JP6963776B2 - 保持装置、及び保持方法 - Google Patents

Description

本発明は、切断加工の際に被加工物を保持する保持装置（治具）の技術に関する。

例えば、航空機部品の材料などは一般的に機械的性質向上のための熱処理等を行なった塊状（多くの場合は直方体）の難削材が使用される。難削材とは、例えばチタン合金（Ti-6Al-4V）、あるいは超耐熱合金など素材そのものが削りにくく、切断加工などの機械加工がしにくい材料である。

難削材などの被加工物から製品となる部分を切り出す切断加工をする装置として、例えばウォータジェット加工装置などがある。ウォータジェット加工装置は、例えば水を高圧（１００〜４００［ＭＰａ］）に圧縮するポンプ、ウォータジェット噴射ノズル、このノズルを仕上がり形状（製品の形状）に応じて駆動する駆動部、被加工物を固定するテーブルなどを含んで構成される。

例えば、特許文献１に開示されたウォータジェット加工装置は、ワーク（被加工物）をテーブルに固定するための第１の治具、ノズルの位置を検出するための検出手段、この検出手段から出力に基づいて第１の治具の固定位置と異なる被加工物の位置をテーブルに固定するための第２の治具を有する。これにより、第１の治具により被加工物の端、つまり切断される部分を固定し、第２の治具により被加工物の内部、すなわち製品部を固定することができる、というものである。

また、特許文献２に開示されたウォータジェット切断加工用の支持治具は、高圧水流の加工ラインの裏面側に被加工物の製品部分があるような場所、遮蔽板を介在させて製品部分へは高圧水流がと届かないように構成された支持治具である。また、ウォータジェットに係る水しぶきが飛散する箇所にも、これを防ぐ遮蔽板を立設しているので、水しぶきで周辺設備を汚染するといったこともなくなる、というものである。

特開平０６‐３０４８９８号公報 特開平０７‐１１７０００号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたウォータジェット加工装置における第１、第２の治具や特許文献２に開示された支持治具では、下記の視点がなく加工精度を向上させることが困難な場合がある。

ウォータジェット加工装置を用いて切断加工される被加工物は、均一な所定の厚みを有する平板形状のもののみとは限らない。例えば、切断加工後に製品となる部分の形状が曲面を有する立体的な形状であったり、その外形形状が曲線を含む形状であったりする場合などもある。さらに、その厚みは全体が均一な厚みであることは少なく、製品に応じて部位毎にバラつきがあることが多い。
例えば、鍛造などの方法によりこのような形状・厚みを有する被加工物を成型し、成型後の被加工物をテーブルに固定して高圧水流により製品形状に切り出すこともある。

また、成型後の被加工物には、成型時に加えられた圧力などを要因とする残留応力などを含んでしまう場合がある。そのため、単に被加工物をテーブルに載置し、その端部をしっかりとテーブルに固定してしまう保持方法では、切断加工時に当該被加工物に含まれる残留応力などが影響して形状の変化が生じた場合、切断加工後の製品の仕上がり寸法、つまり加工精度を低下させてしまうことがある、という課題が残る。
なお、加工精度の低下は、切断加工時における被加工物の形状変化、特に外方に向かって生じる「動き」が規制されているため、当該被加工物の中心に向かう圧力に変換されてしまうことが一つの要因となっている。また、成型後の被加工物が平板形状であったとしてもその製造プロセスの種別によっては残留応力を有する場合もある。

本発明は、切断加工の際に被加工物を保持する保持装置（治具）を提供することを、主たる目的とする。

本発明は、被加工物から製品を切り出す切断加工時に当該被加工物を保持する保持装置であって、前記被加工物に含まれる、切断加工後に製品となる第１部分をその底面側から保持する第１の保持手段と、前記被加工物に含まれる、前記切断加工後に製品となる部分以外の第２部分を前記第１の保持手段が保持する方向に交差する方向から保持する第２の保持手段と、を有し、前記第２の保持手段は、開口部を有する略Ｕ字形状に形成された保持部を含み、当該保持部内面の開口部近傍には一対の凸部が形成され、その一端が当該保持部に接続されたアーム部を含んで構成されており、当該開口部から前記第２部分を侵入させて当該凸部それぞれの突端で挟持して保持し、且つ、当該アーム部の一端側の中心と他端側の中心とを結ぶ中心線が、前記第１の保持手段が保持する方向に交差する方向とは重畳しない位置で当該第２部分を保持し、前記切断加工時において発生する当該第２部分の形状の変化に追動しつつ、当該第２部分の保持状態を維持することを特徴とする。

