JP3203023U - バリ取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な制御を必要とすることなく安定したバリ取り作業を効率よく行うことができるバリ取り装置を提供する。【解決手段】開口部１２を有する台板１０と、台板の一方の面に設けられた回転出力軸を有するモータ（駆動源）と、開口部を貫通する回転出力軸２２と、回転出力軸に自在軸継手３０を介して接続される主軸４０と、主軸の先端に装着される回転砥石５０と、主軸を回転自在に支持する軸受ベアリング（回転支持機構）６２を有する調心台６０と、調心台を台板に搖動可能に支持する自動調心ベアリング（搖動支持機構）６４と、主軸が台板に対して垂直方向を向くように付勢するコイルばね（主軸付勢機構）４２と、主軸の搖動範囲を制限する搖動制限機構７０とで、バリ取り装置を構成する。【選択図】図１

Description

本考案は、ワークのバリ取り装置に関するものである。

従来、金属ワークの製造工程や加工工程で生じる切削バリ、剪断バリ、鋳物バリ等のバリに対しては、ヤスリやグラインダーを用いて手作業によりこれを除去していた。
しかし、手作業のため仕上がりが不安定であることに加え、生産性も悪いという問題があった。そこで、近年はロボットアームに回転砥石を装着することでバリ取りの自動化を実現する技術が開発されている。ところで、ロボットアームの先端に回転砥石を装着するには必ず解決しなければならない課題がある。
それはワークのバリには必ず波打ったような凹凸があり、これに接触する回転砥石がロボットアームに強固に固定されていれば、負荷変動により回転砥石自体が振動してしまうという現象である。これを防止するために回転砥石の搖動を可能としたフローティング機構を備えるバリ取り装置が提案されている。
例えば、特開２００９−６１５２２号広報（以下「特許文献１」という。）にエアモータの回転軸に工具を装着したバリ取り装置が開示されている。特許文献１のバリ取り装置は工具を保持するチャック機構と工具を首ふり自在に支持するフローティング機構とを備えるものである。これにより負荷変動による振動を防止し、仕上がりの安定と生産性の向上が図られている。

特開２００９−６１５２２号公報

しかし、特許文献１のバリ取り装置は全ての作動を工場内に張り巡らされている高圧エアシステムから供給される高圧エアを用いて行わせている。したがって工具の取付点を中心にしてその円周上に複数個設けられたエアシリンダから構成されるフローティング機構他、各部の構造が複雑になるとともに高圧エアの供給量の制御も必要となる。

そこで、本考案は、複雑な制御を必要とすることなく安定したバリ取り作業を効率よく行うことができるバリ取り装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本考案に係るバリ取り装置は、ロボットアームに装着され回転砥石によってワークを研磨する装置であって、回転砥石にかかる負荷変動を吸収するためのフロ−ティング機構が機械式であることを特徴とする。

すなわち、第１の本考案は、ロボットのアームに装着されるワークのバリ取り装置であって、開口部を有する台板と、前記台板の一方の面に設けられた回転出力軸を有する駆動源と、
前記開口部を貫通する前記回転出力軸と、前記回転出力軸に自在軸継手を介して接続される主軸と、前記主軸の先端に装着される回転砥石と、前記主軸を回転自在に支持する回転支持機構を有する調心台と、前記調心台を前記台板に搖動可能に支持する搖動支持機構と、前記主軸が前記台板に対して垂直方向を向くように付勢する主軸付勢機構と、前記主軸の搖動範囲を制限する搖動制限機構とから構成されることを特徴とするバリ取り装置である。

