JP2020049599A - Coupling mechanism and polishing unit - Google Patents
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Abstract
Description
本開示の一側面は、連結機構及び研磨ユニットに関する。 One aspect of the present disclosure relates to a connection mechanism and a polishing unit.
特許文献１には、６軸方向に移動自在とされたロボットであるマニピュレータと、研磨器具を保持すると共に研磨器具を移動させるアクチュエータとを備えた研磨装置が記載されている。マニピュレータとアクチュエータとの間には研磨器具の位置制御用の中心点が設けられており、マニピュレータは中心点の位置決め制御を行い、アクチュエータは研磨対象物に対する研磨器具の研磨力を制御する。アクチュエータは、空気圧リニアアクチュエータを含んでおり、位置決めのためのセンサと、研磨器具を制御するコントローラとを更に備える。当該コントローラによって研磨器具の位置及び速度が制御される。
前述したように、ロボットに取り付けられる研磨ユニットでは、アクチュエータとして空気圧が用いられ、研磨器具の位置及び速度が制御される。よって、研磨器具の位置及び速度の制御が複雑になりうると共に、ロボットと研磨器具との連結機構として空気圧リニアアクチュエータ等の装置が搭載されるため、研磨ユニットの構成が複雑となる。このように、複雑な制御を行うと共に構成が複雑となりうるため、コストの増大が懸念される。 As described above, in the polishing unit attached to the robot, pneumatic pressure is used as an actuator, and the position and speed of the polishing tool are controlled. Therefore, the control of the position and speed of the polishing tool can be complicated, and a device such as a pneumatic linear actuator is mounted as a coupling mechanism between the robot and the polishing tool, which complicates the configuration of the polishing unit. As described above, since complicated control is performed and the configuration can be complicated, there is a concern about an increase in cost.
本開示の一側面に係る連結機構は、ロボットアームに研磨器具を連結する連結機構であって、研磨器具を保持する第１保持部と、ロボットアームに保持される第２保持部と、第２保持部に対して第１保持部を重力によって移動可能に連結する連結軸と、を備える。 A connection mechanism according to an aspect of the present disclosure is a connection mechanism that connects a polishing tool to a robot arm, and includes a first holding unit that holds the polishing tool, a second holding unit that is held by the robot arm, A connection shaft for connecting the first holding portion to the holding portion so as to be movable by gravity.
一側面に係る連結機構において、研磨器具を保持する第１保持部は、ロボットアームに保持される第２保持部に対して、重力によって移動可能に連結される。すなわち、研磨器具及び第１保持部は、第２保持部に、重力によって移動可能に連結される。従って、研磨器具がロボットアームに対して重力で移動可能に保持されるので、研磨器具を研磨対象物に擦りつけて研磨を行うときに研磨対象物の被研磨面に追従するように研磨器具を移動させることができる。よって、研磨対象物の被研磨面に倣うように研磨器具を追従させることができるので、研磨器具の位置及び速度の複雑な制御を行わなくても、更に空気圧リニアアクチュエータ等の複雑な装置がなくても、一定荷重で研磨対象物を研磨することができる。従って、複雑な制御を不要にすることができると共に、構成を簡易にすることができる。その結果、連結機構にかかるコストを低減させることができる。 In the connection mechanism according to one aspect, the first holding unit that holds the polishing tool is movably connected to the second holding unit that is held by the robot arm by gravity. That is, the polishing tool and the first holding unit are movably connected to the second holding unit by gravity. Therefore, since the polishing tool is held movably by gravity with respect to the robot arm, the polishing tool is moved so as to follow the surface to be polished of the polishing target when rubbing the polishing tool against the polishing target. Can be moved. Therefore, since the polishing tool can be made to follow the surface to be polished of the object to be polished, there is no complicated device such as a pneumatic linear actuator without complicated control of the position and speed of the polishing tool. However, the object to be polished can be polished with a constant load. Therefore, complicated control can be eliminated and the configuration can be simplified. As a result, the cost of the connecting mechanism can be reduced.
前述した連結機構は、３本以上の連結軸を備えてもよい。 The connection mechanism described above may include three or more connection shafts.
連結軸は、第２保持部に対して第１保持部を移動可能とするボールガイドを含んでもよい。 The connection shaft may include a ball guide that allows the first holding unit to move with respect to the second holding unit.
複数の連結軸が第１保持部の中心に対して互いに対称となる位置に配置されていてもよい。 A plurality of connecting shafts may be arranged at positions symmetrical to each other with respect to the center of the first holding unit.
連結軸は、ロボットアーム及び研磨器具から離間した位置で第１保持部及び第２保持部を互いに移動可能に連結するヒンジ軸であってもよい。 The connection shaft may be a hinge shaft that movably connects the first holding unit and the second holding unit to each other at a position separated from the robot arm and the polishing tool.
連結軸は、第１保持部及び第２保持部のいずれか一方に固定されると共に第１保持部及び第２保持部の他方を貫通しており、連結軸の他方を貫通する部分の断面形状が非円形状とされていてもよい。 The connecting shaft is fixed to one of the first holding portion and the second holding portion, and penetrates the other of the first holding portion and the second holding portion, and has a cross-sectional shape of a portion penetrating the other of the connecting shaft. May have a non-circular shape.
