JP7453670B2 - 洗浄機と、この洗浄機のノズル不具合確認システム - Google Patents

Description

本発明は、任意のポイントを都度狙いができる洗浄機において、予めティーチングしたロボットの先端に取付けた洗浄ノズル、及び／又は、エア噴射ノズル（ノズルとする）のワーク洗浄軌道のずれと、ノズルの目詰まり確認を、ワーク洗浄機に備えたノズル狙い確認部により容易に検証できることを意図した、ワーク洗浄機（洗浄機）・ノズル不具合確認システム（ノズル位置確認方法）に関する。

洗浄機において、正確に被洗浄物の洗浄や乾燥を行うことは重要なことである。しかし、被洗浄物の形状が複雑であればあるほど、洗浄機メーカは熟練した技術者が必要となる、技術者の派遣には人件費等のコストがかかるうえ、技術者の技術レベルの差により、洗浄スピードや洗浄能力に差が生じてしまい、品質にもばらつきが生じ、品質劣化と製品不良の原因となる。さらに、ノズル位置が不正確な場合、ワーク洗浄及び乾燥を短時間で効率よく行うことができず、また、ノズル位置がずれた場合、すみやかにノズル位置のずれを修正しない限り、品質劣化と、製品不良が多発してしまう。そこで、洗浄位置を予めティーチングした洗浄ノズルで、被洗浄物の洗浄及び乾燥を行う洗浄機や、洗浄装置のノズル位置調整方法についての文献がいくつか開示されている。

ワーク洗浄機の洗浄及び乾燥のためのノズルに噴射位置をティーチングするための教示方法として、本出願人が出願した特許文献１には、ワーク洗浄機の管状ノズルに接続したレーザーポインタを用いて、ワークを光で照射することにより、ノズルの洗浄液及び乾燥空気の噴射の向きを決定する方法が開示されている。しかし、ノズルの噴射位置にずれが生じるような不具合があった場合には、その不具合は自動検知することはできず、作業者が一旦作業を停止し、記憶したターゲットデータに基づいて正常な位置に戻し、再び作業を開始する必要があり、不具合を修正するまでに時間を要してしまう問題がある。

また、ワーク洗浄装置のノズル位置調整方法としては、特許文献２と特許文献３が挙げられる。特許文献２の特開２０１２－４５４５２号公報は、洗浄ノズルの中心軸と被洗浄部との位置合わせを容易に行うことができる技術の提供に関するもので、ノズル位置調整機構に設けられた回転ブロックを回転させ、支持ブロックに固定するだけで洗浄ノズルの位置が調整でき、洗浄ノズルの中心軸と被洗浄部との位置合わせを容易に行うことができる。特許文献３の特開２０１０－１９４４５８号公報は、実際の洗浄状態における洗浄圧力のまま洗浄部位に対する洗浄ノズルの位置を正確に調整することができる洗浄機のノズル狙い位置調整装置およびその方法の提供に関するもので、被洗浄物に取付けた調整用ターゲットの中心軸と洗浄機のＸ線軸を合わせた後、洗浄ノズルから調整用ターゲットに向けて実際の洗浄圧力のまま洗浄液を噴射し、洗浄液が調整用ターゲットに設けられた各洗浄液吐出孔から均等に吐出するようにノズル位置を調整する。実際の洗浄状態と同じ状態で洗浄ノズルの狙い位置を調整できるため、正確かつ容易にノズルを狙い位置に調整でき、確実に被洗浄物の汚れを洗浄することができる。
特開２０１８－１５７５５号公報 特開２０１２－４５４５２号公報 特開２０１０－１９４４５８号公報

しかしながら特許文献２と特許文献３では、被洗浄物の局所的な洗浄部位に対してノズル位置を正確に調整することは可能であるが、被洗浄物全体の洗浄等において、ノズルの洗浄軌道が正確であったか否かを判定し、ノズルにずれがないか、または、ノズルの目詰まりの有無を確認することはできない。

