JP7368167B2

JP7368167B2 - 集塵処理装置

Info

Publication number: JP7368167B2
Application number: JP2019183604A
Authority: JP
Inventors: ヴァントアンダン; 幹吉田
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-10-04
Filing date: 2019-10-04
Publication date: 2023-10-24
Anticipated expiration: 2039-10-04
Also published as: US11712780B2; CN112605890B; JP2021058830A; TW202128354A; TWI849236B; KR20210040784A; CN112605890A; US20210101254A1

Description

本発明は、集塵処理装置に関する。

研削砥石を用いて被加工物を研削加工した後には、研削面の凹凸を除去するために研磨パッドを用いて研削面を研磨加工している。研磨加工には、研磨液を用いて研磨するＣＭＰ研磨と、乾式研磨とがある。

乾式研磨では、研磨パッドを被加工物に接触させて研磨するため、研磨パッドの粉と被加工物の粉との塵が発生する。研磨装置には、これらの塵を加工室から取り除くために、特許文献１に開示のような集塵処理装置が付設されている。
この集塵処理装置は内部に筒状のフィルタを備えており、フィルタに塵を捕集させて集塵を行っている。フィルタに塵が付着すると集塵処理能力が低下するため、フィルタを定期的に交換している。

特開２００４－００１１１８号公報

上記のフィルタの交換において集塵処理装置からフィルタを抜きとる際に、周囲に塵をまき散らして、研磨装置及び集塵処理装置が設置されている部屋の内部を汚染させてしまうという問題がある。

本発明は、塵を含むエアを吸引し、塵とエアとを分離する集塵処理装置であって、該エアの入口を側板に備える中空円柱状の本体と、該本体の上板の上を覆い吸引源に連通された吸引箱と、該本体の該上板に形成された上開口から垂下するように該本体の内部に配設されるフィルタユニットと、該吸引箱の内部に配設され該フィルタユニットの内部に水を噴射する水噴射ノズルと、該本体の下板に形成された開口から垂下した排水管と、該排水管の下端を水封させる排水箱と、該排水箱の内部の水をオーバフローさせるオーバフロー管とを備え、該フィルタユニットは、該上板に支持されるツバ部と、該ツバ部から垂下する環状の骨と、該骨の外側に巻きつけられた水によって溶ける材質からなるフィルタとを備え、該フィルタユニットを交換する際は、該水噴射ノズルから該フィルタユニットの内部に水を噴射させて、該フィルタを溶かして該ツバ部と該骨とだけになった該フィルタユニットを該本体から抜きとり可能な集塵処理装置である。

流水によってフィルタを溶かしているため、フィルタの側面に付着した塵をフィルタとともに排出口から排出させることができる。これにより、フィルタユニット交換時に、研磨装置及び集塵処理装置が設置されている部屋が汚染されるのを防止できる。

集塵処理装置を備える研磨装置全体を表す斜視図である。フィルタユニットの分解斜視図である。集塵処理装置を側方から見た断面図である。

１研磨装置
図１に示す研磨装置１は、被加工物Ｗを研磨する乾式の研磨装置である。以下、研磨装置１について説明する。
図１に示すように、研磨装置１は、Ｙ軸方向に延設されたベース１０と、ベース１０の＋Ｙ方向側に立設されたコラム１１とを備えている。

研磨装置１は、保持テーブル３０を備えている。保持テーブル３０は円板形状を有しており、その上面は被加工物Ｗが保持される保持面３０ａとなっている。

保持テーブル３０は、図示しない吸引手段に接続されている。保持面３０ａに被加工物Ｗが載置された状態で吸引手段等を用いて吸引力を生み出すことによって、生み出された吸引源が保持面３０ａに伝達され、保持面３０ａに被加工物Ｗを吸引保持することができる。
保持テーブル３０の下方には、図示しない水平移動手段が配設されている。保持テーブル３０は、該水平移動手段によりＹ軸方向に移動可能となっている。また、ベース１０の上には蛇腹３１が配設されている。保持テーブル３０がＹ軸方向に移動することにより、蛇腹３１が伸縮することとなる。
保持テーブル３０は、図示しない回転手段に接続されており、保持テーブル３０の中心を通るＺ軸方向の回転軸３５を軸に回転可能となっている。

