JP2596521B2

JP2596521B2 - 精密洗浄装置

Info

Publication number: JP2596521B2
Application number: JP17366294A
Authority: JP
Inventors: 龍太郎浦; 幸典竹内
Original assignee: Rix Corp
Current assignee: Rix Corp
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1997-04-02
Anticipated expiration: 2012-04-02
Also published as: JPH0819999A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧ウォータジェット
を用いて、精密洗浄、精密バリ取り、精密切断などを行
う洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の洗浄装置としては、あら
かじめ対象ワークの洗浄位置を記録しておき、この記録
通りに数値制御される駆動装置でノズルを移動させるこ
とにより、洗浄部に自動搬入されたワークを洗浄するよ
うにしたものが一般的である。また、特開平２−７２０
０号公報では、上記ノズルに加工誤差や取付誤差があっ
て加工精度が悪いのを、ジェット水流の中心線の傾き方
向及び角度を測定し、ロボット又は工作機械のノズル取
付中心軸線方向の制御軸線をジェット水流の中心線を一
致するように補正することにより、加工精度を向上させ
るようにしたものが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年では対象ワークが
より精密化、微細化され、そのウォータジェットの精密
な位置決めが要求されるようになっているが、このウォ
ータジェットを詳細に調べると、オリフィスの微妙な性
状に影響され、ジェット５の中心部ｍは図４（イ），
（ロ）に示すように、全体の中心と異なった位置に現れ
ることが多く、また、それはノズル毎に異なっており、
しかもその偏心の度合いは無視できないものとなってい
る。また、洗浄部に自動搬入させるワークの位置決め精
度は、移動の都合からどうしても一定のクリアランスが
必要であり、そのクリアランスの大きさ以下の精度はど
うしても実現できなかった。

【０００４】したがって、従来の洗浄装置では、ウォー
タジェットの位置もワークの位置も精密に測定できなか
ったので、いわゆるファインピッチのＩＣなどの精密部
品洗浄には対応することができないという問題があっ
た。また、前記レーザ測長器を使用するものでは、ウォ
ータジエットの中心線の傾き方向と角度を測定するだけ
なら原理的には可能であるが、その中心部を測定するこ
とはほとんどできないし、ワークの位置ずれにも対応で
きないという問題があった。

【０００５】本発明は、かかる従来の問題点を解決する
ためになされたものであって、その目的とするところ
は、微細なウォータジェットを洗浄位置に正確に噴射さ
せて精密な洗浄を行うことができる洗浄装置を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の手段として本発明請求項１記載の精密洗浄装置では、
ワークの洗浄軌跡データを記録した数値制御部と；ウォ
ータジェットの実際の噴射位置を精密に測定する第１セ
ンサと；洗浄部に位置決めされたワークの実際位置を精
密に測定する第２センサと；前記第１センサの出力から
ウォータジエットの機械座標に対するずれ量を測定する
と共に第２センサの出力からワークの機械座標に対する
ずれ量を測定し、前記両ずれ量から求めた修正後の位置
決めデータを数値制御部へ出力する位置計測処理部と；
を備えた構成とした。

【０００７】請求項１記載の第１センサが、ウォータジ
ェットの強さに比例して変位する水受け部と；該水受け
部の変位量に比例した電気信号に変換する変換部と；該
変換部からの第１の電気信号を導入すると共に前記ウォ
ータジェットの移動量に応じた第２の電気信号を受け入
れる入力部と、前記第１の電気信号をＡ／Ｄ変換するＡ
／Ｄ変換部と、ディジタル信号化された前記第１の電気
信号を前記第２の電気信号に応じて取り込み作成した前
記ウォータジェットの波形を記憶する記憶部と、前記ウ
ォータジェットが相対的移動を停止した後に前記記憶部
の前記波形を成形するフィルタと、成形した後の波形か
らそのピーク位置を前記ウォータジェットの中心点とし
て演算する中心測定部と、前記中心点から前記移動を停
止した点までの距離を前記ウォータジェットの中心位置
として演算する距離測定部と、から成る処理部と；を有
した構成とした。

