特許 7364231 シャフト洗浄システム

(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】

(24)【登録日】2023-10-10

(45)【発行日】2023-10-18

(54)【発明の名称】シャフト洗浄システム

(51)【国際特許分類】

   B25J 13/08 20060101AFI20231011BHJP

   G01B 21/20 20060101ALI20231011BHJP

   G01B 21/02 20060101ALI20231011BHJP

   B08B 3/02 20060101ALI20231011BHJP

【ＦＩ】

B25J13/08 A

G01B21/20 H

G01B21/02 A

B08B3/02 A

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2020099919

(22)【出願日】2020-06-09

(65)【公開番号】P2021194549

(43)【公開日】2021-12-27

【審査請求日】2022-01-27

(73)【特許権者】

【識別番号】507157285

【氏名又は名称】株式会社ショウワ

(74)【代理人】

【識別番号】100154014

【弁理士】

【氏名又は名称】正木 裕士

(74)【代理人】

【識別番号】100154520

【弁理士】

【氏名又は名称】三上 祐子

(72)【発明者】

【氏名】藤村 俊秀

【審査官】稲垣 浩司

(56)【参考文献】

【文献】特開平２－１４５２７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２５Ｊ １／００ － ２１／０２

Ｂ０８Ｂ ３／０２

Ｇ０１Ｂ ２１／０２

Ｇ０１Ｂ ２１／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

洗浄装置内に設置されたロボットと、
シャフトを搬送可能な搬送手段と、
前記搬送手段にて搬送されてきたシャフトを撮像する撮像手段と、
前記撮像手段にて撮像されたシャフトの２次元形状を認識する認識手段と、
前記認識手段にて認識されたシャフトの２次元形状から径大箇所を検出する径検出手段と、
前記径検出手段にて検出した前記シャフトの径大箇所の中心点を検出する中心点検出手段と、
前記中心点検出手段にて検出された中心点まで前記ロボットを動作させることにより、前記シャフトの高さを検出する高さ検出手段と、を有してなるシャフト洗浄システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シャフト洗浄システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来のシャフト洗浄装置として、例えば、特許文献１に記載のようなものが知られている。この特許文献１に記載のシャフト洗浄装置は、シャフトを保持手段で保持した状態で、シャフトの中空部内に該中空部内面に向けて洗浄液を噴出する挿入ノズルを挿入して軸方向に移動させ、シャフトおよび挿入ノズルを軸線まわりに相対回転させるというものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平０６－３２８０４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上記のようなシャフト洗浄装置にてロボットを取り付け、シャフト洗浄を自動化しようとした際、ロボットにてシャフトを把持するにあたって、シャフトの３次元形状を認識する必要がある。しかしながら、このようなシャフトの３次元形状を認識するにあたっては、データベース内にシャフトの３次元形状を予め記憶させておく必要がある。そのため、シャフトの３次元形状を記憶させておく種類は、データベースの容量に依存することとなり、もって、多種多様な種類のシャフトの洗浄に対応することができないという問題があった。

【0005】

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、多種多様な種類のシャフトの洗浄に対応することができるシャフト洗浄システムを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記本発明の目的は、以下の手段によって達成される。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0007】

請求項１の発明に係るシャフト洗浄システムは、洗浄装置（例えば、図１に示す洗浄装置２）内に設置されたロボット（例えば、図１に示すロボット３）と、
シャフト（例えば、図３に示すシャフトＳＨ）を搬送可能な搬送手段（例えば、図１に示す搬送装置７）と、
前記搬送手段（例えば、図１に示す搬送装置７）にて搬送されてきたシャフト（例えば、図３に示すシャフトＳＨ）を撮像する撮像手段（例えば、図２に示すカメラ４）と、
前記撮像手段（例えば、図２に示すカメラ４）にて撮像されたシャフト（例えば、図３に示すシャフトＳＨ）の２次元形状を認識する認識手段（例えば、図４に示すステップＳ２）と、
前記認識手段（例えば、図４に示すステップＳ２）にて認識されたシャフト（例えば、図３に示すシャフトＳＨ）の２次元形状から径大箇所を検出する径検出手段（例えば、図４に示すステップＳ３）と、
前記径検出手段（例えば、図４に示すステップＳ３）にて検出した前記シャフト（例えば、図３（ｂ）に示すシャフトＳＨ）の径大箇所の中心点（例えば、図３に示す中心点Ｏ）を検出する中心点検出手段（例えば、図４に示すステップＳ４）と、
前記中心点検出手段（例えば、図４に示すステップＳ４）にて検出された中心点（例えば、図３に示す中心点Ｏ）まで前記ロボット（例えば、図１に示すロボット３）を動作させることにより、前記シャフト（例えば、図３に示すシャフトＳＨ）の高さを検出する高さ検出手段（例えば、図４に示すステップＳ５）と、を有してなることを特徴としている。

