特許 6982909 集塵装置及びその集塵装置を備えたワーク処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6982909

(24)【登録日】2021年11月25日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】集塵装置及びその集塵装置を備えたワーク処理装置

(51)【国際特許分類】

   B23Q 11/00 20060101AFI20211206BHJP

   B23Q 17/24 20060101ALI20211206BHJP

   B25J 13/08 20060101ALI20211206BHJP

   B25J 19/04 20060101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   B23Q11/00 K

   B23Q17/24 Z

   B25J13/08 Z

   B25J19/04

【請求項の数】6

【全頁数】20

(21)【出願番号】特願2020-511838(P2020-511838)

(86)(22)【出願日】2019年10月25日

(86)【国際出願番号】JP2019041988

(87)【国際公開番号】WO2021079505

(87)【国際公開日】20210429

【審査請求日】2020年2月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】506329292

【氏名又は名称】スターテクノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100134326

【弁理士】

【氏名又は名称】吉本 聡

(72)【発明者】

【氏名】菱川 辰巳

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 和也

(72)【発明者】

【氏名】足立 伊左雄

【審査官】 中川 康文

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６０−２５０４０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−２４４４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−０２６４４９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００７−０６１３４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１８３６１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−１６８６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０３９１８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１６４８２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−０３４２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００７／００６５２４２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｑ １１／００−１３／００

Ｂ２５Ｊ １／００−２１／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークに対向し、そのワーク近傍の粉塵を吸引する集塵カップと、
その集塵カップの断面周囲に沿って配列され、前記ワークに向かって突出可能な複数の突起部と、
それら複数の突起部を前記ワークに向かって突出させる第１の駆動手段と、
前記ワークに向かって突出した前記複数の突起部を、前記ワークから離間させる第２の駆動手段と、
を備えた集塵装置において、
前記第２の駆動手段は、
前記集塵カップの断面周囲に沿って配置され、複数の前記突起部の断面の一部を削除して形成された空隙部と、
その空隙部にエアを注入するエア発生部と、
を備えていることを特徴とする集塵装置。

【請求項2】

前記空隙部が形成された前記突起部の断面形状は、半円形状よりも大きな略半円形状であって、前記複数の突起部は、前記集塵カップの外周を覆うように配列されていることを特徴とする請求項１に記載の集塵装置。

【請求項3】

前記空隙部が形成された前記突起部の断面形状は、扇台形状であって、前記複数の突起部は、前記集塵カップの外周を覆うように配列されていることを特徴とする請求項１に記載の集塵装置。

【請求項4】

前記集塵カップに連通し、前記集塵カップによって集塵された前記粉塵を捕集する集塵パイプと、
その集塵パイプが接続された多関節ロボットと、
その多関節ロボットの先端に回転可能に接続され、前記多関節ロボットに対して放射状に延びる複数の軸を有する回転部と、
を備え、
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の集塵装置は、前記軸のうち、少なくとも１つの第１の軸の先端に接続されていることを特徴とするワーク処理装置。

【請求項5】

前記軸のうち、前記第１の軸とは異なる前記軸の先端に接続され、集塵装置とは処理内容が異なる少なくとも１つのワーク処理関連装置を備えたことを特徴とする請求項４に記載のワーク処理装置。

【請求項6】

前記ワーク処理関連装置の１つは、撮像装置であって、
前記撮像装置は、前記回転部の回転円周上、前記集塵カップに隣接して配置されていることを特徴とする請求項５に記載のワーク処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークに対向し、そのワーク近傍の粉塵を集塵する集塵装置、及びその集塵装置を備えたワーク処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、加工されたワークから発生する粉塵を集塵する集塵装置が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、加工された被加工物（以下、「ワーク」と記す）６０から発生する粉塵を集塵する集塵管１０が記載されている（図１等参照)。

【0004】

特許文献１に記載の集塵管１０は、集塵受け１４と、上部管１５と、ダクトホース１７とから構成されており、吸引ポンプ４０に連通されている（図２及び図３等参照）。

【0005】

そして、集塵管１０は、保持部３によって保持されたワーク６０から発生する粉塵を集塵するものであり、より具体的には、先ず、ワーク６０の一方側に配置された集塵管１０の集塵受け１４がワーク６０に対向して配置され、ワーク６０の他方側に配置されたレーザ照射部１がワーク６０を照射することによって発生した粉塵を、吸引ポンプ４０によって、集塵受け１４から上部管１５及びダクトホース１７を介して集塵するものである（図２及び図３等参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１８−２９０１２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載された集塵管の集塵受け（以下、「集塵カップ」と記す）は、ワークに対する対向面が平面形状であることから、ワーク表面が湾曲している場合には、集塵カップとワークとの密着性が悪くなり、集塵性能が低下する可能性が高いという問題があった。

【0008】

一方、ワーク表面が湾曲している場合に集塵性能を高くした場合においても、ワークの処理の効率性を高くするために、集塵動作後は、集塵カップをワークから迅速に離間させる必要がある。

【0009】

また、上述の問題を解決した集塵装置の改良については、簡単な構成で実現することが望ましい。

【0010】

さらに、特許文献１に記載された集塵管は、ワークの一方側に配置され、レーザ照射部がワークの他方側に配置されていることから、集塵位置近傍において、集塵装置を含む装置全体が大型化するという問題があった。

【0011】

本発明は、従来技術が有する上述した問題に対応してなされたものであり、ワーク表面が湾曲している場合にも、集塵性能を向上させるとともに、集塵動作後はワークから迅速に離間させることができる集塵装置、及びその集塵装置を備え、集塵位置近傍における装置全体を小型化したワーク処理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】