【０００８】

【作用】請求項１記載の精密洗浄装置では、図１のクレ
ーム概念図により説明すると、あらかじめノズル１１を
数値制御部６に従ってＸ，Ｙ軸方向駆動手段９ａ，９ｂ
で移動させてウォータジェット５を第１センサ７位置を
通過させることにより、その強度によってウォータジエ
ット５の実際噴射位置５ａを測定する。位置計測処理部
８では、前記ウォータジエット実際噴射位置５ａの機械
座標に対するずれ量を測定しその修正データを出力す
る。次に、洗浄部１にワーク２が搬入されクランプされ
た時点で第２センサ３によって実際ワーク位置４の機械
座標に対するずれ量を測定し、その修正データを出力す
る。ウォータジェットの数値制御部６は、前記２つの記
修正データによりウォータジエットのこれまでの洗浄軌
跡４ａを修正し、その座標修正した洗浄軌跡４ｂによっ
てウォータジェット５を移動させることにより、ワーク
を精密に洗浄することができる。

【０００９】請求項２記載の精密洗浄装置では、第１セ
ンサはウォータジェット５の強度による変移を測定する
から、その中心点はウォータジェット５の中心点を示し
ている。従って、その中心点を基準点から見た中心位置
として実際噴射位置を修正することにより、ウォータジ
ェット５は、その中心位置でワークを洗浄することにな
り、より精密に洗浄することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図２は本実施例の精密洗浄装置を示すブロ
ック図、図３は第１センサを示すブロック図である。ま
ず、実施例の構成を説明する。

【００１１】本実施例の精密洗浄装置Ａは、洗浄部１０
と、ノズル１１と、Ｘ軸モータ１２ａおよびＹ軸モータ
１２ｂと、数値制御部１３と、第１センサ１４と、第２
センサとしての固定カメラ１５と、位置計測処理部１６
と、を主要な構成としている。

【００１２】前記洗浄部１０は、ウォータジェット５で
ワーク２を洗浄するために設定された位置であって、自
動搬入手段（図示せず）がワーク２を搬入後クランプさ
せる定位置が定められている。

【００１３】前記ノズル１１は、前記洗浄部１０の上方
で下向きに設けられてワーク２のバリ取りを行うもので
あって、微細なウォータジェットを高圧で噴射する。

【００１４】前記Ｘ軸モータ１２ａおよびＹ軸モータ１
２ｂは、前記洗浄部１０におけるノズル１１をＸ軸方向
およびＹ軸方向に位置決めしながら運動させるものであ
る。

【００１５】前記数値制御部１３は、前記Ｘ軸モータ１
２ａおよびＹ軸モータ１２ｂを制御するものであり、ワ
ーク２の洗浄軌跡データが記録されている。また、この
洗浄軌跡データには、洗浄中に適当なタイミングでウォ
ータジェットを第１センサに噴射後機械原点で停止させ
るウォータジェット中心点採取用の軌跡データも含まれ
る。

【００１６】前記第１センサ１４は２式で構成され、前
記洗浄部１０上に第１センサ本体部２０をそれぞれＸ軸
方向とＹ軸方向に配置することにより、ウォータジェッ
ト５の中心位置を検出するものであり、図３に示すよう
に前記第１センサ本体部２０と処理部２１とで構成され
ている。尚、図３では第１センサ本体部は一方のみを図
示している。

【００１７】前記第１センサ本体部２０は、ウォータジ
ェット５の打撃力をその力に比例してアナログ信号に変
換し後述する処理部２１に対し出力するものであって、
図３に示すように、基台２２上に軸２３が軸受２４によ
って回動自在に軸支されている。そして、該軸２３の一
端にはフレキシブルカップリング２５を介して回転型で
精密測定用のポテンショメータ２６が連設されると共
に、他端には針状水受け部２７が直交した状態に固定さ
れている。また、軸２３の途中には、アーム２８が突設
され、該アーム２８には前記ポテンショメータ２６を抵
抗値０％位置側へ付勢するスプリング２９が基台２２と
の間に張設されている。

【００１８】前記処理部２１は第１センサ本体部２０の
出力によってウォータジェット５の中心位置を出力する
ものであって、入力部３０、演算部３１、出力部３２を
有しており、入力部３０には、前記第１センサ本体部２
０のポテンショメータ２６と、ノズル１１を取付けたＸ
−Ｙテーブル（図示せず）の移動制御部としてのロータ
リエンコーダ１７とが接続される。図中３０ａはバッフ
ァおよびフィルタ、３０ｂはバッファである。

