JP2015217352A - 洗浄装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被洗浄物を効果的に洗浄する洗浄装置を提供することを目的とする。
【解決手段】被洗浄物Ｗを洗浄領域内で洗浄する洗浄装置１であって、被洗浄物Ｗを水平方向に回転させる基台５と、被洗浄物Ｗをチルト回転させる回転機構４と、被洗浄物Ｗを支持する支持台３と、被洗浄物Ｗを覆い、上下方向に揺動する可動チャンバー２と、可動チャンバー２に配され、洗浄領域に流体を噴射する低圧洗浄ノズル６と、高圧洗浄ノズル７と、可動チャンバー２に配され、洗浄領域に液体を供給する供給口９と、を備え、支持台３の周縁と可動チャンバー２の内壁とが当接していない洗浄装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、被洗浄物を洗浄する洗浄装置に関し、特に複雑な内部構造を有する被洗浄物に適した洗浄装置に関する。

従来、孔が回路状に形成されているなど複雑な内部構造の被洗浄物を洗浄する場合、内部の残留異物を確実に除去するために、孔の入口に向けて洗浄ノズルの位置や角度を調整して洗浄を行っていた（例えば、特許文献１参照）。

また、被洗浄物を載せる基台の上に筒体を被せ、多数の洗浄ノズル部材を筒体の内部で回転させながら洗浄液を噴射する洗浄装置もある（例えば、特許文献２参照）。

また、被洗浄物を傾斜させて複数の面から洗浄する洗浄装置もある（例えば、特許文献３参照）。この洗浄装置は、ワークＷを支持するテ−ブル３０が駆動用モータ３０ｅを支点として水平軸を中心に垂直方向に９０度傾斜し、これによりワ−クＷの洗浄面を多関節形ロボットの正面に向け、多関節形ロボットに設けられた洗浄ノズルがワ−クの各面を洗浄する。

特開２００９−２７５２６５号公報 特開２００６−１２２８１１号公報 特開平１１−１０４５７８号公報

構造が複雑な被洗浄物の場合、従来の洗浄装置においては、洗浄ノズルが３０本以上必要になることがある。また、特許文献１の洗浄装置のように、自由にノズルの位置を変えて洗浄する場合、被洗浄物の形状（孔の位置）に応じて、多数の洗浄ノズルの１本１本について位置と角度を調整しなければならない。被洗浄物の構造が異なれば、それぞれの被洗浄物ごとに、この作業を行うことになる。したがって、洗浄ノズルの位置や角度の調整は、作業者の熟練が必要であるばかりでなく、非効率的で、しかも一定の洗浄効果があげられないという課題があった。

また、特許文献２の洗浄装置では、筒体内部で回転する洗浄ノズル部材に配置された多数の洗浄ノズルは、位置や角度の調整が不要であるが、１つの洗浄ノズルから噴射される洗浄液は、何回転しても被洗浄物上の同一線上にしか当たらない。したがって、被洗浄物の構造によっては、必要な箇所に洗浄液が十分に噴射されない可能性がある。一方で、それを避けるために洗浄ノズルの本数を増やせば、洗浄液の圧力が低下するか、圧力を維持するために大型ポンプが導入されることになり、設備コストや運転コストの高騰を招きかねない。

また、特許文献３の洗浄装置では、テーブルの端部を中心にワークが回転するため、ワークの姿勢制御がワーク中心より大きく偏心する必要があり、大きなスペースを必要とする。さらに、ワークを姿勢制御して各表面を洗浄する場合、洗浄ノズルの移動距離も大きくなり（第６図（ａ）のＳ１参照）、装置全体がより大きくなる。また、洗浄ノズルの移動距離が大きいと洗浄にも時間を要し非効率的である。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、さまざまな内部構造の被洗浄物を効果的に洗浄する洗浄装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明に係る洗浄装置は、被洗浄物を洗浄領域内で洗浄する洗浄装置であって、前記被洗浄物を水平方向に回転させる基台と、前記被洗浄物をチルト回転させる回転機構と、前記被洗浄物を支持する支持台と、前記被洗浄物を覆い、洗浄領域の上面及び側面を形成し、上下方向に揺動する可動チャンバーと、前記可動チャンバーに配され、前記洗浄領域に流体を噴射する第１洗浄ノズルと、前記可動チャンバーに配され、前記洗浄領域に液体を供給する供給口と、を備え、前記支持台の周縁と前記可動チャンバーの内壁とが当接していない。

ここで、洗浄領域とは、被洗浄物が洗浄される空間をいう。洗浄領域の上面及び側面を形成する可動チャンバーとは、例えば下方が開放した有底筒状のものをいう。流体とは、被洗浄物を洗浄する洗浄流体をいい、例えば水等の液体や空気等の気体、もしくはこれらの混合流体などをいう。また、前記支持台の周縁と前記可動チャンバーの内壁とが当接していないとは、これらの間に間隔があけられていて、この間から洗浄流体が下方に送られて、排出される。

この構成によれば、被洗浄物が水平方向に回転し、可動チャンバーが上下方向に揺動し、ノズルから噴射された洗浄流体が被洗浄物に対して波状の噴射パターンを描く（例えば、図９参照）。これにより、主として被洗浄物の側面が洗浄される。

また、被洗浄物の水平回転が２周目に入ったときに、噴射パターンを１周目のものと重ならないよう基台の回転速度や可動チャンバーの揺動の振幅の設定を調整すれば、１周目に洗浄流体が当たらなかった部分にも洗浄流体が当たる。これにより、比較的少数のノズルで効率的な洗浄が行える。また、基台の回転速度、可動チャンバーの揺動の振幅や速度といった数値で噴射パターンを決められるので、再現性があり、熟練者でなくとも安定して高精度の洗浄効果を得られる。

さらに、この洗浄装置は、被洗浄物をチルト回転する回転機構を備えているので、被洗浄物の側面を洗浄した後に、被洗浄物を９０度傾斜させて洗浄を行えば、被洗浄物の上下面も確実に洗浄できる。これにより、被洗浄物の全体を洗浄できる。したがって、被洗浄物の側面及び上下面に孔がある内部が複雑な回路状に形成されている被洗浄物に対しても、効果的な洗浄ができる。

