JPH052480B2

JPH052480B2 -

Info

Publication number: JPH052480B2
Application number: JP62102964A
Authority: JP
Inventors: Tomonobu Okada; Shigeki Kimie; Hideo Ono; Kanta Nihei; Shunji Takasugi; Koji Take
Original assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Current assignee: Kawasaki Heavy Industries Ltd
Priority date: 1987-04-25
Filing date: 1987-04-25
Publication date: 1993-01-12
Also published as: JPS63267198A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明はウオータジエツ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
めのアブレツ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９図に基づきこのアブレツシブ切断
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はアダプターであつて、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
圧水ノズルチツプ５３と、誘導部材５４と、アブ
レツシブノズルチツプ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
ルチツプ５３から噴出された高圧水をアブレツシ
ブノズルチツプ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
ツプ５３、誘導部材５４及びアブレツシブノズル
チツプ５５を上記アダプター５１とノズル本体５
２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５４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、この混合室５９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）ところで上記ウオータジエツト切断用ノズルに
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
察することによつて行なわれている。例えばウオ
ータジエツ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、ノズルチツ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、ウオータジエツ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つて、その目的はウオータジ
エツト切断装置におけるノズル孔のうち切断能力
と関連性の大なる部分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オータジエツト切断装置を提
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オータジエツト切断装置に
おいては、ウオータジエツトを噴射するためのノ
ズル孔の形成されたノズルチツプの噴射方向先端
面において、上記ノズル孔の開口部の周囲の位置
に、一部切欠した円環状の通電部を、上記ノズル
孔とは略同心状で、上記ノズルチツプとは絶縁さ
れた状態で装着し、上記通電部の両端部に一対の
導体を接続し、上記導体間の通電状態を検知する
通電検知手段に設けた構成としてある。

（作用）上記ウオータジエツト切断装置において、ノズ
ル孔からウオータジエツトを噴射して被切断材を
切断して行くと、これに伴つ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
ノズル孔の開口部の周囲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。

特に上記ノズル孔の開口部周囲に生ずる摩耗
は、切断能力に大きな影響を及ぼすものであるこ
とから、この部分の摩耗を検出することによつて
ノズル寿命を精度良く把握することが可能であ
る。

（実施例）次にこの発明のウオータジエツト切断装置の具
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
つて、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に着脱自在に構成されたアブレツシブ
ノズル部３とから成つている。上記純水ノズル部
２は、上記アダプター４の先端部にＯリング５を
介して当接される高圧水ノズルチツプ６と、この
高圧水ノズルチツプ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ヤツプ７とから成り、
上記キヤツプ７の底壁には高圧水ノズルチツプ６
を保持するための凹入部８が形成されると共に、
高圧水ノズルチツプ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
ヤツプ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
ブレツシブノズル部３を係止するための第３ネジ
部１３が形成されている。また上記キヤツプ７の
側壁内部には、Ｏリング５と高圧水ノズルチツプ
６間から漏出した水を外部に導くべく２本の逃し
孔１４，１５が穿設されており、一方の逃し孔１
４はノズル径方向に延びてキヤツプ内底部とキヤ
ツ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
とキヤツプ７の外上部とを連通している。一方、
上記アブレツシブノズル部３は、上記キヤツプ７
の下面に形成された位置決め用凹部１６内に同軸
状に挿入、当接されるWC製のアブレツシブノズ
ルチツプ１７と、このアブレツシブノズルチツプ
１７をリング状のスペーサ１８を介して支持する
と共に上記キヤツプ７との間で挟持、固定するた
めの有底筒状のノズルボデイ１９とから成り、上
記ノズルボデイ１９の内周面には上記第３ネジ部
１３に螺合する第４ネジ部２０が形成されてい
る。上記アブレツシブノズルチツプ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イ１９の底壁には、上
記アブレツシブノズルチツプ１７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
ころで上記アブレツシブノズルチツプ１７はノズ
ルボデイ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イ底面から突出される寸法
に設定されている。したがつてアブレツシブノズ
ルチツプ１７が図のようにノズルボデイ１９とキ
ヤツプ７との間で挟持、固定されると、該アブレ
ツシブノズルチツプ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
イ１９の側壁には、懸濁砥粒液導入路２５が該導
入室２４に対して接続方向に形成されている。上
記アブレツシブノズルチツプ１７は、軸心部に上
記高圧水導入孔１０に連通するノズル孔２６を有
しているが、上記ノズル孔２６の基部は先端側ほ
ど径小となるテーパ孔２７に形成されている。ま
たアブレツシブノズルチツプ１７には、上記導入
室２４と上記テーパ孔２７とを連通する懸濁砥粒
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、上記アブレツシブノズルチツプ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、アブレツシブノズルチツプ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３
３，３３の先端部がノズル孔２６の周囲近傍に配
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の周囲部近傍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３
３，３３を接続するための一対の導線膜３９，３
９とより成るものであつて、アブレツシブノズル
チツプ１７の先端面にスパツタリングにより形成
された厚み１〜3μｍのの絶縁膜（例えばSiO₂）
３８の上にフオ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
にして保護膜（例えばSiO₂、Al₂O₃）４２がスパ
ツタリングにより約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４
０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、例えばアブレツシブノズルチツプ１７の初期
ノズル径３５が２mmの場合には、切断精度を維持
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
絶縁体によつて被覆されている。したがつて両リ
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４
３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イ１９に設けら
れた端子にワンタツチ方式にて着脱自在に接続さ
れている。

