JPH01254283A - 椀形体の洗浄装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は中空割球形状の椀形体の内面に高圧液体を噴射
して洗浄する椀形体の洗浄装置に関する。

（従来の技術） 従来のこの種椀形体の表面の洗浄、塗料、錆等の剥離す
る洗浄装置を第４図および第５図について説明する。

洗浄対象となる椀形体１１は、直径ｄの中空球体（実際
にはない仮想のもの）の一部を分割したいわゆる中空割
球形状で、図中Ｓ、Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・・・Ｅに示す移
動軌跡を有するノズルにて椀形体１１の内面に高圧液体
を噴射して行っている。すなわち、ノズルはスタート地
点Ｓから移動を開始し、先ず、椀形体１１の最外側であ
るＡ列において、Ｙ軸方向に沿ってＡ１からＡｎまで平
行移動する。

次にへ〇地点にてＸ軸方向に一定幅分、平行移動し、Ｂ
列に移る。そしてＢ１から３ｎまでＹ軸方向に平行移動
する。以下同様にして、順次一定幅分、Ｘ軸方向に移動
しながら、Ｙ軸方向に平行移動し、終了地点Ｅまで移動
を続ける。この動作により椀形体１１の内面全域にわた
って高圧液体を噴射し、洗浄を行う。

ここで、洗浄効果を一定にし、良効な洗浄を行うために
は、ノズルと椀形体１１の内面との間隔が常に一定であ
る必要がある。

しかし、第４図および第５図に示す従来の装置では、椀
形体１１の縁に近い列Ａ、Ｕではノズルと椀形体１１と
の間隔はしであるのに、中心部の列にではＬ＋ｈに増大
してしまう。このことは、Ｙ軸方向への平行移動時にお
いても、同じでありノズルの高さを変えずに、平行移動
させれば縁近くと中心部とでは椀形体１１の内面との間
隔が大きく変化する。このため、安定した洗浄効果を得
ることができない。

上記Ｙ軸方向の平行移動時における椀形体１１内面との
間隔を一定に保つためには、第６図で示すように、ノズ
ルの高さをＣ１，Ｃｚ　、Ｃ３。

Ｃ４・・・・・・Ｃｎというように、椀形体１１内面の
曲率に倣って変化させなければならない。すなわち、ノ
ズルの動きとして、今までのＸ軸、Ｙ軸方向のほかに、
Ｚ軸方向（高さ方向）の移動が必要となる。

しかし、このようにしても、第５図で示したＸ軸方向の
移動が水平方向であれば、やはり縁近くの列Ａ、ｔＪと
中心部の列Ｚでは椀形体１１との間隔に依然として大き
な差が生じる。したがって、これを解消するためには、
第７図で示すように、Ｘ軸方向の移動に際しても、Ｚ軸
方向の位置調整を行わねばならず、ノズルの位置制御が
極めて複雑となる。

また、上述のような複雑な制御により、ノズルと椀形体
１１との間隔を常に一定に保ったとしても、ノズルが常
にＺ軸と平行であるため、その軸線は椀形体１１の内面
とほとんどの位置で直交せず、第８図で示すように、特
に縁に近い部分では、噴流の拡がり２Ｑに対し、椀形体
１１内面への到達距離が左右で大きく異なってしまう。

すなわち、到達距離は図示左側でＬＳ１中心でし、右側
でＬｌとなり、各位置における洗浄効果が異なってしま
い、洗浄むらを生じるおそれがある。

なお、椀形体１１のあらゆる面においてノズルを一定間
隔に保ち、かつ椀形体１１の内面と直交するように保っ
て前述した問題点を解消するために、ロボットを使用す
ることも考えられる。このような機能を満足するロボッ
トとしては例えば垂直多関節ロボットがある。すなわち
、腕は旋回、下腕傾動、上腕傾動が可能で、手首は手首
旋回、手首振りが可能な、きわめて複雑で高価なものが
必要となる。また、洗浄用であるため、特に手首関節部
の防水処理や、ノズルに近い部分の水ぬれによる錆を防
止する防錆処理が必要となり、より一層の高価格化を招
く。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来技術では椀形体１１の内面全域に渡っ
て安定した洗浄効果を得ることが難しくく、安定した洗
浄効果を得るためには極めて複雑なノズル位置制御が必
要となったり、或いはロボット利用によるコストの著し
い上昇を招いたりしていた。

