JPH07108451A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 研磨作業の自動化と仕上がり精度や品質の向
上が図れる、汎用性の高い研磨装置を提供する。 【構成】 研磨工具１を動力伝達機構を介して回転させ
るための回転数制御が可能なサーボモータ６と、前記研
磨工具の研磨面Ａへの押付方向の荷重を検出する荷重検
出器１７と、この荷重検出器に対し前記研磨工具，動力
伝達機構及びサーボモータ等から成る研磨ヘッドの自重
による負荷がかからないように当該研磨ヘッドを前記荷
重検出器とは独立して吊り下げる軸受１３等から成る吊
下げ機構と、この吊下げ機構を前記押付方向へ前後に移
動させるための送り速度及び位置決めの制御が可能な電
動テーブル１１と、この電動テーブルを搭載して当該電
動テーブルを上下，左右及び前後に移動させるためのマ
ニプレータ１５とを備え、研磨作業の自動化を図った。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、砥石車を用いて研磨作
業を行う自動研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、大型構造物の研磨作業におい
ては、作業姿勢、砥石車の研磨面への当て方，動かし
方，押付力や押付方向の微妙な調整等熟練作業者のノウ
ハウが有り、自動化が進んでいない。被研磨面が単純な
平面等の研磨作業について、研磨工具をマニプレータや
治具に搭載して行っているにすぎない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そして、研磨工具をマ
ニプレータで支持する従来方式では次のような問題があ
った。 （１） 従来から押付力を検知し、自動的に一定の力に
なるようにモータの押付軸を移動させたり、或いはバネ
力により自動押付力を制御する機構を持った研磨或いは
研削装置も開発されて来ているが、これらは、モータの
振動そのものを、押付力を検知するセンサ又はバネが拾
ってしまうことから、信頼性のある制御が行えなかっ
た。 （２） 砥石車の形状，種類により、研磨面への当て
方，姿勢が変わるため、押付力を検知するセンサ又はバ
ネの位置も変わり、研磨装置が専用化されており、汎用
性が無かった。また、砥石車の研磨面への当て方，姿勢
を任意に変えることができないため、研磨面の状態，精
度を向上させる場合、条件としては押付力，回転数及び
研磨進行速度を制御するしかなく、自ずと限度があっ
た。

【０００４】そこで、本発明の目的は、研磨作業の自動
化と仕上がり精度や品質の向上が図れる、汎用性の高い
研磨装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の構成は、ケース内に回転数可変モータを内蔵
し工具取付軸を突出させた研磨ヘッドと、ベース板を介
して前記研磨ヘッドを傾動自在に吊下げ支持する電動テ
ーブルと、前記ベース板に位置調整機構を介して垂下支
持され前記研磨ヘッドのケースの背面に接触する荷重検
出器と、前記電動テーブルを把持するマニプレータと、
前記研磨ヘッドの工具取付軸に脱着自在に取着される研
磨工具とを有することを特徴とする。また、前記ベース
板に支持される前記研磨ヘッドの支持部にスライド機構
を介装し、前記ベース板に対する前記研磨ヘッドの重心
位置を可変にすると好適である。

【０００６】

【作用】前記発明によれば、研磨材の減少による研磨工
具の研磨面との接触面の周速の変化や研磨面の凹凸の負
荷による回転数の変化に対して電動モータを制御して常
に回転数を一定に保つことができると共に、研磨面の凹
凸に対して荷重検出器から得られる押付荷重により電動
テーブルの前後の送り速度及び位置決め制御を行って常
に研磨工具の押付荷重を一定に保つことができる。ま
た、研磨ヘッドを荷重検出器とは独立して吊り下げたの
で、荷重検出器に対して自重による負荷がかからず、真
の研磨力を検出でき、研磨工具の高精度な押付力制御を
行うことができる。一方、前記研磨装置に研磨ヘッドを
スライドさせる機構を設けることにより、通常、即ち研
磨工具を研磨面に対して直角に当てる（回転軸と研磨面
を平行にする）場合は、吊下げ機構部の中心と研磨ヘッ
ドの重心を鉛直線に合わせて姿勢を鉛直にし、研磨工具
を傾ける場合は、吊下げ機構部の中心と重心を任意にず
らすことにより、姿勢を任意の角度に傾斜させられる。

