(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータを用いる洗浄装置の運動プログラムの作成方法であって、
前記洗浄装置は、噴口を有するノズルを備え、前記ノズルと被洗浄物とをコンピュータ制御により相対的に移動させる装置であり、
前記コンピュータの記憶装置に収納された、２次元形状である作業対象部位の開口縁部を有する被洗浄物の形状モデルと、前記ノズルに対する前記ノズルからの噴流の噴出方向に沿った方向を有する噴流ベクトルと、前記ノズルの基準点であって、前記基準点を始点とする噴流ベクトルの延長線が前記噴口の中心を通過する前記基準点と、前記噴口と前記開口縁部との距離に関連する設定値である噴口離間距離と、に基づいて、
前記コンピュータの記憶装置に接続された演算装置が、
前記開口縁部が含まれる配置平面から代表平面を演算するステップと、
前記演算装置が、前記代表平面と平行で、前記代表平面と対面し、かつ、前記代表平面から前記噴口離間距離だけ離間させた作業平面を演算するステップと、
前記演算装置が、前記作業平面上の前記基準点の座標であって、前記座標を始点とする前記噴流ベクトルの延長線が、前記開口縁部の図心を通過する前記座標を演算するステップと、
前記演算装置が、前記ノズルの前記基準点が前記作業平面上の前記座標を連続して通過する経路を作成して前記洗浄装置の運動プログラムを作成するステップと、
を含む、運動プログラムの作成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の運動プログラムの作成方法であって、
前記代表平面を演算するステップは、
前記配置平面が複数演算された場合において、
前記演算装置が、複数の前記配置平面のうち、最も被洗浄物の内部から突出した前記配置平面を前記代表平面として選択するステップを含む、運動プログラムの作成方法。
【請求項３】
請求項１に記載の運動プログラムの作成方法であって、
前記代表平面を演算するステップは、
前記配置平面が複数演算された場合において、
前記演算装置が、それぞれの前記配置平面に含まれている前記開口縁部の数を計数するステップと、
前記演算装置が、計数された前記開口縁部の前記数の最も多い前記配置平面を前記代表平面に決定するステップ、を含む運動プログラムの作成方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の運動プログラムの作成方法であって、
前記演算装置が、前記記憶装置に格納されたノズル種類又は噴口径に関連する噴口離間距離演算関数又は噴口離間距離選択マトリックスに基づいて、前記噴口離間距離を演算するステップを更に含む、運動プログラムの作成方法。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の運動プログラムの作成方法であって、
前記座標を演算するステップは、前記演算装置が、前記噴流ベクトルが前記代表平面に対して垂直になり、かつ、前記噴流ベクトルが前記代表平面に向かうように、前記座標を演算する、
運動プログラムの作成方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の運動プログラムの作成方法であって、
前記ノズルが、ノズル取付面に設けられた回転軸を中心に角度を割り出しできるように設けられ、前記基準点が前記回転軸の方向から見て、前記回転軸とオフセット距離だけ離間して設けられているときに、
前記記憶装置にさらに格納された、前記ノズルの割出角度と、原点座標における前記ノズルのオフセットベクトルと、に基づいて、
前記座標を演算するステップは、
前記演算装置が、オフセットベクトルを割出角度回転したときのオフセットベクトルと、前記座標との和のオフセット座標を演算するステップを含み、
前記洗浄装置の運動プログラムを作成するステップにおいて、前記演算装置が、
前記回転軸が前記オフセット座標を通過するように前記経路を作成する、
運動プログラムの作成方法。
【請求項７】
コンピュータであって、
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の運動プログラムの作成方法を実行するための命令セット記憶手段と、前記開口縁部の前記２次元形状を有する前記被洗浄物の形状モデルを記憶する被洗浄物モデル記憶手段と、前記噴流ベクトル及び前記基準点を有するノズルモデルを記憶するノズルモデル記憶手段と、前記噴口離間距離を記憶するパラメータ記憶手段と、を有する前記記憶装置と、
前記記憶装置に接続され、前記代表平面を演算する代表平面演算手段と、前記作業平面を演算する作業平面演算手段と、前記座標を演算する座標演算手段と、前記経路を作成する経路作成手段と、を有する前記演算装置と、
前記記憶装置に接続された入力装置と、
前記記憶装置に接続された表示装置と、
を備えるコンピュータ。
【請求項８】
前記コンピュータに対して、請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の運動プログラムの作成方法を実行させるためのプログラム。
【請求項９】
請求項８に記載のプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴流によるバリ取り、はくり又は洗浄を行う装置における、ノズルの移動経路を作成する運動プログラム作成方法、コンピュータ、プログラム、および記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を高圧に昇圧し、被洗浄物に対向するノズルから噴出する洗浄およびバリ取りを行う装置がある。この種の洗浄装置は、ノズルをＸＹＺ軸を持つ移動装置に配設し、被洗浄物をジグに固定し、移動装置がノズルを例えば、被洗浄物のねじ穴、交差穴、溝穴又は、フライス切削部（以下、「作業対象部位」という。）に対向させて、ノズルから液体を噴出しながらノズルを移動させることで、作業対象部位に残存するバリ、切りくずその他の異物を除去する（例えば特許文献１）。
【０００３】
液体の噴流が被洗浄物表面に接触すると、噴流は、被洗浄物表面のうち、接触した部位の表面に沿って、流れの方向を変化させる。このとき、噴流と被洗浄物表面の接触した部位に残存するバリ、切りくずその他の異物は、噴流の動圧を受けて除去される。
【０００４】
上述の洗浄装置では、被洗浄物の全面に液体噴流を当てることが望ましい。しかし、一般的には、洗浄時間が限られているため、得られるべき洗浄効果に基づいて、作業対象部位を選別する。そして、選別した結果に応じて移動装置の移動プログラムを作成する。このような洗浄装置においては、ノズルの経路の選択が加工結果及びバリ取り効果に大きな影響を及ぼす。
【０００５】
ノズルの経路は、被洗浄物に対して、洗浄装置に装着したノズルをハンドル等により移動させて位置座標を記憶するか、又は被洗浄物の基準点（ワーク座標原点）からのノズルの座標を手計算して、プログラムを作成する方法が取られてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−９０３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
洗浄装置に装着したノズルをユーザーが移動させて位置座標を記憶する場合、その位置座標の決定にはユーザー毎の癖があり、視覚により決定するため、正確性に欠ける。また、ノズルの座標を手計算する場合には、計算が困難で、非常に手間がかかった。本発明は、コンピュータを用いて、正確にノズルの位置座標を演算することにより、運動プログラムの作成方法を提供することを課題とする。
【０００８】
