JPS6224960A - 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〉 この発明は、ロボット自動機などを利用してパリ取り、
研摩作業などを行なう際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〉 従来より、ロボットにグラインダー等のツールをクラン
プさせて、ワークのパリ取り、研摩作業などを行なって
いる。この場合、ワークをそのプロフィールに沿って仕
上げる必要があるため、ツールを一方向にフローティン
グ、つまり移動自在に支持して、そのツールの押し付は
方向の姿勢をロボットで制御している。また、ツールを
２次元つまり平面的にフローティングして、その回りを
バネなどで支持し、平面内においてはツールの押し付は
方向の姿勢の制御をしなくても、パリ取りや研摩作業を
できるようにしたものらある。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記従来のツールを一方向にのみフロー
ティングする方式では、押し付は方向が一方向であるた
めツールの押し付は方向の姿勢をロボットできめ細かく
制御しなければならず、加工速度を上げることができず
、加工能率が悪いという問題があった。また、このよう
な一方向のみのフローティング式ツールを自動機に装着
して加工する場合には、ツールの姿勢制御のため、自動
機の軸の数が多く必要であるという問題がある。

また、ツールを平面的にフローティング支持し、その回
りをスプリングで支持するフローティング式ツール装置
では、ツールの変位量によりバネの押し付は力が変化し
、パリ取りや研摩作業などを精度高く仕上げることがで
きないという問題がある。

そこで、この発明の目的は、２次元的に作動体をフロー
ティング支持して、姿勢制御の必要性を少なくして、高
速作業を可能にし、かつ、一定ストローク内において、
略一定の押し付は力を得て、精度の高い加工が可能なフ
ローティグ式ツールを提供することにある。

く問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決するため、この発明のフローティング
式ツールは、第１図に例示するように、ガイド部材に案
内されて２次元的に自在に移動する作動体（１）と、上
記作動体（１）の一部を取り囲むように放射状に配列さ
れると共に、互いに連通され、上記作動体（１）が中心
から偏倚したときに上記作動体（１）を押圧する複数の
エアシリンダ（２３，２３，・・・）とを備えたことを
特徴としている。

く作用〉 ガイド部材（１２）で２次元的につまりＸ−Ｙ平面に沿
って移動自在に支持された作動体（１）が図示しないワ
ークからの力を受けて変位すると、その変位した側のエ
アシリンダ（７３，２３，・・・）内の気体の圧力によ
りエアシリンダ（２３，２３，・・）は作動体（１）を
押圧する。このエアシリンダ（２３，２３，・・・）内
の気体による押圧力は、バネなどと異なり変位量に応じ
て直線的に増大するものではないから、作動体（１）に
対して、略一定の押し付は力を得ることができる。しか
も、作動体（１）に対する押し付は方向がＸ−Ｙ平面上
で任意に取れるため、作動体（１）の押し付は方向つま
りツール姿勢を制御する必要がなくなる。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。

第１図において、（１）は作動体であるグラインダーで
先端に砥石（２）を備える。上記グラインダー（Ｉ）に
は軸に直角に伸びるフランジ（５）、（６）を備えろ。

上記フランジ（５）とフランジ（６）とは上下に一定間
隔をあけて配置している。上記下方のフランジ（５）の
下面を枠体（７）の屈曲した下部（７ａ）にスラスト玉
軸受け（８）により支持している。一方、上記上方のフ
ランジ（６）の上方に突出した環状部（６ａ）内にはス
ラスト玉軸受け（１１）を装着し、このスラスト玉軸受
け（１１）を、枠体（７）の上面にボルト（１３）によ
り固定したガイド部材（１２）の下面に摺接させている
。したがって、上記グラインダー（１）はスラスト玉軸
受け（８）、（１１）を介して枠体（７）の下部（７ａ
）とガイド部材（１２）により上下から挾まれ、Ｘ−Ｙ
平面に沿って移動自在になっている。

