JP2547042B2 - ハニカム構造部材の切断方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は超高圧液体をノズルから噴射して物体を切
断加工する所謂ウオータジェット加工に係り、特に、加
工が困難なハニカム構造部材を切断するための有効な切
断方法に関する。

［従来の技術］ 高圧流体噴射を物体加工に利用した技術は、すでに多
数実用化され、効果的に利用されている。特に、加工時
の発熱が極めて少ないこと、加工工具として作用する高
圧流体噴流が加工時において方向性が全く無いこと、加
工代が極めて小さくて済むこと、加工工具の摩耗が無視
し得ること、加工屑の発生が極めて少ないことなどの特
徴を有しており、エレクトロニクス、機械加工、医療、
原子力など、幅広い分野で多用されている。

加工技術について見れば、ノズルを手動で移動させる
簡易なもの、定型的な加工を行う自動専用機、自由な加
工が可能な汎用機、三次元加工を行うためにロボットな
どのマニプレータを組み込んだ加工機など、用途に応じ
てさまざまな形態で利用されている。

汎用機の多くは制御装置にコンピュータを内蔵してい
て、目的の加工形状予め記憶させ、該記憶加工形状に従
ってノズルを移動させて被加工物を加工するようにして
いる。

さて、ウオータジェット加工に限らず、あらゆる加工
において、被加工物が加工位置において密度や硬度ある
いは材質が連続的に一定している場合は加工が比較的容
易であるが、前記密度や硬度あるいは材質その他の物性
が断続していて不連続な場合は加工が難しいのが一般的
である。ウオータジェット加工においても同様であっ
て、加工速度が極端に低下したり、あるいは加工できず
に未加工のまま残ったりすることが発生していた。この
ような加工が困難な部材としては、最近建材として多用
されるようになってきたハニカム構造部材がある。すな
わち、紙あるいは類似の紙質素材を蜂の巣状に張り合わ
せ、両面を板状部材ではさんでサンドイッチ状に形成し
た所謂合板である。

このような合板の加工上の問題点は前記したように、
内部の構造が、不連続であり、その結果前記のように切
断し切れずに未切断残部が発生する。これを回避しよう
とすると、切断速度を極端に低下させなければならな
い。ところが、ハニカム構造部材はハニカム構造を構成
するコア壁がそのコア壁に囲まれた空間の数％以下であ
るものがほとんどである。ということは、数％の部位を
切断するために空間部分も低速で移動することになる。
それなら、空間部分を高速で移動し、コア壁部分を低速
で切断すればさほど能率低下を来さずに済む。しかし、
ハニカム構造部材の切断方向やハニカムの寸法を考慮し
て前記のように切断速度を制御して切断することは容易
ではない。更に、ハニカム構造部材の切断において、切
断位置によってコア壁がある長さ連続して切断箇所に出
現する場合が生じる。このような場合、前記と同様に当
該箇所のみを低速で切断する必要があるが、実用上その
ような制御を取り入れることは極めて困難である。この
ような理由で、従来はハニカム構造部材をウオータジェ
ットで加工することは困難視されていた。

［発明が解決しようとする問題点］ すなわち、ウオータジェット加工はハニカム構造を圧
潰することなく切断できるため材料強度を損なわない点
で有効な切断方法であるにも拘わらず、切断速度を上げ
ることができないため、実用的な一般切断加工に適用で
きないという問題点を有していた。

［問題を解決するための手段］ 本発明は、前記従来の問題点を解決するための方法と
して提示されるもので、具体的には以下の如きである。
すなわち、ウオータジェットを用いてハニカム構造部材
の切断加工を行う際に、所定間隔を以て平行に噴射する
複数のウオータジェットを、該ウオータジェットの噴射
流線をハニカムコアに対して所定角度傾斜させて適用す
るようにしたものである。

