JP5758680B2 - バリ取り装置 - Google Patents

Description

本発明は、研磨ベルトにより製品のバリ取りを行うとともに、研磨ベルトを順次送って研磨面の更新を行うバリ取り装置に関する。

従来、機械製品は製造工場において様々な加工を施される。切削等の加工が行われた被加工物（ワーク）には、製品の辺縁や角隅に加工残りの材料（いわゆるバリ）が付着していることがある。このため、ワークを次工程に送る前に、ワークのバリ取りを行うバリ取り装置が用いられている。
バリ取り装置としては、研磨材を塗布した研磨ベルトを連続的に送っていわゆるベルトサンダーのようにワークを研磨するもの（特許文献１）のほか、研磨ベルトとワークとを接触させた状態で面方向の振動を加えることにより研磨するものが知られている（特許文献２）。
このような振動式のバリ取り装置では、研磨ベルトの表面のうち特定の研磨領域でバリ取りを行う。研磨領域においては、バリ取りの進行に伴って研磨性能が低下する。このような場合、研磨ベルトを研磨領域分以上送ることで研磨領域に配置される研磨材を新鮮なものに更新し、これにより研磨性能を回復させることがなされている。

特開２０００−２４９０１号公報 特開２０００−２１８４８５号公報

ところで、前述した特許文献２の装置では、ワークをベルトコンベアで搬送し、上方からバリ取り用の研磨ベルトを接触させている。このため、ワークの表裏などの多方向のバリ取りを一括して行うことができない。
これに対し、近年多用されている多関節ロボットアームによりワークを持ち上げ、その表裏を順次研磨ベルトに接触させるようにすれば、多方向のバリ取りを一括して行うことが可能となる。
しかし、ロボットアームでワークを裏返すためには、研磨ベルトから一旦大きく離れてワークを裏返しに転回させる等の煩雑な動作が必要になり、処理時間も長くなるという問題があった。

本発明の主な目的は、常時良好な研磨性能が得られるとともに、効率よくバリ取りを行うことができるバリ取り装置を提供することにある。

本発明のバリ取り装置は、平板状とされかつ一対の表面にそれぞれ研磨ベルトが配置される研磨部と、前記研磨部を前記表面に沿った方向へ振動させる加振部と、前記研磨部と前記加振部との間に設置され、前記研磨ベルトを前記研磨部に供給しかつ前記研磨部から回収する収容部と、を有し、前記収容部は、前記研磨部の各表面にそれぞれ前記研磨ベルトを供給する供給部と、前記研磨部の各表面から前記研磨ベルトを回収する回収部と、を有し、前記研磨部は、所定間隔で平行に配置されて互いの内面が向かい合いかつ外面が外向きとされた一対の保持プレートと、前記保持プレートの前記加振部とは反対側に設置された転回部と、前記保持プレートの前記加振部側に設置され、前記供給部から前記研磨ベルトが導入される導入部と、前記保持プレートの前記加振部側に設置され、前記回収部へ前記研磨ベルトを送出する送出部とを有し、一対の前記研磨ベルトは、それぞれ前記供給部から前記導入部に供給されて前記保持プレートに沿って送られ、前記転回部で転回されて前記保持プレートに沿って戻され、前記送出部から前記回収部に回収されるように配置され、かつ前記保持プレートの前記外面に沿った部分でワークを研磨することを特徴とする。

このような本発明では、収容部の供給部から研磨部に研磨ベルトを供給し、この状態で研磨部を加振部で振動させ、ロボットアーム等でワークを研磨ベルトの保持プレートの外面に沿った部分に接触させることで、振動研磨によるバリ取りを行うことができる。
この際、研磨部では一対の表面（互いに外向きとされた保持プレートの外面）にそれぞれ研磨ベルトが配置されるため、一方の表面でワークの表面を研磨し、ワークの裏面を反対側の表面で研磨することができる。つまり、ワークの表裏のバリ取りを行う場合でも、ワークを裏返しに転回させる必要がなく、効率よくバリ取りを行うことができる。
また、研磨ベルトは、供給部から研磨部に供給しつつ回収部で回収することで順次更新することができるため、研磨部において常時良好な研磨性能を得ることができる。特に、研磨ベルトを一対２系統とし、研磨部の各表面にそれぞれ新鮮な研磨ベルトを供給することができるため、一対の表面の何れにおいても常時良好な研磨性能を得ることができる。

