TWI399249B - High pressure wash liquid jet cleaning device - Google Patents

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TWI399249B
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Yoshiaki Aoki
Morimasa Kuge
Keiji Tsujita
Hideyuki Tanaka
Mitsuru Nomura
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Kawasaki Heavy Ind Ltd
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Description

高壓洗淨液噴射式洗淨裝置
本發明主要係關於一種對液晶面板、電漿面板、太陽電池面板、有機EL(Electro-Luminescence,電激發光)面板等之FPD(平板顯示器)或大型板狀玻璃或半導體晶圓等之平坦板狀物噴射高壓洗淨液以進行洗淨的高壓洗淨液噴射洗淨裝置(亦稱為噴水洗淨機)。詳言之,係關於能在例如液晶顯示器或半導體晶圓等之製程中使用,對玻璃基板表面之微小粒子或有機物或金屬雜質之類導致產量降低之污濁物質噴射高壓洗淨液(包含高壓水)以將之除去,構造簡單且能低成本化的高壓洗淨液噴射洗淨裝置。
作為此種高壓洗淨液噴射洗淨裝置,已提出了一種裝置,其係一邊使排列複數個高壓液噴射嘴而安裝之保持具旋轉(圓運動)或一邊沿圓錐狀擺動,一邊將從該洗淨裝置噴射之高壓洗淨液垂直噴射於洗淨對象物,藉此以從噴射嘴噴射之高壓洗淨液洗淨洗淨對象物之一面(參照例如專利2705719號公報)。此裝置具備將高壓洗淨液噴射成一條直線狀之集束型嘴部。
以往一般洗淨裝置所使用之嘴部多係所噴射之洗淨液擴散成圓錐狀之錐型、或擴散成扇狀之扇型。若係此等嘴部,並不需如上述公報之洗淨裝置般進行圓運動或擺動以使洗淨液之噴流擴散並使該擴散之幅度擴大。
另一方面,上述公報之洗淨裝置中,由於使用洗淨液不擴散而呈一條直線狀噴射的集束型噴射嘴,因此所噴射之洗淨液之能量密度較錐型或扇型高出數十倍。因此,在洗淨面之剝離、洗淨效果非常優異。然而,洗淨液接觸於洗淨對象物之區域(面積)極度狹小,而僅能洗淨局部部分。換言之,洗淨液未接觸之部位寬廣,而該等部位未被洗淨。
為了解決此問題,本案之發明者群,開發出了下述之洗淨方法及其裝置並提出發明專利申請(日本特願2007-281322),即:一邊使洗淨對象物以一定速度移動一邊從多數個高壓液噴射嘴將洗淨液對該洗淨對象物呈一直線狀噴射而予以洗淨之一種高壓液噴射洗淨方法,使各高壓液噴射嘴朝向洗淨對象物且相互分隔間隔排列於共通之保持具,使該各高壓液噴射嘴之方向一致,一邊使該各高壓液噴射嘴透過該保持具一體旋轉圓運動一邊從各高壓液噴射嘴對洗淨對象物噴射高壓液。
與此種洗淨裝置相關之其他先行技術中亦有提出一種洗淨裝置(參照例如日本特開2006-10947號公報),其具備:檢測出洗淨對象物之表面內附著物較其他區域多之特定區域的檢測手段、將前述洗淨對象物以沿其搬送方向傾斜之狀態保持的保持手段、藉由前述保持手段保持前述洗淨對象物之狀態下沿前述搬送方向搬送的搬送手段、對前述洗淨對象物之表面吐出洗淨液之吐出手段、以及沿前述洗淨對象物之寬度方向(即前述表面之面內方向且為與前述搬送方向正交之方向)移動前述吐出手段的移動手段,對前述特定區域選擇性地從前述吐出手段吐出洗淨液。
如上所述,若越增加使保持具旋轉圓運動時之旋轉速度,洗淨密度則越高,但另一方面,保持具或包含保持具之裝置整體的振動則增大。亦即,此振動加速度由於會以旋轉速度之平方增大,若為日本專利2705719號公報所記載之手持式洗淨裝置,則作業人員難以在手持狀態下持續洗淨作業。又,若將安裝於保持具之嘴部數目增加至2倍~3倍,則不僅保持具之全長會延伸,且保持具之外徑亦會大幅變大,因此作為手持式洗淨裝置並不實際。
日本特開2006-10947號公報所記載之裝置,係集中洗淨洗淨對象物上附著物較多之特定區域,並非能均一地洗淨洗淨對象物之整體的裝置。
