JP6227496B2

JP6227496B2 - 洗浄装置

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Publication number: JP6227496B2
Application number: JP2014150837A
Authority: JP
Inventors: 豊彰光江; 巧曜川森; 透住吉
Original assignee: Sugino Machine Ltd
Current assignee: Sugino Machine Ltd
Priority date: 2014-07-24
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2034-07-24
Also published as: KR101948964B1; JP2016022461A; CN105290021A; US20170189942A1; CN105290021B; US9931677B2; KR20160012896A; US20160023251A1; US9630217B2; EP2977117A1

Description

本発明は、洗浄装置に係り、特に、ワークを保持して移動させる送り台装置を備えた洗浄装置に関する。

製品、特に自動車部品をはじめとした機械部品の洗浄には高圧洗浄機が利用されている。高圧洗浄機は、洗浄液体を高圧に加圧しノズルから噴出して得られる高圧の噴流を被洗浄物（以下、「ワーク」という。）に吹き付ける。このときに、高圧の噴流がワーク表面に衝突する際の衝撃力、および劈開力により、ワークの表面に付着する切削油、切りくずその他の異物又はバリを除去する。噴流はワーク表面に接したときにその方向を変え、ワーク表面に沿って流れるため、複雑な形状の外表面を有する機械部品の洗浄、およびバリ取りに好適である（例えば、特許文献１，２）。

特許文献１の洗浄装置は、ノズルを移動させながら一つのワークの穴とノズルが対向するように順番に位置決めして洗浄する。特許文献２の洗浄装置は、ワークを多関節ロボットで把持した状態で、多関節ロボットによってワークの姿勢を制御することでノズルに配向して洗浄する。

特開２００４―１４１８１１号公報（請求項１、図１〜図６）米国特許第８０３４１９１号公報（図９〜１５）

しかしながら、特許文献１の洗浄装置は、一つのワークの穴とノズルが対向するように順番にノズルを移動させ位置決めして洗浄するため、洗浄時間が長くかかるという問題があった。また、特許文献１の洗浄装置は、一度に洗浄できる範囲が狭いため、多数の被洗浄穴が並んでいる場合や広範囲な面を洗浄する場合にノズルの移動時間が過大になり、生産性が低下するという問題があった。
また、特許文献１の洗浄装置のようにノズルを移動させると、ノズルに超高圧の洗浄液を供給する場合には、シール性を確保するための構成が複雑になるという問題があった。

他方、特許文献２の洗浄装置は、ワークを多関節ロボットが把持し回転運動によって、ノズルに配向するため、ワークの移動軌跡を直線にするためには煩雑な制御が必要となるという問題があった。高圧噴流を用いた洗浄又はバリ取りを行う場合には、高圧噴流を精密にワーク外形状に沿って当てる必要がある。多関節ロボットでは、高い位置決め精度、繰り返し精度、又は軌跡精度が得られにくく、高い洗浄又はバリ取り効果を得ることが難しい。
また、ノズルから噴射した高圧水が直接に、又はワークに当たり跳ね返って間接に、多関節ロボットにかかる。多関節ロボットは精密製品であるため、高圧水との接触により破損しやすい問題があった。

そこで、本発明は、高圧洗浄にも好適に対応して洗浄作業効率を向上させるともに、多種多様なワークに柔軟に対応して生産性を向上させることができる洗浄装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題に鑑みて、次の構成を取る。
本発明は、洗浄領域に配設されたノズルから洗浄液を噴出してワークを洗浄する洗浄装置であって、ベッドと、前記ベッドに設けられる移動装置と、前記洗浄領域に臨むように前記移動装置に配設され前記ワークを保持して移動させる送り台装置であって、第１の軸回りに回転自在な第１の回転サドルと、前記第１の回転サドルに配設され前記第１の軸と異なる方向であって前記第1の回転サドルと共に回転する第２の軸回りに回転自在な第２の回転サドルと、前記第１の回転サドルを回転させる第１の駆動装置と、前記第２の回転サドルを回転させる第２の駆動装置と、を有する送り台装置と、前記ワークを保持できるように構成された流体圧シリンダを有し、前記第２の回転サドルに配設され、この送り台装置に配設され前記ワークを保持する把持装置と、流体供給源から前記流体圧シリンダに圧力流体を供給する流体供給手段であって、前記第１の回転サドルの先端側に配設され、前記第１の軸と同軸に固定される第１の軸体と、前記第１の軸体の外周に設けられ、前記第１の回転サドルと共に回転する第１のハウジングと、を有する第１の流体供給用回転継手と、前記第２の回転サドルに配設され、前記第１の回転サドルに設けられた第２のハウジングと、前記第２のハウジングの内部に前記第２の回転サドルと一体となって回転可能に設けられた第２の軸体とを有する、第２の流体供給用回転継手と、前記流体供給源から前記第１の軸体に圧力流体を供給する第１の流体通路と、前記第１のハウジングから前記第２のハウジングに圧力流体を供給する第２の流体通路と、前記第２の軸体から前記第２の回転サドルの内部を通って、前記流体圧シリンダに圧力流体を供給する流体通路と、を有する流体供給手段と、前記移動装置と前記洗浄領域との間を遮蔽し前記送り台装置が貫通するカバー装置と、を備え、前記第１の駆動装置と前記第２の駆動装置は、前記洗浄領域に対して前記カバー装置よりも外側に配設され、前記送り台装置によって前記洗浄領域まで前記ワークを移動して洗浄することを特徴とする。

なお、以下の説明において、「洗浄」の用語は、ノズルから高圧の噴流（洗浄液、水、エア等）を噴射して行われる作業や処理等の動作を広く含み、特に限定して用いるものではなく例えば、穴加工によって形成されるバリ取りやエアブロも含むものとする。

