JP2017104943A - 加工屑を除去する機能を有する除去システムおよび加工システム - Google Patents

加工屑を除去する機能を有する除去システムおよび加工システム Download PDF

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Abstract

【課題】人手を介さずに、加工屑を確実に除去できるようにした加工システムを提供する。【解決手段】加工システム１０は、加工工程の前後のワークＷおよび加工工具２１，２２を撮像した画像を比較して、加工屑の量および位置を検出する画像処理部５１と、検出された加工屑の量に基づいて、除去工程を実行する必要があるか否かを判定する状態判定部５２と、除去工程の前後のワークＷおよび加工工具２１，２２を撮像した画像を比較して、除去工程の成果を判定する成果判定部５４と、を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、ロボットおよび撮像装置を利用して、加工時に発生する加工屑を除去する除去システムおよび加工システムに関する。
特許文献１〜３には、ロボットに取付けられた高圧洗浄スプレーによって、ワークの加工中に発生する加工屑を除去する洗浄システムが記載されている。また、撮像装置を利用して、加工中のワークまたは加工工具の状態をモニタする技術が公知である（特許文献４および特許文献５参照）。
高圧洗浄スプレーを利用する洗浄システムは、加工屑が比較的小さく、加工屑の量も少ない鉄系材料を除去するのには有効である。しかしながら、アルミニウムまたはステンレス鋼などの高い靭性を有する材料、いわゆる粘り気のある材料の場合、加工屑が長尺化して鳥の巣状に絡み合うことがある。その結果として、加工屑がワークまたは加工工具に付着して、加工屑を容易に除去できなくなる。
加工屑を加工部位の周囲に放置すれば、加工精度が低下するのみならず、ワークまたは加工工具を損傷させたり、場合によっては、工作機械の破損の原因になり得る。そのため、粘り気のある材料を加工する際には、加工工程を定期的に中断して、加工部位の状態を確認したり、または人手を使って加工屑を確実に除去する必要がある。
特開２００３−０１９４６６号公報 特願２０１５−１５９１９８号 特開平１０−１１８８８４号公報 特開２００２−０９６２０３号公報 特開平１０−０９６６１６号公報
したがって、人手を介さずに、加工屑を確実に除去できるようにした加工システムが求められている。
本願の１番目の発明によれば、加工工具を備えた工作機械と、前記工作機械によって加工されるべきワークを把持可能な把持部および加工屑を除去する除去ツールを選択的に使用可能なロボットと、前記ロボットの可動部に設けられた撮像装置と、を備える加工システムであって、加工開始前の前記ワークおよび前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第１の基準画像と、加工開始後の前記ワークおよび前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第１の対象画像とを比較して、前記ワークおよび前記加工工具に付着した加工屑の量および位置を検出する画像処理部と、前記画像処理部によって検出された前記加工屑の量に基づいて、前記加工屑を除去する必要があるか否かを判定する状態判定部と、前記状態判定部が前記加工屑を除去する必要があると判定したときに、前記画像処理部によって検出された前記加工屑の位置に基づいて、前記ロボットを動作させて、前記除去ツールによって前記加工屑を除去する除去工程を実行する除去実行部と、前記除去工程を実行する直前の前記ワークおよび前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第２の基準画像と、前記除去工程を実行した直後の前記ワークおよび前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第２の対象画像とを比較して、前記除去工程の成果を判定する成果判定部と、を備える、加工システムが提供される。
本願の２番目の発明によれば、１番目の発明に係る加工システムにおいて、前記除去実行部は、前記成果判定部によって前記除去工程の成果が不十分であると判定された場合に、前記除去工程を再度実行するように構成される。
本願の３番目の発明によれば、２番目の発明に係る加工システムにおいて、前記ロボットは、複数の異なるタイプの除去ツールを選択的に使用可能であるように構成されており、前記加工システムは、前記成果判定部によって前記除去工程の成果が不十分であると判定された場合に、前記除去工程の成果と、直前の前記除去工程において使用された除去ツールのタイプと、に基づいて、次回の前記除去工程において使用されるべき除去ツールを選択する除去ツール選択部をさらに備える。
本願の４番目の発明によれば、２番目または３番目の発明に係る加工システムにおいて、前記成果判定部によって前記除去工程の成果が不十分であると判定された場合に、前記除去工程の成果と、直前の前記除去工程における前記ロボットの動作と、に基づいて、次回の前記除去工程における前記ロボットの動作を変更する動作変更部をさらに備える。