本発明によれば、切断加工の際には第１、第２の保持手段によりそれぞれ異なる方向から被加工物が保持されるため、当該被加工物に含まれる残留応力などの影響を受けて切断加工後の製品の仕上がり寸法、つまり加工精度の低下を抑制することができる。

第１実施形態に係る保持装置を含むウォータジェット加工装置の構成の一例を説明するための概略縦断面図。 （ａ）、（ｂ）は、第２の治具の構成の一例を説明するための図。 被加工物における製品部分と余肉部分、及び、それぞれの保持状態の一例を説明するための平面図。 ウォータジェット加工装置による切断加工時における被加工物の形状変化の一例を説明するための図。 切断加工時における余肉部分の形状変化に対する、第２の治具の動き（動作）を説明するための部分拡大正面図。 （ａ）、（ｂ）は、第２の治具の追動動作を説明するための図。 （ａ）、（ｂ）は、第２実施形態に係る被加工物の形状等の一例を説明するための図。 第２実施形態に係る第２の治具の構成の一例を説明するための図。 切断加工時における余肉部分の形状変化に対する、第２の治具の動き（動作）を説明するための部分拡大正面図。 第２の治具の作用を説明するための図。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態例を説明する。なお、本実施形態においては所定の形状に形成された難削材を被加工物とし、この被加工物からウォータジェット加工装置を用いて製品となる部分（第１部分）を切り出す切断加工を行う際に用いる保持装置を例に挙げて説明を進める。

［第１実施形態］
図１は、被加工物を保持する保持装置を含むウォータジェット加工装置の構成の一例を説明するための概略縦断面図である。
図１に示すウォータジェット加工装置１は、高圧の流体を鉛直下方に噴射するジェットノズルを備えた装置であり、例えば研磨剤を含んだ水を高い圧力で難削材（被加工物）の表面に吹き付けて切断加工を行う。また、ウォータジェット加工装置１には、被加工物である難削材の種別、加工後の製品形状などの加工条件等に応じて流体を噴射する際の圧力などを制御する制御部（不図示）を有する。

なお、図１では、説明の便宜上、平板形状に形成された被加工物１００から製品となる部分を切り出す切断加工の場合を例示している。この他にも、例えば冷間鍛造により立体形状に形成された被加工物から余肉（加工取り代）を除去して製品を形成する切断加工などがある。いずれの場合であっても、被加工物１００には切断加工後に製品となる製品部分（第１部分）と、製品以外の部分の「取り代」である余肉部分（第２部分）とが含まれていることになる。

ウォータジェット加工装置１は、高圧水流Ｊ（ウォータジェット）の噴射ノズルを有するヘッドＨ、ヘッドＨの水平方向の可動領域を含む所定サイズの開口部、深さに形成されたタンクＴを含んで形成される。タンクＴには、図１に示すように、水Ｗが所定の高さまで注入されている。

被加工物１００は、例えばチタン、インコネル等の素材（難削材）からなる。被加工物１００の断面上に表した破線は切断線１０５である。この切断線１０５は、切断加工後に製品となる部分の外形を表している（後述する図３参照）。この切断線１０５に沿ってヘッドＨ（高圧水流Ｊ）を移動させて切断加工が行われる。なお、ヘッドＨの移動は、図示しない制御部により制御される。また、図１では、被加工物１００の断面上において２つの切断線１０５に囲まれる領域が切断加工後に製品となる部分であり、２つの切断線１０５それぞれの外方の領域は余肉（加工取り代）となる部分である。詳細は、後述する図３を用いて説明する。

また、図１に示す第１の治具２００（第１の保持手段）、第２の治具３００（第２の保持手段）は被加工物１００を保持する保持装置を構成する。保持装置は、ウォータジェット加工装置１を用いて被加工物１００を切断加工する際の当該被加工物１００の形状に応じた位置、姿勢となるように位置決めを行う。

第１の治具２００は、被加工物１００において切断加工後に製品となる部分をその底面側（下面側）から保持するように構成される。第１の治具２００は、切断線１０５の内側領域内で被加工物１００の底面に当接する部位と、タンクＴの底面に当接する部位とを有する。
また、第１の治具２００は、被加工物１００の自重、さらに切断加工時に鉛直上方から噴出される高圧水流Ｊの圧力がかかっても撓むことがない硬質の素材（例えば、鉄）を用いて形成される。