【0012】

上述した課題を解決するために、本発明の第１の態様は、ワークに対向し、そのワーク近傍の粉塵を吸引する集塵カップと、その集塵カップの断面周囲に沿って配列され、前記ワークに向かって突出可能な複数の突起部と、それら複数の突起部を前記ワークに向かって突出させる第１の駆動手段と、前記ワークに向かって突出した前記複数の突起部を、前記ワークから離間させる第２の駆動手段と、を備えた集塵装置において、前記第２の駆動手段は、前記集塵カップの断面周囲に沿って配置され、複数の前記突起部の断面の一部を削除して形成された空隙部と、その空隙部にエアを注入するエア発生部と、を備えていることを特徴とする。

【0013】

また、本発明の第２の態様は、第１の態様の集塵装置において、前記空隙部が形成された前記突起部の断面形状は、半円形状よりも大きな略半円形状であって、前記複数の突起部は、前記集塵カップの外周を覆うように配列されていることを特徴とする。

【0014】

また、本発明の第３の態様は、第１の態様の集塵装置において、前記空隙部が形成された前記突起部の断面形状は、扇台形状であって、前記複数の突起部は、前記集塵カップの外周を覆うように配列されていることを特徴とする。

【0015】

また、本発明の第４の態様のワーク処理装置は、前記集塵カップに連通し、前記集塵カップによって集塵された前記粉塵を捕集する集塵パイプと、その集塵パイプが接続された多関節ロボットと、その多関節ロボットの先端に回転可能に接続され、前記多関節ロボットに対して放射状に延びる複数の軸を有する回転部と、を備え、第１の態様乃至第３の態様の何れかの集塵装置は、前記軸のうち、少なくとも１つの第１の軸の先端に接続されていることを特徴とする。

【0016】

また、本発明の第５の態様のワーク処理装置は、第４の態様のワーク処理装置において、前記軸のうち、前記第１の軸とは異なる前記軸の先端に接続され、集塵装置とは処理内容が異なる少なくとも１つのワーク処理関連装置を備えたことを特徴とする。

【0017】

さらに、本発明の第６の態様のワーク処理装置は、第５の態様のワーク処理装置において、前記ワーク処理関連装置の１つは、撮像装置であって、前記撮像装置は、前記回転部の回転円周上、前記集塵カップに隣接して配置されていることを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明の第１の態様によれば、ワークに対向し、そのワーク近傍の粉塵を吸引する集塵カップと、その集塵カップの断面周囲に沿って配列され、ワークに向かって突出可能な複数の突起部と、それら複数の突起部を前記ワークに向かって突出させる第１の駆動手段と、前記ワークに向かって突出した前記複数の突起部を、前記ワークから離間させる第２の駆動手段と、を備えた集塵装置において、前記第２の駆動手段は、前記集塵カップの断面周囲に沿って配置され、複数の前記突起部の断面の一部を削除して形成された空隙部と、その空隙部にエアを注入するエア発生部と、を備えているので、ワークの面が湾曲している場合においても、集塵カップの断面周囲に沿って配列された複数の突起部がワークに当接し、集塵性能を向上させることができるとともに、集塵カップがどのように傾いた場合においても、簡単な構造によって、突起部を迅速に集塵カップに収納させることができる。

【0019】

また、本発明の第２の態様の集塵装置によれば、第１の態様の集塵装置において、空隙部が形成された突起部の断面形状は、半円形状よりも大きな略半円形状であって、複数の突起部は、集塵カップの外周を覆うように配列されているので、第１の態様の集塵装置の効果に加え、集塵性能をさらに向上させることができる。

【0020】

また、本発明の第３の態様の集塵装置によれば、第１の態様の集塵装置において、空隙部が形成された突起部の断面形状は、扇台形状であって、複数の突起部は、集塵カップの外周を覆うように配列されているので、第１の態様の集塵装置の効果に加え、集塵性能をさらに向上させることができる。

【0021】

また、本発明の第４の態様のワーク処理装置によれば、集塵カップに連通し、集塵カップによって集塵された粉塵を捕集する集塵パイプと、その集塵パイプが接続された多関節ロボットと、その多関節ロボットの先端に回転可能に接続され、多関節ロボットに対して放射状に延びる複数の軸を有する回転部と、を備え、第１の態様乃至第３の態様の何れかの集塵装置は、前記軸のうち、少なくとも１つの第１の軸の先端に接続されているので、集塵位置近傍における集塵装置を含めたワーク処理装置全体を小型化することができ、集塵カップの集塵位置を多関節ロボットによって容易に変更させることができる。

【0022】

また、本発明の第５の態様のワーク処理装置によれば、第４の態様のワーク処理装置において、軸のうち、第１の軸とは異なる軸の先端に接続され、集塵装置とは処理内容が異なる少なくとも１つのワーク処理関連装置を備えているので、第４の態様のワーク処理装置の効果に加えて、集塵処理を含めた複数種類のワーク処理を容易に行うことができる。

【0023】

さらに、本発明の第６の態様のワーク処理装置によれば、第５の態様のワーク処理装置において、ワーク処理関連装置の１つは、撮像装置であって、撮像装置は、回転部の回転円周上、集塵カップに隣接して配置されているので、ワークの位置を検出して迅速に集塵作業を行うことができ、集塵後のワークの状態を迅速に確認することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の第１実施形態のワーク処理装置の全体斜視図である。

【図2】第１実施形態のワーク処理装置の全体側面図である。

【図3】第１実施形態の回転部近傍の断面図である。

【図4】第１実施形態の集塵装置における集塵カップのエア吸入口における正面断面図である。

【図5】第１実施形態の集塵装置における集塵カップ（ピストン戻し状態）の正面断面図である。

【図6】第１実施形態の集塵装置における集塵カップの平面図である。

【図7】第１実施形態の集塵装置におけるピストンの斜視図である。

【図8】第１実施形態の集塵装置における集塵カップ（ピストン突出状態）の正面断面図である。

【図9】第１実施形態のワーク処理装置のブロック図である。

【図10】第１実施形態のメインコントローラのブロック図である。

【図11】第１実施形態のワーク処理装置におけるワーク処理プログラムのフローチャートである。

【図12】第１実施形態の集塵装置における集塵装置駆動プログラムのフローチャートである。

【図13】第１実施形態の回転部（初期位置）の正面図である。

【図14】第１実施形態の回転部（カメラ位置）の正面図である。

【図15】第１実施形態の回転部（集塵位置・ピストン戻し状態）の正面図である。

【図16】第１実施形態の回転部（集塵位置・ピストン突出状態）の正面図である。

【図17】第２実施形態の集塵装置における集塵カップの平面図である。

【図18】第２実施形態の集塵装置におけるピストンの斜視図である。

【0025】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

【0026】

（第１実施形態）
先ず、本発明の第１実施形態について説明する。

【0027】

図１は、本発明の第１実施形態のワーク処理装置の全体斜視図であり、図２は、第１実施形態のワーク処理装置の全体側面図であり、図３は、第１実施形態の回転部近傍の断面図である。

