JP7178241B2 - ノズル洗浄システム - Google Patents

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Description

本発明は、吸着ノズルを洗浄するノズル洗浄システムに関するものである。
特許文献1には、(a)ノズル保持具に保持された吸着ノズルに向かって洗浄水を噴射する第1噴射器を備えた第1洗浄ユニットと、(b)第1噴射器から吸着ノズルに向かって噴射された洗浄水を溜める貯水槽と、(c)その貯水槽に溜まった洗浄水をフィルタを介して汲み上げて吐出するポンプと、(d)そのポンプの吐出部と第1洗浄ユニットとを接続する通路とを含むノズル洗浄システムが記載されている。本ノズル洗浄システムにおいて、貯水槽に溜まった洗浄水はポンプによって汲み上げられて吐出され、その吐出した洗浄水が通路を経て第1洗浄ユニットに供給され、吸着ノズルに向かって噴射される。
国際公開第2015/162699パンフレット
発明の解決しようとする課題
本発明の課題は、ノズル洗浄システムの改良であり、作業者による貯水槽の分解清掃の頻度を低くすることである。
課題を解決するための手段および効果
本発明のノズル管理システムにおいては、貯水槽に洗浄水を噴射する第2噴射器を備えた第2洗浄ユニットが設けられ、ポンプから吐出された洗浄水が第1洗浄ユニットのみならず第2洗浄ユニットにも供給される。第2洗浄ユニットから貯水槽に洗浄水が噴射され、貯水槽に溜まった洗浄水が撹拌される。それにより、異物が貯水槽の底部に堆積し難くすることができ、作業者による貯水槽の分解清掃の頻度を低くすることができる。
本発明の実施例1のノズル洗浄システムを備えたノズル管理システムを概念的に示す斜視図である。 上記ノズル洗浄システムの洗浄対象となる吸着ノズルが使用される実装機の斜視図である。 上記吸着ノズルを示す斜視図である。 上記ノズル洗浄システム全体を概念的に示す図である。 上記ノズル洗浄システムのノズル洗浄装置の一部を示す斜視図である。 上記ノズル洗浄システムの制御装置に記憶された貯水槽洗浄プログラムを表すフローチャートである。 本発明の実施例2のノズル洗浄システムを概念的に示す図である。
以下、本発明の一実施形態に係るノズル洗浄システムを含むノズル管理システムについて、図面に基づいて説明する。また、本ノズル洗浄システムにおける洗浄対象である吸着ノズルNは図2に示す実装機において使用されるものである。
図2に示す実装機4においては、吸着ノズル(以下、単にノズルと称する)Nを用いて電気部品(以下、単に部品と称する)Eを回路基板(以下、単に基板と称する)Sに装着する装着作業が行われる。
実装機4は、 (a)基板Sを搬送するとともに予め決められた位置において保持する基板搬送保持装置6、(b)部品Eを供給する部品供給装置8、(c)部品供給装置8によって供給される部品Eを基板Sに装着する部品装着装置10、(d)ノズルステーション12等を含む。
部品装着装置10は、複数のノズルNを保持するノズル保持部13を備えた装着ヘッド14と、装着ヘッド14を移動させる装着ヘッド移動装置16とを含む。部品供給装置8によって供給される部品Eは、ノズルNによって吸着保持され、基板搬送保持装置6によって保持された基板Sの上方に移動させられた後、吸着保持が解除されることにより基板S上に装着される。
ノズルNは、図3に示すように、吸着管20と、吸着管20を保持する本体22と、本体22に設けられたフランジ24とを含む。吸着管20は、本体22に対して伸縮可能に取り付けられている。ノズルNは、本体22に設けられた掛止ピン26を利用してノズル保持部13に保持される。
ノズルNがノズル保持部13に保持された状態において、吸着管20には、ノズル保持部13等を介して図示しないエア源、真空ポンプが接続され、正圧および負圧が選択的に供給される。負圧の供給により部品Eが吸着保持され、正圧の供給により吸着保持された部品Eが放される。また、フランジ24の上面には、当該ノズルNの種類を表す2Dコードが記されたプレートが取り付けられている。