【０００７】

【実施例】以下添付図面に基づいて本発明の一実施例を
説明する。図１は本実施例に係る研磨装置の側面図であ
る。図示のように、研磨布紙又は砥石等の円板状の研磨
工具１は、研磨ヘッドを構成するケース２に軸受３を介
して回転自在に支持された回転軸４の下端に固定されて
いる。回転軸４の上端にはプーリ５が取着され、このプ
ーリ５と前記ケース２に下向きに取り付けられたサーボ
モータ６の出力軸に取着されたプーリ７との間にベルト
８が掛け回されている。

【０００８】ベルト８のテンションはテンションローラ
９の押付しろにより調整され、ケース２の開放部はカバ
ー１０で閉じられてケース内に粉塵等が入らないように
なっている。

【０００９】ケース２は電動テーブル１１のベース板１
２に軸受１３を介して吊り下げられ、軸受１３でケース
２の自重を受けている。電動テーブル１１はブラケット
１４を介してマニプレータ１５の先端に搭載される。

【００１０】図示例では、前記ケース２と軸受１３との
間にスライド２２を設け、ケース２と軸受１３の取合位
置を前方に移動することにより、図１に示すように、軸
受１３の支点とケース２の重心を鉛直上に合わせてケー
ス２を垂直にした状態から、図２に示すように、ケース
２の重心を後方にずらし、前後方向に傾斜させた状態に
できるようになっている。また、ブラケット１４がマニ
プレータ１５の軸中心に旋回可能に設けられている。

【００１１】前記ケース２とは独立して、ケース２の背
面には、前面に球軸受１６を設けた荷重検出器１７が配
されている。従って、この荷重検出器１７は、ケース２
の自重による負荷が常時かからず又モータ自身の振動も
伝わらないので、電動テーブル１１によりケース２を前
方に送り研磨工具１を研磨面Ａに押し付けた時の真の押
付荷重のみを検出し得る。

【００１２】そして、前記荷重検出器１７は、軸受１８
を介して手動テーブル１９に搭載され、手動テーブル１
９はブラケット２０によりベース板１２に固定されてケ
ース２と共に前後に移動し得るようになっている。

【００１３】また、ケース２の背面に荷重検出器１７の
球軸受１６が全て均一に当たるように、軸受１８による
荷重検出器１７の傾斜や手動テーブル１９による前後の
送りが微妙に調整可能となっている。更に、先端部のフ
ランジ面が球軸受１６により自在の角度になる構造のボ
ルト２１を荷重検出器１７の背面４箇所に当てて固定す
るようにもなっている。

【００１４】このように構成されるため、研磨作業は、
先ず、電動テーブル１１をストロークの中央位置に位置
決めし、マニプレータ１５により研磨工具１を研磨面Ａ
の直近に移動位置決めする。

【００１５】次に、サーボモータ６によりベルト８を駆
動し、研磨工具１を回転させる。研磨工具１の回転が所
定の回転数（例えば２０００ｒｐｍ）に到達したら、電
動テーブル１１を前進させ、研磨工具１を研磨面Ａに押
し当てていき、荷重検出器１７により押付荷重をリアル
タイムで検出する。

【００１６】そして、押付荷重が所定の荷重（例えば３
０Kgｆ）に到達したら、電動テーブル１１の送りを止
め、ワーク（被研磨材）又は研磨工具１を研磨方向に移
動させて研磨していく。

【００１７】この際、研磨面Ａに凹凸或いはワークが円
筒の場合、位置ずれによる研磨面の前後の偏心がある場
合、研磨工具１の押付荷重が増減するため、常に一定の
押付荷重となるように電動テーブル１１を前後に移動
し、位置決め制御する。

