JPS6165762A - 板状体の端面研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は仮ガラス等の端面研磨装置に関する。

〔従来の技術〕

種々の形状、例えば長方形、台形、扇形などの板ガラス
を大根ガラスから切出してその端面を研磨（糸面取り、
平坦削り、蒲鉾剤、艶出しなど）する工程においては、
従来では、作業者が高速回転する研磨ホイールを切出さ
れた板ガラスの端面に当てて研磨を行っていた。板ガラ
スは回転台の上に吸着固定されていて、一定の低速度で
回転され、一方、駆動モータ及び研磨ホイールを含む研
磨ユニットはガラス端面方向に水平回動可能にしたスイ
ングアームによって支持されている。端面研磨作業はス
イングアームに連なる取手を押して研摩方向を低速回転
するガラス板の端面に押付けることによって行われる。

従って従来の研磨工程では、手作業が介在し、研磨圧が
一定にならない上、板ガラスの回転速度が一定であれば
その端面の周速度がガラスの輪郭に対応して変化するの
で、研磨速度が一定にならずに研磨しるにばらつきが生
じ易い問題があった。

特に自動車のフロントガラスのような複雑な異形板ガラ
スの端面を均一に面取りするには高度な熟連作業が必要
とされていた。また研磨開始点において研磨ホイールを
ガラス端面に急激に押付けたたために、ガラスが破損す
ることもあった。

人手を省くために、研磨ユニットを仮ガラスの中心に対
して放射方向に延びる軌道枠に取付けて、移動可能にし
、研磨ホイールをガラス外周に沿って周回運動させなが
ら自動研磨する装置が提案されている（実開昭５８−１
５４０４４号）。しかしこの装置は、ガラス端面に対す
る研磨ホイール周回速度を手動で調整して均一な研磨し
るが得られるようにしているので、上述の問題を完全に
解消しているわけではなく、人手が介在することによる
研磨しろのばらつきが避けられない。

また直交座標系のＸ−Ｙ軸に沿って移動できるようにし
た研磨ユニットを用い、数値制御データでもって仮ガラ
スの輪郭端面を研磨するようにした研磨装置も提案され
ている（特開昭５９−３７０４０号）。この研磨装置に
よれば、研磨ホイールの研磨速度（輪郭トレース速度）
を仮ガラスの外形とは無関係に一定にすることができる
が、ＮＣ工作機械並方の複雑で大規模な装置となり、高
価で占有面積が大きい。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は上述の問題にかんがみ、簡易な構成で研磨速度
を自動調整することができ、従って一定研磨しるが得ら
れる研磨装置を従供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の端面研磨装置は、端面研磨すべき板状体の輪郭
に沿って研磨工具（実施例の研磨ホイール４）を位置制
御する輪郭トレース手段を具備している。この輪郭トレ
ース手段は、一関節形の水平回動アーム（，６０，６２
）を備え、アーム基端部分の第１軸（θ１）及び関節部
分の第２軸（θ２）についての数値制御によって上記研
磨工具を位置制御するように成されている。更に、上記
水平回動アームの先端には研磨工具を板状体端面のほぼ
法線方向に押付けるための研磨圧を作用させる第３軸（
θ３）を備えている。そして上記研磨圧を発生させる加
圧手段（実施例の空圧シリンダ７）は上記板状体の輪郭
に対応させて予め記憶した研磨圧データに基いて制御さ
れている。

〔作　用〕

この構成により、板状体の輪郭に沿って研磨工具の速度
制御及び研磨圧制御をしながら端面研磨することが可能
となるので、簡単な装置で、端面の輪郭外形に影響され
ずに一定研磨しろの自動研磨を行うことができる。

〔実施例〕

以下本発明を実施例に基いて説明する。

第１図は本発明を適用した研磨装置の平面図で、第２図
、第３図は側面図である。この実施例では、端面が研磨
される仮ガラス１は、自動車のフロントガラスとして用
いられるものである。この十反ガラス１は、一対の吸盤
２ａ、　　２ｂを備える基台３に水平に支持され、その
端面に回転する研磨ホイール４を押し付けて外周囲をト
レースすることにより端面研磨（面取り等）が行われる
。

