(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アブレシブを分散させた液体を高圧下でノズルから噴射して対象物を加工するウォータジェット加工装置のアブレシブ混合廃液からアブレシブを回収する装置であって、
ウォータジェット加工装置のノズルからのアブレシブ混合廃液を受けるキャッチャタンクと、
該キャッチャタンクから移送されるアブレシブ混合廃液のアブレシブを該混合廃液から沈降分離させる沈殿タンクと、
前記キャッチャタンクから沈殿タンクに連通する水管路とを備え、
前記水管路に、圧力流体を該水管路内に向けて噴射することにより、キャッチャタンクから沈殿タンクへ移送する流れを発生させる移送用エジェクター手段と、
前記キャッチャタンクに、内部に貯留したアブレシブ混合廃液中のアブレシブの沈降を阻害する攪拌流を発生させる攪拌用エジェクター手段と、
前記圧力流体を発生させるポンプと、を備え、
前記移送用エジェクター手段と前記攪拌用エジェクター手段とは同一構成のものであり、前記ポンプは、前記沈殿タンクでアブレシブを沈殿させた上澄み液を圧力水として前記移送用エジェクター手段と前記攪拌用エジェクター手段に供給することを特徴とするアブレシブ回収装置。
【請求項２】
前記沈殿タンクとして、前記水管路から流入するアブレシブ混合廃液を層流とする容積と、アブレシブの沈降に充分な長さの流路とを備えたものを用いることを特徴とする請求項１に記載されたアブレシブ回収装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載されたアブレシブ回収装置に用いるエジェクターであって、
アブレシブ混合廃液を流す主水管路と、
該主水管路の側壁に１つ以上設置され、外部から供給される圧力水を主水管路内に向けて流れ方向へ傾斜させて噴射するエジェクターノズルとを備えたことを特徴とする水エジェクター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は例えばウォータジェット加工装置で用いられた研磨粒子（アブレシブ）を廃液から回収する回収装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高圧を利用した切削・切断加工は、水だけをノズルから噴射して行うウォータジェット加工と、水とアブレシブの混合物をノズルから噴射して行うアブレシブジェット加工とに大別される。このうち、アブレシブジェット加工については、水とアブレシブジェットとを混合する方法として、加圧水と乾燥アブレシブとを別々に混合室に供給して混合室内で混合して噴射する方法、アブレシブをスラリー状にしてこれと高圧水とを別々に混合室に供給してアブレシブノズルから噴射する方法、アブレシブと水とをスラリー状にしてこれを直接加圧してノズルから噴射する方法等がある。
【０００３】
このアブレシブウォータジェット加工装置で対象物の切断等の加工を行なうと、アブレシブと廃液が加工装置下部に配されるキャッチャタンク内に溜る。この廃液には、加工対象物の切断片以外に、使用済のアブレシブが混在している。また、この廃液の濁度は高く、また、アブレシブも高価なため、廃液中のアブレシブを回収する必要があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この廃液中のアブレシブは、比重が大きく、キャッチャタンク内で堆積し易い。このため、キャッチャタンクから直接回収するには、作業者が人力で排出するか、スラッジコンベアをキャッチャタンクに設置する大がかりな装置が必要となっていた。また、コンベア本体のアブレシブによる摩耗、コンベアチェーンの摩耗の問題も生じていた。
【０００５】
更に、キャッチャタンク内の廃液を排水ポンプ等で移送することも考慮されるが、アブレシブが廃液中で沈降し易いため、キャッチャタンク内の廃液が特定の量以上でないと充分にアブレシブを移送できない問題があった。また、アブレシブや比較的大きな切断片等が排水ポンプの羽根車やシール部分を摩耗させ、短期間で損傷してしまう問題も生じていた。
【０００６】
本発明は、使用ポンプを長期にわたって使用することができ、比較的大きな切断片でもアブレシブと共に移送させることができ、アブレシブの排出に係るランニングコストの低減を可能とするアブレシブ回収装置を得ることを目的とする。また、アブレシブや切断片を良好に移送することのできるエジェクタ手段を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明に係るアブレシブ回収装置は、アブレシブを分散させた液体を高圧下でノズルから噴射して対象物を加工するウォータジェット加工装置のアブレシブ混合廃液からアブレシブを回収する装置であって、
