JP2008307638A - 壁面研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】壁面の研磨作業を機械化することができ、その研磨状態も手作業と同等に仕上げることができる壁面研磨装置を提供すること。
【解決手段】外周面に研磨布１４が取り付けられ回転駆動されるローラ１１と、このローラ１１を研磨対象面に倣わせるローラ軸１３の揺動機構１５と、ローラ１１を研磨対象面に一定押付力で押し付ける押付機構１９とを備える。回転ローラ１１の外周に研磨布１４を取り付けて研磨対象面に倣わせるとともに、一定押し付け力で押し付けて研磨するようにし、ツールマークを極力目立たなくし、重なり部分の削りすぎもなく、手作業のように仕上げられるようになる。
【選択図】図１

Description

この発明は壁面研磨装置に関し、アルミパネルなどの金属壁面を研磨できるようにしたもので、特にビルなどの外壁面の研磨作業に好適なものである。

構造物の壁面に対する作業の1つに、アルミパネルなどの金属壁面を研磨する作業があり、従来、治具として平板に棒状の握りを備えたものに研磨布を取り付けておき、屋上のルーフカーなどから有人ケージを吊り下げ、壁面に沿って昇降させつつケージ内の作業者が治具を用いて行う手作業によって研磨を行っていた。

この研磨作業は力が必要な単純な繰り返し作業であり、作業者にとってかなりきつい作業であることから機械化することが望まれている。

このような壁面に対する作業を機械化する装置として、特許文献１に外壁面作業装置が開示されており、ゴンドラ装置の作業用ケージにアーム機構を搭載し、アーム機構の先端に工具ヘッドを設け，工具ヘッドを壁面に対して上下および前後左右に移動できるようにし、工具ヘッドに工具ユニットとしてドリルユニットや回転ブラシユニットを取り付けて穿孔作業や清掃作業を行うものが提案されている。

そこで、この壁面研磨作業に対しては、工具ユニットとして汎用の研磨工具として使用されている回転ディスク式のものや往復振動式のものなどを使用することが考えられる。
特開２００６−８２１７８号公報

ところが、汎用の研磨工具では、円盤に研磨布を取り付け回転させながら移動して研磨する回転ディスク式場合には、図９（ａ）に示すように、円弧状のツールマークがかなり目立つとともに、重なり部分が大きく削れるなど、手作業のような仕上がり状態にすることができない。

また、往復振動式のバイブレータの表面に研磨布を取り付けて振動させながら振動方向と直交する方向に移動しながら研磨する往復振動式の場合には、図９（ｂ）に示すように、オービタル振動特有の小さな円弧状のツールマークが残ってしまうという問題がある。

この発明は、上記従来技術が有する課題に鑑みてなされたもので、壁面の研磨作業を機械化することができ、その研磨状態も手作業と同等に仕上げることができる壁面研磨装置を提供しようとするものである。

上記課題を解決するためこの発明の請求項１にかかる壁面研磨装置は、外周面に研磨布が取り付けられるとともに、回転駆動されるローラと、このローラを研磨対象面に倣わせるローラ軸の揺動機構と、前記ローラを研磨対象面に一定押付力で押し付ける押付機構と、を備えることを特徴とするものである。

この壁面研磨装置によれば、外周面に研磨布が取り付けられるとともに、回転駆動されるローラと、このローラを研磨対象面に倣わせるローラ軸の揺動機構と、前記ローラを研磨対象面に一定押付力で押し付ける押付機構と、を備えており、回転ローラの外周に研磨布を取り付けて研磨対象面に倣わせるとともに、一定押し付け力で押し付けて研磨することができ、ツールマークを極力目立たなくできるとともに、重なり部分の削りすぎもなく、手作業のように仕上げることができるようになる。

これにより、研磨作業の高能率化を図るとともに、作業者の負担を大幅に軽減できるようになる。

また、この発明の請求項２にかかる壁面研磨装置は、請求項１記載の構成に加え、前記研磨布の前記ローラ外周面への貼り合わせ面を少なくとも一周するスパイラル状としたことを特徴とするものである。

この壁面研磨装置によれば、前記研磨布の前記ローラ外周面への貼り合わせ面を少なくとも一周するスパイラル状としており、貼り合せ部分による回転振動を抑えるようにしている。

さらに、この発明の請求項３にかかる壁面研磨装置は、請求項１または２記載の構成に加え、前記研磨布の前記ローラ外周面への貼り合わせ面に、スパイラル状の溝を形成したことを特徴とするものである。