研磨ホイール４及びその駆動モータ等から成る研磨ユニ
ット５はＩ関節の水平回動アームを備える作業ロボット
６によって仮ガラス１の外形輪郭に沿って移動される。

外形輪郭データは、模範形の端面を周回トレースして数
値制御（Ｎ　Ｃ）データとして予めロボット制御部に覚
え込ませる。研磨作業時には、上記外形輪郭データに対
応した数値制御データに基いて研磨ホイール４が設定速
度で板ガラス１の端面をトレースするように、研磨ユニ
ット５の位置制御が行われる。

作業ロボット６は、一般に人手し得る産業用のもので、
第１の水平回動アーム６０と、その先端の関節６１及び
この関節から延びる第２の水平回動アーム６２を備えて
いる。水平回動アーム６０の基端における第１の回転軸
（第１軸）θＩ及び第２の水平回動アーム６２の基端（
関節６１）における第２の回転軸（第２軸）θ２には、
夫々サーボモータが組込まれていて、これらのサーボモ
ータにより各アームの回転角制御が行われる。

第２の水平回動アーム６２の先端には垂直方向の第３の
回転軸（第３軸）θ３が設けられていて、アーム６２の
先端に取付けられる研磨ユニット５の角度制御を行って
いる。この第３軸θ３のサーボモータにより、研磨ホイ
ール４を仮ガラス１の端面に押付ける研磨圧の作用方向
が端面の法線方向を向くように制御される。研磨圧は、
水平方向に配置された空圧シリンダ７で研磨ホイール４
のスピンドルを仮ガラスの端面方向に押圧偏倚させるこ
とによって付与される。

空圧シリンダ７の作用方向を第４軸とすると、研磨ホイ
ール４は第４軸方向に自由度が与えられたことになり、
研磨ホイール４の軌跡と仮ガラス１の外周との間にずれ
があってもシリンダ７によりこのずれが吸収される。従
って板ガラスｌを吸盤２ａ、２ｂで固定する際の位置決
め精度が多少悪くてもよ（、またロポント６のティーチ
ングデータに対するプレイバック（再現）性能が多少劣
っていてもよい。また板ガラス外周に沿ったティーチン
グポイント数が比較的少なくてもよい。

また研磨圧が一定となるように調整又は制御することが
できる上、必要に応じて仮ガラス１を周回トレースする
間に空圧調整により研磨圧を部分的に増減して研磨しろ
の部分的修正を行うことも可能である。

第４図及び第５図は研磨ユニット５の縦断面図である。

既述のように、研磨ユニット５は第２の水平回動アーム
６２の先端に第３軸θ３を介して取付けられている。こ
の第３軸θ３はサーボモータＳＭ３によって駆動される
。研磨ユニット５のハウジング５０内には軸受５２が垂
直方向に配置され、スピンドル５１が軸支されている。

スピンドル５１の先端には研磨ホイール４が取付けられ
、また後端はハウジング５０の外側に取付けられた駆動
モータ５５の軸にプーリー５３ａ、５３ｂ及びヘルド５
４介して結合されている。

軸受５２はスライドガイド５６を介して水平方向に摺動
自在にハウジング５０内に取付けられ、空圧シリンダ７
のピストンロッド７ａの伸縮によって水平方向に変位可
能になっている。シリンダ７の代りにコイルハネなどを
用いてもよい。なお軸受５２の変位に応じてベルト５４
が伸縮する必要があるので、ベルト５４の側面を押圧す
るテンショナー５７が設けられていて、軸受５２の変位
に伴なってテンショナー５７がベルト５４の掛渡し長さ
の変動分を吸収するようになっている。

ハウジング５０の側面には、冷却水の噴射ノズル８が設
けられ、研磨部分に研磨液を噴射するようになっている
。またハウジング５０の側面から研磨ホイール４の下側
を迂回して支持アーム９が研磨部近傍まで延ばされてい
て、その先端に板ガラス１の下面に転接するローラー１
０が取付けられている。このローラー１０によって、研
磨作業時に研磨ホイール４が板ガラス１の端面押付けら
れることによって生ずるガラス周辺のたわみが防止され
る。

