JP2016112541A - ワーク三次元回転装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク受け部を水平軸線回りだけでなく、鉛直軸線回りにも回転する。【解決手段】ワーク受け部１１は第１及び第２支持軸部１３，１４が互いに反対側に突出する。第１及び第２環状盤２１，２２は、ワーク受け部１１を支持軸部１３，１４を介して、水平軸線（支持軸部１３，１４の中心軸線）回り及び前記水平軸線に直交する鉛直軸線回りに回転可能に支持する。モータ２９，３０は、第１及び第２環状盤２１，２２を介して、ワーク受け部１１を水平軸線回り及び鉛直軸線回りに回転させる。ワーク受け部１１を水平軸線回りに若しくは鉛直軸線回りに回転させ、又は水平軸線回りに回転させながら鉛直軸線回りにも回転させる。【選択図】 図１

Description

本発明は、主として洗浄機に用いられるワーク三次元回転装置に関するものである。

自動車のエンジン・ミッションに代表される基幹部品は、いずれも機械加工されたワーク部品を組み合わせて各基幹ブロックが構成される。これら機械加工されたワーク部品には、切削切粉屑・加工油などの異物(コンタミ)が付着残留しており、初期の設計上のワーク部品の機能（＝清浄度）仕様を得るには、機械加工された後にこれら付着残留異物を除去する目的での洗浄は必須である。
そのため、そのような目的での洗浄において、洗浄精度・処理タクト時間・ワーク部品の大きさに見合ったいろいろな洗浄法のワーク部品洗浄装置が用いられている。

ところで、そのような洗浄装置の一つとして、ワークの形態によっては、洗浄及び乾燥の効率を高める上で、各ステーションにおいてワークの姿勢を横向き等に転換して処理を行うことが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

すなわち、回転支軸に一体化し前記回転支軸回りに回転する支持枠にワーク保持台が垂直面内で回転可能に支持され、洗浄の際にアクチュエータにより前記ワーク保持台を垂直面内で回転変位させるように構成されてなる。

特開２０１４−１７１９３８号公報

しかし、洗浄を行う上で、洗浄の効率（洗浄機構の単純化、短いサイクルタイム…等）・省エネを考える中で、前記特許文献１記載の技術では、前記ワーク保持台が垂直面内で回転変位するだけで、十分ではない。

そこで、発明者は、「地球ゴマ」の動きに着目して、これをイメージした洗浄対象ワーク部品の動きをメカ機構で実現すること、即ち、地球ゴマの動きは自在で、水平回転も行いながら同時に縦回転も行うことに着眼し、自由自在にワークを回転させる本発明を開発するに至ったものである。

本発明は、ワーク受け部を水平軸線回りだけでなく、鉛直軸線回りにも回転できる洗浄機におけるワーク三次元回転装置を提供する。

請求項１の発明は、ワークを支持するワーク受け部上の前記ワークをシャワー洗浄する洗浄機におけるワーク三次元回転装置であって、前記ワーク受け部に互いに反対側に突出するように設けられ水平軸線を有する第１及び第２支持軸部と、前記ワーク受け部を、前記支持軸部を介して、前記水平軸線回り及び鉛直軸線回りに回転可能に支持する支持手段と、前記支持手段に対し、前記ワーク受け部を前記水平軸線回りに回転させる一方前記ワーク受け部を前記鉛直軸線回りに回転させる駆動手段と、前記駆動手段に連係され、前記駆動手段を駆動して、前記ワーク受け部を前記水平軸線回りに若しくは前記鉛直軸線回りに回転させ、又は前記ワーク受け部を前記水平軸線回りに回転させながら前記鉛直軸線回りにも回転させる回転制御手段とを備えることを特徴とする。なお、「ワーク受け部」は、洗浄時においてワークを支持できるものであれば、形状は特に制限されない。

このようにすれば、被洗浄対象部品であるワークをワーク受け部に載せて、水平回転のシャワー洗浄に加えて、鉛直回転のシャワー洗浄もすることができ、自由自在にワークを三次元的に回転させてのシャワー洗浄が可能となる。よって、
1）少ない本数の洗浄ノズルでの洗浄、
2）ワークの洗い残りのない全ての外表面（全面）洗浄、
3）被洗浄対象品であるワークの大きさに対応したワーク回転速度の制御
を実現することができる。

この場合、請求項２に記載のように、前記第１及び第２支持軸部は、円柱状の軸部であり、前記第１支持軸部は前記ワーク受け部に固定されている一方、前記第２支持軸部は前記ワーク受け部にアイドラー回転軸受けを介して結合され、前記支持手段は、前記第１及び第２支持軸部を挟持し、互いに平行に配置され回転可能に支持される第１及び第２環状盤を備え、前記駆動手段は、前記第１及び第２環状盤をそれぞれ正逆回転可能である、構成とすることができる。

