JPH04164565A - 砥石自動交換装置 - 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】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明はグラインダを使用した自動作業装置。

特に工作機械やロボットのエンド・エフェクタとしてグ
ラインダを使用する場合において、必要に応じて砥石を
交換する砥石自動交換装置に係る。

（従来の技術） 現在、工作機械や産業用ロボットの汎用性を向上させ、
可能な限り多目的の用途に対応可能とし、且つそれ等の
省力化、自動化を推進する傾向にある。

一方５例えばマシニングセンタのように自動工具交換機
能を具え工具を順次交換して各種加工作業を行うものや
、作業ロボットのようにそのエンド・エフェクタとして
メカニカル・ハンド、塗装スプレー、溶接ガン、グライ
ンダ等の工具を必要に応じて自動的、遠隔的に交換する
ものが開発され、使用されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記何れの場合にあっても工具であるグ
ラインダの自動的、遠隔的な交換がなされるのみであっ
て、消耗品である砥石を自動的、遠隔的に交換する装置
は開発されていない。

而して、グラインダの砥石は比較的速やかに消耗するも
のであり、上記のように工具であるグラインダの自動交
換がなされても、消耗の都度手作業による砥石の交換を
行っていたのでは省力化、自動化を進める上で不都合で
ある。

仮に、グラインダの砥石の自動的、遠隔的な交換を行お
うとすれば、砥石を固定している治具の着脱、消耗した
砥石の除去、新規の砥石の装着が可能な装置とする必要
がある。この種の装置は要求される自由度が大きいため
、複雑な構造、構成となり、装置全体が大型化するおそ
れがある。さらには、制御性、操作性の面で問題を生じ
るおそれもあった。

本発明は上記の事情に基づきなされたもので、砥石の交
換のために必要最小限度の機能のみを有し、消耗品であ
る砥石を自動的、遠隔的に交換することができる砥石自
動交換装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の砥石自動交換装置は、ロボットのエンド・エフ
ェクタとして使用されているグラインダ本体のグライン
ダ回転軸を非回動に支持する回転軸固定機構と、前記非
回動に支持されたグラインダ回転軸に砥石を固定してい
る砥石固定治具を回転させる砥石固定治具回転機構と、
前記グラインダ本体の移動によって使用済みの砥石の前
記グラインダ本体からの離脱および前記砥石の収納をな
し得、収納されている砥石の前記グラインダ本体への仮
装着をなし得る砥石収納ラックとを有することを特徴と
する。

（作用） 上記構成の本発明の砥石自動交換装置においては、前記
ロボットの操作によってグラインダ本体の前記グライン
ダ回転軸固定機構への進入操作、前記砥石固定治具回転
機構による砥石固定治具離脱後の前記グラインダ本体の
前記砥石収納ラックへの移動操作、この位置における砥
石と前記グラインダ本体との分離操作および前記各操作
の逆順の実行によって、グラインダ本体からの使用済み
砥石の離脱およびグラインダ本体への新規の砥石の装着
固定を行うことができる。また、前記ロボットの操作と
前記各機構は自動的に作動させ得るものであるから、エ
ンド・エフェクタであるグラインダ本体の砥石の自動交
換が可能である。

（実施例） 第１図は本発明一実施例における砥石固定治具着脱機構
と砥石収納手段とを示す正面図、第２図は前記実施例に
おいて砥石交換のなされるグラインダの移動、位置決め
を行うロボットの斜視図である。第１図において、１は
グラインダの砥石を固定している砥石固定治具の弛めお
よび締め付けを行う砥石固定治具着脱機構を示し、７は
グラインダ本体から取り外された使用済み砥石を収納し
且つ交換すべき新規の砥石を格納しておく砥石収納ラッ
クを示している６前記砥石固定治具着脱機構１と前記砥
石収納ラック７との間を、この図には現れていないグラ
インダ本体が移動し、使用済みの砥石のグラインダ本体
からの離脱およびこれの砥石収納ラック７への収納と、
新規の砥石の砥石収納ラック７からの取出およびこれの
グラインダ本体への装着とを行う。

