(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円運動を直線往復移動に変換する偏心機構によってシリンダ内でプランジャを往復動させて高圧の液体である高圧流体を吐出する往復動ポンプであって、
前記偏心機構は、
駆動用モータによって駆動される偏心軸と、
この偏心軸に対して一体として回転する偏心部と、
前記プランジャに連結されたクロスヘッドと、
このクロスヘッドと前記偏心部とを連接する連接棒と、
前記クロスヘッドを直線移動自在に支持する直線移動ガイド機構と、を備え、
前記直線移動ガイド機構は、
前記クロスヘッドを支持するガイドホルダと、
このガイドホルダを直線移動自在に案内するガイドレールと、
このガイドレールに形成され前記直線移動方向に沿って伸びてラジアル荷重を負荷するラジアル方向ガイド部と、
このラジアル方向ガイド部に摺接させるように前記ガイドホルダに配設された直線ガイド転がり部材と、
を備えたことを特徴とする往復動ポンプ。
【請求項２】
前記クロスヘッドは、
前記ガイドホルダに固定されたクロスヘッド本体と、
このクロスヘッド本体に配設され前記連接棒に対して回転自在に連結されたクロスヘッド軸と、を備え、
前記連接棒は、
前記クロスヘッド軸と前記連接棒との摺動部に介在されたクロスヘッド軸転がり軸受と、
前記偏心部と前記連接棒との摺動部に介在された偏心部転がり軸受と、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の往復動ポンプ。
【請求項３】
前記プランジャの直径に対してストロークが６倍以上であるロングストロークに設定したこと、
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の往復動ポンプ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の往復動ポンプと、
サーボモータである前記駆動用モータと、
前記プランジャから吐出された高圧流体の圧力を検出する圧力センサーと、
この圧力センサーによって検出した高圧流体の圧力と予め設定された目標圧力設定値とを対比して前記サーボモータの回転速度が当該目標圧力設定値になるようにフィードバック制御する回転制御手段と、
を備えたことを特徴とする高圧流体噴出装置。
【請求項５】
前記シリンダから吐出された高圧流体の圧力を制御するアンロードバルブをさらに備え、
前記アンロードバルブは、
前記高圧流体を流入させる流入口と、
この流入口から流入させた前記高圧流体を流出させる排出口と、
この排出口および前記流入口に連通する弁座と、
この弁座に対して進退自在に配設され前記排出口を閉塞または開放させる弁体と、
圧縮エアによって前記弁体を前記進退方向に往復移動させて前記排出口を閉塞または開放させるピストンシリンダ機構と、を備え、
前記圧縮エアのエア圧の設定により安全弁として働くことを特徴とする請求項４に記載の高圧流体噴出装置。
【請求項６】
前記往復動ポンプから高圧流体が供給されてウォータージェットを噴出するノズルヘッドと、
前記ノズルヘッドから噴出するウォータージェットのオンオフ動作を制御するオンオフバルブと、
このオンオフバルブの動作に基づいて前記サーボモータの回転速度を制御するノズル連動回転制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の高圧流体噴出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は往復動ポンプに係り、特に、シリンダ内でプランジャを往復動させる往復動ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
往復動ポンプは、高圧の液体（例えば、高圧水）を得るために適している。このため、往復動ポンプは、はつり、機械部品の洗浄装置又はバリ取り装置、化学装置の洗浄装置等に広く利用されている。
【０００３】
一般的に、往復動ポンプにおいて、モータの回転運動を直線往復運動に変換する場合は、偏心カムやクランク機構等が用いられ、クランク機構を構成するクロスヘッド等の直線往復運動部や偏心軸等の回転機構における摺動部には滑り軸受が使用される。