【００１９】前記演算部３１には、前記ポテンショメー
タ２６の第１電気信号としてのアナログ信号２６ａを入
力部３０から取込みデジタル信号へ変換するＡ／Ｄ変換
部３３と、このデジタル信号を前記ロータリエンコーダ
１７から取り込んだ第２電気信号に応じてウォータジエ
ットの波形を記録する記憶部３４と、ウォータジエット
が相対的移動を停止した後、前記記憶部３４の波形を成
形するフィルタ３５と、成形した後の波形からそのピー
ク位置をウォータジェットの中心点として演算する中心
測定部３６と、前記中心点から前記移動停止点までの距
離をウォータジェットの中心位置として演算する距離測
定部３７と、が設けられている。

【００２０】前記出力部３２は、前記ウォータジェット
の中心位置データ３２ａを外部へ出力する。

【００２１】前記構成による第１センサ１４は、例えば
バリ取り装置内のワーク固定側であって、ノズル１１に
よるウォータジェット５が針状水受け部２７の先端部を
直交して通過するようにＸ，Ｙ方向にそれぞれ固定され
る。そして、出力部３２は位置計測処理部１６に接続さ
れる。

【００２２】前記固定カメラ１５は２式で構成され、洗
浄部１０におけるワーク２の実際位置を測定する第２セ
ンサとなるものであって、防水構造のものが洗浄部１０
の上部に２台固定されると共に、それぞれ画像処理部１
５ａに接続されている。図中１５ｂはモニターである。

【００２３】前記画像処理部１５ａは、固定カメラ１５
からの信号を処理してワーク２の実際位置を測定してず
れ量のデータを出力するものである。そして、前記位置
計測処理部１６は、前記画像処理部１５ａと第１センサ
１４の各処理部２１との出力を入力し修正量を演算しそ
の結果をＸ−Ｙテーブルの数値制御部１３へ出力する。

【００２４】次に実施例の作用を説明する。まず、適当
なタイミングにより、ウォータジェット５で針状水受け
部２７を打撃した後、機械原点で停止させる。このウォ
ータジエットが機械原点で停止するまでロータリエンコ
ーダ１７による第２電気信号１７ａが移動量に応じて取
り込まれ、記憶部３４に記録される。また、前記針状水
受け部２７は打撃力に比例してポテンショメータ２６を
抵抗値０％位置から抵抗値１００％側へ回転させた後、
打撃力の減衰に比例してスプリング２９の付勢力により
抵抗値０％位置へ戻すから、ポテンショメータ２６は、
ウォータジエットの圧力分布に応じたアナログ信号２６
ａを出力する。。

【００２５】このポテンショメータ２６によるアナログ
信号２６ａは、Ａ／Ｄ変換部３３によってデジタル信号
に変換されると共に前記第２信号によって強さの変化の
具合が位置付けられ、波形として記憶部３４に記録され
る。そして、前記ウォータジエットが停止した後、この
波形が取り出されフィルタ３５で成形される。この成形
された波形は、中心測定部３６によりピーク値による中
心点が演算され、距離測定部３７では、停止点から中心
点までの距離がウォータジエットの中心位置として演算
される。

【００２６】そして、前記位置計測処理部１６では、前
記測定したウォータジェットの中心位置によって現在記
憶している洗浄軌跡データ４ａを修正できる準備ができ
る。

【００２７】次に、洗浄部１０にワーク２が搬入され定
位置にクランプされた時点でカメラ１５が撮像する。こ
の場合、画像処理部１５ａは２台のカメラによるワーク
２のＸ，Ｙ方向の撮像位置と、ワークの傾きを測定する
ことにより、ワーク２の実際位置を測定し修正データを
出力する。

【００２８】その時点で位置計測処理部１６には、ウォ
ータジェットの中心位置とワークの実際の位置が揃った
ことになるので、洗浄軌跡４ａを正しい軌跡４ｂに修正
して、そのデータを数値制御部１３へ転送する。このこ
とにより、ウォータジェットの中心部をワークの実際洗
浄位置に精密に位置させながらバリ取りしていくことが
できる。

