JPH0732300A - ウォータジェットによる連結部形成方法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 複雑な操作を必要とせず、所望の形状、大き
さの連結部位を簡単容易にかつ安定的に連続して形成
し、しかも装置の寿命を確保する。 【構成】 被加工物３０の切断仮想線３１上に、遮蔽部
材４３を載置し、又は通過させ、高圧流体噴流３５を遮
断して、切断されていない連結部位を形成する。このた
めに、ノズルヘッド３４に、移動自在な遮蔽部材４３を
ノズル３４ａ下方近傍に付設する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウォータジェットを用
いた切断加工方法及びそのための装置に関し、特に、ウ
ォータジェットを用いて被加工物を切断する際に、被加
工物が離散するのを防ぐことなどを目的として、被加工
物に部分的に切断されていない連結部位を形成する方法
ならびにそのための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ウォータジェットを用いて被加工
物を切断する際に、被加工物の切断仮想線上に部分的に
連結部位を形成させる方法としては、下記のような方法
がある。例えば、（１）切断中に所望の連結部形成部分
にノズルが到達した際に、噴流を停止する方法（いわゆ
る「噴流停止方法」）、（２）特開平２−１４５３００
号公報に開示されるように、切断中に所望の連結部形成
部分にノズルが到達した際に、噴射を連続したまま、被
加工物に対するノズルの相対移動速度を増大させ、それ
により、図５に示したように、被加工物１００の表面側
１００ａにおいて、切断線１０１が連続するとともに、
裏面側１００ｂにおいて連結部１０２を形成する方法
（いわゆる「速度調整方法」）がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た（１）の噴流停止方法では、噴流の噴射・停止操作が
必要であるため、特に、複数の連結部位が必要な場合、
ならびに多数の被加工物を処理する必要がある場合など
において、ウォータジェット装置の噴射・停止用の弁、
及び当該弁より下流側にある構成部品が、通常１００〜
６０００ｋｇｆ／ｃｍ² 高水圧と０ｋｇｆ／ｃｍ² との
繰り返し変化を受けることとなる。そのため、圧力変化
にともなう繰り返し応力による疲労を受け、その結果、
当該構成部品の寿命が短くなる傾向があり好ましくなか
った。

【０００４】また、高速で被加工物を切断する場合に
は、その速度に対して噴射・停止用の弁が追随しないこ
とが多く、そのため、必要とする形状、大きさの連結部
を得るためには、しばしば切断作業を中断することが余
儀なくされ、その結果、作業能率が低下するなどの問題
があった。

【０００５】一方、前述した（２）の速度調整法におい
ては、必要とする形状、大きさの連結部を得るために、
予め移動速度に応じた連結部の長さ、深さの測定が必要
である。そのため、被加工物の種類に応じてかかる事前
測定が必要であるため、加工操作が煩雑で時間がかかり
好ましくなかった。

【０００６】本発明は、かかる実情を考慮して、従来の
ように、複雑な操作を必要とせず、しかも装置の寿命に
影響することなく、しかも所望の形状、大きさの連結部
位を簡単容易にかつ安定的に連続して形成可能なウォー
タジェットを用いた切断加工方法、すなわち連結部形成
方法、及びそのための装置を提供することを目的とす
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来技術の課題ならびに目的を達成するために発明なされ
たものであり、下記のような構成を要旨とするものであ
る。すなわち、 （１）ノズルヘッドのノズルを介して高圧の流体若しく
はその高圧流体と砥粒との混合流体を、被加工物の切断
仮想線に沿って噴射することによって、被加工物を切断
仮想線に沿って切断するウォータジェットを用いた切断
加工方法において、被加工物の切断仮想線上の所望の位
置に、ウォータジェットの切断エネルギーによっては切
断不能な遮蔽部材を載置することにより、ノズルヘッド
のノズルを介して噴射される高圧流体噴流を遮断し、そ
れにより、被加工物の切断仮想線の遮蔽部材で遮断され
た箇所に、切断されていない連結部位を形成することを
特徴とするウォータジェットによる連結部形成方法であ
る。

【０００８】（２）ノズルヘッドのノズルを介して高圧
の流体若しくはその高圧流体と砥粒との混合流体を、被
加工物の切断仮想線に沿って噴射することによって、被
加工物を切断仮想線に沿って切断するウォータジェット
を用いた切断加工方法において、被加工物の切断仮想線
上の所望の位置にノズルヘッドのノズルが到達した際
に、ウォータジェットの切断エネルギーによっては切断
不能な遮蔽部材を、ノズルヘッドのノズルの下方を通過
させることによって、ノズルヘッドのノズルを介して噴
射される高圧流体噴流を遮断し、それにより、被加工物
の切断仮想線の遮蔽部材で遮断された箇所に、切断され
ていない連結部位を形成することを特徴とするウォータ
ジェットによる連結部形成方法。

