(57)【要約】【課題】作業者の負担軽減を図る。【解決手段】研磨装置Ａは、ワークＷに対して上から当接することでそのワークＷを研磨するバフ１１（回転工具）と、バフ１１に対しワークＷへの当接状態を保つための押圧力を付与する電動アクチュエータ２０（押圧手段２７）と、バフ１１の上下方向の位置を検出して位置検出信号２８Ｓを出力する電動アクチュエータ２０（位置検出手段２８）と、バフ１１をその重量に応じた力で支持するための流体圧シリンダ３０と、電動アクチュエータ２０からの位置検出信号２８Ｓに基づき、流体圧シリンダ３０に付与される流体圧を調節する電空レギュレータ３４とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して上方又は下方から当接することで、そのワークを研磨する回転工具と、
前記回転工具に対しワークへの当接状態を保つための押圧力を付与する押圧手段と、
前記回転工具の上下方向の位置を検出して位置検出信号を出力する位置検出手段と、
前記回転工具をその重量に応じた力で支持するための流体圧シリンダと、
前記位置検出手段からの位置検出信号に基づき、前記流体圧シリンダに付与される流体圧を調節する電空レギュレータとを備えていることを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
前記押圧手段としての機能と前記位置検出手段としての機能とを兼ね備えた電動アクチュエータが設けられていることを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、回転工具の外周をワークに接触させて研磨を行う装置が開示されている。この装置では、回転工具の重量を流体圧シリンダで支持しているとともに、この流体圧シリンダが、回転工具からワークに対して研磨に必要な押圧力を付与している。そして、流体圧シリンダに付与する流体圧は、レギュレータで調整されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２９６９１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の装置では、回転工具が摩耗して重量が軽くなると、流体圧シリンダによる支持力が回転工具の重量に比べて相対的に大きくなるため、回転工具の重量と流体圧シリンダの支持力との重量バランスが崩れてしまう。したがって、例えば、回転工具がワークに対して上から当接している場合には、ワークに対する回転工具の押圧力が不足して、研磨効率が低下する虞がある。また、最悪の場合は、回転工具がワークと接触しなくなって研磨不能となる。そのため、従来では、定期的に作業者が手作業によりレギュレータを操作し、流体圧シリンダに付与する流体圧を調整することにより、回転工具をその重量に応じた適正な力で支持する状態を保つ必要があった。しかし、このレギュレータを手作業で調整する作業は、感覚的な調節となるため、作業者によりばらつきが生じ、非熟練者にとっては作業負担が大きい。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、作業者の負担軽減を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、ワークに対して上方又は下方から当接することで、そのワークを研磨する回転工具と、前記回転工具に対しワークへの当接状態を保つための押圧力を付与する押圧手段と、前記回転工具の上下方向の位置を検出して位置検出信号を出力する位置検出手段と、前記回転工具をその重量に応じた力で支持するための流体圧シリンダと、前記位置検出手段からの位置検出信号に基づき、前記流体圧シリンダに付与される流体圧を調節する電空レギュレータとを備えているところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記押圧手段としての機能と前記位置検出手段としての機能とを兼ね備えた電動アクチュエータが設けられているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【０００７】
＜請求項１の発明＞
回転工具が摩耗してその重量が軽くなると、回転工具の外径も小さくなるので、回転工具の回転中心の位置がワークに接近することになる。この回転工具の位置ずれの情報は、位置検出手段から位置検出信号として電空レギュレータへ出力され、電空レギュレータは、位置検出信号に基づいて流体圧シリンダへの流体圧を調節する。これにより、流体圧シリンダは、回転工具をその重量に応じた適正な力で支持する。本発明によれば、手作業による調整作業を行わなくても、回転工具をその重量に応じた適正な力で支持する状態を維持することができるので、作業者の負担が軽くて済む。
