JPS59224257A - フレキシブル研磨装置 - 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】 技術分野 本発明は１表面処理加工技術における自動研磨手段、詳
しくは多種類少量被加工物の表面処理に対しても柔軟に
ス・］応することができる自動パフ研磨機械に関する。

従来技術 従来使用されている被加工物の表面研磨手段は、おおむ
ね２次の三つに分類される。すなわち （１）手作業を中心とした研磨機・・出これについては
、一般の工業的生産段階において、商品、製品等が益々
多品種。

少量生産と質の向」二とが問われる傾向がみられること
がら、形状が複雑、多様な被加工物の表面処理は本来手
作業が一番適している作業分野である。しかし２作業者
の高令化と共に若年技術者が育成し難い作業内容である
ことから将来は、−手作業の可能な研磨技術者の絶対量
が不足することは予測されている。

（２）重研磨ヘッドによる被加工物の単位面積研磨を中
心として、研磨加工の自動化をしたもの曲・・簡単な形
状の被加工物に対する自動研磨機であって専用型のもの
であり。

加工可能な形状の範囲に制約があるとか、被加工物の形
状変化に対応でき難い。すなわち、被研磨物の形状の変
化に対する順応性が低いものであった。

（３）量産型もしくは被加工物の複数分解面積研磨を中
心として自動化したもの・・・・・仕」二げ目的または
工程数によっては多ヘッドの研磨機を設置することを要
し、非常に大型な機械になってしまう。多種数少量加工
に対しては稼動効率が落ちる６すなわち、複雑な形状の
被加工物に対する手作業の工程を分解して；′その一つ
一つの工程に順応するそれぞれの研磨ヘッドを設置し、
被加工物の形状に応じて必要な研磨ヘッドを稼動させる
といった手段を採用するので、非常に多（の研磨ヘッド
を設備することを要する。

等々の問題点がある。

目　　　　　　的 そこで本発明は、τつの研磨ヘッド装置を制御可能なテ
ーブルおよびアームに軸支して、これと被加工物支持機
構とを、被加工物の形状に応じて予め作成した加ニブロ
グラムに従って制御することにより、一つの研磨ヘッド
装置であらゆる形状の被加工物の表面処理を自動的に均
一かつ均質に行うことができるようにして、複雑な形状
の被加工物の研磨にも熟練者を必要としない上に、−人
で複数台の研磨装置の管理を可能にし、高品質の被加工
物を一度に多数個加工できること、少量多種類の被加工
物の研磨加工の要求にきめ細かく対応できること、被加
工物のある程度の不定形に対しては制御プログラム無し
でフレキシブルに対応可能であること、にもかかわらず
比較的に小規模であって、　　、性能に対する設備費が
極めて経済的である）゛レキシブルな自動研磨装置を提
供することを目的とする。

構　　　　成 本発明は、垂直軸に軸支され、水平面内において前記軸
の回りに揺動可能なテーブル」二に、前記第１の垂直軸
から離れた別の垂直軸の回りに揺動するオツシレータ機
構を載置し、前記オツシレータ機構の上に設けた水平軸
に、その下端を軸支して、同軸の回りに揺動可能に設け
たアームの先端部に、前記水平軸と平行した回転軸を設
置して、ここに研磨輪を軸支しモータにより駆動するよ
うにし、前記アームは、その下端水平軸を中心にして、
」１端に軸支した研磨輪周面が被加工物表面方向に揺動
するよう引張りスプリングによって常時付勢された機構
によって構成された装置であって、前記研磨輪周面と被
加工物表面との接触面が。

前記第１の垂直軸の中心線のほぼ延長上にあり、前記水
平テーブルの揺動、−停止、オツシレータ機構の作動お
よび停止ならびに前記引張りスプリングによる研磨輪へ
のロードおよびアンロードが、関連して被加工物の形状
に基く加ニブログラムの指令に従って作動することを特
徴とする重研磨ヘッド型のフレキンプル研磨装置にかか
る。

