JPH06339848A - 石材などの曲面研磨方法とその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 石材などの曲面であっても機械的かつ自動的
に研磨処理することを可能となし、作業の能率化と省力
化を図る。 【構成】 石材ｗなどの曲面研磨において、ロボットア
ーム１にツール１８を所定方向ｆ１の進退移動可能かつ
回転作動可能に装着し、所要のプログラムの入力された
コンピュータ制御装置２によりロボットアーム１を作動
させる過程でつツール１８を進退移動させて被処理面ｗ
１に適当圧で押し当てると共に同被処理面ｗ１に沿わせ
て移動させるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石材などの曲面を機械
的かつ自動的に研磨する方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】石材の曲面の研磨処理においては、被処
理面に対するツールの適切な移動が困難視され、従来よ
り一般に、手持ち式の研磨具を用いて手作業により実施
している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は斯かる実情に
鑑みて、石材などの任意な曲面であっても機械的に研磨
して作業の能率化と省力化を図ることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
するため本発明では、石材などの曲面研磨において、ロ
ボットアームにツールを所定方向の進退移動可能かつ回
転作動可能に装着し、所要のプログラムの入力されたコ
ンピュータ制御装置によりロボットアームを作動させる
過程でつツールを進退移動させて被処理面に適当圧で押
し当てると共に同被処理面に沿わせて移動させるように
するのである。

【０００５】これによればツールはロボットアームによ
り自動的に移動されると共に任意曲面の被処理面であっ
てもこれに回転状態で適正に押し当てられ、同被処理面
の全体を均等に研磨するものとなる。

【０００６】上記発明の具体的な実施においては請求項
２に記載したように、ロボットアームにサーボモータで
一定方向へ進退移動される支持台を設けると共にこの支
持台に力センサーを介してツール回転作動装置を固定
し、ロボットアーム及びサーボモータを予め所要のプロ
グラムの入力されたコンピュータ制御装置で作動させる
ことによりツール回転作動装置のツールを被処理面に適
当姿勢で押圧させると共に同被処理面に沿って移動さ
せ、一方では被処理面に対するツールの押圧力を力セン
サーで検出し、この検出信号に関連してサーボモータを
作動させ、支持台の進退方向に沿ったツールの位置を補
正するようになす。

【０００７】このさい請求項３に記載したように、研磨
処理中に被処理面と特定のツールとの関係から発生され
るモーメントを力センサーに連続して検出させ、この検
出信号に基づいてコンピュータ制御装置にロボットアー
ムの制御情報を前記モーメントの消失するように補正さ
せることもできるのであり、これによればツールが被処
理面に正確に当接するものとなる。

【０００８】さらに請求項２に記載したものに代えて請
求項５に記載したように、ロボットアームに空気圧シリ
ンダ装置で一定方向へ進退移動される支持台を設けると
共にこの支持台にツール回転作動装置を固定し、ロボッ
トアーム及び空気圧シリンダ装置を予め所要のプログラ
ムの入力されたコンピュータ制御装置で作動させること
によりツール回転作動装置のツールを被処理面に適当姿
勢で押圧させると共に同被処理面に沿って移動させ、一
方では時々刻々と姿勢変化される支持台の進退方向角度
に基づいてコンピュータ制御装置に被処理面に対するツ
ールの押圧力の補正量を演算させ、この補正量に関連し
て空気圧シリンダ装置の作動空気圧を変化させるように
なしてもよい。

【０００９】

【実施例】先ず本発明の第一実施例を説明すると、図１
は本実施例で使用される曲面研磨装置の側面図、図２は
本実施例の概要説明図である。

【００１０】１はロボットアームで、コンピュータ制御
装置２から出力される制御信号で作動される。このさ
い、コンピュータ制御装置２は例えばパソコンを具備し
たものとなし、必要な制御情報を適宜に処理し得るもの
となす。

【００１１】このロボットアーム１の先端には曲面研磨
装置３を固定する。

【００１２】ここに曲面研磨装置２は具体的には次のよ
うなものとなされる。即ち、４は支持台作動装置、５は
この支持台作動装置４の支持台６に固定された公知の力
センサー、そして７はこの力センサー５に支持されたツ
ール回転作動装置である。

