JP7259688B2 - ショット処理装置及びショット処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、ショット処理装置及びショット処理方法に関する。

従来より、例えば鋳物の砂落しやショットピーニング等を目的として、粒体であるショット材を被処理対象物であるワークに衝突させてワークを加工するショットブラストが、広く行われている。

ショットブラストにおいては、ワークの必要とされる箇所のみに、ショット処理を行いたい場合がある。
例えば特許文献１には、ワークを載置して搬送せしめるワークコンベアと、このワークコンベアの上方に設けられワークの輪郭を撮像する撮像装置と、前記ワークコンベアの上方に設けられワークへ向けてショットブラストを噴射せしめるショットブラスト噴射ノズルと、撮像装置で撮像されたワークの輪郭を基にしてワークとショットブラスト噴射ノズルの相対移動プログラムを作成するプログラム作成手段と、このプログラム作成手段で作成されたプログラムによりワークとショットブラスト噴射ノズルとを相対移動せしめる移動駆動手段と、を備えたバリ取り方法およびその装置が開示されている。
より詳細には、特許文献１のバリ取り装置においては、撮像装置において一方向から撮像された画像を基に、ワークの輪郭線が判別され、この輪郭線に沿ってノズルが移動されている。

特開平８－９０４１７号公報

ショット材はノズルの先端から放射状に噴射されるため、ショット処理されるワーク表面の範囲は、ノズルの先端がワークから離れるにつれて広くなる。このため、上記のようにワークの必要とされる箇所のみにショット処理を行おうとする場合においては、ノズルの先端をワークの当該箇所に近接して位置せしめる必要がある。
ここで、上記の特許文献１においては、撮像装置により一方向から取得された二次元的な情報を基に、ノズルの移動経路が決定されている。このため、撮像装置とワークを結ぶ直線方向のうち、撮像装置側の方向にワークが傾いたり、ワークが撮像装置側の方向にずれた位置に設置されたりしている場合に、上記のようにノズルの先端をワークに近接させようとすると、ノズルがワークに衝突し、ノズルとワークの一方または双方が破損する可能性がある。

本発明が解決しようとする課題は、ノズルとワークの衝突を抑制しつつ、ノズルをワークに近接させてショット処理することが可能な、ショット処理装置及びショット処理方法を提供することである。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、本発明は、ショット材をノズルからワークに向けて噴射して、前記ワークをショット処理するショット処理装置であって、前記ノズルと、当該ノズルが固定され、前記ノズルの前記ワークに対する位置及び姿勢を変更可能なノズル移動機構と、処理区画内に設けられた前記ワークを三次元的に撮像して前記ワークの位置姿勢情報を取得する三次元情報取得センサと、を備え、前記ワークが前記処理区画内の基準位置及び基準姿勢に設置された際の、前記ノズルの基準動作パターンが格納される、パターン格納部と、前記ワークの三次元モデルデータが格納されるモデルデータ格納部と、前記三次元情報取得センサにより取得された前記位置姿勢情報と、前記三次元モデルデータが前記基準位置に前記基準姿勢で設けられた場合の基準位置姿勢データとを比較し、前記ワークの当該基準位置姿勢データからの位置姿勢の変位を計算する、位置姿勢変位計算部と、前記位置姿勢の変位を基に、前記ノズルの前記基準動作パターンを補正し、補正された基準動作パターンを基に前記ノズル移動機構を制御して前記ノズルを移動させる、ノズル移動制御部と、を更に備えている、ショット処理装置を提供する。

また、本発明は、ショット材をノズルからワークに向けて噴射して、前記ワークをショット処理するショット処理方法であって、前記ワークが処理区画内の基準位置及び基準姿勢に設置された際の、前記ノズルが固定され、前記ノズルの前記ワークに対する位置及び姿勢を変更可能なノズル移動機構による、前記ノズルの基準動作パターンを格納し、前記ワークの三次元モデルデータを格納し、前記処理区画内に設けられた前記ワークを三次元的に撮像する三次元情報取得センサにより前記ワークの位置姿勢情報を取得し、前記三次元情報取得センサにより取得された前記位置姿勢情報と、前記三次元モデルデータが前記基準位置に前記基準姿勢で設けられた場合の基準位置姿勢データとを比較し、前記ワークの当該基準位置姿勢データからの位置姿勢の変位を計算し、前記位置姿勢の変位を基に、前記ノズルの前記基準動作パターンを補正し、補正された基準動作パターンを基に前記ノズル移動機構を制御して前記ノズルを移動させる、ショット処理方法を提供する。

本発明によれば、ノズルとワークの衝突を抑制しつつ、ノズルをワークに近接させてショット処理することが可能な、ショット処理装置及びショット処理方法を提供することができる。

本発明の実施形態におけるショット処理装置の模式的な側面図である。 上記ショット処理装置のキャビネット近傍の平面図であり、図１のＡ－Ａ断面図である。 上記ショット処理装置においてショット処理されるワークの斜視図である。 上記キャビネット内に設けられたノズル移動機構の側面図である。 （ａ）は、上記ノズル移動機構のノズル部近傍の側面図であり、（ｂ）はノズル部の平面図である。 上記ノズル部に設けられたノズルの断面図であり、図５（ｂ）のＢ－Ｂ断面図である。 上記ショット処理装置のブロック図である。 基準位置及び基準姿勢にワークが設置された際の、ワークの孔と、当該孔に対して位置づけられたノズルとの関係を示す説明図である。 基準位置からワークがずれて設置された場合における、ワークの孔と、当該孔に対して位置づけられたノズルとの関係を示す説明図である。 基準姿勢からワークが傾けられて設置された場合における、ワークの孔と、当該孔に対して位置づけられたノズルとの関係を示す説明図である。 図１０の場合における、ノズルの位置姿勢の補正を説明する説明図であり、図１０のＣ矢視部分の拡大図である。 上記ショット処理装置を用いたショット処理方法のフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態におけるショット処理装置の模式的な側面図である。図２は、上記ショット処理装置のキャビネット近傍の平面図であり、図１のＡ－Ａ断面図である。
本実施形態におけるショット処理装置１は、ショット材をノズル１３からワークＷに向けて噴射して、ワークＷをショット処理するものである。より具体的には、ショット処理装置１は、鋳造によって製造されたワークＷに付着した鋳物砂を落とすために用いられる。
ショット処理装置１は、キャビネット２、ターンテーブル３、エアー噴射装置４、バルブスタンドユニット５、ショット循環装置６、ノズル移動機構１１、ノズル１３を有するノズル部１２、三次元情報取得センサ１５、制御装置１６、及び入力装置１７を備えている。

ショット処理は、キャビネット２内で行われる。本実施形態においては、キャビネット２は略直方体状の外郭を有する室として形成されている。キャビネット２の一方の壁である第１壁２ａは外部に向けて開放され、この開口を塞ぐように、次に説明するターンテーブル３が設けられている。

ターンテーブル３は、略円形に形成されたテーブル状の部材の、一方の表面３ａが水平になるように、かつ略円形の中心を鉛直軸心Ｃとして水平面内で回転自在に設けられることにより、構成されている。
ターンテーブル３上には、ターンテーブル３の上方の空間を略同形状の２つの区画Ｓ１、Ｓ２に区画するように、図２に示される２つの区画壁３ｂが、上面３ａから垂直に立ち上がるように形成されている。図面を簡潔にするため、図１においては区画壁３ｂは省略している。
ターンテーブル３は、２つの区画Ｓ１、Ｓ２のいずれか一方がキャビネット２の第１壁２ａ側を向き、他方が第１壁２ａとは反対側の第２壁２ｂを向くような状態で静止するように構成されている。図２に示されるように、キャビネット２には、第１壁２ａの両端から、第１壁２ａ側に位置して第１壁２ａ側の区画Ｓ２を形成する区画壁３ｂへと連続するような区画壁２ｃが設けられており、ターンテーブル３が静止した際には、キャビネット２の区画壁２ｃとターンテーブル３の区画壁３ｂによってキャビネット２が密閉されるようになっている。これにより、キャビネット２内部におけるショット処理時のショット材や噴射空気の外部への漏出が抑制されている。

