JPS62152699A - 噴流切断装置のための整合方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、噴流切断装置に関する。高速噴流手段による
切断が尚該技術分野で周知である。代表的に、水のよう
な流体が、５５０００ポンド／平方インチ（３８６６，
５ｋｇ　ｗ　／ｃｄ　）まで圧縮され、０．００３〜０
．０３０インチ（０，００７６〜０．０７６２　ｃｍ　
）の直径を有するドルール・ノズル（ｄｒｏｏｌ　ｎｏ
ｚｚｌｅ　）を通して送り込まれ、音速の３倍までの速
度を有する軸方向の噴流が生じる。このように１−て生
じた噴流は、種々の金属及び非金属物質、例えば鋼鉄、
アルミニウム、紙、ゴム、グラスチックなどを切断する
ために使用することができる。

金属／非金属の被加工物は、支持されて、ノズルから軸
方向に間隔（代表的に、０．１０〜２．５０インチ（０
゜２５〜６．３５ｃＴｎ））を置いて噴流をぶつけられ
る。

切断動作中、相対運動が、被加工物とノズルとの間にも
たらされる。代表的に、ノズルは、被加工物に関して２
次元運動のためにｒｘ−ｙＪ子テーブル取り付けられる
。もちろん、必要ならば、被加工物に向かって又はそれ
から離れて３次元で及び／又は４次元で（すなわち、回
転的に）ノズルを移動するための手段が、設けられても
よい。

切断ノズルの運動はマイクロノロセッサによってしばし
ば制御され、マイクロノロセッサはプログラムされた命
令に従って一連の座標限定位置を通してノズルを移動す
る。被加工物で切断が正確に行なわれるのを確実にする
ため、十分な注意が払われて被加工物が支持手段の上で
精密に位置づけられるのを確実にし、プログラムされた
座標は被加工物に関してノズルの位置を正確に設置する
。

単なる例として、支持手段は、普通被加工物を支持手段
の上に正確に位置づけるためツーリング固定装置（ｔｏ
ｏｌｉｎｇ　ｆｉｘｔｕｒｅｓ　）を含む。例えば、ツ
ーリング固定装置は、被加工物の嵌合穴に取シ付けられ
る複数の位置ぎめピンを含んでもよい。変形的に、ツー
リングは、被加工物のピン又は他の伸長部材と結合する
穴を備えてもよい。

ツーリング固定装置は支持手段の上に被加工物を正確に
位置づけるが、切断ノズルの実際の位置と理論上の位置
との間の誤差を最小にし又は除去するための用意もまた
行なわれなければならない。

マイクロプロセッサによって利用されるプログラムされ
た座標の値は、切断ノズルが切断動作の開始の前例基準
点に初期設定されることを仮定とする。従って、ノズル
の位置の確度は、１片の材料を実際に切断し、切断が意
図したとおり行なわれたかどうかを決定するためチェッ
クし、ノズルの位置を調節し、補正を確昭するため切断
処理を繰り返すことによって決定されていた。

本発明に従って、噴流を基準位置と整合するための方法
が開示されており、ここで目標穴（ｔａｒｇｅｔｈｏｌ
ｅ　）が噴流ノズルから軸方向に離れた基準点で位置づ
けられる。目標穴は、噴流の断面よりわずかに大きい有
効断面に！する少なくとも軸方向にのびる切片を含む。

次に噴流が切断に必要とされる圧力より低い圧力で生じ
、噴流ノズルと目標式切片との相対的位置は噴流が穴切
片を通過するとき噴流の分裂が最小となるように調節さ
れる。

最も簡単な実施例で、目標穴は、整合部材で形成されて
、その軸から測定されるとき本質的に一定の直径を有す
る簡単な貫通穴であってもよいっ変形的に、目標穴は、
噴流の断面よりわずかに大きい有効断面を有し軸方向に
のびる切片に向かって収束する側壁を有するじょうご形
であってもよい。

用語「有効断面」は、噴流軸に垂直な平面で目標穴の断
面寸法を示すために用いられる。本発明に従って、整合
装置が、目標穴を画成する手段及び基準位置でノズルか
ら軸方向にその穴をあけるだめの取り付は手段から成り
、基準位置で噴流を位置づけるために設けられる。目標
穴は、噴流断面よりわずかに大きい有効断面を有する。

本質的に、噴流の中心及び穴の中心が整合するとき噴流
が分裂することなく断面がほんのわずか大きい穴をノズ
ルからの噴流が通過することを発見した。それら中心の
間でのすべての不整合が、目標穴を囲む物体から噴流の
逸れによってもたらされるかなシの量のしぶきにより視
覚的に明らかである。従って、基準点に対して噴流が整
合していることの視覚的証明が、容易に達成される。

