WO2007138661A1

WO2007138661A1 - 切削切断装置

Info

Publication number: WO2007138661A1
Application number: PCT/JP2006/310576
Authority: WO
Inventors: Mitsuru Yamauchi; Kevin Lui
Original assignee: Mitsuru Yamauchi; Kevin Lui
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2006-05-26
Publication date: 2007-12-06
Also published as: JP4222573B2; JPWO2007138661A1

Abstract

　本発明は、被切断物に対して噴射する超高圧流体を噴射して切削切断を行うものであり、被切断物に対して流体を噴射する噴射部（２）と、昇圧用ピストン（３２）を有し、上記噴射部（２）に供給する流体を、上記昇圧用ピストンの圧縮動作により昇圧する昇圧部（３）とを備え、上記昇圧用ピストンの圧縮動作の周期に同期して、パルス状の高圧流体を上記噴射部から噴射して上記被切断物の切削切断を行う。

Description

切削切断装置

技術分野

[0001] 本発明は、高圧流体を使って被切断物を切削し、その結果被切断物を切断するために用いられる切削切断装置に関する。

背景技術

[0002] 従来、金属、陶磁器、石等の被切断物を水等の高圧液体を被切断物に対して噴射することにより切断する所謂ウォータジェット方式の切削切断装置が用いられる。この種の切削切断装置には、百〜数百メガパスカルの水圧が必要とされる。

この超高圧な水圧を発生させるために実用化されている装置は、数十馬力の動力が必要であり、大型であるとともに据付型であり、持ち運びが可能な装置ではなかつた。

そのため、建設現場でのタイル、マーブル、ダラナイト等の床材料の加工の方式としては、ダイシングによる切断加工が大部分を占めており、ウォータジェットによる加ェは現在ほとんど普及して、な、。

ダイシングによる加工のメリットは、装置が安価であり、ダイシングは、直線的な切断には向いている。

しかし、ダイシングは、自由な曲線での切断が難しぐ曲線での加工を行うためには何度も直線的な力卩ェを繰り返すため多くの時間が必要であった。また、ダラナイトは、大変固い石材であり、切断にはマーブルの 2倍以上の時間が必要であった。

さらに、マーブル等は切断時の石材の欠けがしばしば発生し複雑な加工には極度の集中力が必要となる。

このことから、ダイシングでの作業効率が悪い主な原因となっている。また、加工時の騒音は 80dB以上であり、さらに、加工時には、直接石材を手で持ち回転刃に近づけるため大変危険の多い作業環境となっていた。また、粉体による人体への悪影響等も考えられる。

発明の開示発明が解決しょうとする課題

この種のウォータジェット切削切断装置の第 1の方式としては、 3連水圧シリンダ 10 6に直接水を供給し、各シリンダ内に設けられたピストンの圧縮により高圧水を得る方式のものがある。

この第 1の方式のウォータジェット切削切断装置 100の構成としては、図 1に示すように、動力 101、 3連水圧ポンプ 104、リザーブタンク 107、高圧ホース 108、カツティングヘッド 109からなる。 3つのピストンは、 120度の位相差があり、 3連水圧シリンダ 1 06内に注入された水は、ピストンにより圧縮され、バルブを通してリザーブタンク 107 に蓄えられる。蓄えられた高圧水は、高圧ホース 108でカッティングヘッド 109に導かれ、噴射ノズル 110からウォータジェット流として放射され物体を切断するものである動力（モータ） 101としては、通常 50馬力以上の 500V3相モータを使い、減速機 1 02で回転速度を落とすと同時に回転トルクを上げ、動力伝達機 103 (例えばクラッチ等)で、 3連水圧ポンプ 104への動力伝達の入 Z切を行う。動力伝達機 103で伝達される回転運動がクランクケースで直線運動に変換され、水供給ホース 105から注入された水は、 3連水圧シリンダ 106の各シリンダ内でピストンの往復運動により一気に数百メガパスカルに昇圧される。その水圧は、 3連水圧シリンダ 106内を往復運動する各ピストンの位相差である 120度毎に、高、低を繰り返す水圧となる。水圧は不均一なため水圧平滑装置（リザーブタンク） 107で水圧を均等にする。平滑された超高圧水は、高圧ホース 108でカッティングヘッド 109に運ばれ、その噴射ノズル 110からゥォータジェット 111となって放射される。

このウォータジェット切削切断装置 100において、高圧ホース 108でカッティングへッド 109まで引き回すことによる水圧の低下は著しぐまた、リザーブタンク 107でも水圧が著しく低下するため、これらを併せたエネルギーロスは、大きぐそれをカバーするために必然的にピストンポンプは、大型化し、その動力源も大型となる。

また、この種のウォータジェット切削切断装置の第 2の方式としては、 2個の交互圧縮ピストンを使った油圧圧縮式により高圧水を得る方式のものがある。

この第 2の方式のウォータジェット切削切断装置 200は、図 2に示すように、油圧ポンプ 203と、油圧により左右に動作する油圧ピストンと、そのピストンの動作で 180度の位相の異なる左右 2個の水圧ポンプ 219, 220とを有し、この水圧ポンプ 219, 22 0により、交互に圧縮された超高圧水を作りリザーブタンク 223に蓄え、蓄えられた超高圧水が、第 1の方式の切削切断装置 100と同様に、超高圧水用ホース 224でカツティングヘッド 225に導かれノズル力もウォータジェット流として放射され物体を切断するものである。

動力（モータ） 201としては、通常 50馬力以上の 500V3相モータを使い、減速機 2 02を通し油圧ポンプ 203で高油圧を作り、油圧ホース（主） 209を介し、双方向油圧切換バルブ 210に接続される。双方向油圧切換バルブ 210を通った油圧はその後、軸対称型 2相油圧ポンプ 218に供給され双方向油圧切換バルブ 210の切換動作により油圧シリンダ (右） 213、油圧シリンダ (左室） 214に交互に油が注入、排出される。それにより油圧シリンダ 213内の油圧ピストンが左右に動き、ピストンの両側に取り付けられたアームが高水圧シリンダ (右） 219、高水圧シリンダ (左） 220内のピストンを動かす。高水圧シリンダ (右） 219、高水圧シリンダ (左） 220のシリンダへは注水ホース（主） 206から注水ホース（右シリンダ用） 207、注水ホース（左シリンダ用） 208を通って水が供給される。

左右のシリンダで圧縮された超高圧水は超高圧ホース 221、超高圧ホース 222を通ってリザーブタンク 223に蓄えられ、最終の超高圧水用ホース 224を通ってカッテイングヘッド 225へ供給され、そのノズルからウォータジェット 226となって放射されるまた、このウォータジェット切削切断装置 200には、予備圧縮ポンプ 204、注水供給口 205、油圧シリンダ用ホース（右シリンダ用） 211、油圧シリンダ用ホース（左シリンダ用） 212、油圧オイル貯蔵タンク 215、油圧オイル帰還方向 216が設けられている。尚、水が逆流しないためのチェックバルブが各所に設けられているがここでは詳細な説明は省略する。この第 2の方式のウォータジェット切削切断装置 200では、上述の第 1の方式のウォータジェット切削切断装置 100と同様に、超高圧での配管が必要であると同時に油圧を使うため高速でのボンビングが難しくリザーブタンク 223でのダンビングロスは、第 1の方式に比べて大きくなる。また、第 1の方式で 1度高水圧を作り、その高圧水を第 2の方式に連結し、更なる高圧を得るようにするウォータジェット切削切断装置もある。

