JP3183637B2 - 多関節形ロボットを用いたワ−ク洗浄装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多関節形ロボット
を用いたワーク洗浄装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来は、ワークの洗浄は、洗浄液を噴射
する洗浄液用噴射ノズルとエアを噴射するエア用噴射ノ
ズルが複数固定された水密のブース内にワークを固定
し、ワークに向かって洗浄液及び／又はエアを噴射する
ことにより行われるシャワー形式であった。

【０００３】一方、関連する技術として、出願人は、パ
レット上に載置されたワークを、水密のブース内に配置
されたテーブル上に脱着可能に固定して洗浄液で洗浄
し、しかる後、エアを噴出して付着物を吹き飛ばすワー
ク洗浄において、同一の噴射口から圧力をかけた洗浄水
及び加圧エアを選択的に噴射し得る噴射ノズルと、そし
てブース内の所定位置に固定され噴射ノズルを把持して
噴射口を三次元的に方向転換してワークの所定位置に洗
浄水又は、加圧エアをポイント噴射させる多関節ロボッ
トを用いたワーク洗浄装置を発明し、特許出願を行った
（特願平８−１８６８５０）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のシャワー形式に
よるワーク洗浄装置は洗浄液用噴射ノズルやエア用噴射
ノズルが固定されているため複雑な形状を有するワー
ク、特に細穴、深穴が多いマニホールドのようなワーク
に対しては穴の内部の洗浄を行うことが困難であった。
また、穴に入り込んだ切削油や切り粉を十分に除去でき
ない欠点があった。一方、出願人が発明した前述の多関
節形ロボットを用いたワーク洗浄装置においては、多関
節形ロボットをブース内に固定していたため、ワークの
全ての面を洗浄するためには、そのような広い洗浄範囲
にわたって先端部を移動できるような大きなロボットが
必要となっていた。そのため、高価なロボットを設置せ
ざるを得ないという欠点があった。

【０００５】本発明の目的は、従来のシャワー形式によ
る洗浄装置では洗浄が困難であった細穴、深穴の多いワ
ークを自動的で確実に行う洗浄装置を提供するととも
に、既に出願人が発明したワーク洗浄装置と同じ洗浄範
囲を有するワーク洗浄装置を、より小型のロボットで、
従って、より低コストで提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の発明は、水密のブースと、ブース内に
配置され、ワークを固定したパレットを脱着可能に載置
したテーブルと、ブース内の所定位置に配置されると共
にブース内で所定の方向に移動可能とされた先端部を三
次元的に方向転換可能な多関節形ロボットと、そして、
ロボットの先端部に取り付けられ、洗浄水源又は加圧エ
ア源に流体的に接続した噴射ノズルと、を含み構成さ
れ、それによって、ワークを洗浄液で洗浄し、しかる後
エアを噴出して付着物を吹き飛ばす多関節ロボットを用
いたワーク洗浄装置において、多関節形ロボットを、直
線移動案内機構と駆動部とからなる位置決めテーブル上
に設置し、さらに位置決めテーブルを、シリンダにより
上下移動可能なように配置することにより、多関節形ロ
ボットの動きの一部を補完させることを特徴とする。

【０００７】上記課題を解決するため請求項２に記載の
発明は、水密のブースと、ブース内に配置され、ワーク
を固定したパレットを脱着可能に載置したテーブルと、
ブース内の所定位置に配置されると共にブース内で所定
の方向に移動可能とされた先端部を三次元的に方向転換
可能な多関節形ロボットと、そして、ロボットの先端部
に取り付けられ、洗浄水源又は加圧エア源に流体的に接
続した噴射ノズルと、を含み構成され、それによって、
ワークを洗浄液で洗浄し、しかる後エアを噴出して付着
物を吹き飛ばす多関節ロボットを用いたワーク洗浄装置
において、多関節形ロボットを、ブース内に水平又は垂
直に取り付けられた半円形状又はＵ字形状のレール上に
設置することにより、ブース内で移動可能とし、さら
に、多関節形ロボットを、シリンダにより水平又は垂直
移動可能なように配置することにより、多関節形ロボッ
トの動きの一部を補完させることを特徴とする。

