(57)【要約】【課題】ノズルの噴射時の振れを測定する方法を提供する。【解決手段】ノズル（１３）が回転し、ノズルの噴口（１３２）を挿入口（１７）から噴射容器（１５）の内部に挿入し、噴射容器（１５）の内部でノズルが液体（Ｌ）を噴射し、回転しながら液体を噴射しているノズルの振れを、噴射容器の外側で測定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルが回転し、
前記ノズルの噴口を挿入口から噴射容器の内部に挿入し、
前記噴射容器の内部で前記ノズルが液体を噴射し、
回転しながら前記液体を噴射している前記ノズルの振れを、前記噴射容器の外側で測定する、
ノズルの振れの測定方法。
【請求項２】
更に、
前記ノズルが噴射した前記液体が、前記噴射容器の内部の壁面で跳ね返り、
前記壁面で跳ね返った前記液体が、前記挿入口の全周に設けられた折り返しに衝突する、
請求項１のノズルの振れの測定方法。
【請求項３】
更に、前記ノズルが噴射した前記液体を前記噴射容器から排出する、
請求項１又は請求項２のノズルの振れの測定方法。
【請求項４】
更に、非接触に前記ノズルの振れを測定する、
請求項１ないし請求項３のいずれか１項のノズルの振れの測定方法。
【請求項５】
更に、レーザーを用いてノズルの振れを測定する、
請求項４のノズルの振れの測定方法。
【請求項６】
更に、前記ノズルが噴射した前記液体を、重力により前記噴射容器の排出口から排出する、
請求項３のノズルの振れの測定方法。
【請求項７】
更に、前記噴射容器の内部で前記ノズルが２〜２５０ＭＰａの液体を噴射する、
請求項１ないし請求項６のいずれか１項のノズルの振れの測定方法。
【請求項８】
回転軸を有するノズルと、
前記ノズルが挿入される挿入口、
前記挿入口の周囲に設けられ、前記噴射容器の内側に向かって延びる折り返し、及び
排出口、
を有する噴射容器と、
前記噴射容器に対して相対的に前記ノズルを移動する移動装置と、
前記噴射容器の外側であって前記挿入口の近傍に設けられ、前記挿入口に挿入された前記ノズルの振れを測定する非接触の振れ測定計と、
を備えるノズルの振れの測定装置。
【請求項９】
前記振れ測定計は、
前記ノズルに向かってレーザーを投光する投光器と、
前記ノズルで反射したレーザーを受光する受光器と、を有する、
請求項８のノズルの振れの測定装置。
【請求項１０】
前記振れ測定計は、前記投光器から前記ノズルの表面までの距離の最大値を最小値との差を求める、
請求項９のノズルの振れの測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はノズルの振れの測定方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧ジェットを部品に衝突させて、部品のバリ取り又は清掃を行う装置がある。この装置では、ノズルを部品の穴の内部に挿入し、ノズルから噴射した高圧ジェットを穴の内部に生じているバリに衝突させて、部品を洗浄する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
高圧ジェットの噴射時にノズルの振れが大きくなると、穴の壁面にノズルが衝突することがある。壁面にノズルが衝突すると部品に傷がつくことがある。また、壁面にノズルが衝突してノズルが折れることがある。また、ノズルの振れが大きくなると、ノズルが部品やジグと衝突することがある。
本発明は、ノズルが部品やジグに衝突することを防ぎ、ノズルや部品の損傷を防ぐため、噴射時のノズルの振れを測定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の側面は、ノズルの振れの測定方法であって、
