JP2020097036A

JP2020097036A - 洗浄機

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Publication number: JP2020097036A
Application number: JP2020026182A
Authority: JP
Inventors: 大樹晴▲まき▼; Hiroki Harumaki
Original assignee: Sugino Machine Ltd
Current assignee: Sugino Machine Ltd
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2020-02-19
Publication date: 2020-06-25
Anticipated expiration: 2038-08-06
Also published as: EP3499176A1; CN109926377A; JP6665243B2; US10890427B2; US20190187173A1; KR102176859B1; JP6974521B2; EP3499176B1; JP2019107641A; CN109926377B; KR20190072401A

Abstract

【課題】ノズルが生成した噴流の適合又は不適合を検知可能な洗浄機を提供する。【解決手段】噴流を生成するノズル１６と、洗浄テーブル１７と、ノズル１６を洗浄テーブル１７に対して相対的に移動できる移動装置１４と、スタイラス２５を有し、スタイラス２５へ噴流が衝突した際に働く力の作用により接触信号を発するタッチプローブ２３と、噴流がスタイラス２５に近接するように移動装置１４を制御し、接触信号を受信する制御装置２９と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、洗浄機に関する。

加工テーブルにタッチプローブを固定し、タッチプローブに工具を接触させて工具の折損を検知する方法が知られている。

噴流を用いた洗浄装置では、ワークの洗浄中、ノズルとワークが接触しない。タッチプローブを用いてノズル自体の折れや曲がりを測定しても洗浄効果を保証できない。本発明は、ノズルが生成した噴流の適合又は不適合を検知可能な洗浄機を提供する。

本発明の洗浄機は、
噴流を生成するノズルと、
洗浄テーブルと、
前記ノズルを前記洗浄テーブルに対して相対的に移動できる移動装置と、
スタイラスを有し、前記スタイラスへ前記噴流が衝突した際に働く力の作用により接触信号を発するタッチプローブと、
前記噴流が前記スタイラスに近接するように前記移動装置を制御し、前記接触信号を受信する制御装置と、
を有する。

実施形態のノズルの検査装置実施形態のノズルの検査方法のフローチャート実施形態のノズルの検査方法のフローチャート（続き）実施形態のノズル形状の確認方法（Ｚ方向）実施形態のノズル形状の確認方法（Ｘ方向）実施形態のランスの噴流の確認方法実施形態の斜方ランスの噴流の確認方法実施形態の横形ノズルの噴流の確認方法図８の平面IXにおける断面図実施形態の直射ノズルの噴流の確認方法実施形態の扇形ノズルの噴流の確認方法

図１に示すように、検査装置１０は、本体１１、移動装置１４、ノズル１５、洗浄テーブル１７、ポンプ１８、タッチプローブ２３及び制御装置２９を含む。制御装置２９は、受信装置３１を含む。検査装置１０は、タレット１３、模擬ワーク２１、発信装置２７及び受信装置３１を含んでも良い。

検査装置１０は、洗浄機２０に好適に組み込められる。洗浄機２０は、本体１１、タレット１３、移動装置１４、ノズル１５、洗浄テーブル１７、ポンプ１８及び制御装置２９を含む。洗浄機２０は、ノズル１５から生成した噴流１９をワーク１２に衝突させてワーク１２を清掃又はバリ取りする。洗浄機２０として、例えば米国特許第９３６４８６９号、米国特許第９３９３６２７号及び米国特許９６３０２１７号が提案されている。洗浄機２０は、株式会社スギノマシンよりJCCシリーズとして販売されている。

洗浄テーブル１７は、本体１１内に設けられる。洗浄テーブル１７は、Ｘ軸方向に平行な回転軸を中心として揺動可能に設けられても良い。洗浄テーブル１７は、ワーク１２又は模擬ワーク２１を予め定められた位置に位置決めして固定する。

ポンプ１８はピストンポンプ、ギヤポンプ、渦巻きポンプ等の液体ポンプである。ポンプ１８は、洗浄液タンク（不図示）から洗浄液を陽圧し、タレット１３を介してノズル１５へ送る。