ノズルステーション12には、複数のノズルNが収容されたトレイTが着脱可能に保持される。ノズルステーション12において、ノズル保持部13に保持されたノズルNとトレイTに収容されているノズルNとが、必要に応じて交換される。
実装機4において使用されるノズルNは図1に示すノズル管理機30において管理される。ノズル管理機30は、(a)本体32、(b)ノズルNが保持されたパレットPを収容するパレット収容装置34、(c)ノズル移載装置36、(d)ノズル検査装置38、(e)ノズル洗浄装置40等を含む。パレットPには、ノズル管理機30に収容されるノズルNが保持されるため、収容用パレットPと称することができる。収容用パレットPの各々には、図示しない2Dコードが記されたプレートが取り付けられている。
ノズル管理機30において、ノズル管理機30の前後方向をx、上下方向をz、幅方向をyとする。x、y、zは互いに直交する。
パレット収容装置34は、支持アーム42と、支持アーム42を上下方向に移動させるアーム昇降装置44と、支持アーム42を前後方向に移動させるアーム進退装置45と、パレット収容タワー46とを含む。パレット収容タワー46は、上下方向に隔てて設けられた複数のパレット保持部47を含む。複数のパレット保持部47の各々は、幅(y)方向に隔てて設けられた一対のバー48を含む。これら複数対のバー48の各々に、それぞれ、収容用パレットPが保持され得る。支持アーム42は、アーム進退装置45により、パレット収容タワー46に接近する接近位置とパレット収容タワー46から離間した離間位置とに移動可能とされている。
例えば、パレット収容タワー46に収容された収容用パレットPを取出して上昇端位置まで運搬する場合には、支持アーム42が接近位置まで移動させられる。一対のバー48に保持された収容用パレットPが支持アーム42によって取り出されて、保持される。その後、支持アーム42は離間位置まで移動させられ、離間位置において、アーム昇降装置44により上昇端位置まで昇降させられる。支持アーム42の上昇端位置において、収容用パレットPと並ぶ位置にノズル載置プレート50が設けられる。ノズル載置プレート50にはノズルNが保持可能とされている。
ノズル移載装置36は、トレイT、収容用パレットP、ノズル載置プレート50、ノズル保持具としての洗浄用パレットPwの間でノズルNを移載する装置である。ノズル移載装置36は、ノズルNを保持するノズル保持部56を備えた移載ヘッド58と、移載ヘッド58をx、y、z方向に移動可能なヘッド移動装置60とを含む。移載ヘッド58にはカメラ62が取り付けられる。カメラ62によってノズルN、収容用パレットPに付された2Dコードが読み取られる。ノズル管理機30において、収容されるノズルNの2Dコードは、そのノズルNが保持される収容用パレットPの2Dコードと対応付けて記憶されて、管理される。
なお、トレイTは、本体32の保持ステージ64に載置可能とされていて、適宜、作業者によって保持ステージ64に載せられる。
ノズル検査装置38は、ノズルNを検査するものであり、カメラ、流量測定装置、ロードセル等を含む。ノズル検査装置38によって、ノズルNの先端部の形状、ノズルNの内部を流れるエアの流量、ノズルNの吸着管20を伸縮させるのに要する荷重等が検査される。ノズル検査装置38によって不良であると判定されたノズルNは、廃棄される。
ノズル洗浄装置40は、ノズルNを洗浄するものであり、図4,5に示すように、(a)ハウジング70、(b)パレット搬送保持装置72、(c)ハウジング70の内部に設けられた一対の第1洗浄ユニット74,75、(d)貯水槽76、(e)貯水槽76の内部に設けられた第2洗浄ユニット78、(f)貯水槽76に溜まった洗浄水を汲み上げて吐出するポンプ82、(g)ポンプ82から吐出された洗浄水を第1洗浄ユニット74,75と第2洗浄ユニット78とに供給する洗浄水供給装置84等を含む。
