JPH10202208A - ドライアイスブラスト清掃ロボットシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドライアイスペレットを媒体として清掃作業
を行う装置の自動化に、安定かつ柔軟に対応できる清掃
ロボットシステムを提供する。 【解決手段】 ドライアイスブラスト清掃に用いるドラ
イアイスペレットを貯蔵するドライアイスペレット貯蔵
タンク１４と、同貯蔵タンク１４から投入されるドライ
アイスペレットを収納するドライアイスブラスト装置８
と、このブラスト装置８内のぺレットの量を測定する測
定装置１３と、ブラスト装置８からブラストホース１０
を介して圧送されるペレットをワークに対して噴射する
ブラストノズル１１と、このブラストノズル１１をハン
ドリングする清掃ロボット５と、ブラスト装置８内のド
ライアイスぺレットの量を測定装置８を用いて監視しな
がらドライアイスぺレットの投入量を制御する手段とを
備えたドライアイスブラスト清掃ロボットシステム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ドライアイスペレ
ットを媒体として清掃作業を行う装置の自動化を実現す
る装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、清掃・洗浄作業は、人手によるブ
ラシ掛けや高圧水による洗浄、鋼球やプラスチック球を
用いたショットブラストにて実施されてきた。近年、ド
ライアイスペレットを媒体として清掃作業を行うドライ
アイスブラスト法を用いるドライアイスブラスト装置
が、クリーンかつ処理設備の簡素化が図れるとのことで
注目されているが、人手作業用の装置しかなく、これを
ロボット等と組み合わせて自動化した実例がなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ドライアイスブラスト
装置はもともと人手作業用として製作されており、ドラ
イアイスブラスト装置とロボット等と組み合わせて清掃
作業を自動で行う場合、様々な自動設備用機能及び機構
が必要となる。機能面では、自動化設備として使用する
場合、装置自身のドライアイスペレット噴射状態を監視
する機能が必要となる。例えば、ドライアイスブラスト
装置から噴射用ホースを介して噴射ノズルまで送給され
る途中でドライアイスペレットが詰まった場合、ドライ
アイスペレットが噴射されていないにもかかわらず、ロ
ボットは正常に噴射していると判断し、作業を進めてし
まう可能性がある。そして、ドライアイスブラスト装置
内のドライアイスペレットが無くなった場合も同様の可
能性があり、ぺレット詰まりやぺレット残量監視の機能
および制御方法の開発が課題となる。ドライアイスペレ
ットの取り扱いについては、製品処理数に見合った大量
のドライアイスペレットをどう貯蔵、投入するのかが課
題となる。

