JP7354879B2 - 自動水研装置 - Google Patents

Description

本発明は自動水研装置に係る。特に、本発明は、精度の高い自動水研を可能にしながらも自動水研装置の耐久性を高めるための対策に関する。

従来、例えば特許文献１に開示されているように、自動車の生産ラインにおいて、車体の塗装工程の終了後に、その塗装面を自動水研する自動水研装置が知られている。

この自動水研装置は、自動水研ロボット（例えば多関節ロボット）に取り付けられた自動水研ユニットを備えている。この自動水研ユニットには、研磨用ブラシや研磨用ペーパ等の研磨用摺動体が備えられている。そして、自動水研工程では、研磨用摺動体を塗装面に向けて押し当てて、当該研磨用摺動体と塗装面との間に水を流しながら、自動水研ロボットの稼動によって研磨用摺動体を塗装面に沿って移動させていくことで、塗装面を研磨していく。

特開昭５８－６７３７７号公報

ところで、自動水研による塗装面の仕上がりを良好に得るためには、塗装面に対して高い精度で研磨用摺動体を追従させる必要がある。つまり、塗装面の曲率変化に対して研磨用摺動体の姿勢（研磨用摺動体の向き）を高い精度で変化させていき（例えば塗装面の法線に対して直交するように研磨用摺動体の姿勢を変化させていき）且つ塗装面に対する研磨用摺動体の押圧力を適正に維持しながら自動水研を行っていく必要がある。特に車体の塗装面は、曲率が変化していく曲面である（複数の曲面の集合体で成る）場合が多く、また、自動水研による研ぎ深さの目標値が数μｍとなっているため、塗装面の仕上がりを良好に得るためには、塗装面に対する研磨用摺動体の追従性を高めることが重要である。

塗装面に対して高い精度で研磨用摺動体を追従させるための構成として、当該研磨用摺動体が取り付けられている自動水研ユニットにエアシリンダのピストンロッドを連結しておき、このエアシリンダの制御によって、自動水研ユニットの姿勢を変化させて研磨用摺動体を塗装面に追従させることが考えられる。

そして、このようにエアシリンダを使用する場合、よりいっそう高い追従性を得るためにピストンロッドを小径化することが考えられる。つまり、ピストンロッドの小径化により、制御用の入力エア圧力を高くすることができて高精度の圧力制御が可能になり、また、エアシリンダ内部におけるピストンロッド摺接部分（例えばシールパッキン）との接触面積が小さくなって摺動抵抗を小さくでき、更には、シリンダ内容積が小さくなって追従応答速度を高めることができる。これにより研磨用摺動体の追従性を高く得ることが可能になる。

ところが、このようにピストンロッドを小径化する場合、機械的強度が低下する可能性がある。このため、このピストンロッドに平行なガイドロッドを設けることが考えられる。このガイドロッドは、エアシリンダの内部に備えられたブッシュの内部に摺動自在に挿通され、先端が自動水研ユニットに連結される。そして、図１５（エアシリンダのガイドロッドａの支持構造であって、ガイドロッドａの延在方向に対して直交する方向の断面図）に示すように、このガイドロッドａの外周面とブッシュｂの内周面との間には複数のボールｃ，ｃ，…が介在され、ブッシュｂに対するガイドロッドａの摺動（ガイドロッドａの進退移動）が円滑に行えるようにする。

しかしながら、ガイドロッドａを単に円柱形状で構成した場合には、ガイドロッドａの外周面に対して複数のボールｃ，ｃ，…それぞれが点接触することになり、局部的に高い応力が作用してしまう。特に、振動に起因して局部的に高い応力が作用し、ガイドロッドａの損傷を招いてしまう可能性がある。このため、前記ピストンロッドを小径化して塗装面に対する研磨用摺動体の追従性を高めることで精度の高い自動水研を可能にすることと、自動水研装置の耐久性を高めることとの両立は難しかった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、精度の高い自動水研を可能にしながらも耐久性の高い自動水研装置を提供することにある。

前記の目的を達成するための本発明の解決手段は、塗装された被塗装物の塗装面に向けて研磨用摺動体を押し当て、これら研磨用摺動体と塗装面との間に水を流しながら前記研磨用摺動体を移動させることによって前記塗装面を研磨していく自動水研を行う自動水研装置を前提とする。そして、この自動水研装置は、前記研磨用摺動体が取り付けられた自動水研ユニット本体、および、該自動水研ユニット本体を支持すると共に前記自動水研時に前記研磨用摺動体を移動させるに際し前記塗装面に対して前記研磨用摺動体が追従するように当該自動水研ユニット本体の姿勢を変化させるエアシリンダを備えたユニット支持機構を備え、前記エアシリンダの内部に備えられたブッシュに対して摺動自在に支持されていると共に自動水研ユニット本体に向かって延在して当該自動水研ユニット本体に連結されたガイドロッドを備えており、前記ガイドロッドの外面には、当該ガイドロッドの軸心に沿って延在し且つ前記軸心に対して直交する方向での断面が円弧形状の溝が形成されており、当該溝の底部と前記ブッシュの内面との間には、当該ブッシュに対する前記ガイドロッドの摺動を自在にするボールが介在され、前記溝に対して前記ボールの外面が線接触していることを特徴とする。

この特定事項により、被塗装物の塗装面を研磨する自動水研の実施に当たっては、研磨用摺動体と塗装面との間に水を流した状態で、研磨用摺動体を塗装面に向けて押し当て、当該研磨用摺動体を移動させることで塗装面を研磨していくことになる。また、塗装面に対して研磨用摺動体を追従させる際には、自動水研ユニット本体を支持するエアシリンダの制御によって当該自動水研ユニット本体の姿勢を変化させる。そして、本発明では、エアシリンダにガイドロッドが備えられている。このガイドロッドの存在により、ユニット支持機構の機械的強度を低下させることなく、エアシリンダのピストンロッドを小径化することができる。また、ガイドロッドの外面に形成された溝（断面が円弧形状の溝）の底部とブッシュの内面との間にボールが介在されて、ブッシュに対するガイドロッドの摺動が自在となっている。このため、ガイドロッド（ガイドロッドの溝）に対してボールを線接触させることができ、振動に起因する応力を緩和できる。このように、本発明では、ピストンロッドを小径化して塗装面に対する研磨用摺動体の追従性を高めることで精度の高い自動水研を可能にすることと、自動水研装置の耐久性を高めることとの両立を図ることができる。

また、前記ガイドロッドは、前記エアシリンダのピストンロッドに対し当該ピストンロッドの延在方向に直交する方向の両側にそれぞれ配設されている。

この構成によれば、自動水研ユニット本体を支持するユニット支持機構の機械的強度を十分に得ることができ、エアシリンダのピストンロッドの小径化を容易に実現することができる。

また、前記ガイドロッドの先端部は、前記自動水研ユニット本体を回動自在に支持するロッドエンド機構に連結されており、前記ロッドエンド機構は、前記ガイドロッドの先端部が連結されたロッドエンド、該ロッドエンドの中心孔および前記自動水研ユニット本体に形成された開口に亘って挿通されたボルトを備え、前記自動水研ユニット本体が前記ボルトと共に、ロッドエンドに対して相対回転自在に支持された構成となっており、前記ボルトの外周面において、少なくともロッドエンドの中心孔に対応する位置には、当該ロッドエンドの中心孔と前記ボルトの外周面との接触面積を小さくすることによって前記自動水研ユニット本体が回動する際における摺動抵抗を小さくして前記自動水研の実施時において前記塗装面の曲率変化に対して前記自動水研ユニットの姿勢を迅速に変化させるために、前記ボルトの軸心に沿って延在する凹部が形成されている。

この構成によれば、ボルトの外周面に凹部が形成されていることにより、ロッドエンドの中心孔とボルトの外周面との接触面積を小さくすることができ、自動水研ユニット本体が回動する際における摺動抵抗を小さくすることができる。このため、自動水研の実施時において、塗装面の曲率変化に対して自動水研ユニットの姿勢を迅速に変化させることができ、研磨用摺動体を塗装面に追従させることができる。

本発明では、研磨用摺動体が取り付けられた自動水研ユニット本体の姿勢を変化させるエアシリンダにガイドロッドを備えさせ、このガイドロッドの外面に、当該ガイドロッドの軸心に沿って延在し且つ該軸心に対して直交する方向での断面が円弧形状の溝を形成して、この溝の底部とエアシリンダの内部に備えられたブッシュの内面との間にボールを介在させている。このため、ピストンロッドの小径化を可能にすることで塗装面に対する研磨用摺動体の追従性を高めて精度の高い自動水研を可能にすることと、自動水研装置の耐久性を高めることとの両立を図ることができる。

