(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄槽と、洗浄ロボットと、
この洗浄ロボットに設けられ、任意の方向に動作可能なアーム機構と、
このアーム機構の先端に支持され、洗浄対象物を把持可能な把持ユニットと、
洗浄槽の内部に着脱自在に設けられた複数の噴射ノズルユニットとを備えており、
前記洗浄対象物は、洗浄槽内であって、把持ユニットに把持された状態で複数の噴射ノズルユニットに対面する位置が調節されながら、複数の噴射ノズルユニットから噴射される洗浄媒体によって洗浄処理が施され、
複数の噴射ノズルユニットは、これら複数の噴射ノズルユニットから洗浄媒体を洗浄対象物に吹き付ける際の噴射力によってアーム機構に所定の許容範囲を越えた負荷が掛らないような位置関係に配置されていると共に、それらの噴射力の大きさが制御され、
もって、アーム機構が洗浄媒体によってバランス良く支持された状態に維持されることを特徴とする洗浄装置。
【請求項２】
複数の噴射ノズルユニットを互いに対向する位置関係に配置させる場合、夫々の噴射力の大きさを互いに同一に制御し、
複数の噴射ノズルユニットを互いに対向しない位置関係に配置させる場合、異なる噴射方向から洗浄媒体を洗浄対象物に吹き付けたときにアーム機構に作用する合力を打ち消す方向から洗浄媒体を洗浄対象物に吹き付けることを特徴とする請求項１に記載の洗浄装置。
【請求項３】
噴射ノズルユニットは、任意の方向に動作可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の洗浄装置。
【請求項４】
アーム機構は、任意の方向に移動、回動、旋回、伸縮可能に構成されており、洗浄対象物を把持可能な把持ユニットを所望の位置で任意の方向に回転、旋回、移動させることが可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の洗浄装置。
【請求項５】
洗浄槽と、
この洗浄槽の外部に配置された洗浄ロボットと、
この洗浄ロボットに設けられ、任意の方向に動作可能なアーム機構と、
このアーム機構の先端に支持され、洗浄対象物を把持可能な把持ユニットと、
洗浄槽の内部に着脱自在に設けられた複数の噴射ノズルユニットとを備えており、
洗浄槽の外部に搬送された洗浄対象物は、把持ユニットに把持された状態でアーム機構を介して洗浄槽の内部に取り込まれた後、複数の噴射ノズルユニットに対面する位置が調節されながら、複数の噴射ノズルユニットから噴射される洗浄媒体によって洗浄処理が施され、
複数の噴射ノズルユニットは、これら複数の噴射ノズルユニットから洗浄媒体を洗浄対象物に吹き付ける際の噴射力によってアーム機構に所定の許容範囲を越えた負荷が掛らないような位置関係に配置されていると共に、それらの噴射力の大きさが制御され、
もって、アーム機構が洗浄媒体によってバランス良く支持された状態に維持されることを特徴とする洗浄装置。
【請求項６】
複数の噴射ノズルユニットを互いに対向する位置関係に配置させる場合、夫々の噴射力の大きさを互いに同一に制御し、
複数の噴射ノズルユニットを互いに対向しない位置関係に配置させる場合、異なる噴射方向から洗浄媒体を洗浄対象物に吹き付けたときにアーム機構に作用する合力を打ち消す方向から洗浄媒体を洗浄対象物に吹き付けることを特徴とする請求項５に記載の洗浄装置。
【請求項７】
噴射ノズルユニットは、任意の方向に動作可能に構成されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の洗浄装置。
【請求項８】
洗浄ロボットは、洗浄対象物を把持可能な把持ユニットと、この把持ユニットを支持するアーム機構の一部のみを洗浄槽に対して挿脱させるように構成されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１に記載の洗浄装置。
【請求項９】
