JP2010050327A - 高圧洗浄液噴射式洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造を簡略化でき、小型・軽量化を図れ、低コスト化を達成でき、また洗浄時の装置の振動を抑制し、均一で効率的な洗浄を可能にする高圧洗浄液噴射式洗浄装置を提供する。
【解決手段】 多数の高圧洗浄液噴射ノズル３をバー状ホルダー２の長手方向に沿って一定の間隔をあけて配列するとともに、ホルダー２をその両側方で長手方向軸回りに回転可能に支持し、洗浄対象物ｘをホルダー２に対し一定速度で搬送しながら、各噴射ノズル３をホルダー２を介して所定回転角度内で長手方向軸回りに往復回転させながら各噴射ノズル３から高圧洗浄液を洗浄対象物ｘに対し一本の直線状に噴射させて洗浄する高圧洗浄液噴射式洗浄装置１で、ホルダー２を洗浄対象物ｘを横切る長さ以上の長さにし、洗浄対象物ｘの搬送方向に対し傾斜させて配置している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、主として、液晶パネル、プラズマパネル、太陽電池パネル、有機ＥＬ（エレクトリックルミナンス)パネルなどのＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）や大型板状ガラスや半導体ウエハーなどの平坦な板状物を高圧洗浄液を噴射して洗浄する高圧洗浄液噴射洗浄装置（ウォータジェット洗浄機ともいう）に関する。詳しくは、たとえば、液晶ディスプレイや半導体ウエハーなどの製造製造工程で、ガラス基板表面の微小な粒子や有機物や金属不純物といった歩留り低下の原因となる汚濁物質を高圧洗浄液(高圧水を含む）を噴射して除去するのに使用でき、構造が簡単で低コスト化が可能な高圧洗浄液噴射洗浄装置に関する。

この種の高圧洗浄液噴射洗浄装置として、複数の高圧液噴射ノズルを並べて装着したホルダーを旋回（円運動）させながら若しくは円錐状に揺動させながら、その洗浄装置から噴射する高圧洗浄液を洗浄対象物に対し垂直に当てながら直交方向に移動させることで、噴射ノズルから噴射する高圧洗浄液にて洗浄対象物の一面を緻密に洗浄する装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この装置は１本の直線状に高圧洗浄液が噴射する収束型ノズルを備えている。

従来の一般的な洗浄装置で使用されているノズルは、噴射される洗浄液が円錐状に広がるコーン型、若しくは扇状に広がるファン型が多い。これらのノズルであれば、洗浄液の噴流が拡散し、その拡散する幅が広いために、上記特許文献１の洗浄装置のように円運動させたり、揺動させたりする必要がない。

一方、特許文献１の洗浄装置では、洗浄液が拡散しない１本の直線状になって噴射される収束型噴射ノズルを使用しているため、噴射される洗浄液のエネルギー密度がコーン型やファン型に比べて数十倍と非常に高い。したがって、洗浄面での剥離・洗浄効果は非常に優れている。しかし、洗浄対象物に対し洗浄液が当たる領域（面積）が極めて狭く、局所部分しか洗浄できない。いいかえれば、洗浄液が当たっていない箇所が広く、それらの箇所は洗浄されない。

これを解決するために、本願の発明者らは、洗浄対象物を一定速度で移動させながら多数の高圧液噴射ノズルから洗浄液を前記洗浄対象物に対し一直線状に噴射させて洗浄する高圧液噴射洗浄方法で、各高圧液噴射ノズルを洗浄対象物に向けかつ相互に間隔をあけて共通のホルダーに配列し、前記各高圧液噴射ノズルの向きを揃え、前記各高圧液噴射ノズルを前記ホルダーを介して一体的に旋回円運動させながら各高圧液噴射ノズルから洗浄対象物に対し高圧液を噴射させるようにした洗浄方法と同装置を開発し、特許出願(2007−281322）している。

この種の洗浄装置に関する他の先行技術に、洗浄対象物の表面内の他の領域より付着物が多い特定領域を検出する検出手段と、前記洗浄対象物をその搬送方向に沿って傾斜させた状態で保持する保持手段と、前記洗浄対象物を前記保持手段により保持されたままで前記搬送方向に沿って搬送する搬送手段と、前記洗浄対象物の表面に洗浄液を吐出する吐出手段と、前記表面の面内方向であり、かつ前記搬送方向に直交する方向である前記洗浄対象物の幅方向に沿って前記吐出手段を移動させる移動手段とを備え、前記特定領域に選択的に前記吐出手段から前記洗浄液を吐出する洗浄装置が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
特許２７０５７１９号公報 特開２００６−１０９４７号公報

・上記したように、ホルダーを旋回円運動させる際の回転速度を上げれば上げるほど、洗浄密度が高まるが、一方でホルダーまたはホルダーを含む装置全体の振動が増大する。すなわち、この振動加速度は回転速度の２乗で増大するから、特許文献１に記載のような手持ち式洗浄装置にあっては、作業者が手で持った状態で洗浄作業を継続するのが困難になる。また、ホルダーに装着されるノズルの数を２倍〜３倍に増やすと、ホルダーの全長が延びるだけでなく、ホルダーの外径が大幅に大きくなるから、手持ち式洗浄装置としては不的確である。

