pipe with the injection air, blown up, and further, the abrasive material is injected into the injection nozzle with the pressurized air. If supplied and injected, the supply amount of injection air is smaller than the supply amount of pressurized air. Therefore, it can be injected at a desired amount of injection density and pressure, and even blasting can be performed on the workpiece. It became.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a blasting apparatus equipped with an abrasive material supply / injection device of the present invention.
FIG. 2 is a front view showing a cross section of a main part of the abrasive material supply / injection device of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a main part of the abrasive material supply / injection device of the present invention.
FIG. 4A is a cross-sectional view of a main part in another embodiment of the abrasive material supply / injection apparatus of the present invention.
(B) It is principal part sectional drawing in further another embodiment of the abrasives supply / injection apparatus of this invention.
FIG. 5 is a main part perspective view showing a cross section of the main part in still another embodiment of the abrasive material supply / injection apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a main part perspective view showing a cross section of the main part in still another embodiment of the abrasive material supply / injection apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a front view showing a conventional direct pressure blasting apparatus.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a main part of a conventional abrasive supply device, and particularly shows the state of the abrasive when an abrasive that does not exhibit fine powder properties falls into a feed pipe.
FIG. 9 shows a cross-section of a main part of a conventional abrasive supply device, and particularly shows the state of the abrasive when an abrasive exhibiting fine powder properties falls into a feed pipe.
FIG. 10 shows a cross section of a main part of a conventional abrasive supply device, and particularly shows the state of the abrasive when an abrasive exhibiting fine powder properties falls into a pipe.
[Explanation of symbols]
11 Injection nozzle (nozzle body)
12
Claims (14)
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