JP5158885B2 - ツール傾動許容機構 - Google Patents

Description

本発明は、シャフト形ツールを傾動可能に支持したツール傾動許容機構に関する。

従来、この種のツール傾動許容機構として、シャフト形ツールをベース部材にユニバーサルジョイント機構を介して連結すると共に、弾性部材にてシャフト形ツールが原点姿勢になるように付勢したものが知られている。そして、例えば、ベース部材をロボットに取り付け、シャフト形ツールの側面をワークの外面に押し付けて加工を行いながらベース部材を移動したときに、ユニバーサルジョイント機構によりシャフト形ツールが傾動してワークの外面の形状のばらつきを吸収していた（例えば、特許文献１参照）。

特開平５−３０１１５６号公報（段落［００２１］，［００２２］，［００２７］，第１図，第４図，第７図）

ところで、上記したツール傾動許容機構は、ワークに加工された既存のツール挿入孔にシャフト形ツールを挿入する際に、そのツール挿入孔の設計上の中心軸に対する実際の中心軸の傾きの誤差を吸収するためにも用いられていた。具体的には、ツール挿入孔の設計上の中心軸にシャフト形ツールの中心軸を一致させた状態を維持してシャフト形ツールを前進し、ツール挿入孔に挿入したときに、そのシャフト形ツールがツール挿入孔の内面にガイドされて傾動することを許容するために、上記したツール傾動許容機構が用いられていた。

ところが、シャフト形ツールは、その先端部がツール挿入孔に突入したときに傾動を開始するので、シャフト形ツールは先端部を中心にして傾動することになる。これに対し、上記した従来のツール傾動許容機構では、シャフト形ツールの傾動中心が先端部ではなく、ユニバーサルジョイント機構に支持された基端部に配置され、そのユニバーサルジョイント機構の側方への移動は許容されていない。このため、シャフト形ツールがツール挿入孔の内面にガイドされて傾動を開始したときに、シャフト形ツールに多大な曲げ応力がかかる事態が生じ得た。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、シャフト形ツールへの曲げ応力を低減させることが可能なツール傾動許容機構の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るツール傾動許容機構は、ベース部材に対してシャフト形ツールを傾動可能に連結すると共に、シャフト形ツールの中心軸が予め定められたツール移動基準軸と平行になるように付勢し、ベース部材をツール移動基準軸方向に前進させてシャフト形ツールをワークのツール挿入孔に挿入したときに、シャフト形ツールがツール挿入孔の内面にガイドされて傾動することを許容するツール傾動許容機構において、ツール移動基準軸方向に延び、ベース部材の前進方向における後端部が第１のユニバーサルジョイント機構を介してベース部材に連結された第１傾動部材と、第１傾動部材の前端部に第２のユニバーサルジョイント機構を介して連結され、シャフト形ツールと一体に傾動する第２傾動部材と、ベース部材に対して第１傾動部材を予め定められた原点姿勢に付勢する第１付勢手段と、第１傾動部材に対して第２傾動部材を予め定められた原点姿勢に付勢する第２付勢手段とを備えたことを特徴とするツール傾動許容機構。

請求項２の発明は、請求項１に記載のツール傾動許容機構において、第１及び第２の傾動部材が共に原点姿勢で、シャフト形ツールの中心軸と、第１と第２のユニバーサルジョイント機構の傾動中心点同士を繋ぐレバー軸とが同一直線上に並ぶように配置されたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のツール傾動許容機構において、第１傾動部材の後端部にベース部材を嵌合し、第１傾動部材及びベース部材の互いの嵌合面から突出して互いに嵌合した第１内側環状突壁及び第１外側環状突壁を設け、第１内側環状突壁及び第１外側環状突壁の一方の嵌合面の周方向に沿って複数の突部を均等配置して形成する一方、他方の嵌合面に複数の突部が当接する被当接部を形成し、それら突部又は被当接部の一方の当接面を曲面形状にして突部と被当接部とを点接触又は線接触させることで、第１外側環状突壁の内側で第１内側環状突壁を任意の方向に傾動可能とし、第１傾動部材又はベース部材の何れか一方に対をなして設けられて、他方の第１内側環状突壁又は第１外側環状突壁をツール移動基準軸方向で挟み付けるように第１付勢手段にて付勢された１対の第１軸移動規制部材を設け、第１内側環状突壁及び第１外側環状突壁と１対の第１軸移動規制部材とから第１のユニバーサルジョイント機構を構成し、第１傾動部材の前端部に第２傾動部材を嵌合し、第１傾動部材及び第２傾動部材の互いの嵌合面から突出して互いに嵌合した第２内側環状突壁及び第２外側環状突壁を設け、第２内側環状突壁及び第２外側環状突壁の一方の嵌合面の周方向に沿って複数の突部を均等配置して形成する一方、他方の嵌合面に複数の突部が当接する被当接部を形成し、それら突部又は被当接部の一方の当接面を曲面形状にして突部と被当接部とを点接触又は線接触させることで、第２外側環状突壁の内側で第２内側環状突壁を任意の方向に傾動可能とし、第１傾動部材又は第２傾動部材の何れか一方に対をなして設けられて、他方の第２内側環状突壁又は第２外側環状突壁をツール移動基準軸方向で挟み付けるように第２付勢手段にて付勢された１対の第２軸移動規制部材を設け、第２内側環状突壁及び第２外側環状突壁と１対の第２軸移動規制部材とから第２のユニバーサルジョイント機構を構成したところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項３に記載のツール傾動許容機構において、第１傾動部材は、ツール移動基準軸方向に延びた筒状をなし、第１傾動部材の後端部の内側にベース部材が嵌合される一方、第１傾動部材の前端部の内側に第２傾動部材が嵌合され、第１及び第２の外側環状突壁は、第１傾動部材に設けられ、第１内側環状突壁は、ベース部材に設けられ、第２内側環状突壁は、第２傾動部材に設けられ、第１傾動部材の内側面から突出して第１及び第２の外側環状突壁との間に配置された中間支持突壁を設け、第１内側環状突壁の端面に前側から対向した第１可動リングと、第１可動リングに固定されて前方に延び、中間支持突壁に直動可能に支持された複数のガイドシャフトとから一方の第１軸移動規制部材が構成されると共に、第１傾動部材のうち第１外側環状突壁より後側に配置されて第１外側環状突壁より内側に突出した第１固定突壁によって他方の第１軸移動規制部材が構成され、第１付勢手段によって第１可動リングを第１内側環状突壁に向けて後方に付勢し、第２内側環状突壁の端面に前側から対向した第２可動リングと、第２可動リングに固定されて後方に延び、中間支持突壁に直動可能に支持された複数のガイドシャフトとから一方の第２軸移動規制部材が構成されると共に、第１傾動部材のうち第２外側環状突壁より前側に配置されて第２外側環状突壁より内側に突出した第２固定突壁によって、他方の第２軸移動規制部材が構成され、第２付勢手段によって第２可動リングを第２内側環状突壁に向けて前方に付勢したところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項４に記載のツール傾動許容機構において、中間支持突壁に形成されて、ツール移動基準軸方向に延び、中間支持突壁の後端面に開口を有した複数の第１流体加圧孔と、各第１流体加圧孔にそれぞれ直動可能に挿入されて第１可動リングに前方から押し付けられた複数の第１加圧シャフトと、各第１流体加圧孔内に封入されて複数の第１加圧シャフトを後方に向けて付勢する第１付勢手段としての圧縮流体と、第１傾動部材に形成されて各第１流体加圧孔から第１傾動部材の外側面まで延びた第１流体供給路と、第１傾動部材の外側面に配置されて第１流体供給路の開口を通常は閉塞し、外部から圧力を付与したときに開いて第１流体供給路内への圧縮流体の供給を許容する第１逆止弁と、中間支持突壁に形成されて、ツール移動基準軸方向に延び、中間支持突壁の前端面に開口を有した複数の第２流体加圧孔と、各第２流体加圧孔にそれぞれ直動可能に挿入されて第２可動リングに後方から押し付けられた複数の第２加圧シャフトと、各第２流体加圧孔内に封入されて複数の第２加圧シャフトを前方に向けて付勢する第２付勢手段としての圧縮流体と、第２傾動部材に形成されて各第２流体加圧孔から第２傾動部材の外側面まで延びた第２流体供給路と、第１傾動部材の外側面に配置されて第２流体供給路の開口を通常は閉塞し、外部から圧力を付与したときに開いて第２流体供給路内への圧縮流体の供給を許容する第２逆止弁とを備えたところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項５に記載のツール傾動許容機構において、第１流体供給路は、複数の第１流体加圧孔の外側で、それら複数の第１流体加圧孔が並ぶ方向に延びた第１バス流路と、第１バス流路と複数の第１流体加圧孔との間を連絡する複数の第１分岐流路と、第１バス流路から第１傾動部材の外側面まで延びた第１基幹流路とからなり、第１逆止弁は、第１基幹流路の開口に備えられ、第２流体供給路は、複数の第２流体加圧孔の外側で、それら複数の第２流体加圧孔が並ぶ方向に延びた第２バス流路と、第２バス流路と複数の第２流体加圧孔との間を連絡する複数の第２分岐流路と、第２バス流路から第２傾動部材の外側面まで延びた第２基幹流路とからなり、第２逆止弁は、第２基幹流路の開口に備えられているところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項４乃至６の何れか１の請求項に記載のツール傾動許容機構において、第１傾動部材の中心軸と平行に延び、中間支持突壁を貫通した複数のガイド孔を設け、それら複数のガイド孔の一部に、第１可動リングの複数のガイドシャフトが挿入される一方、残りの複数のガイド孔に、第２可動リングの複数のガイドシャフトが挿入され、第１可動リンクには、第２可動リンクの複数のガイドシャフトが中間支持突壁の後方に突出した場合にそれらとの干渉を避けるための干渉回避孔が形成されると共に、第２可動リンクには、第１可動リンクの複数のガイドシャフトが中間支持突壁の前方に突出した場合にそれらとの干渉を避けるための干渉回避孔が形成されているところに特徴を有する。

