JP2606471Y2 - 減圧ウォ−タ−ジェット加工装置 - Google Patents
減圧ウォ−タ−ジェット加工装置Info
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- JP2606471Y2 JP2606471Y2 JP1992032698U JP3269892U JP2606471Y2 JP 2606471 Y2 JP2606471 Y2 JP 2606471Y2 JP 1992032698 U JP1992032698 U JP 1992032698U JP 3269892 U JP3269892 U JP 3269892U JP 2606471 Y2 JP2606471 Y2 JP 2606471Y2
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Description
【考案の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本考案は、超高圧水をノズルから
噴射して高速の噴射流を形成し、この噴射流を被加工物
に衝突させて切削、切断、孔開け、凹凸または透かし彫
りのパタ−ン形成等を行う減圧ウォ−タ−ジェット加工
装置に関する。
噴射して高速の噴射流を形成し、この噴射流を被加工物
に衝突させて切削、切断、孔開け、凹凸または透かし彫
りのパタ−ン形成等を行う減圧ウォ−タ−ジェット加工
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】超高圧水をノズルから噴射して高速の噴
射流を形成し、この噴射流を被加工物に衝突させて切
削、切断、孔開け等を行うウォ−タ−ジェット加工装置
が多くの分野で活発に実用化されている。例えば、清
浄、非発火、オイルフリ−、低公害性、良好な操作性、
洗浄効果等の特徴を生かして、食肉、木材、皮革、軟質
金属板、プラスチック等の加工に応用されており、通常
の機械加工に比較して優れた実績を積んでいる。
射流を形成し、この噴射流を被加工物に衝突させて切
削、切断、孔開け等を行うウォ−タ−ジェット加工装置
が多くの分野で活発に実用化されている。例えば、清
浄、非発火、オイルフリ−、低公害性、良好な操作性、
洗浄効果等の特徴を生かして、食肉、木材、皮革、軟質
金属板、プラスチック等の加工に応用されており、通常
の機械加工に比較して優れた実績を積んでいる。
【０００３】一般的なウォ−タ−ジェット加工装置は、
水の圧力を高めて超高圧水を製造する超高圧ポンプ、高
耐圧の導管で供給された超高圧水を噴射して高速の噴射
流を形成するノズル、被加工物の支持、搬送、送りのた
めの機械機構、被加工物を含む空間を遮断して、噴射
流、切削屑、反射等を外部に飛散させない処理室、使用
済の水の回収と浄化を行う再処理装置等を含み、処理室
内は大気圧の大気で満たされており、特殊な例として
は、処理槽を満たした水中でノズルから噴射流を射出
し、水中に保持された被加工物を加工する場合もある。
水の圧力を高めて超高圧水を製造する超高圧ポンプ、高
耐圧の導管で供給された超高圧水を噴射して高速の噴射
流を形成するノズル、被加工物の支持、搬送、送りのた
めの機械機構、被加工物を含む空間を遮断して、噴射
流、切削屑、反射等を外部に飛散させない処理室、使用
済の水の回収と浄化を行う再処理装置等を含み、処理室
内は大気圧の大気で満たされており、特殊な例として
は、処理槽を満たした水中でノズルから噴射流を射出
し、水中に保持された被加工物を加工する場合もある。
【０００４】
【考案が解決しようとする課題】大気中でノズルから高
速の噴射流を射出すると、噴射流が周囲の大気による減
衰と攪乱を受け、また、噴射流中に周囲の空気を巻込む
ため、ノズルから離れるに従って噴射流の加工エネルギ
−が急速に減少し、噴射ノズルから余り離れない位置で
噴射流が拡散し始める。従って、ノズルと被加工物の間
隔が大きいと、噴射流の加工エネルギ−密度が不足して
加工深さが減少するとともに、加工深さの制御が困難に
なり、また、噴射流の拡散部分が加工の不必要な部分に
まで衝突して加工部のエッジを余分に削り落して加工精
度を悪化させる。
速の噴射流を射出すると、噴射流が周囲の大気による減
衰と攪乱を受け、また、噴射流中に周囲の空気を巻込む
ため、ノズルから離れるに従って噴射流の加工エネルギ
−が急速に減少し、噴射ノズルから余り離れない位置で
噴射流が拡散し始める。従って、ノズルと被加工物の間
