JPH0866864A - 研磨装置の定圧押当て機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】熟練者を必要とせず、複雑な形状のワークに対
してもその形状に自動追随して研磨作業をすることがで
きる研磨装置を提供する。 【構成】第１支持枠１に回転自在に支持された回転ロー
ラ２と、前記第１支持枠１を回動自在に支持する第２支
持枠３と、この第２支持枠３を進退自在に支持する支持
腕４と、この支持腕４に接続され支持腕４に特定の押圧
力を与える押圧手段５と、前記回転ローラ２に接触する
よう配置されたエンドレスの研磨ベルト６とを備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属、木材、プラスチ
ック等の外面を研磨加工する研磨装置の定圧押当て機構
に係り、特に複雑な形状のワークにも適応する形状追従
性のある形式のものに関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のように、多くの工業製品には研磨
工程が不可欠である。この研磨の程度は製品によって異
なるが、従来は訓練した熟練工により行わざるを得なか
った。即ち、板のような極めて単純な形状であれば、機
械による自動化も比較的容易であるが、実際の製品は三
次元的に複雑な形状をなしており、このような製品の研
磨作業の機械化は困難である。

【０００３】しかし、この研磨作業には飛散物が伴うこ
とから健康上の問題があるとともに、回転機械を取り扱
うことから事故の危険性もあり、作業環境としてはおよ
そ今日的でない状況が続いている。

【０００４】そこで研磨の自動化が望まれるわけである
が、研磨という特殊性から解決すべき問題が指摘されて
いた。それは研磨材（ディスクやベルト）を被研磨物
（ワーク）に一定圧を加えつつ押圧することである。こ
のことは容易なようであるが、極めて微妙な加減が必要
である。即ち、研磨に進行に伴って研磨材とワークとの
間に空隙を生ずるが、この空隙変化を埋めるように迅速
に、かつ所定の面圧を維持するように研磨材を進行させ
る必要がある。

【０００５】このような問題を解決し、作業環境の改善
を図るため本出願人は、図５に示すような、実開平２−
１５０１４１号公報に記載の装置を提案した。図５に示
す装置を簡単に説明すると、基台１１からアーム１０を
回動可能に軸支し、このアーム１０の中途に空気圧式バ
ネ機構１２の一端を接続し、空気圧式バネ機構１２の他
端を前記基台１１に接続してある。

【０００６】一方、前記アーム１０の先端には研磨部１
３が設けられ、この研磨部１３をワーク１４に接触させ
てワーク１４の研磨を行う。前記研磨部１３は、駆動用
プーリ１４とコンタクトホイール１５との間にコンタク
トベルト１６を張架するとともに、駆動用プーリ１４と
コンタクトホイール１５との夫々の軸を支持する部材か
らエアシリンダ１８を介してプーリ１７を支持せしめ、
このプーリ１７と前記コンタクトベルト１６の外周にエ
ンドレス研磨材ベルト１８が張架されている。

【０００７】このような構成とすることにより、前記研
磨部１３は空気圧式バネ機構１２により弾力に支持さ
れ、ワーク１４を矢示Ｆ方向から押し付けるだけで常に
適正な押圧力で研磨作業を行うことができるようになっ
た。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たものにおいては、凹凸のある面に対して均一な研磨作
業を行えるという利点はあるものの、ワーク面が傾斜面
をもっている等の複雑な形状のワークに対しては省力化
に限界があった。即ち、複雑な形状のワークに対して使
用する場合にはワークを三次元的に動かし乍ら研磨作業
を行う必要があるが、上記の従来装置では、特に研磨部
に対して角度が変化する面を研磨することはほとんど不
可能であった。

【０００９】したがって、複雑な形状のワークの研磨
は、結局のところ熟練作業者の技術でワークを微妙に動
かす必要があり、根本的な自動化には至らなかった。な
お、今日ではロボット技術が進み、これを駆使すること
で複雑な研磨作業にもかなり対応し得るが、実際には多
数軸の高価なロボットが必要となり、コスト的な観点か
ら好ましくない。

