(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定配置されているバルブ本体に基端が接続部を介して取り付けられていて高圧水を噴出する噴射口を有する先端側に向かって長手方向に伸びる剛性体からなるノズルチューブと、当該ノズルチューブの前記基端側において前記ノズルチューブに対して微小震動を付与する振動付与手段とを備えているウォータージェット加工装置であって、
前記振動付与手段は、前記ノズルチューブの円周方向において互いの間に９０度の円周角を有して、前記ノズルチューブが伸びる方向に直交する方向からそれぞれ前記ノズルチューブに向かう方向及び前記ノズルチューブから離れる方向に振動を付与する第一の振動付与手段と、第二の振動付与手段とからなり、
前記第一の振動付与手段と、前記第二の振動付与手段からそれぞれ前記振動を付与して前記噴射口を前記ノズルチューブの円周方向に移動させながら前記噴射口から高圧水を噴出すると共に、
前記第一の振動付与手段を前記ノズルチューブが伸びる方向に直交する方向で前記ノズルチューブの方に向けて押しつける第一の力を常に前記第一の振動付与手段に与える第一の圧力付与手段と、
前記第二の振動付与手段を前記ノズルチューブが伸びる方向に直交する方向で前記ノズルチューブの方に向けて押しつける第二の力を常に前記第二の振動付与手段に与える第二の圧力付与手段と、
前記ノズルチューブの円周方向における前記第一の力が向かう方向及び前記第二の力が向かう方向の中間で、前記ノズルチューブが伸びる方向に直交して前記ノズルチューブから離れる方向に向かう第三の力を前記ノズルチューブに対して常に与える第三の圧力付与手段と、
を更に備えていて、
前記第一の力と前記第二の力との合力が、前記第三の力と均衡している状態で、前記第一の振動付与手段と、前記第二の振動付与手段からそれぞれ前記振動が付与される
ウォータージェット加工装置。
【請求項２】
固定配置されているバルブ本体に基端が接続部を介して取り付けられていて高圧水を噴出する噴射口を有する先端側に向かって長手方向に伸びる剛性体からなるノズルチューブと、当該ノズルチューブの前記基端側において前記ノズルチューブに対して微小震動を付与する振動付与手段とを備えているウォータージェット加工装置であって、
前記振動付与手段は、前記ノズルチューブの円周方向において互いの間に９０度の円周角を有して、前記ノズルチューブが伸びる方向に直交する方向からそれぞれ前記ノズルチューブに向かう方向及び前記ノズルチューブから離れる方向に振動を付与する第一の振動付与手段と、第二の振動付与手段からなり、
前記第一の振動付与手段及び、前記第二の振動付与手段は、圧電アクチュエーターで、
前記圧電アクチュエーターからなる前記第一の振動付与手段及び、前記圧電アクチュエーターからなる前記第二の振動付与手段に対して９０度位相差の正弦波駆動電圧が印加されることにより、前記第一の振動付与手段と、前記第二の振動付与手段からそれぞれ前記振動が付与されると共に、
前記第一の振動付与手段を前記ノズルチューブが伸びる方向に直交する方向で前記ノズルチューブの方に向けて押しつける第一の力を常に前記第一の振動付与手段に与える第一の圧力付与手段と、
前記第二の振動付与手段を前記ノズルチューブが伸びる方向に直交する方向で前記ノズルチューブの方に向けて押しつける第二の力を常に前記第二の振動付与手段に与える第二の圧力付与手段と、
前記ノズルチューブの円周方向における前記第一の力が向かう方向及び前記第二の力が向かう方向の中間で、前記ノズルチューブが伸びる方向に直交して前記ノズルチューブから離れる方向に向かう第三の力を前記ノズルチューブに対して常に与える第三の圧力付与手段と、
を更に備えていて、
前記第一の力と前記第二の力との合力が、前記第三の力と均衡している状態で、前記第一の振動付与手段と、前記第二の振動付与手段からそれぞれ前記振動が付与される
ウォータージェット加工装置。
【請求項３】
前記噴射口を前記ノズルチューブの円周方向に移動させながら前記噴射口から高圧水を噴出する