【０００８】上記課題を解決するため請求項３に記載の
発明は、水密のブースと、ブース内に配置され、ワーク
を固定したパレットを脱着可能に載置したテーブルと、
ブース内の所定位置に配置されると共にブース内で所定
の方向に移動可能とされた先端部を三次元的に方向転換
可能な多関節形ロボットと、そして、ロボットの先端部
に取り付けられ、洗浄水源又は加圧エア源に流体的に接
続した噴射ノズルと、を含み構成され、それによって、
ワークを洗浄液で洗浄し、しかる後エアを噴出して付着
物を吹き飛ばす多関節ロボットを用いたワーク洗浄装置
において、多関節形ロボットを、ブース内に水平又は垂
直に取り付けられた輪形状のラックギアに設置し、駆動
モータでラックギアを回転させることにより、多関節形
ロボットをブース内で円周移動可能とし、さらに、多関
節形ロボットを、シリンダにより水平又は垂直移動可能
なように配置することにより、多関節形ロボットの動き
の一部を補完させることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に係る多関節形ロボットを
用いたワーク洗浄装置についての実施の形態について図
面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る多関節形
ロボットを用いたワーク洗浄装置の一実施形態の斜視図
であり、図２は、図１のワーク洗浄装置の正面図であ
る。

【００１０】初めに、本発明に係る多関節形ロボットを
用いたワーク洗浄装置の構成について説明する。洗浄装
置本体１は、ブース２０と、ブース２０の背面上部に設
けられた吸気ファン１４と、ブース２０を支持する基台
２２と、ブース２０下部に移動可能に設けられた洗浄水
タンク４０と、ブース２０内に配置された多関節形ロボ
ット１０と、そして、多関節形ロボット１０のアーム先
端部に把持された噴射ノズル１２と、を含んで構成され
ている。

【００１１】ブース２０は、四角形断面のパイプ部材を
構造部材として直方体形状に形成されたフレーム２０ｂ
と、フレーム２０ｂによって構成された直方体形状の６
面に張設される遮蔽カバー２０ａとにより構成されてい
る。フレーム２０ｂと遮蔽カバー２０ａの接合部は、洗
浄水の漏洩が発生しないようにするためにシール剤等に
よりシーリングされ密封されている。

【００１２】ブース２０の底面は、中央部に向かって設
けられた傾斜面スロープ２０ｅと、中央部に設けられた
洗浄水を排出するための排出口２０ｄとが設けられてい
る。これら傾斜面スロープ２０ｅ、排出口２０ｄ及び洗
浄水タンク４０は、腐食に対する耐久性の高いステンレ
ス鋼板を用いることが好ましい。塗料などをこの部分に
塗布すると剥離して洗浄水中に混入する恐れがあるから
である。

【００１３】ブース２０の背面上部には、ブース２０内
にワーク洗浄、エアブロー中に発生したミストを機外に
排出するための吸気ファン１４が設けられている。ま
た、ブース２０は、下部に一体として連結され、四角断
面のパイプを構造部材として形成される基台２２により
支持されている。基台２２の下部には、洗浄装置本体１
を水平に設置するためのレベル調整機構２４を設けるこ
とが好ましい。

【００１４】基台２２によって形成された空間には、排
出口２０ｄより排出された洗浄水を貯蔵するための洗浄
水タンク４０が排出口２０ｄの直下となるように配置さ
れる。洗浄水タンク４０は、洗浄水の交換やタンクの清
掃等のためにキャスタ４０ａを設けることにより移動自
在とすることが好ましい。洗浄水タンク４０を挟んで一
方にはロボット制御盤１０ａ及びシステム制御盤５０な
どのいわゆる制御系の機械類が配設される。他方には、
図示されていない洗浄水、エアの加圧装置が配設されて
いる。制御系の機器類を洗浄水の加圧装置から遠ざけて
配設することによって洗浄水の加圧装置のモータからの
ノイズの影響を受けないようすることができる。

