JP7026308B2 - 洗浄装置およびその動作設定方法 - Google Patents
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Description
上記特許文献1の洗浄装置は、回転軸と、当該回転軸の先端に設けられて回転軸に直交する方向に設けられた旋回回転軸とを備え、当該旋回回転軸に上記ノズルを設けることで、当該ノズルが三次元的に移動するようになっている。
このため、上記ノズルは一定のパターンで回転軸を中心とする公転および旋回回転軸を中心とする旋回をすることとなり、ノズルの移動軌跡は一定となるため一部の箇所を重点的に洗浄することができなかった。
そのため、汚れのひどい箇所や洗い難い箇所があれば、洗浄時間を延ばしたり、洗浄回数を増やしたりする必要が生じ、洗浄にかかるコストが増え、洗浄効率も悪いという問題があった。
このような問題に対し、上記回転軸および旋回回転軸の回転を2つのモータを用いて、個別に制御すれば、ノズルの移動軌跡を任意に制御することが可能となる。
しかしながら、この場合におけるノズルの移動軌跡は上記2つのモータの回転速度やギヤの歯数などといったパラメータによって定まるので、これらのパラメータを入力して所望の洗浄軌跡を設定したり調整したりすることは作業者の負担となっていた。
このような問題に鑑み、本発明は三次元的なノズルの移動軌跡を、作業者が表示されたモデルを用いて視覚的に設定することが可能な洗浄装置およびその動作設定方法を提供するものである。
表示手段に、上記ノズルの回転軸回りの動作を設定するための第1回転モデルと、上記ノズルの旋回回転軸回りの動作を設定するための第2回転モデルとを表示する表示ステップと、
表示された第1回転モデルおよび第2回転モデルを用いて、ノズルの回転軸回りの動作およびノズルの旋回回転軸回りの動作をそれぞれ設定する設定ステップと、
設定されたノズルの回転軸回りの動作およびノズルの旋回回転軸回りの動作からノズルの移動軌跡を作成する作成ステップと、を備えることを特徴としている。
また請求項3にかかる洗浄装置は、内部に洗浄液通路が設けられて回転可能に軸支された回転軸と、当該回転軸と略直交する方向に設けられるとともに当該回転軸の先端に回転可能に軸支された旋回回転軸と、当該旋回回転軸に設けられて洗浄液を噴射するノズルと、上記回転軸および旋回回転軸を回転させてノズルを回転軸回りおよび旋回回転軸回りに回転させる第1モータおよび第2モータと、上記第1モータおよび第2モータをそれぞれ制御して上記ノズルの移動を制御する制御手段とを備えた洗浄装置であって、
上記ノズルの回転軸回りの動作を設定する第1回転モデルと、上記ノズルの旋回回転軸回りの動作を設定する第2回転モデルとを表示する表示手段を備え、
上記第1回転モデルおよび第2回転モデルで設定されたノズルの回転軸回りの動作およびノズルの旋回回転軸回りの動作に基づいてノズルの移動軌跡が設定されることを特徴としている。
その後、第1回転モデルおよび第2回転モデルにおいて選択したノズルの回転軸回りの動作および旋回回転軸回りの動作に基づいて、自動的にノズルの移動軌跡が設定される。
上記構成を有する洗浄装置1によれば、上記昇降機構5が洗浄ユニット4を昇降させて上記ノズル3をタンク2の内部に位置させると、上記ノズル3から洗浄液を噴射させて、タンク2の内面2Aを洗浄するようになっている。
このとき、図3に示すように上記ノズル3を三次元的な移動軌跡で移動させるようになっており、これによりタンク2の内面2A全体を洗浄することが可能となっている。
上記ノズル3の移動軌跡と、当該ノズル3の移動軌跡を複数組み合わせた洗浄パターンは制御手段6に登録されるようになっており、その際図4に示す表示手段7に表示された設定画面を用いることで、作業者が三次元的なノズル3の移動軌跡を視覚的に設定できるようになっている。
上記支持部材11は上記昇降機構5に固定されるとともに鉛直方向に向けて設けられた管状の部材となっており、当該支持部材11の下方には上記ノズル3がタンク2の内部に挿入された際に、当該タンク2の開口部2aを閉鎖する蓋体15が設けられており、当該蓋体15の外周部とその近接内方位置には、液漏れや飛散防止用の環状のストッパ15Aが設けられている。
