WO2012141143A1 - アブレイシブウォータージェット加工装置 - Google Patents

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water jet
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金澤　宏幸
保生 馬場
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to an abrasive water jet machining apparatus.
  • Patent Documents 1 and 2 As an abrasive water jet machining apparatus, for example, those disclosed in Patent Documents 1 and 2 are known.
  • the conventional water jet cutting device disclosed in Patent Document 1 or the like is a nozzle 14 (referred to as “abrasive nozzle assembly 11” in the “form for carrying out the invention” section of this specification).
  • the distance (distance) from the catcher 22 (referred to as “catcher cup 12” in the “form for carrying out the invention” section of the present specification) is always constant, that is, the thickness of the workpiece W to be cut. It is configured to be kept constant regardless of (thickness).
  • the work W may be damaged. Further, if the inner diameter of the catcher 22 is increased so that the workpiece W is not damaged by the scattered abrasive, the catcher 22 is enlarged, and the catcher 22 may collide with the lower surface of the workpiece W, and the workpiece W may be damaged. .
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and increases the recovery rate of the grinding fluid when cutting a workpiece whose plate thickness varies in the longitudinal direction (longitudinal direction) and / or the width direction (lateral direction).
  • Another object of the present invention is to provide an abrasive water jet machining apparatus that can improve the working environment of an operator.
  • the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
  • the abrasive water jet machining apparatus includes an abrasive nozzle assembly that injects ultra-high pressure water mixed with abrasive when the workpiece is cut into a desired shape, and an injection from the abrasive nozzle assembly.
  • a catcher cup that collects the ultra-high pressure water, and an interval adjustment mechanism that adjusts an interval between the abrasive nozzle assembly and the catcher cup so as to keep the interval between the catcher cup and the workpiece constant; It has.
  • the abrasive water jet machining apparatus According to the abrasive water jet machining apparatus according to the present invention, even if the thickness of the workpiece changes, the interval between the catcher cup and the workpiece is kept constant (at an optimum interval) according to the change in the thickness of the workpiece, The recovery of ultra-high pressure water containing abrasive can be facilitated and the machined surface can be finished cleanly, so the finishing process can be eliminated and the work efficiency can be improved. In addition, since the ultra-high pressure water containing abrasive is collected without loss, the recovery rate of ultra-high pressure water can be increased, and damage to the workpiece due to scattered abrasive can be prevented, and the operator Can improve the working environment.
  • the catcher cup 12 is arranged closer to the workpiece (in an optimal position), it is possible to reduce the noise during the cutting process and improve the worker's working environment. . That is, in the conventional one disclosed in Patent Document 1 and the like, the sound (noise) during the cutting process is about 100 db, and thus the worker in the vicinity needs to wear earplugs or the like. In the abrasive water jet machining apparatus according to the invention, it is not necessary to wear earplugs, and the sound is improved to a level that allows conversation. Furthermore, since the catcher cup 12 is arranged closer to the workpiece W (in an optimum position) and the catcher cup 12 is downsized (smaller diameter), interference with the workpiece W can be avoided. The performance can be improved, and cutting can be performed by accessing a narrower area than before. Furthermore, the cost can be reduced by reducing the size (diameter) of the catcher cup 12 made of an expensive wear-resistant material.
  • the abrasive nozzle assembly is fixed to one end portion of the interval adjusting mechanism, and the catcher cup is fixed to the other end portion of the interval adjusting mechanism. It is more preferable that the abrasive nozzle assembly and the catcher cup are configured as a single body.
  • the interval adjusting mechanism, the abrasive nozzle assembly, and the catcher cup are moved as a single unit with respect to the workpiece. That is, it is not necessary to move the distance adjusting mechanism, the abrasive nozzle assembly, and the catcher cup separately.
  • the mechanism (configuration) for moving the interval adjusting mechanism, the abrasive nozzle assembly, and the catcher cup can be most simplified, and costs such as equipment costs and maintenance and inspection costs can be reduced.
  • a machine tool according to the present invention includes the above-described abrasive water jet machining apparatus.
  • the distance between the catcher cup and the workpiece can be kept constant (at the optimum interval) according to the change in the thickness of the workpiece. Therefore, it is possible to easily collect the ultra-high pressure water containing water, to finish the processed surface cleanly, to eliminate the need for finishing treatment, and to improve work efficiency.
  • the ultra-high pressure water containing abrasive is collected without dropping, the recovery rate of ultra-high pressure water can be increased, and the damage of the workpiece due to scattered abrasive can be prevented, and the operator Can improve the working environment.