本願の５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明に係る加工システムにおいて、前記除去実行部が、前記工作機械によって実行される加工工程と並行して前記除去工程を実行するように構成される。
本願の６番目の発明によれば、２番目から５番目のいずれかの発明に係る加工システムにおいて、前記成果判定部によって前記除去工程の成果が不十分であると連続して判定された回数が、予め定められた回数を超えた場合に、警告を通知する通知部をさらに備える。
本願の７番目の発明によれば、１番目から６番目のいずれかの発明に係る加工システムにおいて、使用者による入力操作に応答して、前記成果判定部による前記除去工程の成果の判定において適用される条件を変更する条件変更部をさらに備える。
本願の８番目の発明によれば、加工工具を備えた工作機械と、前記工作機械によって加工されるべきワークを把持可能な把持部および加工屑を除去する除去ツールを選択的に使用可能なロボットと、前記ロボットの可動部に設けられた撮像装置と、を備える加工システムであって、加工開始前の前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第３の基準画像と、加工開始後の前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第３の対象画像とを比較して、前記加工工具に付着した加工屑の位置を検出する画像処理部と、前記画像処理部によって検出された前記加工屑の位置に基づいて、前記加工屑を除去する必要があるか否かを判定する状態判定部と、前記状態判定部が前記加工屑を除去する必要があると判定したときに、前記画像処理部によって検出された前記加工屑の位置に基づいて、前記ロボットを動作させて、前記除去ツールによって前記加工屑を除去する除去工程を実行する除去実行部と、加工開始前の、加工屑が付着していない前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第４の基準画像と、前記除去工程を実行した直後の前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第４の対象画像とを比較して、前記除去工程の成果を判定する成果判定部と、を備える、加工システムが提供される。
本願の９番目の発明によれば、８番目の発明に係る加工システムにおいて、前記除去実行部は、前記成果判定部によって前記除去工程の成果が不十分であると判定された場合に、前記除去工程を再度実行するように構成される。
本願の１０番目の発明によれば、９番目の発明に係る加工システムにおいて、前記ロボットは、複数の異なるタイプの除去ツールを選択的に使用可能であるように構成されており、前記加工システムは、前記成果判定部によって前記除去工程の成果が不十分であると判定された場合に、前記除去工程の成果と、直前の前記除去工程において使用された除去ツールのタイプと、に基づいて、次回の前記除去工程において使用されるべき除去ツールを選択する除去ツール選択部をさらに備える。
本願の１１番目の発明によれば、９番目の発明に係る加工システムにおいて、前記成果判定部によって前記除去工程の成果が不十分であると判定された場合に、前記除去工程の成果と、直前の前記除去工程における前記ロボットの動作と、に基づいて、次回の前記除去工程における前記ロボットの動作を変更する動作変更部をさらに備える。
本願の１２番目の発明によれば、９番目から１１番目のいずれかの発明に係る加工システムにおいて、前記成果判定部によって前記除去工程の成果が不十分であると連続して判定された回数が、予め定められた回数を超えた場合に、警告を通知する通知部をさらに備える。
本願の１３番目の発明によれば、８番目から１１番目のいずれかの発明に係る加工システムにおいて、使用者による入力操作に応答して、前記成果判定部による前記除去工程の成果の判定において適用される条件を変更する条件変更部をさらに備える。
本願の１４番目の発明によれば、加工工具によって加工されるべきワークおよび前記加工工具に付着した加工屑を除去する除去システムであって、前記加工屑を除去するように構成される除去ツールと、前記除去ツールによる前記加工屑の除去工程の前後において前記ワークおよび前記加工工具を撮像するように構成される撮像装置と、前記除去工程の直前において前記加工工具および前記ワークを前記撮像装置によって撮像して取得される第５の基準画像と、前記除去工程の直後において前記加工工具および前記ワークを前記撮像装置によって撮像して取得される第５の対象画像とを比較して、前記除去工程の成果を判定する成果判定部と、を備える、除去システムが提供される。
本願の１５番目の発明によれば、加工工具に付着した加工屑を除去する除去システムであって、前記加工屑を除去するように構成される除去ツールと、前記除去ツールによる前記加工屑の除去工程の前後において前記加工工具を撮像するように構成される撮像装置と、加工開始前の、加工屑が付着していない前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第６の基準画像と、前記除去工程の直後において前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第６の対象画像とを比較して、前記除去工程の成果を判定する成果判定部と、を備える、除去システムが提供される。
