(57)【要約】【課題】安定した状態で研磨材を供給できる研磨材供給装置および研磨材供給方法を提供すること。【解決手段】研磨材供給装置１は、研磨材Ｂを貯留する圧力容器からなる研磨材供給タンク２と、この研磨材供給タンク２内に、空気圧を負荷させるための空気圧縮機３と、研磨材供給タンク２に基端部Ｐａを接続して研磨材供給タンク２内の研磨材Ｂを圧送するための供給配管Ｐと、を備えている。供給配管Ｐは、先端部Ｐｂの空気圧が圧力損失によって大気圧近くまで減衰する長さＬに形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子状の研磨材を貯留する圧力容器からなる研磨材供給タンクと、
この研磨材供給タンク内に、空気圧を負荷させるための空気圧縮機と、
前記研磨材供給タンクに基端部を接続して前記研磨材供給タンク内の前記研磨材を圧送するための供給配管と、
を備えた研磨材供給装置において、
前記供給配管は、先端部の空気圧が圧力損失によって大気圧近くまで減衰する長さに形成されていることを特徴とする研磨材供給装置。
【請求項２】
前記供給配管は、上面部を開放した計量ホッパの上方から前記計量ホッパ内に前記先端部を垂下し、前記先端部が前記計量ホッパ内に貯留された前記研磨材に当接することによって前記研磨材の供給が停止されるように設置されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨材供給装置。
【請求項３】
前記計量ホッパには、底部に形成した吐出口に、この吐出口を開閉するニードルバルブと、
前記吐出口から排出された前記研磨材を研磨材吸引チューブに導入する漏斗と、
が設けられたことを特徴とする請求項２に記載の研磨材供給装置。
【請求項４】
前記ニードルバルブは、このニードルバルブの先端角が１０度から９０度に形成されると共に、軸方向の開き量がアクチュエータによって制御されることを特徴とする請求項３に記載の研磨材供給装置。
【請求項５】
前記ニードルバルブは、前記アクチュエータに設けられた出力ロッドによって作動され弁体を開く作動部と、
前記弁体を閉じるためのばね部材と、
を備えたことを特徴とする請求項４に記載の研磨材供給装置。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の研磨材供給装置を用いた研磨材供給方法であって、
前記計量ホッパには、複数の前記供給配管が配置され、
この複数の供給配管には、それぞれ前記研磨材供給タンクが接続され、
一方の前記研磨材供給タンクの研磨材量が下限に達したとき、
他方の前記研磨材供給タンクに接続された他方の前記供給配管から前記計量ホッパへ前記研磨材を供給するようにしたことを特徴とする研磨材供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨材供給タンク内に貯留された粒子状の研磨材を供給配管によって圧送する研磨材供給装置および研磨材供給方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アブレシブウォータージェット加工に使用される研磨材を供給する研磨材供給装置としては、研磨材をストックした研磨材供給タンク（圧力タンク）から空気圧縮機の圧力を利用して圧送する装置が一般によく利用されている。このような研磨材を圧送する圧送方式の研磨材供給装置では、研磨材を研磨材供給タンクからアブレシブノズルまで送る配管内が圧縮空気の圧送ラインとなっている。
【０００３】
この研磨材供給装置では、研磨材供給タンクを昇圧あるいは研磨材供給タンクの出口のバルブを開いて圧送を開始してから、実際に配管の先端に研磨材が流れて到達するまでには数秒〜数十秒の遅れがある。圧送方式の研磨材供給装置では、圧送のみで研磨材をアブレシブノズルに供給する場合、この供給遅れが問題点となっている。
【０００４】
このような研磨材の供給遅れを解消するための手段としては、例えば、特許文献１に開示されているウォータージェットの研磨材供給装置が知られている。
この装置では、立ち上がり時の研磨材の供給遅れを補うために、研磨材供給配管の垂直部に開閉弁を設けると共に、意図的に研磨材が溜まる研磨材ストック部を形成して、次回開閉弁を開いた際に、研磨材ストック部に溜まった研磨材をアブレシブノズルから噴射させるようにしている。この場合は、ウォータージェットＯＮよりも早く研磨材供給バルブを開くことによって、供給遅れに対応させている。
【０００５】
また、研磨材の供給量の不安定さを補うものとしては、例えば、特許文献２に開示されているアブレシブウォータージェットの研磨材供給装置が知られている。
この装置は、研磨材供給タンクに重量計（ロードセル）を設置し、単位時間当たりの研磨材の使用量を計量して研磨材流量調節バルブのバルブ開度にフィードバックさせて研磨材の供給量を調整している。
【０００６】