【００１５】上述のごとく吸気ファン１４をブース２０
の上部へ、洗浄水タンク４０、制御系の機器類及び洗浄
水の加圧装置などの駆動系とを基台２２によって形成さ
れた空間内にそれぞれ配設する。こうすることによっ
て、ブース２０全体がスリムでコンパクトとなり、さら
にブース２０の側面の４面には機械設備を設ける必要が
なくなる。このため、ブース２０の側面４面の正面を除
く左右側面と背面に設けられた窓用開口部２０ｇには、
アクリル板等に取手２６ａを取り付けた透明板２６を設
けることが好ましい。

【００１６】正面のワ−ク搬入口２０ｆの両側には、一
対の扉ガイド２８ｃが設けられている。この一対の扉ガ
イド２８ｃに搬入扉２８が嵌められており、搬入扉２８
は扉昇降用エアシリンダ２８ａにより昇降可能とされて
いる。この搬入扉２８にも、透明なアクリル板が嵌めら
れた窓２８ｂが設けられている。従って、多関節形ロボ
ット１０のティーチング作業も、ワークＷと多関節形ロ
ボット１０とを４方向から目視可能となるためワークＷ
に対して最適な噴射ノズル位置を多関節形ロボット１０
に容易に教示することができる。

【００１７】ブース２０内には、ワークＷを固定したパ
レット６０をエアチャックにより着脱可能に固定するテ
ーブル３０と、そして、多関節形ロボット１０とが設け
られている。多関節形ロボット１０は、テ−ブル３０の
後方に設置されている。多関節形ロボット１０のアーム
先端部には噴射ノズル１２が取り付けられる。

【００１８】テーブル３０の一実施形態の回転機構を図
３に示し、図４（ａ）は、回転機構と傾斜機構を有する
テーブル３０の洗浄位置の側面図を、図４（ｂ）は、回
転機構と傾斜機構を有するテーブル３０のパレット交換
位置の側面図を示す。テーブル３０は、水平旋回する回
転盤３０ａと、回転盤３０ａを回転させるための油圧シ
リンダ３０ｂと、回転盤３０ａの回転位置を調整する割
出位置決め機構３０ｃと、回転盤３０ａを固定するため
のラチェット機構３０ｄから構成された水平回転盤上に
設置される。油圧シリンダ３０ｂにより回転盤３０ａが
回転し、回転盤３０ａ上に設置されたテーブル３０が水
平方向に９０度回転し、噴射ノズルを把持する多関節形
ロボット１０の正面にワークＷの側面を向けることがで
きる。このため、テーブルが固定されている場合に比
べ、多関節形ロボットの先端部の移動範囲が狭くてもワ
ークＷの全ての側面を洗浄することが可能となる。尚、
水平回転角度は、９０度に限らず他の回転角度でも良
い。

【００１９】テーブル３０の一実施形態の９０度傾斜機
構を図５に示す。テ−ブル３０は駆動用モータ３０ｅに
より、水平軸を中心に垂直方向に９０度傾斜させること
ができる。このため、ワークＷの洗浄面をロボットの正
面に向けることが可能となり、多関節形ロボット１０の
先端部が広範囲に移動しなくても、ワークＷの洗浄範囲
を広げることが可能となる。もちろん、テーブルの傾斜
角度は、９０度に限らず他の傾斜角度とすることもでき
る。

【００２０】さらに、テーブル３０は、エアシリンダ３
８を駆動し、中間ブロック３６を第一軌道レール３１に
沿って往復スライド運動させると、テーブル３０をブー
ス２０内のワーク洗浄位置からブース２０外側のパレッ
ト交換位置までオーバーハング状態で移動させることが
できるように構成されている。一方、多関節形ロボット
１０は、図６に示すように直線移動案内機構と駆動用モ
ータ７５からなる位置決めテーブル７０に設置される。
位置決めテーブル７０は、ブース２０の正面に向かって
左右に移動が可能なように設置される。尚、位置決めテ
ーブル７０は、一軸テーブルを用いているが、ＸＹ軸テ
ーブルを用い多関節形ロボット１０を前後左右に移動さ
せてもよい。前後の移動はテーブル３０を移動させるこ
とにより同じ効果が得られることから、コスト面も考慮
し本実施形態においては、一軸式テーブルを用いた。