さらに、この洗浄装置は、洗浄領域内に液体を供給する供給口を備えているので、洗浄領域内に水等の液体を供給して浸漬洗浄が行える。被洗浄物を浸漬することで、被洗浄物の表面の孔から内部に液体が流入するので、複雑な内部構造を有する被洗浄物の洗浄に適している。したがって、この洗浄装置は、給水口から液体を供給して行う浸漬洗浄と、液体を供給しない気中洗浄と、を行うことができる。

また、洗浄領域内に供給した液体は、支持台の周縁と可動チャンバーの内壁との間隔から排出できる。なお、別途排出口を設けてもよい。また、排出口は、可動チャンバーの側面上部に設けてもよく、このようにすれば、浸漬洗浄を行う場合に、液中の表面に浮いた軽い残留異物を上部の排水口からオーバーフローする液体とともに除去できる。一方、底に沈むような重い残留異物は、支持台の周縁と可動チャンバーの内壁との間隔から除去できる。これにより、被洗浄物への残留異物の再付着を防止でき、効果的な洗浄を行える。

好ましくは、この洗浄装置は、前記可動チャンバーの前記第１洗浄ノズルと別の位置に配され、洗浄領域内に流体を噴射する第２洗浄ノズルを、更に備える。より好ましくは、この洗浄装置は、前記第１ノズルが液体と気体とを噴射する低圧の２流体ノズルであり、前記第２ノズルが、液体と気体とを噴射する高圧の２流体ノズルである。

この構成によれば、複数のまたは複数種の洗浄ノズルにより、被洗浄物や汚れに対して多様な設定ができる。また、低圧の洗浄ノズルと高圧の洗浄ノズルを用いることで、低圧の洗浄流体で被洗浄物の表面全体を洗浄し、高圧の洗浄流体で被洗浄物の孔を狙って洗浄するなど、洗浄の精度を高められる。

また、洗浄ノズルに２流体ノズルを用いて、液体と気体の双方を噴射する。２流体ノズルとは、２つの流体を噴射可能なノズルをいい、例えば噴射口を同心円状に構成して洗浄ノズルの中心部から洗浄液体を、その周囲からエアを噴射するノズルである。２流体ノズルは、特に液中で洗浄流体を噴射する浸漬洗浄に効果的である。洗浄液体のみを液中に噴射する場合と比較し、洗浄液体の周囲にエアの相ができるので、より確実に被洗浄物まで、例えば孔の奥まで、洗浄流体が届き洗浄効果が高まる。

好ましくは、この洗浄装置は、前記第１洗浄ノズルを複数備え、複数の第１洗浄ノズルは、平面視において対向し、かつ、上下方向に所定の間隔をあけて配置され、平面視において対向する第１洗浄ノズル同士が上下方向にずらされている。より好ましくは、この洗浄装置は、前記第２洗浄ノズルを複数備え、複数の第２洗浄ノズルは、平面視において対向し、対向する第２洗浄ノズル同士が上下方向にずらされている。

ここで、平面視において対向とは、複数の第１洗浄ノズルが基台を中心に１８０度の間隔をあけて配置されていることをいう。また、対向する複数の第１洗浄ノズルを複数組配置する時は、例えば２組であれば９０度の間隔をあけたり、３組であれば６０度の間隔をあければよい。この構成によれば、被洗浄物の両側から効率的に洗浄流体を噴射することができ、また洗浄ノズルの細かな設定ができ、効率的な洗浄ができる。

また、平面視において対向する第１洗浄ノズル同士が上下方向にずらされているとは、対向する第１洗浄ノズル同士の噴射口が高さ方向に重ならないよう上下方向にずらして配置することをいう。これにより、例えば被洗浄物に貫通孔がある場合などに、対向して噴射される洗浄流体が衝突することを防止する。

好ましくは、この洗浄装置は、洗浄領域内に空気を噴射するエアノズルと、前記第１洗浄ノズルと前記エアノズルとが配置された第１ノズル群と、を備える。より好ましくは、この洗浄装置は、前記第２洗浄ノズルと前記エアノズルとが配置された第２ノズル群、を更に備える。

この構成によれば、被洗浄物に空気等の気体をブローして、水切り乾燥を行う。また、洗浄ノズルとエアノズルとを配置してノズル群を形成することで、省スペース化が図れる。また、ノズル群をユニット化することで、洗浄装置の製造や修理の際に効率がよい。また、洗浄ノズルがエアを噴射する２流体ノズルの場合、洗浄ノズルとエアノズルへのエア供給ポンプを共用することができる。

好ましくは、この洗浄装置は、前記可動チャンバーに配される超音波素子を更に備える。この構成によれば、浸漬洗浄において、超音波洗浄ができ、多様な被洗浄物に対して洗浄を効率的に行える。これにより、１台の洗浄装置で、気中洗浄、浸漬洗浄、低圧洗浄流体による洗浄、高圧洗浄流体による洗浄、超音波洗浄ができる。

好ましくは、この洗浄装置は、前記基台の水平方向の回転速度が、平面視において、前記基台の中心と所定の第１洗浄ノズル又は第２洗浄ノズルの噴射口とを結ぶ線上における、前記基台の中心から前記被洗浄物の端部までの距離に応じて変化する。

この構成によれば、被洗浄物の外形状によって回転速度を変化させることができ、被洗浄物の各部分をムラなく洗浄することができ、洗浄精度が向上する。

より好ましくは、この洗浄装置は、前記基台の水平方向の周速度が、前記端部において一定である。

この構成によれば、基台の中心と所定の第１洗浄ノズル又は第２洗浄ノズルの噴射口とを結ぶ線上において被洗浄物の端部における周速度が一定であるので、被洗浄物の各端部において洗浄流体が走査する時間が略一定となる。これにより、被洗浄物をムラなく洗浄できる。