本発明に係る洗浄装置によれば、前記ワークを保持する把持装置が配設された前記送り台装置を移動自在に支持する移動装置を備えたことで、ワークを把持して、洗浄領域にワークを運び込み、ワークを把持したままで洗浄室内に配設されたノズルから噴射した噴流にワークを精密に制御してワークに噴流を吹き付けることができる。

このようにして、本発明に係る洗浄装置は、把持装置によってワークを把持した状態で移動装置によってワークを洗浄領域まで移動させて、ワークを把持したままでノズルから洗浄液を噴出させて洗浄することができるため、自動化に適しワークの搬送効率および作業性を向上させて効率的な洗浄工程を行うことができる。

本発明に係る洗浄装置は、ワークを洗浄領域まで移動させることで、洗浄領域においてノズルに対してワークの位置を合わせることができるため、ノズルを固定して配設することが可能となる。このため、簡単な構造の洗浄装置を提供することができる。
また、ノズルを固定して配設することで、ノズルへ洗浄液を送液する送液路の設計度が向上するため、流量、圧力、配置空間の制限が殆ど無く、高圧大流量の洗浄液を噴射することができる。このため、複数のノズルを自由に洗浄室内に配置することができるため、ワークの複数の洗浄箇所を同時に洗浄でき、洗浄時間を短縮することができる。

本発明に係る洗浄装置は、移動装置と前記洗浄領域との間を遮蔽し前記送り台装置が貫通するカバー装置を備えたことで、移動装置に洗浄液噴流が侵入しない。このため、移動装置は洗浄液に晒されることがなく、長期間の運転に耐えることができる。
また、発明によれば、第１の回転サドルと第２の回転サドルとを備えたことで、ワークを２軸方向に回転させて姿勢を制御することができるため、ワークの傾斜面に形成された穴等に対しても自在に角度を調整して好適な洗浄を行うことができる。
このため、本発明に係る洗浄装置は、多種多様なワークに柔軟に対応して生産性を向上させることができる。
また、前記第１の駆動装置と前記第２の駆動装置は、前記洗浄領域に対して前記カバー装置よりも外側に配設されていることで、前記第１の駆動装置と前記第２の駆動装置が洗浄領域から隔離されて遮蔽されているため、回転駆動装置が洗浄液に触れることがなく、回転駆動装置の耐久性が高い。
本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の洗浄装置であって、前記洗浄領域を覆うように配設された洗浄室と、前記ベッドに配設され、前記洗浄液を供給する高圧ポンプと、前記洗浄室内に設けられる複数のノズルブロックと、前記ノズルブロックにそれぞれ設けられる洗浄ノズルと、前記ノズルブロックと同数の開閉弁を有するバルブユニットと、前記開閉弁と前記高圧ポンプを接続する第１の洗浄液通路と、前記開閉弁と前記ノズルブロックとをそれぞれ接続し、前記ノズルブロックと同数設けられた第２の洗浄液通路と、を備える。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に記載の洗浄装置であって、前記洗浄室に配設され外部から前記ワークを搬入出する搬入出口と、をさらに備え、前記送り台装置は、前記ワークを把持した状態で外部から前記搬入出口を通って前記洗浄領域に搬入し、又は前記ワークを把持した状態で前記洗浄領域から前記搬入出口を通って外部に搬出すること、を特徴とする。

本発明の請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の洗浄装置であって、前記流体供給手段は、前記第２の回転サドルに配設され、流体カップリングを備えた連結装置を備え、前記流体カップリングを介して前記流体圧シリンダに圧力流体を供給すること、を特徴とする。

本発明の請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の洗浄装置であって、前記送り台装置は、前記第１の駆動装置と第２の駆動装置を支持し中空形状部を有する送り台と、前記中空形状部の内部に配設され前記第１の駆動装置に連結された第１の伝達軸と、この第１の伝達軸の回転を減速して出力する中空軸からなる第１の出力軸を有する第１の減速装置と、前記第１の出力軸を貫通し、前記第１の軸と平行に前記中空形状部の内部に配設され前記第２の駆動装置に連結された第２の伝達軸と、この第２の伝達軸の回転を減速して出力し前記第２の軸と同軸である第２の出力軸を有する第２の減速装置と、を備え、前記第１の回転サドルは前記第１の出力軸に固定されて前記第２の伝達軸に回転自在に軸支され、前記第２の回転サドルは前記第２の出力軸に固定されていること、を特徴とする。

本発明の請求項６に係る発明は、前記第１の流体通路と前記第２の流体通路は金属管で構成されている請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の洗浄装置である。

本発明に係る洗浄装置は、超高圧洗浄にも好適に対応して洗浄作業効率を向上させると共に、多種多様なワークに柔軟に対応して生産性を向上させることができる。
本発明に係る洗浄装置は、ワークを把持した状態でワークを洗浄領域まで移動させて、ワークを把持したままでノズルから洗浄液を噴出させて洗浄することができるため、自動化に適しワークの搬送効率および作業性を向上させて効率的な洗浄工程を行うことができる。さらに、多数のノズルを適宜配設して、ワークの複数の穴を一度にノズルに配向させることで、洗浄時間を短縮することができる。

本発明の実施形態に係る洗浄装置を前方右側から見た斜視図を示す。本発明の実施形態に係る洗浄装置の後方右側から見た斜視図を示す。本発明の実施形態に係る送り台装置の構成を示す模式図を示す。本発明の実施形態に係る送り台装置の構成を示す断面図を示す。本発明の実施形態に係る洗浄装置における高圧洗浄液の流路を示す液圧回路図である。本発明の実施形態に係る洗浄装置の洗浄槽の構造図を示し、（ａ）は後方右側から見た斜視図を、（ｂ）は前方左側から見た斜視図を示す。本発明の実施形態に係る洗浄装置における洗浄ランスを使用している状態の斜視図を示し、（ａ）は洗浄ランスにワークを挿入する前の状態を、（ｂ）は挿入した後の状態を示す。

