JP3193834B2 - ウォータジェット装置の安全装置 - Google Patents

ウォータジェット装置の安全装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、砥粒と水などの液体と
の混合物をノズル孔から噴射してウォータジェットを形
成し、被加工物を研削し、あるいは切断するなどの加工
を行うウォータジェット装置の安全装置に関する。
【0002】
【従来の技術】このようなウォータジェット装置は、た
とえば連続鋳造ラインおよびその後工程において鋳片ま
たは鋼片の表面の疵を研削除去するためなどに用いられ
ている。このウォータジェット装置では、産業用ロボッ
トの作業端にノズルを装着し、そのノズル孔から、砥粒
と水との混合物を噴射してアブレシブウォータジェット
を形成し、疵の研削を行う。このようなウォータジェッ
ト装置では、ウォータジェットの吐出出力は、たとえば
103〜104kgf/cm2 であり、したがってノズル
からの混合物が超高圧力で漏洩などすると危険である。
またロボットが誤動作し、ノズルを被加工物以外の方向
に向けた状態でウォータジェットが噴射されると危険で
ある。
【0003】この問題を解決するために、ロボットを、
保護壁で形成したハウジング内に収納し、作業者出入り
用開口を扉で開閉することができるようにし、その扉に
ロック手段を設けることが容易に考えられるであろう。
このロック手段として、たとえば実開昭55−8546
9などに開示されている自転車用チエンロック錠を用い
ることができる。このような構成によれば、ロック錠を
解錠することができない人は、ハウジング内に入ること
ができず、この点では安全であるけれども、作業者がロ
ック錠を解錠してハウジング内に入ったときには、上述
の危険がある。
【0004】このような自転車用チエンロック錠に代え
て、特開平1−76301に開示されているロック手段
を用いることもまた考えられるであろう。この先行技術
のロック手段では、操作キーを、一度指で触れることに
よって一定時間インターロックを解錠し、その一定時間
内にタッチ操作があったときだけ解錠する。このような
構成によっても、前述の自転車用チエンロック錠を用い
る構成と同様に、解錠後にハウジング内に入ると、上述
の危険が生じることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、安全
性を向上したウォータジェット装置の安全装置を提供す
ることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、(a)高圧力
流体源32からの砥粒と液体との混合物を、ロボットの
角変位可能な作業端に設けられたノズル7のノズル孔8
から噴射して、ウォータジェット35を形成し、このウ
ォータジェット35によって被加工物を加工するウォー
タジェット装置の安全装置において、 (b)高圧力流体源32とノズル7との間に介在される
圧抜き弁34と、 (c)保護壁で形成され、ロボットを収納し、作業者出
入り用開口を開閉する扉が設けられるハウジング12
と、 (d)扉を施錠および解錠するロック手段19と、 (e)第1操作と第2操作とを行う操作手段22と、 (f)ロック手段19の第1および第2操作をそれぞれ
検出する操作検出手段23と、 (g)操作手段22の前記第1操作が行われた後、前記
第2操作が行われることを禁止および許容する許可手段
29と、 (h)制御手段であって、操作検出手段23の出力に応
答し、第1操作によって、ロボットを、ノズル7が下向
きにした状態で停止するとともに、圧抜き弁34を動作
し、この圧抜き弁34の圧抜き動作を開始してからノズ
ル7内の前記混合物の圧力が低下して安全が確保される
予め定める時間が、経過した後に、第1操作から第2操
作への許可手段29による禁止状態から、その禁止状態
を解除して許容状態とし、第2操作によって、ロック手
段19を解錠する制御手段とを含むことを特徴とするウ
ォータジェット装置の安全装置である。また本発明は、
ハウジング12内に設けられ、ロボット5を撮像するテ
レビカメラ36と、ハウジング12の外部に設けられ、
テレビカメラ36の出力を目視表示する表示手段37と
を含むことを特徴とする。さらにまた本発明は、操作手
段22は、第1、第2および第3の各位置24,26,
27に、この順序で角変位操作される操作キー22を有
し、前記第1操作は、操作手段22の第1位置24から
第2位置26への角変位操作であり、前記第2操作は、
操作手段22の第2位置26から第3位置27への角変
位操作であり、許可手段29は、操作キー22に固着さ
れる係止部材28と、係止部材28に、操作キー22の
第2位置26で係止、および離脱自在であり、係止状態
で、操作キー22が第2位置26から第3位置27への
角変位を禁止するストッパ手段29,30とを有するこ
とを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明に従えば、ロボットを収納するハウジン
グは、保護壁で形成されており、その作業者出入り用開
口を扉で開閉することができ、この扉はロック手段によ
って施錠および解錠され、操作手段をまず第1操作する