ウォータジェット加工装置のノズルからのアブレシブ混合廃液を受けるキャッチャタンクと、
該キャッチャタンクから移送されるアブレシブ混合廃液のアブレシブを該混合廃液から沈降分離させる沈殿タンクと、
前記キャッチャタンクから沈殿タンクに連通する水管路とを備え、
前記水管路に、圧力流体を該水管路内に向けて噴射することにより、キャッチャタンクから沈殿タンクへ移送する流れを発生させる移送用エジェクター手段と、
前記キャッチャタンクに、内部に貯留したアブレシブ混合廃液中のアブレシブの沈降を阻害する攪拌流を発生させる攪拌用エジェクター手段と、
前記圧力流体を発生させるポンプと、を備え、
前記移送用エジェクター手段と前記攪拌用エジェクター手段とは同一構成のものであり、前記ポンプは、前記沈殿タンクでアブレシブを沈殿させた上澄み液を圧力水として前記移送用エジェクター手段と前記攪拌用エジェクター手段に供給するものである。
【０００８】
請求項２に記載された発明に係るアブレシブ回収装置は、請求項１に記載された沈殿タンクとして、前記水管路から流入するアブレシブ混合廃液を層流とする容積と、アブレシブの沈降に充分な長さの流路とを備えたものを用いるものである。
【００１１】
請求項３に記載された発明に係る水エジェクターは、請求項１又は２に記載されたアブレシブ回収装置に用いるエジェクターであって、
アブレシブ混合廃液を流す主水管路と、
該主水管路の側壁に１つ以上設置され、外部から供給される圧力水を主水管路内に向けて流れ方向へ傾斜させて噴射するエジェクターノズルとを備えたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明においては、アブレシブを分散させた液体を高圧下でノズルから噴射して対象物を加工するウォータジェット加工装置のアブレシブ混合廃液からアブレシブを回収する装置であって、ウォータジェット加工装置のノズルからのアブレシブ混合廃液を受けるキャッチャタンクと、該キャッチャタンクから移送されるアブレシブ混合廃液のアブレシブを該混合廃液から沈降分離させる沈殿タンクと、前記キャッチャタンクから沈殿タンクに連通する水管路とを備え、前記水管路に、圧力流体を該水管路内に向けて噴射することにより、キャッチャタンクから沈殿タンクへ移送する流れを発生させる移送用エジェクター手段を備えたものである。
【００１３】
このため、圧力流体を発生させるポンプのみ使用するため、使用ポンプを長期にわたって使用することができ、比較的大きな切断片でもアブレシブと共に移送させることができ、アブレシブの排出に係るランニングコストの低減を可能とするアブレシブ回収装置を得ることができる。
【００１４】
本発明における沈殿タンクとしては、水管路から流入するアブレシブ混合廃液のアブレシブを沈降分離するものであればよい。アブレシブ自身は、比重も水に対して大きいため、自然沈降で充分に沈降する。従って、緩やかな流れ中に導き、アブレシブの沈降時間に見合う流路中を穏やかに流せばよい。従って、好ましくは、本発明の水管路から流入するアブレシブ混合廃液を層流とする容積と、アブレシブの沈降に充分な長さの流路とを備えたものであればよい。
【００１５】
本発明での移送用エジェクター手段で用いる圧力流体としては、一般的には圧力空気が考慮されるが、キャッチャタンク内又は沈殿タンク内での気泡の発生が問題となる。具体的には、移送先の沈殿タンク内で気泡が発生するとアブレシブの沈降速度が著しく阻害される問題が生じる。又、圧力空気の場合、主水管路に対して比較的大きなエジェクターノズルで噴射する必要があるため、消費エネルギーが大きくなってしまう。このため、好ましくは圧力水をエジェクターノズルから噴射する水エジェクターを用いる。
【００１６】
用いる圧力水に関しては、何ら制限はなく、別の水系からの供給水であっても良い。しかしながら、好ましくは、キャッチャタンク内に噴射する圧力水として、沈殿タンクでアブレシブを沈殿させた廃液を用いる、また、好ましくは、エジェクター手段で用いる圧力水として、沈殿タンクでアブレシブを沈殿させた上澄み液を用いることにより、外部からの水の供給なしに、アブレシブや切断片を移送することができる。
【００１７】