本開示の一側面に係る研磨ユニットは、ロボットアームに連結される連結機構及び研磨器具を備えた研磨ユニットであって、連結機構は、研磨器具を保持する第１保持部と、ロボットアームに保持される第２保持部と、研磨器具及び第１保持部の自重によって、第２保持部に対して第１保持部を移動可能に連結する連結軸と、を備える。 A polishing unit according to an aspect of the present disclosure is a polishing unit including a connecting mechanism connected to a robot arm and a polishing tool, wherein the connecting mechanism includes a first holding unit that holds the polishing tool, and a holding unit that holds the polishing tool. And a connection shaft that movably connects the first holding unit to the second holding unit by the weight of the polishing tool and the first holding unit.
一側面に係る研磨ユニットにおいて、研磨器具を保持する第１保持部は、ロボットアームに保持される第２保持部に対して、研磨器具及び第１保持部の自重によって移動可能に連結される。従って、研磨器具及び第１保持部の自重によって研磨器具がロボットアームに移動可能に連結されているので、研磨器具で研磨を行うときに被研磨面に追従するように研磨器具を移動させることができる。よって、被研磨面に倣うように研磨器具を追従させることができるので、研磨器具の位置及び速度の複雑な制御を行う必要がなく、更に空気圧リニアアクチュエータ等の複雑な装置がなくても、一定荷重で研磨を行うことができる。その結果、複雑な制御を不要にすることができると共に構成を簡易にすることができるので、研磨ユニットにかかるコストを低減させることができる。 In the polishing unit according to one aspect, the first holding unit holding the polishing tool is movably connected to the second holding unit held by the robot arm by the weight of the polishing tool and the first holding unit. Therefore, since the polishing tool is movably connected to the robot arm by the weight of the polishing tool and the first holding portion, it is possible to move the polishing tool so as to follow the surface to be polished when polishing with the polishing tool. it can. Therefore, since the polishing tool can be made to follow the surface to be polished, there is no need to perform complicated control of the position and speed of the polishing tool, and even if there is no complicated device such as a pneumatic linear actuator, a certain level can be obtained. Polishing can be performed with a load. As a result, complicated control can be eliminated and the configuration can be simplified, so that the cost of the polishing unit can be reduced.
本開示によれば、複雑な制御を不要にすることができると共に、構成を簡易にすることができる。 According to the present disclosure, complicated control can be made unnecessary, and the configuration can be simplified.
以下では、図面を参照しながら本開示に係る連結機構及び研磨ユニットの実施形態について説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し重複する説明を適宜省略する。また、図面は、理解を容易にするため一部を簡略化又は誇張して描いており、寸法比率及び角度等は図面に記載のものに限定されない。 Hereinafter, embodiments of a connection mechanism and a polishing unit according to the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the description of the drawings, the same or corresponding elements have the same reference characters allotted, and redundant description will not be repeated. In addition, the drawings are partially simplified or exaggerated for easy understanding, and dimensional ratios, angles, and the like are not limited to those described in the drawings.
本発明における用語「研磨」は、物の面を研いだり磨いたりすることを示しており、物の表面を滑らかにすること、物の表面を削ること、及び物の表面の光沢を出すこと等を含んでいる。「研磨器具」とは、研磨を行う道具、又は研磨を行う装置の少なくとも一部であって、物の表面に当てられて当該表面に沿って移動することにより当該表面を磨く部材及び部分を含んでいる。「研磨対象物」は研磨される対象の物を示しており、「被研磨面」は研磨される面を示している。 The term "polishing" in the present invention means to grind or polish the surface of an object, such as smoothing the surface of the object, shaving the surface of the object, and giving the surface of the object a gloss. Contains. "Abrasive tool" is a tool for performing polishing or at least a part of a device for performing polishing, including members and portions that are applied to a surface of an object and move along the surface to polish the surface. In. “Polishing object” indicates an object to be polished, and “polished surface” indicates a surface to be polished.
「連結機構」は、ある物と他の物とを繋ぐ機構を示しており、「連結軸」は、ある物と他の物とを繋ぐ軸を示している。「移動可能に連結」とは、ある物と他の物とがそれぞれ互いに移動可能な状態で連結されることを示している。「保持」とはある物を持ち続けることを示している。「保持部」は、保持する部材及び部分、並びに保持される部材及び部分を含んでいる。「ボールガイド」は、一の部分と他の部分とを、複数のボールを介して所定の方向に移動可能とするガイド部材を示している。 The “connection mechanism” indicates a mechanism that connects a certain object to another object, and the “connection axis” indicates an axis that connects a certain object to another object. "Moveably connected" indicates that an object and another object are connected to each other in a movable state. "Hold" indicates that a person keeps something. The “holding part” includes a member and a part to be held, and a member and a part to be held. “Ball guide” indicates a guide member that allows one part and another part to move in a predetermined direction via a plurality of balls.
「ロボットアーム」は、関節を有するメカニカルアームであって、例えば、自動制御式のメカニカルアーム、及び操作されるメカニカルアームを含んでいる。本実施形態において、「ロボットアーム」は、研磨器具を移動させて研磨対象物の被研磨面に研磨器具を当てて研磨器具を移動させることによって研磨を行う装置を示している。「研磨ユニット」は、研磨器具及び連結機構を含むと共に研磨を行う一群の装置を示している。 The “robot arm” is a mechanical arm having a joint, and includes, for example, an automatically controlled mechanical arm and a mechanical arm that is operated. In the present embodiment, the “robot arm” refers to an apparatus that performs polishing by moving a polishing tool and applying the polishing tool to a surface to be polished of the object to be polished and moving the polishing tool. "Polishing unit" refers to a group of devices that includes a polishing instrument and a coupling mechanism and performs polishing.
