(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
洗浄室と、前記洗浄室の内部に設けられワークを回転させるワーク把持冶具と、前記洗浄室の内部に設けられ洗浄液を噴射する洗浄ノズルと、前記洗浄室の内部に滞留した前記洗浄液を前記洗浄室の外部に排出する排液口と、前記排液口を開閉する排水ダンパと、を備えた洗浄装置であって、
前記洗浄室は、側壁部と、底壁部と、で箱状となるように構成され、
前記底壁部は、複数の傾斜した傾斜底部の最下先端部同士が接続するようにして構成され、
前記排水ダンパは、前記複数の傾斜底部のうちの一つの傾斜底部を構成し、
前記洗浄室は、前記ワークを前記洗浄室の内部へ搬入及び前記洗浄室の外部へ搬出させるワーク通過開口部と、前記ワーク通過開口部を開閉する開閉シャッタと、を有し、
前記側壁部の少なくとも一部は、前記ワークの洗浄時に前記洗浄室の内部に滞留した前記洗浄液の外部への漏出を阻止する前記開閉シャッタで構成され、
前記ワーク通過開口部の開口縁には、シール材が設けられ、
前記開閉シャッタは、前記シール材を介して前記ワーク通過開口部を閉塞し、
前記開閉シャッタの近傍には、前記開閉シャッタを前記シール部材に対して押圧させる加圧部材を有し、
前記洗浄室の内部に、前記ワークに対してエア流を噴射するエア供給ノズルを有し、
前記洗浄ノズルは、前記洗浄室の内部に前記洗浄液が最大限に滞留したときに水没する位置に設けられ、
前記エア供給ノズルは、前記洗浄室の内部に前記洗浄液が最大限に滞留したときに水没しない位置に設けられ、
前記洗浄ノズルと前記エア供給ノズルとの間に、前記洗浄室から溢れ出た前記洗浄液を回収する洗浄液回収部を有することを特徴とする洗浄装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記洗浄装置では、排液口の面積が比較的狭く、洗浄室の内部の洗浄液を洗浄室の外部に迅速に排水することができなかった。これにより、洗浄室の内部から洗浄室の外部に排水するときの洗浄液の排水時間が長くなっていた。このことは、ワークの洗浄工程に長時間を要する一つの原因になっていた。
【0006】
そこで、本発明は、上記事情を考慮して、ワークの洗浄効果を高め、かつワークの洗浄工程に要する時間を短縮することができる洗浄装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、洗浄室と、前記洗浄室の内部に設けられワークを回転させるワーク把持冶具と、前記洗浄室の内部に設けられ洗浄液を噴射する洗浄ノズルと、前記洗浄室の内部に滞留した前記洗浄液を前記洗浄室の外部に排出する排液口と、前記排液口を開閉する排水ダンパと、を備えた洗浄装置であって、前記洗浄室は、側壁部と、底壁部と、で箱状となるように構成され、前記底壁部は、複数の傾斜した傾斜底部の最下先端部同士が接続するようにして構成され、前記排水ダンパは、前記複数の傾斜底部のうちの一つの傾斜底部を構成
し、前記洗浄室は、前記ワークを前記洗浄室の内部へ搬入及び前記洗浄室の外部へ搬出させるワーク通過開口部と、前記ワーク通過開口部を開閉する開閉シャッタと、を有し、前記側壁部の少なくとも一部は、前記ワークの洗浄時に前記洗浄室の内部に滞留した前記洗浄液の外部への漏出を阻止する前記開閉シャッタで構成され、前記ワーク通過開口部の開口縁には、シール材が設けられ、前記開閉シャッタは、前記シール材を介して前記ワーク通過開口部を閉塞し、前記開閉シャッタの近傍には、前記開閉シャッタを前記シール部材に対して押圧させる加圧部材を有し、前記洗浄室の内部に、前記ワークに対してエア流を噴射するエア供給ノズルを有し、前記洗浄ノズルは、前記洗浄室の内部に前記洗浄液が最大限に滞留したときに水没する位置に設けられ、前記エア供給ノズルは、前記洗浄室の内部に前記洗浄液が最大限に滞留したときに水没しない位置に設けられ、前記洗浄ノズルと前記エア供給ノズルとの間に、前記洗浄室から溢れ出た前記洗浄液を回収する洗浄液回収部を有する。