上記外管12は上記支持部材11の内部に軸受16を介して軸支され、その状態で水平方向に軸回転できるようになっており、また上記内管13は上記外管12の内部に軸受17を介して回転可能に軸支されており、その状態で水平方向に軸回転できるようになっている。
外管12の下部には、外管12に対して円周方向に相対回転可能に箱型のギヤケース18が設けられており、当該ギヤケース18の内部には上記内管13の先端部が突出するとともに、上記旋回回転軸14等が収容されている。
当該旋回回転軸14の回転軸は水平を向くようになっており、これにより旋回回転軸14は上記外管12および内管13の回転方向に対して直交する鉛直方向に軸回転できるようになっている。
上記旋回回転軸14の先端はシール部材18bによって液密が保持された状態でギヤケース18の外部に突出しており、当該先端部にノズル3の基部が直交方向に連結されている。
そして以上の構成によれば、本実施例のノズル3は上記回転軸としての内管13回りに水平面内で回転するとともに、上記旋回回転軸14回りに実質的に鉛直面内で回転するようになっている。
以下の説明において、上記ノズル3の公転とは、上記内管13の回転に伴ってノズル3が当該内管13の回転中心を中心に水平面内で回転することを言い、また上記ノズル3の自転とは、上記旋回回転軸14の回転に伴ってノズル3が当該旋回回転軸14の回転中心を中心に鉛直面内で回転することを言うものとする。
また上記内管13の上端部は上記外管12の上方に突出するととともに、当該突出部にはギヤ23が設けられている。そして上記支持部材11には上記ギヤ23に噛合するギヤ24を備えた第1モータ25が設けられている。
さらに、上記外管12における上記支持部材11よりも上方に突出した部分にはギヤ26が取り付けられ、上記支持部材11には上記ギヤ26に噛合するギヤ27を備えた第2モータ28が設けられている。
このとき、上記旋回回転軸14は上記内管13の先端に上記軸受19A、19Bを介して軸支されていることから、旋回回転軸14は上記内管13の回転に伴って水平方向に旋回することとなり、結果として上記ノズル3が公転方向に回転することとなる。
さらに、旋回回転軸14は上記第1傘歯車21と第2傘歯車22との噛み合いによって上記内管13の回転に伴って鉛直方向に回転することから、上記ノズル3が自転方向に回転することとなる。
その結果、上記旋回回転軸14は内管13が回転しないことから水平面内で旋回せず、従ってノズル3は公転方向には回転しないこととなる。一方、上記外管12の第1傘歯車21と旋回回転軸14の第2傘歯車22との噛み合いによって旋回回転軸14が鉛直方向に回転するため、上記ノズル3は自転方向に回転することとなる。
具体的には、図2において実線で示すように、ノズル3の所定角度に傾斜させた状態で自転を停止させたまま、当該ノズル3を公転させることができる。
そのためには、上記第1モータ25により内管13を所要の回転速度で作動させて上記旋回回転軸14の先端のノズル3を公転させる一方、ノズル3を自転させようとする旋回回転軸14の回転を、第2モータ28により外管12を所要の回転速度で作動させることで相殺して、ノズル3の自転を停止させる。
つまり、第1、第2モータ25、28の回転速度を予め設定すれば、ノズル3の移動軌跡を任意に設定することが可能であり、例えばノズル3を公転方向に回転させながら、当該ノズル3を自転方向に所定角度ずつ揺動させるような移動軌跡であってもこれを設定することが可能となっている。
上記第1供給源34は制御手段6によって作動を制御されるようになっており、制御手段6は所要時に第1供給源34から導管33を介して洗浄液通路31に第1洗浄液W1を供給するようになっている。
上記第2洗浄液通路35は、厚肉に形成された上記外管12の内部に形成された軸方向通路12Aと、当該軸方向通路12Aの上端部に設けられて外管12の外周面に開口する環状溝12Bと、当該軸方向通路12Aの下端部に設けられて上記外管12の外周面に開口した噴射口36とから構成され、上記噴射口36は上記蓋体15よりも下方に設けられている。
上記環状溝12Bは環状シール部材37によって覆われており、当該環状シール部材37には導管38を介して第2洗浄液W2を供給する第2供給源39に接続されており、当該第2供給源39は制御手段6によって作動を制御されるようになっている。