【００２１】前記位置決めテーブル７０上に設置された
多関節形ロボット１０は、空気圧又は油圧シリンダ８０
により上下に移動が可能なようにブース２０の底面に設
置される。また、多関節形ロボット１０を、図８に示す
ように、ブース２０の後方に取り付けられた半円形状又
はＵ字形状のレール９０上に設置し、そして、多関節形
ロボット１０を、空気圧又は油圧シリンダ９１により、
半円形状又はＵ字形状のレール９０に対して直角、すな
わち、水平方向に移動可能なように設置することもでき
る。

【００２２】さらに、多関節形ロボット１０を、図９及
び図１０に示すように、ブース２０の後方に垂直に取り
付けられた輪形状のラックギア９５に設置し、駆動用モ
ータ９６で、ピニオンギア９８を回転させることによ
り、輪形状のラックギア９５を回転させて移動可能とす
ることもできる。そして、多関節形ロボット１０を空気
圧又は油圧シリンダ９１により水平方向へ移動させるこ
ともできる。なお、輪形状のラックギア９５は、ブレ止
め９７により固定される。尚、レール９０等は水平にも
設置可能であり、その場合、ロボット１０は垂直方向へ
移動可能とする事ができる。

【００２３】これによりブース２０内に多関節形ロボッ
トが固定されている場合に比較して、より小型の多関節
形ロボットを使用しても、多関節形ロボットが固定され
ている場合と同様の洗浄範囲を洗浄することが可能とな
る。

【００２４】多関節形ロボット１０は、テーブル３０の
後方に設置されている。本実施形態における多関節形ロ
ボット１０は、予め教示された動作に従ってその動作を
連続して自動的に行うことにより反復して一定の作業を
させることができるタイプのものである。尚、多関節形
ロボット１０は、産業機械としてロボット製造メーカー
によって販売されている汎用型で防水仕様のものが好ま
しい。

【００２５】多関節形ロボット１０に噴射ノズル１２を
把持させることにより、噴射ノズル１２は、噴射口を三
次元的に方向転換してワークＷに対して最適な姿勢で所
定位置に洗浄水又は加圧エアをポイント噴射させること
が可能となる。噴射ノズル１２は、汎用のカプラを用い
て交換可能とすることができる。噴射ノズル１２は、噴
射ノズル１２に連結された高圧ホース１２ａを介して洗
浄水加圧装置より洗浄水が、エア加圧装置より加圧エア
が供給される。高圧ホース１２ａと洗浄水及びエア加圧
装置との連結部分には電磁式の切替バルブを設けること
により洗浄水と加圧エアを選択的に供給することができ
る。これにより、ワークＷを洗浄液で洗浄し、エアを噴
出して付着物を吹き飛ばし、また、ワークＷを乾燥する
こともできる。

【００２６】次に、本発明に係る多関節形ロボットを用
いたワーク洗浄装置の動作について説明する。まず、ワ
ークＷに対し多関節形ロボット１０のティーチング作業
を行う。ティーチング作業はティーチングボックス１０
ｂによって行う。ブース２０は四方向からワークＷと多
関節形ロボット１０とを目視可能となるためワークＷに
対して最適な噴射ノズル位置を多関節形ロボット１０に
容易に教示することができる。また、窓用開口部２０ｇ
に取り付けられた透明板２６はブース２０に着脱可能と
し内部をＺライト式（商品名）の照明等で照らし出すこ
とでティーチング作業を容易に行う事ができる。

