JP3261672B2 - 水中切断用アブレシブ切断装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークの切断加工
を液中で行う構成のアブレシブ切断装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ワークを空気中で切断した場合
の騒音は約９０〜９５ｄＢであるのに対し、水中で切断
した場合の騒音は、約６０〜６５ｄＢとなり、空気中で
切断する時よりも騒音が小さい。そのため従来より、騒
音対策のために水中でアブレシブ切断を行う水中切断用
のアブレシブ切断装置が提案されている。また、水中で
アブレシブ切断を行う場合切断時に発生する粉塵も水に
取りこまれて空気中に飛散しないことからその防塵性も
注目されている。

【０００３】このような水中切断用アブレシブ切断装置
は、内部に水が充填されたキャッチャ槽を備えており、
このキャッチャ槽内には切断対象物であるワークを取り
付ける受け台が設けられている。

【０００４】ワークの切断加工の際には、受け台にワー
クを取り付け、ポンプ等によりキャッチャ槽内に給水す
る。水位が上昇してワークごと受け台が浸漬されるまで
給水した後、切断加工を施す。切断加工終了後、キャッ
チャ槽内のすべての水を排水して、切断加工が終了した
ワークを取り外す。この操作の繰り返しにより複数のワ
ークを順々に切断加工する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構成の水中切断用アブレシブ切断装置は、ワークの取
り付け時と取り外し時にはキャッチャ槽内の水を排水し
ているため、ワーク１個の切断ごとにキャッチャ槽内に
新規な水を給排せねばならず効率が悪いという難点があ
る。勿論、一般に複数個のワークを切断する際に、ワー
ク１個ごとにキャッチャ槽内のすべての水を給排するの
は面倒であり、作業効率及び時間効率も悪いという難点
も有している。

【０００６】また、切断エリアが大きなものとなると、
ワークを浸漬させるキャッチャ槽自体も大きくなるた
め、キャッチャ槽内を満たす水量も多くなり、水の給排
のためにかかる時間が長くなる。水の給排を迅速に行う
ために大容量のポンプを用いることも考えられるが、こ
の場合、ポンプが大型化してしまい、装置全体としても
大型化に繋がるため好ましくない。

【０００７】更に、キャッチャ槽内の水は研磨材を多量
に含んでいるため、この研磨材がポンプを通過するとポ
ンプの内部が摩耗し、最悪の場合破損してしまい、寿命
が短くなるという難点もある。

【０００８】以上のことから本発明では、作業効率及び
時間効率のよい水中切断用アブレシブ切断装置を提供す
ることを主目的とする。また、どのような大きさの切断
エリアを持つワークに対応させたものであっても水位の
調節が迅速に行える水中切断用アブレシブ切断装置を提
供することも目的としている。さらに、水位調整のため
に用いるポンプが研磨材により破損して短寿命となるこ
とがない水中切断用アブレシブ切断装置を提供すること
も目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく、
請求項１の発明は、ワークの切断加工を液中で行うため
のキャッチャ槽を備えた水中切断用アブレシブ切断装置
において、前記キャッチャ槽の内部と液面下で連通する
液位調整タンクを備え、該液位調整タンクの内部の液面
上は気密室に形成され、該気密室は該気密室内への気体
の導入又は導出によって液位調整タンク内の液体を液面
下の連通路を介して前記キャッチャ槽に吐出又はキャッ
チャ槽内の液体を液位調整タンク内に吸入するための給
排気装置に接続されていることを特徴としている。

【００１０】即ち、本発明では、キャッチャ槽内の液位
を調整するために、キャッチャ槽の内部と液面下で連通
する液位調整タンクを備えている。この液位調整タンク
内の液面上部は気密室に形成されており、気密室内の気
体圧力を変えることにより、大気圧下に開放されたキャ
ッチャ槽の液位をパスカルの原理に従って調整する。即
ち、気密室内に給排気装置から加圧気体を導入して液位
調整タンク内の液位を押し下げることにより、液位調整
タンク内の液体は、液面下で連通するキャッチャ槽に押
出され、これによってキャッチャ槽内の液位が水頭に抗
して押し上げられる。