請求項８の発明は、請求項４乃至７の何れか１の請求項に記載のツール傾動許容機構において、１対の第１軸移動規制部材の互いの対向面、及び、１対の第２軸移動規制部材の互いの対向面には、それぞれ環状突条が形成され、それら各環状突条の先端面は、幅方向の中央が突出するように膨出した曲面形状をなしているところに特徴を有する。

請求項９の発明は、請求項４乃至８の何れか１の請求項に記載のツール傾動許容機構において、ベース部材は、筒状をなし、第２傾動部材は、筒部の外側面から第２内側環状突壁が張り出した構造をなし、その筒部の内側に備えたベアリングにてシャフト形ツールの後端部が回転可能に支持されると共に、筒部の後端部に取り付けられたモータの回転軸とシャフト形ツールの後端部とが筒部の内部で一体回転可能に連結されているところに特徴を有する。

請求項１０の発明は、請求項９に記載のツール傾動許容機構において、ベース部材の後端面には、後端有底、前面開放の筒状をなし、ベース部材の内側より広い内部空間を有する後端カバーが取り付けられ、モータが後端カバーの内側に配置されると共に、後端カバーに貫通形成されたケーブル挿通孔からモータのケーブルが外部に導出されているところに特徴を有する。

請求項１１の発明は、請求項４乃至１０の何れか１の請求項に記載のツール傾動許容機構において、第２傾動部材は、第２内側環状突壁より前方に突出しかつ断面円形の前端内突部を有し、第１傾動部材は、第２外側環状突壁より前方に突出した前端外筒部を有し、前端内突部と前端外筒部との間に弾性体からなる前端防塵リングを備えると共に、ベース部材は、第１内側環状突壁より後方に突出しかつ断面円形の後端内突部を有し、第１傾動部材は、第１外側環状突壁より後方に突出した後端外筒部を有し、後端内突部と後端外筒部との間に弾性体からなる後端防塵リングを備えたところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
請求項１のツール傾動許容機構は、ツール移動基準軸方向に延びた第１傾動部材の後端部に、第１のユニバーサルジョイント機構を介してベース部材に連結されると共に、第１傾動部材の前端部に、第２のユニバーサルジョイント機構を介して第２傾動部材が連結されているので、その第２傾動部材に支持されたシャフト形ツールをツール移動基準軸の側方に平行移動することもできるし、任意の方向に任意の点を中心に傾動させることもできるし、さらに、ツール移動基準軸の側方に移動させながら任意の方向に傾動させることもできる。これらにより、ツール挿入孔に応じてシャフト形ツールが任意の方向及び位置に姿勢変更及び位置変更することが可能になり、その際の第１及び／又は第２のユニバーサルジョイント機構の作動により、シャフト形ツールへの曲げ応力を解放して低減させることができる。

［請求項２の発明］
請求項２のツール傾動許容機構によれば、第１及び第２の傾動部材が共に原点姿勢で、シャフト形ツールの中心軸と、第１と第２のユニバーサルジョイント機構の傾動中心点同士を繋ぐレバー軸とが同一直線上に並ぶので、全ての方向に同じようにシャフト形ツールを傾動させることができる。

［請求項３の発明］
第１のユニバーサルジョイント機構は、カルダンジョイントやツェッパジョイント等であってもよいし、請求項３のように、第１傾動部材とベース部材との互いの嵌合面から突出した第１内側環状突壁及び第１外側環状突壁の一方の嵌合面に複数の突部を形成する一方、他方の嵌合面に複数の突部が当接する被当接部を形成し、それら突部と被当接部とを点接触又は線接触させることで、第１外側環状突壁の内側で第１内側環状突壁を任意の方向に傾動可能とした構造であってもよい。この場合、第１傾動部材又はベース部材の何れか一方に設けた１対の第１軸移動規制部材で、第１付勢手段にて他方の第１内側環状突壁又は第１外側環状突壁を挟むように付勢することで、ベース部材に対して第１傾動部材を予め定められた原点姿勢に付勢することができる。第２のユニバーサルジョイント機構に関しても同様である。

［請求項４の発明］
第１と第２のユニバーサルジョイント機構を請求項３の構成とした場合、請求項４の構成のように第１傾動部材の内側面から突出した中間支持突壁を設け、第１内側環状突壁に前側から対向した第１可動リングの複数のガイドシャフトと、第２内側環状突壁に後側から対向した第２可動リングの複数のガイドシャフトとを共通の中間支持突壁に直動可能に支持し、第１可動リングを第１内側環状突壁に向けて付勢することで、ベース部材に対して第１傾動部材を原点姿勢に付勢することができると共に、第２可動リングを第２内側環状突壁に向けて付勢することで、第１傾動部材に対して第２傾動部材を原点姿勢に付勢することができる。

［請求項５の発明］
請求項５の構成によれば、外部から第１及び／又は第２の逆止弁を介して第１及び／又は第２の流体加圧孔内に圧縮流体を充填することで、第１傾動部材及び／又は第２傾動部材を原点姿勢に付勢するための付勢力を容易に変更することができる。

［請求項６の発明］
請求項６の構成によれば、１つの第１逆止弁から第１基幹流路内に圧縮流体を充填することで、一度に複数の第１流体加圧孔に圧縮流体を充填することができる。これと同様に、１つの第２逆止弁から第２基幹流路内に圧縮流体を充填することで、一度に複数の第２流体加圧孔に圧縮流体を充填することができる。

［請求項７の発明］
請求項７の構成によれば、第１可動リングには、第２可動リングの複数のガイドシャフトが中間支持突壁の後方に突出した場合にそれらとの干渉を避けるための干渉回避孔が形成されると共に、同様の干渉回避孔が第２可動リングにも形成されているので、第１及び第２の可動リングの複数のガイドシャフトを、反対側の可動リングとの干渉を気にせずにそれぞれ長くすることができ、第１及び第２の可動リングの直動動作を安定させることができる。

［請求項８の発明］
請求項８の構成によれば、１対の第１軸移動規制部材とそれらの間に挟まれた第１内側環状突壁又は第１外側環状突壁とは線接触することになり、面接触している場合に比べて、スムーズに第１のユニバーサルジョイント機構が作動する。同様に、１対の第２軸移動規制部材とそれらの間に挟まれた第２内側環状突壁又は第２外側環状突壁とは線接触することになり、面接触している場合に比べて、スムーズに第２のユニバーサルジョイント機構が作動する。

［請求項９，１０及び１１の発明］
請求項９の構成によれば、モータによってシャフト形ツールを回転駆動することができる。また、請求項１０の構成によれば、ベース部材の後端面に取り付けられた筒状カバーによってモータが保護される。さらに、請求項１１の構成によれば、前端防塵リングと後端防塵リングとによって、第１と第２のユニバーサルジョイント機構に異物が挟み込まれる事態を防ぐことができる。