【００２７】本実施形態においては多関節形ロボット１
０のティーチング作業は洗浄工程のみで良い。洗浄水を
加圧エアに切り替えれば洗浄工程のプログラムでエアブ
ロー工程を行うことができる。従って、ティーチング作
業時間を短縮することができ、また、洗浄工程とエアブ
ロー工程とを異なるプログラムで実施することもでき
る。

【００２８】本実施形態における多関節形ロボット１０
は、ティーチングすることによって異なるワークＷに対
してもワークＷの形状に最適な姿勢で所定位置に洗浄水
又は加圧エアをポイント噴射させることが可能であるた
め、一台で多種多様なワークＷに対応できかつ洗浄品質
を一定とすることができる。

【００２９】運転待機状態では、本実施形態のワーク洗
浄装置は搬入扉２８が上方に位置し、ワーク搬入口２０
ｆが開口し、テーブル３０がオーバーハング状態でパレ
ット交換位置まで移動している。作業者はワークＷを載
せたパレット６０をテーブル３０に固定する。運転を開
始すると、テーブル３０がエアシリンダ３８によってブ
ース２０内に引き込まれワーク洗浄位置に移動する。そ
の後、搬入扉２８が閉まり洗浄工程が開始される。洗浄
工程において、先のティーチングに基づき多関節形ロボ
ット１０を載せた位置決めテーブル７０と空気圧又は油
圧シリンダ８０により、左右・上下に適宜移動しながら
ワークＷを洗浄する。

【００３０】また、ワークＷを載せたテーブル３０が油
圧シリンダ３０ｂにより９０度回転し、または、９０度
傾斜することにより、ワークＷに対し洗浄水または加圧
エアをポイント噴射させることが可能となる。

【００３１】

【発明の効果】本発明は、多関節形ロボットが移動可能
であるため、ロボットが固定されている場合に比べ、よ
り広範囲の洗浄が可能となる。従って、ブース内に固定
された多関節形ロボットが洗浄可能な範囲と同じ範囲を
洗浄する場合には、より小型の多関節形ロボットを用い
ることが可能となるので、洗浄装置のコストダウンを図
る事ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るワーク洗浄装置の一実施形態の斜
視図である。

【図２】図１のワーク洗浄装置の正面図である。

【図３】テーブルの回転機構を説明する平面図である。

【図４】（ａ）は、回転機構と傾斜機構を有するテーブ
ルの洗浄位置の側面図であり、（ｂ）は、回転機構と傾
斜機構を有するテーブルのパレット交換位置の側面図で
ある。

【図５】テーブルの傾斜機構を説明する正面図である。

【図６】多関節形ロボットの移動機構を説明する正面図
である。

【図７】多関節形ロボットをレール上に設置したワーク
洗浄装置の一実施例の正面図である。

【図８】図７のワーク洗浄装置の側面図である。

【図９】多関節形ロボットを輪形状のラックギアに設置
したワーク洗浄装置の一実施例の正面図である。

【図１０】図９のワーク洗浄装置の側面図である。

【符号の説明】 １ 洗浄装置本体 １０ 多関節形ロボット １０ａ ロボット制御盤 １０ｂ ティーチングボックス １２ 噴射ノズル １２ａ 高圧ホース １４ 吸気ファン ２０ ブース ２０ａ 遮蔽カバー、２０ｂ フレーム、２０ｃ 受け
皿、２０ｄ 洗浄液排出口、２０ｅ スロープ、２０ｆ
ワーク搬入口、２０ｇ 窓用開口部 ２２ 基台 ２４ レベル調整機構 ２６ａ 取手 ２８ 搬入扉 ２８ａ 扉昇降用エアシリンダ、２８ｂ 窓、２８ｃ 扉
ガイド ３０ テーブル ３０ａ 回転盤、３０ｂ 油圧シリンダ、３０ｃ 割出位
置決め機構 ３０ｄ ラチェット機構、３０ｅ 駆動用モータ ３１ 第一軌道レール ３１ａ 第一ベアリングブロック ３２ 第一ラック歯車 ３４ 第二軌道レール ３４ａ 第二ベアリングブロック ３５ 第二ラック歯車 ３６ 中間ブロック ３７ ピニオン歯車 ３８ エアシリンダ ４０ 洗浄水タンク ４０ａ キャスタ ５０ システム制御盤 ６０ パレット ７０ 位置決めテーブル ７５ 駆動用モータ ８０ シリンダ ９０ レール ９１ シリンダ ９５ 輪形状ラックギア ９６ 駆動用モータ ９７ ブレ止め９８ ピニオンギア Ｗ ワーク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−238383（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−61975（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−44780（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−87792（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−67184（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−172530（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−67887（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−103719（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B08B 3/02 - 3/14 B05B 12/00 - 13/02