ことによって、ロボットが停止され、これによってノズ
ルがたとえば下向きにされた状態となり、しかもノズル
内の混合物の圧力を低下してウォータジェットが超高圧
力で噴射されることがないようにし、これによって安全
が確保され、その後の操作手段の第2操作を行うことに
よって、ロック手段が解錠され、扉を開いてハウジング
内に作業者が入ることができる。
【0008】砥粒と液体との混合物を超高圧力でノズル
に供給する供給源およびその管路などもまた、ハウジン
グ内に収納されていてもよい。特に本発明に従えば、操
作手段22が第1操作されることによって、ロボット
を、ノズル7が下向きにした状態で停止するとともに、
圧抜き弁34を動作させる。これによってノズル内の混
合物の圧力が低下して安全が確保され、そのような予め
定める時間が経過した後に、許可手段29は、操作手段
22の第1操作から第2操作への操作を許容状態とす
る。操作手段が第2操作されることによって、ハウジン
グ12の作業者出入り用開口を開閉する扉のロック手段
19による解錠が行われる。こうしてウォータジェット
装置に特有の停止時にノズル7内に混合物の残圧が残る
という危険を確実に回避し、安全性が確保される。
【0009】
【実施例】図1は、本発明の一実施例の一部の構成を示
す断面図である。連続鋳造ラインおよびその後工程など
における鋳片または鋼片などの被加工物1は、チエンコ
ンベア2によって矢符3の方向に搬送され、その表面の
疵が、被加工物1の停止状態で研削されて除去され、そ
の疵が除去された被加工物1は、さらに圧延などされて
後工程に導かれる。ウォータジェット装置4において、
ロボット5の角変位可能な作業端6には、ノズル7が装
着されており、このノズル7には、砥粒と液体、たとえ
ば水との混合物流体が供給され、そのノズル7のノズル
孔8からウォータジェットが噴射され、被加工物1の表
面の疵の研削除去が行われる。
【0010】ロボット5は、複数軸を有し、ノズル7の
軸線、したがってウォータジェットの軸線と鉛直軸線9
との角度θの角度を変化させることができるように、ア
ーム10が水平軸線まわりに角変位可能となっている。
ロボット5は支持体11によって固定位置に設置され
る。
【0011】ロボット5は、ハウジング12によって形
成される作業室13内に収納される。ハウジング12は
側壁14および天井15を有する。側壁14には作業者
出入り用開口16が設けられ、この開口16はたとえば
蝶番17などによって鉛直軸線まわりに揺動して開閉操
作される扉18によって塞がれる。扉18を閉じたまま
に保って施錠し、また開くことができるように解錠する
ためにロック手段19が設けられる。側壁14および天
井15の内面には、耐摩耗性を有するゴムなどの材料か
らなるシートがライニングされている。ハウジング12
の下部には、被加工物1がチエンコンベア2によって搬
入および搬出されるための蓋20,21が開閉可能に設
けられる。
【0012】図2は、図1に示される実施例の電気的構
成を示すブロック図である。ハウジング12の外部に
は、操作キー22が設けられ、その操作キー22の操作
は、操作検出手段23によって検出される。
【0013】図3は操作キー22の正面図であり、図4
はその操作キー22および操作検出手段23などの構成
を示す簡略化した斜視図である。操作キー22は、ウォ
ータジェット装置による被加工物1に対する加工作業を
行う第1位置24と、それから45度だけ角変位操作方
向25に変位した第2位置26と、さらに第2位置26
から45度角変位操作される第3位置27とに角変位操
作されることができる。第2位置26では、ロボット5
が停止され、またノズル7内の混合流体の圧力が低下さ
れ、第3位置27ではロック手段19が解錠される。
【0014】操作キー22には係止部材28が固着され
ている。解錠許可手段を構成する電磁ソレノイド29の
ストッパとして働くプランジャ30が係止部材28を係
止することによって、操作キー22は第2位置26から
第3位置27へは角変位操作することができない。電磁
ソレノイド29が励磁されてプランジャ30が係止部材
28から離脱すると、操作キー22は第2位置26から
第3位置27に角変位操作することが許容される。図4
における参照符24aは、操作キー22が第1位置24
にあるときの状態を示し、図4の実線で示されている係
止部材28の状態は、第2位置26であるときの状態で
あって、参照符27aは、操作キー22が第3位置27
にあるときの状態を示す。操作キー22を第3位置27
から矢符25の逆方向に角変位操作して戻すことによっ
て、プランジャ30が電磁ソレノイド29内のばねのば
ね力によって突出し、その後においては、電磁プランジ
ャ29が励磁されない限り、第2位置26から第3位置
27に角変位操作することはできない。
【0015】再び図2を参照して、操作検出手段23の
出力によってロック手段19および解錠許可手段29が
制御され、またロボット制御回路31に信号が与えら
れ、このロボット制御回路31はロボット5を動作させ
る。さらにまた操作検出手段23の出力は高圧力流体源
32に与えられ、この流体源32からの砥粒と水との混
合物は、たとえば103〜104kgf/cm2 の超高圧
