JPS6239200A - Method of detecting abnormality of nozzle of high-pressure water jet cutter using abrasive material - Google Patents

Method of detecting abnormality of nozzle of high-pressure water jet cutter using abrasive material

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JPS6239200A
JPS6239200A JP17930385A JP17930385A JPS6239200A JP S6239200 A JPS6239200 A JP S6239200A JP 17930385 A JP17930385 A JP 17930385A JP 17930385 A JP17930385 A JP 17930385A JP S6239200 A JPS6239200 A JP S6239200A
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JP
Japan
Prior art keywords
nozzle
pressure water
water jet
abrasive material
strain gauges
Prior art date
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Pending
Application number
JP17930385A
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Japanese (ja)
Inventor
荒沢 弘樹
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Hazama Ando Corp
Original Assignee
Hazama Gumi Ltd
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Filing date
Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、研磨材を用いる高圧水ジェット切削機のノズ
ル異常検出方法、特にノズルの破損を初期の段階で発見
し大きな事故を防止し得るノズル異常検出方法に関する
ものである。
[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention provides a method for detecting nozzle abnormality in a high-pressure water jet cutting machine using an abrasive material, and in particular, detects nozzle damage at an early stage to prevent major accidents. The present invention relates to a nozzle abnormality detection method.

〈従来の技術〉 全屈その他の加工に高圧水ジェットを利用する方法があ
るが、加工材の切削、研磨効率を向上するために、ノズ
ル部において研磨材を混入させる方法がある。このよう
な研磨材を用いる高圧水ジェット切削機のノズルは、従
来から第5図に示すような構造を持つ。このノズル1は
、中心部に水道孔1aを有する略円筒状のチューブから
成り、水通孔1a内を研磨材が混入された高圧の水ジェ
ツトが通過する。
<Prior Art> There is a method of using a high-pressure water jet for full bending and other processing, but in order to improve the efficiency of cutting and polishing the workpiece, there is a method of mixing an abrasive in the nozzle part. A nozzle of a high-pressure water jet cutting machine using such an abrasive material has conventionally had a structure as shown in FIG. This nozzle 1 consists of a substantially cylindrical tube having a water hole 1a in its center, through which a high-pressure water jet mixed with an abrasive material passes.

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記のような従来のノズル1にあっては
、その水道孔1aを高圧水と研磨材が通過する際、ノズ
ル1の内部に激しい摩耗を生じる。
<Problems to be Solved by the Invention> However, in the conventional nozzle 1 as described above, severe wear occurs inside the nozzle 1 when high-pressure water and abrasive material pass through the water hole 1a.

この場合、ノズル1自体が正常であれば、水通孔1aの
内径が徐々に略均−に拡大して行くため、一定の寿命時
間を見てノズル交換をする。ところが、ノズル1の水通
孔1aに偏摩耗が生じたような場合、内径は均一に拡大
せずに部分的な拡大が進行し、第6図に示すように、部
分的な破壊を生じる。そして、この破壊部分2から研磨
材の混入された高圧水が流出してしまい、ノズル1の先
端からの流量は減少し、切削能力は著しく低下する。
In this case, if the nozzle 1 itself is normal, the inner diameter of the water passage hole 1a will gradually expand approximately evenly, so the nozzle is replaced after a certain life time. However, when uneven wear occurs in the water passage hole 1a of the nozzle 1, the inner diameter does not expand uniformly, but expands partially, resulting in partial destruction as shown in FIG. Then, the high-pressure water mixed with the abrasive material flows out from the broken portion 2, and the flow rate from the tip of the nozzle 1 decreases, resulting in a significant decrease in cutting ability.

かかる事態は突発的に起こり、ノズル破壊を予測するこ
とは困難であった。また2人間が常時ノズルを監視する
ことは飛散物があることやノズル破壊に際しての危険が
伴うため不可能であった。
Such a situation occurs suddenly, and it is difficult to predict nozzle destruction. Furthermore, it has been impossible for two people to constantly monitor the nozzle due to the presence of flying objects and the risk of the nozzle being destroyed.

本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたも
ので、その目的は、ノズルの状態を監視し、摩耗の状態
を把握し、交換時期を見極めまた破壊の極めて初期の段
階あるいはその直前で異常を検知できる方法を提供する
ことにより、上記従来の問題点を解決することである。
The present invention has been made in view of these conventional problems, and its purpose is to monitor the condition of the nozzle, understand the state of wear, determine when it is time to replace the nozzle, and detect the very early stages of breakage or the like. The object of the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems by providing a method that can detect an abnormality immediately before it occurs.

