JP2866805B2 - ウォータジェットの特性測定装置及びその特性測定方法 - Google Patents

ウォータジェットの特性測定装置及びその特性測定方法

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B12/00Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area
    • B05B12/08Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
    • B05B12/082Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to a condition of the discharged jet or spray, e.g. to jet shape, spray pattern or droplet size

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  • Measuring Arrangements Characterized By The Use Of Fluids (AREA)
  • Perforating, Stamping-Out Or Severing By Means Other Than Cutting (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ウォータジェットを利
用して精密バリ取りや精密切断,精密洗浄などを行う場
合に有効なウォータジェットの強さ、幅、中心位置など
の特性を測定するための装置及びその特性測定方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】ウォータジェットを利用して精密にバリ
取りや切断などを行う場合、極めて微小なオリフィスか
ら噴射された水の特性を正確に知ることは不可欠であ
る。しかるにウォータジェットの強さ、幅、中心位置な
どの特性は、オリフィスの微妙な性状に影響されてバラ
ツキがあるため、あらかじめ設計的にその特性を決める
ことはほとんど不可能である。従来、このようなウォー
タジェットの圧力分布のセンシングは、ピトー管法、電
極法、写真法などが行われている。また、特開平2−7
2000号公報では、ジェット水流の中心線の傾き方向
と角度をレーザ測長器を使用し非接触状態で測定するも
のが開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来のピトー管法、電極法、写真法などは、いずれも研究
室段階での方法であって、工業的に使用するようなこと
は困難である。また、このウォータジェット10を詳細
に調べると、ウォータジェットの中心部mは図5
(イ),(ロ)に示すように、全体の中心と異なった位
置に現れることが多く、また、それはノズル毎に異なっ
ており、しかもその偏心の度合いは無視できないものと
なっている。この場合、前記レーザ測長器を使用するも
のでは、ウォータジェットの中心線の傾き方向と角度を
測定するだけなら原理的には可能性があるが、その強さ
や幅、中心部などを測定することはほとんどできないと
いう問題があった。
【0004】本発明はかかる従来の問題点を解決するた
めになされたものであって、その目的とするところは、
簡単な構造のものでウォータジェットの強さ、幅、中心
位置などの特性を簡単な操作で精密に測定して表示する
ことができるウォータジェットの特性測定装置及びその
特性測定方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の手段として、本発明請求項1記載のウォータジェット
の特性測定装置では、回転軸にその軸心に直交して突設
され相対的に移動するウォータジェットの噴射を受け該
ウォータジェットの強さに比例して変位する水受け部
と;前記ウォータジェットが水受け部を通過するときの
水受け部の変位状態を前記回転軸によって受けて第1電
気信号に変換する変換部と;前記ウォータジェットの移
動制御部から得られる移動量に応じた第2電気信号と前
記第1電気信号とを取込む入力部と;前記ウォータジェ
ットが移動完了した後、前記第1及び第2電気信号によ
って求めた波形からウォータジエットの強さ、幅、中心
点などを測定すると共に、第2電気信号によるウォータ
ジェットの停止点を基準としてウォータジェットの中心
位置を測定する演算部と;前記ウォータジエットの強
さ、幅、中心位置などの特性を表示する表示部と;を備
えている構成とした。
【0006】請求項2記載のウォータジェットの特性測
定方法では、ウォータジェットを測定点に対し相対的に
移動させて該測定点通過後に停止させ、前記測定点通過
時におけるウォータジェットの打撃始めから打撃終了ま
での波形を打撃状態に連動して求めると共に該波形によ
ってウォータジエットの強さ、幅、中心点などを測定
し、かつ前記ウォータジェットの停止点から波形の中心
点まで測定した距離をウォータジェットの中心位置とし
て表示する方法とした。
【0007】
【作用】請求項1記載のウォータジェットの特性測定装
置では、計測はウォータジェットと特性測定装置とを相
対的に移動させながら行うもので、図1のクレーム概念
図により説明すると、まずウォータジェット10を特性
測定装置1の水受け部2に噴射させながら通過させた
後、停止させる。この動作により、前記ウォータジエッ
ト10の移動制御部5が出力する位置の信号が、前記ウ
ォータジエット10が相対的移動を完了し停止するま
