JP2507256B2 - パイプの加工方法及び装置 - Google Patents

パイプの加工方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】開示技術は、金属製の丸パイプや
角パイプを高圧力水のジェットにより切断等する加工技
術の分野に属する。
【0002】
【従来の技術】周知の如く、パイプは丸型にしても角型
にしてもさまざまな用途に用いられ、流体輸送用は勿論
のこと、建築や機械装置等の構造部材等に用いられ、近
時は情報伝達手段等としても用いられている。
【0003】而して、かかるパイプは製造上の条件や輸
送の制約等から製造時のユニット長が規格的に定められ
ており、現実には据付け現場での組付け等の時点におい
て所定長に切断されたり、切削されたりする加工が行わ
れるようにされている。
【0004】而して、通常の現場に於ける切断,切削に
於いてはバーナー,アーク等による切断,切削が一般的
であるが、これらの手段は火炎等の相当の熱を用いる関
係上、火災等の危険があり、場合には爆発等が生じるこ
とから一般性がない欠点があり、母材の熱変質等が生じ
るデメリットもあり、又、カッター等の機械的手段を用
いる場合には加工面粗さが荒く、又、バリ,カエリ等が
生じ、したがって、微細な精度が良く出せないという不
具合があり、このため、構造物等にとっては後段におけ
る溶接,接合等がし難いという難点がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これに対処するに、近
時、高圧力水を用いて細径のジェットにして所定のワー
クに対し超高速で噴出させ、その運動エネルギーにより
切削や切断,剥離,穿設等を行う所謂ウォータージェッ
トが、例えば、実開昭63−50700号公報考案等に
示されている様に案出されて種々の改良がなされ、実用
化されるようになり、紙製や木材製のものは勿論のこ
と、近時はガーネットサンド等の微粒状の研摩材を高圧
力水に混入させた所謂アブレイシブウォータージェット
も実用化され、金属製のワークに対しても上記切断,切
削,剥離,穿設等の加工が行え、複雑形状のワーク加工
も行えるようになってきている。
【0006】しかしながら、かかるアブレイシブウォー
タージェットを含めたウォータージェットにあってはノ
ズルから噴出するジェットが超高速で高いエネルギーを
有していることから、ワークに対する加工作用が行われ
た後のジェットエネルギーが他の支持装置や計器類に影
響を及ぼす虞があることから、通常ノズルを衝撃吸収用
のキャッチャータンクに臨ませて両者の間にワークを介
装するような使用態様がある。
【0007】而して、上述したパイプの切断や切削加工
にウォータージェットを用いる場合にノズルとキャッチ
ャータンクとの間に当該パイプを介装してパイプの外側
からジェットを噴出すると、噴出した高圧力水のジェッ
トはパイプの肉厚部分を貫通し、その反対側の肉厚部分
に及び、ジェットもわずかながら末広がりになることか
ら貫通後の先の肉厚部分にも設計外の切削等の加工を与
えるという不都合さが生ずる。
【0008】しかも、在来一般態様のアブレイシブウォ
ータージェットにおいてはノズルヘッドのミキシングチ
ャンバの前後に於ける高圧力水ノズルとジェットノズル
が同心的に直線上に配設されることから、相当大きなサ
イズとなり、したがって、これまでの技術では取り合い
の関係からパイプの内側から外側に向けジェットを噴出
することが出来ないというマイナス点があった。
【0009】
【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づく丸型,角型等のパイプのウォータージェットによ
る切断等の加工の問題点を解決すべき技術的課題とし、
ウォータージェットの本来的な利点を充分に生かしなが
ら、可及的に設定小サイズ以上の内径を有するパイプを
バリやカエリ等を形成させることなく設計通りに確実、
且つ、シャープに加工することが出来るようにして金属
製品製造産業に於ける加工技術利用分野に益する優れた
パイプの加工方法、及び、装置を提供せんとするもので
ある。
【0010】
【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、断面が角状、或いは、
円形状等のパイプの切断や切削の加工をウォータージェ
ットによって行うに際し、ノズルヘッドを臨ませたキャ
ッチャータンク上に当該パイプを横設させて所定の支持
装置により支持させ、而して、ウォータージェットのノ
ズルヘッドを該ミキシングチャンバの端部よりカンチレ
バー式に挿入して支持させ、そのノズルを当該加工部位
にて内側から外側に向ける姿勢にし、ノズルヘッドのミ
キシングチャンバに対し所定圧の高圧力水を送給すると
共に、ガーネットサンド等の研摩材を該ミキシングチャ
ンバに於ける負圧等により吸引,送給して攪拌混合して
ノズルから超高速で噴出させ、パイプの肉厚部分を内側
から外側に向けて切断や切削を行って所定に加工し、該
パイプを加工したジェットはキャッチャータンクに於い
てそのエネルギーを吸収されるようにし、加工されたパ
イプの外側の加工部分ではバリ,カエリ等が生ぜず、正
確で滑らかな加工状態を現出し、後段における溶接等が
し易いようにされ、而して、ウォータージェットによる
加工に際しては、ノズルヘッドの外側のパイプを所定に