隔が大きいと、噴射流の加工エネルギ−密度が不足して
加工深さが減少するとともに、加工深さの制御が困難に
なり、また、噴射流の拡散部分が加工の不必要な部分に
まで衝突して加工部のエッジを余分に削り落して加工精
度を悪化させる。
【０００５】本考案は、噴射ノズルから大きく離れた位
置でも良く収束した加工エネルギ−密度の高い噴射流が
得られ、大きな加工深さが得られて制御性にも優れ、加
工部のエッジが急峻で加工精度も高いウォ−タ−ジェッ
ト加工装置を提供することを目的としている。
置でも良く収束した加工エネルギ−密度の高い噴射流が
得られ、大きな加工深さが得られて制御性にも優れ、加
工部のエッジが急峻で加工精度も高いウォ−タ−ジェッ
ト加工装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】請求項１の減圧ウォータ
ージェット加工装置は、超高圧水をノズルから射出して
高速の噴射流を形成し、該噴射流を衝突させて被加工物
を加工するウォータージェット加工装置において、前記
ノズルと被加工物を減圧可能な処理室内に配置し、該処
理室内に、ノズルから被加工物を貫通している噴射流を
取り込んで処理室外へ導出すると共に噴射流の取り込み
時に生じる負圧を利用して処理室内を減圧するジェット
ポンプを備え、前記ジェットポンプは、被加工物を介し
てノズルに対面開口する円錐部と、該円錐部に続く狭路
部と、該狭路部に続く拡大部と、該拡大部から外部配管
へ通じる管路部とからなるキャッチャーを備えているも
のである。
ージェット加工装置は、超高圧水をノズルから射出して
高速の噴射流を形成し、該噴射流を衝突させて被加工物
を加工するウォータージェット加工装置において、前記
ノズルと被加工物を減圧可能な処理室内に配置し、該処
理室内に、ノズルから被加工物を貫通している噴射流を
取り込んで処理室外へ導出すると共に噴射流の取り込み
時に生じる負圧を利用して処理室内を減圧するジェット
ポンプを備え、前記ジェットポンプは、被加工物を介し
てノズルに対面開口する円錐部と、該円錐部に続く狭路
部と、該狭路部に続く拡大部と、該拡大部から外部配管
へ通じる管路部とからなるキャッチャーを備えているも
のである。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【作用】請求項１の減圧ウォ−タ−ジェット加工装置で
は、減圧して邪魔な気体分子を減少させた処理室内で被
加工物に高速の噴射流を衝突させて、剥離、切削、凹凸
パタ−ン形成等の加工を行う。減圧が処理室内の気体分
子による噴射流の減衰と攪乱を低減し、噴射流に巻込ま
れる気体量を減少させるから、ノズルから離れた位置で
も噴射流が拡散することなく、噴射流の収束状態が噴射
直後の状態に保たれ、噴射流の加工エネルギ−およびそ
の密度が維持され、超高圧水の圧力、および被加工物の
加工点における噴射滞在時間を用いて、ノズルと被加工
物の間隔とは無関係に加工深さを正確に制御でき、ま
た、噴射流の拡散部分が加工の不必要な部分に衝突しな
いので、加工部のエッジが余分に削り落されず、高い加
工精度と細密度が得られる。さらに、処理室内が減圧さ
れるため、ノズル噴射音や噴射流の衝突音が処理室外に
あまり伝播されない。そして、被加工物から削り取られ
た微細な加工粉は速やかに床面に落下するため、処理室
内に加工粉を舞上げて粉塵を形成することも少なくな
り、この粉塵が内外の圧力差に逆らって外部に漏れる心
配もない。
は、減圧して邪魔な気体分子を減少させた処理室内で被
加工物に高速の噴射流を衝突させて、剥離、切削、凹凸
パタ−ン形成等の加工を行う。減圧が処理室内の気体分
子による噴射流の減衰と攪乱を低減し、噴射流に巻込ま
れる気体量を減少させるから、ノズルから離れた位置で
も噴射流が拡散することなく、噴射流の収束状態が噴射
直後の状態に保たれ、噴射流の加工エネルギ−およびそ
の密度が維持され、超高圧水の圧力、および被加工物の
加工点における噴射滞在時間を用いて、ノズルと被加工
物の間隔とは無関係に加工深さを正確に制御でき、ま
た、噴射流の拡散部分が加工の不必要な部分に衝突しな
いので、加工部のエッジが余分に削り落されず、高い加
工精度と細密度が得られる。さらに、処理室内が減圧さ
れるため、ノズル噴射音や噴射流の衝突音が処理室外に
あまり伝播されない。そして、被加工物から削り取られ
た微細な加工粉は速やかに床面に落下するため、処理室
内に加工粉を舞上げて粉塵を形成することも少なくな
