JPH0469198A - Cutting method for precision shape in water jet cutting - Google Patents
Cutting method for precision shape in water jet cuttingInfo
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 開示技術は高圧の噴流水でプラスチック、ゴム。[Detailed description of the invention] <Industrial application field> The disclosed technology uses high-pressure water jets to clean plastics and rubber.
FRPや金属材料等の被切断材を比較的厚板のものまで
、高精度、且つ、高能率に切断加工を行うウォータジェ
ット切断、又は、高圧の噴流水に珪砂。Water jet cutting, which cuts materials such as FRP and metal materials up to relatively thick plates with high precision and efficiency, or high-pressure water jets and silica sand.
ガーネットサンドやアルミナ等の研削砥粒を混合したア
ブレイシブタイプのウォータジェットによるネットシエ
イプ、或いは、ニアネットシエイプ切断加工する技術分
野に属する。It belongs to the technical field of net shape or near net shape cutting using an abrasive type water jet mixed with abrasive grains such as garnet sand or alumina.
〈要旨の概要〉
而して、この出願の発明は高圧水のウォータジェット自
身により、更には所定の研削砥粒を混合したアブレイシ
ブタイプのウォータジェットにより金属材料等の被切断
材を高精度に切断するウォータジェット切断の精密形状
切断方法に関する発明であり、特に、寸法精度をより向
上させ、高速切断が可能で、経済的に安定し、切断効率
を上げることが出来るようにしたウォータジェット切断
の精密形状切断方法に係る発明である。<Summary> Therefore, the invention of this application cuts a material to be cut, such as a metal material, with high precision using a water jet of high-pressure water itself, and furthermore, an abrasive type water jet mixed with a predetermined abrasive grain. This invention relates to a precision shape cutting method using water jet cutting that cuts into shapes, and in particular, water jet cutting that improves dimensional accuracy, enables high-speed cutting, is economically stable, and increases cutting efficiency. This invention relates to a precise shape cutting method.
く従来技術〉
周知の如く、近代社会はざまざまな機械、電気等の各種
装置に負うところが大でおり、これらの機械装置はざま
ざまの研究改良が加えられて、ますます複雑、且つ精密
にされており、したかって、かかる装置設備の製造2組
立ても複雑な様相を有するようになってきている。Prior Art As is well known, modern society relies heavily on a variety of mechanical, electrical, and other devices, and these mechanical devices are becoming increasingly complex and precise through various research and improvements. As a result, the manufacturing and assembly of such equipment has become increasingly complex.
而して、これらの装置設備の製造、保守点検整備はそれ
らの機能が経時的に変らず、維持されるようにされねば
ならないために、その精密さの度合は、ますま¥厳しく
求められるようになってきている。The manufacturing, maintenance, and maintenance of these devices and equipment must be performed in such a way that their functions do not change over time, and the degree of precision is becoming more and more demanding. It is becoming.
そして、これらの機械設備等のユニットや部品は多くの
切断、切削加工面を有しており、しかも、耐久性が大き
く求められていることからそれらの加工面、切削面の精
密さはますます強く求められてきている。Units and parts of these mechanical equipment have many cutting and machining surfaces, and as durability is required, the precision of these machining surfaces and cutting surfaces is increasing. It is strongly sought after.
しかも、これらの要求に応えるために新素材の研究開発
も強く求められ、切削加工、切断剥離等の技術も新しい
局面を迎えようとしている。Furthermore, in order to meet these demands, there is a strong need for research and development of new materials, and cutting, cutting, and peeling technologies are about to enter a new phase.
而して、旧来技術における切断剥離、加工切削の手段は
カッター等による機械的な手段やカスバーナー アーク
等による熱溶断、更には、プラズマ等による物理的切断
等も開発されているが、要求される複雑形状部分の切削
切断や分子結合状態の剥離切削等による要求条件のオー
ダーが厳しくなり、母材変質を避けるために、又、非接
触的な加工を求められる等の点から、上述旧来的技術手
段はざまざまなネックがあって、実使用にそぐわない面
がでてきており、これを対処する数百キロ、数千キロ(
およ、5(ような高圧状態のビーム状のウォータジェッ
トを用いて、塗装の切削剥離、材料の切断加工等を行う
ウォータジェットによる切断技術がクローズアップされ
、木材2合成樹脂材は勿論のこと、金属材料に対する使
用も可能になるようになってさまざまな研究開発改良が
なされ、実用化されるに至っているが、高圧のウォータ
ジェットを用いるために、ハードウェアやソフトウェア
にさまざまな解決されるべきな問題が多く横たわってい
る。As a means of cutting and peeling in the conventional technology, mechanical means such as a cutter, thermal cutting using a cast burner arc, etc., and physical cutting using plasma etc. have been developed, but the requirements are not met. In order to avoid deterioration of the base material and non-contact machining is required, the requirements for cutting complex-shaped parts and peeling of molecular bonds are becoming stricter. Technical means have various bottlenecks, and some aspects are becoming unsuitable for actual use.
