JP4203298B2 - 洗浄装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗浄装置におけるワークおよび／または流体噴射ノズルの姿勢制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
先行技術として、液中ジェット噴射用ノズルに関し、液中で収束液体ジェットを噴出して該ジェット周囲にキャビテーションを積極的に形成するための液中ジェット噴射用ノズルのノズル形状に対する改良発明として（特許文献１を参照）が既に公開されている。
【０００３】
【特許文献１】
特公平４−４３７１２号公報（第１図）
【０００４】
図８は小型水中洗浄槽の外観図であり、オペレータ１２は操作盤１３の操作により、ワーク位置制御手段１４、ノズル位置制御手段１５、洗浄切換弁１６、高圧ポンプ１７などを適宜に運転する。例えば、直方体ワークの６面にそれぞれ穿孔された加工穴を洗浄する場合、高圧洗浄水のジェット噴射ノズルとワークとの相対位置関係を変化させながら、洗浄対象箇所をまんべんなく洗浄するように、しかも多品種変量生産に適したＮＣ高圧洗浄機が製品化されている。
【０００５】
図１５は、従来の洗浄装置におけるワーク旋回装置とノズルの説明図であり、（ａ）は斜視図（ｂ）は平面図である。
洗浄装置１００は洗浄室（図８参照）を備え、洗浄室の内外に亘りある程度まで移動自在に配設された要部をなすワーク旋回装置１１０と、ワーク旋回装置１１０に関連して動作するノズルシャフト１２０を示している。
【０００６】
ワーク旋回装置１１０はワーク台１１１の両側で直角に立ち上ったクランク内壁１１２の外側にクランク軸１１３が植設され、このクランク軸１１３が回転軸θの回転を確保できるように図示せぬ軸受けにより軸支されており、ワーク台１１１を旋回し、ワーク１０の高圧洗浄を多面的に実行する。
【０００７】
ノズルシャフト１２０には図示せぬ高圧洗浄水の噴射方向が下向きの直射ノズル７１と水平のホーンノズル７２が配設されており、ワーク１０に対峙する位置関係などを総合的かつ精密に制御され、ワーク１０の表面に高圧洗浄水を噴射して洗浄する。これらは５〜６軸でＮＣ制御されており、ノズルシャフト１２０を座標軸Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に直線移動する外、垂直に軸が設定された回転軸Ｒの回転角度の制御によりホーンノズル７２の噴射を水平の何れかの方向に制御する。
【０００８】
従って、下向きの直射ノズル７１と水平のホーンノズル７２は、ワーク旋回装置１１０に載置したワーク１０をある程度傾けるような姿勢制御すると共に相乗的な位置設定作用によりムラ無く洗浄できるようになっている。ただし、例えば、直方体ならば６面に相当するワーク１０の全方位に亘る外面に対する洗浄品質を確保するために、ワーク１０の被洗浄面を多面的にまんべんなく露出させやすくするものではない。
【０００９】
図１５（ｂ）に示すように平面図から読み取れるような寸法上の制約として、ノズル横幅Ｄはノズル通過スペースＷの範囲内を非接触を保って通過する必要がある。もし接触すれば、ワーク１０および洗浄装置１００を損傷させることになる。逆に言えば、ノズル横幅Ｄが所定寸法であるなら、ワーク１０の最大横幅の両側にノズル通過スペースＷ、クランク内壁１１２の厚みおよび余裕などを加えた幅寸法を持ったワーク旋回装置１１０となる。
【００１０】
ワーク旋回装置１１０の形状および大きさは、それを収容する洗浄室（図８参照）の形状及び容積を決定する。洗浄室は後述するように洗浄用の水を溜めたり入れ替えたりするので、給排水の設備を含めたコストを低減するためには、小さな洗浄室が望ましく、その小さな洗浄室に収納可能にするためにはワーク旋回装置１１０を小型化する必要がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
第１の課題は簡素な機構により、載置されたワークの被洗浄面を多面的にまんべんなく露出させやすくし、ワーク全体をムラ無く均一に高品位の洗浄ができること。すなわち、直方体ならば６面に相当するワークの全方位に亘る外面に対する洗浄品質を確保する。
【００１２】
第２の課題は洗浄室を小型化して洗浄に要する流体の使用量および設備などの維持・駆動コストを軽減すること。すなわち、洗浄室上部の左右Ｘ方向および前後Ｙ方向に移動自在の直交軸ロボットから吊り下げられたノズルが、ワークの周囲を通り抜けるスペースが必要であり、ワーク旋回装置、引き込み装置も洗浄室内に搭載するスペースが必要であったので、ワークの大きさに対して洗浄室は大きくなりがちである。
【００１３】
そして、例えば、水中洗浄の場合、水が洗浄室内を満たす必要があり、洗浄室が大きくなるほど、洗浄の開始および終了に際して洗浄室に出入する水量が多くなり、水処理装置が大型化し、そのための駆動装置も大型化する傾向にある。従って、主にワーク旋回装置の機構を小型で簡素にすることで、課題の解決を図る。
【００１４】
第３の課題は精密な姿勢制御を必要とするランスノズルによる全方位に亘る洗浄を可能にすること。また、従来のワーク旋回装置では、ワークの側面を上方に向けることができず、上方から細長い先端形状のノズル（ランスノズル）をワーク加工穴の深部にまで挿入する洗浄方法は採用できなかった。
本発明はこれらの課題を解決することにより、小型・簡素で運用コストも軽減できる洗浄装置を提供する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、洗浄用の流体（９２）の溜め置きおよび出し入れを自在にする洗浄室（８０）と、前記流体（９２）をワーク（３０）に噴射するノズル（７１）（７２）と、前記ワーク（３０）を姿勢制御自在に載置するテーブル（５）と、前記テーブル（５）とは垂直の仮想軸に対する傾斜角度を持って前記テーブル（５）に植設されたテーブル旋回軸（５０）と、前記テーブル旋回軸（５０）を回転自在に軸支する支持具（４）と、前記テーブル旋回軸（５０）に対する傾斜角度を持って配され前記支持具（４）を回転自在に軸支するシャフト（４０）と、前記テーブル旋回軸（５０）を当該テーブル旋回軸（５０）の（Ｔ）軸回りに回転させる自転手段と、を備えた。
【００１６】
このようにしたことにより、テーブル旋回軸（５０）から軸直角の仮想平面に対して傾斜角度を持った平面を有して前記テーブル旋回軸（５０）に固定されたテーブル（５）は、テーブル旋回軸（５０）を回転させる毎にテーブル面が揺動または起伏動作する。従って、テーブル旋回軸（５０）を回転させるという極めて簡素な機構により、載置されたワーク（３０）の被洗浄面を多面的にまんべんなく露出させやすくなる。
【００１７】
また、請求項２に係る発明は、前記テーブル（５）または前記テーブル（５）に載置されたワーク（３０）の一部に前記シャフト（４０）の延長線が交差するような位置関係に構成したので、テーブル旋回軸（５０）の回転の伴って起伏動作し、かつ前記シャフト（４０）の延長線上でスピン回転する前記テーブル（５）または前記テーブル（５）に載置されたワーク（３０）の最大振幅を収納するスペースを描いた場合、前記シャフト（４０）から軸直角方向に揺動する距離を最小限にすることにより、前記スペースの外形を最小限にする事ができる。
【００１８】
