JPH0585543U - 自動制御式ランダム軌道研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 アーム１０８を有する自動制御式ロボット
と、バックアップパッド３４を有する研磨ヘッド１１
と、研磨ディスク３６と、バックアップパッドの位置決
め手段５０とを備える研磨装置。ロボットが、研磨ディ
スク３６とバックアップパッド３４の少なくともどちら
か一方と位置決め手段５０とを接触させながら、それれ
らの間に相対運動を起こすことによって、バックアップ
パッド３４はその移動範囲内の所定の位置に位置決めさ
れる。 【効果】 バックアップパッドに対する所定の位置を基
準として、消耗した研磨ディスクの交換など、その後の
作業プログラムをロボットに組み込むことができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ランダム軌道式（旋回式）研磨装置に関し、特に、ランダム軌道式 研磨装置のバックアップパッドを、その移動範囲内において所定の位置に位置決 めするようにしたランダム軌道式研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

木や金属やプラスチックなどの材料を研削し、サンドし、艶出する際には、通 常、研磨剤が使用される。これらの各作業においては、材料が、接触する面と面 との相対移動による摩擦により肉眼的もしくは顕微鏡的スケールで除去されるの で、研削、サンド、及び艶出をまとめて研磨と言い表すことができる。工作物を 研磨する１つの手段として、研磨シート部材をバックアップパッドに固着し、研 磨剤を工作物に押しあてながらバックアップパッドを回転させるという方法があ る。研磨シート部材（以後、研磨ディスクと言う）とバックアップパッドとは円 形であることが多いが、他の形状も知られている。例えば、クロス（Kloss）氏 らによる米国特許第4,920,702号明細書に示されたポータブルグラインダーは、 一実施例において、回転すると言うよりはむしろ振動すると言える、略三角形の バックアップパッドと研磨ディスクとを有している。

【０００３】 研磨ディスクをバックアップパッドに固着する際には、多くの方法を利用する ことができる。例えば、シュタインホーザー（Steinhauser）氏らによる米国特 許第3,849,949号明細書に示された感圧接着剤や、オット（Ott）氏による米国特 許第4,609,581号明細書に示された、バックアップパッドに設けられた多数のフ ックと研磨ディスクに設けられた多数のループ、などの相互に係合するファスナ ー部材や、協働する雄ファスナー部材と雌ファスナー部材が、本分野において知 られている。バックアップパッドは、どの程度の剛性をそれに期待するかに応じ て、ゴムなど種々の材料より構成することができる。研磨ディスクの周辺近くで 研磨してもバックアップパッドが損傷することのないように、研磨ディスクの直 径は、通常、バックアップパッドの直径よりも大きくなっている。例えば、研磨 ディスクの直径が１２７mm、バックアップパッドの直径が１２４mmという寸法を 挙げることができる。研磨は均一に仕上げることが重要であるので、研磨ディス クをバックアップパッドの中心に位置決めして、研磨ディスクとバックアップパ ッドとを、ディスクの周囲に沿って相対的に等しく重ね合わせることが望ましい 。

【０００４】 バックアップパッドは研磨具に取り付けられる。研磨具は、研磨ヘッドによっ て動力が供給される回転式出力シャフトを有する。尚、ここでは、研磨具と言う 代わりにグラインダーという言葉を使用する場合もある。研磨具は、電気もしく は空気圧によって動くようになっており、通常、毎分3,000〜20,000回転の速度 でバックアップパッドを回転させる。研磨具には色々な種類のものがある。例え ば、バックアップパッドとそこに取り付けられた研磨ディスクとを固定軸を中心 として単に回転させるだけの回転式グラインダーがある。この回転式グラインダ ーを使用すると、研磨ディスクの研磨面は、その回転毎に同じコースを繰り返し 走行するので、ディスクが回転する度に工作物の表面のスクラッチは深くなって いく。このように、回転運動が規則的であるとスクラッチは深くて粗いものにな っていくが、これが望ましい場合もあれば望ましくない場合もある。

【０００５】 本考案に係る研磨装置に使用されるタイプのグラインダーはランダム軌道式グ ラインダーである。これは、回転運動と軌道運動（旋回運動）とを組み合わせた ものであり、この組み合わせによって、バックアップパッドは研磨ヘッドに対し てランダム運動するようになる。このように研磨剤がランダムに施されると、上 記のように、規則的なパターンでスクラッチが工作物の表面に深く刻まれるとい うことを回避できるので望ましい。そしてその結果、工作物の表面をより微細に 仕上げることができるのである。

