JP2023048364A - 高圧流体加工装置および高圧流体加工装置の健全性診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】加工精度を安定させることができる高圧流体加工システムおよび高圧流体加工システムの健全性診断方法を提供する。【解決手段】本発明の高圧流体加工装置１は、被加圧流体Ｌを発生させる高圧ポンプ２と、被加圧流体Ｌを噴射するノズルヘッド５と、研磨材を供給する研磨剤供給手段７と、高圧ポンプ２、ノズルヘッド５または研磨剤供給手段７に少なくとも１つ以上検知センサ８Ａ～８Ｅを配置する検知手段８と、検知手段８の検知データＤ１に基づいて、１００～７００ＭＰａの加工圧力を維持した状態で、故障が発生する前の健全性を診断する健全性診断手段９と、検知手段８の検知データＤ１に基づいて、加工条件を制御する加工条件制御部１５とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、高圧流体加工装置および高圧流体加工装置の健全性診断方法に関する。

従来、工作機械などの生産設備において、メンテナンスや故障時の対応を円滑に行う場合、生産設備の稼働中に各種センサなどの検知手段を用いて検出値を取得する。そして、検出値が閾値を超えたことで異常箇所を検出し、問題発生時に対処するのが一般的である。また、近年、ＩоＴ(Internet of Things)が普及しつつあり、ＰＣ(personal computer)、携帯端末等を用いて遠隔監視をすることが実用化されている。

例えば、特許文献１には、ポンプ設備の異常診断システムとして、データセット取得部、偏差指標値算出部、異常判定部、要因特定部、および対策データ出力部とを備えるポンプ設備の異常診断システムが開示されている。
ここで、データセット取得部は、ポンプ設備の運転状態と相関がある複数の指標の組合せからなるデータセットを取得する。
偏差指標値算出部は、ポンプ設備の正常時における複数の指標の組合せからなる基準データセットと実際のデータセットとの偏差を示す偏差指標値を算出する。

異常判定部は、偏差指標値が閾値を上回った場合、ポンプ設備に異常兆候があると判定する。
要因特定部は、ポンプ設備に異常兆候があると判定された場合、偏差指標値に対する複数の指標の各々の寄与度に基づいて、異常兆候の要因を特定する。
対策データ出力部は、要因特定部で特定された要因に予め関連付けられた対策データを出力する。

特開２０１９－１７８６２５号公報

しかし、特許文献１は、ポンプの吸込圧や吐出圧を検知することによって、異常診断を行っているものの、ポンプの運転状態に重きが置かれている。そのため、システム全体における加圧状態を維持したうえでポンプを用いて流体を加圧して、被加圧流体をワークに噴射することで洗浄や切断を行うことについては記載がない。

例えば、被加圧水を用いるウォータージェット切断装置を稼働させる場合、切断加工で用いる流体は、圧力が２００～７００ＭＰａに至る。その場合、ポンプだけでなく、装置全体または被加圧流体（ウォータージェット）を噴射するための主構成要素において、規定基準の圧力を維持する必要がある。つまり、特許文献１に記載されるポンプの運転状態の維持だけでなく、ウォータージェット切断装置の稼働中に、被加圧流体を規定基準の圧力、特に高圧領域に維持することは考慮されていない。

また、特許文献１は、偏差指標値に対する複数の指標の各々の寄与度に基づいて、異常兆候の要因を特定している。そのため、指標が多ければ多いほど予兆診断の精度を高めることができる。しかし、その分、指標の相関性や寄与度の複雑性が多様化して処理のための記憶領域を多く使い、通信機器やサーバー等に過度の負荷がかかってしまう、といった課題がある。

さらに、ウォータージェット切断装置等の流体を用いる装置の場合、流体が及ぼす各種影響は目視による判断だけでは推し量れない場合が多い。そのため、故障や不具合が発生した場合、長年の経験や知識に基づいて対策を講じることが多い。こうした流体を用いる場合に特有の故障や不具合（規定圧力が得られないことや研磨剤の詰まり等）の原因に対して、適切に健全性診断を行うことができる装置や対策が求められている。

本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、加工精度を安定させることができる高圧流体加工装置および高圧流体加工装置の健全性診断方法の提供を目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の高圧流体加工装置は、被加圧流体を発生させる高圧ポンプと、前記被加圧流体を噴射するノズルヘッドと、研磨材を供給する研磨剤供給手段と、前記高圧ポンプ、前記ノズルヘッドまたは前記研磨剤供給手段に少なくとも１つ以上の検知センサを配置する検知手段と、前記検知手段の検知データに基づいて、１００～７００ＭＰａの加工圧力を維持した状態で、故障が発生する前の健全性を診断する健全性診断手段と、前記検知手段の検知データに基づいて、加工条件を制御する加工条件制御部とを備えている。

