JPH06304898A

JPH06304898A - ウォータージェット加工装置及びそれを用いた加工方法

Info

Publication number: JPH06304898A
Application number: JP9825193A
Authority: JP
Inventors: Koji Matsuzawa; 宏次松沢; Hiroyuki Watabe; 博幸渡部
Original assignee: Hitachi Computer Electronics Co Ltd; Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Computer Electronics Co Ltd; Hitachi Ltd
Priority date: 1993-04-26
Filing date: 1993-04-26
Publication date: 1994-11-01

Abstract

(57)【要約】【目的】ワークの切断を高精度で行うことのできるウォ
ータージェット加工装置を提供すること。【構成】水を圧縮するためのポンプ１と、ワーク１１を
加工するために圧縮された水をワークに噴射するノズル
３と、ワークを配置するためのテーブル１０と、圧縮さ
れた水の圧力を検出する検出手段と、検出手段からの出
力に基づいてポンプを制御するためのＮＣ装置６とを有
するウォータージェット加工装置。この装置は、さら
に、上記水に粉末を混合するため粉末を蓄えるポッパー
４と、粉末の混合量を検出する第２の検出手段とを有
し、この第２の検出手段からの出力に基づいて粉末の混
合量をＮＣ装置６により制御してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧に圧縮された水又
は研磨材等の粉末が混入され、高圧に圧縮された水をノ
ズルから吐出し、ワークの切断、穴明け、溝入れ等の加
工を行うためのウォータージェット加工装置及びそれを
用いた加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のウォータージェット加工装置は、
機械と工具、第３６巻、７号、５８〜７３頁、１９９２
年７月１日、工業調査会発行に記載されている。このウ
ォータージェット加工装置は、図１１に示すように、水
を高圧（１００〜４００ＭＰａ）に圧縮するポンプ１、
ウォータージェット噴射ノズル（以下、単にノズルとい
う）３、ノズルを固定してノズルを駆動するロボット部
５、水をノズルに送る配管２、配管のジョイント１４、
１５、ロボットを制御するＮＣ装置６、ウォータージェ
ットを受けるキャッチャー７、ワーク１１を固定するテ
ーブル１０、排水処理機構８等で構成される。ダンボー
ルやビニール等の軟らかい材質の加工はこれで十分だ
が、セラミックス、鉄、ステンレス等の硬い材質のワー
クを加工するときは、さらにエネルギーを高めるため、
研磨材等をノズルへ供給し、ウォータージェット中へ混
入できるように、ホッパー４、研磨材供給量調節機構１
６、研磨材供給管１７等からなる研磨材供給部が追加さ
れる。また、キャッチャー７の内部にはエネルギー吸収
体９が置かれている。

【０００３】ウォータージェット加工装置により、厚み
のあるワークを切断する場合を考える。一般に、ノズル
の移動速度が速いと切断面は、図１０（ａ）に示すよう
にワーク１１の上面が広くなり、遅いと図１０（ｂ）に
示すようにワーク１１の下面が広くなる。また、ノズル
３の移動速度が適正であれば図１０（ｃ）のようにワー
ク１１の切断面は垂直になる。この他、切断面の状態に
影響を与える要因は、ウォータージェットの水圧、ノズ
ルから噴射されるウォータージェットの速度、ウォータ
ージェットに混入する研磨材等の粉末の粒径、研磨材等
の混入量等が挙げられる。また、ノズルの進行方向が変
わる変極点に突起が生じる場合もある。そこで、加工す
るワークに適正な切断条件を実験により求めておき、そ
の範囲で切断を行うようにしている。

【０００４】このほか、５軸制御等の多関節型ロボット
のアームの先端にノズルを設け、ＮＣ装置により軸制御
を行い、実験で得られた数値を基に、ノズルの角度を補
正をしながら製品側の切断面だけ垂直になるようにした
装置もある。また、この多関節ロボットは３次元的な加
工を行うこともできる。

【０００５】また、ワークの固定方法も加工形態により
様々であり、ワークをテーブルへ粘着テープで固定し、
テーブルとワークを同時に切断してしまう方式、テーブ
ルに真空吸着を備えた方式、ワークの外側を拘束する方
式等がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ウォータージェット加
工装置は、先に述べたように高圧の水が配管を流れるた
め、複数のジョイント部が動く構造になっている多関節
型ロボットでは、ジョイントの数に比例して水漏れの危
険が多くなる。また、多関節型ロボットは精度が出ない
ため、ワークの寸法精度が要求される加工には不向きで
ある。

【０００７】ノズルの移動をＸＹＺロボットによる方式
をとるウォータージェット加工装置を用い、図２（ａ）
に示すようにノズル３を移動させ、セラミックスを表面
に傷つけずに高精度に切断し、中央に製品部２１を形成
する場合を考える。このときのワークの固定は、粘着テ
ープでテーブルに固定するか、真空吸着によりテーブル
に固定する方法等がある。粘着テープを用いる場合は、
貼り付けや剥がし作業を伴い時間がかかるので、真空吸
着によりワークをテーブルに固定する。真空吸着は回転
方向の力に弱いため、切断終了間際でワークが動いてし
まう。このため、切断終了位置に図２（ｂ）に示すよう
な突起２２が発生する。

