KR20110015518A

KR20110015518A - 노즐, 노즐 유닛 및 블라스트 가공 장치

Info

Publication number: KR20110015518A
Application number: KR1020107022883A
Authority: KR
Inventors: 미키토시 히라가; 료이치 츠노다; 켄이치로 이나가키; 카즈요시 마에다; 유키노리 스즈키; 노리히토 시부야
Original assignee: 신토고교 가부시키가이샤
Priority date: 2008-04-23
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2011-02-16
Also published as: WO2009131020A1; JP2009279751A; TWI450797B; CN102083589A; EP2277663A4; US20110028075A1; JP5267286B2; TW201002477A; EP2277663A1; EP2277663B1; US9114503B2; KR101524648B1

Abstract

높은 정밀도의 미세 가공과 높은 가공 효율을 양립시킬 수 있는 노즐, 복수의 노즐로 이루어지는 노즐 유닛 및 이들을 구비한 블라스트 가공 장치를 실현한다. 　노즐(11)의 분사부(13)의 선단에는 도피부(13c)가 형성되어 있기 때문에, 분사재의 확산을 억제하기 위하여 노즐(11)을 가공면에 접근시켜도, 가공면에서 반사되는 분사재가 분사부(13)의 선단과의 사이에서 체류하지 않아, 정밀도가 높은 가공을 행할 수 있다. 노즐 유닛(10), 블라스트 가공 장치(20)에 의하면, 회동 장치(16)에 의해 노즐(11m)과 노즐(11n)을 블라스트 가공의 가공폭에 맞추어 배치함으로써, 1회의 주사에 의해 폭넓은 영역의 블라스트 가공을 행할 수 있어, 가공 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

노즐, 노즐 유닛 및 블라스트 가공 장치{NOZZLE, NOZZLE UNIT, AND BLASTING MACHINE}

본 발명은, 분사재를 피가공물에 분사하는 블라스트 가공에 있어서, 마스크를 사용하지 않고 미세 가공을 실시할 수 있는 노즐, 및 그 노즐을 복수개 구비한 노즐 유닛, 및 상기 노즐, 또는 노즐 유닛을 구비한 블라스트 가공 장치에 관한 것이다.

종래부터, 블라스트 가공 기술은, 버(burr) 제거, 조면화(roughening), 주조품의 플로우 마크(flow mark) 등의 표면 가공 분야 등에서 사용되어 왔지만, 근래에는, 반도체, 전자 부품, 액정 등에 사용되는 부재의 미세 가공 분야에도 이용되도록 되어 왔다. 블라스트 가공은, 건식 프로세스이므로, 에칭 등과 달리 폐수의 처리 등이 불필요하기 때문에, 환경 부하를 작게 할 수 있다. 또한, 프로세스의 간소화를 도모할 수 있으므로, 저비용 프로세스를 실현할 수 있다는 이점이 있다. 이러한 미세 가공의 분야에 블라스트 가공을 적용한 예로서, 예를 들면, 특허문헌 1에는, 블라스트 가공 기술을 태양 전지 모듈용 기판의 미세 가공에 적용하는 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 1: 일본국 공개특허공보 제2001-332748호

이러한 미세 가공을 행하기 위해서는, 블라스트 가공 패턴을 형성한 마스크를 피가공면에 접착하고, 상기 마스크를 향하여 분사재를 분사하는 방법이 일반적인데, 상기 마스크 없이 블라스트 미세 가공을 행하는 경우는, 노즐로부터 분사되는 분사재의 확산을 억제하여, 블라스트 가공이 실시된 영역과, 가공되지 않은 영역의 경계를 명확하게 할 필요가 있다. 분사재의 확산을 억제하려면, 노즐을 피가공물에 접근시켜 분사 거리를 짧게 하는 것이 유효하지만, 분사 거리를 짧게 하면, 가공면으로부터 튀어오른 분사재가 노즐의 선단면과의 사이에서 난류 상태를 형성해 버려, 가공면의 가공 깊이나 조도의 제어가 곤란해진다는 문제가 있었다. 또한, 분사재의 확산을 억제하기 위하여, 노즐 직경을 작게 하면, 1회의 노즐의 주사로 가공할 수 있는 범위가 좁아지기 때문에, 가공 효율이 저하된다는 문제도 있었다.

따라서, 본 발명은, 높은 정밀도의 미세 가공과 높은 가공 효율을 양립시킬 수 있는 노즐, 복수의 노즐로 이루어지는 노즐 유닛 및 이들을 구비한 블라스트 가공 장치를 실현하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1에 기재된 발명에서는, 분사재를 피(被)가공물의 가공면에 분사함으로써 블라스트 가공하기 위한 노즐로서, 일단(一端)에 분사재를 분사하는 분사구를 가지는 분사부를 구비하며, 상기 분사부의 외주면(外周面)에는, 분사 방향에 수직인 횡(橫)단면의 외형(外形) 치수가 분사구를 향하여 연속적으로 감소하도록 형성되며, 피가공물의 가공면에 충돌하여 반사된 분사재가 분사부의 선단(先端)과 충돌함으로써 분사부의 선단과 가공면 사이에 체류(滯留)하는 것을 방지하기 위한 도피부가 설치되어 있다는 기술적 수단을 이용한다.

