JP2017506156A - 表面洗浄のためのシステム及び方法 - Google Patents

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Abstract

物体を洗浄するためのシステムは、洗浄媒体を物体の表面に送出するように構成された洗浄媒体ディスペンサであって、洗浄媒体が、表面から堆積物を取り除き捕捉する、洗浄媒体ディスペンサと；超音波を物体に送出するように構成された超音波デバイスであって、超音波が、表面から洗浄媒体を微粒化するために、物体の中に超音波振動を生成する、超音波デバイスと；バキューム気流を提供するように構成されたバキュームであって、バキューム気流が、微粒化した洗浄媒体及び捕捉した堆積物を表面から集める、バキュームとを備えるシステム。【選択図】 図１

Description

本開示は、概して、表面洗浄システムに関し、より具体的には、洗浄媒体、超音波、及びバキューム吸引及び気流を用いるなど、物体の表面から堆積物を除去するための手段を用いるシステム及び方法に関する。
美観だけではなく、製造部品の表面洗浄もまた、部品に更なる仕上げを施したり、部品を組み立てて更に大きな構成要素にするなどの更なる処理用の部品を用意するために、必要とされる多くの用途において、必須のプロセスである。物体又は表面から汚染物質、堆積物又は他の汚染物を除去する従来の方法は、汚染物の性質、洗浄要求、物体又は表面の形状及びサイズなどによって決定されうる。概して、従来の洗浄方法は、２つの主要なカテゴリー、即ち、化学洗浄と機械洗浄とに分類される。
従来の洗浄方法には、洗浄品質が一定でない、到達又はアクセスするのが困難である表面（例えば、複雑な表面又は内表面）もあるなど、様々な制限がある。
したがって、当業者は、物体の表面洗浄分野における研究開発の努力を続けている。
１つの態様では、開示された物体を洗浄するためのシステムは、洗浄媒体を表面に送出するように構成された洗浄媒体ディスペンサであって、洗浄媒体が、表面から堆積物を取り除き捕捉する、洗浄媒体ディスペンサと；超音波を物体に送出するように構成された超音波デバイスであって、超音波が、表面から洗浄媒体及び捕捉した堆積物を微粒化する、超音波デバイスと；バキューム気流を提供するように構成されたバキュームであって、バキューム気流が、微粒化した洗浄媒体及び捕捉した堆積物を集める、バキュームとを含みうる。
本開示の態様によれば、表面を含む物体を洗浄するためのシステムが提供され、当該システムは、洗浄媒体を前記表面に送出するように構成された洗浄媒体ディスペンサであって、前記洗浄媒体が、前記表面から堆積物を取り除き捕捉する、洗浄媒体ディスペンサと；超音波を前記物体に送出するように構成された超音波デバイスであって、前記超音波が、前記表面から前記洗浄媒体及び捕捉した堆積物を微粒化する、超音波デバイスと；バキューム気流を提供するように構成されたバキュームであって、前記バキューム気流が、微粒化した洗浄媒体及び捕捉した堆積物を集める、バキュームとを含む。
有利には、前記超音波は、前記物体の前記表面に超音波振動を発生させる。
有利には、前記超音波は、前記物体の中に超音波振動を発生させる。
有利には、前記超音波は、縦波、せん断波、表面波及びプレート波の少なくとも１つを含む。
有利には、前記洗浄媒体ディスペンサ、前記超音波デバイス及び前記バキュームの位置は、前記表面に対して調節可能である。
有利には、前記洗浄媒体ディスペンサ、前記超音波デバイス及び前記バキュームが、洗浄ヘッドに装着される。
好ましくは、前記洗浄ヘッドは、可動アセンブリに装着され、前記可動アセンブリは、前記表面に対して前記洗浄ヘッドを位置付ける。
有利には、前記超音波は、前記表面の洗浄ゾーンに集束する。
有利には、システムは、前記物体を保持するように構成された保持固定具を更に備え、前記保持固定具が、音響共振システムを画定し、前記超音波が、前記物体の中で超音波振動を発生させる。
好ましくは、前記超音波デバイスが、前記保持固定具に連結され、前記洗浄媒体ディスペンサ及び前記バキュームが、洗浄ヘッドに装着される。
任意選択的には、前記超音波デバイスが、前記保持固定具に連結され、前記洗浄媒体ディスペンサ及び前記バキュームの位置は、前記物体に対して調節可能である。
有利には、前記超音波デバイスが、前記保持固定具に物理的に連結される。
好ましくは、前記超音波デバイスが、前記保持固定具及び前記物体の少なくとも１つに空気連結される。
有利には、前記洗浄媒体ディスペンサ、前記超音波デバイス及び前記バキュームが、洗浄ヘッドに装着され；前記保持固定具が、前記保持固定具を通って前記物体内に第２の超音波を送出するように構成された第２の超音波デバイスを備え；前記超音波及び前記第２の超音波が、前記表面から前記洗浄媒体を微粒化するために、前記物体の中に前記超音波振動を発生させる。
好ましくは、前記保持固定具は、前記物体の一部である。
有利には、システムは、第２の超音波を前記物体に送出するように構成された第２の超音波デバイスを更に備える。
有利には、前記超音波デバイスが、前記物体に空気連結され、
前記第２の超音波デバイスが、前記物体に空気連結され、
前記超音波及び前記第２の超音波の干渉が、前記表面の少なくとも一部分の周囲で、超音波相互作用体積を画定する。
有利には、システムは、前記物体を保持するように構成された保持固定具を更に備え、前記保持固定具が、音響共振システムを画定し、前記超音波及び前記第２の超音波が、前記表面から前記洗浄媒体を微粒化するために、前記物体の中に前記超音波振動を発生させる。
好ましくは、前記第２の超音波デバイスが、前記保持固定具に物理的に連結される。
好ましくは、前記超音波デバイスが、前記物体及び前記保持固定具の少なくとも１つに空気連結される。
有利には、システムは、音響アレイの中に配置された複数の超音波デバイスを更に備え、前記複数の超音波デバイスが、前記超音波を前記物体に送出する。
好ましくは、前記超音波は、前記物体の中に超音波振動のパターンを生成する。
好ましくは、前記音響アレイが、パラメトリックアレイ及びフェーズドアレイの少なくとも１つを含む。
好ましくは、前記複数の超音波デバイスが、前記物体に空気連結される。
任意選択的に、システムは、前記物体を保持するように構成された保持固定具を更に備え、前記保持固定具が、音響共振システムを画定する。
有利には、前記複数の超音波デバイスの少なくとも一部分が、前記保持固定具に物理的に連結される。
好ましくは、前記複数の超音波デバイスの少なくとも一部分が、前記保持固定具及び前記物体の少なくとも１つに空気連結される。
有利には、前記洗浄媒体が、前記表面から前記堆積物を分解し取り除く。
有利には、前記超音波が、前記表面と前記堆積物との間の粘着力を低減する。
有利には、前記洗浄媒体は、流体を含む。
好ましくは、前記流体が、液体及び気体の少なくとも１つを含む。
代替的には、前記洗浄媒体が、蒸気、水、及び水溶液の少なくとも１つを含む。
別の態様では、物体を洗浄するための方法が開示され、その方法は、（１）洗浄媒体を表面に送出するステップと、（２）洗浄媒体を微粒化するために、超音波を物体に送出するステップと、（３）微粒化した洗浄媒体を集めるために、バキューム気流を適用するステップとを含みうる。
本開示の別の態様によれば、表面を含む物体を洗浄するための方法が提供され 洗浄媒体を前記表面に送出するステップと；前記洗浄媒体を微粒化するために、超音波を前記物体に送出するステップと；微粒化した洗浄媒体を集めるために、バキューム気流を適用するステップとを含む。
有利には、前記超音波は、前記物体の中に超音波振動を発生させる。
任意選択的には、方法は、前記物体を保持固定具に装着することであって、前記保持固定具が音響共振システムを画定する、装着することと；前記物体の中で超音波振動を発生させるために、前記保持固定具及び前記物体の少なくとも１つに前記超音波を送出することとを更に含む。
有利には、方法は、前記表面の洗浄ゾーン上に前記超音波を集束させることと；前記物体の中に超音波振動のパターンを生成することとを更に含む。
好ましくは、前記超音波振動のパターンを生成する前記ステップが、前記超音波の干渉によって、前記表面の少なくとも一部分の周囲に超音波相互作用体積を画定することを含む。
有利には、前記洗浄媒体が、前記表面から堆積物を取り除く。
好ましくは、前記流体が、液体及び気体の少なくとも１つを含む。
有利には、前記超音波が、前記表面と前記堆積物との間の粘着力を低減する。
開示されているシステム及び方法の他の態様が、以下の詳細な説明、添付の図面及び別記の特許請求の範囲により、明確になるであろう。
表面洗浄のための開示されたシステムの１つの態様のブロック図である。 図１のシステムの１つの実施態様の概略図である。 図１のシステムの別の実施態様の概略図である。 図１のシステムの洗浄ヘッドの１つの実施態様の概略図である。 図１のシステムの洗浄ヘッドの別の実施態様の概略図である。 開示されたシステムの別の態様のブロック図である。 図６のシステムの１つの実施態様の概略図である。 図６のシステムの別の実施態様の概略図である。 図６のシステムの別の実施態様の概略図である。 開示されたシステムの別の態様のブロック図である。 図１０のシステムの１つの実施態様の概略図である。 図１０のシステムの別の実施態様の概略図である。 図１０のシステムの洗浄ヘッドの１つの実施態様の概略図である。 図１０のシステムの別の実施態様の概略図である。 図６のシステムの別の実施態様の概略図である。 図６のシステムの別の実施態様の概略図である。 図６のシステムの別の実施態様の概略図である。 表面洗浄のための開示された方法の１つの態様のフロー図である。 航空機の製造及び保守方法のフロー図である。 航空機のブロック図である。
以下の詳細な説明は、開示の特定の態様を図示する添付の図面について言及する。異なる構造及び動作を有する他の態様も、本発明の範囲から逸脱するものではない。類似の参照番号は、異なる図面の同じ要素又は構成要素を指すこともある。
図１を参照すると、物体の表面洗浄のための、一般的に１０で指定された開示されたシステムの１つの態様は、物体１８の製造、組み立て及び／又は保守中などに、一又は複数の物体１８の一又は複数の表面１６の洗浄に用いられる洗浄アセンブリ１２を含みうる。例えば、物体１８は、航空機構成要素（例えば、飛行機翼）などの、複雑な３次元物体１８及び／又は大きな２次元物体１８を含むがこれらに限定されない大きな及び／又は複雑な表面１６を有する、任意の製造部品、構成要素、アセンブリ又はサブアセンブリを含みうる。
洗浄アセンブリ１２は、少なくとも１つの超音波デバイス２０、少なくとも１つの洗浄媒体ディスペンサ２２、及び少なくとも１つのバキューム２４を含みうる。洗浄媒体ディスペンサ２２は、洗浄媒体２６を物体１８の表面１６に送出しうる。超音波デバイス２０は、物体１８（例えば、物体１８の少なくとも一部分の至る所）の内部及び／又は物体の表面１６で超音波振動を発生させ、洗浄媒体２６を微粒化するために、超音波２８を物体１８に送出しうる。バキューム２４は、物体１８の表面１６から洗浄媒体２６によって集められた任意の堆積物３０と共に微粒化した洗浄媒体２６を除去しうる。
本明細書で使用されるように、堆積物３０は、任意の汚染物質、物質及び／又は物体１８の表面１６に配置された他の不所望な構成材料を含みうる。堆積物３０は、限定することなく、任意の種類の任意の固体材料、半固体材料、液体材料及び半液体材料を含みうる。
