JPH05177547A - アブレイシブウオータージェット装置のキャッチャータンク構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】機械部品や金型等の精密切削切断等の加工能力
を有するアブレイシブウオータージェット装置におい
て、加工に供された研摩材を加工後に廃棄することなく
循環有効再生利用するに、キャッチャータンクに於ける
アブレイシブジェットの衝撃エネルギー吸収用の衝撃吸
収材の目詰りを防止し、研摩材スラリーの排出，循環を
スムースに出来るように保証するようにする。 【構成】キャッチャータンク８の側面に穿設する排液孔
１８において、キャッチャータンク８に沈漬状態にセッ
トされているスチールボール９の抜け落ち等がない排液
孔本体１９のサイズにし、該排液孔本体１９の周囲に小
形の方形の排液ノッチ２０，２０…を形成して衝撃吸収
材９の抜け止めを図り、研摩材スラリーの流過再循環を
保証し、目詰りを防止する。 【効果】キャッチャータンクに於けるアブレイシブジェ
ットの衝撃エネルギーを確実に吸収する機能を保証し、
且つ、研摩材の循環再生有効利用を保証する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】開示技術は、高圧力水にガーネッ
トサンド等の研摩材を混入させて超高速で機械部品等の
ワークに噴出させて切断等の所定の加工を行うようにし
た装置プラントの構造の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】周知の如く、民生用，産業用を問わず、
多くの種類の機械器具，装置が用いられているが、かか
る機械器具，装置類は高性能の機能を有しており、かか
る機能をフルに発揮するに、さまざまな複数部品の組み
合せから成っている場合が多く、このような部品、更に
は、金型等の精密な成形加工が不可欠である。

【０００３】而して、かかる機械部品や金型の切削，剥
離，切断等の加工においては、旧くはカッター等による
機械的切断、更には、アーク等による溶断等があり、近
時はレーザー等のビーム加工等も開発され、実用化され
てきてはいる。

【０００４】しかしながら、上記在来態様の加工手段に
おいては、母材の熱変形等の変質が生じたり、又、切断
面粗さが製品の実用上好ましくない等の点、又、真空装
置等の大型の付帯設備が必要とされる等の不都合さか
ら、近時所定圧の高圧力水を細径のジェット状に超高速
で噴出させてワークに衝突させ、そのジェットエネルギ
ーにより切断加工するような手段が開発されて実用化さ
れ、更に、加工性能を向上させるべく、高圧力水にガー
ネットサンド等の微粒状の研摩材を混入させたスラリー
として噴出させるアブレイシブウオータージェットも実
用化され、紙，木材，合成樹脂製のワークばかりでな
く、金属製のワークをも加工することが出来るようにな
って母材の変質等が避けられ、製品の品質等も良好に保
てる等の点からその需要が急速に拡大しつつある。

【０００５】即ち、図７に示す様に、ノズルヘッド１に
於いてはそのミキシングチャンバ２に対し図示しない高
圧力水源との間に給水通路３が接続されると共に、ガー
ネットサンド等の微粒状の研摩材の送給通路４が側方か
ら接続されて高圧力水の噴流に該研摩材を混入させてノ
ズル５から図示しないワークに超高速で噴出してそのジ
ェットエネルギーにより所定の切断加工等を行ってい
る。

【０００６】而して、ジェット５より噴出するアブレイ
シブジェットのエネルギーは極めて大きいがために、ワ
ークを加工して貫通したアブレイシブジェットについて
はそのままだと周辺機器を損傷する等の不都合もあるた
めに、ワークの下側にアブレイシブジェットに対するプ
ール状のキャッチャータンクを設けスチールボール等の
衝撃吸収材を沈漬させてその衝撃力を吸収させていた。

【０００７】ところで、アブレイシブジェット中にあっ
て高圧力水に混入されるガーネットサンド等の研摩材
は、一つには、著しく高価であることから、又、二つに
は、そのまま廃棄すると、所謂産業廃棄物として環境汚
染等の公害問題を引き起すところから再循環させてミキ
シングチャンバに戻して有効利用するようなシステムが
開発され、したがって、キャッチャータンクからの研摩
材スラリーを再循環するようにしている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、研摩材
スラリーを再循環するにはキャッチャータンクから研摩
材スラリーを排液孔から排出させるようにしているもの
の、該排液孔に上記衝撃吸収材のスチールボールが排出
プロセスにて所謂目詰り現象を起し、研摩材スラリーの
循環を阻害するという不具合が生じてきた。