  • the catcher cup is arranged closer to the workpiece (in an optimal position), it is possible to reduce the noise during the cutting process and improve the worker's working environment. . That is, in the conventional one disclosed in Patent Document 1 and the like, the sound (noise) during the cutting process is about 100 db, and thus the worker in the vicinity needs to wear earplugs or the like. In the abrasive water jet machining apparatus according to the invention, it is not necessary to wear earplugs, and the sound is improved to a level that allows conversation. Furthermore, the catcher cup is arranged closer to the workpiece (in the optimum position), and the catcher cup can be reduced in size (smaller diameter), thereby improving the interference avoidance performance with the workpiece. Therefore, it is possible to perform cutting by accessing a narrower part than before. Furthermore, the cost can be reduced by reducing the size (diameter) of the catcher cup made of an expensive wear-resistant material.
  • the fastest processing speed for the material and thickness of the workpiece is stored as a database for each material and thickness of the workpiece, and the data stored in the database and input before cutting, It is further preferable to provide a controller that outputs a command signal relating to the machining speed so that the arm moves at the fastest machining speed by comparing data relating to the material and thickness of the workpiece to be cut. It is.
  • the fastest machining speed is selected by the controller, and the workpiece is cut at the fastest machining speed.
  • the workpiece can be cut in the shortest time, and the machining efficiency can be improved.
  • a command signal is output from the controller to the arm so as to keep a constant distance between the abrasive nozzle assembly and the workpiece.
  • the distance between the abrasive nozzle assembly and the workpiece can be kept constant (at an optimum interval) according to the change in the thickness of the workpiece.
  • the recovery of the ultra-high pressure water containing abrasive can be made easier, the processed surface can be finished more cleanly, and the working efficiency can be further improved.
  • the recovery rate of the ultra-high pressure water can be further increased, and the worker's working environment can be further improved.
  • the recovery rate of the grinding fluid when cutting a workpiece whose thickness changes in the longitudinal direction (longitudinal direction) and / or the width direction (lateral direction) is increased.
  • the working environment of the worker can be improved.
  • FIG. 1 is a plan view of a gantry-type machine tool including an abrasive water jet machining apparatus according to an embodiment of the present invention. It is the figure which looked at the gantry type machine tool shown in FIG. 1 along the arrow B in FIG. It is the figure which looked at the gantry type machine tool shown in FIG. 1 along the arrow A in FIG. It is a figure which shows the principal part of the abrasive water jet processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention, Comprising: It is a figure which shows the state in process of cutting.
  • the abrasive water jet machining apparatus 10 is an apparatus that is applied to, for example, a gantry type machine tool 1 as shown in FIGS. 1 to 3 and cuts a workpiece W into a desired shape.
  • the gantry-type machine tool 1 has an arm 2 with an abrasive water jet machining device 10 attached to the tip thereof mounted on a plurality of workpiece fixing jigs 3.
  • 4 and a Y-axis direction moving mechanism 5 that moves the entire Z-axis direction moving mechanism 4 along the Y-axis direction (the vertical direction in FIG. 1, the direction perpendicular to the paper in FIG. 2, the left-right direction in FIG.
  • Direction moving mechanism 6 Eteiru.
  • an abrasive water jet machining apparatus 10 is attached to the tip of the arm 2. Then, from the outlet 11 a of the abrasive nozzle assembly 11 facing the inlet 12 a of the catcher cup 12, ultrahigh pressure water mixed with abrasive (abrasive) is injected, and injected from the outlet 11 a of the abrasive nozzle assembly 11. The ultrahigh pressure water containing the abrasive is collected in the catcher cup 12 through the inlet 12a.
  • the abrasive water jet machining apparatus 10 according to the present embodiment has an abrasive according to the change in the thickness of the workpiece W even if the thickness of the workpiece W changes.
  • An interval adjusting mechanism 13 is provided that keeps the interval Ln (see FIG. 5) between the nozzle assembly 11 and the workpiece W and the interval L (see FIG. 5) between the catcher cup 12 and the workpiece W (substantially) constant.
  • the interval adjusting mechanism 13 is movable in a direction in which the catcher cup 12 is moved closer to or away from the abrasive nozzle assembly 11, the abrasive nozzle assembly 11 is fixed to one end, and the catcher cup is fixed to the other end.
  • a linear motion mechanism such as an air cylinder (not shown) to which 12 is fixed is employed.
  • the controller includes a processing speed v for the material and thickness t of the workpiece W, and (optimum) Ln and (optimum) L for the workpiece W material as a database for each workpiece W material and thickness t.
  • the data stored as the database is compared with the data regarding the material and thickness t of the workpiece W input before the cutting process, and a command signal (control signal) regarding the processing speed v is obtained.
  • Command signals (control signals) relating to Ln and L for the material of the workpiece W are output from the controller to the Y-axis direction moving mechanism 5 and the X-axis direction moving mechanism 6, and from the controller to the Z-axis direction moving mechanism 4 and the interval. It is output to the adjustment mechanism 13.
