JP4856930B2 - アブレシブウォータージェットを生成する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、アブレシブウォータージェット切断法に用いられるアブレシブウォータージェットの生成方法及び装置に関し、特に研磨性粒子であるアブレシブがノズル装置に圧送供給される形式を採用しているものに係わる。

アブレシブウォータージェット切断法は、一般に、コンクリート，石材、及び鉄鋼材料等の切断，成形加工に利用されている。

このアブレシブウォータージェット切断法は、ノズル装置から吐出したアブレシブウォータージェットを切断，成形加工の対象物に衝突させて、その対象物を切断，成形加工するものである。

このアブレシブウォータージェットは以下のように生成される。即ち、超高圧水ポンプで昇圧した液体をノズル装置内の絞りで絞って超高圧のウォータージェットを生成する。その一方、ノズル装置内に研磨性粒子であるアブレシブを供給して、ノズル内の混合領域でウォータージェットに研磨性粒子を混合させてアブレシブウォータージェットを生成する。

アブレシブをウォータージェットとの混合領域へ送給する方法としては、アブレシブを圧縮空気と共に供給する圧送方式と、ウォータージェットの噴射によってノズル装置内に発生する負圧によりアブレシブをノズル装置内に供給する自然吸引方式が知られている。

研磨性粒子の混合領域への供給方法として前記２つの方式が特許文献１に記載されている。本特許文献１には、さらに該混合領域が湿潤した場合、供給する研磨性粒子のノズル装置内での流動性が低下する問題に対する対策としてアブレシブウォータージェットの生成に先立って圧縮空気のみを混合領域に通して混合領域を乾燥させてから研磨性粒子を混合領域内に供給することを開示している。

特公平４−３１８２３号公報

特許文献１に示されるものは、単純に研磨性粒子を混合領域へ送給する方法のみであって、それら方法または手段において生じる問題点を捉えたものとはなっていない。その問題点としては、次の２つが挙げられる。

第１に、圧送方式では、圧縮空気によりアブレシブを圧送するため、長い距離での送給が可能となるが、圧縮空気の供給量を適切に設定しないと経路あるいは管路の抵抗によってアブレシブは安定に供給されないという問題、そして第２に、自然吸引方式では、ウォータージェットの噴出によってノズル装置内に発生する負圧を利用しているが、生じる負圧には限度があり、大きくすることが困難であることから、アブレシブを安定に供給できるアブレシブ貯蔵タンクとノズル装置との距離は短くなるという問題である。

第１の問題点を図７により説明する。図７は一般的な圧送方式の機器構成を示したものであって、１はノズル装置、２は超高圧水ポンプ、３はアブレシブ貯蔵タンク、６，１３、及び１５は弁、７はアブレシブ供給経路、８は圧縮空気供給源、１４は圧縮空気供給経路である。貯蔵タンク３内のアブレシブは、圧縮空気供給源８からの圧縮空気と共にアブレシブ供給経路７を通してノズル装置１に供給され、ウォータージェットと共に噴射される。

アブレシブ供給量を決める主な因子は、圧縮空気の供給量、貯蔵タンク３の下部出口の径、アブレシブ供給経路７の内径及び長さである。したがって、アブレシブ供給量を所望の量に調整するには、圧縮空気の供給量を、他の因子に合わせて適切に設定する必要があるが、図７の機器構成にはそのような機能はない。それゆえ、図７の機器構成ではアブレシブを所望の量で安定に供給することは難しい。

第２の問題点を図８により説明する。図８は一般的な自然吸引方式の機器構成を示したものであって、１はノズル装置、２は超高圧水ポンプ、３はアブレシブ貯蔵タンク、６，１３、及び１５は弁、７はアブレシブ供給経路、８は圧縮空気供給源、１４は圧縮空気供給経路である。貯蔵タンク３内のアブレシブは、ノズル装置１内に発生する負圧により、アブレシブ供給経路７を通してノズル装置１に供給され、ウォータージェットと共に噴射される。したがって、アブレシブ供給経路７の長さが長くなるとアブレシブの吸引能力が弱まり、アブレシブの供給量が減少したり、供給量を一定に保つことができなくなったりする。それゆえ、アブレシブを安定に供給できるアブレシブ供給経路７の管路の長さは短くなる。