本発明の実施形態に係る洗浄装置１０について、図１から図７を参照しながら説明する。
図１に示すように、洗浄装置１０は、洗浄領域Ｅに配設されたノズルである洗浄ノズル２２から洗浄液を噴出してワークＷを洗浄し、送り台装置４０によって洗浄領域ＥまでワークＷを移動して洗浄する。

洗浄装置１０は、ベッド１１上の後方に移動装置である直交軸形移動装置７０を、前方に洗浄室１５を備える。直交軸形移動装置７０は数値制御される。洗浄室１５は後方に大きな機械室開口１８を備えている（図２参照）。機械室開口１８は上下左右方向に移動できるカバー装置１４で覆われ、カバー装置１４から、直交軸形移動装置７０に配設された送り台装置４０の先端部（送り台頭）のみが前方の洗浄室１５内に貫通している。送り台装置４０の先端部（送り台頭）には第１の回転サドル５９が配設され、第１の回転サドル５９上に第２の回転サドル４７が配設される。第２の回転サドル４７には着脱自在に構成されたジョイント機構等（不図示）からなる連結装置４８が配設される。連結装置４８は第２の回転サドル４７上に、把持装置１７を着脱可能に連結する。

なお、以下の説明において、説明の便宜上、洗浄室１５の前に位置する作業者（不図示）から見て左右方向をＸ軸、前後方向をＹ軸、上下方向をＺ軸として説明するが、本発明に係る洗浄装置の向き又は軸名称を限定する意味ではない。

ベッド１１は強固な土台であって、その上部に洗浄室１５、直交軸形移動装置７０等を支える。また、ベッド１１は、洗浄室１５内にあふれ、又は噴出された洗浄液と、ワークＷから排出された切りくず、加工油その他の異物、およびワークＷから脱落したバリを洗浄液タンクへ送付する廃液通路（不図示）を備える。また、ベッド１１は、直交軸形移動装置７０、高圧ポンプ、各種バルブ等を制御する制御盤（不図示）及び数値制御装置である同期装置９５を固定する。

図２を参照して、対象物駆動装置であるワーク駆動装置１３、および直交軸形移動装置７０について説明する。
ワーク駆動装置１３は、送り台装置４０と、送り台装置４０を移動自在に支持する直交軸形移動装置７０と、直交軸形移動装置７０を支持するベッド１１と、を備えている。
左右方向移動ガイド機構７３、７３は、ベッド１１上に平行に配設されている。ベッド１１の上面に直交軸形移動装置７０を囲むフレーム１２が立設されている。Ｘ軸駆動装置８６は、ベッド１１に配設された第１のＸ軸駆動装置７１と、フレーム１２の上部に配設された第２のＸ軸駆動装置７５と、同期装置９５と、を備えている。第１のＸ軸駆動装置７１と第２のＸ軸駆動装置７５は水平方向（左右方向）に平行に設置され、同期装置９５により、同期して移動コラム７８をＸ軸方向に駆動する。

第１のＸ軸駆動装置７１は、第１のＸ軸ボールねじ７４と、第１のボールねじ７４を回転させる第１のＸ軸モータ７２とからなる。第１のＸ軸ボールねじ７４のナット（不図示）は移動コラム７８の底面に固定される。第２のＸ軸駆動装置７５は、第２のＸ軸ボールねじ７７と、第２のＸ軸ボールねじ７７を回転させる第２のＸ軸モータ７６とからなる。第２のＸ軸ボールねじ７７のナット（不図示）は移動コラム７８の上部前方に固定される。

直交軸形移動装置７０はワークＷ（図１参照）を移動させるため、その可動範囲が非常に大きい。そして、直交軸形移動装置７０が移動させるのは後述する大型の送り台装置４０であるため、移動コラム７８も大きくなる。このため、左右方向移動ガイド機構７３、７３やＸ軸駆動装置８６にかかる負荷モーメント、イナーシャは非常に大きい。そして、移動コラム７８の移動に伴う歪みも大きくなる。しかし、移動コラム７０の下部（底部）と上部とを別々のＸ軸駆動装置（７１，７５）で駆動し、これらを同期させることで、移動コラム７８の歪みを抑え、各駆動装置に作用するモーメント及び負荷イナーシャを低減することができる。

移動コラム７８は、Ｘ軸方向に沿って移動し、垂直軸であるＺ軸を備える。Ｚ軸駆動装置は、移動コラム７８に垂直方向に沿って平行に配設される上下方向移動ガイド機構８１、８１と、Ｚ軸ボールねじ８０と、Ｚ軸ボールねじ８０を回転させるＺ軸モータ７９とからなる。
Ｚ軸上を垂直方向に移動するＺサドル８５は、Ｘ軸およびＺ軸に垂直な方向のＹ軸駆動装置を備える。Ｙ軸駆動装置は、前後方向移動ガイド機構８３と、Ｙ軸モータ８２と、Ｙ軸ボールねじ（不図示）と、前後方向移動ガイド機構８３に移動自在に支持されたＹサドル８４と、を備えている。Ｙサドル８４には送り台装置４０が配設される。