本発明の高圧流体加工装置の健全性診断方法は、被加圧流体を発生させる高圧ポンプと、被加圧流体を噴射するノズルヘッドと、研磨材を供給する研磨剤供給手段と、前記高圧ポンプ、前記ノズルヘッド、または前記研磨剤供給手段に、少なくとも１つ以上配置される検知手段と、取得部と、診断部と、加工条件制御部とを備える高圧流体加工装置の健全性診断方法であって、前記取得部が前記検知手段で検知データを取得する取得工程と、前記診断部が前記検知データに基づいて、１００～７００ＭＰａの加工圧力を維持した状態で、故障が発生する前に健全性を診断する診断工程と、前記加工条件制御部が前記検知データに基づいて、加工条件を制御する加工条件制御工程とを含んでいる。

本発明によれば、切断等の加工精度を安定させることができる高圧流体加工装置および高圧流体加工装置の健全性診断方法を提供することができる。

本発明に係る実施形態の高圧水加工装置の構成概念図。 (ａ)は実施形態の高圧水加工装置の検知手段の構成図、(ｂ)は実施形態の高圧水加工装置の健全性診断手段の構成図。 (ａ)はドレン量の測定法の例を示す図、(ｂ)は他例のドレン量の測定法を示す図。 実施形態の状態監視部の表示を示す図。 実施形態の遠隔操作手段の構成を示す図。 実施形態の健全性診断方法を示す図。

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に、本発明に係る実施形態の高圧水加工装置１の構成概念図を示す。
実施形態の高圧水加工装置１は、高圧水(被加圧流体)Ｌを加工対象のワークＷに噴射して加工する装置である。
高圧水加工装置１は、高圧ポンプ２、給水ユニット３、油圧ユニット４、ノズルヘッド５、研磨剤供給手段７、検知手段８、健全性診断手段９、遠隔操作手段１１、および加工条件制御部１５を備えている。

高圧ポンプ２は、ノズルヘッド５からワークＷに噴射する高圧水Ｌを発生させるポンプである。高圧ポンプ２は、シリンダ２ａ１、プランジャ２ａ２を有し、被加圧流体（水）を所定の高圧まで加圧する増圧機２ａをもつ。
高圧ポンプ２は、給水ユニット３から供給される被加圧流体(水)を増圧機２ａのシリンダ２ａ１内でプランジャ２ａ２を往復させて加圧することによって、高圧水(被加圧流体)Ｌを生成する。

給水ユニット３は、高圧水Ｌを生成する高圧ポンプ２に元となる水を供給するための給水ポンプである。
なお、被加圧流体(Ｌ)は、純水や水、その他の液体等を含む流体である。給水ポンプは市販のものを利用できる。

油圧ユニット４は、高圧ポンプ２のプランジャ２ａ２を駆動させるための油圧ポンプである。油圧ポンプは市販のものを利用できる。

ノズルヘッド５は、高圧水Ｌを噴射してワークＷを高圧水Ｌで切断する切断装置を構成するヘッドである。ノズルヘッド５は、ノズル６を有している。ノズル６は、中心に高圧水Ｌが通るオリフィスを有するノズルである。
ノズルヘッド５は、高圧ポンプ２で生成された高圧水Ｌをノズル６からワークＷに対して噴射する。
研磨剤供給手段７は、ノズルヘッド５に研磨剤を供給する。研磨剤としては、ガーネット、アルミナ(Ａｌ_２Ｏ_３)等を用いる。研磨剤供給手段７は、研磨剤タンク７ａとレギュレータ７ｂとを有している。研磨剤タンク７ａ内に貯留される研磨剤を、レギュレータ７ｂによって一定速度や一定量で、ノズルヘッド５内のノズル６に供給する。

高圧水Ｌのみで加工を行う場合は、高圧水Ｌ用のノズル６で加工する。一方、高圧水Ｌだけでなく、研磨剤供給手段７から供給される研磨剤をノズルヘッド５で混入させる場合は、高圧水Ｌ用のノズル６に加えて研磨剤混入用のノズルをさらに配置する。

＜検知手段８＞
図２(ａ)に、実施形態の高圧水加工装置１の検知手段８の構成図を示す。図２(ｂ)に、実施形態の高圧水加工装置１の健全性診断手段９の構成図を示す。
検知手段８は、図１に示す高圧ポンプ２、給水ユニット３、油圧ユニット４、ノズルヘッド５、研磨剤供給手段７等のデータを検知する。
検知手段８は、例えば、ポンプ検知センサ８Ａ、給水検知センサ８Ｂ、ノズル検知センサ８Ｃ、研磨剤検知センサ８Ｄ、ドレン検知センサ８Ｅ等である。

図１に示すように、ポンプ検知センサ８Ａは、高圧ポンプ２から供給される高圧水Ｌの圧力を測る。給水検知センサ８Ｂは、給水ユニット３から供給される高圧水Ｌの供給圧力や吐出流量を測る。ノズル検知センサ８Ｃは、ノズル６から噴射される高圧水Ｌの吐出圧力や摩耗状態等を測る。研磨剤検知センサ８Ｄは、研磨剤供給手段７から供給される研磨剤供給量を測る。
ドレン検知センサ８Ｅは、パッキン２ｐの冷却水のドレン量を測る。