【０００４】
往復動ポンプには、高圧水を吐出するためのプランジャ等の往復移動体とシリンダとの間に高圧シール部材が設けられる。高圧シール部材は、クランク機構から発生する偏心荷重や往復移動体の往復動作に伴い、偏心荷重や摺動摩擦によって発熱し、長期間使用すると次第に損傷して摩耗する。高圧シール部材の摩耗が進むと、往復移動体の往復動作によって圧縮された高圧水が漏出し、所定の圧力を維持できなくなる。
【０００５】
従来、高圧シール部材の寿命を延長して所定の圧力を安定して維持するため、高圧シール部材へ冷却液を流通させ、この冷却液により高圧シール部材を冷却し、高圧シール部材と往復移動体との摺動部を潤滑させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−１５８１５１号公報（請求項１、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、高圧シール部材を効率よく冷却しても、クランク機構を構成するクロスヘッド等の直線往復運動部の直線運動精度が悪化して振動やガタが発生すると、プランジャ等の往復移動体の直線運動精度に影響を及ぼすため、高圧シール部材の摩耗が促進されるという問題があった。
【０００８】
つまり、直線運動精度に関して、直線往復運動部が滑り軸受の場合は、摺動部に所定の隙間（クリアランス）が必要であり、この隙間がクランク機構等による偏心荷重によって直線往復運動部の動的バランスを阻害する。この摺動部の隙間は、直線往復運動部の直線運動精度を悪化させ、さらに摺動部の摩耗を促進して摺動部の偏摩耗を誘発させるので、安定した直線運動精度を長期間維持することが困難になる。
【０００９】
そして、往復動ポンプによる高圧水の吐出圧力が高くなればなるほど、直線往復移動体の直線運動精度の厳格な管理が必要である。また、往復動ポンプにおいて、吐出圧力を高圧で保持したままで往復動ポンプを停止して高圧待機させた状態では、プランジャが高圧水を押したままで停止している。このため、この高圧待機状態から全負荷起動を行う場合は、摺動部はさらに過酷な使用条件となる。高圧条件下の往復動ポンプでは、高圧待機状態から起動と停止を繰り返すたびに、摺動部には過酷な使用条件が課されるため、滑り軸受では摺動部の潤滑膜が切れて摺動部の損傷を招くという問題があった。
【００１０】
特許文献１に記載された往復動ポンプでは、グランドパッキン（高圧シール部材）の冷却能力に一定の限界があり、例えば３００ＭＰａ以上の過酷な使用条件下では摺動部に徐々に摩耗が累積されるため、グランドパッキン（高圧シール部材）のシール能力を長期間にわたって確保しにくいという問題があった。
【００１１】
以上の問題に鑑みて、本発明は、吐出圧力が高圧条件下でもポンプ出力の高効率化を確保し、かつ高圧シール部材の長寿命化を図ることができる往復動ポンプ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】
【００１２】
本発明は、円運動を直線往復移動に変換する偏心機構によってシリンダ内でプランジャを往復動させて高圧の液体である高圧流体を吐出する往復動ポンプであって、前記偏心機構は、駆動用モータによって駆動される偏心軸と、この偏心軸に対して一体として回転する偏心部と、前記プランジャに連結されたクロスヘッドと、このクロスヘッドと前記偏心部とを連接する連接棒と、前記クロスヘッドを直線移動自在に支持する直線移動ガイド機構と、を備え、前記直線移動ガイド機構は、前記クロスヘッドを支持するガイドホルダと、このガイドホルダを直線移動自在に案内するガイドレールと、このガイドレールに形成され前記直線移動方向に沿ってラジアル荷重を負荷するラジアル方向ガイド部と、このラジアル方向ガイド部に摺接させるように前記ガイドホルダに配設された直線ガイド転がり部材と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、ラジアル方向ガイド部に摺接させるように前記ガイドホルダに配設された直線ガイド転がり部材を備えたことで、ガイドレールに対して転がり軸受によってガイドホルダを支持するため、滑り軸受を介してクロスヘッドを支持する場合よりも隙間を適正に管理して高精度にクロスヘッドを直線移動自在に支持することができる。