り、この粉塵が内外の圧力差に逆らって外部に漏れる心
配もない。
【００１０】処理室に装備されるポンプ手段としては、
機械式の真空ポンプを処理室に配管を介して接続しても
よいが、必要な真空度のレベルが余り高くなく、処理中
の負荷がほとんど水蒸気であるため、処理前に処理室内
の大気を水蒸気に置換し、その後は、専ら、壁面に配置
した冷凍装置に水蒸気を凝結させて減圧を行うようにし
てもよい。また、機械式の真空ポンプを接続する場合
は、低温の水蒸気トラップを介して接続するのが好まし
い。ただし、噴射流として処理室内に供給された液体状
態の水を水蒸気に変換し、その後、再度凝縮させると、
水の相変化に伴なう熱負荷がまるまる減圧システム全体
の無駄な損失になるため、噴射流は相変化させずに、そ
のまま液体状態で処理室から排除するのが好ましい。こ
こで、水の蒸気圧は、１００度Ｃで１気圧（１０5 P
a）、５０度Ｃで１．５×１０4 Pa、０度Ｃで８×１０2
Pa程度であるため、処理室内に水が液体状態で存在し
ても、本考案で使用される程度の減圧は十分可能であ
る。
機械式の真空ポンプを処理室に配管を介して接続しても
よいが、必要な真空度のレベルが余り高くなく、処理中
の負荷がほとんど水蒸気であるため、処理前に処理室内
の大気を水蒸気に置換し、その後は、専ら、壁面に配置
した冷凍装置に水蒸気を凝結させて減圧を行うようにし
てもよい。また、機械式の真空ポンプを接続する場合
は、低温の水蒸気トラップを介して接続するのが好まし
い。ただし、噴射流として処理室内に供給された液体状
態の水を水蒸気に変換し、その後、再度凝縮させると、
水の相変化に伴なう熱負荷がまるまる減圧システム全体
の無駄な損失になるため、噴射流は相変化させずに、そ
のまま液体状態で処理室から排除するのが好ましい。こ
こで、水の蒸気圧は、１００度Ｃで１気圧（１０5 P
a）、５０度Ｃで１．５×１０4 Pa、０度Ｃで８×１０2
Pa程度であるため、処理室内に水が液体状態で存在し
ても、本考案で使用される程度の減圧は十分可能であ
る。
【００１１】
【００１２】また、減圧された処理室内に滞在する水
は、さかんに蒸発して処理室内の圧力上昇を起して、さ
らなる減圧や減圧状態の維持を困難にし、気化熱を奪わ
れて被加工物や被加工物の送り機構等に氷結すると加工
の継続を困難にするが、本考案の加工装置においては、
ノズルから噴射されて被加工物を貫通した噴射流はその
ままジェットポンプの回収管路に入射して、回収管路を
通じて回収手段に速やかに案内され、これにより、水の
処理室内における滞在時間を最小限にする。回収手段と
しては、加熱と減圧で水を蒸発させる蒸発装置、減圧で
氷結させる減圧槽、水の吸収吸着材、別の高圧水で駆動
されるジェットポンプ、機械式の水ポンプ等を利用でき
る。
は、さかんに蒸発して処理室内の圧力上昇を起して、さ
らなる減圧や減圧状態の維持を困難にし、気化熱を奪わ
れて被加工物や被加工物の送り機構等に氷結すると加工
の継続を困難にするが、本考案の加工装置においては、
ノズルから噴射されて被加工物を貫通した噴射流はその
ままジェットポンプの回収管路に入射して、回収管路を
通じて回収手段に速やかに案内され、これにより、水の
処理室内における滞在時間を最小限にする。回収手段と
しては、加熱と減圧で水を蒸発させる蒸発装置、減圧で
氷結させる減圧槽、水の吸収吸着材、別の高圧水で駆動
されるジェットポンプ、機械式の水ポンプ等を利用でき
る。
【００１３】ノズルから射出した高速の噴射流は、周囲
と噴射流内の圧力差、および沸騰による水蒸気圧力によ
る拡散力を受けるが、沸騰速度が有限で、噴射流からの
水蒸気の離散速度に比較して噴射流速度が格段に大き
く、この拡散力は噴射流の持つ慣性力に比較して格段に
小さいため、ノズルから射出した後、ほとんど拡散する
ことなく被加工物を貫通して回収管路に入射し、瞬間的
に処理室内空間から遠ざかる。換言すれば、噴射流は処
理室内における滞在時間が極めて短いため、ほとんど蒸
発することなく回収管路を経て処理室の外に排出され
る。
と噴射流内の圧力差、および沸騰による水蒸気圧力によ
る拡散力を受けるが、沸騰速度が有限で、噴射流からの
水蒸気の離散速度に比較して噴射流速度が格段に大き
く、この拡散力は噴射流の持つ慣性力に比較して格段に
小さいため、ノズルから射出した後、ほとんど拡散する
ことなく被加工物を貫通して回収管路に入射し、瞬間的
に処理室内空間から遠ざかる。換言すれば、噴射流は処