  • the distance Ln between the outlet 11a of the abrasive nozzle assembly 11 and the workpiece W is determined by the position control accuracy of the abrasive nozzle assembly 11 by the Z-axis direction moving mechanism 4, the shape of the abrasive nozzle assembly 11, the workpiece W Shape (for example, L shape shown in FIG. 7, C shape shown in FIG. 8, double flange shape shown in FIG. 9, flat plate shape shown in FIG. 10, curved shape shown in FIG. 11) Is set to be as small as possible.
  • the interval L between the workpiece W and the inlet 12a of the catcher cup 12 is set to be as small as possible in consideration of the position control accuracy of the catcher cup 12 by the interval adjusting mechanism 13, the shape of the catcher cup 12, and the shape of the workpiece W.
  • a trim line cut line: cut line
  • the abrasive water jet machining apparatus 10 even if the thickness of the workpiece W changes, the distance between the catcher cup 12 and the workpiece W is kept constant according to the change in the thickness of the workpiece W (optimum). Can be kept at an appropriate distance), the collection of ultra-high pressure water containing abrasive can be made easy, the finished surface can be finished cleanly, and the finishing process can be made unnecessary. Work efficiency can be improved. In addition, since the ultra-high pressure water containing abrasive is recovered without dropping, the recovery rate of ultra-high pressure water can be increased, and damage to the workpiece W due to scattered abrasive can be prevented, Can improve the working environment.
  • the catcher cup 12 is disposed closer to the workpiece W (in an optimum position), it is possible to reduce noise during cutting and improve the worker's working environment. Can do. That is, in the conventional one disclosed in Patent Document 1 and the like, the sound (noise) during the cutting process is about 100 db, and thus the worker in the vicinity needs to wear earplugs or the like. In the abrasive water jet processing apparatus 10 according to the embodiment, it is not necessary to wear earplugs and the sound is improved to a level that allows conversation. Furthermore, since the catcher cup 12 is arranged closer to the workpiece W (in an optimum position) and the catcher cup 12 is downsized (smaller diameter), interference with the workpiece W can be avoided. The performance can be improved, and cutting can be performed by accessing a narrower area than before. Furthermore, the cost can be reduced by reducing the size (diameter) of the catcher cup 12 made of an expensive wear-resistant material.
  • the machine tool according to the present embodiment includes the above-described abrasive water jet machining apparatus.
  • the interval between the catcher cup 12 and the workpiece W is kept constant according to the change in the thickness of the workpiece W (optimum interval).
  • the recovery of ultra-high pressure water containing abrasive can be made easy, the finished surface can be finished cleanly, the finishing process is unnecessary, and the work efficiency Can be improved.
  • the ultra-high pressure water containing abrasive is recovered without dropping, the recovery rate of ultra-high pressure water can be increased, and damage to the workpiece W due to scattered abrasive can be prevented, Can improve the working environment.
  • the catcher cup 12 is disposed closer to the workpiece W (in an optimum position), it is possible to reduce noise during cutting and improve the worker's working environment. Can do. That is, in the conventional one disclosed in Patent Document 1 and the like, the sound (noise) during the cutting process is about 100 db, and thus the worker in the vicinity needs to wear earplugs or the like. In the gantry-type machine tool 1 according to the embodiment, it is not necessary to wear earplugs or the like, and the sound is improved to a level that allows conversation. Furthermore, since the catcher cup 12 is arranged closer to the workpiece W (in an optimum position) and the catcher cup 12 is downsized (smaller diameter), interference with the workpiece W can be avoided. The performance can be improved, and cutting can be performed by accessing a narrower area than before. Furthermore, the cost can be reduced by reducing the size (diameter) of the catcher cup 12 made of an expensive wear-resistant material.
  • the gantry type machine tool 1 stores the fastest processing speed with respect to the material and thickness of the workpiece W as a database for each material and thickness of the workpiece W, and the data stored in the database
  • a command signal relating to the machining speed is output so that the arm 2 moves at the fastest machining speed by comparing the data relating to the material and thickness of the workpiece W to be machined, which is input before the machining.
  • a controller (not shown) is provided. That is, in the gantry type machine tool 1 according to the present embodiment, the fastest machining speed is selected by the controller, and the workpiece W is cut at the fastest machining speed. Thereby, the workpiece
  • the gantry-type machine tool 1 is configured such that a command signal is output from the controller to the arm 2 so as to keep the distance between the abrasive nozzle assembly 11 and the workpiece W constant. Yes. That is, in the gantry-type machine tool 1 according to this embodiment, even if the thickness of the workpiece W changes, the distance between the abrasive nozzle assembly 11 and the workpiece W is constant according to the change in the thickness of the workpiece W ( Will be kept at an optimal interval). As a result, the recovery of the ultra-high pressure water containing abrasive can be made easier, the processed surface can be finished more cleanly, and the working efficiency can be further improved. In addition, since the ultra-high pressure water containing abrasive is recovered more easily, the recovery rate of the ultra-high pressure water can be further increased, and the worker's working environment can be further improved.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
  • the abrasive water jet machining apparatus 10 according to the present invention is applied to the gantry machine tool 1 as a specific example.