第２の治具３００は、被加工物１００において切断加工後に余肉となる部分（製品となる部分以外の部分）の外端部近傍を保持するように構成される。第２の治具３００は、図１では被加工物１００の周縁近傍に接続され当該被加工物１００を保持している。以下、図２を用いて第２の治具３００の構成の詳細について説明する。

図２は、第２の治具３００の構成の一例を説明するための図である。図２（ａ）は、第２の治具３００の外観の一例を示す正面図であり、図２（ｂ）は、第２の治具３００の外観の一例を示す平面図である。
第２の治具３００は、開口部を有する略Ｕ字形状に形成された保持部３０１、保持部３０１に接続されたアーム部３０２を含んで形成される。また、保持部３０１には、当該保持部内面の開口部近傍に形成され、それぞれが内方に向けて突出した一対の略半円形状の凸部３０１ａを有する。

アーム部３０２の一端は、図２（ａ）に示すように、保持部３０１の開口部が図正面から見て右側に位置する状態で、当該開口部の反対側の基部に接続される。また、アーム部３０２は、図２（ａ）に示すように、所定の幅を有する断面略弓形状に形成される。また、アーム部３０２の他端は、図１に示すように、例えばウォータジェット加工装置１のタンクＴの底面から延出されたアーム固定部３１０に着脱自在に接続（固定）される。

なお、アーム部３０２は曲線形状に替えて直線形状に形成しても良い。しかしながら、何れの形状の場合であっても、図２に示すように、例えば保持部３０１の開口部中心と基部中心を含む水平線上に、アーム部３０２の中心線が重畳しないように当該保持部３０１、当該アーム部３０２、アーム固定部３１０それぞれを接続する。

このように、第２の治具３００は、その一端が保持部３０１に接続されたアーム部３０２を含んで構成される。第２の治具３００は、また、アーム部３０２の一端側の中心と他端側の中心とを結ぶ中心線が、第１の治具２００が被加工物１００を保持する方向に交差する方向（ここでは、第１の治具２００が被加工物１００を保持する方向に直交する水平方向）とは重畳しない位置で余肉部分（第２部分）を保持している。

また、図２に示した保持部３０１とアーム部３０２の接続状態は一例であり、保持部３０１を基準にして図正面から見て垂直方向にアーム部３０２を接続する他にも、水平方向にアーム部３０２を接続しても良い。この場合、アーム部３０２は、水平方向に平行して弓なりになるが、上記したように保持部３０１の開口部中心と基部中心を含む水平線上に、アーム部３０２の中心線が重畳しないように当該保持部３０１、当該アーム部３０２、アーム固定部３１０それぞれを接続すれば同様の効果を得ることができる。

なお、第２の治具３００をアーム固定部３１０に接続して固定する際には、初めに凸部３０１ａを被加工物１００の余肉部分の上面側、下面側それぞれに当接させ、その位置を決定した後にアーム部３０２の他端をアーム固定部３１０に接続して第２の治具３００を固定する。
つまり、まず初めに被加工物１００を第１の治具２００に載置し、その後、保持部３０１の開口部から余肉部分（第２部分）を侵入させて凸部３０１ａそれぞれの突端で余肉部分を挟持して保持する。このようにして、被加工物１００の余肉部分に第２の治具３００を接続する。そして、アーム部３０２の他端をアーム固定部３１０に固定することで被加工物１００の位置決めが完了し、その後切断加工が開始されることになる。

また、第２の治具３００は、例えば被加工物１００よりも相対的に柔軟性を有する素材（例えば、アルミニウム）を用いて形成される。つまり、第２の治具３００を形成する際に使用する素材（材料）は、被加工物１００の硬度に比べて相対的に硬度の低い素材を使用することができる。

保持部３０１の凸部３０１ａは、それぞれの曲面の一部が被加工物１００において加工後の余肉となる部分の外端部近傍の上面、及び、下面（底面）側それぞれに当接する（図１参照）ように当該被加工物１００の余肉部分の厚みや形状に応じてそのサイズ・形状等を任意に設定することができる。
例えば、対向する凸部３０１ａ間の距離を被加工物１００の余肉部分の厚みよりも相対的に短い距離に設定する。これにより、それぞれの曲面の一部（例えば、突端）から所定の圧力を余肉部分の上面側、下面側に付与して保持するように構成することもできる（図２（ａ）中の破線矢印参照）。
このようにして被加工物１００は、第１の治具２００、第２の治具３００によりその形状に応じた位置・姿勢で加工開始前に位置決めされる。