【0008】
前記洗浄室の前記排液口から排出された前記洗浄液を収容する洗浄液タンクを有し、前記開閉シャッタと前記ワーク通過開口部との接触部位の近傍に、前記洗浄室から漏れ出た前記洗浄液を前記洗浄液タンクに導く洗浄液受け部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、洗浄室は、側壁部と、底壁部と、で凹部状又は箱状となるように構成されている。洗浄室の内部に滞留した洗浄液にワーク把持治具でワークが回転されるとともに、排水ダンパが排液口を一気に開放することにより、ワークの表面やネジ穴等の汚れや異物が、排液口から排出される洗浄液の表面張力に引っ張られてワークから引き離される。
【0016】
ここで、底壁部は、複数の傾斜した傾斜底部の最下先端部同士が接続するようにして構成されているため、洗浄室の内部の容積を小さくして洗浄液の容量を少なくすることができ、洗浄室に洗浄液を滞留するための時間を短縮することができる。
【0017】
同時に、排水ダンパが複数の傾斜底部のうちの一つの傾斜底部を構成するため、排水ダンパを開いたときに傾斜底部が抜けるかのようにして洗浄室の内部の洗浄液を急速に排水できる。これにより、ワークから離れるときの洗浄液の引張力が大きくなり、ワークから汚れや異物を引き離す力が大きくなる。この結果、ワークの洗浄効果が高くなる。また、ワークの洗浄工程に要する時間を短縮することができる。
【0018】
側壁部の少なくとも一部が開閉シャッタで構成されていることにより、洗浄室の側壁部に、ワークを洗浄室の内部へ搬入及び洗浄室の外部へ搬出するためのワーク通過開口部の形成が可能になる。これにより、重量の大きなワークを水平方向に移動して、洗浄室の内部へ搬入し、また洗浄室の外部へ搬出することができる。
【0019】
開閉シャッタがシール材を介してワーク通過開口部を閉塞することにより、開閉シャッタとワーク通過開口部との間のシール性が向上する。これにより、洗浄室の側壁部を開閉シャッタで構成しても、ワークの洗浄中に洗浄室の内部の洗浄液が外部に漏れ出すことを防止できる。
【0020】
洗浄ノズルは、洗浄室の内部に洗浄液が最大限に滞留したときに水没する位置に設けられることにより、洗浄液中に渦流や噴流を発生させることができ、ワークの洗浄効果が高くなる。また、エア供給ノズルは、洗浄室の内部に洗浄液が最大限に滞留したときに水没しない位置に設けられることにより、エア供給ノズルの内部に洗浄液が浸入することを防止でき、エア供給ノズルからエア流を噴射したときに洗浄後のワークに洗浄液が再付着することを防止できる。
洗浄ノズルとエア供給ノズルとの間に、洗浄室から溢れた洗浄液を回収する洗浄液回収部を有している。これにより、洗浄室の内部に最大限以上の洗浄液が滞留しようとすれば、洗浄液が洗浄液回収部に溢れ出て洗浄室に滞留する洗浄液を洗浄室の外部に放出することができ、洗浄室に滞留する洗浄液の容量を制御できる。
【0021】
開閉シャッタとワーク通過開口部との接触部位の近傍に、洗浄室から漏れ出た洗浄液を洗浄液タンクに導く洗浄液受け部を有することにより、漏れ出した洗浄液を適切に収集し、再利用が可能になる。
【発明を実施するための形態】
【0026】
本発明の本実施形態に係る洗浄装置について、図面を参照して説明する。本実施形態の洗浄装置で洗浄される部品は、説明の便宜上、ワークと称する。
【0027】
ワークは、例えば、鋳造によって成型された鋳造物であり、特に自動車部品である。
【0028】
なお、自動車部品には、四輪車用の部品の他に、バイク(自動二輪車)などの二輪車用の部品、三輪車用の部品等を含む。
