JPH0624858U - 偏心回転式ウォータージェットノズルヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本来的に優れた成形加工機能を有するアブレイ
シブウォータージェットの金型等の溝掘加工を行うに際
し、当該溝の側壁の傾斜角度、及び、底面の平坦度を調
整して設計通りに正確な溝掘加工を行うようにする。 【構成】高圧力水供給シャフト３を内部に支承するアブ
レイシブウォータージェットノズルヘッド１のホルダ１
４' に上下の偏心軸受１５' ，１５' を調整ボルト２
２，２２' により側方移動調整可能に設けて、該高圧力
水供給シャフト３、即ち、ノズル７の旋回傾斜角θとそ
の先端の旋回半径ｒを相互独立に設計通りに調整するよ
うにする。 【効果】アブレイシブウォータージェットにより金型の
ワーク８の断面方形の溝９を切削成形するに際し、その
側壁面１２' の所定の傾斜角度θを正確に出し、又、設
計通りの平坦な底面１３' を得ることが出来る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

開示技術は、金属製の金型等を切削する等のウォータージェットノズルヘッド の構造の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】

周知の如く、隆盛な近代社会は科学技術に負うところが著しく大であり、就中 、各種の機械装置類の機器発達のうえに築かれていることは否めないものである 。

【０００３】 而して、かかる機械装置の機器類は各種の研究改良が積み重ねられて単純な形 状のツールの類いのものは少なく、複数部品の組み合わせのものが極めて多いも のであり、構造も複雑で操作、制御、管理等も複雑になっている。

【０００４】 したがって、かかる機械装置器具の各部品等は極めて精巧な平面、曲面、凹凸 部を有しており、そのため、これらの部品の形状は直接的な金属製品は勿論のこ と、木製品、樹脂成形品等も精密、且つ、複雑である場合が殆どである。

【０００５】 そして、かかる部品の直接的な成形は勿論言うに及ばず、成形加工に用いる金 型等のアンダカット部、インロー部等を含めてその精密さの精度が厳しく要求さ れるようになり、単に、機械装置器具の機能的な精巧さのみばかりでなく、近時 、デザイン的な見栄えの外形の良さや意匠性の高さ等も要求され、したがって、 これらの製品の成形加工等に用いられる切削、切断、穿設、剥離、分離等の手段 は旧来の単なる機械的成形加工によるものばかりでなく、ビーム切断、溶断等の 手段も用いられるようになってきたが、これらの手段は勿論のこと、被加工ワー クの加工粗さ、母材への影響等の点から近時従来の手段に替えて高圧力水を該被 加工ワークに対して超高速で噴出する、所謂、例えば、特開昭６３−４１２００ 号公報発明に見られるようなウォータージェットや高圧力水に、更に、ガーネッ トサンド等の研摩粉粒体を添加混合して加工能力をアップしたアブレイシブウォ ータージェット等の技術が研究開発され実用化されるに至り、更に種々の改良が 研究されつつある。

【０００６】 即ち、図４に示す様に、例えば、アブレイシブウォータージェットノズルヘッ ド１にあっては、所定高圧の高圧力水２を高圧力水供給シャフト３を介しミキシ ングチャンバ４に供給し、アブレイシブ供給口を介して供給されるガーネットサ ンド等の研摩粉粒体６を該ミキシングチャンバ４に於いて均一に混合し、ノズル ７から噴出させ図示しない被加工体のワークに衝突させてその運動エネルギーに より所定の切削、剥離、切断等を行うようにしていた。

【０００７】 そして、近時、ウォータージェットの径が著しく細く出来るような技術が開発 されていることにより、切断幅が極めて高い切断が行われて切削面の精細度も向 上するようにされてはきたが、例えば、図５に示す様な金型８に於ける断面方形 の溝９をガウジング的に切削する場合にはノズル７からの１本のウォータージェ ットでワンパス的に仕上げることは不可能であることから、図６の平面図に示す 様に、ノズル７を非自転的に公転状に旋回させながら進行させ、ウォータージェ ットの重複する包絡軌跡により図５に示す断面方形状のハウジング的な溝掘加工 を行うような手段が採用されてきた。

【０００８】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、該種溝９の溝掘成形加工においては図７に示す様なコーナー１ １が直角であり、且つ、側面１２、及び、底面１３が滑らかな平面であることが 設計的に望まれるものではあるが、上述した如く、ノズル７を非自転的に公転状 に旋回させて進行させることにより、図８に示す様に、溝９' は断面が所謂虫歯 状に側面１２' が崖状に傾斜し、底面１３' がノズル７側に突出する様な形状に なる不具合があり、設計断面に沿う溝９が形成出来ないという欠点があった。

