WO2010021080A1 - 高圧洗浄液噴射式洗浄装置 - Google Patents

高圧洗浄液噴射式洗浄装置 Download PDF

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holder
cleaning liquid
cleaning
longitudinal direction
pressure cleaning
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青木禧明
久下守正
辻田京史
田中秀幸
野村充
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カワサキプラントシステムズ株式会社
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    • H01L21/6704—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing
    • H01L21/67051—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for wet cleaning or washing using mainly spraying means, e.g. nozzles

Definitions

  • the present invention mainly uses a high-pressure cleaning liquid for flat plates such as FPD (flat panel displays) such as liquid crystal panels, plasma panels, solar cell panels, and organic EL (electric luminance) panels, large plate glasses, and semiconductor wafers.
  • the present invention relates to a high-pressure cleaning liquid jet cleaning apparatus (also referred to as a water jet cleaning machine) that performs cleaning by spraying.
  • high-pressure cleaning liquid including high-pressure water
  • pollutants that cause yield reduction such as fine particles on the glass substrate surface, organic matter and metal impurities.
  • the present invention relates to a high-pressure cleaning liquid jet cleaning apparatus that can be used for removal, has a simple structure, and can be reduced in cost.
  • a high-pressure cleaning liquid sprayed from the cleaning device while rotating (circularly moving) or conically swinging a holder on which a plurality of high-pressure liquid jet nozzles are arranged side by side is to be cleaned.
  • Has been proposed in which a surface to be cleaned is cleaned with a high-pressure cleaning liquid sprayed from a spray nozzle.
  • This apparatus is provided with a converging nozzle that ejects a high-pressure cleaning liquid in a straight line.
  • nozzles used in conventional general cleaning apparatuses are a cone type in which the sprayed cleaning liquid spreads in a conical shape or a fan type that spreads in a fan shape. With these nozzles, since the jet of the cleaning liquid diffuses and the width of the diffusion is wide, it is not necessary to make a circular motion or swing like the cleaning device described in the above publication.
  • the cleaning device of the above publication uses a converging spray nozzle that is sprayed in a single straight line where the cleaning liquid does not diffuse, so that the energy density of the sprayed cleaning liquid is higher than that of a cone type or fan type. It is very high at several dozen times. Therefore, the peeling / cleaning effect on the cleaning surface is very excellent.
  • the region (area) where the cleaning liquid hits the object to be cleaned is extremely narrow, and only a local portion can be cleaned. In other words, the areas where the cleaning liquid is not applied are wide, and those areas are not cleaned.
  • each high-pressure liquid injection nozzle is directed to the object to be cleaned and arranged in a common holder with a space between each other, the directions of the respective high-pressure liquid injection nozzles are aligned, and the respective high-pressure liquid injection nozzles are attached to the holder.
  • a cleaning apparatus that discharges the cleaning liquid has been proposed (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-10947).
  • the apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-10947 is an apparatus that intensively cleans a specific basin having a large amount of deposits on the object to be cleaned, and is not an apparatus that uniformly cleans the entire object to be cleaned.
  • a holder 71 in which a number of high-pressure water injection nozzles 72 are arranged is rotated in a horizontal plane by rotating the drive shafts 74 on both sides eccentrically. It consists of a structure that is washed while Therefore, an isosceles triangle-shaped bending moment acts on the holder 71 when vibrating in the Y direction in FIG. Therefore, the holder 71 needs to have a cross-sectional strength sufficient to overcome the bending moment, and the apparatus is increased in size and weight in order to increase the rigidity of the holder 71.
  • a predetermined gap (a portion indicated by a G direction in FIG. 12) is formed between the support portion 75 extending from the holder 71 that moves in a circular motion on both sides and the side walls 77 of the cleaning chamber 76. ) To seal the gap. This complicates the seal structure.
  • the present invention has been made in view of the above points, and can be simplified in structure as compared with the cleaning device according to the above-mentioned prior application, can be reduced in size and weight, can be reduced in cost, and can be used for a device during cleaning. It is an object to provide a high-pressure cleaning liquid jet type cleaning device that suppresses vibration and enables uniform and efficient cleaning.
  • a high-pressure cleaning liquid jet type cleaning apparatus includes a bar-shaped holder and a plurality of high-pressure cleaning liquid spray nozzles arranged at regular intervals along the longitudinal direction of the bar-shaped holder.
  • the holder is supported on both sides of the longitudinal direction so as to be rotatable about a longitudinal axis, and the holder is moved within a predetermined rotational angle while conveying the object to be cleaned to the holder at a constant speed.
  • a high-pressure cleaning liquid jet type cleaning device that performs cleaning by spraying a high-pressure cleaning liquid from each spray nozzle in a straight line to the cleaning surface of the cleaning object while reciprocally rotating around the cleaning object.
  • the holder is arranged so as to be orthogonal or inclined with respect to the conveying direction of the object to be cleaned as viewed from the normal direction of the cleaning surface.
  • the plurality of high-pressure cleaning liquid spray nozzles reciprocally rotate within a predetermined rotation angle around the longitudinal axis of the holder (rotating movement that alternately repeats clockwise and counterclockwise rotation). Since the high pressure cleaning liquid is sprayed in a straight line from the plurality of spray nozzles, high cleaning strength can be obtained. Further, the reciprocating rotation is performed at a predetermined rotation angle in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the holder, and the high-pressure cleaning liquid is uniformly ejected substantially without any gap across the width direction of the object to be cleaned, so that uneven cleaning is less likely to occur.
  • the reciprocating rotation time is shortened, or the reciprocating rotation angle is narrowed, the vibration acceleration of the entire device including the holder or the holder is reduced. The vibration is suppressed without increasing.
  • the spray nozzles are arranged along the longitudinal direction on the lower surface of the holder, and a high-pressure cleaning liquid supply passage is provided linearly and in communication with the spray nozzles along the longitudinal direction of the holder.
  • a flexible high-pressure cleaning liquid supply pipe may be connected to the end of the path, and a rotation shaft may be provided on both end faces in the longitudinal direction of the holder so as to be integrally rotatable.
  • the rotating shafts on both sides of the holder can be rotatably supported by, for example, bearings, and can be reciprocally rotated by applying a reciprocating rotational force to the holder via a crank mechanism or a motor.
  • the holder swings and rotates around its axis, but the swing range (rotation angle ⁇ ) is as small as about 10 to 30 °, for example, so that the flexible high-pressure cleaning liquid supply pipe bends and deforms when the holder swings and rotates.
  • the high-pressure cleaning liquid supplied into the high-pressure cleaning liquid supply path through the high-pressure cleaning liquid supply pipe is ejected from the respective injection nozzles that face (communicate with) the high-pressure cleaning liquid supply path almost evenly.
  • the holder is a block body having a quadrangular cross section perpendicular to the longitudinal direction thereof, and one end of the rotating shaft is integrally provided with a square tube portion that opens toward the holder, and the inside of each square tube portion.
  • the both ends of the block body may be respectively inserted and fixed integrally with bolts penetrating the end portion of the block body and the square tube portion in series.
  • the holder made of the block body is securely attached to the rotating shaft, and the bolts are not loosened so that the holder and the rotating shaft are not inadvertently separated.
  • the holder is supported so as to be rotatable about the axis on both sides thereof, and is supported so as to be movable in the longitudinal direction thereof.
  • the holder is disposed perpendicular to the transport direction of the object to be cleaned. You may make it reciprocate within a predetermined dimension in the longitudinal direction simultaneously with reciprocating rotation within a predetermined rotation angle around the axis.
  • the holder is rotated (oscillated) around its longitudinal axis while spraying cleaning liquid from a number of jet nozzles under high pressure, and at the same time, reciprocatingly moved in the longitudinal (long axis) direction of the holder ( Reciprocating in a linear direction).
  • the holder may be arranged so as to be orthogonal to the conveying direction of the object to be cleaned. In other words, it is not necessary to arrange the holder so as to be inclined with respect to the conveying direction of the object to be cleaned. Thereby, the installation space of a holder can be reduced.
  • a common motor permits a reciprocating movement in the longitudinal direction with respect to the rotation axis of the holder and gives a rotational force capable of reciprocating rotation around the axis, and allows a rotation about the axis with respect to the rotation axis of the holder.
  • a direct power that can reciprocate in the longitudinal direction may be applied.
  • the holder can be smoothly reciprocated linearly at a constant pitch in the longitudinal direction while swinging around the longitudinal axis, so that it can draw not only a circular shape but also an arbitrary elliptical shape.
  • a high-pressure cleaning liquid can be sprayed onto an object to be cleaned to increase the degree of freedom in ensuring the uniformity of cleaning.
  • the holder can be swung and reciprocated in the longitudinal direction at the same time by a common motor, the structure is simple and the two operations can be easily linked (synchronized).
  • the reciprocating rotation stroke distance around the axis of the holder may be the same as the reciprocating movement stroke distance in the longitudinal direction of the holder.
  • the cleaning liquid can be sprayed onto the object to be cleaned so as to draw a perfect circle.
  • the structure is simpler than that of the above-described high-pressure cleaning liquid jet type cleaning apparatus, and almost the same cleaning action can be obtained.
  • the balance of acceleration in the longitudinal direction of the holder is easier to handle than the high pressure cleaning liquid jet type cleaning device of the previous application, and therefore handling becomes easy.