【０００９】勿論、該キャッチャータンクに排液孔を設
けなければ、研摩材スラリーの循環は出来ず、又、アブ
レイシブジェットのキャッチャータンクに於いては、そ
の衝撃を吸収する衝撃吸収材の配設が不可欠であり、従
来これらの調和を図りながらアブレイシブウオータージ
ェットの基本的な優れた点を有効に働かせ、しかも、加
工後のアブレイシブジェットの衝撃力を吸収し、研摩材
の有効再利用を図るような技術は現出されておらず、こ
れに対する要望が極めて強くなってきている。

【００１０】

【発明の目的】この出願の発明の目的は上述従来技術に
基づくアブレイシブウオータージェットによる加工を行
いながら、研摩材スラリーの再循環における衝撃吸収材
の目詰りの問題点を解決すべき技術的課題とし、アブレ
イシブウオータージェットの優れた点をフルに生かし、
しかも、研摩材の循環による有効再利用を図り、又、こ
れに伴うキャッチャータンクに於ける衝撃吸収材の排液
孔に対する目詰りを防止するようにして各種製造産業に
おける加工技術利用分野に益する優れたアブレイシブウ
オータージェット装置のキャッチャータンク構造を提供
せんとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段・作用】上述目的に沿い先
述特許請求の範囲を要旨とするこの出願の発明の構成
は、前述課題を解決するために、アブレイシブウオータ
ージェットにより金属製機械部品等の切断等の加工を行
うに際し、ノズルヘッドのミキシングチャンバに所定圧
の高圧力水を供給し、該ミキシングチャンバにて高圧力
水の噴流が形成する負圧等によりガーネットサンド等の
所定粒度分布の研摩材を吸引する等して混入し、ノズル
を介し金属製機械部品度のワークに対し超高速のジェッ
トとして噴出し、所定の切断加工を行い、加工後のアブ
レイシブジェットはプール状のキャッチャータンクに入
り、そのアブレイシブジェットのエネルギーはキャッチ
ャータンク内の研摩材スラリー内に沈漬されているスチ
ールボール等の衝撃吸収材によって吸収され、研摩材ス
ラリーはキャッチャータンクの排液孔より排出され、循
環経路を介して研摩材スラリータンクに戻され、所定に
沈澱しないように攪拌されて、再び、ミキシングチャン
バに供給されて循環再利用に供するようにされ、損耗分
は適宜に補給し、而して、キャッチャータンクに於いて
はその排液孔が衝撃吸収材が目詰りを起さないような形
状にされると共にその周囲の少くとも一部に排液ノッチ
を形成されて研摩材スラリーを充分に排出することが出
来、スムースな研摩材の循環が図られ、加工の低コスト
化、及び、装置の耐久性向上を図り、研摩材の産業廃棄
物としての公害問題等が発生しないようにした技術的手
段を講じたものである。

【００１２】

【実施例】次に、この出願の発明の実施例を図１、乃
至、図６の図面に基づいて説明すれば以下の通りであ
る。

【００１３】尚、図７と同一態様部分は同一符号を用い
て説明するものとする。

【００１４】図１、乃至、図３に示す実施例は、金属製
のパネル７をアブレイシブウオータージェットにより切
断加工するアブレイシブウオータージェット装置の態様
であり、そのノズルヘッド１のミキシングチャンバ４に
は高圧力水源６との間に給水通路３が接続され、その対
向部位には同心的にノズル５が設けられ、側部にはガー
ネットサンド等所定の粒度分布の研摩材の送給通路４が
設けられているものである。

【００１５】そして、ノズル５の一方に対向するワーク
のパネル７はプール状のキャッチャータンク８の上所定
部位に設けられ、該キャッチャータンク８にはアブレイ
シブジェットの衝撃エネルギーを吸収する衝撃吸収材と
してのスチールボール９，９…が研摩材スラリー１０内
に充密状に沈漬されている。

【００１６】又、該キャッチャータンク８の外側にはア
ンダーハング状に研摩材スラリーに対するレシーバタン
ク８' が設けられてその排液孔からは循環経路としての
循環通路１１がスラリーポンプ１２，１２を介しマグネ
ットスクリーン等の適宜の分離回収装置１３，１４を間
にして研摩材スラリータンク１５に接続され、該研摩材
スラリータンク１５には研摩材の沈澱を防止するミキサ
ー１６が設けられ、更に、スラリーポンプ１２を介しノ
ズルヘッド１のミキシングチャンバ２に臨まされた研摩
材送給通路４に接続されてキャッチャータンク８からの
再使用に耐え得る研摩材の循環再使用を行うことが出来
るようにされている。