また、請求項３に係る発明は、制御対象を前記ワーク（３０）に対して左右（Ｘ）軸方向、前後（Ｙ）軸方向、上下（Ｚ）軸方向、シャフト（４０）の（Ｒ）軸回転角度を制御自在のロボットを備え、前記ノズル（７１）（７２）の噴射位置とその噴射角度および／または前記テーブル（５）の姿勢を制御可能に構成した。
【００１９】
このようにしたので、例えば、ワーク（３０）が直方体ならば、その６面、すなわち全方位に亘る外面に対して洗浄品質を確保できるので、ワーク（３０）全体をムラ無く均一に高品位の洗浄ができる。また、前記ノズル（７１）（７２）とワーク（３０）に対して精密な姿勢制御を必要とするランスノズル（６５）によるワーク加工穴（２１）の洗浄も可能になった。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明による一実施例について説明する。なお、各図に亘って、同一機能の部位には同一符号を付し、その説明は省略する。
図１は、本発明の実施の一形態を示す洗浄装置の要部説明図であり、（ａ）は斜視図（ｂ）はシャフト先端部の平面図である。図１において、洗浄水の溜め置きと出し入れを自在にする洗浄室８０（図８参照）があり、洗浄水をワーク３０へ下向きに噴射する直射ノズル７１と、横向きに噴射するホーンノズル７２を具備したノズルシャフト６０が洗浄装置の天井部（図示せず）から吊り下げられている。
【００２１】
ノズルシャフト６０は、ワーク３０に対して左右にはＸ軸方向、前後にはＹ軸方向、上下にはＺ軸方向の位置制御を可能とするサーボモータとアクチュエータに接続されており、移動自在である。シャフト４０を後述するＹ軸ロボットにより伸張すれば、テーブル５’を洗浄室８０の外に出してワーク３０’を着脱できる。
【００２２】
一方、ワーク３０を載置する平面に対し任意の傾斜角度にてテーブル旋回軸５０が植設されたテーブル５は従来例ワーク旋回装置１１０よりも、はるかに簡素な構成で支持されている。テーブル旋回軸５０をＴ軸回りに１８０度回転させる毎にテーブル５は水平と垂直の姿勢に起伏するのである。ここで、人の手のひらをテーブル５に、手首からひじまでをテーブル旋回軸５０に見たてて手首をＴ軸回りに１８０度回転させてみれば容易に動作を再現できる。
【００２３】
なお、テーブル５を水平と垂直の姿勢に起伏させる動作は図３〜６に沿って後述するので、ここではテーブル旋回軸５０を回転自在に軸支するギヤヘッド４の説明に移る。ギヤヘッド４は「く」字状をなし、その一箇所に水平のシャフト４０が結合し、このシャフト４０とテーブル旋回軸５０とは、例えば４５度または１３５度の角度設定が維持されるような支持具を構成している。ギヤヘッド４は特許請求の範囲でいう「支持具」のことである。なお、シャフト４０に沿って洗浄室８０の内外を連絡するエアパージ管３が配設され、適宜に洗浄室８０からエアパージできるように構成されている。
【００２４】
ここで、ギヤヘッド４の「く」字状の一片の外側に植設されたシャフト４０をＲ軸周りに回転させると、「く」字状の他片の内側に軸支されたテーブル旋回軸５０はその根元にある軸受けの部分を自転するが、テーブル旋回軸５０の先の方でテーブル５に結合されている部分はＲ軸の延長線に交わるようにほぼ一致しているので、シャフト４０をＲ軸周りの回転に伴うテーブル５の振幅は小さくなる。
【００２５】
Ｙ軸ロボット６はシャフト４０をＹ軸方向に位置制御し、Ｒ軸サーボモータ７はシャフト４０をＲ軸周りの回転角度を制御する。
左右にはＸ軸方向、前後にはＹ軸方向、上下にはＺ軸方向の位置制御を可能とするサーボモータとアクチュエータで構成されたロボットが配設されている。また、テーブル旋回用ロータリアクチュエータ８の制御動作により、テーブル旋回軸５０の回転角度を制御する。なお、ロータリアクチュエータ８は電磁力、空気圧、液圧、その他の駆動力を応用すれば良い。
【００２６】
なお、テーブル旋回用ロータリアクチュエータ８の駆動力は、ギヤボックス９の内部に配設された複数の傘歯車などを介し、パイプ構造のシャフト４０の内部に配設されてシャフト４０とは独立した回転動作する２重軸などを介して、ギヤヘッド４の反対端に軸支されたテーブル旋回軸５０にまで適宜に伝達され、テーブル旋回軸５０の回転角度を制御する。これらの駆動力伝達機構に関しては、設計上の問題としてどの様にも変形可能である。
【００２７】
同図（ｂ）に示すように、シャフト４０をＹ軸方向に位置制御すれば、ワークの移動範囲Ｊとテーブルの移動範囲Ｋに示す範囲でワーク３０を移動できるので、ノズルシャフト６０の移動と相乗して、洗浄ムラを無くすようにしている。また、ノズル通過スペースＶと洗浄室８０に占める比率、およびこれらの関係を、図１５（ｂ）で示したノズル通過スペースＷの場合と比較して見るに、クランク内壁１１２およびクランク軸１１３が不要であるために、洗浄室８０は著しく小型化することができる。
【００２８】
図２はランスノズル６５を挿入してワーク２０の加工穴２１を高圧洗浄する説明図であり、ノズルシャフト６１はランスノズル６５を具備し、細長い加工穴２１の内壁にランスノズル６５を接触させずに挿入し、ランスノズル６５の先端近傍から高圧洗浄水６９を水平（ノズルの長手方向に対して直角）方向に噴出させ、加工穴２１の内壁を洗浄する。図から一見してわかるように、細長い加工穴２１の内壁にランスノズル６５を接触させずに挿入するために、これらで行う相互位置制御は精密であることを要する。これを実現できるように図１で示したＸ，Ｙ，Ｚ軸方向およびＲ，Ｔ軸周りの位置制御を可能とするサーボモータおよびロボットが配設されているノズルシャフト６０を図２で示したノズルシャフト６１に交換搭載すれば良い。
【００２９】
図３は、ギヤヘッド４をＲ軸回りに回転させて、ワーク３０を姿勢制御する説明図であり、（ａ）はワーク３０が水平のテーブル５にクランプアーム５１，５２で固定されている、（ｂ）は元の姿勢のシャフト４０のＲ軸をｒ方向に９０°回転してテーブルを直角に起こした姿勢を示す。ここで、ワーク３０の正面３２の縦横が変化し、右側面３４が上に移動し、上面３５が図の向かって左側へと移動する。なお、このときテーブル旋回軸５０は自転させずに固定しておく。
【００３０】
図４はワーク３０を各方向に姿勢制御する説明図であり、（ａ）は元の姿勢（ｂ）はテーブル旋回軸５０をｔ方向に１８０度回してテーブル５を直角に起こした姿勢、（ｃ）はシャフト４０のＲ軸をｒ方向に９０°回転することによりテーブルを回した様子を示す。ここで、ワーク３０の正面３２が上に移動し、最後には左へ移動する。一方、左側面３１は、その縦横が変化しながら図の向かって右側へと移動し、最後には上へ移動する。
【００３１】
図５はワーク３０を各方向に姿勢制御する説明図であり、（ａ）は元の姿勢、（ｂ）テーブル旋回軸５０をｔ方向に１８０度回してテーブル５を直角に起こした姿勢、（ｃ）はシャフト４０のＲ軸をｒ方向にテーブルを２７０°回転した姿勢を示す。ここで、ワーク３０の右側面３４を最後には上へ移動する。
【００３２】
図６はワーク３０の底面３６までも洗浄可能にする窓明きテーブル５５の使用形態の説明図であり、（ａ）は元の姿勢、（ｂ）はシャフト４０のＲ軸をｒ方向に１８０°回転することによりテーブル５５の上下をひっくり返して底面３６を上にした姿勢、（ｃ）はシャフト４０のＲ軸をｒ方向に９０°回転してテーブル５５を直角に起こした姿勢を示す。ここで、ワーク３０の正面３２は図の正面のままでシャフト４０の回転に応じて縦横が変化しながら回転する。