【０００６】 ランダム運動は、図１に示す構造と同様の構造によって生じる。研磨具１０は 、駆動シャフト１２を有する研磨ヘッド１１を備えており、駆動シャフト１２は 、電気や空気圧などを利用する動力源１８によって軸Ａ−Ａを中心としてジャー ナル軸受１６上で回転する。尚、本明細書では、「回転」と「旋回」とを同義的 には扱っていない。つまり、「回転」とは、ここでは、ある物体の、その中心軸 を中心とする角度的移動を指し、「旋回」とは、ここでは、ある物体の、その中 心軸から離れた軸を中心とする角度的移動を指す。図に示す研磨具１０では、ハ ウジング２０は、軸Ａ−Ａを中心として駆動シャフト１２とともに回転し、第２ シャフト２２を収容している。一方、第２シャフト２２は、軸Ｂ−Ｂを中心とし てジャーナル軸受２４,２６とともに回転する。軸Ｂ−Ｂは、軸Ａ−Ａに対して 平行であるが離れている。従って、第２シャフト２２は、軸Ｂ−Ｂを中心として 回転する一方で、軸Ａ−Ａを中心として旋回することになる。

【０００７】 第２シャフト２２は、平衡錘（カウンターウェイト）３２を含む部分３０を有 する。この平衡錘３２は、部分３０を軸Ａ−Ａを中心として旋回させる上で役に 立つ。軸Ｂ−Ｂを中心とする部分３０の回転速度は、グラインダーに加えられる 力や、工作物の材料組成及びその特性や、使用される研磨剤等のパラメータによ って決まる。例えば、部分３０は、非常に小さな圧力の下では比較的速く回転し 、かなり大きい荷重の下では、比較的ゆっくりと回転するか、あるいは、全く回 転しない。ただし、このように全く回転しない場合でも、通常、軸Ａ−Ａを中心 とする旋回は続けられる。部分３０にはバックアップパッド３４が接続しており 、バックアップパッド３４には研磨ディスク３６が剥離自在に取り付けられてい る。ランダム軌道式グラインダーの一般的な作動原理の詳細に関しては、ハッチ ンズ（Hutchins）氏による米国特許第4,660,329号明細書など、この分野で知ら れている種々の文献を参照することができる。

【０００８】 部分３０、ひいてはバックアップパッド３４と研磨ディスク３６、の回転と旋 回とを組み合わせることによって、ランダム軌道式サンド運動が生じる。研磨剤 がランダム運動を生ずると、つまり、研磨ディスクが工作物に対してランダムな コースをとると、研磨ディスクが回転する度にスクラッチが深くなっていくとい うことが回避されるので、前記の回転式グラインダーを使用する場合よりも微細 に研磨作業を仕上げることができる。

【０００９】 状況によっては工作物を手で研磨する方が具合の良いこともあるが、製造作業 が大規模化すると、手で研磨したのでは費用がかかりすぎてしまう場合がある。 一連の同一の工作物を一定の同一方法で研磨するときには、それぞれの工作物を 等しく研磨するロボットを使用する方が便利である。ロボットは、プログラムを 組むことにより、そこに取り付けられたグラインダーを特定の位置に位置決めす るように所定の指令シーケンスに従わせると、人間の介在を最小限度に抑えて工 作物の研磨処理を行うことができる。

【００１０】 各工作物の効果的研磨を達成するためには、研磨サイクルの終了時に、すり減 った研磨ディスクを新しい研磨ディスクと周期的に交換しなければならない。こ こでは、研磨サイクルは、研磨ディスクがバックアップパッドに取り付けられた ときに始まり、それが取り除かれたときに終わるものとする。多くの場合、研磨 サイクルは研磨ディスクの有効寿命に相当するが、より微細なもしくはより粗い 研磨ディスクを所望するようなときには、そのサイクルは短くなる。尚、これ以 降、研磨サイクルの終了時に取り外される研磨ディスクを「消耗研磨ディスク」 と簡潔に表現する。消耗研磨ディスクの交換を人間が規則的な間隔−この間隔は 、往々にして、研磨剤と、工作物を構成する材料とによって左右されるものであ る−で行うのであれば、人間の代わりにロボットを使用するメリットが減る。従 って、消耗研磨ディスクを取り外して新しい研磨ディスクと交換するための一体 的な自動制御装置を提供することが望ましい。

【００１１】 この自動制御装置が、消耗研磨ディスクを取り外すように、プログラムを組む には、まず、研磨サイクルの終了時における研磨ディスクの位置を決定しなけれ ばならない。回転式グラインダーの場合には、この、研磨ディスクの位置決定は 、バックアップパッドと研磨ディスクの位置が研磨ヘッドの位置に対して変化し ないので比較的簡単に行うことができる。しかし、ランダム軌道式グラインダー の場合には、バックアップパッドが決まったコースをたどらずに測定可能な範囲 内でランダムに移動するので、バックアップパッドとそこに取り付けられた研磨 ディスクの位置は、各研磨サイクルの終了時において異なることが多い。例えば 、図４では、研磨ヘッドに対するバックアップパッドの測定可能な範囲は距離「 d」である。従って、バックアップパッドと研磨ディスクとを、研磨ヘッドに対 して常に同じ位置に位置決めすることは、回転式グラインダーを使用する場合よ りもランダム軌道式グラインダーを使用する場合の方が難しいのである。

