JPH0522047U - ウオータージエツトノズル構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ウォータージェットによるワークの加工能率の
向上と加工精度の向上を図る。 【構成】ウォータージェットノズル5'' の閉断面を非円
形とし、加工能率を増大させると共に、角穴加工等にお
けるコーナー部の加工精度を上げるようにする。 【効果】単位時間当りの加工量が増大し加工面の精度が
向上する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

開示技術は、高圧水ノズル（ウォーターノズル）、及び、高圧力水にガーネッ トサンド等の粉粒体を混入させたアブレイシブウォータージェットのノズルの構 造の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】

周知の如く、種々の機械器具装置類は単一の部品よりは複数の部品の組合体か らなる態様が殆どであり、したがって、各部品はさまざまなものを有しており、 これらのさまざまな形状を有する部品はそれ自体の切削切断加工面等を有したり 、又、金型等による成形加工から成るものである。

【０００３】 そのため、該部品の成形加工は勿論のこと、金型の成形加工にも切断，切削， 穴明け，剥離等の所謂カッティング加工が必要とされ、旧来は切削工具，切断工 具による切断、及び、溶断，プラズマ切断，アーク切断等が用いられてきた。

【０００４】 しかしながら、かかる旧来技術によるカッティングは面粗さや母材の変質等が 好ましくない場合があり、そこで、高圧力水をビーム状に噴出させるジェットエ ネルギーによって母材に影響なく滑らかで鋭利な切断面等が形成されることから 、所謂ウォータージェットが切断，切削，剥離，穴明け等の種々の加工に利用さ れるようになり、近時は木材，合成樹脂材，セラミックスに加えて金属材料等の 母材に対しても加工が出来るようになり、更に、高圧力水にガーネットサンド等 の所定粉粒体を混入させて噴出するアブレイシブウォータージェット等も広く実 用化されるようになってきた。

【０００５】 アブレイシブウォータージェットについて図６によりノズルヘッド1 の構造を 略説すると、ミキシングチャンバ2 に所定の高圧力水のウォーターノズル3 とガ ーネットサンド等の粉粒体の供給口4 とが接続されて粉粒体を混入したアブレイ シブノズル5 が所定のワークに臨まされて延設されるようにされ、又、高圧力水 噴流のみで加工するウォータージェットのノズルヘッドは図６に於けるウォータ ーノズル3 のみで構成される。

【０００６】 而して、ウォーターノズル3 、及び、アブレイシブノズル5 は通常円形閉断面 とされており、したがって、ジェットビームもその断面が円形であって、図７に 示す様に、ワーク6 に対する穴明け等の加工部位7 はジェットビーム8 による加 工とされることから、加工能率を上げるべくウォーターノズルやアブレイシブノ ズル5 に大口径のものを使用すると、ほぼ口径の２乗に比例して所要動力、研摩 材供給量等が増加するといった不具合がある。

【０００７】 そして、図９に示す様に、ワーク12の突出部が嵌合する凹部13がそのコーナー 部に於いて直角部分を有したりする部材や、図１０に示す様な角穴14を加工する に際してのコーナー部15が直角であることが細部に亘って求められるような場合 には、円閉断面のジェットノズルでは対応出来ないという本質的な欠点があった 。

【０００８】 そこで、加工の高速化、加工効率の向上を図る方法として、従来から考えられ ている対応策は切断の進行方向に複数個のノズルヘッドを重層させて用いる方法 である。

【０００９】 かかる多連式のマルチノズル方式では、一種ののこぎり加工によるような連続 多重加工が行われることにより、加工能率を向上させることは出来る。

【００１０】 又、コーナー部を直角に（コーナー半径を小さく）加工する方法としては、現 状では、可能な限り小口径のノズルを使用する方法が用いられてはいる。

【００１１】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、かかる多連式のマルチノズルにあっては上述した如く、その進 行方向に重層されているために、各ノズル相互の取合い姿勢は一種の固定式にさ れ、したがって、図８に示す様に、多関節ロボットの制御技術等によりノズル断 面をノズル進行方向10に沿うように倣らしめて加工効率を上げるようにし、ノズ ル数を増加すればする程、彎曲するノズル進行方向10に対するノズル断面の幅が 厚くなり、したがって、ノズル進行方向10とワークの加工面11の距離が広がり、 結果的に加工精度が充分に設計通りにし難く、且つ、材料の歩留りが悪いという 難点があった。

【００１２】 これに対し、電子制御により各ジェットノズルの位置、及び、傾斜角度をノズ ル進行方向10の曲率に倣って経時的に変化するようにすることも理論的には可能 であるが、実際上の制御機構や管理が煩瑣となる欠点がある。

【００１３】 又、小口径のノズルを使用してコーナー部を直角（或いは、鋭角）に加工する 方法に関しては、充分小さなコーナー半径を得ようとすれば、必然的に微小なノ ズル径を用いる必要があり、加工能率が極端に低下するし、特に、アブレイシブ タイプの場合では混合砥粒の粒子径の関係でノズル径をあまり小さく出来ない等 の難点があった。

【００１４】

【考案の目的】

この出願の考案の目的は上述従来技術に基づくウォータージェット、及び、ア ブレイシブウォータージェットによるワークに対する加工を行う際の問題点を解 決すべき技術的課題とし、その利点をフルに生かしながらも、加工効率を上げ、 しかも、加工精度を充分に確保し、加工の自由度を充分に有するようにして機械 装置製造産業における加工技術利用分野に益する優れたウォータージェットノズ ル構造を提供せんとするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段・作用】