本発明において、前記導入部は、前記保持プレートの前記加振部側の前記内面側に設置され、前記送出部は、前記保持プレートの前記加振部側の前記外面側に設置され、前記供給部は、前記回収部よりも前記加振部寄りに設置され、一対の前記研磨ベルトは、前記供給部から前記導入部に導入され、前記保持プレートの前記内面側間を通して送られ、前記転回部で転回され、前記保持プレートの前記外面側に沿って戻され、前記送出部から送出され、前記回収部に回収されるように配置されていることが望ましい。

このような配置とすることで、研磨ベルトは、研磨部の内側つまり一対の保持プレートの間を通るのが新鮮な研磨ベルトとされ、研磨部の外側表面に沿って戻る研磨ベルトによりバリ取りが行われる配置であるため、一対の保持プレートの間で研磨ベルトに付着したバリ等が周囲と干渉して動作が停止する等の可能性を回避でき、効率よいバリ取り作業を行うことができる。

本発明において、前記供給部は、新鮮な前記研磨ベルトが巻かれた供給リールを有し、前記回収部は、回収された前記研磨ベルトを巻き取る回収リールを有することが望ましい。
このような供給リールおよび回収リールを用いることで、研磨ベルトの取り扱い性能を高めることができる。供給リールおよび回収リールに同じ規格のリールを用いることで、順次使い回しを行うことができる。

本発明において、前記転回部は、それぞれ研磨ベルトに転動するローラを用いることが望ましい。このようなローラにより、研磨ベルトの円滑なガイドが可能となる。
本発明において、前記導入部および前記回収部には、研磨ベルトを保持プレートに沿わせるための構成を用いることが望ましい。導入部としては、保持プレートの端部それ自体をガイドのように用いてもよく、近接ないし離れた位置にガイドローラ等を設置してもよい。回収部としては、ローラもしくは抑え部材等を用いることができ、着脱式の抑え部材を用いて研磨ベルトを保持プレートに押さえつけることで、研磨時の安定性を高めることができる。

本発明において、前記研磨部の外側となる前記保持プレートの外面にはクッション材が張られていることが望ましい。
このような本発明では、ワークを研磨ベルトの表面側に接触させると、背面側がクッション材であるために研磨ベルトが僅かに窪み、研磨ベルトとワークの辺縁等との接触が十分に得られ、バリ取り性能を高めることができる。

本発明において、前記研磨部を支持するフローティング機構を有し、前記フローティング機構は、前記研磨部を前記保持プレートの厚み方向に変位可能に支持する支持体と、前記研磨部を前記厚み方向の両側へ付勢する一対の付勢体とを有し、前記一対の付勢体は前記研磨部を前記支持体の変位範囲の略中央に保持する付勢力に調整されていることが望ましい。
このような本発明では、研磨部がフローティング支持されているため、研磨ベルトにワークを押し付けた際に研磨部が適宜逃げ、研磨ベルトに対するワークの接触圧力を略一定に維持することができる。このため、過剰な接触圧力によるワークの過剰研磨を回避できるとともに、一定の接触圧力による適切なバリ取りを行うことができる。また、ワークの接触に従ってフローティング機構が適宜変位することができ、ワークの微少な寸法のばらつき等があっても、これを許容することができる。

本発明の一実施形態を示す側面図。 前記実施形態を示す平面図。 前記実施形態の３−３断面を示す断面図。 前記実施形態の３−３断面より先を省略した拡大正面図。 前記実施形態の要部を示す斜視図。 前記実施形態の保持プレートを示す側面図。 前記実施形態の保持プレートを示す平面図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１、図２、図３および図４において、本実施形態のバリ取り装置１は、平板状の研磨部１０と、研磨部１０に研磨ベルトを供給する収容部２０と、研磨部１０を振動させる加振部３０と、を有する。収容部２０は研磨部１０の上流側に設けられ、加振部３０は収容部２０の上流側に設けられている。なお、ここでは、研磨ベルトが収容部２０から研磨部１０へ供給されるので、研磨部１０側に対して収容部２０側を上流側としている。
研磨部１０および収容部２０は、地面上に設置された基台２に固定された前フレーム３に支持されている。加振部３０は、前フレーム３とは独立し、前フレーム３の上流側に設けられた後フレーム４を介して基台２に固定されている。

