JP6306544B2

JP6306544B2 - 工作機械の洗浄システム

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Publication number: JP6306544B2
Application number: JP2015159198A
Authority: JP
Inventors: 隆士滝川
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Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2015-08-11
Filing date: 2015-08-11
Publication date: 2018-04-04
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Description

本発明は、工作機械の洗浄システムに関する。

工作機械の稼働中に発生した加工屑を、流体を衝突させることによって除去するシステムが知られている（例えば、特許文献１）。

特開平１０−１１８８８４号公報

本技術分野において、ワークを設置するための治具の上に付着した加工屑を、より確実に除去可能とする技術が求められている。

本発明の一態様において、工作機械の洗浄システムは、流体を噴射可能なノズルと、ノズルを移動させるマニピュレータと、被加工物が設置される領域を撮像する撮像部と、撮像部によって撮像された画像に基づいて、領域に存在する加工屑を検出する加工屑検出部と、記加工屑検出部が検出した加工屑に向かって流体を吹き付けるときの、ノズルの位置および姿勢を決定する配置決定部とを備える。

また、洗浄システムは、配置決定部によって決定された位置および姿勢にノズルを配置させるように、マニピュレータを制御するマニピュレータ制御部と、ノズルが位置および姿勢に配置されたときに、ノズルに流体を供給して該ノズルを通して該流体を噴射させる流体供給部とを備える。

配置決定部は、ノズルから噴射された流体によって加工屑を予め定められた方向へ吹き飛ばすことができるように、位置および姿勢を決定してもよい。撮像部は、被加工物を加工するために該被加工物が領域に設置される前と、工作機械によって被加工物を加工し、該被加工物が領域から取り除かれた後とに、領域の画像をそれぞれ撮像してもよい。

加工屑検出部は、被加工物が領域に設置される前に撮像された画像と、被加工物が領域から取り除かれた後に撮像された画像とを、互いに比較することによって、領域に存在する加工屑を検出してもよい。

領域内に重点区域が予め設定されてもよい。加工屑検出部は、画像に基づいて、重点区域に存在する加工屑を検出してもよい。配置決定部は、重点区域内に存在する加工屑に流体を吹き付けるときの、位置および姿勢を決定してもよい。

撮像部は、マニピュレータによって移動されてもよい。マニピュレータ制御部は、マニピュレータを動作させて、撮像部を、領域を撮像可能な複数の位置に配置させてもよい。撮像部は、複数の位置の各々において領域を撮像してもよい。

撮像部は、流体の噴射後に領域を再度撮像してもよい。加工屑検出部は、流体の噴射後に撮像部によって撮像された画像に基づいて、流体の噴射後に領域に残存している加工屑を検出してもよい。

マニピュレータ制御部は、加工屑検出部によって残存している加工屑が検出されたときに、マニピュレータを動作させて、ノズルを位置および姿勢に再度配置させてもよい。流体供給部は、ノズルに流体を再度供給して該ノズルを通して該流体を再度噴射させてもよい。

洗浄システムは、流体供給部がノズルから流体を噴射させる動作を実行した回数が、予め定められた回数を上回ったときに警告を生成する警告生成部をさらに備えてもよい。

本発明の一実施形態に係る洗浄システムの概略図である。図１に示す洗浄システムのブロック図である。図１に示すノズルの拡大図である。図１に示す治具を、図１の紙面上方から見た図である。図１に示す洗浄システムの動作フローの一例を示すフローチャートである。図５中のステップＳ４のフローの一例を示すフローチャートである。図５中のステップＳ６のフローの一例を示すフローチャートである。図５中のステップＳ３にて撮像された画像の例を示す。ステップＳ１２を説明するための図であって、第１の区域に存在する加工屑に向かって流体を吹き付けるときの、ノズルの位置および姿勢の一例を示す。ステップＳ１２を説明するための図であって、第３の区域に存在する加工屑に向かって流体を吹き付けるときの、ノズルの位置および姿勢の一例を示す。ステップＳ１２を説明するための図であって、第４の区域に存在する加工屑に向かって流体を吹き付けるときの、ノズルの位置および姿勢の一例を示す。本発明の他の実施形態に係る洗浄システムのブロック図である。図１２に示す洗浄システムにおいて、加工屑に向かって流体を吹き付けるときの、ノズルの位置および姿勢の一例を示す。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１〜図３を参照して、本発明の一実施形態に係る洗浄システム１０について説明する。洗浄システム１０は、工作機械１００の内部を洗浄するためのシステムである。

工作機械１００は、加工機１０２、治具１０４、および工作機械制御部１０６を備える。加工機１０２は、工作機械制御部１０６からの指令に応じて、治具１０４の上に設置された、被加工物としてのワーク（図示せず）を加工する。

治具１０４は、工作機械１００の内部に着脱可能に設置される。図１に示す治具１０４に限らず、加工されるワークの種類に応じて、様々な種類の治具が準備される。治具１０４は、ワークの加工前に工作機械１００の内部に設置され、該治具１０４の上に、ワークが設置される。

ワークを加工すると、加工屑が発生する。工作機械１００を稼働するにつれて、このような加工屑が、治具１０４の上に付着する場合がある。本実施形態に係る洗浄システム１０は、このように治具１０４の上に付着した加工屑を除去する。