【0029】
図1乃至
図3に示すように、洗浄装置10は、主として、洗浄室12と、洗浄室12の内部に設けられワークWを回転させるワーク把持冶具14と、洗浄室12の内部に設けられ洗浄液Lを噴射する洗浄ノズル16と、洗浄室12の内部に滞留した洗浄液Lを洗浄室12の外部に排出する排液口20と、排液口20を開閉する排水ダンパ18と、を有している。
【0030】
洗浄室12は、複数の側壁部22と、底壁部24と、で凹部状又は箱状となるように構成されている。このため、洗浄液Lは、凹部となった洗浄室12の内部に滞留可能になる。
【0031】
底壁部24は、2つの傾斜した傾斜底部26の最下先端部同士が接続するようにして構成されている。なお、底壁部24は、2つの傾斜底部26で構成されていることに限定されず、1つの傾斜底部、あるいは3つ以上の複数の傾斜底部で構成されていてもよい。
【0032】
本実施形態では、2つの傾斜底部26のうちの一つの傾斜底部26に、排液口20が形成されている。排液口20は、全ての傾斜底部26に形成されていてもよく、排水ダンパ18の個数もすべての排液口20を開閉できる個数に調整して設けられていてもよい。
【0033】
2つの傾斜底部26のうち、一つの傾斜底部26を他方の傾斜底部26よりも傾斜面が長くなるように構成し、長い傾斜面の多くの領域を占めるように排液口20を形成してもよい。これにより、排液口20の開口面積が大きくなるように設定できる。
【0034】
排水ダンパ18は、排液口20を開放又は閉塞するように作動する。排水ダンパ18が下がっている状態では排液口20が開放されており、洗浄室12の内部の洗浄液Lが排液口20から自由落下する。他方、排水ダンパ18が上がっている状態では、排液口20が閉塞されており、洗浄室12の内部に洗浄液Lが滞留可能になる。このように、排水ダンパ18は、傾斜底部26を構成すると同時に、洗浄室12の内部の洗浄液Lの滞留又は排出を制御する一種の開閉バルブとして機能する。
【0035】
排水ダンパ18は、ダンパ駆動源28により作動する。ダンパ駆動源28は、モータ等の周知の駆動源で駆動されるが、特にエアシリンダ30を利用することにより低コストを実現できる。
【0036】
ダンパ駆動源28又はエアシリンダ30は、開閉シャッタ32に近接する位置に配置されており、排液口20の大きな開口面積を確保することができる。
【0037】
洗浄室12の例えば1つの側壁部22の少なくとも一部に、ワークWを洗浄室12の内部へ搬入及び洗浄室12の外部へ搬出させるためのワーク通過開口部34が形成されている。
【0038】
洗浄室12は、当該ワーク通過開口部34を開放又は閉塞するための開閉シャッタ32を有している。開閉シャッタ32は鉛直方向に移動可能に構成されており、
図1に示すように、開閉シャッタ32が下がっている状態ではワーク通過開口部34が閉塞され、洗浄室12の内部と外部の間でワークWの移動が不可能になる。
【0039】
他方、
図4に示すように、開閉シャッタ32が上がっている状態では、ワーク通過開口部34が開放され、洗浄室12の内部と外部の間でワークWの移動が可能になる。このように、開閉シャッタ32は、側壁部22の少なくとも一部を構成すると同時に、ワークWの搬入及び搬出を可能にするための開閉ゲートとして機能する。
【0040】
特に、側壁部22の少なくとも一部が開閉シャッタ32で構成されていることにより、洗浄室12の側壁部22に、ワークWを洗浄室12の内部へ搬入及び洗浄室の外部へ搬出するためのワーク通過開口部34の形成及び開閉が可能になる。これにより、ワーク通過開口部34を通して重量の大きなワークWを水平方向に沿って移動することが可能になる。
【0041】
ここで、
図1乃至
