JP6414777B2 - 押込量調整装置、及び押込量調整装置を備えた研磨装置 - Google Patents
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Description
本発明の一態様に係る押込量調整装置は、加工対象面に当接可能とされる工具本体を支持する把持部と、前記把持部と前記工具本体との間に設けられて、該工具本体を加工対象面に対して近接する方向、及び離間する方向へ移動させる移動機構と、を備え、前記移動機構は、前記工具本体が前記加工対象面に当接した状態で、該加工対象面に対して一定の力を作用させることが可能であり、前記工具本体を前記加工対象面に対して近接する方向、及び離間する方向へ進退させることが可能であり、前記工具本体を前記加工対象面に沿ってトラバース移動した際の移動速度を検出する検出部と、前記検出部で検出した前記移動速度が所定よりも遅くなった場合にのみ、前記工具本体を前記加工対象面から離間する方向に動作させるように前記移動機構を制御する制御部と、をさらに備える。
また、このような押込量調整装置によれば、工具本体がトラバース移動する際、加工の始端位置、終端位置、及び折り返し位置で工具本体の移動速度が遅くなると、この速度に基づいて制御部及び移動機構によって工具本体を加工対象面から離間する方向に退避させ、工具本体から加工対象面に作用する押し付け力を低減することが可能となる。従って、作業者の技量によらず、トラバース移動の移動速度が小さくなる位置において、必要以上に加工対象面を加工してしまうことがなくなり、加工のし過ぎや、加工対象面の加工度合の不均一性の発生を抑制することができる。
また、流体供給部で流体として気体と液体とを併用することで、流体として液体のみを用いる場合に比べて、仮に液体に漏れが生じたとしても漏れ量を最抑えることができる。
よって、液体が漏れた際のメンテナンスが容易となり、漏れによる影響を抑制することができる。
さらに、気体として例えば工場エアを用いることが可能となるため、押込量調整装置の設置位置の自由度が高まることや、容易に圧力の高い気体を得ることができるためコストを抑えることができる。
以下、本発明に係る第一実施形態の研磨装置1について説明する。
本実施形態の研磨装置1は、研磨ディスク部10aを有する公知の加工工具である研磨工具10(工具本体)と、研磨工具10を支持して加工対象面20に対して研磨加工を行う際に使用される押込量調整装置3とを備えている。
この把持部4は、研磨工具10の外周に沿って配置される外周把持部材42を有している。
また、弁装置76はいわゆる逆止弁であって、液体部66から気体部67に向かう方向にのみバイパス流路75を開放し、油Oを流通させる。
この付勢部材62は、研磨ディスク部10aが加工対象面20に対して一定の力Fで加工対象面20に当接している状態で、研磨ディスク部10aが加工対象面20から離間するように付勢力を付与している。
なお、付勢部材には、ゴム部材や板バネ等、様々な弾性部材を適用可能である。
なお、これら進退機構90、検出部91、及び制御部95は必ずしも設けられなくてもよい。
本実施形態では、移動機構60が進退機構90の機能を兼ねており、即ち、進退機構90はアクチュエータ61、付勢部材62、流体供給部65、及び支持部51を有している。また、図示の例では、移動機構60と進退機構90とは一体となっているが、これら移動機構60と進退機構90とは別体で設けられてもよい。
この速度センサ92には、例えば支持部51の球面ローラ部51aに設けられたロータリエンコーダや、研磨工具10にレーザー光を照射し、その反射光から研磨工具10の移動速度を検出するレーザードップラー速度計等、種々の公知の速度計を適用することができる。
この場合、検出部91では、撮影した動画から研磨工具10の移動速度を検出し、検出信号を生成するようになっている。
そして、このような移動速度Vの変化に対応するように、位置P1、P2で研磨工具10から加工対象面20に付与される荷重(力F)が最小となっているとともに、位置P1から位置P2(又は位置P2から位置P1)に向かって荷重(力F)は徐々に増大して最大となった後に徐々に減少するように、制御部95が進退機構90を動作させる。