上述したように、従来の方式のウォータジェットを使った切削切断装置は、超高圧水を得るために大きな動力が必要になるとともに、装置も大型となり、簡単に携帯して使用することが困難であった。

本発明の目的は、被切断物に対して噴射する超高圧流体を高効率に得ることができ、超高圧流体を得るための動力を省力化して、小型化、携帯化を実現する切削切断装置を提供することにある。

この目的を達成するため、本発明を適用した切削切断装置は、被切断物に対して流体を噴射する噴射部と、昇圧用ピストンを有し、上記噴射部に供給する流体を、上記昇圧用ピストンの圧縮動作により昇圧する昇圧部とを備える。そして、この昇圧用ピストンの圧縮動作の周期に同期して、パルス状の高圧流体を上記噴射部から噴射して被切断物の切削切断を行う。

また、本発明を適用した切削切断装置は、回転運動を直線運動に変換する手段に、機械的又は電気的に回転方向の切換を行う手段と、回転運動を直線運動に変換するラック及びピ-オンと、ピ-オンの回転で交互にプッシュプル動作を行う一対のラックの運動により、圧縮動作を繰り返す装置である。

すなわち、切削切断装置は、昇圧部の動力部が、回転動作されるピニオンと、ピニオンに嚙合され、ピ-オンが回転動作されることにより直線動作される第 1のラックと、ピ-オンに嚙合され、ピ-オンが回転動作されることにより第 1のラックと反対方向に直線動作される第 2のラックとを有し、昇圧部は、一対の昇圧用ピストンとして第 1のピストンを有し、この第 1及び第 2のラックの直線動作により一対の昇圧用ピストンが駆動されて、水を圧縮してパルス状態の高圧流体を生成することで、水の昇圧効率を大幅に向上させることができる。

これは、切削切断装置が、直線的な駆動力によりパルス状の高圧流体を生成する構成であり、さらに、動力部により回転運動を直線運動に変換する際にプッシュプル動作を行う一対の駆動力とし、この一対の駆動力により一対の昇圧用ピストンを駆動させることで、より有効に駆動力を用いることを可能にするからである。また、本発明を適用した切削切断装置は、回転駆動力を任意に断続的に伝達する手段に、 2個の電磁クラッチを用い、電磁クラッチのオン、オフの電気的な制御により、ウォータジェットのパルス幅を制御し、カッティングのオン、オフ及びカッティングスピードの調整を可能とする。

すなわち、切削切断装置は、動力部が、ピ-オンに回転駆動力を伝達する電磁クラッチを有し、この電磁クラッチが、電気的な制御により、昇圧部で生成するパルス状の高圧流体のパルス幅を制御することで、切削切断動作のオンオフ及び切削切断速度の調整を行うことにより、パルスの幅を調整することを可能とする。換言すると、電磁クラッチのオン、オフのタイミングでパルスの幅を調整し、ゆっくり切断したい場合には、振幅を小さくし、早く切断したい場合にはラックの長さいっぱいに動かすことで長いパルス出力を得るものである。

さらに、切削切断装置は、ピ-オンに回転駆動力を伝達する手段として機械式のクラッチを設けるように構成してもよぐこの場合には、機械式のクラッチの機械的な制御により、昇圧部で生成するパルス状の高圧流体のパルス幅を制御することで、切削切断動作のオンオフ及び切削切断速度の調整を行うことを可能とする。また、この切削切断装置において、動力源の回転数を可変とするように構成してもよぐこの場合には、パルス幅が一定で出力が可変とされたパルス状の高圧流体を生成することを可能とし、これにより、切削切断速度の調整を行うことを可能とする。

また、本発明を適用した切削切断装置は、水圧の昇圧工程を複数の工程に分割し、動力源に近い部分に第 1の昇圧工程を設け、第 2の昇圧工程をカッティングヘッドの近傍に設置し、第 1の昇圧ポンプで水の昇圧を行うとともに、油圧を発生させ、第 2 の昇圧ポンプへエネルギーを伝達する機能と第 2の昇圧を行う機能を有する装置である。

すなわち、切削切断装置は、動力源に近い位置に配置される第 1の昇圧部と、噴射部に近い位置に配置される第 2の昇圧部とを有し、第 1の昇圧部は、第 1のシリンダ及び第 1のピストン力なる第 1の昇圧ポンプを有し、水を圧縮して昇圧するとともに、油液を圧縮して油圧を発生させ、第 2の昇圧部は、第 2のシリンダ及び第 2のビストン力なる第 2の昇圧ポンプを有し、第 1の昇圧部で発生された油圧により駆動されて、第 1の昇圧部で昇圧された水をさらに昇圧する構成とすることにより、 1次昇圧された定圧状態で配管を行うことで、高圧での配管距離を極力短くし、高圧で配管を行うことによるエネルギーロスを低減することで、水の昇圧効率を大幅に向上させることがでさる。

また、本発明を適用した切削切断装置は、水を昇圧する昇圧装置において、昇圧シリンダへの注水時を利用して水圧を一気に減圧し、減圧により水中の気体成分を気泡として発生させる過程と、昇圧時の発生した気体をシリンダから除去する過程を有する、脱気と昇圧を同時に行う装置である。

すなわち、切削切断装置は、昇圧用ピストンとして第 1のピストンと、この昇圧用ビストンを摺動可能に内部に配置される昇圧用シリンダとして第 1のシリンダと、注水ロ電磁バルブと、脱気用電磁バルブとを有し、昇圧用ピストンを一方向に摺動させて昇圧用シリンダ内部へ水を注入する際に注水口電磁バルブを閉として昇圧用シリンダ内部の圧力（水圧)を減圧し、流体中の気体成分を気泡として発生させ、昇圧用ピストンを他方向に摺動させて昇圧用シリンダの内部の流体を昇圧する際に、脱気用電磁バルブを開として気泡を排出することで、噴射部から噴射される昇圧水中に気体成分が溶け込むことにより、エネルギーの減少を防ぐとともに、圧縮工程におけるエネルギー効率を向上させることが可能となる。

また、本発明を適用した切削切断装置は、油圧を動力とする昇圧部分において、昇圧を行う 2次昇圧器と、超高圧のパルス噴射を行う 3次昇圧器が油圧ピストンに連結され、同じ距離を移動する過程で 2次昇圧と、超高圧のパルス的な 3次昇圧を同時に行う装置である。

すなわち、切削切断装置は、昇圧部が油圧により駆動される油圧伝達ピストン部と、この油圧伝達ピストン部に一体に形成され、油圧伝達ピストン部より面積が小さく形成される第 1のピストン部として 2次昇圧ピストン部と、油圧伝達ピストン部に一体に形成され、第 1のピストン部より面積が小さく形成される第 2のピストン部として 3次昇圧ピストン部とを有し、油圧伝達ピストン部が油圧により移動することにより、第 1のピストン部により水の昇圧を行うとともに、第 2のピストン部により水のさらに高圧でパルス的な昇圧を同時に行うことで、水の昇圧効率をさらに向上させることができる。また、本発明を適用した切削切断装置は、油圧を動力とする昇圧部分 (油圧ポンプ )において、プッシュプル動作を行う一対の油圧ピストンと、ピストンで隔てられた油液の注入された反対側のスペースにも油（液体)を充填させ、一対のシリンダ間を油が行き来する構造とし、一方のピストンが押す動作と他の一方のピストンの引く動作が油（液体)を通して伝達され、ピストンのプル動作時における減圧による油液中の発泡を抑えることを可能とした装置である。