図3に示すように、ワーク通過開口部34の開口縁には、ゴム等の弾性体であるシール材36が設けられている。開閉シャッタ32は、シール材36を介してワーク通過開口部34を閉塞する。このとき、シール材36には、開閉シャッタ32から所定の圧力が作用しており、シール材36が弾性変形している。これにより、洗浄室12の内部に滞留した洗浄液Lが、開閉シャッタ32とワーク通過開口部34との隙間から外部に漏れ出すことを防止できる。
【0042】
開閉シャッタ32にはリンク機構38が接続されており、リンク機構38の駆動を制御するシャッタ駆動源40によって鉛直方向に沿って作動する。シャッタ駆動源40は、エアシリンダ、油圧シリンダ及びモータ等の周知の駆動源を利用できるが、特にサーボモータ42で構成することにより、開閉シャッタ32の精緻な位置制御が可能になる。
【0043】
開閉シャッタ32の近傍には、開閉シャッタ32をシール材36に対して押圧させる加圧部材44が設けられている。加圧部材44は、周知の加圧手段で構成されるが、エアシリンダ46を利用することにより、低コスト化を実現できる。これにより、開閉シャッタ32が加圧部材44によってシール材36に押圧されるため、シール材36でのシール性能が格段に高くなる。
【0044】
洗浄室12の下方の位置に、洗浄室12の排液口20から排出された洗浄液Lを収容するための洗浄液タンク48を有している。これにより、洗浄室12から一気に排水された洗浄液Lは、自由落下によってそのまま洗浄液タンク48に注がれる。洗浄液タンク48に注がれた洗浄液Lは、所定の処理が施された後、再利用される。
【0045】
洗浄室12の外部であって開閉シャッタ32とワーク通過開口部34との接触部位の近傍に、洗浄室12の内部から漏れ出た洗浄液Lを洗浄液タンク48に導くための洗浄液受け部50を有している。これにより、ワーク搬出時にワークWから落下した洗浄液L、または洗浄室12でのワーク洗浄工程時に溢れ出した洗浄液Lが洗浄液受け部50に落下し、最終的には洗浄液タンク48に導かれる。これにより、万一、洗浄液Lが漏れ出した場合でも、洗浄液Lを洗浄液タンク48に戻すことができ、再利用が可能になる。
【0046】
洗浄室12の内部には、洗浄液Lを噴射する洗浄ノズル16が設けられている。洗浄工程時に、洗浄ノズル16から噴射された洗浄液LがワークWに直撃し、あるいは洗浄液Lの内部に噴流を発生させ、ワークWの洗浄効果が高くなる。
【0047】
洗浄室12の内部には、ワークWに対してエア流を噴射するエア供給ノズル52が設けられている。洗浄工程時に、エア供給ノズル52から噴射されたエア流がワークWに直撃し、あるいは洗浄室12の内部に大きなエア流を形成して、ワークWの表面から洗浄液等の水分や油分等を飛散させる。
【0048】
ここで、洗浄ノズル16は、洗浄室12の内部に洗浄液Lが最大限に滞留したときに水没する位置に設けられている一方、エア供給ノズル52は、洗浄室12の内部に洗浄液Lが最大限に滞留したときに水没しない位置に設けられている。
【0049】
これにより、ワークWの洗浄工程時では、ワークWと洗浄ノズル16は水没するが、エア供給ノズル52は水没しない。このため、エア供給ノズル52の内部には、洗浄液Lが浸入せず、洗浄液Lに含まれる油分等で汚れることを防止できる。
【0050】
他方、洗浄ノズル16は、洗浄液Lで水没した状態で洗浄液Lを噴射することにより、洗浄液Lの内部に渦流又は噴流を発生させることができ、ワークWに渦流や噴流が当たることにより、洗浄効果が高くなる。
【0051】
洗浄ノズル16とエア供給ノズル52との間に、洗浄室12から溢れた洗浄液Lを回収する洗浄液回収部54を有している。これにより、洗浄室12の内部に最大限以上の洗浄液Lが滞留しようとすれば、洗浄液Lが洗浄液回収部54に溢れ出て洗浄室12に滞留する洗浄液Lを洗浄室12の外部に放出することができ、洗浄室12に滞留する洗浄液Lの容量を制御できる。