【発明の効果】

【0008】

次に、本発明の効果について、図面の参照符号を付して説明する。なお、括弧内は、後述する実施形態の参照符号を付したものであるが、本発明はこれに限定されるものではない。

【0009】

請求項１に係る発明によれば、搬送手段（例えば、図１に示す搬送装置７）にて搬送されてきたシャフト（例えば、図３に示すシャフトＳＨ）を撮像手段（例えば、図２に示すカメラ４）にて撮像し、認識手段（例えば、図４に示すステップＳ２）にて、その撮像されたシャフト（例えば、図３に示すシャフトＳＨ）の２次元形状を認識し、径検出手段（例えば、図４に示すステップＳ３）にて、その認識したシャフト（例えば、図３に示すシャフトＳＨ）の２次元形状から径大箇所を検出し、中心点検出手段（例えば、図４に示すステップＳ４）にて、検出したシャフト（例えば、図３（ｂ）に示すシャフトＳＨ）の径大箇所の中心点（例えば、図３に示す中心点Ｏ）を検出し、高さ検出手段（例えば、図４に示すステップＳ５）にて、検出された中心点（例えば、図３に示す中心点Ｏ）までロボット（例えば、図１に示すロボット３）を動作させて、シャフト（例えば、図３に示すシャフトＳＨ）の高さを検出するようにしている。これにより、本発明によれば、シャフト（例えば、図３に示すシャフトＳＨ）の３次元形状を推定することが可能であるから、データベースにシャフト（例えば、図３に示すシャフトＳＨ）の形状を予め記憶させることなく、シャフト（例えば、図３に示すシャフトＳＨ）の３次元形状を推定することが可能となる。これにより、データベースの容量に依存することがなくなるから、多種多様な種類のシャフトの洗浄に対応することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係るシャフト洗浄システムの一部を示す斜視図である。

【図2】同実施形態に係るシャフト洗浄システムの概略全体図である。

【図3】（ａ）は、同実施形態に係るシャフトを撮像した際の画像を示す平面図、（ｂ）は、同実施形態に係るシャフトの最大径の中心点を示している説明図である。

【図4】同実施形態に係るシャフト洗浄システムの処理内容を示すフローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明に係るシャフト洗浄システムの一実施形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の説明において、上下左右の方向を示す場合は、図示正面から見た場合の上下左右をいうものとする。

【0012】

＜シャフト洗浄システムの説明＞
図１に示すように、シャフト洗浄システム１は、洗浄水により、内部にて、図３に示すシャフトＳＨを洗浄する洗浄装置２を備えている。この洗浄装置２は、図１に示すように、前面に略矩形状の開口部２ａが設けられており、この開口部２ａより、内部に設けられているロボット３が有するロボットアーム３ａが洗浄装置２から出たり、洗浄装置２内に入ったり（戻ったり）できるようになっている。そして、図１に示すよう洗浄装置２の上部側には、カメラ４が設置されている。このカメラ４は、図３に示すシャフトＳＨの２次元画像を撮像できるものである。

【0013】

一方、ロボット３は、例えば、洗浄装置２内に天吊りされた垂直多関節型ロボットからなり、図１及び図２に示すように、ロボットアーム３ａの先端にロボットハンド部３ｂが設けられている。しかして、このようなロボット３は、ロボットハンド部３ｂにて、シャフトＳＨを把持し、その状態のままロボットアーム３ａを洗浄装置２内に戻すことで、洗浄装置２内にて、シャフトＳＨを洗浄することができるようになっている。なお、このロボット３は、図２に示すロボット制御部５にて制御されることとなる。

【0014】

ロボット制御部５は、情報処理装置６より出力されるデータに基づき、ロボット３の動作を制御するものである。この情報処理装置６は、図２に示すように、ＣＰＵ６０と、外部から所定データを情報処理装置６に入力することができる入力部６１と、情報処理装置６外に所定データを出力することができる出力部６２と、所定のプログラム等を格納した書込み可能なフラッシュＲＯＭ等からなるＲＯＭ６３と、作業領域やバッファメモリ等として機能するＲＡＭ６４と、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）等からなる表示部６５と、で構成されている。