安全カバー（不図示）はフレーム１２の外部に配設され、直交軸形移動装置７０が移動する空間（以下、この空間を「機械室」と呼ぶ。）を外部と遮断する。機械室はカバー装置１４によって洗浄領域Ｅを備える洗浄室１５と遮断されるため、洗浄室１５から洗浄液が侵入しない。
カバー装置１４は、テレスコカバー又はジャバラが用いられる。

図３および図４を参照して送り台装置４０を説明する。図３は送り台装置４０の動力伝達系及び流体配管の接続経路を模式的に表す。図４は送り台装置４０の横断面図である。図４は第２の回転サドルを図示するため、第１の回転サドル５９を９０°回転させた状態で表している。
送り台装置４０は、直交軸形移動装置７０のＹサドル８４に配設され、直交軸形移動装置７０によって３軸方向に自在に移動する。送り台装置４０はカバー装置１４を貫通して配設され、その後方部分及び内部は洗浄室１５から隔離されている。送り台装置４０を移動自在に支持する直交軸形移動装置７０はカバー装置１４よりも後方に配設されているため、直交軸形移動装置７０が洗浄室１５内の環境によって腐食することがない。

送り台装置４０は、中空円筒形状をなしたベース部材である送り台５５と、送り台５５の前方に回転自在に配設され、第１の軸８７を中心に回転する第１の回転サドル５９と、第１の回転サドル５９上に配設され、第１の回転サドル５９の回転軸と垂直方向の第２の軸８８を中心に回転する第２の回転サドル４７と、を備えている。第２の回転サドル４７の先端に、把持装置１７を連結する連結装置４８が配設される。送り台５５の後方にはハウジング５０が固定され、ハウジング５０には第１の駆動装置であるサーボモータ４９及び第２の駆動装置であるサーボモータ４１が固定される。

なお、第１の軸８７および第２の軸８８は、異なる方向であれば良く、例えばその軸間の角度は、１３５°を成しても良い。第１の軸８７は送り台５５と同軸でなくても良く、第１の軸８７と送り台５５の中心は例えば１３５°としても良い。
また、サーボモータ４９及びサーボモータ４１は、サーボモータに替えて、ブレーキ付モータ又は、流体圧式回転シリンダを使用することができる。この場合には、回転を制限するメカストッパを併用する。流体圧式回転シリンダとしては、圧力流体として圧縮流体である圧縮空気を利用するエアシリンダ又は非圧縮流体である油圧を利用する油圧シリンダを利用できる。

サーボモータ４９の出力は、カップリング５１により、歯車５２に伝達され、歯車５２及び歯車５３により、回転可能に軸支された第１の伝達軸５４に伝達される。第１の伝達軸５４先端には小径歯車５６が固定され、大径歯車５７と噛合っている。大径歯車５７は遊星歯車５８の入力軸５８ａに固定されている。サーボモータ４９の回転は第１の伝達軸５４を通して遊星歯車５８に伝達され、減速されて中空軸である出力軸５８ｂから出力する。出力軸５８ｂには第１の回転サドル５９が、第２の伝達軸４３をその回転軸として、回転可能に軸支される。小径歯車５６、大径歯車５７、及び遊星歯車５８が第１の減速装置を構成する。出力軸５８ｂは、第１の出力軸を構成する。

なお、遊星歯車５８に替えて、サイクロイド減速機（特開２０１０−３２０３８号公報参照）、偏心作動式ギアボックス（特表２０１２−５０６００５号参照）、偏心揺動型歯車装置（特開２０１０−９１０７３号公報参照）を利用できる。サイクロイド減速機は、減速機のサイズに比較して大きな駆動力を減速可能であり、好適である。また、小径歯車５６、大径歯車５７、及び遊星歯車５８に替えて、出力軸が中空軸であって、中空出力軸の内部に第２の伝達軸４３を貫通させることができ、入力軸と出力軸が平行なあらゆる減速機を採用することができる。

サーボモータ４１の出力は、カップリング４２を介して、第２の伝達軸４３に直接に伝達される。第２の伝達軸４３は、第１の回転サドル５９と同軸に回転可能に軸支されており、遊星歯車５８の中空の出力軸５８ｂの中心を貫通する。そして、第２の伝達軸４３は第１の回転サドル５９の回転軸として送り台の中心に配設される。第２の伝達軸４３の先端には傘歯車４４が固定される。傘歯車４４と噛合う傘歯車４５が減速機４６の入力軸４６ａに固定される。傘歯車４４、４５によってサーボモータ４１の回転が垂直に伝達方向を変換される。この回転は遊星歯車である減速機４６によって減速され、中空の出力軸４６ｂから出力される。傘歯車４４、４５、及び減速機４６は第２の減速装置を構成する。出力軸４６ｂには傘型の第２の回転サドル４７が出力軸４６ｂを貫通して回転自在に固定される。出力軸４６ｂは、第２の出力軸を構成する。

なお、減速機４６は遊星歯車に替えて、上述の減速機に代表される、入力軸と出力軸が同軸であり、出力軸が中空軸の減速機を利用することができる。
また、第１の減速装置又は第２の減速装置はサーボモータ４９又はサーボモータ４１の出力が十分に大きい場合、設けることを要しない。

主に図３に従って、流体供給源６２から流体圧シリンダ６８に圧力流体を供給する流体供給手段９６について説明する。
流体供給手段９６は、第１の回転サドル５９に配設された第１の流体供給用回転継手６１と、第２の回転サドル４７に配設された第２の流体供給用回転継手６０と、流体供給源６２から第１の流体供給用回転継手６１に圧力流体を供給する流体通路６４と、第１の流体供給用回転継手６１から第２の流体供給用回転継手６０に圧力流体を供給する流体通路６５と、第２の流体供給用回転継手６０から流体圧シリンダ６８に圧力流体を供給する流体通路６６と、を備えている。
第１の回転サドル５９の把持装置１７側（先端側）には、第１の流体供給用回転継手６１がその回転軸と同軸に配設される。第１の流体供給用回転継手６１は、第１の回転サドルの回転軸と同軸に固定される軸体６１ｂと、軸体の外周に回転可能に軸支され、第１の回転サドルと共に回転するハウジング６１ａと、で構成される。