【0052】
なお、洗浄液回収部54は、洗浄液タンク48と連通していてもよい。この構成では、洗浄液回収部54に浸入した洗浄液Lを洗浄液タンク48に戻すことができ、再利用が可能になる。
【0053】
洗浄室12の内部には、ワークWをクランプ等により把持した状態で所定の方向に回転させるワーク把持冶具14が設けられている。これにより、ワークWは、ワーク把持冶具14によって所定の方向に回転駆動される。
【0054】
ワーク把持冶具14には、駆動ユニット(図示省略)が設けられている。駆動ユニットには、例えばエアシリンダ、油圧シリンダ及びモータ等の周知の駆動源を利用できるが、特にサーボモータを利用することにより、ワークWの精緻な位置制御が可能になる。
【0055】
次に、本実施形態に係る洗浄装置10の作用について説明する。
【0056】
洗浄装置10の各工程では、主として、洗浄工程と、排水工程と、ブロー工程との3つの工程があり、各々説明する。
【0057】
[洗浄工程]
先ず、洗浄工程について説明する。なお、洗浄工程では、通常、エア供給ノズル52の作動が停止し、エア流は噴射されない。
【0058】
図1に示すように、洗浄工程では、排水ダンパ18が排液口20を閉塞した状態になる。このとき、排水ダンパ18は、排液口20を閉塞して傾斜底部26の一部を構成し、洗浄室12の内部に洗浄液Lが滞留することを可能にする。
【0059】
ワークWは、ワーク把持治具14によってクランプされ、固定されている。駆動ユニットでサーボモータをNC制御することによりワーク把持治具14が駆動するため、洗浄の姿勢、時間、旋回の速度、洗浄液Lの排出姿勢を最適に設定することができる。
【0060】
開閉シャッタ32は、エアシリンダ46である加圧部材44によりシール材36に押し付けられて、ワーク通過開口部34を閉塞する。開閉シャッタ32は、側壁部22の一部を構成し、洗浄室12の内部に洗浄液Lが滞留することを可能にする。
【0061】
洗浄工程では、洗浄ノズル16から洗浄液Lが噴射され、ワーク把持治具14によって回転するワークWに直撃してワークWが洗浄されるとともに、洗浄室12の内部には、ワークW及び洗浄ノズル16が水没するくらいの高さの位置まで洗浄液Lが滞留する。この状態で、完全に水没した状態のワークWがワーク把持治具14によって回転されながら、洗浄液Lに水没している洗浄ノズル16から洗浄液Lが噴射される。
【0062】
洗浄液Lが最大限に滞留すれば、洗浄ノズル16が洗浄液Lに水没するため、洗浄ノズル16から噴射された洗浄液Lは、周囲の水をまき込み、洗浄液Lの内部に大きな渦流又は噴流を形成する。これにより、ワークWの広い範囲で洗浄液Lの渦流又は噴流が衝突し、洗浄ノズル16からの洗浄液Lの直撃箇所以外のワークWの領域が洗浄される。
【0063】
洗浄工程では、洗浄液Lが洗浄室12の内部に最大限滞留されてワークWが完全に水没している状態で回転されるため、ワークWの各穴に付着していた汚れや異物を、遠心力を利用して穴の外部に落とすことができ、洗浄効果が高くなる。
【0064】
ここで、洗浄室12の底壁部24は、傾斜底部26で構成されているため、水平方向に延びる底壁部で構成されている場合と比較して、洗浄室12の容積を小さくすることができる。これにより、洗浄室12の内部に滞留する洗浄液Lの容量を少なくすることができ、洗浄液Lが最大限に滞留するまでの時間が短くなる。この結果、洗浄工程の時間も短縮できる。
【0065】
エア供給ノズル52は、洗浄工程時においてエア流の噴射を停止しているが、洗浄液Lの水面よりも高い位置に設けられているため、エア供給ノズル52の内部には洗浄液Lが浸入しない。これにより、エア供給ノズル52には洗浄液Lに含まれる油分が付着することがなく、汚れない。この結果、排水工程後のブロー工程時において、エア供給ノズル52から噴射されるエア流に油分などの汚れ成分が混じることが無く、エア流が衝突するワークWに汚れ成分が付着しない。