【００１１】また逆に、キャッチャ槽内の液位を下げる
には、給排気装置によって気密室内から気体を導出して
大気圧下又はさらに減圧した状態にし、キャッチャ槽内
の液体の水頭により液位調整タンク内の液位を上げ、液
面下で連通するキャッチャ槽内の液体を液位調整タンク
内に引き込むことによりキャッチャ槽内の液位を下げ
る。

【００１２】給排気装置は、気密室内に加圧気体を送り
込み、あるいは気密室から気体を導出して大気圧下に開
放するか、あるいはさらに気体を吸引して大気圧以下の
減圧状態を作り出すことができるものであればよく、例
えば、可逆エアポンプや、エアコンプレッサと給排切換
弁の組み合わせ、或はさらにバキュームポンプを組み合
わせたものなど、種々のものが利用できる。

【００１３】本発明の一つの形態においては液位調整タ
ンクの気密室は液位調整タンク内の液面が気密室内に直
接開放されるように、液位調整タンク内に一体に形成さ
れるが、本発明はこれに限定されない。

【００１４】即ち、液位調整タンク内で気密室がピスト
ンによって液面から仕切られていてもよく、気密室内の
空気圧を加圧又は減圧することによりピストンを移動さ
せ、これにより、液位調整タンクとキャッチャ槽内との
間で液体を給排するようにしてもよい。

【００１５】請求項２の発明では、請求項１に記載の水
中切断用アブレシブ切断装置において、前記気密室への
気体の導入により液位調整タンク内の液位が予め設定し
た位置より下がった時に気密室内の気体を外部に開放す
る液位調整手段を備えたことを特徴としている。

【００１６】キャッチャ槽の液位の制御は、例えば、液
位計等の液位調整タンク又はキャッチャ槽の液位を監視
し、上下の各設定で液位に達したときに給排気装置を停
止させることで果たせるが、この場合は、余分な電気配
線やコントローラが必要である。本発明は、これを極め
て簡単な機構で果たそうとするものである。

【００１７】本発明における液位調整手段は、例えば、
両端が開口する管状部材を一端が気密室の予め設定した
液位の位置に開口するよう位置調整可能に配し、他端を
気密室の外部に開放するように配した構成のものが挙げ
られる。

【００１８】この構成では、給排気装置からの加圧気体
の導入で気密室内の圧力が増加するにつれて液位調整タ
ンク内の液位が下がるが、この液位が予め設定した位置
より下がると管状部材の一端が気密室の空気中に開口す
ることになるため、それ以上の圧力増加は、管状部材を
介して外部に気体が逃げることにより阻止され、従っ
て、液位は管状部材の一端の位置に保たれる。

【００１９】尚、管状部材の一端の位置を外部から軸方
向に位置調整できるように構成すれば、キャッチャ槽に
おける上昇液位を設定するための液位調整タンク内の下
降液位の設定を変えることができる。

【００２０】また、請求項３の発明では、ワークの切断
加工を液中で行うためのキャッチャ槽を備えた水中切断
用アブレシブ切断装置において、前記キャッチャ槽内の
下部に配された液位調整タンクを備え、該液位調整タン
クは、内部に導入される気体の量に応じて自身の外形寸
法を変えるものであることを特徴としている。

【００２１】本発明では、キャッチャ槽内の液位を調整
するために、キャッチャ槽内の下部に液位調整タンクを
配し、この液位調整タンク内に気体が導入されると液位
調整タンク自体がその分だけ体積を増加する構成として
いる。即ち、液位調整タンク内に導入された分だけキャ
ッチャ槽内で液位調整タンクが大きくなるため、液位調
整タンクの体積の増加分だけキャッチャ槽内の液位が上
昇する。

【００２２】その様な液位調整タンクとしては、例え
ば、ゴム等の弾性部材よりなる風船形状を備えたもの
や、周面が蛇腹状に形成されたものなどが挙げられる。
尚、この液位調整タンクの大きさは液位調整タンク内が
大気圧に開放されて、タンクが周囲の液圧により最も小
さい状態になっているときは、キャッチャ槽内の液位が
受け台よりも下方となり、一方、液位調整タンクに気体
が導入されてタンクが最も大きい状態になったときは、
キャッチャ槽内の液位が受け台上のワーク上面よりも上
となるように設計する。