本発明に関する他の利点及び詳細が、以下の好適実施例
の説明及び図面から明・らかであろう。

〔好適実施例の説明〕

第１図は、本発明の整合装置を利用する噴流切断装置の
斜視図である。その切断装置は、Ｘ−７テーブル３０の
上で２次元で運動するように取り付けられた断面ヘッド
１ｏから成る。その切断ヘッドｌＯは、高圧増圧器１３
と流体で通じる高圧流体ノズル１２を含む。圧力増圧器
が当該技術分野で周知である。その一つが、本発明の出
願人の有する米国特許第３，８１１，７９５号に示すも
のであり、その内容は本明細書中で関連して組み入れら
れる。

ノズル１２ば、例えば水の高速噴流を形成し、それは約
０．００３〜０．０１４　（：ｙ＋　（０，００７６〜
０．０３５６１）の直径及び約３０００フイート／秒（
９１５ｍ／秒）の速度を有する。噴流は、ノズルより下
に位置する被加工物を切断する手段である。第１図で、
意図する被加工物は、グリント回路板材料の原板である
。

その原板は、はぼ平坦な長方形台（ｐｔａｔｔｅｎ）１
４の上でノズルより約０．１０〜２．５０インチ（０，
２５〜６．３５　ｃｍ　）下で支持される。そのような
複数の台１４はまた、フレームによって支持される。

各台１４は、ツーリング板１５を支持する。ツーリング
板１５は、第１図で最も左の台１４の上でのみ図示され
る。ツーリング板１５は、４つの開口１５ｍ−ｄを有し
、該開口を通じて台の上面が見える。その４つの開口は
切断領域を画成し、４つの原板は当該技術分野で周知の
方法で軸方向にのびるインデックスピン１７を利用して
切断領域よシ上でそれぞれ配置される。

＠１図で、２対のインデックスピン１７は、開口１５ｍ
、１５ｄにそれぞれ隣り合って図示されている。他の２
対のインデックスピンが、同様に開口１５　ｂ、　　１
５　ｅに隣り合っている。ピン１７は、原板で精密に設
けられた穴に堅く嵌合するうただ１つのノズル１２だけ
が見て明らかなように第１図で図示されているが、図示
するツーリング装置は４つの同時に移動する切断ヘッド
表結合してしばしば使用されることが当業者に認められ
るであろう。そのような多数のノズル装置で、ノズルは
、整合させる目的のため独立した運動が可能であり、４
つの原板を同時に切断するため互いに移動するう 捕集器３１が、台１４の反対側で図示したノズル１２よ
り下で位置づけられる。捕集器は一般に上部の開いた容
器であり、その容器は使われた切断流体及び切みぞ材料
を捕え、噴流の残存する運動エネルゼーを消散する。

切断動作中、原板が、図示する運搬装置の一端で台に付
設されたツーリング固定装置の上に配置されるう次に原
板は、マイクロプロセッサの制御の下で連帯手段によっ
てノズル１２の下の位置に移される。運搬手段に関する
詳細は、本出願の範囲を越えており、簡略にするため詳
細には説明しない。

原板がノズル１２の下の位置に移されると、ノズルは切
断噴流を生じさせるようマイクロプロセッサによって始
動づれる。）Ｘ−”ｌテーブル１０は、マイクロプロセ
ッサの制御に反応して台の移動ノ方向にまた同様にその
方向を横切ってノズルを移動し、原板で１又は２以上の
切断を行なう。

噴流の切断径路は、マイクロプロセッサにより読まれた
データによって定められる。本質的に、そのデータは、
切断する板の上に重畳された仮想グリッド上の切断径路
と交わる座標に関する情報である。座標系は、ｒカルト
座標、極座標、又は同様の座標を利用してもよい。従っ
て、あらゆる任意の径路が、径路の座標を簡単に定める
ことによってたどられることができる。

インデックスピン１７は重畳座標系に関して被加工物を
正確に設置するが、ノズルの位置の実際の座標がプログ
ラムされた座標にできる限り近づくのを確実にするよう
注意すべきであるつそのような確度は、原板が電子成分
稠密であるとき特に必要である。電子シリンド配線板が
大量生産されるとき、原板を個々のプリント配線板に切
断する前に原板でできる限り多くの動作を行なうことが
好適である。従って、電子成分を挿入しはんだ付けして
、原板を切断する前に板上であらゆるクリーニング動作
を行うことが要求される。プリント配線板の上の電子成
分の密度はく劇的に増加している。切断動作中に電子成
分に対する損傷を回避するため、実際の値とプログラム
された座標の値とはできる限り近くなければならないつ
原板の切断が完了したならば、ノズル１２はマイクロプ
ロセッサ及び台ベアリングによって停止され、切断され
た原板はマイクロプロセッサの制御下で次のステーシラ
ンへ輸送される５次に、切断処理は、次の原板で繰り返
される。