図３は、被加工物１００における製品部分と余肉部分、及び、それぞれの保持状態の一例を説明するための平面図である。
被加工物１００は、図３に示すように、切断線１０５に沿って切り出されることになる。また、切断線１０５の内側領域は、被加工物１００を切断加工した後に製品となる部分（製品部分）であり、切断線１０５の外側領域は、被加工物１００を切断加工した後に製品以外の部分（余肉部分）である。

第１の治具２００は、図３に示すように、切断線１０５の内側領域において製品部分をその下面側（底面側）から保持していることが見て取れる。つまり、第１の治具２００により加工後の被加工物１００における製品部分がタンクＴの底に向けて落下することを防いでいる。
なお、第１の治具２００における被加工物１００の製品部分に当接する部位は、図３に示すような所定幅を有する２本の直線形状に形成したりする他にも、当該製品部分の外形形状に応じてより安定して保持できるような形状、サイズ（例えば、製品部分の外周形状に合わせた曲線形状、あるいは当接する部位の面積を広げるなど）に形成することもできる。

第２の治具３００は、図３に示すように、切断線１０５の外側領域において余肉部分をその外方側から保持していることが見て取れる。なお、図３では一例として合計５つの第２の治具３００により余肉部分を保持する様子を示している。
第２の治具３００による余肉部分の保持は、例えば被加工物１００の外形形状や予測される余肉部分の重量などに応じてその個数、保持位置（例えば、凸部３０１ａを当接させる位置）を任意に設定することができる。
また、前述したアーム固定部３１０は、使用される複数の第２の治具３００に応じて複数箇所に配備されることになる。なお、一のアーム固定部３１０に複数個の第２の治具３００を固定することができるように構成しても良い。

図４は、ウォータジェット加工装置１による切断加工時における被加工物の形状変化の一例を説明するための図である。
前述したように被加工物１００は、当該被加工物１００に含まれる残留応力などにより加工時において意図しない形状変化が誘発されることがある。また、例えば鍛造により被加工物１００自体の形状を形成する際には、被加工物１００における切断加工後の製品部分の性状は一定精度を維持させることが必要になるため慎重に形成される。これに対して、余肉部分はあくまでも残材となる部分であるため、製品部分と比べて相対的に慎重には形成されないことが多い。

例えば、切断加工後に製品となる部分（製品部分）の厚みなどは被加工物１００の形成毎に検査され、個体差なく一定になるように形成されるが、製品とはならない部分（部分余肉部分）の外端部厚みなどは検査対象にすらなっていないケースもあり、バラつきも大きくなる。また、被加工物１００の表面に付与される高圧水流Ｊの圧力や振動などの影響を受けて、切断加工時において意図しない形状変化が誘発されることがある。

ウォータジェット加工装置１による被加工物１００の切断加工時には、例えば図４に示す矢印方向（水平方向）に残留応力が拡散され、特に余肉部分において形状変化が顕著に表れてくる場合がある。また、水平方向に向かう形状変化に加えて、後述する図５に示すような上下方向に向かう形状変化も生じる場合がある。
本実施形態に係る保持装置では、このような切断加工時における被加工物１００の形状変化、特に余肉部分の形状変化に対して有効に作用し、製品部分の仕上がり精度を低下させないように当該被加工物１００を保持することができる。この点について、図５を用いて詳細に説明する。

図５は、切断加工時における余肉部分の形状変化に対する、第２の治具３００の動き（動作）を説明するための部分拡大正面図である。
図５では、切断加工時における被加工物１００の形状変化に伴う余肉部分の動き（図５中の実線矢印、外方に向かう動き）、つまり被加工物１００の周縁部の動きに第２の治具３００が追動（図５中の破線矢印）する様子を例示している。
なお、切断加工時における被加工物１００の形状の変化は、周縁部（余肉部分）における実線矢印の方向（水平方向、上又は下方向）に向かう動きとして現れるものとして説明を進める。

保持部３０１に形成されたそれぞれの凸部３０１ａの突端は、被加工物１００の周縁部近傍の上面側、下面側それぞれ対して線状に接触（接線Ｓ）して余肉部分を保持している。
被加工物１００の周縁部の水平方向の動きに対しては、例えば接線Ｓを基準にして凸部３０１ａの表面を被加工物１００の表面（裏面）が図正面左側に向かって滑ることができる程度の圧力を、凸部３０１ａを介して付与して保持するようにする。
これにより、被加工物１００の周縁部における形状変化に伴い水平方向の動きが規制されることで生じる、被加工物１００の中心方向へ向かう圧力の発生、つまり製品部分に対する余計な圧力の付与を防ぐことができる。つまり、前述した切断線１０５に沿った切断加工を行うことができることになる。