  • the abrasive water jet machining apparatus 10 according to the present invention is described.
  • the water jet machining apparatus 10 can also be applied to machine tools other than the gantry machine tool 1 and machine tools such as a six-axis robot (vertical articulated robot).

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Abstract

長手方向（縦方向）および／または幅方向（横方向）に板厚が変化するワークを切削加工する際の研削液の回収率を高めるとともに、作業者の労働環境を改善することを目的とする。アブレイシブウォータージェット加工装置は、ワーク（Ｗ）を所望の形状に切削加工する際、アブレイシブが混入された超高圧水を噴射するアブレイシブノズルアッセンブリ（１１）と、このアブレイシブノズルアッセンブリ（１１）から噴射された前記超高圧水を回収するキャッチャーカップ（１２）と、キャッチャーカップ（１２）とワーク（Ｗ）との間隔を一定に保つように、アブレイシブノズルアッセンブリ（１１）とキャッチャーカップ（１２）との間隔を調整する間隔調整機構（１３）と、を備えている。

Description

アブレイシブウォータージェット加工装置
　本発明は、アブレイシブウォータージェット加工装置に関するものである。
　アブレイシブウォータージェット加工装置としては、例えば、特許文献１、２に開示されたものが知られている。
実開平５－１２１００号公報 米国特許第４８２７６７９号明細書
　さて、特許文献１等に開示された従来のウォータジェット切断装置は、ノズル１４（本明細書の「発明を実施するための形態」の欄においては「アブレイシブノズルアッセンブリ１１」という。）と、キャッチャ２２（本明細書の「発明を実施するための形態」の欄においては「キャッチャーカップ１２」という。）との間隔（距離）が常に一定、すなわち、切削加工されるワークＷの板厚（厚み）に関係なく常に一定に保たれるように構成されている。
　そのため、特許文献１等に開示された従来のウォータジェット切断装置を用いて長手方向（縦方向）および／または幅方向（横方向）に板厚が変化するワークＷを切削加工すると、板厚の薄いところではワークＷの下面とキャッチャ２２との間隔が大きくなり、ワークＷの下面からキャッチャ２２に向かう研削液（本明細書の「発明を実施するための形態」の欄においては「超高圧水」という。）が円錐状に大きく拡がって、研削液の回収率が悪くなり、飛散した研削材（本明細書の「発明を実施するための形態」の欄においては「アブレイシブ」という。）によってワークＷが損傷してしまうおそれがある。
　また、飛散した研削材によってワークＷが損傷しないようにキャッチャ２２の内径を大きくすると、キャッチャ２２が大型化し、キャッチャ２２がワークＷの下面に衝突して、ワークＷが損傷してしまうおそれがある。
　本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、長手方向（縦方向）および／または幅方向（横方向）に板厚が変化するワークを切削加工する際の研削液の回収率を高めることができるとともに、作業者の労働環境を改善することができるアブレイシブウォータージェット加工装置を提供することを目的とする。
　本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
　本発明に係るアブレイシブウォータージェット加工装置は、ワークを所望の形状に切削加工する際、アブレイシブが混入された超高圧水を噴射するアブレイシブノズルアッセンブリと、前記アブレイシブノズルアッセンブリから噴射された前記超高圧水を回収するキャッチャーカップと、前記キャッチャーカップと前記ワークとの間隔を一定に保つように、前記アブレイシブノズルアッセンブリと前記キャッチャーカップとの間隔を調整する間隔調整機構と、を備えている。
　本発明に係るアブレイシブウォータージェット加工装置によれば、ワークの厚みが変化しても、ワークの厚みの変化に応じてキャッチャーカップとワークとの間隔を一定に（最適な間隔に）保ち、アブレイシブの含まれた超高圧水の回収を容易なものとし、加工面をきれいに仕上げることができるので、仕上げ処理を不要とすることができ、作業効率を向上させることができる。
　また、アブレイシブの含まれた超高圧水が取りこぼしなく回収されることとなるので、超高圧水の回収率を高めることができ、飛散したアブレイシブによるワークの損傷を防止することができるとともに、作業者の労働環境を改善することができる。