すなわち、切削切断装置は、昇圧部が、一対のシリンダとして 2次油圧シリンダと、油圧により駆動され一対のシリンダ内をプッシュ動作及びプル動作を交互に行う一対のピストンとして第 2のピストンと、一対のシリンダの一対のピストンの油圧により駆動される側と反対側である補助シリンダ室に充填される互いに循環する帰還用油液と、一対のシリンダの帰還用油液が充填される側を帰還用油液が循環可能に接続する連結配管として帰還用油液連結配管とを有することにより、一方の油圧ピストンが押す動作 (プッシュ動作)をし、他方の油圧ピストンが引く動作 (プル動作)をする際に、プッシュ動作された側の補助シリンダ内の帰還用油液が連結配管を通してプル動作された側の補助シリンダ内に流入し、プル動作された側の油圧ピストンをプル側に押し込むので、プル動作時の油液中の発泡を抑えることを可能とし、エネルギーロスを防止することができる。

また、本発明を適用した切削切断装置は、第 1、第 2、第 3の昇圧工程を有する昇圧部において、プッシュプル動作による機械的な動力で昇圧する第 1の昇圧工程と、油圧で動作する大面積のピストンを使って高水圧を作成する第 2の昇圧装置と、さらに圧縮面積を減少させたピストンを設け超高水圧を作る第 3の昇圧装置により順次水圧を上げていく装置である。

すなわち、切削切断装置は、動力源に近い位置に配置される第 1の昇圧部と、噴射部に近い位置に配置される 2次昇圧、 3次昇圧を行う第 2の昇圧部とを有し、第 1の昇圧部は、流体を圧縮して昇圧するとともに、油液を圧縮して油圧を発生させる第 1 のピストンを有し、流体の 1次昇圧を行い、第 2の昇圧部は、第 1の昇圧部で発生された油圧により駆動される油圧ピストン部と、この油圧ピストン部より面積力、さく形成される第 1のピストン部として 2次昇圧ピストン部と、この第 1のピストン部より面積が小さく形成される第 2のピストン部として 3次昇圧ピストン部とからなる第 2のピストンを有し、油圧伝達ピストン部が油圧により移動することにより、第 1のピストン部で流体の 2次昇圧を行うとともに、第 2のピストン部で流体の 3次昇圧を行うことにより、水の昇圧効率を向上させることができる。

本発明は、流体の圧縮過程において高効率ィ匕を実現し、被切断物に対して噴射する超高圧流体を得るための動力を省力化して、小型化、携帯化を可能とする。図面の簡単な説明

[0004] [図 1]図 1は、従来のウォータジェットを用いた切削切断装置の第 1の方式の構成を模式的に示す図である。

[図 2]図 2は、従来のウォータジェットを用いた切削切断装置の第 2の方式の構成を模式的に示す図である。

[図 3]図 3は、本発明を適用した切削切断装置の構成を模式的に示す図である。

[図 4]図 4は、本発明を適用した切削切断装置を構成する動力部を示す斜視図である。

[図 5]図 5は、本発明を適用した切削切断装置を構成する昇圧部の全体図である。

[図 6]図 6は、切削切断装置を構成する第 1の昇圧部のピストンがプッシュ動作した際の水の注入される状態及び気泡が発生した状態を示す断面図である。

[図 7]図 7は、第 1の昇圧部のピストンがプル動作した際の水中に発生した気泡を脱気し、 1次昇圧水を次の工程に供給する状態を示す断面図である。

[図 8]図 8は、切削切断装置を構成する第 2の昇圧部を示す断面図である。

[図 9]図 9は、第 2の昇圧部の一方のシリンダを示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0005] 以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。本発明の切削切断装置 1は、例えば、金属、陶磁器、石等の被切断物に対して、水等の流体又は切削切断用の粉体を含んだ流体等を超高圧の状態で噴射することにより、被切断物を切削、切断する、所謂ウォータジェット方式の切削切断装置である。図 3に、ゥォータジェット方式の切削切断装置の全体の配置図を示す。

本発明を適用した切削切断装置 1は、図 3に示すように、被切断物に対して流体を噴射する噴射部 2と、この噴射部 2に供給する流体を昇圧する昇圧部 3と、この昇圧部 3を駆動するための動力を発生させる動力部 4とを有する。尚、以下では、この昇圧部 3で昇圧され噴射部 2から噴射される流体として、水を用いるものとして説明する 1S 本発明は、これに限られるものではなぐその他の流体、高効率に切削を可能とするために粉体を含有した流体等であってもよ、。

この昇圧部 3は、後述するように 1次昇圧機能とともに脱気機能も有する第 1の昇圧部 5と、第 1の昇圧部 5で昇圧された水を 2次昇圧及び 3次昇圧を行うことでさらに高圧に昇圧する第 2の昇圧部 6と、第 1の昇圧部 5で昇圧された 1次昇圧水を第 2の昇圧部 6に流通させるための 1次昇圧水配管 8と、第 1の昇圧部 5で発生した油圧を駆動源として第 2の昇圧部 6に伝達するために油液を相互に循環させるための油圧伝達配管 9とを有する。

尚、ここでは、第 2の昇圧部 6の駆動力を伝達するために、油圧伝達配管 9として後述する連結ホース等の連結配管 38, 48を設けるように構成したが、第 1及び第 2の昇圧部 5, 6を近傍の位置に隣接して配置し、又は一体に形成して直結する構成とすることにより、この連結配管を設けることなく第 1の昇圧部 5で発生した油圧を第 2の昇圧部 6の駆動源として用いるように構成してもよ、。

動力部 4は、モータ等の駆動源を有し、この駆動源で発生した回転方向の動力を後述のようなプッシュプルな動作の直線運動に変換し、第 1の昇圧部 5へ伝達する。第 1の昇圧部 5は、油液及び水の両方を圧縮する。第 1の昇圧部 5で圧縮され昇圧された油液は、油圧伝達配管 9を通って、 2次及び 3次昇圧を行う第 2の昇圧部 6の油圧シリンダを動作させる。また、第 1の昇圧部 5で昇圧された 1次昇圧水は、 1次昇圧水配管 8を通って第 2の昇圧部 6へ供給される。

2次及び 3次昇圧を行う第 2の昇圧部 6と、超高圧に昇圧された流体を噴射する噴射部 2とは、極めて近傍に設置され、超高圧水の配管ロスのない配置としている。動力源である動力部 4の近傍に、第 1の昇圧部 5を配置し、約 10メガパスカルまで昇圧後、圧力の低!、状態でカッティングヘッド近傍の 2次及び 3次昇圧を行う第 2の昇圧部 6まで導き、配管による圧縮エネルギーロスを抑え、第 2の昇圧部 6で数百メガパスカルまで昇圧する方式である。この構造により、従来の最終昇圧状態でのカッテイングヘッドまでの配管方法と比べ ΐΖΐο以下の圧力での配管となっており、圧力ロスを大幅に減少させることができる。 1次昇圧を行う第 1の昇圧部 5と、 2次及び 3次昇圧を行う第 2の昇圧部 6とは、後述のような昇圧システムを構成する。

切削切断装置 1は、定常的に高圧水を作っておく従来の方式と異なり、パルス的な超高圧水を生成し、その出力を直接利用して切断を行う方式であり、従来の方式との違いは、後述する昇圧部 3の昇圧用ピストンが圧縮動作中だけパルス的に超高圧流体 (以下、「ウォータジェット」ともいう。）を発生するものである。