【００１２】 バックアップパッドに取り付けられた消耗研磨ディスクを、把持具と具合良く 係合させて取り外すためには、研磨ディスクを各研磨サイクルの終了時において 特定の位置に位置決めするようにロボットのプログラムを組まなければならない 。しかし、把持具は、通常、研磨ディスクの最も外側のエッジだけを把持するよ うになっているので、把持具が自動制御式のものであれば、研磨ディスクの位置 がわずかにずれただけでも研磨ディスクを把持することができなくなるかもしれ ない。図４の符号ｄに示すように、研磨サイクルの終了時におけるバックアップ パッド３４,３４'の位置は、各部品の連繋した動きのためにずれることもある。 このようにバックアップパッドがずれると、研磨ディスクはバックアップパッド から少ししかはみ出していないので、所定の位置で研磨ディスクのエッジを把持 するようにプログラムの組まれた自動制御式把持具は、バックアップパッドの停 止する位置によっては、研磨ディスクを把持することができなくなるかもしれな い。つまり、バックアップパッドを研磨サイクルの終了時においてその移動範囲 内の所定の位置に位置決めしなければ、自動制御式把持手段による消耗研磨ディ スクの把持及び取り外しが不可能となるかもしれないのである。従って、バック アップパッドをその移動の範囲内で正確に位置決めすることが必要であり、本考 案の主眼も特にこの点に対して置かれている。

【００１３】 各研磨サイクルの終了時にバックアップパッドと研磨ディスクとを正確に位置 決めできなければ、たとえ消耗研磨ディスクをどうにかしてバックアップパッド から取り外したとしても、他の問題が生じるかもしれない。例えば、新しい研磨 ディスクをバックアップパッドの中心に据えることができなくなる、といったこ とが挙げられる。研磨ディスクがバックアップパッドの中心に位置決めされなけ れば、以下のような不都合を来す虞れがある。つまり、研磨ディスクのエッジが 裂けたり、均一に研磨できなかったり、あるいは、ディスクの釣り合いがとれて いないためにグラインダーの軸受に悪影響を及ぼしたりするかもしれない。さら に、ディスクが研削中にバックアップパッドから外れ飛び、そのディスクによっ て人間や所有物が傷付くこともある。また、バックアップパッドの一部が露出し て、バックアップパッドと工作物双方を損傷させるかもしれない。さらに、研磨 ディスクの周囲がバックアップパッドと重なる部分と重ならない部分とに分かれ 、重なる部分の方が多くの材料を工作物から研磨することになるので、工作物の エッジや外形面を研磨するのが難しくなることもある。

【００１４】

【考案が解決しようとする課題】

従って、本考案の解決すべき課題は、研磨ディスクを把持してバックアップパ ッドから取り外すための手段を有する自動制御式ランダム軌道研磨装置を提供す ることにある。

【００１５】

【考案の要旨】

本考案に係る自動制御式ランダム軌道研磨装置は、（a）アームと、指令シー ケンスに応じてアームの移動を指示するコントロールシステムと、回転動力源と を有する自動制御式ロボットと、（b）アームに取り付けられた研磨ヘッド、と を備えている。研磨ヘッドは、その研磨ヘッドに回転自在に取り付けられかつ回 転動力源に作動結合されたバックアップパッドを有している。バックアップパッ ドは、研磨ヘッドと協働することによって研磨ヘッドに対する移動範囲内でラン ダム運動するようになっているとともに、研磨ディスクを支持するための主要面 を有している。本考案に係る自動制御式ランダム軌道研磨装置は、さらに、（c ）主要面に剥離自在に取り付けられた背面と、工作物を研磨するための研磨面と を有する研磨ディスクと、（d）バックアップパッドをその移動範囲内の所定の 位置に位置決めするための位置決め手段、とを備えている。ロボットは、研磨デ ィスクとバックアップパッドの少なくとも一方と位置決め手段とを接触させるよ うになっており、さらに、研磨ディスクとバックアップパッドの少なくとも一方 と位置決め手段とを接触させながら、研磨ディスクとバックアップパッドの少な くとも一方と位置決め手段との間に上記指令シーケンスに応じた相対運動を起こ すことによって、バックアップパッドをその移動範囲内の所定の位置まで押し進 めるようになっている。

【００１６】 バックアップパッドをその移動範囲内の所定の位置に位置決めするための方法 は以下の（a）と(b)のステップからなる。（a）研磨ディスクとバックアップパ ッドの少なくとも一方と位置決め部材とを接触させる。（b）研磨ディスクとバ ックアップパッドの少なくとも一方と位置決め部材とを接触させながら、研磨ヘ ッドと位置決め部材との間に相対運動を起こすことによって、バックアップパッ ドをその移動範囲内の所定の位置へ押し進める。本考案に係る研磨装置の一実施 例では、固定された位置決め部材に対して研磨ヘッドが移動するようになってい る。