前案之上述日本專利申請之洗淨裝置70,如圖12所示,係一邊使排列有多數個高壓水噴射嘴72之保持具71以使兩側之驅動軸74偏心旋轉之方式在水平面內進行旋轉圓運動,一邊進行洗淨的構造所構成。因此,圖12中往Y方向加振時,二等邊三角形之彎曲力矩係作用於保持具71。因此,保持具71需具有可勝過該彎曲力矩之截面強度,為了提高保持具71之剛性,裝置會呈大型且重量增大。伴隨於此,兩側之偏心旋轉驅動部73及驅動馬達亦須增強,不但成了成本提高之主要原因,亦導致外部振動增大。又,為了確保密閉之洗淨室76,必須在從旋轉圓運動之保持具71延伸於兩側方之支承部75與洗淨室76之兩側壁77之間設置既定間隙(圖12之G方向箭頭部)後,將該間隙密封。因此密封構造成為複雜。
本發明有鑑於上述各點,其課題在於提供較上述前案之洗淨裝置之構造簡化、小型、輕量,而能達成低成本且抑制洗淨時之裝置之振動,並能進行均一且有效率之洗淨的高壓洗淨液噴射式洗淨裝置。
為了解決上述課題,本發明之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置,其具備:棒狀保持具、以及沿該棒狀保持具之長邊方向相隔一定間隔排列之複數個高壓洗淨液噴射嘴,其將該保持具在其長邊方向兩側方支承成可繞長邊方向之軸旋轉,並一邊將洗淨對象物相對該保持具以一定速度搬送,一邊使該保持具在既定旋轉角度內繞該軸往返旋轉,同時從各噴射嘴將高壓洗淨液對該洗淨對象物之洗淨面以一條直線狀噴射而予以洗淨,其特徵在於:將該保持具設成橫越該洗淨對象物之長度以上的長度,並將該保持具配置成從該洗淨面之法線方向觀看時為對該洗淨對象物之搬送方向成正交或傾斜。
根據上述構成,由於複數個高壓洗淨液噴射嘴係與保持具一起繞保持具之長邊方向之軸在既定旋轉角度內往返旋轉運動(交互反覆順時針旋轉與逆時針旋轉之旋轉運動),同時從複數個噴射嘴將高壓洗淨液以一直線狀噴射,因此可得到高洗淨強度。又,在既定旋轉角度內往返旋轉於與保持具之長邊方向正交之方向,而能遍及洗淨對象物之寬度方向大致無間隙地均一噴射高壓洗淨液,不易產生洗淨不均。進而,即使為了謀求洗淨之高速化而增快洗淨對象物之移動速度或縮短往返旋轉時間,或使往返之旋轉角度變小,保持具或包含保持具之裝置整體之振動加速度亦不會增大,而能抑制振動。
亦可構成如下:於該保持具之下面,將該各噴射嘴沿長邊方向排列;且沿該保持具之長邊方向將高壓洗淨液供應路設置成直線狀且連通於該各噴射嘴;於該高壓洗淨液供應路之端部連接可撓性之高壓洗淨液供應管的一端;於該保持具之長邊方向兩端面將旋轉軸設置成能一體旋轉。
藉由上述構成,能以例如軸承將保持具兩側方之旋轉軸支承成能旋轉,能透過曲柄機構或馬達等對保持具賦予往返旋轉力而使其往返旋轉。又,保持具雖會繞軸擺動旋轉,但由於擺動範圍(旋轉角度θ)例如係10~30°左右而較小,因此保持具在擺動旋轉時可撓性之高壓洗淨液供應管係彎曲變形而吸收保持具端部之位移。接著,透過高壓洗淨液供應管供應至高壓洗淨液供應路內之高壓洗淨液,係從面臨(連通於)高壓洗淨液供應路內之各噴射嘴大致均等地噴射高壓洗淨液。
亦可構成如下:該保持具係正交於其長邊方向之截面為四角形的塊體,於該旋轉軸之一端一體設置朝向該保持具開口的角筒部,分別將該塊體之兩端部嵌插於各角筒部之內部,藉由連續貫通該塊體之端部及該角筒部之螺栓固定成一體。
藉由上述構成,由塊體構成之保持具能確實地與旋轉軸一體安裝,而不會有螺栓鬆弛而使保持具與旋轉軸意外地分離的情形。
亦可構成如下:將該保持具在其兩側方支承成可繞該軸旋轉,且支承成能移動於其長邊方向;將該保持具配置成對該洗淨對象物之搬送方向成正交;在使該保持具在既定旋轉角度內繞該軸往返旋轉之同時,使之於長邊方向在既定尺寸內往返移動。
藉由上述構成,可一邊從多數個噴射嘴在高壓下噴射洗淨液,一邊使保持具繞其長邊方向之軸旋轉(擺動),同時亦可使之於長邊(長軸)方向往返移動(在直線方向往返移動)。因此,保持具只要配置成相對洗淨對象物之搬送方向成正交即可。換言之,可不將保持具配置成相對洗淨對象物之搬送方向成傾斜。藉此,能縮小保持具之設置空間。而且,由於保持具之繞長邊方向軸之方向轉換點與保持具在長邊方向之方向轉換點之間有時間差,因此高壓洗淨液不會集中噴射於洗淨對象物上之特定部位。
亦可構成如下:藉由共通之馬達,容許該保持具之旋轉軸在長邊方向的往返移動、且賦予能繞該軸往返旋轉的旋轉力,並容許該保持具之旋轉軸繞該軸之旋轉、且賦予能往返移動於長邊方向之直動力(直線方向之往返驅動力)。