  • the high-pressure cleaning liquid jet type cleaning apparatus has the above-described configuration, the following excellent effects can be obtained. That is, many injection nozzles reciprocate within a predetermined rotation angle around the longitudinal axis through the holder. During this rotation, the cleaning liquid is sprayed from the plurality of spray nozzles onto the object to be cleaned under high pressure.
  • the holder is reciprocally swung only about the longitudinal axis, as shown in FIG. 1A, the holder is arranged with an inclination (for example, an inclination angle of 10 to 20 °) with respect to the conveying direction of the object to be cleaned. Since the cleaning locus becomes zigzag (as shown in FIG.
  • a cleaning region having a constant width is formed in the width direction of the object to be cleaned (direction perpendicular to the transport direction). Therefore, since the cleaning object is transported at a constant speed across the cleaning region, the cleaning liquid can be sprayed uniformly over the entire surface of the cleaning object under a high pressure and with a high cleaning density. Power is obtained and cleaning unevenness is less likely to occur. Further, the cleaning is performed by swinging the holder around its axis, so that even if the speed is increased, the vibration acceleration is not increased, the vibration is suppressed, and an excellent cleaning effect with a high cleaning density is obtained.
  • the cleaning device of the present invention can reduce the rigidity of the holder and reduce the weight of the rotary support structure such as the bearing, compared to the cleaning device of the prior application that rotates the holder in a horizontal plane for cleaning.
  • the vibration can be reduced and the manufacturing cost can be greatly reduced.
  • the cleaning apparatus of the present invention when installed in a sealed cleaning chamber called a clean chamber, it is not necessary to provide a gap (between the holder support 75 and the cleaning chamber side wall 77) as shown in FIG.
  • the seal mechanism can be simplified.
  • the cleaning liquid is sprayed onto the object to be cleaned so as to draw a perfect circular or elliptical locus. Therefore, cleaning performance comparable to that of the prior application cleaning apparatus can be obtained, and the structure is simple and the cost can be greatly reduced. Also, by adjusting the timing and stroke distance of the reciprocating linear movement of the holder, not only a perfect circular cleaning trajectory but also an arbitrary elliptical cleaning trajectory can be drawn. growing.
  • FIG. 1 is a plan view of a high-pressure cleaning liquid jet cleaning apparatus according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a front view of the high-pressure cleaning liquid jet cleaning device of FIG. 1A. It is an A direction arrow directional view of FIG. 1A. It is sectional drawing of the holder of the high-pressure washing
  • FIG. 10 is a sectional view taken along the line aa of FIG. 3B, showing a third modification of the holder.
  • FIG. 3B is a sectional view taken along line bb of FIG. 3A.
  • FIG. 3C is a cross-sectional view taken along the line cc of FIG. 3B. It is a side view which shows the piston crank mechanism of the washing
  • FIG. 4B is a sectional view taken along line bb of FIG. 4A.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method of changing a swing angle ⁇ of a holder (injection nozzle) in the piston / crank mechanism shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method of changing a swing angle ⁇ of a holder (injection nozzle) in the piston / crank mechanism shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method of changing a swing angle ⁇ of a holder (injection nozzle) in the piston / crank mechanism shown in FIG. 4.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a method of changing a swing angle ⁇ of a holder (injection nozzle) in the piston / crank mechanism shown in FIG. 4. It is a side view explaining the washing
  • FIG. 10 shows a third modification of the cleaning liquid supply pipe, and is an explanatory view showing the front and side surfaces in a state where one end of a highly rigid fixed type cleaning liquid supply pipe is connected to the end of the rotating shaft via a swivel joint. It is a top view of the high-pressure cleaning fluid jet cleaning device of a 2nd embodiment of the present invention.
  • FIG. 10B is a front view schematically showing the drive mechanism of FIG. 10A.
  • FIG. 11 is a detailed view of a modified example of the drive mechanism of the high-pressure cleaning liquid jet type cleaning apparatus, and is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 11C.
  • FIG. 11B is a sectional view taken along line BB in FIG. 11A. It is CC sectional drawing of FIG. 11A.
  • FIG. 11B is a left side view of FIG. 11A. It is E direction arrow directional view of FIG. 11D. It is detail drawing which expands and shows the F section of FIG. 11C.
  • FIG. 1A is a plan view of a high-pressure cleaning liquid jet cleaning apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a front view of the high-pressure cleaning liquid jet cleaning device 1 of FIG. 1A.
  • 1C is a view in the direction of arrow A in FIG. 1A.
  • 2A is a cross-sectional view of the holder 2 of the high-pressure cleaning liquid jet cleaning apparatus 1 of FIG. 1A.
  • the high-pressure cleaning liquid jet cleaning device 1 is a cleaning device of a pendulum method (also referred to as a swinging method or a reciprocating rotation method), and includes a holder 2 having a circular cross section.
  • the holder 2 is integrally attached by welding with a block-like nozzle portion 4 having an opening at the lower end 4c in the longitudinal direction of the lower surface of the cylindrical pipe-shaped main body 2a.
  • the nozzles 3 are arranged at regular intervals.
  • the high-pressure cleaning liquid jet cleaning apparatus 1 has an angle ⁇ with respect to the width direction of the rectangular cleaning object x in the plan view as viewed from the normal direction of the cleaning surface of the cleaning object x.
  • the holder body 2a has a length that is equal to or longer than the length across the object to be cleaned x (the length in the width direction).
  • the holder 2 is arranged so that both ends in the longitudinal direction protrude from the cleaning object x in plan view.
  • the rotating shaft 2 b is supported by the bearing device 7 so as to be rotatable around the longitudinal axis of the holder 2 outside the cleaning chamber 10.
  • the bearing device 7 is composed of a support base provided with a bearing. As shown in FIG.
  • the main body 2 a is disposed in the cleaning chamber 10, and the rotating shaft 2 b protrudes outward from both side walls 10 b rising above the cleaning chamber 10.
  • Each side wall 10b from which the rotating shaft 2b protrudes outward is provided with an opening 10c, and a ring-shaped seal (not shown) is mounted in the gap between the opening 10c and the rotating shaft 2b.
  • the holder 2 is reciprocated within a predetermined rotation angle ⁇ around the longitudinal axis by a piston / crank mechanism.
  • one end of the lever 21 is attached to the rotary shaft 2b so as to be integrally rotatable by a sleeve-like rotation transmitting portion 27, and is rotated in one direction (for example, clockwise) by the servo motor 22 as shown in FIG. 4A.
  • One end of the crank 23 and the other end of the lever 21 are rotatably connected to each other by a crank pin 25 and a piston pin 26 via a connecting rod 24.
  • a counterweight 23a is integrally formed on the other end side of the crank 23 (on the opposite side of the crankpin 25).
  • the rotation radius ⁇ 2 and the swing stroke S2 are changed to ⁇ 1 and S1 by reducing the rotation radius of the crank 23 from r1 to r2. It can be made smaller.
  • FIG. 5C if the rotation radius R1 of the lever 21 is extended to R2, the rotation angle ⁇ 3 becomes smaller than ⁇ 1 even if the swing stroke of the lever 21 is the same as that of S1.
  • the cleaning liquid (including cleaning water) sprayed from each spray nozzle 3 is sprayed in a single straight line under high pressure.
  • the cleaning liquid sprayed from each spray nozzle 3 is a single straight line and has a large cleaning ability (cleaning power).
  • the cleaning liquid sprayed from each spray nozzle 3 is linear, but the holder 2 swings around its longitudinal axis while being slightly inclined with respect to the width direction of the cleaning object x, and cleaning is performed. Since the target object x is transported at a predetermined speed by a transport mechanism (not shown) such as a roller conveyor, the entire surface of the cleaning target object x can be cleaned with almost no gap by adjusting both speeds.
  • FIG. 2B is a cross-sectional view of a first modification of the holder 2.
  • FIG. 2C is a perspective view schematically showing the appearance of the entire holder of FIG. 2B.
  • the holder 2 of the present example has a main body 2a composed of a square-shaped bar-shaped block body 31, and a high-pressure cleaning liquid supply passage 32 having a rectangular cross section as shown in FIG. Is formed.
  • a plurality of through-holes 33 are formed in the block body 31 at positions sandwiching the high-pressure cleaning liquid supply path 32 at both ends in the longitudinal direction or at regular intervals in the longitudinal direction.
  • the nozzle part 4 is a structure that is integrally fixed to the lower surface of the main body 2a with a bolt 8 with a head 8a, and is composed of a rectangular cylinder having a lower end 4c open and continuous in the longitudinal direction, with the injection nozzle 3 interposed therebetween.
  • a screw hole 40 into which the screw portion 8b of the bolt 8 is screwed is formed.
  • the holder 2 of this example is a large-sized bolt coupling type, and is made of a flexible metal or rubber, and a cleaning liquid supply pipe 9 such as a high-pressure hose reinforced by winding a metal blade (wire) around the outer peripheral surface ( 3B) is connected to one end of the high-pressure cleaning liquid supply path 32.
  • FIG. 2D shows a second modified example of the holder 2, which is basically the same structure as the holder 2 shown in FIG. 2B, and is different in that it is reduced in size and weight.