また、凸部３０１ａの表面を被加工物１００が滑らない、つまり接線Ｓの位置が変化しないようにしっかりと所定の圧力をかけて余肉部分を保持するようにしても良い。この場合、第２の治具３００が周縁部の水平方向の動きに追動するように変形することになる。同様に、切断加工時における被加工物１００の周縁部の動きが、上方向あるいは下方向へ向かって動く場合であっても第２の治具３００が周縁部の上方向、あるいは下方向の動きに追動するように変形する。以下、この点について詳細に説明する。

前述したように、保持部３０１の開口部中心と基部中心を含む水平線上に、アーム部３０２の幅方向における中心線が重畳しないように当該保持部３０１、当該アーム部３０２、アーム固定部３１０それぞれが接続されている。そのため、アーム部３０２に伝達される周縁部の水平方向の動きは、アーム部３０２を水平方向に圧縮する力としては作用させずに、アーム部３０２を曲げる力として作用させることができる。なお、アーム部３０２を圧縮する力は、曲げる際の力と比べて相当高い力（圧力）が必要になる。

例えば、アーム部３０２が周縁部の水平方向の動きを圧縮する力として受け取った場合には、その動きに追動することなく当該動きを規制してしまうことになる。つまり、被加工物１００の中心方向へ向かう圧力（反力）を発生させることになる。この「動き」に逃げ場がなければ、切断線１０５を変形（位置ズレ）させることにも通じるため、製品形状に影響を及ぼすことにもなる。例えばこの場合では、被加工物１００の中心方向へ向って圧力を付与した状態で切断加工が進むため、切断加工終了後に圧力が開放された時に製品形状に変化が生じてしまうこともある。
これに対して、切断加工時における被加工物１００の周縁部の水平方向の動きを、アーム部３０２を曲げる圧力として受け取るように構成した第２の治具３００であれば、周縁部の水平方向の動きに追動するようにアーム部３０２が変形することになる。つまり、この「動き」に逃げ場ができることになる。

また、被加工物１００の周縁部の上下方向の動きに対しても同様に、第２の治具３００が周縁部の上下方向の動きに追動して変形する。これは、第２の治具３００をアルミ材などの柔軟性を有する素材を用いて形成していることも効果の一つの要因になっている。
以下、図６を用いて別例を挙げて、被加工物１００の周縁部の動きに対する第２の治具３００の追動動作について説明する。

図６は、第２の治具３００の追動動作を説明するための図である。
図６（ａ）は、被加工物１００を第１の治具２００に載置した状態で、水平方向を基準にして周縁部の位置がその中心部の位置に比べて相対的に垂直方向に高い位置となるような形状のものである場合における、第２の治具３００の保持の様子を示している。
また、図６（ｂ）は、被加工物１００を第１の治具２００に載置した状態で、水平方向を基準にして周縁部の位置がその中心部の位置に比べて相対的に垂直方向に低い位置となるような形状のものである場合における、第２の治具３００の保持の様子を示している。

図６（ａ）、（ｂ）の例のように、被加工物１００の周縁における端部の向きは、水平方向に向かうものとは限らない。上述したように、被加工物１００の周縁部の所定領域は製品とはならない余肉部分であり、製品となる製品部分を精度良く、効率的に形成するために余肉部分の形状、厚みなどにはバラつきが生じやすい。

このようにバラつきが生じる余肉部分であっても、第２の治具３００は前述したような形状を有する保持部３０１、アーム部３０２を含んで構成されているため、図６（ａ）、（ｂ）に示すように被加工物１００の周縁部の形状に応じて当該被加工物１００を保持することができる。

また、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、切断加工時における被加工物１００の周縁部の水平方向の動き（図中の実線矢印）を、アーム部３０２を曲げる圧力として受け取るように構成した第２の治具３００であれば、周縁部の水平方向の動きに追動（図中の破線矢印）するようにアーム部３０２が変形することになる。

なお、上記したような被加工物１００の周縁部の「動き」は、切断加工時において一定の方向に向かう定量の動きとはならないケースもある。例えば、被加工物１００から切り出す製品部分の外形形状が曲線を含む複雑な形状であったり、製品となる部分の外端から被加工物１００の外端までの距離（いわゆる余肉部分の幅）が部位によって異なったりする場合、ことさら切断加工時の周縁部の「動き」にも変化が生じる。

