(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨具の先端部分に対して着脱可能に貼着されるシート状研磨材を、自動で交換する研磨材自動交換装置において、
前記研磨具の先端部分から前記シート状研磨材を剥離するための研磨材剥離部、
前記シート状研磨材を剥離した前記研磨具の先端部分に対して、別の前記シート状研磨材を貼着するための研磨材供給部、並びに、
前記研磨具、前記研磨材剥離部、及び前記研磨材供給部のそれぞれの動作を制御する制御部を備え、
前記研磨材剥離部が、前記シート状研磨材を吸引する吸引部、及び前記研磨具と前記シート状研磨材との間に進入する剥離板を備え、前記吸引部によって前記シート状研磨材を吸引しつつ、前記剥離板によって前記研磨具から前記シート状研磨材を剥離することを特徴とする研磨材自動交換装置。
【請求項２】
前記研磨具で研磨したときに発生する研磨粉を回収する集塵装置に、前記吸引部が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨材自動交換装置。
【請求項３】
前記研磨材剥離部が、剥離した前記シート状研磨材を検出する剥離検出センサーを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の研磨材自動交換装置。
【請求項４】
前記研磨材剥離部は、前記研磨具の先端部分の中心軸の位置を、前記研磨具の回転軸に一致するように補正する軸補正部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨材自動交換装置。
【請求項５】
前記研磨材供給部が、貼着した前記シート状研磨材を検出する貼着検出センサーを備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の研磨材自動交換装置。
【請求項６】
前記研磨具の先端部分の外周縁部分に、非貼着部分が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の研磨材自動交換装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の研磨材自動交換装置、研磨具を保持する研磨ロボット、及び、研磨具で研磨したときに発生する研磨粉を回収する集塵装置を備える研磨材自動交換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨具に対して着脱可能に貼着されるシート状研磨材を、自動で交換する研磨材自動交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車、鉄道車両、航空機、船舶などにおけるボディ全体又はこれを構成する種々のパーツといった研磨処理対象物について研磨処理を実施する際、省力化を図るために、電動サンダーなどの研磨具を備える研磨ロボットによる自動研磨処理が実施されている。【０００３】
研磨具の先端部分にシート状研磨材が貼着されており、シート状研磨材を研磨処理対象物に接触させた状態で、研磨具を回転駆動させることによって研磨処理が行われる。シート状研磨材は研磨処理を行うことによって次第に摩耗していくため、定期的に新しいものと交換する必要がある。【０００４】
従来の一般的な研磨材自動交換装置では、当該装置に備えられたアームによってシート状研磨材の端部を掴むか、もしくは挟むことによって、摩耗したシート状研磨材を研磨具から引き剥がした後、別のシート状研磨材を、研磨具の先端部分に貼着する。【０００５】
尚、このような従来の研磨材自動交換装置については、広く一般に知られているものであるが適当な文献がないため、先行技術文献を開示しない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
シート状研磨材を交換する際、従来の研磨材自動交換装置では、そのアームによってシート状研磨材の端部を掴むか、もしくは挟む必要があるため、当該シート状研磨材の外径が、研磨具の先端部分の外径よりも大きくなければならない。そのため、使用するシート状研磨材は、研磨処理にはほとんど寄与しない部分を含む特注サイズのものを使用する必要があり、コスト高となっている。【０００７】
