KR20200141093A - 민감성 재료를 절단하기 위한 연마제 유체 제트 절단 시스템, 구성요소 및 관련 방법 - Google Patents

민감성 재료를 절단하기 위한 연마제 유체 제트 절단 시스템, 구성요소 및 관련 방법 Download PDF

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Abstract

취약성, 취성 또는 기타 민감성 재료를 절단하는데 특히 아주 적합한 상대적으로 낮은 부하의 연마제 유체 제트를 생성하기 위한 유체 제트 절단 시스템, 구성요소 및 관련 방법이 제공된다. 예시적인 방법은 직경이 0.015 인치 이하인 원형 횡단면 프로파일을 갖는 제트 통로를 통해 유체 제트 절단 헤드를 떠나는 유체 제트를 생성하기 위해서 직경이 0.010 인치 이하인 원형 횡단면 프로파일을 갖는 오리피스에 적어도 60,000 psi의 작동 압력의 유체를 공급하는 단계를 포함한다.

Description

민감성 재료를 절단하기 위한 연마제 유체 제트 절단 시스템, 구성요소 및 관련 방법
본 개시는 유체 제트 절단 시스템(fluid jet cutting system) 및 관련 방법, 특히 저 부하 연마제 워터제트(low load abrasive waterjet)로 취성 재료(brittle materials), 취약성 재료(fragile materials) 또는 다른 민감성 재료의 절단을 용이하게 하는 연마제 워터제트 시스템, 구성요소 및 관련 방법에 관한 것이다.
워터 제트 또는 연마제 워터 제트 절단 시스템은 석재, 유리, 세라믹 및 금속을 포함한 다양한 재료를 절단하는데 사용된다. 전형적인 워터 제트 절단 시스템에서, 고압수는 절단 제트를 피가공재(workpiece)로 지향시키는 노즐을 갖는 절단 헤드(cutting head)를 통해 흐른다. 시스템은 연마제 매체를 고압 워터 제트으로 흡인하거나 공급하여 고압 연마제 워터 제트를 형성할 수 있다. 다음에, 절단 헤드는 원하는대로 피가공재를 절단하기 위해 피가공재를 가로질러 제어 가능하게 이동될 수 있거나, 피가공재는 워터 제트 또는 연마제 워터 제트 아래로 제어 가능하게 이동될 수 있다. 예를 들어, 본 출원의 양수인인 Flow International Corporation에서 제조한 Mach 4™ 5-축 워터 제트 절단 시스템과 같은 고압 워터 제트 생성 시스템이 현재 이용 가능하다. 워터 제트 절단 시스템의 다른 예는 Flow의 미국 특허 제 5,643,058 호에 도시되고 설명된다.
연마제 워터 제트 절단 시스템은 엄격한 표준을 충족하기 위해서 특히 경질 재료로 만들어진 피가공재를 절단할 때 유리하게 사용되나, 연마제를 사용하면 복잡성이 발생하며 연마제 워터 제트 절단 시스템은 소비된 연마제를 포함하고 관리해야 할 필요성을 포함한 다른 단점을 겪을 수 있다. 공지된 연마제 워터 제트 절단 시스템은 인쇄 회로 기판(여러 개의 금속 및/또는 플라스틱의 적층된 층을 포함할 수 있음)과 같은 몇몇 유형의 취약하거나 취성인 재료를 절단하거나 가공하는데 특히 아주 적합하지 않을 수 있다.
인쇄 회로 기판 또는 유리와 같이 취약성 재료 또는 취성 재료를 절단하기 위한 공지된 옵션에는 카바이드 및 다이아몬드 코팅된 카바이드 절단 공구(예를 들어, 드릴 비트(drill bit), 라우터(router))를 사용하여 그러한 재료를 가공(예를 들어, 드릴링, 라우팅)하는 것이 포함된다. 그러나 그러한 절단 공구의 가공력은 박리, 치핑(chipping), 파열 등과 같은 피가공재 고장을 촉진시킬 수 있다. 이들 유형의 절단 공구는 또한 조기 마모에 민감할 수 있고 허용 가능한 마감을 보장하기 위해서 자주 교체해야만 하며, 따라서 운영 비용을 증가시킨다. 또한, 절단 공구로 가공하면 먼지를 발생하여 환경 위험을 일으키고 가공 성능(maching performance)에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
따라서 출원인은 취성 재료, 취약성 재료 또는 다른 민감성 재료를 절단하기 위한 개선된 시스템 및 방법이 바람직하다고 고려한다.
본 명세서에 개시된 유체 제트 절단 시스템, 구성요소 및 관련 방법의 실시예(embodiment)는 엄격한 표준에 따라서 취성, 취약성 또는 다른 민감성 재료를 절단 또는 가공하는데 특히 아주 적합하다.
일 예로서, 엄격한 표준에 따라서 취성, 취약성 또는 다른 민감성 재료를 절단 또는 가공하는데 특히 아주 적합한 유체 제트 절단 헤드는 노즐 몸체; 노즐 몸체 내에 수용되고, 작동 중에 유체 제트를 생성하기 위한, 0.010 인치 이하인 직경을 갖는 원형 횡단면 프로파일을 갖춘 오리피스(orifice)를 갖는 오리피스 유닛(unit)을 포함하는 오리피스 마운트(mount); 작동 중에 유체 제트를 생성하기 위해서 오리피스 마운트의 오리피스에 고압 유체의 흐름을 공급하기 위한 유체 전달 도관을 갖는 유체 전달 몸체; 유체 제트의 경로에서 오리피스 마운트의 하류(downstream)에 제공되고, 연마제 유체 제트를 형성하기 위해서 오리피스 마운트의 오리피스에 의해 생성된 유체 제트와 혼합될 연마제를 수용하도록 구성되는 혼합 챔버(mixing chamber); 및 작동 중에 유체 제트 절단 헤드로부터 연마제 유체 제트를 방출하기 위한, 0.015 인치 이하인 직경을 갖는 원형 횡단면 프로파일을 갖는 제트 통로를 갖는 노즐을 포함하는 것으로 요약될 수 있다. 몇몇 예에서, 오리피스의 직경은 0.005 인치 이하, 0.003 인치 이하, 0.002 인치 이하, 또는 0.001 인치 이하일 수 있다. 몇몇 예에서, 제트 통로의 직경은 0.010 인치 이하, 0.008 인치 이하, 또는 0.006 인치 이하일 수 있다. 몇몇 예에서, 오리피스의 직경은 0.005 인치 이하일 수 있고 제트 통로의 직경은 0.010 인치 이하일 수 있고, 오리피스의 직경은 0.003 인치 이하일 수 있고 제트 통로의 직경은 0.008 인치 이하일 수 있거나 오리피스의 직경은 0.002 인치 이하일 수 있고 제트 통로의 직경은 0.006 인치 이하일 수 있다. 몇몇 예에서, 제트 통로의 직경 대 오리피스 마운트의 오리피스 직경의 비는 3.0 이하 1.5 이상일 수 있다. 몇몇 예에서, 오리피스 마운트의 오리피스 및 노즐의 제트 통로는 0.001 인치 미만의 오프셋 오정렬(offset misalignment)로 축 방향으로 정렬될 수 있다.
유체 제트 절단 헤드는 오리피스에 생성된 유체 제트를 노즐의 제트 통로와 정렬시키기 위해서 오리피스에 의해 한정된 축을 가로지르는 평면에서 오리피스 마운트의 위치를 조정하도록 구성된 복수의 오리피스 마운트 조정기를 더 포함할 수 있다.
유체 제트 절단 헤드는 혼합 챔버 인서트(insert)를 더 포함할 수 있다. 혼합 챔버 인서트는 작동 중에 유체 제트가 통과하는 혼합 챔버, 작동 중에 연마제가 혼합 챔버로 흐르는 연마제 입구 도관, 및 작동 중에 연마제가 혼합 챔버로부터 흐르는 연마제 출구 도관을 포함할 수 있다. 연마제 입구 도관과 혼합 챔버의 교차점의 위치는 연마제 출구 도관과 혼합 챔버의 교차점 위치로부터 수직으로 오프셋될 수 있다. 혼합 챔버 인서트는 연마제 입구 도관과 혼합 챔버의 교차점 위치에 있는 연마제 입구 포트(abrasive inlet port) 및 연마제 출구 도관과 혼합 챔버의 교차점에 있는 연마제 출구 포트를 포함할 수 있으며, 연마제 출구 포트는 작동 중에 혼합 챔버 인서트를 통한 유체 제트의 흐름 경로에 대해 연마제 입구 포트의 상류에 있도록 연마제 입구 포트보다 혼합 챔버 인서트의 제트 입구에 더 가깝게 위치될 수 있다.
노즐 몸체는 작동 중에 오리피스에서 생성된 유체 제트와 혼합될 연마제를 공급하기 위해서 노즐 몸체의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하고, 연마제 진입 방향을 한정하는 연마제 진입 통로; 및 유체 제트와 혼합되지 않은 연마제를 회수하기 위해서 노즐 몸체의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하고, 연마제 배출 방향을 한정하는 연마제 배출 통로를 포함할 수 있으며; 유체 제트에 의해 한정된 축에 수직인 기준 평면에 투영되는 연마제 진입 방향 및 연마제 배출 방향에 의해 한정된 확산 각도(spread angle)는 30도 내지 150도이다.
유체 제트 절단 시스템은 유체 제트 절단 헤드 및 유체 제트와 혼합될 연마제를 공급하기 위해서 노즐 몸체의 연마제 진입 통로에 커플링된(coupled) 연마제 재료 공급원을 포함할 수 있다. 유체 제트 절단 시스템은 연마제를 혼합 챔버로 흡인하는 것을 돕고 유체 제트와 혼합되지 않은 연마제를 회수하기 위해서 노즐 몸체의 연마제 배출 통로에 커플링된 진공 공급원을 더 포함할 수 있다. 유체 제트 절단 시스템은 연마제 재료 공급원을 노즐 몸체에 커플링하고 연마제를 혼합 챔버 인서트에 공급하기 위한 연마제 진입 통로를 갖는 연마제 공급 라인을 더 포함할 수 있다. 유체 제트 절단 시스템은 진공 공급원을 노즐 몸체에 커플링하고 연마제를 혼합 챔버 인서트로 흡인하고 유체 제트와 혼합되지 않은 연마제를 작동 중에 혼합 챔버 인서트로부터 회수하는 것을 보조하기 위한 연마제 배출 통로를 갖는 연마제 흡입 라인을 더 포함할 수 있다. 연마제 공급 라인의 연마제 진입 통로의 횡단면적은 흡입 라인의 배출 통로의 횡단면적보다 (예를 들어, 적어도 10%)더 작을 수 있다.
유체 제트 절단 시스템은 유체 제트 절단 헤드 및 유체 제트 절단 헤드와 유체 연통(fluid communication)하고 적어도 60,000 psi, 적어도 70,000 psi, 적어도 80,000 psi, 적어도 90,000 psi, 적어도 100,000 psi 또는 적어도 110,000 psi의 작동 압력에서 오리피스에 고압 유체를 공급하도록 작동할 수 있는 고압 펌프를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 유체 제트 절단 시스템의 작동 방법은 혼합 챔버의 하류에 위치된 노즐의 제트 통로 이전의 혼합 챔버를 통과하는 유체 제트를 생성하기 위해서 유체 제트 시스템의 절단 헤드 내에 제공된 오리피스 마운트의 오리피스 유닛의 오리피스로 적어도 60,000 psi의 작동 압력에서 유체 흐름을 공급하는 단계로서, 오리피스가 0.010 인치 이하인 직경을 갖는 원형 횡단면 프로파일을 가지며, 제트 통로가 0.015 인치 이하인 직경을 갖는 원형 횡단면 프로파일을 가지는 단계; 노즐의 제트 통로를 통해 절단 헤드로부터 방출될 연마제 유체 제트를 형성하기 위해서 혼합 챔버 내에서 연마제를 유체 제트와 혼합하는 단계; 및 피가공재 또는 작업 표면을 처리하기 위해서 절단 헤드로부터 연마제 유체 제트를 방출하는 단계를 포함하는 것으로 요약될 수 있다.
상기 방법은 유체 흐름을 공급하기 전에, 오리피스와 제트 통로가 0.001 인치 미만의 오프셋 오정렬로 축 방향으로 정렬되도록 노즐의 제트 통로에 대해 오리피스 마운트의 오리피스 정렬을 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
연마제를 유체 제트와 혼합하는 단계는 제트 통로 직경의 1/3의 최대 입자 치수를 갖는 연마제 입자를 유체 제트와 혼합하는 단계를 포함할 수 있다. 연마제를 유체 제트와 혼합하는 단계는 연마제 유체 제트의 방출 동안 내내 연속적으로 연마제 입자를 혼합 챔버로 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 피가공재 또는 작업 표면을 처리하기 위해서 절단 헤드로부터 연마제 유체 제트를 방출하는 단계는 절단 헤드로부터 연마제 유체 제트를 간헐적으로 방출하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 방법은 연마제 유체 제트의 간헐적인 방출 내내 중단없이 혼합 챔버로 연마제를 연속적으로 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다. 연마제를 유체 제트와 혼합하는 단계는 연마제 유체 제트의 방출 내내 그리고 분당 약 0.5 파운드 이하의 속도로 연마제 입자를 혼합 챔버로 연속적으로 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
오리피스 마운트의 오리피스로 유체 흐름을 공급하는 단계는 적어도 60,000 psi, 적어도 70,000 psi, 적어도 80,000 psi, 적어도 90,000 psi, 적어도 100,000 psi, 또는 적어도 110,000 psi의 작동 압력에서 유체의 흐름을 공급하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 저압 유체 제트를 생성하기 위해서 오리피스 마운트의 오리피스를 통해 정렬 압력 레벨에서 유체 흐름을 공급하는 단계; 저압 유체 제트와 제트 통로의 정렬을 관찰하는 단계; 및 관찰 결과에 기초하여 오리피스가 제트 통로와 정렬될 때까지 오리피스 마운트의 위치를 조정하는 단계를 더 포함할 수 있다.
혼합 챔버 내에서 연마제를 유체 제트와 혼합하는 단계는 제 1 위치에서 혼합 챔버 내로 연마제를 도입하는 단계 및 작동 중에 혼합 챔버를 통한 유체 제트의 흐름 경로에 대해서 제 1 위치의 상류에 있는 제 2 위치에서 연마제를 혼합 챔버로부터 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 유체 제트 절단 헤드는 오리피스 마운트 수용 공동(cavity)을 갖는 노즐 몸체; 노즐 몸체의 오리피스 마운트 수용 공동 내에 수용되고, 작동 중에 유체 제트를 생성하기 위한 오리피스를 갖는 오리피스 유닛을 포함하는 오리피스 마운트; 작동 중에 유체 제트를 생성하기 위해서 오리피스 마운트의 오리피스를 통해 유체 흐름을 공급하기 위한 유체 전달 도관을 갖는 유체 전달체; 유체 제트 절단 헤드로부터 유체 제트를 방출하기 위한 제트 통로를 갖는 노즐; 및 오리피스에서 생성된 유체 제트를 노즐의 제트 통로와 정렬하기 위해서 오리피스에 의해 한정된 축을 가로지르는 평면에서 오리피스 마운트의 위치를 조정하도록 구성된 복수의 오리피스 마운트 조정기(adjuster)를 포함하는 것으로 요약될 수 있다.