【００１７】尚、アブレイシブジェットがパネル７に衝
突して所定の切断加工を行うと、当然ことながら、ミク
ロ的には個々の研摩材の微粒子に損壊，摩耗分が生じ、
再使用に不適当なものとなるが、その損耗分は上記分離
装置１３，１４により所定に分離除去されることから、
研摩材スラリータンク１５を介して循環する研摩材の量
は経時的に減少する。

【００１８】そこで、研摩材スラリータンク１５の上部
には新しい研摩材の補充ホッパ１７が設けられて適宜の
制御装置を介し損耗量が補充されるようにされ、常にア
ブレイシブウオータージェット機能が失われないように
されている。

【００１９】そして、研摩材スラリータンク１５に於け
る研摩材スラリーの濃度等は当業者にとり、設計的に容
易な装置により検出され、又、それにより新しい研摩材
ホッパ１７からの補充量を制御するシステムは何ら困難
性なく、この出願の発明の時点において設計し得るもの
である。

【００２０】而して、キャッチャータンク８に於いては
所定数多数の排液孔１８，１８…が図２に示す様に、穿
設されており（排液孔そのものは在来態様にあっても設
けられている。）、当該実施例において各排液孔１８は
図３に示す様に、略円形であるがその排液孔本体１９は
衝撃吸収材のスチールボール９よりはやや小サイズの円
形に形成されて該スチールボール９が抜け出ることを防
止されている。

【００２１】しかしながら、排液孔本体が円形であり、
スチールボールも断面円形であることから、在来態様の
如くそのままでは目詰りを生ずるために、この出願の発
明においては排液孔本体１９の４つの部位に方形の小サ
イズの排液ノッチ２０，２０…がスリット状に設けられ
てスチールボール９の抜け落ちを防止すると共に排液ノ
ッチ２０から研摩材スラリーの排出を可能とするように
されている。

【００２２】したがって、当然のことながら、研摩材は
スチールボール９よりも確実に小サイズにされて流出す
ることが可能であるようにされている。

【００２３】上述構成において、ノズルヘッド１に対し
高圧力水源６から所定圧の高圧力水を圧送すると共に、
初期研摩材を供給通路４から空気輸送等により供給し、
圧送される高圧力水の噴流の拡散により吸引負圧を介し
研摩材を吸引混合攪拌し、所定の研摩材スラリー状態で
ノズル５よりワーク７に対し超高速のジェットを噴出し
て所定の切断加工等を行う。

【００２４】そして、加工に供せられた研摩材スラリー
はキャッチャータンク８に抜けられて該キャッチャータ
ンク８のスラリー内に沈漬されている衝撃吸収材のスチ
ールボール９，９…にその衝撃エネルギーを吸収され、
キャッチャータンク８内の研摩材スラリーは排液孔１
８，１８…よりレシーバタンク８' に排出され、スラリ
ーポンプ１２，１２を介し循環経路の循環通路１１を介
し分離回収装置１３，１４にて加工に供せられて損壊，
摩耗した再利用不可能な研摩材分を分離除去し、再使用
を可能な研摩材部分のみを研摩材スラリータンク１５に
送給し、該研摩材スラリータンク１５に於いて沈澱等し
ないように同一濃度を均一に保持するようにミキサー１
６により分散攪拌され、更に、スラリーポンプ１２によ
りノズルヘッド１のミキシングチャンバ２に再供給され
てアブレイシブウオータージェットに供せられる。

【００２５】そして、前述した如く、研摩材スラリーの
循環経路１１に於いてアブレイシブウオータージェット
により研摩材が損壊，摩耗する分だけ減量することか
ら、図示しない制御装置を介し新しい研摩材ホッパ１７
より適宜に供給して常に同一研摩材スラリー濃度の状態
で循環を図り、常に同一精度のアブレイシブウオーター
ジェット加工が行われるようにする。

【００２６】この場合の研摩材スラリータンク１５に於
ける研摩材スラリーの濃度は適宜のロードセル，液面計
等により演算制御されて同一状態に保つようにされる
が、前述の如く、かかる設計技術はこの出願の発明の時
点における当業者の技術レベルで何ら困難性なく行われ
るものである。

【００２７】而して、キャッチャータンク８からノズル
ヘッド１のミキシングチャンバ２への循環再使用工程に
おいて、該キャッチャータンク８に於いては衝撃吸収材
のスチールボール９が排液孔１８から抜き出ようとする
力が働いても、図３に示す様に、排液孔本体１９のサイ
ズがスチールボール９のサイズよりもやや小さいことか
ら抜け落ちることはなく、又、スチールボール９が排液
孔本体１９に同心的に位置して目詰りを起す虞がある場
合であっても、排液孔本体１９の周囲に小サイズの方形
状の排液ノッチ２０，２０…が形成されているために、
該各排液ノッチ２０から研摩材スラリー即ち、研摩材は
流過してレシーバタンク８' に排出されてスムースに循
環経路に供給されることになる。