超音波デバイス２０、洗浄媒体ディスペンサ２２及びバキューム２４は、洗浄ヘッド３２に装着されうる。洗浄ヘッド３２は、洗浄媒体２６（例えば、洗浄媒体ディスペンサ２２から）、超音波２８（例えば、超音波デバイス２０から）及びバキューム気流５０（例えば、バキューム２４から）を、物体１８の表面１６の洗浄ゾーン５４に直接送出しうる。
超音波発生器４０は、洗浄ヘッド３２に連結されうる。超音波発生器４０（例えば、超音波電力増幅器及び関数発生器）は、超音波デバイス２０にエネルギーを供給しうる。超音波供給ライン４２（例えば、可撓性のある音響導波路）は、超音波２８が、超音波デバイス２０から物体１８の表面１６まで（例えば、洗浄ゾーン５４周囲に）適用されうるように、超音波発生器４０を洗浄ヘッド３２に連結しうる。
洗浄媒体源４４は、洗浄ヘッド３２に流体連結されうる。洗浄媒体源４４は、洗浄媒体２６を洗浄媒体ディスペンサ２２に供給しうる。洗浄媒体供給ライン４６は、洗浄媒体２６が、洗浄媒体ディスペンサ２２からバキュームチャンバ９８（図４）内部及び／又は物体１８の表面１６に（例えば、洗浄ゾーン５４周囲に）提供されうるように、洗浄媒体源４４を洗浄ヘッド３２に流体連結しうる。
バキューム源４８は、洗浄ヘッド３２に流体連結されうる。バキューム源４８は、バキューム気流５０（例えば、バキューム吸引）をバキューム２４に供給しうる。バキューム供給ライン５２は、バキューム吸引（例えば、バキューム気流５０）がバキューム２４からバキュームチャンバ９８内部及び／又は物体１８の表面１６に（例えば、洗浄ゾーン５４周囲に）適用されうるように、バキューム源４８を洗浄ヘッド３２に流体連通しうる。
開示されたシステム１０は、可動アセンブリ１１２内に一体化されうる。物体１８（例えば、物体１８の一又は複数の表面１６）は、可動アセンブリ１１２によって物体１８と並んで移動しうる洗浄ヘッド３２で洗浄されうる。物体１８（例えば、物体１８の表面１６）に対する洗浄ヘッド３２の位置（例えば、場所）、及び洗浄ヘッド３２と物体１８との間の所望の距離は、可動アセンブリ１１２によって設定及び／又は維持されうる。
洗浄媒体２６は、超音波２８及びバキューム気流５０との組み合わせで洗浄作用を実行することができる任意の適した物質及び／又は材料を含みうる。洗浄媒体２６は、任意の洗浄流体を含みうる。洗浄流体は、液体又は気体を含みうる。例として、洗浄媒体２６は、液水（例えば、湯及び／又は冷水）を含みうる。別の例では、洗浄媒体２６は、任意の水溶液（例えば、有機溶媒、界面活性剤、洗剤又は他の化学物質）を含みうる。別の例として、洗浄媒体２６は、蒸気（例えば、気化水）でありうる。別の例として、洗浄媒体２６は、空気（例えば、強制空気及び／又は加圧空気）でありうる。別の例として、洗浄媒体２６は、爆破媒体（例えば、固体プラスチックペレット、砂、ゲルカプセル、液体ＣＯ２、固体ＣＯ２など）を含みうる。更に別の例として、洗浄媒体２６は、洗浄流体及び／又は爆破媒体の任意の組み合わせを含みうる。
したがって、堆積物３０の除去は、洗浄媒体２６、超音波２８及びバキューム気流５０によって実現され、ゆえに完全に非接触でありうる。例えば、洗浄媒体ディスペンサ２２、超音波デバイス２０及びバキューム２４は、洗浄される物体１８からある距離で（例えば、間隔を空けて）位置付けられ得、物体１８の表面１６の汚染リスクを負わない。
例示的実施態様では、洗浄動作中に、洗浄媒体２６は、物体１８の表面１６に液滴及び／又は薄膜を形成しうる。堆積物３０は、洗浄媒体２６の中で、捕捉、浮遊及び／又は溶解されうる。超音波デバイス２０によって表面１６に送出された超音波２８は、液滴及び／又は膜の微粒化及び蒸発を容易にし、ゆえにバキューム２４によって表面１６から堆積物３０の除去を容易にしうる。
特定の非限定的例では、開示されたシステム１０は、主に２種類の洗浄動作、即ち、湿式洗浄動作又は乾式洗浄動作を実行しうる。湿式洗浄動作及び乾式洗浄動作は、単一の洗浄作用に組み合わされうる。
湿式洗浄動作中に、洗浄媒体２６は、湿り蒸気ジェット（例えば、少なくとも５％〜６％の水を有する）を含み、物体１８の表面１６に液滴（例えば、水滴）及び／又は薄い液体膜（例えば、水の薄膜）を形成しうる。任意選択的に、洗浄媒体２６は、洗浄溶液の追加を含みうる。堆積物３０は、洗浄媒体２６の中に溶解及び／又は浮遊されうる（例えば、液体包装内部で捕捉した堆積物３０の粒子）。超音波デバイス２０によって表面１６に送出された超音波２８は、液滴及び／又は膜の微粒化及び蒸発を容易にし、ゆえにバキューム２４によって表面１６から堆積物３０の除去を容易にしうる。
乾式洗浄動作中に、洗浄媒体２６は、乾き蒸気ジェット（例えば、５％〜６％未満の水を有する）を含み、物体１８の表面１６に堆積物３０を分解しうる。超音波デバイス２０によって表面１６に送出された超音波２８は、堆積物３０の表面１６に対する粘着力を低減し、ゆえにバキューム２４によって表面１６から堆積物３０の除去を容易にしうる。図２を参照すると、１つの実施態様では、可動アセンブリ１１２は、ロボットアセンブリ３４でありうる。ロボットアセンブリ３４は、一又は複数の物体１８の自動洗浄又は半自動洗浄を提供しうる。例えば、洗浄ヘッド３２（例えば、少なくとも１つの超音波デバイス２０、少なくとも１つの洗浄媒体ディスペンサ２２、及び少なくとも１つのバキューム２４を含む）は、ロボットアセンブリ３４のロボットアーム３８のアダプタ３６に装着されうる。エンドアダプタ３６は、ロボットアセンブリ３４のロボットアーム３８の端に位置する可動継手１１０に装着されうる。可動継手１１０は、洗浄される物体１８の表面１６を接近させる所望の位置及び配向での洗浄ヘッド３２の位置付けを容易にしうる。例えば、可動継手１１０は、表面１６及び／又は物体１８の表面１６から突出した物品（例えば、ファスナ）の洗浄中の、洗浄ヘッド３２の位置付け（例えば、エンドアダプタ３６の位置付け）用の回転式継手を含みうる。
供給ライン８２は、洗浄ヘッド３２から、例えば、ロボットアセンブリ３４のベース８５に装着されうる洗浄源８４に延びうる。供給ライン８２は、超音波供給ライン４２、洗浄媒体供給ライン４６及びバキューム供給ライン５２を含みうる。同様に、洗浄源８４は、超音波発生器４０、洗浄媒体源４４及びバキューム源４８を含みうる。
加えて、流動体注入ユニット８６、洗浄フィルタ８８及び汚染蓄積容器９０（例えば、廃棄物容器）が、可動アセンブリ１１２に（例えば、ロボットアセンブリ３４のベース８５に）含まれうる。流体注入ユニット８６は、洗浄溶液１２４を洗浄媒体供給ライン４６内に又は物体１８の表面１６に注入しうる。汚染蓄積容器９０は、物体１８の表面１６から吸引されうる洗浄媒体２６及び堆積物３０（例えば、蒸気、洗剤、化学物質、又は他の材料）を受容するためのバキューム供給ライン５２に連結されうる。
図３を参照すると、別の実施態様において、ロボットアセンブリ３４は、例えば、エンドアダプタ３６などに、装着される一又は複数の製造デバイス９２を含みうる。製造デバイス９２は、物体１８（図１）の動作を実行するためのデバイスを含みうる。例えば、製造デバイス９２は、（例えば、製造、組み立て及び／又は保守中の）物体１８における機械加工、穿孔、塗装、密閉、撮像、試験、点検、感知及び他の動作のための一又は複数のデバイスを含みうる。製造デバイス９２は、例えば、製造デバイス９２への材料及び／又は電力供給用のロボットアセンブリ３４のベース８５などで、供給ライン９４を介して電力供給／材料供給ユニット９６に連結されうる。
供給ライン９４は、潤滑油、密閉剤、コーティング剤、又は他の材料を製造デバイス９２に送出しうる。供給ライン９４はまた、製造デバイス９２を作動させるための電力、加圧空気、油圧流体、及び他の媒体を送出しうる。洗浄ヘッド３２は、製造デバイス９２の一又は複数による物体１８における一又は複数の製造作業、点検作業、修理作業、又は保守作業の実行前又は後に、物体１８において洗浄作業を実行するために、ロボットアセンブリ３４で用いられうる。
図４を参照すると、１つの実施態様では、洗浄ヘッド３２は、開放端１００を有するバキュームチャンバ９８を含みうる。例えば、複数の側壁１０２は、長方形の断面形状を有する部分的に囲まれたバキュームチャンバ９８を画定しうる。別の例として、連続的側壁１０２は、環状の断面形状を有する部分的に囲まれたバキュームチャンバ９８を画定しうる。バキュームチャンバ９８は、所与の洗浄動作、並びに／又は物体１８のサイズ、物体１８の形状及び／若しくは物体１８の複雑さなどの適用に従って、サイズ決定され、構成されうる。同様に、洗浄ゾーン５４のサイズは、洗浄媒体２６、バキューム気流５０及び超音波２８（例えば、波２８ａ及び２８ｂ）によって覆われたエリアによって決定されうる。
例示的構造では、洗浄ヘッド３２は、可動アセンブリ１１２（例えば、ロボットアーム３８のエンドアダプタ３６）に取り外し可能に取り付けられうる（例えば、可動アセンブリ１１２から取り外し可能でありうる）。洗浄ヘッド３２の取り外し、及び同一又は異なる構成を有する洗浄ヘッド３２の交換を容易にするために、洗浄ヘッド３２は、少なくとも１つの端取付具（図示されず）を含みうる。例えば、端取付具は、迅速な解除機構として提供されうる。迅速な解除機構は、供給ライン８２及び／又は可動アセンブリ１１２（例えば、エンドアダプタ３６）に洗浄ヘッド３２を解除可能に取り付ける多様な構成のうちの任意の１つに提供されうる。洗浄ヘッド３２の取り外し可能な取り付けは、所与の洗浄用途に対応するために、異なるサイズ、形状、及び構成（例えば、超音波デバイス２０、洗浄媒体ディスペンサ２２及び／又はバキューム２４の量及び／又は構成）を有する多様な異なる洗浄ヘッド３２の任意の１つの装着を容易にしうる。
洗浄ヘッド３２は、複数の超音波デバイス２０（２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ及び２０ｅとして別個に特定される）を含みうる。各超音波デバイス２０は、エネルギーを超音波（例えば、音波）に変換する、空気連結された（例えば、非接触の）超音波トランスデューサ（例えば、アクチュエータ及びレシーバ）でありうる。例えば、超音波デバイス２０は、電気エネルギーを音に変換する圧電トランスデューサでありうる。圧電結晶は、電圧が印加されるとサイズを変更し、ゆえに圧電トランスデューサ全域に交流電流（ＡＣ）を印加することにより、超高周波で発振し、超高周波音波（例えば、超音波２８）を発生させうる。複数の超音波デバイス２０は、超音波デバイス２０のアレイに構成されうる。超音波デバイス２０のアレイは、洗浄される物体１８の表面１６における特定のエリア（例えば、洗浄ゾーン５４）上に超音波２８を方向付け集中させる幾何学形状を含みうる。
超音波２８によって発生した高周波の超音波振動は、物体１８の表面１６に形成される洗浄媒体２６の液滴及び／又は薄膜を微粒化し又はエアロゾル化しうる。次に、バキューム２４は、汚染蓄積容器９０に堆積しうる、バキューム気流５０内に微粒化した洗浄媒体２６及び堆積物３０（例えば、堆積物３０の粒子）を収集しうる。
加えて、超音波２８（例えば、集束したエネルギー）は、物体１８の表面１６からの（例えば、洗浄ゾーン５４周囲の）洗浄媒体２６の蒸発を促進し及び／又は容易にしうる。この蒸発は、物体１８の表面１６で洗浄媒体２６の励起（例えば、分子レベル）から生じうる。この励起は、摩擦を引き起こしうるので、超音波２８からの音響エネルギーを熱に変える。この熱によって、洗浄媒体２６の水分子は、形成される気体から離れて移動しうる。