すなわち、例えば被洗浄物が平面視で長方形の場合、水平方向の回転速度が一定であると、長方形の短辺や長辺や四隅のポイントで、洗浄流体が走査する速度がそれぞれ変わり、被洗浄物の洗浄部位によって微妙に洗浄精度が変わる。

これを上記のように回転速度を変化させ、被洗浄物の各端部における周速度を一定とすれば、長方形の短辺や長辺や四隅のポイントで洗浄流体が走査する速度が一定となり、被洗浄物の洗浄部位における洗浄ムラを抑え、被洗精度が向上される。

好ましくは、この洗浄装置は、洗浄領域内に気体を噴射する噴射口を、更に備える。

この構成によれば、被洗浄物に空気等の気体をブローして、水切り乾燥を行える。

より好ましくは、この洗浄装置は、洗浄領域内の気体を吸引して排気する排気口を、更に備える。

この構成によれば、洗浄領域内の気体を吸引して排気して、洗浄領域内の湿度を下げるとともに、大容量の気体が洗浄領域内を走ることで、水切り乾燥性を高める。

好ましくは、この洗浄装置は、前記可動チャンバーの下方に、中央が開口した環状部を、更に備える。

この構成によれば、被洗浄物を浸漬洗浄する際に、洗浄領域からの浸漬液の過度な流出を抑えられる。

好ましくは、この洗浄装置は、前記可動チャンバーの側面を囲う、固定チャンバーを更に備える。

この構成によれば、可動チャンバーと固定チャンバーにより、洗浄領域を形成する。

また、この洗浄装置は、前記可動チャンバーが周方向に分割された第１部材と第２部材とを有し、前記第１部材に前記第１洗浄ノズルが配されていて、前記第２部材が上下方向に昇降する構成としてもよい。

この構成によれば、第２部材が上下方向に昇降するので、第２部材が洗浄領域内に被洗浄物を取り付け・取り外しする時の扉として使用される。一方、第２部材を扉として使用する場合、上下の昇降距離が比較的大きくなるため、配線、取り回し、故障等の観点から、洗浄ノズルは第１部材側に取り付けることが望ましい。

好ましくは、この洗浄装置は、前記回転機構は、前記基台に取り付けられた外枠と、前記基台と前記支持台の間に配されるリンク機構と、を備え、前記リンク機構は、前記基台または前記外枠に回転可能に一端がジョイントされ、他端が前記支持台に回転可能にジョイントされたリンクと、前記基台または前記外枠に回転可能に一端がジョイントされ、他端が前記リンクに回転可能にジョイントされた伸縮装置と、前記外枠に設けられたスライドレールと、前記支持台に設けられ、前記スライドレールを摺動する摺動部材と、を有する。

この構成によれば、伸縮装置が伸びる方向にスライドしてリンクを押すことによって、リンクが基台とのジョイント部を支点として起き上がり、それと同時に支持台も起き上がる。それと同時に、支持台が、リンクと支持台とのジョイント部を支点に回転しつつ、支持台に設けられた摺動部材がスライドレールを摺動して、通常時基台と平行に配置された支持台が回転して基台と垂直な状態まで傾斜した状態となる。

このとき、支持台が起き上がると同時に傾斜しつつ回転するため、被洗浄物は被洗浄物の略中心を回転中心として回転し、被洗浄物の姿勢が９０度傾斜する。逆に、伸縮装置が縮む方向にスライドすると、被洗浄物は被洗浄物の略中心を回転中心として回転し、被洗浄物の姿勢が９０度傾斜した状態から通常状態に戻る。これにより、被洗浄物の略中心を回転中心として姿勢制御されるので、被洗浄物の姿勢制御を省スペースで行うことができる。また、被洗浄物の各面を洗浄する際、洗浄ノズルの移動距離（ストローク）を抑えることができ、洗浄効率が向上する。

また、この洗浄装置は、前記支持台の周縁部に弾性部材が設けられていてもよい。この構成によれば、支持台の周縁と可動チャンバーの内壁との間隔が広くても、ゴムシール等の弾性部材により間隔を小さくすることができ、そこからの洗浄液体の流出を少なくすることができる。したがって、被洗浄物をより速やかに液体中に浸漬させることができ、液中洗浄が効率的に行える。なお、支持台の周縁の弾性部材とチャンバーの内壁とを当接させる構成としてもよく、その場合、ゴムシールの外縁に一定の間隔で切り込みを入れて、ゴムシールの外縁とチャンバーの内壁との摩擦によるゴムシールの破損を緩和することができる。

以上のように、本発明に係る洗浄装置によれば、被洗浄物の側面から上下面まで、全体を安定して洗浄できる。また、複雑な構造の被洗浄物であっても、洗浄ノズルの位置や角度の厳密な調整なしに効率的・効果的に洗浄できる。また、１台の洗浄装置で、気中洗浄と浸漬洗浄ができる。

本発明の一実施形態に係る洗浄装置を示す概略図である。 同洗浄装置の平面図である。 同洗浄装置におけるチャンバーを半分切り欠いた正面図である。 同洗浄装置におけるチャンバーを半分切り欠いた側面図である。 同洗浄装置の回転機構を示す側面図である（被洗浄物あり）。 同洗浄装置の回転機構を示す平面図である（被洗浄物なし、支持台透過）。 同洗浄装置の回転機構の動作を示す説明図である。 同洗浄装置の低圧・高圧洗浄ノズルの配置を示す説明図である（水平方向）。 同洗浄装置の低圧・高圧洗浄ノズルの配置を示す展開図である（水平方向）。 同洗浄装置の低圧洗浄ノズルの配置を示す説明図である（上下方向）。 同洗浄装置の高圧洗浄ノズルの配置を示す説明図である（上下方向）。 同洗浄装置の低圧洗浄ノズル群を示す説明図である（５個の低圧洗浄ノズル）。 同洗浄装置の低圧洗浄ノズル群のＡＡ断面図である。 同洗浄装置の高圧洗浄ノズル群を示す説明図である（５個の高圧洗浄ノズル）。 同洗浄装置の高圧洗浄ノズル群を示す説明図である（３個の高圧洗浄ノズル）。 同洗浄装置の洗浄ノズルの噴射パターンを示す説明図である。 被洗浄物に孔がある場合の高圧洗浄ノズルの配置を示す説明図である。 同洗浄装置の低圧洗浄ノズルを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る洗浄工程を示すフローチャートである。 基台の回転速度を算出する根拠を示す説明図１である。 基台の回転速度を算出する根拠を示す説明図２である。 基台の回転速度を示す説明図である。 洗浄工程の変形例を示すフローチャートである。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づき説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。特に、下記実施形態の洗浄ノズルの本数や配置、回転速度、各種寸法は一例であり、本発明は下記に限定されない。

