JPS63267198A - ウオ−タジエツト切断装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はウォータジェット切断装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 高圧水に砥粒（研摩材）を混入して噴射するためのアグ
レッシブ切断用ノズルの従来例としては、例えば実開昭
６０−３６１５４号公報を挙げることができる。第１０
図に基づきこのアグレッシブ切断用ノズルの構造につい
て概要を説明すると、図において、５１はアダプターで
あって、このアダプター５１の先端部にノズル本体５２
が螺着されている。

このノズル本体５２内には、基端側から高圧水ノズルチ
ップ５３と、誘導部材５４と、アブレッシブノズルチッ
プ５５とが順次配設されており、上記誘導部材５４の軸
心部には、高圧水ノズルチップ５３から噴出された高圧
水をアブレッシブノズルチップ５５へと導くための軸孔
５６が穿設されている。なお５７はミキサー外筒である
が、このミキサー外筒５７は上記高圧水ノズルチップ５
３、誘導部材５４及びアブレッシブノズルチソブ５５を
上記アダプター５１とノズル本体５２に対して固定する
ためのものである。一方上記ノズル本体５２と上記ミキ
サー外筒５７とには、砥粒導入路５８が穿設されている
が、この導入路５８から供給された砥粒は、誘導部材５
４の外周部から次のようにして高圧水に混入する。すな
わち上記誘導部材５４に、上記軸孔５６に連通し、かつ
側方へと開口すると共に、軸方向へ延びる横断面Ｖ字状
の縦溝から成る混合室５９を設けておき、この混令室５
９を経由して上記軸孔５６へと砥粒を供給するのである
。なお高圧水は、上記アダプター５１の基端部に接続し
た高圧水ホースから供給される。

（発明が解決しようとする問題点） ところで上記ウォータジェット切断用ノズルにおいては
、そのノ、ズル寿命の検出は、切断作業中に作業員が被
切断材の切断精度や切断幅を常時観察することによって
行なわれている。例えばウォータジェットにより切断し
た被切断材の切断幅が基準寸法以上となればノズル孔の
摩耗量が切断精度を維持することのできる限界量に達し
たと判断し、ノズルチップの交換を行なう訳である。し
かしながら、このように作業員によりノズル寿命の監視
を行なうようにしていたのでは、夜間のように作業員が
不在のときには切断作業を進めることができず、ウォー
タジェット切断を自動化することができないという問題
がある。

この発明は上記した従来の欠点を解決するためになされ
たものであって、その目的はウォータジェット切断装置
におけるノズル孔の摩耗量を自動的に検知することがで
き、これにより切断の自動化を可能とすることのできる
ウォータジェット切断装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そこでこの発明のウォータジェット切断装置においては
、ノズル孔の近傍位置まで延設された一対の導体の先端
部を、上記ノズル孔の近傍位置にて通電部を介して互い
に接続し、上記少なくとも一方の導体と通電部とをノズ
ル本体から絶縁すると共に、上記導体間の通電状態を検
知する通電検知手段を設けた構成としである。

（作用） 上記ウォータジェット切断装置において、ノズル孔から
ウォータジェットを噴射して被切断材を切断して行くと
、これに伴ってノズル孔も摩耗することになるが、ある
程度摩耗したところで上記ノズル孔の近傍位置に配置し
た通電部が切断されることになる。そうすると導体間の
通電が遮断され、通電検知手段がこれを検知することか
ら、ノズル孔の摩耗がどの程度に達したかを知り得るこ
とになる。つまりノズル孔の摩耗を自動的に検知するこ
とができる訳である。

（実施例） 次にこの発明のウォータジェット切断装置の具体的な実
施例につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。