超音波２８が変調されうると、それによって、変調された超音波２８の物体１８及び空気媒体（例えば、超音波デバイス２０と物体１８の表面１６との間の空気）との相互作用が、所望パターンの超音波振動を発生させる。例えば、超音波デバイス２０が、異なる周波数及び／又は振幅を有する超音波２８を発生させ、それによって、超音波２８が物体１８に影響を与える際に、所望パターンの超音波振動が、物体１８の表面及び空気媒体に発生しうる。
超音波２８によって発生した初期パターンは複雑でありうるが、最終的には、多くの反射の後、及び超音波２８が１つの境界から別の境界に進む際に、形式上のパターンが共振周波数で確立されうる。超音波励起のために共にかなり接近した共振周波数が多く存在しうる。洗浄媒体２６及び堆積物３０の除去が、共振状況又は非共振状況でしばしば発生しうる。
様々な種類の誘導された超音波モード及び応力焦点が、音響共振システムを形成するために超音波デバイス２０を設置し、作動させ及び調整することによって、所望の場所（例えば、洗浄ゾーン５４）で物体１８の表面１６に形成されうる。音響共振システムは、例えば、保持固定具５６（図６）で固定されうる、物体１８全体に所望パターンの超音波振動を送出しうる。物体１８の外側に位置する空気連結した超音波デバイス２０は、洗浄ゾーン５４周囲に方向付けられた所望パターンの超音波振動を形成しうる。超音波応力の集束は、電子的（例えば、超音波デバイス２０の調整）に及び／又は機械的（例えば、超音波デバイス２０の位置付け）に実現されうる。超音波デバイス２０の空気連結したパラメトリックな音響アレイ（例えば、パラメトリックアレイ又はフェーズドアレイ）が、堆積物３０を含む洗浄媒体２６の液滴及び薄膜の微粒化を容易にするために、超音波振動が複雑な３次元物体に影響するように特に構成されうる。
本明細書で使用されるように、パラメトリックアレイは、音の狭い一次ビーム（例えば、超音波２８）を製作するように構成された、複数の超音波デバイス２０（例えば、圧電トランスデューサ）を含みうる。一般的に、パラメトリックアレイの寸法が大きくなればなるほど、ビームはますます狭くなる。一般的な非限定的例として、パラメトリックアレイは、異なる周波数（例えば、ω２−ω１）を製作するのに十分に高い振幅で２つの密接に空間を空けた超音波周波数（例えば、ω１及びω２）で駆動されうる。
本明細書で使用されるように、フェーズドアレイは、超音波デバイス２０が送信又は受信する信号が所望のように別個に又は組み合わせて処理されうるように、個々に結合された複数の超音波デバイス２０（例えば、圧電トランスデューサ）を含みうる。例えば、多数の超音波デバイス２０が、あるパターンで共通のハウジングの中に配置されうる。パターンは、直線形状、マトリクス形状、及び／又は円環形状を含みうるが、これらに限定されない。超音波デバイス２０は、特定のビーム特性を実現するためにパターン変更時に同時に又は互いに独立してパルス変調されうる。
図４に示されるように、超音波デバイス２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、バキュームチャンバ９８内部に位置しうる。例えば、超音波デバイス２０ａは、バキュームチャンバ９８内部の一般的に中央の場所に位置付けられ、超音波デバイス２０ｂ、２０ｃは、バキュームチャンバ９８のエッジ（例えば、開放端１００に接近している）に接近して（例えば、エッジに又はエッジの隣に）位置付けられうる。超音波デバイス２０ｄ、２０ｅは、バキュームチャンバ９８の外側に位置しうる。例えば、超音波デバイス２０ｄ、２０ｅは、一又は複数の保持固定具１１４に取り付けられうる。保持固定具１１４は、洗浄ヘッド３２及び／又はエンドエフェクタ３６に取り付けられうる（例えば、取り外し可能に取り付けられうる）。超音波デバイス２０ｄ、２０ｅは、関連する保持固定具１１４上の固定位置に位置付けられてもよく、関連する保持固定具１１４に対して移動可能であってもよい（例えば、手動で若しくは電気機械的に）。
例えば、複数の超音波デバイス２０（例えば、超音波デバイス２０のアレイ）は、位置、周波数及び／又は波モードが変わると物体１８周囲を移動しうる一又は複数の干渉ゾーン又は応力焦点を（例えば、洗浄ゾーン５４で）形成するために、波干渉現象を変更するように調整され及び／又は位置付けられうる。洗浄ゾーン５４は、ユーザ選択によって移動され、物体１８の表面１６の特定の位置での洗浄を可能にしうる。
周波数範囲にわたる（例えば、１Ｈｚから５００ＭＨｚまで）特定の超音波モード及び周波数励起が提供され、選択された周波数範囲にわたる周波数調整が、超音波デバイス２０を最適に位置付けることによって及び／又は形式上の振動の組み合わせによって実現されうる。物体１８の表面１６からの洗浄媒体２６及び堆積物３０の効果的な微粒化及び／又は蒸発に対して超音波応力がどのように集束されるかは、特定の洗浄動作次第でありうる。例えば、堆積物３０の種類、堆積物３０の厚さ、物体１８の構造的幾何学形状、環境的条件などが、超音波デバイス２０の構成に影響を与えうる。
例として、超音波デバイス２０の一又は複数の周波数は、堆積物３０の粒子サイズ次第で特定の周波数又は周波数範囲に調整されうる。例として、比較的低い周波数（例えば、およそ２０ｋＨｚ未満）は、洗浄媒体２６を比較的大きなミスト（例えば、およそ１０ミクロン以上）に微粒化しうる。したがって、微粒化された洗浄媒体２６のミストは、堆積物３０の比較的大きな粒子（例えば、およそ１０ミクロン以上）を捕捉しうる。別の例として、比較的高い周波数（例えば、およそ１ＭＨｚを上回る）は、洗浄媒体２６を比較的小さなミスト（例えば、およそ３ミクロン以下）に微粒化しうる。したがって、微粒化された洗浄媒体２６のミストは、堆積物３０の比較的小さな粒子（例えば、およそ３ミクロン以下）を捕捉しうる。
別の例として、超音波デバイス２０の一又は複数の周波数は、洗浄される堆積物１６の粒子サイズ及び／又は形状次第で、特定の周波数又は周波数範囲に調整されうる。例として、大きな及び／又は一般的に平らな表面は、堆積物３０の比較的大きな粒子（例えば、およそ１０ミクロン以上）を有しうる。したがって、比較的低い周波数（例えば、およそ２０ｋＨｚ未満）は、表面１６から洗浄媒体２６及び堆積物３０を微粒化するために使用されうる。別の例として、小さな及び／又は複雑な表面は、堆積物３０の比較的小さな粒子（例えば、およそ３ミクロン以下）を有しうる。したがって、比較的高い周波数（例えば、およそ１ＭＨｚ）は、表面１６から洗浄媒体２６及び堆積物３０を微粒化するために使用されうる。
超音波デバイス２０は、縦波、せん断波、表面波及び／又はプレート波を含むがこれらに限定されない、物体１８の表面１６に適用された様々な異なる種類の超音波２８（図１）を発生させるように構成されうる。例えば、超音波デバイス２０ａは、超音波２８ａ（例えば、縦波及び／又はせん断波）を物体１８の中に発生させ、超音波デバイス２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅは、超音波２８ｂ（例えば、表面波及び／又はプレート波）を物体１８の表面１６に発生させうる。別の例として、超音波デバイス２０ａ、２０ｂ、２０ｃは、超音波２８ａ（例えば、縦波及び／又はせん断波）を物体１８の中に発生させ、超音波デバイス２０ｄ、２０ｅは、超音波２８ｂ（例えば、表面波及び／又はプレート波）を物体１８の表面１６に発生させうる。任意の個々の超音波デバイス２０及び／又は超音波デバイス２０の組み合わせ（例えば、超音波デバイス２０のアレイ）が、超音波２８の任意の組み合わせを（例えば、物体１８の中に縦波及び／又はせん断波を、物体１８の表面１６に表面波及び／又はプレート波を）発生させるように構成されうることを、当業者は認識するだろう。
加えて、超音波デバイス２０はまた、物体１８の非破壊検査及び／又は物体１８の構造健全性監視にも使用されうる。例えば、少なくとも２つの超音波デバイス２０（例えば、送信器及び受信器）が、物体１８の表面１６の上に位置付けられうる。デバイス２０の位置は、適切な角度で音波伝搬の方向を画定し、表面１６で表面波及び／又はプレート波を発生させ、検出するために、互いに対して、並びに表面１６に対して及び表面１６に沿って、調節されうる。超音波２８の発生及び検出は、表面１６の材料の弾性特性、並びに汚染物質（例えば、堆積物３０）及び水の存在を含むがこれらに限定されない、いくつかの要因次第でありうる。基準面での超音波デバイス２０によって生成及び検出された様々なパターンの超音波２８の基準ライブラリは、物体１８の監視された表面１８の条件（例えば、洗浄性）の非破壊検査で構築され使用されうる。
洗浄媒体ディスペンサ２２は、洗浄媒体２６を物体１８の表面１６に送出するのに十分な配向で、バキュームチャンバ９８内部に位置しうる。洗浄媒体ディスペンサ２２は、洗浄媒体供給ライン４６に流体連結されたノズル１０４を含みうる。ノズル１０４は、直接、バキュームチャンバ９８内に及び／又は物体１８の表面１６に（例えば、洗浄ゾーン５４内に）洗浄媒体２６を排出するように構成されたノズル出口１０６を含みうる。洗浄媒体２６（例えば、水スプレー又はスチームクラウド）は、物体１８の一又は複数の表面１６から堆積物３０（図１）の除去を容易にしうる。
洗浄媒体ディスペンサ２２（例えば、ノズル１０４）は、物体１８の一又は複数の表面１６が、物体１８の表面１６から堆積物３０を移動及び除去するために洗浄媒体２６に露出されうるように、洗浄媒体２６を排出するよう構成されうる。例えば、ノズル出口１０６は、洗浄ヘッド３２の開放端１００において物体１８の一又は複数の表面１６に向かって一般的な軸方向に沿って洗浄媒体２６を排出するように構成されうる。しかしながら、ノズル出口１０６は、様々な方向及び／又は角度のうちの任意の１つに洗浄媒体２６を排出するように構成されうる。
単一のノズル出口１０６を有する単一のノズル１０４が図示されているが、任意のサイズ及び場所の任意の数のノズル１０４及び／又はノズル出口１０６が提供されてもよい。例えば、複数のノズル１０４及び／又は複数のノズル出口１０６は、洗浄媒体２６をより均一に分布させるために、様々な場所でバキュームチャンバ９８内に延びうる。更に、ノズル１０４はバキュームチャンバ９８の端（例えば、開放端１００の反対側）に流体連結されているように図示されるが、一又は複数のノズル１０４は、一又は複数の場所からバキュームチャンバ９８の側壁１０２に沿って（例えば、開放端１００に接近して）洗浄媒体２６を提供するように含まれてもよい。
例示的実施態様では、洗浄媒体２６は、水（例えば、湯）であり、洗浄媒体ディスペンサ２２は、水を排出する（例えば、水滴、水流、スプレー又はミストの形態で）のに適したノズル１０４を含み、洗浄媒体供給ライン４６は、水供給ラインであり、洗浄媒体源４４は、水源（例えば、水タンク）でありうる。任意選択的に、洗浄媒体源４４は、水を所望の洗浄温度まで加熱するための加熱機構１２０（図１）を含みうる。
別の例示的実施態様では、洗浄媒体２６は、蒸気（例えば、湿り蒸気及び／又は乾き蒸気）であり、洗浄媒体ディスペンサ２２は、蒸気を排出する（例えば、スプレー、ミスト、又はジェットの形態で）のに適したノズル１０４を含み、洗浄媒体供給ライン４６は、蒸気供給ラインであり、洗浄媒体源４４は、蒸気源（例えば、蒸気を発生させるための水タンク及び加熱機構１２０（図１））でありうる。例えば、洗浄ヘッド３２は、蒸気ジェットがノズル出口１０６から排出され、バキュームチャンバ９８内部及び／又は物体１８の表面１６にスチームクラウドの形成をもたらすように構成されうる。