一般にアブレシブウォータージェット切断方法はノズル装置より噴出するウォータージェットに混合するアブレシブの研削能力によって被切断物を切断するものであって、その性能の良し悪しはアブレシブの安定した供給と、混合に依存するものとして理解されている。

したがって、本発明の目的は、従来例のアブレシブ供給方法が抱える問題点に対して、長い距離で安定し、かつ切断条件に合わせてアブレシブ供給量を所望の量に容易に調整可能なアブレシブ供給方法を確立して性能の良いアブレシブウォータージェット切断方法及び装置を提供することにある。

本発明の目的を達成する装置としての基本的要件は、ポンプで昇圧した液体に研磨性粒子を混合する混合領域を有するノズル装置と、前記ノズル装置に貯蔵タンク内の研磨性粒子を供給する研磨性粒子の供給流路と、前記研磨性粒子の供給経路に合流するように接続した圧縮空気の供給流路とを備えたアブレシブウォータージェットを生成する装置において、前記各供給流路の少なくとも一方の前記合流の位置よりも上流側の部分に、前記部分の流路面積の絞り量を調整する可変型絞りを備え、前記研磨性粒子の供給量と予め決めた前記研磨性粒子の供給量との差に応じて、前記研磨性粒子の供給量が予め決めた前記研磨性粒子の供給量に対して多い場合には、前記研磨性粒子の供給流路に備えた前記可変型絞り装置の絞る量を増大、又は前記圧縮空気の供給流路に備えた前記可変型絞り装置の絞る量を減少させ、少ない場合には、前記研磨性粒子の供給流路に備えた前記可変型絞り装置の絞る量を減少、又は前記圧縮空気の供給流路に備えた前記可変型絞り装置の絞る量を増大させるように、前記可変型絞り装置の絞り量を可変する制御装置を備えた点にある。

また、方法としての基本的要件は、ノズル装置への研磨性粒子の供給経路と圧縮空気の供給経路とを合流させて、前記合流の後の流れを前記ノズル装置内に供給し、前記ノズル装置内のウォータージェットに対して前記研磨性粒子を混合してアブレシブウォータージェットを生成する方法において、前記研磨性粒子の供給量を求め、前記求めた前記研磨性粒子の供給量が予め決めた前記研磨性粒子の供給量に対して多い場合には、前記圧縮空気の流量を増加又は前記研磨性粒子の供給量を減少させ、少ない場合には、前記圧縮空気の流量を減少又は前記研磨性粒子の供給量を増加させるようにして加減調整してアブレシブウォータージェット内の研磨性粒子の量を調整する点にある。

本発明によれば、アブレシブ供給量を切断対象物に対して最適に設定することにより、精密な切断が実施できる、あるいは、アブレシブ供給量が安定するためアブレシブを余分に消費することがなくなり、アブレシブの消費量を必要最小限にとどめるアブレシブウォータージェット切断方法及び装置を提供することができる。

以下、図面を用いて、本発明の好適な実施例を説明するが、本発明はこの実施例に限定するものではない。図１は、本発明の第１実施例によるアブレシブウォータージェット切断装置の系統図である。図１で１はノズル装置である。ノズル装置１は、供給されてきた超高圧水の流れを絞ってウォータージェットを生成するノズル装置１内部のウォーターノズルと、ウォータージェットが通過する混合領域とを内部に備え、混合領域を通過してきたウォータージェットをアブレシブウォータージェットとして吐出（噴出ともいう）するミキシングノズルを先端に備えている。

ノズル装置１にはアブレシブ供給系統と超高圧水供給系統と圧縮空気供給系統とが接続される。超高圧水供給系統は、液体として水を水源から吸い込んで１００ＭＰａ以上と定義される超高圧にまで昇圧する超高圧水ポンプ２（本実施例では超高圧水ポンプ２で圧力が約３９０ＭＰａにまで昇圧する）と、その超高圧水ポンプ２で昇圧した水をノズル装置１内部のウォーターノズルに通じるように超高圧水ポンプ２とノズル装置１との間に接続した高圧ホースと、その高圧ホースの途中に装備されて高圧ホース内の水を開通したり遮断したりする弁１５とで構成されている。このように、超高圧水ポンプ２から弁１５を経由してノズル装置１に至る超高圧水の給水経路がノズル装置に装備される。