一方、上記ガイド部材（１２）の中央の孔（１２ａ）内
には、グラインダー（１）の上部（１ａ）を配置してい
る。上記ガイド部材（Ｉ２）の上部には、第２図に示す
ように、放射状等間隔に８個のエアシリンダ（２３，２
３，・・・）を固定している。上記エアシリンダ（２３
）のピストン（２３ａ）が第１図に示すように最も前進
してストロークエンドに存する状態でピストンロッド（
２３ｂ）の先端がグラインダ（１）の上部（１ａ）に当
接して、グラインダ（１）を中心線Ｃ上に保持するよう
にしている。このようにグラインダ（１）が中心線Ｃ上
に存するときに、エアシリンダ（２３，２３，・・・）
がストロークエンドに存するため、グラインダ（１）が
Ｘ−Ｙ平面にｔｅって偏倚した場合に偏倚した側のエア
シリンダ（２３，２３，・・）のみがグラインダ（１）
を押圧することになる。上記エアシリンダ（２３，２３
゜・・・）のヘッド側の室はパイプ（２４）で互いに連
通させ、このパイプ内は図示しないリリーフ弁で一定圧
力に制御している。

一方、上記グラインダー（１）のフランジ（５）よりも
若干上部にはリング（２６）と（２７）で渦巻きバネ（
２５）の一端を固定し、この渦巻きバネ（２５）により
グラインダー（１）の回転反力を受けるようにしている
。この渦巻きバネ（２５）のバネ力は軽作業のときは弱
くし、高トルクの重作業のときは強くする。

この渦巻きバネ（２５）はグラインダーのＸ−Ｙ平面に
沿っての移動に対してはできるだけ抵抗を与えないよう
にしている。なお、（２９）はグラインダー（１）のエ
ア供給孔である。

上記構成のグラインダー（１）を作動して、砥石（２）
を図示しないワークに押も付けて加工するとする。この
ときグラインダー（１）はガイド部材（１２）および枠
体（７）の下部（７ａ）にスラスト玉軸受け（８゜１１
）を介して上下からＸ−Ｙ平面に沿って移動自在に支持
されているので、従来の一方向のフローティング方式の
ものに比べて、姿勢制御を一軸分省略して、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
のときグラインダー（１）はＸ−Ｙ平面に沿ってフロー
ティングされているので、Ｘ−Ｙ平面内の押し付は方向
の姿勢の制御をする必要かなく、加工速度を速めること
ができる。

また、このフローティング式ツールはワークに対する一
定範囲の押し付はストローク内において略一定の押し付
は力を得ることができる。以下、これを第３図に基づい
て説明する。

中心位置Ｃにあったグラインダー（１）がＸ方向のワー
クＷに対する押し付けにより、第３図中二点鎖線て示す
位置に移動したとする。そうすると、第２．３図中Ａ、
Ｂ、Ｃ，Ｄの位置にあるエアシリンダ（２３，２３，−
’）かグラインダー（１）の上１（ｌａ）を押圧し、そ
れらと反対側のエアシリンダ（２３，２３，・・・）は
ストロークエンドで止められてグラインダーの上部（１
ａ）と離間する。上記Ａ−，Ｂ、Ｃ，Ｄの位置にあるエ
アシリンダ（２３，２３，・・）の合成力がワークＷに
対するグラインダー（１）の押圧力になる。いま、押し
付は方向がＣの位置にあるエアシリンダ（２３）のピス
トンロッド（２３ｂ）の方向に対してαの角度で押圧し
ているとする。全てのエアシリンダ（２３゜２３、・・
りはパイプ（２４）で連通しているため、エアシリンダ
（２３，２３，・・・）に作用するエアの圧力は同じで
あり、全てのエアシリンダ（２３，２３，・・）の抑圧
力は同じになる。各エアシリンダ（２３）の押圧力をＦ
とすると、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ点におけるエアシリンダ（２
３゜２３、・・・）の上記押圧力ＦのＸ−Ｙ成分を合成
したものがグラインダー（１）の押圧力となる。この各
点Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄでのエアシリンダ（２３，２３，・・
・）の押圧力すなわちワークＷ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 Ｆ’ｘ＝Ａｘ＋Ｂｘ＋Ｃｘ＋Ｄｘ、 ＝−Ｆ（ｓｉｌｌα＋ｃｏｓ（４５”　−α）＋ｃｏｓ
α＋５ｉｎ（４５°　　”））　　　　　　　　　・＝
・＝（１）Ｙ方向のトータル押し付はカ Ｆｙ＝Ａｙ＋Ｂｙ＋Ｃｙ＋Ｄｙ ＝Ｆ（ｃｏｓα＋’５ｉｎ（４５”　−（Ｚ）−ｓｉｎ
α−ｃｏｓ（４５°−へ））　　　　　　　・川・・（
２）となる そして、上記（１）、（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。