その他、研磨材の供給量を調整する装置としては、例えば、特許文献３に開示されている研削流体噴射装置が知られている。この装置は、研磨材の流れる量を制限するための排出オリフィスを利用したものであり、その排出オリフィスを、研磨材が導入される空気アイソレータ内のバッフルの下流に設置している。
【０００７】
図４は従来の研磨材供給装置の計量ホッパを示す概略断面図である。
従来の計量ホッパ１００は、図４に示すように、閉塞した上面に供給配管２００が設置され、この供給配管２００によって圧送された研磨材３００を内圧と下流部に設けられたノズル（図示せず）の吸引力とによって底面部の吐出口１１０から排出するようになっている。
【０００８】
【特許文献１】特開平５−３０１１６６号公報（段落００１１〜００１２参照）
【特許文献２】特開平７−２４７３７号公報（段落００１６参照）
【特許文献３】特開平９−１６８９７３号公報（請求項１、請求項５、図１、および図２参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記した圧送方式の研磨材供給装置では、研磨材の圧送時に、供給配管内の研磨材と圧縮空気との分布状態が不均一になり、供給配管内の研磨材の流れが不規則に波打ち、流速が不安定になり易いという問題点がある。
その結果、研磨材の供給量も常に不安定であり、バルブの開閉に対する追従も悪いという問題点があった。
【００１０】
前記特許文献１のウォータージェットの研磨材供給装置では、開閉弁を開いた際に、研磨材ストック部に溜めてあった研磨材が一気に流れ出るため、供給される研磨材の流量が不均一で安定した状態で供給することができないという問題点があった。
【００１１】
前記特許文献２のアブレシブウォータージェットの研磨材供給装置では、研磨材流量調節バルブで研磨材の流量を調整したとしても、圧送ラインの搬送状態が不安定なため、研磨材の供給量の精度が基準値の±３０％に収まっており、その精度に問題点があった。
【００１２】
さらに、特許文献２のような圧力タンクからなる研磨材供給タンク内の研磨材を供給するバッチ式の研磨材供給装置では、研磨材供給タンクに研磨材を補給する際、アブレシブバルブへの供給を止めてからその補給作業を行わなければならなかった。この場合、１回の切断等の作業を行うのに長時間要するときには、研磨材を補給するため、その切断等の作業を中断しなければならない、という問題点があった。
【００１３】
このような場合、従来では、研磨材供給タンクを２台設置して、研磨材を圧送する２本の供給配管を三方弁で切り換えることにより、２台の研磨材供給タンクの研磨材を交互に供給する手段があるが、バルブの切り換え時に、バルブが高圧で高密度の研磨材によって損傷を受けて好ましくないという問題点がある。
【００１４】
前記特許文献３の研削流体噴射装置では、研磨材の流量を設定した量に正確に制御できる点で優れているものの、研磨材の供給量を変えたい場合、装置を止めて排出オリフィスを適合するものに交換する必要があるため、作業性が悪く、しかも、切断プログラムに対応させて研磨材の供給量を変化させることができないという問題点があった。
【００１５】
バルブは、通常、特許文献３に記載されているように、エアシリンダやねじ送り機構等からなるアクチュエータがバルブの開閉方向に連結されて、そのアクチュエータによって開閉されるようになっている。このバルブを閉じる際には、研磨材の粒子がバルブとバルブシートとの間に入り込むことがある。このときにバルブを閉じる力が大きい場合には、噛み込んだ研磨材の粒子によってバルブやバルブシートが損傷するという問題点があった。
【００１６】
そして、バルブとアクチュエータとを連結しているこのアクチュエータの推力は、１００％がバルブに負荷されるので、閉止力が過大となり、バルブがその力によって損傷することがあるという問題点があった。
この問題点を避けるためには、従来、バルブを閉じる際のアクチュエータの推力を落とさなければならず、バルブの開閉速度も上げることができないという問題点があった。
【００１７】
また、図４に示すような従来の計量ホッパ１００では、供給配管２００で研磨材３００を圧送する圧力によって内部の気圧が高くなっているので、研磨材３００が吐出口１１０から勢いよく吐出されるため、研磨材３００の吐出量を制御できないという問題点があった。
【００１８】
そこで、本発明は、このような問題点を解決するために創案されたものであり、安定した状態で研磨材を供給できる研磨材供給装置および研磨材供給方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記課題を解決するため、請求項１に記載の研磨材供給装置の発明は、粒子状の研磨材を貯留する圧力容器からなる研磨材供給タンクと、この研磨材供給タンク内に、空気圧を負荷させるための空気圧縮機と、前記研磨材供給タンクに基端部を接続して前記研磨材供給タンク内の前記研磨材を圧送するための供給配管と、を備えた研磨材供給装置において、前記供給配管は、先端部の空気圧が圧力損失によって大気圧近くまで減衰する長さに形成されていることを特徴とする。