藉由上述構成,由於一邊使保持具繞長邊方向之軸擺動、一邊於長邊方向亦以一定之間距直線狀順暢往返移動,因此除了描繪圓形狀以外,亦可以描繪任意橢圓形狀之方式將高壓洗淨液噴射於洗淨對象物而將之洗淨,不但確保洗淨之均一性且自由度且自由度亦擴大。而且,由於藉由共通之馬達同時進行保持具之擺動旋轉與長邊方向之往返移動,因此構造簡單且兩個動作之連動(同步)亦容易。
亦可構成如下:使該保持具繞該軸之往返旋轉行程距離與該保持具往長邊方向之往返移動行程距離一致。
藉由上述構成,能將洗淨液以描繪真圓形狀之圓的方式噴射於洗淨對象物。而且,與上述前案之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置相較其構造較簡單,且能得到大致相同之洗淨效果。又,保持具前後方向之加速度,由於較前案之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置更容易取得平衡,因此操作容易。
本發明之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置由於具有上述構成,因此可發揮如下述之優異效果。亦即,多數個噴射嘴透過保持具繞長邊方向軸在既定旋轉角度內往返旋轉。在此旋轉時將洗淨液從複數個噴射嘴在高壓係噴射於洗淨對象物。在使保持具僅繞長邊方向軸往返旋轉時,藉由如圖1A所示將保持具配置成相對洗淨對象物之搬送方向成傾斜(例如傾斜角10~20°),即會如圖8B所示洗淨軌跡成鋸齒狀(蛇腹狀),因此於洗淨對象物之寬度方向(與搬送方向正交之方向)形成一定寬度之洗淨區域。因此,藉由將洗淨對象物以橫越其洗淨區域之方式以一定速度搬送,即能在高壓下將洗淨液均一且保持高洗淨密度地噴射於洗淨對象物全面,故而能得到高洗淨力,不易產生洗淨不均。又,由於係使保持具繞其軸擺動以進行洗淨的構造,因此即使高速化,振動加速度亦不增大而可抑制振動,能得到洗淨密度高之優異洗淨效果。又,本發明之洗淨裝置,與前案之使保持具在水平面內旋繞以進行洗淨之構造的洗淨裝置相較,能減低保持具之剛性,使軸承等之旋轉支承構造輕量化,減低振動,且能大幅減低製造成本。
又,本發明之洗淨裝置當設置於被稱為潔淨室之密閉洗淨室內時,由於不須設置如圖12所示之間隙(保持具支承部75與洗淨室側壁77之間),因此能簡化密封機構。
再者,除了進行保持具繞長邊方向軸之往返旋轉運動以外,亦同時進行保持具往長邊方向之往返直線運動,藉此能將洗淨液以描繪真圓形或橢圓形之軌跡之方式噴射於洗淨對象物而加以洗淨,因此能獲得與前案之洗淨裝置相較毫不遜色之洗淨性能,而且構造簡單而能謀求大幅之成本降低。又,藉由調整保持具之往返直線運動之時點或行程距離,不僅真圓形之洗淨軌跡,亦可描繪任意之橢圓形狀之洗淨軌跡,因此不但可確保洗淨之均一性且自由度增大。
以下,說明本發明之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置之實施形態。
圖1A係本發明之第1實施形態之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置1的俯視圖。圖1B係圖1A之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置1之前視圖。圖1C係圖1A之A方向箭頭圖。圖2A係圖1A之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置1之保持具2之截面圖。
如圖1A~C所示,高壓洗淨液噴射式洗淨裝置1係鐘擺方式(亦稱為擺動方式或往返旋轉方式)之洗淨裝置,具備截面呈圓形之保持具2。保持具2例如圖2A所示,係於圓筒管狀本體2a之下面之長邊方向,藉由熔接將下端4c開口之塊狀嘴部4一體安裝,於嘴部4內相隔一定間隔排列多數個高壓洗淨液噴射嘴3。
高壓洗淨液噴射式洗淨裝置1如圖1A所示,在從洗淨對象物x之洗淨面之法線方向觀看之俯視下,保持具2配置成相對長方形之洗淨對象物x之寬度方向傾斜角度α,且保持具本體2a之長度為橫越洗淨對象物x之長度(寬度方向之長度)以上的長度。具體而言,保持具2配置成其長邊方向之兩端在俯視下從洗淨對象物x超出。於保持具2之兩側方,在洗淨室10之外側旋轉軸2b被軸承裝置7支承成可繞保持具2之長邊方向軸旋轉。軸承裝置7係以具備軸承之支承台構成。保持具本體2a如圖1B所示配置於洗淨室10內,旋轉軸2b從在洗淨室10上方立起之兩側壁10b往外方突出。於旋轉軸2b往外方突出之各側壁10b穿設有開口10c,於開口10c與旋轉軸2b之間隙安裝有省略圖示之環狀密封件。