・特許文献２に記載の装置は、洗浄対象物上の付着物が多い特定流域を集中的に洗浄する装置であり、洗浄対象物の全体を均一に洗浄する装置ではない。

・先願にかかる上記特許出願の洗浄装置７０は、図１３に示すように多数の高圧水噴射ノズル７２が配列されたホルダー７１を、両側の駆動軸７４を偏心回転させて水平面内で旋回円運動しながら洗浄する構造からなる。このため、図１３においてＹ方向への加振時に二等辺三角形状の曲げモーメントがホルダー７１に作用する。したがって、ホルダー７１にはその曲げモーメントに打ち勝つだけの断面強度を持たせる必要があり、ホルダー７１の剛性を上げるために大型化し、重量が増大する。それに伴って、両側の偏心回転駆動部７３および駆動モータも増強しなければならず、コストアップの要因になるほか、外部振動の増大につながる。また、密閉した洗浄室７６を確保するためには、旋回円運動するホルダー７１から両側方に延びる支持部７５と洗浄室７６の両側壁７７とに所定の隙間(図１０のＧ方向矢視部）を設けた上で、洗浄対象物（図示せず）の搬送方向前後部の隙間をシールしなければならない。このため、シール構造が複雑になる。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、上記の先願に係る洗浄装置に比べて構造を簡略化でき、小型・軽量化を図れ、低コスト化を達成でき、また洗浄時の装置の振動を抑制し、均一で効率的な洗浄を可能にする高圧洗浄液噴射式洗浄装置を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するために本発明の高圧洗浄液噴射式洗浄装置は、多数の高圧洗浄液噴射ノズルをバー状ホルダーの長手方向に沿って一定の間隔をあけて配列するとともに、前記ホルダーをその両側方で長手方向の軸回りに回転可能に支持し、洗浄対象物を前記ホルダーに対し一定速度で搬送しながら、前記ホルダーを所定回転角度内で前後方向に往復回転させながら各噴射ノズルから高圧洗浄液を前記洗浄対象物に対し一本の直線状に噴射させて洗浄する高圧洗浄液噴射式洗浄装置であって、前記ホルダーを前記洗浄対象物を横切る長さ以上の長さにし、前記洗浄対象物の搬送方向に対し直交または傾斜させて配置したことを特徴とする。

上記の構成を有する請求項１に係る高圧洗浄液噴射式洗浄装置によれば、多数の高圧洗浄液噴射ノズルがホルダーとともにホルダーの長手方向に対し直交する方向(前後方向）に所定回転角度内で往復回転運動(揺動）すると同時に、多数の噴射ノズルから高圧洗浄液が一直線状に噴射されるから、高い洗浄強度が得られる。また、ホルダーの長手方向に直交する方向に所定の回転角度で往復回転し、洗浄対象物の幅方向にわたってほぼ隙間なく高圧洗浄液を均一に噴射させられ、洗浄ムラが生じにくい。さらに、洗浄の高速化を図るために洗浄対象物の移動速度を速めたり、往復回転時間を短縮したり、往復する回転角度を狭めたりしても、ホルダーあるいはホルダーを含む装置全体の振動加速度が増大することがなく、振動が抑制される。

請求項２に記載のように、前記ホルダーの下面に前記各噴射ノズルを長手方向に沿って配列するとともに、前記ホルダー本体の長手方向に沿って高圧洗浄液供給路を直線状にかつ前記各噴射ノズルに連通させて穿設し、前記高圧洗浄液供給路の端部に可撓性の高圧洗浄液供給管の一端を接続し、前記ホルダーの両側面に回転軸を一体回転可能に取り付けることができる。

このようにすれば、ホルダー両側方の回転軸をたとえば軸受にて回転可能に支持し、クランク機構やモーターなどを介してホルダーに往復回転力を与えて往復回転させることができる。また、ホルダーは前後方向に揺動回転するが、揺動範囲（回転角度θ）はたとえば１０〜３０°程度と小さいので、ホルダーの揺動回転時に可撓性の高圧洗浄液供給管が屈曲変形してホルダー端部の変位を吸収する。そして、高圧洗浄液供給管を通じて高圧洗浄液供給路内に供給される高圧の洗浄液は高圧洗浄液供給路内に臨む（連通する）各噴射ノズルからほぼ均等に高圧の洗浄液が噴射される。

請求項３に記載のように、前記ホルダーが断面方形のブロック体で、前記回転軸の一端に他方（回転軸の一端と反対側）を開口した角筒部を一体に設け、各角筒部の開口内に前記ブロック体の両側部をそれぞれ嵌挿して前記角筒部および前記ブロック体の端部を一連に貫通するボルトにて一体的に固定することができる。

このようにすれば、ブロック体からなるホルダーが回転軸と確実に一体的に取り付けられ、ボルトが緩んでホルダーと回転軸が不用意に分離したりしない。

請求項４に記載のように、前記ホルダーをその両側方で長手方向の軸回りに回転可能に支持するとともに、その長手方向に移動可能に支持し、前記ホルダーを前記洗浄対象物の搬送方向に対し直交させて配置し、前記ホルダーを前後方向に所定回転角度内で往復回転させると同時に、長手方向に所定寸法内で往復移動させるようにすることができる。

このようにすれば、多数の噴射ノズルから高圧下で洗浄液を噴射しながらホルダーをその長手方向の軸回り（前後方向）に回転（揺動）させると同時に、ホルダーの長手（長軸）方向にも往復移動（直線方向で往復移動）させることができる。このため、ホルダーは洗浄対象物の搬送方向に直交させて配置すればよい。いいかえれば、ホルダーを洗浄対象物の搬送方向に対して傾斜するように配置しなくて済む。これにより、ホルダーの設置スペースを縮小できる。しかも、ホルダーの長手方向軸回り（前後方向）における方向転換点とホルダーの長手方向における方向転換点とで時間的なずれがあるので、高圧の洗浄液が洗浄対象物上の特定箇所に集中して噴射されることがない。