＜１．洗浄装置の構造＞
図１に示すように、洗浄装置１は、被洗浄物Ｗを上方から覆う可動チャンバー２と、被洗浄物Ｗを支持する支持台３と、被洗浄物Ｗをチルト回転させる回転機構４と、基台５と、可動チャンバー２の側面に配された低圧洗浄ノズル６、高圧洗浄ノズル７、超音波素子８と、可動チャンバー２の上面に配された供給口９と、可動チャンバー２の側面上方に配された排出口１０と、架台１１と、を備える。

図示しないが、洗浄ポンプを可動チャンバー２の外側に設け、可動チャンバー２への洗浄流体の給水を行っている。また、可動チャンバー２からの排水は、フィルター（図示せず）で濾過して残留異物を除去したのち洗浄ポンプに戻し、循環させている。さらに、可動チャンバー２の外側に、エア供給ポンプ（図示せず）を設け、低圧洗浄ノズル６及び高圧洗浄ノズル７へのエアの供給を行っている。

［１−１．チャンバー］
図２、図３、図４に示すように、可動チャンバー２は、八角形板状の上面部２１と、その下方に延びる断面八角形の筒状側面部２２とを有する。八角形の１辺から中心を通り対向する辺までの寸法が６２０ｍｍ、高さが６２０ｍｍである。側面部２２の下方には、側面部２２から延在し、中央が大きく円形に開口した環状部２３が設けられている。

また、可動チャンバー２の下方には、断面八角形の筒状の固定チャンバー２４が架台１１に固定されている。固定チャンバー２４は、八角形の１辺から中心を通り対向する辺までの寸法が６５０ｍｍで、高さが２５０ｍｍである。固定チャンバー２４は、可動チャンバー２の周囲を囲うように、可動チャンバー２と上下方向に８０ｍｍ重なっている。

また、可動チャンバー２の上面部２１の中央には、エアシリンダ２５が垂直に設けられている。エアシリンダ２５は、空気圧により昇降可能なロッドが内蔵されている。ロッドの先端が、上面部２１の中央に固定されている。これにより、可動チャンバー２は、ロッドから吊下げられた状態となり、空気圧によって５０ｍｍのストロークで上下方向に揺動する。

なお、エアシリンダ２５は、電動シリンダやロボットシリンダ等を用いてもよい。また、可動チャンバー２の形状は、断面八角形の筒状に限らず、円筒形でもよい。また、固定チャンバー２４の形状も、断面八角形の筒状に限らず、円筒形でもよい。

［１−２．回転機構］
図５Ａ、図５Ｂに示すように、回転機構４は、被洗浄物Ｗをチルト回転させる機構である。回転機構４は、支持台３と基台５の間に配されている。支持台３は、円盤状で被洗浄物Ｗを保持する。支持台３の直径は、可動チャンバー２に内接する円の直径よりも小さく、支持台３の周縁と可動チャンバー２との間に間隔が形成される。本実施形態において、支持台３は、中央が大きく開口した矩形枠状であり、開口から被洗浄物Ｗの下面が露出する。なお、支持台３は矩形枠状に限られず、被洗浄物Ｗの下面が露出すればよく、例えば２本のレール状や、十字のレール状などでもよい。

回転機構４は、２組の第１ブラケット４１、第２ブラケット４２、リンク４３、エアシリンダ４４と、これらの両側に外枠４５と、を備える。外枠４５には、ガイドレール４６が設けられている。第１ブラケット４１、第２ブラケット４２、外枠４５は、基台５に固定されている。

リンク４３は、一端が第１ブラケット４１にピン４７ａで回転可能に接続されていて、他端が支持台３にピン４７ｂで回転可能に接続されている。エアシリンダ４４は、一端が第２ブラケット４２にピン４７ｃで回転可能に接続されていて、他端がリンク４３にピン４７ｄで回転可能に接続されている。

エアシリンダ４４は、空気圧によって伸縮するロッド４４ａを有し、ロッド４４ａが伸縮してリンク４３を押し引きする。これにより、リンク４３がピン４７ａを中心に回転する。支持台３の下方の両側には、それぞれ摺動部材３１が取り付けられている。摺動部材３１は、それぞれスライドレール４６を摺動する。また、本実施形態においては摺動抵抗を小さくするため、摺動部材３１の先端には回転自在のローラを用いる。

図６に回転機構４の動作を示す。図５Ａ、図６に示すように、回転機構４の通常時、エアシリンダ４４のロッド４４ａは縮んだ状態であり、支持台３は水平になっている。そして、ロッド４４ａが伸びることで、リンク４３がピン４７ａを中心に回転して支持台３を押し上げる。この時、支持台３の摺動部材３１がスライドレール４６を摺動し、支持台３が立ち上がり、最終的に支持台３が水平方向から略９０度回転した状態となる。そして、支持台３と共に被洗浄装置Ｗが略９０度回転する。これにより、被洗浄物Ｗの上面及び下面が可動チャンバー２の内壁と平行になり、洗浄ノズルによって上面及び下面が確実に洗浄される。