回転させ、ノズルヘッドは常に下向のキャッチャータン
ク側に指向するようにしたり、逆にノズルヘッドを回転
させる場合には、スイーベルジョイント等により高圧力
水に研摩材を送給するようにし、相当程度の小サイズの
内径を有するパイプの切断や切削も設計通りに行えるよ
うにした技術的手段を講じたものである。
【0011】
【実施例】次に、この出願の発明の1実施例を図面を参
照して説明すれば以下の通りである。
【0012】図示実施例は丸型の金属製のパイプ1をア
ブレイシブウォータージェットの加工装置2により設定
長の長さで横切断する態様であり、当該実施例において
は、加工装置2を固定式にし、パイプ1を回転しながら
加工するようにされており、図1に示す様に、加工装置
2をパイプ1内に(該加工装置2の設置方向はパイプ1
の軸心方向とは必ずしも限らない)セットしてジェット
3が可及的にパイプ1の肉厚部を切断する程度のジェッ
トエネルギーにするようにされている。
【0013】而して、図4に示す様に、通常のアブレイ
シブウォータージェットによる切断加工のようにパイプ
1内にセットされたアブレイシブウォータージェットの
加工装置2のノズルヘッド9が下向に指向されて、例え
ば、金属製のボール等の所定のエネルギー吸収材を充填
されたプール式のキャッチャータンク4にはパイプ1に
対する所定の支持装置5が設けられ、該パイプ1の一側
端部側をカンチレバー式に支持し、他方側には所定の減
速機付きのモーター等の駆動装置6を有するクランパ7
が適宜に反力をとられてパイプ1をクランプして所定の
回転を付与することが出来るようにされている。
【0014】又、パイプ1の支持装置5の側部にはアブ
レイシブウォータージェットの加工装置2に対する高圧
力水とガーネットサンド等の研摩材の供給兼支持装置8
が接続されて加工装置2をパイプ1内にてカンチレバー
式に支持し、そのノズルヘッド9を所定長さ延在して支
持している。
【0015】而して、該ノズルヘッド9は図3に示す様
に、ノズル1のシャンク10と該シャンク10に螺合さ
れるヘッドブロック11、及び、該ヘッドブロック11
に螺合されるノズル本体12からなり、シャンク10内
には上記供給装置8に連通する高圧力水の送給通路13
とガーネットサンド等の所定の粉粒状の研摩材の送給通
路14とが略平行状態で設けられており、ヘッドブロッ
ク11に接続されている。
【0016】該ヘッドブロック11には高圧水噴流を形
成するためのウォーターノズル16、研摩材を混合する
ためのミキシングチャンバ15、並びに、ノズル本体1
2等が内装されている。
【0017】そして、通常のアブレイシブウォータージ
ェットの加工装置2にあっては、ジェット3の噴出方向
に対して高圧力水の通路がほぼ平行して設けられるが、
この出願の発明においてはほぼ直交する方向にある(溶
接開先加工用等のため45°,60°の角度に設定され
る場合もある)のが特徴である。
【0018】尚、高圧力水の通路が彎曲してウォーター
ノズルに臨まされるため、この部分にフィルターや格子
を挿入して流路の整流を行う場合もある。
【0019】したがって、この出願の発明の加工装置に
あっては、第一に、ノズル本体12から噴出するジェッ
ト3の飛翔距離が通常の外部より切断を行うアブレイシ
ブウォータージェットの場合と異なり、パイプ1の内側
からその肉厚部分を外側にかけて切断を行うような短い
距離であるようにされていることによりその運動エネル
ギーのロスが少くて済む。又、第二には、貫通したジェ
ットによりワークが損傷することもなく、第三には、ジ
ェットの周囲に対する飛散や騒音発生等の抑制にもつな
がる。
【0020】上述構成の加工装置2において、図4に示
す様に、所定の金属製の断面円形のパイプ1に対する横
方向の切断17を行うに際して該パイプ1を前述した如
く、キャッチャータンク4上に於いて横向きにセット
し、支持装置5、及び、クランパ7によりカンチレバー
式に支持させ、駆動装置6により所定に回転させると共
にノズルヘッド9に対し高圧力水と研摩材を送給する。
【0021】尚、研摩材は在来態様同様に空気輸送等の
圧送、或いは、高圧力水の噴出噴流による負圧吸引力を
介して供給される。
【0022】そして、モーター6を起動し、クランパ7
を介してパイプ1を所定速度で回転すると、加工装置2
のノズル本体12から所定の超高速でアブレイシブウォ
ータージェット3が噴出されてパイプ1の内面に衝突
し、その運動エネルギーにより所定の切断が開始され、
モーター6によるパイプ1の回転により切断部分が回転
し徐々に切断深さが増加し、遂には、皮一重になって横
断切断が開始する。
【0023】そして、噴出したジェット3が切断面を貫
通してもノズルヘッド9は下側のキャッチャータンク4
に指向する固定姿勢であるために、貫通したジェット3
は該キャッチャータンク4の衝撃吸収材に吸収される。
【0024】このような状態でほぼ1回転するとパイプ
1の切断加工が完了する。
【0025】そして、切断加工後のパイプについては新
しくセットを取り換えたり切断後のパイプについて軸方
向移動を介し他の部分に於ける所定の切断を再開するよ
うにする。
【0026】尚、この出願の発明の実施態様は上述実施
例に限るものでないことは勿論であり、上述実施例はパ
イプ1の軸方向直角の横断切断の加工態様であるが、軸
方向に沿う切断や切削を行うことが出来ることは勿論の
ことである。
【0027】そして、上述実施例は加工装置のノズルヘ