第２の回転サドル４７の把持装置１７と反対側（後端側）には、第２の流体供給用回転継手６０が第２の回転サドル４７と同軸に配設される。第２の流体供給用回転継手６０は、第１の回転サドル５９に固定されるハウジング６０ａと、ハウジング６０ａの内部に回転可能に軸支され、第２の回転サドル４７の一部分である軸体６０ｂと、から構成される。

流体供給源６２（図３参照）はバルブユニット６３に接続される。流体通路（配管）６４、６４は、バルブユニット６３と第１の流体供給用回転継手６１の軸体６１ｂとを連通する。流体通路６４は送り台５５内部を通って、送り台５５の先端部まで送られ、第１の回転サドル５９の回転範囲の外部を通って流体供給用回転継手６１に接続している（図４参照）。流体通路６５は、流体供給用回転継手６１のハウジング６１ａから第１の回転サドル５９の内部を通り、第２の流体供給用回転継手６０のハウジング６０ａまで連通する。流体通路６６は、軸体６０ｂ及び第２の回転サドル４７の内部を通り連結装置４８の流体カップリング６７に連通する。
流体通路６４、６５、６６は複数設けられ、把持装置１７に配設される様々な流体機器とバルブユニット６３とを連通する。バルブユニット６３は多数の方向切換弁の集合体であって、流体供給源６２から供給される流体を各流路へ切替える。

２つの回転サドル５９、４７の回転軸と同軸に配設された流体供給用回転継手６１、６０とを流体通路６４、６５、６６で接続することにより、自在に回転する第２の回転サドル４７に圧力流体を供給することができる。供給された圧力流体は把持装置１７がワークＷを把持するために把持装置１７の駆動源として使用される。

流体通路６５，６６は流体供給用回転継手６１、６０により自在に回転するため、配管６４，６５，６６は金属配管を使用することができる。送り台装置４０の先端部分は洗浄室１５内部を移動し、高圧の洗浄液、および洗浄液の蒸気に晒されるところ、流体圧を金属配管により供給することで配管に高い耐久性を与えることができる。

第２の回転サドル４７の先端側には、流体カップリング６７を備えた連結装置４８が配設される。連結装置４８は、いわゆるワンタッチジョイントからなり、第２の回転サドル４７と把持装置１７とを正確な位置に連結し、連結と同時に、流体カップリング６７によって圧力流体を把持装置１７に供給する役割をもつ。

流体カップリング６７は、連結装置４８が把持装置１７と第２の回転サドル４７とを連結すると第２の流体供給用回転継手６０から流体圧シリンダ６８等へ圧力流体を供給し、連結装置４８が把持装置１７と第２の回転サドル４７とを分離すると圧力流体の供給を遮断する機能を有する。

かかる構成により、種々の多様なワークＷに対応できるように、種々の形状をなした把持装置１７を着脱自在に装着することができる。

すなわち、ワークＷを把持する把持装置１７は、ワークＷの形状に合わせて種々設計する必要がある。そして、複数の種類のワークＷを同時に生産する方法（混流生産）が取られた場合、ワークＷの形状や種類が変わると、把持装置１７を交換する必要がある。連結装置４８は、流体カップリング６７によって、送り台装置４０の送り台頭に取付ける把持装置１７を複数用意しておき、生産ラインに流通されるワークＷに応じて、洗浄装置１０が種々の把持装置１７を着脱して、自動的に把持装置１７を交換することができる。従って、混流生産においても、把持装置１７を交換する作業を省くことができ、生産能力を向上させることができる。

図３を参照して、把持装置１７について説明する。把持装置１７はフレーム９０と、フレーム９０に固定される、流体圧シリンダ６８、着座ピン９２、位置決めピン９３、および着座検知用流体ノズル６９を備えている。流体圧シリンダ６８及び着座検知用の流体ノズル６９は流体カップリング６７を介して圧力流体が供給される。各デバイスに作用する流体圧はバルブユニット６３により、その供給、減圧が制御される。

ワークＷは複数の着座ピン９２によってフレーム上に着座し、位置決めピン９３によって着座面上の位置が定められる。流体圧シリンダ６８のピストン軸にはクランパ９１が取り付けられ、ピストン軸の移動に応じてクランパが開閉する。クランパ９１が閉じれば、ワークＷは着座面に固定される。ワークＷの着座面には流体ノズル６９が設置され、ワークＷの着座により、流体ノズル６９が閉じられる。流体ノズル６９がワークＷの着座により閉じられると、流体ノズル６９に接続された配管６４内の圧力が供給圧近くまで上昇するため、圧力スイッチ９４によりワークＷの着座を検知することができる。なお、圧力スイッチ９４に替えて圧力センサを利用することができる。

洗浄室１５は、洗浄液が噴射され、ワークＷを洗浄（エアブロやバリ取り等の作業を含む。）する空間（洗浄領域Ｅおよび作業領域Ｅ）を提供する。洗浄室１５はベッド１１と密着し、その内部を洗浄装置１０外部と遮断する。洗浄室１５の遮断機能により、洗浄装置１０の外部に洗浄液が漏出しない。洗浄室１５はワークＷを外部から搬入する搬入出口１６（図２参照）を備える。搬入出口１６は搬入扉１９より密閉される。