洗浄媒体２６（例えば、蒸気、湯、及び／又は水性洗浄溶液）は、物体１８の一又は複数の表面１６から堆積物３０（図１）の除去を容易にしうる。例えば、スチームクラウドは、堆積物３０と物体１８の表面１６との間の結合を解除及び分解することによって、物体１８の表面１６から堆積物３０（図１）の除去を促進しうる。堆積物３０の分解は、比較的小さな湯の気相分子が比較的冷たい堆積物３０に接触すると発生しうる複数の微水滴（ｍｉｃｒｏ−ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ）から生じうる。微水滴は、堆積物３０内部の結合、及び堆積物３０と物体１８の表面１６との間の結合を破壊するためのエネルギーを提供しうる。微水滴及び結合破壊により、洗浄媒体２６（例えば、スチームクラウド）の中の水懸濁（例えば、液体包装内）に混入する可能性がある、複数の比較的小さな粒子の堆積物３０が生じうる。
更に、蒸気は、およそ２パーセントから１０パーセントの水分、より好ましくは、物体１８の表面１６が比較的迅速に乾燥可能となりうる、およそ４パーセントから７パーセントの水分など、比較的低い水分含有量を有しうる。更に、蒸気の水分含有量が低いと、洗浄作業中の水利用も比較的低い結果となりうる。
洗浄媒体２６のバキュームチャンバ９８内及び／又は物体１８の表面１６への流れは、洗浄媒体供給ライン４６によって提供されうる。例示的構造では、洗浄媒体供給ライン４６は、洗浄媒体源４４（例えば、ロボットアセンブリ３４のベース８５における）（図２）から、洗浄ヘッド３２まで延びうる。断熱は、洗浄媒体供給ライン４６内部で洗浄媒体２６（例えば、蒸気）の温度を維持するために、かつシステム１０を使用する人々に対する安全措置として、洗浄媒体供給ライン４６のかなりの部分を覆いうる。洗浄媒体供給ライン４６から洗浄媒体ディスペンサ２２（例えば、ノズル１０４）内への洗浄媒体２６の流れは、洗浄媒体供給ライン４６及び／又は洗浄ヘッド３２に装着されうる弁（例えば、蒸気弁又は水弁（図示されず））によって制御されうる。
洗浄媒体２６の温度及び／又は圧力（例えば、水温及び／又は水圧、又は蒸気温度及び／又は蒸気圧力）は、所与の洗浄作業に対応するために、調整、調節及び／又は別の方法で制御されうる。例えば、洗浄媒体２６の温度は、洗浄される物体１８及び／又は表面１６の材料組成に対する熱損傷を回避しうる温度で、洗浄媒体２６を提供するように制御されうる。同様に、洗浄媒体２６の微粒化（例えば、超音波２８による）並びに洗浄媒体２６及び任意の集められた堆積物３０のバキューム２４（図１）へのバキューム吸引前に、洗浄媒体２６の速度が、物体１８の表面１６に接触するほど十分に高くなる方法で、洗浄媒体２６がノズル出口１０６から排出されうるように、洗浄媒体２６の圧力が調整されうる（例えば、弁によって）。洗浄媒体源４４（図１）からの洗浄媒体２６の制御が、例えば、可動アセンブリ１１２内などに事前にプログラムされうる。
バキューム２４（図１）は、バキュームチャンバ９８内部及び／又は物体１８の表面１６に、バキューム吸引（例えば、バキューム気流５０）を提供するために、バキューム供給ライン５２（例えば、バキュームホース）に流体連結されうる。対応するバキューム気流５０は、一又は複数のバキューム注入マニホールド１２２を介してバキューム源４８（図１）に方向付けられうる。バキューム注入マニホールド１２２は、バキュームチャンバ９８内部に位置しうる。
サイズ、量、場所、相対位置、配向角度、及び物体１８の表面１６からの距離は、所与の洗浄作業に対する洗浄ヘッド３２のサイズを決定し構成するときに、考慮されうる。同様に、洗浄ヘッド３２及び／又はバキュームチャンバ９８の全体的サイズ、形状及び構成もまた、洗浄ヘッド３２によって洗浄される物体８のサイズ、形状及び構成に補完的に構成されうる。
再び図１を参照すると、別の実施態様では、システム１０はまた、洗浄溶液１２４を、洗浄ヘッド３２（例えば、洗浄媒体ディスペンサ２２）に提供される洗浄媒体２６と混合するために洗浄媒体供給ライン４６に注入する、流体注入ユニット８６を含みうる。
流体注入ユニット８６の洗浄溶液１２４は、物体１８の洗浄を促進又は迅速に処理しうる構成物の中に提供されうる。例えば、洗浄溶液１２４は、洗浄媒体供給ライン４６への注入用の洗剤及び／又は化学物質を含み得、その供給ライン４６は、洗浄媒体２６の中に洗剤及び／又は化学物質の分子の混合物をもたらす。洗剤及び／又は化学物質は、ある種の堆積物３０をより小さな堆積物粒子に分解する又は溶解させるための溶媒を含みうるが、これらに限定されない。洗剤及び／又は化学物質は、堆積物粒子がいったん物体１８の表面１６から解放されると、堆積物３０を囲みうる。洗剤及び／又は化学物質が、堆積物粒子をカプセル化し、堆積物粒子の互いへの再付着及び／又は物体１８の表面への再結合を防止しうる。
例えば、洗浄溶液１２４は、水性流体及び／又は油性流体（例えば、油圧流体及びグリース）など、ある種の堆積物３０の洗浄を高めるための構成物を含みうる。洗浄溶液１２４は、（例えば、逃し弁が作用すると）所定量だけ洗浄媒体２６に注入されうる。洗浄媒体２６の中の洗剤及び化学分子の混合物（例えば、スチームクライド又は湯）は、物体１８の表面１６の比較的冷たい堆積物３０に浸透し、堆積物３０の除去を更に促進しうる。この点で、洗浄溶液１２４は、限定されないが、ある種の堆積物３０の洗浄を促進する又は高めるための、多様な他の構成物の任意の１つを含みうる。
代替的には、洗浄溶液１２４（例えば、洗剤及び／又は化学物質）は、物体１８の表面１６に直接適用されうる。
図５を参照すると、洗浄ヘッド３２の別の実施態様では、超音波デバイス２０（個々に超音波デバイス２０ｆ及び２０ｇとも呼ばれる）は、バキュームチャンバ９８の外側だけに位置しうる。例えば、超音波デバイス２０ｆ及び２０ｇは、一又は複数の保持固定具１１４に取り付けられうる。保持固定具１１４は、エンドエフェクタ３６に取り付けられうる（例えば、取り外し可能に取り付けられうる）。超音波デバイス２０ｆ及び２０ｇは、関連する保持固定具１１４上の固定位置に位置付けられてもよく、関連する保持固定具１１４に対して移動可能であってもよい（例えば、手動で若しくは電気機械的に）。超音波デバイス２０ｆ及び２０ｇは、超音波２８（例えば、縦波及び／又はせん断波）を物体１８に発生させうる。
洗浄媒体ディスペンサ２２は、堆積物３０（図１）を取り除くために、洗浄媒体２６（例えば、蒸気）を物体１８の表面１６に送出しうる。超音波２８（例えば、縦波及び／又はせん断波）は、堆積物３０（例えば、堆積物３０の粒子）を保持する洗浄媒体２６を微粒化し、それらは次にバキューム気流５０によって集められうる。
図６を参照すると、別の態様では、開示されたシステムは、物体１８を保持及び／又は支持するように構成された保持固定具５６を含みうる。例えば、保持固定具５６は、製造作業、組み立て作業及び／又は保守作業（例えば、組み立てラインの一部など）中に、並びに洗浄作業中に、物体１８を保持するために使用される構成要素組立固定具でありうる。別の例として、保持固定具５６は、洗浄作業中のみ、物体１８を保持するために使用されてもよい。更に別の例として、保持固定具６４は、物体１８の一部であってもよい。
少なくとも１つの超音波デバイス５８は、保持固定具５６に連結されうる。超音波デバイス５８は、保持固定具５６を通って物体１８に超音波６２を送出しうる。少なくとも１つの超音波発生器７２は、超音波デバイス５８にエネルギーを供給しうる。超音波供給ライン７４は、超音波６２が物体１８全体を通して適用されうるように、超音波発生器７２を超音波デバイス５８に電気的に接続しうる。
各超音波デバイス５８は、エネルギーを超音波（例えば、音波）に変換する超音波トランスデューサでありうる。例えば、超音波デバイス５８は、電気エネルギーを音に変換する圧電トランスデューサでありうる。
洗浄作業中に、洗浄ヘッド３２は、例えば、ロボットアセンブリ３４によって、物体１８の表面１６に接近して位置付けられうる。洗浄媒体２６は、表面１６の堆積物３０を取り除くために、洗浄媒体ディスペンサ２２から物体１８の表面１６に（例えば、洗浄ゾーン５４周囲に）送出されうる。洗浄ヘッド３２で超音波デバイス２０によって生成され、物体１８の表面１６に送出された超音波２８は、洗浄媒体２６を微粒化するために、保持固定具５６の超音波デバイス５８によって生成され、物体１８内に送出された超音波６２と連携して作用しうる。バキューム２４は、微粒化した洗浄媒体２６及び除去された堆積物３０（例えば、洗浄媒体２６内部に保持された堆積物粒子）を清掃しうる。
本明細書で使用されるように、接近とは、物体１８と境を接することなく、物体１８の表面１６に接近した位置を含みうる。例として、接近とは、表面１６からせいぜいおよそ１２インチの位置を含みうる。別の例として、接近とは、表面１６からせいぜいおよそ６インチの位置を含みうる。別の例として、接近とは、表面１６からせいぜいおよそ３インチの位置を含みうる。別の例として、接近とは、表面１６からせいぜいおよそ１インチの位置を含みうる。更に別の例として、接近とは、表面１６に接触することなく、可能な限り表面１６に接近した位置を含みうる。
物体１８の表面１６への近接は、洗浄動作を効果的に実行するために、超音波デバイス２０、洗浄媒体ディスペンサ２２、バキューム２４、超音波デバイス５８及び／又は超音波デバイス１２６のサイズ、電力及び／又は構成次第でありうることを、当業者は認識するだろう。
図７を参照すると、例示的実施態様では、保持固定具５６は、物体１８を保持固定具５６に留め、物体１８の位置を固定するために、物体１８の少なくとも一部分（例えば、エッジ）に係合するように構成された、少なくとも１つの物体保持固定具６６を含みうる。例えば、各物体保持固定具６６は、物体１８の少なくとも１つのエッジ（例えば、航空機翼パネル）に係合するエッジ保持固定具８０を含みうる。
超音波デバイス５８は、物体保持固定具６６を通って物体１８内に超音波６２（例えば、振動）（図６）を伝達するために、物体保持固定具６６の各々に連結されうる。各超音波デバイス５８は、物体保持固定具６６（例えば、接触超音波トランスデューサ）に物理的に連結されてもよく、又は物体保持固定具６６（例えば、非接触超音波トランスデューサ）に空気連結されてもよい。任意のエッジ保持固定具８０を含む、物体保持固定具６６は、物体保持固定具６６に適用された超音波６２が、保持固定具５６と物体保持固定具６６との間で、保持固定具５６及び物体保持固定具６６を通って、物体１８内に十分に伝達されるように、保持固定具５６及び物体１８に音響的に連結されうる。
本明細書で使用されるように、音響的に連結されるとは、全体的な構造が、超音波６２の効果的な伝送及び伝搬に音響的に利用可能である（例えば、音響共振システム）ように、保持固定具５６のすべてのパーツ及び／又は構成要素が一体的に結合されることを意味する。例えば、保持固定具５６は、構成要素間に間隙が発生せず、超音波６２の伝搬が構成要素及び／又は表面インターフェースを通って失われないように、構成されうる。
図８を参照すると、別の実施態様では、物体１８は、支持ベース６８に装着されうる。物体１８は、支持ベース６８と接触していてもよく、支持ベース６８から所定の距離だけ間隔を空けていてもよい。保持固定具５６は、支持ベース６８を保持固定具５６に留め、物体１８の一部分を固定するために、支持ベース６８の少なくとも一部分に係合するように構成された、少なくとも１つの支持ベース保持固定具７０を含みうる。