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 피가공물의 가공면에 충돌하여 반사된 분사재가 분사부의 선단과 충돌함으로써, 분사부의 선단과 가공면 사이에 체류하는 것을 방지하기 위한 도피부가 형성되어 있으므로, 분사재의 확산을 억제하기 위하여 노즐을 가공면에 접근시켜도, 가공면에서 반사되는 분사재가 분사부의 선단과의 사이에서 체류하지 않아, 정밀도 높은 가공을 행할 수 있다. 여기서, 도피부의 외형 치수가 「연속적으로 감소한다」는 것은, 외형 치수가 분사구를 향하여 증가하지 않고, 분사구 근방의 외형 치수가 가장 작아지는 것으로, 외형 치수가 일정한 영역 및 단차가 형성되어 있어도 된다.

청구항 2에 기재된 발명에서는, 청구항 1에 기재된 노즐에 있어서, 상기 도피부는, 분사 방향을 축으로 하여, 선단각이 50~70°인 원추면(圓錐面)으로서 형성되어 있다는 기술적 수단을 이용한다.

청구항 2에 기재된 발명과 같이, 도피부를 분사 방향을 축으로 하여, 선단각이 50~70°인 원추면으로서 형성하면, 분사재를, 분사부의 선단과 가공면 사이로부터 보다 효율적으로 외부로 도피시킬 수 있어 바람직하다.

청구항 3에 기재된 발명에서는, 청구항 1에 기재된 노즐에 있어서, 상기 도피부는, 적어도 하나의, 상기 횡단면의 외경(外徑)이 일정한 원형 튜브(circular tube)의 둘레측 면에 의해 형성되어 있으며, 상기 원형 튜브는 상기 분사구에 가깝게 배치되어 있을수록, 외경이 작아지도록 형성되어 있다는 기술적 수단을 이용한다.

청구항 3에 기재된 발명과 같이, 도피부를, 적어도 하나의, 횡단면의 외경이 일정한 원형 튜브의 둘레측 면에 의해 형성하고 있으며, 원형 튜브는, 분사구에 가깝게 배치되어 있을수록, 외경이 작아지도록 형성하면, 분사재를 분사부와 가공면 사이로부터 보다 효율적으로 외부로 도피시킬 수 있어 바람직하다.

청구항 4에 기재된 발명에서는, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 기재된 노즐을 복수개 구비한 노즐 유닛이, 상기 복수개의 노즐을, 분사재를 피가공물의 가공면에 대하여 수직으로 분사하도록 병렬하여 지지하는 지지 부재와, 상기 지지 부재를 가공면에 대하여 수직인 축을 중심으로 회동 가능하게 구성되어 있는 회동 장치를 구비한다는 기술적 수단을 이용한다.

청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 노즐 유닛은, 복수의 노즐을 병렬하여 지지하는 지지 부재를 가공면에 대하여 수직인 축을 중심으로 회동 가능하게 구성되어 있는 회동 장치를 구비하고 있기 때문에, 노즐을 블라스트 가공의 가공폭에 맞추어 배치할 수 있으므로, 1회의 주사에 의해 폭넓은 영역의 블라스트 가공을 행할 수 있어 가공 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 가공 정밀도의 향상과 가공 효율의 향상을 양립시킬 수 있다.

청구항 5에 기재된 발명에서는, 피가공물에 대하여 노즐로부터 분사재를 분사하는 동시에, 상기 노즐을 주사(走査)하여 피가공물의 블라스트 가공을 행하는 블라스트 가공 장치로서, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 기재된 노즐을 구비한다는 기술적 수단을 이용한다.

청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 하나에 기재된 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있는 블라스트 가공 장치를 실현할 수 있다.

청구항 6에 기재된 발명에서는, 피가공물에 대하여 노즐로부터 분사재를 분사하는 동시에, 상기 노즐을 주사하여 피가공물의 블라스트 가공을 행하는 블라스트 가공 장치로서, 청구항 4에 기재된 노즐 유닛을 구비한다는 기술적 수단을 이용한다.

청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 청구항 3에 기재된 발명과 동일한 효과를 얻을 수 있는 블라스트 가공 장치를 실현할 수 있다.