ここで、切削切断装置 1を構成し、昇圧部 3を駆動する動力部 4の説明に先立ち、従来の超高圧昇圧装置の方式につ!、て説明する。

従来の超高圧昇圧装置の方式は、回転動力をクランクシャフト或いはカムで直線動力に変え、ピストンによる圧縮にて高圧を得る方式や、回転動力で油圧ポンプを動かし油圧シリンダで圧縮する方式であった。カムやクランクを使った方式では、圧縮力が一定でなぐ超高圧ポンプとカッティングヘッドの間にリザーブタンクを設ける必要がある。このリザーブタンクによる圧力ロスは無視できない。また、油圧方式での急速な油圧昇圧は、難しくやはりリザーブタンクが必要となる。どちらの方式でも始動時から安定な出力を得るためにかなり時間がかかり、常に昇圧状態にしておく必要があるため待機時の動力ロスも大きい。

上述の理由で従来の方式では装置の重量、体積とも大型化する。また、大型の動力部のため超高圧水は、長い超高圧配管を介して射出部に供給することになり、大きな配管ロスが発生する。

上述したように、本発明を適用した切削切断装置 1は、パルス的な超高圧水を作りその出力を直接利用して切断を行う方式であり、昇圧用ピストンが圧縮動作中だけパルス的にウォータジェットを発生させるものである。尚、以下では、この昇圧用ピストンの圧縮動作により発生されたパルス的なウォータジェットを直接利用して切削切断を行う切削切断装置 1について説明するが、以下の効率的な昇圧方式により生成された超高圧水を保持する上述のリザーブタンクを設けるように構成してもよ、。

次に、パルス的にウォータジェットを発生させる切削切断装置 1を構成する動力部 4 について、図 4を用いて詳細に説明する。パルス的な超高水圧を作るためには均一な圧縮力が必要であり、その圧縮力を得るために図 4に示す回転動力を直線運動に変換する構成とされている。動力部 4は、回転運動を略均一な圧力の直線運動に変換できる。動力が直接均一に加わるため、パルス状の均一圧力のウォータジェット出力を可能とするものである。

また、この動力部 4は、機械的又は電気的に回転動力をオンオフするクラッチで動力のオンオフを行っている力電磁クラッチを使用することにより、ウォータジェットのパルス幅を、電気的に制御することが可能である。

具体的に動力部 4は、図 4に示すように、動力源として回転動力を発生させる図示しない電動モータ、内燃機関等の回転駆動部と、回転駆動部により発生された回転動力により回転動作されるピ-オン 22と、このピ-オン 22に嚙合され、ピ-オン 22が回転動作されることにより直線動作される第 1のラック 23と、このピ-オン 22に嚙合され、ピ-オン 22が回転動作されることにより第 1のラック 23と反対方向に直線動作される第 2のラック 24とを有する。

また、動力部 4は、上述した回転駆動部により発生された駆動力を伝達する回転動力伝達軸 11と、この回転動力伝達軸 11の速度を所望の回転速度に減速するための大小のギヤ等の組み合わせ力なる回転速度減速ギヤ装置とべヴエルギヤの組み合わせ力もなる対向 2軸出力装置とが一体とされたギヤボックス 12と、このギヤボックス 12に接続され、ピ-オン 22側に伝達される回転駆動力をオンオフ制御する第 1及び第 2の電磁クラッチ 13, 14とを有する。尚、ここでは、ピ-オン 22側に伝達される駆動力を任意に断続して伝えるクラッチとして、電磁クラッチ 13, 14を用いるように構成したが、機械的に同様の機能を有する機械式クラッチを設けるように構成してもよい。

また、動力部 4は、第 1の電磁クラッチ 13を介してべヴエルギアの駆動力をピ-オン 22に伝達する第 1のクラッチ側プーリ 15、第 1のベルト 17及び第 1のピ-オン側プーリ 19と、第 2の電磁クラッチ 14を介してべヴエルギアの駆動力をピ-オン 22に伝達する第 2の電磁クラッチ側プーリ 16、第 2の Vベルト 18及び第 2のピ-オン側プーリ 2 0とを備える。

回転動力伝達軸 11は、電動モータ等の動力伝達軸に直結される。ギヤボックス 12 は、この回転動力伝達軸 11からの駆動力を適当な速度に減速させ、それをさらにべヴエルギヤの組み合わせで回転動力伝達軸 11に直交する軸に左右対称で回転方向が互いに反対方向とされる一対の出力軸に回転動力を引き出す。

第 1の電磁クラッチ 13、第 2の電磁クラッチ 14は、回転方向が反対方向とされた一対の出力軸に装着される。第 1及び第 2の電磁クラッチ 13, 14は、一方がオンすると他方はオフとなるように、又は、両方がオフとなるように制御される。

例えば、第 1の電磁クラッチ 13をオンするとクラッチは、ギヤボックス 12の出力軸と接続され、回転運動が同軸の第 1のクラッチ側プーリ 15を回転させ、それに連結している第 1の Vベルト 17を回転させる。

第 1のピ-オン側プーリ 19に直結した軸が図 4中矢印 R1方向に回転するとピ-ォン側プーリ 19に連結したピ-オン 22が同方向に回転する。

ピ-オン 22が矢印 R1方向に回転すると、このピ-オン 22に嚙合された第 1のラック 23は、図 4中矢印 XI方向に動き、第 2のラック 24は、図 4中矢印 X2方向に動く。第 1 及び第 2のラック 23, 24が移動する方向は、互いに反対であるが、移動距離は同じである。第 1のラック 23、第 2のラック 24は、互いに反対方向にピ-オン 22に対して等距離になるように設定しておく。

また、第 1の電磁クラッチ 13をオフにし、第 2の電磁クラッチ 14をオンにすると、ピ- オン 22は、上述したのと逆方向に回転し、第 1及び第 2のラック 23, 24は、上述と逆方向に移動する。

電子的又は機械的方法で第 1のラック 23、第 2のラック 24の位置を検出し、第 1及び第 2の電磁クラッチ 13, 14を交互に切り替えると第 1及び第 2のラック 23, 24は、前後対称的な動作を繰り返す。

これら 2個のラック 23, 24の一端に、第 1の昇圧部 5の後述する第 1のピストン 32, 4 2のアーム 28, 29を接続することにより、 2個のピストンに 180度位相の異なるプッシュプル動作を行わせることができ、この動力を昇圧部 3の動力とする。ここでプッシュプル動作とは、一方のピストンが押し込む方向に押す動作 (プッシュ動作)して、るときには、他方のピストンが引き出す方向に引く動作 (プル動作)をしていることをいう。次に、本発明を適用した切削切断装置 1を構成する 1次昇圧を行う第 1の昇圧部 5 、 2次及び 3次昇圧を行う第 2の昇圧部 6による昇圧システムについて図 5を用いて説明する。尚、図 5は、昇圧システム全体の詳細を示す図である。

この第 1及び第 2の昇圧部 5, 6は、上述したプッシュプルな動作を行う動力部 4により駆動されることで昇圧を行う昇圧方式とされている。以下、この昇圧方式をプッシュプル方式と称す。第 1及び第 2の昇圧部 5, 6は、それぞれ、一対の同一構造を有するポンプからなり、一方のポンプ (A側）が押す動作 (プッシュ動作)を行うと、他方の一方のポンプ (B側）は、引きの動作 (プル動作)を行う。また、 A側と B側は、後述のように帰還用油液連結配管 80を介し互、の補助シリンダ室 66, 76を帰還用油液が循環する。

