JPS62140764A - フロ−テイング式ツ−ル - 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） 本発明は研摩、パリ取り作業などを行うときに使用する
フローティング式ツールに関する。

〔従来の技術〕

ロボットにグラインダー等のツールヲ把持させて、ワー
クの研摩、パリ取りなどの諸作業を行うことが従来より
なされている。

この場合、一定の押し付は力全保たせて仕上げる必要が
あるので、ツール全移動自在に支持してその押し付は方
向の姿勢全ロボットで制御するようにしているが一方向
にのみツールを移動自在〔フローティング〕に支持する
従来のものでは、ツールの押し付は方向の姿勢をきめ細
かぐ制御し。

ければならない問題があるので、ツール全２次元的にフ
ローティング可能に支持すると共に、略々一定の押し付
は力が得られて制御の容易化、高精度の仕上げ全はかり
得るフローティング式ツールとして、本出願人はさきに
特願昭６０−１６５５０６号により提案ケした。

このフローティング式ツールばｘ４図々示のようにガイ
ド−邪材加に案内されて２次元的に自在に移ゼノする作
動体Ｈ１と、この作動体＋１１ｉ取り囲んで設け、内部
に気体が封入された輪状の弾性体にと、前記弾性体２ｚ
と前記作動体１１＋との間に配置されて、この弾性体Ｉ
２ｚの復元力全骨は作動体【１１ヲ押圧すると共に、作
動体【１）を押圧する方向の移ｒｊｊＪ量がストッパー
邪で規制される複数の押圧子ｔ１４１’とを備えた構成
である。

（発明が解決しようとする問題点） ところ七゛上記フローティング式ツールは、作動体（］
）がガイド部材［２）に案内されて２次元的に移動する
量と複数の押圧子圓′の移ｆｍｙＭｋとは等しくなる構
造であるので、押圧子（１４１’、弾性体にｚを要素と
する押圧機構（３１′及びガイド邪材加はツールの軸に
直角の方向に出張る形態となり、しかも作動体＋１１の
周囲に取り巻いて出張る構造となり、従って、フローテ
ィング式ツール自体が大形の装置となり、制御面でまた
、狭いスペースで細かい作業を行うロボットへの適用な
どの点で問題があった。

また、フローティング式ツールを垂直にしたときと水平
あるいは斜めにしたときとでは、同じ押し付は力を与え
ようとすれば重力の補正をする必要があるが、その調整
操作が簡単には行えない。

そこで本発明は、作動体を３次元的にフローティング支
持して、押圧機溝全押し付は力保持に必要なストローク
量が作動体の治具側移動量に比し小さくなるように設置
し得る構造となすことにより、装置の小形、軽量が果さ
れるフローティング式ツールを提供することを目的とす
る。

本発明は、作動体の重心を３次元的に移動可能に支承す
る支承点に揃えさせる構成とすることにより、姿勢変更
による重力の補正が簡単であってあらゆる方向の加工全
容易にし得る装置の提供を実現するＣともまた目的とす
るものである。

（問題点を解決するための手段） そこで本発明は、第１図に例示してなる如く、甲聞邪ケ
ハウジング本体（２）に対し球面軸受体（４１を介して
支承（−１この支承点全中心とする３次元的に移動可能
となした作動体Ｉｌｌと、前記作動体＋１１の一１ｕｌ
ｌ　ｋ取り囲んで配置して前記ハウジング本体（２）に
設けられ、作動体ｉｌｌがハウジング本体（２］中心軸
から偏倚したときに、該作動体（１）ヲ復元方向に押圧
する押圧機構１３１とを備えてなることを特徴とする。

また、本発明は第２＠目の発明として、前記作ａ１体（
月に対しその重心全前記支承点に略々合致せ１−めだ構
成を付加してなることを特徴とする。

しかして本発明は、重心位置全調節するためのカウンタ
ウェイトｔｆｉ＋　企作動体ｆｉ＋に対し着脱可能に、
−〜′　　取着して有する綜 成テ第２番目の発明における好ましい実施態様とするも
のである。