  • the cleaning liquid supply pipe 9 is connected to both ends of the high-pressure cleaning liquid supply path 32, respectively.
  • the outer diameter of the lower cylindrical portion 4b is slightly enlarged as compared with the cylindrical portion 4a at the mounting position of the injection nozzle 3 of the nozzle portion 4.
  • FIG. 3A to 3C are cross-sectional views showing a third modification of the holder 2.
  • the main body 2a is formed of a vertically long rectangular cylindrical block body, and the main body 2a and the nozzle portion 4 are integrally formed as shown in FIG.
  • a high-pressure cleaning liquid supply path 32 having a circular channel cross section is provided along the longitudinal direction of the main body 2a.
  • the holder 2 has a rotating shaft 2b formed on both sides of the main body 2a so as to be integrally rotatable with the main body 2a. Specifically, as shown in FIG.
  • a side facing the main body 2a and a horseshoe-shaped portion 2c opening up and down are integrally provided, and both sides of the main body 2a and the nozzle portion 4 are rotated.
  • the horseshoe-shaped part 2c of the shaft 2b is respectively inserted into the horseshoe-shaped part 2c, and through-holes 5 are formed in the horseshoe-shaped part 2c and the nozzle part 4 so as to penetrate the ends sideways as shown in FIGS.
  • the nuts 6a are screwed together to be joined together by tightening them together. As shown in FIG.
  • the rotary shaft 2b is provided with a cylindrical protrusion 2d that can be fitted into the high-pressure cleaning liquid supply path 32, and an O-ring 34 is mounted around the protrusion 2d.
  • the cleaning liquid supply path 32 is fitted into the end portion and sealed.
  • a connection hole 4 d for connecting the high pressure cleaning liquid supply pipe 9 is formed at the end of the nozzle portion 4 so as to face the high pressure cleaning liquid supply path 32, and one end of the flexible metal supply pipe 9 is formed. Is connected to the high-pressure cleaning liquid supply path 32 as shown in FIG. 9A.
  • the other end of the metal supply pipe 9 is connected to a high-pressure cleaning liquid pump (not shown).
  • the high-pressure cleaning liquid pump is connected to one end of the high-pressure water supply path 32 of the holder 2 through the metal supply pipe 9.
  • a high-pressure cleaning liquid is supplied from the high-pressure water supply path 32 to each spray nozzle 3 of the nozzle unit 4, and high-pressure water is sprayed from each spray nozzle 3 in a straight line.
  • the metal high-pressure cleaning liquid supply pipe 9 only needs to be flexible. For example, the entire supply pipe 9 may be gently curved.
  • FIGS. 9B to 9D show first to third modifications of the cleaning liquid supply pipe 9, FIG. 9B shows a cleaning liquid supply pipe 9 ′ composed of a high-pressure hose, and FIG. 9C shows a metal cleaning liquid formed in a spiral shape. 9D shows a state in which the supply pipe 9 ′′ is connected.
  • FIG. 9D shows that one end of the rigid cleaning liquid supply pipe 11 having high rigidity is connected to the end of the rotating shaft 2b via the swivel joint 12.
  • FIGS. 2 and 3 a plurality of modifications of the holder 2 have been described as shown in FIGS. 2 and 3, but the present invention is not limited to these examples. Further, although not shown, the downstream side of the high-pressure pump is connected to a tank for cleaning liquid, cleaning water, and the like.
  • FIG. 6B is an explanatory diagram showing the locus of the cleaning liquid sprayed from the spray nozzle 3 of the holder 2 onto the cleaning object x, and at the position B where the spray direction of the cleaning liquid from the spray nozzle 3 of the holder 2 is converted to the reverse direction.
  • the oscillation speed of the injection nozzle 3 becomes zero. Therefore, at the direction change position B, the cleaning liquid spray time for the cleaning object x is longer than the other positions.
  • the spraying time is extended, the cleaning ability is increased, so that cleaning unevenness is likely to occur.
  • the influence of the cleaning apparatus of the present invention is mitigated. That is, as shown in FIG.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the distance (standoff) from the spray nozzle 3 to the cleaning object x and the cleaning ability, and shows the penetration time of the aluminum foil by the cleaning liquid spray in relation to the distance. It can be seen that when the distance L extends from 100 mm to 108 mm of LA, the cleaning ability decreases.
  • FIG. 8A shows the cleaning liquid sprayed from the spray nozzles 3 arranged on the lower surface of the holder 2 with the nozzle pitch P.
  • FIG. 8B shows the trajectories (zigzag pattern) of the high-pressure cleaning liquid ejected from the four ejection nozzles 3.
  • the relationship between the conveyance speed of the cleaning object x and the oscillation speed of the ejection nozzle 3 is shown.
  • the object to be cleaned x conveyed in the direction of the arrow moves so as to cross the cleaning region K formed by overlapping the trajectories of the high-pressure cleaning liquid ejected from the four ejection nozzles 3 having the nozzle pitch P as shown in FIG. 8B. Therefore, the entire surface of the object to be cleaned x is cleaned with the cleaning liquid with almost no gap.
  • FIG. 10A is a plan view of the high-pressure cleaning liquid jet cleaning apparatus according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10B is a front view schematically showing the drive mechanism of FIG. 10A.
  • the cleaning device 1 ′ according to the present embodiment adds a horizontal linear motion in the longitudinal direction of the holder 2 to the above-described pendulum type cleaning device 1 so that the cleaning liquid from each spray nozzle 3 draws a circle or an ellipse. Can be sprayed onto the cleaning object x.
  • the holder 2 can be arrange
  • the transmission unit 42 that transmits the rotational force of the servo motor 41 to the rotary shaft 2b as well as the rotational force that reciprocates around the axis of the rotary shaft 2b of the holder 2 is longer than the rotary shaft 2b. Connected to allow reciprocal movement in the direction. For this reason, the bearings 7 ′ on both sides of the holder 2 support the holder 2 so as to be rotatable about the longitudinal axis, and support the holder 2 so that the holder 2 can move in the longitudinal direction.
  • the drive mechanism 43 that imparts a reciprocating linear motion at a constant pitch in the longitudinal direction with respect to the rotating shaft 2b of the holder 2 converts a rotational force in one direction of the servo motor 44 into a reciprocating driving force in the longitudinal direction of the holder 2. It converts, and the direct power (reciprocating drive force of a linear direction) which can be reciprocated is provided with respect to the rotating shaft 2b. And the transmission part 45 which transmits the direct motive power of the drive mechanism 43 to the rotating shaft 2b is connected so that the rotation may be permitted with respect to the rotating shaft 2b.
  • the cleaning apparatus 1 ′ swings the holder 2 around the longitudinal axis while spraying the cleaning liquid from a large number of spray nozzles 3 under high pressure, and at the same time, in the longitudinal direction of the holder 2.
  • the cleaning liquid can be sprayed in the shape of a perfect circle or an ellipse.
  • the cleaning liquid can be sprayed evenly with no gap, and an excellent cleaning effect with a high cleaning density can be obtained.
  • there is a time lag between the direction change position B see FIGS.
  • the cleaning liquid is not sprayed in a concentrated manner on a specific location on the cleaning object x. Furthermore, the swing stroke distance of the holder 2 and the reciprocating stroke distance in the longitudinal direction of the holder 2 can be made to coincide with each other. In this case, the cleaning liquid is drawn in a perfect circle with respect to the cleaning object x. Can be injected.
  • the cleaning liquid can be ejected so as to draw not only a perfect circle shape but also an arbitrary elliptical shape, and the degree of freedom is increased in ensuring the uniformity of cleaning.
  • Other configurations are the same as those in the high-pressure cleaning liquid jet cleaning apparatus 1 according to the first embodiment, and therefore, common members are denoted by the same reference numerals in the drawing and description thereof is omitted.
  • the high-pressure cleaning liquid jet type cleaning apparatus 1 has a simpler structure than that of the above-mentioned prior application cleaning apparatus, and can obtain almost the same cleaning action. Further, since the balance of acceleration in the longitudinal direction of the holder is easier to take than the cleaning device of the prior application, handling becomes easy.
  • FIGS. 11A to 11F are drawings showing in detail a modification of the drive mechanism of the high-pressure cleaning liquid jet type cleaning apparatus 1 ′.
  • the reciprocating swinging rotation around the longitudinal axis of the holder 2 is performed by the common motor 61 via the gear mechanisms 62 and 63, and the holder 2 is moved in the longitudinal direction.
  • the linear motion reciprocating motion is performed via piston crank mechanisms 51 and 52, respectively.
  • the rotary shaft 2b can reciprocate linearly in the longitudinal direction of the rotary shaft 2b by a spline mechanism 53 provided at one end thereof.
  • a rotating connecting portion 54 adjacent to a cylindrical outer cylinder portion 53a that covers a part of the spline mechanism 53 (adjacent to the right side of the outer cylinder portion 53a in FIG. 11C) has a bearing 54a and a small diameter as shown in FIG. 11F.
  • One end of the rotating shaft 2b is rotatably connected via the support bar 2e.
  • the small diameter support rod 2e is fixed to one end of the rotary shaft 2b so as to be integrally rotatable.
  • the rotary connecting portion 54 is loosely fitted in a horseshoe-shaped cover body 55 having an open end, and in this state, the rotary connecting portion 54 and the horseshoe-shaped cover body 55 are centered on the support shaft 55a via the support shaft 55a and the bearing 55b.