복수의 오리피스 마운트 조정기는 노즐 몸체에 커플링되고 오리피스의 축을 가로지르는 평면에서 오리피스 마운트를 변위시키도록 작동할 수 있는 복수의 고정 나사를 포함할 수 있다. 오리피스 마운트 조정기는 오리피스 마운트와 결합하여 변위시키기 위해서 복수의 고정 나사에 의해 축 방향으로 변위될 수 있는 복수의 위치결정 핀(locating pin)을 더 포함할 수 있다.
유체 제트 절단 시스템은 혼합 챔버 인서트를 더 포함할 수 있으며, 혼합 챔버 인서트는 작동 중에 유체 제트가 통과하는 혼합 챔버, 작동 중에 연마제가 혼합 챔버로 흐르는 연마제 입구 도관, 및 작동 중에 연마제가 혼합 챔버로부터 흐르는 연마제 출구 도관을 포함한다. 혼합 챔버 인서트는 연마제 입구 도관을 혼합 챔버에 커플링하는 연마제 입구 포트 및 연마제 출구 도관을 혼합 챔버에 커플링하는 연마제 출구 포트를 더 포함할 수 있으며, 연마제 출구 포트는 작동 중에 혼합 챔버를 통해 유체 제트의 흐름 경로에 대해서 연마제 입구 포트의 상류에 위치된다.
예시적인 일 실시예에 따르면, 유체 제트 절단 헤드의 작동 방법은 작동 중에 유체 제트를 생성하기 위한 오리피스를 갖는 오리피스 유닛을 포함하는 오리피스 마운트를 유체 제트 절단 헤드의 노즐 몸체 내에 위치시키는 단계; 저압 유체 제트를 생성하기 위해서 오리피스 마운트의 오리피스를 통해 정렬 압력 레벨에서 유체 흐름을 공급하는 단계; 유체 제트 절단 헤드의 노즐의 제트 통로와 저압 유체 제트의 정렬을 관찰하는 단계; 및 관찰 결과에 기초하여 오리피스가 노즐의 제트 통로와 정렬될 때까지 오리피스 마운트의 위치를 조정하는 단계를 포함하는 것으로 요약될 수 있다.
상기 방법은 오리피스 마운트의 위치를 조정한 후에, 작동 압력의 유체 흐름을 오리피스 마운트의 오리피스로 공급하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 작동 압력은 피가공재 또는 작업 표면 처리를 위한 고압 유체 제트를 생성하기 위해서 정렬 압력 레벨보다 더 높다. 상기 방법은 정렬 압력 레벨의 유체 흐름을 오리피스 마운트의 오리피스를 통해 공급하기 전에, 오리피스 마운트로 유체를 공급하기 위한 유체 전달 도관을 갖는 유체 전달체와 밀봉 결합하게 오리피스 마운트를 압박하는 단계를 더 포함할 수 있다. 유체 전달체와 밀봉 결합하게 오리피스 마운트를 압박하는 단계는 시일 부재(seal member)를 제 1도까지 압축하는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 방법은 피가공재 또는 작업 표면을 처리하기 위한 고압 유체 제트를 생성하기 위해서 오리피스 마운트의 오리피스를 통해 작동 압력의 유체 흐름을 공급하기 전에, 제 1도보다 더 높은 제 2도로 시일 부재를 압축하기 위해서 유체 전달체와 밀봉 결합하게 오리피스 마운트를 추가로 압박하는 단계를 더 포함할 수 있다.
오리피스 마운트의 위치를 조정하는 단계는 노즐 몸체에 커플링되고 오리피스의 축을 가로지르는 평면에서 오리피스 마운트를 변위시키도록 작동할 수 있는 복수의 고정 나사 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함할 수 있다. 복수의 고정 나사 중 적어도 하나를 조정하는 단계는 오리피스 마운트와 결합하여 변위시키기 위해서 복수의 대응하는 위치결정 핀 중 하나를 축 방향으로 변위시키도록 고정 나사 중 적어도 하나를 전진시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 오리피스 마운트의 위치를 조정한 후에, 저압 유체 제트를 사용하여 유체 제트 절단 헤드 노즐의 제트 통로와 오리피스 마운트의 원하는 정렬을 확인하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 오리피스 마운트의 위치를 조정하고 오리피스 마운트의 원하는 정렬을 확인한 후에, 오리피스 마운트로 유체를 공급하기 위한 유체 전달 도관을 가지는 유체 전달체에 대해 노즐 몸체를 조작함으로써 오리피스 마운트를 제자리에 확실하게 고정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 오리피스 마운트를 제자리에 확실하게 고정하는 단계는 노즐 몸체가 유체 전달체에 대해 조작될 때 오리피스 마운트에 토크를 가하지 않고 달성될 수 있다. 유체 전달체에 대해 노즐 몸체를 조작하는 단계는 유체 전달체에 대해 노즐 몸체를 토킹하는(torqueing) 단계를 포함할 수 있다. 오리피스가 노즐의 제트 통로와 정렬될 때까지 오리피스 마운트의 위치를 조정하는 단계는 오리피스와 제트 통로가 0.001 인치 미만의 오프셋 오정렬로 축 방향으로 정렬될 때까지 오리피스 마운트를 이동시키는 단계를 포함할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 유체 제트 절단 헤드의 노즐 몸체는 고압 유체가 통과할 때 작동 중에 유체 제트를 생성하기 위한 오리피스가 있는 오리피스 유닛을 갖는 오리피스 마운트를 수용하는 크기와 형상을 갖는 오리피스 마운트 수용 공동; 오리피스 마운트 수용 공동에 인접하게 위치된 혼합 챔버; 작동 중에 오리피스에 의해 생성된 유체 제트와 혼합될 연마제를 공급하기 위해서 노즐 몸체의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하고, 연마제 진입 방향을 한정하는 연마제 진입 통로; 및 유체 제트와 혼합되지 않은 연마제를 회수하기 위해서 노즐 몸체의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하고, 연마제 배출 방향을 한정하는 연마제 배출 통로를 포함하는 것으로 요약될 수 있으며; 연마제 진입 방향 및 유체 제트에 의해 한정된 축에 수직인 기준 평면에 투영되는 연마제 배출 방향에 의해 한정되는 확산 각도는 30도 내지 150도이다.
몇몇 예에서, 확산 각도는 45도 내지 135도, 60도 내지 120도, 또는 약 90도일 수 있다. 연마제 진입 통로에 의해 한정된 연마제 진입 방향 및 연마제 배출 통로에 의해 한정된 연마제 배출 방향은 각각 유체 제트에 의해 한정된 축에 수직일 수 있다. 유체 제트 절단 헤드는 노즐 몸체를 포함할 수 있으며 유체 제트와 혼합될 연마제를 공급하기 위해서 연마제 진입 통로에 커플링된 연마제 재료 공급원; 및 연마제를 혼합 챔버로 흡인하는 것을 돕고 유체 제트와 혼합되지 않은 연마제를 회수하기 위한, 연마제 배출 통로에 커플링된 진공 공급원을 더 포함할 수 있다.
유체 제트 절단 헤드는 노즐 몸체를 포함할 수 있으며 노즐 몸체의 오리피스 마운트 수용 공동 내에 수용되는 오리피스 마운트; 작동 중에 유체 제트를 생성하기 위해서 오리피스 마운트의 오리피스를 통해 유체 흐름을 공급하는 유체 전달 도관을 갖는 유체 전달체; 및 유체 제트 절단 헤드로부터 유체 제트를 방출하기 위한 제트 통로를 갖는 노즐을 더 포함할 수 있다. 유체 제트 절단 헤드는 오리피스에 의해 생성된 유체 제트를 노즐의 제트 통로와 정렬하기 위해서 오리피스에 의해 한정된 축을 가로지르는 평면에서 오리피스 마운트의 위치를 조정하도록 구성된 복수의 오리피스 마운트 조정기를 더 포함할 수 있다. 유체 제트 절단 헤드는 혼합 챔버를 한정하는 혼합 챔버 인서트를 더 포함할 수 있으며 혼합 챔버 인서트의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하는 연마제 입구 통로; 혼합 챔버 인서트의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하는 연마제 출구 통로; 및 혼합 챔버 인서트의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하는 제트 통로를 더 포함하며, 연마제 출구 통로는 제트 통로 및 혼합 챔버를 통한 유체 제트의 흐름 경로에 대해서, 연마제 입구 통로가 혼합 챔버와 교차하는 진입 위치의 상류인 회수 위치에서 혼합 챔버와 교차한다.
또 다른 실시예에 따르면, 유체 제트 절단 헤드의 혼합 챔버 인서트는 혼합 챔버; 혼합 챔버 인서트의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하는 연마제 입구 통로; 혼합 챔버 인서트의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하는 연마제 출구 통로; 및 혼합 챔버 인서트의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하는 제트 통로를 포함하는 것으로 요약될 수 있으며; 연마제 출구 통로는 제트 통로 및 혼합 챔버를 통한 유체 제트의 흐름 경로에 대해서, 연마제 입구 통로가 혼합 챔버와 교차하는 진입 위치의 상류인 회수 위치에서 혼합 챔버와 교차한다.
연마제 입구 통로는 연마제 진입 방향을 한정할 수 있으며, 연마제 출구 통로는 연마제 배출 방향을 한정할 수 있으며, 제트 통로에 의해 한정된 축에 수직인 기준 평면에 투영되는 연마제 진입 방향과 연마제 배출 방향에 의해 한정된 확산 각도는 30도 내지 150일 수 있다. 유체 제트 절단 헤드는 혼합 챔버 인서트를 포함할 수 있으며 혼합 챔버 인서트가 내부에 수용되는 노즐 몸체; 노즐 몸체에 커플링되고 혼합 챔버 인서트에 연마제를 공급하기 위한 연마제 진입 통로를 갖는 연마제 공급 라인; 및 노즐 몸체에 커플링되고 연마제를 혼합 챔버 인서트로 흡인하고 유체 제트와 혼합되지 않은 연마제를 작동 중에 혼합 챔버 인서트로부터 회수하는 것을 돕기 위한 연마제 배출 통로를 갖는 연마제 흡입 라인을 더 포함할 수 있으며, 연마제 진입 통로의 횡단면적은 연마제 배출 통로의 횡단면적보다 더 작다.
유체 제트 절단 헤드는 혼합 챔버 인서트를 포함할 수 있으며 오리피스 마운트 수용 공동을 갖는 노즐 몸체; 노즐 몸체의 오리피스 마운트 수용 공동 내에 수용되고, 직경이 0.010 인치 이하인 원형 횡단면 프로파일을 갖는, 작동 중에 유체 제트를 생성하기 위한 오리피스를 갖는 오리피스 유닛을 포함하는 오리피스 마운트; 및 유체 제트 절단 헤드로부터 유체 제트를 방출하기 위한, 직경이 0.015 인치 이하인 원형 횡단면 프로파일을 갖는 제트 통로를 가지는 노즐을 더 포함할 수 있다.
유체 제트 절단 헤드는 혼합 챔버 인서트를 포함할 수 있으며 오리피스 마운트 수용 공동을 갖는 노즐 몸체; 노즐 몸체의 오리피스 마운트 수용 공동 내에 수용되고, 작동 중에 유체 제트를 생성하기 위한 오리피스를 갖는 오리피스 유닛을 포함하는 오리피스 마운트; 유체 제트 절단 헤드로부터 유체 제트를 방출하기 위한 제트 통로를 갖는 노즐; 및 오리피스에 의해 생성된 유체 제트를 노즐의 제트 통로와 정렬하기 위해서 오리피스에 의해 한정된 축을 가로지르는 평면에서 오리피스 마운트의 위치를 조정하도록 구성된 복수의 오리피스 마운트 조정기를 더 포함할 수 있다.
도 1은 피가공재를 절단하기 위해 그 작업 단부에서 절단 헤드 조립체를 지지하는 다축 조작기(예를 들어, 갠트리 모션 시스템(gantry motion system))를 포함하는, 일 실시예에 따른 예시적인 유체 제트 절단 시스템의 도면이다.
도 2는 취성 피가공재, 취약성 피가공재 아니면 민감성 피가공재의 절단에 특히 아주 적합하고 도 1의 시스템과 함께 사용될 수 있는, 일 실시예에 따른 예시적인 절단 헤드 조립체의 사시도이다.
도 3은 도 2의 3-3 선을 따라 취한 도 2의 절단 헤드 조립체의 횡단면도이다.
도 3a는 도 3의 절단 헤드 조립체의 횡단면도의 일부분의 확대 상세도이다.
도 4는 도 2의 4-4 선을 따라 취한 도 2의 절단 헤드 조립체의 횡단면도이다.
도 5는 도 2의 5-5 선을 따라 취한 도 2의 절단 헤드 조립체의 횡단면도이다.
도 6은 추가 세부사항을 나타내기 위해 제거된 절단 헤드 조립체의 노즐 몸체 및 다른 구성요소를 갖는 도 2의 절단 헤드 조립체의 확대 사시도이다.
다음 설명에서, 다양한 개시된 실시예들에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해서 확실한 특정 세부사항들이 기재된다. 그러나, 관련 기술 분야의 숙련자는 이들 특정 세부사항 중 하나 이상없이 실시예가 실시될 수 있음을 인식할 것이다. 다른 예에서, 유체 제트 절단 시스템 및 그 작동 방법과 관련된 주지된 구조는 실시예의 설명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해서 상세히 도시되거나 설명되지 않을 수 있다. 예를 들어, 주지된 제어 시스템 및 구동 구성요소는 처리될 피가공재 또는 작업 표면에 대한 절단 헤드 조립체의 운동을 용이하게 하기 위해서 유체 제트 절단 시스템에 통합될 수 있다. 이들 시스템은 유체 제트 절단 시스템의 다축 조작기에서 흔한 것처럼, 다중 회전 및 병진운동 축에 대해 절단 헤드를 조작하기 위한 구동 구성요소를 포함할 수 있다. 예시적인 유체 제트 절단 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 갠트리형 모션 시스템에 커플링된 커팅 헤드 조립체, 로봇 아암 모션 시스템, 또는 피가공재에 대해 커팅 헤드를 이동시키기 위한 다른 모션 시스템을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 로봇 아암 모션 시스템 또는 다른 모션 시스템은 절단 헤드에 대해 피가공재를 조작할 수 있다.
문맥에서 달리 요구하지 않는 한, 다음의 명세서 및 청구범위 전반에 걸쳐서, 용어 "포함하다" 및 그의 파생어, 예컨대 "포함하다" 및 "포함하는"은 개방적이고 포괄적인 의미, 즉 "그에 제한되지 않지만, 포함하는"으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전반에서 "일 실시예" 또는 "실시예"에 대한 언급은 실시예와 관련하여 설명된 특정 특징, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 따라서, 본 명세서 전반에 걸친 다양한 곳에서 "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"라는 문구의 출현은 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 더욱이, 특정 특징, 구조 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적합한 방식으로 조합될 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태(부정관사 및 정관사)는 문맥에서 달리 명확하게 지시하지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다. 또한, 용어 "또는"은 문맥에서 달리 명확하게 지시하지 않는 한 "및/또는"을 포함하는 의미로 일반적으로 사용된다는 점에 유의해야 한다.
