(57)【要約】【課題】ウォータージェット加工装置の長寿命化を可能にするとともに、装置稼働率の向上、メンテナンス作業時間の低減、消耗部品コストの低減等を可能にする。【解決手段】ポンプ３と、ポンプ３に接続された高圧水供給管４と、高圧水供給管４に設けられた弁５と、高圧水供給管４が分岐した加圧用配管６及び吸入用配管７と、研磨材を含む加工水１２を貯留し加圧用配管６の第１の開口を内包するタンク９と、吸入用配管７に接続されタンク９内に第２の開口を持つ加工水送出管１０と、加工水送出管１０に接続されたノズルＮ１，Ｎ２（Ｎ３，Ｎ４）とを備え、タンク９内で加工水１２は堆積部１３と清水部１４とに分かれ、第１及び第２の開口が堆積部１３に位置する。２系統の加工水供給系Ｓ１，Ｓ２と、加工水供給系Ｓ１，Ｓ２に各々属するノズルＮ１，Ｎ３を移動させる第１の駆動系１７と、ノズルＮ２，Ｎ４を移動させる第２の駆動系１８とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧の加圧水を生成するポンプと、前記ポンプに接続され前記加圧水が流動する高圧水供給管と、前記高圧水供給管において設けられた弁と、前記高圧水供給管が分岐して設けられた加圧用配管及び吸入用配管と、研磨材を含む加工水を貯留し前記加圧用配管に設けられた第１の開口を内包するタンクと、前記吸入用配管に接続されるとともに前記タンクの内部において第２の開口を有するようにして設けられた加工水送出管と、前記加工水送出管に接続され前記加工水を高圧で噴射する複数個のノズルからなるノズル群とを備え、前記タンクの内部において前記加工水は前記研磨材が堆積した部分からなる堆積部と該堆積部以外の部分であって前記研磨材が実質的に含まれない清水からなる清水部とに層別されているウォータージェット加工装置であって、
前記タンクの内部において前記第１の開口と前記第２の開口とが各々前記堆積部に位置するようにして設けられ、
前記高圧水供給管と前記弁と前記加圧用配管と前記吸入用配管と前記タンクと前記加工水送出管とを有する加工水供給系が２系統設けられ、
２系統の前記加工水供給系に各々接続された２系統の前記ノズル群を移動させる１系統の駆動系又は前記２系統の前記ノズル群を各々移動させる２系統の駆動系を備えた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】
高圧の加圧水を生成するポンプと、前記ポンプに接続され前記加圧水が流動する高圧水供給管と、前記高圧水供給管において設けられた弁と、前記高圧水供給管が分岐して設けられた加圧用配管及び吸入用配管と、研磨材を含む加工水を貯留し前記加圧用配管に設けられた第１の開口を内包するタンクと、前記吸入用配管に接続されるとともに前記タンクの内部において第２の開口を有するようにして設けられた加工水送出管と、前記加工水送出管に接続され前記加工水を高圧で噴射する２個のノズルからなるノズル群とを備え、前記タンクの内部において前記加工水は前記研磨材が堆積した部分からなる堆積部と該堆積部以外の部分であって前記研磨材が実質的に含まれない清水からなる清水部とに層別されているウォータージェット加工装置であって、
前記タンクの内部において前記第１の開口と前記第２の開口とが各々前記堆積部に位置するようにして設けられ、
前記高圧水供給管と前記弁と前記加圧用配管と前記吸入用配管と前記タンクと前記加工水送出管とを有する加工水供給系が２系統設けられ、
２系統の前記加工水供給系に各々接続された２系統の前記ノズル群が有する４個のノズルのうち相異なる前記加工水供給系に各々属する２個のノズルを移動させる第１の駆動系と、
前記４個のノズルのうち前記２個のノズル以外の２個のノズルを移動させる第２の駆動系とを備えた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又は２に記載のウォータージェット加工装置において、
前記ノズル群が有する前記複数個のノズル又は前記２個のノズルは１個の前記加工水送出管から分岐した分岐配管に各々接続され、
前記分岐配管が分岐する分岐点において前記加工水送出管の延長方向と前記分岐配管が伸びる方向とがなす角は鋭角であ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】
高圧の加圧水を生成するポンプと、前記ポンプに接続され前記加圧水が流動する高圧水供給管と、前記高圧水供給管において設けられた弁と、前記高圧水供給管が分岐して設けられた加圧用配管及び吸入用配管と、研磨材を含む加工水を貯留し前記加圧用配管に設けられた第１の開口を内包するタンクと、前記吸入用配管に接続されるとともに前記タンクの内部において第２の開口を有するようにして設けられた加工水送出管と、前記加工水送出管に接続され前記加工水を高圧で噴射する複数個のノズルからなるノズル群とを備え、前記高圧水供給管と前記弁と前記加圧用配管と前記吸入用配管と前記タンクと前記加工水送出管とを有する加工水供給系が２系統設けられ、前記タンクの内部において前記加工水は前記研磨材が堆積した部分からなる堆積部と該堆積部以外の部分であって前記研磨材が実質的に含まれない清水からなる清水部とに層別されているウォータージェット加工装置を使用して被加工物を加工するウォータージェット加工方法であって、
２系統の前記加工水供給系のうちの一方の加工水供給系において前記弁を開くことによって前記加圧水と前記研磨材とを前記加工水送出管に供給する工程と、
前記一方の加工水供給系に接続された前記複数個のノズルから前記加工水を前記被加工物に向かって高圧で噴射する工程と、
１系統の前記加工水供給系に接続された複数個のノズル又は２系統の前記加工水供給系に接続された複数個のノズルを同一の駆動系によって移動させる工程とを備えたことを特徴とするウォータージェット加工方法。
