(57)【要約】  車両コンポーネント表面の自動研磨のための方法が提供されて、ハウジングと係合された研磨ヘッド、ハウジング内に包含された回転式モーター（回転式モーターは、軸に関して回転可能であってそこから外向きに伸長するドライブシャフトを有する）、ドライブシャフトの第一の末端に取り付けられた放射状プレート、および、放射状プレートに離脱可能に取り付けられた研磨表面を有する研磨ディスクを有する、研磨機構を提供するステップ；圧力センサーを有するジンバルに研磨ヘッドを取り付けるステップ；時計回りまたは反時計回りの方向の少なくとも１つで、ドライブシャフト、放射状プレートおよび研磨ディスクの回転を駆動する回転式モーターに電力供給するステップ；維持された一定圧力で表面に対して研磨ディスクを移動可能に適用するステップ；および、Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備された表面上に所望の仕上げを達成するステップ、を含む。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両コンポーネント表面の自動研磨のための方法であって、
ハウジングと係合された研磨ヘッド、前記ハウジング内に包含された回転式モーター、前記回転式モーターは、軸に関して回転可能であってそこから外向きに伸長するドライブシャフトを有する、前記ドライブシャフトの第一の末端に取り付けられた放射状プレート、前記の第一の末端は、前記ドライブシャフトの縦軸に関して第二の末端に対して遠位である、および、前記放射状プレートに離脱可能に取り付けられた研磨表面を有する研磨ディスク、を有する研磨機構を提供するステップ；
圧力センサーを有するジンバルに前記研磨ヘッドを取り付けるステップ；
時計回りまたは反時計回りの方向の少なくとも１つで、前記ドライブシャフト、前記放射状プレートおよび前記研磨ディスクの回転を駆動する前記回転式モーターに、電力供給するステップ；
一定圧力で前記車両コンポーネント表面に対して前記研磨ディスクを移動可能に適用するステップ；
前記一定圧力を維持するステップ；および
前記車両コンポーネント表面上に所望の仕上げを達成するステップ、前記所望の仕上げは、Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備される、
を含む、
方法。
【請求項２】
請求項１の方法であって、
前記車両コンポーネントは、シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）から形成される、
方法。
【請求項３】
請求項１の方法であって、
前記車両コンポーネントは、熱可塑性物質から形成される、
方法。
【請求項４】
請求項１の方法であって、
前記車両コンポーネント表面は、伝導性の下塗り塗料のコーティングを有する、
方法。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかの方法であって、
前記研磨ディスクは、４０〜２０００のグリットを有する研磨紙から形成される、
方法。
【請求項６】
請求項１から３のいずれかの方法であって、
前記研磨ディスクは、５００〜１５００のグリットを有する研磨紙から形成される、
方法。
【請求項７】
請求項１から３のいずれかの方法であって、
前記研磨ディスクは、１０００グリットの研磨紙から形成される、
方法。
【請求項８】
請求項１の方法であって、
ベースに移動可能に取り付けられて前記圧力センサーと電子通信しているロボットアームに、前記ジンバルを離脱可能に取り付けるステップをさらに含み、
前記ロボットアームは、前記圧力センサーから受け取ったデータに応答して自動的に調節することによって、前記一定圧力を維持する、
方法。
【請求項９】
請求項８の方法であって、
前記ロボットアームは、空気圧で調節可能である、
方法。
【請求項１０】
請求項１の方法であって、
空気ロジックコントローラーを用いて、前記一定圧力を維持するステップをさらに含む、
方法。
【請求項１１】
請求項１の方法であって、
３０秒〜２４０秒の持続時間、前記車両コンポーネント表面に対して前記研磨ディスクを移動可能に適用するステップをさらに含む、
方法。
【請求項１２】
請求項１の方法であって、
４５秒〜１８０秒の持続時間、前記車両コンポーネント表面に対して前記研磨ディスクを移動可能に適用するステップをさらに含む、
方法。
【請求項１３】
請求項１の方法であって、
６０秒〜１２０秒の持続時間、前記車両コンポーネント表面に対して前記研磨ディスクを移動可能に適用するステップをさらに含む、
方法。
【請求項１４】
請求項１の方法であって、
前記車両コンポーネント表面と前記研磨ディスクの３６０度圧接を達成するステップをさらに含む、
方法。
【請求項１５】
請求項１４の方法であって、
３６０度圧接を達成するステップは、前記放射状プレートに取り付けられて前記研磨ディスクと接触する複数のフレキシブル部材を曲げるステップを含む、
方法。
【請求項１６】
請求項１の方法であって、
前記研磨機構は、ランダム軌道の研磨機である、
方法。
【請求項１７】
請求項１の方法であって、
フック−アンド−ループ接着によって前記放射状プレートに前記研磨ディスクを離脱可能に取り付けるステップをさらに含む、
方法。
【請求項１８】