作業員Ｍは、キャビネット２の第１壁２ａの外側に位置して、第１壁２ａ側の区画である設置区画Ｓ２における、ターンテーブル３の上面３ａ上に、ショット処理されるワークＷを設置する。すると、ターンテーブル３が軸心Ｃを中心として１８０°回転し、設置されたワークＷが、第２壁２ｂ側の区画である処理区画Ｓ１へと移動する。
処理区画Ｓ１に移動したワークＷは、後に説明するようにショット処理される。この処理中に作業員Ｍは、次に処理されるワークＷを設置区画Ｓ２のターンテーブル３の上面３ａ上に設置する。
処理区画Ｓ１に移動したワークＷのショット処理が終了すると、ターンテーブル３が軸心Ｃを中心として更に１８０°回転する。これにより、ショット処理されたワークＷは設置区画Ｓ２へと移動し、同時にショット処理中に作業員Ｍが設置したワークＷが処理区画Ｓ１内に移動する。ショット処理装置１が、この新たに処理区画Ｓ１に移動したワークＷをショット処理する際に、作業員Ｍは、ショット処理されて設置区画Ｓ２へと移動したワークＷを回収し、更に次にショット処理されるワークＷを設置区画Ｓ２へ設置する。
このようにして、ワークＷの設置とショット処理、及び回収が繰り返される。

噴射装置４は、圧縮空気が封入または連続供給されるタンクを備えている。タンクには、後に説明するショット循環装置６により、ショット、グリッド、カットワイヤー等のショット材が供給される。タンクと、ショット材をワークＷに向けて噴射するノズル１３との間には、ホース４ａが設けられ、このホース４ａによりショット材が圧縮空気とともにノズル１３へと供給される。
ホース４ａには、ショット材の供給量を調整するためのバルブ４ｂが設けられている。
バルブスタンドユニット５は、このバルブ４ｂを開閉制御する。

ショット循環装置６は、コンベア６ａ、バケットエレベータ６ｂ、及びホッパ６ｃを備えている。
ワークＷに向けて噴射されたショット材は、ワークＷに衝突した後に、キャビネット２の床２ｄへと落下する。コンベア６ａはキャビネット２の床２ｄに設けられており、落下したショット材をキャビネット２の外部へと搬出する。コンベア６ａによって搬出されたショット材は、バケットエレベータ６ｂによってホッパ６ｃへと移動され、ホッパ６ｃに貯留される。ホッパ６ｃは、ショット材を噴射装置４へと供給する。
このように、ショット材は、ショット処理装置１内で循環して用いられる。

次に、本実施形態におけるショット処理装置１によってショット処理される対象、すなわちワークＷについて説明する。図３は、ショット処理装置１においてショット処理されるワークＷの斜視図である。
本実施形態においては、ワークＷは、内燃機関のシリンダブロックである。本実施形態及び図３においては、説明を簡単にするために、ワークＷが略直方体状を成すように説明するが、これに限られないのは言うまでもない。
ワークＷには、ピストンが挿通されるシリンダボアＷａが、複数設けられている。これらシリンダボアＷａの各々の周辺には、内燃機関の冷却を目的として冷却水を流し、循環せしめる管路である孔Ｗｂが、複数設けられている。孔Ｗｂは、例えば内径が９ｍｍ程度であり、ワークＷの一方の表面Ｗｃから反対側の表面Ｗｄへと貫通して設けられている。図１、図２に示されるように、ショット処理時においては、この表面Ｗｃがノズル１３に対向した対向表面Ｗｃとなり、その反対側である表面Ｗｄがキャビネット２の第１壁２ａ側を向く反対側表面Ｗｄとなるように、ターンテーブル３上に設置される。

ターンテーブル３上には、ワークＷがターンテーブル３の上面３ａ上のある程度定まった範囲内の位置に設けられるように、複数の位置決め部材３ｃが設けられている。位置決め部材３ｃは、ワークＷの形状に沿った形状に形成されているのが望ましい。本実施形態においては、ワークＷは略直方体状を成すものとしているため、位置決め部材３ｃはその角部Ｗｇに対応するようにＬ字状を成すように形成されている。位置決め部材３ｃは、上面３ａ上に設けられたワークＷの４つの角部Ｗｇに対応して、Ｌ字形状の内側に位置する各面が、ワークＷの角部Ｗｇ近傍に位置する表面の各々と対向し、ワークＷの外方を囲うように設けられている。
本実施形態においては、既に説明したように、設置区画Ｓ２におけるワークＷの設置は作業員Ｍにより人手で行われる。位置決め部材３ｃがワークＷに密着するように設けられていると、この設置作業が容易ではなくなる。したがって、ワークＷが設置されたときにワークＷと位置決め部材３ｃとの間に間隔が空くように、位置決め部材３ｃは設けられている。このため、処理区画Ｓ１において処理されるワークＷの位置や、姿勢すなわち設置角度は、上記の間隔の許す範囲で、厳密には常に異なるものとなる。

本実施形態のショット処理装置１は、上記のようなワークＷの、特に孔Ｗｂの内部の壁面をショット処理する。このため、実際にショット処理装置１によってショット処理されるワークＷは、既に他のショット処理装置によって孔Ｗｂ以外の表面がショット処理されたものである。すなわち、ショット処理装置１は、一般のショット処理装置によってショット処理が容易ではない孔Ｗｂの内部のショット処理のために、一般のショット処理装置によるショット処理の後処理として、特に好適に用いられ得る。
このように、ワークＷの孔Ｗｂのショット処理を適切に実行可能とするための、ショット処理装置１のノズル移動機構１１とノズル部１２の形態について、次に説明する。

ノズル移動機構１１には、ノズル１３を有するノズル部１２が固定されており、ノズル１３のワークＷに対する位置及び姿勢を変更可能に構成されている。
図４は、ノズル移動機構１１の側面図である。図５（ａ）は、ノズル移動機構１１のノズル部１２近傍の側面図であり、図５（ｂ）はノズル部１２の平面図である。本実施形態においては、ノズル移動機構１１は、例えば６軸ロボット、７軸ロボット等の、多関節のアームを有する産業用ロボットである。ノズル移動機構１１は、台座１１ａ、基部１１ｃ、長尺の下腕部１１ｅと上腕部１１ｇ及び先端腕部１１ｉを備えている。

台座１１ａは、水平に設けられた床面ＦＬに固定されている。基部１１ｃは、床面ＦＬに対して垂直に設けられた第１軸部１１ｂを中心として、台座１１ａに対して水平面内で回転自在に、台座１１ａ上に設けられている。
下腕部１１ｅは、一端が水平に設けられた第２軸部１１ｄにより基部１１ｃに接続されて、基部１１ｃにより支持されている。下腕部１１ｅは、第２軸部１１ｄを中心として基部１１ｃに対して回転可能に設けられている。
下腕部１１ｅの他端には、上腕部１１ｇの一端が、下腕部１１ｅに対して直交して設けられた第３軸部１１ｆにより接続されている。これにより、上腕部１１ｇは、第３軸部１１ｆを中心として下腕部１１ｅに対して回転可能に設けられ、下腕部１１ｅにより支持されている。
上腕部１１ｇの他端には、先端腕部１１ｉが、上腕部１１ｇに対して直交して設けられた第４軸部１１ｈにより接続されている。これにより、先端腕部１１ｉは、第４軸部１１ｈを中心として上腕部１１ｇに対して回転可能に設けられ、上腕部１１ｇにより支持されている。
先端腕部１１ｉには、図５（ａ）に示されるようにノズル部１２が、先端腕部１１ｉの軸１１ｊを中心として回転自在に設けられている。

このように、ノズル移動機構１１は、下腕部１１ｅ、上腕部１１ｇ、先端腕部１１ｉにより構成されたアームを備えた構成となっている。ノズル部１２は、基部１１ｃや各腕部１１ｅ、１１ｇ、１１ｉの、各軸部１１ｂ、１１ｄ、１１ｆ、１１ｈ、１１ｊにおける回転により、キャビネット２内に設けられたワークＷに対するノズル部１２の位置、及び姿勢、すなわち角度が変更自在となるように設けられている。
各軸部１１ｂ、１１ｄ、１１ｆ、１１ｈ、１１ｊには、基部１１ｃや各腕部１１ｅ、１１ｇ、１１ｉ、及びノズル部１２の回転角を出力可能な、図示されないサーボモータが設けられている。これらサーボモータの出力信号は、後述する制御装置１６に送信される。
ノズル移動機構１１には、キャビネット２内に飛散するショット材の衝突を抑制するため、ジャケットが装着されている。