（作用） 球面軸受体（４）により支承されて診支承点を中心とし
てあらゆる方向への回ｕ′Ｊ（振り子連＃Ｉ）可能な作
動体ｉｌ＋が作業側先端に取着した研摩体を介しワーク
からの力を受けて変位すると押圧機１’Ｊ　＋：’１１
　・のうちの−邪の押圧子が作動体ｉｌ＋　全復元方向
に所定圧力で押圧する。従って押圧機構（３１は作動体
（１）に対して一定の押し付は力を与えることになり、
−足ストローク内で一定の押し付は力を得ることができ
る。

この押し付は方向は作動体１１）の偏倚１回に対して自
動的に反作用し得る方向として制御されるのでツール姿
勢を別途制御する必要がなくなる。

また、前記支承点を基準として、作動体（１１の作業側
先端に対し押圧機構（３１の作用点の距離を短くした構
成とすることによって、押圧機構（３）の押し付けに必
要な移動量を小さくすることが可能である〇 一万・作動体＋１１の重心を前記支承点に合致または略
々合致させることによって、重力補正が簡単であり、押
し付は力の調整も容易で姿勢変更に伴う加工に適してい
る。

（実施例） 以下本発明の実施例全図面にもとづき詳述する。

第１図においてｔｌ＋は作動体例え番ずクーライアタ・
−で、先端に砥石（６１ヲ取り付けている。

上記作動体Ｈ１は中間部の大径部分となる略々中央部に
重心（Ｇｌが合致し得るような形状となし、この中央部
に球面軸受体（４）例えば球面座形スベリ軸受の内筒全
嵌着している。

（２）ハハウジング本体で、小径円筒部及び大径円筒Ｖ
Ａ’ｔｉする段付筒体（７）、この筒体（７）の下端に
ポルｈ　ｆｌｌｌにより固着した下リングカバー（８）
、段付筒体（７）の大径円筒部上面に合着した中間リン
グ（９１、段付筒体（７１の小径円筒部周面及び前記中
間リング（９）の上面に合着した上リングカバー（１０
１により形成され、前記小径円筒部周面に螺設したねじ
ｌ／ｉ：螺合したナラｈ　ｕ′２Ｊ’２締め付けること
によって、中間リング（９１及び上リングカバー（ｌＯ
）は段付筒体（７）の大径円筒部周面に固着される。

段付筒体（７）の下端邪及び下リングカバー（８）の内
面には、前記スペル軸受（４］の外筒全支持し得る軸受
支持部が設けられ、前記外筒全支持し、かつポル）　ｆ
ｌｌｌの緊締によってｌ］ｒｎかないよう挾持せしめて
いる。

かぐ、溝成することによって作Ｕｊ体ｆｉｌはハウジン
グ本体ｆｉｌ　’ｉ同心に貫通して、前記スベリ軸受（
４）の中心を支点とし、ハウジング本体＋１．ｌの中心
軸に対する傾き角（偏倚角）を、段付筒体（７）の筒内
スペースにより制限全受ける範囲内で任意に変え得る回
動自在となっていると共に、作ｕＪ体ｔ１１自身の中心
軸の周りに回動自在となっている。

作動体（１（は段付筒体（７）の小径円筒部内に存する
小径部には上端部に開口する圧空通路が設けられていて
、この圧空通路はスヘＩＪ軸受＋４１によって支持され
る重心［Ｇｌ　邪の直上部に設けられてなるエアモータ
（１３１まで延長して圧力空気を供給するようになって
おり、前述する如く上端部に設けた開口から圧力空気音
道ることによシ、作動体］１１の内部に設けられて砥石
（６１全支持する回転軸０９）ヲ作動体（１１自身の中
心軸周りに回転させることが可能である。

