JP6788507B2 - Polishing equipment for leading vehicles - Google Patents

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Description

本発明は新幹線(登録商標)に代表されるような、複雑な3次元形状の先頭形状を有する鉄道車両の先頭車両の主としてノーズ部分の研磨装置に係るものである。 The present invention relates to a polishing device mainly for a nose portion of a leading vehicle of a railway vehicle having a complicated leading shape having a three-dimensional shape, as represented by the Shinkansen (registered trademark).

新幹線などの鉄道車両においては、一定期間毎に車両表面の再塗装を行う必要がある。洗浄しただけでは、取れない付着物があるからである。この再塗装の際には、表面のキズや付着物を剥離させ、さらに塗料の接着性を向上させるために「足付け(アラシ)」と呼ばれる研磨工程がおこなわれている。ところで、現在最新型の新幹線は高速運転のために先頭車両に、複雑な3次元形状を有する。 For railway vehicles such as the Shinkansen, it is necessary to repaint the vehicle surface at regular intervals. This is because there are deposits that cannot be removed just by washing. At the time of this repainting, a polishing process called "footing" is performed in order to peel off scratches and deposits on the surface and further improve the adhesiveness of the paint. By the way, the latest Shinkansen currently has a complicated three-dimensional shape in the leading car for high-speed driving.

このような特殊な3次元形状を有する面の均一なアラシは、従来機械ではできず、作業員による手作業に頼って行われていた。しかし、仮にノーズ部分だけを研磨するとしても、相当な面積の研磨になり、大変な時間がかかっていた。したがって、この研磨を行える(機械)装置の要望があった。 A uniform surface having such a special three-dimensional shape cannot be formed by a conventional machine, and is performed manually by an operator. However, even if only the nose part was polished, it would take a considerable amount of time to polish a considerable area. Therefore, there has been a demand for a (mechanical) device capable of performing this polishing.

このような技術分野においては、例えば、特許文献1がある。これは鋳型の内面に付着した付着物を除去する装置である。ロボットアームの先端にワイヤーブラシ等の掻き取り治具を配置させ、ロボットアームのアーム伸縮手段にトルクセンサ等を配置することで、治具の押圧力を適正範囲に維持しながら、付着物の除去を行う。 In such a technical field, for example, there is Patent Document 1. This is a device that removes deposits adhering to the inner surface of the mold. By arranging a scraping jig such as a wire brush at the tip of the robot arm and arranging a torque sensor or the like on the arm expansion / contraction means of the robot arm, the pressing force of the jig is maintained within an appropriate range while removing deposits. I do.

特開2010−201468号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-1468

特許文献1は、鋳型面内の付着物を掻き取る装置であり、新幹線(登録商標)の先頭車両の研磨にも応用できそうに見える。しかし、特許文献1では、掻き取り治具は、鋳型より硬くないことが前提となっている。一方、先頭車両の研磨の場合は、研磨を行うブラシの方が被研磨物よりも固い。したがって、常に押圧力を一定にして研磨しなければ表面にムラができる。 Patent Document 1 is a device for scraping off deposits on the mold surface, and seems to be applicable to polishing the leading vehicle of the Shinkansen (registered trademark). However, Patent Document 1 presupposes that the scraping jig is not harder than the mold. On the other hand, in the case of polishing the leading vehicle, the brush for polishing is harder than the object to be polished. Therefore, if the pressing force is not always constant and polishing is not performed, the surface will be uneven.

さらに、鋳型に比較して鉄道車両の先頭車両の面積は広く、また、ノーズ部分の形状は3次元的に複雑な形状をしている。したがって、3次元的に複雑な形状を有するノーズ部分を常に均一な圧力で研磨する装置が従来なかったという課題があった。 Further, the area of the leading vehicle of the railway vehicle is larger than that of the mold, and the shape of the nose portion is three-dimensionally complicated. Therefore, there has been a problem that there has been no conventional device for constantly polishing a nose portion having a three-dimensionally complicated shape with a uniform pressure.

本発明は上記の課題に鑑みて想到されたものであり、複雑な3次元曲面を有する新幹線(登録商標)のノーズ部分であっても、常に均一な押圧で研磨できる装置を提供するものである。 The present invention has been conceived in view of the above problems, and provides an apparatus capable of always polishing a nose portion of a Shinkansen (registered trademark) having a complicated three-dimensional curved surface with uniform pressing. ..