次に第６図は本発明の研磨装置の変形例を示す平面図で
、第７図は側面図である。この例では研磨ユニット５の
重量を支えるために一関節形の支えアーム１１が併用さ
さている。この支えアーム１１は板ガラス１を吸盤２ａ
、２ｂで支持する基台３において回転軸支された水平回
動アーム１１ａ、その先端の関節１１ｂ及びこの関節か
ら延びろ水平回動アームｌｌｃを備えている。水平回動
アームＩＩＣの先端には研磨ユニット５が支持され、更
に研磨ユニント５の一部がＬ字部材１２を介して作業ロ
ボット６の水平回動アーム６２の先端に結合されている
。研磨ホイール４を取付けるスピンドル５１は、この例
では、支えアーム１１によって支えられた研磨ユニット
５の上部に突出されている。

作業ロボット６は、第１図〜第５図の実施例と同様に、
記憶された輪郭データに基いて研磨ホイール４を板ガラ
スｌの外周に沿って移動させる。

一方、支えアーム１１は研磨ユニット５の重量を支えた
状態でロホノトのアームの動きに追従して自在に変形す
る。第３軸θ３は研磨ユニット５のスピンドル５Ｉと軸
線が一敗したサーボモータＳＭ３によって制御される。

このサーボモータＳＭ３は作業ロホソト６の水平回動ア
ーム６２の先端に取付けられ、Ｌ字部材１２を介して研
磨圧を与える空圧シリンダ７の作用方向を制御している
。

また研磨ユニット５を第３輔θ３に関して凹動自在に保
持するために、支えアーム１１の先端と研磨ユニット５
との間には第３軸と一致したスラスト軸受１３が介在さ
れている。

なお第６図及び第７図において、基台３内に固定の駆動
モータを設け、中空の支えアームｌｌ内に挿通したベル
トを介して研磨ユニット５のスピンドル５１に回転駆動
力を伝達して、研磨ホイール４を回転させてもよい。こ
の構成によれば、研磨ユニット５の重量を軽減すること
ができる。

次に第８図は研磨圧を付与する別の方法を示す研磨部分
の要部平面図である。この例では、作業ロボット６の水
平回動アーム６２の先端部の第３軸θ３に更に第３の水
平回動アーム６３を取付け、その先端に研磨ユニット５
が取付けられている。

ロボット６の第１及び第２の水平回動アーム６１゜６２
は、予め設定されたトレースデータに基いて、第３の水
平回動アーム６３を仮ガラス１の接線と平行に保った状
態で、研磨ホイール４を仮ガラス１の外形輪郭に沿って
移動させる。

第３の水平回動アーム６３は研磨ホイール４の位置決め
には直接用いられていないが、研磨ホイール４を板ガラ
ス１の端面方向に押圧するための回転トルクが第３軸θ
３を駆動する回転アクチ豆エータＲＡによって与えられ
ている。また研磨圧を一定にするために、回転アクチュ
エータＲＡと第３軸θ３との間にはトルクリミッタが介
在されている。なお回転アクチュエータＲＡは例えば空
圧シリンダのピストンロッドの伸縮運動をラック及びピ
ニオンで回転運動に変えるものであってよい。また渦巻
バネなどを回転アクチュエータの代りに用いることもで
きる。

なお以上の実施例及び変形例（第１図及び第６図）にお
いては、仮ガラス１ば基台３の吸盤２ａ。

２ｂによって固定されていて、作業ロボット６のアーム
６０．６２によって研摩ユニット５が１反ガラス１の外
形輪郭線を周回トレースする。この場合、ロボット６の
作業範囲は、例えば第１図の斜線部をカバーしている。

