JP6740275B2

JP6740275B2 - 清掃装置

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Publication number: JP6740275B2
Application number: JP2018072047A
Authority: JP
Inventors: 足立　秀昭; 秀昭足立; 泰彦黒済; 賀彦樽井
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2018-04-04
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2020-08-12
Anticipated expiration: 2038-04-04
Also published as: CN110340718A; US10866411B2; CN209919429U; CN110340718B; DE102019002406A1; US20190310471A1; JP2019186632A

Description

本発明は、工作機械の加工領域内に設けられるカメラの対物レンズに付着物が付着することを防止するために設けられたレンズカバーを清掃する清掃装置に関する。

下記に示す特許文献１には、工作機械の加工領域内を撮像するカメラを、工作機械に設けることが開示されている。

特開２０１０−１５８７２６号公報

しかしながら、カメラは、加工領域内を撮像するため、カメラの対物レンズに切削液、切削屑等の付着物が付着してしまう。これにより、カメラが撮像した画像には、付着物が写ってしまうため、綺麗な画像が得られないという問題がある。また、付着物の量が多いと、撮像により得られた画像からでは加工領域内の状態がわからないという問題もある。対物レンズに付着物が付着するのを防止するために、透過性のレンズカバーで対物レンズをカバーすることも考えられるが、結局レンズカバーに付着物が付着するため、上記した問題は解決することができない。

そこで、本発明は、カメラの対物レンズをカバーするレンズカバーに付着する付着物を除去する清掃装置を提供することを目的とする。

本発明の態様は、清掃装置であって、工作機械の加工領域内に設けられるカメラの対物レンズをカバーし、且つ、透過性を有するレンズカバーと、前記レンズカバーを回転させるモータと、前記レンズカバーが回転したときに、少なくとも前記カメラの画角内にある前記レンズカバーの領域に付着した付着物を払拭する払拭部材と、を備える。

本発明によれば、綺麗な画像を得ることができる。

本実施の形態の清掃装置を構成する清掃機構部の斜視図である。図１に示す清掃機構部の断面図である。図１に示す払拭部材の形状および払拭部材とカメラとの相対的な位置関係の一例を示す図である。清掃装置の全体構成図である。変形例３における清掃機構部を説明するための図である。変形例５を説明するための図である。

本発明に係る清掃装置について、好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。

［実施の形態］
図１は、本実施の形態の清掃装置１０を構成する清掃機構部１２の斜視図、図２は、清掃機構部１２の断面図である。清掃装置１０は、工作機械の加工領域内に設けられるカメラＣａの対物レンズＣｌに付着物（例えば、切削液、切削屑）が付着することを防止するために設けられたレンズカバー１４を清掃する装置である。図１では、清掃機構部１２のハウジング１６内に設けられた構成要素を図示するために、ハウジング１６を透かして図示している。なお、カメラＣａは、撮像素子およびレンズ（対物レンズＣｌを含む）を少なくとも有する。

清掃機構部１２は、レンズカバー１４、ハウジング１６、シール部材１８、モータ２０、払拭部材２２、および、ブラケット２４を備える。

ハウジング１６は、開口部１４ａを有し、モータ２０およびカメラＣａを収納する。本実施の形態では、ハウジング１６は、断面が凹形状に形成されている。

レンズカバー１４は、ハウジング１６の開口部１４ａ全体を覆うようにハウジング１６に取り付けられている。このレンズカバー１４は、透過性を有し、カメラＣａの対物レンズＣｌをカバーする。つまり、レンズカバー１４は、対物レンズＣｌと対向するように配置されている。モータ２０およびカメラＣａは、レンズカバー１４とハウジング１６とで形成される空間２１内に設けられており、ハウジング１６によって支持されている。円形状のレンズカバー１４の半径は、対物レンズＣｌの直径よりも大きい。カメラＣａは、対物レンズＣｌがレンズカバー１４の中心位置とレンズカバー１４の外周との間に位置するように設けられている。

このように、レンズカバー１４とハウジング１６とで形成される空間２１内にカメラＣａおよびモータ２０を設けるので、付着物からカメラＣａおよびモータ２０を保護することができる。また、レンズカバー１４のカメラＣａ側の面（裏面）に付着物が付着することを防止することができる。

切削液、および、切削屑等の付着物が、レンズカバー１４とハウジング１６とで形成される空間２１内に侵入しないように、シール部材（例えば、Ｏリング等）１８は、レンズカバー１４とハウジング１６との間に設けられている。