アブレシブ供給系統は、アブレシブ貯蔵タンク３と、アブレシブ貯蔵タンク３に一端が接続されて他端がノズル装置１の混合領域内と連通するようにノズル装置１に接続されているアブレシブ供給経路７と、アブレシブ供給経路に互いに直列的に装備された弁６とアブレシブ絞り装置４とで構成されている。アブレシブ供給経路７としては樹脂ホースが用いられる。また、アブレシブ絞り装置４は絞り量が可変の可変型絞り装置が採用されている。アブレシブ絞り装置４はアブレシブ供給経路７を構成する樹脂ホースの流路面積を部分的に絞り込んで狭くしたり逆に絞込みを緩めて広げたりすることが出来、その流路の流量を加減できる。

圧縮空気供給系統は、空気圧縮機等の圧縮空気供給源８と、共通の圧縮空気供給源８に一端が接続され、他端がアブレシブ供給経路７の途中に接続されている二系統の圧縮空気供給経路１２，１４とを備えている。アブレシブ供給経路７への圧縮空気供給経路１２，１４の接続位置は、アブレシブ供給経路７の弁６やアブレシブ絞り装置４よりもノズル装置１寄りの部位とされ、その接続位置がアブレシブ供給経路７と圧縮空気供給経路１２，１４との合流位置となる。アブレシブ供給経路７においては、アブレシブ貯蔵タンク３側が上流側でノズル装置１側が下流側であるので、その合流位置よりも上流側に、アブレシブ供給経路７の弁６やアブレシブ絞り装置４が配置されていることになる。

圧縮空気供給経路１２，１４共に樹脂ホースを圧縮空気供給源８とアブレシブ供給経路７に接続することで圧縮空気供給経路１２，１４の空気流路が構成される。圧縮空気供給経路１２の樹脂ホースには、圧縮空気供給源８側を上流とし、それと反対側を下流とした際に、上流側から空気流路の空気の流れを開通したり遮断したりする弁９と、空気の流量を計測する流量計１０と、圧縮空気絞り装置１１とが順次直列に装備されている。圧縮空気絞り装置１１は、圧縮空気供給経路１２を構成する樹脂ホースの流路面積を部分的に絞り込んで狭くしたり逆に絞込みを緩めて広げたりすることが出来、その流路の流量を加減できる。もう一方の圧縮空気供給経路１４の樹脂ホースには、空気流路の空気の流れを開通したり遮断したりする弁１３が装備されている。

アブレシブ貯蔵タンク３は、質量計であるロードセル５に受け止められ、アブレシブ貯蔵タンク３とその内部に貯蔵されたアブレシブの合計荷重がロードセル５にて計測できるようになっている。ロードセル５は荷重による圧力の大きさを電圧の大きさに変換して質量の計測結果を電気信号として出力する圧電素子をセンサーとして用いる形式の質量計である。

ロードセル５には、表示付きアンプ１６が信号線１７で接続され、ロードセル５で計測した結果を表す電気信号が信号線１７を通じて表示付きアンプ１６に伝送されている。その電気信号は、表示付きアンプ１６で増幅され且つ表示付きアンプ１６に付属する表示装置にその電気信号に対応する質量を人間が見てわかる数字などの表示内容で表す処理が表示付きアンプ１６内でなされるようになっている。

このようの構成のアブレシブウォータージェットの生成装置においては、アブレシブウォータージェットで切断作業を開始する前に、アブレシブウォータージェットの生成装置をアブレシブウォータージェットの生成を行わない通常停止状態にしておく。通常停止状態では、弁６及び弁９並びに弁１５は閉であり、弁１３のみを開とされる。この状態では、ノズル装置１の混合領域に圧縮空気供給源８からの圧縮空気が圧縮空気供給経路１４を通じて混合領域に供給され、その混合領域を通過した圧縮空気はノズル装置先端から混合領域内の湿気を同伴して外部に排気されている。

このような通常停止状態によって、ノズル装置１内の混合領域を乾燥状態に保って湿潤を防止する。アブレシブウォータージェットで切断を開始するにあたり、弁１５を開にして、超高圧水ポンプ２を起動し、水源から吸い込んだ水を超高圧水ポンプ２で昇圧してノズル装置１内のウォーターノズルに通してウォータージェットを生成し、そのウォータージェットをノズル装置１から外に噴射させる。