保持具2藉由活塞曲柄機構繞長邊方向軸在既定旋轉角度θ內往返旋轉。如圖4B所示,於旋轉軸2b藉由套筒狀之旋轉傳達部27以能一體旋轉之方式安裝有桿體21之一端,如圖4A所示,藉由伺服馬達22於一方向(例如時針方向)旋轉之曲柄23之一端與桿體21之另一端透過連桿24連結成可分別藉由曲柄銷25與活塞銷26旋轉。於曲柄23之另一端側(曲柄銷25之相反側)一體形成有配重塊23a。藉由此構成,藉由曲柄23往一方向(例如時針方向)旋轉,桿體21之活塞銷26部則會繞旋轉軸2b以每隔θ(例如30°)往返旋轉運動,使旋轉軸2b以其中心位置S為旋轉中心往返旋轉,因此保持具2繞其長邊方向軸以每隔旋轉角θ往返旋轉,從保持具2下面之各噴射嘴3將洗淨液在高壓下朝向洗淨對象物x之洗淨面一邊擺動一邊噴射。
上述實施形態中,噴射嘴3係以保持具2之旋轉中心S為中心每隔θ1=30°往返旋轉的設計,如圖5A所示曲柄23之旋轉半徑為r1,桿體21之旋轉半徑為R1。此時之桿體21之擺動行程為S1。
為了使旋轉角θ較上述θ1小,係如圖5B所示,藉由使曲柄23之旋轉半徑從r1縮小至r2,而能使旋轉角θ2及擺動行程S2較θ1及S1小。又,例如圖5C所示,只要使桿體21之旋轉半徑R1延伸至R2,即使桿體21之擺動行程與S1為共通,旋轉角θ3亦會較θ1小。
從上述各噴射嘴3噴射之洗淨液(包含洗淨水)係在高壓下以一條直線狀進行噴射。從各噴射嘴3噴射之洗淨液因係一條直線狀故洗淨能力(洗淨力)大。又,從各噴射嘴3噴射之洗淨液雖係一條直線狀,但由於係在相對洗淨對象物x之寬度方向稍微傾斜之狀態下使保持具2繞其長邊方向軸擺動,且將洗淨對象物x藉由滾輪運送機等之搬送機構(未圖示)以既定速度搬送,因此藉由調整兩者之速度,即能將洗淨對象物x之全面大致無間隙地洗淨。
圖2B係保持具2之第1變形例之截面圖。圖2C係概略顯示圖2B之保持具整體外觀的立體圖。本例之保持具2,其本體2a係由角筒形之棒狀塊體31構成,於塊體31之中心軸部,如圖2B所示截面四角形之高壓洗淨液供應路32係沿長邊方向形成。又,於塊體31之隔著高壓洗淨液供應路32的位置,在長邊方向之兩端部或長邊方向相隔一定間隔之位置於上下方向穿設有複數個貫通孔33。嘴部4,係藉由具頭部8a之螺栓8一體固定於本體2a下面的構造,由下端4c開口之角筒狀且於長邊方向連續的塊體構成,隔著噴射嘴3形成有供螺栓8之螺紋部8b螺合的螺紋孔40。此外,本例之保持具2係大型螺栓結合類型,係將具有可撓性之金屬製或橡膠製且於外周面繞裝有金屬板(鐵絲)而強化之高壓管等之洗淨液供應管9(參照圖3B)連接於高壓洗淨液供應路32之一端部。
圖2D係顯示保持具2之第2變形例,基本上與圖2B所示之保持具2為相同構造,而在小型、輕量化的點不同。在本例之情形,由於高壓洗淨液供應路32之流路截面積較小,因此在將洗淨液供應管9分別連接於高壓洗淨液供應路32之兩端部這點不同。又,與嘴部4之噴射嘴3之安裝位置之圓筒部4a相較,其下方之圓筒部4b之外徑略微擴大這點亦不同。
圖3A~C係顯示保持具2之第3變形例的截面圖,本體2a由截面縱長角筒形構成,如圖3A所示,將本體2a與嘴部4一體形成,沿本體2a之長邊方向設有流路截面呈圓形之高壓洗淨液供應路32。又,保持具2係於本體2a之兩側方將旋轉軸2b形成為能與本體2a一體旋轉。具體而言,如圖3C所示,於旋轉軸2b之一端,一體設置在與本體2a對向之側及上下開口之馬蹄形部2c,將本體2a及嘴部4之兩側部分別嵌插於各旋轉軸2b之馬蹄形部2c,於馬蹄形部2c及嘴部4形成將該等之端部如圖3B及C所示橫向連續貫通之貫通孔5,將螺栓6於貫通孔5插通成一串並螺合螺帽6a,藉此鎖固結合成一體。又,如圖3B所示,於旋轉軸2b突設能嵌入高壓洗淨液供應路32內之圓柱狀突起部2d,於該突起部2d周圍以安裝有O形環之狀態下嵌裝於高壓洗淨液供應路32之端部內並加以密封。又,於嘴部4之端部,使用以連接高壓洗淨液之供應管9之連接孔4d面臨高壓洗淨液供應路32而形成,並將具有可撓性之金屬製供應管9之一端如圖9A所示連接於高壓洗淨液供應路32。金屬製供應管9之另一端連接於高壓洗淨液泵(未圖示),從此高壓洗淨液泵透過金屬製供應管9連接於保持具2之高壓洗淨液供應路32之一端,從該高壓洗淨液供應路32往嘴部4之各噴射嘴3供應高壓洗淨液,並從各噴射嘴3以一直線狀噴射高壓水。此外,金屬製高壓洗淨液供應管9只要係具備可撓性即可,例如供應管9整體可和緩彎曲變形。又,圖9B~D係顯示洗淨液供應管9之第1~3變形例的圖,圖9B係顯示由高壓管構成之洗淨液供應管9’,圖9C係顯示連接有形成為螺旋狀之金屬製洗淨液供應管9”之狀態。圖9D係顯示將高剛性固定式洗淨液供應管11之一端透過轉動活節12連接於旋轉軸2b之端部之狀態。