本発明フレキンプル研磨装置の設備および使用結果によ
る利点は、以下述べる実施例の説明の中で順次明らかに
されるものと信する。

今、その一実施例を図面に沿って説明すると１次のとお
りである。

第１図は２本発明フレキシブル研磨装置の概要説明斜視
図であって、同装置は大略、被加工物支持機構と研磨ヘ
ッド装置により成る。

（１）被加工物支持機構 本発明研磨装置に施される被加工物支持機構は、現に稼
動中の自動研磨機における被加工物支持機構と格別の差
異が無いので、研磨ヘッドの動作と関連する個所につい
て概略説明する。図において、１４は、ベッドで、その
上面を案内面として、テーブル１５を摺動可能に組付け
、送り可変速ギヤモータ１６を回転させて送りネジを駆
動し、これをｘ３−Ｘ３軸、すなわち、被加工物表面研
磨に当って被加工物を同軸を中心に回転させながら同軸
方向に送るようにする通常長手方向軸、換言すれば、ニ
ュートラル状態における研磨軸１の回転軸方向に平行し
て軸送りする。

テーブル１５上には、スタンドを介してサーボモータ１
７が設置してあり、同モータ１７は、減速機構１８を介
して、後述するＹ、−Ｙ、軸（第１垂直軸）の上方であ
って、　Ｘ、−Ｘ・輔（水平軸）を中心にしてアーム３
を揺動させたとき研磨軸１周面がＹ、　−Ｙ、軸に接す
る点を通り、Ｙ、−Ｙ、軸に直交する前記Ｘ３−Ｘ３軸
の周りに同軸可能なようにテーブル１５．、Ｌに軸支さ
れたチャック１９を、限界角度範囲（被加工物２０の形
状に対応する）内で正逆回転および連続回転させること
ができるよう設ける。被研磨加工物２０は、チャック１
９１こ支持されたとき、Ｘ３−Ｘ３軸方向の送りおよび
、その形状。

すなわち、ｘ３−’ｘ、軸方向の各位置に対応する同軸
に直交する平面で切断した被加工部の断面形状に応じて
Ｘ、−Ｘ。

軸の回りに揺動運動または連続回転をするよう、別に設
けた制御装置によってコントロールするため、各被加工
物の形状に応じたプログラムが用意されている。

したがって、被加工物支持機構においては、被加工物は
。

その形状に応じ、送り可変ギヤモータ１６．送りネジ、
テーブル１５を介して順次７段階的にＸ、−Ｘ３軸送り
がなされる一方、各Ｘ３−Ｘ３Ｉ１１１方向位置に対応
する同軸に直角な断面形状に応じたＸ、　−Ｘ３軸を中
心とした回転または揺動運動が加えられ、所定期間の回
転または揺動運動が終了すると。

次のＸ３−Ｘ３軸方向位置にテーブル１５．すなわち、
被加工物２０が研摩輪１に対してＸ、　−Ｘ、輸送ノり
二がなさ。れる。

自動研磨装置における被加工物のこの種の作業は、従来
技術、たとえばＮＣ制御の倣いフライス盤などにおいて
類似の手段が実施されている。

（２）研磨ヘッド装置 （イ）研摩輪の回転 図中、１は研摩輪であって２輪間転軸Ｘ、　−Ｘ、軸に
平行する軸Ｘ、−Ｘ２（水平軸）に軸支されて揺動する
アーム３上端にベアリングを介して軸支され、同じくア
ーム３上の下端に取付けられたモータ２からのベルト駆
動により、矢印方向に回転する。

モータ２は、インバータにより無段変速制御され、各種
研磨条件に適合するよう研摩輪１を駆動する。なお。

定位置にュートラル）停止状態における回転軸ｘ１−Ｘ
、軸と前述Ｘ、−Ｘ、軸とは互に平行である。

（ロ）研摩輪の接触圧（フレキプル性）アーム３下端は
、テーブル５に立設したスタンドと軸Ｘ２．Ｘ、　（水
平軸）を介して軸支関係にあり、一方、アーム３の被加
工物支持機構側に、前記アーム３とテーブル５との間に
引張りスプリング５を張設して、アート３をＸ、　−Ｘ
、軸（水平軸）の周りに図で時計方向に回転するようト
ルクを与え、これが、研摩輪１の研磨面を常時。