〈発明の構成〉 本発明は上記目的を達成するため、研磨材を用いる高圧
水ジェット切削機のノズル外周面に複数のひずみゲージ
を取り付けてノズル異常検出回路を構成し、これらのひ
ずみゲージの出力に基いてノズルの異常を検出するよう
にしたことを要旨とするものである。
<Configuration of the Invention> In order to achieve the above object, the present invention configures a nozzle abnormality detection circuit by attaching a plurality of strain gauges to the outer circumferential surface of the nozzle of a high-pressure water jet cutting machine that uses an abrasive material, and detects the output of these strain gauges. The gist of this system is to detect nozzle abnormalities based on the following.

〈作用〉 上記ノズル異常検出用の回路に電流を導通しながら、研
磨材が混入された高圧水をジェノ1へ噴射するとノズル
の水通孔が均一に摩耗しているときは、ノズルに大きな
ひずみは発生しない。ところが偏摩耗によってノズルが
破壊すると、破壊部分からジェット水流が噴出する勢い
によってノズルには曲げ応力が加わり、ノズルは変形す
る。この変形をひずみゲージで捉えてノズルの異常が検
出される。
<Function> If high-pressure water mixed with abrasive is injected to Geno 1 while current is passed through the circuit for detecting nozzle abnormality, if the water passage hole of the nozzle is uniformly worn, a large strain will occur in the nozzle. does not occur. However, when a nozzle breaks due to uneven wear, bending stress is applied to the nozzle due to the force of the water jet ejected from the broken part, causing the nozzle to deform. This deformation is detected by strain gauges to detect nozzle abnormalities.

〈実施例〉 第1図は、本発明のノズル異常検出方法を適用した研磨
材を用いる高圧水ジェット切削機のノズル部を示す断面
図である。このノズル部は高圧水発生装置(図示せず)
に結合され、これから送給されてきた高圧水を受入れる
ノズル基台11と、ノズル基台11の先端部に取り付け
られたノズルホルダ14゛と、ノズルホルダ14に保持
されたノズル19とからなる。
<Example> FIG. 1 is a sectional view showing a nozzle portion of a high-pressure water jet cutting machine using an abrasive material to which the nozzle abnormality detection method of the present invention is applied. This nozzle part is a high-pressure water generator (not shown)
The nozzle base 11 is coupled to the nozzle base 11 and receives high-pressure water supplied from the nozzle base 11, a nozzle holder 14' attached to the tip of the nozzle base 11, and a nozzle 19 held by the nozzle holder 14.

ノズル基台11には、ホースまたは配管に結合するねじ
切りされた締結孔20と、この締結孔20に連通して延
びる高圧水通路21とを有し、高圧水通路21内にはフ
ィルタ12が配設されている。このノズル基台11とノ
ズルホルダ14とは取り付けねじ部22によって締結さ
れ、両部材の結合部には高圧のジェット水流を生成させ
るオリフィスマウント13が配設されている。ノズルホ
ルダ14内にはオリフィスマウント13を介して高圧水
通路2・1に連通する水道路23が形成される一方、こ
の水通路23に合流する形で分岐した研磨材供給路24
が形成されている。
The nozzle base 11 has a threaded fastening hole 20 that connects to a hose or piping, and a high-pressure water passage 21 that extends in communication with the fastening hole 20. A filter 12 is arranged in the high-pressure water passage 21. It is set up. The nozzle base 11 and the nozzle holder 14 are fastened together by a mounting thread 22, and an orifice mount 13 for generating a high-pressure jet water stream is disposed at the joint between the two members. A water path 23 is formed inside the nozzle holder 14 and communicates with the high-pressure water passages 2 and 1 via the orifice mount 13, while an abrasive supply path 24 is branched to join the water passage 23.
is formed.

ノズルホルダ14とノズル19との結合は、ノズルホル
ダ14に取り付けねじ部25によって締結されたノズル
アダプタ16によって行われる。
The nozzle holder 14 and the nozzle 19 are connected to each other by a nozzle adapter 16 fastened to the nozzle holder 14 by a mounting thread 25 .