請求項５に記載のように、共通のモーターにより前記ホルダーの回転軸に対し長手方向の往復移動を許容しかつ長手方向の軸回りに往復回転可能な回転力を付与するとともに、前記ホルダーの回転軸に対し長手方向の軸回りの回転を許容しかつ長手方向に往復移動可能な直動力（直線方向の往復駆動力）を付与することができる。

このようにすれば、ホルダーを長手方向の軸回り（前後方向）に揺動させながら長手方向にも一定のピッチで直線状にスムーズに往復移動させられるから、円形状だけでなく任意の楕円形状を描くように高圧洗浄液を洗浄対象物に噴射して洗浄でき、洗浄の均一性を確保する上で自由度が拡がる。しかも、共通のモーターによりホルダーの揺動回転と長手方向の往復運動とを同時に行わせるので、構造が簡単で二つの動作の連動(同期)が容易になる。

請求項６に記載のように、前記ホルダーの長手方向軸回り（前後方向へ）の往復回転ストローク距離と前記ホルダーの長手方向への往復移動ストローク距離とを一致させることができる。

このようにすれば、洗浄対象物に対し洗浄液を真円形状の円を描くように噴射させることができる。しかも、上記した先願の高圧洗浄液噴射式洗浄装置に比べて構造が簡単で、ほぼ同様の洗浄作用を得られる。また、ホルダー前後方向の加速度のバランスは、先願の高圧洗浄液噴射式洗浄装置に比べて取りやすいので、取り扱いが容易になる。

本発明に係る高圧洗浄液噴射式洗浄装置は上記の構成を有するから、下記のような優れた効果を奏する。すなわち、
多数の噴射ノズルがホルダーを介して長手方向軸回り（前後方向）に所定の回転角度内で往復回転する。この回転時に多数の噴射ノズルから洗浄液が洗浄対象物に対して高圧下で噴射される。ホルダーを長手方向軸回り（前後方向）にだけ往復揺動させる場合は、図１（ａ）に示すようにホルダーを洗浄対象物の搬送方向に対し傾斜（たとえば傾斜角１０〜２０°）させて配置することにより、図８（ｂ）に示すように洗浄軌跡がジグザグ（蛇腹状）になるから、洗浄対象物の幅方向（搬送方向に直交する方向）にわたって一定幅の洗浄領域が形成される。したがって、洗浄対象物をその洗浄領域を横切るように一定速度で搬送することにより、洗浄対象物の全面に対して高圧下で洗浄液を均一にかつ洗浄密度を高く保って噴射させられるので、高い洗浄力が得られ、洗浄ムラが生じにくい。また、ホルダーを前後方向に揺動させて洗浄する構造からなるから、高速化を図っても振動加速度が増大せず振動が抑制され、洗浄密度の高い優れた洗浄効果が得られる。そして、何よりも本発明の洗浄装置は、先願の、ホルダーを水平面内で旋回させて洗浄する構造の洗浄装置に比べて、ホルダーの剛性を低減でき、軸受などの回転支持構造を軽量化でき、振動が低減されるとともに、製造コストを大幅に低減できる。

また、本発明の洗浄装置はクリーン室と呼ばれる密閉された洗浄室内に設置する場合に、図１３に示すような隙間（ホルダー支持部７５と洗浄室側壁７７との間）を設ける必要がないので、シール機構を簡素化できる。

さらに、ホルダーの長手方向軸回り（前後方向）の往復回転運動に加えてホルダーの長手方向への往復直線運動を同時に行わせることにより、洗浄対象物に対し洗浄液を真円形や楕円形状の軌跡を描くように噴射させて洗浄することができるから、先願の洗浄装置に比べて遜色のない洗浄性能が得られ、しかも、構造が簡単で大幅なコストダウンが図れる。また、ホルダーの往復直線運動のタイミングやストローク距離を調整することにより、真円形の洗浄軌跡だけでなく、任意の楕円形状の洗浄軌跡も描けるので、洗浄の均一性を確保する上で自由度が大きくなる。

以下に、本発明に係る高圧洗浄液噴射式洗浄装置の実施の形態について説明する。

図１は本発明の高圧洗浄液噴射式洗浄装置の第１実施例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）はＡ方向矢視図である。

図１に示すように、本例の高圧洗浄液噴射式洗浄装置１は振り子方式（揺動方式または往復回転方式とも称される）の洗浄装置で、断面円形のホルダー２を備えている。ホルダー２は、たとえば図２（ａ）に示すように円筒パイプ状本体２ａの下面の長手方向に、下端４ｃを開口したブロック状ノズル部４を溶接で一体に取り付け、ノズル部４内に多数の高圧洗浄液噴射ノズル３を一定の間隔をあけて配列している。

本例の高圧洗浄液噴射式洗浄装置１は、図１（ａ）に示すとおりホルダー２が長方形状の洗浄対象物ｘの幅方向に対し角度αほど傾斜させて配置され、ホルダー本体２ａの長さは洗浄対象物ｘを横切る長さ（幅方向の長さ）以上の長さにしている。ホルダー２の両側方で、洗浄室１０の外側で回転軸２ｂが軸受装置７によりホルダー２の長手方向に対し直交する方向（長手方向軸回り）に回転可能に支持されている。軸受装置７は軸受を備えた支持台で構成されている。本体２ａは、図１（ｂ）に示すように洗浄室１０内に配置され、洗浄室１０の上方に立ち上がった両側壁１０ｂから回転軸２ｂが外方へ突出している。回転軸２ｂが外方へ突出する各側壁１０ｂには、開口１０ｃが穿設され、開口１０ｃと回転軸２ｂの隙間には、図示を省略したリング状のシールが装着されている。