支持機構に支持された被加工物２０の表面に圧接する力
の基になっているので、同スプリング４の張力、実は研
摩輪１の被加工物２０への圧接力の大きさは慎重に選定
することを要する。しかも、同スプリング４の伸縮が研
摩輪１の被加工面に対する接離方向の移動に関係し、同
スプリングは多少の伸縮によっては、その引張力が変ら
ないとみてよいから、被加工物２０表面の研磨輪圧接方
向への不整形に対して、研摩輪１は殆んど同一の研磨圧
接力を保ったまま被研磨面に做って位置を変えることが
できる。

今、前述Ｘ、　−Ｘ、軸と後述のＹ、−Ｙ、軸（第１垂
直軸）とに対して直角方向に両軸に交叉する軸をＺ！Ｉ
ｑＩｉとした場合、上述の機構によって、研摩輪１を被
！１１工物２０の形状に做ってＺ軸方向に主動的に制御
する装置を施す必要がな（な１、ったので、それだけ制
御機構を簡略化することができるものとなる。

その上、被加工物がＺ軸方向に不定形であっても、はぼ
一定の圧接力で研磨加工を施すことができ、均等な仕上
げ面を得ることが容易になる。

（ハ）　研磨軸のロー１・゛、アンロード被加工物２０
の支持機構への交換、取付は時に、アーム°３がスプリ
ング４の張力により時計方向に回転して、研摩輪１が被
加工物の位置に入り込まないように、アーム３の揺動を
制御するトルクアクチュエータ６をアーム３と関連付け
てテーブル５に設けることを要する。

同アクチュエータ６はソレノイドバルブの制御の下に圧
縮空気によって作動し、研摩輪１をスプリング４の張力
に対抗してアンロード位置に持ち来たすこと、および被
研磨面の直前まで研摩輪１を移動させて解放し、研摩輪
１と被加工物との間の接触時に研摩輪にショックが掛か
らぬよう配慮されている。

（ニ）研摩輪のオッシレート テーブル５は、さらにオツシレータ機構の上に載ってい
る。同機構は、モータ１３．クランク機構１１．１２に
より構成されており、モータ１３の回転によって、テー
ブル５を載置、固定した部材１１を、Ｙ、−Ｙｔｉｌ！
中心に揺動させる一方５１部材１１を特定角位置に停止
させることを要する。したがって、モータ１３にはクラ
ッチブレーキが付設しである。

今、モータ１３を駆動するとテーブル５はＹ２−　Ｙ２
軸を中心にして小角度揺動するので、同軸がら直角方向
にやや離れて位置する研摩輪１の研磨面（周面）は、Ｙ
、−Ｙ２軸を中心にＸ、　−Ｘ、軸方向に往復運動する
ようになる。

研摩輪の周面を被加工物の研磨面に沿ってＸ、　−Ｘ３
軸方向に往復動させることによって、研磨効率を高める
と共に均一な研磨面を得ることができる。

他方２部材１１は、定角度位置に停止することができる
よう、クラッチブレーキ機構が施されている。これによ
って研摩輪１は、後述のような別の位置制御が行われて
いる間、定位置に固定され、往復運動ができないように
されている。上述のオツシレータ機構は軸Ｙ、−Ｙ、を
中心軸に含む垂直軸（第１垂直軸）７に直交して支持さ
れるテーブル８の面上の前記垂直軸がら外れた位置に設
備されている。

（ホ）研摩輪の旋回 前述のようにテーブル８は軸Ｙ、−Ｙ、を中心軸に含む
垂直軸（第１垂直軸）７に直交して支持され、水平面内
において揺動可能であるから、全体的に同テーブル８−
１−に載っている研摩輪１を、その外周、研磨面に接す
るＹ。