この壁面研磨装置によれば、前記研磨布の前記ローラ外周面への貼り合わせ面に、スパイラル状の溝を形成しており、貼り合せ部分による回転振動を抑えるようにするとともに、スパイラル状の溝を利用して研磨剤をローラ外周全体に均一に塗布できるようにしている。

また、この発明の請求項４にかかる壁面研磨装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の構成に加え、前記ローラの前記研磨布の表面に研磨剤を供給する研磨剤タンクと研磨剤供給ポンプを設けたことを特徴とするものである。

この壁面研磨装置によれば、前記ローラの前記研磨布の表面に研磨剤を供給する研磨剤タンクと研磨剤供給ポンプを設けるようにしており、研磨剤タンクから研磨剤供給ポンプで研磨剤を供給することで、研磨剤の供給も機械化して、効率的に研磨できるようにしている。

さらに、この発明の請求項５にかかる壁面研磨装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の構成に加え、前記ローラのローラ軸の方向を変更可能な姿勢変更機構を設けたことを特徴とするものである。

この壁面研磨装置によれば、前記ローラのローラ軸の方向を変更可能な姿勢変更機構を設けるようにしており、研磨対象面の状態に応じてローラの姿勢を変えることで、研磨移動方向を調整して最適な研磨ができるようになる。

また、この発明の請求項６にかかる壁面研磨装置は、前記請求項１〜５のいずれかに記載の壁面研磨装置に、作業用ロボットに取付可能な取付台または手動作業用ハンドルを設けたことを特徴とするものである。

この壁面研磨装置によれば、作業用ロボットに取付可能な取付台または手動作業用ハンドルを設けるようにしており、作業用ロボットによる研磨作業の自動化や手作業による工具として効率的に研磨作業ができるようになる。

この発明の請求項１にかかる壁面研磨装置によれば、外周面に研磨布が取り付けられるとともに、回転駆動されるローラと、このローラを研磨対象面に倣わせるローラ軸の揺動機構と、前記ローラを研磨対象面に一定押付力で押し付ける押付機構と、を備えているので、回転ローラの外周に研磨布を取り付けて研磨対象面に倣わせるとともに、一定押し付け力で押し付けて研磨することができ、ツールマークを極力目立たなくできるとともに、重なり部分の削りすぎもなく、手作業のように仕上げて研磨することができる。

これにより、研磨作業の高能率化を図るとともに、作業者の負担を大幅に軽減することができる。

また、この発明の請求項２にかかる壁面研磨装置によれば、前記研磨布の前記ローラ外周面への貼り合わせ面を少なくとも一周するスパイラル状としたので、貼り合せ部分による回転振動を抑えることができ、安定した状態で研磨することができる。

さらに、この発明の請求項３にかかる壁面研磨装置によれば、前記研磨布の前記ローラ外周面への貼り合わせ面に、スパイラル状の溝を形成したので、貼り合せ部分による回転振動を抑えることができるとともに、スパイラル状の溝を利用して研磨剤をローラ外周全体に均一に塗布することができる。

また、この発明の請求項４にかかる壁面研磨装置によれば、前記ローラの前記研磨布の表面に研磨剤を供給する研磨剤タンクと研磨剤供給ポンプを設けるようにしたので、研磨剤タンクから研磨剤供給ポンプで研磨剤を供給することで、研磨剤の供給も機械化して、効率的に研磨することができる。

さらに、この発明の請求項５にかかる壁面研磨装置によれば、前記ローラのローラ軸の方向を変更可能な姿勢変更機構を設けるようにしたので、研磨対象面の状態に応じてローラの姿勢を変えることができ、研磨移動方向を調整して最適な研磨をすることができる。

また、この発明の請求項６にかかる壁面研磨装置によれば、作業用ロボットに取付可能な取付台または手動作業用ハンドルを設けるようにしたので、作業用ロボットによる研磨作業の自動化や手作業による工具として効率的に研磨作業をおこなうことができる。

以下、この発明の一実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１〜図３はこの発明の壁面研磨装置の一実施の形態にかかり、図１は概略正面図、図２は概略平面図、図３は概略右側面図である。

この壁面研磨装置１０は、例えば図４に示すように、建築物の外壁面を構成するアルミパネルＰの研磨に使用されるもので、建築物の屋上のルーフカーなどから垂下されたワイヤロープ１を介して壁面Ｐに沿って昇降されるゴンドラ装置の作業用ケージ２に搭載された作業用ロボットを構成するアーム機構３の先端の工具ヘッド４に取り付ける工具ユニットとして使用され、アーム機構３で工具ヘッド４を壁面に沿って移動しながら研磨作業を行うようにするものであり、研磨布が取り付けられたローラを回転駆動するとともに、研磨剤を供給して研磨できるようにしてある。