これら並びに他の本発明の目的、特徴および利点は、添付図面に示される本発明の例示的な実施形態に係る詳細な説明を参照することによって、より明らかになるであろう。
本願に係る加工システムおよび除去システムによれば、除去工程の前後において取得される画像を比較することによって、加工屑の除去工程の成果を判定する。人手を介して加工屑の状況を確認する必要がなくなり、工程の自動化が可能になる。また、除去工程の成果が不十分である場合に、必要な処置を自動的に実行するようにすれば、加工屑を確実に除去できるようになる。
加工システムの構成例を示す図である。 加工前後のワークを示す図である。 ロボットの手首に取付けられるツールを示す図である。 撮像装置によって撮像されるワークを示す図である。 撮像装置によって撮像されるワークを示す図である。 裁断ツールを使用した加工屑の除去工程を示す図である。 把持ツールを使用した加工屑の除去工程を示す図である。 第１の実施形態に係る加工システムによって実行される加工工程を示すフローチャートである。 画像処理部の機能に関連する処理を示すフローチャートである。 状態判定部の機能に関連する処理を示すフローチャートである。 除去実行部の機能に関連する処理を示すフローチャートである。 成果判定部の機能に関連する処理を示すフローチャートである。 第２の実施形態において、画像処理部の機能に関連する処理を示すフローチャートである。 状態判定部の機能に関連する処理を示すフローチャートである。 成果判定部の機能に関連する処理を示すフローチャートである。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図示される実施形態の構成要素は、本発明の理解を助けるために縮尺が適宜変更されている。同一または対応する構成要素には、同一の参照符号が使用される。
図１〜図１０を参照して、第１の実施形態に係る加工システムについて説明する。図１は、加工システム１０の構成例を示している。加工システム１０は、工作機械２と、ロボット３と、ツール用ストッカ４と、制御装置５と、を備えている。
工作機械２は、ワーク（ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ）Ｗを加工するのに使用される加工工具２１，２２と、ワークＷが載置されるテーブル２３と、を備えている。加工工具２１，２２は、切削、穿孔、切断などの必要な用途に応じて用意された異なるタイプの加工工具である。加工工具２１，２２は、実行されるべき加工工程に応じて選択的に使用される。工作機械２は、３つ以上の加工工具を備えていてもよい。ワークＷは、加工中に位置ずれしないように、チャック装置などの治具２４によって工作機械２のテーブル２３に固定されている。
ワークＷは、凹部が同心状に形成された円柱状の部材である。ワークＷを上方から見た図２を参照すれば、加工前のワークＷが実線で示されるとともに、加工後のワークＷ’が破線で示されている。すなわち、ワークＷは、ワークＷの外壁面および凹部を画定する周壁に沿って加工される。
ロボット３は、機構部の構成に応じて定まる動作範囲内において、アーム３１の先端を任意の姿勢で任意の位置に位置決めできるように構成された多関節ロボットである。ロボット３は、例えば図示されるような６軸垂直多関節ロボットである。
ロボット３は、アーム３１の先端に設けられた手首３２に対して、交換可能に取付けられたツールを備えている。ロボット３によって使用されるツールは、ツール用ストッカ４に設けられている。図３に示されるように、本実施形態においては、ワークＷを把持するのに使用されるダブルハンド４１に加えて、加工屑を除去する除去ツール、例えば高圧洗浄ノズル４２、裁断ツール４３および把持ツール４４が用意されている。可搬質量が大きいロボットを使用する場合、選択的に使用可能なすべてのツールを手首に備えていてもよい。
図４Ａおよび図４Ｂは、ワークＷを加工する際に発生する加工屑Ｃ（ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｃｈｉｐｓ）を示している。図４Ａは、ワークＷの上面図であり、図４Ｂは、ワークＷの側面図である。図示されるように、加工屑Ｃは、凹部の周壁の近傍において、互いに絡みあった状態でワークＷに付着している。
図５Ａは、裁断ツール４３を使用した加工屑Ｃの除去工程を示している。ロボット３は、裁断ツール４３をワークＷの表面に沿って移動させることによって、加工屑ＣをワークＷから切離す。
図５Ｂは、把持ツール４４を使用した加工屑Ｃの除去工程を示している。ロボット３は、把持ツール４４で加工屑Ｃを把持した状態で把持ツール４４をワークＷから離間する方向に移動させることによって、加工屑ＣをワークＷから除去する。
再び図１を参照すれば、ロボット３の手首３２には、撮像装置３３が取付けられている。撮像装置３３は、例えばＣＭＯＳイメージセンサ、ＣＣＤイメージセンサなどを備えている。撮像装置３３は、対象物を撮像して、該対象物の画像データを取得するのに使用される。撮像装置３３は、ロボット３のアーム３１に取付けられていてもよい。撮像装置３３は、ロボット３に対して着脱可能に取付けられていてもよい。その場合、撮像装置３３の、ロボット３に対する取付位置を正確に再現するために、位置決めピンなどの治具を、撮像装置３３とロボット３との間の接続部分に設けてもよい。撮像装置３３によって取得される画像データは、２次元画像データであってもよいし、または３次元画像データであってもよい。撮像装置３３によって取得された画像データは、後述する制御装置５の画像処理部５１に出力される。