理室内における滞在時間が極めて短いため、ほとんど蒸
発することなく回収管路を経て処理室の外に排出され
る。
【００１４】本考案で必要とする減圧レベルは、噴射流
に入射する分子の数が大気圧下と比較して減れば良いと
いう程度で、例えば、通常の大気圧の半分程度でも加工
部のエッジの十分な改善が認められる。従って、常識的
な真空プロセス装置に比較して必要な真空度は小さく、
一方、液体状態で処理室内に供給される水の蒸発による
水蒸気を冷却または圧縮して凝縮させる負荷は相当に大
きい。従って、処理室に接続されるポンプ手段として
は、到達圧力は小さいが排気容量が大きく、水蒸気を吸
入しても能力低下しない、安価なものを選択するのが好
ましい。
に入射する分子の数が大気圧下と比較して減れば良いと
いう程度で、例えば、通常の大気圧の半分程度でも加工
部のエッジの十分な改善が認められる。従って、常識的
な真空プロセス装置に比較して必要な真空度は小さく、
一方、液体状態で処理室内に供給される水の蒸発による
水蒸気を冷却または圧縮して凝縮させる負荷は相当に大
きい。従って、処理室に接続されるポンプ手段として
は、到達圧力は小さいが排気容量が大きく、水蒸気を吸
入しても能力低下しない、安価なものを選択するのが好
ましい。
【００１５】本考案による減圧ウォータージェット加工
装置では、被加工物を貫通した噴射流そのものの残りの
運動エネルギーを利用してジェットポンプを作動させ、
ジェットポンプの運転差圧で、ジェットボンプの上流側
と下流側に圧力差を形成して下流側の圧力を処理室内よ
りも高くし、処理室内の減圧レベルにおける液体状態の
水の滞在時間を減らして合計の蒸発割合いを低減させ
て、蒸発、凝縮に伴なう熱負荷による損失（投入エネル
ギーの消費）を抑制し、また、ジェットポンプの下流側
の液体状態の水を処理室のポンプ手段の直接的な負荷に
しない。ジェットポンプの運転差圧は、大気圧に対する
前記減圧室の圧力差の少なくとも一部を負担し、ジェッ
トポンプから出た水はより大気圧に近い圧力状態とな
る。
装置では、被加工物を貫通した噴射流そのものの残りの
運動エネルギーを利用してジェットポンプを作動させ、
ジェットポンプの運転差圧で、ジェットボンプの上流側
と下流側に圧力差を形成して下流側の圧力を処理室内よ
りも高くし、処理室内の減圧レベルにおける液体状態の
水の滞在時間を減らして合計の蒸発割合いを低減させ
て、蒸発、凝縮に伴なう熱負荷による損失（投入エネル
ギーの消費）を抑制し、また、ジェットポンプの下流側
の液体状態の水を処理室のポンプ手段の直接的な負荷に
しない。ジェットポンプの運転差圧は、大気圧に対する
前記減圧室の圧力差の少なくとも一部を負担し、ジェッ
トポンプから出た水はより大気圧に近い圧力状態とな
る。
【００１６】
【実施例】本考案の実施例を図面を参照して説明する。
【００１７】図１は実施例の減圧ウォ−タジェット切断
装置の模式図、図２は噴射流の形状を比較する説明図、
図３は切断エッジを比較する説明図である。これは、減
圧された処理室内に超高圧水を射出して高速の噴射流を
形成し、この噴射流を貫通させて被加工物を切断する装
置であって、図２、図３の(a) は減圧条件下、(b) は大
気圧条件下である。
装置の模式図、図２は噴射流の形状を比較する説明図、
図３は切断エッジを比較する説明図である。これは、減
圧された処理室内に超高圧水を射出して高速の噴射流を
形成し、この噴射流を貫通させて被加工物を切断する装
置であって、図２、図３の(a) は減圧条件下、(b) は大
気圧条件下である。
【００１８】図１において、減圧に耐える強度を有し、
各隙間を密封された処理室Ｃは、配管Ｅを介して水分離
タンクに接続され、水分離タンクの上部には、フィルタ
Ｆを介して機械式の真空ポンプが接続され、水分離タン
クの下部には、接線方向の入口Ｉから流入して内壁面で
遠心分離されて滞留した水を排出するためのバルブＬが
設けられている。被加工物Ｗは処理室Ｃ内で左右方向に
移動可能なテ−ブルＴに固定され、処理室Ｃの側面に
は、可変速モ−タＭで駆動されてテ−ブルＴを左右に駆
動する送り装置Ｂが設けられる。圧力計Ｒは処理室Ｃ内
の減圧レベルを計測して表示し、処理室Ｃ内の状態を観
察する正面の円形開口には、透明なアクリルＡが装着さ
れる。
各隙間を密封された処理室Ｃは、配管Ｅを介して水分離
タンクに接続され、水分離タンクの上部には、フィルタ
Ｆを介して機械式の真空ポンプが接続され、水分離タン
クの下部には、接線方向の入口Ｉから流入して内壁面で