【請求項５】
高圧の加圧水を生成するポンプと、前記ポンプに接続され前記加圧水が流動する高圧水供給管と、前記高圧水供給管において設けられた弁と、前記高圧水供給管が分岐して設けられた加圧用配管及び吸入用配管と、研磨材を含む加工水を貯留し前記加圧用配管に設けられた第１の開口を内包するタンクと、前記吸入用配管に接続されるとともに前記タンクの内部において第２の開口を有するようにして設けられた加工水送出管と、前記加工水送出管に接続され前記加工水を高圧で噴射する２個のノズルからなるノズル群とを備え、前記高圧水供給管と前記弁と前記加圧用配管と前記吸入用配管と前記タンクと前記加工水送出管とを有する加工水供給系が２系統設けられ、前記タンクの内部において前記加工水は前記研磨材が堆積した部分からなる堆積部と該堆積部以外の部分であって前記研磨材が実質的に含まれない清水からなる清水部とに層別されているウォータージェット加工装置を使用して被加工物を加工するウォータージェット加工方法であって、
２系統の前記加工水供給系のうちの一方の加工水供給系において前記弁を開くことによって前記加圧水と前記研磨材とを前記加工水送出管に供給する工程と、
前記一方の加工水供給系に接続された前記２個のノズルから前記加工水を前記被加工物に向かって高圧で噴射する工程と、
前記２個のノズルを各々別の駆動系によって移動させる工程とを備えたことを特徴とするウォータージェット加工方法。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のウォータージェット加工方法において、
前記一方の加工水供給系に接続された前記複数個のノズル又は前記２個のノズルから前記加工水を前記被加工物に向かって高圧で噴射する間において他方の前記加工水供給系が有する前記タンクに前記研磨材を補充する工程を備えたことを特徴とするウォータージェット加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨材（砥粒）を含む高圧の加工水、すなわち研磨材を含むウォータージェットを使用したウォータージェット加工装置及び加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の、砥粒を含む高圧の加工水を使用した加工装置及び加工方法を説明する。ここでは、加工のうち、砥粒を含む高圧の加工水を対象物に噴射してその対象物を切断する、いわゆるアブレシブウォータージェットによる切断方式について説明する。この切断方式においては、シリカ、ガーネット、ダイヤモンド等の微細な砥粒が混入された加工水が使用される。そして、加工水貯留タンクに収容された加工水は、加圧手段によって加圧されることにより、送出配管と電磁切替え弁とを経由してノズルに導入され、高圧の加工水からなるウォータージェットとして噴射される。
【０００３】
また、複数のノズルによる連続加工を可能にするために、加工水が貯留された複数個のタンクから１個のタンクを選択し、そのタンクから供給される加工水を複数個のノズルに供給する構成が提案されている。例えば、２個の電磁切替え弁を使用して２個のタンクのうちの１個のタンクから加工水を送出させるとともに別の３個の電磁切替え弁を使用してその加工水を３個又は２個のノズルに供給する構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２３０９２１号公報（第５−第７頁、第９頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の技術によれば、砥粒を含む高圧の加工水が電磁切替え弁の内部を通過し、その電磁切替え弁を使用して、加工水を噴射する動作の開始と終了とを行っている。これによって、砥粒を含む高圧の加工水が電磁切替え弁を経由することになる。したがって、電磁切替え弁を構成する部材が摩耗するので、電磁切替え弁の寿命が短いという問題がある。そして、このことに起因して、加工装置において、稼働率の低下、メンテナンス作業時間の増加、消耗部品コストの増加等の問題が発生している。
【０００６】
本発明は、研磨材を含む高圧の加工水を噴射するウォータージェット加工装置及び加工方法であって、装置稼働率の向上、メンテナンス作業時間の低減、消耗部品コストの低減等を可能にする加工装置及び加工方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、「課題を解決するための手段」と「発明の効果」と「発明を実施するための最良の形態」との説明におけるかっこ内の符号は、説明における用語と図面に示された構成要素とを対比しやすくする目的で記載されたものである。また、これらの符号は、「図面に示された構成要素に限定して、説明における用語の意義を解釈すること」を意味するものではない。
【０００８】
上述の課題を解決するために、本発明に係るウォータージェット加工装置は、高圧の加圧水を生成するポンプ（３）と、ポンプ（３）に接続され加圧水が流動する高圧水供給管（４）と、高圧水供給管（４）において設けられた弁（５）と、高圧水供給管（４）が分岐して設けられた加圧用配管（６）及び吸入用配管（７）と、研磨材を含む加工水（１２）を貯留し加圧用配管（６）に設けられた第１の開口を内包するタンク（９）と、吸入用配管（７）に接続されるとともにタンク（９）の内部において第２の開口を有するようにして設けられた加工水送出管（１０）と、加工水送出管（１０）に接続され加工水（１２）を高圧で噴射する複数個のノズル（Ｎ１，Ｎ２又はＮ３，Ｎ４）からなるノズル群とを備え、タンク（９）の内部において加工水（１２）は研磨材が堆積した部分からなる堆積部（１３）と該堆積部（１３）以外の部分であって研磨材が実質的に含まれない