請求項３に記載のように、前記第１及び第２環状盤は、それぞれの対向面側に円周方向に連続して延びる環状のラック部が設けられ、前記第１及び第２支持部はそれぞれ、前記第１及び第２環状盤それぞれのラック部に回転可能に噛み合うピニオン部が形成されている、構成とすることができる。

請求項４に記載のように、前記駆動手段は、前記第１及び第２環状盤の外周部に設けられた第１及び第２チェーン部材と、前記第１及び第２チェーン部材に噛み合う第１及び第２スプロケット部材と、前記第１及び第２スプロケット部材を回転駆動する、正逆回転可能な減速機付モータとを備える、構成とすることができる。

請求項５に記載のように、さらに、前記第１及び第２環状盤の間隔を規制する間隔規制手段を備える、ことが望ましい。

請求項６に記載のように、さらに、前記第１及び第２支持軸部の軸線方向の移動を規制する軸部規制手段を備える、ことが望ましい。

本発明は、被洗浄対象部品であるワークをワーク受け部に載せて、水平回転のシャワー洗浄に加えて、鉛直回転のシャワー洗浄もすることができ、自由自在にワークを三次元的に回転させてのシャワー洗浄が可能となるので、
1）少ない本数の洗浄ノズルでの洗浄、
2）ワークの洗い残りのない全ての外表面（全面）洗浄、
3）被洗浄ワークの大きさに対応したワーク回転速度の制御
を実現できる。

本発明に係る洗浄機におけるワーク三次元回転装置の概略構成図である。 前記装置の各要素を分解して示す概略分解斜視図である。 前記装置の概略平面図である。 図３のＡ−Ａ線矢視図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 洗浄ノズルの配置の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に沿って説明する。

図１は本発明に係る洗浄機におけるワーク三次元回転装置の概略構成図、図２は前記装置の各要素を分解して示す概略分解斜視図である。

図１および図２に示すように、洗浄機におけるワーク三次元回転装置１は、ワークを支持するワーク受け部１１の上の洗浄対象部品であるワークＷをシャワー洗浄する洗浄機において用いられるもので、ワークが支持（保持）されるワーク受け部１１を三次元回転させるものである。ここで、三次元回転とは、ワーク受け部１１の水平軸線回りの回転及び鉛直軸線回りの回転に加えて、水平軸線回りの回転と鉛直軸線回りの回転とを組み合わせた回転も含んでいることを意味する。

ワーク受け部１１は、ワークが支持（保持）される枠形状の本体部１２と、円柱状の第１及び第２支持軸部１３，１４とを有する。第１及び第２支持軸部１３，１４は、本体部１２の対向する側壁部１２ａ，１２ｂの外側に設けられ、互いに反対方向に突出している。そして、第１及び第２支持軸部１３，１４は共に水平軸線となる中心軸線を有する。

第１支持軸部１３は、一端部が、本体部１２の側壁部１２ａに固定され、本体部１２に対して回転不能に一体化されている。一方、第２支持軸部１４は、一端部が、本体部１２の側壁部１２ｂにアイドラー回転軸受け１５を介して取り付けられ、本体部１２に対して回転可能に一体化されている。ここで、第１及び第２支持軸部１３，１４はお互いが逆回転となるため、第２支持軸部１４はワーク受け部１１と直結するのではなく、アイドラー回転軸受け１５を介して結合して、ワーク受け部１１とは回転の縁を切っている。つまり、第２支持軸部１４は、アイドラーのガイド軸の役割となっている。

第１及び第２支持軸部１３，１４は、他端部が、互いに平行に配置される第１及び第２環状盤２１，２２に挟持され、前記水平軸線回りだけでなく、前記水平軸線に直交する方向の鉛直軸線回りにも回転可能なるように支持されている。そして、本体部１２は、両環状盤２１，２２の中央開口内に回転可能に位置している。

そして、第１及び第２環状盤２１，２２は、鉛直軸線（両環状盤２１，２２の中心軸線）回りに、図示しない支持機構によって回転可能に支持されている。

このようにして、ワーク受け部１１を、支持軸部１３，１４を介して水平軸線回り及び鉛直軸線回りに回転可能に支持する支持手段が構成される。

第１及び第２環状盤２１，２２は、それぞれの内側面（対向面）側に円周方向に連続して延びる環状のラック部２３，２４が設けられ、第１及び第２支持軸部１３，１４はそれぞれ、第１及び第２環状盤２１，２２それぞれのラック部２３，２４に対応する位置に、ラック部２３，２４に回転可能に噛み合うピニオン部１６，１７が形成されている。