本発明の一実施形態に係るツール傾動許容機構を備えたバリ取りユニットの側断面図 バリ取りツールの斜視図 バリ取りツールの側断面図 第２外側環状突壁及び第２内側環状突壁の正面図 中間スリーブの正面図 中間スリーブにおけるガイド孔の近傍の側断面図 中間スリーブにおける流体加圧孔の近傍の側断面図 前端ジョイントリング、前端抜止リング及び傾動リングの斜視図 第１と第２の可動リング及び中間スリーブの斜視図 後端ジョイントリング、後端抜止リング及びベース部材の斜視図 第１傾動部材に対して第２傾動部材が傾動した状態のバリ取りユニットの側断面図 ベース部材に対して第１傾動部材が傾動した状態のバリ取りユニットの側断面図 ツール移動基準軸に対して傾斜したツール挿入孔にバリ取りツールが挿入される場合のバリ取りユニットの側断面図 ツール移動基準軸に対して傾斜したツール挿入孔にバリ取りツールが挿入される場合のバリ取りユニットの概念図 ツール移動基準軸に対してオフセットしたツール挿入孔にバリ取りツールが挿入される場合のバリ取りユニットの概念図 本発明のツール傾動許容機構の変形例を示した概念図

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１５に基づいて説明する。図１には、本発明に係るツール傾動許容機構を備えたバリ取りユニット１０が示されている。このバリ取りユニット１０は、例えば、本発明に係る「シャフト形ツール」として例えばバリ取りツール８０を傾動可能に支持して備え、そのバリ取りツール８０をワークＷ（図１３参照）のツール挿入孔Ｈ１（図１３参照）に挿入する際に用いられる。なお、バリ取りツール８０をツール挿入孔Ｈ１に挿入する際の前進方向の前側を、以下説明するバリ取りユニット１０の構成部品における前側、その反対側を後側と呼ぶこととする。

図２に示すように、バリ取りツール８０は、断面円形のシャフトであって、その前端の外縁角部における周方向の複数位置を縦溝状に陥没させてプレデバリングカッタ８１が形成されている。また、バリ取りツール８０の側面における先端寄り位置には、周方向の複数位置に矩形孔８２が形成され、それら各矩形孔８２に可動片８３が配置されている。各可動片８３は、後端部が各矩形孔８２の開口縁に接続されると共に、前端部から外側に突出したバリ取り突起８４を備えている。そして、可動片８３が内側に傾動すると、バリ取り突起８４が矩形孔８２内に収まり、可動片８３が外側に傾動すると、バリ取り突起８４がバリ取りツール８０の側面より外側に突出する。

図３に示すように、バリ取りツール８０の軸芯部には、後端部から前端寄り位置に亘って流路８０Ｒが形成されている。そして、バリ取りツール８０の後端側から流路８０Ｒに流体（例えば、クーラント液）が供給され、その流体圧力によって可動片８３が外側に付勢されるようになっている。

バリ取りツール８０は、図１に示したモータ８５によって回転駆動され、そのモータ８５とバリ取りツール８０との間にはスピンドル８８が設けられている。スピンドル８８は、円筒状のスピンドルスリーブ８６の内側に図示しない複数のベアリングを備え、それらベアリングによって中継シャフト８７がスピンドルスリーブ８６に回転可能に支持されている。そして、中継シャフト８７の一端部が、スピンドルスリーブ８６の前端面から突出し、そこにバリ取りツール８０が一体回転可能に固定されている。また、スピンドルスリーブ８６の後端部からは、側方に後端フランジ８６Ｒが張り出され、その後端フランジ８６Ｒにモータ８５のステータがボルトにて固定され、スピンドルスリーブ８６内においてモータ８５の回転出力軸と中継シャフト８７の後端部とがキー連結されている。

中継シャフト８７の軸芯部には、前端から中間部まで図示しない流路が形成され、中継シャフト８７の流路とバリ取りツール８０の流路８０Ｒとが連通している。また、スピンドルスリーブ８６にも図示しない流路が形成され、その流路の後端部は後端フランジ８６Ｒの後面に位置し、前端部はスピンドルスリーブ８６の軸方向の中間部に位置している。そして、スピンドルスリーブ８６内に備えたロータリージョイント機構によって中継シャフト８７の流路とスピンドルスリーブ８６の流路とが連通されている。また、スピンドルスリーブ８６の流路の後端部には、図示しないチューブを介してクーラント液供給ポンプが接続されている。これにより、モータ８５によりバリ取りツール８０を回転駆動しながらバリ取りツール８０の流路８０Ｒにクーラント液を供給することが可能になっている。

上記したバリ取りツール８０、スピンドル８８及びモータ８５からなるツール駆動本体８０Ｈは、バリ取りユニット１０におけるベース部材１３に傾動可能に支持されている。具体的には、ベース部材１３は、スピンドル８８の後端部の外側に遊嵌されたベーススリーブ１３Ａを備え、そのベーススリーブ１３Ａの外側に嵌合された筒状の第１傾動部材１１によって、スピンドル８８の後端寄り位置から前端部に亘る範囲が外側から覆われている。そして、第１傾動部材１１の後端部が、ベース部材１３に対して傾動するように連結されると共に、スピンドル８８の前端部が第１傾動部材１１の前端部に対して傾動可能に連結され、これにより、バリ取りツール８０をベース部材１３に対して傾動可能に連結する本発明に係るツール傾動許容機構が構成されている。

図１０に示すように、ベース部材１３には、ベーススリーブ１３Ａの後端部から側方に張り出したケース固定盤１３Ｂが備えられ、そのケース固定盤１３Ｂの外縁部の一部が前方に直角曲げされてベース固定部１３Ｃになっている。また、ベーススリーブ１３Ａは円筒状をなし、その前端部から側方に本発明に係る第１内側環状突壁７１が突出している。

図１に示すように、ベース固定盤１３Ｂの後面には、後端カバー３７が取り付けられている。後端カバー３７は、後端有底、前面開放の筒状をなし、その内側にはベーススリーブ１３Ａの内側より広い内部空間が備えられている。また、後端カバー３７の側面には、図示しないケーブル挿通孔が貫通係止されている。そして、その後端カバー３７の内部にモータ８５が収容されて、モータ８５のケーブルがケーブル挿通孔から外部に引き出されている。なお、そのケーブル挿通孔とケーブルとの隙間には防塵処理が施されている。

スピンドル８８の外側面における前端寄り位置からは、本発明に係る第２内側環状突壁７２が側方に突出している。そして、第２内側環状突壁７２とスピンドルスリーブ８６とによって本発明に係る第２傾動部材１２が構成されている。より詳細には、スピンドルスリーブ８６は、本発明に係る「第２傾動部材の筒部」をなし、そのスピンドルスリーブ８６には、外側面から側方に張り出した前端フランジ８６Ｆが一体形成されている。そして、その前端フランジ８６Ｆに傾動リング８９がボルトにて固定され、その傾動リング８９により第２傾動部材１２の第２内側環状突壁７２が構成されている。

図４に示すように、第２内側環状突壁７２の外縁部は、前方から見ると円の周方向の複数位置（例えば、６カ所）を平坦にカットして、円弧状の非摺接部７２Ａと平坦な摺接部７２Ｂ（本発明に係る「被当接部」に相当する）とを交互に並べかつ均等配置した構造になっている。また、図６に示すように、第２内側環状突壁７２を横方向（軸方向と直交する方向）から見ると、各摺接部７２Ｂの外側面は、後方に向かうに従って第２内側環状突壁７２の軸心に近づくように全体的に傾斜しかつ外側に膨らむように丸みを帯びた円弧面になっている。なお、各非摺接部７２Ａは、図示しないが第２内側環状突壁７２を横方向（軸方向と直交する方向）から見ると平坦になっている。

この第２内側環状突壁７２における非摺接部７２Ａと摺接部７２Ｂと同様に、第１内側環状突壁７１の外縁部にも、図１０に示すように非摺接部７１Ａ及び摺接部７１Ｂが備えられている。また、第１内側環状突壁７１の摺接部７１Ｂは、図６に示すように、第２内側環状突壁７２の摺接部７２Ｂとは前後が逆になって、前方に向かうに従って第１内側環状突壁７１の軸心に近づくように全体的に傾斜しかつ外側に膨らむように丸みを帯びた円弧面になっている。

