本發(fā)明涉及通過控制施加于壓電元件上的驅(qū)動電壓波形來控制脈沖液體射流的噴射的控制裝置等。

背景技術(shù)：

已知有以脈沖狀噴射液體而對切削對象物切削的技術(shù)。脈沖狀的液體的噴射是從噴嘴中脈動式地噴射的液體的射流，在本說明書中適當(dāng)稱為“脈沖液體射流(pulsedliquidjet)”。

脈沖液體射流的用途各種各樣，例如，在專利文獻(xiàn)1中提出了作為醫(yī)療領(lǐng)域中的外科手術(shù)用而利用的技術(shù)。在這種情況下，切削對象物成為生物體組織，液體成為生理鹽水。

在生成脈沖液體射流的機(jī)構(gòu)之一中，已知有使用了壓電元件的機(jī)構(gòu)。是通過將脈沖波狀的驅(qū)動電壓施加于壓電元件從而壓電元件使瞬時壓力在動作流體(流體)內(nèi)產(chǎn)生而以脈沖狀噴射液體的機(jī)構(gòu)。因此，在變更脈沖液體射流的強(qiáng)度的情況下，就要控制施加于壓電元件上的驅(qū)動電壓。在專利文獻(xiàn)2和專利文獻(xiàn)3中，已經(jīng)公開有一種變更施加于壓電元件上的驅(qū)動電壓的特性值例如驅(qū)動電壓波形的振幅、頻率的技術(shù)。

通過變更驅(qū)動電壓而能夠改變一次量的脈沖液體射流所涉及的切削深度和切削體積。但是，如果考慮使用脈沖液體射流來切削時的便利性和易用性，只有切削深度和切削體積變化，難以說能夠滿足所有的切削用途而是萬能的。例如，也具有想“窄而深“切削這樣的要求、想“寬而淺“切削這樣的要求等想改變切削時的形態(tài)(以下適當(dāng)稱為“切削形態(tài)”)這樣的要求。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2005-152127號公報(bào)

專利文獻(xiàn)2：日本特開2009-39384號公報(bào)

專利文獻(xiàn)3：日本特開2011-36533號公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明鑒于上述的問題而設(shè)計(jì)出，作為其目的在于提供能變更切削形態(tài)的脈沖液體射流的噴射控制技術(shù)。

用于解決上述問題的第一發(fā)明是一種液體噴射控制裝置，其通過控制施加于壓電元件上的驅(qū)動電壓波形來控制脈沖液體射流的噴射，具備：第一操作部，接收用于設(shè)定所述驅(qū)動電壓波形的上升沿部分中拐點(diǎn)的位置的指標(biāo)值的輸入；以及控制部，通過根據(jù)所述指標(biāo)值而設(shè)定所述驅(qū)動電壓波形的上升沿部分的拐點(diǎn)的位置來對所述驅(qū)動電壓波形進(jìn)行變更控制。

詳情在后面說明，已知驅(qū)動電壓波形的上升沿部分對脈沖液體射流的作用帶來很大的影響，由于上升沿部分的拐點(diǎn)的位置變化，切削形態(tài)變化。根據(jù)第一發(fā)明，由于能夠根據(jù)用戶的指標(biāo)值的輸入而變更驅(qū)動電壓波形的上升沿部分的拐點(diǎn)位置，因此可以變更為用戶所期望的切削形態(tài)。

作為更具體的結(jié)構(gòu)，作為第二發(fā)明，可以構(gòu)成如下這樣的第一發(fā)明的液體噴射控制裝置：所述控制部通過使所述拐點(diǎn)沿著所述上升沿部分中連接上升沿起始點(diǎn)與最大電壓的線段移動而進(jìn)行與所述指標(biāo)值相對應(yīng)的所述拐點(diǎn)的位置的設(shè)定。

第三發(fā)明是第一或第二發(fā)明的液體噴射控制裝置，其中，還具備接收所述脈沖液體射流的動量或動能的指示值的輸入的第二操作部，所述控制部根據(jù)所述指標(biāo)值而設(shè)定所述拐點(diǎn)的位置，并對所述驅(qū)動電壓波形進(jìn)行變更控制，以使達(dá)到所述指示值。

根據(jù)第三發(fā)明，根據(jù)已輸入的指標(biāo)值而變更驅(qū)動電壓波形的上升沿部分的拐點(diǎn)的位置，但控制驅(qū)動電壓波形，以使脈沖液體射流所涉及的動量或動能成為已輸入的指示值。如后所述，切削體積與脈沖液體射流所涉及的動量或動能的相關(guān)性高。因此，通過直接指示脈沖液體射流所涉及的動量或動能，從而能夠?qū)崿F(xiàn)符合用戶的意圖和操作感覺的切削體積，與切削形態(tài)的變更相結(jié)合，能夠使易用性進(jìn)一步提高。

第四發(fā)明是第三發(fā)明的液體噴射控制裝置，其中，所述控制部控制所述驅(qū)動電壓波形的振幅，以使達(dá)到所述指示值。

根據(jù)第四發(fā)明，能夠控制施加于壓電元件上的驅(qū)動電壓波形的振幅，以使脈沖液體射流所涉及的動量或動能達(dá)到已輸入的指示值。

第五發(fā)明是第三或第四發(fā)明的液體噴射控制裝置，其中，所述控制部控制與所述驅(qū)動電壓波形的上升沿有關(guān)的時間、上升沿頻率以及重復(fù)頻率中的任一個，以使達(dá)到所述指示值。

根據(jù)第五發(fā)明，能夠控制施加于壓電元件上的驅(qū)動電壓波形的上升沿涉及的時間、上升沿頻率以及重復(fù)頻率中的任一個，以使脈沖液體射流所涉及的動量或動能達(dá)到已輸入的指示值。

第六發(fā)明是第一至第五中任一個發(fā)明的液體噴射控制裝置，其中，所述液體噴射控制裝置進(jìn)行動量為2nns(納牛頓秒)以上2mns(毫牛頓秒)以下、或者動能為2nj(納焦耳)以上200mj(毫焦耳)以下的所述脈沖液體射流的噴射控制。

根據(jù)第六發(fā)明，能夠在動量為2nns以上2mns以下、或者動能為2nj以上200mj以下的范圍內(nèi)控制脈沖液體射流的噴射。因此，非常適合于切削例如生物體組織或食品、凝膠材料、橡膠或塑料等樹脂材料、等柔軟原材料。

第七發(fā)明是第一至第六中任一個發(fā)明的液體噴射控制裝置，其中，所述液體噴射控制裝置進(jìn)行用于切削生物體組織的所述脈沖液體射流的噴射控制。

根據(jù)第七發(fā)明，能夠控制適合于例如外科手術(shù)用途的脈沖液體射流的強(qiáng)度。

第八發(fā)明是一種液體噴射系統(tǒng)，其中，具備：第一～第七中任一項(xiàng)所述的液體噴射控制裝置；液體噴射裝置，噴射所述脈沖液體射流；以及送液泵，向所述液體噴射裝置送液。

根據(jù)第八發(fā)明，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)揮第一～第七發(fā)明的作用效果的液體噴射系統(tǒng)。

第九發(fā)明是一種控制方法，通過控制施加于壓電元件上的驅(qū)動電壓波形來控制脈沖液體射流的噴射，包括：接收用于設(shè)定所述驅(qū)動電壓波形的上升沿部分中的拐點(diǎn)的位置的指標(biāo)值的輸入；以及通過根據(jù)所述指標(biāo)值而設(shè)定所述驅(qū)動電壓波形的上升沿部分的拐點(diǎn)的位置來對所述驅(qū)動電壓波形進(jìn)行變更控制。

根據(jù)第九發(fā)明，能夠獲得與第一發(fā)明同樣的作用效果。

附圖說明

圖1是示出液體噴射系統(tǒng)的整體構(gòu)成例的圖。

圖2是示出液體噴射裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖。

圖3是示出壓電元件的一個周期的驅(qū)動電壓波形以及液體噴射開口部中的液體的流速波形的圖。

圖4是從圖3中抽出了主射流的流速波形的圖。

圖5是示出由主射流的流速波形求出的質(zhì)量通量的圖。

圖6是示出由主射流的流速波形求出的動量通量的圖。

圖7是示出由主射流的流速波形求出的能量通量的圖。

圖8是示出在模擬中作為主射流的流速波形而給出的正弦波的圖。

圖9是示出在模擬中作為主射流的流速波形而給出的矩形波的圖。

圖10是示出在模擬中作為主射流的流速波形而給出的三角波的圖。

圖11是繪制了最大質(zhì)量通量相對于切削對象物的切削深度的關(guān)系的仿真結(jié)果的圖。

圖12是繪制了最大動量通量相對于切削對象物的切削深度的關(guān)系的仿真結(jié)果的圖。

圖13是繪制了最大能量通量相對于切削對象物的切削深度的關(guān)系的仿真結(jié)果的圖。

圖14是繪制了流出質(zhì)量相對于切削對象物的切削深度的關(guān)系的仿真結(jié)果的圖。

圖15是繪制動量相對于切削對象物的切削深度的關(guān)系的仿真結(jié)果。

圖16是繪制了能量相對于切削對象物的切削深度的關(guān)系的仿真結(jié)果的圖。

圖17是繪制了最大質(zhì)量通量相對于切削對象物的切削體積的關(guān)系的仿真結(jié)果的圖。

圖18是繪制了最大動量通量相對于切削對象物的切削體積的關(guān)系的仿真結(jié)果的圖。

圖19是繪制了最大能量通量相對于切削對象物的切削體積的關(guān)系的仿真結(jié)果的圖。

圖20是繪制了流出質(zhì)量相對于切削對象物的切削體積的關(guān)系的仿真結(jié)果的圖。

圖21是繪制了動量相對于切削對象物的切削體積的關(guān)系的仿真結(jié)果的圖。

圖22是繪制了能量相對于切削對象物的切削體積的關(guān)系的仿真結(jié)果的圖。

圖23是示出將電壓振幅和重復(fù)頻率固定并使上升沿時間階梯式變化了的驅(qū)動電壓波形的一個例子的圖。

圖24是示出在給予了圖23的各驅(qū)動電壓波形的情況下的主射流的流速波形的仿真結(jié)果的圖。

圖25是示出將重復(fù)頻率和上升沿時間固定并使電壓振幅階梯式變化了的驅(qū)動電壓波形的一個例子的圖。

圖26是示出在給予了圖25的各驅(qū)動電壓波形的情況下的主射流的流速波形的仿真結(jié)果的圖。

圖27是示出將電壓振幅和上升沿時間固定并使重復(fù)頻率階梯式變化了的驅(qū)動電壓波形的一個例子的圖。

圖28是示出在給予了圖27的各驅(qū)動電壓波形的情況下的主射流的流速波形的仿真結(jié)果的圖。

圖29是示出在將重復(fù)頻率固定了的情況下的電壓振幅、上升沿頻率以及能量的關(guān)系的圖。

圖30是在將流速波形成為三角波的驅(qū)動電壓波形的電壓振幅設(shè)為固定并變更了流速上升沿時間比的情況下的切削深度和切削體積的仿真結(jié)果的曲線圖。

圖31是在將流速波形成為三角波的驅(qū)動電壓波形的電壓振幅設(shè)為固定并變更了流速上升沿時間比的情況下的切削深度和切削面積的仿真結(jié)果的曲線圖。

圖32是在將流速波形成為正弦平方波的驅(qū)動電壓波形的電壓振幅設(shè)為固定并變更了流速上升沿時間比的情況下的切削深度和切削體積的仿真結(jié)果的曲線圖。

圖33是在將流速波形成為正弦平方波的驅(qū)動電壓波形的電壓振幅設(shè)為固定并變更了流速上升沿時間比的情況下的切削深度和切削面積的仿真結(jié)果的曲線圖。

圖34是將基本驅(qū)動電壓波形的上升沿部分放大后的圖。

圖35是示出第一實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置的操作面板的構(gòu)成例的圖。

圖36是示出第一實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置的功能構(gòu)成例的框圖。

圖37是示出第一實(shí)施方式中的參數(shù)表的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。

圖38是示出第一實(shí)施方式的控制部所執(zhí)行的處理的流程的流程圖。

圖39是示出第二實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置的操作面板的構(gòu)成例的圖。

圖40是示出第二實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置的功能構(gòu)成例的框圖。

圖41是示出第二實(shí)施方式中的參數(shù)表的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。

圖42是示出第二實(shí)施方式的控制部所執(zhí)行的處理的流程的流程圖。

圖43是示出第三實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置的操作面板的構(gòu)成例的圖。

圖44是示出第三實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置的功能構(gòu)成例的框圖。

圖45是示出第三實(shí)施方式中的參數(shù)表的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。

圖46是示出第三實(shí)施方式的控制部所執(zhí)行的處理的流程的流程圖。

圖47是示出第四實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置的操作面板的構(gòu)成例的圖。

圖48是示出第四實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置的功能構(gòu)成例的框圖。

圖49是示出第四實(shí)施方式中的參數(shù)表的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。

圖50是示出第四實(shí)施方式中的變動率表的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。

圖51是示出第四實(shí)施方式的控制部所執(zhí)行的處理的流程的流程圖。

圖52是示出在將重復(fù)頻率固定了的情況下的電壓振幅、上升沿頻率以及動量的關(guān)系的圖。

圖53是示出第五實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置的操作面板的構(gòu)成例的圖。

圖54是示出第五實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置的功能構(gòu)成例的框圖。

圖55是示出第五實(shí)施方式中的參數(shù)表的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。

圖56是示出第五實(shí)施方式的控制部所執(zhí)行的處理的流程的流程圖。

圖57是示出第六實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置的操作面板的構(gòu)成例的圖。

圖58是示出第六實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置的功能構(gòu)成例的框圖。

圖59是示出第六實(shí)施方式中的參數(shù)表的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。

圖60是示出第六實(shí)施方式的控制部所執(zhí)行的處理的流程的流程圖。

圖61是示出第七實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置的操作面板的構(gòu)成例的圖。

圖62是示出第七實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置的功能構(gòu)成例的框圖。

圖63是示出第七實(shí)施方式中的參數(shù)表的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。