본 명세서에서 논의된 몇몇 양태가 워터 제트 및 연마제 워터 제트의 관점에서 논의될 수 있지만, 관련 기술 분야의 숙련자는 본 발명의 양태 및 기술이 첨가제나 연마제의 사용 여부에 관계 없이, 고압 또는 저압에 의해 생성된 다른 유형의 유체 제트에 적용될 수 있음을 인식할 것이다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 절단 헤드 또는 절단 헤드 조립체는 일반적으로 유체 제트 기계 또는 시스템의 작동 단부에 있는 구성요소의 조립체를 지칭할 수 있고, 예를 들어 그를 통해 유체(예를 들어, 물)가 작동 중에 통과하여 가압된 유체 제트(예를 들어, 워터제트)를 생성하는 보석 오리피스 유닛과 같은 오리피스 유닛, 가압된 유체 제트를 배출하기 위한 노즐 구성요소, 및 그와 일체로 이동하도록 그에 직접 또는 간접적으로 커플링된 주변 구조물 및 장치를 포함할 수 있다. 절단 헤드는 엔드 이펙터(end effector)로서 또한 지칭된다.
유체 제트 절단 시스템은 시스템에 의해 처리될 피가공재를 지지하도록 구성되는 지지 구조물 근처에서 작동할 수 있다. 지지 구조물은 절단, 다듬질 또는 달리 처리될 위치에서 하나 이상의 피가공재를 지지하는데 적합한 경질 구조물 또는 재구성 가능한 구조물일 수 있다.
도 1은 워터 제트 절단 시스템(10)의 예시적인 실시예를 도시한다. 워터 제트 절단 시스템(10)은 시스템(10)에 의해 처리될 피가공재(14)를 지지하도록 구성되는 작업 지지 표면(13)(예를 들어, 슬랫(slat) 배열)을 갖는 캐처(catcher) 탱크 조립체(11)를 포함한다. 워터 제트 절단 시스템(10)은 한 쌍의 베이스 레일(16)을 따라 이동 가능하고 캐처 탱크 조립체(11)에 걸쳐져 있는 브릿지 조립체(15)를 더 포함한다. 작동 중에, 브릿지 조립체(15)는 피가공재(14)를 처리하기 위한 시스템(10)의 절단 헤드 조립체(12)를 위치시키기 위해 병진운동 축(X)에 대해서 베이스 레일(base rail)(16)을 따라 앞뒤로 이동할 수 있다. 공구 캐리지(tool carriage)(17)는 전술한 병진운동 축(X)에 수직으로 정렬되는 다른 병진운동 축(Y)을 따라서 앞뒤로 병진운동하도록 브릿지 조립체(15)에 이동 가능하게 커플링될 수 있다. 공구 캐리지(17)는 절단 헤드 조립체(12)를 피가공재(14)를 향해 그리고 그로부터 멀리 이동시키기 위해서 또 다른 병진운동 축(Z)을 따라 절단 헤드 조립체를 상승 및 하강시키도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 조작 가능한 링크 또는 부재가 추가 기능을 제공하기 위해서 절단 헤드 조립체(12)와 공구 캐리지(17)의 중간에 또한 제공될 수 있다.
예로서, 워터 제트 절단 시스템(10)은 절단 헤드 조립체(12)를 회전축을 중심으로 회전시키기 위해 공구 캐리지(17)에 회전 가능하게 커플링된 전방 아암(18), 및 전술한 회전축에 평행하지 않은 다른 회전축 주위에서 절단 헤드 조립체를 회전시키기 위해 전방 아암(18)에 회전 가능하게 커플링된 손목(19)을 포함할 수 있다. 조합하여, 전방 아암(18)과 손목(19)의 회전 축은 절단 헤드 조립체(12)가 예를 들어, 복잡한 프로파일의 절단을 용이하게 하기 위해 피가공재(14)에 대해 광범위한 방위로 조작되게 할 수 있다. 회전 축은 몇몇 실시예에서, 절단 헤드 조립체(12)의 노즐 구성요소의 단부 또는 선단부로부터 오프셋될 수 있는 초점에서 수렴될 수 있다.
작동 중에, 병진운동 축 및 하나 이상의 회전축 각각에 대한 절단 헤드 조립체(12)의 운동은 다양한 종래의 구동 구성요소 및 적절한 제어 시스템(20)에 의해 달성될 수 있다. 제어 시스템은 일반적으로 프로세서, 마이크로프로세서, 디지털 신호 프로세서(DSP), 주문형 집적 회로(ASIC) 등과 같은 하나 이상의 컴퓨팅 장치를 제한없이 포함할 수 있다. 정보를 저장하기 위해서, 제어 시스템은 휘발성 메모리, 비-휘발성 메모리, 읽기 전용 메모리(ROM), 랜덤 액세스 메모리(RAM) 등과 같은 하나 이상의 저장 장치를 또한 포함할 수 있다. 저장 장치는 하나 이상의 버스(bus)에 의해 컴퓨팅 장치에 커플링될 수 있다. 제어 시스템은 하나 이상의 입력 장치(예를 들어, 디스플레이, 키보드, 터치패드, 제어기 모듈 또는 사용자 입력을 위한 임의의 다른 주변 장치) 및 출력 장치(예를 들어, 디스플레이 스크린, 조명 표시기 등)를 더 포함할 수 있다. 제어 시스템은 다양한 절단 헤드 운동 지침에 따라서 임의의 수의 상이한 피가공재를 처리하기 위한 하나 이상의 프로그램을 저장할 수 있다. 제어 시스템은 예를 들어, 2차 유체 공급원, 진공 장치 및/또는 본 명세서에서 설명된 워터 제트 절단 헤드 조립체 및 구성요소에 커플링된 가압 가스 공급원과 같은 다른 구성요소의 작동을 또한 제어할 수 있다. 일 실시예에 따른 제어 시스템은 범용 컴퓨터 시스템의 형태로 제공될 수 있다. 컴퓨터 시스템은 CPU, 다양한 I/O 구성요소, 스토리지(storage) 및 메모리와 같은 구성요소를 포함할 수 있다. I/O 구성요소는 디스플레이, 네트워크 연결, 컴퓨터 판독 가능한 매체 드라이브 및 다른 I/O 장치(키보드, 마우스, 스피커 등)를 포함할 수 있다. 제어 시스템 관리자 프로그램은 예컨대, CPU의 제어 하에서 메모리에서 실행될 수 있으며, 무엇보다도 본 명세서에서 설명되는 워터 제트 절단 시스템을 통해 가압수를 라우팅(routing)하는 것, 배출된 유체 제트의 일관성을 조정하거나 수정하기 위해서 2차 유체의 흐름을 제공하는 것, 및/또는 피가공재의 방해받지 않는 워터 제트 절단을 제공하기 위해서 가압된 가스 스트림을 제공하는 것과 관련된 기능을 포함할 수 있다.
예를 들어, CNC 기능성(functionality)을 포함하고 본 명세서에서 설명되는 유체 제트 절단 시스템에 적용할 수 있는 워터 제트 절단 시스템을 위한 추가의 예시적인 제어 방법 및 시스템은 미국 특허 제 6,766,216 호에 설명된다. 일반적으로, 컴퓨터 지원 제조(CAM) 공정은 예컨대, 컴퓨터 지원 설계(즉, CAD 모델)를 사용하여 생성된 피가공재의 2 차원 또는 3 차원 모델이 기계를 구동하는 코드를 생성하는데 사용될 수 있게 함으로써, 지정된 경로를 따라서 절단 헤드를 효율적으로 구동하거나 제어하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 몇몇 경우에 CAD 모델은 유체 제트 절단 시스템의 적절한 제어부 및 모터를 구동하여 다양한 병진운동 및/또는 회전 축을 중심으로 절단 헤드를 조작함으로써 피가공재를 CAD 모델에 반영된 대로 절단하거나 처리하기 위한 명령을 생성하는데 사용될 수 있다. 그러나, 제어 시스템, 종래의 구동 구성요소 및 유체 제트 절단 시스템과 관련된 다른 주지된 시스템의 세부사항은 실시예의 설명을 불필요하게 모호하게 하는 것을 피하기 위해서 상세히 도시되거나 설명되지 않는다. 유체 제트 절단 시스템과 관련된 다른 공지된 시스템은 예를 들어, 가압 유체를 절단 헤드에 공급하기 위한 가압 유체 공급원(예를 들어, 압력 등급이 적어도 60,000 psi, 적어도 90,000 psi 또는 적어도 110,000 psi인 직접 구동 펌프 및 강화 펌프)을 포함한다.
몇몇 실시예에 따르면, 워터 제트 절단 시스템(10)은 적어도 60,000 psi, 적어도 90,000 psi, 또는 적어도 110,000 psi의 작동 압력에서 가압수 공급원을 선택적으로 제공하기 위해서 직접 구동 펌프 또는 강화 펌프와 같은 펌프를 포함한다. 워터 제트 절단 시스템(10)의 절단 헤드 조립체(12)는 펌프에 의해 공급되는 고압수를 수용하고 피가공재를 처리하기 위한 고압 워터 제트를 생성하도록 구성된다. 펌프 및 절단 헤드 조립체(12)와 유체 연통하는 유체 분배 시스템이 펌프로부터 절단 헤드 조립체(12)로 가압수의 라우팅을 돕기 위해 제공된다.
도 2 내지 도 6은 상대적으로 취성이거나, 취약성이거나, 또는 기타 민감성인 재료를 절단하는데 특히 적합한 워터 제트 절단 시스템의 절단 헤드 조립체(100)를 예시한다. 도 2에 예시된 바와 같이, 절단 헤드 조립체(100)는 유체 전달체(102), 예컨대 고압 또는 초고압 유체 전달체(102)를 포함한다. 유체 전달체(102)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 유체 전달 도관(142)을 가질 수 있으며, 이는 가압수(또는 다른 가압 유체)를 오리피스(143)(도 3a)로 공급하여 절단 헤드 조립체(100)를 통해 배출될 유체 제트를 생성함으로써 피가공재 또는 작업 표면을 절단하거나 처리할 수 있다. 예를 들어, 유체 전달체(102)는 고압 또는 초고압 유체 공급원(예를 들어, 압력 등급이 적어도 60,000 psi, 적어도 90,000 psi 또는 적어도 110,000 psi인 직접 구동 펌프 또는 강화 펌프)과 같은 가압수 공급원으로부터 가압수를 수용할 수 있다.
본 개시의 목적을 위해서, 유체 전달체(102)는 절단 헤드 조립체(100)의 상부 단부 부분을 나타낼 수 있으며, 절단 헤드 조립체(100)의 나머지 구성요소는 유체 전달체(102)에 또는 그 아래에 위치된다. 절단 헤드 조립체(100)는 본 명세서의 다른 곳에서 더 자세히 설명되는 바와 같이, 절단 헤드 조립체(100)의 추가 구성요소를 수용 할 수 있고 절단 헤드 조립체(100)의 다른 구성요소가 커플링될 수 있고 그를 통해 가압수와 연마제가 이동되어 혼합될 수 있는 노즐 몸체(104)를 포함한다.
도 2는 또한 절단 헤드 조립체(100)가 그를 통해 종 방향 및 동축 방향으로 연장하는 연마제 진입 통로(108)를 갖는 연마제 공급 라인(106)을 포함하고 연마제 진입 통로가 노즐 몸체(104)로의 연마제 진입 방향을 한정할 수 있음을 예시한다. 사용시, 연마제 입자는 연마제 진입 통로(108)를 통해 워터 제트 내에 혼합되도록 노즐 몸체(104)로 공급될 수 있다. 예를 들어, 연마제 입자는 연마제 호퍼(hopper) 및 분배 시스템과 같은 연마제 공급원으로부터 노즐 몸체(104)로 공급 될 수 있다. 예시적인 절단 헤드 조립체(100)는 노즐 몸체(104)로부터의 연마제 배출 방향을 한정할 수 있는 배출 통로(112)가 종 방향 및 동축으로 연장하는 흡입 라인(110)을 포함한다. 사용시, 워터 제트에 혼합되지 않은 과잉 또는 사용되지 않은 연마제 입자는 배출 통로(112)를 통해 노즐 몸체(104)로부터 제거될 수 있다. 사용 시, 워터제트 내로 연마제 입자의 혼합을 용이하게 하기 위해서 연마제 공급원으로부터 연마제 진입 통로(108)를 통해 노즐 몸체(104)로 연마제 입자의 흡입을 돕기 위해 진공이 예컨대, 진공 장치에 의해 배출 통로(112)로 인가될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 연마제 진입 통로(108)의 평균 횡단면적은 노즐 몸체(104)로부터 과잉 또는 사용되지 않은 연마제를 효율적으로 제거하는데 도움을 주기 위해서 배출 통로(112)의 평균 횡단면적보다 더 작을 수 있다. 연마제가 흐르지만 워터 제트가 절단 헤드(100)로부터 배출되지 않는 기간 동안 연마제 입자는 또한 노즐 몸체(104)로부터 효율적으로 제거될 수 있다.
도 2는 또한 연마제 공급 라인(106) 및 흡입 라인(110)이 각각, 절단 헤드 조립체(100)의 중앙 종축(128)에 수직인 각도(β, γ)로 그리고 물이 일반적으로 절단 헤드 조립체(100)를 통해 흐르는 일반적인 방향으로 배열되는 것을 예시한다. 따라서, 연마제 진입 통로(108) 및 배출 통로(112)가 또한 배열되고, 중앙 종축(128)에 대해 대략 직각으로 그리고 절단 헤드 조립체(100)를 통해 물이 흐르는 일반적인 방향으로 노즐 몸체(104)에 접근하고 그와 만난다. 다른 실시예에서, 연마제 공급 라인(106) 및 흡입 라인(110)은 각각 비스듬한 각도(β, γ)로 배열될 수 있고 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
도 2는 또한, 연마제 공급 라인(106) 및 흡입 라인(110)이 중앙 종축(128)에 대해 측정될 때 서로에 대해 약 90 도의 확산 각도(θ)로 배열되어서, 연마제 진입 통로(108)와 배출 통로(112)가 또한 배열되고 중심 종축(128)에 대해 측정될 때 서로에 대해 대략 직각으로 노즐 몸체(104)의 대응 포트에 접근하고 그와 만난다. 다른 실시예에서, 연마제 진입 방향 및 배출 방향을 각각 한정할 수 있는 연마제 진입 통로(108) 및 배출 통로(112)가 배열될 수 있고 서로에 대해 임의의 적합한 확산 각도, 예컨대 대략 150°, 대략 135°, 대략 120°, 대략 60°, 대략 45°, 대략 30°, 또는 대략 150°내지 대략 30°, 또는 대략 135°내지 대략 45°, 또는 대략 120°내지 대략 60°로 노즐 몸체(104)의 대응 포트와 만날 수 있다. 연마제 진입 통로(108) 및 배출 통로(112)가 비스듬한 각도로 노즐 몸체(104)로 들어가는 경우에, 확산 각도(θ)는 진입 방향 및 배출 방향을 축(128)에 수직인 기준 평면에 투영함으로써 결정될 수 있다. 전술한 확산 각도(θ)를 갖는 그러한 실시예는 도 3 및 도 4에 도시된 절단 헤드 조립체(100) 및 혼합 챔버(146)를 통해 덜 직접적인(즉, 더욱 순환적이거나 복잡한) 흐름 경로를 따르는 연마제를 초래하며, 이는 절단 헤드 조립체(100) 및 혼합 챔버(146) 내의 연마제의 체류 시간을 증가 또는 개선할 수 있고, 워터제트 내로 연마제의 혼합 또는 혼입을 증가 또는 개선하고 폐기되거나 낭비되지 않은 연마제의 양을 감소시킬 수 있기 때문에 유리할 수 있다.