ここで、「大気圧近く」とは、研磨材が自然落下するような大気圧に略近い気圧のことであり、例えば、大気圧を基準として０ＭＰａとした場合において、研磨材供給タンクの内圧を０．３ＭＰａ、研磨材の粒度を♯８０〜♯２２０、供給配管の内径を１２ｍｍ、供給配管の長さを２０ｍとしたとき、０．００２ＭＰａである。好ましくは、供給配管の先端部の空気圧は、０．００１〜０．００３ＭＰａである。
【００２０】
請求項１に記載の研磨材供給装置の発明によれば、供給配管は、先端部の空気圧が圧力損失によって大気圧近くまで減衰する長さに形成されているので、圧力容器からなる研磨材供給タンクに接続された基端部から空気圧で研磨材を圧送できるようになっている。そして、供給配管の先端部は、出口側開口部の圧力が大気中と同じ略大気圧になっているので、この出口側開口部から排出される研磨材が、自然落下するように緩やかに排出される。その結果、研磨材が供給配管から勢いよく噴出することがなく、供給配管の出口側開口部の空気および研磨材の流れが均一化されて規則正しく流れるようになると共に、研磨材の流速および供給量が安定化される。
したがって、例えば、供給配管の下流にニードルバルブを設置した場合には、このニードルバルブの開閉に対する研磨材の供給遅れを解消することができる。
【００２１】
請求項２に記載の研磨材供給装置の発明は、請求項１に記載の研磨材供給装置であって、前記供給配管は、上面部を開放した計量ホッパの上方から前記計量ホッパ内に前記先端部を垂下し、前記先端部が前記計量ホッパ内に貯留された前記研磨材に当接することによって、前記研磨材の供給が停止されるように設置されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項２に記載の研磨材供給装置の発明によれば、供給配管は、上面部を大気中に開放した計量ホッパの上方から垂下させてこの計量ホッパ内に先端部を配置しているので、計量ホッパ内に貯留される研磨材の量が増えると、その研磨材が供給配管の先端部に当接して供給配管を詰まった状態にさせるため、研磨材の供給が停止する。供給配管内には研磨材が詰まっており、この研磨材の粒子の隙間から減圧された空気が排気されるので、常に、一定量の研磨材が計量ホッパに貯留されると共に、オリフィスで研磨材量を規制する際に空気圧の影響を受けない状態になる。
【００２３】
請求項３に記載の研磨材供給装置の発明は、請求項２に記載の研磨材供給装置であって、前記計量ホッパには、底部に形成した吐出口に、この吐出口を開閉するニードルバルブと、前記吐出口から排出された前記研磨材を研磨材吸引チューブに導入する漏斗と、が設けられたことを特徴とする。
【００２４】
請求項３に記載の研磨材供給装置の発明によれば、計量ホッパには、この吐出口を開閉するニードルバルブと、吐出口から排出された研磨材を供給される漏斗とが設けられていることにより、ニードルバルブの開放で研磨材が漏斗に落下される。漏斗に落下した研磨材は、こぼれることなく全てが研磨材吸引チューブに導入される。そして、ウォータージェットの負圧によって研磨材がアブレシブノズル内に吸引され、アブレシブジェットとなって噴射される。
【００２５】
請求項４に記載の研磨材供給装置の発明は、請求項３に記載の研磨材供給装置であって、前記ニードルバルブは、このニードルバルブの先端角が１０度から９０度に形成されると共に、軸方向の開き量がアクチュエータによって制御されることを特徴とする。
【００２６】
請求項４に記載の研磨材供給装置の発明によれば、ニードルバルブは、弁体が先端角を１０度から９０度に形成されると共に、軸方向の開き量をエンコーダ付のアクチュエータによって制御されることにより、研磨材の量を正確に規制することが可能となる。
【００２７】
請求項５に記載の研磨材供給装置の発明は、請求項４に記載の研磨材供給装置であって、前記ニードルバルブは、前記アクチュエータに設けられた出力ロッドによって作動され弁体を開く作動部と、前記弁体を閉じるためのばね部材と、を備えたことを特徴とする。
【００２８】
請求項５に記載の研磨材供給装置の発明によれば、ニードルバルブは、アクチュエータに設けられた出力ロッドによって作動して弁体を開く作動部と、その弁体を閉じるためのばね部材と、を備えたことにより、アクチュエータの推力によって出力ロッドが弁体を押し開き、ばね部材のばね力で弁体が閉じられる。このように構成したことによって、ニードルバルブは、弁体を閉めるときにばね部材のばね力と弁体の自重によって作動するので、弁体の閉止に必要以上の負荷がかからなくなる。
【００２９】
請求項６に記載の研磨材供給方法の発明は、請求項１または請求項２に記載の研磨材供給装置を用いた研磨材供給方法であって、前記計量ホッパには、複数の前記供給配管が配置され、この複数の供給配管には、それぞれ前記研磨材供給タンクが接続され、一方の前記研磨材供給タンクの研磨材量が下限に達したとき、他方の前記研磨材供給タンクに接続された他方の前記供給配管から前記計量ホッパへ前記研磨材を供給するようにしたことを特徴とする。