Water jet cutting technology, which uses a high-pressure beam-shaped water jet to remove paint, cut materials, etc., has been brought into close focus. However, in order to use high-pressure water jets, there are various problems that need to be solved in hardware and software. Many problems lie ahead.
かかるつを−タジェットによる切断加工は、加工時に熱
の発生等がほとんどないため、被切断材の変質や変形を
伴うことなく極めて平滑な切断面が設計通りに得られる
利点がある。Cutting with such a tarjet generates almost no heat during processing, so it has the advantage that an extremely smooth cut surface can be obtained as designed without deterioration or deformation of the material to be cut.
したがって、所謂ネットシェイプ、或いは、ニアネット
シエイプの加工には非常に有望な切断加工法であり、旧
くから各種の研究、開発がなされ、一部かなりの程度の
実用化に至っている。Therefore, it is a very promising cutting method for so-called net shape or near net shape processing, and various research and developments have been carried out for a long time, and some of them have been put into practical use to a considerable extent.
しかしながら、実状においてはウォータジェット切断、
就中、アブレイシブタイプのウォータジェット切断は、
従来、高精度を要求される切断にはあまり利用されてい
なかった。However, in reality, water jet cutting,
In particular, abrasive type water jet cutting is
Conventionally, it has not been widely used for cutting that requires high precision.
蓋し、例えば、アブレイシブタイプのウォータジェット
による切断が遊離砥粒による噴流加工であることから、
噴流径が無視出来ないことにより切断中心(ノズル中心
)と実際の切断線が一致し難い難点があり、又、ノズル
摩耗のために時間によって切断線が変動する不都合さが
あり、又、切断溝幅が一般に表裏で異なるため、切断面
にテーパ状の所謂面倒れがつく不都合があり、加えて、
下面部の切断前縁が引きするような状態で上面よりも遅
れるため(切断遅れ)、曲線切断においては、切断下部
が扇形に拡大して曲率半径が大きくなる等の切断誤差に
つながる好ましくない特性を有するためである。For example, since cutting with an abrasive type water jet is a jet process using free abrasive grains,
Since the jet diameter cannot be ignored, it is difficult to match the cutting center (nozzle center) with the actual cutting line, and there is also the inconvenience that the cutting line changes over time due to nozzle wear. Since the width is generally different on the front and back sides, there is an inconvenience that the cut surface has a tapered shape, and in addition,
The leading edge of the cut on the lower surface is pulled and lags behind the upper surface (cutting delay), which is an undesirable characteristic that leads to cutting errors such as the lower part of the cut expanding into a fan shape and the radius of curvature increasing when cutting a curve. This is because it has
ここで、ウォータジェット切断における切断誤差の発生
要因について説明すると、第12図は切断溝幅に基づく
切断誤差要因を示すものであり、被切断材1に対する実
際の切断は切断中心線(切断予定線) 2に対してノズ
ル中心3を切断幅Wの1〆2だけずらして行なわれるが
、ウォータジェット切断、特に、アブレイシブタイプの
場合はノズルと噴流径が比較的大きいため、切断幅は無
視出来ないものである。Here, to explain the factors that cause cutting errors in water jet cutting, FIG. ) 2, the nozzle center 3 is shifted by 1/2 of the cutting width W, but in the case of water jet cutting, especially the abrasive type, the nozzle and jet diameter are relatively large, so the cutting width is ignored. It is not possible.
第13図は切断面の面倒れに基づく切断誤差要因を示す
ものであり、被切断材1の切断溝のノズル4の軸線5に
対する幅は板厚方向に必ずしも一定ではなく、切断面に
面倒れを有する場合が多い。Fig. 13 shows cutting error factors based on surface inclination of the cut surface. in many cases.
