(57)【要約】【課題】  表面にうねりがある部材を回転砥石で研磨したときの研磨具合のバラツキ及び回転砥石の片減りを防止する。【解決手段】  砥石キャンバー機構７のピストンロッド7bを伸縮させると、砥石アーム８は揺動部材6aを支点として時計回り又は反時計回りに揺動するため、砥石アーム８の先端部に取り付けられた回転砥石10のキャンバー角度が変化する。被研磨物の表面がうねり等により水平面Ｈから傾斜していたとしても、砥石本体10aの周面全体が被研磨物の表面に均等に当たるようにキャンバー角度を設定することで、砥石本体10aの研磨具合のバラツキ及び砥石本体10aの片減りを防止できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨物を載置するための載置台と、該載置台に対向して円盤状の回転砥石を取り付けたアームと、該アームを、前記載置台に沿って直線及び揺動運動自在に支持する支持体とを備えた研磨装置において、
前記回転砥石のキャンバー角度を変更するためのキャンバー角度可変手段をさらに備えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
請求項１記載の研磨装置において、
前記支持体を上下させる手段を備えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項３】
請求項１記載の研磨装置において、
前記キャンバー角度可変手段は、前記載置台の表面上で前記支持体に上下揺動可能に取り付けられた前記アーム、及び該アームを揺動させる揺動手段からなり、前記アームの前記揺動により前記回転砥石のキャンバー角度が変更可能であることを特徴とする研磨装置。
【請求項４】
請求項３記載の研磨装置に置いて、
前記揺動手段は、一端を前記アーム作動端とし、他端を前記支持体に取り付けたピストン・シリンダ機構であることを特徴とする研磨装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の研磨装置において、
前記載置台は傾斜、回転、昇降のうち、少なくとも傾斜を含む１つ以上の動作が可能であることを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複合材の表面を研磨する装置に関し、特にタイヤを子午線に沿って切断したカットサンプルの切断面の研磨に用いて好適な研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤの品質を確認したり、試作したタイヤを構成する各部材の配置の正否をチェックしたりするため、タイヤからその二本の子午線に沿ってカットサンプルを切り出し、このカットサンプルの切断面、即ちタイヤの子午線断面を観察することが行われる。このカットサンプルを作成するには、タイヤをテーブル上に寝かせて固定した後に、鋸等を用いて、タイヤを二箇所の子午線面に沿って切断し、対向する二つの切断面が互いに僅かに傾斜したカットサンプルを切り出す。
【０００３】
このようにして切り出したカットサンプルの切断面は、通常、鋸歯の跡が付いていたり、柔らかくなったゴムが付着したりしているので、切断面での部材の状態の観察を容易にし、それぞれの部材の位置を高精度で測定できるようにするため、カットサンプルを別のテーブルに移載して、このテーブル上でカットサンプルの切断面を研磨（バフ）する作業を行う。
【０００４】
そして、この研磨を行う装置として特許文献１に記載された「タイヤカットサンプルのバフ装置」がある。図８に示すように、このバフ装置は、カットサンプルを載せるためのサンプル置台31と、回転砥石41とを備えている。
【０００５】
サンプル置台31は、可動ベース32と、一端が可動ベース32に固定された揺動ピン33の回りに揺動可能に支持され、他端が上下機構39により上下可能に支持されたサンプル固定テーブル34と、サンプル固定テーブル34の他端を上下させてサンプル固定テーブル34を傾斜させる上下機構35と、上下機構35を駆動する回転ハンドル36とを具えている。図８において、サンプル固定テーブル34の傾斜軸方向を、サンプル固定テーブル面と水平面との交線の方向としたとき、サンプル固定テーブル34の傾斜軸方向は紙面と直角の方向であり、ハンドル36を回転させることにより、サンプル固定テーブル34を揺動ピン33の回りに揺動させ、この傾斜角度を調整することができる。
【０００６】
回転砥石41は回転砥石支持部42に支持されており、回転砥石支持部42はサーボモータを備えた駆動手段により、図８の上下方向（以下、Ｚ軸方向という）、左右方向（以下、Ｘ軸方向という）、及び紙面に垂直な方向（以下、Ｙ軸方向という）、即ち互いに直交する３軸方向に独立して移動可能であり、かつＸ軸に平行な回転軸の回りに回転可能に構成されている。