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る研磨ユニット１、研磨対象物Ｔ及びロボットアームＲの例を示す斜視図である。研磨対象物Ｔは、例えば、自動車の外板である。研磨対象物Ｔは、一例として塗装が行われた後に仕上げ研磨される。研磨対象物Ｔは研磨対象の面である被研磨面Ｔ１を有する。
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of a
ロボットアームＲは、例えば、水平方向に旋回可能である旋回部と、旋回部に対して上下に揺動自在且つ伸縮自在となっているアーム部Ｒ１と、アーム部Ｒ１の先端に回動自在に取り付けられて研磨ユニット１を支持する研磨ユニット支持部Ｒ２とを備える。ロボットアームＲは、例えば、水平方向への旋回と、アーム部Ｒ１の上下方向への揺動及び伸縮と、研磨ユニット支持部Ｒ２による研磨ユニット１の回転とを制御可能となっている。ロボットアームＲは、研磨ユニット１を三次元的に移動可能であってもよい。
The robot arm R includes, for example, a revolving portion that can revolve in the horizontal direction, an arm portion R1 that is swingable up and down with respect to the revolving portion, and is extendable and contractible. A polishing unit supporting portion R2 that is attached to support the
図２は、研磨ユニット１を示す斜視図である。図２に示されるように、研磨ユニット１は、研磨対象物Ｔの被研磨面Ｔ１を研磨する研磨器具５と、ロボットアームＲ及び研磨器具５を互いに連結する連結機構１０とを備える。研磨器具５は、例えば、研磨対象物Ｔの被研磨面Ｔ１に接触して被研磨面Ｔ１を研磨する研磨部材２、及び研磨部材２を支持するサンダー３を有する。
FIG. 2 is a perspective view showing the
研磨部材２は、例えば、シート状の基材と、基材に塗布された砥材とを有し、 被研磨面Ｔ１に接触した状態で回転することによって被研磨面Ｔ１を研磨する。研磨部材２は、一例として、円板状とされている。研磨部材２の直径は、例えば、７０ｍｍ以上且つ１３０ｍｍ以下であるが、適宜変更可能である。研磨部材２の基材は、例えば、紙又はポリエステルフィルムである。研磨部材２の砥材の材料は、一例として、酸化アルミニウムであるが、適宜変更可能である。また、研磨部材２は研磨によって発生する塵を排出する貫通孔を有していてもよいし、複数の当該貫通孔が研磨部材２に規則的に（一例として渦巻き状に）形成されていてもよい。
The polishing
サンダー３は、例えば、面ファスナーによって研磨部材２を支持している。サンダー３は、研磨部材２を支持する第１支持部３ａと、第１支持部３ａの上部に位置する第２支持部３ｂと、連結機構１０に固定される固定部３ｃとを備える。一例として、第１支持部３ａ及び第２支持部３ｂの形状は円板状とされており、第２支持部３ｂの直径は第１支持部３ａの直径よりも小さい。
The
固定部３ｃは、例えば、連結機構１０の一部を貫通した状態で固定されている。一例として、固定部３ｃは、連結機構１０の一部を貫通する柱部３ｄと、柱部３ｄの上部において拡張する拡張部３ｅとを有する。例えば、固定部３ｃの内部に研磨部材２を回転させるモータが収容されていてもよい。また、サンダー３は、研磨部材２による被研磨面Ｔ１の研磨によって発生する塵を吸引する吸引式であってもよいし、塵の吸引を行わない非吸引式であってもよい。一例として、サンダー３は、吸引した塵が通るホースが取り付けられるホース取り付け部３ｇを有していてもよい。サンダー３は、例えば、エアを供給するエア供給部３ｆを備えていてもよい。
The fixing
次に、連結機構１０について詳細に説明する。連結機構１０は、例えば、アルミニウム製である。但し、連結機構１０の材料は、例えば鉄等、アルミニウム以外のものであってもよい。連結機構１０の重量は、一例として２ｋｇである。連結機構１０は、研磨器具５を保持する第１保持部１１と、ロボットアームＲに保持される第２保持部１２と、第２保持部１２に第１保持部１１を上下に移動可能に連結する連結軸１３とを備える。第１保持部１１は、研磨器具５を固定する研磨器具固定部１１Ａと、連結軸１３が固定される連結軸固定部１１Ｂとを有し、例えば、研磨器具固定部１１Ａ及び連結軸固定部１１Ｂは一体とされている。
Next, the
研磨器具固定部１１Ａは、サンダー３が貫通する第１板部１１ａと、第１板部１１ａから第１板部１１ａの面外方向に延びる一対の第２板部１１ｂと、第２板部１１ｂの上端同士において第１板部１１ａに沿って延びる第３板部１１ｃとを有する。例えば、側面視において第１板部１１ａ、第２板部１１ｂ及び第３板部１１ｃは矩形枠状に形成される。この場合、矩形枠状の第１板部１１ａ、第２板部１１ｂ及び第３板部１１ｃの内側に固定部３ｃが位置する。連結軸固定部１１Ｂは、例えば、第３板部１１ｃの上面に固定されている。連結軸固定部１１Ｂ、第３板部１１ｃ、第２板部１１ｂ及び第１板部１１ａは一体とされている。
The polishing
図３（ａ）は、第１保持部１１及び第２保持部１２を示す平面図である。図３（ｂ）は、第１保持部１１の連結軸固定部１１Ｂと第２保持部１２を示す縦断面図である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示されるように、連結軸固定部１１Ｂは、例えば、板状とされている。一例として、面外方向から見た連結軸固定部１１Ｂの形状は、八角形状とされている。連結軸固定部１１Ｂは、一対の長辺１１ｄ、一対の短辺１１ｅ、及び四隅のそれぞれに位置する斜辺１１ｆを有する。ただし、連結軸固定部１１Ｂの形状は、八角形以外の多角形状、円形状又は長円形状等であってもよく、適宜変更可能である。
FIG. 3A is a plan view illustrating the