【0015】

ところで、カメラ４にて撮像される図３に示すシャフトＳＨは、図１に示す搬送装置７にて、所定位置（ロボットハンド部３ｂにて、シャフトＳＨを把持可能な位置）まで搬送されてくることとなる。この搬送装置７は、図１に示すように、矩形上の筐体７ａと、筐７ａの上部に、筐体７ａの長手方向に沿って、搬送路７ｂが設けられている。この搬送路７ｂは、複数のローラ７ｂ１、７ｂ１、……が並列して連続的に配置されることによって構成されているものである。しかして、このように構成される搬送装置７の搬送路７ｂ上には、図３に示すシャフトＳＨが複数載置され、所定位置（ロボットハンド部３ｂにて、シャフトＳＨを把持可能な位置）まで搬送されてくることとなる。

【0016】

一方、図１に示す搬送装置７の筐体７ａの内部であって、図２に示す搬送路７ｂの下部には、照明装置８が設置されている。この照明装置８は、ＬＥＤ等で構成されており、カメラ４にて、図３に示すシャフトＳＨの２次元画像を撮像する際に使用されるものである。そのため、照明装置８は、カメラ４と対向する位置に設置されている。

【0017】

＜シャフト洗浄システムの使用方法の説明＞
かくして、上記のようなシャフト洗浄システム１を使用するにあたっては、作業者が、図２に示す、情報処理装置６のＲＯＭ６３内に格納されているプログラムの起動を指示する。これにより、情報処理装置６のＣＰＵ６０（図２参照）は、図４に示すような処理を行う。以下、図４を参照して説明する。なお、図４に示すプログラムの処理内容はあくまで一例であり、これに限定されるものではない。

【0018】

まず、搬送装置７にて、所定位置（ロボットハンド部３ｂにて、シャフトＳＨを把持可能な位置）までシャフトＳＨ（図３参照）が搬送されてくると、ＣＰＵ６０（図２参照）は、カメラ４にて、シャフトＳＨ（図３参照）の撮像を行うように、出力部６２（図２参照）を介して指令する（ステップＳ１）。これを受けて、カメラ４は、シャフトＳＨ（図３参照）の撮像を行うこととなり、もって、その撮像画像が、入力部６１（図２参照）を介してＣＰＵ６０にて取得されることとなる。なお、カメラ４にて、シャフトＳＨ（図３参照）の撮像をするにあたって、図２に示すように、搬送装置７の搬送路７ｂの下部に設置されている照明装置８にて、図２に示す搬送路７ｂ上に載置されているシャフトＳＨが照らし出されている。しかして、この状態で、カメラ４にて、シャフトＳＨ（図３参照）の撮像をすると、図３（ａ）に示すように、背景が白でシャフトＳＨが黒くなっている、シャフトＳＨの輪郭が明確になった２次元画像が撮像できることとなる。