【０００９】 そこで、これに対処するに、図１０に示す様に、ノズルヘッド１' の高圧力水 供給シャフト３を内装する円筒状のホルダ１４を相対回転自在にし、径方向に移 動自在な偏心軸受１５を介し高圧力水供給シャフト３をフレキシブルジョイント １５' に接続させてノズル７を図９に示す様に、その支点を変位自在にしウォー タージェットノズル７を非自転的に公転状に旋回するようにし、旋回半径を変化 させて図８に示す様な虫歯状断面の溝９' を可及的に図７に示す方形断面の溝９ に形成するようにする技術も開発されているが、図９に示す様に、ノズル７の先 端の旋回半径ｒはホルダ１４の長さとノズル傾斜角により支点１８との関係から 決められてしまい、ノズル傾斜角θと旋回半径ｒとを独立して変化出来ないので 、基本的に図７に示す様な方形断面の溝９とは出来ない不具合がある。

【００１０】

【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等のノズル による金型等の成形加工に関わるノズルヘッド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の潜在的な利点をフルに生かしながらも、そのノズル を非自転的に公転状に旋回駆動し、しかも、ノズル先端の旋回半径の調整と旋回 支点の調整が相互独立的に行え、フラットな底面と側面の傾斜角度の自由度を高 めることが出来るようにして機械製造産業における加工技術利用分野に益する優 れた偏心回転式ウォータージェットノズルヘッドを提供せんとするものである。

【００１１】

【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、アブレイシブウォータージェット等を用いて金 型や機械装置器具類の部品等を切断、切削、剥離、穿設等の成形加工を行うに際 し、所定の側面傾斜、フラットな底面等の溝掘加工等を行うについてはウォータ ージェットノズルヘッドの装置フレームのハウジング内に設けたホルダを所定圧 力の高圧力水供給シャフトに対し相対回転自在に設け、回転駆動軸にギア、スプ ライン等を介して回転し得るようにし、而して、該ホルダ内には高圧力水供給シ ャフトに沿って少なくとも上下２段に偏心軸受を設けて該高圧力水供給シャフト を支承し、而して、稼働に際しては、ホルダを介し調整ボルト等により偏心軸受 を所定に調整して高圧力水供給シャフトの支点を移動させると共に、ノズル先端 の旋回半径を所定に変えるように移動させ、そして、回転駆動軸によりホルダを 回転させると、偏心軸受を介し高圧力水供給シャフトは非自転的に公転状に所定 の傾斜角度、及び、ノズル先端の旋回半径でごますり運動的作動を行うようにさ れ、したがって、ウォータージェットによる溝掘形状は所定の側壁傾斜角、及び 、フラットな底面で成形加工が成されるようにした技術的手段を講じたものであ る。

【００１２】

【実施例】

次に、この出願の考案の１実施例を図１、乃至、図３に基づいて説明すれば以 下の通りである。尚、図４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。

【００１３】 １''はこの出願の考案の要旨をなす偏心回転式のウォータージェットノズルヘ ッドであり、当該実施例はアブレイシブウォータージェットタイプの態様であっ て、図５に示す様に、リブ加工用の金型８の断面方形の凹溝９をガウジングタイ プに溝掘切削加工するに供されるものであり、図６に示す様に、ノズル７をして その先端を所定半径に旋回しながら進行させて包絡軌跡的に溝掘加工を行うもの である。

【００１４】 而して、該ウォータージェットノズルヘッド１''においてはそのドラムタイプ のハウジング１９がブラケット２０を介し図示しない装置フレームに固設される ようにされ、該ハウジング１９の内部にはベアリングを介しドラム状のホルダ１ ４' が回転自在に支承され、又、その内部の腔部には同芯的に所定圧力の高圧力 水供給シャフト３が相対回転自在に上下一対の同一構造の球面軸受式の偏心軸受 １５' ，１５''に支承され、その上部はフレキシブルコネクタ１５を介し所定の 高圧力水発生源に接続され、下端はガーネットサンド等のアブレイシブ供給チュ ーブ５に接続されるミキシングチャンバ４に接続され更にその先部のノズル７に 接続されている。