［１−３．洗浄ノズル］
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃに示すように、可動チャンバー２の側面部２２には、２０個の低圧洗浄ノズル６と、８個の高圧洗浄ノズル７、１個の超音波素子８と、が固定されている。低圧洗浄ノズル６は、５個を１組とする低圧洗浄ノズル群６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄが、周方向に９０度の間隔をあけて取り付けられている。これにより、低圧洗浄ノズル群６Ａと６Ｃ、及び、６Ｂと６Ｄが、それぞれ平面視において対向配置される。

また、これら低圧洗浄ノズル群６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、６Ｄは、５個ずつの低圧洗浄ノズル６が上下方向に４０ｍｍの間隔をあけて配置されている。そして、対向する低圧洗浄ノズル群６Ａと６Ｃは、上下方向に２０ｍｍずらして配置されている。同様に、低圧洗浄ノズル群６Ｂと６Ｄも、上下方向に２０ｍｍずらして配置されている。これにより、平面視で対向する低圧洗浄ノズル６は、それぞれ噴射口が上下方向にずれることとなる。

図８Ａ、図８Ｂに示すように、これら低圧洗浄ノズル群６Ａ−６Ｄには、複数の低圧洗浄ノズル６の列の隣に、複数のエアノズル１３が、低圧洗浄ノズル６とずらして配置されている。エアノズル１３は、被洗浄物Ｗを水切り乾燥する時に、被洗浄物Ｗに向けてエアブローを行うためのものである。

これら低圧洗浄ノズル６が、可動チャンバー２と共に上下方向に揺動し、かつ、基台５と共に被洗浄物Ｗが回転することで、被洗浄物Ｗの側面がムラなく洗浄される（図９に示す被洗浄物Ｗの側面全周を開いた噴射パターン参照）。

図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｄに示すように、高圧洗浄ノズル７は、５個を１組とする高圧洗浄ノズル群７Ａと、３個を１組とする高圧洗浄ノズル群７Ｂが、周方向に１８０度の間隔をあけて取り付けられている。これにより、高圧洗浄ノズル群７Ａと７Ｂが平面視において対向配置される。

図８Ｃ、図８Ｄに示すように、高圧洗浄ノズル群７Ａは５個の高圧洗浄ノズル７が、上下方向に４０ｍｍの間隔をあけて配置され、高圧洗浄ノズル群７Ｂは３個の高圧洗浄ノズル７が、上下方向に４０ｍｍの間隔をあけて配置されている。そして、対向する高圧洗浄ノズル群７Ａと７Ｂは、高圧洗浄ノズル７の噴射口が、それぞれ上下方向に２０ｍｍずれるように配置されている。また、高圧洗浄ノズル群７Ａ、７Ｂにも、複数の高圧洗浄ノズル７の列の隣に、複数のエアノズル１３が、高圧洗浄ノズル７とずらして配置されている。

また、高圧洗浄ノズル群７Ａは、低圧洗浄ノズル群６Ａから低圧洗浄ノズル群６Ｂ側に、周方向に４５度の間隔をあけて配置されている。また、超音波素子８は、低圧洗浄ノズル群６Ａから低圧洗浄ノズル群６Ｄ側に、周方向に４５度の間隔をあけて配置されている。なお、低圧洗浄ノズル６、高圧洗浄ノズル７、超音波素子８の配置は、上記以外の配置にしてもよいし、その個数を変更してもよい。

なお、被洗浄物が内部に回路を有し、表面に複数の孔があるような複雑な構造の場合は、各高圧洗浄ノズル７をその孔を狙うように高さ位置や角度を設定することが望ましい（図９Ｂ参照）。

次に、洗浄ノズルの構造について説明する。低圧洗浄ノズル６、高圧洗浄ノズル７は、いずれも２流体ノズルである。低圧洗浄ノズル６と高圧洗浄ノズル７は、その構造と噴射する洗浄流体は同じであり、噴射する洗浄流体の圧力が異なる。したがって、低圧洗浄ノズル６を主として説明する。

図１０に示すように、低圧洗浄ノズル６は、洗浄領域内で被洗浄物Ｗに向けて洗浄流体を噴射して、被洗浄物Ｗに対する切り粉や切削油の除去・洗浄作業に供される。低圧洗浄ノズル６は、洗浄流体を噴射する内外二重のノズルを同軸に配設してなる。すなわち、低圧洗浄ノズル６は、中央に形成された内流路６１と、該内流路６１を囲む断面円環状の外流路６２とを有する二重ノズルである。

そして、各流路６１・６２の先端にある噴射口から加圧液体や加圧気体を被洗浄物Ｗに向けて噴射する。各流路６１・６２への洗浄流体の送給は、供給管６３・６３の途中に設けられた電磁弁６４・６４で制御される。本実施形態においては、内流路６１の噴射口から加圧液体が噴射され、外流路６２の噴射口から加圧気体が噴射される。なお、電磁弁６４・６４を制御することにより、内流路６１から加圧液体のみを噴射させたり、外流路６２から加圧気体のみを噴射させたりすることもできる。

内流路６１の噴出口は、外流路６２の噴出口よりも前方へ突出されている。また、各流路６１・６２の噴出口は、前後方向において径寸法が均一なストレート状に形成されている。以上のようなノズル形態を採用することにより、各流路６１・６２から噴射される洗浄流体に、前方向への直進性を与え、これにより外流路６２から噴射された加圧気体が、内流路６１の軸心方向に向かうことを阻止する。

また、外流路６２から噴射された加圧気体を、内流路６１の筒壁の外面に沿わせることによっても、該加圧気体に前方向への直進性が更に与えられる。これらにより、外流路６２から噴射された加圧気体と、内流路６１から噴射された加圧液体とが、低圧洗浄ノズル６からの噴射直後に混じり合うことを抑える。なお、各流路６１・６２の各噴射口から噴射された洗浄流体がある程度広がることはあるが、従来の洗浄ノズルと比較して、これら加圧液体と加圧気体との直進性が向上し、被洗浄物Ｗを効率的に洗浄できる。

高圧洗浄ノズル７も、低圧洗浄ノズル６と同様の構造であり、従来の洗浄ノズルと比較して直進性が高い。なお、高圧洗浄ノズル７は低圧洗浄ノズル６に比べて加圧液体及び加圧気体の加圧度が高い。