この面倒れ角度軍は板厚と切断速度に依存してあり、第
14図(上面1′、下面1’ )に示す様に、切断速度
Uが(ulく・・・くu5)が充分低速(例えば、U+
)の場合は、切断幅は上面1′側より下面1′側の方
が大きくなり、高速(例えば、US )の場合はこの逆
となる。この中間の速度(例えば、L12 )において
は上下面の切断幅が−致し、切断面の倒れ角東がOとな
るが、この速度Uは金属のような延性材料で、切断限界
速度の1710〜1/20であり、石材、セラミックス
等の脆性材料では更に低速側におる。This surface tilt angle depends on the plate thickness and the cutting speed, and as shown in Fig. 14 (upper surface 1', lower surface 1'), the cutting speed U (ul...kuu5) is sufficiently slow. (For example, U+
), the cutting width is larger on the lower surface 1' side than on the upper surface 1' side, and in the case of high speed (for example, US), the cutting width is the opposite. At this intermediate speed (for example, L12), the cutting widths of the upper and lower surfaces match, and the inclination angle east of the cut surface becomes O. However, this speed U is 1710 to 1710, which is the cutting limit speed for ductile materials such as metals. The speed is 1/20, and brittle materials such as stone and ceramics are on the lower speed side.
第15図は切断遅れに基づく誤差要因を示しており、切
断現象的に下面1″側の切断前縁は上面1′側より若干
遅れて進行して切断遅れが生じ、ドラグライン6として
現れ、該切断遅れは被切断材1の板厚、並びに、切断速
度の増加と共に顕著となる。FIG. 15 shows the error factor based on the cutting delay. In terms of the cutting phenomenon, the cutting leading edge on the lower surface 1" side advances slightly later than the upper surface 1' side, causing a cutting delay, which appears as a drag line 6. The cutting delay becomes more noticeable as the thickness of the material 1 to be cut increases and the cutting speed increases.
これによる切断誤差は厚板の被切断材1を小さな曲率半
径Rで高速に切断した場合に顕著に現れる。The cutting error caused by this becomes noticeable when the thick plate material 1 to be cut is cut at high speed with a small radius of curvature R.
純粋に切断遅れのみによる切断誤差Δは第16図からも
分る通り次式で与えられる(尚、Aは上面1′側の噴流
中心、Bは下面1″側の噴流中心、0は曲率半径Rの中
心、δは時間遅れ)。As can be seen from Fig. 16, the cutting error Δ purely due to cutting delay is given by the following formula (A is the center of the jet on the 1' side of the upper surface, B is the center of the jet on the 1'' side of the lower surface, and 0 is the radius of curvature. center of R, δ is the time delay).
而して、このような切断面の倒れや切断遅れ等の切断誤
差は、切断速度に大きく依存しており、特に、切断速度
を上げて高能率裡に切断しようとする場合により顕著な
影響を及ぼすようになる。Therefore, cutting errors such as tilting of the cut surface and cutting delay greatly depend on the cutting speed, and especially when attempting to cut with high efficiency by increasing the cutting speed, the effect becomes more pronounced. It begins to affect people.
したがって、現在のウォータジェット技術により可能な
限り高精度の切断を行おうとする場合、速度を遅くして
切断する態様が一般に用いらていれるが、これは切断限
界速度に比較して(例えば、金属材料の場合は前記した
如< 1/10〜1720程度等と)極端に低速であり
、非常に効率か悪い欠点がある。Therefore, when attempting to cut as accurately as possible with current waterjet technology, a mode of cutting at a slow speed is generally used, which is compared to the cutting speed limit (for example, cutting metals). In the case of materials, as mentioned above, the speed is extremely slow (about 1/10 to 1,720, etc.), and the efficiency is extremely low.
〈発明が解決しようとする課題〉
上記切断誤差を積極的に補正する対処手段が切断溝幅W
に対しては行なわれている。即ち、切断中心(ノズル中
心3)を切断溝幅Wに対して1/2だけスクラップ側に
移動して設定する手段であり、この場合、切断溝幅Wは
切断条件が一定の場合は摩耗するノズル4の径にのみ依
存するため、過賞の時間間隔で補正を変更すれば良い。<Problem to be solved by the invention> The cutting groove width W is a countermeasure for actively correcting the above-mentioned cutting error.
It is being done for. That is, it is a means of moving the cutting center (nozzle center 3) toward the scrap side by 1/2 of the cutting groove width W, and in this case, the cutting groove width W will wear out if the cutting conditions are constant. Since it depends only on the diameter of the nozzle 4, it is sufficient to change the correction at the time interval of over-prize.
