JP2011224724A - ワーク磨き装置 - Google Patents

Abstract

【課題】円筒形状または円柱形状のワークの磨き作業が行え、１台の装置でボルトとナットの両方の磨き作業が行えるワーク磨き装置を提供することにある。
【解決手段】本発明に係るワーク磨き装置１０は、略円筒形状または略円柱形状のワークを保持し回転駆動されるチャック１６１と、ワークの内周面または外周面に接触してその表面を磨くブラシ本体１３２と、ブラシ本体１３２をワークの内周面または外周面に押圧させるブラシ押圧用シリンダー２０８と、ブラシ本体１３２をワークの高さ方向に移動させるブラシ昇降用シリンダー２０６と、を備えるものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、ボルトやナット等のワークの表面を清掃するワーク清掃装置に関し、特に、円筒形状または円柱形状を有するワークの清掃が可能なワーク清掃装置に関する。

ガスタービン等の大型装置の定期的な検査時には、大型装置の分解に伴って取り外されるボルトやナットは、その表面を磨いて汚れを除去した上で再利用される。ここで、このボルトやナットの表面を磨く作業は、作業者がボルトやナットを１本ずつ手で持ち、これを回転駆動されるブラシに押し当てることによって従来行われていた。しかし、１回の検査によって数百から数千のボルトやナットが取り外されるので、１個ずつ手作業で磨き作業を行うのは作業性が悪いという問題があった。また、回転するブラシによってボルトやナットが弾かれる場合もあり、作業に危険が伴うという問題もあった。更に、磨き作業に際しては、ボルトやナットから出た粉塵が多く飛散する。従って、作業は周囲から隔離した場所で行われ、作業者はビニール合羽を身にまとい、防塵用のマスクや眼鏡や手袋等を着用する必要があるため、作業環境が劣悪であるという問題もあった。

そこで、ボルトやナット等のワークを磨く作業を機械化して上記のような問題を解消すべく、ワーク磨き装置が従来提唱されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。特許文献１のワーク磨き装置（ボルト自動研磨装置）によれば、ボルトの研磨を機械で自動的に行うことができる。一方、特許文献２のワーク磨き装置（ナット自動研磨装置）によれば、ナットを自動的に研磨することができる。

特開平６−７１５１４号公報 特開平６−７１５１５号広報

しかし、特許文献１や特許文献２の従来のワーク磨き装置によれば、ボルトのみ或いはナットのみのいずれか一方しか磨くことができないので、ボルトとナットを磨くためには、その両方の装置を設置する必要があり、コストアップ及び装置管理の複雑化につながるという問題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、円筒形状または円柱形状のワークの磨き作業が行え、１台の装置でボルトとナットの両方の磨き作業が行えるワーク磨き装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。すなわち、本発明に係るワーク磨き装置は、略円筒形状または略円柱形状のワークを保持し回転駆動される保持手段と、前記ワークの内周面または外周面に接触してその表面を磨く周面磨き手段と、前記周面磨き手段を前記保持手段で保持された前記ワークの径方向に移動させて、該ワーク周面に押圧させる周面押圧手段と、前記周面磨き手段を前記保持手段で保持された前記ワークの高さ方向に移動させる高さ方向移動手段と、を備えることを特徴とする。このような構成によれば、周面磨き手段が、回転駆動されるワーク周面に押圧され、且つ、その状態でワークの高さ方向に移動する。これにより、ワーク周面の全体に渡って、その表面に付着した汚れ等の異物が周面磨き手段によって除去される。

また、本発明に係るワーク磨き装置は、前記周面磨き手段が、回転駆動されることを特徴とする。このような構成によれば、ワークの周面に付着した汚れ等の異物が、周面磨き手段によってより確実に除去される。

また、本発明に係るワーク磨き装置は、前記周面磨き手段が、所定の大きさ以上の外力の作用に対して、前記保持手段で保持された前記ワークから離間する方向に揺動可能に設けられたことを特徴とする。

また、本発明に係るワーク磨き装置は、前記ワークの端面に接触してその表面を磨く端面磨き手段を更に備えることを特徴とする。このような構成によれば、端面磨き手段が回転駆動されるワークの端面に押圧されることにより、ワークの端面全体に渡って、その表面に付着した汚れ等の異物が端面磨き手段によって除去される。

また、本発明に係るワーク磨き装置は、前記端面磨き手段が、回転駆動されることを特徴とする。ワークの端面に付着した汚れ等の異物が、端面磨き手段によってより確実に除去される。

また、本発明に係るワーク磨き装置は、前記周面磨き手段が前記ワークの高さ方向における下限位置に位置することを検知する下限位置検出センサを更に備えることを特徴とする。このような構成によれば、前記高さ方向移動手段の動作を、容易且つ確実に制御することができる。

また、本発明に係るワーク磨き装置は、前記周面磨き手段が前記ワークの高さ方向における上限位置に位置することを検知する上限位置検出センサを更に備えることを特徴とする。このような構成によれば、前記高さ方向移動手段の動作を、容易且つ確実に制御することができる。