ッドをキャッチャータンクに臨ませるように固定した姿
勢でパイプ側を回転したものであるが、逆にパイプ側を
固定して加工装置側のノズルヘッドを回転するようにし
ても良いが、かかる実施態様においてはシャンクに対す
るスイーベルジョイント等を用いることからやや機構的
に複雑になる場合がある。
【0028】又、適用対象は丸パイプばかりでなく、角
パイプに対しても適用出来ることは勿論のことである。
【0029】このようにして所定の切断切削の加工をさ
れたパイプはアブレイシブウォータージェットを用いる
ためにその切断面等が滑らかで一般の機械的加工等を行
う態様に比しバリ,カエリ等が生ぜず、後段に於ける溶
接,組み立て等に対して極めて作業性が良くなるもので
ある。
【0030】そして、パイプは金属製のものばかりでな
く、セラミック製,合成樹脂製やガラス製,木製、或い
は、紙製等のパイプに対しても効果的に適用出来ること
もまた勿論のことである。
【0031】そして、これらの紙製,木製,合成樹脂製
等の材料によって作製されたパイプに対してはアブレイ
シブウォータージェットばかりでなく、通常のウォータ
ージェットによる切断等の加工もまた採用可能である。
【0032】
【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に合成樹脂製や金属製の丸パイプや角パイプに対する横
切断や切削等の加工をウォータージェットによって行う
に際し、設定サイズの内径以上のパイプに対しノズルヘ
ッドを当該パイプの内側にカンチレバー式に臨ませて内
側から外側に向けてジェットを噴出することにより外側
からジェットを噴出する態様に比し、一側寄りの肉厚部
分を貫通したジェットがその反対側の肉厚部分に衝突す
ることなく、又、切断面等の加工部分に乱れがなく、滑
らかで設計通りの加工が行えるばかりでなく、パイプの
外側面にバリ,カエリ等が生ずることなく、したがっ
て、後段に於ける溶接,組み付け等の作業がし易く、最
終製品の精度が設計通りに良好に保てるという優れた効
果が奏される。
【0033】又、噴出するジェットのパイプの内側から
外側に向けて行うようにしたことにより、当該加工部分
のみの加工が行えるのみばかりでなく、貫通したジェッ
トのエネルギーがオーバーになることなく、キャッチャ
ータンク等に直ちに吸収することが出来、周囲に対する
飛散や騒音発生等の抑制にもつながるという利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この出願の発明の1実施例の概略部分断面縦側
面図である。
【図2】図1の部分横断面図である。
【図3】加工装置の断面図である。
【図4】パイプの加工状態の全体概略部分断面側面図で
ある。
【符号の説明】
1 パイプ 3 ウォータージェット 17 切断面 4 キャッチャータンク 6 回転装置 12 ノズル本体 16 ウォーターノズル 2 加工装置 5 パイプ支持装置 8 ウォータージェットノズルヘッド支持装置

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】パイプをウォータージェットにより切断切
    削加工する方法において、該パイプの内部に高圧力水を
    軸方向に沿って送給し加工部位にて内側から外方向にジ
    ェットを噴出するようにしたことを特徴とするパイプの
    加工方法。
  2. 【請求項2】上記ウォータージェットがアブレイシブウ
    ォータージェットであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のパイプの加工方法。
  3. 【請求項3】上記ウォータージェットを下側のキャッチ
    ャータンク向きに噴出方向を固定して行うようにするこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のパイプの加
    工方法。
  4. 【請求項4】上記パイプを回転するようにすることを特
    徴とする特許請求の範囲第3項記載のパイプの加工方
    法。
  5. 【請求項5】キャッチャータンクと該キャッチャータン
    クに臨ませたウォータージェットノズルとの間にパイプ
    が横設されるパイプの加工装置において、上記キャッチ
    ャータンクにパイプの支持装置が併設される共に該パイ
    プ内に臨ませたウォータージェットノズルヘッドに対す
    る支持装置が付設されていることを特徴とするパイプの
    加工装置。
  6. 【請求項6】キャッチャータンクと該キャッチャータン
    クに臨ませたウォータージェットノズルとの間にパイプ
    が横設されるパイプの加工装置において、上記キャッチ
    ャータンクにパイプを支持装置が併設される共に該パイ
    プ内に臨ませたウォータージェットノズルヘッドに対す
    る支持装置が付設され、更にパイプに回転装置がが付設
    されていることを特徴とするパイプの加工装置。
  7. 【請求項7】上記ウォータージェットノズルヘッドがア
    ブレイシブウォータージェットノズルヘッドにされてい
    ることを特徴とする特許請求の範囲第5,6項いずれか
    記載のパイプの加工装置。
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