JPH0249865B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は研磨装置に関し、詳しくは研磨作業の
内容をテイーチングでき、テイーチングされた内
容通りの作業が行える研磨装置に関している。

（従来の技術） 従来から、プレスの金型など複雑な形状の曲面
部を自動研磨する装置は開発されていたが、複雑
な形状の被研磨物を研磨するには適さないもので
あつた。

本願発明者は従来の実情に鑑みて自動研磨を行
う研磨用ロボツトを開発し、特願昭58−214661号
の特許出願をした。この発明は研磨工具を所要の
向きで自動的に運動させることができ複雑な形状
をもつた曲面部も効率的に研磨でき、しかも研磨
作業の内容をテイーチングし、テイーチングされ
た内容通りの作業が行えるロボツトである。

本発明は、工具（砥石）を装着したアームの揺
動運動をサーボモータの駆動軸の回転力を減速し
て行うものであり、又、作業内容をテイーチング
できる記憶装置をもつた研磨ロボツトなので、テ
イーチング時はサーボモータを停止してアームを
手動で動作する。このとき、サーボモータと連結
した減速装置が動作状態であると、減速装置を逆
回転させることになり、このためアームの駆動に
多大の労力を必要とする。

すなわち、減速装置はサーボモータの回転トル
クを軽減させるために設けているにもかかわら
ず、アームを手動で運動させるテイーチング時に
は減速機を介してサーボモータを逆方向に駆動す
るのでは、強大な操作力でアームを移動させる必
要が生じ、これにより作業者の負担が増大してし
まう。一方、このように強大な操作力でアームを
移動させる場合は、例えば微小な凹凸に対してア
ームの先端部を正確に追従移動させることが困難
であり、換言すればテイーチング作動がぎこちな
いものとなりアーム先端部における被研磨物の表
面への追従精度が悪くなつてしまい、このためテ
イーチング精度が低下するという不満があつた。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、研磨作業に先だつて行われるテイー
チング時における作業者の負担を軽減すると同時
に、テイーチング精度を高くすることができる研
磨装置を提供することである。

（課題を解決するための手段） 本発明は、アームの基端部とサーボモータの駆
動軸との間に設けられケーシングを固定すると減
速機能が発揮されケーシングの固定を解放すると
減速機能が解除される差動形の減速機、前記減速
機のケーシングに設けられ該ケーシングと一体に
回転するブレーキ板、前記ブレーキ板の外周部分
に接触させた一対のブレーキ板、テイーチング時
は前記ブレーキ体をブレーキ板から後退移動させ
て前記ケーシングの固定を解放し、研磨作業時は
前記ブレーキ体をブレーキ板に圧接保持させて前
記ケーシングを固定するブレーキ操作機構を設け
たことを特徴としている。

（作用） テイーチングに際しては、ブレーキ体５０，５
１をブレーキ板２３，４１から後退移動させて減
速機２２のケーシングを解放すると、減速機の減
速機能が解除される。すると、サーボモータ２５
の出力軸２６とアームが直結状態になるためにア
ーム８，１０は手動によつて回動できるようにな
り、これにより被研磨物の形状に合つた作業手順
を記憶装置に対してテイーチングできる。

一方、研磨作業に際しては、ブレーキ体５０，
５１をブレーキ板２３，４１に圧接保持させると
ブレーキ体とブレーキ板との間の摩擦力でブレー
キ板が固定されて減速機２２のケーシングも固定
される。すると、減速機２２が減速機能を発揮す
るためにサーボモータ２５の回転が減速機で減速
されてアーム８，１０に伝達され、これにより研
磨作業が可能となる。

（実施例） 第１図、第２図は本発明の研磨装置の全体を表
わしている。基台１に工具駆動機構２と被研磨物
を載置するテーブル３とが設けられている。前記
工具駆動機構２は、前記基台１のガイド棒４に昇
降可能に保持したケース５を備えている。６は前
記ケースを昇降するためのハンドルである。又、
前記ケース５には基軸７を中心に揺動する第一の
アーム８およびこの第一のアーム８の先端に枢軸
９によつて連結された第二のアーム１０が設けら
れており、前記第二のアーム１０に工具（砥石）
を取り付けるホルダ１１が設けられる。なお、前
記ホルダ１１にはエア圧などにより下向きの付勢
力が加えられるようになつており、研磨作業は工
具を所要の圧接力で動作させる。

