JP2838014B2 - 研磨装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両ボディー表面の塗膜
等を研磨する研磨装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記のような研磨を行う装置とし
て、例えば研磨ブラシを研磨装置のフレームに昇降自在
に保持し、上昇位置にある研磨ブラシを下降させて下方
の作業位置に配置されたワークの表面に接触させるとと
もに、上記研磨ブラシを回転駆動させることによりワー
クの被研磨面に処理を施すようにした装置が提案されて
いる（特開昭６１−１８２７６９号公報）。

【０００３】この装置では、流体圧シリンダによって上
記研磨ブラシが昇降されるようになっており、ワークに
対する研磨ブラシの押圧力が上記シリンダによる研磨ブ
ラシの昇降量によって定まるように構成されている。ま
た、処理時に研磨ブラシにかかる負荷を検出して、この
負荷が適正値にない場合には、上記流体圧シリンダを作
動させてワークに対する研磨ブラシの押圧力を調整する
ことにより切込み量を一定に保って研磨作業の適正を図
るようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
装置では、研磨ブラシを駆動するための駆動源や駆動機
構等が研磨ブラシと一体に昇降するように構成されてい
る。しかし、この構造では、研磨ブラシを含む昇降部分
の重量が嵩み、シリンダ駆動による研磨ブラシの昇降制
御において慣性力の影響を受け易く、そのため、ワーク
に対する研磨ブラシの押圧力を機械的に精密に制御する
ことが難しく、精度の高い処理が困難である。従って、
この点を解決して研磨精度を高めることが望まれる。

【０００５】なお、図７に示すように、支持軸９２を支
点として回動自在に支持されるアーム８２の先端（図７
では右側）及び後端に、それぞれ研磨ブラシ８４とブラ
シ駆動用のモータ９０とを搭載し、このアーム８２をシ
リンダ等により支持軸９２回りに回動させることにより
研磨ブラシ８４をワークの研磨対象面Ｗに接離移動させ
るような研磨装置８０が考えられ、この装置によれば研
磨ブラシ８４と、比較的重量物であるモータ９０とが支
持軸９２を挟んで反対側に配置されているため、研磨ブ
ラシ８４の昇降制御においては梃子の作用により研磨ブ
ラシ８４が慣性力の影響を受けることが少ないと考えら
れる。

【０００６】ところで、通常、研磨ブラシを回転させな
がらワークに処理を施す研磨装置では、研磨ブラシを研
磨対象面に所定の圧力で押付け、研磨対象面上を復移動
させつつ、研磨ブラシの回転方向を往動時（白抜き矢印
９８）と復動時（白抜き矢印９９）とで逆回転（矢印に
示す）として処理を行うのであるが、アーム８２を回動
させて研磨ブラシ８２を昇降させる上記研磨装置８０の
構造では、研磨対象面Ｗに対する研磨ブラシ８４の押圧
力が所定値になるようにアーム８２を回動させても、往
動時にのみ適切な処理が行われ、復動時には研磨ブラシ
８４に座屈が生じて適切な処理が行われないといった特
有の現象があり、この課題を解決するには至っていなか
った。

【０００７】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、研磨対象面に対する研磨ブラシの押圧
力をより精密に調整し、より精度の高い処理を行うこと
ができる研磨装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る研磨装置
は、回転可能な研磨ブラシと、この研磨ブラシをワーク
に対して接離させる手段とを備え、上記研磨ブラシをワ
ークの研磨対象面に接触させた状態でこれらを相対的に
移動させることにより研磨処理を施すように構成された
研磨装置において、研磨ブラシを装備した回動可能なア
ーム部材と、研磨ブラシ駆動用のモータと、上記アーム
部材を正逆回動させるアーム部材回動手段と、上記アー
ム部材の回動量を検出する回動量検出手段と、研磨処理
時に上記研磨ブラシの負荷を検出する負荷検出手段と、
この負荷検出手段による検出データから、上記研磨ブラ
シに作用する押圧反力のうち研磨ブラシの毛の軸方向成
分を求め、この値と予め設定された基準値との比較結果
に基づいて上記アーム部材の回動量に対する補正量を演
算するとともに、この演算結果に基づいて上記アーム部
材を回動補正すべく上記アーム部材回動手段を制御する
制御手段とを備えたものである。

【０００９】請求項２に係る研磨装置は、請求項１記載
の研磨装置において、上記基準値が、研磨ブラシの毛の
座屈荷重値に基づいて設定されているものである。

【００１０】請求項３に係る研磨装置は、回転可能な研
磨ブラシと、この研磨ブラシをワークに対して接離させ
る手段とを備え、上記研磨ブラシをワークの研磨対象面
に接触させた状態でこれらを相対的に移動させることに
より研磨処理を施すように構成された研磨装置におい
て、研磨ブラシを装備した回動可能なアーム部材と、研
磨ブラシ駆動用のモータと、上記アーム部材を正逆回動
させるアーム部材回動手段と、ワークとの相対的な往復
移動の際に、往動時の研磨ブラシの回転方向と復動時の
研磨ブラシの回転方向とが逆回転となるように上記モー
タを制御するモータ制御手段と、研磨処理時に上記研磨
ブラシの負荷を検出する負荷検出手段と、この負荷検出
手段による検出データから、上記研磨ブラシに作用する
押圧反力を求めるとともに、求められた押圧反力に基づ
いて上記アーム部材回動手段を制御する制御手段とを備
えたものである。