【０００４】また、長時間ドライアイスペレットを同じ
状態で保つと、固まってしまう特性があり、１日の作業
終了後、残ったドライアイスペレットは装置外に強制的
に排出する必要もある。これに対して、ドライアイスブ
ラスト装置の貯蔵容量を大きくする方法も考えられる
が、ドライアイスブラスト装置内のぺレットを排出する
手段は、装置自身が少量一定の噴射能力しかないため
に、大量のドライアイスペレットを排出完了するまで時
間がかかってしまう。従って、効率よくドライアイスペ
レットを排出する手段を持ち、かつ、大量に貯蔵できる
装置を開発することが課題となる。そこで、本発明は、
上記課題を解決するために、ドライアイスペレットを媒
体として清掃作業を行う装置の自動化に、安定かつ柔軟
に対応できる清掃ロボットシステムを提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のドライアイスブラスト清掃ロボットシステ
ムは、ドライアイスブラスト清掃に用いるドライアイス
ペレットを貯蔵するドライアイスペレット貯蔵タンク
と、このドライアイスペレット貯蔵タンクから投入され
るドライアイスペレットを収納するドライアイスブラス
ト装置と、このドライアイスブラスト装置内のドライア
イスぺレットの量を測定する測定装置と、前記ドライア
イスブラスト装置からブラストホースを介して圧送され
るドライアイスペレットをワークに対して噴射するブラ
ストノズルと、このブラストノズルをハンドリングする
清掃ロボットと、前記ドライアイスブラスト装置内のド
ライアイスぺレットの量を前記測定装置を用いて監視し
ながらドライアイスぺレットの投入量を制御する手段と
を備えたものである。さらに、清掃作業中において、前
記測定装置によるドライアイスペレットの量の変化量を
監視することによりドライアイスぺレットの詰まり及び
残量を検出する手段を備えたものとすることができる。
また、前記ドライアイスペレット貯蔵タンクから前記ド
ライアイスブラスト装置へドライアイスペレットを投入
する経路上にぺレット強制排出用の分岐経路及び経路切
換手段を設けることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明において、ドライアイスペ
レットの取り扱いについては、ドライアイスブラスト装
置の上部に、大量のドライアイスペレットを貯蔵できる
タンクを設け、外部からの制御によりドライアイスペレ
ットをドライアイスブラスト装置へ自動投入する機能を
備えることで、長時間の自動清掃作業を可能とする。装
置自身の噴射状態監視機能として、ドライアイスブラス
ト装置に重量測定装置を付加し、ドライアイスブラスト
装置内のドライアイスペレットの量と噴射による変化を
計測することで、ぺレット詰まりや残量の監視を可能と
する。また、ドライアイスペレット貯蔵タンクからドラ
イアイスブラスト装置へドライアイスペレットを投入す
る経路上にぺレット強制排出用の分岐経路を設け、経路
を切換えることで短時間でのドライアイスペレットの排
出を行う。ドライアイスブラスト装置のホッパ内に残っ
た少量のドライアイスペレットについては、ノズルより
捨て吹きを行うことで、作業終了後の清掃装置全体のド
ライアイスペレットの排出（処理）を短時間で実施する
ことを可能とする。前記の手段及び機能により、長時間
の自動清掃作業を安定かつ柔軟に対応でき、かつ、作業
終了後のドライアイスペレット処理を短時間で実施する
ドライアイス清掃ロボットシステムを提供することが可
能となる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図に基づいて説明す
る。本実施例は、搬送パレットに搭載された清掃対象の
ワークが搬送コンベアにより清掃ブースヘ搬送され、清
掃ブース内でロボットがドライアイスブラスト清掃作業
を実施するものである。図１は、本発明の実施例におけ
るシステム構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は内
部機構を表す断面図である。図１において、１は清掃対
象のワーク、２は搬送パレット、３は搬送コンベア、４
は清掃ブース、５は清掃ロボット、６はロボットコント
ローラ、７はロボット用架台である。また、８はドライ
アイスブラスト装置、９はブラスト制御盤、１０はブラ
ストホース、１１はブラストノズル、１２はシステム制
御盤、１３は重量測定装置、１４はドライアイスペレッ
ト貯蔵タンク、１５はエアコンプレッサ、１６はエアド
ライヤ、１７は集塵装置、１８は集塵用ダクト、１９は
安全柵である。

【０００８】次に、本実施例の装置の動作について説明
する。清掃対象のワーク１は、搬送パレット２に搭載さ
れ搬送コンベア３により自動的に清掃ブース４に搬送さ
れてくる。清掃ブース４内に設置された清掃ロボット５
により、ブース４内にて清掃作業が実施される。清掃作
業におけるドライアイスペレットの噴射は、ドライアイ
スブラスト装置８からブラストホース１０を介してブラ
ストノズル１１より高圧エアーで噴射させることで実施
する。ブラストノズル１１は清掃ロボット５に取り付け
られており、多関節型である清掃ロボット５により三次
元的なワーク形状に対応した自動清掃作業を実施するこ
とを可能としている。自動清掃作業中におけるドライア
イスペレットの噴射ＯＮ／ＯＦＦの制御は、ロボットコ
ントローラ６がシステム制御盤１２を介してブラスト制
御盤９へ噴射のＯＮ／ＯＦＦ指令を出すことで実施す
る。重量測定装置１３は、ドライアイスブラスト装置８
内のドライアイスペレットの残量を監視するための装置
である。

【０００９】ドライアイスペレット貯蔵タンク１４は、
長時間の自動清掃作業を可能とするためにドライアイス
ブラスト装置８の上に設置し、１日の清掃作業実施に必
要なドライアイスペレットを貯蔵可能としている。ドラ
イアイスペレット貯蔵タンク１４からドライアイスブラ
スト装置８へのドライアイスペレットの投入は、ロボッ
トコントローラ６からシステム制御盤１２を介してブラ
スト制御盤９へ指令を出すことにより行われる。指令を
受け取ったブラスト制御盤９は、ドライアイスペレット
貯蔵タンク１４からドライアイスブラスト装置８へのド
ライアイスペレットの投入を制御する。ドライアイスブ
ラスト装置８へのドライアイスペレットの投入量につい
ては、あらかじめブラスト制御盤９上で設定されてお
り、重量測定装置１３にてドライアイスブラスト装置８
内のドライアイスペレットの量を監視しながら投入作業
を実施する。