即ち、本発明では、アブレシブウォータジェット加工装置で排出された混合廃液を上澄み液とした上で循環させる構成とすることができ、アブレシブウォータジェット加工装置の駆動中、休止中等にキャッチャタンク内のアブレシブ混合廃液中のアブレシブを沈殿タンクに移送し、沈殿タンク内で回収することができる。尚、切断片についても、アブレシブ混合廃液と共に移送されたものは、沈殿タンク内で保持される。尚、水の比重と比べて同等若しくは小さい切断片は、沈殿タンクでアブレシブを沈殿させた廃液をキャッチャタンクやエジェクター手段に移送する際に、水管を網等で覆うことにより、移送を阻止する等の措置を講じればよい。
【００１８】
本発明におけるキャッチャタンクとしては、キャッチャタンク内でアブレシブ混合廃液のアブレシブが沈降・堆積しない措置を講じる必要がある。従って、本発明のキャッチャタンクに、内部に貯留したアブレシブ混合廃液中のアブレシブの沈降を阻害する攪拌流を発生させる攪拌用エジェクター手段を備える。
【００１９】
攪拌流を発生させるものとしては、攪拌羽根による攪拌が考慮されるが、アブレシブや切断片等により、攪拌羽根の摩耗が生じる問題がある。このため、本発明では、圧力流体をキャッチャタンク内に噴射する攪拌用エジェクター手段を備える。
【００２０】
本発明での攪拌用エジェクター手段で用いる圧力流体としては、圧力空気を用いても良いが、より好ましくは、移送用エジェクター手段で用いる圧力流体を流用することが、省システム・省エネルギーの点から有効である。従って、好ましくは、キャッチャタンク内に噴射する圧力水として、沈殿タンクでアブレシブを沈殿させた上澄み液を用いることにより、外部からの水の供給なしに、キャッチャタンク内のアブレシブの沈降を阻害することができるし、たとえ沈殿したとしてもそのアブレシブを排出口へ移送することも可能である。
【００２１】
更に、本発明のアブレシブ回収装置に水エジェクターを採用した理由としては、圧力水を利用した水エジェクターノズルでは、比較的小さな径のノズルからの噴射で大量のアブレシブ混合廃液を送水できるためである。何故ならば、高圧空気エジェクターを用いて同じ量のアブレシブ混合廃液を送水するためには、水エジェクターノズル径と比較してかなり大きな径のエアエジェクターノズルが必要となり、膨大な量のエアが消費されるため、ランニングコストがかなりかかることになる。また、圧力水を主管とし、アブレシブ混合廃液をエジェクターノズルから噴射させるものでは、エジェクターノズルの閉塞が生じやすい。
【００２２】
このため、本発明では、アブレシブ混合廃液を流す主水管路と、該主水管路の側壁に１つ以上設置され、外部から供給される圧力水を主水管路内に向けて流れ方向へ傾斜させて噴射するエジェクターノズルとを備えた水エジェクターを用いる。
【００２３】
尚、この水エジェクターはキャッチャタンクから沈殿タンクにアブレシブ混合廃液を移送するだけでなく、圧力水をキャッチャタンク内に噴射して攪拌する際に、主管を同じキャッチャタンクから分岐させて用いることにより、少ない圧力水によって大きな攪拌力を得ることができる。
【００２４】
【実施例】
図１はアブレシブウォータジェット加工装置の構成を示す説明図である。図２は本発明のアブレシブ回収装置のフロー構成を示す説明図である。図３は図２の具体的な構成を示す説明図であり、ａ図は沈殿タンクの平面図、ｂ図は沈殿タンクの正面図、ｃ図はキャッチャタンクの平面図、ｄ図はキャッチャタンクの正面図、ｅ図は循環ポンプを備えた循環補助タンクの平面図、ｆ図は循環補助タンクの断面図である。図４は図２で用いる水エジェクターの構成を示す説明図である。
【００２５】
図１に示す通り、アブレシブウォータジェット加工装置(10)は、図示しない圧力水発生源から供給される圧力水が、図示しないアブレシブ供給源から供給されるアブレシブを伴って、これら混入物をノズル(11)から噴射させることにより、対象物の加工を行う。アブレシブを混入した廃液は、加工装置(10)のノズル(11)の下方に配されるキャッチャタンク内に溜る。
【００２６】
図２に示す通り、本実施例のアブレシブ回収装置の主要な構成は、加工装置のノズルの下方に配されるキャッチャタンク(20)と、沈殿タンク(21)と、循環補助タンク(22)とからなる。尚、各々の具体的な構成は図３に示す。
【００２７】
図２及び図３に示す通り、キャッチャタンク(20)には、キャッチャタンク内のアブレシブ混合廃液を沈殿タンク(21)に移送する移送配管(23)を備え、この移送配管(23)のキャッチャタンク側及び沈殿タンク側には、各々水エジェクター(24)を配している。キャッチャタンク(20)には、タンク内攪拌用に３つの攪拌用配管(25)を備える。各々の攪拌用配管(25)は出口側入口側何れもキャッチャタンク(20)内に連通し、出口側には各々攪拌用の水エジェクター(26)が配された構成となっている。尚、本実施例では、アブレシブ混合廃液の移送用の水エジェクター(24)とキャッチャタンク攪拌用の水エジェクター(26)とは同一の構成のものを使用している。