【０００７】
以上の構成を有するバフ装置によりカットサンプルの切断面を研磨する方法について図９を参照しながら説明する。カットサンプルＳＡを研磨するときに、カットサンプルＳＡを加工区画51、52、及び53の三つに分ける。加工区画51は、タイヤの幅方向中央部分に対応する中央区画であり、そこでのカーカスコードは、主として固定テーブル34の傾斜軸方向（Ｙ軸方向）と平行な方向、即ち図９の上下方向に延在する。また、加工区画52及び53は、タイヤの幅方向両側部分に対応する両側区画であり、そこでのカーカスコードは、主として、固定テーブル26の傾斜軸方向と直交する方向、即ち図９の左右方向に延在する。そして、回転砥石41のカーカスコードに当接する部分だけが早く磨耗しないようにするため、回転砥石41の回転軸をカーカスコードの延在方向と平行にすることが望ましいので、バフ装置の制御装置（図示せず）は、図９に示すように、回転砥石41の回転軸41aの方向を、加工区画51では固定テーブル34の傾斜軸方向と平行に、また、加工区画52及び53では固定テーブル34の傾斜軸方向と直交する向きに制御する機能を有している。
【０００８】
それぞれの加工区画についての設定作業について、加工区画51を例に挙げて説明する。まず、オペレータは、このバフ装置の制御装置の入力部に、バフしようとする加工区画を選択して入力する。加工区画が選択されると、制御装置は、回転砥石41の回転軸を前述の向きに揺動する指令を出力し、回転砥石41の回転軸は加工区画に応じて定まる向きに自動的に揺動する。
【０００９】
次に、オペレータは手動で、Ｘ軸サーボモータ、Ｙ軸サーボモータ、及びＺ軸位置決めモータを駆動して、回転砥石41を回転砥石41のバフ軌道の始点まで移動させ、制御装置の入力部に、この点が始点である旨を入力する。軌道の終点に関しても同様に、オペレータが手動で、回転砥石41を所要の位置に移動させ停止させた後に、この点が終点であるも旨の入力を行う。オペレータは、その他にも、軌道の速度等、他のパラメータについても入力する。これらの始点、終点、及び各パラメータは制御装置により記憶される。
【００１０】
これらの設定作業を完了した後に、オペレータがスタートボタンを押すと、制御装置は記憶した始点、終点、速度等のパラメータに基づいて、回転砥石41が進む目標軌道を計算し、この目標軌道に沿って、回転砥石41が進むように、それぞれの制御軸にリアルタイムで制御信号を出力する。
【特許文献１】特開２００３−２４５８５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来のバフ装置は、回転砥石41の回転軸41aが水平方向に固定されているため、カットサンプルＳＡの切断面にうねりがあった場合は、回転砥石41の円盤周面がカットサンプルＳＡの切断面に対して斜めに当接する。従って、カットサンプルＳＡの切断面のうねりの存在によって、部分的に研磨の具合にバラツキが発生し、研磨面の仕上げ不良を起し易く、また砥石自体の片減りを起し、砥石の寿命が短くなってしまう。
【００１２】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、表面にうねりがある部材を回転砥石で研磨したときの研磨具合のバラツキ及び回転砥石の片減りを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、被研磨物を載置するための載置台と、該載置台に対向して円盤状の回転砥石を取り付けたアームと、該アームを前記載置台に沿って直線及び揺動運動自在に支持する支持体とを備えた研磨装置において、前記回転砥石のキャンバー角度を変更するためのキャンバー角度可変手段をさらに備えたことを特徴とする研磨装置である。
請求項２に係る発明は、請求項１記載の研磨装置において、前記支持体を上下させる手段を備えたことを特徴とする研磨装置である。
請求項３に係る発明は、請求項１記載の研磨装置において、前記キャンバー角度可変手段は、前記載置台の表面上で前記支持体に上下揺動可能に取り付けられた前記アーム、及び該アームを揺動させる揺動手段からなり、前記アームの前記揺動により前記回転砥石のキャンバー角度が変更可能であることを特徴とする研磨装置である。
請求項４に係る発明は、請求項２記載の研磨装置において、前記揺動手段は、一端を前記アーム作動端とし、他端を前記支持体に取り付けたピストン・シリンダ機構であることを特徴とする研磨装置である。
請求項５に係る発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の研磨装置において、前記載置台は傾斜、回転、昇降のうち、少なくとも傾斜を含む１つ以上の動作が可能であることを特徴とする研磨装置である。