도 1은 블라스트 가공 장치의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 2는 노즐의 구조를 나타내는 설명도이다.
도 3은 노즐 유닛의 구성을 나타내는 설명도이다.
도 4는 본 발명의 블라스트 가공 장치에 의한 패널의 주연부(周緣部) 가공에 있어서의 노즐의 주사 방법을 나타내는 설명도이다.
도 5는 블라스트 가공부와 비(非)블라스트 가공부의 경계를 확대 관찰한 전자 현미경의 반사 전자상(像)이다.
도 6은 블라스트 가공부와 비블라스트 가공부의 경계를 확대 관찰한 전자 현미경의 2차 전자상이다.
도 7은 비블라스트 가공부에 발생한 평가 대상의 결함을 나타내는 설명도이다.
도 8은 제 2 실시형태의 분사부의 형상을 나타내는 설명도이다.

제 1 실시형태

본 발명의 제 1 실시형태에 따른 노즐, 노즐 유닛 및 블라스트 가공 장치에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 블라스트 가공 장치의 구성을 나타내는 설명도이다. 도 2는, 노즐의 구조를 나타내는 설명도이다. 도 3은, 노즐 유닛의 구성을 나타내는 설명도이다. 도 4는, 본 발명의 블라스트 가공 장치에 의한 패널의 주연부 가공에 있어서의 노즐의 주사 방법을 나타내는 설명도이다. 도 5는, 블라스트 가공부와 비블라스트 가공부의 경계를 확대 관찰한 전자 현미경의 반사 전자상이다. 도 6은, 블라스트 가공부와 비블라스트 가공부의 경계를 확대 관찰한 전자현미경의 2차 전자상이다. 도 7은, 비블라스트 가공부에 발생한 평가 대상의 결함을 나타내는 설명도이다.

(블라스트 가공 장치의 구조)

도 1에 나타낸 바와 같이, 블라스트 가공 장치(20)는, 분사재를 피가공물에 분사하기 위한 노즐 유닛(10)을 구비하고, 블라스트 가공을 행하는 블라스트 챔버(21)와, 피가공물을 블라스트 챔버(21)로 반송하는 컨베이어(22)와, 분사재를 저장하는 저장 탱크(미도시)를 구비하며, 노즐(11; 도 2)에 소정량의 분사재를 정량 공급하는 분사재 호퍼(23)와, 노즐(11)에 압축 공기를 공급하는 압축 공기 공급 장치(24)와, 분사재와 연마된 피가공물의 분진을 회수하는 동시에, 사용 가능한 분사재와 사용 불가능한 분사재 및 분진을 분급(分級)하는 분급 장치(25)와, 분급 장치(25)로부터 분진을 배기 제거하는 집진기(26)를 구비하고 있다.

블라스트 챔버(21)의 벽면에는, 피가공물을 반입하기 위한 반입구(21a)와, 피가공물을 반출하기 위한 반출구(21b)가 형성되어 있다. 반출구(21b)의 근방에는, 피가공물의 표면으로부터 분사재를 제거하기 위한 에어 블로우(21c)가, 컨베이어(22)를 사이에 두고 상하 방향으로 배치되어 있다. 컨베이어(22)의 하측에는, 분급 장치(25)와 접속되어 분사 후의 분사재와 피가공물로부터의 가공 분진을 흡인 회수하는 회수부(21d)가 설치되어 있다.

블라스트 챔버(21)의 천정부에는, 블라스트 챔버(21)의 내부에서, 노즐 유닛(10; 도 3)을 컨베이어(22)에 의한 반송 방향(이하, X방향이라 함)과, 상기 반송 방향과 수평인 수직 방향(이하, Y방향이라 함)으로 주사하는 주사 장치(21e)가 설치되어 있다.

(노즐 및 노즐 유닛의 구조)

다음으로, 노즐(11) 및 노즐(11)을 지지하는 노즐 유닛(10)에 대하여 설명한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 노즐(11)은, 압축 공기 공급 장치(24)와 접속된 압축 공기 공급 호스(24a)와 연통되어 있는 압축 공기 공급관(12)과, 분사재를 분사하는 분사관(13a)이 형성된 분사부(13)와, 압축 공기 공급관(12)과 분사관(13a)을 압축 공기와 분사재를 혼합하는 혼합실(14a)를 통해 직선상에 배치하는 분사관 홀더(14)를 구비하고 있다. 혼합실(14a)에는, 압축 공기 공급관(12)의 선단부가 삽입되어 있어, 분사관 홀더(14)의 측면부로부터 포트(14b)를 통해 분사재 호퍼(23)와 연통되어 있는 분사재 공급 호스(23a)가 접속되어 있다.

분사부(13)의 선단에는, 분사재를 분사하는 분사구(13b)를 향해 연속적으로 횡단면의 외주(外周) 치수가 감소하도록 형성된 도피부(13c)가 형성되어 있다. 분사부(13)의 선단에 도피부(13c)를 형성함으로써, 피가공재의 가공면에 충돌하여 반사된 분사재가 분사부(13)의 선단과 가공면 사이에 체류하는 것을 방지할 수 있다.

