JP2017222026A - 保持装置、及び保持方法 - Google Patents
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Description
例えば、鍛造などの方法によりこのような形状・厚みを有する被加工物を成型し、成型後の被加工物をテーブルに固定して高圧水流により製品形状に切り出すこともある。
なお、加工精度の低下は、切断加工時における被加工物の形状変化、特に外方に向かって生じる「動き」が規制されているため、当該被加工物の中心に向かう圧力に変換されてしまうことが一つの要因となっている。また、成型後の被加工物が平板形状であったとしてもその製造プロセスの種別によっては残留応力を有する場合もある。
図1は、被加工物を保持する保持装置を含むウォータジェット加工装置の構成の一例を説明するための概略縦断面図である。
図1に示すウォータジェット加工装置1は、高圧の流体を鉛直下方に噴射するジェットノズルを備えた装置であり、例えば研磨剤を含んだ水を高い圧力で難削材(被加工物)の表面に吹き付けて切断加工を行う。また、ウォータジェット加工装置1には、被加工物である難削材の種別、加工後の製品形状などの加工条件等に応じて流体を噴射する際の圧力などを制御する制御部(不図示)を有する。
また、第1の治具200は、被加工物100の自重、さらに切断加工時に鉛直上方から噴出される高圧水流Jの圧力がかかっても撓むことがない硬質の素材(例えば、鉄)を用いて形成される。
第2の治具300は、開口部を有する略U字形状に形成された保持部301、保持部301に接続されたアーム部302を含んで形成される。また、保持部301には、当該保持部内面の開口部近傍に形成され、それぞれが内方に向けて突出した一対の略半円形状の凸部301aを有する。
つまり、まず初めに被加工物100を第1の治具200に載置し、その後、保持部301の開口部から余肉部分(第2部分)を侵入させて凸部301aそれぞれの突端で余肉部分を挟持して保持する。このようにして、被加工物100の余肉部分に第2の治具300を接続する。そして、アーム部302の他端をアーム固定部310に固定することで被加工物100の位置決めが完了し、その後切断加工が開始されることになる。
例えば、対向する凸部301a間の距離を被加工物100の余肉部分の厚みよりも相対的に短い距離に設定する。これにより、それぞれの曲面の一部(例えば、突端)から所定の圧力を余肉部分の上面側、下面側に付与して保持するように構成することもできる(図2(a)中の破線矢印参照)。
このようにして被加工物100は、第1の治具200、第2の治具300によりその形状に応じた位置・姿勢で加工開始前に位置決めされる。
被加工物100は、図3に示すように、切断線105に沿って切り出されることになる。また、切断線105の内側領域は、被加工物100を切断加工した後に製品となる部分(製品部分)であり、切断線105の外側領域は、被加工物100を切断加工した後に製品以外の部分(余肉部分)である。
なお、第1の治具200における被加工物100の製品部分に当接する部位は、図3に示すような所定幅を有する2本の直線形状に形成したりする他にも、当該製品部分の外形形状に応じてより安定して保持できるような形状、サイズ(例えば、製品部分の外周形状に合わせた曲線形状、あるいは当接する部位の面積を広げるなど)に形成することもできる。
第2の治具300による余肉部分の保持は、例えば被加工物100の外形形状や予測される余肉部分の重量などに応じてその個数、保持位置(例えば、凸部301aを当接させる位置)を任意に設定することができる。
また、前述したアーム固定部310は、使用される複数の第2の治具300に応じて複数箇所に配備されることになる。なお、一のアーム固定部310に複数個の第2の治具300を固定することができるように構成しても良い。
前述したように被加工物100は、当該被加工物100に含まれる残留応力などにより加工時において意図しない形状変化が誘発されることがある。また、例えば鍛造により被加工物100自体の形状を形成する際には、被加工物100における切断加工後の製品部分の性状は一定精度を維持させることが必要になるため慎重に形成される。これに対して、余肉部分はあくまでも残材となる部分であるため、製品部分と比べて相対的に慎重には形成されないことが多い。