即ち、ノズルアダプタ16にノズル19の基端部を挿入
すると共に具部材をコンプレッションナツト18のネジ
17によって固く結合し、更にノズルアダプタ16をノ
ズルホルダ14にねじ止めしてノズル19を取り付ける
。こうして取り付けられたノズル19の基端とノズルホ
ルダ14の先端との間にはテーパートスリーブ15が介
装されている。ノズル19は、その中心部に長手方向に
延びるジェット通路26を有している。そして上記テー
パートスリーブ15は、基端側に水道路23とほぼ同じ
の大径を持ち先端側にジェット通路26とほぼ同じの小
径を持つ先端から後端にかけて次第に拡開するテーパ孔
27を有している。また、ノズル19は金属等の可撓性
の材料から成り、このノズル19の胴体外周面には複数
のひずみゲージ30.31が貼着されている。この実施
例において、ひずみゲージは2枚取り付けられ互いにノ
ズル19の中心軸に対して0(=90度)の角度間隔を
もって配置されている。各ひずみゲージ30.31から
はリード線32.33が延び、これらのリード線32.
33は図示外の増幅器に接続され、更にひずみゲージ3
0.31を流れる電流値を示す指示メータに接続される
か、又はひずみゲージ3oと31との間における電流値
(又は電圧値)の比較を取るコンパレータに接続され、
ノズル19の異常検出回路を構成している。
That is, the base end of the nozzle 19 is inserted into the nozzle adapter 16, and the fitting member is firmly connected with the screw 17 of the compression nut 18, and the nozzle adapter 16 is further screwed onto the nozzle holder 14 to attach the nozzle 19. A tapered sleeve 15 is interposed between the base end of the nozzle 19 thus attached and the tip of the nozzle holder 14. The nozzle 19 has a longitudinally extending jet passage 26 in its center. The tapered sleeve 15 has a tapered hole 27 having a large diameter almost the same as the waterway 23 on the base end side and a small diameter almost the same as the jet passage 26 on the distal end side, which gradually widens from the tip to the rear end. are doing. Further, the nozzle 19 is made of a flexible material such as metal, and a plurality of strain gauges 30, 31 are attached to the outer peripheral surface of the body of the nozzle 19. In this embodiment, two strain gauges are attached and arranged with an angular interval of 0 (=90 degrees) from each other with respect to the central axis of the nozzle 19. Lead wires 32.33 extend from each strain gauge 30.31, and wire leads 32.33 extend from each strain gauge 30.31.
33 is connected to an amplifier not shown, and further a strain gauge 3
0.31, or connected to a comparator that compares the current value (or voltage value) between the strain gauges 3o and 31,
It constitutes an abnormality detection circuit for the nozzle 19.

かかる構成を有するから、高圧水ジェット切削機本体か
ら高圧水が供給され、この高圧水が研磨材を混入された
高圧水ジェットとなりノズル19先端から流出する際、
ノズル異常検出回路に電流を導通させてノズルの状態を
監視する。ノズル19は時間の経過と共にジェノ1〜通
路26内壁に摩耗を受け、当該ジェット通路26の径が
次第に拡大する。この拡大変化が正常なときは、ノズル
19は一部分において偏摩耗を受けることはなく、ノズ
ル19自体に曲げ応力が加わることもないから、ひずみ
ゲージ30.31による検出値は同じものとなる。とこ
ろが、ジェット通路26に偏摩耗が生じ、ノズル19の
一部分について摩耗が著しく進行すると、ノズル19は
摩耗が極端に進行した部位で破壊する。そして、第4図
に示すように、ノズルの破壊部分19aから一部のジェ
ット水流34が噴出すると、その勢いでノズル19には
ジェット流による反力が働き、極端に力が加わった場合
、ノズル19に曲げ応力が加わったのと同じ・状態にな
ってノズル19は撓み、即ち曲げ変形を起す。この曲げ
変形によって、ノズル19に取付けたひずみゲージのう
ち、ひずみゲージ31には圧縮ひずみ、ひずみゲージ3
0には引張ひずみが生じ、各々のひずみが検知されて増
幅され、指示メータに表示されたり、或はコンパレータ
出力として取出されたりする。そして、オペレータは遠
隔の場所でメータ読取りや警告ランプの点灯等によって
ノズル19の異常を知ることができる。
With this configuration, high-pressure water is supplied from the high-pressure water jet cutting machine main body, and when this high-pressure water becomes a high-pressure water jet mixed with an abrasive and flows out from the tip of the nozzle 19,
The state of the nozzle is monitored by supplying current to the nozzle abnormality detection circuit. As time passes, the nozzle 19 is subjected to wear on the inner wall of the jet passage 26, and the diameter of the jet passage 26 gradually increases. When this expansion change is normal, no part of the nozzle 19 suffers uneven wear and no bending stress is applied to the nozzle 19 itself, so the values detected by the strain gauges 30 and 31 are the same. However, when uneven wear occurs in the jet passage 26 and wear progresses significantly in a portion of the nozzle 19, the nozzle 19 breaks at the portion where the wear has progressed to an extreme degree. As shown in FIG. 4, when a part of the jet water stream 34 is ejected from the broken part 19a of the nozzle, a reaction force by the jet stream acts on the nozzle 19 due to its momentum, and if an extreme force is applied, the nozzle In the same state as when bending stress is applied to the nozzle 19, the nozzle 19 bends, that is, bends and deforms. Due to this bending deformation, among the strain gauges attached to the nozzle 19, the strain gauge 31 has a compressive strain, and the strain gauge 31 has a compressive strain.
Tensile strain occurs at zero, and each strain is detected and amplified, and either displayed on an indicator meter or taken out as a comparator output. The operator can then learn of any abnormality in the nozzle 19 by reading a meter or lighting a warning lamp at a remote location.