본 실시형태에서는, 도피부(13c)는, 분사구(13b)의 바로 옆으로부터, 선단 각도(θ)가 50~70°로, 분사 방향을 축으로 하는 원추의 외측면이 되도록 형성되어 있다. 선단 각도(θ)를 50~70°의 범위로 설정함으로써, 분사부(13)의 선단과 가공면 사이로부터 보다 효율적으로 외부로 도피할 수 있어 바람직하다. 본 실시형태에서는, θ가 70°, 도피부(13c)의 외경(外徑)이 24㎜, 높이(L)가 14㎜인 노즐(11)을 이용하였다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 노즐 유닛(10)은, 2개의 노즐(11m, 11n)과, 상기 2개의 노즐(11m, 11n)을 병렬하여 지지하는 지지 부재(15)와, 상기 지지 부재(15)를 피가공물의 가공면과 수직인 축(H)을 중심으로 회동시키는 회동 장치(16)로 구성되어 있다. 또한, 도 3에서는, 간단하게 하기 위하여, 압축 공기 공급 호스(24a), 분사재 공급 호스(23a)를 생략하고 있다.

지지 부재(15)는, 노즐(11m, 11n)의 분사구(13b)와, 피가공물의 가공면과의 거리(분사 거리)를 각각 동일하게 하는 동시에, 분사재를 피가공물의 가공면에 수직으로 분사하도록, 노즐(11m, 11n)을 지지하고 있다.

회동 장치(16)를 이용하여 지지 부재(15)를 회동시킴으로써, 노즐(11m, 11n)의 배열 방향을, 노즐(11m, 11n)의 주사 방향에 대하여 임의의 각도로 설정할 수 있다.

본 실시형태에서는, 분사구(13b)의 직경은 3㎜로 형성되어 있으며, 노즐(11m)과 노즐(11n)은 분사구(13b)의 중심의 거리(D)가 40㎜가 되도록 나란히 배치되어 있다.

(블라스트 가공 방법)

이하에, 본 실시형태의 블라스트 가공 장치(20)을 이용한 블라스트 가공 방법에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 피가공물로서 태양전지용 패널을 이용하였다. a-Si형 태양전지용 패널(P)은, 유리 기판 위에 ITO인 표면 전극층, a-Si층, 이면 전극층이 순서대로 적층되어 형성되어 있다. 유리 기판의 주연부에 있어서, 각 층의 적층 상태가 흐트러져 표면 전극층과 이면 전극층이 단락되는 부분이 존재하기 때문에, 패널(P)의 주연부에 있어서, 표면 전극층의 엣지 부분(edge portion)을 리드 접속부로서 남기고, 이면 전극층과 a-Si층의 엣지 부분을 제거함으로써, 양 전극층 간의 단락을 제거할 필요가 있다. 본 실시형태에서는, 크기 1500×1100㎜, 두께 5㎜의 장방형의 패널(P)에 대하여, 폭 5㎜의 주연부 가공을 패널(P) 둘레 전체에 행하였다.

우선, 컨베이어(22) 위에 패널(P)를 올려놓고, 컨베이어(22)를 작동시켜, 블라스트 챔버(21)의 반입구(21a)로부터 패널(P)을 블라스트 챔버(21) 내로 도입한다. 다음으로, 패널(P)을 도시하지 않은 위치 결정 기구에 의해, 각 변이 X방향, Y방향으로 평행이 되도록 소정의 위치에 고정한다.

계속해서, 주사 장치(21e)에 의해, 노즐 유닛(10)을 소정의 가공 개시 위치에 위치결정한다. 이어서, 후술하는 주사 방법에 의해 노즐(11m, 11n)을 소정 속도로 패널(P)의 외주를 주사하면서, 평균 입경(粒徑) 24㎛의 알루미나 연마용 입자를 분사하고, 패널(P)의 주연부에 폭 6㎜의 블라스트 가공을 행하여, 주연부의 박막층을 제거한다. 본 실시형태에서는, 블라스트 가공 조건은, 분사 압력 0.5MPa, 분사량 250g/min, 분사 거리 2.5㎜로 하였다. 여기서, 상술한 블라스트 가공 조건은, 블라스트 가공 장치(20)에 설치된 도시하지 않은 제어 장치에 의해 제어되고 있다.

블라스트 가공은, 이하의 요령으로 행한다. 노즐(11m, 11n)의 압축 공기 공급관(12)에, 압축 공기 공급 호스(24a)를 통해 압축 공기 공급 장치(24)에 의해 압축 공기가 공급되어, 선단으로부터 분사관(13a)을 향해 압축 공기가 분사된다.