【０００８】
＜請求項２の発明＞
押圧手段と位置検出手段を電動アクチュエータが兼ねるようにしたので、押圧手段と位置検出手段を、互いに別々の専用機器とした場合に比べると、部品点数が少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の研磨装置の正面図
【図２】電動アクチュエータの構成をあらわすブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施形態１＞
以下、本発明を具体化した実施形態１を図１及び図２を参照して説明する。本実施形態の研磨装置Ａは、バフ１１（本発明の構成要件である回転工具）の外周をワークＷに対し上方から当接させることで、ワークＷを研磨するものであり、研磨ユニット１０と、電動アクチュエータ２０（本発明の構成要件である押圧手段２７であり、位置検出手段２８）と、流体圧シリンダ３０と、シーケンサ３３と、電空レギュレータ３４とを備えている。
【００１１】
研磨ユニット１０は、バフ１１と、スピンドルユニット１２と、スピンドルユニット１２に取り付けた研磨用モータ１３とを備えて構成されている。研磨用モータ１３の水平な駆動軸１４には、バフ１１が一体回転するように固着されている。スピンドルユニット１２は、上下方向（ワークＷに対するバフ１１の接近・離間方向と略平行な方向）のガイドレール１５に摺動可能に嵌合され、バフ１１を含む研磨ユニット１０の全体が、上下方向へスライド可能となっている。
【００１２】
図２に示すように、電動アクチュエータ２０は、機能的には、バフ１１に対しワークＷへの当接状態を保つための押圧力を付与する押圧手段２７と、バフ１１の上下方向の位置を検出して位置検出信号２８Ｓを出力する位置検出手段２８とを兼ね備えている。電動アクチュエータ２０は、構造的には、ボディ２１内に収容した周知形態のステッピングモータ２２と、図１に示すように下端部をボディ２１から下方へ突出させた進退ロッド２３と、ボディ２１内に収容され、ステッピングモータ２２の回転運動を進退ロッド２３の上下方向の直線進退運動に変換する周知形態のボールネジ機構２４と、ボディ２１内に収容され、ステッピングモータ２２の回転角度を検出する周知形態のエンコーダ２５とを備えている。エンコーダ２５からは、バフ１１の上下方向の位置情報としての位置検出信号２８Ｓが出力される。図１に示すように、進退ロッド２３の下端は、研磨ユニット１０のスピンドルユニット１２に一体的に結合されているので、進退ロッド２３とバフ１１の回転中心（駆動軸１４）とが一体となって上下方向へ変位する。
【００１３】
ボディ２１内には、スピンドルユニット１２側から進退ロッド２３に付与される上向きの力（バフ１１がワークＷを上から押圧することによるワークＷ側からの反力）を検出して荷重検出信号２９Ｓを出力する荷重検出手段２９として、周知形態のロードセル２６が設けられている。ロードセル２６から出力された荷重検出信号２９Ｓに基づいてステッピングモータ２２の回転が制御されることにより、ワークＷに対するバフ１１の押圧力が、常に、一定の値に維持される。つまり、このロードセル２６、上記ステッピングモータ２２、進退ロッド２３、及びボールネジ機構２４は、押圧手段２７としての機能を発揮する。また、このロードセル２６から出力された荷重検出信号２９Ｓは、シーケンサ３３にも入力される。入力された荷重検出信号２９Ｓが基準値の範囲を超えない場合は、シーケンサ３３は荷重検出信号２９Ｓに基づく制御は行わないが、入力された荷重検出信号２９Ｓが基準値の範囲を超えると、シーケンサ３３は、この荷重検出信号２９Ｓに基づき、電空レギュレータ３４に対して制御信号３３Ｓを出力する。
【００１４】
また、ステッピングモータ２２と進退ロッド２３とエンコーダ２５は、上記位置検出手段２８としての機能を発揮する。この位置検出手段２８は、ワークＷを基準とするバフ１１の上下方向の位置（例えば、バフ１１が固着されている駆動軸１４の高さ）を検出する。押圧手段２７により、研磨中のバフ１１は、ワークＷに対して所定の圧力で上から当接する状態に維持されるため、バフ１１の摩耗が進んでバフ１１の外径が小さくなっていくと、ワークＷに当接している状態のバフ１１の高さが次第に低くなる。位置検出手段２８は、このバフ１１の摩耗の伴う研磨位置の低下を検出する。
【００１５】