【００２３】

【発明の実施の形態】図１は、液体として水を用いた場
合の本発明の水中切断用アブレシブ切断装置の実施形態
の一例を示す上面図、図２は図１の装置において液位調
整タンクである水位調整タンク２の水位が最高位置のと
きの横断面図、図３は図１の装置において水位調整タン
ク２の水位が最低位置のときの横断面図である。なお、
以後説明するすべての図において、同一又は相当する箇
所には同じ符号を付す。

【００２４】本実施形態では、キャッチャ槽１と水位調
整タンク２とが同じ高さとなるように一体に設けられた
構成であり、全体寸法は、縦×横×高さが約１５００ｍ
ｍ×約３２００ｍｍ×約１０００ｍｍとなっている。水
位調整タンク２はその内部の上部が気密室２ａに形成さ
れており、また下部は、キャッチャ槽１内の水充填領域
に開口して互いに連通している。気密室２ａの上部には
空気を導出入する可逆ポンプＰが接続されている。

【００２５】可逆ポンプＰにより気密室２ａ内へ空気が
導入されると、気密室２ａ内の圧力上昇に伴って水位調
整タンク２内の水位が下がり、これによって押出される
水は連通開口からキャッチャ槽１に流入してその水を上
昇させる。逆に、可逆ポンプＰが気密室２ａ内の空気を
外部に導出すると、気密室２ａ内の圧力降下に伴ってキ
ャッチャ槽１側から水位調整タンク２内に水が入り込ん
でキャッチャ槽１の水位が下がる構成となっている。

【００２６】なお、キャッチャ槽１の水位を下げる場
合、気密室２ａ内の空気を単に大気圧下に開放するだけ
でもよいが、より速く水位を下げたいときには可逆ポン
プＰによる吸気減圧を行うとよい。

【００２７】また、水位調整タンク２には、液位調整手
段として両端が開口した管状部材よりなる水位調整パイ
プ５が設けられており、この水位調整パイプ５の下端は
水位調整タンク２内の水位が最も低くなった時の水位
（以後、最低水位と述べる。）と同じ高さ位置に開口
し、上端は水位調整タンク２の外部に開口している。な
お、この水位調整パイプ５は、長さ方向に位置調整して
下端の開口位置を変えることができ、切断すべきワーク
の大きさに合わせて調整水位を変えることができるよう
になっている。

【００２８】最低水位は、図３に示したように、キャッ
チャ槽１内の水位がワーク３の最上部よりも２ｃｍ程上
昇した時の水位調整タンク２内の水位である。逆に、水
位調整タンク２内の水位が最も高くなった時の水位を最
高水位とすれば、この最高水位は、図２に示したように
キャッチャ槽１内の水位がワーク３の最下部よりも１ｃ
ｍ程下降した時の水位調整タンク２内の水位である。な
お、この場合、気密室２ａを含む水位調整タンク２の内
容積は、この場合、０．４ｍ³ であるが、これは限定的
なものではなく、キャッチャ槽１におけるワーク３の取
り付け、取り外しのための下降水位と水中切断のための
上昇水位との差に対応する容積（実効容積）との兼ね合
いにより決定することができる。

【００２９】また、キャッチャ槽１には、上限水位８ａ
を越える水をキャッチャ槽１外に排出するための水位上
限調整用オーバーフロー排出口８と、下限水位７ａの調
整時に下限水位７ａを越える水をキャッチャ槽１外に排
出するための水位下限調整用オーバーフロー排出口７と
が設けられている。

【００３０】即ち、アブレシブ切断中にノズル６から噴
射されるアブレシブがキャッチャ槽１内に入るとキャッ
チャ槽１内の水量が増加するため、キャッチャ槽１内の
水位が上限水位８ａを越える。水位上限調整用オーバー
フロー排出口８は、この増加分を排出するために設けら
れている。

【００３１】また、水位下限調整用オーバーフロー排出
口７は、通常はバルブにより閉じられているが、例え
ば、ワーク３の取し外しなどの際に水位を最低水位に調
整する時にバルブを開いて、余分な水をキャッチャ槽１
外に排出することにより、水位を最低水位に調整する。