制御装置５は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、不揮発性メモリ、および各種インタフェイスを備えたデジタルコンピュータである。制御装置５は、単一のコンピュータであってもよいし、複数のコンピュータが互いに協働して後述する機能を実現するように構成されていてもよい。例えば、画像処理部５１の機能を実現する画像処理装置が、制御装置５とは別個に設けられていてもよい。
図１に示されるように、制御装置５は、画像処理部５１、状態判定部５２、除去実行部５３、成果判定部５４、除去ツール選択部５５、動作変更部５６、条件変更部５７、および通知部５８を備えている。
画像処理部５１は、撮像装置３３によって撮像された対象物の画像データを処理する。画像処理に必要な技術は周知であるので、本明細書においては詳述しない。一実施形態において、画像処理部５１は、加工開始前のワークＷおよび加工工具２１，２２を撮像して取得される基準画像と、加工開始後のワークＷおよび加工工具２１，２２を撮像して取得される対象画像とを比較して、ワークＷおよび加工工具２１，２２に付着した加工屑の量および位置を検出する。一実施形態において、画像処理部５１は、所定時間ごと、例えば３０分ごとに取得される対象画像を用いて加工屑の量および位置を順次検出する。
状態判定部５２は、画像処理部５１によって検出されたワークＷおよび加工工具２１，２２に付着した加工屑の量に基づいて、加工屑を除去する必要があるか否かを判定する。状態判定部５２の判定結果は、除去実行部５３に入力される。一実施形態において、状態判定部５２は、加工屑の量が１００ｃｍ3を超えているときに、加工屑を除去する必要があると判定する。
除去実行部５３は、状態判定部５２が加工屑を除去する必要があると判定したときに、画像処理部５１によって検出された加工屑の位置に基づいて、ロボット３を動作させて、除去ツール、例えば把持ツール４４によって加工屑を除去する除去工程を実行する。
一実施形態において、除去実行部５３は、検出された加工屑の量に応じて、除去工程において使用される除去ツールを選択してもよい。例えば、加工屑の量が２００ｃｍ3を超えている場合、除去実行部５３は、裁断ツール４３を使用して除去工程を実行するように構成されてもよい。
一実施形態において、除去実行部５３は、検出された加工屑の量に応じて、除去工程におけるロボット３の動作を選択してもよい。例えば、加工屑の量が２００ｃｍ3を超えている場合、除去実行部５３は、ロボット３の加速度を増大させることによって、より大きな引張力で除去工程を実行するように構成されてもよい。
成果判定部５４は、除去工程を実行する直前のワークＷおよび加工工具２１，２２を撮像して取得される基準画像と、除去工程を実行した直後のワークＷおよび加工工具２１，２２を撮像して取得される対象画像とを比較して、除去工程の成果を判定する。一実施形態において、成果判定部５４は、除去工程後に残った加工屑の量が１ｃｍ3以内である場合には、十分に良好な成果が得られたと判定する。
除去ツール選択部５５は、成果判定部５４によって除去工程の成果が不十分であると判定された場合に、除去工程の成果と、直前の除去工程において使用された除去ツールのタイプと、に基づいて、次回の除去工程において使用されるべき除去ツールを選択する。一実施形態において、除去ツール選択部５５は、直前の除去工程において使用された除去ツールよりも除去能力が高い除去ツールを次回の除去工程のために選択する。除去工程の成果がある程度認められる場合、特に、次回の除去工程において加工屑を確実に除去できると認められる場合は、次回の除去工程において同一の除去ツールを連続して使用してもよい。
動作変更部５６は、成果判定部５４によって除去工程の成果が不十分であると判定された場合に、除去工程の成果と、直前の除去工程におけるロボット３の動作と、に基づいて、次回の除去工程におけるロボット３の動作を変更する。一実施形態において、動作変更部５６は、直前の除去工程よりも大きい加速度でロボット３を動作させることによって、次回の除去工程を実行する。その場合、除去工程において加工屑を除去するために付与される力が増大されることになる。
条件変更部５７は、使用者による入力操作に応答して、成果判定部５４による除去工程の成果の判定において適用される条件を変更する。除去工程実行後の加工屑の量を閾値と比較することによって判定を実行する場合、条件変更部５７は、使用者の操作に応じて判定に使用される閾値を変更する。それにより、使用者が期待する最低限の加工精度を維持しながら、総加工時間を最短化できるようになる。
通知部５８は、成果判定部５４によって除去工程の成果が不十分であると連続して判定された回数が、予め定められた回数を超えた場合に、警告を通知する。警告は、使用者が知得可能な任意の態様で通知される。例えば、警告は、音、光、文字情報などの任意の態様で通知される。