アーム機構は、任意の方向に移動、回動、旋回、伸縮可能に構成されており、洗浄対象物を把持可能な把持ユニットを所望の位置で任意の方向に回転、旋回、移動させることが可能であることを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１に記載の洗浄装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製品に付着した切削屑や油などの異物、或いは、切削加工、せん断加工、溶融加工などの各種加工時に加工品に形成されたバリなどを洗浄して除去するための洗浄装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば図４及び図５に示すように、製品に付着した異物や加工品に形成されたバリなどを除去するための各種洗浄装置が知られている。この洗浄装置には、密閉された洗浄槽（ブース）２内に遠隔操作可能な洗浄ロボット４が収容されており、搬送機構６を介して搬送された製品や加工品等の洗浄対象物８は、ブース２内の、所定の固定装置１０に手作業等にて固定され、この固定状態で洗浄処理が施される。具体的には、洗浄ロボット４には、アーム機構１２の先端に噴射ノズル１４が設けられており、この噴射ノズル１４は、アーム機構１２を介して任意の方向から洗浄対象物８に洗浄媒体１６を吹き付けることができるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の洗浄装置では、洗浄対象物８をブース２内の固定装置１０にセットする必要があるため、そのセット作業に時間が掛ると共にセット作業自体が面倒であるという問題があった。また、固定装置１０の製造コストが別途必要であった。更に、固定装置１０をブース２内に設置するためのスペースを確保する必要があった。
また、従来の洗浄装置では、ブース２内に洗浄ロボット４全体を収容するスペースを確保しなければならないため、ブース２全体を大型化せざるを得ず、その結果、ブース２を含めた装置全体の製造コストが上昇してしまう。更に、ブース２内は洗浄処理中に洗浄媒体１６や粉塵（異物やバリ）が充満しており、このような環境下に洗浄ロボット４を収容する場合、洗浄ロボット４全体に例えば防水処理や防塵処理などの表面処理を施す必要がある。この結果、洗浄ロボット４を含めた装置全体の製造コストが上昇するだけでなく、洗浄ロボット４を頻繁にメンテナンスしなければならないため、メンテナンス費用もかかる。
この場合、洗浄ロボット４をブース２外に配設し、アーム機構１２の一部と噴射ノズル１４のみをブース２内に挿入するように構成すれば、ブース２内に洗浄ロボット４全体を収容する必要がなくなるため、ブース２全体を小型化できると共に、洗浄ロボット４全体に表面処理を施す必要がなくなるため、製造コストやメンテナンスに関する問題を解決することは可能である。
本発明は、このような問題を解決するために成されており、その目的は、洗浄槽内において、洗浄対象物を洗浄ロボットが把持することによって、洗浄対象物のセット作業を不要とすることが可能な洗浄装置を提供することにある。
また、別の目的は、洗浄ロボットを洗浄槽外部に配置することによって低価格化と小型化を図った洗浄装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の洗浄装置は、洗浄槽と、洗浄ロボットと、この洗浄ロボットに設けられ、任意の方向に動作可能なアーム機構と、このアーム機構の先端に支持され、洗浄対象物を把持可能な把持ユニットと、洗浄槽の内部に着脱自在に設けられた複数の噴射ノズルユニットとを備えており、前記洗浄対象物は、洗浄槽内であって、把持ユニットに把持された状態で複数の噴射ノズルユニットに対面する位置が調節されながら、複数の噴射ノズルユニットから噴射される洗浄媒体によって洗浄処理が施され、複数の噴射ノズルユニットは、これら複数の噴射ノズルユニットから洗浄媒体を洗浄対象物に吹き付ける際の噴射力によってアーム機構に所定の許容範囲を越えた負荷が掛らないような位置関係に配置されていると共に、それらの噴射力の大きさが制御され、もって、アーム機構が洗浄媒体によってバランス良く支持された状態に維持される。