ノズル部１２は、ノズル１３と、サーボモータ１４を備えている。本実施形態においては、ノズル部１２は長尺に形成された１つのノズル１３と、１つのサーボモータ１４を備えている。

図６は、ノズル１３の断面図であり、図５（ｂ）のＢ－Ｂ断面図である。ノズル１３は、先端１３ｂが閉塞された円筒状のノズル本体１３ａを備え、先端１３ｂの側面１３ｃには、円筒状の内部Ｉと外部Ｏを連通せしめる貫通孔１３ｄが開設されている。より詳細には、ノズル本体１３ａの先端１３ｂは、ノズル本体１３ａの中心軸線ＮＤに略直交するように設けられた先端壁面１３ｅにより閉塞されている。すなわち、ノズル１３の中心軸線ＮＤに対する先端壁面１３ｅの角度φが略９０°となっている。
ノズル本体１３ａの、先端１３ｂとは反対側の端部には、既に説明したホース４ａの、噴射装置４とは反対側の端部が接合されている。これにより、噴射装置４から噴射されたショット材は、ホース４ａを介してノズル本体１３ａの内部Ｉへと到達した後、先端壁面１３ｅに衝突、反射して、貫通孔１３ｄから外部Ｏに噴射される。

先端壁面１３ｅはノズル１３の中心軸線ＮＤに対して略直交するように設けられているが、ショット材は高速でノズル本体１３ａの内部Ｉを移動するため、その勢いで、ショット材は概ね、斜め前方向ＯＤへと噴射される。このため、ノズル１３がワークＷの孔Ｗｂ内に挿入された場合においては、ショット材は孔Ｗｂの内壁を乱反射しつつ、前方へと進行する。したがって、このようなノズル１３を用いて孔Ｗｂ内をショット処理する際においては、ノズル１３を孔Ｗｂの最奥まで挿入する必要がない。
本実施形態においては、ノズル１３の外径は７ｍｍ程度であり、上記のような内径が９ｍｍ程度の孔Ｗｂの内部に、ショット材を噴射させつつ、１５０ｍｍ程度の深さまで挿入することで、孔Ｗｂをショット処理する。このため、孔Ｗｂとノズル１３とのクリアランスは、わずか２ｍｍ程度となる。

サーボモータ１４は、ノズル１３を、中心軸線ＮＤを中心とした周方向に回転させる。これにより、貫通孔１３ｄの位置が周方向に回転するため、ショット材が中心軸線ＮＤを中心とした様々な方向に向けて噴射される。サーボモータ１４の回転角は、制御装置１６へと送信される。

制御装置１６は、例えばパーソナルコンピューターや制御盤等の情報処理装置である。入力装置１７は、制御装置１６に対応して設けられた、例えば、キーボード、マウス、タッチパネル、操作ボタン等である。
制御装置１６は、ノズル移動機構１１の各部に設けられたサーボモータ等により、各軸部１１ｂ、１１ｄ、１１ｆ、１１ｈ、１１ｊにおける回転量を把握できるように構成されている。これにより、制御装置１６はノズル移動機構１１の現在の姿勢を、すなわち、ノズル１３の空間的な位置や姿勢を、正確に把握することができる。
制御装置１６は同様に、ノズル部１２のサーボモータ１４から、ノズル１３の回転量を把握できるように構成されている。これにより、制御装置１６はノズル１３の貫通孔１３ｄの位置を、すなわち、ショット材の噴射方向を把握することができる。

既に説明したように、ターンテーブル３に設置されたワークＷは、位置決め部材３ｃによってある程度の位置決めはされてはいるが、ワークＷと位置決め部材３ｃの間に設けられた間隔の範囲内で、ワークＷの位置や姿勢にはばらつきがある。
にもかかわらず、ショット処理装置１は、ノズル１３をワークＷの孔Ｗｂ内に挿入して孔Ｗｂをショット処理するものである。更には上記のように、孔Ｗｂとノズル１３とのクリアランスが、わずか２ｍｍ程度となるような状況も生じ得る。このため、制御装置１６が、ノズル移動機構１１によってノズル１３を常に既定の空間位置に配して既定の方向に挿入移動させるようにした場合においては、ノズル１３が孔Ｗｂの内壁に衝突し、ノズル１３とワークＷのいずれか一方、または双方が損傷する可能性がある。これを抑制するために、本実施形態の制御装置１６は、ワークＷの設置された位置や姿勢を三次元情報取得センサ１５によって把握して、これを基に、ノズル１３の位置や姿勢を調整する。
以降、三次元情報取得センサ１５を説明したうえで、制御装置１６の更に詳細な処理内容を説明する。

三次元情報取得センサ１５は、図１、図２に示されるように、キャビネット２の、ターンテーブル３が設けられた第１壁２ａとは反対側の第２壁２ｂに、ターンテーブル３上に設置されたワークＷと略同程度の高さ位置に設けられている。三次元情報取得センサ１５は、処理区画Ｓ１内に設けられたワークＷを三次元的に撮像して、ワークＷの位置姿勢情報を取得する。この撮像を遮らないように、ノズル移動機構１１は、ワークＷと三次元情報取得センサ１５とを結ぶ直線Ｌ（図２参照）上に位置しないように、キャビネット２の第１壁２ａと第２壁２ｂを水平方向に結ぶ第３壁２ｅの近くに設けられている。
三次元情報取得センサ１５は、センサ本体１５ａと、筐体１５ｂ、及びシャッタ１５ｃを備えている。センサ本体１５ａは、例えばカメラであり、撮像処理を行う。筐体１５ｂは、センサ本体１５ａを内部に格納して、外部、すなわちキャビネット２内の雰囲気からセンサ本体１５ａを隔離する。筐体１５ｂには開口部１５ｄが開設されており、シャッタ１５ｃはこの開口部１５ｄを開閉自在に設けられている。シャッタ１５ｃは、センサ本体１５ａによってワークＷを撮像する際に開口部１５ｄが開状態とされるように設けられている。このような構成により、撮像時には、シャッタ１５ｃが開状態とされて、センサ本体１５ａは開口部１５ｄを介してワークＷを撮像できる状態となる。

本実施形態においては、三次元情報取得センサ１５は、１台のセンサ本体１５ａと、センサ本体１５ａとは異なる位置に設けられた、図示されないプロジェクタを備えている。このような種類の三次元情報取得センサ１５は、プロジェクタからグレイコードパターンや位相シフトパターンを投影してその瞬間をセンサ本体１５ａにより撮像することで、１つのセンサ本体１５ａと１つのプロジェクタによって三角測量により対象物を三次元計測する。
三次元情報取得センサ１５はこれに限られず、プロジェクタと２台のカメラを用いる種類のものなど、他の形態のものであってもよい。

図７は、ショット処理装置１のブロック図である。制御装置１６は、モデルデータ格納部２０、位置姿勢変位計算部２１、パターン格納部２２、及びノズル移動制御部２３を備えている。

モデルデータ格納部２０には、ワークＷの三次元モデルデータが格納されている。

パターン格納部２２には、ワークＷが処理区画Ｓ１内の基準位置及び基準姿勢に設置された際の、ノズル１３の基準動作パターンが格納されている。図８は、基準位置及び基準姿勢にワークＷが設置された際の、ワークＷの孔Ｗｂ１、Ｗｂ２と、当該孔Ｗｂに対して位置づけられたノズル１３との関係を示す説明図である。説明を簡単にするために、ショット処理装置１は、水平方向に離間するようにワークＷに設けられた２つの孔Ｗｂ１、Ｗｂ２をショット処理する場合を説明する。