【０００８】さらに、加工対象のワークの厚さが変化す
る場合、厚みにより最適加工条件が異なるため、加工条
件を一定にして加工を行うと切断面の状態、特に切断面
に付く勾配が変化する。また、研磨材等の粉末を混入す
るウォータージェット（以下、単にウォータージェット
といえば粉末を混入する場合も含めることとする）をワ
ークに噴射すると、ウォータージェットの飛散、はね返
りがあるため、ワークが汚れたり傷ついたりしてしま
う。

【０００９】本発明の第１の目的は、ワークの切断を高
精度で行うことのできるウォータージェット加工装置を
提供することにある。本発明の第２の目的は、ワークの
切断終了位置近傍の形状を高精度に保つことのできるウ
ォータージェット加工装置を提供することにある。本発
明の第３の目的は、ワークの切断を高精度で行うことの
できるウォータージェット加工方法を提供することにあ
る。本発明の第４の目的は、ワークの切断終了位置近傍
の形状を高精度に保つことのできるウォータージェット
加工方法を提供することにある。本発明の第５の目的
は、ワーク表面の損傷を防ぎながらワークを切断するこ
とのできるウォータージェット加工方法を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明のウォータージェット加工装置は、水
を圧縮するためのポンプと、ワークを加工するために圧
縮された水をワークに噴射するノズルと、ワークを配置
するためのテーブルと、圧縮された水の圧力を検出する
検出手段と、この検出手段からの出力に基づいてポンプ
を制御するための制御手段とにより構成される。

【００１１】さらに、本発明のウォータージェット加工
装置は、水を圧縮するためのポンプと、ワークを加工す
るために圧縮された水をワークに噴射するノズルと、ワ
ークを配置するためのテーブルと、この水に粉末を混合
するための粉末供給手段と、粉末の混合量を検出する第
２の検出手段と、第２の検出手段からの出力に基づいて
粉末の混合量を制御するための第２の制御手段とにより
構成される。

【００１２】さらに、本発明のウォータージェット加工
装置は、水を圧縮するためのポンプと、ワークを加工す
るために圧縮された水をワークに噴射するノズルと、ワ
ークを配置するためのテーブルと、ノズルの位置及び移
動速度を検出する第３の検出手段と、第３の検出手段か
らの出力に基づいてノズルの位置及び移動速度の少なく
とも一を制御するための第３の制御手段とにより構成さ
れる。

【００１３】さらに、本発明のウォータージェット加工
装置は、水を圧縮するためのポンプと、ワークを加工す
るために圧縮された水をワークに噴射するノズルと、ワ
ークを配置するためのテーブルと、ノズルとワークとの
距離を検出する第４の検出手段と、第４の検出手段から
の出力に基づいてノズルの位置を制御するための第４の
制御手段とにより構成される。

【００１４】さらに、本発明のウォータージェット加工
装置は、水を圧縮するためのポンプと、ワークを加工す
るために圧縮された水をワークに噴射するノズルと、ワ
ークを配置するためのテーブルと、圧縮された水の圧力
を検出する検出手段と、水に粉末を混合するための粉末
供給手段と、粉末の混合量を検出する第２の検出手段
と、ノズルの移動速度を検出する第３の検出手段と、こ
れらの検出手段の少なくとも一からの出力に基づいて、
ポンプの出力、粉末の混合量及びノズルの移動速度の少
なくとも一を制御するための制御手段とにより構成され
る。

【００１５】さらに、本発明のウォータージェット加工
装置は、水を圧縮するためのポンプと、ワークを加工す
るために圧縮された水をワークに噴射するノズルと、ワ
ークを配置するためのテーブルと、ノズルとワークとの
距離を検出する検出手段と、この検出手段からの出力に
基づいて、ポンプの出力、粉末の混合量及びノズルの移
動速度の少なくとも一を制御するための制御手段とによ
り構成される。

【００１６】本発明のウォータージェット加工装置は、
上記の各構成用件を兼ね備えたものであってよい。例え
ば、上記１番目のウォータージェット加工装置と２番目
のウォータージェット加工装置のそれぞれの構成用件を
兼ね備えた装置は、水を圧縮するためのポンプと、ワー
クを加工するために圧縮された水をワークに噴射するノ
ズルと、ワークを配置するためのテーブルと、圧縮され
た水の圧力を検出する検出手段と、検出手段からの出力
に基づいてポンプを制御するための制御手段と、さら
に、上記水に粉末を混合するための粉末供給手段と、粉
末の混合量を検出する第２の検出手段と、第２の検出手
段からの出力に基づいて粉末の混合量を制御するための
第２の制御手段とにより構成されるものである。また、
上記第１、第２、第３、第４の制御手段は複数の制御手
段を必ずしも必要とせず、１個の制御手段で構成されて
もよい。