【００１８】この時、ワーク又は研磨工具１の研磨方向
への送り速度と電動テーブル１１の前後の送り速度の関
係は、倣いがスムーズにいくように各々最適な速度とす
る。

【００１９】更に、上記の場合、負荷の変化により研磨
工具１の回転数も変化するため、常に一定の回転数とな
るようにサーボモータ６の回転数を制御する。

【００２０】また、研磨工具１は時間と共に研磨材が減
少し、外径が小さくなっていき、研磨面Ａへの接触面の
周速度も減少していくため、電動テーブル１１の初期の
基準位置からの移動しろ（初期の所定の押付荷重に達す
る位置から次に同じ研磨箇所に来たときに所定の押付荷
重に達する位置までの）、即ち研磨工具１の減りしろか
ら外径を求め、更に周速度を求め、常に一定の回転数と
なるようにサーボモータ６の回転数を制御することも可
能である。

【００２１】また、本実施例では、スライド２２により
ケース２と軸受１３の取合位置を移動してケース２の重
心をずらせるようにしたので、研磨面Ａに対して研磨工
具１の当てる角度θ１を任意に変えることができる。

【００２２】この場合、ケース２の背面と荷重検出器１
７とが角度θ１を持って離れるが、軸受１３で荷重検出
器１７を角度θ１傾け、ボルト２１により突っ張って固
定し、この状態で手動テーブル１９により荷重検出器１
７を前方に移動させ、球軸受１６をケース２の背面に均
一に接触させればよい。なお、球軸受１６は、ケース２
の傾斜角度によりまた、研磨中に反力でケース２が前後
することにより、ケース２の背面に対する荷重検出器１
７の接触位置が上下に変わるため、ケース２と荷重検出
器１７の接触面積を小さくしかつ、無理な力がかからな
いようにケース２の背面で摺動しながら荷重検出器１７
に押付力を伝達させるために設けられている。

【００２３】更に、本実施例では、ブラケット１４がマ
ニプレータ１５の軸中心に旋回可能に設けられているの
で、図３に示すように、ケース２を左右方向に傾けるこ
とで、研磨工具１を研磨方向に平行状態から傾斜状態ま
で任意の角度θ２で当てることができる。

【００２４】このようにして、ケース２を前後及び左右
に傾斜させることで、研磨面Ａの仕上がり状態を向上さ
せるための研磨条件範囲が広くなる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、研
磨工具の回転数制御が可能な電動モータと押付荷重のみ
検出できる荷重検出器と常に押付荷重が一定となるよう
に研磨ヘッドを移動位置決めできる電動テーブルとこの
電動テーブルを搭載するマニプレータとを設けたので、
従来、熟練作業者のノウハウにより困難であった研磨作
業の自動化が可能となり、工数削減が図れると共に、常
に均一な研磨面が得られ、仕上がり精度，品質の向上が
図れる。また、研磨ヘッドの重心位置をずらす機構を設
けた場合は、研磨工具を研磨面に対して色々な姿勢で当
てることができるので、前記品質の向上をさらに助長す
ると共に汎用性が高まる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る研磨装置の側面図であ
る。

【図２】図１の前後方向の傾斜姿勢側面図である。

【図３】図１の左右方向の傾斜姿勢正面図である。

【符号の説明】

１ 研磨工具 ２ ケース ３ 軸受 ４ 回転軸 ５，７ プーリ ６ サーボモータ ８ ベルト １１ 電動モータ １３ 軸受 １５ マニプレータ １７ 荷重検出器 １８ 軸受 １９ 手動テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 段林 勝治 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 岡田 孝哉 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１ 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケース内に回転数可変モータを内蔵し工
   具取付軸を突出させた研磨ヘッドと、ベース板を介して
   前記研磨ヘッドを傾動自在に吊下げ支持する電動テーブ
   ルと、前記ベース板に位置調整機構を介して垂下支持さ
   れ前記研磨ヘッドのケースの背面に接触する荷重検出器
   と、前記電動テーブルを把持するマニプレータと、前記
   研磨ヘッドの工具取付軸に脱着自在に取着される研磨工
   具とを有することを特徴とする研磨装置。
2. 【請求項２】 前記ベース板に支持される前記研磨ヘッ
   ドの支持部にスライド機構を介装し、前記ベース板に対
   する前記研磨ヘッドの重心位置を可変にしたことを特徴
   とする請求項１記載の研磨装置。