喷丸装置和喷丸加工方法 技术领域 本发明涉及例如对加工物的表面进行加工的装置和方法， 更详细地说， 涉及喷射 磨料来实施在玻璃基板等加工物的表面形成凹部等的加工的喷丸装置和喷丸加工方法。
背景技术 在液晶显示器面板、 等离子体显示器面板等平面型显示面板中一般采用具有 0.7mm 程度的板厚的玻璃基板。希望这种玻璃基板的表面是平坦的， 并且光透射性良好。
在这种玻璃基板中， 在其制造过程中， 有时在表面会产生微小的伤痕、 气泡的孔， 或者混入内部的气泡、 异物等缺陷。当出现这种缺陷时， 存在会使光散射的问题， 因此通常 在削去该部分后， 对削去而形成的凹部填充透明的树脂等来进行平坦化。
作为削去这种玻璃基板的缺陷的方法， 存在采用如下喷丸装置的方法 ： 将包括铝、 碳化硅粉末、 玻璃珠、 微小钢球等的磨料 ( 也称为弹丸、 磨粒 ) 与空气等流体一起从喷射喷 嘴高速喷射并击打到玻璃基板的表面， 用其冲击力产生微小的破坏来进行加工。
图 2 示出以往使用的喷丸装置的概要构成。如图所示， 喷丸装置 21 具备 ： 喷射磨 料 100 的喷射喷嘴 22 ； 以及包围该喷射喷嘴 22 的喷嘴盒 23。
在喷嘴盒 23 的侧壁 23a 的后方连接有吸引软管 24， 能回收在从喷射喷嘴 22 喷射 并在玻璃基板 200 的表面 200a 形成凹部 200b 时用于喷丸加工的磨料 100， 防止磨料 100 向 周围飞散。
当磨料 100 向周围飞散时， 存在作业环境恶化导致损害作业者的健康等负面影 响， 因此进行这种磨料 100 的回收。
在这种情况下， 使用从喷射喷嘴 22 喷射的磨料 100 的颗粒直径为数 μm 的磨料。 另外， 通过喷丸加工削去玻璃基板 200 的缺陷而形成的凹部 200b 的直径为数毫米， 其深度 为数十 μm ～数百 μm。此外， 作为与本发明相关的现有技术文献也能举出下述专利文献。
现有技术文献
专利文献
专利文献 1 ： 特开平 8-216024 号公报
发明内容 发明要解决的问题
然而， 如上述喷丸装置 21 那样在喷嘴盒 23 内进行吸引的构成中， 在将石材、 混凝 土、 金属等的表面变成粗糙面的喷砂加工等所使用的例如颗粒直径为数百 μm ～数 mm 的磨 料的情况下， 能充分吸引该磨料， 但是在上述玻璃基板 200 的表面 200a 形成直径为数 mm 的 凹部 200b 等的微小加工所使用的颗粒直径为数 μm 的磨料 100 的情况下， 无法充分吸引该 磨料 100。
因此， 当为了能吸引回收这种颗粒直径较小的磨料 100 而增大吸引力时， 如图所 示在喷丸装置 21 中， 由于是向与磨料 100 的喷射方向相反的方向吸引磨料 100 的构成， 因
此磨料 100 向玻璃基板 200 的表面 200a 击打的冲击力会变弱， 存在无法充分进行加工的问 题。
作为这种问题的对策， 想到为了对抗增大的吸引力而增大磨料 100 从喷射喷嘴 22 的喷射力， 这次出现了加工精度变差的问题。
特别是， 在具有 0.7mm 程度的板厚的玻璃基板 200 的表面 200a 形成用于削去上述 缺陷的凹部 200b 时其深度方向上的加工精度需要数 μm ～数十 μm 程度， 因此当喷射力与 吸引力一起增大时， 在深度方向上得不到这种加工精度。
因此， 本发明要解决的课题在于提供不会影响磨料对加工物表面的加工而能使用 于磨料回收的吸引力增大的喷丸装置和喷丸加工方法。
用于解决问题的方案
本发明的优选实施方式是一种喷丸装置， 包括 ： 喷射喷嘴， 其设为向加工物的表面 喷射磨料 ； 盖， 其包括整流面和喷出孔， 所述整流面平行于上述加工物的表面， 上述喷射喷 嘴喷射的磨料通过上述喷出孔 ； 喷嘴盒， 其包括上述盖， 并且设为包围上述喷射喷嘴 ； 以及 回收盒， 其设为覆盖上述喷嘴盒的外表面， 并且包括形成在上述喷嘴盒的周围的回收通路， 通过吸引从上述回收通路回收上述磨料， 上述喷丸装置设为通过形成于上述盖的整流面与 上述加工物的表面之间的间隙部从上述回收通路回收从上述喷射喷嘴喷射并击打到上述 加工物的表面的磨料。 本发明的另一个方面是一种喷丸加工方法， 利用从喷射喷嘴喷射的磨料来对加工 物的表面进行加工， 包括如下步骤 ： 将磨料从上述喷射喷嘴通过喷嘴盒的盖的喷出孔喷射 到加工物的表面， 所述喷嘴盒包围上述喷射喷嘴 ； 利用磨料击打上述加工物的表面 ； 以及 通过吸引从回收通路回收已经通过形成于整流面与加工物的表面之间的间隙部的上述磨 料， 所述整流面形成于上述盖并与上述加工物的表面平行， 所述回收通路形成在上述喷嘴 盒的周围， 并且形成于覆盖上述喷嘴盒的外表面的回收盒。
