JPH09109011A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形型のパーティングラインによる突部が残
りかつ丸みのある表面形状を有するワークの表面研磨と
突部の研削のような複合加工を１台で可能とする。 【解決手段】 フレーム１０の上部に配した電動モータ
１１により回転駆動する大径のプーリ１２と、フレーム
１０の下方に回転可能に軸支したシャフト１３に取り付
けた揺動アーム１４の両端の一対の小径のアイドルプー
リ２、２とに、無端の研磨ベルト１を掛け回してなる。
フレーム１０には、揺動アーム１４を揺動させる揺動装
置１６と、コンタクトホイール１７及びコンタクトホイ
ール１７のフローティング動作及びフローティングロッ
ク動作を行なうフローティング装置１８からなるコンタ
クトユニットと、装置全体を回動させるためのハンドル
１９及びギヤ装置２０を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は研摩装置に関し、特
に揺動ヘッド及びコンタクトホイールを備える研摩装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】多品種
のワーク（被研磨物）を加工する研磨装置であって、図
１０に示すように無端の研磨ベルト１を一対のアイドル
プーリ２、２と図示せぬ駆動プーリとに掛け回して研磨
ヘッドを構成する装置の場合、図示のような丸みを有す
る表面形状のワーク３を加工するときには、アイドルプ
ーリ２、２の位置を可変させて両アイドルプーリ２、２
の間の研磨ベルト１を図中の矢印のように揺動させてい
る。

【０００３】上述のように研磨ベルト１を揺動させる装
置は揺動ヘッドと称されるが、従来の揺動ヘッドでは、
研磨ベルト１の揺動角度が小さいと図中符号Ａで示す部
分が削れず、また揺動角度が大きすぎると図中符号Ｂで
示す部分まで削れてしまう。

【０００４】また例えば、図１１に示すように鋳造等で
成形したため、型のパーティングラインに対応するよう
な突部４を有する丸みのある表面形状のワーク５の場
合、研磨ベルト１が突部４以外の部分にも同時に当たる
ため、揺動ヘッドだけでは突部４付近（図１１（Ａ）中
の矢印Ｘで示す部分等）が十分に研磨しきれず、図１１
（Ｂ）のように突部の残部４ａが残ってしまうことがあ
る。一方、この突部４付近も十分に研磨しようとする
と、突部４付近以外の部分を研磨しすぎて削ってしまう
恐れがある。そのため従来では、揺動ヘッドとコンタク
トホイール付きヘッドを別々に用意し、最初に突部４と
その付近だけをコンタクトホイールで削っておき、その
後揺動ヘッドにより研磨ベルト１を揺動させて研磨する
ようにしている。

【０００５】このような加工作業形態をとると、揺動ヘ
ッドだけを用いる場合の上述の問題は解決できるもの
の、ヘッドが複数必要になる。例えばロボットでワーク
をハンドリングする研磨システムの場合では、ロボット
の周囲のヘッド数が増えると、配管、配線、集塵ダクト
等を複雑に配置せざるを得ず、スペースがとられ、ロボ
ットに近づいて行うティーチングの作業性が低下すると
いう問題が生じる。またロボットの動作範囲制限により
１台のロボットの回りに配置できるヘッド数に制限があ
るため、複数ヘッド化するためにロボットの台数を増や
さなくてはならない等の状態になり、ロボットの台数を
増やせば、広い設置スペース、作業スペースが必要にな
るという問題も生じる。さらには、ロボットと複数のヘ
ッドからなるロボットセル間でのワーク搬送ラインに制
限が生じたり、揺動ヘッドとコンタクトホイール付きの
研磨ヘッド間等でのワーク搬送に時間が掛かったりして
タクトが長くなってしまい、それらの要因が製品コスト
を高めてしまうという新たな問題も生じている。

【０００６】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なしたもので、丸み形状のワーク等、特に成形型のパー
ティングラインによる突部が残るようなワークを複合加
工する等の種々の加工が１台で可能であり、またいろい
ろな形状のワークに対応可能で多品種加工ができ、さら
にタクトの短縮をも図れ、さらにはロボットとの組み合
わせにより多数品種のワークのハンドリング、加工を容
易に行える研磨装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のうち請求項１に
係る研磨装置は、上記目的を達成するために、長手方向
中央部を回動可能に軸支した揺動アームと、該揺動アー
ムの揺動を駆動する揺動駆動手段とからなる揺動装置を
備え、上記揺動アームの両端に研磨ベルトを掛け回す一
対のプーリを取り付け、上記揺動駆動手段により上記揺
動アームを揺動させつつ上記一対のプーリ間で上記研磨
ベルトによりワークの表面を研磨、研削する研磨装置に
おいて、上記一対のプーリ間に上記ワークの表面形状に
応じてフローティング可能にコンタクトホイールを配し
たことを特徴とする。