도 2는 절단 헤드 조립체(100)가 그를 통해 종 방향 및 동축으로 연장하는 연마제 진입 플러싱 도관(116)을 갖는 연마제 진입 플러싱 파이프라인(114)을 포함하는 것을 또한 도시한다. 사용시, 물 또는 다른 유체는 도 3의 검토로부터 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 연마제 진입 플러싱 도관(116)을 통해 연마제 진입 통로(108) 내로 공급되어 연마제 진입 통로(108) 내에 고착되거나 그와는 달리 쌓일 수 있는 임의의 폐기물 연마제 또는 임의의 축적된 잔류물을 플러싱할 수 있다. 절단 헤드 조립체(100)는 그를 통해 종 방향 및 동축으로 연장하는 연마제 배출 플러싱 도관(120)을 갖춘 연마제 배출 플러싱 파이프라인(118)을 포함한다. 사용시, 물 또는 다른 유체는 도 4의 검토로부터 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 연마제 배출 플러싱 도관(120)을 통해 배출 통로(112)로 공급되어 배출 통로(112) 내에 고착되거나 그와는 달리 쌓일 수 있는 임의의 폐기물 연마제 또는 임의의 다른 축적된 잔류물을 플러싱할 수 있다.
도 2는 연마제 진입 및 배출 플러싱 파이프라인(114 및 118)이 각각 중앙 종축(128)에 대해 직각 미만(예를 들어, 30°, 45°, 60°, 또는 30° 내지 60°)으로 배열되어, 연마제 진입 및 배출 플러싱 파이프라인(114 및 118)이 연마제 입구 및 출구 파이프라인(106 및 110) 위에서 노즐 몸체(104)에 접근하는 것을 예시한다. 따라서, 연마제 진입 플러싱 도관(116) 및 연마제 배출 플러싱 도관(120)이 또한 배열되고, 중앙 종축(128)에 대해 직각 미만(예를 들어, 30°, 45°, 60° 또는 30°내지 60 °)으로 그리고 연마제 입구 및 출구 도관(108 및 112) 위에서 노즐 몸체(104)에 접근하고 그와 만난다.
도 2는 또한, 연마제 진입 및 배출 플러싱 파이프라인(114 및 118)이 각각 연마제 입구 및 출구 파이프라인(106, 110) 바로 위에 배열되는 것을 예시한다. 따라서, 연마제 진입 및 배출 플러싱 파이프라인(114 및 118)은 중앙 종축(128)에 대해 측정될 때 서로에 대해 대략 직각으로 배열되어, 연마제 진입 및 배출 플러싱 도관(116 및 120)이 또한 배열되고 중앙 종축(128)에 대해 측정될 때 서로에 대해 대략 직각으로 노즐 몸체(104)의 대응 포트에 접근하고 그와 만난다.
도 2는 절단 헤드 조립체(100)가 제 1 정렬 나사(122a) 및 제 2 정렬 나사(122b)(총칭하여, 정렬 나사(122))를 포함하는 것을 또한 예시한다. 정렬 나사(122)는 도 5를 참조하여 다른 곳에서 더 상세히 논의된다. 도 2는 절단 헤드 조립체(100)가 워터 제트 또는 연마제 워터 제트가 절단 헤드 조립체(100)를 고속으로 빠져 나갈 수 있는 노즐(124)(연마제 워터 제트 절단의 맥락에서 혼합 튜브로도 지칭됨), 및 피가공재 또는 작업 표면과 충돌한 후 절단 헤드 조립체(100)를 향해 다시 분사되는 물과 연마제로부터 절단 헤드 조립체(100)의 다른 구성요소를 보호할 수 있는 노즐(124)을 둘러싸는 차폐물(126)을 포함하고 있음을 예시한다. 본 개시의 목적을 위해서, 노즐(124)은 절단 헤드 조립체(100)의 바닥 단부 부분을 나타낼 수 있고, 절단 헤드 조립체(100)의 나머지 구성요소는 노즐(124)에 또는 노즐 위에 위치된다. 노즐(124)은 도 6을 참조하여 다른 곳에서 더 상세히 논의된다.
도 3은 도 2의 3-3 선을 따라 취해진 절단 헤드 조립체(100)의 단면도를 도시하며, 따라서 연마제 공급 라인(106) 및 연마제 진입 플러싱 파이프라인(114)의 배열과 같은 절단 헤드 조립체(100)의 내부 구성요소들이 예시된다. 도 4는 도 2의 4-4 선을 따라 취해진 절단 헤드 조립체(100)의 횡단면도를 예시하며, 따라서 흡입 라인(110) 및 연마제 배출 플러싱 파이프라인(118)의 배열과 같은 절단 헤드 조립체(100)의 내부 구성요소가 예시된다. 도 3a는 오리피스 마운트(138)에 의해 운반되는 고압 유체 제트를 생성하기 위한 오리피스(143)를 포함하는 오리피스 유닛(139)(예를 들어, 보석 오리피스 유닛)을 예시하는 도 3의 횡단면도의 일부분의 확대 상세도이다. 도 3a가 오리피스 마운트(138)에 의해 운반되는 별개의 개별 구성요소로서 오리피스 유닛(139)을 예시하지만, 몇몇 경우에 고압 유체 제트를 생성하기 위한 오리피스(143)는 오리피스 마운트(138)에 일체로 형성될 수 있음이 이해된다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 절단 헤드 조립체(100)는 노즐 몸체(104)의 오리피스 마운트 수용 공동 내에 위치되는 오리피스 마운트(138)를 포함하며, 그 곳에 또는 그 내부에 루비, 사파이어 또는 다이아몬드 오리피스 유닛과 같은 오리피스 유닛(139)이 운반되거나 지지될 수 있다. 오리피스 마운트(138)는 유체 전달체(102) 바로 아래에 그리고 그와 밀봉 접촉 상태로 위치될 수 있다. 절단 헤드 조립체(100)는 오리피스 마운트 바로 아래에 그리고 그와 접촉하게 위치될 수 있고 노즐(124) 바로 위에 그리고 노즐(124)과 접촉하게 위치될 수 있는 혼합 챔버 인서트(140)를 또한 포함한다.
도 3 및 도 4에도 도시된 바와 같이, 유체 전달체(102)는 그를 통해 종 방향 및 동축으로 연장하는 유체 전달 도관(142)을 포함할 수 있으며, 오리피스 마운트(138)는 그를 통해 종 방향 및 동축으로 연장하는 오리피스 도관(144)을 포함할 수 있으며, 혼합 챔버 인서트(140)는 그를 통해 종 방향 및 동축으로 연장하는 혼합 챔버(146)를 포함할 수 있으며, 노즐(124)은 그를 통해 종 방향 및 동축으로 연장하는 제트 통로(148)를 포함할 수 있다. 유체 전달체(102), 그의 유체 전달 도관(142), 오리피스 마운트(138), 오리피스(143)(도 3a) 및 오리피스 도관(144), 혼합 챔버 인서트(140), 그의 혼합 챔버(146), 노즐(124), 및 그의 제트 통로(148)는 서로 동축으로 그리고 축(128)을 따라 동축으로 배열되는 각각의 일반적으로 원통형 프로파일을 가진다. 따라서, 유체 전달체(102)를 통해 공급된 고압수는 오리피스 마운트(138)의 오리피스 도관(144)을 통해, 혼합 챔버 인서트(140)(여기서 연마제가 제트 내에 도입될 수 있음)를 통해, 노즐(124)을 통해 통과하고 피가공재 또는 작업 표면을 절단하거나 달리 처리하기 위해 절단 헤드 조립체(100)를 빠져 나가는 고압 워터 제트를 생성하기 위해 오리피스 마운트(138)에 의해 운반되는 오리피스 유닛(139)의 오리피스(143)를 통과할 수 있다.
도 3 및 도 4는 혼합 챔버 인서트(140)가 연마제 입구 포트(150)에서 혼합 챔버(146)에 유체적으로 커플링되는 연마제 입구 도관(154)(도 3 참조), 및 연마제 출구 포트(152)에서 혼합 챔버(146)에 유체적으로 커플링되는 연마제 출구 도관(156)(도 4 참조)을 또한 포함함을 도시한다. 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 연마제 입구 포트(150)는 연마제 출구 포트(152) 아래에 위치된다. 몇몇 경우에, 연마제 입구 포트(150) 위에 연마제 출구 포트(152)를 위치시키는 것은 연마제 입자가 오리피스 도관(144)으로 진입하거나 그 내에 잔류하게 되는 것을 감소 또는 방지하는데 도움을 줄 수 있다. 또한, 연마제 입구 포트(150)로부터 수직으로 오프셋되도록 연마제 출구 포트(152)를 위치시키는 것은 혼합 챔버(146)에서 연마제 입자의 체류 시간 증가를 돕기 위해서 상대적으로 더 복잡하거나 구불구불한 경로를 생성할 수 있으며, 이는 더욱 효율적이고 워터 제트에서 연마제 입자의 일관된 혼입을 유도할 수 있다.
몇몇 경우에, 연마제 출구 포트(152)는 연마제 입구 포트(150)와 유체 연통하는 연마제 공급 통로(108)의 평균 횡단면적보다 예컨대, 약 10%, 20%, 30% 또는 그 초과만큼 더 큰 평균 횡단면적을 갖는 흡입 통로(112)와 유체 연통할 수 있으며, 이는 혼합 챔버(146)로부터 과잉 또는 사용되지 않은 연마제 입자를 제거하기 위한 절단 헤드 조립체(100)의 능력을 개선할 수 있다.
또한, 연마제 입구 및 출구 포트(150, 152)는 연마제 공급 라인(106) 및 흡입 라인(110)의 배열에 대응하도록 중앙 종축(128)에 대해 측정된 대로 서로에 대해 확산 각도로 위치될 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 연마제 공급 라인(106)은 노즐 몸체(104)의 측면에 형성된 연마제 진입 포트(130)에 커플링되고, 연마제 진입 플러싱 파이프라인(114)은 노즐 몸체(104)의 측면에 형성된 플러싱 포트(132)에 커플링된다. 특히, 연마제 공급 라인(106)은 연마제 진입 포트(130)에 커플링되어, 도관(108)으로부터 연마제 입구 도관(154) 및 연마제 입구 포트(150)를 통해 노즐 몸체(104) 및 혼합 챔버(146) 내로 유체의 흐름을 허용하며, 연마제 진입 플러싱 도관(116)은 작동 중에 연마제 입구 도관(154) 및 주변 구역의 선택적인 플러싱을 가능하게 하기 위해서 플러싱 포트(132)에서 스프링 장전된 볼 체크 밸브(136)의 입구에 유체적으로 커플링된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 흡입 라인(110)은 노즐 몸체(104)의 측면에 형성된 흡입 포트(158)에 커플링되고, 연마제 배출 플러싱 파이프 라인(118)은 노즐 몸체(104)의 측면에 형성된 플러싱 포트(160)에 커플링된다. 특히, 흡입 라인(110)은 노즐 몸체(104) 및 혼합 챔버(146)로부터 연마제 출구 포트(152) 및 연마제 출구 도관(156)을 통해 배출 통로(112) 내로 유체의 흐름을 허용하도록 흡입 포트(158)에 커플링되고, 연마제 배출 플러싱 도관(120)은 플러싱 포트(160)에서 스프링 장전된 볼 체크 밸브(162)의 입구에 유체적으로 커플링되어 작동 중에 연마제 출구 도관(156) 및 주변 구역의 선택적인 플러싱을 가능하게 한다.
따라서, 연마제 입자는 연마제 공급 라인(106)을 통해, 입구 도관(154) 및 입구 포트(150)를 통해 절단 헤드 조립체(100)로 그리고 혼합 챔버(146) 내로 공급될 수 있으며, 여기서 연마제 입자의 일부분이 연마제 워터 제트를 형성하기 위해 혼합 챔버(146)를 통과할 때 워터 제트 내에 혼합되고 혼입될 수 있다. 워터 제트 내부에 혼입되지 않는 연마제 입자의 나머지 부분은 절단 헤드 조립체(100)로부터, 예컨대 흡입 라인(110)에 가해진 진공에 의해 생성된 흡입 하에서 혼합 챔버(146)로부터 출구 포트(152) 및 출구 도관(156)을 통해 그리고 흡입 라인(110)을 통해 제거될 수 있다. 또한, 하나 이상의 실시예에 따르면, 연마제 입자는 제트가 절단 헤드 조립체(100)로부터 방출되지 않는 기간 동안을 포함한, 연속적으로 연마제 공급 라인(106)을 통해 절단 헤드 조립체(100)로 공급될 수 있으며, 예컨대 간헐적인 절단 활동 중에 발생할 수 있다. 이러한 방식으로, 제트는 절단 헤드 조립체(100)로의 연마제의 공급을 방해하지 않고 온(on) 및 오프(off) 순환될 수 있다.
도 3을 참조하면, 연마제 공급 라인(106)은 연마제 진입 통로(108)로부터 연마제 공급 라인(106)의 외부 표면까지 반경 방향 외측으로 연장하는 상류 플러싱 도관(134)을 포함한다. 상류 플러싱 도관(134)은 또한 체크 밸브(136)의 출구에 의해서 플러싱 포트(132)에도 유동적으로 커플링된다. 따라서, 상류 플러싱 도관(134)은 체크 밸브(136)를 개방하는데 충분한 압력 하에서 연마제 진입 플러싱 도관(116)으로 물 또는 다른 유체를 공급하여 물 또는 다른 유체가 연마제 진입 통로(108)로 통과하고 연마제 진입 통로(108) 내부로부터 잔류물을 제거할 수 있게 함으로써, 혼합 챔버(146)의 절단 헤드 조립체(100)를 통한 연마제의 흐름 경로에 대해 상류 위치에서 절단 헤드 조립체(100) 내에서의 시간이 지남에 따라 축적되는 연마제를 플러싱하는데 사용될 수 있다.