【0028】

図１及び図２に示すように、本実施形態のワーク処理装置１は、多関節ロボット３と、その多関節ロボット３の先端に回転可能に接続された回転部７と、回転部７の軸９ａ(本発明の「第１の軸」に相当）の先端に接続された集塵装置１１（本発明の「集塵カップ」にも相当する）と、回転部７の軸９ｂの先端に接続されたＣＣＤカメラ１３と、集塵装置１１を駆動するためのエアコンプレッサー５５(本発明の「第１の駆動手段」及び「第２の駆動手段」に相当)と、多関節ロボット３、CCDカメラ１３、エアコンプレッサー５５の動作を制御する制御盤４３（図４参照）とを備える。

【0029】

なお、本実施形態のワーク処理装置１は、図１及び図２に示すように、ワークＷに対して切削等の加工を施すためのワーク加工装置を装着していないことから、ワークＷの処理は、ワーク処理装置１と、ワーク処理装置１とは別のワーク加工装置との協働作業によって進められるものとして説明する。

【0030】

また、本実施形態の制御盤４３は、図１には記載されていないが、ワーク処理装置１から離れた壁面に設置されているのであり、したがって、ワーク処理装置１の操作者は、壁面のところへ移動して制御盤４３の操作パネル４９を操作することによりワーク処理装置１を動作させることとなる。

【0031】

多関節ロボット３は、ロボットコントローラ５１（図４参照）からの指令によって動作する一般の５軸の多関節ロボットであり、回転部７の位置及び角度を自在に変えるとともに、回転部７を回転させて集塵装置１１またはＣＣＤカメラ１３をワークＷに対向させるものである。

【0032】

多関節ロボット３は、基台２１に対して下腕部２５を旋回させるための第１回転軸２３と、下腕部２５に対して中腕部２９を前後に回動させるための第２回転軸２７と、中腕部２９に対して上腕部３３を上下に回動させるための第３回転軸３１と、上腕部３３に対して第１手首部３７を上下に回動させるための第４回転軸３５と、第１手首部３７に対して回転部７を同軸に回転させるための第５回転軸３９との５軸を備える。

【0033】

多関節ロボット３は、ケーブル（図示せず）によって制御盤４３内のロボットコントローラ５１に電気的に接続されており、ロボットコントローラ５１は、制御盤４３内でメインコントーラ４１に電気的に接続されている。

【0034】

回転部７は、多関節ロボット３の先端に固定されており、より詳細には、第５回転軸３９に固定されている。したがって、回転部７は、第５回転軸３９の回転動作に伴って、同軸上の＋θ方向及び−θ方向に回転するように構成されている（図１３参照）。

【0035】

集塵装置１１は、略中空円筒状の形状を呈し、その先端に形成された開口部２０から、加工後のワークＷの表面に付着した粉塵を集塵するものである。また、集塵装置１１は、図３に示すように、開口部２０及び空隙部１９を介して集塵パイプ１５に連通している。

【0036】

なお、図３は、空隙部１９及び開口部２０の連通状態を図示しており、それ以外の断面部分は詳細を示さず、斜線を施してある。

【0037】

また、集塵パイプ１５の先端は、集塵ボックス５に接続されているが、集塵ボックス５は、第５回転軸３９に対してベアリングを介して回転可能に係合されており、第５回転軸３９の回転によって、回転部７は回転するものの、集塵ボックス５が回転することはない。

【0038】

また、図１には、集塵パイプ１５とエアコンプレッサー５５との接続状態については記載されていないが、集塵パイプ１５の基端は、多関節ロボット３の上腕部３３に固定されたパイプ止め１７内に挿入された後、エアコンプレッサー５５に接続されており、集塵装置１１は、コンプレッサー５５の吸引力によって集塵するように構成されている。

【0039】

また、集塵装置１１には、後述するピストン６５ａ〜６５ｓ（図１３参照）を駆動するためのピストン押し出し口５６ａと、ピストン戻し口５６ｂとが備えられており、ピストン押し出し口５６ａには、チューブ２２ａの一方の端部が接続され、チューブ２２ａの他方の端部は、エアコンプレッサー５５に接続されている。また、ピストン戻し口５６ｂには、チューブ２２ｂの一方の端部が接続され、チューブ２２ｂの他方の端部は、エアコンプレッサー５５に接続されている。

【0040】

ここで、集塵装置１１の詳細な構成及び動作について説明する。

【0041】

図４は、第１実施形態の集塵装置における集塵カップのエア吸入口における正面断面図であり、図５は、第１実施形態の集塵装置における集塵カップ（ピストン戻し状態）の正面断面図であり、図６は、第１実施形態の集塵装置における集塵カップの平面図である。