コラム１１の－Ｙ方向側の側面には、研磨手段６をＺ軸方向に研磨送りする研磨送り手段７が配設されている。研磨送り手段７は、Ｚ軸方向の回転軸７５を有するボールネジ７０と、ボールネジ７０に対して平行に配設された一対のガイドレール７１と、回転軸７５を軸にしてボールネジ７０を回転させるモータ７２と、内部のナットがボールネジ７０に螺合し側部がガイドレール７１に摺接する昇降板７３と、昇降板７３に連結され研磨手段６を保持するホルダ７４とを備えている。
モータ７２を用いて、回転軸７５を軸にボールネジ７０を回転させると、昇降板７３がガイドレール７１にガイドされながらＺ軸方向に昇降移動するとともに、ホルダ７４に支持されている研磨手段６がＺ軸方向に昇降移動することとなる。

研磨手段６は、Ｚ軸方向の回転軸６５を有するスピンドル６０と、スピンドル６０を回転可能に支持するハウジング６１と、回転軸６５を軸にしてスピンドル６０を回転させるモータ６２と、スピンドル６０の下端に接続された円板状のマウント６３と、マウント６３の下面に着脱可能に取り付けられた円板状の研磨パッド６４と、を備えている。
研磨パッド６４は、例えば、フェルト等の不織布又はウレタン等の材質を有しており、適宜の大きさの砥粒を含有している。例えば、研磨パッド６４の直径は被加工物Ｗの直径よりも大きく、研磨加工時には、被加工物Ｗの被研磨面Ｗａの全面に研磨パッド６４の研磨面６４ａが接触することとなる。

ベース１０の上における研磨手段６の下方には、直方体状の加工室５が配設されている。
加工室５は、底板５０と、底板５０の外周に連結されＺ軸方向に立設されている側壁５１ａ～５１ｄと、底板５０に対面し側壁５１ａ～側壁５１ｄの上端に接続されている天板５２とを備えている。
底板５０の略中央部には、保持テーブル３０よりも僅かに大きな直径を有する円形状の開口５００が形成されており、開口５００から保持テーブル３０が突出している。

－Ｙ方向側の側壁５１ａは、例えば略長方形状に切り欠かれて形成された図示しない搬入出口を有している。
また、側壁５１ａには、Ｚ軸方向へと昇降移動して搬入出口を開閉するシャッター５１０と、シャッター５１０の昇降移動をガイドするガイドレール５１１とが配設されており、シャッター５１０は、エアシリンダ等のシャッター可動手段５１２によって上下動可能になっている。
例えば、シャッター５１０が上昇して搬入出口が開放されている状態で、図示しない水平移動手段を用いて保持テーブル３０をＹ軸方向に移動させることにより、保持テーブル３０を加工室５の内部に移動させたり、加工室５の外部へと移動させたりできる。
加工室５は、被加工物Ｗの研磨加工が行われる部屋となっている。

＋Ｙ方向側の側壁５１ｄには、通気口５６が形成されている。

天板５２の略中央部には、マウント６３及び研磨パッド６４よりも僅かに大きな直径を有する円形状の第２開口５２０が形成されており、その周囲にはシーリング部材５２０ａが配設されている。研磨送り手段７により駆動されて研磨手段６が－Ｚ方向に下降すると、研磨パッド６４が加工室５の内部に収容されることとなる。
研磨パッド６４が加工室５の内部に収容された状態においては、マウント６３とシーリング部材５２０ａとによって第２開口５２０は密に塞がれた状態となる。