移動装置１４は本体１１内に設けられる。移動装置１４は、タレット１３及びノズル１５を、洗浄テーブル１７に対して、左右方向（Ｘ軸方向）、前後方向（Ｙ軸方向）、上下方向（Ｚ軸方向）へ自在に移動できる。

タレット１３は、移動装置１４に設けられる。タレット１３は、Ｚ軸に平行な回転軸１６を有する。タレット１３は、複数のノズル１５を有しても良い。タレット１３は、旋回して、一つのノズル１５を割り出す。タレット１３は、選択されたノズル１５へ洗浄液を供給する。

ノズル１５は、タレット１３に設けられる。例えば、図６に示すように、ノズル１５は軸体１５Ａ及び噴口１５Ｂを有する。望ましくは、ノズル１５は、回転軸１６を中心として回転でき、又は、回転方向に位置決めできる。ノズル１５は、例えばランス１５１、斜方ランス１５２、横形ノズル１５３、直射ノズル１５４、扇形ノズル１５５である。噴口１５Ｂは、軸線２２に沿って高圧の噴流１９を生成する。

模擬ワーク２１は、少なくとも洗浄テーブル１７との組み合わせ部分について、ワーク１２と同様の形状を有する。洗浄テーブル１７におけるワーク１２の装着位置に、ワーク１２に替えて模擬ワーク２１が固定される。模擬ワーク２１は、タッチプローブ２３を有する。タッチプローブ２３はスタイラス２５を有する。スタイラス２５は、好ましくは円板形状をなす。スタイラス２５は、上面２５Ａ、円筒面２５Ｂ、中心線２５Ｃを有する。上面２５Ａはスタイラス２５の先端面である。模擬ワーク２１は、発信装置２７を有する。タッチプローブ２３は、スタイラス２５が検知力以上の力を受けたときに、スタイラス２５の接触を検知する。このとき、発信装置２７は接触信号を受信装置３１へ無線通信する。すなわち、発信装置２７は、スタイラス２５への力の作用により接触信号を発する。

なお、タッチプローブ２３は、模擬ワーク２１を介さずに、直接洗浄テーブル１７に固定してもよい。また、タッチプローブ２３は、パレットその他の係合部材に固定され、ワーク１２の装着位置とは異なる洗浄テーブル１７の予め定められた位置に係合及び離脱自在に固定してもよい。

また、タッチプローブ２３は、本体１１の定められた位置に予め固定されても良い。この場合、洗浄機２０がワーク１２を洗浄中に、タッチプローブ２３を覆うように図示しないシャッタ及びカバーが設けられても良い。

制御装置２９は、数値制御装置を含んでよい。制御装置２９は移動装置１４及び洗浄テーブル１７を数値制御する。受信装置３１は、接触信号を受信する。

なお、発信装置２７及び受信装置３１は、無線に替えて有線の通信を行っても良い。

図２及び図３を参照して、ノズル１５の破損の検査方法の手順を説明する。作業者又は搬送装置（不図示）がタッチプローブ２３を洗浄テーブル１７に設置する（Ｓ１）。制御装置２９は、ノズル１５を回転軸１６の回りに回転させる（Ｓ２）。制御装置２９は、ノズル１５を第１位置（以下、「位置Ｐ１」という。）へ移動させる（Ｓ３）。制御装置２９が接触信号を受信したときは、ステップＳ１０へ進む。それ以外はステップＳ６へ進む（Ｓ４）。制御装置２９は、ノズル１５を第２位置（以下、「位置Ｐ２」という。）へ移動する（Ｓ６）。制御装置２９が接触信号を受信したときは、ステップＳ８へ進む。それ以外はステップＳ１０へ進む（Ｓ７）。次に、制御装置２９は、ノズル１５を第３位置（以下、「位置Ｐ３」という。）へ移動する（Ｓ８）。制御装置２９が接触信号を受信したときは、ステップＳ１０へ進む。それ以外はステップＳ１１へ進む（Ｓ９）。制御装置２９は、ノズル１５を第４位置（以下、「位置Ｐ４」という。）へ移動する（Ｓ１１）。制御装置２９が接触信号を受信したときは、ステップＳ１５へ進む。それ以外はステップＳ１０へ進む（Ｓ１２）。ステップＳ１０では、制御装置２９は、ノズル１５の形状が不適合であると判断する。その後、ステップＳ２４へ進む。