前フレーム３は、平行に配置された一対のフレーム板３Ａを有し、これらのフレーム板３Ａの上端には天板３Ｂが固定されている。なお、フレーム板３Ａは、地面に対して垂直な状態で（板厚方向が地面と平行になるように）配置されており、天板３Ｂは、地面に対して水平な状態で、フレーム板３Ａの上端に固定されている。
天板３Ｂの上面には加振部３０から研磨部１０へ向かう方向に延びる一対のガイドレール４１が設置され、このガイドレール４１にはガイドプレート４２が摺動自在に支持されている（図３および図４参照）。これらのガイドレール４１およびガイドプレート４２によりガイド機構４０が構成されている。

ガイドプレート４２の上面には持ち出し部材４３が固定され、その研磨部１０側の先端４３Ａは１段低く形成されている。この部分には研磨部１０の厚み方向に延びるフローティングレール５１が設置され、このフローティングレール５１にはフローティングプレート５２が摺動自在に支持されている（図１および図４参照）。

図４において、持ち出し部材４３の先端には一対のピン５３，５４が固定され、フローティングプレート５２の先端側から下方に延びる部分５２Ａには同様なピン５５が固定されている。ピン５３とピン５５との間およびピン５４とピン５５との間には、それぞれエラストマ製のリング状コード５６，５７が張られ、これらのコード５６，５７の張力によりピン５５は両側から引っ張り方向の付勢力を受けている。コード５６，５７の張力は略等しくされ、従って、ピン５５は両側からの張力が釣り合うピン５３，５４の中間位置に保持される。
ここで、フローティングレール５１およびフローティングプレート５２により本発明の支持体が構成され、コード５６，５７が本発明の付勢体に相当し、これらの支持体および付勢体により本発明のフローティング機構５０が構成され、フローティングプレート５２は変位可能な方向の外力を受けない限りフローティングレール５１の略中間位置に維持される。

図１、図２および図４に示すように、研磨部１０はフローティング機構５０およびガイド機構４０を介して前フレーム３に支持されている。
図５にも示すように、研磨部１０は、平板状とされかつ一対の表面にそれぞれ研磨ベルト９が配置されるものであり、所定間隔で平行に、且つ、地面に対して垂直な状態（板厚方向が地面に対して水平となる状態）で配置された一対の保持プレート１１と、保持プレート１１の先端側（下流側の先端部分）に設置された転回部１２と、保持プレート１１の基端側（上流側の先端部分）の内面側に設置された導入部１３と、保持プレート１１の基端側の外面側に設置された送出部としてのクランプ１４とを有する。

保持プレート１１は、フローティングプレート５２の上面に一対が背中合わせに固定され、各々の間には研磨ベルト９を２枚重ねて挿通することが可能な間隔が設けられている。
図６および図７に示すように、保持プレート１１は、全体が金属製の板材とされて、一方の面には基端側（図中右側）３／５の部分から先端側（図中左側）にかけて凹部１１Ａが形成され、この凹部１１Ａ内にはシート状のクッション材１１Ｂが張られている。なお、クッション材１１Ｂは、全体が合成樹脂材料の発泡体等で形成されるが、表面に低摩擦性材料からなる表面フィルムを有し、研磨ベルト９との摺動抵抗を少なくできるように構成されている。

図５に戻って、研磨部１０には、前述のような保持プレート１１を２枚、クッション材１１Ｂが外面側となるように、互いに背中合わせにして固定されている。
転回部１２は、保持プレート１１の先端側に装着されたガイドローラ１２Ａで構成され、一対の保持プレート１１の内側を通って先端側に到達した研磨ベルト９を逆向きに転回させ、各保持プレート１１の外側の表面（クッション材１１Ｂが張られている表面）に沿って送り出すことができる。

