(57)【要約】【課題】ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工の複合加工を行なう場合は、加工の都度、それぞれの加工で位置決めをして加工原点を設定しなければならない。【解決手段】予めジェットノズルの位置を検出する第１のリニアスケール３０のある位置における機械座標値とワイヤ電極の位置を検出する第２のリニアスケール４０の同じ位置における機械座標値との機械座標値差を測定して記憶させておく。ワイヤカット放電加工の加工原点を設定するときは、ワイヤ電極と被加工物との接触を検出して接触位置における第２のリニアスケール４０の機械座標値を得て加工原点を設定する。ウォータジェット加工の加工原点を設定するときは、接触位置における第２のリニアスケール４０の機械座標値と記憶されている機械座標値差とを加算して接触位置における第１のリニアスケール３０の機械座標値を得て加工原点を設定する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工の複合加工を行なうときの加工原点の設定方法において、ウォータジェット加工のジェットノズルの位置を検出する第１のリニアスケールの機械原点と前記第１のリニアスケールに平行に設けられワイヤカット放電加工のワイヤ電極の位置を検出する第２のリニアスケールの機械原点との機械座標値差を予め測定して記憶させておき、ワイヤ電極と被加工物とが接触する接触位置における前記第２のリニアスケールの機械座標値を検出するとともにワイヤカット放電加工の加工原点を設定して、前記接触位置における前記第２のリニアスケールの機械座標値に前記記憶されている機械座標値差を加算して前記接触位置における前記第１のリニアスケールの機械座標値を得るとともにウォータジェット加工の加工原点を設定するようにした複合加工における加工原点の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工とを行なう複合加工に関する。特に、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工の加工原点の設定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被加工物を所望の加工形状に切断加工する加工方法として、研磨材粒や砥粒を混入させた高圧水をジェットノズルから噴射させて被加工物を切断加工するアブレイシブウォータジェット加工が知られている。また、上下ワイヤガイド間に張架されたワイヤ電極と被加工物とで形成される加工間隙に所定の電圧パルスを印加して加工間隙に発生する放電によって糸鋸のように被加工物を切断加工するワイヤカット放電加工が知られている。
【０００３】
ウォータジェット加工装置とワイヤカット放電加工装置は、加工方法の違いから基本的な構成が異なっているが、特許文献１に示されるように、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工が行なうことができる複合加工装置が考え出された。特許文献１に示される複合加工装置は、１つの加工形状をウォータジェット加工とワイヤカット放電加工で加工することができる。
【０００４】
特許文献１に示される複合加工装置は、１つの加工形状をウォータジェット加工とワイヤカット放電加工で加工することができるようにするために、被加工物をワークスタンドに取付固定するとともに、ジェットノズルを備えたウォータジェット加工の加工ヘッドと上側ワイヤガイドを備えたワイヤカット放電加工の加工ヘッドが同じ方向に移動できるように配置して、ウォータジェット加工を行なうときは、ワイヤカット放電加工の加工ヘッドをウォータジェット加工の邪魔にならない位置に退避できるようにするとともに、ワイヤカット放電加工を行なうときは、ウォータジェット加工の加工ヘッドをワイヤカット放電加工の邪魔にならない位置に退避できるように構成している。
【０００５】
複合加工装置における各軸の移動体は、数値制御によって移動が制御されるように構成されている。ウォータジェット加工で所望の加工形状に加工する場合は、ジェットノズルを所望の加工形状に沿って相対移動されるように軸送り装置が制御される必要がある。また、ワイヤカット放電加工で所望の加工形状に加工する場合は、ワイヤ電極が所望の加工形状に沿って相対移動されるように軸送り装置が制御される必要がある。加工プログラムでは、加工原点が定められた座標系に基づいて各軸の移動がプログラムされているから、加工する前に加工原点を設定して制御装置に加工原点を認識させなければならない。ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工で１つの加工形状を加工する相対移動制御を行なう場合には、同じ加工原点が設定されていなければならない。
【０００６】