図１に示すように、第１傾動部材１１の中間部は全体が略円筒状の中間スリーブ２０で構成され、中間スリーブ２０の後端面には、図１０に示した後端ジョイントリング２１と後端抜止リング２２とが重ねてボルト固定される一方、中間スリーブ２０の前端面には、図８に示した前端ジョイントリング２３と前端抜止リング２４とが重ねてボルト固定されている。そして、図１に示すように、後端ジョイントリング２１が、中間スリーブ２０の後端部の内面より内側に突出して本発明に係る第１外側環状突壁６１を構成し、ベース部材１３における第１内側環状突壁７１の外側に嵌合している。また、後端抜止リング２２は、後端ジョイントリング２１より更に内側に突出して本発明に係る第１固定突壁５１を構成し、第１内側環状突壁７１の後端面に係止している。これと同様に、前端ジョイントリング２３が本発明に係る第２外側環状突壁６２を構成し、ベース部材１３における第２内側環状突壁７２の外側に嵌合すると共に、前端抜止リング２４が本発明に係る第２固定突壁５２を構成し、第２内側環状突壁７２の前端面に係止している。

図４に示すように第２外側環状突壁６２の内縁部は、前方から見ると、円の周方向の複数位置から内側に略台形状の摺接部６２Ｂ（本発明の「突部」に相当する）を突出させて、それら摺接部６２Ｂと円弧状の非摺接部６２Ａとを交互に並べかつ均等配置した構造になっている。また、図６に示すように第２外側環状突壁６２を横方向（軸方向と直交する方向）から見ると、非摺接部６２Ａ及び摺接部６２Ｂは、共に平坦になっている。そして、第２外側環状突壁６２が第２内側環状突壁７２の外側に嵌合して、第２外側環状突壁６２の摺接部６２Ｂが第２内側環状突壁７２の摺接部７２Ｂに接触し、第２外側環状突壁６２の非摺接部６２Ａが第２内側環状突壁７２の非摺接部７２Ａから浮いた状態になっている。ここで、第２外側環状突壁６２の摺接部６２Ｂは、横方向から見て平坦である一方、第２内側環状突壁７２の摺接部７２Ｂは円弧面になっているから、それら接触部６２Ｂ，７２Ｂ同士は線接触した状態になっている。これにより、例えば、断面正六角の筒体の６つの内面全てに線接触するリングがその筒体内で任意の方向に傾動可能となる場合と同様の原理で、第２外側環状突壁６２の内側で第２内側環状突壁７２が任意の方向に傾動可能になり、本発明に係る第２のユニバーサルジョイント機構１０２の主要部が構成されている。そして、この第２のユニバーサルジョイント機構１０２により、第１傾動部材１１に対して第２傾動部材１２が任意の方向に傾動可能に連結されている。

この第２外側環状突壁６２の非摺接部６２Ａ及び摺接部６２Ｂと同様に、図１０に示すように第１外側環状突壁６１の内縁面にも非摺接部６１Ａ及び摺接部６１Ｂが備えられ、図６に示すように、第１外側環状突壁６１が第１内側環状突壁７１の外側に嵌合して第１外側環状突壁６１の摺接部６１Ｂが第１内側環状突壁７１の摺接部７１Ｂに線接触し、図示しないが第１外側環状突壁６１の非摺接部６１Ａが第１内側環状突壁７１の非摺接部７１Ａから浮いた状態になっている。これにより、第１外側環状突壁６１の内側で第１内側環状突壁７１が任意の方向に傾動可能になり、本発明に係る第１のユニバーサルジョイント機構１０１の主要部が構成されている。そして、この第１のユニバーサルジョイント機構１０１により、ベース部材１３に対して第１傾動部材１１が任意の方向に傾動可能に連結されている。

なお、図１に示すように、第１のユニバーサルジョイント機構１０１の傾動中心点Ｐ１（第１傾動部材１１のベース部材１３に対する傾動中心点）は、ベース部材１３の中心軸上において第１内側環状突壁７１の近傍に位置し、第２のユニバーサルジョイント機構１０２の傾動中心点Ｐ２（第２傾動部材１２の第１傾動部材１１に対する傾動中心点）は、第１傾動部材１１の中心軸上において第２内側環状突壁７２の近傍に位置している。そして、それら傾動中心点Ｐ１，Ｐ２同士を繋ぐ線が、本発明に係るレバー軸１１Ｊに相当し、そのレバー軸１１Ｊは、第１傾動部材１１の中心軸と一致している。

図６に示すように、第２固定突壁５２の内縁部からは、第２内側環状突壁７２の後端面に向けて環状突条５２Ｔが形成されている。その環状突条５２Ｔの先端面は、幅方向の中央が最も突出するように膨出した曲面形状をなしている。そして、第１傾動部材１１に対して第２傾動部材１２が所定の原点姿勢になったとき、具体的には、バリ取りツール８０の中心軸と第１傾動部材１１の中心軸（レバー軸１１Ｊ）とが一直線上に並んだ原点姿勢になったときに、環状突条５２Ｔの先端面と第２内側環状突壁７２の前端面とが線接触した状態になり、その原点姿勢から第２傾動部材１２が第１傾動部材１１に対して傾動すると、環状突条５２Ｔの先端面と第２内側環状突壁７２の前端面とが点接触した状態になる。これと同様に、第１固定突壁５１の内縁部からは、第１内側環状突壁７１の前端面に向けて環状突条５１Ｔが突出形成され、その環状突条５１Ｔの先端面も、幅方向の中央が最も突出するように膨出した曲面形状をなしている。そして、ベース部材１３に対して第１傾動部材１１が所定の原点姿勢になったとき、具体的には、第１傾動部材１１の中心軸とベース部材１３におけるベーススリーブ１３Ａの中心軸とが一直線上に並んだ原点姿勢になったときに、環状突条５１Ｔの先端面と第１内側環状突壁７１の後端面とが線接触した状態になり、その原点姿勢から傾くと点接触した状態になる。

図１に示すように第１傾動部材１１の中間スリーブ２０における軸方向の中間部からは、中間支持突壁１６が内側に突出している。また、中間支持突壁１６と第１外側環状突壁６１との間には、第１可動リング２５が備えられると共に、中間支持突壁１６と第２外側環状突壁６２との間には、第２可動リング２６が備えられている。そして、図９に示すように、第１可動リング２５から前方に延びた複数のガイドシャフト２５Ｓと、第２可動リング２６から後方に突出した複数のガイドシャフト２６Ｓとが共に中間支持突壁１６に直動可能に支持されている。

具体的には、図９に示すように、第２可動リング２６は、円環状をなし、その周方向を例えば３等分する位置には、シャフト取付孔２６Ａが形成されている。各シャフト取付孔２６Ａは、第２可動リング２６を前後に貫通し、中間部に内径が小さくなった中間小径部が備えられている。そして、図６に示すように、中間支持突壁１６側からシャフト取付孔２６Ａにガイドシャフト２６Ｓの一端部が挿入され、シャフト取付孔２６Ａの中間小径部に突き当てられている。また、ガイドシャフト２６Ｓの一端部の中心には雌螺子孔が形成され、中間支持突壁１６と反対側からシャフト取付孔２６Ａに挿入したボルトをガイドシャフト２６Ｓの雌螺子孔に締め付け、ボルトのヘッド部とガイドシャフト２６Ｓとの間でシャフト取付孔２６Ａの中間小径部を挟んだ状態に固定されている。なお、ボルトのヘッド部分は、シャフト取付孔２６Ａ内に収容されて、シャフト取付孔２６Ａの端面からは突出していない。また、図９に示すように、第２可動リング２６のうち隣り合ったシャフト取付孔２６Ａ，２６Ａの中間位置には、それぞれ干渉回避孔２６Ｂが形成されている。これら各干渉回避孔２６Ｂの内径は、ガイドシャフト２６Ｓの外径より僅かに大きくなっている。

第２可動リング２６のうち中間支持突壁１６と反対側を向いた端面には、内縁全体を中間支持突壁１６から離れる側に突出させて環状突条２６Ｔが形成されている。その環状突条２６Ｔの先端面は、図６に示すように、幅方向の中央が最も突出するように膨出した曲面形状をなしている。そして、前記した環状突条５２Ｔと同様に、第１傾動部材１１に対して第２傾動部材１２が原点姿勢になったとき、環状突条２６Ｔの先端面と第２内側環状突壁７２の後端面とが線接触した状態になり、その原点姿勢から第２傾動部材１２が第１傾動部材１１に対して傾動すると点接触した状態になる。

図９に示すように、第１可動リング２５は、第２可動リング２６と同一形状をなしている。そして、第１可動リング２５にも第２可動リング２６と同様にガイドシャフト２５Ｓが固定されかつ環状突条２５Ｔが形成されている。そして、第１可動リング２５は、第２可動リング２６とは前後方向が逆に配置されると共に、第１可動リング２５から突出した各ガイドシャフト２５Ｓが第２可動リング２６の干渉回避孔２６Ｂと同一軸線上に配置されかつ、第２可動リング２６から突出した各ガイドシャフト２６Ｓが第１可動リング２５の干渉回避孔２５Ｂと同一軸線上に配置されている。そして、ベース部材１３に対して第１傾動部材１１が原点姿勢になったとき、環状突条２５Ｔの先端面と第１内側環状突壁７１の前端面とが線接触した状態になり、その原点姿勢から第２傾動部材１２が第１傾動部材１１に対して傾動すると点接触した状態になる。