【００１１】請求項４に係る研磨装置は、請求項３記載
の研磨装置において、上記アーム部材の回動量を検出す
る回動量検出手段が備えられる一方、上記制御手段が、
この負荷検出手段による検出データから、上記研磨ブラ
シに作用する押圧反力を求め、この値と予め設定された
基準値との比較結果に基づいて上記アーム部材の回動量
に対する補正量を演算するとともに、この演算結果に基
づいて上記アーム部材を回動補正すべく上記アーム部材
回動手段を制御するように構成されているものである。

【００１２】請求項５に係る研磨装置は、請求項１又は
４記載の研磨装置において、上記研磨装置が、上記ワー
クに対して相対的に往復移動されて、その往動時及び復
動時のいずれの移動時にも上記ワークに対して研磨処理
を施すものであって、上記制御手段は、上記往動時また
は復動時の少なくとも一方の移動時に上記アーム部材の
回動量に対する補正量を演算するように構成されている
ものでる。

【００１３】請求項６に係る研磨装置は、回転可能な研
磨ブラシと、この研磨ブラシをワークに対して接離させ
る手段とを備え、上記研磨ブラシをワークの研磨対象面
に接触させた状態でこれらを相対的に移動させることに
より研磨処理を施すように構成された研磨装置におい
て、研磨ブラシを装備した回動可能なアーム部材と、研
磨ブラシ駆動用のモータと、上記アーム部材を正逆回動
させるアーム部材回動手段と、上記アーム部材の回動量
を検出する回動量検出手段と、研磨処理時に上記研磨ブ
ラシの負荷を検出する負荷検出手段と、この負荷検出手
段による検出データから上記研磨ブラシに作用する押圧
反力を求め、この値と予め設定された基準値との比較結
果に基づいて上記アーム部材の回動量に対する補正量を
演算するとともに、この演算結果に基づいて上記アーム
部材を回動補正すべく上記アーム部材回動手段を制御す
る制御手段とを備え、ワーク研磨の際には、アーム部材
とワークとを相対的に往復移動させて、その往動時及び
復動時のいずれの移動時にも上記ワークに対して研磨処
理を施すとともに、上記往動時または復動時の少なくと
も一方の移動時に上記アーム部材の回動量に対する補正
量を演算するように上記制御手段が構成されているもの
である。

【００１４】請求項７に係る研磨装置は、請求項１、３
及び６記載の研磨装置において、上記アーム部材の先端
部及び後端部にそれぞれ上記研磨ブラシ及びモータが搭
載され、これらの間にアーム部材の回動支点が設けられ
ているものである。

【００１５】

【作用】上記請求項１記載の研磨装置によれば、研磨ブ
ラシが回転駆動されるとともにアーム部材が回動され、
研磨ブラシの回転外周部が所定の押圧力で研磨対象面に
押圧されがら所定方向に送り駆動されることで研磨対象
面への研磨処理が施される。研磨処理中、研磨ブラシに
は、研磨対象面との接触により負荷が生じており、この
研磨ブラシの負荷が負荷検出手段によって検出されると
ともに、この検出データに基づいて研磨ブラシに作用す
る押圧反力のうち研磨ブラシの毛の軸方向成分が求めら
れる。そして、この値と予め設定された基準値との比較
が行われ、上記成分値が基準値よりも大きい場合には、
研磨ブラシに座屈が発生する虞がある、あるいは座屈が
発生しているとして、上記成分値と基準値との差から、
研磨対象面に対する研磨ブラシの押圧力を減圧すべく、
アーム部材の回動量に対する補正量が演算される。そし
て、上記補正量に基づいてアーム部材が回動制御される
ことにより研磨ブラシの座屈が防止される。

【００１６】請求項２記載の研磨装置によれば、より有
効に研磨ブラシの座屈を防止することが可能となる。

【００１７】請求項３記載の研磨装置によれば、研磨ブ
ラシが回転駆動されるとともにアーム部材が回動され、
研磨ブラシの回転外周部が所定の押圧力で研磨対象面に
押圧されがら所定方向に送り駆動されることで研磨対象
面への研磨処理が施される。このとき、研磨ブラシとワ
ークとが相対的に往復移動される場合には、往動時と復
動時とで研磨ブラシの回転方向が逆回転となるように制
御される。そして、研磨処理中、研磨ブラシには、研磨
対象面との接触により負荷が生じており、この研磨ブラ
シの負荷が負荷検出手段によって検出されるとともに、
この検出データに基づいて研磨ブラシに作用する押圧反
力が求められる。そして、求められた押圧反力に応じて
アーム部材の回動量が制御されることにより研磨ブラシ
の研磨対象面に対する押圧力が適正に保たれる。