これにより、研磨作業を機械化し、作業者を、力が必要な単純な繰り返し作業から解放できるようにする。

この壁面研磨装置１０では、外周面に研磨布が取り付けられる中空円筒状のローラ１１を備え、このローラ１１は一側面が開口した直方体の箱状の装置本体１２にローラ軸１３にキーを介して連結されて回転可能に軸受で支持され、ローラ１１の円筒側面の一部が装置本体１２の開口から突き出すようになっている。

ローラ軸１３の一端には、プーリ１３ａが取り付けられ、装置本体１２の開口と対向する背面の外側に取り付けたモータ１３ｂのプーリ１３ｃとの間に巻き掛けられたベルト１３ｄを介して回転駆動できるようになっている。

この研磨布が取り付けられるローラ１１は、図５に示すように、金属製の円筒体１１ａの外周面にスポンジ１１ｂが接着してあり、例えば厚さ６ｍｍの発泡ポリエチレンスポンジを接着してある。そして、このスポンジ１１ｂの外周に面ファスナを介して研磨布１４が取り付けられる。

この研磨布１４は、ローラ１１の回転にともなう振動を軽減するため、円周方向に均等に貼り合わせ面１４ａが位置するように１条ないし複数条のスパイラル状に形成してあり、例えば図５（ｃ）に示すように、１条のスパイラルで構成してある。

また、このローラ１１では、研磨布１４の表面に研磨剤を供給しながら研磨作業を行うことから、貼り合わせ面１４ａに対応して１条ないし複数条のスパイラル状の溝１４ｂが形成してあり、ローラ１１の回転により、研磨布１４の表面に供給される研磨剤をスパイラル状の溝１４ｂによって均一に研磨布１４の表面に分散できるようにしてあり、例えば図５（ｄ）に示すように、１条のスパイラル状の溝１４ｂで構成してある。

このようなローラ１１の研磨布１４の貼り合わせ面１４ａおよびスパイラル状の溝１４ｂは、図５に示した１条のスパイラルで構成する場合に限らず、図６に示すように多重のスパイラル状に貼り合わせ面１４ａおよび溝１４ｂを構成したり、中央部から両端部に向かって逆方向のスパイラルで構成するようにしても良く、この場合でも１条ないし多条のいずれであっても良い。

また、このローラ１１と箱状の装置本体１２との間には、研磨剤を均一に分散させるとともに、飛散防止のため上部および両側部にスクイジーが設けてあり、ローラ１１の表面の研磨布１４に接触している。

このようなローラ１１を壁面であるアルミパネルＰに倣わせるため、装置本体１２のロール軸方向の中間部上下および背面がコ字状の揺動支持ホルダ１５で囲まれ、上下の揺動ピン１５ａでローラ軸１３を水平とした状態で水平面内で中央部を中心に左右に揺動できるようにしてあり、揺動支持ホルダ１５の揺動ピン１５ａの両側に取り付けた２つのスプリングプランジャ１５ｂのロッドを装置本体１２の背面に当てることによってローラ１１をアルミパネルＰに倣わせることができるようにしてある。

この壁面研磨装置１０では、作業用ロボットに取り付けて工具ユニットとして使用するため、取付台１６が設けられ、取付台１６を介して作業用ロボットを構成するアーム機構３の工具ヘッド４にボルトなどで固定する。

この取付台１６にリニアガイドを介してスライド台１７が設けられ、このスライド台１７にローラ１１のローラ軸１３を垂直状態と水平状態とに姿勢を換える姿勢変更機構１８が設けられ、９０度回動する回動台１８ａに揺動支持ホルダ１５の背面がボルトで取り付けられる。この姿勢変更機構１８はロータリテーブルで構成され、固定台１８ｂに対して回動台１８ａが回動可能に支持され、ロータリシリンダによって駆動されるようになっている。

また、この壁面研磨装置１０では、ローラ１１の外表面の研磨布１４をアルミパネルＰに一定の押し付け力で押し付けて研磨できるように押付機構１９が設けてある。この押付機構１９は、取付台１６上に固定された固定板１９ａに押圧用シリンダ１９ｂが取り付けられ、ロッドがスライド台１７に連結してあり、押圧用シリンダ１９ｂを制御することで一定の押圧力でスライド台１７より前方に搭載された部材全体を前方に押し出すようになっている。