仮ガラス１がこの作業範囲内から外れるほど大きいか又
はロボットの作業範囲が種々の条件により小さくなる場
合には、基台３を回転台にして例えば９０°ずつ又は１
８０゜ずつ板ガラス１を回転させ、各回転停止位置ごと
に研摩作業を分割して行うようにしてもよい。また基台
３をロボット６に対して摺動自在にして、各摺動位置ご
とに研摩作業を行うようにしてもよい。更にこれらの回
転と摺動とを組合わせてもよい。また基台３を一定速度
で回転させながら研磨作業を行ってもよい。また作業ロ
ボットを複数台面いて各ロボットに一枚の板ガラス１の
各研磨辺を分担させることも考えられる。

次に第９図は本発明による研磨装置に用いられる作業ロ
ボットの制御部のブロック図である。第９図に示すよう
に、制御部は第１ＣＰＵ１５及び第２ＣＰＵ１６を備え
、第１ｃＰＵ１５において主としてＮＣの補間計算及び
各軸のモータのサーボコントロールを行い、第２ＣＰＵ
１６ではＮＣデータの管理及びシステムコントロールを
行っている。仮ガラスの端面研磨を行うための制御デー
タ及び制御プログラムうはフロンピーディスク装置など
の外部記憶装置１７からインターフェース１８を介して
第２ＣＰＵ１６のメモリーに入れられる。第１ＣＰＵ１
５はＣＰＵ１６からのデータに基いて、直線補間又は円
弧補間などを行ってＮＣデータを作成し、ＮＣ制御イン
ターフェース１９を介して第１軸〜第３軸（θ１〜θ３
）のサーボユニット２０〜２２に導出する。サーボユニ
ット２０〜２２は各軸のサーボモータＳ　Ｍ　１〜ＳＭ
３に制御電流出力を導出する。

一般のＮＣ装置のように各サーボモータＳＭＩ〜ＳＭ３
の夫々にはタコジェネレータＴＧ及びパルスジェネレー
タＰＧが取付けられている。タコジェネレータＴＧの出
力は各サーボユニットに帰還されて、モータＳＭＩ〜Ｓ
Ｍ３が指示された回転速度となるように制御が行われる
。また各モータＳＭＩ〜ＳＭ３の単位回転角ごとに発生
されるパルスジェネレータＰＣの出力は、ＮＣ制御イン
ターフェース１９を介して位置情報としてＣＰＵ１５に
帰還されて、３軸の各位置がＮＣデータと合致するよう
に計算制御が行われる。

なおシステムの運用、管理、データ及びプログラムの修
正などはインターフェース１８を通して第２０ＰＵ１６
と結合されたキーボード２４及びＣＲＴ２５を用いて行
われる。また研磨装置の各種の制御用外部リレーユニッ
ト２６にはインターフェース１８を通じて制御信号が与
えられる。更に既述のように研磨ユニット５における空
圧シリンダ７の空気圧を調整して研磨圧を変化させる場
合には、板ガラスｌの外周に沿って予め設定された研磨
圧データに基いて第１ＣＰＵ１５からインターフェース
１９を通じて空圧シリンダコントローラ２３に制御信号
が与えられ、このコントローラの出力に基いて後述の空
圧制御部が作動される。

既述のように、作業ロボット６の作業領域を有効に使用
する目的で板ガラスｌを回転変位又はスライド変位させ
る場合には、インターフェース１９から回転軸θ、及び
直線移動軸θ、のモータＬ　　Ｍ、に動作指令が与えら
れる。この場合も必要があれば各モータをサーボコント
ロールするように構成する。

第１０図は端面研磨される板ガラス１の一例を示す詳細
平面図で、第１１図はティーチングボックス２４の操作
を示すフローチャートである６仮ガラス１の外形輪郭を
代表するデータは、第９図のインターフェース１８に結
合されたティーチングボックス２４を操作して研磨ホイ
ール４の運動軌跡を定めることにより、外形輪郭に沿っ
た複数のサンプリング点について標本化される。ＮＣ制
御の際に補間（１次又は２次）が行われるので、ガラス
外形の曲率が小の部分ではサンプリング間隔は疎であり
、曲率が大の部分ではサンプリング間隔は密にとられて
いる。