その他の検知手段８としては、例えば、圧力、排水、稼働（ＯＮ・ＯＦＦや回転数等）、温度、振動センサ等がある。
検知手段８による検知データＤ１として、油圧ユニット４の供給圧力もしくは吐出圧力、前記した給水ユニット３の供給圧力または吐出圧力や吐出流量、増圧機２ａの回転速度もしくは切換時間、または、研磨剤供給手段７の研磨剤供給量等がある。そのため、検知データＤ１は、上記の検出値のうち、少なくとも１つ以上を選択できる。つまり、検知データＤ１は設ける検知手段８に応じて任意に選択して用いることができる。

図１に示す高圧ポンプ２に配置するポンプ検知センサ８Ａとしては、高圧ポンプ２において、第１の圧力検知センサ８ａ１を配置することによって、高圧ポンプ２からの高圧水Ｌの吐出圧力を検知できる。
給水ユニット３に配置する給水検知センサ８Ｂとしては、給水ユニット２に、第１の排水検知センサ８ｂ１を配置することによって、給水ユニット２からの流体Ｌの排出量を検知できる。

また、油圧ユニット４は、ポンプ検知センサ８Ａ、給水検知センサ８Ｂと同様に、第２の圧力検知センサ８ａ２や第２の排油検知センサ８ｂ２を配置することによって、油の吐出圧力や排出量を検知できる。

図１に示すノズルヘッド５に配置するノズル検知センサ８Ｃとしては、図示しないが、高圧水Ｌ用のノズル６や研磨剤混入用のノズルの噴射圧や画像データによる摩耗状態等を検知する。これにより、ノズルヘッド５における圧力状態の維持等を判定する。

図１に示す研磨剤供給手段７に配置する研磨剤検知センサ８Ｄは、研磨剤タンク７ａにおける研磨剤量、レギュレータ７ｂにおける研磨剤供給量や吐出圧力等を検知する。
研磨剤供給量や吐出圧力等の検出値によって、健全性診断手段９は、研磨剤供給手段７における圧力状態の維持等を判定する。

＜ドレン検知センサ８Ｅ＞
図１に示す高圧ポンプ２の増圧機２ａには、シリンダ２ａ１とプランジャ２ａ２の間をシールするパッキン２ｐが設けられている。パッキンｐ２には冷却水が流れ、冷却される。
ところで、従来、上から下に向かって流れるドレン量をドレン検知センサで測る場合、適正なドレン量を測れないケースがある。つまり、従来、ドレン検知センサの計測値にバラつきが生じる可能性があった。

そこで、本実施形態では、パッキン２ｐからのドレンが流れる配管を、図３(ａ)、(ｂ)に示すように工夫し、下から上に向かって貯まるドレン量をドレン検知センサ８Ｅ１、８Ｅ２で測る。

図３(ａ)に、ドレン量の測定法の例を示し、図３(ｂ)に、他例のドレン量の測定法を示す。

図３(ａ)では、パッキン２ｐからのドレンｌｄを配管ｋ１１、配管ｋ１２、配管ｋ１３に流す(矢印α１１)
ドレンｌｄが配管ｋ１１、配管ｋ１２を通り、配管ｋ１３の水位ｗ１に達するとドレン検知センサ８Ｅ１がドレン量を検知する。

図３(ｂ)では、パッキン２ｐからのドレンｌｄが配管ｋ２１を流れ、ドレン容器ｙに貯留される。ドレンｌｄがドレン容器ｙをオーバーフローするとオーバーフロー管ｋ２２を流れる(矢印α１２)。
ドレン容器ｙに貯留するドレンｌｄが水位ｗ２に達するとドレン検知センサ８Ｅ２がドレン量を検知する。

図３(ａ)、図３(ｂ)の構成によれば、適正なドレン量を図れる。

＜健全性診断手段９＞
図２(ｂ)に示す健全性診断手段９は、取得部９Ａと演算部９Ｂと判定部９Ｃとを有している。
健全性診断手段９は、検知手段８で取得した検知データＤ１に基づいて高圧水加工装置１における主構成要素の状態を監視する。高圧水加工装置１が、規定基準の圧力（例えば、２００～７００ＭＰａの高圧領域）を維持することで、切断等の加工精度を安定させることができる。

規定基準の圧力は、ワークＷの加工における噴射圧力を安定させること(規定基準の圧力を満たすこと)を目的とした、高圧ポンプ２、給水ユニット３、油圧ユニット４、ノズルヘッド５等のそれぞれにおける圧力値や流体の排出量の総合値（組合せ）である。
総合値は、２００～７００ＭＰａの範囲において、使用条件や加工条件によって異なるため、適宜設定する。規定基準の圧力（総合値）が高圧領域であればあるほど、高圧ポンプ２、給水ユニット３、油圧ユニット４、ノズルヘッド５等のそれぞれの要素にかかる負荷も大きく、２つ以上の要素を安定的な状態に保つことが難しい。
高圧ポンプ２、給水ユニット３、油圧ユニット４、ノズルヘッド５の給水圧力や吐出圧力は、上昇または維持した状態を保つことで、規定基準の圧力（２００～７００ＭＰａの範囲で設定する総合値）が下限を下回らないよう維持し、加工精度の安定化を図ることができる。