【００１７】 本考案に係る研磨装置を使用する方法は、さらに、以下の（c）と（d）のステ ップを含むこともできる。（c）研磨ディスクを把持具によって把持する。（d） 把持具とバックアップパッドとの間に相対運動を起こし、研磨ディスクをバック アップパッドから取り外す。さらに以下の（e）〜（g）のステップを含むことも 可能である。（e）複数枚の研磨ディスクを供給する供給具を提供する。尚、こ の供給具の有する研磨ディスクは、それぞれ、実質的に正確に重なり合っており 、バックアップパッドの主要面と係合する背面を有している。（f）研磨ディス クをバックアップパッドから取り外した後に、バックアップパッドを、供給具に 対して間隔を置いて並ぶような位置まで移動させる。そして、（g）供給具の最 上の研磨ディスクと係合するために、その研磨ディスクとバックアップパッドと を接触させる。変形例では、複数枚の研磨ディスクを有する複数個の供給具が提 供されている。

【００１８】

【実施例】 以下に、添付図面に示した本考案の実施例について詳細に説明する。

【００１９】 本考案は、一般的に、工作物から材料を除去するための、そして、研磨サイク ルの終了時にバックアップパッドとそこに取り付けられた研磨ディスクとを所定 の位置に位置決めするための自動制御式ランダム軌道研磨装置に関する。バック アップパッドを位置決めした後には、消耗研磨ディスクの除去及び交換などその 他の作業を研磨ヘッドとバックアップパッドとに対して行うことができるように なっている。特に図３に示すように、自動制御式ロボット１００は、アーム１０ ２,１０４,１０６,１０８と、さらに、指令シーケンスに従ってアームの移動を 指示するコントロールシステムとを有している。本考案に係る研磨装置に対して 使用できるロボットの種類の幅は広く、色々な大きさや作業性能や精巧度から選 択することができる。その一例として挙げられる型番Ｔ³７８６のロボットは、 アメリカ合衆国オハイオ州レバノンに住所を有するシンシナティ・ミラクロン・ コーポレイション（Cincinnati Milacron Corp.）より入手することができる。 さらに、他の固定された自動制御装置や作業特定型ロボットを本考案に係る研磨 装置に対して使用することもできる。

【００２０】 ロボット１００は、アーム１０８の末端に研磨具１０を有しており、この分野 においてよく知られている手段（図示せず）によって電気や空気圧などの回転動 力を研磨具１０に供給する。研磨具１０は、図１に概略的に示すようなタイプの ものであり、研磨ヘッド１１、駆動シャフト１２、平衡錘３２、ハウジング２０ 、第２シャフト２２、及び、バックアップパッド３４を有する。代表的な研磨具 は、アメリカ合衆国カリフォルニア州パサデナに住所を有するハッチンズ・マニ ュファクチュアリング・カンパニー（Hutchins Manufacturing Co.）より４５０ ０という部品番号（Part N^o）で入手することができる。前述のように、駆動シ ャフト１２とハウジング２０とは駆動手段によって軸Ａ−Ａを中心として回転す る。軸Ａ−Ａを中心とするハウジング２０の角度的移動によって、第２シャフト ２２とバックアップパッド３４とは軸Ｂ−Ｂを中心として回転する。軸Ｂ−Ｂは 軸Ａ−Ａから離れているので、軸Ｂ−Ｂを中心とするバックアップパッド３４の 回転が軸Ａ−Ａを中心とする第２シャフト２２の旋回と組み合わされることによ って、バックアップパッド３４は、軸Ａ−Ａに対してランダム軌道式に研磨運動 することになる。この、バックアップパッド３４のランダム軌道運動は、研磨ヘ ッド１１の構成要素の大きさや配置によって変化しうる、特定の範囲に限定され る。

【００２１】 図２に示すように、バックアップパッド３４には研磨ディスク３６が取り付け られ、バックアップパッド３４の主要面４０は研磨ディスク３６の表面と係合す るようになっている。研磨ディスク３６は研磨面４２と背面４４とを有しており 、背面４４は、バックアップパッド３４と係合するための手段を有している。こ のような係合手段の一例がオット氏による上記米国特許第4,609,581号明細書に 示されており、それは、概略的に説明すると、バックアップパッドの主要面から 突出した多数のフックと研磨ディスクの背面から突出した多数のループとを有す るものである。また、バックアップパッドに形成された雌締結部と研磨ディスク に形成された雄締結部や、研磨ディスクとバックアップパッドの少なくとも一方 に塗布された感圧接着剤など、本分野において知られている他の手段を係合手段 として使用することもできる。

【００２２】 本考案に係る研磨装置は、バックアップパッド３４と研磨ディスク３６とを各 研磨サイクルの終了時にその移動範囲内の所定の位置に位置決めできるように構 成されている。ロボット１００に、この所定の位置から他の特定の位置へ研磨具 １０を移動させるようにプログラムを組むことによって、その後の作業を遂行す ることができる。本考案に係る研磨装置の有する特長の中でも特に利便の図られ ている点は、図５〜８に概略的に示すように、作業の簡易性である。