以上,如圖2及3所示說明了保持具2之複數個變形例,但並不限定於此等例。再者,雖圖示省略,但高壓泵之下游側連接於洗淨液或洗淨水等之貯槽。
圖6B係表示從保持具2之噴射嘴3噴射至洗淨對象物x上之洗淨液軌跡的說明圖,在來自保持具2之噴射嘴3之洗淨液的噴射方向轉換成逆向之位置B,噴射嘴3之擺動速度為0。因此,在該方向轉換位置B,洗淨液對洗淨對象物x之噴射時間較在其他位置長。通常,由於噴射時間一旦延長,洗淨能力亦提升,因此容易產生洗淨不均。然而,本發明之洗淨裝置可緩和其影響。亦即,如圖6C所示,噴射嘴3至下方近處之洗淨對象物x之距離為L,噴射嘴3至洗淨對象物x上之方向轉換位置B的距離LA為L/cosθ。當L=100mm、θ=22.5°時,LA=L/cos22.5=108.2mm,在方向轉換位置B較噴射嘴3之下方近處位置A遠8.2mm。其結果,由於洗淨能力降低,因此即使洗淨時間延長,洗淨能力之差異亦如下所述地減低。
圖7係表示噴射嘴3至洗淨對象物x之距離(standoff,偏量)與洗淨能力之關係的圖表,係將藉洗淨液之噴射對鋁箔之貫通時間以與距離之關係所表示的圖。當距離L從100mm延長至LA之108mm時,可知洗淨能力會降低。
除此之外,在噴射嘴3之下方近處,由於洗淨液垂直接觸於洗淨對象物x,因此洗淨液之噴射力F之100%會作用於洗淨對象物x,但由於在方向轉換位置B中角度θ發揮傾斜作用,因此噴射力Fv減低至Fcosθ。
因此,方向轉換位置B中,在偏量及角度之兩面,洗淨能力較下方近處位置A小,因此因擺動速度成為0而導致之洗淨能力之上升係被緩和。
此外,根據上述實施例之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置1,如圖8A所示,在保持具2相對洗淨對象物x之搬送方向(箭頭)傾斜角度α之狀態下,一邊從各噴射嘴3以一條直線狀在高壓下噴射洗淨液一邊繞軸擺動(往返旋轉)。亦即,根據本例之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置1,保持具2下面之相隔嘴間距P排列之各噴射嘴3所噴射之洗淨液係擺動,而如圖8A所示形成連續之鋸齒狀洗淨軌跡J。圖8B係顯示從四個噴射嘴3噴射之高壓洗淨液之軌跡(鋸齒模樣)的圖,本例之情形下,以洗淨對象物x之搬送速度與噴射嘴3之擺動速度之關係往箭頭方向搬送之洗淨對象物x,係如圖8B所示,以橫越洗淨區域K(從嘴間距P之四個噴射嘴3噴射之高壓洗淨液之軌跡重疊而構成)之方式移動,因此能以洗淨液大致無間隙地洗淨洗淨對象物x上之全面。
接著,圖10A係本發明之第2實施形態之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置的俯視圖。圖10B係概略顯示圖10A之驅動機構之前視圖。本實施形態之洗淨裝置1’,係藉由對上述鐘擺式洗淨裝置1附加保持具2往長邊方向之水平直線運動,而能將來自各噴射嘴3之洗淨液以描繪圓形或橢圓形之方式對洗淨對象物x進行噴射。因此,能如圖10A所示,將保持具2配置成俯視時相對洗淨對象物x之搬送方向成正交。又,不僅對保持具2之旋轉軸2b賦予繞軸往返旋轉之旋轉力,亦將伺服馬達41之旋轉力傳達至旋轉軸2b之傳達部42,係連接成對旋轉軸2b可容許其長邊方向之往返移動。因此,保持具2兩側之軸承7’,係將保持具2支承成能繞長邊方向軸旋轉,且支承成保持具2能往長邊方向移動。
另一方面,對保持具2之旋轉軸2b賦予於長邊方向以一定間距往返直線運動的驅動機構43,係將伺服馬達41之往一方向的旋轉力轉換成保持具2往長邊方向之往返驅動力,而對旋轉軸2b賦予能往返移動之直動力(直線方向之往返驅動力)。又,將驅動機構43之直動力傳達至旋轉軸2b之傳達部45係連接成對旋轉軸2b可容許其旋轉。