続いて、制御装置２９は、ノズル１５に噴流１９を生成させる（Ｓ１５）。制御装置２９は、ノズル１５を第５位置（以下、「位置Ｐ５」という。）へ移動させる（Ｓ１６）。制御装置２９が接触信号を受信したときは、ステップＳ２２へ進む。それ以外はステップＳ１９へ進む（Ｓ１７）。制御装置２９は、ノズル１５を第６位置（以下、「位置Ｐ６」という。）へ移動する（Ｓ１９）。制御装置２９が接触信号を受信したときは、ステップＳ２３へ進む。それ以外はステップＳ２２へ進む（Ｓ２０）。ステップＳ２２では、制御装置２９は、ノズル１５からの噴流が不適合であると判断する。ステップＳ２３では、制御装置２９は、ノズル１５からの噴流が適合であると判断する。その後、ステップＳ２４へ進む。

制御装置は、ノズル１５の回転を停止する（Ｓ２４）。最後に、作業者又は搬送装置がタッチプローブ２３を洗浄テーブル１７から取り外す（Ｓ２５）。

なお、ステップＳ１〜Ｓ１２、及び、ステップＳ２４〜Ｓ２５は省いても良い。

次に、ランス１５１を例にとり、ノズル１５の形状の確認方法（ステップＳ３〜Ｓ１２）について詳細に説明する。斜方ランス１５２、横形ノズル１５３、直射ノズル１５４及び扇形ノズル１５５についても、同じ方法を利用できる。以下の位置Ｐ１〜Ｐ６及び経路３５〜４３の設定方法に関して、ノズル１５の形状、噴流形状及び噴射方向が設計値通りである（正規の形状である）ことを前提として説明する。

図４を参照して、ステップＳ３〜Ｓ７について述べる。ランス１５１は、回転軸１６に沿って伸びた軸体１５Ａと、軸体１５Ａの先端に回転軸１６と垂直な方向に複数の噴口１５１Ｂを有する。位置Ｐ１は、中心線２５Ｃ上であり、上面２５Ａから距離ΔＺ３だけスタイラス２５の先端方向（＋Ｚ方向）に離れた位置である。位置Ｐ２は、中心線２５Ｃ上であり、上面２５Ａから距離ΔＺ１だけスタイラス２５の基端方向（−Ｚ方向）に離れた位置である。ここで、距離ΔＺ１はランス１５１の基準長さからの許容範囲の上限幅である。距離ΔＺ３はランス１５１の基準長さからの許容範囲の下限幅である。距離ΔＺ１及び距離ΔＺ３はランス１５１の仕上がり寸法精度、組立精度及び位置決め精度に基づいて決定される。すなわち、距離ΔＺ１及び距離ΔＺ３は、正規のノズル形状から算出される正常距離（第２正常距離）である。

ステップＳ３において制御装置２９は、ランス１５１がスタイラス２５に接触しない経路３５を通って、ランス１５１を位置Ｐ１へ位置決めする。望ましくは、経路３５は、終点付近において中心線２５Ｃに沿う。以下の説明において、位置決めは早送りをいう。位置決めは直線移動でも良い。

ステップＳ４はステップＳ３と同時に実行してもよい。

ステップＳ６において制御装置２９は、ランス１５１を位置Ｐ２へ等速で直線移動する。送り速度は、好ましくは毎分５０〜２００ｍｍ（両端含む）である。

ステップＳ７はステップＳ６と同時に実行してもよい。

図５を参照して、ステップＳ８〜Ｓ１２について述べる。位置Ｐ３は、軸体１５Ａが円筒面２５Ｂから距離ΔＸ３離れる位置である。位置Ｐ４は、位置Ｐ３と同じ高さであり、軸体１５Ａが円筒面２５Ｂの内側に距離ΔＸ１入り込む位置である。ランス１５１の先端が円筒面２５Ｂの高さＨの中央部に接するように位置Ｐ３及び位置Ｐ４を定めて良い。距離ΔＸ３は、許容振れ幅及び軸体１５Ａの半径の基準値からの最大の許容寸法の和に相当する。距離ΔＸ１は、軸体１５Ａの基準値からの最小の許容寸法に相当する。距離ΔＸ１及び距離ΔＸ３は、正規のノズル形状から算出される正常距離（第２正常距離）である。