　さらに、キャッチャーカップがワークに対してより近い位置に（最適な位置に）配置されることになるので、切削加工中の音を低減させることができ、作業者の労働環境を改善することができる。すなわち、特許文献１等に開示された従来のものでは、切削加工中の音（騒音）が１００ｄｂ程度となっていたため、近隣にいる作業者は耳栓等の着用が必要であったが、本発明に係るアブレイシブウォータージェット加工装置では、耳栓等の着用が不要となり、会話ができる程度の音に改善された。
　さらにまた、キャッチャーカップ１２がワークＷに対してより近い位置に（最適な位置に）配置されて、キャッチャーカップ１２の小型化（小径化）が図られることになるので、ワークＷとの干渉回避性能を向上させることができ、従来よりも狭隘な箇所にアクセスして切削加工を行うことができる。
　さらにまた、高価な耐摩耗材料からなるキャッチャーカップ１２の小型化（小径化）が図られることにより、コストダウンを図ることができる。
　上記アブレイシブウォータージェット加工装置において、前記間隔調整機構の一端部に前記アブレイシブノズルアッセンブリが固定され、前記間隔調整機構の他端部に前記キャッチャーカップが固定されており、前記間隔調整機構、前記アブレイシブノズルアッセンブリ、前記キャッチャーカップが一体物として構成されているとさらに好適である。
　このようなアブレイシブウォータージェット加工装置によれば、ワークに対して、間隔調整機構、アブレイシブノズルアッセンブリ、キャッチャーカップが一体物として移動させられることになる。すなわち、間隔調整機構、アブレイシブノズルアッセンブリ、キャッチャーカップをそれぞれ別々に移動させる必要がなくなる。
　これにより、間隔調整機構、アブレイシブノズルアッセンブリ、キャッチャーカップを移動させる機構（構成）を最も簡略化することができ、設備費や保守点検費等の費用を低減させることができる。
　本発明に係る工作機械は、上記アブレイシブウォータージェット加工装置を具備している。
　本発明に係る工作機械によれば、ワークの厚みが変化しても、ワークの厚みの変化に応じてキャッチャーカップとワークとの間隔を一定に（最適な間隔に）保つことができて、アブレイシブの含まれた超高圧水の回収を容易なものとすることができ、加工面をきれいに仕上げることができて、仕上げ処理を不要とすることができ、作業効率を向上させることができる。
　また、アブレイシブの含まれた超高圧水が取りこぼしなく回収されることとなるので、超高圧水の回収率を高めることができ、飛散したアブレイシブによるワークの損傷を防止することができるとともに、作業者の労働環境を改善することができる。
　さらに、キャッチャーカップがワークに対してより近い位置に（最適な位置に）配置されることになるので、切削加工中の音を低減させることができ、作業者の労働環境を改善することができる。すなわち、特許文献１等に開示された従来のものでは、切削加工中の音（騒音）が１００ｄｂ程度となっていたため、近隣にいる作業者は耳栓等の着用が必要であったが、本発明に係るアブレイシブウォータージェット加工装置では、耳栓等の着用が不要となり、会話ができる程度の音に改善された。
　さらにまた、キャッチャーカップがワークに対してより近い位置に（最適な位置に）配置されて、キャッチャーカップの小型化（小径化）が図られることになるので、ワークとの干渉回避性能を向上させることができ、従来よりも狭隘な箇所にアクセスして切削加工を行うことができる。
　さらにまた、高価な耐摩耗材料からなるキャッチャーカップの小型化（小径化）が図られることにより、コストダウンを図ることができる。
　上記工作機械において、前記ワークの材質および厚みに対する最速の加工速度が、前記ワークの材質および厚み毎にデータベースとして記憶されるとともに、前記データベースに記憶されたデータと、切削加工前に入力された、これから切削加工しようとする前記ワークの材質および厚みに関するデータとを比較して、前記アームが最速の加工速度で移動するように、加工速度に関する指令信号を出力する制御器を備えているとさらに好適である。
　このような工作機械によれば、最速の加工速度が制御器により選択され、ワークが最速の加工速度で切削加工されることになる。
　これにより、最短の時間でワークを切削加工することができて、加工効率を向上させることができる。
　上記工作機械において、前記アブレイシブノズルアッセンブリと前記ワークとの間隔を一定に保つように、前記制御器から前記アームに指令信号が出力されるように構成されているとさらに好適である。
　このような工作機械によれば、ワークの厚みが変化しても、ワークの厚みの変化に応じてアブレイシブノズルアッセンブリとワークとの間隔を一定に（最適な間隔に）保つことができて、アブレイシブの含まれた超高圧水の回収をより容易なものとすることができ、加工面をよりきれいに仕上げることができて、作業効率をより一層向上させることができる。
