(57)【要約】【課題】緩衝装置を備えないロボットアームでも、多様な製品に対応でき、長時間運用可能で、かつ、ロボットアームへの負荷が少ないクッションパッド及びそれを用いたロボットアームを提供する。【解決手段】被研磨体Ｓの研磨に用いられるクッションパッド１０は、異なる硬度を持つ複数のパッド１１，１２を複層的に備え、複数のパッド１１，１２が、駆動側に位置する第１パッド１１と、第１パッド１１の研磨側に着脱可能に取り付けられる第２パッド１２であって、その研磨側に貼着された研磨材１２２を有する第２パッド１２と、を含み、第２パッド１２が第１パッド１１よりも軟らかい硬度を有する。【選択図】図３
2018001328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨体の研磨に用いられるクッションパッドであって、
異なる硬度を持つ複数のパッドを複層的に備え、
前記複数のパッドが、
駆動側に位置する第１パッドと、
前記第１パッドの研磨側に着脱可能に取り付けられる第２パッドであって、その研磨側に貼着された研磨材を有する前記第２パッドと、を含み、
前記第２パッドが前記第１パッドよりも軟らかい硬度を有する、ことを特徴とするクッションパッド。
【請求項２】
前記第１パッドがその研磨側に貼着された第１下面ファスナを有し、
前記第２パッドがその駆動側に貼着された第２上面ファスナを有し、
前記第２上面ファスナが前記第１下面ファスナと係合されることにより、前記第２パッドが前記第１パッドに取り付けられる、ことを特徴とする請求項１に記載のクッションパッド。
【請求項３】
前記複数のパッドが、前記第１パッドと前記第２パッドの間に着脱可能に取り付けられる第３パッドをさらに含み、
前記第３パッドが前記第１パッドより軟らかくかつ前記第２パッドより硬い硬度を有する、ことを特徴とする請求項１に記載のクッションパッド。
【請求項４】
前記第２パッドが３ｍｍ〜１０ｍｍの厚みを有することを特徴とする請求項１に記載のクッションパッド。
【請求項５】
前記第１パッドと前記第２パッドを含め、５ｍｍ〜２０ｍｍの総厚を有することを特徴とする請求項１に記載のクッションパッド。
【請求項６】
前記第１パッドが硬度として国際単位系ＳＩによる負荷圧力８０００Ｐａ〜２８０００Ｐａを有し、前記第２パッドが同じく負荷圧力１４００Ｐａ〜２１０００Ｐａを有することを特徴とする請求項１に記載のクッションパッド。
【請求項７】
被研磨体の研磨に用いられるロボットアームであって、
アームと、
前記アームの先端に取り付けられた研磨部と、
前記研磨部の先端に設けられた回転子と、
前記回転子に直接的又は間接的に取り付けられたクッションパッドと、を備え、
前記クッションパッドが、異なる硬度を持つ複数のパッドを複層的に備え、
前記複数のパッドが、
駆動側に位置する第１パッドと、
前記第１パッドの研磨側に着脱可能に取り付けられた第２パッドであって、その研磨側に貼着された研磨材を有する前記第２パッドと、を含み、
前記第２パッドが前記第１パッドよりも軟らかい硬度を有する、ことを特徴とするロボットアーム。
【請求項８】
前記第１パッドが中間部材を介して前記回転子に間接的に取り付けられていることを特徴とする請求項７に記載のロボットアーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被研磨体の研磨に用いられるクッションパッド及びそれを用いたロボットアームに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、種々の中間製品を研削、研磨して、最終製品を得るための研削装置、研磨装置が知られている（例えば、研削装置について特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１は、鋳造部品など、任意