で、第2電気信号5aとして入力部4に入力される。
【0008】また、この作動中に前記水受け部2がウォ
ータジェット10の噴射を受けた時、水受け部2はこの
ウォータジェット10の強さに比例して変移し、変換部
3はそれに応じた第1電気信号3aを出力し、この第1
電気信号3aが前記第2電気信号5aと共に入力部4に
入力される。
【0009】次に、演算部6では、前記ウォータジェッ
ト10の停止後、前記第1電気信号3aを第2電気信号
5aで位置付けすることによりウォータジエットの特性
を波形化し、ウォータジエットの高さ、幅、中心点を測
定する。また、前記第2電気信号5aにより、ウォータ
ジエットの停止した点を基準として、この停止点から前
記波形の中心点までの距離を測定する。
【0010】前記演算部6の測定によって得られた波形
の高さ、幅および停止点から中心点までの距離をウォー
タジェットの強さ、幅、中心位置として表示部7に表示
させる。
【0011】請求項2記載のウォータジェットの特性測
定方法では、ウォータジェットの測定点通過時に打撃初
めから打撃終了までの波形を打撃状態に連動して求めて
その波形の高さや幅、中心点を測定し、また、ウォータ
ジエットの停止点から波形の中心点までの距離を測定す
る。
【0012】そして、この波形の高さや幅をウォータジ
エットの強さや幅として、また、ウォータジェットの停
止点から波形の中心点までの距離をウォータジエットの
中心位置として表示部に表示させる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。まず、実施例の構成を説明する。図2は本
実施例のウォータジェットの特性測定装置Aを示すブロ
ック図であり、図中11はセンサ本体部、12は処理部
である。
【0014】前記センサ本体部11は、ウォータジェッ
ト10の打撃力をその力に比例してアナログ信号に変換
し後述する処理部12に対し第1電気信号として出力す
るものであって、図3,図4に示すように、基台13上
に軸14が軸受15によって回動自在に軸支されてい
る。そして、該軸14の一端にはフレキシブルカップリ
ング16を介して回転型で精密測定用のポテンショメー
タ17が連設されると共に、他端には針状水受け部18
が直交した状態に固定されている。また、軸14の途中
には、アーム19が突設され、該アーム19と基台13
との間には前記ポテンショメータ17を抵抗値0%位置
側へ付勢するスプリング20が張設されている。
【0015】前記処理部12はセンサ本体部11の出力
によってウォータジェット10の特性を測定すると共に
それを表示するものであって、入力部21、演算部2
2、表示部23を有しており、入力部21には、前記セ
ンサ本体部11のポテンショメータ17と、ノズル10
aを取付けたX−Yテーブル(図示せず)の移動制御部
としてのロータリエンコーダ24とが接続されており、
このロータリエンコーダ24による位置の信号が第2電
気信号24aとして入力される。図中21aはバッファ
およびフィルタ、21bはバッファである。
【0016】前記演算部22には、前記ポテンショメー
タ17の第1電気信号としてのアナログ信号17aを入
力部21から取込みデジタル信号へ変換するA/D変換
部25と、このデジタル信号を前記ロータリエンコーダ
24から取り込んだ第2電気信号24aに応じてウォー
タジエットの波形を記録する記憶部26と、ウォータジ
エットが相対的移動を停止した後、前記記憶部26の波
形を成形するフィルタ27とが設けられている。
【0017】また、フィルタ27で成形された波形の高
さでウォータジエットの強さを測定する強さ測定部28
と、波形の幅Nでウォータジエットの幅を測定すると共
に、特定の強さを有するときの高さHにおける幅N
等を測定する幅測定部29と、前記強さ測定部28にお
ける波形の高さがピーク値Hmaxを求めたとき、第2
電気信号24aの停止点Tからそのピーク値Hmax
での距離Lを測定する距離測定部30と、が設けられて
いる。
【0018】前記表示部23は、ウォータジェット10
の強さに関してピーク値Hmaxと特定の強さH、幅
に関して全幅Nと特定の強さHのときの幅N、およ
び停止点Tを基準とした中心点Cの位置Lの表および波
形などを表示する。尚、波形に表におけるHmax等の
符号を付してもよい。
【0019】前記構成によるウォータジェットの特性測
定装置Aは、例えばバリ取り装置に使用する場合、セン
サ本体11をワーク固定側であって、ノズル10aによ
るウォータジェット10が針状水受け部18の先端部を
直交して通過するように固定して使用する。
【0020】次に、実施例の作用を説明する。まず、ウ
ォータジェット10の停止点Tを機械座標の原点に設
け、ワークのバリ取りと同一状態に噴射させてチェック
を行うように設定して特性を求める。チェック時は、洗
浄後のノズル10aからウォータジェット10を噴射さ
せながらX−Yテーブルで一方に移動させ、ウォータジ
ェット10で針状水受け部18を打撃した後機械原点で
停止させる。このウォータジェットが機械原点で停止す
るまでロータリエンコーダ24による第2電気信号が移
動量に応じて取込まれ、記憶部26に記録される。
【0021】また、前記ウォータジェットの通過によ
り、前記針状水受け部18が打撃力に比例してポテンシ
ョメータ17を抵抗値0%位置から抵抗値100%側へ
回転させた後、打撃力の減衰に比例してスプリング20
の付勢力により抵抗値0%位置へ戻すから、ポテンショ
メータ17は、ウォータジエットの圧力分布に応じたア
ナログ信号を出力する。
【0022】このポテンショメータ17によるアナログ
