(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転または揺動噴射ノズルからの液体の噴射を受けて噴射力に比例した出力を発生する歪みゲージと、
前記噴射力を一定時間サンプリングし、噴射力の変化を示す波形の山部のピーク値を演算し、ピーク値が規定値か否かを判別するとともに、ピーク値が定期的に現れるか否かを判別する演算回路と、
前記ピーク値を表示するピーク値表示手段と、
前記ピーク値が規定値以下である場合には噴射力の低下が発生したことを表示する噴射力低下表示手段と、
前記ピーク値が定期的に現れない場合には目詰まりが発生したことを表示する目詰まり発生表示手段とを備えていることを特徴とする液体噴射ノズルの目詰まり及び噴射力検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バリ取りや切断等を行うために回転または揺動するウォータジェット噴射用の液体噴射ノズルの目詰まり及び噴射力を検知する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウォータジェットを噴射して洗浄、バリ取りや切断等の作業を行う装置において、所望の処理能力を得るためには所定の噴射力を維持する必要がある。また、ノズルに目詰りが生じると作業が不可能となるので、目詰りの発生を確実に検出する必要がある。
【０００３】
そこで従来のこの種の装置においては、ウォータジェットを形成する流路の途中に設けた圧力計や流量計により噴射力や目詰りを監視している。また、圧力計や流量計によりノズルの噴射力や目詰りを監視する一般的な技術が、特開昭５５−５７２１号公報、特開昭６１−２４９５６２号公報、特開昭６３−４０６５５号公報、特開平５−３０９４６５号公報、特開平６−２５８１８９号公報等により知られている。
【０００４】
しかしながら、これらの手段は噴射力や目詰りを間接的に監視するものであって、実際に作業の対象となるワークに噴射されるウォータジェットの状態を直接検出するものではない。このため、検出精度が低くまた確実性に欠けるという問題があった。
【０００５】
これに対してウォータジェットの状態を直接検出する装置が、本出願人により出願され平成７年１０月２５日に特許出願公告された特公平７−９８３２０号公報に記載されている。
【０００６】
上記公報に記載の装置においては、図７に示すように、回転ノズル５１によるウォータジェット５２の噴射を周期的に受けて、その都度噴射力に比例してその角度が変化する軸５３を中心として傾動可能な受圧板５４を設け、この受圧板５４の角度の変化をアーム５５及びロッド５６により直線運動に変換し、このロッド５６の位置をセンサ５７により検出している。なお、受圧板５４は図示しないスプリングにより噴射力に抗する方向に付勢されている。そして、図８に示すように、ロッド５６の移動距離Ｌ（図８（ａ）参照）が所定距離Ｌ０以上である時間幅Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４，  ．．（図８（ｂ）参照）を測定し、この時間幅の大小から噴射力を検出している。すなわち、時間幅が広いときには噴射力が大であると見なしている。また、回転ノズル５１の回転による噴射の周期に相当する時間ＴＡより長い期間にわたってウォータジェットが検出されない場合には目詰りが発生したものと見なしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載の装置においては，ウォータジェットの状態を直接検出して噴射力及び目詰りを検出しているが、依然いくつかの問題が残っている。
【０００８】
第１に、ウォータジェット５２の噴射を受圧板５３に当てて噴射力を機械的な移動距離に変換しているが、噴射力と移動距離は正確には正比例しないので、噴射力を正確に検出することは困難である。
【０００９】
第２に、移動距離Ｌを所定距離Ｌ０と比較することにより、噴射力を時間幅に変換しているが、移動距離を表す曲線のスロープは直線ではないので、移動距離が正確には時間幅に変換されない。したがって、この理由からも噴射力を正確に検出することは困難である。
【００１０】
第３に、受圧板５３の角度の変化をアーム５４、ロッド５５等の機械的な部品により直線運動に変換しているので、部品の慣性のためにオーバーシュートや振動を生じ、実際の噴射力の変化とは異なる状態で検出されるおそれがある。
【００１１】
第４に、機械的な可動部品を使用しているために、異物の侵入や部品の磨耗等により故障が起こりやすいという問題がある。
【００１２】
第５に、噴射力を時間幅に変換しているので、ウォータジェットが間欠的に噴射される場合でなければ、噴射力や目詰まりを検出することができない。噴射ノズルの型式としては、図７に示すような回転ノズルの他に液体の噴出方向が一定である静止ノズルがある。この静止ノズルをワークに対して移動させることにより、或いは、ワークを静止ノズルに対して移動させることより仕事が行なわれる。このような静止ノズルに対しては上記公報に記載の装置では対応することができない。
【００１３】