モータ２０は、レンズカバー１４を回転させる駆動源である。モータ２０の駆動によって、レンズカバー１４は、モータ２０の回転軸２０ａを中心に回転する。円板状のレンズカバー１４の中心位置と、モータ２０の回転軸２０ａの中心位置とが略一致するように、レンズカバー１４は、モータ２０の回転軸２０ａに取り付けられている。

払拭部材２２は、レンズカバー１４のハウジング１６側とは反対側で、レンズカバー１４の表面に当接するように設けられている。払拭部材２２は、ブラケット２４を介してハウジング１６に固定されている。払拭部材２２は、例えば、ゴム樹脂で形成されたワイパーであってもよい。払拭部材２２は、レンズカバー１４が回転したときに、少なくともカメラＣａの画角内にあるレンズカバー１４の領域に付着した付着物を払拭する。払拭部材２２は、レンズカバー１４が回転することにより、レンズカバー１４上を摺動することで、少なくともカメラＣａの画角内にあるレンズカバー１４の領域に付着した付着物を払拭することができる。その結果、少なくともカメラＣａの画角内にあるレンズカバー１４の領域上にある付着物が除去され、綺麗な画像を得ることができる。

なお、本実施の形態では、払拭部材２２は、少なくともレンズカバー１４の回転中心位置からレンズカバー１４の外周端部まで、レンズカバー１４と当接するように設けられている。したがって、払拭部材２２は、レンズカバー１４の全面に付着した付着物を払拭することができる。

図３は、払拭部材２２の形状および払拭部材２２とカメラＣａとの相対的な位置関係の一例を示す図である。払拭部材２２は、レンズカバー１４の回転方向と逆方向に向かって屈曲した形状を有してもよい。つまり、払拭部材２２は、レンズカバー１４の回転方向に対して反った形状を有する。これにより、払拭部材２２で払拭された付着物がレンズカバー１４の外周側に移動しやすくなり、より効果的にレンズカバー１４に付着した付着物を除去することができる。

図３に示すように、重力方向と交差する方向に沿って被写体を撮像するようにカメラＣａを設ける場合は、レンズカバー１４の中心位置より下方（重力が働く方向）に払拭部材２２を設けてもよい。これにより、払拭部材２２で払拭された付着物は、重力によってレンズカバー１４の外周側に移動しやすくなり、より効果的にレンズカバー１４に付着した付着物を除去することができる。

払拭部材２２によってレンズカバー１４に付着した付着物を払拭しても、時間の経過とともに付着物が再びレンズカバー１４に付着してしまう。したがって、カメラＣａの対物レンズＣｌと対向する側からみた場合に、対物レンズＣｌと払拭部材２２との距離が所定距離以内にあって、払拭部材２２の回転方向側に対物レンズＣｌが位置するように、カメラＣａと払拭部材２２とを配置してもよい。これにより、カメラＣａは、付着物が除去された直後のレンズカバー１４を介して被写体を撮像することができるため、より綺麗な画像を得ることができる。

図４は、清掃装置１０の全体構成図である。清掃装置１０は、上述した清掃機構部１２と制御装置３０とを備える。制御装置３０は、少なくともＣＰＵ等のプロセッサとメモリとを有するコンピュータである。制御装置３０は、情報取得部３２、画像認識部３４、および、モータ制御部３６を備える。

情報取得部３２は、工作機械Ｍの加工状態を示す加工状態情報を取得する。情報取得部３２は、工作機械Ｍの制御装置（例えば、数値制御装置）ＮＣから加工状態情報を取得する。加工状態としては、工作機械Ｍの加工領域内に吐出される切削液の吐出量、工具を回転させる主軸の主軸回転数、工具の切削送り速度、および、工具の切り込み量のうち少なくとも１つを含む。したがって、情報取得部３２が取得する加工状態情報は、吐出量、主軸回転数、切削送り速度、および、切り込み量のうち、少なくとも１つを示す情報を含む。情報取得部３２は、取得した加工状態情報をモータ制御部３６に出力する。

吐出量が多い程、主軸回転数が高い程、切削送り速度が速い程、切り込み量が多い程、レンズカバー１４に付着する付着物が多くなる傾向にある。したがって、加工状態情報は、レンズカバー１４に付着する付着物の量を推定するのに資する情報を有すればよい。