噴流は、直進性を備えている。噴流は、噴口からの距離に応じて、その流れの構造が異なる。このため、噴流を種々の作業に用いるには、その作業や噴流により、噴口と被洗浄物との距離に、適切な範囲がある。本発明は、噴流作業に適したノズルの運動プログラムの作成方法を提供することを第２の課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に鑑みて、本発明は、コンピュータを用いる洗浄装置の運動プログラムの作成方法であって、前記洗浄装置は、噴口を有するノズルを備え、前記ノズルと被洗浄物とをコンピュータ制御により相対的に移動させる装置であり、前記コンピュータの記憶装置に収納された、２次元形状である作業対象部位の開口縁部を有する被洗浄物の形状モデルと、前記ノズルに対する前記ノズルからの噴流の噴出方向に沿った方向を有する噴流ベクトルと、前記ノズルの基準点であって、前記基準点を始点とする噴流ベクトルの延長線が前記噴口の中心を通過する前記基準点と、前記噴口と前記開口縁部との距離に関連する設定値である噴口離間距離と、に基づいて、前記コンピュータの記憶装置に接続された演算装置が、前記開口縁部が含まれる配置平面から代表平面を演算するステップと、前記演算装置が、前記代表平面と平行で、前記代表平面と対面し、かつ、前記代表平面から前記噴口離間距離だけ離間させた作業平面を演算するステップと、前記演算装置が、前記作業平面上の前記基準点の座標であって、前記座標を始点とする前記噴流ベクトルの延長線が、前記開口縁部の図心を通過する前記座標を演算するステップと、前記演算装置が、前記ノズルの前記基準点が前記作業平面上の前記座標を連続して通過する経路を作成して前記洗浄装置の運動プログラムを作成するステップと、を含む。ここで、「連続」とは、座標５８ａないし５８ｅのみを連続して通過するのみならず、途中に他の経路を挿入されることを含む。
【００１０】
ここで、「洗浄」とは、バリ取り、はくりを含む。
発明者らは、開口縁部を有する被洗浄物の作業対象部位について、噴流の中心軸がその開口縁部の中心（図心）を通過する際に、最適な洗浄効果が得られることを発見した。
【００１１】
上記構成によれば、ノズルの噴口の位置に対応する基準点が、作業対象部位の開口縁部が含まれる代表平面から噴口離間距離だけ離間した作業平面を通過するため、噴口と、噴流が衝突すべき作業対象部位の開口縁部との距離が、記憶装置に格納された噴口離間距離だけ確保される。噴流ベクトルは、噴流の方向を有する。基準点を始点とする噴流ベクトルの延長線上に、噴口の中心が位置するように、ノズルの基準点の座標が定められている。即ち、ノズルから噴出する噴流は、基準点を始点とする噴流ベクトルを中心とするように、ノズルから噴出する。噴流ベクトルの延長線が、開口縁部の図心を通過するよう、ノズルの座標が演算されるため、演算された座標に位置決めされたノズルから噴出する噴流は、開口縁部の図心に衝突する。噴流が開口縁部の図心に衝突するよう、座標が定められるため、作業対象部位に対する洗浄に適した座標が演算される。
また、上記構成によれば、演算装置によって作成されたノズルの基準点の経路は、被洗浄物の表面と離間した作業平面上を連続して通るため、噴流による洗浄に適した、運動プログラムを作成できる。噴流は、被洗浄物の表面に衝突するまで、ほぼ直進する。ノズルが運動プログラムで定められた経路に沿って動くと、噴流は、噴流が衝突する被洗浄物の表面形状に倣ってその長さを自在に伸縮する。そのため、ノズルの経路は、作業対象部位の深さや、開口縁部の高さが多少変化しても、作業平面上を通るように設定されるのが望ましい。作業平面上の演算された座標を連続して通過する経路は、経路距離を短縮できる効果も生ずる。
【００１２】
本発明の運動プログラムの作成方法は、好ましくは、前記代表平面を演算するステップは、前記配置平面が複数演算された場合において、前記演算装置が、複数の前記配置平面のうち、最も被洗浄物の内部から突出した前記配置平面を前記代表平面として選択するステップを含んでいる。
【００１３】
配置平面が複数演算された場合において、複数の配置平面のうち、最も突出する配置平面を代表平面とし、その代表平面から噴口離間距離だけ離間した作業平面内を、ノズルが移動すれば、ノズルと被洗浄物とが干渉するおそれは少ない。
【００１４】
また、噴流が被洗浄物に衝突する範囲は、強力な洗浄効果が期待できる。例えば、噴流の形状が、円錐形状、扇形形状に噴口から離れるにつれて噴流が広がるものがある。これらのノズルを用いた場合において、最も突出する配置平面とノズルとの距離を定めておけば、それぞれの開口縁部における噴流の広がりの幅の最も狭い幅を容易に想定できる。上記構成によれば、強力な洗浄効果が期待できる範囲を予め予定して運動プログラムを作成できる。
【００１５】
本発明の運動プログラムの作成方法は、好ましくは、前記代表平面を演算するステップは、前記配置平面が複数演算された場合において、前記演算装置が、それぞれの前記配置平面に含まれている前記開口縁部の数を計数するステップと、前記演算装置が、計数された前記開口縁部の前記数の最も多い前記配置平面を前記代表平面に決定するステップ、を含んでいる。
【００１６】
噴口離間距離は、運動プログラムを作成するにあたって、噴流の広がり、噴流の動圧の基礎となる距離である。上記構成によれば、複数の配置平面のうち、開口縁部が最も多く含まれている配置平面を代表平面として選択するため、洗浄効果を見積もりやすい。
【００１７】
本発明の運動プログラムの作成方法は、好ましくは、前記演算装置が、前記記憶装置に格納されたノズル種類又は噴口径に関連する噴口離間距離演算関数又は噴口離間距離選択マトリックスに基づいて、前記噴口離間距離を演算するステップを更に含んでいる。
【００１８】
洗浄作業において、噴口離間距離は、洗浄効果に大きく関連する。上記構成によれば、ノズル種類又は噴口径に関連して格納された噴口離間距離演算関数または噴口離間距離選択マトリックスに基づいて、演算装置が噴口離間距離を演算するため、ノズルに対する噴口離間距離の選択に対する知識を十分に持たないユーザーであっても、最適な噴口離間距離を得ることができる。
【００１９】
本発明の運動プログラムの作成方法は、好ましくは、前記座標を演算するステップは、前記演算装置が、前記噴流ベクトルが前記代表平面に対して垂直になり、かつ、前記噴流ベクトルが前記代表平面に向かうように、前記座標を演算する。
【００２０】
ノズルの姿勢が変わることにより、ノズルの取付位置に対する噴流が噴出する方向が変わるときがある。このときにおいて、噴流は、作業対象部位に対して、作業対象部位の開口縁部の配置平面に対して垂直に噴射されるのが望ましい。上記構成によれば、代表平面に対して、垂直になるように噴流ベクトルを演算するため、洗浄に適した運動プログラムを作成できる。
【００２１】
また、ユーザーが一群の開口縁部を選択したときに、選択された一群の開口縁部が含まれる代表平面が、噴流ベクトルに垂直になるように、被洗浄物の姿勢を演算できる。選択された一群の開口縁部に応じて、被洗浄物の姿勢を演算できるため、運動プログラム作成がより簡便になる。
【００２４】
本発明の運動プログラムの作成方法は、好ましくは、前記ノズルが、ノズル取付面に設けられた回転軸を中心に角度を割り出しできるように設けられ、前記基準点が前記回転軸の方向から見て、前記回転軸とオフセット距離だけ離間して設けられているときに、前記記憶装置にさらに格納された、ノズルの割出角度と、原点座標におけるノズルのオフセットベクトルと、に基づいて、前記座標を演算するステップは、前記演算装置が、オフセットベクトルを割出角度回転したときのオフセットベクトルと、前記座標との和のオフセット座標を演算するステップを含み、前記洗浄装置の運動プログラムを作成するステップにおいて、前記演算装置が、前記回転軸が前記オフセット座標を通過するように前記経路を作成する、ように構成される。
【００２５】
上記構成によれば、ノズルの回転軸からオフセットした位置に、噴口の位置を示す基準点が設けられているノズルに対して、割出角度及びオフセットベクトルに基づいてオフセット座標を通過する経路を演算できる。
【００２６】