超音波デバイス５８は、支持ベース保持固定具７０及び支持ベース６８を通って物体１８内に超音波６２（図６）を伝達するために、支持ベース保持固定具７０の各々に連結されうる。超音波デバイス５８は、支持ベース保持固定具７０に物理的に連結されても、支持ベース保持固定具７０に空気連結されてもよい。支持ベース保持固定具７０は、支持ベース保持固定具７０に適用された超音波６２が、保持固定具５６と支持ベース保持固定具６６と支持ベース６８との間で、保持固定具５６、支持ベース保持固定具６６及び支持ベース６８を通って、物体１８内に十分に伝達されるように、保持固定具５６及び支持ベース６８に音響的に連結されうる。任意のエッジ保持固定具８０を含む、任意の物体保持固定具６６は、同様に、保持固定具５６に音響的に連結されうる。
図９を参照すると、更に別の例示的構造では、物体１８は、支持ベース６８に装着され、保持固定具５６は、支持ベース６８及び物体１８を保持固定具５６に留め、洗浄ヘッド３２及び／又は可動アセンブリ１１２（例えば、ロボットアセンブリ３４）に対する物体１８の位置を固定するために、少なくとも１つの物体保持固定具６６と、少なくとも１つの支持ベース保持固定具７０とを含みうる。
超音波デバイス５８は、物体保持固定具６６及び支持ベース保持固定具７０を通って、かつ支持ベース６８を通って、物体１８内に超音波６２（図６）を伝達するために、物体保持固定具６６の各々、及び支持ベース保持固定具７０の各々に連結されうる。超音波デバイス５８は、物体保持固定具６６及び支持ベース保持固定具７０に物理的に連結されても、物体保持固定具６６及び支持ベース保持固定具７０に空気連結されてもよい。物体保持固定具６６及び支持ベース保持固定具７０は、物体保持固定具６６及び支持ベース保持固定具７０に適用された超音波６２が、保持固定具５６と物体保持固定具６６と支持ベース保持固定具６６と支持ベース６８との間で、保持固定具５６、物体保持固定具６６、支持ベース保持固定具６６、及び支持ベース６８を通って、物体１８内に十分に伝達されるように、保持固定具５６及び支持ベース６８に音響的に連結されうる。
物体保持固定具６６及び／又は支持ベース保持固定具７０は、保持固定具５６に統合されていてもよく、又は保持固定具５６に設置又は結合されていてもよい。超音波発生器７２（図６）は、保持固定具５６に統合されていてもよく、又は超音波デバイス５８から遠隔にあって電気的に接続されていてもよい。
したがって、超音波デバイス５８と連携して、物体保持固定具６６及び／又は支持ベース保持固定具７０は、物体１８全体に物体１８全体を通って超音波６２（例えば、振動）を送出する音響共振システムを形成しうる。複数の超音波デバイス５８は、任意の構成の中に（例えば、超音波デバイス５８のアレイの中に）配置されうる。各超音波デバイス５８は、固定位置を有していてもよく、又は保持固定具５６、物体保持固定具６６及び／又は支持ベース保持固定具７０に対して移動可能であってもよい。例えば、超音波デバイス５８の位置、配向及び／又は場所は、手動で移動可能であっても、電気機械的に移動可能であってもよい。超音波デバイス５８を配置、作動及び調整することによって、様々なタイプの誘導された超音波６２が、所望の場所（例えば、洗浄ゾーン５４）で物体１８の表面１６に形成されうる。例えば、超音波６２は、洗浄媒体２６内部に音響的流れ（例えば、超音波６２に応じた洗浄流体の移動）を形成しうる。
図１０を参照すると、別の態様では、開示されたシステムは、物体１８及び保持固定具５６に連結された少なくとも１つの超音波デバイス５８を保持及び／又は支持するように構成された保持固定具５６を含みうる。超音波デバイス５８は、保持固定具５６を通って物体１８に超音波６２を送出しうる。少なくとも１つの超音波発生器７２は、超音波デバイス５８にエネルギーを供給しうる。超音波供給ライン７４は、超音波６２が物体１８全体に適用されうるように、超音波発生器７２を超音波デバイス５８に連結しうる。
少なくとも１つの超音波デバイス１２６は、保持固定具５６に取り付けられうる。超音波デバイス１２６は、超音波１２８を物体１８に送出しうる。少なくとも１つの超音波発生器１３０は、超音波デバイス１２６にエネルギーを供給しうる。超音波供給ライン１３５は、超音波１２８が物体１８の表面１６に適用されうるように、超音波発生器１３０を超音波デバイス１２６に連結しうる。超音波発生器１３０は、保持固定具５６に不可欠であり得、超音波デバイス１２６から遠隔であって連結されていてもよい。
各超音波デバイス５８及び各超音波デバイス１２６は、エネルギーを超音波に変換する超音波トランスデューサでありうる。例えば、超音波デバイス５８及び超音波デバイス１２６は、電気エネルギーを音に変換する圧電トランスデューサでありうる。
洗浄ヘッド３２は、洗浄媒体ディスペンサ２２及びバキューム２４だけを含みうる。洗浄作業中に、洗浄ヘッド３２は、例えば、可動アセンブリ１１２（例えば、ロボットアセンブリ３４）によって、物体１８の表面１６に接近して（例えば、接近しているが接触せずに）位置付けられうる。洗浄媒体２６は、表面１６の堆積物３０を取り除くために、洗浄媒体ディスペンサ２２から物体１８の表面１６に（例えば、洗浄ゾーン５４周囲に）送出されうる。保持固定具５６の超音波デバイス５８によって生成され、物体１８内に送出された超音波６２は、洗浄媒体２６を微粒化するために、超音波デバイス１２６によって生成され、物体１８の表面１６に送出された超音波１２８と連携して作用しうる。バキューム２４は、微粒化した洗浄媒体２６及び除去された堆積物３０（例えば、洗浄媒体２６内部に保持された堆積物粒子）を清掃しうる。
図１１を参照すると、例示的実施態様では、物体１８は、支持ベース６８に装着されうる。保持固定具５６は、支持ベース６８を保持固定具５６に留め、物体１８の一部分を固定するために、支持ベース６８の少なくとも一部分に係合する少なくとも１つの支持ベース保持固定具７０を含みうる。保持固定具５６は、物体１８を留め、物体１８の位置を固定するために、物体１８の少なくとも一部分（例えば、エッジ）に係合する少なくとも１つの物体保持固定具６６を含みうる。
超音波デバイス５８は、支持ベース保持固定具７０及び支持ベース６８を通って物体１８内に超音波６２（図１０）を伝達するために、支持ベース保持固定具７０の各々に連結されうる。超音波デバイス５８は、支持ベース保持固定具７０に物理的に連結されても、支持ベース保持固定具７０に空気連結されてもよい。支持ベース保持固定具７０は、支持ベース保持固定具７０に適用された超音波６２が、保持固定具５６と支持ベース保持固定具７０と支持ベース６８との間で、保持固定具５６、支持ベース保持固定具６６及び支持ベース６８を通って、物体１８内に十分に伝達されるように、保持固定具５６及び支持ベース６８に音響的に連結されうる。同様に、任意のエッジ保持固定具８０を含む物体保持固定具６６は、保持固定具５６に音響的に連結されうる。
各超音波デバイス１２６は、空気連結された（例えば、非接触の）超音波トランスデューサでありうる。一又は複数の超音波デバイス１２６は、一又は複数の超音波デバイス保持固定具１３２によって、保持固定具５６、例えば、物体保持固定具６６に、取り付けられうる。複数の超音波デバイス１２６は、洗浄ヘッド３２から離れた、任意の構成の中に（例えば、超音波デバイス１２６のアレイの中に）位置付けられ及び／又は配置されうる。超音波デバイス保持固定具１３２は、超音波デバイス１２６の位置調節性を提供しうる。例えば、超音波デバイス１２６は、洗浄ヘッド３２の場所の反対側に位置付けられ、洗浄作業中に洗浄ヘッド３２とともに移動しうる。
図１２を参照すると、超音波デバイス保持固定具１３２は、保持固定具５６に移動可能に連結されうる。超音波保持固定具１３２は、少なくとも２つの軸に沿った超音波デバイス１２６の移動を提供しうる。例えば、超音波デバイス保持固定具１３２は、物体保持固定具６６に移動可能に連結され、Ｘ軸に沿って（例えば、矢印１３４の方向に）移動可能でありうる。超音波デバイス１２６は、超音波デバイス保持固定具１３２に移動可能に連結され、Ｙ軸に沿って（例えば、矢印１３６の方向に）移動可能でありうる。
超音波デバイス保持固定具１３２及び超音波デバイス１２６は、手動で移動可能であってもよく、又は自動若しくは半自動で（例えば、電気機械的ドライブ機構（図示されず）によって）移動可能であってもよい。
図１３を参照すると、例示的実施態様では、洗浄ヘッド３２は、開放端１００を有するバキュームチャンバ９８を含みうる。洗浄ゾーン５４のサイズは、洗浄媒体２６、バキューム気流５０、並びに超音波６２及び／又は超音波１２８によって覆われたエリアによって決定されうる。洗浄媒体ディスペンサ２２は、洗浄媒体２６を物体１８の表面１６に送出するのに十分な配向で、バキュームチャンバ９８内部に位置しうる。バキューム２４（図１０）は、バキュームチャンバ９８内部及び／又は物体１８の表面１６に、バキューム吸引（例えば、バキューム気流５０）を提供するために、バキューム供給ライン５２に流体連結されうる。
超音波デバイス５８及び超音波デバイス１２６（図１０）は、物体１８内に適用された超音波６２、並びにそれぞれ縦波、せん断波、表面波及び／又はプレート波を含むがこれらに限定されない、物体１８の表面１６に適用された超音波１２８などの様々な異なる種類の超音波を発生させるように構成されうる。例えば、超音波デバイス５８は、縦波及び／又はせん断波６２を物体１８の中に発生させ、超音波デバイス１２６は、表面波及び／又はプレート波１２８を物体１８の表面１６に発生させうる。
任意の個々の超音波デバイス２０、超音波デバイス５８、超音波デバイス１２６、及び／又は超音波デバイス２０、５８、１２６（図６）の組み合わせが、誘導された超音波の任意の組み合わせを発生させる（例えば、縦波及び／又はせん断波を物体１８の中に、並びに／又は表面波及び／又はプレート波を物体１８の表面１６に）ように構成されうる（例えば、調整及び位置付けされうる）ことを、当業者は認識するだろう。
例えば、異なるタイプの超音波２８、超音波６２、及び超音波１２８（図６）（例えば、縦波、せん断波、表面波、及び／又はプレート波）が、物体１８の表面１６に対する、超音波デバイス２０、超音波デバイス５８、及び超音波デバイス１２８（図６）の入射角を調節することによって発生しうる。例として、超音波デバイスを垂線から（例えば、表面１６の平面から）およそ１０度に位置付けること（例えば、回転させること）は、物体１８の表面１６に垂直なプレート波を物体１８の表面１６に発生させうる。別の例として、超音波デバイスを垂線からおよそ０度（例えば、表面１６の平面に平行）に位置付けること（例えば、回転させること）は、縦波を物体１８の中に発生させうる。別の例として、せん断波は、任意の入射角で発生し、波に対して垂直に物体１８内に伝搬しうる。更に別の例として、表面波は、任意の入射角で発生し、物体１８の表面１６で同心円状に（例えば、楕円状に）伝搬しうる。
図１４及び図１５を参照すると、例示的実施態様では、一又は複数の３次元の洗浄ゾーン５４（例えば、超音波相互作用体積１４０）が、複数の集束した超音波の干渉によって、複合物体１８（例えば、装着クリップ）周囲に形成されうる。