［実施例］ 以下において図示に基づいて本発明をさらに詳細に説
明する。

第３図は従来の一般的なウオータジェット切断加工の
状態を示すものであり、第４図に示すように切断厚さＴ
はウオータジェット４の噴射圧力Ｐと噴射水量Ｑ及び切
断速度Ｖとに依存している。すなわち第２図に示す従来
の加工方法においては、ハニカム構造部材１のコア壁２
の厚さｔにはあまり左右されずハニカム構造部材１の厚
さＴに対して第３図の関係が成り立つと考えられる。つ
まり、コア壁２を切断する瞬間には厚さＴの材料を切断
するのと同等の条件を与えないと切断できないことにな
る。このことは図示Ａ点においてもＢ点においても同様
であり、特にＢ点では厚さＴの材料が一定長さ連続して
存在することになり、切断が困難になる。

一方、本発明の方法によれば、第１図に示すように複
数で例えば２本のウオータジェット４で切断するように
したので、１本のウオータジェット４がコア壁２を連続
的に切断しなければならない位置にあっても別の１本の
ウオータジェット４がコア壁２から離れた位置に適用さ
れることになるため、断続的にコア壁２を横切るように
切断することになる。さて、断続的にコア壁２を横切る
ように切断するウオータジェット４については、第１図
に示すように、ノズル３から噴射されたウオータジェッ
ト４はコア壁２に対して斜めに投射されるためコア壁２
の厚さｔの部材に対して厚さｔ′の部材を切断するよう
に作用する。ここで、コア壁２の厚さｔはハニカム構造
部材１の厚さＴに対してきわめて小さい値で、一例では
コア壁２の厚さｔ＝0.2mm、ハニカム構造部材１の厚さ
Ｔ＝20mm、ウオータジェット４の傾斜角θであれば、 ｔ′＝t/sinθ すなわち ｔ′＝0.2/sinθ となる。θ＝10゜の場合にはｔ′≒1.15mmとなり、厚さ
1.15mmの部材を切断するのに匹敵する加工条件で切断可
能となる。これに対して従来の切断方法では厚さ20mmの
部材を切断するのに匹敵する加工条件が必要になる。従
って、本発明の加工方法を適用することによって、従来
は20mmの厚さの部材を切断するのと同等の切断条件を必
要としていたものが僅か1.15mmの厚さの部材を切断する
のと同等の切断条件で切断可能である。すなわち、複数
のウオータジェット４のうち、１本がコア壁２上に適用
されたとしても、他のウオータジェット４がコア壁２か
ら離れて該コア壁２を横切るように断続的に適用される
ようになるためハニカム構造部材１を効果的に切断する
ことが可能となるものである。

このように、ノズル３から噴射される複数のウオータ
ジェット4,4,・・・のうち何れか１本以上がハニカム構
造部材１のコア壁２に対して断続的に適用され、かつウ
オータジェット４の流線がコア壁２に対して所定角度θ
傾斜した状態で適用してノズル３ないしはハニカム構造
部材１を移動することによって、連続的にハニカム構造
部材１を切断することができるものである。

［発明の効果］ 以上詳述した通り本発明によれば、ウオータジェット
４を用いてハニカム構造部材１の切断加工を行う際に、
所定間隔を以て平行に噴射する複数のウオータジェット
４を、該ウオータジェット４の噴射流線をハニカムコア
に対して所定角度傾斜させて適用するようにしたため、
従来の加工方法に比べて切断加工速度を大幅に向上させ
ることが可能になり、しかも切断精度あるいは切断面形
状は従来の加工方法と同等もしくは従来よりも向上し、
生産性を大幅に向上し得たものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施状態を示す平面図、第２図は第１
図に示した実施例の縦断側面図、第３図は従来の実施状
態を示す外観斜視図、第４図はウオータジェット加工の
切断性能を示す特性図である。 1:ハニカム構造部材 2:コア壁 3:ノズル 4:ウオータジェット T:ハニカム構造部材の厚さ t:コア壁の厚さ θ：ウオータジェットとコア壁との成す角度

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウオータジェットを用いてハニカム構造部
   材の切断加工を行う際に、所定間隔を以て平行に噴射す
   る複数のウオータジェットを、該ウオータジェットの噴
   射流線をハニカムコアに対して所定角度傾斜させて適用
   することを特徴とする切断方法。