さらに、固定板１９ａ上には、研磨剤タンク２０が搭載され、研磨剤のアルミナ粉が沈澱しないように攪拌する攪拌機２０ａが備えられるとともに、レベルゲージ２０ｂが取り付けてある。そして、この研磨剤タンク２０から研磨剤をローラ１１の表面に供給するため研磨剤供給ポンプ２１が備えてあり、ホースを介して供給できるようにしてある。

このように構成した壁面研磨装置１０では、次のようにしてアルミパネルＰの研磨が行われる。

まず、作業用ケージ２に搭載された作業用ロボットを構成するアーム機構３の工具ヘッド４に、工具ユニットとしてこの壁面研磨装置１０の取付台１６を固定する。

そして、ローラ１１の外周面に研磨布１４をスパイラル上に巻きつけて面ファスナで固定する。この研磨布１４の取付状態では、研磨布１４の貼り合わせ面１４ａにスパイラル状に溝１４ｂが形成された状態となる。

このローラ１１を研磨対象となるアルミパネルＰに対して移動方向を定め、移動方向に対する直角方向に対しローラ軸１３を僅かに傾けた角度に姿勢変更機構１８で設定する。このローラ軸１３の設定は、例えば図７に示すように、実験結果によれば、ローラ１１の移動方向をアルミパネルＰの圧延方向に合わせて研磨することで、きれいに仕上げることができるとともに、移動直角方向に対してローラ軸１３を５度程度傾けて研磨することで研磨跡を極力抑えることができる。

こののち、ローラ１１を回転駆動するとともに、押付機構１９で一定の押付力で押し付け、研磨剤を研磨剤ポンプ２１から連続的、あるいは間欠的に供給し研磨を行う。

そして、このローラ１１による研磨幅を２００ｍｍ程度とし、左右に３０００ｍｍ程度移動した後、隣接する部分とわずかに重なるようにして研磨を行うことを繰り返す。

これにより、作業用ロボットによりアルミパネルＰの研磨作業を機械化することができる。

このような壁面研磨装置１０では、研磨布１４の貼り合わせ面１４ａがスパイラル状にしてあるので、円周上に均等に貼り合わせ部分が位置することになり、ローラ１１の回転にともなう振動を極力抑えることができる。また、貼り合わせ面１４ａに沿って溝１４ｂを形成してあるので、研磨布１４の表面に供給される研磨剤がスパイラル状の溝１４ａとローラ１１の回転にともなう遠心力の作用で、均一に分散させることができる。

このような壁面研磨装置１０による研磨では、ローラ１１の表面とアルミパネルＰとの相対速度が研磨効率に大きく影響することになるが、実験によれば、これまでの手作業による研磨作業を解析したところ、相対速度が１．５〜２．０ｍ／ｓｅｃであることから、本装置では、ローラ１１の直径を８０〜１４０ｍｍ、ローラの回転速度を２００〜３０００ｒｐｍ、これらの値から定まるローラの相対速度を０．８〜２２ｍ／ｓｅｃとする。

ローラの直径が８０ｍｍより小さくなると、研磨布の貼り付けが困難になる一方、１４０ｍｍを超えて大きくなると、遠心力による研磨剤の飛散が多くなる。また、ローラの回転速度が２００ｒｐｍより低いと、研磨効率が低下する一方、３０００ｒｐｍを超えて高くしても研磨効率の向上が期待できない。

さらに、ローラの押し付け力は、研磨作業に最も重要な因子のひとつであり、ツールマークや研磨状況から２〜３ｋｇ程度が良好であった。

なお、上記実施の形態では、ローラを回転駆動するため、装置本体１２の背面にモータを設置し、ベルト機構で駆動するように構成したが、ローラ内にモータを収納してローラを駆動する方式とすることもでき、小型コンパクト化を図ることが可能となる。

次の、この壁面研磨装置の他の一実施の形態について、図８により説明するが、すでに説明した上記実施の形態と同一部分については、同一記号を記し重複する説明は省略する。

この壁面研磨装置１０Ａでは、作業者が持って研磨作業を行うようにするものであり、ローラ１１の回転駆動をモータにより行うようにしてある。

この壁面研磨装置１０Ａでは、ローラ１１の円筒体１１ａの内部にモータが収納されてローラ１１自体を回転駆動可能とし、装置本体１２にローラ１１が回転可能に取り付けてある。そして、装置本体１２の開口と反対の平面に手動作業用ハンドル２２が取り付けてある。

