JPH0679685A - 作業監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 層流状態のエアカーテンを形成できると共に
使用目的に応じてエアカーテンの膜厚や流速を容易に変
更することができる作業監視装置を提供する。 【構成】 先端側の内周面が先細のテーパ状をなす外筒
３５と、この外筒３５に対して摺動自在に差し込まれる
と共に先端側の外周面が当該外筒３５の先端側の内周面
と対応する先細のテーパ状となり且つ内側に撮像装置４
７が収納された内筒３７と、この内筒３７の外周面に形
成された環状の空気溜まり４４と、外筒３５に形成され
て空気溜まり４４と圧縮空気の供給源とを接続する空気
供給口４５と、外筒３５及び内筒３７の基端側に装着さ
れて外筒３５の先端側の内周面と内筒３７の先端側の内
周面との隙間を調整する隙間調整手段３４とを具え、こ
の隙間から圧縮空気を吹き出して円錐形の膜状をなすエ
アカーテン５１を形成するようにしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撮像装置の前方に先細
りの円錐状をなすエアカーテンを形成して撮像装置の汚
損を未然に防止した作業監視装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】閉鎖された空間でのスプレー塗装作業や
グラインダによるはつり作業或いは狭隘な空間での溶接
作業を行う場合には、塗料の粒子や細かな粉塵、或いは
溶接ヒューム等が作業空間に充満してしまうため、作業
環境上、これらの作業を人手にたよることなく、マニプ
レータ等を利用した無人作業とすることが望ましい。

【０００３】この場合、作業環境に対してマニプレータ
のオペレータは、遠隔操作によってマニプレータを操縦
するか、或いは予めティーチング操作を行ってマニプレ
ータを操縦する必要がある。

【０００４】しかし、上述した作業内容が単純な繰り返
し作業ではない場合、ティーチングによる操作は非常に
煩雑で時間がかかるため、一般的には予めマニプレータ
の先端部や作業空間内にCCDカメラやテレビカメラ等の
撮像装置を用い、この撮像装置をオペレータがモニタし
ながらマニプレータを操縦するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】塗料の粒子や細かな粉
塵、或いは溶接ヒューム等が漂うような作業空間に撮像
装置を設けた場合、この撮像装置の撮像部分にこれら塗
料の粒子や粉塵、或いは溶接ヒューム等が付着してしま
い、マニプレータによる作業状態を監視することが次第
に困難となり、撮像装置自体も汚損してしまう。

【０００６】このようなことから、撮像装置の撮像部分
にフードを組み付けたり、或いはこのフード内に空気を
吹き込んで撮像部分の前方にエアカーテンを形成するよ
うにしたもの等が種々提案されている。

【０００７】例えば、実開平３−１１７９８１号公報に
開示された赤外線撮像装置では、監視用カメラが収納さ
れたケースの先端部にフードを装着し、このフードの基
端部の内側に環状のエア吹き出し手段を取り付け、この
エア吹き出し手段に形成した多数のエア吹き出し口から
圧縮空気をフードの前方中心側に向けて吹き出すことに
より、監視用カメラの撮像部に塵埃等が流れ込まないよ
うにしている。

【０００８】ところが、このような従来の監視装置で
は、エア吹き出し口が多数設けられており、これらエア
吹き出し口からそれぞれ吹き出される圧縮空気が相互ぶ
つかり合って乱流を形成してしまい、この空気の乱流に
よって塵埃等が監視用カメラの撮像部側に吸い込まれ、
撮像部に付着してしまう虞があった。

【０００９】又、エアカーテンの膜厚や強さを変更する
ためには、圧縮空気の圧力やその供給量の他に、エア吹
き出し口の径等も調整する必要があるが、上述した従来
のものではその構造上、エア吹き出し口の径を変えるこ
とが全く不可能であり、使用目的に応じてエアカーテン
の膜厚や強さを変更することができず、エア吹き出し口
の径が異なる多数のエア吹き出し手段を用意しなければ
ならなかった。