また、本発明に係るワーク磨き装置は、前記保持手段を複数個備え、各保持手段は、前記ワークの磨き作業を行うための加工位置と、前記ワークの交換作業を行うための待機位置とへ移動可能に設けられたことを特徴とする。このような構成によれば、加工位置にある保持手段に保持されたワークに対して磨き作業を行っている間に、待機位置にある他の保持手段に保持されたワークを取り外して新たなワークに交換することができる。これにより、ある１のワークについての磨き作業が完了してから、次のワークの磨き作業を開始するまでの時間を短縮することができる。

本発明に係るワーク磨き装置によれば、略円筒形状または略円柱形状を有するワークであれば、その内周面または外周面の全体を磨くことができる。これにより、１台の装置でボルトとナットの両方の磨き作業を行うことができ、コストダウン及び省スペース化を図ることができる。

本発明の実施形態に係るワーク磨き装置１０の構成を示す図であり、正面側から見た概略縦断面図。 本発明の実施形態に係るワーク磨き装置１０の構成を示す図であり、側方から見たある断面を示す概略縦断面図。 図２においてワーク周辺を拡大した部分拡大図。 本発明の実施形態に係るワーク磨き装置１０の構成を示す図であり、側方から見た他の断面を示す概略縦断面図。 周面用ブラシユニット１３の支持構造を示す概略斜視図。 ベッド１６の構成を示す概略平面図。 端面用ブラシユニット１７の周辺を示す概略平面図。 図７におけるＡ−Ａ´断面図。 角度調節金具１７１の構成を示す概略斜視図。 駆動機構１８の動作を説明するための動作説明図。 周面用ブラシユニット１３の支持構造の作用効果を説明するための説明図。 周面用ブラシユニット１３の支持構造の作用効果を説明するための説明図。 ボルトＢの磨き作業を説明するための説明図。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。まず、本発明の実施形態に係るワーク磨き装置の構成について説明する。図１乃至図４は、本実施形態に係るワーク磨き装置１０の構成を示す図であり、図１は正面側から見た概略縦断面図、図２は側方から見たある断面を示す概略縦断面図、図３は図２においてワーク周辺を拡大した部分拡大図、図４は側方から見た他の断面を示す概略縦断面図である。ワーク磨き装置１０は、固定設置された装置本体１１と、この装置本体１１の上部に上下動可能且つ水平動可能に支持された工具ヘッド１２と、この工具ヘッド１２に固定された周面用ブラシユニット１３と、工具ヘッド支持材２０５と一体的に上下動する上限位置検出センサ１４及び下限位置検出センサ１５と、装置本体１１の高さ方向中央部にあり、図１の紙面上で左右方向にスライド可能に設けられたベッド１６と、装置本体１１に支持されてベッド１６の上方位置に配置された端面用ブラシユニット１７と、装置本体１１の下部にあり、図１の紙面上で上下方向にスライド可能に設けられた駆動機構１８と、ベッド１６の下方に設けられたダスト回収ユニット１９と、を備えるものである。

工具ヘッド１２は、周面用ブラシユニット１３を支持するとともにその位置を操作するためのものである。この工具ヘッド１２は、図２に示すように、スライド機構２０によって、装置本体１１に対して上下動可能に且つ水平動可能に支持されている。このスライド機構２０は、一端が支持部材２０１の上部に他端が固定用ブラケット２０２にそれぞれ固定されたガイド２０４と、このガイド２０４に沿ってスライド可能に設けられた工具ヘッド支持材２０５と、支持部材２０１の上部に設置されたブラシ昇降用シリンダー２０６（高さ方向移動手段）と、ブラシ昇降用シリンダー２０６から出没自在に設けられてその先端が工具ヘッド支持材２０５に固定されたブラシ昇降用ピストン（不図示）と、工具ヘッド支持材２０５から水平方向に突出して工具ヘッドをスライド可能に支持する工具ヘッドガイド２０７と、工具ヘッドガイド２０７の上に設置されたブラシ押圧用シリンダー２０８（周面押圧手段）と、ブラシ押圧用シリンダー２０８から出没自在に設けられてその先端が工具ヘッド１２に固定されたブラシ押圧用ピストン２０９（周面押圧手段）とを有している。

このような構成によれば、ブラシ押圧用シリンダー２０８への空気の入出力が制御部（不図示）によって制御され、ブラシ押圧用ピストン２０９が突出状態または没入状態のいずれかの状態に切り換わると、ブラシ押圧用ピストン２０９に固定された工具ヘッド１２が装置前後方向にスライドし、これに伴って周面用ブラシユニット１３が装置前後方向に移動する。尚、本実施形態では、ブラシ押圧用ピストン２０９が突出状態である時に、周面用ブラシユニット１３がワークの中心位置の真上に位置する一方、ブラシ押圧用ピストン２０９が没入状態である時に、周面用ブラシユニット１３がワークの中心位置の真上から外れるように設定している。