【０００８】請求項２に係る研磨装置は、上記コンタク
トホイールと対向配置するワークを把持する多関節型ロ
ボットを含み、上記ワークを加工するためのティーチン
グデータに基づいて上記ワークをハンドリングすること
を特徴とする。

【０００９】請求項３に係る研磨装置は、上記揺動駆動
手段が、回転駆動源と、該回転駆動源の出力軸と上記揺
動アームを軸支する回転軸との間に介在して上記揺動ア
ームの揺動角度を可変とする揺動機構とからなり、該揺
動機構が、上記回転駆動源の回転出力軸に偏心量を変更
可能に取り付けた偏心アームと、上記揺動アームを軸支
する回転軸端に設けたレバーと、これら偏心アームとレ
バーとの間を連結する連結部材とからなることを特徴と
する。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明に係る研磨装置の実施
の形態を図面を参照して説明する。なお以下では先に説
明した従来の例と共通する要素には共通する符号を付し
て説明する。

【００１１】図１は本発明に係る研磨装置の第１の実施
形態を示す正面図、図２は同一部を破断して示す側面
図、図３は同背面図である。なお本実施形態の研磨装置
は、ロボットにワークを持たせて加工するシステムに用
いるものには限定されない。

【００１２】本実施形態の研磨装置は、概略的には、フ
レーム１０の上部に配した電動モータ１１により回転駆
動する大径のプーリ１２と、フレーム１０の下方に回転
可能に軸支したシャフト１３に取り付けた揺動アーム１
４の両端の一対の小径のアイドルプーリ２、２とに、無
端の研磨ベルト１を掛け回してなるものである。フレー
ム１０にはさらに、揺動アーム１４を揺動させる揺動装
置１６と、コンタクトホイール１７及びコンタクトホイ
ール１７のフローティング動作及びフローティングロッ
ク動作を行なうフローティング装置１８からなるコンタ
クトユニットと、装置全体を回動させるためのハンドル
１９及びギヤ装置２０を備えている。なお図中２１は電
動モータ１１と大径のプーリ１２の間に介在する回転伝
達用のアイドルプーリである。

【００１３】揺動装置１６は、詳細には図３に示すよう
に、長手方向中央部を回動可能に軸支した上述の揺動ア
ーム１４と、この揺動アーム１４を揺動駆動する揺動駆
動手段とからなる。揺動駆動手段は、ギアモータ２２
と、ギアモータ２２の出力軸と揺動アーム１４を軸支し
たシャフト１３との間に介在する揺動機構とから構成し
てあり、揺動機構は、いわゆるてこクランク機構を構成
するもので、ギアモータ２２の出力軸に偏心量を変更可
能に取り付けた偏心アーム２３と、シャフト１３の一端
に設けたレバー２４と、これら偏心アーム２３とレバー
２４とを連結するコネクティングロッド２５とからな
る。

【００１４】この揺動装置１６は、ギアモータ２２で偏
心アーム２３を回転させ、この回転をコネクティングロ
ッド２５によりレバー２４に伝達し、レバー２４を図３
中の紙面垂直方向（図１（Ｂ）中の左右方向）に揺動さ
せ、この揺動をシャフト１３を介して揺動アーム１４に
伝達し、揺動アーム１４も揺動するようになっている。
偏心アーム２３は、コネクティングロッド２５を連結し
た軸２６に掛けたナット２７をゆるめ、ギアモータ２２
の出力軸に固定するためのボルト２８を回転させれば偏
心量を変えることができ、揺動アーム１４の揺動角度を
変更することができる。

【００１５】なおインバーターでギアモータ１の回転速
度を可変としておけば、揺動アーム１４の揺動速度も可
変できる。また揺動させないときは、ギアモータ２２を
停止し、図４に示すように、シャフト１３に固定したリ
ング２９にピン３０を通すことにより揺動アーム１４を
固定すればよい。また、ハンドル１９によりシャフト１
３を回転させ、装置全体を所望の向き、例えば水平、垂
直、あるいは斜め方向に向けたりすることもできる。

【００１６】コンタクトホイール１７及びフローティン
グ装置１８からなるコンタクトユニットは、研磨ベルト
１の内側で小径のアイドルプーリ１７、１７間に位置す
る。図５はその正面図（Ａ）、同部分破断側面図
（Ｂ）、同部分破断底面図（Ｃ）である。なお図５
（Ｃ）は、図５（Ｂ）中のＣ−Ｃ線より図中上方を見て
示してあり、コンタクトホイール１７等の図示は省略し
てある。また図６は、フローティング装置に採用したリ
ンク機構のスケルトン図である。