【００１８】請求項４記載の研磨装置によれば、負荷検
出手段による検出負荷値から研磨ブラシに作用する押圧
反力が求められるとともに、この押圧反力と予め設定さ
れた基準値との比較が行われ、押圧反力が基準値よりも
大きい場合には、研磨ブラシ に座屈が発生する虞があ
る、あるいは座屈が発生しているとして、押圧反力と基
準値との差から、研磨対象面に対する研磨ブラシの押圧
力を減圧すべく、アーム部材の回動量に対する補正量が
演算される。そして、この補正量に基づいてアーム部材
が回動制御されることにより研磨ブラシの座屈が防止さ
れる。

【００１９】請求項５記載の研磨装置によれば、往動
時、復動時あるいは両移動時を問わず、座屈が生じ易い
方向への移動時にのみ研磨ブラシの研磨対象面に対する
押圧力が調整される。こうするこで押圧力制御の簡略化
を図ることが可能となる。

【００２０】請求項６記載の研磨装置によれば、研磨ブ
ラシが回転駆動されるとともにアーム部材が回動され、
研磨ブラシの回転外周部が所定の押圧力で研磨対象面に
押圧されがらワークに対して相対的に往復移動させられ
ることで研磨対象面への研磨処理が施される。研磨処理
中、研磨ブラシには、研磨対象面との接触により負荷が
生じており、この研磨ブラシの負荷が負荷検出手段によ
って検出され、この検出負荷値から研磨ブラシに作用す
る押圧反力が求められるとともに、この押圧反力と予め
設定された基準値との比較が行われ、押圧反力が基準値
よりも大きい場合には、研磨ブラシに座屈が発生する虞
がある、あるいは座屈が発生しているとして、押圧反力
と基準値との差から、研磨対象面に対する研磨ブラシの
押圧力を減圧すべく、アーム部材の回動量に対する補正
量が演算される。そして、上記補正量に基づいてアーム
部材が回動制御されることにより研磨ブラシの座屈が防
止される。このとき、往動時、復動時あるいは両移動時
を問わず、座屈が生じ易い方向への移動時にのみ研磨ブ
ラシの研磨対象面に対する押圧力が調整されることによ
り、押圧力制御の簡略化が図られる。

【００２１】請求項７記載の研磨装置によれば、研磨ブ
ラシを研磨対象面に対して接離移動させる際には、研磨
ブラシと研磨ブラシ駆動用のモータとがアーム部材の回
転支点を挟んで反対側に配置されているため、梃子の作
用により研磨ブラシが慣性力の影響を受けることが殆ど
ない。そのため研磨ブラシの作動誤差が少なく、アーム
部材を所定量だけ正確に回動させて研磨ブラシを研磨対
象面に押付けることが 可能となる。

【００２２】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図６に基づいて説
明する。

【００２３】図２及び図３において、１０は本発明の研
磨装置を示している。同図に示すように、研磨装置１０
は、アーム１２と、このアーム１２の先端側（図２及び
図３では右側）に配設される研磨ブラシ１４とからその
基本的な構成を成している。

【００２４】上記アーム１２は、支持軸３２を支点に回
動自在に支持されており、アームモータ４６（図１に示
す）によって、正逆回動されるようになっている。その
先端側（図２及び図３では右側）には、プーリ２２を備
えたシャフト２０が回転可能に配設され、さらにこのシ
ャフト２０に、上記研磨ブラシ１４が装着されている。
つまり、本研磨装置１０は、研磨ブラシ１４の回転中心
とアーム１２の回動中心とがオフセットしている。

【００２５】上記研磨ブラシ１４は、シャフト２０に固
着されたホイール１６と、このホイール１６の外周面に
所定の密度で放射状に植着、あるいは接着されたナイロ
ン繊維等の複数本の毛１８とから構成されており、毛１
８の端部には砥粒が保持されている。

【００２６】一方、上記アーム１２の後端側（図２及び
図３では左側）には、図外の制御装置からの制御信号に
より正逆回転駆動されるブラシモータ２８が配設されて
いる。ブラシモータ２８の出力軸２６にはプーリ２４が
装着されており、さらにこのプーリ２４と上記シャフト
２０のプーリ２２とに駆動伝達用ベルト３４が掛け渡さ
れている。つまり、上記ブラシモータ２８が正逆回転駆
動されると、その回転駆動力がプーリ２４、駆動伝達ベ
ルト３４及びプーリ２２を介してシャフト２０に伝達さ
れ、これによって研磨ブラシ１４が正逆回転されるよう
になっている。

【００２７】また、上記ブラシモータ２８には、研磨ブ
ラシ１４の負荷を検出するための負荷検出手段４８（図
１に示す）が設けられている。この負荷検出手段４８
は、実施例においては、研磨中のブラシモータ２８への
供給電流値、あるいは電圧値を検出するよう構成されて
いる。

【００２８】さらに、上記アーム１２の支持軸３２に
は、アーム１２の回動量、すなわち支持軸３２を中心と
するアーム１２の水平位置（図３に示す位置）からの回
動角度を検出するための、例えばポテンシャルメータ等
のアーム回動角検出手段３０が装着されている。