清水からなる清水部（１４）とに層別されているウォータージェット加工装置であって、タンク（９）の内部において第１の開口と第２の開口とが各々堆積部（１３）に位置するようにして設けられ、高圧水供給管（４）と弁（５）と加圧用配管（６）と吸入用配管（７）とタンク（９）と加工水送出管（１０）とを有する加工水供給系（Ｓ１，Ｓ２）が２系統設けられ、２系統の加工水供給系（Ｓ１，Ｓ２）に各々接続された２系統のノズル群を移動させる１系統の駆動系又は２系統のノズル群を各々移動させる２系統の駆動系（１７，１８）を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係るウォータージェット加工装置は、高圧の加圧水を生成するポンプ（３）と、ポンプ（３）に接続され加圧水が流動する高圧水供給管（４）と、高圧水供給管（４）において設けられた弁（５）と、高圧水供給管（４）が分岐して設けられた加圧用配管（６）及び吸入用配管（７）と、研磨材を含む加工水（１２）を貯留し加圧用配管（６）に設けられた第１の開口を内包するタンク（９）と、吸入用配管（７）に接続されるとともにタンク（９）の内部において第２の開口を有するようにして設けられた加工水送出管（１０）と、加工水送出管（１０）に接続され加工水（１２）を高圧で噴射する２個のノズル（Ｎ１，Ｎ２又はＮ３，Ｎ４）からなるノズル群とを備え、タンク（９）の内部において加工水（１２）は研磨材が堆積した部分からなる堆積部（１３）と該堆積部（１３）以外の部分であって研磨材が実質的に含まれない清水からなる清水部（１４）とに層別されているウォータージェット加工装置であって、タンク（９）の内部において第１の開口と第２の開口とが各々堆積部（１３）に位置するようにして設けられ、高圧水供給管（４）と弁（５）と加圧用配管（６）と吸入用配管（７）とタンク（９）と加工水送出管（１０）とを有する加工水供給系（Ｓ１，Ｓ２）が２系統設けられ、２系統の加工水供給系（Ｓ１，Ｓ２）に各々接続された２系統のノズル群が有する４個のノズル（Ｎ１〜Ｎ４）のうち相異なる加工水供給系（Ｓ１，Ｓ２）に各々属する２個のノズル（Ｎ１，Ｎ３）を移動させる第１の駆動系（１７）と、４個のノズル（Ｎ１〜Ｎ４）のうち２個のノズル（Ｎ１，Ｎ３）以外の２個のノズル（Ｎ２，Ｎ４）を移動させる第２の駆動系（１８）とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るウォータージェット加工装置は、上述のウォータージェット加工装置において、ノズル群が有する複数個のノズル又は２個のノズル（Ｎ１，Ｎ２又はＮ３，Ｎ４）は１個の加工水送出管（１０）から分岐した分岐配管（１５）に各々接続され、分岐配管（１５）が分岐する分岐点において加工水送出管（１０）の延長方向と分岐配管（１５）が伸びる方向とがなす角（α）は鋭角であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るウォータージェット加工方法は、高圧の加圧水を生成するポンプ（３）と、ポンプ（３）に接続され加圧水が流動する高圧水供給管（４）と、高圧水供給管（４）において設けられた弁（５）と、高圧水供給管（４）が分岐して設けられた加圧用配管（６）及び吸入用配管（７）と、研磨材を含む加工水（１２）を貯留し加圧用配管（６）に設けられた第１の開口を内包するタンク（９）と、吸入用配管（７）に接続されるとともにタンク（９）の内部において第２の開口を有するようにして設けられた加工水送出管（１０）と、加工水送出管（１０）に接続され加工水（１２）を高圧で噴射する複数個のノズル（Ｎ１，Ｎ２又はＮ３，Ｎ４）からなるノズル群とを備え、高圧水供給管（４）と弁（５）と加圧用配管（６）と吸入用配管（７）とタンク（９）と加工水送出管（１０）とを有する加工水供給系（Ｓ１，Ｓ２）が２系統設けられ、タンク（９）の内部において加工水（１２）は研磨材が堆積した部分からなる堆積部（１３）と該堆積部（１３）以外の部分であって研磨材が実質的に含まれない清水からなる清水部（１４）とに層別されているウォータージェット加工装置を使用して被加工物（２１）を加工するウォータージェット加工方法であって、２系統の加工水供給系（Ｓ１，Ｓ２）のうちの一方の加工水供給系（Ｓ１）において弁（５）を開くことによって加圧水と研磨材とを加工水送出管（１０）に供給する工程と、一方の加工水供給系（Ｓ１）に接続された複数個のノズル（Ｎ１，Ｎ２）から加工水（１２）を被加工物（２１）に向かって高圧で噴射する工程と、１系統の加工水供給系（Ｓ１）に接続された複数個のノズル（Ｎ１，Ｎ２）又は２系統の加工水供給系（Ｓ１，Ｓ２）に接続された複数個のノズル（Ｎ１〜Ｎ４）を同一の駆動系によって移動させる工程とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るウォータージェット加工方法は、高圧の加圧水を生成するポンプ（３）と、ポンプ（３）に接続され加圧水が流動する高圧水供給管（４）と、高圧水供給管（４）において設けられた弁（５）と、高圧水供給管（４）が分岐して設けられた加圧用配管（６）及び吸入用配管（７）と、研磨材を含む加工水（１２）を貯留し加圧用配管（６）に設けられた第１の開口を内包するタンク（９）と、吸入用配管（７）に接続されるとともにタンク（９）の内部において第２の開口を有するようにして設けられた加工水送出管（１０）と、加工水送出管（１０）に接続され加工水（１２）を高圧で噴射する２個のノズル（Ｎ１，Ｎ２又はＮ３，Ｎ４）からなるノズル群とを備え、高圧水供給管（４）と弁（５）と加圧用配管（６）と吸入用配管（７）とタンク（９）と加工水送出管（１０）とを有する加工水供給系（Ｓ１，Ｓ２）が２系統設けられ、タンク（９）の内部において加工水（１２）は研磨材