導入部１３は、一対の保持プレート１１の基端側の向かい合った端縁により構成され、この一対の保持プレート１１の端縁によって形成される隙間に収容部２０（後述する供給部である供給リール２１Ａ，２１Ｂ）から研磨ベルト９が供給される。
送出部であるクランプ１４は、一対の保持プレート１１の基端側の外面側に設置された抑え部材１４Ａを備えている。抑え部材１４Ａは、持ち出し部材４３の上面に固定されたソレノイドあるいはエアシリンダ等による駆動源１４Ｂにより駆動され、一対の保持プレート１１の基端側の外面に圧接または離隔することが可能である。研磨部１０において、研磨ベルト９を送る際には抑え部材１４Ａを離隔させ、研磨を行う際には抑え部材１４Ａで研磨ベルト９を抑えることで、研磨ベルト９を保持プレート１１に密着させることができる。

収容部２０は、研磨部１０で研磨に供される２本の研磨ベルト９を収容しておくものであり、これを研磨部１０の各側に供給および回収して収容するものである。このために、収容部２０は、供給部として２本の新鮮な研磨ベルト９を供給する（巻き出す）一対の供給リール２１Ａ，２１Ｂを備えるとともに、回収部として２本の使用済の研磨ベルト９を回収する（巻き取る）一対の回収リール２１Ｃ，２１Ｄを備えている。
供給リール２１Ｂは供給リール２１Ａに対して、また、回収リール２１Ｄは回収リール２１Ｃに対して、バリ取り装置１の幅方向（研磨ベルト９の供給方向と直交する方向）の中心線に対して対称に配置されている。また、供給リール２１Ａ，２１Ｂは加振部３０の下流側近傍に配置され、回収リール２１Ｃ、２１Ｄはリール２１Ａ，２１Ｂの下流側に配置されている。

巻き出し側のリール２１Ａ，２１Ｂと導入部１３との間の経路途中には、ガイドローラ２２Ａ，２２Ｂが設置され、供給リール２１Ａ，２１Ｂから導入部１３へ供給される一対の研磨ベルト９間の幅寸法を、導入部１３の隙間のサイズに合わせて近づけておくことができる。
巻き取り側のリール２１Ｃ，２１Ｄとクランプ１４との間の経路途中には、ガイドローラ２２Ｃ，２２Ｄが設置され、クランプ１４から回収リール２１Ｃ，２１Ｄへ回収される一対の研磨ベルト９間の幅寸法を、クランプ１４の幅（クランプ１４を構成する一対の抑え部材１４Ａ間の隙間のサイズ）に維持した状態でリール２１Ｃ，２１Ｄの近傍まで案内することができる。

前述した供給リール２１Ａ，２１Ｂ、回収リール２１Ｃ，２１Ｄは、それぞれ前フレーム３の側面に支持された駆動モータ２３Ａ〜２３Ｄ（図１および図３参照）により駆動される。
研磨ベルト９を送る際には、供給リール２１Ａ，２１Ｂ、回収リール２１Ｃ，２１Ｄをそれぞれ回転駆動するが、研磨ベルト９に適宜な張力が得られるように、回収リール２１Ｃ，２１Ｄの回転トルクを供給リール２１Ａ，２１Ｂよりもやや強くすることが望ましい。
また、研磨部１０において一対の研磨ベルト９の送りが等速になるように、回収リール２１Ｃ，２１Ｄおよび供給リール２１Ａ，２１Ｂはそれぞれ回転を同期させることが望ましい。

加振部３０は、研磨部１０をその表面に沿った方向へ振動させるものである。
図１に示すように、加振部３０は、電動モータ等を用いた円筒状の振動発生装置３１を有し、この振動発生装置３１は、バリ取り装置１の幅方向の中心線に直交する方向を軸としてバリ取り装置１の幅方向の両端を回転自在に後フレーム４に支持されるとともに、背面の上下２点の当接ボルト３２Ａ，３２Ｂの突き出し量を調整することで、振動軸線方向を調整可能である。
通常、振動発生装置３１の振動軸線方向はガイド機構４０のガイドレール４１の方向に合わせて調整される。
振動発生装置３１の出力軸３１Ａはガイド機構４０のガイドプレート４２に連結され、振動発生装置３１が発生した振動はガイドプレート４２からフローティング機構５０を経て研磨部１０に伝達される。
このような加振部３０からの振動により、研磨部１０はその表面に沿った方向に振動を生じ、研磨ベルト９にワークを押し付けることでワークの振動研磨を行うことができる。