請求項２記載のウォータージェット加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はウォータージェット加工装置に関する。特に、ウォータージェット加工装置における噴射ノズルの先端を高速で微小に振動させることによってワークに対する切削、切断、等の加工を行うウォータージェット加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
噴射ノズルから数百ＭＰａの超高圧水を噴出させ、ワークに対する切削、切断、等の加工を行うウォータージェット加工装置が従来から知られている。
【０００３】
また、ウォータージェット加工装置の噴射ノズル内を通過する流体の流れに高周波振動を付与する試みも提案されている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００７−５２３７５１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、噴射ノズルから超高圧水を噴出させ、ワークに対する切削、切断、等の加工を行うウォータージェット加工装置に、高速で微小な振動を組み合わせ、従来にない新規なウォータージェット加工装置を提供することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］
固定配置されているバルブ本体に基端が接続部を介して取り付けられていて高圧水を噴出する噴射口を有する先端側に向かって長手方向に伸びる剛性体からなるノズルチューブと、当該ノズルチューブの前記基端側において前記ノズルチューブに対して微小震動を付与する振動付与手段とを備えているウォータージェット加工装置であって、
前記振動付与手段は、前記ノズルチューブの円周方向において互いの間に９０度の円周角を有して、前記ノズルチューブが伸びる方向に直交する方向からそれぞれ前記ノズルチューブに向かう方向及び前記ノズルチューブから離れる方向に振動を付与する第一の振動付与手段と、第二の振動付与手段とからなり、
前記第一の振動付与手段と、前記第二の振動付与手段からそれぞれ前記振動を付与して前記噴射口を前記ノズルチューブの円周方向に移動させながら前記噴射口から高圧水を噴出する
ウォータージェット加工装置。
【０００７】
［２］
前記第一の振動付与手段を前記ノズルチューブが伸びる方向に直交する方向で前記ノズルチューブの方に向けて押しつける第一の力を常に前記第一の振動付与手段に与える第一の圧力付与手段と、
前記第二の振動付与手段を前記ノズルチューブが伸びる方向に直交する方向で前記ノズルチューブの方に向けて押しつける第二の力を常に前記第二の振動付与手段に与える第二の圧力付与手段と、
前記ノズルチューブの円周方向における前記第一の力が向かう方向及び前記第二の力が向かう方向の中間で、前記ノズルチューブが伸びる方向に直交して前記ノズルチューブから離れる方向に向かう第三の力を前記ノズルチューブに対して常に与える第三の圧力付与手段と、
を更に備えていて、
前記第一の力と前記第二の力との合力が、前記第三の力と均衡している状態で、前記第一の振動付与手段と、前記第二の振動付与手段からそれぞれ前記振動が付与される
［１］のウォータージェット加工装置。
【０００８】
［３］
固定配置されているバルブ本体に基端が接続部を介して取り付けられていて高圧水を噴出する噴射口を有する先端側に向かって長手方向に伸びる剛性体からなるノズルチューブと、当該ノズルチューブの前記基端側において前記ノズルチューブに対して微小震動を付与する振動付与手段とを備えているウォータージェット加工装置であって、
前記振動付与手段は、前記ノズルチューブの円周方向において互いの間に９０度の円周角を有して、前記ノズルチューブが伸びる方向に直交する方向からそれぞれ前記ノズルチューブに向かう方向及び前記ノズルチューブから離れる方向に振動を付与する第一の振動付与手段と、第二の振動付与手段からなり、
前記第一の振動付与手段及び、前記第二の振動付与手段は、圧電アクチュエーターで、
前記圧電アクチュエーターからなる前記第一の振動付与手段及び、前記圧電アクチュエーターからなる前記第二の振動付与手段に対して９０度位相差の正弦波駆動電圧が印加されることにより、前記第一の振動付与手段と、前記第二の振動付与手段からそれぞれ前記振動が付与される
ウォータージェット加工装置。
【０００９】
［４］
前記第一の振動付与手段を前記ノズルチューブが伸びる方向に直交する方向で前記ノズルチューブの方に向けて押しつける第一の力を常に前記第一の振動付与手段に与える第一の圧力付与手段と、
