JPH08187654A - ユニバーサル工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機能工具の広範囲にわたる自由回動を達成す
るとともに、自動復元をも達成する。 【構成】 工具軸１の先端部にユニバーサルジョイント
２を介して砥石３を支持し、一端部が工具軸１の先端部
に連結されたコイルバネ４をユニバーサルジョイント２
を包囲する状態で設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はユニバーサル工具に関
し、さらに詳細にいえば、工具軸の先端部にユニバーサ
ルジョイントを介して砥石などの機能部材を設けてなる
ユニバーサル工具に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から工具軸と砥石などの機能工具と
の間に相対姿勢変更可能な機構を介在させてなるユニバ
ーサル工具が提案されている。このようなユニバーサル
工具のうち、相対姿勢変更可能な角度を大きくすること
ができるものとして、例えば、工具軸と機能部材との間
にユニバーサルジョイントを介在させてなるものがあ
る。

【０００３】このユニバーサル工具を採用すれば、工具
軸に対して機能部材の相対姿勢を大きい角度範囲内にお
いて自由に変化させることができるのであるから、例え
ば、機能工具として砥石を採用してみがき動作を行わせ
るような場合に、みがき対象面が大きくうねっているよ
うな状態であっても、砥石をみがき対象面に良好に沿わ
せることができ、工具軸の姿勢制御を簡単化することが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の構成のユニバー
サル工具を採用した場合であって、ユニバーサルジョイ
ントにより大きな偏角吸収を行わせた場合には、機能工
具が確実に復元しているという保証がないので、工具軸
を把持する産業用ロボットなどを動作させて作業対象物
の表面に機能部材を接触させるような場合に、機能部材
が傾いた状態で作業対象物の表面に当たり、この結果作
業対象物の表面を破損し、または機能部材を破損してし
まうという不都合がある。

【０００５】また、工具軸を水平に保持したままで作業
対象物の垂直表面に機能部材を接触させる必要がある場
合であっても、ユニバーサルジョイントが介在している
ことに起因して機能部材が下向きになってしまい、機能
部材を垂直平面にスムーズに当てることが不可能になっ
てしまう。

【０００６】

【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、工具軸に対する機能部材の相対姿勢変更
角度範囲を大きくすることができるとともに。自重以外
の外力が作用しない状態において機能部材を自動的に復
元させることができ、しかも簡単に小形化することがで
きるユニバーサル工具を提供することを目的としてい
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１のユニバーサル
工具は、工具軸の先端部にユニバーサルジョイントを介
して機能部材を設けてあるとともに、ユニバーサルジョ
イントを包囲し、かつ一端が工具軸の先端部に固定され
たコイルスプリングを設けてある。請求項２のユニバー
サル工具は、工具軸の先端部にユニバーサルジョイント
を介して機能部材を設けてあるとともに、ユニバーサル
ジョイントを包囲し、かつ工具軸と機能部材との間に押
圧力を作用させるコイルスプリングを設けてある。

【０００８】請求項３のユニバーサル工具は、ユニバー
サルジョイントと機能部材との間に緩衝層が設けられて
ある。

【０００９】

【作用】請求項１のユニバーサル工具であれば、工具軸
の先端部にユニバーサルジョイントを介して機能部材を
設けてあるとともに、ユニバーサルジョイントを包囲
し、かつ一端が工具軸の先端部に固定されたコイルスプ
リングを設けてあるので、ユニバーサルジョイントによ
り機能工具の相対姿勢変更角度範囲を大きくすることが
でき、しかもコイルスプリングにより機能工具を復元さ
せることができる。したがって、工具軸を保持して機能
部材を作業対象物の表面に接触する場合に、機能部材の
姿勢を把握することができるので、機能部材の表面をス
ムーズに作業対象物の表面に接触させることができる。