そこで本発明は、噴射力を正確に検出することができ、信頼性が高く、しかも静止ノズルに対しても対応することができる液体噴射ノズルの目詰まり及び噴射力検知装置を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の液体噴射ノズルの目詰まり及び噴射力検知装置は、回転または揺動噴射ノズルからの液体の噴射を受けて噴射力に比例した出力を発生する歪みゲージと、前記噴射力を一定時間サンプリングし、噴射力の変化を示す波形の山部のピーク値を演算し、ピーク値が規定値か否かを判別するとともに、ピーク値が定期的に現れるか否かを判別する演算回路と、前記ピーク値を表示するピーク値表示手段と、前記ピーク値が規定値以下である場合には噴射力の低下が発生したことを表示する噴射力低下表示手段と、前記ピーク値が定期的に現れない場合には目詰まりが発生したことを表示する目詰まり発生表示手段とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の液体噴射ノズルの目詰まり及び噴射力検知装置を深穴バリ取り装置に使用した例を示す概略側面図である。図中、１はノズル、２はノズル１の回転用モータ、３は高圧用ロータリジョイント、４はノズル１を案内台５に沿ってワーク６に対し進退させる移動台である。
【００１９】
案内台５のワーク６側の端部にはゲージユニット取付板７が設けられており、このゲージユニット取付板７に対して上下方向に取付位置調整可能な状態でゲージユニット８が取り付けられている。たとえば、ゲージユニット取付板７に上下方向に伸延する長溝を設け、この長溝に沿ってゲージユニット８をネジ止めすることにより、ゲージユニット８の位置を調整可能とすることができる。このとき、ゲージユニット８は、ワーク６におけるウォータジェットの噴射位置と対応する位置に取り付けられる。
【００２０】
図２は、ゲージユニット８の一例を示す概略断面図である。本実施例においては、歪みゲージ型のゲージユニットを使用している。防水構造とされた箱状の筐体９の内部に段部１０が形成され、この段部１０に弾性変形可能な梁状の保持部材１１の基端部１１ａが片持ち状態に取り付けられている。また、保持部材１１の先端部１１ｂには支持柱１２を介して受圧部１３が取り付けられている。支持柱１２は筐体９を貫通して設けられており、受圧部１３は筐体９の外部に臨んでいる。保持部材１１の受圧部１３が取りつけられた側の一面１１ｃには歪みゲージ１４が貼り付けられている。この歪みゲージ１４には歪みゲージ１４の抵抗変化を検出するためのリード線１５が接続されており、このリード線１５は筐体９の外部に導出されている。
【００２１】
図２において、矢印Ｆは、図１に示すノズル１から受圧部１３に噴射されるウォータジェットの噴射力を示す。ウォータジェットがゲージユニット８の受圧部１３に噴射されると、保持部材１１は、矢印Ａで示す方向に弾性変形する。これにより、ウォータジェットの噴射力Ｆに応じて保持部材１１に貼り付けられた歪みゲージ１４の抵抗値が変化する。歪みゲージ１４は、印加された噴射力に正確に比例した出力を発生するので、噴射力を正確に検出することができる。
【００２２】
図３は、ゲージユニット８の他の例を示す概略断面図である。図３に示す例においては、防水構造とされた箱状の筐体１６の少なくとも一側壁１６ａが弾性変形可能な材料から構成され、側壁１６ａの外面に支持柱１７を介して受圧部１８が取り付けられている。また、側壁１６ａの内面に歪みゲージ１９が貼り付けられている。この歪みゲージ１９には歪みゲージ１９の抵抗変化を検出するためのリード線２０が接続されており、このリード線２０は筐体１６の外部に導出されている。
【００２３】
図３に示すゲージユニット８において、ウォータジェットが受圧部１８に噴射されると、側壁１６ａは筐体１６の内側に向けて弾性変形する。これにより、ウォータジェットの噴射力Ｆに応じて側壁１６ａの内面に貼り付けられた歪みゲージ１４の抵抗値が変化する。したがって、図２に示すゲージユニットと同様に噴射力を正確に検出することができる。
【００２４】
図４は、本発明の検知装置の電気回路系を示すブロック図である。図２に示すゲージユニット８の歪みゲージ１４の出力は、リード線１５を介して検知装置本体２１に供給される。検知装置本体２１においては、増幅器２２により歪みゲージ１９の出力すなわち噴射力信号が増幅された後に、フィルタ２３により不要な周波数成分が除去され、更に、Ａ／Ｄ変換器２４によりデジタル信号に変換される。デジタル化された噴射力信号は演算回路２５に供給され、設定スイッチ２６により設定された各種の条件に基づいて、後述するような各種の演算を行なう。演算結果は、数値表示装置２７、アラーム出力回路２８、ＬＥＤ表示装置２９に供給される。
【００２５】
次に、本実施例の液体噴射ノズルの目詰まり及び噴射力検知装置の動作について説明する。
【００２６】
図１に示す装置において、ノズル１を載置した移動台４の後退時に、ノズル１のノズル穴がゲージユニット８の受圧部１３の下方に配置される。そして、このノズル１は、後退時もモータ２によって定速回転すると共にウォータジェットを噴射し続ける。このノズル１には回転軸に対して対称な位置にノズル穴が２か所設けられているため、ノズル穴が目詰りしていない場合は、ノズル１の１回転毎に同じ強さで２回ウォータジェットがゲージユニット８の受圧部１３を打撃する。したがって、ゲージユニット８の歪みゲージ１９からはウォータジェットの噴射力に比例した信号が連続的に出力される。図５は、ゲージユニット８により検出された噴射力の変化の一例を示すグラフである。