以上に述べた実施形態によれば、収容部２０から研磨部１０に研磨ベルト９を供給し、この状態で研磨部１０を加振部３０で振動させ、ロボットアーム等でワークを研磨ベルト９に接触させることで、振動研磨によるバリ取りを行うことができる。
この際、研磨部１０では一対の表面にそれぞれ研磨ベルト９が配置されるため、一方の表面でワークの表面を研磨し、ワークの裏面を反対側の表面で研磨することができる。つまり、ワークの表裏のバリ取りを行う場合でも、ワークを裏返しに転回させる必要がなく、効率よくバリ取りを行うことができる。

また、研磨ベルト９は、収容部２０の供給部（供給リール２１Ａ，２１Ｂ）および回収部（回収リール２１Ｃ，２１Ｄ）により順次更新することができるため、常時良好な研磨性能を得ることができる。特に、研磨ベルト９を一対２系統とし、研磨部１０の一つの表面にそれぞれ新鮮な研磨ベルト９を供給することができるため、何れの表面においても常時良好な研磨性能を得ることができる。この際、研磨ベルト９は、研磨部１０の内側つまり一対の保持プレート１１の間（互いに向かい合う内面の間）を通るのが新鮮な研磨ベルトとされ、研磨部１０の外面に沿って戻る研磨ベルト９によりバリ取りが行われる配置であるため、一対の保持プレート１１の間で研磨ベルト９に付着したバリ等が周囲と干渉して動作が停止する等の可能性を回避でき、効率よいバリ取り作業を行うことができる。

さらに、収容部２０においては、新鮮な研磨ベルト９が巻かれた供給リール２１Ａ，２１Ｂと、回収された研磨ベルト９を巻き取る回収リール２１Ｃ，２１Ｄと、を用いることで、研磨ベルト９の交換や運搬や貯蔵など、取り扱い性能を高めることができる。また、供給リール２１Ａ，２１Ｂおよび回収リール２１Ｃ，２１Ｄに同じ規格のリールを用いることで、順次使い回しを行うことができる。

転回部１２においては、それぞれ研磨ベルト９に転動するガイドローラ１２Ａを用いたので、研磨ベルト９を大きく折り返す場合でも円滑なガイドを行うことができる。
導入部１３においては、保持プレート１１の端部それ自体をガイドのように用いたため、簡単な構造でありながら、内側に送り込まれる研磨ベルト９を保持プレート１１に沿わせることができる。
送出部であるクランプ１４においては、着脱式の抑え部材１４Ａを用いて研磨ベルト９を保持プレート１１に押さえつけるようにしたため、研磨時の安定性を高めることができる。

研磨部１０の外側となる保持プレート１１の外面にはクッション材１１Ｂが張られているため、ワークを研磨ベルト９の表面に接触させると研磨ベルト９が僅かに窪み、研磨ベルト９とワークの辺縁等との接触が十分に得られ、バリ取り性能を高めることができる。
研磨部１０を支持するフローティング機構５０を採用したため、研磨ベルト９にワークを押し付けた際に研磨部１０が適宜逃げ、研磨ベルト９に対するワークの接触圧力を略一定に維持することができる。このため、過剰な接触圧力によるワークの過剰研磨を回避できるとともに、ワーク寸法のばらつきにも対応でき、一定の接触圧力による適切なバリ取りを行うことができる。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲の変形等は本発明に含まれるものである。
例えば、収容部２０において、供給部および回収部に同じ規格のリール２１Ａ〜２１Ｄを用いることは必須ではなく、異なる種類のリールを用いてもよい。また、リールではなく、供給部においては折り畳んだ状態の研磨ベルト９を引き出すようにしてもよく、回収部においては研磨ベルト９を直ちに裁断して廃棄してもよい。
また、リール２１Ａ〜２１Ｄを駆動する駆動モータ２３Ａ〜２３Ｄ、全てが必須ではなく、少なくとも巻き取り側から引っ張るように研磨ベルト９を駆動できればよい。但し、円滑な動作のためには全ての駆動モータ２３Ａ〜２３Ｄを用いることが望ましい。