ノズルが回転し、
前記ノズルの噴口を挿入口から噴射容器の内部に挿入し、
前記噴射容器の内部で前記ノズルが液体を噴射し、
回転しながら前記液体を噴射している前記ノズルの振れを、前記噴射容器の外側で測定する方法である。
本発明の第２の側面は、上述のノズルの振れの測定を行うための測定装置である。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、噴射時のノズルの振れを測定できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態のノズルの振れの測定装置
【図２】ノズルの振れの測定方法のフローチャート
【図３】第１実施形態の変位計の一例を示す概略構成図
【図４】第２実施形態のノズルの振れの測定装置
【発明を実施するための形態】
【０００７】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態のノズルの振れの測定装置１０は、ポンプ１１、ノズル１３、噴射容器１５、移動装置３２及び振れ測定計である変位計３３を有する。測定装置１０は、タンク１２を有しても良い。
【０００８】
ポンプ１１、ノズル１３、タンク１２及び移動装置３２を含む洗浄機（バリ取り装置を含む。以下同じ。）に対して、本実施形態の測定装置１０を適用できる。例えば特許第５４３２９４３号、特許第６１４７６２３号、特許第６１９６５８８号に開示されている洗浄機が利用できる。これらは出願人からＪＣＣシリーズの洗浄機として販売されている。
【０００９】
ポンプ１１は、液体Ｌを昇圧する。ポンプ１１は液体Ｌをノズル１３へ送る。ポンプ１１は、例えば、遠心ポンプ、定量ポンプである。定量ポンプとして、ピストンポンプ、ギヤ―ポンプが利用できる。ポンプ１１は、好ましくは２〜２５０ＭＰａ（両端含む）の吐出し圧を有する。
【００１０】
液体Ｌはタンク１２に貯留される。液体Ｌは、タンク１２からポンプ１１によって汲み上げられ、ノズル１３から噴射されても良い。液体Ｌはタンク１２へ回収される。タンク１２はろ過装置を有しても良い。
【００１１】
ノズル１３は、軸体１３１、噴口１３２を有する。軸体１３１は回転軸２３に沿って伸びる。軸体１３１は、円筒状を成す。軸体１３１は、内部に、液体Ｌを噴口１３２まで流通させる通路（不図示）を有する。噴口１３２は軸体１３１の先端部に設けられる。噴口１３２は、回転軸２３に垂直に、又は回転軸２３から傾斜して設けられる。噴口１３２は複数設けられても良い。複数の噴口１３２が設けられる場合、好ましくは、回転軸２３の回りに円周方向に均等に配置される。ノズル１３は、回転軸２３を中心に回転する。ノズル１３は、例えば、ランス、扇形ノズル、直射ノズル、又はＬ型ノズルである。
【００１２】
移動装置３２は、噴射容器１５に対してノズル１３を相対的に移動する。移動装置３２は、ノズル１３を支持する。移動装置３２は、例えば、垂直多関節ロボット、スカラーロボット、直行軸ロボット、パラレルリンクロボット又は移動カラム及び送り台である。移動装置３２は、数値制御装置（不図示）によって制御される。移動装置３２は、タレット３２１を有しても良い。タレット３２１は、複数のノズル１３を支持できる。タレット３２１は、複数のノズル１３の中の一つのノズル１３へ液体Ｌを供給する。
【００１３】
移動装置３２は、噴射容器１５を支持しても良い。この場合、ノズル１３の回転軸２３は固定される。移動装置３２は、回転軸２３に対して噴射容器１５を移動する。
【００１４】
噴射容器１５は、挿入口１７、折り返し１９、壁面１６、及び排出口２１を有する。噴射容器１５は、コーン１６４を有しても良い。
【００１５】