도 4를 참조하면, 흡입 라인(110)은 연마제 배출 통로(112)로부터 흡입 라인(110)의 외부 표면까지 반경 방향 외측으로 연장하는 하류 플러싱 도관(164)을 포함한다. 하류 플러싱 도관(164)은 체크 밸브(162)의 출구에 의해서 플러싱 포트(160)에도 유체적으로 커플링된다. 따라서, 하류 플러싱 도관(164)은 체크 밸브(162)를 개방하는데 충분한 압력 하에서 연마제 배출 플러싱 도관(120)으로 물 또는 다른 유체를 공급하여 물 또는 다른 유체가 연마제 배출 통로(112) 내로 통과하고 연마제 배출 통로(112) 내부로부터 잔류물을 제거할 수 있게 함으로써, 혼합 챔버(146)의 절단 헤드 조립체(100)를 통한 연마제의 흐름 경로에 대해 하류 위치에서 절단 헤드 조립체(100) 내에서의 시간이 지남에 따라 축적되는 연마제를 플러싱하는데 사용될 수 있다.
도 3 및 도 4는 절단 헤드 조립체(100)가 절단 헤드 조립체(100)의 다양한 구성요소 사이의 계면에 복수의 시일을 포함하는 것을 또한 도시한다. 예를 들어, 절단 헤드 조립체(100)는 축(128) 및 절단 헤드 조립체(100)를 통한 물의 경로 주위에서 원주 방향으로 연장하고 유체 전달체(102)와 오리피스 마운트(138) 사이의 계면을 밀봉하여 유체 전달체(102)와 오리피스 마운트(138) 사이의 공급 도관(142)으로부터 고압수가 빠져나가는 것을 방지하거나 감소시키는 O-링 시일일 수 있는 페이스 시일(face seal)(166)를 포함한다.
도 3은 또한 노즐 몸체(104)가 노즐 몸체(104) 내의 오리피스 마운트(138)의 외부 주위에 압력이 축적되는 것을 방지하기 위해서 주변 환경으로 통기하는 릴리프(relief) 도관(190)을 포함할 수 있음을 또한 도시한다. 도 3 및 도 4는 페이스 시일(166)이 주로 유체 전달체(102)의 바닥 표면의 홈 내에 안착되는 것을 예시하지만, 다른 실시예에서 페이스 시일(166)은 주로 오리피스 마운트(138)의 상부 표면의 홈 내에 안착될 수 있거나 유체 전달체(102)의 바닥 표면의 홈 및 오리피스 마운트(138)의 상부 표면의 홈 내에 안착될 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4를 참조하면, 예시적인 절단 헤드 조립체(100)는 콜릿(collet)(170) 및 작동기(172)를 더 포함한다. 작동기(172)는 노즐 몸체(104)와 나사식으로 맞물려서 작동기(172)가 축(128)을 중심으로 회전되고 노즐 몸체(104)에 나사 결합됨으로써, 콜릿(170)이 축(128)을 따라 상향으로 그리고 노즐 몸체(104)의 감소하는 직경의(예를 들어, 테이퍼진) 개구를 통해 혼합 챔버 인서트(140)를 향해 이동하도록 압박된다. 콜릿(170)이 상향으로 이동함에 따라서, 노즐 몸체(104)의 내부 표면과 노즐(124)의 외부 표면 사이에서 압착되며, 따라서 노즐(124)을 파지하여 노즐 몸체(104) 내에 노즐(124)을 고정하고 노즐(124)의 상부 표면을 혼합 챔버 인서트(140)의 하부 표면에 대해 위치시킨다.
절단 헤드 조립체(100)는 작동기(172)의 내부 표면에 형성된 홈 내에 안착된 시일(168)을 또한 포함하여, 시일(168) 및 그 내에 안착되는 홈이 절단 헤드 조립체(100)를 통해 축(128) 및 물의 경로를 중심으로 원주 방향으로 연장하고, 시일(168)이 노즐(124)과 작동기(172) 사이의 계면을 밀봉한다.
또한, 도 3을 참조하면, 절단 헤드 조립체(100)는 연마제 흐름 경로가 연마제 진입 통로(108)와 혼합 챔버 인서트(140)의 연마제 입구 도관(154) 사이에서 전환되는 연마제 흐름 경로 주위에서 원주 방향으로 연장하고, 연마제 공급 라인(106)과 혼합 챔버 인서트(140) 사이의 계면을 밀봉하여 연마제 공급 라인(106)을 통과하는 연마제 또는 다른 재료가 연마제 공급 라인(106)과 혼합 챔버 인서트(140) 사이에서 빠져 나가는 것을 방지하는 시일(174)을 포함한다. 유사하게, 도 4를 참조하면, 절단 헤드 조립체(100)는 연마제 흐름 경로가 혼합 챔버 인서트(140)의 연마제 출구 도관(156)과 흡입 라인(110) 사이에서 전환되는 연마제 흐름 경로 주위에서 원주 방향으로 연장하고, 흡입 라인(110)과 혼합 챔버 인서트(140) 사이의 계면을 밀봉하여 흡입 라인(110)을 통과하는 연마제 또는 다른 재료가 흡입 라인(110)과 혼합 챔버 인서트(140) 사이에서 빠져 나가는 것을 방지하는 시일(176)을 포함한다. 시일(168, 174 및 176)은 혼합 챔버(146) 내에서 진공이 더욱 효과적으로 흡인되게 할 수 있다.
또한, 도 3을 참조하면, 절단 헤드 조립체(100)는 상류 플러싱 도관(134)의 연마제 흐름 경로에 대해 바로 상류의 연마제 흐름 경로 주위에서 원주 방향으로 연장하고, 연마제 공급 라인(106)과 노즐 몸체(104) 사이의 계면을 밀봉하여 연마제, 물 또는 다른 재료가 연마제 공급 라인(106)과 노즐 몸체(104) 사이에서 빠져나가는 것을 방지하고 특히, 연마제 진입 플러싱 도관(116)으로부터 연마제 진입 통로(108)로 흐르는 물이 빠져나가는 것을 방지하는 시일(178)을 포함한다. 절단 헤드 조립체(100)는 상류 플러싱 도관(134)의 연마제 흐름 경로에 대해 바로 하류의 연마제 흐름 경로 주위에서 원주 방향으로 연장하고, 연마제 공급 라인(106)과 노즐 몸체(104) 사이의 계면을 밀봉하여 연마제, 물 또는 다른 재료가 연마제 공급 라인(106)과 노즐 몸체(104) 사이에서 빠져나가는 것을 방지하고 특히, 연마제 진입 플러싱 도관(116)으로부터 연마제 진입 통로(108)로 흐르는 물이 빠져나가는 것을 방지하는 시일(180)을 또한 포함한다.
유사하게, 도 4를 참조하면, 절단 헤드 조립체(100)는 하류 플러싱 도관(164)의 연마제 흐름 경로에 대해 바로 상류의 연마제 흐름 경로 주위에서 원주 방향으로 연장하고, 흡입 라인(110)과 노즐 몸체(104) 사이의 계면을 밀봉하여 연마제, 물 또는 다른 재료가 흡입 라인(110)과 노즐 몸체(104) 사이에서 빠져나가는 것을 방지하고 특히, 연마제 배출 플러싱 도관(120)으로부터 배출 통로(112)로 흐르는 물이 빠져나가는 것을 방지하는 시일(182)을 포함한다. 절단 헤드 조립체(100)는 하류 플러싱 도관(164)의 연마제 흐름 경로에 대해 바로 하류의 연마제 흐름 경로 주위에서 원주 방향으로 연장하고, 흡입 라인(110)과 노즐 몸체(104) 사이의 계면을 밀봉하여 연마제, 물 또는 다른 재료가 흡입 라인(110)과 노즐 몸체(104) 사이에서 빠져나가는 것을 방지하고 특히, 연마제 배출 플러싱 도관(120)으로부터 연마제 배출 통로(108)로 흐르는 물이 빠져나가는 것을 방지하는 시일(184)을 또한 포함한다.
도 5는 도 2의 5-5 선을 따라 취해진 절단 헤드 조립체(100)의 횡단면도를 제공한다. 도 5에 예시된 바와 같이, 노즐 몸체(104)는 노즐 몸체(104)의 외부 표면으로부터 오리피스 마운트(138)에 인접한 노즐 몸체(104)의 내부 표면까지 반경 방향 내측으로 연장하는 3 개의 덕트(186a, 186b 및 186c)(총칭하여, 덕트(186))를 포함한다. 덕트(186)는 오리피스 도관(144) 주위에서 서로 원주 방향으로 등거리로, 예를 들어 축(128)에 대해 서로 약 120°로 이격된다. 도 5는 절단 헤드 조립체(100)가 3 개의 조정 핀(188a, 188b, 188c)(총칭하여, 조정 핀(188))을 포함함을 또한 도시하며, 조정 핀 각각은 일반적으로 원통형 형상을 가지며, 각각 덕트(186a, 186b, 186c)의 내부 또는 중앙 부분 내에 위치되고 오리피스 마운트(138)와 접촉한다.
제 1, 제 2 및 제 3 정렬 나사(122a, 122b, 122c)(총칭하여, 정렬 나사(122))는 덕트(186a, 186b, 186c)의 외부 또는 주변 부분 내에 그리고 각각의 조정 핀(188)과 접촉하게 위치된다. 제 1 정렬 나사(122a) 및 제 1 조정 핀(188a)은 총칭하여 제 1 오리피스 마운트 조정기로 지칭될 수 있고, 제 2 정렬 나사(122b) 및 제 2 조정 핀(188b)은 총칭하여 제 2 오리피스 마운트 조정기로 지칭될 수 있고, 제 3 정렬 나사(122c) 및 제 3 조정 핀(188c)은 총칭하여 제 3 오리피스 마운트 조정기로 지칭될 수 있다.
정렬 나사(122)를 각각의 덕트(186) 내외로 나사 결합함으로써, 작업자는 정렬 나사(122) 및 핀(188)을 사용하여 노즐 몸체(104) 내에서, 예컨대 오리피스(143)에 의해 한정된 축 또는 축(128)에 대해 횡 방향 또는 수직인 평면 내에서 오리피스 마운트(138) 및 그의 오리피스(143)의 위치를 미세 조정, 예컨대 오리피스(143)에 의해 생성된 유체 제트를 노즐(124)의 제트 통로(148)와 정렬시킬 수 있다. 예를 들어, 작업자는 오리피스 마운트(138)가 혼합 챔버 인서트(140) 및 노즐(124) 모두와 측면으로 정렬되도록 그리고 오리피스(143)가 혼합 챔버(146) 및 제트 통로(148) 모두와 정렬되도록 나사(122) 및 핀(188)을 사용하여 오리피스 마운트(138)의 위치를 조정할 수 있으며, 따라서 워터 제트가 혼합 챔버 인서트(140) 또는 노즐(124)과 접촉하지 않거나 최소한의 접촉으로 오리피스 도관(144), 혼합 챔버(146) 및 제트 통로(148)를 통해 통과할 수 있다.
아래에 추가로 설명되는 바와 같이, 몇몇 실시예에서, 작업자는 공급 도관(142)으로 비교적 저압(예를 들어, 1,000 psi)의 물을 제공함으로써 다양한 구성요소의 정렬을 테스트하면서 그러한 조정을 수행할 수 있으며, 구성요소에 대한 적합한 정렬이 달성되면 피가공재 또는 작업 표면을 절단하거나 달리 처리하기 위해서 절단 헤드 조립체(100)를 사용하여 공급 도관(142)으로 고압의 물을 제공하기 시작한다. 그러한 기술은 노즐(124)의 제트 통로(148)의 내경이 노즐(124)을 통과하는 연마제 워터 제트의 직경에 접근하는 실시예에서 점점 더 중요해 질 수 있다.
도 6은 절단 헤드 조립체(100)의 다른 특징을 더욱 명확하게 예시하기 위해서 노즐 몸체(104), 연마제 공급 라인(106), 연마제 흡입 라인(110), 연마제 진입 플러싱 파이프라인(114), 연마제 배출 플러싱 파이프라인(118) 및 다른 구성요소가 제거된 절단 헤드 조립체(100)의 일부분의 확대 등각도를 제공한다.
예를 들어, 오리피스 마운트(138)는 오리피스 마운트(138)의 외부 원주 프로파일 주위에 위치된 조정 장치(예를 들어, 나사(122a 내지 122c) 및 핀(188a 내지 188c)와 함께 도시되며, 조정 장치는 노즐(124)의 제트 통로(148)에 대해 운반되는 오리피스 유닛(139)의 오리피스(143)의 축 방향 위치를 미세 조정할 수 있게 한다. 몇몇 예에서, 조정 장치는 0.0010 인치 미만의 오프셋 오정렬로 또는 0.0005 인치 이하의 오프셋 오정렬로 노즐(124)의 제트 통로(148)에 대한 오리피스(143)의 축 방향 정렬을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 제트 통로(148)와 오리피스(143)의 정확한 축 정렬은 제트/재료 계면에서 편향(bias)를 피하거나 최소화함으로써 절단될 재료에 대한 제트 유체역학적 부하를 감소시키는데 도움이 될 수 있으며, 이는 차례로, 특히 민감한 재료 절단시 표면 및 하위 표면 결함을 감소, 최소화 또는 제거할 수 있다.
다른 예로서, 혼합 챔버 인서트(140)는 작동 중에 연마제를 공급하기 위해서 연마제 공급 라인(106)을 혼합 챔버 인서트(140)에 커플링하도록 연마제 입구 도관(154)의 단부에 있는 하나의 노출된 장착 면, 및 연마제를 혼합 챔버 인서트(140)로 흡인하고 작동 중에 사용되지 않은 연마제의 회수를 돕기 위해서 흡입 라인(110)을 혼합 챔버 인서트(140)에 커플링하도록 연마제 출구 도관(156)의 단부에 있는 다른 노출된 장착 면과 함께 도시된다.
도 6은 또한 노즐(124)의 원위 단부가 축(128)에 대해 각도(α)로 테이퍼(taper)화될 수 있으며, 여기서 α는 5°, 10°, 15°, 20°, 25° 또는 30°보다 클 수 있고/있거나, α는 35°, 30°, 25°, 20°, 15°, 10° 또는 5° 미만일 수 있음을 또한 예시한다.
유체 제트 절단 분야의 숙련자에게 아주 자명한 바와 같이, 유체 제트 절단 시스템을 작동하는 다양한 방법이 본 명세서에 개시된 다양한 시스템 및 구성요소와 관련하여 제공될 수 있다.
예를 들어, 피가공재 또는 일련의 피가공재를 절단하기 위해서 절단 헤드 조립체(100)를 작동하는 방법은 연마제 공급 라인(106)을 통해 절단 헤드 조립체(100)에 연마제 입자를 공급하는 단계, 및 연마제 흐름 경로를 따라 혼합 챔버 인서트(140)를 통하는 것을 포함한, 절단 헤드 조립체(100)를 통해 그리고 연마제 흡입 라인(110)에 진공을 가함으로써 연마제 흡입 라인(110)을 통해 절단 헤드 조립체(100)의 밖으로 연마제 입자를 흡인하는 단계를 포함할 수 있다. 그러한 방법은 연마제 입자가 절단 헤드 조립체(100)를 통해 계속 흐르는 동안 워터 제트가 온 및 오프 순환될 수 있도록, 워터 제트가 혼합 챔버(146)를 통과하고 워터 제트가 혼합 챔버를 통과하지 않는 동안, 절단 헤드 조립체(100)의 작동 중에 연속적으로 절단 헤드 조립체(100)로 연마제를 공급하고 절단 헤드 조립체(100)를 통해 연마제를 흡인하는 단계를 포함할 수 있다.