切断加工時において被加工物１００の周縁部の「動き」に一定性がない場合であっても、所定形状に形成された保持部３０１、アーム部３０２を備えた柔軟性を有する第２の治具３００であれば周縁部の動きに追動することが可能である。そのため、周縁部の水平方向の動きが規制されることで生じる、被加工物１００の中心方向へ向かう圧力の発生、つまり製品となる部分に対して余計な圧力が付与されてしまうことを効果的に防ぐことが可能になる。

このように、本実施形態に係る保持装置（治具）では、第１、第２の治具がそれぞれ異なる方向から被加工物１００が保持する。また、所定形状に形成された保持部３０１、アーム部３０２を備え、柔軟性を有する第２の治具３００が被加工物１００の周縁部近傍を保持することで、周縁部の水平方向の動きが規制されることで生じる、被加工物１００の中心方向へ向かう圧力の発生、つまり製品部分に対する余計な圧力付与を防ぐことができる。
これにより、被加工物１００自体を形成する際に含まれる残留応力などの影響を受けて、切断加工後に製品となる部分の仕上がり寸法、加工精度などが低下してしまうことを効果的に抑制することができる。

なお、上記説明においては、第２の治具３００の保持部３０１を凸部３０１ａを有する略Ｕ字形状に形成した場合を例に挙げて説明したがこれに限るものではない。例えば、保持部３０１の形状を略コ字形状に形成し、その開口部側から被加工物１００の余肉部分を侵入させて、上下方向、及び、水平方向においてその内面に余肉部分が当接するように構成しても良い。

この場合、余肉部分が保持部３０１の内面に当接しているため、被加工物１００の周縁部の形状変化に伴い当該内面を「滑る」ということは生じないことになる。しかしながら、このように構成した場合であっても、アーム部３０２に伝達される被加工物１００の周縁部の形状変化に伴う水平方向の動き（外方に向かう動き）は、アーム部３０２を水平方向に圧縮する力としては作用させずに、アーム部３０２を曲げる力として作用させることができる。

［第２実施形態］
図７は、図１に示す被加工物１００とは別例の被加工物４００の形状等の一例を説明するための図である。被加工物４００は、例えばチタン、インコネル等の素材（難削材）からなる。
図７（ａ）は正面図であり、被加工物４００の断面上に表した破線は切断線４０５である。この切断線４０５は、切断加工後に製品となる部分の外形を表している。この切断線４０５に沿ってヘッドＨ（高圧水流Ｊ）を移動させて切断加工が行われる。
なお、図７では、被加工物４００上の切断線４０５に囲まれる領域が切断加工後に製品となる部分（第１部分）であり、切断線４０５の外方の領域は余肉（加工取り代、第２部分）となる部分である。

また、図７（ｂ）は側面図であり、切断加工後に製品となる部分（第１部分）の厚み形状の一例を示している。第１実施形態では被加工物１００の厚みが略均一の厚みである場合を例に挙げて説明したが、図７に示すような厚み形状のもの、つまり切断加工後に製品となる部分（第１部分）の厚みが一定ではない形状であっても本発明に係る被加工物とすることができる。また、余肉部分（第２部分）の厚みが一定ではない形状であっても本発明に係る被加工物とすることができる。

ここで、被加工物はこれに含まれる残留応力などの影響を受けて、加工時において意図しない形状変化が誘発されることがあることは前述した通りである。さらに、第１実施形態において例示した被加工物１００のように厚みが略均一の厚みであるものを被加工物とする場合に比べて、図７に示すような厚み形状のもの（例えば、鍛造などの方法によりこのような形状・厚みを有する成型品）では当該被加工物に含まれる残留応力のパターンがより複雑化する傾向がある。そのため、仕上がり寸法、加工精度の維持・向上を図るために、切断加工時における被加工物４００の周縁部の上方向又は下方向に向かう「動き」に対する追動やその規制の程度を調整することがある。

本実施形態では、被加工物４００自体を形成する際に含まれる残留応力などの影響を受けて、切断加工後に製品となる部分の仕上がり寸法、加工精度などが低下してしまうことをより効果的に抑制することができる保持装置（治具）について説明する。
なお、第１実施形態において説明した機能構成と同じものは、同一の符号を付すとともにその説明を省略する。