その後、弁９を開にしノズル装置１内の混合領域へ圧縮空気供給源８からの圧縮空気を供給するとともに弁１３を閉にし、次に弁６を開にし、アブレシブ貯蔵タンク３内に予め貯蔵しておいたアブレシブがアブレシブ貯蔵タンク３からアブレシブ絞り装置４を介して圧縮空気供給経路１２とアブレシブ供給経路との合流位置へ送給される。そしてアブレシブは、圧縮空気に同伴されてアブレシブ供給経路７を通過して圧縮空気とともにノズル装置１内の混合領域内に送給され、その混合領域内でウォータージェットに混合されてアブレシブウォータージェットが生成され、アブレシブを含むアブレシブウォータージェットはノズル装置１の先端にあるミキシングノズルから切断対象物に向けて噴射される。

アブレシブウォータージェットに同伴されて切断対象物に衝突したアブレシブは切断対象物を切削してついには切断対象物を切断するに至る。

ここで、アブレシブ供給量を調整するにあたり、まず、アブレシブ絞り装置４を所望のアブレシブ供給量に応じた開度に調整する。ここで所望のアブレシブ供給量とは、切断対象物の材質および板厚から決まる、切断に適した供給量のことである。

その後、アブレシブ貯蔵タンク３からアブレシブをアブレシブ絞り装置４を通じてノズル装置１内の混合領域内に供給しながら、ロードセル５から得られるアブレシブとアブレシブ貯蔵タンク３の合計質量の時間的変化からアブレシブ供給量を算出し、所望のアブレシブ供給量と比較する。この合計質量の時間的変化は、時間を隔ててロードセル５による複数回の質量計測の結果に基づいて算出する。

ノズル装置１へのアブレシブ供給量と圧縮空気供給量との間には、アブレシブ絞り装置４の開度が同じ場合、圧縮空気供給量の増加に対してアブレシブ供給量が減少するという関係があるため、現在のアブレシブ供給量が所望のアブレシブ供給量より少ない場合は圧縮空気絞り装置１１の開度を小さくし、逆の場合は圧縮空気絞り装置１１の開度を大きくすることで、アブレシブ供給量と所望のアブレシブ供給量との差が目標設定値以内になるようにアブレシブ供給量を調整する。

このような圧縮空気供給量とアブレシブ供給量との関係が成立つ理由は、圧縮空気供給量が増大した場合、圧縮空気供給経路とアブレシブ供給経路の合流位置の圧力が上昇し、アブレシブ貯蔵タンクから前記合流位置へのアブレシブの供給が妨げられるため、アブレシブ供給量が減少すると考えられ、一方、圧縮空気供給量が減少した場合、前記合流位置の圧力が降下し、アブレシブ貯蔵タンクから前記合流位置へのアブレシブの供給の妨げが緩和されるため、アブレシブ供給量が増大すると考えられるという点にある。

以上のように、本実施例は、アブレシブ絞り装置４，ロードセル５、および圧縮空気絞り装置１１を備えているため、アブレシブ供給量を所望の量に調整するにあたり、まず、アブレシブ絞り装置４を所望のアブレシブ供給量に応じた開度に調整し、その後、ロードセル５の質量計測値の時間的変化を表示付アンプ１６に表示される質量の時間的変化から認識し、その質量の時間的変化から求まるアブレシブ供給量と所望のアブレシブ供給量とを比較し、必要に応じて圧縮空気絞り装置１１の開度調整により圧縮空気供給量を変えてアブレシブ供給量を微調整することで、アブレシブを所望のアブレシブ供給量で安定にノズル装置１内の混合領域内へ供給することが可能となる。圧縮空気供給量は流量計１０で圧縮空気供給経路１２内の圧縮空気の流量を計測して確認する。

したがって、アブレシブ供給量を切断対象物に対して最適に設定することにより、精密な切断が実施できたり、あるいは、アブレシブ供給量が安定するためアブレシブを余分に消費することがなくなり、アブレシブの消費量を必要最小限にとどめることができたりする効果がある。