洗浄システム１０は、制御部１２、ロボット１４、撮像部１６、ノズル１８、および流体供給部２０を備える。制御部１２は、洗浄システム１０の各構成要素を直接的または間接的に制御する。制御部１２は、工作機械制御部１０６に通信可能に接続されており、工作機械制御部１０６と通信しつつ、工作機械１００を洗浄する動作を実行する。

ロボット１４は、例えば垂直多関節ロボットであって、ロボットベース２２、旋回胴２４、およびロボットアーム２６を有する。ロボットベース２２は、ワークセルの床の上に固定されている。旋回胴２４は、ロボットベース２２に鉛直軸周りに旋回可能に取り付けられている。

ロボットアーム２６は、旋回胴２４に回転可能に取り付けられた後腕部２８と、該後腕部２８の先端に回転可能に取り付けられた前腕部３０とを有する。前腕部３０の先端には、手首部３２が取り付けられている。本実施形態においては、ロボット１４は、撮像部１６およびノズル１８を移動させるマニピュレータとして機能する。

撮像部１６は、手首部３２に取り付けられている。撮像部１６は、例えばＣＣＤまたはＣＭＯＳセンサからなる撮像素子と、レンズ等からなる光学系を含む。撮像部１６は、光学系を透過して入射する被写体像を光電変換し、画像データとして出力する。

撮像部１６は、制御部１２からの指令に応じて、ワークが設置される領域（すなわち治具１０４）を撮像し、撮像した画像データを制御部１２へ送信する。制御部１２は、撮像部１６から画像データを受信し、該制御部１２に内蔵された記憶部３４（図２）に画像データを記憶する。

ノズル１８は、取り付け具３６を介して、手首部３２に取り付けられている。図３に示すように、ノズル１８は、図３中の直交座標系のｚ軸方向に沿って延在する中空部材である。

ノズル１８は、該ノズル１８の中心部をｚ軸方向に貫通する貫通孔３８を有する。貫通孔３８は、ノズル１８のｚ軸プラス方向の端部１８ａに形成された第１開口４０と、ノズル１８のｚ軸マイナス方向の端部１８ｂに形成された第２開口４２との間で延在する。

流体供給部２０は、流体供給管４４を介して、ノズル１８に流体的に連結されている。流体供給管４４は、その一端が流体供給部２０に接続され、その他端が第２開口４２に連結されている。

流体供給部２０は、流体供給管４４を通して、ノズル１８の貫通孔３８内に流体（例えば圧縮気体、または圧縮液体）を供給する。流体供給部２０からノズル１８の貫通孔３８内に供給された流体は、第１開口４０から外部へ噴射される。

本実施形態においては、図３中の直交座標系が、ノズル１８の位置および姿勢を規定するツール座標系として設定され、記憶部３４に予め記憶される。このツール座標系の原点Ｏの３次元座標と、ｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸の方向とによって、３次元空間におけるノズル１８の位置および姿勢を規定することができる。なお、本実施形態においては、原点Ｏは、第１開口４０の中心に、配置されている。

洗浄システム１０は、スピーカ５２および表示部５４をさらに備える。スピーカ５２は、制御部１２から受信した音声信号に応じて音波を出力する。表示部５４は、制御部１２から受信した画像データに応じて画像を表示する。

次に、図１〜図４を参照して、洗浄システム１０の動作原理について説明する。洗浄システム１０は、加工機１０２によって治具１０４上に設置されたワークを加工し、該ワークを治具１０４から取り除いた後に、治具１０４の上に付着した加工屑を除去する。

図４に示すように、本実施形態に係る治具１０４は、比較的に複雑な構造を有している。このような治具１０４においては、加工屑の除去が困難な区域、または、加工屑が付着すると加工精度等への影響が特に大きくなるような区域が存在する一方で、仮に加工屑が付着したとしても、加工精度への影響が無視できるほどに小さい区域（すなわち、洗浄が不要な区域）が存在し得る。

本実施形態においては、使用者は、加工屑を重点的に洗浄すべき区域を重点区域として予め設定する。例えば、図４に示す例においては、治具１０４の上の領域１０８内に、第１の区域１０８ａ、第２の区域１０８ｂ、第３の区域１０８ｃ、および第４の区域１０８ｄが、重点区域として設定されている。

このような重点区域は、種々のワーク毎に、使用者によって設定され得る。記憶部３４は、ワークの種類と、該ワークに対して設定された重点区域とを関連付けて、予め記憶する。

例えば、図４に示す例の場合、記憶部３４は、治具１０４の種類と関連付けて、第１の区域１０８ａ、第２の区域１０８ｂ、第３の区域１０８ｃ、および第４の区域１０８ｄの情報を予め記憶する。

このようにして、制御部１２は、治具１０４に対して設定された第１の区域１０８ａ、第２の区域１０８ｂ、第３の区域１０８ｃ、および第４の区域１０８ｄを認識することができる。

洗浄システム１０は、ワークの加工前後に治具１０４の上の領域１０８の画像を撮像し、該画像に基づいて、第１の区域１０８ａ、第２の区域１０８ｂ、第３の区域１０８ｃ、および第４の区域１０８ｄの各々に存在する加工屑を検出する。

そして、洗浄システム１０は、第１の区域１０８ａ、第２の区域１０８ｂ、第３の区域１０８ｃ、および第４の区域１０８ｄのいずれかに加工屑が検出されたときに、該加工屑に流体を吹き付けて該加工屑を除去する。

