(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク側面の縦方向の塗装面に対してサンディングを行う装置であって、ワーク移動通路の側方の支持枠内に支柱に沿って上下動自在な可動枠を有し、前記可動枠の前面に前記ワークに向けて前後方向に往復動可能なヘッド支持板により支持された複数個の水平なヘッド往復装置を設けて、前記ヘッド往復装置の先端には、表面にサンディング材を添着したサンディングヘッドが、ワーク面に対する接触圧を上下左右の対称位置に配置した複数個のシリンダの差圧力により調整できるように回動自在に接続された加圧機構を有しており、
前記ワーク側面の上下の対称位置に配置した複数個のシリンダの差圧力により接触圧を調整する手段が、ヘッド往復装置における上下方向に配列された複数個のシリンダのロッド先端を、夫々サンディングヘッド背面の高さの異なる位置へ連結する加圧機構であり、
さらに、前記ワーク側面の左右の対称位置に配置した複数個のシリンダの差圧力により接触圧を調整する手段が、前記サンディングヘッド背面の上下方向に設けた複数の固定板において、背面中央固定板の両側に連結板を介して左右対称位置に一対のシリンダを設け、前記ワーク塗膜面の形状に応じて、前記サンディングヘッドの左右両端部の位置を前後方向に移動して傾斜させる加圧機構であることを特徴とする塗膜面サンディング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車車体などのワークに対する塗膜面サンディング装置におけるサンディングヘッドの加圧機構、詳細には、ワークの側面などの縦向きの塗装面をサンドペーパーにより研磨するドライサンディング装置のサンディングヘッドをワーク面へ適切に圧着させるための加圧機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
自動車車体など塗装に際しての、下塗りから中塗りへ入る前の工程及び中塗りから上塗りへ入る前の工程で行われる下地塗膜面の研磨作業としては、従来より回転するブラシを塗膜面に押し付けるブラシ水研方式が広く行われている。
【０００３】
このブラシ水研方式による研磨では、ブラシの先端のような凹凸のある面を塗膜面に押し付けて回転しながら移動するので、研磨終了後における塗膜面に微細な凹凸面とか、ゴミ突起等が残ることがあり、どうしても研磨作業にムラが生ずるという問題がある。
【０００４】
このような水研方式による研磨方法の問題点を解消する手段として、表面にサンドペーパーを添着した軟質製のサンディングヘッドをワークの塗膜面へ圧着して均一に擦る空研装置が特願平７−２５６５７８号により出願されている。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】
しかしながら、このサンディング装置は自動車車体などワークでいえば、ボンネットとかルーフとかトランクのような水平な塗膜面へサンディングヘッドを上方から圧着して研磨する縦型のサンディング装置であり、従って、サンディングヘッドをワークに接近させておく手段として、サンディングヘッドをその昇降装置の重さも含めた自重を利用して上方から下方の塗膜面方向へ吊下げておくことができる。
【０００６】
従って、サンディングヘッドの支持機構に前記の自重を打ち消すような重さのバランスウエイトを吊下げておけば、研磨中にサンディングヘッドがワークの形状的変化に伴う塗膜面からの反力を受けて上方へ持ち上げられるような力を受けた時には、前記のバランスウエイトが下降してサンディングヘッドを軽く上昇させ、塗膜面への圧着力を平均に保つことができる。
【０００７】
しかしながら、ワークの塗膜面が、ルーフやボンネットのようなワークの平面ではなく、車体側面のような縦向きの面である場合のサンディング装置では、サンディングヘッドは塗膜面の側方に横向きに配置されることになるので、前記の縦型サンディング装置のようにサンディングヘッドを自重によってワークの側面方向へ接近移動させることはできない。
【０００８】
従って、サンディングヘッドはシリンダ等の手段によって常に前方のワーク塗膜面へ圧接される力が与えられながら、ワークの形状的変化に伴う塗膜面からの反力を受けた際には、反力を受けた部分が瞬時に対応するような形で適切に後退しなければならないので、サンディングヘッドが単一のシリンダによって常にワーク塗膜面への圧接力を与えられるような構造では、ワークからの反力を受けた場合の後退動作に適切に対応できないという問題を有している。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記のような横型サンディング装置における問題点を解消するために、自動車等のワークの側面のような縦方向の塗装面に対してサンディングヘッドが側方から常に適切な力で圧接すると共に、ワークの形状的変化に伴う塗膜面からの反力を受けた際には、反力を受けた部分が瞬時に対応するような形で適切に後退して、塗膜面の形状に適応することのできるようにしたサンディング装置加圧機構の提供を目的としたものである。