【００２８】このようにして、この出願の発明のアブレ
イシブウオータージェットによるワーク７の切断加工は
経時的に何ら機能低下することなく連続的に行われ、使
用される研摩材は循環再使用されることから１回の使用
ごとに廃棄されず、廃棄処分に伴う公害問題等は避けら
れ、又、高価な研摩材が有効再利用され損耗する減少量
は著しく少くされることから、コストダウンが図られる
ことが出来る。

【００２９】次に、キャッチャータンク８に於ける衝撃
吸収材の目詰り防止と研摩材スラリーの排出をスムース
に図ることについては、上述図３に示す実施例の他に図
４に示す様な多角形型や図５に示す様な星型の排液ノッ
チが尖突形状部に形成されるばかりでなく、図６に示す
様な長円形、或いは、楕円形にするようにして、衝撃吸
収材９が排液孔から抜け落ちず研摩材スラリーが流過出
来るようにするような形状サイズであって、しかも、穿
設加工がし易いようなものであれば良いことになる。

【００３０】尚、この出願の発明の実施態様は上述各実
施例に限るものでないことは勿論であり、例えば、排液
孔については長方形等種々の態様が採用可能である。

【００３１】又、適用対象のワークは金属製の機械部品
や金型等に限ることなく、紙製のもの、木材製もの、合
成樹脂製のもの等に適用出来ることも勿論のことであ
る。

【００３２】

【発明の効果】以上、この出願の発明によれば、基本的
に材質を問わず、複雑形状の機械部品や金型の精密加工
に極めて有効なアブレイシブウオータージェット装置を
用いての所定切断，切削，剥離等の加工に際し、超高速
で噴出する研摩材スラリーのアブレイシブジェットのワ
ークに対する加工後の衝撃エネルギーを吸収するスチー
ルボール等の衝撃吸収材を沈漬させているキャッチャー
タンクの研摩材スラリーに対する排液孔が使用後の研摩
材の直接廃棄に伴う公害問題や環境悪化を避け、又、コ
ストアップを避けるため循環再生有効利用を図るべく、
当該排液孔から排出するに、キャッチャータンクに沈漬
状態に設けられている衝撃吸収材の排液孔に対する目詰
りを防止しながらも、研摩材スラリーは確実に流過して
循環再生利用に供することが出来ることから公害問題は
勿論のこと、コストダウンにもつながるという優れた効
果が奏される。

【００３３】而して、キャッチャータンクの壁面に穿設
される排液孔は研摩材の抜け止め形状にされ、しかも、
その周囲の少くとも一部に小サイズの排液ノッチが形成
されていることから、研摩材は排液孔に対し閉塞状態に
なっても、研摩材スラリーは排液ノッチを流過して排出
されるために所謂目詰り状態は起きずに衝撃吸収材の衝
撃吸収機能は常に保持されたまま研摩材の循環再使用は
充分に保持されるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願の発明の１実施例の全体概略模式側面
図である。

【図２】同、キャッチャータンクの一部切截拡大概略側
面図である。

【図３】同、排液孔の拡大側面図である。

【図４】他の実施例の排液孔の拡大正面図である。

【図５】他の実施例の排液孔の拡大正面図である。

【図６】別の実施例の排液孔の拡大正面図である。

【図７】アブレイシブウオータージェットのノズルヘッ
ドの概略断面図である。

【符号の説明】 １ ノズルヘッド ５ ノズル ９ 衝撃吸収材 １８ 排液孔 ８ キャッチャータンク ２０ 排液ノッチ ２ ミキシングチャンバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村恵 清雅 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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ノズルヘッドのノズルに対設され衝撃吸収
   材を収納し、排液孔を有するアブレイシブウオータージ
   ェット装置のキャッチャータンク構造において、上記排
   液孔が衝撃吸収材の抜け止め形状でその周囲の少くとも
   一部に排液ノッチを形成されていることを特徴とするア
   ブレイシブウオータージェット装置のキャッチャータン
   ク構造。
2. 【請求項２】上記衝撃吸収材が金属製ボールにされてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアブレ
   イシブウオータージェット装置のキャッチャータンク構
   造。
3. 【請求項３】上記排液ノッチが尖突形状部に形成されて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアブ
   レイシブウオータージェット装置のキャッチャータンク
   構造。
4. 【請求項４】上記排液孔とノズルヘッドのミキシングチ
   ャンバとの間に循環経路が形成されていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のアブレイシブウオータ
   ージェット装置のキャッチャータンク構造。