以下、図５〜図１１を参照して、洗浄システム１０の動作フローについて説明する。図５に示すフローは、工作機械制御部１０６が使用者、上位コントローラ、または加工プログラムからワークの加工指令を受け付けたときに、開始する。図５に示すフローが開始したとき、制御部１２は、工作機械制御部１０６、上位コントローラ、または加工プログラムから、加工されるワークの種類に関する情報を受信する。

ステップＳ１において、制御部１２は、ワークが設置される領域を撮像する。一例として、制御部１２は、ロボット１４を動作させて、撮像部１６を、治具１０４の上方の予め定められた位置に、配置させる。この予め定められた位置は、撮像部１６が治具１０４上の領域１０８の全体を撮像することができる位置であって、使用者によって予め定められる。

他の例として、制御部１２は、ロボット１４を動作させて、撮像部１６を、使用者によって予め定められた複数の位置に順次配置させ、撮像部１６によって、該複数の位置の各々で、治具１０４上の領域１０８を撮像してもよい。

例えば、図４に示す治具１０４の場合、制御部１２は、第１の区域１０８ａの拡大画像（詳細な画像）を撮像可能な第１の位置と、第２の区域１０８ｂの拡大画像を撮像可能な第２の位置と、第３の区域１０８ｃの拡大画像を撮像可能な第３の位置と、第４の区域１０８ｄの拡大画像を撮像可能な第４の位置とに、撮像部１６を順次配置させてもよい。

この場合、記憶部３４は、予め記憶された第１の区域１０８ａ、第２の区域１０８ｂ、第３の区域１０８ｃ、および第４の区域１０８ｄの情報に関連付けて、第１の位置、第２の位置、第３の位置、および第４の位置の３次元座標と、それぞれの位置における撮像部１６の姿勢（視線データ）に係る情報を、予め記憶する。

制御部１２は、このステップＳ１において、記憶部３４から第１の位置、第２の位置、第３の位置、および第４の位置の３次元座標と、それぞれの位置における撮像部１６の姿勢（視線データ）のデータを記憶部３４から読み出す。そして、制御部１２は、撮像部１６を、第１の位置、第２の位置、第３の位置、および第４の位置に、それぞれの位置に対して定められた姿勢で、順次配置させる。

撮像部１６は、制御部１２からの指令に応じて、第１の位置、第２の位置、第３の位置、および第４の位置で、第１の区域１０８ａ、第２の区域１０８ｂ、第３の区域１０８ｃ、および第４の区域１０８ｄの拡大画像を、それぞれ撮像する。撮像部１６は、撮像した画像のデータを、制御部１２へ送信する。

制御部１２は、撮像部１６から受信した画像データを、記憶部３４に記憶する。このステップＳ１により、制御部１２は、撮像部１６によって、ワークを加工するためにワークを治具１０４上の領域１０８に設置する前の、該領域１０８を撮像する。

ステップＳ２において、工作機械制御部１０６は、ワークの加工を実行する。具体的には、工作機械制御部１０６は、ワーク搬送用ロボット（例えば、ロボット１４）に指令を送り、ワークを治具１０４の上に設置する。

そして、工作機械制御部１０６は、加工機１０２に指令を送り、該加工機１０２によって、ワークを加工する。ワークの加工終了後、工作機械制御部１０６は、ワーク搬送用ロボットに指令を送り、工作機械１００の内部からワークを取り出す。

ステップＳ３において、制御部１２は、上述のステップＳ１と同様に、ワークが設置される領域を撮像する。具体的には、制御部１２は、ロボット１４に指令を送り、ステップＳ１にてワークＷを撮像した位置と同じ位置および姿勢に、撮像部１６を配置させ、撮像部１６によって治具１０４上の領域１０８を撮像する。撮像部１６は、撮像した画像データを、制御部１２へ送信する。

制御部１２は、撮像部１６から受信した画像データを、記憶部３４に記憶する。このステップＳ３により、制御部１２は、撮像部１６によって、ワークを加工して該ワークを領域１０８から取り除いた後の、該領域１０８を撮像する。

ステップＳ４において、制御部１２は、動作スキーム１を実行する。このステップＳ４について、図６を参照して説明する。

ステップＳ４を開始した後、ステップＳ１１において、制御部１２は、第ｎの区域（ｎ＝１、２、３、または４）に加工屑が存在しているか否かを検出する。なお、後述するように、ステップＳ４の開始後、制御部１２は、ステップＳ１６においてＹＥＳと判断されるまで、ステップＳ１１〜Ｓ１６をループする。

以下、制御部１２が第１巡目のステップＳ１１〜Ｓ１６を実行する場合について説明する。制御部１２は、第１巡目にステップＳ１１を実行するとき、区域番号「ｎ」をｎ＝１に設定し、ステップＳ１１において、第１の区域１０８ａに加工屑が存在しているか否かを検出する。

具体的には、制御部１２は、ステップＳ１にて撮像部１６によって撮像された画像と、ステップＳ３にて撮像部１６によって撮像された画像とを、記憶部３４から読み出す。

ステップＳ３にて撮像された画像の例を、図８に示す。この場合、ステップＳ２にてワークを加工したことにより、加工屑Ａ_０、Ａ_１、Ａ_３、Ａ_４が発生したことになる。より具体的には、領域１０８の第１の区域１０８ａに、加工屑Ａ_１が存在している。