例えば、規定基準の圧力を２００ＭＰａとして、ワークＷを加工する場合、ノズルヘッド５の吐出圧力が２００ＭＰａを維持するように、高圧ポンプ２、給水ユニット３、油圧ユニット４のそれぞれの圧力や排出の数値の許容範囲を設定しておくことで、過度の上昇や減少が生じないように、健全性を維持する。
また、規定基準の圧力を７００ＭＰａとして、ワークを加工する場合、ノズルヘッド５の吐出圧力が７００ＭＰａを維持するように、高圧ポンプ２、給水ユニット３、油圧ユニット４のそれぞれの圧力や排出に数値の許容範囲を設定しておくことで、過度の上昇や減少が生じないように、健全性を維持する。
規定基準の圧力が、２００ＭＰａの場合と７００ＭＰａの場合を比較すると、７００ＭＰａの場合の方が、各要素にかかる負荷が高く、同一装置において、２００～７００ＭＰａの範囲を調整できるよう、高圧ポンプ２、給水ユニット３、油圧ユニット４、ノズルヘッド５自体やそれらを構成する消耗品の耐性や寿命時間等を考慮して、規定基準の圧力（総合値）が設定される。

健全性診断手段９の取得部９Ａは、有線または無線で検知手段８から検知データＤ１を取得する。取得部９Ａは、記憶部９Ｅを備えており、検知データＤ１を一定期間保存できる。そのため、取得部９Ａは、高圧水加工装置１の継続的な使用データを蓄積できる。取得部９Ａは、高圧水加工装置１が配置される工場内におけるネットワークに限らず、セキュリティ効果が高い外部ネットワーク上に構成することもできる。

さらに、取得部９Ａは、検知データＤ１の平均値を算出する検知データ平均値算出部９Ａａを備えることもできる。例えば、自動運転中の１秒毎のデータを基に１分間の平均値として記録する。平均値の時間は必要に応じて伸縮する。
加工時／ピアス時に使用する高圧水Ｌの圧力帯、昇圧までの圧力幅等が１００～３００ＭＰａを推移する。
例えば、３００ＭＰａで使用する場合、昇圧段階では、３００ＭＰａよりも低い圧力帯から上昇するので、３００ＭＰａのみに焦点を当てたデータ取得をしていると、予兆診断の精度が得られないことになる。

そこで、一律の圧力帯ではなく、最小圧力１００ＭＰａ～最大圧力３００ＭＰａの平均値のデータを取得し、その値を用いて予兆診断する。
これにより、健全性診断手段９による予兆診断の精度を安定化させることができる。

＜検知データ平均値算出部９Ａａ＞
図１に示す高圧ポンプ２は、高圧水加工装置１を２００～７００ＭＰａの加工圧力で利用するために、圧力を調整しなければならない。例えば、高圧水加工装置１を、２００ＭＰａの加工圧力で利用する場合と７００ＭＰａの加工圧力で利用する場合とでは、高圧ポンプ２を駆動するために必要な油圧ユニット４の動力（往復回数、回転速度等）が異なる。さらに、高圧ポンプ２は、高圧水Ｌを吐出する構造であり、高圧水Ｌの吐出量や吐出時間に応じて、高圧水Ｌの圧力を一定にするための工夫が必要である。

そのため、図２(ｂ)に示す検知データ平均値算出部９Ａａは、特定時間内における最小加工圧力と最大加工圧力の平均値を、各検知データＤ１として用いることによって、高圧水加工装置１における規定基準の圧力（例えば、２００～７００ＭＰａの高圧領域）を維持することで、切断等の加工精度を安定させることができる。
また、高圧水加工装置１の加工圧力以外の油圧ユニット４の供給圧力もしくは吐出圧力、給水ユニット３の供給圧力または吐出圧力や吐出流量、増圧機２ａの回転速度もしくは切換時間、または、研磨剤供給手段７の研磨剤供給量等の検知データＤ１の取得値の上限と下限の平均値を用いる設定にすることができることは言うまでもない。

＜切断加工時判断部９Ａｂ＞
さらに、図２(ｂ)に示す取得部９Ａは、切断加工時判断部９Ａｂを備えることもできる。切断加工時判断部９Ａｂは、高圧水加工装置１の切断加工時には、取得部９Ａが稼働するが、高圧水加工装置１の非切断加工時には取得部９Ａが稼働しないように制御する。
常に健全性診断を行う場合、検知データＤ１を含めたデータの取得量が膨大になる。また、健全性診断に際して、検知データＤ１を含めた取得したデータに余分な情報が多く含まれてしまうため、高圧水加工装置１の非切断加工時においては、検知データＤ１を取得しない構成とし、より精度の高い健全性診断を行うことができる。また、取得部９Ａの記憶部９Ｅを縮小でき、処理が使用する主記憶領域を狭めることができる。そのため、コスト低下を図れる。