【００３３】
図７は、各種ノズルを備えたノズルシャフト６２を用いた水中洗浄または気中洗浄の説明図であり、（ａ）は水平に噴射するホーンノズル７２による水中洗浄、（ｂ）は下向きに噴射する直射ノズル７１による水中洗浄の様子である。各種ノズルから噴出する高圧洗浄水６９が直撃する面には、キャビテーション効果なども著しく、洗浄効果も高いので、各種ノズルとワーク３０の各面を対峙させるためのロボット制御は既に説明した通りである。
【００３４】
図８は前記したように、小型水中洗浄槽の外観図であり、オペレータ１２は操作盤１３の操作により、ワーク位置制御手段１４、ノズル位置制御手段１５、洗浄切換弁１６、高圧ポンプ１７などを適宜に運転する。なお、図９〜１３で後述する洗浄工程において、洗浄室８０へワーク３０を出し入れする際に、オペレータ１２がテーブル５にワーク３０を取り付け（図９）と取り外し（図１３）する以外の操作は、予め設定したプログラム通りのシーケンスをＮＣ制御などにより自動運転できる。また、オペレータ１２が全てを手動操作で運転することも可能である。
【００３５】
図９は洗浄装置１にワーク３０を装填する説明図であり、（ａ）はクランプアーム５１，５２が開いた状態、（ｂ）はクランプアーム５１，５２を閉じる様子である。洗浄室８０へワーク３０を出し入れするには、図の左側にある上下開閉式のシャッタ８２を持ち上げて出入口２を開いた状態にする。
ここで、図１に示したＹ軸のロボット６により、シャフト４０はシャッタ８２の開いた出入口２の間際まで伸張され、オペレータ１２がテーブル５にワーク３０を取り付けと取り外し（図１３）する以外のときはＹ軸のロボット６により、シャフト４０を短縮して洗浄室８０の中央付近にワーク３０を位置付ける。
【００３６】
洗浄室８０には給排水可能であり、適量に溜めて洗浄するので、フロート８４による液面計８５を具備し、オペレータ１２が液面の状態を目視確認できる外、ＮＣ制御用のセンサ（図示せず）も配設し、家庭用の全自動洗濯機のシーケンス制御の要領で、給水、水中洗浄、排水および気中洗浄のサイクルを継続するのに必要なセンサ監視と給排水弁の開閉操作を適宜に実行する。
【００３７】
洗浄室８０の底部に急速排水弁８１が配設され、図９では排水状態になるように開弁している。また、給水タンク９０から急速給水弁９１を介して洗浄室８０に給水可能であり、図９では閉じて給水停止にしている。
【００３８】
図１０は、洗浄装置１に給水する説明図であり、（ａ）はシャッタ８２をシャッタ軌跡８３に沿って閉じる様子を示している。同図（ｂ）は急速給水弁９１を開いて給水タンク９０の水９２を洗浄室８０に急速給水中であり、急速排水弁８１は閉じている。これらの弁操作の駆動力としては液圧、空気圧または電磁プランジャなど自動制御に対応できる手段ならば何でも良い。
【００３９】
なお、この実施形態で洗浄媒体として例示した水９２は、特許請求の範囲でいう「流体」のことであるが、水道水または純水に限らず、水に防錆剤、防腐剤、着色剤その他の添加物を混入させた水溶液の外、不凍液、トリクロロエチレンその他、有機溶剤を主成分とする液体および水銀も含む。さらに窒素、二酸化炭素などの気体も含む。
【００４０】
図１１は、水中洗浄および排水の説明図であり、（ａ）は水中洗浄を実行中の様子を示している。テーブル５に積載されたワーク３０は、前述したＹ軸ロボット６により、シャフト４０を進退操作して洗浄室８０の中央付近にワーク３０を位置付ける。洗浄室８０には水９２が満たされており、ノズルシャフト６２の筒先から横向きに高圧洗浄水６９を噴出するホーンノズル７２がワーク３０の一面に対峙するように設定されている。高圧・高速の水流がキャビテーション現象により洗浄効果を奏することは周知なので、その説明は省略する。
同図（ｂ）は水中洗浄を終了し、急速排水弁８１を開き、汚濁した洗浄水を洗浄室８０から急速排水する様子を示している。ここで、フロート８４による液面計８５により水位を監視し、関連装置を制御する。
【００４１】
図１２は、排水の進行中に気中洗浄する説明図であり、（ａ）は規定レベルまで排水されて気中洗浄開始した状態（ｂ）はノズルを切り換えての気中洗浄中に排水完了した状態である。フロート８４による液面計８５を具備し、オペレータ１２が液面の状態を目視確認できる外、ＮＣ制御用のセンサ（図示せず）も配設し、家庭用の全自動洗濯機のシーケンス制御の要領で、給水、水中洗浄、排水および気中洗浄のサイクルを継続するのに必要なセンサ監視と給排水弁の開閉操作を適宜に実行する。
【００４２】
図１３は、排水後にワーク３０を取り外す説明図であり、同図（ａ）はシャッタ軌跡８３’によりシャッタ８２を開いた状態である。同図（ｂ）に示すようにシャッタ８２を開いた後、テーブル５に積載されたワーク３０は、前述したＹ軸のロボット６により、シャフト４０を伸張して洗浄室８０の出入口２の近辺にワーク３０を移動する。それから、クランプアーム５１，５２を開き、オペレータ１２が洗浄装置１からワーク３０を取り出して、洗浄工程を１サイクル完了する。
【００４３】
本発明はこのようにしたことにより、洗浄室を小型化できて、洗浄室を満たす水の量を減らせるので、水処理装置およびその駆動力も節約できる。
【００４４】
ロボット（サーボモータ）の軸数をＸ，Ｙ，Ｚ，Ｒの４軸とエア式ロータリアクチュエータの組み合わせにより、直方体ならば６面に相当するワークの全方位に亘る外面に対する洗浄品質を確保できる。すなわち、ワーク全体をムラ無く均一に高品位の洗浄ができる。また、ランスノズルによる全方位に亘る外面に対する洗浄も可能になった。
【００４５】
そして、ロボット（サーボモータ）に接続されて駆動されるエア式ロータリアクチュエータを、サーボモータに交換搭載すれば、ワークの位置規制に対する動作可能な範囲が広がり、更に自由度が増すので、任意の角度に穿孔された加工穴に対して、ランスノズルの挿入が自在に可能となる。
【００４６】
なお、図９（ａ）（ｂ）および図１３（ｂ）に示すようにワークの前後（Ｙ）方向のストロークを長くすることにより、洗浄室の外でワークの着脱が可能になるので、ワーク搬送用のアクチュエータを省略することもできる。
【００４７】
図１４はＲ軸とＴ軸を旋回するための駆動機構の模式図であり、（ａ）は液圧式のロータリアクチュエータ１３０により差動機構１３１を介してＴ軸を旋回する機構を示している。シャフト４０の管内には２重に収納された同軸の２軸が回転自在に軸支され、中心部に配された芯軸１３２の外側でシャフト４０の内側に中軸１３３が配されている。そして、差動機構１３１からＴ軸までの間は、芯軸１３２から、ギヤ１３４，１３５，１３６，１３７を介して駆動力を伝達する。
【００４８】
液圧式のロータリアクチュエータ１３０の性質上、その回転角度は精密制御されないので、Ｔ軸を旋回させ、規定の角度で保持する場合の角度規制はストッパ１３８，１３９で行う。従って、各ギヤの噛合において発生するバックラッシュによるワークの位置ずれも阻止できる。
【００４９】
一方、Ｒ軸サーボモータ７の駆動力は、ギヤボックス９に内装されたギヤ１０９および中軸１３３を介してギヤヘッド４をＲ軸まわりに回転させるように作用する。この中軸１３３は前記芯軸１３２と同軸の構成であるが、それぞれの回転は独立している。