【００２３】 本考案には、バックアップパッドをその移動範囲内の所定の位置に位置決めす るための手段が設けられている。その代表的な位置決め手段が図５〜８に突出型 位置決め部材５０として示されている。その他の位置決め手段として、後述する ように、ほぼ平坦な面や、隣接し合う複数の突出部材などからなるものが挙げら れる。位置決め部材５０は、研磨ディスク３６の研磨面４２と接するようになっ ており、ロボット１００のアーム１０８の移動する範囲内に設けられる。このよ うに位置決め部材５０と研磨面４２とが接触することによって、ロボット１００ は研磨ヘッド１１を位置決め部材５０に対して一連の運動を通じて移動させるこ とができるのである。ロボット１００は、アームの運動を指示する、プログラム 化された指令シーケンスに従うようになっている。ロボットを指令シーケンスに 従わせるためにプログラムを組むことは本分野においてよく知られていることで あるので、ここでは、そのプログラムを組むのに必要とされるステップの説明は 省き、研磨ヘッド１１の一連の運動だけを説明する。

【００２４】 本考案に係る研磨装置の使用方法の第１ステップは、図５,６に示すように、 位置決め部材５０と研磨ディスク３６の研磨面とを接触させることである。位置 決め部材５０と研磨ディスク３６とを以下に記す作業の間中接触させておくのに 必要とされる力は、ロボット１００によって与えられる。その力は、例えば、２ .３kg（５ポンド）である。図１１の符号６０に示すように、研磨ディスク３６ の研磨面は、アーム１０８と反対側の、研磨ディスク３６の周辺の近くの位置で 位置決め部材５０と接することが好ましい。

【００２５】 ロボットは、研磨ディスク３６と位置決め部材５０とを接触させると、次に、 研磨ヘッド１１を位置決め部材５０に対して所定のコースに沿って移動させる。 研磨ヘッド１１が位置決め部材５０に対して移動すると、バックアップパッド３ ４は、軸Ｂ−Ｂを中心として回転し、軸Ａ−Ａを中心として旋回する。バックア ップパッド３４は、研磨ヘッド１１が所定のコースに沿って移動するのに応じて 旋回すると、その移動範囲中最も遠く離れた位置に到達する。図に示す実施例で は、バックアップパッド３４はアーム１０８に最も近付くまで旋回し、この、ア ームに最も接近した位置が、研磨ヘッド１１に対するバックアップパッド３４の 所定の位置となっている。このようにしてバックアップパッド３４を所定の位置 に位置決めすることによって、消耗研磨ディスクを新しいディスクと取り替える といった作業をバックアップパッドに対して実施することができるのである。バ ックアップパッドの各研磨サイクルの終了時における所定の位置は、その運動の 範囲内であればどのような位置にも設定することができる。例えば、研磨ヘッド が、位置決め部材に対して、バックアップパッドが研磨ヘッドの一方向にしか旋 回しないようなコースを走行するようになっていても、バックアップパッドのそ のような旋回から得られる所定位置を基準として研磨装置のその後の一連の作業 プログラムを組めばよいのである。

【００２６】 図１１,１２に示すように、研磨ヘッド１１を突出型位置決め部材５０に対し て移動させるために選択した所定のコースには、始点６０と終点６２とを結ぶ線 から離れた中間点６１が含まれることが好ましい。もしも研磨ヘッド１１のコー スが始点と終点とを結ぶ直線上に設けられていれば、平衡錘の本体の中心もその 直線をまっすぐにたどることになり、バックアップパッドをどちらの方向にも旋 回させにくくなる。上記のような中間点を設けると、平衡錘は望ましいように旋 回するのである。研磨ヘッド１１のコースは、図１２には、ほぼ直角で交わる２ 本の直線として示されているが、始点と終点とを結ぶ、曲線やその他の線の組み 合わせであってもかまわない。

【００２７】 図５には、研磨サイクルの終了時におけるバックアップパッドの位置の一例が 示されている。この位置では、平衡錘３２は研磨ディスク３６の面とほぼ対面し ている。このときに、まず、突出型位置決め部材５０を研磨ディスク３６の研磨 面と接触させる。図７に示すように、研磨ヘッド１１がそのコースに沿って移動 すると、バックアップパッド３４は、その最初の位置から離れて旋回し始める。 バックアップパッド３４のこの旋回は、図８に示すように、研磨ヘッド１１がそ のコースの終点に到達し、バックアップパッド３４が、その移動範囲内の、アー ム１０８に最も接近しているエッジに到達すると、終了する。実質的には、位置 決め部材５０が、研磨ヘッド１１が所定のコースに沿って移動するのに応じて、 バックアップパッド３４をその移動範囲中最も遠く離れた位置へ「引っ張る」こ とになる。研磨ヘッドのコース座標は、始点や終点をも含め、本実施例に示され るような単純なものに限らず、用途や研磨具の形状に応じて設定することができ る。