【００１３】このさい、支持台作動装置４はロボットア
ーム１に固定された支持部材８にサーボモータ９、基部
側軸受１０及び複数本からなる案内支柱１１・・・を固
定すると共に案内支柱１１・・・の先端に支持板１２を
固定し、この支持板１２と軸受１０との間にはプーリ１
３ａ、１３ｂとベルト１３ｃからなるベルト伝動装置１
３を介してサーボモータ９で回転作動される螺子軸１４
を架設し、また前記案内支柱１１・・・には軸受１５ａ
・・・を介して作動板１５を摺動変位自在に装着すると
共にこの作動板１５には前記螺子軸１２に螺合されたナ
ット体１６を固定するほか前記支持板１２に固定された
軸受１２ａ・・・に案内される複数の摺動軸１７・・・
とを固定し、この摺動軸１７・・・の先端に固定された
支持台６をサーボモータ９の回転作動で矢印方向ｆ１へ
進退移動させるものとなしてある。

【００１４】また力センサー５はツール回転作動装置７
を介して伝達される矢印方向ｆ１の力と螺子軸１４を含
む任意な面に沿ったモーメントｍとを検出し得るものと
なされている。

【００１５】さらにツール回転作動装置７は車輪形のツ
ール１８を図示しないモータで回転作動させるものとな
してある。

【００１６】一方ではコンピュータ制御装置２に予め研
磨処理すべき複数種類の石材の曲面情報と研磨処理のた
めの制御用のプログラムを入力しておくのである。

【００１７】この後、作業テーブルの上に所要の形状に
加工された未研磨の石材ｗを固定すると共にパソコンを
操作して必要なプログラムを選択し、コンピュータ制御
装置２を作動させる。

【００１８】これにより、コンピュータ制御装置２はロ
ボットアーム１及びサーボモータ９を予め入力されたプ
ログラムに則って作動させるものとなるのであり、ロボ
ットアーム１はその石材ｗの位置を自動的に測定した
後、概ね螺子軸１４がツール１８を押し当てられた箇所
の被処理面ｗ１と直交するような姿勢でツール１８を被
処理面ｗ１上の特定高さ位置に位置させ、この後、サー
ボモータ９が回転されてツール１８を被処理面ｗ１に押
圧させ、続いてロボットアーム１がツール１８の押圧状
態を保持しつつこれを同被処理面ｗ１に沿って移動させ
ることを予め定められた順序で繰り返し、回転作動され
るツール１８に被処理面ｗ１の全域を均等に研磨させる
ものとなる。

【００１９】この研磨用動作中において力センサー５に
被処理面ｗ１からツール１８に伝達される矢印方向ｆ１
の反力を連続的に測定させ、この測定信号をコンピュー
タ制御装置２へ伝達させる。

【００２０】コンピュータ制御装置２にはツール１８の
研磨動作と同期して前記測定信号をデータとして、被処
理面ｗ１に対するツール１８の押圧力が適当であるかい
なかを連続的に判断させ、それが小さいときは所要の制
御情報を発してサーボモータ９を所要の方向へ回転させ
て支持台６を矢印方向ｆ１へ進出移動させ、逆にそれが
大きいときはサーボモータ９を逆の方向へ回転させて支
持台６を退避移動させるようにする。

【００２１】かくしてツール１８は被処理面ｗ１上を均
等に移動されると共にその研磨作用時に適当な押圧力で
被処理面ｗ１に押し当てられ、被処理面ｗ１の全体を自
動的にしかも均等に研磨されるものとなる。

【００２２】上記説明では車輪形となしたツール１８を
具備したツール回転作動装置７を使用した場合を示した
が、図３に示すように図示しないモータで回転される立
軸１９を設け、これに円盤形のツール１８ａを固定され
たツール回転作動装置７を使用しても同様に曲面の研磨
を行い得るのである。

【００２３】この場合は力センサー５に被処理面ｗ１か
らツール１８ａに伝達される矢印方向の反力を測定させ
るほかに、立軸１９を含む任意な面に沿ったモーメント
ｍをも連続的に測定させるようにする。

【００２４】このさいのモーメントｍはツール１８ａの
研磨作用面が被処理面ｗ１と平行状に当接した状態では
発生しないのであり、一方、同図に示すように傾斜して
当接した状態では被処理面ｗ１からツール１８ａの周縁
に作用する各反力Ｆ１、Ｆ２の大きさが異なり、これに
起因して特定大きさのものとなって発生する。

【００２５】研磨処理作動中には、力センサー５の測定
信号をコンピュータ制御装置２へ伝達させ、一方では矢
印方向ｆ１の力の測定信号に関連して前述同様にツール
１８ａを矢印方向ｆ１へ進退移動させることにより、被
処理面ｗ１の研磨処理時における矢印方向ｆ１のツール
１８ａの押圧力を適当大きさとなし、他方では前記モー
メントｍの測定信号に関連してコンピュータ制御装置２
にそのモーメントｍが消失するようにロボットアームの
制御情報を演算させ、これをロボット駆動装置２０に入
力して適宜なロボット駆動用サーボモータ２１を作動さ
せ、これによりコンピュータ制御装置２に予め入力され
た記憶情報により既に特定された研磨装置３の姿勢を補
正させる。