ここで、ラック部２３，２４とピニオン部１６，１７とが噛み合う機構を採用しているのは、第１及び第２環状盤２１，２２と第１及び第２支持軸部１３，１４との間で、スリップ（空スベリ）が起こらないようにするためである。本発明は、スリップが発生すると、成立しないからであるが、スリップが発生しない機構であればよく、ラック部２３，２４とピニオン部１６，１７とが噛み合う機構に制限されない。

これにより、第１及び第２環状盤２１，２２をそれらの中心軸線（鉛直軸線）回りに同一方向に同じ速度で回転させると、第１及び第２支持軸部１３，１４は水平軸線回りに回転しない。よって、ワーク受け部１１は水平軸線回りに回転することなく、第１及び第２環状盤２１，２２と一緒に、鉛直軸線回りを回転する。

また、第１及び第２環状盤２１，２２を鉛直軸線回りに逆方向に回転させると、第１及び第２支持軸部１３，１４が反対方向に回転し、ワーク受け部１１が水平軸線回りに回転することになる。

なお、第１及び第２支持軸部１３，１４を挟む第１及び第２環状盤２１，２２に対してはそれらの間隔が広がらないように、外側面に対し間隔規制手段が設けられている。この間隔規制手段によって、第１及び第２環状盤２１，２２の間隔が維持され、その状態で回転は許容されるようになっている。

また、第１及び第２環状盤２１，２２に挟まれた第１及び第２支持軸部１３，１４は、コロのように回転しながら第１及び第２環状盤２１，２２に対し相対移動するが、このときに第１及び第２支持軸部１３，１４が軸線方向に移動しないように、第１及び第２環状盤２１，２２に、支持軸１３，１４の端部に接し、それらの軸１３，１４が軸線方向において移動するが規制されるようになっている。これによって第１及び第２支持軸部１３，１４に結合されるワーク受け部１１の中心は常に回転板２１，２２の回転中心に維持されるようになっている。

また、第１及び第２環状盤２１，２２の外周部には第１及び第２チェーン部材２５，２６が設けられている。これら第１及び第２チェーン部材２５，２６には、第１及び第２スプロケット部材２７，２８が回転可能に噛み合っている。第１及び第２スプロケット部材２７，２８は、正逆回転可能な減速機付モータ２９，３０によって回転駆動される構成となっている。また、モータ２９，３０は水平軸線回りの回転速度と鉛直軸線回りの回転速度を任意に調節できるように可変速モータである。

このようにして、第１及び第２環状盤２１，２２を鉛直軸線回りに同一方向に水平回転させることでワーク受け部１１を鉛直軸線回りに回転させる一方、第１及び第２環状盤２１，２２を逆方向に回転させることでワーク受け部１１を水平軸線回り回転させる駆動手段が構成される。

両モータ２９，３０は、回転制御手段４１に連係され、回転制御手段４１によって回転方向や回転速度などが制御されるようになっている。

よって、モータ２９，３０の回転方向を制御して、ワーク受け部１１を水平軸線若しくは鉛直軸線のいずれか一方の軸線回りに回転させたり、ワーク受け部１１を水平軸線回りに回転させながら鉛直軸線回りにも回転させたりすることができる。この場合、モータ２９，３０の回転速度を制御して、ワーク受け部１１の回転速度を制御することもできる。

第１及び第２環状盤２１，２２で第１及び第２支持軸部１３，１４を挟んで、同一速度でもって同一方向に鉛直軸線回りに回転させると、第１及び第２支持軸部１３，１４は回転しないで、第１及び第２環状盤２１，２２の回転に合わせて回転する。両環状盤２１，２２の回転速度を変えると、第１及び第２支持軸部１３，１４は回転し、ワーク受け部１１は水平軸線回りに回転しながら、第１及び第２環状盤２１，２２の回転に合わせて回転する。

環状盤２１，２２の回転速度の速度差が小さいと、ワーク受け部１１（第１及び第２支持軸部１３，１４）の回転速度は小さく、逆に速度差が大きいと、ワーク受け部１１（第１及び第２支持軸部１３，１４）の回転速度は大きくなり、第１及び第２環状盤２１，２２の回転に合わせてワーク受け部１１は回転する。

ここで、ワーク受け部１１（第１及び第２支持軸部１３，１４）が鉛直軸線回りに回転する回転速度Ｖｆは、環状盤２１，２２の回転速度Ｖ１，Ｖ２の平均になる。つまり、
Vf＝（V1＋V2）／２
となる。

また、△V／（D x π）が、第１支持軸部１３の回転数になるので、同じ速度差△Vであっても支持軸部１３，１４の直径が小さければ、回転数が大きくなり、逆に直径が大きいと回転数は小さくなる。なお、いずれの場合も、支持軸部１３，１４の進行速度は同一である。