さらには、アブレシブ供給量を適宜監視し、必要に応じて圧縮空気絞り装置１１を調整することにより、アブレシブを一定量で安定に供給することができる。

なお、流量計１０の代わりに、圧縮空気供給経路１２の任意の２点の圧力差から圧縮空気供給量を計算しても同等な機能を得られることは明白である。また、アブレシブの供給量の時間変化を、ロードセル５の質量計測の結果に代えて、アブレシブ貯蔵タンク３内のアブレシブの貯蔵体積量の時間変化をレベル計で計測してアブレシブの供給量の時間変化として把握しても良い。

さらには、アブレシブの供給量を調整する際に、圧縮空気絞り装置１１の開度を調整する代わりに、アブレシブ絞り装置４の開度を調整しても良い。

図２は、本発明の第２実施例によるアブレシブウォータージェット切断装置の系統図である。この実施例では、自動的にアブレシブ供給量を所望のアブレシブ供給量に調整する構成に仕立てることを意図している。

図２において、アブレシブ貯蔵タンク３とその中のアブレシブの合計質量を刻々と計測するロードセル５の計測結果を表す電気信号が刻々と信号線３３により電子制御装置３２に入力されるように、ロードセル５と電子制御装置３２とが信号線３３により電気的に接続されている。

圧縮空気供給経路１２には、マスフローコントローラ３１が圧縮空気供給経路１２内の圧縮空気の流量を調整する絞り装置として装備されている。このマスフローコントローラ３１と電子制御装置３２とは信号線３４で電気的に接続されている。このマスフローコントローラ３１は、電子制御装置３２からの制御信号を信号線３４を通じて受けて、その制御信号に基づいて圧縮空気供給経路１２内の圧縮空気の流量を調整するように構成されている。

その他の構成は第１実施例と同じであるので、同じ構成部品には第１実施例と同じ符号を付けて説明を省略する。

電子制御装置３２は、ロードセル５から計測した質量を表す信号を刻々と信号線３３を通じて受けると、そのロードセル５から受信した信号に基づいて、アブレシブ貯蔵タンク３内のアブレシブの質量の時間的変化を求め、その時間的変化からアブレシブ供給量を計算する。さらには、アブレシブ供給量が所望のアブレシブ供給量になるように、電子制御装置３２から信号線３４を介してマスフローコントローラ３１に制御信号を送る。

このように、マスフローコントローラ３１には圧縮空気の流量を外部からの制御信号により自動的に調整する機構（図示なし）が備えられている。これによって、人手によりアブレシブ供給量を調整する手間を省くことが可能となる。

図３は、第２実施例の電子制御装置３２の信号入出力系統構成を示すものである。図３で、ロードセル５は、アブレシブ貯蔵タンク３とその中に残留しているアブレシブの合計質量に応じたひずみの大きさをブリッジ回路により電圧に変換して計測した質量を表す信号としてアンプ４１に出力する。

ロードセル５からの出力電圧はアンプ４１に入力された後に、アンプ４１で増幅されてＡ／Ｄコンバータ４２に入力され、ここで計測した質量を表す信号がディジタル値に変換されてインプット・ポート４３に入力される。インプット・ポート４３に送られたそのディジタル値の信号はパソコン４４に取り込まれ、アブレシブ供給量が所望のアブレシブ供給量になるように、後に図４を参照して詳述する処理を行い、その処理によって生成された制御信号をアウトプット・ポート４５に出力する。その制御信号はＤ／Ａコンバータ
４６によりアナログ値の制御信号に変換され、マスフローコントローラ３１に出力される。

また、アブレシブ供給停止ボタン４７で生成された停止信号がＡ／Ｄコンバータ４２でディジタル値化されてインプット・ポート４３を介してパソコン４４のメモリに記憶されるようにしてある。アブレシブ供給停止ボタン４７は、切断作業が終了したことを作業員が目視等により確認し、切断作業が終了した場合に作業員によって押し込まれ、停止信号が生成される。

図４は、上記のアブレシブ供給量を自動的に調整するためのフィードバック制御の１例として、アブレシブ供給量を所望のアブレシブ供給量に対して目標設定値以内に調整するためのフロー図を示すものである。このフロー図に示した各ステップに基づいて電子制御装置３２がマスフローコントローラ３１を制御するための制御信号の生成処理を実行している。