【００３０】
請求項６に記載の研磨材供給方法の発明によれば、研磨材供給装置は、計量ホッパに複数の供給配管が配置され、この複数の供給配管にそれぞれ研磨材供給タンクが接続されており、一方の研磨材供給タンクの研磨材量が下限に達したとき、他方の研磨材供給タンクに接続された他方の供給配管から計量ホッパへ研磨材の供給が行われる。このため、１つの研磨材供給タンクに研磨材を補充中であっても、他方の研磨材供給タンクおよび供給配管から研磨材を計量ホッパへ供給することが可能となる。このようにすれば、研磨材の供給が途切れることがないので、長時間の連続切断が可能となる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の請求項１に係る研磨材供給装置によれば、供給配管の出口側開口部の空気および研磨材の流れが均一化されて規則正しく流れるようになると共に、研磨材の流速および供給量を安定化させることができる。
【００３２】
本発明の請求項２に係る研磨材供給装置によれば、供給配管は、先端部に計量ホッパ内に供給されて積もった研磨材が当接することによって、供給が自動停止されるようになっているので、常に一定量の研磨材を計量ホッパ内に貯留しておくことができる。
【００３３】
本発明の請求項３に係る研磨材供給装置によれば、計量ホッパ内からニードルバルブの開放で漏斗に落下した研磨材は、こぼれることなく全てが研磨材吸引チューブに導入される。そして、ウォータージェットの負圧でアブレシブノズル内に吸引され、アブレシブジェットとなって加工物に向けて安定して噴射されて加工物を加工することができる。
【００３４】
本発明の請求項４に係る研磨材供給装置によれば、ニードルバルブは、弁体が先端角を１０度から９０度に形成されると共に、軸方向の開き量をエンコーダ付のアクチュエータによって制御されることにより、研磨材の量を適宜な量に規制して送り出すことができる。
【００３５】
本発明の請求項５に係る研磨材供給装置によれば、ニードルバルブは、アクチュエータの推力によって出力ロッドが弁体を押し開き、ばね部材のばね力によって弁体が閉じることにより、弁体の閉止に必要以上の負荷がかからなくなる。このため、弁体を急速開閉した場合であっても、研磨材の噛み込みによりバルブが損傷することを防止できる。
【００３６】
本発明の請求項６に係る研磨材供給方法によれば、複数の供給配管で研磨材を計量ホッパに送ることができるので、複数の研磨材供給タンクおよび供給配管によって、１つの研磨材供給タンクに研磨材を補充中であっても、計量ホッパへ供給する供給配管を自動的に切り換えながら研磨材の供給可能になる。このため、研磨材の貯留量および供給時間を増加できるので、計量ホッパに供給される研磨材が途切れて不足することを解消できる。その結果、加工機で長時間にわたって切断等の作業を行う場合であっても、研磨材供給装置を停止させることなく、研磨材を研磨材供給タンクからアブレシブノズルに安定して供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図１および図２を参照して本発明の実施形態に係る研磨材供給装置および研磨材供給方法を説明する。
本発明に係る研磨材供給装置および研磨材供給方法は、供給配管によって研磨材を所望機器等に圧送する装置であれば、その使用用途は特に限定されないが、いわゆるアブレシブ型ウォータージェット加工機（以下、単に「加工機」という）に使用した場合を例に挙げて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る研磨材供給装置および研磨材供給方法を示す配置図である。図２は、図１に示すＸ部の拡大図である。
【００３８】
≪加工機（アブレシブ型ウォータージェット加工機）の構成≫
図１に示すように、加工機Ａは、例えば、流体を高圧ポンプで加圧し、研磨材Ｂと共にアブレシブノズル８から噴射させて得られる高速水噴流が加工物Ｗに衝突するときの衝突エネルギーにより、切断や切削、剥離、はつりなどを行う装置である。このような加工機Ａでは、通常、流体に水を用いるが、噴流の収束性を向上させ、切削効率を向上するため増粘剤を添加する場合がある。また、加工機Ａは、切削力を大きくして鋼材や鉄筋コンクリート等の切断も可能にするために、流体中に研磨材（アブレシブ材）Ｂを混入して使用している。この加工機Ａには、アブレシブノズル８と、アブレシブノズル８に研磨材Ｂを送るための研磨材供給装置１と、が備えられている。
【００３９】
≪研磨材の構成≫
研磨材Ｂは、アブレシブウォータージェットカッティング用研磨材であるガーネット研磨材等からなり、加工物Ｗの種類および用途に応じて粒度が♯８０〜♯２２０程度のものが使用される。ガーネット研磨材の場合、ガーネット石の比重が４．１であるのに対して、使用されるガーネット研磨材は空気（４６％）を含んでいるので、比重が２．２程度になっている。