遠心分離されて滞留した水を排出するためのバルブＬが
設けられている。被加工物Ｗは処理室Ｃ内で左右方向に
移動可能なテ−ブルＴに固定され、処理室Ｃの側面に
は、可変速モ−タＭで駆動されてテ−ブルＴを左右に駆
動する送り装置Ｂが設けられる。圧力計Ｒは処理室Ｃ内
の減圧レベルを計測して表示し、処理室Ｃ内の状態を観
察する正面の円形開口には、透明なアクリルＡが装着さ
れる。
【００１９】 超高圧水を射出して高速の噴射流を形成
する超高圧水ノズルＮは処理室Ｃの天井部に固定され、
一方、超高圧水ノズルＮから射出され被加工物Ｗを貫通
した噴射流を捕捉するキャッチャーＨは、超高圧水ノズ
ルＮに対向させて処理室Ｃの床部に固定される。超高圧
水ノズルに接続されて超高圧水の供給を断続する超高圧
ＯＮ−ＯＦＦバルブＳは、水を圧縮して超高圧水を形成
する超高圧ポンプに、超高圧配管ＱＳを介して接続され
る。キャッチャーＨは、超高圧水ノズルＮに対向する円
錐部、噴射流の予想される口径にほぼ等しい狭路部、狭
路部に続く拡大部、配管Ｅに接続される管路部からな
り、噴射流を液体状態のまま処理室外に速やかに排出
し、同時に、狭路部がジェットポンプを構成して、処理
室内の気体分子を噴射流とともに運び去ることで処理室
内の減圧レベルを維持する。
する超高圧水ノズルＮは処理室Ｃの天井部に固定され、
一方、超高圧水ノズルＮから射出され被加工物Ｗを貫通
した噴射流を捕捉するキャッチャーＨは、超高圧水ノズ
ルＮに対向させて処理室Ｃの床部に固定される。超高圧
水ノズルに接続されて超高圧水の供給を断続する超高圧
ＯＮ−ＯＦＦバルブＳは、水を圧縮して超高圧水を形成
する超高圧ポンプに、超高圧配管ＱＳを介して接続され
る。キャッチャーＨは、超高圧水ノズルＮに対向する円
錐部、噴射流の予想される口径にほぼ等しい狭路部、狭
路部に続く拡大部、配管Ｅに接続される管路部からな
り、噴射流を液体状態のまま処理室外に速やかに排出
し、同時に、狭路部がジェットポンプを構成して、処理
室内の気体分子を噴射流とともに運び去ることで処理室
内の減圧レベルを維持する。
【００２０】このように構成された減圧ウォータジェッ
ト切断装置では、真空ポンプＶを用いて減圧した処理室
Ｃ内に超高圧水ノズルＮを通じて超高圧水を射出して高
速の噴射流を形成して被加工物Ｗに貫通させ、同時に送
り装置Ｂで処理室Ｃ内の被加工物Ｗを左右に移動して被
加工物Ｗを切断する。これにより、大気圧のもとでは図
２（ｂ）のように拡散していた噴射流が、図２（ａ）の
ように収束して長く安定化され、整流部の長さｄ１、す
なわち見掛け上噴射流が拡散を始める超高圧水ノズル先
端からの距離が大気圧での整流部の長さｄ２よりも格段
に大きくなり、大気圧のもとでは図３（ｂ）のように円
弧状に余分に削り落されていた切断部のエッジｈ２が、
図３（ａ）のように、急峻で加工しろの少ない（収束性
の良好な）切断部のエッジｈ１になった。
ト切断装置では、真空ポンプＶを用いて減圧した処理室
Ｃ内に超高圧水ノズルＮを通じて超高圧水を射出して高
速の噴射流を形成して被加工物Ｗに貫通させ、同時に送
り装置Ｂで処理室Ｃ内の被加工物Ｗを左右に移動して被
加工物Ｗを切断する。これにより、大気圧のもとでは図
２（ｂ）のように拡散していた噴射流が、図２（ａ）の
ように収束して長く安定化され、整流部の長さｄ１、す
なわち見掛け上噴射流が拡散を始める超高圧水ノズル先
端からの距離が大気圧での整流部の長さｄ２よりも格段
に大きくなり、大気圧のもとでは図３（ｂ）のように円
弧状に余分に削り落されていた切断部のエッジｈ２が、
図３（ａ）のように、急峻で加工しろの少ない（収束性
の良好な）切断部のエッジｈ１になった。
【００２１】超高圧水ノズルＮの口径を０．２mm、超高
圧水ポンプの吐出圧力を２０００kg/cm2と定めた実験に
おいて、吐出流量は０．９ l/minとなり、処理室Ｃ内の
噴射流の状態は、減圧のレベルに応じて次の表１のよう
に変化した。
圧水ポンプの吐出圧力を２０００kg/cm2と定めた実験に
おいて、吐出流量は０．９ l/minとなり、処理室Ｃ内の
噴射流の状態は、減圧のレベルに応じて次の表１のよう
に変化した。
【００２２】
【表１】
【００２３】図４は、図１の減圧ウォ−タジェット切断
装置の部分的な変形例を説明する部分的な模式図であ
る。ここでは、図１のキャッチャ−部分のみが示され、
被加工物を貫通してキャッチャ−に捕捉された噴射流
は、別の高圧ポンプで駆動される追加のジェットポンプ
を用いて速やかに大気圧下に排出される。