【００２９】以上、説明してきたように本実施例の精密
洗浄装置Ａにあっては、洗浄部におけるワークのずれや
ノズルの性状によるウォータジェットの位置が設計的に
定められなくても、ウォータジェットの中心部と洗浄部
に搬入されたワークの洗浄位置とを数値的に位置決めし
精密に狙い撃ちすることができる。このため、精密バリ
取り、精密洗浄、精密切断において、無駄のない精密な
狙い撃ちをさせることができる。また、構造が非常に簡
単で取扱いも容易に行うことができる。このため、イン
ライン用としての使用が可能で作業効率を落とすことな
く簡単にチェックが行え、常に高精度な作業を行わせる
ことができる。

【００３０】以上、本発明の実施例を説明してきたが、
本発明の具体的な構成はこの実施例に限定されるもので
はなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があ
っても本発明に含まれる。

【００３１】例えば、実施例では、第２センサとして固
定カメラ１５を２台使用したが、その使用数や取付位置
は任意に設定することができる。

【００３２】また、実施例では、ウォータジェット５に
おける中心位置をピーク値測定部分で行うとしたが、こ
れに限らず、波形における山の重心位置、ある高さ以上
のレベルにおける幅の真ん中などを使用することもでき
る。

【００３３】また、実施例では、第１センサ本体部２０
はウォータジェット５の打撃力を回転運動に替えるもの
で説明したが、これに限らず、直線型のポテンショメー
タなどを使用することにより、直線運動にて出力するよ
うにしたものでもよい。

【００３４】ウォータジェットの打撃力を電気信号に変
換するものとしてポテンショメータで説明したが、これ
以外に差動トランス、パルスエンコーダ、ストレインゲ
ージ等を使用することができる。

【００３５】測定にはウォータジェット側を移動させる
としたが、センサ本体側を移動して測定することもでき
る。

【００３６】

【発明の効果】以上、説明してきたように本発明の精密
洗浄装置にあっては、前記構成としたため、洗浄部にお
けるワークのずれやノズルの性状によるウォータジェッ
トの位置を設計的に定められなくても、ウォータジェッ
トの中心部と洗浄部に搬入されたワークの洗浄位置とを
実際の測定によって数値的に位置決めし、精密に狙い撃
ちすることができる。また、このため、精密バリ取り、
精密洗浄、精密切断などのウォータジェットを使用する
装置において、無駄のない精密な狙い撃ちを行わせるこ
とができる。測定に要する機構が非常に簡単であるう
え、短時間で測定して調整できるから、インライン用と
しての使用が可能で作業効率を落すことなく常に高精度
な作業を行わせることができる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の精密洗浄装置を示すクレーム概念図で
ある。

【図２】実施例の精密洗浄装置を示すブロック図であ
る。

【図３】実施例の第１センサを示すブロック図である。

【図４】ウォータジェットの中心部を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１洗浄部２ワーク３第２センサ４ワークの実際位置５ウォータジェット５ａウォータジェットの数値制御位置５ｂウォータジェットの実際噴射位置６数値制御部７第１センサ２１第１センサの処理部２６ポテンショメータ（第１センサの変換部）２７第１センサの水受け部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ワークの洗浄軌跡データを記録した数値
制御部と；ウォータジェットの実際の噴射位置を精密に
測定する第１センサと；洗浄部に位置決めされたワーク
の実際位置を精密に測定する第２センサと；前記第１セ
ンサの出力からウォータジエットの機械座標に対するず
れ量を測定すると共に第２センサの出力からワークの機
械座標に対するずれ量を測定し、前記両ずれ量から求め
た修正後の位置決めデータを数値制御部へ出力する位置
計測処理部と；を備えたことを特徴とする精密洗浄装
置。
【請求項２】請求項１記載の第１センサが、ウォータ
ジェットの強さに比例して変位する水受け部と；該水受け部の変位量に比例した電気信号に変換する変換
部と；該変換部からの第１の電気信号を導入すると共に前記ウ
ォータジェットの移動量に応じた第２の電気信号を受け
入れる入力部と、前記第１の電気信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、ディジタル信号化された前記第１の電気信号を前記第２
の電気信号に応じて取り込み作成した前記ウォータジェ
ットの波形を記憶する記憶部と、前記ウォータジェットが相対的移動を停止した後に前記
記憶部の前記波形を成形するフィルタと、成形した後の波形からそのピーク位置を前記ウォータジ
ェットの中心点として演算する中心測定部と、前記中心点から前記移動を停止した点までの距離を前記
ウォータジェットの中心位置として演算する距離測定部
と、から成る処理部と；を有したことを特徴とする精密洗浄
装置。