また、低圧洗浄ノズル６と高圧洗浄ノズル７とに上記構造の２流体ノズルを用いることは、特に被洗浄物Ｗを液中で洗浄する浸漬洗浄において有効である。

［１−４．基台］
図２、図３に示すように、基台５は、円盤状で、その下面中央に回転軸５１が固定されていて、図示しないサーボモータにより回転軸５１が回転し、基台５が水平方向に回転する。これにより、基台５の上の回転機構４、支持台３が水平方向に回転して、被洗浄装置Ｗが水平方向に回転する。

また、本実施形態における水平方向の回転速度は一定でなく、被洗浄物Ｗの形状に合わせて変化させている。本実施形態における被洗浄物Ｗの形状は直方体形状であり、この時の回転速度は、被洗浄物Ｗの平面視における長方形の中心から、外形線上の各点までの距離に応じて変化させている。

［１−４．供給口及び排出口］
図２、図３に示すように、供給口９は、被洗浄物Ｗの浸漬洗浄を行うための浸漬液を洗浄領域内に供給するものである。供給口９は、可動チャンバー２の上面部２１に２カ所設けられている。各供給口９には、供給路９１が接続されていて、供給ポンプから浸漬液が送給される。

排出口１０は、可動チャンバー２の側面部２２の上方に２カ所設けられていて、浸漬洗浄を行う際に、浸漬液や洗浄流体を洗浄領域からオーバーフローさせると共に、重量の軽い残留異物を洗浄領域の外部へ排出する。なお、重量の重い残留異物については、支持台３と可動チャンバー２との間隔から、浸漬液や洗浄流体と共に下方へ送られ、固定チャンバー２４に設けられた排出口１２より外部に排出される。

なお、供給口９への浸漬液の供給は、供給ポンプよりなされるが、洗浄ノズルに洗浄流体を供給する供給ポンプと共用にしてもよい。また、洗浄流体とは別途、浸漬液用の供給ポンプを用いてもよい。なお、本実施形態においては、洗浄流体と浸漬液に同じ液体を用いており、排出口１２から排出された残留異物を含む洗浄流体、浸漬液は、フィルターで残留異物を除去したのち、供給ポンプに戻し、循環させている。

＜２．洗浄工程＞
次に、洗浄装置１が被洗浄装置Ｗを洗浄する工程について、図１１のフローチャートに基づいて説明する。本実施形態では、洗浄装置１を使用して、浸漬洗浄（超音波洗浄・低圧２流体洗浄・高圧２流体洗浄）、気中洗浄（高圧洗浄・低圧洗浄）、水切り乾燥（エアブロー・ブロアー吸引乾燥）を行う。なお、一例として、被洗浄物Ｗの形状が平面視長方形の直方体形状の場合について説明する。

［２−０．洗浄装置の準備］
被洗浄物Ｗを洗浄する準備として、基台５の回転速度（角速度ω）を設定する。本実施形態における基台５の回転速度は、平面視における基台５の中心から高圧洗浄ノズル群７Ａの高圧洗浄ノズル群７の先端を結ぶ線上を基準として、基台５の中心Ｘから被洗浄物Ｗの外形端点（図１２ＡのＹ）までの距離に応じて変化させる。

具体的には、ＸからＹまでの距離をｒとすると、周速度ｖは、ｖ＝ωｒπ／１８０で表される。本実施形態では、ｖが一定となるように角速度ωを変化させる（回転速度設定１）。一例として本実施形態の回転速度設定１の角速度ωの変化を図１３に示す。これにより、周速度ｖが一定となるので、被洗浄物Ｗの側面各部において、高圧洗浄ノズル７からの洗浄流体の走査時間が一定となり、側面全周がムラなく洗浄される。

またこの時、併せて被洗浄物Ｗを９０度チルト回転させた状態における角速度をあらかじめ設定しておくとよい。すなわち、基台５の回転速度を、平面視における基台５の中心から高圧洗浄ノズル群７Ａの高圧洗浄ノズル群７の先端を結ぶ線上を基準として、基台５の中心Ｘから被洗浄物Ｗの外形端点（図１２ＢのＺ）までの距離に応じて変化させる。基台５の中心ＸからＺまでの距離をｒ’として、周速度ｖ’が一定となるように角速度ω’を変化させる（回転速度設定２）。これにより、周速度ｖ’が一定となるので、被洗浄物Ｗの上面及び下面の各部において、高圧洗浄ノズル７からの洗浄流体の走査時間が一定となり、上面及び下面がムラなく洗浄される。

また、各低圧洗浄ノズル６と各高圧洗浄ノズル７の角度を、被洗浄物Ｗが水平方向の状態で、側面が洗浄流体により効率よく洗浄されるように設定する（ノズル位置設定１）。なお、被洗浄物Ｗの内部構造に通路がある場合は、表面の孔をピンポイントで狙うように、高圧洗浄ノズル７を調整することが望ましい。

またこの時、併せて被洗浄物Ｗを９０度チルト回転させた状態における各低圧洗浄ノズル６と各高圧洗浄ノズル７の角度をあらかじめ設定しておくとよい。すなわち、被洗浄物Ｗが垂直方向の状態で、上面及び下面が洗浄流体により効率よく洗浄されるように設定する（ノズル位置設定２）。

［２−１．被洗浄物のセット］
被洗浄物Ｗを洗浄装置１にセットする。可動チャンバー２を上方に移動させて支持台３を露出した状態で、被洗浄物Ｗを支持台３に設置する。そして、可動チャンバー２を下方に移動させて、被洗浄物Ｗが可動チャンバー２に覆われた状態にする。

［２−２．浸漬洗浄（超音波洗浄）］
次に、排出口１２を閉じた状態で、供給口９を開けて可動チャンバー２内に浸漬液を注入する。なお、洗浄中は、供給口９を開けて浸漬液の供給を継続し、かつ、排出口１２は開けた状態で行う。排出口１０も開けておく。被洗浄物Ｗの洗浄異物を、排出口１０及び排出口１２から外部に排出するためである。被洗浄物Ｗと、全ての低圧洗浄ノズル６及び高圧洗浄ノズル７が浸漬液に浸かった状態で、基台５を水平方向に回転させ、可動チャンバー２を上下揺動させる。この状態で、超音波素子８を作動させ超音波による洗浄を、所定時間Ｔ１行う。