【００２９】上記のように構成された研磨装置１０にお
いて、ワークの研磨対象面Ｗを研磨する際には、先ず、
上記ブラシモータ２８が回転駆動されることによって研
磨ブラシ１４が正転方向（図３の実線矢印方向）に回転
されるとともに、上記アーム１２が図３の二点鎖線位置
に回動されて研磨ブラシ１４が研磨対象面Ｗに押圧され
る。その後、研磨装置１０が送り方向に移動されること
によって、研磨対象面Ｗが研磨ブラシ１４の外周面（す
なわち、毛１８の先端部）によって研磨されるようにな
っている。

【００３０】また、研磨対象面Ｗの予め設定された範囲
を複数回研磨する場合、例えば、図３に示すようにな地
点Ａから地点Ｂの間を、地点Ａを研磨開始位置として複
数回研磨する場合には、上記同様、研磨ブラシ１４が正
転方向に回転した状態で研磨対象面Ｗに押圧されつつ、
研磨装置１０が地点Ａから地点Ｂに向かって移動する。
そして、地点Ｂに到達すると、研磨ブラシ１４が逆回転
（図３の一点矢印方向）しつつ地点Ａ方向に向かって移
動する。つまり、研磨装置１０が地点Ａと地点Ｂとの間
を往復移動しながら、研磨対象面Ｗに対する研磨処理を
施すとともに、この際、研磨装置１０の移動方向に対す
る研磨ブラシ１４の回転方向を同一に保つことによっ
て、研磨品質を確保するようになっている。

【００３１】このような研磨処理動作において、上記研
磨装置１０では、上述のように研磨ブラシ１４と比較的
重量物であるブラシモータ２８とがアーム１２の支持軸
３２を挟んで互いに反対側に配置されているため、研磨
ブラシ１４を研磨対象面Ｗに押圧すべくアーム１２を作
動せても、梃子の作用により研磨ブラシ１４が慣性力の
影響を受けることが殆どない。そのため、研磨ブラシ１
４の移動誤差を小さくして、研磨対象面Ｗに対する研磨
ブラシ１４の押圧力を正確に保つことができ、これによ
り処理精度を高めることができる。

【００３２】ところで、上述のように地点Ａから地点Ｂ
の間を往復移動させながら研磨処理を施す場合、上記研
磨装置１０では、上記アーム１２の回動角度を往動時に
は一定角度に維持する一方、復動時には、後に詳述する
コントローラ３６の制御により変動させるようにしてい
る。つまり、往動時と復動時とで、研磨対象面Ｗに対す
る研磨ブラシ１４の押圧力を変化させるようにしてい
る。なお、本発明では、アーム１２の支持軸３２から先
端側、すなわち研磨ブラシ１４側へ向かう移動を往動、
アーム１２の支持軸３２から後端側、すなわちブラシモ
ータ２８側へ向かう移動を復動とする。

【００３３】これは、アーム１２の回動中心と、このア
ーム１２に枢支された研磨ブラシ１４の回転中心とがオ
フセットした構造を有する上記のような研磨装置１０に
おいては、往復移動させて研磨する際に、往動時と復動
時のアーム１２の回動角度を同一角度、すなわち研磨対
象面Ｗに対する研磨ブラシ１４の押圧力を一定にしたに
も拘らず、復動時には、研磨ブラシ１４の毛１８に座屈
が発生し易いためである。

【００３４】以下にそのメカニズムについて図４及び図
５を用いて詳細に説明する。なお、図４及び図５におい
て、アーム１２の回動中心（すなわち、支持軸３２）は
地点Ａ側上方（図面の左側上方）にあり、研磨装置１０
の送り速度、研磨ブラシ１４の回転トルク及び速度、ア
ーム１２の回動角度は、往動時と復動時とで同一とす
る。

【００３５】先ず、研磨装置１０が、地点Ａから地点Ｂ
に送り駆動される場合（往動時）、すなわち、図４に示
すように、研磨ブラシ１４が矢印Ｋ１方向に回転しなが
ら送り方向（矢印Ｒ１方向）に移動する場合、研磨ブラ
シ１４の毛１８は、同図に示すように、アーム１２の押
付け力による圧力Ｔ１と、研磨ブラシ１４の回転力によ
る圧力Ｔ２との合力である押圧力Ｆ１で研磨対象面Ｗを
押圧する。これに対応して、同図に示すように、毛１８
には、上記押圧力Ｆ１の反力Ｆ２が作用している。

【００３６】一方、研磨装置１０が、地点Ｂから地点Ａ
に送り駆動される場合（復動時）、すなわち、図５に示
すように、研磨ブラシ１４が矢印Ｋ２方向に回転しなが
ら送り方向（矢印Ｒ２方向）に移動する場合も、上記往
動時同様、毛１８は、押圧力Ｆ１で研磨対象面Ｗを押圧
するとともにその反力Ｆ２を受けている。