ハウジング70は概してボックス型を成したものであり、ハウジング70の内部においてノズルNの洗浄が行われる。そのため、ハウジング70を洗浄庫と称することができる。また、第1洗浄ユニット74,75からノズルNに向かって洗浄水が噴射されるが、その噴射された洗浄水はハウジング70の底部に溜まる。そのため、ハウジング70の底部の洗浄水が溜まる部分が貯水槽76とされる。ハウジング70の底部は貯水槽76の底部でもある。
一対の第1洗浄ユニット74,75は、それぞれ、本体90と、本体90に形成された複数の噴射孔92とを有する第1噴射器94と、第1噴射器94を概して水平方向に移動させる第1噴射器移動装置96とを備える。一対の洗浄ユニット74,75は、上下方向に隔たって、各々の第1噴射器94の噴射孔92の開口が互いに対向する姿勢で、ハウジング70の内部に設けられる。
パレット搬送保持装置72は、洗浄対象となるノズルNが保持されたパレットである洗浄用パレットPwを移動させて保持するものである。パレット搬送保持装置72は、ハウジング70の一対の第1洗浄ユニット74,75の間に、一部がハウジング70から突出した状態で設けられる。パレット搬送保持装置72は、洗浄用パレットPwを移載位置、洗浄位置、乾燥位置の間で移動させて、保持する。移載位置は、ハウジング70の外部に位置し、トレイT、収容用パレットP、ノズル載置プレート50、洗浄用パレットPwの間で、ノズル移載装置36によりノズルNが移載され得る位置である。洗浄位置は、ハウジング70の内部の、洗浄用パレットPwに保持されたノズルNが一対の洗浄ユニット74,75によって洗浄され得る位置であり、乾燥位置は、ハウジング70の内部の、洗浄用パレットPwに保持されたノズルNが図示しない乾燥装置により乾燥され得る位置である。なお、洗浄位置と乾燥位置とは同じ位置とすることができる。
また、一対の第1洗浄ユニット74,75、パレット搬送保持装置72と貯水槽76との間の一部に仕切り板98が設けられる。第1洗浄ユニット74,75から噴射された洗浄水は、仕切り板98に沿って流れ、貯水槽76に溜まる。また、仕切り板98の上面にはスポンジが設けられ、仕切り板98に当たった洗浄水の跳ね返りに起因して、ノズルNが汚れるのが防止される。
第2洗浄ユニット78は、貯水槽76の内部を清掃するものであり、貯水槽76の内部に洗浄水を噴射する第2噴射器100を含む。第2噴射器100は、例えば、図示しない噴射孔が貯水槽76の底面に平行に伸び、かつ、噴射孔の開口が側壁に対向する姿勢(向き)で、貯水槽76に取り付けることができる。第2噴射器100から洗浄水が噴射されることにより、貯水槽76に溜まった洗浄水が撹拌される。なお、第2噴射器100に形成された噴射孔の形状、噴射孔の個数、第2噴射器100の取付け位置(噴射孔の向き)等は図4に示す態様に限定されず、貯水槽76に溜まった洗浄水を良好に撹拌可能な態様とすればよい。
ポンプ82は、貯水槽76の底部に接続された通路104に設けられる。通路104の貯水槽76の底部とポンプ82との間にフィルタ106が設けられ、ポンプ82によってフィルタ106を介して貯水槽76に溜まった洗浄水が汲み上げられる。ポンプ82は、ポンプモータ108により駆動される。
洗浄水供給装置84は、ポンプ82の吐出部と第1洗浄ユニット74,75とを接続する第1通路130と、第1通路130と第2洗浄ユニット78とを接続する第2通路132と、第1通路130と第2通路132との接続部に設けられた切換え弁140とを含む。切換え弁140はソレノイド142を備えた電磁弁であり、ポンプ82の吐出部を第1洗浄ユニット74,75に連通させて、第2洗浄ユニット78から遮断する第1位置と、ポンプ82の吐出部を第2洗浄ユニット78に連通させて第1洗浄ユニット74,75から遮断する第2位置とに切換え可能なものである。切換え弁140の第1位置において、ポンプ82から吐出された洗浄水が第1洗浄ユニット74,75に供給され、切換え弁140の第2位置において、ポンプ82から吐出された洗浄水が第2洗浄ユニット78に供給される。