【００１７】フローティング装置１８は、研磨装置のフ
レーム１０に取り外し可能に取り付けたベース３１と、
このベース３１上に図中上下方向で摺動可能に取り付け
たスライダ３２と、スライダ３２上に設けた低摩擦タイ
プのエアシリンダ３３と、スライダ３２上に固定した取
り付けプレート３４の下端にワークに相対するように軸
支したコンタクトホイール１７と、そして同じくスライ
ダ３２上に設けたフローティングロック装置３５とから
構成してある。

【００１８】フローティングロック装置３５は、スライ
ダ３２上に設けたプレート３６、スライダ３２やプレー
ト３６を跨いでベース３１上に固定した門字状のフレー
ム３７、フレーム３７上に設けたエアシリンダ３８、エ
アシリンダ３８のロッド端に回動可能に連結した一対の
第１リンク３９、第１リンク３９の両端に回動可能に連
結した第２リンク４０、４０及び各第２リンク４０に回
動可能に連結した偏心カム４１、４１からなる。

【００１９】プレート３６は、スライダ３２の動きによ
ってコンタクトホイール１７のフローティング動作に連
動する。第２リンク４０及び偏心カム４１は、図５
（Ｃ）及び図６に示すようにプレート３６を挟んで対向
するようにそれぞれ一対ずつ設けてあり、偏心カム４
１、４１の間にプレート３６を挟めるようになってい
る。偏心カム４１の回転軸４１ａはプレート３６に固定
してある。なお図５（Ｃ）中のボルト４２は、プレート
３６を挟んでいないときに偏心カム４１、４１が回転し
ないように、第１リンク３９を水平に保持するためのも
のである。また図５（Ｂ）中の４３はストップボルト
で、ベース３１の下端にコンタクトホイール１７のフロ
ーティング動作の最大位置を補助的に規制するストッパ
ーとして設けてある。

【００２０】なお上述のフローティング装置１８に含ま
れるエアシリンダ３３、３８については、適宜の応答作
動を行なえるものであれば、油圧駆動機器や電動機器を
用いてもよい。

【００２１】次に図７をも参照して本装置の動作を説明
する。本実施形態装置による加工形態には以下の（ａ）
〜（ｄ）の４通りである。 （ａ）：コンタクトユニットのスライダ３２ごとコンタ
クトホイール１７を下降させ、研磨ベルト１を介してワ
ーク５の突部４にコンタクトホイール１７を相対させ、
研磨ベルト１を揺動させて駆動し、コンタクトホイール
１７と相対する突部４を研削つつワークを研磨する。こ
のようにすると、コンタクトホイール１７と突部４の相
対により、突部４がよく研削されて削り残しがなくな
り、またワーク５を十分に研磨できる。 （ｂ）：コンタクトホイール１７を上昇させ、研磨ベル
ト１を揺動させて駆動し、従来と同様に研磨ベルト１の
みで丸みのある形状のワークを加工する。突部はないが
丸みのあるワークの場合にはこの方式が適する。 （ｃ）：コンタクトホイール１７を下降させ、研磨ベル
ト１は揺動させずに駆動し、研磨ベルト１を介してワー
クに相対させ、ワークのコンタクトホイール１７に相対
する部分を研削する。ワークの突部等のみを研磨、研削
する場合にはこの方式が適する。 （ｄ）：コンタクトホイール１７を上昇させ、研磨ベル
ト１は揺動させずに駆動してワークを加工する。ワーク
の平坦部分を研磨する場合にはこの方式が適する。

【００２２】なお上記（ａ）〜（ｄ）動作の説明は、図
示の例のように装置を直立させた状態についての説明と
したが、ハンドル１９の操作により装置全体を傾けたり
してその状態を変化させた場合には、コンタクトホイー
ル１７等の動作方向が、上下方向ではなく、左右方向や
前後方向等になることはいうまでもない。また上記の
（ｂ）、（ｄ）動作の場合は、ワークのハンドリングの
際にコンタクトホイールユニットがロボット等ワークの
把持手段と干渉するときは、コンタクトユニットを研磨
装置のフレーム１０から取り外しておけばよい。

【００２３】次にコンタクトホイールユニットのコンタ
クトホイール１７のフローティング動作、フローティン
グロック動作を詳細に説明する。基本的には、エアシリ
ンダ３３によりプレート３６を下方へ押圧付勢してコン
タクトホイール１７をフローティングさせるが、プレー
ト３６を対向する偏心カム４１、４１で両側から挟むこ
とにより、コンタクトホイール１７のフローティングを
ロックできるようになっている。