  • the other end central portion of the horseshoe-shaped cover body 55 and the piston portion 65 a of the piston crank mechanism 52 are connected by a connecting rod 56. That is, the outer cylinder portion 53a reciprocates by a predetermined angle ⁇ around the rotation shaft 2b while allowing the spline mechanism 53 to reciprocate in the longitudinal direction of the rotation shaft 2b.
  • the outer cylinder part 53a is rotatably supported by the casing of the apparatus main body via the bearing 53b.
  • the rotation of the motor 61 is decelerated through the gear mechanism 62 (gears 62a and 62b), and is transmitted to the first rotation drive shaft 67 to rotate.
  • One end of a crank 68 is connected to the tip of the drive rotary shaft 67 so as to be rotatable around a shaft via a bearing 68 a, and a piston portion 68 b at the other end of the crank 68 is connected to one end of a lever 69 by shaft attachment.
  • the other end of the lever 69 is connected to the outer cylinder portion 54 so as to be integrally rotatable.
  • a second drive rotary shaft 60 is disposed orthogonal to the first rotary drive shaft 67, and the rotation of the first drive rotary shaft 67 is transmitted to the second drive rotary shaft 60 via the bevel gears 63a and 63b, and the second The drive rotating shaft 60 rotates simultaneously.
  • a third drive rotation shaft 64 is disposed in parallel with the second drive rotation shaft 60, and the rotation of the second drive rotation shaft 60 is transmitted to the third drive rotation shaft 64 via gears 60a and 64a.
  • the crank 65 at the front end is rotated by rotation in the one direction of the third drive rotary shaft 64, and the rotary shaft 2 b is moved in the longitudinal direction together with the holder 2 through the piston portion 65 a, the connecting rod 56 and the rotary connecting portion 54 at the front end of the crank 65. Reciprocates directly to the back.
  • the swinging rotation by the crank 65 on the piston portion 65a side of the connecting rod 56 is absorbed by the other end side of the connecting rod 56 bending and moving around the support shaft 55a in the rotating connecting portion 54.
  • the first drive rotating shaft 67 is disposed in parallel with the connecting rod 56.
  • the first drive rotating shaft 67 rotates through the gear mechanism 62, and at the same time, the second drive rotating shaft 60 rotates through the bevel gear mechanism 63. Further, it is transmitted to the third drive rotating shaft 64 via the gears 60a and 64a, and the third drive rotating shaft 64 rotates.
  • the crank 65 is rotated by the rotation of the drive rotating shaft 64, and the other end (piston portion 65a) side of the connecting rod 56 is centered on the support shaft 55a at the rotary connecting portion 54 via the piston portion 65a and the connecting rod 56 at the tip of the crank 65. As shown in FIG.
  • the holder 2 is moved along the longitudinal direction together with the rotating shaft 2b by reciprocating the rotating shaft 2b of the holder 2 in the longitudinal direction while swinging in a direction orthogonal to the axis of the connecting rod 56. Reciprocates linearly. Further, when the first drive rotating shaft 67 rotates at the same time, the crank 68 rotates and the piston portion 68b at the tip of the crank 68 reciprocates by a predetermined angle, and the holder 69 together with the rotating shaft 2b via the lever 69 and the outer cylinder portion 53a. 2 is swung around the longitudinal axis.
  • the linear reciprocation of the holder 2 in the longitudinal direction by the rotary connecting portion 54 is allowed by the spline mechanism 53, and does not hinder the swinging of the outer cylinder portion 53a.
  • the swinging rotation of the rotary connecting portion 54 is allowed by the bearing 54a (FIG. 11F), and thus does not hinder the linear reciprocating motion of the rotary shaft 2b. Therefore, the holder 2 can simultaneously perform reciprocal swinging around the axis of the rotating shaft 2b and reciprocating linear motion in the longitudinal direction by rotation of the common (one) motor 61.