−万、段付筒体（７１の小径円筒部には、円周全等分例
えば８等分する個所に外面から円筒中心に回けて円筒孔
全夫々穿設しているが、この各円筒孔は同形かつ同じ深
さで小径円筒部の内面まで貫通しないように一部肉厚を
残して穿設しており、さらにこの孔底中心から小径円筒
部の内面まで貫通させた細径円筒孔を同軸的に穿設せし
めている。

そしてこの円筒孔内にピストンロッド（１５１’（ｉ’
：介装せしめて先端のロッド邪全前記細径円筒孔内に挿
通せしめて、このロット”邪ヲ前記作動体ｉ１＋の小径
部馬面に直角で押し当たるように筒内万に突出させてお
り、前記円筒孔及びピストンロッドα５）によって、作
動体（１）の一側における小径部全取り囲んで等分に配
置した８個の押圧子（１４１ｉ形成している。

前記各押圧子０４）の外側に［７せて配設している前記
中間リング（９）は、押圧子Ｑ４１が設けられてなる段
付筒体（７）の小径円筒部よりも大径の内径周面を有す
るリングに形成していて、図示の固着状態とすることに
より、各押圧子！Ｉ４）に連なるドーナツ状の空気室！
Ｊ６）ヲ、段付筒体（７）と上リングカバー（１０）と
によシ気密的に溝成し得るようになっている。

Ｑ７は夫々ＯＩＪングであって前記空気室（１Ｇ）を気
密に保持するために段付筒体（７１と中間リング（９；
、上リングカバー＋ｌ（Ｉ＋との合わせ面部に介在せし
めている。

αａは前記空気室０６１に連通させて上リングカバー（
ｌＯ）に取着した圧空管接続口であって、前記押圧子圓
の押（−付は力を調整するだめに圧力が調整さｊ、た圧
力空気音道り得るようになっている。

なお、前記押圧子口４ｊにおけるロッド邪は、圧力空気
が導かれた際に生じる作動体（１１押圧万回の移顛量が
所定値に規制されるようにロット−長音設定せしめてい
るが、■１図々示の如く作動体Ｉｌｌの軸とハウジング
本体ｆｉ＋の軸とが合致した状態でロッドの先端が作動
体ｉ１１の周面に接当して最大ストロークとなり、それ
以上は前進しないように予め寸法全設計しておくもので
ある。

また、押圧子０４）が作動体ｔｘｔと接触する位置から
スヘＩＪ軸受（４）が支承する中心（重心〕位置までの
距離（ａＪが、砥石１６）から前記中心位置までの距離
（ｂｌに比して相当小さい値になるようにその位置全選
定して設けておぐものであり、押圧子（Ｉ４）及び空気
室０６）によって押圧機構（３１全構成している。

なお、第１図中、（１９）は前記段付筒体（７）と作動
体Ｉｌ＋の大径部とに両端部全夫々固定せしめて、段付
筒体（７）・作動体（１）間に亘らせた弾性を有する蛇
腹であって、前記回転軸０９１の回転の反作用で作動体
＋Ｉ＋が口切しようとするのを防止するために設けた回
り止め装置である。

叙上の構成になるツールには、さらに作動体＋１１の適
当個所にカウンタウェイ）　＋５１　ｉ着脱可能に取方
して有するが、例えば内周面に雌ねじを刻んだリング状
の重錘で型皿が夫々異なる複数個をアタッチメント部材
として装備させておいて、作動体Ｈ１の例えば砥石（６
１ヲ把持するチャック邪の外周に刻んだ雄ねじ部に所望
の重囲のものを選択して螺着せしめるようにするなどの
手段が可能であり、図示例は作動体Ｈ１に砥石（６１な
どの標準治具全敗り付けた状態で、かつ基準となるカウ
ンタウェイト＋５１　’ｒ螺着した場合に作動体Ｈ１全
体としての重心（Ｇｌが球面軸受体（４１の中心に合致
または略々合致し得る構造となるように形成している。