ステップＳ８において、制御装置２９は、ランス１５１がスタイラス２５と接触しない経路３７を通って、ランス１５１を位置Ｐ３に位置決めする。望ましくは、経路３７は、終点付近においてＸ方向を向く。

ステップＳ９はステップＳ８と同時に実行してもよい。

ステップＳ１１において、制御装置２９は、ランス１５１を位置Ｐ４へ等速で直線移動する。送り速度は、好ましくは毎分５０〜２００ｍｍ（両端含む）である。

ステップＳ１２はステップＳ１１と同時に実行してもよい。

ステップＳ１０において、制御装置２９は、ランス１５１の形状が不適合であると判断する。制御装置２９は、ランス１５１が折損したと判断する。

ステップＳ３〜Ｓ７において、上面２５Ａに先端方向から、ランス１５１をスタイラス２５に向かって移動させる。このとき、スタイラス２５とランス１５１が正常範囲にある位置において初めてランス１５１がスタイラス２５と接触した場合、制御装置２９はランス１５１の長さが正常であると判断する。

ステップＳ８〜Ｓ１２において、円筒面２５Ｂに、側面から半径方向にランス１５１をスタイラス２５に向かって移動させる。このとき、スタイラス２５とランス１５１が正常範囲にある位置において初めてランス１５１がスタイラス２５と接触した場合、制御装置２９はランス１５１の全振れが正常であると判断する。

なお、ステップＳ８〜Ｓ１２は、Ｘ軸方向にランス１５１をスタイラス２５に近接するように移動したが、Ｘ軸方向に替えてＹ軸方向に移動しても良い。

ステップＳ２は、ステップＳ１の後に替えて、ステップＳ８の直前に実行してもよい。また、ステップＳ３〜Ｓ７とステップＳ８〜Ｓ１２の順を入れ替えても良い。

ステップＳ２を省く場合、ステップＳ８〜Ｓ１２を、ランス１５１がＹ軸方向にスタイラス２５に近接するように変更して、同様に繰り返して実行してもよい。

続いて、噴射方向の検査方法（ステップＳ１５〜Ｓ２３）を詳細に説明する。特記しない限り、検査方法の手順はノズル１５の種類によらず同じである。ただし、ノズル１５の種類に応じて、位置Ｐ５及び位置Ｐ６が異なる。以下、図６を参照して、ランス１５１の検査方法を説明する。

位置Ｐ５１（第５位置）は、回転軸１６が円筒面２５Ｂから（図では＋Ｘ方向に）距離Ｌ１だけ離間し、かつ、スタイラス２５の先端方向（図では＋Ｚ方向）に上面２５Ａから軸線２２が距離ΔＺ５だけ離間するように定められる。距離Ｌ１は、ランス１５１がワーク１２を洗浄するときに、ワーク１２に挿入される孔の壁面とランス１５１との距離に対応して定められる。距離ΔＺ５は、距離Ｌ１に対応する許容される噴流の衝突位置のずれとして定められる。

なお、距離ΔＺ５は、噴口１５１Ｂの径及び距離Ｌ２に基づいて定められてもよい。ここで、距離Ｌ２は、スタイラス２５の外径と距離Ｌ１の和である。噴流１９がスタイラス２５に与える衝撃力に応じて、適切な距離Ｌ１及び距離ΔＺ５が定められ得る。

位置Ｐ６１（第６位置）は、位置Ｐ５１から伸びた回転軸１６の延長線上にあり、上面２５Ａから軸線２２が距離ΔＺ７だけ基端方向（図では−Ｚ方向）に離間するように定められる。距離ΔＺ７は、距離Ｌ１における噴流１９の高さ方向（図では−Ｚ方向）の衝突範囲に基づいて定められる。位置Ｐ６１は、スタイラス２５の最も基端側において噴流１９がスタイラス２５に検出されるべき位置である。
距離ΔＺ５及び距離ΔＺ７は、正規の噴流形状から算出される正常距離（第１正常距離）である。