＜ピアス加工時判断部９Ａｃ＞
さらに、取得部９Ａは、ピアス加工時判断部９Ａｃを備えることもできる。ピアス加工時判断部９Ａｃは、高圧水加工装置１のピアス時には取得部９Ａが稼働しないようにする。
例えば、高圧水加工装置１を用いてワークＷの切断を行う場合、特に、脆性の弱いワークＷを切断する場合、切断時の加工圧力よりも低い圧力で予備切断（ピアス加工）を施した後で、切断時の加工圧力まで昇圧してワークＷを切断加工する手法が採用されることが多い。

この場合、切断時の加工圧力とピアス加工時の加工圧力に差が生じる。しかし、ピアス加工はあくまで実作業の切断加工の準備段階に行う操作であり、健全性診断に影響を及ぼす可能性は低い。そこで、ピアス加工時においては、検知データＤ１を取得しない構成とし、より精度の高い健全性診断を行うことができる。

＜演算部９Ｂ＞
図２(ｂ)に示す演算部９Ｂは、取得部９Ａで取得した検知データＤ１を予め設定する基準値と比較し、偏差データＤ２(図６参照)を演算する。予め設定する基準値とは、検知データＤ１の許容範囲の上限や下限等を設定した値である。演算部９Ｂは、偏差データＤ２が検知データＤ１の許容範囲である基準値の範囲内または範囲外の何れに属するかを演算する。

＜判定部９Ｃ＞
図２(ｂ)に示す判定部９Ｃは、演算部９Ｂで演算した偏差データＤ２を予め設定する寄与度に基づいて健全性診断結果Ｄ３を判定する。寄与度とは、検知手段８で取得される圧力、排水、稼働（ＯＮ／ＯＦＦや回転速度等）、温度、振動という属性の組み合わせであり、健全性の度合い(程度)を判断するための指標である。寄与度を用いることで、健全性基準の高低を調整できる。

図４に、実施形態の状態監視部の表示図を示す。図４の横軸は時間を示し、図４の縦軸はコンディションスコア(状態値)を示す。
図４に示すように、健全性基準(太実線)をあらかじめ定めておき、検知手段８(８Ａ～８Ｄ等)で取得されるデータの組み合わせに基づく数値のコンディションスコア(白抜き棒グラフ)を監視することによって、健全性を判定する。健全性基準(太実線)より低いコンディションスコア(状態値)の場合が健全性がある。
図２(ｂ)に示す判定部９Ｃは、検知データＤ１に基づいて判断する。

＜寿命期間判定部９Ｄ＞
また、寿命期間判定部９Ｄが配置されている。寿命期間判定部９Ｄは、消耗品や部品、例えば、シール部材２ｐ、増圧機２ａのプランジャ２ａ２等の構成品の平均的な寿命期間が予め設定されている。そして、寿命期間判定部９Ｄは、ある構成品の使用期間が予め設定された寿命期間に至った場合には、当該構成品の交換を推奨する仕組みである。これにより、消耗品や部品等が寿命に至る前に交換を行い、稼働停止を伴うことなく円滑な加工を持続的に行える。

また、過去の健全性診断結果Ｄ３を記憶部９Ｅに蓄積しておく。そして、判定部９Ｃは、故障や交換した事実を加味して、リアルタイムの新たな健全性診断結果Ｄ３を判定する。

上述の健全性診断結果Ｄ３に基づいて、図１に示す高圧ポンプ２のＯＮまたはＯＦＦの切換え、または回転速度を調整し、高圧水加工装置１が故障や不具合に至らないようにフィードバック制御もできる。

＜遠隔操作手段１１＞
図５に、実施形態の遠隔操作手段１１の構成図を示す。
遠隔操作手段１１は、健全性診断手段９で判定されたデータである健全性診断結果Ｄ３(図２(ｂ)参照)を、通信網１０を介して、遠隔で作業員が携帯端末等で操作する。
なお、遠隔操作手段１１は、代替して高圧水加工装置１の近くに構成してもよいし、高圧水加工装置１が設置される敷地内に配置してもよい。

図５に示す遠隔操作手段１１は、状態監視部１２とアラーム部１３と消耗品交換部１４とを有している。

従来、高圧水加工装置の故障時には、故障原因を究明するために、各要素の故障原因を１つ１つ潰さなければならず、不具合の対応に時間を要していた。そのため、故障原因の目途をつけるのに熟練の勘が求められていた。
そこで、実施形態の状態監視部１２は、故障原因に影響度の大きい高圧ポンプ２の吐出圧力、給水ユニット３の給水圧力、冷却水のドレン量、増圧機２ａの切換時間を検知手段８で取得し、見える化を図っている。