【００３７】上記復動時には、研磨ブラシ１４が逆回転
されるため、その回転力Ｔ２の作用する方向が往動時と
異なっている。つまり、復動時には、アーム１２による
圧力Ｔ１の作用する方向を往動時と同一としたまま、研
磨ブラシ１４の回転力Ｔ２の作用する方向のみが変化さ
れるため、研磨対象面Ｗに対する押圧力Ｆ１及び反力Ｆ
２の方向が、図４及び図５に示すように往動時と異なる
ことになる。 具体的には、アーム１２による圧力Ｔ１
と研磨ブラシ１４の回転力Ｔ２とが互いに開いた方向に
向かって作用しているため、同図からも明らかなよう
に、押圧力Ｆ１及びその反力Ｆ２の作用する方向は、垂
直方向に近づくことになる。

【００３８】ところで、研磨ブラシ１４における毛１８
の座屈は、毛１８の軸方向に作用する力、すなわち毛１
８に作用する軸圧縮荷重Ｆａが、毛１８の材料、あるい
は形状によって定まる座屈荷重値Ｐ_kを上回ったときに
生じることが知られている。

【００３９】つまり、上記研磨装置１０においては、図
４及び図５に示すように上記反力Ｆ２の毛１８の軸方向
成分（すなわち，軸圧縮荷重Ｆａ）が大きい方が毛１８
の座屈が生じ易くなる。すなわち、上記研磨装置１０で
は、往動時と復動時における毛１８の研磨対象面Ｗに対
する傾き角度θが同一なので、上記反力Ｆ２の作用する
方向がより毛１８の傾き角度に近く、上記軸圧縮荷重Ｆ
ａが大きくなっている復動時の方が毛１８の座屈が発生
し易い。従って、アーム１２の回動角度及び研磨ブラシ
１４の回転数等が同一であるにも拘らず、復動時には座
屈が発生し易くなっている。

【００４０】そこで上記の理由により、上記研磨装置１
０では、これを往復移動させながら研磨処理を施す場
合、マイクロコンピュータを構成要素とした上記コント
ローラ３６を設けて、復動時にはアーム１２の回動角度
を調整するようにしている。このコントローラ３６に
は、上記アーム回動角検出手段３０、負荷検出手段４８
からの検出信号及び操作部５０からの操作信号が入力さ
れるようになっており、コントローラ３６は、上記の各
種情報に基づいて研磨装置１０の駆動制御を行うように
なっている。

【００４１】上記コントローラ３６は、図１に示される
ような機能構成を有している。

【００４２】同図において、アームモータ駆動制御部４
０及びブラシモータ駆動制御部４２は、上記アームモー
タ４６及び上記ブラシモータ２８の回転駆動を、それぞ
れ後述の主制御部４４からの制御信号に基づいて駆動制
御するものである。

【００４３】主制御部４４は、操作部５０からの操作信
号に基づいて、上記アームモータ駆動制御部４０及びブ
ラシモータ駆動制御部４２に制御信号を出力し、上記研
磨ブラシ１４を予め設定された所定の回転速度で回転さ
せるとともに、上記アーム１２を予め設定された所定角
度だけ回動させて研磨ブラシ１４を研磨対象面Ｗに押圧
するものである。また、後述の演算部３８で、アーム１
２の回動補正量が演算された場合には、上記アーム１２
の回動角度を修正すべく上記アームモータ駆動制御部４
０に制御信号を出力するようになっている。

【００４４】演算部３８は、上記アーム回動角検出手段
３０及び負荷検出手段４８からの検出信号に基づいて上
記研磨ブラシ１４に座屈が生じる虞が有る、あるいは座
屈が生じているか否かの判断を行うとともに、研磨ブラ
シに座屈が生じる虞が有る、あるいは座屈が生じている
場合には、研磨対象面Ｗに対する研磨ブラシ１４の押圧
力を減圧すべく、上記アーム１２の回動角度に対する補
正角度を演算し、上記主制御部４４に出力するものであ
る。

【００４５】より具体的には、上記演算部３８は、研磨
ブラシ１４の負荷を検出する上記負荷検出手段４８から
出力される検出信号レベルに対応する研磨ブラシ１４
（毛１８）の垂直方向反力Ｆｂ（図４及び図５に示す）
のテーブルを備えており、上記負荷検出手段４８からの
検出信号が入力されると、上記テーブルに基づいて上記
反力Ｆｂを求めるようになっている。

【００４６】なお、上記テーブルは、上記負荷検出手段
４８の検出信号レベルが、研磨ブラシ１４の摩擦抵抗Ｆ
に比例して変化し、またこの摩擦抵抗Ｆと上記反力Ｆｂ
との間にＦ＝μＦｂ（μ：摩擦係数）の関係が成り立つ
ことから、実験的に求められる摩擦抵抗Ｆに基づいて反
力Ｆｂを算出し、この反力Ｆｂと上記負荷検出手段４８
の検出信号レベルとの相関を予め採ることによって設定
されている。

【００４７】ところで、上記のようにして求められた反
力Ｆｂは、図４及び図５に示すように、実際には、毛１
８の軸圧縮荷重Ｆａの垂直方向成分に他ならない。従っ
て、演算部３８では、上記アーム回動角検出手段３０に
よって検出されたアーム１２の回動角度から理論的に研
磨対象面Ｗに対する毛１８の傾き角度θを算出し、この
傾き角度θと上記反力Ｆｂとから、毛１８の軸圧縮荷重
Ｆａを求めるようになっている。