第 1の昇圧部 5は、筒状に形成されそれぞれの一方の側に油液と他方の側に水とが充填された一対の第 1のシリンダ 31, 41と、この第 1のシリンダ 31, 41内を摺動して往復運動される一対の第 1のピストン 32, 42とを有する。

第 1のシリンダ 31, 41は、それぞれ、第 1のピストン 32, 42の一方の側には油液が充填され第 2の昇圧部 6の駆動源としての油圧を発生させる油圧シリンダ室 33, 43として機能し、第 1のピストン 32, 42の他方の側には水が充填され 1次昇圧を行う 1次昇圧室 34, 44として機能する。

すなわち、第 1のピストン 32, 42が第 1のシリンダ 31, 41内に押し込まれる（プッシュ動作される）と、油圧シリンダ室 33, 43の内部の油液を圧縮して昇圧して 2次及び 3次昇圧を行う第 2の昇圧部 6の駆動源としての油圧を発生させるとともに、 1次昇圧室 34, 44に水を注水させる。その一方で、第 1のピストン 32, 42が第 1のシリンダ 31 , 41内から引き出される（プル動作される）と、 1次昇圧室 34, 44の内部の水を圧縮して昇圧して 1次昇圧水として第 2の昇圧部 6側へ送り出す。このように、第 1のピストン 32, 42と、第 1のシリンダ 31, 41の 1次昇圧室 34, 44とは、 1次昇圧ポンプとして機能する。

また、第 1のシリンダ 31、 41の 1次昇圧室 34, 44には、シリンダ内へ注水を行うための注水口電磁バルブ 35, 45と、シリンダ内で発生気泡を脱気するための脱気用電磁バルブ 36, 46と、昇圧した 1次昇圧水を次の工程に送るためのチェックバルブ 3 7, 47と力設けられている。また、第 1のシリンダ 31, 41の油圧シリンダ室 33, 43には、第 2の昇圧部 6に油圧を供給するための油圧伝達配管 9として、連結ホース等の油液用の連結配管 38, 48 が設けられている。

また、第 1の昇圧部 5は、注水口電磁バルブ 35, 45を介して第 1のシリンダ 31, 41 に注水するための注水口 39, 49と、チェックノレブ 37, 47を介して第 1のシリンダ 3 1, 41に接続される 1次昇圧水配管 40, 50と、この 1次昇圧水配管 40, 50に接続され、この 1次昇圧水を第 2の昇圧部 6に送る前に貯留するための 1次昇圧水タンク 51 とを有する。

第 1の昇圧部 5では、その A側において、一方の第 1のピストン 32が図 5中矢印 X3 方向に摺動されると、第 1のシリンダ 31の 1次昇圧室 34内へ水道水が Fwl lに示すように注水口電磁バルブ 35を通り 1次昇圧室 34に注入される。

注水口電磁バルブ 35を適当なところで励起すると弁が閉まり水の注水が止まり 1次昇圧室 34の気圧が一気に下がり水の中に溶け込んで、た空気が気泡 A1となって出現する。

一方、 B側では、他方の第 1のピストン 42は、図 5中矢印 X4方向に摺動されており、第 1のピストン 42が引き出される方向に引く動作するとき、気泡は、第 1のシリンダ 4 1の上部に集まり、さらに第 1のピストン 42が始点に近づくと気泡は、大きくまとまって圧縮空気 A2となる。圧縮空気 A2は、第 1のシリンダ 41の上部に設けられた脱気用電磁バルブ 46を通って A3のように排気される。

一方、脱気されるとともに圧縮して昇圧された 1次昇圧水は、チェックバルブ 47を押し開き、 Fwl2に示すように 1次昇圧水配管 50を経由して 1次昇圧水タンク 51に導かれ蓄えられる。

1次昇圧水タンク 51に蓄えられた 1次昇圧水は、約 2メガパスカル程度に昇圧されており、一部は切断物を搭載する架台の洗浄水に使われる。

1次昇圧水タンク 51に蓄えられた水の大部分は、さらに高圧水となるように昇圧するために第 2の昇圧部 6の後述する 2次昇圧室 67, 77に導かれ、第 2の昇圧部 6のプ口セスで昇圧される。

次に、第 1の昇圧部 5における流体としての水中に溶け込んでいる空気等の気体成分の脱気処理の動作について、図 6及び図 7を用いて詳細を説明する。

超高圧水を空気圧中に噴射すると水中に溶け込んで、る空気等の気体成分の急激な膨張がウォータジェットの放射力を減少させる。水を超高圧に昇圧する前に水中に融けている気体の除去が重要となる。この対策として、切削切断装置 1においては、往復運動をする 1次昇圧ポンプとしての第 1の昇圧部 5に、脱気機能を有するようにし、水中の気体成分を除去する構造としている。

これは、噴射部 2から噴射される高圧流体は、大気中において一気に減圧されるため、流体中に空気等の気体が溶け込んでいると気泡が発生し、噴射流体のエネルギ一の減少を招くことを防止するためである。また、他の理由として、気泡状態で昇圧部 3で昇圧される流体に空気が混入している場合に、水は圧縮しても体積が変化しな、が、気体が混入して、ると気体は収縮してしまうため圧縮の緩衝作用を起こし、エネルギー伝達を妨げることになる力これを防止するためである。

第 1の昇圧部 5の部分の動作について図 6及び図 7を用いて詳細に説明する。尚、ここでは、 A側の第 1のピストン 32の動作について説明する力 B側の第 1のピストン 4 2については、この A側の第 1のピストン 32と反対の動作をすることを除いて同様の動作をするものとして、ここでは、詳細な説明は省略する。

第 1の昇圧部 5は、図 6に示すステップ 1と、図 7に示すステップ 2とを繰り返すことで、噴出流体である水の 1次昇圧と、第 2の昇圧部 6の駆動源となる油圧の発生と、水中に溶け込んだ気体成分の脱気処理を行う。まず、図 6に示すステップ 1において、第 1のピストン 32を押すと油圧シリンダ室 33の油液が圧縮して押され、油液が図 6中 Fol方向に流動され、これが連結配管 38を介して後述する油圧伝達シリンダ室 61 へ導かれる。このとき、 1次昇圧室 34には、常圧の水が注水され、注水口電磁バルブ 35を適当なところで閉じることにより注水された水は減圧され、溶け込んで、た気体が気泡 A1となって現れる。

次に、図 7に示すステップ 2で、第 1のピストン 32をピストンの摺動方向である図 7中矢印 X4方向に引く動作を行う。この段階で、気体は水より軽い性質を利用して、水と気体とを分離する。この気体は、 1次昇圧室 34からさらに第 1のシリンダ 31の端部の部分に集まり、さらに第 1のピストン 32に押されて脱気用電磁バルブ 36を開くと一気に排気される。一方、脱気されるとともに、第 1のピストン 32により圧縮され得られた 1 次昇圧水は、チェックバルブ 37から押出され、 1次昇圧水タンク 51に送られて貯蔵される。 1次圧縮水は、さらに、次の昇圧プロセスを経て最終的に超高圧水として放射される。そのとき、水中の気体に影響されない大きな水圧を得ることができる。

上述のような構成を備える第 1の昇圧部 5は、水の 1次昇圧と、水中の気体成分の脱気処理と、油圧の圧縮とを同一のピストンの両ピストン面を介して同時に行えるため、効率のよい安価な装置を実現できる。