の３次元曲面形状をした加工対象表面を、研削ロボットで自動的に研削・研磨を行うことを課題として、マスターアームからの位置及び姿勢情報に基づき研削ロボットをスレーブとして追従動作制御し、ロボットアームの先端と研削工具との間に、工具押しつけ方向に変位可能で、加工物表面の凹凸に追従可能な緩衝装置を設け、制御装置は教示機能を具備し、自動的に研削される面積を、加工物の任意の３次元曲面上の複数点の工具位置・姿勢教示することにより指定し、同点を結ぶ多角形内の工具経路の位置・姿勢を内挿演算し、演算された工具経路に従って工具位置・姿勢を再生移動可能とした研削装置を開示している。
【０００４】
しかしながら、図５に示すように、ロボットアーム２４’の先端に取り付けられた研磨部２５’と研削工具１０’との間に、工具押しつけ方向に変位可能で、被研削体Ｓ’の表面の凹凸に追従可能な緩衝装置Ｄ（ダンパ）を設けた構成では、個々の被研削体Ｓ’の形態に合わせた緩衝装置Ｄの細かい調整が必要であり、多様な凹凸のある製品の研磨や、長時間の運用に向いていないという問題があった。また、装置が大きくなるためロボットアーム２４’への負荷も大きいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２１４６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、緩衝装置を備えないロボットアームでも、多様な製品に対応でき、長時間運用可能で、かつ、ロボットアームへの負荷が少ないクッションパッド及びそれを用いたロボットアームを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の構成によって把握される。
（１）本発明の第１の観点は、被研磨体の研磨に用いられるクッションパッドであって、異なる硬度を持つ複数のパッドを複層的に備え、前記複数のパッドが、駆動側に位置する第１パッドと、前記第１パッドの研磨側に着脱可能に取り付けられる第２パッドであって、その研磨側に貼着された研磨材を有する前記第２パッドと、を含み、前記第２パッドが前記第１パッドよりも軟らかい硬度を有する、ことを特徴とする。
【０００８】
（２）上記（１）の構成において、前記第１パッドがその研磨側に貼着された第１下面ファスナを有し、前記第２パッドがその駆動側に貼着された第２上面ファスナを有し、前記第２上面ファスナが前記第１下面ファスナと係合されることにより、前記第２パッドが前記第１パッドに取り付けられる。
【０００９】
（３）上記（１）の構成において、前記複数のパッドが、前記第１パッドと前記第２パッドの間に着脱可能に取り付けられる第３パッドをさらに含み、前記第３パッドが前記第１パッドより軟らかくかつ前記第２パッドより硬い硬度を有する。
【００１０】
（４）上記（１）の構成において、前記第２パッドが３ｍｍ〜１０ｍｍの厚みを有する。
【００１１】
（５）上記（１）の構成において、前記第１パッドと前記第２パッドを含め、５ｍｍ〜２０ｍｍの総厚を有する。
【００１２】
（６）上記（１）の構成において、前記第１パッドが硬度として国際単位系ＳＩによる負荷圧力８０００Ｐａ〜２８０００Ｐａを有し、前記第２パッドが同じく負荷圧力１４００Ｐａ〜２１０００Ｐａを有する。
【００１３】
（７）本発明の第２の観点は、被研磨体の研磨に用いられるロボットアームであって、アームと、前記アームの先端に取り付けられた研磨部と、前記研磨部の先端に設けられた回転子と、前記回転子に直接的又は間接的に取り付けられたクッションパッドと、を備え、前記クッションパッドが、異なる硬度を持つ複数のパッドを複層的に備え、前記複数のパッドが、駆動側に位置する第１パッドと、前記第１パッドの研磨側に着脱可能に取り付けられた第２パッドであって、その研磨側に貼着された研磨材を有する前記第２パッドと、を含み、前記第２パッドが前記第１パッドよりも軟らかい硬度を有する、ことを特徴とする。