【００２６】これにより、ツール１８ａは被処理面ｗ１
の研磨中に被処理面ｗ１へ向けて特定の力で矢印方向ｆ
１へ進出移動されると同時にその研磨作用部を被処理面
ｗ１と平行に保持させるものとなり、被処理面ｗ１はそ
の全体を均等に研磨されるものとなる。

【００２７】次に本発明の第二実施例を説明すると、図
４は本実施例で使用される曲面研磨装置の側面図、図５
は本実施例の概要説明図である。

【００２８】本実施例でも、先の実施例に準じてコンピ
ュータ制御装置２により制御される同様なロボットアー
ム１の先端に曲面研磨装置３を固定する。

【００２９】ここに曲面研磨装置は次のようなものとな
される。即ち、全体は先のものに準じて支持台装置４
と、これの支持台６に固定されたツール回転作動装置７
からなる。このさい、支持台装置４はロボットアーム１
に固定される支持部材２２と空気圧シリンダ装置２３と
を設け、支持部材２２に複数の案内支柱２４・・・を固
定すると共にこの案内支柱２４・・・に軸受２５ａ・・
・を介して作動板２５を装着し、この作動板２５を前記
空気圧シリンダ装置２３のピストンロッド２３ａを連結
させると共に同作動板２５に複数の摺動棒２６・・・を
固定してこれを案内支柱２４・・・の先端に固定された
支持板２７に固定された軸受２７ａ・・・に案内させ、
摺動棒２６・・・の先端に固定された支持台６を矢印方
向ｆ１へ進退移動させるものとなしてある。

【００３０】またツール回転作動装置７はモータ２８で
回転される立軸１９にツール１８ａ（図示例では円盤形
のものとなしてあるが、車輪形のものでもよい。）を固
定したものとなしてある。

【００３１】前記の空気圧シリンダ装置２３は図示例で
は復動式のものが使用してあり、一方の空気室には空気
管２９を通じて適当な一定圧の空気を常時供給するよう
になし、他方の空気室には空気管３０を通じてこれの途
中に設けられた電空変換器３１により制御された圧力の
空気を供給するようになしてある。ここに電空変換器３
１とは電流或いは電圧の変化を空気圧の変化に変換する
ものである。

【００３２】この一方では先の実施例に準じて所要の準
備をするのであり、この後、ロボットアーム１を作動さ
せる。

【００３３】このさい、コンピュータ制御装置２は記憶
した情報に基づいてその演算処理部２ａでロボット制御
情報を演算し、この制御情報をロボット駆動装置２０へ
伝達するのであり、これによりロボット駆動用サーボモ
ータ２１が駆動され、ロボットアーム１が作動するもの
となる。このロボットアーム１の作動により被処理面ｗ
１の研磨処理中では研磨装置３は一般に支持台６の進退
方向ｆ１がツール１８ａの当接された箇所の被処理面ｗ
１と直交する状態の姿勢となされる。また、これと同時
に電空変換器３１で制御された空気圧が空気圧シリンダ
装置２３に供給されて、ツール１８ａはこのシリンダ装
置２３の変位力に対応した押圧力で被処理面ｗ１に押し
当てられるものとなる。

【００３４】ところで被処理面ｗ１の研磨処理中では研
磨装置３は時々刻々にその角度を変化されるものとなる
のであり、したがって、いま仮に空気圧シリンダ装置２
３の変位力を一定に保持したとすると、研磨装置２３の
角度が変化する度にその進退移動部分（作動板２５、摺
動軸２６・・・、支持台６及びツール回転作動装置７）
の重量がツール１８ａの押圧力に及ぼす影響が変化し、
ツール１８ａの被処理面ｗ１に対するその進退方向ｆ１
の押圧力は変化するものとなり、被処理面ｗ１は全体を
均等に研磨されるものとならないのである。