第１図において、１は本装置のノズル本体であって、こ
のノズル本体１は、アダプター４を有すると共にこのア
ダプター４を介して高圧水供給ホース側に接続される純
水ノズル部２と、この純水ノズル部２に着説自在に構成
されたアブレッシブノズル部３とから成っている。上記
純水ノズル部２は、上記アダプター４の先端部に０リン
グ５を介して当接される高圧水ノズルチップ６と、この
高圧水ノズルチップ６を上記アダプター４側に固定する
ための有底筒状のキャップ７とから成り、上記キャンプ
７の底壁には高圧水ノズルチップ６を保持するための凹
入部８が形成されると共に、高圧水ノズルチップ６のノ
ズル孔９に対応する位置に高圧水導入孔１０が穿設され
ている。上記キャップ７の内周面には、アダプター４の
先端部外周面に形成された第１ネジ部１１に螺合する第
２ネジ部１２が形成されると共に、外周面には、アブレ
ソシブノズル部３を係止するための第３ネジ部１３が形
成されている。また上記キャンプ７の側壁内部には、０
リング５と高圧水ノズルチップ６間から漏出した水を外
部に導（べく２本の逃し孔１４．１５が穿設されており
、一方の逃し孔１４はノズル径方向に延びてキャップ内
底部とキャップ外周部とを連通し、他方の逃し孔１５は
ノズル軸方向に延びて上記一方の逃し孔１４の中間部と
キャップ７の外上部とを連通している。一方、上記アブ
レッシブノズル部３は、上記キャップ７の下面に形成さ
れた位置決め用四部１６内に同軸状に挿入、当接される
ＩＡＣ製のアブレソシブノズルチップ１７と、このアブ
レッシブノズルチソプ１７をリング状のスペーサ１８を
介して支持すると共に上記キャップ７との間で挟持、固
定するための有底筒状のノズルボディ１９とから成り、
上記ノズルボディ１９の内周面には上記第３ネジ部１３
に制令する第４ネジ部２０が形成されている。

上記アブレッシブノズルチソプ１７は、先端部側が基端
部側よりも径小に形成され、その境界部分に着座用段部
２１が周設されているが、これに対応して上記ノズルボ
ディ１９の底壁には、上記アブレッシブノズルチソプ１
７を挿入するための貫通孔２２が穿設され、この貫通孔
２２内に上記着座用段部２１を支持するための受用段部
２３が周設されている。上記リング状のスペーサ１８は
上記両段部２１．２３間に介設されている。ところで上
記アブレッシブノズルチップ１７はノズルボディ１９の
貫通孔２２内に挿入された際に、基端部側がノズルボデ
ィ底面から突出する寸法に設定されている。したがって
アブレフシブノズルチソブ１７が図のようにノズルボデ
ィ１９とキャンプ７との間で挟持、固定されると、該ア
ブレフシブノズルチソブ１７の基端側外周部には環状の
密閉室、つまり研摩材の導入室２４が形成される。そし
てこの導入室２４に例えば平均粒径１００μｍ以下のア
ルミナ系微粒研摩材を２０〜７０％含有した懸濁砥粒液
を導入すべく上記ノズルボディ１９の側壁には、懸濁砥
粒液導入路２５が該導入室２４に対して接線方向に形成
されている。上記アブレソシブノズルチップ１７は、軸
心部に上記高圧水導入孔ｌＯに連通ずるノズル孔２６を
有しているが、上記ノズル孔２６の基部は先端側はど径
小となるテーパ孔２７に形成されている。またアブレッ
シブノズルチップ１７には、上記導入室２４と上記テー
パ孔２７とを連通ずる懸濁砥粒液供給孔２９が周方向に
複数個、軸心に向けて斜め下方へ約２５°の角度を付け
て穿設されており、これによりテーパ孔２７内が高圧水
と懸濁砥粒液との混合室３０となる構造とされている。

一方、上記アブレッシブノズルチップ１７の先端部には
、ノズル孔２６の摩耗量を検知すべく次のような構造の
摩耗量検知センサー３２が取着されている。すなわち第
１図〜第３図に示すように、アブレッシブノズルチップ
１７の先端部には、そのノズル孔２６の近傍位置まで一
対のリード線３３．３３が延設されており、両リード線
３３．３３の先端部がノズル孔２６の周囲近傍部に配置
された通電部３４を介して互いに接続されている。

この通電部３４は、第３図のように、ノズル孔２６の周
囲近傍部に同心状に配置されたＣ字形の電極膜４０と、
この電極膜４０にリード線３３．３３を接続するための
一対の導線ＩＱ３９．３９とより成るものであって、ア
ブレソシブノズルチップ１７の先端面にスパッタリング
により形成された厚み１〜３μｍの絶縁膜（例えば５ｉ
（ｈ）　３８の上にフォトエツチングにより形成されて
いる。また上記絶縁膜３８の上には、上記リード線３３
．３３の一部と通電部３４の全体を覆うようにして保護
Ｉｍ！　（例えば５ｉｆｔ、Ａｔス０７）４２がスパッ
タリングにより約２０μｍの厚さにて形成されている。