本発明のコンピュータは、上述の運動プログラム作成方法を実行するための命令セット記憶手段と、前記開口縁部の前記２次元形状を有する前記被洗浄物の形状モデルを記憶する被洗浄物モデル記憶手段と、前記噴流ベクトル及び前記基準点を有するノズルモデルを記憶するノズルモデル記憶手段と、前記噴口離間距離を記憶するパラメータ記憶手段と、を有する前記記憶装置と、前記記憶装置に接続され、前記代表平面を演算する代表平面演算手段と、前記作業平面を演算する作業平面演算手段と、前記座標を演算する座標演算手段と、前記経路を作成する経路作成手段と、を有する前記演算装置と、前記記憶装置に接続された入力装置と、前記記憶装置に接続された表示装置と、を備える。
【００２８】
本発明は、前記コンピュータに対して、上述の運動プログラムの作成方法を実行させるためのプログラム、および、このプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を含む。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、コンピュータを利用して、容易、かつ、正確にノズルの位置座標を演算できる。また、本発明は、洗浄に適したノズルと被洗浄物との相対的な位置を演算する運動プログラムの作成方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態における制御対象である洗浄装置を表す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態のコンピュータを示すブロック図である。
【図３】図２の表示装置が備える代表的なグラフィカルユーザーインターフェースを示す。
【図４】本発明の第１実施形態の下向き噴射ノズルを示す斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態のプログラム作成方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態のプログラム作成方法を示す模式図である。
【図７】本発明の第１実施形態の被洗浄物モデルを示す模式図である。
【図８】本発明の第２実施形態の横向き噴射ノズルを示す斜視図である。
【図９】本発明の第２実施形態のプログラム作成方法を示す模式図である。
【図１０】図９のＸＹ平面の投影図を示す。
【図１１】本発明の第２実施形態のプログラム作成方法を示す模式図である。
【図１２】本発明の第２実施形態の変形例１のプログラム作成方法を示す模式図である。
【図１３】本発明の第３実施形態のオフセット噴射ノズルを示す斜視図である。
【図１４】本発明の第３実施形態のプログラム作成方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
「第１実施形態」
（対象装置）
図１を参照して、演算の対象となる洗浄装置１０について説明する。洗浄装置１０は、数値制御されてＸＹＺ方向に自在に移動できるクイル１１と、クイル１１に設けられるタレット１２と、タレット１２のタレット面にそれぞれスピンドル１３と共に取り付けられるノズル２１、２３、２４を備えている。タレット１２の割出数は６である。ノズル２１、２３、２４の内、下向きに割り出した一つのノズル（図１におけるノズル２１）は、回転軸１８を中心にＣ軸方向に回転できる。さらに、下向きに割り出した一つのノズル２１は、その回転角度を位置決めできる。また、洗浄装置１０は、被洗浄物１７を戴置する戴置台１６を備えている。戴置台１６は、被洗浄物１７を戴置した状態でＡ軸方向に自在に回転できる。また、戴置台１６は、回転角度を割り出しできる。
【００３２】
洗浄装置１０は、ノズル２１、２３、２４の内、タレット１２によって下方に割出したノズル２１からのみ洗浄液を噴射する。割り出したノズル２１は、回転軸１８を中心に、タレット１２に回転又は回転方向の位置割り出しできるように接続される。
【００３３】
洗浄装置１０は、クイル１１の位置座標、戴置台１６の回転角度（Ａ軸座標）、ノズル２１、２３、２４の位置（Ｘ、Ｙ、Ｚ軸座標）及び回転方向の割出角度（Ｃ軸座標）、又はノズルの回転速度をコンピュータ制御することにより、ノズル２１、２３、２４の内、下向きに割出したノズルを被洗浄物１７に対向させる。洗浄装置１０が、割り出したノズル２１から被洗浄物１７に向けて洗浄液を噴射することで、被洗浄物１７に洗浄液の噴流３１ａが当たる。噴流３１ａは、作業対象部位に入射する。噴流３１ａの動圧が、作業対象部位である作業対象部位に付着した異物に作用し、異物が除去される。
【００３４】
発明者らは、多くの洗浄試験の結果、作業対象部位の開口部（以下、「開口縁部５１」という。）の図心５７に噴流３１ａの中心が当たる場合に、最も高い洗浄効果が発揮されることを発見した。
【００３５】
なお、タレット面の割り出し数、タレット面に取り付けられるノズル２１、２３、２４の種類は適宜変更できる。また、一つのタレット面に複数のノズルを取付けても良い。また、ノズル２１をＸＹＺＣ各軸方向に、載置台をＢ軸方向に移動する５軸装置を例に挙げて説明したが、軸数、軸の配置、及び組合せは自由に変更できる。
【００３６】
図４を参照して、下向きに噴流３１ａを噴出するノズル２１について説明する。ノズル２１は、スピンドル１３に固定するフランジ部２９と、スピンドル１３の回転軸に沿って延びる軸部２１ｂを備えている。ノズル２１の位置の基準点２７は軸部２１ｂの先端で、かつ、回転軸１８の軸上にある点である。基準点２７は、噴口２８の中心を表している。基準点２７を始点とする噴流ベクトル１４の延長線は、噴口２８の中心を通過している。噴流３１ａは、基準点２７から噴出し、回転軸１８に沿って噴出する。
【００３７】
なお、基準点２７は、基準点２７を始点とする噴流ベクトル１４の延長線が噴口２８を通過するように設定されても良い。
【００３８】
棒状の噴流３１ａの噴流ベクトル１４は、回転軸１８と平行に、かつ、下向きに設定されている。噴流ベクトル１４の方向は、噴流３１ａの方向と一致している。基準点２７を始点とする噴流ベクトルの延長線は、噴流３１ａの中心線となる。
【００３９】
噴流ベクトル１４の長さは、任意に取り決めて良い。便宜的に噴流ベクトル１４の長さを１として良い。噴流ベクトル１４は、ノズル２１に対して定められている。洗浄装置１０は、座標空間（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｃ）を自在に移動する。基準点２７を始点とする噴流ベクトル１４は、基準点２７のＡ軸座標、Ｃ軸座標に応じてその方向（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を変える。
【００４０】
ただし、本実施形態のノズル２１については、噴流ベクトル１４がＺ軸方向に平行であるため、Ｚ軸を中心に回転するＣ軸座標が変化しても、その向きを変えない。以下の説明において、特に記述がない限り、「座標」とは、被洗浄物１７（図１参照）の座標原点（ワーク座標原点）に対する５軸の絶対位置座標をいう。
【００４１】
なお、図４では、噴流３１ａは、直線棒状をなしているが、扇形平板状に広がっても、円錐形状に広がっても良い。この場合には、噴流ベクトル１４は、噴流の広がりの中心と同一の方向をもつ。
【００４２】
（ＣＡＭシステムの構成）
図２に示すように、ＣＡＭ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ａｉｄｅｄ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ）システム４０は、洗浄装置１０から噴出した噴流３１ａが被洗浄物１７の作業対象部位の開口縁部５１の図心５７に衝突するように、洗浄装置１０の数値運動プログラムを作成するシステムであり、ワークステーション又は汎用パーソナルコンピュータで構成される。
【００４３】
ＣＡＭシステム４０は、演算装置４１、入力装置４２、表示装置４３、出力装置４５、記憶装置４７がバス４８で接続されている。入力装置４２は、キーボード、スイッチ、タッチパネル、マウスその他のポインティングデバイス、又は、ＵＳＢポート、光学ドライブ、ＬＡＮ接続ポート、インターネット接続ポートその他の入出力ポートを含む。表示装置４３は、ＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ  ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）４６を備えている。出力装置４５は、スピーカ、プリンタ、又は、ＵＳＢポート、光学ドライブ、ＬＡＮ接続ポート、インターネット接続ポートその他の入出力ポートを含む。記憶装置４７は、ＲＡＭその他の主記憶装置、及び磁気ドライブ、フラッシュメモリその補助記憶装置を含む。