圖64是示出第七實(shí)施方式的控制部所執(zhí)行的處理的流程的流程圖。

圖65是示出第八實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置的操作面板的構(gòu)成例的圖。

圖66是示出第八實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置的功能構(gòu)成例的框圖。

圖67是示出第八實(shí)施方式中的參數(shù)表的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。

圖68是示出第八實(shí)施方式中的變動率表的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。

圖69是示出第八實(shí)施方式的控制部所執(zhí)行的處理的流程的流程圖。

符號說明

1液體噴射系統(tǒng)、3主射流、10容器、20送液泵、30液體噴射裝置、40脈沖流發(fā)生部、41第一外殼、42第二外殼、43第三外殼、44壓力室、45壓電元件、46隔膜、50噴射管、60噴嘴、61液體噴射開口部、70液體噴射控制裝置、80操作面板、81主電源開關(guān)、82泵開關(guān)、83射流噴射開關(guān)、85…射流設(shè)定操作部、86平板顯示器、88噴射踏板、91連接軟管、93連接軟管、100操作輸入部、200控制部、210壓電元件控制部、212能量變更控制部、213動量變更控制部、214切削形態(tài)變更控制部、216重復(fù)頻率變更控制部、218上升沿頻率變更控制部、230泵控制部、240顯示控制部、300顯示部、411凹部、413入口流路、415出口流路、500存儲部、501系統(tǒng)程序、502控制程序、510參數(shù)表、511能量刻度盤位置、512能量指示值、513切削類型刻度盤位置、514電壓振幅、515重復(fù)頻率刻度盤位置、516重復(fù)頻率、517上升沿頻率刻度盤位置、518上升沿頻率、520動量刻度盤位置、521動量指示值、530目標(biāo)能量指示值、531目標(biāo)動量指示值、532適用r值、534適用電壓振幅、536適用重復(fù)頻率、538適用上升沿頻率、540適用重復(fù)周期、542適用上升沿時間、550變動率表、551重復(fù)頻率、552上升沿頻率、553電壓振幅、554切削類型刻度盤位置、556主射流能量、557能量變動率、560主射流動量、561動量變動率、851能量刻度盤、853重復(fù)頻率刻度盤、854上升沿頻率刻度盤、856動量刻度盤、858切削類型刻度盤、861主射流能量顯示部、862重復(fù)頻率顯示部、863功率顯示部、864上升沿頻率顯示部、865能量變動率顯示部、866主射流動量顯示部、867每單位時間動量顯示部、869動量變動率顯示部、l1驅(qū)動電壓波形、l3流速

具體實(shí)施方式

下面，對本發(fā)明的液體噴射控制裝置、液體噴射裝置以及控制方法的實(shí)施方式進(jìn)行說明。此外，并非通過以下說明的實(shí)施方式來限定本發(fā)明，能應(yīng)用本發(fā)明的方式也并非限定于以下的實(shí)施方式。另外，在附圖的描述中，對相同的部分標(biāo)注相同的符號。

第一實(shí)施方式

圖1是示出本實(shí)施方式中的液體噴射系統(tǒng)1的整體構(gòu)成例的圖。

液體噴射系統(tǒng)1應(yīng)用在將柔軟原材料例如生物體組織作為切削對象物的外科手術(shù)用、將食品作為切削對象物的食品加工用、凝膠材料的加工用、橡膠和塑料等樹脂材料的切削加工用等用途上，噴射動量為2[nns(納牛頓秒)]以上2[mns(毫牛頓秒)]以下、或者動能為2[nj(納焦耳)]以上200[mj(毫焦耳)]以下的脈沖液體射流來對切削對象物切削。在以下，例示將液體噴射系統(tǒng)1應(yīng)用在外科手術(shù)用的用途上并進(jìn)行患部(生物體組織)的切開、切除或破碎(將它們總括地稱為“切削”)的情況。另外，所謂本實(shí)施方式中的動量通量及動量，是指只考慮了脈沖液體射流的噴射方向成分的標(biāo)量即大小而進(jìn)行說明。

液體噴射系統(tǒng)1具備：容納液體的容器10、送液泵20、用于向切削對象物(在本實(shí)施方式中生物體組織)以脈沖狀噴射液體的液體噴射裝置30、以及液體噴射控制裝置70。

在該液體噴射系統(tǒng)1中，液體噴射控制裝置70具備用戶在手術(shù)時操作的操作面板80。操作面板80用于輸入動能的增減操作等各種操作。另外，液體噴射控制裝置70具備用于用戶用腳踩踏而切換脈沖液體射流的噴射開始及噴射停止的噴射踏板88。

容器10容納水或生理鹽水、藥液等液體。送液泵20將容器10中所容納的液體經(jīng)由連接管91、93而以預(yù)定的壓力或預(yù)定的流量供給液體噴射裝置30的脈沖流發(fā)生部40。

液體噴射裝置30是在手術(shù)時用戶手持操作的被稱為“手持”的部分。液體噴射裝置30具備向從送液泵20中供給的液體賦予脈動而使脈沖流產(chǎn)生的脈沖流發(fā)生部40和管狀的噴射管50。液體噴射裝置30將由脈沖流發(fā)生部40產(chǎn)生的脈沖流通過噴射管50并從前端的噴嘴60中作為脈沖液體射流而噴射。

在此，所謂脈沖流是指液體的流速和壓力隨時間大且急劇地變化的液體的脈動性流動。同樣地，所謂以脈沖狀噴射液體是指通過噴嘴的液體的流速隨時間大大地變化的、液體的脈動性噴射。在本實(shí)施方式中，雖然例示噴射通過向定常流賦予周期性的脈動而產(chǎn)生的脈沖液體射流的情況，但是，本發(fā)明也能夠同樣地適用于重復(fù)液體的噴射與非噴射的間歇性的、斷續(xù)性的脈沖液體射流的噴射。

圖2是示出將液體噴射裝置30沿著液體的噴射方向而切開后的切斷面的圖。此外，為便于圖示，部件和部分的縱橫的比例尺與實(shí)際的不同。

脈沖流發(fā)生部40構(gòu)成為在由第一外殼41、第二外殼42以及第三外殼43形成的筒狀的內(nèi)部空間中配設(shè)有用于使壓力室44的容積變化的壓電元件45以及隔膜46。各外殼41、42、43在彼此相對的面上接合而被一體化。

隔膜46是圓盤狀的金屬薄板，其外周部分夾持在第一外殼41與第二外殼42之間而被固定。壓電元件45例如為層疊型壓電元件，在隔膜46與第三外殼43之間，一端被固定于隔膜46，另一端被固定于第三外殼。

壓力室44是由隔膜46和形成于第一外殼41的與隔膜46相對的面上的凹部411圍成的空間。在第一外殼41上，形成有各自與壓力室44連通的入口流路413和出口流路415。出口流路415的內(nèi)徑形成得比入口流路413的內(nèi)徑大。入口流路413與連接管93連接，將從送液泵20中供給的液體導(dǎo)入壓力室44。在出口流路415上連接有噴射管50的一端，將在壓力室44內(nèi)流動的液體導(dǎo)入噴射管50。在噴射管50的另一端(前端)，插入附著有噴嘴60，其具有比噴射管50的內(nèi)徑縮小了的內(nèi)徑的液體噴射開口部61。

容器10中所容納的液體通過被液體噴射控制裝置70驅(qū)動控制的送液泵20以預(yù)定的壓力或預(yù)定的流量并經(jīng)由連接管93而供給至脈沖流發(fā)生部40。而且，當(dāng)驅(qū)動信號從液體噴射控制裝置70向壓電元件45輸出而施加驅(qū)動電壓時，壓電元件45伸長、收縮(圖2的箭頭a)。

驅(qū)動電壓以預(yù)定的重復(fù)頻率(例如幾十[hz]～幾百[hz])被重復(fù)施加，因此每周期重復(fù)壓電元件45的伸長和收縮。由此，脈動被賦予在壓力室44內(nèi)流動的定常流的液體，并從液體噴射開口部61中重復(fù)噴射脈沖液體射流。

具體而言，壓電元件45當(dāng)施加正的電壓時伸長，隔膜46被壓電元件45推壓而向壓力室44側(cè)撓曲。當(dāng)隔膜46向壓力室44側(cè)撓曲時，壓力室44的容積變小，壓力室44內(nèi)的液體從壓力室44中被擠出。在此，由于出口流路415的內(nèi)徑比入口流路413的內(nèi)徑大，因此出口流路415的流體慣性及流體阻力比入口流路413的流體阻力小。因此，由于壓電元件45急劇地伸長而從壓力室44中被擠出的液體的大部分都通過出口流路415而被導(dǎo)入噴射管50，并通過比其內(nèi)徑小徑的液體噴射開口部61而成為脈沖狀的液滴即“脈沖液體射流”被高速噴射。

在驅(qū)動電壓已上升沿至電壓振幅的電壓為止之后緩慢地下降沿的過程中，壓電元件45花費(fèi)比上升沿時間長的時間來收縮，與其同時，隔膜46被壓電元件45拉引而向第三外殼43側(cè)撓曲。另一方面，由于送液泵20將液體以預(yù)定壓力或預(yù)定流量一直供給脈沖流發(fā)生部40，因此當(dāng)隔膜46向第三外殼43側(cè)撓曲而壓力室44的容積變大時，液體就從入口流路413中向壓力室44內(nèi)導(dǎo)入、補(bǔ)充，并經(jīng)過出口流路415而填充至噴射管50。然后，接著在壓電元件45急劇地伸長的過程中，下一次的脈沖液體射流從液體噴射開口部61中噴射。

此外，即使在不進(jìn)行壓電元件45的伸縮動作的情況下，在送液泵20可移動的情況下，液體也從入口流路413中向壓力室44進(jìn)入，再經(jīng)過出口流路415并通過噴射管50而從液體噴射開口部61中流出。該流出由于是恒速且低速的液流，因此能夠視為定常流。

圖3是示出施加于壓電元件45上的一個周期的驅(qū)動信號的驅(qū)動電壓波形l1和液體噴射開口部61中的液體的流速波形l3的例子的圖。

驅(qū)動電壓波形l1的重復(fù)周期tp是驅(qū)動電壓波形l1的一個周期的時間，其倒數(shù)成為重復(fù)頻率fp。重復(fù)周期tp設(shè)定為1[ms(毫秒)]～100[ms(毫秒)]左右。

驅(qū)動電壓波形l1的上升沿時間tpr是驅(qū)動電壓波形l1上升沿至最大電壓為止所需要的時間，其倒數(shù)成為上升沿頻率fpr。上升沿時間tpr設(shè)定為10[μs(微秒)]～1000[μs(微秒)]左右。

重復(fù)周期tp作為比上升沿時間tpr長的時間而被設(shè)定，重復(fù)頻率fp作為比上升沿頻率fpr低的頻率而設(shè)定。上升沿頻率fpr以及上升沿時間tpr均為驅(qū)動電壓波形l1的上升沿所涉及的上升沿指標(biāo)值的一個。

脈沖液體射流在驅(qū)動電壓波形l1迎來了電壓振幅vm之后可包括多個液塊。其中，應(yīng)該關(guān)注的是緊接驅(qū)動電壓的上升沿之后產(chǎn)生的最高峰值的流速波形(頂頭波的射流)。將該波形的放大圖示于圖4。其它低的峰值起因于當(dāng)壓電元件45伸長時在壓力室44內(nèi)所產(chǎn)生的壓力變動的波在噴射管50內(nèi)往復(fù)反射而被附帶噴射的射流，但決定切削對象物的破壞狀態(tài)即切削對象物的切削深度和切削體積的是流速最大的頂頭波的射流(主射流)。

圖4是抽出了主射流的流速波形的圖。

主射流3的持續(xù)時間t是流速波形l3從定常流的流速ubg開始增加而達(dá)到了峰值之后直至恢復(fù)為原來的流速ubg為止的時間。持續(xù)時間t成為直至流速迎來峰值為止所需要的流速上升沿時間tr與直至流速從峰值恢復(fù)為原樣所需要的流速下降沿時間tf之和。

原理

接著，對用于使其能盡量不改變切削體積而從“窄而深”至“寬而淺”調(diào)整由脈沖液體射流進(jìn)行的切削形態(tài)的原理進(jìn)行說明。

首先，對用于實(shí)現(xiàn)“盡量不改變切削體積”的前提部分的原理進(jìn)行說明。

使脈沖液體射流具有特征的是一個脈沖的射流在液體噴射開口部61中的流速波形l3，但決定切削對象物的破壞狀態(tài)即切削深度和切削體積、切削面積的是流速最大的主射流3。

因此，著眼于主射流3的流速波形l3(參照圖4)，研究了由該主射流3的流速波形l3決定的幾個參數(shù)與切削深度及切削體積的相關(guān)。

具體而言，根據(jù)主射流在液體噴射開口部61中的流速波形l3，對通過液體噴射開口部61的主射流的質(zhì)量通量[kg/s]、動量通量[n]以及能量通量[w]進(jìn)行了研究。此外，質(zhì)量通量是通過液體噴射開口部61的液體的每單位時間的質(zhì)量[kg/s]。動量通量是通過液體噴射開口部61的液體的每單位時間的動量[n]。能量通量是通過液體噴射開口部61的液體的每單位時間的能量[w]。所謂能量是指動能，以下簡稱為“能量”。

在液體噴射開口部61中，液體被釋放到自由空間，因此能夠?qū)毫σ暈椤?”。另外，也能夠?qū)⑴c液體的射流噴射方向正交的方向(液體噴射開口部61的徑向)的速度視為“0”。如果假設(shè)在液體噴射開口部61的徑向上沒有液體的速度分布，則通過液體噴射開口部61的質(zhì)量通量jm[kg/s]、動量通量jp[n]以及能量通量je[w]能夠由下式(1)、(2)、(3)求出：s[m²]表示噴嘴截面積，ρ[kg/m³]表示動作流體密度。

jm＝s·ρ·v…(1)

jp＝s·ρ·v²…(2)

je＝1/2·ρ·s·v³…(3)