具体的に本発明に係る鉄道車両の研磨装置は、
フレームと、駆動モータと、前記駆動モータに接続され前記フレームの側面に配置されたプーリと、前記プーリを介したベルト駆動で回転させられる回転ブラシを有する研磨ブラシと、
前記研磨ブラシを先端に配置し、前記研磨ブラシの姿勢を変化させ、移動させることができる6軸多関節ロボット(トレース装置)と、
前記研磨ブラシと前記トレース装置の間に配置された圧力センサと、
前記圧力センサの信号に基づいて前記トレース装置に、前記研磨ブラシを3次元曲面を有する鉄道車両の先頭車両の被研磨面に一定の押圧で押し当て、かつ一定の方向に移動させるように制御しながら、前記プーリをカバーするプーリカバーを前記先頭車両の先頭側に向け前記被研磨面を研磨させる制御装置を有することを特徴とする。
Specifically, the railway vehicle polishing apparatus according to the present invention is
A frame, a drive motor, a pulley connected to the drive motor and arranged on the side surface of the frame, and a polishing brush having a rotary brush rotated by belt drive via the pulley .
A 6-axis articulated robot (trace device) capable of arranging the polishing brush at the tip and changing the posture of the polishing brush to move it.
A pressure sensor arranged between the polishing brush and the tracing device,
The tracer on the basis of a signal of the pressure sensor, the pressing surface to be polished of the lead vehicle of a railway vehicle having a three-dimensional curved surface polishing brushes at a constant pressing and controlled to move in a predetermined direction However, it is characterized by having a control device for polishing the surface to be polished by directing the pulley cover covering the pulley toward the leading side of the leading vehicle .

本発明に係る鉄道車両の先頭車両の研磨装置は、3次元曲面をトレースできるロボットの先端に圧力センサを介してモータ内蔵の研磨ブラシを装着したので、一定の押圧で研磨ブラシを3次元曲面に沿ってトレースさせることができる。 In the polishing device for the leading vehicle of the railroad vehicle according to the present invention, a polishing brush with a built-in motor is attached to the tip of a robot capable of tracing a three-dimensional curved surface via a pressure sensor. It can be traced along.

したがって、本発明に係る鉄道車両の先頭車両の研磨装置を用いれば、従来作業員による手作業で行っていた、特異なノーズ形状を持った新幹線(登録商標)の先頭車両の再塗装前の再研磨を、自動で行うことができ、タクトタイムの大幅な短縮につながる。 Therefore, if the polishing device for the leading vehicle of the railway vehicle according to the present invention is used, the repainting of the leading vehicle of the Shinkansen (registered trademark) having a peculiar nose shape, which has been performed manually by a conventional worker, before repainting. Polishing can be performed automatically, leading to a significant reduction in tact time.

本発明に係る研磨装置の構成図である。It is a block diagram of the polishing apparatus which concerns on this invention. (a)研磨ブラシの斜視図である。(b)図2(a)の正面図である。(A) It is a perspective view of the polishing brush. (B) It is a front view of FIG. 2 (a). 研磨装置を組み込んだ研磨ラインを示す図である。It is a figure which shows the polishing line which incorporated the polishing apparatus. 被研磨面を研磨している様子を示す図である。It is a figure which shows the state of polishing the surface to be polished. 先頭車両を研磨する様子を示す平面図である。It is a top view which shows the state of polishing the leading vehicle.

以下に本発明に係る鉄道車両の先頭車両の研磨装置について説明する。以下の説明は本発明の一実施形態を説明するものであり、本発明は以下の説明に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、以下の実施形態は改変することができる。 The polishing apparatus for the leading vehicle of the railway vehicle according to the present invention will be described below. The following description describes one embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the following description. The following embodiments may be modified without departing from the spirit of the present invention.

図1に本発明に係る鉄道車両の先頭車両の研磨装置1の構成を示す。研磨装置1は、トレース装置10と、圧力センサ20と、研磨ブラシ30(図2参照)と、制御部60を有する。 FIG. 1 shows the configuration of the polishing device 1 for the leading vehicle of the railway vehicle according to the present invention. The polishing device 1 includes a tracing device 10, a pressure sensor 20, a polishing brush 30 (see FIG. 2), and a control unit 60.