この場合において、複数の噴射ノズルユニットを互いに対向する位置関係に配置させる場合、夫々の噴射力の大きさを互いに同一に制御し、複数の噴射ノズルユニットを互いに対向しない位置関係に配置させる場合、異なる噴射方向から洗浄媒体を洗浄対象物に吹き付けたときにアーム機構に作用する合力を打ち消す方向から洗浄媒体を洗浄対象物に吹き付ける。
また、前記噴射ノズルユニットは、任意の方向に動作可能に構成されている。アーム機構は、任意の方向に移動、回動、旋回、伸縮可能に構成されており、洗浄対象物を把持可能な把持ユニットを所望の位置で任意の方向に回転、旋回、移動させることが可能である。
また、洗浄槽と、この洗浄槽の外部に配置された洗浄ロボットと、この洗浄ロボットに設けられ、任意の方向に動作可能なアーム機構と、このアーム機構の先端に支持され、洗浄対象物を把持可能な把持ユニットと、洗浄槽の内部に着脱自在に設けられた複数の噴射ノズルユニットとを備えており、洗浄槽の外部に搬送された洗浄対象物は、把持ユニットに把持された状態でアーム機構を介して洗浄槽の内部に取り込まれた後、複数の噴射ノズルユニットに対面する位置が調節されながら、複数の噴射ノズルユニットから噴射される洗浄媒体によって洗浄処理が施され、複数の噴射ノズルユニットは、これら複数の噴射ノズルユニットから洗浄媒体を洗浄対象物に吹き付ける際の噴射力によってアーム機構に所定の許容範囲を越えた負荷が掛らないような位置関係に配置されていると共に、それらの噴射力の大きさが制御され、もって、アーム機構が洗浄媒体によってバランス良く支持された状態に維持される。
この場合において、複数の噴射ノズルユニットを互いに対向する位置関係に配置させる場合、夫々の噴射力の大きさを互いに同一に制御し、複数の噴射ノズルユニットを互いに対向しない位置関係に配置させる場合、異なる噴射方向から洗浄媒体を洗浄対象物に吹き付けたときにアーム機構に作用する合力を打ち消す方向から洗浄媒体を洗浄対象物に吹き付ける。また、前記噴射ノズルユニットは、任意の方向に動作可能に構成されている。
そして、前記洗浄ロボットは、洗浄対象物を把持可能な把持ユニットと、この把持ユニットを支持するアーム機構の一部のみを洗浄槽に対して挿脱させるように構成されている。アーム機構は、任意の方向に移動、回動、旋回、伸縮可能に構成されており、洗浄対象物を把持可能な把持ユニットを所望の位置で任意の方向に回転、旋回、移動させることが可能である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る洗浄装置について、添付図面を参照して説明する。なお、本実施形態は本発明の一実施形態にすぎず何等これに限定解釈されるものではない。
図１及び図２に示すように、本実施の形態の洗浄装置は、洗浄槽２２と、この洗浄槽２２の例えば外部に配置された洗浄ロボット２４と、この洗浄ロボット２４に設けられ、任意の方向に動作可能なアーム機構２６と、このアーム機構２６の先端に支持され、洗浄対象物２８を把持可能な把持ユニット３０と、洗浄槽２２の内部に着脱自在に設けられた例えば複数の噴射ノズルユニット３２とを備えている。ここで、噴射ノズルユニット３２は、例えば単一の噴射ノズルを備えるようになっている。この構成において、搬入用コンベヤ３４を介して洗浄槽２２の外部に搬送された洗浄対象物２８は、把持ユニット３０に把持された状態でアーム機構２６を介して洗浄槽２２の内部に取り込まれた後、複数の噴射ノズルユニット３２に対面する位置が調節されながら、複数の噴射ノズルユニット３２から噴射される洗浄媒体３６によって洗浄処理が施される。そして、洗浄処理が施された洗浄対象物２８は、例えばエアーブローノズル（特に図示しない）でブロー乾燥された後、アーム機構２６を介して洗浄槽２２の外部に引き出され、搬出用コンベヤ３８に渡される。