例として図１４に最もよく示されたものとして、複数の空気連結された超音波デバイス１２６（図１０から図１２に示され説明された超音波デバイス１２６など）は、物体１８に比較的接近して（例えば、物体１８からおよそ１インチから１２インチまでで）位置しうる。洗浄ヘッド３２（例えば、図１０から図１２に示され説明された洗浄ヘッド３２など）は、物体１８に比較的接近して（例えば、物体１８からおよそ１インチから１２インチまでで）位置しうる。洗浄ヘッド３２は、物体１８の表面１６から堆積物３０を取り除くために、洗浄媒体２６（例えば、蒸気）を物体１８の一又は複数の表面１６に送出しうる。超音波デバイス１２６は、洗浄媒体２６及び堆積物３０（例えば、洗浄媒体２６によって保持された堆積物粒子など）を微粒化するために、超音波１２８ａ（例えば、物体１８の中に縦波及び／又はせん断波）と、超音波１２８ｂ（例えば、物体１８の表面１６にプレート波及び／又はせん断波）とを発生させうる。バキューム２４は、微粒化した洗浄媒体２６及び堆積物３０を除去するために、バキュームチャンバ９８内に及び／又は物体１８の表面１６に、バキューム吸引（例えば、バキューム気流５０）を提供しうる。
複数の超音波デバイス１２６（例えば、超音波デバイス１２６のアレイ）は、物体１８に向かって集束され、物体１８で互いに干渉しあう超音波１２８ａ及び１２８ｂを放射しうる。干渉する超音波１２８ａ及び１２８ｂは、縦波及び／又はせん断波を物体１８の中に、プレート波及び／又はせん断波を物体１８の表面１６に発生させる、超音波相互作用体積１４０を物体１８周囲に形成しうる。
別の例（図示されず）として、物体１８（例えば、比較的複雑な３次元表面１６を有している）は、保持固定具（例えば、図６から図９に示され説明された保持固定具５６）に装着されうる。複数の超音波デバイス１２６は、物体１８に方向付けられた超音波１２８を発生させうる。複数の超音波デバイス（例えば、図６から図９に示され説明された超音波デバイス５８）は、保持固定具５６を通って物体１８内に方向付けられた超音波６２を発生させうる。超音波１２８及び超音波６２の干渉は、洗浄媒体２６及び堆積物３０（例えば、洗浄媒体２６によって保持された堆積物粒子など）を微粒化するために、物体１８の中に縦波及び／又はせん断波を、物体１８の表面１６にプレート波及び／又はせん断波を発生させうる。バキューム２４は、微粒化した洗浄媒体２６及び堆積物３０を除去するために、バキュームチャンバ９８内に及び／又は物体１８の表面１６に、バキューム吸引（例えば、バキューム気流５０）を提供しうる。
複数の超音波デバイス１２６（例えば、超音波デバイス１２６のアレイ）は、超音波１２８ａ及び１２８ｂを放射し、複数の超音波デバイス５８（例えば、超音波デバイス５８のアレイ）は、超音波６２を放射しうるが、それらの超音波は、物体１８に向かって集束され、物体１８で互いに干渉しあう。干渉する超音波１２８及び６２は、縦波及び／又はせん断波を物体１８の中に、プレート波及び／又はせん断波を物体１８の表面１６に発生させる、超音波相互作用体積１４０を物体１８周囲に形成しうる。
別の例として図１５に最もよく示されたものとして、複数の空気連結された超音波デバイス１２６（図１０から図１２に示され説明された超音波デバイス１２６など）は、物体１８に比較的接近して位置しうる。洗浄ヘッド３２（例えば、図１から図５に示され説明された洗浄ヘッド３２など）は、物体１８に比較的接近して位置しうる。洗浄ヘッド３２は、物体１８の表面１６から堆積物３０を取り除くために、洗浄媒体２６（例えば、蒸気）を物体１８の一又は複数の表面１６に送出しうる。超音波デバイス１２６は、物体１８に方向付けられた超音波１２８（例えば、物体１８の中に縦波及び／又はせん断波）を発生させうる。洗浄ヘッド３２と共に位置する複数の超音波デバイス２０（例えば、図１から図５に示され説明された超音波デバイス２０）は、物体１８に方向付けられた超音波２８（例えば、物体１８の表面に表面波及び／又はプレート波）を発生させうる。超音波１２８及び超音波２８の干渉は、洗浄媒体２６及び堆積物３０（例えば、洗浄媒体２６によって保持された堆積物粒子など）を微粒化するために、物体１８の中に縦波及び／又はせん断波を、物体１８の表面１６にプレート波及び／又はせん断波を発生させうる。バキューム２４は、微粒化した洗浄媒体２６及び堆積物３０を除去するために、バキュームチャンバ９８内に及び／又は物体１８の表面１６に、バキューム吸引（例えば、バキューム気流５０）を提供しうる。
複数の超音波デバイス１２６（例えば、超音波デバイス１２６のアレイ）は、超音波１２８ａ及び１２８ｂを放射し、複数の超音波デバイス２０（例えば、超音波デバイス２０のアレイ）は、超音波２８を放射しうるが、それらの超音波は、物体１８に向かって集束され、物体１８で互いに干渉し合う。干渉する超音波１２８及び２８は、縦波及び／又はせん断波を物体１８の中に、プレート波及び／又はせん断波を物体１８の表面１６に発生させる、超音波相互作用体積１４０を物体１８周囲に形成しうる。
図１６及び図１７を参照すると、開示されたシステム１０は、物体１８の一又は複数の限定された表面１６（例えば、内表面）を洗浄するように構成されうる。例えば、システム１０は、物体１８の内装内の限定された空間１４２内に位置する表面（例えば、飛行機燃料タンクの主翼ボックスの内表面）など、物体１８の内表面１６を洗浄するように構成されうる。
図１６を参照すると、別の実施態様では、開示されたシステム１０は、ハンドヘルド洗浄ヘッド３２を含みうる。洗浄ヘッド３２（例えば、図１から図５に示され説明された洗浄ヘッド３２）は、洗浄媒体２６を物体１８の表面１６に送出するための少なくとも１つの洗浄媒体ディスペンサ２２と、物体１８の表面１６に超音波２８を放射するための少なくとも１つの空気連結された超音波デバイス２０と、バキューム気流５０を物体１８の表面１６に提供するための少なくとも１つのバキューム２４を含みうる。
可動アセンブリ１１２は、一又は複数のカートアセンブリ１１６でありうる。カートアセンブリ１１６は、超音波発生器４０、洗浄媒体源４４、及びバキューム源４８を収容しうる。洗浄ヘッド３２は、供給ライン８２によってカートアセンブリ１１６に機能的に連結されうる。例えば、超音波供給ライン４２は、超音波デバイス２０に連結され、洗浄媒体供給ライン４６は、洗浄媒体ディスペンサ２２に流体連結され、バキューム供給ライン５２は、バキューム２４に流体連結されうる。
洗浄作業中に、オペレータ１４６が、限定された空間１４２内部に位置し、洗浄ヘッド３２が、例えば、物体１８のアクセスポート１４４を通って、限定された空間１４２内に導入されうる。洗浄ヘッド３２は、洗浄される物体１８の表面１６に比較的接近して、手動で位置付けられうる。表面１６に対する洗浄ヘッド３２の有効な位置が、視覚的に決定されうる。例えば、表面１６に対する洗浄ヘッド３２の有効な位置は、洗浄媒体２６及び堆積物３０が表面１６から微粒化し始める及び／又は完全に微粒化するときによって、決定されうる。任意選択的には、オペレータ１４６は、音響共振システムを維持し、オペレータ１４６を超音波振動から保護するために超音波音響吸収装置１４８上に位置付けられうる。
複数の超音波デバイス２０（例えば、超音波デバイス２０のアレイ）は、例えば、洗浄ヘッド３２から、表面１６に及び物体１８内に方向付けられた、超音波２８を放射しうる。超音波２８は、物体１８の表面１６に向かって集束され得、洗浄媒体２６及び堆積物３０（例えば、洗浄媒体２６によって保持された堆積物粒子など）を微粒化するために、物体１８の中に縦波及び／又はせん断波を、並びに／又は物体１８の表面１６にプレート波及び／又はせん断波を発生させる。バキューム２４は、微粒化した洗浄媒体２６及び堆積物３０を清掃しうる。
任意選択的に、複数の空気連結された超音波デバイス１２６（例えば、図１０から図１２に示され説明された超音波デバイス）は、物体１８の表面１６に接近して位置し得る。例えば、超音波デバイス１２６は、一般的に、洗浄ヘッド３２及び超音波デバイス２０の位置の反対側（例えば、対向する表面１５０）に位置付けられうる。超音波デバイス１２６は、一又は複数の超音波デバイス保持固定具１３２に連結されうる。超音波保持固定具１３２は、物体１８に対する超音波デバイス１２６の手動又は電気機械的な移動及び位置付けを提供し、それによって、超音波デバイス１２６は、洗浄ヘッド３２と共に移動しうる。
複数の超音波デバイス２０（例えば、超音波デバイス２０のアレイ）は、表面１６に及び物体１８内に方向付けられた超音波２８を放射しうる。複数の超音波デバイス１２６（例えば、超音波デバイス１２６のアレイ）は、対向する表面１５０に及び物体１８内に超音波１２８を放射しうる。超音波２８及び超音波１２８は、物体１８の表面１６に向かって集束され得、物体１８の洗浄ゾーン５４（図６）周囲で互いに干渉し合う。干渉する超音波２８及び１２８は、洗浄媒体２６及び堆積物３０（例えば、洗浄媒体２６によって保持された堆積物粒子など）を微粒化するために、物体１８の中に縦波及び／又はせん断波を、並びに／又は物体１８の表面１６にプレート波及び／又はせん断波を発生させうる。バキューム２４は、微粒化した洗浄媒体２６及び堆積物３０を清掃しうる。
図１７を参照すると、別の実施態様では、洗浄ヘッド３２は、伸縮ブームアセンブリ１５２に装着されうる。洗浄ヘッド３２（例えば、図１から図６に示され説明された洗浄ヘッド３２）は、洗浄媒体２６を物体１８の表面１６に送出するための少なくとも１つの洗浄媒体ディスペンサ２２と、物体１８の表面１６に超音波２８を放射するための少なくとも１つの空気連結された超音波デバイス２０と、バキューム気流５０を物体１８の表面１６に提供するための少なくとも１つのバキューム２４とを含みうる。
可動アセンブリ１１２は、一又は複数のカートアセンブリ１１６及び伸縮ブームアセンブリ１５２でありうる。カートアセンブリ１１６は、超音波発生器４０、洗浄媒体源４４、及びバキューム源４８を収容しうる。洗浄ヘッド３２は、供給ライン８２によってカートアセンブリ１１６に機能的に連結されうる。例えば、超音波供給ライン４２は、超音波デバイス２０に電気的に連結され、洗浄媒体供給ライン４６は、洗浄媒体ディスペンサ２２に流体連結され、バキューム供給ライン５２は、バキューム２４に流体連結されうる。
伸縮ブームアセンブリ１５２は、限定された空間１４２内部で洗浄される表面１６に対して洗浄ヘッド３２を自動的に又は半自動的に移動させ位置付けるように構成されうる。伸縮ブームアセンブリ１５２は、回転及びを関節接合されうる。例えば、伸縮ブームアセンブリ１５２は、ライザースタンド１５６、及びライザースタンド１５６に移動可能に連結された少なくとも１つの伸縮アーム１５４を含みうる。洗浄ヘッド３２は、例えば、エンドエフェクタ１６０で、伸縮アーム１５４の端に連結されうる。アクチュエータ１５８は、伸縮アーム１５４を引き伸ばす及び／又は後退させることによって、洗浄ヘッド３２の位置を自動的に調節しうる。
洗浄作業中に、伸縮ブームアセンブリ１５２の伸縮アーム１５４及び洗浄ヘッド３２は、例えば、物体１８のアクセスポート１４４を通って限定された空間１４２内部に導入されるなど、限定された空間１４２内部に位置しうる。洗浄ヘッド３２は、例えば、伸縮アーム１５４及び／又はエンドエフェクタ１６０を作動させることによって、洗浄される物体１８の表面１６に比較的接近して、自動的に又は半自動的に位置付けられうる。
複数の超音波デバイス２０（例えば、超音波デバイス２０のアレイ）は、例えば、洗浄ヘッド３２から、表面１６に及び物体１８内に方向付けられた、超音波２８を放射しうる。超音波２８は、物体１８の表面１６に向かって集束され得、洗浄媒体２６及び堆積物３０（例えば、洗浄媒体２６によって保持された堆積物粒子など）を微粒化するために、物体１８の中に縦波及び／又はせん断波を、並びに／又は物体１８の表面１６にプレート波及び／又はせん断波を発生させる。バキューム２４は、微粒化した洗浄媒体２６及び堆積物３０を清掃しうる。