【００１４】
例えば、滑り軸受の場合は、摺動部に所定の隙間が必要であるが、直線ガイド転がり部材であれば、摺接部の摩擦抵抗を軽減して円滑な摺動特性を保持しながら隙間をなくすことや、所定のプリロードを与えて保持力を高めより安定性を確保してクロスヘッドの直線移動精度を向上させることができる。
【００１５】
また、前記ラジアル方向ガイド部と前記直線ガイド転がり部材とを摺接させることで、クロスヘッドに対して、上下方向、左右方向、および特にラジアル方向に作用する偏荷重をラジアル方向ガイド部で受けることができるため、クロスヘッドの直線移動精度を安定して保持することができる。
【００１６】
このようにして、本発明は、クロスヘッドの直線移動精度を向上させることで、プランジャを正確に直線往復運動させることができるので、ポンプ出力の高効率化を確保し、かつ高圧シール部材の長寿命化と吐出圧力の高圧化を図ることができる。
【００１７】
本発明において、前記クロスヘッドは、前記ガイドホルダに固定されたクロスヘッド本体と、このクロスヘッド本体に配設され前記連接棒に対して回転自在に連結されたクロスヘッド軸と、を備え、前記連接棒は、前記クロスヘッド軸と前記連接棒との摺動部に介在されたクロスヘッド軸転がり軸受と、前記偏心部と前記連接棒との摺動部に介在された偏心部転がり軸受と、を備えることが望ましい。
【００１８】
かかる構成によれば、クロスヘッド軸転がり軸受と偏心部転がり軸受とを備えたことで、偏心機構を構成する直線往復運動部に加えて回転機構をも転がり軸受で支持する。これにより、回転機構における摺動部の摩擦抵抗を軽減して円滑な摺動特性を保持しながら所定のプリロードを与えて摺動部の隙間をなくし、かつ回転機構の保持力を高めてクロスヘッドの直線移動精度をより向上させることもできる。
【００１９】
また、吐出圧力を高圧で保持したままで往復動ポンプを停止して高圧待機状態から全負荷起動を行うような過酷な使用条件下であっても、転がり軸受であれば摺動部の摩擦抵抗を軽減して往復動ポンプを駆動するモータの負荷を軽減することができる。
【００２０】
本発明において、前記プランジャの直径に対してストロークが６倍以上であるロングストロークに設定することが望ましい。
【００２１】
かかる構成によれば、前記プランジャをロングストローク化することで、同一の押し退け容量のプランジャであればプランジャの比表面積を大きくできるため、プランジャの冷却効率を高めることができる。これにより、プランジャに接する高圧シール部材の冷却効率を高めて、高圧シール部材の長寿命化を図ることができる。
【００２２】
また、本発明は、前記往復動ポンプと、サーボモータである前記駆動用モータと、前記プランジャから吐出された高圧流体の圧力を検出する圧力センサーと、この圧力センサーによって検出した高圧流体の圧力と予め設定された目標圧力設定値とを対比して前記サーボモータの回転速度が当該目標圧力設定値になるようにフィードバック制御する回転制御手段と、を備えた高圧流体噴出装置である。
【００２３】
かかる構成によれば、前記サーボモータの回転速度が当該目標圧力設定値になるようにフィードバック制御することで、目標の圧力を維持しながら必要な流量に応じた回転速度になるように精緻な制御を行うことができる。
【００２４】
前記高圧流体噴出装置は、前記シリンダから吐出された高圧流体の圧力を制御するアンロードバルブをさらに備え、前記アンロードバルブは、前記高圧流体を流入させる流入口と、この流入口から流入させた前記高圧流体を流出させる排出口と、この排出口および前記流入口に連通する弁座と、この弁座に対して進退自在に配設され前記排出口を閉塞または開放させる弁体と、前記排出口に対して進退自在に配設され当該排出口を閉塞または開放させる弁体と、圧縮エアによって前記弁体を前記進退方向に往復移動させて前記排出口を閉塞または開放させるピストンシリンダ機構と、を備え、前記圧縮エアのエア圧の設定により安全弁として働くことができる。
【００２５】
かかる構成によれば、前記ピストンシリンダ機構に前記圧縮エアを供給することで前記排出口を閉塞し、前記ピストンシリンダ機構から前記圧縮エアを排出することで前記排出口を開放させることができる。