ティーチングボックス２４は第１１図に示すように第１
〜第３軸θ１〜θ３の正逆転指令キーを有し、これらの
キー操作による動作指令はＣＰＵ１５．１６で処理され
、インターフェース１９からサーボユニット２０〜２２
を介して各軸のサーボモータＳＭＩ−３Ｍ３に与えられ
る。これにより各サンプリング点における研磨ホイール
４の位置決め及び空圧シリンダ７の作用線を法線方向へ
向けるオリエンテーションを行う。

研磨速度はＳＰＤ↑　（スピードアップ）キー又は５Ｐ
Ｄｉ　　（スピードダウン）キーでもって例えば１６段
階で各サンプリング点ごとに指定することができる。更
に必要があれば研磨圧をｏｏｓｔ（圧力増加）キー又は
ＰＲ３↑　（圧力減少）キーでもって例えば８段階で指
定することができる。

研磨圧の調整は研磨速度の制御のみでは研磨しろを一定
にできない場合に行う。例えば第１０図の曲率が極めて
大きいＸ部（小Ｒ部）では削りしろが多すぎるので研磨
圧を減少させ、また曲率が負になる７部（逆Ｒ部）では
削りしろが少なすぎるので研磨圧を増大させる。

各サンプリング点Ｐ、におけるティーチングデータは、
各軸のパルスジェネレータ出力の計数値及び研磨速度及
び研磨圧の設定値として外部記憶装置１７に記憶される
。記憶指令はＲＥＣ（記録）キー又はＡＬＴ　（変更）
キーによって与えられる。

ＡＬＴキーは研磨ホイール４の運動軌跡を修正するとき
に、このサンプリング点の過去のデータを変更するため
に用いられる。一つのサンプリング点Ｐムのティーチン
グが終了すると、ｐ＝、、　キーを押して次の点に進ま
せる。またＰ、−１キーを押せば前回のサンプリング点
に戻るので、これによりトレース状況を確認できる。

板ガラスＩの輪郭トレースデータの外に、研磨ホイール
４をそのリセット（待機）位置からガラス端面の研磨開
始位置まで移動させる導入経路及び速度についてもティ
ーチングボックス２４を用いて設定することができる。

従って、研磨ホイール４がガラス端面に当たる際の速度
を低くして、急激な研磨開始によってガラスが欠けたり
するのを防止することができる。

第１２図はＮＣ制御の概略を示すフローチャートである
。まずＮＧ動作指令がＣＰＵ１６から発生され、３軸の
ＮＣ制御が始動する。ティーチングにより各サンプリン
グ点の絶対座標データが与えられているので、まず各軸
の絶対座標と現在の座標とから、次の研磨ユニットの相
対座標が計算される。そして各軸のＮＣ１１ＩＩ御イン
ターフエース１９に相対座標データが与えられる。また
速度デ−タに基いてＮＣ制御インターフェース１９の基
本パルス発生器の周波数が設定される。これによって次
のポイントまでのＮＣの軌道及び速度が確定するので、
次に３軸のＮＣ制御インターフェース１９に対して同時
北動作指令が与えられ、直線又は円弧補間による研磨ユ
ニット５ＯＮＣ制御が行われる。■ステップの動作が終
了すると、終了パルスがインターフェース１９からＣＰ
ｔＪ１６に送られ、位置ポインタが１つ歩進されて、Ｃ
ＰＵ１６の制御により次のポイントについての制御デー
タの読出し、座標計算等の作業が再び実行される。この
繰り返しを経て全ステップが終了すると１枚のガラス板
についての端面研磨作業が完了する。

第１３図は研磨圧を調整するための空圧制御部の一例を
示すブロック図である。空圧調整手段としては電−電変
換器２７を用いている。この変換器はソレノイドと圧力
調整弁とを備え、入力電流に比例した空気圧出力が得ら
れるものである。電流入力源として例えば１ｍＡ、２ｍ
Ａ、４ｍＡの定電流源２８ａ、２８ｂ、２８ｃが用意さ
れていて、それらの出力の組合せをリレーＲＹＩ−ＲＹ
３で選択することにより８段階の電流が得られる。

