(57)【要約】【課題】加工部品を一様な加工条件で研磨加工し、研磨精度のバラツキを防ぐためのフレキシブル加工ヘッドユニットと、それを備えた研磨装置を提供する。【解決手段】フレキシブルに可動する研磨工具の回転軸を弾性部材によって保持し、加工部品に対する研磨工具の押圧を一様にする構造とする。【選択図】      図１
2004322219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転により加工部品の表面を研磨加工する装置の加工ヘッドにおいて、少なくとも以下の構成を具備したフレキシブル加工ヘッドユニット。
（１）研磨工具を先端に保持して高速回転する回転軸。
（２）前記回転軸をベアリングで支持する支持部材。
（３）前記支持部材を、前記回転軸の軸方向と直角に交わる平面上の全方向に可動可能に保持し、さらに平面上を可動可能な前記支持部材を一定位置に保持するための弾性部材を備えたガイド部材。
（４）前記回転軸を駆動するための動力源。
（５）前記回転軸と前記動力源を接続するフレキシブルシャフト。
【請求項２】
回転により加工部品の表面を研磨加工する研磨装置であって、前記フレキシブル加工ヘッドユニットを加工ヘッド部に備えた研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転により加工部品の表面を研磨加工するフレキシブル加工ヘッドユニット、及びそれを用いた研磨装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転駆動する研磨ツール（たとえばグラインダー）にて加工部品の表面の研磨加工を行う場合、従来は手動にて加工部品を研磨ツールに当接させるか、研磨ツールを加工部品に当接させる。作業員の手作業による研磨作業は、当接させる際の押圧の変化によって、研磨精度にバラツキが生じる。
【０００３】
加工部品の量が多く、そのすべてを一様に研磨加工させたい場合、装置によって研磨加工を自動で行うことが理想だが、研磨ツールを加工部品へ当接させる際の移動量と押圧の制御が困難である。
【０００４】
二次元的に作動体をフローティング支持して、姿勢制御の必要性を少なくして、高速作業を可能にし、かつ、一定ストローク内において、略一定の押しつけ力を得て、精度の高い加工が可能なフローティング式ツールが開発されている。
【０００５】
図４は自動機などを利用して研磨作業などを行う際に使用する従来技術によるフローティング式ツールの断面図である。作動体（グラインダー）３１、作動体の上部３１ａ、砥石３２、フランジ３５、３６、環状部３６ａ、枠体３７、枠体の下部３７ａ、スラスト玉軸受け３８、スラスト玉軸受け４１、ガイド部材４２、ガイド部材中央の穴４２ａ、ガイド部材上部外周の切欠４５、輪状の弾性体（エアーチューブ）４６、ケース４７、ケースの穴４７ａ、エアー供給部４８、段付き穴５１、スライドブッシュ５２、押圧子５３、大径部５３ａ、小径部５３ｂ、中径部５３ｃ、ストッパー部５４、渦巻きバネ５５、リング５６、５７、作動体のエアー供給部５９等で構成されている。
【０００６】
作動体３１をエアで作動して、砥石３２を図示しないワークに押しつけて加工すると、このとき、作動体３１はガイド部材４２及び枠体３７の下部３７ａにスラスト玉軸受け３８、４１を介して上下からＸ−Ｙ平面に沿って移動自由に支持されているので、一方向のフローティング方式のものに比べて、姿勢制御を一軸分省略して、ワークのプロフィールに沿って研磨作業を行うことができる。このとき作動体３１はＸ−Ｙ平面に沿ってフローティングされているので、Ｘ−Ｙ平面内の押しつけ方向の姿勢を制御する必要がなく、加工速度を早めることができる。また、このフローティング式ツールはワークに対する一定範囲の押し付けストローク内において略一定の押し付け力を得ることができるというものである。（詳細は特許文献１参照）
【０００７】
一方、加工工具と駆動装置とをフレキシブルシャフトで接続した産業用ロボットの加工ヘッドが開発されている。加工ヘッド部の重量を低減して、小型で加工精度を備える加工ヘッドにするものである。（例えば、特許文献２参照）
【０００８】
【特許文献１】
特開昭６２−２４９５９号公報（第２−３頁、図１）
【特許文献２】
特開平２−５３５３９号公報（第３−４頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１の構成によると、構成部品が多く構造が複雑で、装置が大型化また高価になる問題がある。またエアによる駆動のため圧空源が必要となる。
【００１０】
特許文献２の構成によると、加工工具を駆動する動力源が、加工ヘッドから分離した状態でフレキシブルシャフトにより接続されているため、ヘッドの可動範囲に制約があり、また可動速度も高速化には制限があり、フレキシブルシャフトにかかる負荷も大きい。
【００１１】
前記の問題点を解決し、大量の加工部品を装置によって自動で一様に研磨加工を可能とすることを鑑み、これを可能とする小型軽量の加工ヘッドユニットを考案し、該加工ヘッドを備えた小型の研磨装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、回転により加工部品の表面を研磨加工する装置の加工ヘッドにおいて、少なくとも以下の構成を具備したフレキシブル加工ヘッドユニットとする。
（１）研磨工具を先端に保持して高速回転する回転軸。
（２）前記回転軸をベアリングで支持する支持部材。
（３）前記支持部材を、前記回転軸の軸方向と直角に交わる平面上の全方向に可動可能に保持し、さらに平面上を可動可能な前記支持部材を一定位置に保持するための弾性部材を備えたガイド部材。
（４）前記回転軸を駆動するための動力源。
（５）前記回転軸と前記動力源を接続するフレキシブルシャフト。
【００１３】
