JPH033799A - 高圧水の減圧装置を備えたウオータージェット加工装置 - 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〉 開示技術は、水道水等の水を所定の高圧水にして小径の
ノズルから所定のワークにウォータージェットとして噴
出し、設計通りに正確に切断等を行うようにした高圧水
の減圧の技術分野に属する。

〈要旨の概要〉 而して、この出願の発明は水道水源等に接続されたポン
プ等の給水ユニットからの水道水等を油圧シリンダ等の
増圧ユニットにより所定の高圧状態に昇圧してアキュー
ムレータ等の高圧部品を介してノズルユニットのトーチ
に圧送するプロセスにおいて、当該給水の使用状態に適
応する高圧水に減圧するようにした高圧水の減圧装置を
備えたウォータージェット加工装置に関する発明であり
、特に、ノズルユニットのトーチに送給する増圧ユニッ
トからの昇圧状態の高圧水の元圧を維持したままにして
トーチまでのプロセスにてトーチの要求水圧までオリフ
ィスとオンオフバルブの組合せ等により減圧するように
した高圧水の減圧装置を備えたウォータージェット加工
装置に係る発明でおる。

〈従来技術〉 周知の如く多くの工業製品は切断や切削面等の加工面を
有しており、したがって、これらの工業製品の製造工程
に於いては当該面に対する切断や切削加工が不可欠の場
合が多い。

而して、かかる切断面や切削面の加工は、例えば、ミー
リング等工作機械による機械加工やガス切断やプラズマ
溶断等の物理的手段を用いる場合が多く、したがって、
かかる手段による切断面や切削面の近傍に於ける素材に
熱変化が生じて製品に変質を生ずる虞れ等があった。

又、溶断ノズルとワークとの取り合いが厳しく、そのた
めにノズルのセラ１〜がし難い難点かあったり、又、ノ
ズルに目詰りや摩耗が生じたりする不具合もあった。

又、例えば、ワイヤカッ１〜やコンタマシンの如く切断
加工に先立って下孔加工が不要で、而も、その精度が高
くなければならず、作業が著しく煩瑣となる不具合もあ
った。

又、これらの切断手段や切削手段ではワークとの取合い
において、当該ワークの種類が限定されたりして取合い
の自由度が少いというマイナス面もおった。

これに対処するに、近時水道水等の水を数気圧乃至数百
気圧から数千気圧までも昇圧させた高圧水とし、小径の
ノズルから高圧水を噴射さＵ、その高いエネルギー密度
により当該ワークを切断したり切削したりする、所謂ウ
ォータージェットが用いられるようになり、少量の水で
安全、且つ、衛生的で摩耗や目詰りもなく、ワークの取
合いの自由度もあり変質や臭い等も生じない利点から新
素材の誕生に伴い益々重要視され、近時は一万気圧にも
およぶ高圧水のウォータージェットが実現可能にさえな
ってきている。

そして、ノズルにおいて噴出する高圧水のに金属微粉末
等の研磨材を混入させて高硬度の金属や鉱石等の切断や
切削をも可能にするようにさえなってきつつある。

而して、かかる多くの利点を有するウォータージェット
はその使用に際し、該ワークに対するノズルユニットの
使用状況、即ち、要求圧力の高圧水の増圧状態が最適切
断等を保証するために、ウォータージェットの切断能力
等は圧力、流量、送り速度に関係し対象となるワークや
切断条件に応じて適宜選択して切断が行われるようにさ
れてはいる。

かかるウォータージエツ］〜の高圧水回路を第７図によ
り略説すると、図示しない水道水源からの図示しない水
道水をポンプユニット２により平滑機能を有するべく併
設された油圧ユニット５に接続され油圧シリンダ等の増
圧ユニット３にチエツクバルブ４，４とを介して送給さ
せ、図示しない油圧制御機構５により各増圧ユニット３
を切り替えて連続して所定の高圧水を昇圧して増圧し、
アキュームレータ７から所定のワーク９に対設したノズ
ルユニットのトーチ１０に圧送して該トーチ１０のノズ
ルからウォータージェット１１を噴出させてワーク９を
所定に切断等するようにされていた。

〈発明が解決しようとする課題〉 而して、トーチ１０から噴出されるウォータージェット
１１の圧力が高ければ高いほど、ワーク９に対する切断
能力は比例的に向上するために、ユニットプラントの増
圧能力は益々高くなるように設計されるようになり、例
えば、在来の数千キロから一万気圧程度にまでアップさ
れるようになってきている。