すなわち、状態監視部１２は、健全性診断手段９で判定されたデータ、例えば、圧力、排水、稼働（ＯＮ／ＯＦＦや回転数等）、温度、振動の検知データＤ１(図２(ｂ)参照)、偏差データＤ２(図６参照)、健全性診断結果Ｄ３(図２(ｂ)参照)等を監視する。
これにより、故障原因の早期究明を図ることができる。
状態監視部１２の表示の形式としては、すべて表示する形式や選択によって重点的に表示する形式等がある。

状態監視部１２の表示の形式は、原則的には、リアルタイムにおける各種データであるが、検知や演算のタイミングを事前に設定することによって、１０分、３０分、６０分、９０分、１日、１週間、３カ月毎等にデータを更新する形式を必要に応じて選択できる。

アラーム部１３は、健全性診断手段９で判定される健全性診断結果Ｄ３の結果、故障や不具合と判定した場合や、寿命期間判定部９Ｄ(図２(ｂ)参照)によって、消耗品が寿命期間に到達するタイミングで、アラームが表示される。アラーム部１３は、寿命期間よりも一定時間長く設定することも可能となっている。

部品交換部１４は、アラーム部１３によるアラーム表示に関するデータを一覧化して表示する表示部である。消耗品、部品等が推奨する交換時期に到達した場合に、交換時期の消耗品、部品等を交換することを推奨する旨表示される。

＜加工条件制御部１５＞
図１に示す加工条件制御部（制御装置）１５は、健全性診断手段９で判定される健全性診断結果Ｄ３に基づいて、高圧水加工装置１の加工条件を制御する。
例えば、切断プログラム(特許6058575参照)、設定切断速度、被切断物の材質に関する情報と切断品質とを含む切断パラメータ、算定切断速度等を利用して、加工条件を制御する。これにより、実機の現在(リアルタイム)の条件に応じた最適な加工を選択できる。

加工条件制御部１５によれば、健全性診断手段９の結果に基づいて、リアルタイムで高圧水加工装置１の機器状況に応じた加工制御が可能となる。

＜高圧水加工装置１の制御＞
図１に示す高圧水加工装置１は、健全性診断手段９によって、主構成要素の状態を監視する。そして、高圧水加工装置１は、高圧水Ｌを規定基準の圧力を維持した状態で、高圧水Ｌを噴射してワークを加工する。
高圧水加工装置１は、検知手段８によって、各種データを検知するが、高圧水Ｌが規定基準の圧力を維持することと、ワークを加工することの両方を満たす必要がある。そこで、高圧水加工装置１は、健全性診断手段９の機能と、加工条件制御部１５の機能を満たすことのできるように、検知手段８(図２(ａ)参照)で検知して取得した検知データＤ１(図２(ｂ)参照)を健全性診断手段９と加工条件制御部１５のそれぞれで使える構成とすることもできる。

＜健全性診断方法＞
図６に、実施形態の健全性診断方法を示す。
次に、図６を参照して、実施形態の健全性診断方法について説明する。

まず、図１に示す加工条件制御部１５は、高圧ポンプ２を起動し、高圧水加工装置１が稼働できる状態とするとともに、検知手段８が作動する状態にする。

＜工程Ｐ１～Ｐ５＞
次に、高圧水Ｌを発生させる高圧ポンプ２または高圧水Ｌを噴射するノズルヘッド５に、少なくとも１つ以上配置される検知手段８(８Ａ、８Ｃ等)で検知データＤ１を取得する（工程Ｐ１）。
なお、工程Ｐ１Ａ、Ｐ１Ｂ、Ｐ１Ｃは後記する。
続いて、工程Ｐ２で、演算部９Ｂは、検知データＤ１を予め設定する基準値と比較し、偏差データＤ２を演算する。

図１に示す加工条件制御部１５が事前に設定する２００～７００ＭＰａの加工圧力を維持した状態で、健全性診断手段９は、故障が発生する前の健全性を診断する（工程Ｐ３）。

続いて、加工条件制御部１５は、加工条件を制御する（工程Ｐ４）。
例えば、切断プログラム(特許6058575参照)、設定切断速度、被切断物の材質に関する情報と切断品質とを含む切断パラメータ、算定切断速度等を利用して、加工条件を制御する。

高圧水加工装置１は、健全性診断手段９や加工条件制御部１５を機能させた状態で、適宜、ワークＷに対する加工を行う（工程Ｐ５）。

＜工程Ｐ１Ａ～Ｐ１Ｃ＞
また、図６に示す工程Ｐ１の検知データＤ１を取得する工程において、図２(ｂ)に示す取得部９Ａの検知データ平均値算出部９Ａａが検知データＤ１の上限と下限の平均値を算出する工程Ｐ１Ａを含むこともできる。
高圧水Ｌの圧力が、検知データＤ１の上限（例えば、５００ＭＰａ）と下限（例えば、１００ＭＰａ）で変化する状況においても、検知データ平均値算出部９Ａａが平均値を算出する。これにより、高圧水Ｌが規定基準の圧力を維持するための最低限のボーダーの圧力を保持することに繋がり、高圧水加工装置１の稼働率や加工精度の安定化を図ることができる。