又、前記基軸７に隣接して設けられた回転軸１
２を中心に回動する第三のアーム１３と工具取付
用の前記第二のアーム１０との間にリンク１４が
ピン１５，１６で連結されている。第一のアーム
８および第三のアーム１３の回動動作は、第二の
アーム１０およびリンク１４を介して合成され、
ホルダ１１に取り付けた工具の平面運動となる。

次に第３図、第４図によつて前記第一のアーム
８を揺動させる機構が前記ケース５内に組み込ま
れていることを説明する。前記ケース５に設けら
れた保持筒２０には、該ケース５から上方に突設
した回転筒２１が回動自在に挿通されており、前
記第一のアーム８は前記回転筒２１の上端におい
て一体に連結されている。又、前記回転筒２１の
下端は差動機構式の減速機２２（例えば、ハーモ
ニツクドライブの商標名で商品化されているもの
がよい）と連結されている。

この減速機は簡単にいえば３つの部材から構成
されている。すなわち、楕円状のカムをもつた軸
部材、前記軸部材のカムに接合させるもので金属
弾性体で変形可能でかつ外周に歯が刻まれている
可撓ギヤ、剛体でリング状をしており内周に前記
可撓ギヤと噛み合う内歯を有するケーシングとに
より構成されている。そしてケーシングの歯は可
撓ギヤの歯数より２枚多く形成されている。この
結果、ケーシングを固定して軸部材を回転すると
可撓ギヤはケーシングの歯数差に相当する角度だ
け回転する構造となつており、80〜300分の１の
減速比が得られるものである。

前記した減速機２２において、可撓ギヤが回転
筒２１に連結され、ケーシングにブレーキ板２３
が固定される。ブレーキ板２３は下方に伸びた円
筒部が、ケース５に設けられた保持筒２４内に回
転自在に支持されている。又、軸部材は保持筒２
４の下端に設けられたサーボモータ２５の出力軸
２６と連結される。前記サーボモータ２５は正逆
方向に回転するものであつて、サーボモータ２５
を駆動すると出力軸２６の回転力は減速機２２に
よつて減速されて回転筒２１に伝達され、回転筒
２１の正逆回転によつて第一のアーム８が基軸７
を中心に揺動される。

前記サーボモータ２５の出力軸２６の回転力を
減速して回転筒２１（第一のアーム８）に伝える
ためには、減速機２２のケーシングが固定されて
いることが条件となる。このため、本発明ではケ
ーシングと一体に設けたブレーキ板２３を固定す
る機構を具備している。なお、ブレーキ板につい
ての詳細は後述する。

前記回転筒２１には歯付円板２７が設けられて
おり、この歯付円板２７は前記ケース５に設けた
ロータリーエンコーダ２８と歯付ベルト２９で連
結されていて、第一のアーム８の揺動角度を検出
すると共に、設定した範囲で前記サーボモータ２
５を正逆方向に駆動して第一のアーム８の揺動を
連続して行わせるようになつている。

第３図から第５図により研磨工具ホルダの回動
機構を説明する。前記基軸７は第一のアーム８の
基端部に支持されると共にアームの内側で回転す
る歯付プーリ３０が設けられており、さらに第一
のアーム８から突出させた部分にモータ３１が設
けられている。又、第一のアーム８と第二のアー
ム１０の連結部である枢軸９には各アーム内で回
転する歯付プーリ３２，３３が設けられると共
に、第二のアーム１０の先端に設けたホルダ１１
の回転軸３４にも歯付プーリ３５が設けられてい
る。そして、これら４つの歯付プーリ３０，３
２，３３，３５は何れも同径のものを使用し、第
一のアーム８内でプーリ３０と３２との間に歯付
ベルト３６を、又、第二のアーム１０内でプーリ
３３と３５間に歯付ベルト３７をそれぞれ装着
し、モータ３１の回転力を研磨工具を取り付ける
ホルダ１１に伝達するようになつている。

前記リンク１４を往復運動させる第三のアーム
１３の回転軸１２はケース５に回転可能に支持さ
れており、回転軸１２はケース５の下方に設けた
サーボモータ４０によつて減速機を介して正逆方
向に回転する。この減速機は図示しないが、その
構造は前記した回転筒２１に設けた減速機と同じ
もので、前記と同様にケーシングと一体のブレー
キ板４１が設けられている。これら２つのブレー
キ板２３，４１は同一平面に取り付けられてい
る。