また、ブラシ昇降用シリンダー２０６への空気の入出力が制御部（不図示）によって制御され、ブラシ昇降用ピストンが突出状態または没入状態のいずれかの状態に切り換わると、ブラシ昇降用ピストンに固定された工具ヘッド支持材２０５がガイド２０４に沿って上下方向にスライドし、これに伴って周面用ブラシユニット１３が上下方向に移動する。そして、周面用ブラシユニット１３は、下限位置検出センサ１５により、工具ヘッド支持材２０５の底部がストッパ２０３の頭部に接触する位置までしか下降できないようになっている。また、ストッパ２０３を廻して固定用ブラケット２０２への螺合深さを調節すれば、その頭部が固定用ブラケット２０２から突出する高さを調節可能となっている。

周面用ブラシユニット１３は、ワークの内周面または外周面を磨く、すなわち付着した汚れ等の異物を掻き落として除去するためのものである。尚、本発明においてワークとは、磨き作業の対象物であって、略円筒形状または略円柱形状を有するものを意味する。この周面用ブラシユニット１３は、図３及び図４に示すように、工具ヘッド１２によって支持されるエアグラインダー１３１と、このエアグラインダー１３１の先端に装着されて回転駆動されるブラシ本体（周面磨き手段）１３２とを有している。尚、エアグラインダー１３１の回転数は、制御部（不図示）によって制御されている。そして、このように構成される周面用ブラシユニット１３は、工具ヘッド１２により、チャックで保持されたワークから離間する方向へ揺動可能に支持されている。図５は、周面用ブラシユニット１３の支持構造を示す概略斜視図である。周面用ブラシユニット１３は、その構成要素であるエアグラインダー１３１が、固定金具１３３を介して回動体１３４に固定されている。そして、この回動体１３４の左右両端から突出する回動支軸１３５が、工具ヘッド１２によって回動自在に支持されている。また、回動体１３４の左右両端部における装置背面側には、工具ヘッド１２に一端が固定された付勢バネ１３６の他端がそれぞれ固定されている。更に、回動体１３４の左右両端部における装置前面側には、工具ヘッド１２から突出して設けられた規制部材１３７の先端がそれぞれ当接している。

尚、本実施形態では、本発明に係る周面磨き手段としてブラシを用いたが、ワークの周面に付着した異物等を除去可能なものであれば、周面磨き手段として例えば不織布を用いてもよい。また、周面磨き手段としてのブラシ本体１３２を回転駆動せずに静止状態のままワークの周面に押圧させてもよいが、本実施形態のようにブラシ本体１３２を回転駆動した方が、ワークの周面に付着した異物をより確実に掻き落とすことができるという利点がある。

上限位置検出センサ１４は、上下方向に移動する周面用ブラシユニット１３がワークの高さ方向における上限位置に到達したことを検知するためのものである。この上限位置検出センサ１４は、いわゆる反射式の近接センサであって、図３に示すように、周面用ブラシユニット１３のブラシ本体１３２とほぼ同じ高さに位置するようにして、工具ヘッドガイド２０７から吊り下げ支持されている。これにより、上限位置検出センサ１４は、周面用ブラシユニット１３と一体的に上下動するようになっている。このような構成によれば、上限位置検出センサ１４は、ワークの最上部に近接しない間は、ブラシ本体１３２がワークの最上部に到達していないと判断する。一方、上限位置検出センサ１４は、ワークの最上部に近接すると、ブラシ本体１３２がワークの最上部に到達したと判断する。尚、この上限位置検出センサ１４は、制御部（不図示）に対して各種検知信号を発する。

下限位置検出センサ１５は、周面用ブラシユニット１３がワークの高さ方向における下限位置に到達したことを検知するためのものである。この下限位置検出センサ１５もいわゆる反射式の近接センサであって、図４に示すように、ブラシ本体１３２の下端がナットＮの内周磨き面の最下部に来るように、ストッパ２０３の高さを調整して、下限位置検出センサ１５の下限位置を決定する。下限位置検出センサ１５は、工具ヘッド支持材２０５の底部に固定されることにより、工具ヘッド支持材２０５と一体的に上下動するようになっている。このような構成によれば、下限位置検出センサ１５は、ストッパ２０３の頭部に近接しない間は、工具ヘッド１２の底部は未だストッパ２０３に接触していないと判断する。一方、下限位置検出センサ１５は、ストッパ２０３の頭部に近接すると、工具ヘッド１２の底部がストッパ２０３に接触したと判断する。尚、この下限位置検出センサ１５も、制御部（不図示）に対して各種検知信号を発する。

ベッド１６は、ワークをセットするためのものである。ここで、図６は、ベッド１６の構成を示す概略平面図である。ベッド１６の上面には、左右一対のチャック（保持手段）１６１が設けられている。各チャック１６１の内部は中空に形成され、ワークから掻き落とされた汚れ等の異物がこの空洞を通って落下するようになっている。更に、ベッド１６の装置背面側には、レール嵌合部材１６２が設けられている。そして、このように構成されるベッド１６は、装置本体１１に水平方向に延びるように設けられたガイドレール１１５に対し、レール嵌合部を嵌合させることで取り付けられる。これにより、ベッド１６は、ガイドレール１１５に沿って水平方向にスライド可能であって、２個のチャック１６１のうちいずれか一方のチャック１６１を工具ヘッド１２の真下である加工位置Ｐｋに位置させるとともに、他方のチャック１６１を工具ヘッド１２の真下から横方向に外れた待機位置Ｐｔに位置させることが可能となっている。