研磨装置１を用いて被加工物Ｗを研磨加工する際には、まず、保持テーブル３０の保持面３０ａに被加工物Ｗをその被研磨面Ｗａを上にして載置して、図示しない吸引手段を作動させることにより保持面３０ａに被加工物Ｗを吸引保持する。
そして、シャッター可動手段５１２を用いてシャッター５１０を＋Ｚ方向に移動させてシャッター５１０を開くとともに、図示しないＹ軸方向移動手段を用いて保持テーブル３０を＋Ｙ方向に移動させる。これにより、保持テーブル３０及び保持テーブル３０の保持面３０ａに保持されている被加工物Ｗが加工室５の内部に収容されて、研磨パッド６４の下方に位置付けられる。

その後、シャッター可動手段５１２を用いてシャッター５１０を－Ｚ方向に移動させてシャッター５１０を閉じる。
次いで、図示しない回転手段を用いて回転軸３５を軸にして保持テーブル３０を回転させる。さらに、モータ６２を用いて回転軸６５を軸にしてスピンドル６０を回転させる。これにより、スピンドル６０に連結されているマウント６３及びマウント６３に装着されている研磨パッド６４が回転軸６５を軸にして回転する。

被加工物Ｗが回転軸３５を軸にして回転し、かつ、研磨パッド６４が回転軸６５を軸にして回転している状態で、研磨送り手段７を用いて研磨パッド６４を－Ｚ方向に下降させる。これにより、研磨パッド６４の研磨面６４ａが被加工物Ｗの被研磨面Ｗａに当接して、被加工物Ｗが研磨加工される。研磨パッド６４により被加工物Ｗが研磨加工されると研磨屑が生じる。
このとき、研磨パッド６４が加工室５の内部に収容されており、マウント６３とシーリング部材５２０ａとによって第２開口５２０は密に塞がれた状態となっているため、研磨加工によって生じる研磨屑等が、第２開口５２０から加工室５の外部へと飛散するのを防ぐことができる。

２集塵処理装置
上記の研磨装置１は、被加工物Ｗの研磨加工によって生じる研磨屑等を集塵する集塵処理装置８を備えている。以下、集塵処理装置８について説明する。

集塵処理装置８は直方体状の装置ハウジング８１を備えている。装置ハウジング８１の上面８１０には、円形の開口８１０ａが形成されている。装置ハウジング８１の内部の空間、及び装置ハウジング８１の上には、集塵処理装置８に備える種々の部品等が配設されている。

装置ハウジング８１の下面には、装置ハウジング８１の移動を容易にするキャスター８２が装着されている。

集塵処理装置８は本体８３を備えている。本体８３は、例えばサイクロン式の分離手段の本体部分であり、塵とエアとを分離する機能を有している。
本体８３は中空円柱状であり、材質として例えばＳＵＳ等の金属材を有している。

本体８３は外筒８３１を備えている。外筒８３１の直径は、装置ハウジング８１の上面８１０に形成されている円形の開口８１０ａの直径に対応している。外筒８３１は、装置ハウジング８１の上に、例えば装置ハウジング８１の上面８１０の開口８１０ａと外筒８３１の底面とが一致している状態で配設されており、上面８１０と外筒８３１との間には隙間がないものとする。

外筒８３１には、エアが入る入口８３１ａが形成されており、入口８３１ａには通気管８７１が接続されている。通気管８７１の入口８３１ａに接続されていない側の端部は、加工室５の＋Ｙ方向側の側壁５１ｄに形成されている通気口５６に連結されている。

本体８３は上板８３３を備えている。上板８３３は外筒８３１の上面に対応する円板形状を有している。上板８３３には、複数（図１において３つ）の上開口８３３ａが形成されている。

本体８３の上板８３３の上には、例えば上板８３３の直径と略同一な直径を有する円筒状の吸引箱８６が、上板８３３の上を覆うように配設されている。
吸引箱８６の側板８６１には出口８６１ａが形成されており、出口８６１ａには連結管８７２が接続されている。連結管８７２は吸気ダクト８７５に連結されており、吸気ダクト８７５は吸気配管８４０に連結されている。また、吸気配管８４０は吸引源８４に接続されている。つまり、吸引箱８６は、連結管８７２と、吸気ダクト８７５と、吸気配管８４０とを介して吸引源８４に連通されている。