従って、砥石１６１に替えて他の治具を使用する場合に
はこの治具に適合したカウンタウェイト（５）ト取り替
えるようにするものである。

なお、図示例の構造に替えてカウンタウェイト（５１を
作動体Ｉｌ＋の軸方向にスライド可能に固定し得る構造
にしたものであっても良く、また、球面軸受体１４）ヲ
挾んで治具側と反対の側にカウンタウェイ）　１５１　
’ｉ取り付は得る構造のものでも良い。

上記構成になるグラインダーを作動させて砥石１６１ヲ
ワークに押し付けて加工する場合全考えると、グライダ
−は球面軸受体（４）によって３次元的な移動自在に支
持されているので、ワークのプロフィールに沿って研摩
作業を行なうことができる。

このとき、グライダ−の押し付は１回が第１図の実線矢
示線に示す左方向であるとすると、ワークからの反作用
力は、当然第１図の破線矢示線の右方向となり、第２図
においては破線矢示線の通り左方向の反作用力が押圧機
購ｆ３１に働くこととなる。

従って、８個の押圧子（１←ｌ）〜Ｃ１４ｇ）　　のう
ちの左側の３個（１４−、）〜（１４−、）（実際には
３個だけでなく４個の場合がある〕が空気圧の作用で作
動体ＩＩＩ　ｆ押し付けてワークに対する一定範囲の押
し付はストローク内において略々一定の押し付は力を得
ることができる。

しかも、作ω１体（１）の移動方間がどの方向に変って
も８個の押圧子（１４−、）〜（１４−８）　　のうち
の対応する３個乃至４個が自動的に作動することとなり
、圧空管接続口０８）を介して一定圧力の空気を送るだ
けでよいので制御は頗る容易である。

なお、３個乃至４個の押圧子０４）が作用する押し付は
力の合成は、ワークの反力の偏角（基準となる押圧子の
押し付は１回とワークの反力の１回とがなす角）を考慮
して、押圧子（Ｉ４１が８個の場合は偏角の差による最
大変化率は８％以内になり、押圧子０４）の数を増せば
変化率はさらに小さくなることが明らか（てされるが、
詳細については本出願人がさきに出願した前掲の特願昭
６０−１６５５０６号に詳述している通りであるが概匁
説明すると次の通りである。

隣シ合う４個の押圧子（Ａ、Ｂ、Ｏ，ｌ）とする）のう
ちＣに対するワークの反力が成す偏角全αとしたとき、
この反力のｘ−ｙ成分は次のようになる。

となる。

Ｘ方向のトータル押し付は方 Ｆｘ　＝　Ａ　Ｘ＋Ｂ　ｘ＋ｏ　ｘ十Ｄ　ｘ。

＝　−Ｆ　［ｓｉｎα−１−ｃｏｓ（４５°−α）＋ｃ
ｏｓα＋５ｉｎ（４５０−ａ　）　）　　　　　　　　
、、−ｍＹ万方間トータル押し付は方 Ｆ３’　＝　Ａ　３’　十Ｂ　ｙ　＋　Ｃ！　ｙ　十Ｄ
　ｙ＝　Ｆ　（ｃｏｓα＋　５ｉｎ（４５°　−α　）
　　　ｓｉｎα−ｃｏｓ　（４５°　−α））　　　　
　　　　　・−１２）七なる。

そして、上記Ｈ１，（２）式において偏角αに次の値を
各々入れると次のようになる。

Ｘ１回の１・−タル押し付は力 α＝０°　の時　　　　２．４１４Ｆ　　　（最小）α
＝　１１．２５°　　　　　２．５６Ｆα＝２２．５°
　　　　　２．６１３Ｆ　　（最大）α＝４５°　　　
　　　２．４１４Ｆ 最大変化率は（２，６１３−２，４１４）　／　２．４
１４キ０．０８　　となり、押圧子８個の場合では８％
以内となる。

