JP6665243B2 - ノズルの検査方法およびその装置 - Google Patents

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Description

本発明は、ノズルの検査方法およびその装置に関する。
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、洗浄装置に好適に適用できるノズルの検査方法を提供する。
本発明の第1の側面は、
ノズルの検査方法であって、
前記ノズルから噴流を生成し、
前記噴流がタッチプローブのスタイラスに近接するように、前記ノズルが移動し、
前記スタイラスへの力の作用により接触信号を発し、
前記噴流の軸線と前記スタイラスとが、正規の噴流形状から算出される第1正常距離以下に近接して初めて前記接触信号を受信する場合に、前記噴流が適合していると判断する、
ノズルの検査方法である。
本発明の第2の側面は、上述のノズル破損の検査方法に用いる検査装置である。
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 (7)

  1. ノズルの検査方法であって、
    前記ノズルから噴流を生成し、
    前記噴流がタッチプローブのスタイラスに近接するように、前記ノズルが移動し、
    前記スタイラスへの力の作用により接触信号を発し、
    前記噴流の軸線と前記スタイラスとが、正規の噴流形状から算出される第1正常距離以下に近接して初めて前記接触信号を受信する場合に、前記噴流が適合していると判断する、
    ノズルの検査方法。
  2. 更に、
    前記噴流の軸線が前記スタイラスの表面から前記第1正常距離だけ離間する探索開始位置へ前記ノズルを移動し、
    前記探索開始位置から、前記噴流の軸線が前記スタイラスの表面から前記第1正常距離だけ前記スタイラスの内側に位置する探索終了位置へ前記ノズルを移動し、
    前記探索開始位置へ前記ノズルを移動する際に前記接触信号を受信せず、かつ、前記探索開始位置から前記探索終了位置へ前記ノズルを移動する際に前記接触信号を受信する場合に、前記噴流が適合していると判断する、
    請求項1に記載のノズルの検査方法。
  3. 更に、前記噴流の軸線に垂直な方向に前記ノズルが移動する、
    請求項1又は2に記載のノズルの検査方法。
  4. 更に、前記ノズルが回転する、
    請求項1〜3のいずれかに記載のノズルの検査方法。
  5. 更に、前記ノズルが前記スタイラスに近接するように、前記ノズルが移動し、
    前記ノズルと前記スタイラスとが、正規のノズル形状から算出される第2正常距離以下に近接して初めて前記接触信号を受信する場合に、前記ノズルの形状が適合していると判断する、
    請求項1〜4のいずれかに記載のノズルの検査方法。
  6. 更に、円筒形状の前記スタイラスの上方から、前記ノズルが前記スタイラスの上面に移動し、
    前記スタイラスの半径方向から、前記ノズルが前記スタイラスの円筒面に移動する、
    請求項5に記載のノズルの検査方法。
  7. 更に、前記タッチプローブを固定した模擬ワークを洗浄装置の載置台へ載置し、
    ノズルの噴流又は形状の検査後に、前記模擬ワークを前記載置台から取り外す、
    請求項1〜6のいずれかに記載のノズルの検査方法。
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