【００１７】上記第２の目的を達成するために、本発明
のウォータージェット加工装置は、水を圧縮するための
ポンプと、ワークを加工するために圧縮された水をワー
クに噴射するノズルと、ワークを配置するためのテーブ
ルと、ワークの所望の位置をテーブルに固定するための
第１の治具と、ノズルの位置を検出するための検出手段
と、検出手段から出力に基づいて、上記ワークの所望の
位置と異なる位置を上記テーブルに固定するための第２
の治具とにより構成される。このウォータージェット加
工装置も、上述の各ウォータージェット加工装置の構成
用件を兼ね備えていてよい。

【００１８】上記第３の目的を達成するために、本発明
のウォータージェット加工方法は、ポンプにより水を圧
縮し、圧縮された水をノズルから噴射してワークを加工
するときに、圧縮された水の圧力を検出し、検出した値
に基づいてポンプの出力を制御するようにしたものであ
る。

【００１９】さらに、本発明のウォータージェット加工
方法は、ポンプにより水を圧縮し、圧縮された水をノズ
ルから噴射してワークを加工するときに、水に粉末を混
合し、粉末の混合量を検出し、検出した値に基づいて粉
末の混合量を制御するようにしたものである。

【００２０】さらに、本発明のウォータージェット加工
方法は、ポンプにより水を圧縮し、圧縮された水をノズ
ルから噴射してワークを加工するときに、ノズルの位置
及び移動速度を検出し、検出した値に基づいてノズルの
位置及び移動速度の少なくとも一を制御するようにした
ものである。

【００２１】さらに、本発明のウォータージェット加工
方法は、ポンプにより水を圧縮し、圧縮された水をノズ
ルから噴射してワークを加工するときに、ノズルとワー
クとの距離を検出し、検出した値に基づいてノズルの位
置を制御するようにしたものである。

【００２２】さらに、本発明のウォータージェット加工
方法は、ポンプにより水を圧縮し、圧縮された水をノズ
ルから噴射してワークを加工するときに、圧縮された水
の圧力、水に混合する粉末の混合量及びノズルの移動速
度の少なくとも一を検出し、検出した値に基づいて、ポ
ンプの出力、粉末の混合量及びノズルの移動速度の少な
くとも一を制御するようにしたものである。

【００２３】さらに、本発明のウォータージェット加工
方法は、ポンプにより水を圧縮し、圧縮された水をノズ
ルから噴射してワークを加工するときに、ノズルとワー
クとの距離を検出し、検出した値に基づいて、ポンプの
出力、水に混合する粉末の混合量及びノズルの移動速度
の少なくとも一を制御するようにしたものである。

【００２４】本発明のウォータージェット加工方法は、
上記の各方法を合わせ行うことができる。例えば、上記
第１番目のウォータージェット加工方法と第２番目のウ
ォータージェット加工方法を合わせ行うときは、ポンプ
により水を圧縮し、圧縮された水をノズルから噴射して
ワークを加工するときに、圧縮された水の圧力を検出
し、検出した値に基づいてポンプの出力を制御すると共
に、上記水に粉末を混合し、粉末の混合量を検出し、検
出した値に基づいて粉末の混合量を制御するようにした
ものである。

【００２５】上記第４の目的を達成するために、本発明
のウォータージェット加工方法は、ポンプにより水を圧
縮し、圧縮された水をノズルから噴射してワークを加工
するときに、ワークの加工前にワークを第１の治具によ
りテーブルに固定し、さらにノズルがワークの所望の位
置を加工したことを検出し、検出した値に基づいて、ワ
ークを第２の治具によりテーブルに固定するようにした
ものである。この場合、第１の治具によりワークの端、
つまり、切断される部分を固定し、第２の治具により内
部、すなわち、製品部を固定するようにすることが好ま
しい。この方法を行うときも、上述の各ウォータージェ
ット加工方法を合わせ行うことができる。

【００２６】さらに、上記第５の目的を達成するため
に、本発明のウォータージェット加工方法は、ポンプに
より水を圧縮し、圧縮された水をノズルから噴射してワ
ークを加工するときに、ワーク表面に飛散するウォータ
ージェットの飛沫からワークを保護するため、表面に保
護膜を設けて行うようにしたものである。また、この方
法を行うときも、上述の各ウォータージェット加工方法
を合わせ行うことができる。

【００２７】

【作用】ポンプの出力水圧や粉末の供給量を常時検出す
ることにより、きめ細かい加工条件が制御できる。ま
た、３次元座標上のノズルの位置を検出することによ
り、ノズル位置の数値制御ができる。さらに、ノズルの
移動速度を検出することにより、ノズルの移動速度制御
ができる。ワークとノズル間のクリアランスを検出する
ことにより、その検出データとノズル位置のデータを比
較し、クリアランスを一定に保てる。