而して、前記砥石固定治具着脱機構１はグラインダ本体
の回転軸固定機構２と、前記回転軸と同軸上に位置する
砥石固定治具回転機構３と、この砥石固定治具回転機構
を駆動する駆動モータ４とを有する。さらに、前記砥石
固定治具着脱機構１の枠構１ａには前記回転軸固定機構
２の位置を検知する位置センサ５と、前記砥石固定治具
回転機構３の回転数を検知する回転回数検出器６とが設
けられている。

第２図において、８はエンド・エフェクタとしてグライ
ンダ本体９を使用したロボットであり。

前記実施例による砥石交換の対象となるものである。こ
のロボット８の詳細については、後に砥石交換との関連
で説明する。

第１図と同一部分には同一符号を付した第３図Ａは回転
軸固定機構２および砥石固定治具回転機構３の詳細を示
す正面図、第３図Ｂは回転軸固定機構２の軸固定部材の
一部切欠平面図、第３図Ｃはその一部切欠正面図である
。第３図Ａにおいて。

回転軸固定機構２は第３図Ｂ、第３図Ｃに詳細を示す回
転軸固定部材２１と、この回転軸固定部材を可摺動に支
持し枠構１ａに沿って鉛直方向に可摺動のスライド機構
２２と、このスライド機構を案内するレール２３、レー
ルガイド２４とを有する。

回転軸固定部材２１は砥石固定治具回転機構３の回転軸
に垂直（水平）な面を有する板状であり、その基端をス
ライド機構２２に可摺動に支持され、スライド機構２３
内に前記基端両側に配置したばね２１ａにより突出方向
のばね力を加えられている。また、前記回転軸固定部材
２１の先端にはグラインダ本体９の軸に係合するＵ字状
切欠２１ｂが設けられている。前記回転軸固定部材２１
にはその長手方向の２箇の長孔２１ｃが設けられ、各長
孔は前記スライド機構２２に植立した案内ピン２２ａに
係合されている。

第４図Ａは砥石固定治具回転機構３の一部切欠正面図、
第４図Ｂはその底面図、第３図Ｃは第４図ＡのＣ−Ｃ線
における断面図である。第４図Ａにおいて、駆動モータ
４の回転を伝える駆動軸３２には中空筒状の作動部材３
１が軸方向には可摺動、回転方向には拘束して係合され
ている。この作動部材３１の下端には、第４図Ｂに示す
ように、底面に中心に関し対称位置に１対の爪３１ａを
有する爪部材３１ｂが着脱自在に取り付けられている。

第４図Ｃに示すように駆動軸３２の先端部は一直径上に
突出した軸方向の突条３２ａを有する非円形断面とされ
、前記作動部材３１の内腔断面は前記断面と相補形状の
ものとされている。作動部材３１は前記非円形断面同士
の係合により、軸方向に可摺動に１回転方向には拘束し
て駆動軸３２と係合されることとなる。

第４図Ｂに示すように爪部材３１ｂ底面中央には爪３１
ａより内側に開口３１ｃが設けられている。この開口に
は第４図Ａに示すように段付円筒状の永久磁石３４の小
径部が挿入、係合されている。さらに、前記駆動軸３２
端面と前記永久磁石３４の上面との間にばばね３３が弾
設され、前記作動部材３１には突出方向のばね力が加え
られている。

第５図Ａは砥石収納ラック７の平面図、第５図Ｂはその
正面図、第５図Ｃは第５図ＡのＣ−Ｃ線における断面図
である。複数段（第５図Ｂにおいては２段のみ）に設け
られ円板状の砥石７０を載置する棚板７１の前縁には、
グラインダ本体との干渉を避けるための円弧上切欠７１
ａが設けられ、この切欠の周囲には砥石を押圧支持する
３箇のクランプ７２が設けられている。