藉由上述構成,本實施形態之洗淨裝置1’,可一邊從多數個噴射嘴3在高壓下噴射洗淨液,一邊使保持具2繞其長邊方向之軸擺動,同時亦可使之於保持具2之長邊方向往返移動。又,藉由使保持具2繞長邊方向之軸擺動與長邊方向之往返直線運動同步,由於能將洗淨液以描繪真圓形狀至橢圓形狀之圓的方式噴射,因此能對洗淨對象物x更無間隙地均一噴射高壓洗淨液,而得到洗淨密度高之優異洗淨效果。而且,由於保持具2(噴射嘴3)在前後方向之方向轉換位置B(參照圖6B~D)與保持具2在長邊方向之方向轉換位置C(參照圖11C)有時間差,因此洗淨液不會集中噴射於洗淨對象物x上之特定部位。再者,亦可使保持具2之擺動行程距離與保持具2往長邊方向之往返移動行程距離一致,此時,能將洗淨液以描繪真圓形狀之圓的方式噴射於洗淨對象物x。又,藉由調整兩者之行程距離,不僅真圓形之洗淨軌跡,亦可描繪任意之橢圓形狀之洗淨軌跡來噴射洗淨液,因此不但可確保洗淨之均一性且自由度增大。關於其他構成,由於與上述第1實施形態之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置1共通,因此對共通之構件使用同一符號顯示於圖式,省略其說明。
再者,高壓洗淨液噴射式洗淨裝置1’與上述前案之洗淨裝置相較其構造較簡單,且能得到大致相同之洗淨效果。又,保持具前後方向之加速度,由於較前案之洗淨裝置更容易取得平衡,因此操作容易。
圖11A~F係詳細顯示上述高壓洗淨液噴射式洗淨裝置1’之驅動機構之變形例的圖面。如圖11A~F所示,本例之驅動機構50中藉由共通之馬達61透過齒輪機構62,63將保持具2繞長邊方向軸之往返擺動旋轉與保持具2往長邊方向之直動往返運動分別透過活塞曲柄機構51,52進行。如圖11A~F所示,旋轉軸2b可藉由設於其一端部之平滑曲線機構53往其長邊方向往返直線運動。與覆蓋平滑曲線機構53一部分周圍之圓筒狀外筒部53a相鄰(圖1C中係相鄰於外筒部53a之右側方)的旋轉連結部54,如圖11F所示透過軸承54a及細徑支承棒2e將旋轉軸2b一端部連結成能旋轉。細徑支承棒2e係於旋轉軸2b一端固定成能一體旋轉。又,旋轉連接部54鬆嵌於一端開口之馬蹄狀罩體55內,在此狀態下透過支軸55a及軸承55b以支軸55a為中心將旋轉連接部54與馬蹄狀罩體55連結成可彎折。又,如圖11F所示,馬蹄狀罩體55之另一端中心部與活塞曲柄機構52之活塞部65a係以連結桿56連接。亦即,外筒部53a藉由平滑曲線機構53而容許旋轉軸2b往長邊方向之往返移動,且旋轉軸2b繞軸每隔既定角度θ往返旋轉。此外,外筒部53a係透過軸承53b能旋轉地支承於裝置本體的殼體。
首先,馬達61之旋轉透過齒輪機構62(齒輪62a,62b)被減速,並傳達至第1驅動旋轉軸67而旋轉。於第1驅動旋轉軸67之前端,曲柄68之一端透過軸承68a連接成能繞軸旋轉,曲柄68另一端之活塞部68b軸接連接於桿體69之一端。又,桿體69之另一端於外筒部54連接成能一體旋轉。進而,與第1驅動旋轉軸67正交配置第2驅動旋轉軸60,第1驅動旋轉軸67之旋轉透過斜齒輪63a,63b傳達至第2驅動旋轉軸60,使第2驅動旋轉軸60同時旋轉。又,與第2驅動旋轉軸60平行地配置第3驅動旋轉軸64,第2驅動旋轉軸60之旋轉透過齒輪60a,64a傳達至第3驅動旋轉軸64。較第3驅動旋轉軸64往一方向之旋轉前端之曲柄65係旋轉,透過曲柄65前端之活塞部65a、連結桿56、以及旋轉連結部54,使旋轉軸2b與保持具2一起往其長邊方向直動往返運動。此外,藉由連結桿56之活塞部65a側之曲柄65之擺動旋轉,係藉由旋轉連結部54中連結桿56之另一端側以支軸55a為中心彎折運動而被吸收。又,第1驅動旋轉軸67係與連結桿56平行配置。
說明如上述構成之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置1’的動作。
如圖11A~F所示,藉由開始馬達61之旋轉,透過齒輪機構62使第1驅動旋轉軸67旋轉,同時透過斜齒輪機構63使第2驅動旋轉軸60旋轉,進而透過齒輪60a,64a傳達至第3驅動旋轉軸64,使第3驅動旋轉軸64旋轉。藉由第3驅動旋轉軸64之旋轉使曲柄65旋轉,透過曲柄65前端之活塞部65a、連結桿56,在旋轉連結部54使連結桿56之另一端(活塞部65a)側以支軸55a為中心如圖11E所示般擺動於連結桿56之軸線的正交方向,同時使保持具2之旋轉軸2b往長邊方向直動往返運動,藉此保持具2與旋轉軸2b一起沿長邊方向往返直線運動。又,藉由第1驅動旋轉軸67同時旋轉,使曲柄68旋轉而使其前端之活塞部68b以每隔既定角度往返旋轉,並透過桿體69及外筒部53a與旋轉軸2b一起使保持具2繞長邊方向軸擺動。此外,藉旋轉連結部54之保持具2往長邊方向之直線往返運動,係藉由平滑曲線機構53而被容許,不會對外筒部53a之擺動造成障礙。另一方面,由於旋轉連結部54之擺動旋轉由於藉軸承54a(圖11F)而被容許,因此不會對旋轉軸2b之直線往返運動造成障礙。因此,保持具2能藉由共通(1台)馬達61之旋轉同時進行旋轉軸2b繞軸之往返擺動與往長邊方向之往返直線運動。