圖5～圖7分別為由主射流3的流速波形l3求出的質(zhì)量通量jm、動量通量jp以及能量通量je的曲線圖。如果將這些質(zhì)量通量jm、動量通量jp以及能量通量je的各自在從主射流的流速波形的上升沿開始直至下降沿開始為止的時間(持續(xù)時間t)內(nèi)積分，則就能夠求出作為主射流3而從液體噴射開口部61中噴射的液體的質(zhì)量、動量以及能量。

認(rèn)為，按上述的要領(lǐng)算出的質(zhì)量通量jm、動量通量jp、能量通量je、質(zhì)量、動量以及能量的各值可決定一個脈沖的主射流3的切削深度及切削體積。但是，均為包括定常流成分的物理量，重要的是將定常流的貢獻(xiàn)部分減去后的值。

因此，關(guān)于圖5的質(zhì)量通量jm，定義從質(zhì)量通量jm的峰值(最大值)中減去了定常流的質(zhì)量通量jm_bg[kg/s]后的最大質(zhì)量通量jm_max[kg/s]和從作為主射流而從液體噴射開口部61流出的液體的質(zhì)量中除去了定常流部分后的流出質(zhì)量m[kg](圖5中的陰影線部分)兩個參數(shù)。流出質(zhì)量m由下式(4)表示：

數(shù)1

m＝∫(jm-jm_bg)dt…(4)

關(guān)于圖6的動量通量jp，定義從動量通量jp的峰值(最大值)中減去了定常流的動量通量jp_bg[n]后的最大動量通量jp_max[n]和從作為主射流而從液體噴射開口部61流出的液體的動量中除去了定常流部分后的動量p[ns](圖6中的陰影線部分)兩個參數(shù)。動量p由下式(5)表示：

數(shù)2

p＝∫(jp-jp_bg)dt…(5)

關(guān)于圖7的能量通量je，定義從能量通量je的峰值(最大值)中減去了定常流的能量通量je_bg[w]后的最大能量通量je_max[w]和從作為主射流而從液體噴射開口部61流出的液體的能量中除去了定常流部分的能量e[j](圖7中的陰影線部分)兩個參數(shù)。能量e由下式(6)表示：

數(shù)3

e＝∫(je-je_bg)dt…(6)

但是，上述式(4)、(5)、(6)中的積分區(qū)間是在各流速波形中從主射流3的上升沿直至下降沿為止的時間(持續(xù)時間t)。

然后，利用數(shù)值模擬而研究了最大質(zhì)量通量jm_max、流出質(zhì)量m、最大動量通量jp_max、動量p、最大能量通量je_max、以及能量e的六個參數(shù)各自與切削深度及切削體積在什么程度上相關(guān)。

在此，脈沖液體射流為流體，切削對象物為柔軟的彈性體。因此，為了進(jìn)行由脈沖液體射流產(chǎn)生的切削對象物的破壞行為的模擬，就必須在柔軟彈性體側(cè)設(shè)定了恰當(dāng)?shù)钠茐拈撝抵笤龠M(jìn)行所謂的流體與結(jié)構(gòu)體(這里為柔軟彈性體)的耦合分析(流體-結(jié)構(gòu)耦合分析(fsi))。作為模擬的計(jì)算方法，例如，可列舉采用了有限元法(fem：finiteelementmethod)的方法、采用了以sph(smoothedparticlehydrodynamics，光滑粒子流體動力學(xué))等為代表的粒子法的方法、組合了有限元法與粒子法的方法等。所應(yīng)用的方法并沒有特別的限制，因此不作詳述，但考慮分析結(jié)果的穩(wěn)定性、計(jì)算時間等而選擇最合適的方法，進(jìn)行了模擬。

在模擬時，設(shè)定為：流體密度＝1[g/cm³]、液體噴射開口部61的直徑＝0.15[mm]、相隔距離(從液體噴射開口部61直至切削對象物表面為止的距離)＝0.5[mm]。另外，將切削對象物假設(shè)為表面平坦的柔軟彈性體，作為其物理模型，使用了密度＝1[g/cm³]、具有按楊氏模量換算9[kpa]左右(按剪切彈性模量換算3[kpa]左右)的彈性模量的mooney-rivlin超彈性體。破壞閾值使用了偏差等效應(yīng)變＝0.7。

關(guān)于主射流的流速波形，設(shè)想各種各樣的主射流的流速波形，準(zhǔn)備了對正弦波、三角波以及矩形波三個種類的波形在12[m/s]～76[m/s]的范圍內(nèi)變更了三種振幅(流速的最大值)、在63[μs]～200[μs]的范圍內(nèi)變更了三種持續(xù)時間的波形總計(jì)27種。此外，定常流的流速設(shè)定為1[m/s]。

圖8～圖10分別為示出在模擬中作為主射流的流速波形而給予的正弦波、矩形波、三角波的圖，用實(shí)線示出了持續(xù)時間為63[μs]的情況，用一點(diǎn)劃線示出了持續(xù)時間為125[μs]的情況，用雙點(diǎn)劃線示出了持續(xù)時間為200[μs]的情況。然后，將這些波形作為主射流的流速波形給予而生成脈沖液體射流，并對在打進(jìn)了所述的柔軟彈性體時的柔軟彈性體的破壞行為進(jìn)行模擬，進(jìn)行了切削深度和切削體積的研究。

圖11～圖16為分別繪制了最大質(zhì)量通量jm_max(圖11)、最大動量通量jp_max(圖12)、最大能量通量je_max(圖13)、流出質(zhì)量m(圖14)、動量p(圖15)、以及能量e(圖16)相對于切削對象物的切削深度的關(guān)系的仿真結(jié)果的圖。

在這些圖中，用“＊”繪圖示出作為主射流的流速波形而在給予了持續(xù)時間為63[μs]的正弦波時的仿真結(jié)果，用“◆”繪圖(plot)示出在給予了125[μs]的正弦波時的仿真結(jié)果，用“-”繪圖示出在給予了200[μs]的正弦波時的仿真結(jié)果。

并且，用“+”繪圖示出作為主射流的流速波形而在給予了持續(xù)時間為63[μs]的三角波時的仿真結(jié)果，用“×”繪圖示出在給予了125[μs]的三角波時的仿真結(jié)果，用“■”繪圖示出在給予了200[μs]的三角波時的仿真結(jié)果。

另外，用“●”繪圖示出作為主射流的流速波形而在給予了持續(xù)時間為63[μs]的矩形波時的仿真結(jié)果，用全面涂黑的三角形的繪圖示出在給予了125[μs]的矩形波時的仿真結(jié)果，用“－”繪圖示出在給予了200[μs]的矩形波時的仿真結(jié)果。

如圖11～圖13所示，最大質(zhì)量通量jm_max、最大動量通量jp_max以及最大能量通量je_max三個各參數(shù)與切削深度的關(guān)系根據(jù)作為主射流的流速波形而給予的波形的形狀，差異很大，可知雙方的相關(guān)低。尤其是質(zhì)量通量是與流速成正比的值，由此表明，切削深度只由主射流的最大流速是不能決定的。

接下來，試看一下圖14～圖16所示的流出質(zhì)量m、動量p以及能量e三個各參數(shù)與切削深度的關(guān)系，關(guān)于流出質(zhì)量m與切削深度的關(guān)系，根據(jù)作為主射流的流速波形而給予的波形的形狀而差異很大，相關(guān)低。與此相反，在與動量p和能量e的關(guān)系上，由所給予的波形的形狀引起的差異小，各繪圖(plot)都分布在大致同一曲線上。在動量p和能量e中，動量p的差異更小。因此，可以說，切削深度與動量p和能量e的相關(guān)性高，尤其是與動量p高度相關(guān)。

此外，在此雖然對將液體噴射開口部的直徑設(shè)定為0.15[mm]、將相隔距離設(shè)定為0.5[mm]的情況進(jìn)行了模擬，但是在其它液體噴射開口部直徑和其它相隔距離上也進(jìn)行模擬，并已確認(rèn)，切削深度與動量p和能量e的相關(guān)性高這種定性上的趨勢沒有太大的變化。

圖17～圖22為分別繪制了最大質(zhì)量通量jm_max(圖17)、最大動量通量jp_max(圖18)、最大能量通量je_max(圖19)、流出質(zhì)量m(圖20)、動量p(圖21)、以及能量e(圖22)相對于切削對象物的切削體積的關(guān)系的仿真結(jié)果的圖。作為主射流的流速波形而給予的波形與繪圖(plot)的種類的關(guān)系與圖11～圖16同樣。

如圖17～圖19所示，最大質(zhì)量通量jm_max、最大動量通量jp_max、以及最大能量通量je_max三個各參數(shù)與切削體積的關(guān)系雖然不像與切削深度的關(guān)系那樣，但根據(jù)作為主射流的流速波形而給予的波形的形狀而有差異，認(rèn)為雙方的相關(guān)低。

接下來，試看一下圖20～圖22所示的流出質(zhì)量m、動量p、以及能量e三個各參數(shù)與切削體積的關(guān)系，關(guān)于流出質(zhì)量m與切削體積的關(guān)系，與切削深度同樣地，根據(jù)作為主射流的流速波形而給予的波形的形狀而差異很大，相關(guān)低。另一方面，在與動量p和能量e的關(guān)系上，與切削深度同樣地，由所給予的波形的形狀引起的差異小，各繪圖都分布在大致同一直線上。另外，與動量p相比，能量e一方差異更小。因此，可以說，切削體積與動量p和能量e的相關(guān)性高，尤其是與能量e高度相關(guān)。

此外，這里雖然對將液體噴射開口部的直徑設(shè)定為0.15[mm]、將相隔距離設(shè)定為0.5[mm]的情況進(jìn)行了模擬，但是，在其它液體噴射開口部直徑和其它相隔距離上也進(jìn)行模擬，并已確認(rèn)，切削體積與動量p和能量e的相關(guān)性高這種定性上的趨勢沒有太大的變化。

根據(jù)以上的研究結(jié)果，在本實(shí)施方式中，作為用于“使其能盡量不改變切削體積而從‘窄而深’至‘寬而淺’調(diào)整切削形態(tài)”的一個例子，通過著眼于能量e而控制驅(qū)動電壓波形l1，從而幾乎不改變切削體積而實(shí)現(xiàn)切削形態(tài)的變更。

為此，首先，變更驅(qū)動電壓波形l1的控制參數(shù)(上升沿頻率fpr、電壓振幅vm、重復(fù)頻率fp)并通過模擬而求出了主射流3的流速波形l3。模擬能夠利用基于例如將液體噴射裝置的流路系統(tǒng)替換成了流體(流路)阻力、流體慣性、流體柔量等的模型的、等效電路法數(shù)值模擬而進(jìn)行。或者，如若進(jìn)一步求出精度，可以利用采用了有限元法(fem)、有限體積法(fvm)等的流體模擬。

第一，給予將電壓振幅vm及重復(fù)頻率fp固定并階梯式地改變了上升沿頻率fpr的驅(qū)動電壓波形l1而通過模擬求出了主射流3的流速波形l3。

圖23是示出所給予的驅(qū)動電壓波形l1的一個例子的圖。各驅(qū)動電壓波形l1是將電壓振幅設(shè)為v2、將重復(fù)周期tp設(shè)為t2并使上升沿時間tpr從t21至t25階梯式地變長了的波形即使上升沿頻率fpr階梯式地降低了的波形。

圖24為示出在給予了圖23所示的、上升沿頻率fpr不同的各驅(qū)動電壓波形l1的情況下的主射流3的流速波形l3的仿真結(jié)果的圖。

如這些圖所示，當(dāng)使上升沿頻率fpr降低(按上升沿時間tpr來說變長)時，主射流3的流速波形l3在上升沿的起始時間沒有變化的前提下上升沿的期間的持續(xù)時間t變長，流速振幅(流速的最大值)也變小。

第二，給予將上升沿頻率fpr及重復(fù)頻率fp固定并階梯式地改變了電壓振幅vm的驅(qū)動電壓波形l1而通過模擬求出了主射流3的流速波形l3。

圖25是示出所給予的驅(qū)動電壓波形l1的一個例子的圖。各驅(qū)動電壓波形l1是將上升沿時間tpr設(shè)定為t31、將重復(fù)周期tp設(shè)定為t33并使電壓振幅從v31至v35階梯式地變小的波形。

圖26為示出在給予了圖25所示的、電壓振幅vm不同的驅(qū)動電壓波形l1的情況下的主射流的流速波形的仿真結(jié)果的圖。

如這些圖所示，當(dāng)使電壓振幅vm變小時，主射流的流速波形l3與使上升沿頻率fpr降低下去的圖23、圖24的情況不同，始終維持上升沿的期間的持續(xù)時間t，流速振幅(流速的最大值)變小。

第三，給予將上升沿頻率fpr及電壓振幅vm固定并階梯式地改變了重復(fù)頻率fp的驅(qū)動電壓波形l1而通過模擬求出了主射流3的流速波形l3。

圖27是示出所給予的驅(qū)動電壓波形l1的一個例子的圖。各驅(qū)動電壓波形l1是將上升沿時間tpr設(shè)定為t4、將電壓振幅設(shè)定為v4、并通過將驅(qū)動電壓已上升沿至最大電壓為止之后的下降沿形狀在時間軸方向上擴(kuò)展而使重復(fù)周期tp從t41至t45階梯式地變長(使重復(fù)頻率fp階梯式地降低)后的波形。

圖28為示出在給予了圖27所示的、重復(fù)頻率fp不同的驅(qū)動電壓波形l1的情況下的主射流3的流速波形l3的仿真結(jié)果的圖。

如這些圖所示，當(dāng)使重復(fù)頻率fp降低(按重復(fù)周期tp來說變長)時，主射流3的流速波形l3與使上升沿頻率fpr降低下去的圖23、圖24的情況相比雖然程度小，但持續(xù)時間t仍變長。另外，流速振幅(流速的最大值)始終維持著。