【００２７】
歪みゲージ１４の出力は、先に述べたように、増幅器２２、フィルタ２３、Ａ／Ｄ変換器２４を介して演算回路２５に供給される。図６は、演算回路２５における処理の一例を示すフローチャートである。
【００２８】
演算回路２５は、一定時間噴射力をサンプリングして演算回路２５に内蔵されたメモリに格納する（ステップ１０１）。次に、噴射力の変化を示す波形の山部のピーク値（図５のＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，．．参照）を演算し（ステップ１０２）、その最大値を数値表示装置２７により、たとえば、ｋｇｆの単位で表示する（ステップ１０３）。次に、ピーク位置の時間間隔ＴＢを演算し（ステップ１０４）、数値表示装置２７により、たとえばｍｓの単位で表示する（ステップ１０５）。次に、各ピーク値が規定値であるか、たとえば、各ピーク値が所定値Ｐ０以上であるか否かが判別され、規定値でない場合には、噴射力が低下しているということであるので、ＬＥＤ表示装置２９において、噴射力低下を示すＬＥＤを点灯させるとともに（ステップ１０７）、アラーム出力回路２８から噴射力が低下したことを示すアラーム信号を図１に示す深穴バリ取り装置に送信して（ステップ１０８）、必要に応じて装置の動作を停止させる。また、ピーク値が、回転ノズル１の回転による噴射の周期に相当する時間を周期として定期的に現れるか否かを判別し（ステップ１０９）、定期的に現れない場合には、目詰まりが生じているということであるので、ＬＥＤ表示装置２９において、目詰まり発生を示すＬＥＤを点灯させるとともに（ステップ１１０）、アラーム出力回路２８から目詰まりが発生したことを示すアラーム信号を図１に示す深穴バリ取り装置に送信して（ステップ１１１）、必要に応じて装置の動作を停止させる。上記処理は、連続して繰り返して、或いは、所定周期で繰り返して行なわれる。図５（ａ）は、回転ノズル１が正常である場合の噴射力の変化を示し、図５（ｂ）は、二つあるノズルの内の一方のノズルに目詰まりが発生した場合の噴射力の変化を示している。目詰まりが発生した場合には、図５に示されるようにピーク位置の時間間隔ＴＢが変化するので、この変化を検出することにより目詰まりの発生を検出できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明においては、噴射ノズルの噴射力を歪みゲージで直接検出するようにしたので以下の効果を奏する。
【００３０】
（１）噴射力に正確に比例した値を検出することができる。
【００３１】
（２）機械的な可動部品ないので信頼性が向上する。
【００３２】
（３）連続的に噴射が行なわれる場合にも噴射力を検出できるので、静止ノズルに対しても対応できる。
【００３３】
（４）噴射力を検出する部分を小型化できるので、歪みゲージをワークの加工位置に対応する位置に配置することができ、ワークに作用する噴射力を正確に検出することができる。
【００３４】
（５）噴射力を検出する部分の慣性が小さいので、オーバーシュートや振動を生じることがなく、実際の噴射力の変化に即した正確な噴射力の変化を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の液体噴射ノズルの目詰まり及び噴射力検知装置を深穴バリ取り装置に使用した例を示す概略側面図である。
【図２】  ゲージユニットの一例を示す概略断面図である。
【図３】  ゲージユニットの他の例を示す概略断面図である。
【図４】  本発明の検知装置の電気回路系を示すブロック図である。
【図５】  ゲージユニットにより検出された噴射力の変化の一例を示すグラフである。
【図６】  演算回路における処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】  従来の目詰まり及び噴射力検知装置の原理を示す説明図である。
【図８】  従来の目詰まり及び噴射力検知装置の動作を示すグラフである。
【符号の説明】
１…ノズル、２…回転用モータ、３…高圧用ロータリジョイント、４…移動台、５…案内台、６…ワーク、７…ゲージユニット取付板、８…ゲージユニット、９…筐体、１０…段部、１１…保持部材、１１ａ…基端部、１１ｂ…先端部、１１ｃ…一面、１２…支持柱、１３…受圧部、１４…歪みゲージ、１５…リード線、１６…筐体、１６ａ…側壁、１７…支持柱、１８…受圧部、１９…歪みゲージ、２０…リード線
【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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【図７】
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【図８】
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