ホルダー２は、本例ではピストン・クランク機構により長手方向軸回り（前後方向）に所定の回転角度θ内で往復回転する。本例では、図４（ｂ）に示すように回転軸２ｂにレバー２１の一端がスリーブ状の回転伝達部２７にて一体回転可能に取り付けられ、図４（ａ）に示すようにサーボモータ２２で一方向（たとえば反時計方向）に回転するクランク２３の一端とレバー２１の他端とが、コネクチングロッド２４を介してクランクピン２５とピストンピン２６とによりそれぞれ回転可能に連結されている。クランク２３の他端側（クランクピン２５の反対側）には、カウンタウエイト２３ａが一体に形成されている。この構成により、クランク２３が一方向（たとえば時計方向）に回転することで、レバー２１のピストンピン２６部が前後方向にθ（たとえば３０°）ずつ往復回転運動し、回転軸２ｂをその中心位置Ｓを回転中心として往復回転させるから、ホルダー２が前後方向に回転角θずつ往復回転し、ホルダー２下面の各噴射ノズル３から高圧下で洗浄液が洗浄対象物ｘに向けて揺動しながら噴射される。

上記実施例では、ホルダー２つまり下面の噴射ノズル３が回転中心Ｓを中心に前後にθ１＝３０°ずつ往復回転する設計で、図５（ａ）に示すようにクランク２３の回転半径がｒ１で、レバー２１の回転半径がＲ１である。このときの、レバー２１の揺動ストロークはＳ１である。

回転角θを上記θ１に比べて小さくするには、たとえば図５（ｂ）に示すように、クランク２３の回転半径をｒ１からｒ２に縮小することにより、回転角θ２および揺動ストロークＳ２をθ1およびＳ１に比べて小さくできる。また、たとえば図５（ｃ）に示すように、レバー２１の回転半径Ｒ１をＲ２に延ばせば、レバー２１の揺動ストロークはＳ１と共通であっても、回転角θ３はθ１に比べて小さくなる。

上記の各噴射ノズル３から噴射される洗浄液（洗浄水を含む）は、高圧下で１本の直線状になって噴射されるようになっている。各噴射ノズル３から噴射される洗浄液は１本の直線状で洗浄能力（洗浄力）が大きい。また、各噴射ノズル３から噴射される洗浄液は１本の直線状であるが、洗浄対象物ｘの幅方向に対しやや傾斜した状態でホルダー２が前後方向に揺動するとともに、洗浄対象物ｘをローラコンベヤなどの搬送機構（図示せず）によって所定の速度で搬送するので、両者の速度を調整することにより、洗浄対象物ｘの全面をほぼ隙間なく洗浄することができる。

図２（ｂ）は多数の噴射ノズル３を配列したホルダー２の別の実施例を示す。本例のホルダー２は、図２（ｃ）にホルダー全体の外観を概略的に示すように本体２ａが断面角筒形のバー状ブロック体からなり、ブロック体３１の中心軸部に図２（ｂ）のように断面四角形の高圧洗浄液供給路３２が長手方向に沿って形成されている。また、ブロック体３１の、高圧洗浄液供給路３２を挟んで前後部には、長手方向の両端部、もしくは両端部および長手方向に一定間隔で複数の貫通孔３３が上下方向に穿設されている。ノズル部４は本体２ａの下面に頭部８ａ付きボルト８で一体に固定される構造で、下端４ｃを開口した角筒状で長手方向に連続したブロック体からなり、噴射ノズル３を挟んでボルト８のネジ部８ｂが螺合するネジ孔４０が形成されている。なお、本例のホルダー２は大型のボルト結合タイプで、可撓性を有する金属製やゴム製で外周面に金属ブレード（ワイヤー）を巻装して強化した高圧ホースなどの洗浄液供給管９（図３（ｂ）参照）を高圧洗浄液供給路３２の一端部に接続する。

図２（ｄ）はホルダー２のさらに別の実施例を示すもので、基本的には図２（ｂ）に示したホルダー２と同一の構造で、小型・軽量化している点が相違する。本例の場合、高圧洗浄液供給路３２の開口面積が小さいので、洗浄液供給管９を高圧洗浄液供給路３２の両端部にそれぞれ接続するところが相違する。また、ノズル部４の噴射ノズル３の取付位置の円筒部４ａに比べてその下方の円筒部４ｂの外径をわずかに拡大させたところも相違する。