信号17aは、A/D変換部25によってデジタル信号
に変換されると共に、前記第2信号により強さの変化の
具合が位置づけられ、波形として記憶部26に記録され
る。そして、前記ウォータジェットが停止した後、この
波形が取出されフィルタ27で成形される。
【0023】前記フィルタ27で成形された波形は、ま
ず強さ測定部28でピーク値Hmaxが測定され、次の
幅測定部29でこのときの幅(総幅)Nが測定される。
また、波形の特定の強さHを設定して特定の幅N
測定される。この場合は特定の幅Nを先に設定して特
定の強さHを求めてもよい。また、距離測定部30で
は前記ピーク値Hmaxの位置と停止点Tの位置とによ
りウォータジェットの中心位置Lを測定する。表示部2
3では前記各データを取込んでスクリーンに表示する。
【0024】以上、説明してきたように本実施例のウォ
ータジェットの特性測定装置Aにあっては、このウォー
タジェットの実際の衝撃力をもとに測定したので、精密
バリ取り、精密洗浄、精密切断などに使用されるウォー
タジエットの最大強さ、特定の強さ、最大強さ時の幅、
特定強さ時の特定の幅、中心の位置などを精密、正確、
具体的に表示することができる。また、構造が非常に簡
単で取扱いも容易に行うことができる。また、このため
安価に製造することができる。
【0025】以上、本発明の実施例を説明してきたが、
本発明の具体的な構成はこの実施例に限定されるもので
はなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があ
っても本発明に含まれる。
【0026】例えば、実施例では、ウォータジェット1
0における打撃部分をピーク値測定部分で行うとした
が、これに限らず、波形における山の重心位置、ある高
さ以上のレベルにおける幅の真ん中などを使用すること
もできる。また、表示の内容も任意に設定することがで
きる。
【0027】センサー部は、複数(例えばX−Y方向)
組み合わせても使用することができる。
【0028】ウォータジェットの打撃力を電気信号に変
換するものとしてポテンショメータで説明したが、これ
以外に差動トランス、パルスエンコーダ、ストレインゲ
ージ等を使用することができる。
【0029】測定にはウォータジェット側を移動させる
としたが、センサ本体側を移動して測定することもでき
る。
【0030】
【発明の効果】以上、説明してきたように本発明のウォ
ータジェットの特性測定装置及びその特性測定方法にあ
っては、前記構成としたため、ウォータジェットの実際
の衝撃力をもとに測定したので、精密バリ取り、精密洗
浄、精密切断などウォータジェットの強さや幅、その中
心位置などの特性を精密、正確、具体的に表示すること
ができる。測定に要する機構が非常に簡単であるから安
価に製造することができるうえ、精密な測定を簡単にす
ることができる等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のウォータジェットの特性測定装置を示
すクレーム概念図である。
【図2】実施例のウォータジェットの特性測定装置を示
すブロック図である。
【図3】実施例のセンサ本体部を示す平面図である。
【図4】実施例のセンサ本体部の要部を示す側面図であ
る。
【図5】ウォータジェットの中心部を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1 ウォータジェットの特性測定装置 2 水受け部 3 変換部 3a 変換部の第1電気信号 4 入力部 5 ウォータジェットの移動制御部 5a 移動制御部の第2電気信号 6 演算部 7 表示部 10 ウォータジェット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01V 9/00 G01B 13/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸にその軸心に直交して突設され相
    対的に移動するウォータジェットの噴射を受け該ウォー
    タジェットの強さに比例して変位する水受け部と; 前記ウォータジェットが水受け部を通過するときの水受
    け部の変位状態を前記回転軸によって受けて第1電気信
    号に変換する変換部と; 前記ウォータジェットの移動制御部から得られる移動量
    に応じた第2電気信号と前記第1電気信号とを取込む入
    力部と; 前記ウォータジエットが移動完了した後、前記第1及び
    第2電気信号によって求めた波形からウォータジエット
    の強さ、幅、中心点などを測定すると共に、第2電気信
    号によるウォータジェットの停止点を基準としてウォー
    タジェットの中心位置を測定する演算部と; 前記ウォータジエットの強さ、幅、中心位置などの特性
    を表示する表示部と; を備えていることを特徴としたウォータジェットの特性
    測定装置。
  2. 【請求項2】 ウォータジェットを測定点に対し相対的
    に移動させて該測定点通過後に停止させ、前記測定点通
    過時におけるウォータジェットの打撃始めから打撃終了
    までの波形を打撃状態に連動して求めると共に該波形に
    よってウォータジエットの強さ、幅、中心点などを測定
    し、かつ前記ウォータジェットの停止点から波形の中心
    点まで測定した距離をウォータジェットの中心位置とし
    て表示することを特徴としたウォータジェットの特性測
    定方法。
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