なお、研磨材Ｂは、研磨材Ｂの粒子間に圧縮空気が通過できる隙間が存在していれば、アルミナ等のガーネット研磨材以外のものであっても構わない。
【００４０】
≪研磨材供給装置の構成≫
研磨材供給装置１は、例えば、アブレシブノズル８によって研磨材Ｂ入りのウォータージェットを発生して、各種の加工物Ｗを加工する加工機Ａにおいて、研磨材Ｂをアブレシブノズル８に供給するための装置である。この研磨材供給装置１は、研磨材Ｂを貯留する圧力容器からなる研磨材供給タンク２と、この研磨材供給タンク２内に、研磨材Ｂの圧送用の空気圧を負荷させるための空気圧縮機３と、この空気圧縮機３から研磨材供給タンク２への空気圧の供給を調整する電磁開閉弁１４と、研磨材供給タンク２に基端部Ｐａを接続してこの研磨材供給タンク２内の研磨材Ｂを圧送するための供給配管Ｐと、を備えている。
【００４１】
≪研磨材供給タンクの構成≫
研磨材供給タンク２は、アブレシブノズル８に供給される研磨材Ｂを一時的に貯留しておくためのタンクであり、密閉された圧力容器からなる。この研磨材供給タンク２は、上端部に設けられた研磨材投入口２ａと、この研磨材投入口２ａの近傍の上部に設けられた圧縮空気導入口２ｂと、底面部に設けられて開閉弁（図示せず）を有する排出口２ｃと、を備えている。研磨材供給タンク２内の研磨材Ｂは、前記開閉弁を開放すれば、電磁開閉弁１４からの空気圧によって供給配管Ｐ内に流れ込むようになっている。
【００４２】
また、研磨材供給タンク２には、センサ（図示せず）が取り付けられており、そのセンサによって研磨材供給タンク２内の研磨材Ｂ残量を検出している。研磨材投入口２ａは、研磨材Ｂをこの研磨材供給タンク２内に補給するための補充口であり、研磨材供給タンク２内を密閉できるように開閉可能に設けられている。
圧縮空気導入口２ｂには、エアパイプ３ａが接続されて、このエアパイプ３ａを介して電磁開閉弁１４から圧縮空気が送られるようになっている。この圧縮空気導入口２ｂには、電磁開閉弁１４からの圧縮空気の気圧を調整する圧力調整バルブを設けてもよい。
排出口２ｃは、略漏斗形状に形成されて下端に向かって細くなる研磨材供給タンク２の底面部の中央下端に形成され、開閉弁（図示せず）によって開閉可能になっている。
【００４３】
≪空気圧縮機および電磁開閉弁の構成≫
空気圧縮機３は、研磨材供給タンク２内および供給配管Ｐ内に送る圧縮空気を生成するためのものであり、研磨材供給タンク２に接続されたエアパイプ３ａが接続されている。研磨材供給タンク２内の圧力は、電磁開閉弁１４からの圧縮空気が導入されることによって、例えば、０．３ＭＰａに調整されて、研磨材供給タンク２内および供給配管Ｐ内の研磨材Ｂが送られるような圧送元圧になっている。電磁開閉弁１４は、研磨材供給タンク２の内圧を調整するための弁であり、制御装置１２に電気的に接続されている。
【００４４】
≪供給配管の構成≫
供給配管Ｐは、研磨材供給タンク２内に貯留されてあった研磨材Ｂを計量ホッパ４に送るための管であり、基端部Ｐａが研磨材供給タンク２の排出口２ｃに接続されて、先端部Ｐｂが計量ホッパ４上に配置されている。この供給配管Ｐは、上面部を大気中に開放した計量ホッパ４の上方から垂下させてその計量ホッパ４内に先端部Ｐｂが配置されている。この先端部Ｐｂは、計量ホッパ４内に貯留されて蓄積される研磨材Ｂが当接することによって、研磨材Ｂの供給が停止されるように設置されている。供給配管Ｐにおいて、研磨材Ｂの流れが停止して搬送を停止した状態であっても、供給配管Ｐ内に詰まった研磨材Ｂの粒子間の隙間を減圧された空気は、通過して排出されるようになっている。このため、供給配管Ｐは、常に、一定量の研磨材Ｂを計量ホッパ４に貯留させることができるようになっている。
【００４５】
供給配管Ｐは、先端部Ｐｂの空気圧が管内での圧力損失によって大気圧近くまで減衰する長さＬに形成されて、研磨材Ｂを安定して送ることができるようになっている。供給配管Ｐは、例えば、内径が１２ｍｍ、全体の長さＬが２０ｍに形成されている。そして、供給配管Ｐの先端部Ｐｂの圧力は、大気圧を０ＭＰａとした場合、０．００２ＭＰａ（２ＫＰａ＝０．０２ｋｇｆ／ｃｍ２）に減衰されるようになっている。
【００４６】
≪計量ホッパの構成≫
計量ホッパ４は、供給配管Ｐによって投入された研磨材Ｂを吐出口４ｂから安定して所定量で排出できるように制御可能なものであり、略漏斗形状に形成されている。この計量ホッパ４には、底部に形成した吐出口４ｂに、この吐出口４ｂを開閉するニードルバルブ５と、吐出口４ｂから排出された研磨材Ｂを研磨材吸引チューブＴに導入させる漏斗７と、が設けられている。計量ホッパ４には、上端面に開口部４ａが形成されて、下端部中央に吐出口４ｂが形成されて、弁体５ａを開放すれば、貯留された研磨材Ｂが吐出口４ｂから漏斗７内に自然に排出されるように形成されている。