端面用ブラシユニット１７は、略円筒形状または略円柱形状のワークの端面を磨く、すなわち付着した汚れ等の異物を掻き落として除去するためのものである。尚、本発明におけるワークの端面とは、ワークの中心軸に略直交する面のことを意味する。ここで、図７及び図８は、端面用ブラシユニット１７の周辺を示す図であり、図７は概略平面図、図８は図７におけるＡ−Ａ´断面図である。また端面用ブラシユニット１７の装置全体に対する高さ方向の取付位置は、図１に示す。図７に示すように、端面用ブラシユニット１７は、装置本体１１に一端部が固定された角度調節金具１７１と、この角度調節金具１７１の他端部に固定された取付用ブラケット１７２と、この取付用ブラケット１７２が固定された第１ブラケット１７３と、この第１ブラケット１７３を挿通して設けられたガイド部材１７４と、このガイド部材１７４の先端に固定された第２ブラケット１７５と、この第２ブラケット１７５の一側面に固定されたブラシ押圧用シリンダー１７６と、ブラシ押圧用シリンダー１７６から上下方向に出没自在に設けられたブラシ押圧用ピストン１７７と、このブラシ押圧用ピストン１７７の先端に固定されるとともにＬ型に曲折して第２ブラケット１７５の他側面に当接する第３ブラケット１７８と、取付金具Ｋを介して第３ブラケット１７８に取り付けられたエアグラインダー１７９と、このエアグラインダー１７９の先端に装着されて回転駆動されるブラシ本体（端面磨き手段）１８０と、ブラシ逃がし用シリンダー１１６と、を有している。

ブラシ逃がし用シリンダー１１６は、第１ブラケット１７３に近接した位置に配置され、角度調節金具１７１、取付用ブラケット１７２、第１ブラケット１７３を介して装置本体１１に固定して設けられている。そして、このブラシ逃がし用シリンダー１１６から、ブラシ逃がし用ピストン１１７が、水平方向に出没自在に設けられている。そして、このブラシ逃がし用ピストン１１７の先端が、第２ブラケット１７５に固定されている。

このような構成によれば、ブラシ逃がし用シリンダー１１６への空気の入出力が制御部（不図示）によって制御され、ブラシ逃がし用ピストン１１７が突出状態または没入状態のいずれかの状態に切り換わると、ブラシ逃がし用ピストン１１７に固定された第２ブラケット１７５が水平方向にスライドする。このとき、第１ブラケット１７３に挿通されたガイド部材１７４によって、第２ブラケット１７５のスライドが案内される。そして、第２ブラケット１７５の水平方向へのスライドに伴い、これに一体化されたエアグラインダー１７９及びブラシ本体１８０が水平方向に移動する。一方、ブラシ押圧用シリンダー１７６への空気の入出力が制御部（不図示）によって制御され、ブラシ押圧用ピストン１７７が突出状態または没入状態のいずれかに切り換わると、その先端に固定された第３ブラケット１７８が上下方向にスライドし、これに支持されたエアグラインダー１７９及びブラシ本体１８０が上下方向に移動する。

また、図９は、角度調節金具１７１の構成を示す概略斜視図である。角度調節金具１７１は、装置本体１１（図９では不図示）に固定されて略鉛直方向に延びる第１アーム１７１ａと、この第１アーム１７１ａと所定角度をなして略水平方向に延びる第２アーム１７１ｂと、第１アーム１７１ａ及び第２アーム１７１ｂを角度調節可能に連結する連結具１７１ｃと、を有している。このような構成によれば、連結具１７１ｃを操作して第１アーム１７１ａと第２アーム１７１ｂのなす角度を適宜調節することにより、端面用ブラシユニット１７のブラシ本体１８０の位置を微調整することができる。

尚、端面磨き手段としてブラシに代えて不織布等を用いてもよい点、及びブラシ本体１８０を回転駆動せずに静止状態のままワークの端面に押圧させてもよい点は、周面磨き手段と同様である。

駆動機構１８は、ベッド１６に設けられた各チャック１６１を回転駆動するためのものである。ここで、図１０は、駆動機構１８の動作を説明するための動作説明図である。駆動機構１８は、図２及び図１０に示すように、装置本体１１に設けられた駆動側ユニット１８１と、ベッド１６における各チャック１６１の下方に設けられた被駆動側ユニット１８２とから構成される。駆動側ユニット１８１は、装置本体１１に対して上下方向にスライド可能に設けられたスライド部材１８１ａと、このスライド部材１８１ａに取り付けられた回転用モータ１８１ｂと、その駆動軸に固定された駆動側クラッチ１８１ｃと、装置本体１１に固定されたモータ押圧用シリンダー１８１ｄと、そこから出没自在に設けられて一端がスライド部材１８１ａに固定されたモータ押圧用ピストン１８１ｅとを有している。一方、被駆動側ユニット１８２は、駆動側クラッチ１８１ｃに噛み合う被駆動側クラッチ１８２ａと、この被駆動側クラッチ１８２ａと一体回転するプーリ１８２ｂと、プーリ１８２ｂとチャック１６１との間に掛け回されたタイミングベルト１８２ｃとを有している。