【００１４】
（作用）
請求項１に係る発明によれば、回転砥石のキャンバー角度の設定により、回転砥石の周面を被研磨物の表面に垂直かつ均等に当接させることができる。
請求項２に係る発明によれば、支持体を上下させることにより、被研磨物からアーム迄の距離を変化させることができる。
請求項３に係る発明によれば、アームを揺動させるようにことにより、回転砥石のキャンバー角度を設定することができる。
請求項４に係る発明によれば、ピストン・シリンダ機構によりアームを揺動させる。
請求項５に係る発明によれば、被研磨物の傾き、回転角度、高さのうち、少なくとも傾きを含む１つ以上を変化させることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、回転砥石の周面を被研磨物の表面に垂直かつ均等に当接させることにより、表面にうねりがある部材を回転砥石で研磨したときの研磨具合のバラツキ及び回転砥石の片減りを防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１、２は、それぞれ本発明の実施形態に係る研磨装置の正面図及び右側面図である。この研磨装置は、ベースプレート１と、ベースプレート１上に固定配置された研磨装置本体２と、ベースプレート１上に移動可能に配置された、被研磨物の載置台３とからなる。この研磨装置は、タイヤを二本の子午線に沿って切断したカットサンプルの切断面の研磨に好適なものである。
【００１７】
研磨装置本体２は、ベースプレート１の端部付近に立設された支持柱４と、支持柱４の上部に設けられたガイド部4aに対して昇降自在に支持され、水平方向に延設された水平アーム５と、水平アーム５の先端部から垂直方向に延設された垂直アーム６と、垂直アーム６の側面に取り付けられた砥石キャンバー機構７と、垂直アーム６の下端部に設けられた揺動部材6aに対して進退及び揺動可能（この構造については後述する）に取り付けられた砥石アーム８と、砥石アーム８の先端部に固定された砥石保持部材９と、砥石保持部材９に固定された回転砥石10とを備えている。なお、図２において、砥石キャンバー機構７の両側後方に配置されている略三角形の部材は補強材である。
【００１８】
砥石キャンバー機構７は、支持部材7aにより垂直アーム６の側面に固定されており、内蔵するエアシリンダのピストンロッド7bの下端には、ピストンロッド7bの伸縮により砥石アーム８を押したり引いたりすることで、砥石アーム８を垂直アーム６の揺動部材6aを中心に揺動させるための作用部材7cを備えている。作用部材7cの構造については後述する。
【００１９】
砥石アーム８は、上下に間隔をあけて対向配置された上アーム8a及び下アーム8bを備えている。砥石保持部材９は、砥石アーム８の長手方向に間隔をあけて配置された第１及び第２の垂直支持部材9a及び9bと、一端が第２の垂直支持部材9bに固定され、他端が回転砥石10のカバー10bに固定され、上面に第１の垂直支持部材9aの下端が固定された水平支持部材9cとからなる。そして、第１の垂直支持部材9aの上端は上アーム8aの下面に固定され、第２の垂直支持部材9bの上部は下アーム8bに固定されている。また、上アーム8aの先端にはハンドル11が固定されている。
【００２０】
下アーム8bの基端側にはモータ12が固定されており、その回転軸13は第２の垂直支持部材9bを貫通して回転砥石10に接続されている。砥石アーム８を構成する上アーム8aの基端付近には、上アーム8aを挟むローラ14，15からなるローラ対及びローラ16，17からなるローラ対が配置されている。ここで、下側のローラ15，17の下面は下アーム8bの上面に当接している。
【００２１】
水平アーム５は、その基端付近に取り付けられたモータ18の回転により、ガイド部4aに沿って上下する。垂直アーム６は水平アーム５の先端部に設けられて垂直方向の揺動軸（図示せず）を中心にして揺動する。また、垂直アーム６の揺動部材6aは図３（ａ）、（ｂ）に示すように、円柱の端部の上下方向の中央部を所定の厚み及び奥行きをもって切除し、それにより形成された空間に上アーム8aを通すように構成されている。同様に、ピストンロッド7bの下端の作用部材7cは、断面形状がコの字形であり、その内部に上アーム8aを通すように構成されている。
【００２２】