【0066】
[排水工程]
次に、排水工程について説明する。なお、洗浄工程では、通常、エア供給ノズル52の作動が停止し、エア流は噴射されない。
【0067】
図2に示すように、排水工程では、排水ダンパ18が回転駆動により下がり、排液口20が一気に開放する。これにより、洗浄室12の内部に滞留された洗浄液Lが排液口20から自由落下する。特に、排液口20の開口面積が大きくなるように形成され、かつ排水ダンパ18が複数の傾斜底部26のうちの一つの傾斜底部26を構成するため、排水ダンパ18を開いたときに傾斜底部26が抜けるかのようにして排液口20が開放する。このため、洗浄液Lが排液口20に一気に流れ込み、洗浄室12の内部から外部に排出される。この結果、ワークWの排水工程に要する時間を短縮することができる。
【0068】
ここで、ワークWに接触していた洗浄液LがワークWとの間には洗浄液Lの粘性、表面張力等の影響を受けて、ワークWと洗浄液Lとの間に所定の引力が作用しているが、洗浄室12の内部の洗浄液Lが一気に排出されると、ワークWから洗浄液Lが一気に引き離されることになり、ワークWの表面から洗浄液Lが強く剥がされる現象が発生する。これにより、ワークWの表面に付着していた汚れや異物、さらには洗浄液LまでもがワークWから確実に除去される。この結果、ワークWの洗浄効果が格段に高くなる。
【0069】
特に、ワークWのウォータージャケット等の穴の入口が狭く、内部が深く、通常洗浄が困難な部分も水没中に洗浄できるが、ワークWの穴の内部の洗浄液Lが最も抜け易い姿勢で、排水ダンパ18を開き、洗浄液Lを矢印方向に急激に抜くことにより、ワークWの深い穴の内部から汚れや異物を確実に除去でき、洗浄できる。
【0070】
排水ダンパ18は、傾斜底部26を構成すると同時に、洗浄室12の内部の洗浄液Lの滞留又は排出を制御する一種の開閉バルブとして機能するため、洗浄装置10の部品点数を削減でき、小型化及び低コスト化を実現できる。
【0071】
[ブロー工程]
次に、ブロー工程について説明する。なお、ブロー工程では、通常、エア供給ノズル52の作動が開始し、エア流は噴射される。他方、洗浄ノズル16から洗浄液Lは噴射されない。
【0072】
図3に示すように、ブロー工程では、洗浄装置10の内部に1つの閉じた循環流路56が形成される。洗浄室10の入口部が開放されており、出口部が排液口20で形成されている。
【0073】
エア供給ノズル52の作動が開始し、エア流が噴射されて、閉じた循環流路56にエアの流れである気流が発生する。洗浄室10では、ワークWが気流環境中に置かれる。このため、ワークWに付着した水分等が気流環境中のエアに引っ張られ、ワークWから剥離されて除去される。なお、気流環境では、エアが所定の流速で舞う。
【0074】
このとき同時に、エア供給ノズル52が作動しているため、エア供給ノズル52から噴射されたエア流がワークWを直撃する。
【0075】
これらのブロー効果により、ワークWの表面から洗浄液Lが飛散する。
【0076】
エア供給ノズル52は、洗浄室10の内部に洗浄液Lが最大限に滞留したときに水没しない位置に設けられることにより、エア供給ノズル52の内部に洗浄液Lに浸からず、エア供給ノズル52からエア流を噴射したときに洗浄後のワークWに洗浄液Lが再付着することを防止できる。この結果、ブロー工程でワークWが汚れない。
【0077】
なお、上記実施形態は、本発明を説明するための例示に過ぎず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々変更を加え得ることが可能である。