これらの問題点を鑑みて、本発明は、任意のポイントを都度狙いできる洗浄機において、ワークの洗浄、及び／又は、乾燥を行うノズルに、洗浄、及び／又は、乾燥軌道を予めティーチングし、実際の工程前等に軌道が正確な軌道であるかどうか、及び／又は、ノズルの目詰まりの有無の確認を、洗浄機に備えたノズル狙い確認部により容易に判定できる洗浄機、およびノズル位置確認方法を提供することを目的とする。

従来なかった、ノズル狙い確認部を備えたワーク洗浄機において、ノズルのティーチングした洗浄軌道を確認可能とし、かつノズル目詰まり有無の確認を、ノズル狙い確認部により対処可能とした洗浄機と、そのシステムの提供である。

具体的には、請求項１－３を提案する。

請求項１では、
ノズル狙い確認部を備えたワーク洗浄機は、
コイルスプリングを含む伸縮体を備えた検知シャフトと、
検知シャフトを支持するシャフトガイドと、
検知シャフトが接近する近接センサを備えた近接センサブラケットと、
シャフトガイドの一方の中空に繋がる開口を備えた直進ノズルと、
シャフトガイドの他方の中空に繋がる洗浄液排出用ホースと、
を含む構成であって、
洗浄機に配備されたロボットアームのインターフェースに取り付けられたノズルを、検知シャフトに軸を合わせ、ノズルから噴射される洗浄液圧で、検知シャフトが近接センサ側へ後退可能とし、
後退により、ノズルが事前にティーチングした洗浄軌道の確認、及び／又は、ノズルの目詰まりの有無を確認可能とすることを特徴とした洗浄機の提供である。

請求項２では、
ノズル狙い確認部を備えたワーク洗浄機は、
コイルスプリングを含む伸縮体を備えた検知シャフトと、
この検知シャフトを支持するシャフトガイドと、
検知シャフトが接近する近接センサを備えた近接センサブラケットと、
シャフトガイドの一方の中空に繋がる開口を備えた直進ノズルと、
シャフトガイドの他方の中空に繋がる洗浄液排出用ホースと、
を含む構成であって、
ノズルのティーチングした洗浄軌道の確認、及び／又は、ノズルの目詰まりの有無を確認可能とするノズル不具合確認システムであって、
１） 洗浄機に配備されたロボットアームのインターフェースに取り付けられたノズルと、ノズル狙い確認部の検知シャフトに軸合わせするシステムと、
２） ノズルから噴射される洗浄液圧で、コイルスプリングが収縮し、検知シャフトが近接センサ側へ後退するシステムと、
３） システムを経過することで、ノズルのティーチングした洗浄軌道を確認可能とするシステムと、
４） 検知シャフトの後退で、ノズルの目詰まりの有無を確認可能とするシステムと、
を含むことを特徴とした洗浄機のノズル不具合確認システムの提供である。

請求項３では、
ノズル不具合確認システムにおいて、不具合を検知した段階において、
ノズルの不具合を、ノズル狙い確認部、及び／又は、ロボットペンダントにより確認、及び／又は、修理可能とする手段を含む洗浄機のノズル不具合確認システムの提供である。

本発明における洗浄機の要部を示した全体俯瞰図の一例 本発明における洗浄機の要部を示したブロック図の一例 本発明における洗浄機の要部を示し、（イ）は平面図の一例（ロ）は側面図の一例 本発明の洗浄機に備える洗浄ノズル狙い確認部組図の一例 本発明の洗浄機に備える洗浄ノズル狙い確認部の確認手段を示し、（イ）は洗浄ノズルの軸合わせを示した拡大模式図、（ロ）は洗浄ノズルからの噴射液圧で検知シャフトの移動（後退）を示した拡大模式図の一例 本発明の洗浄機におけるワーク洗浄動作の一例を示すフローチャートの一例

以下、本発明の各実施例を示したそれぞれの図面を参照して説明する。しかし、この各図面と、各図面に基づく説明は、本発明の好ましい一例であって、この説明と各図面に限定されない。従って、発明の趣旨の範囲において構成の一部を変更する構造とか、同じ特徴と効果を達成できる構造、等は、本発明の範疇である。