第１の本考案に係るバリ取り装置は、上記のように構成され、自在軸継手と搖動支持機構と主軸付勢機構と搖動制限機構の相互作用により、凹凸が有るワークでも正確にバリ取りができるものである。
主軸を回転自在に支持した調心台は、自在軸継手を支点としてスリコギ状の搖動が可能な形態で搖動支持機構により台板に設けられる。そして、主軸は調心台と台板との間に設けられた主軸付勢機構により、調心台を介してたえず台板に対して垂直方向を向くように一定の力で付勢されている。この構成をとることにより、ワークの凹凸による負荷変動が生じた場合は調心台が自在軸継手を支点としてスリコギ状の動きをし、回転砥石は自在軸継手を支点として首ふり運動をする。この作用により回転砥石には振動によるワークとの非接触が発生せず、正確にバリ取りを行うことができる。

また、ロボットアームに装着される台板は開口部を有し、台板の一方の側に調心台が設けられ、他方の側に回転出力軸を有する駆動源が設けられる。そして、台板の開口部を通じて回転出力軸が自在軸継手を介して先端に回転砥石を有する主軸と接続される。これにより回転砥石は自在軸継手を支点として首ふり運動をすることができる。
回転砥石にはメタルボンドタイプのダイヤモンド砥石が好ましく、円錐型の同タイプのダイヤモンド砥石を使用することにより、多様な曲線部にも一種の回転砥石で対応可能となる。
そして、負荷変動により回転砥石が過度に傾斜した場合や調心台が回転した場合にも、搖動制限機構の作用でその傾斜範囲と回転範囲が制限される。

搖動支持機構は、調心台がスリコギ状に搖動できるように台板に支持できる構造であればよく、自動調心ベアリングを用いることが好ましい。また、主軸付勢機構は主軸が台板に対して垂直方向に向くように張力のつり合いや押圧力のつり合いを利用して実現でき、コイルばねを用いることが好ましい。そして、回転出力軸を有する駆動源としては、モータが好ましい。

さらに第２の本考案に係るバリ取り装置は、第１の本考案の駆動源がモータであり、前記回転支持機構が複数の軸受ベアリングであり、前記搖動支持機構が自動調心ベアリングであり、前記主軸付勢機構が前記調心台の上部と台板との間に少なくとも３箇所以上設けられた複数のコイルばねであり、前記搖動制限機構が調心台の底面に設けられた凹部と前記台板に設けられ前記凹部に遊嵌される凸部で構成されることを特徴とするバリ取り装置である。

このように本考案の各要素が既製品を用いて構成されることにより、製造期間の短縮とコストの低減を図ることができる。
また、負荷変動によって回転砥石が過度に傾斜する場合や、調心台が回転してしまう場合には、台板に設けられた凸部が調心台の底面に設けられた凹部内壁に接触するため、傾斜範囲と回転範囲を制限することができる。この凸部と凹部を３組以上設けると、より安定した傾斜制限と回転制限が可能となる。

さらに第３の本考案に係るバリ取り装置は、第２の本考案の複数のコイルばねに張力調整機構を付加し、調心台の底部に設けられた前記凹部の内側表面にウレタン樹脂層を設けたことを特徴とするバリ取り装置である。

ワークの種類や形状によってコイルばねの張力設定を変更する必要があるが、複数のコイルばね全てに張力調整機構を付加することによって、コイルばねを取り換えることなく、張力の調整が可能となる。張力調整機構は、コイルばねの長さを調整できるものであればよく、ターンバックルが好ましい。
また、調心台の底部に設けられた凹部の内側表面のウレタン樹脂層が、凸部と凹部の接触時の衝撃を吸収する。

本考案は、以上説明したようなものであり、以下に記載する効果を奏する。
本考案のバリ取り装置では、自在軸継手と搖動支持機構と主軸付勢機構の相互作用により、凹凸が有るワークでも複雑な制御を必要とすることなく安定したバリ取り作業を行うことができる。さらに搖動制限機構により主軸の過度の傾斜と調心台の回転を制限することができる。

そして、本考案の構成要素である駆動源にモータ、回転支持機構に複数の軸受ベアリング、搖動支持機構に自動調心ベアリング、主軸付勢機構にコイルばねを用いることにより、本考案に係るバリ取り装置の製造期間の短縮とコストの低減を図ることができる。