【００４７】
開口部４ａは、ニードルバルブ５の弁体５ａと、供給配管Ｐと、を計量ホッパ４に挿入した状態に設置するための部分である。開口部４ａは、常時開口されて大気が流れ込むことが可能な状態になっており、その中央に、ニードルバルブ５の略棒状の弁体５ａ上下動自在に垂直に配置されると共に、供給配管Ｐの先端部Ｐｂが所定の高さ位置に垂下した状態で配置されている。
【００４８】
吐出口４ｂは、計量ホッパ４内の研磨材Ｂを排出するための開閉出口であり、弁体５ａによって閉栓されたり、開栓されたりして、その開栓の程度により研磨材Ｂの供給量が調節できるようになっている。
【００４９】
≪ニードルバルブの構成≫
ニードルバルブ５は、計量ホッパ４の吐出口４ｂを閉栓、開栓して漏斗７に落し込まれる研磨材Ｂの量を調整するためのものである。このニードルバルブ５は、アクチュエータ６に設けられた出力ロッド６ａによって作動して弁体５ａを開く作動部５ｂと、その弁体５ａを閉じるためのばね部材ＳＰと、を備えている。ニードルバルブ５は、例えば、このニードルバルブ５の弁体５ａの先端角θ（図２参照）を１０度から９０度に形成されると共に、軸方向の開き量Ｈをエンコーダ付のアクチュエータ６によって制御される。
【００５０】
弁体５ａは、支持部材（図示せず）によって吐出口４ｂに対して上下方向に移動可能に支持された棒状部材からなり、下端部が円錐形に形成され、上端部が略Ｌ字形状に形成された作動部５ｂが一体的に設けられている。
【００５１】
作動部５ｂは、アクチュエータ６の出力ロッド６ａによって押し上げられて弁体５ａと共に上昇して開栓し、ばね部材ＳＰのばね力と弁体５ａの自重とで下降して閉栓するためのものであり、例えば、弁体５ａに一体形成されたレバー形状のものからなる。
【００５２】
≪アクチュエータの構成≫
アクチュエータ６は、ニードルバルブ５の弁体５ａの軸方向の開き量Ｈを制御して計量ホッパ４から落下させ、漏斗７および研磨材吸引チューブＴを介在してアブレシブノズル８に供給される研磨材Ｂの供給量を調整するための装置である。このアクチュエータ６は、例えば、エンコーダを備えたボールねじ機構によって構成されている。アクチュエータ６は、ニードルバルブ５の開閉制御において、弁体５ａを開いて研磨材Ｂを供給するときに、このアクチュエータ６の推力で出力ロッド６ａを上昇させて弁体５ａを開くようになっている。
【００５３】
≪ばね部材の構成≫
ばね部材ＳＰは、ニードルバルブ５を閉栓するためのばねであり、例えば、圧縮コイルばねからなり、支持部材（図示せず）によって圧縮可能な状態に支持されている。
【００５４】
≪漏斗の構成≫
漏斗７は、ニードルバルブ５の弁体５ａの開栓によって、計量ホッパ４から落下した研磨材Ｂを研磨材吸引チューブＴに送るためのものである。この漏斗７は、研磨材吸引チューブＴを介在してアブレシブノズル８に接続されている。
【００５５】
≪アブレシブノズルの構成≫
アブレシブノズル８は、このアブレシブノズル８に接続された配管（図示せず）からのウォータージェットの負圧によって研磨材Ｂを研磨材吸引チューブＴを介在して吸引し、研磨材Ｂを超高圧水と混合させたアブレシブジェットを加工物Ｗに噴射する加工機Ａの噴射ノズルである。このアブレシブノズル８は、ウォータージェットが供給される超高圧水導入口８ａと、研磨材吸引チューブＴの供給口Ｔｂに連通して研磨材Ｂが供給される研磨材導入口８ｂと、研磨材Ｂと超高圧水を混合したアブレシブジェットを噴射するノズル８ｃと、このノズル８ｃからの噴射と噴射の停止を切り換える開閉制御を行うオンオフバルブ９と、を備えている。
【００５６】
アブレシブノズル８は、例えば、水に高い圧力をかけて高速で噴射されるアブレシブジェットがテーブル１０上の加工物Ｗに噴射されてウォータージェット加工する。
【００５７】
＜オンオフバルブの構成＞
オンオフバルブ９は、アブレシブノズル８をオンおよびオフさせて弁を開閉させ、アブレシブジェットを噴射および停止させるためのバルブであり、制御装置１２に電気的に接続されている。
【００５８】
＜制御装置の構成＞
制御装置１２は、電磁開閉弁１４およびアクチュエータ６を制御して研磨材供給装置１による研磨材Ｂの供給を作動および停止させると共に、オンオフバルブ９をＯＮ・ＯＦＦさせて加工機Ａのアブレシブノズル８への高圧水供給等を作動停止させる装置である。
【００５９】
≪作用≫
次に、図１を参照しながら本発明の実施形態に係る研磨材供給装置および研磨材供給方法の作用を説明する。
加工機Ａで加工物Ｗを加工する場合には、まず、研磨材投入口２ａから研磨材Ｂを研磨材供給タンク２に補給して研磨材投入口２ａを閉める。
次に、電磁開閉弁１４をＯＮさせて、エアパイプ３ａを介して圧縮空気導入口２ｂから研磨材供給タンク２内に圧縮空気を送り込んで、この研磨材供給タンク２内の圧力を例えば、０．３ＭＰａにする。
【００６０】
