JP4844166B2

JP4844166B2 - ロボットアーム駆動テープラップ装置

Info

Publication number: JP4844166B2
Application number: JP2006048495A
Authority: JP
Inventors: 啓作秋月; 浩藤井; 俊之清都
Original assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Current assignee: Nachi Fujikoshi Corp
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2006-02-24
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-02-24
Also published as: JP2007223003A

Description

本発明は、比較的非圧縮性の研磨材被覆テープと、該テープの研磨材被覆面を回転される加工面を有する鋼管、自動車部品等の被加工物表面に、接触させ押圧する比較的剛性の面を有するシュー組立体とからなり、研磨材被覆テープを使用して被加工物表面を極めて精密にミクロ仕上げするテープラップ装置に関し、特に産業用ロボットのアーム先端にテープホルダ一体型カセットシュー組立体を搭載したロボットアーム駆動テープラップ装置に関する。

従来の比較的非圧縮性の研磨材被覆テープと、該テープ研磨材被覆面を被加工物表面に接触させ押圧する剛性凹面を有する一対のシュー組立体とからなり、研磨材被覆テープを使用して被加工物表面を極めて精密にミクロ仕上げするテープラップ装置としては、例えば特許文献１に開示するものがある。このものは、研磨材被覆テープはポリエステルテープを使用し、シュー組立体の凹面は比較的剛性（剛性表面は90デュロメータＡの値を超える硬度を有する）を有しかつ精密に加工されたホーニング砥石材料で形成されたインサートストーンを使用し、治具ボーラーで極めて精密に加工されたストーン円弧面を精密に被加工物表面に転写することで知られている。関節型産業用ロボットとしては、例えば特許文献２には、６軸の自由度をもつ関節型産業用ロボットを開示する。
特許第３５５８９１７号公報、図７、図９特許第２６６８３３６号公報

かかる従来のフイルムラップ装置のシュー組立体の剛性凹面を形成する各ストーンは、被加工物軸径又は軸幅、隣接する各被加工物軸間の間隔に応じて製作され、特定の被加工物軸径又は軸幅、隣接する各被加工物軸間の間隔、のみの加工に限定されているため、被加工物の軸径又は軸幅、軸間の間隔、が違えばそれ専用の極めて大型で場所を取り、高価な、複数の剛性凹面を形成するストーンを有するシュー組立体に交換するための段取り替えが必要であり、更に被加工物の軸径又は軸幅、軸間の間隔が異なる異種被加工物をランダムに加工する場合は、専用の、加工アーム又は加工ステーションを増設する必要があった。ベルト駆動式無段変速機の金属製ベルトの接触するシーブ面を有する部品を含むテーパ表面又は平面、又はクランクシャフトのような軸物の被加工物はいずれも多くの前加工工程があり、いずれも主軸台と心押台にセンタリングされ、支持されて前加工が行われる。しかしながら、従来のテープラップ装置は、例えば特許文献１に開示するように、専用の極めて大型で場所を取るので、産業用ロボットのアーム先端に搭載することはできず、例えば特許文献２に示すような、従来の関節型産業用ロボットでは、産業用ロボットのアーム先端にカセット型テープラップ装置を搭載したものはない。

本発明の課題は、前加工が行われる被加工物を、前加工工程で例えば主軸台と心押台にセンタリングされ支持された状態で、そのまま、産業用ロボットのアーム先端にカセット型テープラップ装置でテープラップ加工が可能で、別のフイルムラップ装置で加工することなく、フレキシブルに加工できるロボットアーム駆動テープラップ装置を提供することにある。

このため本発明は、産業用ロボットのアーム先端に、研磨材被覆テープ、該テープの研磨材被覆面を被加工物表面に接触させ押圧する面を有するシュー組立体、テープ巻出ホルダ及びテープ巻取ホルダを一体的に交換可能なカセットとして組付けた、テープホルダ一体型カセットシュー組立体を取付板を介して搭載し、該テープホルダ一体型カセットシュー組立体は、該アーム開閉クランプ軸及び該クランプ軸に連結されたクランプカムを有し、該クランプ軸は該取付板に内蔵した駆動軸によって押されたとき、該クランプカムが該一対のアームの基部を押して、軸の回りを回動させて該アームを閉じるようにされ、該クランプ軸は、該駆動軸が後退するとき、該クランプカムはクランプカムスプリングに押され内方に引き込まれ、該一対のアームの基部が該軸の回りを逆転して、該一対のアームを開くようにされ、かつ同時に、該クランプカムに連動して自動的に、該テープ巻出ホルダから所定長さの該テープを巻き出すとともに、テープ巻取ホルダが所定長さのテープを巻き取るようにされており、該一対のアームの基部は、該クランプカムに、第１連結ピン、第１連結ピンに連結された第１リンク、第１リンクに連結された第２連結ピンを介して駆動的に連結され、該基部が該クランプカムと連動するようにされ、該テープ巻取ホルダは、該クランプカム下側と、第２連結ピン、第２連結ピンに連結された第２リンク、第２リンクに連結された該巻取ホルダ軸及び逆転防止装置を介して連結され、該テープ巻出ホルダは、該テープ巻取ホルダが巻取った所定長さの該テープを自動的に巻出ホルダ軸を介して巻出すようにされていることを特徴とするロボットアーム駆動テープラップ装置を提供することによって上記した従来製品の課題を解決した。