　また、アブレイシブの含まれた超高圧水がより取りこぼしなく回収されることとなるので、超高圧水の回収率をさらに高めることができて、作業者の労働環境をさらに改善することができる。
　本発明に係るアブレイシブウォータージェット加工装置によれば、長手方向（縦方向）および／または幅方向（横方向）に板厚が変化するワークを切削加工する際の研削液の回収率を高めることができるとともに、作業者の労働環境を改善することができるという効果を奏する。
本発明の一実施形態に係るアブレイシブウォータージェット加工装置を具備したガントリー型の工作機械の平面図である。 図１に示すガントリー型の工作機械を、図１中の矢印Ｂに沿って見た図である。 図１に示すガントリー型の工作機械を、図１中の矢印Ａに沿って見た図である。 本発明の一実施形態に係るアブレイシブウォータージェット加工装置の要部を示す図であって、切削加工中の状態を示す図である。 本発明の一実施形態に係るアブレイシブウォータージェット加工装置の要部を示す図であって、切断実験の様子を示す図である。 切断実験で得られた結果を示す図表である。 切削加工の対象となるワークの一具体例を示す平面図である。 切削加工の対象となるワークの一具体例を示す斜視図である。 切削加工の対象となるワークの一具体例を示す正面図である。 切削加工の対象となるワークの一具体例を示す平面図である。 切削加工の対象となるワークの一具体例を示す正面図である。
　以下、本発明の一実施形態に係るアブレイシブウォータージェット加工装置について、図１から図１１を参照しながら説明する。
　本実施形態に係るアブレイシブウォータージェット加工装置１０は、例えば、図１から図３に示すようなガントリー型の工作機械１に適用されて、ワークＷを所望の形状に切削加工する装置であり、アブレイシブノズルアッセンブリ１１と、キャッチャーカップ１２と、これらアブレイシブノズルアッセンブリ１１とキャッチャーカップ１２との間隔を調整する間隔調整機構１３と、を備えている。
　図１から図３に示すように、ガントリー型の工作機械１は、その先端部にアブレイシブウォータージェット加工装置１０が取り付けられたアーム２を、複数個のワーク固定治具３の上に載置されたワークＷ（図４等参照）に対して、Ｚ軸方向（図１において紙面に垂直な方向、図２において上下方向、図３において上下方向）に沿って移動させるＺ軸方向移動機構４と、Ｚ軸方向移動機構４の全体をＹ軸方向（図１において上下方向、図２において紙面に垂直な方向、図３において左右方向）に沿って移動させるＹ軸方向移動機構５と、Ｚ軸方向移動機構４の全体およびＹ軸方向移動機構５の全体をＸ軸方向（図１において左右方向、図２において左右方向、図３において紙面に垂直な方向）に沿って移動させるＸ軸方向移動機構６と、を備えている。
　図２および図３に示すように、アーム２の先端部には、アブレイシブウォータージェット加工装置１０が取り付けられている。そして、キャッチャーカップ１２の入口１２ａと対向するアブレイシブノズルアッセンブリ１１の出口１１ａからは、アブレイシブ（研磨剤）が混入された超高圧水が噴射され、アブレイシブノズルアッセンブリ１１の出口１１ａから噴射されたアブレイシブを含む超高圧水は、入口１２ａを介してキャッチャーカップ１２に回収されるようになっている。また、図４に示すように、本実施形態に係るアブレイシブウォータージェット加工装置１０には、ワークＷの板厚が変化しても、ワークＷの板厚の変化に応じて、アブレイシブノズルアッセンブリ１１とワークＷとの間隔Ｌｎ（図５参照）、およびキャッチャーカップ１２とワークＷとの間隔Ｌ（図５参照）を（略）一定に保つ間隔調整機構１３が設けられている。間隔調整機構１３としては、アブレイシブノズルアッセンブリ１１に対してキャッチャーカップ１２を近づけたり遠ざけたりする方向に可動するとともに、一端部にアブレイシブノズルアッセンブリ１１が固定され、他端部にキャッチャーカップ１２が固定された、エアシリンダ（図示せず）等の直動機構が採用されている。
　ここで、（最速の）加工速度（ツール送り速度：ツール移動速度）ｖ、およびアブレイシブノズルアッセンブリ１１の出口１１ａとキャッチャーカップ１２の入口１２ａとの間隔ｄ、すなわち、図５に示すＬｎ（アブレイシブノズルアッセンブリ１１の出口１１ａとワークＷとの間隔）＋ｔ（ワークＷの厚み）＋Ｌ（ワークＷとキャッチャーカップ１２の入口１２ａとの間隔）は、切削加工中、図示しない制御器により自動的に制御されるようになっている。すなわち、制御器には、ワークＷの材質および厚みｔに対する加工速度ｖと、ワークＷの材質に対する（最適な）Ｌｎおよび（最適な）Ｌとが、ワークＷの材質および厚みｔ毎にデータベースとして記憶されており、制御器では、データベースとして記憶されたデータと、切削加工前に入力されたワークＷの材質および厚みｔに関するデータとが比較され、加工速度ｖに関する指令信号（制御信号）が、制御器からＹ軸方向移動機構５およびＸ軸方向移動機構６に出力されるとともに、ワークＷの材質に対するＬｎおよびＬに関する指令信号（制御信号）が、制御器からＺ軸方向移動機構４および間隔調整機構１３に出力されるようになっている。