根据具有这种构成的喷丸装置和喷丸加工方法， 从喷射喷嘴喷射通过盖的喷出孔 击打加工物的表面的磨料， 即用于加工物的表面加工的磨料， 随着后来在形成于盖的整流 面与加工物的表面之间的间隙部向周围扩散， 其飞散力 ( 向周围扩散的力 ) 变弱， 并且磨料 在其飞散力变弱时， 通过由回收盒形成的回收通路通过吸引被回收。
也就是说， 由于是吸引用于加工物的表面加工的磨料的方向与磨料的喷出方向正 交并且为放射状的构成， 因此即使是使来自回收通路的吸引力增大， 以使得颗粒直径较小 的磨料也能充分吸引， 也能抑制该吸引力影响磨料对加工物表面的击打的冲击力。 因此， 能 维持喷丸加工的精度并防止磨料向周围飞散来进行回收。
优选上述回收盒包括开口端， 所述开口端与上述盖的整流面平齐。 这样， 在使加工 物表面接近盖的整流面的情况下， 即形成于盖的整流面与加工物的表面之间的间隙部狭窄 的情况下， 也能从由回收盒形成的回收通路充分地吸引回收磨料。
优选上述喷嘴盒具有圆锥形状， 上述喷嘴盒的侧壁越往喷射磨料的方向越扩大， 并且上述回收盒具有圆锥形状， 上述回收盒的侧壁越往喷射磨料的方向越扩大。 这样， 确保 了使用于加工物的表面加工并飞散的磨料的飞散力变弱所需的足够大的盖的整流面的面 积， 并且能有利于喷嘴盒和回收盒的小型化。
优选喷丸加工方法还包括利用来自上述喷射喷嘴的磨料的喷射在加工物的表面
形成凹部的步骤。 优选上述加工物包括用于液晶显示器面板等显示面板的玻璃基板。 这样， 容易削去表面产生微小的伤痕、 气泡的孔、 或者混入内部的气泡、 异物等缺陷的玻璃基板的 这种缺陷， 高精度地形成凹部， 有利于提高玻璃基板的缺陷修正的作业性。
发明效果
根据本发明的喷丸装置和喷丸加工方法， 用于加工物的表面加工并飞散的磨料随 着在盖的整流面与加工物的表面之间的间隙中向周围扩散， 其飞散力 ( 向周围扩散的力 ) 变弱， 利用由回收盒形成的回收通路通过吸引而被回收， 因此即使增大吸引力以能充分吸 引颗粒直径较小的磨料， 也能抑制对磨料向加工物表面的冲击力造成影响， 能维持喷丸加 工的精度并防止磨料向周围飞散。 附图说明
图 1 是示出本发明的一个实施方式的喷丸装置的概要构成的截面图。
图 2 是示出以往使用的喷丸装置的概要构成的截面图。 具体实施方式
以下， 参照附图详细说明本发明的喷丸装置和喷丸加工方法的实施方式。
图 1 是示出本发明的喷丸装置 1 的概要构成的截面图。如图所示， 在喷丸装置 1 具备的喷射喷嘴 2 中， 在喷嘴体 3 中形成有大致圆筒容器状的磨料引导室 3b， 所述磨料引导 室 3b 形成为从未图示的磨料供给箱通过磨料供给软管 4 与磨料导入口 3a 连通， 引导磨料 100。在该磨料引导室 3b 的前端部形成有深冲为圆锥状的圆锥内面 3c。
另外， 在圆锥内面 3c 的内侧配置有从磨料引导室 3b 的后方插入的空气喷射管 6 的顶端部。该空气喷射管 6 通过压缩空气供给软管 7 与未图示的压缩空气供给源连通， 送 出较高压的压缩空气， 从空气喷射管 6 的顶端喷射空气流。
喷嘴 5 位于空气喷射管 6 的空气喷射方向前方， 设于喷嘴体 3 的顶端。该喷嘴 5 贯通圆锥内面 3c， 与磨料引导室 3b 连通， 从喷嘴 5 的磨料喷射口 5a 喷射磨料喷射流。
喷嘴支架 8 具有在内周面设有锥部的圆筒形状， 以喷嘴支架 8 的内周的锥部外嵌 喷嘴 5 的外周的锥部， 用设于喷嘴支架 8 的外周的螺钉部螺纹固定于喷嘴体 3 的顶端， 由此 将喷嘴 5 固定于喷嘴体 3。