第 2の昇圧部 6は、図 5に示すように、筒状に形成されそれぞれの一方の側に駆動力伝達用の油液と他方の側に帰還用の油液とが充填された一対の駆動力伝達シリンダ 60, 70と、この駆動力伝達シリンダ 60, 70内を摺動して往復運動する油圧伝達ピストン部 63, 73を有する一対の第 2のピストン 62, 72と、駆動力伝達シリンダ 60, 7 0と一体に形成されるシリンダに形成され、水の 2次昇圧を行う 2次昇圧室 67, 77と、駆動力伝達シリンダ 60, 70と一体に形成されるシリンダに形成され、水の 3次昇圧を行う 3次昇圧室 84, 94とを有する。

駆動力伝達シリンダ 60, 70は、それぞれ、油圧伝達ピストン部 63, 73の一方の側には上述した油圧シリンダ室 33, 43と連結配管 38, 48により連結されて駆動力を伝達するための油液が充填され油圧伝達シリンダ室 61, 71として機能し、油圧伝達ピストン部 63, 73の他方の側には帰還用油液が充填され補助シリンダ室 66, 76として機能する。

そして、この一対の補助シリンダ室 66, 76は、帰還用油液連結配管 80により連結され、互いに充填された帰還用油液が循環可能な構造とされている。

この第 2のピストン 62, 72は、第 1の昇圧部 5の油圧シリンダ室 33, 43により昇圧' 減圧された油液の油圧によりこの第 2のピストン 62, 72を往復駆動するための油圧伝達ピストン部 63, 73と、 2次昇圧室 67, 77内を往復運動する 2次昇圧ピストン部 64, 74と、 3次昇圧室 84, 94内を往復運動する 3次昇圧ピストン部 65, 75とを有して一体に形成されている。

2次昇圧ピストン部 64, 74と、 3次昇圧ピストン部 65, 75とは、油圧伝達ピストン部 6 3, 73と一体に形成されているので、油圧伝達ピストン部 63, 73が駆動されることにより、同方向に同じ距離だけ駆動される。

第 2のピストン 62, 72の油圧伝達ピストン部 63, 73は、その駆動方向に直交する面の面積が、第 1のピストン 32, 42のピストン部の面積より大きくなるように形成されている。

また、 2次昇圧ピストン部 64, 74の駆動方向に直交する面の面積は、油圧伝達ビストン部 63, 73の面積より小さく形成されている。 3次昇圧ピストン部 65, 75の駆動方向に直交する面の面積は、 2次昇圧ピストン部 64, 74の面積より小さく形成されている。

第 2の昇圧部 6の 2次昇圧室 67, 77は、第 2のピストン 62, 72の 2次昇圧ピストン部 64, 74が内部で摺動して往復運動されることで、 1次昇圧水が注入され、又は、この 1次昇圧水を圧縮して 2次昇圧水を生成する。このように、第 2のピストン 62, 72の 2 次昇圧ピストン部 64, 74と、 2次昇圧室 67, 77とは、 2次昇圧ポンプとして機能する。

2次昇圧室 67, 77には、シリンダ内へ 1次昇圧水の注入を行うための注水用電磁ノレブ 68, 78と、昇圧した 2次昇圧水を次の工程に送るためのチェックバルブ 69, 7 9とが設けられている。

また、第 2の昇圧部 6は、注水用電磁バルブ 68, 78を介して 1次昇圧水タンク 51に 2次昇圧室 67, 77を接続するための 1次昇圧水配管 81, 91と、チェックバルブ 69, 79を介して 2次昇圧室 67, 77に接続される 2次昇圧水配管 82, 92と、この 2次昇圧水配管 82, 92に接続され、この 2次昇圧水を 3次昇圧室 84, 94に送る前に貯留するための 2次昇圧水タンク 83とを有する。

第 2の昇圧部 6の 2次昇圧の動力及び後述する 3次昇圧の動力は、第 1の昇圧部 5 の第 1のピストン 32, 42が往復運動される工程において昇圧された油液の連結配管 38, 48を通して油圧伝達シリンダ室 61, 71に流入、流出される油液の圧力である。例えば、油圧シリンダ室 33から連結配管 38を通して油圧伝達シリンダ室 61に流入し、一方の第 2のピストン 62を押す A側のプッシュ圧力と、反対に油圧伝達シリンダ室 7 1から連結配管 48を通して油圧シリンダ室 43に流出され、他方の第 2のピストン 72を引く B側のプル圧力である。

第 2のピストン 62, 72を押す油圧は、数メガパスカル程度の圧力の油液が使われるこの動作は、第 1の昇圧部 5にプッシュプルな動力が加えられて、る限り A側と B側で交互に繰り返される。

2次昇圧を行う第 2の昇圧部 6の動作は、 2次昇圧室 67, 77への 1次昇圧水の注入工程と、この 1次昇圧水を圧縮して 2次昇圧水を生成する圧縮行程とがあり、一対の 2 次昇圧室 67, 77を構成するシリンダのうち一方のシリンダが注水動作のときは、他方のシリンダは、圧縮動作を行っている。

注入工程は、 1次昇圧水タンク 51で蓄えられた 1次昇圧水力 A側の 1次昇圧水の注水用電磁バルブ 68へ接続され、注水用電磁バルブ 68が開くと 2次昇圧室 67に 1 次昇圧水が Fw21に示すように注入される。

一方、 B側の 2次昇圧室 77では、 2次昇圧が行われる。 2次昇圧水の圧力が規定の値を超えると、 2次昇圧水は、チェックバルブ 79を押し、 Fw22に示すように連結配管を通って 2次昇圧水タンク 83に蓄えられる。

第 2の昇圧部 6の第 2のピストン 62, 72は、 2次昇圧及び 3次昇圧とともに、駆動源である油圧伝達シリンダ室 61, 71中の油液中の気泡の発生を防止する役割をしており、同時にこの三種類の役割を果たす。例えば、 A側において、上述のように図 5 中矢印 X5方向に駆動された第 2のピストン 62は、反対側の補助シリンダ室 66の油液を同時に押し出す。

補助シリンダ室 66内の押し出された油液は、もう一方 (B側）の補助シリンダ室 76に流れ込み、もう一方 (B側）の第 2のピストン 72が図 5中矢印 X6方向に働くのを助ける第 1の昇圧部 5の第 1のピストン 42が図 5中矢印 X4方向に動くとき油圧伝達シリンダ室 71、油圧シリンダ室 43は、真空に引かれる力帰還用油液が補助シリンダ室 66 から図 5中矢印 Fo2方向に補助シリンダ室 76に流入し、この帰還用油液が油圧伝達ピストン部 73を介して、同時に油圧伝達シリンダ室 71内の油液を 37の図 5中矢印 Fo 3方向に押し出す。その結果、油圧シリンダ方式の欠点である油圧シリンダ室 43、油圧伝達シリンダ室 71での気泡の発生を防止することができる。

第 2の昇圧部 6の 3次昇圧室 84, 94は、第 2のピストン 62, 72の 3次昇圧ピストン部 65, 75が内部で摺動して往復運動されることで、 2次昇圧水が注入され、又は、この 2次昇圧水を圧縮して 3次昇圧水を生成する。

3次昇圧室 84, 94には、シリンダ内へ 2次昇圧水の注入を行うための 2次昇圧水の注水用電磁バルブ 85, 95と、昇圧した 3次昇圧水を噴射部 2に送るための超高圧水用のチェックバルブ 86, 96と力 S設けられている。