図１に示すように、流体圧シリンダ３０は、シリンダ本体３１内に周知形態のピストン（図示省略）を収容し、このピストンに固着したピストンロッド３２をシリンダ本体３１から下方へ突出させたものである。シリンダ本体３１内は、ピストンによって上部室（図示省略）と下部室（図示省略）とに区画され、上部室には、電空レギュレータ３４を介してコンプレッサ３５が接続され、下部室には、定圧用レギュレータ３６を介してコンプレッサ３５が接続されている。ピストンロッド３２は、電空レギュレータ３４を介して上部室に供給された加圧エアによって下向きの流体圧を付与されるとともに、定圧用レギュレータ３６を介して下部室に供給された加圧エアによって上向きの流体圧を付与される。
【００１６】
ピストンロッド３２の下端は、研磨ユニット１０のスピンドルユニット１２に対して一体的に上下動するように結合され、流体圧シリンダ３０は、バフ１１を含む研磨ユニット１０を吊り下げ状態で支持している。ピストンロッド３２とバフ１１の回転中心（駆動軸１４）とは、一体となって上下方向へ変位するようになっている。流体圧シリンダ３０のピストンロッド３２は研磨ユニット１０に対して上向きの力を付与するのであるが、このピストンロッド３２の上向きの力は、研磨ユニット１０の総重量と同じ力である。したがって、流体圧シリンダ３０による支持力と研磨ユニット１０の重量とは、重量バランスが保たれ、研磨ユニット１０の重量が見かけ上、ゼロとなる。したがって、流体圧シリンダ３０の支持力が研磨ユニット１０（バフ１１）の重量に対して適正な値であれば、研磨時のワークＷに対するバフ１１の押圧力は、流体圧シリンダ３０の流体圧による影響は受けず、電動アクチュエータ２０からの押圧作用のみに依存することになる。
【００１７】
本実施形態では、下部室に供給される加圧エアの流体圧は、常に、一定とされるのに対し、上部室に供給される加圧エアの流体圧は、電空レギュレータ３４によって加減調節されるようになっている。この電空レギュレータ３４の調節は、電動アクチュエータ２０から出力される位置検出信号２８Ｓに基づいて行われる。電動アクチュエータ２０から出力された位置検出信号２８Ｓはシーケンサ３３に入力される。シーケンサ３３では、入力された位置検出信号２８Ｓを基準値と比較し、電空レギュレータ３４を制御するための制御信号３３Ｓを出力する。この制御信号３３Ｓに基づいて電空レギュレータ３４が制御されると、流体圧シリンダ３０の上部室内の圧力が、研磨ユニット１０（バフ１１）の重量に対して適正な値に保たれる。
【００１８】
次に、ワークＷの外周の被研磨面が真円形である場合の作用を説明する。バフ１１の摩耗が進むのに伴い、バフ１１の重量（即ち、研磨ユニット１０の重量）が軽くなっていくとともに、バフ１１の外径が小さくなっていく。バフ１１の外径が小さくなると、バフ１１の回転中心がワークＷに接近して低い位置へ変位するので、この位置情報は、電動アクチュエータ２０からシーケンサ３３へ位置検出信号２８Ｓとして入力される。すると、シーケンサ３３からの制御信号３３Ｓにより、電空レギュレータ３４が作動し、流体圧シリンダ３０の上部室への加圧エアの圧力を増加させる。このとき、下部室内の流体圧は一定のままである。したがって、研磨ユニット１０に対する流体圧シリンダ３０の上向きの支持力（引っ張り上げる力）が小さくなり、流体圧シリンダ３０による支持力と研磨ユニット１０の重量のバランスが、適正な状態に維持される。尚、ワークＷの被研磨面が真円形である場合、ワークＷからバフ１１に対する反力は大きく変動せず、ロードセル２６から出力される荷重検出信号２９Ｓは基準値の範囲を超えない。したがって、シーケンサ３３から電空レギュレータ３４に対し荷重検出信号２９Ｓに基づく制御信号３３Ｓは出力されない。
【００１９】
また、ワークＷの外周の被研磨面が非円形である場合には、ワークＷを偏心回転させながら研磨を行うことになる。この場合、バフ１１が、ワークＷに接触した状態を保ちながら上下移動を繰り返すのであるが、バフ１１が下死点に到達したときには、研磨ユニット１０の慣性によってワークＷに対するバフ１１の押圧力が一時的に強くなる。すると、ロードセル２６によって検出される荷重値が基準範囲を超えるので、このロードセル２６から出力される荷重検出信号２９Ｓにより、シーケンサ３３から電空レギュレータ３４へ制御信号３３Ｓが出力され、流体圧シリンダ３０の上部室内の圧力が、一時的に低下する。これにより、ワークＷに対するバフ１１の押圧力を適正な値に保たれる。また、バフ１１が上死点に到達したときには、ワークＷに対するバフ１１の押圧力が一時的に弱くなるので、荷重検出信号２９Ｓに基づき、シーケンサ３３から電空レギュレータ３４に対し、上記とは逆に、上部室の圧力を一時的に増加させる制御信号３３Ｓが出力される。尚、バフ１１の摩耗が進むのに伴う研磨ユニット１０の重量変化に対しては、バフ１１の下死点の位置が検出され、その位置検出信号２８Ｓがシーケンサ３３に入力される。そして、研磨ユニット１０の重量低下に対し、流体圧シリンダ３０による支持力が適正となるように電空レギュレータ３４が作動する。