また、検知データＤ１を取得する工程Ｐ１において、切断加工時以外は検知データＤ１を取得しない工程Ｐ１Ｂを含むことができる。
検知データＤ１を常に取得した状態の場合、情報量が膨大になり、ノイズも含まれてくる。そのため、切断加工時以外は検知データＤ１を取得しないことによって、健全性診断手段９は、より精度の高い健全性診断を行うことができる。

例えば、非加工時、非洗浄時には、圧力が上がらない状態になっており、この段階でデータ取得、さらには予兆診断すると、総合的な予兆診断結果にブレが生じてしまう。そこで、非加工時非洗浄時には、予兆診断を行わなわない。これにより、予兆診断の精度を安定化させることができる。

また、検知データＤ１を取得する工程Ｐ１において、ピアス加工時は検知データＤ１を取得しない工程Ｐ１Ｃを含むことができる。
ピアス(準備)加工時は、通常の加工圧力よりも低い圧力で前加工を行う。しかし、ピアス時の状態が健全性診断に与える影響は少ない。そのため、ピアス加工時に検知データＤ１を取得しないことによって、健全性診断手段９は、より精度の高い健全性診断を行うことができる効果がある。

＜工程Ｐ６～Ｐ８）＞
さらに、図２(ｂ)に示す寿命期間判定部９Ｄにおいて、消耗品、例えば、シール部材２ｐ、増圧機２ａのプランジャ２ａ２等や部品、各種構成要素の平均的な寿命期間を予め設定しておく。そして、寿命期間判定部９Ｄは、消耗品や部品の使用期間が予め設定した寿命期間に至った否か判断する。そして、消耗品や部品の使用期間が予め設定した寿命期間に至った場合には交換を推奨する（工程Ｐ６）を追加できる。

さらに、過去の健全性診断結果Ｄ３を記憶部９Ｅに蓄積しておき、故障や交換した事実を加味して、健全性診断結果Ｄ３が新たな（リアルタイムの）健全性診断結果Ｄ３を判定する工程（Ｐ７）を追加できる。リアルタイムの健全性診断結果Ｄ３を判定する工程（Ｐ７）により、高圧水加工装置１は、リアルタイムの機器状況に応じた加工または洗浄が行える。

さらに、健全性診断結果Ｄ３に基づいて、加工条件制御部（制御装置）１５が高圧ポンプ２のＯＮまたはＯＦＦの切換え、または回転速度を調整し、故障や不具合に至らないようにフィードバック制御をする工程（Ｐ８）を追加できる。
例えば、健全性診断結果Ｄ３に基づいて、図１、図２(ｂ)に示す検知手段８で検知する検知データＤ１の対象箇所である消耗品や部品（シール部材２ｐ、増圧機２ａのプランジャ２ａ２等）の異常が診断された場合、健全性診断結果Ｄ３（総合的な評価）が、Ａ～Ｃ段階の評価のうち「Ａ」であれば、高圧ポンプの回転速度を５％調整する、「Ｂ」であれば、高圧ポンプ２の回転速度を１０％調整する、「Ｃ」であればＯＦＦにするというフィードバックをかける。

ここでは、高圧ポンプ２の回転速度を例に挙げたが、高圧水Ｌの圧力、流量、排出量等についても予めＡ～Ｃ等の複数段階の評価に応じて、高圧水加工装置１の構成要素の制御値や稼働停止等を設定しておくことで、フィードバックの精度を向上できる。

以上、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能であることは言うまでもない。

上記構成によれば、高圧水加工装置１を構成する主構成要素の状態を監視し、規定基準の圧力（例えば、２００～７００ＭＰａの高圧領域）を維持することで、切断等の加工精度を安定させることのできる高圧水加工装置１および高圧水加工装置１の健全性診断方法を提供できる。

＜＜その他の実施形態＞＞
１．前記実施形態では、被加圧流体として高圧水Ｌを例に挙げて説明したが、流体であれば水に限定されず任意に選択できる。

２．本発明は、前記した実施形態、変形例の構成に限られることなく、添付の特許請求の範囲内で様々な変形形態、具体的形態が可能である。

１ 高圧水加工装置(高圧流体加工装置)
２ 高圧ポンプ
２ａ 増圧機
２ｂ シリンダ
３ 給水ユニット
４ 油圧ユニット
５ ノズルヘッド
６ ノズル
７ 研磨剤供給手段
７ａ 研磨剤タンク
７ｂ レギュレータ
８ 検知手段
８Ａ ポンプ検知センサ(検知手段)
８Ｂ 給水検知センサ(検知手段)
８Ｃ ノズル検知センサ(検知手段)
８Ｄ 研磨剤検知センサ(検知手段)
８Ｅ ドレン検知センサ(検知手段)
８ａ 圧力検知センサ
８ｂ 排水検知センサ
９ 健全性診断手段
９Ａ 取得部
９Ａａ 検知データ平均値算出部
９Ａｂ 切断加工時判断部
９Ａｃ ピアス加工時判断部
９Ａｄ
９Ｂ 演算部
９Ｃ 判定部
９Ｄ 寿命期間判定部
９Ｅ 記憶部
１０ 通信網
１１ 遠隔操作手段
１２ 状態監視部
１３ アラーム部
１４ 部品交換部
１５ 加工条件制御部
Ｌ 高圧水(被加圧流体)
Ｄ１ 検知データ
Ｄ２ 偏差データ
Ｄ３ 健全性診断結果
Ｐ１ 取得工程
Ｐ１Ａ 工程
Ｐ１Ｂ 工程
Ｐ１Ｃ 工程