また、貯水槽76には、外部、すなわち、ノズル洗浄装置40の外部へ貯水槽76に溜まった洗浄水を排出する排水機構120、ノズル洗浄装置40の外部から貯水槽76の内部に洗浄水を供給する給水機構122が設けられる。排水機構120は貯水槽76に接続された排水管と、排水管を開閉するバルブ(蛇口)とを含む。バルブは作業者によって操作可能とされている。なお、排水機構120の構成要素である排水管は、ハウジング70のポンプ82が設けられた通路104とは異なる位置に接続されている。
給水機構122も、同様に、貯水槽76に接続された給水管と、給水管を開閉するバルブ(蛇口)とを含む。例えば、貯水槽76に溜まった洗浄水が汚れた場合等には排水機構120から外部に排出され、貯水槽76に溜まった洗浄水が少なくなった場合等に給水機構122から洗浄水が供給されるようにすることができる。
本ノズル管理機30は、コンピュータを主体とする制御装置170によって制御される。制御装置170には、複数のセンサが接続されるとともに、切換え弁140のソレノイド142等、ポンプ82を駆動するポンプモータ108等が図示しない駆動回路を介して接続される。また、図1に示すように、作業者によって操作される貯水槽洗浄スイッチ174、ディスプレイ176等が接続される。
以上のように構成された本ノズル管理機30において、ノズル洗浄装置40によって洗浄される対象のノズルNが、トレイT,収容用パレットP,ノズル載置プレート50等から、ノズル移載装置36によって移載位置にある洗浄用パレットPwに移載される。洗浄対象のノズルNが保持された洗浄用パレットPwがパレット搬送保持装置72によってハウジング70の内部の洗浄位置まで搬送されて保持される。切換え弁140の第1位置において、ポンプモータ108によりポンプ82が駆動される。ポンプ82によって貯水槽76に溜まった洗浄水がフィルタ106を介して汲み上げられて、第1洗浄ユニット74,75に供給される。第1洗浄ユニット74,75の各々において、第1噴射器94が洗浄水をノズルNに向かって噴射しつつ噴射器移動装置96によって移動させられる。
一方、第1噴射器94の各々からノズルNに向かって噴射された洗浄水は貯水槽76に溜まる。貯水槽76に溜まった洗浄水はポンプ82によって汲み上げられて吐出されるが、吐出された洗浄水は洗浄水供給装置84(第1通路130)を経て第1洗浄ユニット74,75に供給される。このように、ノズル洗浄装置40において、洗浄水が第1洗浄ユニット74,75、貯水槽76、ポンプ82、洗浄水供給装置84(第1通路130)を経て循環させられる。
ノズルNの洗浄が終了した場合には、パレット搬送保持装置72により洗浄用パレットPwがハウジング70の内部の乾燥位置へ搬送されて保持される。洗浄用パレットPwに保持されたノズルNは、図示しない乾燥装置により乾燥される。その後、洗浄用パレットPwはハウジング70の外部の移載位置に移動させられ、洗浄後のノズルNが、収容用パレットP,トレイT、ノズル載置プレート50等へ移載される。その際に、ハウジング70の外部に設けられたノズル乾燥器180においてノズルNをさらに乾燥させることができる。
それに対して、ノズルNの洗浄が行われない場合において、貯水槽76の清掃の要求がある場合、例えば、貯水槽洗浄スイッチ174のON操作が行われた場合等には、図6のフローチャートで表される貯水槽洗浄プログラムが実行される。
ステップ1(以下、S1と略称する。他のステップについても同様とする)において、ソレノイド142がONとされることにより切換え弁140が第2位置に切換えられ、S2において、ポンプモータ108によりポンプ82が駆動される。S3において、設定時間が経過したか否かが判定される。設定時間は作業者によって入力されるようにしたり、予め貯水槽76の洗浄を行い得る長さに設定されるようにしたりすること等ができる。設定時間が経過した場合には、S4において、ポンプモータ108が停止させられることによりポンプ82が停止させられる。S5において、切換え弁140が第1位置に切り換えられる。また、S6において、ディスプレイ176に排出機構120の蛇口の開操作を行うよう指令が表示される。