以上,雖顯示了本發明之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置之複數個例,但並不限定於此等例。例如,上述例中,雖於保持具2下面將噴射嘴3以一定間隔排列成直線狀,但亦可相隔等間隔排列2~3排而成格子狀。
1,1’...高壓洗淨液噴射式洗淨裝置
2...保持具
2a...本體
2b...旋轉軸
2c...馬蹄形部
2d...突起部
2e...細徑支承棒
3...噴射嘴
4...嘴部
4a,4b...圓筒部
4c...下端
4d...連接孔
5...貫通孔
6...螺栓
6a...螺帽
7...軸承裝置
7’...軸承
8...螺栓
8a...頭部
8b...螺紋部
9,9’,9”...供應管
10...洗淨室
10b...側壁
10c...開口
11...供應管
12...轉動活節
21...桿體
22...伺服馬達
23...曲柄
23a...配重塊
24...連桿
25...曲柄銷
26...活塞銷
27...旋轉傳達部
31...塊體
32...高壓洗淨液供應路
33...貫通孔
40...螺紋孔
41...伺服馬達
42...傳達部
43...驅動機構
45...傳達部
50...驅動機構
51,52...活塞曲柄機構
53...平滑曲線機構
53a...外筒部
53b...軸承
54...旋轉連結部
54a...軸承
55...馬蹄狀罩體
55a...支軸
55b...軸承
56...連結桿
60...第2驅動旋轉軸
60a...齒輪
61...馬達
62,63...齒輪機構
62a,62b...齒輪
63a,63b...斜齒輪
64...第3驅動旋轉軸
64a...齒輪
65...曲柄
65a...活塞部
67...第1驅動旋轉軸
68...曲柄
68a...軸承
68b...活塞部
69...桿體
70...洗淨裝置
71...保持具
72...高壓水噴射嘴
73‧‧‧偏心旋轉驅動部
74‧‧‧驅動軸
75‧‧‧支承部
76‧‧‧洗淨室
77‧‧‧側壁
A‧‧‧噴射嘴3之下方近處位置
B,C‧‧‧方向轉換位置
F‧‧‧洗淨液之噴射力
J‧‧‧洗淨軌跡
K‧‧‧洗淨區域
P‧‧‧間距
S‧‧‧中心位置
x‧‧‧洗淨對象物
圖1A係本發明之第1實施形態之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置的俯視圖。
圖1B係圖1A之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置之前視圖。
圖1C係圖1A之A方向箭頭圖。
圖2A係圖1A之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置之保持具之截面圖。
圖2B係保持具之第1變形例之截面圖。
圖2C係概略顯示圖2B之保持具整體外觀的立體圖。
圖2D係保持具之第2變形例之截面圖。
圖3A係顯示保持具之第3變形例的圖,圖3B之a-a截面圖。
圖3B係圖3A之b-b截面圖。
圖3C係圖3B之c-c截面圖。
圖4A係顯示圖1之洗淨裝置之活塞曲柄機構的側視圖。
圖4B係圖4A之b-b截面圖。
圖5A係顯示於圖4所示之活塞曲柄機構中變更保持具(噴射嘴)之擺動角度θ之方法的說明圖。
圖5B係顯示於圖4所示之活塞曲柄機構中變更保持具(噴射嘴)之擺動角度θ之方法的說明圖。
圖5C係顯示於圖4所示之活塞曲柄機構中變更保持具(噴射嘴)之擺動角度θ之方法的說明圖。
圖6A係說明圖1之洗淨裝置之洗淨液噴射狀態的側視圖。
圖6B係表示從圖1之洗淨裝置之保持具之噴射嘴噴射至洗淨對象物上之洗淨液軌跡的說明圖。
圖6C係表示圖1之洗淨裝置之保持具下方近處與最大擺動(θ)位置中從噴射嘴至洗淨對象物之距離(standoff,偏量)之關係的說明圖。