任意選択的に、複数の空気連結された超音波デバイス１２６（例えば、図１０から図１２に示され説明された超音波デバイス）は、物体１８の表面１６に接近して位置し得る。例えば、超音波デバイス１２６は、一般的に、洗浄ヘッド３２及び超音波デバイス２０の位置の反対側（例えば、対向する表面１５０）に位置付けられうる。超音波デバイス１２６は、一又は複数の超音波デバイス保持固定具１３２に連結されうる。超音波保持固定具１３２は、物体１８に対する超音波デバイス１２６の手動又は電気機械的な移動及び位置付けを提供し、それによって、超音波デバイス１２６は、洗浄ヘッド３２と共に移動しうる。
複数の超音波デバイス２０（例えば、超音波デバイス２０のアレイ）は、表面１６に及び物体１８内に方向付けられた超音波２８を放射しうる。複数の超音波デバイス１２６（例えば、超音波デバイス１２６のアレイ）は、対向する表面１５０に及び物体１８内に超音波１２８を放射しうる。超音波２８及び超音波１２８は、物体１８の表面１６に向かって集束され得、物体１８の洗浄ゾーン５４（図１）周囲で互いに干渉し合う。干渉する超音波２８及び１２８は、洗浄媒体２６及び堆積物３０（例えば、洗浄媒体２６によって保持された堆積物粒子など）を微粒化するために、物体１８の中に縦波及び／又はせん断波を、並びに／又は物体１８の表面１６にプレート波及び／又はせん断波を発生させうる。バキューム２４は、微粒化した洗浄媒体２６及び堆積物３０を清掃しうる。
したがって、開示されたシステム１０は、所与の洗浄作業及び洗浄される物体１８の種類次第で決まる、様々な異なる構成で使用されうる。例えば、物体１８及び超音波デバイスのすべて（例えば、超音波デバイス５８及び１２６）は、静止した状態であり得、洗浄ヘッド３２（例えば、洗浄媒体ディスペンサ２２及びバキューム２４を含む）は、一又は複数の方向に（例えば、物体１８と並んでＸ方向及び／又はＹ方向に）移動しうる。
別の例として、物体１８及び特定の超音波デバイス（例えば、超音波デバイス５８及び１２６）は、静止した状態であり得、洗浄ヘッド３２（例えば、超音波デバイス２０、洗浄媒体ディスペンサ２２及びバキューム２４を含む）、並びにある超音波デバイス（例えば、超音波デバイス１２６）は、一又は複数の方向に（例えば、物体１８と並んでＸ方向及び／又はＹ方向に）移動しうる。
別の例として、物体１８は、静止した状態であり得、洗浄ヘッド３２（例えば、超音波デバイス２０、洗浄媒体ディスペンサ２２及びバキューム２４を含む）、並びに超音波デバイスのすべて（例えば、超音波デバイス５８及び１２６）は、一又は複数の方向に（例えば、物体１８と並んでＸ方向及び／又はＹ方向に）移動しうる。
別の例として、物体１８、洗浄ヘッド３２（例えば、超音波デバイス２０、洗浄媒体ディスペンサ２２及びバキューム２４を含む）、並びに超音波デバイスのすべて（例えば、超音波デバイス５８及び１２６）は、一又は複数の方向に移動しうる。更なる別の例として、洗浄ヘッド３２（例えば、超音波デバイス２０、洗浄媒体ディスペンサ２２及びバキューム２４を含む）、並びに超音波デバイスのすべて（例えば、超音波デバイス５８及び１２６）は、静止した状態であり得、物体１８は、一又は複数の方向に（例えば、洗浄ヘッド３２及び／又は超音波デバイスと並んでＸ方向及び／又はＹ方向に）移動しうる。
サイズ、量、場所、相対位置、配向角度、及び物体１８の表面１６からの距離（例えば、洗浄ゾーン５４）は、所与の洗浄作業に対する超音波デバイス２０、５８及び１２６のサイズを決定し構成するときに、考慮されうる。例えば、電力が高い、比較的少量の超音波デバイスが使用されうる。別の例として、電力が低い、比較的多量の超音波デバイスが使用されうる。
図１８を参照すると、物体の表面洗浄のための、一般的に２００で指定される開示された方法の１つの態様が、洗浄される少なくとも１つの表面を有する物体を提供することによって、ブロック２０２で開始しうる。
ブロック２０６で示されるように、洗浄媒体（例えば、蒸気又は湯）が、物体の表面に送出されうる。例えば、洗浄媒体が、洗浄媒体ディスペンサから排出されうる。洗浄媒体は、物体の表面に配置された汚染物質及び堆積物を取り除きうる。
ブロック２０８で示されるように、超音波が物体の表面に送出されうる。超音波は、物体の表面に超音波振動を（例えば、縦波、せん断波、表面波及び／又はプレート波に応じて）発生させうる。超音波が、一又は複数の超音波デバイスによって放射されうる。前記超音波デバイスが、前記物体に空気連結されうる。
ブロック２０４で示されるように、物体は、物体の表面に洗浄媒体を送出する又は超音波を送出するステップの前に、保持固定具に装着されうる。保持固定具は、音響共振システムを画定しうる。
ブロック２１０で示されるように、超音波は、物体の中に超音波振動を発生させるために、保持固定具に送出されうる。超音波が、一又は複数の超音波デバイスによって放射されうる。超音波デバイスは、保持固定具に空気連結されても、保持固定具に物理的に連結されてもよい。
ブロック２１２で示されるように、超音波が、物体の表面の洗浄ゾーンに集束されうる。ブロック２１４で示されるように、集束した波は、物体の表面に及び／又は物体の中に超音波振動のパターンを生成しうる。
ブロック２１６で示されたように、超音波振動のパターンは、超音波の干渉によって、物体表面の少なくとも一部分周囲に、超音波相互作用体積を画定しうる。
ブロック２１８で示されたように、物体の表面及び／又は物体の中の超音波振動に応じて、洗浄媒体内に集められた、洗浄媒体並びに任意の汚染物質及び堆積物は、微粒化されうる。
ブロック２２０で示されるように、微粒化された洗浄媒体及び洗浄媒体によって捕捉された任意の汚染物質及び堆積物（例えば、汚染物質及び堆積物の粒子）を集めるために、バキューム気流が物体の表面に適用される。
したがって、開示されたシステム及び方法は、超音波振動（例えば、集束した超音波を介して）、洗浄媒体（例えば、蒸気）及びバキューム気流を組み合わせることによって、大きな及び／又は複雑な物体の一又は複数の表面を洗浄するために使用されうる。複数の超音波デバイス（例えば、超音波デバイスのアレイ）は、物体の表面の特定のエリア（例えば、洗浄ゾーン）に電子的にかつ機械的に集束した方向性のある超音波（例えば、超音波ビーム）を発生させ放射しうる。様々な電子的かつ機械的手段によって超音波デバイスを作動させ調整することは、洗浄効果を実現するために物体の中及び上に所望パターンの超音波振動を形成しうる。例として、超音波の位置付け及び集束は、超音波デバイスに備えられた様々な洗浄ヘッド及び／又は保持固定具の移動を介して実現されうる。超音波デバイスの調整は、パラメトリックアレイの概念により実現されうる。
図１、図６及び図１０を参照すると、表面を含む物体を洗浄するための開示されたシステム１０の様々な態様は、洗浄媒体２６を物体１８の表面１６に送出するように構成された洗浄媒体ディスペンサ２２であって、洗浄媒体２６が、表面から堆積物３０を取り除き捕捉しうる、洗浄媒体ディスペンサと；超音波を物体１８に送出するように構成された超音波デバイス２０であって、超音波２８が、表面から洗浄媒体２６及び捕捉した堆積物３０を微粒化する、超音波デバイスと；バキューム気流を提供するように構成されたバキュームであって、バキューム気流が、微粒化した洗浄媒体及び捕捉した堆積物を集める、バキュームとを含みうる。
１つの態様では、超音波２８は、物体１８の表面１６で超音波振動を発生させうる。超音波２８は、超音波振動を物体１８の中に発生させうる。超音波２８は、縦波、せん断波、表面波及びプレート波の少なくとも１つを含みうる。超音波２８は、物体１８の表面１６で洗浄ゾーン５４に集束されうる。
別の態様では、洗浄媒体ディスペンサ２２、超音波デバイス２０及びバキューム２４の位置が、物体１８の表面１６に対して調節可能でありうる。洗浄媒体ディスペンサ２２、超音波デバイス２０及びバキュームは、洗浄ヘッド３２に装着されうる。洗浄ヘッド３２が、可動アセンブリ１１２に装着され得、可動アセンブリ１１２が、表面１６に対して洗浄ヘッド３２を位置付けうる。
別の態様では、開示されたシステム１０は、物体１８を保持するように構成された保持固定具５６を含み得、保持固定具５６は、音響共振システムを画定し、超音波２８は、超音波振動を物体１８の中に発生させる。超音波デバイス２０は、保持固定具に連結され得、洗浄媒体ディスペンサ２２及びバキューム２４は、洗浄ヘッド３２に装着されうる。超音波デバイス２０は、保持固定具５６に連結され得、洗浄媒体ディスペンサ２２及びバキューム２４の位置は、物体１８に対して調節可能でありうる。超音波デバイス２０は、保持固定具５６に物理的に連結されうる。超音波デバイス２０は、保持固定具５６及び物体１８の少なくとも１つに空気連結されうる。
別の態様では、洗浄媒体ディスペンサ２２、超音波デバイス２０及びバキュームは、洗浄ヘッド３２に装着されうる。保持固定具５６は、保持固定具５４を通って物体１８内に第２の超音波６２を送出するように構成された、第２の超音波デバイス５８を含みうる。超音波２８及び第２の超音波６２は、表面１６から洗浄媒体２６を微粒化するために、物体１８の中に超音波振動を発生させうる。保持固定具５６は、物体１８の一部でありうる。
別の態様では、開示されたシステム１０は、第２の超音波６２、１２８を物体１８に送出するように構成された第２の超音波デバイス５８、１２６を含みうる。超音波デバイス２０は、物体１８に空気連結されうる。第２の超音波デバイス１２８は、物体１８に空気連結されうる。超音波２８と第２の超音波１２８との干渉は、表面１６の少なくとも一部分周囲に、超音波相互作用体積１４０を画定しうる。
１つの態様では、保持固定具５６は、物体１８を保持するように構成されうる。保持固定具５６は、音響共振システムでありうる。超音波２８及び第２の超音波６２は、表面１６から洗浄媒体２６を微粒化するために、物体１８の中に超音波振動を発生させうる。第２の超音波デバイス５８は、保持固定具５６に物理的に連結されうる。超音波デバイス２０は、物体１８及び保持固定具５６の少なくとも１つに空気連結されうる。
別の態様では、開示されたシステム１０は、音響アレイに配置された複数の超音波デバイス２０、５８、１２６を含みうる。複数の超音波デバイス２０、５８、１２６は、超音波２８、６２、１２８を物体１８に送出しうる。超音波２８、６２、１２８は、超音波振動のパターンを物体１８の中に発生させうる。音響アレイは、パラメトリックアレイ及びフェーズドアレイの少なくとも１つを含みうる。複数の超音波デバイス２０、１２６は、物体１８に空気連結されうる。
別の態様では、保持固定具５６は、物体１８を保持するように構成されうる。保持固定具５６は、音響共振システムを画定しうる。複数の超音波デバイス５８の少なくとも一部は、保持固定具５６に物理的に連結されうる。複数の超音波デバイス２０、１２６の少なくとも一部は、保持固定具５６及び物体１８の少なくとも１つに空気連結されうる。
別の態様では、洗浄媒体２６は、表面から堆積物３０を分解し取り除きうる。超音波は、表面１６と堆積物３０との間の粘着力を低減しうる。洗浄媒体２６は、流体を含みうる。流体は、液体及び気体の少なくとも１つを含みうる。洗浄媒体２６は、蒸気、水、及び水溶液の少なくとも１つを含みうる。
一般的に図１、図６、図１０及び図１８を参照すると、表面を含む物体を洗浄するための開示された方法２００の１つの態様は、（１）洗浄媒体２６を物体１８の表面１６に送出するステップと、（２）洗浄媒体２６を微粒化するために、超音波２８、６２、１２８を物体１８に送出するステップと、（３）微粒化した洗浄媒体２６を集めるために、バキューム気流５０を適用するステップとを含みうる。超音波２８、６２、１２８は、超音波振動を物体１８の中に発生させうる。