本実施形態に係る保持装置では、このような切断加工時における被加工物100の形状変化、特に余肉部分の形状変化に対して有効に作用し、製品部分の仕上がり精度を低下させないように当該被加工物100を保持することができる。この点について、図5を用いて詳細に説明する。
図5では、切断加工時における被加工物100の形状変化に伴う余肉部分の動き(図5中の実線矢印、外方に向かう動き)、つまり被加工物100の周縁部の動きに第2の治具300が追動(図5中の破線矢印)する様子を例示している。
なお、切断加工時における被加工物100の形状の変化は、周縁部(余肉部分)における実線矢印の方向(水平方向、上又は下方向)に向かう動きとして現れるものとして説明を進める。
被加工物100の周縁部の水平方向の動きに対しては、例えば接線Sを基準にして凸部301aの表面を被加工物100の表面(裏面)が図正面左側に向かって滑ることができる程度の圧力を、凸部301aを介して付与して保持するようにする。
これにより、被加工物100の周縁部における形状変化に伴い水平方向の動きが規制されることで生じる、被加工物100の中心方向へ向かう圧力の発生、つまり製品部分に対する余計な圧力の付与を防ぐことができる。つまり、前述した切断線105に沿った切断加工を行うことができることになる。
これに対して、切断加工時における被加工物100の周縁部の水平方向の動きを、アーム部302を曲げる圧力として受け取るように構成した第2の治具300であれば、周縁部の水平方向の動きに追動するようにアーム部302が変形することになる。つまり、この「動き」に逃げ場ができることになる。
以下、図6を用いて別例を挙げて、被加工物100の周縁部の動きに対する第2の治具300の追動動作について説明する。
図6(a)は、被加工物100を第1の治具200に載置した状態で、水平方向を基準にして周縁部の位置がその中心部の位置に比べて相対的に垂直方向に高い位置となるような形状のものである場合における、第2の治具300の保持の様子を示している。
また、図6(b)は、被加工物100を第1の治具200に載置した状態で、水平方向を基準にして周縁部の位置がその中心部の位置に比べて相対的に垂直方向に低い位置となるような形状のものである場合における、第2の治具300の保持の様子を示している。
これにより、被加工物100自体を形成する際に含まれる残留応力などの影響を受けて、切断加工後に製品となる部分の仕上がり寸法、加工精度などが低下してしまうことを効果的に抑制することができる。
図7は、図1に示す被加工物100とは別例の被加工物400の形状等の一例を説明するための図である。被加工物400は、例えばチタン、インコネル等の素材(難削材)からなる。
図7(a)は正面図であり、被加工物400の断面上に表した破線は切断線405である。この切断線405は、切断加工後に製品となる部分の外形を表している。この切断線405に沿ってヘッドH(高圧水流J)を移動させて切断加工が行われる。
なお、図7では、被加工物400上の切断線405に囲まれる領域が切断加工後に製品となる部分(第1部分)であり、切断線405の外方の領域は余肉(加工取り代、第2部分)となる部分である。
なお、第1実施形態において説明した機能構成と同じものは、同一の符号を付すとともにその説明を省略する。
第2の治具500は、開口部を有する略コ字形状に形成された保持部501、保持部501に接続されたアーム部502を含んで形成される。また、保持部501には、当該保持部内面の開口部近傍に形成され、それぞれが内方に向けて突出した一対の略半円形状の凸部501a、bを有する。
なお、図8に示す第2の治具500は、下側の凸部501bが上側の凸部501aと比べて相対的に内側(距離Hだけ基部側に向かった位置)に形成した場合の一例である。その他にも、被加工物の形状等に応じて上側の凸部501aが下側の凸部501bと比べて相対的に内側(距離Hだけ基部側に向かった位置)となるように形成しても良い。
図9では、切断加工時における被加工物400の形状変化に伴う余肉部分の動き(図9中の実線矢印、外方に向かう動き)、つまり被加工物400の周縁部の動きに第2の治具500が追動(図9中の破線矢印)する様子を例示している。
なお、切断加工時における被加工物400の形状の変化は、周縁部(余肉部分)における実線矢印の方向(水平方向、上又は下方向)に向かう動きとして現れるものとして説明を進める。