ノズル１３の基準動作パターンは、ワークＷのショット処理対象となる全ての孔Ｗｂ１、Ｗｂ２をショット処理するための、ノズル移動機構１１の動作パターンである。
孔Ｗｂ１、Ｗｂ２の各々には、これらの孔Ｗｂ１、Ｗｂ２をショット処理するに際し、孔Ｗｂ１、Ｗｂ２の各々に対応してショット処理位置Ｐ１、Ｐ２が設定されている。ショット処理位置Ｐ１、Ｐ２は、三次元空間における所定の原点座標を基準とした際の、ノズル１３の先端１３ｂが位置する座標値である。ショット処理位置Ｐ１、Ｐ２の各々は、三次元空間すなわち処理区画Ｓ１において、孔Ｗｂ１、Ｗｂ２の各々の中心軸線ＰＣを、ワークＷの外の、ノズル１３が位置する側に向けて延長した直線上に設定されている。
また、孔Ｗｂ１、Ｗｂ２の各々に対応して、ショット処理位置Ｐ１、Ｐ２におけるノズル１３の姿勢角度Ａ１、Ａ２が設定されている。姿勢角度Ａ１、Ａ２は、三次元空間における所定の直線を基準とした際の、当該直線に対するノズル１３の中心軸線ＮＤの角度である。ノズル１３の姿勢角度Ａ１、Ａ２は、ノズル１３の先端１３ｂをショット処理位置Ｐ１、Ｐ２に位置づけた際に、ノズル本体１３ａの中心軸線ＮＤが、孔Ｗｂ１、Ｗｂ２の各々の中心軸線ＰＣをノズル１３が位置する側に向けて延長した直線と一致するように設定されている。

基準動作パターンには、上記のようなショット処理位置Ｐ１、Ｐ２とノズル１３の姿勢角度Ａ１、Ａ２が、各孔Ｗｂ１、Ｗｂ２に対して登録されている。
後に説明するノズル移動制御部２３は、ワークＷがターンテーブル３上の処理区画Ｓ１内に設置されると、まず孔Ｗｂ１をショット処理するために、ノズル１３を、先端１３ｂがショット処理位置Ｐ１に位置して姿勢角度Ａ１とノズル本体１３ａの中心軸線ＮＤが一致するように位置づける。その後、ノズル１３を孔Ｗｂ１内に挿入し、ショット処理を行う。上記のようにノズル１３の位置、姿勢を設定すると、ノズル１３を孔Ｗｂ１内に挿入しても、ノズル１３は孔Ｗｂ１の内壁に接触しない。孔Ｗｂ１内のショット処理が終了すると、ノズル移動制御部２３はノズル１３を孔Ｗｂ１から抜去して、先端１３ｂがショット処理位置Ｐ１に位置して姿勢角度Ａ１とノズル本体１３ａの中心軸線ＮＤが一致するように再度位置づけた後、ノズル１３を孔Ｗｂ２の方向へ移動し、先端１３ｂがショット処理位置Ｐ２に位置して姿勢角度Ａ２とノズル本体１３ａの中心軸線ＮＤが一致するように位置づける。その後、ノズル１３を孔Ｗｂ２内に挿入し、ショット処理を行う。孔Ｗｂ２内のショット処理が終了すると、ノズル移動制御部２３はノズル１３を孔Ｗｂ２から抜去して、ワークＷから離間させる。

上記のような一連の動作パターンが、ワークＷに対する基準動作パターンとして登録されている。このように、基準動作パターンは、孔Ｗｂ１、Ｗｂ２の内部をショット処理するように構築されている。
基準動作パターンは、本実施形態においては、産業用ロボットとして構成されたノズル移動機構１１に対して、図示されないティーチペンダント等を介して、ティーチングによって作成されたプログラムである。

ノズル移動機構１１が上記のような基準動作パターンに従って動作した際に、ノズル１３と孔Ｗｂ１、Ｗｂ２が衝突しないためには、ワークＷが所定の位置に、所定の姿勢で、より詳細には基準動作パターンが作成されたときにワークＷが設置された位置、姿勢と同一の状態で、設置されている必要がある。処理区画Ｓ１内の基準位置、基準姿勢は、この所定の位置、姿勢を指す。
基準位置は、例えば、三次元空間における位置決め部材３ｃに囲われて位置する、図８に示される座標値ＢＰである。また、基準姿勢は、三次元空間における位置決め部材３ｃに囲われた領域を通過する直線ＢＡの傾斜角度である。例えば図８においては、ワークＷの特定の点、例えば図中左下に位置する角部Ｗｇが基準点Ｗｅとして基準位置ＢＰに一致し、ワークＷの特定の辺、例えば図中下側に位置する辺Ｗｆが基準辺Ｗｆとして基準姿勢ＢＡに一致するときに、ワークＷは基準位置、基準姿勢に設置されているといえる。
このように、処理区画Ｓ１上に基準位置ＢＰ、基準姿勢ＢＡが設定され、これら基準位置ＢＰ、基準姿勢ＢＡに合致して設置されているワークＷに対して、基準動作パターンは構築されている。

次に、位置姿勢変位計算部２１とノズル移動制御部２３を説明する。ここではまず、図９として示される場合の各々の動作を説明した後に、図１０、図１１として示される場合の動作を説明する。
図９は、基準位置ＢＡからワークＷがずれて設置された場合の、ワークＷの孔Ｗｂ１、Ｗｂ２と、当該孔Ｗｂ１、Ｗｂ２に対して位置づけられたノズル１３との関係を示す説明図である。図９においては、ワークＷが、基準位置ＢＰから図中右上方向に、姿勢すなわち傾きを保った状態で移動している。より詳細には、ワークＷは、図中右方向に距離Ｄｘ、及び上方向に距離Ｄｙだけ、基準位置ＢＰから変位して位置している。

三次元情報取得センサ１５は、図９のように変位して位置しているワークＷを撮像し、位置姿勢情報を位置姿勢変位計算部２１に送信する。位置姿勢変位計算部２１は、このワークＷが現状設置された状態における位置姿勢情報を三次元情報取得センサ１５から受信する。位置姿勢変位計算部２１は、このワークＷに対応する三次元モデルデータをパターン格納部２２から取得し、これが基準位置ＢＰに基準姿勢ＢＡで設けられた場合のデータである基準位置姿勢データを作成する。位置姿勢変位計算部２１は、この基準位置姿勢データと受信した位置姿勢情報を比較することにより、ワークＷの基準位置姿勢データからの位置姿勢の変位を計算する。
図９の場合においては、基準位置ＢＰからの位置としては、距離Ｄｘ、Ｄｙ及びこの各々の変位の方向が計算される。なお、この場合においては、ワークＷの傾きは保たれているため、姿勢の変位はないものと計算される。

上記のような比較は、例えば、三次元モデルデータに対応して登録された特徴点と、位置姿勢情報から抽出された特徴点がどの程度一致しているかにより行われ得る。特徴点としては、例えば図３に示されるようなシリンダブロックにおいては、外形の輪郭形状や、シリンダボアＷａの輪郭形状等が採用され得る。例えば、これらの輪郭形状を基準位置姿勢データと三次元情報取得センサ１５から受信した位置姿勢情報とで比較して、一致した部分の総長が所定の閾値よりも高い場合に、これらデータのマッチング率が高いと判定して、ワークＷの位置姿勢を特定することができる。
本実施形態においては、このように、三次元情報取得センサ１５によって取得された位置姿勢情報から輪郭形状を抽出して三次元的に基準位置姿勢データすなわち三次元モデルデータと比較している。このため、例えばワークＷの輪郭部分に欠損等の不良が生じたりしている場合には、これを検出することができる。

位置姿勢変位計算部２１は、計算したワークＷの位置及び姿勢の変位をノズル移動制御部２３へ送信する。
なお、位置姿勢変位計算部２１は、本実施形態においては制御装置１６内に設けられるように説明したが、例えば三次元情報取得センサ１５内の処理系として、位置姿勢変位計算部２１に相当する機能が実現されていてもよい。