図８は、本実施形態に係る第２の治具５００の構成の一例を説明するための図である。図８（ａ）は、第２の治具５００の外観の一例を示す正面図であり、図８（ｂ）は、第２の治具５００の外観の一例を示す平面図である。
第２の治具５００は、開口部を有する略コ字形状に形成された保持部５０１、保持部５０１に接続されたアーム部５０２を含んで形成される。また、保持部５０１には、当該保持部内面の開口部近傍に形成され、それぞれが内方に向けて突出した一対の略半円形状の凸部５０１ａ、ｂを有する。

保持部５０１が有する凸部５０１ａ、ｂは、それぞれの凸部５０１ａ、ｂの突端間の距離が水平方向に距離Ｈだけ離れた位置になるように形成される。
なお、図８に示す第２の治具５００は、下側の凸部５０１ｂが上側の凸部５０１ａと比べて相対的に内側（距離Ｈだけ基部側に向かった位置）に形成した場合の一例である。その他にも、被加工物の形状等に応じて上側の凸部５０１ａが下側の凸部５０１ｂと比べて相対的に内側（距離Ｈだけ基部側に向かった位置）となるように形成しても良い。

なお、アーム部５０２は曲線形状に替えて直線形状に形成しても良い。また、図８に示すように、ユースケースとしては保持部５０１の開口部中心と基部中心を含む水平線上に、アーム部５０２の中心線が重畳しないように当該保持部５０１、当該アーム部５０２、アーム固定部３１０それぞれを接続する。

図９は、切断加工時における余肉部分の形状変化に対する、第２の治具５００の動き（動作）を説明するための部分拡大正面図である。
図９では、切断加工時における被加工物４００の形状変化に伴う余肉部分の動き（図９中の実線矢印、外方に向かう動き）、つまり被加工物４００の周縁部の動きに第２の治具５００が追動（図９中の破線矢印）する様子を例示している。
なお、切断加工時における被加工物４００の形状の変化は、周縁部（余肉部分）における実線矢印の方向（水平方向、上又は下方向）に向かう動きとして現れるものとして説明を進める。

保持部５０１に形成された凸部５０１ａ、ｂそれぞれの突端は、図９に示すように、被加工物４００の周縁部近傍の上面側、下面側に対してそれぞれが異なる位置で線状に接触（接線Ｓ１、Ｓ２）して余肉部分を保持している。
切断加工時における被加工物４００の周縁部の水平方向の動きに対しては、例えば接線Ｓ１、Ｓ２を基準にして凸部５０１ａ、ｂの表面を被加工物４００の表面（裏面）が図正面左側に向かって滑ることができる程度の圧力を、凸部５０１ａ、ｂを介して付与して保持するようにする。
これにより、被加工物４００の周縁部における形状変化に伴い水平方向の動きが規制されることで生じる、被加工物４００の中心方向へ向かう圧力の発生、つまり製品部分に対する余計な圧力の付与を防ぐことができる。つまり、前述した切断線４０５に沿った切断加工を行うことができることになる。

また、切断加工時における被加工物４００の周縁部の上下方向の動きに対して、第２の治具５００が当該周縁部の上下方向の動きに追動して変形する。
しかしながら、被加工物の形状（製品部分の形状や余肉部分の形状など）によっては、切断加工時における周縁部の動きに対して上方向あるいは下方向のいずれか一方の動きをより強く規制することで切断加工後に製品となる部分の仕上がり寸法、加工精度などの向上を図ることができる場合がある。

図１０は、第２の治具５００の作用を説明するための図である。
保持部５０１に形成されたそれぞれの凸部５０１ａ、ｂの突端は、被加工物４００の周縁部近傍の上面側、下面側に対してそれぞれが異なる位置で線状に接触（接線Ｓ１、Ｓ２）して余肉部分を保持している。
このように構成された保持部５０１では、切断加工時における被加工物４００の周縁部の下方向へ向かう動きに対しては、上方向に向かう動きよりも相対的により強く動きが規制されることになる。つまり、凸部５０１ａ、ｂの配置位置に応じて、切断加工時における被加工物４００の周縁部の上方向又は下方向に向かう「動き」に対する規制の程度を変化させることが可能になる。

例えば、図１０に示すように第２の治具５００を用いた場合、接線Ｓ１よりも周縁部側の端部（周縁部端）における上方向に向かう動き（図中の点線矢印）に対しては、その動きが許容されることになる。一方、周縁部端の下方向に向かう動きに対しては、接線Ｓ２が端部近傍であることから上方向の動きよりも相対的により強く規制されることになる。