【００４４】
記憶装置４７は、（１）後に記述する実施形態の運動プログラムを作成するための命令セットを格納する命令セット記憶手段４７ａと、（２）ノズル２１等について、それぞれのノズルの位置の基準点２７のタレット１２に対する相対的位置と、噴流ベクトル１４（図４参照）からなるノズルモデルＭ１を格納するノズルモデル記憶手段４７ｂと、（３）被洗浄物である被洗浄物の３次元形状であり、演算装置４１によって演算された開口縁部５１（図６参照）を含む被洗浄物モデルＭ２を格納する被洗浄物モデル記憶手段４７ｃと、（４）洗浄装置１０の軸構成を格納する洗浄装置モデル記憶手段４７ｄと、（５）ノズル２１等および被洗浄物１７の位置座標及び洗浄順序を格納する位置座標記憶手段４７ｅと、（６）パラメータ記憶手段４７ｆを備えている。
【００４５】
演算装置４１は、（１）被洗浄物モデルＭ２における、被洗浄物１７（図１参照）の作業対象部位の開口縁部５１が含まれる代表平面５２１を演算する代表平面演算手段４１ｅと、（２）ノズル２１等が通過する作業平面５５（図７参照）を演算する作業平面演算手段４１ｂと、（３）図心５７（図６参照）を演算する図心演算手段４１ａと、（４）ノズル２１等の姿勢、及び位置からなる座標５８（図７参照）の座標を演算する座標演算手段４１ｃと、（５）ノズル２１の経路５９（図７参照）を作成する経路作成手段４１ｄと、（６）制御対象である洗浄装置１０（図１参照）の運動プログラムを作成する運動プログラム作成手段４１ｆと、を備えている。
【００４６】
図３を参照して、表示装置４３に表示されるグラフィカルユーザーインターフェース（以下、「ＧＵＩ４６」という。）について説明する。表示装置４３は、３次元形状を含む被洗浄物モデルＭ２を表示する。ユーザーは、ＧＵＩ４６を通じて、制御対象である洗浄装置１０で噴流を衝突させる被洗浄物１７の作業対象部位の開口縁部５１を、３次元形状モデル上で指定する。また、ＧＵＩ４６は、ノズル２１等の基準点２７（図４参照）の位置、噴流ベクトル１４、基準点２７の経路５９（図７参照）等を被洗浄物モデルＭ２と重ねて表示できる。
【００４７】
（運動プログラムの作成方法）
図５と図７を参照して、ＣＡＭシステム４０（図２参照）を用いた洗浄装置１０（図１参照）の運動プログラムの作成方法について説明する。ユーザーは、入力装置４２（図２参照）から戴置台１６の形状データ、洗浄装置１０の軸構成データをＣＡＭシステム４０へ入力する。洗浄装置モデル記憶手段４７ｄ（図２参照）は、洗浄装置モデルを格納する（Ｓ１）。
【００４８】
更に、ユーザーは、噴流ベクトル１４（図４参照）の位置、基準点２７の位置等をＣＡＭシステム４０へ入力する。ノズルモデル記憶手段４７ｂ（図２参照）は、ノズルモデルＭ１を格納する（Ｓ２）。噴流ベクトル１４の位置、基準点２７の位置等は、あらかじめ記憶装置４７が記憶していてもよい。このとき、記憶装置４７は、寸法を引数で記憶しておき、ユーザーは引数に対して実数を入力することで、ノズルモデルＭ１を記憶できる。
【００４９】
次いで、ユーザーは、それぞれのノズルに関連付けて開口縁部５１を表示装置４３のＧＵＩ４６および入力装置４２を介してＣＡＭシステム４０に入力する。記憶装置４７は、開口縁部５１を被洗浄物モデルＭ２および被洗浄物１７の姿勢に関連して開口縁部５１を記憶する（Ｓ３）。ここで、姿勢とは、本実施形態においては、Ｂ軸座標をいう。演算装置４１の図心演算手段４１ａは、記憶された開口縁部５１から、図心５７を演算する（Ｓ４）。代表平面演算手段４１ｅは、それぞれの開口縁部５１に対して、配置平面５２を演算する。
【００５０】
代表平面演算手段４１ｅは、配置平面５２（５２ａ，５２ｂ，５２ｃ）が複数演算された場合には、演算された複数の配置平面５２（５２ａ，５２ｂ，５２ｃ）のうち予め定められた所定の選定基準に基づいて作業の基準となる代表平面５２１を演算する（Ｓ５）。
【００５１】
作業平面演算手段４１ｂは、記憶装置４７が記憶した種々のデータ、ノズルモデルＭ１及び被洗浄物モデルＭ２に基づいて、作業平面５５を決定する。記憶装置４７は、作業平面５５を記憶する（Ｓ６）。
【００５２】
演算装置４１の座標演算手段４１ｃは、記憶装置４７が記憶した図心５７、作業平面５５、噴流ベクトル１４に基づいて、それぞれの図心５７に対応するノズル２１等の座標５８を決定する。位置座標記憶手段４７ｅは、それぞれの開口縁部５１に対応するノズル２１等の座標５８を記憶する（Ｓ７）。演算装置４１の経路作成手段４１ｄは、記憶装置４７が記憶したノズル２１等の座標５８および開口縁部５１の指定の順序に基づいて、洗浄装置１０の経路５９を作成する（Ｓ８）。演算装置４１の運動プログラム作成手段４１ｆは、記憶装置４７が記憶した経路５９、パラメータに基づいて、洗浄装置１０の運動プログラムを作成する（Ｓ９）。
【００５３】
以下に、各ステップにおける入力、演算処理を詳細に説明する。
【００５４】
記憶装置４７が洗浄装置モデル、被洗浄物モデルＭ２を記憶し、演算装置４１がワーク座標を演算する、ステップＳ１について説明する。
【００５５】
洗浄装置モデルは、洗浄装置１０の３次元形状、各軸のストローク及び原点位置、原点位置からの治具回転中心などからなる。記憶装置４７は、洗浄装置モデルを記憶する。ストローク等は、変数として与えられており、ユーザーは、変数に対する値を入力装置４２から入力することにより、洗浄装置モデルが確定するように構成されても良い。
【００５６】
ユーザーは、載置台１６及び被洗浄物１７の３次元形状モデルを、入力装置４２から入力する。ユーザーは、ＧＵＩ上で、入力した載置台１６及び被洗浄物１７の３次元形状モデルを、洗浄装置モデルに配置する。
【００５７】
ユーザーは、洗浄プログラム上で、取り得る被洗浄物１７の姿勢、すなわちＢ軸指令値を、入力装置４２を通して入力する。演算装置４１は、被洗浄物１７の各姿勢毎の、被洗浄物１７の基準点の機械座標原点からの絶対位置座標、いわゆるワーク座標を演算する。記憶装置４７は、演算されたワーク座標を記憶する。
【００５８】
記憶装置がノズルモデルＭ１を記憶する、ステップＳ２について詳細に説明する。
ユーザーはタレット番号毎に、ノズルの種類、形状をＧＵＩ及び入力装置４２を介して、ＣＡＭシステム４０に入力する。
【００５９】
記憶装置４７のノズルモデル記憶手段４７ｂは、ノズル２４について、位置の基準点２７（図４参照）のタレット１２（図１参照）に対する相対的位置と、噴流ベクトル１４からなるノズルモデルＭ１を記憶する。記憶装置４７は、タレット番号に関連して、ノズルモデルＭ１を記憶する。
【００６０】
ここで、ノズルモデルＭ１は、基準点２７のタレット１２に対する相対的位置を、その距離を変数とし、その方向を回転軸方向とするように、記憶できる。この場合、ユーザーは、入力装置４２から、相対距離を入力することにより、ノズルモデルＭ１が確定する。
【００６１】
図７を参照して、演算装置４１による開口縁部５１を記憶するステップＳ３について詳細に説明する。開口縁部５１は、被洗浄物１７の姿勢毎に指定される。
【００６２】
ユーザーは、被洗浄物１７の姿勢を入力装置４２（図２参照）を介して入力する。ユーザーは、入力した被洗浄物１７の姿勢に対応して、表示装置４３（図２参照）のＧＵＩ４６および入力装置４２を介して、被洗浄物モデルＭ２上の開口縁部５１を指定する。開口縁部５１は、被洗浄物モデルＭ２の２次元の輪郭、又は被洗浄物モデルＭ２上に描かれた２次元の図形として選択される。例えば、開口縁部５１は、貫通穴、有底穴、溝穴その他の作業対象部位の開口のエッジの輪郭形状として与えられる。位置座標記憶手段４７ｅは、ユーザーが指定した開口縁部５１の指定順序を記憶する。
【００６３】