【００３２】この様な構成の水中切断用アブレシブ切断
装置においては次に述べる手順でワークを加工する。ま
ず、可逆ポンプＰにより気密室２ａ内の空気を吸引し
て、キャッチャ槽１側の水を水位調整タンク２内へ吸い
込ませる。水位調整タンク２内の水位が最高水位、即
ち、キャッチャ槽１内の水位がワークの最下部よりも１
ｃｍ程下降したときに、可逆ポンプＰの吸入を停止させ
水位を固定する。この状態でキャッチャ槽１内の受け台
４にワーク３を取り付ける。

【００３３】尚、水位調整タンク２内の最高水位とキャ
ッチャ槽１内のワーク取り付けのための下降水位とが等
しくなるような容積に設計された水位調整タンク２を使
用する場合は、可逆ポンプＰによる空気の吸引に代え
て、気密室２ａ内を大気圧に開放するだけでよい。

【００３４】受け台４のワーク受け面は、複数の薄板４
ａを並列させて形成したスリット状になっており、図１
〜図３に示したように、一方の端部よりの領域Ｘのみ薄
板４ａの配列密度を多くしてスリット幅を狭くしてい
る。この薄板４ａは、ワーク切断の毎に徐々に削られて
いくものであるため、消耗してきたら新しいものに取り
換えられる。従って、コストの点からは受け台４に取り
付ける薄板４ａの枚数は少なくする方が好ましいが、薄
板４ａを少なくするとスリット幅が広くなり、小さいワ
ークの切断の際に切断片がスリット幅の間からキャッチ
ャ槽１内へ落下してしまう恐れがある。

【００３５】従って、この実施形態では、ワーク受け面
の一部の領域Ｘのみ薄板４ａの配列密度を多く（配列ピ
ッチを短く）してスリット幅を狭くし、小さいワークの
切断加工に対応させると共に、他の領域の薄板４ａの配
列密度を少なくしてスリット幅を広くし、薄板の維持保
全コストを低く抑えている。これにより、ワークの大き
さに合わせて一々スリット幅を変える等の面倒な作業が
不要となり、一つの装置で対応できるワークサイズの範
囲が比較的小さいものから大きなものまで広範囲に亙る
ので、用途が拡大した装置となっている。

【００３６】ワーク３を受け台４に取り付けた後、可逆
ポンプＰを駆動させて気密室２ａ内へ空気を送り込み、
空気圧により水位調整タンク２内の水位を下げ、水位調
整タンク２内の水をキャッチャ槽１側に移す。これによ
りキャッチャ槽１の水位が上昇して受け台４がワーク３
を保持した状態で水面下に沈むこととなる。そして、キ
ャッチャ槽１内の水位がワーク３の最上部よりも２ｃｍ
程上昇した時に可逆ポンプＰによる加圧を停止させ、気
密室２ａ内の加圧状態を保持したままノズル６によりワ
ークを加工する。

【００３７】この時、可逆ポンプＰの加圧停止とのタイ
ミングが少し遅れても、或は、可逆ポンプＰがそのまま
加圧動作を継続していても、水位調整パイプ５の働きで
水位調整タンク２内の水位は設定された最低水位に保持
される。

【００３８】即ち、例えば、可逆ポンプの継続動作で最
低水位よりも水面が押し下げられると、水位調整パイプ
５の下端が気密室２ａの空気中に開口するため、気密室
２ａ内の加圧空気が水位調整パイプ５を通って水位調整
タンク２の外部に逃げる。これにより、気密室２ａ内の
圧力が下がり、水面が上昇することとなる。

【００３９】このように、過剰圧力分だけ空気が外部に
逃げると水面は水位調整パイプ５の下端の位置まで回復
し、これを繰り返すため、水位調整タンク２内の水位は
水位調整パイプ５の下端位置、即ち、設定された最低水
位に保たれることになる。

【００４０】ワーク３の加工終了後、再び可逆ポンプＰ
を吸気動作させて気密室２ａ内の空気を吸引し、キャッ
チャ槽１側の水を水位調整タンク２内へ吸い込ませる。
水位調整タンク２内の水位が最高水位、即ち、キャッチ
ャ槽１内の水位がワークの最下部よりも１ｃｍ程下降し
たときに可逆ポンプＰの吸気動作を停止させ水位を固定
する。この状態でキャッチャ槽１内の受け台４から加工
済のワーク３を取り外す。なお、続けて加工を行う場合
は、加工済のワーク３を取り外した後の受け台４に次の
ワークを取り付け、上述したのと同様の手順で水中切断
加工を行えば良い。