トレース装置10は、研磨ブラシ30をハンドツールとして先端に固定される6軸多関節ロボット11(以後「ロボット11」とも呼ぶ。)が好適に利用される。ロボット11は、ベース部12、下腕部14、上腕部16、手首部18を有する。ベース部12と下腕部14の間には、旋回中心を垂直方向に有し、ベース部12より上方を旋回させるS軸モータ13Sと、旋回中心を水平方向に有し、ベース部12に対して下腕部14を前後に傾斜させるL軸モータ13Lを有する。なお、トレース装置10は、6軸多関節ロボット11に限定されるものではない。 As the tracing device 10, a 6-axis articulated robot 11 (hereinafter, also referred to as “robot 11”) fixed to the tip using the polishing brush 30 as a hand tool is preferably used. The robot 11 has a base portion 12, a lower arm portion 14, an upper arm portion 16, and a wrist portion 18. Between the base portion 12 and the lower arm portion 14, an S-axis motor 13S having a swivel center in the vertical direction and swiveling above the base portion 12 and a swivel center in the horizontal direction are provided with respect to the base portion 12. It has an L-axis motor 13L that tilts the lower arm portion 14 back and forth. The tracing device 10 is not limited to the 6-axis articulated robot 11.

下腕部14と上腕部16の間には、旋回中心を水平方向に有し、下腕部14に対して上腕部16を旋回させるU軸モータ15Uと、U軸モータ15Uに対して垂直方向に回転軸を有し、上腕部16を下腕部14に対して回転させるR軸モータ15Rが設けられている。 A U-axis motor 15U that has a rotation center in the horizontal direction between the lower arm portion 14 and the upper arm portion 16 and rotates the upper arm portion 16 with respect to the lower arm portion 14 and a direction perpendicular to the U-axis motor 15U. Is provided with an R-axis motor 15R having a rotation shaft and rotating the upper arm portion 16 with respect to the lower arm portion 14.

また、上腕部16と手首部18の間には、上腕部16に対して垂直方向に旋回中心を有するB軸モータ17Bと、手首部18に対して平行な回転軸であるT軸モータ17Tが配されている。ロボット11は、これら6つの回転軸モータを有するので、先端の手首部18は、如何なる3次元曲面の表面をもトレースすることができる。なお、ここで3次元曲面とは、平坦な面だけで構成されていない面をいう。以後各モータの回転軸をそれぞれS軸13Sa、L軸13La、U軸15Ua、R軸15Ra、B軸17Ba、T軸17Taとよぶ。 Further, between the upper arm portion 16 and the wrist portion 18, a B-axis motor 17B having a turning center perpendicular to the upper arm portion 16 and a T-axis motor 17T which is a rotation axis parallel to the wrist portion 18 are provided. It is arranged. Since the robot 11 has these six rotary axis motors, the wrist portion 18 at the tip can trace the surface of any three-dimensional curved surface. Here, the three-dimensional curved surface means a surface that is not composed only of a flat surface. Hereinafter, the rotation axes of each motor will be referred to as S-axis 13Sa, L-axis 13La, U-axis 15Ua, R-axis 15Ra, B-axis 17Ba, and T-axis 17Ta, respectively.

手首部18には圧力センサ20を介して研磨ブラシ30が設置されている。研磨ブラシ30は、モータ等を収納するフレーム36と、圧力センサ20が設置されているのと反対の面に、T軸17Taに対して垂直方向の回転軸32aを有する回転ブラシ32を有する。回転ブラシ32は、回転軸32aの周囲に回転軸32aの半径方向に研磨繊維を植毛したもので、回転軸32aを中心に回転すると研磨繊維の先端は略円筒形34を形成する。この略円筒形34の側面が研磨面34sとなる。つまり、ロボット11の先端に研磨面34sを形成することができる。 A polishing brush 30 is installed on the wrist portion 18 via a pressure sensor 20. The polishing brush 30 has a frame 36 for accommodating a motor and the like, and a rotating brush 32 having a rotating shaft 32a in a direction perpendicular to the T axis 17Ta on a surface opposite to the surface where the pressure sensor 20 is installed. The rotary brush 32 has abrasive fibers planted around the rotary shaft 32a in the radial direction of the rotary shaft 32a, and when rotated around the rotary shaft 32a, the tips of the abrasive fibers form a substantially cylindrical shape 34. The side surface of the substantially cylindrical shape 34 is the polished surface 34s. That is, the polished surface 34s can be formed at the tip of the robot 11.

図2に研磨ブラシ30だけを拡大して示す。図2(a)は研磨ブラシ30の斜視図を表し、図2(b)は、図2(a)の矢印Aから見た正面図である。研磨ブラシ30は、フレーム36と、モータ38と、トルクカプラ40と、駆動側プーリ42と、従動側プーリ44と、駆動ベルト46と、回転ブラシ32等で構成されている。 FIG. 2 shows an enlarged view of only the polishing brush 30. FIG. 2A shows a perspective view of the polishing brush 30, and FIG. 2B is a front view seen from arrow A in FIG. 2A. The polishing brush 30 includes a frame 36, a motor 38, a torque coupler 40, a drive side pulley 42, a driven side pulley 44, a drive belt 46, a rotary brush 32, and the like.

