JPH0651271B2

JPH0651271B2 - フローティング式ツール

Info

Publication number: JPH0651271B2
Application number: JP60281667A
Authority: JP
Inventors: 学村上
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1985-12-14
Filing date: 1985-12-14
Publication date: 1994-07-06
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: JPS62140764A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は研摩、バリ取り作業などを行うときに使用する
フローティング式ツールに関する。

（従来の技術）ロボットにグラインダー等のツールを把持させて、ワー
クの研摩、バリ取りなどの諸作業を行うことが従来より
なされている。

この場合、一定の押付力を保させて仕上げる必要がある
ので、ツールを移動自在に支持してその押付方向の姿勢
をロボットで制御するようにしているが一方向にのみツ
ールを移動自在（フローティング）に支持する従来のも
のでは、ツールの押付方向の姿勢をきめ細かく制御しな
ければならない問題があるので、ツールを２次元的にフ
ローティング可能に支持すると共に、略々一定の押付力
が得られて制御の容易化、高精度の仕上げをはかり得る
フローティング式ツールとして、本出願人はさきに特願
昭60−165506号により提案をした。

このフローティング式ツールは第４図々示のようにガイ
ド部材(21)に案内されて２次元的に自在に移動する作動
体(１)と、この作動体(１)を取り囲んで設け、内部に気
体が封入された輪状の弾性体(22)と、前記弾性体(22)と
前記作動体(１)との間に配置されて、この弾性体(22)の
復元力を受け作動体(１)を押圧すると共に、作動体(１)
を押圧する方向の移動量がストッパー部で規制される複
数の押圧子(14)とを備えた構成である。

（発明が解決しようとする問題点）ところで上記フローティング式ツールは、フローティン
グ式ツールを垂直にしたときと水平あるいは斜めにした
ときとでは、同じ押付力を与えようとすれば重力の補正
をする必要があるが、その調整操作が簡単には行えない
という問題があった。

そこで本発明は、ツールの姿勢変更による重力の補正が
不要であって、ツールをあらゆる方向でワークにほぼ一
定の押付力で押し付けてワークの研磨、バリ取り等の作
業を行うことができるフローティング式ツールを提供す
ることを目的とする。

（問題点を解決するための手段）そこで本発明は、第１図に例示してなる如く、中間部を
ハウジング本体(２)に対し球面軸受体(４)を介し支承
し、前記球面軸受体(４)の中心を支点として、ハウジン
グ本体(２)の中心軸に対する偏倚角を変更可能、かつ自
身の中心軸回りの回動を可能となした作動体(１)と、前
記作動体(１)が前記ハウジング本体(２)の中心軸から偏
倚したときに前記作動体(１)を復元方向にほぼ一定の押
圧力で押圧する多数の押圧子(14)を前記ハウジング本体
(２)に前記作動体(１)の周囲を取り囲むように配置して
なる押圧機構(３)とを備えてなり、前記作動体(１)は、
その重心が前記球面軸受体(４)の中心に略々合致したも
のであることを特徴とする。

なお、本発明は、重心位置を調節するためのカウンタウ
エイト(５)を、作動体(１)に対し着脱可能に取着して有
する構成を好ましい実施態様とするものである。

（作用）球面軸受体(４)によりその重心位置を支承されて、該支
承点を中心としてあらゆる方向への回動（振り子運動）
可能な作動体１が、作業側先端に装着したツールを介し
てワークからの力を受けて変位すると、押圧機構(３)の
一部の押圧子(14)が作動体(１)を復元方向にほぼ一定の
押圧力で押圧するから、ワークに対するツールの押付力
はツールの姿勢を変更しても重力の影響を受けずに一定
であるので、重力補正が不要であり、押付方向は作動体
(１)の偏倚方向に対して自動的に反作用し得る方向とし
て制御されるので、ツールの姿勢を別途制御する必要が
ない。