請求項１の方法であって、
前記研磨機構は、２以上の独立に回転するドライブシャフト、放射状プレートおよび研磨ディスクをさらに備える、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願に対する相互参照］
本出願は、２０１６年１１月２９日に出願された米国仮出願番号６２／４２７，４６２の優先権を主張するものであり、その内容は、本明細書中にあたかも明確かつ完全に表されたかのように参照によって本明細書中に援用される。
【０００２】
［本発明の分野］
本発明は概して、車両コンポーネント表面の自動研磨のための方法に関し；特に、熱可塑性物質またはＳＭＣ車両コンポーネント表面に一定圧力で研磨ディスクを移動可能に適用して、Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備された表面を達成するステップを含む、シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）または熱可塑性物質から形成された車両コンポーネント表面の自動研磨のための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
車両コンポーネントの表面仕上げは、製造方法によって大部分が決定される。製造された車両コンポーネントの混ぜ物のない表面仕上げは、業界によって一般に必要とされるＡクラス自動車ハイシーン表面仕上げが欠失している。車両コンポーネント表面上にＡクラス自動車のハイシーン表面仕上げを達成するために、さらなる準備ステップが慣習的に必要である。例えば、業界において一般に用いられる１つの製造方法は、スチールまたはアルミニウムから車両コンポーネントを成形するステップを含む。最近では、車両コンポーネントは、ＳＭＣまたは熱可塑性物質からも成形される。この製造方法では、車両コンポーネント表面仕上げは、金型表面自体の質など、成形条件によって規定されて、生じる車両コンポーネントは、しばしば表面仕上げが不十分である。しばしば、金型自体は、粗い表面領域、溝および他の不均一性を有する。これらの欠陥は、それから、成形プロセスによって車両コンポーネント表面に移行される。結果として、さらなる時間を費やして、しばしば費用のかかる準備ステップが、所望の表面仕上げを達成するために必要とされる。不十分な表面仕上げは、ＳＭＣまたは熱可塑性製剤の物理的および化学的特性に部分的に起因して、ＳＭＣまたは熱可塑性物質から車両コンポーネントを成形する場合に悪化する。ＳＭＣを例として用いると、ＳＭＣ樹脂は、混合された繊維および充填剤を含む。金型に入れられた時点で、混合された繊維および充填剤は並び始めて、金型が前に流れる（ｍｏｌｄ  ｆｌｏｗ  ｆｒｏｎｔ）のに対して妨害し得る。このことは、成形された車両コンポーネントの縁に繊維および充填剤の不足を生じさせて、生じる車両コンポーネント表面の不均一性をもたらす。この問題を対処するために、生じる車両コンポーネントの表面仕上げを改善するために業界において現在のところ用いられる１つの解決策は、低収縮性添加物（ＬＰＡ）のような添加物をＳＭＣまたは熱可塑性製剤に添加することを含む。しかしながら、製剤へのＬＰＡの添加は、このさらなるステップは製造費用を増大させるので、万能薬ではない。
【０００４】
表面品質を改善するための別の一般的な業界アプローチは、研磨機構を用いて製造後に車両コンポーネント表面を研磨するステップを含む。研磨はしばしば、車両コンポーネント表面への塗料の着色塗装の適用後に行なうが、クリア塗装の適用前である。研磨操作は、時折、人である技術者によって行われる。人によって実現される研磨と関連する１つの問題は、不連続の時間の瞬間および研磨操作の持続時間全体を通しても、両方とも、人である技術者が研磨機構を車両コンポーネント表面に適用するときに一定圧力を維持することが困難であることである。したがって、人である技術者によって行われる研磨操作は、しばしば、車両コンポーネント表面上にさらに不規則性をもたらす。Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備された車両コンポーネント表面を達成する前に、成形プロセスに起因する不規則性だけでなく、人によって実現される研磨操作によって車両コンポーネント表面に与えられるさらなる不規則性の車両コンポーネント表面を取り除くために、さらに時間が費やされて費用のかかる準備ステップがしばしば必要である。
【０００５】
ロボット研磨機構は、車両コンポーネント形成プロセスならびに人によって実現される車両コンポーネント表面の研磨と関係する前述の問題を対処する努力において導入されている。しかしながら、業界において現在のところ用いられるロボット研磨機構によってさえ、研磨プロセスは、現在のところ用いられるロボット研磨機構は、コンポーネントごとの研磨時間を著しく減少させることができないので、時間消費が残っている。加えて、業界において現在のところ用いられるロボット研磨機構は、Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備される車両コンポーネント表面を達成することができない。
【０００６】