前記実施形態では、ガイドレール４１を有するガイド機構４０により、振動する方向を規制したが、加振部３０による振動方向が確実に規制できればこの限りではなく、ガイド機構は単なる摺動板等であってもよい。
前記実施形態では、フローティング機構５０により研磨部１０をフローティング支持したが、クッション材１１Ｂの調圧性能が高い場合など、フローティング支持を省略してもよい。
フローティング機構５０において、付勢手段はコード５６，５７に限らず、コイルばね等であってもよく、磁力等を利用するものであってもよい。あるいは、保持プレート１１を支持する部分に弾性体を用いてワークの接触に対する逃げを可能としてもよい。

前記実施形態では、保持プレート１１にクッション材１１Ｂを張ったが、保持プレート１１自体をクッション性のある弾性体で形成してもよく、ワークの接触により研磨ベルト９が適宜窪むような構成とすることができればよい。

１…バリ取り装置
２…基台
３…前フレーム
４…後フレーム
９…研磨ベルト
１０…研磨部
１１…保持プレート
１１Ｂ…クッション材
１２…転回部
１２Ａ…ガイドローラ
１３…導入部
１４…送出部であるクランプ
１４Ａ…抑え部材
１４Ｂ…駆動源
２０…収容部
２１Ａ，２１Ｂ…供給部である供給リール
２１Ｃ，２１Ｄ…回収部である回収リール
２２Ａ〜２２Ｄ…ガイドローラ
２３Ａ〜２３Ｄ…駆動モータ
３０…加振部
３１…振動発生装置
４０…ガイド機構
４１…ガイドレール
４２…ガイドプレート
５０…フローティング機構
５１…フローティングレール
５２…フローティングプレート

Claims (4)

1. 平板状とされかつ一対の表面にそれぞれ研磨ベルトが配置される研磨部と、前記研磨部を前記表面に沿った方向へ振動させる加振部と、前記研磨部と前記加振部との間に設置され、前記研磨ベルトを前記研磨部に供給しかつ前記研磨部から回収する収容部と、を有し、
   前記収容部は、前記研磨部の各表面にそれぞれ前記研磨ベルトを供給する供給部と、前記研磨部の各表面から前記研磨ベルトを回収する回収部と、を有し、
   前記研磨部は、所定間隔で平行に配置されて互いの内面が向かい合いかつ外面が外向きとされた一対の保持プレートと、前記保持プレートの前記加振部とは反対側に設置された転回部と、前記保持プレートの前記加振部側に設置され、前記供給部から前記研磨ベルトが導入される導入部と、前記保持プレートの前記加振部側に設置され、前記回収部へ前記研磨ベルトを送出する送出部とを有し、
   一対の前記研磨ベルトは、それぞれ前記供給部から前記導入部に供給されて前記保持プレートに沿って送られ、前記転回部で転回されて前記保持プレートに沿って戻され、前記送出部から前記回収部に回収されるように配置され、かつ前記保持プレートの前記外面に沿った部分でワークを研磨することを特徴とするバリ取り装置。
2. 請求項１に記載したバリ取り装置において、
   前記導入部は、前記保持プレートの前記加振部側の前記内面側に設置され、
   前記送出部は、前記保持プレートの前記加振部側の前記外面側に設置され、
   前記供給部は、前記回収部よりも前記加振部寄りに設置され、
   一対の前記研磨ベルトは、前記供給部から前記導入部に導入され、前記保持プレートの前記内面側間を通して送られ、前記転回部で転回され、前記保持プレートの前記外面側に沿って戻され、前記送出部から送出され、前記回収部に回収されるように配置されていることを特徴とするバリ取り装置。
3. 請求項１または請求項２に記載したバリ取り装置において、
   前記研磨部の外側となる前記保持プレートの外面にはクッション材が張られていることを特徴とするバリ取り装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載したバリ取り装置において、
   前記研磨部を支持するフローティング機構を有し、前記フローティング機構は、前記研磨部を前記保持プレートの厚み方向に変位可能に支持する支持体と、前記研磨部を前記厚み方向の両側へ付勢する一対の付勢体とを有し、前記一対の付勢体は前記研磨部を前記支持体の変位範囲の略中央に保持する付勢力に調整されていることを特徴とするバリ取り装置。

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