ノズル移動制御部２３は、位置姿勢変位計算部２１からワークＷの位置及び姿勢の変位を受信する。ノズル移動制御部２３は、これを基に、ノズル１３の基準動作パターンを補正し、補正された基準動作パターンを基にノズル移動機構１１を制御してノズル１３を移動させる。
例えば、図９の孔Ｗｂ１の場合においては、ノズル移動制御部２３は、孔Ｗｂ１のショット処理位置Ｐ１に対して、距離Ｄｘ、Ｄｙだけ各々対応する方向に加算し補正した、補正されたショット処理位置Ｐ１ｃを算出する。
また、ノズル移動制御部２３は、孔Ｗｂ１に対する姿勢角度Ａ１に対しても、同様に姿勢の変位を加算、補正した、補正された姿勢角度Ａ１ｃを算出する。この場合においては、ワークＷの姿勢に変位はないため、姿勢角度Ａ１は補正されず、結果として姿勢角度Ａ１と補正された姿勢角度Ａ１ｃは同一である。
ノズル移動制御部２３は、孔Ｗｂ２についても同様に、補正されたショット処理位置Ｐ２ｃと補正された姿勢角度Ａ２ｃを算出する。

ノズル移動制御部２３は、基準動作パターン内のショット処理位置Ｐ１、Ｐ２、及び姿勢角度Ａ１、Ａ２の各々を、補正されたショット処理位置Ｐ１ｃ、Ｐ２ｃ、及び補正された姿勢角度Ａ１ｃ、Ａ２ｃと置換することにより、基準動作パターンを補正する。
ノズル移動制御部２３は、このように補正された基準動作パターンに従って、ノズル移動機構１１を動作し、ノズル１３を移動させて、孔Ｗｂ１、Ｗｂ２をショット処理する。
このように、ノズル移動制御部２３は、ワークＷの位置姿勢の変位を基に、ショット処理位置Ｐ１、Ｐ２の空間座標値Ｐ１、Ｐ２と、姿勢角度Ａ１、Ａ２を補正し、基準動作パターンを補正する。このため、ノズル１３の中心軸線ＮＤが孔Ｗｂ１、Ｗｂ２の中心軸線ＰＣと一致するように、ノズル１３の空間座標値Ｐ１、Ｐ２と姿勢角度Ａ１、Ａ２が補正される。

図１０は、基準姿勢ＢＡからワークＷが傾けられて設置された場合における、ワークＷの孔Ｗｂ１、Ｗｂ２と、当該孔Ｗｂ１、Ｗｂ２に対して位置づけられたノズル１３との関係を示す説明図である。図１０においては、ワークＷが図中時計回りに回転している。これにより、ワークＷは、基準点Ｗｅが基準位置ＢＰから、図中左方向に距離Ｄｘ１、及び上方向に距離Ｄｙ１だけ変位して位置し、かつ、基準辺Ｗｆが基準姿勢ＢＡから角度θだけ変位して位置している。

図１０の場合においては、位置姿勢変位計算部２１では、基準位置ＢＰからの位置としては、距離Ｄｘ１、Ｄｙ１及びこの各々の変位の方向が計算される。また、基準姿勢ＢＡからの位置としては、基準姿勢ＢＡからの傾き角度θが計算される。
位置姿勢変位計算部２１は、計算したワークＷの位置及び姿勢の変位をノズル移動制御部２３へ送信する。

ノズル移動制御部２３は、位置姿勢変位計算部２１からワークＷの位置及び姿勢の変位を受信する。ノズル移動制御部２３は、これを基に、ノズル１３の基準動作パターンを補正し、補正された基準動作パターンを基にノズル移動機構１１を制御してノズル１３を移動させる。
例えば、図１０、及び図１１に図１０のＣ矢視部分の拡大図として示される、孔Ｗｂ１の場合においては、ノズル移動制御部２３は、孔Ｗｂ１のショット処理位置Ｐ１に対して、距離Ｄｘ１、Ｄｙ１だけ各々対応する方向に加算し補正した、補正されたショット処理位置Ｐ１ｃを算出する。
また、ノズル移動制御部２３は、孔Ｗｂ１に対する姿勢角度Ａ１に対して、角度θを対応する方向に加算し補正した、補正された姿勢角度Ａ１ｃを算出する。
ノズル移動制御部２３は、孔Ｗｂ２についても同様に、補正されたショット処理位置Ｐ２ｃと補正された姿勢角度Ａ２ｃを算出する。

ノズル移動制御部２３は、基準動作パターン内のショット処理位置Ｐ１、Ｐ２、及び姿勢角度Ａ１、Ａ２の各々を、補正されたショット処理位置Ｐ１ｃ、Ｐ２ｃ、及び補正された姿勢角度Ａ１ｃ、Ａ２ｃと置換することにより、基準動作パターンを補正する。
ノズル移動制御部２３は、このように補正された基準動作パターンに従って、ノズル移動機構１１を動作し、ノズル１３を移動させて、孔Ｗｂ１、Ｗｂ２をショット処理する。
このように、図１０のような場合においても、ノズル移動制御部２３は、ワークＷの位置姿勢の変位を基に、ショット処理位置Ｐ１、Ｐ２の空間座標値Ｐ１、Ｐ２と、姿勢角度Ａ１、Ａ２を補正し、基準動作パターンを補正する。このため、ノズル１３の中心軸線ＮＤが孔Ｗｂ１、Ｗｂ２の中心軸線ＰＣと一致するように、ノズル１３の空間座標値Ｐ１、Ｐ２と姿勢角度Ａ１、Ａ２が補正される。

本実施形態においては、ショット処理装置１は、複数の種類のワークＷをショット処理可能に構成されている。より詳細には、基準動作パターンと三次元モデルデータは、複数の種類のワークＷの各々に対応して構築されており、これらはパターン格納部２２とモデルデータ格納部２０にそれぞれ格納されている。
また、制御装置１６には、これら複数のワークＷの各々に対応して、それぞれ異なる処理条件が登録されている。処理条件は、ワークＷに対してショット処理が行われる際のパラメータ等である。処理条件としては、例えば、孔Ｗｂに対するノズル１３の挿入速度、各孔Ｗｂに対してショット処理を行う時間、ノズル１３のサーボモータ１４による回転速度、ノズル１３からのショット材の噴射量、三次元情報取得センサ１５の動作設定等が考えられ得る。

このような構成において、入力装置１７は、複数の種類のワークＷのなかの、現時点でショット処理の対象となるワークＷの種類に関する入力を、作業員Ｍから受け付ける。
入力された情報は制御装置１６へと送信され、このワークＷに対応する基準動作パターンと三次元モデルデータが、パターン格納部２２とモデルデータ格納部２０の各々から取得されて、上記の処理に使用される。
制御装置１６においては、更に、このワークＷに対応する各種処理条件が取得されて、ショット処理時のパラメータとして適用される。

次に、図１～図１１、及び図１２を用いて、上記のショット処理装置を用いたショット処理方法を説明する。特にここでは、キャビネット２内における、ターンテーブル３、ノズル移動機構１１、三次元情報取得センサ１５の動作と、制御装置１６における処理を中心に説明する。図１２は、本実施形態におけるショット処理方法のフローチャートである。

処理が開始されると（ステップＳ１）、作業員Ｍは、設置区画Ｓ２のターンテーブル３の上面３ａ上に、ショット処理されるワークＷを設置する（ステップＳ３）。
すると、ターンテーブル３が軸心Ｃを中心として１８０°回転し、設置されたワークＷが、第２壁２ｂ側の区画である処理区画Ｓ１へと移動する（ステップＳ５）。このとき、ノズル移動機構１１は、ノズル部１２を含めたノズル移動機構１１の各部位が、ターンテーブル３や、その上に設置されたワークＷの回転時に干渉しない位置、姿勢にされている。
この、処理区画Ｓ１に移動したワークＷがショット処理される最中に、作業員Ｍは、次に処理されるワークＷを設置区画Ｓ２のターンテーブル３の上面３ａ上に設置する。
このようにして、ワークＷの設置とショット処理が、並行して、繰り返される。

ワークＷが処理区画Ｓ１へと移動すると、三次元情報取得センサ１５がワークＷを撮像する（ステップＳ７）。より詳細には、シャッタ１５ｃが開いて開口部１５ｄが開状態とされた後に、センサ本体１５ａが開口部１５ｄを介してワークＷを撮像し、その後シャッタ１５ｃが閉じて開口部１５ｄが閉状態とされる。
三次元情報取得センサ１５は、ワークＷを撮像することでワークＷの位置姿勢情報を取得し、位置姿勢変位計算部２１へと送信する。