このように構成される駆動機構１８によれば、モータ押圧用シリンダー１８１ｄへの空気の入出力が制御部（不図示）によって制御され、モータ押圧用ピストン１８１ｅがモータ押圧用シリンダー１８１ｄから突出すると、スライド部材１８１ａが上昇し、駆動側クラッチ１８１ｃと被駆動側クラッチ１８２ａとが噛み合う。そして、両者が噛み合った状態で回転用モータ１８１ｂを駆動すると、その回転が駆動側クラッチ１８１ｃから被駆動側クラッチ１８２ａへ伝達される。そして、被駆動側クラッチ１８２ａの回転に伴い、プーリ１８２ｂも回転し、その回転がタイミングベルト１８２ｃを介して伝達されることにより、チャック１６１が回転する。一方、モータ押圧用ピストン１８１ｅがモータ押圧用シリンダー１８１ｄに没入すると、スライド部材１８１ａが下降し、図１０に示すように駆動側クラッチ１８１ｃと被駆動側クラッチ１８２ａの噛み合いが外れることにより、駆動側ユニット１８１から被駆動側ユニット１８２への駆動力の伝達が遮断される。また、駆動側クラッチ１８１ｃと被駆動側クラッチ１８２ａとの干渉がなくなることにより、ベッド１６はガイドレール１１５に沿って自在にスライド可能な状態となる。

ダスト回収ユニット１９は、ベッド１６の底面に取り付けられたダクト１９１と、装置本体１１における工具ヘッド１２の下方位置に設置されたダストボックス１９２と、を有している。ダクト１９１は、その内部が中空に形成され、図２に示すように、一端開口がチャック１６１の最下部に接続される一方、他端開口がダストボックス１９２の上方に位置している。このような構成によれば、ワークの磨き作業時にワークから掻き落とされた汚れ等の異物が、中空に形成されたチャック１６１の内部及びダクト１９１の内部を通って落下し、ダストボックス１９２の内部に回収される。尚、ダクト１９１に吸引機能を持たせてもよい。

次に、本発明の実施形態に係るワーク磨き装置１０を用いたワーク磨き作業の手順、及びワーク磨き装置１０の作用効果について説明する。まず、ワークがナットＮである場合について説明する。尚、ワークが略円筒形状を有するナットＮである場合、ワークの周面とは内周面に切られた雌ネジ部を意味し、ワークの端面とは締め付け座面、すなわちボルトの頭部と接触する面を意味する。

ナットＮの磨き作業を行う場合、使用者は、まず作業対象としてのナットＮをベッド１６の上にセットする。具体的には、図６に示すように、ベッド１６の上に設けられた２個のチャック１６１のうち、待機位置Ｐｔにあるチャック１６１の中心位置にナットＮを載置し、チャック１６１で締め付けることでナットＮを移動不能に固定する。そして、ナットＮのセットが完了すると、使用者は、ベッド１６をガイドレール１１５に沿ってスライドさせることにより、ナットＮを固定したチャック１６１を待機位置Ｐｔから加工位置Ｐｋへと移動させる。その後、使用者は、磨き作業の開始に先立って、セットしたナットＮに対して端面用ブラシユニット１７を位置決めする。すなわち、使用者は、端面用ブラシユニット１７を構成する角度調節金具１７１を操作して、図９に示す第１アーム１７１ａと第２アーム１７１ｂのなす角度を調節することにより、図７に示すように、セットしたナットＮの締め付け座面Ｎｚに対してブラシ本体１８０を当接させる。この時、ブラシ逃がし用ピストン１１７はブラシ逃がし用シリンダー１１６から突出した状態となっており、ブラシ押圧用ピストン１１７はブラシ押圧用シリンダー１１６に没入した状態となっている。

また、使用者は、セットしたナットＮの大きさに応じて工具ヘッド１２のスライド範囲の下限位置が適切に定まるよう、装置本体１１に設けられた前記ストッパ２０３を廻して固定用ブラケット２０２からの突出高さを適宜調節しておく。そして、使用者は、操作盤（不図示）を操作して磨き作業をスタートさせる。

使用者から磨き作業の開始指示が発せられると、制御部は、まず回転用モータ１８１ｂを駆動する。そうすると、この駆動側ユニット１８１の駆動力が、加工位置Ｐｋにあるチャック１６１の下方に設けられた被駆動側ユニット１８２へと伝達される。これにより、加工位置Ｐｋにあるチャック１６１が回転を開始し、これに固定されたナットＮも回転を開始する。

一方、制御部は、図７及び図８に示すブラシ押圧用シリンダー１７６への空気の入出力を制御してブラシ押圧用ピストン１７７を没入状態から突出状態に切り換える。そうすると、ブラシ押圧用ピストン１７７に固定された第３ブラケット１７８が下方にスライドし、これに支持されたブラシ本体１８０が降下する。これにより、ブラシ本体１８０がナットＮの締め付け座面Ｎｚに対して押圧される。更に、制御部は、端面用ブラシユニット１７を構成するエアグラインダー１７９を制御することにより、その先端のブラシ本体１８０を回転駆動する。このように、回転駆動されるブラシ本体１８０が、同じく回転駆動されるナットＮの締め付け座面Ｎｚに押圧されることにより、締め付け座面Ｎｚの磨き作業を行う。