　なお、制御器にデータベースとして記憶されるデータのうち、切削加工中の加工速度ｖは、ワークＷの材質および厚みｔ毎に、要求される（所望の）面粗度（加工精度）Ｒａを満足する加工速度ｖを求める切断実験により予め求められている。
　また、この切断実験では、図５に符号Ｂで示すワークＷの下面から噴出する超高圧水の飛散角度が測定（計測）されるとともに、得られた飛散角度Ｂから、図５に符号Ｄで示すワークＷの下面から噴出する超高圧水の飛散距離（＝ＬｔａｎＢ）が計算され、図６に◆で示す測定結果が求められることになる。なお、本実施形態に係る切断実験は、Ｌ＝２０ｍｍとして行われた。
　そして、図６に◆で示す測定結果から、図６に●で示すキャッチャーカップ１２に要求されるキャッチャーカップ１２の最小内径（＝２Ｄ）が求められることになる。
　すなわち、切削加工中における最速の加工速度ｖが３ｍｍ／ｓｅｃとなる場合には、内径３ｍｍ以上のキャッチャーカップ１２が採用（選択）され、切削加工中における最速の加工速度ｖが７ｍｍ／ｓｅｃとなる場合には、内径７ｍｍ以上のキャッチャーカップ１２が採用（選択）されることになる。
　また、アブレイシブノズルアッセンブリ１１の出口１１ａとワークＷとの間隔Ｌｎは、Ｚ軸方向移動機構４によるアブレイシブノズルアッセンブリ１１の位置制御精度、アブレイシブノズルアッセンブリ１１の形状、ワークＷの形状（例えば、図７に示すＬ形の形状、図８に示すＣ形の形状、図９に示す両フランジ形の形状、図１０に示す平板形の形状、図１１に示す湾曲形の形状）を考慮してできるだけ小さくなるように設定する。
　一方、ワークＷとキャッチャーカップ１２の入口１２ａとの間隔Ｌは、間隔調整機構１３によるキャッチャーカップ１２の位置制御精度、キャッチャーカップ１２の形状、ワークＷの形状を考慮してできるだけ小さくなるように設定する。
　なお、図７から図１０に符号Ｔで示す実線は、トリムライン（切取線：切断線）の一具体例である。
　本実施形態に係るアブレイシブウォータージェット加工装置１０によれば、ワークＷの厚みが変化しても、ワークＷの厚みの変化に応じてキャッチャーカップ１２とワークＷとの間隔を一定に（最適な間隔に）保つことができて、アブレイシブの含まれた超高圧水の回収を容易なものとすることができ、加工面をきれいに仕上げることができて、仕上げ処理を不要とすることができ、作業効率を向上させることができる。
　また、アブレイシブの含まれた超高圧水が取りこぼしなく回収されることとなるので、超高圧水の回収率を高めることができ、飛散したアブレイシブによるワークＷの損傷を防止することができるとともに、作業者の労働環境を改善することができる。
　さらに、キャッチャーカップ１２がワークＷに対してより近い位置に（最適な位置に）配置されることになるので、切削加工中の音を低減させることができ、作業者の労働環境を改善することができる。すなわち、特許文献１等に開示された従来のものでは、切削加工中の音（騒音）が１００ｄｂ程度となっていたため、近隣にいる作業者は耳栓等の着用が必要であったが、本実施形態に係るアブレイシブウォータージェット加工装置１０では、耳栓等の着用が不要となり、会話ができる程度の音に改善された。
　さらにまた、キャッチャーカップ１２がワークＷに対してより近い位置に（最適な位置に）配置されて、キャッチャーカップ１２の小型化（小径化）が図られることになるので、ワークＷとの干渉回避性能を向上させることができ、従来よりも狭隘な箇所にアクセスして切削加工を行うことができる。
　さらにまた、高価な耐摩耗材料からなるキャッチャーカップ１２の小型化（小径化）が図られることにより、コストダウンを図ることができる。
　また、本実施形態に係る工作機械は、上記アブレイシブウォータージェット加工装置を具備している。
　本実施形態に係るガントリー型の工作機械１によれば、ワークＷの厚みが変化しても、ワークＷの厚みの変化に応じてキャッチャーカップ１２とワークＷとの間隔を一定に（最適な間隔に）保つことができて、アブレイシブの含まれた超高圧水の回収を容易なものとすることができ、加工面をきれいに仕上げることができて、仕上げ処理を不要とすることができ、作業効率を向上させることができる。
　また、アブレイシブの含まれた超高圧水が取りこぼしなく回収されることとなるので、超高圧水の回収率を高めることができ、飛散したアブレイシブによるワークＷの損傷を防止することができるとともに、作業者の労働環境を改善することができる。
　さらに、キャッチャーカップ１２がワークＷに対してより近い位置に（最適な位置に）配置されることになるので、切削加工中の音を低減させることができ、作業者の労働環境を改善することができる。すなわち、特許文献１等に開示された従来のものでは、切削加工中の音（騒音）が１００ｄｂ程度となっていたため、近隣にいる作業者は耳栓等の着用が必要であったが、本実施形態に係るガントリー型の工作機械１では、耳栓等の着用が不要となり、会話ができる程度の音に改善された。