また、領域１０８の第３の区域１０８ｃに、加工屑Ａ_３が存在している。また、領域１０８の第４の区域１０８ｄに、加工屑Ａ_４が存在している。その一方で、第２の区域１０８ｂには、加工屑が存在しておらず、また、第１の区域１０８ａ、第２の区域１０８ｂ、第３の区域１０８ｃ、および第４の区域１０８ｄの外部に、複数の加工屑Ａ_０が存在している。

制御部１２は、ステップＳ１にて撮像された画像（例えば図４に示す画像）と、ステップＳ３にて撮像された図８に示す画像とを互いに比較し、輝度または色の波長等の相違を算出し、以って、第１の区域１０８ａに存在する加工屑Ａ_１を検出する。

このように、本実施形態においては、制御部１２は、治具１０４上の領域１０８に存在する加工屑を検出する加工屑検出部４６（図２）としての機能を有する。

制御部１２は、このステップＳ１１にて加工屑Ａ_１を検出した場合、ＹＥＳと判断し、ステップＳ１２へ進む。一方、制御部１２は、このステップＳ１１にて加工屑Ａ_１を検出しなかった場合、ＮＯと判断し、ステップＳ１５へ進む。

ステップＳ１２において、制御部１２は、ノズル１８の位置および姿勢を決定する。ここで、本実施形態においては、第１の区域１０８ａ、第２の区域１０８ｂ、第３の区域１０８ｃ、および第４の区域１０８ｄに存在する加工屑を有効に除去するためのノズル１８の位置および姿勢（すなわち、ツール座標系）が、使用者によって予め定められる。

一例として、ノズル１８のツール座標系は、領域１０８に存在する加工屑を、治具１０４の中心から放射状に外方へ向かう方向へ吹き飛ばすことができるように、設定される。

例えば、図９に示すように、第１の区域１０８ａに存在する加工屑Ａ_１をノズル１８から噴射される流体によって吹き飛ばすために、ノズル１８のツール座標系が、図９中の直交座標系に設定される。

ノズル１８が図９に示すツール座標系に配置された場合、ノズル１８から噴射された流体によって、加工屑Ａ_１を、治具１０４の中心Ｏから放射状に外側に向かう方向Ｄ_１（図９中のｚ軸プラス方向）へ、吹き飛ばすことができる。

記憶部３４は、第１の区域１０８ａに対して設定された図９に示すツール座標系を予め記憶する。制御部１２は、このステップＳ１２において、第１の区域１０８ａに対して設定されたツール座標系を記憶部３４から読み出し、ノズル１８を配置させるべき位置および姿勢として決定する。

このように、本実施形態においては、制御部１２は、加工屑Ａ_１に向かって流体を吹き付けるときの、ノズル１８の位置および姿勢を決定する配置決定部４８（図２）としての機能を有する。

ステップＳ１３において、制御部１２は、ロボット１４を動作させて、ノズル１８を、ステップＳ１２にて決定した位置および姿勢へ配置させる。具体的には、制御部１２は、ロボット１４を動作させて、図９に示すツール座標系にノズル１８を配置する。

このように、本実施形態においては、制御部１２は、ステップＳ１２にて決定された位置および姿勢にノズル１８を配置させるようにロボット１４（マニピュレータ）を制御するマニピュレータ制御部５０としての機能を有する。

ステップＳ１４において、制御部１２は、ノズル１８から流体を噴射させる。具体的には、制御部１２は、流体供給部２０に指令を送り、ノズル１８の第２開口４２を通して貫通孔３８内へ流体を供給する。

これにより、ノズル１８の第１開口４０から流体が噴射される。第１開口４０から噴射された流体は、第１の区域１０８ａ内の加工屑Ａ_１に吹き付けられ、その結果、加工屑Ａ_１は、方向Ｄ_１へ吹き飛ばされる。

ステップＳ１５において、制御部１２は、区域番号「ｎ」に、「１」をインクリメントする。具体的には、第１巡目のステップＳ１５を実行している場合、このステップＳ１５において、区域番号「ｎ」が、「１」から「２」へインクリメントされる。

ステップＳ１６において、ステップＳ１５にてインクリメントされた区域番号「ｎ」が、４よりも大きい数（すなわち、ｎ＞４）になったか否かを判断する。制御部１２は、区域番号「ｎ」が４よりも大きい数になった（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、ステップＳ１７へ進む。

一方、制御部１２は、区域番号「ｎ」が４以下の数である（すなわちＮＯ）と判断した場合、ステップＳ１１へ戻る。このように、制御部１２は、ステップＳ１６においてＹＥＳと判断されるまで、ステップＳ１１〜Ｓ１６をループする。

次いで、制御部１２が第２巡目のステップＳ１〜Ｓ１６を実行する場合について説明する。第２巡目のステップＳ１１において、制御部１２は、ステップＳ１１において、第２の区域１０８ｂ（すなわち、区域番号ｎ＝２）に加工屑が存在しているか否かを検出する。

具体的には、制御部１２は、ステップＳ１にて撮像された画像（図４）と、ステップＳ３にて撮像された画像（図８）とを互いに比較し、第２の区域１０８ｂに存在する加工屑Ａ_１を検出する。

図８に示す例の場合、第２の区域１０８ｂ内には、加工屑が存在していない。したがって、制御部１２は、ステップＳ１１にてＮＯと判断し、ステップＳ１５へ進む。そして、制御部１２は、ステップＳ１５において、区域番号「ｎ」に、「１」をインクリメントする。その結果、区域番号「ｎ」が、「２」から「３」へインクリメントされる。