現行の業界の車両コンポーネント表面の準備方法は、Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げを達成するために、車両コンポーネント製剤にＬＰＡのような添加物を含ませる必要を除去しないという点で満足なものでなく、それらは、人によって実現される研磨操作と関連する問題および非効率性を対処することができず、それらは、コンポーネントごとの研磨時間を著しく減少させることができず、Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備された車両コンポーネント表面を達成することができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げを要求する車両コンポーネントに関して、車両コンポーネント表面に対するその適用の持続時間、研磨機構の一定圧力を維持する車両コンポーネント表面の自動研磨のための方法に関する必要性が存在する。Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備された表面を達成する車両コンポーネント表面の自動研磨のための方法に関する必要性がさらに存在する。Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げを達成するために、車両コンポーネントを形成するのに用いられる製剤に添加物を含ませる必要を除去する、車両コンポーネント表面の自動研磨のための方法に関する必要性がさらに存在する。Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備された車両コンポーネント表面も達成しながら、必要なコンポーネントごとの研磨時間を減少させる車両コンポーネント表面の自動研磨のための方法に関する必要性も存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
車両コンポーネント表面の自動研磨のための本発明の方法が提供されて、ハウジングと係合された研磨ヘッド、ハウジング内に包含された回転式モーター（回転式モーターは、軸に関して回転可能であって回転式モーターから外向きに伸長するドライブシャフトを有する）、ドライブシャフトの第一の末端に取り付けられた放射状プレート（ドライブシャフトの第一の末端は、ドライブシャフトの縦軸に関してドライブシャフトの第二の末端に対して遠位である）、および、放射状プレートに離脱可能に取り付けられた研磨表面を有する研磨ディスク、を有する研磨機構を提供するステップ；圧力センサーを有するジンバルに研磨ヘッドを取り付けるステップ；時計回りまたは反時計回りの方向の少なくとも１つで、ドライブシャフト、放射状プレートおよび研磨ディスクの回転を駆動する回転式モーターに電力供給するステップ；一定圧力で車両コンポーネント表面に対して研磨ディスクを移動可能に適用するステップ；一定圧力を維持するステップ；および、車両コンポーネント表面上に所望の仕上げを達成するステップ（所望の仕上げは、Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備される）を含む。
【０００９】
本発明とみなされる要旨は、明細書の結末の特許請求の範囲において、特に指摘されて明白に請求される。本発明の前述および他の物体、特徴、および利点は、付随する図面とともに得られる以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施態様に係る研磨機構の斜視図である。
【図２】本発明の実施態様に係る、研磨ディスクが取り付けられた放射状プレートの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
車両コンポーネント表面の自動研磨のための本発明の方法が提供される。本発明は、車両コンポーネント表面に対するその適用の持続時間、研磨機構の一定圧力を維持する有用性がある。また、本発明は、Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備された車両コンポーネント表面を達成する有用性もある。本発明は、Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げを達成するために、車両コンポーネントを形成するために用いられる製剤に添加物を含める必要性を除外するさらなる有用性がある。本発明は、Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備された車両コンポーネント表面も達成しながら、コンポーネントごとの研磨時間を減少させる有用性がさらにある。
【００１２】
値の範囲が与えられる場合、その範囲は、明示的にその範囲内に含まれてその範囲内の最後の有効数字が変化するように、その範囲のエンドポイント値だけでなく、その範囲の中間値も含むことを意図することが理解されるべきである。例として、１〜４の挙げられた範囲は、１〜２、１〜３、２〜４、３〜４、および１〜４を含むことが意図される。
【００１３】