【００１０】そればかりでなく、研磨において要求され
る、微妙な調整の下で常に所定範囲の定圧接で実施され
るべきという条件を、ロボットで達成するのは困難であ
り、大規模で高価なシステムとなってしまう。

【００１１】さらに小規模な実施で、熟練作業者の補
助、或いは代替用として使用するには、高価で大型なも
のは不向きであり現実的でない。本発明は前記事項に鑑
みてなされたもので、熟練者でなくても複雑な形状のワ
ークの研磨作業をすることができ、構造も簡単な研磨装
置を提供することを主たる技術的課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は前記技術的課題
を解決するために、以下のような構成とした。即ち、第
１支持枠１に回転自在に支持され、かつ研磨ベルトに接
触して回転する回転ローラ２と、前記第１支持枠１を回
動自在に支持する第２支持枠３と、この第２支持枠３を
進退自在に支持する支持腕４と、この支持腕４に接続さ
れ支持腕４に特定の押圧力を与える押圧手段５と、を備
えていることを技術的手段とする。 （回転ローラ）回転ローラ２は円筒形で、金属、合成樹
脂等からなるものとすることができる。そのベルトが接
する外周面には、ゴム、スポンジ等の弾性体を巻着する
ことができる。このようにすれば、小さなワークの凹凸
や押圧力の変化、及び回転ローラ、ベルト、研磨作用に
より発生する振動を回転ローラ自体で直ちに吸収でき
る。

【００１３】この回転ローラ２に接触する研磨ベルト
は、その表面に研磨材（砥粒）を塗（接）着して固定し
た可撓性材料からなるエンドレスベルトが使用できる。
これは公知のものを、ワークの状態に応じて種々選択し
て使用すればよい。

【００１４】なお、この研磨ベルトを支持し回転させる
機構は種々のものを選択することができ、例えば、回転
ローラ２の左右にプーリ２０、２２を配置し、さらにこ
のプーリ２０、２２のそれぞれと結ぶ線が二等辺三角形
となる位置に調整プーリ２１を配置し、本装置を研磨ベ
ルト６の内側に位置させた構成とすることができる。こ
のようにすれば、最も小型で効率的で、各構成部分の調
整がし易い研磨装置を構成することができる。 （押圧手段）押圧手段５としては例えば、ゴム、合成樹
脂、無機物、複合材料、空気、磁気、重力等を利用した
ものとすることができる。具体的には圧縮コイルスプリ
ング、引っ張りコイルスプリングのような機械的バネ、
あるいは、シリンダまたはベローを利用した気体圧力弾
性を利用したエアスプリングを例示することができる。
エアスプリングとしては特許第５８２３３３号に示され
ている商標名「ベロフラムシリンダ」のように、微小な
気体圧力変化によって円滑な変位が得られるようなもの
が望ましい。

【００１５】なお、前記コイルスプリングに代えてリー
フスプリングやトーションバーを使用することができる
のは勿論である。さらにこれとは別に、エアプランジャ
のようなピストン類を使用していもよい。

【００１６】前記押圧手段の特性として重要なのは、定
圧性、即ち、そのストロークの全域にわたって押圧力が
変化しないことである。この押圧力はワークの種類ある
いは研磨処理の段階によって異なるが、機械式のスプリ
ングのようにそのイニシャルが固定的なものであっても
よいし、エア式のように外部からの圧力注入によってそ
のイニシャルを可変できるものであってもよい。特にイ
ニシャルを可変できるものは様々なワークや、その処理
段階に対応することができる。

【００１７】

【作用】請求項１の構成において、回転ローラ２は第１
支持枠１と第２支持枠３により、首振りが可能に支持さ
れている。この首振り角度は強制的に設定されるもので
はなく、ワークの研磨ベルト６への押圧角度によって最
も抵抗の少ない位置に自動セットされる。