位置姿勢変位計算部２１は、ワークＷが現状設置された状態における位置姿勢情報を三次元情報取得センサ１５から受信する。位置姿勢変位計算部２１は、このワークＷに対応する三次元モデルデータをパターン格納部２２から取得し、これが基準位置ＢＰに基準姿勢ＢＡで設けられた場合のデータである基準位置姿勢データを作成する。位置姿勢変位計算部２１は、この基準位置姿勢データと三次元情報取得センサ１５から受信した位置姿勢情報を比較することにより、ワークＷの基準位置姿勢データからの位置姿勢の変位を計算する（ステップＳ９）。
位置姿勢変位計算部２１は、計算したワークＷの位置及び姿勢の変位をノズル移動制御部２３へ送信する。

ノズル移動制御部２３は、位置姿勢変位計算部２１からワークＷの位置及び姿勢の変位を受信する。ノズル移動制御部２３は、これを基に、ノズル１３の基準動作パターンを補正し（ステップＳ１１）、補正された基準動作パターンを基にノズル移動機構１１を制御してノズル１３を移動させる（ステップＳ１３）。
このようにして、処理区画Ｓ１のワークＷがショット処理される。

ショット処理が終了すると、ノズル移動機構１１がワークＷの回転時に干渉しない位置、姿勢にされたうえで、ターンテーブル３が回転し、ショット処理されたワークＷが処理区画Ｓ１へと移動する（ステップＳ１５）。
その後、作業員Ｍが、ショット処理されたワークＷを回収する（ステップＳ１７）。

次に、上記のショット処理装置１及びショット処理方法の効果について説明する。

本実施形態のショット処理装置１は、ショット材をノズル１３からワークＷに向けて噴射して、ワークＷをショット処理するショット処理装置１であって、ノズル１３と、当該ノズル１３が固定され、ノズル１３のワークＷに対する位置及び姿勢を変更可能なノズル移動機構１１と、処理区画Ｓ１内に設けられたワークＷを三次元的に撮像してワークＷの位置姿勢情報を取得する三次元情報取得センサ１５と、を備え、ワークＷが処理区画Ｓ１内の基準位置ＢＰ及び基準姿勢ＢＡに設置された際の、ノズル１３の基準動作パターンが格納される、パターン格納部２２と、ワークＷの三次元モデルデータが格納されるモデルデータ格納部２０と、三次元情報取得センサ１５により取得された位置姿勢情報と、三次元モデルデータが基準位置ＢＰに基準姿勢ＢＡで設けられた場合の基準位置姿勢データとを比較し、ワークＷの当該基準位置姿勢データからの位置姿勢の変位を計算する、位置姿勢変位計算部２１と、位置姿勢の変位を基に、ノズル１３の基準動作パターンを補正し、補正された基準動作パターンを基にノズル移動機構１１を制御してノズル１３を移動させる、ノズル移動制御部２３と、を更に備えている。
また、本実施形態のショット処理方法は、ショット材をノズル１３からワークＷに向けて噴射して、ワークＷをショット処理するショット処理方法であって、ワークＷが処理区画Ｓ１内の基準位置ＢＰ及び基準姿勢ＢＡに設置された際の、ノズル１３が固定され、ノズル１３のワークＷに対する位置及び姿勢を変更可能なノズル移動機構１１による、ノズル１３の基準動作パターンを格納し、ワークＷの三次元モデルデータを格納し、処理区画Ｓ１内に設けられたワークＷを三次元的に撮像する三次元情報取得センサ１５によりワークＷの位置姿勢情報を取得し、三次元情報取得センサ１５により取得された位置姿勢情報と、三次元モデルデータが基準位置ＢＰに基準姿勢ＢＡで設けられた場合の基準位置姿勢データとを比較し、ワークＷの当該基準位置姿勢データからの位置姿勢の変位を計算し、位置姿勢の変位を基に、ノズル１３の基準動作パターンを補正し、補正された基準動作パターンを基にノズル移動機構１１を制御してノズル１３を移動させる。
上記のような構成、方法によれば、ワークＷの三次元モデルデータが基準位置ＢＰに基準姿勢ＢＡで設けられた場合の基準位置姿勢データと、三次元情報取得センサ１５により撮像されて取得されたワークＷの位置姿勢情報は、共に、処理区画Ｓ１空間内の三次元情報を備えている。このため、三次元情報取得センサ１５により取得されたワークＷの位置姿勢情報を、基準位置姿勢データと比較することにより、三次元情報取得センサ１５とワークＷを結ぶ直線Ｌに直交する平面上におけるワークＷの位置や傾きの変位のみならず、当該直線Ｌの延在する方向におけるワークＷの位置や傾きの変位をも計算することができる。
このようにして計算された、位置姿勢の変位を基に、ワークＷが処理区画Ｓ１内の基準位置ＢＰ及び基準姿勢ＢＡに設置された際のノズル１３の基準動作パターンが補正され、補正された基準動作パターンを基にノズル移動機構１１がノズル１３を移動させる。このため、三次元情報取得センサ１５とワークＷを結ぶ直線Ｌの延在する方向における、三次元情報取得センサ１５側に、すなわちノズル移動機構１１の位置する側にワークＷがずれた位置に設置されたり、傾いたりしている場合においても、ノズル１３とワークＷの衝突を抑制しつつ、ノズル１３をワークＷに近接させてショット処理することが可能となる。

三次元情報取得センサ１５とワークＷを結ぶ直線Ｌの延在する方向における、三次元情報取得センサ１５から離れる側に、すなわちノズル移動機構１１とは反対の方向に、ワークＷがずれた位置に設置されたり、傾いたりしている場合においては、ノズル１３の位置を補正しなければ、ワーク１３とノズルＷとの間隔が必要以上に離れてしまう。ショット処理されるワークＷ表面の範囲は、ノズル１３の先端１３ｂがワークＷから離れるにつれて広くなるため、上記のような場合においては、ワークＷのショット処理が必要とされない、またはショット処理を行いたくない箇所にまで、ショット材が飛散し、ショット処理される可能性がある。
上記のような構成によれば、三次元情報取得センサ１５から離れる側に、ワークＷがずれた位置に設置されたり、傾いたりしている場合においても、ワークＷとノズル１３との間の離間した距離を縮めるようにノズル１３の位置を補正することができる。このため、ショット処理を要しない箇所へのショット処理を抑制することができる。

上記のように、本実施形態のショット処理装置１は、ワークＷがずれた位置に設置されたり、傾いたりしている場合においても、適切にノズル１３の位置を補正することができる。これは、換言すれば、作業員ＭがワークＷを、基準位置ＢＰ、基準姿勢ＢＡに位置するように厳密に設置せずに、例えば基準位置ＢＰや基準姿勢ＢＡから変位するような位置に敢えてワークＷを設置しても、ショット処理装置１が適切にワークＷをショット処理できることを示している。このため、作業員Ｍはターンテーブル３上にワークＷを設置する際のワークＷの位置合わせに、過度の注意を払わなくてもよい。したがって、上記のような構成によれば、ワークＷの設置作業の作業性が向上する。

また、ワークＷには孔Ｗｂが開設され、基準動作パターンは、当該孔Ｗｂの内部をショット処理するように構築されている。
上記のような構成によれば、ノズル１３がワークＷに衝突しないように、ワークＷの孔Ｗｂに近接させて位置せしめることが可能である。このため、ワークＷの孔Ｗｂ内部を効果的にショット処理することができる。

また、基準動作パターンには、孔Ｗｂをショット処理するに際し当該孔Ｗｂに対応して設定されたショット処理位置Ｐ１、Ｐ２の空間座標値Ｐ１、Ｐ２と、ショット処理位置Ｐ１、Ｐ２におけるノズル１３の姿勢角度Ａ１、Ａ２が登録されており、ノズル移動制御部２３は、位置姿勢の変位を基に、ショット処理位置Ｐ１、Ｐ２の空間座標値Ｐ１、Ｐ２と、姿勢角度Ａ１、Ａ２を補正し、補正された空間座標値Ｐ１ｃ、Ｐ２ｃと姿勢角度Ａ１ｃ、Ａ２ｃの位置姿勢にノズル１３を移動させる。
上記のような構成によれば、ノズル１３とワークＷの衝突を効果的に抑制することが可能となる。