が堆積した部分からなる堆積部（１３）と該堆積部（１３）以外の部分であって研磨材が実質的に含まれない清水からなる清水部（１４）とに層別されているウォータージェット加工装置を使用して被加工物（２１）を加工するウォータージェット加工方法であって、２系統の加工水供給系（Ｓ１，Ｓ２）のうちの一方の加工水供給系（Ｓ１）において弁（５）を開くことによって加圧水と研磨材とを加工水送出管（１０）に供給する工程と、一方の加工水供給系（Ｓ１）に接続された２個のノズル（Ｎ１，Ｎ２）から加工水（１２）を被加工物（２１）に向かって高圧で噴射する工程と、２個のノズル（Ｎ１，Ｎ２）を各々別の駆動系（１７，１８）によって移動させる工程とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るウォータージェット加工方法は、上述のウォータージェット加工方法において、一方の加工水供給系（Ｓ１）に接続された複数個のノズル又は２個のノズル（Ｎ１，Ｎ２）から加工水（１２）を被加工物（２１）に向かって高圧で噴射する間において他方の加工水供給系（Ｓ２）が有するタンク（９）に研磨材を補充する工程を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高圧水供給管（４）において設けられた弁（５）を流動する高圧の加圧水が研磨剤を含んでいないので、この弁（５）を構成する部品の摩耗が抑制される。したがって、弁（５）の長寿命化、ひいてはウォータージェット加工装置の長寿命化を図ることができる。また、ウォータージェット加工において、装置稼働率の向上、メンテナンス作業時間の低減、消耗部品コストの低減等が可能になる。
【００１５】
また、本発明によれば、ノズル群が各々有する複数個のノズル又は２個のノズル（Ｎ１，Ｎ２又はＮ３，Ｎ４）を同時に駆動して被加工物（２１）を加工する。したがって、ウォータージェット加工装置及びウォータージェット加工方法において、優れた加工効率を実現することができる。
【００１６】
また、本発明によれば、複数個のノズル又は２個のノズル（Ｎ１，Ｎ２又はＮ３，Ｎ４）は１個の加工水送出管（１０）から分岐した分岐配管（１５）に各々接続され、それらの分岐配管（１５）が分岐する分岐点において加工水送出管（１０）の延長方向と分岐配管（１５）が伸びる方向とがなす角（α）が鋭角になっている。したがって、分岐配管（１５）よりも下流の配管において、研磨材の滞留や詰まりを防止することができる。
【００１７】
また、本発明によれば、２系統の加工水供給系（Ｓ１，Ｓ２）のうち一方の加工水供給系（Ｓ１）に接続された複数個のノズル又は２個のノズル（Ｎ１，Ｎ２）から加工水（１２）を被加工物（２１）に向かって高圧で噴射する間において、他方の加工水供給系（Ｓ２）が有するタンク（９）に研磨材を補充する。したがって、ウォータージェット加工装置及びウォータージェット加工方法において、優れた加工効率を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
高圧の加圧水を生成するポンプ（３）と、ポンプ（３）に接続され加圧水が流動する高圧水供給管（４）と、高圧水供給管（４）において設けられた弁（５）と、高圧水供給管（４）が分岐して設けられた加圧用配管（６）及び吸入用配管（７）と、研磨材を含む加工水（１２）を貯留し加圧用配管（６）に設けられた第１の開口を内包するタンク（９）と、吸入用配管（７）に接続されるとともにタンク（９）の内部において第２の開口を有するようにして設けられた加工水送出管（１０）と、加工水送出管（１０）に接続され加工水（１２）を高圧で噴射する２個のノズル（Ｎ１，Ｎ２又はＮ３，Ｎ４）からなるノズル群とを備え、タンク（９）の内部において加工水（１２）は研磨材が堆積した部分からなる堆積部（１３）と該堆積部（１３）以外の部分であって研磨材が実質的に含まれない清水からなる清水部（１４）とに層別されているウォータージェット加工装置であって、次の特徴を有する。第１に、タンク（９）の内部において第１の開口と第２の開口とが各々堆積部（１３）に位置するようにして設けられている。第２に、高圧水供給管（４）と弁（５）と加圧用配管（６）と吸入用配管（７）とタンク（９）と加工水送出管（１０）とを有する加工水供給系（Ｓ１，Ｓ２）が２系統設けられている。第３に、２系統の加工水供給系（Ｓ１，Ｓ２）に各々接続された２系統のノズル群が有する４個のノズル（Ｎ１〜Ｎ４）のうち相異なる加工水供給系（Ｓ１，Ｓ２）に各々属する２個のノズル（Ｎ１，Ｎ３）を移動させる第１の駆動系（１７）と、４個のノズル（Ｎ１〜Ｎ４）のうち２個のノズル（Ｎ１，Ｎ３）以外の２個のノズル（Ｎ２，Ｎ４）を移動させる第２の駆動系（１８）とを備えている。
【実施例１】
【００１９】
本発明に係るウォータージェット加工装置（以下、適宜「加工装置」という。）の実施例１を、図１と図２とを参照して説明する。図１は、本実施例に係る加工装置の構成とその加工装置が研磨材を含まないウォータージェットを噴射する動作とを示す配管系統図である。図２は、図１の加工装置が研磨材を含むウォータージェット、すなわちアブレシブウォータージェットを噴射する動作を示す配管系統図である。なお、以下の説明において使用するいずれの図についても、わかりやすくするために適宜省略し又は誇張して模式的に描かれている。また、図１以外の図においては、図１に示された構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
【００２０】
