JPWO2020212552A5 - - Google Patents

Description

本発明は、ロボット工学の分野に関するものであり、より詳細には、ワークピース表面のロボット支援加工のための装置に関するものである。 The present invention relates to the field of robotics, and more particularly to an apparatus for robot-assisted machining of workpiece surfaces.

ロボット支援による表面加工では、研削機械や研磨機械などの工作機械（例えば、研削工具として回転する研削ディスクを用いた電動式の研削機械）を、産業用ロボットなどのマニピュレータが案内する。ここで、工作機械は、マニピュレータのＴＣＰ（Ｔｏｏｌ Ｃｅｎｔｅｒ Ｐｏｉｎｔ）と様々な方法で結合することができ、通常、マニピュレータは、機械の位置や姿勢を自由に調整し、工作機械をワークの表面に平行な軌道上で移動させることができる。産業用ロボットは通常、位置制御されており、目的の軌道に沿ってＴＣＰを正確に動かすことができる。 In robot-assisted surface processing, a machine tool such as a grinding or polishing machine (eg an electrically driven grinding machine with a rotating grinding disk as grinding tool) is guided by a manipulator such as an industrial robot. Here, the machine tool can be connected to the TCP (Tool Center Point) of the manipulator in various ways. Normally, the manipulator freely adjusts the position and posture of the machine, and the machine tool is parallel to the work surface. It can be moved on a trajectory. Industrial robots are typically position controlled and can precisely move the TCP along a desired trajectory.

ＥＰ ０２３７８５４ Ａ２EP 0237854 A2

ロボット支援による研削加工で良好な結果を得るためには、多くの使用で加工力（研削力）の制御が必要であるが、従来の産業用ロボットでは十分な精度での制御が困難な場合がある。産業用ロボットの大きくて重いアーム部分は、慣性が大きすぎて、コントローラ（閉ループコントローラ）では、処理力の変動に素早く反応することができない。この問題を解決するために、産業用ロボットに対してより小型（軽量）で、マニピュレータのＴＣＰを工作機械に結合するアクチュエータをマニピュレータのＴＣＰと工作機械の間に配置することができる。表面加工の際にリニアアクチュエータは加工力（工具とワークの接触力）のみを制御するのに対し、マニピュレータは工作機械とリニアアクチュエータを所望の軌道に沿って位置制御で移動させる。力制御により、リニアアクチュエータは、加工するワークの位置や形状の不正確さや、マニピュレータの軌道の不正確さを（一定の範囲内で）補正することができる。しかし、ロボットが研削ツールをワークの表面に接線方向に当てないと、加工結果に問題が生じることがある。 Robot-assisted grinding requires control of the machining force (grinding force) in many applications in order to achieve good results, but conventional industrial robots often find it difficult to control with sufficient accuracy. be. Large, heavy arm portions of industrial robots have too much inertia for controllers (closed-loop controllers) to react quickly to fluctuations in processing power. To solve this problem, an actuator that is smaller (lighter) than the industrial robot and couples the manipulator's TCP to the machine tool can be placed between the manipulator's TCP and the machine tool. While the linear actuator controls only the machining force (the contact force between the tool and the workpiece) during surface machining, the manipulator moves the machine tool and the linear actuator along a desired trajectory with position control. Force control allows the linear actuator to compensate (within a certain range) for inaccuracies in the position and shape of the workpiece to be machined and inaccuracies in the trajectory of the manipulator. However, if the robot does not apply the grinding tool tangentially to the workpiece surface, the machining results may be problematic.

本発明者は、ロボット支援による表面加工のための改良された装置と、それに対応するプロセスを開発し、特に、ロボットが行う動作の精度に対する要求を緩和することを課題とした。 The inventors have set themselves the task of developing an improved apparatus and corresponding process for robot-assisted surface machining, in particular to relax the demands on the accuracy of the movements performed by the robot.

上述の課題は、請求項１に記載の装置によって解決される。異なる実施形態とさらなる発展は、従属請求項の対象である。 The above-mentioned problem is solved by a device according to claim 1 . Different embodiments and further developments are subject matter of dependent claims.

本発明の一実施形態は、ロボット支援による表面処理のための装置に関するものである。この実施形態の装置は、マニピュレータに取り付けるための支持板、モータ、リニアアクチュエータ、及び加工ヘッドを有する。加工ヘッドは、リニアアクチュエータによって支持板に結合されており、回転可能な工具を直接又は間接的に駆動するためのドライブシャフトを備えている。この装置は、さらに、モータのモータシャフトと加工ヘッドのドライブシャフトとを連結するフレキシブルシャフトを有しいている。支持板は必ずしもマニピュレータに取り付けられている必要はなく、例えばハウジングや三脚などの支持体の一部として固定されていても良い。 One embodiment of the present invention relates to an apparatus for robot-assisted surface treatment. The apparatus of this embodiment has a support plate for attachment to the manipulator, a motor, a linear actuator and a machining head. The machining head is coupled to the support plate by a linear actuator and has a drive shaft for directly or indirectly driving the rotatable tool. The device also has a flexible shaft connecting the motor shaft of the motor and the drive shaft of the machining head. The support plate does not necessarily have to be attached to the manipulator, and may be fixed as part of a support such as a housing or a tripod.

また、本装置は、加工ヘッドの２軸傾斜を可能にするように加工ヘッドと、リニアアクチュエータとを機械的に結合するユニバーサルジョイントをさらに備えている。 The apparatus also includes a universal joint that mechanically couples the working head and the linear actuator to allow biaxial tilting of the working head.

ロボットが行う動作の精度に対する要求を緩和できる。 It is possible to relax the requirements for the accuracy of the movements performed by the robot.

産業用ロボットに力制御のリニアアクチュエータで結合された研削機械を備えたロボット支援型の研削装置の模式図である。リニアアクチュエータは、産業用ロボットと研削盤を機械的に切り離す効果がある。1 is a schematic diagram of a robot-assisted grinding apparatus comprising a grinding machine coupled with a force-controlled linear actuator to an industrial robot; FIG. Linear actuators have the effect of mechanically decoupling industrial robots and grinders. 工具機械の駆動側と工具側を機械的に切り離すリニアアクチュエータを内蔵した工作機械の実施形態を示した図である。1 is a diagram showing an embodiment of a machine tool incorporating a linear actuator that mechanically separates the drive side and tool side of the tool machine; FIG. 図２の装置の一部を示したもので、ユニバーサルジョイントも用いて加工ヘッド（研削ヘッドなど）がリニアアクチュエータに対して相対的に傾斜した状態を示している。3 shows a portion of the apparatus of FIG. 2, also using a universal joint, showing a working head (such as a grinding head) tilted relative to the linear actuator. 図３の装置の側面図である。Figure 4 is a side view of the device of Figure 3; 加工ヘッドの回転軸がモータの回転軸に対して約９０°傾いている他の実施形態を示している図である。FIG. 11 shows another embodiment in which the axis of rotation of the machining head is tilted about 90° with respect to the axis of rotation of the motor; 加工ヘッドの回転軸がモータの回転軸に対して約９０°傾いている他の実施形態を示している図である。FIG. 11 shows another embodiment in which the axis of rotation of the machining head is tilted about 90° with respect to the axis of rotation of the motor; 複数の加工ヘッドを備えた他の実施形態を示す図である。FIG. 11 shows another embodiment with multiple machining heads; 複数の加工ヘッドを備えた他の実施形態を示す図である。FIG. 11 shows another embodiment with multiple machining heads; 装置がマニピュレータに搭載されていない他の実施形態を模式的に示す図である。Fig. 3 schematically shows another embodiment in which the device is not mounted on the manipulator;

以下、図に示した例を参照しながら、本発明をより詳細に説明する。図は必ずしも縮尺通りではなく、本発明は図示された側面に限定されるものではない。むしろ、本発明の基礎となる原理を説明することに重点が置かれている。 In the following, the invention will be explained in more detail with reference to the examples shown in the figures. The figures are not necessarily to scale and the invention is not limited to the aspects shown. Rather, emphasis is placed on explaining the underlying principles of the invention.