図３はホルダー２の他の実施例を示す断面図で、本体２ａは断面縦長角筒形ブロック体からなり、図３（ａ）に示すように本体２ａとノズル部４とを一体に形成し、本体２ａの長手方向に沿って開口断面円形の高圧洗浄液供給路３２を設けている。また、ホルダー２は、本体２ａの両側方に回転軸２ｂを本体２ａと一体回転可能に形成している。具体的には、図３（ｃ）に示すように回転軸２ｂの一端に対し前方（反対側）および上下を開口した断面コの字形部２ｃを一体に設け、本体２ａおよびノズル部４の両側部に各回転軸２ｂのコの字形部２ｃをそれぞれ嵌挿し、コの字形部２ｃおよびノズル部４の端部を図３（ｂ）・（ｃ）のように横向きに一連に貫通する貫通孔５を穿設し、ボルト６を貫通孔５に一連に挿通してナット６ａを螺合して一体に締め付けることにより結合している。また、図３（ｂ）に示すように、回転軸２ｂには高圧洗浄液供給路３２内に嵌入可能な円柱状突起部２ｄを突設し、この突起部２ｄの周囲にＯリング３４を装着した状態で高圧洗浄液供給路３２の端部内に嵌着して密封している。また、ノズル部４の端部には、高圧洗浄液の供給管９を接続するための接続孔４ｄを高圧洗浄液供給路３２に臨ませて形成し、可撓性を有する金属製供給管９の一端を、図９（ａ）のように高圧洗浄液供給路３２に接続している。金属製供給管９の他端は、高圧洗浄液ポンプ（図示せず）に接続され、この高圧洗浄液ポンプから金属製供給管９を介してホルダー２の高圧水供給路３２の一端に接続され、その高圧水供給路３２からノズル部４の各噴射ノズル３へ高圧洗浄液が供給され、各噴射ノズル３から一直線状に高圧水が噴射される。なお、金属製の高圧洗浄液供給管９は可撓性を備えていれば螺旋状にしなくてもよく、たとえば直線状にして供給管９の全体が湾曲するようにしてもよい。また、図９（ｂ）〜（ｄ）は洗浄液供給管９の他の実施例を示すもので、図９（ｂ）は高圧ホースからなる洗浄液供給管９’を示し、図９（ｃ）は螺旋状に形成した金属製の洗浄液供給管９”を接続した状態を示す。図９（ｄ）は剛性の高い固定式洗浄液供給管１１の一端を、回転軸２ｂの端部にスイベル継手１２を介して接続している。

以上、図２・図３に示すようにホルダー２の複数の実施例について説明したが、これらの実施例に限定されるものではない。さらに、図示は省略するが高圧ポンプの下流側は洗浄液や洗浄水などのタンクに接続されている。

図６（ｂ）はホルダー２の噴射ノズル３から洗浄対象物ｘ上に噴射される洗浄液軌跡を表す説明図で、ホルダー２の一の噴射ノズル３からの洗浄液の噴射方向が逆向きに変換される位置Ｂで、噴射ノズル３の揺動速度が０になる。したがって、その方向変換位置Ｂでは洗浄対象物ｘに対する洗浄液の噴射時間が他の位置に比べて長くなる。通常、噴射時間が延びると洗浄能力が上がるので、洗浄ムラが生じやすくなる。しかし、本発明の洗浄装置ではその影響が緩和される。つまり、図６（ｃ）に示すように、噴射ノズル３から直下の洗浄対象物ｘまでの距離をＬとすると、噴射ノズル３から洗浄対象物ｘ上の方向変換位置Ｂまでの距離ＬＡはＬ／COSθである。Ｌ＝１００ｍｍ、θ＝２２．５°とすると、ＬＡ＝Ｌ／COS２２．５＝１０８．２ｍｍとなり、方向変換位置Ｂでは噴射ノズル３の直下位置Ａに比べて８．２ｍｍ遠くなる。この結果、洗浄能力が低下するから、洗浄時間が延びても洗浄能力の差異は以下のとおり、低減される。

図７は噴射ノズル３から洗浄対象物ｘまでの距離（スタンドオフ）と洗浄強度との関係を表すグラフで、洗浄液の噴射によるアルミ箔の貫通時間を距離との関係で表したものである。距離Ｌが１００ｍｍからＬＡの１０８ｍｍに延びると、洗浄能力が低下することがわかる。

加えて、噴射ノズル３の直下では洗浄液が洗浄対象物ｘに垂直に当たるので、洗浄液の噴射力Ｆの１００％が洗浄対象物ｘに対し作用するが、方向変換位置Ｂでは角度θ傾斜して作用するので、噴射力ＦｖはＦCOSθに低減される。

このため、方向変換位置Ｂでは、スタンドオフおよび角度の両面で、洗浄能力が直下位置Ａに比べて小さくなるので、揺動速度が０になることに起因した洗浄能力の上昇は緩和されるもの、と推測される。

ところで、上記実施例にかかる高圧洗浄液噴射式洗浄装置１によれば、図８（ａ）に示すように洗浄対象物ｘの搬送方向（矢印）に対し角度α傾斜した状態で、各噴射ノズル３から１本の直線状に高圧下で洗浄液を噴射しながら前後に揺動（往復回転）する。すなわち、本実施例にかかる高圧洗浄液噴射洗浄装置１によれば、図８（ｂ）に示すようにホルダー２下面の、ノズルピッチＰをあけて配列された各噴射ノズル３から噴射される洗浄液が前後方向に揺動し、図８（ａ）のように連続したジグザグの洗浄軌跡Ｊが形成される。図８（ｂ）は１つの噴射ノズル３から噴射される高圧洗浄液の軌跡（ジグザグ模様）を示すもので、本例の場合は、洗浄対象物ｘの搬送速度と前後方向に揺動する噴射ノズル３の揺動速度との関係で、矢印方向に搬送される洗浄対象物ｘは、図８（ｂ）のようにノズルピッチＰの４つの噴射ノズル３から噴射される高圧洗浄液の軌跡が重なり合って構成される洗浄領域Ｋを横切るように移動することになるから、洗浄対象物ｘ上の全面がほぼ隙間なく洗浄液にて洗浄されることになる。