図１に示された加工装置には、水源タンク１が設けられている。水源タンク１には、研磨材を含まない水であって加圧用の水２が貯留されている。水源１には配管を介してポンプ３が接続され、ポンプ３には高圧水供給管４が接続されている。高圧水供給管４は２系統に分岐しており、各系統は第１の加工水供給系Ｓ１及び第２の加工水供給系Ｓ２の構成要素の一部である。言い換えれば、第１の加工水供給系Ｓ１と第２の加工水供給系Ｓ２とのそれぞれは高圧水供給管４を含んでいる。なお、以下の説明において、第１の加工水供給系Ｓ１と第２の加工水供給系Ｓ２とにおける同一種類の構成要素には同一の符号を付すことにする。そして、いずれの加工水供給系に属するかということについては、必要に応じて「第１の加工水供給系Ｓ１」又は「第２の加工水供給系Ｓ２」を含む文言を付して区別することにする。
【００２１】
第１の加工水供給系Ｓ１と第２の加工水供給系Ｓ２とのそれぞれは、次のように構成されている。高圧水供給管４には主弁５が設けられている。主弁５の下流において、高圧水供給管４は加圧用配管６と吸入用配管７とに分岐している。加圧用配管６は、清水噴射制御弁８を介して、研磨材を含む加工水（後述）を貯留するタンクである貯留タンク９に接続されている。加圧用配管６の先端には開口（図示せず）が設けられ、その開口は貯留タンク９の内部に位置している。なお、水源タンク１と貯留タンク９とについては、断面図のようにして示されている。
【００２２】
貯留タンク９には加工水送出管１０が接続されている。加工水送出管１０の先端には開口（図示せず）が設けられ、その開口は貯留タンク９の内部に位置している。また、貯留タンク９の内部において、吸入用配管７が加工水送出管１０に接続されている。なお、加工水送出管１０の先端に開口が設けられていることとしたが、加工水送出管１０の途中の周面に開口が設けられていてもよい。また、吸入用配管７は、貯留タンク９の外部であってその貯留タンク９の付近において加工水送出管１０に接続されていてもよい。
【００２３】
貯留タンク９の上部には、研磨材（又は研磨材を高濃度に含む水）を貯留タンク９に供給する研磨材供給管１１が取り付けられている。研磨材供給管１１は、弁を介して研磨材用タンク（いずれも図示せず）に接続されている。また、貯留タンク９の外底部には、ロードセル等からなる重量センサＷＳが取り付けられている。
【００２４】
貯留タンク９は、研磨材を含む加工水１２によって実質的に満たされている。貯留タンク９の内部に貯留された加工水１２は、研磨材が堆積した部分からなる堆積部１３と、その堆積部１３以外の部分であって研磨材が実質的に含まれない清水からなる清水部１４とに、層別されている。そして、加圧用配管６と加工水送出管１０とがそれぞれ有する開口は、いずれも堆積部１３に位置している。
【００２５】
ここで、貯留タンク９が「実質的に満たされている」とは、少量の気泡や空間が貯留タンク９の内部に残っている場合をも含むことを意味する。また、「堆積部１３以外の部分であって研磨材が実質的に含まれない清水からなる清水部」とは、「多少の研磨材が含まれている多量の清水であって、研磨材がまったく含まれない清水と同程度の流動特性を有するようなその多量の清水からなる部分」を意味する。なお、図１において貯留タンク９の内部を区切るようにして示された二点鎖線は、堆積部１３と清水部１４との境界面を示す仮想線である。
【００２６】
第１の加工水供給系Ｓ１と第２の加工水供給系Ｓ２とがそれぞれ有する加工水送出管１０は、いずれも２本の分岐配管１５に分岐している。そして、第１の加工水供給系Ｓ１においては、２本の分岐配管１５はそれぞれノズル用配管１６を介してノズルＮ１，Ｎ２に接続されている。また、第２の加工水供給系Ｓ２においては、２本の分岐配管１５はそれぞれノズル用配管１６を介してノズルＮ３，Ｎ４に接続されている。したがって、第１の加工水供給系Ｓ１が有する加工水送出管１０は最終的に２個のノズルＮ１，Ｎ２に接続されているとともに、第２の加工水供給系Ｓ２が有する加工水送出管１０は最終的に２個のノズルＮ３，Ｎ４に接続されていることになる。ここで、２個のノズルＮ１，Ｎ２は１個のノズル群を構成し、２個のノズルＮ３，Ｎ４は別のノズル群を構成する。
【００２７】
ノズルＮ１，Ｎ２及びこれらに接続された少なくともノズル用配管１６は、第１の駆動系１７によって、図示されたＸ（水平）方向とＹ（水平）方向とに駆動されて移動する。同様に、ノズルＮ３，Ｎ４及びこれらに接続された少なくともノズル用配管１６は、第２の駆動系１８によって、図示されたＸ方向とＹ方向とに駆動されて移動する。なお、駆動系１７及び駆動系１８については、それぞれノズルＮ１，Ｎ２等及びノズルＮ３，Ｎ４等をＺ（垂直）方向に移動させることもできるようにして構成してもよい。
【００２８】
また、２個の駆動系（第１の駆動系１７、第２の駆動系１８）に代えて、図１及び図２の双方に示された第１の駆動系１７と第２の駆動系１８とが統合された形態の１個の駆動系を使用してもよい。この場合には、１個の駆動系が４個のノズルＮ１〜Ｎ４を駆動するので、駆動系の構成が簡素化される。
【００２９】
また、図１に示された加工装置には制御部１９が設けられている。制御部１９は、各重量センサＷＳから受け取った信号に応じて各貯留タンク９における研磨材の濃度を算出する。また、制御部１９は、主弁５や清水噴射制御弁８等からなる弁類、ポンプ３等に必要に応じて制御信号を供給する。
【００３０】
また、ノズルＮ１〜Ｎ４の下方には、Ｚ方向に移動可能なステージ２０が設けられている。そして、ステージ２０の上には、吸着、粘着、クランプ等の周知の方法によって被加工物２１が固定されている。ここで、ステージ２０が損傷を受けることを防止することを目的として、ステージ２０においてウォータージェットが通過する経路に重なるようにして貫通穴を設けておくことが好ましい。また、ステージ２０については、更にＸ方向又はＹ方向に移動できるようにして構成してもよい。言い換えれば、ノズルＮ１〜Ｎ４とステージ２０とが、Ｘ，Ｙ，Ｚの３方向に相対的に移動可能になるように構成されていればよい。