洗浄室１５内部には、洗浄領域（作業領域を含む）Ｅを構成する洗浄槽２０が固設される。図５及び図６に従って、洗浄槽２０及び高圧洗浄について説明する。洗浄槽２０の底部には排水口２６と、排水弁２４が配設される。排水弁２４は排水口２６を開閉する。排水口２６が洗浄槽２０の容量に対して十分に大きいため、排水時間を非常に短くでき、洗浄時間の短縮に寄与する。排水弁２４が排水口２６を開閉できるように設置されているため、洗浄槽２０には洗浄液を満たすことができる。排水弁２４を備えたことで、洗浄槽２０に洗浄液を満たしたり、排出したりすることができるため、洗浄装置１０は気中洗浄および水中洗浄を選択的に行うことができる。

給水配管２３はクリーンタンク３５と連通している（図６（ａ）参照）。給水配管２３の入口には給水弁３６が備えられている。給水弁３６は常時閉じており、給水の時だけ開く。給水弁３６を開くと、クリーンタンク３５に満たされた洗浄液がその水圧により、洗浄槽２０に流入する。洗浄槽２０には液面計（不図示）が設けられており、満水を検知したときに給水弁３６を閉じる。クリーンタンクの水面を高く設定しておけば、クリーンタンク内の水圧によって給水するため、構造を簡便にすることができる。
なお、液面計の設置に替えて、給水弁３６の開弁時間を制御するタイマーを設け、開弁時間を洗浄槽２０が満水になる時間だけ給水弁３６を開くことができる。

高圧ポンプ２７はクリーンタンク３５内の洗浄液を１０ＭＰａ〜１００ＭＰａまで加圧する。加圧された洗浄液は洗浄液通路２９により、送液され、バルブユニット２８により、各ノズルブロック２１ａないし２１ｆに分配される。バルブユニット２８には、分配される数と同数の開閉弁２８ａないし２８ｇが備えられている。各開閉弁２８ａないし２８ｆと各ノズルブロック２１ａないし２１ｆは、洗浄液通路２９ａないし２９ｆによりそれぞれ連通する。ノズルブロック２１ａないし２１ｆにはそれぞれ洗浄ノズル２２ａないし２２ｆが配設される。各ノズルブロック２１は洗浄槽２０の側面にそれぞれ配設され、複数の面から複数の方向でそれぞれの洗浄ノズル２２ａないし２２ｆから噴流ＪａないしＪｆを噴出できる。多くの洗浄ノズル２２（ノズル群２２ａないし２２ｆ）から洗浄液を同時に噴射できるため、数多くの噴流が洗浄槽２０内に発生する。開閉弁２８ｇは洗浄ランス２５まで洗浄液通路２９ｇにより連通している。

洗浄ノズル群２２を複数の洗浄経路に分割して噴射することで、同時に噴射する洗浄液の量を縮小することができる。洗浄ノズル群２２をワークＷの形状に合わせて配設することで、ワークＷを効率的に洗浄することができる。多くの洗浄ノズル２２を配設すると、高圧ポンプ２７の必要な電気容量が増加する。洗浄ノズル２２を複数のグループにグループ分けして、グループ毎に順番に噴射することにより、高圧ポンプ２７の電気容量を削減することができる。

図７を参照して、洗浄ランス２５について説明する。洗浄ランス２５は、垂直方向に細長い軸を有し、軸の先端部から水平方向に高圧水を噴射する。洗浄ランス２５は回転可能に洗浄槽２０下面付近に軸支されている。洗浄ランス２５を使用する場合には、洗浄ランス２５へ高圧水を供給し、洗浄ランス２５を回転させる。その上で、ワークＷの穴部Ｈを洗浄ランス２５の上方に穴部Ｈの軸線が洗浄ランスの回転軸と一致するように位置決めする（図７（ａ）参照）。その後、直交軸形移動装置７０はワークＷを、洗浄ランス２５が穴部Ｈに挿入するように、ワークＷを下方に移動させる（図７（ｂ）参照）。洗浄終了後、ワークＷから洗浄ランス２５が抜けるように、ワークＷを上方に移動させる。洗浄ランス２５は、回転しながらワークＷの穴部Ｈ内を通過することで、穴部Ｈ内又は穴部Ｈに交差する穴部の洗浄を行う。また、洗浄ランス２５は、穴部Ｈ内の交差穴部のバリに直接に高圧水を当てることにより、そのバリを除去することができる。

なお、洗浄槽２０は、水中におけるワークＷの洗浄（水中洗浄）を行わない場合には備えることを要しない。洗浄室１５内部に洗浄槽２０を備えない場合、洗浄ノズル２２又は洗浄ランス２５は洗浄室１５内部に直接配設される。この場合、洗浄ノズル群２２に囲まれた領域が洗浄領域Ｅとなる。

また、洗浄ランス２５は洗浄槽２０の下部から上下方向に沿って一つ配設したが、洗浄ランス２５の設置方向や設置数はワークＷのサイズ又は把持装置が把持するワークＷの数、洗浄ノズルの設置方法に応じて適宜変更できる。例えば洗浄ランス２５は把持装置１７に把持するワークＷの数と同数設置することができる。

図１に示すように、洗浄室１５内部には、エアブロパイプ３０、３０がベッド１１に固設される。エアブロパイプ３０、３０は四角枠の形状を成し、エアブロノズル３１、３４がエアブロパイプ３０の内側に向けて複数取付けられる。エアブロパイプ３０にはエアブロ配管３２が連通している。エアブロ用の乾燥空気は送風機３３によって加圧され、エアブロ配管３２を通じて、エアブロノズル３１、３４に供給される。