本発明の様々な実施形態を詳細に説明する前に、まず、ロボット支援による研削装置の一般的な例を説明する。また、ここで述べる概念は、他の種類の表面仕上げ（例えば、研磨）にも転用可能であり、研削に限定されないものである。以下では、回転する研削工具（研削ディスク）を備えた研削機械を例に挙げて、実施形態を説明する。しかし、ここで述べた概念はこれに限定されるものではなく、例えば、周回移動する工具（ベルト研削装置）や、振動するあるいは揺動する工具（振動研削装置）など、他の工作機械にも適用することができる。 Before describing the various embodiments of the present invention in detail, first a general example of a robot-assisted grinding apparatus will be described. Also, the concepts described herein are transferable to other types of surface finishing (eg, polishing) and are not limited to grinding. In the following, embodiments will be described by way of example of a grinding machine with a rotating grinding tool (grinding disc). However, the concepts described here are not limited to this and can be applied to other machine tools, for example tools that move in an orbit (belt grinders) or tools that oscillate or oscillate (vibratory grinders). can be applied.

図１に示すように、この装置は、産業用ロボットなどのマニピュレータ１と、回転する研削工具とを備えた研削機械３（例えばオービタル研削機械）とから構成されている。そして研削機械３は、リニアアクチュエータ２０を介してマニピュレータ１のいわゆる工具中心点ＴＣＰ（Ｔｏｏｌ－Ｃｅｎｔｅｒ－Ｐｏｉｎｔ）に結合されている。厳密に言えば、ＴＣＰは点ではなくベクトルであり、例えば、３つの空間座標と３つの角度で記述することができる。ロボット工学では、構成空間の一般化座標（通常はロボットの６つの関節角度）がＴＣＰの位置を表すために使用される。ＴＣＰの位置と方向は、「姿勢」とも呼ばれる。時間の関数としてのＴＣＰの位置（方位を含む）は、研削工具の軌跡である動きを定義する。 As shown in FIG. 1, the apparatus consists of a manipulator 1, such as an industrial robot, and a grinding machine 3 (for example an orbital grinding machine) with a rotating grinding tool. The grinding machine 3 is then connected via a linear actuator 20 to a so-called tool-center-point TCP (Tool-Center-Point) of the manipulator 1 . Strictly speaking, TCP is a vector, not a point, and can be described, for example, by three spatial coordinates and three angles. In robotics, generalized coordinates in the configuration space (usually the six joint angles of the robot) are used to represent the position of the TCP. The position and orientation of a TCP is also called "pose". The position (including orientation) of the TCP as a function of time defines the motion, which is the trajectory of the grinding tool.

また、６自由度を有する産業用ロボットの場合、マニピュレータは、それぞれジョイントＧ _１３ 、Ｇ _１２ 、Ｇ _１１ によって接続された４つのセグメント１４、１３、１２、１１から構成され得る。第１セグメント１１は、通常、基礎１０に固定的に連結されている（これは必ずしもそうでなくても良い）。ジョイントＧ_１１は、セグメント１１とセグメント１２とを連結している。ジョイントＧ_１１は、２軸的であってもよく、セグメント１２が水平方向の回転軸（仰角）と垂直方向の回転軸（方位角）を中心に回転できるようにしてもよい。ジョイントＧ_１２は、セグメント１３とセグメント１２とを連結し、セグメント２ｃの位置に対してセグメント１３の旋回運動を可能にする。ジョイントＧ_１３はセグメント１４とセグメント１４とを連結している。ジョイントＧ_１３は２軸的とすることができ、したがって（ジョイントＧ_１１と同様に）２方向への旋回運動を可能にする。ＴＣＰは、セグメント１４に対して固定された相対位置を有しており、セグメント１４は、通常、セグメント１４の長手方向軸Ａ（図１に点線で示されているように、この例では研削工具の回転軸にも対応してる）を中心としたセグメント１４に配置されたエンドエフェクタ１５の旋回運動を可能にする回転ジョイント（図示せず）を含んでいる。ジョイントの各軸には、アクチュエータ（例えば、電気モータ）が割り当てられ、これらのアクチュエータにより、それぞれのジョイントの軸を中心とした回転運動が引き起こされ得る。ジョイントのアクチュエータは、ロボット制御部４によってロボットプログラムに従って制御される。様々な産業用ロボット/マニピュレータとそれに関連した制御が知られており、ここではこれ以上の説明はしない。 Also, for an industrial robot with 6 degrees of freedom, the manipulator may consist of four segments 14 _{, 13} , 12, ₁₁ connected by joints G13 , G12 _, G11 respectively. The first segment 11 is typically (but not necessarily) fixedly connected to the foundation 10 . Joint G ₁₁ connects segment 11 and segment 12 . Joint G ₁₁ may be biaxial, allowing segment 12 to rotate about a horizontal axis of rotation (elevation) and a vertical axis of rotation (azimuth). Joint _G12 connects segment 13 and segment 12 and allows pivoting movement of segment 13 with respect to the position of segment 2c. Joint G ₁₃ connects segment 14 to segment 14 . Joint _G13 may be biaxial, thus allowing pivotal movement in two directions (similar to joint _G11 ). The TCP has a fixed relative position with respect to the segment 14, which is typically the longitudinal axis A of the segment 14 (shown in dashed lines in FIG. 1, the grinding tool in this example). It includes a rotary joint (not shown) that allows for pivotal movement of the end effector 15 located on the segment 14 about the axis of rotation of the segment 14 . Each axis of the joint is assigned an actuator (eg, an electric motor) that can cause rotational movement about the respective joint axis. The joint actuators are controlled by the robot controller 4 according to the robot program. Various industrial robots/manipulators and associated controls are known and will not be further described here.

マニピュレータ１は、通常、位置制御されており、すなわち、ロボット制御部は、ＴＣＰの姿勢（位置及び向き）を決定し、ＴＣＰを予め定義された軌跡に沿って移動させることができる。図１において、ＴＣＰが配置されているセグメント１４の長手方向の軸をＡと表記している。アクチュエータ２がエンドストッパにある場合、ＴＣＰの姿勢は、研削機械１０（及び研削ディスク１１）の姿勢も規定する。最初に述べたように、アクチュエータ２は、研削加工中に工具とワーク５との間の接触力（加工力）を所望の値に設定する。マニピュレータ１による直接的な力の制御は、通常、研削用途にはあまりにも不正確である。それは、マニピュレータ１のセグメント１１～１４の高い質量慣性により、力のピークの迅速な補正（例えば、研削工具をワーク５上に配置するとき）が、従来のマニピュレータでは実質的に不可能であるからである。このため、ロボット制御部４は、マニピュレータ１のＴＣＰの姿勢（位置及び向き）を制御し、力の制御はもっぱらアクチュエータ２が行うように構成されている。 The manipulator 1 is typically position controlled, ie the robot controller can determine the attitude (position and orientation) of the TCP and move the TCP along a predefined trajectory. In FIG. 1, the longitudinal axis of segment 14 in which the TCP is located is labeled A. As shown in FIG. The attitude of the TCP also defines the attitude of the grinding machine 10 (and grinding disc 11) when the actuator 2 is at the end stop. As mentioned at the outset, the actuator 2 sets the contact force (machining force) between the tool and the workpiece 5 to a desired value during grinding. Direct force control by the manipulator 1 is usually too imprecise for grinding applications. This is because, due to the high mass inertia of the segments 11-14 of the manipulator 1, rapid compensation of force peaks (eg when placing a grinding tool on the workpiece 5) is virtually impossible with conventional manipulators. is. Therefore, the robot control unit 4 is configured to control the attitude (position and orientation) of the TCP of the manipulator 1, and the actuator 2 controls the force.