【００３１】
なお、各加工水送出管１０が２本の分岐配管１５に分岐する分岐点から、分岐配管１５がそれぞれノズル用配管１６に接続されるまでの部分においては、次のような構成を採用することが好ましい。第１の構成は、加工水送出管１０の延長方向を示す延長線Ｌと分岐配管１５が伸びる方向とがなす角αが鋭角になっているとともに、角αができるだけ小さくなっていることである。第２の構成は、分岐配管１５がノズル用配管１６に接続される付近において、配管が大きな径の曲線を描くようにして設けられていることである（図１のノズルＮ１，Ｎ２にそれぞれ接続されている配管を参照）。これらの構成によって、分岐配管１５とノズル用配管１６とにおいて、研磨材の滞留や詰まりを防止して研磨材を含む加工水１２を滑らかに流動させることができる。
【００３２】
以下、図１に示された加工装置の動作を、図１〜図３を参照して説明する。被加工物２１として、回路基板に実装された半導体チップ等が一括して樹脂封止されて形成された封止体を例に挙げて、説明する。加工装置は、ほぼ直交する格子状の仮想的な切断線ＤＬに沿ってこの封止体を切断する。この場合には、切断された（個片化された）１個の格子に相当する部分が、最終製品である電子部品（パッケージ）になる。
【００３３】
まず、図１に示された加工装置が有する第１の加工水供給系Ｓ１と第２の加工水供給系Ｓ２との双方において、主弁５と清水噴射制御弁８との双方を閉にした状態にしておく。以下、この状態を初期モードという。その後に、図１に示すように、ノズルＮ１〜Ｎ４の下方から離れた所定の初期位置までステージ２０を移動させる。そして、吸着、粘着、クランプ等の周知の方法によってステージ２０に被加工物２１を固定する。
【００３４】
次に、図１に示すように、第１の加工水供給系Ｓ１における主弁５を開にする。これによって、ポンプ３によって加圧された高圧水が、高圧水供給管４と主弁５と吸入用配管７と加工水送出管１０と分岐配管１５とノズル用配管１６とを順次経由して流動する。そして、その高圧水が、研磨材を含まないウォータージェット２２としてノズルＮ１，Ｎ２から噴射される。以下、この状態を単純ウォータージェットモードという。この工程では、ウォータージェット２２はステージ２０と被加工物２１とのいずれにも衝突しないので、ステージ２０と被加工物２１とが損傷を受けることはない。
【００３５】
次に、図２に示すように、第１の加工水供給系Ｓ１における清水噴射制御弁８を開にする。このことにより、ポンプ３によって加圧された高圧水が、第１の加工水供給系Ｓ１の貯留タンク９における堆積部１３に注入される。したがって、堆積部１３に注入された高圧水によって、堆積部１３に堆積している研磨材が、加工水送出管１０の下端に設けられた開口に送り込まれる。加えて、図１に示された状態から引き続いて高圧水が加工水送出管１０を流動しているので、研磨材は加工水送出管１０の開口から吸入され、流動している高圧水に混入される。このことにより、研磨材を含む加工水が加工水送出管１０を流動する。そして、研磨材を含む加工水は、それぞれ２本の分岐配管１５とノズル用配管１６とを順次経由してノズルＮ１，Ｎ２から噴射される。ここまでの工程によって、研磨材を含むウォータージェット、すなわちアブレシブウォータージェット２３をノズルＮ１，Ｎ２から噴射することができる。以下、この状態をアブレシブウォータージェットモードという。
【００３６】
次に、図２に示すように、ノズルＮ１〜Ｎ４の下方までステージ２０を移動させる。また、第１の駆動系１７を使用して、ノズルＮ１，Ｎ２と被加工物２１とが所定の位置関係になるまでノズルＮ１とノズルＮ２とを移動させる。そして、ノズルＮ１，Ｎ２から噴射されているアブレシブウォータージェット２３が被加工物２１に衝突することによって、被加工物２１が切断され始める。
【００３７】
次に、引き続き第１の駆動系１７を使用して、被加工物２１が有する格子状の切断線ＤＬに沿ってノズルＮ１とノズルＮ２とを移動させる。これにより、格子状の切断線ＤＬに沿って被加工物２１を切断することができる。そして、全ての切断線ＤＬに沿ってノズルＮ１とノズルＮ２とを移動させることによって、全ての切断線ＤＬにおいて被加工物２１を切断することができる。なお、この工程では、切断線ＤＬに折れ線や曲線が含まれている場合においても、それらの切断線ＤＬに沿ってノズルＮ１とノズルＮ２とを移動させることによって、被加工物２１を切断することができる。
【００３８】
次に、１個の被加工物２１を切断し終えたら、第１の加工水供給系Ｓ１における清水噴射制御弁８を閉にする。これにより、第１の加工水供給系Ｓ１は単純ウォータージェットモードに戻るので、研磨材の浪費を防止することができる。その後に、初期位置までステージ２０を移動させる。そして、個片化された被加工物２１をステージ２０から取り外して次工程又は保管用治具に搬送する。
【００３９】
以下、次の被加工物２１をステージ２０に固定して、ステージ２０を移動させるとともに清水噴射制御弁８を開にして、その被加工物２１を切断する。そして、ここまでの工程を繰り返すことによって複数個の被加工物２１を次々に切断することができる。
【００４０】
ところで、複数個の被加工物２１を切断していくと、第１の加工水供給系Ｓ１が有する貯留タンク９の内部に堆積している研磨材の量が減少する。そこで、制御部１９は、第１の加工水供給系Ｓ１に対して、次のようにして信号を送受する。
【００４１】