多数の切断ノズルが、ｘ−ｙテーブルで取り付けられて
もよく、１だ図示したノズル１２に結合されて一方向又
は二方向でそれとともに移動するようＫされてもよいこ
とが、当業者に認められるであろう。変形的に、他の切
断ノズルは、一方向又は二方向で独立して動作されうる
。

ノズルの位置と所望の位置との間で精密な相互関係をも
たらすために、本発明は切断動作の前にノズルの位置を
基準膚で初期設定するための手段を稈倶する。第２し１
を４咥すれば、説明したインデックスピン１７の部分側
面断面図が図示されている。−／１７はほぼ管状の本体
であり、その上端は内方に先細になっている。ピン１７
の底部は、当該技術分野で周知のように、ツーリング板
１５で確実に保持される。

本発明に従って構成される整合装置１００が、はぼ円筒
状の本体１０４から成る。本体１１３４は、ツーリング
固定装置の予め選択されたピン１７と滑動可能に係合す
べく寸法づけられた内径を有する。

本体１０４は、ノズル１２に向かって軸方向にのびるう
ノズルに最も近い本体の端部は、ノズル１２とピン１７
との間で軸方向に位置づけらｎた貫通穴１０６の形態の
目標穴を除いて閉じている。

目標穴（貫通穴）１０６の軸は、基準位置を決める。ノ
ズル１２は、噴流の軸を目標穴の軸と同軸で整合させる
ことによって基鵡位置に初期設定される。目標穴１０６
の軸１０８は、ピンの軸１１０と整合しているように図
示されているが、その必要はないことが当業者に理解さ
れるであろう。

目標穴は、直径が噴流より０．００４インチ（０，１Ｗ
ｍ）大きいように寸法づけられている。目標穴と同軸で
整合されるとき、噴流は分裂せずに通過する。噴流が軸
方向で整合していないならば、かなりの量のしぶきが図
示した整合部材の上面から噴流の逸れによってもたらさ
れる。

整合部材１００は、長さ０．５インチ（１，２７（７ｆ
ｆ）、直径０．５インチ（１，２７ｍ）の−組の３００
個のステンレス鋼の円筒から形成きれる。噴流は直径０
．１０インチ（０，２５４ｃｍ　）であり、ツーリング
ピンは直径０．２４９インチ（０，６１０１）である。

動作上、キャップがツーリングピンの上に配置され、ノ
ズルは好適に切断するのに必要とされるのより低い圧力
で始動される。ノズルの位置は、噴流が最小量のしぶき
で又はしぶきなしに目標穴１０６を通過するまで、手動
で或いはマイクロプロセッサ制御の手段によって調節さ
れる。目標穴を通過した後、噴流は管状ピンの内部通路
を通過して捕集器３１に入る。次にキャッチは取シ除か
れ、切断動作が開始する。

第３Ａ図及び第３Ｂ図は、インデックスピン１７が管状
でないとき特に適切な本発明の第２実施例を図示する。

はぼ平坦な整合板２００が、アルミニウムノブグレート
から形成される。整合板２００ば、ツーリング板１５の
上でインデックスピン１７（第１図）を取り外し可能に
しっかりと保持する大きさの複数の貫通穴２０２を五す
る。

図示した整合板２００は、さらにそれぞれの穿穴内にし
っかりと位置づけられた４個の整合キャッチ２０４を含
む。キャップ２０４は、ノズル１２を整合するため１対
の基準座標で設置されるべきピン保持貫通穴２０２に関
して位置づけられている。図示した板２００は、４個の
キャップ２０４を有し、４つのノズルの切断装置を整合
するのに適切である。

キャラｆ２０４は、炎焼き入れ鋼から形成され、第２図
で図示した整合部材１００に類似している。

第４図は、本発明の他の実施例の拡大断面Ｍであり、イ
ンデックスピン自体が目標穴を設けられているものであ
る。ピン１７′の上部は、目標穴の最初の説明に従って
寸法づけられた目標通路３００を有する。ピンの残りの
部分は、管状であり、目標通路の直径より大きい内径を
有する。

前述の説明は当業者が本発明を実施可能な詳細を含むが
、前述の説明は例示であって多くの変更及び変形がこれ
らの教示の利益を有する当業者に明らかで、あることが
認められるべきである。例えば、キャップは、ツーリン
グ固定装置で形成される穴の中に嵌合するように寸法づ
けられてもよい。