また、ノズル１３は長尺に形成され、ノズル１３の中心軸線ＮＤが孔Ｗｂの中心軸線ＰＣと一致するように、空間座標値Ｐ１、Ｐ２と姿勢角度Ａ１、Ａ２が補正される。
上記のような構成によれば、長尺に形成されたノズル１３の中心軸線ＮＤが孔Ｗｂの中心軸線ＰＣと一致するように、ショット処理位置Ｐ１、Ｐ２の空間座標値Ｐ１、Ｐ２と姿勢角度Ａ１、Ａ２が補正される。したがって、このように補正された空間座標値Ｐ１ｃ、Ｐ２ｃと姿勢角度Ａ１ｃ、Ａ２ｃにノズル１３を位置づけた状態においてノズル１３を孔Ｗｂに対して挿入、抜去しても、ノズル１３が孔Ｗｂに衝突しにくい。

上記実施形態において説明したように、例えば内径が９ｍｍの孔Ｗｂに、外径が７ｍｍのノズル１３を、深さ１５０ｍｍまで挿入する必要がある場合がある。この場合においては、孔Ｗｂとノズル１３とのクリアランスが２ｍｍしかなく、この状態で孔Ｗｂに衝突せずに、ノズル１３を１５０ｍｍも挿入することは、基本的には容易ではない。
本実施形態においては、上記のように、ノズル１３を孔Ｗｂに対して挿入、抜去しても、ノズル１３が孔Ｗｂに衝突しにくい構成を備えることにより、このような困難な作業条件下においてもノズル１３の孔Ｗｂへの衝突を抑制することができる。

また、ノズル１３は、先端１３ｂが閉塞された円筒状のノズル本体１３ａを備え、当該先端１３ｂの側面１３ｃには、円筒状の内部Ｉと外部Ｏを連通せしめる貫通孔１３ｄが開設されている。
上記のような構成によれば、ノズル１３を孔Ｗｂ内に挿入させた状態で、効果的に、孔Ｗｂの内部表面をショット処理することができる。

また、ワークＷは、内燃機関のシリンダブロックであり、孔Ｗｂは冷却水を循環せしめる管路である。
上記のような構成によれば、シリンダブロックの水冷管路を効果的にショット処理することができる。

また、三次元情報取得センサ１５は、センサ本体１５ａ、当該センサ本体１５ａを格納して外部から隔離し、開口部１５ｄを備えた筐体１５ｂ、及び、開口部１５ｄを開閉自在に設けられたシャッタ１５ｃを備え、センサ本体１５ａは、開口部１５ｄを介してワークＷを撮像し、当該シャッタ１５ｃは、センサ本体１５ａによりワークＷを撮像する際に開状態とされる。
上記のような構成によれば、筐体１５ｂ及びシャッタ１５ｃにより、センサ本体１５ａを外部、すなわち、ショットブラスト処理に特有のキャビネット２内の粉じん雰囲気から遮断することができる。これにより、センサ本体１５ａを保護し、センサ本体１５ａの劣化に起因する誤検知や精度低下を抑制することができる。
また、シャッタ１５ｃはセンサ本体１５ａによりワークＷを撮像する際に開状態とされるように設けられているため、上記のようにセンサ本体１５ａを保護しつつも、ワークＷを撮像するときの障害にはならない。

また、位置姿勢変位計算部２１は、三次元情報取得センサ１５により取得された位置姿勢情報と基準位置姿勢データを比較するに際し、輪郭形状を三次元的に比較することでワークＷの不良を検出する。
上記のような構成によれば、ワークＷの不良を高精度に検出し、不良ワークの、後段の処理への流出を抑制することができる。

特に、本実施形態においては、この不良検出をショット処理の前に実行しているため、不良なワークＷに対する無駄なショット処理の実行を回避可能である。
更に、例えばこの不良検出結果をショット処理装置１の前段以前に位置する工程へとフィードバックすることにより、不良原因を追跡することが可能となる。

また、複数の種類のワークＷをショット処理可能に構成され、基準動作パターンと三次元モデルデータは、複数の種類のワークＷの各々に対応して設けられている。
上記のような構成によれば、処理対象となるワークＷのデータを切り替えることで、複数の種類のワークＷに対してショット処理を行うことができる。

また、複数の種類のワークＷのなかの、現時点でショット処理の対象となるワークＷの種類に関する入力を受け付ける入力装置１７を備え、ワークＷに対してショット処理が行われる際の処理条件が、ワークＷに対応して記憶されている。
ノズル１３の移動経路や、孔Ｗｂに対する挿入速度、ノズル１３の回転速度、ショット材の噴射量等の処理条件は、ワークＷに依存して設定され得る。
上記のような構成によれば、入力装置１７によりショット処理の対象となるワークＷの種類が入力された際に、これに対応して記憶された処理条件を読み出すことで、当該種類に対応する処理条件を容易に設定可能である。

また、ノズル移動機構１１はアームを有する産業用ロボットである。
更に、基準動作パターンは、ティーチングにより作成されたプログラムである。
上記のような構成によれば、上記のようなショット処理装置１及びショット処理方法を、適切に実現可能である。

なお、本発明のショット処理装置１及びショット処理方法は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。

例えば、上記実施形態において、ワークＷはシリンダブロックであったが、ワークＷはシリンダブロックでなくても構わないのは、言うまでもない。
特に、上記実施形態においては、ショット処理装置１はワークＷの孔Ｗｂの内部をショット処理するものであったが、これに限られない。例えば、ワークＷの表面に形成された凹部や凹条等、通常のショット処理においてはショット材が到達しにくいような形状の表面に対しても適用可能であるのは、言うまでもない。上記実施形態においては、長尺のノズル１３が使用されたが、ショット処理の対象が孔Ｗｂではない場合においては、ノズル１３の形状、形態は、ショット処理の対象の形状に応じて、適宜、変更され得る。

また、上記実施形態においては、ノズル部１２は１つのノズル１３と１つのサーボモータ１４を備えていたが、これに限られない。例えば、ノズル部１２は、２つのノズル１３と、このノズル１３の各々に対応するように２つのサーボモータ１４を備えていてもよい。この場合においては、２つのノズル１３は、ワークＷの孔Ｗｂ間の間隔と等しい間隔をあけて、互いに平行に設けられるとよい。これにより、ショット処理装置１は、ワークＷの２つの孔Ｗｂを同時にショット処理することができるため、処理効率が向上する。

また、上記実施形態においては、ノズル１３の先端壁面１３ｅは、ノズル本体１３ａの中心軸線ＮＤに略直交するように設けられたが、これに限られない。例えば、先端壁面１３ｅは、ノズル１３の中心軸線ＮＤに対する先端壁面１３ｅの角度φが、例えば４５°等となることで、ノズル１３の中心軸線ＮＤに対して傾斜して設けられていてもよい。
例えばこのように角度φを鋭角として設定した場合には、ノズル本体１３ａの内部Ｉを先端壁面１３ｅに向けて進行するショット材が、先端壁面１３ｅに衝突した後に、斜め前方向ＯＤへとより向かいやすくなる場合がある。

また、上記実施形態においては、三次元情報取得センサ１５はキャビネット２の、ターンテーブル３が設けられる第１壁２ａとは反対側の第２壁２ｂに設けられたが、これに替えて、ノズル移動機構１１を構成する産業用ロボットの、アームのいずれかの位置に設けるようにしてもよい。この場合においては、三次元情報取得センサ１５がワークＷを撮像する際に、ノズル移動機構１１のアームが所定の撮像位置、撮像姿勢へと移動される。