【００１４】
（８）上記（７）の構成において、前記第１パッドが中間部材を介して前記回転子に間接的に取り付けられている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、緩衝装置を備えないロボットアームでも、多様な製品に対応でき、長時間運用可能で、かつ、ロボットアームへの負荷が少ないクッションパッド及びそれを用いたロボットアームを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態に係る研磨用のロボットアームが被研磨体を研磨する一状況を説明する図である。
【図２】本実施形態に係る研磨用のロボットアームが被研磨体を研磨する他の状況を説明する図である。
【図３】本実施形態に係る研磨用のクッションパッドの一例を説明する図である。
【図４】本実施形態に係る研磨用のクッションパッドの他の例を説明する図である。
【図５】従来の研磨用のロボットアームを説明する図である。
【図６】研磨用のクッションパッドに圧力測定について、厚み測定を説明する図である。
【図７】同じく、研磨用のクッションパッドの圧力測定について、負荷測定を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。
【００１８】
本実施形態は、被研磨体Ｓの研磨に用いられるクッションパッド１０及びそれを用いたロボットアーム２０である。以下、各別に説明する。
【００１９】
（ロボットアーム）
まず、ロボットアーム２０について、図１及び図２を用いて説明する。図１に示すように、ロボットアーム２０は、基台２１と、回転台座２２と、モータ部２３と、アーム２４と、研磨部２５と、クッションパッド１０と、を備えている。アーム２４には、制御等に必要なケーブル２６が設けられている。
【００２０】
回転台座２２が基台２１の上に固定されており、回転台座２２の上には、モータ部２３が回動可能に取り付けられている。モータ部２３からはアーム２４が延在しており、アーム２４は、モータ部２３に対し軸支されている第１アーム部２４１と、第１アーム部２４１に軸支されている第２アーム部２４２と、第２アーム部２４２に軸支されている第３アーム部２４３から構成されている。第３アーム部２４３は、その先端側が回転可能に構成されている。第３アーム部２４３の先端には研磨部２５が軸支されており、被研磨体Ｓの形状や材質などに応じて設定されたプログラムによって、モータ部２３、アーム２４、研磨部２５は動作する。
【００２１】
図１及び図２では、被研磨体Ｓが樹脂で成形された自動車用のスポイラーの場合を図示している。図１は、スポイラーの直線状の中央部を研磨しているところを、図２はスポイラーの複雑な凹凸形状の端部ＳＥを研磨しているところを示している。スポイラーは、その用途から、空気力学の観点に加えて意匠的な観点からデザインされる。特に、端部ＳＥは、スポイラーの特徴を表す場合が多く、自動車のユーザの注目を集める部位である。したがって、図示されているように、スポイラーの端部ＳＥの形状は複雑な輪郭を有する場合が多く、その研磨に際しては、当該形状によく追従するよう細心の注意が求められる。
【００２２】
研磨部２５は、アーム２４（第３アーム部２４３）に軸支されている支持部２５１と、支持部２５１の先端に回転可能に取り付けられた回転子２５２と、回転子２５２に着脱可能に取り付けられたクッションパッド１０と、を備えている。研磨部２５については、詳しくは項をあらためて、クッションパッド１０とともに説明する。
【００２３】
なお、本実施形態においては、クッションパッド１０を取り付けられるロボットアーム２０であれば、図示されたものに限られる必要はない。例えば、図１及び図２では、ロボットアーム２０として、基台２１が床に載置される床置きタイプを図示しているが、そのほかにも、卓上タイプや、架設された梁に吊下げられる吊下げタイプのものであってもよい。また、アーム２４の態様についても、３本のアーム部に代えて２本のアーム部によって構成されていてもよい。