  • the spray nozzles 3 are linearly arranged at regular intervals on the lower surface of the holder 2, but two to three rows may be arranged at regular intervals in a staggered manner.

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Abstract

　バー状ホルダーと、前記バー状ホルダーの長手方向に沿って一定の間隔をあけて配列された複数の高圧洗浄液噴射ノズルとを備え、前記ホルダーをその長手方向の両側方で長手方向の軸回りに回転可能に支持し、洗浄対象物を前記ホルダーに対し一定速度で搬送しながら、前記ホルダーを所定回転角度内で前記軸回りに往復回転させながら各噴射ノズルから高圧洗浄液を前記洗浄対象物の洗浄面に対し一本の直線状に噴射させて洗浄する高圧洗浄液噴射式洗浄装置であって、前記ホルダーを前記洗浄対象物を横切る長さ以上の長さにし、前記洗浄面の法線方向から見て前記ホルダーを前記洗浄対象物の搬送方向に対し直交または傾斜させて配置している。

Description

高圧洗浄液噴射式洗浄装置
　本発明は、主として、液晶パネル、プラズマパネル、太陽電池パネル、有機ＥＬ（エレクトリックルミナンス）パネルなどのＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）や大型板状ガラスや半導体ウエハーなどの平坦な板状物を高圧洗浄液を噴射して洗浄する高圧洗浄液噴射洗浄装置（ウォータジェット洗浄機ともいう）に関する。詳しくは、たとえば、液晶ディスプレイや半導体ウエハーなどの製造工程で、ガラス基板表面の微小な粒子や有機物や金属不純物といった歩留り低下の原因となる汚濁物質を高圧洗浄液(高圧水を含む）を噴射して除去するのに使用でき、構造が簡単で低コスト化が可能な高圧洗浄液噴射洗浄装置に関する。
　この種の高圧洗浄液噴射洗浄装置として、複数の高圧液噴射ノズルを並べて装着したホルダーを旋回（円運動）させながら若しくは円錐状に揺動させながら、その洗浄装置から噴射する高圧洗浄液を洗浄対象物に対し垂直に当てることで、噴射ノズルから噴射する高圧洗浄液にて洗浄対象物の一面を洗浄する装置が提案されている（例えば、特許２７０５７１９号公報参照）。この装置は１本の直線状に高圧洗浄液が噴射する収束型ノズルを備えている。
　従来の一般的な洗浄装置で使用されているノズルは、噴射される洗浄液が円錐状に広がるコーン型、若しくは扇状に広がるファン型が多い。これらのノズルであれば、洗浄液の噴流が拡散し、その拡散する幅が広いために、上記公報の洗浄装置のように円運動させたり、揺動させたりする必要がない。
　一方、上記公報の洗浄装置では、洗浄液が拡散しない１本の直線状になって噴射される収束型噴射ノズルを使用しているため、噴射される洗浄液のエネルギー密度がコーン型やファン型に比べて数十倍と非常に高い。したがって、洗浄面での剥離・洗浄効果は非常に優れている。しかし、洗浄対象物に対し洗浄液が当たる領域（面積）が極めて狭く、局所部分しか洗浄できない。いいかえれば、洗浄液が当たっていない箇所が広く、それらの箇所は洗浄されない。
　これを解決するために、本願の発明者らは、洗浄対象物を一定速度で移動させながら多数の高圧液噴射ノズルから洗浄液を前記洗浄対象物に対し一直線状に噴射させて洗浄する高圧液噴射洗浄方法で、各高圧液噴射ノズルを洗浄対象物に向けかつ相互に間隔をあけて共通のホルダーに配列し、前記各高圧液噴射ノズルの向きを揃え、前記各高圧液噴射ノズルを前記ホルダーを介して一体的に旋回円運動させながら各高圧液噴射ノズルから洗浄対象物に対し高圧液を噴射させるようにした洗浄方法と同装置を開発し、特許出願（特願２００７－２８１３２２）をしている。
　この種の洗浄装置に関する他の先行技術に、洗浄対象物の表面内の他の領域より付着物が多い特定領域を検出する検出手段と、前記洗浄対象物をその搬送方向に沿って傾斜させた状態で保持する保持手段と、前記洗浄対象物を前記保持手段により保持されたままで前記搬送方向に沿って搬送する搬送手段と、前記洗浄対象物の表面に洗浄液を吐出する吐出手段と、前記表面の面内方向であり、かつ前記搬送方向に直交する方向である前記洗浄対象物の幅方向に沿って前記吐出手段を移動させる移動手段とを備え、前記特定領域に選択的に前記吐出手段から前記洗浄液を吐出する洗浄装置が提案されている（たとえば、特開２００６－１０９４７号公報参照）。
　上記したように、ホルダーを旋回円運動させる際の回転速度を上げれば上げるほど、洗浄密度が高まるが、一方でホルダーまたはホルダーを含む装置全体の振動が増大する。すなわち、この振動加速度は回転速度の２乗で増大するから、特許２７０５７１９号公報に記載のような手持ち式洗浄装置にあっては、作業者が手で持った状態で洗浄作業を継続するのが困難になる。また、ホルダーに装着されるノズルの数を２倍～３倍に増やすと、ホルダーの全長が延びるだけでなく、ホルダーの外径が大幅に大きくなるから、手持ち式洗浄装置としては不的確である。
　特開２００６－１０９４７号公報に記載の装置は、洗浄対象物上の付着物が多い特定流域を集中的に洗浄する装置であり、洗浄対象物の全体を均一に洗浄する装置ではない。
　先願にかかる上記特許出願の洗浄装置７０は、図１２に示すように多数の高圧水噴射ノズル７２が配列されたホルダー７１を、両側の駆動軸７４を偏心回転させて水平面内で旋回円運動させながら洗浄する構造からなる。このため、図１２においてＹ方向への加振時に二等辺三角形状の曲げモーメントがホルダー７１に作用する。したがって、ホルダー７１にはその曲げモーメントに打ち勝つだけの断面強度を持たせる必要があり、ホルダー７１の剛性を上げるために装置が大型化し、重量が増大する。それに伴って、両側の偏心回転駆動部７３および駆動モータも増強しなければならず、コストアップの要因になるほか、外部振動の増大につながる。また、密閉した洗浄室７６を確保するためには、旋回円運動するホルダー７１から両側方に延びる支持部７５と洗浄室７６の両側壁７７とに所定の隙間(図１２のＧ方向矢視部）を設けた上で当該隙間をシールしなければならない。このため、シール構造が複雑になる。
　本発明は上記の点に鑑みなされたもので、上記の先願に係る洗浄装置に比べて構造を簡略化でき、小型・軽量化を図れ、低コスト化を達成でき、また洗浄時の装置の振動を抑制し、均一で効率的な洗浄を可能にする高圧洗浄液噴射式洗浄装置を提供することを課題としている。
　上記の課題を解決するために本発明の高圧洗浄液噴射式洗浄装置は、バー状ホルダーと、前記バー状ホルダーの長手方向に沿って一定の間隔をあけて配列された複数の高圧洗浄液噴射ノズルとを備え、前記ホルダーをその長手方向の両側方で長手方向の軸回りに回転可能に支持し、洗浄対象物を前記ホルダーに対し一定速度で搬送しながら、前記ホルダーを所定回転角度内で前記軸回りに往復回転させながら各噴射ノズルから高圧洗浄液を前記洗浄対象物の洗浄面に対し一本の直線状に噴射させて洗浄する高圧洗浄液噴射式洗浄装置であって、前記ホルダーを前記洗浄対象物を横切る長さ以上の長さにし、前記洗浄面の法線方向から見て前記ホルダーを前記洗浄対象物の搬送方向に対し直交または傾斜させて配置したことを特徴とする。
　上記構成によれば、複数の高圧洗浄液噴射ノズルがホルダーとともにホルダーの長手方向の軸回りに所定回転角度内で往復回転運動（時計回りと反時計回りとを交互に繰り返すような回転運動）すると同時に、複数の噴射ノズルから高圧洗浄液が一直線状に噴射されるから、高い洗浄強度が得られる。また、ホルダーの長手方向に直交する方向に所定の回転角度で往復回転し、洗浄対象物の幅方向にわたってほぼ隙間なく高圧洗浄液を均一に噴射させられ、洗浄ムラが生じにくい。さらに、洗浄の高速化を図るために洗浄対象物の移動速度を速めたり、往復回転時間を短縮したり、往復する回転角度を狭めたりしても、ホルダーあるいはホルダーを含む装置全体の振動加速度が増大することがなく、振動が抑制される。
　前記ホルダーの下面に前記各噴射ノズルを長手方向に沿って配列するとともに、前記ホルダーの長手方向に沿って高圧洗浄液供給路を直線状にかつ前記各噴射ノズルに連通させて設け、前記高圧洗浄液供給路の端部に可撓性の高圧洗浄液供給管の一端を接続し、前記ホルダーの長手方向の両端面に回転軸を一体回転可能に設けてもよい。
　このようにすれば、ホルダー両側方の回転軸をたとえば軸受にて回転可能に支持し、クランク機構やモーターなどを介してホルダーに往復回転力を与えて往復回転させることができる。また、ホルダーは軸回りに揺動回転するが、揺動範囲（回転角度θ）はたとえば１０～３０°程度と小さいので、ホルダーの揺動回転時に可撓性の高圧洗浄液供給管が屈曲変形してホルダー端部の変位を吸収する。そして、高圧洗浄液供給管を通じて高圧洗浄液供給路内に供給される高圧の洗浄液は高圧洗浄液供給路内に臨む（連通する）各噴射ノズルからほぼ均等に高圧の洗浄液が噴射される。
　前記ホルダーは、その長手方向に直交する断面が四角形状であるブロック体であり、前記回転軸の一端には前記ホルダーに向けて開口した角筒部を一体に設け、各角筒部の内部に前記ブロック体の両端部をそれぞれ嵌挿して前記ブロック体の端部および前記角筒部を一連に貫通するボルトにて一体的に固定してもよい。
　このようにすれば、ブロック体からなるホルダーが回転軸と確実に一体的に取り付けられ、ボルトが緩んでホルダーと回転軸が不用意に分離したりしない。