そして、スイーベルジョイン１〜６やアキュームレータ
７やオンオフバルブ８等や高圧配管等の高圧部品は、常
にかかる高圧水の供給状況下に置かれており、而も、上
述した如くワーク９に対するウォータージェット１１の
供給圧力条件の変化に応じて、例えば、アキュームレー
タ７に対する圧扱きバルブ１２等を介しての減圧や該ア
キュームレータ７による蓄圧によって昇圧するような高
頻度の昇圧、減圧が繰り返されるために、高圧部品系統
に経時的な疲労破壊が生じてリークを生じたり耐久性が
低下する等の不都合さがあった。

勿論、増圧ユニット３，３の高圧制御機構５による圧カ
コンｉ〜ロールも行われるが、高圧部品部分に於ける圧
力の頻繁な激変はかかる疲労破壊やシール不良を阻止す
ることか出来ないというマイナス点があった。

又、ノズル１０の使用条件により要求高圧に減圧する場
合には、アキュームレータ７に蓄圧り、た水を放出し昇
圧する場合には蓄圧するようにするために待ち時間や立
上り時間が必要となり駆動効率を低下し、生産性を阻害
するというデメリットかあった。

ざりながら、先述した如くワーク９に対するウォーター
ジエツ１〜１１を介しての切断等は、その使用条件によ
る最適圧ノＪの高圧水送給が必要でおるために、アキュ
ームレータ７や圧扱きバルブ１２、更には増圧ユニット
３．３等を配設して高圧水の昇圧や減圧を頻繁に行わざ
るを得ないという避Ｅノられないマイナス点があった。

〈発明の目的〉 この出願の発明の目的は上述従来技術に基づくウォータ
ージエツ１〜のワーク対するノズルからの噴出による切
断に用いる高圧水の昇圧プロセスに於ける高圧回路の疲
労破壊、シール機能低下の問題点を解決すべき技術的課
題とし、ウォータージェットによるワーク切断の様々な
利点を何等削減することなく有効に利用することか出来
、そのうえ、増圧ユニツｌ〜による高圧水の昇圧の元圧
を維持しながらノズルユニツＩ〜のトーチの要求高圧水
高圧を要求通りに現出することが出来るようにし、而も
、昇圧プロセスに於ける高圧部品の疲労破壊やシール機
能低下を防止することが出来るようにして各種製造産業
に於ける加工技術利用分野に益する優れた高圧水の減圧
装置を備えたウォータージェット加工装置を提供せんと
するものである。

〈課題を解決するための手段・作用〉 上”）ＩＬ目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とする
この出願の発明の構成は前述課題を解決するために、水
道水源に接続されたポンプ等の給水ユニットにより水道
水を油圧シリンダ等の増圧ユニットに送給し、該増圧ユ
ニットは油圧制御機構等により連続的、且つ、平滑裡に
所定の高圧水を連続してノズルユニットのトーチに供給
することが出来るようにして、トーチから当該所定高圧
の高圧水をワークに対してウォータージェットとして噴
出し、該ワークを所定に切断等するようにし、而して、
トーチのノズルによるウォータージェットの噴出による
切断等がワークやノズルのウォータージェットに対する
要求条件により供給する高圧水の圧力を所定圧力に減圧
しなければならない時には増圧ユニットからトーチに接
続した昇圧配管中途に設けられたオンオフバルブと可変
オリフィス、或は、固定オリフィスとの組合せによるオ
ンオフバルブのオンオフ制御、及び、オリフィスによる
絞りにより所定圧力に減圧し、而も、該昇圧回路に８５
ける基部側の増圧ユニットからの元圧は常に一定に維持
されるようにして、高圧部品のアキュームレータやスイ
ーベルジョイント、或は、オンオフバルブや高圧配管等
の疲労破壊やシール機能低下が生じないようにした技術
的手段を講じたものである。

〈実施例〉 次に、この出願の発明の実施例を第１乃至６図に従って
説明すれば以下の通りである。

尚、第６図と同一態様部分は同一符号を用いて説明する
ものとする。

第１乃至３図に示す実施例において、増圧ユツト３には
第６図に示す在来態様同様に、水道水源に接続されたポ
ンプ等の給水ユニットが接続されて給水が所定の高圧水
に昇圧されて高圧配管１２０ を介しアキュームレータ７、スイーベルジョイント６を
通り所定のオリフィス１３から第二のオンオフバルブ１
４′を通ってノズルユニットのトーチ１０に接続されて
高圧水のウォータージエツｉ・１１を図示しないワーク
に対してノズル１６より噴出するようにされている。