【００２８】３次元座標上のノズルの位置を検出するこ
とによってノズル位置が容易に分かり、加工終了時やノ
ズル進行方向の変極点等のワークに対して負荷のかかる
場所でワークの固定力を増加させることができる。ワー
クを保護フィルムで覆うことにより、飛散した水滴によ
るワークの損傷を防ぐことができる。

【００２９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１はウォータージェット加工装置の外観斜視図で
ある。この装置はつぎのような部分からなり立ってい
る。（１）水を高圧（１００〜４００ＭＰａ）に圧縮するた
めのポンプ１、ウォータージェットを噴射するノズル
３、ポンプ１とノズル３を連結する配管２、ジョイント
１４、１５、ホッパー４に蓄えられた粉末（以下、本実
施例では一般的に使用される研磨材を例に述べる）をノ
ズル３に供給する研磨材供給管１７、研磨材供給量調整
機構１６からなるウォータージェット供給部。

【００３０】（２）ノズル３を図８に示すノズル固定テ
ーブル８３に固定し、動作可能な範囲内の３次元座標上
の任意の点に駆動させるロボット部５。

【００３１】（３）テーブル１０にワーク１１を固定す
るワーク固定機構１８を備えた加工テーブル部。

【００３２】（４）ウォータージェットを受けるキャッ
チャー７、ウォータージェットのエネルギーを吸収する
エネルギー吸収体９、キャッチャー７から排出される泥
水を処理するための一般に使用されている排水処理機構
８からなる排水処理部。

【００３３】（５）ノズル３の移動、ポンプ１の水圧、
研磨材の供給量、ワーク１１の固定を制御するＮＣ装置
６。

【００３４】次に、ウォータージェット部の詳細な構成
を図１と図６を用いて説明する。図１に示すポンプ１
は、油圧により増圧機を往復させる構造のものを用い、
水を高圧に圧縮できる。また、その内部に出力水圧を検
出し、そのデータをＮＣ装置６へ出力できる検出手段が
取り付けられている。ポンプ１からノズル３へウォータ
ージェットを送る配管２は高圧に耐えられる材質を用い
る。本実施例では、ノズル３が移動するためジョイント
１４、１５を設けてあるが、ノズル３が移動してもウォ
ータージェットが供給できるものであればどのような構
造でもよい。図６（ａ）はポンプの制御機能図である。
ＮＣ装置６は与えられたデータ６６に基づいてポンプ１
を制御し、ポンプの水圧は検出手段６７で検出され、Ｎ
Ｃ装置６に出力される。

【００３５】研磨材供給量調整機構１６を図６（ｂ）を
用いて説明する。研磨材６８を蓄えるホッパー４の研磨
材取出口に研磨材の流出量を調整できる制御弁６２、研
磨材流出量を測定するセンサ６３が備えられ、制御弁６
２の可動部とモータ６１は連結されている。ＮＣ装置６
からの指令はモータ６１に伝えられ、センサ６３からの
データはコントローラ６９によりＮＣ装置６へ伝えられ
る。

【００３６】次に、図３と図８を用いてロボット部の詳
細な構成を説明する。図３（ａ）はノズル３のＹ軸方向
移動に関する機構を示すものである。この機構は、図１
に示したテーブル１０をベースとしてＹ軸ガイド３４、
Ｙ軸駆動手段３１、このＹ軸駆動手段３１と嵌合された
Ｙ軸データ検出手段３５、Ｙ軸駆動手段３１の回転軸と
連結されたＹ軸ボールネジ３２及びＹ軸ガイド３４と嵌
合されたＸ軸固定テーブル３３で構成される。

【００３７】また、図３ｂはノズル３のＹ軸に直行する
Ｘ軸方向移動に関する機構を示すものである。この機構
は、上記Ｘ軸固定テーブル３３に連結されたブラケット
４０上に組み込まれた、Ｘ軸ガイド３７、Ｘ軸駆動手段
３６、このＸ軸駆動手段３６と嵌合されたＸ軸データ検
出手段４１、Ｘ軸駆動手段３６の回転軸と連結されたＸ
軸ボールネジ３９及びＸ軸ガイド３７と嵌合されたＺ軸
（ノズル）固定テーブル３８で構成される。

【００３８】図８はノズル３のＸ軸とＹ軸に直行するＺ
軸方向移動に関する機構を示すものである。この機構
は、Ｚ軸（ノズル）固定テーブル３８に組み込まれた、
Ｚ軸ガイド８５、Ｚ軸駆動モータ８１、このＺ軸駆動モ
ータ８１と嵌合されたＺ軸データ検出手段８７、Ｚ軸駆
動モータ８１の回転軸と連結されたＺ軸ボールネジ８２
及びＺ軸ガイド８５と嵌合されたノズル固定テーブル８
３で構成される。また、ノズル３、変位センサー８４
は、ノズル固定テーブル８３上に固定される。