以下、第６図Ａ〜第６図Ｅを参照しながら砥石の交換手
順について説明する。これ等の図は砥石固定治具着脱機
構１におけるグラインダ本体９の動きを示している。砥
石交換の初期において、第６図Ａに示すようにロボット
８は、そのエンド・エフェクタであるグラインダ本体９
を、その砥石９２が上向きの状態で回転軸固定機構２に
接近させる。前記のロボット８は、第２図に示したロボ
ットアーム８ａの鉛直軸方向の運動の自由度２、前記ア
ーム８ａの前記鉛直軸に垂直方向の伸縮の自由度Ｒ１前
記アーム８ａを昇降自在に支持する支柱８１のアーム８
ａ摺動面から外れた位置にある鉛直軸回りの運動の自由
度θ、前記アーム８ａ先端にエンド・エフェクタである
グラインダ本体９を装着する支持架（一種の雲台）８ｂ
の前記伸縮方向を軸とする回転の自由度α、前記支持架
８ｂの前記伸縮方向に垂直な方向を軸とする回転の自由
度γ、前記グラインダ本体９の前記自由度γに垂直な方
向を軸とする回転の自由度β等の全ての運動の自由度を
適宜活用してなされる。

上記のように砥石９２を上向きにしてグラインダ本体９
を回転軸固定機構２に接近させた後、グラインダ本体９
を水平に移動させ（自由度Ｒ）でグラインダ回転軸９３
を前記回転軸固定部材２１の切欠２１ｂに押圧し、グラ
インダ回転軸９３の中心と前記砥石固定治具回転機構３
の回転中心とが一致するまで前記グラインダ本体９を押
し進める。この時１回転軸固定部材２１はばね２１ａの
ばね力に抗してスライド機構２２内に押し込まれる。上
記の状態において、前記回転軸固定部材２１の切欠２１
ｂとグラインダ回転軸９３とは、接触はしているものの
必ずしも完全な係合状態にはないこともあり、グライン
ダ回転軸９３がその回転抑止状態にあるとは限らない。

但し、第６図Ａにおいてはグラインダ回転軸９３は切欠
２１ｂに完全に係合し、その位置の決定と同時に回転も
抑止された状態が示されている。

次いで、第６図Ｂに示すようにこの図には現れていない
ロボット８の操作（自由度２）により、グラインダ本体
９を回転軸固定機構２とともに上昇させ、砥石固定治具
９１を作動部材３１の最下端面に設けた１対の爪３１ａ
に接触させる。前記グラインダ本体９等をさらに上昇さ
せれば、作動部材３１はばね３３のばね力に抗して上昇
され、爪部材３１ｂ下端面の爪３１ａは砥石固定治具９
１に強く圧接されることとなる。この圧接状態において
回転軸固定機構２は所定位置まで上昇され、位置センサ
５によって検知される。

位置センサ５の検知出力により砥石固定治具回転機構３
を緩め方向に起動し、前記風３１ａを砥石固定治具９１
上面の前記風と対応する位置にある前記各回には現れて
いない穴に嵌入させる（第６図Ｃ）。この嵌入状態にな
るに際し前記砥石固定治具回転機構３の作動部材３１は
爪３１ａの軸長分だけ下降する。第６図Ａに示すように
グラインダ回転軸９３が回転抑止状態にある限り、前記
砥石固定治具回転機構３の駆動を継続すれば、砥石固定
治具９１を緩めることができるわけである。

ところが、前記のようにグラインダ回転軸９３と切欠２
１ｂが完全な係合状態になく、グラインダ回転軸９３の
回転が抑止されていない場合には。

砥石固定治具回転機構３の駆動によりグラインダ回転軸
９３が停止固定治具９１とともに回動する。

この回動の間に軸の向きが適切となった時点で、前記グ
ラインダ回転軸９３と前記切欠２１ｂとの完全な係合が
なされ、グラインダ回転軸９３は回転抑止状態となり、
それ以後において砥石固定治具９１は緩められることと
なる。