−Ｙ、軸を中心にして水平面内で゛旋回することができ
るものとなる。すなわち、研摩輪１の研磨面がＹ・−Ｙ
１軸の周りに揺動できる。」ユ記チーフル８の軸７の周
りの旋ｒｎ＋運動は、ソレノイド７＜ルブの制御の下に
あるエアシリンダ９の作動に基いて行われる。回動自在
に軸支されｊこシリンダ９から延びたピストン口・ソド
の端部力≦、軸７カ）ら離れて位置するテーブル８の延
長レノく−の先端（こ連結していて、同レバーの揺動径
路に沿ってリミ・ソトスイ、ソチ１０を適数個設置し、
信号が入る毎にシリンダ９を作動させ、スイッチ１０の
いずれかにレノく−の端部が接触する毎に、それ以前の
動作を停止させるよう自己保持させれば。

定位置にニュートラル）停止機構を構成することカイで
きる。図示のものは、三つの位置たとえばＸ３−　Ｘ３
軸方向に対し研摩輪１の研磨面の向きを一３０’、　Ｏ
および＋３０°の位置にするようテーブル８の旋回位置
を制御することカイ可能なものであるが、これはリミ、
ソトスイ・ンチ１０の配置位置を変えることによりどの
ようにも、また何段番ども制御可能なものとなる。

上記機構は被加工［物をＸ、　＝　Ｘ３軸を含む水平面
で切断した断面形状の所定位置における表面がＸ３−Ｘ
３軸１こ文１して傾斜している場合に、その面を均等に
研磨加工を方缶すことができるよう、研摩輪１の周面の
向きをこ相こ対応するように傾けるためのものである。

（３）本発明フレキンプル研磨装置の作動同装置とは、
別に前記装置を制御するための装置が付属する。同装置
は、被加工物の形状に応じて、披）ＪＩＩＸに物のＸ３
−Ｘ３軸方向の各送り位置に対する被加工物のＸｌ−Ｘ
、。

軸を中心軸とした回転角ないし揺動角範囲を制御する。

それにはモータ１６の回転によるテーブル１５のＸ３−
Ｘ３軸方向の送り制御に関連して、同位置においてＸ、
−Ｘ、軸に直角な面で切断した被加工物の断面形の形状
に応じ、被加工物の連続回転研磨加工が可能か、限界角
度範囲内での正逆回転研磨加工が必要か、また、その限
界角度を制約を変更すべきかを予めプログラムに組み、
サーボモータ１７の回転をエンコーダによって信号に変
換して制御装置に送り返し。

被加工物のＸ３−　Ｘ、軸に対する回転角を制御するよ
うにしたものである。

一方、研磨ヘッド装置側では、研摩輪１をアシロード状
態に置くためのアクチュエータ６が働き、アーム３は軸
Ｘ。

−Ｘ２（水平軸）を中心にして付勢スプリング４のトル
クに対抗して反時計方向に揺動した状態の下で、研摩輪
１はモータ２によって矢印方向に回転している。

研磨加工開始時において、研磨輪周面が最初に接触する
被加工物表面の形または向きによっては、オツシレータ
機構を固定する必要があると共に、テーブル８を軸（第
１垂直軸）７の回りに９回転して、研摩輪１をロード状
態にしたとき、同輪の研磨面が被加工物表面に均等に圧
着できるようＹ、　二Ｙ、軸（第１垂直軸）の回りに揺
動し固定させることを要する。

それは、研摩輪１の旋回機構のエアシリンダ９およびリ
ミットスイッチ１０を制御することにより可能である。

もし。

その状態でオッシレータ機構を作動させることが望まし
い場合は制御装置からの指令で、モータ１３を回転させ
ればよい。その場合のオツシレータの方向は研摩輪１の
回転軸Ｘ１−Ｘ、方向である。研摩輪」の向きとオツシ
レータ機構駆動の有無がプログラムの指令に従ってセッ
トされた後、アンロード機構をゆるめ、アクチュエータ
６は引張りスプリング４のトルクに従って作動し、アー
ム３を軸Ｘ２＝　Ｘ２を中心にして除々に時計方向に揺
動させ、研摩輪１が被加工物表面に接触する直前位置で
、アーム３を解放する。アーム３はその後はスプリング
４のトルクを全部受けるが、研摩輪］は被加工物表面の
直前で解放されたため、ロード状態に入るときにショッ
クを受けないで済む。