噴射容器１５はタンク状の容器であり、内部に噴射空間１５１を有する。噴射容器１５は、例えば円筒状又はキューブ状の外形を有する。噴射容器１５は、液体Ｌに対して耐食性を有し、ノズル１３からの噴流で容易に破損しない程度の強度を有する。噴射容器１５の材料は、例えばステンレス又は鉄の板材である。噴射容器１５の肉厚は例えば１ｍｍないし３ｍｍ（両端含む）である。
【００１６】
壁面１６は、噴射容器１５の内表面である。壁面１６は、少なくとも挿入口１７が設けられた第１の面１６１と、第１の面の周囲を囲む第２の面１６２を有する。第１の面１６１に対向する第３の面１６３を有しても良い。第１の面１６１、第２の面１６２、第３の面１６３は互いに接続し、壁面１６を形成する。壁面１６には、噴流２５が衝突する受け板（不図示）を設けても良い。受け板は取替可能である。
【００１７】
挿入口１７は、望ましくは噴射容器１５の上面に設けられる。挿入口１７は好ましくは円形である。挿入口１７は、軸体１３１の断面よりも大きい。挿入口１７は、望ましくは、軸体１３１の断面よりもわずかに大きい。例えば、挿入口１７の半径は軸体１３１の断面の半径に、許容されるノズルの最大の振れ量を加えた大きさである。
【００１８】
挿入口１７の内側には、折り返し１９が設けられる。折り返し１９は、挿入口１７の全周に設けられる。折り返し１９は、好ましくは、第１の面１６１からほぼ垂直に延びる。折り返し１９は、薄肉の中空円筒を成しても良い。折り返し１９は、円形の断面を有し、第１の面から離れるにしたがって外面が大径になる中空円錐台を成しても良い。折り返し１９の長さは、例えば挿入口１７の直径の１〜３倍（両端含む）である。折り返し１９は、先端部において挿入口１７の外側に向けて屈曲しても良い。
【００１９】
噴射容器１５の内部で噴口１３２から生成された噴流２５は、壁面１６で跳ね返り噴射空間１５１内を飛散する。折り返し１９は、面１６１又は挿入口１７に向かって飛散した液体Ｌを跳ね返す。折り返し１９により、噴射空間１５１内で飛散した液体Ｌが挿入口１７から飛び出すのを抑制できる。
【００２０】
排出口２１は、鉛直方向において、噴射容器１５の下部に設けられる。排出口２１は、噴射容器１５の内部に噴射された液体Ｌを噴射容器１５の外部へ排出する。
【００２１】
コーン１６４は、挿入口の延長上に配置される。コーン１６４は、挿入口から離れるにしたがって外面が大径となる円錐面を有する。コーン１６４が配置された場合、回転軸２３の方向に噴口１３２を有するノズル１３が利用できる。回転軸２３の方向に生じた噴流２５は、コーン１６４に衝突して、回転軸２３と異なる方向に跳ね返る。跳ね返った噴流は、挿入口１７の方向に飛ばずに壁面１６又は折り返し１９に衝突する。
【００２２】
なお、コーン１６４を配置することに替えて、面１６３を回転軸２３に対して傾斜させても良い。このとき、回転軸２３の方向に生じた噴流２５は、面１６３に衝突して、回転軸２３と異なる方向に跳ね返る。
【００２３】
変位計３３は、投光器２９及び受光器３１を有する。投光器２９は、挿入口１７に挿入されたノズル１３に向かってレーザーを投射する。受光器３１は、軸体１３１の表面で反射したレーザーを受光する。変位計３３は、例えば、三角測距方式又はタイム・オブ・フライト式の変位計である。ここで、三角測距方式の変位計３３は、受光器３１にＰＳＤ（位置検出素子）やＣ−ＭＯＳセンサを用いて距離変化による受光器３１の結像位置を距離に換算する。タイム・オブ・フライト式の変位計３３は、投光器２９から光が照射されてから受光器３１に受光されるまでのわずかな時間を測定し、その時間差を距離に換算する。
変位計３３は、接触式でもよいが、非接触の変位計がより望ましい。
【００２４】