【００１０】請求項２のユニバーサル工具であれば、工
具軸の先端部にユニバーサルジョイントを介して機能部
材を設けてあるとともに、ユニバーサルジョイントを包
囲し、かつ工具軸と機能部材との間に押圧力を作用させ
るコイルスプリングを設けてあるので、ユニバーサルジ
ョイントにより機能工具の相対姿勢変更角度範囲を大き
くすることができ、しかもコイルスプリングにより機能
工具を復元させることができる。したがって、工具軸を
保持して機能部材を作業対象物の表面に接触する場合
に、機能部材の姿勢を把握することができるので、機能
部材の表面をスムーズに作業対象物の表面に接触させる
ことができる。

【００１１】請求項３のユニバーサル工具であれば、ユ
ニバーサルジョイントと機能部材との間に緩衝層が設け
られてあるので、機能部材の作業対象物の表面に対する
当りをやわらかくすることができる。

【００１２】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によってこの発
明を詳細に説明する。図１はこの発明のユニバーサル工
具の一実施例を示す一部縦断正面図であり、図２は一部
縦断側面図である。このユニバーサル工具は、工具軸１
の先端部の小径部１ａにユニバーサルジョイント２が連
結され、ユニバーサルジョイント２の先端部に機能部材
としての砥石３が連結されている。そして、ユニバーサ
ルジョイント２を包囲し、かつ一端部が工具軸１の所定
位置に直接または間接に連結されたコイルバネ４が設け
られている。上記ユニバーサルジョイント２は、工具軸
１の小径部１ａに嵌合される基部２ａに対して回動軸２
ｂを介して中間部材２ｃが支持され、この中間部材２ｃ
に対して、上記回動軸２ｂと直交し得るように配置され
た回動軸２ｄを介して先端部材２ｅが支持されてなる構
成であり、中間部材２ｃが回動軸２ｂを中心として自由
に回動するとともに、先端部材２ｅが回動軸２ｄを中心
として自由に回動することにより、先端部材２ｅを工具
軸１の中心軸を基準として３６０°の範囲で自由に回動
させることができる。したがって、砥石３も同様に３６
０°の範囲で自由に回動させることができる。

【００１３】また、ユニバーサルジョイント２の基部２
ａは工具軸１の外径よりもやや小さい外径に形成されて
おり、ユニバーサルジョイント２の先端部材２ｅには、
工具軸１の外径と基部２ａの外径とによる段差に相当す
る段部が形成されている。そして、コイルバネ４は、一
端部が工具軸１の外径と基部２ａの外径とによる段差部
に係合し、他端部が先端部材２ｅの段部に係合する状態
で設けられており、コイルバネ４の内径がユニバーサル
ジョイント２の基部２ａの外径とほぼ等しく設定されて
いる。

【００１４】したがって、砥石３の自重以外の外力が作
用していない状態においては、ユニバーサルジョイント
２の中間部材２ｃおよび先端部材２ｅがコイルバネ４に
より規制され、工具軸１の中心軸の延長上に砥石３が位
置するとともに、砥石３の先端面が工具軸１の中心軸と
ほぼ直交する状態になる。したがって、ユニバーサル工
具を産業用ロボットなどにより把持して図示しないみが
き対象物の表面に接触させる場合に、工具軸１の姿勢の
みならず、砥石３の先端面の姿勢を把握することがで
き、砥石３を衝突させることなくみがき対象物の表面に
接触させることができる。

【００１５】そして、みがき対象物の表面に対するみが
き動作を行っている間において、みがき対象物の表面が
工具軸１の中心軸に対して傾斜した状態になった場合に
は、該当する表面の傾斜に合せてユニバーサルジョイン
ト２がコイルバネ４の力に抗して動作し、砥石３を傾斜
させることができる。したがって、工具軸１の姿勢を制
御しなくても、砥石３を自動的に傾斜させて砥石３の表
面をみがき対象物の表面に沿わせることができ、良好な
みがきを達成することができる。また、ユニバーサルジ
ョイント２の回動範囲が大きく設定されているのである
から、砥石３の表面をみがき対象物の表面に沿わせるこ
とができる傾斜範囲を十分に大きくすることができる。