【０００９】（３）前述の連結部形成方法において、前
記遮蔽部材が、平板形状若しくは上面が略平面若しくは
凹面の棒形状であることを特徴とする連結部形成方法で
ある。

【００１０】（４）前述の（２）に記載のウォータジェ
ットによる連結部形成方法を実施するためのウォータジ
ェット装置であって、ノズルヘッドのノズルの下方を移
動自在に通過して、ノズルヘッドのノズルを介して噴射
される高圧流体噴流を遮断する遮蔽部材を具備した遮蔽
装置をノズルヘッドの近傍に付設したことを特徴とする
ウォータジェット装置である。

【００１１】（５）前述の（４）に記載の装置におい
て、前記遮蔽部材が、平板形状若しくは上面が略平面若
しくは凹面の棒形状であることを特徴とするウォータジ
ェット装置である。

【００１２】

【実施例】以下、本発明について添付図面に基づいてよ
り詳細に説明する。

【００１３】図１（ａ）は、本発明の連結部形成方法の
第１の実施例の概略を説明する斜視図であり、図１
（ｂ）は、本発明の第１の実施例の連結部形成方法の概
略を説明する部分拡大断面図である。

【００１４】図１に示した第１実施例の方法では、先
ず、金属、プラスチックなどの切断すべき被加工物２０
に対して、予め切断作業開始前に、その切断仮想線２１
上の所望の位置、すなわち連結部２２を形成すべき位置
２１ａ，２１ｂに、遮蔽部材２３，２３を載置する。な
お、この場合、遮蔽部材２３としては、ノズルヘッド２
４のノズル２４ａより噴射される高圧流体噴流２５の切
断エネルギーでは切断されない材質のものを用いること
が重要である。また、遮蔽部材２３の厚さ、形状は特に
限定されるものではないが、その形状としては、断面隅
角部が丸形であれば、噴流の乱れが発生し、その結果、
被加工物２０に傷が発生することがあり被加工物表面性
状が良質であることが要求される場合は好ましくはない
ため、断面隅角部が略直角である薄板形状のものを用い
るのが好適である。さらに、この場合、遮蔽部材２３，
２３が切断中に移動しないように、別途周知の固定部材
により被加工物２０に固定してもよいことは勿論であ
る。

【００１５】このように、遮蔽部材２３，２３を被加工
物２０の切断仮想線２１の所定の位置に載置した後、ノ
ズルヘッド２４のノズル２４ａを介して高圧流体噴流２
５を被加工物２０に対して噴射しつつ、ノズルヘッド２
４若しくはテーブル（図示せず）を、切断仮想線２１に
沿って移動させることにより、被加工物２０を切断仮想
線２１に沿って切断していく。この場合、図１（ｂ）に
示したように、遮蔽部材２３によって遮蔽されていない
切断仮想線２１の位置では、ノズルヘッド２４のノズル
２４ａより噴射された噴流２５によって被加工物２０が
貫通・切断され切断部２６が形成される。一方、遮蔽部
材２３の位置では、ノズルヘッド２４のノズル２４ａよ
り噴射された噴流２５が遮蔽部材２３によって噴流２５
が遮断されるために、噴流が被加工物２０に達しないた
めに、被加工物２０の切断仮想線２１の位置２１ａ，２
１ｂにそれぞれ、概略遮蔽部材２３の幅と同様の長さの
切断されていない連結部２２が形成される。

【００１６】また、図２（ａ）は、本発明の連結部形成
方法の第２の実施例ならびにそのための装置の概略を説
明する斜視図であり、図２（ｂ）は、本発明の第２の実
施例の連結部形成方法の概略を説明する部分拡大断面図
である。

【００１７】図２に示した装置では、ノズルヘッド３４
の側部に遮蔽装置４０が付設されており、この遮蔽装置
４０は、ノズルヘッド３４の側部より延設された延設支
持部材４１と、支持部材４１の下方に設けられた周知の
シリンダー機構からなるシリンダ４２と、シリンダ４２
のピストンロッド４２ａの前端部に形成された遮蔽部材
４３から構成されるものである。遮蔽部材４３は、その
中央部に開口部４４が設けられており、シリンダ４２の
ピストンロッド４２ａの突出動により、この開口部４４
が、ノズルヘッド３４のノズル３４ａの下方に位置する
ように構成されている。