本発明の目的は、簡単かつ安価な構成で、しかも安定し
た均一の洗浄効果を全域にわたって維持できる椀形体の
洗浄装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明による椀形体の洗浄装置は、中空別法形状の椀形
体の内面に高圧液体を噴射し、洗浄するもので、高圧液
体噴射用のノズルを先端に設け、かつこの先端から所定
長さの位置にある回動支点を、前記椀形体の内面となる
仮想球体の中心に位置させた棒状回動体を持つと共に、
この棒状回動体を、前記ノズルが椀形体の半径方向の内
面に沿って移動するように前記支点を中心に回動させる
駆動機構を持っている。また、前記椀形体を保持する受
台を有し、この受台を、椀形体の中心と舶記仮想球体の
中心とを結ぶ軸線を中心に回転させる回転機構を設けて
いる。さらに、前記ノズルの移動に伴い、各移動位置で
のノズルと椀形体内面との相対速度が一定となるように
回転機構を速度制御する制御装置を設けている。

（作用） 本発明では、棒状回動体の回動支点を、椀形体の内面と
なる仮想球体の中心に設けたので、ノズルは椀形体の内
面に対し、常に一定間隔で、かつこの内面と常に直交す
る。さらに、ノズルと椀形体内面との相対速度が常に一
定となるように制御しているので、簡単な構造で、しか
も安定した均一の洗浄効果が得られる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面第１図を参照して説明する
。

洗浄対像である椀形体（以下ワークと呼ぶ）１１は、前
述したように直径ｄの中空球体の一部を分ｖ１シた、い
わゆる中空割球形状となっている。

１２は中空の棒状回動体（以下ランスと呼ぶ）で、その
基端部には高圧液体供給用のフレキシブルホース１５が
連結され、先端部には高圧液体噴射用のノズル１３が設
けられている。また、この先端より所定長さＲ（１／２
ｄより短い値）の位置に回動支点１４を設けている。こ
こで、前記ワーク１１は割球状のものであり、その内面
は前述した直径ｄの球体の一部である。もちろん、この
球体は実際には存在しないので、これを仮想球体と呼ぶ
。前記ランス１２の回動支点１４は、この仮想球体の中
心と一致するように位置設定する。

上記回動支点１４の支点軸は、架台上に設けられた軸受
１６により回動可能に軸支されており、かつウオ−ムホ
イール１７を一体に取付けている。

１９は駆動機構で、可逆運転可能なモータ２０およびこ
のモータ２０にカップリング２１を介して連結され、か
つ前記ウオームホイール１７と噛合っているウオームギ
ア２２を有する。このウオームギア２２は架台上の一対
の軸受２３により回転可能に軸支されており、前記モー
タ２０により回転駆動され、ウオームホイール１７およ
び支点軸を介して前記ランス１２を回動させる。このラ
ンス１２の回動支点１４を中心とした回動により、その
先端に設けられたノズル１３は、ワーク１１の半径方向
の内面に沿い、かつこの内面と一定間隔りを保って移動
する。また、この移動時、ノズル１３の軸線は、ワーク
１１の対向内面と常に直交する。

このように、ワーク１１の内面に対し、ノズル１３が常
に一定間隔りを保ったり、またノズル１３の軸線が対向
内面と常に直交するのは、ランス１２の回動支点１４を
、前述した仮想球体の中心に位置させたためである。

２５は受台で、ワーク１１を前記ランス１２と前述した
所定の位置関係を保つように保持する。なお、ワーク１
１の中心部（図示底面中央）には、洗浄液体を外部に排
水するための排水孔２６が設けられており、この排水孔
２６と対向する受台２５の支持面には排水用の凹部２７
が形成されている。さらに、この凹部２７には、受台２
５外への排水孔２８が設けられており、ワーク１１の排
水孔２６から凹部２７に導かれた洗浄後の液体は排水孔
２８を介して外部に排水される。