上記構成によれば、上記ノズル3を用いた第1洗浄液W1による洗浄とは別に、上記第2モータ28により外管12を回転させながら噴射口36から第2洗浄液W2を噴射することで、洗浄液によってタンク2の内面2Aを予備洗浄したり、すすぎ洗浄を行うことができる。
しかしながら、ノズル3の移動軌跡は第1、第2モータ25、28の回転速度によって定まるため、このような数値から三次元的なノズル3の移動軌跡をイメージするのは作業者にとって困難である。
そこで本実施例では、図4、図5に示す設定方法を用いることで、ノズル3の移動軌跡を視覚的にイメージさせて容易に設定することを可能としたものである。
上記表示手段7には、ノズル3の移動軌跡を設定するための移動軌跡設定部41と、上記移動軌跡設定部41で設定したノズル3の移動軌跡を作業の経過時間に沿って組み合わせた作業パターンを作成するための作業パターン設定部42とが表示されている。
本実施例では、複数種類のノズル3の移動軌跡を複数登録しておくことで、タンク2の内面2Aの形状等に合わせて複数のノズル3の移動軌跡を組み合わせれば、上記作業パターンを作成して洗浄作業の開始から終了までの動作を登録することが可能となっている。
公転方向モデル41aおよび自転方向モデル41bは、それぞれ環状に連続した32個の枠によって構成され、当該正方形を構成する各辺の略中央の枠に合わせて、ノズル3の向きを示す0、90、180、270が記載されている。
なお、本実施例における各枠の角度は11.25°刻みとなっているが、例えば5°刻みとして72個の枠にするなど、角度の刻み幅は任意に設定することが可能である。
また、各枠は作業者の指示によって白黒に表示が切り替わるようになっており、本実施例では、黒色に切り替えた枠に相当する向きに、ノズル3が向くようになっている。
なお、ここでは内面2Aが天面のない略立方体形状を有したタンク2を洗浄する場合の設定方法を説明し、この場合上記ノズル3の公転方向および自転方向の中心は上記タンク2の略中心位置となるよう、上記昇降機構5によって洗浄ユニット4の位置決めが行われるようになっている。
図5(a)は、タンク2の底面と側面との境界部分となる隅部の全周を洗浄する場合のノズル3の移動軌跡の設定画面を示している。
この場合、上記公転方向モデル41aに対しては、公転方向にノズル3が360°回転するよう、当該公転方向モデル41aのすべての枠を黒色に切り替え、これに対し上記自転方向モデル41bに対しては、ノズル3が斜め下方45°を向くよう、135(もしくは225)の枠のみを黒色に切り替える。
このよう設定することで、ノズル3の移動軌跡は、当該ノズル3が斜め下方45°を向いた状態で自転しないように保持され、その状態でノズル3が水平方向に公転するものとなり、ノズル3から噴射された洗浄液によって底面と側面との隅部の全周が洗浄されることとなる。
この場合、上記公転方向モデル41aに対しては、公転方向に対してノズル3が360°回転するよう、当該公転方向モデル41aのすべての枠を黒色に切り替え、これに対し上記自転方向モデル41bに対しては、ノズル3が水平を向くように、90(もしくは270)の枠のみを黒色に切り替える。
このよう設定することで、ノズル3の移動軌跡は、当該ノズル3が水平方向を向いた状態で自転しないように保持され、その状態でノズル3が水平方向に公転するようなものとなり、ノズル3から噴射された洗浄液によって上記側面の略中央部分の全周が洗浄されることとなる。
この場合、上記公転方向モデル41aに対しては、45(もしくは135)の枠のみを黒色に切り替え、また自転方向モデル41bに対しては、タンク2の側面および底面を向くよう、45~315の範囲の枠を黒色に切り替える。
このよう設定することで、ノズル3の移動軌跡は、当該ノズル3が当該ノズル3に対して45°の位置の隅部の上端部分を向いた状態から開始して、ノズル3が公転せずに自転のみを行うこととなる。
その結果、ノズル3からは洗浄液が一方の隅部の上端部から下端部へと噴射され、その後底面を対角状に通過すると、対角上に位置する他方の隅部の下端部から上端部へと洗浄液が噴射されることとなる。その際、タンク2上面の開口部2aに対しては洗浄液が噴射されないようになっている。