開口縁部５１は、閉じている単一の描画要素のみで構成されている必要はない。一部が開口している描画要素であれば、図心演算手段４１ａは、開口部分を直線で補充して、開口縁部５１を閉じられた領域（以後、「閉領域」という。）に修正できる。
【００６４】
開口縁部５１が複数の描画要素の組合せによって閉領域を構成している場合、ユーザーがそれらの構成要素を選択して一つの閉領域をなす開口縁部５１として、設定されても良い。ただし、この場合においては、複数の描画要素が同一平面上にある必要がある。この場合において、ユーザーは、閉領域を構成する一つの描画要素をもって、開口縁部５１を指定し、図心演算手段４１ａは、それぞれの描画要素を結合して、閉領域を持つ開口縁部５１を演算できる。
【００６５】
なお、開口縁部５１は、複数である必要はなく、単一の開口縁部５１に対しても本実施形態は使用しえる。
【００６６】
また、ユーザーが入力した被洗浄物１７の姿勢に対応して、記憶装置４７が開口縁部５１を記憶することに替えて、次の構成をとることができる。ユーザーは、一群の開口縁部５１を表示装置４３のＧＵＩ４６および入力装置４２を介して、被洗浄物モデルＭ２上の開口縁部５１を指定する。記憶装置４７は、ユーザーが指定した一群の開口縁部５１を記憶する。演算装置４１は、一群の配置平面５２（５２ａ，５２ｂ，５２ｃ）の群が、噴流ベクトル１４に垂直に、かつ、配置平面５２の表面が噴流ベクトル１４に対向するように、被洗浄物モデルＭ２の姿勢を演算する。記憶装置４７は、演算された被洗浄物モデルＭ２の姿勢に対応して、開口縁部５１を記憶する。このとき、演算装置４１は、配置平面５２の群から、後記するように代表平面５２１を選択して、代表平面５２１が噴流ベクトル１４に垂直にかつ、対向するように姿勢を演算できる。
【００６７】
演算装置４１が図心５７（５７ａ，５７ｂ，・・・５７ｅ）を演算するステップＳ４について説明する。
【００６８】
図心演算手段４１ａは、それぞれの開口縁部５１の図心５７（平面図形の重心）を演算する。開口縁部５１が２次元の図形であるため、図心演算手段４１ａは、その開口縁部５１が存在している平面を演算できる。記憶装置４７は、それぞれの開口縁部５１に対応して、演算された開口縁部５１の図心５７の位置座標を記憶する。
【００６９】
演算装置４１が代表平面５２１を演算するステップＳ５について詳細に説明する。
この開口縁部５１が存在している平面が、開口縁部５１の含まれる配置平面５２である。ユーザーは表示装置４３が備えるＧＵＩ４６上で、入力装置４２を用いて、被洗浄物モデルＭ２の開口縁部５１を、洗浄順に指定する。
【００７０】
代表平面演算手段４１ｂは、それぞれの開口縁部５１ａ、５１ｂ・・・に対応して、開口縁部５１ａ、５１ｂ・・・が設けられている配置平面５２ａ、５２ｂ、・・・を、それぞれ演算する。記憶装置４７は、演算された配置平面５２の情報をそれぞれの開口縁部に対応して記憶する。
【００７１】
配置平面５２が複数演算されたときに、代表平面演算手段４１ｅは、代表平面５２１として、配置平面５２ａないし５２ｃのうち、被洗浄物１７の表面から最も高く突出した配置平面５２ａを選択できる。
【００７２】
なお、代表平面演算手段４１ｅは、代表平面５２１として、配置平面５２ａないし５２ｃのうち、その配置平面５２内に含まれる開口縁部５１の数が最も多い配置平面５２を選択するようにしてもよい。このときにおいて代表平面演算手段４１ｅは、配置平面５２内に含まれる開口縁部５１の数が最も多い配置平面５２が複数存在した場合に、開口縁部５１が最大数の配置平面のうち、最も高い配置平面５２ｂを代表平面５２１として選択する。
【００７３】
演算装置４１が作業平面５５を演算するステップＳ６について詳細に説明する。
ユーザーは、噴口離間距離Ｌを入力装置４２を介してＣＡＭシステム４０に入力する。噴口離間距離Ｌは、ユーザーによって、作業に適した範囲内で、入力装置４２およびＧＵＩ４６を介して入力される。パラメータ記憶手段４７ｆは、噴口離間距離Ｌを記憶する。作業平面演算手段４１ｂは、代表平面５２１に平行で、かつ、所定の噴口離間距離Ｌだけ離間した平面を作業平面５５として演算する。
【００７４】
噴口離間距離Ｌは、ノズル２１と被洗浄物１７との距離に関連する。本実施形態においては、噴口離間距離Ｌは、代表平面５２１と噴口２８との距離を示す。噴流３１ａの流れの状態は、噴口２８の径と、噴射圧力、噴口２８からの被洗浄物との距離により定まる。噴口離間距離Ｌは、洗浄効果に密接に関係する。噴口離間距離Ｌは、ユーザによって適切に選択され、入力装置４２を介して、ＣＡＭシステム４０に入力され得る。入力された噴口離間距離Ｌは、パラメータ記憶手段４７ｆに記憶される。
【００７５】
作業平面演算手段４１ｂは、噴口離間距離Ｌの入力範囲を規定し、ユーザーによって入力された噴口離間距離Ｌが入力範囲を逸脱した場合、表示装置４３等を介して警告を発しえる。
【００７６】
噴口離間距離Ｌの入力範囲は、複数の配置平面５２の面間距離と、あらかじめ定められた噴流の有効範囲に即して演算され得る。例えば、入力範囲の上限は、噴流３１ａの有効長と、代表平面５２１から最も遠く離れ、かつ、被洗浄物１７の内部から見て、最も低い位置にある配置平面５２と、代表平面５２１との距離と、の差を上限とできる。下限範囲は、被洗浄物１７の内部から見て、最も突出した配置平面５２と、代表平面５２１との差と、干渉防止長との和により、定められ得る。ここで、干渉防止長は、洗浄装置１０の位置決め精度、サーボゲイン、許容偏差その他のサーボパラメータに関連して演算され得る。
【００７７】
噴口離間距離Ｌは、ユーザによって入力されたノズル２１の種類、洗浄圧力と開口縁部５１の形状とに関連した噴口離間距離演算関数又は噴口離間距離選択マトリックスに基づいて、演算装置４１が定めても良い。また、演算装置４１は、それぞれの開口縁部５１の形状に応じて、最適な範囲をそれぞれ演算し、開口縁部５１の含まれる配置平面５２の位置と、最適範囲の重複範囲から、噴口離間距離Ｌを演算できる。
【００７８】
図７を参照して、演算装置４１が、ノズル２１の座標を演算するステップＳ７について説明する。ノズル２１の噴流ベクトル１４は、常にＺ軸に平行となる。そして、噴流ベクトル１４はＺ軸下向きとなる。ノズル２１の姿勢は、Ｚ軸を中心とした回転方向、すなわちＣ座標で決定される。
【００７９】
しかし、ノズル２１については、噴流ベクトル１４は、Ｃ軸の回転軸１８と一致しているため、Ｃ座標が変化しても、噴流ベクトル１４は変化しない。そこで、Ｃ軸座標は、ユーザーの入力装置４２からの入力値を位置座標記憶手段４７ｅがノズル姿勢として記憶する。ユーザーによるＣ軸座標の入力がないときは、座標演算手段４１ｃは、初期設定値を利用できる。
【００８０】
座標演算手段４１ｃは、座標５８（５８ａ，５８ｂ，・・・５８ｅ）を始点とする噴流ベクトル１４の延長線３２が図心５７（５７ａ，５７ｂ，・・・５７ｅ）を通過し、かつ、座標５８が作業平面５５の上にあるように、座標５８の座標を演算する。現実の洗浄装置１０においては、座標５８にあるノズル２１から噴出した噴流３１ａ（図４参照）が開口縁部５１（５１ａ，５１ｂ，・・・５１ｅ）の図心５７（５７ａ，５７ｂ，・・・５７ｅ）に衝突する。
【００８１】
演算装置４１が経路５９を作成するステップＳ８について説明する。経路作成手段４１ｄは、基準点２７（図４参照）の経路５９を作成する。経路５９は、記憶装置４７が記憶した開口縁部５１のユーザーの指定順に、基準点２７が、開口縁部５１ａから５１ｅに対応するノズル２１の座標５８ａないし５８ｅを連続して通過するように作成される。ここで、連続とは、座標５８ａないし５８ｅのみを連続して通過するのみならず、途中に他の経路を挿入されることを含む。演算された座標５８ａないし５８ｅのみを連続して通過する経路するよう、権利解釈されるべきものではない。経路５９は、座標５８（５８ａ，５８ｂ，・・・５８ｅ）を洗浄順に早送りまたは直線補間により結ぶ。早送りと直線補間との選択は、初期設定に基づいて行われる。経路作成手段４１ｄは、ユーザーが開口縁部５１（５１ａ，５１ｂ，・・・５１ｅ）の選択後に、開口縁部５１の洗浄順を変更できるように、構成され得る。このときに、記憶装置４７は、ユーザーが変更した洗浄順を記憶する。表示装置４３は、記憶装置４７が記憶した変更された洗浄順を表示する。