図５に示すように、中間支持突壁１６には、その周方向を６等分する位置に、６つのガイド孔１６Ａが形成されている。図６に示すように、ガイド孔１６Ａは、中間支持突壁１６を前後に貫通し、第１可動リング２５のガイドシャフト２５Ｓが、６つのガイド孔１６Ａのうちの一つ飛びに配置された３つのガイド孔１６Ａに後方から挿入され、残りの３つのガイド孔１６Ａに、第２可動リング２６のガイドシャフト２６Ｓが前方から挿入されている。また、第１可動リング２５のガイドシャフト２５Ｓは、ガイド孔１６Ａを貫通して中間支持突壁１６の前端面から前方に突出し、これと同様に、第２可動リング２６のガイドシャフト２６Ｓは、図示しないが中間支持突壁１６の後端面から後方に突出している。そして、それらガイドシャフト２５Ｓ，２６Ｓの突出部分が、第１及び第２の可動リング２５，２６の干渉回避孔２５Ｂ，２６Ｂに遊嵌状態に収容されている。これにより、第１及び第２の可動リンク２５，２６の複数のガイドシャフト２５Ｓ，２６Ｓを、反対側の可動リング２６（２５）との干渉を気にせずにそれぞれ長くすることができ、第１及び第２の可動リンク２５，２６の直動動作を安定させることができる。

なお、ガイド孔１６Ａの内面には筒状の摺動メタル１６Ｍが埋設され、ガイドシャフト２５Ｓ，２６Ｓとガイド孔１６Ａの内面との摺動摩擦の低減が図られている。

中間支持突壁１６のうち隣り合ったガイド孔１６Ａ，１６Ａ同士の間には、それぞれ例えば３つずつの流体加圧孔１６Ｂが形成されている。これら流体加圧孔１６Ｂ群のうち半分の流体加圧孔１６Ｂは、本発明に係る「第１流体加圧孔」に相当し、図７に示すように、中間支持突壁１６の後端面のみに開口する一方、残りの半分の中間支持突壁１６は、本発明に係る「第２流体加圧孔」に相当し、図示しないが中間支持突壁１６の前端面のみに開口している。そして、前端開口の流体加圧孔１６Ｂと後端開口の流体加圧孔１６Ｂとが中間支持突壁１６の周方向に沿って交互に配置されている。

各流体加圧孔１６Ｂには、加圧シャフト２７が直動可能に挿入されて開口が閉塞されると共に、圧縮流体が封入され、その圧縮流体の漏洩を防ぐためのシール処理が施されている。詳細には、中間支持突壁１６は、中間スリーブ２０に一体形成されたスリーブ内面フランジ２０Ａと、中間スリーブ２０の内側に後方から嵌合されてスリーブ内面フランジ２０Ａの後端面に接合された状態にボルト固定された接合円板２９とからなる。また、流体加圧孔１６Ｂは、スリーブ内面フランジ２０Ａと接合円板２９とに跨って形成されかつ、開口側の内径が小さくなっている。さらに、スリーブ内面フランジ２０Ａと接合円板２９とを分離した状態で、流体加圧孔１６Ｂ内にインナーブッシュ３０と圧縮コイルバネ３１とが収容されている。インナーブッシュ３０は、流体加圧孔１６Ｂは円筒状をなして流体加圧孔１６Ｂの開口端側に嵌合され、インナーブッシュ３０の内径は、流体加圧孔１６Ｂの開放端の内径より小さくなっている。そして、圧縮コイルバネ３１の付勢により、インナーブッシュ３０が常時流体加圧孔１６Ｂにおける開放端側の段差面に押し付けられている。そして、インナーブッシュ３０の内側面と外側面とには、それぞれリング溝が形成され、それらに収容されたシールリング３０Ａ，３０Ｂ（例えば、Ｏリング、オイルシール）によって流体加圧孔１６Ｂの開口から圧縮流体が漏洩することが防がれている。また、スリーブ内面フランジ２０Ａと接合円板２９との接合面にも流体加圧孔１６Ｂを囲むようにシールリング３０Ｃ（例えば、Ｏリング）が備えられている。

加圧シャフト２７の一端部には、段付き状に径が大きくなったヘッド部２７Ｈが備えられ、そのヘッド部２７Ｈがインナーブッシュ３０の端面に当接する位置まで加圧シャフト２７が流体加圧孔１６Ｂ内に挿入される。また、ヘッド部２７Ｈがインナーブッシュ３０の端面に当接した位置で、加圧シャフト２７の他端面が流体加圧孔１６Ｂの奥面から離れた状態になる。これにより、加圧シャフト２７が、流体加圧孔１６Ｂ内の圧縮流体の圧力を受けて、流体加圧孔１６Ｂから突出するように付勢されている。そして、後端開口の流体加圧孔１６Ｂに収容された加圧シャフト２７によって、第１可動リング２５が後方に加圧され、第１可動リング２５の環状突条２５Ｔが第１内側環状突壁７１に押し付けられている。

上記した第１可動リング２５の押し付けにより、第１傾動部材１１が原点姿勢に付勢されている。詳細には、第１傾動部材１１に外力がかかって第１傾動部材１１が原点姿勢から傾斜すると、第１可動リング２５が第１内側環状突壁７１によって相対的に前方に押されて第１可動リング２５と第１固定突壁５１との間隔が広がり、第１内側環状突壁７１の前後の端面に対する環状突条２５Ｔ，５１Ｔの各接触部分が点になりかつそれら点接触部分が１８０度離れた位置に配置される。これにより、第１可動リング２５の第１内側環状突壁７１に対する押圧力が環状突条２５Ｔ，５１Ｔから第１内側環状突壁７１に付与される偶力として作用し、第１傾動部材１１がベース部材１３に対する原点姿勢に戻るように付勢される。そして、第１傾動部材１１が原点姿勢になると、前述の如く第１内側環状突壁７１の前後の端面に対する環状突条２５Ｔ，５１Ｔの各接触部分が共に円形の接触線になり、上記した偶力は無くなり、第１傾動部材１１が原点姿勢に保持される。これと同様に、前端開口の流体加圧孔１６Ｂに収容された加圧シャフト２７によって、第２可動リング２６も第１傾動部材１１に対する原点姿勢に付勢されている。

なお、図１１には、第１傾動部材１１がベース部材１３に対して原点姿勢、第２傾動部材１２が第１傾動部材１１に対して第２傾動部材１２が前下がりに傾斜した状態が示され、図１２には、第１傾動部材１１がベース部材１３に対して前上がりに傾斜し、第２傾動部材１２が第１傾動部材１１に対して第２傾動部材１２が前下がりに傾斜した状態が示されている。

図５に示すように、中間スリーブ２０の外側面には、１８０度離れた２位置にバルブ取付台座２０Ｄ，２０Ｄが突出形成されている。また、一方のバルブ取付台座２０Ｄに第１逆止弁４１が取り付けられ、他方のバルブ取付台座２０Ｄに第２逆止弁４２が取り付けられている。そして、第１逆止弁４１を用いて後端開口の複数の流体加圧孔１６Ｂに一度に圧縮流体を供給することができる一方、第２逆止弁４２を用いて前端開口の複数の流体加圧孔１６Ｂに一度に圧縮流体を供給することができるようになっている。具体的には、全ての流体加圧孔１６Ｂから外側に、第１傾動部材１１の径方向に沿って分岐供給路３２が延びている。また、図７に示すように、後端開口の流体加圧孔１６Ｂの分岐供給路３２は、接合円板２９における前端寄り位置に配置される一方、図示しないが前端開口の流体加圧孔１６Ｂの分岐供給路３２は、接合円板２９における後端寄り位置に配置されている。そして、中間スリーブ２０の内側面と接合円板２９の外側面との嵌合面のうち後端開口の流体加圧孔１６Ｂの分岐供給路３２群が付き合わされた位置には、第１基幹流路３３が形成され、それら分岐供給路３２群が全て第１基幹流路３３に連絡されている。また、中間スリーブ２０の内側面と接合円板２９の外側面との嵌合面のうち前端開口の流体加圧孔１６Ｂの分岐供給路３２群が付き合わされた位置には、第２基幹流路３４が形成され、それら分岐供給路３２群が全て第２基幹流路３４に連絡されている。