第２保持部１２は、例えば、第１保持部１１の連結軸固定部１１Ｂと同様、板状を呈する。一例として、面外方向から見た第２保持部１２の形状は、八角形状とされており、第２保持部１２は、一対の長辺１２ａ、一対の短辺１２ｂ、及び四隅のそれぞれに位置する斜辺１２ｃとを有する。平面視において、第２保持部１２は、第１保持部１１に収まる形状及び大きさ（面積）とされていてもよい。例えば、平面視において、第１保持部１１の長辺１１ｄが延びる方向の長さは１０ｃｍ以上且つ２０ｃｍ以下（一例として１５ｃｍ）であり、第１保持部１１の短辺１１ｅが延びる方向の長さは５ｃｍ以上且つ１５ｃｍ以下（一例として１１ｃｍ）である。
The
一例として、第２保持部１２の長辺１２ａが連結軸固定部１１Ｂの長辺１１ｄより長くてもよいし、第２保持部１２の斜辺１２ｃが連結軸固定部１１Ｂの斜辺１１ｆより短くてもよい。なお、第２保持部１２の形状は、円形状又は長円形状等であってもよく、適宜変更可能である。また、平面視において、第１保持部１１の中心１１ｇ、及び第２保持部１２の中心１２ｄは互いに一致しており、例えば、中心１１ｇ及び中心１２ｄを通る直線Ｌ１はサンダー３及び研磨器具５の回転軸線に相当する。
As an example, the
連結軸１３は、第１保持部１１（連結軸固定部１１Ｂ）及び第２保持部１２を互いに鉛直方向に移動可能に連結する。すなわち、連結軸１３によって第１保持部１１と第２保持部１２との間の距離が可変とされている。例えば、複数の連結軸１３が第１保持部１１の中心１１ｇ（又は第２保持部１２の中心１２ｄ）に対して互いに対称となる位置に配置されていてもよい。連結軸１３は、例えば、第１保持部１１及び第２保持部１２の四隅のそれぞれに設けられている。
The
上記の例では、４本の連結軸１３が配置されるが、連結軸１３の本数は、例えば、３本以下又は５本以上であってもよく適宜変更可能である。一例として、連結軸１３は、第１保持部１１の斜辺１１ｆ、及び第２保持部１２の斜辺１２ｃのそれぞれに対向する位置に設けられてもよい。この場合、４本の連結軸１３が長方形状に配置される。但し、連結軸１３の配置態様は適宜変更可能である。
In the above example, four connecting
図４は、連結軸１３の断面図の例を示している。図３（ｂ）及び図４に示されるように、連結軸１３は、第１保持部１１に固定される第１固定部１３ａと、第２保持部１２に固定される第２固定部１３ｂと、第１固定部１３ａ及び第２固定部１３ｂの間に介在すると共に第１固定部１３ａ及び第２固定部１３ｂを互いに移動可能とする複数のボール１３ｃと、第１固定部１３ａに被せられる端部保護用の蓋１３ｅとを有する。第１固定部１３ａ、第２固定部１３ｂ及びボール１３ｃは、例えば、ボールガイド１３Ａを構成する。第２保持部１２に対する第１保持部１１の移動距離の範囲（ボールガイド１３Ａのストローク）は、例えば、１ｃｍ以上且つ１０ｃｍ以下であるが、適宜変更可能である。蓋１３ｅは、一例として、ゴム製である。
FIG. 4 shows an example of a cross-sectional view of the
第１固定部１３ａは、例えば、棒状（一例として円柱状）とされており、第１固定部１３ａの下部が第１保持部１１に固定される。一例として、第１固定部１３ａの長手方向に対して垂直な面で第１固定部１３ａを切断した断面形状は、円形状とされているが、角形状等であってもよく適宜変更可能である。
The
例えば、第２固定部１３ｂは筒状とされており、第２固定部１３ｂの内側に第１固定部１３ａが挿通されている。一例として、第２固定部１３ｂの形状は、円筒状であるが、角筒状等であってもよく適宜変更可能である。第１固定部１３ａの外周面は複数のボール１３ｃを介して第２固定部１３ｂの内周面に対向し、第２固定部１３ｂに対して第１固定部１３ａは連結軸１３の軸線方向（第１固定部１３ａ及び第２固定部１３ｂの長手方向、鉛直方向）に滑らかに移動する。例えば、第２固定部１３ｂは、連結軸１３の径方向外側に突出する拡径部１３ｄを有し、拡径部１３ｄが第２保持部１２の上面に引っ掛かることによって第２固定部１３ｂが第２保持部１２に固定される。
For example, the
次に、本実施形態に係る連結機構１０及び研磨ユニット１の作用効果について詳細に説明する。本実施形態に係る連結機構１０において、研磨器具５を保持する第１保持部１１は、ロボットアームＲに保持される第２保持部１２に対して、重力によって移動可能に連結される。すなわち、研磨器具５及び第１保持部１１は、第２保持部１２に、重力によって移動可能に連結される。
Next, the operation and effect of the
従って、図５及び図６に例示されるように、研磨器具５がロボットアームＲに対して重力で移動可能に保持されているので、研磨器具５を研磨対象物Ｔに擦りつけて研磨を行うときに研磨対象物Ｔの被研磨面Ｔ１に追従するように研磨器具５を上下に移動させることができる。よって、ロボットアームＲに対する研磨器具５の鉛直方向の位置が第１保持部１１、第２保持部１２及び連結軸１３によって可変となっているため、被研磨面Ｔ１に凹凸形状が形成されていたとしても、ロボットアームＲに当該凹凸形状を学習させる必要がなく一定荷重で研磨を行うことができる。従って、研磨をスムーズに行うことができると共に研磨の仕上がりを均一にすることができる。
Therefore, as illustrated in FIGS. 5 and 6, since the
上記のように、研磨対象物Ｔの被研磨面Ｔ１に倣うように研磨器具５を追従させることができるので、研磨器具５の位置及び速度の複雑な制御を行わなくても、更に空気圧リニアアクチュエータ、又は荷重を付与するスプリング等の複雑な装置がなくても、一定荷重で研磨対象物Ｔを研磨することができる。具体的には、上記の複雑な制御を行う場合には構成が複雑となりうるためコストの増大が懸念され、また、研磨ユニットの重量が重くなりサイズが大きくなることも懸念される。これに対し、本実施形態では、複雑な制御を不要にすることができると共に、構成を簡易にすることができる。その結果、連結機構１０にかかるコストを抑えることができ、更にロボットアームＲのアーム部Ｒ１の荷重やサイズを小さくすることができる。
As described above, since the