力で、管路33から、その管路33の途中に介在されて
いる圧抜き弁34を経て、ノズル7に供給される。ノズ
ル7のノズル孔8からのウォータジェット35は、被加
工物を前述のように研削加工する。ハウジング12内に
はまたテレビカメラ36が備えられ、そのロボット5に
よる研削作業状態および停止状態などを撮像し、ハウジ
ング12の外部に設けられた表示手段37によって目視
表示することができ、入室時の安全性がさらに向上され
る。さらにハウジング12には、警報のための表示灯3
8が設けられ、次に述べる図5のステップa10が行わ
れるまで点灯し、入室時の危険を目視報知する。
【0016】図5は、図2に示される操作検出手段23
の動作を説明するためのフローチャートである。ステッ
プa1からステップa2に移り、操作キー22が第1位
置24にあるとき、電磁ソレノイド29は消磁されてお
り、プランジャ30はばね力で突出しており、ステップ
a3においてロボット5は稼動し、高圧力流体供給源3
2からステップa4において砥粒と水との混合物が超高
圧で供給され、ノズル7から噴射されてアブレイシブウ
ォータジェットによって研削などの加工が行われてい
る。
【0017】ハウジング12内に作業者が入って保守作
業などを行おうとしたときには、操作キー22を第2位
置26に角変位操作し、このとき係止部材28はプラン
ジャ30に当接して係止し、操作キー22は矢符25の
方向にさらに角変位操作することはできない状態となっ
ており、したがって解錠が禁止されている。
【0018】ステップa5において操作キー22が第2
位置26に操作されたことが判断されると、ステップa
6では、ロボット制御回路31によってロボット5を動
作させてノズル7を下向きとし、特にその角度θ(図1
参照)が45度未満になるようにアーム10などを変位
させた状態とし、その後、ステップa7では、ロボット
5を停止させる。ステップa7におけるロボット5の停
止動作は、たとえばロボット5およびその制御回路31
への電力を供給する電源を遮断するように構成されてい
てもよい。
【0019】ステップa8では、圧抜き弁34が動作さ
れ、圧抜き弁34からノズル7までの管路33における
ウォータジェットを形成する混合物の圧力を、たとえば
4〜20kgf/cm2 未満にまで低下させ、ノズル7
から超高圧力のウォータジェットが噴射されないように
する。圧抜き弁34の圧抜き動作を開始してからステッ
プa9において予め定める時間、たとえば3秒経過した
後に、ノズル7内の前記混合物の圧力が低下して安全が
確保される状態に至ったとき、ステップa10では、解
錠許可手段である電磁ソレノイド29を励磁し、プラン
ジャ30をばね力に抗して退避させ、プランジャ30が
係止部材28との係止状態を解除し、操作キー22の第
2位置26から第3位置27への第2操作を許容する状
態となる。
【0020】そこでステップa11において操作キー2
2を第2位置26から第3位置27に角変位操作する
と、ロック手段19は、解錠し、扉18を開くことがで
きる状態となる。
【0021】本発明の他の実施例として、操作キー22
および操作検出手段23に関連する構成は、上述の実施
例に限定されるものではなく、その他の構成によって実
現されるようにしてもよいのは勿論である。
【0022】側壁14と天井15は保護壁を構成する。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、ロボットを収納するハ
ウジングの扉をロック手段で施錠/解錠することができ
るようにし、操作手段の第1操作によってロボットを停
止するとともに、ノズル内の混合物の圧力を低下させ、
これによって安全を確保し、その後に、操作手段を第2
操作することによってロック手段が解錠されて扉を開く
ことができるようになる。こうしてハウジング内に入る
作業者の安全性が向上される。
【0024】また本発明によれば、操作手段22の第1
操作によって、ロボットの作業端に装着されているノズ
ルを下向きにした状態とし、しかもノズル7内の混合物
の圧力の低下が完了した予め定まる時間経過後、操作手
段22の第2操作が初めて可能になる。作業者が操作手
段22を、第2操作することによって、ロック手段19
が解錠し、作業者出入り用開口を開くことができ、作業
者がハウジング12内に入ることができるようになる。
したがってロボットが停止することと前記圧力の低下と
の両者が完了した後でなければ、解錠が行われず、扉を
開くことができず、このことによってさらに安全性が向
上されることになる。
【0025】本発明によれば、ハウジング12内に設け
られたテレビカメラ36によってロボット5を撮像し、
ハウジング12の外部で表示手段37によってロボット
5の動作状態を目視することができるので、ハウジング
12内に入ろうとする作業者は、表示手段37によって
ロボット5の動作状態を確認することができ、このこと
によって安全性をさらに向上することができる。また本
発明によれば、操作手段22を構成する操作キー22を
第1ないし第3の各位置24,26,27に角変位操作
し、ストッパ手段29,30によって、係止部材28に
第2位置26で係止、離脱自在に設けられることによっ