そして、制御部１２は、ステップＳ１６において、区域番号「ｎ」（＝２）が４以下の数であるので、ＮＯと判断し、ステップＳ１１へ戻る。

次いで、制御部１２が第３巡目のステップＳ１１〜Ｓ１６を実行する場合について説明する。第３巡目のステップＳ１１において、制御部１２は、第３の区域１０８ｃ（すなわち、区域番号ｎ＝３）に加工屑が存在しているか否かを検出する。

具体的には、制御部１２は、ステップＳ１にて撮像された画像（図４）と、ステップＳ３にて撮像された画像（図８）とを互いに比較し、第３の区域１０８ｃに存在する加工屑Ａ_３を検出する。

図８に示す例の場合、第３の区域１０８ｃ内には、加工屑Ａ_３が存在しているので、制御部１２は、ステップＳ１１にて加工屑Ａ_３を検出し、ＹＥＳと判断する。そして、制御部１２は、ステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２において、制御部１２は、ノズル１８の位置および姿勢を決定する。一例として、図１０に示すように、第３の区域１０８ｃに存在する加工屑Ａ_３を吹き飛ばすための、ノズル１８のツール座標系が、図１０中の直交座標系のように設定される。

ノズル１８が図１０に示すツール座標系に配置された場合、ノズル１８から噴射された流体によって、加工屑Ａ_３を、治具１０４の中心Ｏから放射状に外側に向かう方向Ｄ_３（図１０中のｚ軸プラス方向）へ、吹き飛ばすことができる。

制御部１２は、このステップＳ１２において、第３の区域１０８ｃに対して設定されたツール座標系を記憶部３４から読み出し、ノズル１８を配置させるべき位置および姿勢として決定する。

ステップＳ１３において、制御部１２は、ロボット１４を動作させて、ノズル１８を、ステップＳ１２にて決定した位置および姿勢へ配置させる。そして、ステップＳ１４において、制御部１２は、流体供給部２０に指令を送り、ノズル１８の第１開口４０から流体を噴射させる。第１開口４０から噴射された流体は、第３の区域１０８ｃ内の加工屑Ａ_３に吹き付けられ、その結果、加工屑Ａ_３は、方向Ｄ_３へ吹き飛ばされる。

ステップＳ１５において、制御部１２は、区域番号「ｎ」に、「１」をインクリメントする。その結果、区域番号「ｎ」が、「３」から「４」へインクリメントされる。そして、制御部１２は、ステップＳ１６において、区域番号「ｎ」（＝３）が４以下の数であるので、ＮＯと判断し、ステップＳ１１へ戻る。

次いで、制御部１２が第４巡目のステップＳ１１〜Ｓ１６を実行する場合について説明する。第４巡目のステップＳ１１において、第４の区域１０８ｄ（すなわち、区域番号ｎ＝４）に加工屑が存在しているか否かを検出する。

具体的には、制御部１２は、ステップＳ１にて撮像された画像（図４）と、ステップＳ３にて撮像された画像（図８）とを互いに比較し、第４の区域１０８ｄに存在する加工屑Ａ_４を検出する。

図８に示す例の場合、第４の区域１０８ｄ内には、加工屑Ａ_４が存在しているので、制御部１２は、ステップＳ１１にて加工屑Ａ_４を検出し、ＹＥＳと判断する。そして、制御部１２は、ステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２において、制御部１２は、ノズル１８の位置および姿勢を決定する。一例として、図１１に示すように、第４の区域１０８ｄに存在する加工屑Ａ_４を吹き飛ばすための、ノズル１８のツール座標系が、図１１中の直交座標系のように設定される。

ノズル１８が図１１に示すツール座標系に配置された場合、ノズル１８から噴射された流体によって、加工屑Ａ_４を、治具１０４の中心Ｏから放射状に外側に向かう方向Ｄ_４（図１１中のｚ軸プラス方向）へ、吹き飛ばすことができる。

制御部１２は、このステップＳ１２において、第４の区域１０８ｄに対して設定されたツール座標系を記憶部３４から読み出し、ノズル１８を配置させるべき位置および姿勢として決定する。

ステップＳ１３において、制御部１２は、ロボット１４を動作させて、ノズル１８を、ステップＳ１２にて決定した位置および姿勢へ配置させる。そして、ステップＳ１４において、制御部１２は、流体供給部２０に指令を送り、ノズル１８の第１開口４０から流体を噴射させる。第１開口４０から噴射された流体は、第４の区域１０８ｄ内の加工屑Ａ_４に吹き付けられ、その結果、加工屑Ａ_４は、方向Ｄ_４へ吹き飛ばされる。

ステップＳ１５において、制御部１２は、区域番号「ｎ」に、「１」をインクリメントする。その結果、区域番号「ｎ」が、「４」から「５」へインクリメントされる。ステップＳ１６において、制御部１２は、区域番号「ｎ」（＝５）が４よりも大きな数となった（すなわち、ｎ＞４）ので、ＹＥＳと判断し、ステップＳ１７へ進む。

ステップＳ１７において、制御部１２は、全ての区域１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄで、加工屑が検出されなかったか否かを判断する。制御部１２は、第１の区域１０８ａ、第２の区域１０８ｂ、第３の区域１０８ｃ、および第４の区域１０８ｄの全ての区域で加工屑が検出されなかった場合、ＹＥＳと判断し、図５に示すフローを終了する。