【００１０】
請求項１の発明にかかるサンディング装置のサンディングヘッド加圧機構は、そのための具体的手段として、ワーク移動通路の側方の支持枠内に支柱に沿って上下動自在な可動枠を有し、前記可動枠の前面に前記ワークに向けて前後方向に往復動可能なヘッド支持板により支持された水平なヘッド往復装置を設けて、前記ヘッド往復装置の先端には、表面にサンディング材を添着したサンディングヘッドが、ワーク面に対する接触圧を上下左右の対称位置に配置した複数個のシリンダの差圧力により調整できるように回動自在に接続されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明にかかるサンディング装置のサンディングヘッド加圧機構は、ワーク面に対する接触圧を上下の対称位置に配置した複数個のシリンダの差圧力により調整する手段が、ヘッド往復装置における上下方向に配列された複数個のシリンダのロッド先端を夫々サンディングヘッドの背面の高さの異なる位置へ連結する構成からなることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３の発明にかかるサンディング装置のサンディングヘッド加圧機構は、ワーク面に対する接触圧を左右の対称位置に配置した複数個のシリンダの差圧力により調整する手段が、上下方向に配列された複数個のシリンダにおける中央シリンダのロッド先端に接続した連結板の両側と、前記サンディングヘッドの左右両端との間を左右一対のシリンダにより連結した構成からなることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る塗膜面のサンディング装置を、図示の実施例に従って説明すると、図１はこのサンディング装置の側面図であって、ワーク１の移動通路の両側に左右一対（図面では一個）の支持枠２が配置されており、この支持枠２内には支柱３に沿って上下動自在な可動枠４を有し、前記可動枠４の前面に前記ワーク１に向けて前後方向に往復動可能なヘッド支持板５により支持された、ワーク１の側面をサンディングするための複数個の水平なヘッド往復装置６が取付けられている。
【００１４】
前記支持枠２内の可動枠４は、図３に示すように、前記支持枠２内における支柱３の前面のガイドレール７に沿って上下動可能な中央部４ａと左右両側部４ｂ，４ｃとからなり、前記支持枠２の上方のモータ８により駆動されるクランクロッド９の下端が前記中央部４ａに連結されていて、この可動枠４が前記支柱３に沿って上下動することで夫々ヘッド往復装置６を上下方向に往復移動する。
【００１５】
前記可動枠４は中央部４ａに隣接する左側部４ｂが上方に延びていると共に、右側部４ｃは下方に延びていて、これらの可動枠各部によって前記ワーク１の側面を研磨するための複数個の水平なヘッド往復装置６が上段と中段と下段とに夫々高さが異なるようにして設けられている。
【００１６】
また、前記夫々のヘッド往復装置６は、図４及び図５に示すように、前記可動枠各部４ａ，４ｂ，４ｃの取付け板１１の前方にエアシリンダ１２を介して前後方向に往復移動するように設けられた前記ヘッド支持板５と、このヘッド支持板５の背面に設けた複数個のエアシリンダ１３を介して該ヘッド支持板５の前面から前後方向に往復移動するように設けられたサンディングヘッド１０とからなっている。
【００１７】
前記ヘッド支持板５は、背面から水平に突出したアーム１５が前記可動枠各部４ａ，４ｂ，４ｃの取付け板１１から水平に突出したブラケット１４によりガイドレール１６を介して摺動自在に支持されると共に、前記取付け板１１から突出した前記エアシリンダ１２のロッド２０の先端が前記アーム１５上に連結されて、このシリンダ１２の作動により前記ヘッド支持板５がヘッド往復装置６をワーク１の方向へ移動したり、ワーク１の方向から引き離すように往復移動する。
【００１８】
また、前記ヘッド支持板５の背面における前記アーム１５及びシリンダ１２の側方には、前記サンディングヘッド１０を水平方向に往復移動するための前記エアシリンダ１３が上、中、下の三段（図４では上段だけを示す）にわたり複数個設けられていて、これらのシリンダ１３のロッド１７の先端が夫々同数の前記サンディングヘッド１０の後方における３枚の連結板１９に接続されている（図４では上段と下段だけを示し、図５では中段だけを示す）。
【００１９】
なお、図５に示すように、夫々のシリンダ１３の両側には前記ロッド１７と平行な一対のガイドロッド１８が前記ヘッド支持板５を貫通して設けられていて、これらのガイドロッド１８の先端と前記ロッド１７の先端とが、夫々前記サンディングヘッド１０の後方連結板１９に接続されている。