【００２４】偏心カム４１によるロックは、エアシリン
ダ３８で第１リンク３９の連結端側を押し下げ、左右の
第２リンク４０により偏心カム４１を固定の回転軸２３
ａの周りで回転させる。両側の偏心カム４１、４１が回
転すると偏心カム４１、４１間の距離が小さくなり、プ
レート３６が挟まれ、これだけの動作でコンタクトホイ
ール１７のフローティングがロックされる。取り付け誤
差等によりプレート３６の位置が偏心カム４１、４１間
の完全に中央でない場合も考えられるが、例えば図中左
側に少し寄っていても、まず図中左側の偏心カム４１が
プレート３６に接触し、その状態でプレート３６の左側
のリンク機構はそれ以上動かなくなる。ところがエアシ
リンダ３８によってさらに押されるため、第１リンク３
９は図中右側の第２リンク４０を押し下げるように傾い
てゆき、この傾き動作によって右側の偏心カム４１もプ
レート３６に当たる。これによって一対の偏心カム４
１、４１で両側からプレート３６を挟んでクランプする
ことができ、片側の偏心カム４１だけからプレート３６
に大きな力が加わることはない。また偏心カム４１がプ
レート３６をはさんでいるときに、プレート３６に加わ
る力は左右ほとんど等しいので、スライダ３２に無理な
力が加わらず、装置寿命が延びる。さらにエアシリンダ
５のストロークは小さくてよいので、エアシリンダ５に
エアを入れはじめてから偏心カム４１でプレート３６を
挟み、コンタクトホイール１７をロックするまでの時間
はごく短くて済む。なおロックの解除はエアシリンダ３
８で第１リンク３９を持ち上げ、第２リンク４０を介し
て偏心カム４１を逆方向へ回転させるだけでよい。

【００２５】フローティングのロックは、例えばワーク
の加工が終わる端部の直前位置で行ない、そこから先は
ワークの形状の大きな変化にコンタクトホイール１７を
追従させず、フローティングをコンタクトホイール１７
自体の弾性によるものだけにする。エアシリンダ３８の
動作に対する偏心カム４１の反応速度がリンク機構によ
り速いので、ロック位置はワークの端部にごく近いとこ
ろでよく、研摩加工の最後にワーク端部で生じやすいダ
レ等と称される削りすぎを確実に防止でき、ワークの仕
上がり品質を向上させることが可能である。

【００２６】図８は上述した第１の実施形態に係る装置
を研磨ヘッドとし、これに多関節型ロボット５０を組み
合わせてなる本発明の第２の実施形態に係る研磨装置を
示す側面図である。本実施形態では、ギヤ装置２０のハ
ンドル１９により研磨ヘッドを水平にし、コンタクトホ
イール１７にロボット５０のワーク把持部５１を対向さ
せて設置してある。ワーク５２はドアハンドルのような
複雑な曲面形状のものである。

【００２７】図９は第２実施形態における研磨加工状態
を示す斜視図である。ワーク５２の図示のような短軸、
長軸両方向にカーブしている部分を研磨加工するとき
は、ロボット５０によりワーク５２をそのティーチング
データに基づいて長軸方向のカーブに沿って図中矢印の
ように移動させながら、研磨ヘッド側で第１実施形態と
同様に揺動装置１６とフローティング装置１８を作動さ
せて短軸方向の丸みを有する曲面形状を加工し、全体と
しての形状に倣って研磨を行う。

【００２８】なお本実施形態の研磨ヘッドでもワーク５
２の加工箇所に対応させて先の実施形態において説明し
た４通りの動作形態を実施できる。また、コンタクトホ
イール１７の前進、後退のタイミングや、コンタクトホ
イール１７の押し付け力などの研磨ヘッド側の動作条件
の変更は、ワーク５２の３次元形状に応じて調整する
が、ロボット５０側でもハンドリング軌跡や動作タイミ
ングを容易に変更できるので、研磨ヘッド側、ロボット
側の条件変更を研磨装置全体として捉えて処理すればよ
い。

【００２９】

【発明の効果】請求項１に係る研磨装置は、以上説明し
てきたように、揺動アームの両端に設けた研磨ベルトを
掛け回す一対のプーリ間にワークの表面形状に応じてフ
ローティング可能にコンタクトホイールを配したので、
成形型のパーティングラインによる突部が残りかつ丸み
のある表面形状を有するワーク等に対して表面の研磨だ
けでなく突部の研削をも行なうような場合、従来のよう
に複数の加工装置を個別に稼働させて加工するのではな
く、表面の研磨と突部の研削のような複合加工が１台で
可能となり、加工タクトを短くできるだけでなく、種々
の形状のワークの研磨も行なえ、多品種加工ができるよ
うになるという効果がある。