て、比較的簡単な構成で、安全性を向上するためのウォ
ータジェット装置の安全装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の一部の構成を示す断面図で
ある。
【図2】図1に示される実施例の電気的構成を示すブロ
ック図である。
【図3】操作キー22を示す正面図である。
【図4】操作キー22に関連する構成を示す簡略化した
斜視図である。
【図5】操作検出手段23の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。
【符号の説明】
1 被加工物 2 チエンコンベア 4 ウォータジェット装置 5 ロボット 6 作業端 7 ノズル 8 ノズル孔 9 鉛直軸線 12 ハウジング 13 作業室 16 開口 18 扉 19 ロック手段 22 操作キー 23 操作検出手段 29 電磁プランジャ 31 ロボット制御回路 32 高圧力流体源 34 圧抜き弁 35 アブレイシブウォータジェット
フロントページの続き (72)発明者 稲岡 数麿 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (72)発明者 下笠 知治 福岡県北九州市戸畑区飛幡町1番1号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (72)発明者 永井 裕善 兵庫県神戸市中央区東川崎町3丁目1番 1号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 池本 喜和 兵庫県神戸市中央区東川崎町3丁目1番 1号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 辻田 京史 兵庫県神戸市中央区東川崎町3丁目1番 1号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (72)発明者 田中 秀尚 兵庫県神戸市中央区東川崎町3丁目1番 1号 川崎重工業株式会社 神戸工場内 (56)参考文献 特開 平5−123937(JP,A) 実開 昭60−4338(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B24C 9/00 B24C 5/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (a)高圧力流体源32からの砥粒と液
    体との混合物を、ロボットの角変位可能な作業端に設け
    られたノズル7のノズル孔8から噴射して、ウォータジ
    ェット35を形成し、このウォータジェット35によっ
    て被加工物を加工するウォータジェット装置の安全装置
    において、 (b)高圧力流体源32とノズル7との間に介在される
    圧抜き弁34と、 (c)保護壁で形成され、ロボットを収納し、作業者出
    入り用開口を開閉する扉が設けられるハウジング12
    と、 (d)扉を施錠および解錠するロック手段19と、 (e)第1操作と第2操作とを行う操作手段22と、 (f)ロック手段19の第1および第2操作をそれぞれ
    検出する操作検出手段23と、 (g)操作手段22の前記第1操作が行われた後、前記
    第2操作が行われることを禁止および許容する許可手段
    29と、 (h)制御手段であって、 操作検出手段23の出力に応答し、 第1操作によって、ロボットを、ノズル7が下向きにし
    た状態で停止するとともに、 圧抜き弁34を動作し、 この圧抜き弁34の圧抜き動作を開始してからノズル7
    内の前記混合物の圧力が低下して安全が確保される予め
    定める時間が、経過した後に、 第1操作から第2操作への許可手段29による禁止状態
    から、その禁止状態を解除して許容状態とし、 第2操作によって、ロック手段19を解錠する制御手段
    とを含むことを特徴とするウォータジェット装置の安全
    装置。
  2. 【請求項2】 ハウジング12内に設けられ、ロボット
    5を撮像するテレビカメラ36と、 ハウジング12の外部に設けられ、テレビカメラ36の
    出力を目視表示する表示手段37とを含むことを特徴と
    する請求項1記載のウォータジェット装置の安全装置。
  3. 【請求項3】 操作手段22は、 第1、第2および第3の各位置24,26,27に、こ
    の順序で角変位操作される操作キー22を有し、 前記第1操作は、操作手段22の第1位置24から第2
    位置26への角変位操作であり、 前記第2操作は、操作手段22の第2位置26から第3
    位置27への角変位操作であり、許可手段29は、 操作キー22に固着される係止部材28と、 係止部材28に、操作キー22の第2位置26で係止、
    および離脱自在であり、係止状態で、操作キー22が第
    2位置26から第3位置27への角変位を禁止するスト
    ッパ手段29,30とを有することを特徴とする請求項
    1または2記載のウォータジェット装置の安全装置。
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