別の態様では、開示された方法２００は、（４）物体１８を保持固定具５６に装着することであって、保持固定具５６が音響共振システムを画定しうる、装着するステップと；（５）物体１８の中で超音波振動を発生させるために、保持固定具５６及び物体１８の少なくとも１つに超音波２８、６２、１２８を送出するステップとを含みうる。
別の態様では、開示された方法２００は、（６）物体１８の表面１６の洗浄ゾーン５４に超音波２８、６２、１２８を集束させるステップと、（７）超音波振動のパターンを物体１８の中に発生させるステップとを含みうる。超音波振動のパターンを生成するステップが、超音波２８、６２、１２８の干渉によって、表面１６の少なくとも一部分の周囲に超音波相互作用体積１４０を画定することを含みうる。
別の態様では、洗浄媒体２６は、表面１６から堆積物３０を分解し取り除きうる。洗浄媒体２６は、液体及び気体の少なくとも１つを含みうる。超音波２８、６２、１２８は、表面１６と堆積物３０との間の粘着力を低減しうる。
本開示の実施例は、図１９に示す航空機の製造及び保守方法３００と、図２０に示す航空機３０２に照らして説明されうる。製造前の段階では、航空機の製造及び保守方法３００は、航空機３０２の仕様及び設計３０４、並びに材料の調達３０６を含みうる。製造段階では、航空機３０２の構成要素／サブアセンブリの製造３０８とシステムインテグレーション３１０とが行われる。その後、航空機３０２は、認可及び納品３１２を経て運航３１４に供さうる。顧客により運航される期間に、航空機３０２には、改造、再構成、改修なども含みうる定期的な整備及び保守３１６が予定される。
方法３００の各工程は、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって、実行又は実施されうる。本明細書の目的では、システムインテグレータは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含み、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含み、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。
図２０に示すように、例示的方法３００によって製造された航空機３０２は、複数のシステム３２０及び内装３２２を備えた機体３１８を含みうる。複数のシステム３２０の例には、推進システム３２４、電気システム３２６、油圧システム３２８、及び環境システム３３０の一又は複数が含まれうる。任意の数の他のシステムが含まれることもある。航空宇宙産業の例を示しているが、開示されたシステム１０及び方法２００の原理は、自動車産業のような他の産業にも適用され得る。
本明細書中で実施される装置及び方法は、製造及び保守方法３００の任意の一又は複数の段階において用いられうる。例えば、構成要素／サブアセンブリの製造３０８、システムインテグレーション３１０、及び／又は整備及び保守３１６に対応する構成要素又はサブアセンブリは、開示されたシステム１０（図１、図６及び図１０）及び方法２００（図１８）を使用して、製作又は製造されうる。また、一又は複数の装置例、方法例、又はこれらの組み合わせは、例えば、機体３１８及び／又は内装３２２のような航空機３０２の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機３０２のコストを削減することにより、構成要素／サブアセンブリの製造３０８及び／又はシステムインテグレーション３１０において利用されうる。同様に、装置例、方法例、又はこれらの組み合わせのうちの一又は複数が、航空機３０２の運航中に、例えば、限定されないが、整備及び保守３１６に利用されうる。
開示されているシステム及び方法の様々な態様が示され説明されたが、当業者は、明細書を読むことで、変更を想起しうる。本出願は、かかる変更を含み、かつ、特許請求の範囲によってのみ限定される。

Claims (40)

  1. 表面を含む物体を洗浄するためのシステムであって、
    洗浄媒体を前記表面に送出するように構成された洗浄媒体ディスペンサであって、前記洗浄媒体が、前記表面から堆積物を取り除き捕捉する、洗浄媒体ディスペンサと、
    超音波を前記物体に送出するように構成された超音波デバイスであって、前記超音波が、前記表面から前記洗浄媒体及び捕捉した堆積物を微粒化する、超音波デバイスと、
    バキューム気流を提供するように構成されたバキュームであって、前記バキューム気流が、微粒化した洗浄媒体及び捕捉した堆積物を集める、バキュームと
    を備えるシステム。
  2. 前記超音波が、前記物体の前記表面に超音波振動を発生させる、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記超音波が、前記物体の中に超音波振動を発生させる、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記超音波が、縦波、せん断波、表面波及びプレート波の少なくとも１つを含む、請求項１から３の何れか一項に記載のシステム。
  5. 前記洗浄媒体ディスペンサ、前記超音波デバイス及び前記バキュームの位置が、前記表面に対して調節可能である、請求項１に記載のシステム。
  6. 前記洗浄媒体ディスペンサ、前記超音波デバイス及び前記バキュームが、洗浄ヘッドに装着される、請求項１に記載のシステム。
  7. 前記洗浄ヘッドが、可動アセンブリに装着され、前記可動アセンブリが、前記表面に対して前記洗浄ヘッドを位置付ける、請求項６に記載のシステム。
  8. 前記超音波が、前記表面の洗浄ゾーンに集束される、請求項１から７の何れか一項に記載のシステム。
  9. 前記物体を保持するように構成された保持固定具を更に備え、前記保持固定具が、音響共振システムを画定し、前記超音波が、前記物体の中で超音波振動を発生させる、請求項１から８の何れか一項に記載のシステム。
  10. 前記超音波デバイスが、前記保持固定具に連結され、
    前記洗浄媒体ディスペンサ及び前記バキュームが、洗浄ヘッドに装着される、請求項９に記載のシステム。
  11. 前記超音波デバイスが、前記保持固定具に連結され、
    前記洗浄媒体ディスペンサ及び前記バキュームの位置が、前記物体に対して調節可能である、請求項９に記載のシステム。
  12. 前記超音波デバイスが、前記保持固定具に物理的に連結される、請求項９に記載のシステム。
  13. 前記超音波デバイスが、前記保持固定具及び前記物体の少なくとも１つに空気連結される、請求項９に記載のシステム。
  14. 前記洗浄媒体ディスペンサ、前記超音波デバイス及び前記バキュームが、洗浄ヘッドに装着され、
    前記保持固定具が、前記保持固定具を通って前記物体内に第２の超音波を送出するように構成された第２の超音波デバイスを備え、
    前記超音波及び前記第２の超音波が、前記表面から前記洗浄媒体を微粒化するために、前記物体の中に前記超音波振動を発生させる、請求項９に記載のシステム。
  15. 前記保持固定具が、前記物体の一部である、請求項９に記載のシステム。
  16. 第２の超音波を前記物体に送出するように構成された第２の超音波デバイスを更に備える、請求項１から１５の何れか一項に記載のシステム。
  17. 前記超音波デバイスが、前記物体に空気連結され、
    前記第２の超音波デバイスが、前記物体に空気連結され、
    前記超音波及び前記第２の超音波の干渉が、前記表面の少なくとも一部分の周囲で、超音波相互作用体積を画定する、請求項１６に記載のシステム。
  18. 前記物体を保持するように構成された保持固定具を更に備え、前記保持固定具が、音響共振システムを画定し、前記超音波及び前記第２の超音波が、前記表面から前記洗浄媒体を微粒化するために、前記物体の中に前記超音波振動を発生させる、請求項１６に記載のシステム。
  19. 前記第２の超音波デバイスが、前記保持固定具に物理的に連結される、請求項１８に記載のシステム。
  20. 前記超音波デバイスが、前記物体及び前記保持固定具の少なくとも１つに空気連結される、請求項１８に記載のシステム。
  21. 音響アレイの中に配置された複数の超音波デバイスを更に備え、前記複数の超音波デバイスが、前記超音波を前記物体に送出する、請求項１から２０の何れか一項に記載のシステム。
  22. 前記超音波が、前記物体の中に超音波振動のパターンを生成する、請求項２１に記載のシステム。
  23. 前記音響アレイが、パラメトリックアレイ及びフェーズドアレイの少なくとも１つを含む、請求項２１に記載のシステム。
  24. 前記複数の超音波デバイスが、前記物体に空気連結される、請求項２１に記載のシステム。
  25. 前記物体を保持するように構成された保持固定具を更に備え、前記保持固定具が、音響共振システムを画定する、請求項２１に記載のシステム。
  26. 前記複数の超音波デバイスの少なくとも一部分が、前記保持固定具に物理的に連結される、請求項２５に記載のシステム。
  27. 前記複数の超音波デバイスの少なくとも一部分が、前記保持固定具及び前記物体の少なくとも１つに空気連結される、請求項２５に記載のシステム。
  28. 前記洗浄媒体が、前記表面から前記堆積物を分解し取り除く、請求項１に記載のシステム。
  29. 前記超音波が、前記表面と前記堆積物との間の粘着力を低減する、請求項１に記載のシステム。
  30. 前記洗浄媒体が流体を含む、請求項１に記載のシステム。
  31. 前記流体が、液体及び気体の少なくとも１つを含む、請求項３０に記載のシステム。
  32. 前記洗浄媒体が、蒸気、水、及び水溶液の少なくとも１つを含む、請求項１に記載のシステム。
  33. 表面を含む物体を洗浄するための方法であって、
    洗浄媒体を前記表面に送出することと、
    前記洗浄媒体を微粒化するために、超音波を前記物体に送出することと、
    微粒化した洗浄媒体を集めるために、バキューム気流を適用することと
    を含む方法。
  34. 前記超音波が、前記物体の中に超音波振動を発生させる、請求項３３に記載の方法。
  35. 前記物体を保持固定具に装着することであって、前記保持固定具が音響共振システムを画定する、装着することと、
    前記物体の中で超音波振動を発生させるために、前記保持固定具及び前記物体の少なくとも１つに前記超音波を送出することと
    を更に含む、請求項３３又は３４に記載の方法。
  36. 前記表面の洗浄ゾーン上に前記超音波を集束させることと、
    前記物体の中に超音波振動のパターンを生成することと
    を更に含む、請求項３３から３５の何れか一項に記載の方法。
  37. 前記超音波振動のパターンを生成する前記ステップが、前記超音波の干渉によって、前記表面の少なくとも一部分の周囲に超音波相互作用体積を画定することを含む、請求項３６に記載の方法。
  38. 前記洗浄媒体が、前記表面から堆積物を取り除く、請求項３３に記載の方法。
  39. 前記洗浄媒体が、液体及び気体の少なくとも１つを含む、請求項３３に記載の方法。
  40. 前記超音波が、前記表面と前記堆積物との間の粘着力を低減する、請求項３３に記載の方法。
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