また、第 2の昇圧部 6は、 3次昇圧室 84, 94と 2次昇圧室 67, 77との間に、 2次昇圧室及び 3次昇圧室を構成するシリンダの 2次昇圧室及び 3次昇圧室の間の領域の空気の流通を行う空気通気口 87, 97を有する。

また、第 2の昇圧部 6は、注水用電磁バルブ 85, 95を介して 3次昇圧室 84, 94を 2 次昇圧水タンク 83に接続するための 2次昇圧水配管 88, 98と、チェックバルブ 86, 96を介して噴射部 2に接続される 3次昇圧水配管 89, 99とを有する。

3次昇圧室 84, 94及び第 2のピストン 62, 72の 3次昇圧ピストン部 65, 75は、超高圧のパルス的なウォータジェットである 3次昇圧水を生成する。この部分は、 3次昇圧室 (A側） 84が昇圧動作のとき 3次昇圧室 (B側） 94は、注水動作を行う。このように、第 2のピストン 62, 72の 3次昇圧ピストン咅 75と、 3次昇圧室 84, 94とは、 3次昇圧ポンプとして機能する。

第 2のピストン 62は、 2次昇圧ピストン部 64と、 3次昇圧ピストン部 65とが一体に形成されており、同時に同じ方向へ動作する。また、第 2のピストン 72は、 2次昇圧ピストン部 74と、 3次昇圧ピストン部 75とが一体に形成されており、同時に同じ方向、かつ第 2のピストン 62と反対方向へ動作する。

3次昇圧室 84, 94及び 3次昇圧ピストン部 65, 75は、第 2のピストン 62, 72のプッシュ動作に同期して、上述のように、パルス状の高圧流体である 3次昇圧水を生成する。すなわち、例えば、第 2のピストン 62が図 5中矢印 X方向に駆動されたときに、この動作に同期して、換言すると、第 2のピストン 62を駆動する第 1のピストン 32に同期して、第 2のピストン 62が駆動した時間だけ瞬間的に均一圧力の 3次昇圧水（ウォータジェット）を出射させる。ここで、上述のパルス幅は、この第 2のピストン 62がプッシュ方向に駆動した時間、すなわち、第 1のピストン 32がプッシュ方向に駆動した時間である。このように、油圧により第 2のピストン 62, 72が図 5中矢印 X5方向に押されると 3次昇圧室 84, 94に注水された 2次昇圧水は、超高圧に圧縮され 3次昇圧水とされる。圧縮された 3次昇圧水は、 Fw31に示すように超高圧チェックバルブ 86, 96を押し開き、噴射される。

B側では、 2次昇圧水タンク 83から 2次昇圧水が Fw32に示すように注水用電磁バルブ 95を通って、 3次昇圧室 94へ供給されている。

次に、第 2の昇圧部 6における油圧を使った第 2のピストン 62, 72のプッシュプル動作の、プル動作中に発生する油液中の気体の発生を減少させ昇圧効率をアップさせる方法にっ、て説明する。

2次及び 3次昇圧を行う第 2の昇圧部 6の駆動源、すなわち、エネルギー伝達部となる油圧伝達シリンダ室 61, 71でのエネルギーロスを少なくするために、油圧伝達シリンダ室 61, 71の第 2のビス卜ン 62, 72の反対佃 Jに、それぞれネ ΐ助シリンダ室 66, 76 を設け、この補助シリンダ室 66, 76を帰還用油液連結配管 80で接続するとともに、この補助シリンダ室 66, 76に帰還用の油液を充満させる構造とした。以下に、この構造及びその作用につヽて図 8を用いて詳細を述べる。

帰還用の油液は、補助シリンダ室 66, 76のスペースに充満されており、帰還用油液連結配管 80を介して補助シリンダ室 66と補助シリンダ室 76との間を行き来する。第 2のピストン 62, 72は、その Α側がプッシュ動作の場合、 B側はプル動作となる。尚、プル動作においては、油圧伝達シリンダ室 61, 71内の油圧が減圧され、油液に含有した気体成分が発泡する。油液中に気泡が含有されると、気泡が圧縮のクッションとなり、効率的な圧縮が不可能となる。この発泡を減少させるために、液体が第 2のピストン 62, 72を押しプル動作での油圧の低下を防、で!/、る。

尚、この機能を実現する構造としては、駆動力伝達シリンダ 60, 70間をパイプで接続する構成としてもよいが、上述の図 8に示すように、 2個のシリンダを一体ィ匕して、その間を貫通させ帰還用油液が両ピストン 62, 72の動作で図 8中矢印 Fo2方向に、又はこの反対方向に自由に循環できる様な構造とすることで、安価で高性能な構成とすることができる。

次に、第 2のピストン 62, 72に、 2次昇圧及び 3次昇圧を行う 2個の 2次昇圧ピストン部 64, 74及び 3次昇圧ピストン部 65, 75を一体に形成することで、水の昇圧効率を向上させたことにつ、て述べる。

第 2のピストン 62, 72は、第 1の昇圧部 5で圧縮された油液の圧力を用いて動作する。油圧で駆動されるピストンにおいて、圧力一定の場合、出力は、面積に比例するという原理を利用して力を増幅している。一方、 2次昇圧ピストン部及び 3次昇圧ビストン部が一体に形成された第 2のピストン 62, 72による 2次昇圧と 3次昇圧の関係は、力が一定の場合、圧力は、面積に逆比例するという原理を利用して圧力を増幅している。

具体的に、例えば A側を用いて説明すると、第 2のピストン 62の油圧伝達ピストン部 63は、第 1のピストン 32及び油圧シリンダ室 33により圧縮された油液を連結配管 38 を介して供給されることで駆動される。そして、この油圧伝達ピストン部 63のピストン面の面積は、第 1のピストン 32のピストン面の面積より大きくされている。油圧で駆動される第 2のピストン 62の場合、圧力一定の場合、出力は、面積に比例する原理を利用しているので、力を増幅することができる。

そして、第 2のピストン 62においては、 2次昇圧ピストン部 64のピストン面の面積は、油圧伝達ピストン部 63のピストン面の面積より小さく形成され、 3次昇圧ピストン部 65 のピストン面の面積は、この 2次昇圧ピストン部 64のピストン面の面積よりさらに小さく形成されている。一体に形成された第 2のピストン 62においては、力が一定であるので、圧力は、面積に逆比例するという原理を利用しているので、 2次昇圧ピストン部 6 4で発生する圧力は増幅され、 3次昇圧ピストン部 65で発生する圧力はさらに増幅されたものとなり、 2次昇圧ピストン部 64及び 2次昇圧室 67では、 1次昇圧水をさらに圧縮して 2次昇圧水とすることができ、 3次昇圧ピストン部 65及び 3次昇圧室 84では、 2 次昇圧水をさらに圧縮して超高圧の流体である 3次昇圧水とすることができる。尚、ここでは、 A側を用いて説明した力 B側においても同様である。