しかして本発明においては、さらに作動体ｔｌ＋の重心
［Ｇｌ　’ｉ球面軸受体（４１の支承中心部に略々合致
させておくことによって、重力の影響を受けないように
して押し付は力全変わらないようにすることができるの
で、横向き、斜め回きなど任意の方向に指間させて加工
することができる。

次に本発明の他の実施例を第３図によって説明する。

前記実施例が押圧子α４）の背部に連通ずる空気室１６
１　’ｉ設けて該空気室［１６１内に圧力空気を送給し
、こｆ′Ｌにより直接押圧子ロ４１ヲ作動させているの
に対して、この例は輪状の弾性体からなるドーナツツ形
のエアチューブｔ２０＋　’ｅ前記空気室α印に相当す
る空間邪に設けて、該エアチューブ（２０）の膨張力に
より押圧子１４１に作動せしめてなる点が異なるだけで
、他の構造は前述例と同じである。

（発明の効果） 以上述べたように本発明によれば、作動体ｉｌｌの一側
を取り囲ませて設は作動体（１１が７１ウジング本体（
２）中心軸から偏倚したときに該作動体］１）ヲ復元方
向に押圧する押圧機構＋３１　’ｉ備えていると共に、
作動体Ｈ１を球面軸受体（４）ヲ介し３次元的に移動可
能にハウジング本体］２）に支承しているので、作動体
］１１が所定の範囲内で移動する場合に押圧機構１３１
により一定の押し付は力を与えることができる。

さらに作動体はｊがあらゆる方向に移動するのに対して
押圧機構＋３１が自動的に押し付は力として作用するの
で、加工速度を速くすることができ、かつロボットやア
ームの軸を１つ以上省略して制御が容易になる。

しかも前記押圧機構１３）により作動体ｆｉ＋を押圧す
る個所全球面軸受体１４１に近い位置に設けることが可
能であるので、押圧に要するストローク量は小さくてよ
く、従ってハウジング本体（２）の軸径１回の出張りを
可及的に少くさせてコンパクトな形のツールを形成し得
る。

また、本発明の第２番目の発明においては、作附体（１
）をその重心位置が球面軸受体（４）による支承点に合
致または略々合致するように形成しているので、重力の
影響を受けなくて姿勢を変えても押し付は力を変わらな
いようにすることが可能であり、ツールの適用範囲が拡
大される利点がある。

【図面の簡単な説明】

％１図及び第２図は本発明の１実施例に係る断面不正面
図及び押圧機溝萼邪の断面平面図、第３図は本発明の他
実施例に係る断面不正面図、第４図は従来のフローティ
ング式ツールの断面不正面図である。 ｆｉ＋・・・ｌ／Ｆ、動体、　　［２）・・・ハウジン
グ本体。 １３）・・・押圧機Ｉｎ、　　ｉ４１・・・球面軸受体
。 （５１・・・カウンタウェイト。 第１図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、中間部をハウジング本体（２）に対し球面軸受体（
   ４）を介し支承し、３次元的に移動可能となした作動体
   （１）と、 前記作動体（１）の一側を取り囲んで配置して前記ハウ
   ジング本体（２）に設けられ、作動体（１）がハウジン
   グ本体（２）中心軸から偏倚したときに、該作動体（１
   ）を復元方向に押圧する押圧機構（３）とを備えてなる
   ことを特徴とするフローティン式ツール。 ２、中間部をハウジング本体（２）に対し球面軸受体（
   ４）を介し支承し、３次元的に移動可能となすと共に、
   その重心を支承点に略々合致せしめた作動体（１）と、 前記作動体（１）の一側を取り囲んで配置して前記ハウ
   ジング本体（２）に設けられ、作動体（１）がハウジン
   グ本体（２）中心軸から偏倚したときに、該作動体（１
   ）を復元方向に押圧する押圧機構（３）とを備えてなる
   ことを特徴とするフローティング式ツール。 ３、前記作動体（１）が、重心位置を調節するためのカ
   ウンタウェイト（５）を着脱可能に取着して有する特許
   請求の範囲第２項記載のフローティング式ツール。