前記第二の振動付与手段を前記ノズルチューブが伸びる方向に直交する方向で前記ノズルチューブの方に向けて押しつける第二の力を常に前記第二の振動付与手段に与える第二の圧力付与手段と、
前記ノズルチューブの円周方向における前記第一の力が向かう方向及び前記第二の力が向かう方向の中間で、前記ノズルチューブが伸びる方向に直交して前記ノズルチューブから離れる方向に向かう第三の力を前記ノズルチューブに対して常に与える第三の圧力付与手段と、
を更に備えていて、
前記第一の力と前記第二の力との合力が、前記第三の力と均衡している状態で、前記第一の振動付与手段と、前記第二の振動付与手段からそれぞれ前記振動が付与される
［３］のウォータージェット加工装置。
【００１０】
［５］
前記噴射口を前記ノズルチューブの円周方向に移動させながら前記噴射口から高圧水を噴出する
［３］又は［４］のウォータージェット加工装置。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、噴射ノズルから超高圧水を噴出させ、ワークに対する切削、切断、等の加工を行うウォータージェット加工装置に、高速で微小な振動を組み合わせ、従来にない新規なウォータージェット加工装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明のウォータージェット加工装置の一例の概略構成を表す一部を省略した側面図。
【図２】図１の下側から見たこの発明のウォータージェット加工装置の一例の概略構成を表す図。
【図３】振動付与手段として圧電アクチュエーター（圧電素子）が採用されている実施形態で、２つの圧電アクチュエーター（圧電素子）に対して印加される正弦波駆動電圧の位相差（９０度）を説明する図。
【図４】振動付与手段として圧電アクチュエーター（圧電素子）が採用され、この２つの圧電アクチュエーター（圧電素子）に対して９０度位相差で正弦波駆動電圧が印加されたときにノズル噴出口が行う円周方向の高速微小震動の円運動軌跡を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明する。
【００１４】
図１図示のウォータージェット加工装置１は、バルブ本体６に取り付けられているノズルチューブ２を備えている。
【００１５】
この実施形態ではバルブ本体６は固定的に配置されている。
【００１６】
ノズルチューブ２は、その基端（図１におけるノズルチューブ２の上端）が接続部（例えば、メタルシール）を介してバルブ本体６に取り付けられている。
【００１７】
ノズルチューブ２は、高圧水（例えば、数百ＭＰａの超高圧水）を噴出する噴射口を有する先端側（図１におけるノズルチューブ２の下端側）に向かって長手方向（図１における上下方向）に伸びる剛性体からなる。この実施形態ではノズルチューブ２は金属製である。
【００１８】
ノズルチューブ２の先端７に配備されている噴射口の口径はこの実施形態では０．２ｍｍにしている。
【００１９】
ノズルチューブ２の基端側（図１におけるノズルチューブ２の上端側）には、ノズルチューブ２に対して微小震動を付与する振動付与手段８が配備されている。
【００２０】
この実施形態のウォータージェット加工装置１では、従来のウォータージェット加工装置と同じく、不図示の高圧ポンプから耐圧ホース３を介して矢印４ａ、４ｂ、４ｃのように噴射ノズルであるノズルチューブ２に高圧水を供給し、この高圧水がノズルチューブ２の先端７に配備されている噴射口から矢印５で示すように噴出され、不図示のワークに対する切削、切断、等の加工を行う。
【００２１】
この際、振動付与手段８によってノズルチューブ２の基端側においてノズルチューブ２に微振動を付与し、ノズルチューブ２の基端とバルブ本体６との間の接続部（例えば、メタルシール）及び、基端から噴射口を有する先端７に向かって長手方向に伸びるノズルチューブ２にたわみを生じさせ、ノズルチューブ２の先端７を高速で微震動させるものである。
【００２２】
この実施形態のウォータージェット加工装置１における、高圧水（例えば、数百ＭＰａの超高圧水）がノズルチューブ２の先端７に配備されている噴射口から矢印５で示すように噴出される際に行われる、前述したノズルチューブ２の先端７の高速での微震動は、噴射口をノズルチューブ２の円周方向（例えば、図２に矢印１５で示す方向、あるいは、この反対方向）に移動させる高速微振動である。