図６を参照して、本実施形態に係る加工システム１０によって実行される加工工程について説明する。
ステップＳ１０１では、ロボット３のダブルハンド４１の一方のチャックで把持された加工前のワークＷを工作機械２の内部に搬入する。ワークＷを順次加工する場合、ロボット３は、加工前のワークＷを工作機械２に搬入する際に、加工済みのワークＷを工作機械２から搬出するように動作する。具体的には、治具２４上に固定されている加工済みワークＷを、ダブルハンド４１の、ワークＷを把持していない方のチャックで把持して治具２４から取出し、次いで加工前のワークＷを治具２４にセットする。
ステップＳ１０２では、ロボット３の手首３２に取付けられた撮像装置３３によって、加工工具２１，２２およびワークＷを撮像する。
ステップＳ１０３では、工作機械２が、加工工具２１，２２を使用してワークＷを加工する。
加工開始後は、撮像装置３３によって、予め定められる時間間隔で加工工具２１，２２およびワークＷが撮像される（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４で取得された画像は、画像処理部５１によって、ステップＳ１０２で取得された画像と比較される。
ステップＳ１０５では、状態判定部５２によって、加工屑の除去が必要か否かを判定する。
ステップＳ１０５の判定結果が肯定であった場合、（加工屑の除去が必要であると判定された場合）、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６では、除去ツールを備えたロボット３を動作させて、加工屑の除去工程を実行する。
ステップＳ１０７では、成果判定部５４によって、除去工程の成果が十分であるか、すなわち加工屑が十分に除去されたか否かを判定する。除去工程の成果が不十分であった場合、ステップＳ１０６に戻り、除去工程が再度実行される。ステップＳ１０６を再実行する際に、必要に応じて、除去ツールまたはロボット３の動作が変更されてもよい。
他方、除去工程の成果が十分であると判定された場合は、ステップＳ１０８に進み、加工工程が継続される。
前述したステップＳ１０５の判定において、加工屑の除去が不要であると判定された場合は、ステップＳ１０８に進み、加工工程が継続され、ステップＳ１０４に戻る。すなわち、所定の時間間隔で取得される画像データに基づいて、ステップＳ１０５の判定が繰返し実行される。
一実施形態において、除去工程を実行する必要があるか否かを判定するために加工工具２１，２２およびワークＷを撮像する際（ステップＳ１０４）、および除去ツールによって除去工程を実行する際（ステップＳ１０６）、工作機械２による加工工程が並行して実行されてもよい。例えば、工作機械２は、除去工程の実行中に、加工ツール２１，２２の変更、または工作機械内部の清掃などを並行して実行してもよい。
図７を参照して、画像処理部５１の機能に関連する処理について説明する。ステップＳ２０１において、撮像装置３３によって、ワークＷを加工する前の加工工具２１，２２および加工前のワークＷを撮像して基準画像を取得する。
ステップＳ２０２では、工作機械２によるワークＷの加工を開始する。ステップＳ２０３では、予め定められた時間（例えば３０分）が経過したか否かを判定する。予め定められた時間が経過したら、ステップＳ２０４に進む。
ステップＳ２０４では、撮像装置３３によって、加工工具２１，２２およびワークＷをステップＳ２０１と同じ条件で撮像し、対象画像を取得する。
ステップＳ２０５では、画像処理部５１によって、基準画像と対象画像とを比較して、加工工具２１，２２およびワークＷに付着した加工屑の量および位置を検出する。撮像装置３３によって取得される画像が３次元画像である場合、加工屑が占める体積が加工屑の量として検出されてもよい。撮像装置３３によって取得される画像が２次元画像である場合、加工屑が広がる面積が加工屑の量として検出されてもよい。
ステップＳ２０６では、検出された加工屑の量および位置に関するデータを状態判定部５２に出力する。
図８を参照して、状態判定部５２の機能に関連する処理について説明する。ステップＳ３０１では、加工屑の量が閾値を超えたか否かを判定する。加工屑の量は、前述したように、画像処理部５１によって基準画像と対象画像とを比較して求められる。
加工屑の量が閾値（例えば１００ｃｍ3）を超えている場合、ステップＳ３０２に進み、除去工程を実行するために、除去実行部５３に信号を送出する。他方、加工屑の量が閾値の範囲内である場合は、除去工程を実行する必要はないとみなし、ワークＷの加工を継続する（ステップＳ３０３）。
図９を参照して、除去実行部５３の機能に関連する処理について説明する。ステップＳ４０１では、除去工程を実行すべきであることを表す信号が、状態判定部５２から入力されたか否かを判定する。そのような信号を受信していない場合は、ステップＳ４０５に進み、加工工程を継続する。
状態判定部５２からの信号を受信している場合（ステップＳ４０１での判定結果が工程である場合）、ステップＳ４０２に進み、ロボット３の手首３２に取付けられた除去ツールを使用して加工屑の除去工程を実行する。
ステップＳ４０３では、除去工程の成果を判定するために、成果判定部５４に信号を送出する。ステップＳ４０４では、成果判定部５４が、除去工程の成果が十分であったか否かを判定する。除去工程の成果が不十分であった場合は、ステップＳ４０２に戻り、除去工程を再度実行する。他方、除去工程の成果が十分であった場合は、ステップＳ４０５に進み、加工工程を継続する。