분사재는, 분사재 호퍼(23)에 의해 공급량이 제어되며, 압축 공기가 압축 공기 공급관(12)으로부터 혼합실(14a)를 통과할 때에 발생하는 음압(負壓)에 의해, 분사재 공급 호스(23a)를 통해, 노즐(11m, 11n)의 분사관 홀더(14)의 혼합실(14a)에 공급된다. 혼합실(14a)로 반송된 분사재는, 압축 공기 공급관(12)으로부터 분사되는 압축 공기와 혼합되어 가속되며, 분사관(13a)을 통과하여, 분사구(13b)로부터 피가공물에 대하여 분사된다. 분사된 분사재는, 피가공물의 가공면의 소정의 위치에 충돌하여, 블라스트 가공이 행해진다.

피가공물에 충돌한 후에 비산된 분사재 및 피가공재로부터의 가공 분진은, 회수부(21d)로부터, 집진기(26)의 팬에 의해 흡인 회수되어, 분급 장치(25)로 공기 수송되어 분급된다. 분급 장치(25)에서 분급된 분사재 중, 일정 값 이상의 입자 직경을 가지는 재이용 가능한 분사재만, 분사재 호퍼(23)의 저장 탱크에 재투입되어 사용된다.

주연부의 블라스트 가공이 종료한 패널(P)은, 컨베이어(22)에 의해 반출구(21b)로부터 블라스트 챔버(21)의 외부로 배출되어, 블라스트 가공 처리가 종료된다. 이때, 반출구(21b) 전방에 배치되어 있는 에어 블로우(21c)에 의해 패널(P)에 부착되어 있는 분사재가 날려져 제거된다. 여기서, 블라스트 챔버(21)의 내부는, 음압이 되어 있으므로, 반출구(21b)로부터 분사재 등이 외부로 누출되지 않는다.

다음으로, 블라스트 가공에 있어서의 노즐(11m, 11n)의 주사 방법에 대하여, 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는, 노즐(11m, 11n)의 배치를 상측에서 본 투시도이다. 노즐(11m, 11n)은, 분사 거리는 5㎜ 이하, 본 실시형태에서는, 2.5㎜가 되도록 지지 부재(15)에 의해 지지되어 있다. 이와 같이, 노즐(11m, 11n)의 분사 거리가 짧기 때문에, 분사재는 거의 확산되지 않고, 분사구(13b)의 직경과 동일한 φ3㎜의 영역으로 분사된다. 또한, 분사부(13)의 선단에는 도피부(13c)가 형성되어 있으므로, 가공면에서 반사되는 분사재가 분사부(13)의 선단과의 사이에서 체류하지 않고, 따라서, 노즐을 일 방향으로 주사했을 때에, 하나의 노즐에 대하여 가공 영역을 폭 3㎜로 양호한 정밀도로 제어한 블라스트 가공을 행할 수 있다.

패널(P)의 Y방향의 주연부 가공을 행하려면, 주사 장치(21e)에 의해 노즐 유닛(10)을 패널(P)의 모서리부 상측에 위치결정한다. 다음으로, 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 노즐(11m)에 의해 블라스트 가공하는 가공 영역(B1)과, 노즐(11n)에 의해 블라스트 가공하는 가공 영역(B2)이, 총 가공폭이 6㎜가 되도록 경사각(α)을 설정하여, 회동 장치(16)에 의해 축(H)을 중심으로 지지 부재(15)를 회동시킨다. 여기서, 경사각(α)은, 노즐(11m, 11n)의 주사 방향에 대하여 노즐(11m, 11n)의 중심선이 이루는 각도를 말한다. 본 실시형태에서는, 가공폭을 6㎜로 하지만, 회동 장치(16)에 의해 경사각(α)을 변경함으로써, 가공폭을 3~6㎜의 사이에서 자유롭게 설정할 수 있다.

계속해서, 분사재를 분사하면서, 주사 장치(21e)에 의해 노즐 유닛(10)을 Y방향으로 주사한다. 이것에 의해, 1회의 주사로 폭 6㎜의 가공을 행할 수 있어, 가공 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 노즐(11m)의 분사구(13b)와, 노즐(11n)의 분사구(13b)가 이간하여 설치되어 있기 때문에, 각각의 노즐이 분사하는 분사재가 서로 간섭하지 않아, 가공 정밀도를 향상시킬 수 있다.

다음으로, 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 지지 부재(15)를 회동 장치(16)에 의해, 상측에서 봤을 때 90°반시계 방향으로 회전시킨다. 그리고, 주사 장치(21e)에 의해, X축 방향으로 노즐(11m, 11n)을 주사시키고, 분사재를 분사하여, 블라스트 가공을 행한다. 이것에 의해, Y축 방향과 마찬가지로, 1회의 주사에 의해 가공폭 6㎜의 주연부 가공을 행할 수 있다.