接著，對所得到的主射流3的流速波形l3的各個求出能量e。詳細(xì)而言，一邊按參照圖27～圖28而已說明的要領(lǐng)改變重復(fù)頻率fp，一邊對每各個重復(fù)頻率fp進(jìn)行了按參照圖23～圖24而已說明的要領(lǐng)將電壓振幅vm固定并改變了上升沿頻率fpr的情況下的模擬和按參照圖25～圖26而已說明的要領(lǐng)將上升沿頻率fpr固定并改變了電壓振幅vm的情況下的模擬。然后，求出了在各模擬中得到的主射流3的流速波形l3的能量e。

圖29是示出在預(yù)定的重復(fù)頻率(例如標(biāo)注為“f51”)上得到的能量e與上升沿頻率fpr及電壓振幅vm的對應(yīng)關(guān)系的圖，通過在將縱軸設(shè)定為上升沿頻率fpr、將橫軸設(shè)定為電壓振幅vm的坐標(biāo)空間中畫出關(guān)于能量e的等高線而獲得。各等高線的能量e51、e52，…左下方不斷降低，越朝著右上方去，越以預(yù)定量不斷增大。此外，未圖示，如果將在另外的重復(fù)頻率fp上得到的能量e繪制于同樣的坐標(biāo)空間并畫出等高線，則獲得對應(yīng)于該重復(fù)頻率fp上的能量e與上升沿頻率fpr及電壓振幅vm的對應(yīng)關(guān)系的等高線圖。

這里，應(yīng)該關(guān)注的是能量e相對于各坐標(biāo)軸方向的參數(shù)未呈線性變化。

例如，考慮在能量e與上升沿頻率fpr及電壓振幅vm的對應(yīng)關(guān)系中將上升沿頻率fpr設(shè)定為固定(例如f5)并將電壓振幅vm設(shè)定為變更而控制壓電元件45的驅(qū)動電壓波形l1的情況。

如果想為了使切削體積盡量不改變而使能量e的變化量為一定，能量e51～e52間，必需電壓振幅v51～v52間的電壓振幅變化，能量e52～e53間，必需電壓振幅v52～v53間的電壓振幅變化。但是，電壓振幅v51～v52的電壓振幅間隔與電壓振幅v52～v53的電壓振幅間隔不同。這種現(xiàn)象隨著能量e的增大而表現(xiàn)得顯著。

因此，可以說，為了使切削體積盡量不改變，即使進(jìn)行將上升沿頻率fpr設(shè)為固定并使電壓振幅vm以一定量變化的控制，也可能發(fā)生能量e變化的事態(tài)。在進(jìn)行將電壓振幅vm設(shè)定為固定而使上升沿頻率fpr以一定量變化的操作的情況下，也可以說同樣的情況。

因此，在本實(shí)施方式中，作為在手術(shù)中用戶進(jìn)行的操作，至少接收能量e的設(shè)定操作，根據(jù)如上所述按每重復(fù)頻率fp得到的等高線圖，將每個重復(fù)頻率fp的、能量e與上升沿頻率fpr及電壓振幅vm的對應(yīng)關(guān)系預(yù)先作為表格數(shù)據(jù)而準(zhǔn)備。然后，從該表格數(shù)據(jù)中決定能夠?qū)崿F(xiàn)由用戶已設(shè)定操作的能量e的各控制參數(shù)的值(重復(fù)頻率fp、上升沿頻率fpr、電壓振幅vm)的組合而控制壓電元件45的驅(qū)動。由此，實(shí)現(xiàn)幾乎不改變切削體積的控制。

那么，接下來，作為用于“使盡量不改變切削體積而從‘窄而深’至‘寬而淺’調(diào)整切削形態(tài)變?yōu)榭赡堋钡尿?qū)動電壓波形l1的控制，對“使切削形態(tài)可調(diào)整”部分的原理進(jìn)行說明。

圖30～圖32是將驅(qū)動電壓波形l1的電壓振幅vm設(shè)為固定并變更了流速上升沿時間比的情況下的、表示切削形態(tài)(削去情況)的三要素(切削深度、切削體積、切削面積)的仿真結(jié)果的曲線圖。切削面積是與進(jìn)行切削的深度方向正交面的面積，是削得窄還是削得寬的指標(biāo)。

脈沖液體射流為流體，切削對象物為柔軟的彈性體。因此，脈沖液體射流的切削形態(tài)作為由脈沖液體射流產(chǎn)生的切削對象物的破壞行為而進(jìn)行了模擬。此外，作為模擬的計(jì)算方法，在本實(shí)施方式中，在柔軟彈性體側(cè)設(shè)定了恰當(dāng)?shù)钠茐拈撝抵蟛捎昧肆黧w與結(jié)構(gòu)體(這里為柔軟彈性體)的耦合分析(流體-結(jié)構(gòu)耦合分析(fsi：fluidstructureinteraction)，但也可以使用例如采用了有限元法(fem：finiteelementmethod)的方法、采用了以sph(smoothedparticlehydrodynamics：光滑粒子流體動力學(xué))等為代表的粒子法的方法、組合了有限元法與粒子法的方法等。

在模擬時，設(shè)定為：液體噴射開口部61的直徑＝0.15[mm]、相隔距離(從液體噴射開口部61直至切削對象物表面為止的距離)＝1.0[mm]。并且，切削對象物假設(shè)為表面平坦的柔軟彈性體，作為其物理模型，設(shè)定為具有按楊氏模量換算9[kpa]左右(按剪切彈性模量換算3[kpa]左右)的彈性模量的mooney-rivlin超彈性體。破壞閾值設(shè)定為偏差等效應(yīng)變＝0.7。液體的密度及柔軟彈性體的密度均設(shè)定為1[g/cm³]。

打入在噴嘴孔出口處強(qiáng)制給予的切削對象物質(zhì)中的主射流3的流速波形l3將使流速的最大振幅固定于50[m/s]、持續(xù)時間固定于125[μs]、流速上升沿時間為62.5[μs]的流速波形作為“基準(zhǔn)波形”而設(shè)想了在各種各樣的時刻成為最大流速這樣的各種各樣的流速波形l3。具體而言，作為關(guān)于流速波形l3而取得最大流速的時間(＝流速上升沿時間tr)，設(shè)想了1[μs]、25[μs]、62.5[μs]、100[μs]、124[μs]五個水準(zhǔn)。此外，定常流的流速設(shè)定為1[m/s]。

流速波形l3設(shè)想了由式(7)表示的三角波和由式(8)表示的正弦平方波。圖30及圖31是采用了前者的仿真結(jié)果，圖32及圖33是采用了后者的仿真結(jié)果。

數(shù)4

數(shù)5

在這些式子中，ubg為定常流1[m/s]，δum為流速最大振幅50[m/s]，t為主射流持續(xù)時間125[μs]。tr為流速上升沿時間，tf為流速下降沿時間，tr與tf之和為主射流3的持續(xù)時間t(t＝tr與+tf)。

而且，作為想留意的點(diǎn)，對于所使用的兩種主射流流速波形各個，盡管流速上升沿時間不同，但都使關(guān)于將背景部分(定常流的部分)除去后的脈動成分的最大質(zhì)量通量[kg/s]、最大動量通量[ns/s＝n]、最大能量通量[j/s＝w]、并且流出質(zhì)量[kg]、流出動量[ns]、流出能量[j]變?yōu)榱朔謩e完全相同。

根據(jù)圖30～圖33的仿真結(jié)果，不論流速波形的種類如何，切削深度都具有隨“tr/t”的增加而減少的相同趨勢。換另外的說法，可以說，越是以主射流3中的流速峰值時間相對快的流速波形來噴射主射流，越能夠“窄而深”地切削。反之，可以說，越是以主射流中的流速峰值時間相對慢的流速波形來噴射主射流，越能夠“寬而淺”地切削。也就是，即使主射流3的動量p或能量e相同，通過調(diào)整“tr/t”，也能夠?qū)崿F(xiàn)從“窄而深”至“寬而淺”各種各樣的切屑形態(tài)下的切削。

此外，對于由式(7)表示的三角波和由式(8)表示的正弦平方波以外的流速波形，也進(jìn)行了同樣的模擬，但是，這種趨勢并沒有變化。

接下來，對調(diào)整流速上升沿時間之比“tr/t”的方法、換種說法調(diào)整主射流3中的流速峰值時間的方法進(jìn)行說明。

在使用的使用中，就會以每一秒幾十次至幾百次即幾十[hz]至幾百[hz]的重復(fù)頻率fp施加驅(qū)動電壓波形的一個周期的驅(qū)動電壓波形l1(基本驅(qū)動電壓波形：參照圖3)。一個周期的驅(qū)動電壓波形l1可看作由兩個波形部分構(gòu)成。即是從電壓“0”開始直至到達(dá)電壓振幅vm為止的“上升沿部分”和從電壓振幅vm緩慢地減少而再到達(dá)電壓“0”的“下降沿部分”。

圖34是將一個周期的驅(qū)動電壓波形l1的上升沿部分放大后的圖。

著眼于波形曲線的拐點(diǎn)(在圖34的例子中r＝0.5的位置)來看“上升沿部分”可知，由從驅(qū)動電壓“0”沿著向下凸的曲線而一直增加直至到達(dá)“拐點(diǎn)”為止的過程和從“拐點(diǎn)”沿著向上凸的曲線而到達(dá)電壓振幅vm的過程兩個曲線部分組成。壓電元件45相對于驅(qū)動電壓而幾乎呈線性地伸長，因而可以說，“拐點(diǎn)”相當(dāng)于主射流3的流速波形l3中的峰值。因此，能夠通過使拐點(diǎn)的位置移動來調(diào)整流速上升沿時間之比“tr/t”、即調(diào)整主射流3上的流速峰值時間。

接著，對使拐點(diǎn)移動的基本驅(qū)動電壓波形(一個周期的驅(qū)動電壓波形l1)的變形方法進(jìn)行說明。

在本實(shí)施方式中，使拐點(diǎn)沿著連接驅(qū)動電壓波形的“上升沿起始點(diǎn)(驅(qū)動電壓＝0的點(diǎn))”和“上升沿終止點(diǎn)(驅(qū)動電壓＝電壓振幅)”的線段上移動。由此，不很大地改變主射流3的動量p和能量e而改變“tr/t”、可以說是上升沿部分的前后比。由此，不改變對象物質(zhì)的切削量而實(shí)現(xiàn)“窄而深”、“寬而淺”等多樣的切削形態(tài)。

具體而言，基本驅(qū)動電壓波形的驅(qū)動電壓vp能夠如下式(9)這樣表示為將時刻t作為變量、將該時刻t的上限作為重復(fù)周期tp的定義域上的函數(shù)。

vp＝v(t)(0≦t≦tp)…(9)

另外，直至上升沿時間tpr為止的上升沿部分上的驅(qū)動電壓vp能夠按下式(10)這樣記述：

vp＝v(t)(0≦t≦tpr)…(10)

在該上升沿部分中，基本驅(qū)動電壓波形(一個周期的驅(qū)動電壓波形l1)在時刻“0”上升沿起始點(diǎn)處的驅(qū)動電壓vp為“0”，在時刻tpr上升沿終止點(diǎn)處的驅(qū)動電壓vp為電壓振幅vm。即，下式(11)成立：

v(0)＝0，v(tpr)＝vm…(11)

在此，上升沿部分與連接上升沿起始點(diǎn)和上升沿終止點(diǎn)的線段在時刻tprc相交。將此處稱為“交點(diǎn)”。如果將那時的基本驅(qū)動電壓波形(一個周期的驅(qū)動電壓波形l1)的電壓設(shè)為vc，則下式(12)成立：

v(tprc)＝vc＝(vm/tpr)tprc…(12)

然后，基于以下的第一～第三的想法而使上升沿部分變形：

即：

第一在“交點(diǎn)”之前，將“上升沿起始點(diǎn)(驅(qū)動電壓＝0)”作為基點(diǎn)而在電壓軸方向及時間軸方向上等倍地?cái)U(kuò)大或縮小。

第二在“交點(diǎn)”之后，將“上升沿終止點(diǎn)(電壓振幅vm)”作為基點(diǎn)而在電壓軸方向及時間軸方向上等倍地縮小或擴(kuò)大。

第三在“交點(diǎn)”的移動目標(biāo)處，平滑地連接上升沿部分和下降沿部分。

具體而言，想到，將“上升沿起始點(diǎn)”及“上升沿終止點(diǎn)”作為基點(diǎn)而以將“交點(diǎn)”在電壓軸方向及時間軸方向上變?yōu)閙倍及m’倍的方式分別變形，并想到上升沿部分上的點(diǎn)(t、vp)移動到了點(diǎn)(t＊、vp＊)。于是，下式(13)～式(14)成立：

t＊/t＝vp＊/vp＝m(0≦t＜tprc)…(13)

(tpr－t＊)/(tpr－t)＝(vm－vp＊)/(vm－vp)＝m’

(tprc≦t≦tpr)…(14)

但是，m’由下式(15)表示：

m’＝(tpr－mtprc)/(tpr－tprc)＝(vm－mvc)/(vm－vc)…(15)

因此，在移動了“交點(diǎn)”之后的上升沿部分能夠由下式(16)表示：

數(shù)6

在此，作為表示移動后的“交點(diǎn)”的時刻mtprc相對于上升沿時間tpr的比例的指標(biāo)而導(dǎo)入式(17)：

r＝mtprc/tpr…(17)

其結(jié)果，在移動了“交點(diǎn)”之后的上升沿部分重新被一般化為下式(18)：

數(shù)7

接著，對變形前的基本驅(qū)動電壓波形的“交點(diǎn)”為“拐點(diǎn)”且“拐點(diǎn)”位于上升沿區(qū)域的正中央(t＝tprc＝tpr/2)的情況進(jìn)行說明。

在這種情況下，由于能夠使r在0＜r＜1的范圍內(nèi)變化，因而用戶使r的變更操作輸入變?yōu)榭赡堋＠?，使r的值可通過刻度盤開關(guān)或按鈕開關(guān)來變更操作。變更幅度和可變更的檔數(shù)能適當(dāng)設(shè)定，例如，能夠設(shè)定為“0.1”“0.3”“0.5”“0.7”“0.9”這樣的情況。在r＝0.5時，基本驅(qū)動波形沒有變化。在這種情況下，變形操作后的上升沿部分能夠更簡單地由下式(19)表示：