もし、被加工物表面形状が直円筒状であるときには、研
摩輪旋回機構はニュートラル（定位置）の位置を占め、
オッソレータを作動させるべきである。研磨面のＸ・−
Ｘ１軸方向に対するオツシレートによって研磨効率が向
上し、かつ被加工物の研磨面が均等に仕」二るようにな
る。勿論、この種の指令は、別に設けた制御装置に備え
たプロクラムから発せられる。

この際、研摩輪の被加工物に対する圧接力は、引張りス
プリング４に基きアーム３に加えられるトルクによって
生しるので、被加工物のＺ軸方向の形状の若干の相違に
よっては圧接力に大きな変化が生ぜず、被加工物の形状
に応じて特にＺ軸方向の制御を要すること無（、研磨面
を均等に仕上加工することができる効果がある。したが
って、被加工物の、その種不定形に基き仕上面が不均等
になることなく、フレキシブルに対応することができる
ので制御機構をその分だけ簡略化することができるもの
となる。

効　　　　果 以上のとおりであるから５本発明装置によれば、比較的
に小規模な設備でありながら、複雑な形状を有する液加
り物に対しても、その形状にあわせて予め加工プロクラ
ムを組むことにより、対応して研磨効率の高い自動的表
面処理加工を施すことを可能とし、したがって、プログ
ラムを新しくすることによって別な形状を備えた被加工
物の表面処理にも比較的容易１こ対応することができる
ものとなるから。

専用機と異なり、少量多品種の加工にも効率よく対応す
ることが可能になる。のみならず、若干の不定形被加工
物形状に対しては、プログラムの修正なしに対応できる
機構を備えるから、それだけプログラムで規正する要件
を簡略化でき、制御機構を簡素化することができ、ひい
ては設備に対する投資額の低減を可能とする。

しかも、非熟練者であっても虚数台の研磨装置の管理を
して均一で高品質な被加工物を作製することができるか
ら。

競争力の強い加工品を提供することができるものとなる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は２本発明フレキシブル研磨装置の概要を示す斜
視図である。 １・・・研磨輪、　　　２，１３．１６および１７・・
・モータ、　　３・・・アーム、　　４・・・引張りス
プリング、５．８および１５・・・テーブル、　　６・
・アクチュエータ、　　７・・・垂直軸、　　　９・・
・エアシリンダ機構、１０・リミットスイッチ、１１．
１２・・・オッシレーク機構、１４・・・ベッド、１８
・・・減速機構。 １９・・・チャック、２０・・・被加工物特許出願人 創研工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 垂直軸に軸支され、水平面内において前記軸の回りに揺
   動可能なテーブル」二に、前記第′１の垂直軸から離れ
   た別の垂直軸の回りに揺動するオンジレータ機構の」二
   に設けた水平軸に、その下端を軸支して、同軸の回りに
   揺動可能に設けたアームの先端部に、前記水平軸と平行
   した回軸軸を設置して、ここに研摩輪を軸支しモータに
   より駆動するようにし９前記アームは、その下端水平軸
   を中心にして、上端に軸支した研磨輪周面が被加工物表
   面方向に揺動するよう引張りスプリングにより常時付勢
   された機構によって構成された装置であって、前記研磨
   輪周面と被加工物表面との接触面が、前記第１の垂直軸
   の中心線のほぼ延長線上にあり、前記水平テーブルの揺
   動、停止、オンジレータ機構の作動および停止ならびに
   前記引張りスプリングによる研摩輪へのロードおよびア
   ンロードが、関連して被加工物の形状に基く加ニブログ
   ラムの指令によって作動することを特徴とする重研磨ヘ
   ッド型のフレキシブル研磨装置。