切断加工時における被加工物400の周縁部の水平方向の動きに対しては、例えば接線S1、S2を基準にして凸部501a、bの表面を被加工物400の表面(裏面)が図正面左側に向かって滑ることができる程度の圧力を、凸部501a、bを介して付与して保持するようにする。
これにより、被加工物400の周縁部における形状変化に伴い水平方向の動きが規制されることで生じる、被加工物400の中心方向へ向かう圧力の発生、つまり製品部分に対する余計な圧力の付与を防ぐことができる。つまり、前述した切断線405に沿った切断加工を行うことができることになる。
しかしながら、被加工物の形状(製品部分の形状や余肉部分の形状など)によっては、切断加工時における周縁部の動きに対して上方向あるいは下方向のいずれか一方の動きをより強く規制することで切断加工後に製品となる部分の仕上がり寸法、加工精度などの向上を図ることができる場合がある。
保持部501に形成されたそれぞれの凸部501a、bの突端は、被加工物400の周縁部近傍の上面側、下面側に対してそれぞれが異なる位置で線状に接触(接線S1、S2)して余肉部分を保持している。
このように構成された保持部501では、切断加工時における被加工物400の周縁部の下方向へ向かう動きに対しては、上方向に向かう動きよりも相対的により強く動きが規制されることになる。つまり、凸部501a、bの配置位置に応じて、切断加工時における被加工物400の周縁部の上方向又は下方向に向かう「動き」に対する規制の程度を変化させることが可能になる。
これにより、被加工物400自体を形成する際に含まれる残留応力などの影響を受けて、切断加工後に製品となる部分の仕上がり寸法、加工精度などが低下してしまうことを効果的に抑制することができる。
Claims (8)
- 被加工物から製品を切り出す切断加工時に当該被加工物を保持する保持装置であって、
前記被加工物に含まれる、切断加工後に製品となる第1部分をその底面側から保持する第1の保持手段と、
前記被加工物に含まれる、前記切断加工後に製品となる部分以外の第2部分を前記第1の保持手段が保持する方向に交差する方向から保持する第2の保持手段と、を有し、
前記第2の保持手段は、前記切断加工時において発生する前記第2部分の形状の変化に追動しつつ、当該第2部分の保持状態を維持することを特徴とする、
保持装置。 - 前記第2の保持手段は、開口部を有する略U字形状に形成された保持部を含み、当該保持部内面の開口部近傍には一対の凸部が形成されており、当該開口部から前記第2部分を侵入させて当該凸部それぞれの突端で挟持して保持することを特徴とする、
請求項1に記載の保持装置。 - 前記第2の保持手段が有する凸部は、その突端が前記第2部分と線状に接触する形状に形成されることを特徴とする、
請求項2に記載の保持装置。 - 前記第2の保持手段は、その一端が前記保持部に接続されたアーム部を含んで構成され、当該アーム部の一端側の中心と他端側の中心とを結ぶ中心線が、前記第1の保持手段が保持する方向に交差する方向とは重畳しない位置で前記第2部分を保持することを特徴とする、
請求項2又は3に記載の保持装置。 - 前記アーム部は、所定の幅を有する断面略弓形状に形成されることを特徴とする、
請求項4に記載の保持装置。 - 前記第2の保持手段は、前記被加工物の硬度に比べて相対的に低い硬度を有する素材を用いて形成されることを特徴とする、
請求項1乃至5いずれか一項に記載の保持装置。 - 前記第2の保持手段は、前記第2部分の上面側及び下面側それぞれに当接して当該第2部分を保持する一対の凸部を有し、
前記凸部は、前記第2部分の上面側に当接する凸部の突端と、前記第2部分の下面側に当接する凸部の突端とが水平方向に所定の距離だけ離間して形成されていることを特徴とする、
請求項1乃至6いずれか一項に記載の保持装置。 - 被加工物から製品を切り出す切断加工時に当該被加工物を保持する保持装置の保持方法であって、
前記被加工物に含まれる、切断加工後に製品となる第1部分をその底面側から保持する第1の保持工程と、
前記被加工物に含まれる、前記切断加工後に製品となる部分以外の第2部分を前記第1の保持工程により保持する方向に交差する方向から保持する第2の保持工程と、を有し、
前記第2の保持工程は、前記切断加工時において発生する前記第2部分の形状の変化に追動しつつ、当該第2部分の保持状態を維持することを特徴とする、
保持方法。
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