吸引源８４には、排気管８４１が接続されており、排気管８４１の吸引源８４に接続されていない側には、排気ダクト８７７が連結されている。排気ダクト８７７の排気管８４１に連結されていない側の端部は排気口８７７ａなっている。
なお、吸引源８４、吸気配管８４０、及び排気管８４１は装置ハウジング８１の内部に配設されている。
吸引源８４は、例えば図示しない吸引モータ等を有している。吸引源８４を作動させることにより、吸引箱８６及び本体８３を介して加工室５の内部の空気を吸引するとともに、吸引された空気を排気ダクト８７７の排気口８７７ａから集塵処理装置８の外部の空間へと排気することができる。

吸引箱８６の内部には、複数（図１において３つ）の水噴射ノズル９２が配設されている。水噴射ノズル９２は、例えば各々の噴射口が－Ｚ方向に向けられて上板８３３の上開口８３３ａの上に配置されている。また、水噴射ノズル９２は、バルブ９０を介して水供給源９に接続されている。加えて、例えば装置ハウジング８１の側面にはバルブ９０の開閉状態を制御するバルブ制御部９００が配設されている。
バルブ制御部９００を用いてバルブ９０を開いて、水供給源９から水を供給することによって、水噴射ノズル９２から上板８３３の上開口８３３ａに向けて水を噴射することができる。

本体８３の内部には、例えば上開口８３３ａの数に対応する数（図１において３つ）のフィルタユニット２が着脱可能に配設される。

図２に示すように、フィルタユニット２は円環状のツバ部２０を備えている。ツバ部２０の略中央には開口２００が形成されている。
フィルタユニット２は、中空円柱状の骨２１を備えている。骨２１の側面２１ｃには多数の細孔２１０が形成されている。骨２１はツバ部２０から垂下されており、ツバ部２０と骨２１とは一体化している。
フィルタユニット２は、ＰＶＡ等の水に溶ける材質からなる布または多孔質材のフィルタ２２を備えている。フィルタ２２は蛇腹状の筒であり、その略中央に形成されている円柱状の中空２２０に骨２１が挿入されて固定されることにより、骨２１の側面２１ｃの外側にフィルタ２２が巻きつけられた状態になる。

図３に示すように、フィルタユニット２は、上開口８３３ａから本体８３の内部に進入させられて、ツバ部２０が上板８３３に支持されることとなる。

本体８３とフィルタユニット２との間には、例えば、内筒８３２が配設されている。内筒８３２は、例えばその上端８３２ａが上板８３３の下面側に連結されて固定され、上板８３３に支持されている。外筒８３１と内筒８３２とは、例えばＺ軸方向の中心軸８３５を共有している。内筒８３２の長さは、外筒８３１の長さよりも短いものとする。

外筒８３１と内筒８３２との間の領域における上部には、例えば、シャワーノズル９１が配設されており、シャワーノズル９１は水供給源９に接続されている。水供給源９から供給される水をシャワーノズル９１から噴射させて、内筒８３２の外側面及び本体８３の内側面に当てることにより、内筒８３２の外側面及び本体８３の内側面に付着している塵を洗い流すことができる。

なお、本体８３の内部には内筒８３２が配設されていなくてもよい。本体８３の内部に内筒８３２が配設されていない場合は、本体８３の内部の上部にシャワーノズル９１が配設されていなくてもよい。

本体８３の下部には、漏斗状の排水受け部８３４が設けられている。排水受け部８３４は、外筒８３１の下端に連結されており、装置ハウジング８１の内部に配設されている。排水受け部８３４には、下開口８３４ａが形成されており、下開口８３４ａから垂下されるようにして、排水管８５１が接続されている。

排水管８５１の下方には、桶状の排水箱８５２が、排水箱８５２の側面８５２ｃの上端の高さ位置よりも排水管８５１の下端８５１ｂの高さ位置の方が低くなるように配設されている。排水管８５１及び排水箱８５２は装置ハウジング８１の内部に配設されている。排水箱８５２には、水Ｌが、その水面Ｌａの高さ位置が排水管８５１の下端８５１ｂの高さ位置よりも低くなるように蓄えられており、排水管８５１の下端８５１ｂが水面Ｌａにより水封されている。