また、研磨ロボットによって、高回転数や高押付圧といった高負荷条件で研磨した場合、研磨具の先端部分とシート状研磨材との密着性が高まってしまい、掴む、もしくは挟むといった方法でシート状研磨材を剥がすことが困難な場合が出てくる。【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、シート状研磨材のコスト低減を図りながら、高回転数や高押付圧といった高負荷条件で研磨した場合でもシート状研磨材を容易に剥離させることができる研磨材自動交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る研磨材自動交換装置の特徴は、研磨具の先端部分に対して着脱可能に貼着されるシート状研磨材を、自動で交換する研磨材自動交換装置において、
前記研磨具の先端部分から前記シート状研磨材を剥離するための研磨材剥離部、
前記シート状研磨材を剥離した前記研磨具の先端部分に対して、別の前記シート状研磨材を貼着するための研磨材供給部、並びに、
前記研磨具、前記研磨材剥離部、及び前記研磨材供給部のそれぞれの動作を制御する制御部を備え、
前記研磨材剥離部が、前記シート状研磨材を吸引する吸引部、及び前記研磨具と前記シート状研磨材との間に進入する剥離板を備え、前記吸引部によって前記シート状研磨材を吸引しつつ、前記剥離板によって前記研磨具から前記シート状研磨材を剥離する点にある。【００１０】
本構成によれば、研磨具に貼着されるシート状研磨材を、吸引部によって吸引しつつ、研磨具の先端部分とシート状研磨材との間に剥離板を進入させることによって研磨具からシート状研磨材を剥離することができる。従って、研磨具の先端部分の外径よりも大きな外径を有するシート状研磨材を用意する必要がないため、コストの低減を図ることができる。さらに、高回転数や高押付圧といった高負荷条件で研磨した場合でも、必要に応じて、吸引部の吸引力をより高めるような調節等を行うことによってシート状研磨材を容易に剥離させることができる。【００１１】
本発明に係る研磨材自動交換装置においては、前記研磨具で研磨したときに発生する研磨粉を回収する集塵装置に、前記吸引部が接続されていると好適である。【００１２】
本構成によれば、研磨粉を回収する集塵装置の吸引力を、吸引部の吸引力として使用することができるため、吸引装置を別途用意する必要がなく構成が簡素化されてコストも削減される。【００１３】
本発明に係る研磨材自動交換装置においては、前記研磨材剥離部が、剥離した前記シート状研磨材を検出する剥離検出センサーを備えると好適である。【００１４】
本構成によれば、シート状研磨材が研磨具の先端部分からきちんと剥離したか否かを、剥離検出センサーによって容易に確認することができる。【００１５】
本発明に係る研磨材自動交換装置においては、前記研磨材剥離部は、前記研磨具の先端部分の中心軸の位置を、前記研磨具の回転軸に一致するように補正する軸補正部を備えると好適である。【００１６】
本構成によれば、研磨具の回転軸に対する研磨具の先端部分の中心軸の偏心を、軸補正部が検出して、これを矯正することができる。【００１７】
本発明に係る研磨材自動交換装置においては、前記研磨材供給部が、貼着した前記シート状研磨材を検出する貼着検出センサーを備えると好適である。【００１８】
本構成によれば、シート状研磨材が研磨具の先端部分にきちんと貼着したか否かを、貼着検出センサーによって容易に確認することができる。【００１９】
本発明に係る研磨材自動交換装置においては、前記研磨具の先端部分の外周縁部分に、非貼着部分が形成されていると好適である。【００２０】
本構成によれば、研磨具の先端部分の外周縁部分に非貼着部分が形成されており、当該非貼着部分においては、シート状研磨材の外周縁部分が十分に貼着されていない。そのため、シート状研磨材を剥離させる際、当該シート状研磨材の外周縁は吸引部によって吸引され易い。従って、研磨具の先端部分とシート状研磨材との間に剥離板が進入し易くなり、シート状研磨材をより効率良く剥離することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】研磨材自動交換システムの概略的な構成図である。
【図２】研磨材自動交換装置の外観斜視図である。