フレーム36は、直方体で構成されている。手首部18(図1参照)と接続される側には、接続フランジを兼ねた圧力センサ20が配置されている。また、圧力センサ20が取り付けられている面と対向する側には、回転ブラシ32が配置されている。以後フレーム36については、圧力センサ20が設置されている面を「上面36u」とし、回転ブラシ32が設置されている面を「下面36d」とする。 The frame 36 is composed of a rectangular parallelepiped. A pressure sensor 20 that also serves as a connection flange is arranged on the side connected to the wrist portion 18 (see FIG. 1). Further, a rotating brush 32 is arranged on the side facing the surface on which the pressure sensor 20 is attached. Hereinafter, with respect to the frame 36, the surface on which the pressure sensor 20 is installed is referred to as “upper surface 36u”, and the surface on which the rotating brush 32 is installed is referred to as “lower surface 36d”.

フレーム36の側壁の一部は開口していてもよい。内部に対して操作調整が行えるためと、全体の重量軽減のためである。下面36dには、回転ブラシ32を枢支する一対のアーム48が配置されている。この一対のアーム48a、アーム48bが回転ブラシ32の回転軸32aを両側から回転可能に挟持する。この状態は回転ブラシ32を枢支していると言ってよい。 A part of the side wall of the frame 36 may be open. This is because the operation can be adjusted inside and the weight of the whole is reduced. A pair of arms 48 that pivotally support the rotating brush 32 are arranged on the lower surface 36d. The pair of arms 48a and 48b rotatably sandwich the rotation shaft 32a of the rotation brush 32 from both sides. It can be said that this state pivotally supports the rotating brush 32.

フレーム36内にはモータ38が固定されている。モータ38の駆動軸38aは、回転ブラシ32の回転軸32aと平行に配置される。モータ38には、トルクカプラ40を介して駆動側プーリ42が接続されている。トルクカプラ40は、モータ38の負荷が一定以上になると、トルクの伝達を切るものである。駆動側プーリ42は、フレーム36の外側に配置されている。 A motor 38 is fixed in the frame 36. The drive shaft 38a of the motor 38 is arranged parallel to the rotation shaft 32a of the rotation brush 32. A drive-side pulley 42 is connected to the motor 38 via a torque coupler 40. The torque coupler 40 cuts off the transmission of torque when the load of the motor 38 exceeds a certain level. The drive side pulley 42 is arranged outside the frame 36.

駆動側プーリ42が配置されている側のアーム48aには、回転ブラシ32の回転軸32aに直結された従動側プーリ44が配置されている。駆動側プーリ42と従動側プーリ44には、駆動ベルト46が掛止されている。なお、駆動側プーリ42と従動側プーリ44には、駆動ベルト46のテンション調整のためのテンションプーリ43が設けられていてもよい。フレーム36の外側に配置された各プーリはプーリカバー47で覆われている。 A driven side pulley 44 directly connected to the rotating shaft 32a of the rotating brush 32 is arranged on the arm 48a on the side where the driving side pulley 42 is arranged. A drive belt 46 is hooked on the drive side pulley 42 and the driven side pulley 44. The drive side pulley 42 and the driven side pulley 44 may be provided with a tension pulley 43 for adjusting the tension of the drive belt 46. Each pulley arranged on the outside of the frame 36 is covered with a pulley cover 47.

研磨ブラシ30は、モータ38から遠い位置に駆動側プーリ42および従動側プーリ44を配置することで、T軸17Taに対して左右の重量バランスをとっている。研磨ブラシ30は、上面36u側に設けた圧力センサ20で手首部18に連結している。したがって、T軸17Taに対する左右の重量バランスが異なると、研磨ブラシ30の姿勢によって、圧力センサ20が検出する値が異なっていたり、安定に保持できないといった問題が生じるからである。 The polishing brush 30 balances the left and right weight with respect to the T-axis 17Ta by arranging the drive-side pulley 42 and the driven-side pulley 44 at a position far from the motor 38. The polishing brush 30 is connected to the wrist portion 18 by a pressure sensor 20 provided on the upper surface 36u side. Therefore, if the left and right weight balance with respect to the T-axis 17Ta is different, there arises a problem that the value detected by the pressure sensor 20 differs depending on the posture of the polishing brush 30, or the pressure sensor 20 cannot be stably held.