図は本発明の洗浄機の一例を示しており、洗浄機Ａは、機械加工部品等のワークＷを洗浄および乾燥するためのものである。図１等に示すように、洗浄機Ａは、基台１と、洗浄室２と、又は冶具部Ａ１、ワーク確認部３と、排気装置５と、給液・給気手段６と、制御部８（操作・制御部）とを有する。

基台１は、洗浄室２の土台の役割を果たし、洗浄ポンプ１０と、ロボットコントローラ１１と、ロボットペンダント１２とを支持する。

洗浄室２は、例えば開口部を設けた箱型形状で、基台１上に設けられる。洗浄室２内にはロボット１３を、洗浄室２の周壁にはノズル狙い確認部１４と、を設ける。

ワーク確認部３は、洗浄室２の開口部に設けられ、洗浄・乾燥対象であるワークＷの有無を確認する。冶具部Ａ１はワークＷを把持し、洗浄室２内外にワークＷを搬入及び搬出する。

給液・給気手段６は、例えば、ポンプ、ファン、ブロア等からなり、ロボット１３の洗浄ノズル９に洗浄液や乾燥空気を供給する。

図２に示すように、洗浄機Ａは前記各部の他に、制御部８を有する。制御部８は、洗浄機Ａの操作を入力する操作部１５と、洗浄機ＡにおいてワークＷの有無の確認とか、洗浄処理水の供給や処理等を制御する制御盤１６により構成される。

図３は洗浄機Ａの洗浄室２内の略図である。洗浄・乾燥軌道をティーチングされたロボット１３により、洗浄室開口部に設けたワーク確認部３と洗浄室内との間を往復する治具部Ａ１に把持したワークＷの洗浄、及び／又は、乾燥を行い、その洗浄、及び／又は、乾燥軌道の正確性の判定と、ロボット先端部の洗浄ノズル９の目詰まり有無を確認するための空間である。

図４に洗浄室２の周壁に設けたノズル狙い確認部１４の要部拡大図を、図５（イ）と（ロ）にノズル狙い確認部１４による洗浄軌道の判定方法、及びロボット先端に具備した洗浄ノズル９の目詰まり有無の確認方法を示す。以下、本実施形態に係るノズル狙い確認部の構造と使用例について詳述する。

図４に示すように、本実施形態のノズル狙い確認部１４は、洗浄室２の周壁に組付け、ロボット先端の洗浄ノズル９が作動する構造となっている。ノズル狙い確認部１４は、洗浄室２内外に通じる一本の検知シャフト２２を備え、洗浄室２内外に以下の構造を設けたことを特徴とする。洗浄室２内にはロボットの洗浄ノズル９と軸合わせをする検知シャフト２２の一端に設けた直進ノズル１７と、ソケットとワッシャーを介して直進ノズル１７に連結したシャフトガイド２３と、このシャフトガイド２３内部で前記検知シャフト２２に巻きつけたコイルスプリング１８と、が設けられ、洗浄室２外には、前記検知シャフト２２にブッシュ３２等を介して、前記シャフトに連結したセットカラー１９と、前記セットカラー１９と一定の隙間２０を設けた位置にブラケットで固定された近接センサ２１とを有する。これらすべての構造は、前記検知シャフト２２と同軸上で構成される。図中３１は近接センサブラケットを示し、例えば検知シャフト２２を支持する洗浄室の後側壁に設けている。この近接センサブラケット３１には、例えば、シャフトガイド２３の他端にはホース２５を備えた洗浄液排出ケース２４が設けられており、シャフトガイド２３から流れた洗浄液が排出される。洗浄液は、ホース２５を経由し、タンク３０に導かれる。