【００４８】そして、上記のようにして毛１８の軸圧縮
荷重Ｆａが算出されると、演算部３８では、この軸圧縮
荷重Ｆａと、予め設定されている基準値Ｆｗとの比較を
行う。この際、基準値Ｆｗは、毛１８における座屈荷重
値Ｐ_kから所定値αを減算した値で、この所定値αは、
例えば座屈荷重値の数％に設定してある。なお、座屈荷
重値Ｐ_kは、毛１８の構造に基づき以下に示す理論式か
ら算出することができる。

【００４９】 Ｐ_k＝ｎ（π²ＥＩ／ｌ²) Ｅ：縦弾性係数 Ｉ：断面二次モーメント ｌ：柱の長さ ｎ：定数（１／４） そして、軸圧縮荷重Ｆａと所定値Ｆｗとの比較におい
て、軸圧縮荷重Ｆａが所定値Ｆｗを上回っているような
場合には、研磨ブラシ１４の毛１８に座屈が生じる虞が
ある、あるいは座屈が生じているとして、軸圧縮荷重Ｆ
ａと所定値Ｆｗとの差を算出するとともに、この算出値
に基づいて上記アーム１２の回動角度に対する補正角度
を演算し、その補正データ信号を上記主制御部４４に出
力する。これによって、上記アーム１２の回動角度が補
正されて、研磨対象面Ｗに対する研磨ブラシ１４の押圧
力Ｆ１が減圧されるようになっている。

【００５０】次に、この装置における研磨ブラシ１４の
研磨対象面Ｗに対する押圧力制御について図６のフロー
チャートを用いて説明する。

【００５１】上記研磨装置１０において研磨対象面Ｗに
対する研磨処理が開始されると、先ず、ステップＳ１で
研磨ブラシ１４の回転方向が正転、すなわち図３の実線
矢印方向に回転されているか否かの判断がなされ、正転
の場合には本フローチャートが終了される。一方、研磨
ブラシ１４が反転されている、すなわち図３の一点鎖線
矢印方向に回転されている場合（ステップＳ１でＮＯ）
には、アーム回動角検出手段３０及び負荷検出手段４８
の各情報に基づいて研磨ブラシ１４の軸圧縮荷重Ｆａが
求められるとともに、この軸圧縮荷重Ｆａと予め設定さ
れた所定値Ｆｗとの比較が行われる（ステップＳ２、ス
テップＳ３）。

【００５２】そして、ステップＳ３において、軸圧縮荷
重Ｆａが所定値Ｆｗよりも小さい場合、あるいは同一値
の場合には本フローチャートが終了される（ステップＳ
２でＹｅｓ）。一方、軸圧縮荷重Ｆａが所定値Ｆｗより
も大きい場合（ステップＳ３でＮＯ）には、研磨ブラシ
１４に座屈が生じる虞がある、あるいは座屈が生じてい
るとして、軸圧縮荷重Ｆａと所定値Ｆｗの差からアーム
１２の回動角度に対する補正角度が演算されるととも
に、この演算結果に基づいてアーム１２の回動角度が補
正され、これによって研磨対象面Ｗに対する研磨ブラシ
１４の押圧力が減圧される（ステップＳ４）。そして、
ステップＳ４が終了すると、再度ステップＳ１にリター
ンされ最終的にステップＳ３で軸圧縮荷重Ｆａが所定値
Ｆｗよりも小さく成った時点（ステップＳ３でＹＥＳ）
で、本フローチャートが終了される。

【００５３】以上説明したように、上記研磨装置１０で
は、研磨ブラシ１４と比較的重量物であるブラシモータ
２８とをアーム１２の支持軸３２を挟んで互いに反対側
に配置し、研磨ブラシ１４を研磨対象面Ｗに押圧すべく
アーム１２を作動させても、梃子の作用により研磨ブラ
シ１４が慣性力の影響を受けることが殆どないように構
成したので、研磨ブラシ１４の移動誤差を小さくし、こ
れにより研磨対象面Ｗに対する処理精度を高めることが
できる。

【００５４】また、研磨ブラシ１４の負荷を検出し、こ
れに基づいてアーム１２の回動制御を行うので、研磨対
象面Ｗに対する研磨ブラシ１４の押圧力をより正確に適
正値に維持して研磨処理を行うことができる。特に、こ
のアーム１２の回動制御においては、研磨ブラシ１４の
負荷に基づいて研磨ブラシ１４の軸圧縮荷重Ｆａを求
め、この軸圧縮荷重Ｆａと所定値Ｆｗとの比較に基づい
てアーム１２を制御するので、上述のような構造を有す
る研磨装置１０の処理において生じ易い、復動時の研磨
ブラシ１４の座屈を確実に防止することができる。