かかる構成により、比較的非圧縮性の研磨材被覆テープ、該テープの研磨材被覆面を被加工物表面に接触させ押圧する比較的剛性の面を有するシュー組立体、テープ巻出ホルダ及びテープ巻取ホルダを一体的に交換可能なカセットとして組付けたテープホルダ一体型カセットシュー組立体としたので、組立体本体材料をアルミニウムなどを使用してすることにより、例えば10kg未満まで軽量化でき、産業用ロボットのアーム先端にテープホルダ一体型カセットシュー組立体を搭載できるので、前加工が行われる被加工物を、前加工工程で例えば主軸台と心押台にセンタリングされ支持された状態で、そのまま、産業用ロボットのアーム先端にカセット型テープラップ装置でテープラップ加工が可能で、別のフイルムラップ装置で加工することなく、かつフレキシブルに加工できるロボットアーム駆動テープラップ装置を提供するものとなった。

本発明の実施形態の一例を図面を参照して説明する。図１は本発明の実施形態の産業用ロボットのアーム先端にテープホルダ一体型カセットシュー組立体をロボットのアーム先端に取付けた状態を示す、ロボットアーム駆動テープラップ装置全体を示す概略要部斜視図、図２は図１のロボットのアーム先端に取付けたリストのツール支持面に取付けた取付板を拡大して示す要部拡大斜視図、図３は図１のロボットのアーム先端に取付けたテープホルダ一体型カセットシュー組立体を取外した状態で拡大して示す要部拡大斜視図、図４（ａ）は図３の一体型カセットシュー組立体の内部構造を示す部分を切り欠いた斜視断面、（ｂ）は（ａ）の裏側の内部構造を示す部分を切り欠いた斜視断面、図５は本発明の参考例の実施形態の産業用ロボットのアーム先端に搭載するテープホルダ一体型カセットシュー組立体を取外した状態で拡大して示す要部拡大斜視図、図６は図５のＡ方向からみた右側面図である。図１に示す産業用ロボット60は、ａ〜ｆの６軸の自由度がある。

本発明の実施形態のロボットアーム駆動テープラップ装置は、図１に示す産業用ロボット60のアーム61先端62に、図２に示す、比較的非圧縮性の研磨材被覆テープ 5と、テープ 5の研磨材被覆面を図示しないクランクシャフトのような軸物の被加工物表面に接触させ押圧する一対の開閉アーム15、15に固定された比較的剛性の凹面17を有するシュー組立体 2と、シュー組立体 2を支持する一対の開閉アーム15、15と、アーム開閉装置46、テープ巻出ホルダ 6及びテープ巻取ホルダ 7を一体的に交換可能なカセットとして組付けたテープホルダ一体型カセットシュー組立体11を、取付板12を介してロボット60のアーム61先端62に取付けたリスト62のツール支持面63に取付けたものである。

かかる構成により、本発明の実施形態のテープホルダ一体型カセットシュー組立体11は、比較的非圧縮性の研磨材被覆テープ 5、テープ 5の研磨材被覆面を被加工物表面に接触させ押圧する比較的剛性の面を有するシュー組立体 2、テープ巻出ホルダ 6及びテープ巻取ホルダ 7を一体的に交換可能なカセットとして組付けたテープホルダ一体型カセットシュー組立体11としたので、組立体本体材料をアルミニウムなどを使用してすることにより、例えば10kg未満まで軽量化でき、産業用ロボットのアーム先端にテープホルダ一体型カセットシュー組立体を搭載できるので、前加工が行われる被加工物を、前加工工程で例えば主軸台と心押台にセンタリングされ支持された状態で、そのまま、産業用ロボットのアーム先端にカセット型テープラップ装置でテープラップ加工が可能で、別のフイルムラップ装置で加工することなく、かつフレキシブルに加工できるロボットアーム駆動テープラップ装置を提供するものとなった。