【００２０】
前記サンディングヘッド１０は、図４，図８及び図９に示すように、一枚のゴム製基板２１の表面にスポンジ状の軟質板２２が貼り合わされていて、前記ゴム製基板２１の裏面の上下両端部と中央部とには３枚の夫々細長い金属製固定板２３が横長の向きで互いに間隔を置いて貼り合わされており、前記連結板１９の前面から突出させたブラケット２４の先端が夫々の固定板２３の中央部に自在継手２５を介して上下左右方向に回動可能なるように軸着されている。
【００２１】
また、図５乃至図７に示すように、前記３枚の連結板１９のうちの中段の連結板１９ｂのみは、両端が両側方向に延出されていて、この両端部に夫々エアシリンダ２６，２７が取付けられ、これらのシリンダ２６，２７のロッド２８，２９の先端が前記軟質板ワーク接触ヘッド１０の背面中央部の固定板２３の両端に自在継手５５を介して上下左右方向に回動可能なるように軸着されている。
【００２２】
図５に示すように、作業開始前後の休止状態のときには、前記ヘッド１０はワーク１の進行方向Ａに対して平行な向きにあるが、作業開始後におけるワーク１と接触しない無負荷の状態では、図６に示すように、ヘッド１０の背部の前記シリンダ２６，２７のうち、ワーク１の進行方向Ａに対して前方側（図６では下側）に位置する前記シリンダ２６が作動して、常に一定の力でヘッド１０の前方側を押し出して傾斜せさている。
【００２３】
図６のようにヘッド１０の前方側を傾斜させておくことで、ヘッド１０を進行して来るワーク１に対して適切に接触させることができるが、接触圧で該シリンダ２６のロッド２８が後方へ押し戻されると、図５のように、前記ロッド２８が押し戻された分だけ後方側（図５では上側）のシリンダ２７のロッド２９が押し出されて、ヘッド１０をワーク１の進行方向Ａに対して平行にしたり、あるいは図７のように、ワーク接触面の形状によってはヘッド１０の後方側が押し出されるような傾斜状態とする。
【００２４】
一方、前記ヘッド１０のワーク１の進行方向に沿った上下方向に対しては、図４に示すように、ゴム製基板２１及びスポンジ状軟質板２２からなるヘッド１０の背面の上下及び中間の別々の固定板２３背面側に、夫々上、中、下三段の前記エアシリンダ１３のロッド１７の先端が接続されているので、例えば、ワーク１の下側が引っ込でいるような形状の部分では、同図に鎖線１０ｂで示すように、下段シリンダ１３のロッド１７が余分に押し出されるように作動し、ワーク１の進行方向に沿った上下方向に対し、ヘッド１０をワーク塗膜面の形状と適合するように変形させて接触させる。
【００２５】
なお、図４及び図５では、作業の開始に伴って前記ヘッド往復装置６を支持する前記ヘッド支持板５を前記シリンダ１２の作動によりワーク１の方向へ押し出した状態を示しているが、次にその状態からワーク１の大きさとか形状に応じて、上、中、下三段の前記エアシリンダ１３の作動により、ヘッド１０を図４に実線で示した位置と右側の鎖線１０ａで示した位置の間でどの程度ワーク１に接近させるかが調整される。
【００２６】
更に、図４及び図５に示すように、前記ヘッド往復装置６を支持する前記ヘッド支持板５の上下部分には、下側にサンドペーパー３０の繰り出しドラム３１と上側に駆動モータ３３を備えた巻き取りドラム３２とが夫々軸架されていて、エアブレーキ（図示せず）を備えた前記繰り出しドラム３１から長尺のサンドペーパー３０が繰り出されるたのち、このペーパー３０が前記ヘッド１０の表面を経由して上方の巻き取りドラム３２に巻き取られるようになっている。
【００２７】
ヘッド１０の表面のサンドペーパー３０が古くなると、繰り出しドラム３１から所定の長さ分のサンドペーパー３０が繰り出されて使用済のサンドペーパー３０が巻き取りドラム３２に巻き取られる。なお、前記繰り出しドラム３１及び巻き取りドラム３２には、夫々サンドペーパー３０の巻き緩み防止バネ３４ａ及び３４ｂが設けられている。
【００２８】
一方、図８及び図９に示すように、ヘッド１０の両端には前記サンドペーパー３０を該ヘッド１０の表面に圧着するためのペーパーガイド機構３５が設けられている。このガイド機構３５は、前記上下の固定板２３の背面にエアシリンダ３６とリンクアーム３７を介して回転するシャフト３８を前記固定板２３の長さ方向と平行に配置すると共に、前記固定板２３の側縁外側には、前記シャフト３８の両端に連結した回動アーム３９を介して前後方向に回動する可動側ローラ４０を備えている。
【００２９】
また、図９に示すように、前記回動アーム３９及び可動側ローラ４０の背面側（図９では右側）には、前記シャフト３８の両端を支持する軸受４１の後端から夫々固定アーム４２を突出して、この固定アーム４２の先端に固定側ガイドバー４３が前記可動側ローラ４０と平行に支持されており、ヘッド１０の上側におけるサンドペーパー３０の導入側では、サンドペーパー３０が右側の固定側ガイドバー４３の内側から可動側ローラ４０の外側を通ってヘッド１０の表面を通り、下側の同様な構成からなる送り出し側へ導かれるようになっている。