さらに、最初の行程の調節を行ない、続いてより細かい
調節を行ない、最後に、説明したわずかに直径の大きい
穴と噴流を最終的に整合させるように、柚々の大きさの
穴と整合するキャッチを使用することができる。

従って、本発明は特許請求の範囲によってのみ定められ
、特許請求の範囲は従来技術を考慮してできる限り広く
解釈されることが意図される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従って構成される噴流切断装置の斜
視図である。 第２図は、本発明に従って構成される整合装置を示す拡
大部分側面断面図である。 第３Ａ図は、本発明の変形実施例の斜視図である。 第３Ｂ図は、第３Ａ図の丸く囲んだ部分の拡大部分斜視
図である。 第４図は、本発明の他の実施例である。 〔主要符号〕 １０・・切断ヘッド　　１２・・・ノズル１３・・・高
圧増圧器　　１４・・・台１５・・・ツーリング板 １５ａ、１５ｂ、１５ｃ、’１５ｄ−開ロ１７・・・イ
ンデックスピン ３０−・・Ｘ−７テーブル　　１００・・・整合装置１
０４・・本体　　　　　１０６・・貫通穴２００・・・
整合板　　　　２０２・・・ピン保持貫通穴２０４・・
・キャラｆ３００・・目標通路’ｌ出Ｍ人　　フロー〇
システムズ・ イン・コーホレイテッド ゛ナト

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、噴流切断装置のノズルから出射する噴流を基準位置
   と整合するための方法であって： 前記噴流ノズルから軸方向に離れた基準位置で目標穴を
   位置づける工程であって、前記目標穴は前記噴流の断面
   よりわずかに大きい有効断面を有し、少なくとも１個の
   軸方向にのびる切片に含まれること；並びに 前記噴流が前記切片を通過するとき該噴流の分裂が最小
   となるよう前記噴流ノズルと前記切片との相対的位置を
   調節する工程； から成る方法。 ２、特許請求の範囲第１項に記載された方法であって： 切断を生じる圧力より低い圧力で前記噴流を発生させる
   中間の工程を含む方法。 ３、特許請求の範囲第１項に記載された方法であって： 前記調節する工程の前に切断テーブルに付設されたツー
   リング上に目標穴形成部材を取り外し可能に取り付ける
   工程を含む方法。 ４、特許請求の範囲第３項に記載された方法であって： 前記調節する工程に続いて切断動作の前に前記目標穴形
   成部材を前記ツーリングから取り除く付加的工程を含む
   方法。 ５、軸方向に向けられた噴流を形成するためのノズル、
   及び前記噴流によって切断されるべき被加工物を支持す
   るための手段を含み、前記ノズルは前記支持するための
   手段に関して移動する型の噴流切断装置で使用するため
   の、前記噴流を基準位置で位置づけるための整合装置で
   あって： 前記噴流の断面よりわずかに大きい有効断面を有する目
   標穴を画成する手段；並びに 前記基準位置で前記ノズルから軸方向に間隔を置いて前
   記目標穴を配置するための取り付け手段； から成る装置。 ６、特許請求の範囲第５項に記載された装置であって： 前記被加工物を支持するための手段は該支持するための
   手段の上に前記被加工物を正確に位置づけるため該被加
   工物で形成された対応する穴と嵌合するようにされた被
   加工物位置づけピン部材を含み、 前記整合装置は、 穴画成面； 前記穴が前記ノズルと前記ピン部材との間で軸方向に位
   置づけられるように、前記穴画成面を前記被加工物位置
   づけピン部材の上に取り付けるための手段； を含む装置。 ７、特許請求の範囲第６項に記載された装置であって： ピン部材と滑動可能に係合すべく寸法づけられた一端、
   及び前記噴流の断面よりわずかに大きい断面を有する貫
   通穴を除いてほぼ閉じた他端を有するほぼ管状の本体を
   含む装置。 ８、特許請求の範囲第５項に記載された装置であって： 前記支持するための手段は正確に位置づけられた位置ぎ
   め穴を有する部材を含み、 前記整合装置は、 穴画成面； 前記穴が前記ノズルと前記ピン部材との間で軸方向に位
   置づけられるように、前記穴画成面を前記位置ぎめ穴に
   取り付けるための手段；を含む装置。 ９、特許請求の範囲第８項に記載された装置であって： 前記位置ぎめ穴に係合して挿入すべく寸法づけられた一
   端、及び前記噴流の断面よりわずかに大きい断面を有す
   る貫通穴を除いてほぼ閉じた他端を有するほぼ管状の本
   体を含む装置。