【００２３】
この実施形態における振動付与手段８は、図２図示のように、ノズルチューブ２の円周方向において互いの間に９０度の円周角を有して、図１図示のようにノズルチューブ２が伸びる方向に直交する方向でそれぞれノズルチューブ２に向かう方向及びノズルチューブ２から離れる方向に振動を付与する第一の振動付与手段８ａと、第二の振動付与手段８ｂとからで構成されている。
【００２４】
第一の振動付与手段８ａと、第二の振動付与手段８ｂとから、それぞれ、ノズルチューブ２の基端側（図１におけるノズルチューブ２の上端側）において、ノズルチューブ２に向かう方向及びノズルチューブ２から離れる方向の振動をノズルチューブ２に付与して、ノズルチューブ２の先端７に配備されている噴射口をノズルチューブ２の円周方向（例えば、図２に矢印１５で示す方向、あるいは、この反対方向）に高速で移動させながら噴射口から高圧水を噴出する。
【００２５】
第一の振動付与手段８ａと、第二の振動付与手段８ｂとからで構成される振動付与手段８によってノズルチューブ２の基端側においてノズルチューブ２に上述した微振動を付与し、ノズルチューブ２の基端とバルブ本体６との間の接続部（例えば、メタルシール）及び、基端から噴射口を有する先端７に向かって長手方向に伸びるノズルチューブ２にたわみを生じさせ、ノズルチューブ２の先端７を高速で微震動させるこの実施形態では、当該ノズルチューブ２の先端７の高速での微震動は、前述したように、ノズルチューブ２の先端７に配備されている噴射口がノズルチューブ２の円周方向（例えば、図２に矢印１５で示す方向、あるいは、この反対方向）に高速で移動するものになる。
【００２６】
これによって、噴射ノズルから超高圧水を噴出させ、ワークに対する切削、切断、等の加工を行うウォータージェット加工装置に、高速で微小な振動を組み合わせた、従来にない新規なウォータージェット加工装置を提供することができる。
【００２７】
この実施形態のウォータージェット加工装置１は、第一の圧力付与手段９、第二の圧力付与手段１０、第三の圧力付与手段１１を備えている。
【００２８】
第一の圧力付与手段９は、第一の振動付与手段８ａを、ノズルチューブ２が伸びる方向（図１における上下方向）に直交する方向でノズルチューブ２の方に向けて押しつける第一の力１２（図２）を、常に、第一の振動付与手段８ａに与えている。
【００２９】
第一の振動付与手段８ａは、ノズルチューブ２の基端側（図１におけるノズルチューブ２の上端側）において、ノズルチューブ２に向かう方向及びノズルチューブ２から離れる方向の振動をノズルチューブ２に付与するものである。そこで、第一の圧力付与手段９によって第一の振動付与手段８ａに付与される上述した第一の力１２（図２）は、ノズルチューブ２の基端側（図１におけるノズルチューブ２の上端側）においてノズルチューブ２に向かう方向で付与される。
【００３０】
第二の圧力付与手段１０は、第二の振動付与手段８ｂを、ノズルチューブ２が伸びる方向（図１における上下方向）に直交する方向でノズルチューブ２の方に向けて押しつける第二の力１３（図２）を、常に、第二の振動付与手段８ｂに与えている。
【００３１】
第二の振動付与手段８ｂは、ノズルチューブ２の基端側（図１におけるノズルチューブ２の上端側）において、ノズルチューブ２に向かう方向及びノズルチューブ２から離れる方向の振動をノズルチューブ２に付与するものである。そこで、第二の圧力付与手段１０によって第二の振動付与手段８ｂに付与される上述した第二の力１３（図２）は、ノズルチューブ２の基端側（図１におけるノズルチューブ２の上端側）においてノズルチューブ２に向かう方向で付与される。
【００３２】
第三の圧力付与手段１１は、ノズルチューブ２の円周方向における第一の力１２が向かう方向及び第二の力１３が向かう方向の中間で、ノズルチューブ２が伸びる方向（（図１における上下方向）に直交してノズルチューブ２から離れる方向に向かう第三の力１４（図２）をノズルチューブ２に対して、常に、与えている。
【００３３】