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、ノズルの外側面
に複数のひずみゲージを取付け、これらのひずみゲージ
出力を読取り、或は比較することによってノズルの異常
を検出するようにしたため。
<Effects of the Invention> As described above, according to the present invention, a plurality of strain gauges are attached to the outer surface of a nozzle, and abnormalities in the nozzle can be detected by reading or comparing the outputs of these strain gauges. Because I did it.

ノズルの破壊と同時に当該ノズルの異常を検知すること
が出来、高圧水ジェット切削機による加工作業の効率を
向上させることができる。
It is possible to detect failure of the nozzle at the same time as the destruction of the nozzle, and it is possible to improve the efficiency of machining work using a high-pressure water jet cutting machine.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明を適用したノズルを用いた高圧水ジェッ
ト切削機の噴出部構造を示す断面図、第2図は本発明の
一実施例に係るノズルを示す外観図、第3図は第2図に
示すノズルの要部を工大して示す図、第4図は第2図に
示すノズルが破壊した場合の曲げ変形を示す斜視図、第
5図は従来のノズルの構造を概略的に示す図、第6図は
第5図に示すノズルにおいて部分的な破壊が生じた状態
を示す斜視図である。 1.19・・ノズル、11・・ノズル基台、14・・ノ
ズルホルダ、26・・ジェット通路、30.31・・ひ
ずみゲージ、32.33・・リード線。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a jetting part of a high-pressure water jet cutting machine using a nozzle to which the present invention is applied, FIG. 2 is an external view showing a nozzle according to an embodiment of the present invention, and FIG. Fig. 2 is an enlarged view of the main parts of the nozzle shown in Fig. 2, Fig. 4 is a perspective view showing bending deformation when the nozzle shown in Fig. 2 is broken, and Fig. 5 schematically shows the structure of a conventional nozzle. FIG. 6 is a perspective view showing a state in which the nozzle shown in FIG. 5 is partially destroyed. 1.19... Nozzle, 11... Nozzle base, 14... Nozzle holder, 26... Jet passage, 30.31... Strain gauge, 32.33... Lead wire.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 研磨材を用いる高圧水ジェット切削機のノズルの外周面
に複数のひずみゲージを取り付けて当該ひずみゲージを
内包したノズル異常検出回路を構成し、ノズル破壊に基
くノズルの曲げ変形をひずみゲージで検出し、ノズルの
異常を探知するようにしたことを特徴とする研磨材を用
いる高圧水ジェット切削機のノズル異常検出方法。
A nozzle abnormality detection circuit containing the strain gauges is constructed by attaching multiple strain gauges to the outer circumferential surface of the nozzle of a high-pressure water jet cutting machine that uses abrasive material, and the strain gauges are used to detect bending deformation of the nozzle due to nozzle breakage. A method for detecting abnormality in a nozzle of a high-pressure water jet cutting machine using an abrasive material, characterized in that an abnormality in a nozzle is detected.
JP17930385A 1985-08-16 1985-08-16 Method of detecting abnormality of nozzle of high-pressure water jet cutter using abrasive material Pending JPS6239200A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012143934A (en) * 2011-01-11 2012-08-02 Canon Inc Liquid ejection device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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