【００１０】清掃作業時には、ドライアイスペレット噴
射に必要な高圧乾燥エアをエアコンプレッサ１５にて発
生させ、エアドライヤ１６を介してドライアイスブラス
ト装置８へ供給する。清掃ブース４内で清掃ロボット５
が清掃作業を実施するときに発生する粉塵を、集塵用ダ
クト１８を介して集塵するために、集塵装置１７を設置
する。ブラスト装置８およびドライアイスペレット貯蔵
タンク１４をダクト内に設置し、ダクト周りに安全柵１
９を安全のために設けている。

【００１１】図２は、実施例におけるロボット作業状態
を示す斜視図である。図２において、２０はノズル取付
けブラケット、２１はノズル干渉検知器である。ブラス
トノズル１１は、ノズル取付けブラケット２０を用いて
清掃ロボット５の手首部に取り付けられる。清掃ロボッ
ト５の手首部には、ノズル干渉検知器２１が取り付けら
れており、ブラストノズル１１がワークに干渉した場合
でも、検知器が作動することで清掃ロボット５の動作を
停止させ、ブラストノズル１０およびノズル取付けブラ
ケット２０の破損を防止することができるようになって
いる。清掃作業は、ドライアイスブラスト装置８よりブ
ラストホース１０を介してブラストノズル１１より高圧
エアを用いてドライアイスペレットを噴射させながら、
清掃ロボット５があらかじめ教示されたプログラムに基
づいてワーク１全体の清掃作業を実施する。

【００１２】図３は、ドライアイスブラスト装置内部構
造図である。図３において、２２はホッパ、２３はシャ
ッタ、２４はドライアイスペレットである。ドライアイ
スブラスト装置８の下に重量測定装置１３を設置し、ホ
ッパ２２内のドライアイスペレットの量の値を測定・監
視することができるようになっており、自動運転中にお
けるドライアイスペレット投入量監視および残量監視、
ぺレット詰まり検知を行えるようになっている。実施例
では、ホッパ２２内のドライアイスペレット２４の量
を、上限・下限・下下限の３段階のレベルに分け、それ
ぞれのレベルを自動清掃作業のインタロック用として用
いている。上限レベルは、ドライアイスペレット貯蔵タ
ンク１４からのドライアイスペレットの投入制御用とし
て用いる。投入指令は、ワーク搬入完了毎にロボットコ
ントローラ６よりシステム制御盤１２を介してブラスト
制御盤９に出力され、ドライアイスペレット貯蔵タンク
１４からドライアイスブラスト装置８へドライアイスペ
レットの供給が実施される。上限レベルは、ドライアイ
ス供給量用としてあらかじめブラスト制御盤９にてワー
ク１個の清掃作業に必要な量分が設定されており、上限
レベルを越えた時点でドライアイスペレットの投入を停
止するようになっている。

【００１３】下限及び下下限レベルは、ドライアイスブ
ラスト装置８内のドライアイスペレットの残量監視用と
して用いる。清掃作業中は、ドライアイスブラスト装置
８内のドライアイスペレット２４が時間の経過につれて
減っていく。ドライアイスペレット２４の残量が下限レ
ベル以下になった場合、警報信号としてブラスト制御盤
９よりシステム制御盤１２へ出力し、システム制御盤１
２にて警報表示を行うようになっている。下下限レベル
以下になると、清掃作業を実施することが不可能となる
ため、清掃ロボット５による清掃作業中にこの状態にな
った場合、ブラスト制御盤９よりシステム制御盤１２を
介してロボットコントローラ６へ異常信号を出力し、直
ちにロボット動作を停止させ、自動運転を中断させるこ
とができるようになっている。重量測定装置１３は、前
記レベル検知用以外にドライアイスペレット噴射中にお
けるペレット詰まり検知にも使用する。