以下に、複合加工装置における加工原点の設定方法について説明する。位置決めにおける基準の位置は、ワークスタンドに取り付けられた被加工物の端面や被加工物に設けられた基準穴の位置とする。ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工で同じ加工原点を設定するときは、同一の基準の位置で位置決めを行なう必要がある。以下は、被加工物の端面を基準の位置とする場合で説明する。
【０００７】
ウォータジェット加工の加工原点を設定する場合は、最初にジェットノズルを被加工物の端面に向けて水平１軸方向（Ｘ軸方向）に送り、被加工物の端面にジェットノズルが位置するときの機械座標値を得る。被加工物の端面にジェットノズルが位置するときの機械座標値は、ジェットノズルを被加工物の端面の近傍に位置させてスキミゲージでジェットノズルから被加工物の端面までの距離を測定して得ることができる。そして、被加工物の端面におけるジェットノズルの位置にジェットノズルの半径分補正した位置をＸ軸方向における加工原点とする。なお、ジェットノズルの位置決めは、ジェットノズルと被加工物との電気的導通による接触検出などで行なうことができる。
【０００８】
次に、ジェットノズルを被加工物の上記端面と垂直な端面に向けて上記水平１軸方向に直交する別の水平１軸方向（Ｙ軸方向）に送り、同様にして被加工物の端面にジェットノズルが位置するときの機械座標値を得る。そして、被加工物の端面におけるジェットノズルの位置にジェットノズルの半径分補正した位置をＹ軸方向における加工原点とする。なお、鉛直軸方向（Ｚ軸方向）については、ジェットノズルの先端を被加工物の上面に向けて送り、同様にして被加工物の上面から所定距離上側に離れた位置にジェットノズルが位置するときの機械座標値を得ることができるが、必ずしも加工原点として設定する必要はない。
【０００９】
ワイヤカット放電加工の加工原点を設定する場合は、最初に垂直出しを行なってワイヤ電極を垂直に張架させた後、ワイヤ電極を被加工物の端面に向けてＸ軸方向に送り、被加工物の端面にワイヤ電極が接触した位置の機械座標値を得る。被加工物の端面にワイヤ電極が接触した位置の機械座標値は、ワイヤ電極と被加工物との間に接触検出用の所定の電圧を印加してワイヤ電極と被加工物が接触したときに流れる微小電流または電圧降下を検出する、いわゆる接触検出を行なって、リニアスケールからそのときの機械座標値を読み取ることで得ることができる。そして、被加工物の端面におけるワイヤ電極の位置にワイヤ電極の半径分補正した位置をＸ軸方向における加工原点とする。
【００１０】
次に、ワイヤ電極を被加工物の上記端面と垂直な端面に向けてＹ軸方向に送り、同様に接触検出を行なって被加工物の端面にワイヤ電極が接触した位置の機械座標値を得る。そして、被加工物の端面におけるワイヤ電極の位置にワイヤ電極の半径分補正した位置をＹ軸方向における加工原点とする。
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−１１０６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上に説明されるように、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工の複合加工を行なう場合は、加工の都度、それぞれの加工で位置決めをして加工原点を設定しなければならないので、位置決めに予想以上の時間を要する問題がある。特に、ウォータジェット加工のジェットノズルの位置決めを行なうときは、スキミゲージで測定する場合は相当の手間がかかるし、位置決めの精度にばらつきが生じるとともに、接触検出で位置を検出する場合は、ジェットノズルの破損のおそれがある。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑みて、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工の複合加工を行なうときに、ウォータジェット加工の加工原点の設定を容易にして加工原点の設定に要する作業の負担を軽減し、時間を短縮することができる複合加工における加工原点の設定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明のウォータジェット加工とワイヤカット放電加工の複合加工を行なうときの加工原点の設定方法は、ウォータジェット加工のジェットノズルの位置を検出する第１のリニアスケールの機械原点と第１のリニアスケールに平行に設けられワイヤカット放電加工のワイヤ電極の位置を検出する第２のリニアスケールの機械原点との機械座標値差を予め測定して記憶させておき、ワイヤ電極と被加工物とが接触する接触位置における第２のリニアスケールの機械座標値を検出するとともにワイヤカット放電加工の加工原点を設定して、接触位置における第２のリニアスケールの機械座標値に記憶されている機械座標値差を加算して接触位置における第１のリニアスケールの機械座標値を得るとともにウォータジェット加工の加工原点を設定するようにした。