【００１０】

【発明の目的】本発明は、層流状態のエアカーテンを形
成して塵埃等が撮像装置の撮像部に吸い込まれるような
不具合を未然に防止すると共に使用目的に応じてエアカ
ーテンの膜厚や流速を容易に変更することができる作業
監視装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明による作業監視装
置は、作業機器と一体的に設けられ且つ先端側の内周面
が先細のテーパ状をなす外筒と、この外筒の基端側に対
して摺動自在に差し込まれると共に先端側の外周面が当
該外筒の先端側の内周面と対応する先細のテーパ状とな
り且つ内側に前記作業機器の作業状態を監視するための
撮像装置が収納された内筒と、この内筒の基端側の外周
面に形成された環状の空気溜まりと、前記外筒に形成さ
れて前記空気溜まりと圧縮空気の供給源とを接続する空
気供給口と、前記空気溜まりよりも基端側の前記外筒と
前記内筒との間に介装されたシールリングと、前記外筒
及び前記内筒の基端側に装着されて前記外筒の先端側の
内周面と前記内筒の先端側の内周面との隙間を調整する
隙間調整手段とを具えたことを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】圧縮空気の供給源から空気供給口を介して空気
溜まりに供給される圧縮空気は、外筒の先端側のテーパ
状をなす内周面と内筒の先端側のテーパ状をなす外周面
との隙間から環状に吹き出され、層流状態となった先細
の円錐状のエアカーテンが撮像装置の前方に形成され
る。

【００１３】又、作業形態に応じて隙間調整手段を操作
することにより、外筒の先端側の内周面と内筒の先端側
の内周面との隙間が変化するため、これに伴って円錐状
のエアカーテンの膜厚や流速も変化する。

【００１４】

【実施例】本発明による作業監視装置を塗装作業に対し
て応用した一実施例における７軸の制御軸を具えたマニ
プレータの部分の外観を表す図４に示すように、図示し
ない作業床面や作業壁面等に固定される取付面１が形成
された取付ベース２には、前記取付面１に対して垂直な
第１軸周りに旋回し得る旋回台３が連結されており、こ
の旋回台３には前記第１軸に対して直交する第２軸周り
に回動する腕スリーブ４の基端部が連結されている。
又、この腕スリーブ４の先端部には、前記第２軸に対し
て直交する第３軸周りに回転する中間腕５の基端部が連
結されており、この中間腕５の先端部には前記第３軸に
対して直交する第４軸周りに回動する接続スリーブ６の
基端部が連結されている。更に、この接続スリーブ６の
先端部には、前記第４軸に対して直交する第５軸周りに
回転する延長スリーブ７の基端部が連結されており、こ
の延長スリーブ７の先端部には前記第５軸に対して直交
する第６軸周りに回動する手首部８が連結されている。
そして、この手首部８には前記第６軸に対して直交する
第７軸周りに回転し且つ後述する塗装アタッチメントを
組み付けるための面板９が取り付けられている。

【００１５】第１軸〜第７軸にはそれぞれ腕駆動用モー
タ等が連結され、これら腕駆動用モータ等の作動を制御
することにより、取付ベース２に対する面板９の位置及
び姿勢を作業形態に応じて任意に変更できるようになっ
ている。

【００１６】本実施例における塗装アタッチメントの外
観を表す図５に示すように、本実施例の塗装アタッチメ
ントは、面板９の前方に突出する主取付棒１１と、この
主取付棒１１の先端部から当該主取付棒１１の側方に突
出する延長ブラケット１２を介して保持され且つ図示し
ない作業面に塗料を吹き付ける塗装ガン１３と、この塗
装ガン１３よりも基端側の主取付棒１１に固定されて当
該塗装ガン１３による塗装作業を監視するための作業監
視装置１４と、主取付棒１１の中央部に固定されて前記
作業面との距離を検出する距離検出装置１５と、面板９
に固定されて主取付棒１１の基端部を着脱自在に保持す
る着脱装置１６とで主要部が構成されている。

【００１７】先端にスプレーノズル１７が装着された前
記塗装ガン１３の基端部には、図示しない塗料ホース及
び塗料供給ポンプを介して図示しない塗料タンクに接続
する塗料ホース接続部１８と、図示しないエアホースを
介して図示しないエアコンプレッサに接続するエアホー
ス接続部１９とが設けられている。そして、塗料ホース
接続部１８を介して前記塗料供給ポンプから塗装ガン１
３に供給される塗料が、エアホース接続部１９を介して
前記エアコンプレッサから塗装ガン１３に供給される圧
縮空気により、塗装ガン１３の先端部のスプレーノズル
１７から所定の拡がり角を以て作業面に吹き付けられる
ようになっている。