【００２４】
（クッションパッド）
次に、クッションパッド１０について、図３及び図４を用いて説明する。被研磨体Ｓの研磨に用いられるクッションパッド１０は、異なる硬度を持つ複数のパッドを複層的に備えており、図３は、２つのパッド１１，１２による２層の例を、図４は、３つのパッド１１，１２，１３による３層の例をそれぞれ示している。
【００２５】
まず、図３を参照して２層の例を説明する。クッションパッド１０は、研磨部２５の支持部２５１の側（駆動側）に位置する第１パッド１１と、第１パッド１１の被研磨体Ｓの側（研磨側）に着脱可能に取り付けられた第２パッド１２を含んでいる。
【００２６】
第１パッド１１は、第１パッド本体１１０と、その駆動側に貼着されたループ状の第１上面ファスナ１１１と、その研磨側に貼着されたフック状の第１下面ファスナ１１２とを有している。第１パッド１１は、第１上面ファスナ１１１を介して、研磨部２５の支持部２５１に設けられている回転子２５２に対し直接的に又は中間部材２５３を介して間接的に、着脱可能に取り付けられる。回転子２５２又は中間部材２５３の研磨側にはフック状の下面ファスナ（不図示）が設けられており、第１上面ファスナ１１１はその下面ファスナと係合する。
【００２７】
第２パッド１２は、第２パッド本体１２０と、その駆動側に貼着されたループ状の第２上面ファスナ１２１と、その研磨側に貼着された研磨紙１２２（研磨材は研磨紙以外の態様のものであってもよい。）とを有している。第２パッド１２は、第２上面ファスナ１２１が第１下面ファスナ１１２に係合することにより第１パッド１１に着脱可能に取り付けられる。
【００２８】
第１パッド１１と第２パッド１２とは、異なる硬度を有しており、第２パッド１２は、第１パッド１１よりも軟らかい硬度を有する。ここで、第１パッド１１及び第２パッド１２の硬度については、詳しくは実施例として後述するように、フォースゲージを用いて４枚重ねにしたそれぞれのパッドを３ｍｍ変位させる際に必要な負荷圧力として定義する。
【００２９】
この場合、第１パッド１１は、８０００Ｐａ〜２８０００Ｐａとすることが好ましく、第２パッド１２は、１４００Ｐａ〜２１０００Ｐａとすることが好ましい。そして、第１パッド１１の負荷圧力が第２パッド１２の負荷圧力より必ず大きくなるように組み合わせる。第１パッド１１については、８０００Ｐａを下回ると、回転時の遠心力により第２パッド１２とともに歪んでしまう一方、２８０００Ｐａを上回ると、硬すぎて被研磨体Ｓに対する緩衝性が低下する。第２パッド１２については、１４００Ｐａを下回ると、回転時の遠心力により被研磨体Ｓから離間しやすくなってしまう。また、被研磨体Ｓと研磨材１２２との摩擦力に負けて、第２パッド１２が捻じれて歪んでしまい、研磨精度が著しく低下する。一方、２１０００Ｐａを上回ると、第２パッド１２に反発力が発生してしまい、被研磨体Ｓに密着しづらくなってしまう。
【００３０】
研磨紙１２２を有する第２パッド１２は、被研磨体Ｓの形状に追従するため軟らかい材質（スポンジ状）で構成されているが、回転子２５２又は中間部材２５３に取り付けた状態で回転させると、第２パッド１２が遠心力で扁平となって被研磨体Ｓから離間してしまうことがある。そこで、回転子２５２又は中間部材２５３と第２パッド１２の間に、硬度の硬い第１パッド１１を挟むことにより、第２パッド１２が遠心力で扁平となって被研磨体Ｓから離間してしまうことを防止することができることを本発明者は見出した。
【００３１】