【００３０】請求項２に係る研磨装置は、コンタクトホ
イールと対向配置するワークを把持する多関節型ロボッ
トによりティーチングデータに基づいてワークをハンド
リングするようにしたので、上記共通の効果に加え、従
来のような多工程、３次元形状のワークを加工する際の
機構の複雑化や加工可能品種の限定がなくなり、ロット
数が少なく品種が多いワークに対してもロボットのプロ
グラム、ティーチング内容の変更によって容易に対処で
きるようになるという効果がある。またロボットの周囲
に配置されるヘッドの数や配線、配管、集塵ダクト等設
備が少なくて済むので、必要スペースも小さくでき、ま
た周囲のロボットセルとの接続の自由度も増えるように
なるという効果もある。

【００３１】請求項３に係る研磨装置は、偏心量を変更
可能な偏心アームにより揺動アームの揺動角度を可変と
したので、上記共通の効果に加え、ワークの表面形状に
応じたさらに多様な加工が可能になるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る研磨装置の第１の実施形態を示す
正面図（Ａ）及び背面図（Ｂ）である。

【図２】同一部を破断して示す側面図である。

【図３】図１に示す揺動装置の拡大側面図である。

【図４】図３の揺動装置に設けた揺動アームを固定する
機構を示す底面図である。

【図５】コンタクトホイール及びフローティング装置か
らなるコンタクトユニットの正面図（Ａ）、部分破断側
面図（Ｂ）、部分破断底面図（Ｃ）である。

【図６】図５のコンタクトユニットで採用したリンク機
構のスケルトン図である。

【図７】図１〜図６に示す第１実施形態の動作を示す概
念図である。

【図８】本発明に係る研磨装置の第２の実施形態を示す
正面図（Ａ）及び背面図（Ｂ）である。

【図９】図８の実施形態における加工動作状態を示す斜
視図である。

【図１０】従来の揺動ヘッドのみの研磨装置による加工
を示す概念図である。

【図１１】図１０の研磨装置では加工が難しい例を示す
概念図（Ａ）及びその加工後のワークの形状を示す断面
図である。

【符号の説明】

１ 研磨ベルト ２ アイドルプーリ １０ フレーム １１ 電動モータ １２ プーリ １３ シャフト １４ 揺動アーム １６ 揺動装置 １７ コンタクトホイール １８ フローティング装置 １９ ハンドル ２０ ギヤ装置 ２２ ギアモータ ２３ 偏心アーム ２４ レバー ２５ コネクティングロッド ２６ 軸 ３１ ベース ３２ スライダ ３３ エアシリンダ ３４ 取り付けプレート ３５ フローティングロック装置 ３６ プレート ３７ フレーム ３８ エアシリンダ ３９ 第１リンク ４０ 第２リンク ４１ 偏心カム ５０ 多関節型ロボット ５１ ワーク把持部 ５２ ワーク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長手方向中央部を回動可能に軸支した揺
   動アームと、該揺動アームの揺動を駆動する揺動駆動手
   段とからなる揺動装置を備え、上記揺動アームの両端に
   研磨ベルトを掛け回す一対のプーリを取り付け、上記揺
   動駆動手段により上記揺動アームを揺動させつつ上記一
   対のプーリ間で上記研磨ベルトによりワークの表面を研
   磨、研削する研磨装置において、上記一対のプーリ間に
   上記ワークの表面形状に応じてフローティング可能にコ
   ンタクトホイールを配したことを特徴とする研磨装置。
2. 【請求項２】 上記コンタクトホイールと対向配置する
   ワークを把持する多関節型ロボットを含み、上記ワーク
   を加工するためのティーチングデータに基づいて上記ワ
   ークをハンドリングすることを特徴とする請求項１の研
   磨装置。
3. 【請求項３】 上記揺動駆動手段が、回転駆動源と、該
   回転駆動源の出力軸と上記揺動アームを軸支する回転軸
   との間に介在して上記揺動アームの揺動角度を可変とす
   る揺動機構とからなり、該揺動機構が、上記回転駆動源
   の回転出力軸に偏心量を変更可能に取り付けた偏心アー
   ムと、上記揺動アームを軸支する回転軸端に設けたレバ
   ーと、これら偏心アームとレバーとの間を連結する連結
   部材とからなることを特徴とする請求項１または２の研
   磨装置。