ステップＳ１５において、ポンプ１８は洗浄液をノズル１５に供給する。すると、ノズル１５は噴流１９を生成する。ノズル１５内部の圧力が十分に上昇すると、噴流１９の形状が安定する。噴流１９が安定した後、ステップＳ１６を実行する。

ステップＳ１６において、制御装置２９は、ランス１５１を位置Ｐ５１へ位置決めする。このとき、噴流１９がスタイラス２５に接触しない経路３９をランス１５１は移動する。経路３９は、終点付近において中心線２５Ｃと平行であることが好ましい。

ステップＳ１７は、ステップＳ１６と同時に実行してもよい。

ステップＳ１９において、制御装置２９は、ランス１５１を位置Ｐ６１へ等速で直線移動する。送り速度は、好ましくは毎分５０〜２００ｍｍ（両端含む）である。

ステップＳ２０はステップＳ１９と同時に実行してもよい。

ステップＳ２２では、制御装置２９は噴流１９が不適合と判断する。言い換えると、制御装置２９は、噴口１５Ｂの目詰まり又は噴口１５Ｂの摩耗に伴い、噴流１９が正常に生成されていないと判断する。

図７を参照して、斜方ランス１５２の噴流１９の検査方法を説明する。斜方ランス１５２は、軸体１５Ａの先端部に回転軸１６から傾斜して複数の噴口１５２Ｂを有する。

位置Ｐ５２（第５位置）は、中心線２５Ｃと回転軸１６が一致し、軸線２２がスタイラス２５と交差せず、かつ、軸線２２と上面２５Ａの縁２５Ｄとの距離が距離Δ１であるように定められる。位置Ｐ６２（第６位置）は、中心線２５Ｃと回転軸１６が一致し、軸線２２がスタイラス２５と交差し、かつ、軸線２２と縁２５Ｄとの距離が距離Δ３であるように定められる。距離Δ１及び距離Δ３は、噴流１９の許容される傾斜、噴口１５２Ｂの径に応じて定められる。すなわち、距離Δ１及び距離Δ３は、正規の噴流形状から算出される正常距離（第１正常距離）である。

ステップＳ１９において斜方ランス１５２は経路４１に沿って移動する。経路４１は、少なくとも噴流１９がスタイラス２５に接近する範囲において、中心線２５Ｃに沿う。

図８及び図９を参照して、横形ノズル１５３の噴流の検査方法を説明する。横形ノズル１５３は、軸体１５Ａの先端部に回転軸１６と垂直な方向に１つの噴口１５３Ｂを有する。横形ノズル１５３の検査に際し、ステップＳ１５を実行する前に、軸線２２が予め定められた方向（図では−Ｙ方向）を向くように、回転軸１６の回りに位置決めする。

位置Ｐ５３（第５位置）及び位置Ｐ６３（第６位置）は、スタイラス２５の高さＨの中央付近の高さに設けられる。位置Ｐ５３及びＰ６３を通り、回転軸１６に垂直な平面を平面IXとする。

位置Ｐ５３は、軸線２２が円筒面２５Ｂの接線から距離ΔＸ５だけ離間し、かつ、接線方向（図では＋Ｙ方向）に、中心線２５Ｃから距離Ｌ３だけ離間した位置である。距離ΔＸ５は、スタイラス２５が噴流１９と接触しない最大の許容幅である。位置Ｐ６３は、回転方向及び接線方向の距離Ｌ３が位置Ｐ５３の場合と同一であり、半径方向が円筒面２５Ｂから距離ΔＸ７だけ半径方向内側に離れた位置である。距離ΔＸ５及び距離ΔＸ７は、横形ノズル１５３の位置決め精度、噴口１５３Ｂの径、噴流１９の広がり、距離Ｌ３に基づいて定められる。すなわち、距離ΔＸ５及び距離ΔＸ７は、正規の噴流形状から算出される正常距離（第１正常距離）である。

ステップＳ１６において、噴流１９がスタイラス２５に接触しない経路４３を通る。好ましくは、経路４３の終点付近は、スタイラス２５の半径方向かつ軸線２２に垂直な方向（図ではＸ方向）に沿う。