例えばクッションパッド１０を、第２パッド１２のみで構成した場合、遠心力による厚みの減少幅はその元の厚さに依存するため、第２パッド１２が厚ければその分、回転時の厚みの減少幅は大きくなる。それにより、ロボットアーム２０の位置について、停止時すなわち研磨作業開始前に第２パッド１２の研磨紙１２２を被研磨体Ｓに位置合わせした時と、回転時すなわち研磨作業開始後に第２パッド１２を回転させた時とで、距離差（研磨部２５と被研磨体Ｓとの間）が出てしまう。そして、この距離差を、ロボットアーム２０を制御することによって対応することは、個々の被研磨体Ｓの微妙な寸法の相違に即応しなければならない製造ラインにおいては、大量生産の点も考慮すると、現実的でない。
【００３２】
また、薄く軟らかい第２パッド１２のみでは、クッション機能を十分に果たせず、被研磨体Ｓの細かい凹凸に対応できなくなる。
【００３３】
これに対して、前述したとおり、第２パッド１２の上に遠心力で変形しにくい硬い第１パッド１１を設け、被研磨体Ｓからみて、クッションパッド１０を軟・硬の２層とすることにより、研磨部２５が回転してもほとんど第２パッド１２の厚みが変化せず、被研磨体Ｓへの追従性が高いクッションパッド１０及びそれを用いたロボットアーム２０を実現することができる。これは、硬い第１パッド１１を軟らかい第２パッド１２の駆動側に設けることにより、第１パッド１１が第２パッド１２にかかる遠心力をある程度吸収するからであると考えられる。ここで、被研磨体Ｓへの追従性等の観点から、第２パッド１１の厚みは３〜１０ｍｍ、第１パッド１１と第２パッド１２を含むクッションパッド１０の総厚は５〜２０ｍｍが望ましい。
【００３４】
次に、図４を参照して３層の例を説明する。クッションパッド１０は、研磨部２５の支持部２５１の駆動側に位置する第１パッド１１と、第１パッド１１の研磨側に着脱可能に取り付けられた第３パッド１３と、第３パッド１３の研磨側に着脱可能に取り付けられた第２パッド１２を含んでいる。
【００３５】
第３パッド１３は、第３パッド本体１３０と、その駆動側に貼着されたループ状の第３上面ファスナ１３１と、その研磨側に貼着されたフック状の第３下面ファスナ１３２とを有している。第３パッド１３は、第３上面ファスナ１３１が第１パッド１１の第１下面ファスナ１１２に係合することにより第１パッド１１に着脱可能に取り付けられ、第３下面ファスナ１３２が第２パッド１２の第２上面ファスナ１２１に係合することにより第２パッド１２に着脱可能に取り付けられる。第３パッド１３は、第１パッド１１より軟らかく、かつ、第２パッド１２より硬い硬度を有する。
【００３６】
第１パッド１１と第２パッド１２の間に第３パッド１３を挟み、被研磨体Ｓからみて、クッションパッド１０を軟・中・硬の３層とすることにより、クッションパッド１０の被研磨体Ｓへの追従性を、より一層、向上させることができる。もちろん、複層の数は、２層や３層に限られるものではなく、硬度の順を被研磨体Ｓからみて「軟質⇒硬質」とすれば、４層以上としてもよい。
【００３７】
（実施形態の効果）
上記のような構成としたことにより、本実施形態は、次のような効果を奏する。
（１）クッションパッド１０が緩衝装置（ダンパ、サスペンション）の役割を果たすので、機械的な緩衝装置がなくても、被研磨体Ｓへの追従性を高めることができる。ひいては、被研磨体Ｓに余計なバリを残さず、かつ、滑らかに仕上げることができる。
（２）従来よりも研磨部２５を小型化・軽量化できるので、ロボットアーム２０への負荷を軽減することができる。
（３）クッションパッド１０の構造が簡易であるため、分解・部品交換等が容易である。
（４）緩衝装置を設ける場合に起こりうる、ロボットアーム２０の研磨部２５を被研磨体Ｓへ初当てしたときの衝撃を失くすことができる。
【００３８】
（実施例）
実施例として、８種類のパッドを用いて第１パッド１１及び第２パッド１２の負荷圧力を以下の手順（１）〜（５）で測定した。
（１）第１パッド１１又は第２パッド１２を４分割して重ねた。