【００１８】図５及び前記着脱装置１６の部分の拡大断
面構造を表す図６に示すように、前記面板９に固定され
る円板状の取付ベース２０には、主取付棒１１の基端部
が着脱自在に嵌合される保持スリーブ２１が一体的に取
り付けられている。この保持スリーブ２１の先端部に
は、複数個の鋼球２２が当該保持スリーブ２１に対して
放射状に移動可能に収納されており、これら鋼球２２の
逃がし溝２３を内周面に刻設した切換スリーブ２４は、
保持スリーブ２１の外周面に対して摺動自在に嵌合され
ている。この切換スリーブ２４と保持スリーブ２１との
間には、当該切換スリーブ２４を図６中、左側に付勢す
る圧縮コイルばね２５が介装されており、この圧縮コイ
ルばね２５のばね力により保持スリーブ２１から切換ス
リーブ２４が抜け外れてしまうのを防止するスナップリ
ング２６が保持スリーブ２１の先端部に装着されてい
る。

【００１９】又、切換スリーブ２４の基端側には、保持
スリーブ２１と共に前記取付ベース２０に固定されたシ
リンダ２７の内周面に対して摺動自在に嵌合するピスト
ン部２８が一体的に形成されており、前記圧縮コイルば
ね２５のばね力に抗して切換スリーブ２４を図６中、右
側に移動させるため、このシリンダ２７には当該シリン
ダ２７内と図示しないエアホースを介して前記エアコン
プレッサとを接続するエア給排口２９が設けられてい
る。

【００２０】この着脱装置１６に対する主取付棒１１の
回転を拘束するため、本実施例では主取付棒１１の基端
部の外周面の一部に二組の相互に平行な回り止め用平面
３０を形成する一方、保持スリーブ２１の内周面をこれ
ら回り止め用平面３０に対応した穴形状に成形してあ
る。又、これら回り止め用平面３０が形成された主取付
棒１１の部分には、前記鋼球２２が係合し得る環状の係
合溝３１が刻設されている。

【００２１】従って、着脱装置１６から主取付棒１１を
抜き外す場合には、エア給排口２９を介して前記エアコ
ンプレッサからシリンダ２７内に圧縮空気を供給し、圧
縮コイルばね２５のばね力に抗して切換スリーブ２４を
図６に示す状態から右側へ移動させる。これによって、
切換スリーブ２４の逃がし溝２３が鋼球２２と正対した
状態となり、この状態で主取付棒１１を図６中、左側に
引っ張ると、鋼球２２が係合溝３１から主取付棒１１の
外周面へ乗り上げ、逃がし溝２３側へ退避するため、保
持スリーブ２１から主取付棒１１の基端部をそのまま抜
き外すことができる。

【００２２】逆に、着脱装置１６に主取付棒１１を装着
する場合には、まずエア給排口２９を介して前記エアコ
ンプレッサからシリンダ２７内に供給される圧縮空気に
より、圧縮コイルばね２５のばね力に抗して切換スリー
ブ２４を図６に示す状態から右側に移動させる。この状
態で主取付棒１１に嵌着されたストッパリング３２が保
持スリーブ２１の先端に当接するまで主取付棒１１の基
端部を保持スリーブ２１内に差し込むと、保持スリーブ
２１に保持されている鋼球２２がこの主取付棒１１の外
周面に押されて切換スリーブ２４の逃がし溝２３側へ退
避する。この状態でエア給排口２９からシリンダ２７内
の圧縮空気を排気すると、圧縮コイルばね２５のばね力
により切換スリーブ２４が前進し、鋼球２２が切換スリ
ーブ２４の内周面に押されて主取付棒１１の係合溝３１
に係合状態となり、鋼球２２の移動が拘束される結果、
保持スリーブ２１に対して主取付棒１１が一体的に連結
される。

【００２３】本実施例における作業監視装置１４の部分
の拡大断面構造を表す図１及び図５に示すように、主取
付棒１１に基端部が固定されたブラケット３３の先端部
には、本実施例における隙間調整手段である円筒状の調
整ねじ筒３４が貫通状態で取り付けられ、この調整ねじ
筒３４の先端側がねじ込まれる外筒３５の基端部と、当
該調整ねじ筒３４の基端側にねじ込まれるロックナット
３６とでブラケット３３が挾圧状態となり、調整ねじ筒
３４がブラケット３３に対して一体的に連結されるよう
になっている。