【００２８】 好ましい実施例では、位置決め手段は、図５〜８や上記に示すように、１本の 突出型位置決め部材５０からなる。しかし、例えば、平面的もしくは曲面的なも のや、２本以上の突出型位置決め部材からなるものを位置決め手段として使用す ることも本考案の範囲に含まれる。図９に示すように、面５０Ａは、バックアッ プパッド３４の主要面とほぼ平行であり、上記の突出型位置決め部材５０とほと んど同じ方法で研磨面と接するようになっている。また、図１０に示すように、 バックアップパッド３４の主要面に対してほぼ垂直である面５０Ｂを設けること もできる。面５０Ｂは、バックアップパッド３４とそこに取り付けられた研磨デ ィスク３６の少なくとも一方と接触することによって、バックアップパッド３４ を前述の所定の位置に位置決めするようになっている。また、２つ以上の互いに 離れた突出型位置決め部材をバックアップパッドとそこに取り付けられた研磨デ ィスクの少なくとも一方の周辺に接触させることによって、バックアップパッド を位置決めすることもできる。このように、これらの実施例に示された、バック アップパッドの主要面に対して垂直に延在する１つ以上の部材または面は、バッ クアップパッドと研磨ディスクの一方だけと接触するか、もしくは、バックアッ プパッドと研磨ディスク両方と接触するようになっている。従って、これらの実 施例に示された位置決め手段は、バックアップパッドと研磨ディスクの少なくと も一方とは接触することになる。

【００２９】 図に示す実施例では、位置決め部材は固定的なものであり、研磨ヘッドは可動 的なものとなっている。固定された研磨ヘッドに対して移動する位置決め部材を 設けたり、あるいは、それぞれが互いに対して移動する位置決め部材と研磨ヘッ ドとを設けたりすることによって上記の結果を引き出すことも、本考案の範囲に 含まれる。従って、本考案に係る研磨装置を使用するには、バックアップパッド をその移動範囲内の所定の位置に位置決めするために、固定部材と研磨面とを接 触させておく一方で研磨ヘッドと固定部材との間に相対運動を起こすというステ ップを踏むことになるが、この相対運動の手段には上記のような種々の方法が含 まれるのは明白なことである。

【００３０】 バックアップパッド３４を研磨サイクルの終了時に所定の位置すなわちその移 動範囲中最も遠く離れた位置に位置決めすることによって、研磨ヘッドを有する ロボットにそれ以降の他の作業を遂行するためのプログラムを組み込むことがで きる。そのような作業の一つとして、消耗研磨ディスクを取り外して新しい研磨 ディスクと交換するということが挙げられるが、その他の作業を実施することも 可能である。消耗研磨ディスクを取り外すための、研磨ディスクの把持手段が、 図１３〜１５の実施例では把持具７０として示されている。把持具７０は、ロボ ット１００の届く範囲内に据え付けられており、ディスクの周囲の１カ所を把持 する。把持具７０はロボット１００からの指令または指令シーケンスに従うもの であり、この指令または指令シーケンスは、図に示す実施例では、空気圧入力手 段７２に伝えられるようになっている。このように、把持具７０には、研磨ディ スク３６の把持及び取り外しを遂行するためのプログラムを入れることができる のである。

【００３１】 図１３に示ように、研磨ヘッド１１が把持具７０に対して移動することによっ て、把持具７０は、使用済みの研磨ディスクのエッジを把持することができる。 把持具７０は、一般的に知られている「わに口クリップ」として示されているが 、従来より知られているその他の把持具を１つあるいは複数で使用することもで きる。例えば、指状部材またはロッドなどの１つ以上の突出部材を研磨ディスク ３６とバックアップパッド３４との間に入れてそれらを引き離すこともできる。 あるいは、接着剤や真空源をディスクの研磨面に接触させることによってディス クを取り外すという方法なども考えられる。研磨ディスクを把持するために把持 具が位置決めされると、ロボットから把持具へ指令が伝わり、研磨ディスクの少 なくとも１つのエッジが把持される。図に示す実施例では、把持具７０を閉塞す る指令は、空気圧入力手段７２を通じて空気圧信号として伝達される。

【００３２】 好ましい実施例では、図１４に示すような方法で研磨ディスクをバックアップ パッドから引き離すために、把持具７０は固定されており、一方、研磨ヘッドは 移動するようになっている。しかし、研磨ディスクをバックアップパッドから引 き離すために、把持具を研磨ヘッドに対して移動させたり、あるいは、研磨ヘッ ドと把持具とを互いに対して移動させたりすることも本考案の範囲に含まれる。 従って、本考案に係る研磨装置を使用するには、バックアップパッドから研磨デ ィスクを取り外すために把持具とバックアップパッドとの間に相対運動を起こす というステップを踏むことになるが、この相対運動の手段には上記のような種々 の方法が含まれるのは明白なことである。