そして、この出願の発明にあいでは高圧配管１２のスイ
ーベルジョイント６の先から固定オリフィス１３と第二
のオンオフバルブ１４′　との間にバイパス高圧配管１
２′か分岐して接続されその中途には第一のオンオフバ
ルブ１４が介装されている。

そして、かかる増圧ユニット３からトーチ１０にか（ブ
ての高圧水の送給を当該トーチ１０、及び、ワークに対
する切断条件により供給高圧水の圧力に減圧しなければ
ならない場合においては、第２図に示す様に、第一のオ
ンオフバルブ１４を閉の状態にするこにとより、スイー
ベルジョイン１〜６を通過する高圧水は固定オリフィス
１３を通って第二のオンオフバルブ１４′を経で＋ヘー
チ１０に送給されてワークに対しノズル１６よりウォー
タージェット１１１ を噴出するようにされる。

したがって、かかる態様にａ′−３いては増圧ユニット
３の元圧はそのまま維持されて第一のオンオフバルブ１
４と固定オリフィス１３の部位に於いて所定に減圧され
るようにされるので市る。

而して、第二段的に第３図に示す様に、第一のオンオフ
バルブ１４を開にセラ１〜すると、スイーベルジョイン
ト６を通過する高圧水は固定オリフィス１３の絞り量に
応じて高圧配管１２、及び、バイパス高圧配管１２′　
に分配されて第二のオンオフバルブ１４′を経てノズル
１０からウォータージェット１１としてワークに対し噴
出され、第一のオンオフバルブ１４と固定オリフィス１
３により、当該ノス゛ル１０の要求圧力に減圧された高
圧水が送給されアキュームレータ７、及び、スイーベル
ジョイン１〜６には増圧ユニット３の元圧が維持された
状態となる。

したがって、当該実施例においては増圧ユニツｌ〜３か
らの高圧配管１２に於けるアキュームレータ７やスイー
ベルジョイント６の高圧部品には、当該増圧ユニツ！〜
３の高圧状態の元圧が維持された２ ものどなってノズル１０の要求高圧の高圧水が供給され
ることになり、設計条件にマツチングする切断かワーク
に対して最適になされるものでおる。

而して、複数本のトーチ１０．１０を用いたり、或は、
１本のトーチ１０により複数条件のワークに対する当該
ワーク毎の切断を行う場合には、例えば、第４図に示す
様に、高圧配管１２からバイパス高圧配管１２’　、　
１２’・・・を分岐接続させて各々固定オリフィス１３
．１３・・・、及び、第一のオンオフバルブ１４゜１４
・・・（当該実施例に於いては３単複段に併設し）、第
二のオンオフバルブ１４′　に接続させ各々その中途に
電磁式の開閉切替えバルブ１５を介装して選択的に該ワ
ークの切断条件に応じて減圧された高圧水を供給し、そ
れにもかかわらず、上述実施例同様に増圧ユニツ］〜３
からの高圧配管１２には該増圧ユニットの元圧が維持さ
れるようにした態様でおり、上述実施例同様にトーチ１
０の使用条件に応じて減圧された高圧水を送給するにも
かかわらず、高圧配管１２には増圧ユニット３の元圧が
維持されたものであるために、アキュームレータ７やス
イ３ 一ベルジョイン１〜６等や高圧配管１２の疲労破壊やシ
ール機能低下によるリーク発生等が防止されるものであ
る。第６図は別の複段併接の態様である。

そして、上述２実施例はオリフィスとして固定オリフィ
ス１３を用いることにより、第一のオンオフバルブ１４
との組合せにおいて、その絞りがあらかじめ一定された
ままでおるが、これに対し第５図に示す実施例は、オリ
フィスとして可変オリフィス１３′を介装し、第一のオ
ンオフバルブ１４の開閉に応じて当該可変オリフィス１
３′　の絞りをコン１〜ロールすることにより、１〜−
ヂ１０の要求圧力が変化しても、これに手動、或は、自
動的に制御する高圧の高圧水を最適条件にて送給するこ
とが出来るようにしたものである。