そして、一方のバルブ取付台座２０Ｄには、第１基幹流路３３から延びた終端流路３３Ｓが形成されて外側に開放し、そこの開放口に第１逆止弁４１が螺合固定されている。また、他方のバルブ取付台座２０Ｄには、第２基幹流路３４から延びた終端流路３４Ｓが形成されて外側に開放し、そこの開放口に第２逆止弁４２が螺合固定されている。この構成により、第１逆止弁４１から第１基幹流路３３内に圧縮流体を充填することで、一度に全部の後面開放の流体加圧孔１６Ｂに圧縮流体を充填することができる。これと同様に、第２逆止弁４２から第２基幹流路３４内に圧縮流体を充填することで、一度に全部の前面開放の第２流体加圧孔１６Ｂに圧縮流体を充填することができる。

また、中間スリーブ２０の内側面と接合円板２９の外側面との嵌合面には、第１及び第２の基幹流路３３，３４を区画するためのシールリング３０Ｅが設けられ、第１基幹流路３３より前方、第２基幹流路３４より後方にもシールリング３０Ｄ，３０Ｆが設けられ、これらにより、中間スリーブ２０の内側面と接合円板２９の外側面との嵌合隙間からの圧縮流体の漏洩を防いでいる。

なお、図１に示すように、第１傾動部材１１の前端部には、第２傾動部材１２との間の防塵のために前端防塵リング３５が備えられ、第１傾動部材１１の後端部には、ベース部材１３との間の防塵のために後端防塵リング３６が備えられている。そして、これら前端と後端の防塵リング３５，３６によって、第１と第２のユニバーサルジョイント機構１０１，１０２に異物が挟み込まれる事態を防いでいる。具体的には、第２固定突壁５２の一部は、スピンドルスリーブ８６の先端部に隣接する位置まで延ばされている。前端防塵リング３５は、断面矩形で円環状の弾性体であって、第２固定突壁５２の内面とスピンドルスリーブ８６の外面との間に嵌合されている。そして、第１傾動部材１１に対して第２傾動部材１２が傾動した際には、前端防塵リング３５が圧縮変形する。また、第１固定突壁５１の後端面には、ベース部材１３を側方から囲むように円環壁５１Ｋが形成され、後端防塵リング３６は、前端防塵リング３５と同様に断面矩形で円環状をなし、円環壁５１Ｋとスピンドルスリーブ８６との間に嵌合されている。そして、ベース部材１３に対して第１傾動部材１１が傾動した際には、後端防塵リング３６が圧縮変形する。

本実施形態のバリ取りユニット１０の構成に関する説明は以上である。次に、バリ取りユニット１０をロボットを用いた自動加工システムに使用した場合を例に挙げて、バリ取りユニット１０に備えた本発明に係るツール傾動許容機構の作用効果について説明する。

この自動加工システムは、バリ取り用のロボット９０（図１参照）と、穿孔用のロボット（図示せず）と、ワークを固定したワーク固定治具（図示せず）とを備えている。バリ取り用のロボット９０の先端には、図１に示すように、上述の如くバリ取りユニット１０が取り付けられ、穿孔用のロボットの先端には、図示しないドリルと先端錐形の面取りツールと、それらを回転駆動するためのモータとを有した穿孔ユニットが取り付けられている。そして、この自動加工システムを起動すると、穿孔用のロボットが、治具に固定されたワークＷ（図１３（Ａ）参照）に対して予め設定されたツール移動基準軸Ｋ１にドリルの中心軸を一致させてドリルを前進させ、ワークＷにツール挿入孔Ｈ１を穿孔してからドリルを退避させ、面取りツールにてツール挿入孔Ｈ１の開口縁の面取りを行う。

次いで、穿孔用のロボットが面取りツールをワークＷから退避させてから、図１３（Ａ）に示すように、バリ取り用のロボット９０が、バリ取りツール８０の中心軸を前述したツール移動基準軸Ｋ１に一致させてバリ取りツール８０を前進させ、図１３（Ｂ）に示すように、ワークＷのツール挿入孔Ｈ１にバリ取りツール８０を挿入する。なお、このときバリ取りツール８０は、回転駆動されている。

ここで、ワークＷのツール挿入孔Ｈ１が設定通りの位置に穿孔されていて、バリ取り用のロボット９０がバリ取りツール８０の中心軸を誤差無くツール移動基準軸Ｋ１に一致させることができたとしたら、バリ取りツール８０は挿入抵抗を受けずにツール挿入孔Ｈ１に挿入されていくことになる。しかしながら、実際には、ドリルをワークＷの両面に突き当てたときにドリルが僅かに変形し、ドリルの先端がツール移動基準軸Ｋ１に対してランダムな方向に僅かに傾斜してツール挿入孔Ｈ１が穿孔されていく。また、穿孔用のロボットもバリ取り用のロボットも、ドリル又はバリ取りツール８０の中心軸を完全にツール移動基準軸Ｋ１に一致させることは不可能であり、実際には、それらドリル又はバリ取りツール８０の中心軸がツール移動基準軸Ｋ１に対してランダムな方向に傾斜したり、ずれていたり（オフセットしていたり）、或いは、傾斜してずれたりする。その結果、バリ取りツール８０をツール挿入孔Ｈ１に挿入する際には、バリ取りツール８０の中心軸が、ツール挿入孔Ｈ１の中心軸に対して任意の方向に傾斜していたり、ずれていたり、傾斜してずれている事態が起こり得る。

しかしながら、本実施形態のバリ取りユニット１０は、本発明に係るツール傾動許容機構を有していることで、バリ取りツール８０をツール挿入孔Ｈ１にスムーズに挿入することができる。具体的には、図１３（Ａ）に示すように、ツール挿入孔Ｈ１の中心軸がツール移動基準軸Ｋ１に対して下方に傾斜し、ツール挿入孔Ｈ１の中心軸とツール移動基準軸Ｋ１との交点がツール挿入孔Ｈ１の始端開口の中心に位置した状態で、バリ取り用のロボット９０がバリ取りツール８０の中心軸を誤差無くツール移動基準軸Ｋ１に一致させた状態で前進することができたとして、以下、バリ取りユニット１０の作用効果を説明する。

この場合、ロボット９０にてベース部材１３をツール移動基準軸Ｋ１の軸方向に移動し、バリ取りツール８０の先端がツール挿入孔Ｈ１に突入すると、図１３（Ｂ）に示すように、バリ取りツール８０がツール挿入孔Ｈ１にガイドされ、ツール挿入孔Ｈ１の始端開口の中心Ｐ３を傾動中心にしてバリ取りツール８０の傾動が開始する。

ここで、図１４には、図１３と同じ動作を行うバリ取りユニット１０が簡素化して示され、説明のためにツール移動基準軸Ｋ１に対するツール挿入孔Ｈ１の中心軸の傾斜角が強調して示されている。その図１４（Ａ）から図１４（Ｂ）の変化に示すように、バリ取りツール８０の先端がツール挿入孔Ｈ１に突入すると、図１４（Ｂ）に示すように、バリ取りツール８０がツール挿入孔Ｈ１にガイドされて、ツール挿入孔Ｈ１の始端開口の中心Ｐ３を傾動中心にして傾動し、バリ取りツール８０の前端より後端側が上昇する。このとき、第１と第２のユニバーサルジョイント機構１０１，１０２が共に作動して第１傾動部材１１が前上がり姿勢になるように傾動し、バリ取りツール８０の後端部の上昇を許容するので、従来のようにバリ取りツール８０に大きな曲げ応力がかかることはない。また、ロボット９０がベース部材１３をツール移動基準軸Ｋ１に沿ってさらに前進させると、バリ取りツール８０がツール挿入孔Ｈ１に進入して行き、図１４（Ｃ）に示すように、第１傾動部材１１のツール移動基準軸Ｋ１に対する傾斜角が徐々に小さくなっていく。そして、予め定められた挿入量だけバリ取りツール８０をツール挿入孔Ｈ１に挿入したら、ツール挿入孔Ｈ１内でバリ取りツール８０の回転駆動方向を反転させたり、バリ取りツール８０を前後に往復動させたりしてバリを除去し、その後、ツール挿入孔Ｈ１からバリ取りツール８０を離脱させる。