【００８２】
経路作成手段４１ｄは、開口縁部５１（５１ａ，５１ｂ，・・・５１ｅ）に対応する座標５８（５８ａ，５８ｂ，・・・５８ｅ）の直後に、開口縁部５１の輪郭形状に対応する軌跡を挿入しても良い。例えば、ユーザーが指定した５１ａ，５１ｄの輪郭形状に対応する軌跡（不図示）を、それぞれ５８ａ，５８ｄの直後に挿入できる。この輪郭形状に対応する軌跡は、作業平面５５上にあることに限定する必要はない。この場合、経路作成手段４１ｄが作成する軌跡は、５８ａ，５１ａの輪郭形状に対応する軌跡、５８ｂ、５８ｃ、５８ｄ、５１ｄの輪郭形状に対応する軌跡、５８ｅの順となる。
【００８３】
演算装置４１が運転プログラムを作成するステップＳ９について説明する。運動プログラム作成手段４１ｆは、位置座標記憶手段４７ｅに格納された、経路５９及び座標５８に従って、運動プログラムである数値運動プログラムを作成する。このときに、制御対象である洗浄装置１０に適用できるように、パラメータ記憶手段４７ｆに格納されている座標定義、速度定義、制御コードを運動プログラムに埋め込む。
【００８４】
ここで、運動プログラム作成手段４１ｆは、ノズルモデルＭ１における、タレット１２（図１参照）とノズル２１の基準点２７（図４参照）との距離は、工具長補正として利用できる。工具長補正量は、運動プログラムに埋め込まれても良い。また、演算装置４１は、工具長補正量を運動プログラムに埋め込むことに替えて、設定値として出力装置４５から出力できる。演算装置４１は、工具長補正量その他のパラメータをＧＵＩ４６に表示できる。
【００８５】
（効果）
本実施形態のプログラム作成方法によれば、ノズル２１の噴口２８の位置に対応する噴流ベクトル１４の基準点２７が、被洗浄物１７の開口縁部５１ａが含まれる代表平面５２１から噴口離間距離Ｌだけ離間した作業平面５５を通過するため、噴口２８と、噴流３１ａ（図４参照）が衝突すべき作業対象部位の開口縁部５１との距離が、記憶装置４７に格納された噴口離間距離Ｌだけ確保される。噴流ベクトル１４は、噴流３１ａと同じ方向を有する。基準点２７を始点とする噴流ベクトル１４の延長線上に、噴口２８の中心が位置するように、ノズル２１の基準点２７が定められている。即ち、ノズル２１の噴口２８から噴出する噴流３１ａは、基準点２７を始点とする噴流ベクトル１４を中心とするように、ノズル２１から噴出する。噴流ベクトル１４の延長線が、開口縁部５１の図心５７を通過するよう、ノズル２１の座標５８が演算されるため、演算された座標５８に位置決めされたノズル２１から噴出する噴流３１ａは、開口縁部５１の図心５７に衝突する。噴流３１ａが開口縁部５１の図心５７に衝突するよう、座標５８が定められるため、作業対象部位に対する洗浄に適したノズル２１の基準点２７の座標５８が演算される。
【００８６】
演算装置４１によって作成されたノズル２１の基準点２７の経路５９は、被洗浄物１７の表面と離間した作業平面５５上を通るため、噴流３１ａ（図４参照）による洗浄に適した、運動プログラムを作成できる。噴流３１ａは、被洗浄物１７の表面に衝突するまで、ほぼ直進する。ノズル２１が運動プログラムで定められた経路５９に沿って動くと、噴流３１ａは、作業対象部位の壁面又は、底面の形状に倣ってその長さを自在に伸縮する。そのため、ノズル２１の経路は、作業対象部位の深さや、開口縁部５１の高さが多少変化しても、作業平面５５上を通るように設定されるのが望ましい。作業平面５５上の演算された座標５８を連続して移動する経路５９は、経路距離を短縮できる効果も生ずる。
【００８７】
配置平面５２が複数演算された場合において、複数の配置平面５２（５２ａ，５２ｂ，５２ｃ）のうち、最も突出する配置平面５２ａを代表平面５２１とし、その代表平面５２１から噴口離間距離Ｌだけ離間した作業平面５５内を、ノズル２１が移動すれば、ノズル２１と被洗浄物１７とが干渉するおそれは少ない。噴流３１ａの形状が、円錐形状、扇形形状に噴口２８から離れるにつれて噴流が広がるものがある。この場合において、最も突出する代表平面５２１とノズルとの噴口離間距離Ｌを定めておけば、それぞれの開口縁部５１における噴流３１ａの広がりの幅の最も狭い幅を容易に想定できる。噴流３１ａが被洗浄物１７に衝突する範囲は、強力な洗浄効果が期待できる。本実施形態によれば、強力な洗浄効果が期待できる範囲を予め予定して運動プログラムを作成できる。
【００８８】
噴口離間距離Ｌは、運動プログラムを作成するにあたって、噴流３１ａの広がり、噴流３１ａの動圧の基礎となる距離である。本実施形態によれば、複数の配置平面５２のうち、開口縁部５１が最も多く含まれている配置平面を代表平面として選択できるため、洗浄効果を見積もりやすい。
【００８９】
本実施形態の運動プログラムの作成方法は、演算装置４１が、記憶装置４７に格納されたノズル種類又は噴口径に関連する噴口離間距離演算関数又は噴口離間距離選択マトリックスに基づいて、前記噴口離間距離Ｌを演算するステップを含み得る。
【００９０】
本実施形態の運動プログラムの作成方法は、座標５８を演算するステップＳ７は、噴流ベクトル１４が代表平面５２１に対して垂直になり、かつ、噴流ベクトル１４が前記代表平面５２１に向かうように、座標５８を演算するように構成できる。
【００９１】
上記構成によれば、ユーザーが一群の開口縁部５１を選択したときに、選択された一群の開口縁部５１が含まれる代表平面５２１が、噴流ベクトル１４に垂直になるように、被洗浄物１７の姿勢を演算できる。選択された一群の開口縁部５１に応じて、被洗浄物１７の姿勢を演算できるため、運動プログラム作成がより簡便になる。
【００９２】
加工工具と異なり、噴口離間距離は、被洗浄物１７の表面と噴口２８との距離によって、噴口２８の移動に伴い、刻々とその長さおよび形状が変化する。また、ノズル２１の噴口２８に関連する基準点２７が、加工点に相当する図心５７と離間している。本実施形態によれば、噴流ベクトルという概念を創案し、これを利用することによって噴流の上述の特性に適した、ＣＡＭシステム４０を提供できる。
【００９３】
本実施形態の運動プログラムの作成方法によれば、噴口２８中心に関連するノズルの基準点２７の座標を基準として作成された運動プログラムが得られる。このため、運動プログラムによって、容易に噴口２８の動きを把握できる。
【００９４】
上述のように、本実施形態は、噴流３１ａ（図４参照）による洗浄に適した運動プログラムを、容易に作成できるＣＡＭシステム４０を提供する。本実施形態による演算方法は、コンピュータに計算させるためのプログラム、プログラムを記憶した記憶媒体、プログラムを記憶した記憶装置を備えたコンピュータシステムとして提供され得る。また、プログラムの一部を、ユーザーが使用する端末と隔離され、上記端末と通信できるサーバに納め得る。このときにおいて、サーバと端末は中間データをお互いに送信し、演算をサーバと端末とで分担しえる。
【００９５】
（代替例）
なお、洗浄装置は、数値制御される物の他、いわゆるオフラインティーチングできる産業用ロボットを用いた装置にも利用され得る。演算装置は、演算された座標を適用して、制御対象である装置に適合するロボット言語に基づく運動プログラムを作成する。
【００９６】
また、演算装置４１は、上記のいずれかの計算方法のいずれかのみを行うよう構成され得る。また、演算装置４１は、上述の計算方法の組合せを、ユーザーの選択に応じて使い分けるよう構成され得る。
【００９７】
「第２実施形態」
本実施形態では、図１に示す洗浄装置１０に、図８に示す横向きのノズル２４をセットしたものを、対象として扱う。第１実施形態と同様の物の構造、モデルの部位、方法のステップについては、同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００９８】
（制御対象）