一方、制御部１２は、第１の区域１０８ａ、第２の区域１０８ｂ、第３の区域１０８ｃ、および第４の区域１０８ｄのいずれかの区域において加工屑が検出された場合、ＮＯと判断し、ステップＳ５へ進む。

図８に示す例においては、第１の区域１０８ａ、第３の区域１０８ｃ、および第４の区域１０８ｄに、加工屑Ａ_１、Ａ_３、およびＡ_４が検出されたので、制御部１２は、ステップＳ１７にてＮＯと判断し、ステップＳ５へ進む。

再度図５を参照して、ステップＳ５において、制御部１２は、ノズル１８から流体を噴射させた回数が、予め定められた閾値を上回ったか否かを判断する。一例として、制御部１２は、ノズル１８から流体を噴射させる毎に流体噴射回数を積算し、該流体噴射回数が予め定められた回数（例えば、１００回）を上回ったか否かを判断する。

また、他の例として、制御部１２は、第ｎの区域（ｎ＝１、２、３、または４）に対してノズル１８が流体を噴射した流体噴射回数を積算し、該流体噴射回数が予め定められた回数（例えば、１０回）を上回ったか否かを判断する。

制御部１２は、ノズル１８から流体を噴射させた回数が閾値を上回った（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、ステップＳ６へ進む。一方、制御部１２は、ノズル１８から流体を噴射させた回数が閾値を上回っていない（すなわちＮＯ）と判断した場合、ステップＳ３へ戻る。

ステップＳ５にてＮＯと判断した場合、制御部１２は、ステップＳ３およびＳ４を再度実行する。これにより、制御部１２は、直前に実行したステップＳ４の後に区域１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄに残存している加工屑を検出し（ステップＳ１１）、検出した加工屑を除去する（ステップＳ１２〜Ｓ１４）。

一方、ステップＳ５にてＹＥＳと判断した場合、ステップＳ６において、制御部１２は、動作スキーム２を実行する。このステップＳ６について、図７を参照して説明する。なお、図７において、図５および図６に示すフローと同様のプロセスには同じステップ番号を付し、詳細な説明を省略する。

ステップＳ６が開始した後、制御部１２は、上述のステップＳ３を実行する。具体的には、制御部１２は、ロボット１４に指令を送り、ステップＳ３にてワークＷを撮像した位置および姿勢に撮像部１６を配置させ、撮像部１６によって治具１０４上の領域１０８を撮像する。

次いで、制御部１２は、上述のステップＳ１１を実行する。具体的には、制御部１２は、第ｎの区域（ｎ＝１、２、３、または４）に加工屑が存在しているか否かを検出する。後述するように、ステップＳ６の開始後、制御部１２は、ステップＳ１６においてＹＥＳと判断されるまで、ステップＳ１１、Ｓ１５、およびＳ１６をループする。

例えば、制御部１２が第３巡目のステップＳ１１を実行している場合、制御部１２は、第３の区域１０８ｃに加工屑Ａ_３が存在しているか否かを検出する。

制御部１２は、第ｎの区域に加工屑が存在している（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、図５中のステップＳ７へ進む。一方、制御部１２は、第ｎの区域に加工屑が存在していない（すなわちＮＯ）と判断した場合、図７中のステップＳ１５へ進む。

ステップＳ１１にてＮＯと判断した場合、制御部１２は、上述のステップＳ１５を実行し、区域番号「ｎ」に、「１」をインクリメントする。

次いで、制御部１２は、上述のステップＳ１６を実行する。具体的には、制御部１２は、ステップＳ１５にてインクリメントされた区域番号「ｎ」が、４よりも大きい数になったか否かを判断する。制御部１２は、区域番号「ｎ」が４よりも大きい数になった（すなわちＹＥＳ）と判断した場合、図５に示すフローを終了する。

一方、制御部１２は、区域番号「ｎ」が４以下の数である（すなわちＮＯ）と判断した場合、ステップＳ１１へ戻る。このように、制御部１２は、ステップＳ１６においてＹＥＳと判断されるまで、ステップＳ１１、Ｓ１５、およびＳ１６をループする。

再度図５を参照して、ステップＳ７において、制御部１２は、使用者に警告を報知する。具体的には、制御部１２は、ノズル１８が閾値を超える回数の流体噴射を実行したにも関わらず、区域１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄにおいて加工屑が検出された旨を表す音声警告信号および画像警告信号を生成する。

そして、制御部１２は、音声警告信号および画像警告信号を、スピーカ５２および表示部５４にそれぞれ送信する。スピーカ５２および表示部５４は、制御部１２から受信した警告信号に応じて音波および画像を出力し、これにより、使用者に警告を報知する。このように、本実施形態においては、制御部１２は、使用者に対する警告を生成する警告生成部５６（図２）としての機能を有する。

上述したように、本実施形態においては、制御部１２は、撮像部１６によって撮像された画像に基づいて領域１０８内に存在する加工屑を検出し、検出された加工屑に向かって流体を吹き付けるのに適したノズル１８の位置および姿勢（ツール座標系）を決定している。

この構成によれば、領域１０８内に存在する加工屑を確実且つ自動的に除去することができる。その結果、加工屑によって工作機械１００の加工精度が低下してしまうのを防止することができる。

また、本実施形態においては、制御部１２は、使用者によって予め定められた区域１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄの各々について、撮像部１６によって撮像された画像に基づいて加工屑Ａ_１、Ａ_３、Ａ_４を検出している。