　前記ホルダーをその両側方で前記軸回りに回転可能に支持するとともに、その長手方向に移動可能に支持し、前記ホルダーを前記洗浄対象物の搬送方向に対し直交させて配置し、前記ホルダーを前記軸回りに所定回転角度内で往復回転させると同時に、長手方向に所定寸法内で往復移動させるようにしてもよい。
　このようにすれば、多数の噴射ノズルから高圧下で洗浄液を噴射しながらホルダーをその長手方向の軸回りに回転（揺動）させると同時に、ホルダーの長手（長軸）方向にも往復移動（直線方向で往復移動）させることができる。このため、ホルダーは洗浄対象物の搬送方向に直交させて配置すればよい。いいかえれば、ホルダーを洗浄対象物の搬送方向に対して傾斜するように配置しなくて済む。これにより、ホルダーの設置スペースを縮小できる。しかも、ホルダーの長手方向軸回りにおける方向転換点とホルダーの長手方向における方向転換点とで時間的なずれがあるので、高圧の洗浄液が洗浄対象物上の特定箇所に集中して噴射されることがない。
　共通のモーターにより前記ホルダーの回転軸に対し長手方向の往復移動を許容しかつ前記軸回りに往復回転可能な回転力を付与するとともに、前記ホルダーの回転軸に対し前記軸回りの回転を許容しかつ長手方向に往復移動可能な直動力（直線方向の往復駆動力）を付与するようにしてもよい。
　このようにすれば、ホルダーを長手方向の軸回りに揺動させながら長手方向にも一定のピッチで直線状にスムーズに往復移動させられるから、円形状だけでなく任意の楕円形状を描くように高圧洗浄液を洗浄対象物に噴射して洗浄でき、洗浄の均一性を確保する上で自由度が拡がる。しかも、共通のモーターによりホルダーの揺動回転と長手方向の往復運動とを同時に行わせるので、構造が簡単で二つの動作の連動（同期）が容易になる。
　前記ホルダーの前記軸回りの往復回転ストローク距離と前記ホルダーの長手方向への往復移動ストローク距離とを一致させてもよい。
　このようにすれば、洗浄対象物に対し洗浄液を真円形状の円を描くように噴射させることができる。しかも、上記した先願の高圧洗浄液噴射式洗浄装置に比べて構造が簡単で、ほぼ同様の洗浄作用を得られる。また、ホルダー前後方向の加速度のバランスは、先願の高圧洗浄液噴射式洗浄装置に比べて取りやすいので、取り扱いが容易になる。
　本発明に係る高圧洗浄液噴射式洗浄装置は上記の構成を有するから、下記のような優れた効果を奏する。すなわち、多数の噴射ノズルがホルダーを介して長手方向軸回りに所定の回転角度内で往復回転する。この回転時に複数の噴射ノズルから洗浄液が洗浄対象物に対して高圧下で噴射される。ホルダーを長手方向軸回りにだけ往復揺動させる場合は、図１Ａに示すようにホルダーを洗浄対象物の搬送方向に対し傾斜（たとえば傾斜角１０～２０°）させて配置することにより、図８Ｂに示すように洗浄軌跡がジグザグ（蛇腹状）になるから、洗浄対象物の幅方向（搬送方向に直交する方向）にわたって一定幅の洗浄領域が形成される。したがって、洗浄対象物をその洗浄領域を横切るように一定速度で搬送することにより、洗浄対象物の全面に対して高圧下で洗浄液を均一にかつ洗浄密度を高く保って噴射させられるので、高い洗浄力が得られ、洗浄ムラが生じにくい。また、ホルダーをその軸回りに揺動させて洗浄する構造からなるから、高速化を図っても振動加速度が増大せず振動が抑制され、洗浄密度の高い優れた洗浄効果が得られる。そして、何よりも本発明の洗浄装置は、先願の、ホルダーを水平面内で旋回させて洗浄する構造の洗浄装置に比べて、ホルダーの剛性を低減でき、軸受などの回転支持構造を軽量化でき、振動が低減されるとともに、製造コストを大幅に低減できる。
　また、本発明の洗浄装置はクリーン室と呼ばれる密閉された洗浄室内に設置する場合に、図１２に示すような隙間（ホルダー支持部７５と洗浄室側壁７７との間）を設ける必要がないので、シール機構を簡素化できる。
　さらに、ホルダーの長手方向軸回りの往復回転運動に加えてホルダーの長手方向への往復直線運動を同時に行わせることにより、洗浄対象物に対し洗浄液を真円形や楕円形状の軌跡を描くように噴射させて洗浄することができるから、先願の洗浄装置に比べて遜色のない洗浄性能が得られ、しかも、構造が簡単で大幅なコストダウンが図れる。また、ホルダーの往復直線運動のタイミングやストローク距離を調整することにより、真円形の洗浄軌跡だけでなく、任意の楕円形状の洗浄軌跡も描けるので、洗浄の均一性を確保する上で自由度が大きくなる。
本発明の第１実施形態の高圧洗浄液噴射式洗浄装置の平面図である。 図１Ａの高圧洗浄液噴射式洗浄装置の正面図である。 図１ＡのＡ方向矢視図である。 図１Ａの高圧洗浄液噴射式洗浄装置のホルダーの断面図である。 ホルダーの第１変形例の断面図である。 図２Ｂのホルダー全体の外観を概略的に示す斜視図である。 ホルダーの第２変形例の断面図である。 ホルダーの第３変形例を示すもので、図３Ｂのａ－ａ断面図である。 図３Ａのｂ－ｂ断面図である。 図３Ｂのｃ－ｃ断面図である。 図１の洗浄装置のピストン・クランク機構を示す側面図である。 図４Ａのｂ－ｂ断面図である。 図４に示すピストン・クランク機構においてホルダー（噴射ノズル）の揺動角度θを変更する方法を示す説明図である。 図４に示すピストン・クランク機構においてホルダー（噴射ノズル）の揺動角度θを変更する方法を示す説明図である。 図４に示すピストン・クランク機構においてホルダー（噴射ノズル）の揺動角度θを変更する方法を示す説明図である。 図１の洗浄装置の洗浄液噴射状態を説明する側面図である。 図１の洗浄装置のホルダーの噴射ノズルから洗浄対象物上に噴射される洗浄液軌跡を表す説明図である。 図１の洗浄装置のホルダー直下と最大揺動（θ）位置における噴射ノズルから洗浄対象物までの距離（スタンドオフ）の関係を表す説明図である。 図１の洗浄装置のホルダー直下と最大揺動（θ）位置における洗浄強度の関係を表す説明図である。 噴射ノズルから洗浄対象物までの距離（スタンドオフ）と洗浄強度との関係を表すグラフで、洗浄液の噴射によるアルミ箔の貫通時間に相当する洗浄能力と距離との関係で表したものである。 図１の洗浄装置のホルダーにおける隣接する２つの噴射ノズルから噴射される高圧洗浄液の軌跡（ジグザグ模様）を示す説明図である。 洗浄対象物が４つの噴射ノズルから噴射される高圧洗浄液の軌跡が重なり合って構成される洗浄領域を横切るように搬送して洗浄される状態を示す説明図である。 図１の洗浄装置のホルダーの一端に洗浄液供給管を接続した状態の正面および側面を示す説明図である。 洗浄液供給管の第１変形例を示すもので、高圧ホースからなる洗浄液供給管を接続した状態の正面および側面を示す説明図である。 洗浄液供給管の第２変形例を示すもので、螺旋状に形成した金属製の洗浄液供給管を接続した状態の正面および側面を示す説明図である。 洗浄液供給管の第３変形例を示すもので、剛性の高い固定式洗浄液供給管の一端を、回転軸の端部にスイベル継手を介して接続した状態の正面および側面を示す説明図である。 本発明の第２実施形態の高圧洗浄液噴射洗浄装置の平面図である。 図１０Ａの駆動機構を概略的に示す正面図である。 高圧洗浄液噴射式洗浄装置の駆動機構の変形例を詳細に示す図面で、図１１ＣのＡ－Ａ断面図である。 図１１ＡのＢ－Ｂ断面図である。 図１１ＡのＣ－Ｃ断面図である。 図１１Ａの左側面図である。 図１１ＤのＥ方向矢視図である。 図１１ＣのＦ部を拡大して示す詳細図である。 多数の高圧水噴射ノズルが配列されたホルダーを、両側の駆動軸を偏心回転させて水平面内で旋回円運動しながら洗浄する構造の、先願にかかる洗浄装置を示す平面図である。
　以下に、本発明に係る高圧洗浄液噴射式洗浄装置の実施の形態について説明する。
　図１Ａは本発明の第１実施形態の高圧洗浄液噴射式洗浄装置１の平面図である。図１Ｂは図１Ａの高圧洗浄液噴射式洗浄装置１の正面図である。図１Ｃは図１ＡのＡ方向矢視図である。図２Ａは図１Ａの高圧洗浄液噴射式洗浄装置１のホルダー２の断面図である。
　図１Ａ～Ｃに示すように、高圧洗浄液噴射式洗浄装置１は振り子方式（揺動方式または往復回転方式とも称される）の洗浄装置で、断面円形のホルダー２を備えている。ホルダー２は、たとえば図２Ａに示すように円筒パイプ状本体２ａの下面の長手方向に、下端４ｃを開口したブロック状ノズル部４を溶接で一体に取り付け、ノズル部４内に多数の高圧洗浄液噴射ノズル３を一定の間隔をあけて配列している。
　高圧洗浄液噴射式洗浄装置１は、図１Ａに示すとおり、洗浄対象物ｘの洗浄面の法線方向から見た平面視において、ホルダー２が長方形状の洗浄対象物ｘの幅方向に対し角度αほど傾斜させて配置され、ホルダー本体２ａの長さは洗浄対象物ｘを横切る長さ（幅方向の長さ）以上の長さにしている。具体的には、ホルダー２は、その長手方向の両端が平面視において洗浄対象物ｘから食み出すように配置されている。ホルダー２の両側方で、洗浄室１０の外側で回転軸２ｂが軸受装置７によりホルダー２の長手方向軸回りに回転可能に支持されている。軸受装置７は軸受を備えた支持台で構成されている。本体２ａは、図１Ｂに示すように洗浄室１０内に配置され、洗浄室１０の上方に立ち上がった両側壁１０ｂから回転軸２ｂが外方へ突出している。回転軸２ｂが外方へ突出する各側壁１０ｂには、開口１０ｃが穿設され、開口１０ｃと回転軸２ｂの隙間には、図示を省略したリング状のシールが装着されている。