【００５０】
そして、Ｙ軸ロボット６に内装されたＹ軸用モータ１４０の駆動力が、周知のボールネジ１４１を回転させてＹ軸方向の進退制御を自在にしている。
なお、Ｙ軸の制御機構は、前述したＲ軸の制御機構と共に図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）にわたって、ほぼ共通している。また、内装された精密駆動部分は水耐シールにより防水されているが、防水に関する詳細な図解説明は省略する。
【００５１】
図１４（ｂ）（ｃ）はＴ軸の回転駆動する機構を変形した例であり、同図（ｂ）はＴ軸用モータ１５０によって駆動するタイプであり、ギヤボックス１９なども同図（ａ）と異なる。同図１４（ｃ）はロータリアクチュエータ１３０により遊星歯車機構１１８を介してＴ軸を旋回するタイプを示しており、ギヤボックス１１９なども同図（ａ）と異なる。
なお、各軸を駆動し制御する機構は図１４に示したものに限定することなく、あらゆるロボット制御技術を応用できる。
【００５２】
【発明の効果】
発明は、以上説明したように構成したので、請求項１に係る発明によれば、テーブル旋回軸（５０）から軸直角の仮想平面に対して傾斜角度を持った平面を有して前記テーブル旋回軸（５０）に固定されたテーブル（５）は、テーブル旋回軸（５０）を回転させる毎にテーブル面が揺動または起伏動作する。従って、テーブル旋回軸（５０）を回転させるという極めて簡素な機構により、載置されたワーク（３０）の被洗浄面を多面的にまんべんなく露出させやすくなる。
【００５３】
また、請求項２に係る発明によれば、テーブル旋回軸（５０）の回転の伴って起伏動作し、かつ前記シャフト（４０）の延長線上でスピン回転する前記テーブル（５）または前記テーブル（５）に載置されたワーク（３０）の最大振幅を収納するスペースを描いた場合、前記シャフト（４０）から軸直角方向に揺動する距離を最小限にすることにより、前記スペースの外形を最小限にする事ができる。
【００５４】
また、請求項３に係る発明によると、例えば、ワーク（３０）が直方体ならば、その６面、すなわち全方位に亘る外面に対して洗浄品質を確保できるので、ワーク（３０）全体をムラ無く均一に高品位の洗浄ができる。また、前記ノズル（７１）（７２）とワーク（３０）に対して精密な姿勢制御を必要とするランスノズル（６５）によるワーク加工穴（２１）の洗浄も可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す洗浄装置の要部説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はシャフト先端部の平面図である。
【図２】ランスノズルを挿入してワークの加工穴を高圧洗浄する説明図である。
【図３】ギヤヘッドをＲ軸で回転させて、ワークを姿勢制御する説明図であり、（ａ）は元の姿勢、（ｂ）はシャフトのＲ軸を９０°回転してテーブルを直角に起こした姿勢を示す。
【図４】ワークを各方向に姿勢制御する説明図であり、（ａ）は元の姿勢、（ｂ）はテーブル旋回軸を回してテーブルを直角に起こした姿勢、（ｃ）はシャフトのＲ軸によりテーブルを９０°回転した様子を示す。
【図５】ワークを各方向に姿勢制御する説明図であり、（ａ）は元の姿勢、（ｂ）テーブル旋回軸を回してテーブルを直角に起こした姿勢、（ｃ）はシャフトのＲ軸によりテーブルを２７０°回転した姿勢を示す。
【図６】ワークの底面までも洗浄可能にする窓明きテーブルの使用形態の説明図であり、（ａ）は元の姿勢、（ｂ）はシャフトのＲ軸を１８０°回転してテーブルの上下をひっくり返した姿勢、（ｃ）はシャフトのＲ軸を９０°回転してテーブルを直角に起こした姿勢を示す。
【図７】各種ノズルによる水中洗浄または気中洗浄の説明図であり、（ａ）は水平に噴射するホーンノズルによる水中洗浄、（ｂ）は下向きに噴射する直射ノズルによる水中洗浄の様子である。
【図８】小型水中洗浄槽の外観図である。
【図９】洗浄装置にワークを装填する説明図であり、（ａ）はクランプアームが開いた状態、（ｂ）はクランプアームを閉じる様子である。
【図１０】洗浄装置に給水する説明図であり、（ａ）はシャッタを閉じる様子、（ｂ）は急速給水中である。
【図１１】水中洗浄および排水の説明図であり、（ａ）は洗浄実行中（ｂ）は急速排水中である。
【図１２】排水の進行中に気中洗浄する説明図であり、（ａ）は規定レベルまで排水されて気中洗浄開始した状態、（ｂ）はノズルを切り換えての気中洗浄中に排水完了した状態である。
【図１３】排水後にワークを取り外す説明図であり、（ａ）はシャッタを開いた状態、（ｂ）はクランプアームを開いて洗浄装置からワークを取り出す様子である。
【図１４】Ｒ軸とＴ軸を旋回するための駆動機構の模式図であり、（ａ）はロータリアクチュエータにより差動機構を介してＴ軸を旋回する機構、（ｂ）はＴ軸用モータによるタイプ、（ｃ）はロータリアクチュエータにより遊星歯車機構を介してＴ軸を旋回するタイプを示している。
【図１５】従来の洗浄装置におけるワーク旋回装置とノズルの説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
１，１００ 洗浄装置
３ エアパージ管
４ ギヤヘッド
５，５’，１１５ テーブル
６ Ｙ軸ロボット
７ Ｒ軸サーボモータ
８ テーブル旋回用ロータリアクチュエータ
９，１９，１１９ ギヤボックス
１０，２０，３０，３０’ ワーク
１１ ワーク側面
１２ オペレータ
１３ 操作盤
１４ ワーク位置制御手段
１５ ノズル位置制御手段
１６ 洗浄切換弁
１７ 高圧ポンプ
２１ ワーク加工穴
３１ 左側面
３２ 正面
３３ 背面
３４ 右側面
３５ 上面
３６ 底面
４０ シャフト
５０ テーブル旋回軸
５１，５２ クランプアーム
５５ 窓明きテーブル
６０，６１，６２ ノズルシャフト
６５ ランスノズル
６９ 高圧洗浄水
７１ 直射ノズル
７２ ホーンノズル
８０ 洗浄室
８１ 急速排水弁
８２ シャッタ
８３，８３’ シャッタ軌跡
９０ 給水タンク
９１ 急速給水弁
９２ 水
１０９，１３４，１３５，１３６，１３７ ギヤ
１１０ ワーク旋回装置
１１１ ワーク台
１１２クランク内壁
１１３ クランク軸
１１８ 遊星歯車機構
１３０ 液圧式のロータリアクチュエータ
１３１ 差動機構
１３２ 芯軸
１３３ 中軸
１３８，１３９ ストッパ
１４０ Ｙ軸用モータ
１５０ Ｔ軸用モータ
Ｄ ノズル横幅
Ｊ ワークの移動範囲
Ｒ，Ｔ，θ 回転軸
Ｖ，Ｗ ノズル通過スペース
Ｘ，Ｙ，Ｚ 座標軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗浄装置におけるワークおよび／または流体噴射ノズルの姿勢制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
先行技術として、液中ジェット噴射用ノズルに関し、液中で収束液体ジェットを噴出して該ジェット周囲にキャビテーションを積極的に形成するための液中ジェット噴射用ノズルのノズル形状に対する改良発明として（特許文献１を参照）が既に公開されている。
【０００３】
【特許文献１】
特公平４−４３７１２号公報（第１図）
【０００４】