さらに前記回転軸１２には前記回転筒２１に設
けた歯付円板２７と同じ歯付円板（図示しない）
が設けられ、この円板は前記ロータリーエンコー
ダ２８に隣接したもう一つのロータリーエンコー
ダ４２と歯付ベルト（図示しない）で連結され、
前記第三のアーム１３の揺動角度を検出してサー
ボモータ４０を制御するようになつている。

次に第６図から第８図より、ブレーキおよびブ
レーキ操作機構を説明する。前記ブレーキ板２
３，４１は前記ケース５内で同じ平面上に設けら
れており、対向面の内側に各ブレーキ板の側壁を
挟持する２つのブレーキ体５０，５０，５１，５
１が設けられている。ブレーキ板２３に対するブ
レーキ体５０，５０と、ブレーキ板４１に対する
ブレーキ体５１，５１は共に対となつていて、同
一線上に設けたシリンダ５２，５２，５３，５３
に収容されている。又、ブレーキ体５０，５１の
先端は平面円弧状に形成され、この円弧状部がブ
レーキ板２３，４１の外周部に接触している。さ
らに、ブレーキ体５０，５１はシリンダ開口部に
設けた栓体５４との間に装着したバネ５５によつ
てブレーキ板２３，４１を圧接する方向に付勢さ
れ、ブレーキ板２３，４１に大きな制動力を与え
ている。

前記したブレーキ体５０，５０，５１，５１の
先端には隙間が形成され、この隙間内にブレーキ
体５０，５０，５１，５１を解放（後退）させる
操作板５６が設けられる。前記操作板５６はケー
ス５に回転自在に支持され、その両端部近傍は略
方形をしていて、一端はブレーキ体５０，５０の
間に、他端はブレーキ体５１，５１の間に位置
し、中央部は連結杆５９を介してエアシリンダ５
７のピストンロツド５８と連結されている。な
お、エアシリンダ５７は研磨装置の機体となるケ
ース５に固定されており、これらブレーキ操作機
構でブレーキ板２３，４１にブレーキをかけて減
速機能を発揮させると、減速機のケーシングは研
磨装置に対して固定されることになる。

操作板５６が垂直なときは、ブレーキ体５０，
５０，５１，５１はバネ５５，５５の弾力によつ
て互いにブレーキ板２３，４１を圧接してブレー
キ板２３，４１をケース５に固定するようブレー
キをかけているが、エアシリンダ５７によつてピ
ストンロツド５８を前進させると、連結杆５９を
介して操作板５６が傾斜し、これによつてブレー
キ体５０，５０，５１，５１を総てバネ５５，５
５に抗して後退させ、ブレーキは解放されてブレ
ーキ板２３，４１はケース５から離れる。

次に研磨作業の手順を説明する。本装置は作業
内容をテイーチングした手順通りに研磨作業を行
う記憶装置付の研磨ロボツトであり、テーブル３
上に固定した被研磨物に対して、作業者はホルダ
１１をにぎつて作業内容を記憶装置にテイーチン
グする。まず、テイーチングに先だつてエアシリ
ンダ５７を動作してピストンロツド５８および連
結杆５９を介して操作板５６を傾斜させることに
より、バネ５５，５５に抗してブレーキ体５０，
５０，５１，５１を後退させてブレーキを解除
し、ブレーキ板２３，４１すなわち減速機２２の
ケーシングの固定を解除する。前記したように減
速機２２のケーシングの固定が解除されたこと
は、サーボモータの出力軸２６と第一のアーム８
の回転筒２１とが直結された状態となるので、こ
れにより第一のアーム８は手動によつて簡単に回
動できることとなる。しかる後、被研磨物の形状
に合つた作業手順を記憶装置に対してテイーチン
グする。

次いでテイーチングが終了したらエアシリンダ
５７を復帰作動させてブレーキ体５０，５０，５
１，５１をバネ５５，５５でブレーキ板２３，４
１に圧接復帰させ、これにより減速機２２の減速
機能を復帰させる。そしてサーボモータ２５の回
転力を減速機２２で減速して第一のアーム８を回
動して研磨作業を行う。

なお、工具を被研磨物に押圧する力はホルダ１
１の上部に設けたエアシリンダで発生させる構造
となつている。

又、本発明では研磨作業に必要なアームの駆動
トルクをアーム回動部に装着した減速機によつて
得るようにしているが、一方ではこれらの機構を
安全装置として機能させることもできる。