回転ブラシ32とフレーム36の間には、スカート50が配置される。スカート50は、樹脂製の板材である。スカート50には、回転ブラシ32に対して研磨液や水(以後「研磨液等」と呼ぶ。)を供給するノズル52a、ノズル52b(まとめて呼ぶ場合は「ノズル52」という。)が設けられている。これらのノズル52には、図示しない配管を介してポンプが接続されており、研磨液タンク若しくは水タンクから研磨液や水がノズル52に供給される。 A skirt 50 is arranged between the rotating brush 32 and the frame 36. The skirt 50 is a plate material made of resin. The skirt 50 is provided with nozzles 52a and 52b (collectively referred to as "nozzles 52") for supplying polishing liquid and water (hereinafter referred to as "polishing liquid and the like") to the rotating brush 32. ing. A pump is connected to these nozzles 52 via a pipe (not shown), and the polishing liquid or water is supplied to the nozzle 52 from the polishing liquid tank or the water tank.

図1に戻って、制御部60は、MPU(Micro Procesor Unit)とメモリからなるコンピューターで構成される。制御部60は、ロボット11の各軸モータの駆動部に接続されている。また、圧力センサ20、研磨ブラシ30、ポンプといった機器にも接続されており、これらの駆動を制御する。 Returning to FIG. 1, the control unit 60 is composed of a computer including an MPU (Micro Processor Unit) and a memory. The control unit 60 is connected to a drive unit of each axis motor of the robot 11. It is also connected to devices such as a pressure sensor 20, a polishing brush 30, and a pump, and controls their drive.

図3には、研磨装置1が配置された研磨ライン100の平面図を示す。研磨ライン100は、被研磨物である鉄道車両の先頭車両700を搬送する搬送ライン102の両脇にステージ104が設けられている。ステージ104は、研磨装置1のロボット11(図1参照)が腕を伸ばせば鉄道車両の先頭車両700の屋根に先端の研磨ブラシ30が十分に届く程度の高さに設定されている。 FIG. 3 shows a plan view of the polishing line 100 in which the polishing apparatus 1 is arranged. The polishing line 100 is provided with stages 104 on both sides of a transport line 102 that conveys a leading vehicle 700 of a railway vehicle to be polished. The stage 104 is set at a height such that the polishing brush 30 at the tip can sufficiently reach the roof of the leading rolling stock 700 of the railroad vehicle when the robot 11 (see FIG. 1) of the polishing device 1 extends its arm.

ステージ104の縁には、研磨装置1のロボット11が移動するための移動レール104aが設けられている。研磨装置1は、1つのステージ104に複数配置してよい。 A moving rail 104a for moving the robot 11 of the polishing device 1 is provided on the edge of the stage 104. A plurality of polishing devices 1 may be arranged on one stage 104.

研磨ライン100には、研磨ライン制御装置110が備えられている。研磨ライン制御装置110は、鉄道車両の先頭車両700の外装面の3次元曲面データを有している。また、搬送ライン102の付近に位置センサ106が備えられており、研磨ライン制御装置110は、位置センサ106および各研磨装置1の制御部60と接続されている。 The polishing line 100 is provided with a polishing line control device 110. The polishing line control device 110 has three-dimensional curved surface data of the exterior surface of the leading vehicle 700 of the railway vehicle. Further, a position sensor 106 is provided in the vicinity of the transfer line 102, and the polishing line control device 110 is connected to the position sensor 106 and the control unit 60 of each polishing device 1.

以上の要素から構成される鉄道車両の先頭車両700の研磨装置1の動作について説明する。被研磨物である鉄道車両の先頭車両700は、搬送ライン102で移動され、所定の位置に設置される。研磨ライン制御装置110は、位置センサ106によって、鉄道車両の先頭車両700が所定の位置についたことを検知する。 The operation of the polishing device 1 of the leading rolling stock 700 of the railway vehicle composed of the above elements will be described. The leading rolling stock 700 of the railway vehicle, which is the object to be polished, is moved by the transport line 102 and installed at a predetermined position. The polishing line control device 110 detects that the leading vehicle 700 of the railway vehicle has reached a predetermined position by the position sensor 106.