【００１５】 又、ハウジング１９の上下部にはカバー２１，２１' が着脱自在に設けられて いる。

【００１６】 而して、上記各偏心軸受１５' ，１５''は図３に示す様に、径方向の溝に横方 向進退移動自在にされ、それぞれ締め付けタイプ、及び、緩めタイプの調整ボル ト２２，２２' によりホルダ１４' に対し高圧力水供給シャフト３を側方に偏心 するようにされ、したがって、この出願の考案においては図９に示すノズル７の 旋回傾斜角θと、その先端部の旋回半径ｒが相互独立に調整出来るようにされ、 したがって、図８に示す様に、本来公転式のウォータージェットノズルにあって は断面虫歯状の横溝９' になり易い断面形状の側面１２' の傾斜角を所定に調整 出来、又、底面１３' の平面形状の度合いを相互独立的に調整することが出来、 又、それらを共に調整することも出来るようにされている。

【００１７】 而して、ホルダ１４' は回転駆動軸１６の間にギア、スプライン機構１７によ って回転力を付与され、そのため、高圧力水供給シャフト３は上下の偏心軸受１ ５' ，１５''の調整ボルト２２，２２' の進退締め、緩め調整による所定旋回傾 斜角での非自転的な公転状態の旋回を行うことが出来るようにされている。

【００１８】 したがって、この出願の考案のアブレイシブウォータージェットノズルヘッド １''では図７、図８に示す様な凹溝９，９' の側壁面１２の傾斜角、及び、底面 １３のフラットの度合いを自由に定めることが出来、予め実験等のデータにより 図９に示す旋回傾斜角θと、ノズル７の先端の旋回半径ｒをデータとして蓄積し ておくことにより、所定の溝成形加工に際しては当該データを参照して調整ボル ト２２，２２' の締め付けによる押し込みと緩みによる進退を介して傾斜角と旋 回半径ｒとを設定することで所定の断面方形の凹溝９，９' の成形が行えるもの である。

【００１９】 上述構成において、図５に示すリブ加工用の金型８に対する断面方形の凹溝９ の溝掘加工をアブレイシブウォータージェットによって行うに際し、前述した如 く蓄積されている実験データ等により当該金型８の凹溝９の設計断面形状に対す るデータ適用を行い、加工に先だって上下の偏心軸受１５' ，１５''を締め付け 用調整ボルト２２、及び、緩め用の調整ボルト２２' をカバー２１を外し（もし くは予め形成しておいた作業窓を介して調整してホルダ１４' に対する所定量の 横方向移動を行う）それによって、当該設計での高圧力水供給シャフト３の傾斜 角とノズル７先端の旋回半径ｒが設定され、そこで、回転駆動軸１６を所定の増 減により回転させるとその回転駆動力はギア、スプライン機構17を介しホルダ１ ４' に伝達され、ホルダ１４' は装置フレームに対し一定に回転を始め、併せて 、高圧力水源より所定圧力の高圧力水を供給すると、フレキシブルコネクタ１５ を介し該高圧力水は高圧力水供給シャフト３に供給され、ミキシングチャンバ４ に於いて側方から供給されるガーネットサンド等の研摩粉粒体と所定に混合され てノズル７から設定径の細径のジェットとなって噴出され、ワークの金型８に噴 出される。

【００２０】 そこで、ホルダ１４' が所定のギア比により設定速度で図６に示す様に、旋回 しながら所定速度で押進されることによりノズル７が旋回し、そのジェットの包 絡軌跡により凹溝９が形成されていく。

【００２１】 而して、当該形成プロセスにおいて、入力データに基づき偏心軸受１５' ，１ ５''を介しての側方変位によって高圧力水供給シャフト３は所定の傾斜角θで、 又、ノズル７の先端の旋回半径ｒが決められていることで当該入力データにより 図８に示す凹溝９' の側壁面１２' の傾斜角、及び、底面１３' の平坦度は設計 通りに形成され、凹溝９' が形成されていく。

【００２２】 そして、成形加工中途における凹溝９' の断面形状変更については稼動を一旦 停止し、或いは、設計により加工を継続しながら、ハウジング１９から調整ボル ト２２，２２' を締め付け、緩めてその偏心軸受１５' ，１５''の側方変位量を 調整し、高圧力水供給シャフト３、即ち、ノズル７の旋回角θと先端の旋回半径 ｒを調整して溝掘加工を続行する。

【００２３】 このようにすることにより、図７、図８に示す凹溝９，９' の側壁面１２，１ ２' 、底面１３，１３' の形状は設計通りに形成され、したがって、金型８のリ ブ加工成形用の凹溝９，９' が設計通りに正確に形成されることになる。