この際、高度な制御が可能なNC(或いは、CNC)シ
ステムを用いればこれらの補正を自動的に行える場合も
ある。At this time, if an NC (or CNC) system capable of advanced control is used, these corrections may be made automatically.
ざりながら、該種対処手段は被切断材が薄板の切断加工
等に対してはある程度有効ではあるが、厚板になると前
述した如く切断面の倒れ、切断遅れ等の影響が大となっ
て、切断溝幅の補正のみでは所定の寸法精度を確保する
ことか困難である難点があり、その可能な条件範囲が著
しく限定される不都合さがある。However, although this type of countermeasure is effective to some extent when the material to be cut is thin plate, etc., when the material to be cut is thick plate, as mentioned above, the effects such as tilting of the cut surface and cutting delay become large. There is a disadvantage that it is difficult to ensure a predetermined dimensional accuracy by only correcting the cutting groove width, and the range of possible conditions is extremely limited.
上述のようにウォータジェットによる切断加工は噴流加
工の一種であることから、第一に高速で加工すると切断
幅が板厚方向に面倒れを有し、表裏面で寸法差を生じる
。As mentioned above, cutting using a water jet is a type of jet processing, so firstly, when processing at high speed, the cutting width has a surface inclination in the thickness direction, resulting in a dimensional difference between the front and back surfaces.
又、切断遅れのために曲線切断の場合には、切断上部が
扇状に拡大して曲率が大きくなり、寸法精度か悪くなる
等のため、現状ではあまり精密な切断加工の用途には利
用されていない限界がある。In addition, when cutting curves due to cutting delays, the upper part of the cut expands into a fan shape, increasing the curvature and reducing dimensional accuracy, so it is currently not used for precise cutting. There are no limits.
第二にウォータジェットによる切断を行う切断加工装置
は高圧を加えた水を細径のノズルより超音速等の高速で
吹き出すため摩耗を受は易く、特に、高速噴流に研削材
を添加して切断能力を高めるアブレイシブタイプのウォ
ータジェット切断では、研削材を高速噴流に混合、加速
を行うアブレイシブノズル部の摩耗が大きく、このため
、該アブレイシブノズルの摩耗の進行に伴って、切断幅
。Second, cutting equipment that performs cutting using water jets blows out water under high pressure from small-diameter nozzles at high speeds such as supersonic speeds, so they are susceptible to wear, especially when cutting by adding an abrasive to the high-speed jet. In abrasive type water jet cutting that increases performance, the abrasive nozzle part that mixes and accelerates the abrasive material into a high-speed jet is subject to significant wear.As a result, as the abrasive nozzle wears out, cutting width.
テーパ角、切断遅れが増大し、切断精度が経済的に劣化
することから長時間の安定した連続的な切断が不可能で
あり、又、精度を維持するためにはアブレイシブノズル
を交換する頻度を高くする必要があり、多大な労力を要
し、メンテナンスが煩瑣で稼動率の低下を招来している
デメリットがある。The taper angle and cutting delay increase, and cutting accuracy deteriorates economically, making stable continuous cutting for a long time impossible, and in order to maintain accuracy, the abrasive nozzle must be replaced. The disadvantages are that the frequency must be increased, a great deal of labor is required, maintenance is cumbersome, and the operating rate is reduced.
〈発明の目的〉
この出願の発明の目的は上述従来技術に基づくアブレイ
シブタイプ等のウォータージェットによる精密切断の問
題点を解決すべき技術的課題とし、被切断材の材質、板
厚にかかわりなく、設計通りの精密切断が安定状態で高
い効率で行えるようにして製造産業における加工技術利
用分野に益する優れたウォータジェット切断の精密形状
切断方法を提供せんとするものである。<Purpose of the Invention> The purpose of the invention of this application is to solve the problems of precision cutting using a water jet such as an abrasive type based on the above-mentioned prior art, and to solve the problems related to the material and thickness of the material to be cut. It is an object of the present invention to provide an excellent precision shape cutting method using water jet cutting, which can perform precision cutting as designed with high efficiency in a stable state, thereby benefiting the field of processing technology in the manufacturing industry.
