JPH0380065B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明はロボツトの作業腕（本明細書におい
て、単に腕部分という）の先端部に取着して使用
される噴射ノズル（塗装、切削屑の排除等の吹き
付けノズルも含む）及びその噴射ノズルの使用方
法に関する。

（従来技術） 近年、製造ライン等における省力化の一環とし
て、加工、組立て等の各作業にロボツトが盛んに
使用されはじめた。そして、加工作業の後に行わ
れるその部分の洗浄あるいは塗装作業等（以下、
洗浄作業等という）においても、上記作業同様省
力化のためロボツトが使用される。従来、かかる
洗浄作業等には、第１２図に図示するような、ロ
ボツトの腕５の軸線５ｃと同軸上あるいは軸間距
離が近い平行軸上に流路１ａ及び噴射孔２が直線
状に形成された噴射ノズル１′（以下、直射ノズ
ルという）、あるいは第１３図に図示するような、
ロボツトの腕５の軸線５ｃと同軸上に形成されて
いる流路１ａに連続して屈曲した噴射孔２が形成
された噴射ノズル１′（以下、曲げノズルという）
が使用されていた。そして、上記噴射ノズルは、
第１２図、第１３図に図示するように、ノズルブ
ロツク４を介してロボツトＲの腕５の先端部分５
ａに取着され、該噴射ノズルを取着した腕５が関
節部５ｂの揺動軸Ｃを中心に自在に揺動して、対
象物（図示せず）に流体等（粒体も含む。以下同
じ）を噴射するよう構成されていた。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、流体の噴射（吐出）圧力が高い（70〜
100Kg／cm²）ため、軽量型のロボツトを用いて、
上記直射ノズルを使用する場合には、該直射ノズ
ルを対象物に対して所定角度以上傾斜させること
ができなかつた。即ち、直射ノズルを対象物に対
して傾斜させた場合、流体等の噴射により該噴射
方向と逆向（ノズルの長手軸に対し交角を有する
方向）に大きな反作用力（以下、反力という）が
生じ、そのためロボツトの関節部に大きな曲げモ
ーメントが作用して、関節部の許容負荷荷重以上
の負荷を生じさせることとなる。また、曲げノズ
ルを用いて洗浄する場合にも、上記同様の反力が
生じ、ロボツトの関節部分に大きな曲げモーメン
トが作用し、関節部の許容負荷荷重以上の負荷を
生じさせる。

また、ロボツトの関節部に許容負荷荷重以上の
曲げモーメントを生じさせないよう、直射ノズル
を対象物にして所定角度内で用いると、噴射ノズ
ルの可動範囲が限定されるため、第１４図に図示
するような、対象物６の穴部６ａの内周面あるい
な裏側６ｂ、底部６ｃ等の、ロボツトの腕に取着
した噴射ノズルが回り込めない部分では洗浄等す
ることができなかつた。

そこで、上述のような箇所を洗浄等する場合に
は、許容負荷容量の大きい重量型のロボツトに曲
げノズルを用いて洗浄するか、あるいは軽量型の
ロボツトを用い、対象物を載置した台部を回動ま
たは上下動可能な構造にして、洗浄等する箇所に
合わせて対象物の姿勢を変化させて洗浄等してい
た。

しかしながら、前者の場合には、軽量型のロボ
ツトに比べ価格的に非常に高価になる。また、後
者の場合には、洗浄液等に絶えずさらされる台部
を反転に加え上下昇降等の複雑な可動構造にしな
ければならないため、耐液（耐水）等の構造、あ
るいは台部の動作装置および制御にかなりの費用
が必要となる。さらに、上記台部の姿勢を変化さ
せて洗浄等する場合は、その姿勢変化に伴う所要
時間のため作業サイクルタイムが増加し、作業効
率が低下する。

本発明は上記現況に鑑み行われたもので、軽量
型のロボツトでもつて、対象物を姿勢変化させる
ことなく、全ての箇所を効率よく且つ安価に作業
可能とする噴射ノズル及びその噴射ノズルを使用
した洗浄等の方法を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 第１の発明にかかるロボツト用噴射ノズルは、
関節部を中心に揺動自在になつたロボツトの腕先
端部に取着される噴射ノズルであつて、上記噴射
ノズルの軸長手方向に形成された流路に対して交
角を有するよう且つ噴射孔が互いに対向するよう
形成されていることを特徴とする。