【００２６】
このため、前記排出口を閉塞した状態では、前記サーボモータの回転制御手段によって高圧流体の圧力が所定の目標圧力設定値になるように制御することができる。また、ノズルの詰まり等により高圧流体の圧力が過度に上昇したような場合や作業の終了時等には、迅速に排出口を開放させることができる。
また、前記圧縮エアのエア圧の適切な設定により安全弁として働くことによって、往復動ポンプやアブレシブ切断装置等を異常な圧力から守ることができる。
【００２７】
前記高圧流体噴出装置は、前記往復動ポンプから高圧流体が供給されてウォータージェットを噴出するノズルヘッドと、前記ノズルヘッドから噴出するウォータージェットのオンオフ動作を制御するオンオフバルブと、このオンオフバルブの動作に基づいて前記サーボモータ（駆動用モータ）の回転速度を制御するノズル連動回転制御手段と、を備えることが望ましい。
【００２８】
かかる構成によれば、前記オンオフバルブの動作に基づいて前記サーボモータの回転速度を制御するノズル連動回転制御手段を備えたことで、ウォータージェットのオンオフ動作と連動してオンオフ時にサーボモータを必要な回転速度で運転させることができるため、必要以上の圧力上昇や余分な吐出を抑制して、往復動ポンプの全効率を高めることができる。
【００２９】
このようにして、本発明に係る往復動ポンプは、高圧流体の内部圧力の過度な上昇を抑制して適正に高圧流体の圧力を管理することができるため、偏心機構から発生する過度な偏心荷重を抑制して、クロスヘッドの動的バランスを保持することで直線移動精度を確保することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明は、吐出圧力が高圧条件下でもポンプ出力の高効率化を確保し、かつ高圧シール部材の長寿命化を図ることができる往復動ポンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態に係る往復動ポンプにおける偏心機構の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る偏心機構における直線移動ガイド機構の要部を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る往復動ポンプの構成を示す正面断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る往復動ポンプの構成を示す平面部分断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るアブレシブ切断装置の主要な回路を示す回路図である。
【図６】本発明の実施形態に係る往復動ポンプのアンロードバルブの構成を示す正面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本発明の実施形態に係る多連式（３連式）の往復動ポンプ１（図３と図４参照）について、高圧流体噴出手段であるアブレシブ切断装置１００（図５参照）に適用する場合を例として、適宜図１から図６を参照しながら詳細に説明する。
アブレシブ切断装置１００は、図５に示すように、往復動ポンプ１から２００ＭＰａ以上の高圧で供給された高圧流体である高圧水Ｑに研磨材Ｇを混入し、アブレシブウォータージェットＡＷＪを噴射させて、ワーク（不図示）を切断加工する加工装置である。
【００３３】
アブレシブ切断装置１００は、高圧水Ｑを生成して吐出する往復動ポンプ１と、アブレシブウォータージェットＡＷＪを噴出するノズルヘッド１０１と、ノズルヘッド１０１から噴出するアブレシブウォータージェットＡＷＪのオンオフ動作を制御するオンオフバルブ１０２と、オンオフバルブ１０２を制御するエアコントロールユニット１０３と、ＮＣ制御装置１０４と、オンオフバルブ１０２の動作に基づいて往復動ポンプ１を駆動するサーボモータＭ１の回転速度を制御するノズル連動回転制御手段１０４ａと、を備えている。
【００３４】