図４におけるステップ６１においてアブレシブ供給停止ボタン４７が押し込まれて停止信号が生成されているか否かをパソコン４４のメモリ内にその停止信号が記憶されているか否かにより判断する。この判断は、アブレシブの供給を止めるか否か（例えば、切断が終わればアブレシブの供給を止める）を判断していることになる。当然に、パソコン４４のメモリ内にその停止信号が記憶されている場合には、アブレシブの供給を止める場合と判断して電子制御装置３２における処理フローを終了する。この場合には、作業員がアブレシブ供給停止ボタン４７を押し込んでからアブレシブ供給経路７の弁６を閉じてアブレシブの供給を止め、同じく弁９と弁１５を閉じて弁１３を開く。このことにより圧縮空気供給経路１４を通じて圧縮空気がノズル装置１内の混合領域内に通されて、乾燥状態にされ、後に弁１３も閉じる。

図４におけるステップ６１において停止信号がパソコン４４のメモリ内に記憶されていないと判断された場合には、アブレシブの供給を止めない場合と判断して、その場合には、ステップ６２に処理が移る。

ステップ６２においては、ロードセル５の計測値を一定の時間間隔で複数回入力し、入力されてきたデータに基づいて最小二乗法により単位時間あたりのアブレシブ供給量を計算で求める。このようにして現在のアブレシブ供給量を求める。次に、ステップ６３において現在のアブレシブ供給量が所望のアブレシブ供給量に対して目標設定値以内であるか否かを、現在のアブレシブ供給量と所望のアブレシブ供給量との差が目標設定値（例えば±５％）以内であるか否かという観点で判断し、目標設定値以内であればステップ６１に処理が戻り、現在のアブレシブ供給状態が維持され、否であればステップ６４以降のアブレシブ供給量調整処理に移る。

ステップ６４においては、現在のアブレシブ供給量が所望の供給量より多いか少ないかを判断する。ステップ６４において多いと判断されれば、ステップ６５に移行して、ステップ６５において現在のアブレシブ供給量を少なくするために、圧縮空気供給経路１２による圧縮空気供給量を多くする信号をパソコン４４が生成してマスフローコントローラ
３１に出力する。マスフローコントローラ３１が圧縮空気供給量を多くする信号を電子制御装置３２から受けると、マスフローコントローラ３１は圧縮空気供給経路１２の圧縮空気の流量を増加する方向に機能し、その増加に伴って、圧縮空気でノズル装置１側に送られるアブレシブの量が減少する。

逆に、ステップ６４において少ないと判断されれば、ステップ６６に移行して、アブレシブ供給量を多くするために、圧縮空気供給量を少なくする信号をパソコン４４が生成してマスフローコントローラ３１に出力する。マスフローコントローラ３１が圧縮空気供給量を少なくする信号を電子制御装置３２から受けると、マスフローコントローラ３１は圧縮空気供給経路１２の圧縮空気の流量を減少する方向に機能し、その減少に伴って、圧縮空気でノズル装置１側に送られるアブレシブの量が増加する。

このようにして、ノズル装置１へのアブレシブ供給量が所望のアブレシブ供給量に対して目標設定値以内におさまるように自動的に加減調整されて制御される。

ステップ６５もしくはステップ６６を実施後、ステップ６１に処理が戻る。このような処理を、アブレシブ供給停止ボタンが押し込まれて停止信号が生成されてステップ６１でアブレシブの供給を止めると判断するまで繰り返す。

図５に示す第３実施例のように、アブレシブ絞り装置４の開度を制御できるように電子制御装置３２に接続し、上記の第２実施例と同様の手順にてアブレシブ絞り装置４の開度を電子制御装置３２からの制御信号により自動的に調整しても、第２実施例と同等な効果を得られることは明白である。

図６は、本発明の第４実施例によるアブレシブウォータージェット切断装置おけるアブレシブ供給経路７を示している。図６において、アブレシブ貯蔵タンク３には複数個のアブレシブ流出口が装備されている。それらの各アブレシブ流出口ごとに弁８２ａ，８２ｂ，…８２ｎとアブレシブ絞り装置８１ａ，８１ｂ，…８１ｎを介してアブレシブ供給経路７ａ，７ｂ，…７ｎが装備されている。アブレシブ供給経路７ａ，７ｂ，…７ｎは相互に並列に配置され、圧縮空気供給経路１２と合流してアブレシブ供給経路７へと接続されている。その他の構成は第１実施例と同じである。アブレシブ絞り装置８１ａ，８１ｂ，…８１ｎは開度が相互に異なる絞り装置である。