前記検知シャフト２２の軸と洗浄ノズル９の軸を、あるいは、直進ノズル１７の軸に洗浄ノズル９の軸をノズル方向で合致し、所謂、軸合わせし（図５（イ））、洗浄ノズル９から洗浄液を実際の洗浄圧で噴射する。このとき、この噴射液圧により、前記コイルスプリング１８が収縮し、前記セットカラー１９を軸方向に前記近接センサ２１側へ押し込み、前記隙間２０が小さくなり、前記近接センサ２１は前記セットカラー１９が前記検知シャフト２２の軸方向へ移動し、近接センサに近づいたことを検出する（図５（ロ））。前記近接センサ２１が反応することで、洗浄ノズル９から正常に洗浄液が噴射されたことが確認できる。これにより、洗浄ノズル９の目詰まりがないこと、及び／又は、洗浄ノズル９のティーチングした軌道の合致（洗浄軌道）を確認可能となる。

前記ノズル狙い確認部１４でのワークＷの洗浄、及び／又は、乾燥軌道の正確性を判定する方法について、ロボット１３によるワークＷの洗浄作業を行った場合を用いて説明する。まずロボット１３に洗浄軌道をティーチングする。ここで、洗浄軌道の始点を直進ノズル１７とするようにティーチングを行う。ロボット１３はワークＷの洗浄前に、洗浄ノズル９の軸を、直進ノズル１７の軸に軸合わせをする。仮に、洗浄ノズル９の位置がずれていた場合は、直進ノズル１７と洗浄ノズル９とを軸合わせできない、または、軸合わせ後に洗浄液を噴射できても洗浄ノズル９と直進ノズル１７の軸のずれにより、シャフトガイド２３内のコイルスプリング１８が正常に収縮しないため、セットカラー１９が前記検知シャフト２２の軸方向に動かない。つまり、近接センサ２１が反応せず、洗浄ノズル９のずれを即座にノズル狙い確認部１４により判定できる。ここでは、洗浄軌道の始めに軸合わせを行う場合を説明したが、必要に応じて、洗浄途中等に軸合わせをするように、ティーチングを行うことも可能である。

次に洗浄ノズル９の目詰まり有無の確認方法について、ロボット１３によるワークＷの洗浄作業を行った場合を用いて説明する。まずロボット１３に洗浄軌道をティーチングする。
ここで、洗浄軌道の始点を直進ノズル１７とするようにティーチングを行う。ロボット１３はワークＷの洗浄前に、洗浄ノズル９の軸を、直進ノズル１７の軸に軸合わせをする。仮に、洗浄ノズル９が目詰まりをしていると洗浄液を噴射することができない。もしくは、洗浄液を噴射できても洗浄液圧が弱くなるため、コイルスプリング１８が正常に収縮せず、セットカラー１９が動かない。そのため、近接センサ２１が反応せず、洗浄ノズル９が目詰まりしていることがノズル狙い確認部１４により判断できる。ここでは、洗浄軌道の始めに軸合わせを行う場合を説明したが、必要に応じて、洗浄途中等に目詰まりの有無を確認することも可能である。

ノズル狙い確認部１４において、例えば、近接センサ２１が反応すれば「１」、近接センサ２１が反応しなければ「２」と判別するようにティーチングをする。「１」の場合は洗浄、及び／又は、乾燥作業が正常に行われているため、作業はそのまま続行もしくは終了する。「２」の場合には、洗浄、及び／又は、乾燥作業が正常に行われていないため、必要に応じて作業を一旦停止し、洗浄ノズル９の目詰まりの確認・修理や、洗浄ノズル９のずれをロボットペンダント１２等から修正し、再度洗浄、及び／又は、乾燥作業を行う。ノズル狙い確認部１４によれば、洗浄ノズル９の目詰まりやずれをその都度確認できるため、洗浄ノズル９の目詰まりに気が付かずに作業を続けて品質劣化と製品不良を出すことを防ぐことができ、効率よく作業を行うことができる。

上記の通り、このノズル狙い確認部１４の一箇所で、ロボット１３は主にワークＷの洗浄前に一連の動作を行い、洗浄ノズル９の目詰まり有無の確認と、目詰まりが無い場合には洗浄ノズル９から噴射液を噴射し、洗浄ノズル９の洗浄軌道が正確か否かの確認ができる。さらに、ワークＷごとに任意の位置で、自由に洗浄、及び／又は、乾燥ポイントを調整・確認できる。