また、制御部１２は、区域１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄの各々について、存在する加工屑Ａ_１、Ａ_３、Ａ_４を除去するのに適したノズル１８の位置および姿勢（ツール座標系）を決定している。

この構成によれば、仮に治具１０４が複雑な構造を有していたとしても、使用者によって設定された区域１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ内に存在する加工屑Ａ_１、Ａ_３、Ａ_４を、確実に除去することができる。

また、本実施形態によれば、使用者は、治具１０４上の領域１０８のうち、洗浄が特に必要な重点区域として、区域１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄを予め特定することができる。

そして、洗浄システム１０によって、区域１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ内の加工屑Ａ_１、Ａ_３、Ａ_４を確実に除去することができる一方で、重点区域以外の領域に関しては、洗浄作業を省略することができる。この構成によれば、洗浄作業工数を削減することができるので、工作機械１００の加工作業のサイクルタイムを縮減することができる。

また、本実施形態においては、ステップＳ４にて区域１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄの洗浄作業を実行した後、ステップＳ５にてＹＥＳと判断されない限り、ステップＳ３およびＳ４を繰り返し実行する。

この構成によれば、区域１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ内の加工屑が検出されなくなるまでステップＳ３およびＳ４を繰り返し実行することになるので、区域１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ内の加工屑を、確実に除去することができる。

また、本実施形態によれば、ロボット１４に撮像部１６およびノズル１８を取り付けているので、種々の治具毎に、対応するロボット１４の動作プログラムを選択するだけで、撮像部１６およびノズル１８を最適な位置および姿勢に配置できる。これにより、より効率の良い洗浄作業を実行できる。

また、本実施形態においては、制御部１２は、ステップＳ５にて流体噴射回数が閾値を超えたか否かを判断している。そして、制御部１２は、ステップＳ５にてＹＥＳと判断し、且つＳ６にて区域１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄのいずれかに加工屑が検出された場合、ステップＳ７にて使用者にその旨を警告している。

この構成によれば、洗浄システム１０による洗浄動作を実行する回数を所定の回数で制限することができるので、何らかの異常事態が発生することよって洗浄システム１０が洗浄動作を無限に繰り返すことを、防止することができる。

なお、「何らかの異常事態」としては、区域１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄのいずれかに傷痕が発生し、制御部１２がステップＳ１１にて該傷痕を加工屑と誤認して検出してしまう事態が含まれる。

また、「何らかの異常事態」としては、区域１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄのいずれかに、ノズル１８によって流体を吹き付けるだけでは除去不能な加工屑や異物が付着してしまった事態が含まれる。

なお、上述の洗浄システム１０は、記憶部３４、スピーカ５２、表示部５４、警告生成部５６を具備している場合について述べた。しかしながら、これらの要素は、本発明において必須ではない。

以下、図１２および図１３を参照して、本発明の他の実施形態に係る洗浄システム６０について説明する。なお、本実施形態において、上述の実施形態と同様の要素には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。

洗浄システム６０は、制御部６２、ロボット１４、撮像部１６、ノズル１８、および流体供給部２０を備える。制御部６２は、洗浄システム６０の各構成要素を直接的または間接的に制御する。上述の実施形態と同様に、撮像部１６およびノズル１８は、ロボット１４に取り付けられており、制御部６２の指令の下、ロボット１４によって移動される。

次に、洗浄システム６０の動作について説明する。洗浄システム６０は、例えば、図１３に示す治具１１０上の領域１１２に存在する加工屑Ａ_１０を検出する。治具１１０上の領域１１２は、被加工物としてのワークが設置される領域である。

制御部６２は、ロボット１４を動作させて、撮像部１６を、予め定められた位置および姿勢に配置させ、撮像部１６に指令を送り、領域１１２を撮像する（上述のステップＳ１に相当）。

次いで、制御部６２は、加工屑検出部６４として機能して、撮像部１６によって撮像された画像に基づいて、領域１１２に存在する加工屑Ａ_１０を検出する（上述のステップＳ１１に相当）。

次いで、制御部６２は、配置決定部６６として機能して、検出された加工屑Ａ_１０に向かって流体を吹き付けるときの、ノズル１８の位置および姿勢を決定する（上述のステップＳ１２に相当）。

例えば、制御部６２は、ノズル１８のツール座標系を、図１３に示すように設定する。ノズル１８のツール座標系は、予め使用者によって予め設定されてもよいし、または、制御部６２は、撮像された画像中の加工屑Ａ_１０の位置から、加工屑Ａ_１０を吹き飛ばすのに適した位置を適宜決定してもよい。

次いで、制御部６２は、マニピュレータ制御部６８として機能して、決定された位置および姿勢にノズル１８を配置させるようにロボット１４を制御する（上述のステップＳ１３に相当）。その結果、図１３に示すようにノズル１８が配置される。

次いで、制御部６２は、流体供給部２０に指令を送り、ノズル１８からＡ_１０へ向かって流体を吹き付ける（ステップＳ１４に相当）。その結果、領域１１２に存在する加工屑Ａ_１０を所定の方向へ吹き飛ばすことができる。

なお、上述の実施形態においては、制御部１２、６２は、ロボット１４を制御する要素（すなわち、ロボットコントローラ）として、工作機械制御部１０６とは別に設けられている場合について述べた。

しかしながら、制御部１２、６２は、ロボット１４を制御するためのロボットコントローラとは別の要素として設けられてもよい。この場合において、制御部１２、６２は、工作機械制御部１０６に組み込まれてもよい。