実施形態における自動水研ステーションの概略構成図である。 第１自動水研装置を示す概略構成図である。 自動水研ロボットを示す図である。 図４（ａ）は自動水研ユニットの縦断面図であり、図４（ｂ）はディスク本体を示す概略図である。 エアシリンダのガイドロッドの一部を示す斜視図である。 エアシリンダの内部おけるガイドロッドの支持構造を示す断面図である。 ロッドエンド機構によるユニット本体の支持構造を示す断面図である。 パッド洗浄ユニットの概略構成図である。 パッド水切りユニットの概略構成図である。 ペーパチェックユニットの概略構成図である。 自動水研装置の制御系を説明するためのブロック図である。 自動水研装置による自動水研動作を説明するための工程図である。 自動水研が行われている状態での自動水研ユニットにおける水の流れを説明するための断面図である。 自動水研動作における自動水研ユニットの移動軌跡を説明するための車体の側面図である。 従来のエアシリンダのガイドロッドの支持構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。本実施形態は、自動車の生産ラインに備えられ、車体の塗装面を自動水研する自動水研装置に本発明を適用した場合について説明する。

－自動水研ステーションの概略構成－
先ず、自動車の生産ライン上において、自動水研装置が設置された自動水研ステーションの概略構成について説明する。図１は、本実施形態における自動水研ステーション１の概略構成図である。この自動水研ステーション１は、自動車の生産ライン上において、図示しない塗装ステーションの下流側に設置されている。

図１に示すように、自動水研ステーション１は、車体Ｖを搬送するコンベア１１の両側にそれぞれ２つの自動水研装置２１，２２，２３，２４が設置された構成となっている。

図１に矢印Ａで示すように車体Ｖが搬送される場合（図中の左側から右側に向けてコンベア１１上を車体Ｖが搬送される場合）、搬送方向の下流側に位置する各自動水研装置２１，２２は、車体ＶのフロントドアＬＦＤ，ＲＦＤおよびフロントフェンダＬＦＦ，ＲＦＦそれぞれの塗装面の自動水研を行うものとなる。つまり、搬送方向に向かって左側（図１における上側）に位置する自動水研装置２１（以下、第１自動水研装置２１という）は、車体Ｖの左側フロントドアＬＦＤおよび左側フロントフェンダＬＦＦの塗装面の自動水研を行う。また、搬送方向に向かって右側（図１における下側）に位置する自動水研装置２２（以下、第２自動水研装置２２という）は、車体Ｖの右側フロントドアＲＦＤおよび右側フロントフェンダＲＦＦの塗装面の自動水研を行う。

一方、搬送方向の上流側に位置する各自動水研装置２３，２４は、車体ＶのリヤドアＬＲＤ，ＲＲＤおよびリヤフェンダＬＲＦ，ＲＲＦそれぞれの塗装面の自動水研を行うものとなる。つまり、搬送方向に向かって左側に位置する自動水研装置２３（以下、第３自動水研装置２３という）は、車体Ｖの左側リヤドアＬＲＤおよび左側リヤフェンダＬＲＦの塗装面の自動水研を行う。また、搬送方向に向かって右側に位置する自動水研装置２４（以下、第４自動水研装置２４という）は、車体Ｖの右側リヤドアＲＲＤおよび右側リヤフェンダＲＲＦの塗装面の自動水研を行う。

各自動水研装置２１～２４の構成は互いに同一であるので、ここでは、第１自動水研装置２１を代表して説明する。尚、図１にあっては、各自動水研装置２１～２４を構成する各機器や各部材のうち、同一のものには同一の符号をそれぞれ付している。

図２は第１自動水研装置２１を示す概略構成図である。この図２に示すように、第１自動水研装置２１は、自動水研ロボット３およびチェンジャ４を備えた構成となっている。自動水研ロボット３は多関節ロボットで成り、後述する自動水研ユニット５が取り付けられている。この自動水研ユニット５によって車体Ｖの塗装面（第１自動水研装置２１にあっては左側フロントドアＬＦＤおよび左側フロントフェンダＬＦＦの塗装面）が自動水研されることになる。また、チェンジャ４は、自動水研ユニット５に取り付けられる研磨用ペーパ（本発明でいう研磨用摺動体）の交換を行うためのものである。以下、これら自動水研ロボット３、自動水研ユニット５およびチェンジャ４について具体的に説明する。

－自動水研ロボット－
図３に示すように、自動水研ロボット３は多関節ロボットで構成されている。具体的に、本実施形態における自動水研ロボット３は、旋回台３０、および、関節等によって連結された第１～第５のアーム３１，３２，３３，３４，３５を備えている。

旋回台３０の内部には鉛直軸回りに回転可能な回転機構（モータを備えた回転機構）が収容されている。各関節には水平軸回りに回転可能な回転機構が収容されている。旋回台３０と第１アーム３１との間、第１アーム３１と第２アーム３２との間、第３アーム３３と第４アーム３４との間のそれぞれは、アーム３１，３２，３３，３４の相対的な回動を可能にする回転機構を有する関節によって連結されている。また、第２アーム３２と第３アーム３３との間、第４アーム３４と第５アーム３５との間のそれぞれは、アーム延長方向に沿う軸心回りに相対回転可能な回転機構によって連結されている。これら回転機構の回転動作による旋回台３０の回転や、アーム３１～３５の揺動や回転により、自動水研ユニット５を任意の位置に移動させたり、任意の姿勢に変化させたりすることが可能となっている。各回転機構の回転動作は、後述するロボットコントローラ８３（図１１を参照）からの指令信号に基づいて行われる。

そして、第５アーム３５の先端部に自動水研ユニット５が取り付けられている。具体的には、第５アーム３５の先端部に取り付けられたフレーム３６に自動水研ユニット５が取り付けられている。

尚、自動水研ロボット３の構成としては前述したものには限定されない。

－自動水研ユニット－
次に、自動水研ユニット５について説明する。図４（ａ）は自動水研ユニット５の縦断面図である。また、図４（ｂ）は後述するディスク本体５４ａを示す概略図（ディスク本体５４ａの中心線に沿う方向から見た概略図）である。尚、図４（ａ）に示す縦断面図は、図４（ｂ）におけるIV－IV線に対応した位置における断面を示している。

図４（ａ）に示す自動水研ユニット５（第１自動水研装置２１における自動水研ユニット５）の姿勢は、当該自動水研ユニット５に取り付けられた研磨用ペーパ５６が下向きとされた姿勢である。尚、自動水研を行っている状態では、図３に示すように研磨用ペーパ５６が車体Ｖの左側フロントドアＬＦＤまたは左側フロントフェンダＬＦＦの塗装面（略鉛直方向に延在する面）に対向した姿勢、つまり、図４（ａ）に示す姿勢から、車体Ｖに向くように約９０°回動した姿勢となる。このため、自動水研を行っている状態では、図４（ａ）における下方向が車体側に向く方向となり、図４（ａ）における上方向が反車体側に向く方向となる。図４を用いた以下の自動水研ユニット５の説明では、当該自動水研ユニット５が図４（ａ）に示す姿勢（研磨用ペーパ５６が下向きとされた姿勢）にある状態を例に挙げて説明する。

図４（ａ）に示すように、自動水研ユニット５は、ユニット本体（自動水研ユニット本体）５Ａ、および、前記フレーム３６に取り付けられたユニット支持機構５Ｂを備えている。つまり、ユニット本体５Ａは、ユニット支持機構５Ｂおよびフレーム３６を介して自動水研ロボット３に支持されている（より具体的には、ユニット支持機構５Ｂおよびフレーム３６を介して自動水研ロボット３の第５アーム３５の先端部に支持されている）。

＜ユニット本体＞
ユニット本体５Ａは、エアモータ５０、スカート５１、給水管５２、偏心ヘッド５３、ディスク５４、クッションパッド５５、研磨用ペーパ（本発明でいう研磨用摺動体）５６、フード５７、水返し部材５８、シール部材５９を備えている。

（エアモータ）
エアモータ５０は、図４（ａ）に示す姿勢において下側に向かって延在する駆動軸５０ａを備えている。このエアモータ５０には、図示しないエア供給管が接続されており、図示しないエアポンプの作動に伴ってエア供給管から供給されるエアの圧力によって駆動軸５０ａが回転する構成となっている。図４における一点鎖線Ｏ１は、この駆動軸５０ａの回転中心を示している。

（スカート）
スカート５１は、エアモータ５０のケーシング５０ｂに一体的に取り付けられ、その内部が、自動水研のための水が導入される導入空間５１ａとなっている。具体的に、このスカート５１は、円筒形状の取付部５１ｂ、該取付部５１ｂの下端縁から下方に向かうに従って拡径されたスカート本体部５１ｃ、該スカート本体部５１ｃの下端縁から下方に向かって円筒形状に延在するフード取付部５１ｄを備えている。

取付部５１ｂは、内径寸法がエアモータ５０のケーシング５０ｂの外径寸法に略一致している。そして、取付部５１ｂの内周面がエアモータ５０のケーシング５０ｂの外周面に接合されている。これにより、スカート５１はエアモータ５０に支持されている。前述したようにスカート本体部５１ｃは下方に向かうに従って拡径されているため、このスカート本体部５１ｃの内側の導入空間５１ａの内径寸法も下方に向かうに従って拡径されている。フード取付部５１ｄには、その下端面から所定寸法だけ上方に向かって凹陥された環状の係止溝５１ｅが形成されている。この係止溝５１ｅは、後述するフード５７およびシール部材５９を固定するために利用される。

