JPH0644598Y2 - アブレーシブノズルヘッド - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はアブレーシブジェットノズルに係り、ノズルの
移動軌跡確認を可能にするノズルヘッドの改良に関する
ものである。

［従来の技術］ 高圧流体噴射を切断などの物体加工に利用した技術は既
に数多く実用化されている。

高圧流体噴射加工は加工しろが極めて小さくて済むこ
と、加工時の発熱が極めて少ないこと、加工工具の摩耗
が無視し得ること、加工屑の発生が極めて少ないことな
どの特徴を有しており、機械加工、エレクトロニクスな
幅広い分野で利用されている。近年では研磨材を水と共
に噴射するアブレーシブジェット加工が用いられてい
る。

アブレーシブ切断装置の多くは制御装置にコンピュータ
を内蔵していて、目的の加工形状を予め記憶させ、該記
憶加工形状に従ってノズルを移動させて被加工物を加工
するように構成されている。

従来は被加工物を加工する前に、プログラム確認のため
にノズル先端に針状のものを取り付けて、プログラムを
実行し、ノズルの移動軌跡を辿る確認方法や、ごく低圧
の液体をノズルから実際に噴射しながら順に移動軌跡を
辿る確認方法などが用いられていた。

［考案が解決しようとする課題］ このような状況において、目的の加工形状が比較的単純
な形状や、二次元的な平面においてはシミュレートする
のにあまり困難は生じないが、目的の加工形状が自由曲
線を多く含んでいたり、凹凸の多い複雑な形状、あるい
は複雑な三次元加工となると、ノズル先端に針を取り付
ける方法では針が被加工物に接近できない状態があり、
切断線が確認しにくい。また、ノズル，針により、移動
軌跡が遮られて確認しにくい。寸法誤差、プログラムミ
スにより被加工物を傷つけたり変形させたりもする。

従って、速度を極端に下げたり原プログラムを部分的に
修正するなどの方法をとらなければならない。

ごく低圧の液体を実際に噴射する方法によれば、ノズル
より液体を噴射するため、水の飛散によって正確な位置
を見極めるのが困難であるとともに作業環境が悪化す
る。

従って、三次元アブレーシブ切断装置の普及とともにプ
ログラム確認作業の高精度化，簡略化が望まれている。

［課題を解決するための手段］ 前記問題点を解決する手段として、水ノズルと、該水ノ
ズルの下流配設したアブレーシブノズルと、前記水ノズ
ルとアブレーシブノズルとの間に形成した混合室と、該
混合室に開口するアブレーシブ供給孔とから成るノズル
ヘッドにおいて、アブレーシブ供給孔から混合室を経て
アブレーシブノズル内に挿入される光ファイバーと、前
記アブレーシブ供給孔に係合し、光ファイバーと交換可
能なアブレーシブホースとから成り、光ファイバーのア
ブレーシブノズル内に挿入される一端を球面状に形成
し、他端を光源部に連結した構造としている。

［実施例］ 以下において本考案を実施例に基づいて詳細に説明す
る。

図において、切断装置11は三次元加工に適用されるマニ
プレータを示している。切断装置11の先端のアーム16は
三次元的に駆動するように構成され、前記アーム16の先
端には必要に応じてノズルヘッド17が着脱可能となって
いる。

本考案におけるアーム16部先端に取り付けたノズルヘッ
ド17において、水ノズル３とアブレーシブノズル６との
間に形成した混合室９にアブレーシブ供給孔５を開口さ
せ、前記アブレーシブ供給孔５より混合室９を経て光源
部12から連結している光ファイバー18をアブレーシブノ
ズル６に取り付けている。

プログラム確認手順について、実施例を示すと被加工物
14に投射される光束が被加工物14の加工部位に照射され
るように所望位置へノズルヘッド17が移動させる。

所望位置において光線が被加工物14に対して最適な角度
で投射されるように微調整が行われる。すなわち、被加
工物14の切断においてアブレーシブノズル６から噴射さ
れる流体の流線が被加工物14に対して直角であれば効果
的である。