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の加工原点の設定方法は、ワイヤカット放電加工の加工原点を設定するときに検出したワイヤ電極と被加工物との接触位置における機械座標値と、予め測定して記憶させている第１のリニアスケールのある測定位置における機械座標値と第２のリニアスケールの同じ測定位置における機械座標値との機械座標値差、言い換えれば、２つのリニアスケールの機械原点の位置の差とからウォータジェット加工の加工原点を設定することができるので、ウォータジェット加工における加工原点の設定のときにジェットノズルの位置決めを行なう必要がなくなる。その結果、位置決めに要する作業の負担を軽減するとともに位置決めに要する時間を短縮して作業効率を向上させる効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１は、複合加工装置の全体構成を示す斜視図である。図２は、複合加工装置の下アーム部分を示す斜視図である。また、図３は、ジェットノズルの位置を検出する第１のリニアスケールとワイヤ電極の位置を検出する第２のリニアスケールの相関関係を模式的に示す図である。
【００１７】
図１に示されるように、複合加工装置は、ウォータジェット加工装置１と、ワイヤカット放電加工装置２、加工槽３、加工液供給装置４、制御装置５とでなる。加工槽３の中に設けられたワークスタンド６に、被加工物７が取付固定される。加工槽３はベッド８に設けられ、ウォータジェット加工のキャッチタンクとワイヤカット放電加工の加工タンクを兼用している。また、加工液供給装置４は、ウォータジェット加工の排水回収装置および高圧水供給装置とワイヤカット放電加工の使用済加工液の回収装置および加工液供給装置を兼用している。ウォータジェット加工装置１は、加工ヘッド１１を有する。また、ワイヤカット放電加工装置２は、加工ヘッド２１を有する。
【００１８】
加工ヘッド１１は、回転型モータによって鉛直軸方向（Ｚ軸方向）に往復移動する。スライダ１２は、リニアモータによって水平１軸方向（Ｘ軸方向）に往復移動する。ラム１３は、リニアモータによってＸ軸方向に直交する水平１軸方向（Ｙ軸方向）に往復移動する。
【００１９】
スライダ１２上にラム１３が設けられており、ラム１３の先端部位に加工ヘッド１１が設けられている。したがって、スライダ１２が移動することによって加工ヘッド１１がＸ軸方向に移動する。また、ラム１３が移動することによって加工ヘッド１１がＹ軸方向に移動する。ワイヤカット放電加工を行なうときは、スライダ１２を移動させて加工ヘッド１１をワイヤカット放電加工の邪魔にならない位置に退避させる。
【００２０】
加工ヘッド１１に、研磨材粒や砥粒を混入させた高圧水を加工部位に供給するジェットノズル１４が設けられている。したがって、各軸方向の移動体が移動することによって、ジェットノズル１４は、被加工物７に対してＸ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向の３軸方向に相対移動し、被加工物７に任意の加工形状の切断加工を行なうことができる。また、加工ヘッド１１に、ジェットノズル１４をＸ軸廻り（Ａ軸）に回転させる回転移動体とＹ軸廻り（Ｂ軸）に回転させる回転移動体が設けられており、被加工物に対してジェットノズル１４を傾斜させることができる。各軸方向の各移動体の位置は、それぞれ図示しないリニアスケールで検出される。したがって、各軸方向のジェットノズル１４の相対位置は、各リニアスケールで検出することができる。
【００２１】
加工ヘッド２１は、回転型モータによって鉛直軸方向（Ｚ軸方向）に往復移動する。スライダ２２は、リニアモータによって水平１軸方向（Ｕ軸方向）に往復移動する。実施の形態の複合加工装置では、スライダ２２はスライダ１２とリニアモータの二次側磁石板を共有し、ワイヤカット放電加工におけるＵ軸はウォータジェット加工におけるＸ軸と同軸である。ラム２３は、リニアモータによってＵ軸方向に直交する水平１軸方向（Ｖ軸方向）に往復移動する。実施の形態の複合加工装置では、ワイヤカット放電加工におけるＶ軸およびＺ軸は、ウォータジェット加工におけるＹ軸およびＺ軸とそれぞれ平行である。
【００２２】
スライダ２２上にラム２３が設けられており、ラム２３の先端部位に加工ヘッド２１が設けられている。したがって、スライダ２２が移動することによって加工ヘッド２１がＵ軸方向に移動する。また、ラム２３が移動することによって加工ヘッド２１がＶ軸方向に移動する。ワイヤカット放電加工を行なうときは、スライダ２２を移動させて加工ヘッド２１をワイヤカット放電加工の邪魔にならない位置に退避させる。図１は、加工ヘッド２１が退避位置にある状態を示している。加工ヘッド２１に、ワイヤ電極を案内する上側ワイヤガイドを収納する上側ガイドアッセンブリ２４が設けられている。したがって、各軸方向の移動体が移動することによって、上側ワイヤガイドは、Ｕ軸方向とＶ軸方向とＺ軸方向の３軸方向に移動する。