나머지의 2변에 대해서도, 동일한 블라스트 가공을 행함으로써, 패널(P) 둘레 전체의 주연부 가공을 행할 수 있다. 이와 같이, 본 발명의 블라스트 가공 장치에 따르면, 분사부(13)의 선단에는 도피부(13c)가 형성되어 있으므로, 분사재의 확산을 억제하기 위하여 노즐(11)을 가공면에 접근시켜도, 가공면에서 반사되는 분사재가 분사부(13)의 선단과의 사이에서 체류하지 않아, 정밀도 높은 가공을 행할 수 있다. 또한, 회동 장치(16)에 의해 노즐(11m)과 노즐(11n)을 블라스트 가공의 가공폭에 맞춘 배치를 함으로써, 1회의 주사에 의해 1변의 주연부 가공을 행할 수 있어, 가공 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 미세 가공의 정밀도의 향상과 가공 효율의 향상을 양립시킬 수 있다.

본 실시형태에서는, 도피부(13c)는 원추형으로 형성되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 가공면에서 반사되는 분사재가 분사부(13)의 선단과의 사이에서 체류하지 않는 것이면 된다. 예를 들면, 분사부(13)의 선단을 모따기 해도 되고, 원추 이외의 곡면으로 형성해도 된다.

지지 부재(15)에 있어서의 노즐(11m, 11n)의 지지 방법은, 도 2(a)에 기재된 지지 방법에 한정되지 않으며, 예를 들면, 지지 부재(15)의 선단부에 원판을 부착하여, 상기 원판에 노즐(11m, 11n)을 고정해도 된다.

회동 장치(16)의 회동 기구는, 경사각(α)을 제어할 수 있으면, 전동, 수동 등 방식을 불문한다.

이하에, 본 발명의 제 1 실시형태의 실시예를 비교예와 함께 나타낸다. 여기서, 본 발명은, 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.

블라스트 가공은, 1개의 노즐을 이용하여, 상기 식별번호 [0034]에 예시한 a-Si형 태양전지용 박막이 표면에 형성된 유리 기판에 대하여, 표 1에 나타내는 조건으로 행하였다. 노즐은, 선단 각도(θ)가 70°인 도피부(13c)가 형성된 노즐(11)과, 비교예로서 도피부(13c)가 형성되어 있지 않은 스트레이트 노즐을 이용하였다. 노즐의 외형 치수가 가장 큰 부분의 외경(노즐 최대 직경)은 φ24㎜이며, 분사구(13b)의 내경(內徑)(노즐 내경)은 φ4㎜로 하였다. 분사구(13b)와 유리 기판의 거리인 분사 거리는 2.5, 3.0㎜로 설정하였다. 여기서, 분사재(WA#600)는, 신토 브레이터 주식회사 제품의 평균 입경 25㎛의 알루미나 연마용 입자이다.

[표 1]

블라스트 가공 후의 평가는, 막제거가 양호하게 되었는지의 여부, 블라스트 가공을 행하지 않는 영역의 박막에 결함이 발생하였는지의 여부의 2개의 관점에 의해 행하였다.

막제거가 양호하게 되었는지의 여부의 평가에 대해서는, 블라스트 가공부와 비블라스트 가공부의 경계가 명확한지의 여부에 의해 판단하였다. 도 5는, 블라스트 가공부와 비블라스트 가공부의 경계를 확대 관찰한 전자 현미경의 반사 전자상이다. 도 5의 상측 도면과 같이, 블라스트 가공부와 비블라스트 가공부의 경계가 명확하지 않은 것은 ×평가이며, 하측 도면과 같이 블라스트 가공부와 비블라스트 가공부의 경계가 명확한 것은 ○평가로 하였다. 여기서, 도 5 하측 도면은 후술 하는 실시예 1-1, 상측 도면은 비교예의 평가 결과이다.

블라스트 가공을 행하지 않은 영역의 박막에 결함이 발생하였는지의 여부의 평가에 대해서는, 블라스트 가공부와 비블라스트 가공부의 경계로부터 비블라스트 가공부를 향하는 폭 2㎜의 영역(평가 영역)에 결함이 현저하게 확인되는지의 여부에 의해 판단하였다. 도 6은, 블라스트 가공부와 비블라스트 가공부의 경계를 확대 관찰한 전자 현미경의 2차 전자상이다. 여기서 평가하는 결함이란, 도 7의 도면 중에 화살표로 대표하여 나타내는, 표면 전체의 색조에 대하여, 반점 형상으로 검게 보이는 표면보다 움푹 들어간 점 형상 및 선 형상의 부분을 말한다. 도 6의 상측 도면과 같이, 결함의 평가 영역에 있어서 결함이 눈에 띄는 것은 ×평가이며, 하측 도면과 같이 결함의 평가 영역에 있어서 결함이 확인되지 않은 것은 ○평가로 하였다. 여기서, 도 6 하측 도면은 후술하는 실시예 1-1, 상측 도면은 비교예의 평가 결과이다.