【００１８】そして、前記第２支持枠３は支持腕４によ
って進退自在に支持されており、支持腕４に接続された
押圧手段５によって、所定のコンプライアンスで保持さ
れている。

【００１９】研磨ベルト６は回転ローラ２の外周に接し
て回転し、ワークを研磨ベルト６に接触させて研磨を行
う。このときワークは、回転ローラ２が存在する部分に
押圧してもよいし、あるいは、回転ローラ２が存在しな
い部分、即ち、研磨ベルト６が回転ローラ２から離れて
いる部分に押圧してもよい。

【００２０】研磨の進行に伴ってワークの位置が変化す
ると、前記回転ローラ２はワークの研磨面に沿って自動
的に首を振り、進退する。よってワーク面が傾いても、
また傾き角が変化しても、常に適正な位置と押圧力で研
磨をさせることができる。このような作動は、熟練職人
の作業を代替するものであり、ロボット等の制御装置
で、微妙な動きを制御しきれずにワークの形状を損なう
事態を招くことがない。

【００２１】なお、請求項２の構成では、押圧手段５が
支持腕４に一定圧を与える定圧のバネを備えているた
め、研磨ベルト６のワークへの押圧力を一定化する作用
がある。また、請求項３の構成では、前記押圧手段５が
エアプランジャであるため、応力に対する反発力（ばね
定数）を容易に可変することも可能となる。

【００２２】

【実施例】本発明の第１実施例を図１ないし図４に基づ
いて説明する。この研磨装置は、図２に示すように、Ｘ
Ｙテーブル８により二次元面で移動可能に支持せしめた
ワーク７に対して研磨作業を行うためのものである。研
磨装置は基台９上に構成されている。

【００２３】この基台９上にはスライド基台４ａが設け
られており、このスライド基台４ａ内に支持腕４がスラ
イド自在に貫通せしめてある。この支持腕４の先端には
第２支持枠３が取り付けられている。前記支持枠３は２
本の平行な腕（サポートアーム）３ａを備えている。そ
してこの腕３ａの間に、四角の枠型に形成した第１支持
枠（プーリーホルダ）１を軸支してある。この軸支は水
平方向でなされており、第１支持枠１は矢示Ｇ方向に縦
振り可能に支持されている。

【００２４】前記第１支持枠１内には回転ローラ（バッ
クアッププーリ）２が回転自在に支持されている。この
回転ローラ２は、前記軸支方向とは直角な軸１ａによっ
て支持されており、矢示Ｈ方向に回転可能となってい
る。

【００２５】前記支持腕４の基端には、支持腕４に特定
の押圧力を与える押圧手段５が接続されている。この押
圧手段５にはエアスプリングが用いられている。この押
圧手段５は、ストロークの全域にわたって押圧力が変化
しないものである。内部には空気でダンピングされたピ
ストン（図示せず）が内装されており、このピストンが
前記支持腕４に接続されている。前記押圧手段５は取り
付けアングル５ａによって基台９に取り付けられてい
る。

【００２６】前記回転ローラ２の左右にはドライブプー
リ２０とアイドルプーリ２２が配置されている。そし
て、このドライブプーリ２０とアイドルプーリ２２と結
ぶ線が二等辺三角形となる位置に調整プーリ２１が配置
されている。

【００２７】前記ドライブプーリ２０、アイドルプーリ
２２、調整プーリ２１及び回転ローラ２の外周部分には
エンドレスの研磨ベルト６が張設されている。前記調整
プーリ２１はスライドするようになっており、研磨ベル
ト６の緊張度を調節することができるようになってい
る。

【００２８】前記回転ローラ２は、前記ドライブプーリ
２０とアイドルプーリ２２とを結ぶ線より突出させてあ
り、図２に示すように、研磨ベルト６を介してワーク７
が押圧されたときに後退可能となっている。前記ドライ
ブプーリ２０には駆動モータ（図示せず）が接続されて
おり、研磨ベルト６を矢示Ｉ方向に回転させることがで
きるように構成されている。