一方、ワーク受け部１１（第１及び第２支持軸部１３，１４）が水平軸線回りに回転する回転速度（回転数）は、第１及び第２支持軸部１３，１４の直径と環状盤２１，２２の回転速度の速度差で計算できる。

このように、環状盤２１，２２の回転速度（回転数）を変えると、第１支持軸部１３に結合されるワーク受け部１１は、鉛直軸線回りに回転しながら水平軸線回りにも回転を行うことになる。

よって、ワーク受け部１１上に載せた被洗浄ワークは、従来と同様な回転テーブルでの水平回転だけでなく、同時に鉛直回転も行いながら洗浄が行え、洗浄の効率化が図れる。

つまり、図６に示すように、従来は、回転駆動されるスプロケット１０１と、回転テーブル１０２の外周チェーン１０３とのかみ合いでの回転テーブル１０２に載った被洗浄ワークＷの全面（6面）を洗浄するためには、基本的に側面ノズル、上面ノズル、下面ノズルの3方向のノズルブロック１０４，１０５，１０６を必要とするが、第１及び第２環状盤２１，２２とワーク受け部１１の支持軸部１３，１７を利用した、前述の回転装置は、水平回転方向と縦回転方向の2組のノズルをワークに向かわすことで、ワークの全面洗浄が可能となり、洗浄の効率化を実現できる。

また、第１及び第２環状盤２１，２２の速度を変えることにより、ワーク受け部１１上に載ったワークＷの性状（大きさ、形状・・等）に応じて、水平軸線回りの回転速度（縦回転速度）と鉛直軸線回りの回転速度（水平回転速度）を任意に調節することができ、被洗浄対象部品であるワークＷに応じて洗浄態様を柔軟に対応させることが可能となる。

１ ワーク三次元回転装置
１１ ワーク受け部
１２ 本体部
１２ａ，１２ｂ 側壁部
１３，１４ 支持軸部
１５ アイドラー回転軸受け
１６，１７ ピニオン部
２１，２２ 環状盤
２３，２４ ラック部
２５，２６ チェーン部材
２７，２８ スプロケット部材
２９，３０ モータ
４１ 回転制御手段

Claims (6)

1. ワークを支持するワーク受け部上の前記ワークをシャワー洗浄する洗浄機におけるワーク三次元回転装置であって、
   前記ワーク受け部に互いに反対側に突出するように設けられ水平軸線を有する第１及び第２支持軸部と、
   前記ワーク受け部を、前記支持軸部を介して、前記水平軸線回り及び鉛直軸線回りに回転可能に支持する支持手段と、
   前記支持手段に対し、前記ワーク受け部を前記水平軸線回りに回転させる一方前記ワーク受け部を前記鉛直軸線回りに回転させる駆動手段と、
   前記駆動手段に連係され、前記駆動手段を駆動して、前記ワーク受け部を前記水平軸線回りに若しくは前記鉛直軸線回りに回転させ、又は前記ワーク受け部を前記水平軸線回りに回転させながら前記鉛直軸線回りにも回転させる回転制御手段とを備えることを特徴とする洗浄機におけるワーク三次元回転装置。
   
2. 前記第１及び第２支持軸部は、円柱状の軸部であり、
   前記第１支持軸部は前記ワーク受け部に固定されている一方、前記第２支持軸部は前記ワーク受け部にアイドラー回転軸受けを介して結合され、
   前記支持手段は、前記第１及び第２支持軸部を挟持し、互いに平行に配置され回転可能に支持される第１及び第２環状盤を備え、
   前記駆動手段は、前記第１及び第２環状盤をそれぞれ正逆回転可能であるモータを含む、請求項１記載の洗浄機におけるワーク三次元回転装置。
   
3. 前記第１及び第２環状盤は、それぞれの対向面側に円周方向に連続して延びる環状のラック部が設けられ、
   前記第１及び第２支持部はそれぞれ、前記第１及び第２環状盤それぞれのラック部に回転可能に噛み合うピニオン部が形成されている、請求項２記載の洗浄機におけるワーク三次元回転装置。
   
4. 前記駆動手段は、前記モータのほか、
   前記第１及び第２環状盤の外周部に設けられた第１及び第２チェーン部材と、
   前記第１及び第２チェーン部材に噛み合う第１及び第２スプロケット部材とを含み、
   前記モータは、前記第１及び第２スプロケット部材を回転駆動する、正逆回転可能な減速機付モータである、請求項２または３記載の洗浄機におけるワーク三次元回転装置。
   
5. さらに、前記第１及び第２環状盤の間隔を規制する間隔規制手段を備える、請求項２〜４のいずれかに記載の洗浄機におけるワーク三次元回転装置。
   
6. さらに、前記第１及び第２支持軸部の軸線方向の移動を規制する軸部規制手段を備える、請求項１〜５のいずれかに記載の洗浄機におけるワーク三次元回転装置。

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