第１実施例では、アブレシブ絞り装置８１ａ，８１ｂ，…８１ｎに相当するアブレシブ絞り装置４が一つで所定の開度調整は適宜行わなくてはならなかった。しかし、第４実施例では、複数の異なる開度をもつアブレシブ絞り装置８１ａ，８１ｂ，…８１ｎを有し、アブレシブ絞り装置８１ａ，８１ｂ，…８１ｎの中から所望のアブレシブ供給量に応じた開度のアブレシブ絞り装置が装備されているいずれかのアブレシブ供給経路７ａ，７ｂ，…７ｎを選択し、その選択したアブレシブ供給経路中の弁を開き他のアブレシブ供給経路中の弁を閉じることにより、アブレシブのノズル装置１への供給量を選択したアブレシブ供給経路中のアブレシブ絞り装置の開度で容易に設定できる。又、アブレシブ供給経路
７ａ，７ｂ，…７ｎの選択を変更することでアブレシブのノズル装置１への供給量を変更することが容易に実施できる。その他の事項については第１実施例と同じである。

以上のいずれの実施例においても、圧縮空気絞り装置１１の開度を調整することで、ノズル装置１へのアブレシブ供給量を微調整することができるため、ノズル装置１へのアブレシブ供給量を所望のアブレシブ供給量に安定して供給することができ、それゆえに、アブレシブウォータージェット切断装置の切断性能を高める効果を得ることができる。

本発明は、アブレシブウォータージェット切断装置に利用用途がある。

本発明の第１実施例によるアブレシブウォータージェット切断装置の系統図である。 本発明の第２実施例によるアブレシブウォータージェット切断装置の系統図である。 図２中の電子制御装置の信号入出力系統図である。 図２中の電子制御装置を構成するコンピュータによるフィードバック制御処理フロー図である。 本発明の第３実施例によるアブレシブウォータージェット切断装置の系統図である。 本発明の第４実施例によるアブレシブウォータージェット切断装置のアブレシブ供給経路の要部部分図である。 発明者が想定したアブレシブウォータージェット切断装置の系統図である。 発明者が想定した他のアブレシブウォータージェット切断装置の系統図である。

符号の説明

１…ノズル装置、２…超高圧水ポンプ、３…アブレシブ貯蔵タンク、４,８１ａ,８１ｂ，８１ｎ…アブレシブ絞り装置、５…ロードセル、６，９，１３，１５，８２，８２ａ，８２ｂ，８２ｎ…弁、７，７ａ，７ｂ，７ｎ…アブレシブ供給経路、８…圧縮空気供給源、１０…流量計、１１…圧縮空気絞り装置、１２，１４…圧縮空気供給経路、１６…表示付きアンプ、１７，３３，３４…信号線、３２…電子制御装置。

Claims (9)