画像認識部３４は、カメラＣａが撮像した画像を取得し、取得した画像に基づいてレンズカバー１４に付着した付着物の量を認識する。画像認識部３４は、例えば、レンズカバー１４に付着した切削液の滴の数を認識することで、切削液の量を認識することができる。また、画像認識部３４は、例えば、レンズカバー１４に付着した切削屑の面積に応じて、切削屑の量を認識することができる。画像認識部３４は、認識した付着物の量をモータ制御部３６に出力する。

モータ制御部３６は、情報取得部３２が取得した加工状態情報および画像認識部３４が認識した付着物の量の少なくとも一方に基づいて、モータ２０の回転数（回転軸２０ａの回転数）を制御する。モータ制御部３６は、情報取得部３２が取得した加工状態情報に含まれる切削液の吐出量が多い程、回転数が高くなるようにモータ２０を制御してもよい。モータ制御部３６は、情報取得部３２が取得した加工状態情報に含まれる主軸回転数が高い程、回転数が高くなるようにモータ２０を制御してもよい。モータ制御部３６は、情報取得部３２が取得した加工状態情報に含まれる切削送り速度が速い程、回転数が高くなるようにモータ２０を制御してもよい。モータ制御部３６は、情報取得部３２が取得した加工状態情報に含まれる切り込み量が多い程、回転数が高くなるようにモータ２０を制御してもよい。切削液の吐出量が多くなる程、主軸回転数が高くなる程、切削送り速度が速い程、および、切り込み量が多い程、レンズカバー１４に付着する付着物の量が多くなり易いので、これらの場合は、モータ２０の回転数を高くする。

また、モータ制御部３６は、画像認識部３４が認識したレンズカバー１４に付着した付着物の量が多い程、回転数が高くなるようにモータ２０を制御してもよい。モータ２０の回転数が高くなる程、より速く、より多くの付着物を払拭することができる。なお、レンズカバー１４に付着する付着物の量が少ないと推定（予測）される場合は、無駄にモータ２０の回転数が高くなることはないので、消費電力を抑えることができる。

［変形例］
上記実施の形態は、以下のような変形も可能である。

（変形例１）
情報取得部３２は、工作機械Ｍの加工状態が変化する前に、変化後の加工状態を示す加工状態情報を取得してもよい。この場合は、モータ制御部３６は、工作機械Ｍの加工状態が変化する前に、先だって変化後の加工状態情報に基づいてモータ２０の回転数を変えてもよい。

ここで、モータ２０の回転数を変化させる場合は、モータ制御部３６がモータ２０の回転数を変化させる制御をしてから、実際にモータ２０の回転数が変化するまでにタイムラグが生じる。このタイムラグの発生は、モータ制御部３６とモータ２０との間に介在する通信機器、モータ２０の回転軸２０ａの慣性、摩擦による回転抵抗等に起因する。このため、変化後の加工状態によってレンズカバー１４に付着する付着物の量が多くなる場合に、加工状態が変化した後にモータ２０の回転数を変える制御を行ったのでは、付着物の除去が間に合わず、綺麗な画像を撮ることができない場合がある。

しかしながら、本変形例１では、工作機械Ｍの加工状態が変化する前に、先だって変化後の加工状態情報に基づいてモータ２０の回転数を変えるので、実際に加工状態が変化するタイミングと、モータ２０の回転数が実際に変化するタイミングとの差（タイムラグ）を低減させることができる。

（変形例２）
レンズカバー１４および払拭部材２２の少なくとも一方に圧縮空気または洗浄液を供給する供給装置を工作機械Ｍに設けてもよい。これにより、レンズカバー１４および払拭部材２２の少なくとも一方を圧縮空気または洗浄液で洗浄することができる。

（変形例３）
上記の実施の形態および変形例１、２では、カメラＣａが１つの場合を例に挙げて説明したが、カメラＣａは複数であってもよい。カメラＣａを複数設けることで、例えば、得られた複数の画像から３次元画像を生成することができる。

図５は、変形例３における清掃機構部１２を説明するための図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については、同一の参照符号を付し、異なる部分だけを説明する。なお、図５では、カメラＣａの数を２つとし、一方のカメラＣａをＣａ１、他方のカメラＣａをＣａ２と呼ぶ場合がある。

図５に示すように、レンズカバー１４は、２つのカメラＣａ（Ｃａ１、Ｃａ２）の対物レンズＣｌをカバーする。つまり、レンズカバー１４は、２つのカメラＣａ（Ｃａ１、Ｃａ２）の対物レンズＣｌと対向するように配置されている。モータ２０および２つのカメラＣａ（Ｃａ１、Ｃａ２）は、レンズカバー１４とハウジング１６とで形成される空間２１内に設けられている。