ここで図面を参照して、図１は、１０において一般に示される車両コンポーネント表面の自動研磨のための本発明の方法で用いられる研磨機構の斜視図である。研磨機構は、ランダム軌道の研磨機であってよいことが理解される。研磨機構１０は、ハウジング１４と係合された研磨ヘッド１２を有する。回転式モーター１６は、ハウジング１４内に包含される。軸２０に関して回転可能なドライブシャフト１８は、回転式モーター１６から外向きに伸長する。放射状プレート２２は、ドライブシャフト１８の第一の末端２４に取り付けられる。第一の末端２４は、通気シャフト１８の縦軸２０に関してドライブシャフト１８の第二の末端２６に対して遠位であることが理解される。研磨ディスク２８は、放射状プレート２２に離脱可能に取り付けられる。研磨ディスク２８は、フック−アンド−ループ接着によって放射状プレート２２に離脱可能に取り付けられ得ることが理解される。２以上の独立に回転するドライブシャフト、放射状プレートおよび研磨ディスクは、研磨機構１０内に存在し得ることがさらに理解される（描かれない）。研磨ディスク２８は、本発明の自動研磨プロセス中に車両コンポーネント表面に接触する研磨表面を有することも理解される。研磨ディスク２８は、４０〜２０００のグリットを有する研磨紙から形成され得ることが理解される。研磨ディスク２８は、より好ましくは、５００〜１５００のグリットを有する研磨紙から形成されることがさらに理解される。研磨ディスク２８は、最も好ましくは、１０００グリットの研磨紙から形成されることがさらに理解される。研磨ヘッド１２は、ジンバル３０に取り付けられる。ジンバル３０は、研磨機構１０によって車両コンポーネント表面に適用される圧力の微小変動を検出することが実施可能な圧力センサー３２を有することが理解される。圧力センサー３２は、これらの検出された圧力の微小変動を、他の電子またはロボットデバイスにリアルタイムで通信することが実施可能であることがさらに理解される。回転式モーター１６は、電力供給されて、時計回りまたは反時計回りの方向の少なくとも１つで、ドライブシャフト１８、放射状プレート２２および研磨ディスク２８の回転を駆動する。回転式モーター１６は、非限定的例として、電力、バッテリ電源または圧縮空気を含む、一般に当技術分野で知られている多くの方法によって電力供給され得ることが理解される。電力供給された時点で、回転する研磨ディスク２８は、所望の表面仕上げが車両コンポーネント表面上に達成されるまで、一定の維持された圧力で、車両コンポーネント表面に移動可能に適用される。一部の発明の実施態様では、所望の表面仕上げは、Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備された表面仕上げである。研磨ディスク２８は、所望の表面仕上げを達成するまで、３０秒〜２４０秒の持続時間、車両コンポーネント表面に移動可能に適用され得ることが理解される。研磨ディスク２８は、より好ましくは、所望の表面仕上げを達成するまで、４５秒〜１８０秒の持続時間、車両コンポーネント表面に移動可能に適用されることがさらに理解される。研磨ディスク２８は、最も好ましくは、所望の表面仕上げを達成するまで、６０秒〜１２０秒の持続時間、車両コンポーネント表面に移動可能に適用されることがさらに理解されることがさらに理解される。自動的に研磨される車両コンポーネントは、シートモールディングコンパウンド（ＳＭＣ）または熱可塑性物質から形成され得ることが理解される。自動的に研磨される車両コンポーネントは、伝導性の下塗り塗料のコーティングを有してよいことがさらに理解される。人である技術者の能力をはるかに超える車両コンポーネント表面に対して適用される一定の維持された圧力に部分的に起因して、本発明の方法は、人である技術者がかかる時間のほんのわずかで、業界において現在のところ用いられるロボットシステムよりも少ない時間で、所望の表面仕上げを達成することが可能である。本発明の方法の別の利点は、Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備された車両コンポーネント表面を達成するために、ＳＭＣまたは熱可塑性製剤に化学添加物を含める必要がないことである。その代わりに、本発明の方法により車両コンポーネント表面に適用される一定の維持された圧力は、Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備された表面を達成する。別の本発明の実施態様では、ベース３６に移動可能に取り付けられたロボットアーム３４にジンバル３０が取り付けられる。ロボットアーム３４は、圧力センサー３２と電子通信していることが理解される。ロボットアーム３４は、圧力センサー３２から受け取った微小圧力変動データに応答して自動的に調節することによって、研磨ディスク２８によって車両コンポーネント表面に適用される一定圧力を維持することがさらに理解される。ロボットアーム３４は、空気圧で調節可能であり得ることがさらに理解される。一部の発明の実施態様では、一定圧力は、ロボットアーム３４と流体連通していて圧力センサー３２と電子通信している空気ロジックコントローラー３８を用いて維持される。空気ロジックコントローラー３８は、ソースから高圧空気を受け取ることが理解される。空気ロジックコントローラー３８は、圧力センサー３２から受け取った微小圧力変動データに応答して、受け取った空気圧を自動的に低減または増大することがさらに理解される。空気圧に対する自動調節は、空気ロジックコントローラー３８が、ロボットアーム３４を介して、一定圧力が研磨ディスク２８によって車両コンポーネント表面に適用されるのを維持するのを可能にすることがさらに理解される。