數(shù)8

如果將驅(qū)動電壓波形的微分波形變?yōu)槿遣ú⒁粤魉俨ㄐ纬蔀槿遣ǖ姆绞蕉O(shè)定驅(qū)動電壓波形，則上升沿部分的式(19)能夠由下式(20)表示：

數(shù)9

而且，如果形成為用戶能用刻度盤開關(guān)、按鈕開關(guān)等設(shè)定r的值的結(jié)構(gòu)，則上升沿部分如下式(21)這樣表示：

數(shù)10

另一方面，如果將驅(qū)動電壓波形的微分波形設(shè)為慢啟動且慢下降沿(上升沿起始點(diǎn)及上升沿終止點(diǎn)處的二階微分系數(shù)為0)的正弦平方波(sin²(x))，則上升沿部分由下式(22)表示：

數(shù)11

而且，如果形成為用戶能用刻度盤開關(guān)、按鈕開關(guān)等設(shè)定r的結(jié)構(gòu)，則上升沿部分如下式(23)這樣表示：

數(shù)12

在此，對“下降沿部分”預(yù)先說明。

下降沿部分是基本驅(qū)動電壓(一個周期的驅(qū)動電壓波形l1)從到達(dá)了電壓振幅vm之后緩慢地減少而不久返回至驅(qū)動電壓“0”的減少過程，雖然對流速波形帶來一些影響，但是該影響并不那么大。但是，優(yōu)選與前后的上升沿部分平滑地連接。即，可以是下降沿部分與上升沿部分的電壓振幅vm平滑地連接，從那里起花費(fèi)比上升沿時間足夠長的時間來平穩(wěn)地減少而到達(dá)驅(qū)動電壓“0”，并與下一個周期的上升沿部分平滑地連接。下降沿部分的波形能適當(dāng)設(shè)定例如一次函數(shù)的波形等，但鑒于優(yōu)選上升沿部分與下降沿部分平滑地連接這點(diǎn)，在本實(shí)施方式中，設(shè)定為例如下式(24)或式(25)：

數(shù)13

數(shù)14

用戶界面的說明

圖35是示出本實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置70的操作面板80的構(gòu)成例的圖。本實(shí)施方式的操作面板80具備：主電源開關(guān)81、泵開關(guān)82、射流噴射開關(guān)83、射流設(shè)定操作部83、以及平板顯示器86。

主電源開關(guān)81接收液體噴射系統(tǒng)1(參照圖1)的主電源的on/off操作。

泵開關(guān)82接收送液泵20(參照圖1)的on/off操作。當(dāng)使該開關(guān)接通時，送液泵20驅(qū)動，液體從容器10向液體噴射裝置30供給。

射流噴射開關(guān)83接收脈沖流發(fā)生部40的驅(qū)動/停止的操作，提供與圖1所示的噴射踏板88同樣的功能。如果只使泵開關(guān)82已接通，只不過定常流被供給液體噴射裝置30，只是液體在沒有脈沖的狀態(tài)(定常流的狀態(tài))下從噴嘴60中流出。但是，當(dāng)使射流噴射開關(guān)83接通時，就會在脈沖流發(fā)生部40的壓電元件45(參照圖2)上施加對應(yīng)于射流設(shè)定操作部85中的設(shè)定操作輸入的驅(qū)動電壓，脈沖液體射流就會從噴嘴60中噴射。

射流設(shè)定操作部85接收用于將脈沖液體射流調(diào)節(jié)為用戶所希望的狀態(tài)的各種設(shè)定操作。本實(shí)施方式的射流設(shè)定操作部85包括能量刻度盤851和切削類型刻度盤858。

能量刻度盤851是接收主射流3的能量e的設(shè)定值的輸入即主射流3的強(qiáng)弱的設(shè)定的操作部。構(gòu)成為可選擇標(biāo)有例如“1”～“5”刻度的五檔的刻度盤位置。在各刻度盤位置上，例如以與所對應(yīng)的刻度的數(shù)值成正比而以一定量增大的方式預(yù)先分配有能量指示值。用戶通過切換能量刻度盤851的指示位置而能夠操作主射流3的強(qiáng)弱。此外，刻度盤位置的檔數(shù)并非限定于五檔，也可以采用“大”“中”“小”三檔或者允許無級調(diào)整等適當(dāng)設(shè)定。

切削類型刻度盤858是接收“窄而深”、“寬而淺”等切削形態(tài)(切削情況)的設(shè)定的操作部。具體而言，在切削類型刻度盤858上設(shè)定有作為r的值(參照圖34)的“0.1”“0.3”“0.5”“0.7”“0.9”的各刻度盤位置。即，切削類型刻度盤858是接收驅(qū)動電壓波形中的上升沿部分的拐點(diǎn)位置的設(shè)定操作的操作部，作為接收用于設(shè)定脈沖液體射流的主射流中的流速峰值時間的指標(biāo)值的輸入的操作部而發(fā)揮作用。

平板顯示器86顯示涉及脈沖液體射流的各種信息。顯示內(nèi)容能適當(dāng)設(shè)定，而在本實(shí)施方式中，包括主射流能量顯示部861、重復(fù)頻率顯示部862以及功率顯示部863。

主射流能量顯示部861顯示一個脈沖的主射流的能量e[μj]。

重復(fù)頻率顯示部862顯示重復(fù)頻率fp即基本驅(qū)動電壓波形(一個周期的驅(qū)動電壓波形l1)的重復(fù)頻率[hz]。

功率顯示部863顯示使在主射流能量顯示部861上顯示的能量值乘以在重復(fù)頻率顯示部862上顯示的頻率后的每單位時間的能量即功率[mw]。

此外，這些各顯示部的顯示方式能適當(dāng)設(shè)定。在圖35中，雖然例示了基于數(shù)值(在圖中用“x”代替)的數(shù)字顯示，但是，既可以為儀表顯示，也可以用曲線圖顯示能量e、重復(fù)頻率等隨著從脈沖液體射流的噴射開始的增減操作的變化。

功能結(jié)構(gòu)的說明

圖36是示出本實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置的功能構(gòu)成例的框圖。本實(shí)施方式的液體噴射控制裝置70具備：操作輸入部100、顯示部300、控制部200以及存儲部500。

操作輸入部100通過按鈕開關(guān)或杠桿開關(guān)、刻度盤開關(guān)、踏板開關(guān)等各種開關(guān)；觸摸面板、觸控板、鼠標(biāo)等輸入裝置來實(shí)現(xiàn)，將對應(yīng)于操作輸入的操作信號輸出至控制部200。在本實(shí)施方式中，圖1的噴射踏板88、圖35的主電源開關(guān)81和泵開關(guān)82、射流噴射開關(guān)83、射流設(shè)定操作部85的能量刻度盤851及切削類型刻度盤858符合。

控制部200通過cpu(centralprocessingunit：中央處理單元)或dsp(digitalsignalprocessor：數(shù)字信號處理器)等微處理器、asic(applicationspecificintegratedcircuit：專用集成電路)等控制裝置及運(yùn)算裝置來實(shí)現(xiàn)，綜合性地控制液體噴射系統(tǒng)1的各部。而且，本實(shí)施方式的控制部200具備：壓電元件控制部210、泵控制部230、以及顯示控制部240。此外，構(gòu)成控制部200的各部可以由專用的模塊電路等硬件構(gòu)成。

壓電元件控制部210控制壓電元件45的驅(qū)動。具體而言，根據(jù)上述的式(18)優(yōu)選式(19)(作為具體例子，式(21)或式(23)等)而生成驅(qū)動電壓波形。而且，本實(shí)施方式的壓電元件控制部210包括能量變更控制部212和切削形態(tài)變更控制部214。

能量變更控制部212根據(jù)用戶的能量設(shè)定操作而使一個脈沖的主射流3的能量e變更。在本實(shí)施方式中，參照存儲部500中已存儲的參數(shù)表510而決定與能量刻度盤851的刻度盤位置已相關(guān)聯(lián)的重復(fù)頻率fp、上升沿頻率fpr以及電壓振幅vm的組合。然后，根據(jù)重復(fù)頻率fp及上升沿頻率fpr分別決定重復(fù)周期tp及上升沿時間tpr。

切削形態(tài)變更控制部214根據(jù)用戶的切削形態(tài)設(shè)定操作而變更控制驅(qū)動電壓波形。在本實(shí)施方式中，參照存儲部500中已存儲的參數(shù)表510，將與切削類型刻度盤858的刻度盤位置對應(yīng)的r值(指標(biāo)值；參照圖34)應(yīng)用于上述的式(18)優(yōu)選式(19)(作為具體例子，式(21)或式(23)等)。即，根據(jù)與切削類型刻度盤858的刻度盤位置對應(yīng)的指標(biāo)值而設(shè)定上升沿部分(驅(qū)動電壓波形的上升沿部分)的拐點(diǎn)的位置，從而設(shè)定該上升沿部分的流速峰值時間，使驅(qū)動電壓波形變形。

泵控制部230生成、輸出驅(qū)動信號而使送液泵20驅(qū)動。

顯示控制部240進(jìn)行用于使涉及脈沖液體射流的各種信息顯示于顯示部300的顯示控制和顯示信號的生成。在本實(shí)施方式中，進(jìn)行圖35的平板顯示器86上所顯示的各種信息的算出和顯示控制。

顯示部300通過lcd(liquidcrystaldisplay：液晶顯示器)、el顯示器(electroluminescencedisplay：電致發(fā)光顯示器)等顯示裝置來實(shí)現(xiàn)，基于從控制部200輸入的顯示信號而顯示顯示畫面等各種畫面。在本實(shí)施方式中，圖35的平板顯示器86相當(dāng)于此。

存儲部500通過rom(readonlymemory：只讀存儲器)或快閃rom、ram(randomaccessmemory：隨機(jī)存取存儲器)等各種ic(integratedcircuit：集成電路)存儲器、硬盤等存儲介質(zhì)來實(shí)現(xiàn)。在存儲部500中預(yù)先存儲有用于使液體噴射系統(tǒng)1動作而實(shí)現(xiàn)該液體噴射系統(tǒng)1所具備的各種功能的程序和在該程序的執(zhí)行中使用的數(shù)據(jù)等。并且，作為控制部200的作業(yè)用存儲區(qū)域而存儲各種各樣的數(shù)據(jù)。

于是，在本實(shí)施方式的存儲部500中，存儲：系統(tǒng)程序501、控制程序502、參數(shù)表510、目標(biāo)能量指示值530、適用r值532、適用電壓振幅534、適用重復(fù)頻率536、適用上升沿頻率538、適用重復(fù)周期540、以及適用上升沿時間542。當(dāng)然，能夠使其它數(shù)據(jù)例如計(jì)時用的計(jì)時器、計(jì)數(shù)器等適當(dāng)存儲于存儲部500中。

系統(tǒng)程序501是用于使液體噴射控制裝置70作為計(jì)算機(jī)而發(fā)揮作用的基本程序。控制程序502是用于使控制部200安裝作為壓電元件控制部210、泵控制部230、顯示控制部240的功能的程序。此外，控制程序502可以作為系統(tǒng)程序501的一部分而構(gòu)成。另外，在控制部200所具有的各功能部(壓電元件控制部210、泵控制部230、顯示控制部240)通過硬件來實(shí)現(xiàn)的情況下，能夠從程序中適當(dāng)省略用于實(shí)現(xiàn)該功能部的要素。

參數(shù)表510定義用于設(shè)定驅(qū)動電壓波形的各種控制參數(shù)的值。在本實(shí)施方式中，定義控制參數(shù)的各值(電壓振幅vm、重復(fù)頻率fp、以及上升沿頻率fpr)，其用于控制驅(qū)動電壓波形以便使一個脈沖的主射流3的能量e(流速能量)成為與能量刻度盤851的刻度盤位置已對應(yīng)的能量指示值。

具體而言，例如像圖37那樣，與能量刻度盤位置511相關(guān)聯(lián)而存儲能量指示值512。而且，每個能量刻度盤位置511及能量指示值512都與五個種類的切削類型刻度盤位置513(r值；拐點(diǎn)指示值)、電壓振幅514、重復(fù)頻率516以及上升沿頻率518相關(guān)聯(lián)而存儲。

電壓振幅514、重復(fù)頻率516以及上升沿頻率518的各值的組合能夠預(yù)先通過模擬來決定。

模擬能夠基于例如將液體噴射裝置30的流路系統(tǒng)置換為了流體(流路)阻力、流體慣性、流體柔量等的模型而作出，并利用等效電路法數(shù)值模擬來設(shè)定涉及驅(qū)動電壓波形的各種控制參數(shù)?；蛘?，如若進(jìn)一步求出精度，可以利用采用了有限元法(fem)、有限體積法(fvm)等的流體模擬。

具體而言，一邊分別變更作為涉及驅(qū)動電壓波形的各種控制參數(shù)的電壓振幅vm、上升沿頻率fpr以及重復(fù)頻率fp，一邊通過模擬而算出一個脈沖的主射流3的能量e。然后，當(dāng)將重復(fù)頻率fp設(shè)為固定并變更電壓振幅vm和上升沿頻率fpr時，能夠畫出主射流3的能量e的等高線(圖29)。

在本實(shí)施方式中，由于將一定間隔的五檔的能量指示值512分配于能量刻度盤851，因而設(shè)定至少五條等高線。例如，就圖29的例子而言，可以將重復(fù)頻率516設(shè)為固定，沿著從曲線圖的左下向右上傾斜地畫出的虛線而讀取與五檔能量指示值(五條等高線)的交點(diǎn)的值，并分別存儲于參數(shù)表510的電壓振幅514及上升沿頻率518中。

當(dāng)然，存儲于參數(shù)表510的各值的選擇方法并非限定于此。也可以將電壓振幅514及重復(fù)頻率516作為固定值，對能量指示值512只設(shè)定上升沿頻率518。即，可以讀取圖29的設(shè)定為“vm＝固定”的線(例如從驅(qū)動電壓v54起而與縱軸平行地畫出的線段)與等高線的交點(diǎn)的上升沿頻率fpr。