그러한 방법은 적합한 연마제 워터 제트를 설정하는데 걸리는 시간의 양을 감소시킬 수 있고 다중 절단 작업 과정에서 연마제 워터 제트의 일관성을 개선할 수 있다. 예를 들어, 그러한 방법은 피가공재를 절단하는데 걸리는 시간을 몇 초까지 감소시킬 수 있으며, 이는 특히 인쇄 회로 기판과 같이 부피가 크고/크거나 처리량이 많은 피가공재를 절단할 때 시간이 지남에 따라 비용을 크게 절감할 수 있다.
피가공재 또는 일련의 피가공재를 절단하기 위해서 절단 헤드 조립체(100)를 작동시키는 방법은 체크 밸브(136 및 162)를 개방하는데 충분한 압력 하에서 연마제 진입 플러싱 도관(116) 및 연마제 배출 플러싱 도관(120)으로 물을 선택적으로 공급하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 그러한 방법은 연마제 배출 통로(112)에 진공을 흡인하는 동안 도관(108 및 112)으로 물을 플러싱하여 연마제 및 다른 잔류물의 슬러리 형태로 절단 헤드 조립체(100) 내에 축적된 연마제 또는 다른 잔류물을 절단 헤드 조립체(100)의 밖으로 세척하고 플러싱하는 단계를 포함할 수 있다. 그러한 플러싱은 일정한 간격으로, 또는 절단 헤드 조립체(100)가 피가공재를 절단하기 위해서 워터 제트를 생성하지 않을 때와 같이 주기적으로 수행될 수 있다. 연마제 배출 플러싱 도관(120)을 통한 그러한 플러싱은 절단 헤드 조립체(100)가 워터 제트를 생성하고 피가공재를 절단하는 동안에도 연속적으로 수행될 수 있다. 그러한 기술은 절단 헤드 조립체(100)를 통해 흐르는 연마제의 일관성을 개선할 수 있다.
피가공재 또는 일련의 피가공재를 절단하기 위해서 절단 헤드 조립체(100)를 작동하는 방법은 노즐 몸체(104) 내의 오리피스 마운트(138)의 위치 및 정렬을 조정하기 위해서 조정 장치(예를 들어, 나사(122) 및 핀(188))를 사용하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 오리피스 마운트(138)는 대략 노즐 몸체(104) 내에 위치될 수 있고, 노즐 몸체(104)는 유체 전달체(102)에 비교적 느슨하게 커플링될 수 있어서, 오리피스 마운트(138)는 노즐 몸체(104) 내에서 이동될 수 있지만, 유체 전달체(102)와 오리피스 마운트(138) 사이에 적어도 저압 시일을 생성하기 위해서 페이스 시일(166)과 맞물리는데 충분히 견고할 수 있다. 상대적으로 저압수(예를 들어, 1,000 psi의 정렬 압력에서)가 공급 도관(142)에 제공되어 상대적으로 저압의 워터 제트를 생성하여 오리피스 마운트(138), 혼합 챔버 인서트(140), 및 노즐(124)의 정렬을 테스트할 수 있다. 저압 워터 제트와 노즐(124)의 제트 통로(148)의 정렬이 관찰될 수 있고, 나사(122)의 위치는 테스트 및 관찰에 기초하여 필요에 따라서 오리피스 마운트(138)의 위치를 조정하기 위해서 덕트(186)를 통해 핀(188)을 밀도록 조정될 수 있다.
일단 오리피스 마운트(138)와 다른 구성요소의 적합한 정렬이 달성되고 오리피스 마운트(138)의 원하는 정렬이 확인되면(예를 들어, 오리피스(143)의 축과 노즐(124)의 제트 통로(148)의 축 사이의 오프셋 오정렬이 0.001 인치 미만), 노즐 몸체(104)는 유체 전달체(102)에 (예컨대, 노즐 몸체(104)를 유체 전달체(102)에 추가로 나사 결합함으로써)더욱 안전하게 커플링될 수 있어서, 오리피스 마운트(138)는 고정되고 노즐 몸체(104) 내에서 이동될 수 없고, 페이스 시일(166)은 유체 전달체(102)와 오리피스 마운트(138) 사이에 고압 시일을 생성한다. 노즐 몸체(104)에 대한 유체 전달체(102)의 더욱 안전한 커플링은 유체 전달체(102)에 대해 노즐 몸체(104)를 조작함으로써, 예컨대 노즐 몸체(104)에 토크를 가하여 노즐 몸체(104)를 유체 전달체(102)에 나사 결합함으로써 달성될 수 있다. 다른 예에서, 유체 전달체(102) 및 노즐 몸체(104)는 토크없는 방식으로, 또는 오리피스 마운트(138)에 토크를 가하지 않는 방식으로 함께 커플링될 수 있다.
그러한 방법은 오리피스(143) 및 제트 통로(148)가 0.0020 인치 미만, 0.0015 인치 미만, 또는 0.0010 인치 미만의 오프셋 오정렬로 축 방향으로 정렬되도록 노즐(124)의 제트 통로(148)에 대해서 오리피스 마운트(138)의 오리피스(143)를 위치시키는데 사용될 수 있다. 그러한 기술은 오리피스 마운트(138)가 노즐 몸체(104) 내에 적절하게 위치되고 정렬된 후에 그러한 작동이 노즐 몸체(104) 내의 오리피스 마운트(138)의 위치를 방해하는 정도를 감소 또는 제거할 수 있다. 다시, 노즐(124)의 제트 통로(148)에 대해서 오리피스 마운트(138)의 오리피스(143)의 그러한 정확한 위치는 제트/재료 계면에서의 편향을 피함으로써 절단 동안 재료에 대한 제트 유체역학적 부하의 감소를 도울 수 있다.
몇몇 실시예에 따르면, 연마제 워터 제트는 특히 작은 제트를 사용하면서 적합한 출력 수준을 유지하기 위해서 상대적으로 더 높은 압력에서 생성된다. 예를 들어, 훨씬 더 높은 압력(예를 들어, 적어도 90,000 psi의 작동 압력)의 물 흐름이 공급 도관(142)에 제공되어 특히 민감한 재료의 피가공재를 비교적 작은 연마제 워터 제트로 절단하기 위해서 오리피스(143)에 고압 워터 제트를 생성할 수 있다.
예를 들어, 피가공재 또는 일련의 피가공재를 절단하기 위해서 절단 헤드 조립체(100)를 작동시키는 방법은 연마제 워터 제트에 의해 피가공재에 부과되는 충격력을 감소시키기 위해서, 비교적 작은 직경의 연마제 워터 제트(예를 들어, 0.015", 0.010", 0.008" 또는 0.006" 이하의 직경을 갖는 워터 제트)을 생성하는 상대적으로 작은 직경의 노즐(124)(예를 들어, 0.015", 0.010", 0.008" 또는 0.006" 이하의 직경을 갖는 원형 횡단면 프로파일의 제트 통로를 갖는 혼합 튜브) 및 상대적으로 작은 연마제 입자 크기를 사용하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 또한, 그러한 방법은 상대적으로 고압수(예를 들어, 90,000 psi 초과)를 유체 전달 도관(142)으로 공급하고 공급 도관(142)으로 상대적으로 낮은 물 유량을 사용하여 연마제 워터 제트에 의해 피가공재에 부과되는 충격력을 추가로 감소시키는 단계를 또한 포함할 수 있다. 일반적으로 더 낮은 물 유량, 또는 동일한 출력 수준에서 종래의 절단 기술에 비해 더 낮은 유량은 인쇄 회로 기판과 같이 특히 취약한 재료를 절단할 때 낮은 박리 또는 치핑(chipping) 위험을 제공한다.
그러한 방법은 약 0.015 인치 미만, 약 0.010 인치 미만, 약 0.008 인치 미만, 또는 약 0.006 인치 미만인 제트 통로(148)의 내경을 갖는 노즐(124)을 사용하고, 약 0.010 인치 미만, 약 0.005 인치 미만, 약 0.003 인치 미만, 약 0.002 인치 미만, 또는 약 0.001 인치 미만인 직경을 갖는 원형 횡단면 프로파일을 갖는 오리피스(143)를 사용하고, 노즐(124)의 제트 통로(148)의 내경의 약 1/3 미만, 또는 220 메시(mesh) 또는 더 미세한 범위의 직경을 갖는 연마제 입자를 사용하고, 분당 약 0.5 파운드 미만의 속도의 연마제 입자를 사용하고, 약 60,000psi 초과, 약 70,000 psi 초과, 약 80,000 psi 초과, 또는 약 90,000 psi 초과의 압력으로 공급 도관(142)에 물을 공급하는 단계를 포함할 수 있다. 상대적으로 작은 오리피스(143) 및 제트 통로(148)를 사용하고 종래의 절단 기술에 비해 증가된 압력으로 절단하면 피가공재에 대한 제트 부하가 감소된 적합한 절단력을 제공하여 치핑 및 박리와 같은 눈에 띄는 손상이 없거나 거의 없이 허용 가능한 생산 속도로 민감한 재료를 절단할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 오리피스 유닛(139)의 오리피스(143)의 직경에 대한 노즐(124)의 제트 통로(148)의 직경의 비는 3.0 이하 1.5 이상일 수 있다. 예를 들어, 몇몇 실시예에서, 상기 방법은 연마제 워터 제트에서 연마제의 농도를 증가시키고 피가공재에 형성될 절단의 커프 폭(kerf width)을 감소시키기 위해서 오리피스(143) 직경의 약 2 배인 제트 통로(148)의 내경을 갖는 노즐(124)을 사용하는 단계를 포함할 수 있다.
절단 헤드 조립체(100)가 피가공재에서 슬롯(slot)을 절단하는데 사용되는 실시예에서, 그러한 방법은 절단될 슬롯의 폭에 대응하거나 그에 근접하는 제트 통로(148)의 내경을 갖는 노즐(124)을 사용하여, 절단 헤드 조립체(100)가 절단 헤드 조립체(100)의 다른 패스에서 슬롯의 각각의 측면을 절단할 필요없이 하나의 패스에서 슬롯을 절단할 수 있다. 예를 들어, 그러한 노즐(124)은 그러한 슬롯의 폭의 10% 이내인, 예를 들어 슬롯의 폭보다 10% 더 작은 내경을 가질 수 있다. 절단 효율을 높이기 위해서 대응하는 크기의 제트로 다른 피쳐들이 절단될 수 있다.
상기 방법은 제트/재료 계면에서 편향을 피함으로써 절단하는 동안 재료에 대한 제트 유체역학적 부하를 감소시키는데 도움이 되도록 다른 곳에서 논의된 바와 같이 높은 동심의 연마제 워터 제트를 생성하는 단계를 또한 포함할 수 있다.
상기 방법은 종래의 절단 기술과 비교할 때 연마제 재료의 상대적으로 더 높은 농도로 연마제를 혼합 챔버(146)로 공급하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 몇몇 예에서, 상기 방법은 혼합 챔버(146)를 통한 물의 질량 유동율의 약 13%, 15%, 20% 또는 25% 초과인 연마제의 질량 유량율(mass flow rate)을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은 약 2mm 미만의 스탠드-오프 거리(stand-off distance)에서 피가공재를 절단하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 절단될 피가공재의 영역을 깨끗하게 유지하고 절단 작업에서 물과 파편이 없도록 공기 스트림을 사용하는 단계를 또한 포함할 수 있다.
그러한 방법은 피가공재의 홀(hole) 또는 개구(opening)가 나중에 위치될 위치에서 피가공재의 절단을 개시, 시작 또는 종료하여 절단의 시작 또는 종료 시 피가공재에 키홀(keyhole)의 형성을 감소 또는 방지하는 단계를 또한 포함할 수 있으며, 절단 경로를 계획하고 워터 제트의 시작 및 중지 타이밍을 계획하여 절단 경로 끝에서 피가공재의 치핑을 방지하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 몇몇 경우에, 피가공재 내의 그러한 홀 또는 개구는 형성될 홀 또는 개구 내에서 절단을 시작한 후에 연마제 워터 제트에 의해 생성될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 절단 헤드 조립체(100)는 카메라를 포함할 수 있고, 그러한 방법은 카메라를 사용하여 피가공재 상의 기준 기점을 식별하고 그러한 식별을 사용하여 연마제 워터 제트의 절단 경로를 적어도 부분적으로 제어하는 단계를 포함할 수 있다.
본 명세서에 개시된 방법은 인쇄 회로 기판, 유리 시트, 또는 다른 취약성, 취성 또는 다른 민감성 재료를 절단하는데 사용될 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 그러한 방법은 0.0030 ± 0.0005 인치의 직경을 갖는 오리피스(143)를 사용하고, 0.008 ± 0.001 인치 또는 0.010 ± 0.001 인치의 내경을 갖는 제트 통로(148)를 갖는 노즐(124)을 사용하고, 320 메시 연마제 입자를 사용하고, 약 90,000 psi의 공칭 작동 압력(nominal operating pressure)에서 공급 도관(142)으로 물을 공급하여, 눈에 띄는 손상(예를 들어, 치핑, 박리)이 거의 없거나 전혀 없이 인쇄 회로 기판 또는 유리 시트를 절단하기 위해 상대적으로 낮은 부하를 특징으로하는 연마제 워터 제트를 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 그러한 실시예는 90도 스탠드오프 각도(standoff angle)로 절단할 때 피가공재에 부과되는 약 0.9 lbs의 충격력을 초래하는 것으로 밝혀졌다. 이는 충격력의 3 내지 4 배의 부하를 부과하는 종래의 기술과 대조될 수 있다.
전반적으로, 본 명세서에 개시된 연마제 워터 제트 시스템, 구성요소 및 관련 방법의 다양한 실시예의 특징 및 양태는 상대적으로 저 부하 연마제 워터 제트로 취성, 취약성 또는 다른 민감성 재료의 절단을 용이하게 하여 치핑 또는 박리와 같은 에지 결함을 최소화하거나 실질적으로 제거할 수 있다. 연마제 워터 제트 시스템, 구성요소 및 관련 방법의 다양한 실시예의 특징 및 양태는 또한, 최신 기계 가공 기술에 비해서 절단 작업의 효율성을 증가시킬 수 있다.
더욱이, 위에서 설명된 다양한 실시예의 특징 및 양태가 조합되어 또 다른 실시예를 제공할 수 있다는 것이 이해된다. 이들 및 다른 변경이 위의 상세한 설명에 비추어 실시예에서 수행될 수 있다. 일반적으로, 다음의 청구범위에서, 사용된 용어는 명세서 및 청구범위에 개시된 특정 실시예로 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 되며, 그러한 청구범위가 갖는 권리에 대한 등가물의 전체 범위와 함께 모든 가능한 실시예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
2018년 5월 25일자로 출원된 명칭이 "민감성 재료를 절단하기 위한 연마제 유체 제트 절단 시스템, 구성요소 및 관련 방법"인 미국 특허 출원 번호 15/990,375 호는 그 전체가 원용에 의해 본 명세서에 포함된다.