【００５５】なお、上記実施例においては、研磨装置１
０の往復移動における復動時にのみ、研磨対象面Ｗに対
する研磨ブラシ１４の押圧力調整行うようにしている
が、これは上記研磨装置１０においては、その復動時に
研磨ブラシ１４の座屈が発生し易いという事情によるも
のであり、勿論、両移動時に研磨ブラシ１４の押圧力調
整を行うようにしてもよい。なお、両移動時に研磨ブラ
シ１４の押圧力調整を行う場合には、往動時と復動時の
研磨ブラシ１４の押圧力の基準値を予め異なった値に設
定し、それらの基準値に対してアーム１２の回動補正角
度を演算するようにしてもよい。

【００５６】また、上記実施例においては、研磨対象面
Ｗに対する研磨ブラシ１４の押圧力を減圧する制御につ
いて説明しているが、例えば、演算部３８の軸圧縮荷重
Ｆａと所定値Ｆｗとの比較において、軸圧縮荷重Ｆａが
所定値Ｆｗを下回っているような場合には、軸圧縮荷重
Ｆａと所定値Ｆｗとの差に基づいて研磨対象面Ｗに対す
る研磨ブラシ１４の押圧力を増圧するようにしてもよ
い。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
に係る研磨装置では、研磨処理中に、研磨ブラシの負荷
を検出し、研磨ブラシに作用する押圧反力のうち研磨ブ
ラシの毛の軸方向成分を求め、この成分値と基準値との
比較結果に応じてアーム部材の回動量を補正制御するた
め、研磨ブラシの座屈が防止され、より高精度の処理が
達成される。特に、研磨ブラシの毛の座屈荷重値に基づ
いて上記基準値を設定することで、より有効に研磨ブラ
シの座屈を防止することができる。

【００５８】また、本発明の請求項３に係る研磨装置で
は、研磨処理中に、研磨ブラシの負荷を検出して研磨ブ
ラシに作用する押圧反力を求め、この押圧反力に応じて
アーム部材の回動量を制御するので、研磨対象面に対す
る研磨ブラシの押圧力を適切に保って高精度の処理を達
成することができる。

【００５９】特に、研磨ブラシとワークとを相対的に往
復移動させる場合には、往動時と復動時とで研磨ブラシ
の回転方向を逆回転とするが、このように研磨ブラシの
回転 方向を変える装置において、さらにアーム部材の回
動量を上記のように制御することでより精度の高い処理
を達成することができる。

【００６０】このような装置において、上記押圧反力と
予め設定された基準値との比較を行い、押圧反力が基準
値よりも大きい場合に押圧反力と基準値との差から、研
磨対象面に対する研磨ブラシの押圧力を減圧すべく、ア
ーム部材の回動量に対する補正量を演算し、この補正量
に基づいてアーム部材を回動制御するようにすれば、研
磨ブラシの座屈の発生をより効果的に防止することがで
きる。

【００６１】さらに、上記ワークに対して装置を相対的
に往復移動させつつ、その往動時及び復動時のいずれの
移動時にも上記ワークに対して研磨処理を施す場合に
は、上記往動時または復動時の少なくとも一方の移動時
に上記アーム部材の回動量に対する補正量を演算するよ
うに上記制御手段を構成するようにすれば、押圧力の制
御を簡略化することができる。

【００６２】また、本発明の請求項６に係る研磨装置で
は、研磨処理中には、研磨ブラシの負荷を検出して研磨
ブラシに作用する押圧反力を求め、この押圧反力と予め
設定された基準値とからアーム部材の回動量に対する補
正量を求めてアーム部材の回動量を制御するため、研磨
対象面に対する研磨ブラシの押圧力を適切に保つことが
できる。そのため、研磨ブラシの座屈を防止し、これに
より高精度の処理を達成することができる。特に、ワー
ク研磨の際には、アーム部材とワークとを相対的に往復
移動させるが、往動時、復動時あるいは両移動時を問わ
ず、座屈が生じ易い方向への移動時にのみ研磨ブラシの
研磨対象面に対する押圧力を調整するため、押圧力の制
御を簡略化しつつ高精度の処理を達成することができ
る。

【００６３】特に、上記アーム部材の先端部及び後端部
にそれぞれ上記研磨ブラシ及びモータを搭載し、これら
の間にアーム部材の回動支点を設けるようにすれば、ア
ーム部材の作動時に研磨ブラシが慣性力の影響を受ける
ことが殆どなくなり、これにより研磨ブラシの移動誤差
を小さくして研磨対象面に対する処理精度を高めるこ と
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研磨装置の押圧力制御における制御系
を示すブロック図である。

【図２】本発明の研磨装置の一例を示す上面図（一部断
面図）である。

【図３】図２における正面図である。

【図４】研磨装置の往動時における研磨ブラシの毛及び
研磨対象面に作用する力の状態を示す概略図である。

【図５】研磨装置の復動時における研磨ブラシの毛及び
研磨対象面に作用する力の状態を示す概略図である。

【図６】本発明の研磨装置における押圧力制御を示すフ
ローチャートである。

【図７】従来の研磨装置を示す正面略図である。

【符号の説明】

１０ 研磨装置 １２ アーム １４ 研磨ブラシ ２８ ブラシモータ ３０ アーム回動角検出手段 ３６ コントローラ ３８ 演算部 ４０ アームモータ駆動制御部 ４２ ブラシモータ駆動制御部 ４４ 主制御部 ４６ アームモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B24B 49/16 B24B 27/04 B24B 29/00