このように、本実施形態の洗浄装置においては、洗浄槽２２の内部に洗浄対象物２８を取り込む際、洗浄槽２２の内部で洗浄対象物２８を洗浄処理あるいはブロー乾燥処理する際、および洗浄槽２２の外部に洗浄対象物２８を引き出す際、洗浄ロボット２４の把持ユニット３０が洗浄対象物２８を把持するようになっている。従って、洗浄対象物２８を洗浄槽２２の内部へセットする作業を不要とすることが可能となる。同様に、アンセット作業も不要とすることが可能となる。また、洗浄対象物２８をセットするための固定装置も不要とすることが出来る。更に、洗浄対象物２８を搬入用コンベヤ３４から取り込む際、および洗浄対象物２８を搬出用コンベヤ３８へ渡す際、すなわち、洗浄対象物２８を第１所定位置から取り込み、第２所定位置へ渡す際、その作業は洗浄ロボット２４が行うようになっているので、第１所定位置から第２所定位置へ搬送するための搬送装置（コンベヤ等）を不要とすることが可能となる。
【０００６】
洗浄槽（以下、ブースという）２２は、気密性に優れた構造を成しており、洗浄処理中、洗浄媒体３６や、洗浄対象物２８から除去された異物やバリなどが外部に漏れないようになっている。
【０００７】
洗浄ロボット２４は、把持ユニット３０と、この把持ユニット３０を支持するアーム機構２６の一部（先端部分）のみをブース２２に対して挿脱できるように構成されている。この場合、ブース２２内の雰囲気にさらされる部分は、把持ユニット３０及びアーム機構２６の一部（先端部分）のみであるため、これらの部分にのみ例えば防水処理や防塵処理などの表面処理を施せば良い。この結果、洗浄ロボット２４全体に表面処理を施す必要がないため、洗浄ロボット２４を含めた装置全体の製造コストを削減することができる。更に、洗浄ロボット２４のメンテナンス箇所も少なくなるため、メンテナンスが容易になるだけで無く、そのメンテナンス費用も削減することができる。
更に、洗浄ロボット２４は、ブース２２の外部に配置されており、ブース２２に対して挿脱される箇所は、把持ユニット３０及びアーム機構２６の一部（先端部分）のみであるため、ブース２２の内部に洗浄ロボット２４全体を収容するためのスペースを確保する必要は無い。この結果、ブース２２全体の小型化を図ることができるため、ブース２２を含めた装置全体の小型化と製造コストの削減が可能である。
把持ユニット３０は、洗浄対象物２８の種類や材質に応じた最適な把持力で洗浄対象物２８を把持できるようになっており、これにより洗浄対象物２８を破損や損壊させること無く洗浄処理に供することができる。この場合、前述したようにブース２２の内部に洗浄対象物２８を固定する必要が無いので、洗浄対象物２８を固定するための固定装置を不要とすることが出来る。また、固定装置を別途設けるためのスペースを確保する必要が無いため、ブース２２全体の小型化を図ることができる。
アーム機構２６は、任意の方向に移動、回動、旋回、伸縮可能に構成されており、洗浄対象物２８を把持した把持ユニット３０を所望の位置で任意の方向に回転、旋回、移動させることが可能である。
【０００８】
また、本実施形態の洗浄装置には、噴射ノズルユニット３２が複数設けられており、複数の噴射ノズルユニット３２は、これら噴射ノズルユニット３２から洗浄媒体３６を洗浄対象物２８に吹き付ける際の噴射力によってアーム機構２６に所定の許容範囲を越えた負荷が掛らないような位置関係に配置されていると共に、その噴射力の大きさが制御されている。
【０００９】
ここで、噴射ノズルユニット３２を複数設けた理由について説明する。例えば図３に示すように、１つの噴射ノズルユニット３２をブース２２の内壁に固定した洗浄装置では、その運転中において、噴射ノズルユニット３２から噴射された洗浄媒体３６は、把持ユニット３０に把持された洗浄対象物２８の片側部分にのみ吹き付けられる。このとき、洗浄対象物２８には、図中矢印Ｆ方向の負荷が掛ることになるが、同時にこの負荷は、モーメント力となって把持ユニット３０を介してアーム機構２６に作用することになる。モーメント力は、負荷×距離（支点から負荷が作用した地点までの距離）によって規定され、図３の装置構成に当てはめると、支点は、アーム機構２６を支える洗浄ロボット２４の支持部２４ａ（図１参照）であり、距離は、支持部２４ａからアーム機構２６の先端（把持ユニット３０を含める）までの長さｒとなる。