Claims (54)

  1. 유체 제트 절단 헤드(fluid jet cutting head)로서,
    노즐 몸체;
    노즐 몸체 내에 수용되고, 작동 중에 유체 제트를 생성하기 위한, 0.010 인치 이하인 직경을 갖는 원형 횡단면 프로파일을 갖춘 오리피스를 갖는 오리피스 유닛(orifice unit)을 포함하는 오리피스 마운트(orifice mount);
    작동 중에 유체 제트를 생성하기 위해서 오리피스 마운트의 오리피스에 고압 유체의 흐름을 공급하기 위한 유체 전달 도관을 갖는 유체 전달 몸체;
    유체 제트의 경로에서 오리피스 마운트의 하류에 제공되고, 연마제 유체 제트를 형성하기 위해서 오리피스 마운트의 오리피스에 의해 생성된 유체 제트와 혼합될 연마제를 수용하도록 구성되는 혼합 챔버; 및
    작동 중에 유체 제트 절단 헤드로부터 연마제 유체 제트를 방출하기 위한, 0.015 인치 이하인 직경을 갖는 원형 횡단면 프로파일을 갖는 제트 통로를 갖는 노즐을 포함하는;
    유체 제트 절단 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 오리피스 마운트의 오리피스와 노즐의 제트 통로는 0.001 인치 미만의 오프셋 오정렬(offset misalignment)로 축 방향으로 정렬되는,
    유체 제트 절단 헤드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    오리피스의 직경은 0.005 인치 이하이며 제트 통로의 직경은 0.010 인치 미만인,
    유체 제트 절단 헤드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    오리피스의 직경은 0.003 인치 이하이며 제트 통로의 직경은 0.008 인치 미만인,
    유체 제트 절단 헤드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    오리피스의 직경은 0.002 인치 이하이며 제트 통로의 직경은 0.006 인치 미만인,
    유체 제트 절단 헤드.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제트 통로의 직경 대 오리피스 마운트의 오리피스 직경의 비율은 3.0 이하 1.5 이상인,
    유체 제트 절단 헤드.
  7. 제 1 항에 있어서,
    오리피스에 생성된 유체 제트를 노즐의 제트 통로와 정렬시키기 위해서 오리피스에 의해 한정된 축을 가로지르는 평면에서 오리피스 마운트의 위치를 조정하도록 구성된 복수의 오리피스 마운트 조정기를 더 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드.
  8. 제 1 항에 있어서,
    혼합 챔버 인서트(mixing chamber insert)를 더 포함하며, 혼합 챔버 인서트는 작동 중에 유체 제트가 통과하는 혼합 챔버, 작동 중에 연마제가 혼합 챔버로 흐르는 연마제 입구 도관, 및 작동 중에 연마제가 혼합 챔버로부터 흐르는 연마제 출구 도관을 포함하며, 연마제 입구 도관과 혼합 챔버의 교차점의 위치는 연마제 출구 도관과 혼합 챔버의 교차점 위치로부터 수직으로 오프셋되는,
    유체 제트 절단 헤드.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 혼합 챔버 인서트는 연마제 입구 도관과 혼합 챔버의 교차점 위치에 있는 연마제 입구 포트 및 연마제 출구 도관과 혼합 챔버의 교차점에 있는 연마제 출구 포트를 포함하며, 연마제 출구 포트는 작동 중에 혼합 챔버 인서트를 통한 유체 제트의 흐름 경로에 대해 연마제 입구 포트의 상류에 있도록 연마제 입구 포트보다 혼합 챔버 인서트의 제트 입구에 더 가깝게 위치되는,
    유체 제트 절단 헤드.
  10. 제 1 항에 있어서,
    노즐 몸체는:
    작동 중에 오리피스에서 생성된 유체 제트와 혼합될 연마제를 공급하기 위해서 노즐 몸체의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하고, 연마제 진입 방향을 한정하는 연마제 진입 통로; 및
    유체 제트와 혼합되지 않은 연마제를 회수하기 위해서 노즐 몸체의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하고, 연마제 배출 방향을 한정하는 연마제 배출 통로를 포함하며;
    유체 제트에 의해 한정된 축에 수직인 기준 평면에 투영되는 연마제 진입 방향 및 연마제 배출 방향에 의해 한정된 확산 각도는 30도 내지 150도인,
    유체 제트 절단 헤드.
  11. 제 10 항의 유체 제트 절단 헤드를 포함한 유체 제트 절단 시스템으로서,
    연마제 재료 공급원을 노즐 몸체에 커플링하고 연마제를 혼합 챔버 인서트에 공급하기 위한 연마제 진입 통로를 갖는 연마제 공급 라인; 및
    진공 공급원을 노즐 몸체에 커플링하고 연마제를 혼합 챔버 인서트로 흡인하고 유체 제트와 혼합되지 않은 연마제를 작동 중에 혼합 챔버 인서트로부터 회수하는 것을 보조하기 위한 연마제 배출 통로를 갖는 연마제 흡입 라인을 더 포함하며,
    상기 연마제 공급 라인의 연마제 진입 통로의 횡단면적은 연마제 흡입 라인의 연마제 배출 통로의 횡단면적보다 더 작은,
    유체 제트 절단 시스템.
  12. 제 1 항의 유체 제트 절단 헤드를 포함한 유체 제트 절단 시스템으로서,
    유체 제트 절단 헤드와 유체 연통하고 적어도 90,000 psi의 작동 압력에서 고압 유체를 오리피스로 공급하도록 작동할 수 있는 고압 펌프를 더 포함하는,
    유체 제트 절단 시스템.
  13. 제 1 항의 유체 제트 절단 헤드를 포함한 유체 제트 절단 시스템으로서,
    작동 중에 혼합 챔버로 공급될 연마제 입자의 공급원을 더 포함하며, 연마제 입자는 제트 통로 직경의 1/3의 최대 입자 치수를 가지는,
    유체 제트 절단 시스템.
  14. 유체 제트 절단 시스템의 작동 방법으로서,
    혼합 챔버의 하류에 위치된 노즐의 제트 통로 이전의 혼합 챔버를 통과하는 유체 제트를 생성하기 위해서 유체 제트 시스템의 절단 헤드 내에 제공된 오리피스 마운트의 오리피스 유닛의 오리피스로 적어도 60,000 psi의 작동 압력에서 유체 흐름을 공급하는 단계로서, 오리피스가 0.010 인치 이하인 직경을 갖는 원형 횡단면 프로파일을 가지며, 제트 통로가 0.015 인치 이하인 직경을 갖는 원형 횡단면 프로파일을 가지는, 단계;
    노즐의 제트 통로를 통해 절단 헤드로부터 방출될 연마제 유체 제트를 형성하기 위해서 혼합 챔버 내에서 연마제를 유체 제트와 혼합하는 단계; 및
    피가공재(workpiece) 또는 작업 표면을 처리하기 위해서 절단 헤드로부터 연마제 유체 제트를 방출하는 단계를 포함하는;
    유체 제트 절단 시스템의 작동 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    유체 흐름을 공급하기 전에, 오리피스와 제트 통로가 0.001 인치 미만의 오프셋 오정렬로 축 방향으로 정렬되도록 노즐의 제트 통로에 대해 오리피스 마운트의 오리피스 정렬을 조정하는 단계를 더 포함하는,
    유체 제트 절단 시스템의 작동 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    연마제를 유체 제트와 혼합하는 단계는 제트 통로 직경의 1/3의 최대 입자 치수를 갖는 연마제 입자를 유체 제트와 혼합하는 단계를 포함하는,
    유체 제트 절단 시스템의 작동 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    연마제를 유체 제트와 혼합하는 단계는 연마제 유체 제트의 방출 동안 내내 연속적으로 연마제 입자를 혼합 챔버로 공급하는 단계를 포함하는,
    유체 제트 절단 시스템의 작동 방법.
  18. 제 14 항에 있어서,
    피가공재 또는 작업 표면을 처리하기 위해서 절단 헤드로부터 연마제 유체 제트를 방출하는 단계는 절단 헤드로부터 연마제 유체 제트를 간헐적으로 방출하는 단계를 포함하며, 상기 방법은:
    연마제 유체 제트의 간헐적인 방출 내내 중단없이 혼합 챔버로 연마제를 연속적으로 공급하는 단계를 더 포함하는,
    유체 제트 절단 시스템의 작동 방법.
  19. 제 14 항에 있어서,
    연마제를 유체 제트와 혼합하는 단계는 연마제 유체 제트의 방출 내내 그리고 분당 0.5 파운드 이하의 속도로 연마제 입자를 혼합 챔버로 연속적으로 공급하는 단계를 포함하는,
    유체 제트 절단 시스템의 작동 방법.
  20. 제 14 항에 있어서,
    오리피스 마운트의 오리피스로 유체 흐름을 공급하는 단계는 적어도 90,000 psi의 작동 압력에서 유체 흐름을 공급하는 단계를 포함하는,
    유체 제트 절단 시스템의 작동 방법.
  21. 제 14 항에 있어서,
    저압 유체 제트를 생성하기 위해서 오리피스 마운트의 오리피스를 통해 정렬 압력 레벨에서 유체 흐름을 공급하는 단계;
    저압 유체 제트와 제트 통로의 정렬을 관찰하는 단계; 및
    관찰 결과에 기초하여 오리피스가 제트 통로와 정렬될 때까지 오리피스 마운트의 위치를 조정하는 단계를 더 포함하는,
    유체 제트 절단 시스템의 작동 방법.
  22. 제 14 항에 있어서,
    혼합 챔버 내에서 연마제를 유체 제트와 혼합하는 단계는 제 1 위치에서 혼합 챔버 내로 연마제를 도입하는 단계 및 작동 중에 혼합 챔버를 통한 유체 제트의 흐름 경로에 대해서 제 1 위치의 상류에 있는 제 2 위치에서 연마제를 혼합 챔버로부터 제거하는 단계를 포함하는,
    유체 제트 절단 시스템의 작동 방법.
  23. 유체 제트 절단 헤드로서,
    오리피스 마운트 수용 공동(cavity)을 갖는 노즐 몸체;
    노즐 몸체의 오리피스 마운트 수용 공동 내에 수용되고, 작동 중에 유체 제트를 생성하기 위한 오리피스를 갖는 오리피스 유닛을 포함하는 오리피스 마운트;
    작동 중에 유체 제트를 생성하기 위해서 오리피스 마운트의 오리피스를 통해 유체 흐름을 공급하기 위한 유체 전달 도관을 갖는 유체 전달체;
    유체 제트 절단 헤드로부터 유체 제트를 방출하기 위한 제트 통로를 갖는 노즐; 및
    오리피스에서 생성된 유체 제트를 노즐의 제트 통로와 정렬하기 위해서 오리피스에 의해 한정된 축을 가로지르는 평면에서 오리피스 마운트의 위치를 조정하도록 구성된 복수의 오리피스 마운트 조정기를 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드.
  24. 제 23 항에 있어서,
    복수의 오리피스 마운트 조정기는 노즐 몸체에 커플링되고 오리피스의 축을 가로지르는 평면에서 오리피스 마운트를 변위시키도록 작동할 수 있는 복수의 고정 나사를 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드.
  25. 제 24 항에 있어서,
    오리피스 마운트 조정기는 오리피스 마운트와 결합하여 변위시키기 위해서 복수의 고정 나사에 의해 축 방향으로 변위될 수 있는 복수의 위치결정 핀(locating pin)을 더 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드.
  26. 제 23 항에 있어서,
    혼합 챔버 인서트를 더 포함하며, 혼합 챔버 인서트는 작동 중에 유체 제트가 통과하는 혼합 챔버, 작동 중에 연마제가 혼합 챔버로 흐르는 연마제 입구 도관, 및 작동 중에 연마제가 혼합 챔버로부터 흐르는 연마제 출구 도관을 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드.
  27. 제 26 항에 있어서,
    혼합 챔버 인서트는 연마제 입구 도관을 혼합 챔버에 커플링하는 연마제 입구 포트 및 연마제 출구 도관을 혼합 챔버에 커플링하는 연마제 출구 포트를 더 포함하며, 연마제 출구 포트는 작동 중에 혼합 챔버를 통해 유체 제트의 흐름 경로에 대해서 연마제 입구 포트의 상류에 위치되는,
    유체 제트 절단 헤드.
  28. 제 23 항에 있어서,
    오리피스의 횡단면 프로파일은 0.010 인치 이하인 직경을 갖는 원형이며,
    노즐의 제트 통로의 횡단면 프로파일은 0.015 인치 이하인 직경을 갖는 원형인,
    유체 제트 절단 헤드.
  29. 유체 제트 절단 헤드의 작동 방법으로서,
    작동 중에 유체 제트를 생성하기 위한 오리피스를 갖는 오리피스 유닛을 포함하는 오리피스 마운트를 유체 제트 절단 헤드의 노즐 몸체 내에 위치시키는 단계;
    저압 유체 제트를 생성하기 위해서 오리피스 마운트의 오리피스를 통해 정렬 압력 레벨에서 유체 흐름을 공급하는 단계;
    유체 제트 절단 헤드의 노즐의 제트 통로와 저압 유체 제트의 정렬을 관찰하는 단계; 및
    관찰 결과에 기초하여 오리피스가 노즐의 제트 통로와 정렬될 때까지 오리피스 마운트의 위치를 조정하는 단계를 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드의 작동 방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    오리피스 마운트의 위치를 조정한 후에, 작동 압력의 유체 흐름을 오리피스 마운트의 오리피스로 공급하는 단계를 더 포함하며, 작동 압력은 피가공재 또는 작업 표면 처리를 위한 고압 유체 제트를 생성하기 위해서 정렬 압력 레벨보다 더 높은,
    유체 제트 절단 헤드의 작동 방법.
  31. 제 29 항에 있어서,
    정렬 압력 레벨의 유체 흐름을 오리피스 마운트의 오리피스를 통해 공급하기 전에, 오리피스 마운트로 유체를 공급하기 위한 유체 전달 도관을 갖는 유체 전달체와 밀봉 결합하게 오리피스 마운트를 압박하는 단계를 더 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드의 작동 방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    유체 전달체와 밀봉 결합하게 오리피스 마운트를 압박하는 단계는 시일 부재(seal member)를 제 1도(first degree)까지 압축하는 단계를 포함하며, 상기 방법은:
    피가공재 또는 작업 표면을 처리하기 위한 고압 유체 제트를 생성하기 위해서 오리피스 마운트의 오리피스를 통해 작동 압력의 유체 흐름을 공급하기 전에, 제 1도보다 더 높은 제 2도(second degree)로 시일 부재를 압축하기 위해서 유체 전달체와 밀봉 결합하게 오리피스 마운트를 추가로 압박하는 단계를 더 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드의 작동 방법.
  33. 제 29 항에 있어서,
    오리피스 마운트의 위치를 조정하는 단계는 노즐 몸체에 커플링되고 오리피스의 축을 가로지르는 평면에서 오리피스 마운트를 변위시키도록 작동할 수 있는 복수의 고정 나사 중 적어도 하나를 조정하는 단계를 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드의 작동 방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    복수의 고정 나사 중 적어도 하나를 조정하는 단계는 오리피스 마운트와 결합하여 변위시키기 위해서 복수의 대응하는 위치결정 핀 중 하나를 축 방향으로 변위시키도록 고정 나사 중 적어도 하나를 전진시키는 단계를 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드의 작동 방법.