【００２４】図１及び前記外筒３５及びこの外筒３５に
対して摺動自在に嵌合される内筒３７の部分の分解状態
を表す図２及び外筒３５の正面形状を表す図３及び図５
に示すように、前記調整ねじ筒３４の先端部がねじ込ま
れる雌ねじ部３８を基端部に形成した外筒３５の先端部
の内周面３９は、先細りのテーパ状に形成されており、
このテーパ状をなす外筒３５の先端部の内周面（以下、
これを外筒テーパ面と呼称する）３９と前記雌ねじ部３
８との間には、内筒３７の基端側に形成された摺動部４
０を摺動自在に案内する案内部４１が形成されており、
前記内筒３７の摺動部４０の外周面にはこれら案内部４
１と摺動部４０との嵌合隙間をシールするシールリング
４２が装着されている。

【００２５】内筒３７の先端部の外周面４３は、外筒テ
ーパ面３９と対応する先細りのテーパ状に形成されてお
り、このテーパ状をなす内筒３７の先端部の外周面（以
下、これを内筒テーパ面と呼称する）４３と前記摺動部
４０との間には、環状の空気溜まり４４が形成され、こ
の空気溜まり４４と図示しないエアホースを介して前記
エアコンプレッサとを接続する空気供給口４５が前記外
筒３５の先端側に形成されている。

【００２６】又、ケーブル４６を介して図示しないモニ
タに接続する本実施例の撮像装置であるＣＣＤカメラ４
７には、内筒３７に嵌着される環状のカメラホルダ４８
が一体的に組み付けられている。このカメラホルダ４８
は、ＣＣＤカメラ４７が内筒３７の先端から突出するよ
うに内筒３７に嵌着され、調整ねじ筒３４の先端部に突
設されたホルダ押さえ４９により、内筒３７から抜け外
れないようになっている。

【００２７】従って、空気供給口４５から空気溜まり４
４に吹き込まれる圧縮空気は、この隙間５０から図１及
び図５中、二点鎖線で示す如き円錐形の膜状をなすエア
カーテン５１を層流状態で形成し、塗装ガン１３スプレ
ーノズル１７から吹き出された塗料の微粉末がＣＣＤカ
メラ４７の図示しない対物レンズの表面に付着するよう
な不具合を未然に防止することができる。ここで、外筒
３５の雌ねじ部３８に対する調整ねじ筒３４のねじ込み
量を調整することにより、内筒３７の摺動部４０が外筒
３５の案内部４１に沿って移動し、外筒テーパ面３９と
内筒テーパ面４３との隙間５０を任意に変化させること
ができるため、空気溜まり４４に供給される圧縮空気の
流量に応じてエアカーテン５１の膜厚や流速等を自由に
変更することが可能である。

【００２８】図５及び前記距離検出装置１５の部分の拡
大断面構造を表す図７に示すように、主取付棒１１に基
端部が固定されたブラケット５２の先端部には、超音波
距離センサ５３が貫通状態で取り付けられ、この超音波
距離センサ５３の両側からねじ込まれる一対のロックナ
ット５４によりブラケット５２が挾圧状態となり、超音
波距離センサ５３がブラケット５２に対して一体的に連
結されるようになっている。この超音波距離センサ５３
は、スプレーノズル１７の先端と作業面との間隔を常に
一定に保持して塗装のむらを防止するため、塗装ガン１
３によって塗料が吹き付けられる図示しない前記作業面
との間隔を超音波により検出するものであり、その検出
信号がケーブル５５を介して本実施例の図示しない制御
装置側に出力されるようになっている。

【００２９】なお、本実施例では超音波距離センサ５３
の先端部にフード５６をねじ込み、このフード５６の基
端側に図示しないエアホースを介して前記エアコンプレ
ッサに接続する空気供給口５７を形成することにより、
フード５６内を圧縮空気で充満させ、超音波距離センサ
５３の検出面に塗料の微粒子が付着することによる測定
誤差の発生を未然に防止している。