【0019】

次いで、ＣＰＵ６０（図２参照）は、カメラ４にて、撮像された、図３（ａ）に示すシャフトＳＨの２次元画像から、シャフトＳＨの２次元形状を認識する（ステップＳ２）。

【0020】

次いで、ＣＰＵ６０（図２参照）は、上記認識したシャフトＳＨの２次元形状から、図３（ｂ）に示すように、径Ｄが最も長い箇所を検出する（ステップＳ３）。

【0021】

次いで、ＣＰＵ６０（図２参照）は、図３（ｂ）に示すように、上記検出した箇所の中心点Ｏを検出する（ステップＳ４）。

【0022】

次いで、ＣＰＵ６０（図２参照）は、上記検出した箇所の中心点Ｏを目指して、ロボット３のロボットハンド部３ｂを動作させるように、出力部６２（図２参照）を介してロボット制御部５に出力する。これを受けて、ロボット制御部５は、予め教示しておいた教示内容に基づき、ロボット３のロボットアーム３ａを動作させることにより、図１に示す洗浄装置２の開口部２ａより、ロボット３のロボットアーム３ａを出現させ、図３（ｂ）に示すように、シャフトＳＨの中心点Ｏまで、ロボットハンド部３ｂを動作させる。これにより、シャフトＳＨの高さが分かることとなる。すなわち、予め、ロボット３のロボットハンド部３ｂが、図３（ｂ）に示すようなシャフトＳＨの中心点Ｏまで移動する際の移動開始地点を決めておき、その移動開始地点から、搬送装置７の搬送路７ｂまでの高さを予め計測しておく。そして、その計測した高さをＲＯＭ６３（図２参照）に記憶させておく。一方、ロボット制御部５は、上記のように、図３（ｂ）に示すシャフトＳＨの中心点Ｏまで、ロボットハンド部３ｂを動作させる際、予め決めておいたロボットハンド部３ｂの移動開始地点から、ロボットハンド部３ｂがシャフトＳＨの中心点Ｏまで移動した距離を計測する。しかしてこの計測結果が、入力部６１（図２参照）を介してＣＰＵ６０にて取得されることとなる。これを受けて、ＣＰＵ６０は、ＲＯＭ６３（図２参照）に記憶されているロボットハンド部３ｂの移動開始地点から搬送装置７の搬送路７ｂまでの高さと、上記計測したロボットハンド部３ｂがシャフトＳＨの中心点Ｏまで移動した距離との差分を取ることとなる。これにより、搬送装置７の搬送路７ｂ上に載置されているシャフトＳＨの高さが分かることとなる（ステップＳ５）。

【0023】

かくして、上記ステップＳ２～ステップＳ５の処理を行うことにより、シャフトＳＨの３次元形状を推定することができることとなる。

【0024】

次いで、ＣＰＵ６０は、認識したシャフトＳＨの３次元形状に基づき、ロボット３のロボットハンド部３ｂを動作させるように、出力部６２（図２参照）を介してロボット制御部５に出力する。これを受けて、ロボット制御部５は、ロボット３のロボットアーム３ａを動作させることにより、ロボットハンド部３ｂにてシャフトＳＨを把持するように制御することとなる。具体的には、ロボットハンド部３ｂにて、図３（ｂ）に示すシャフトＳＨの径Ｄが最も長い箇所の両側面を把持することとなる（ステップＳ６）。これにより、ロボットハンド部３ｂにてシャフトＳＨが把持された状態のまま、ロボットアーム３ａが洗浄装置２内に戻され、もって、洗浄装置２内にて、シャフトＳＨが洗浄されることとなる。

【0025】

しかして、以上説明した本実施形態によれば、搬送装置７にて搬送されてきたシャフトＳＨをカメラ４にて撮像し、その撮像されたシャフトＳＨの２次元形状を認識し、その認識したシャフトＳＨの２次元形状から最大径箇所を検出し、その検出したシャフトの最大径箇所の中心点Ｏを検出し、その検出した中心点Ｏまでロボット３を動作させることにより、シャフトＳＨの高さを検出している。これにより、本実施形態によれば、シャフトＳＨの３次元形状を推定することが可能となるから、データベースにシャフトＳＨの形状を予め記憶させることなく、シャフトＳＨの３次元形状を推定することが可能となる。これにより、データベースの容量に依存することがなくなるから、多種多様な種類のシャフトの洗浄に対応することが可能となる。

【0026】

なお、本実施形態にて例示した内容は、あくまで一例であり、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において種々の変形・変更が可能である。

【0027】

例えば、本実施形態においては、カメラ４と情報処理装置６を別々に記載した例を示したが、それに限らず、カメラ４と情報処理装置６を一体にしても良いし、カメラ４と情報処理装置６の一部の機能を一体にするようにしても良い。

【0028】

また、本実施形態においては、シャフトＳＨの２次元形状から、径Ｄが最も長い箇所を検出するようにしたが、それに限らず、径が２番目に長い箇所を検出するようにし、その２番目に長い箇所の中心点を検出するようにしても良い。

【0029】

さらに、本実施形態においては、ロボット３として、洗浄装置２内に天吊りされた垂直多関節型ロボットを例示したが、勿論、これに限定されるものではなく、どのようなロボットを用いても良い。

【符号の説明】

【0030】

１ シャフト洗浄システム
２ 洗浄装置
３ ロボット
３ａ ロボットアーム
３ｂ ロボットハンド部
４ カメラ（撮像手段）
５ ロボット制御部
６ 情報処理装置
６０ ＣＰＵ
７ 搬送装置（搬送手段）
ＳＨ シャフト

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】