このように、本実施形態に係る保持装置（治具）では、切断加工時の被加工物４００に対して第２の治具５００を追動させつつ、所定方向に向かう周縁部の「動き」に対する規制の程度を任意に調整することができる。
これにより、被加工物４００自体を形成する際に含まれる残留応力などの影響を受けて、切断加工後に製品となる部分の仕上がり寸法、加工精度などが低下してしまうことを効果的に抑制することができる。

なお、上記説明においては、第２の治具５００の保持部５０１を凸部５０１ａ、ｂを有する略コ字形状に形成した場合を例に挙げて説明したがこれに限るものではない。例えば、保持部５０１の形状を略Ｕ字形状に形成し、その開口部側から被加工物の余肉部分を侵入させて、上下方向、及び、水平方向においてその内面に余肉部分が当接するように構成しても良い。

上記説明した実施形態は、本発明をより具体的に説明するためのものであり、本発明の範囲が、これらの例に限定されるものではない。

１・・・ウォータジェット加工装置、１００、４００・・・被加工物、２００・・・第１の治具、３００、５００・・・第２の治具、３０１、５０１・・・保持部、３０２、５０２・・・アーム部、３１０・・・アーム固定部、Ｈ・・・ヘッド、Ｊ・・・高圧水流、Ｔ・・・タンク、Ｗ・・・水。

Claims (6)

1. 被加工物から製品を切り出す切断加工時に当該被加工物を保持する保持装置であって、
   前記被加工物に含まれる、切断加工後に製品となる第１部分をその底面側から保持する第１の保持手段と、
   前記被加工物に含まれる、前記切断加工後に製品となる部分以外の第２部分を前記第１の保持手段が保持する方向に交差する方向から保持する第２の保持手段と、を有し、
   前記第２の保持手段は、開口部を有する略Ｕ字形状に形成された保持部を含み、当該保持部内面の開口部近傍には一対の凸部が形成され、その一端が当該保持部に接続されたアーム部を含んで構成されており、当該開口部から前記第２部分を侵入させて当該凸部それぞれの突端で挟持して保持し、且つ、当該アーム部の一端側の中心と他端側の中心とを結ぶ中心線が、前記第１の保持手段が保持する方向に交差する方向とは重畳しない位置で当該第２部分を保持し、前記切断加工時において発生する当該第２部分の形状の変化に追動しつつ、当該第２部分の保持状態を維持することを特徴とする、
   保持装置。
2. 前記第２の保持手段が有する凸部は、その突端が前記第２部分と線状に接触する形状に形成されることを特徴とする、
   請求項１に記載の保持装置。
3. 前記アーム部は、所定の幅を有する断面略弓形状に形成されることを特徴とする、
   請求項１に記載の保持装置。
4. 前記第２の保持手段は、前記被加工物の硬度に比べて相対的に低い硬度を有する素材を用いて形成されることを特徴とする、
   請求項１、２又は３に記載の保持装置。
5. 前記第２の保持手段は、前記第２部分の上面側及び下面側それぞれに当接して当該第２部分を保持する一対の凸部を有し、
   前記凸部は、前記第２部分の上面側に当接する凸部の突端と、前記第２部分の下面側に当接する凸部の突端とが水平方向に所定の距離だけ離間して形成されていることを特徴とする、
   請求項１乃至４いずれか一項に記載の保持装置。
6. 被加工物から製品を切り出す切断加工時に当該被加工物を保持する保持装置の保持方法であって、
   前記被加工物に含まれる、切断加工後に製品となる第１部分をその底面側から第１の治具が保持する第１の保持工程と、
   前記被加工物に含まれる、前記切断加工後に製品となる部分以外の第２部分を前記第１の治具が保持する方向に交差する方向から保持する第２の保持工程と、を有し、
   前記第２の保持工程は、開口部を有する略Ｕ字形状に形成された保持部を含み、当該保持部内面の開口部近傍には一対の凸部が形成され、その一端が前記保持部に接続されたアーム部を含んで構成された第２の治具が当該開口部から前記第２部分を侵入させて当該凸部それぞれの突端で挟持して保持し、且つ、当該アーム部の一端側の中心と他端側の中心とを結ぶ中心線が、前記第１の治具が保持する方向に交差する方向とは重畳しない位置で当該第２部分を保持し、前記切断加工時において発生する当該第２部分の形状の変化に追動しつつ、当該第２部分の保持状態を維持することを特徴とする、
   保持方法。
   

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