アブレシブ切断装置１００は、ＮＣ制御装置１０４によって加工動作がプログラミングされ、オンオフバルブ１０２を制御して、ワーク（不図示）の切断領域でアブレシブウォータージェットＡＷＪを噴出し、非切断領域でアブレシブウォータージェットＡＷＪの噴出を停止させるようになっている。
【００３５】
ノズル連動回転制御手段１０４ａは、オンオフバルブ１０２がオンの状態（アブレシブウォータージェットＡＷＪを噴出）、およびオフの状態（アブレシブウォータージェットＡＷＪの噴出を停止）を検知して、その信号を往復動ポンプ１の動作を制御するポンプ制御装置８に送信する。
【００３６】
これにより、ノズル連動回転制御手段１０４ａは、オンオフバルブ１０２がオンの状態では、サーボモータＭ１の回転速度を予め設定された切断加工時の高回転速度で運転し、オンオフバルブ１０２がオフの状態では、サーボモータＭ１の回転速度を予め設定された加工待機時の低回転速度または停止状態にする。
【００３７】
このようにして、アブレシブウォータージェットＡＷＪのオンオフ動作と連動してオンオフ時にサーボモータＭ１を必要な回転速度で運転させることができるため、必要以上の圧力上昇や余分な吐出を抑制して、往復動ポンプ１の全効率を高めることができる。
【００３８】
往復動ポンプ１は、図３に示すように、基体部１０と、基体部１０に収容され円運動を直線往復移動に変換する偏心機構２と、偏心機構２によってプランジャ３０（３０，３０，３０）を往復動させて高圧水Ｑを生成するシリンダ部３と、シリンダ部３から吐出した高圧水Ｑの圧力を調整する（脈圧を緩和する）アキュムレータ５と、シリンダ部３から吐出されアキュムレータ５によって調整した高圧水Ｑの圧力を検出する圧力センサー５１と、アンロードバルブ６と、ポンプ制御装置８と、を備えている。
【００３９】
往復動ポンプ１は、プランジャ３０（３０，３０，３０）を３連に配置した多連式（３連式）のポンプであり（図４参照）、各プランジャ３０，３０，３０は同様の構成であるから、重複する説明を省略するため、混同する恐れがない場合は、プランジャ３０（３０，３０，３０）は、総称してプランジャ３０のように表記するものとする。
【００４０】
偏心機構２は、図１に示すように、駆動用モータであるサーボモータＭ１（図５参照）によって駆動される偏心軸２１と、この偏心軸２１に対して一体として回転する偏心部である偏心カム２２（２２，２２，２２）と、プランジャ３０（３０，３０，３０）に連結されたクロスヘッド２３（２３，２３，２３）と、このクロスヘッド２３と偏心カム２２とを連接する連接棒２４（２４，２４，２４）と、クロスヘッド２３を直線移動自在に支持する直線移動ガイド機構４（４，４，４）と、を備えている。
【００４１】
偏心軸２１は、いわばクランクジャーナルに相当する部材であり、偏心軸２１の中心２１ａの周りに回転（自転）する。
偏心カム２２は、図３に示すように、大径の円板形状をなし、いわばクランクピンに相当する部材である。偏心カム２２の中心２２ａは、偏心軸２１に対して偏心量δだけ偏心し、偏心軸２１の中心２１ａ（カム軸）の周りに回転（公転）する。３連の各偏心カム２２，２２，２２は、それぞれ偏心軸２１に対して１２０度の位相差を設けて配設されている。
【００４２】
かかる構成により、往復動ポンプ１は、プランジャ３０を３体連結した３連式として、偏心カム２２を１２０度の位相を持たせて配置することで、吐出量の切れ目やむらを少なくして、脈動を効果的に抑制することができる。
【００４３】
なお、本実施形態においては、脈動を効率的に抑制しながら構成を簡素化するために、往復動ポンプ１として３連式の往復動ポンプ１を採用したが、これに限定されるものではなく、２連式にしてもよいし、プランジャ３０を４体以上連結した多連式にしてもよいし、プランジャ３０が１体である単筒式往復動ポンプであっても同様に適用することができる。
【００４４】
偏心量δは、プランジャ３０の直径に対して、ストローク（δ×２）が６倍以上になるように設定することが望ましい。
【００４５】
かかる構成によれば、往復動ポンプ１は、プランジャ３０をロングストローク化することで、同一の押し退け容量のプランジャ３０であれば比表面積を大きくできるため、プランジャ３０の冷却効率を高めることができる。これにより、プランジャ３０に接する高圧シール部材３１ｂの冷却効率を高めて、高圧シール部材３１ｂの長寿命化を図ることができる。