研磨ライン制御装置110は、鉄道車両の先頭車両700の表面の研磨の手順を決め、それぞれの研磨装置1に対して、研磨予定領域の指示を行う。ここで研磨予定領域とは、1台の研磨装置1が担当する領域をいう。各研磨装置1は、研磨ライン制御装置110から研磨予定領域の指示を受ける際に、研磨予定領域の3次元曲面データを受け取る。結果、各研磨装置1は、自分が研磨する被研磨面700sの曲面データを保持することとなる。言い換えると、各研磨装置1の制御部60は自分を中心とした空間において、被研磨面700sがどの位置にあるかを知ることができる。 The polishing line control device 110 determines the procedure for polishing the surface of the leading rolling stock 700 of the railway vehicle, and instructs each polishing device 1 of the planned polishing area. Here, the planned polishing area means an area in charge of one polishing device 1. Each polishing device 1 receives the three-dimensional curved surface data of the planned polishing area when receiving an instruction of the planned polishing area from the polishing line control device 110. As a result, each polishing device 1 holds the curved surface data of the surface to be polished 700s to be polished by itself. In other words, the control unit 60 of each polishing device 1 can know the position of the surface to be polished 700s in the space centered on itself.

次に、制御部60は、決められた被研磨面700sの研磨予定領域に研磨ブラシ30を移動させる。この時、研磨ブラシ30が研磨予定領域に届く位置まで、移動レール104a上を移動してもよい。 Next, the control unit 60 moves the polishing brush 30 to the predetermined polishing area of the surface to be polished 700s. At this time, the polishing brush 30 may move on the moving rail 104a to a position where it reaches the planned polishing area.

図4(a)を参照する。次に研磨ブラシ30を被研磨面700sの法線方向700aから研磨方向に対して0度以上20度以下の角度に設定させ、研磨ブラシ30を回転させる。圧力センサ20は研磨ブラシ30と手首部18の間に配置されている(図1参照)。したがって、圧力センサ20は、手首部18のT軸17Ta方向の力を検出することとなる。 See FIG. 4 (a). Next, the polishing brush 30 is set at an angle of 0 degrees or more and 20 degrees or less with respect to the polishing direction from the normal direction 700a of the surface to be polished 700s, and the polishing brush 30 is rotated. The pressure sensor 20 is arranged between the polishing brush 30 and the wrist portion 18 (see FIG. 1). Therefore, the pressure sensor 20 detects the force of the wrist portion 18 in the T-axis 17Ta direction.

被研磨面700sに対してできるだけT軸17Ta方向に沿って押し当てることで、正確な押圧力を検出することができる。被研磨面700sの法線方向700aと研磨方向に向かったT軸17Taとの角度を当接角θと呼ぶ。当接角θが決まると、被研磨面700sに対する押圧量は、圧力センサ20からの値をFとすると、F*cosθで正確に求めることができる(「*」は乗算を表す)。 Accurate pressing force can be detected by pressing the surface to be polished 700s along the T-axis 17Ta direction as much as possible. The angle between the normal direction 700a of the surface to be polished 700s and the T-axis 17Ta toward the polishing direction is called the contact angle θ. When the contact angle θ is determined, the amount of pressure applied to the surface to be polished 700s can be accurately obtained by F * cos θ, where F is the value from the pressure sensor 20 (“*” represents multiplication).

そして、研磨ブラシ30を被研磨面700sに当接させる前に、圧力センサ20のゼロ設定を行う。ゼロ設定とは、現在の圧力センサ20の出力値をゼロと見なす工程である。圧力センサ20は、圧力を面で受けているので、研磨ブラシ30の姿勢によって、若干ゼロ点が異なる。したがって、研磨する都度圧力センサ20のゼロ設定を行う。 Then, the pressure sensor 20 is set to zero before the polishing brush 30 is brought into contact with the surface to be polished 700s. The zero setting is a process in which the output value of the current pressure sensor 20 is regarded as zero. Since the pressure sensor 20 receives the pressure on the surface, the zero point differs slightly depending on the posture of the polishing brush 30. Therefore, the pressure sensor 20 is set to zero each time it is polished.

図4(b)を参照する。次に被研磨面700sに研磨ブラシ30を押圧が所定の値になるまで当接させ、一定速度で被研磨面700sをトレースする。この際のトレースは、研磨予定領域の3次元曲面データに沿って行われる。 See FIG. 4 (b). Next, the polishing brush 30 is brought into contact with the surface to be polished 700s until the pressing value reaches a predetermined value, and the surface to be polished 700s is traced at a constant speed. The trace at this time is performed along the three-dimensional curved surface data of the planned polishing area.

また、研磨予定領域をトレースする際には、研磨ブラシ30の押圧が一定になるように、被研磨面700sに対する垂直方向の位置を調整する。すなわち、圧力センサ20の値が所定値以下になれば、被研磨面700sとの間の距離を縮め、圧力センサ20の値が所定値以上になれば、被研磨面700sとの間の距離を離す。 Further, when tracing the area to be polished, the position in the direction perpendicular to the surface to be polished 700s is adjusted so that the pressing of the polishing brush 30 is constant. That is, when the value of the pressure sensor 20 is equal to or less than a predetermined value, the distance to the surface to be polished 700s is shortened, and when the value of the pressure sensor 20 is equal to or more than a predetermined value, the distance to the surface to be polished 700s is reduced. Release.