図３、図４に示すように、本発明の実施形態では、テープホルダ一体型カセットシュー組立体11は、アーム開閉用クランプ軸45、及びクランプ軸45に連結されたアーム開閉装置46であるクランプカム37を有し、取付板12に内蔵する図示しない装置により駆動される駆動軸35によって、アーム開閉クランプ軸45が外方に矢印19の方向に（図４（ａ））押されたとき、クランプカム37が一対のアームの基部47、47を押して、軸42の回りを回動させアーム15、15を閉じるようにされ、クランプ軸45は、駆動軸35が後退するとき、クランプカム37はスプリング26に押され内方に反矢印19方向に引き込まれ、一対のアームの基部47、47が軸42の回りを逆転して、一対のアーム15、15を開くようにされ、かつ同時に、クランプカム37の引き込みに連動して自動的に、テープ巻出ホルダ 6から所定長さのテープ 5を巻き出し方向34（図４（ａ））に巻き出すとともに、テープ巻取ホルダ 7が所定長さのテープ 5を巻き取り方向32（図４（ａ））に巻き取るようにされている。4 は凹面17を形成するホーニング砥石材料で形成されたインサートストーン、図３の20はアーム開閉装置46、テープ巻出ホルダ 6及びテープ巻取ホルダ 7を収容したカセット本体である。駆動軸35を駆動する取付板12の装置としては、トリガーに止められたスプリングに押された駆動軸で、ロボットのアーム先端に搭載されたテープホルダ一体型カセットシュー組立体11が、図示しないクランクシャフトのような軸物の被加工物表面を掴む位置に到達したとき、図示しないトリガー駆動装置によってトリガーを外し、スプリングに押されて駆動軸を前進させ一対のアームを開くようにされ、加工終了後は、ロボットのアーム先端の後退に連動して、スプリングに押された駆動軸をもとに戻すようにしてもよく、または電動、流体圧シリンダを使用してもよい。

本発明の実施形態のテープホルダ一体型カセットシュー組立体11は図３、図４に示すように、一対のアーム15、15の基部 47,47は、クランプカム37に（クランプカム37の上側は図３（ｂ）、下側は図３（ａ））、第１連結ピン31、第１連結ピン31に連結された第１リンク30、第１リンク30に連結された第２連結ピン40を介して駆動的に連結され、基部47、47がクランプカム37と連動するようにされ、テープ巻取ホルダ 7は、図３（ｂ）に示すように、クランプカム37下側と、第２連結ピン90、第２連結ピン90に連結された第２リンク70、第２リンク70に連結された巻取ホルダ軸92及び図示しない逆転防止装置94を介して連結され、テープ巻出ホルダ 6は、テープ巻取ホルダ 7が巻取った所定長さのテープを自動的に巻出ホルダ軸を介して巻出すようにされている。

図７は案内台上に配置したヘッドストックとテールストックに支持され、ヘッドストックの駆動装置で回転される、複数の同一径の被加工軸を有するクランクシャフトを含む軸物の被加工物を、Ｘ軸方向直動移加工ユニット２台を使用して加工するテープラップ装置のテープラップ加工前の状態を示す概略平面図で、図８は図７のテープラップ装置で被加工物の隣接する被加工軸幅の中央点位置間の距離は同じで、軸幅が僅かに異なるクランクシャフト（ａ）、（ｂ）の、テープラップ加工中の状態を示す要部部分拡大図である。クランクシャフトでは各同一径を有する複数の被加工軸が２種類のものが多い。図７において、クランクシャフトである軸物の被加工物2'は、案内台20上に配置したヘッドストック18とテールストック19に支持され、ヘッドストック18の駆動モータ21で回転される。図７では、複数の同一径の被加工軸 3の径寸法が２数種類ある被加工軸 3を加工するよう、２数種類のテープホルダ一体型カセットシュー組立体11、11を搭載した、ベッド 20'上に被加工軸2'の軸方向（Ｘ軸方向）にＸ軸移動駆動装置 8、8により移動可能な２台のＸ軸方向直動移加工ユニット10、10を使用して加工するが、Ｘ軸方向直動移加工ユニット10、10の代わりに、図１に示す産業用ロボット60を使用し、アーム61先端62に、１種類のテープホルダ一体型カセットシュー組立体11、11を搭載し、産業用ロボットのティーチングにより、１種類のテープホルダ一体型カセットシュー組立体11により、複数の同一径の被加工軸 3を加工できる。産業用ロボット60は、Ｘ軸方向直動移加工ユニット10、10に比べ、６軸自由度を有するので、産業用ロボット60は、設置場所の自由度が高いので、前加工が行われる被加工物を、前加工工程で例えば主軸台と心押台にセンタリングされ支持された状態で、そのまま、産業用ロボットのアーム先端にカセット型テープラップ装置でテープラップ加工が可能で、別のフイルムラップ装置で加工することなく、かつフレキシブルに加工できるテープラップ装置を提供するものとなった。１個の被加工軸 3をテープラップ加工する加工時間は約10秒程度であり、異なる被加工物の軸径又は軸幅、軸間の間隔専用シュー組立体、被加工物を交換するための段取り替え時間が数十分かかることと比較して産業用ロボット使用による加工時間節約効果は極めて大きい。