（実施例）以下本発明の実施例を図面にもとづき詳述する。

第１図における(１)は作動体例えばグラインダーで、先
端に砥石(６)を取り付けている。

上記作動体(１)は中間部の大径部分となる略々中央部に
重心(Ｇ)が合致し得るような形状となし、この中央部に
球面軸受体(４)例えば球面座形スベリ軸受の内筒を嵌着
している。

(２)はハウジング本体で、小形円筒部及び大形円筒部を
有する段付筒体(７)、この筒体(７)の下端にボルト(11)
により固着した下リングカバー(８)、段付筒体(７)の大
形円筒部上面に合着した中間リング(９)、段付筒体(７)
の小径円筒部周面及び前記中間リング(９)の上面に合着
した上リングカバー(10)により形成され、前記小径円筒
部周面に螺設したねじに螺合したナット(12)を締め付け
ることによって、中間リング(９)及び上リングカバー(1
0)は段付筒体(７)の大径円筒部周面に固着される。

段付筒体(７)の下端部及び下リングカバー(８)の内面に
は、前記スベル軸受(４)の外筒を支持し得る軸受支持部
が設けられ、前記外筒を支持し、かつボルト(11)の緊締
によって動かないよう挾持せしめている。

かく構成することによって作動体(１)はハウジング本体
(２)を同心に貫通して、前記スベリ軸受(４)の中心を支
点とし、ハウジング本体(２)の中心軸に対する傾き角
(偏倚角)を、段付筒体(７)の筒内スペースにより制限を
受ける範囲内で任意に変え得る回動自在となっていると
共に、作動体(１)自身の中心軸の周りに回動自在となっ
ている。

作動体(１)は段付筒体(７)の小径円筒部内に存する小径
部には上端部に開口する圧空通路が設けられていて、こ
の圧空通路はスベリ軸受(４)によって支持される重心
(Ｇ)部の直上部に設けられてなるエアモータ(13)まで延
長して圧力空気を供給するようになっており、前述する
如く上端部に設けた開口から圧力空気を送ることによ
り、作動体(１)の内部に設けられて砥石(６)を支持する
回転軸(19)を作動体(１)自身の中心軸周りに回転させる
ことが可能である。

一方、段付筒体(７)の小径円筒部には、円周を等分例え
ば８等分する個所に外面から円筒中心に向けて円筒孔を
夫々穿設しているが、この各円筒孔は同形かつ同じ深さ
で小径円筒部の内面まで貫通しないように一部肉厚を残
して穿設しており、さらにこの孔底中心から小径円筒部
の内面まで貫通させた細径円筒孔を同軸的に穿設せしめ
ている。

そしてこの円筒孔内にピストンロッド(15)を介装せしめ
て先端のロッド部を前記細径円筒孔内に挿通せしめて、
このロッド部を前記作動体(１)の小径部周面に直角で押
し当たるように筒内方に突出させており、前記円筒孔及
びピストンロッド(15)によって、作動体(１)の一側にお
ける小径部を取り囲んで等分に配置した８個の押圧子(1
4)を形成している。

前記各押圧子(14)の外側に囲ませて配設している前記中
間リング(９)は、押圧子(14)が設けられてなる段付筒体
(７)の小径円筒部よりも大径の内径周面を有するリング
に形成していて、図示の固着状態とすることにより、各
押圧子(14)に連なるドーナツ状の空気室(16)を、段付筒
体(７)と上リングカバー(10)とにより気密的に構成し得
るようになっている。

(17)は夫々Ｏリングであって前記空気室(16)を気密に保
持するための段付筒体(７)と中間リング(９)、上リング
カバー(10)との合わせ面部に介在せしめている。

(18)は前記空気室(16)に連通させて上リングカバー(10)
に取着した圧空管接続口であって、前記押圧子(14)の押
圧力を調整するための圧力が調整された圧力空気を送り
得るようになっている。

なお、前記押圧子(14)におけるロッド部は、圧力空気が
導かれた際に生じる作動体(１)押圧方向の移動量が所定
値に規制されるようにロッド長を設定せしめているが、
第１図々示の如く作動体(１)の軸とハウジング本体(２)
の軸とが合致した状態でロッドの先端が作動体(１)の周
面に接当して最大ストロークとなり、それ以上は前進し
ないように予め寸法を設計しておくものである。