　ホルダー２は、ピストン・クランク機構により長手方向軸回りに所定の回転角度θ内で往復回転する。図４Ｂに示すように回転軸２ｂにレバー２１の一端がスリーブ状の回転伝達部２７にて一体回転可能に取り付けられ、図４Ａに示すようにサーボモータ２２で一方向（たとえば時計方向）に回転するクランク２３の一端とレバー２１の他端とが、コネクチングロッド２４を介してクランクピン２５とピストンピン２６とによりそれぞれ回転可能に連結されている。クランク２３の他端側（クランクピン２５の反対側）には、カウンタウエイト２３ａが一体に形成されている。この構成により、クランク２３が一方向（たとえば時計方向）に回転することで、レバー２１のピストンピン２６部が回転軸２ｂ回りにθ（たとえば３０°）ずつ往復回転運動し、回転軸２ｂをその中心位置Ｓを回転中心として往復回転させるため、ホルダー２がその長手方向軸回りに回転角θずつ往復回転し、ホルダー２下面の各噴射ノズル３から高圧下で洗浄液が洗浄対象物ｘの洗浄面に向けて揺動しながら噴射される。
　上記実施形態では、噴射ノズル３がホルダー２の回転中心Ｓを中心にθ１＝３０°ずつ往復回転する設計で、図５Ａに示すようにクランク２３の回転半径がｒ１で、レバー２１の回転半径がＲ１である。このときの、レバー２１の揺動ストロークはＳ１である。
　回転角θを上記θ１に比べて小さくするには、たとえば図５Ｂに示すように、クランク２３の回転半径をｒ１からｒ２に縮小することにより、回転角θ２および揺動ストロークＳ２をθ１およびＳ１に比べて小さくできる。また、たとえば図５Ｃに示すように、レバー２１の回転半径Ｒ１をＲ２に延ばせば、レバー２１の揺動ストロークはＳ１と共通であっても、回転角θ３はθ１に比べて小さくなる。
　上記の各噴射ノズル３から噴射される洗浄液（洗浄水を含む）は、高圧下で１本の直線状になって噴射されるようになっている。各噴射ノズル３から噴射される洗浄液は１本の直線状で洗浄能力（洗浄力）が大きい。また、各噴射ノズル３から噴射される洗浄液は１本の直線状であるが、洗浄対象物ｘの幅方向に対しやや傾斜した状態でホルダー２がその長手方向軸回りに揺動するとともに、洗浄対象物ｘをローラコンベヤなどの搬送機構（図示せず）によって所定の速度で搬送するので、両者の速度を調整することにより、洗浄対象物ｘの全面をほぼ隙間なく洗浄することができる。
　図２Ｂはホルダー２の第１変形例の断面図である。図２Ｃは図２Ｂのホルダー全体の外観を概略的に示す斜視図である。本例のホルダー２は、その本体２ａが角筒形のバー状ブロック体３１からなり、ブロック体３１の中心軸部に図２Ｂのように断面四角形の高圧洗浄液供給路３２が長手方向に沿って形成されている。また、ブロック体３１の、高圧洗浄液供給路３２を挟んだ位置には、長手方向の両端部もしくは長手方向に一定間隔をあけた位置に複数の貫通孔３３が上下方向に穿設されている。ノズル部４は、本体２ａの下面に頭部８ａ付きボルト８で一体に固定される構造で、下端４ｃを開口した角筒状で長手方向に連続したブロック体からなり、噴射ノズル３を挟んでボルト８のネジ部８ｂが螺合するネジ孔４０が形成されている。なお、本例のホルダー２は大型のボルト結合タイプで、可撓性を有する金属製又はゴム製で外周面に金属ブレード（ワイヤー）を巻装して強化した高圧ホースなどの洗浄液供給管９（図３Ｂ参照）を高圧洗浄液供給路３２の一端部に接続する。
　図２Ｄはホルダー２の第２変形例を示すもので、基本的には図２Ｂに示したホルダー２と同一の構造で、小型・軽量化している点が相違する。本例の場合、高圧洗浄液供給路３２の流路断面積が小さいので、洗浄液供給管９を高圧洗浄液供給路３２の両端部にそれぞれ接続するところが相違する。また、ノズル部４の噴射ノズル３の取付位置の円筒部４ａに比べてその下方の円筒部４ｂの外径をわずかに拡大させたところも相違する。
　図３Ａ～Ｃはホルダー２の第３変形例を示す断面図で、本体２ａは断面縦長角筒形ブロック体からなり、図３Ａに示すように本体２ａとノズル部４とを一体に形成し、本体２ａの長手方向に沿って流路断面円形の高圧洗浄液供給路３２を設けている。また、ホルダー２は、本体２ａの両側方に回転軸２ｂを本体２ａと一体回転可能に形成している。具体的には、図３Ｃに示すように回転軸２ｂの一端には、本体２ａと対向する側および上下を開口した馬蹄形部２ｃを一体に設け、本体２ａおよびノズル部４の両側部を各回転軸２ｂの馬蹄形部２ｃにそれぞれ嵌挿し、馬蹄形部２ｃおよびノズル部４にそれらの端部を図３Ｂ及びＣのように横向きに一連に貫通する貫通孔５を形成し、ボルト６を貫通孔５に一連に挿通してナット６ａを螺合して一体に締め付けることにより結合している。また、図３Ｂに示すように、回転軸２ｂには高圧洗浄液供給路３２内に嵌入可能な円柱状突起部２ｄを突設し、この突起部２ｄの周囲にＯリング３４を装着した状態で高圧洗浄液供給路３２の端部内に嵌着して密封している。また、ノズル部４の端部には、高圧洗浄液の供給管９を接続するための接続孔４ｄを高圧洗浄液供給路３２に臨ませて形成し、可撓性を有する金属製供給管９の一端を、図９Ａのように高圧洗浄液供給路３２に接続している。金属製供給管９の他端は、高圧洗浄液ポンプ（図示せず）に接続され、この高圧洗浄液ポンプから金属製供給管９を介してホルダー２の高圧水供給路３２の一端に接続され、その高圧水供給路３２からノズル部４の各噴射ノズル３へ高圧洗浄液が供給され、各噴射ノズル３から一直線状に高圧水が噴射される。なお、金属製の高圧洗浄液供給管９は可撓性を備えていればよく、たとえば供給管９の全体がゆるやかに湾曲するようにしてもよい。また、図９Ｂ～Ｄは洗浄液供給管９の第１～３変形例を示すもので、図９Ｂは高圧ホースからなる洗浄液供給管９’を示し、図９Ｃは螺旋状に形成した金属製の洗浄液供給管９”を接続した状態を示す。図９Ｄは剛性の高い固定式洗浄液供給管１１の一端を、回転軸２ｂの端部にスイベル継手１２を介して接続している。
　以上、図２及び３に示すようにホルダー２の複数の変形例について説明したが、これらの例に限定されるものではない。さらに、図示は省略するが高圧ポンプの下流側は洗浄液や洗浄水などのタンクに接続されている。
　図６Ｂはホルダー２の噴射ノズル３から洗浄対象物ｘ上に噴射される洗浄液軌跡を表す説明図で、ホルダー２の噴射ノズル３からの洗浄液の噴射方向が逆向きに変換される位置Ｂで、噴射ノズル３の揺動速度が０になる。したがって、その方向変換位置Ｂでは洗浄対象物ｘに対する洗浄液の噴射時間が他の位置に比べて長くなる。通常、噴射時間が延びると洗浄能力が上がるので、洗浄ムラが生じやすくなる。しかし、本発明の洗浄装置ではその影響が緩和される。つまり、図６Ｃに示すように、噴射ノズル３から直下の洗浄対象物ｘまでの距離をＬとすると、噴射ノズル３から洗浄対象物ｘ上の方向変換位置Ｂまでの距離ＬＡはＬ／ｃｏｓθである。Ｌ＝１００ｍｍ、θ＝２２．５°とすると、ＬＡ＝Ｌ／ｃｏｓ２２．５＝１０８．２ｍｍとなり、方向変換位置Ｂでは噴射ノズル３の直下位置Ａに比べて８．２ｍｍ遠くなる。この結果、洗浄能力が低下するから、洗浄時間が延びても洗浄能力の差異は以下のとおり、低減される。
　図７は噴射ノズル３から洗浄対象物ｘまでの距離（スタンドオフ）と洗浄能力との関係を表すグラフで、洗浄液の噴射によるアルミ箔の貫通時間を距離との関係で表したものである。距離Ｌが１００ｍｍからＬＡの１０８ｍｍに延びると、洗浄能力が低下することがわかる。
　加えて、噴射ノズル３の直下では洗浄液が洗浄対象物ｘに垂直に当たるので、洗浄液の噴射力Ｆの１００％が洗浄対象物ｘに対し作用するが、方向変換位置Ｂでは角度θ傾斜して作用するので、噴射力ＦｖはＦｃｏｓθに低減される。
　このため、方向変換位置Ｂでは、スタンドオフおよび角度の両面で、洗浄能力が直下位置Ａに比べて小さくなるので、揺動速度が０になることに起因した洗浄能力の上昇は緩和される。
　ところで、上記実施例にかかる高圧洗浄液噴射式洗浄装置１によれば、図８Ａに示すように、ホルダー２は、洗浄対象物ｘの搬送方向（矢印）に対し角度α傾斜した状態で、各噴射ノズル３から１本の直線状に高圧下で洗浄液を噴射しながら軸回りに揺動（往復回転）する。すなわち、本例にかかる高圧洗浄液噴射洗浄装置１によれば、ホルダー２下面の、ノズルピッチＰをあけて配列された各噴射ノズル３から噴射される洗浄液が揺動し、図８Ａのように連続したジグザグの洗浄軌跡Ｊが形成される。図８Ｂは４つの噴射ノズル３から噴射される高圧洗浄液の軌跡（ジグザグ模様）を示すもので、本例の場合は、洗浄対象物ｘの搬送速度と噴射ノズル３の揺動速度との関係で、矢印方向に搬送される洗浄対象物ｘは、図８ＢのようにノズルピッチＰの４つの噴射ノズル３から噴射される高圧洗浄液の軌跡が重なり合って構成される洗浄領域Ｋを横切るように移動することになるため、洗浄対象物ｘ上の全面がほぼ隙間なく洗浄液にて洗浄されることになる。
　つぎに、図１０Ａは本発明の第２実施形態の高圧洗浄液噴射洗浄装置の平面図である。図１０Ｂは図１０Ａの駆動機構を概略的に示す正面図である。本実施形態にかかる洗浄装置１’は、上記の振り子式洗浄装置１にホルダー２の長手方向への水平直線運動を付加することにより、各噴射ノズル３からの洗浄液を円形や楕円形を描くように洗浄対象物ｘに対し噴射させることができる。このため、図１０Ａに示すようにホルダー２を洗浄対象物ｘの搬送方向に対し平面視で直交させて配置することができる。また、ホルダー２の回転軸２ｂに対し軸回りに往復回転させる回転力を付与するだけでなく、サーボモータ４１の回転力を回転軸２ｂに伝達する伝達部４２は、回転軸２ｂに対しその長手方向の往復移動を許容するように接続している。このため、ホルダー２の両側の軸受７’は、ホルダー２を長手方向軸回りに回転可能に支持するとともに、ホルダー２の長手方向への移動が可能なように支持している。