ところで上記通電部３４のＣ字形電極膜４０は、切断精
度を維持することのできる最大ノズル径に対応する位置
に配置されている。すなわち、例えばアブレフシブノズ
ルチツプ１７の初期ノズル径３５が２鰭の場合には、切
断ネｈ度を維持することのできる最大ノズル径３ｍｍを
交換時ノズル径３６として、これに対応する位置に配置
される訳である。

なお上記リード線３３．３３は適宜の絶縁体によって被
覆されている。したがって両リード線３３．３３及び上
記通電部３４は共にノズル本体１から絶縁された状態に
ある。そして第１図に示すように、上記リード線３３．
３３間の通電状態を検知する通電検知手段としての電流
計４３がノズル本体１から離れた適所に配置されている
。なお図示しないが、上記リード線３３．３３の基端部
側はそれぞれノズルボディ１９に設けられた端子にワン
タッチ方式にて着説自在に接続されている。

上記ウォータジェット切断装置において、先ず純水によ
る切断を行なう場合には、純水ノズル部２からアブレフ
シブノズル部３を取外す。これはノズルボディ１９を回
転させて第３ネジ部１３と第４ネジ部２０との蜆合を解
くことによって行なうことができる。これによりノズル
本体１は、純水切断用ノズルとして機能できることにな
り、高圧水供給ホースからアダプター４を介して高圧水
ノズルチップ６に供給された高圧水は、高圧水ノズルチ
ップ６のノズル孔９を通って被切断材に向けて噴射され
ることになる。一方、研摩材混合水による切断を行なう
場合には、純水ノズル部２にアブレッシブノズル部３を
取着することにより、ノズル本体１は、アブシソシブ切
断用ノズルとして機能できることになる。この場合、ノ
ズルボディ１９の懸濁砥粒液導入路２５から導入室２４
内に導入された懸濁砥粒液は、環状の導入室２４内を旋
回しつつアブレッシプノズルチップ１７の各懸濁砥粒液
供給孔２９・・２９内に入り込み、十分に攪拌された状
態で混合室３０に吸入される。

そしてテーパ孔２７に沿って流れる高圧水流の周囲に均
一に混入することになる。したがってノズル孔２６及び
混合室３０の偏摩耗が防止されると共に、アブレッシプ
ノズルチソプ１７からは均一な研摩材混合水が被切断材
に向けて噴射されることになる。

ところで上記のようにウォータジェットを噴射して被切
断材を切断して行くと、これに伴ってアブレッシブノズ
ルチップ１７のノズル孔２６も摩耗することになるが、
初期ノズル径３５から交換時ノズル径３６に達したとこ
ろで摩耗量検知センサー３２の電極膜４０が切断される
ことになる。

そうすると第４図に示すように、リード線３３．３３間
を流れる電流が遮断され、電流計４３がこれを検知して
ＯＦＦ表示することになる。つまりノズル孔２６の摩耗
量を自動的に検知することができる訳である。したがっ
て電流計４３のＯＦＦ表示に連動して装置を停止するよ
うにしておけば、夜間のように作業員が不在のときでも
ウォータジェット切断を進めることが可能になると共に
、さらに装置の停止と共にアブレッシプノズルチソプ１
７を自動交換するようにしておけば、無人化を図ること
も可能である。またノズル孔２６が偏心して摩耗したと
しても、上記摩耗量検知センサー３２の電極膜３９はノ
ズル孔２６の周囲にＣ字形を成して配置されていること
から、何れの箇所が摩耗しても検知し得ることになる。

なお切断作業中には噴射したウォータジェットが被切断
材から跳ね返り、ノズル本体１側に衝突することもある
訳であるが、このような場合でも、上述のように摩耗量
検知センサー３２の通電部３４は高硬度の保護膜４２に
よって覆われていることから、その損傷が防止されるこ
とになる。