そして、回転機構４を作動して、支持台３を９０度チルト回転させる。これに伴い、被洗浄装置Ｗも９０度回転して、被洗浄物Ｗの上面及び下面が洗浄流体により洗浄される。これを所定時間Ｔ２行う。

［２−３．浸漬洗浄（低圧２流体洗浄）］
前記工程後、超音波素子８の動作をやめ、低圧洗浄ノズル６による低圧２流体洗浄を所定時間Ｔ３行う。続き、回転機構４を作動して支持台３を９０度チルト回転させて水平状態に戻し、低圧洗浄ノズル６による低圧２流体洗浄を所定時間Ｔ４行う。なお、この間、超音波素子８は作動させたままでもよい。

［２−４．浸漬洗浄（高圧２流体洗浄）］
前記工程後、低圧洗浄ノズル６の作動をやめ、基台５を水平方向に回転させながら、高圧洗浄ノズル７による高圧２流体洗浄を所定時間Ｔ５行う（回転速度設定１、ノズル位置設定１）。続き、各設定を変更し、回転機構４を作動して支持台３を９０度チルト回転させて垂直状態にして、基台５を水平方向に回転させながら、高圧洗浄ノズル７による高圧２流体洗浄を所定時間Ｔ６行う（回転速度設定２、ノズル位置設定２）。なお、この間、低圧流体ノズル６は作動させたままでもよい。

［２−５．気中洗浄（高圧１流体洗浄）］
前記工程後、供給口９からの浸漬液の供給をやめて洗浄領域内の浸漬液を排出する。なお、排出口１２は開けたままにしておく。洗浄流体を排出するためである。また、高圧洗浄ノズル７及び低圧洗浄ノズル６の加圧気体の噴射をとめて、加圧液体のみの単相流体の噴射に切り替える。これは必須でないが、加圧気体との２流体の噴射は、気中洗浄の場合、浸漬洗浄に比べて効果がうすい。

そして、被洗浄物Ｗが気中に露出した状態で、高圧洗浄ノズル７による高圧１流体洗浄を所定時間Ｔ７行う（回転速度設定２、ノズル位置設定２）。続き、各設定を変更し、回転機構４を作動して支持台３を９０度チルト回転させて水平状態に戻し、高圧洗浄ノズル７による高圧１流体洗浄を所定時間Ｔ８行う（回転速度設定１、ノズル位置設定１）。

［２−６．気中洗浄（低圧１流体洗浄）］
前記工程後、低圧洗浄ノズル６による低圧１流体洗浄を所定時間Ｔ９行う。続き、回転機構４を作動して支持台３を９０度チルト回転させて垂直状態にし、低圧洗浄ノズル６による低圧１流体洗浄を所定時間Ｔ１０行う。

［２−７．水切り乾燥］
前記工程後、低圧洗浄ノズル６をとめる。なお、基台５の水平方向の回転は継続しておく。また、可能チャンバー２の揺動を継続してもよい。そして、エアノズルを作動させてエアブローを開始し、洗浄領域内に空気を噴射する。また、吸引排出口１４を開け、ブロアーを作動させて、洗浄領域内の空気を吸引、排気する。

これにより、エアブローによる被洗浄物Ｗの水切り乾燥が行われる。併せて、ブロアーによる洗浄領域内の空気の吸引、排気によって、洗浄領域内の湿度が下がり、空気の流れもできることで、被洗浄物Ｗの水切り乾燥を更に促進する。

この水切り乾燥を所定時間Ｔ１１行う。この間も、基台５の水平方向の回転と、回転機構４を動作させて支持台３のチルト回転は行う。これにより、被洗浄物Ｗの水切り乾燥が全体にムラなく行えるようにし、乾燥度を向上するためである。

可動チャンバー２を上方に移動させて、被洗浄物Ｗを取り出す。これで被洗浄物Ｗの洗浄が終了する。

［２−８．変形例］
以上が洗浄装置１を用いた洗浄工程の一例である。上記洗浄工程の変形例として、例えば図１４に示すように、被洗浄物Ｗを水平状態にしたまま、浸漬洗浄（超音波洗浄）、浸漬洗浄（低圧２流体洗浄）、浸漬洗浄（高圧２流体洗浄）、気中洗浄（低圧１流体洗浄）、気中洗浄（高圧１流体洗浄）を行い、その後被洗浄物Ｗを垂直状態にして、浸漬洗浄（超音波洗浄）、浸漬洗浄（低圧２流体洗浄）、浸漬洗浄（高圧２流体洗浄）、気中洗浄（低圧１流体洗浄）、気中洗浄（高圧１流体洗浄）を行った後、水切り乾燥を行う洗浄工程としてもよい。

また、被洗浄物が比較的シンプルな構造である場合などは、浸漬洗浄または気中洗浄のいずれかとしてもよいし、超音波洗浄や高圧洗浄ノズルを使用しない洗浄工程とすることもできる。

＜３．本実施形態の効果＞
以上の構造を有する洗浄装置１によれば、１台の洗浄装置で、気中洗浄、浸漬洗浄、低圧洗浄流体による洗浄、高圧洗浄流体による洗浄、超音波洗浄、水切り乾燥など、多数の洗浄が可能であり、多種多様な被洗浄物に対応できる。また、可動チャンバー２が上下に揺動し、基台５が水平方向に回転するので、被洗浄物Ｗをムラなく洗浄でき、従来に比べて洗浄精度が向上できる。

また、回転機構４により被洗浄物Ｗがチルト回転するので、被洗浄物Ｗの側面のみならず上面や下面まで、全体をムラなく洗浄でき、洗浄精度が更に向上する。また、基台５の水平方向の回転速度が、被洗浄物Ｗの形状に応じて変化させ、周速度を所定位置を基準に略一定としているので、洗浄流体の走査時間が略一定となり、被洗浄物Ｗ全体をムラなく洗浄できる。

