JP2547043B2 - 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、得に、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
圧流電体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、定型的な加工を行なう自動専用機、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、目的の加工形状を予め記憶させ、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。

このようなハニカム構造部材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部が残在する。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を連続して切断
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厚
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
の切断加工を行なう際に、１本または複数本のウオータ
ジェットの噴射流線を、ウオータジェットとハニカム構
造部材との相対移動方向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４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５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４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にハニカム構造部材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、第２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に対して極めて小さい値
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。

このように、ノズル３から噴射されるウオータジェッ
ト４をハニカム構造部材１のコア壁２に対して所定角度
θ傾斜した状態で適用し、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。

次表に従来の方法と本発明の方法でそれぞれ実施した
加工データの一部を示す。

表からも判る通り、本発明を適用した場合、従来の方
法に比べて数10倍の切断速度で加工可能であり、顕著な
効果を得ることができるものである。なお表に示したも
のはごく一部のデータであり、別の実証テストによれ
ば、傾斜角度θ＝２゜前後からθ＝45゜前後において同
様の効果を得ることができることが確認されている。実
用的にはノズルと被切断部材との距離の維持や噴射され
た水の受け具等の関係上、傾斜角度θをあまり大きくす
ることは好ましくなく、実用上効果的にはθ＝５゜乃至
θ＝20゜前後の範囲が好ましいあろうと思われる。すな
わち、角度θをあまり小さくすると実効切断厚さｔ′が
大きくなり本発明の効果を充分得られないことになる。
逆に角度θを大きくするとコア壁２を切断した余勢ジェ
ットが対向するコア壁２に当たり切断箇所以外の不必要
な部位を損傷することになり好ましくない。

さて、ウオータジェット４とハニカム構造部材１とが
常に一定方向に直線的に適用される場合は問題無いが、
ウオータジェット加工の利点を充分に発揮するために曲
線や矩形あるいは円形もしくは円弧切断に適用される場
合が多い。このような場合、本発明の機能を充分に発揮
するには、ウオータジェット４とハニカム構造部材１と
が常に第２図の関係をもって適用されなければならな
い。なぜなら、ただ単に切断だけを考えると、ウオータ
ジェット４の移動方向がいかなる方向であってもコア壁
２とウオータジェット４とが傾斜角θをもって適用され
れば切断効果を得ることが可能である。しかしながら、
ウオータジェット４がコア壁２に対して傾斜している分
ウオータジェット４の入口部分、言い替えればハニカム
構造部材１の上面と同下面とでは傾斜角θに応じた切断
寸法のずれが生じる。その結果、切断後のハニカム構造
部材１が所望の寸法に収まらなくなってしまう。つま
り、寸法精度の低下を来すことになる。従って、ノズル
３の移動方向が変わっても移動方向に対してウオータジ
ェット４が常にθの角度を維持するようにすればいかな
る状態においても第２図の状態でコア壁２に適用し得
る。

また、第３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で切断するようにすることによって、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図及び第２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。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
を用いてハニカム構造部材の切断加工を行う際に、１本
または複数本のウオータジェットの噴射流線を、ウオー
タジェットとハニカム構造部材との相対移動方向に対し
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図は本願第２発明
実施状態の一例を示す外観斜視図、第４図は従来の実施
状態を示す外観斜視図、第５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:ハニカム構造部材厚さ t:コア壁厚さ ｔ′：実効切断厚さ θ：傾斜角

Claims (4)

(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
   材の切断加工を行なう際に、ウオータジェットの噴射流
   線を、ウオータジェットとハニカム構造部材との相対移
   動方向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。
2. 【請求項２】ウオータジェットの噴射流線が１本である
   特許請求の範囲第１項に記載の切断方法。
3. 【請求項３】ウオータジェットの噴射流線が２本以上の
   複数本である特許請求の範囲第１項に記載の切断方法。
4. 【請求項４】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、ウオータジェットの噴射流線
   を、ウオータジェットとハニカム構造部材との相対移動
   方向に対して所定角度傾斜させると共に、前記相対移動
   方向に対して複数本のウオータジェットの噴射流線が常
   に一定の配列を維持するように適用することを特徴とす
   る切断方法。