第５図及び第７図は上記摩耗量検知センサー３２の通電
部３４の変形例を示している。すなわち上記においては
、通電部３４がＣ字形の１つの電極１！１４０と一対の
導線膜３９．３９とから成る場合を例に挙げたが、第５
図に示すようにＣ字形の電極膜４０を複数本（図の場合
は３本）、ノズル孔２６の周囲近傍部に同心状に形成し
てもよく、また第７図に示すように、一本の幅広の電極
膜４０をノズル孔２６の周囲近傍部に同心状に形成する
ようにしてもよい。第５図のように電極膜４０を複数本
形成した場合には、ノズル孔２６の摩耗に伴って内側の
電極膜４０から順に切断されて行き、第６図に示すよう
に電流計４３により検知される電流値が段階的に低下す
ることになる。したがってノズル孔２６の摩耗量をより
詳しく検知することができ、各段階に応じて切断条件を
変更したり、切断作業を停止することが可能となる。ま
た第７図のように幅広の電極膜４０を形成した場合には
、ノズル孔２６の摩耗に伴ってこの幅広の電極膜４０も
内側から徐々に摩耗し、第８図に示すように電流計４３
により検知される電流値が連続的に減少することになる
。したがってノズル孔２６の摩耗量を連続的に、つまり
デジタル的に検知することが可能となる。なお第５図、
第７図の場合も、第２図のようにその通電部３４が絶縁
膜３８の上に形成され、さらにその全体が保護膜４２に
よって覆われることは上述の場合と同様である。また上
記においては、摩耗量検知センサー３２の絶縁Ｎ＊３８
及び保護膜４２をスパッタリングにより形成する場合を
例に挙げて説明したが、これらはどのような方法によっ
て形成してもよく、例えば溶射によって形成するように
してもよい。

また予め絶縁膜３８と通電部３４及び保護膜４２を一体
化して製作しておき、全体をアブレッシブノズルチソプ
１７の先端部に接着するようにしてもよい。

第９図はさらに他の実施例を示している。上記実施例に
おいては、摩耗量検知センサー３２をアブレッシプノズ
ルチップ１７の先端部に取着する場合を例に挙げて説明
したが、摩耗量検知センサー３２は必ずしもこのように
アブレッシブノズルチップ１７の先端部に取着する必要
はな（、また通電部３４の形状も上記のようにＣ字形と
する必要はない。図に示すように、アブレッシブノズル
チップ１７の上下方向の中間部に径方向の孔４４を周方
向に適当間隔をおいて複数穿設し、番孔４４・・４４の
中にそれぞれ一対のリード線３３．３３を挿入してノズ
ル孔２６の近傍位置まで延設し、この両リード線３３．
３３の先端部を上記ノズル孔２６の近傍位置にて通電部
３４を介して互いに接続するようにしてもよい。この場
合もリード線３３．３３及び通電部３４をノズル本体１
から絶縁しておくことは上記の場合と同様である。

このような構造とすることによっても、ノズル孔２６の
摩耗に伴って何れかの通電部３４が切断されるので、電
流計４３を介して摩耗量を検知できることになる。

なお上記各実施例における摩耗量検知センサー３２は、
高圧水ノズルチップ６（第１図参照）のノズル孔９の摩
耗量を検知するのに使用してもよい。すなわち摩耗量検
知センサー３２は何れのノズル孔９．２６の摩耗量を検
知するのにも使用することが可能である。なお上記実施
例では、一対の導体としてリード線３３．３３を使用し
た例を示したが、一方のリード線３３と通電部３４の一
端部とを接続すると共に、これらをノズル本体１から絶
縁し、通電部３４の他端部をノズル本体１に接続して、
このノズル本体１を導体として利用することも可能であ
る。

（発明の効果） この発明のウォータジェット切断装置によると、ノズル
本体に穿設したノズル孔の摩耗を自動的に検知すること
ができる。したがって摩耗量が所定量に達した際に、自
動的に切断条件の変更や切断作業の停止をしたり、ある
いはノズルチップを自動的に交換することが可能となり
、そのため切断作業の自動化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第９図はこの発明の実施例を示し、第１図は第
１実施例におけるウォータジェット切断装置のノズル本
体の縦断面図、第２図は摩耗量検知セン号−の要部拡大
断面図、第３図、第５図、第７図はそれぞれ摩耗量検知
センサーの通電部の配置例をあられす図、第４図、第６
図、第８図はそれぞれ上記通電部における使用時間と電
流との関係をあられすグラフ、第９図は第２実施例にお
けるアブレソシブノズルチップの縦断面図、第１θ図は
従来のウォータジェット切断用ノズルの縦断面図である
。 １・・・ノズル本体、６．２６・・・ノズル孔、３３・
・・リード線、３４・・・通電部、４３・・・電流計。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ノズル孔の近傍位置まで延設された一対の導体の先
   端部を、上記ノズル孔の近傍位置にて通電部を介して互
   いに接続し、上記少なくとも一方の導体と通電部とをノ
   ズル本体から絶縁すると共に、上記導体間の通電状態を
   検知する通電検知手段を設けたことを特徴とするウォー
   タジェット切断装置。