つぎに、図１０は本発明の高圧洗浄液噴射式洗浄装置における他の実施例を示すものである。本実施例にかかる洗浄装置１’は、上記の振り子式洗浄装置１にホルダー２の長手方向への水平直線運動を付加することにより、各噴射ノズル３からの洗浄液を円形や楕円形を描くように洗浄対象物ｘに対し噴射させることができる。このため、図１０（ａ）に示すようにホルダー２を洗浄対象物ｘの搬送方向に対し直交させて配置することができる。また、ホルダー２の回転軸２ｂに対し前後方向に往復回転させる回転力を付与するだけでなく、サーボモータ４１の回転力を回転軸２ｂに伝達する伝達部４２は、回転軸２ｂに対しその長手方向の往復移動を許容するように接続している。このため、ホルダー２の両側の軸受７’は、ホルダー２を長手方向軸回りに回転可能に支持するとともに、ホルダー２の長手方向への移動が可能なように支持している。

一方、ホルダー２の回転軸２ｂに対し長手方向に一定のピッチで往復直線運動を付与する駆動機構４３は、サーボモータ４４の一方向への回転力をホルダー２の長手方向への往復駆動力に変換し、回転軸２ｂに対し往復移動可能な直動力（直線方向の往復駆動力）を付与する。そして、駆動機構４３の直動力を回転軸２ｂに伝達する伝達部４５は回転軸２ｂに対しその回転を許容するように接続している。

以上の構成により、本実施例にかかる洗浄装置１’は、多数の噴射ノズル３から高圧下で洗浄液を噴射しながらホルダー２を長手方向軸回り（前後方向）に揺動させると同時に、ホルダー２の長手方向にも往復移動させることができる。また、ホルダー２の長手方向軸回り（前後方向）の揺動と長手方向の往復直線運動とを同期させることによって、洗浄液を真円形状ないし楕円形状の円を描くように噴射させられるので、洗浄対象物ｘに対しより隙間なく均一に洗浄液を噴射でき、洗浄密度の高い優れた洗浄効果が得られる。しかも、ホルダー２（噴射ノズル３）の前後方向における方向変換位置Ｂ(図６(ｂ)〜(ｄ)参照）とホルダー２の長手方向における方向変換位置Ｃ(図１１（ｃ）参照）とに時間的なずれがあるので、洗浄液が洗浄対象物ｘ上の特定箇所に集中して噴射されることがない。さらに、ホルダー２の前後方向への揺動ストローク距離とホルダー２の長手方向への往復移動ストローク距離とを一致させることもでき、この場合には、洗浄対象物ｘに対し洗浄液を真円形状の円を描くように噴射させることができる。また、両方のストローク距離を調整することで、真円形状だけでなく任意の楕円形状を描くように洗浄液を噴射させることができ、洗浄の均一性を確保する上で自由度が拡がる。その他の構成については、上記第１実施例にかかる高圧洗浄液噴射式洗浄装置１と共通するので、共通の部材については同一の符号を用いて図面に示し、説明を省略する。

さらにまた、本例の高圧洗浄液噴射式洗浄装置１’は上記した先願の洗浄装置に比べて構造が簡単で、ほぼ同様の洗浄作用を得られる。また、ホルダー前後方向の加速度のバランスは、先願の洗浄装置よりも取りやすいので、取り扱いが容易になる。

図１１および図１２は上記の高圧洗浄液噴射式洗浄装置１’の、とくに駆動機構の別の実施例を詳細に示す図面である。

これらの図面に示すように、本例の駆動機構５０では共通のモータ６１によりギヤ機構６２・６３を介してホルダー２の長手方向軸回りの、往復揺動回転と、ホルダー２の長手方向への直動往復運動とを、それぞれピストンクランク機構５１・５２を介して行うようにしている。図１１に示すように回転軸２ｂの一端部には、スプライン機構５３を介して回転軸２ｂの長手方向への往復直線運動を可能にする一方、スプライン機構５３の一部周囲を覆う円筒状の外筒部５３ａに隣接（図１１（ｃ）では外筒部５３ａの右側方に隣接）する回転連結部５４において、図１２（ｆ）に示すように軸受５４ａおよび細径支持棒２ｅを介して回転軸２ｂの一端部を回転可能に連結している。細径支持棒２ｅは回転軸２ｂの一端に一体回転可能に固定されている。また、回転連結部５４が一端を開口したコの字状カバー体５５内に遊嵌され、この状態で支軸５５ａおよび軸受５５ｂを介して支軸５５ａを中心に折曲可能に連結されている。また、図１２（ｆ）に示すように、コの字状カバー体５５の他端側中心部とピストンクランク機構５２のピストン部５２ａとが連結杆５６で連結されている。つまり、外筒部５３ａはスプライン機構５３により回転軸２ｂの長手方向への往復移動を許容しつつ、回転軸２ｂの軸回りに所定角度θずつ往復回転する。なお、外筒部５３ａは軸受５３ｂを介して装置本体のケーシングに回転可能に支持されている。