既に述べたように、研削加工の間、研削工具（研削ディスク３２を有する研削機械３）とワーク５との間の接触力Ｆ_Ｋは、研削ディスク３２とワーク５との間の（長手方向軸Ａの方向の）接触力Ｆ_Ｋが所定の値に対応するように、リニアアクチュエータ２と力制御（これは、例えば、制御部４において実現することができる）とにより設定することができる。その際の接触力Ｆ_Ｋは、リニアアクチュエータ２がワークの表面を押すアクチュエータ力Ｆ_Ａに対する反作用である。ワーク５と工具との間に接触がない場合、アクチュエータ２は、ワーク５への接触力の欠落によりエンドストッパ（アクチュエータ２に一体化されているため図示せず）へ移動し、所定の力でエンドストッパを押し付ける。この際、力制御は全体を通してアクティブである。したがって、この状況（非接触）では、アクチュエータ２の変位が最大になり、アクチュエータは終端に位置する。アクチュエータ２がエンドストッパを押す定義された力は、ワークピース表面との接触を可能な限り穏やかに可能にするために、非常に小さいか、または（理論的には）ゼロに調整されうる。 As already mentioned, during the grinding process, the contact force _FK between the grinding tool (grinding machine 3 with grinding disc 32) and workpiece 5 (longitudinal axis The contact force _FK (in direction A) can be set by means of the linear actuator 2 and the force control (which can be implemented in the control 4, for example) so that it corresponds to a predetermined value. The contact force _FK at that time is a reaction to the actuator force _FA with which the linear actuator 2 pushes the work surface. When there is no contact between the work 5 and the tool, the actuator 2 moves to an end stopper (not shown because it is integrated with the actuator 2) due to lack of contact force to the work 5, and a predetermined force is applied. Push the end stopper. At this time, force control is active throughout. Therefore, in this situation (non-contact) the displacement of the actuator 2 is maximum and the actuator is at its end. The defined force with which the actuator 2 presses against the end stop can be adjusted to be very small or (theoretically) zero in order to allow as gentle a contact with the workpiece surface as possible.

マニピュレータ１の位置制御（これも制御部４で実現可能）は、アクチュエータ２の力制御とは完全に独立して実行され得る。アクチュエータ２は、研削機械３の位置決めのために用いられるのではなく、研削プロセス中に所望の接触力Ｆ_Ｋを設定および維持すること、ならびに工具３２とワークピース５との間の接触を検出することのみに用いられる。この接触は、例えばアクチュエータが終端の位置から移動したことによって簡単に認識される（アクチュエータの変位ａは終端の最大変位ａ_ＭＡＸよりも小さい）。 The position control of the manipulator 1 (which can also be realized by the control unit 4) can be performed completely independently of the force control of the actuators 2. FIG. The actuator 2 is not used for positioning the grinding machine 3, but for setting and maintaining the desired contact force _FK during the grinding process and detecting contact between the tool 32 and the workpiece 5. used only for This contact is easily recognized, for example, by the actuator being moved from the end position (actuator displacement a is less than the maximum end displacement a _MAX ).

アクチュエータ２は、空気圧アクチュエータ、例えば複動式空気圧シリンダであってもよい。しかし、他の空気圧アクチュエータ、例えばベローズシリンダやエアマッスルなどを使用することも可能である。代替として、電動ダイレクトドライブ（ギアレス）も考えられる。なお、アクチュエータ２の作用方向と研削機械３の回転軸は、必ずしもマニピュレータ１のセグメント１４の長手方向軸Ａと一致しない。空気圧アクチュエータの場合、力の制御は、制御弁、制御装置（例えば、制御部４に実装されている）、および圧縮空気アキュムレータ又は圧縮機によって、それ自体公知の方法で実現することができる。重力（すなわち、研削機械３の重量力）を考慮するために垂直方向に対する傾きは重要であるので、アクチュエータ２は、傾きセンサを含むか、またはマニピュレータの関節角度からこの情報を導出し得る。検出された傾きは、力制御の際に考慮される。しかし、力制御の具体的な実装はそれ自体知られているので詳細な説明は省略する。 Actuator 2 may be a pneumatic actuator, for example a double-acting pneumatic cylinder. However, it is also possible to use other pneumatic actuators, such as bellows cylinders or air muscles. Alternatively, an electric direct drive (gearless) is also conceivable. The direction of action of the actuator 2 and the axis of rotation of the grinding machine 3 do not necessarily coincide with the longitudinal axis A of the segment 14 of the manipulator 1 . In the case of pneumatic actuators, force control can be realized in a manner known per se by means of control valves, controls (eg implemented in control 4) and compressed air accumulators or compressors. Since tilt with respect to the vertical is important to account for gravity (ie gravitational forces of the grinding machine 3), the actuator 2 may include a tilt sensor or derive this information from the manipulator's joint angles. The detected tilt is taken into account during force control. However, since the specific implementation of force control is known per se, detailed description is omitted.

研削機械３は、通常、研削ディスク３２を駆動する電動モータを備えている。軌道研削機械―及び研削機械の他の種類においても―では、研削ディスク３２は支持プレート（バッキングパッド）に取り付けられており、この支持プレートには電動モータのモータ軸が接続されている。電気モータとしては、非同期モータまたは同期モータが考えられる。同期モータには、負荷によって速度が変化しない（スリップ角度のみ）という利点があるが、非同期機械では、負荷が増加すると速度が低下する。モータへの負荷は、基本的に、接触力Ｆ_Ｋおよび研削ディスク３２と加工されるワーク５の表面との間の摩擦に比例する。 Grinding machine 3 typically comprises an electric motor that drives grinding disc 32 . In orbital grinding machines--and in other types of grinding machines--the grinding disc 32 is mounted on a support plate (backing pad) to which the motor shaft of an electric motor is connected. Asynchronous or synchronous motors are conceivable as electric motors. Synchronous motors have the advantage that their speed does not change with load (slip angle only), whereas asynchronous machines lose speed as load increases. The load on the motor is basically proportional to the contact force _FK and the friction between the grinding disc 32 and the surface of the workpiece 5 to be machined.