【0042】

また、図７は、第１実施形態の集塵装置におけるピストンの斜視図であり、図８は、第１実施形態の集塵装置における集塵カップ（ピストン突出状態）の正面断面図である。

【0043】

図４乃至図６に示されるように、集塵装置１１は、ベース５２と、そのベース５２に基端が接続された中空円筒形状の内側管体６７と、ベース５２に基端が接続され、内側管体６７と同軸に配置され、内側管体６７よりも外径の大きな中空円筒形状の外側管体６３と、内側管体６７と外側管体６３との間に集塵装置１１の外周を覆うように配列され、集塵装置１１の先端から突出可能なように配置された１６本のピストン６５ａ〜６５ｓ（本発明の「突起部」に相当）と、ベース５２に固定され、ピストン６５a〜６５ｓを集塵装置１１の先端から突出させるためにエアを注入するためのピストン押し出し口５６ａと、外側管体６３に固定され、集塵装置１１の先端から突出したピストン６５a〜６５ｓを集塵装置１１内に収納させるためにエアを注入するためのピストン戻し口５６ｂとから構成されている。

【0044】

ベース５２は、その内部に、後述するピストン６５a〜６５ｓの配列に沿って断面円形に形成された第１の空隙部６１ａと、ピストン６５a〜６５ｓの各々に対応して、ピストン６５a〜６５ｓの各々に向けて形成された複数の孔（図示せず）とを備えた断面円形の筐体である。

【0045】

内側管体６７は、基端がベース５２に接続され、その内面は、中空円筒形状であって、その外面は、図６に示されるように、ピストン６５a〜６５ｓの各々の円筒形状の外周に合わせて、複数の断面円形の凹部が円周上に配置された形状を呈しており、ピストン６５a〜６５ｓの各々が一定方向に突出するように形成されている。

【0046】

外側管体６３は、中空円筒形状であって、基端がベース５２に接続され、先端の内面には、開口部２０の中心に向かって段部５４が断面環状に形成されており、後述するピストン６５a〜６５ｓの各々が突出する際に、ピストン６５a〜６５ｓの階段部６２ｂ〜６２ｓが段部５４に衝突するように構成されており、ピストン６５a〜６５ｓの集塵装置１１の先端からの突出量を制限している。

【0047】

ピストン６５a〜６５ｓの各々は、前述のように、内側管体６７と外側管体６３との間に配置され、図７に示されるように、中実円筒状の形状の一部を切り欠いた形状を呈している。

【0048】

その一つのピストン６５ａを例に取り説明すると、ピストン６５ａは、断面円形の底面部６４ａを有する中実円筒形状の基部６６ａと、中実円筒形状の基部６６ａの一部（半円筒形状より小さい体積である）を長手方向に切り欠いた、先端部６８ａを有する突出部６９ａとから構成されており、突出部６９ａの断面形状は、円の一部を曲線(円弧形状)で切り欠いた、半円形より若干大きい略半円形になっている。

【0049】

なお、基部６６ａと突出部６９ａとの間には、階段部６２ａが形成されており、その形状は、円形状から突出部６９ａの断面形状を除いた形状に等しい。

【0050】

また、ピストン６５ａ以外のピストン６５ｂ〜６５ｓの各々も、ピストン６５ａと同様の形状を呈しており、断面円形の底面部６４ｂ〜６４ｓを有する中実円筒形状の基部６６ｂ〜６６ｓと、中実円筒形状の基部６６ｂ〜６６ｓの一部（半円筒形状より小さい体積である）を長手方向に切り欠いた、先端部６８ｂ〜６８ｓを有する突出部６９ｂ〜６９ｓとから構成されており、突出部６９ｂ〜６９ｓの断面形状は、円の一部を曲線（円弧形状）で切り欠いた、半円形より若干大きい略半円形状になっている。

【0051】

また、基部６６ｂ〜６６ｓと突出部６９ｂ〜６９ｓとの間には、階段部６２ｂ〜６２ｓが形成されており、その形状は、円形状から突出部６９ｂ〜６９ｓの断面形状を除いた形状に等しい。

【0052】

ピストン６５a〜６５ｓの各々は、基部６６ａ〜６６ｓの底面部６４ａ〜６４ｓがベース５２に対向するように、内側管体６７と外側管体６３との間に摺動可能に配置され、かつ、先端部６８ａ〜６８ｓの円弧部が開口部２０の中心に向くように配置されている。

【0053】

ピストン押し出し口５６ａは、図４に示されるように、ベース５２に固定され、エアコンプレッサー５５から送られたエアを、チューブ２２ａを介して、ベース５２の内部に形成された第１の空隙部６１ａに注入するための注入口である。

【0054】

すなわち、ピストン押し出し口５６ａからエアが注入されると、エアは、ベース５２内の第１の空隙部６１ａ及び複数の孔（図示せず）に入り、ピストン６５a〜６５ｓの各々の底面部６４ａ〜６４ｓを押圧して、外側管体６３と、内側管体６７と、ピストン６５a〜６５ｓの各々の底面部６４ａ〜６４ｓとの間に第３の空隙部５６を形成しながら、ピストン６５a〜６５ｓの各々を集塵装置１１の先端から突出させる。

【0055】

なお、図５は、ピストン押し出し口５６ａを介してエアが注入されていない状態を示し、図８は、ピストン押し出し口５６ａを介してエアが注入された状態を示している。

【0056】

ピストン戻し口５６ｂは、図４に示されるように、外側管体６３に固定され、エアコンプレッサー５５から送られたエアを、チューブ２２ｂを介して、内側管体６７と外側管体６３とピストンの突出部６９ａ〜６９ｓとによって形成される第２の空隙部６１ｂに注入するための注入口である。

【0057】

すなわち、ピストン戻し口５６ｂからエアが注入されると、エアは、外側管体６３とピストン６５a〜６５ｓの各々の突出部６９ａ〜６９ｓとの間の第２の空隙部６１ｂに入り、ピストン６５a〜６５ｓの各々の階段部６２ｂ〜６２ｓを押圧して、第２の空隙部６１ｂの体積を増大させながら、ピストン６５a〜６５ｓの各々を集塵装置１１内に収納させる。