この場合、上記公転方向モデル41aのすべての枠を黒色に切り替え、これに対し上記自転方向モデル41bに対しては、ノズル3が斜め下方45°から真下を向くように135~180(もしくは180~225)の枠のみを黒色に切り替える。
このように設定することで、ノズル3の移動軌跡は、上記ノズル3が斜め下方45°から真下の範囲で自転方向に揺動しながら、当該ノズル3が公転方向に360°公転するものとなる。
このような移動軌跡を設定する場合、上記ノズル3を公転方向に複数回周回させることが望ましく、その際、ノズル3の移動軌跡が重複しないよう、制御手段6は上記ノズル3の自転方向の揺動周期を自動的に設定して、洗浄液がタンク2の底面に対して均等に噴射されるようにすることができる。
この場合、公転方向モデル41aのすべての枠を黒色に切り替え、これに対し上記自転方向モデル41bに対しては、ノズル3が斜め上方45°から水平を向くように45~90(もしくは270~315)の枠のみを黒色に切り替える。
このように設定することで、ノズル3の移動軌跡は、上記ノズル3が斜め上方45°から水平の範囲で自転方向に揺動しながら、当該ノズル3が公転方向に360°公転するものとなる。なお、この場合タンク2の天面に対しては洗浄液は噴射されないようになっている。
このような移動軌跡を設定する場合においても、上記ノズル3を公転方向に複数回周回させて、洗浄液がタンク2の側面に対して均等に噴射されるようにすることが望ましい。
また移動軌跡設定部41では、設定したノズル3の移動軌跡に沿って当該ノズル3を移動させながら、当該ノズル3を揺動させる設定を行うことも可能であり、表示手段7に表示された揺動動作設定ボタン43を選択することで設定することができる。
具体的には、例えば図5(a)のようなノズル3を所定角度に保持したまま水平方向に公転させる移動軌跡を設定した場合、上記ノズル3が水平方向に公転しながら上下に所定角度の範囲で揺動し、これにより広範囲の洗浄を行うことが可能となっている。なお、このときの揺動の範囲は任意に設定することが可能である。
このようにしてノズル3の移動軌跡が設定されると、制御手段6は設定されたノズル3の移動軌跡に従って上記ノズル3が移動するよう、上記第1、第2モータ25、28の回転速度を自動的に算出する。
このようにして設定されたノズル3の移動軌跡およびそのための第1、第2モータ25、28の回転速度は、設定したノズル3の移動軌跡ごとに設定されるIDと共に記憶されるようになっている。
具体的には、上記移動軌跡設定部41で設定したノズル3の移動軌跡のIDを読みだし、各移動軌跡における洗浄時間や洗浄サイクルを入力するとともに、当該IDを時系列的に並べることで、上記作業パターンを設定するようになっている。
例えば、最初に図5(a)で示す自転方向モデル41bで135を設定した移動軌跡Pa―1と、146.25を設定した移動軌跡Pa-2と、157.5を設定した移動軌跡Pa-3と、168.75を設定した移動軌跡Pa-4と、180を設定した移動軌跡Pa-5とを組み合わせた作業パターンを作成する。
この作業パターンによれば、ノズル3から噴射された第1洗浄液W1は、リング状の移動軌跡が同心状に徐々に縮径しながらタンク2の底面に噴射されることとなり、これによりタンク2の底面全体を洗浄することが可能となる。
この時、例えばタンク2の隅部などの汚れが落ちにくい部分については、繰り返し洗浄液を噴射すればよく、具体的には上記作業パターンに対して上記自転方向モデル41bに135を設定した移動軌跡Pa―1を複数回繰り返して設定すればよい。
また、図5(d)や(e)のような面状に洗浄液を噴射するように設定したノズル3の移動軌跡についても、これらを組み合わせて上記作業パターンを作成することが可能となっている。
また上記作業パターン設定部42を用いることで、複数のノズル3の移動軌跡を組み合わせて作業パターンを作成することができるため、タンク2の形状や汚れの付きやすい部分などに応じて様々な作業パターンを作成することができる。
また上記移動軌跡設定部41に、公転方向モデル41aおよび自転方向モデル41bと共に、図5に示すようなタンク2の内面2Aの形状や、洗浄液の洗浄位置を示す画像や動画を上記表示手段7に表示するようにしてもよい。