電気駆動の研削機械の代わりに、空気圧モータ（圧縮空気モータ）を備えた研削機械を使用することもできる。圧縮空気モータは通常、出力対重量比が低いため、圧縮空気で動作する研削機械は比較的コンパクトにすることができる。回転制御は、（例えば、制御部４によって電気的に制御される）圧力制御バルブ（追加的または代替的にスロットルによっても）によって簡単に可能であるが、同期および非同期モータには回転制御用の（例えば、制御部４によって電気的に制御される）周波数コンバータが必要である。ここで記載した概念は、さまざまな種類の研削機械、研磨機械、その他の表面加工をする機械で実現可能である。 Instead of electrically driven grinding machines, grinding machines with pneumatic motors (compressed air motors) can also be used. Because compressed air motors typically have a low power-to-weight ratio, grinding machines that operate on compressed air can be relatively compact. Rotational control is easily possible by means of a pressure control valve (e.g. electronically controlled by the controller 4) (additionally or alternatively also by means of a throttle), but synchronous and asynchronous motors are provided with a control for rotational control. A frequency converter (eg electrically controlled by the controller 4) is required. The concepts described herein can be implemented on various types of grinding, polishing, and other surface processing machines.

特に、電動モータを搭載した研削機械の場合、電動モータが重量のかなりの部分を占め得る。以下の例では、アクチュエータ２は、マニピュレータ１をワークから機械的に切り離すためだけでなく、研削機械のモータを、研削ディスクが取り付けられた作業ヘッドから機械的に切り離すためにも使用される。研削機械の場合、加工ヘッドのことを研削ヘッドと呼ぶ。さらに、以下のいくつかの実施形態では、ワークピースの表面に対する研削機械の不正確な位置決めを（一定の範囲内で）補正することができ、ロボットプログラムの作成に必要な労力を軽減することができる。 Particularly in the case of grinding machines equipped with electric motors, the electric motor can constitute a significant portion of the weight. In the example below, the actuator 2 is used not only for mechanically decoupling the manipulator 1 from the workpiece, but also for mechanically decoupling the motor of the grinding machine from the working head on which the grinding disc is mounted. In the case of grinding machines, the working head is called the grinding head. In addition, some of the embodiments below can compensate (within a certain range) for inaccurate positioning of the grinding machine relative to the surface of the workpiece, reducing the effort required to create the robot program. can.

図２に示す例によれば、工作機械３は、第１の支持板５１と第２の支持板５２とを有する。第１の支持板５１は、マニピュレータ１に取り付けられるように、例えば、図１のマニピュレータ１のエンドエフェクタフランジ１５に取り付けられるように構成されている。第２の支持板５２には、後に詳述する研削ヘッド３３が取り付けられている。作動中、研削ディスク３２は、研削ヘッド３３の回転可能な支持板３５（バッキングパッド）に取り付けられ得る。２つの支持板５１、５２の間には、リニアアクチュエータ２が配置されている。リニアアクチュエータ２は、２つの支持板５１と５２の間で作用するので、２つの支持板５１と５２の間の距離ａは、リニアアクチュエータ２の変位に依存することになる。通常の動作では、リニアアクチュエータ２は上述のように力制御で動作し、アクチュエータの力が２つの支持板５１、５２の間に作用するように構成されている。工具３２が表面に接触していないときには、リニアアクチュエータ２は、目標アクチュエータ力でアクチュエータ２のエンドストッパ（図示せず）を押し付けている。アクチュエータ２は、空気圧式リニアアクチュエータとすることができ、例えば、複動式の空気圧シリンダを含む。しかし、他のアクチュエータを使用することも可能である。ここで、支持板５１及び５２は、必ずしも平板である必要はなく、任意の支持構造又はそのような支持構造の一部であってもよい。また、支持板５１、５２も、必ずしも１つの一体物ではなく、複数の部品で構成することができる。 According to the example shown in FIG. 2, the machine tool 3 has a first support plate 51 and a second support plate 52 . The first support plate 51 is configured to be attached to the manipulator 1, for example to the end effector flange 15 of the manipulator 1 of FIG. A grinding head 33, which will be described in detail later, is attached to the second support plate 52. As shown in FIG. In operation, grinding disc 32 may be attached to a rotatable support plate 35 (backing pad) of grinding head 33 . A linear actuator 2 is arranged between the two support plates 51 and 52 . Since the linear actuator 2 acts between two support plates 51 and 52 , the distance a between the two support plates 51 and 52 will depend on the displacement of the linear actuator 2 . In normal operation, the linear actuator 2 operates with force control as described above, and is configured such that the force of the actuator acts between the two support plates 51,52. When the tool 32 is not in contact with the surface, the linear actuator 2 is pressing against an end stop (not shown) of the actuator 2 with a target actuator force. Actuator 2 may be a pneumatic linear actuator and includes, for example, a double-acting pneumatic cylinder. However, it is also possible to use other actuators. Here, the support plates 51 and 52 are not necessarily flat, but may be any support structure or part of such a support structure. Moreover, the support plates 51 and 52 are also not necessarily one integral body, but can be composed of a plurality of parts.

研削ヘッド３３（グラインディングヘッド、サンディングヘッド）は、実質的に駆動部（モータ）のない研削機械とみなすことができる。研削ヘッド３３は、研削ディスク３２が配置された支持板３５を直接又は間接的に駆動するドライブシャフト（回転軸Ｃ）を備えている。また、研削ヘッド３３は、オービタルグラインダで一般的なように、支持板３５を偏心回転させるギアを含んでいてもよい。研削ヘッドの例は、例えばＥＰ ０２３７８５４ Ａ２（特許文献１）（ＵＳ ４７５９１５２に対応）の刊行物に示されているので、ここではこれ以上の説明はしない。 Grinding head 33 (grinding head, sanding head) can be regarded as a grinding machine with substantially no drive (motor). The grinding head 33 comprises a drive shaft (rotational axis C) that directly or indirectly drives a support plate 35 on which the grinding disc 32 is arranged. Grinding head 33 may also include gears for eccentrically rotating support plate 35, as is common in orbital grinders. Examples of grinding heads are given, for example, in the publication EP 0237854 A2 (corresponding to US Pat. No. 4,759,152) and will not be described further here.

本実施形態によれば、研削ヘッド３３の支持ディスク３５を駆動するためのモータ３１（例えば、電動モータ）が第１の支持板５１に取り付けられている。図２の例によれば、モータ３１は、第１の支持板５１に取り付けられ、モータシャフト３１０が第１の支持板５１を貫通している。２つの支持プレート５１と５２の間の距離は、フレキシブルシャフト５４４と伸縮シャフト５４によって「橋渡し」されており、その際、伸縮シャフト５４は任意である。すなわち、モータシャフト３１０は、フレキシブルシャフト５４４を介して、研削ヘッド３３のドライブシャフト（回転軸Ｃ）に連結され、ドライブシャフトを駆動する。また、フレキシブルシャフト５４４があまり大きく曲がらないように、モータシャフト３１０が伸縮シャフト５４の一端に結合され（シャフトカップリング５３ａ）、伸縮シャフト５４の他端がフレキシブルシャフト５４４に結合され得る（シャフトカップリング５３ｂ）。フレキシブルシャフト５４４は、研削ヘッド３３のドライブシャフト（回転軸Ｃ）を直接、または図２に示すように伝達装置３４を介して駆動する。伝達装置３４の入力シャフトは、図２のＢで示された回転軸を持ってる。フレキシブルシャフト５４４は、可撓性があり（すなわち、シャフトの長手方向の軸が可変の曲率で湾曲している）、固定された２つ以上のシャフト部分が（カルダン）ジョイントで連結されている従来のカルダンシャフトとは異なる。 According to this embodiment, a motor 31 (eg an electric motor) for driving the support disk 35 of the grinding head 33 is mounted on the first support plate 51 . According to the example of FIG. 2, the motor 31 is mounted on the first support plate 51 and the motor shaft 310 passes through the first support plate 51 . The distance between the two support plates 51 and 52 is "bridged" by a flexible shaft 544 and a telescopic shaft 54, the telescopic shaft 54 being optional. That is, the motor shaft 310 is connected to the drive shaft (rotational axis C) of the grinding head 33 via the flexible shaft 544 to drive the drive shaft. In addition, the motor shaft 310 may be coupled to one end of the telescopic shaft 54 (shaft coupling 53a), and the other end of the telescopic shaft 54 may be coupled to the flexible shaft 544 (shaft coupling 53a) so that the flexible shaft 544 does not bend too much. 53b). The flexible shaft 544 drives the drive shaft (axis of rotation C) of the grinding head 33 either directly or via transmission 34 as shown in FIG. The input shaft of transmission 34 has an axis of rotation indicated at B in FIG. The flexible shaft 544 is flexible (i.e., the longitudinal axis of the shaft is curved with a variable curvature) and is a conventional joint in which two or more fixed shaft sections are connected by a (cardan) joint. different from the cardan shaft of