（給水管）
給水管５２は、スカート５１の導入空間５１ａに自動水研用の水を供給するためのものである。この給水管５２は、上流端がウォータポンプ５２ａ（図１１を参照）に、下流端がスカート５１のスカート本体部５１ｃにそれぞれ接続されており、ウォータポンプ５２ａの作動に伴ってスカート５１の導入空間５１ａに自動水研用の水を供給する。

（偏心ヘッド）
偏心ヘッド５３は、エアモータ５０の駆動軸５０ａに一体となっており、駆動軸５０ａの回転中心Ｏ１に対して偏心した構成となっている。図４は、この偏心ヘッド５３が図中の左側に偏心した状態を示している。偏心ヘッド５３は、図４（ｂ）に仮想線で示すように、略楕円形状の円盤で成り、当該楕円形状の中心位置よりも偏心した位置（図４（ｂ）にあっては右側に偏心した位置）が駆動軸５０ａの回転中心Ｏ１上に位置している。このため、エアモータ５０の作動に伴って駆動軸５０ａが回転した場合（回転中心Ｏ１を中心として回転した場合）、偏心ヘッド５３は、この回転中心Ｏ１を中心として偏心回転することになる。図４（ｂ）における仮想線Ｂは、この偏心ヘッド５３が偏心回転した際における当該偏心ヘッド５３の外側端（偏心側の外縁位置；図４（ｂ）における点Ｃ）の移動軌跡を示している。この仮想線Ｂからも解るように、偏心ヘッド５３の外側端（偏心側の外縁位置）は、後述する各ディスク孔５４ｅ，５４ｅ，５４ｅの外周側端よりも内周側に位置している。

（ディスク）
ディスク５４は、ディスク本体５４ａとディスクカバー５４ｂとが一体的に組み付けられて構成されている。

ディスク本体５４ａは、スカート５１のフード取付部５１ｄよりも大径の金属製の円盤で成っている。このディスク本体５４ａの外周面５４ｃは、下側に向かって拡径された傾斜面で形成されている。

また、図４（ｂ）に示すように、ディスク本体５４ａには、ディスク中心孔５４ｄ、ディスク孔５４ｅ，５４ｅ，５４ｅ、および、連通路５４ｆ，５４ｆ，５４ｆが形成されている。

ディスク中心孔５４ｄはディスク本体５４ａの中心部に形成された円形の開口で成る。このディスク中心孔５４ｄはディスク本体５４ａの上面から下面に亘って貫通されている。

ディスク孔５４ｅ，５４ｅ，５４ｅは、ディスク本体５４ａの中心から所定距離を存した外周側の位置の３箇所に形成されている。これらディスク孔５４ｅ，５４ｅ，５４ｅも、ディスク本体５４ａの上面から下面に亘って貫通されている。また、これらディスク孔５４ｅ，５４ｅ，５４ｅは、周方向に等角度間隔を存した位置（１２０°の角度間隔を存した位置）に配置されている。

連通路５４ｆ，５４ｆ，５４ｆは、ディスク中心孔５４ｄと各ディスク孔５４ｅ，５４ｅ，５４ｅとを連通している。具体的に、これら連通路５４ｆ，５４ｆ，５４ｆは、ディスク本体５４ａの中心から放射状にそれぞれ延在しており、内側端がディスク中心孔５４ｄに、外側端がディスク孔５４ｅにそれぞれ連通している。これら連通路５４ｆ，５４ｆ，５４ｆも、ディスク本体５４ａの上面から下面に亘って貫通されている。

ディスクカバー５４ｂは、ディスク本体５４ａの上面の外径寸法に略等しい外径寸法を有する金属製の円盤で成っている。また、このディスクカバー５４ｂの中央部には、部分的に板厚寸法が大きくされた軸受け部５４ｇが設けられている。そして、この軸受け部５４ｇと前記偏心ヘッド５３との間は軸受け５３ａによって接続されている。これによりディスクカバー５４ｂは、偏心ヘッド５３に対して回転自在に支持されている。例えば、軸受け５３ａのインナレースが偏心ヘッド５３に連結され、軸受け５３ａのアウタレースがディスクカバー５４ｂの軸受け部５４ｇに連結される等して、ディスクカバー５４ｂは、偏心ヘッド５３に対して回転自在に支持されている。

また、ディスクカバー５４ｂには、前記ディスク本体５４ａのディスク孔５４ｅ，５４ｅ，５４ｅに対応した位置に開口５４ｈが形成されている。この開口５４ｈの内径寸法はディスク孔５４ｅの内径寸法に略一致している。そして、この開口５４ｈの位置がディスク孔５４ｅの位置に一致した状態で、ディスクカバー５４ｂがディスク本体５４ａの上面にネジ止めや溶接等の手段によって組み付けられている。つまり、ディスク中心孔５４ｄ、および、連通路５４ｆ，５４ｆ，５４ｆの上側はディスクカバー５４ｂによって閉鎖されている。これにより、ディスク５４には、ディスクカバー５４ｂの開口５４ｈ、ディスク本体５４ａのディスク孔５４ｅ、連通路５４ｆ、ディスク中心孔５４ｄに亘って連続する水通路５４ｉが形成されている。前述したように、ディスクカバー５４ｂがディスク本体５４ａの上面に組み付けられているため、ディスク５４の全体が、前記軸受け５３ａによって、偏心ヘッド５３に対して回転自在に支持されている。

尚、ディスク本体５４ａの中心位置、ディスクカバー５４ｂの中心位置、ディスク中心孔５４ｄの中心位置、軸受け５３ａの回転中心は同一軸線上（図４におけるＯ２を参照）に位置している。図４（ｂ）では、この中心位置Ｏ２を中心としてディスク５４が回転した場合の９０°毎の位置を図中の実線、破線、一点鎖線、二点鎖線でそれぞれ示している。尚、エアモータ５０の駆動軸５０ａの回転中心Ｏ１に対するディスク中心孔５４ｄの中心位置（ディスク５４の中心位置）Ｏ２の偏心寸法は、ディスク中心孔５４ｄの内径寸法の１／２よりも小さく設定されている。

（クッションパッド）
クッションパッド５５は、ディスク５４の下面に一体的に取り付けられている。このクッションパッド５５は、スポンジ等で成るクッション材で形成され、ディスク本体５４ａの外径寸法に略等しい外径寸法を有する円盤で成っている。このクッションパッド５５の外周面５５ａは、下側に向かって縮径された傾斜面で形成されている。

また、図４（ａ）に示すように、クッションパッド５５の中心部には円形の開口で成るパッド中心孔５５ｂが形成されている。このパッド中心孔５５ｂは、クッションパッド５５の上面から下面に亘って貫通されている。また、このパッド中心孔５５ｂは、その中心位置が前記ディスク中心孔５４ｄの中心位置に一致している。このため、このパッド中心孔５５ｂは、前記ディスク５４に形成されている水通路５４ｉに連通している。また、このパッド中心孔５５ｂの内径寸法は、ディスク中心孔５４ｄの内径寸法よりも僅かに大径とされている。

（研磨用ペーパ）
研磨用ペーパ５６は、クッションパッド５５の下面に着脱自在に取り付けられている。具体的に、この研磨用ペーパ５６は、下面（自動水研の際に車体Ｖ側に向く面）５６ａが研磨面とされている。例えば樹脂で構成された研磨面となっている。一方、上面（クッションパッド５５の下面に取り付けられる面）５６ｂはマジックテープ（登録商標）等の面ファスナによってクッションパッド５５の下面に取り付けられるようになっている。

また、この研磨用ペーパ５６の中心部には円形の開口で成るペーパ中心孔５６ｃが形成されている。このペーパ中心孔５６ｃは、当該研磨用ペーパ５６がクッションパッド５５の下面の適正な位置に取り付けられた状態にあっては、その中心位置が前記パッド中心孔５５ｂの中心位置に一致している。また、このペーパ中心孔５６ｃの内径寸法は、パッド中心孔５５ｂの内径寸法に一致していてもよいし、該パッド中心孔５５ｂの内径寸法よりも僅かに大きく設定されていてもよい。

（フード）
フード５７は、スカート５１の下端部に取り付けられており、該スカート５１の導入空間５１ａに導入された後にディスク５４の外周囲に向けて放出される水の飛散を防止するための部材である（この水の放出については後述する）。具体的に、フード５７は、円筒形状の取付部５７ａ、該取付部５７ａの下端縁から下方に向かうに従って拡径されたフード本体部５７ｂ、該フード本体部５７ｂの下端縁から斜め下方に向かって延在する水返し部５７ｃを備えている。

取付部５７ａは、径寸法が、スカート５１に形成された係止溝５１ｅの径寸法に略一致している。そして、この取付部５７ａが係止溝５１ｅに挿入されることによって、フード５７はスカート５１に支持されている。