また、第２の発明にかかるロボツト用噴射ノズ
ルは、関節部を中心に揺動自在になつたロボツト
の腕先端部に取着される噴射ノズルであつて、上
記噴射ノズルの軸長手方向に形成された流路に対
し交角を有するよう且つ噴射孔が互いに対向する
よう形成されている噴射ノズルにおいて、上記対
向する噴射孔の少なくとも一方に噴射力を弱め洗
浄液等の飛散を防止する飛散防止器が取着されて
いることを特徴とする。

また、第３の発明は上記噴射ノズルを、関節部
を中心に揺動自在になつたロボツトの腕先端部に
取着することにより、ロボツトの設置位置近傍に
載置された対象物の全面及び該全面に形成された
穴部を、上記噴射ノズルを適宜回動、傾動及び移
動させることによつてのみ全て洗浄等することを
特徴とする。

（作用） しかして、第１の発明にかかるロボツト用噴射
ノズルは、洗浄作業等に際し、噴射孔が対向する
よう形成されているため、一方の噴射孔から流体
等が噴射すると同時に、対向する他方の噴射孔か
ら流体等が噴射し、互いに対向して噴射するため
各々の噴射反力が打ち消しあつて、ロボツトの関
節部には流体の噴射に起因する曲げモーメンは作
用しない。そのため、軽量型のロボツトでもつ
て、噴射ノズルを対象物に対し自在に傾斜させて
使用することが可能となる。その結果、軽量型の
ロボツトに用いる噴射ノズルにおいても、噴射孔
が軸長手方向に対し交角を有するよう構成するこ
とができ、洗浄物を固定したままでも洗浄物の穴
部、底面あるいは裏面も容易に洗浄することがで
きる。

また、第２の発明にかかるロボツト用噴射ノズ
ルは、対向する噴射孔の少なくとも一方に噴射力
を弱める飛散防止器が取着されているため、洗浄
物を洗浄していない側の噴射孔から噴射する洗浄
液等は、遠方に飛散することなくその噴射孔近傍
に飛散し、周囲に洗浄液等を撒き散らすことはな
い。

また、第３の発明にかかる上記噴射ノズルの使
用方法は、ロボツトの設置位置近傍に載置された
対象物の全面及び該全面に形成された穴部を、対
象物を動かすことなく且つ対象物に対する噴射ノ
ズルの傾斜角を配慮することなく、洗浄等するこ
とができるため、ロボツトの腕部の移動あるいは
関節部の回動に要する時間が最も少ない条件でも
つて対象物を洗浄等することが可能となり、洗浄
等の作業サイクルタイムを最小の時間に抑えるこ
とができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。以下、噴射ノズルの一種である洗浄ノズ
ルについて説明する。

第１図は本発明にかかる洗浄ノズルの側面図
で、第２図は同正面図である。図において、１は
洗浄ノズルで、洗浄ノズル１の先端部分には洗浄
用噴射孔２とバランス用噴射孔（洗浄用噴射孔２
に対向して設けられた噴射孔をいう。以下同じ）
３が形成されている。そして、上記洗浄用噴射孔
２とバランス用噴射孔３は、洗浄ノズル１の長手
方向の軸に対して直角に且つ対向するよう、また
口径が等しく形成されている。さらに、本実施例
の場合には、上記洗浄用噴射孔２とバランス用噴
射孔３は共に、洗浄ノズル１の軸１Ａ内に形成さ
れた流路１ａにつながつている。

そして、上記バランス用噴射孔３には、第４図
ａ，ｂに図示するように、一方の側面が閉じた筒
状体にメツシユ７を形成した飛散防止器Ｍが取着
されている。

また、上記洗浄ノズル１の基端部分は、３図に
図示するように、ノズルブロツク４を介してロボ
ツトＲの腕５の先端部分５ａに取着され、該腕５
は肘の関節部５ｂで揺動軸Ｃを中心に揺動自在に
なつている。

しかして、上記構成を有する洗浄ノズル１は、
洗浄用噴射孔２から洗浄液を噴射して洗浄物を洗
浄すると同時に、洗浄ノズル１の長手方向の軸に
対して対向して形成されたバランス用噴射孔３よ
り等しい圧力及び量の洗浄液が噴射される。この
ため、洗浄ノズル１の先端部分で生じる噴射によ
る反力は打ち消しあう。従つて、洗浄ノズル１を
洗浄しようとする対象物の箇所（面等）に対して
どのような角度に傾けても、ロボツトＲの肘の関
節部５ｂに、洗浄液の噴射反力による曲げモーメ
ントは生じない。また、バランス用噴射孔には、
飛散防止器Ｍが装着され、該飛散防止器Ｍのメツ
シユ７に洗浄液が邪魔されて噴射力が弱められる
ため、洗浄液は遠方まで飛散することなく噴射孔
３近傍に飛散し、周囲に洗浄液等を撒き散らすこ
とはない。