連結機構１０は、３本以上の連結軸１３を備えていてもよい。この場合、ロボットアームＲを移動させるときに第２保持部１２に対して第１保持部１１が回転することを抑制することができる。すなわち、第２保持部１２を貫通すると共に第１保持部１１に固定される連結軸１３が少なくとも３本配置されることにより、第２保持部１２に対する第１保持部１１の回転を抑制することができる。従って、第１保持部１１及び研磨器具５が回転することなく安定して保持された状態で研磨器具５による研磨を行うことができる。
The
連結軸１３は、第２保持部１２に対して第１保持部１１を移動可能とするボールガイド１３Ａを含んでいてもよい。この場合、第２保持部１２に対して第１保持部１１がボールガイド１３Ａを介して連結されることにより、第２保持部１２に対して第１保持部１１をスムーズに移動させることができる。従って、重力による第１保持部１１及び研磨器具５の被研磨面Ｔ１への追従をよりスムーズに行うことができるので、更なる研磨の品質向上に寄与する。
The
複数の連結軸１３が第１保持部１１の中心１１ｇに対して互いに対称となる位置に配置されていてもよい。この場合、複数の連結軸１３が互いに対称となる位置に配置されるので、第２保持部１２に対する第１保持部１１の連結を安定させることができる。従って、第１保持部１１及び研磨器具５の移動を安定させることができるので、研磨器具５による研磨を被研磨面Ｔ１の形状等に合わせて高精度に行うことができる。
The plurality of connecting
研磨ユニット１において、研磨器具５を保持する第１保持部１１は、ロボットアームＲに保持される第２保持部１２に対して、研磨器具５及び第１保持部１１の自重によって移動可能に連結される。従って、研磨器具５及び第１保持部１１の自重によって研磨器具５がロボットアームＲに移動可能に連結されているので、研磨器具５で研磨を行うときに被研磨面Ｔ１に追従するように研磨器具５を移動させることができる。よって、研磨器具５の位置及び速度の複雑な制御を行う必要がなく、更に空気圧リニアアクチュエータ等の複雑な装置がなくても、一定荷重で研磨対象物Ｔを研磨することができる。その結果、複雑な制御を不要にすることができると共に、構成を簡易にすることができるので、研磨ユニット１にかかるコストを低減させることができる。
In the
前述したように、本実施形態に係る連結機構１０及び研磨ユニット１は、被研磨面Ｔ１に凹凸形状が形成されていたとしても、ロボットアームＲに当該凹凸形状を学習させる必要がなく、簡易な構成を維持しつつ一定荷重で研磨を行うことができる。更に、連結機構１０及び研磨ユニット１は、被研磨面Ｔ１に傾斜があったとしても一定荷重で研磨を行うことができる。この点について以下で詳細に説明する。
As described above, the
図７は、水平面に対して角度θだけ傾斜した被研磨面Ｕ１を有する研磨対象物Ｕの例を示している。例えば、角度θが０°であって被研磨面Ｕ１が水平面に対して平行である場合には、被研磨面Ｕ１に研磨器具５及び第１保持部１１の自重Ｆと同一の力がかかるので、自重Ｆで一定荷重の研磨を行うことができる。一方、例えば角度θが１５°である場合には、ｃｏｓθの値が０．９６５９であるため、被研磨面Ｕ１に自重Ｆの９６．６％程度の力がかかる。従って、角度θが１５°であったとしても、概ね自重Ｆと同一の力で一定荷重の研磨を行うことができる。
FIG. 7 shows an example of a polishing object U having a polished surface U1 inclined by an angle θ with respect to a horizontal plane. For example, when the angle θ is 0 ° and the surface U1 to be polished is parallel to the horizontal plane, the same force is applied to the surface U1 to be polished as the
更に、例えば角度θが２５°である場合には、ｃｏｓθの値が０．９０６３であるため、被研磨面Ｕ１に自重Ｆの９０．６％程度の力がかかる。従って、角度θが２５°であったとしても、自重Ｆの９０％以上の力で略一定荷重の研磨を行うことができる。以上より、被研磨面Ｕ１の傾斜角度である角度θが０°以上且つ２５°以下であるときに一定研磨を行うことができる。また、角度θの上限は、２０°であってもよく、更に、１５°、１０°又は５°であってもよい。 Further, for example, when the angle θ is 25 °, the value of cos θ is 0.9063, so that a force of about 90.6% of the own weight F is applied to the polished surface U1. Therefore, even if the angle θ is 25 °, polishing with a substantially constant load can be performed with a force of 90% or more of the own weight F. As described above, constant polishing can be performed when the angle θ, which is the inclination angle of the polished surface U1, is 0 ° or more and 25 ° or less. The upper limit of the angle θ may be 20 °, and may be 15 °, 10 °, or 5 °.
（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係る連結機構２０及び研磨ユニット１Ａについて図８を参照しながら説明する。図８に示されるように、連結機構２０及び研磨ユニット１Ａは、前述した連結軸１３とは異なる連結軸２３を備える点において第１実施形態と相違する。以降の説明では、第１実施形態と重複する説明を適宜省略する。
(2nd Embodiment)
Next, a