Claims (12)

1. 被加圧流体を発生させる高圧ポンプと、
   前記被加圧流体を噴射するノズルヘッドと、
   研磨材を供給する研磨剤供給手段と、
   前記高圧ポンプ、前記ノズルヘッドまたは前記研磨剤供給手段に少なくとも１つ以上の検知センサを配置する検知手段と、
   前記検知手段の検知データに基づいて、１００～７００ＭＰａの加工圧力を維持した状態で、故障が発生する前の健全性を診断する健全性診断手段と、
   前記検知手段の検知データに基づいて、加工条件を制御する加工条件制御部とを
   備えていることを特徴とする高圧流体加工装置。
2. 請求項１記載の高圧流体加工装置において、
   前記検知データは、前記高圧ポンプを稼働する油圧ユニットの供給圧力もしくは吐出圧力、給水ユニットの供給圧力もしくは吐出圧力、前記給水ユニットの吐出流量、増圧機の回転速度もしくは切換時間、または、研磨剤供給手段の研磨剤供給量のうちの少なくとも１つ以上が選択される
   ことを特徴とする高圧流体加工装置。
3. 請求項１または２記載の高圧流体加工装置において、
   前記健全性診断手段は、前記検知データの上限と下限の平均値を算出する検知データ平均値算出部を有する
   ことを特徴とする高圧流体加工装置。
4. 請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の高圧流体加工装置において、
   前記健全性診断手段は、切断加工時以外は前記検知データを取得しないと判断する切断加工時判断部を有する
   ことを特徴とする高圧流体加工装置。
5. 請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の高圧流体加工装置において、
   前記健全性診断手段は、ピアス加工時は前記検知データを取得しないと判断するピアス加工時判断部を有する
   ことを特徴とする高圧流体加工装置。
6. 請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の高圧流体加工装置において、
   前記健全性診断手段は、事前に指定する消耗品または部品の寿命時間を判定する寿命期間判定部を有する
   ことを特徴とする高圧流体加工装置。
7. 請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の高圧流体加工装置において、
   前記健全性診断手段は、消耗品または部品に関する過去の故障や不具合情報、または交換情報を加味して前記健全性を判断する
   ことを特徴とする高圧流体加工装置。
8. 被加圧流体を発生させる高圧ポンプと、被加圧流体を噴射するノズルヘッドと、研磨材を供給する研磨剤供給手段と、前記高圧ポンプ、前記ノズルヘッド、または前記研磨剤供給手段に、少なくとも１つ以上配置される検知手段と、取得部と、診断部と、加工条件制御部とを備える高圧流体加工装置の健全性診断方法であって、
   前記取得部が前記検知手段で検知データを取得する取得工程と、
   前記診断部が前記検知データに基づいて、１００～７００ＭＰａの加工圧力を維持した状態で、故障が発生する前に健全性を診断する診断工程と、
   前記加工条件制御部が前記検知データに基づいて、加工条件を制御する加工条件制御工程とを含む
   ことを特徴とする高圧流体加工装置の健全性診断方法。
9. 請求項８記載の高圧流体加工装置の健全性診断方法において、
   前記高圧流体加工装置は、油圧ポンプと給水ポンプと前記高圧ポンプに設けられる増圧機とを備え、
   前記検知データは、前記油圧ポンプまたは前記給水ポンプの供給圧力または吐出圧力、吐出流量、前記増圧機の回転速度または切換時間、前記研磨剤供給手段の研磨剤の供給量の何れか１つである
   ことを特徴とする高圧流体加工装置の健全性診断方法。
10. 請求項８または請求項９記載の高圧流体加工装置の健全性診断方法において、
    前記取得工程において、前記検知データの上限と下限の平均値を算出する工程を含む
    ことを特徴とする高圧流体加工装置の健全性診断方法。
11. 請求項８～請求項１０のいずれか１項に記載の高圧流体加工装置の健全性診断方法において、
    前記取得工程において、切断加工時以外は前記検知データを取得しない工程を含む
    ことを特徴とする高圧流体加工装置の健全性診断方法。
12. 請求項８～請求項１１のいずれか１項に記載の高圧流体加工装置の健全性診断方法において、
    前記取得工程において、ピアス加工時は前記検知データを取得しない工程を含む
    ことを特徴とする高圧流体加工装置の健全性診断方法。

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