すなわち、アームに伝えられる駆動トルクはブ
レーキ体からブレーキ板に加えられるブレーキ力
に応じて設定され、このブレーキ力、つまり、ブ
レーキ体とブレーキ板の間の摩擦力を大きくする
ほどアームに加えられる駆動トルクが大きくな
る。又、アームに作用する外力が前記駆動トルク
より小さい場合はこの外力に打ち勝つてアームが
回動するが、逆に駆動トルクより外力が大きい場
合はブレーキ機構に滑りが生じてアームが停止
し、あるいは押し戻されることになる。

従つて、アームの駆動トルクを左右するブレー
キ力を適当な値（例えば20Kg／cm²）に設定するこ
とにより、作業者に損害を与えない安全な研磨ロ
ボツトが得られることになる。

（発明の効果） 本発明は、研磨工具を取り付けるアームの回動
部に減速機を装着してアームを大きなトルクで回
動させて研磨に必要な移動力を工具に与えるもの
であるが、テイーチングは減速機の減速機能を解
除しアームの移動に伴うサーボモータの増速状態
での逆駆動を回避して行うようにしているため
に、アームを軽快に回動させることができるの
で、テイーチング時における作業者の負担を軽減
することができるものとなつている。

又、テイーチング時のアームの回動がスムーズ
に行われるので、アーム先端部における被研磨物
の表面への追従精度が高くなり、従つて精度の高
いテイーチングを行うことができる。

さらに、減速機を差動形の減速機で構成しこの
減速機のケーシングと一体に回転するブレーキ板
の外周部分にブレーキ板を接離させて減速機の減
速機能を発揮または解除させるようにしているた
めに、ブレーキ体とブレーキ板との間の摩擦力を
適当な値にとることで減速機に加わる最大トルク
を調整でき、従つてブレーキ機構が安全装置とし
ても機能するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は全体を組み立てた平面図、第２図は正
面図、第３図は第一のアームの揺動機構を表わす
断面図、第４図は第二のアームの揺動機構を表わ
す断面図、第５図は第二のアームを駆動するリン
クの取付状態を表わす断面図、第６図はブレーキ
板構造の平面図、第７図は同正面図、第８図は第
６図Ａ−Ａ断面図。 １……基台、２……工具駆動機構、３……テー
ブル、４……ガイド棒、５……ケース、６……ハ
ンドル、７……基軸、８……第一のアーム、９…
…枢軸、１０……第二のアーム、１１……ホル
ダ、１２……回転軸、１３……第三のアーム、１
４……リンク、１５，１６……ピン、２０……保
持筒、２１……回転筒、２２……減速機、２３…
…ブレーキ板、２４……保持筒、２５……サーボ
モータ、２６……出力軸、２７……歯付円板、２
８……ロータリーエンコーダ、２９……歯付ベル
ト、３０……歯付プーリ、３１……モータ、３
２，３３……歯付プーリ、３４……回転軸、３５
……歯付プーリ、３６，３７……歯付ベルト、４
０……サーボモータ、４１……ブレーキ板、４２
……ロータリーエンコーダ、５０，５１……ブレ
ーキ体、５２，５３……シリンダ、５４……栓
体、５５……バネ、５６……操作板、５７……エ
アシリンダ、５８……ピストンロツド、５９……
連結杆。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 先端部に研磨工具を装着し基端部を中心に回
   動可能なアームを具備し、前記アームの先端部を
   被研磨物の表面に沿つて手動で移動させて作業手
   順を記憶装置に記憶させるテイーチングを行い、
   前記記憶装置に記憶された作業手順によつて研磨
   作業を行わせる研磨装置において、前記アームの
   基端部とサーボモータの駆動軸との間に設けられ
   ケーシングを固定すると減速機能が発揮されケー
   シングの固定を解放すると減速機能が解除される
   差動形の減速機、前記減速機のケーシングに設け
   られ該ケーシングと一体に回転するブレーキ板、
   前記ブレーキ板の外周部分に接触させた一対のブ
   レーキ体、テイーチング時は前記ブレーキ体をブ
   レーキ板から後退移動させて前記ケーシングの固
   定を解放し、研磨作業時は前記ブレーキ体をブレ
   ーキ板に圧接保持させて前記ケーシングを固定す
   るブレーキ操作機構を設けたことを特徴とする研
   磨装置。