伸縮シャフト５４は、相対的に変位可能な２つのシャフト部（中空シャフト／スリーブ５４１、変位可能なシャフト５４３）から構成されている。２つのシャフト部のうち第１の部分は、モータ３１のモータシャフト３３に結合され（例えばシャフトカップリング５３ａにより）、２つのシャフト部のうち第２の部分は、フレキシブルシャフト５４４に結合される（例えばシャフトカップリング５３ｂにより）。 Telescopic shaft 54 is composed of two relatively displaceable shaft portions (hollow shaft/sleeve 541, displaceable shaft 543). A first of the two shaft sections is coupled to the motor shaft 33 of the motor 31 (e.g., by shaft coupling 53a) and a second of the two shaft sections is coupled to the flexible shaft 544 (e.g., by shaft coupling 53a). for example by shaft coupling 53b).

伸縮シャフト５４の第２のシャフト５４３は、伸縮シャフト５４の回転軸に沿って、第１のシャフト部（中空シャフト５４１）に対して相対的に変位可能である。このため、中空シャフト５４１（第１のシャフト部）は、第２のシャフト５４３を伸縮シャフト５４の回転軸に沿って変位させることができるリニアガイド５４２を含み得る。前述のように、伸縮シャフト５４は任意の構成である。伸縮シャフトを使用しない場合、用途によっては、伸縮シャフト５４も使用する場合に比べて、フレキシブルシャフト５４４がより大きな曲げ応力を受けることがある。 The second shaft 543 of the telescopic shaft 54 is displaceable along the rotation axis of the telescopic shaft 54 relative to the first shaft portion (hollow shaft 541). Thus, the hollow shaft 541 (first shaft portion) may include a linear guide 542 that allows the second shaft 543 to be displaced along the axis of rotation of the telescopic shaft 54 . As previously mentioned, telescoping shaft 54 is an optional configuration. In some applications, flexible shaft 544 may be subjected to greater bending stress when telescopic shaft 54 is not used than when telescopic shaft 54 is also used.

図２に示す例では、研削ヘッド３３は、ユニバーサルジョイント６０によって支持板５２に取り付けられており、研削ヘッド３３の（支持板５２に対する）２軸方向の傾斜移動が可能となっている。第１の傾斜軸Ｋ_１と第２の傾斜軸Ｋ_２を中心に傾けることで、２軸の傾斜運動が可能になる。図３は、図２の装置の下部（ユニバーサルジョイント６０を備えた支持板５２と研削ヘッド３３）を示しており、研削ヘッド３３は傾斜軸Ｋ_１を中心に傾いている。図４は、図２の装置の下部の側面図Ｘを示しており、図４（ａ）では、研削ヘッド３３は通常の位置にあり、図４（ｂ）では、研削ヘッド３３は、傾斜軸Ｋ_２を中心に傾斜している。ユニバーサルジョイントは、支持プレート５２の２つの横方向の脚部５２１、５２２に支持され得る。カルダンサスペンション（gimbal suspension）としてのユニバーサルジョイントは、それ自体既知のものであるため、ここでの詳細な説明は省略する。 In the example shown in FIG. 2, the grinding head 33 is attached to the support plate 52 by a universal joint 60, allowing biaxial tilting movement of the grinding head 33 (relative to the support plate 52). Tilting about the first tilting axis _K1 and the second tilting axis _K2 enables tilting motion in two axes. FIG. 3 shows the lower part of the device of FIG. 2 (support plate 52 with universal joint 60 and grinding head 33), grinding head 33 being tilted about tilting axis _K1 . 4 shows a side view X of the lower part of the apparatus of FIG. 2, in which in FIG. 4(a) the grinding head 33 is in its normal position and in FIG. It is tilted around _K2 . The universal joint can be supported on two lateral legs 521 , 522 of the support plate 52 . Universal joints as gimbal suspensions are known per se and will not be described in detail here.

なお、ここで、研削ヘッド３３が傾くと、回転軸Ｂ、Ｃも傾いてしまう（図２参照）。しかし、この回転軸ＢおよびＣの傾きは、フレキシブルシャフト５４４の対応する曲げによって補償される。また、ユニバーサルジョイント６０の傾斜軸Ｋ_１、Ｋ_２（傾斜していない通常の状態）は、フレキシブルシャフトの下端が位置する平面よりも下側の平面にある。傾斜軸Ｋ_１、Ｋ_２とフレキシブルシャフト５４４の下端との間の垂直方向の距離は、図２ではｄ_Vで示されている。さらに、フレキシブルシャフト５４４の下端は、回転軸Ｂと同軸で、研削工具の回転軸Ｃから水平方向に間隔が空いている（水平距離ｄ_Ｈ）。一般に、ユニバーサルジョイント６０は、傾斜軸Ｋ_１、Ｋ_２ができるだけ下になるように、研削ディスク３２にできるだけ近づけて配置するのが望ましい。 Here, when the grinding head 33 is tilted, the rotation axes B and C are also tilted (see FIG. 2). However, this tilting of the axes of rotation B and C is compensated for by corresponding bending of the flexible shaft 544 . In addition, the tilt axes K ₁ and K ₂ of the universal joint 60 (the normal non-tilted state) lie on a plane below the plane on which the lower ends of the flexible shafts are located. The vertical distance between the tilt axes K ₁ , K ₂ and the lower end of the flexible shaft 544 is designated d _V in FIG. In addition, the lower end of the flexible shaft 544 is coaxial with the axis of rotation B and is horizontally spaced from the axis of rotation C of the grinding tool (horizontal distance d _H ). In general, it is desirable to place the universal joint 60 as close as possible to the grinding disc 32 so that the tilt axes K ₁ , K ₂ are as low as possible.