上記ウオータジエツ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からアブレツシブノズル部３を取外す。これは
ノズルボデイ１９を回転させて第３ネジ部１３と
第４ネジ部２０との螺合を解くことによつて行な
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
ノズルチツプ６に供給された高圧水は、高圧水ノ
ズルチツプ６のノズル孔９を通つて被切断材に向
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
アブレツシブノズル部３を取着することにより、
ノズル本体１は、アブレツ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
イ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ツシブノズルチツプ１７の各
懸濁砥粒液供給孔２９…２９内に入り込み、十分
に撹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に沿つて流れる高圧水流の周囲
に均一に混入することになる。したがつてノズル
孔２６及び混合室３０の偏摩耗が防止されると共
に、アブレツシブノズルチツプ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オータジエツトを噴射
して被切断材を切断して行くと、これに伴つてア
ブレツシブノズルチツプ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。したがつて電流計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オー
タジエツ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ツシブノズル
チツプ１７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オータジエツトが被切断
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によつて覆われていることか
ら、その損傷が防止されることなる。

ところでノズル孔２６の摩耗は、通常はノズル
チツプ１７の上流側から発生し、次第に下流側へ
と進展していき、最終的にはノズル孔２６の開口
部での拡大が生じることになる。一方、切断能力
は、上記ノズル孔２６の摩耗がその内部に留まつ
ている間は、摩耗の影響を受けにくいためほとん
ど変化せず、ノズル孔２６の開口部での拡大、つ
まりウオータジエツト出口径の拡大が生じたとき
に、はじめて大幅に低下する。したがつて上記の
ように切断能力に大きな影響を及ぼすノズル孔２
６開口部の摩耗を検出すれば、ノズル寿命を精度
良く把握することが可能である。

第５図及び第７図は上記摩耗量検知センサー３
２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
極膜４０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４
０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
に伴つて内側の電極膜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。したがつ
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の摩耗に伴つてこの幅広の電
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。したがつてノズル孔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
よつ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
絶縁膜３８及び保護膜４２をスパツタリングによ
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つて形成してもよく、例え
ば溶射によつ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、全体をアブレツシブノズ
ルチツプ１７の先端部に接着するようにしてもよ
い。

なお上記各実施例における摩耗量検知センサー
３２は、高圧水ノズルチツプ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。

（発明の効果）この発明のウオータジエツト切断装置による
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。したがつて摩耗量が
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、あるいはノズルチツプ
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８図はこの発明の実施例を示し、第
１図は第１実施例におけるウオータジエツト切断
装置のノズル本体の縦断面図、第２図は摩耗量検
出センサーの要部拡大断面図、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
配置例をあらわす図、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
関係をあらわすグラフ、第９図は従来のウオータ
ジエツ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、３
３……リード線、３４……通電部、４３……電流
計。

Claims

【特許請求の範囲】

１ウオータジエツトを噴射するためのノズル孔
の形成されたノズルチツプの噴射方向先端面にお
いて、上記ノズル孔の開口部の周囲の位置に、一
部切欠した円環状の通電部を、上記ノズル孔とは
略同心状で、上記ノズルチツプとは絶縁された状
態で装着し、上記通電部の両端部に一対の導体を
接続し、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オータジエツ
ト切断装置。