【００４１】図４は、本発明の水中切断用アブレシブ切
断装置の別の実施形態の一例を示す横断面図である。こ
の実施形態では、キャッチャ槽１内の下部領域に水位調
整タンク２０が配された構成である。この水位調整タン
ク２０は、周面が蛇腹状の気密袋体からなり、その内部
はキャッチャ槽１の外部に設けられた可逆ポンプＰと接
続されている。

【００４２】可逆ポンプＰにより水位調整タンク２０に
空気が導入されると蛇腹が伸びて体積が増加するため、
キャッチャ槽１内の水が押しあげられて水位が最高水位
８ａまで上昇する。反対に、可逆ポンプＰにより水位調
整タンク２０から空気が導出されると、蛇腹が縮んで水
位調整タンク２０の体積が減少するため、キャッチャ槽
１の水位が最低水位７ａまで下がることとなる。

【００４３】この様な蛇腹袋体からなる水位調整タンク
２０を備えた構成の水中切断用アブレシブ切断装置によ
るワークの加工手順は、図１〜図３に示した実施形態の
場合とほぼ同様であり、従ってこれ以上の説明は省略す
る。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、受
け台が水面から現れる液位とワークが液中に没する液位
とにキャッチャ槽内と水位調整タンクとの間で空気圧に
よって水を移動させる構成であるため、キャッチャ槽内
の全ての水を給排する従来の方式よりも水の給排を迅速
に行うことができ、従って、水中切断の作業効率及び時
間効率の向上が図れる。

【００４５】また、水の移動も空気圧を利用した間接的
な手段を用いているため、研磨材によるポンプの破損な
どの被害がなく、ポンプの寿命を短くすることもない。

【００４６】さらに、切断エリアが大きなワークの場合
でも、機械自体が大型化しないだけでなく、移動させる
水の量が全体的に少ないため比較的短い時間で水中切断
加工を行うことができる。

【００４７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態による水中切断用アブレシ
ブ切断装置を示す模式平面図である。

【図２】図１の装置において水位調整タンクの水位が最
高位置のときの模式横断面図である。

【図３】図１の装置において水位調整タンクの水位が最
低位置のときの模式横断面図である。

【図４】本発明の別の実施形態による水中切断用アブレ
シブ切断装置を示す模式横断面図である。

【符号の説明】

１ ：キャッチャ槽 ２，２０：水位調整タンク ２ａ ：気密室 ３ ：ワーク ４ ：受け台 ４ａ ：薄板 ５ ：水位調整パイプ ６ ：ノズル ７ ：水位下限調整用オーバーフロー流入口 ７ａ ：キャッチャ槽の最低水位 ８ ：水位上限調整用オーバーフロー排出口 ８ａ ：キャッチャ槽の最高水位 Ｐ ：可逆ポンプ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−315577（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24C 9/00 B24C 3/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークの切断加工を液中で行うためのキ
   ャッチャ槽を備えた水中切断用アブレシブ切断装置にお
   いて、 前記キャッチャ槽の内部と液面下で連通する液位調整タ
   ンクを備え、 該液位調整タンクの内部の液面上は気密室に形成され、
   該気密室は該気密室内への気体の導入又は導出によって
   液位調整タンク内の液体を液面下の連通路を介して前記
   キャッチャ槽に吐出又はキャッチャ槽内の液体を液位調
   整タンク内に吸入するための給排気装置に接続されてい
   ることを特徴とする水中切断用アブレシブ切断装置。
2. 【請求項２】 前記気密室への気体の導入により液位調
   整タンク内の液位が予め設定した液位より下がった時に
   気密室内の気体を外部に開放する液位調整手段を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の水中切断用アブレシ
   ブ切断装置。
3. 【請求項３】 ワークの切断加工を液中で行うためのキ
   ャッチャ槽を備えた水中切断用アブレシブ切断装置にお
   いて、 前記キャッチャ槽内の下部に配された液位調整タンクを
   備え、 該液位調整タンクは、内部に導入される気体の量に応じ
   て自身の外形寸法を変えるものであることを特徴とする
   水中切断用アブレシブ切断装置。