同樣地，既可以將重復(fù)頻率516和上升沿頻率518作為固定值而對能量指示值512只設(shè)定電壓振幅514，也可以將電壓振幅514、重復(fù)頻率516以及上升沿頻率518都不作為固定值而設(shè)定。這些情況按重復(fù)頻率fp不同而制作多個與圖29同樣的曲線圖，從那些曲線圖中橫穿式地讀取。

此外，可以一邊分別變更作為涉及驅(qū)動電壓波形的各種控制參數(shù)的電壓振幅vm、上升沿頻率fpr、重復(fù)頻率fp以及r值四要素，一邊通過模擬而算出一個脈沖的射流的能量。即，可以按由切削類型刻度盤位置513的r值、電壓振幅514、重復(fù)頻率516以及上升沿頻率518四要素的組合來實(shí)現(xiàn)能量指示值512的方式在模擬中決定參數(shù)表510的各值。

返回至圖36，目標(biāo)能量指示值530是在生成驅(qū)動電壓波形時由一個脈沖的主射流實(shí)現(xiàn)的能量的目標(biāo)值。存儲有與能量刻度盤851的刻度盤位置對應(yīng)的指標(biāo)值、設(shè)定值。

適用r值532是當(dāng)根據(jù)式(18)優(yōu)選式(19)(作為具體例子，式(21)或式(23)等)而生成驅(qū)動電壓波形時所使用的r值。在本實(shí)施方式中，存儲有與切削類型刻度盤858的刻度盤位置對應(yīng)的r值即拐點(diǎn)位置的指示值。

適用電壓振幅534是當(dāng)根據(jù)式(18)優(yōu)選式(19)(作為具體例子，式(21)或式(23)等)而生成驅(qū)動電壓波形時所使用的電壓振幅vm。在本實(shí)施方式中，參照參數(shù)表510而決定。

適用重復(fù)頻率536是當(dāng)根據(jù)由式(18)優(yōu)選式(19)(作為具體例子，式(21)或式(23)等)表示的上升沿部分以及由式(24)或式(25)等表示的下降沿部分而生成驅(qū)動電壓波形時所使用的重復(fù)頻率fp。在本實(shí)施方式中，參照參數(shù)表510而決定。

適用上升沿頻率538是當(dāng)根據(jù)式(18)優(yōu)選式(19)而生成驅(qū)動電壓波形時使用的上升沿頻率fpr。在本實(shí)施方式中，參照參數(shù)表510而決定。

適用重復(fù)周期540是當(dāng)根據(jù)由式(18)優(yōu)選式(19)(作為具體例子，式(21)或式(23)等)表示的上升沿部分以及由式(24)或式(25)等表示的下降沿部分而生成驅(qū)動電壓波形時使用的重復(fù)周期tp。在本實(shí)施方式中，由適用重復(fù)頻率536算出。

適用上升沿時間542是當(dāng)根據(jù)式(18)優(yōu)選式(19)而生成驅(qū)動電壓波形時使用的上升沿時間tpr。在本實(shí)施方式中，由適用上升沿頻率538算出。

動作的說明

圖38是示出本實(shí)施方式的控制部200執(zhí)行的處理的流程的流程圖，通過控制部200執(zhí)行控制程序502而安裝。

如果操作面板80的泵開關(guān)82接通(步驟s2的是；參照圖35)，則控制部200使送液泵20驅(qū)動(步驟s4)。如果泵開關(guān)82斷開(步驟s2的否)，使送液泵20停止(步驟s6)。

另外，如果射流噴射開關(guān)83斷開(步驟s10的否)，即使操作面板80的泵開關(guān)82接通，控制部200也不進(jìn)行驅(qū)動電壓波形向壓電元件45(參照圖2)的輸出。

如果操作面板80的泵開關(guān)82接通且射流噴射開關(guān)83接通(步驟s10的是)，控制部200從參數(shù)表510(參照圖27)中讀出與當(dāng)前的能量刻度盤851的刻度盤位置對應(yīng)的能量指示值512，并設(shè)定為目標(biāo)能量指示值530(步驟s20；參照圖36)

接著，控制部200根據(jù)當(dāng)前的切削類型刻度盤858的類型刻度盤位置而從參照表510中讀出與和目標(biāo)能量指示值530一致的能量指示值512已相關(guān)聯(lián)的任一個切削類型刻度盤位置513而設(shè)定適用r值532(步驟s22)。也就是說，設(shè)定上升沿部分中的拐點(diǎn)位置。換種說法，設(shè)定主射流3的流速峰值時間。

并且，控制部200從參照表510中讀出對應(yīng)于目標(biāo)能量指示值530與適用r值532的組合的電壓振幅514、重復(fù)頻率516、上升沿頻率518，并分別設(shè)定作為適用電壓振幅534、適用重復(fù)頻率536、適用上升沿頻率538(步驟s30)。然后，控制部200由適用重復(fù)頻率536導(dǎo)出適用重復(fù)周期540，由適用上升沿頻率538導(dǎo)出適用上升沿時間542(步驟s40)。

到此為止，式(18)優(yōu)選式(19)(具體而言，式(21)或式(23)等)中的變量全部都已準(zhǔn)備好，因而控制部200根據(jù)式(18)優(yōu)選式(19)(具體而言，式(21)或式(23)等)而算出驅(qū)動電壓vp，并將具有該驅(qū)動電壓vp的驅(qū)動信號向壓電元件45輸出(步驟s42)。然后，算出主射流能量的值及功率(每單位時間的能量)的值，并更新平板顯示器86的各顯示(步驟s44；參照圖35)。

以上，根據(jù)第一實(shí)施方式，提供一種能靈活地處理對在各種各樣的使用情景中的細(xì)微切削形態(tài)的要求的脈沖液體射流的噴射控制技術(shù)成為可能。而且，使其可不改變切削體積而調(diào)整切削深度與切削面積的關(guān)系成為可能。

第二實(shí)施方式

接下來，對應(yīng)用了本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說明。

本實(shí)施方式基本上與第一實(shí)施方式同樣地實(shí)現(xiàn)，但是，用戶能夠變更重復(fù)頻率fp這點(diǎn)不同。此外，在以后，主要對與第一實(shí)施方式的差異進(jìn)行說明，對于與第一實(shí)施方式同樣的構(gòu)成部分，給予相同的符號并省略重復(fù)的說明。

圖39是示出本實(shí)施方式中的操作面板80b的構(gòu)成例的圖。操作面板80b基本上與第一實(shí)施方式的操作面板同樣，但是，在本實(shí)施方式的射流設(shè)定操作部85b上具備用于設(shè)定重復(fù)頻率fp的重復(fù)頻率刻度盤853。

重復(fù)頻率刻度盤853接收重復(fù)頻率fp的設(shè)定操作。在本實(shí)施方式中，由賦予了“1”～“5”五檔刻度的刻度盤構(gòu)成，等間隔的頻率分別與各刻度已相關(guān)聯(lián)，根據(jù)重復(fù)頻率刻度盤853的刻度盤位置而決定適用重復(fù)頻率536。此外，重復(fù)頻率刻度盤853的刻度能適當(dāng)設(shè)定。例如，可以形成為能無級設(shè)定重復(fù)頻率fp的結(jié)構(gòu)。

圖40是示出本實(shí)施方式的液體噴射控制裝置70b的功能構(gòu)成例的功能框圖。液體噴射控制裝置70b具有基本上與第一實(shí)施方式的液體噴射控制裝置70同樣的功能結(jié)構(gòu)，但是，本實(shí)施方式的控制部200b的壓電元件控制部210b具有重復(fù)頻率變更控制部216。

重復(fù)頻率變更控制部216根據(jù)重復(fù)頻率的設(shè)定操作而變更控制在驅(qū)動電壓波形的生成中使用的重復(fù)頻率fp。在本實(shí)施方式中，參照參數(shù)表510b，將按重復(fù)頻率刻度盤853的刻度盤位置而預(yù)先已相關(guān)聯(lián)的值設(shè)定為適用重復(fù)頻率536。

圖41是示出本實(shí)施方式的參數(shù)表510b的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。參數(shù)表510b使每個能量刻度盤位置511(能量指示值512)與重復(fù)頻率刻度盤位置515(重復(fù)頻率516b)兩要素的組合都與五種切削類型刻度盤位置513相關(guān)聯(lián)。重復(fù)頻率516b是按重復(fù)頻率刻度盤853的刻度盤位置預(yù)先已相關(guān)聯(lián)的固定值。

而且，每個能量刻度盤位置511(能量指示值512)、重復(fù)頻率刻度盤位置515(重復(fù)頻率516b)以及切削類型刻度盤位置513三要素的組合都與電壓振幅514和上升沿頻率518相關(guān)聯(lián)而存儲。

本實(shí)施方式的電壓振幅514及上升沿頻率518被設(shè)定為通過與對應(yīng)的重復(fù)頻率516b組合而實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的能量指示值512。具體而言，可以按重復(fù)頻率準(zhǔn)備與圖29同樣的曲線圖，并從與能量指示值512的等高線的交點(diǎn)上讀取而設(shè)定。

或者，也可以通過使本實(shí)施方式的電壓振幅514及上升沿頻率518與對應(yīng)的重復(fù)頻率516b及切削類型刻度盤位置513所示的r值兩要素組合來實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的能量指示值512這樣地進(jìn)行模擬而設(shè)定。

圖42是用于說明本實(shí)施方式的由控制部200b進(jìn)行的處理的流程的流程圖。本實(shí)施方式中的處理的流程基本上與第一實(shí)施方式的處理的流程同樣，但是，追加了步驟s24，執(zhí)行步驟s32來代替步驟s30。

即，在步驟s22之后，控制部200b參照參數(shù)表510b而讀出與當(dāng)前的重復(fù)頻率刻度盤853的刻度盤位置對應(yīng)的重復(fù)頻率516b，從而設(shè)定適用重復(fù)頻率536(參照圖40)(步驟s24)。

并且，控制部200b參照參數(shù)表510b而讀出對應(yīng)于目標(biāo)能量指示值530、適用r值532以及適用重復(fù)頻率536的組合的電壓振幅534和上升沿頻率538，并分別設(shè)定為適用電壓振幅534和適用上升沿頻率538(步驟s32)。

以上，根據(jù)本實(shí)施方式，可獲得與第一實(shí)施方式同樣的效果。而且，用戶能夠在使用中變更重復(fù)頻率。

第三實(shí)施方式

接下來，對應(yīng)用了本發(fā)明的第三實(shí)施方式進(jìn)行說明。

本實(shí)施方式基本上與第二實(shí)施方式同樣地實(shí)現(xiàn)，但是，用戶能夠變更上升沿頻率fpr這點(diǎn)不同。此外，在以后，主要對與第一～第二實(shí)施方式的差異進(jìn)行說明，對于與第二實(shí)施方式同樣的構(gòu)成部分，給予相同的符號并省略重復(fù)的說明。

圖43是示出本實(shí)施方式中的操作面板80c的構(gòu)成例的圖。操作面板80c基本上與第二實(shí)施方式的操作面板同樣，但是，在本實(shí)施方式的射流設(shè)定操作部85c上具備用于設(shè)定上升沿頻率fpr的上升沿頻率刻度盤854，在平板顯示器86上還顯示上升沿頻率顯示部864。

上升沿頻率刻度盤854接收上升沿頻率fpr的設(shè)定操作。在本實(shí)施方式中，由賦予了“1”～“5”5五檔刻度的刻度盤構(gòu)成，等間隔的頻率分別與各刻度已相關(guān)聯(lián)，根據(jù)上升沿頻率刻度盤854的刻度盤位置而決定適用上升沿頻率538。此外，上升沿頻率刻度盤854的刻度能適當(dāng)設(shè)定。例如，可以形成為能不分檔設(shè)定上升沿頻率fpr的結(jié)構(gòu)。

圖44是示出本實(shí)施方式的液體噴射控制裝置70c的功能構(gòu)成例的功能框圖。

液體噴射控制裝置70c具有基本上與第二實(shí)施方式的液體噴射控制裝置7b同樣的功能結(jié)構(gòu)，但是，本實(shí)施方式的控制部200c的壓電元件控制部210c具有上升沿頻率變更控制部218。

上升沿頻率變更控制部218根據(jù)上升沿頻率的設(shè)定操作而變更控制在驅(qū)動電壓波形的生成中使用的上升沿頻率fpr。在本實(shí)施方式中，參照參數(shù)表510c，將按上升沿頻率刻度盤854的刻度盤位置而預(yù)先已相關(guān)聯(lián)的值設(shè)定為適用上升沿頻率538。

并且，本實(shí)施方式的顯示控制部240能夠使平板顯示器86顯示上升沿頻率顯示部864。

圖45是示出本實(shí)施方式的參數(shù)表510c的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。參數(shù)表510c基本上與第二實(shí)施方式的參數(shù)表同樣，但是，每個能量刻度盤位置511(能量指示值512)與重復(fù)頻率刻度盤位置515(重復(fù)頻率516b)的組合都與五個種類的上升沿頻率刻度盤位置517及上升沿頻率518c相關(guān)聯(lián)。上升沿頻率518c是按上升沿頻率刻度盤854的刻度盤位置而預(yù)先已相關(guān)聯(lián)的固定值。

而且，每個能量刻度盤位置511(能量指示值512)、重復(fù)頻率刻度盤位置515(重復(fù)頻率516b)以及上升沿頻率刻度盤位置517(上升沿頻率518)三要素的組合都與切削類型刻度盤位置513和電壓振幅514相關(guān)聯(lián)而存儲。

本實(shí)施方式的電壓振幅514被設(shè)定為通過與對應(yīng)的重復(fù)頻率516b及上升沿頻率518c兩要素組合而實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的能量指示值512。能夠根據(jù)模擬的結(jié)果而預(yù)先設(shè)定。

或者，也可以通過使本實(shí)施方式的電壓振幅514與對應(yīng)的重復(fù)頻率516b、上升沿頻率518c及切削類型刻度盤位置513的r值三要素組合來實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的能量指示值512這樣地進(jìn)行模擬而設(shè)定。