【0058】

なお、図８は、ピストン戻し口５６ｂを介してエアが注入されていない状態を示し、図５は、ピストン戻し口５６ｂを介してエアが注入された状態を示している。

【0059】

CCDカメラ１３は、ワークＷの表面を撮像することによって、データ上のワークＷの配置位置を補正したり、集塵装置１１によって集塵された後のワークＷの表面を撮像することによって、ワークＷの加工状態を検査したりするために使用される。CCDカメラ１３は、制御盤４３の画像コントローラ５３（図４参照）に電気的に接続されており、画像コントローラ５３からの指令に基づき、画像を撮像し、撮像した画像データを、画像コントローラ５３を介してメインコントローラ４１内の画像データテーブル５７ｃ（図５参照）に格納する。

【0060】

エアコンプレッサー５５は、集塵パイプ１５を介して集塵装置１１からエアを吸入することによって、加工後のワークＷの表面に付着した粉塵を集塵するとともに、ピストン押し出し口５６ａまたはピストン戻し口５６ｂにエアを注入することによって、ピストン６５ａ〜６５ｓを集塵装置１１の先端から突出またはその突出を戻す機能を果たす。

【0061】

次に、本実施形態のワーク処理装置１のブロック図について説明する。

【0062】

図９は、第１実施形態のワーク処理装置のブロック図であり、図１０は、第１実施形態のメインコントローラのブロック図である。

【0063】

図９において、制御盤４３は、ワーク処理装置１全体の動作を制御するものであり、電源４５と、ワークＷに加工等の処理を施す外部装置４７と、多関節ロボット３と、ＣＣＤカメラ１３と、エアコンプレッサー５５とに電気的に接続されており、メインコントローラ４１と、多関節ロボット３を制御するロボットコントローラ５１と、ＣＣＤカメラ１３を制御する画像コントローラ５３と、装置の操作者からの入力を受け付ける操作パネル４９とを備える。

【0064】

また、図１０において、メインコントローラ４１は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）５８と、そのＣＰＵ５８に入出力可能に接続されたＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５７と、ＣＰＵ５８に入出力可能に接続されたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５９とを備える。

【0065】

ＲＡＭ５７は、多関節ロボット３の位置を記憶したロボットアーム位置データ５７ａと、ワーク処理装置１が実行する処理の順序を記憶したワーク処理手順データテーブル５７ｂと、CCDカメラ１３９によって撮像された画像データを記憶した画像データテーブル５７ｃと、を備える。

【0066】

また、ＲＯＭ５９は、本実施形態のワーク処理装置１全体の動作を司るワーク処理プログラム５９ａを備える。

【0067】

次に、上述した構成のワーク処理装置１の動作について説明する。

【0068】

図１１は、第１実施形態のワーク処理装置におけるワーク処理プログラムのフローチャートであり、図１２は、第１実施形態の集塵装置における集塵装置駆動プログラムのフローチャートである。

【0069】

また、図１３は、第１実施形態の回転部（初期位置）の正面図であり、図１４は、第１実施形態の回転部（カメラ位置）の正面図であり、図１５は、第１実施形態の回転部（集塵位置・ピストン戻し状態）の正面図であり、図１６は、第１実施形態の回転部（集塵位置・ピストン突出状態）の正面図である。

【0070】

なお、本実施形態のワーク処理装置１は、前述した通り、ワークＷに対して切削等の加工を施すためのワーク加工装置を装着しておらず、ワークＷの処理は、ワーク処理装置１と、ワーク処理装置１とは別のワーク加工装置との協働作業によって進められる。

【0071】

また、本実施形態のワーク処理装置１の処理手順は、最初の第１処理がワークWの撮像処理、次の第２処理が、他のワーク加工装置の加工処理終了後のワークWの集塵処理、最後の第３処理がワークWの集塵結果撮像処理として説明する。

【0072】

先ず、装置の操作者が制御盤４３の電源スイッチを入れた後、操作パネル４９上の操作ボタンを押下すると、ワーク処理装置１は、ＲＡＭ５７のワーク処理手順データテーブル５７ｂから、ワークＷに対して処理する手順データを読み取る（Ｓ１）。本実施形態の手順データは、前述した通り、第１処理がワークWの撮像処理、第２処理が、他のワーク加工装置の加工処理終了後のワークWの集塵処理、第３処理がワークWの集塵結果撮像処理である。

【0073】

そして、ワーク処理装置１は、ＲＡＭ５７のロボットアーム位置データ５７ａを退避位置からセット位置に変更することによって多関節ロボット３を動作させ、回転部７を、初期位置である退避位置からワークＷに対向する位置へセットする（Ｓ３）。なお、その際の回転部７とワークＷとの位置関係は、初期状態では、図１３のようになっており、集塵装置１１及びＣＣＤカメラ１３は、ワークＷに対向していない。

【0074】

そして、ワーク処理装置１は、第１処理である撮像処理を読み込み（Ｓ５）、第１処理の撮像処理の実行を指令して（Ｓ７）、ＣＣＤカメラ１３をワークＷへ対向するように回転部７を回転させる（Ｓ９）。なお、回転後の回転部７とワークＷとの位置関係は、図１４のようになっており、ＣＣＤカメラ１３がワークＷに対向している。

【0075】

その後、ワークＷの表面をＣＣＤカメラ１３によって撮像し、ワークＷの設置位置の位置ズレ等を補正データとして外部装置４７である他のワーク加工装置に送信する（Ｓ１１）。外部装置４７である他のワーク加工装置においては、ワーク処理装置１からの補正データを受け、その補正データに基づいて加工位置を補正し、ワークＷを加工し、ワークＷに加工部１００が形成される。

【0076】

外部装置４７である他のワーク加工装置の加工処理の完了を待って、ワーク処理装置１の処理が終了したか否かが判断される（Ｓ１５）。具体的には、ＲＡＭ５７のワーク処理手順データテーブル５７ｂが終了したか否かが判断される。

【0077】

本実施形態では、ワーク処理手順データテーブル５７ｂに、未だ、第２処理であるワークWの集塵処理が格納されているため（Ｓ１５：Ｎｏ．）、第２処理であるワークWの集塵処理を読み込み（Ｓ１３）、第２処理の集塵処理の実行を指令し（Ｓ７）、集塵装置１１をワークＷへ対向するように回転部７を回転させる（Ｓ９）。なお、回転後の回転部７とワークＷとの位置関係は、図１５のようになっており、集塵装置１１がワークＷの加工部１００近傍に対向している。