この実施形態のウォータージェット加工装置１では、第一の力１２と第二の力１３との合力が、第三の力１４と均衡している状態で、第一の振動付与手段８ａと、第二の振動付与手段８ｂからそれぞれノズルチューブ２に向かう方向及びノズルチューブ２から離れる方向の振動がノズルチューブ２に付与される。
【００３４】
上述したように、第一の圧力付与手段９によって第一の振動付与手段８ａに付与される上述した第一の力１２（図２）は、ノズルチューブ２の基端側においてノズルチューブ２に向かう方向で付与され、第二の圧力付与手段１０によって第二の振動付与手段８ｂに付与される上述した第二の力１３（図２）は、ノズルチューブ２の基端側においてノズルチューブ２に向かう方向で付与されている。
【００３５】
上述したように、第一の力１２と第二の力１３との合力が、第三の力１４と均衡している状態で、第一の振動付与手段８ａと、第二の振動付与手段８ｂからそれぞれノズルチューブ２に向かう方向及びノズルチューブ２から離れる方向の振動がノズルチューブ２に付与されるようにしているので、第一の力１２と第二の力１３との合力に均衡する第三の力１４も、ノズルチューブ２の基端側においてノズルチューブ２から離れる方向でノズルチューブ２に対して付与されることになる。
【００３６】
この実施形態では、第一の振動付与手段８ａ及び、第二の振動付与手段８ｂとして、いずれも圧電アクチュエーター（圧電素子）を採用している。
【００３７】
圧電アクチュエーターからなる第一の振動付与手段８ａ及び、圧電アクチュエーター（圧電素子）からなる第二の振動付与手段８ｂに対して図３図示のように、９０度位相差の正弦波駆動電圧を印加する。こうして、第一の振動付与手段８ａと、第二の振動付与手段８ｂからそれぞれノズルチューブ２に向かう方向及びノズルチューブ２から離れる方向の振動をノズルチューブ２に付与している。
【００３８】
図４は、この実施例のウォータージェット加工装置１における、高圧水（例えば、数百ＭＰａの超高圧水）が、ノズルチューブ２の先端７に配備されている噴射口から矢印５で示すように噴出される際に行われる、噴射口が、ノズルチューブ２の円周方向（例えば、図２に矢印１５で示す方向、あるいは、この反対方向）に移動する高速微振動の動きを説明するものである。
【００３９】
前述したように、圧電アクチュエーター（圧電素子）からなる第一の振動付与手段８ａ及び、圧電アクチュエーター（圧電素子）からなる第二の振動付与手段８ｂに対して図３図示のように、９０度位相差の正弦波駆動電圧を印加することにより、噴射口は、図４で図示し、説明するように、ノズルチューブ２の円周方向（例えば、図２に矢印１５で示す方向、あるいは、この反対方向）に高速微振動する。
【００４０】
すなわち、上述した構成を採用することによって２つの単動波を９０度を成すように配置し、図４に示すように、（Ｘ、Ｙ）＝（ｓｉｎθ、ｃｏｓθ）の値を与えることにより、ノズルチューブ２の先端７に配備されている噴射口は、円運動の軌跡をえがくようになり、噴射口は、ノズルチューブ２の円周方向（例えば、図２に矢印１５で示す方向、あるいは、この反対方向）に移動する高速微振動を行うことになる。
【００４１】
この実施形態で説明した上述の構成により、噴射ノズルから超高圧水を噴出させ、ワークに対する切削、切断、等の加工を行うウォータージェット加工装置に、高速で微小な振動を組み合わせ、従来にない新規なウォータージェット加工装置を提供することができる。
【００４２】
以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明は上述した実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々に変更可能である。
【符号の説明】
【００４３】
１    ウォータージェット加工装置
２    ノズルチューブ
３    耐圧ホース
６    バルブ本体
７    ノズルチューブの先端
８    振動付与手段
８ａ  第一の振動付与手段
８ｂ  第二の振動付与手段
９    第一の圧力付与手段
１０  第二の圧力付与手段
１１  第三の圧力付与手段
１２  第一の力
１３  第二の力
１４  第三の力
【図１】
0006685120.tif 000002
【図２】
0006685120.tif 000003
【図３】
0006685120.tif 000004
【図４】
0006685120.tif 000005