３０は回転機構で、上記受台２５に保持されたワーク１
１を、その中心と前記仮想球体の中心とを結ぶ軸線（Ｚ
軸）を中心に回転させる。すなわち、受台２５の下面中
心には、上記Ｚ軸と同心の７ランジ付軸３１が一体に設
けられており、その下端はカップリング３２を介してモ
ータ３３と連結している。

なお、モータ３３はたて形のモータ取付台３４に取付け
られ、また前記７ランジ付軸３１は、モータ取付台３４
の上端に設けられた軸受３５により、回転自在に軸支さ
れている。そして、このモータ３３の運転により受台２
５に保持されたワーク１１をＺ軸を中心に回転させる。

３７は制御装置で、前記ランス１２の回動角信号を人力
し、その回動各に対応して回転機構３０のモータ３３を
速度制御し、ランス１２の回動角度が変化しても、その
先端に設けられたノズル１３およびこれと対向するワー
ク１１内面との相対速度を常に一定に制御する。すなわ
ち、ノズル１３の位置がワーク１１の縁部から中心部に
向うに従ってワーク１１が高速回転するようにモータ３
３を制御する。

上記構成において、ワーク１１の内面を洗浄するに当っ
ては、フレキシブルホース１５からランス１２に供給さ
れた高圧液体を、ノズル１３から一定間隔りを介して対
向するワーク１１の内面に噴射し、この内面を洗浄する
。この際、駆！ｌ１ｍ横１９によりランス１２を回動さ
せ、ノズル１３をワーク１１の縁から中心に向って、ま
たはその反対向きに移動させる。また、このとき、回転
機構３０によりワーク１１を回転させる。

このようにしてノズル１３から噴射させる高圧液体をワ
ーク１１の内面全域に当て、この内面に付着した塗料や
錆等を剥離し、洗浄する。洗浄後の液体はワーク１１の
排水孔２６から受台２５上の凹部および排水孔２８を経
て外部に排水される。なお、ワーク１１に排水孔２Ｇが
無い場合は、ワーク１１を保持する受台２５およびこれ
に連結する回転機構３０を第１図の状態から９０°変向
させワーク１１が垂直な状態となるように保持する。こ
のように保持すれば、洗浄後の液体はワーク１１の縁か
ら外部に排出される。

前記ランス１２は洗浄時、回動支点１４を中心に回動駆
動され、その先端に設けたノズル１３を、ワ一り１１の
縁から中心に向って移動させるが、第２図で示すように
、この回動範囲（９０°以内）Ａ。

０、Ｋを一定の回動角θにより予め均等に分割しておく
、ワーク１１の内面における上記均等分割点をＡ、Ｂ、
Ｃ・・・・・・Ｋとする。前記回動角θは、ノズル１３
からの噴流幅に対応して設定する。すなわち、ノズル１
３が隣の分割点に変位しても、それぞれの位置における
噴流が互いにカバーし合う値に設定する。

また、各分割点Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・・・ＪにおけるＸ軸
と平行な半径はｒ、ｒ８．ｒ　　・・・・・・ｒＪと各
Ａ　　　　　　　　　　ｃ 分割点毎に変化する。

前記駆動機構１９は、ノズル１３の中心が各分割点Ａ、
Ｂ、Ｃ・・・・・・Ｋ上に順次停止するように、ランス
１２を間欠的に回動させる。すなわち、モータ２０の回
転力はウオームギア２２およびウオームホイール１７を
介してランス１２に伝達されるので、モータ２０の回転
を停止すれば、ランス１２はその時点の回動角に固定さ
れる。したがってモータ２０の回転量を予め回動角θに
対応した値に設定しておき、これを間欠運転すれば、前
述のように、ノズル１３の中心は各分割点Ａ、Ｂ、Ｃ・
・・・・・Ｋ上に順次停止しながら間欠移動する。

各分割点Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・・・ＪでのＸ軸と平行な半
径ｒ、ｒＢ、ｒ　　・・・・・・ｒＪは前述のようにそ
Ａ　　　　　　　　　　ｃ れぞれ異なるので、ワーク１１の回転速度が一定であれ
ば各分割点の周速は、半径が大きくなるほど速くなる。