連結機構２０は、研磨器具５を保持する第１保持部２１と、ロボットアームＲに保持される第２保持部２２と、第１保持部２１及び第２保持部２２を互いに移動可能に連結する連結軸２３と、第２保持部２２に対して第１保持部２１を移動可能に支持する支持部２４とを備える。第１保持部２１は、研磨器具５が固定される研磨器具固定部２１Ａと、研磨器具固定部２１Ａから長尺状に延びる第１延在部２１Ｂとを有する。
The
第２保持部２２は、ロボットアームＲに固定されるロボットアーム固定部２２Ａと、ロボットアーム固定部２２Ａから長尺状に延びる第２延在部２２Ｂとを有する。第１延在部２１Ｂ及び第２延在部２２Ｂは、例えば、互いに略平行に延びており、ロボットアームＲ及び研磨器具５から離間した位置で略水平方向（図８の紙面の直交方向）に延びる連結軸２３によって互いに連結されている。
The
一例として、支持部２４は、第１保持部２１の研磨器具固定部２１Ａ側の端部に固定される第１突出部２４ａと、第２保持部２２のロボットアーム固定部２２Ａ側の端部に固定される第２突出部２４ｂと、第２突出部２４ｂが移動可能に挿通される長孔部２４ｃ、及び第１突出部２４ａが挿通及び固定される孔部２４ｄを有する板状部材２４ｅとを備える。第１突出部２４ａの突出端、及び第２突出部２４ｂの突出端は、共に拡径されている。第２保持部２２から延びる第２突出部２４ｂが、第１保持部２１に固定された板状部材２４ｅの長孔部２４ｃに対して移動可能とされていることにより、第２保持部２２及び第１保持部２１は互いに移動可能とされている。なお、第２保持部２２に対して第１保持部２１を移動可能に支持する支持部２４の構成は、上記の例に限られず、適宜変更可能である。
As an example, the
具体例として、第１延在部２１Ｂは第２延在部２２Ｂ側に突出する第１ブラケット２１ａを有し、第２延在部２２Ｂは第１延在部２１Ｂ側に突出すると共に側面視において第１ブラケット２１ａに重なる第２ブラケット２２ａを有し、連結軸２３は第１ブラケット２１ａ及び第２ブラケット２２ａを貫通した状態で固定されている。第１保持部２１、第２保持部２２及び連結軸２３は、第２保持部２２に対して第１保持部２１を移動可能に連結するヒンジを構成している。例えば、連結軸２３は、研磨器具固定部２１Ａ及びロボットアーム固定部２２Ａから離間した位置で第１保持部２１及び第２保持部２２を互いに移動可能に連結するヒンジ軸である。
As a specific example, the first extending
以上、第２実施形態に係る連結機構２０及び研磨ユニット１Ａにおいて、連結軸２３は、ロボットアームＲ及び研磨器具５から離間した位置で第１保持部２１及び第２保持部２２を互いに連結するヒンジ軸である。この場合、研磨器具５を保持する第１保持部２１とロボットアームＲに保持される第２保持部２２とがヒンジ軸を介して開閉可能に連結される。従って、第２保持部２２に対して第１保持部２１が移動可能とされていることにより、研磨器具５及び第１保持部２１の自重によって研磨器具５を追従させることができるので、一定荷重で研磨を行うことができる。また、研磨器具５の複雑な制御を不要にすることができると共に、構成を簡易にすることができるので、連結機構２０及び研磨ユニット１Ａにかかるコストを低減させることができる。
As described above, in the connecting
更に、例えば、第１延在部２１Ｂの研磨器具５との反対側の端部にウエイト（錘）を設けてもよく、この場合、研磨器具固定部２１Ａ及び研磨器具５に鉛直上方への力が働くので、研磨器具固定部２１Ａ及び研磨器具５の自重よりも軽い一定荷重で研磨を行うことができる。また、例えば、第１延在部２１Ｂの研磨器具５側にウエイト（錘）を設けてもよく、この場合、研磨器具固定部２１Ａ及び研磨器具５に鉛直下方への力が働くので、研磨器具固定部２１Ａ及び研磨器具５の自重よりも重い一定荷重で研磨を行うことができる。このように、ウエイト（錘）が第１延在部２１Ｂに取り付けられることにより荷重を調整することができる。
Further, for example, a weight (weight) may be provided at an end of the first extending
（第３実施形態）
続いて、第３実施形態に係る連結機構３０について図９（ａ）及び図９（ｂ）を参照しながら説明する。連結機構３０は、研磨器具５を保持する第１保持部３１と、ロボットアームＲに保持される第２保持部３２と、第２保持部３２に対して第１保持部３１を移動可能に連結する１本の連結軸３３とを備える。図９では、理解の容易のため、研磨器具５の図示を省略し、連結機構３０の構成を簡略化して示している。平面視における第１保持部３１及び第２保持部３２の形状は、例えば、四角形状（一例として長方形状）であるが、適宜変更可能である。
(Third embodiment)
Next, a
連結軸３３は、例えば、第１保持部３１の中心３１ｇ、及び第２保持部３２の中心３２ｄを通る直線Ｌ２が通る位置に設けられる。連結軸３３は、連結軸１３と同様、第１保持部３１に固定される第１固定部３３ａと、第２保持部３２に固定される筒状の第２固定部３３ｂと、第１固定部３３ａ及び第２固定部３３ｂの間に介在すると共に第１固定部３３ａ及び第２固定部３３ｂを互いに移動可能とする複数のボールとを有していてもよい。更に、第１固定部３３ａを覆う蓋３３ｅを備えていてもよい。
The
第２固定部３３ｂは第２保持部３２に固定されており、第１固定部３３ａは第２保持部３２及び第２固定部３３ｂを貫通している。第１固定部３３ａの軸線方向に対して垂直な面で第１固定部３３ａを切断した断面形状は、非円形状とされている。第１固定部３３ａの当該断面形状は、例えば、多角形状（一例として六角形状）とされている。このように、第２保持部３２を貫通する第１固定部３３ａの断面形状が非円形状であることにより、第２保持部３２に対する第１保持部３１の回転が抑制される。
The
第３実施形態に係る連結機構３０において、連結軸３３は、第１保持部３１に固定されると共に第２保持部３２を貫通しており、連結軸３３の第２保持部３２を貫通する部分（第１固定部３３ａ）の断面形状が非円形状とされている。よって、連結軸３３が第１保持部３１に固定されると共に、連結軸３３の第２保持部３２を貫通する部分が非円形状とされているため、連結軸３３の本数が１本であっても第２保持部３２に対する第１保持部３１の回転を抑制することができる。なお、変形例として、連結軸３３は、第２保持部３２に固定されると共に第１保持部３１を貫通しており、第１保持部３１を貫通する部分の断面形状が非円形状とされていてもよい。