排水箱８５２の側面８５２ｃには、側面開口８５２ａが形成されており、側面開口８５２ａには、排水箱８５２の内部に蓄えられている水Ｌをオーバフローさせるオーバフロー管８５３が接続されている。

オーバフロー管８５３の側面開口８５２ａに接続されていない側の端部は、排水口８５４に接続されている。排水箱８５２からオーバフローした水Ｌは、オーバフロー管８５３を通って排水口８５４から外部へと排水されることとなる。

上記の集塵処理装置８を用いて図１に示した加工室５の内部の塵を集塵処理する際には、吸引源８４を作動させて吸引力を発揮させる。
吸引源８４により生み出された吸引力により、加工室５の内部の塵を含むエアは、まず、通気口５６から流出して通気管８７１を通り、本体８３の外筒８３１に形成されている入口８３１ａから本体８３の内部へと流入する。

入口８３１ａから本体８３の内部に流入した塵を含むエアは、本体８３の内部において、中心軸８３５を軸にして旋回させられて、例えば図３に示した内筒８３２と外筒８３１との間を螺旋状に下降していく。内筒８３２の下端８３２ｂに到達した塵を含むエアは、内筒８３２の下端８３２ｂから内筒８３２の内部に流入すると、内筒８３２の内部において中心軸８３５を軸にして螺旋状に上昇していく。

このとき、塵を含むエアは遠心力の作用により、例えば外筒８３１の内側面、又は内筒８３２の内側面若しくは外側面に衝突する。これにより、塵が旋回方向の運動量を失って排水受け部８３４へと落下していき、排水受け部８３４に形成されている下開口８３４ａから本体８３の外部へと流出して、排水管８５１の内部を通過して排水箱８５２に溜められる。

また、内筒８３２の内部に流入した塵を含むエアはフィルタ２２の外側面２２ｃに接触する。これにより、塵がフィルタ２２に捕集されるとともに、エアがフィルタ２２を貫通してフィルタ２２の内部に流入し、塵とエアとが分離される。

塵と分離されたエアは、図２に示した骨２１の細孔２１０から骨２１の内部へと流入して骨２１の内部の空間を上昇していき、ツバ部２０の開口２００から図１に示した吸引箱８６の内部に流出する。

そして、吸引箱８６の側板８６１に形成されている出口８６１ａから連結管８７２、吸気ダクト８７５、及び吸気配管８４０を通じて吸引源８４に吸引されて、排気管８４１を通じて排気ダクト８７７の排気口８７７ａから集塵処理装置８の外部の空間に排気される。

集塵処理装置８を用いて、上記のように加工室５の内部の塵を集塵処理することにより、フィルタ２２に塵が付着して、集塵処理装置８における塵を捕集する機能が損なわれていく。そこで、フィルタユニット２のフィルタ２２の交換が必要となる。

フィルタ２２の交換の際には、まず、図１に示したバルブ制御部９００を用いてバルブ９０を開き、水供給源９から水噴射ノズル９２に水を供給して、水噴射ノズル９２からフィルタユニット２の内部に水を噴射する。水噴射ノズル９２から噴射された水は、ツバ部２０の開口２００から図２に示した骨２１の内部に流入して、骨２１の側面２１ｃに形成されている多数の細孔２１０から骨２１の外側へと流出する。

水が骨２１の外側へと流出すると、水が骨２１の外側に巻きつけられているフィルタ２２に接触して、フィルタ２２が水によって溶ける。溶けたフィルタ２２を含む水溶液は、－Ｚ方向へと落下していき、排水受け部８３４及び排水管８５１を通じて排水箱８５２に溜められる。

また、例えば排水管８５１に図示しない排水バルブを設けて、該排水バルブを閉めてから水噴射ノズル９２から水を噴射することにより本体８３の内部に水を溜める。これにより、本体８３の内部においてフィルタ２２を水没させて溶かしてから、排水バルブを開けて排水箱８５２に排水してもよい。