図８は小型水中洗浄槽の外観図であり、オペレータ１２は操作盤１３の操作により、ワーク位置制御手段１４、ノズル位置制御手段１５、洗浄切換弁１６、高圧ポンプ１７などを適宜に運転する。例えば、直方体ワークの６面にそれぞれ穿孔された加工穴を洗浄する場合、高圧洗浄水のジェット噴射ノズルとワークとの相対位置関係を変化させながら、洗浄対象箇所をまんべんなく洗浄するように、しかも多品種変量生産に適したＮＣ高圧洗浄機が製品化されている。
【０００５】
図１５は、従来の洗浄装置におけるワーク旋回装置とノズルの説明図であり、（ａ）は斜視図（ｂ）は平面図である。
洗浄装置１００は洗浄室（図８参照）を備え、洗浄室の内外に亘りある程度まで移動自在に配設された要部をなすワーク旋回装置１１０と、ワーク旋回装置１１０に関連して動作するノズルシャフト１２０を示している。
【０００６】
ワーク旋回装置１１０はワーク台１１１の両側で直角に立ち上ったクランク内壁１１２の外側にクランク軸１１３が植設され、このクランク軸１１３が回転軸θの回転を確保できるように図示せぬ軸受けにより軸支されており、ワーク台１１１を旋回し、ワーク１０の高圧洗浄を多面的に実行する。
【０００７】
ノズルシャフト１２０には図示せぬ高圧洗浄水の噴射方向が下向きの直射ノズル７１と水平のホーンノズル７２が配設されており、ワーク１０に対峙する位置関係などを総合的かつ精密に制御され、ワーク１０の表面に高圧洗浄水を噴射して洗浄する。これらは５〜６軸でＮＣ制御されており、ノズルシャフト１２０を座標軸Ｘ，Ｙ，Ｚ方向に直線移動する外、垂直に軸が設定された回転軸Ｒの回転角度の制御によりホーンノズル７２の噴射を水平の何れかの方向に制御する。
【０００８】
従って、下向きの直射ノズル７１と水平のホーンノズル７２は、ワーク旋回装置１１０に載置したワーク１０をある程度傾けるような姿勢制御すると共に相乗的な位置設定作用によりムラ無く洗浄できるようになっている。ただし、例えば、直方体ならば６面に相当するワーク１０の全方位に亘る外面に対する洗浄品質を確保するために、ワーク１０の被洗浄面を多面的にまんべんなく露出させやすくするものではない。
【０００９】
図１５（ｂ）に示すように平面図から読み取れるような寸法上の制約として、ノズル横幅Ｄはノズル通過スペースＷの範囲内を非接触を保って通過する必要がある。もし接触すれば、ワーク１０および洗浄装置１００を損傷させることになる。逆に言えば、ノズル横幅Ｄが所定寸法であるなら、ワーク１０の最大横幅の両側にノズル通過スペースＷ、クランク内壁１１２の厚みおよび余裕などを加えた幅寸法を持ったワーク旋回装置１１０となる。
【００１０】
ワーク旋回装置１１０の形状および大きさは、それを収容する洗浄室（図８参照）の形状及び容積を決定する。洗浄室は後述するように洗浄用の水を溜めたり入れ替えたりするので、給排水の設備を含めたコストを低減するためには、小さな洗浄室が望ましく、その小さな洗浄室に収納可能にするためにはワーク旋回装置１１０を小型化する必要がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
第１の課題は簡素な機構により、載置されたワークの被洗浄面を多面的にまんべんなく露出させやすくし、ワーク全体をムラ無く均一に高品位の洗浄ができること。すなわち、直方体ならば６面に相当するワークの全方位に亘る外面に対する洗浄品質を確保する。
【００１２】
第２の課題は洗浄室を小型化して洗浄に要する流体の使用量および設備などの維持・駆動コストを軽減すること。すなわち、洗浄室上部の左右Ｘ方向および前後Ｙ方向に移動自在の直交軸ロボットから吊り下げられたノズルが、ワークの周囲を通り抜けるスペースが必要であり、ワーク旋回装置、引き込み装置も洗浄室内に搭載するスペースが必要であったので、ワークの大きさに対して洗浄室は大きくなりがちである。
【００１３】
そして、例えば、水中洗浄の場合、水が洗浄室内を満たす必要があり、洗浄室が大きくなるほど、洗浄の開始および終了に際して洗浄室に出入する水量が多くなり、水処理装置が大型化し、そのための駆動装置も大型化する傾向にある。従って、主にワーク旋回装置の機構を小型で簡素にすることで、課題の解決を図る。
【００１４】
第３の課題は精密な姿勢制御を必要とするランスノズルによる全方位に亘る洗浄を可能にすること。また、従来のワーク旋回装置では、ワークの側面を上方に向けることができず、上方から細長い先端形状のノズル（ランスノズル）をワーク加工穴の深部にまで挿入する洗浄方法は採用できなかった。
本発明はこれらの課題を解決することにより、小型・簡素で運用コストも軽減できる洗浄装置を提供する。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、洗浄用の流体（９２）の溜め置きおよび出し入れを自在にする洗浄室（８０）と、前記流体（９２）をワーク（３０）に噴射するノズル（７１）（７２）と、前記ワーク（３０）を姿勢制御自在に載置するテーブル（５）と、前記テーブル（５）とは垂直の仮想軸に対する傾斜角度を持って前記テーブル（５）に植設されたテーブル旋回軸（５０）と、前記テーブル旋回軸（５０）を回転自在に軸支する支持具（４）と、前記テーブル旋回軸（５０）に対する傾斜角度を持って配され前記支持具（４）を回転自在に軸支するシャフト（４０）と、前記テーブル旋回軸（５０）を当該テーブル旋回軸（５０）の（Ｔ）軸回りに回転させる自転手段と、を備えた。
【００１６】
このようにしたことにより、テーブル旋回軸（５０）から軸直角の仮想平面に対して傾斜角度を持った平面を有して前記テーブル旋回軸（５０）に固定されたテーブル（５）は、テーブル旋回軸（５０）を回転させる毎にテーブル面が揺動または起伏動作する。従って、テーブル旋回軸（５０）を回転させるという極めて簡素な機構により、載置されたワーク（３０）の被洗浄面を多面的にまんべんなく露出させやすくなる。
【００１７】
また、請求項２に係る発明は、前記テーブル（５）または前記テーブル（５）に載置されたワーク（３０）の一部に前記シャフト（４０）の延長線が交差するような位置関係に構成したので、テーブル旋回軸（５０）の回転の伴って起伏動作し、かつ前記シャフト（４０）の延長線上でスピン回転する前記テーブル（５）または前記テーブル（５）に載置されたワーク（３０）の最大振幅を収納するスペースを描いた場合、前記シャフト（４０）から軸直角方向に揺動する距離を最小限にすることにより、前記スペースの外形を最小限にする事ができる。
【００１８】
また、請求項３に係る発明は、制御対象を前記ワーク（３０）に対して左右（Ｘ）軸方向、前後（Ｙ）軸方向、上下（Ｚ）軸方向、シャフト（４０）の（Ｒ）軸回転角度を制御自在のロボットを備え、前記ノズル（７１）（７２）の噴射位置とその噴射角度および／または前記テーブル（５）の姿勢を制御可能に構成した。
【００１９】
このようにしたので、例えば、ワーク（３０）が直方体ならば、その６面、すなわち全方位に亘る外面に対して洗浄品質を確保できるので、ワーク（３０）全体をムラ無く均一に高品位の洗浄ができる。また、前記ノズル（７１）（７２）とワーク（３０）に対して精密な姿勢制御を必要とするランスノズル（６５）によるワーク加工穴（２１）の洗浄も可能になった。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に沿って、本発明による一実施例について説明する。なお、各図に亘って、同一機能の部位には同一符号を付し、その説明は省略する。