【0078】

そして、外部装置４７である他の加工装置によるワーク加工処理によって発生した、ワークＷの表面に付着した粉塵を集塵装置１１によって集塵するが、本実施形態の集塵処理においては、図１２の集塵装置駆動プログラムが実行される。

【0079】

集塵装置１１がワークＷの加工部１００近傍に対向すると、エアコンプレッサー５５からチューブ２２ａを介してピストン押し出し口５６ａにエアが注入され、図８に示されるように、ピストン６５a〜６５ｓの各々が集塵装置１１の先端から突出する（Ｓ３１）。なお、図１６には、集塵装置１１がワークＷの加工部１００近傍に対向し、ピストン６５a〜６５ｓの各々が集塵装置１１の先端から突出した状態と示している。

【0080】

そして、集塵装置１１を駆動させて、外部装置４７である他の加工装置によるワーク加工処理によって発生した、ワークＷの表面に付着した粉塵を集塵装置１１によって集塵し（Ｓ３３）、所定の集塵時間の経過を待つ（Ｓ３５）。

【0081】

所定の集塵時間が経過した場合には（Ｓ３５：Ｙｅｓ）、ピストン押し出し口５６ａへのエアの注入を止め、エアコンプレッサー５５からチューブ２２ｂを介してピストン戻し口５６ｂにエアが注入され、図５に示されるように、ピストン６５a〜６５ｓの各々が集塵装置１１内に収納され（Ｓ３７）、処理は終了する（Ｓ３９）。

【0082】

そして、ワーク処理装置１の処理が終了したか否かが判断される（Ｓ１５）。本実施形態では、ワーク処理手順データテーブル５７ｂに、未だ、第３処理であるワークWの集塵結果撮像処理が格納されているため（Ｓ１５：Ｎｏ．）、第３処理であるワークWの集塵結果撮像処理を読み込み（Ｓ１３）、第３処理の集塵結果撮像処理の実行を指令し（Ｓ７）、ＣＣＤカメラ１３をワークＷへ対向するように回転部７を回転させる（Ｓ９）。なお、回転後の回転部７とワークＷとの位置関係は、図１４と同様な形態となっており、ＣＣＤカメラ１３がワークＷの加工部１００近傍に対向している。

【0083】

その後、ワークＷの表面をＣＣＤカメラ１３によって撮像し、粉塵がワークＷから取り除かれたことを確認する。一方、万が一、ワークＷの集塵処理が不十分な場合には、集塵装置１１による集塵を繰り返し、ワークＷの表面に付着した粉塵を取り除くように処理される。

【0084】

そして、ワーク処理装置１の処理が終了したか否かが判断される（Ｓ１５）。本実施形態の場合には、ＲＡＭ５７のワーク処理手順データテーブル５７ｂに残りの手順データが無いため、処理終了と判断され（Ｓ１５：Ｙｅｓ）、回転部７を図７に示すように、初期状態の戻し（Ｓ１７）、ＲＡＭ５７のロボットアーム位置データ５７ａをセット位置から退避位置に変更することによって、多関節ロボット３をワークＷから離間させ、退避位置に戻して（Ｓ１９）、ワーク処理を完了させ、操作パネルのスイッチを待つ（Ｓ２１）。

【0085】

本実施形態の集塵装置１１によれば、ワークＷに対向し、そのワークＷ近傍の粉塵を吸引する、中空状の集塵カップ１１を備えた集塵装置１１において、集塵カップ１１は、その集塵カップ１１の断面周囲に沿って配列され、ワークＷに向かって突出可能な複数のピストン６５ａ〜６５ｓと、それら複数のピストン６５ａ〜６５ｓをワークＷに向かって突出させるエアコンプレッサー５５と、ワークＷに向かって突出した複数のピストン６５ａ〜６５ｓを、ワークＷから離間させるエアコンプレッサー５５と、を備えているので、ワークの面が湾曲している場合においても、集塵カップの断面周囲に沿って配列された複数のピストンがワークに当接し、集塵性能を向上させることができるとともに、集塵カップがどのように傾いた場合においても、ピストンを迅速に集塵カップに収納させることができる。

【0086】

また、本実施形態の集塵装置１１によれば、エアコンプレッサー５５は、集塵カップ１１の断面周囲に沿って配置され、複数のピストン６５ａ〜６５ｓの断面の一部を削除して形成された第２の空隙部６１ｂと、その第２の空隙部６１ｂにエアを注入するエアコンプレッサー５５と、から構成されているので、集塵カップがどのように傾いたとしても、簡単な構造によって、ピストンを迅速に集塵カップに収納させることができる。

【0087】

また、本実施形態の集塵装置１１によれば、第２の空隙部６１ｂが形成されたピストン６５の断面形状は、半円形状よりも大きな略半円形状であって、複数のピストン６５ａ〜６５ｓは、集塵カップ１１の外周を覆うように配列されているので、集塵性能をさらに向上させることができる。

【0088】

また、本実施形態のワーク処理装置１によれば、多関節ロボット３と、その多関節ロボット３の先端に回転可能に接続され、多関節ロボット３に対して放射状に延びる複数の軸を有する回転部７と、軸のうち、少なくとも１つの第１の軸９ａの先端に接続された集塵装置１１と、を備えているので、集塵位置近傍における集塵装置を含めたワーク処理装置全体を小型化することができ、集塵カップの集塵位置を多関節ロボットによって容易に変更させることができる。

【0089】

また、本実施形態のワーク処理装置１によれば、軸のうち、第１の軸９ａとは異なる軸９ｂの先端に接続され、集塵装置１１とは処理内容が異なるＣＣＤカメラ１３を備えているので、集塵処理を含めた複数種類のワーク処理を容易に行うことができる。