　さらにまた、キャッチャーカップ１２がワークＷに対してより近い位置に（最適な位置に）配置されて、キャッチャーカップ１２の小型化（小径化）が図られることになるので、ワークＷとの干渉回避性能を向上させることができ、従来よりも狭隘な箇所にアクセスして切削加工を行うことができる。
　さらにまた、高価な耐摩耗材料からなるキャッチャーカップ１２の小型化（小径化）が図られることにより、コストダウンを図ることができる。
　また、本実施形態に係るガントリー型の工作機械１は、ワークＷの材質および厚みに対する最速の加工速度が、ワークＷの材質および厚み毎にデータベースとして記憶されるとともに、データベースに記憶されたデータと、切削加工前に入力された、これから切削加工しようとするワークＷの材質および厚みに関するデータとを比較して、アーム２が最速の加工速度で移動するように、加工速度に関する指令信号を出力する制御器（図示せず）を備えている。すなわち、本実施形態に係るガントリー型の工作機械１では、最速の加工速度が制御器により選択され、ワークＷが最速の加工速度で切削加工されることになる。
　これにより、最短の時間でワークＷを切削加工することができて、加工効率を向上させることができる。
　さらに本実施形態に係るガントリー型の工作機械１は、アブレイシブノズルアッセンブリ１１とワークＷとの間隔を一定に保つように、制御器からアーム２に指令信号が出力されるように構成されている。すなわち、本実施形態に係るガントリー型の工作機械１では、ワークＷの厚みが変化しても、ワークＷの厚みの変化に応じてアブレイシブノズルアッセンブリ１１とワークＷとの間隔が一定に（最適な間隔に）保たれることになる。
　これにより、アブレイシブの含まれた超高圧水の回収をより容易なものとすることができ、加工面をよりきれいに仕上げることができて、作業効率をより一層向上させることができる。
　また、アブレイシブの含まれた超高圧水がより取りこぼしなく回収されることとなるので、超高圧水の回収率をさらに高めることができて、作業者の労働環境をさらに改善することができる。
　なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更・変形が可能である。
　例えば、上述した実施形態では、本発明に係るアブレイシブウォータージェット加工装置１０を、ガントリー型の工作機械１に適用したものを一具体例として挙げて説明したが、本発明に係るアブレイシブウォータージェット加工装置１０は、ガントリー型の工作機械１以外の工作機械や、６軸ロボット（垂直多関節型ロボット）等の工作機械にも適用することができる。
　１　ガントリー型の工作機械
　２　アーム
１０　アブレイシブウォータージェット加工装置
１１　アブレイシブノズルアッセンブリ
１２　キャッチャーカップ
１３　間隔調整機構
Ｌ　　キャッチャーカップとワークとの間隔
Ｌｎ　アブレイシブノズルアッセンブリとワークとの間隔
Ｗ　　ワーク
ｔ　　ワークの厚み
ｖ　　加工速度

Claims (5)

  1. 　ワークを所望の形状に切削加工する際、アブレイシブが混入された超高圧水を噴射するアブレイシブノズルアッセンブリと、前記アブレイシブノズルアッセンブリから噴射された前記超高圧水を回収するキャッチャーカップと、前記キャッチャーカップと前記ワークとの間隔を一定に保つように、前記アブレイシブノズルアッセンブリと前記キャッチャーカップとの間隔を調整する間隔調整機構と、を備えているアブレイシブウォータージェット加工装置。
  2. 　前記間隔調整機構の一端部に前記アブレイシブノズルアッセンブリが固定され、前記間隔調整機構の他端部に前記キャッチャーカップが固定されており、前記間隔調整機構、前記アブレイシブノズルアッセンブリ、前記キャッチャーカップが一体物として構成されている請求項１に記載のアブレイシブウォータージェット加工装置。
  3. 　請求項１または２に記載のアブレイシブウォータージェット加工装置が、アームの先端部に取り付けられている工作機械。
  4. 　前記ワークの材質および厚みに対する最速の加工速度が、前記ワークの材質および厚み毎にデータベースとして記憶されるとともに、前記データベースに記憶されたデータと、切削加工前に入力された、これから切削加工しようとする前記ワークの材質および厚みに関するデータとを比較して、前記アームが最速の加工速度で移動するように、加工速度に関する指令信号を出力する制御器を備えている請求項３に記載の工作機械。
  5. 　前記アブレイシブノズルアッセンブリと前記ワークとの間隔を一定に保つように、前記制御器から前記アームに指令信号が出力される請求項４に記載の工作機械。
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