また、図２に示す実施形態においては、加工屑検出部４６、配置決定部４８、マニピュレータ制御部５０、警告生成部５６、および記憶部３４が、制御部１２に組み込まれている場合について述べた。

しかしながら、加工屑検出部４６、配置決定部４８、マニピュレータ制御部５０、警告生成部５６、および記憶部３４の少なくとも１つは、制御部１２とは別の要素として設けられてもよい。

同様に、図７１２に示す実施形態において、加工屑検出部６４、配置決定部６６、およびマニピュレータ制御部６８の少なくとも１つは、制御部１２とは別の要素として設けられてもよい。

また、上述した実施形態においては、撮像部１６およびノズル１８を移動させるマニピュレータとして、垂直多関節型のロボット１４を適用した場合について述べた。しかしながら、撮像部１６およびノズル１８を移動可能であれば、如何なる構造のマニピュレータを適用してもよい。

また、図６中のステップＳ１４にてノズル１８から流体を噴射しているときに、制御部１２は、ロボット１４に指令を送り、ノズル１８を移動させてもよい。一例として、制御部１２は、ステップＳ１４の実行中に、流体によって加工屑を除去し易くするために、ロボット１４に指令を送り、ノズル１８を揺動させる。

また、上述の実施形態においては、撮像部１６がロボット１４に取り付けられている場合について述べた。しかしながら、撮像部１６は、予め定められた定点に固定されてもよい。この定点は、治具１０４の全体を撮像可能な位置に、設定される。

なお、図６および図７中のステップＳ１１において、制御部１２は、第ｎの区域に、予め定められた個数よりも多い加工屑が存在しているか否かを検出してもよい。具体的には、記憶部３４は、「予め定められた個数」を記憶する。

制御部１２は、ステップＳ１１において、第ｎの区域にて検出された加工屑の個数が、予め定められた個数よりも多かった場合、ＹＥＳと判断する一方、第ｎの区域にて検出された加工屑の個数が、予め定められた個数以下であった場合、ＮＯと判断する。

以上、発明の実施形態を通じて本発明を説明したが、上述の実施形態は、特許請求の範囲に係る発明を限定するものではない。また、本発明の実施形態の中で説明されている特徴を組み合わせた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得るが、これら特徴の組み合わせの全てが、発明の解決手段に必須であるとは限らない。さらに、上述の実施形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることも当業者に明らかである。

また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、工程、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」、「次いで」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０，６０洗浄システム
１２，６２制御部
１４ロボット
１６撮像部
１８ノズル

Claims

工作機械の洗浄システムであって、
流体を噴射可能なノズルと、
前記ノズルを移動させるマニピュレータと、
被加工物が設置される領域を撮像する撮像部と、
前記撮像部によって撮像された画像に基づいて、前記領域に存在する加工屑を検出する加工屑検出部と、
前記加工屑検出部が検出した前記加工屑に向かって前記流体を吹き付けるときの、前記ノズルの位置および姿勢を決定する配置決定部と、
前記配置決定部によって決定された前記位置および前記姿勢に前記ノズルを配置させるように、前記マニピュレータを制御するマニピュレータ制御部と、
前記ノズルが前記位置および前記姿勢に配置されたときに、前記ノズルに前記流体を供給して該ノズルを通して該流体を噴射させる流体供給部と、を備え、
前記撮像部は、前記被加工物を加工するために該被加工物が前記領域に設置される前と、前記工作機械によって前記被加工物を加工し、該被加工物が前記領域から取り除かれた後とに、前記領域の画像をそれぞれ撮像し、
前記加工屑検出部は、前記被加工物が前記領域に設置される前に撮像された前記画像と、前記被加工物が前記領域から取り除かれた後に撮像された前記画像とを、互いに比較することによって、前記領域に存在する加工屑を検出する、洗浄システム。
前記配置決定部は、前記ノズルから噴射された前記流体によって前記加工屑を予め定められた方向へ吹き飛ばすことができるように、前記位置および前記姿勢を決定する、請求項１に記載の洗浄システム。
前記領域内に重点区域が予め設定され、
前記加工屑検出部は、前記画像に基づいて、前記重点区域に存在する前記加工屑を検出し、
前記配置決定部は、前記重点区域内に存在する前記加工屑に流体を吹き付けるときの、前記位置および前記姿勢を決定する、請求項１または２に記載の洗浄システム。
前記撮像部は、前記マニピュレータによって移動され、
前記マニピュレータ制御部は、前記マニピュレータを動作させて、前記撮像部を、前記領域を撮像可能な複数の位置に配置させ、
前記撮像部は、前記複数の位置の各々において前記領域を撮像する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の洗浄システム。
前記撮像部は、前記流体の噴射後に前記領域を再度撮像し、
前記加工屑検出部は、前記流体の噴射後に前記撮像部によって撮像された画像に基づいて、前記流体の噴射後に前記領域に残存している前記加工屑を検出し、
前記マニピュレータ制御部は、前記加工屑検出部によって前記残存している加工屑が検出されたときに、前記マニピュレータを動作させて、前記ノズルを前記位置および前記姿勢に再度配置させ、
前記流体供給部は、前記ノズルに前記流体を再度供給して該ノズルを通して該流体を再度噴射させる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の洗浄システム。
前記流体供給部が前記ノズルから流体を噴射させる動作を実行した回数が、予め定められた回数を上回ったときに警告を生成する警告生成部をさらに備える、請求項５に記載の洗浄システム。