まず、モーター６１の回転がギヤ機構６２(ギヤ６２ａ・６２ｂ）を介して減速され、第１回転駆動軸６７に伝達されて回転する。駆動回転軸６７の先端にクランク６８の一端が軸受６８ａを介して軸回りに回転可能に接続され、クランク６８の他端のピストン部６８ｂはレバー６９の一端に軸着にて接続されている。また、レバー６９の他端は外筒部５４に一体回転可能に接続されている。さらに、第１回転駆動軸６７に直交して第２駆動回転軸６０が配置され、第１駆動回転軸６７の回転がベベルギヤ６３ａ・６３ｂを介して第２駆動回転軸６０に伝達され、第２駆動回転軸６０が同時に回転する。また、第２駆動回転軸６０と平行に第３駆動回転軸６４が配置され、第２駆動回転軸６０の回転がギヤ６０ａ・６４ａを介して第３駆動回転軸６４に伝達される。第３駆動回転軸６４の一方向への回転より先端のクランク６５が回転し、クランク６５先端のピストン部６５ａおよび連結杆５６および回転連結部５４を介して回転軸２ｂがホルダー２とともにその長手方向へ直動往復運動する。なお、連結杆５６のピストン部６５ａ側のクランク６５による揺動回転は、回転連結部５４における支軸５５ａを中心に連結杆５６の他端側が折れ曲がり運動することにより吸収される。また、第１駆動回転軸６７は連結杆５６と平行に配置される。

このように構成される本実施例にかかる高圧洗浄液噴射式洗浄装置１’について、動作を説明する。

図１１・図１２に示すように、モーター６１の回転を開始することにより、ギヤ機構６２を介して第１駆動回転軸６７が回転し、同時にベベルギヤ機構６３を介して第２駆動回転軸６０が回転し、さらにギヤ６０ａ・６４ａを介して第３駆動回転軸６４に伝達され、第３駆動回転軸６４が回転する。駆動回転軸６４の回転でクランク６５が回転し、クランク６５先端のピストン部６５ａおよび連結杆５６を介して回転連結部５４で支軸５５ａを中心に連結杆５６の他端（ピストン部６５ａ）側が図１２（ｃ）のように連結杆５６の軸線に対し直交する方向に揺動しながらホルダー２の回転軸２ｂを長手方向へ直動往復運動させることにより、ホルダー２が回転軸２ｂとともに長手方向に沿って往復直線運動する。また、第１駆動回転軸６７が同時に回転することにより、クランク６８が回転してその先端のピストン部６８ｂが所定角度ずつ往復回転し、レバー６９および外筒部５３ａを介して回転軸２ｂとともにホルダー２を長手方向軸回りに揺動させる。なお、回転連結部５４によるホルダー２の長手方向への直線往復動はスプライン機構５３で許容され、外筒部５３ａの揺動には支障を来さない。一方、回転連結部５４の揺動回転は軸受５４ａ(図１２（ｆ））で許容されるので、回転軸２ｂの直線往復運動には支障を来さない。したがって、ホルダー２は共通（１台）のモーター６１の回転により回転軸２ｂの軸回りの往復揺動と長手方向への往復直線運動とを同時に行うことができる。

以上に、本発明にかかる高圧洗浄液噴射式洗浄装置について複数の実施例を示したが、これらに限定されるものではなく、たとえば、下記のように実施することができる。

・上記実施例では、ホルダー２の下面に噴射ノズル３を一定間隔で直線状に配列したが、千鳥状に等間隔に２列〜３列を配列することができる。

本発明の高圧洗浄液噴射式洗浄装置の第１実施例を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）はＡ方向矢視図である。 ホルダー２の異なる実施例を示すもので、図２（ａ）はホルダー２の断面図、図２（ｂ）はホルダー２の別の実施例を示す断面図、図２（ｃ）に図２（ｂ）のホルダー全体の外観を概略的に示す斜視図、図２（ｄ）はホルダー２のさらに別の実施例を示す断面図である。 ホルダー２の他の実施例を示すもので、図３（ａ）は図３（ｂ）のａ−ａ断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のｂ−ｂ断面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）のｃ−ｃ断面図である。 図４（ａ）は図１の洗浄装置のピストン・クランク機構を示す正面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のｂ−ｂ断面図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、図４に示すピストン・クランク機構においてホルダー２（噴射ノズル３）の揺動角度θを変更する方法を示す説明図である。 図６（ａ）は図１の実施例にかかる洗浄装置の側面図、図６（ｂ）はホルダー２の噴射ノズル３から洗浄対象物ｘ上に噴射される洗浄液軌跡を表す説明図、図６（ｃ）はホルダー２直下と最大揺動（θ）位置における噴射ノズル３から洗浄対象物ｘまでの距離（スタンドオフ）の関係を表す説明図、図６（ｄ）はホルダー２直下と最大揺動（θ）位置における洗浄強度の関係を表す説明図である。 噴射ノズル３から洗浄対象物ｘまでの距離（スタンドオフ）と洗浄強度との関係を表すグラフで、洗浄液の噴射によるアルミ箔の貫通時間に相当する洗浄能力と距離との関係で表したものである。 図８（ａ）はホルダー２における隣接する１と２の各噴射ノズル３から噴射される高圧洗浄液の軌跡（ジグザグ模様）を示す説明図で、図８（ｂ）は洗浄対象物ｘが４つの噴射ノズル３から噴射される高圧洗浄液の軌跡が重なり合って構成される洗浄領域Ｋを横切るように搬送して洗浄される状態を示す説明図である。 図９（ａ）は洗浄液供給管９をホルダー２の一端に接続した状態の正面および側面を示す説明図、図９（ｂ）（ｃ）は洗浄液供給管９の他の実施例を示すもので、図９（ｂ）は高圧ホースからなる洗浄液供給管９’を接続した状態の正面および側面を示す説明図、図９（ｃ）は螺旋状に形成した金属製の洗浄液供給管９”を接続した状態の正面および側面を示す説明図、図９（ｄ）は剛性の高い固定式洗浄液供給管１１の一端を、回転軸２ｂの端部にスイベル継手１２を介して接続した状態の正面および側面を示す説明図である。 本発明の高圧洗浄液噴射洗浄装置における前後方向の揺動と長手方向の往復直線運動とを組み合わせた他の実施例を示すもので、図１０（ａ）は平面図、図１０（ｂ）は駆動機構を概略的に示す正面図である。 図１１および図１２は上記の高圧洗浄液噴射式洗浄装置１’の、とくに駆動機構の別の実施例を詳細に示す図面で、図１１（ａ）は図１１（ｃ）のＡ−Ａ断面図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＢ−Ｂ断面図、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。 図１２（ｄ）は図１１（ａ）の左側面図、図１２（ｅ）図１２（ｄ）のＥ方向矢視図、図１２（ｆ）は図１１（ｃ）のＦ部を拡大して示す詳細図である。 多数の高圧水噴射ノズル７２が配列されたホルダー７１を、両側の駆動軸７４を偏心回転させて水平面内で旋回円運動しながら洗浄する構造の、先願にかかる洗浄装置７０を示す平面図である。