【００３０】このように、本実施例では超音波距離セン
サ５３を用いて図示しない作業面との距離を検出するよ
うにしたが、他の距離センサを利用することも当然可能
である。又、本実施例では塗装作業に対する監視装置と
して本発明を利用したが、研削作業や溶接作業等にもそ
のまま応用することが可能である。

【００３１】例えば、グラインダによるはつり作業の場
合には、研削箇所に蛍光塗料や着色塗料等を予め塗布し
ておき、監視装置によって観察される作業面の状態から
画像処理によって塗料が塗布された部分のみをグライン
ダではつるようにしても良い。この他、同様な原理で溶
接ルートを自動的に倣うような作業にも適用することが
できる。

【００３２】

【発明の効果】本発明の作業監視装置によると、撮像装
置の周囲から圧縮空気を層流状態で吹き出して均一な円
錐形の膜状をなすエアカーテンを形成するようにしたの
で、塵埃等が監視用カメラの撮像部側に吸い込まれて撮
像部に付着してしまうような不具合を未然に防止するこ
とができる。

【００３３】又、外筒と内筒とを隙間調整手段によって
相対移動させるだけで、エアカーテンの膜厚や流速を極
めて容易に変えることが可能となり、作業形態等に応じ
た汎用性を従来のものよりも大幅に向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による作業監視装置を塗装作業に応用し
た一実施例における塗装アタッチメントに組み付けられ
た作業監視装置の部分の拡大断面図である。

【図２】本実施例における作業監視装置の外筒及び内筒
の部分の分解断面図である。

【図３】図２における外筒の正面図である。

【図４】本実施例で使用した７軸の制御軸を具えたマニ
プレータの外観を表す斜視図である。

【図５】本実施例における塗装アタッチメントの外観を
表す側面図である。

【図６】本実施例における塗装アタッチメントに組み付
けられた着脱装置の部分の構造を表す拡大断面図であ
る。

【図７】本実施例における塗装アタッチメントに組み付
けられた距離検出装置の部分の拡大断面図である。

【符号の説明】

１は取付面、２は取付ベース、３は旋回台、４は腕スリ
ーブ、５は中間腕、６は接続スリーブ、７は延長スリー
ブ、８は手首部、９は面板、１１は主取付棒、１２は延
長ブラケット、１３は塗装ガン、１４は作業監視装置、
１５は距離検出装置、１６は着脱装置、１７はスプレー
ノズル、１８は塗料ホース接続部、１９はエアホース接
続部、２０は取付ベース、２１は保持スリーブ、２２は
鋼球、２３は逃がし溝、２４は切換スリーブ、２５は圧
縮コイルばね、２６はスナップリング、２７はシリン
ダ、２８はピストン部、２９はエア給排口、３０は回り
止め用平面、３１は係合溝、３２はストッパリング、３
３はブラケット、３４は調整ねじ筒、３５は外筒、３６
はロックナット、３７は内筒、３８は雌ねじ部、３９は
外筒テーパ面、４０は摺動部、４１は案内部、４２はシ
ールリング、４３は内筒テーパ面、４４は空気溜まり、
４５は空気供給口、４６はケーブル、４７はＣＣＤカメ
ラ、４８はカメラホルダ、４９はホルダ押さえ、５０は
隙間、５１はエアカーテン、５２はブラケット、５３は
超音波距離センサ、５４はロックナット、５５はケーブ
ル、５６はフード、５７は空気供給口である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業機器と一体的に設けられ且つ先端側
   の内周面が先細のテーパ状をなす外筒と、この外筒の基
   端側に対して摺動自在に差し込まれると共に先端側の外
   周面が当該外筒の先端側の内周面と対応する先細のテー
   パ状となり且つ内側に前記作業機器の作業状態を監視す
   るための撮像装置が収納された内筒と、この内筒の基端
   側の外周面に形成された環状の空気溜まりと、前記外筒
   に形成されて前記空気溜まりと圧縮空気の供給源とを接
   続する空気供給口と、前記空気溜まりよりも基端側の前
   記外筒と前記内筒との間に介装されたシールリングと、
   前記外筒及び前記内筒の基端側に装着されて前記外筒の
   先端側の内周面と前記内筒の先端側の内周面との隙間を
   調整する隙間調整手段とを具えたことを特徴とする作業
   監視装置。