図１は、本発明の実施の一形態を示す洗浄装置の要部説明図であり、（ａ）は斜視図（ｂ）はシャフト先端部の平面図である。図１において、洗浄水の溜め置きと出し入れを自在にする洗浄室８０（図８参照）があり、洗浄水をワーク３０へ下向きに噴射する直射ノズル７１と、横向きに噴射するホーンノズル７２を具備したノズルシャフト６０が洗浄装置の天井部（図示せず）から吊り下げられている。
【００２１】
ノズルシャフト６０は、ワーク３０に対して左右にはＸ軸方向、前後にはＹ軸方向、上下にはＺ軸方向の位置制御を可能とするサーボモータとアクチュエータに接続されており、移動自在である。シャフト４０を後述するＹ軸ロボットにより伸張すれば、テーブル５’を洗浄室８０の外に出してワーク３０’を着脱できる。
【００２２】
一方、ワーク３０を載置する平面に対し任意の傾斜角度にてテーブル旋回軸５０が植設されたテーブル５は従来例ワーク旋回装置１１０よりも、はるかに簡素な構成で支持されている。テーブル旋回軸５０をＴ軸回りに１８０度回転させる毎にテーブル５は水平と垂直の姿勢に起伏するのである。ここで、人の手のひらをテーブル５に、手首からひじまでをテーブル旋回軸５０に見たてて手首をＴ軸回りに１８０度回転させてみれば容易に動作を再現できる。
【００２３】
なお、テーブル５を水平と垂直の姿勢に起伏させる動作は図３〜６に沿って後述するので、ここではテーブル旋回軸５０を回転自在に軸支するギヤヘッド４の説明に移る。ギヤヘッド４は「く」字状をなし、その一箇所に水平のシャフト４０が結合し、このシャフト４０とテーブル旋回軸５０とは、例えば４５度または１３５度の角度設定が維持されるような支持具を構成している。ギヤヘッド４は特許請求の範囲でいう「支持具」のことである。なお、シャフト４０に沿って洗浄室８０の内外を連絡するエアパージ管３が配設され、適宜に洗浄室８０からエアパージできるように構成されている。
【００２４】
ここで、ギヤヘッド４の「く」字状の一片の外側に植設されたシャフト４０をＲ軸周りに回転させると、「く」字状の他片の内側に軸支されたテーブル旋回軸５０はその根元にある軸受けの部分を自転するが、テーブル旋回軸５０の先の方でテーブル５に結合されている部分はＲ軸の延長線に交わるようにほぼ一致しているので、シャフト４０をＲ軸周りの回転に伴うテーブル５の振幅は小さくなる。
【００２５】
Ｙ軸ロボット６はシャフト４０をＹ軸方向に位置制御し、Ｒ軸サーボモータ７はシャフト４０をＲ軸周りの回転角度を制御する。
左右にはＸ軸方向、前後にはＹ軸方向、上下にはＺ軸方向の位置制御を可能とするサーボモータとアクチュエータで構成されたロボットが配設されている。また、テーブル旋回用ロータリアクチュエータ８の制御動作により、テーブル旋回軸５０の回転角度を制御する。なお、ロータリアクチュエータ８は電磁力、空気圧、液圧、その他の駆動力を応用すれば良い。
【００２６】
なお、テーブル旋回用ロータリアクチュエータ８の駆動力は、ギヤボックス９の内部に配設された複数の傘歯車などを介し、パイプ構造のシャフト４０の内部に配設されてシャフト４０とは独立した回転動作する２重軸などを介して、ギヤヘッド４の反対端に軸支されたテーブル旋回軸５０にまで適宜に伝達され、テーブル旋回軸５０の回転角度を制御する。これらの駆動力伝達機構に関しては、設計上の問題としてどの様にも変形可能である。
【００２７】
同図（ｂ）に示すように、シャフト４０をＹ軸方向に位置制御すれば、ワークの移動範囲Ｊとテーブルの移動範囲Ｋに示す範囲でワーク３０を移動できるので、ノズルシャフト６０の移動と相乗して、洗浄ムラを無くすようにしている。また、ノズル通過スペースＶと洗浄室８０に占める比率、およびこれらの関係を、図１５（ｂ）で示したノズル通過スペースＷの場合と比較して見るに、クランク内壁１１２およびクランク軸１１３が不要であるために、洗浄室８０は著しく小型化することができる。
【００２８】
図２はランスノズル６５を挿入してワーク２０の加工穴２１を高圧洗浄する説明図であり、ノズルシャフト６１はランスノズル６５を具備し、細長い加工穴２１の内壁にランスノズル６５を接触させずに挿入し、ランスノズル６５の先端近傍から高圧洗浄水６９を水平（ノズルの長手方向に対して直角）方向に噴出させ、加工穴２１の内壁を洗浄する。図から一見してわかるように、細長い加工穴２１の内壁にランスノズル６５を接触させずに挿入するために、これらで行う相互位置制御は精密であることを要する。これを実現できるように図１で示したＸ，Ｙ，Ｚ軸方向およびＲ，Ｔ軸周りの位置制御を可能とするサーボモータおよびロボットが配設されているノズルシャフト６０を図２で示したノズルシャフト６１に交換搭載すれば良い。
【００２９】
図３は、ギヤヘッド４をＲ軸回りに回転させて、ワーク３０を姿勢制御する説明図であり、（ａ）はワーク３０が水平のテーブル５にクランプアーム５１，５２で固定されている、（ｂ）は元の姿勢のシャフト４０のＲ軸をｒ方向に９０°回転してテーブルを直角に起こした姿勢を示す。ここで、ワーク３０の正面３２の縦横が変化し、右側面３４が上に移動し、上面３５が図の向かって左側へと移動する。なお、このときテーブル旋回軸５０は自転させずに固定しておく。
【００３０】
図４はワーク３０を各方向に姿勢制御する説明図であり、（ａ）は元の姿勢（ｂ）はテーブル旋回軸５０をｔ方向に１８０度回してテーブル５を直角に起こした姿勢、（ｃ）はシャフト４０のＲ軸をｒ方向に９０°回転することによりテーブルを回した様子を示す。ここで、ワーク３０の正面３２が上に移動し、最後には左へ移動する。一方、左側面３１は、その縦横が変化しながら図の向かって右側へと移動し、最後には上へ移動する。
【００３１】
図５はワーク３０を各方向に姿勢制御する説明図であり、（ａ）は元の姿勢、（ｂ）テーブル旋回軸５０をｔ方向に１８０度回してテーブル５を直角に起こした姿勢、（ｃ）はシャフト４０のＲ軸をｒ方向にテーブルを２７０°回転した姿勢を示す。ここで、ワーク３０の右側面３４を最後には上へ移動する。
【００３２】
図６はワーク３０の底面３６までも洗浄可能にする窓明きテーブル５５の使用形態の説明図であり、（ａ）は元の姿勢、（ｂ）はシャフト４０のＲ軸をｒ方向に１８０°回転することによりテーブル５５の上下をひっくり返して底面３６を上にした姿勢、（ｃ）はシャフト４０のＲ軸をｒ方向に９０°回転してテーブル５５を直角に起こした姿勢を示す。ここで、ワーク３０の正面３２は図の正面のままでシャフト４０の回転に応じて縦横が変化しながら回転する。
【００３３】
図７は、各種ノズルを備えたノズルシャフト６２を用いた水中洗浄または気中洗浄の説明図であり、（ａ）は水平に噴射するホーンノズル７２による水中洗浄、（ｂ）は下向きに噴射する直射ノズル７１による水中洗浄の様子である。各種ノズルから噴出する高圧洗浄水６９が直撃する面には、キャビテーション効果なども著しく、洗浄効果も高いので、各種ノズルとワーク３０の各面を対峙させるためのロボット制御は既に説明した通りである。
【００３４】