図３の装置において、アーム機構２６は、ブース２２外に運ばれた洗浄対象物２８を把持してブース２２内に取り込み、更にブース２２内において洗浄対象物２８を任意の方向に旋回及び回転させるために、ある程度の長さｒを確保する必要がある。また、洗浄対象物２８から異物やバリを確実に除去するためには、噴射ノズル３２から洗浄媒体３６を吹き付ける際の噴射力をある程度高くする必要がある。
この場合、アーム機構２６の長さｒが長くなればモーメント力は大きくなり、同時に噴射力が高くなれば、更に大きなモーメント力が発生する。この結果、洗浄装置の運転中、アーム機構２６には、矢印Ｆ方向の大きなモーメント力が常時作用することになる。大きなモーメント力に耐え得るようにアーム機構２６を構成するためには、アーム機構２６の剛性を上げるか、或いは、アーム機構２６を大型化する必要があるが、いずれにしてもアーム機構２６を含めた装置全体が大型するとともに、製造コストが上昇してしまう。
【００１０】
そこで、かかる問題の発生を防止するために、本実施の形態では、複数の噴射ノズルユニット３２を設けることとした。この場合、複数の噴射ノズルユニット３２の位置関係及び噴射力の一例としては、図１に示すように、２組（４本）の噴射ノズルユニット３２を互いに対向させて配置し、夫々の噴射力の大きさを互いに同一に制御する構成が考えられる。この場合、各噴射ノズルユニット３２から噴射された洗浄媒体３６は、互いに同一の噴射力でブース２２中央部分に集中するため、この部分に洗浄対象物２８を位置付けて洗浄処理を行えば、アーム機構２６を一方向に押圧するような負荷は発生しない。つまり、アーム機構２６は、各噴射ノズルユニット３２から噴射された洗浄媒体３６によってブース２２中央部分にバランス良く支持された状態に維持されるため、アーム機構２６の剛性を高めたり、アーム機構２６を大型化する必要は無い。即ち、低剛性で小型のアーム機構２６でも充分に洗浄処理に耐え得ることになり、アーム機構２６を含めた洗浄ロボット２４の小型化と装置全体の低価格化を実現することができる。
【００１１】
また、上記のような複数の噴射ノズルユニット３２を互いに対向させる構成以外でも、次のように構成することが考えられる。例えば噴射方向の異なる２本の噴射ノズルユニット３２から洗浄媒体３６を洗浄対象物２８に吹き付けたとき、アーム機構２６には、これら２方向からの負荷が合わされた力（即ち、合力）が作用する。この場合、この合力を打ち消す方向から洗浄媒体３６を洗浄対象物２８に吹き付ければ、アーム機構２６を一方向に押圧するような負荷が発生することは無く、アーム機構２６は、３方向から噴射された洗浄媒体３６によってバランス良く支持された状態に維持できる。
つまり、複数の噴射ノズルユニット３２は、洗浄処理中においてアーム機構２６に所定の許容範囲を越えた負荷が掛らないような位置関係に配置すれば良く、その配置は特に限定されることは無い。
また、複数の噴射ノズルユニット３２の位置関係を適当に決めた場合でも、その代わりに、各噴射ノズルユニット３２から洗浄媒体３６を洗浄対象物２８に吹き付ける際の噴射力を個別に調節すれば、アーム機構２６を一方向に押圧するような負荷を低減することが可能であり、アーム機構２６を洗浄媒体３６によってバランス良く支持した状態に維持できる。
【００１２】