また、上記実施形態においては、図８～図１１を用いてワークＷの位置姿勢の変位を説明する際に、ワークＷがターンテーブル３の上面３ａを構成する平面内で移動、回転した場合を主に説明したが、これに限られない。例えば、ワークＷの上側が三次元情報取得センサ１５の方向へと接近し、あるいは離間するように、ワークＷの下面が部分的に上面３ａから離れ、ワークＷが上面３ａに対して傾いて位置するような場合においても、上記実施形態と同様な処理によって、ノズル１３の位置姿勢を調整することが可能であるのは、言うまでもない。

また、上記実施形態においては、入力装置１７に対する作業員Ｍの手入力によって、ショット処理対象となるワークＷの種類を指定したが、これに限られない。例えば、３Ｄ形状を読み取るカメラや、ワークＷに設けられた二次元バーコードを読み込む二次元バーコードリーダ等を入力装置１７として使用し、ワークＷの種類の判別を自動で行うようにしてもよい。
この場合において、三次元情報取得センサ１５が、上記のような３Ｄ形状を読み取るカメラとして機能してもよい。すなわち、三次元情報取得センサ１５がワークＷの位置姿勢情報を取得する際に、ワークＷの形状を識別し、モデルデータ格納部２０に格納されたモデルの各々と比較することでワークＷの種類を特定するようにしてもよい。

これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。

１ ショット処理装置
２ キャビネット
３ ターンテーブル
３ｃ 位置決め部材
１１ ノズル移動機構
１３ ノズル
１３ａ ノズル本体
１３ｂ 先端
１３ｃ 側面
１３ｄ 貫通孔
１５ 三次元情報取得センサ
１５ａ センサ本体
１５ｂ 筐体
１５ｃ シャッタ
１５ｄ 開口部
１６ 制御装置
１７ 入力装置
２０ モデルデータ格納部
２１ 位置姿勢変位計算部
２２ パターン格納部
２３ ノズル移動制御部
Ｓ１ 処理区画
Ｓ２ 設置区画
Ｗ ワーク
Ｗｂ 孔
ＰＣ 孔の中心軸線
ＮＤ ノズルの中心軸線
Ｉ ノズルの内部
Ｏ ノズルの外部
Ｐ１、Ｐ２ ショット処理位置、ショット処理位置の空間座標値
Ｐ１ｃ、Ｐ２ｃ 補正されたショット処理位置
Ａ１、Ａ２ 姿勢角度
Ａ１ｃ、Ａ２ｃ 補正された姿勢角度
ＢＰ 基準位置
ＢＡ 基準姿勢

Claims (11)

1. ショット材をノズルからワークに向けて噴射して、前記ワークをショット処理するショット処理装置であって、
   前記ノズルと、
   当該ノズルが固定され、前記ノズルの前記ワークに対する位置及び姿勢を変更可能なノズル移動機構と、
   処理区画内に設けられた前記ワークを三次元的に撮像して前記ワークの位置姿勢情報を取得する三次元情報取得センサと、
   を備え、
   前記ワークが前記処理区画内の基準位置及び基準姿勢に設置された際の、前記ノズルの基準動作パターンが格納される、パターン格納部と、
   前記ワークの三次元モデルデータが格納されるモデルデータ格納部と、
   前記三次元情報取得センサにより取得された前記位置姿勢情報と、前記三次元モデルデータが前記基準位置に前記基準姿勢で設けられた場合の基準位置姿勢データとを比較し、前記ワークの当該基準位置姿勢データからの位置姿勢の変位を計算する、位置姿勢変位計算部と、
   前記位置姿勢の変位を基に、前記ノズルの前記基準動作パターンを補正し、補正された基準動作パターンを基に前記ノズル移動機構を制御して前記ノズルを移動させる、ノズル移動制御部と、
   を更に備え、
   前記ノズルは長尺に形成され、
   前記ワークには孔が開設され、前記基準動作パターンは、前記ノズルを前記孔に挿入して、当該孔の内部をショット処理するように構築され、
   前記基準動作パターンには、前記孔をショット処理するに際し当該孔に対応して設定されたショット処理位置の空間座標値と、前記ショット処理位置における前記ノズルの姿勢角度が登録されており、
   前記ノズル移動制御部は、前記位置姿勢の変位を基に、前記ノズルの中心軸線が前記孔の中心軸線と一致するように、前記ショット処理位置の前記空間座標値と、前記姿勢角度を補正し、補正された前記空間座標値と前記姿勢角度の位置姿勢に前記ノズルを移動させる、ショット処理装置。
2. 前記ノズルは、先端が閉塞された円筒状のノズル本体を備え、当該先端の側面には、前記円筒状の内部と外部を連通せしめる貫通孔が開設されている、請求項１に記載のショット処理装置。
3. 前記ワークは、内燃機関のシリンダブロックであり、前記孔は冷却水を循環せしめる管路である、請求項１または２に記載のショット処理装置。
4. 前記三次元情報取得センサは、センサ本体、当該センサ本体を格納して外部から隔離し、開口部を備えた筐体、及び、前記開口部を開閉自在に設けられたシャッタを備え、
   前記センサ本体は、前記開口部を介して前記ワークを撮像し、
   当該シャッタは、前記センサ本体により前記ワークを撮像する際に開状態とされる、請求項１から３のいずれか一項に記載のショット処理装置。
5. 前記位置姿勢変位計算部は、前記三次元情報取得センサにより取得された前記位置姿勢情報と前記基準位置姿勢データを比較するに際し、輪郭形状を三次元的に比較することで前記ワークの不良を検出する、請求項１から４のいずれか一項に記載のショット処理装置。
6. 複数の種類の前記ワークをショット処理可能に構成され、前記基準動作パターンと前記三次元モデルデータは、複数の種類の前記ワークの各々に対応して設けられている、請求項１から５のいずれか一項に記載のショット処理装置。
7. 前記複数の種類のワークのなかの、現時点でショット処理の対象となる前記ワークの種類に関する入力を受け付ける入力装置を備え、
   前記ワークに対してショット処理が行われる際の処理条件が、前記ワークに対応して記憶されている、請求項６に記載のショット処理装置。
8. 前記ノズル移動機構はアームを有する産業用ロボットである、請求項１から７のいずれか一項に記載のショット処理装置。
9. 前記基準動作パターンは、ティーチングにより作成されたプログラムである、請求項８に記載のショット処理装置。
10. 前記ワークが定まった範囲内の位置に設けられるように、複数の位置決め部材が設けられ、前記複数の位置決め部材は、前記ワークが設置されたときに、前記ワークの外方を囲うように、かつ前記ワークと前記複数の位置決め部材との間に間隔が空くように、設けられている、請求項１に記載のショット処理装置。
11. ショット材をノズルからワークに向けて噴射して、前記ワークをショット処理するショット処理方法であって、
    前記ワークが処理区画内の基準位置及び基準姿勢に設置された際の、前記ノズルが固定され、前記ノズルの前記ワークに対する位置及び姿勢を変更可能なノズル移動機構による、前記ノズルの基準動作パターンを格納し、前記ノズルは長尺に形成され、前記ワークには孔が開設され、前記基準動作パターンは、前記ノズルを前記孔に挿入して、当該孔の内部をショット処理するように構築され、前記基準動作パターンには、前記孔をショット処理するに際し当該孔に対応して設定されたショット処理位置の空間座標値と、前記ショット処理位置における前記ノズルの姿勢角度が登録されており、
    前記ワークの三次元モデルデータを格納し、
    前記処理区画内に設けられた前記ワークを三次元的に撮像する三次元情報取得センサにより前記ワークの位置姿勢情報を取得し、
    前記三次元情報取得センサにより取得された前記位置姿勢情報と、前記三次元モデルデータが前記基準位置に前記基準姿勢で設けられた場合の基準位置姿勢データとを比較し、前記ワークの当該基準位置姿勢データからの位置姿勢の変位を計算し、
    前記位置姿勢の変位を基に、前記ノズルの中心軸線が前記孔の中心軸線と一致するように、前記ショット処理位置の前記空間座標値と、前記姿勢角度を補正して、前記ノズルの前記基準動作パターンを補正し、補正された前記空間座標値と前記姿勢角度の位置姿勢に前記ノズルを移動させて、補正された基準動作パターンを基に前記ノズル移動機構を制御して前記ノズルを移動させる、ショット処理方法。

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