また、穴部を洗浄する際には、バランス用噴射
孔に装着されている飛散防止器Ｍを外して使用し
れば、バランス用噴射ノズルから噴射する洗浄液
もより有効に洗浄に利用できる。

従つて、対象物を洗浄する際、ロボツトの腕の
移動あるいは関節部の回動等に要する時間が最小
になるよう設定して、ロボツトを作動させるとそ
の先端に取着された洗浄ノズルは、洗浄箇所の形
状によつて該形状を構成する面との傾斜角が適宜
変化しながら、全ての面あるいはその面に形成さ
れた穴部を洗浄することができる。尚、上記洗浄
ノズルに代えて、洗浄ノズルの正面図である第７
図に図示するように、洗浄用噴射孔２を正面図に
おいて直交するよう二箇所、バランス用噴射孔３
を各々対向するよう反対側に二箇所に設けてもよ
い。あるいは、同様の正面図である第８図に図示
するように、洗浄用噴射孔２を正面図においてノ
ズルの周壁に複数配設し、バランス用噴射孔３を
各々対向するよう反対側に複数配設してもよい。
そして、必要に応じ、上記飛散防止器を、対向す
る一方の噴射孔に装着すればよい。

次に、本発明の他の実施例にかかる洗浄ノズル
を、第５図ａ，ｂ及び第６図ａ，ｂに基づいて説
明する。

本実施例の洗浄ノズルは、上記実施例の洗浄ノ
ズルと異なり、洗浄用とバランス用の流路が各々
独立し、そして洗浄用の流路は洗浄用の噴射孔に
接続し、バランス用の流路はバランス用の噴射孔
に接続している。即ち、第５図ａ，ｂに図示する
ように、洗浄ノズル１の軸心に洗浄液の流路１ａ
を形成し、その同心上の外周にバランス用の流体
（例えば水）の流路１ｂを形成する（第５図ｂ参
照）。あるいは、第６図ａ，ｂに図示するように、
洗浄ノズル１の軸心に洗浄用の流路１ａとバラン
ス用の流路１ｂを平行に形成する（第６図ｂ参
照）。そして、洗浄液の流路１ａは洗浄用の噴射
孔２に接続し、バランス用の流体の流路１ｂはバ
ランス用の噴射孔３に接続している。

従つて、洗浄作業に際し、洗浄物に対しては洗
浄液を噴射し、反力を打ち消すためにはバランス
用の流体が噴射する。このため、反力を打ち消す
ために無用の洗浄液を必要としない。

本発明にかかる噴射ノズルは、上述のように噴
射ノズルの軸長手方向に交角を有する噴射孔を形
成しても、あるいは洗浄等に際し対象物の面に噴
射孔を自在に傾斜させても、対向する噴射孔から
流体が噴射して互いの噴射反力を打ち消しあうた
め、噴射孔部分で一方側への力が発生しない。従
つて、ロボツトの関節部に曲げモーメントが作用
せず、軽量型のロボツトを使用して、洗浄物の穴
部の内周面、裏面、底部等、従来不可能であつた
箇所の洗浄等が可能となるとともに、対象物を一
度セツトするのみで全ての洗浄等（作業）が可能
となるため、作業サイクルタイムが大幅に短縮で
きる。

また、上述のように反力が生じないことに起因
して、噴射ノズルの軸長を長くしてもロボツトの
関節部に作用する曲げモーメントが増加しないた
め噴射ノズルの軸長を長くでき、そのため深穴の
洗浄等（作業）が可能となる。同様に、流体の噴
射による曲げモーメントが生じないことに起因し
て、噴射ノズルの軸部の肉厚も薄くできるため、
ロボツトの関節部分の負担が軽減される。

また、飛散防止器を装着すれば、洗浄等の作業
エリアを洗浄液等で汚すこともない。

尚、上記実施例にかかる洗浄ノズルは、洗浄用
噴射孔とバランス用噴射孔の口径が等しく形成さ
れているが、バランス用噴射孔の口径は洗浄用噴
射孔の口径より小さくして、ロボツトの関節部に
かかる負荷を軽減するような構成であつてもよ
い。また、上記洗浄ノズルの軸１Ａあるいは噴射
孔２，３の軸断面あるいは孔断面は、第５図ｂに
図示するように円形でも、あるいは図示していな
いが多角形であつてもよい。