更に、洗浄媒体３６を洗浄対象物２８に吹き付ける際の噴射力を高める場合、アーム機構２６を介して洗浄対象物２８を特定の噴射ノズルユニット３２に接近させる方法が考えられるが、その際、アーム機構２６の支持状態（バランス）が崩れてしまう場合も想定される。このような状況を考慮すると、各噴射ノズルユニット３２は、任意の方向に動作可能に構成することが好ましい。例えば各噴射ノズルユニット３２を洗浄対象物２８に対して接近させたり離間させる方向に動作可能に構成しても良い。この場合、各噴射ノズルユニット３２を洗浄対象物２８に接近させれば、洗浄媒体３６を洗浄対象物２８に吹き付ける際の噴射力を高めることができ、これに対して、各噴射ノズルユニット３２を洗浄対象物２８から離間させれば、その噴射力を弱めることができる。このような構成によれば、各噴射ノズルユニット３２を相対的又は選択的に接近又は離間させることによって、アーム機構２６の支持状態（バランス）を図りながら同時に、洗浄媒体３６を洗浄対象物２８に吹き付ける際の噴射力を微妙に調節することができる。なお、接近又は離間する方向だけで無く、斜め方向に傾斜させたり、その状態で回動、旋回できるように、各噴射ノズルユニット３２を構成することも有効である。
【００１３】
また更に、上述したような洗浄処理において、把持ユニット３０で把持された箇所（把持ユニット３０で隠された箇所）に異物やバリなどがある場合、洗浄対象物２８を一旦ブース２２外へ引き出して、把持する箇所を持ち替えてから再びブース２２内へ挿入するといったプロセスが一般的であるが、洗浄処理の効率の面で問題である。この問題を解消するためには、図１に示すように、ブース２２内に仮置台４０を配置すれば良い。この場合、洗浄対象物２８を仮置台４０に一時的に載置すれば、ブース２２内で洗浄対象物２８を持ち替えることができるため、洗浄処理の効率化を図ることが可能となる。
また、噴射ノズルユニット３２に備えられる噴射ノズルの種類としては、例えば、直線状に洗浄媒体を噴射する直噴ノズル、放射状に洗浄媒体を噴射する扇形ノズルなど、洗浄処理の目的や用途に応じて選択することができる。このように噴射ノズルユニット３２の噴射ノズルの種類を選択することによって、洗浄対象物２８の洗浄品質を確保することができ、又ノズル形状により下面で面の全体洗浄、上面で穴洗浄等同時に違った目的で洗浄する事が出来、洗浄時間の短縮にもつながる。噴射ノズルユニット３２における噴射ノズルの配設数も限定されず任意に選択される。
なお、洗浄媒体３６としては、例えば、水、洗浄液、エア、砂などを適用することができるが、これに限定されることは無く、現在及び将来において洗浄媒体３６として利用可能な媒体が含まれる。特に、洗浄対象物２８に付着した油等の粘性物質は、高温（４５〜６０℃程度）の洗浄媒体３６を用いて洗浄される場合が多い。この場合でも、上述したように洗浄ロボット２４をブース２２の外部に配置し、把持ユニット３０及びアーム機構２６の一部のみをブース２２に対して挿脱するように構成することによって、高温環境下での洗浄処理にも最適な洗浄装置を実現することができる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、洗浄対象物を洗浄ロボットに設けられた把持ユニットにて把持するようにしたので、洗浄対象物のセット作業を不要とすることが可能となる。また、本発明によれば、洗浄ロボットを洗浄槽外部に配置し、洗浄対象物を把持した把持ユニットを含むアーム機構の一部を洗浄槽に対して挿脱可能に構成した低価格で小型の洗浄装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る洗浄装置の全体の構成を概略的に示す図。
【図２】図１のブースの内部構成を示す縦断面図。
【図３】本発明の洗浄装置において、１つの噴射ノズルを用いた場合の洗浄処理の状態を示す図。
【図４】従来の洗浄装置の外観図。
【図５】図４の洗浄装置のブース内に配置された洗浄ロボットの構成を示す図。
【符号の説明】
２２：洗浄槽
２４：洗浄ロボット
２６：アーム機構
２８：洗浄対象物
３０：把持ユニット
３２：噴射ノズルユニット
３６：洗浄媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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