即，控制部200c參照參數(shù)表510c而讀出與當(dāng)前的重復(fù)頻率刻度盤853的刻度盤位置對應(yīng)的重復(fù)頻率516b，從而設(shè)定適用重復(fù)頻率536(參照圖44)。

另外，本實(shí)施方式的顯示控制部240能夠使平板顯示器86顯示上升沿頻率顯示部864。

圖46是用于說明本實(shí)施方式的由控制部200c進(jìn)行的處理的流程的流程圖。本實(shí)施方式中的處理的流程基本上與第二實(shí)施方式的處理的流程同樣，但是，追加了步驟s26，執(zhí)行步驟s34來代替步驟s32，執(zhí)行步驟s46來代替步驟s44。

即，在步驟s24之后，控制部200c參照參數(shù)表510c而讀出與當(dāng)前的上升沿頻率刻度盤854的刻度盤位置對應(yīng)的上升沿頻率518c，從而設(shè)定適用上升沿頻率538(步驟s26)。

并且，控制部200c從參數(shù)表510c中檢索與目標(biāo)能量指示值530一致的能量指示值512、與適用重復(fù)頻率536一致的重復(fù)頻率516b以及與適用上升沿頻率538一致的上升沿頻率518的組合中的、與適用上升沿頻率538一致的切削類型刻度盤位置513。然后，讀出與檢索到的切削類型刻度盤位置513已相關(guān)聯(lián)的電壓振幅514，從而設(shè)定適用電壓振幅534(步驟s34)。

并且，在步驟s42之后，控制部200c更新平板顯示器86(參照圖43)的主射流能量顯示部861、重復(fù)頻率顯示部862、功率顯示部863、以及上升沿頻率顯示部864的顯示(步驟s46)。

以上，根據(jù)本實(shí)施方式，可獲得與第二實(shí)施方式同樣的效果。而且，用戶能夠變更上升沿頻率fpr。

第四實(shí)施方式

接下來，對應(yīng)用了本發(fā)明的第四實(shí)施方式進(jìn)行說明。

本實(shí)施方式基本上與第三實(shí)施方式同樣地實(shí)現(xiàn)。此外，在以后，主要對與第三實(shí)施方式的差異進(jìn)行說明，對于與第一～第三實(shí)施方式同樣的構(gòu)成部分，給予相同的符號并省略重復(fù)的說明。

圖47是示出本實(shí)施方式中的操作面板80d的構(gòu)成例的圖。操作面板80d基本上與第三實(shí)施方式的操作面板同樣，但是，在平板顯示器86上顯示能量變動率顯示部865。

能量變動率顯示部865顯示在將能量、重復(fù)頻率、上升沿頻率的設(shè)定值作為已設(shè)定的值并使r值從預(yù)定的基準(zhǔn)值(上升沿部分的拐點(diǎn)的基準(zhǔn)位置)上變化了的情況下的主射流3的能量e的變動率。

圖48是示出本實(shí)施方式的液體噴射控制裝置70d的功能構(gòu)成例的功能框圖。液體噴射控制裝置70d具有基本上與第三實(shí)施方式的液體噴射控制裝置70c同樣的功能結(jié)構(gòu)，但是，本實(shí)施方式的顯示控制部240能夠控制能量變動率顯示部865的顯示。并且，本實(shí)施方式的存儲部500存儲參數(shù)表510d和變動率表550。

圖49是示出本實(shí)施方式的參數(shù)表510d的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。參數(shù)表510d基本上與第三實(shí)施方式的參數(shù)表510c同樣，但不包括切削類型刻度盤位置513。也就是說，本實(shí)施方式的驅(qū)動電壓波形的控制參數(shù)的值(重復(fù)頻率fp、上升沿頻率fpr、電壓振幅vm)不受基于切削類型刻度盤位置513的r值(拐點(diǎn)的位置)的變更的影響而決定。

變動率表550存儲預(yù)先通過模擬而得到的能量變動率。例如，如圖50所示，每個重復(fù)頻率551、上升沿頻率552以及電壓振幅553三要素的組合都存儲五檔的切削類型刻度盤位置554(與切削類型刻度盤位置513同樣)及主射流能量556、能量變動率557。

主射流能量556是由對應(yīng)的重復(fù)頻率551、上升沿頻率552、電壓振幅553以及切削類型刻度盤位置554的r值四要素決定的主射流3的能量的值。能夠通過模擬而預(yù)先求出。

能量變動率557是在不改變重復(fù)頻率551、上升沿頻率552、電壓振幅553以及切削類型刻度盤位置554的r值四要素的組合的前提下主射流能量556與r＝0.5的情況作比較的比率。r通過改變切削類型刻度盤位置554而變化。此外，雖然將r＝0.5作為了基準(zhǔn)，但也可以將其它r值作為基準(zhǔn)。

圖51是用于說明本實(shí)施方式的由控制部200d進(jìn)行的處理的流程的流程圖。本實(shí)施方式中的處理的流程基本上與第三實(shí)施方式的處理的流程同樣，但是，執(zhí)行步驟s36來代替步驟s34，執(zhí)行步驟s48來代替步驟s46。

即，在步驟s26之后，控制部200d從參數(shù)表510d中讀出與如下三要素的組合已相關(guān)聯(lián)的電壓振幅514：與目標(biāo)能量指示值530一致的能量指示值512、與適用重復(fù)頻率536一致的重復(fù)頻率516b以及與適用上升沿頻率538一致的上升沿頻率518，從而設(shè)定適用電壓振幅534(步驟s36)。

并且，在步驟s42之后，控制部200d更新平板顯示器86的主射流能量顯示部861、重復(fù)頻率顯示部862、功率顯示部863、、上升沿頻率顯示部864的顯示。并且，參照變動率表550而讀出與如下三要素的組合已相關(guān)聯(lián)的能量變動率557：與適用重復(fù)頻率536一致的重復(fù)頻率551、與適用上升沿頻率538一致的上升沿頻率552以及與適用電壓振幅534一致的電壓振幅553，并更新能量變動率顯示部865的顯示(步驟s48)。

以上，根據(jù)本實(shí)施方式，即使是從決定、固定了驅(qū)動電壓波形的控制參數(shù)的值之后變更切削形態(tài)(r值；拐點(diǎn)位置)的結(jié)構(gòu)，也可獲得與第三實(shí)施方式同樣的效果。并且，在這種情況下，能夠向用戶報(bào)告由于切削形態(tài)的變更而主射流的能量變化了多少。

第五實(shí)施方式

接下來，對應(yīng)用了本發(fā)明的第五實(shí)施方式進(jìn)行說明。

本實(shí)施方式基本上與第一實(shí)施方式同樣地實(shí)現(xiàn)。但是，在第一實(shí)施方式中，在設(shè)定驅(qū)動電壓波形的控制參數(shù)的值(重復(fù)頻率fp、上升沿頻率fpr、電壓振幅vm)時，著眼于為了使切削量不改變而保持主射流3的能量e，而在本實(shí)施方式中，著眼于主射流3的動量p而決定，這點(diǎn)不同。此外，在以后，主要對與第一實(shí)施方式的差異進(jìn)行說明，對于與第一實(shí)施方式同樣的構(gòu)成部分，給予相同的符號并省略重復(fù)的說明。

圖52是相當(dāng)于第一實(shí)施方式的圖29的曲線圖，是示出在預(yù)定的重復(fù)頻率(例如標(biāo)注為“f51”)上得到的主射流3的動量p與上升沿頻率fpr及電壓振幅vm的對應(yīng)關(guān)系的仿真結(jié)果的圖。

即，一邊按參照圖27～圖28而已說明的要領(lǐng)改變重復(fù)頻率fp，一邊對各個重復(fù)頻率fp中的每一個進(jìn)行了按參照圖23～圖24而已說明的要領(lǐng)將電壓振幅vm固定并改變了上升沿頻率fpr的情況下的模擬和按參照圖25～圖26而已說明的要領(lǐng)將上升沿頻率fpr固定并改變了電壓振幅vm的情況下的模擬。然后，求出在各模擬中得到的主射流的動量p。

圖52通過在將縱軸設(shè)為上升沿頻率fpr、將橫軸設(shè)為電壓振幅的坐標(biāo)空間中畫出關(guān)于動量p的等高線而得到。各等高線的動量p51、p52、···在左下低，越朝著右上去，越以預(yù)定量不斷增大。此外，未圖示，如果將在另外的重復(fù)頻率fp上得到的動量p繪制于同樣的坐標(biāo)空間并畫出等高線，則就獲得對應(yīng)于該重復(fù)頻率fp上的動量p與上升沿頻率fpr及電壓振幅vm的對應(yīng)關(guān)系的等高線圖。

這里，應(yīng)該關(guān)注的是動量p相對于各坐標(biāo)軸方向的參數(shù)未呈線性變化。

例如，在動量p與上升沿頻率fpr及電壓振幅vm的對應(yīng)關(guān)系中考慮將上升沿頻率fpr設(shè)為固定(例如f5)并將電壓振幅vm設(shè)為可變而控制壓電元件45的驅(qū)動電壓波形的情況。

如果想為了使切削體積不改變而使動量p的變化量變?yōu)橐欢?，動量p51～p52間，就必需電壓振幅v51～v52間的電壓振幅變化，動量p52～p53間，就必需電壓振幅v52～v53間的電壓振幅變化。但是，電壓振幅v51～v52的電壓振幅間隔與電壓振幅v52～v53的電壓振幅間隔不同。這種現(xiàn)象隨著動量p的增大而表現(xiàn)得顯著。

因此，為了使切削體積不改變，將上升沿頻率fpr設(shè)為固定并使電壓振幅vm以一定量變化的控制不恰當(dāng)。相反，將電壓振幅vm設(shè)為固定并使上升沿頻率fpr以一定量變化的控制也不恰當(dāng)。

因此，在本實(shí)施方式中，作為用戶進(jìn)行的操作，至少接收動量p的設(shè)定操作，根據(jù)按每重復(fù)頻率fp所得到的等高線圖，將每個重復(fù)頻率fp的動量p與上升沿頻率fpr及電壓振幅vm的對應(yīng)關(guān)系預(yù)先作為表格數(shù)據(jù)而準(zhǔn)備。

然后，從該表格數(shù)據(jù)中決定能夠?qū)崿F(xiàn)由用戶已設(shè)定操作的動量p的各控制參數(shù)的值(重復(fù)頻率fp、上升沿頻率fpr、電壓振幅vm)的組合而控制壓電元件45的驅(qū)動。由此，不改變切削體積而實(shí)現(xiàn)從“窄而深”至“寬而淺”的切削形態(tài)的調(diào)整。

圖53是示出本實(shí)施方式中的液體噴射控制裝置70e的操作面板80e的構(gòu)成例的圖。本實(shí)施方式的操作面板80e具有基本上與第一實(shí)施方式的操作面板同樣的結(jié)構(gòu)，但是，在本實(shí)施方式的射流設(shè)定操作部85e上具有動量刻度盤856以代替能量刻度盤851。

動量刻度盤856是接收主射流的動量p的指示值的輸入即主射流的強(qiáng)弱的設(shè)定的操作部。構(gòu)成為可選擇標(biāo)有例如“1”～“5”刻度的五檔的刻度盤位置。在各刻度盤位置上，例如以與所對應(yīng)的刻度的數(shù)值成正比而以一定量增大的方式預(yù)先分配有動量指示值。用戶通過切換該刻度盤的位置而能夠操作主射流3的強(qiáng)弱。此外，刻度盤位置的檔數(shù)并非限定于五檔，也可以采用“大”“中”“小”三檔或者使無級調(diào)整變?yōu)榭赡艿冗m當(dāng)設(shè)定。

另外，在本實(shí)施方式的平板顯示器86上，作為涉及脈沖液體射流的各種信息，除重復(fù)頻率顯示部862以外，還包括主射流動量顯示部866以代替主射流能量顯示部861，還包括每單位時間動量顯示部867以代替功率顯示部863。

主射流動量顯示部866顯示一個脈沖的主射流的動量[μns]。

每單位時間動量顯示部867顯示使在主射流動量顯示部866上顯示的動量乘以在重復(fù)頻率顯示部862上顯示的頻率后的每單位時間的動量[mn]。

圖54是示出本實(shí)施方式的液體噴射控制裝置70e的功能構(gòu)成例的功能框圖。

液體噴射控制裝置70e具有基本上與第一實(shí)施方式的液體噴射控制裝置70同樣的功能結(jié)構(gòu)，但是，本實(shí)施方式的控制部200e的壓電元件控制部210e具有動量變更控制部213以代替能量變更控制部212。

動量變更控制部213根據(jù)用戶的動量設(shè)定操作而使一個脈沖的主射流的動量p變更。在本實(shí)施方式中，參照存儲部500中已存儲的參數(shù)表510e而決定與動量刻度盤856的刻度盤位置已相關(guān)聯(lián)的重復(fù)頻率fp、上升沿頻率fpr以及電壓振幅vm的組合。然后，根據(jù)重復(fù)頻率fp及上升沿頻率fpr分別決定重復(fù)周期tp及上升沿時間tpr。

另外，本實(shí)施方式的顯示控制部240能夠使主射流動量顯示部866以代替主射流能量顯示部861，使每單位時間動量顯示部867顯示以代替功率顯示部863。

并且，本實(shí)施方式的存儲部500存儲參數(shù)表510e來代替參數(shù)表510，存儲目標(biāo)動量指示值531來代替目標(biāo)能量指示值530。

圖55是示出本實(shí)施方式的參數(shù)表510e的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。參數(shù)表510e基本上與第一實(shí)施方式的參數(shù)表510同樣，但是，存儲動量刻度盤位置520來代替能量刻度盤位置511，存儲動量指示值521來代替能量指示值512。

圖56是用于說明本實(shí)施方式的由控制部200e進(jìn)行的處理的流程的流程圖。本實(shí)施方式中的處理的流程基本上與第一實(shí)施方式的處理的流程同樣，但是，執(zhí)行步驟s21來代替步驟s20，執(zhí)行步驟s31來代替步驟s30，執(zhí)行步驟s50來代替步驟s44。