  35. 제 29 항에 있어서,
    오리피스 마운트의 위치를 조정한 후에, 저압 유체 제트를 사용하여 유체 제트 절단 헤드 노즐의 제트 통로와 오리피스 마운트의 원하는 정렬을 확인하는 단계를 더 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드의 작동 방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    오리피스 마운트의 위치를 조정하고 오리피스 마운트의 원하는 정렬을 확인한 후에, 오리피스 마운트로 유체를 공급하기 위한 유체 전달 도관을 가지는 유체 전달체에 대해 노즐 몸체를 조작함으로써 오리피스 마운트를 제자리에 확실하게 고정하는 단계를 더 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드의 작동 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    오리피스 마운트를 제자리에 확실하게 고정하는 단계는 노즐 몸체가 유체 전달체에 대해 조작될 때 오리피스 마운트에 토크(torque)를 가하지 않고 달성되는,
    유체 제트 절단 헤드의 작동 방법.
  38. 제 36 항에 있어서,
    유체 전달체에 대해 노즐 몸체를 조작하는 단계는 유체 전달체에 대해 노즐 몸체를 토킹하는(torqueing) 단계를 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드의 작동 방법.
  39. 제 29 항에 있어서,
    오리피스가 노즐의 제트 통로와 정렬될 때까지 오리피스 마운트의 위치를 조정하는 단계는 오리피스와 제트 통로가 0.001 인치 미만의 오프셋 오정렬로 축 방향으로 정렬될 때까지 오리피스 마운트를 이동시키는 단계를 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드의 작동 방법.
  40. 유체 제트 절단 헤드의 노즐 몸체로서,
    고압 유체가 통과할 때 작동 중에 유체 제트를 생성하기 위한 오리피스가 있는 오리피스 유닛을 갖는 오리피스 마운트를 수용하는 크기와 형상을 갖는 오리피스 마운트 수용 공동;
    오리피스 마운트 수용 공동에 인접하게 위치된 혼합 챔버;
    작동 중에 오리피스에 의해 생성된 유체 제트와 혼합될 연마제를 공급하기 위해서 노즐 몸체의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하고, 연마제 진입 방향을 한정하는 연마제 진입 통로; 및
    유체 제트와 혼합되지 않은 연마제를 회수하기 위해서 노즐 몸체의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하고, 연마제 배출 방향을 한정하는 연마제 배출 통로를 포함하며;
    연마제 진입 방향 및 유체 제트에 의해 한정된 축에 수직인 기준 평면에 투영되는 연마제 배출 방향에 의해 한정되는 확산 각도는 30도 내지 150도인,
    유체 제트 절단 헤드의 노즐 몸체.
  41. 제 40 항에 있어서,
    확산 각도는 45도 내지 135도인,
    유체 제트 절단 헤드의 노즐 몸체.
  42. 제 40 항에 있어서,
    확산 각도는 60도 내지 120도인,
    유체 제트 절단 헤드의 노즐 몸체.
  43. 제 40 항에 있어서,
    확산 각도는 약 90도인,
    유체 제트 절단 헤드의 노즐 몸체.
  44. 제 40 항에 있어서,
    연마제 진입 통로에 의해 한정된 연마제 진입 방향 및 연마제 배출 통로에 의해 한정된 연마제 배출 방향은 각각 유체 제트에 의해 한정된 축에 수직인,
    유체 제트 절단 헤드의 노즐 몸체.
  45. 제 40 항의 노즐 몸체를 포함하는 유체 제트 절단 헤드로서,
    유체 제트와 혼합될 연마제를 공급하기 위해서 연마제 진입 통로에 커플링된 연마제 재료 공급원; 및
    연마제를 혼합 챔버로 흡인하는 것을 돕고 유체 제트와 혼합되지 않은 연마제를 회수하기 위한, 연마제 배출 통로에 커플링된 진공 공급원을 더 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드.
  46. 제 40 항의 노즐 몸체를 포함하는 유체 제트 절단 헤드로서,
    노즐 몸체의 오리피스 마운트 수용 공동 내에 수용되는 오리피스 마운트;
    작동 중에 유체 제트를 생성하기 위해서 오리피스 마운트의 오리피스를 통해 유체 흐름을 공급하는 유체 전달 도관을 갖는 유체 전달체; 및
    유체 제트 절단 헤드로부터 유체 제트를 방출하기 위한 제트 통로를 갖는 노즐을 더 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드.
  47. 제 46 항에 있어서,
    오리피스에 의해 생성된 유체 제트를 노즐의 제트 통로와 정렬하기 위해서 오리피스에 의해 한정된 축을 가로지르는 평면에서 오리피스 마운트의 위치를 조정하도록 구성된 복수의 오리피스 마운트 조정기를 더 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드.
  48. 제 46 항에 있어서,
    오리피스는 직경이 0.010 인치 이하인 원형 횡단면 프로파일을 가지며 제트 통로는 직경이 0.015 인치 이하인 원형 횡단면 프로파일을 가지는,
    유체 제트 절단 헤드.
  49. 제 46 항에 있어서,
    혼합 챔버를 한정하는 혼합 챔버 인서트를 더 포함하며
    혼합 챔버 인서트의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하는 연마제 입구 통로;
    혼합 챔버 인서트의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하는 연마제 출구 통로; 및
    혼합 챔버 인서트의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하는 제트 통로를 더 포함하며,
    연마제 출구 통로는 제트 통로 및 혼합 챔버를 통한 유체 제트의 흐름 경로에 대해서, 연마제 입구 통로가 혼합 챔버와 교차하는 진입 위치의 상류인 회수 위치에서 혼합 챔버와 교차하는,
    유체 제트 절단 헤드.
  50. 유체 제트 절단 헤드의 혼합 챔버 인서트로서,
    혼합 챔버;
    혼합 챔버 인서트의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하는 연마제 입구 통로;
    혼합 챔버 인서트의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하는 연마제 출구 통로; 및
    혼합 챔버 인서트의 외부로부터 혼합 챔버로 연장하는 제트 통로를 포함하며;
    연마제 출구 통로는 제트 통로 및 혼합 챔버를 통한 유체 제트의 흐름 경로에 대해서, 연마제 입구 통로가 혼합 챔버와 교차하는 진입 위치의 상류인 회수 위치에서 혼합 챔버와 교차하는,
    유체 제트 절단 헤드의 혼합 챔버 인서트.
  51. 제 50 항에 있어서,
    연마제 입구 통로는 연마제 진입 방향을 한정하며,
    연마제 출구 통로는 연마제 배출 방향을 한정하며,
    제트 통로에 의해 한정된 축에 수직인 기준 평면에 투영되는 연마제 진입 방향과 연마제 배출 방향에 의해 한정된 확산 각도(spread angle)는 30도 내지 150인,
    유체 제트 절단 헤드의 혼합 챔버 인서트.
  52. 제 50 항의 혼합 챔버 인서트를 포함하는 유체 제트 절단 헤드로서,
    혼합 챔버 인서트가 내부에 수용되는 노즐 몸체;
    노즐 몸체에 커플링되고 혼합 챔버 인서트에 연마제를 공급하기 위한 연마제 진입 통로를 갖는 연마제 공급 라인; 및
    노즐 몸체에 커플링되고 연마제를 혼합 챔버 인서트로 흡인하고 유체 제트와 혼합되지 않은 연마제를 작동 중에 혼합 챔버 인서트로부터 회수하는 것을 돕기 위한 연마제 배출 통로를 갖는 연마제 흡입 라인을 더 포함하며,
    연마제 진입 통로의 횡단면적은 연마제 배출 통로의 횡단면적보다 더 작은,
    유체 제트 절단 헤드.
  53. 제 50 항의 혼합 챔버 인서트를 포함하는 유체 제트 절단 헤드로서,
    오리피스 마운트 수용 공동을 갖는 노즐 몸체;
    노즐 몸체의 오리피스 마운트 수용 공동 내에 수용되고, 직경이 0.010 인치 이하인 원형 횡단면 프로파일을 갖는, 작동 중에 유체 제트를 생성하기 위한 오리피스를 갖는 오리피스 유닛을 포함하는 오리피스 마운트; 및
    유체 제트 절단 헤드로부터 유체 제트를 방출하기 위한, 직경이 0.015 인치 이하인 원형 횡단면 프로파일을 갖는 제트 통로를 가지는 노즐을 더 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드.
  54. 제 50 항의 혼합 챔버 인서트를 포함하는 유체 제트 절단 헤드로서,
    오리피스 마운트 수용 공동을 갖는 노즐 몸체;
    노즐 몸체의 오리피스 마운트 수용 공동 내에 수용되고, 작동 중에 유체 제트를 생성하기 위한 오리피스를 갖는 오리피스 유닛을 포함하는 오리피스 마운트;
    유체 제트 절단 헤드로부터 유체 제트를 방출하기 위한 제트 통로를 갖는 노즐; 및
    오리피스에 의해 생성된 유체 제트를 노즐의 제트 통로와 정렬하기 위해서 오리피스에 의해 한정된 축을 가로지르는 평면에서 오리피스 마운트의 위치를 조정하도록 구성된 복수의 오리피스 마운트 조정기를 더 포함하는,
    유체 제트 절단 헤드.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230020807A (ko) * 2021-08-04 2023-02-13 (주)아트스톤 석판재의 내진화 표면가공장치

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111993286A (zh) * 2020-09-15 2020-11-27 江苏富技腾机电科技有限公司 一种多功能刀头及其切割方法
US20230191561A1 (en) * 2021-12-20 2023-06-22 Omax Corporation Backflow diversion devices for liquid jet cutting systems, and associated systems and methods
CN114505790B (zh) * 2022-01-26 2022-11-01 武汉大学 一种大尺寸盲槽磨料射流高效加工方法
US20230243324A1 (en) * 2022-02-03 2023-08-03 Whitecap Industries, Inc. Fuel valve

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5782673A (en) * 1996-08-27 1998-07-21 Warehime; Kevin S. Fluid jet cutting and shaping system and method of using
US20050017091A1 (en) * 2003-07-22 2005-01-27 Omax Corporation Abrasive water-jet cutting nozzle having a vented water-jet pathway
US20050233682A1 (en) * 2001-04-25 2005-10-20 Dennis Chisum Abrasivejet nozzle and insert therefor
US7934977B2 (en) * 2007-03-09 2011-05-03 Flow International Corporation Fluid system and method for thin kerf cutting and in-situ recycling
US20150196989A1 (en) * 2014-01-15 2015-07-16 Flow International Corporation High-pressure waterjet cutting head systems, components and related methods

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4648215A (en) 1982-10-22 1987-03-10 Flow Industries, Inc. Method and apparatus for forming a high velocity liquid abrasive jet
ZA86829B (en) * 1985-10-31 1986-10-29 Flow Ind Inc Nozzle attachment for abrasive fluid-jet cutting systems
US4836455A (en) * 1988-03-03 1989-06-06 Ingersoll-Rand Company Fluid-jet-cutting nozzle assembly
US4832266A (en) 1988-04-29 1989-05-23 Marvin Lyle E Fluid-jet-cutting nozzle assembly
US4951429A (en) 1989-04-07 1990-08-28 Flow Research, Inc. Abrasivejet nozzle assembly for small hole drilling and thin kerf cutting
US5704824A (en) 1993-10-12 1998-01-06 Hashish; Mohamad Method and apparatus for abrasive water jet millins
US5643058A (en) 1995-08-11 1997-07-01 Flow International Corporation Abrasive fluid jet system
US6932285B1 (en) 2000-06-16 2005-08-23 Omax Corporation Orifice body with mixing chamber for abrasive water jet cutting
US6752685B2 (en) * 2001-04-11 2004-06-22 Lai East Laser Applications, Inc. Adaptive nozzle system for high-energy abrasive stream cutting
US6766216B2 (en) 2001-08-27 2004-07-20 Flow International Corporation Method and system for automated software control of waterjet orientation parameters
US7862405B2 (en) 2005-11-28 2011-01-04 Flow International Corporation Zero-torque orifice mount assembly
US8448880B2 (en) 2007-09-18 2013-05-28 Flow International Corporation Apparatus and process for formation of laterally directed fluid jets
US8210908B2 (en) 2008-06-23 2012-07-03 Flow International Corporation Vented cutting head body for abrasive jet system
EP2243594A1 (en) 2009-04-20 2010-10-27 Univerza v Ljubljani Arrangement of devices and a method for empirically determining efficiency index in abrasive waterjet cutting and application thereof in a device for simultaneous control of abrasive waterjet cutting
GB0921681D0 (en) 2009-12-11 2010-01-27 Miller Donald S Structural waterjet element
NL1037571C2 (nl) 2009-12-18 2011-06-21 Lasbedrijf Vink B V Systeem voor het stralen van objecten met een mengsel van vloeistof en abrasief.
CN102225535A (zh) * 2011-06-16 2011-10-26 西华大学 磨料水射流用准矩形磨料喷嘴
US9003936B2 (en) 2011-07-29 2015-04-14 Flow International Corporation Waterjet cutting system with standoff distance control
US8783146B2 (en) 2011-11-04 2014-07-22 Kmt Waterjet Systems Inc. Abrasive waterjet focusing tube retainer and alignment
CN102363285A (zh) * 2011-11-04 2012-02-29 西安东风仪表厂 磨料水射流切割喷头装置
GB201204253D0 (en) 2012-03-11 2012-04-25 Miller Donald S Abrasive suspension feed system
CN104903054A (zh) * 2012-10-15 2015-09-09 茵福特科有限公司 用于磨料射流切割系统的精细切口切割的喷嘴
US9272437B2 (en) * 2012-10-31 2016-03-01 Flow International Corporation Fluid distribution components of high-pressure fluid jet systems
US9440370B2 (en) 2013-06-20 2016-09-13 Mark William Hayden Re-circulating system for slurried abrasive/liquid feed to multiple abrasive water jet cutting heads
JP6254409B2 (ja) * 2013-09-30 2017-12-27 株式会社不二製作所 弾性研磨材の製造方法，弾性研磨材の製造装置，ブラスト加工方法，及び，ブラスト加工装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5782673A (en) * 1996-08-27 1998-07-21 Warehime; Kevin S. Fluid jet cutting and shaping system and method of using
US20050233682A1 (en) * 2001-04-25 2005-10-20 Dennis Chisum Abrasivejet nozzle and insert therefor
US20050017091A1 (en) * 2003-07-22 2005-01-27 Omax Corporation Abrasive water-jet cutting nozzle having a vented water-jet pathway
US7934977B2 (en) * 2007-03-09 2011-05-03 Flow International Corporation Fluid system and method for thin kerf cutting and in-situ recycling
US20150196989A1 (en) * 2014-01-15 2015-07-16 Flow International Corporation High-pressure waterjet cutting head systems, components and related methods

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20230020807A (ko) * 2021-08-04 2023-02-13 (주)아트스톤 석판재의 내진화 표면가공장치

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Publication number Publication date
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