在这种喷射喷嘴 2 中， 当从空气喷射管 6 的顶端向喷嘴 5 喷射压缩空气时， 磨料引 导室 3b 内为负压， 因此利用该负压将未图示的磨料供给箱的磨料 100 通过磨料供给软管 4 吸引到磨料引导室 3b。
然后， 磨料引导室 3b 内的磨料 100 被引导到圆锥内面 3c 与空气喷射管 6 的外周 的环状的间隙部分， 借助从空气喷射管 6 喷射的空气流， 从喷嘴 5 的顶端的磨料喷射口 5a 向外部圆锥状地扩散并喷射。
这种构成的喷射喷嘴 2 由喷嘴盒 9 包围外周。该喷嘴盒 9 的侧壁 9a 具有向喷射 侧逐渐扩径的圆锥形状。 另外， 为了闭塞喷嘴盒 9 的后方而形成的后壁 9b 固定于喷嘴体 3。
在这种喷嘴盒 9 的前方 ( 喷射侧 )， 为了闭塞该喷嘴盒 9 的开口部而固定有具有圆 板形状的盖 10。在该盖 10 的喷射侧形成有圆形状的整流面 10a， 并且在中央开口形成有使 从喷嘴 5 喷射的磨料 100 通过的喷出孔 10b。在这种情况下， 如图所示， 盖 10 的整流面 10a 与作为喷丸加工对象的玻璃基板 200 的表面 200a 平行形成， 在喷丸加工时， 盖 10 的整流面 10a 与玻璃基板 200 的表面 200a 以 规定距离分离配置。
喷嘴盒 9 由回收盒 11 包围外周。该回收盒 11 的侧壁 11a 具有向喷射侧逐渐扩径 的圆锥形状。另外， 为了闭塞回收盒 11 的后方而形成的后壁 11b 固定于喷嘴体 3。
该回收盒 11 的侧壁 11a 的内周面与喷嘴盒 9 的侧壁 9a 的外周面之间的空隙部为 回收磨料 100 的回收通路 11c， 在该回收通路 11c 的前端形成有环状的回收口 11d。在这种 情况下， 作为回收盒 11 的前端的开口端 11e( 回收口 11d) 形成为与盖 10 的整流面 10a 为 大致同一平面状。
这种回收通路 11c 通过开口形成在回收盒 11 的侧壁 11a 后方的吸引口 11f 与吸 引软管 12 连通。吸引软管 12 与未图示的吸引机连接， 能吸引回收通路 11c 内的磨料 100。
从喷射喷嘴 5 喷射的磨料 100 采用其颗粒直径为数 μm 的磨料。另外， 为了通 过喷丸加工削去玻璃基板 200 的缺陷 ( 表面 200a 的微小的伤痕、 气泡的孔或者混入内部 的气泡、 异物等 ) 而形成的具有俯视时为圆形的凹部 200b 的直径为数毫米， 其深度为数十 μm ～数百 μm。 此外， 与此对应， 在盖 10 的中央开口的喷出孔 10b 形成为不与喷射的磨料 100 接 触的大小， 其直径为数毫米程度。另外， 玻璃基板 200 是一般用于液晶显示器面板、 等离子 体显示器面板等平面型显示面板的具有 0.7mm 程度的板厚的透明玻璃。
如图所示， 从喷射喷嘴 2 喷射而通过盖 10 的喷出孔 10b 喷到玻璃基板 100 的表面 200a 的磨料 100， 即用于进行通过击打玻璃基板 200 的表面 200a 来形成凹部 200b 的喷丸 加工的磨料 100， 随着从击打该玻璃基板 200 的表面 200a 的位置通过形成于盖 10 的整流 面 10a 与玻璃基板 200 的表面 200a 之间的间隙部 13 向周围放射状扩散， 其飞散力 ( 向周 围扩散的力 ) 变弱。
并且， 在这种形成于盖 10 的整流面 10a 与玻璃基板 200 的表面 200a 之间的间隙 部 13 中， 以磨料 100 击打的位置为中心以放射状扩大的空气流是由来自环状回收口 11d 的 吸引而形成的， 因此击打后的磨料 100 借助该空气流被导向回收口 11d。
因此， 通过产生这种空气流的间隙部 13 而使其飞散力变弱的磨料 100 从回收口 11d 通过吸引而容易被回收。此时， 虽未图示， 由磨料 100 的击打而削去的玻璃屑也与磨料 100 一同从回收口 11d 通过吸引而被回收。
根据这种构成的喷丸装置 1， 在使用数 μm 的颗粒直径较小的磨料 100 的情况下， 即使为了能充分吸引而使来自回收通路 11c 的吸引力增大， 也不会影响磨料 100 对玻璃基 板 100 的表面 200a 的冲击力。