また、払拭部材２２も２つのカメラＣａ（Ｃａ１、Ｃａ２）に対応して２つ設けられている。ここで、カメラＣａ１に対応する払拭部材２２を２２ａと呼び、カメラＣａ２に対応する払拭部材２２を２２ｂと呼ぶ場合がある。上記実施の形態で説明したように、この２つの払拭部材２２（２２ａ、２２ｂ）は、レンズカバー１４の回転方向と逆方向に向かって屈曲した形状を有してもよい。

また、対物レンズＣｌと対向する側からみた場合に、カメラＣａ１の対物レンズＣｌと払拭部材２２ａとの距離が所定距離以内にあって、払拭部材２２ａの回転方向側にカメラＣａ１の対物レンズＣｌが位置するように、カメラＣａ１と払拭部材２２ａとを配置してもよい。同様に、対物レンズＣｌと対向する側からみた場合に、カメラＣａ２の対物レンズＣｌと払拭部材２２ｂとの距離が所定距離以内にあって、払拭部材２２ｂの回転方向側にカメラＣａ２の対物レンズＣｌが位置するように、カメラＣａ２と払拭部材２２ｂとを配置してもよい。

図５に示すように、重力方向と交差する方向に沿って被写体を撮像するように２つのカメラＣａ１、Ｃａ２を設ける場合は、少なくとも一方の払拭部材２２をレンズカバー１４の中心位置より下方（重力が働く方向）に設けてもよい。また、２つの払拭部材２２（２２ａ、２２ｂ）を一体成形してもよい。

（変形例４）
上記の実施の形態および変形例１〜３では、カメラＣａの数と払拭部材２２の数を同じにしたが、払拭部材２２の数は、カメラＣａの数より多くてもよい。

（変形例５）
上記実施の形態および変形例１〜４では、１つの清掃装置１０（清掃機構部１２および制御装置３０）を１つの工作機械Ｍに対応して設けた。本変形例５では、図６に示すように、複数の工作機械Ｍの各々に対応して清掃機構部１２をそれぞれ設け、制御装置３０は、複数の清掃機構部１２を制御してもよい。この場合は、複数の清掃機構部１２と制御装置３０とで清掃装置１０が構成されることになる。

制御装置３０は、工作機械Ｍ毎にモータ２０の回転数を変えてもよい。つまり、工作機械Ｍ毎に清掃機構部１２のレンズカバー１４に付着する付着物の量が異なる場合があるので、付着物の量に応じて工作機械Ｍ毎にモータ２０の回転数を変えてもよい。この付着物の量は、工作機械Ｍの制御装置ＮＣから送られてきた加工状態情報および工作機械Ｍに対応して設けられたカメラＣａから送られてきた画像に基づいて推定することができる。

（変形例６）
上記実施の形態および変形例１〜４では、工作機械Ｍの制御装置ＮＣとは別個に、清掃装置１０の制御装置３０を設けたが、清掃装置１０の制御装置３０は、工作機械Ｍの制御装置ＮＣであってもよい。

［実施の形態から得られる技術的思想］
上記実施の形態および変形例１〜６から把握しうる技術的思想について、以下に記載する。

清掃装置（１０）は、工作機械（Ｍ）の加工領域内に設けられるカメラ（Ｃａ）の対物レンズ（Ｃｌ）をカバーし、且つ、透過性を有するレンズカバー（１４）と、レンズカバー（１４）を回転させるモータ（２０）と、レンズカバー（１４）が回転したときに、少なくともカメラ（Ｃａ）の画角内にあるレンズカバー（１４）の領域に付着した付着物を払拭する払拭部材（２２）と、を備える。

これにより、少なくともカメラ（Ｃａ）の画角内にあるレンズカバー（１４）の領域に付着した付着物を除去することができるので、綺麗な画像を得ることができる。

清掃装置（１０）は、開口部（１４ａ）を有し、カメラ（Ｃａ）およびモータ（２０）を収納するハウジング（１６）と、ハウジング（１６）と、開口部（１４ａ）を覆うレンズカバー（１４）との間に設けられたシール部材（１８）と、レンズカバー（１４）のハウジング（１６）側とは反対側に設けられた払拭部材（２２）を、ハウジング（１６）に固定するためのブラケット（２４）と、を備えてもよい。これにより、付着物からカメラ（Ｃａ）およびモータ（２０）を保護することができるとともに、レンズカバー（１４）のカメラ（Ｃａ）側の面に付着物が付着することを防止することができる。