【００３９】次に、図１に示したワーク固定機構１８の
構成を図７にその断面図を示して説明する。ノズル３の
軌跡上（ワーク加工形状）を溝入れされたテーブル１０
に乗せられたワーク１１は、止めネジ７０、７３を持つ
ワーク外周固定ツメ７１、７２によりテーブル１０に固
定される（図７（ａ））。一方、ノズル通過（ワーク切
断）後にワークを再固定するため、シリンダ７４、７５
に連結されるノズル通過後ワーク固定ツメ７６を設けて
いる（図７（ｂ））。

【００４０】次に、ワークの表面保護の構成を図９を用
いて説明する。ワーク１１の上面及び裏面にワーク保護
フィルム９３、９４が貼り付けられている。これによ
り、エネルギー吸収体９に当たり飛散したウォータージ
ェットの飛沫９２からワーク１１を保護することができ
る。

【００４１】次に、本実施例のウォータージェット加工
装置の動作を説明する。（１）ウォータージェット供給部の動作ポンプで圧縮されたウォータージェットを配管を経由し
てノズルの先端より噴出させる。図６（ａ）に示したよ
うに、この時のポンプ１の出力を調節するために、圧力
センサー方式、油圧換算方式等の検出手段６７を用いて
常時水圧を検出する。検出手段６７は、検出されたデー
タをＮＣ装置６に送信する。ＮＣ装置６は、予め設定さ
れた圧力のデータ６６を基にポンプ１の出力を制御す
る。これにより、ポンプ１の出力を一定にすることがで
きる。

【００４２】研磨材供給量調整機構１６は、図６（ｂ）
に示したように、ホッパー４に蓄えられた研磨材６８の
ノズル３へ送られるときの流出量をセンサ６３により検
出する。センサ６３で検出されたデータは、コントロー
ラ６９を介してＮＣ装置６へ送られ、予め設定された研
磨材供給量数値のデータ６４を基に研磨材供給量制御デ
ータをコントローラ６９へ返す。コントローラ６９は、
研磨材供給量制御データをモータ６１へ送信し、制御弁
６２を調節する。

【００４３】（２）ロボット部の動作Ｙ軸の動作は、図３（ａ）に示したＹ軸駆動手段３１の
回転軸と連結されたＹ軸ボールネジ３２の回転により、
Ｘ軸固定テーブル３３がＹ軸ガイド３４上をスライドす
ることにより行われる。Ｘ軸固定テーブル３３の移動
量、移動速度は、ＮＣ装置６によって制御される。ま
た、Ｘ軸固定テーブル３３の移動量、移動速度をＹ軸デ
ータ検出手段３５により検出し、ＮＣ装置６へデータを
返すこととなっている。

【００４４】Ｘ軸の動作は、図３（ｂ）に示したＸ軸駆
動手段３６の回転軸と連結されたＸ軸ボールネジ３９の
回転により、Ｚ軸固定テーブル３８がＸ軸ガイド３７上
をスライドすることにより行われる。Ｚ軸固定テーブル
３８の移動量、移動速度は、ＮＣ装置６によって制御さ
れる。また、Ｚ軸固定テーブル３８の移動量、移動速度
をＸ軸データ検出手段４１により検出し、ＮＣ装置６へ
データを返すこととなっている。

【００４５】Ｚ軸の動作は、図８に示したＺ軸モータ８
１の回転軸と連結されたＺ軸ボールネジ８２の回転によ
り、ノズル固定テーブル８３がＺ軸ガイド８５上をスラ
イドすることにより行われる。ノズル固定テーブル８３
の移動量、移動速度は、ＮＣ装置６によって制御され
る。また、ワーク１１の加工中には変位センサ８４によ
り、ワーク１１とノズル３の距離を測定し、データをＮ
Ｃ装置６へ転送する。ＮＣ装置６は、予め設定されたデ
ータを基にＺ軸モータ８１を制御する。

【００４６】上述のロボットの制御機構の機能図を図４
に示す。予め設定された数値情報４２はＮＣ装置６に入
力されている。また、図５（ａ）にノズル３のＹ軸移動
量５１とＸ軸移動量５２に対する軌跡の一例（ワーク１
１の加工例）を示し、このときのノズルの移動量５７に
対するノズルの速度５６の変化例を図５（ｂ）に示す。
５８は加工の始終点、５３、５４、５５はノズルの変極
点である。

【００４７】（３）ワーク固定機構の動作ワーク１１の切断加工前は、図７（ａ）に示すように、
ワーク外周固定ツメ７１、７２が止めネジ７０、７３を
介してテーブル１０に固定される。ロボット上に固定さ
れたノズル３の移動により、ワーク１１は切断される
が、このとき、ワークが切断されたあとワーク外周固定
ツメ７１側は、切断されたワークの断片の方を固定する
ため、ワークの固定力が落ちてしまう。そこで、図７
（ｂ）に示すように、ＮＣ装置６がノズル３のＸＹＺ座
標から判定処理を行い、シリンダ７４、７５を動作させ
てノズル通過後ワーク固定ツメ７６をワーク１１の外側
から内側へ移動させ、ワーク１１を固定するように制御
する。