也就是说， 由于是由间隙部 13 形成的构成， 该构成使得吸引用于玻璃基板 200 的 表面 200a 的加工的磨料 100 的方向与磨料 100 的喷出方向大致正交并且为放射状， 因此即 使为了能充分吸引颗粒直径较小的磨料 100 而使来自回收通路 11c 的吸引力增大， 也会抑 制该吸引力影响磨料 100 对玻璃基板 200 的表面 200a 击打的冲击力。
在用图 2 说明的现有的喷丸装置 21 中， 是在喷嘴盒 23 内从后方吸引的构成， 即在 与磨料 100 的喷射方向相反的方向吸引磨料 100 的构成， 因此当吸引力增大时， 磨料 100 击 打玻璃基板 200 的表面 200a 的冲击力会变弱， 存在无法进行充分加工的问题， 但是在本发
明的喷丸装置 1 中， 不是在喷嘴盒 23 内从后方吸引的构成， 而是在回收盒 11 内从后方吸引 的构成， 因此消除了这种问题。
因此， 对具有 0.7mm 程度的板厚的玻璃基板 200 的表面 200a 形成用于削去上述缺 陷的凹部 200b 时在其深度方向上的加工精度需要数 μm ～数十 μm 程度， 而根据本发明的 喷丸装置 1， 能维持这种喷丸加工的精度并且防止磨料 100 向周围飞散来进行回收。
此外， 对于利用上述喷丸加工装置 1 削去玻璃基板 200 的缺陷而形成的凹部 200b， 在将例如紫外线固化型的透明树脂以未固化状态填充到凹部 200b， 照射紫外线来使其固化 以后， 用刮刀等将树脂的冒出来的部分刮去使其平坦化， 由此修补玻璃基板 200。
根据以上说明的喷丸装置 1， 从喷射喷嘴 2 喷射并通过盖 10 的喷出孔 10b 击打到 玻璃基板 200 的表面 200a 的磨料 100， 即用于形成玻璃基板 200 的表面 200a 的凹部 200b 的磨料 100 随着后来在形成于盖 10 的整流面 10a 与玻璃基板 200 的表面 200a 之间的间隙 部 13 向周围扩散， 其飞散力 ( 向周围扩散的力 ) 变弱后， 从回收口 11d 通过吸引被回收。
因此， 在使用颗粒直径较小的磨料 100 的情况下， 即使为了能充分吸引该磨料 100 而使来自回收通路 11c 的吸引力增大， 也能抑制该吸引力影响磨料 100 击打玻璃基板 200 的表面 200a 的冲击力， 能维持喷丸加工的精度并且防止磨料 100 向周围飞散地进行回收。 在这种情况下， 回收盒 11 的开口端 11e 配置为与盖 10 的整流面 10a 为大致同一 面状， 因此在使盖 10 的整流面 10a 接近玻璃基板 200 的表面 200a 的情况下， 即在形成于盖 10 的整流面 10a 与玻璃基板 200 的表面 200a 之间的间隙部 13 变窄的情况下， 也能从由回 收盒 11 形成的回收通路 11c 充分地吸引并回收磨料 100。
另外， 构成为喷嘴盒 9 的侧壁 9a 具有向喷射侧扩径的圆锥形状， 并且回收盒 11 的 侧壁 11a 具有向喷射侧扩径的圆锥形状， 因此能确保用于玻璃基板 200 的表面 200a 的加工 并飞散的磨料 100 的飞散力变弱所需的足够大的盖 10 的整流面 10a 的面积， 并且能使喷嘴 盒 9 和回收盒 11 小型化。
以上， 说明了本发明的喷丸装置和喷丸加工方法的一个实施方式， 但是本发明并 不限于该实施方式， 在不脱离本发明的要旨的范围中， 当然能以各种方式来实施。
例如， 上述喷丸装置 1 是所谓吸引式喷丸装置的构成， 但是加压式喷丸装置、 离心 式喷丸装置也能利用本发明， 不限于上述实施方式。
另外， 说明了在回收盒 11 中设有 1 个吸引口 11f 的构成， 但是为了增大用于磨料 100 回收的吸引力， 也可以是设有 2 个以上这种吸引口的构成。
而且， 说明了通过喷丸加工在玻璃基板 200 的表面 200a 形成凹部 200b 的实施方 式， 但是也能将本发明的喷丸装置用于在玻璃基板 200 中形成槽或者形成贯通孔的情况， 不限于上述实施方式。