【００３０】
図９に実線で示すように、エアシリンダ３６のロッドを押し出して、前記シャフト３８の両端の回動アーム３９を前方（図９の左側）へ回動することで、サンドペーパー３０をヘッド１０の下面から離して自由に移動することができる。
【００３１】
一方、前記可動側ローラ４０の内側における両回動アーム３９の間には先端にゴム製の圧着片４４ａを長さ方向に沿って埋込んだ圧着バー４４が可動側ローラ４０と平行に設けられており、図９に鎖線で示すように、エアシリンダ３６のロッドを引き込ませて、回動アーム３９を後方（図９の右側）へ回動することで、可動側ローラ４０を固定側ガイドバー４３の方向へ移動し、これによりサンドペーパー３０を引っ張ってヘッド１０の下面に密着させると共に、同時に前記圧着バー４４がサンドペーパー３０を固定側ガイドバー４３に圧着するので、サンドペーパー３０をヘッド１０の表面にしっかりと固定する。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の塗膜面のサンディング装置によれば、ヘッド往復装置６のヘッド支持板５をシリンダ１２によりワーク１の側面方向へ接近移動させた後に、背面を複数個の固定板２３により支持したサンディングヘッド１０を、上下方向に配列された複数個のエアシリンダ１３によってワーク１面へ接触させるので、ワーク塗膜面の形状に応じてヘッド１０の上下両端部の位置を前後方向に傾斜させて、塗膜面へ適切に接触させることができ、しかもワークの形状的変化に伴う塗膜面からの反力を受けた際には、反力を受けた部分におけるシリンダ１３内のエアが圧縮されて瞬間的に後退して塗膜面の形状に適切に追従するので、縦向き塗膜面に対する横型サンディング装置として、常に均一にして良質なサンディング作用を期待することができる。
【００３３】
また、ヘッド１０の背面中央固定板２３の両側に連結板１９を介して左右対称位置に一対のシリンダ２６，２７を設けたので、ワーク塗膜面の形状に応じてヘッド１０の左右両端部の位置を前後方向に移動して傾斜させることができ、しかも、このヘッド１０の左右両端部の変形は夫々のシリンダ２６，２７の差圧によりワーク面に対して殆ど無理なく行えるので、サンドペーパー付きヘッド１０のワーク塗膜面に対する接触加圧力を１ｃｍ２  当たり８乃至１２グラム程度のきわめて軽いタッチのもとで、ワークの側面のような縦方向の塗装面をサンドペーパーを使用して自動的にサンディングすることができる。
【００３４】
なお、ヘッド１０の背面中央における左右一対のシリンダ２６，２７は、サンドペーパー３０を交換する際に、サンドペーパーの新しい未使用部分を添着した状態でヘッド１０を図５のような平行状態で前後方向へ移動したり、あるいは図６，図７のようにいずれか片側を傾斜移動させることで、サンドペーパー３０を引っ張ってヘッド１０の表面にしっかりと密着させるのに役立つ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るサンディングヘッド加圧機構の片側部分を示す側面図。
【図２】同部分の平面図。
【図３】同部分の一部を省略した正面図。
【図４】ヘッド往復装置の構成を示す側面図。
【図５】同じくヘッド往復装置の平面図。
【図６】サンディングヘッドのワークに対する角度変化を示す部分平面図。
【図７】同じくサンディングヘッドのワークに対する別の角度変化を示す部分平面図。
【図８】サンディングヘッドの背面図。
【図９】同じくサンディングヘッドの側面図。
【符号の説明】
１：ワーク
２：支持枠
３：支柱
４：可動枠
５：ヘッド支持板
６：ヘッド往復装置
７：ガイドレール
８：モータ
９：クランクロッド
１０：サンディングヘッド
１１：取付け板
１２：シリンダ
１３：シリンダ
１４：ブラケット
１５：アーム
１６：ガイドレール
１７：ロッド
１８：ガイドロッド
１９：連結板
２１：ゴム製基板
２２：軟質板
２３：固定板
２４：ブラケット
２５：支軸
２６，２７：エアシリンダ
２８，２９：ロッド
３０：サンドペーパー
３１：繰り出しドラム
３２：巻き取りドラム
３３：モータ
３４ａ，３４ｂ：巻き緩み防止バネ
３５：ペーパーガイド機構
３６：エアシリンダ
３７：リンクアーム
３８：シャフト
３９：回動アーム
４０：可動側ローラ
４１：軸受
４２：固定アーム
４３：固定側ガイドバー
４４：圧着バー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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