図１０を参照して、成果判定部５４の機能に関連する処理について説明する。ステップＳ５０１では、画像処理部５１による検出結果に基づいて、除去工程実行後の加工屑の量が閾値以内であるか否かを判定する。閾値は、使用者によって必要に応じて変更されてもよい。使用者は、例えば、ワークＷの寸法、ワークＷの材料に応じて、閾値を適宜設定する。
加工屑の量が閾値（例えば１ｃｍ3）以内であった場合は、ステップＳ５０３に進み、加工工程を継続する。他方、加工屑の量が閾値を超えている場合は、ステップＳ５０２に進み、除去工程を再度実行するために、除去実行部５３に信号を送出する。
成果判定部５４によって、除去工程後の加工屑の量が閾値を超えていると予め定められる回数連続して判定された場合、通知部５８は、使用者に警告を通知する。除去工程を繰返し実行しても加工屑を十分に除去できない場合、何らかの理由で除去工程が適切に実行されていない可能性がある。したがって、使用者に対して警告をすることによって、不具合の原因を解消するよう促すことができる。
本実施形態に係る加工システム１０によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）除去工程の前後の加工工具およびワークの画像を比較することによって、加工屑が適切に除去できたか否かが判定される。したがって、人手を介さずに加工工具およびワークの状態を確認できるようになり、工程の自動化が可能になる。例えば、アルミニウムまたはステンレス鋼などの高い靭性を有する材料から形成されるワークを加工する場合、除去工程を適切に実行するのが困難な傾向にある。しかしながら、本実施形態に係る加工システムは、除去工程の有効性を確認する機能を有しているので、ワークの材料または加工量などの条件とは無関係に、加工工程を確実に実行できる。
（２）除去工程を実行した後であっても加工屑が十分に除去されていない場合、除去工程が繰返し実行される。したがって、加工屑をより確実に除去できるようになる。
（３）加工屑の付着状況に応じて適切な除去ツールが選択される。したがって、加工屑の除去工程を効率的に実行できるようになる。
（４）加工屑の付着状況に応じて、除去工程を実行する際のロボットの動作が選択される。したがって、加工屑の除去工程を効率的に実行できるようになる。
（５）加工工程を中断することなく加工屑の除去工程を実行できる。したがって、全体としての作業効率が向上する。
（６）除去工程を連続して所定回数実行しても、加工屑を除去できない場合、警告が通知される。したがって、何らかの不具合が生じている場合に、ロボットが加工屑の除去工程を繰返し実行するのを防止できる。
（７）加工屑の除去工程の成果基準が使用者によって任意に設定される。したがって、状況に応じて必要な除去工程が確実に実行されるようになり、加工工程の作業効率が向上する。
図１１〜図１３を参照して、第２の実施形態に係る加工システム１０について説明する。第１の実施形態に関連して前述した事項については説明を適宜省略する。
加工工具は、加工精度に重大な影響を与える部位を有していることがある。そのような部位に加工屑が付着していれば、付着量が少量であっても、加工精度が低下する原因となり得る。したがって、本実施形態に係る加工システム１０は、加工工具の特定の位置に加工屑が付着している場合に、除去工程を速やかに実行するように構成される。
本実施形態において、画像処理部５１は、加工開始前の加工工具２１，２２を撮像装置３３によって撮像して取得される基準画像と、加工開始後の加工工具２１，２２を撮像装置３３によって撮像して取得される対象画像とを比較して、加工工具２１，２２に付着した加工屑の位置を検出するように構成される。
成果判定部５４は、加工開始前の、加工屑が付着していない加工工具２１，２２を撮像装置３３によって撮像して取得される基準画像と、除去工程を実行した直後の加工工具２１，２２を撮像装置３３によって撮像して取得される対象画像とを比較して、除去工程の成果を判定するように構成される。
図１１を参照して、画像処理部５１の機能に関連する処理について説明する。ステップＳ６０１において、撮像装置３３によって、加工開始前の加工工具２１，２２を撮像して基準画像を取得する。
ステップＳ６０２では、工作機械２によるワークＷの加工を開始する。ステップＳ６０３では、予め定められた時間が経過したか否かを判定する。予め定められた時間が経過したら、ステップＳ６０４に進む。
ステップＳ６０４では、撮像装置３３によって、加工工具２１，２２をステップＳ６０１と同じ条件で撮像し、対象画像を取得する。
ステップＳ６０５では、画像処理部５１によって、基準画像と対象画像とを比較して、加工工具２１，２２に付着した加工屑の位置を検出する。
ステップＳ２０６では、検出された加工屑の位置に関するデータを状態判定部５２に出力する。
図１２を参照して、状態判定部５２の機能に関連する処理について説明する。ステップＳ７０１では、加工屑が加工工具２１，２２の所定の位置に付着しているか否かを判定する。加工精度に影響を与える箇所に加工屑が付着している場合、状態判定部５２は、当該加工屑を除去する必要があると判定する。