　一方、ホルダー２の回転軸２ｂに対し長手方向に一定のピッチで往復直線運動を付与する駆動機構４３は、サーボモータ４４の一方向への回転力をホルダー２の長手方向への往復駆動力に変換し、回転軸２ｂに対し往復移動可能な直動力（直線方向の往復駆動力）を付与する。そして、駆動機構４３の直動力を回転軸２ｂに伝達する伝達部４５は回転軸２ｂに対しその回転を許容するように接続している。
　以上の構成により、本実施形態にかかる洗浄装置１’は、多数の噴射ノズル３から高圧下で洗浄液を噴射しながらホルダー２を長手方向軸回りに揺動させると同時に、ホルダー２の長手方向にも往復移動させることができる。また、ホルダー２の長手方向軸回りの揺動と長手方向の往復直線運動とを同期させることによって、洗浄液を真円形状ないし楕円形状の円を描くように噴射させられるので、洗浄対象物ｘに対しより隙間なく均一に洗浄液を噴射でき、洗浄密度の高い優れた洗浄効果が得られる。しかも、ホルダー２（噴射ノズル３）の前後方向における方向変換位置Ｂ（図６Ｂ～Ｄ参照）とホルダー２の長手方向における方向変換位置Ｃ（図１１Ｃ参照）とに時間的なずれがあるので、洗浄液が洗浄対象物ｘ上の特定箇所に集中して噴射されることがない。さらに、ホルダー２の揺動ストローク距離とホルダー２の長手方向への往復移動ストローク距離とを一致させることもでき、この場合には、洗浄対象物ｘに対し洗浄液を真円形状の円を描くように噴射させることができる。また、両方のストローク距離を調整することで、真円形状だけでなく任意の楕円形状を描くように洗浄液を噴射させることができ、洗浄の均一性を確保する上で自由度が拡がる。その他の構成については、上記第１実施形態にかかる高圧洗浄液噴射式洗浄装置１と共通するので、共通の部材については同一の符号を用いて図面に示し、説明を省略する。
　さらにまた、高圧洗浄液噴射式洗浄装置１’は上記した先願の洗浄装置に比べて構造が簡単で、ほぼ同様の洗浄作用を得られる。また、ホルダー前後方向の加速度のバランスは、先願の洗浄装置よりも取りやすいので、取り扱いが容易になる。
　図１１Ａ～Ｆは上記の高圧洗浄液噴射式洗浄装置１’の駆動機構の変形例を詳細に示す図面である。図１１Ａ～Ｆに示すように、本例の駆動機構５０では共通のモータ６１によりギヤ機構６２，６３を介してホルダー２の長手方向軸回りの往復揺動回転と、ホルダー２の長手方向への直動往復運動とを、それぞれピストンクランク機構５１，５２を介して行うようにしている。図１１Ａ～Ｆに示すように、回転軸２ｂは、その一端部に設けたスプライン機構５３により回転軸２ｂの長手方向への往復直線運動を可能となっている。スプライン機構５３の一部周囲を覆う円筒状の外筒部５３ａに隣接（図１１Ｃでは外筒部５３ａの右側方に隣接）する回転連結部５４が、図１１Ｆに示すように軸受５４ａおよび細径支持棒２ｅを介して回転軸２ｂの一端部を回転可能に連結している。細径支持棒２ｅは回転軸２ｂの一端に一体回転可能に固定されている。また、回転連結部５４が一端を開口した馬蹄状カバー体５５内に遊嵌され、この状態で支軸５５ａおよび軸受５５ｂを介して支軸５５ａを中心に回転連結部５４と馬蹄状カバー体５５とが折曲可能に連結されている。また、図１１Ｆに示すように、馬蹄状カバー体５５の他端中心部とピストンクランク機構５２のピストン部６５ａとが連結杆５６で連結されている。つまり、外筒部５３ａはスプライン機構５３により回転軸２ｂの長手方向への往復移動を許容しつつ、回転軸２ｂの軸回りに所定角度θずつ往復回転する。なお、外筒部５３ａは軸受５３ｂを介して装置本体のケーシングに回転可能に支持されている。
　まず、モーター６１の回転がギヤ機構６２（ギヤ６２ａ，６２ｂ）を介して減速され、第１回転駆動軸６７に伝達されて回転する。駆動回転軸６７の先端にクランク６８の一端が軸受６８ａを介して軸回りに回転可能に接続され、クランク６８の他端のピストン部６８ｂはレバー６９の一端に軸着にて接続されている。また、レバー６９の他端は外筒部５４に一体回転可能に接続されている。さらに、第１回転駆動軸６７に直交して第２駆動回転軸６０が配置され、第１駆動回転軸６７の回転がベベルギヤ６３ａ，６３ｂを介して第２駆動回転軸６０に伝達され、第２駆動回転軸６０が同時に回転する。また、第２駆動回転軸６０と平行に第３駆動回転軸６４が配置され、第２駆動回転軸６０の回転がギヤ６０ａ，６４ａを介して第３駆動回転軸６４に伝達される。第３駆動回転軸６４の一方向への回転より先端のクランク６５が回転し、クランク６５先端のピストン部６５ａおよび連結杆５６および回転連結部５４を介して回転軸２ｂがホルダー２とともにその長手方向へ直動往復運動する。なお、連結杆５６のピストン部６５ａ側のクランク６５による揺動回転は、回転連結部５４における支軸５５ａを中心に連結杆５６の他端側が折れ曲がり運動することにより吸収される。また、第１駆動回転軸６７は連結杆５６と平行に配置される。
　このように構成される高圧洗浄液噴射式洗浄装置１’について、動作を説明する。
　図１１Ａ～Ｆに示すように、モーター６１の回転を開始することにより、ギヤ機構６２を介して第１駆動回転軸６７が回転し、同時にベベルギヤ機構６３を介して第２駆動回転軸６０が回転し、さらにギヤ６０ａ，６４ａを介して第３駆動回転軸６４に伝達され、第３駆動回転軸６４が回転する。駆動回転軸６４の回転でクランク６５が回転し、クランク６５先端のピストン部６５ａおよび連結杆５６を介して回転連結部５４で支軸５５ａを中心に連結杆５６の他端（ピストン部６５ａ）側が図１１Ｅのように連結杆５６の軸線に対し直交する方向に揺動しながらホルダー２の回転軸２ｂを長手方向へ直動往復運動させることにより、ホルダー２が回転軸２ｂとともに長手方向に沿って往復直線運動する。また、第１駆動回転軸６７が同時に回転することにより、クランク６８が回転してその先端のピストン部６８ｂが所定角度ずつ往復回転し、レバー６９および外筒部５３ａを介して回転軸２ｂとともにホルダー２を長手方向軸回りに揺動させる。なお、回転連結部５４によるホルダー２の長手方向への直線往復動はスプライン機構５３で許容され、外筒部５３ａの揺動には支障を来さない。一方、回転連結部５４の揺動回転は軸受５４ａ(図１１Ｆ）で許容されるので、回転軸２ｂの直線往復運動には支障をきたさない。したがって、ホルダー２は共通（１台）のモーター６１の回転により回転軸２ｂの軸回りの往復揺動と長手方向への往復直線運動とを同時に行うことができる。
　以上に、本発明にかかる高圧洗浄液噴射式洗浄装置について複数の例を示したが、これらに限定されるものではない。たとえば、上記例では、ホルダー２の下面に噴射ノズル３を一定間隔で直線状に配列したが、千鳥状に等間隔に２列～３列を配列してもよい。

Claims (6)

  1. 　バー状ホルダーと、前記バー状ホルダーの長手方向に沿って一定の間隔をあけて配列された複数の高圧洗浄液噴射ノズルとを備え、前記ホルダーをその長手方向の両側方で長手方向の軸回りに回転可能に支持し、洗浄対象物を前記ホルダーに対し一定速度で搬送しながら、前記ホルダーを所定回転角度内で前記軸回りに往復回転させながら各噴射ノズルから高圧洗浄液を前記洗浄対象物の洗浄面に対し一本の直線状に噴射させて洗浄する高圧洗浄液噴射式洗浄装置であって、
    　前記ホルダーを前記洗浄対象物を横切る長さ以上の長さにし、前記洗浄面の法線方向から見て前記ホルダーを前記洗浄対象物の搬送方向に対し直交または傾斜させて配置したことを特徴とする高圧洗浄液噴射式洗浄装置。
  2. 　前記ホルダーの下面に前記各噴射ノズルを長手方向に沿って配列するとともに、
    　前記ホルダーの長手方向に沿って高圧洗浄液供給路を直線状にかつ前記各噴射ノズルに連通させて設け、
    　前記高圧洗浄液供給路の端部に可撓性の高圧洗浄液供給管の一端を接続し、
    　前記ホルダーの長手方向の両端面に回転軸を一体回転可能に設けたことを特徴とする請求項１に記載の高圧洗浄液噴射式洗浄装置。
  3. 　前記ホルダーは、その長手方向に直交する断面が四角形状であるブロック体であり、前記回転軸の一端には前記ホルダーに向けて開口した角筒部を一体に設け、各角筒部の内部に前記ブロック体の両端部をそれぞれ嵌挿して前記ブロック体の端部および前記角筒部を一連に貫通するボルトにて一体的に固定したことを特徴とする請求項１に記載の高圧洗浄液噴射式洗浄装置。
  4. 　前記ホルダーをその両側方で前記軸回りに回転可能に支持するとともに、その長手方向に移動可能に支持し、
    　前記ホルダーを前記洗浄対象物の搬送方向に対し直交させて配置し、
    　前記ホルダーを前記軸回りに所定回転角度内で往復回転させると同時に、長手方向に所定寸法内で往復移動させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の高圧洗浄液噴射洗浄装置。
  5. 　共通のモーターにより前記ホルダーの回転軸に対し長手方向の往復移動を許容しかつ前記軸回りに往復回転可能な回転力を付与するとともに、前記ホルダーの回転軸に対し前記軸回りの回転を許容しかつ長手方向に往復移動可能な直動力を付与することを特徴とする請求項４に記載の高圧洗浄液噴射式洗浄装置。
  6. 　前記ホルダーの前記軸回りの往復回転ストローク距離と前記ホルダーの長手方向への往復移動ストローク距離とを一致させたことを特徴とする請求項４に記載の高圧洗浄液噴射式洗浄装置。
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