In the
以上、本開示の各実施形態について説明したが、本開示は前述した各実施形態に限定されるものではない。本開示は、例えば、航空機又は電車の鋼板等、自動車の外板以外の研磨対象物にも適用可能である。更に、研磨ユニットの構成、及び連結機構の構成は、適宜変更可能であり、研磨ユニット及び連結機構の各部の形状、大きさ、材料、数及び配置態様は、前述した各実施形態に限られず適宜変更可能である。例えば、前述の実施形態では、ボールガイド１３Ａを含む連結軸１３について説明した。しかしながら、連結軸は、ボールガイドでなくてもよく、例えば、第２保持部に対して第１保持部を移動可能に接続するガイドレール又はスライド機構等、別の態様であってもよい。
The embodiments of the present disclosure have been described above, but the present disclosure is not limited to the above-described embodiments. The present disclosure is also applicable to objects to be polished other than outer plates of automobiles, such as steel plates of aircraft or trains. Further, the configuration of the polishing unit and the configuration of the connection mechanism can be changed as appropriate, and the shape, size, material, number, and arrangement of each part of the polishing unit and the connection mechanism are not limited to the above-described embodiments, and may be appropriately changed. Can be changed. For example, in the above-described embodiment, the
１，１Ａ…研磨ユニット、２…研磨部材、３…サンダー。３ａ…第１支持部、３ｂ…第２支持部、３ｃ…固定部、３ｄ…柱部、３ｅ…拡張部、３ｆ…エア供給部、３ｇ…ホース取り付け部、５…研磨器具、１０，２０，３０…連結機構、１１，２１，３１…第１保持部、１１Ａ，２１Ａ…研磨器具固定部、１１Ｂ…連結軸固定部、１１ａ…第１板部、１１ｂ…第２板部、１１ｃ…第３板部、１１ｄ…長辺、１１ｅ…短辺、１１ｆ…斜辺、１１ｇ，３１ｇ…中心、１２，２２…第２保持部、１２ａ…長辺、１２ｂ…短辺、１２ｃ…斜辺、１２ｄ，３２ｄ…中心、１３，２３，３３…連結軸、１３Ａ…ボールガイド、１３ａ…第１固定部、１３ｂ…第２固定部、１３ｃ…ボール、１３ｄ…拡径部、１３ｅ…蓋、２１Ｂ…第１延在部、２１ａ…第１ブラケット、２２Ａ…ロボットアーム固定部、２２Ｂ…第２延在部、２２ａ…第２ブラケット、２４…支持部、３３ａ…第１固定部、３３ｂ…第２固定部、Ｌ１,Ｌ２…直線、Ｒ…ロボットアーム、Ｒ１…アーム部、Ｒ２…研磨ユニット支持部、Ｔ，Ｕ…研磨対象物、Ｔ１,Ｕ１…被研磨面。 1, 1A: polishing unit, 2: polishing member, 3: sander. 3a: first support portion, 3b: second support portion, 3c: fixed portion, 3d: pillar portion, 3e: expanded portion, 3f: air supply portion, 3g: hose attachment portion, 5: polishing tool, 10, 20, Reference numeral 30: connecting mechanism, 11, 21, 31: first holding portion, 11A, 21A: polishing tool fixing portion, 11B: connecting shaft fixing portion, 11a: first plate portion, 11b: second plate portion, 11c: third Plate portion, 11d long side, 11e short side, 11f oblique side, 11g, 31g center, 12, 22 second holder, 12a long side, 12b short side, 12c oblique side, 12d, 32d Center, 13, 23, 33: connecting shaft, 13A: ball guide, 13a: first fixed portion, 13b: second fixed portion, 13c: ball, 13d: enlarged diameter portion, 13e: lid, 21B: first extension Part, 21a ... first bracket, 22A ... robot arm fixing part, 22B ... Extension portion, 22a: second bracket, 24: support portion, 33a: first fixed portion, 33b: second fixed portion, L1, L2: straight line, R: robot arm, R1: arm portion, R2: polishing unit support Part, T, U: object to be polished, T1, U1: surface to be polished.
Claims (7)
前記研磨器具を保持する第１保持部と、
前記ロボットアームに保持される第２保持部と、