なお、この壁面研磨装置１０Ａでは、壁面研磨装置１０での揺動支持ホルダ１５から装置本体１２の外側に取り付けられる機構の構成部品が省略され、その代わりに手動作業用ハンドル２２が装備されて構成されている。

このように構成した手動作業用の壁面研磨装置１０Ａでは、手動作業用ハンドル２２を持つ作業者によって、ローラ１１がアルミパネルＰに倣うように左右の押し付け力を調整して倣わせるとともに、全体を一定の押し付け力で押し付けるように操作されると同時に、ローラの姿勢も作業者によって定められる。

そして、ローラ１１の外周面にスパイラル状の貼り合わせ面１４ａを介して取り付けた研磨布１４に研磨剤を塗布するなどで研磨作業が行われる。

このような手動式とした場合でも、ローラに取り付けた研磨布１４が回転駆動されているので、従来の研磨に比べて力の小さくて済み、効率的に研磨を行うことができる。

なお、手動作業用の壁面研磨装置１０Ａについても、すでに説明した壁面研磨装置１０を構成する揺動支持ホルダ１５など装置本体１２の外側に設けられる機構を設けて構成しても良く、一層機能を向上して効率よく研磨することができる。

この発明の壁面研磨装置の一実施の形態にかかる概略正面図である。 この発明の壁面研磨装置の一実施の形態にかかる概略平面図である。 この発明の壁面研磨装置の一実施の形態にかかる概略右側面図の一部である。 この発明の壁面研磨装置の一実施の形態にかかり、ゴンドラ装置の作業用ケージに搭載された作業用ロボットの工具ユニットに適用した場合の概略説明図である。 この発明の壁面研磨装置の一実施の形態にかかり、それぞれローラの、縦断面図、横断面図、貼り合わせ面および溝の説明図である。 この発明の壁面研磨装置の一実施の形態にかかり、それぞれローラの溝の説明図である。 この発明の壁面研磨装置の一実施の形態にかかり、研磨作業状態の説明図である。 この発明の壁面研磨装置の他の一実施の形態にかかり、手動作業用に適用した場合の概略正面図および平面図である。 それぞれ従来の汎用機器による研磨作業状態の説明図である。

符号の説明

Ｐ アルミパネル（研磨対象の壁面）
１ ワイヤロープ
２ 作業用ケージ
３ アーム機構（作業用ロボット）
４ 工具ヘッド
１０ 壁面研磨装置（作業用ロボット用）
１０Ａ 壁面研磨装置（手動作業用）
１１ ローラ
１１ａ 円筒体
１１ｂ スポンジ
１２ 装置本体
１３ ローラ軸
１３ａ プーリ
１３ｂ モータ
１３ｃ プーリ
１３ｄ ベルト
１４ 研磨布
１４ａ 貼り合わせ面
１４ｂ スパイラル状の溝
１５ 揺動支持ホルダ
１５ａ 揺動ピン
１５ｂ スプリングプランジャ
１６ 取付台
１７ スライド台
１８ 姿勢変更機構
１８ａ 回動台
１８ｂ 固定台
１９ 押付機構
１９ａ 固定板
１９ｂ 押圧用シリンダ
２０ 研磨剤タンク
２０ａ 攪拌機
２０ｂ レベルゲージ
２１ 研磨剤供給ポンプ
２２ 手動作業用ハンドル

Claims (6)

1. 外周面に研磨布が取り付けられるとともに、回転駆動されるローラと、このローラを研磨対象面に倣わせるローラ軸の揺動機構と、前記ローラを研磨対象面に一定押付力で押し付ける押付機構と、を備えることを特徴とする壁面研磨装置。
2. 前記研磨布の前記ローラ外周面への貼り合わせ面を少なくとも一周するスパイラル状としたことを特徴とする請求項１記載の壁面研磨装置。
3. 前記研磨布の前記ローラ外周面への貼り合わせ面に、スパイラル状の溝を形成したことを特徴とする請求項１または２記載の壁面研磨装置。
4. 前記ローラの前記研磨布の表面に研磨剤を供給する研磨剤タンクと研磨剤供給ポンプを設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の壁面研磨装置。
5. 前記ローラのローラ軸の方向を変更可能な姿勢変更機構を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の壁面研磨装置。
6. 前記請求項１〜５のいずれかに記載の壁面研磨装置に、作業用ロボットに取付可能な取付台または手動作業用ハンドルを設けたことを特徴とする壁面研磨装置。

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