【００３３】 研磨ヘッドは、把持具に対して図１４,１５に示すようなコースをたどること が好ましい。つまり、研磨ヘッドは、把持具に対して最初は上方へ移動し、その 後、研磨ディスクがバックアップパッドから剥離されるまで、把持具の方へそし て把持具を越えて平行移動するのである。このような移動の仕方は、バックアッ プパッドの位置が研磨ヘッドに対してずれることがないので、好ましい。バック アップパッドは、先のステップでは位置決め部材による力によってその移動範囲 中最も遠く離れた位置へ押し進められたが、それと同様に、把持具による剥離力 によってもその移動範囲中最も遠く離れた位置へ押し進められる。従って、研磨 ヘッドの把持具に対する移動によって押し進められるバックアップパッドの到達 する位置は、それ以前の位置決め部材の付勢によって到達するバックアップパッ ドの位置と、少なくとも、その移動範囲内において等しいと言うことができる。 これは、バックアップパッドを望ましい所定の位置で保持できるということであ り、その所定の位置に対して、後続作業のプログラムをさらに組むことができる 。尚、バックアップパッドをその移動範囲内の所定の位置に最初に位置決めし、 そのときに行ったのと同様の作業を繰り返して、バックアップパッドを望ましい 所定の位置に再度位置決めすることもできるが、これは時間を浪費することにな るので、できれば避けた方がよい。消耗研磨ディスクは、ロボットから把持具に 伝えられる第２指令によって取り外される。こうして、その後に続く作業に対す る準備態勢が整えられる。

【００３４】 一旦消耗研磨ディスクが取り外されると、研磨ヘッドは、図１６〜１８に示さ れるように、新しい研磨ディスクと接触できるような位置に据え付けられる。研 磨ヘッド１１は、まず、バックアップパッド３４が研磨ディスク３６の供給具８ ０に対して間隔を置いて並ぶように位置決めされる。尚、この供給具８０の有す る研磨ディスク３６'は、それぞれ、バックアップパッドと係合する背面を備え ている。１枚しか研磨ディスクを持たない供給具も可能であるが、各供給具には 複数枚の研磨ディスクが積み重なっていることが好ましい。研磨ヘッドは各研磨 サイクルにおいて同一のコースを走行するので、連続する各研磨ディスク３６’ はその前のディスクと同じ位置にあるべきであり、従って、研磨ディスク３６’ は実質的に重なり合っていなければならない。研磨ディスク３６'がこのように 並んでいると、ディスクがバックアップパッドに対して適切に位置決めされてい ないために生じる問題を回避することができる。供給具８０の下側にフォームな どの弾性クッション材８２を設けることが好ましい。そうすれば、研磨ヘッド１ １を供給具８０の最上の研磨ディスクに対して押圧し、バックアップパッドとそ の最上の研磨ディスクとを確実に接触させることができるのである。

【００３５】 複数枚の研磨ディスクを有する複数個の供給具を使用した方が具合の良い場合 もある。例えば、粗い研磨材を有する研磨ディスクを取り付け、次いで、工作物 を研磨し、次いで、その粗いディスクを取り外して２つ目の供給具から取り出し たより微細な研磨材を有するディスクと交換する、などのようなプログラムをロ ボットに組み込む場合である。このように複数種の研磨ディスクを使用すること によって、工作物を初めて型から取り出すときなどに多量の材料を除去すること ができ、さらに、意にかなう仕上がりが達成されるまで、除去する材料の量を連 続するステップ毎に次第に減らしながら研磨することができるのである。

【００３６】 以上、本考案のいくつかの実施例に関して説明したが、当該技術分野において 通常の知識を有する者であれば、本考案の範囲内でそれらの実施例に多くの変形 を加えることもできる。例えば、非円形の研磨シート部材や、把持具７０とは異 なるタイプの器具や、研磨ヘッドに対して移動する位置決め手段あるいは把持具 や、上記のものとは異なる位置決め手段などに対応するように、本考案に係る研 磨装置やその使用方法を適切に変えることができる。また、本考案に手を加えて 、バックアップパッドを、その移動範囲内の、最も遠く離れた位置以外の所定の 位置に位置決めするようにしてもよい。このように、本考案の範囲は、ここに記 載した構造ではなく、実用新案登録請求の範囲に記した構造及びそれと同等の構 造だけに限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来のランダム軌道式グラインダーの部分断
面図である。