符号の説明

１・１’高圧洗浄液噴射式洗浄装置
２ ホルダー
２ａホルダー本体
２ｂ回転軸
２ｃコの字形部
２ｄ突起部
２ｅ細径支持棒
３ 噴射ノズル
４ ノズル部
４ａ・４ｂ円筒部
４ｃ開口
４ｄ接続孔
５ 貫通孔
６ ボルト
６ａナット
７ 軸受装置
７’軸受
８ 頭部付きボルト
８ａ頭部
８ｂネジ部
９・９’・９”高圧洗浄液供給管
１０ 洗浄室
１０ｂ側壁
１０ｃ開口
１１ 固定式洗浄液供給管
１２ スイベル継手
２１ レバー
２２ サーボモータ
２３ クランク
２３ａカウンタウエイト
２４ コネクチングロッド
２５ クランクピン
２６ ピストンピン
２７ スリーブ状回転伝達部
３１ ブロック体
３２ 高圧洗浄液供給路
３３ 貫通孔
３４ Ｏリング
４０ ネジ孔
４１ サーボモータ
４２ 伝達部
４３ 駆動機構
４４ サーボモータ
４５ 伝達部
５０ 駆動機構
５１・５２ ピストンクランク機構
５２ａピストン部
５３ スプライン機構
５３ａ外筒部
５３ｂ軸受
５４ 回転連結部
５４ａ軸受
５５ コの字状カバー体
５５ａ支軸
５５ｂ軸受
５６ 連結杆
６０ 第２駆動回転軸
６０ａ・６４ａギヤ
６１ モーター
６２・６３ ギヤ機構
６３ａ・６３ｂベベルギヤ
６４ 第３駆動回転軸
６５ クランク
６５ａピストン部
６７ 第１駆動回転軸
６８ クランク
６８ａ軸受
６８ｂピストン部
６９ レバー
ｘ 洗浄対象物

Claims (6)

1. 多数の高圧洗浄液噴射ノズルをバー状ホルダーの長手方向に沿って一定の間隔をあけて配列するとともに、前記ホルダーをその両側方で長手方向の軸回りに回転可能に支持し、洗浄対象物を前記ホルダーに対し一定速度で搬送しながら、前記ホルダーを所定回転角度内で前後方向に往復回転させながら各噴射ノズルから高圧洗浄液を前記洗浄対象物に対し一本の直線状に噴射させて洗浄する高圧洗浄液噴射式洗浄装置であって、
   前記ホルダーを前記洗浄対象物を横切る長さ以上の長さにし、前記洗浄対象物の搬送方向に対し直交または傾斜させて配置したことを特徴とする高圧洗浄液噴射式洗浄装置。
2. 前記ホルダーの下面に前記各噴射ノズルを長手方向に沿って配列するとともに、
   前記ホルダー本体の長手方向に沿って高圧洗浄液供給路を直線状にかつ前記各噴射ノズルに連通させて穿設し、
   前記高圧洗浄液供給路の端部に可撓性の高圧洗浄液供給管の一端を接続し、
   前記ホルダーの両側面に回転軸を一体回転可能に取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の高圧洗浄液噴射式洗浄装置。
3. 前記ホルダーが断面方形のブロック体で、前記回転軸の一端に他方を開口した角筒部を一体に設け、各角筒部の開口内に前記ブロック体の両側部をそれぞれ嵌挿して前記角筒部および前記ブロック体の端部を一連に貫通するボルトにて一体的に固定したことを特徴とする請求項１または２に記載の高圧洗浄液噴射式洗浄装置。
4. 前記ホルダーをその両側方で前後方向に回転可能に支持するとともに、その長手方向に移動可能に支持し、
   前記ホルダーを前記洗浄対象物の搬送方向に対し直交させて配置し、
   前記ホルダーを前後方向に所定回転角度内で往復回転させると同時に、長手方向に所定寸法内で往復移動させるようにしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高圧洗浄液噴射洗浄装置。
5. 共通のモーターにより前記ホルダーの回転軸に対し長手方向の往復移動を許容しかつ前後方向に往復回転可能な回転力を付与するとともに、前記ホルダーの回転軸に対し前後方向の回転を許容しかつ長手方向に往復移動可能な直動力を付与することを特徴とする請求項４に記載の高圧洗浄液噴射式洗浄装置。
6. 前記ホルダーの前後方向への往復回転ストローク距離と前記ホルダーの長手方向への往復移動ストローク距離とを一致させたことを特徴とする請求項４または５に記載の高圧洗浄液噴射式洗浄装置。

Images