尚、この出願の発明の実施態様は上述各実施例に限るも
のでないことは勿論であり、例えば、固定オリフィスと
組合せする第一のオンオフバルブに対してトーチ１０と
の要求高圧条件をダイヤルゲージ式にした機構で接続し
たり、可変オリフィスにおいてはトーチの要求高圧水に
適合するように４ 自動セツティング装置を接続する等種々の態様が採用可
能である。

又、適用対象は純粋のウォータージェットばかりでなく
高圧水に研磨材等を混入するアブレッシブジェット噴出
にも適用出来る等設計変更も自在でおることも勿論のこ
とでおる。

〈発明の効果〉 以上、この出願の発明によれば、高圧水噴出を用いるノ
ズルやアブレツシブジェット等によるワークの切断や切
削加工において、水通水等の給水ユニットに接続される
油圧シリンダ等の増圧ユニットから延設される高圧配管
かアキュームレータやスイーベルジョイント等の高圧部
品を介装してノズルユニツ］〜のトーチに接続されて高
圧水をワークに対して噴出する高圧水送給プロセスにお
いてトーチの近傍に於いてのみ当該トーチの要求高圧に
減圧された高圧水を送給し、而も、増圧ユツトから先の
高圧配管部分に於いては該増圧ユツトの元圧が維持され
た状態となるので、トーチの使用条件か変わっても、上
記各高圧部品に於け５５ る圧力変動か経時的に頻繁に変化することかなく、した
がって、当該高圧部品や高圧配管に疲労破壊やシール不
良によるリーク発生等が防止されるという優れた効果が
秦される。

又、アキュームレータに高圧水を蓄圧したり放出したり
する必要がないために、圧力設定に要する立ち上がりや
待ち時間が不要となり、稼動効率が向上し生産性が向上
するという効果も奏される。

更に、複数本のトーチや一本のトーチを複数使用条件の
ワークに対して使用するに際して、増圧ユニットの元圧
を変えることなくトーチ単独で圧力設定が可能となるた
めに待ち時間調整が不要となりこの点からも生産性が向
上するという効果が奏される。

又、耐久性が向上するためにプラントや各ユニットの寿
命が向上しメンテナンス等が不要となりランニングコス
トの低下にもつながるという利点がある。

而も、ウォータージェットやアブレツシブジェットによ
るワーク切断の利点は何等損われること６ なく生かすことが出来る効果もある。

そして、増圧ユニットの元圧が維持されるために、増圧
ユニットによる高圧水の数千キロや一万気圧等の超高圧
の高圧水現出が出来て、高硬度の連続製品等の切断や切
削が可能になり、新素材や複合素材による製品の加工が
現出されるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１乃至５図はこの出願の発明の詳細な説明図であり、
第１図は１実施例の原理的態様の要部模式回路図、第２
．３図はその減圧調整の部分模式図、第４図は別の実施
例の要部模式図、第５．６図は更に他の実施例の要部の
模式図、第７図は従来技術に基づくウォータージエツ１
〜の高圧ウォータージェットの高圧水回路図である。 ２・・・給水ユニット ３・・・増圧ユニット １０・・・ノズルユニット（トーチ） １１・・・ウォータージエツ］〜 ７ １３、１３’・・・オリフィス １３・・・固定オリフィス １３′・・・可変オリフィス １４、１４’・・・オンオフバルブ ８

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）給水ユニットからの水を増圧ユニットを介し昇圧
   状態にしてノズルユニットのトーチに圧送するプロセス
   を有して減圧するようにした高圧水の減圧装置を備えた
   ウォータージェット加工装置において、上記増圧ユニッ
   トからの昇圧状態の高圧水の元圧を維持するオリフィス
   とオンオフバルブを高圧水送給プロセスに設けて該トー
   チの要求水圧に減圧するようにしたことを特徴とする高
   圧水の減圧装置を備えたウォータージェット加工装置。
2. （２）上記減圧を平列複数にしてトーチに選択的に減圧
   した高圧水を送給するようしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の高圧水の減圧装置を備えたウォー
   タージェット加工装置。
3. （３）上記減圧を可変オリフィスとオンオフバルブとの
   組合せにより行うことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の高圧水の減圧装置を備えたウォータージェット
   加工装置。（４）上記減圧を固定オリフィスとオンオフ
   バルブとの組合せにより行うことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の高圧水の減圧装置を備えたウォータ
   ージェット加工装置。（５）上記固定オリフィスとオン
   オフバルブと組合せがノズルを有するトーチごとに対設
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載
   の高圧水の減圧装置を備えたウォータージェット加工装
   置。