【００１４】
図２は、本発明の一実施態様に係る、研磨ディスク２８が取り付けられた回転式プレート２２の斜視図である。車両コンポーネント表面と研磨ディスク２８の３６０度圧接が達成されることが理解される。３６０度圧接は、放射状プレート２２に取り付けられて研磨ディスク２８と接触する複数のフレキシブル部材４０を曲げることによって達成され得ることがさらに理解される。
【００１５】
本発明の自動研磨プロセスを始めるために、研磨機構１０の研磨ヘッド１２が、圧力センサー３２を有するジンバル３０に取り付けられる。ジンバル３０は、研磨機構１０に、少なくとも１つの軸に関する様々な動作を可能にさせることが理解される。ジンバル３０は、一定圧力が研磨ディスク２８によって車両コンポーネント表面に適用されるのも維持しながら、研磨機構が、車両コンポーネント表面の様々な輪郭に適合および順応するのを可能にすることがさらに理解される。圧力センサー３２は、研磨機構１０によって車両コンポーネント表面に適用される圧力の微小変動を検出する。圧力センサー３２は、検出された圧力変動データを、他の電子またはロボットデバイスにリアルタイムで電子的に通信することが理解される。これらの他の電子またはロボットデバイス、例えばロボットアーム３４は、ジンバル３０に離脱可能に取り付けられ得て、一定圧力が研磨機構１０によって車両コンポーネント表面に適用されるのを維持するために、圧力センサー３２から受け取った圧力変動データに応答して自動的に調節し得ることがさらに理解される。一部の発明の実施態様では、研磨機構１０によって車両コンポーネント表面に適用される維持された一定圧力は、本明細書において上記に説明したように、空気ロジックコントローラー３８を用いて達成される。
【００１６】
回転式モーター１６は、それから、電力供給されて、時計回りまたは反時計回りの方向の少なくとも１つで、ドライブシャフト１８、放射状プレート２２および研磨ディスク２８の回転を駆動する。回転式モーター１６は、非限定的例として、電力、バッテリ電源または圧縮空気を含む、一般に当技術分野で知られている多くの方法によって電力供給され得ることが理解される。回転式モーター１６に電力供給することは、２以上の独立に回転するドライブシャフト、放射状プレートおよび研磨ディスクの回転を駆動し得ることがさらに理解される。
【００１７】
電力供給された時点で、回転する研磨ディスク２８は、本明細書において上記に説明したように一定の維持された圧力で車両コンポーネント表面に移動可能に適用される。本明細書において上記に説明したように特定のグリット範囲を有する研磨紙から研磨ディスク２８が形成されることに部分的に起因して、研磨機構１０によって与えられる一定の維持された圧力とともに、自動研磨のための本発明の方法は、Ａクラス自動車ハイ表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備される車両コンポーネント表面上に仕上げを与えることが可能であることが理解される。この仕上げは、本発明の方法によって、業界において現在のところ用いられる研磨方法よりもはるかに少ない時間で達成されることがさらに理解される。本発明の方法は、車両コンポーネント表面が、３０秒〜２４０秒以内でＡクラス自動車ハイシーン表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備されるように、車両コンポーネント上に均一な表面仕上げを達成することが可能である。より好ましくは４５秒および１８０以内である。最も好ましくは６０秒および１２０秒以内である。Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備される車両コンポーネント上の表面仕上げは、ＳＭＣまたは熱可塑性製剤に添加物を含める必要なく、本発明の方法によって達成されることがさらに理解される。本発明の方法が行なわれた後の車両コンポーネント表面の最終的な見た目は、トップコーティングされたスチールに匹敵し得ることも理解される。本発明の自動研磨プロセスは、車両コンポーネント製剤中に添加物を含めない点で、現行の業界の慣例に勝る改善を表わし、現行の研磨方法は、車両コンポーネント表面上の欠陥および不均一性の除去が不十分である。結果として、塗料が不均一な基材に付着することが困難であるという事実に部分的に起因して、不十分な塗料付着が一般的な現象である。本発明の自動研磨プロセスは、車両コンポーネント製剤の中に添加物を含めるという費用がかかり時間を消費するステップを除去するだけでなく、車両コンポーネント表面への塗料付着を改善するより均一な車両コンポーネント表面仕上げも達成して、本発明の方法が、Ａクラス自動車ハイシーン表面仕上げに下塗りおよび塗装されるように準備される車両コンポーネント表面を達成するのを可能にする。
【００１８】
当業者が以前の詳細な説明および図面および特許請求の範囲から認識するように、改変および変更が、以下の特許請求の範囲において定義される本発明の範囲を逸脱せずに本発明の好ましい実施態様になされ得る。
【図１】
2019535538.tif 000003
【図２】
2019535538.tif 000004
【国際調査報告】
2019535538.tif 000005
2019535538.tif 000006