【0090】

また、本実施形態のワーク処理装置１によれば、集塵装置１１は、第１の軸９ａの先端に接続された集塵カップ１１と、多関節ロボット３に接続され、集塵カップ１１に連通し、集塵カップ１１によって集塵された粉塵を捕集する集塵パイプ１５と、を備えているので、集塵パイプを多関節ロボットに固定したまま、集塵カップのみを回転させることによって、集塵パイプの耐久性を向上させることができる。

【0091】

さらに、本実施形態のワーク処理装置１によれば、ＣＣＤカメラ１３は、回転部７の回転円周上、集塵カップ１１に隣接して配置されているので、ワークの位置を検出して迅速に集塵作業を行うことができ、集塵後のワークの状態を迅速に確認することができる。

【0092】

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

【0093】

図１７は、第２実施形態の集塵装置における集塵カップの平面図であり、図１８は、第２実施形態の集塵装置におけるピストンの斜視図である。

【0094】

以下、本発明の第２実施形態について説明するが、第１実施形態と共通する部分については、同じ符号を付し説明を省略する。

【0095】

なお、本実施形態のワーク処理装置１０は、第１実施形態のワーク処理装置１とは、ピストンの断面形状が異なる。すなわち、第１実施形態のピストンの断面形状は、半円形状よりも大きな略半円形状であったのに対し、本実施形態のピストンの断面形状は、扇台形状である。

【0096】

図１７及び図１８に示すように、本実施形態のワーク処理装置１０は、多関節ロボット３０と、その多関節ロボット３０の先端に回転可能に接続された回転部７と、回転部７の軸９ａ(本発明の「第１の軸」に相当）の先端に接続された集塵装置７１（本発明の「集塵カップ」にも相当する）と、回転部７の軸９ｂの先端に接続されたＣＣＤカメラ１３と、集塵装置７１を駆動するためのエアコンプレッサー５５(本発明の「第１の駆動手段」及び「第２の駆動手段」に相当)と、多関節ロボット３０、CCDカメラ１３、エアコンプレッサー５５の動作を制御する制御盤４３（図４参照）とを備える。

【0097】

また、図１７及び図１８に示されるように、集塵装置７１は、ベース５２と、そのベース５２に基端が接続された中空円筒形状の内側管体７７と、ベース５２に基端が接続され、内側管体７７と同軸に配置され、内側管体７７よりも外径の大きな中空円筒形状の外側管体７３と、内側管体７７と外側管体７３との間に集塵装置７１の外周を覆うように配列され、集塵装置７１の先端から突出可能なように配置された１６本のピストン７５ａ〜７５ｓ（本発明の「突起部」に相当）と、ベース５２に固定され、ピストン７５a〜７５ｓを集塵装置７１の先端から突出させるためにエアを注入するためのピストン押し出し口５６ａと、外側管体７３に固定され、集塵装置７１の先端から突出したピストン７５a〜７５ｓを集塵装置７１内に収納させるためにエアを注入するためのピストン戻し口５６ｂとから構成されている。

【0098】

内側管体７７は、基端がベース５２に接続され、その内面は、中空円筒形状であって、その外面は、図１７に示されるように、ピストン７５a〜７５ｓの各々の外周に合わせて、複数の凹部が円周上に配置された形状を呈しており、ピストン７５a〜７５ｓの各々が一定方向に突出するように形成されている。

【0099】

外側体７３は、中空円筒形状であって、基端がベース５２に接続され、先端の内面には、開口部２０の中心に向かって段部５４が断面環状に形成されており、後述するピストン７５a〜７５ｓの各々が突出する際に、ピストン７５a〜７５ｓの階段部７２ｂ〜７２ｓが段部５４に衝突するように構成されており、ピストン７５a〜７５ｓの集塵装置７１の先端からの突出量を制限している。

【0100】

ピストン７５a〜７５ｓの各々は、前述のように、内側管体７７と外側管体７３との間に配置され、図１８に示されるように、扇台形状の一部を切り欠いた形状を呈している。

【0101】

その一つのピストン７５ａを例に取り説明すると、ピストン７５ａは、扇台形状の底面部７４ａを有する中実柱状の基部７６ａと、中実柱状の基部７６ａの一部を長手方向に切り欠いた、先端部７８ａを有する突出部７９ａとから構成されており、突出部７９ａの断面形状は、扇台形状の一部を曲線(円弧形状)で切り欠いた形状になっている。

【0102】

なお、基部７６ａと突出部７９ａとの間には、階段部７２ａが形成されており、その形状は、扇台形状から突出部７９ａの断面形状を除いた形状に等しい。

【0103】

また、ピストン７５ａ以外のピストン７５ｂ〜７５ｓの各々も、ピストン７５ａと同様の形状を呈しており、断面扇台形状の底面部７４ｂ〜７４ｓを有する中実柱状の基部７６ｂ〜７６ｓと、中実柱状の基部７６ｂ〜７６ｓの一部を長手方向に切り欠いた、先端部７８ｂ〜７８ｓを有する突出部７９ｂ〜７９ｓとから構成されており、突出部７９ｂ〜７９ｓの断面形状は、円の一部を曲線（円弧形状）で切り欠いた形状になっている。

【0104】

また、基部７６ｂ〜７６ｓと突出部７９ｂ〜７９ｓとの間には、階段部７２ｂ〜７２ｓが形成されており、その形状は、円形状から突出部７９ｂ〜７９ｓの断面形状を除いた形状に等しい。

【0105】

ピストン７５a〜７５ｓの各々は、基部７６ａ〜７６ｓの底面部７４ａ〜７４ｓがベース５２に対向するように、内側管体７７と外側管体７３との間に摺動可能に配置され、かつ、先端部７８ａ〜７８ｓの円弧部が開口部２０の中心に向くように配置されている。

【0106】

ピストン押し出し口７６ａ(図示せず)は、ベース５２に固定され、エアコンプレッサー５５から送られたエアを、チューブ２２ａを介して、ベース５２の内部に形成された第１の空隙部６１ａに注入するための注入口である。