【００２０】
上述のように本実施形態の研磨装置Ａは、ワークＷに対して上から当接することでそのワークＷを研磨するバフ１１と、バフ１１に対しワークＷへの当接状態を保つための押圧力を付与する押圧手段２７としての機能、及びバフ１１の上下方向の位置を検出して位置検出信号２８Ｓを出力する位置検出手段２８としての機能を兼ね備えた電動アクチュエータ２０と、バフ１１をその重量に応じた力で支持するための流体圧シリンダ３０と、電動アクチュエータ２０からの位置検出信号２８Ｓに基づき、流体圧シリンダ３０に付与される流体圧を調節する電空レギュレータ３４とを備えている。
【００２１】
バフ１１が摩耗してその重量が軽くなると、バフ１１の外径も小さくなるので、バフ１１の回転中心の位置がワークＷに接近することになる。このバフ１１の位置ずれの情報は、電動アクチュエータ２０（位置検出手段２８）から位置検出信号２８Ｓとして電空レギュレータ３４へ出力され、電空レギュレータ３４は、位置検出信号２８Ｓに基づいて流体圧シリンダ３０への流体圧を調節する。これにより、流体圧シリンダ３０は、バフ１１をその重量に応じた適正な力で支持する。本実施形態によれば、手作業による調整作業を行わなくても、バフ１１をその重量に応じた適正な力で支持する状態を維持することができるので、作業者の負担が軽くて済む。また、本実施形態の研磨装置Ａは、押圧手段２７と位置検出手段２８を電動アクチュエータ２０が兼ねるようにしたので、押圧手段２７と位置検出手段２８を、互いに別々の専用機器とした場合に比べると、部品点数が少なくて済んでいる。
【００２２】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、回転工具がバフである場合について説明したが、本発明は、回転工具が砥石である場合にも適用できる。
（２）上記実施形態では、バフ（回転工具）が摩耗して軽くなった場合の調整形態として、バフを引き上げる側の流体圧を一定のままで、バフを押し下げる側の流体圧を増加させるようにしたが、これに限らず、バフを押し下げる側の流体圧を一定のままにして、バフを引き上げる側の流体圧を低下させるようにしてもよく、バフを引き上げる側の流体圧とバフを押し下げる側の流体圧の両方を増減させるようにしてもよい。
（３）上記実施形態では、流体圧シリンダがバフ（回転工具）を吊り下げて上から引き上げるように支持する形態としたが、流体圧シリンダは、バフを下から持ち上げるように支持するものであってもよい。
（４）上記実施形態では、電動アクチュエータをバフ（回転工具）の上方に配したが、電動アクチュエータはバフの下方に配置してもよい。
（５）上記実施形態では、電動アクチュエータが、バフ（回転工具）に対しワークへの当接状態を保つための押圧力を付与する押圧手段としての機能と、バフの上下方向の位置を検出して位置検出信号を出力する位置検出手段としての機能を兼ね備えるようにしたが、押圧手段と位置検出手段は、互いに別々の専用機器であってもよい。
（６）上記実施形態では、電動アクチュエータとして、ボールネジを用いてステッピングモータの回転駆動力を進退ロッドの直線進退運動に変換する形態のものを用いたが、電動アクチュエータは、ベルトとプーリを用いてステッピングモータの回転駆動力を進退ロッドの直線進退運動に変換する形態のものでもよく、ラック＆ピニオンを用いてステッピングモータの回転駆動力を進退ロッドの直線進退運動に変換する形態のものでもよい。
（７）上記実施形態では、バフ（回転工具）がワークに対して上から当接するようにしたが、バフは、ワークに対して下から当接するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２３】
Ａ…研磨装置
Ｗ…ワーク
１１…バフ（回転工具）
２０…電動アクチュエータ（押圧手段、位置検出手段）
２７…押圧手段
２８…位置検出手段
２８Ｓ…位置検出信号
３０…流体圧シリンダ
３４…電空レギュレータ
【図１】
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【図２】
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