加工屑が所定の位置に付着していると判定された場合、ステップＳ７０２に進み、除去工程を実行するために、除去実行部５３に信号を送出する。他方、加工屑が所定の位置に付着していないと判定された場合は、除去工程を実行する必要はないとみなし、ワークＷの加工を継続する（ステップＳ７０３）。
ステップＳ７０１の判定の対象になる加工工具２１，２２の「所定の位置」は、予め定められていてもよいし、或いは使用者によって指定されてもよい。
図１３を参照して、成果判定部５４の機能に関連する処理について説明する。ステップＳ８０１では、画像処理部５１による検出結果に基づいて、加工屑の除去が完了したか否かを判定する。
加工屑の除去が完了していて、加工工具２１，２２の所定の位置に加工屑が残っていない場合、ステップＳ８０３に進み、加工工程を継続する。他方、加工屑の除去が完了していない場合は、ステップＳ８０２に進み、除去工程を再度実行するために、除去実行部５３に信号を送出する。
第２の実施形態によれば、加工精度に影響を与える箇所に加工屑が付着しているときに、当該加工屑を加工工具から除去する工程が自動的に実行される。それにより、加工工具に付着した加工屑に起因して加工精度が低下するのを防止できる。
また、加工屑の付着を回避すべき箇所が使用者によって指定されるようにした実施形態によれば、特殊な構成を有する加工工具においても、加工工具に付着した加工屑に起因して加工精度が低下するのを防止できるようになる。
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、当業者であれば、他の実施形態によっても本発明の意図する作用効果を実現できることを認識するであろう。特に、本発明の範囲を逸脱することなく、前述した実施形態の構成要素を削除または置換することができるし、或いは公知の手段をさらに付加することができる。また、本明細書において明示的または暗示的に開示される複数の実施形態の特徴を任意に組合せることによっても本発明を実施できることは当業者に自明である。
１０ 加工システム
２ 工作機械
２１ 加工工具
２２ 加工工具
２３ テーブル
２４ 治具
３ ロボット
３１ アーム
３２ 手首（可動部）
３３ 撮像装置
４ ツール用ストッカ
４１ ダブルハンド（把持部）
４２ 高圧洗浄ノズル（除去ツール）
４３ 裁断ツール（除去ツール）
４４ 把持ツール（除去ツール）
５ 制御装置
５１ 画像処理部
５２ 状態判定部
５３ 除去実行部
５４ 成果判定部
５５ 除去ツール選択部
５６ 動作変更部
５７ 条件変更部
５８ 通知部
Ｗ ワーク

Claims (15)

  1. 加工工具を備えた工作機械と、前記工作機械によって加工されるべきワークを把持可能な把持部および加工屑を除去する除去ツールを選択的に使用可能なロボットと、前記ロボットの可動部に設けられた撮像装置と、を備える加工システムであって、
    加工開始前の前記ワークおよび前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第１の基準画像と、加工開始後の前記ワークおよび前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第１の対象画像とを比較して、前記ワークおよび前記加工工具に付着した加工屑の量および位置を検出する画像処理部と、
    前記画像処理部によって検出された前記加工屑の量に基づいて、前記加工屑を除去する必要があるか否かを判定する状態判定部と、
    前記状態判定部が前記加工屑を除去する必要があると判定したときに、前記画像処理部によって検出された前記加工屑の位置に基づいて、前記ロボットを動作させて、前記除去ツールによって前記加工屑を除去する除去工程を実行する除去実行部と、
    前記除去工程を実行する直前の前記ワークおよび前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第２の基準画像と、前記除去工程を実行した直後の前記ワークおよび前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第２の対象画像とを比較して、前記除去工程の成果を判定する成果判定部と、
    を備える、加工システム。
  2. 前記除去実行部は、前記成果判定部によって前記除去工程の成果が不十分であると判定された場合に、前記除去工程を再度実行するように構成される、請求項１に記載の加工システム。
  3. 前記ロボットは、複数の異なるタイプの除去ツールを選択的に使用可能であるように構成されており、
    前記加工システムは、
    前記成果判定部によって前記除去工程の成果が不十分であると判定された場合に、前記除去工程の成果と、直前の前記除去工程において使用された除去ツールのタイプと、に基づいて、次回の前記除去工程において使用されるべき除去ツールを選択する除去ツール選択部をさらに備える、請求項２に記載の加工システム。
  4. 前記成果判定部によって前記除去工程の成果が不十分であると判定された場合に、前記除去工程の成果と、直前の前記除去工程における前記ロボットの動作と、に基づいて、次回の前記除去工程における前記ロボットの動作を変更する動作変更部をさらに備える、請求項２または３に記載の加工システム。