従って、砥石キャンバー機構７のピストンロッド7bを伸縮させると、作用部材7cが昇降して、上アーム8aを下方へ押したり上方へ引いたりするから、上アーム8aは揺動部材6aを支点として時計回り又は反時計回りに揺動する。この結果、図４に示すように、回転砥石10の円盤状の砥石本体10aの円盤を輪切りにするように円盤の周面の中央を通る平面Ｑの方向は、砥石本体10aの中心を通る鉛直面Ｖの方向に対して時計回り又は反時計回りに傾斜する（図では時計回りにθ傾斜している）。従って、被研磨物の表面がうねり等により水平面Ｈから傾斜していたとしても、砥石本体10aの周面全体が被研磨物の表面に均等に当たるように傾斜角θ（キャンバー角度）を設定することで、砥石本体10aの研磨具合のバラツキ及び砥石本体10aの片減りを防止できる。このキャンバー角度θは砥石本体10aの回転中心を通る軸線Ｐの水平面Ｈの方向からの傾斜角と一致する。
【００２３】
また、ハンドル11を握って、砥石アーム８をその基端方向（図１の左方）へ押すと、砥石アーム８及びそれに固定された砥石保持部材９及びモータ12とその回転軸13、並びに砥石保持部材９に固定された回転砥石10が図１の左方へ移動する。このとき、上アーム8aは揺動部材6a及び作用部材7cの内部、並びにローラ対の間を通って移動する。ハンドル11を握って、砥石アーム８をその先端方向へ引いた場合は逆方向へ移動する。
【００２４】
載置台３は、支持体21と、支持体21の上部に配置された、鉛直方向の回転軸を有する回転軸部22と、回転軸部22に取り付けられた逆円錐状のテーブル23とを備えている。回転軸部22はモータ等を含む周知の回転駆動機構（図示せず）により正逆回転が可能であり、また支持体21内に配置されたピストン・シリンダ機構（図示せず）等の周知の昇降手段により昇降可能に構成されている。そして、回転軸部22の昇降によりテーブル23の高さを調整することができる。さらに、テーブル23は、その下部に設けられた揺動機構24により、水平方向の揺動軸24aを中心に揺動可能であり、この揺動によりテーブル23の上面の傾斜を調節することができる。揺動軸24aは支持体21上に配置されたフレーム24bに支持されている。
【００２５】
以下、図５を参照しながら揺動機構24について説明する。
この図の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれテーブル23が水平になっている状態、反時計回りに20°傾斜した状態、時計回りに20°傾斜した状態を示している。この図の（ｂ）に示すように、傾斜機構24は、エアシリンダ25と、第１揺動部材26と、第２揺動部材27とを備えている。エアシリンダ25の基端はピン24a等により回転軸部22に揺動自在に取り付けられ、第１揺動部材26の一端はエアシリンダ25のピストンロッド25aの先端にピン26a等により揺動自在に取り付けられている。また、第１揺動部材26の他端には第２揺動部材27の一端が固定され、第２の揺動部材27の他端はピン等からなる揺動軸24aが固定枠28に揺動自在に取り付けられている。そして、固定枠28はテーブル23の下側の所定の位置に固定されている。また、第１揺動部材26の他端は、テーブル23の下面に固定された、側面視略逆台形の支持枠23aの斜辺に固定されている。
【００２６】
図５（ｂ）に示す、テーブル23が反時計回りに20°傾斜した状態ではエアシリンダ25のピストンロッド25aの突出長が最短である。この状態からピストンロッド25aを突出させると、エアシリンダ25は揺動軸25aを中心に時計回りに揺動し、第１の揺動部材26が揺動軸26aを中心に時計回りに揺動する。また、第２の揺動部材27は揺動軸24aを中心に時計回りに揺動する。この結果、第２の揺動部材の一端（揺動軸24aと反対側の端）に固定されたテーブル23の支持枠23aも時計回りに揺動するため、テーブル23は図５（ａ）に示すような水平な状態となる。この状態からピストンロッド25aをさらに突出させると、テーブル23は水平な状態から時計回りに傾斜し、ピストンロッド25aが最大に突出したときに、図５（ｃ）に示すような時計回りに20°傾斜した状態となる。逆にピストンロッド25aの突出長を短縮させることにより、テーブル23の傾斜を反時計回りに変化させることができる。
【００２７】
以上の構成を有する研磨装置を用いて、タイヤのカットサンプルを研磨する手順について図６及び７を参照しながら説明する。まず、カットサンプルＳＡをテーブル23の上に載せる（工程Ｓ１）。次に、支持体21内のエアシリンダを動作させてテーブル23の高さを設定し、揺動機構24のエアシリンダ25を動作させてテーブル23の傾きを設定し、回転軸部22を回転させてテーブル23の回転角度を設定する（工程Ｓ２）。次いで、モータ18を回転させて水平アーム５を所望の高さに設定し、さらにハンドル11を操作して回転砥石10をカットサンプルＳＡの所望の位置に対向させ、さらに回転砥石10の砥石本体10aをカットサンプルＳＡの表面に接触させた状態で、必要に応じてキャンバー角度を調整する（工程Ｓ３）。次に、回転砥石10を作動させ、ハンドル11を操作して砥石本体10aをカットサンプルＳＡの表面の所望の領域に押し当てて研磨する（工程Ｓ４、Ｓ５）。