〈課題を解決するための手段・作用〉
上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とするこの出
願の発明の構成は前述課題を解決するために、被切断材
に対し切断形状に対して切断中心を切断溝幅Wの172
だけ法線方向外側に設定(切断幅補正)し、併せて、ノ
ズルの軸線方向を切断方向と直角な方向に切断面の面倒
れを補正するに必要な角度だけ傾斜(切断面倒れ補正)
させ、加えて、ノズルの軸線方向を切断方向に切断遅れ
を補正するに必要な角度だけ傾斜(切断遅れ補正)させ
、これらの補正手段を切断速度、板厚、ノズル摩耗を考
慮して同時に所定に組合せて、ノズル位置、並びに、姿
勢を三次元的に制御することによって被切断材の板厚方
向にも−様な所定の寸法。<Means/effects for solving the problem> In order to solve the above-mentioned problem, the structure of the invention of this application, which is summarized in the above-mentioned claims, is to cut the material to be cut according to the cutting shape. Cut the center with groove width W of 172
The axial direction of the nozzle is set to the outside in the normal direction (cutting width correction), and the nozzle axis direction is tilted by the necessary angle to correct the cutting surface inclination in the direction perpendicular to the cutting direction (cutting surface inclination correction).
In addition, the axial direction of the nozzle is tilted in the cutting direction by an angle necessary to compensate for the cutting delay (cutting delay compensation), and these compensation means are set at the same time in consideration of the cutting speed, plate thickness, and nozzle wear. In addition, by three-dimensionally controlling the nozzle position and posture, it is possible to achieve various predetermined dimensions in the thickness direction of the material to be cut.
形状の切断を得るようにした技術的手段を講じたもので
ある。A technical measure is taken to obtain a shape cut.
尚、上記補正量は被切断材の材質、板厚と圧力。The above correction amount is based on the material, thickness and pressure of the material to be cut.
ノズル径、スタンドオフ距離(被切断材とノズルとの距
離)、更に、アブレイン1タイプの場合には研磨材の種
類0粒度、供給量等の切断パラメータの影響を考慮する
ものであるが、通常は圧力。The influence of cutting parameters such as the nozzle diameter, standoff distance (distance between the material to be cut and the nozzle), and, in the case of ABRAIN 1 type, the type of abrasive, the particle size of the abrasive, and the amount of supply, are usually considered. is pressure.
ノズル径、スタンドオフ距離、研磨材関係等のパラメー
タは切断対象の被切断材のワークによて決定され、切断
中は一定値に保持される場合が多いので、切断箇所に応
じて変化させる必要のあるパラメータは切断速度のみで
ある。Parameters such as nozzle diameter, standoff distance, abrasive material, etc. are determined by the workpiece to be cut, and are often held at a constant value during cutting, so they need to be changed depending on the cutting location. The only parameter that exists is the cutting speed.
したがって、通常の切断においては、切断箇所の板厚に
よって決まる切断速度とノズル摩耗量のみから補正値を
決定することが出来る。又、被切断材を二次元的に切断
する場合には、二次元図形データと5軸加工用座標デー
タとは比較的単純な座標変換式によって対応させられる
ので、複雑な5軸加工等を意識することなく、2軸加工
のイメージで高精度加工を行うことが出来る。Therefore, in normal cutting, the correction value can be determined only from the cutting speed determined by the plate thickness at the cutting location and the amount of nozzle wear. In addition, when cutting the material to be cut two-dimensionally, the two-dimensional figure data and the coordinate data for 5-axis machining can be made to correspond using a relatively simple coordinate transformation formula, so it is easy to be aware of complex 5-axis machining, etc. High-precision machining can be performed with the image of 2-axis machining without having to do so.
〈実施例〉
次に、この出願の発明の実施例を第1〜11図に従って
説明すれば以下の通りである。<Example> Next, an example of the invention of this application will be described below with reference to FIGS. 1 to 11.
この出願の発明によるウォータジェット切断を行うには
、通常、5軸以上の自由度を有する加工機が必要であり
、第1〜5図に示す実施例においては同時5軸制御によ
るシステム態様を示している。位置制御はX、Y、23
軸を基本軸とする直交型の座標系でノズル軸線の姿勢制
御は爪軸(X軸回り回転)とC軸(Z軸回り回転)の2
軸の回転軸径で行う。In order to perform water jet cutting according to the invention of this application, a processing machine having a degree of freedom of five axes or more is usually required, and the embodiments shown in FIGS. 1 to 5 show system configurations using simultaneous five-axis control. ing. Position control is X, Y, 23
In the orthogonal coordinate system with the axis as the basic axis, the posture control of the nozzle axis is performed by two axis: the claw axis (rotation around the X axis) and the C axis (rotation around the Z axis).