【００２９】前記回転ローラ２は第１支持枠１と第２支
持枠３により、首振りが可能に支持されているが、この
首振り角度は強制的に設定されるものではなく、ワーク
７の研磨ベルト６への押圧角度によって最も抵抗の少な
い位置に自動セットされる。

【００３０】前記した構成において、研磨作業を行うに
際しては、研磨ベルト６を回転させた状態で、ワーク７
を研磨ベルト６に接触させて研磨を行う。このときワー
クは図２に示すように、回転ローラ２が存在する部分に
押圧してもよいし、あるいは、回転ローラ２が存在しな
い部分、即ち、研磨ベルト６が回転ローラ２から離れて
いる部分Ｂに押圧してもよい。

【００３１】前記回転ローラ２は図３に示すように、ワ
ーク７の研磨面に密接して回転する。ここで研磨に進行
に伴ってワーク７の位置を変えると、前記回転ローラ２
はワークの研磨面に沿って自動的に首を振り、図４に示
すように、別の研磨位置において適正な押圧力で研磨が
行われる。

【００３２】また、ワークを動かしつつ研磨作業を行う
ため、自動化をするにはワークを直行移動させたり、あ
るいは回転さえる装置と組み合わせる。ワークを二次元
（Ｘ，Ｙ）方向で移動可能にするには、サーボモータ等
によりＸ，Ｙ方向に移動可能なテーブルを使用すること
ができる。なお、ワークの形状によっては二次元移動だ
けでは対応できない場合もあるため、Ｚ方向を加えた三
次元移動テーブルを使用することもできる。いずれにし
ても多軸ロボットと比較すれば、複雑な制御装置を排
し、極めて低コストの移動テーブルを利用することがで
きる。

【００３３】以上要するに、複雑な形状のワークに対し
て前記回転ローラ２が自在に首振り、及び後退前進をし
てその形状に追随するため、種々の角度の面を有する形
状のワークの研磨作業であっても、その大部分を自動化
することが可能となり、熟練者を最終仕上げ等のみに投
入することが可能となる。したがって、作業環境を大幅
に改善することができるとともに、作業能率も向上しコ
ストダウンをも図ることができた。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、回転ローラが自在に動
いてワークの形状に追随するように構成したので、熟練
者でなくても、複雑な形状のワークに対してその形状を
損なうことなく研磨作業をさせることができる。

【００３５】また簡単なワークの保持装置と組み合わせ
れば、その作業の自動化が実現できる。この場合、ロボ
ットを使用する場合に比較して非常に低コストであるた
め、比較的小規模な作業においても実施が容易である。
すなわち、複雑な制御装置や機械を省略できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置の要部の斜視図である。

【図２】本発明の装置の平面図である。

【図３】本発明の装置の作動状態を示す側面図である。

【図４】本発明の装置の図２とは別な研磨位置での作動
状態を示す側面図である。

【図５】従来の研磨装置を示す装置全体の側面図であ
る。

【符号の説明】

１・・第１支持枠、 ２・・回転ローラ、 ３・・第２支持枠、 ４・・支持腕、 ５・・押圧手段、 ６・・研磨ベルト。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１支持枠１に回転自在に支持され、かつ
   研磨ベルトに接触して回転する回転ローラ２と、前記第
   １支持枠１を回動自在に支持する第２支持枠３と、この
   第２支持枠３を進退自在に支持する支持腕４と、この支
   持腕４に接続され支持腕４に特定の押圧力を与える押圧
   手段５と、を備えていることを特徴とする研磨装置の定
   圧押当て機構。
2. 【請求項２】前記押圧手段が前記支持腕に一定圧を与え
   る定圧のバネを備えていることを特徴とする請求項１記
   載の研磨装置の定圧押当て機構。
3. 【請求項３】前記押圧手段がエアプランジャであること
   を特徴とする請求項１記載の研磨装置の定圧押当て機
   構。