ここで、液体部66には、気体部67とは別系統で油Oを供給可能とするオイルリザーバ105が設けられており、オイルリザーバ105と給油ポート80aとが絞り部74及びバイパス流路75を介して接続されている。
このピストン221は、空圧室S1内に設けられてシリンダ220内面との間で摺動可能な円板状をなす第一摺動部221aと、油圧室S2内に設けられてシリンダ220内面との間で摺動可能な円板状をなす第二摺動部221bと、区画部220bを貫通してこれら第一摺動部221aと第二摺動部221bとを接続する接続部221cとを有している。
なお、図10では図示の都合上、可動アクチュエータ321は一つのみを示している。
なお、図10の例では、把持部4に雌ねじ330を形成し、アクチュエータ61におけるピストン81に雄ねじ340を形成し、これらを螺合させることで把持部4に固定アクチュエータ311を剛結している。
ここで、把持部4からは、この固定アクチュエータ311におけるシリンダ80に向かって延びて、シリンダ80を加工対象面20に向かって直動させるようにガイドするリニアガイド360が設けられている。
さらに、固定アクチュエータ311がリニアガイド360によって支持されていることで、把持部4に対する研磨工具10のねじれを抑制することができる。
次に、図11を参照して、本発明の第二実施形態の研磨装置401について説明する。
第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細説明を省略する。
本実施形態の研磨装置401は、トラバース機構402をさらに備えている点で、第一実施形態の研磨装置1とは異なっている。
各々の支持脚405の先端にはローラ410(球面ローラや車輪等)が設けられ、このローラ410が加工対象面20上を転動可能になっている。
この所定のデータには、例えば、モーションキャプチャ等を用いて熟練作業者の手動での作業時における研磨工具10の移動軌跡を取得したもの等を用いることができるが、これに限定されるものではない。
本実施形態では、駆動制御部413は、記憶部411及び第一駆動部412aの構成部品と一体に設けられている。
特に作業者の技量が未熟な場合、研磨工具10が一か所に停留する時間を短くするように研磨工具10を動作させることが難しく、加工対象面20の加工し過ぎや、加工対象面20の加工の不均一性が顕著になる。
即ち、トラバース機構402Aの各々の支持脚405の先端には、ローラ410に代えて、加工対象面20に吸着可能な吸盤410Aが設けられている。
なお、加工対象面20が水平方向に沿って延在している場合であっても、吸盤410Aによって研磨加工を容易に行うことができる。
即ち、トラバース機構402Bの駆動部412Bは、アーム430、及び、走行路RO上を走行可能な走行部431を有するマニピュレータとなっている。
アーム430は研磨工具10及び押込量調整装置3を把持しており、アーム430及び走行部431は、これら研磨工具10を加工対象面20上のX方向及びY方向の任意の方向に、記憶部411のデータに基づいて自動でトラバース移動を可能としている。
このような駆動部412Bを用いる場合でも、加工対象面20の加工し過ぎや、加工の不均一性の発生を効果的に抑制することができる。
この場合、検出部91では、例えば、加速度センサからの検出信号が急激に変化して減速度が大きくなった際に研磨工具10の速度が遅くなったと判断し、一方、加速度センサからの検出信号の変化が小さい場合には、研磨工具10の速度は一定と判断する。このようにして、検出部91が研磨工具10の移動速度の検出信号を生成するようになっている。
加速度センサは、例えば、機械式のセンサ、光学式のセンサ、静電容量型等の半導体式のセンサなど、種々の公知の加速度計を適用することができる。
3…押込量調整装置
4…把持部
7…加工状態検出部
10…研磨工具
10a…研磨ディスク部
10c…エア源
10d…電磁バルブ
10f…レバー
10e…スイッチ部
20…加工対象面
42…外周把持部材
51…支持部
51a…球面ローラ部
51b…支持部ロッド
51b1…雄ねじ部
51c…支持部接続部材
51c1…雌ねじ部
60…移動機構
61…アクチュエータ
62…付勢部材
65…流体供給部
66…液体部
67…気体部