【図２】 図１のランダム軌道式グラインダーのバック
アップパッドとバックアップパッドに取り付けられた研
磨ディスクとの中間面の分解図である。

【図３】 図１のランダム軌道式グラインダーを有する
従来のロボットの斜視図である。

【図４】 図１のランダム軌道式グラインダーのバック
アップパッドの、研磨サイクルの終了時における２位置
の側面図である。

【図５】 本考案の一実施例に係る研磨装置のランダム
軌道式グラインダーと位置決め部材との動きのステップ
を示す図である。

【図６】 図５に続くステップを示す図である。

【図７】 図６に続くステップを示す図である。

【図８】 図７に続くステップを示す図である。

【図９】 本考案の他の実施例に係る研磨装置の位置決
め部材を示す図である。

【図１０】 本考案のさらに他の実施例に係る研磨装置
の位置決め部材を示す図である。

【図１１】 本考案の一実施例に係る研磨装置の位置決
め部材の、バックアップパッドに対する位置の変化を示
す図である。

【図１２】 図１１に示された位置関係を直線で表した
説明図である。

【図１３】 本考案の一実施例に係る研磨装置のバック
アップパッドから研磨ディスクを自動制御的に取り外す
ステップを示す概要図である。

【図１４】 図１３に続くステップを示す概要図であ
る。

【図１５】 図１４に続くステップを示す概要図であ
る。

【図１６】 本考案の一実施例に係る研磨装置のバック
アップパッドに研磨ディスクを自動制御的に取り付ける
ステップを示す概要図である。

【図１７】 図１６に続くステップを示す概要図であ
る。

【図１８】 図１７に続くステップを示す概要図であ
る。

【符号の説明】

１０ 研磨具 １１ 研磨ヘッド １２ 駆動シャフト １６,２４,２６ ジャ
ーナル軸受 １８ 動力源 ２０ ハウジング ２２ 第２シャフト ３０ 部分 ３２,３２' 平衡錘 ３４,３４' バックア
ップパッド ３６,３６' 研磨ディスク ４０ 主要面 ４２ 研磨面 ４４ 背面 ５０ 位置決め部材 ５０Ａ,５０Ｂ 面 ６０ 始点 ６１ 中間点 ６２ 終点 ７０ 把持具 ７２ 空気圧入力手段 ８０ 供給具 ８２ クッション材 １００ 自動制御式ロ
ボット １０２,１０４,１０６,１０８ アーム Ａ−Ａ,Ｂ−Ｂ 軸

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 （a）アーム（１０８）と、指令シーケ
   ンスに応じて上記アーム（１０８）の移動を指示するコ
   ントロールシステムと、回転動力源とを有する自動制御
   式ロボット（１００）と、 （b）上記アーム（１０８）に取り付けられた研磨ヘッ
   ド（１１）とを備え、 上記研磨ヘッド（１１）は、該研磨ヘッド（１１）に回
   転自在に取り付けられかつ上記回転動力源に作動結合さ
   れたバックアップパッド（３４）を有し、 上記バックアップパッド（３４）は、上記研磨ヘッド
   （１１）と協働することによって上記研磨ヘッド（１
   １）に対する移動範囲内でランダム運動するようになっ
   ているとともに、研磨ディスク（３６）を支持するため
   の主要面（４０）を有しており、 さらに、 （c）上記主要面（４０）に剥離自在に取り付けられた
   背面（４４）と、工作物を研磨するための研磨面（４
   ２）とを有する研磨ディスク（３６）と、 （d）上記バックアップパッド（３４）を上記移動範囲
   内の所定の位置に位置決めするための位置決め手段とを
   備え、 上記ロボット（１００）は、上記研磨ディスク（３６）
   と上記バックアップパッド（３４）の少なくとも一方と
   上記位置決め手段とを接触させるようになっており、さ
   らに、上記研磨ディスク（３６）と上記バックアップパ
   ッド（３４）の少なくとも一方と上記位置決め手段とを
   接触させながら、上記研磨ディスク（３６）と上記バッ
   クアップパッド（３４）の少なくとも一方と上記位置決
   め手段との間に上記指令シーケンスに応じた相対運動を
   起こすことによって、上記バックアップパッド（３４）
   を上記移動範囲内の所定の位置に位置決めするようにな
   っていることを特徴とする自動制御式ランダム軌道研磨
   装置。
2. 【請求項２】 上記位置決め手段は突出部材（５０）で
   あることを特徴とする請求項１記載の自動制御式ランダ
   ム軌道研磨装置。
3. 【請求項３】 上記突出部材（５０）は固定されている
   ことを特徴とする請求項２記載の自動制御式ランダム軌
   道研磨装置。
4. 【請求項４】 さらに、 （e）上記研磨ディスク（３６）を把持するための把持
   手段（７０）と、 （f）上記研磨ディスク（３６）を把持した上記把持手
   段（７０）と上記研磨ヘッド（１１）との間に相対運動
   を起こして、上記把持された研磨ディスク（３６）を上
   記バックアップパッド（３４）から取り外す手段とを備
   えていることを特徴とする請求項１記載の自動制御式ラ
   ンダム軌道研磨装置。
5. 【請求項５】 さらに、上記研磨ディスク（３６）の供
   給具（８０）を備え、 上記供給具（８０）の有する上記研磨ディスク（３６）
   は、実質的に正確に重なり合っているとともに、上記バ
   ックアップパッド（３４）と係合する背面（４４）を有
   しており、 上記ロボット（１００）は、上記供給具（８０）の最上
   の研磨ディスク（３６）と上記バックアップパッド（３
   ４）の上記主要面（４０）とを接触させることによっ
   て、上記最上の研磨ディスク（３６）と係合できるよう
   になっていることを特徴とする請求項４記載の自動制御
   式ランダム軌道研磨装置。