光ファイバー18から被加工物14への投射について見れ
ば、光線が被加工物14に対して直角に投射されれば、円
形に光線が被加工物14にうつる。従って、被加工物14に
光線がなるべく円に近い状態で投射されるように調節す
れば最適位置を求めることができる。

次にアブレーシブノズル６から光ファイバー18を取り外
しアブレーシブパイプ８をアブレーシブ供給孔５に取り
付ける。続いてプログラムにしたがい、ノズルヘッド17
が切断する経路を辿り移動する。ところで流体の噴射加
工においてアブレーシブノズル６から噴射された高圧流
体が噴射直後は糸状の流線を形成しているが空気抵抗な
どによって次第に拡散し、最終的には飛沫となって飛散
する。ウォータジェットに供されるのは糸状の流線部お
よび拡散しても拡散流体自体がかなりの流速を保持し、
かつ中心部に糸状の流線分が残っている部分である。

このように切断などの加工に適用し得る範囲において、
アブレーシブノズル６から噴射された直後の流線の太さ
とアブレーシブノズル６から所定距離隔てた位置におけ
る流線の太さとが異なり、アブレーシブノズル６から離
れるにしたがって徐々に太くなっている。つまり切断し
ろが大きくなる傾向にある。ところが、本考案において
シミュレートの手段として用いる光ファイバー18は、端
面から光線を直線状に放出するものであり、前記のよう
な水の飛散ないしは流線の拡大をそのままシミュレート
するのは困難である。そこで、光ファイバー18の光線放
出端面を球面状に形成することによって、レンズ効果を
付与し、光線を拡散させて前記水の飛散ないしは流線の
拡大をシミュレートしようとするものであり、効果的に
その目的を達成し得たものである。

よって、流体の噴射形状に近い形状を光線に形成させ、
実際に近いシミュレートによるプログラム確認を行うも
のである。

プログラム確認終了後は、光ファイバー18を取り外し、
アブレーシブ供給孔５にアブレーシブパイプ８を設置す
ると、直ちに切断可能となる。

［考案の効果］ 前記実施例に示したように本考案によれば、プログラム
確認による被加工物の変形，損傷が解消でき、確認速度
は実速度での確認が可能となり、また、噴射流体の拡散
状態のシミュレートにより切断しろも確認できるため、
実際に近いシミュレートを可能にし、プログラム確認作
業の高精度化，簡略化を行うことができた。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に適用され得る切断装置の一例を示す外
観図である。第２図は本考案によるアブレーシブノズル
に光ファイバーを取り付けた実施例の縦断面図、第３図
はノズルヘッド先端に針を取り付けた従来のノズルヘッ
ド先端外観図、第４図は本考案のノズルヘッド先端部の
詳細図、第５図は被加工物に光線を投射する不適位置投
射状態図、第６図は被加工物に光線を投射する最適位置
投射状態図、第７図は従来のアブレーシブノズルの縦断
面図である。 3:水ノズル 5:アブレーシブ供給孔 6:アブレーシブノズル 8:アブレーシブパイプ 9:混合室 11:切断装置 12:光源部 14:被加工物 16:アーム 17:ノズルヘッド 18:光ファィバー 19:針

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】水ノズルと、該水ノズルの下流配設したア
   ブレーシブノズルと、前記水ノズルとアブレーシブノズ
   ルとの間に形成した混合室と、該混合室に開口するアブ
   レーシブ供給孔とから成るノズルヘッドにおいて、前記
   アブレーシブ供給孔から前記混合室を経て前記アブレー
   シブノズル内に挿入される光ファイバーと、前記アブレ
   ーシブ供給孔に係合し、前記光ファイバーと交換可能な
   アブレーシブパイプとから成り、前記光ファイバーの前
   記アブレーシブノズル内に挿入される一端を球面状に形
   成し、他端を光源部に連結したことを特徴とするアブレ
   ーシブノズルヘッド。