【図３】研磨具が剥離動作待機位置にあるときの縦断側面図である。
【図４】研磨具が剥離動作開始位置にあるときの縦断側面図である。
【図５】研磨具が研磨材吸引位置にあるときの縦断側面図である。
【図６】図５の一部を拡大した図である。
【図７】研磨具が剥離動作終了位置にあるときの縦断側面図である。
【図８】研磨具が供給動作待機位置にあるときの斜視図である。
【図９】研磨具が研磨材装着位置にあるときの斜視図である。
【図１０】研磨具が供給動作終了位置にあるときの斜視図である。
【図１１】研磨具の先端部分におけるシート状研磨材の貼着面の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔実施形態〕
以下、本発明の実施の形態を説明する。
〔研磨材自動交換システム〕
図１に示すように、本実施形態における研磨材自動交換システム１００は、研磨材自動交換装置１、研磨具４を保持する研磨ロボット（図示せず）、及び、研磨具４で研磨したときに発生する研磨粉を回収する集塵装置５を備える。
【００２３】
本実施形態における研磨具４としては、例えば、公知の電動サンダー４を使用することができる。電動サンダー４の先端部分４０には、例えば、剛性があり電動サンダー４の回転力を伝達するディスクパッドと、処理対象物の被研磨面の凹凸に合わせて変形可能な中間パッドなどが設けられている。そして、シート状研磨材Ｐ１が、電動サンダー４の先端部分４０のファスナ面４１（図１１参照）に対して着脱可能に貼着されている。
【００２４】
本実施形態における電動サンダー４の先端部分４０及びシート状研磨材Ｐ１はいずれもディスク状であって、それぞれの直径は略同じ大きさとなっている。また、シート状研磨材は、公知のものを使用することができる。
【００２５】
本実施形態における集塵装置５は、公知の集塵装置５を使用して良い。本実施形態における集塵装置５は、研磨具だけでなく、研磨材自動交換装置１にも接続されている。具体的には、吸引用配管６が、集塵装置５から、研磨具４と研磨材自動交換装置１とに分岐して設けられており、分岐したそれぞれの吸引用配管６には切替バルブＶが設けられている。
【００２６】
〔研磨材自動交換装置〕
図２に示すように、本実施形態における研磨材自動交換装置１は、電動サンダー４の先端部分４０からシート状研磨材Ｐ１を剥離するための研磨材剥離部１０、シート状研磨材Ｐ１を剥離した電動サンダー４の先端部分４０に対して、別のシート状研磨材Ｐ２を貼着するための研磨材供給部３０、並びに、電動サンダー４、研磨材剥離部１０、及び研磨材供給部３０のそれぞれの動作を制御する図示しない制御部を備える。
【００２７】
研磨材剥離部１０は、研磨材剥離台１１、及び剥離後の使用済みシート状研磨材Ｐ１を回収する回収箱１７を備える。
【００２８】
研磨材剥離台１１の上面には、その長手方向に沿って、待機用プレート１２、吸引プレート２１、剥離プレート１３が順に並んで配置されている。
【００２９】
待機用プレート１２は、研磨材剥離台１１の上面の端部側に配置されている。待機用プレート１２には、シート状研磨材Ｐ１の全面を接触させた状態で電動サンダー４を待機させることができる。
【００３０】
吸引プレート２１は多孔の半円部分を備える。半円部分の下方には、吸引用配管６に接続される吸引ホース２２の開口部が設けられている。尚、半円部分の曲率半径は、シート状研磨材Ｐ１の曲率半径と略同じか、もしくはシート状研磨材Ｐ１の曲率半径よりも若干大きめに設定することが望ましい。
【００３１】
剥離プレート１３は、研磨材剥離台１１の上面の待機用プレート１２の側とは異なる他端部側に配置されている。本実施形態における剥離プレート１３は、研磨材剥離台１１の上面の他端部側ほど幅広くなる角部１４を備え、角部１４の先端部分が吸引プレート２１の半円部分の幅方向の略中心部分に位置するように設けられている。
【００３２】
剥離プレート１３の角部１４とは異なる側の端部の上面には、軸補正部１５が設けられている。軸補正部１５では、電動サンダー４の先端部分４０の中心軸の位置が、電動サンダー４の回転軸と一致するように補正される。軸補正部１５には、電動サンダー４の先端部分４０の一部を収容可能な円弧状凹部１６が設けられている。
【００３３】