Ｘ方向のトータル押し付は力 α＝０°の時　　　　２．４１４Ｆ　　　（最小）α＝
１１．２５°　〃　　２．５６Ｆ’α＝２２．５°Ｃ〃
　　２．６１３Ｆ　　　（最大）α＝４５６Ｃ〃　　２
．４１４Ｆ 最大変化率は（２，６１３−２，４１４）／２．４１４
；０．０ｇとなり、８％以内となる。なお、円周等分数
を増せば、変化率はさらに少なくなる。

Ｙ方向のトータル押し付は力 α−〇°の時　　　　Ｆ　　　　　　　（最大）（１−
１１，２４Ｎ７）時　０．５Ｆ α＝２２．５°　”　　　　ｏ　　　　　　　　（最小
）α＝４５℃　／／　　　　ｐ 故に、Ｙ方向の押し付はカは最大±Ｆとなる。

以上の結果により、グラインダー（１）の押Ｉ−付け力
（反力）としては、その変化が８％以内になることが分
かり、略一定の押しイ」け力が得られることが分かる。

なお、渦巻きバネ（２５）による反力は、できるだけ小
さいものにするのが好ましい。

以上の解析により、グラインダ（１）を一定ストローク
範囲内において片側のエアシリンダ（２３，２３゜・・
）で押圧しているので、略一定の押し付は力でワークを
押し付けることができる。したがって、精度の高い加工
ができる。

上記実施例では作動体としてグラインダーを用いたが、
これに限るものではなく、フローティングをさせる工具
であるならばどのようなものであってもよい。また、上
記実施例では渦巻きバネ（２５）でグラインダー（１）
の回転反力を受けるようにしたが、枠体（７）の下部と
グラインダー（１）とを図示しないジャバラで連結して
、このジャバラで加工反力を受けさせ、同時に防塵効果
が得られるようにしてもよい。また、スラスト玉軸受け
（８）、（１１）の摺動抵抗を調整するために、スラス
ト玉軸受け（１１）をガイド部材（１２）とは別の図示
しない調圧プレートで枠体（７）に向けて軽く押し付け
、この調圧プレートを図示しない調整ネジで枠体（７）
に取り付けるようにしてもよい。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明によれば、作動体の
一部を取り囲むように放射状に配列すると共に互いに連
通され、上記作動体が中心から偏倚したときに上記作動
体を押圧する複数のエアシリンダを備えているので、簡
単かつコンパクトな構造でワークに対して略一定の押し
付は力を得ることができる。また、作動体をガイド部材
によって平面に沿って移動自在にフローティングしてい
るのて、作動体の押し付ける方向をフローティングした
平面内において制御する必要がなく、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の数を１つ省
略することができ、安価なロボットや自動機を用いても
パリ取りや研摩作業などをワークのプロフィールに沿っ
て精度高く行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の断面図、第２図は第１図
の平面図、第３図は押し付は力が略一定になることを説
明するための模式図である。 （１）・・・作動体、（５，６）・・・フランジ、（８
，１１）・・・スラスト玉軸受け、（１２）・・・ガイ
ド部材、（２３）−エアシリンダ。 特許出願人　　ダイキン工業株式会社 代　理　人　　弁理士青山葆外２名 第２図。 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガイド部材に案内されて２次元的に自在に移動す
   る作動体（１）と、 上記作動体（１）の一部を取り囲むように放射状に配列
   されると共に、互いに連通され、上記作動体（１）が中
   心から偏倚したときに上記作動体（１）を押圧する複数
   のエアシリンダ（２３、２３、・・・）とを備えたこと
   を特徴とするフローティング式ツール。