また、制御部は、図３に示す周面用ブラシユニット１３を構成するエアグラインダー１３１を制御することにより、その先端に装着されたブラシ本体１３２の駆動を開始する。そして、これと同時に制御部は、ブラシ昇降用ピストンをブラシ昇降用シリンダー２０６から突出させることにより、工具ヘッド支持材２０５をガイド２０４に沿って下方にスライドさせる。これにより、工具ヘッド１２に支持された周面用ブラシユニット１３は降下し、その先端のブラシ本体１３２がナットＮの上部開口からナットＮの内部に入り込む。尚、この時、ブラシ押圧用ピストン２０９はブラシ押圧用シリンダー２０８から突出した状態になっており、周面用ブラシユニット１３はチャック１６１の中心位置の上方に位置している。

その後、工具ヘッド支持材２０５は、工具ヘッド支持材２０５に設けられた下限位置検出センサ１５がストッパ２０３の頭部に近接し、下限位置を検出することによって、下方へのスライドが停止する。この時、図４に示すように、ブラシ本体１３２は、ナットＮの内周面Ｎｎにおける最下部に達している。そして、制御部は、工具ヘッド支持材２０５がストッパ２０３に接触したことを検知すると、ブラシ押圧用シリンダー２０８への空気の入出力を制御してブラシ押圧用ピストン２０９を突出状態から没入状態にする。これにより、ブラシ押圧用ピストン２０９に固定された工具ヘッド１２が装置前後方向に移動し、これに支持された周面用ブラシユニット１３も装置前後方向に移動することによって、その先端に設けられたブラシ本体１３２がナットＮの内周面Ｎｎに押圧される。このように、回転駆動されるブラシ本体１３２が、同じく回転駆動されるナットＮの内周面Ｎｎに押圧されることにより、ナットＮの内周面Ｎｎに切られた雌ネジ部の磨き作業を行う。

そして、制御部は、ブラシ昇降用ピストンをブラシ昇降用シリンダー２０６に没入させることにより、工具ヘッド支持材２０５をガイド２０４に沿って上方へスライドさせる。これに伴い、工具ヘッド１２に支持された周面用ブラシユニット１３も上昇し、前述のようにナットＮの内周面Ｎｎに押圧された状態のブラシ本体１３２が、内周面Ｎｎの下部から上部に向かって順次磨き作業を行う。ここで、ブラシ本体１３２によってナットＮの内周面Ｎｎから掻き落とされた汚れ等の異物は、図２に示す中空に形成されたチャック１６１の内部及びダクト１９１の内部を通って落下し、ダストボックス１９２によって回収される。

その後、図３に示すように、ブラシ本体１３２がナットＮの最上部に到達すると、ブラシ本体１３２と略同じ高さ位置に設けられた前記上限位置検出センサ１４はナットＮからの反射光を検知しなくなる。これを受けて制御部は、ブラシ昇降用ピストンをブラシ昇降用シリンダー２０６から突出させることにより、工具ヘッド支持材２０５をガイド２０４に沿って下方へスライドさせる。これに伴い、工具ヘッド１２に支持された周面用ブラシユニット１３も降下し、ブラシ本体１３２が内周面Ｎｎの下部から上部に向かって順次磨き作業を行う。

その後、工具ヘッド支持材２０５は、前述と同様に工具ヘッド支持材２０５に設けられた下限位置検出センサ１５がストッパ２０３の頭部に近接し、下限位置を検出することによって下方へのスライドが停止する。このようにして、制御部は、ブラシ本体１３２をナットＮの内周面Ｎｎに沿って上下に４回往復させながら内周面Ｎｎの磨き作業を行う。尚、周面用ブラシユニット１３のブラシ本体１３２がナットＮの内周面Ｎｎに沿って４往復して磨き作業を行う間、端面用ブラシユニット１７のブラシ本体１８０はナットＮの締め付け座面Ｎｚに押圧されたまま磨き作業を行っている。そして、周面用ブラシユニット１３のブラシ本体１３２が４回往復してナットＮの内周面Ｎｎにおける最下部に戻ってくると、制御部は、図３に示すブラシ押圧用シリンダー２０８への空気の入出力を制御することにより、ブラシ押圧用ピストン２０９を没入状態から突出状態に切り換える。これにより、ブラシ本体１３２がナットＮの内周面Ｎｎから離れる。その後、制御部は、ブラシ昇降用ピストンをブラシ昇降用シリンダー２０６に没入させることにより、工具ヘッド支持材２０５をガイド２０４に沿って上方へスライドさせる。これにより、ブラシ本体１３２がナットＮの上端開口から外部へと抜け出る。尚、周面ブラシユニット１３のブラシ本体１３２を上下動させる回数は４往復に限定されず、内周面Ｎｎの汚れ具合等に応じ、任意の回数だけ移動させることができる。