【００２８】
ここでは、例えば図６に示すように、砥石本体10aをカットサンプルＳＡのトレッド部の赤道面の位置から、砥石アーム８を赤道面の左右に揺動させることにより、砥石本体10aの中心が揺動部材6aの中心Ｏを中心とする円の円弧を描くように研磨する。このように円弧を描くように研磨する理由は砥石本体10aの偏磨耗を防止するためである。即ち、図９を参照しながら説明したように、カーカスコードはカットサンプルＳＡの表面が延びている方向に延在するため、砥石アーム８の長さを一定にしたまま回転砥石10の回転軸の軸線方向をカーカスコードの延在方向と直交する方向に維持した場合は、砥石本体10aの当接する部分だけが早く磨耗してしまう。そこで、回転砥石10の移動軌跡を円弧状にして、砥石本体10aのカーカスコードと当接する部分を変化させている。
【００２９】
砥石アーム８の長さを一定にしたまま図６に示すような所定の揺動角度範囲の研磨が終了したら、砥石アーム８の長さを伸長又は短縮させた後に同様にして所定の揺動角度範囲の研磨を行う。このようにして、砥石アーム８の長さを伸縮させ、所定の揺動角度範囲の領域の研磨を終えたら、工程Ｓ２から繰り返す。そして、カットサンプルＳＡの表面全体の研磨が終了したら、カットサンプルＳＡの表裏を反転させ、表面と同様にして裏面を研磨する。
【００３０】
本実施形態における各部の寸法の一例を以下に示す。
砥石アーム８：支点（揺動部材6aの中心）から回転砥石10迄の長さ900〜1250mm
回転砥石：直径250mm、幅60mm
砥石キャンバー角度：−10〜＋10°
研磨テーブル：傾斜角−20〜＋20°、昇降量500mm
水平アーム昇降機構：昇降量500mm
【００３１】
以上説明したように、本実施形態に係る研磨装置は、回転砥石10のキャンバー角度が可変であるため、被研磨物であるカットサンプルＳＡの表面がうねりにより傾斜していたとしても、回転砥石10の砥石本体10aの周面をカットサンプルＳＡの表面に垂直かつ均等に押し当てることができるため、研磨具合のバラツキ及び砥石本体10aの片減りを防止できる。また、カットサンプルＳＡの表面が正確に水平になるようにテーブル23の傾斜を調整しなくても、回転砥石10のキャンバー角度の調整により、同様にして砥石本体10aの周面をカットサンプルＳＡの表面に垂直かつ均等に押し当てて研磨を行うことができる。さらに、回転砥石10が円弧を描くように研磨領域を移動させることにより、砥石本体10aの偏磨耗を防止できる。なお、以上の実施形態では、砥石アーム８の伸縮及び垂直アーム６の揺動を手動で行うように構成したが、これらを電動等で行うように構成してもよい。また、砥石アーム８の揺動を手動で行えるように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る研磨装置の正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る研磨装置の右側面である。
【図３】図１における揺動部材6a及び作用部材7cの構成を示す図である。
【図４】図１におけるキャンバー機構の動作を説明するための図である。
【図５】図１におけるテーブルの揺動機構の構成及び動作を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係る研磨装置の研磨方法を説明するための図である。
【図７】本発明の実施形態に係る研磨装置によりタイヤのカットサンプルを研磨する手順を示すフローチャートである。
【図８】従来の研磨装置の要部構成を示す図である。
【図９】従来の研磨装置の研磨動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３３】
２・・・研磨装置本体、３・・・載置台、５・・・水平アーム、６・・・垂直アーム、７・・・キャンバー機構、８・・・砥石アーム、９・・・砥石保持部材、10・・・回転砥石、22・・・テーブルの回転軸部、23・・・テーブル、24・・・テーブルの揺動機構。
【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】
2006159309.tif 000007
【図６】
2006159309.tif 000008
【図７】
2006159309.tif 000009
【図８】
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【図９】
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