【００２３】
図２に示される下アーム支持部材２５は、下アーム２６を支持しリニアモータによってＵ軸方向と平行な水平１軸方向（Ｘ軸方向）に往復移動する。また、下アーム２６は、リニアモータによってＸ軸方向と直交しＶ軸方向に平行な水平１軸方向（Ｙ軸方向）に往復移動する。実施の形態の複合加工装置では、ワイヤカット放電加工におけるＸ軸およびＹ軸は、ウォータジェット加工におけるＸ軸およびＹ軸とそれぞれ平行である。下アームの先端部位には下側ガイドアッセンブリ２７が設けられている。したがって、各軸方向の移動体が移動することによって、下側ワイヤガイドは、Ｘ軸方向とＹ軸方向の２軸方向に移動する。
【００２４】
以上のように構成されたワイヤカット放電加工装置２は、Ｘ軸方向またはＵ軸方向とＹ軸方向またはＶ軸方向に上側ワイヤガイドと下側ワイヤガイドが相対的に移動することによって、ワイヤ電極を垂直に張架し、あるいはワイヤ電極を傾斜させることができる。また、上側ワイヤガイドと下側ワイヤガイドを同じ方向に同期して所定の移動量移動させることによって、ワイヤ電極を被加工物７に対して相対移動し、被加工物７に任意の加工形状の切断加工を行なうことができる。
【００２５】
各軸方向の各移動体の位置は、それぞれ図示しないリニアスケールで検出される。したがって、各軸方向の上側ワイヤガイドの位置と下側ワイヤガイドの位置を各リニアスケールで検出することができ、結果的に、各軸方向のワイヤ電極の相対位置は、各リニアスケールで検出することができる。
【００２６】
図３に、ウォータジェット加工のＸ軸方向におけるジェットノズルの位置を検出する第１のリニアスケール３０とワイヤカット放電加工のＸ軸方向におけるワイヤ電極の中心の位置を検出する第２のリニアスケール４０および被加工物７の相関関係が模式的に示されている。第１のリニアスケール３０は、スライダ１２に検出器が設けられている。ワイヤ電極の位置を検出する第２のリニアスケール４０は、スライダ２２に検出器が設けられたものであっても、下アーム支持部材２５に検出器が設けられたものであってもよいが、実施の形態では、スライダ２２に検出器が設けられたものとする。一点鎖線で示される範囲５０は、加工可能なエリアである。以下、本発明の加工原点の設定方法を説明する。なお、加工原点の設定は、Ｘ軸とＹ軸について行なうが、Ｘ軸について説明し、Ｙ軸はＸ軸と同様に行なうものとして説明を省略する。
【００２７】
ウォータジェット加工のジェットノズルの位置を検出する第１のリニアスケール３０のある測定位置における機械座標値とワイヤカット放電加工のワイヤ電極の位置を検出する第２のリニアスケール４０の上記測定位置と同じ測定位置における機械座標値との機械座標値差を予め測定しておく。好ましくは、Ｘ軸とＹ軸各軸におけるそれぞれ２つのリニアスケールの機械座標差は、工作機械を出荷する前にメーカの作業者によって測定され、記憶装置に記憶させておく。
【００２８】
最初に、ジェットノズル１４がワークスタンド６に固定された図示しない測定治具とＸ軸方向に接触している位置のジェットノズル１４の半径分補正した測定位置の機械座標値を検出する。まず、ジェットノズル１４をＸ軸＋方向に送って測定治具に近接した位置まで移動させて、その位置を第１のリニアスケール３０で検出してその位置の機械座標値を得る。次に、スキミゲージを使ってジェットノズル１４と測定治具との間の距離を正確に測定する。次いで、得られている機械座標値に測定したジェットノズル１４から測定治具までの距離を加算した機械座標値を計算する。そして、その機械座標値をジェットノズル１４の半径分補正して得られる機械座標値を測定位置における第１のリニアスケール３０の機械座標値として記録しておく。
【００２９】
次に、ワイヤ電極がワークスタンド６に固定された測定治具とＸ軸方向に接触している位置のワイヤ電極の半径分補正した同じ測定位置の機械座標値を検出する。まず、測定治具を設置したままで加工ヘッド１１を退避させ加工ヘッド２１を移動させるとともに下アーム２６を移動させて所定位置に位置させてワイヤ電極を垂直に張架する。次に、ワイヤ電極と測定治具との間に接触検出用の所定の電圧を印加しつつワイヤ電極をＸ軸＋方向に送って測定治具に接触させる、いわゆる接触検出を行なってワイヤ電極が測定治具と接触した位置を第２のリニアスケール４０で検出してその位置の機械座標値を得る。そして、その機械座標値をワイヤ電極の半径分補正して得られる機械座標値を測定位置における第２のリニアスケール４０の機械座標値として記録しておく。
【００３０】