【００１６】なお、以上の実施例においては、コイルバ
ネ４の両端部がそれぞれ対応する段部に係合している
が、ユニバーサルジョイント２の先端部材２ｅ側におい
てコイルバネ４の端部が係合していなくても同様の作用
を達成することができる。ただし、砥石３を復元させる
動作を確実化するためには、コイルバネ４の両端部をそ
れぞれ対応する段部に係合させることが好ましい。

【００１７】

【実施例２】図３はこの発明のユニバーサル工具の他の
実施例を示す一部縦断正面図である。この実施例が図１
および図２の実施例と異なる点は、ユニバーサルジョイ
ント２の先端部材２ｅと砥石３との間に、緩衝層として
のゴムなどからなる弾性体層５を介在させた点のみであ
る。

【００１８】したがって、この実施例の場合には、砥石
３をみがき対象物の表面に接触させるべく工具軸１を移
動させた場合に、砥石３のみがき対象物の表面に対する
当りをやわらかくすることができるほか、図１および図
２のユニバーサル工具と同様の作用を達成することがで
きる。図４は上記の構成のユニバーサル工具を工具保持
部材８に装着した状態を示す縦断面図である。

【００１９】工具保持部材８は、本体部８１と、一端部
が本体部８１に連結され、他端部に工具軸１を連結する
連結部材８２とを有している。連結部材８２は、一端部
に孔８２ａを有するとともに、他端部に工具軸１を挿入
するための孔８２ｂを有し、全体がほぼ円柱体に形成さ
れた連結部材本体８２ｃと、この連結部材本体８２ｃを
回転自在に収容する筒体８２ｅと、連結部材本体８２ｃ
と筒体８２ｅとの間に介在させられたベアリング８２ｆ
とを有している。なお、筒体８２ｅの一端側所定位置
に、１つの半径方向および軸方向と直交する方向に延び
る凹溝８２ｉが形成されている。そして、この凹溝８２
ｉの上記一端側のみをテーパ面に形成して凹溝８２ｉを
外方漸拡状にしている。また、８２ｄは工具軸１を抜け
止め状に保持する止めねじである。

【００２０】したがって、工具軸１を孔８２ｂに挿入
し、止めねじ８２ｄをねじ込むことにより、工具軸１を
連結部材本体８２ｃに抜け止め状に保持することができ
る。本体部８１は、筒体８２ｅの一端側を収容する収容
部材８１ａと、収容された筒体８２ｅを抜け止め状に保
持する保持部材８１ｂと、収容部材８１ａを筒体８２ｅ
の軸方向に進退可能に支持するフローティング部８１ｃ
とを有している。なお、収容部材８１ａの先端部所定位
置に位置決め用の凸軸８１ａ２が設けられており、筒体
８２ｅの所定位置に形成された凹所と係合させることに
より筒体８２ｅの位置決めを達成できる。

【００２１】保持部材８１ｂは、収容部材８１ａの側壁
を貫通して内部に侵入可能な楔部材８１ｂ１と、楔部材
８１ｂ１の基部に一体的に設けられた雄ねじ部材８１ｂ
２と、雄ねじ部材８１ｂ２の延長上に一体的に設けられ
た軸部材８１ｂ４と、雄ねじ部材８１ｂ２と螺合する雌
ねじ部材８１ｂ５と、雌ねじ部材８１ｂ５を回転のみ可
能に収容する規制部材８１ｂ６とを有している。なお、
楔部材８１ｂ１は筒体８２ｅの凹溝８２ｉの形状に対応
する形状を有している。

【００２２】したがって、雌ねじ部材８１ｂ５を回転さ
せることにより楔部材８１ｂ１を前進させ、筒体８２ｅ
の凹溝８２ｉと係合させることにより筒体８２ｅを抜け
止め状に保持することができる。また、楔部材８１ｂ１
を凹溝８２ｉに強圧接することにより筒体８２ｅの位置
決めを達成することができる。また、軸部材８１ｂ４の
突出状態を見ることにより、楔部材８１ｂ１が前進状態
か後退状態かを簡単に確認することができる。