前記第２保持部に対して前記第１保持部を重力によって移動可能に連結する連結軸と、
を備える連結機構。 A connection mechanism for connecting the polishing tool to the robot arm,
A first holding unit that holds the polishing tool;
A second holding unit held by the robot arm;
A connection shaft for connecting the first holding portion to the second holding portion so as to be movable by gravity;
A coupling mechanism comprising:
請求項１に記載の連結機構。 Comprising three or more connection shafts,
The coupling mechanism according to claim 1.
請求項１又は２に記載の連結機構。 The connection shaft includes a ball guide that allows the first holding unit to move with respect to the second holding unit.
The coupling mechanism according to claim 1.
請求項１〜３のいずれか一項に記載の連結機構。 A plurality of the connecting shafts are arranged at positions symmetrical to each other with respect to a center of the first holding portion;
The connection mechanism according to claim 1.
請求項１に記載の連結機構。 The connection shaft is a hinge shaft that movably connects the first holding unit and the second holding unit to each other at a position separated from the robot arm and the polishing tool.
The coupling mechanism according to claim 1.
前記連結軸の前記他方を貫通する部分の断面形状が非円形状とされている、
請求項１に記載の連結機構。 The connection shaft is fixed to one of the first holding portion and the second holding portion and penetrates the other of the first holding portion and the second holding portion,
The cross-sectional shape of a portion penetrating the other of the connecting shafts is a non-circular shape,
The coupling mechanism according to claim 1.
前記連結機構は、
前記研磨器具を保持する第１保持部と、
前記ロボットアームに保持される第２保持部と、
前記研磨器具及び前記第１保持部の自重によって、前記第２保持部に対して前記第１保持部を移動可能に連結する連結軸と、
を備える研磨ユニット。 A polishing unit including a connection mechanism and a polishing instrument connected to a robot arm,
The connection mechanism,
A first holding unit that holds the polishing tool;
A second holding unit held by the robot arm;
A connecting shaft that movably connects the first holding unit to the second holding unit by the weight of the polishing tool and the first holding unit;
A polishing unit comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018182400A JP2020049599A (en) | 2018-09-27 | 2018-09-27 | Coupling mechanism and polishing unit |
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| JP2020049599A true JP2020049599A (en) | 2020-04-02 |
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|---|---|
| JP (1) | JP2020049599A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2022013766A1 (en) | 2020-07-16 | 2022-01-20 | 3M Innovative Properties Company | Robotic repair control systems and methods |
Citations (4)
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-
2018
- 2018-09-27 JP JP2018182400A patent/JP2020049599A/en active Pending
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