第６図りは砥石固定治具９１が緩められて生じるその上
昇変位を、作動部材３１がばね３３に抗して駆動軸３２
に沿って摺動し吸収している状態を示している。なお、
この状態において砥石固定治具９１はこの図には現れて
いない前述の段付の永久磁石３４に吸着されている。

砥石固定治具回転機構３の回転により砥石固定治具９１
がさらに上昇し、これがグラインダ回転軸９３の砥石固
定用のねじ部から離脱し、これから砥石交換に必要なだ
け離間するとこの離間したことを回転数検出器６が検知
する。ロボット８は前記検知出力により前記グラインダ
本体９を回転軸固定機構２とともに下降させる（第６図
Ｅ）。

ここで、ロボット８の操作によりグラインダ本体９を前
記砥石９２を載置させたまま前記砥石固定治具着脱機構
１から移動させ、砥石を再使用しない場合にはグライン
ダ本体９を砥石廃棄場所にもたらして砥石を廃棄し、再
使用がなされる場合には砥石収納ラック７にもたらし砥
石を前記砥石収納ラックに収納する。

砥石収納ラック７への砥石の収納は次のようにしてなさ
れる。すなわち、ロボット８の操作により砥石９２を第
５図Ａに示すように棚板７１とクランプ７２との間に挾
み込んで保持させ、グラインダ本体９を鉛直下方に下降
させてグラインダ回転軸９３を砥石９２の中心孔から引
き抜く、これにより、砥石９２はグラインダ本体９から
離脱し、砥石収納ラック７に収納されたこととなる。

次に上記のようにして廃棄または離脱収納した砥石に代
え、グラインダ回転軸９３に新規の砥石を装着する手順
について説明する。新規の砥石は第５図Ａに７０で示す
ようにして砥石収納ラック７に収納されている。先ず、
前記の使用済み砥石の収納とは逆にロボットの操作によ
りグラインダ本体９を新規の砥石に接近させ、これを上
昇させてグラインダ回転軸９３を砥石の中心孔に係合さ
せる１次いでグラインダ本体９に水平方向の運動を与え
ることにより、砥石を砥石収納ラック７から引き抜く、
これにより、砥石はグラインダ本体９に仮装着される。

以下、使用済み砥石の取り外し時と逆の手順で前記新規
の砥石をグラインダ回転軸９３に固定する。すなわち、
ロボット８を操作して第６図Ｅに示すようにグラインダ
本体９を水平に移動させ、グラインダ回転軸９３を回転
軸固定機構２の固定部材２１の切欠２１ｂに係合させ、
ばね力に抗しながら前記固定部材２１とともに移動を継
続し、前記グラインダ回転軸９３の細心が砥石回転機構
３の回転軸直下に位置するようにする。

次に、ロボット８の操作により第６図りに示すようにグ
ラインダ本体９を回転軸固定機構２とともに上昇させ、
砥石固定治具回転機構３の永久磁石が吸着保持している
砥石固定治具９１にグラインダ回転軸９３の上端を当接
させる。そのまま前記上昇を継続させると前記回転軸固
定機構２が位置センサ５に検出され、この検出出力によ
って駆動モータ４は固定治具９１取り外し時とは逆方向
に起動される。

前記駆動モータ４の起動により第６図Ｃに示すように、
砥石固定治具回転機構３はグラインダ回転軸９３のねじ
部に沿って下降し、砥石固定治具９１は砥石９２に対す
る締付けを開始する。グラインダ回転軸９３が固定部材
２１の切欠２１ｂに完全に係合されていない場合には、
前記の砥石固定治具回転機構３の回転とともに前記グラ
インダ回転軸９３も回動され、砥石固定治具９１の螺入
、砥石９２に対する締付けはなされないが、前記グライ
ンダ回転軸９３の回転の初期においてそれと前記固定部
材２１の２１ｂとの完全な係合が得られ、以後は砥石９
２に対する締付けが開始される。