研磨のためのトレースは、回転ブラシ32の回転軸32a(図2参照)の進行方向に平行な方向に直線的に行われる。図5(a)には、研磨装置1が鉄道車両の先頭車両700のノーズ部に研磨ブラシ30の部分を伸ばし、所定の当接角θで表面に押し付けたのち、車両側方向に直線的な軌跡で研磨を行った様子を示す。図5(b)は、研磨された領域を示す。これを研磨済み領域と呼ぶ。 The trace for polishing is performed linearly in a direction parallel to the traveling direction of the rotating shaft 32a (see FIG. 2) of the rotating brush 32. In FIG. 5A, the polishing device 1 extends the portion of the polishing brush 30 to the nose portion of the leading rolling stock 700 of the railcar, presses the polishing brush 30 against the surface at a predetermined contact angle θ, and then is linear in the vehicle side direction. The state of polishing on the locus is shown. FIG. 5B shows the polished area. This is called the polished area.

また、研磨予定領域をトレースする際には、研磨装置1は、研磨ブラシ30のプーリカバー47のある側面を、鉄道車両の先頭車両700の先頭方向に向ける。プーリカバー47のある側面は、フレーム36からプーリカバー47が飛び出ている(図2(b)参照)ので、万一この部分が鉄道車両の先頭車両700の表面に接触しないようにするためである。 Further, when tracing the planned polishing area, the polishing device 1 directs the side surface of the polishing brush 30 with the pulley cover 47 toward the leading direction of the leading rolling stock 700 of the railway vehicle. The side surface of the pulley cover 47 has a pulley cover 47 protruding from the frame 36 (see FIG. 2B), so that this portion does not come into contact with the surface of the leading rolling stock 700 of the railway vehicle. ..

また、研磨装置1による研磨では、研磨ブラシ30は被研磨面700sに対して、常に一定の当接角θに設定された。この当接角θは、トレースを行っている最中も一定に保持される。図4(c)には、この様子を示す。 Further, in polishing by the polishing apparatus 1, the polishing brush 30 is always set to a constant contact angle θ with respect to the surface to be polished 700s. This contact angle θ is kept constant even during tracing. FIG. 4 (c) shows this situation.

図4(c)は水平部分700fから傾斜部分700gに研磨ブラシ30が進む様子を示したものである。水平部分700fと傾斜部分700gの間には、Rのついた角部700cがある。研磨ブラシ30は、当接角θを角部でも維持するため、曲面上の法線方向700aに対して、研磨ブラシ30の軸(T軸17Ta)を一定の角度に保持しながら研磨が進む。 FIG. 4C shows how the polishing brush 30 advances from the horizontal portion 700f to the inclined portion 700g. Between the horizontal portion 700f and the inclined portion 700g, there is a corner portion 700c with an R. Since the polishing brush 30 maintains the contact angle θ even at the corners, polishing proceeds while holding the axis (T axis 17Ta) of the polishing brush 30 at a constant angle with respect to the normal direction 700a on the curved surface.

以上のように、本発明に係る研磨装置1は、鉄道車両の先頭車両700の3次元曲面で形成された長いノーズを含め、表面の再塗装前の足付け(アラシ)を自動で行うことができ、作業時間の短縮に寄与する。 As described above, the polishing apparatus 1 according to the present invention can automatically perform footing (arashi) before repainting the surface including a long nose formed by a three-dimensional curved surface of the leading rolling stock 700 of a railway vehicle. It can contribute to shortening the work time.

また、研磨は全被研磨面に対して一定の圧力で研磨ブラシを押し付けて行っているので均一な研磨が可能となる。 Further, since the polishing is performed by pressing the polishing brush against the entire surface to be polished at a constant pressure, uniform polishing is possible.

本発明は鉄道車両の先頭車両の塗装前のパテ研ぎに好適に利用することができる。 The present invention can be suitably used for sharpening putty before painting a leading vehicle of a railway vehicle.