【００１４】清掃作業は、ドライアイスブラスト装置８
のシャッタ２３を開放し、ホッパ２２内のドライアイス
ペレット２４をブラストホース１０を介して連続的に噴
射することで実施する。この時、ホッパ２２内のドライ
アイスペレット２４が減少していく状態を重量測定装置
１３にて測定できるようになっている。あらかじめ、正
常の噴射状態でのドライアイスペレットの単位時間当た
りの減少量（噴射量）を測定し、そのデータを比較値と
して設定しておき、噴射中の単位時間あたりの減少量の
値を監視する。もし、ドライアイスブラスト装置８内や
ブラストホース１０内でドライアイスペレット詰まりが
発生した場合、減少量の値が比較値より極端に小さくな
る。この状態になった場合、ドライアイスブラスト装置
８において、エアを用いてドライアイスペレットの詰ま
り解除動作を行うようになっている。これでも、ドライ
アイスペレット詰まりが解除できない場合は、ブラスト
制御盤９よりシステム制御盤１２を介してロボットコン
トローラ６へ詰まり発生異常信号を出力し、直ちにロボ
ット動作を停止させ、自動運転を中断させることができ
るようになっている。

【００１５】図４は、ドライアイスペレット貯蔵タンク
からのぺレット処理図である。図４（ａ）は、ドライア
イスブラスト装置へのドライアイスペレット投入図、
（ｂ）はドライアイスペレット貯蔵タンクに残ったドラ
イアイスペレットを強制排出する図である。図４中、２
５はぺレット送給切換えボックス、２６は塊分別スクリ
ーン、２７は排出フタ、２８は排出シュートである。ペ
レット送給切換えボックス２５、塊分別スクリーン２
６、排出フタ２７、および排出シュート２８は、ドライ
アイスペレット貯蔵タンク１４からドライアイスブラス
ト装置８へのドライアイスペレットの送給経路上に設
け、自動清掃運転中におけるドライアイスブラスト装置
８へのドライアイスペレット投入と、自動作業終了時の
強制排出に切り換えることができる。

【００１６】図４（ａ）に示すように、ドライアイスペ
レット貯蔵タンク１４からドライアイスブラスト装置８
へのドライアイスペレットの供給は、排出シュート２８
をぺレット送給切換えボックス２５より後退させること
で実施する。塊分別スクリーン２６は、ドライアイスペ
レット貯蔵タンク１４からドライアイスブラスト装置８
へ投入するドライアイスペレットの中に混在するドライ
アイス塊を分別するために設け、ドライアイスブラスト
装置８のドライアイスペレット噴射時における詰まり異
常防止用として用いる。塊分別スクリーン２６にたまっ
たドライアイスペレットについては、排出フタ２７を定
期的に開放することで、ぺレット送給切換えボックス外
に排出することができる。ドライアイスペレットは長時
間同じ状態で貯蔵しておくと、時間が経つにつれて大き
くて硬いドライアイス塊が発生しやすくなる。よって、
長時間清掃作業を行わない場合、各装置内に残ったドラ
イアイスペレットの排出処理を行う必要がある。そこ
で、図４（ｂ）に示すように、ドライアイスペレット貯
蔵タンク１４内に残ったドライアイスについては、排出
フタ２７を開放し排出シュート２８をぺレット送給切換
えボックス２５内に前進させて、ドライアイスペレット
の送給経路を切り換えることで排出する。ドライアイス
ブラスト装置８内に残った少量のドライアイスペレット
については、ブラストホース１０を介して通常の噴射に
て捨て吹きを行う。前記方法を行うことにより、作業終
了後の各装置に残ったドライアイスペレットの排出処理
を短時間に効率よく実施することが可能となる。

【００１７】図５は、清掃作業自動運転手順図である。
システム制御盤によりドライアイスブラスト清掃ロボッ
トシステムの自動運転起動指令を行い、清掃対象ワーク
セットの確認後（ステップ１００）、ドライアイスブラ
スト装置へペレット投入開始を行い（ステップ１１
０）、投入完了確認を行い（ステップ１２０）、ワーク
種類設定の後（ステップ１３０）、清掃ロボットにより
自動でドライアイスブラスト清掃作業を実施するもので
ある（ステップ１４０）。清掃作業が行われた後ワーク
搬出を行い（ステップ１５０）、作業終了を確認してか
ら（ステップ１６０）、自動運転を停止する。自動清掃
作業中におけるドライアイスブラスト装置へのドライア
イスペレットの投入・噴射ＯＮ／ＯＦＦ指令は、ロボッ
トコントローラよりシステム制御盤を介してブラスト制
御盤へ出力され、ドライアイスブラスト装置が作動する
ようになっている。