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水密のブースと、前記ブース内に配置さ
   れ、ワークを固定したパレットを脱着可能に載置したテ
   ーブルと、前記ブース内の所定位置に配置されると共に
   前記ブース内で所定の方向に移動可能とされた先端部を
   三次元的に方向転換可能な多関節形ロボットと、そし
   て、前記ロボットの先端部に取り付けられ、洗浄水源又
   は加圧エア源に流体的に接続した噴射ノズルと、を含み
   構成され、それによって、ワークを洗浄液で洗浄し、し
   かる後エアを噴出して付着物を吹き飛ばす多関節ロボッ
   トを用いたワーク洗浄装置において、 前記多関節形ロボットを、直線移動案内機構と駆動部と
   からなる位置決めテーブル上に設置し、さらに前記位置
   決めテーブルを、シリンダにより上下移動可能なように
   配置することにより、前記多関節形ロボットの動きの一
   部を補完させることを特徴とするワーク洗浄装置。
2. 【請求項２】 水密のブースと、前記ブース内に配置さ
   れ、ワークを固定したパレットを脱着可能に載置したテ
   ーブルと、前記ブース内の所定位置に配置されると共に
   前記ブース内で所定の方向に移動可能とされた先端部を
   三次元的に方向転換可能な多関節形ロボットと、そし
   て、前記ロボットの先端部に取り付けられ、洗浄水源又
   は加圧エア源に流体的に接続した噴射ノズルと、を含み
   構成され、それによって、ワークを洗浄液で洗浄し、し
   かる後エアを噴出して付着物を吹き飛ばす多関節ロボッ
   トを用いたワーク洗浄装置において、 前記多関節形ロボットを、前記ブース内に水平又は垂直
   に取りつけられた半円形状又はＵ字形状のレール上に設
   置することにより、前記ブース内で移動可能とし、さら
   に、前記多関節形ロボットを、シリンダにより水平又は
   垂直移動可能なように配置することにより、前記多関節
   形ロボットの動きの一部を補完させることを特徴とする
   ワーク洗浄装置。
3. 【請求項３】 水密のブースと、前記ブース内に配置さ
   れ、ワークを固定したパレットを脱着可能に載置したテ
   ーブルと、前記ブース内の所定位置に配置されると共に
   前記ブース内で所定の方向に移動可能とされた先端部を
   三次元的に方 向転換可能な多関節形ロボットと、そし
   て、前記ロボットの先端部に取り付けられ、洗浄水源又
   は加圧エア源に流体的に接続した噴射ノズルと、を含み
   構成され、それによって、ワークを洗浄液で洗浄し、し
   かる後エアを噴出して付着物を吹き飛ばす多関節ロボッ
   トを用いたワーク洗浄装置において、 前記多関節形ロボットを、前記ブース内に水平又は垂直
   に取り付けられた輪形状のラックギアに設置し、駆動モ
   ータで前記ラックギアを回転させることにより、前記多
   関節形ロボットを前記ブース内で円周移動可能とし、さ
   らに、前記多関節形ロボットを、シリンダにより水平又
   は垂直移動可能なように配置することにより、前記多関
   節形ロボットの動きの一部を補完させることを特徴とす
   る ワーク洗浄装置。