まず、制御部１９は、重量センサＷＳから受け取った信号によって、貯留タンク９の内部に堆積している研磨材の量が減少してその量が所定の基準を下回ったことを検出する。次に、制御部１９は、清水噴射制御弁８と主弁５との双方を閉にするように、清水噴射制御弁８と主弁５とに信号を送出する。これにより、加工装置は初期モードに戻る。次に、制御部１９は、研磨材供給管１１に接続された弁（図示なし）を開にする信号を、その弁に送出する。これにより、研磨材供給管１１を経由して、研磨材（又は研磨材を高濃度に含む水）を貯留タンク９に供給することができる。
【００４２】
また、制御部１９は、加工装置が初期モードに戻った後に、第２の加工水供給系Ｓ２に対して、第２の加工水供給系Ｓ２が次の一連の動作を順次行うように信号を送受する。１番目の動作は、第２の加工水供給系Ｓ２における主弁５を開にすることにより、研磨材を含まないウォータージェット２２をノズルＮ３，Ｎ４から噴射させる動作、すなわち、第２の加工水供給系Ｓ２を単純ウォータージェットモードにする動作である。
【００４３】
２番目の動作は、アブレシブウォータージェット２３をノズルＮ３，Ｎ４から噴射する動作、すなわち、第２の加工水供給系Ｓ２をアブレシブウォータージェットモードにする動作である。この動作によって、ノズルＮ３，Ｎ４を使用して複数個の被加工物２１を次々に切断することができる。
【００４４】
３番目の動作は、第２の加工水供給系Ｓ２が有する貯留タンク９の内部に堆積している研磨材の量が減少してその量が所定の基準を下回ったことを検出して、加工装置を初期モードに戻す動作である。なお、１番目〜３番目の動作において、ステージ２０を移動させる動作とステージ２０に対して被加工物２１を固定し及び取り外す動作とについては、第１の加工水供給系Ｓ１の場合と同様である。
【００４５】
本実施例に係るウォータージェット加工装置及び加工方法は、次のような優れた効果を奏する。第１に、主弁５と清水噴射制御弁８とを流動する高圧水が研磨剤を含んでいないので、これらの弁を構成する部品の摩耗が抑制される。したがって、主弁５と清水噴射制御弁８との長寿命化、ひいてはウォータージェット加工装置の長寿命化を図ることができる。また、ウォータージェット加工において、装置稼働率の向上、メンテナンス作業時間の低減、消耗部品コストの低減等が可能になる。
【００４６】
第２に、２個のノズルＮ１，Ｎ２（又はノズルＮ３，Ｎ４）を同時に駆動して被加工物２１を切断する。したがって、ウォータージェット加工装置及びウォータージェット加工方法において、加工効率を向上させることができる。
【００４７】
第３に、第１の加工水供給系Ｓ１と第２の加工水供給系Ｓ２とのうち一方の加工水供給系を使用して被加工物２１を切断している間に、他方の加工水供給系が有する研磨材（又は研磨材を高濃度に含む水）を貯留タンク９に供給する。したがって、ウォータージェット加工装置及びウォータージェット加工方法において、加工効率を向上させることができる。
【００４８】
なお、本実施例の説明では、１個の加工水供給系である第１の加工水供給系Ｓ１（又は第２の加工水供給系Ｓ２）がそれぞれ２個のノズルＮ１，Ｎ２（又はノズルＮ３，Ｎ４）を有する。これに限らず、１個の加工水供給系が３個以上のノズルを有する構成を採用することもできる。この場合においても、加工水送出管１０が３個以上の分岐配管１５に分岐する分岐点からそれらの分岐配管１５がそれぞれノズル用配管１６に接続されるまでの部分においては、図１のノズルＮ１，Ｎ２にそれぞれ接続されている配管と同様の構成を採用することが好ましい。
【００４９】
また、回路基板に実装された半導体チップ等が一括して樹脂封止されて形成された封止体を切断する場合においては、加工装置の諸元の一例は次のようになる。まず、各加工水送出管１０が２本の分岐配管１５に分岐する分岐点付近においては、加工水送出管１０の管径は２〜３ｍｍ程度、加工水送出管１０の内部を流動する加工水１２の流速は３ｍ／ｓ程度である。また、各ノズルＮ１〜Ｎ４のノズル径（噴射口の径）は０．２５ｍｍ程度である。
【実施例２】
【００５０】
本発明に係る加工装置の実施例２を、図３と図４とを参照して説明する。図３は、本実施例に係る加工装置の構成とその加工装置が研磨材を含まないウォータージェットを噴射する動作とを示す配管系統図である。図４は、図３の加工装置が研磨材を含むウォータージェット、すなわちアブレシブウォータージェットを噴射する動作を示す配管系統図である。
【００５１】
本実施例に係る加工装置の構成が図１の加工装置の構成に比較して異なる点は、次の通りである。まず、第１の加工水供給系Ｓ１が有する加工水送出管１０につながっているノズルＮ１と第２の加工水供給系Ｓ２が有する加工水送出管１０につながっているノズルＮ３とが、駆動系１７によって駆動される（移動する）ことである。また、第１の加工水供給系Ｓ１が有する加工水送出管１０につながっているノズルＮ２と第２の加工水供給系Ｓ２が有する加工水送出管１０につながっているノズルＮ４とが、駆動系１８によって駆動される（移動する）ことである。
【００５２】
図３に示された加工装置の動作の特徴は、１個の駆動系１７（又は駆動系１８）が、それぞれ異なる加工水供給系につながっているノズルＮ１とノズルＮ３とを（又はノズルＮ２とノズルＮ４とを）、駆動することである。したがって、本実施例によれば、異なる２個の駆動系１７，１８によって、同じ加工水供給系に属する２個のノズルＮ１，Ｎ２（又は２個のノズルＮ３，Ｎ４）を同時に駆動することができる。なお、各ノズルＮ１〜Ｎ４を駆動系１７，１８によって駆動する動作以外は、実施例１の場合と同様である。
【００５３】
本実施例に係るウォータージェット加工装置及び加工方法は、実施例１における効果に加えて次のような優れた効果を奏する。それは、同一の加工水供給系（例えば、第１の加工水供給系Ｓ１）に接続された２個のノズル（例えば、ノズルＮ１，Ｎ２）が、それぞれ異なる駆動系１７，１８によって駆動されることに起因して生じる次の効果である。
【００５４】