次に、図２を参照して、ノズル１３の振れの測定手順を説明する。まず、ノズル１３が回転する（Ｓ１）。噴口１３２を噴射容器１５の内部へ挿入する（Ｓ２）。噴射容器１５の内部でノズル１３が液体Ｌを噴射する（Ｓ３）。噴流２５が噴射容器１５の内部の壁面１６で跳ね返る（Ｓ４）。壁面１６で跳ね返った噴流２５が折り返し１９に衝突して、噴射容器１５の内部に留まる（Ｓ５）。噴射された液体Ｌが噴射容器１５から排出される（Ｓ６）。噴射容器１５の外部でノズル１３の振れを測定する（Ｓ７）。次いでノズル１３は液体Ｌの噴射を停止する（Ｓ８）。ノズル１３を噴射容器１５から引き抜く（Ｓ９）。ノズルの回転を停止する（Ｓ１０）。
【００２５】
次に、図１、図２を参照して、各ステップを詳細に説明する。ステップＳ１において、移動装置３２は、ノズル１３を回転させる。ノズル１３は、回転軸２３を中心に回転する。
【００２６】
ステップＳ２において、まず移動装置３２は、回転軸２３の延長線上に挿入口１７の中心が位置するように、ノズル１３を噴射容器１５に対して移動する。次に、移動装置３２は、回転軸２３に沿って、ノズル１３を噴射容器１５に向かって移動する。そして、移動装置３２は、ノズル１３の先端部を噴射容器１５の内部に挿入する。このとき、折り返し１９の先端部よりも第１の面１６１から遠くに噴口１３２を位置させる。
【００２７】
ステップＳ３において、ポンプ１１は液体Ｌをノズル１３へ送る。すると、ノズル１３は噴口１３２から液体Ｌを噴流２５として噴射する。ノズル１３は、噴射容器１５の内部、つまり噴射空間１５１に噴流２５を生成する。
【００２８】
ステップＳ１からＳ３は、順序を入れ替えても良い。ただし、噴流２５の衝突により、変位計３３が破損する場合、ステップＳ３はステップＳ１、Ｓ２の後に実行する。
【００２９】
ステップＳ４において、噴流２５は、壁面１６に衝突するまでは噴射方向に進む。そして、噴流２５は壁面１６に衝突して跳ね返る。噴流２５の一部は壁面１６に沿って広がり、残りは噴射空間１５１内に飛散する。
【００３０】
噴射容器１５が円筒状又は立方体状であり、回転軸２３に対して略垂直に噴流２５を生成した場合、第２の面１６２に衝突した噴流２５は、一部が第２の面１６２に沿って広がり、第１の面１６１又は第３の面１６３に再び衝突する。第１の面１６１に衝突した液体Ｌの一部は更に第１の面１６１に沿って広がる。第１の面１６１に衝突した液体Ｌの残りは、第１の面１６１で跳ね返って噴射空間１５１内を飛散する。
【００３１】
噴射容器１５が円筒状又は立方体状であり、回転軸２３の垂直面よりもノズル１３の基端側に傾斜して噴流２５を生成した場合、噴流２５は第１の面１６１に衝突するかもしれない。この場合、噴流２５の一部は第１の面１６１に沿って広がり、残りは噴射空間１５１内を飛散する。
【００３２】
回転軸２３に沿って噴流２５を生成した場合、噴流２５はコーン１６４に衝突する。コーン１６４に衝突した噴流２５の一部はコーン１６４の表面に沿って広がり、第３の面１６３に再び衝突する。第３の面１６３に衝突した噴流２５の一部は第３の面１６３に沿って広がり、第２の面１６２に衝突する。コーン１６４に衝突した噴流２５の残りはコーン１６４の表面で跳ね返り、噴射空間１５１の内部を飛散する。また、第２の面１６２に衝突した噴流２５の一部は、第２の面１６２で跳ね返り、噴射空間１５１の内部を飛散する。
【００３３】
噴流２５の方向や噴射空間１５１の形状に関わらず、噴流２５の一部は壁面１６に衝突して壁面１６に沿って広がり、残りは噴射空間１５１の内部を飛散する。噴流２５の一部は第１の面１６１に沿って流れ、一部は壁面１６で跳ね返って噴射空間１５１の内部をランダムに飛散する。跳ね返った噴流２５の一部はミストとなって噴射空間１５１内に充満する。
噴流２５の圧力が２ＭＰａ以上の場合、壁面１６における噴流２５の跳ね返りや、跳ね返った噴流２５のミスト化が生じやすくなるため、特に、本実施形態によるノズルの振れの測定方法を好適に用いることができる。