次に、図１５（Ａ）に示すように、ツール挿入孔Ｈ１の中心軸がツール移動基準軸Ｋ１に対して下方に平行に移動した位置にずれた状態で、バリ取り用のロボット９０がバリ取りツール８０の中心軸を誤差無くツール移動基準軸Ｋ１に一致させた状態で前進することができた場合のバリ取りユニット１０の作用効果を説明する。この場合、バリ取りツール８０の先端がツール挿入孔Ｈ１の始端開口の面取り斜面における上部に摺接し、図１５（Ｂ）に示すように、バリ取りツール８０が下方に平行移動する。このとき、第１と第２のユニバーサルジョイント機構１０１，１０２が共に作動して第１傾動部材１１が前下がり姿勢になるように傾動し、バリ取りツール８０の下方への平行移動を許容するので、バリ取りツール８０に大きな曲げ応力がかかることはない。

このように、本実施形態のバリ取りユニット１０におけるツール傾動許容機構は、ツール移動基準軸Ｋ１の軸方向に延びた第１傾動部材１１の後端部に、第１のユニバーサルジョイント機構１０１を介してベース部材１３に連結されると共に、第１傾動部材１１の前端部に、第２のユニバーサルジョイント機構１０２を介して第２傾動部材１２が連結されているので、第２傾動部材１２に連結されたバリ取りツール８０を、ツール移動基準軸Ｋ１の側方に平行移動することもできるし、任意の方向に任意の点を中心にして傾動させることもできるし、さらに、ツール移動基準軸Ｋ１の側方に移動させながら任意の方向に傾動させることもできる。これらにより、ツール挿入孔Ｈ１に応じてバリ取りツール８０が任意の方向及び位置に姿勢変更及び位置変更することが可能になり、その際の第１及び／又は第２のユニバーサルジョイント機構１０１，１０２の作動によりバリ取りツール８０への曲げ応力を解放して低減させることができる。
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記した本実施形態では、第１傾動部材１１及び第２傾動部材１２が原点姿勢で、バリ取りツール８０の中心軸と、第１と第２のユニバーサルジョイント機構１０１，１０２の傾動中心点Ｐ１，Ｐ２同士を繋ぐレバー軸１１Ｊ（図１参照）とが同一直線上に並んでいたが、第１傾動部材１１及び第２傾動部材１２が原点姿勢で、図１６（Ａ）に示すように、シャフト形ツール１１０の中心軸Ｌ１がレバー軸Ｌ２に対してオフセットしていたり、図１６（Ｂ）に示すように、シャフト形ツールの中心軸Ｌ１がレバー軸Ｌ２に対して傾斜している構成にしてもよい。このような構成にすれば、シャフト形ツールの傾動が所定の方向に対して容易になる。一方、前記実施形態の構成によれば、全ての方向に同じようにシャフト形ツール（バリ取りツール８０）を傾動させることができる。

（２）前記実施形態では、環状突条２５Ｔ，５１Ｔが第１内側環状突壁７１に線接触すると共に、環状突条２６Ｔ，５２Ｔが第２内側環状突壁７２に線接触する構成であったが、それらが面接触する構成にしてもよい。但し、前記実施形態のように環状突条２５Ｔ，５１Ｔ等が第１内側環状突壁７１等に線接触する構成とすれば、面接触する構成に場合に比べて、スムーズに第１と第２のユニバーサルジョイント機構１０１，１０２を作動させることができる。

（３）前記実施形態では、圧縮流体の圧力によって第１と第２の傾動部材１１，１２を原点姿勢に付勢していたが、弾性体にて付勢する構成にしてもよい。この場合、例えば、弾性体として圧縮コイルバネや皿バネを、ガイドシャフト２５Ｓ，２６Ｓに挿通させて第１及び第２の可動リング２５，２６と中間支持突壁１６との間で圧縮変形される構成や、流体加圧孔１６Ｂ内に圧縮コイルバネや皿バネを収容し、それらによって加圧シャフト２７を流体加圧孔１６Ｂから押し出すように付勢する構成にしてもよい。なお、本実施形態のように圧縮流体の圧力によって第１と第２の傾動部材１１，１２を原点姿勢する付勢する構成にすれば、外部から付勢力の調整を容易に行うことができる。

（４）本発明に係るシャフト形ツールは、前記実施形態のバリ取りツールに限定されるものではなく、リーマや、真円度や面粗度を検査するための検査ツール等であってもよい。また、シャフト形ツールは、ドリルにて穿孔された加工孔に限定されるものではなく、鋳物や樹脂成形品の成形孔であってもよい。

（５）第１及び第２のユニバーサルジョイント機構１０１，１０２は、前記実施形態の構成以外のもの、具体的には、例えば、カルダンジョイントやツェッパジョイント等であってもよい。

（６）前記実施形態では、第１傾動部材１１の内側にベース部材１３のベーススリーブ１３Ａが嵌合されていたが、その逆に、ベーススリーブ１３Ａの内側にベース部材１３が嵌合された構成にしてもよい。

１０ バリ取りユニット
１１ 第１傾動部材
１１Ｊ，Ｌ２ レバー軸
１２ 第２傾動部材
１３ ベース部材
１３Ａ ベーススリーブ
１６ 中間支持突壁
１６Ａ ガイド孔
２５Ｔ，２６Ｔ，５１Ｔ，５２Ｔ 環状突条
２０ 中間スリーブ
２５ 第１可動リング
２５Ｂ，２６Ｂ 干渉回避孔
２５Ｓ，２６Ｓ ガイドシャフト
２６ 第２可動リング
２７ 加圧シャフト
３２ 分岐供給路
３７ 後端カバー
４１ 第１逆止弁
４２ 第２逆止弁
５１ 第１固定突壁
５２ 第２固定突壁
６１ 第１外側環状突壁
６１Ｂ 摺接部（突部）
６２ 第２外側環状突壁
６２Ｂ 摺接部（突部）
７１ 第１内側環状突壁
７１Ｂ 摺接部（被当接部）
７２ 第２内側環状突壁
７２Ｂ 摺接部（被当接部）
８０ バリ取りツール（シャフト形ツール）
８５ モータ
８６ スピンドルスリーブ
８７ 中継シャフト
８８ スピンドル
９０ ロボット
１０１ 第１のユニバーサルジョイント機構
１０２ 第２のユニバーサルジョイント機構
１１０ シャフト形ツール
Ｈ１ ツール挿入孔
Ｋ１ ツール移動基準軸
Ｗ ワーク

Claims (11)