骨の外側に巻きつけられていたフィルタ２２が全て水に溶けると、フィルタユニット２は、ツバ部２０と骨２１とだけになる。ツバ部２０と骨２１とだけになったフィルタユニット２のツバ部２０を持って、本体８３から＋Ｚ方向に引き抜くことによって、フィルタユニット２を本体８３から抜きとることができる。

その後、新たなフィルタユニット２を上開口８３３ａから挿入する。これにより、ツバ部２０が上板８３３に支持されて、新たなフィルタユニット２が本体８３に装着される。
なお、フィルタユニット２の交換時期を遅らせるために、水噴射ノズル９２にエアのみを噴出する機能を備え、定期的に水噴射ノズル９２からエアを噴射させ、フィルタユニット２の外側面に付着した塵を吹き飛ばせてもよい。
また、集塵処理装置８は、連通路８７２内の負圧を、例えば、出口８６１ａに配設した圧力計で測定してフィルタの交換時期を認識してもよい。

このようにして、水によって溶けるＰＶＡ等の材質から成るフィルタ２２を流水によって溶かすことによって、フィルタ２２の交換時にフィルタ２２に付着している塵が周囲にまき散るのを防ぐことができ、研磨装置１及び集塵処理装置８が設置されている部屋が汚染されるのを防止できる。

１研磨装置１０：ベース１１：コラム
２：フィルタユニット２０：ツバ部２０ａ：上面２００：開口
２１：骨２１ａ：上面２１ｃ：側面２１０：細孔２２：フィルタ
２２ｃ：側面２２０：フィルタの中空
３０：保持テーブル３０ａ：保持面３１：蛇腹３５：回転軸
５：加工室５０：底板５００：開口５１ａ～５１ｄ：側壁５１０：シャッター
５１１：ガイドレール５１２：シャッター可動手段
５２：天板５２０：第２開口５２０ａ：シーリング部材５６：通気口
６：研磨手段６０：スピンドル６１：ハウジング６２：モータ６３：マウント
６４：研磨パッド６４ａ：研磨面６５：回転軸
７：研磨送り手段７０：ボールネジ７１：ガイドレール７２：モータ
７３：昇降板７４：ホルダ７５：回転軸
８：集塵処理装置８１：装置ハウジング８１０：上面８１０ａ：開口
８２：キャスター８３：本体８３１：外筒８３１ａ：入口
８３２：内筒８３２ａ：内筒の上端８３２ｂ：内筒の下端
８３３：上板８３３ａ：上開口８３４：排水受け部８３４ａ：下開口
８３５：中心軸８４：吸引源８４０：吸気配管８４１：排気管
８５１：排水管８５１ｂ：排水管の下端８５２：排水箱８５２ａ：側面開口
８５２ｃ：側面８５３：オーバフロー管８５４：排水口
８６：吸引箱８６１ａ：出口
８７１：通気管８７２：連絡管８７５：通気ダクト８７７：排気ダクト
９：水供給源９０：バルブ９００：バルブ制御手段９１：シャワーノズル
９２：水噴射ノズルＬ：水Ｌａ：水面Ｗ：被加工物Ｗａ：被研磨面

Claims

塵を含むエアを吸引し、塵とエアとを分離する集塵処理装置であって、
該エアの入口を側板に備える中空円柱状の本体と、該本体の上板の上を覆い吸引源に連通された吸引箱と、該本体の該上板に形成された上開口から垂下するように該本体の内部に配設されるフィルタユニットと、該吸引箱の内部に配設され該フィルタユニットの内部に水を噴射する水噴射ノズルと、該本体の下部に形成された開口から垂下した排水管と、該排水管の下端を水封させる排水箱と、該排水箱の内部の水をオーバフローさせるオーバフロー管とを備え、
該フィルタユニットは、該上板に支持されるツバ部と、該ツバ部から垂下する環状の骨と、該骨の外側に巻きつけられた水によって溶ける材質からなるフィルタとを備え、
該水噴射ノズルから水を噴射させて、該フィルタを溶かして該ツバ部と該骨だけになった該フィルタユニットを該本体から抜きとり可能な集塵処理装置。