しかし、洗浄効果を一定に保つには、ノズル１３と、こ
れと対向しているワーク１１の内面との相対速度を一定
に保つ必要がある。すなわち、各分割点における周速を
一定にするべく制ｔｍ装置３７により回転機構３０を速
度制御する必要がある。

ここで、回転体の半径をｒ、回転速度をｎ（ｒｐｌ）と
すると、半径ｒ地点における周速Ｖｔとの関係は次式で
示される。

■ｔ＝ｒφω ＝　ｒ、　７Ｃｎ　＝　ｃ 但しω＝ｙｃｎ、角速度（ｒａｄ／ｓ　＞上式からｒ　
−ｎ　−ｒｃ　＝　Ｃ’　とすると、π ｎ−エニとなる。

すなわち、回転体の回転速度ｎを半径ｒの変化に反比例
させれば、半径ｒにおける周速は一定となる。

上記関係から、制御装置３７に各分割点Ａ、Ｂ。

Ｃ・・・・・・Ｊ毎の半径ｒ、ｒＢ、ｒ　　・・・・・
・ｒＪを設Ａ　　　　　　　　　　ｃ 定しておき、ノズル１３が対応する分割点、例えばｒｃ
に達したことを、ランス１２の回動角から検出すれば、
その場合の回転速度をｎｃを前記式から算出すれことが
できる。このようにして、各分割点毎に回転速度を算出
し、得られた値によって回転機構３０を速度制御すれば
、各分割点Ａ、Ｂ、Ｃ・・・・・・Ｋにおけるノズル１
３とワーク１１の内面との相対速度を常に均一にするこ
とができ、安定した洗浄効果を得ることができる。

なお、ノズル１３が分割点Ａ−Ｋまで移動し、洗浄が終
了した後は、ワーク１１からの水切りが必要となる。そ
こで制御装＠３７を、ランス１２の回動角等から、洗浄
終了を検出すると、予め設定した高速回転指令を出力す
るように構成すれば、ワーク１１を高速回転させて水切
りを行わせることができる。

また、洗浄用の液体としては、高圧水のほか、水道水に
薬液又は硅素等のアブレシブ材を混入したものを用いて
もよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、椀形体の内面に高圧液体
を噴射して洗浄を行うに際し、洗浄面に対するノズルの
間隔および角度を常に一定に保つと共に、ノズルと洗浄
面との相対速度を常に一定に保つことができるので、安
定した洗浄効果による効率のよい洗浄を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による椀形体の洗浄装置の一実施例を示
す断面図、第２図は第１図で示したノズルの移動位置と
、各位置での半径との関係を示す図、第３図は第２図で
示した各半径と周速との関係を示す図、第４図は従来装
置でのノズルの移動軌跡を示す平面図、第５図は第４図
のＸ軸方向の断面図、第６図は第４図のＣ−Ｃ断面図、
第７図および第８図も従来装置におけるノズルの移動状
態を説明する図である。 １１・・椀形体、１２・・棒状回動体、１３・・ノズル
、１４・・回動支点、１９・・駆動機構、２５・・受台
、３０・・回転機構、３７・・制御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空割球形状の椀形体の内面に高圧液体を噴射し
   、洗浄する椀形体の洗浄装置において、高圧液体噴射用
   のノズルを先端に設け、かつこの先端から所定長さの位
   置にある回動支点を、前記椀形体の内面となる仮想球体
   の中心に位置させた棒状回動体と、 この棒状回動体を、前記ノズルが椀形体の半径方向の内
   面に沿つて移動するように前記支点を中心に回動させる
   駆動機構と、 前記椀形体を保持する受台を有し、この受台を椀形体の
   中心と前記仮想球体の中心とを結ぶ軸線を中心に回転さ
   せる回転機構と、 前記ノズルの移動に伴い、各移動位置でのノズルと椀形
   体内面との相対速度が一定となるように回転機構を速度
   制御する制御装置と、 を備えたことを特徴とする椀形体の洗浄装置。