なお、エアブロ用の乾燥空気としては、送風機３３から送られる空気に替えて圧縮空気を利用することができる。また、エアブロノズル３１、３４は、パイプノズル、箒状ノズル、ナイフノズルを利用できる。

本発明の実施形態に係る洗浄装置１０は、ワークＷを送り台装置４０の先端部（送り台頭）に配設された把持装置１７により洗浄室１５の外部で把持する。そして、ワークＷを把持したまま、搬入出口１６（図２参照）から洗浄室１５内部の洗浄領域ＥにワークＷを取込む。洗浄装置１０は、直交軸形移動装置７０により、洗浄室１５内でワークＷの位置および姿勢を適切に制御し、洗浄室１５内部に固設された洗浄ノズル２２にワークＷを配向させる。洗浄ノズル２２は、洗浄液を噴出し、洗浄液噴流ＪａないしＪｆ（図６参照）がノズルに配向されたワークＷを洗浄する。

洗浄ノズル２２はノズルブロック２１に多数設置されているため、洗浄装置１０は同時にワークＷの洗浄部位を多数洗浄することができ、洗浄時間の削減を図ることができる。ノズルブロック２１がワークＷの形状に合わせて設計されている場合には、ワークＷをいくつか設計された姿勢及び位置に移動させるだけで必要な洗浄部位の洗浄を完了させることができる。

エアブロノズル３１、３４は四角枠状に形成されたエアブロパイプ３０、３０の内側に多数設置されているため、ワークＷをエアブロパイプ３０、３０の内側を通過させるだけでワークＷに付着するほとんどの洗浄液を払い落とすことができる。
洗浄装置は数値制御装置により駆動するため、容易に洗浄プログラムを作成することができる。

また、洗浄ノズル２２を移動させる場合には、洗浄ノズル２２へ高圧の洗浄液を供給する液体供給手段は、洗浄ノズル２２の移動に対応できるように、柔軟性をもつホース、流体供給用の回転継手その他の可動部位を備える必要がある。この場合、液体供給手段は洗浄ノズル２２の移動装置と干渉を防止し、洗浄ノズル２２から噴射する高圧噴流に接触しないように設計する必要がある。すると、設計の制限が大きくなり、複雑な装置となる。
しかしながら、本実施形態に係る洗浄装置１０は、洗浄ノズル２２が固設されているため、液体供給手段は簡便な構成をとることができる。また、洗浄液通路２９を固定できるため、その設計の自由度が高い。このため、本実施形態に係る洗浄装置１０は、超高圧洗浄にも容易に適用することができる。

また、直交軸形移動装置７０は、ワークＷを自在な姿勢で移動せしめることができる。ワークＷのバリ取りを行う場合、バリの発生個所をなぞるように噴流をバリに当てる必要がある。移動装置が直線軸形移動装置であるため、回転節の組合せで構成される多関節ロボットに比較して、ワークＷの位置決め精度、繰り返し精度または軌跡精度を高く設定可能である。このため、高いバリ取り能力を得ることができる。また、洗浄ランス２５にワークＷを挿入する場合において、洗浄ランス２５とワークＷとのすき間が狭い場合にも、洗浄ランス２５とワークＷとの干渉を防ぐことができる。
また、本実施形態の洗浄装置１０は、移動装置が直線軸形移動装置７０であるため、制御が容易であり、作業者が使用しやすい。

多関節ロボットが重量物であるワークＷを把持する場合には、多関節ロボットを構成する回転軸に大きな遠心力が作用するため、ワークＷを高速に揺動させると位置精度を確保ことができない。
他方、本実施形態の洗浄装置１０は、移動装置が直線軸形移動装置７０であるため、ワークＷを高速に揺動することができる。本実施形態の洗浄装置１０は、洗浄ノズル２０を４つの面に多数配設しているため、ワークＷを揺動しながら上下することにより、広い面を一度に高圧洗浄でき、短い洗浄時間で高い洗浄効果を得ることができる。

洗浄装置１０は、その送り台装置４０により、ワークＷを振り回し、移動させる。このため、大きい移動スペースとストロークを要する。直交軸形移動装置７０は移動コラム７８にＺサドル８５を、Ｚサドル８５にＹサドル８４を配設する構成により、配置スペースを節減できる。また、移動コラム７８が大きな寸法をもち、その先端に大きなワークＷ及び送り台装置４０を備えるため、Ｘ軸および移動コラム７８に大きな負担がかかる。移動コラム７８の上下を同期して駆動する２つのＸ軸駆動装置７１、７５を備えるため、移動コラム７８の変形を抑え、移動コラム７８、ベッド１１の剛性を下げ、洗浄装置１０を小型化することができる。

送り台装置４０は相互に垂直な２軸の回転軸を構成する第１の回転サドル５９と第２の回転サドル４７により、ワークＷを把持する把持装置１７を回転することができる。このため、送り台装置４０は自在にワークＷの姿勢を選択することができる。ワークＷの姿勢を自在に選択できるため、複雑な形状のワークＷに対しても的確な洗浄動作を取ることができ、その結果、ワークＷに残留する異物の量を減少させることができる。また、ワークＷに付着するバリを除去する場合には、バリに適した角度で高圧噴流を的中させる必要があるところ、送り台装置４０がワークＷに自在な姿勢を与える事ができるため、複雑形状のワークＷの表面に付着したバリを除去できる。

第１の駆動装置であるサーボモータ４９及び、第２の駆動装置であるサーボモータ４１は、洗浄領域Ｅに対して、カバー装置１４よりも外側に配設されている。また、サーボモータ４９、４１の駆動力を伝達する機械要素は、送り台５５内部に配設されているため、洗浄領域Ｅから隔離されている。
このため、サーボモータ４９、４１、移動装置７０及び駆動力伝達系は洗浄液の噴流及び蒸気と接触しない。従って、本実施形態の送り台装置４０、ワーク駆動装置１３又は洗浄装置１０は耐久性を得ることができる。