次に、ロボット１３による洗浄及び乾燥を行う洗浄ノズル９の噴射位置・軌道をティーチングする方法についての一例を説明する。洗浄室２内に設けた、ワークＷの洗浄、及び／又は、乾燥を行うロボット１３は、前記ロボット１３を制御するロボットコントローラ１１と、前記ロボット１３に洗浄、及び／又は、乾燥位置や軌道をティーチングするロボットペンダント１２により構成されている。

尚、ロボットペンダント１２により、ロボットコントローラ１１を操作し、このロボットコントローラ１１はロボット１３に接続され、ロボットコントローラ１１を介してロボット１３は制御される。

まず、洗浄対象物であるワークＷに対するロボット１３の動作を、ロボットペンダント１２を用いてティーチングを行う。基準点や洗浄ポイント等の位置データや、洗浄、及び／又は、乾燥工程等をオペレータが入力する。洗浄ポイントの位置データは、レーザーポインタ、目視、又は冶具を利用しながらワークＷごとに実際に位置合わせを行いながら入力できる。または基準点からの座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で入力することもできる。洗浄、及び／又は、乾燥作業前にノズル狙い確認部１４からスタートするようにティーチングを行えば、洗浄、及び／又は、乾燥作業前に、容易に洗浄、及び／又は、乾燥軌道が正しいか否かの判断と、ノズル目詰まりの有無を確認ができる。

続いて、洗浄機ＡによるワークＷの洗浄、及び／又は、乾燥作業工程について一例を説明する。

被洗浄物であるワークＷをセットする。ワーク確認部３はワークＷの有無を確認後、治具部Ａ１によりワークＷを洗浄室２内へ移動する。前記ティーチングに従いロボット１３がワークＷの洗浄作業を行う前に、ノズル狙い確認部１４において洗浄ノズル９の位置や目詰まりの有無の確認後、ロボット１３による洗浄作業を行う。洗浄作業後には同様の流れで乾燥作業を行う。乾燥作業終了後、治具部Ａ１によりワークＷは洗浄室２外へ搬出され、ワークＷに対する洗浄、及び／又は、乾燥工程は終了する。

本発明の洗浄機Ａによれば、洗浄ノズル９から噴射される洗浄液圧で収縮するコイルスプリング１８を備えたノズル狙い確認部１４を、洗浄室２の周壁(この例では、後側壁)に一箇所設けることで、予めティーチングしたワークＷの洗浄、及び／又は、乾燥軌道が正確か否か、さらに洗浄ノズル９の目詰まり有無の確認を前記ノズル狙い確認部１４の一箇所で一体的に検知できる。

洗浄機ＡによるワークＷの洗浄、及び／又は、乾燥作業工程について一例を、図６に示したフローチャートを基に説明する。

洗浄機Ａの制御盤１６に入力された、この洗浄機Ａ及びロボット１３に関する情報に基づいて、下記のように、洗浄・乾燥作業を終了する。

最初に、ワークＷをセッティングし（ＳＴ－１）、ワークＷの有無をワーク確認部３により確認する（ＳＴ－２）。ＹＥＳの場合には、ワークＷを洗浄室２に搬入する（ＳＴ－３）、一方ＮＯの場合は、スタートに戻る。

まず、洗浄ノズル９をノズル狙い確認部で軸合わせを行う（ＳＴ－４）。前記軸合わせ後に、洗浄ノズル９より洗浄液を噴射し（ＳＴ－５）、近接センサ２１の反応の有無を確認する（ＳＴ－６）。近接センサ２１が反応しない場合はＮＯとなり、洗浄ノズル９の目詰まり、及び／又は、洗浄ノズル９の洗浄軌道が正確でない。従って、洗浄ノズル９の目詰まりがないこと、及び／又は、軌道修正を行い（ＳＴ－７）、近接センサ２１が正常に反応すれば(ＳＴ-８)、目詰まり、及び洗浄軌道が正確である。