ジェットノズルが測定治具と接触する測定位置における第１のリニアスケール３０の機械座標値とワイヤ電極が測定治具と接触する測定位置における第２のリニアスケール４０の機械座標値を測定したら、記録しておいた測定位置における第１のリニアスケール３０の機械座標値と第２のリニアスケール４０の機械座標値との機械座標値差を計算する。この機械座標値差は、制御上の相関関係として第１のリニアスケール３０の機械原点と第２のリニアスケール４０の機械原点との位置の差（機械座標差）Ｌに相当する。
【００３１】
測定ないしは計算された第１のリニアスケール３０のある測定位置における機械座標値と第２のリニアスケール４０の同じ測定位置における機械座標値との機械座標値差は、図示しない記憶装置に記憶される。例えば、図３の実施例では、２０ｍｍである。なお、第１のリニアスケール３０と第２のリニアスケール４０の配置が図３に示される配置と逆の配置である場合は、機械座標値差の符号がマイナスになる。
【００３２】
ワイヤカット放電加工における加工原点を設定するときは、ワークスタンドに被加工物を取付固定し、加工ヘッド１１を退避させ加工ヘッド２１を所定位置に移動させるとともに下アーム２６を所定部位に移動させてワイヤ電極を垂直に張架する。次に、ワイヤ電極と被加工物との間に接触検出用の所定の電圧を印加してワイヤ電極と被加工物との接触を検出してワイヤ電極と被加工物とが接触した接触位置を第２のリニアスケール４０で検出して接触位置の機械座標値を得る。次いで、得られた機械座標値にワイヤ電極の半径分減算してワイヤ電極と被加工物とが接触したときのワイヤ電極の中心の位置の機械座標値を計算して記憶装置に記憶させる。例えば、図３の実施例では、４０ｍｍと示されている。そして、この位置をワイヤカット放電加工におけるＸ軸の加工原点として設定する。
【００３３】
ウォータジェット加工における加工原点を設定するときは、ワイヤ電極と被加工物との接触位置における第２のリニアスケール４０の機械座標値に、予め測定され記憶装置に記憶されている第１のリニアスケール３０のある測定位置における機械座標値と第２のリニアスケール４０の同じ測定位置における機械座標値との機械座標値差、言い換えれば、第１のリニアスケール３０の機械原点と第２のリニアスケール４０の機械原点との位置の差（機械座標差）Ｌを加算して上記接触位置における第１のリニアスケール３０の機械座標値を得る。
【００３４】
図３では、ワイヤカット放電加工の位置決めで得られた接触位置におけるワイヤ電極の中心の位置４０ｍｍに記憶されている機械座標値差２０ｍｍを加算して６０ｍｍを得る。この位置は、図３に示されるようにワイヤカット放電加工におけるＸ軸の加工原点であるから、ウォータジェット加工のＸ軸の加工原点とすることができる。したがって、この位置をウォータジェット加工におけるＸ軸の加工原点として設定する。
【００３５】
上記プロセスは、Ｙ軸についても同様に実施する。このように、加工原点を設定することによって、一度第１のリニアスケールのある測定位置における機械座標値と第２のリニアスケールの同じ測定位置における機械座標値との機械座標値差を測定して記憶装置に記憶させておけば、ウォータジェット加工の加工原点を設定するときは、ワイヤカット放電加工の加工原点を設定したときに得られる加工原点の機械座標値と記憶されている第１のリニアスケールの機械原点と第２のリニアスケールの機械原点との機械座標差とから加工原点が設定できる。したがって、ジェットノズルの位置決めを行なう必要がなくなる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、ウォータジェット加工とワイヤカット放電加工で１つの加工形状を加工する部品加工や放電加工の工具電極の加工に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】複合加工装置の全体構成を示す斜視図である。
【図２】複合加工装置の下アーム部分を示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態を示す模式図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  ウォータジェット加工装置
２  ワイヤカット放電加工装置
３  加工槽
４  加工液供給装置
５  制御装置
６  ワークスタンド
７  被加工物
８  ベッド
１１  加工ヘッド
１２  スライダ
１３  ラム
１４  ジェットノズル
２１  加工ヘッド
２２  スライダ
２３  ラム
２４  上側ガイドアッセンブリ
２５  下アーム支持部材
２６  下アーム
２７  下側ガイドアッセンブリ
３０  第１のリニアスケール
４０  第２のリニアスケール
【図１】
2008200832.tif 000003
【図２】
2008200832.tif 000004
【図３】
2008200832.tif 000005