装置の部分的な変形例を説明する部分的な模式図であ
る。ここでは、図１のキャッチャ−部分のみが示され、
被加工物を貫通してキャッチャ−に捕捉された噴射流
は、別の高圧ポンプで駆動される追加のジェットポンプ
を用いて速やかに大気圧下に排出される。
【００２４】図４において、図示しない超高圧水ノズル
に対向させて処理室Ｃの床部に固定したキャッチャ−Ｈ
の下部には、高圧ポンプＵから供給される高圧水をノズ
ルＤＮから狭路部に向かって射出し、周囲の液体粒子や
気体分子を巻込んで狭路部から強制排出するジェットポ
ンプＤが接続される。ジェットポンプＤの出口側には排
水槽Ｇが設けられ、大気圧である。ところで、キャッチ
ャ−Ｈは、前述のように、超高圧水ノズルから射出され
た噴射流で作動するジェットポンプ部ＨＤを備えてお
り、結局、直列に接続されたジェットポンプ部ＨＤとジ
ェットポンプＤが処理室内の減圧レベルと大気圧の圧力
差を分担しており、超高圧水ノズルから射出された高速
の噴射流は、被加工物を貫通した後に瞬時にして大気圧
のもとに排出されるから、蒸発や凝結の相変化に伴なう
熱負荷が発生せず、図１の真空ポンプＶの容量を低減し
ても処理室内の減圧レベルを維持でき、より大量かつ多
本数の噴射流を処理室内に形成して、ブロック状態の被
加工物を一気に複数枚に板加工することも可能になる。
に対向させて処理室Ｃの床部に固定したキャッチャ−Ｈ
の下部には、高圧ポンプＵから供給される高圧水をノズ
ルＤＮから狭路部に向かって射出し、周囲の液体粒子や
気体分子を巻込んで狭路部から強制排出するジェットポ
ンプＤが接続される。ジェットポンプＤの出口側には排
水槽Ｇが設けられ、大気圧である。ところで、キャッチ
ャ−Ｈは、前述のように、超高圧水ノズルから射出され
た噴射流で作動するジェットポンプ部ＨＤを備えてお
り、結局、直列に接続されたジェットポンプ部ＨＤとジ
ェットポンプＤが処理室内の減圧レベルと大気圧の圧力
差を分担しており、超高圧水ノズルから射出された高速
の噴射流は、被加工物を貫通した後に瞬時にして大気圧
のもとに排出されるから、蒸発や凝結の相変化に伴なう
熱負荷が発生せず、図１の真空ポンプＶの容量を低減し
ても処理室内の減圧レベルを維持でき、より大量かつ多
本数の噴射流を処理室内に形成して、ブロック状態の被
加工物を一気に複数枚に板加工することも可能になる。
【００２５】以上の実施例では、超高圧水ノズルから超
高圧水を射出して水の噴射流を形成する減圧ウォ−タジ
ェット切断装置について説明したが、水を扱えない被加
工物（例えばナトリウム金属）の加工を行う場合、灯油
やアルコ−ルを超高圧水ノズルから射出すればよい。ま
た、真空ポンプに対する負荷を軽減するための変形例と
しては、水の代りに蒸気圧の低い液体、例えば、真空ポ
ンプの作動油に採用されるシリコンオイルで噴射流を形
成してもよい。さらに、以上の実施例では超高圧水ノズ
ルを固定側、被加工物を移動側として切断加工を行った
が、被加工物を処理室内に静止させて固定側とする一
方、対向させた超高圧水ノズルとキャッチャ−で構成さ
れる「噴射流の糸ノコ」を処理室の外から遠隔操作して
切断加工を行うようにしてもよい。
高圧水を射出して水の噴射流を形成する減圧ウォ−タジ
ェット切断装置について説明したが、水を扱えない被加
工物（例えばナトリウム金属）の加工を行う場合、灯油
やアルコ−ルを超高圧水ノズルから射出すればよい。ま
た、真空ポンプに対する負荷を軽減するための変形例と
しては、水の代りに蒸気圧の低い液体、例えば、真空ポ
ンプの作動油に採用されるシリコンオイルで噴射流を形
成してもよい。さらに、以上の実施例では超高圧水ノズ
ルを固定側、被加工物を移動側として切断加工を行った
が、被加工物を処理室内に静止させて固定側とする一
方、対向させた超高圧水ノズルとキャッチャ−で構成さ
れる「噴射流の糸ノコ」を処理室の外から遠隔操作して
切断加工を行うようにしてもよい。
【００２６】
【考案の効果】請求項１の減圧ウォ−タ−ジェット加工
装置では、ノズルと被加工物の間隔を大きく（スタンド
オフ距離を拡大）しても、収束性が良好でエネルギ−密
度がノズル噴射直後の状態に維持された噴射流が得ら
れ、複雑な突起を有する被加工物の谷底部分でも突起の
外側位置でノズルを平面状に走査して加工でき、ノズル
と被加工物の距離を一定に保つためのノズルまたは被加
工物の複雑な送り機構は不必要である。また、噴射流の
収束状態が良好なため、加工部のエッジが急峻で、微細