フード本体部５７ｂの外径寸法は、ディスク５４の外径寸法よりも僅かに大径に設定されている。

水返し部５７ｃは、フード本体部５７ｂの外周側端から僅かに下向きに屈曲された部分で成る。

（水返し部材）
水返し部材５８は、フード５７の水返し部５７ｃに取り付けられており、この水返し部５７ｃの下端縁から下方に向かうに従って内周側に傾斜（縮径）されたゴム製の環状部材で成る。この水返し部材５８は、水返し部５７ｃに接着やビス止め等の手段によって取り付けられている。

（シール部材）
シール部材５９は、フード５７と同様にスカート５１の下端部に取り付けられている。具体的に、このシール部材５９は、ウレタン製の偏平円筒形状の部材で成る。このシール部材５９の径寸法は、スカート５１に形成された係止溝５１ｅの径寸法に略一致している。そして、このシール部材５９の上端部分が前記フード５７の取付部５７ａに重ね合わされた状態で係止溝５１ｅに挿入されることによって、シール部材５９はスカート５１に支持されている。

シール部材５９の高さ寸法は、係止溝５１ｅの内部の天井部とディスク５４の上面との間の間隔寸法に略一致している。このため、シール部材５９に外圧（例えば水圧）が作用していない状態では、図４（ａ）に示すように、シール部材５９の下端は、その全周に亘ってディスク５４の上面に当接した状態（クリアランスが零の状態）となる。これにより、スカート５１の導入空間５１ａを略密閉された空間とすることができる。尚、シール部材５９に対して、その内側に水圧が作用し、その水圧が所定値を超えた場合には、このシール部材５９の弾性変形によって、シール部材５９の下端とディスク５４の上面との間に僅かな隙間（クリアランス）が生じ、この隙間を水が流れることになる。

＜ユニット支持機構＞
次に、ユニット支持機構５Ｂについて説明する。前述したように、ユニット支持機構５Ｂは、ユニット本体５Ａをフレーム３６を介して自動水研ロボット３に支持するための機構である。

図３および図４に示すように、ユニット支持機構５Ｂは、一対のエアシリンダ６０，６０を備えている。図３に示すように、各エアシリンダ６０，６０は、フレーム３６の両側面（図３における上面および下面）にそれぞれ取り付けられている。エアシリンダ６０からは１本のピストンロッド６１Ａおよび２本のガイドロッド６１Ｂ，６１Ｂ（図２を参照）が進退移動自在に突出されている。具体的には、ピストンロッド６１Ａの両側（ピストンロッド６１Ａの延在方向に対して直交する方向の両側）それぞれにガイドロッド６１Ｂ，６１Ｂが配設されている。これらガイドロッド６１Ｂ，６１Ｂの構成およびその支持構造については後述する。

自動水研ユニット５は、エアモータ５０やスカート５１の外側を覆うユニットケース５Ｃ（図４（ａ）の仮想線を参照）を備えている。図４（ａ）に示すように、ピストンロッド６１Ａおよび各ガイドロッド６１Ｂ，６１Ｂの下端は支持ブロック６２に接続されている。この支持ブロック６２の下面からは１本の連結ロッド６３が延在している。この連結ロッド６３の下端にはロッドエンド機構５Ｄが設けられており、このロッドエンド機構５Ｄによってユニット本体５Ａは水平軸回りに回動自在に支持されている。このロッドエンド機構５Ｄの具体的な構成についても後述する。

（ガイドロッドの構成および支持構造）
次に、本実施形態の特徴であるガイドロッド６１Ｂ，６１Ｂの構成およびその支持構造について説明する。

図５は、エアシリンダ６０のガイドロッド６１Ｂの一部を示す斜視図である。また、図６は、エアシリンダ６０の内部におけるガイドロッド６１Ｂの支持構造を示す断面図（ガイドロッド６１Ｂの延在方向に対して直交する方向の断面図）である。

図６に示すように、ガイドロッド６１Ｂは、エアシリンダ６０の内部に備えられたブッシュ６０ａに対して摺動自在に支持されている。ブッシュ６０ａは、円筒形状の部材であって、エアシリンダ６０の内部に固定されている。また、このブッシュ６０ａの内径寸法はガイドロッド６１Ｂの外径寸法よりも僅かに大きく設定されている。また、このブッシュ６０ａの内面には、当該ブッシュ６０ａの軸心に沿って延在し且つ断面が円弧形状の溝６０ｂ，６０ｂ，…が形成されている。これら溝６０ｂ，６０ｂ，…は、ブッシュ６０ａの周方向の４箇所に形成されている。例えば、周方向に９０°の角度間隔を存した位置に形成されている。

一方、ガイドロッド６１Ｂの外面（外周面）には、当該ガイドロッド６１Ｂの軸心に沿って延在し且つ該軸心に対して直交する方向での断面が円弧形状の溝６１ａ，６１ａ，…が形成されている。これら溝６１ａ，６１ａ，…は、ガイドロッド６１Ｂの周方向の４箇所に形成されている。例えば、周方向に９０°の角度間隔を存した位置に形成されている。

そして、ブッシュ６０ａの内面に形成されている溝６０ｂ，６０ｂ，…と、ガイドロッド６１Ｂの外面に形成されている溝６１ａ，６１ａ，…とが対向するようにブッシュ６０ａの内側にガイドロッド６１Ｂが挿通され、これら溝６０ｂ，６１ａ同士の間に金属製の球形のボール６１ｂ，６１ｂ，…が介在されている。図示しないが、これらボール６１ｂ，６１ｂ，…は、各溝６０ｂ，６１ａの延在方向に亘って複数個並べられている。また、エアシリンダ６０の底板にはガイドロッド６１Ｂの外形形状に応じた開口（図示省略）が形成されており、ガイドロッド６１Ｂのスライド移動を許容しながらもボール６１ｂ，６１ｂ，…がエアシリンダ６０から落下しないようになっている。

以上の構成により、ガイドロッド６１Ｂは、ブッシュ６０ａに対して、当該ガイドロッド６１Ｂの延在方向に沿って摺動自在に支持された構成となっている。また、前記各溝６０ｂ，６１ａの曲率半径とボール６１ｂの半径とは略一致している。このため、ブッシュ６０ａの溝６０ｂおよびガイドロッド６１Ｂの溝６１ａそれぞれに対してボール６１ｂの外面が線接触した構成となっている。

（ロッドエンド機構の構成）
次に、ロッドエンド機構５Ｄの構成について説明する。

図７は、図４（ａ）におけるVII－VII線に沿った断面図であって、ロッドエンド機構５Ｄによるユニット本体５Ａの支持構造を示している。図４および図７に示すように、ロッドエンド機構５Ｄは、ロッドエンド６４、軸受け部材６７、軸受けボルト６６を備えている。

ロッドエンド６４は、円筒形状であって、その上部に前記連結ロッド６３が連結されている。また、ロッドエンド６４の中心部には水平方向に貫通するボルト挿通孔６４ａが設けられている。このボルト挿通孔６４ａの内面に沿って軸受け部材（所謂軸受けメタル）６７が配設されている。軸受け部材６７の外径寸法はボルト挿通孔６４ａの内径寸法に略一致しており、軸受け部材６７の内径寸法は軸受けボルト６６のネジ部６６ａの外径寸法に略一致している。

一方、ユニットケース５Ｃの外面において、前記ロッドエンド６４に対向する位置には締結ナット６５が取り付けられている（図４を参照）。そして、軸受け部材６７の内部および締結ナット６５のネジ孔６５ａに亘って外側から軸受けボルト６６がねじ込まれ、これによってユニットケース５Ｃがロッドエンド６４によって回動自在に支持されている。これにより、自動水研時にあっては、ロッドエンド６４に対するユニットケース５Ｃの回動により自動水研ユニット５全体が回動することで、ディスク５４およびクッションパッド５５の向きを車体Ｖの塗装面に沿う向きに偏向させることができ、その結果、研磨用ペーパ５６の研磨面（下面）５６ａの広範囲を車体Ｖの塗装面に接触させることが可能となっている。この自動水研ユニット５全体が回動する際にあっては、軸受け部材６７の内面と軸受けボルト６６のネジ部６６ａの外面との間で相対的な回動が行われることになる。

そして、このロッドエンド機構５Ｄの特徴としては、軸受けボルト６６のネジ部６６ａの外周面に、当該軸受けボルト６６の軸心に沿って延在する凹部６６ｂ，６６ｂ，…が形成されていることにある。図７に示すように、この凹部６６ｂは、軸受けボルト６６のネジ部６６ａの外周面において、当該軸受けボルト６６の軸心に沿って延在し且つ該軸心に対して直交する方向での断面が円弧形状で形成されている。これら凹部６６ｂ，６６ｂ，…は、軸受けボルト６６のネジ部６６ａの周方向の８箇所に形成されている。例えば、周方向に４５°の角度間隔を存した位置に形成されている。このような凹部６６ｂ，６６ｂ，…が形成されていることにより、軸受けボルト６６のネジ部６６ａの外周面と軸受け部材６７の内周面との接触面積は、凹部が形成されていない場合に比べて小さくなっている。

－チェンジャ－
次に、チェンジャ４について説明する。図２に示すようにチェンジャ４は、ペーパ剥がしユニット４１、パッド洗浄ユニット４２、パッド水切りユニット４３、ペーパ取付ユニット４４、ペーパチェックユニット４５を備えている。