図８は前記したように、小型水中洗浄槽の外観図であり、オペレータ１２は操作盤１３の操作により、ワーク位置制御手段１４、ノズル位置制御手段１５、洗浄切換弁１６、高圧ポンプ１７などを適宜に運転する。なお、図９〜１３で後述する洗浄工程において、洗浄室８０へワーク３０を出し入れする際に、オペレータ１２がテーブル５にワーク３０を取り付け（図９）と取り外し（図１３）する以外の操作は、予め設定したプログラム通りのシーケンスをＮＣ制御などにより自動運転できる。また、オペレータ１２が全てを手動操作で運転することも可能である。
【００３５】
図９は洗浄装置１にワーク３０を装填する説明図であり、（ａ）はクランプアーム５１，５２が開いた状態、（ｂ）はクランプアーム５１，５２を閉じる様子である。洗浄室８０へワーク３０を出し入れするには、図の左側にある上下開閉式のシャッタ８２を持ち上げて出入口２を開いた状態にする。
ここで、図１に示したＹ軸のロボット６により、シャフト４０はシャッタ８２の開いた出入口２の間際まで伸張され、オペレータ１２がテーブル５にワーク３０を取り付けと取り外し（図１３）する以外のときはＹ軸のロボット６により、シャフト４０を短縮して洗浄室８０の中央付近にワーク３０を位置付ける。
【００３６】
洗浄室８０には給排水可能であり、適量に溜めて洗浄するので、フロート８４による液面計８５を具備し、オペレータ１２が液面の状態を目視確認できる外、ＮＣ制御用のセンサ（図示せず）も配設し、家庭用の全自動洗濯機のシーケンス制御の要領で、給水、水中洗浄、排水および気中洗浄のサイクルを継続するのに必要なセンサ監視と給排水弁の開閉操作を適宜に実行する。
【００３７】
洗浄室８０の底部に急速排水弁８１が配設され、図９では排水状態になるように開弁している。また、給水タンク９０から急速給水弁９１を介して洗浄室８０に給水可能であり、図９では閉じて給水停止にしている。
【００３８】
図１０は、洗浄装置１に給水する説明図であり、（ａ）はシャッタ８２をシャッタ軌跡８３に沿って閉じる様子を示している。同図（ｂ）は急速給水弁９１を開いて給水タンク９０の水９２を洗浄室８０に急速給水中であり、急速排水弁８１は閉じている。これらの弁操作の駆動力としては液圧、空気圧または電磁プランジャなど自動制御に対応できる手段ならば何でも良い。
【００３９】
なお、この実施形態で洗浄媒体として例示した水９２は、特許請求の範囲でいう「流体」のことであるが、水道水または純水に限らず、水に防錆剤、防腐剤、着色剤その他の添加物を混入させた水溶液の外、不凍液、トリクロロエチレンその他、有機溶剤を主成分とする液体および水銀も含む。さらに窒素、二酸化炭素などの気体も含む。
【００４０】
図１１は、水中洗浄および排水の説明図であり、（ａ）は水中洗浄を実行中の様子を示している。テーブル５に積載されたワーク３０は、前述したＹ軸ロボット６により、シャフト４０を進退操作して洗浄室８０の中央付近にワーク３０を位置付ける。洗浄室８０には水９２が満たされており、ノズルシャフト６２の筒先から横向きに高圧洗浄水６９を噴出するホーンノズル７２がワーク３０の一面に対峙するように設定されている。高圧・高速の水流がキャビテーション現象により洗浄効果を奏することは周知なので、その説明は省略する。
同図（ｂ）は水中洗浄を終了し、急速排水弁８１を開き、汚濁した洗浄水を洗浄室８０から急速排水する様子を示している。ここで、フロート８４による液面計８５により水位を監視し、関連装置を制御する。
【００４１】
図１２は、排水の進行中に気中洗浄する説明図であり、（ａ）は規定レベルまで排水されて気中洗浄開始した状態（ｂ）はノズルを切り換えての気中洗浄中に排水完了した状態である。フロート８４による液面計８５を具備し、オペレータ１２が液面の状態を目視確認できる外、ＮＣ制御用のセンサ（図示せず）も配設し、家庭用の全自動洗濯機のシーケンス制御の要領で、給水、水中洗浄、排水および気中洗浄のサイクルを継続するのに必要なセンサ監視と給排水弁の開閉操作を適宜に実行する。
【００４２】
図１３は、排水後にワーク３０を取り外す説明図であり、同図（ａ）はシャッタ軌跡８３’によりシャッタ８２を開いた状態である。同図（ｂ）に示すようにシャッタ８２を開いた後、テーブル５に積載されたワーク３０は、前述したＹ軸のロボット６により、シャフト４０を伸張して洗浄室８０の出入口２の近辺にワーク３０を移動する。それから、クランプアーム５１，５２を開き、オペレータ１２が洗浄装置１からワーク３０を取り出して、洗浄工程を１サイクル完了する。
【００４３】
本発明はこのようにしたことにより、洗浄室を小型化できて、洗浄室を満たす水の量を減らせるので、水処理装置およびその駆動力も節約できる。
【００４４】
ロボット（サーボモータ）の軸数をＸ，Ｙ，Ｚ，Ｒの４軸とエア式ロータリアクチュエータの組み合わせにより、直方体ならば６面に相当するワークの全方位に亘る外面に対する洗浄品質を確保できる。すなわち、ワーク全体をムラ無く均一に高品位の洗浄ができる。また、ランスノズルによる全方位に亘る外面に対する洗浄も可能になった。
【００４５】
そして、ロボット（サーボモータ）に接続されて駆動されるエア式ロータリアクチュエータを、サーボモータに交換搭載すれば、ワークの位置規制に対する動作可能な範囲が広がり、更に自由度が増すので、任意の角度に穿孔された加工穴に対して、ランスノズルの挿入が自在に可能となる。
【００４６】
なお、図９（ａ）（ｂ）および図１３（ｂ）に示すようにワークの前後（Ｙ）方向のストロークを長くすることにより、洗浄室の外でワークの着脱が可能になるので、ワーク搬送用のアクチュエータを省略することもできる。
【００４７】
図１４はＲ軸とＴ軸を旋回するための駆動機構の模式図であり、（ａ）は液圧式のロータリアクチュエータ１３０により差動機構１３１を介してＴ軸を旋回する機構を示している。シャフト４０の管内には２重に収納された同軸の２軸が回転自在に軸支され、中心部に配された芯軸１３２の外側でシャフト４０の内側に中軸１３３が配されている。そして、差動機構１３１からＴ軸までの間は、芯軸１３２から、ギヤ１３４，１３５，１３６，１３７を介して駆動力を伝達する。
【００４８】
液圧式のロータリアクチュエータ１３０の性質上、その回転角度は精密制御されないので、Ｔ軸を旋回させ、規定の角度で保持する場合の角度規制はストッパ１３８，１３９で行う。従って、各ギヤの噛合において発生するバックラッシュによるワークの位置ずれも阻止できる。
【００４９】
一方、Ｒ軸サーボモータ７の駆動力は、ギヤボックス９に内装されたギヤ１０９および中軸１３３を介してギヤヘッド４をＲ軸まわりに回転させるように作用する。この中軸１３３は前記芯軸１３２と同軸の構成であるが、それぞれの回転は独立している。
【００５０】
そして、Ｙ軸ロボット６に内装されたＹ軸用モータ１４０の駆動力が、周知のボールネジ１４１を回転させてＹ軸方向の進退制御を自在にしている。
なお、Ｙ軸の制御機構は、前述したＲ軸の制御機構と共に図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）にわたって、ほぼ共通している。また、内装された精密駆動部分は水耐シールにより防水されているが、防水に関する詳細な図解説明は省略する。
【００５１】
図１４（ｂ）（ｃ）はＴ軸の回転駆動する機構を変形した例であり、同図（ｂ）はＴ軸用モータ１５０によって駆動するタイプであり、ギヤボックス１９なども同図（ａ）と異なる。同図１４（ｃ）はロータリアクチュエータ１３０により遊星歯車機構１１８を介してＴ軸を旋回するタイプを示しており、ギヤボックス１１９なども同図（ａ）と異なる。