【００４６】
偏心機構２においても３連式のプランジャ３０に対応して、プランジャ３０に連結されたクロスヘッド２３、連接棒２４、および直線移動ガイド機構４もそれぞれ３体あり、それぞれ同じ構成であるので、同じ符号を付して重複する説明は省略する。
また、混同する恐れがない場合は、クロスヘッド２３（２３，２３，２３）は、総称してクロスヘッド２３のように表記するものとする。連接棒２４、および直線移動ガイド機構４についてもクロスヘッド２３と同様である。
【００４７】
クロスヘッド２３は、図３に示すように、プランジャ３０を高精度に直線往復移動させるための構成要素であり、プランジャ３０に連結されたクロスヘッド本体２３ａと、クロスヘッド本体２３ａに配設され連接棒２４に対して回転自在に連結されたクロスヘッド軸２３ｂと、を備えている。
【００４８】
連接棒２４は、クロスヘッド軸２３ｂに連結する小端部（不図示）と、偏心カム２２に連結する大端部（不図示）と、を備えている。
小端部（不図示）には、クロスヘッド軸２３ｂとの摺動部に介在されたクロスヘッド軸転がり軸受２４ａが配置されている。大端部（不図示）には、偏心カム２２との摺動部に介在された偏心部転がり軸受２４ｂが配置されている。
【００４９】
かかる構成によれば、クロスヘッド軸転がり軸受２４ａと偏心部転がり軸受２４ｂとを備えたことで、偏心機構２を構成する直線移動ガイド機構４に加えて連接棒２４における回転機構をも転がり軸受で支持する。これにより、回転機構における摺動部の摩擦抵抗を軽減して円滑な摺動特性を保持し、かつ偏心軸２１が停止状態からの負荷運転をスムーズに行うことができる。
【００５０】
直線移動ガイド機構４は、図２に示すように、クロスヘッド２３を支持するガイドホルダ４１と、このガイドホルダ４１を直線移動自在に案内するガイドレール４２と、このガイドレール４２に形成され前記直線移動方向に沿って伸びてラジアル荷重を負荷するラジアル方向ガイド部４３と、このラジアル方向ガイド部４３に摺接させるようにガイドホルダ４１に配設された直線ガイド転がり部材４４と、を備えている。
【００５１】
ガイドホルダ４１は、ガイドレール４２に跨るように形成された開口凹部４１ａと、開口凹部４１ａの内側部に形成された直線ガイド転がり部材４４を転動可能に保持する保持溝４１ｂと、クロスヘッド２３を固定する支持部４１ｃと、を備えている。ガイドホルダ４１の支持面にクロスヘッド２３が固定される。
ガイドレール４２は、基体部１０（図３参照）に固定され、ラジアル方向ガイド部４３に沿ってガイドホルダ４１を直線移動自在に案内する。
【００５２】
ラジアル方向ガイド部４３は、平面または凹溝形状をなして形成され、直線ガイド転がり部材４４が往復移動方向に沿って転動しながら移動するようになっている。
直線ガイド転がり部材４４は、多数のボールＢで構成され、多数のボールＢが所定のプリロードが与えられた状態で、ラジアル方向ガイド部４３に沿って転動しながら循環するように構成されている。
なお、本実施形態においては、多数のボールＢで構成したが、これに限定されるものではなく、多数のローラで構成してもよい。また、所定のプリロードをなくし、わずかな隙間を与えてもよい。
【００５３】
シリンダ部３は、シリンダ室３１ａ（３１ａ，３１ａ，３１ａ）を構成するシリンダ本体部３１（３１，３１，３１）と、シリンダ本体部３１（３１，３１，３１）の先端部に配設されたバルブボックス３２（３２，３２，３２）と、シリンダ本体部３１（３１，３１，３１）へ水Ｗを供給する給水部３３と、を備えている。
【００５４】
なお、各シリンダ本体部３１（３１，３１，３１）、および各バルブボックス３２（３２，３２，３２）はそれぞれ同様の構成であるから、総称してシリンダ本体部３１、およびバルブボックス３２のように表記して、重複する詳細な説明は省略する。
【００５５】
シリンダ本体部３１は、基体部１０の前端部に配設されている。シリンダ室３１ａには、プランジャ３０が往復移動自在に収容され、シリンダ室３１ａとプランジャ３０との隙間をシールする高圧シール部材３１ｂが配設されている。高圧シール部材３１ｂは、プランジャ３０の往復移動を許容しながらシリンダ室３１ａとプランジャ３０との隙間をシールするシール部材であるが、特に限定されるものではないので詳細な説明は省略する。