This is done using the rotating shaft diameter of the shaft.
第2図、及び、第3図に示す態様は当該実施例における
加工ヘッドを示してあり(Rは位置制御点、Pは工具先
端位置、HはC軸回転半径、Lは爪軸回転半径、Qは六
輪回転中心)、該加工ヘッドは図示するように回転指令
しても、ヘッドの先端位置が変化しないゼロオフセット
式か(この場合、P点とR点は一致する)、回転指令す
るとヘッドの先端位置も変化してヘッドの姿勢制御とヘ
ッド先端位置制御とは干渉するものの、機構が単純であ
り、姿勢領域も広いオフセット式かのいずれかが採用可
能なものである。The embodiments shown in FIGS. 2 and 3 show the machining head in this embodiment (R is the position control point, P is the tool tip position, H is the C-axis rotation radius, L is the claw axis rotation radius, (Q is the center of rotation of the six wheels), the processing head is a zero offset type in which the tip position of the head does not change even if a rotation command is given as shown in the figure (in this case, point P and point R coincide), Although the position of the tip of the head also changes, causing interference between head posture control and head tip position control, either an offset type can be adopted, which has a simple mechanism and a wide posture range.
そして、被切断材1のワークの切断形状に対し切断溝幅
Wに対し切断中心を172だけ法線外にオフセットし、
又、ノズル4の軸線を面倒れ補正角だけ直角方向に傾斜
させ、併せて、ノズル軸線を切断遅れ角だけ傾斜させ、
これらを三次元的に組合せ補正する。Then, offset the cutting center by 172 points outside the normal line with respect to the cutting groove width W with respect to the cutting shape of the workpiece of the material to be cut 1,
Further, the axis of the nozzle 4 is tilted in the right angle direction by the surface tilt correction angle, and the nozzle axis is also tilted by the cutting delay angle,
These are combined and corrected three-dimensionally.
第4図は上述システムを使用してノズル軸線5を姿勢制
御する場合の前進角(切断遅れ補正角)α、並びに、テ
ーパ補正角βと姿勢制御角φ、Tとの関係を示している
。角度φは被切断材のワーク平面(xy平面)に於ける
切断線の接線と同平面に対するノズル4の軸線5の投影
線とがなす角度であり、これはノズル4の軸線5のC軸
(Z軸回り)回転角である。角度γはワーク平面とノズ
ル軸線5のなす角度である。FIG. 4 shows the relationship between the advance angle (cutting delay correction angle) α, the taper correction angle β, and the attitude control angles φ and T when the nozzle axis 5 is attitude-controlled using the above system. The angle φ is the angle between the tangent to the cutting line on the work plane (xy plane) of the material to be cut and the projection line of the axis 5 of the nozzle 4 on the same plane. rotation angle (around the Z axis). The angle γ is the angle between the workpiece plane and the nozzle axis 5.
第5図に示す様にφ、Tはα、βによって比較的単純な
次の式で表わされる。As shown in FIG. 5, φ and T are expressed by the following relatively simple equation using α and β.
ゼロオフセット式加工ヘッドの場合は上記φ。For zero offset type machining head, use the above φ.
γを直接回転指令して姿勢制御出来る(尚、φとγとの
相互干渉は考慮する必要がある)。The attitude can be controlled by directly giving a rotation command to γ (note that mutual interference between φ and γ must be taken into consideration).
第5図はオフセット式加工ヘッドにおける座標変換態様
を示している。この場合の座標変換式は、二次元(準二
次元を含む)ワーク平面上のノズル4の先端位置Pと位
置制御点Rの三次元座標との変換式のことであり、ワー
ク平面上のノズル4の先端位置を切断線の外側法線方向
に切断溝幅Wの約172ずらした位置に設定し、この点
の座標を(X、V)とすると、位置制御点Rの座標(X
。FIG. 5 shows the coordinate transformation mode in the offset type machining head. The coordinate transformation formula in this case is a transformation formula between the tip position P of the nozzle 4 on the two-dimensional (including quasi-two-dimensional) work plane and the three-dimensional coordinates of the position control point R. If the tip position of is set to a position shifted by approximately 172 of the cutting groove width W in the outside normal direction of the cutting line, and the coordinates of this point are (X, V), the coordinates of the position control point R (X
.
y、z、φ、γ)は次式で与えられる。y, z, φ, γ) are given by the following equations.