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能な研磨ブラシと、この研磨ブラ
   シをワークに対して接離させる手段とを備え、上記研磨
   ブラシをワークの研磨対象面に接触させた状態でこれら
   を相対的に移動させることにより研磨処理を施すように
   構成された研磨装置において、研磨ブラシを装備した回
   動可能なアーム部材と、研磨ブラシ駆動用のモータと、
   上記アーム部材を正逆回動させるアーム部材回動手段
   と、上記アーム部材の回動量を検出する回動量検出手段
   と、研磨処理時に上記研磨ブラシの負荷を検出する負荷
   検出手段と、この負荷検出手段による検出データから、
   上記研磨ブラシに作用する押圧反力のうち研磨ブラシの
   毛の軸方向成分を求め、この値と予め設定された基準値
   との比較結果に基づいて上記アーム部材の回動量に対す
   る補正量を演算するとともに、この演算結果に基づいて
   上記アーム部材を回動補正すべく上記アーム部材回動手
   段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする研磨
   装置。
2. 【請求項２】 上記基準値は、研磨ブラシの毛の座屈荷
   重値に基づいて設定されていることを特徴とする請求項
   １記載の研磨装置。
3. 【請求項３】 回転可能な研磨ブラシと、この研磨ブラ
   シをワークに対して接離させる手段とを備え、上記研磨
   ブラシをワークの研磨対象面に接触させた状態でこれら
   を相対的に移動させることにより研磨処理を施すように
   構成された研磨装置において、研磨ブラシを装備した回
   動可能なアーム部材と、研磨ブラシ駆動用のモータと、
   上記アーム部材を正逆回動させるアーム部材回動手段
   と、ワークとの相対的な往復移動の際に、往動時の研磨
   ブラシの回転方向と復動時の研磨ブラシの回転方向とが
   逆回転となるように上記モータを制御するモータ制御手
   段と、研磨処理時に上記研磨ブラシの負荷を検出する負
   荷検出手段と、この負荷検出手段による検出データか
   ら、上記研磨ブラシに作用する押圧反力を求めるととも
   に、求められた押圧反力に基づいて上記アーム部材回動
   手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする研
   磨装置。
4. 【請求項４】 上記アーム部材の回動量を検出する回動
   量検出手段を備える一方、上記制御手段が、この負荷検
   出手段による検出データから、上記研磨ブラシに作用す
   る押圧反力を求め、この値と予め設定された基準値との
   比較結果に基づいて上記アーム部材の回動量に対する補
   正量を演算するとともに、この演算結果に基づいて上記
   アーム部材を回動補正すべく上記アーム部材回動手段を
   制御するように構成されていることを特徴とする請求項
   ３記載の研磨装置。
5. 【請求項５】 上記研磨装置は、上記ワークに対して相
   対的に往復移動されて、その往動時及び復動時のいずれ
   の移動時にも上記ワークに対して研磨処理を施すもので
   あって、上記制御手段は、上記往動時または復動時の少
   なくとも一方の移動時に上記アーム部材の回動量に対す
   る補正量を演算するように構成されていることを特徴と
   する請求項１又は４記載の研磨装置。
6. 【請求項６】 回転可能な研磨ブラシと、この研磨ブラ
   シをワークに対して接離させる手段とを備え、上記研磨
   ブラシをワークの研磨対象面に接触させた状態でこれら
   を相対的に移動させることにより研磨処理を施すように
   構成された研磨装置において、研磨ブラシを装備した回
   動可能なアーム部材と、研磨ブラシ駆動用のモータと、
   上記アーム部材を正逆回動させるアーム部材回動手段
   と、上記アーム部材の回動量を検出する回動量検出手段
   と、研磨処理時に上記研磨ブラシの負荷を検出する負荷
   検出手段と、この負荷検出手段による検出データから上
   記研磨ブラシに作用する押圧反力を求め、この値と予め
   設定された基準値との比較結果に基づいて上記アーム部
   材の回動量に対する補正量を演算するとともに、この演
   算結果に基づいて上記アーム部材を回動補正すべく上記
   アーム部材回動手段を制御する制御手段とを備え、ワー
   ク研磨の際には、アーム部材とワークとを相対的に往復
   移動させて、その往動時及び復動時のいずれの移動時に
   も上記ワークに対して研磨処理を施すとともに、上記往
   動時または復動時の少なくとも一方の移動時に上記アー
   ム部材の回動量に対する補正量を演算するように上記制
   御手段が構成されていることを特徴とする研磨装置。
7. 【請求項７】 上記アーム部材の先端部及び後端部にそ
   れぞれ上記研磨ブラシ及びモータが搭載され、これらの
   間にアーム部材の回動支点が設けられているいることを
   特徴とする請求項１、３及び６記載の研磨装置。