なお、各軸を駆動し制御する機構は図１４に示したものに限定することなく、あらゆるロボット制御技術を応用できる。
【００５２】
【発明の効果】
発明は、以上説明したように構成したので、請求項１に係る発明によれば、テーブル旋回軸（５０）から軸直角の仮想平面に対して傾斜角度を持った平面を有して前記テーブル旋回軸（５０）に固定されたテーブル（５）は、テーブル旋回軸（５０）を回転させる毎にテーブル面が揺動または起伏動作する。従って、テーブル旋回軸（５０）を回転させるという極めて簡素な機構により、載置されたワーク（３０）の被洗浄面を多面的にまんべんなく露出させやすくなる。
【００５３】
また、請求項２に係る発明によれば、テーブル旋回軸（５０）の回転の伴って起伏動作し、かつ前記シャフト（４０）の延長線上でスピン回転する前記テーブル（５）または前記テーブル（５）に載置されたワーク（３０）の最大振幅を収納するスペースを描いた場合、前記シャフト（４０）から軸直角方向に揺動する距離を最小限にすることにより、前記スペースの外形を最小限にする事ができる。
【００５４】
また、請求項３に係る発明によると、例えば、ワーク（３０）が直方体ならば、その６面、すなわち全方位に亘る外面に対して洗浄品質を確保できるので、ワーク（３０）全体をムラ無く均一に高品位の洗浄ができる。また、前記ノズル（７１）（７２）とワーク（３０）に対して精密な姿勢制御を必要とするランスノズル（６５）によるワーク加工穴（２１）の洗浄も可能になった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す洗浄装置の要部説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）はシャフト先端部の平面図である。
【図２】ランスノズルを挿入してワークの加工穴を高圧洗浄する説明図である。
【図３】ギヤヘッドをＲ軸で回転させて、ワークを姿勢制御する説明図であり、（ａ）は元の姿勢、（ｂ）はシャフトのＲ軸を９０°回転してテーブルを直角に起こした姿勢を示す。
【図４】ワークを各方向に姿勢制御する説明図であり、（ａ）は元の姿勢、（ｂ）はテーブル旋回軸を回してテーブルを直角に起こした姿勢、（ｃ）はシャフトのＲ軸によりテーブルを９０°回転した様子を示す。
【図５】ワークを各方向に姿勢制御する説明図であり、（ａ）は元の姿勢、（ｂ）テーブル旋回軸を回してテーブルを直角に起こした姿勢、（ｃ）はシャフトのＲ軸によりテーブルを２７０°回転した姿勢を示す。
【図６】ワークの底面までも洗浄可能にする窓明きテーブルの使用形態の説明図であり、（ａ）は元の姿勢、（ｂ）はシャフトのＲ軸を１８０°回転してテーブルの上下をひっくり返した姿勢、（ｃ）はシャフトのＲ軸を９０°回転してテーブルを直角に起こした姿勢を示す。
【図７】各種ノズルによる水中洗浄または気中洗浄の説明図であり、（ａ）は水平に噴射するホーンノズルによる水中洗浄、（ｂ）は下向きに噴射する直射ノズルによる水中洗浄の様子である。
【図８】小型水中洗浄槽の外観図である。
【図９】洗浄装置にワークを装填する説明図であり、（ａ）はクランプアームが開いた状態、（ｂ）はクランプアームを閉じる様子である。
【図１０】洗浄装置に給水する説明図であり、（ａ）はシャッタを閉じる様子、（ｂ）は急速給水中である。
【図１１】水中洗浄および排水の説明図であり、（ａ）は洗浄実行中（ｂ）は急速排水中である。
【図１２】排水の進行中に気中洗浄する説明図であり、（ａ）は規定レベルまで排水されて気中洗浄開始した状態、（ｂ）はノズルを切り換えての気中洗浄中に排水完了した状態である。
【図１３】排水後にワークを取り外す説明図であり、（ａ）はシャッタを開いた状態、（ｂ）はクランプアームを開いて洗浄装置からワークを取り出す様子である。
【図１４】Ｒ軸とＴ軸を旋回するための駆動機構の模式図であり、（ａ）はロータリアクチュエータにより差動機構を介してＴ軸を旋回する機構、（ｂ）はＴ軸用モータによるタイプ、（ｃ）はロータリアクチュエータにより遊星歯車機構を介してＴ軸を旋回するタイプを示している。
【図１５】従来の洗浄装置におけるワーク旋回装置とノズルの説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
１，１００ 洗浄装置
３ エアパージ管
４ ギヤヘッド
５，５’，１１５ テーブル
６ Ｙ軸ロボット
７ Ｒ軸サーボモータ
８ テーブル旋回用ロータリアクチュエータ
９，１９，１１９ ギヤボックス
１０，２０，３０，３０’ ワーク
１１ ワーク側面
１２ オペレータ
１３ 操作盤
１４ ワーク位置制御手段
１５ ノズル位置制御手段
１６ 洗浄切換弁
１７ 高圧ポンプ
２１ ワーク加工穴
３１ 左側面
３２ 正面
３３ 背面
３４ 右側面
３５ 上面
３６ 底面
４０ シャフト
５０ テーブル旋回軸
５１，５２ クランプアーム
５５ 窓明きテーブル
６０，６１，６２ ノズルシャフト
６５ ランスノズル
６９ 高圧洗浄水
７１ 直射ノズル
７２ ホーンノズル
８０ 洗浄室
８１ 急速排水弁
８２ シャッタ
８３，８３’ シャッタ軌跡
９０ 給水タンク
９１ 急速給水弁
９２ 水
１０９，１３４，１３５，１３６，１３７ ギヤ
１１０ ワーク旋回装置
１１１ ワーク台
１１２クランク内壁
１１３ クランク軸
１１８ 遊星歯車機構
１３０ 液圧式のロータリアクチュエータ
１３１ 差動機構
１３２ 芯軸
１３３ 中軸
１３８，１３９ ストッパ
１４０ Ｙ軸用モータ
１５０ Ｔ軸用モータ
Ｄ ノズル横幅
Ｊ ワークの移動範囲
Ｒ，Ｔ，θ 回転軸
Ｖ，Ｗ ノズル通過スペース
Ｘ，Ｙ，Ｚ 座標軸
Claims (3)
- 洗浄用の流体（９２）の溜め置きおよび出し入れを自在にする洗浄室（８０）と、
前記流体（９２）をワーク（３０）に噴射するノズル（７１）（７２）と、
前記ワーク（３０）を姿勢制御自在に載置するテーブル（５）と、
前記テーブル（５）とは垂直の仮想軸に対する傾斜角度を持って前記テーブル（５）に植設されたテーブル旋回軸（５０）と、
前記テーブル旋回軸（５０）を回転自在に軸支する支持具（４）と、
前記テーブル旋回軸（５０）に対する傾斜角度を持って配され前記支持具（４）を回転自在に軸支するシャフト（４０）と、
前記テーブル旋回軸（５０）を当該テーブル旋回軸（５０）の（Ｔ）軸回りに回転させる自転手段と、を備えたことを特徴とする洗浄装置。 - 前記テーブル（５）または前記テーブル（５）に載置されたワーク（３０）の一部に前記シャフト（４０）の延長線が交差するような位置関係に構成したことを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
- 制御対象を前記ワーク（３０）に対して左右（Ｘ）軸方向、前後（Ｙ）軸方向、上下（Ｚ）軸方向、シャフト（４０）の（Ｒ）軸回転角度を制御自在のロボットを備え、
前記ノズル（７１）（７２）の噴射位置とその噴射角度および／または前記テーブル（５）の姿勢を制御可能に構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の洗浄装置。
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