前記フレキシブル加工ヘッドユニットを加工ヘッド部に備えた研磨装置とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明によるフレキシブル加工ヘッドユニットの一実施形態を示す構成図で一部断面図である。１は高速回転する回転軸で、その先端に研磨工具２（たとえば砥石）を保持している。３は回転軸１を支持している支持部材で、ベアリング４を介して回転軸１を支持している。支持部材３の外形は回転軸１と同軸の円筒形状とする。５、６は支持部材３を保持しているガイド部材と蓋部材で、低摩擦のスラストワッシャ７を介して、支持部材３を回転軸１の軸方向にガタなく挟み込むように保持している。支持部材３とそれに支持されている回転軸１は該軸方向と直角に交わる平面上を全方向に可動する。ガイド部材５の内径は支持部材３の外径と同軸の円筒形状であり、支持部材３との隙間の全周に低弾性力の弾性部材８（たとえばスポンジ状ゴム材）を備える。これにより、回転軸１は外力がかからない場合はガイド部材５の円筒形状の中心位置に保持されている。９は回転軸１に動力を伝達するフレキシブルシャフトであり、動力源１０（たとえばモーター）と接続している。１１は回転止めピンで、ガイド部材５が回転軸１と連れ回りするのを防いでいる。１２はガイド部材５と動力源１０を固定するアーム、１３はフレキシブルシャフト９と動力源１０の回転軸を固定するカップリングである。
【００１５】
次に動作を図２で説明する。図２は加工ヘッドを加工部品に当接させた状態を示す説明図で一部断面図である。研磨工具２を矢印１５の方向で本加工ヘッドユニットを移動させて加工部品１４に当接させる。研磨工具２と加工部品１４が接触する位置よりさらに移動を行うと、その移動量の分だけ矢印１５の反対方向１６の方向に、弾性部材８の弾性力に逆らいながら回転軸１が移動する。この際の弾性力が加工部品１４への研磨工具２の押圧となる。弾性部材８の弾性力を可変させたり、加工ヘッドの移動量を可変させることで加工部品１４への押圧を制御することが可能となる。
【００１６】
図３は本発明によるフレキシブル加工ヘッドユニットを加工ヘッドに備えた研磨装置の斜視図である。２１がフレキシブル加工ヘッドユニットである。２２は門型のＸ−Ｙ−Ｚ軸駆動ロボットで、２３は加工部品を設置する治具を設けたＹ軸テーブル、２４はＸ軸駆動ヘッドで２５はＺ軸駆動軸である。本実施形態の場合、加工部品２６は円筒形状をしており、その円筒内面を研磨するものとしている。Ｙ軸テーブル２３の治具に複数個設置した加工部品２６の中心位置に研磨工具を移動させてから、該加工部品の円筒内面に沿わせるように加工ヘッドを円周駆動させて内面を研磨する。これにより、ほぼ一様な押圧で内面を研磨することが可能となる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明により、大量の加工部品を研磨加工する場合でもすべて一様な加工条件で研磨が行えることで、研磨精度のバラツキが防げる。また装置化することで加工に関わる人件費を抑えることができ、部品単価の低減にも寄与する。
【００１８】
本発明の別の効果として、Ｘ−Ｙ−Ｚ駆動ロボットを使用する研磨装置とする場合、本フレキシブル加工ヘッドユニットを使用することで、高精度のロボットを使用する必要がないため、装置のコストを低減することが出来る。また、高精度のティーチング作業が不要なため、工数削減にも寄与する。
【００１９】
本発明の別の効果として、構成部品が少なく構造も単純で、また主に汎用部材を使用していることで、小型で安価なフレキシブル加工ヘッドユニットとなり、結果として小型軽量で安価な研磨装置を提供することが可能となる。
【００２０】
本発明の別の効果として、加工工具の動力源が加工ヘッドに取付されていることで、ヘッドの可動範囲はロボットの可動範囲の中で無限となり、また高速移動が可能となり、またフレキシブルシャフトのたわみ量がわずかのため長寿命な装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のフレキシブル加工ヘッドユニットの実施の一形態を示す構成図で一部断面図
【図２】加工ヘッドを加工部品に当接させた状態を示す説明図で一部断面図
【図３】本発明のフレキシブル加工ヘッドユニットを加工ヘッドに備えた研磨装置の斜視図
【図４】従来技術によるフローティング式ツールの断面図
【符号の説明】
１    回転軸
２    研磨工具
３    支持部材
４    ベアリング
５    ガイド部材
６    蓋部材
７    スラストワッシャ
８    弾性部材
９    フレキシブルシャフト
１０    動力源
１１    回転止めピン
１２    アーム
１３    カップリング
１４    加工部品
１５    矢印
１６    矢印
２１    フレキシブル加工ヘッドユニット
２２    Ｘ−Ｙ駆動ロボット
２３    Ｙ軸テーブル
２４    Ｘ軸駆動ヘッド
２５    Ｚ軸駆動軸
２６    加工部品
３１    作動体
３１ａ  作動体の上部
３２    砥石
３５    フランジ
３６    フランジ
３６ａ  環状部
３７    枠体
３７ａ  枠体の下部
３８    スラスト玉軸受け
４１    スラスト玉軸受け
４２    ガイド部材
４２ａ  ガイド部材中央の穴
４５    ガイド部材上部外周の切欠
４６    輪状の弾性体
４７    ケース
４７ａ  ケースの穴
４８    エアー供給部
５１    段付き穴
５２    スライドブッシュ
５３    押圧子
５３ａ  大径部
５３ｂ  小径部
５３ｃ  中径部
５４    ストッパー部
５５    渦巻きバネ部
５６    リング
５７    リング
５９    作動体のエアー供給部
【図１】
2004322219.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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