【００４８】本実施例のウォータージェット加工装置
は、さらに次のような動作を行う機能を備える。その第
１の動作は、ポンプの出力の検出手段からの値、研磨材
の混合量を検出するセンサからの値及びＸ軸データ検出
手段とＹ軸データ検出手段とＺ軸データ検出手段から得
られるノズルの移動速度の内の少なくとも１つの値か
ら、ポンプの出力、研磨材の混合量及びノズルの移動速
度の内の少なくとも１つを制御するものである。図１０
に示したノズルの移動速度の変化によるワーク切断面の
状態変化は、ポンプの出力、研磨材の混合量が一定の場
合である。ポンプの出力、研磨材の混合量を変化させて
も、ノズルの移動速度を変化させたと同様の結果が得ら
れ、切断面の状態を垂直にすることができる。

【００４９】第２の動作は、ワークとノズルの距離を測
定する変位センサからの値から、ポンプの出力、研磨材
の混合量及びノズルの移動速度の内の少なくとも１つを
制御するものである。ワークの厚さが変化するとワーク
とノズルの距離が変化する。切断条件をそのまましてお
くと切断面の状態が変化してしまう。それでポンプの出
力、研磨材の混合量及びノズルの移動速度の内の少なく
とも１つを変化させて切断面の状態を前と同じ状態に保
つことができる。

【００５０】以上述べたように、本実施例は、ポンプの
出力を制御できるためワークに適した加工条件で加工を
行うことができる。また、研磨剤の流出量を検出するセ
ンサとＮＣ装置の制御により、研磨材供給量の測定、調
整が容易にできる。さらにまた、ＮＣ装置により、ノズ
ルをプログラムに沿った位置移動、移動速度制御がで
き、ワークの切断面勾配を精度良く制御できる。さらに
また、ワークを２段階で固定するため、切断開始から切
断終了までワークの固定力が落ちずに加工できる。な
お、ワーク固定は、真空吸着を用いないため装置の構造
は簡単になる。そのため、硬質材料のセラミックスを細
かい切断条件で加工でき、精度の高い加工が行える。さ
らに、ワークに表面保護フィルムを貼付ることで、ワー
クの表面を飛散する飛沫から保護することができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、ポンプの出力水圧、ノズルの
移動速度、位置、研磨材供給量のＮＣ装置による制御、
ワークの２段階固定、ワークの表面保護を行うことで、
ワークの切断終了時に発生する突起をなくしたり、ワー
クの切断面勾配の制御を行ったり、ワーク表面の損傷を
防止したりすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウォータージェット加工装置の一実施
例の外観斜視図である。