以上の通り、本発明を実施形態に従って説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、仕様を適宜変更することができる。

１０洗浄装置
１１ベッド
１３ワーク駆動装置（対象物駆動装置）
１４カバー装置
１５洗浄室
１６搬入出口
１７把持装置
１８機械室開口
２０洗浄槽
２２洗浄ノズル（ノズル）
４０送り台装置
４１サーボモータ（第２の駆動装置）
４３第２の伝達軸
４４、４５傘歯車（第２の減速機）
４６遊星歯車（第２の減速機）
４７第２の回転サドル
４８連結装置
４９サーボモータ（第１の駆動装置）
５４第１の伝達軸
５５送り台
５６小径歯車（第１の減速機）
５７大径歯車（第１の減速機）
５８遊星歯車（第１の減速機）
５９第１の回転サドル
６０第２の流体供給用回転継手（流体供給手段）
６１第１の流体供給用回転継手（流体供給手段）
６４，６５，６６流体通路
７０直交軸形移動装置（移動装置）
９６流体供給手段
Ｅ洗浄領域

Claims

洗浄領域に配設されたノズルから洗浄液を噴出してワークを洗浄する洗浄装置であって、
ベッドと、
前記ベッドに設けられる移動装置と、
前記洗浄領域に臨むように前記移動装置に配設され前記ワークを保持して移動させる送り台装置であって、
第１の軸回りに回転自在な第１の回転サドルと、
前記第１の回転サドルに配設され前記第１の軸と異なる方向であって前記第1の回転サドルと共に回転する第２の軸回りに回転自在な第２の回転サドルと、
前記第１の回転サドルを回転させる第１の駆動装置と、
前記第２の回転サドルを回転させる第２の駆動装置と、
を有する送り台装置と、
前記ワークを保持できるように構成された流体圧シリンダを有し、前記第２の回転サドルに配設され、この送り台装置に配設され前記ワークを保持する把持装置と、
流体供給源から前記流体圧シリンダに圧力流体を供給する流体供給手段であって、
前記第１の回転サドルの先端側に配設され、前記第１の軸と同軸に固定される第１の軸体と、前記第１の軸体の外周に設けられ、前記第１の回転サドルと共に回転する第１のハウジングと、を有する第１の流体供給用回転継手と、
前記第２の回転サドルに配設され、前記第１の回転サドルに設けられた第２のハウジングと、前記第２のハウジングの内部に前記第２の回転サドルと一体となって回転可能に設けられた第２の軸体とを有する、第２の流体供給用回転継手と、
前記流体供給源から前記第１の軸体に圧力流体を供給する第１の流体通路と、
前記第１のハウジングから前記第２のハウジングに圧力流体を供給する第２の流体通路と、
前記第２の軸体から前記第２の回転サドルの内部を通って、前記流体圧シリンダに圧力流体を供給する流体通路と、を有する流体供給手段と、
前記移動装置と前記洗浄領域との間を遮蔽し前記送り台装置が貫通するカバー装置と、
を備え、
前記第１の駆動装置と前記第２の駆動装置は、前記洗浄領域に対して前記カバー装置よりも外側に配設され、
前記送り台装置によって前記洗浄領域まで前記ワークを移動して洗浄することを特徴とする洗浄装置。
前記洗浄領域を覆うように配設された洗浄室と、
前記ベッドに配設され、前記洗浄液を供給する高圧ポンプと、
前記洗浄室内に設けられる複数のノズルブロックと、
前記ノズルブロックにそれぞれ設けられる洗浄ノズルと、
前記ノズルブロックと同数の開閉弁を有するバルブユニットと、
前記開閉弁と前記高圧ポンプを接続する第１の洗浄液通路と、
前記開閉弁と前記ノズルブロックとをそれぞれ接続し、前記ノズルブロックと同数設けられた第２の洗浄液通路と、を備える請求項１に記載の洗浄装置。
前記洗浄室に配設され外部から前記ワークを搬入出する搬入出口と、をさらに備え、
前記送り台装置は、
前記ワークを把持した状態で外部から前記搬入出口を通って前記洗浄領域に搬入し、又は前記ワークを把持した状態で前記洗浄領域から前記搬入出口を通って外部に搬出すること、を特徴とする請求項２に記載の洗浄装置。
前記流体供給手段は、
前記第２の回転サドルに配設され、流体カップリングを備えた連結装置を備え、
前記流体カップリングを介して前記流体圧シリンダに圧力流体を供給すること、
を特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の洗浄装置。
前記送り台装置は、
前記第１の駆動装置と第２の駆動装置を支持し中空形状部を有する送り台と、
前記中空形状部の内部に配設され前記第１の駆動装置に連結された第１の伝達軸と、
この第１の伝達軸の回転を減速して出力する中空軸からなる第１の出力軸を有する第１の減速装置と、
前記第１の出力軸を貫通し、前記第１の軸と平行に前記中空形状部の内部に配設され前記第２の駆動装置に連結された第２の伝達軸と、
この第２の伝達軸の回転を減速して出力し前記第２の軸と同軸である第２の出力軸を有する第２の減速装置と、を備え、
前記第１の回転サドルは前記第１の出力軸に固定されて前記第２の伝達軸に回転自在に軸支され、
前記第２の回転サドルは前記第２の出力軸に固定されていること、
を特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の洗浄装置。
前記第１の流体通路と前記第２の流体通路は金属管で構成されている請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の洗浄装置。