図７において、案内台上に配置したヘッドストックとテールストックに支持され、ヘッドストックの駆動装置で回転される、２種類の複数の同一径の被加工軸 3を有するクランクシャフトを含む被加工物2'において、２数種類のテープホルダ一体型カセットシュー組立体をそれぞれ搭載した２台の産業用ロボット60、60をティーチングにより、それぞれ２種類の複数の同一径の被加工軸 3を加工することができる。代わりに、第１のテープホルダ一体型カセットシュー組立体11を搭載した１台の該産業用ロボット60をティーチングにより、複数の同一径の被加工軸 3を加工した後、第２のテープホルダ一体型カセットシュー組立体11にツールチャンジし、第２の複数の同一径の被加工軸 3を加工してもよい。

図７のおいて、案内台上に配置したヘッドストックとテールストックに支持され、ヘッドストックの駆動装置で回転される、同一径であるが軸方向幅が異なる複数の被加工軸 3を有する、クランクシャフトを含む被加工物2'の被加工軸 3において、産業用ロボット60をティーチングにより、第１の幅狭のシュー組立体を有するテープホルダ一体型カセットシュー組立体11により、被加工軸 3のテープラップ加工時に幅狭のシュー組立体50と研磨材被覆テープ51で加工後（図８（ｂ））、回転軸の未加工回転軸表面40があるときは、幅狭のシュー組立体50と研磨材被覆テープ51を被加工物の軸方向に移動させて、回転軸の未加工回転軸表面40を加工するようにした（図８（ａ））。

本発明の参考例について説明する。図５、図６に示す比較的非圧縮性の研磨材被覆テープ 5、テープ 5の研磨材被覆面をベルト駆動式無段変速機の金属製ベルトの接触するシーブ面を有する部品 3を含むテーパ表面3'（平面であってもよい）に接触させ押圧する比較的剛性のテーパ表面4’（平面であってもよい）を有するシュー組立体5'、テープ巻出ホルダ6'及びテープ巻取ホルダ7'を一体的に交換可能なカセットとして組付けたテープホルダ一体型カセットシュー組立体 11'を、取付板 12'を介して図１に示すような産業用ロボット60のアーム61先端62に取付けたリスト62のツール支持面63に取付けたものである。かかる構成により、本発明の実施形態のロボットアーム駆動テープラップ装置と同様な効果を奏する。

本発明の実施形態の産業用ロボットのアーム先端にテープホルダ一体型カセットシュー組立体をロボットのアーム先端に取付けた状態を示す、ロボットアーム駆動テープラップ装置全体を示す概略要部斜視図を示す。図１のロボットのアーム先端に取付けたリストのツール支持面に取付けた取付板を拡大して示す要部拡大斜視図を示す。図１のロボットのアーム先端に取付けたテープホルダ一体型カセットシュー組立体を取外した状態で拡大して示す要部拡大斜視図を示す。（ａ）は図３の一体型カセットシュー組立体の内部構造を示す部分を切り欠いた斜視断面、（ｂ）は（ａ）の裏側の内部構造を示す部分を切り欠いた斜視断面。本発明の参考例として、産業用ロボットのアーム先端に搭載するテープホルダ一体型カセットシュー組立体を取外した状態で拡大して示す要部拡大斜視図を示す。図５のＡ方向からみた右側面図である。複数の同一径の被加工軸を有する案内台上に配置したヘッドストックとテールストックに支持され、ヘッドストックの駆動装置で回転されるクランクシャフトを含む軸物の被加工物をＸ軸方向直動移加工ユニット２台を使用して加工するテープラップ装置のテープラップ加工前の状態を示す概略平面図。図７のテープラップ装置で被加工物の隣接する被加工軸幅の中央点位置間の距離は同じで、軸幅が僅かに異なるクランクシャフト（ａ）、（ｂ）の、テープラップ加工中の状態を示す要部部分拡大図である。