평가 결과를 표 2에 나타낸다. 비교예 1에 나타내는 도피부(13c)가 형성되어 있지 않은 스트레이트 노즐에서는, 막제거, 결함 모두 ×평가인데 비해, 실시예 1-1, 1-2에 나타내는 도피부(13c)가 형성된 노즐(11)에서는, 막제거, 결함 모두 ○평가로, 본 발명의 효과가 확인되었다. 분사 거리가 가까운 만큼, 블라스트 가공부와 비블라스트 가공부의 경계는 선명해지는 반면, 박막에 결함이 발생하기 쉬워지지만, 본 실시예에서는, 2.5㎜라는 매우 짧은 분사 거리에 있어서도 박막에 결함이 발생하지 않아, 양호한 블라스트 가공이 가능하였다.

[표 2]

본 발명의 제 1 실시형태에 따르면, 이하와 같은 효과를 가진다.

(1) 본 발명의 노즐(11)에 의하면, 분사부(13)의 선단에는 도피부(13c)가 형성되어 있으므로, 분사재의 확산을 억제하기 위하여 노즐(11)을 가공면에 접근시켜도, 가공면에서 반사되는 분사재가 분사부(13)의 선단과의 사이에서 체류하지 않아, 정밀도 높은 가공을 행할 수 있다. 특히, 도피부(13c)를 선단 각도(θ)가 50~70°인 분사 방향을 축으로 하는 원추의 외측면이 되도록 형성하면 바람직하다.

(2) 본 발명의 노즐 유닛(10), 블라스트 가공 장치(20)에 의하면, 회동 장치(16)에 의해 노즐(11m)과 노즐(11n)을 블라스트 가공의 가공폭에 맞춘 배치를 함으로써, 1회의 주사에 의해 폭넓은 영역의 블라스트 가공을 행할 수 있어, 가공 효율을 향상시킬 수 있다.

제 2 실시형태

도 8에 근거하여 본 발명의 제 2 실시형태에 대하여 설명한다. 도 8은, 제 2 실시형태의 분사부의 형상을 나타내는 설명도이다.

본 발명의 제 2 실시형태는, 노즐의 선단에 설치된 분사부의 형상에 대해서만 제 1 실시형태와 상이하므로, 차이점에 대해서만 설명한다.

도 8에 제 2 실시형태의 분사부(33)의 형상을 나타낸다. 분사부(33)에는, 제 1 실시형태의 도피부(13c)에 상당하는 도피부(33a)가 설치되어 있다.

본 실시형태에 있어서는, 도피부(33a)는, 분사관 홀더(14)에 고정되어 있는 부분보다 외경이 작고, 외경이 일정한 원형 튜브의 둘레측 면에 의해 형성된 제 1 원형 튜브(33b)와, 제 1 원형 튜브(33b)에 연결하여 노즐 선단 방향으로 설치되며, 외경이 제 1 원형 튜브(33b)보다 작은 원형 튜브의 둘레측 면에 의해 형성된 제 2 원형 튜브(33c)로 이루어진다. 즉, 분사부(33)는, 도피부(33a)에 있어서, 제 1 원형 튜브(33b), 제 2 원형 튜브(33c)가 분사구(13b)에 가깝게 배치되어 있을수록, 연속적으로 외경이 작아지고 있다. 예를 들면, 제 1 원형 튜브(33b)는 외경 φ11㎜, 길이 18㎜, 제 2 원형 튜브(33c)는 외경 φ7㎜, 길이 10㎜로 형성된다.

분사부(33)의 선단에 도피부(33a)를 형성함으로써, 피가공재의 가공면에 충돌하여, 반사된 분사재가 분사부(33)와 가공면 사이에 체류하는 것을 방지할 수 있다.

도 8에 나타낸 바와 같이, 제 1 원형 튜브(33b)와 제 2 원형 튜브(33c) 사이에, 테이퍼 가공에 의해 경사부를 형성하여 접속하도록 해도 된다. 제 2 원형 튜브(33c)의 선단을 제 1 실시형태의 도피부(13c)와 동일한 원추면으로 가공할 수도 있다. 이것에 의해, 반사된 분사재가 분사부(33)와 가공면 사이에 체류하는 것을 보다 효과적으로 방지할 수 있다. 또한, 도 8에서는, 원형 튜브가 2개인 경우를 예시하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 1개나 3개 이상이어도 된다. 원형 튜브를 3개 이상으로 설치하는 경우에는, 분사구(13b)에 가깝게 배치되어 있을수록, 외경이 작아지도록 형성한다.

제 2 실시형태의 분사부(33)를 구비한 노즐에 있어서도, 제 1 실시형태와 동일한 구성의 블라스트 가공 장치(20)를 이용할 수 있어, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이하에, 본 발명의 제 2 실시형태의 실시예를 나타낸다. 여기서, 본 발명은, 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.