【００３４】
ステップＳ５において、壁面１６で跳ね返った噴流２５や第１の面１６１に沿って広がった液体Ｌは折り返し１９に衝突する。跳ね返った噴流２５は折り返し１９に衝突して、再び噴射空間１５１の内部に戻される。噴射空間１５１内を飛散する液体Ｌの大部分は、折り返し１９に衝突して挿入口１７から飛び出さずに噴射容器１５の内部に留まる。
【００３５】
壁面１６に衝突した一部の液体Ｌはミストとなり、跳ね返った噴流やその周囲の空気の流れに乗って、噴射空間１５１内を舞う。ミスト化した液体Ｌの大部分も挿入口１７から飛び出さずに噴射容器１５の内部に留まる。
【００３６】
挿入された軸体１３１と折り返し１９との隙間が小さい場合、折り返し１９と軸体１３１との隙間を流れる流体の抵抗が大きくなり、壁面１６で跳ね返った噴流２５やミストが挿入口１７から排出されることを防止できる。
【００３７】
ステップＳ６において、噴口１３２から噴射された液体Ｌは排出口２１から排出される。液体Ｌはタンク１２に戻る。好ましくは、液体Ｌは重力により排出される。
【００３８】
ステップＳ７において、噴射容器１５の外部でノズル１３の振れを測定する。好ましくは、ノズル１３の振れを非接触で測定する。例えば、レーザーを用いた変位計３３が定点から軸体１３１の表面までの距離４５を時間経過に対して測定する。変位計３３は、距離４５の最大値と最小値との差を振れとして測定する。
【００３９】
図３を参照して、三角測距方式による距離測定方法を説明する。受光器３１は、受光レンズ３１１と受光素子３１２を有する。受光素子３１２は複数の画素３１３を有しても良い。投光器２９から投射されたレーザーＰは、軸体１３１の表面で反射する。反射したレーザーＰは受光レンズ３１１を通って受光素子３１２に到達する。ここで、軸体１３１の位置によって、レーザーＰが到達する受光素子３１２内の位置が変化する。距離４５が遠い場合、軸体１３１から相対的に遠い位置５１にレーザーＰが到達する。距離４５が近い場合、軸体１３１から相対的に近い位置５２にレーザーＰが到達する。三角測距方式の変位計３３は、受光素子３１２の内、レーザーＰを受光した画素３１３の位置により、距離４５の最大値と最小値との差を演算する。
【００４０】
次に、図１を参照して、タイム・オブ・フライト方式による距離測定方法を説明する。例えば投光器２９は、連続的にＡＭ変調を受けたレーザーを軸体１３１に照射する。軸体１３１に反射され、受光器３１に受光するまで時間Ｔが経過する。そのため、投光したレーザーＰと受光したレーザーＰに位相差が発生する。この位相差から距離４５の最大値と最小値との差を演算する。
【００４１】
ミストや噴流の飛散によって、レーザーが散乱する。そのため、ミストや噴流の飛散は、レーザーによるノズル１３の振れの測定を阻害する。しかし、本実施形態によれば、壁面１６で跳ね返った噴流２５および噴流２５によって生じたミストの大部分が挿入口１７から飛び出さないため、液体Ｌを噴射中のノズル１３の振れを測定できる。
【００４２】
例えばシリンダを用いた接触式の振れの測定方法では、ノズル１３は測定子から力を受ける。そのため、正確なノズル１３の振れを測定できない。本実施形態によれば、非接触の振れ測定計でノズル１３の振れを測定するため、噴射中の正確なノズル１３の振れを測定できる。
【００４３】
ステップＳ４〜Ｓ７は同時に実施できる。ステップＳ４〜Ｓ６は連続的に行われる。そして、ステップＳ７は、ステップＳ４〜Ｓ６が行われている間に実行される。ステップＳ７はステップＳ４〜Ｓ６が行われている途中の一部の時間帯に実行できる。
【００４４】
ステップＳ８において、ポンプ１１はノズル１３への液体Ｌの供給を停止する。するとノズル１３は噴射を停止する。