【００５６】
バルブボックス３２は、水Ｗを吸入する吸入口３２ａと、吸入した水Ｗの逆流を防止する逆止弁３２ｂと、高圧水Ｑを吐出する吐出口３２ｃと、吐出した高圧水Ｑの逆流を防止する逆止弁３２ｄと、を備えている。
【００５７】
給水部３３は、シリンダ部３へアブレシブウォータージェットＡＷＪ（図５参照）として噴出する水Ｗを貯留する給水タンク３３ａと、給水タンク３３ａからシリンダ部３へ水Ｗを供給する給水ポンプ３３ｂと、を備えている。
【００５８】
かかる構成により、往復動ポンプ１は、円運動を直線往復移動に変換する偏心機構２によってシリンダ室３１ａ内でプランジャ３０を往復動させて、偏心軸２１が１回転する間に各プランジャ３０がそれぞれ１２０度の位相差で吐出口３２ｃから高圧水Ｑを吐出する。
【００５９】
具体的には、駆動用モータであるサーボモータＭ１（図５参照）によって偏心軸２１が駆動される。偏心軸２１が駆動されると、この偏心軸２１に対して偏心カム２２（２２，２２，２２）が１２０度の位相差を持って回転する。偏心カム２２が回転すると、連接棒２４を介してクロスヘッド２３が往復直線移動する。クロスヘッド２３の往復直線移動によってプランジャ３０が往復直線移動する。
【００６０】
このとき、プランジャ３０が後退するとシリンダ室３１ａ内が負圧になるので、給水ポンプ３３ｂによって、吸入口３２ａからシリンダ室３１ａへ水Ｗが供給される。
【００６１】
アキュムレータ５は、吐出口３２ｃから吐出された高圧水Ｑの圧力を蓄圧しながら適宜放出するいわゆる蓄圧器であり、特に限定されるものではないが、プランジャ３０を３体連結した３連式ポンプにおいてもより脈動を抑制することができるため、採用することが望ましい。
【００６２】
圧力センサー５１は、シリンダ部３から吐出されアキュムレータ５によって調整した高圧水Ｑの圧力を検出する。
アンロードバルブ６は、図６に示すように、高圧水Ｑを流入させる流入口６１と、この流入口６１から流入させた高圧水Ｑを流出させる排出口６２と、この排出口６２および流入口６１に連通する弁座６３と、この弁座６３に対して進退自在に配設され排出口６２を閉塞または開放させる弁体６４と、エア源Ａから供給された圧縮エアＡ１によって弁体６４を進退方向に往復移動させて排出口６２を閉塞または開放させるピストンシリンダ機構６５と、を備えている。
【００６３】
ピストンシリンダ機構６５は、弁座６３に対して固定されたシリンダ６５ａと、シリンダ６５ａ内で往復移動自在に配設されたピストン６５ｂと、ピストン６５ｂを後退方向に付勢する戻しばね６５ｃと、圧縮エアＡ１の圧力を調整する圧力調整弁６５ｄと、ピストン６５ｂを前進方向に移動させるエア供給口６５ｅと、を備えている。ピストン６５ｂの先端部には、弁体６４が配設されている。圧縮エアＡ１を供給してピストン６５ｂを進退させることで、弁体６４を進退させることができる。
【００６４】
圧力調整弁６５ｄは、安全弁として機能させるための設定圧力を調整する手段であり、任意の圧力を設定できるようになっている。
【００６５】
かかる構成により、ピストンシリンダ機構６５は、ポンプ制御装置８によって、エア供給口６５ｅから圧縮エアＡ１をシリンダ６５ａ内に供給してピストン６５ｂを前進方向に移動させる。また、圧縮エアＡ１をシリンダ６５ａ内から開放すると戻しばね６５ｃがピストン６５ｂを後退方向に移動する。ピストン６５ｂを前進方向に移動させると、排出口６２が閉塞される。ピストン６５ｂを後退方向に移動させると、排出口６２に開放される（図６参照）。排出口６２に開放されると、ドレン動作が実行されて高圧水Ｑが排出されて、ドレン弁として機能させることができる。
【００６６】
また、設定されたエア圧より発生する弁体６４の推力によって、高圧水Ｑによる押し上げ力が大きくなれば、高圧水Ｑは、排出口６２に流出することができ、安全弁として機能させることもできる。
【００６７】
ポンプ制御装置８は、往復動ポンプ１の動作を制御し、サーボモータＭ１の回転速度を制御する回転制御手段８１を備えている。
回転制御手段８１は、圧力センサー５１によって検出した高圧水Ｑの圧力と予め設定された目標圧力設定値とを対比してサーボモータＭ１の回転速度が目標圧力設定値になるようにフィードバック制御する。