すると、研磨材供給タンク２内の研磨材Ｂは、空気圧縮機３の空気圧に押圧されて圧縮空気と共に供給配管Ｐ内を流れて、先端部Ｐｂから計量ホッパ４内に落下して貯留される。
【００６１】
このとき、供給配管Ｐは、先端部Ｐｂの空気圧が圧力損失によって大気圧近くの０．００２ＭＰａまで減衰する長さに形成されているので、圧力容器の状態の研磨材供給タンク２に接続された基端部Ｐａから空気圧で研磨材Ｂがゆっくりと圧送される。その結果、供給配管Ｐの先端部Ｐｂの空気および研磨材Ｂの流れが均一化されて規則正しく流れるようになると共に、研磨材Ｂの流速および供給量が安定化され、研磨材Ｂの供給遅れを解消できる。
【００６２】
計量ホッパ４において、供給配管Ｐの先端部Ｐｂは、計量ホッパ４の上方から垂下させて計量ホッパ４内に配置されているので、研磨材Ｂが自重で落下するような弱い圧力で排出される。このため、計量ホッパ４内に貯留される研磨材Ｂの量が増えると、積もった研磨材Ｂが供給配管Ｐの先端部Ｐｂに当接して供給配管Ｐを詰まった状態にさせるので、研磨材Ｂの供給が停止する。
供給配管Ｐは、先端部Ｐｂが、計量ホッパ４内で徐々に増加した研磨材Ｂに当接することによって供給が自動停止されるので、常に一定量の研磨材Ｂを計量ホッパ４内に貯留しておくことができる。
【００６３】
このように研磨材Ｂが供給配管Ｐ内に詰まった状態になっている場合、研磨材Ｂの粒子の隙間から減圧された空気が排気されるので、常に、一定量の研磨材Ｂが計量ホッパ４に貯留されると共に、その計量ホッパ４の上部が開口しているため、研磨材Ｂが圧送するための空気圧の影響を受けない状態なる。
【００６４】
加工機Ａで加工物Ｗを加工する場合には、制御装置１２を操作してオンオフバルブ９を開いてアブレシブノズル８へウォータージェットを送ると共に、アクチュエータ６をＯＮさせてニードルバルブ５の弁体５ａを開く。
すると、計量ホッパ４内の研磨材Ｂは、ニードルバルブ５の開放で弁体５ａの開き量Ｈ（図２参照）に応じた量の研磨材Ｂが漏斗７に落下される。漏斗７に落下した研磨材Ｂは、漏斗７から研磨材吸引チューブＴを介してアブレシブノズル８に吸引される。
【００６５】
そして、研磨材Ｂとウォータージェットが混合されたアブレシブジェットが、アブレシブノズル８から加工機Ａのテーブル１０上の加工物Ｗに向けて噴射されて、加工物Ｗを加工する。
【００６６】
また、研磨材供給装置１からアブレシブノズル８への研磨材Ｂの供給を停止する場合には、制御装置１２を操作して、アクチュエータ６を操作し、ニードルバルブ５の弁体５ａを閉めれば、研磨材Ｂが計量ホッパ４より下流に流れることが停止される。さらに、オンオフバルブ９のＯＦＦによってアブレシブノズル８への超高圧水の供給も停止される。
【００６７】
前記ニードルバルブ５が停止する際には、弁体５ａが自重とばね部材ＳＰのばね力によって閉じるので、弁体５ａの閉止に必要以上の負荷がかからないため、弁体５ａを急速開閉（弁体５ａの開閉速度を１００ｍｍ／ｓ以上、弁体５ａの開閉時間０．０５〜０．１５秒）した場合であっても、研磨材Ｂの噛み込みにより計量ホッパ４が損傷することを防止できる。
【００６８】
なお、計量ホッパ４におけるニードルバルブ５は、弁体５ａがエンコーダ付きのアクチュエータ６を制御装置１２で制御することによって、計量ホッパ４内から漏斗７に可変可能な適宜な量の研磨材Ｂを落下させて、アブレシブノズル８に供給することができると共に、その研磨材Ｂの供給量を±５％の高精度に制御して送り出すことができる。
その結果、加工機Ａで加工物Ｗを切断加工等をする際には、アブレシブノズル８から常に所望量の研磨材Ｂを含ませたアブレシブジェットを加工物Ｗに向けて連続噴射して連続的に加工することができる。
【００６９】
[変形例]
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内で種々の改造および変更が可能であり、本発明はこれら改造および変更された発明にも及ぶことは勿論である。
【００７０】
図３は、本発明の実施形態に係る研磨材供給装置および研磨材供給方法の変形例を示す図であり、（ａ）は第１供給配管から研磨材を計量ホッパに供給して第２研磨材供給タンクに研磨材を補充しているときの状態を示す説明図、（ｂ）は第１供給配管の研磨材の供給量が下限で、第２供給配管で計量ホッパに研磨材を供給しているときの状態を示す説明図、（ｃ）は第１研磨材供給タンクに研磨材を補充して第２研磨材供給タンクの研磨材を供給しているときの状態を示す説明図である。
【００７１】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、計量ホッパ４には、第１供給配管Ｐ１および第２供給配管Ｐ２の複数の配管を配置して、第１供給配管Ｐ１および第２供給配管Ｐ２に第１研磨材供給タンク２Ａおよび第２研磨材供給タンク２Ｂを接続してもよい。この場合、第１研磨材供給タンク２Ａには、第１制御バルブ１３Ａを介在して空気圧縮機３を接続する。第２研磨材供給タンク２Ｂには、第２制御バルブ１３Ｂを介在して空気圧縮機３を接続する。第１制御バルブ１３Ａ、第２制御バルブ１３Ｂは、それぞれ制御装置１２Ａによってコントロールできるように電気的に接続する。