（ペーパ剥がしユニット）
ペーパ剥がしユニット４１は、自動水研の終了後に、自動水研ユニット５の研磨用ペーパ５６をクッションパッド５５から剥がす（取り外す）ためのものである。複数の車体Ｖに対して同一の研磨用ペーパ５６を使用して（研磨用ペーパ５６を交換することなく）自動水研を行ってしまうと、研ぎ効率の悪化を招いたり、先に自動水研を行った車体Ｖの塗料が後続の車体Ｖに移ってしまったりする可能性がある。このような状況を回避するべく、１台の車体Ｖに対する自動水研が終了する度に研磨用ペーパ５６を交換するようにしている。ペーパ剥がしユニット４１は、この研磨用ペーパ５６の交換に際してクッションパッド５５から研磨用ペーパ５６を剥がす工程を行う。

このペーパ剥がしユニット４１は、クランプシャフト４１ａおよびクランプ爪４１ｂを備えている。クランプシャフト４１ａは、フレーム４１ｃによって水平軸回りに回転自在に支持された金属製のシャフトで構成されている。このクランプシャフト４１ａは、クランプシャフトモータ４１ｄに連結されており、このクランプシャフトモータ４１ｄの作動によって回転が可能な構成となっている。クランプ爪４１ｂは、クランプシャフト４１ａの上側に近接して配設されている。これにより、クランプ爪４１ｂは、クランプシャフト４１ａとの間で研磨用ペーパ５６を挟み込むことが可能となっている。

また、クランプシャフト４１ａの下側には研磨用ペーパ回収ボックス４１ｅが設置されており、クッションパッド５５から剥がされた研磨用ペーパ５６は研磨用ペーパ回収ボックス４１ｅに落下回収されることになる。

（パッド洗浄ユニット）
パッド洗浄ユニット４２は、前記ペーパ剥がしユニット４１によって研磨用ペーパ５６が剥がされた後のクッションパッド５５を洗浄するものである。自動水研後にあっては、研磨用ペーパ５６やクッションパッド５５に塗料（研磨されて車体Ｖから離脱した塗料；研ぎ粕）が付着している。そのため、研磨用ペーパ５６を交換したとしても、クッションパッド５５を洗浄することなく後続の車体Ｖに対して自動水研を行ってしまうと、その塗料が車体Ｖに移ってしまう可能性がある。このような状況を回避するためにパッド洗浄ユニット４２が設置されている。

パッド洗浄ユニット４２は、図８に示すように、洗浄タンク４２ａ、給水管４２ｂ、循環回路４２ｃを備えている。洗浄タンク４２ａは、自動水研ユニット５の外径寸法よりも大径の内径寸法を有している。この洗浄タンク４２ａの内部における鉛直方向（深さ方向）の途中には、水平方向に延在する金属メッシュ４２ｄが設けられている。

給水管４２ｂは、上流端が給水ポンプ４２ｊ（図１１を参照）に、下流端が洗浄タンク４２ａにそれぞれ接続されており、給水ポンプ４２ｊの作動に伴って洗浄タンク４２ａに洗浄用の水（純水）を供給する。また、この給水管４２ｂには、給水調整用のバルブ４２ｅが設けられている。

循環回路４２ｃは、循環配管４２ｆの途中に、循環ポンプ４２ｇおよびフィルタ４２ｈが設けられた構成となっている。循環配管４２ｆは一端（上流端）が洗浄タンク４２ａの底部に、他端（下流端）が洗浄タンク４２ａの側面にそれぞれ接続されている。そして、パッド洗浄時には、循環ポンプ４２ｇの作動により、洗浄タンク４２ａの底部から抜き取った水を、フィルタ４２ｈによって浄化した後、洗浄タンク４２ａの側面から戻すといった水の循環動作を行うようになっている。また、フィルタ４２ｈにはドレンバルブ４２ｉが接続されている。このドレンバルブ４２ｉは、洗浄タンク４２ａから水を排出する際に開放される。

（パッド水切りユニット）
パッド水切りユニット４３は、パッド洗浄ユニット４２によって洗浄された後のクッションパッド５５の水切りを行うものである。

パッド水切りユニット４３は、図９に示すように、水切り台４３ａおよびエアブローノズル４３ｂを備えている。水切り台４３ａは、架台フレーム４３ｃ上にメッシュ状の傾斜板４３ｄが取り付けられた構成となっている。クッションパッド５５の水切りを行う際、自動水研ロボット３の稼動によって、クッションパッド５５が水切り台４３ａの傾斜板４３ｄに押し付けられることで当該クッションパッド５５から水が絞り出されるようになっている。また、この水切りを行う際、エアブローノズル４３ｂからクッションパッド５５に向けてエアブロー（空気の吹き付け）を行うことで、水切りの効率を高めるようにしている。このエアブローノズル４３ｂにはエアブローモータ４３ｅ（図１１を参照）が接続されている。

尚、クッションパッド５５を水切り台４３ａの傾斜板４３ｄに押し付ける際、クッションパッド５５の全体を均等に傾斜板４３ｄに押し付けるようにしてもよいが、傾斜板４３ｄに対するクッションパッド５５の押し付け位置を当該クッションパッド５５の周方向に亘って変化させるようにすれば、水切りの効率をいっそう高めることが可能になるので好ましい。つまり、ディスク５４およびクッションパッド５５の中心線（中心位置）Ｏ２を図９に矢印で示すように移動させ、傾斜板４３ｄに対するクッションパッド５５の押し付け位置を周方向に亘って変化させる。

（ペーパ取付ユニット）
ペーパ取付ユニット４４は、パッド水切りユニット４３によって水切りが行われた後のクッションパッド５５に新たな研磨用ペーパ５６を取り付けるためのものである。

ペーパ取付ユニット４４は、図２に示すように、ペーパ載置台４４ａ、および、ペーパ押さえプレート４４ｂを備えている。ペーパ載置台４４ａには未使用の複数枚の研磨用ペーパ５６が重ね合わされて載置されている。このペーパ載置台４４ａにおける各研磨用ペーパ５６の載置形態としては、クッションパッド５５に取り付けられる面ファスナとなっている面が上側を向いている。

ペーパ押さえプレート４４ｂには、エアシリンダ４４ｃが接続されている。このエアシリンダ４４ｃの作動によって、ペーパ押さえプレート４４ｂが研磨用ペーパ５６の上側を押さえる位置と、研磨用ペーパ５６から退避する位置との間で移動可能となっている。ペーパ押さえプレート４４ｂにはＵ字状の切り欠き４４ｄが形成されており、図２に示すようにペーパ押さえプレート４４ｂが研磨用ペーパ５６の上側を押さえる位置にある状態では、研磨用ペーパ５６の面ファスナの一部が上側に臨んだ状態となっている。この状態でクッションパッド５５が研磨用ペーパ５６の上面に押さえ付けられ、その後、ペーパ押さえプレート４４ｂが研磨用ペーパ５６から退避することで、研磨用ペーパ５６の面ファスナの全体がクッションパッド５５に取り付けられるようになっている。

（ペーパチェックユニット）
ペーパチェックユニット４５は、ペーパ取付ユニット４４によってクッションパッド５５に研磨用ペーパ５６が取り付けられた状態で、この研磨用ペーパ５６の取り付け位置が適正な位置であるか否かをチェックするためのものである。

ペーパチェックユニット４５は、図１０に示すように、載置台４５ａおよびカメラ４５ｂを備えている。載置台４５ａは、クッションパッド５５の外径寸法に略一致する間隔を有して配置された一対のプレート４５ｃ，４５ｃ（図２を参照）と、これらプレート４５ｃ，４５ｃの一端同士を連結する位置決めプレート４５ｄとを備えている。カメラ４５ｂは、載置台４５ａの下側に配設されており、載置台４５ａ上に載置されたクッションパッド（研磨用ペーパ５６が取り付けられたクッションパッド）５５を撮影するようになっている。また、このカメラ４５ｂの姿勢は、載置台４５ａに載置された状態におけるクッションパッド５５の中心線Ｏ２とカメラ４５ｂの中心線とが一致するように設定されている。このカメラ４５ｂで撮影されたクッションパッド５５および研磨用ペーパ５６の画像データを利用して、研磨用ペーパ５６の取り付け位置が適正な位置であるか否かがチェックされるようになっている。

－制御系－
次に、自動水研装置２１～２４の制御系について説明する。図１１は、自動水研装置２１～２４の制御系を説明するためのブロック図である。

この図１１に示すように、自動水研装置２１～２４の制御系は、自動水研装置２１～２４を統括的に制御する中央処理装置８に、始動スイッチ８１、コンベアコントローラ８２、ロボットコントローラ８３、自動水研ユニットコントローラ８４、チェンジャコントローラ８５が、指令信号等の各種信号の送受信が可能に電気的に接続された構成となっている。

始動スイッチ８１は、作業者の操作に応じて中央処理装置８に自動水研装置２１～２４の始動指令信号を送信する。この始動指令信号を受信することによって自動水研装置２１～２４が始動（起動）し、後述する自動水研動作が開始されることになる。