【００６８】
かかる構成によれば、サーボモータＭ１の回転速度が目標圧力設定値になるようにフィードバック制御することで、目標圧力を維持しながら必要とされる高圧水Ｑの流量に応じた回転速度になるように精緻な制御を行うことができる。
【００６９】
続いて、以上のように構成された本発明の実施形態に係る往復動ポンプ１を備えたアブレシブ切断装置１００の作用効果について主として図５を参照しながら説明する。
本発明の実施形態に係るアブレシブ切断装置１００は、ノズル連動回転制御手段１０４ａによって、ワーク（不図示）の切断領域（アブレシブウォータージェットＡＷＪを噴出）では、サーボモータＭ１の回転速度を所定の高回転速度で運転するように制御し、非切断領域（アブレシブウォータージェットＡＷＪの噴出を停止）では、サーボモータＭ１の回転速度を所定の低回転速度で運転または停止するように制御することで、切断領域では高圧水Ｑの必要な圧力を確保するとともに、非切断領域では必要以上の圧力上昇や余分な吐出を抑制して、往復動ポンプ１の負荷を軽減するとともに、全効率を高めることができる。
【００７０】
往復動ポンプ１は、ラジアル方向ガイド部４３に摺接させる直線ガイド転がり部材４４を備えたことで、ガイドレール４２に対して転がり軸受によってガイドホルダ４１を支持するため、摺接部の隙間を適正に管理して高精度にクロスヘッド２３の往復直線移動を確保することができる。
【００７１】
また、ラジアル方向ガイド部４３と直線ガイド転がり部材４４とを摺接させることで、クロスヘッド２３に対して、上下方向、左右方向、および特にラジアル方向に作用する偏荷重をラジアル方向ガイド部４３で受けることができるため、クロスヘッド２３の直線移動精度を安定して保持することができる。
【００７２】
このようにして、本発明の実施形態に係る往復動ポンプ１は、クロスヘッド２３の直線移動精度を向上させることで、プランジャ３０を正確に直線往復運動させることができるので、ポンプ出力の高効率化を確保し、かつ高圧シール部材３１ｂの長寿命化と吐出圧力の高圧化を図ることができる。
【００７３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記した実施形態に限定されず、適宜変更して実施することが可能である。
例えば、本実施形態においては、往復動ポンプ１をアブレシブ切断装置１００に適用したが、これに限定されるものではなく、高圧水Ｑを噴射してバリ取りや洗浄作業をする種々の作業装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１      往復動ポンプ
２      偏心機構
３      シリンダ部
４      直線移動ガイド機構
５      アキュムレータ
６      アンロードバルブ
８      ポンプ制御装置
２１    偏心軸
２２    偏心カム（偏心部）
２３    クロスヘッド
２４ａ  クロスヘッド軸転がり軸受
２４ｂ  偏心部転がり軸受
３０    プランジャ
３１ａ  シリンダ室
３１ｂ  高圧シール部材
３２    バルブボックス
３２ａ  吸入口
３２ｃ  吐出口
４１    ガイドホルダ
４２    ガイドレール
４３    ラジアル方向ガイド部
４４    直線ガイド転がり部材
５１    圧力センサー
６１    流入口
６２    排出口
６３    弁座
６４    弁体
６５    ピストンシリンダ機構
６５ａ  シリンダ
６５ｂ  ピストン
６５ｄ  圧力調整弁
６５ｅ  エア供給口
８１    回転制御手段
１００  アブレシブ切断装置
１０１  ノズルヘッド
１０２  オンオフバルブ
１０３  エアコントロールユニット
１０４  ＮＣ制御装置
１０４ａ  ノズル連動回転制御手段
Ａ１    圧縮エア
Ｍ１    サーボモータ
Ｑ      高圧水
Ｗ      水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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