一方、制御部は、図７に示すブラシ押圧用シリンダー１７６への空気の入出力を制御することにより、ブラシ押圧用ピストン１７７を突出状態から没入状態に切り換える。そうすると、ブラシ押圧用ピストン１７７に固定された第３ブラケット１７８が上方にスライドし、これに支持されたエアグラインダー１７９及びブラシ本体１８０が上昇する。これにより、ブラシ本体１８０がナットＮの締め付け座面Ｎｚから離れる。更に、制御部は、ブラシ逃がし用シリンダー１１６への空気の入出力を制御することにより、ブラシ逃がし用ピストン１１７を突出状態から没入状態に切り換える。これにより、ブラシ逃がし用ピストン１１７に固定された第２ブラケット１７５が水平方向にスライドし、これに支持されたエアグラインダー１７９及びブラシ本体１８０がナットＮから遠ざかるように離れる。

このように周面用ブラシユニット１３のブラシ本体１３２と端面用ブラシユニット１７のブラシ本体１８０の両方がナットＮから離れると、制御部は、回転用モータ１８１ｂの回転を停止させる。これにより、ナットＮがセットされた側のチャック１６１の回転が停止し、ナットＮも回転を停止する。また、制御部は、周面用ブラシユニット１３を構成するエアグラインダー１３１を制御することにより、ブラシ本体１３２の回転も停止させる。更に、制御部は、端面用ブラシユニット１７を構成するエアグラインダー１７９を制御することにより、ブラシ本体１８０の回転も停止させる。

ところで、使用者は、このようにナットＮの内周面Ｎｎと締め付け座面Ｎｚの磨き作業が行われている間に、次に磨き作業を行うナットＮを、図６に示す待機位置Ｐｔすなわち工具ヘッド１２の真下から横方向に外れた位置に固定しておく。これにより、現在行われている磨き作業が完了してから次の磨き作業を開始するまでの時間を短縮することができる。

そして、制御部は、現在行われている磨き作業が完了すると、次の磨き作業を開始すべく、ベッド１６をガイドレール１１５に沿ってスライドさせ、前述のように次のナットＮを固定した待機位置Ｐｔにあるチャック１６１を、加工位置Ｐｋへと移動させる。ここで、前述のように図２に示す駆動機構１８では、ワークの磨き作業中は駆動側クラッチ１８１ｃと被駆動側クラッチ１８２ａとが噛み合った状態である。従って、ベッド１６をガイドレール１１５に沿ってスライドさせるためには、それに先立って駆動側クラッチ１８１ｃと被駆動側クラッチ１８２ａの噛み合いを解除する必要がある。そこで、制御部は、モータ押圧用シリンダー１８１ｄへの空気の入出力を制御することにより、モータ押圧用ピストン１８１ｅを突出状態から没入状態に切り換える。そうすると、図１０に示すように、モータ押圧用ピストン１８１ｅに固定されたスライド部材１８１ａが下方へスライドし、これに伴って駆動側クラッチ１８１ｃが被駆動側クラッチ１８２ａから離れる。これにより、被駆動側ユニット１８２が駆動側ユニット１８１に干渉することなく、ベッド１６をガイドレール１１５に自在にスライドさせることが可能になる。そして、制御部は、ベッド１６をスライドさせた後、モータ押圧用ピストン１８１ｅを没入状態から突出状態に切り換える。そうすると、スライド部材１８１ａが上方へスライドし、これに伴って駆動側クラッチ１８１ｃが被駆動側クラッチ１８２ａに噛み合う。これにより、待機位置Ｐｔから加工位置Ｐｋへと移動させたチャック１６１が回転駆動可能な状態となる。その上で、制御部は、前述と同様にして次の磨き作業を実行する。そして、使用者は、制御部が次の磨き作業を行っている間に、待機位置Ｐｔにあるチャック１６１から磨き作業が完了したナットＮを取り外し、更に次の磨き作業を行おうとするナットＮをチャック１６１に固定する。

ところで、本実施形態では、周面用ブラシユニット１３が図５に示すような支持構造を有することにより、過大な外力の作用に対して周面用ブラシユニット１３の損傷が防止されている。ここで、図１１及び図１２は、周面用ブラシユニット１３の支持構造の作用効果を説明するための説明図である。まず、図１１（ａ）に示すように、周面用ブラシユニット１３に外力が作用しない場合、または外力は作用するがその大きさが付勢バネ１３６の付勢力より小さい場合、回動体１３４は、付勢バネ１３６から受ける付勢力によって規制部材１３７に当接した位置で停止している。そして、この時、周面用ブラシユニット１３は、略鉛直方向を向いた状態となっている。

一方、周面用ブラシユニット１３に外力が作用してその大きさが付勢バネ１３６の付勢力より大きい場合、回動体１３４は、図１１（ｂ）に示すように、付勢バネ１３６からの付勢力に抗して若干回動し、外力と付勢力とが釣り合う位置で停止する。そして、この時、周面用ブラシユニット１３は、鉛直方向から若干傾いた状態となる。このように、一定の大きさ以上の外力の作用に対して周面用ブラシユニット１３に若干の揺動が許容されているので、周面用ブラシユニット１３の破損等を防止することができる。