図５および図６に示す実施形態例では、研削ディスク３２が、モータシャフト３１０（回転軸Ａ´）と同軸ではない回転軸Ｃを中心に回転する研削装置を示している。図示の例では、モータシャフト３１０の回転軸Ａ´は、研削ディスク３２の回転軸Ｃが横たわる水平面に対して直角になっている。この場合、モータシャフト３１０と研削ヘッド３３のドライブシャフト（回転軸Ｃ）とを連結するフレキシブルシャフト５４４は、約９０°曲がっている。また、フレキシブルシャフト５４４の最大屈曲量を小さくするために、この場合、モータシャフト３１０とフレキシブルシャフト５４４との間に伸縮シャフトを配置することもできる（図２参照）。 5 and 6 illustrate a grinding device in which the grinding disc 32 rotates about an axis of rotation C that is not coaxial with the motor shaft 310 (axis of rotation A'). In the illustrated example, the axis of rotation A' of the motor shaft 310 is perpendicular to the horizontal plane in which the axis of rotation C of the grinding disc 32 lies. In this case, the flexible shaft 544 connecting the motor shaft 310 and the drive shaft (axis of rotation C) of the grinding head 33 is bent by about 90°. Also, in this case, a telescopic shaft can be arranged between the motor shaft 310 and the flexible shaft 544 in order to reduce the maximum bending amount of the flexible shaft 544 (see FIG. 2).

アクチュエータ２は、研削ヘッド３３を上側の支持板５１に結合する。研削ディスク３２の回転軸Ｃと支持板５１との間の距離ａは、アクチュエータ２の変位に依存する。この場合、下側の支持板５２（図２参照）は必要ない（研削ヘッド５３の構成による）。図５は，アクチュエータ２が最大に変位した状態（距離ａ＝ａ_ＭＡＸ）の装置を示しており，この状態でのアクチュエータの変位は，エンドストッパによって制限されている。図６は、例えば、研削ディスク３２が表面に接触する場合のように、アクチュエータ２の変位が小さい（ａ＜ａ_ＭＡＸ）装置を示している。なお、支持板５１は、必ずしもマニピュレータに搭載する必要はなく、その場に固定支持することも可能である。この場合、例えばマニピュレータを用いて加工ツール３２に対するワークの相対的な位置決めを行うことができる。この点については、図９の例が参照される。 Actuator 2 couples grinding head 33 to upper support plate 51 . The distance a between the axis of rotation C of the grinding disc 32 and the support plate 51 depends on the displacement of the actuator 2 . In this case, the lower support plate 52 (see FIG. 2) is not required (due to the configuration of the grinding head 53). FIG. 5 shows the device with the maximum displacement of the actuator 2 (distance a=a _MAX ), the displacement of the actuator being limited by the end stop. FIG. 6 shows a device in which the displacement of the actuator 2 is small (a<a _MAX ), for example when the grinding disc 32 contacts the surface. Note that the support plate 51 does not necessarily have to be mounted on the manipulator, and can be fixed and supported on the spot. In this case, for example, a manipulator can be used to position the workpiece relative to the processing tool 32 . In this regard, reference is made to the example of FIG.

図７及び図８は、図２の例と同様に、２つの軸を中心に傾けることができる複数の研削ヘッド３３ａ、３３ｂを備えた実施形態のさらなる例を示している。図７に示す装置の上部（支持板５１、モータ３１、アクチュエータ２）は、図２および図６の例と同様であり、上述の説明が参照される。しかし、図７の装置は、単一の研削ヘッド３３の代わりに、２つ以上の研削ヘッド３３ａ、３３ｂを備えたアセンブリ７０を有している。アセンブリ７０全体は、ユニバーサルジョイント６０によって、アクチュエータ２に結合されている。図７に示す例では、ユニバーサルジョイント６０の一端が支持板５２に取り付けられており、この支持板５２は、アクチュエータ２の下端に固く接続されている。ユニバーサルジョイント６０の他端は、アセンブリ７０のハウジング７１に取り付けられている。また、本実施形態では、ユニバーサルジョイント６０の傾斜軸の交点は、フレキシブルシャフト５４４の下端よりも垂直方向の距離ｄ_Vの位置にあり、また、本実施形態では、ユニバーサルジョイント６０をできるだけ下方に配置することが好ましい。図２の例とは異なり、複数の研削ヘッドがある場合には、研削ヘッドの間にユニバーサルジョイント６０を配置することが可能であるため、ジョイントはよりシンプルなデザインにすることができ、図２のようなカルダンサスペンション（gimbal suspension）は必要ない。 7 and 8 show a further example of embodiment with a plurality of grinding heads 33a, 33b that can be tilted about two axes, similar to the example of FIG. The upper part of the device shown in FIG. 7 (support plate 51, motor 31, actuator 2) is similar to the examples of FIGS. 2 and 6, and reference is made to the above description. However, instead of a single grinding head 33, the apparatus of FIG. 7 has an assembly 70 with two or more grinding heads 33a, 33b. The entire assembly 70 is connected to actuator 2 by universal joint 60 . In the example shown in FIG. 7, one end of the universal joint 60 is attached to the support plate 52, and the support plate 52 is firmly connected to the lower end of the actuator 2. As shown in FIG. The other end of universal joint 60 is attached to housing 71 of assembly 70 . Further, in this embodiment, the intersection of the tilt axes of the universal joint 60 is located at a vertical distance _dV from the lower end of the flexible shaft 544, and in this embodiment, the universal joint 60 is arranged as low as possible. preferably. Unlike the example of FIG. 2, if there is more than one grinding head, it is possible to place the universal joint 60 between the grinding heads, so that the joint can be of a simpler design, as shown in FIG. You don't need a cardan suspension like the gimbal suspension.

複数の研削ヘッド３３ａ，３３ｂは、回転可能な支持板３５ａ又は３５ｂがアセンブリ７０のハウジング７１の底部から突出するように、ハウジング７１内に配置されている。本実施形態では、研削ヘッド３３ａ、３３ｂのドライブシャフトの回転軸をそれぞれＣ、Ｄとしている。研削ヘッド３３ａのドライブシャフトには滑車７３ａが取り付けられ、研削ヘッド３３ｂのドライブシャフトには滑車７３ｂが取り付けられている。特別の実施形態では、第３の研削ヘッド３３ｃは（図７及び図８には示されていない）滑車７３ｃを備えており、３つの研削ヘッドの回転軸はそれぞれ、アクチュエータ２の長手方向の軸Ａに対して１２０°オフセットされている。なお、ベルトドライブの代わりに他の伝達装置（歯付きのギアなど）を使用することも可能である。機械的な動力を伝達するために、ここで説明した実施形態ではベルトドライブなどの伝達装置を使用している。この機械的な力の伝達が具体的にどのように行われるかは、特に重要ではない。 A plurality of grinding heads 33 a , 33 b are positioned within housing 71 such that a rotatable support plate 35 a or 35 b protrudes from the bottom of housing 71 of assembly 70 . In this embodiment, the rotation axes of the drive shafts of the grinding heads 33a and 33b are C and D, respectively. A pulley 73a is attached to the drive shaft of the grinding head 33a, and a pulley 73b is attached to the drive shaft of the grinding head 33b. In a particular embodiment, the third grinding head 33c comprises a pulley 73c (not shown in FIGS. 7 and 8) and the axes of rotation of the three grinding heads are each aligned with the longitudinal axis of the actuator 2. 120° offset with respect to A. It should be noted that other transmissions (such as toothed gears) could be used instead of the belt drive. To transmit mechanical power, the embodiments described herein use a transmission device such as a belt drive. It is not particularly important how this mechanical force transmission takes place.