【００２４】 そして、溝幅や溝深さについての制御調整は当業者にとり容易に設計変更の範 囲であることは勿論のことである。

【００２５】 尚、この出願の考案の実施態様は上述実施例に限るものでないことは勿論であ り、上述実施例の如く、偏心軸受について横方向に調整するに替えて、縦方向、 軸方向の変位調整が出来るようにする等種々の態様が採用可能である。

【００２６】 そして、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、通常のウ ォータージェット成形加工にも用いることが出来、又、加工の対象は金型成形ば かりでなく、通常の機械部品の成形加工にも適用出来、又、木製品、樹脂成形品 に対する成形加工にも用いることが出来るのは勿論のことである。

【００２７】 そして、使用条件としては研摩材の乾式使用のみならず、湿式使用に用いるこ とが出来るのも勿論のことである。

【００２８】 そして、設計変更的には偏心軸受の変位移動調整を手動で行っても良いが、電 気式にしたり、リモートコントロール方式にすることもまた、当業者にとり単な る設計変更の範囲であって、容易に成し得ることは勿論のことである。

【００２９】

【考案の効果】

以上、この出願の考案によれば、基本的にワークの品質、形状、周辺条件等に あまり左右されずに切削、切断、穿設、剥離等所望の成形加工が行えるアブレイ シブウォータージェット等のウォータージェットを行う装置において、そのノズ ルヘッドに支承される高圧力水供給シャフト、即ち、該高圧力水供給シャフトに 一体的に延設されるノズルの旋回支点、及び、ノズル先端の旋回半径を偏心軸受 を介し相互独立に変位移動調整することが出来ることにより、細径のウォーター ジェットを介し精度高く溝掘加工等が出来る側壁の傾斜角と底面の平坦度の制御 が設計通りに行え、精度の高い成形加工が確実に行えるという優れた効果が奏さ れる。

【００３０】 したがって、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本来の 利点がフルに発揮され、結果的に金属製品等の製品に対する信頼度が向上し、当 該製品の設計通りの稼動や耐久性が向上するという効果がある。

【００３１】 而して、ホルダが回転することにより、ノズル、即ち、高圧力水供給シャフト は所定の偏心量により非自転的に公転状に旋回するために、ミキシングチャンバ に於ける高圧力水供給シャフトとガーネットサンド等の研摩材供給チューブとの 取り合いもスイーベルジョイント等の複雑な機構を介装することなく、したがっ て、精密なミキシングチャンバやノズルの構造を複雑にすることなくウォーター ジェット本来の機能を充分に果たすことが出来るという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の考案の１実施例の全体概略縦断面図
である。

【図２】同、概略機構図である。

【図３】同、偏心軸受部の断面図である。

【図４】アブレイシブウォータージェットの部分ノズル
ヘッド側面図である。

【図５】ワークの金型の断面図である。

【図６】ノズルの包絡軌跡の模式図である。

【図７】溝掘加工の設計断面図である。

【図８】溝掘加工の実加工断面図である。

【図９】ノズルの公転旋回の模式図である。

【図１０】在来態様の偏心回転式ウォータージェットノ
ズルヘッドの模式図である。

【符号の説明】

３ 高圧力水供給シャフト １４' ホルダ １６ 回転駆動軸 １５' ，１５'' 偏心軸受 １'' 偏心回転ウォータージェットノズルヘッド ２２，２２' 横方向移動機構 ４ アブレイシブミキシングチャンバ

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】高圧力水供給シャフトに相対回転自在に外
   装されたホルダが回転駆動軸に連係されると共に該高圧
   力水供給シャフトを支承する偏心軸受を移動自在に内装
   している偏心回転式ウォータージェットノズルヘッドに
   おいて、上記偏心軸受が高圧力水供給シャフトに沿って
   少なくとも前後２段に配設されていることを特徴とする
   偏心回転式ウォータージェットノズルヘッド。
2. 【請求項２】上記偏心軸受が側方向移動機構に連係され
   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
   記載の偏心回転式ウォータージェットノズルヘッド。
3. 【請求項３】上記偏心軸受が縦方向移動機構に連係され
   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
   記載の偏心回転式ウォータージェットノズルヘッド。
4. 【請求項４】上記高圧力水供給シャフトがアブレイシブ
   ミキシングチャンバに前設されていることを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第１項記載の偏心回転式ウォー
   タージェットノズルヘッド。