また、低圧洗浄ノズル６及び高圧洗浄ノズル７に２流体ノズルを用いているので、液中においても洗浄流体の直進性が向上し、浸漬洗浄における洗浄精度を向上できる。また、対向する低圧洗浄ノズル６同士、高圧洗浄ノズル７同士の噴射口が、それぞれ高さ方向にずらして配置されているので、洗浄流体の対向衝突が防止でき、洗浄精度が向上する。

また、洗浄領域内で被洗浄物に気体をブローするエアノズル１３を備えるので、被洗浄物Ｗの水切り乾燥ができる。加えて、洗浄領域内の気体を吸引、排出する排出口１４を備えているので、洗浄領域内の湿度を下げると共に、大容量の気体が洗浄領域内を走ることで、水切り乾燥性が向上する。

これらの構造により、本実施形態の洗浄装置１は、複雑な構造の被洗浄物であっても、被洗浄物の側面から上下面まで、全体を安定して洗浄できる。

＜４．その他の実施形態＞
以上のとおり、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、種々の追加、変更または削除が可能である。例えば、各洗浄ノズル６、７の本数は上記実施形態に限られない。また、可動チャンバー２や固定チャンバー２５の形状は、断面八角形の筒状に限られず、例えば円筒状でもよい。したがって、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。

１ 洗浄装置
２ 可動チャンバー
２１ 上面部
２２ 側面部
２３ 環状部
２４ 固定チャンバー
２５ エアシリンダ
３ 支持台
３１ 摺動部材
４ 回転機構
４１ 第１ブラケット
４２ 第２ブラケット
４３ リンク
４４ エアシリンダ
４４ａ ロッド
４５ 外枠
４６ スライドレール
４７ ピン
５ 基台
５１ 回転軸
６ 低圧洗浄ノズル
６１ 内流路
６２ 外流路
６３ 供給管
６４ 電磁弁
６Ａ−６Ｄ 低圧洗浄ノズル群
７ 高圧洗浄ノズル
７Ａ、７Ｂ 高圧洗浄ノズル群
８ 超音波素子
９ 供給口
９１ 供給路
１０ 排出口
１１ 架台
１２ 排出口
１３ エアノズル
１４ 吸引排出口
Ｗ 被洗浄物

Claims (14)

1. 被洗浄物を洗浄領域内で洗浄する洗浄装置であって、
   前記被洗浄物を水平方向に回転させる基台と、
   前記被洗浄物をチルト回転させる回転機構と、
   前記被洗浄物を支持する支持台と、
   前記被洗浄物を覆い、洗浄領域の上面及び側面を形成し、上下方向に揺動する可動チャンバーと、
   前記可動チャンバーに配され、前記洗浄領域に流体を噴射する第１洗浄ノズルと、
   前記可動チャンバーに配され、前記洗浄領域に液体を供給する供給口と、を備え、
   前記支持台の周縁と前記可動チャンバーの内壁とが当接していない、
   洗浄装置。
2. 前記可動チャンバーの前記第１洗浄ノズルと別の位置に配され、洗浄領域内に流体を噴射する第２洗浄ノズルを、更に備える、
   請求項１に記載の洗浄装置。
3. 前記第１洗浄ノズルが、液体と気体とを噴射する低圧の２流体ノズルであり、
   前記第２洗浄ノズルが、液体と気体とを噴射する高圧の２流体ノズルである、
   請求項２に記載の洗浄装置。
4. 前記第１洗浄ノズルを複数備え、
   複数の第１洗浄ノズルは、平面視において対向し、かつ、上下方向に所定の間隔をあけて配置され、平面視において対向する第１洗浄ノズル同士が上下方向にずらされている、
   請求項２又は請求項３に記載の洗浄装置。
5. 前記第２洗浄ノズルを複数備え、
   複数の第２洗浄ノズルは、平面視において対向し、対向する第２洗浄ノズル同士が上下方向にずらされている、
   請求項４に記載の洗浄装置。
6. 洗浄領域内に空気を噴射するエアノズルと、
   前記第１洗浄ノズルと前記エアノズルとが配置された第１ノズル群と、を備える、
   請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の洗浄装置。
7. 前記第２洗浄ノズルと前記エアノズルとが配置された第２ノズル群、を更に備える、
   請求項２乃至請求項５のいずれか一項を引用する請求項６に記載の洗浄装置。
8. 前記可動チャンバーに配される超音波素子を更に備える、
   請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の洗浄装置。
9. 前記基台の水平方向の回転速度が、
   平面視において、前記基台の中心と所定の第１洗浄ノズル又は第２洗浄ノズルの噴射口とを結ぶ線上における、前記基台の中心から前記被洗浄物の端部までの距離に応じて変化する、
   請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載の洗浄装置。
10. 前記基台の水平方向の周速度が、前記端部において一定である、
    請求項９に記載の洗浄装置。
11. 洗浄領域内の気体を吸引して排気する排気口を、更に備える、
    請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載の洗浄装置。
12. 前記可動チャンバーの下方に、中央が開口した環状部を、更に備える、
    請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載の洗浄装置。
13. 前記可動チャンバーの側面を囲う固定チャンバーを、更に備える、
    請求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載の洗浄装置。
14. 前記回転機構は、
    前記基台に取り付けられた外枠と、
    前記基台と前記支持台の間に配されるリンク機構と、を備え、
    前記リンク機構は、
    前記基台または前記外枠に回転可能に一端がジョイントされ、他端が前記支持台に回転可能にジョイントされたリンクと、
    前記基台または前記外枠に回転可能に一端がジョイントされ、他端が前記リンクに回転可能にジョイントされた伸縮装置と、
    前記外枠に設けられたスライドレールと、
    前記支持台に設けられ、前記スライドレールを摺動する摺動部材と、を有する、
    請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載の洗浄装置。

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