【００１８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、清
掃ロボットとドライアイスブラスト装置を組み合わせる
ことで三次元的な製品形状の清掃作業に柔軟に対応で
き、かつドライアイスブラスト装置の上部にドライアイ
スペレット貯蔵タンクを設けることで長時間の自動清掃
作業が可能となる。さらに、ドライアイスペレット量を
監視する手段やペレット詰まり検知機能を備えることで
安定かつ柔軟に自動清掃作業を実施することができる。
また、ドライアイスペレット貯蔵タンクからドライアイ
スブラスト装置へのドライアイスペレット送給経路上に
分岐経路及び経路切換手段を設けることで、ドライアイ
スペレットの処理を短時間に効率よく実施することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明実施例におけるロボットシステム構成
図である。

【図２】 本発明実施例におけるロボット作業状態を示
す斜視図である。

【図３】 本発明実施例におけるドライアイスブラスト
装置図である。

【図４】 （ａ）は本発明実施例におけるドライアイス
ペレット投入図、（ｂ）はドライアイスペレット強制排
出図である。

【図５】 本発明実施例における清掃作業自動運転手順
図である。

【符号の説明】

１ ワーク、２ 搬送パレット、３ 搬送コンベア、４
清掃ブース、５ 清掃ロボット、６ ロボットコント
ローラ、７ ロボット用架台、８ ドライアイスブラス
ト装置、９ ブラスト制御盤、１０ ブラストホース、
１１ ブラストノズル、１２ システム制御盤、１３
重量測定装置、１４ ドライアイスペレット貯蔵タン
ク、１５ エアコンプレッサ、１６ エアドライヤ、１
７ 集塵装置、１８ 集塵用ダクト、１９ 安全柵、２
０ ノズル取付けブラケット、２１ノズル干渉検知器、
２２ ホッパ、２３ シャッタ、２４ ドライアイスペ
レット、２５ ぺレット送給切換えボックス、２６ 塊
分別スクリーン、２７ 排出フタ、２８ 排出シュート

フロントページの続き (72)発明者 中川 次郎 福岡県北九州市八幡西区黒崎城石２番１号 株式会社安川電機内 (72)発明者 出村 憲二 神奈川県川崎市幸区塚越四丁目320番地 日本酸素株式会社内 (72)発明者 田原 大輔 神奈川県川崎市幸区塚越四丁目320番地 日本酸素株式会社内 (72)発明者 向畑 実盛 広島県福山市鋼管町一番地 福山共同機工 株式会社内 (72)発明者 瀬尾 邦男 広島県福山市鋼管町一番地 福山共同機工 株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ドライアイスブラスト清掃に用いるドラ
   イアイスペレットを貯蔵するドライアイスペレット貯蔵
   タンクと、このドライアイスペレット貯蔵タンクから投
   入されるドライアイスペレットを収納するドライアイス
   ブラスト装置と、このドライアイスブラスト装置内のド
   ライアイスぺレットの量を測定する測定装置と、前記ド
   ライアイスブラスト装置からブラストホースを介して圧
   送されるドライアイスペレットをワークに対して噴射す
   るブラストノズルと、このブラストノズルをハンドリン
   グする清掃ロボットと、前記ドライアイスブラスト装置
   内のドライアイスぺレットの量を前記測定装置を用いて
   監視しながらドライアイスぺレットの投入量を制御する
   手段とを備えたことを特徴とするドライアイスブラスト
   清掃ロボットシステム。
2. 【請求項２】 清掃作業中において、前記測定装置によ
   るドライアイスペレットの量の変化量を監視することに
   よりドライアイスぺレットの詰まり及び残量を検出する
   手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のドライア
   イスブラスト清掃ロボットシステム。
3. 【請求項３】 前記ドライアイスペレット貯蔵タンクか
   ら前記ドライアイスブラスト装置へドライアイスペレッ
   トを投入する経路上にぺレット強制排出用の分岐経路及
   び経路切換手段を設けたことを特徴とする請求項１記載
   のドライアイスブラスト清掃ロボットシステム。