【図２】ウォータージェット加工装置により加工される
ワークの一例の斜視図である。

【図３】本発明のウォータージェット加工装置の一実施
例のノズルを駆動するロボットの正面図である。

【図４】本発明のウォータージェット加工装置の一実施
例のノズルを駆動するロボットの制御機能図である。

【図５】本発明のウォータージェット加工装置のノズル
の軌跡の一例を説明する図である。

【図６】本発明のウォータージェット加工装置の一実施
例のポンプ制御機能図及び研磨材供給量制御機能図であ
る。

【図７】本発明のウォータージェット加工装置の一実施
例のワーク固定機構の正面断面図である。

【図８】本発明のウォータージェット加工装置の一実施
例のＺ軸制御機構の正面図である。

【図９】本発明のウォータージェット加工装置の一実施
例のノズル近傍の断面図である。

【図１０】ウォータージェット加工装置で切断されたワ
ークの切断面を示す図である。

【図１１】従来のウォータージェット加工装置の外観斜
視図である。

【符号の説明】

１…ポンプ２…配管３…ノズル４…ホッパー５…ロボット部６…ＮＣ装置７…キャッチャー８…排水処理機
構９…エネルギー吸収体１０…テーブル１１…ワーク１４、１５…ジ
ョイント１６…研磨材供給量調整機構１７…研磨材供
給管１８…ワーク固定機構２１…製品部２２…突起３１…Ｙ軸駆動
手段３２…Ｙ軸ボールネジ３３…Ｘ軸固定
テーブル３４…Ｙ軸ガイド３５…Ｙ軸デー
タ検出手段３６…Ｘ軸駆動手段３７…Ｘ軸ガイ
ド３８…Ｚ軸固定テーブル３９…Ｘ軸ボー
ルネジ４０…ブラケット４１…Ｘ軸デー
タ検出手段４２…数値情報５１…Ｙ軸移動
量５２…Ｘ軸移動量５３、５４、５
５…ノズルの変極点５６…ノズルの移動速度５７…ノズルの
移動量５８…加工の始終点６１…モータ６２…制御弁６３…センサ６４、６６…データ６７…検出手段６８…研磨材６９…コントロ
ーラ７０、７３…止めネジ７１、７２…ワ
ーク外周固定ツメ７４、７５…シリンダ７６…ノズル通
過後ワーク固定ツメ８１…Ｚ軸駆動モータ８２…Ｚ軸ボー
ルネジ８３…ノズル固定テーブル８４…変位セン
サ８５…Ｚ軸ガイド８７…Ｚ軸デー
タ検出手段９２…飛沫９３、９４…ワ
ーク保護フィルム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水を圧縮するためのポンプと、ワークを加
工するために圧縮された水をワークに噴射するノズル
と、ワークを配置するためのテーブルとを有するウォー
タージェット加工装置において、上記圧縮された水の圧
力を検出する検出手段と、該検出手段からの出力に基づ
いて上記ポンプを制御するための制御手段とを有するこ
とを特徴とするウォータージェット加工装置。
【請求項２】水を圧縮するためのポンプと、ワークを加
工するために圧縮された水をワークに噴射するノズル
と、ワークを配置するためのテーブルとを有するウォー
タージェット加工装置において、上記水に粉末を混合す
るための粉末供給手段と、該粉末の混合量を検出する検
出手段と、該検出手段からの出力に基づいて該粉末の混
合量を制御するための制御手段とを有することを特徴と
するウォータージェット加工装置。
【請求項３】請求項１記載のウォータージェット加工装
置において、上記水に粉末を混合するための粉末供給手
段と、該粉末の混合量を検出する第２の検出手段と、該
第２の検出手段からの出力に基づいて該粉末の混合量を
制御するための第２の制御手段とをさらに有することを
特徴とするウォータージェット加工装置。
【請求項４】水を圧縮するためのポンプと、ワークを加
工するために圧縮された水をワークに噴射するノズル
と、ワークを配置するためのテーブルとを有するウォー
タージェット加工装置において、上記ノズルの位置及び
移動速度を検出する検出手段と、該検出手段からの出力
に基づいて上記ノズルの位置及び移動速度の少なくとも
一を制御するための制御手段とを有することを特徴とす
るウォータージェット加工装置。
【請求項５】請求項１から３のいずれか一に記載のウォ
ータージェット加工装置において、上記ノズルの位置及
び移動速度を検出する第３の検出手段と、該第３の検出
手段からの出力に基づいて上記ノズルの位置及び移動速
度の少なくとも一を制御するための第３の制御手段とを
さらに有することを特徴とするウォータージェット加工
装置。
【請求項６】水を圧縮するためのポンプと、ワークを加
工するために圧縮された水をワークに噴射するノズル
と、ワークを配置するためのテーブルとを有するウォー
タージェット加工装置において、上記ノズルと上記ワー
クとの距離を検出する検出手段と、該検出手段からの出
力に基づいて上記ノズルの位置を制御するための制御手
段とを有することを特徴とするウォータージェット加工
装置。
【請求項７】請求項１から５のいずれか一に記載のウォ
ータージェット加工装置において、上記ノズルと上記ワ
ークとの距離を検出する第４の検出手段と、該第４の検
出手段からの出力に基づいて上記ノズルの位置を制御す
るための第４の制御手段とをさらに有することを特徴と
するウォータージェット加工装置。
【請求項８】水を圧縮するためのポンプと、ワークを加
工するために圧縮された水をワークに噴射するノズル
と、ワークを配置するためのテーブルとを有するウォー
タージェット加工装置において、上記圧縮された水の圧
力を検出する検出手段と、上記水に粉末を混合するため
の粉末供給手段と、該粉末の混合量を検出する第２の検
出手段と、上記ノズルの移動速度を検出する第３の検出
手段と、これらの検出手段の少なくとも一からの出力に
基づいて、上記ポンプの出力、上記粉末の混合量及び上
記ノズルの移動速度の少なくとも一を制御するための制