【００１８】このような装置を用いた本発明の連結部形
成方法の第２の実施例について以下に説明する。

【００１９】先ず、ノズルヘッド３４のノズル３４ａを
介して、高圧流体噴流３５を被加工物３０に対して噴射
しつつ、ノズルヘッド３４若しくはテーブル（図示せ
ず）を、切断仮想線３１に沿って移動させることによ
り、被加工物３０を切断仮想線３１に沿って切断してい
く。

【００２０】次に、連結部３２を形成しようとする切断
仮想線３１上の位置３１ａの直前位置にノズル３４ａが
達した時に、シリンダ４２を作動させて遮蔽部材４３を
前方に瞬間的に移動させる。この際、遮蔽部材４３の前
端部分４３ａが、ノズル３４ａの下方を通過する際に、
ノズル３４ａを介して噴射される高圧流体噴流３５が瞬
間的に遮断され、その結果、噴流が被加工物３０に達し
ないために、被加工物３０の切断仮想線３１の位置３１
ａに、切断されていない連結部３２が形成される。

【００２１】その後、前述したように、遮蔽部材４３の
開口部４４が、ノズルヘッド３４のノズル３４ａの下方
に位置することにより、ノズル３４ａを介して噴射され
る高圧流体噴流３５が開口部４４を介して、被加工物３
０に達することとなり、通常のように切断仮想線３１に
沿っての切断が継続されることとなる。

【００２２】なお、この場合、連結部３２の長さとノズ
ルの移動速度などとの関係は、下記の数式により決定さ
れるものである。

【００２３】

【数１】

【００２４】ここで、ｌは連結部の長さ、ｗは遮蔽物の
長さ、ｖは遮蔽物の移動速度、Ｆはノズルの移動速度で
ある。

【００２５】さらに、図３は、本発明の連結部形成方法
の第２の実施例ならびにそのための装置の概略を説明す
る斜視図である。

【００２６】図３に示した装置では、ノズルヘッド５４
の側部に遮蔽装置６０が付設されており、この遮蔽装置
６０は、ノズルヘッド５４の側部に付設された周知のモ
ータ機構からなる回転装置６２と、回転装置６２のロッ
ド６２ａの前端部に形成された薄板形状の遮蔽部材６３
から構成されるものである。

【００２７】このような装置を用いた本発明の連結部形
成方法の第３の実施例について以下に説明する。

【００２８】先ず、ノズルヘッド５４のノズル５４ａを
介して、高圧流体噴流５５を被加工物５０に対して噴射
しつつ、ノズルヘッド５４若しくはテーブル（図示せ
ず）を、切断仮想線５１に沿って移動させることによ
り、被加工物５０を切断仮想線５１に沿って切断してい
く。

【００２９】次に、連結部５２を形成しようとする切断
仮想線５１上の位置５１ａの直前位置にノズル５４ａが
達した時に、回転装置５２を作動させて、ロッド６２ａ
に連結された遮蔽部材６３を回転させることにより、遮
蔽部材６３をノズル５４ａの下方を瞬間的に通過させ
る。この場合、遮蔽部材６３が、ノズル５４ａの下方を
通過する際に、ノズル５４ａを介して噴射される高圧流
体噴流５５が瞬間的に遮断され、その結果、噴流が被加
工物５０に達しないために、被加工物５０の切断仮想線
５１の位置５１ａに、切断されていない連結部５２が形
成される。

【００３０】その後は、遮蔽部材６３によって遮断され
ることがないので、ノズル５４ａを介して噴射される高
圧流体噴流５５が、被加工物５０に達することとなり、
通常のように切断仮想線５１に沿っての切断が継続され
ることとなる。

【００３１】なお、この場合、連結部５２の長さとノズ
ルの移動速度などとの関係は、前述した実施例２と同様
に上記の数式により決定されるものである。

【００３２】

【発明の作用・効果】本発明に係る連結部形成方法なら
びにそのための装置によれば、下記のような幾多の極め
て優れた作用効果を奏するものである。すなわち、 （１）本発明の連結部形成方法は、噴流の噴射を継続し
た状態で連結部を形成することができる方法であるの
で、従来の噴流停止方法に比較して、噴流の噴射・停止
操作が不要で、複雑な操作を必要とせずに安定的に連続
して、しかも装置の寿命に影響することがなく連結部を
形成することが可能である。

【００３３】（２）また、被加工物の切断仮想線上に、
遮蔽部材を載置し、ノズルを介して噴射される高圧流体
噴流を遮断して、切断されていない連結部位を形成する
方法では、切断加工速度とは無関係に、遮蔽部材の幅に
ほぼ同等の長さの連結部を確実に形成することが可能で
ある。