符号の説明

2：シュー組立体、
3：被加工物、
5：研磨材被覆テープ、
6：テープ巻出ホルダ、
7：テープ巻取ホルダ、
11：一体型カセットシュー組立体、
12：取付板、
14：背面ガイド部、
15：開閉アーム、
16：上部ガイド部、
17：比較的剛性の凹面、
35：駆動軸、
37：クランプカム、
42：軸、
45：クランプ軸、
46：アーム開閉装置、
47、47：一対のアームの基部、
60：機械本体

Claims

産業用ロボットのアーム先端に、研磨材被覆テープ、該テープの研磨材被覆面を被加工物表面に接触させ押圧する面を有するシュー組立体、テープ巻出ホルダ及びテープ巻取ホルダを一体的に交換可能なカセットとして組付けた、テープホルダ一体型カセットシュー組立体を取付板を介して搭載し、該テープホルダ一体型カセットシュー組立体は、該アーム開閉クランプ軸及び該クランプ軸に連結されたクランプカムを有し、該クランプ軸は該取付板に内蔵した駆動軸によって押されたとき、該クランプカムが該一対のアームの基部を押して、軸の回りを回動させて該アームを閉じるようにされ、該クランプ軸は、該駆動軸が後退するとき、該クランプカムはクランプカムスプリングに押され内方に引き込まれ、該一対のアームの基部が該軸の回りを逆転して、該一対のアームを開くようにされ、かつ同時に、該クランプカムに連動して自動的に、該テープ巻出ホルダから所定長さの該テープを巻き出すとともに、テープ巻取ホルダが所定長さのテープを巻き取るようにされており、該一対のアームの基部は、該クランプカムに、第１連結ピン、第１連結ピンに連結された第１リンク、第１リンクに連結された第２連結ピンを介して駆動的に連結され、該基部が該クランプカムと連動するようにされ、該テープ巻取ホルダは、該クランプカム下側と、第２連結ピン、第２連結ピンに連結された第２リンク、第２リンクに連結された該巻取ホルダ軸及び逆転防止装置を介して連結され、該テープ巻出ホルダは、該テープ巻取ホルダが巻取った所定長さの該テープを自動的に巻出ホルダ軸を介して巻出すようにされていることを特徴とするロボットアーム駆動テープラップ装置。
案内台上に配置したヘッドストックとテールストックに支持され、ヘッドストックの駆動装置で回転される、各同一径の複数の被加工軸部分を有するクランクシャフトを含む軸物の被加工物において、該産業用ロボットをティーチングにより、１個の該テープホルダ一体型カセットシュー組立体により、該複数の同一径の被加工軸を加工するようにしたことを特徴とする請求項１記載のロボットアーム駆動テープラップ装置。
案内台上に配置したヘッドストックとテールストックに支持され、ヘッドストックの駆動装置で回転される、各同一径の複数の被加工軸部分が複数種類ある、クランクシャフトを含む軸物の被加工物において、複数種類の該テープホルダ一体型カセットシュー組立体をそれぞれ搭載した複数台の該産業用ロボットをティーチングにより、それぞれ該各同一径の複数の被加工軸が複数種類ある被加工軸を加工するようにしたことを特徴とする請求項１記載のロボットアーム駆動テープラップ装置。
案内台上に配置したヘッドストックとテールストックに支持され、ヘッドストックの駆動装置で回転される、各同一径の複数の被加工軸部分を有するクランクシャフトを含む軸物の被加工物において、該産業用ロボットをティーチングにより、１個の幅狭のシュー組立体を有する該テープホルダ一体型カセットシュー組立体により、被加工軸のテープラップ加工時に該幅狭のシュー組立体を有する該テープホルダ一体型カセットシュー組立体と研磨材被覆テープで加工後、該被加工軸の未加工軸表面があるときは、該幅狭のシュー組立体を有する該テープホルダ一体型カセットシュー組立体を研磨材被覆テープと共に被加工軸の軸方向に移動させて、該被加工軸の未加工軸表面を加工するようにした該複数の同一径の被加工軸を加工するようにしたことを特徴とする請求項１記載のロボットアーム駆動テープラップ装置。