図８を参照して、横向きに噴流３１ａを噴出するノズル２４について説明する。ノズル２４は、スピンドル１３に固定するフランジ部２９と、回転軸１８に沿って延びる軸部２４ｂとを備える。軸部２４ｂは、その先端付近の円筒面に噴口２８を備え、横方向に棒状の噴流３１ａを噴出する。噴流３１ａの中心線と、回転軸１８との交点を基準点２７とする。
【００９９】
噴流ベクトル１４は、ノズル２４に対して設定されている。噴流ベクトル１４は、噴流３１ａの中心線に沿った方向を持つ。基準点２７を始点とする噴流ベクトル１４の延長線は、噴口２８の中心を通過している。噴流３１ａは、基準点２７を始点とする噴流ベクトル１４に沿って噴出する。噴流ベクトル１４は、ノズル２４が回転軸１８に沿って回転すると、ノズル２４の回転に伴って、噴流ベクトル１４の向きが変化する。
【０１００】
（運動プログラムの作成方法）
図９ないし図１２を参照して、横向きのノズル２４に対するプログラム作成方法を詳細に説明する。
【０１０１】
図９及び図１０は、配置平面５２がＺ軸に平行で、かつ、噴流ベクトル１４がＺ方向成分を有さないときにおける、ノズル２４の運動プログラム作成方法を模式的に表現した図である。図１０は、図９をＺ方向から投影した、被洗浄物１７、作業平面５５、座標５８（５８ｆ，５８ｇ，５８ｈ，５８ｉ）を表す模式図である。
【０１０２】
図９を参照して、代表平面５２１を演算するステップＳ５および作業平面５５を演算するステップＳ６について説明する。第１実施形態と同様に、開口縁部５１（５１ｆ，５１ｇ，５１ｈ，５１ｉ）に対して、演算装置４１（図２参照）の図心演算手段４１ａは、それらの含まれる配置平面５２（５２ｆ，５２ｇ，５２ｈ）を求める。演算装置４１の作業平面演算手段４１ｂは、配置平面５２のうち、最もノズル２４に近接している（表面が高い）配置平面５２ｇを代表平面５２１として選択する。演算装置４１は、配置平面５２ｇと平行で、かつ、配置平面５２ｇから噴口離間距離Ｌだけ離間した面を作業平面５５として演算する。
【０１０３】
ノズル２４の座標５８を演算するステップＳ７について詳細に説明する。
図１０に示すように、座標演算手段４１ｃは、Ｃ軸座標が０［°］のときのノズル２４の噴射方向を示すベクトル６３から、配置平面５２に垂直であって、配置平面５２に向かうように、噴流ベクトル１４の向きを演算する。このとき、噴流ベクトル１４のＣ軸の方向に沿った角度Ｃ１をＣ軸座標として演算する。位置座標記憶手段４７ｅは、この角度Ｃ１をＣ軸座標として記憶する。
【０１０４】
座標演算手段４１ｃは、座標５８（５８ｆ，５８ｇ，５８ｈ，５８ｉ）を始点とする噴流ベクトル１４の延長線３２が、図心５７ｆを通過し、かつ、座標５８が作業平面５５を通過するように、座標５８ｆ、５８ｇ・・・の座標をそれぞれの開口縁部５１ｆ、５１ｇ・・・に対応して演算する。位置座標記憶手段４７ｅは、演算した座標５８を記憶する。
【０１０５】
ここで、図９、図１０において、噴流ベクトル１４がＺ方向成分を有していたときにも、同様に適用できる。このときは、座標演算手段４１ｃは、噴流ベクトル１４が配置平面５２に垂直にＣ軸座標Ｃ１を決定することに替えて、噴流ベクトル１４のＸＹ平面への正投影ベクトルが、配置平面５２と、ＸＹ平面との交線に垂直になるように、Ｃ軸座標Ｃ１を決定できる。
【０１０６】
図１１は、ノズル２４の噴流ベクトル１４は、Ｚ方向成分を有していないが、配置平面５２ｍは、Ｚ軸に対して傾斜しているときにおける、ノズル２４の運動プログラム作成方法を模式的に表現した図である。
【０１０７】
座標演算手段４１ｃは、噴流ベクトル１４が、代表平面５２１である配置平面５２ｍと、ＸＹ平面５２２との交線５２３に垂直になるように、Ｃ軸座標Ｃ１を演算できる。このように演算された作業平面５５とＣ軸座標Ｃ１を利用すれば、合理的にノズル２４の座標５８（５８ｍ，５８ｎ，５８ｐ，５８ｑ）を決定できる。
【０１０８】
洗浄装置１０が、配置平面５２ｍと噴流ベクトル１４とを垂直になるように被洗浄物１７の姿勢を取り得る場合であっても、被洗浄物１７の姿勢変更に時間を要するためにその姿勢を取ることが不合理であるときがある。このとき、作業対象部位の開口縁部５１の配置平面５２ｍがＺ軸から若干量傾斜している場合に、配置平面５２ｍのＺ軸からの傾きを捨象して、Ｚ方向から投影したときに、配置平面５２ｍと噴流ベクトル１４とが垂直であれば、噴流ベクトル１４に沿って噴出する噴流は、作業対象部位の開口縁部５１内にスムーズに導入され、内部を洗浄できる。
【０１０９】
このときにおいて、噴流ベクトル１４がＺ軸に対して傾斜しており、配置平面５２ｍと垂直になる場合には、上述の方法によれば、噴流ベクトル１４と配置平面５２ｍが垂直になる。
【０１１０】
座標演算手段４１ｃは、ある回転軸１８に対して噴流ベクトル１４の向きを回転できるノズル２４において、その回転軸１８の方向から投影したときに、回転軸１８と垂直な平面と、配置平面５２ｍとの交線に対して、噴流ベクトル１４が垂直になるようにノズル２４の向きを演算できる。本実施形態では、ノズル２４の向きは、Ｃ軸座標Ｃ１として演算される。
【０１１１】
ここで、座標演算手段４１ｃは、噴流ベクトル１４と配置平面５２ｍとのなす角度α（図１１参照）を算出できる。角度αが洗浄作業に適切と判断される許容角度範囲から逸脱する場合に、演算装置４１は、表示装置４３等を介して、ユーザーに警告を発しえる。この場合において、許容角度範囲は、パラメータ記憶手段４７ｆに収納され得る。
【０１１２】
（作用効果）
本実施形態の運動プログラムの作成方法は、座標５８を演算するステップＳ７は、噴流ベクトル１４が代表平面５２１に対して垂直になり、かつ、噴流ベクトル１４が代表平面５２１に向かうように、座標５８を演算する。
【０１１３】
ノズル２４のＣ軸座標の変化により、ノズル２４の取付位置に対する噴流ベクトル１４の方向が変わる。噴流は、作業対象部位に対して、その開口縁部５１の配置平面５２に対して垂直に噴射されることが望ましい。本実施形態によれば、開口縁部５１が含まれる配置平面５２に対して、噴流ベクトル１４が垂直になるように、座標５８を演算するため、洗浄に適した運動プログラムを作成できる。
【０１１４】
（変形例１）
図１２を参照して、第２実施形態の変形例１について説明する。噴流ベクトル１４が作業対象部位である開口縁部５１の含まれる配置平面５２の垂直方向から傾くように、座標５８が演算されても良い。ユーザーは、開口縁部５１の正面に噴流を遮断する障害物１６１が存在するときには、噴流ベクトル１４を配置平面５２から傾ける洗浄方法を採用できる。このとき、本変形例が利用できる。本変形例では、配置平面５２ｋ、作業平面５５がＺ軸に平行であり、かつ、噴流ベクトル１４がＺ方向成分を有しない場合における、座標演算ステップＳ７を説明する。
【０１１５】
図１２は、Ｚ方向から投影した、被洗浄物１７、作業平面５５、ノズル２４の座標５８ｋを表す模式図である。
【０１１６】
座標演算手段４１ｃは、図心５７ｋ、及び開口縁部５１ｋの配置平面５２ｋに平行な作業平面５５を、上述の方法と同様に決定する。演算装置４１は、配置平面５２ｋに垂直で、かつ、図心５７ｋを通過する仮想線６１を演算する。次いで、演算装置４１は、仮想線６１と作業平面５５との交点６０の座標を演算する。
【０１１７】
ユーザーは、交点６０を通過するＸＹ平面上でかつ、作業平面５５上における、交点６０からのオフセット量Ｌ２を、入力装置４２を介してＣＡＭシステム４０に入力する。オフセット量Ｌ２の符号は、任意に取決めできる。例えば噴流ベクトル１４に沿ってＺ方向正方向から向かって右側を正として入力しえる。パラメータ記憶手段４７ｆは、オフセット量Ｌ２を記憶する。
【０１１８】
座標演算手段４１ｃは、図心５７ｋと、交点６０とをＸＹ平面に投影した図面において、配置平面５２ｋと作業平面５５との距離Ｌ１を演算する。演算装置４１は、交点６０を通るＸＹ平面と作業平面５５との交線上でオフセット量Ｌ２ずらした座標５８ｋを演算する。演算装置４１は、座標５８ｋを、ノズルの位置として決定する。演算装置４１は、噴流ベクトル１４と仮想線６１との間の角βを、次式により演算する。
β＝ｔａｎ−１（Ｌ２／Ｌ１）  （式１）
【０１１９】