コンベアコントローラ８２は、コンベア１１による車体Ｖの搬送を制御する。具体的には、自動水研の対象である車体Ｖが自動水研ステーション１の所定位置（図１に示す位置）に到達するまでコンベア１１を作動させ、この時点でコンベア１１を一時的に停止させる。そして、各自動水研装置２１～２４による自動水研が終了した所定時間の経過後に再びコンベア１１を作動させ、自動水研された車体Ｖを次のステーションに向けて搬送させると共に、次の自動水研の対象である車体Ｖが自動水研ステーション１の所定位置に到達するまでコンベア１１を作動させるようにしている。

ロボットコントローラ８３は、各自動水研装置２１～２４の自動水研ロボット３を制御する。このロボットコントローラ８３には、自動水研ロボット３に対して予め行われたティーチングの情報に従って、自動水研ロボット３の回転機構に備えられた各種モータＭに指令信号を送信する。これによって自動水研ユニット５の位置を前記ティーチングの情報に基づいて制御する。

自動水研ユニットコントローラ８４は、自動水研ユニット５を制御する。この自動水研ユニットコントローラ８４には、前記ウォータポンプ５２ａ、エアモータ５０、エアシリンダ６０が接続されている。

ウォータポンプ５２ａは、自動水研ユニットコントローラ８４からの指令信号に従って作動し、給水管５２からスカート５１の導入空間５１ａに自動水研用の水を供給する。エアモータ５０は、自動水研ユニットコントローラ８４からの指令信号に従って作動し、駆動軸５０ａを回転させる。エアシリンダ６０は、自動水研ユニットコントローラ８４からの指令信号に従って作動し、ピストンロッド６１Ａを進退移動させる。これにより、自動水研ユニット５の進退移動および姿勢変化が行われる。

チェンジャコントローラ８５は、チェンジャ４の各ユニット４１～４５を制御する。このチェンジャコントローラ８５には、前記クランプシャフトモータ４１ｄ、給水ポンプ４２ｊ、循環ポンプ４２ｇ、ドレンバルブ４２ｉ、エアブローモータ４３ｅ、エアシリンダ４４ｃ、カメラ４５ｂが接続されている。

ペーパ剥がしユニット４１において研磨用ペーパ５６をクッションパッド５５から剥がす工程では、チェンジャコントローラ８５からの指令信号によってクランプシャフトモータ４１ｄが作動し、クランプシャフト４１ａが回転する。パッド洗浄ユニット４２においてクッションパッド５５を洗浄する工程では、チェンジャコントローラ８５からの指令信号に応じて、給水ポンプ４２ｊによる給水動作、循環ポンプ４２ｇによる水の循環動作、ドレンバルブ４２ｉによる水の排出動作が行われる。パッド水切りユニット４３においてクッションパッド５５の水切りを行う工程では、チェンジャコントローラ８５からの指令信号に応じて、エアブローモータ４３ｅが作動し、クッションパッド５５に向けてのエアブローを行う。ペーパ取付ユニット４４においてクッションパッド５５に研磨用ペーパ５６を取り付ける工程では、チェンジャコントローラ８５からの指令信号に応じてエアシリンダ４４ｃが作動し、ペーパ押さえプレート４４ｂが研磨用ペーパ５６の上側を押さえる位置と、研磨用ペーパ５６から退避する位置との間で移動する。

また、チェンジャコントローラ８５は、ペーパチェックユニット４５に備えられたカメラ４５ｂからの撮影データ（研磨用ペーパ５６が取り付けられたクッションパッド５５の画像データ）を受信し、研磨用ペーパ５６が適切な位置に取り付けられているか否かを判断する。

－自動水研動作－
次に、前述の如く構成された自動水研ステーション１における車体Ｖの自動水研動作について説明する。

図１２は、第１自動水研装置２１による自動水研動作を説明するための工程図である。他の自動水研装置２２～２４においても同様の自動水研動作が同時並行される。

この図１２に示すように、「車体搬入」の後、第１自動水研装置２１による自動水研動作では、「パッド濡らし工程」、「フロントドア自動水研工程」、「フロントフェンダ自動水研工程」、「車体搬出開始」、「ペーパ剥がし工程」、「パッド洗浄工程」、「パッド水切り工程」、「ペーパ取り付け工程」、「ペーパチェック工程」が順に行われる。

（車体搬入）
車体搬入では、コンベアコントローラ８２からの指令信号によってコンベア１１が作動し、自動水研の対象である車体Ｖが自動水研ステーション１の所定位置（図１に示す位置）まで搬送される。その後、コンベア１１が停止する。このコンベア１１の停止状態は、各自動水研装置２１～２４による自動水研が終了する所定時間の経過時点まで継続される。

（パッド濡らし工程）
パッド濡らし工程では、ロボットコントローラ８３からの指令信号によって自動水研ロボット３が稼動し、自動水研ユニット５が、パッド洗浄ユニット４２の洗浄タンク４２ａに貯留されている水に浸される。つまり、チェンジャコントローラ８５からの指令信号によって給水ポンプ４２ｊが作動して洗浄タンク４２ａに水が供給され、この洗浄タンク４２ａに水を貯留した状態で、自動水研ユニット５が洗浄タンク４２ａ内の水に浸される。これにより、自動水研工程の開始前に、研磨用ペーパ５６およびクッションパッド５５を濡らしておく。

（フロントドア自動水研工程）
フロントドア自動水研工程では、自動水研ロボット３の稼動により、自動水研ユニット５をフロントドア（第１自動水研装置２１の場合には左側フロントドアＬＦＤ）に対向する位置まで移動させる（図３を参照）。そして、自動水研ユニットコントローラ８４からの指令信号によって自動水研ユニット５が作動する。

具体的には、ウォータポンプ５２ａを作動させ、給水管５２からスカート５１の導入空間５１ａに自動水研用の水を供給する。

また、エアモータ５０を作動させ、駆動軸５０ａを回転させる。この駆動軸５０ａの回転により、スカート５１の導入空間５１ａにおいて偏心ヘッド５３が偏心回転を行う。つまり、導入空間５１ａに存在している水の中で偏心ヘッド５３が偏心回転を行う。これにより、導入空間５１ａにおける水の攪拌によって、この導入空間５１ａの水は高い水圧となる。前述したように、導入空間５１ａは、ディスクカバー５４ｂの開口５４ｈ、ディスク本体５４ａのディスク孔５４ｅ、連通路５４ｆ、ディスク中心孔５４ｄに亘って連続する水通路５４ｉに連通している。このため、導入空間５１ａで攪拌された水は、ディスクカバー５４ｂの開口５４ｈに押し出される。図１３は、自動水研が行われている状態での自動水研ユニット５における水の流れを説明するための断面図である（この図１３は図４（ｂ）におけるXIII－XIII線に対応した位置の断面図である）。この図１３に矢印Ｗ１で示すように、導入空間５１ａからディスクカバー５４ｂの開口５４ｈに押し出された水は、この開口５４ｈからディスク孔５４ｅ、連通路５４ｆ、ディスク中心孔５４ｄに亘って流れる。そして、このディスク中心孔５４ｄを通過した水は、クッションパッド５５のパッド中心孔５５ｂを経て、研磨用ペーパ５６のペーパ中心孔５６ｃから車体Ｖの塗装面に向けて圧送される。そして、この水は、自動水研工程において、研磨用ペーパ５６の研磨面５６ａと塗装面との間に流れ込み、研磨面５６ａと塗装面との間において、研磨用ペーパ５６の中心部から外周側に向けて押し出される。

このように水を流した状態で研磨用ペーパ５６の研磨面５６ａを塗装面に所定圧力で押し当てて、当該研磨面５６ａと塗装面との間に水を流しながら、自動水研ロボット３の稼動によって研磨用ペーパ５６を左側フロントドアＬＦＤの塗装面に沿って移動させていくことで、塗装面を研磨していく。

この自動水研の実施に当たっては、自動水研ユニットコントローラ８４からの指令信号に従ってエアシリンダ６０が作動し、ピストンロッド６１Ａの進退移動が制御され、これにより、自動水研ユニット５の進退移動および姿勢変化が行われて、塗装面に対して高い精度で研磨用ペーパが追従される。つまり、塗装面の曲率変化に対して研磨用ペーパの姿勢を高い精度で変化させていき（例えば塗装面の法線に対して直交するように研磨用摺動体の姿勢を変化させていき）且つ塗装面に対する研磨用摺動体の押圧力を適正に維持しながら自動水研を行っていく。このようにピストンロッド６１Ａの進退移動が行われる際、当該ピストンロッド６１Ａと同様に、各ガイドロッド６１Ｂ，６１Ｂも進退移動されることになる。このガイドロッド６１Ｂの進退移動にあっては、前述したように、ガイドロッド６１Ｂがボール６１ｂ，６１ｂ，…を介してブッシュ６０ａに摺動自在に支持された構成となっているため、このボール６１ｂ，６１ｂ，…の転動によってガイドロッド６１Ｂは円滑に進退移動されることになる。