（２）重ねた第１パッド１１又は第２パッド１２の上にガラスシャーレ３０を置き、ガラスシャーレ３０以外の負荷が無い状態でハイトゲージ３１を用いて厚みを測定した（図６参照）。なお、ガラスシャーレ３０は、直径約１６０ｍｍ、重量５６ｇのものを用いた。
（３）次に、フォースゲージ３２でガラスシャーレ３０上部に荷重をかけ、厚みが３ｍｍ変位した時の負荷値を測定した（図７参照）。
（４）上記（３）の試験を３回行い、各々の負荷値（Ｎ：ニュートン）の平均を記録した。
（５）第１パッド１１又は第２パッド１２の断面積を測定し、負荷値から圧力（Ｐａ：パスカル）を算出した。
【００３９】
ここで、ハイトゲージ３１としては、株式会社ミツトヨ製ハイトゲージ（型式：５１４シリーズ標準ハイトゲージ  ＨＳ−６０）を用い、フォースゲージ３２としては、日本電産シンポ株式会社製デジタルフォースゲージ（型式：レオテスター  ＦＧＲＴ−１０）を用いた。上記（１）〜（５）によって測定された第２パッド１２の負荷圧力と、第２パッド１２としての使用適否について、その結果を表１に示す。なお、表１において、「無負荷時厚み」、「負荷時厚み」及び「厚み変位量」は４分割されたパッドを４枚重ねにしたときの数値を、「測定時断面積」は４分割された１片の断面積を、「パッド直径」は４分割する前のパッドの直径を、それぞれ表している。
【００４０】
【表１】
2018001328.tif 000003
【００４１】
第１パッド１１について、比較例Ａ１〜Ａ４では、回転時の遠心力により第２パッド１２とともに歪んでしまった。他方、比較例Ａ５では、硬すぎて被研磨体Ｓに対する緩衝性が低下した。これらに対し、実施例Ａ１〜Ａ３（負荷圧力：８０００Ｐａ〜２８０００Ｐａ）では、このような不都合を生じることなく、緩衝の機能を維持しつつ、第２パッド１２の歪みを抑えて追従性の高い研磨が可能であった。
【００４２】
第２パッド１２について、比較例Ｂ１及びＢ２では、第２パッド１２が回転する遠心力により研磨面が上昇し、研磨のティーチングが困難になった。また、被研磨体Ｓと接触した際に生じる回転方向のせん断力の影響で研磨が不安定になった。他方、比較例Ｂ３及びＢ４では、被研磨体Ｓの表面に研磨面が追従しなくなった。さらには、押当てが強くなりすぎて回転（研磨）が不安定になった。これらに対し、実施例Ｂ１〜Ｂ４（負荷圧力：１４００Ｐａ〜２１０００Ｐａ）では、このような不都合を生じることなく、追従性の高い研磨が可能であった。
【００４３】
以上、実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。なお、本実施形態は、被研磨体Ｓがブロー成形による成形品であっても射出成形による成形品であっても適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１０…クッションパッド
１１…第１パッド
１１０…第１パッド本体
１１１…第１上面ファスナ
１１２…第１下面ファスナ
１２…第２パッド
１２０…第２パッド本体
１２１…第２上面ファスナ
１２２…研磨紙（研磨材）
１３…第３パッド
１３０…第３パッド本体
１３１…第３上面ファスナ
１３２…第３下面ファスナ
２０…ロボットアーム
２１…基台
２２…回転台座
２３…モータ部
２４…アーム
２５…研磨部
２５１…支持部
２５２…回転子
２５３…中間部材
３０…ガラスシャーレ
３１…ハイトゲージ
３２…フォースゲージ
【図１】
2018001328.tif 000004
【図２】
2018001328.tif 000005
【図３】
2018001328.tif 000006
【図４】
2018001328.tif 000007
【図５】
2018001328.tif 000008
【図６】
2018001328.tif 000009
【図７】
2018001328.tif 000010