x= −Hcos(e+φ)+Lcos7−5in(θ
+φ)+Xy= −H5in(e 十φ)−LCO
37” −cos(e +φ)+yx= Lsi
nγ
第6図は切断幅補正、第7図は切断面倒れ(テーパ角)
補正、第8図は切断遅れ補正法を示している。第9図は
これらの補正効果を模式的に示したものである。図に示
す様に補正には結果として、切断前縁形状が被切断材の
板厚中央部で張り出した状態となり、この部分が切断進
みδ′となって誤差を生じるが、第10図に於ける比較
に示す様に、この切断進みδ′による誤差は切断遅れδ
によるそれと比較して無視出来る程度に小ざい。x=-Hcos(e+φ)+Lcos7-5in(θ
+φ)+Xy=-H5in(e 1φ)-LCO
37”-cos(e+φ)+yx=Lsi
nγ Figure 6 shows cutting width correction, Figure 7 shows cutting surface tilt (taper angle)
Correction: FIG. 8 shows a cutting delay correction method. FIG. 9 schematically shows these correction effects. As shown in the figure, as a result of the correction, the shape of the cutting leading edge protrudes at the center of the thickness of the material to be cut, and this part becomes the cutting advance δ', causing an error. As shown in the comparison, the error due to this cutting advance δ′ is the cutting delay δ
It is so small that it can be ignored compared to that of
第11図はこの出願の発明の他の実施例を示すものであ
り、当該実施例は6自由度の多関節ロボットを使用した
場合の態様である。位置、並びに、姿勢に対する指令の
方法は上述実施例の直交型の場合と異なるが、ノズル軸
線の姿勢制御角は同じである。FIG. 11 shows another embodiment of the invention of this application, and this embodiment is a mode in which an articulated robot with six degrees of freedom is used. Although the method of commanding the position and attitude is different from the orthogonal type of the above-described embodiment, the attitude control angle of the nozzle axis is the same.
尚、上述各実施例ではこの出願の発明の典型的な実施例
のみを示したが、この出願の発明の本質はノズル先端の
位置制御とノズル軸線の姿勢制御とを併用することによ
って切断誤差を補正し、高精度、且つ、高能率なウォー
タジェット切断を可能とするものであり、この出願の発
明の精神に包含される切断法はすべてこの出願の発明の
技術的範囲に属するものである。Although the above-mentioned embodiments have shown only typical embodiments of the invention of this application, the essence of the invention of this application is to reduce cutting errors by using both the position control of the nozzle tip and the posture control of the nozzle axis. All the cutting methods that are included in the spirit of the invention of this application belong to the technical scope of the invention of this application.
〈発明の効果〉
以上、この出願の発明によれば、ウォータジェットによ
る被切断材の切断面の面倒れ、並びに、切断遅れのない
高精度の切断加工が可能であるので、切断後、後加工な
しの製品化が可能となり、製品に対する信頼性が高まる
という優れた効果が奏される。<Effects of the Invention> As described above, according to the invention of this application, it is possible to perform high-precision cutting processing without causing the surface of the cut surface of the material to be cut by the water jet to be tilted and without cutting delays. This makes it possible to commercialize products without using any of these methods, and has the excellent effect of increasing the reliability of the product.
又、仕上げ加工の程度を少なくすることが出来るため、
工数が削減され、それだけ効率が上がり、歩留りも向上
する効果があり、h口えて、切断速度も従来態様と比較
して向上するので生産コストの低減が可能である利点が
ある。In addition, since the degree of finishing processing can be reduced,
This has the effect of reducing the number of man-hours, increasing efficiency, and improving yield.Furthermore, the cutting speed is also improved compared to the conventional method, so there is an advantage that production costs can be reduced.
又、ノズル摩耗による切断精度の劣化を制御によって補
償することが出来るので、ノズル交換に伴って発生する
位置ずれヤ生産ラインの停止がなく、長時間安定した切
断が可能であることから施設の稼動効率が向上するとい
う効果も秦される。In addition, since the deterioration in cutting accuracy due to nozzle wear can be compensated for through control, there is no need to shift the position or stop the production line due to nozzle replacement, and stable cutting is possible for a long period of time, which improves the operation of the facility. Qin also has the effect of improving efficiency.