その後、ワークＷの洗浄を行い（ＳＴ－９）。洗浄終了後は、乾燥作業を、この洗浄作業と略同様の流れで行う（ＳＴ－１０）。乾燥作業終了後、冶具部Ａ１によりワークＷを洗浄室２外へ搬出し（ＳＴ－１１）、ワークＷの洗浄、及び／又は、乾燥工程は終了する。

前述した各構造は、本発明の好ましい一例の説明である。従って、本発明は上述した各実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨の範囲において構成の一部を変更する構造とか、同じ特徴と効果を達成できる構造、等は、本発明の範疇である。

Ａ 洗浄機
Ａ１ 冶具部
Ｗ ワーク
１ 基台
２ 洗浄室
３ ワーク確認部
５ 排気装置
６ 給液・吸気手段
８ 制御部
９ 洗浄ノズル
１０ 洗浄ポンプ
１１ ロボットコントローラ
１２ ロボットペンダント
１３ ロボット
１４ ノズル狙い確認部
１５ 操作部
１６ 制御盤
１７ 直進ノズル
１８ コイルスプリング（伸縮体）
１９ セットカラー
２０ 隙間
２１ 近接センサ
２２ 検知シャフト
２３ シャフトガイド
２４ 洗浄液排出ケース
２５ ホース
３０ タンク
３１ 近接センサブラケット
３２ ブッシュ

Claims (3)

1. ノズル狙い確認部を備えたワーク洗浄機は、
   コイルスプリングを含む伸縮体を備えた検知シャフトと、
   この検知シャフトを支持するシャフトガイドと、
   前記検知シャフトが接近する近接センサを備えた近接センサブラケットと、
   前記シャフトガイドの一方の中空に繋がる開口を備えた直進ノズルと、
   前記シャフトガイドの他方の中空に繋がる洗浄液排出用ホースと、
   を含む構成であって、
   前記洗浄機に配備されたロボットアームのインターフェースに取り付けられたノズルを、前記検知シャフトに軸を合わせ、前記ノズルから噴射される洗浄液圧で、前記検知シャフトが前記近接センサ側へ後退可能とし、
   この後退により、前記ノズルの事前にティーチングした洗浄軌道の確認、及び／又は、前記ノズルの目詰まりの有無を確認可能とすることを特徴とした洗浄機。
2. ノズル狙い確認部を備えたワーク洗浄機は、
   コイルスプリングを含む伸縮体を備えた検知シャフトと、
   この検知シャフトを支持するシャフトガイドと、
   前記検知シャフトが接近する近接センサを備えた近接センサブラケットと、
   前記シャフトガイドの一方の中空に繋がる開口を備えた直進ノズルと、
   前記シャフトガイドの他方の中空に繋がる洗浄液排出用ホースと、
   を含む構成であって、
   前記ノズルの事前にティーチングした洗浄軌道の確認、及び／又は、前記ノズルの目詰まりの有無を確認可能とするノズル不具合確認システムであって、
   １） 前記洗浄機に配備されたロボットアームのインターフェースに取り付けられた前記ノズルと、前記ノズル狙い確認部の前記検知シャフトに軸合わせするシステムと、
   ２） このノズルから噴射される洗浄液圧で、前記コイルスプリングが収縮し、前記検知シャフトが前記近接センサ側へ後退するシステムと、
   ３） このシステムを経過することで、このノズルのティーチングした洗浄軌道を確認可能とするシステムと、
   ４） 前記検知シャフトの後退で、このノズルの目詰まりの有無を確認可能とするシステムと、
   を含むことを特徴とした洗浄機のノズル不具合確認システム。
3. 前記ノズル不具合確認システムにおいて、不具合を検知した段階において、
   前記ノズルの不具合を、前記ノズル狙い確認部、及び／又は、ロボットペンダントにより確認、及び／又は修理可能とする手段を含むことを特徴とする請求項２に記載の洗浄機のノズル不具合確認システム。