アセンブリ７０のハウジング７１には、別のシャフト（回転軸Ｂ）が取り付けられており（図７、ベアリング７２参照）、このシャフトは、フレキシブルシャフト５４４によってモータシャフト３１０に接続されている。回転軸Ｂを有するシャフトには別の滑車７４が取り付けられており、ベルト７５が滑車７４（フレキシブルシャフト５４４を介してモータ３１によって駆動される）と滑車７３ａ，７３ｂ（場合によっては７３ｃ）とを接続しており、ベルトを介して全ての研削ヘッド３３ａ、３３ｂ（場合によっては３３ｃ）のドライブシャフトが駆動されるようになっている。（図７に示すように、傾いていない通常の位置にある場合）アセンブリ７０と上部の支持板５１との間の垂直方向の距離ａは、アクチュエータ２の変位に依存する。距離ａの変化とアセンブリ７０の傾きの両方は、フレキシブルシャフト５４４によって補償することができる。図８は、図７の装置においてアセンブリ７０が傾斜した場合を示している。 Another shaft (axis of rotation B) is attached to the housing 71 of the assembly 70 (see FIG. 7, bearing 72 ) and is connected to the motor shaft 310 by a flexible shaft 544 . Another pulley 74 is attached to the shaft having the axis of rotation B, and a belt 75 connects pulley 74 (driven by motor 31 via flexible shaft 544) and pulleys 73a, 73b (73c in some cases). The drive shafts of all grinding heads 33a, 33b (33c in some cases) are driven via belts. The vertical distance a between the assembly 70 and the upper support plate 51 (when in its normal, non-tilted position, as shown in FIG. 7) depends on the displacement of the actuator 2 . Both changes in distance a and tilting of assembly 70 can be compensated for by flexible shaft 544 . FIG. 8 shows the device of FIG. 7 when the assembly 70 is tilted.

図９は、装置をマニピュレータに搭載せず、その場所に固定して使用する場合の別の実施形態を示している。この場合、マニピュレータを使ってワークピースを研削ディスクに対して相対的に配置することができる。図９によると、支持板５１はその場所に固定されるように取り付けられている。この例では、支持板５１は、任意の支持構造の一部とみなされてもよく（これはすべての実施形態に適用される）、任意の支持構造に取り付けられてもよい。支持構造としては、ハウジングや三脚などが考えられる。支持板５１は、アクチュエータ２の一部と見なすこともできる（これもすべての実施形態に当てはまる）。図５の例と同様に、アクチュエータ２は、支持板５１を加工ヘッド３３（研削ヘッド）に直接または間接的に結合しており、最も単純なケースでは、研削ディスク３２などの加工ツールが回転可能に取り付けられたシャフトを含んでいる。加工プロセスにおいて、ワークピース５は（例えばマニピュレータによって）位置決めされ、アクチュエータ２は上述のように接触力の制御を確実に行うか、またはワークピースとの接触がない場合には、定義された力（力制御によって設定される力）でエンドストッパを押し付ける。 FIG. 9 shows another embodiment in which the device is not mounted on the manipulator but fixed in place. In this case, a manipulator can be used to position the workpiece relative to the grinding disc. According to FIG. 9, the support plate 51 is mounted so as to be fixed in place. In this example, the support plate 51 may be considered part of any support structure (this applies to all embodiments) and may be attached to any support structure. A housing, a tripod, or the like can be considered as the support structure. The support plate 51 can also be considered part of the actuator 2 (this also applies to all embodiments). As in the example of FIG. 5, the actuator 2 directly or indirectly couples a support plate 51 to a working head 33 (grinding head), in the simplest case a working tool such as a grinding disk 32 can be rotated. includes a shaft attached to the In the machining process the workpiece 5 is positioned (for example by a manipulator) and the actuator 2 ensures contact force control as described above or a defined force ( The force set by the force control) presses the end stopper.

図９の実施形態では、モータ３１も静止した位置に（例えばアクチュエータ２と同じ支持構造に）取り付けられており、研削ヘッド３３に対する相対的な位置が変動するが、これは（ここで説明した他の実施形態と同様に）フレキシブルシャフト５４４を介して補償することができる。なお、カルダンサスペンション（ｇｉｍｂａｌ ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ）やユニバーサルジョイントを用いて（少なくとも１つの）研削ヘッドをアクチュエータに傾斜可能に取り付けた上述の実施形態は、マニピュレータを用いてワークピースを位置決めする際に、静止した状態で操作することも可能である。 In the embodiment of Figure 9, the motor 31 is also mounted in a stationary position (e.g. on the same support structure as the actuator 2) and varies in position relative to the grinding head 33, although this (other (similar to the embodiment of ) can be compensated via flexible shaft 544 . It should be noted that the above-described embodiments in which the (at least one) grinding head is tiltably attached to the actuator by means of a gimbal suspension or a universal joint can be used in a stationary position when positioning the workpiece with the manipulator. It is also possible to operate with

以下では、ここで説明した実施形態のいくつかの側面を要約する、これは例示的なものに過ぎず、関連する技術的特徴の完全な要約ではない。本実施形態は、ロボットが表面の加工を支援する装置に関するものである。一般的な実施形態によると、装置は、装置をマニピュレータに取り付けるための支持板（例えば、図２、図５及び図７、支持板５１を参照）、モータ、リニアアクチュエータ、および（少なくとも）１つの加工ヘッド（例えば、図２、図５、研削ヘッド３３、又は図７、研削ヘッド３３ａ、３３ｂを参照）から構成されている。加工ヘッドは、リニアアクチュエータによって支持板に（直接または間接的に）結合されており、回転可能な工具を直接または間接的に駆動するためのドライブシャフト（例えば、図２の回転軸Ｂ、図５および図７の回転軸Ｃを参照）を備えている。この装置は、モータのモータシャフトと加工ヘッドのドライブシャフトを直接または間接的に（例えば、追加の伸縮シャフトを介して）結合するフレキシブルシャフトをさらに備えている。 The following summarizes some aspects of the embodiments described herein by way of example only and is not an exhaustive summary of relevant technical features. This embodiment relates to a device in which a robot assists surface processing. According to a typical embodiment, the device comprises a support plate (e.g., FIGS. 2, 5 and 7, see support plate 51) for attaching the device to the manipulator, a motor, a linear actuator, and (at least) one 2, 5, grinding head 33 or FIG. 7, grinding heads 33a, 33b). The machining head is coupled (directly or indirectly) to the support plate by means of a linear actuator and a drive shaft for directly or indirectly driving the rotatable tool (e.g. rotation axis B in FIG. 2; and rotation axis C in FIG. 7). The apparatus further comprises a flexible shaft that directly or indirectly (eg via an additional telescopic shaft) couples the motor shaft of the motor and the drive shaft of the processing head.

前述の通り、支持板は必ずしもマニピュレータに搭載されている必要はない。あるいは、加工されるワークピースは、マニピュレータによって配置することもでき、この場合、支持板は、例えば、ハウジング、三脚、または他の支持構造の一部などの場所に固定されている。モータはアクチュエータと同じ支持板に取り付けることができる。しかし、これは、フレキシブルシャフトを採用している場合は必要ではない。すでに述べたように、支持板は必ずしも平板である必要はなく、任意の支持構造であってもよい。 As mentioned above, the support plate does not necessarily have to be mounted on the manipulator. Alternatively, the workpiece to be machined can be positioned by a manipulator, in which case the support plate is fixed in place, for example part of a housing, tripod or other support structure. The motor can be mounted on the same support plate as the actuator. However, this is not necessary if flexible shafts are employed. As already mentioned, the support plate does not necessarily have to be flat, but can be any support structure.