블라스트 가공은, 1개의 노즐을 이용하여, 표면에 상기 식별번호 [0034]에 예시한 a-Si형 태양전지용 박막이 형성된 유리 기판에 대하여, 실시예 1과 마찬가지로 표 1에 나타내는 조건으로 행하였다. 노즐은, 노즐 내경 φ4㎜, 도피부(33a)의 길이 28, 42㎜의 분사부(33)를 가지는 것과, 노즐 내경 φ6㎜, 도피부(33a)의 길이 28㎜의 분사부(33)를 가지는 것의, 모두 3종류를 준비하였다. 분사 거리는 2.5~4.0㎜로 설정하였다.

블라스트 가공 후의 평가는, 실시예 1과 동일하게 행하였다. 평가 결과를 표 3에 나타낸다. 실시예 2-1~2-8 모두에 있어서, 막제거, 결함 모두 ○평가로, 본 발명의 효과가 확인되었다.

[표 3]

본 발명의 제 2 실시형태에 따르면, 이하와 같은 효과를 가진다.

(1) 분사부(33)에는 도피부(13c)에 상당하는 도피부(33a)가 형성되어 있으므로, 분사재의 확산을 억제하기 위하여 노즐(11)을 가공면에 접근시켜도, 가공면에서 반사되는 분사재가 분사부(33)와의 사이에서 체류하지 않아, 정밀도 높은 가공을 행할 수 있다.

(2) 제 1 실시형태와 마찬가지로, 회동 장치(16)에 의해 노즐(11m)과 노즐(11n)을 블라스트 가공의 가공폭에 맞춘 배치를 함으로써, 1회의 주사에 의해 폭넓은 영역의 블라스트 가공을 행할 수 있어, 가공 효율을 향상시킬 수 있다.

그 외의 실시형태

상술한 실시형태에서는, 분사구(13b)의 직경이 동일한 2개의 노즐을 이용하는 경우를 예시하였지만, 분사구(13b)의 직경이 상이한 노즐을 조합할 수도 있다. 또한, 3개 이상의 노즐을 나란히 배치하는 구성을 채용할 수도 있다.

분사재의 분사는, 모든 노즐로부터 연속적으로 행할 필요는 없고, 소정의 타이밍에서 소정의 노즐로부터 분사시킬 수도 있다. 이것에 의해, 각종 가공 패턴으로 블라스트 가공을 행할 수 있다.

상술한 실시형태에서는, 흡인식의 노즐을 이용하였지만, 분사재 호퍼의 저장 탱크에 공급되는 압축 공기에 의해 저장 탱크 내의 분사재를 정량한 후에 분사재를 분사하는 가압식의 노즐에도 적용할 수도 있다.

10 : 노즐 유닛 11, 11m, 11n : 노즐
13 : 분사부 13a : 분사관
13b : 분사구 13c : 도피부
15 : 지지 부재 16 : 회동 장치
20 : 블라스트 가공 장치 21 : 블라스트 챔버
21e : 주사 장치 33 : 분사부
33a : 도피부 33b : 제 1 원형 튜브
33c : 제 2 원형 튜브

Claims

분사재를 피(被)가공물의 가공면에 분사함으로써 블라스트 가공하기 위한 노즐로서,
일단(一端)에 분사재를 분사하는 분사구를 가지는 분사부를 구비하며,
상기 분사부의 외주면(外周面)에는, 분사 방향에 수직인 횡(橫)단면의 외형(外形) 치수가 분사구를 향하여 연속적으로 감소하도록 형성되며, 피가공물의 가공면에 충돌하여 반사된 분사재가 분사부의 선단(先端)과 충돌함으로써 분사부의 선단과 가공면 사이에서 체류(滯留)하는 것을 방지하기 위한 도피부가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
제 1 항에 있어서,
상기 도피부는, 분사 방향을 축으로 하여, 선단각이 50~70°인 원추면(圓錐面)으로서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
제 1 항에 있어서,
상기 도피부는, 적어도 하나의, 상기 횡단면의 외경(外徑)이 일정한 원형 튜브(circular tube)의 둘레측 면에 의해 형성되어 있으며, 상기 원형 튜브는 상기 분사구에 가깝게 배치되어 있을수록, 외경이 작아지도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 노즐.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 노즐을 복수개 구비하며,
상기 복수개의 노즐을, 분사재를 피가공물의 가공면에 대하여 수직으로 분사하도록 병렬하여 지지하는 지지 부재와,
상기 지지 부재를 가공면에 대하여 수직인 축을 중심으로 회동 가능하게 구성되어 있는 회동 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 노즐 유닛.
피가공물에 대하여 노즐로부터 분사재를 분사하는 동시에, 상기 노즐을 주사(走査)하여 피가공물의 블라스트 가공을 행하는 블라스트 가공 장치로서, 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 노즐을 구비한 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 장치.
피가공물에 대하여 노즐로부터 분사재를 분사하는 동시에, 상기 노즐을 주사하여 피가공물의 블라스트 가공을 행하는 블라스트 가공 장치로서, 제 4 항에 기재된 노즐 유닛을 구비한 것을 특징으로 하는 블라스트 가공 장치.