JPH0446633B2 - - Google Patents

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つている。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軸方向に沿つてA₁からAnまで平行移動する。
次にAn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Bn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の内面全域にわたつて高圧液体を
噴射し、洗浄を行う。

ここで、洗浄効果を一定にし、良好な洗浄を行
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Ｌであるのに、中心部の
列Ｋ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，C₂，C₃，C₄…Cn
といように、椀形体１１内面の曲率に倣つて変化
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，Ｕ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。したがつて、
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つたとして
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、噴流が拡がり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つてしまう。すな
わち、到達距離は図示左側でLs、中心でＬ、右
側でLlとなり、各位置における洗浄効果が異なつ
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
するように保つて前述した問題点を解消するため
に、ロボツ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ツトとしては例えば垂
直多関節ロボツトがある。すなわち、腕は旋回、
下腕傾動、上腕傾動が可能で、手首は手首施回、
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
域に渡つ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つたり、或いはロボ
ツ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つて維持
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、中空割球形
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
つて移動するように前記支点を中心に回動させる
駆動機構をもつている。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。

洗浄対象である椀形体（以下ワークと呼ぶ）１
１は、前述したように直径ｄの中空球体の一部を
分割した、いやゆる中空割球形状となつている。
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（１／2d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、
かつウオームホイール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にカツプリング２１を介し
て連結され、かつ前記ウオームホイール１７と噛
合つ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Ｌを保つて移動する。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Ｌを保つたり、またノズル１
３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１１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２５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１１を、その中心と前記仮想球体とを結ぶ
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軸と同心のフラン
ジ付軸３１が一体に設けられており、その下端は
カツプリング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、また前記フランジ付軸３１
は、モータ取付台３４の上端に設けられた軸受３
５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２５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の回転角信
号を入力し、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１
３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１
３の位置がワーク１１の縁部から中心部に向うに
従つてワーク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
るに当つては、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Ｌ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、駆動機構
１９によりランス１２を回動させ、ノズル１３を
ワーク１１の縁から中心に向つて、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２６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、ワーク１１の縁から中心に向つて移動させる
が、第２図で示すように、この回動範囲（90°以
内）A.O.K一を定の回転角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１３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_A，r_B，r_C…r_Jと各分割点毎に変化
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１
２はその時点の回動角に固定される。したがつて
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_A，r_B，r_C…r_Jは前述のようにそれぞれ異なるの
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御装置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
（rpm）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。

Vt＝ｒ・ω＝ｒ・πn／30＝Ｃ 但し ω＝πn／30：角速度（rad／ｓ） 上式からｒ・ｎ＝30／πＣ＝C′とすると、 ｎ＝C′／ｒ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_A，r_B，r_C…r_Jを設定してお
き、ノズル１３が対応する分割点、例えばr_C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の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、得られた値によつて回転機
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１３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から水切りが必
要となる。そこで制御装置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、
水道水に薬液又は珪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)

1. 【特許請求の範囲】 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。