【００７２】
このようにすれば、第１研磨材供給タンク２Ａと第２研磨材供給タンク２Ｂとで研磨材Ｂを交互に補充することによって、第１供給配管Ｐ１または第２供給配管Ｐ２のどちらか一方から常に研磨材Ｂを計量ホッパ４に供給できる。その結果、研磨材Ｂが不足して供給が途切れることを解消できる。
【００７３】
さらに詳述すると、図３（ａ）に示すように、第２研磨材供給タンク２Ｂに研磨材Ｂを供給しているときには、制御装置１２Ａが第２制御バルブ１３Ｂを制御して第２研磨材供給タンク２Ｂ内を減圧し、第２供給配管Ｐ２から計量ホッパ４への研磨材Ｂの供給を停止する。このとき、制御装置１２Ａは、第１制御バルブ１３Ａの弁を開いて第１空気圧縮機３Ａの圧縮空気を第１研磨材供給タンク２Ａ内に送り込むように制御することによって、第１供給配管Ｐ１から研磨材Ｂが計量ホッパ４に供給されて、第１研磨材供給タンク２Ａ内の空気圧が高くなっている。
【００７４】
そして、第１研磨材供給タンク２Ａに取り付けられたセンサ（図示せず）が、第１研磨材供給タンク２Ａ内の研磨材Ｂ量の下限を検出すると、制御装置１２Ａが第１制御バルブ１３Ａを制御して第１研磨材供給タンク２Ａ内を減圧し、第１供給配管Ｐ１から計量ホッパ４への研磨材Ｂの供給を停止すると共に、第２制御バルブ１３Ｂの弁を開いて圧縮空気を第２研磨材供給タンク２Ｂ内に送り込むように制御することによって、第２供給配管Ｐ２から研磨材Ｂが計量ホッパ４に供給される。その結果、計量ホッパ４への研磨材Ｂの供給は途切れることがない。
【００７５】
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、第１研磨材供給タンク２Ａ内の研磨材Ｂ量の下限がセンサによって検出されると、制御装置１２Ａによって第１制御バルブ１３Ａおよび第２制御バルブ１３Ｂが制御され、第１研磨材供給タンク２Ａおよび第１供給配管Ｐ１から計量ホッパ４への研磨材Ｂの供給が、第２研磨材供給タンク２Ｂおよび第２供給配管Ｐ２からの研磨材Ｂ供給に切り換えられる。そして、研磨材Ｂは、途切れることなく計量ホッパ４内に供給され、常に一定量の研磨材Ｂが計量ホッパ４内に貯留される。
【００７６】
このため、研磨材供給装置１は、切換弁を設置しなくても、複数の研磨材供給タンクに貯留した研磨材Ｂを適宜に切り換えて使用することができるようになった。
その結果、第１研磨材供給タンク２Ａと第２研磨材供給タンク２Ｂを交互に使い続けることによって、加工機Ａ（図１参照）のアブレシブノズル８から常に所望量の研磨材Ｂを含んだアブレシブジェットを加工物Ｗに向けて噴射し続けて連続加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態に係る研磨材供給装置および研磨材供給方法を示す配置図である。
【図２】図１に示すＸ部の拡大図である。
【図３】本発明の実施形態に係る研磨材供給装置および研磨材供給方法の変形例を示す図であり、（ａ）は第１供給配管から研磨材を計量ホッパに供給して第２研磨材供給タンクに研磨材を補充しているときの状態を示す説明図、（ｂ）は第１供給配管の研磨材の供給量が下限で、第２供給配管で計量ホッパに研磨材を供給しているときの状態を示す説明図、（ｃ）は第１研磨材供給タンクに研磨材を補充して第２研磨材供給タンクの研磨材を供給しているときの状態を示す説明図である。
【図４】従来の研磨材供給装置の計量ホッパを示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００７８】
１      研磨材供給装置
２      研磨材供給タンク
２Ａ    第１研磨材供給タンク（研磨材供給タンク）
２Ｂ    第２研磨材供給タンク（研磨材供給タンク）
３      空気圧縮機
４      計量ホッパ
４ｂ    吐出口
５      ニードルバルブ
５ａ    弁体
５ｂ    作動部
６      アクチュエータ
６ａ    出力ロッド
７      漏斗
８      アブレシブノズル
８ａ    超高圧水導入口
１４    電磁開閉弁
Ａ      アブレシブ型ウォータージェット加工機（加工機）
Ｂ      研磨材
Ｈ      開き量
Ｌ      供給配管の長さ
Ｐ      供給配管
Ｐ１    第１供給配管（供給配管）
Ｐ２    第２供給配管（供給配管）
Ｐａ    基端部
Ｐｂ    先端部
ＳＰ    ばね部材
Ｔ      研磨材吸引チューブ
Ｗ      加工物
θ      ニードルバルブの先端角の角度
【図１】
2008194773.tif 000003
【図２】
2008194773.tif 000004
【図３】
2008194773.tif 000005
【図４】
2008194773.tif 000006