(57)【特許請求の範囲】
【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ペ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ペ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ペ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ペレットの詰まりを検出する手段を備え、前記ドライアイスペレットの詰りを検出するとドライアイスペレットの詰まり解除動作を行い、さらに前記ドライアイスペレットの詰まりを解除できないときは、詰まり発生異常信号を出力し、ロボットの動作を停止させる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。
【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ペレットの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。
【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ペ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。
【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ペ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ペ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ペ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ペレットの詰まりを検出する手段を備え、前記ドライアイスペレットの詰りを検出するとドライアイスペレットの詰まり解除動作を行い、さらに前記ドライアイスペレットの詰まりを解除できないときは、詰まり発生異常信号を出力し、ロボットの動作を停止させるものである。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ペレットの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ペ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１９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１２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、２５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２６、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１１０）、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、１７  集塵装置、１８  集塵用ダクト、１９  安全柵、２０  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
【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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