これらのリレーＲＹＩ〜ＲＹ３の制御信号はティーチン
グデータに基いて第９図の空圧シリンダコントローラ２
３から３ビツトで与えられる。合成された制御入力電流
は電−電変換器２７の電流入力端子に与えられ、対応し
た空圧出力が締り弁２９を介して空圧シリンダ７に供給
されて、所要の研磨圧が付与される。

なお第９図の空圧シリンダコントローラ２３の出力をＤ
／Ａ変換器でアナログ値に変換してから第１３図の空−
電変換器２７に与えてもよい。

第１４図は空圧制御部の別の実施例を示すブロック図で
あって、この例では、圧力調整弁３０ａ〜３０ｃによっ
てＰｌ、Ｐ２、Ｐ３に調整された空気圧が、電磁弁３１
ａ〜３１Ｃの開閉によって合成（選択加算）されて、調
整された空圧出力として空圧シリンダ７に導出されるよ
うになっている。各電磁弁３１ａ〜３１ｂは第１２図と
同様に３ビツトの空圧制御信号によって作動される。

なお一定研磨しろを得るために、上述の研磨速度及び研
磨圧の制御に加えて、研磨ホイール４の駆動モータ５５
の回転速度を予め設定したデータで研磨ホイール４が板
ガラス１の周端面を周回する間に部分的に制御して、研
磨しろの修正を行ってもよい。

〔発明の効果〕

本発明は上述の如く、−関節の水平回動アームを備える
輪郭トレース手段により、研磨工具を位置制御して端面
研磨を行うようにし、また研磨圧の作用線が常に輪郭端
面の法線方向を向（ようにすると共に、研磨圧を予め設
定したデータに基いて制御可能としたから、簡易な装置
により自動研磨ができる上、被研磨板の外形（曲率の大
小や凹曲線、凸曲線など）の影響を受けることなく、一
定研磨しろを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した研磨装置の平面図、第２１及
び第３図は側面図、第４図及び第５図は研磨ユニットの
詳細を示す縦断面図、第６図は研磨装置の変形例を示す
平面図、第７図は第６図の側面図、第８図は研磨圧を付
与する加圧手段の変形例を示す部分平面図、第９図は作
業ロボットの制御部のブロック図、第１０図は端面研磨
される仮ガラスの一例を示す詳細平面図、第１１図は第
１０図のティーチングボックスの操作を示すフローチャ
ート、第１２図はＮＣ制御のフローチャート、第１３図
は研磨圧を調整するだめの空圧制御部の一例を示すブロ
ック図、第１４図は空圧制御の別の実施例を示すブロッ
ク図である。 なお図面に用いられた符号において、 １−・−・・−・・−・−−一−−・−・仮ガラス２ａ
、２ｂ−−−・−・・−・−吸盤 ３−・・−・−−−−一−−−−−・−基台４−−−−
−−−−−−−−・−・−研磨ホイール５−・〜−−−
−−−−−−−・−研磨ユニ・７ト６・−・−ｍ−−−
−−・・・−・一作業ロボット７−・・−−−−〜−−
・・−・・−空圧シリンダ２７−・−−一一−−−−−
−−・−・電−空変喚器３０ａ〜３９ｃｍ圧力調整弁 ６（１−−−−−−−一−−−−−水平回動アーム６　
ｔ−−−−−−−−−・−関節 ６２−・・・〜−−−−・−−−−−−−ｍ−水平回動
アームθ１−−−−−−−−−−−・・第１軸θ２−−
−−−−−−・・−・第２軸 θ３−・−・−−一一一−−−−−−第３軸である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 端面研磨すべき板状体の輪郭に沿って研磨工具を位置制
   御する輪郭トレース手段を具備し、この輪郭トレース手
   段は、一関節形の水平回動アームを備え、アーム基端部
   分の第１軸及び関節部分の第２軸についての数値制御に
   よって上記研磨工具を位置制御すると共に、上記水平回
   動アームの先端には研磨工具を板状体端面のほぼ法線方
   向に押付けるための研磨圧を作用させる第３軸を備え、
   上記研磨圧を発生させる加圧手段は上記板状体の輪郭に
   対応させて予め記憶した研磨圧データに基いて制御され
   ることを特徴とする板状体の端面研磨装置。