また、押圧子(14)が作動体(１)と接触する位置からスベ
リ軸受(４)が支承する中心（重心）位置までの距離(ａ)
が、砥石(６)から前記中心位置までの距離(ｂ)に比して
相当小さい値になるようにその位置を選定して設けてお
くものであり、押圧子(14)及び空気室(16)によって押圧
機構(３)を構成している。

なお、第１図中、(22)は前記段付筒体(７)と作動体(１)
の大径部とに両端部を夫々固定せしめて、段付筒体(７)
・作動体(１)間に亘らせた弾性を有する蛇腹であって、
前記回転軸(19)の回転の反作用で作動体(１)が回動しよ
うとするのを防止するために設けた回り止め装置であ
る。

叙上の構成になるツールには、さらに作動体(１)の適当
個所にカウンタウエイト(５)を着脱可能に取着して有す
るが、例えば内周面に雌ねじを刻んだリング状の重錘で
重量が夫々異なる複数個をアタッチメント部材として装
備させておいて、作動体(１)の例えば砥石(６)を把持す
るチャック部の外周に刻んだ雄ねじ部に所望の重量のも
のを選択して螺着せしめるようにするなどの手段が可能
であり、図示例は作動体(１)に砥石(６)などの標準治具
を取り付けた状態で、かつ基準となるカウンタウエイト
(５)を螺着した場合に作動体(１)全体としての重心(Ｇ)
が球面軸受体(４)の中心に合致または略々合致し得る構
造となるように形成している。

従って、砥石(６)に替えて他の治具を使用する場合には
この治具に適合したカウンタウエイト(５)と取り替える
ようにするものである。

なお、図示例の構造に替えてカウンタウエイト(５)を作
動体(１)の軸方向にスライド可能に固定し得る構造にし
たものであっても良く、また、球面軸受体(４)を挾んで
治具側と反対の側にカウンタウエイト(５)を取り付け得
る構造のものでも良い。

上記構成になるグラインダーを作動させて砥石(６)をワ
ークに押し付けて加工する場合を考えると、グライダー
は球面軸受体(４)によってあらゆる方向に回動（振り子
運動）可能に支持されているので、ワークのプロフイー
ルに沿って研摩作業を行うことができる。

このとき、グライダーの押付方向が第１図の実線矢示線
に示す左方向であるとすると、ワークからの反作用力
は、当然第１図の被線矢示線の右方向となり、第２図に
おいては被線矢示線の通り左方向の反作用力が押圧機構
(３)に働くこととなる。

従って、８個の押圧子(14-₁)〜(14-₃)のうちの左側の３
個(14-₁)〜(14-₃)（実際には３個だけでなく４個の場合
がある）が空気圧の作用で作動体(１)を押し付けてワー
クに対する一定範囲の押付ストローク内において略々一
定の押付力を得ることができる。

しかも、作動体(１)の移動方向がどの方向に変っても８
個の押圧子(14-₁)〜(14-₃)のうちの対応する３個乃至４
個が自動的に作動することとなり、圧空管接続口(18)を
介して一定圧力の空気を送るだけでよいので制御は頗る
容易である。

なお、３個乃至４個の押圧子(14)が作用する押圧力の合
成は、ワークの反力の偏角（基準となる押圧子の押圧方
向とワークの反力の方向とがなす角）を考慮して、押圧
子(14)が８個の場合は偏角の差による最大変化率は８％
以内になり、押圧子(14)の数を増せば変化率はさらに小
さくなることが明らかにされるが、詳細については本出
願人がさきに出願した前掲の特願昭60−165506号に詳述
している通りであるが概要説明すると次の通りである。

隣合う４個の押圧子（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄとする）のうちＣ
に対するワークの反力が成す偏角をαとしたとき、この
反力のＸ−Ｙ成分は次のようになる。