また、前述したようにディスク５４は偏心ヘッド５３に対して回転自在に支持されているため、ディスク５４、クッションパッド５５および研磨用ペーパ５６は、偏心ヘッド５３が偏心回転したとしても強制的に自転することなく、駆動軸５０ａの回転中心Ｏ１を中心として偏心運動（ディスク５４の中心点が円を描く運動）することになる。

図１４は、自動水研動作における自動水研ユニット５の移動軌跡を説明するための車体の側面図である。この図１４における矢印Ｄ１は第１自動水研装置２１の自動水研ユニット５によって左側フロントドアＬＦＤの塗装面を研磨していく場合の当該自動水研ユニット５の移動軌跡の一例である。矢印Ｄ２は第１自動水研装置２１の自動水研ユニット５によって左側フロントフェンダＬＦＦの塗装面を研磨していく場合（後述するフロントフェンダ自動水研工程を行う場合）の当該自動水研ユニット５の移動軌跡の一例である。また、矢印Ｄ３は第３自動水研装置２３の自動水研ユニット５によって左側リヤフェンダＬＲＦの塗装面を研磨していく場合の当該自動水研ユニット５の移動軌跡の一例である。矢印Ｄ４は第３自動水研装置２３の自動水研ユニット５によって左側リヤドアＬＲＤの塗装面を研磨していく場合の当該自動水研ユニット５の移動軌跡の一例である。

尚、第１自動水研装置２１の自動水研ユニット５によって左側フロントドアＬＦＤの塗装面に対する自動水研が行われている際、第３自動水研装置２３では、自動水研ユニット５によって左側リヤフェンダＬＲＦの塗装面に対する自動水研が行われる。また、第１自動水研装置２１の自動水研ユニット５によって左側フロントフェンダＬＦＦの塗装面に対する自動水研が行われている際、第３自動水研装置２３では、自動水研ユニット５によって左側リヤドアＬＲＤの塗装面に対する自動水研が行われる。これは、自動水研時における第１自動水研装置２１の自動水研ロボット３と第３自動水研装置２３の自動水研ロボット３とが近くなり過ぎないようにするためである。

このような自動水研にあっては、前述したようにディスク中心孔５４ｄおよびパッド中心孔５５ｂを経て塗装面に向かって水が押し出されるため、研磨用ペーパ５６と塗装面との間においては当該研磨用ペーパ５６の中心部から外周側に向けて水が押し出されながら自動水研が行われることになる。このため、自動水研に伴って発生する研ぎ粕は、外周側に向けて押し出される水によって外周側に押し流されることになり、研磨用ペーパ５６の周辺に研ぎ粕が滞留するといったことが抑制される。その結果、研ぎ粕による目詰まりを抑制しながら自動水研が行われる。

また、自動水研ユニット５の内部にあっては、以下に述べる水流も発生している。導入空間５１ａでの偏心ヘッド５３の偏心回転による水の攪拌に伴う水圧の上昇により、この水圧はシール部材５９に作用する。このシール部材５９は、図４（ａ）で示したように、上端部分がスカート５１の係止溝５１ｅに挿入されて支持されている一方、下端部分は支持されることなく、その全周に亘ってディスク５４の上面に当接している。このため、このシール部材５９に水圧が作用すると、その水圧が所定値を超えた際に、シール部材５９の下端部分が外周側へ弾性変形し、シール部材５９の下端とディスク５４の上面との間に僅かな隙間が生じることになる。そして、この隙間を水が流れることになる。図１３におけるＷ２はその水流を示している。このようにしてシール部材５９とディスク５４との間から外周側に向かって流出する水は、フード５７の水返し部５７ｃに衝突し、流れ方向が、車体Ｖの塗装面に向かう方向に変更された後、水返し部材５８に衝突し、流れ方向が、車体Ｖの塗装面に向かうに従って中央側（クッションパッド５５に向かう側）に変更されることになる。この水流により、フード５７や水返し部材５８の内側面が洗浄され、この内側面に研ぎ粕が付着していた場合には、この研ぎ粕が除去されることになる。そして、この水は車体Ｖの塗装面に衝突し、この塗装面で反射されて（跳ね返されて）、その流れ方向は、車体Ｖの塗装面から離れるに従って中央側（ディスク５４に向かう側）に変更されることになる（図１３の矢印Ｗ３を参照）。このようにして水の流れ方向が変更されていくため、シール部材５９とディスク５４との間から外周側に向かって流出した水は、自動水研ユニット５の周辺部に広く飛散されてしまうといったことはない。このため、自動水研によって車体Ｖから離脱した塗料が車体Ｖの広範囲に付着してしまうといったことがなくなる。

（フロントフェンダ自動水研工程）
フロントドア自動水研工程が終了すると、自動水研ユニット５の作動が一旦停止された後、フロントフェンダ自動水研工程が開始される。このフロントフェンダ自動水研工程では、自動水研ロボット３の稼動により、自動水研ユニット５をフロントフェンダ（第１自動水研装置２１の場合には左側フロントフェンダＬＦＦ）に対向する位置まで移動させる。そして、自動水研ユニットコントローラ８４からの指令信号によって自動水研ユニット５が作動する。この自動水研ユニット５の作動は、前述したフロントドア自動水研工程の場合と同様であるので、ここでの説明は省略する。

（車体搬出開始）
フロントドア自動水研工程が終了すると、自動水研ユニット５の作動が停止され、車体Ｖの搬出が開始される。つまり、コンベア１１が作動し、自動水研された車体Ｖを次のステーションに向けて搬送させる。

（ペーパ剥がし工程）
車体Ｖの搬出の開始に伴い、チェンジャ４に備えられたペーパ剥がしユニット４１によるペーパ剥がし工程が行われる。このペーパ剥がし工程では、自動水研ロボット３の稼動によって、クランプシャフト４１ａとクランプ爪４１ｂとの間で研磨用ペーパ５６が挟まれる位置に自動水研ユニット５を移動させた後、自動水研ユニット５を上方へ移動させることによって研磨用ペーパ５６をクッションパッド５５から剥がす。その後、クランプシャフトモータ４１ｄの作動によってクランプシャフト４１ａを回転させ、これによって、クッションパッド５５から剥がされた研磨用ペーパ５６は研磨用ペーパ回収ボックス４１ｅに落下回収される。

（パッド洗浄工程）
パッド洗浄ユニット４２によるパッド洗浄工程では、給水ポンプ４２ｊの作動に伴って洗浄タンク４２ａに洗浄用の水（純水）が供給されると共に、循環ポンプ４２ｇの作動に伴って循環回路４２ｃでの水の循環が行われる。この状態で、自動水研ロボット３の稼動によって、自動水研ユニット５が洗浄タンク４２ａの内部に移動され、クッションパッド５５を金属メッシュ４２ｄに押し付けて、クッションパッド５５に含まれている水（塗料が混入している水）を絞り出す。その後、自動水研ユニット５を僅かに上昇移動させてクッションパッド５５を金属メッシュ４２ｄから離間させる。この状態で、エアモータ５０を作動させ、水中でクッションパッド５５を回転（偏心回転）させて当該クッションパッド５５を洗浄する。これらの動作中にあっては、循環ポンプ４２ｇが作動されているため、洗浄タンク４２ａの底部から抜き取られた水はフィルタ４２ｈによって浄化された後、洗浄タンク４２ａの側面から当該洗浄タンク４２ａに戻されるといった水の循環が行われている。その後、更に自動水研ユニット５を僅かに上昇移動させてクッションパッド５５を洗浄タンク４２ａの水面よりも上方に移動させ、再びエアモータ５０を作動させることによって遠心力を利用したクッションパッド５５の水切りを行う。この際、ドレンバルブ４２ｉの開放により、洗浄タンク４２ａからの水の排出が行われる。

（パッド水切り工程）
パッド水切りユニット４３によるパッド水切り工程では、自動水研ロボット３の稼動により、クッションパッド５５が水切り台４３ａの傾斜板４３ｄに押し付けられることで当該クッションパッド５５から水が絞り出される。この際、ディスク５４およびクッションパッド５５の中心線Ｏ２を図９に矢印で示すように移動させ、傾斜板４３ｄに対するクッションパッド５５の押し付け位置を当該クッションパッド５５の周方向に亘って変化させる。また、この水切りを行う際、エアブローモータ４３ｅを作動させ、エアブローノズル４３ｂからクッションパッド５５に向けてエアブローを行い、水切りの効率を高めるようにする。

（ペーパ取り付け工程）
ペーパ取付ユニット４４によるペーパ取り付け工程では、図２に示すようにペーパ押さえプレート４４ｂが研磨用ペーパ５６の上側を押さえた状態において、自動水研ロボット３の稼動により、クッションパッド５５を研磨用ペーパ５６の上面に押さえ付ける。この状態で、エアシリンダ４４ｃの作動により、ペーパ押さえプレート４４ｂが研磨用ペーパ５６から退避し、研磨用ペーパ５６の面ファスナの全体がクッションパッド５５に取り付けられる。尚、クッションパッド５５は軸受け５３ａによって回転自在に支持されているので、このペーパ取り付け工程の前段階で、クッションパッド５５を図示しない位置決めプレートに押し付け、駆動軸５０ａの回転中心Ｏ１に対するクッションパッド５５の姿勢（偏心方向の位相位置）を適正な姿勢にしておくことが好ましい。