なパタ−ンの形成も可能であり、超高圧水の圧力と加工
点における噴射滞在時間とを用いて、ノズルと被加工物
の間隔とは無関係に、加工深さ（噴射流の加工エネルギ
−密度）を正確に制御できるから、深さ方向にも高い加
工精度と細密度が得られ、さらに、騒音や粉塵による公
害の心配もない。
装置では、ノズルと被加工物の間隔を大きく（スタンド
オフ距離を拡大）しても、収束性が良好でエネルギ−密
度がノズル噴射直後の状態に維持された噴射流が得ら
れ、複雑な突起を有する被加工物の谷底部分でも突起の
外側位置でノズルを平面状に走査して加工でき、ノズル
と被加工物の距離を一定に保つためのノズルまたは被加
工物の複雑な送り機構は不必要である。また、噴射流の
収束状態が良好なため、加工部のエッジが急峻で、微細
なパタ−ンの形成も可能であり、超高圧水の圧力と加工
点における噴射滞在時間とを用いて、ノズルと被加工物
の間隔とは無関係に、加工深さ（噴射流の加工エネルギ
−密度）を正確に制御できるから、深さ方向にも高い加
工精度と細密度が得られ、さらに、騒音や粉塵による公
害の心配もない。
【００２７】さらに、噴射流の収束状態が良好なため、
厚い被加工物でも加工部のエッジを崩すことなく薄い加
工しろで切断が可能で、被加工物の材料が節約され、厚
い被加工物を切断する場合、空気との相互作用によって
狭い切断溝内で噴射流が振動し、切断面に波打ちを起す
こともなく、安定して円滑な切断面が形成される。ま
た、被加工物を貫通した噴射流は、ジェットポンプの回
収管路に入射して処理室から速やかに排除されるから、
処理室内に滞在する水による処理室内の減圧レベルの悪
化や、処理室内に滞在する水の凍結による送り機構の動
作不良の発生等が抑制される。
厚い被加工物でも加工部のエッジを崩すことなく薄い加
工しろで切断が可能で、被加工物の材料が節約され、厚
い被加工物を切断する場合、空気との相互作用によって
狭い切断溝内で噴射流が振動し、切断面に波打ちを起す
こともなく、安定して円滑な切断面が形成される。ま
た、被加工物を貫通した噴射流は、ジェットポンプの回
収管路に入射して処理室から速やかに排除されるから、
処理室内に滞在する水による処理室内の減圧レベルの悪
化や、処理室内に滞在する水の凍結による送り機構の動
作不良の発生等が抑制される。
【００２８】本考案の減圧ウォータージェット加工装置
におけるジェットポンプでは、噴射流の運動エネルギー
を利用して噴射流を処理室よりも圧力の高い場所に運搬
し、同時に、処理室内の水分粒子や気体分子を処理室か
ら持ち去るから、噴射〜回収を通じた噴射流の蒸発等の
相変化が抑制され、処理室内の減圧レベルを維持するた
めのポンプ手段の負荷も軽減される。
におけるジェットポンプでは、噴射流の運動エネルギー
を利用して噴射流を処理室よりも圧力の高い場所に運搬
し、同時に、処理室内の水分粒子や気体分子を処理室か
ら持ち去るから、噴射〜回収を通じた噴射流の蒸発等の
相変化が抑制され、処理室内の減圧レベルを維持するた
めのポンプ手段の負荷も軽減される。
【図１】実施例の減圧ウォ−タジェット切断装置の模式
図である。
図である。
【図２】図２は噴射流の形状を比較する説明図である。
【図３】図３は切断エッジを比較する説明図である。
【図４】図１の減圧ウォ−タジェット切断装置の部分的
な変形例を説明する部分的な模式図である。
な変形例を説明する部分的な模式図である。
Ａ アクリル Ｂ 送り装置 Ｃ 処理室 Ｅ 配管 Ｆ フィルタ− Ｈ キャッチャ− Ｉ 入口 Ｊ 噴射流 Ｋ 水分離タンク Ｌ バルブ Ｍ 可変速モ−タ Ｎ 超高圧水ノズル Ｐ 超高圧ポンプ Ｑ 超高圧配管 Ｒ 圧力計 Ｓ 超高圧ＯＮ−ＯＦＦバルブ Ｔ テ−ブル Ｖ 真空ポンプ Ｗ 被加工物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−186373（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−226970（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−169299（ＪＰ，Ａ) 米国特許4620466（ＵＳ，Ａ) 実公 昭53−35818（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B26F 3/00
Claims (1)
- 【請求項１】 超高圧水をノズルから射出して高速の噴