【００４５】
ステップＳ９において、移動装置３２は、回転軸２３に沿ってノズル１３を噴射容器１５から引き抜く。ノズル１３の先端が挿入口１７から噴射容器１５の外部に出たら、移動装置３２はノズル１３を自由に移動できる。移動装置３２は、ノズル１３及び噴射容器１５のいずれを移動しても良い。
【００４６】
ステップＳ１０において、移動装置３２は、ノズル１３の回転を停止する。
【００４７】
ステップＳ８〜Ｓ１０の順番は入れ替えても良い。また、ステップＳ８〜Ｓ１０を同時に実行できる。ただし、噴流２５の衝突によって変位計３３が破損するのを避けるため、ステップＳ８はステップＳ９、Ｓ１０に先んじて行うことが好ましい。
【００４８】
（第２実施形態）
次に、図４を参照して第２実施形態のノズルの振れの測定装置１００について説明する。測定装置１００は、ポンプ１１、ノズル１３、噴射容器１５、振れ測定計およびタンク１２を有する。振れ測定計は、遮光板３９と通過光幅測定装置４１を有する。本実施形態の測定装置１００は、変位計３３に替えて遮光板３９及び通過光幅測定装置４１を有すること以外、第１実施形態の測定装置１０と同様である。
【００４９】
遮光板３９は、噴射容器１５の外側かつ挿入口１７の近傍に固定される。遮光板３９は、噴射容器１５に固定できる。好ましくは、遮光板３９は、挿入口１７に挿入された軸体１３１の回転軸２３を通る平面上に設けられる。遮光板３９は、挿入口１７に挿入された軸体１３１の回転軸２３と距離４７だけ離れて固定される。ここで、距離４７は、軸体１３１の半径と許容されるノズル１３の振れ量と、安全隙間との和である。安全隙間は、ノズル１３と遮光板３９が衝突しないように設けられたわずかの隙間である。安全隙間は例えば０．５〜１ｍｍである。
【００５０】
通過光幅測定装置４１は、投光器３５及び受光器３７を有する。投光器３５は、軸体１３１と遮光板３９との間にレーザーＰ２を投光する。レーザーＰ２の幅は、軸体１３１と遮光板３９との間の距離よりも広い。投光されたレーザーＰ２の一端は軸体１３１で遮られ、他端は遮光板３９に遮られる。レーザーＰ２の中央部のみが、軸体１３１と遮光板３９の間を通過する。受光器３７は、軸体１３１と遮光板３９の間を通過したレーザーＰ２を受光する。受光器３７は、受光したレーザーＰ２の通過幅４９を測定する。通過光幅測定装置４１は、受光器３７が測定した通過幅４９の最大値と最小値との差からノズルの振れを求める。
【００５１】
本実施形態のノズルの振れの測定方法は、ステップＳ７を除き、第１実施形態と同様である。ステップＳ７においては、上述の通り、遮光板３９と通過光幅測定装置４１を有する振れ測定計により、ノズル１３の振れを測定する。
【００５２】
なお、通過光幅測定装置４１は、遮光板３９を設け、遮光板３９とノズル１３の間を通過したレーザーＰ２の幅を測定することに替えて、レーザーＰ２がノズル１３の両側を通過し、これを受光器３７が受光しても良い。この場合、受光器３７は、ノズル１３によって遮光された位置及び幅を同時に測定する。そして、通過光幅測定装置４１は、遮光された位置の変位量からノズル１３の振れを演算する。
【００５３】
本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５４】
１０  測定装置
１３  ノズル
１５  噴射容器
１７  挿入口
１９  折り返し
２１  排出口
３３  変位計（振れ測定計）
４１  通過幅測定装置（振れ測定計）
【図１】
2019126891.tif 000003
【図２】
2019126891.tif 000004
【図３】
2019126891.tif 000005
【図４】
2019126891.tif 000006