1. ノズル装置への研磨性粒子の供給経路と圧縮空気の供給経路とを合流させて、前記合流の後の流れを前記ノズル装置内に供給し、
   前記ノズル装置内のウォータージェットに対して前記研磨性粒子を混合してアブレシブウォータージェットを生成する方法において、
   前記研磨性粒子の供給量を求め、前記求めた前記研磨性粒子の供給量が予め決めた前記研磨性粒子の供給量に対して多い場合には、前記圧縮空気の流量を増加又は前記研磨性粒子の供給量を減少させ、少ない場合には、前記圧縮空気の流量を減少又は前記研磨性粒子の供給量を増加させるようにして加減調整するアブレシブウォータージェットを生成する方法。
2. ノズル装置への研磨性粒子の供給経路と圧縮空気の供給経路とを合流させて、前記合流の後の流れを前記ノズル装置内に供給し、
   前記ノズル装置内のウォータージェットに対して前記研磨性粒子を混合してアブレシブウォータージェットを生成する方法において、
   前記研磨性粒子の供給量を求め、前記求めた前記研磨性粒子の供給量が予め決めた前記研磨性粒子の供給量に対して多い場合には、前記圧縮空気の流量を増加させ、少ない場合には、前記圧縮空気の流量を減少させるようにして加減調整するアブレシブウォータージェットを生成する方法。
3. ノズル装置への研磨性粒子の供給経路と圧縮空気の供給経路とを合流させて、前記合流の後の流れを前記ノズル装置内に供給し、
   前記ノズル装置内のウォータージェットに対して前記研磨性粒子を混合してアブレシブウォータージェットを生成する方法において、
   前記研磨性粒子の供給量を予め決めた前記研磨性粒子の供給量に調整するため、前記予め決めた前記研磨性粒子の供給量に対して多い場合には、前記研磨性粒子の供給量を減少させ、少ない場合には、前記研磨性粒子の供給量を増加させるようにして加減調整し、
   前記研磨性粒子の供給量を求め、
   その後、前記求めた前記研磨性粒子の供給量が予め決めた前記研磨性粒子の供給量に対して多い場合には、前記圧縮空気の流量を増加させ、少ない場合には、前記圧縮空気の流量を減少させるようにして加減調整をするアブレシブウォータージェットを生成する方法。
4. 請求項１から請求項３までのいずれか一項において、前記合流の位置よりも上流側における研磨性粒子の供給経路と圧縮空気の供給経路に設置した流量調整手段に、前記求めた前記研磨性粒子の供給量と予め決めた前記研磨性粒子の供給量との差に応じてフィードバック制御を加えて前記加減調整を行うアブレシブウォータージェットを生成する方法。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項において、前記研磨性粒子の供給量の前記加減調整を、絞り量が相互に異なる複数の絞りの内から選択した絞りに前記研磨性粒子を通過させて前記合流の位置へ前記研磨性粒子を到達させることによって行うアブレシブウォータージェットを生成する方法。
6. 請求項１から請求項５において、前記研磨性粒子をアブレシブ貯蔵タンク内に貯蔵しておき、前記アブレシブ貯蔵タンク内の前記研磨性粒子を前記研磨性粒子の供給経路に供給し、前記アブレシブ貯蔵タンク内の前記研磨性粒子の量を測定し、その測定結果に基づいて前記研磨性粒子の供給量を求めるアブレシブウォータージェットを生成する方法。
7. 請求項６において、前記アブレシブ貯蔵タンクと前記アブレシブ貯蔵タンク内の前記研磨性粒子との合計質量を質量計で前記研磨性粒子の供給時間の経過に伴って複数回計測し、前記複数回計測の結果から、一定時間当たりの前記研磨性粒子の供給量を求めるアブレシブウォータージェットを生成する方法。
8. ポンプで昇圧した液体に研磨性粒子を混合する混合領域を有するノズル装置と、前記ノズル装置に貯蔵タンク内の研磨性粒子を供給する研磨性粒子の供給流路と、前記研磨性粒子の供給経路に合流するように接続した圧縮空気の供給流路とを備えたアブレシブウォータージェットを生成する装置において、
   前記各供給流路の少なくとも一方の前記合流の位置よりも上流側の部分に、前記部分の流路面積の絞り量を調整する可変型絞り装置を備え、
   前記研磨性粒子の供給量と予め決めた前記研磨性粒子の供給量との差に応じて、前記研磨性粒子の供給量が予め決めた前記研磨性粒子の供給量に対して多い場合には、前記研磨性粒子の供給流路に備えた前記可変型絞り装置の絞る量を増大、又は前記圧縮空気の供給流路に備えた前記可変型絞り装置の絞る量を減少させ、少ない場合には、前記研磨性粒子の供給流路に備えた前記可変型絞り装置の絞る量を減少、又は前記圧縮空気の供給流路に備えた前記可変型絞り装置の絞る量を増大させるように、前記可変型絞り装置の絞り量を可変する制御装置を備えたアブレシブウォータージェットを生成する装置。
9. 請求項８において、前記貯蔵タンクと前記貯蔵タンク内の前記研磨性粒子との合計質量を計測する質量計と、前記質量計で前記研磨性粒子の供給時間の経過に伴って複数回質量計測した結果から、一定時間当たりの前記研磨性粒子の供給量を求める手段を備えたアブレシブウォータージェットを生成する装置。

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