図１０を参照して、直射ノズル１５４の噴流の検査方法を説明する。直射ノズル１５４は、軸体１５Ａの先端に、回転軸１６に沿って直線棒状の噴流１９を噴射する噴口１５４Ｂを有する。直射ノズル１５４は、回転した状態で、噴流１９を円筒面２５Ｂに沿って（図１０参照）又は上面２５Ａに沿って、噴流１９をスタイラス２５に徐々に近接させる。これにより、噴流の傾斜を確認できる。

図１１を参照して、扇形ノズル１５５の噴流の検査方法を説明する。扇形ノズル１５５は、軸体１５Ａの先端に、回転軸１６を通る平面１５５Ｃに沿って扇形に広がる噴流１９を噴射する噴口１５５Ｂを有する。扇形ノズル１５５の噴流の検査に当たっては、ステップＳ１５を実行する前に、噴流１９の広がりの方向を定める（図１１ではＸ方向）ように回転方向を位置決めする。平面１５５Ｃに垂直に（図１１ではＹ方向）噴流１９をスタイラス２５に近づける。

位置Ｐ１、位置Ｐ３及び位置Ｐ５は「探索開始位置」に相当する。位置Ｐ２、位置Ｐ４及び位置Ｐ６は「探索終了位置」に相当する。

なお、タレット１３に複数のノズル１５が設けられているときは、各ノズル１５について、ステップＳ１〜Ｓ２４を実行できる。

洗浄機２０は、一定の頻度でワーク１２に替えて模擬ワーク２１を洗浄テーブル１７に設置して本実施形態の検査方法を実行する。一定数（例えば１００個）のワーク１２の洗浄を実行する毎、一定時間（例えば１０時間）経過毎、又は定期的（例えば１営業日毎）に本実施形態の検査方法を実行してもよい。

搬送装置が模擬ワーク２１を洗浄テーブル１７に設置したときに、搬送装置が洗浄機２０に対して、ノズル１５の破損の検査方法を実行するように命令しても良い。洗浄機２０は、指令に従って、本実施形態の検査方法を実行する。

本実施形態の検査方法によれば、タッチプローブ２３を用いてノズル１５の形状及び噴射状態を洗浄機２０の内部で検査できる。適切な頻度でノズル１５を検査することにより、洗浄機２０が正常な状態にあることを確認できる。

検査装置１０によれば、タッチプローブ２３が模擬ワーク２１に設置されているため、タッチプローブ２３を正確に洗浄テーブル１７に設置できる。また、タッチプローブ２３が模擬ワーク２１に設置されているため、検査時のみタッチプローブ２３を本体１１に設置できる。洗浄機２０は、高圧の噴流１９をあらゆる方向に噴射する。噴流１９はワーク１２と衝突して跳ね返る。ワーク１２と衝突した噴流はワーク１２に付着していたバリや切りくずその他の異物を含む。タッチプローブ２３を本体１１から取り外すことで、噴流や異物がタッチプローブ２３に不要に衝突することを防げるため、タッチプローブ２３の寿命を延長できる。また、タッチプローブ２３を検査時だけ取り付けることにより、洗浄のための空間を広く確保できる。発信装置２７及び受信装置３１が無線通信するため、模擬ワーク２１の取扱いが容易である。

本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１０検査装置
１４移動装置
１５ノズル
１７洗浄テーブル
１９噴流
２１模擬ワーク
２３タッチプローブ
２５スタイラス
２７発信装置
２９制御装置
３１受信装置

Claims

噴流を生成するノズルと、
洗浄テーブルと、
前記ノズルを前記洗浄テーブルに対して相対的に移動できる移動装置と、
スタイラスを有し、前記スタイラスへ前記噴流が衝突した際に働く力の作用により接触信号を発するタッチプローブと、
前記噴流が前記スタイラスに近接するように前記移動装置を制御し、前記接触信号を受信する制御装置と、
を有する、洗浄機。
洗浄台の検査位置へ設置可能な模擬ワークを有し、
前記タッチプローブは、前記模擬ワークに設けられる、
請求項１に記載の洗浄機。
前記タッチプローブは、前記接触信号を発する無線発信装置を有する、
請求項１又は２に記載の洗浄機。
前記制御装置は、前記接触信号を受信する受信装置を有する、
請求項１〜３のいずれかに記載の洗浄機。