従来は、設定期間毎に、作業者に、貯水槽76に溜まった洗浄水を入れ替えたり、ノズル洗浄装置40の分解清掃を行ったりするように要求されていた。貯水槽76に溜まる洗浄水は、ノズルNの洗浄に用いられたものであるため、ノズルNから落下した物(ノズルNに付着していた物)が含まれる。また、洗浄水として工業用精製水が用いられるのが普通であるが、工業用精製水には塩素等が含まれていないため、腐食し易く、雑菌が繁殖し易い。また、これら雑菌、ノズルNから落下した物等の異物が、貯水槽76に堆積する場合がある。貯水槽76に溜まった洗浄水を入れ替えることにより、洗浄水を入れ替えない場合に比較して、異物の堆積を抑制することは可能であるが、十分な効果は得られない。また、貯水槽76に溜まった洗浄水を入れ替えても、堆積した異物を取り除くことは困難である。そのため、作業者に、ノズル洗浄装置40を分解してハウジング70の内部を清掃するよう要求されるのである。
それに対して、本実施例においては、ポンプ82から吐出された洗浄水が貯水槽76の第2洗浄ユニット78に供給されて、貯水槽76の内部に噴射され、それにより、貯水槽76に溜まった洗浄水が撹拌される。その結果、貯水槽76に溜まった洗浄水を入れ替える場合より、貯水槽76の底部に異物が堆積し難くすることができる。また、貯水槽76の底部に堆積した異物を浮き上がらせることができるため、排水機構120の蛇口が開操作されることにより、異物が浮いた洗浄水を外部に排出させることができる。それにより、貯水槽76の内部を洗浄することができる。このように、本実施例においては、作業者がノズル洗浄装置40を分解してハウジング70の内部の清掃を行う頻度を少なくすること等ができるのであり、清掃を行う必要がなくなる場合もある。
なお、この場合には、貯水槽76の洗浄水が、ポンプ82、洗浄水供給装置86(第2通路132)、第2洗浄ユニット78を経て循環させられる。
なお、上記実施例においては、貯水槽洗浄スイッチ174のON操作により、貯水槽清掃プログラムが実行されるようにされていたが、予め決められた清掃タイミングに達した場合に、貯水槽清掃プログラムが自動で実行されるようにすることもできる。
また、貯水槽76に第2洗浄ユニット78から洗浄水の噴射が行われる毎に、排水機構120から洗浄水が排出されるようにすることは不可欠ではなく、第2洗浄ユニット78からの洗浄水の噴射が設定回数行われた後に、排水機構120から洗浄水が排出させられるようにすることもできる。
さらに、切換え弁140は電磁弁とする必要は必ずしもなく、作業者によって操作可能なマニュアル式切換え弁とすることもできる。
以上のように、本実施例においては、ノズル洗浄装置40、制御装置170の図6のフローチャートで表される貯洗浄水用洗浄プログラムを記憶する部分、実行する部分等によりノズル洗浄システムが構成される。洗浄水供給装置86は選択的供給装置でもある。また、第1噴射器94の噴射孔92の周辺の部分等によりノズルが構成されると考えることができる。同様に、第2噴射器100の噴射孔の周辺の部分等によりノズルが構成されると考えることができる。
ノズル洗浄システムの別の態様について説明する。本実施例においては、洗浄水供給装置198が、第2通路132に設けられた絞り200を含む。絞り200によって絞られた第2通路132の流路面積等により、ポンプ82から吐出された洗浄水のうちの第1洗浄ユニット74,75に供給される洗浄水の流量と、第2洗浄ユニット78に供給される洗浄水の流量との比率が決まる。換言すれば、絞り200を、第1洗浄ユニット74,75に供給される洗浄水の流量と、第2洗浄ユニット78に供給される洗浄水の流量との比率が設定比率となるように設計することができる。
本実施例においては、ノズルNが第1洗浄ユニット74,75により洗浄される場合であっても、すなわち、ポンプ82が駆動されている間、第2洗浄ユニット78にも洗浄水が供給され、第2洗浄ユニット78から貯水槽76の内部に洗浄水が噴射される。ポンプ82から吐出された洗浄水は、第1洗浄ユニット74,75と第2洗浄ユニット78とに設定比率で分配されるのである。
また、貯水槽76に第2洗浄ユニット78から洗浄水が噴射される時間の合計が予め定められた時間を越えた場合に、排水機構120から貯水槽76の洗浄水が排出させられるようにすること等ができる。