1 研磨装置
10 トレース装置
11 6軸多関節ロボット
11 ロボット
12 ベース部
14 下腕部
16 上腕部
18 手首部
13S S軸モータ
13L L軸モータ
15U U軸モータ
15R R軸モータ
17B B軸モータ
17T T軸モータ
13Sa S軸
13La L軸
15Ua U軸
15Ra R軸
17Ba B軸
17Ta T軸
20 圧力センサ
30 研磨ブラシ
36 フレーム
32a 回転軸
32 回転ブラシ
34 円筒形
34s 研磨面
38 モータ
38a 駆動軸
40 トルクカプラ
42 駆動側プーリ
43 テンションプーリ
44 従動側プーリ
46 駆動ベルト
47 プーリカバー
36u 上面
36d 下面
48、48a、48b アーム
50 スカート
52a ノズル
52b ノズル
52 ノズル
60 制御部
100 研磨ライン
102 搬送ライン
104 ステージ
104a 移動レール
110 研磨ライン制御装置
106 位置センサ
700 先頭車両
700s 被研磨面
700a 法線方向
700f 水平部分
700g 傾斜部分
700c 角部
θ 当接角
1 Polishing device 10 Tracing device 11 6-axis articulated robot 11 Robot 12 Base 14 Lower arm 16 Upper arm 18 Wrist 13S S-axis motor 13L L-axis motor 15U U-axis motor 15R R-axis motor 17B B-axis motor 17T T-axis Motor 13Sa S-axis 13La L-axis 15Ua U-axis 15Ra R-axis 17Ba B-axis 17Ta T-axis 20 Pressure sensor 30 Polishing brush 36 Frame 32a Rotating shaft 32 Rotating brush 34 Cylindrical 34s Polished surface 38 Motor 38a Drive shaft 40 Torque coupler 42 Drive side Pulley 43 Tension pulley 44 Driven side pulley 46 Drive belt 47 Pulley cover 36u Upper surface 36d Lower surface 48, 48a, 48b Arm 50 Skirt 52a Nozzle 52b Nozzle 52 Nozzle 60 Control unit 100 Polishing line 102 Conveying line 104 Stage 104a Moving rail 110 Polishing line control Device 106 Position sensor 700 Leading vehicle 700s Surface to be polished 700a Normal direction 700f Horizontal part 700g Inclined part 700c Corner part θ Contact angle

Claims (3)

フレームと、駆動モータと、前記駆動モータに接続され前記フレームの側面に配置されたプーリと、前記プーリを介したベルト駆動で回転させられる回転ブラシを有する研磨ブラシと、
前記研磨ブラシを先端に配置し、前記研磨ブラシの姿勢を変化させ、移動させることができる6軸多関節ロボット(トレース装置)と、
前記研磨ブラシと前記トレース装置の間に配置された圧力センサと、
前記圧力センサの信号に基づいて前記トレース装置に、前記研磨ブラシを3次元曲面を有する鉄道車両の先頭車両の被研磨面に一定の押圧で押し当て、かつ一定の方向に移動させるように制御しながら、前記プーリをカバーするプーリカバーを前記先頭車両の先頭側に向け前記被研磨面を研磨させる制御装置を有する先頭車両の研磨装置。
A frame, a drive motor, a pulley connected to the drive motor and arranged on the side surface of the frame, and a polishing brush having a rotary brush rotated by belt drive via the pulley .
A 6-axis articulated robot (trace device) capable of arranging the polishing brush at the tip and changing the posture of the polishing brush to move it.
A pressure sensor arranged between the polishing brush and the tracing device,
The tracer on the basis of a signal of the pressure sensor, the pressing surface to be polished of the lead vehicle of a railway vehicle having a three-dimensional curved surface polishing brushes at a constant pressing and controlled to move in a predetermined direction However, a polishing device for a leading vehicle having a control device for polishing the surface to be polished with the pulley cover covering the pulley facing the leading side of the leading vehicle.
前記制御装置は、前記研磨ブラシを前記被研磨面に押し当てる前に、前記圧力センサのゼロ設定を行う請求項1に記載された先頭車両の研磨装置。 The polishing device for a leading vehicle according to claim 1, wherein the control device sets the pressure sensor to zero before pressing the polishing brush against the surface to be polished. 前記制御装置は、前記研磨ブラシを前記被研磨面に押し当てて前記被研磨面を研磨する際には、前記研磨ブラシを被研磨面の法線方向と研磨方向とを含む断面において、被研磨面の法線方向から前記研磨方向に対して0度以上20度以下の角度に維持する請求項1または2の請求項に記載された先頭車両の研磨装置。 When the control device presses the polishing brush against the surface to be polished to polish the surface to be polished, the control device applies the polishing brush to the surface to be polished in a cross section including a normal direction and a polishing direction of the surface to be polished. The polishing apparatus for a leading vehicle according to claim 1 or 2 , wherein the angle is maintained at an angle of 0 degrees or more and 20 degrees or less with respect to the polishing direction from the normal direction of the surface .
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