第１の効果は、異なる駆動系１７，１８を別々に駆動することによって２個のノズルに異なる軌道を描かせることができるので、２個のノズルが異なるパターンの切断線に沿って被加工物２１を切断することができることである。異なる駆動系１７，１８を別々に駆動することは、例えば、別々のソフトウェアを使用することによって可能になる。
【００５５】
第２の効果は、２個のノズル相互間の位置精度が２個の駆動系相互間の相対的な位置精度に依存するので、１個のノズルにおいて高度な機械的精度が必要なく、かつ、２個のノズル相互間の高度な機械的精度が必要ないことである。ここで、異なる駆動系相互間の相対的な位置精度については、サーボモータ等の駆動手段の精度に依存しているので、ノズルに関する機械的精度よりも高精度を実現することが容易である。したがって、ノズル自体とノズルを組み込んだユニットとの低価格化を図ることができる。
【実施例３】
【００５６】
本発明に係る加工装置の実施例３を、図５を参照して説明する。図５は、本実施例に係る加工装置におけるノズル付近の構成とその加工装置がウォータージェット（研磨材を含むか否かを問わない）を噴射する動作とを示す配管系統図である。
【００５７】
図５に示されているように、本実施例に係る加工装置及び加工方法の特徴は次の通りである。第１に、１個の加工水送出管１０が２個の分岐配管１５に分岐し、それら２個の分岐配管１５が更に延長配管２４を介してそれぞれ２個のノズル用配管１６に分岐していることである。
【００５８】
第２に、１個の加工水供給系につながっている４個のノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４及び別の加工水供給系につながっている４個のノズルＮ５，Ｎ６，Ｎ７，Ｎ８について、駆動系１７によってノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ５，Ｎ６を駆動する（移動させる）と同時に駆動系１８によってノズルＮ３，Ｎ４，Ｎ７，Ｎ８を駆動する（移動させる）ことである。ここで、４個のノズルＮ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４は１個のノズル群を構成し、４個のノズルＮ５，Ｎ６，Ｎ７，Ｎ８は別のノズル群を構成する。
【００５９】
したがって、本実施例に係る加工装置及び加工方法は、実施例１（図１参照）と同様に主弁５と清水噴射制御弁８との長寿命化を図ることができるという効果を奏する。更に、４個のノズルＮ１〜Ｎ４（又は４個のノズルＮ５〜Ｎ８）を駆動系１７，１８によって同時に駆動して被加工物を切断するので、ウォータージェット加工装置としての加工効率をいっそう向上させることができるという効果を奏する。
【００６０】
なお、本発明に係るウォータージェット加工装置及び加工方法は、切断以外の次のような加工にも使用される。それは、止め穴又は貫通穴の穴あけ、溝の形成、切削、研磨、ピーニングによる表面改質等の加工である。
【００６１】
また、各実施例においては、回路基板に実装された半導体チップ等を一括して樹脂封止して封止体を形成し、ほぼ直交する格子状の切断線ＤＬに沿ってこの封止体を切断する場合について説明した。これに限らず、本発明は、他の対象物を切断する場合にも適用される。また、切断の目的としては、製品を完成させること以外に、不要物を廃棄するために解体する目的で本発明を使用してもよい。
【００６２】
また、研磨材を含む水には、何らかの目的で他の物質が含まれていてもよい。他の物質としては、例えば、洗浄剤等が挙げられる。
【００６３】
また、本発明は、上述の各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、必要に応じて、任意にかつ適宜に組み合わせ、変更し、又は選択して採用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係る加工装置の構成とその加工装置が研磨材を含まないウォータージェットを噴射する動作とを示す配管系統図である。
【図２】図２は、図１の加工装置がアブレシブウォータージェットを噴射する動作を示す配管系統図である。
【図３】図３は、本発明の実施例２に係る加工装置の構成とその加工装置が研磨材を含まないウォータージェットを噴射する動作とを示す配管系統図である。
【図４】図４は、図３の加工装置がアブレシブウォータージェットを噴射する動作を示す配管系統図である。
【図５】図５は、本発明の実施例３に係る加工装置におけるノズル付近の構成とその加工装置がウォータージェット（研磨材を含むか否かを問わない）を噴射する動作とを示す配管系統図である。
【符号の説明】
【００６５】
１    水源タンク
２    加圧用の水
３    ポンプ
４    高圧水供給管
５    主弁（弁）
６    加圧用配管
７    吸入用配管
８    清水噴射制御弁
９    貯留タンク（タンク）
１０    加工水送出管
１１    研磨材供給管
１２    加工水
１３    堆積部
１４    清水部
１５    分岐配管
１６    ノズル用配管
１７    第１の駆動系
１８    第２の駆動系
１９    制御部
２０    ステージ
２１    被加工物
２２    研磨材を含まないウォータージェット
２３    アブレシブウォータージェット
２４    延長配管
ＤＬ    切断線
Ｎ１〜Ｎ８    ノズル
Ｓ１    第１の加工水供給系
Ｓ２    第２の加工水供給系
ＷＳ    重量センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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