（ペーパチェック工程）
ペーパチェックユニット４５によるペーパチェック工程では、自動水研ロボット３の稼動により、図１０に示すように、クッションパッド（研磨用ペーパ５６が取り付けられたクッションパッド）５５を載置台４５ａ上に載置し、クッションパッド５５の外周面をプレート４５ｃ，４５ｃおよび位置決めプレート４５ｄに押し当てる。この状態で、カメラ４５ｂによってクッションパッド５５および研磨用ペーパ５６を下側から撮影する。この撮影データはチェンジャコントローラ８５を介して中央処理装置８に送信され、この中央処理装置８において、研磨用ペーパ５６の取り付け位置が適正な位置であるか否かをチェックする。そして、研磨用ペーパ５６の取り付け位置が適正な位置であると判断された場合には、車体搬入によって自動水研ステーション１の所定位置まで搬送された次の車体Ｖに対し、前述したパッド濡らし工程から開始される自動水研動作が行われる。一方、研磨用ペーパ５６の取り付け位置が適正な位置でないと判断された場合には、研磨用ペーパ５６の取り付け動作のやり直しが行われる。このやり直し動作は、例えば、前述したペーパ剥がし工程およびペーパ取り付け工程が順に行われる。

以上の「車体搬入」から「ペーパチェック工程」の各動作が繰り返されることにより、自動水研ステーション１に搬送されてくる各車体Ｖそれぞれに対して自動水研が順に行われていくことになる。

－実施形態の効果－
以上説明したように本実施形態によれば、自動水研ユニット５のユニット本体５Ａの姿勢を変化させるエアシリンダ６０にガイドロッド６１Ｂを備えさせ、このガイドロッド６１Ｂの外面に、当該ガイドロッド６１Ｂの軸心に沿って延在し且つ該軸心に対して直交する方向での断面が円弧形状の溝６１ａ，６１ａ，…を形成して、この溝６１ａの底部とエアシリンダ６０の内部に備えられたブッシュ６０ａの内面（ブッシュ６０ａの内面に形成された溝６０ｂ）との間にボール６１ｂを介在させている。前記ガイドロッド６１Ｂを備えさせたことによってユニット支持機構５Ｂの機械的強度を高めることができるため、エアシリンダ６０のピストンロッド６１Ａを小径化することが可能になる。前述したようにピストンロッド６１Ａを小径化することで、制御用の入力エア圧力を高くすることができて高精度の圧力制御が可能になり、また、エアシリンダ内部におけるピストンロッド摺接部分（例えばシールパッキン）との接触面積が小さくなって摺動抵抗を小さくでき、更には、シリンダ内容積が小さくなって追従応答速度を高めることができる。これにより研磨用ペーパ５６の追従性を高く得ることが可能になる。従って、本実施形態の構成によれば、ピストンロッド６１Ａの小径化を可能にすることで塗装面に対する研磨用ペーパ５６の追従性を高めて精度の高い自動水研を可能にすることと、自動水研装置２１～２４の耐久性を高めることとの両立を図ることができる。

また、本実施形態では、ガイドロッド６１Ｂが、エアシリンダ６０のピストンロッド６１Ａに対し当該ピストンロッド６１Ａの延在方向に直交する方向の両側にそれぞれ配設されている。このため、ユニット本体５Ａを支持するユニット支持機構５Ｂの機械的強度を十分に得ることができ、エアシリンダ６０のピストンロッド６１Ａの小径化を容易に実現することができる。

また、本実施形態では、ロッドエンド機構５Ｄに備えられた軸受けボルト６６のネジ部６６ａの外周面に、当該軸受けボルト６６の軸心に沿って延在する凹部６６ｂ，６６ｂ，…が形成されている。このため、ロッドエンド６４に配設されている軸受け部材６７の内周面と、軸受けボルト６６のネジ部６６ａの外周面との接触面積を小さくすることができ、ユニット本体５Ａが軸受けボルト６６と共に回動する際における軸受け部材６７との間での摺動抵抗を小さくすることができる。このため、自動水研の実施時において、塗装面の曲率変化に対して自動水研ユニット５の姿勢を迅速に変化させることができ、研磨用ペーパ５６を塗装面に追従させることができる。

－他の実施形態－
尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲および該範囲と均等の範囲で包含される全ての変形や応用が可能である。

例えば、前記実施形態では、被塗装物を車体Ｖとし、当該車体Ｖの塗装面を自動水研する自動水研装置２１～２４に本発明を適用した場合について説明した。本発明は、被塗装物としては車体Ｖに限定されるものではなく、種々の被塗装物に対する自動水研装置に適用することが可能である。

また、前記実施形態では、１本のピストンロッド６１Ａに対してその両側に１本ずつ合計２本のガイドロッド６１Ｂ，６１Ｂを備えさせるようにしていた。本発明はガイドロッド６１Ｂの本数および配設位置については特に限定されるものではない。また、前記実施形態では、ガイドロッド６１Ｂの外周面の４箇所に溝６１ａ，６１ａ，…を形成していた。この溝６１ａの個数についても本発明は特に限定されるものではない。

また、前記実施形態では、軸受けボルト６６のネジ部６６ａの外周面に形成された凹部６６ｂの断面形状を円弧状としていたが、この形状は円弧状に限定されるものではなく、任意の形状とすることが可能である。また、ネジ部６６ａの外周面における凹部６６ｂの形成範囲としては、ネジ部６６ａの延在方向の全体に亘って形成されていてもよいし、ロッドエンド６４のボルト挿通孔（中心孔）６４ａに対応する位置（軸受け部材６７に対応する位置）のみに形成されていてもよい。

また、前記実施形態では、研磨用摺動体として研磨用ペーパ５６を使用したが、研磨用ブラシを使用してもよい。

また、前記実施形態では、回転動力源としてエアモータ５０を使用したが、電動モータ等を使用してもよい。

本発明は、車体の塗装面を自動水研する自動水研装置に適用可能である。

２１～２４ 自動水研装置
５ 自動水研ユニット
５Ａ ユニット本体（自動水研ユニット本体）
５Ｂ ユニット支持機構
５Ｄ ロッドエンド機構
５６ 研磨用ペーパ（研磨用摺動体）
６０ エアシリンダ
６０ａ ブッシュ
６１Ａ ピストンロッド
６１Ｂ ガイドロッド
６１ａ 溝
６１ｂ ボール
Ｖ 車体（被塗装物）

Claims (3)

1. 塗装された被塗装物の塗装面に向けて研磨用摺動体を押し当て、これら研磨用摺動体と塗装面との間に水を流しながら前記研磨用摺動体を移動させることによって前記塗装面を研磨していく自動水研を行う自動水研装置において、
   前記研磨用摺動体が取り付けられた自動水研ユニット本体、および、該自動水研ユニット本体を支持すると共に前記自動水研時に前記研磨用摺動体を移動させるに際し前記塗装面に対して前記研磨用摺動体が追従するように当該自動水研ユニット本体の姿勢を変化させるエアシリンダを備えたユニット支持機構を備え、
   前記エアシリンダの内部に備えられたブッシュに対して摺動自在に支持されていると共に自動水研ユニット本体に向かって延在して当該自動水研ユニット本体に連結されたガイドロッドを備えており、
   前記ガイドロッドの外面には、当該ガイドロッドの軸心に沿って延在し且つ前記軸心に対して直交する方向での断面が円弧形状の溝が形成されており、当該溝の底部と前記ブッシュの内面との間には、当該ブッシュに対する前記ガイドロッドの摺動を自在にするボールが介在され、前記溝に対して前記ボールの外面が線接触していることを特徴とする自動水研装置。
2. 請求項１記載の自動水研装置において、
   前記ガイドロッドは、前記エアシリンダのピストンロッドに対し当該ピストンロッドの延在方向に直交する方向の両側にそれぞれ配設されていることを特徴とする自動水研装置。
3. 請求項１または２記載の自動水研装置において、
   前記ガイドロッドの先端部は、前記自動水研ユニット本体を回動自在に支持するロッドエンド機構に連結されており、
   前記ロッドエンド機構は、前記ガイドロッドの先端部が連結されたロッドエンド、該ロッドエンドの中心孔および前記自動水研ユニット本体に形成された開口に亘って挿通されたボルトを備え、前記自動水研ユニット本体が前記ボルトと共に、ロッドエンドに対して相対回転自在に支持された構成となっており、
   前記ボルトの外周面において、少なくともロッドエンドの中心孔に対応する位置には、当該ロッドエンドの中心孔と前記ボルトの外周面との接触面積を小さくすることによって前記自動水研ユニット本体が回動する際における摺動抵抗を小さくして前記自動水研の実施時において前記塗装面の曲率変化に対して前記自動水研ユニットの姿勢を迅速に変化させるために、前記ボルトの軸心に沿って延在する凹部が形成されていることを特徴とする自動水研装置。

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