  5. 前記除去実行部が、前記工作機械によって実行される加工工程と並行して前記除去工程を実行するように構成される、請求項１から４のいずれか１項に記載の加工システム。
  6. 前記成果判定部によって前記除去工程の成果が不十分であると連続して判定された回数が、予め定められた回数を超えた場合に、警告を通知する通知部をさらに備える、請求項２から５のいずれか１項に記載の加工システム。
  7. 使用者による入力操作に応答して、前記成果判定部による前記除去工程の成果の判定において適用される条件を変更する条件変更部をさらに備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の加工システム。
  8. 加工工具を備えた工作機械と、前記工作機械によって加工されるべきワークを把持可能な把持部および加工屑を除去する除去ツールを選択的に使用可能なロボットと、前記ロボットの可動部に設けられた撮像装置と、を備える加工システムであって、
    加工開始前の前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第３の基準画像と、加工開始後の前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第３の対象画像とを比較して、前記加工工具に付着した加工屑の位置を検出する画像処理部と、
    前記画像処理部によって検出された前記加工屑の位置に基づいて、前記加工屑を除去する必要があるか否かを判定する状態判定部と、
    前記状態判定部が前記加工屑を除去する必要があると判定したときに、前記画像処理部によって検出された前記加工屑の位置に基づいて、前記ロボットを動作させて、前記除去ツールによって前記加工屑を除去する除去工程を実行する除去実行部と、
    加工開始前の、加工屑が付着していない前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第４の基準画像と、前記除去工程を実行した直後の前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第４の対象画像とを比較して、前記除去工程の成果を判定する成果判定部と、
    を備える、加工システム。
  9. 前記除去実行部は、前記成果判定部によって前記除去工程の成果が不十分であると判定された場合に、前記除去工程を再度実行するように構成される、請求項８に記載の加工システム。
  10. 前記ロボットは、複数の異なるタイプの除去ツールを選択的に使用可能であるように構成されており、
    前記加工システムは、
    前記成果判定部によって前記除去工程の成果が不十分であると判定された場合に、前記除去工程の成果と、直前の前記除去工程において使用された除去ツールのタイプと、に基づいて、次回の前記除去工程において使用されるべき除去ツールを選択する除去ツール選択部をさらに備える、請求項９に記載の加工システム。
  11. 前記成果判定部によって前記除去工程の成果が不十分であると判定された場合に、前記除去工程の成果と、直前の前記除去工程における前記ロボットの動作と、に基づいて、次回の前記除去工程における前記ロボットの動作を変更する動作変更部をさらに備える、請求項９に記載の加工システム。
  12. 前記成果判定部によって前記除去工程の成果が不十分であると連続して判定された回数が、予め定められた回数を超えた場合に、警告を通知する通知部をさらに備える、請求項９から１１のいずれか１項に記載の加工システム。
  13. 使用者による入力操作に応答して、前記成果判定部による前記除去工程の成果の判定において適用される条件を変更する条件変更部をさらに備える、請求項８から１２のいずれか１項に記載の加工システム。
  14. 加工工具によって加工されるべきワークおよび前記加工工具に付着した加工屑を除去する除去システムであって、
    前記加工屑を除去するように構成される除去ツールと、
    前記除去ツールによる前記加工屑の除去工程の前後において前記ワークおよび前記加工工具を撮像するように構成される撮像装置と、
    前記除去工程の直前において前記加工工具および前記ワークを前記撮像装置によって撮像して取得される第５の基準画像と、前記除去工程の直後において前記加工工具および前記ワークを前記撮像装置によって撮像して取得される第５の対象画像とを比較して、前記除去工程の成果を判定する成果判定部と、
    を備える、除去システム。
  15. 加工工具に付着した加工屑を除去する除去システムであって、
    前記加工屑を除去するように構成される除去ツールと、
    前記除去ツールによる前記加工屑の除去工程の前後において前記加工工具を撮像するように構成される撮像装置と、
    加工開始前の、加工屑が付着していない前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第６の基準画像と、前記除去工程の直後において前記加工工具を前記撮像装置によって撮像して取得される第６の対象画像とを比較して、前記除去工程の成果を判定する成果判定部と、
    を備える、除去システム。
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