また、主軸付勢機構である複数のコイルばね全てに張力調整機構を付加することによって、ワークに応じてコイルばねを取り換える必要がなくなり、容易に張力の調整が可能となる。さらに、調心台の底部に設けられた凹部の内側表面のウレタン樹脂層により、凸部と凹部の接触時の衝撃が緩和される。

本考案の動作を説明する断面図である。 本考案の実施例を示す断面図である。 本考案の実施例を示す平面図である。 本考案の使用状態を示す斜視図である。

以下図面を参照して、本考案の実施の形態を説明する。
図1は、本考案のバリ取り装置であって、負荷の変動によって搖動する様子を示している。台板１０の開口部１２を貫通する回転出力軸２２と主軸４０が自在軸継手３０を介して接続され、主軸４０の先端に回転砥石５０が装着されている。そして主軸４０は、調心台６０に設けられた軸受ベアリング（回転支持機構）６２によって回転自在に支持され、調心台６０は自動調心ベアリング（搖動支持機構）６４を介して台板１０に搖動可能に取り付けられている。調心台６０の上部と台板１０の間はコイルばね（主軸付勢機構）４２により張力が付加されている。また、調心台６０の底面と台板１０の間には搖動制限機構７０が設けられている。

本考案に係るバリ取り装置では、回転砥石５０が回転してワークのバリ取りを行うことになるが、回転砥石５０は台板１０の垂直方向を向くように一定の力を加えられた状態でワークに接触する。そしてバリの凹凸がある場合には、回転砥石５０がワークから受ける負荷が変動する。このとき調心台６０が自在軸継手３０と自動調心ベアリング（搖動支持機構）６４とコイルばね（主軸付勢機構）４２の相互作用により自在軸継手３０を支点としてスリコギ状に搖動し、回転砥石５０は首ふり運動をする。この作用によって回転砥石５０は負荷変動による振動障害を生じることなく、正確にワークのバリ取りを行うことができる。

図２は、本考案の実施例を示す断面図である。台板１０の一方にモータ（駆動源）２０が取り付けられている。このモータ（駆動源）２０は周速を得るために回転数が最大１２５００ｒｐｍの小型高速モータを使用している。そしてモータ（駆動源）２０の回転出力軸２２は台板１０に設けられた開口部１２を貫通して自在軸継手３０を介して主軸４０に接続され、主軸４０の先端には回転砥石５０が取り付けられている。本実施例では回転砥石５０は外径４０ｍｍの円錐型をしたメタルボンドタイプのダイヤモンド砥石を使用している。これによりワークの様々な曲線部にも回転砥石５０を取り換えることなく対応可能となる。

主軸４０は、調心台６０に設けられた軸受ベアリング（回転支持機構）６２により回転自在に支持されている。そして調心台６０はその下部において自動調心ベアリング（搖動支持機構）６４を介して台板１０に搖動可能に支持されている。また調心台６０の上部と台板１０の間には、ターンバックル（張力調整機構）４６を有するコイルばね（主軸付勢機構）４２が４箇所設けられている。このコイルばね（主軸付勢機構）４２により調心台６０に支持された主軸４０が、常時台板に対して垂直方向を向くように付勢されている。このコイルばね（主軸付勢機構）４２と自在軸継手３０と自動調心べアリング（搖動支持機構）６４との相互作用により負荷変動が生じても、調心台６０が絶えずスリコギ状に動き、回転砥石５０は首ふり運動をするため、ワークのバリを正確に除去することができる。コイルばね（主軸付勢機構）４２は３箇所以上設けられればよく、４箇所〜６箇所設けられることが好ましい。調心台６０の搖動が安定し、負荷調整が容易になるからである。