1. ベース部材に対してシャフト形ツールを傾動可能に連結すると共に、前記シャフト形ツールの中心軸が予め定められたツール移動基準軸と平行になるように付勢し、前記ベース部材を前記ツール移動基準軸方向に前進させて前記シャフト形ツールをワークのツール挿入孔に挿入したときに、前記シャフト形ツールが前記ツール挿入孔の内面にガイドされて傾動することを許容するツール傾動許容機構において、
   前記ツール移動基準軸方向に延び、前記ベース部材の前記前進方向における後端部が第１のユニバーサルジョイント機構を介して前記ベース部材に連結された第１傾動部材と、
   前記第１傾動部材の前端部に第２のユニバーサルジョイント機構を介して連結され、前記シャフト形ツールと一体に傾動する第２傾動部材と、
   前記ベース部材に対して前記第１傾動部材を予め定められた原点姿勢に付勢する第１付勢手段と、
   前記第１傾動部材に対して前記第２傾動部材を予め定められた原点姿勢に付勢する第２付勢手段とを備えたことを特徴とするツール傾動許容機構。
2. 前記第１及び第２の傾動部材が共に前記原点姿勢で、前記シャフト形ツールの中心軸と、前記第１と第２のユニバーサルジョイント機構の傾動中心点同士を繋ぐレバー軸とが同一直線上に並ぶように配置されたことを特徴とする請求項１に記載のツール傾動許容機構。
3. 前記第１傾動部材の後端部に前記ベース部材を嵌合し、
   前記第１傾動部材及び前記ベース部材の互いの嵌合面から突出して互いに嵌合した第１内側環状突壁及び第１外側環状突壁を設け、
   前記第１内側環状突壁及び前記第１外側環状突壁の一方の嵌合面の周方向に沿って複数の突部を均等配置して形成する一方、他方の嵌合面に前記複数の突部が当接する被当接部を形成し、それら突部又は被当接部の一方の当接面を曲面形状にして前記突部と前記被当接部とを点接触又は線接触させることで、前記第１外側環状突壁の内側で前記第１内側環状突壁を任意の方向に傾動可能とし、
   前記第１傾動部材又は前記ベース部材の何れか一方に対をなして設けられて、他方の前記第１内側環状突壁又は前記第１外側環状突壁を前記ツール移動基準軸方向で挟み付けるように前記第１付勢手段にて付勢された１対の第１軸移動規制部材を設け、
   前記第１内側環状突壁及び前記第１外側環状突壁と前記１対の第１軸移動規制部材とから前記第１のユニバーサルジョイント機構を構成し、
   前記第１傾動部材の前端部に前記第２傾動部材を嵌合し、
   前記第１傾動部材及び前記第２傾動部材の互いの嵌合面から突出して互いに嵌合した第２内側環状突壁及び第２外側環状突壁を設け、
   前記第２内側環状突壁及び前記第２外側環状突壁の一方の嵌合面の周方向に沿って複数の突部を均等配置して形成する一方、他方の嵌合面に前記複数の突部が当接する被当接部を形成し、それら突部又は被当接部の一方の当接面を曲面形状にして前記突部と前記被当接部とを点接触又は線接触させることで、前記第２外側環状突壁の内側で前記第２内側環状突壁を任意の方向に傾動可能とし、
   前記第１傾動部材又は前記第２傾動部材の何れか一方に対をなして設けられて、他方の前記第２内側環状突壁又は前記第２外側環状突壁を前記ツール移動基準軸方向で挟み付けるように前記第２付勢手段にて付勢された１対の第２軸移動規制部材を設け、
   前記第２内側環状突壁及び前記第２外側環状突壁と前記１対の第２軸移動規制部材とから前記第２のユニバーサルジョイント機構を構成したことを特徴とする請求項１又は２に記載のツール傾動許容機構。
4. 前記第１傾動部材は、前記ツール移動基準軸方向に延びた筒状をなし、前記第１傾動部材の後端部の内側に前記ベース部材が嵌合される一方、前記第１傾動部材の前端部の内側に前記第２傾動部材が嵌合され、
   前記第１及び第２の外側環状突壁は、前記第１傾動部材に設けられ、
   前記第１内側環状突壁は、前記ベース部材に設けられ、
   前記第２内側環状突壁は、前記第２傾動部材に設けられ、
   前記第１傾動部材の内側面から突出して前記第１及び第２の外側環状突壁との間に配置された中間支持突壁を設け、
   前記第１内側環状突壁の端面に前側から対向した第１可動リングと、前記第１可動リングに固定されて前方に延び、前記中間支持突壁に直動可能に支持された複数のガイドシャフトとから一方の前記第１軸移動規制部材が構成されると共に、前記第１傾動部材のうち前記第１外側環状突壁より後側に配置されて前記第１外側環状突壁より内側に突出した第１固定突壁によって他方の前記第１軸移動規制部材が構成され、
   前記第１付勢手段によって前記第１可動リングを前記第１内側環状突壁に向けて後方に付勢し、
   前記第２内側環状突壁の端面に前側から対向した第２可動リングと、前記第２可動リングに固定されて後方に延び、前記中間支持突壁に直動可能に支持された複数のガイドシャフトとから一方の前記第２軸移動規制部材が構成されると共に、前記第１傾動部材のうち前記第２外側環状突壁より前側に配置されて前記第２外側環状突壁より内側に突出した第２固定突壁によって、他方の前記第２軸移動規制部材が構成され、
   前記第２付勢手段によって前記第２可動リングを前記第２内側環状突壁に向けて前方に付勢したことを特徴とする請求項３に記載のツール傾動許容機構。
5. 前記中間支持突壁に形成されて、前記ツール移動基準軸方向に延び、前記中間支持突壁の後端面に開口を有した複数の第１流体加圧孔と、
   前記各第１流体加圧孔にそれぞれ直動可能に挿入されて前記第１可動リングに前方から押し付けられた複数の第１加圧シャフトと、
   前記各第１流体加圧孔内に封入されて前記複数の第１加圧シャフトを後方に向けて付勢する前記第１付勢手段としての圧縮流体と、
   前記第１傾動部材に形成されて前記各第１流体加圧孔から前記第１傾動部材の外側面まで延びた第１流体供給路と、
   前記第１傾動部材の外側面に配置されて前記第１流体供給路の開口を通常は閉塞し、外部から圧力を付与したときに開いて前記第１流体供給路内への前記圧縮流体の供給を許容する第１逆止弁と、
   前記中間支持突壁に形成されて、前記ツール移動基準軸方向に延び、前記中間支持突壁の前端面に開口を有した複数の第２流体加圧孔と、
   前記各第２流体加圧孔にそれぞれ直動可能に挿入されて前記第２可動リングに後方から押し付けられた複数の第２加圧シャフトと、
   前記各第２流体加圧孔内に封入されて前記複数の第２加圧シャフトを前方に向けて付勢する前記第２付勢手段としての圧縮流体と、
   前記第２傾動部材に形成されて前記各第２流体加圧孔から前記第２傾動部材の外側面まで延びた第２流体供給路と、
   前記第１傾動部材の外側面に配置されて前記第２流体供給路の開口を通常は閉塞し、外部から圧力を付与したときに開いて前記第２流体供給路内への前記圧縮流体の供給を許容する第２逆止弁とを備えたことを特徴とする請求項４に記載のツール傾動許容機構。
6. 前記第１流体供給路は、前記複数の第１流体加圧孔の外側で、それら複数の第１流体加圧孔が並ぶ方向に延びた第１バス流路と、前記第１バス流路と前記複数の第１流体加圧孔との間を連絡する複数の第１分岐流路と、前記第１バス流路から前記第１傾動部材の外側面まで延びた第１基幹流路とからなり、前記第１逆止弁は、前記第１基幹流路の開口に備えられ、
   前記第２流体供給路は、前記複数の第２流体加圧孔の外側で、それら複数の第２流体加圧孔が並ぶ方向に延びた第２バス流路と、前記第２バス流路と前記複数の第２流体加圧孔との間を連絡する複数の第２分岐流路と、前記第２バス流路から前記第２傾動部材の外側面まで延びた第２基幹流路とからなり、前記第２逆止弁は、前記第２基幹流路の開口に備えられていることを特徴とする請求項５に記載のツール傾動許容機構。
7. 前記第１傾動部材の中心軸と平行に延び、前記中間支持突壁を貫通した複数のガイド孔を設け、それら複数のガイド孔の一部に、前記第１可動リングの前記複数のガイドシャフトが挿入される一方、残りの前記複数のガイド孔に、前記第２可動リングの前記複数のガイドシャフトが挿入され、
   前記第１可動リングには、前記第２可動リングの前記複数のガイドシャフトが前記中間支持突壁の後方に突出した場合にそれらとの干渉を避けるための干渉回避孔が形成されると共に、
   前記第２可動リングには、前記第１可動リングの前記複数のガイドシャフトが前記中間支持突壁の前方に突出した場合にそれらとの干渉を避けるための干渉回避孔が形成されていることを特徴とする請求項４乃至６の何れか１の請求項に記載のツール傾動許容機構。
8. 前記１対の第１軸移動規制部材の互いの対向面、及び、前記１対の第２軸移動規制部材の互いの対向面には、それぞれ環状突条が形成され、それら各環状突条の先端面は、幅方向の中央が突出するように膨出した曲面形状をなしていることを特徴とする請求項４乃至７の何れか１の請求項に記載のツール傾動許容機構。
9. 前記ベース部材は、筒状をなし、
   前記第２傾動部材は、筒部の外側面から前記第２内側環状突壁が張り出した構造をなし、その筒部の内側に備えたベアリングにて前記シャフト形ツールの後端部が回転可能に支持されると共に、前記筒部の後端部に取り付けられたモータの回転軸と前記シャフト形ツールの後端部とが筒部の内部で一体回転可能に連結されていることを特徴とする請求項４乃至８の何れか１の請求項に記載のツール傾動許容機構。
10. 前記ベース部材の後端面には、後端有底、前面開放の筒状をなし、前記ベース部材の内側より広い内部空間を有する後端カバーが取り付けられ、前記モータが前記後端カバーの内側に配置されると共に、前記後端カバーに貫通形成されたケーブル挿通孔から前記モータのケーブルが外部に導出されていることを特徴とする請求項９に記載のツール傾動許容機構。
11. 前記第２傾動部材は、前記第２内側環状突壁より前方に突出しかつ断面円形の前端内突部を有し、
    前記第１傾動部材は、前記第２外側環状突壁より前方に突出した前端外筒部を有し、
    前記前端内突部と前記前端外筒部との間に弾性体からなる前端防塵リングを備えると共に、
    前記ベース部材は、前記第１内側環状突壁より後方に突出しかつ断面円形の後端内突部を有し、
    前記第１傾動部材は、前記第１外側環状突壁より後方に突出した後端外筒部を有し、
    前記後端内突部と前記後端外筒部との間に弾性体からなる後端防塵リングを備えたことを特徴とする請求項４乃至１０の何れか１の請求項に記載のツール傾動許容機構。

Images