上述目的に沿い先述実用新案登録請求の範囲を要旨とするこの出願の考案の構 成は、前述課題を解決するために、断面円形のノズルの問題点を解決すべき技術 的課題とし、所定の高圧力水のビーム状のウォーターノズルにより、或いは、高 圧力水のウォータージェットにガーネットサンド等の粉粒体を混入させてアブレ イシブウォータージェットとしてワークに所定に噴出して切断，切削，剥離，穴 明け等の加工を行うに際し、ウォーターノズル、及び、ノズルヘッドから延出し たアブレイシブノズル等を長円形や方形等の非円形の閉断面に形成し該非円形の 閉断面形状に噴出されるビーム状のジェットがワークに対し所定加工を行うに際 しノズルの進行方向に沿う面を有して加工面の加工精度を良好にし、切削効率を 上げ、又、ノズル進行方向が彎曲する際にはノズルをして可及的に当該加工進行 方向に沿うようにして設計通りに加工し、方形閉断面である場合には角穴加工等 が行えて精密加工が出来るようにした技術的手段を講じたものである。

【００１６】

【実施例】

次に、この出願の考案の実施例を図１、乃至、図５に基づいて説明すれば以下 の通りである。

【００１７】 尚、図６以下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。

【００１８】 図示実施例はアブレイシブウォータージェットノズルの態様であり、図６に示 す在来一般態様同様にミキシングチャンバ2 に対しウォーターノズル3 とガーネ ットサンド等の粉粒体を混入する供給口4 が該ミキシングチャンバ2 に接続され ており、5 は該ミキシングチャンバ2 からワークに対して延出するアブレイシブ ノズルであって、図１に示す実施例においては該アブレイシブノズル5'' がその 閉断面を長円形に形成されているものであり（必要に応じてウォーターノズル3 の断面も長円形とする）、ノズルの進行方向10に平行な面16，16が相対向させて 有している。

【００１９】 そして、当然のことながら、当該閉断面においては長軸，短軸を有しており、 それらの比率は設計的に適宜に選択されるものである。

【００２０】 当該実施例において図４，図５に示す様に、長軸方向にノズル5'' を進行方向 10として前進させながら、ワーク6 に対し所定の切削加工を行うに際し、ノズル 5'' から噴出されるビーム状のジェット8 は進行方向10に沿って密度が高く、加 工効率は在来態様の多連式マルチノズルと同様に加工量が増して、その限り、加 工効率は良く、加工のスピードアップが可能となる。

【００２１】 そして、進行方向10が彎曲している場合には、ノズル断面の長円形を当該加工 部位の加工進行方向に沿う接線方向に平行姿勢に形成することにより加工進行方 向と加工面との距離を緊密に保つことが出来る。

【００２２】 そして、長軸と短軸の比率を所定に採用することにより角穴加工等にも高精度 で作業させることが出来る。

【００２３】 而して、図２，図３に示す実施例はその閉断面が方形にされている態様であり 、図２の実施例は長方形で、図３に示す実施例は正方形の態様であり、図９や図 １０に示す様な直角のコーナー部を有する加工には高精度で対応させることが出 来るものである。

【００２４】 又、図２の長方形断面の場合は図１に示す長円形断面と同様加工のスピードア ップが可能となる。

【００２５】 尚、この出願の考案の特徴はノズル内径形状を非円形とすることであって、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、外径形状を 円形としたり、ノズルの閉断面のコーナー部や長軸端部に於いてその肉厚を厚く し、強度と耐摩耗性を良くする等種々の態様が採用可能である。

【００２６】 又、適用対象はアブレイシブウォータージェットばかりでなく、粉粒体を混入 させないウォータージェットノズルでも可能であることは勿論のことである。

【００２７】

【考案の効果】

以上、この出願の考案によれば、基本的に母材に熱影響を与えず、滑らかな加 工面を形成させる優れたアブレイシブウォータージェット等のウォータージェッ トノズルにおいて在来態様の円形閉断面と異なり、非円形の閉断面を有するノズ ル構造としたことにより同一板厚の切断等の加工がこれまでよりも高速で行える という効果があり、加工能率向上にプラスする利点がある。

【００２８】 又、当該閉断面を方形とすることにより精密な角穴加工等が行え、製品精度を 向上させることが出来るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

図１、乃至、図５はこの出願の考案の実施例の説明図で
ある。

【図１】１実施例の断面図である。

【図２】他の実施例の断面図である。

【図３】別の実施例の断面図である。

【図４】ワークの加工プロセス縦断面図である。

【図５】同平面図である。

【図６】在来態様のウォータージェットノズルの概略断
面図である。

【図７】図６に基づく加工の平面図である。

【図８】多連式マルチノズルによる加工の平面図であ
る。

【図９】ワークの加工部分断面斜視図である。

【図１０】他のワーク角穴加工の平断面図である。

【符号の説明】

1 ノズルヘッド 5 ウォータージェットノズル 10 進行方向

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 池本 喜和 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内 (72)考案者 山口 正道 兵庫県神戸市中央区東川崎町３丁目１番１ 号 川崎重工業株式会社神戸工場内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズルヘッドに設けられたウォータージェ
   ットノズルが閉断面に形成されている構造において、該
   閉断面が非真円形に形成されていることを特徴とするウ
   ォータージェットノズル構造。
2. 【請求項２】上記閉断面がノズル進行方向に沿う平面を
   有していることを特徴とする実用新案登録請求の範囲第
   １項記載のウォータージェットノズル構造。