即，控制部200e在步驟s10中已判斷為yes之后，根據(jù)動量刻度盤856的刻度盤位置而設(shè)定目標(biāo)動量指示值531(步驟s21)。

并且，在步驟s22之后，控制部200e從參照表510e中讀出與目標(biāo)動量指示值531和適用r值532的組合已相關(guān)聯(lián)的電壓振幅514、重復(fù)頻率516以及上升沿頻率518，并分別設(shè)定為適用電壓振幅534、適用重復(fù)頻率536、適用上升沿頻率538(步驟s31)。

并且，在步驟s42之后，控制部200e更新平板顯示器86上的主射流動量顯示部866、重復(fù)頻率顯示部862、以及每單位時間動量顯示部867的顯示(步驟s50)。

以上，根據(jù)本實(shí)施方式，能夠獲得與第一實(shí)施方式同樣的效果。

第六實(shí)施方式

接下來，對應(yīng)用了本發(fā)明的第六實(shí)施方式進(jìn)行說明。

本實(shí)施方式基本上與第五實(shí)施方式同樣地實(shí)現(xiàn)，但是，用戶能夠變更重復(fù)頻率fp這點(diǎn)不同。此外，在以后，主要對與第五實(shí)施方式的差異進(jìn)行說明，對于與第一～第五實(shí)施方式同樣的構(gòu)成部分，給予相同的符號并省略重復(fù)的說明。

圖57是示出本實(shí)施方式中的操作面板80f的構(gòu)成例的圖。操作面板80f基本上與第五實(shí)施方式的操作面板同樣，但是，在射流設(shè)定操作部85f上具備重復(fù)頻率刻度盤853。

圖58是示出本實(shí)施方式的液體噴射控制裝置70f的功能構(gòu)成例的功能框圖。液體噴射控制裝置70f具有基本上與第五實(shí)施方式的液體噴射控制裝置70e同樣的功能結(jié)構(gòu)，但是，本實(shí)施方式的控制部200f的壓電元件控制部210f具有重復(fù)頻率變更控制部216。并且，存儲部500具有參數(shù)表510f。

圖59是示出本實(shí)施方式的參數(shù)表510f的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。參數(shù)表510f使每個動量刻度盤位置520(每個動量指示值521)與五個種類的重復(fù)頻率刻度盤位置515和重復(fù)頻率516b相關(guān)聯(lián)。而且，每個動量刻度盤位置520(動量指示值521)與重復(fù)頻率刻度盤位置515(重復(fù)頻率516b)兩要素的組合都與五個種類的切削類型刻度盤位置513、電壓振幅514、以及上升沿頻率518相關(guān)聯(lián)而存儲。

本實(shí)施方式的電壓振幅514及上升沿頻率518能夠通過與對應(yīng)的重復(fù)頻率516b組合而實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的動量指示值521。具體而言，可以按每個重復(fù)頻率516而準(zhǔn)備與圖52同樣的曲線圖，并從與動量指示值521的等高線的交點(diǎn)上讀取而設(shè)定。

圖60是用于說明本實(shí)施方式的由控制部200f進(jìn)行的處理的流程的流程圖。本實(shí)施方式中的處理的流程基本上與第五實(shí)施方式的處理的流程同樣，但是，緊接著步驟s22執(zhí)行步驟s24(參照圖42)，并執(zhí)行步驟s33來代替步驟s31。

在步驟s33中，控制部200f從參數(shù)表510f中讀出與目標(biāo)動量指示值531、適用r值532以及適用重復(fù)頻率536三要素的組合已相關(guān)聯(lián)的電壓振幅514和上升沿頻率518，并分別設(shè)定為適用電壓振幅534、適用上升沿頻率538(步驟s33)。

以上，根據(jù)本實(shí)施方式，可獲得與第五實(shí)施方式同樣的效果。而且，用戶能夠變更重復(fù)頻率。

第七實(shí)施方式

接下來，對應(yīng)用了本發(fā)明的第七實(shí)施方式進(jìn)行說明。

本實(shí)施方式基本上與第六實(shí)施方式同樣地實(shí)現(xiàn)，但是，用戶還能夠變更上升沿頻率fpr這點(diǎn)不同。此外，在以后，主要對與第六實(shí)施方式的差異進(jìn)行說明，對于與第一～第六實(shí)施方式同樣的構(gòu)成部分，給予相同的符號并省略重復(fù)的說明。

圖61是示出本實(shí)施方式中的操作面板80g的構(gòu)成例的圖。操作面板80g基本上與第六實(shí)施方式的操作面板同樣，但是，在本實(shí)施方式的射流設(shè)定操作部85g上具備用于設(shè)定上升沿頻率fpr的上升沿頻率刻度盤854，在平板顯示器86上包括上升沿頻率顯示部864。

圖62是示出本實(shí)施方式的液體噴射控制裝置70g的功能構(gòu)成例的功能框圖。液體噴射控制裝置70g具有基本上與第六實(shí)施方式的液體噴射控制裝置70f同樣的功能結(jié)構(gòu)，但是，本實(shí)施方式的控制部200g的壓電元件控制部210g具有上升沿頻率變更控制部218。并且，本實(shí)施方式的顯示控制部240能夠使平板顯示器86顯示上升沿頻率顯示部864。并且，存儲部500具有參數(shù)表510g。

圖63是示出本實(shí)施方式的參數(shù)表510g的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。參數(shù)表510g將每個動量指示值521與重復(fù)頻率516b兩要素的組合都與五個種類的上升沿頻率刻度盤位置517及與其對應(yīng)的上升沿頻率518c相關(guān)聯(lián)而存儲。而且，使每個動量指示值521、重復(fù)頻率516b以及上升沿頻率518c三要素的組合都與五個種類的切削類型刻度盤位置513和電壓振幅514相關(guān)聯(lián)而存儲。

本實(shí)施方式的電壓振幅514通過組合動量指示值521、重復(fù)頻率516b以及上升沿頻率518c來控制驅(qū)動電壓，能夠?qū)崿F(xiàn)對應(yīng)的動量指示值521。在設(shè)定這些值時，可以對每個重復(fù)頻率516b準(zhǔn)備與例如圖52同樣的曲線圖，并從與動量指示值521的等高線的交點(diǎn)上讀取而設(shè)定。

圖64是用于說明本實(shí)施方式的由控制部200g進(jìn)行的處理的流程的流程圖。本實(shí)施方式中的處理的流程基本上與第六實(shí)施方式的處理的流程同樣，但是，緊接著步驟s24執(zhí)行步驟s26(參照圖46)，并執(zhí)行步驟s35來代替步驟s33，執(zhí)行步驟s52來代替步驟s50。

在步驟s35中，控制部200g從參數(shù)表510g中讀出適合于目標(biāo)動量指示值531、適用r值532、適用重復(fù)頻率536以及適用上升沿頻率538四要素的組合的電壓振幅514，并設(shè)定為適用電壓振幅534(步驟s35)。

并且，在步驟s52中，控制部200g在平板顯示器86上更新主射流動量顯示部866、重復(fù)頻率顯示部862、每單位時間動量顯示部867、上升沿頻率顯示部864的顯示(步驟s52)。

以上，根據(jù)本實(shí)施方式，可獲得與第六實(shí)施方式同樣的效果。而且，用戶能夠變更上升沿頻率。

第八實(shí)施方式

接下來，對應(yīng)用了本發(fā)明的第八實(shí)施方式進(jìn)行說明。

本實(shí)施方式基本上與第七實(shí)施方式同樣地實(shí)現(xiàn)。此外，在以后，主要對與第七實(shí)施方式的差異進(jìn)行說明，對于與第一～第七實(shí)施方式同樣的構(gòu)成部分，給予相同的符號并省略重復(fù)的說明。

圖65是示出本實(shí)施方式中的操作面板80h的構(gòu)成例的圖。操作面板80h基本上與第七實(shí)施方式的操作面板同樣，但是，在平板顯示器86上包括動量變動率顯示部869。

動量變動率顯示部869顯示在將動量p、重復(fù)頻率fp、上升沿頻率fpr的設(shè)定值保持原樣而使r值從預(yù)定的基準(zhǔn)值(上升沿部分的拐點(diǎn)的基準(zhǔn)位置)上變化了的情況下的動量p的變動率。

圖66是示出本實(shí)施方式的液體噴射控制裝置70h的功能構(gòu)成例的功能框圖。液體噴射控制裝置70h具有基本上與第七實(shí)施方式的液體噴射控制裝置70g同樣的功能結(jié)構(gòu)，但是，本實(shí)施方式的顯示控制部240能夠控制動量變動率顯示部869的顯示。并且，本實(shí)施方式的存儲部500存儲參數(shù)表510h和變動率表550h。

圖67是示出本實(shí)施方式的參數(shù)表510h的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。參數(shù)表510h基本上與第七實(shí)施方式的參數(shù)表510g同樣，但不包括切削類型刻度盤位置513。也就是說，以由重復(fù)頻率fp、上升沿頻率fpr、電壓振幅vm三要素的組合來實(shí)現(xiàn)動量指示值521的方式?jīng)Q定。

圖68是示出本實(shí)施方式的變動率表550h的數(shù)據(jù)構(gòu)成例的圖。變動率表550h對每個重復(fù)頻率551、上升沿頻率552以及電壓振幅553三要素的組合都存儲五檔切削類型刻度盤位置554(與切削類型刻度盤位置513同樣)、每個該檔的主射流動量560、以及動量變動率561。

主射流動量560是由對應(yīng)的重復(fù)頻率551、上升沿頻率552以及電壓振幅553三要素決定的主射流3的動量。能夠通過模擬而預(yù)先求出。

動量變動率561是在將r＝0.5的主射流動量560作為基準(zhǔn)的情況下的按照切削類型刻度盤位置554的主射流動量560的比率。此外，基準(zhǔn)不局限于r＝0.5，也可以為其它r值。

圖69是用于說明本實(shí)施方式的由控制部200h進(jìn)行的處理的流程的流程圖。本實(shí)施方式中的處理的流程基本上與第七實(shí)施方式的處理的流程同樣，但是，執(zhí)行步驟s37來代替步驟s35，執(zhí)行步驟s54來代替步驟s52。

即，在步驟s26之后，控制部200h從參數(shù)表510h中讀出與如下三要素的組合已相關(guān)聯(lián)的電壓振幅514：與目標(biāo)動量指示值531一致的動量指示值521、與適用重復(fù)頻率536一致的重復(fù)頻率516b以及與適用上升沿頻率538一致的上升沿頻率518c，從而設(shè)定適用電壓振幅534(步驟s37)。

并且，在步驟s42之后，控制部200h更新平板顯示器86的主射流動量顯示部866、重復(fù)頻率顯示部862、每單位時間動量顯示部867、上升沿頻率顯示部864、動量變動率顯示部869的顯示(步驟s54)。

當(dāng)更新動量變動率顯示部869的顯示時，參照變動率表550h而讀出與如下三要素的組合已相關(guān)聯(lián)的動量變動率561：與適用重復(fù)頻率536一致的重復(fù)頻率551、與適用上升沿頻率538一致的上升沿頻率552以及與適用電壓振幅534一致的電壓振幅553，并更新動量變動率顯示部869的顯示。

以上，根據(jù)本實(shí)施方式，即使是從決定、固定了驅(qū)動電壓波形的控制參數(shù)的值之后變更切削形態(tài)(r值；拐點(diǎn)位置)的結(jié)構(gòu)，也可獲得與第七實(shí)施方式同樣的效果。并且，在這種情況下，能夠向用戶報(bào)告由于切削形態(tài)的變更而主射流的動量變化了多少。

變形例

以上，雖然對應(yīng)用了本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但是，本發(fā)明的方式并非限定于這些，能夠適當(dāng)進(jìn)行構(gòu)成要素的追加、省略、變更。

例如，在上述實(shí)施方式中，雖然將能量刻度盤851、切削類型刻度盤858、重復(fù)頻率刻度盤853、上升沿頻率刻度盤854、動量刻度盤856作為進(jìn)行分級切換的點(diǎn)擊(click)式刻度盤而例示，但也可以構(gòu)成為volume式的刻度盤。也就是說，可以形成為能無級設(shè)定操作分配給這些各刻度盤的參數(shù)值的結(jié)構(gòu)。具體而言，若列舉能量刻度盤851為例，在選擇了刻度間的刻度盤位置的情況下，可以讀出與前后的刻度的刻度盤位置已相關(guān)聯(lián)的能量指示值512而通過線性插值、多項(xiàng)式插值等進(jìn)行插值，進(jìn)而確定對應(yīng)于當(dāng)前的已選擇的刻度盤位置的能量指示值。

另外，在上述的實(shí)施方式中，雖然根據(jù)式(18)優(yōu)選式(19)(具體而言式(21)或式(23)等)生成驅(qū)動電壓波形，但也可以預(yù)先準(zhǔn)備可取得的驅(qū)動電壓波形的波形數(shù)據(jù)，再讀出適合于由用戶已選擇的參數(shù)值的波形數(shù)據(jù)而重建。具體而言，如果是第一實(shí)施方式，也能進(jìn)行如下構(gòu)成：對每個目標(biāo)能量指示值530與適用r值532兩個的組合預(yù)先生成一個周期的基本驅(qū)動電壓波形，作為與該組合已相關(guān)聯(lián)的波形數(shù)據(jù)而預(yù)先備于存儲部500中。如果是第二實(shí)施方式，可以對每個目標(biāo)能量指示值530、適用r值532以及適用重復(fù)頻率536三個的組合準(zhǔn)備波形數(shù)據(jù)。

另外，也可以代替上述的實(shí)施方式中的r值，將tr/t值(參照圖4；主射流流速波形中的、流速上升沿時間tr對持續(xù)時間t的比)作為“主射流流速上升沿時間位置指標(biāo)r＊”來使用。

在設(shè)定為該結(jié)構(gòu)的情況下，另行準(zhǔn)備預(yù)定了r值與r＊值(tr/t)的對應(yīng)關(guān)系的表格數(shù)據(jù)并使其預(yù)先存儲于存儲部500中。然后，在算出適用r值532的處理步驟中，可以根據(jù)該表格數(shù)據(jù)而從r＊值換算r值來設(shè)定。