【００２３】フローティング機構８１ｃは、ピストン室
８１ｃ２を有する移動体８１ｃ１と、ピストン室８１ｃ
２にスライド移動可能に収容されたピストン８１ｃ３
と、一端部がピストン８１ｃ３に連結され、かつ他端部
が所定の固定部位に連結されたピストンロッド８１ｃ４
とを有している。なお、ピストン８１ｃ３により区画さ
れる各室に圧力空気を供給するための空気供給部（図示
せず）が設けられている。また、移動体８１ｃ１の所定
位置に収容部材８１ａの所定位置が連結されている。

【００２４】したがって、ユニバーサル工具の砥石３に
軸方向の力が作用した場合には、この力が工具軸１、連
結部材本体８２ｃ、筒体８２ｅ、収容部材８１ａを介し
てフローティング機構８１ｃに伝達され、ピストン８１
ｃ３に対して移動体８１ｃ１が相対的に移動することに
より外力を吸収することができる。なお、図４中、８３
は図示しない回転駆動源からの回転力を受けて回転する
従動車（スプロケットホイールなど）であり、８４は回
転軸であり、８５はベアリングである。そして、回転軸
８４は、一端側が従動車８３に対してスプライン係合さ
れているとともに、他端部が収容部材８１ａの基部を貫
通して連結部材本体収容用の孔８１ａ１に侵入して抜け
止め状に保持されている。

【００２５】したがって、図４の構成を採用すれば、み
がき工具のユニバーサルジョイント２により砥石３を広
範囲にわたって回動させることができ、コルバネ４によ
る砥石３の自動復元をも達成することができ、しかもフ
ローティング機構８１ｃにより本体部とみがき面の相対
位置が変化しても一定押し付け力で磁石をみがき面に押
し付けられる。

【００２６】したがって、みがき除去能率、みがき品質
を一層高めることができる。

【００２７】

【発明の効果】請求項１の発明は、ユニバーサルジョイ
ントにより機能工具の相対姿勢変更角度範囲を大きくす
ることができ、しかもコイルスプリングにより機能工具
を復元させることができ、さらに、工具軸を保持して機
能部材を作業対象物の表面に接触する場合に、機能部材
の姿勢を把握することができるので、機能部材の表面を
スムーズに作業対象物の表面に接触させることができる
という特有の効果を奏する。

【００２８】請求項２の発明は、ユニバーサルジョイン
トにより機能工具の相対姿勢変更角度範囲を大きくする
ことができ、しかもコイルスプリングにより機能工具を
復元させることができ、さらに、工具軸を保持して機能
部材を作業対象物の表面に接触する場合に、機能部材の
姿勢を把握することができるので、機能部材の表面をス
ムーズに作業対象物の表面に接触させることができると
いう特有の効果を奏する。

【００２９】請求項３の発明は、機能部材の作業対象物
の表面に対する当りをやわらかくすることができるとい
う特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のユニバーサル工具の一実施例を示す
一部縦断正面図である。

【図２】同上一部縦断側面図である。

【図３】この発明のユニバーサル工具の他の実施例を示
す一部縦断正面図である。

【図４】ユニバーサル工具を工具保持部材８に装着した
状態を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１ 工具軸 ２ ユニバーサルジョイント ３ 砥石 ４ コイルバネ ５ 弾性体層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 工具軸（１）の先端部にユニバーサルジ
   ョイント（２）を介して機能部材（３）を設けてあると
   ともに、ユニバーサルジョイント（２）を包囲し、かつ
   一端が工具軸（１）の先端部に固定されたコイルスプリ
   ング（４）を設けてあることを特徴とするユニバーサル
   工具。
2. 【請求項２】 工具軸（１）の先端部にユニバーサルジ
   ョイント（２）を介して機能部材（３）を設けてあると
   ともに、ユニバーサルジョイント（２）を包囲し、かつ
   工具軸（１）と機能部材（３）との間に押圧力を作用さ
   せるコイルスプリング（４）を設けてあることを特徴と
   するユニバーサル工具。
3. 【請求項３】 ユニバーサルジョイント（２）と機能部
   材（３）との間に緩衝層（５）が設けられてある請求項
   １または請求項２に記載のユニバーサル工具。