いくつかの実施形態では、ユニバーサルジョイントを使用して、（少なくとも１つの）加工ヘッドをリニアアクチュエータに機械的に結合しています。この場合、加工ヘッドの２軸の傾斜が可能になる。図２乃至図４の実施形態では、ユニバーサルジョイントをカルダンサスペンションで実現しているが、図７、図８の実施形態では、単純なユニバーサルジョイント（カルダンジョイント）を使用している。用途によっては、ユニバーサルジョイントを単軸ジョイントに置き換えて、1つの傾斜軸でのみ傾斜できるようにすることも可能である。 In some embodiments, a universal joint is used to mechanically couple the (at least one) working head to the linear actuator. In this case, the machining head can be tilted in two axes. In the embodiments of FIGS. 2 to 4, the universal joints are implemented with cardan suspensions, whereas in the embodiments of FIGS. 7 and 8, simple universal joints (cardan joints) are used. Depending on the application, it is possible to replace the universal joint with a single axis joint, allowing tilting in only one tilting axis.

本件の実施形態によれば、装置は、リニアアクチュエータの一端に取り付けられた支持構造を有し、一方、リニアアクチュエータの他端は支持板に取り付けられている。前述のように、ユニバーサルジョイントは、カルダン式サスペンションを形成し、これにより加工ヘッドが支持構造体に取り付けられ得る。
最も単純なケースでは、支持構造は別の支持プレートとすることができる（例えば、図２乃至図４、横に設けられた脚部５２１、５２２を有するベース板５２を参照）。支持構造には、加工ヘッドやフレキシブルシャフトを通すための開口部があってもよい（図３では、研削ディスク３２が支持板５２の下方で、フレキシブルシャフトが支持板５２の上方で、それぞれ、研削ヘッド３３に結合されている）。ユニバーサルジョイントの２つの傾斜軸は、加工ヘッドの上側から間隔を空けて（図２、距離ｄ_V）、加工ヘッドの中を通過している。これにより、傾斜軸がワークピースに比較的近くなるため、研削プロセス中に研削ヘッドが傾いてエッジが引っかかるのを防ぐことができる。図２の例では、研削ヘッドの２つの傾斜軸と１つの回転軸が１点で交差している。加工ヘッドは、伝達装置（図３、伝達装置３４参照）を有し、回転可能な工具の回転軸とドライブシャフトの回転軸の軸方向がオフセット（図２、距離ｄ_Ｈ参照）する。 According to the present embodiment, the device has a support structure attached to one end of the linear actuator, while the other end of the linear actuator is attached to the support plate. As previously mentioned, the universal joint forms a cardanic suspension by which the machining head can be attached to the support structure.
In the simplest case, the support structure can be another support plate (see, for example, FIGS. 2 to 4, base plate 52 with laterally provided legs 521, 522). The support structure may have openings for passage of the working head and the flexible shaft (in FIG. 3 the grinding disk 32 is below the support plate 52 and the flexible shaft is above the support plate 52, respectively). head 33). The two tilting axes of the universal joint are spaced from the upper side of the machining head (Fig. 2, distance _dv ) and pass through the machining head. This allows the tilt axis to be relatively close to the workpiece, which prevents the grinding head from tilting and jamming the edge during the grinding process. In the example of FIG. 2, two tilting axes and one rotation axis of the grinding head intersect at one point. The machining head has a transmission (see FIG. 3, transmission 34) such that the axis of rotation of the rotatable tool and the axis of rotation of the drive shaft are axially offset (see FIG. 2, distance _dH ).

いくつかの実施形態では、複数の加工ヘッドが支持構造体に取り付けられ、支持構造体はユニバーサルジョイントを介してリニアアクチュエータに結合されている。これは、例えば、図７の実施形態では、支持構造がアセンブリ７０のハウジング７１によって形成されている場合である。ユニバーサルジョイントは、２つの傾斜軸での傾斜を可能にし、この２つの傾斜軸は、特定の実施形態によれば、アクチュエータの長手方向の軸も通過する交点で交差し得る。ユニバーサルジョイントはアセンブリのハウジング内に配置されており、複数の研削ヘッドはユニバーサルジョイントの周りに配置されている。例えば、３つの研削ヘッドをそれぞれユニバーサルジョイントの周りに１２０°（アクチュエータとジョイントの長手方向の軸に対して）オフセットさせて配置することができる。ユニバーサルジョイントの傾斜軸は、研削ヘッドを貫く平面上にあり、ワークピースの表面にできるだけ近い位置にある。 In some embodiments, multiple processing heads are attached to a support structure, and the support structure is coupled to the linear actuator via universal joints. This is the case, for example, in the embodiment of FIG. 7 when the support structure is formed by the housing 71 of the assembly 70 . The universal joint allows tilting in two tilting axes, which according to certain embodiments may intersect at a point of intersection that also passes through the longitudinal axis of the actuator. A universal joint is positioned within the housing of the assembly and a plurality of grinding heads are positioned around the universal joint. For example, three grinding heads can each be arranged offset by 120° (relative to the longitudinal axis of the actuator and joint) around the universal joint. The tilt axis of the universal joint lies in a plane through the grinding head and is positioned as close as possible to the surface of the workpiece.

支持構造（例えばハウジング７１、図７参照）には、ベアリングによってシャフトが取り付けられており、このシャフトはフレキシブルシャフトに接続されているため、モータによって駆動することができる。このシャフトは、ベルトドライブなどの伝動装置を介して、研削ヘッドのドライブシャフトに接続されている。 A support structure (eg housing 71, see FIG. 7) has a shaft mounted by bearings, which is connected to a flexible shaft so that it can be driven by a motor. This shaft is connected to the drive shaft of the grinding head via a transmission such as a belt drive.

一般的に、フレキシブルシャフトによって、モータに対する研削ヘッドの相対的な位置が変動しても、モータを研削ヘッドに結合することができる。相対的な位置の変化は、フレキシブルシャフトによって補償することができる。モータ軸と研削ヘッドの回転軸は平行である必要はなく、約９０°の角度を有することも可能である（図５参照）。フレキシブルシャフトの過度な屈曲を避けるために、フレキシブルシャフトは、伸縮シャフトと組み合わせることができる（図２参照）。 Generally, a flexible shaft allows the motor to be coupled to the grinding head as the relative position of the grinding head to the motor varies. Changes in relative position can be compensated for by the flexible shaft. The motor shaft and grinding head rotation axis need not be parallel, but can have an angle of about 90° (see Figure 5). To avoid excessive bending of the flexible shaft, the flexible shaft can be combined with a telescopic shaft (see Figure 2).

２…リニアアクチュエータ
３１…モータ
３２…工具
３３、３３ａ、３３ｂ…加工ヘッド
３４…伝達装置
５１…支持板
５２…支持構造体
６０…ユニバーサルジョイント
７１…支持構造体
７２…軸受
３１０…モータシャフト
５４４…フレキシブルシャフト
Ａ…長手方向の軸
Ａ´…回転軸
Ｂ、Ｃ…回転軸
Ｋ_１、Ｋ_２…傾斜軸 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2... Linear actuator 31... Motor 32... Tool 33, 33a, 33b... Processing head 34... Transmission device 51... Support plate 52... Support structure 60... Universal joint 71... Support structure 72... Bearing 310... Motor shaft 544... Flexible Shaft A... longitudinal axis A'... rotary axis B, C... rotary axis _K1 , _K2 ... tilt axis