【００３４】（３）さらに、被加工物の切断仮想線上の
所望の位置にノズルが到達した際に、遮蔽部材をノズル
の下方を通過させることによって、ノズルを介して噴射
される高圧流体噴流を遮断して、切断されていない連結
部位を形成する方法及びそのための装置によれば、遮蔽
部材の移動速度と幅を調整することにより連結部の長さ
を簡単に調整することができるので、所望の形状、大き
さの連結部位を簡単容易にかつ安定的に連続して形成可
能で、しかも装置構成も簡単である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１（ａ）は、本発明の連結部形成方法の第
１の実施例の概略を説明する斜視図であり、図１（ｂ）
は、本発明の第１の実施例の連結部形成方法の概略を説
明する部分拡大断面図である。

【図２】 図２（ａ）は、本発明の連結部形成方法の第
２の実施例ならびにそのための装置の概略を説明する斜
視図であり、図２（ｂ）は、本発明の第２の実施例の連
結部形成方法の概略を説明する部分拡大断面図である。

【図３】 図３は、本発明の連結部形成方法の第２の実
施例ならびにそのための装置の概略を説明する斜視図で
ある。

【図４】 図４（ａ）（ｂ）は、従来の速度調整方法に
よる切断加工法による連結部の形成状態を説明する図で
ある。

【符号の説明】

２０…被加工物 ２１…切断仮想線 ２２…連結部 ２３…遮蔽部材 ２４…ノズルヘッド ２４ａ…ノズル ２５…高圧流体噴流 ３０…被加工物 ３１…切断仮想線 ３２…連結部 ３４…ノズルヘッド ３４ａ…ノズル ３５…高圧流体噴流 ４０…遮蔽装置 ４１…延設支持部材 ４２…シリンダ ４２ａ…ピストンロッド ４３…遮蔽部材 ４３ａ…前端部分 ４４…開口部 ５０…被加工物 ５１…切断仮想線 ５２…連結部 ５４…ノズルヘッド ５４ａ…ノズル ５５…高圧流体噴流 ６０…遮蔽装置 ６２…回転装置 ６２ａ…ロッド ６３…遮蔽部材 １００…被加工物 １００ａ…表面側 １００ｂ…裏面側 １０１…切断線 １０２…連結部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 正士 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)発明者 宮川 勝巳 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ノズルヘッドのノズルを介して高圧の流
   体若しくはその高圧流体と砥粒との混合流体を、被加工
   物の切断仮想線に沿って噴射することによって、被加工
   物を切断仮想線に沿って切断するウォータジェットを用
   いた切断加工方法において、 被加工物の切断仮想線上の所望の位置に、ウォータジェ
   ットの切断エネルギーによっては切断不能な遮蔽部材を
   載置することにより、ノズルヘッドのノズルを介して噴
   射される高圧流体噴流を遮断し、 それにより、被加工物の切断仮想線の遮蔽部材で遮断さ
   れた箇所に、切断されていない連結部位を形成すること
   を特徴とするウォータジェットによる連結部形成方法。
2. 【請求項２】 ノズルヘッドのノズルを介して高圧の流
   体若しくはその高圧流体と砥粒との混合流体を、被加工
   物の切断仮想線に沿って噴射することによって、被加工
   物を切断仮想線に沿って切断するウォータジェットを用
   いた切断加工方法において、 被加工物の切断仮想線上の所望の位置にノズルヘッドの
   ノズルが到達した際に、ウォータジェットの切断エネル
   ギーによっては切断不能な遮蔽部材を、ノズルヘッドの
   ノズルの下方を通過させることによって、ノズルヘッド
   のノズルを介して噴射される高圧流体噴流を遮断し、 それにより、被加工物の切断仮想線の遮蔽部材で遮断さ
   れた箇所に、切断されていない連結部位を形成すること
   を特徴とするウォータジェットによる連結部形成方法。
3. 【請求項３】 前記遮蔽部材が、平板形状若しくは上面
   が略平面若しくは凹面の棒形状であることを特徴とする
   請求項１又は２に記載の連結部形成方法。
4. 【請求項４】 請求項２に記載のウォータジェットによ
   る連結部形成方法を実施するためのウォータジェット装
   置であって、 ノズルヘッドのノズルの下方を移動自在に通過して、ノ
   ズルヘッドのノズルを介して噴射される高圧流体噴流を
   遮断する遮蔽部材を具備した遮蔽装置をノズルヘッドの
   近傍に付設したことを特徴とするウォータジェット装
   置。
5. 【請求項５】 前記遮蔽部材が、平板形状若しくは上面
   が略平面若しくは凹面の棒形状であることを特徴とする
   請求項４に記載のウォータジェット装置。