また、上記第４図ａ，ｂに図示される飛散防止
器に代えて、第９図に図示するように、リング８
の開口部８ａにメツシユ７を張り、リングの外周
におねじ９を形成し、バランス用噴射孔の内径に
対応するめねじを形成してバランス用噴射孔３に
取着するようにした飛散防止器にしてもよい。さ
らには、第１０図に図示するように、袋ナツト１
０の袋部１０ａ噴射用の開口１０ｂを形成し、開
口１０ｂの周囲よりナツトの内側に一方の側面が
閉じた筒状体のメツシユ７を固着して飛散防止器
を形成し、該袋ナツト１０をバランス用噴射孔３
の開口部に装着してもよい。あるいは、第１１図
に示すように、バランス用噴射孔３に、略半球状
体のメツシユ７を被せて飛散防止器を形成しても
よい。

（発明の効果） 本発明にかかる噴射ノズルは、上述のように、
従来高価な重量型のロボツトを設備したり、洗浄
物の台部をロボツトの動作と同期させて可動させ
るよう構成しなければできなかつた作業を、軽量
型のロボツトで処理することができるようになる
ため、従来ロボツトの導入が採算的に不可能であ
つた作業場にもロボツトの導入を可能にする。そ
の結果、ロボツトの潜在需要を惹起し、ロボツト
の普及を飛躍的に促進するという、大きな波及効
果を有する。また、飛散防止器を装着すれば、バ
ランス用噴射ノズルにより洗浄等の作業エリアを
洗浄液等で汚すこともない。

また、本発明にかかる上記噴射ノズルの使用方
法は、噴射ノズルの傾斜角度を任意にすることが
できるため、ロボツトの腕部の移動あるいは関節
部の回動に要する時間が最も少ない条件に設定す
ることが可能となり、従つて作業サイクルタイム
を最小にすることができ、その結果作業性が大幅
に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる洗浄ノズルの側面図、
第２図は同正面図、第３図は洗浄ノズルをロボツ
トの腕に取着した状態での側面図、第４図ａ，ｂ
は飛散防止器の側断面図および正面図、第５図
ａ，ｂ及び第６図ａ，ｂは他の実施例にかかる側
面図及び断面図、第７図、第８図は同他の実施例
にかかる洗浄ノズルを示す正面図、第９図〜第１
１図は他の実施例にかかる飛散防止器の側断面
図、第１２図、第１３図は従来の噴射ノズルを示
す側面図、第１４図は噴射ノズルをロボツトの腕
に取着して対象物を洗浄する作業状態を示す側面
図である。 １……洗浄ノズル、１ａ，１ｂ……流路、２…
…洗浄用噴射孔、３……バランス用噴射孔、Ｍ…
…飛散防止器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 関節部を中心に揺動自在になつたロボツトの
   腕先端部に取着される噴射ノズルであつて、上記
   噴射ノズルの軸長手方向に形成された流路に対し
   交角を有するよう且つ噴射孔が互いに対向するよ
   う形成されていることを特徴とするロボツト用噴
   射ノズル。 ２ 前記対向する噴射孔及び該噴射孔につながる
   軸長手方向の流路が独立して形成されていること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のロボツ
   ト用噴射ノズル。 ３ 関節部を中心に揺動自在になつたロボツトの
   腕先端部に取着される噴射ノズルであつて、上記
   噴射ノズルの軸長手方向に形成された流路に対し
   交角を有するよう且つ噴射孔が互いに対向するよ
   う形成されている噴射ノズルにおいて、上記対向
   する噴射孔の少なくとも一方に噴射力を弱め洗浄
   液等の飛散を防止する飛散防止器が取着されてい
   ることを特徴とするロボツト用噴射ノズル。 ４ 前記飛散防止器が、噴射孔の孔横断面に設け
   られたメツシユであることを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載のロボツト用噴射ノズル。 ５ ノズルの軸長手方向に形成された流路に対し
   交角を有するよう且つ噴射孔が互いに対向するよ
   う形成されている噴射ノズルを、関節部を中心に
   揺動自在になつたロボツトの腕先端部に取着する
   ことにより、ロボツトの設置位置近傍に載置され
   た対象物の全面及び該全面に形成された穴部を、
   上記噴射ノズルを適宜回動、傾動及び移動させる
   ことによつてのみ全て洗浄等することを特徴とす
   る噴射ノズルの使用方法。