射流を形成し、該噴射流を衝突させて被加工物を加工す
るウォータージェット加工装置において、前記ノズルと
被加工物を減圧可能な処理室内に配置し、該処理室内
に、ノズルから被加工物を貫通している噴射流を取り込
んで処理室外へ導出すると共に噴射流の取り込み時に生
じる負圧を利用して処理室内を減圧するジェットポンプ
を備え、 前記ジェットポンプは、被加工物を介してノズルに対面
開口する円錐部と、該円錐部に続く狭路部と、該狭路部
に続く拡大部と、該拡大部から外部配管へ通じる管路部
とからなるキャッチャーを備えている ことを特徴とする
減圧ウォータージェット加工装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1992032698U JP2606471Y2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 減圧ウォ−タ−ジェット加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1992032698U JP2606471Y2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 減圧ウォ−タ−ジェット加工装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0585600U JPH0585600U (ja) | 1993-11-19 |
| JP2606471Y2 true JP2606471Y2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=12366077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1992032698U Expired - Lifetime JP2606471Y2 (ja) | 1992-04-20 | 1992-04-20 | 減圧ウォ−タ−ジェット加工装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2606471Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6669118B2 (en) * | 2001-08-20 | 2003-12-30 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Coherent jet nozzles for grinding applications |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4620466A (en) | 1983-10-17 | 1986-11-04 | Societe Nationale Industrielle Et Aerospatiale | Cutting machine |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60186373A (ja) * | 1984-03-06 | 1985-09-21 | Sanki Seikosho:Kk | ウオ−タ−ジエツト加工方法および加工システム |
| JPS60226970A (ja) * | 1984-04-26 | 1985-11-12 | 大成建設株式会社 | 有害物質に汚染された構造物の流体噴射による加工方法 |
| JPS63169299A (ja) * | 1987-01-06 | 1988-07-13 | 富士通株式会社 | ウオ−タジエツトカツタのノズルユニツト |
-
1992
- 1992-04-20 JP JP1992032698U patent/JP2606471Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4620466A (en) | 1983-10-17 | 1986-11-04 | Societe Nationale Industrielle Et Aerospatiale | Cutting machine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0585600U (ja) | 1993-11-19 |
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