尚、本実施形態では、周面用ブラシユニット１３の初期状態、すなわち外力が作用しない場合での状態を、略鉛直方向に向いた状態とした。しかし、これに代えて、図１２（ａ）に示すように、初期状態において周面用ブラシユニット１３を鉛直方向から若干傾けた状態にしてもよい。このような構成によれば、図１２（ｂ）に示すように、周面用ブラシユニット１３を構成するブラシ本体１３２がナットＮの内周面Ｎｎに押圧されると、付勢バネ１３６からの付勢力に抗して回動体１３４が若干回動し、周面用ブラシユニット１３は略鉛直方向に向いた状態となる。これにより、ブラシ本体１３２は、ブラシ押圧用ピストン２０９からの押圧力だけでなく、付勢バネ１３６の付勢力によってもナットＮの内周面Ｎｎに押圧される。従って、ナットＮの内周面Ｎｎに付着した汚れ等の異物を、ブラシ本体１３２によってより確実に除去することができる。また、周面用ブラシユニット１３に過大な外力、すなわち付勢バネ１３６の付勢力より大きい外力が作用した場合、図１２（ａ）に示す状態から付勢バネ１３６の付勢力に抗して回動体１３４が更に回動する。これにより、周面用ブラシユニット１３は図１１（ｂ）に示すように鉛直方向から若干傾いた状態となる。この場合も、一定の大きさ以上の外力に対して周面用ブラシユニット１３に若干の揺動が許容されているので、周面用ブラシユニット１３の破損等を防止することができる。

次に、ワークがボルトである場合について、本発明の実施形態に係るワーク磨き装置１０を用いたワーク磨き作業の手順、及びワーク磨き装置１０の作用効果について説明する。尚、ワークがボルトである場合、ワークの周面とは軸部の外周面に切られた雄ネジ部を意味し、ワークの締め付け座面とは頭部の締め付け座面すなわちナットと当接する側の面を意味する。

ボルトの磨き作業を行う場合、使用者は、作業対象のボルトをベッド１６の上にセットする。この際、使用者は、図１３に示すように頭部を下にした状態でボルトＢをチャック１６１の中心位置に載置し、チャック１６１で締め付けることによってボルトＢを固定する。以降の作業手順は、ナットＮの磨き作業と同様であって、周面用ブラシユニット１３のブラシ本体１３２をボルトＢの軸部の外周面Ｂｇに押圧させることで雄ネジ部の磨き作業を行う一方、端面用ブラシユニット１７のブラシ本体１８０をボルトＢの頭部の締め付け座面Ｂｚに押圧させることで磨き作業を行う。そして、周面用ブラシユニット１３のブラシ本体１３２をボルトＢの軸部に沿って４回往復させた後、磨き作業を終了する。

尚、本実施形態では、ワークの種別による大きさの違いに対応すべく、端面用ブラシユニット１７の締め付け座面への位置決めを使用者の手作業で行ったが、これに代えて、ワークの大きさをセンサ等で検出し、制御部による制御の下、端面用ブラシユニット１７の締め付け座面への位置決めを自動的に行ってもよい。

また、上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ、或いは動作手順等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

１０…ワーク磨き装置
２０６…ブラシ昇降用シリンダー（高さ方向移動手段）
２０８…ブラシ押圧用シリンダー（周面押圧手段）
１３２…ブラシ本体（周面磨き手段）
１６１…チャック（保持手段）
Ｂ…ボルト（ワーク）
Ｎ…ナット（ワーク）

Claims (8)

1. 略円筒形状または略円柱形状のワークを保持し回転駆動される保持手段と、
   前記ワークの内周面または外周面に接触してその表面を磨く周面磨き手段と、
   前記周面磨き手段を前記保持手段で保持された前記ワークの径方向に移動させて、該ワーク周面に押圧させる周面押圧手段と、
   前記周面磨き手段を前記保持手段で保持された前記ワークの高さ方向に移動させる高さ方向移動手段と、
   を備えることを特徴とするワーク磨き装置。
2. 前記周面磨き手段が、回転駆動されることを特徴とする請求項１に記載のワーク磨き装置。
3. 前記周面磨き手段が、所定の大きさ以上の外力の作用に対して、前記保持手段で保持された前記ワークから離間する方向に揺動可能に設けられたことを特徴とする請求項１又は２のいずれか１項に記載のワーク磨き装置。
4. 前記ワークの端面に接触してその表面を磨く端面磨き手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のワーク磨き装置。
5. 前記端面磨き手段が、回転駆動されることを特徴とする請求項４に記載のワーク磨き装置。
6. 前記周面磨き手段が前記ワークの高さ方向における下限位置に位置することを検知する下限位置検出センサを更に備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のワーク磨き装置。
7. 前記周面磨き手段が前記ワークの高さ方向における上限位置に位置することを検知する上限位置検出センサを更に備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のワーク磨き装置。
8. 前記保持手段を複数個備え、各保持手段は、前記ワークの磨き作業を行うための加工位置と、前記ワークの交換作業を行うための待機位置とへ移動可能に設けられたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のワーク磨き装置。

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