御手段とを有することを特徴とするウォータージェット
加工装置。
【請求項９】水を圧縮するためのポンプと、ワークを加
工するために圧縮された水をワークに噴射するノズル
と、ワークを配置するためのテーブルとを有するウォー
タージェット加工装置において、上記ノズルと上記ワー
クとの距離を検出する検出手段と、該検出手段からの出
力に基づいて、上記ポンプの出力、上記粉末の混合量及
び上記ノズルの移動速度の少なくとも一を制御するため
の制御手段とを有することを特徴とするウォータージェ
ット加工装置。
【請求項１０】水を圧縮するためのポンプと、ワークを
加工するために圧縮された水をワークに噴射するノズル
と、ワークを配置するためのテーブルとを有するウォー
タージェット加工装置において、上記ワークの所望の位
置を上記テーブルに固定するための第１の治具と、上記
ノズルの位置を検出するための検出手段と、該検出手段
から出力に基づいて、上記ワークの所望の位置と異なる
位置を上記テーブルに固定するための第２の治具とを有
することを特徴とするウォータージェット加工装置。
【請求項１１】請求項１から９のいずれか一に記載のウ
ォータージェット加工装置において、上記ワークの所望
の位置を上記テーブルに固定するための第１の治具と、
上記ノズルの位置を検出するための検出手段と、該検出
手段から出力に基づいて、上記ワークの所望の位置と異
なる位置を上記テーブルに固定するための第２の治具と
をさらに有することを特徴とするウォータージェット加
工装置。
【請求項１２】ポンプにより水を圧縮し、圧縮された水
をノズルから噴射してワークを加工するウォータージェ
ット加工方法において、上記圧縮された水の圧力を検出
し、該検出した値に基づいて上記ポンプの出力を制御す
ることを特徴とするウォータージェット加工方法。
【請求項１３】ポンプにより水を圧縮し、圧縮された水
をノズルから噴射してワークを加工するウォータージェ
ット加工方法において、上記水に粉末を混合し、該粉末
の混合量を検出し、該検出した値に基づいて該粉末の混
合量を制御することを特徴とするウォータージェット加
工方法。
【請求項１４】請求項１２記載のウォータージェット加
工方法において、上記水に粉末を混合し、該粉末の混合
量を検出し、該検出した値に基づいて該粉末の混合量を
制御することを特徴とするウォータージェット加工方
法。
【請求項１５】ポンプにより水を圧縮し、圧縮された水
をノズルから噴射してワークを加工するウォータージェ
ット加工方法において、上記ノズルの位置及び移動速度
を検出し、該検出した値に基づいて上記ノズルの位置及
び移動速度の少なくとも一を制御することを特徴とする
ウォータージェット加工方法。
【請求項１６】請求項１２から１４のいずれか一に記載
のウォータージェット加工方法において、上記ノズルの
位置及び移動速度を検出し、該検出した値に基づいて上
記ノズルの位置及び移動速度の少なくとも一を制御する
ことを特徴とするウォータージェット加工方法。
【請求項１７】ポンプにより水を圧縮し、圧縮された水
をノズルから噴射してワークを加工するウォータージェ
ット加工方法において、上記ノズルと上記ワークとの距
離を検出し、該検出した値に基づいて上記ノズルの位置
を制御することを特徴とするウォータージェット加工方
法。
【請求項１８】請求項１２から１６のいずれか一に記載
のウォータージェット加工方法において、上記ノズルと
上記ワークとの距離を検出し、該検出した値に基づいて
上記ノズルの位置を制御することを特徴とするウォータ
ージェット加工方法。
【請求項１９】ポンプにより水を圧縮し、圧縮された水
をノズルから噴射してワークを加工するウォータージェ
ット加工方法において、上記圧縮された水の圧力、上記
水に混合する粉末の混合量及び上記ノズルの移動速度の
少なくとも一を検出し、該検出した値に基づいて、上記
ポンプの出力、該粉末の混合量及び上記ノズルの移動速
度の少なくとも一を制御することを特徴とするウォータ
ージェット加工方法。
【請求項２０】ポンプにより水を圧縮し、圧縮された水
をノズルから噴射してワークを加工するウォータージェ
ット加工方法において、上記ノズルと上記ワークとの距
離を検出し、該検出した値に基づいて、上記ポンプの出
力、上記水に混合する粉末の混合量及び上記ノズルの移
動速度の少なくとも一を制御することを特徴とするウォ
ータージェット加工方法。
【請求項２１】ポンプにより水を圧縮し、圧縮された水
をノズルから噴射してワークを加工するウォータージェ
ット加工方法において、上記ワークの加工前にワークを
第１の治具により上記テーブルに固定し、さらに上記ノ
ズルがワークの所望の位置を加工したことを検出し、該
検出した値に基づいて、上記ワークを第２の治具により
上記テーブルに固定することを特徴とするウォータージ
ェット加工方法。
【請求項２２】請求項１２から２０のいずれか一に記載
の記載のウォータージェット加工方法において、上記ワ
ークの加工前にワークを第１の治具により上記テーブル
に固定し、さらに上記ノズルがワークの所望の位置を加
工したことを検出し、該検出した値に基づいて、上記ワ
ークを第２の治具により上記テーブルに固定することを
特徴とするウォータージェット加工方法。
【請求項２３】ポンプにより水を圧縮し、圧縮された水
をノズルから噴射してワークを加工するウォータージェ
ット加工方法において、上記ワークの加工は、ワーク表
面に保護膜を設けて行うことを特徴とするウォータージ
ェット加工方法。
【請求項２４】請求項１２から２２のいずれか一に記載
のウォータージェット加工方法において、上記ワークの
加工は、ワーク表面に保護膜を設けて行うことを特徴と
するウォータージェット加工方法。