図 9は、第 2の昇圧部 6の一対のシリンダの内一方 (A側）のシリンダの断面図である。第 2のピストン 62は、一体に形成されており各部での力が一定となるように油圧伝達ピストン部 63、 2次昇圧ピストン部 64及び 3次昇圧ピストン部 65が直結して形成されている。第 1のピストン 32及び第 1のシリンダ 31が油液を図 9中矢印 Fol方向に押すと、油液が油圧伝達シリンダ室 61に流入し、第 2のピストン 62の油圧伝達ピストン部 63を押す。油圧伝達ピストン部 63と 2次昇圧ピストン部 64及び 3次昇圧ピストン部 65とは、一体に連結されているため、第 2のピストン 62の力がそのまま、 2次昇圧水及び超高圧昇圧水である 3次昇圧水に伝達される。このとき、 2次昇圧室及び 3次昇圧室を構成するシリンダ内の空気 A4が空気通気口 87を介して外部に排出される。油圧伝達を行う油圧伝達ピストン部 63、 2次昇圧ピストン部 64及び 3次昇圧ピストン部 65を一体化することで、小型、軽量、経済的な昇圧構造を実現できる。

このように、本発明を適用した切削切断装置 1は、昇圧用ピストンの圧縮の周期に同期して、ノルス状の超高圧水を噴射して、物体のカッティングを行うパルス水圧を用いた装置である。

すなわち、切削切断装置 1は、被切断物に対して流体を噴射する噴射部 2と、噴射部 2に供給する流体を昇圧用ピストン 32, 42, 62, 72の圧縮動作により昇圧する昇圧部 3とを備え、この昇圧用ピストンの圧縮動作の周期に同期して、パルス状の高圧流体を噴射部 2から噴射することで被切断物の切削切断を行うことにより、従来必要であった、超高圧水の配管の引き回しや、リザーブタンクを不要とする。さらに、切削切断装置 1は、水の昇圧効率を大幅にアップでき、小さな動力で、安価で携帯可能なウォータジェットの切断装置を実現させることが可能となり、安全でスピーディな切削切断を実現し、例えば、マーブルタイル等の加工品の効率ィ匕が可能となる。

上述のように、本発明は、超高圧水を得るための効率を大幅に改善し、従来の装置に比べて約 1Z10の動力での駆動を実現させ、簡単に携帯可能にしたウォータジヱット方式の切削切断装置を実現するものである。本発明を適用した切削切断装置 1 は、水の圧縮方式や圧縮過程において、効率アップのための多くの発明により、従来方式に比べ効率を数倍以上アップさせることで、小さな動力での切断装置を可能とした。それにより外形も小型化でき建設現場への持ち運びも可能な装置を作成することが可能となる。

なお、本発明は、図面を参照して説明した上述の実施例に限定されるものではなく

、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなぐ様々な変更、置換又はその同等のものを行うことができることは当業者にとって明らかである。産業上の利用の可能性

本発明の切削切断装置は、各種金属、陶磁器、石等の被切断物に対して超高圧流体を噴射して切削切断をするために用いられる。例えば、タイル、マーブル、ダラナイト等の床材料や外壁材料の加工に用いられ、特に複雑で装飾的な模様を有する床材料や外壁材料等の加工に対しても有効に用いられる。

Claims

請求の範囲

[1] 1.被切断物に対して流体を噴射する噴射部と、

昇圧用ピストンを有し、上記噴射部に供給する流体を、上記昇圧用ピストンの圧縮動作により昇圧する昇圧部とを備え、

上記昇圧用ピストンの圧縮動作の周期に同期して、パルス状の高圧流体を上記噴射部から噴射して上記被切断物の切削切断を行う切削切断装置。

[2] 2.上記昇圧部の動力部は、回転動作されるピニオンと、上記ピニオンに嚙合され、上記ピ-オンが回転動作されることにより直線動作される第 1のラックと、上記ピ-ォンに嚙合され、上記ピ-オンが回転動作されることにより上記第 1のラックと反対方向に直線動作される第 2のラックとを有し、

上記昇圧部は、一対の昇圧用ピストンを有し、上記第 1及び第 2のラックの直線動作により上記一対の昇圧用ピストンが駆動されて、上記流体を圧縮してパルス状の高圧流体を生成する請求の範囲第 1項記載の切削切断装置

[3] 3.上記動力部は、上記ピ-オンに回転駆動力を伝達する電磁式又は機械式のクラッテを有し、

上記クラッチは、電気的又は機械的な制御により、上記昇圧部で生成するパルス状の高圧流体のパルス幅を制御して、切削切断動作のオンオフ及び切削切断速度の調整を行う請求の範囲第 2項記載の切削切断装置。

[4] 4.上記昇圧部は、上記昇圧部の動力源に近い位置に配置される第 1の昇圧部と、上記噴射部に近い位置に配置される第 2の昇圧部とを有し、

上記第 1の昇圧部は、第 1の昇圧ポンプを有し、上記流体を圧縮して昇圧するとともに、油液を圧縮して油圧を発生させ、

上記第 2の昇圧部は、第 2の昇圧ポンプを有し、上記第 1の昇圧部により発生された油圧により駆動されて、上記第 1の昇圧部で昇圧された上記流体をさらに昇圧する請求の範囲第 1項記載の切削切断装置。

[5] 5.上記昇圧部は、上記昇圧用ピストンを摺動可能に内部に配置される昇圧用シリンダと、注水用バルブと、脱気用バルブとを有し、上記昇圧用ピストンを一方向に摺動させて上記昇圧用シリンダの内部へ上記流体を注入する際に上記注水用バルブを閉として上記昇圧用シリンダ内部の圧力を減圧し、上記流体中の気体成分を気泡として発生させ、上記昇圧用ピストンを他方向に摺動させて上記昇圧用シリンダの内部の上記流体を昇圧する際に、上記脱気用バルブを開として上記気泡を排出する請求の範囲第 1項記載の切削切断装置。

[6] 6.上記昇圧部は、油圧により駆動される油圧ピストン部と、上記油圧ピストン部に一体に形成され、上記油圧ピストン部より面積が小さく形成される第 1のピストン部と、上記油圧ピストン部に一体に形成され、上記第 1のピストン部より面積が小さく形成される第 2のピストン部とを有し、上記油圧ピストン部が上記油圧により移動することにより、上記第 1のピストン部により上記流体の昇圧を行うとともに、上記第 2のピストン部により上記流体のさらに高圧でパルス的な昇圧を同時に行う請求の範囲第 1項記載の切削切断装置。

[7] 7.上記昇圧部は、一対のシリンダと、油圧により駆動され上記一対のシリンダ内をプッシュ動作及びプル動作を交互に行う一対のピストンと、上記一対のシリンダの上記一対のピストンの上記油圧により駆動される側と反対側に充填される帰還用油液と、上記一対のシリンダの上記帰還用油液が充填される側を上記帰還用油液が循環可能に接続する連結配管とを有する請求の範囲第 1項記載の切削切断装置。

[8] 8.上記昇圧部は、上記昇圧部の動力源に近い位置に配置される第 1の昇圧部と、上記噴射部に近い位置に配置される第 2の昇圧部とを有し、

上記第 1の昇圧部は、上記流体を圧縮して昇圧するとともに、油液を圧縮して油圧を発生させる第 1のピストンを有し、上記流体の 1次昇圧を行い、

上記第 2の昇圧部は、上記油圧により駆動される油圧ピストン部と、上記油圧ピストン部より面積力、さく形成される第 1のピストン部と、上記第 1のピストン部より面積が小さく形成される第 2のピストン部とからなる第 2のピストンを有し、上記油圧ピストン部が上記油圧により移動することにより、上記第 1のピストン部で上記流体の 2次昇圧を行うとともに、上記第 2のピストン部で上記流体の 3次昇圧を行う請求の範囲第 1項記載の切削切断装置。