第1〜10図はこの出願の発明の1実施例の説明図であ
り、第1図はその全体ブロック線図、第2図、及び、第
3図は同装置の加工ヘッドの模式図、第4図は前進角、
テーパ補正角とそれに対するノズル軸線の姿勢制御角と
の関係を示す模式斜視図、第5図は第3図に示すオフセ
ット式加工ヘッドにおけるノズル先端から位置制御点へ
の座標変換の模式図、第6図は切断溝幅の補正模式図、
第7図は切断面の倒れ補正模式図、第8図は切断遅れ補
正模式図、第9図はこれらの補正効果の定量的表示図、
第10図は補正によって発生する切断進みによる誤差と
初期の切断遅れによる誤差の関係図、第11図は他の実
施例の機構図であり、第12図は切断溝幅に起因する切
断誤差要因模式図、第13図は切断面の倒れによる切断
誤差要因模式図、第14図は切断速度と切断溝幅形状模
式図、第15図は切断遅れ現象模式図、第16図(よそ
れによる切断誤差の定量的模式図である。
1・・・被切断材
3・・・ノズル中心位置
5・・・ノズル軸線
2・・・切断中心線
4・・・ノズル
6・・・ドラグライン1 to 10 are explanatory diagrams of one embodiment of the invention of this application, in which FIG. 1 is an overall block diagram thereof, FIGS. 2 and 3 are schematic diagrams of the processing head of the same device, and FIG. Figure 4 shows the forward angle,
FIG. 5 is a schematic perspective view showing the relationship between the taper correction angle and the attitude control angle of the nozzle axis with respect to the taper correction angle. FIG. Figure 6 is a schematic diagram of the correction of cutting groove width.
Fig. 7 is a schematic diagram for correcting the inclination of the cut plane, Fig. 8 is a schematic diagram for correcting cutting delay, and Fig. 9 is a quantitative representation of the effects of these corrections.
Fig. 10 is a diagram showing the relationship between the error due to cutting progress caused by correction and the error due to initial cutting delay, Fig. 11 is a mechanism diagram of another embodiment, and Fig. 12 is a cutting error factor caused by cutting groove width. Fig. 13 is a schematic diagram of cutting error factors caused by tilting of the cut surface, Fig. 14 is a schematic diagram of cutting speed and cutting groove width shape, Fig. 15 is a schematic diagram of cutting delay phenomenon, and Fig. 16 is a schematic diagram of cutting error caused by tilting of the cut surface. It is a quantitative schematic diagram of errors. 1... Material to be cut 3... Nozzle center position 5... Nozzle axis 2... Cutting center line 4... Nozzle 6... Drag line
Claims (3)
の位置、及び、姿勢の最適自動制御を行うウォータジェ
ット切断の精密形状切断方法において、切断溝幅補正に
対する位置制御と、切断面の面倒れ補正、並びに、切断
遅れ補正に対するノズル軸線の姿勢制御とを三者併行的
に組合せることを特徴とするウォータジェット切断の精
密形状切断方法。(1) In a precision shape cutting method for water jet cutting that performs optimal automatic control of the position and posture of a nozzle for precision cutting during water jet cutting, position control for cutting groove width correction, surface tilt correction of the cut surface, Furthermore, there is provided a precision shape cutting method using water jet cutting, which is characterized by combining cutting delay correction and nozzle axis attitude control in parallel.
対応して可変制御するようにしたことを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載のウォータジェット切断の精密形
状切断方法。(2) A precision shape cutting method using water jet cutting according to claim 1, wherein each of the correction amounts is variably controlled in accordance with the plate thickness and shape of the cutting location.
量を所定に可変制御するようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第1、2項いづれか記載のウォータジェッ
ト切断の精密形状切断方法。(3) Precise shape cutting by water jet cutting according to any one of claims 1 and 2, characterized in that each of the above correction amounts is variably controlled in a predetermined manner according to the degree of wear of the nozzle used. Method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18138390A JPH0645120B2 (en) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | Precision shape cutting method for water jet cutting |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18138390A JPH0645120B2 (en) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | Precision shape cutting method for water jet cutting |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0469198A true JPH0469198A (en) | 1992-03-04 |
| JPH0645120B2 JPH0645120B2 (en) | 1994-06-15 |
Family
ID=16099774
Family Applications (1)
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| JP18138390A Expired - Fee Related JPH0645120B2 (en) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | Precision shape cutting method for water jet cutting |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0645120B2 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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1990
- 1990-07-11 JP JP18138390A patent/JPH0645120B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0645120B2 (en) | 1994-06-15 |
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