座標演算手段４１ｃは、式１で決定された角βと、仮想線６１とＣ軸座標が０［°］のときのベクトル６３の向きとの角度Ｃ１（図１０参照）とを加算して、ノズル２４のＣ軸座標を演算する。位置座標記憶手段４７ｅは、ノズルの座標５８ｋとＣ軸座標とを合わせて、開口縁部５１ｋに対するノズル座標として記憶する。
【０１２０】
上記の方法によれば、実際の洗浄装置１０において、配置平面５２ｋに垂直な方向（仮想線６０の方向）から噴射された噴流が、障害物１６１によって遮断されるときに、演算装置４１は、障害物１６１を避ける方向から噴射するためのノズル２４の位置および姿勢を、演算できる。
【０１２１】
なお、ユーザーは、オフセット量Ｌ２を入力することに替えて、角度βをＣＡＭシステム４０に入力できる。記憶装置４７は、角度βを記憶する。演算装置４１は、角度β、距離Ｌ２に対応して、次式の関係により、オフセット量Ｌ２を求め、座標５８ｋを演算する。
Ｌ２＝Ｌ１ｔａｎβ      （式２）
【０１２２】
なお、噴流ベクトル１４がＺ方向成分を有しているときについては、座標演算手段４１ｃは、噴流ベクトル１４の延長線３２が図心５７ｋを通過し、噴流ベクトル１４のＸＹ平面への正投影ベクトルと配置平面５２ｋが垂直になるように、交点６０を演算する。そして、交点６０から、ＸＹ平面上でかつ作業平面５５上にオフセット量Ｌ２ずらした点をノズル２４の座標５８ｋとする。これらの位置を正投影した図形上で、上述の式１に基づいてＣ軸座標Ｃ１を演算できる。
【０１２３】
「第３実施形態」
（制御対象）
図１３を参照して、オフセットノズルであるノズル２３について説明する。ノズル２３は、スピンドル１３と、ブロック２３ａと、軸部２３ｂとで構成される。噴口２８は、軸部２３ｂの先端に設けられている。噴流３１ａは、噴口２８からＺ方向に平行に噴出する。ノズル２３は、回転軸１８を中心に回転し、角度割出される。ノズル２３は、回転軸１８の方向から見たときに、基準点２７が、回転軸１８からオフセット距離ＬＯだけ離間している。噴流ベクトル１４は、Ｚ軸に平行に設けられている。ノズル２３は、座標原点においては、Ｘ軸方向にオフセットするように取付けられている。
【０１２４】
図１４を参照して、オフセットベクトル７１は、機械座標原点にあるノズル２３ｏにおける、基準点２７を始点とし、回転軸１８の中心を終点とするベクトルとして与えられる。例えば、ノズル２３においては、オフセットベクトル７１は、（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｃ）＝（−ＬＯ，０，０，０，０）である。ノズルモデルＭ１は、ノズルの３次元形状モデル、オフセットベクトル７１、噴流ベクトル１４、基準点２７によって、構成される。
【０１２５】
（運動プログラムの作成方法）
図１４を参照して、座標５８を演算するステップＳ７について説明する。演算装置４１は、第１実施形態と同様に、Ｃ軸座標を除く、基準点２７の位置座標５８を演算する。ユーザーは、入力装置４２を介して、それぞれの開口縁部５１に対してＣ軸座標を入力する。このとき、演算装置４１は、ある開口縁部５１に対して、その開口縁部５１の選択順序の１手前の開口縁部と同じ値を、初期設定値として与えても良い。位置座標記憶手段４７ｅは、入力されたＣ軸座標Ｃｓを、それぞれの開口縁部に対応する座標５８のＣ軸座標として格納する。
【０１２６】
座標演算手段４１ｃは、それぞれの開口縁部５１に対して、オフセットベクトル７１をＣ軸座標Ｃｓ回転させたときのオフセット量を演算する。この場合においては、割出角度がＣｓのとき、オフセット量ＯＦは、
ＯＦ（Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ａ，Ｃ）＝（−ＬＯｃｏｓＣｓ，−ＬＯｓｉｎＣｓ，０，０，０）
と演算される。
【０１２７】
経路を作成するステップＳ８について説明する。
経路作成手段４１ｄは、回転軸１８がオフセット座標５８ｓ１を通過するように経路５９を作成する。オフセット座標５８ｓ１は、基準点の座標５８ｓとオフセット量ＯＦの和で与えられる。
【０１２８】
運動プログラムを作成するステップＳ９について説明する。運動プログラム作成手段４１ｆは、運動プログラムを、Ｃ軸座標を含む座標５８に基づいて作成できる。この場合、Ｃ軸座標を変更する座標５８への移動指示のプログラム行の直前に、座標オフセット量ＯＦだけ、位置座標をオフセットする命令を挿入する。つまり、プログラムの記載は、オフセットを行わない基準点の座標５８ｓに基づいて行われる。そして、Ｃ軸座標Ｃｓの変更に伴って、座標５８ｓへの移動指令の直前に、座標オフセット量の入力命令を挿入する。
【０１２９】
以上のように構成すれば、ノズル２３の基準点２７の位置に対応した運動プログラムが作成できる。運動プログラムのそれぞれの行が、噴口２８の位置を直接指示している。プログラムを目にしたユーザーは、運動プログラムの記載が基準点２７に基づいているため、その行の基準点位置を把握しやすい。半面、座標はＣ軸が移動する（ノズル角度が割り出される）たびに、オフセットされるため、実質的なワーク座標原点位置が不明瞭となる。
【０１３０】
なお、運動プログラム作成手段４１ｆは、上述の説明に替えて、回転軸１８の移動軌跡に基づいて運動プログラムを作成してもよい。即ち、運動プログラム作成手段４１ｆは、運動プログラムを、基準点２７の座標５８ｓとオフセット量ＯＦの和に基づいて作成できる。このときは、オフセット量ＯＦは、移動指令値に組込まれてしまうため、ワーク座標原点がオフセットすることはない。
【０１３１】
（作用効果）
本実施形態によれば、回転軸１８の方向から見て回転軸１８からオフセットした位置に、噴口２８の位置を示す基準点２７が設けられているノズル２３に対して、回転軸１８の割出し角度Ｃｓ及びオフセット量ＯＦに基づいて適切な座標を演算できる。
【０１３２】
ノズル２３の使用により、洗浄装置１０のストロークＳＸ，ＳＹを超えた位置に作業対象部位の開口縁部５１が存在する場合であっても、オフセット方向をストロークからはみ出す方向に向けることで、実質的なストロークを増加させることができる。本実施形態は、このようなノズル２３を使用する場合における、運動プログラムを容易に、正確に作成する方法を提供する。
【０１３３】
なお、本実施形態では、下向き噴射のオフセットノズルについて説明したが、横向き噴射のオフセットノズルについても同様に適用できる。
【０１３４】
以上、複数の実施形態について説明したが、選択したノズルの種類に応じて、これらの実施形態を使い分けできるように、ＣＡＭシステム４０を構成できる。また、ユーザーは、一つの被洗浄物１７上の開口縁部５１を、複数のグループに分けて、各グループ毎に運動プログラムを作成できる。このときに、ＣＡＭシステム４０は、各グループ毎に上述の実施形態のいずれかを用いて運動プログラムを作成し、各グループの運動プログラムを結合して、一つの運動プログラムを作成するよう、構成できる。
【符号の説明】
【０１３５】
１０  洗浄装置
１４  噴流ベクトル
１７  被洗浄物
２１、２３、２４  ノズル
２７  基準点
２８  噴口
４０  ＣＡＭシステム（コンピュータ）
４１  演算装置
４１ａ  図心演算手段
４１ｂ  作業平面演算手段
４１ｃ  座標演算手段
４１ｄ  経路作成手段
４１ｅ  代表平面演算手段
４１ｆ  運動プログラム作成手段
４２  入力装置
４３  表示装置
４５  出力装置
４７  記憶装置
４７ａ  命令セット記憶手段
４７ｂ  ノズルモデル記憶手段
４７ｃ  被洗浄物モデル記憶手段
４７ｄ  作業装置モデル記憶手段
４７ｅ  位置座標記憶手段
４７ｆ  パラメータ記憶手段
５１  開口縁部
５２  配置平面
５２１  代表平面
５５  作業平面
５７  図心
５８  座標
６０  交点
６１  仮想線
７１  オフセットベクトル
Ｍ１  ノズルモデル
Ｍ２  被洗浄物モデル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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