【００２８】
図２及び図３に示す通り、沈殿タンク(21)は、一端縁部が開口した仕切壁(27)によって内部を一次沈殿槽(28)及び二次沈殿槽(29)の２つに区切られ、矢印に示すように平面略「コ」字状の流路を形成する。この流路に沿って移送されたアブレシブ混合廃液が流れる間に、水の比重より大きいアブレシブや切断片が沈降堆積する。
【００２９】
流路の周縁には、２つのオーバフロー開口(30)(31)が設置され、一方のオーバーフロー開口(30)は、循環補助タンク(22)に連通する配管(33)を通って移送され、他方のオーバーフロー開口(31)は排水路へ連通する。尚、これら２つのオーバフロー開口(30)(31)に流出する上澄み液にはアブレシブが殆ど含まれない。また、沈殿タンク(21)には、２つのオーバフロー開口(30)(31)の上位位置に開口を有する強制排水口(32)も備えている。
【００３０】
沈殿タンク(21)のオーバーフロー開口(30)に連通する配管(33)により、循環補助タンク(22)にアブレシブを沈殿させた上澄み液が移送される。上澄み液は細かいメッシュの網状フィルター(34)を通って、循環ポンプ(35)に至る。循環ポンプ(35)では、アブレシブ混合廃液の移送用の水エジェクター(24)とキャッチャタンク攪拌用の水エジェクター(26)とに供給する圧力水を発生させる。発生された圧力水は圧力水配管(36)を介して各々の水エジェクター(24)(26)に供給される。各水エジェクター(24)(26)に供給される圧力水としてアブレシブを沈殿させた上澄み液を用いるため、外部からの供給水が殆ど必要のないシステムが構築される。
【００３１】
図４に示す通り、本実施例で用いる水エジェクター(24)(26)は、アブレシブ混合廃液が流れる主水管路(41)と、この主水管路の側壁に複数設置され、圧力水を移送方向へ噴射するエジェクターノズル(42)とを備える。この水エジェクター(24)(26)は、アブレシブ混合廃液を径の変化のない主水管路(41)で流すことにより、アブレシブや切断片による閉塞がない。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は以上説明した通り、使用ポンプを長期にわたって使用することができ、比較的大きな切断片でもアブレシブと共に移送させることができ、アブレシブの排出に係るランニングコストの低減を可能とするアブレシブ回収装置を得ることができる。また、アブレシブや切断片を良好に移送することのできるエジェクタ手段を得ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】アブレシブウォータジェット加工装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明のアブレシブ回収装置のフロー構成を示す説明図である。
【図３】図２の具体的な構成を示す説明図である。ａ図は沈殿タンクの平面図、ｂ図は沈殿タンクの正面図、ｃ図はキャッチャタンクの平面図、ｄ図はキャッチャタンクの正面図、ｅ図は循環ポンプを備えた循環補助タンクの平面図、ｆ図は循環補助タンクの断面図である。
【図４】図２で用いる水エジェクターの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
(10)…アブレシブウォータジェット加工装置、
(11)…ウォータジェット加工ノズル、
(20)…キャッチャタンク、
(21)…沈殿タンク、
(22)…循環補助タンク、
(23)…移送配管、
(24)…アブレシブ混合廃液移送用水エジェクター、
(25)…攪拌用配管、
(26)…攪拌用水エジェクター、
(27)…仕切壁、
(28)…一次沈殿槽、
(29)…二次沈殿槽、
(30)…オーバフロー開口、
(31)…オーバフロー開口、
(32)…強制排水口、
(33)…配管、
(34)…網状フィルター、
(35)…循環ポンプ、
(36)…圧力水配管、
(41)…主水管路、
(42)…エジェクターノズル、
【図１】
0003966666.tif 000002
【図２】
0003966666.tif 000003
【図３】
0003966666.tif 000004
【図４】
0003966666.tif 000005