さらに、上記実施例のように略立方体形状を有するタンク2の場合には、図5に示すように公転方向モデル41aおよび自転方向モデル41bをタンク2の断面形状に合わせて正方形に枠部を整列させればよいが、これに対して円柱状のタンク2の場合には、公転方向モデル41aの枠部をその断面形状に合わせて略円形に整列させることも可能である。
さらに、上記実施例において自転方向モデル41bで45°を設定した場合、上記ノズル3は制御手段6によって45°斜め上方を向くように制御されるが、これに対し、ノズル3の先端がタンク2の天面と側面との境界部分の隅部を向くようにすることもできる。
その場合、上方の隅部と下方の隅部との間となる45~135として設定される枠については、タンク2の高さに合わせて各枠に設定されたノズル3が実際に向く角度のピッチを変更すればよい。
また、上記実施例は、ノズル3を上方からタンク2内に挿入し、その状態でノズル3を公転及び自転させるように構成しているが、被洗浄物の形状に応じて、被洗浄物の側方或いは下方からノズル3を被洗浄物内に挿入して洗浄するようにしても良く、またノズル3を三次元的に移動させて洗浄するものであれば、被洗浄物が必ずしもタンクのような内部空間を有するものでなくてもよい。
3 ノズル 6 制御手段
7 表示手段 12 外管
13 内管(回転軸) 14 旋回回転軸
21 第1傘歯車 22 第2傘歯車
25 第1モータ 28 第2モータ
41 移動軌跡設定部 41a 公転方向モデル
41b 自転方向モデル 42 作業パターン設定部
Claims (4)
- 内部に洗浄液通路が設けられて回転可能に軸支された回転軸と、当該回転軸と略直交する方向に設けられるとともに当該回転軸の先端に回転可能に軸支された旋回回転軸と、当該旋回回転軸に設けられて洗浄液を噴射するノズルと、上記回転軸および旋回回転軸を回転させてノズルを回転軸回りおよび旋回回転軸回りに回転させる第1モータおよび第2モータと、上記第1モータおよび第2モータをそれぞれ制御して上記ノズルの移動を制御する制御手段とを備えた洗浄装置の動作設定方法であって、
表示手段に、上記ノズルの回転軸回りの動作を設定するための第1回転モデルと、上記ノズルの旋回回転軸回りの動作を設定するための第2回転モデルとを表示する表示ステップと、
表示された第1回転モデルおよび第2回転モデルを用いて、ノズルの回転軸回りの動作およびノズルの旋回回転軸回りの動作をそれぞれ設定する設定ステップと、
設定されたノズルの回転軸回りの動作およびノズルの旋回回転軸回りの動作からノズルの移動軌跡を作成する作成ステップと、を備えることを特徴とする洗浄装置の動作設定方法。 - 作成した上記ノズルの移動軌跡を複数組み合わせて、被洗浄物を洗浄するための洗浄パターンを作成することを特徴とする請求項1に記載の洗浄装置の動作設定方法。
- 内部に洗浄液通路が設けられて回転可能に軸支された回転軸と、当該回転軸と略直交する方向に設けられるとともに当該回転軸の先端に回転可能に軸支された旋回回転軸と、当該旋回回転軸に設けられて洗浄液を噴射するノズルと、上記回転軸および旋回回転軸を回転させてノズルを回転軸回りおよび旋回回転軸回りに回転させる第1モータおよび第2モータと、上記第1モータおよび第2モータをそれぞれ制御して上記ノズルの移動を制御する制御手段とを備えた洗浄装置であって、
上記ノズルの回転軸回りの動作を設定する第1回転モデルと、上記ノズルの旋回回転軸回りの動作を設定する第2回転モデルとを表示する表示手段を備え、
上記第1回転モデルおよび第2回転モデルで設定されたノズルの回転軸回りの動作およびノズルの旋回回転軸回りの動作に基づいてノズルの移動軌跡が設定されることを特徴とする洗浄装置。 - 上記表示手段に、被洗浄物を洗浄するための洗浄パターンを作成する洗浄パターン作成部を備え、当該洗浄パターン作成部で複数の洗浄軌跡が組み合わされて上記洗浄パターンが作成されることを特徴とする請求項3に記載の洗浄装置。
Priority Applications (3)
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