上記の締付は中、前記の砥石固定治具９１の締付はトル
クに比例する駆動モータ４の作動電流は監視されており
、この作動電流が規定値に達した時点で駆動モータ４へ
の給電を停止させる。これにより、一定締付はトルクに
より砥石９２を締付は固定することができる。

次いで、ロボット８の操作により第６図Ａに示すように
グラインダ本体９を回転軸固定機構２とともに下降させ
、さらに水平に移動させてグラインダ回転軸９３を固定
部材２１の切欠２１ｂから離脱させる。

上記一連の操作をシーケンシャルに行わせることにより
、グラインダ本体９の砥石９２の自動交換を実施するこ
とができる。

上記のように砥石固定治具の緩め、締付は作業を専用の
砥石固定治具回転機構１によって行い、新旧砥石の交換
はロボット８の操作によって砥石収納ラック７を介して
行わせるようにしであるから、砥石９２のグラインダ本
体９に対する装着、撤去を行う機構を特に設ける必要が
なく、簡単な構造でしかも小型な自動砥石交換装置とす
ることができる。

［発明の効果］ 上記から明らかなように本発明の自動砥石交換装置にお
いては、砥石をグラインダ回転軸に固定している砥石固
定治具の着脱を行う専用の砥石固定治具回転機構を設け
、砥石自体の交換、撤去等はロボットによるグラインダ
本体の移動により砥石収納ラックを介してなされるよう
にしであるから、砥石のグラインダ回転軸に対する着脱
を行う特段の手段を設ける必要はなく、装置全体の構成
の簡素化、小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例における砥石固定治具着脱機構
と砥石収納手段とを示す正面図、第２図は前記実施例に
おいて砥石交換のなされるグラインダの移動、位置決め
を行うロボットの斜視図、第３図Ａは回転軸固定機構２
および砥石固定治具回転機構３の詳細を示す正面図、第
３図Ｂは回転軸固定機構２の軸固定部材の一部切欠平面
図、第３図Ｃはその一部切欠正面図、第４図Ａは砥石固
定治具同転機構３の一部切欠正面図、第４図Ｂは伴 その底面図、第も図Ｃは第４図ＡのＣ−Ｃ＠における断
面図、第５図Ａは砥石収納ラック７の平面図、第５図Ｂ
はその正面図、第５図Ｃは第５図ＡのＣ−Ｃ線における
断面図、第６図Ａ〜第６図Ｅは砥石の交換手順について
説明するための前記実施例の要部拡大正面図である。 １・・・・・・砥石固定治具着脱機構　１ａ・・・・・
・枠構２・・・・・・回転軸固定機構　２１・・・・・
・回転軸固定部材２２・・・・・・スライド機構　３・
・・・・・砥石固定治具回転機構　３１・・・・・・作
動部材　４・・・・・駆動モータ５・・・・・・位置セ
ンサ　６・・・・・・回転数検出器　７・・・・・・砥
石収納ラック　７０・・・・・・砥石（収納状態）　８
・・・・・・ロボット　９・・・・・・グラインダ本体
　９１・・・・・・砥石固定治具　９２・・・・・・砥
石　９３・・・・・・グラインダ回転軸

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ロボットのエンド・エフェクタとして使用されているグ
   ラインダ本体のグラインダ回転軸を非回動に支持する回
   転軸固定機構と、前記非回動に支持されたグラインダ回
   転軸に砥石を固定している砥石固定治具を回転させる砥
   石固定治具回転機構と、前記グラインダ本体の移動によ
   って使用済みの砥石の前記グラインダ本体からの離脱お
   よび前記砥石の収納をなし得、収納されている砥石の前
   記グラインダ本体への仮装着をなし得る砥石収納ラック
   とを有することを特徴とする砥石自動交換装置。