圖6D係表示圖1之洗淨裝置之保持具下方近處與最大擺動(θ)位置中洗淨強度之關係的說明圖。
圖7係表示噴射嘴至洗淨對象物之距離(standoff,偏量)與洗淨強度之關係的圖表,係以藉洗淨液之噴射對鋁箔之貫通時間所相當之洗淨能力與距離之關係所表示的圖。
圖8A係顯示圖1之洗淨裝置之保持具中從相鄰兩個噴射嘴噴射之高壓洗淨液之軌跡(鋸齒模樣)的說明圖。
圖8B係顯示將洗淨對象物以橫越洗淨區域(從四個噴射嘴噴射之高壓洗淨液之軌跡重疊而構成)之方式搬送並加以洗淨之狀態的說明圖。
圖9A係顯示於圖1之洗淨裝置之保持具一端連接有洗淨液供應管之狀態之正面及側面的說明圖。
圖9B係顯示洗淨液供應管之第1變形例的圖,係顯示連接有由高壓管構成之洗淨液供應管之狀態之正面及側面的說明圖。
圖9C係顯示洗淨液供應管之第2變形例的圖,係顯示連接有形成為螺旋狀之金屬製洗淨液供應管之狀態之正面及側面的說明圖。
圖9D係顯示洗淨液供應管之第3變形例的圖,係顯示將高剛性固定式洗淨液供應管之一端透過轉動活節連接於旋轉軸之端部之狀態之正面及側面的說明圖。
圖10A係本發明之第2實施形態之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置的俯視圖。
圖10B係概略顯示圖10A之驅動機構之前視圖。
圖11A係詳細顯示高壓洗淨液噴射式洗淨裝置之驅動機構之變形例的圖面,係圖11C之A-A截面圖。
圖11B係圖11A之B-B截面圖。
圖11C係圖11A之C-C截面圖。
圖11D係圖11A之左側視圖。
圖11E係圖11D之E方向箭頭視圖。
圖11F係放大顯示圖11C之F部的詳細圖。
圖12係顯示前案相關之洗淨裝置之俯視圖,其係使排列有多數個高壓水噴射嘴之保持具以使兩側之驅動軸偏心旋轉之方式在水平面內進行旋轉圓運動,一邊進行洗淨的構造。
1...高壓洗淨液噴射式洗淨裝置
2...保持具
2a...本體
2b...旋轉軸
3...噴射嘴
7...軸承裝置
21...桿體
22...伺服馬達
x...洗淨對象物

Claims (5)

  1. 一種高壓洗淨液噴射式洗淨裝置,其具備:棒狀保持具、以及沿該棒狀保持具之長邊方向相隔一定間隔排列之複數個高壓洗淨液噴射嘴,其將該保持具在其長邊方向兩側方支承成可繞長邊方向之軸旋轉,並一邊將洗淨對象物相對該保持具以一定速度搬送,一邊使該保持具在既定旋轉角度內繞該軸往返旋轉,同時從各噴射嘴將高壓洗淨液對該洗淨對象物之洗淨面以一條直線狀噴射而予以洗淨,其特徵在於:將該保持具設成橫越該洗淨對象物之長度以上的長度,並將該保持具配置成從該洗淨面之法線方向觀看時為對該洗淨對象物之搬送方向成正交或傾斜;於該保持具之下面,將該各噴射嘴沿長邊方向排列;且沿該保持具之長邊方向將高壓洗淨液供應路設置成直線狀且連通於該各噴射嘴;於該高壓洗淨液供應路之端部連接可撓性之高壓洗淨液供應管的一端;於該保持具之長邊方向兩端面將旋轉軸設置成能一體旋轉。
  2. 如申請專利範圍第1項之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置,其中,該保持具係正交於其長邊方向之截面為四角形的塊體,於該旋轉軸之一端一體設置朝向該保持具開口的角筒部,分別將該塊體之兩端部嵌插於各角筒部之內部,藉由連續貫通該塊體之端部及該角筒部之螺栓固定成一 體。
  3. 如申請專利範圍第1項之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置,其中,將該保持具在其兩側方支承成可繞該軸旋轉,且支承成能移動於其長邊方向;將該保持具配置成對該洗淨對象物之搬送方向成正交;在使該保持具在既定旋轉角度內繞該軸往返旋轉之同時,使之於長邊方向在既定尺寸內往返移動。
  4. 如申請專利範圍第3項之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置,其中,藉由共通之馬達,容許該保持具之旋轉軸在長邊方向的往返移動、且賦予能繞該軸往返旋轉的旋轉力,並容許該保持具之旋轉軸繞該軸之旋轉、且賦予能往返移動於長邊方向之直動力。
  5. 如申請專利範圍第3項之高壓洗淨液噴射式洗淨裝置,其中,使該保持具繞該軸之往返旋轉行程距離與該保持具往長邊方向之往返移動行程距離一致。
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