70…電磁弁装置
71…減圧弁
73…気液変換部
74…絞り部
75…バイパス流路
76…弁装置
76A…弁装置
77a、77b、77c…配管
80…シリンダ
80a…給油ポート
81…ピストン
90…進退機構
91…検出部
92…速度センサ
93…カメラ
95…制御部
101…アクチュエータ
105…オイルリザーバ
110…第一シリンダ
111…第一ピストン
120…第二シリンダ
120a…給気ポート
121…第二ピストン
201…アクチュエータ
220…シリンダ
220a…給油ポート
220a1…第一給油ポート
220a2…第二給油ポート
220b…区画部
221…ピストン
221a…第一摺動部
221b…第二摺動部
221c…接続部
S1…空圧室
S2…油圧室
301…アクチュエータ
311…固定アクチュエータ
321…可動アクチュエータ
330…雌ねじ部
340…雄ねじ部
350…ユニバーサルジョイント又は球面ジョイント
401…研磨装置
402、402A、402B…トラバース機構
405…支持脚
406…テーブル
407…第一支持部
408…第二支持部
410…ローラ
411…記憶部
412、412B…駆動部
412a…第一駆動部
412b…第二駆動部
413…駆動制御部
410A…吸盤
420…保持部材
430…アーム
431…走行部
RO…走行路
F…力
A…空気
O…油
Claims (10)
- 加工対象面に当接可能とされる工具本体を支持する把持部と、
前記把持部と前記工具本体との間に設けられて、該工具本体を加工対象面に対して近接する方向、及び離間する方向へ移動させる移動機構と、
を備え、
前記移動機構は、前記工具本体が前記加工対象面に当接した状態で、該加工対象面に対して一定の力を作用させることが可能であり、前記工具本体を前記加工対象面に対して近接する方向、及び離間する方向へ進退させることが可能であり、
前記工具本体を前記加工対象面に沿ってトラバース移動した際の移動速度を検出する検出部と、
前記検出部で検出した前記移動速度が所定よりも遅くなった場合にのみ、前記工具本体を前記加工対象面から離間する方向に動作させるように前記移動機構を制御する制御部と、
をさらに備える押込量調整装置。 - 前記移動機構は、前記工具本体が前記加工対象面に当接した状態から、該加工対象面に対して離間するように前記工具本体に付勢力を付与する付勢部材を有する請求項1に記載の押込量調整装置。
- 前記移動機構は、流体の圧力によって駆動されるアクチュエータと、
前記アクチュエータへ流体を供給する流体供給部と、
を有する請求項1又は2に記載の押込量調整装置。 - 前記流体供給部は、前記流体として気体を前記アクチュエータに向かって流通させる気体部と、
前記流体として液体を前記アクチュエータに導入して該アクチュエータを駆動する液体部と、
前記気体部と前記液体部との間に設けられ、前記気体の圧力を前記液体の圧力に変換する気液変換部と、
を有する請求項3に記載の押込量調整装置。 - 前記流体供給部は、前記流体の流動抵抗を増大する絞り部を有する請求項3又は4に記載の押込量調整装置。
- 前記流体供給部は、前記絞り部と並列して設けられたバイパス流路と、
前記アクチュエータから前記流体が排出された際に、該バイパス流路を開放可能な弁装置と、
を有する請求項5に記載の押込量調整装置。 - 前記検出部は、前記移動速度を検出する速度センサを有する請求項1から6のいずれか一項に記載の押込量調整装置。
- 前記検出部は、前記工具本体のトラバース移動の様子を撮影することで前記移動速度を検出するカメラを有する請求項1から6のいずれか一項に記載の押込量調整装置。
- 請求項1から8のいずれか一項に記載の押込量調整装置と、
前記押込量調整装置によって支持されるとともに前記加工対象面の研磨加工を行う工具本体と、
を備える研磨装置。 - 前記加工対象面上の予め定められた経路をデータとして記憶する記憶部と、
前記工具本体をトラバース移動可能とする駆動部と、
前記データに基づいて前記経路に沿って前記工具本体を自動でトラバース移動させる駆動制御部と、
を有するトラバース機構をさらに備える請求項9に記載の研磨装置。
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