また、調心台６０の底部に横断面の形状が円形の凹部７２、台板１０の上面に円柱形状の凸部７４が設けられ、凸部７４が凹部７２に遊嵌されている。そして凹部７２の内側表面にはウレタン樹脂層７６が形成されている。この凹部７２と凸部７４は台板１０上に等間隔で４組設けられている。凸部７４が凹部７２のウレタン樹脂層７６に接触することで、主軸４０の傾斜と調心台６０の回転を一定値以下に制限することができる。ウレタン樹脂層７６はそのときの衝撃を緩和する役割を担っている。

図３は本考案の実施例の平面図である。台板１０の片面に調心台６０が設けられ、調心台６０の上部から四方へ均等間隔でコイルばね（主軸付勢機構）４２が放射線状に配置されている。さらにコイルばね（主軸付勢機構）４２にはターンバックル（張力調整機構）４６が付加され、台板１０に係止されている。ワークの形状に応じてターンバックル（張力調整機構）４６の長さを調整する。

図４は本考案のバリ取り装置をロボットアームに取り付けて、バリ取り作業をしている状態を示している。台板１０がロボットアーム１００の手首部先端に装着されている。そして台板１０に設置されたモータ（駆動源）２０に電源が供給され、回転する回転砥石５０がワークＷのバリＢを研削している。ロボットアーム１００は予めワークWのバリ取り箇所の形状に沿って移動するようにティーチングが施され、回転砥石５０は自動的にワークWのバリBを研削していく。

ここで、ワークWの加工面に発生したバリＢの形状が変化していても、回転砥石５０は調心台６０とともに所定の範囲で自由に搖動し、加工面にコイルばね（主軸付勢機構）４２による一定の押圧力が加えられた状態でバリ取りが行われる。そしてバリＢの大きさや形状に応じて押圧力の調整が必要な場合は、コイルばね（主軸付勢機構）４２に付加されたターンバックル（張力調整機構）４６によりその押圧力を調整する。

１０ 台板
１２ 開口部
２０ モータ（駆動源）
２２ 回転出力軸
３０ 自在軸継手
４０ 主軸
４２ コイルばね（主軸付勢機構）
４６ ターンバックル（張力調整機構）
５０ 回転砥石
６０ 調心台
６２ 軸受ベアリング（回転支持機構）
６４ 自動調心ベアリング（搖動支持機構）
７０ 搖動制限機構
７２ 凹部
７４ 凸部
７６ ウレタン樹脂層
１００ ロボットアーム
Ｂ バリ
Ｗ ワーク

Claims (3)

1. ロボットのアームに装着されるワークのバリ取り装置であって、
   開口部を有する台板と、
   前記台板の一方の面に設けられた回転出力軸を有する駆動源と、
   前記開口部を貫通する前記回転出力軸と、
   前記回転出力軸に自在軸継手を介して接続される主軸と、
   前記主軸の先端に装着される回転砥石と、
   前記主軸を回転自在に支持する回転支持機構を有する調心台と、
   前記調心台を前記台板に搖動可能に支持する搖動支持機構と、
   前記主軸が前記台板に対して垂直方向を向くように付勢する主軸付勢機構と、
   前記主軸の搖動範囲を制限する搖動制限機構と、
   から構成されることを特徴とするバリ取り装置
2. 。
   前記駆動源がモータであり、
   前記回転支持機構が複数の軸受ベアリングであり、
   前記搖動機構が自動調心ベアリングであり、
   前記付勢機構が前記調心台の上部と台板との間に少なくとも３か所以上設けられた複数のコイルばねであり、
   前記搖動制限機構が調心台の底面に設けられた凹部と前記台板に設けられ前記凹部に遊嵌される凸部で構成されることを特徴とする請求項１に記載のバリ取り装置。
3. 前記複数のコイルバネに張力調整機構を付加し、
   前記調心台の底部に設けられた前記凹部の内側表面にウレタン樹脂層を設けたことを特徴とする請求項２に記載のバリ取り装置。

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