【００３５】斯かる事態を考慮して、本実施例ではコン
ピュータ制御装置２の演算処理部２ａにおいて、同装置
２に入力されている被処理面ｗ１の曲面情報から、研磨
処理中のツール１８ａの存在した位置での支持台６の進
退方向ｆ１の角度θ（即ち、この進退方向ｆ１を含む垂
直面上でのこの進退方向ｆ１と、垂直線ｈとの挟角であ
る。）を演算させ、この角度θ情報から研磨装置３の進
退移動部分の重量についての進退方向ｆ１の分力を演算
させ、その後、この分力に見合った修正信号を得てこれ
を電空変換器３１へ伝達させ、この変換器３１の作動に
よって前記分力に相当する分だけ修正された空気圧を空
気圧シリンダ装置２３へ供給してその変位力を変化さ
せ、ツール１８ａの被処理面ｗ１に対するその退避方向
ｆ１の押圧力を適当な大きさに保持させるようになす。

【００３６】かくしてツール１８ａは被処理面ｗ１に沿
って移動されるさい被処理面ｗ１に対するその押圧力を
空気圧の変化により円滑に調整されて被処理面ｗ１を適
当な一定力で押圧し、被処理面ｗ１の全体を均等に研磨
するものとなる。

【００３７】上記各実施例では被処理面ｗ１が曲面であ
る場合について説明したが、それが平面である場合にも
円滑な研磨が実施されることは明白である。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、石
材の曲面などであってもこれを機械的かつ自動的に研磨
することが可能となって研磨作業の能率化と省力化が図
られるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例で使用される曲面研磨装置
の側面図である。

【図２】第一実施例を示す概要説明図である。

【図３】第一実施例の変形例を示す概要説明図である。

【図４】本発明の第二実施例で使用される曲面研磨装置
の側面図である。

【図５】第二実施例を示す概要説明図である。

【符号の説明】

ｆ１ 進退方向 ｗ 石材 ｗ１ 被処理面 θ 進退方向の角度 １ ロボットアーム ２ コンピュータ制御装置 ５ 力センサー ６ 支持台 ７ ツール回転作動装置 ９ サーボモータ １８及び１８ａ ツール ２３ 空気圧シリンダ装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロボットアームにツールを所定方向の進
   退移動可能かつ回転作動可能に装着し、所要のプログラ
   ムの入力されたコンピュータ制御装置によりロボットア
   ームを作動させる過程で、ツールを進退移動させて被処
   理面に適当圧で押し当てると共に同被処理面に沿わせて
   移動させるように実施することを特徴とする石材などの
   曲面研磨方法。
2. 【請求項２】 ロボットアームにサーボモータで一定方
   向へ進退移動される支持台を設けると共にこの支持台に
   力センサーを介してツール回転作動装置を固定し、ロボ
   ットアーム及びサーボモータを予め所要のプログラムの
   入力されたコンピュータ制御装置で作動させることによ
   りツール回転作動装置のツールを被処理面に適当姿勢で
   押圧させると共に同被処理面に沿って移動させ、一方で
   は被処理面に対するツールの押圧力を力センサーで検出
   し、この検出信号に関連してサーボモータを作動させ、
   支持台の進退方向に沿ったツールの位置を補正するよう
   に実施することを特徴とする石材などの曲面研磨方法。
3. 【請求項３】 研磨処理中に被処理面と特定のツールと
   の関係から発生されるモーメントを力センサーに連続し
   て検出させ、この検出信号に基づいてコンピュータ制御
   装置にロボットアームの制御情報を前記モーメントの消
   失するように補正させることを特徴とする請求項１記載
   の石材などの曲面研磨方法。
4. 【請求項４】 サーボモータで支持台を一定方向へ進退
   移動させるものとした支持台作動装置を形成すると共に
   前記支持台に力センサーを介してツール回転作動装置を
   固定させたことを特徴とする石材などの曲面研磨装置。
5. 【請求項５】 ロボットアームに空気圧シリンダ装置で
   一定方向へ進退移動される支持台を設けると共にこの支
   持台にツール回転作動装置を固定し、ロボットアーム及
   び空気圧シリンダ装置を予め所要のプログラムの入力さ
   れたコンピュータ制御装置で作動させることによりツー
   ル回転作動装置のツールを被処理面に適当姿勢で押圧さ
   せると共に同被処理面に沿って移動させ、一方では時々
   刻々と姿勢変化される支持台の進退方向角度に基づいて
   コンピュータ制御装置に被処理面に対するツールの押圧
   力の補正量を演算させ、この補正量に関連して空気圧シ
   リンダ装置の作動空気圧を変化させるように実施するこ
   とを特徴とする石材などの曲面研磨方法。
6. 【請求項６】 空気圧シリンダ装置で支持台を一定方向
   へ進退移動させる支持台移動装置を形成すると共に前記
   支持台にツール回転作動装置を固定したことを特徴とす
   る石材などの曲面研磨装置。