清掃装置（１０）は、工作機械（Ｍ）の加工状態を示す加工状態情報を取得する情報取得部（３２）と、情報取得部（３２）が取得した加工状態情報に基づいてモータ（２０）の回転数を制御するモータ制御部（３６）と、を備えてもよい。加工状態は、加工領域内に吐出される切削液の吐出量、工具を回転させる主軸の主軸回転数、工具の切削送り速度、および、工具の切り込み量のうち少なくとも１つを含んでもよい。これにより、レンズカバー（１４）に付着する付着物が多くなる場合であっても、迅速により多くの付着物を除去することができ、綺麗な画像を得ることができる。また、付着物の量が少なくなる場合には、無駄にモータ（２０）の回転数が高くなることがないので、消費電力を抑えることができる。

情報取得部（３２）は、工作機械（Ｍ）の加工状態が変化する前に、変化後の加工状態を示す加工状態情報を取得してもよい。モータ制御部（３６）は、工作機械（Ｍ）の加工状態が変化する前に、先だって変化後の加工状態情報に基づいてモータ（２０）の回転数を変えてもよい。これにより、実際に加工状態が変化するタイミングと、モータ（２０）の回転数が実際に変化するタイミングとの差（タイムラグ）を低減させることができる。

清掃装置（１０）は、カメラ（Ｃａ）が撮像した画像を取得して、レンズカバー（１４）に付着した付着物の量を認識する画像認識部（３４）と、画像認識部（３４）が認識した付着物の量に基づいてモータ（２０）の回転数を制御するモータ制御部（３６）と、を備えてもよい。これにより、レンズカバー（１４）に付着する付着物が多くなる場合であっても、迅速により多くの付着物を除去することができ、綺麗な画像を得ることができる。また、付着物の量が少なくなる場合には、無駄にモータ（２０）の回転数を上げることがないので、消費電力を抑えることができる。

１０…清掃装置１２…清掃機構部
１４…レンズカバー１４ａ…開口部
１６…ハウジング１８…シール部材
２０…モータ２０ａ…回転軸
２１…空間２２…払拭部材
２４…ブラケット３０、ＮＣ…制御装置
３２…情報取得部３４…画像認識部
３６…モータ制御部Ｃａ…カメラ
Ｃｌ…対物レンズＭ…工作機械

Claims

工作機械の加工領域内に設けられるカメラの対物レンズをカバーし、且つ、透過性を有するレンズカバーと、
前記レンズカバーを回転させるモータと、
前記レンズカバーが回転したときに、少なくとも前記カメラの画角内にある前記レンズカバーの領域に付着した付着物を払拭する払拭部材と、
前記工作機械の加工状態を示す加工状態情報を取得する情報取得部と、
前記情報取得部が取得した前記加工状態情報に基づいて前記モータの回転数を制御するモータ制御部と、
を備え、
前記加工状態は、前記加工領域内に吐出される切削液の吐出量、工具を回転させる主軸の主軸回転数、前記工具の切削送り速度、および、前記工具の切り込み量のうち少なくとも１つを含む、清掃装置。
請求項１に記載の清掃装置であって、
開口部を有し、前記カメラおよび前記モータを収納するハウジングと、
前記ハウジングと、前記開口部を覆う前記レンズカバーとの間に設けられたシール部材と、
前記レンズカバーの前記ハウジング側とは反対側に設けられた前記払拭部材を、前記ハウジングに固定するためのブラケットと、
を備える、清掃装置。
請求項１または２に記載の清掃装置であって、
前記情報取得部は、前記工作機械の前記加工状態が変化する前に、変化後の前記加工状態を示す前記加工状態情報を取得し、
前記モータ制御部は、前記工作機械の前記加工状態が変化する前に、先だって変化後の前記加工状態情報に基づいて前記モータの回転数を変える、清掃装置。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の清掃装置であって、
前記カメラが撮像した画像を取得して、前記レンズカバーに付着した前記付着物の量を認識する画像認識部を備え、
前記モータ制御部は、前記情報取得部が取得した前記加工状態情報および前記画像認識部が認識した前記付着物の量に基づいて前記モータの回転数を制御する、清掃装置。