本実施例において、第1通路130、第2通路132、絞り200等により洗浄水供給装置、分配装置が構成される。
なお、絞り200を可変絞りとすることもできる。本実施例においては、可変絞り200による第2通路132の流路面積の調整により、第1洗浄ユニット74,75に供給される洗浄水の流量と第2洗浄ユニット78に供給される洗浄水の流量との比率を設定することができる。
また、第1洗浄ユニット74,75には工業用精製水が直接供給され、第2洗浄ユニット78にポンプ82から吐出された洗浄水が供給されるようにすることもできる等、その他、本発明は、上記実施例の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の態様で実施することができる。
40:ノズル洗浄装置 70:ハウジング 74,75:第1洗浄ユニット 76:移動装置 72:パレット搬送保持装置 76:貯水槽 78:第2洗浄ユニット 82:ポンプ 84,198:洗浄水供給装置 94:第1噴射器 106:フィルタ 116:第2噴射器 120:排水機構 130:第1通路 132:第2通路 140:切換え弁 170:制御装置 174:貯水槽洗浄スイッチ 200:絞り N:ノズル T:トレイ Pw:洗浄用パレット

Claims (7)

  1. ノズル保持具に保持された吸着ノズルに向かって洗浄水を噴射する第1噴射器を備えた第1洗浄ユニットと、
    前記第1噴射器から前記吸着ノズル向かって噴射された前記洗浄水を溜める貯水槽と、
    その貯水槽に溜まった前記洗浄水をフィルタを介して汲み上げて吐出するポンプと、
    そのポンプから吐出された洗浄水を前記第1洗浄ユニットに供給する洗浄水供給装置とを含むノズル洗浄システムであって、
    当該ノズル洗浄システムが、前記貯水槽の底部に前記洗浄水を噴射する第2噴射器を前記貯水槽の底部に備え、前記第2噴射器から噴射された前記洗浄水により前記貯水槽を洗浄する第2洗浄ユニットを含み、
    前記洗浄水供給装置が、前記ポンプから吐出された前記洗浄水を前記第2洗浄ユニットにも供給するものであるノズル洗浄システム。
  2. 前記洗浄水供給装置が、前記ポンプから吐出された前記洗浄水を前記第1洗浄ユニットと前記第2洗浄ユニットとのいずれか一方に選択的に供給する選択的供給装置である請求項1に記載のノズル洗浄システム。
  3. 前記選択的供給装置が、
    前記ポンプと前記第1洗浄ユニットとを接続する第1通路と、
    前記第1通路と前記第2洗浄ユニットとを接続する第2通路と、
    前記第1通路の前記第2通路の接続部に設けられ、前記ポンプを前記第1洗浄ユニットに連通させて前記第2洗浄ユニットから遮断する第1位置と、前記ポンプを前記第2洗浄ユニットに連通させて前記第1洗浄ユニットから遮断する第2位置とに切換え可能な切換え弁と
    を含む請求項2に記載のノズル洗浄システム。
  4. 前記切換え弁が、ソレノイドを備えた電磁弁であり、
    当該ノズル洗浄システムが、前記ポンプを駆動する電動モータであるポンプモータを制御するとともに、前記切換え弁を制御する制御装置を含む請求項3に記載のノズル洗浄システム。
  5. 前記洗浄水供給装置が、前記ポンプから吐出された前記洗浄水を前記第1洗浄ユニットと前記第2洗浄ユニットとに設定比率で分配する分配装置である請求項1に記載のノズル洗浄システム。
  6. 前記分配装置が、
    前記ポンプと前記第1洗浄ユニットとを接続する第1通路と、
    前記第1通路と前記第2洗浄ユニットとを接続する第2通路と、
    前記第2通路に設けられた絞りと
    を含む請求項5に記載のノズル洗浄システム。
  7. 当該ノズル洗浄システムが、前記貯水槽に設けられ、前記貯水槽に溜まった洗浄水を外部に排出させる排水機構を含む請求項1ないし6のいずれか1つに記載のノズル洗浄システム。
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