【0107】

すなわち、ピストン押し出し口７６ａからエアが注入されると、エアは、ベース５２内の第１の空隙部６１ａ及び複数の孔（図示せず）に入り、ピストン７５a〜７５ｓの各々の底面部７４ａ〜７４ｓを押圧して、外側管体７３と、内側管体７７と、ピストン７５a〜７５ｓの各々の底面部７４ａ〜７４ｓとの間に第３の空隙部５６を形成しながら、ピストン７５a〜７５ｓの各々を集塵装置７１の先端から突出させる。

【0108】

なお、ピストン押し出し口７６ａを介してエアが注入されていない状態は、図５と同様であり、ピストン押し出し口７６ａを介してエアが注入された状態は、図８と同様である。

【0109】

ピストン戻し口７６ｂは、図１７に示されるように、外側管体７３に固定され、エアコンプレッサー５５から送られたエアを、チューブ２２ｂを介して、内側管体７７と外側管体７３とピストンの突出部７９ａ〜７９ｓとによって形成される第２の空隙部６１ｂに注入するための注入口である。

【0110】

すなわち、ピストン戻し口７６ｂからエアが注入されると、エアは、外側管体７３とピストン７５a〜７５ｓの各々の突出部７９ａ〜７９ｓとの間の第２の空隙部６１ｂに入り、ピストン７５a〜７５ｓの各々の階段部７２ｂ〜７２ｓを押圧して、第２の空隙部６１ｂの体積を増大させながら、ピストン７５a〜７５ｓの各々を集塵装置７１内に収納させる。

【0111】

なお、ピストン戻し口６６ｂを介してエアが注入されていない状態は、図８と同様であり、ピストン戻し口６６ｂを介してエアが注入された状態は、図５と同様である。

【0112】

本実施形態の集塵装置７１によれば、ワークＷに対向し、そのワークＷ近傍の粉塵を吸引する、中空状の集塵カップ７１を備えた集塵装置７１において、集塵カップ７１は、その集塵カップ７１の断面周囲に沿って配列され、ワークＷに向かって突出可能な複数のピストン７５ａ〜７５ｓと、それら複数のピストン７５ａ〜７５ｓをワークＷに向かって突出させるエアコンプレッサー５５と、ワークＷに向かって突出した複数のピストン７５ａ〜７５ｓを、ワークＷから離間させるエアコンプレッサー５５と、を備えているので、ワークの面が湾曲している場合においても、集塵カップの断面周囲に沿って配列された複数のピストンがワークに当接し、集塵性能を向上させることができるとともに、集塵カップがどのように傾いた場合においても、ピストンを迅速に集塵カップに収納させることができる。

【0113】

また、本実施形態の集塵装置７１によれば、エアコンプレッサー５５は、集塵カップ７１の断面周囲に沿って配置され、複数のピストン７５ａ〜７５ｓの断面の一部を削除して形成された第２の空隙部６１ｂと、その第２の空隙部６１ｂにエアを注入するエアコンプレッサー５５と、から構成されているので、集塵カップがどのように傾いたとしても、簡単な構造によって、ピストンを迅速に集塵カップに収納させることができる。

【0114】

また、本実施形態の集塵装置７１によれば、第２の空隙部６１ｂが形成されたピストン６５の断面形状は、扇台形状であって、複数の突ピストン７５ａ〜７５ｓは、集塵カップ７１の外周を覆うように配列されているので、集塵性能をさらに向上させることができる。

【0115】

また、本実施形態のワーク処理装置１０によれば、多関節ロボット３０と、その多関節ロボット３０の先端に回転可能に接続され、多関節ロボット３０に対して放射状に延びる複数の軸を有する回転部７と、軸のうち、少なくとも１つの第１の軸９ａの先端に接続された集塵装置７１と、を備えているので、集塵位置近傍における集塵装置を含めたワーク処理装置全体を小型化することができ、集塵カップの集塵位置を多関節ロボットによって容易に変更させることができる。

【0116】

また、本実施形態のワーク処理装置１０によれば、軸のうち、第１の軸９ａとは異なる軸９ｂの先端に接続され、集塵装置７１とは処理内容が異なるＣＣＤカメラ１３を備えているので、集塵処理を含めた複数種類のワーク処理を容易に行うことができる。

【0117】

また、本実施形態のワーク処理装置１０によれば、集塵装置７１は、第１の軸９ａの先端に接続された集塵カップ７１と、多関節ロボット３０に接続され、集塵カップ７１に連通し、集塵カップ７１によって集塵された粉塵を捕集する集塵パイプ１５と、を備えているので、集塵パイプを多関節ロボットに固定したまま、集塵カップのみを回転させることによって、集塵パイプの耐久性を向上させることができる。

【0118】

さらに、本実施形態のワーク処理装置１０によれば、ＣＣＤカメラ１３は、回転部７の回転円周上、集塵カップ１１に隣接して配置されているので、ワークの位置を検出して迅速に集塵作業を行うことができ、集塵後のワークの状態を迅速に確認することができる。

【0119】

以上、本発明の各種実施形態におけるワーク処理装置について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更して実施することが可能である。

【0120】

また、上述の実施形態においては、回転部に装着されるワーク処理関連装置を、集塵装置及びＣＣＤカメラの２種類として説明してきたが、それらに限られるものではなく、回転部に装着されるワーク処理関連装置は、ドリル、リーマー、エンドミル、レーザー加工機等の一般使用されているワーク処理関連装置であっても良い。

【符号の説明】

【0121】

１，１０・・・ワーク処理装置
３，３０・・・多関節ロボット
５・・・集塵ボックス
７・・・回転部
９ａ，９ｂ・・・軸
１１・・・集塵装置(集塵カップ)
１３・・・ＣＣＤカメラ
１５・・・集塵パイプ
４７・・・外部装置（他のワーク加工装置）
１００・・・加工部
Ｗ・・・ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】