となる。

Ｘ方向のトータル押圧力Ｆｘ＝Ａｘ＋Ｂｘ＋Ｃｘ＋Ｄｘ＝−Ｆ｛sinα＋cos（45゜−α）＋ cosα＋sin（45゜−α）｝……(1) Ｙ方向のトータル押圧力Ｆｙ＝Ａｙ＋Ｂｙ＋Ｃｙ＋Ｄｙ＝Ｆ｛cosα＋sin（45゜−α）− sinα＋cosａ（45゜−α）｝……(2) となる。

そして、上記(1)、(2)式において偏角αに次の値を各々
入れると次のようになる。

Ｘ方向のトータル押圧力 α＝０゜の時 2.414Ｆ（最小） α＝11.25゜の時 2.56Ｆ α＝22.5゜の時 2.613Ｆ（最大） α＝45゜の時 2.414Ｆ最大変化率は（2.613−2.414）／2.414≒0.08となり、
押圧子８個の場合では８％以内となる。

しかして本発明においては、さらに作動体(１)の重心
(Ｇ)を球面軸受体(４)の支承中心部に略々合致させてお
くことによって、重力の影響を受けないようにして押付
力を変わらないようにすることができるので、横向き、
斜め向きなど任意の方向に指向させて加工することがで
きる。

次に本発明の他の実施例を第３図によって説明する。

前記実施例が押圧子(14)の背部に連通する空気室(16)を
設けて外空気室(16)内に圧力空気を送給し、これにより
直接押圧子(14)を作動させているのに対して、この例は
輪状の弾性体からなるドーナッツ形のエアチューブ(20)
を前記空気室(16)に相当する空間部に設けて、該エアチ
ューブ(20)の膨張力により押圧子(14)を作動せしめてな
る点が異なるだけで、他の構造は前述例と同じである。

（発明の効果）以上述べたように、本発明によれば、作動体(１)をその
重心位置において球面軸受体(４)を介しハウジング本体
(２)の中心軸に対する偏倚角を変更可能かつ自身の中心
軸回りの回動を可能にハウジング本体(２)に支承してい
るとともに、作動体(１)がハウジング本体(２)の中心軸
から偏倚したときにハウジング(２)本体に作動体(１)の
周囲を取り囲んで配置した多数の押圧子(14)の一部が作
動体(１)をほぼ一定の押圧力で復元方向に押圧するの
で、ワークに対するツールの押付力がツールの姿勢をど
のように変えても重力の影響を受けず、ワークをあらゆ
る方向にほぼ一定の押付力で加工でき、その結果加工速
度を速くすることができ、かつ制御が容易になり、ツー
ルの適用範囲が拡大される。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の１実施例に係る断面示正面
図及び押圧機構要部の断面平面図、第３図は本発明の他
実施例に係る断面示正面図、第４図は従来のフローティ
ング式ツールの断面示正面図である。 (１)……作動体、(２)……ハウジング本体、(３)……押
圧機構、(４)……球面軸受体、(５)……カウンタウエイ
ト、(14)……押圧子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中間部をハウジング本体(２)に対し球面軸
受体(４)を介し支承し、前記球面軸受体(４)の中心を支
点として、ハウジング本体(２)の中心軸に対する偏倚角
を変更可能、かつ自身の中心軸回りの回動を可能となし
た作動体(１)と、前記作動体(１)が前記ハウジング本体
(２)の中心軸から偏倚したときに前記作動体(１)を復元
方向にほぼ一定の押圧力で押圧する多数の押圧子(14)を
前記ハウジング本体(２)に前記作動体(１)の周囲を取り
囲むように配置してなる押圧機構(３)とを備えてなり、
前記作動体(１)は、その重心が前記球面軸受体(４)の中
心に略々合致したものであることを特徴とするフローテ
ィング式ツール。
【請求項２】前記作動体(１)が、重心位置を調節するた
めのカウンタウエイト(５)を着脱可能に取着して有する
特許請求の範囲第１項記載のフローティング式ツール。