図６に示すように、吸引プレート２１は、待機用プレート１２及び剥離プレート１３のいずれよりも低い位置に設けられており、剥離プレート１３と吸引プレート２１との間には、シート状研磨材Ｐ１の厚みよりも大きな隙間Ｇが形成されている。
【００３４】
尚、待機用プレート１２は、剥離プレート１３の高さ位置よりも若干低い位置に設けられていることが望ましい。
【００３５】
シート状研磨材Ｐ１を吸引する吸引部２０は、吸引プレート２１と吸引ホース２２とを備えて構成されている。また、電動サンダー４を剥離プレート１３の側に水平移動させることによって、剥離プレート１３（剥離板の一例）が、電動サンダー４の先端部分４０とシート状研磨材Ｐ１との間に進入するように構成されている。即ち、吸引ホース２２からの吸引力によってシート状研磨材Ｐ１を吸引プレート２１に吸引しつつ、電動サンダー４の先端部分４０とシート状研磨材Ｐ１との間に剥離プレート１３を進入させることによって電動サンダー４からシート状研磨材Ｐ１を剥離することができる。
【００３６】
図２に示すように、研磨材剥離台１１の剥離プレート１３の下方には、剥離したシート状研磨材Ｐ１を回収箱１７に案内するガイド部材２３（図７参照）が設けられている。
【００３７】
本実施形態では、研磨材剥離台１１の待機用プレート１２及び剥離プレート１３のそれぞれの下方に、剥離したシート状研磨材Ｐ１を検出する剥離検出センサー（図示せず）が備えられている。本実施形態に適用可能な剥離検出センサーとしては、例えば、公知の非接触式の光電センサーなどが挙げられる。
【００３８】
本実施形態における研磨材供給部３０は、空気圧式のロッドレスシリンダ構造３１と、新たな別のシート状研磨材Ｐ２（図８参照）の貼着を検出する貼着検出センサー３５とを備える。
【００３９】
ロッドレスシリンダ構造３１は、平面視で環状になるように立設される複数の円形支柱３２を有しており、これらの円形支柱３２の内側に円形の昇降用テーブル３３が配置される。昇降用テーブル３３は、空気圧によって円形支柱３２に沿って昇降するように構成されている。昇降用テーブル３３の上には、交換用の新たな別のシート状研磨材Ｐ２が積載される。
【００４０】
本実施形態では、シート状研磨材Ｐ２の二枚取りを防止するための環状部材３４が、ロッドレスシリンダ構造３１の上端部に設けられている。本実施形態における環状部材３４は、導電性のスポンジ部材であり、剥離帯電による静電気が発生するのを防止する。
【００４１】
貼着検出センサー３５は、ロッドレスシリンダ構造３１の上端部付近の横外方に設けられており、電動サンダー４の先端部分４０に対して新たな別のシート状研磨材Ｐ２が貼着されたか否かを検出する。本実施形態に適用可能な貼着検出センサー３５としては、例えば、公知の画像センサーやカラーセンサーなどが挙げられる。
【００４２】
〔シート状研磨材の交換方法〕
次に、電動サンダー４の先端部分４０からシート状研磨材Ｐ１を剥離して、新たな別のシート状研磨材Ｐ２を貼着する方法を以下に説明する。
【００４３】
図３に示すように、制御部によって研磨ロボットを制御して電動サンダー４を移動させて、研磨材剥離台１１の待機用プレート１２上の所定の高さの剥離動作待機位置Ａに待機させる。
【００４４】
図４に示すように、制御部により研磨ロボットを制御して、シート状研磨材Ｐ１が待機用プレート１２に接触するまで電動サンダー４を降下させて、電動サンダー４を剥離動作開始位置Ｂに移動させる。次いで、集塵装置５を起動させて吸引部２０における吸引を行う。
【００４５】
図５に示すように、制御部により研磨ロボットを制御して、吸引部２０の吸引プレート２１の方に向けて電動サンダー４を所定の速度で高さを変えずに水平移動させて、平面視においてシート状研磨材Ｐ１と吸引プレート２１とが重なる研磨材吸引位置Ｃに電動サンダー４を移動させる。
【００４６】
このとき、図６に示すように、吸引プレート２１の上に到達したシート状研磨材Ｐ１の一部が、吸引部２０の吸引力によって、電動サンダー４の先端部分４０から剥離して吸引プレート２１に吸い寄せられるような状態となり、その剥離した部分に、剥離プレート１３の角部１４の先端部分が進入する。
【００４７】
制御部により研磨ロボットを制御して、剥離プレート１３の方に向けて電動サンダー４を所定の速度で高さを変えずにさらに水平移動させることにより、電動サンダー４の先端部分４０とシート状研磨材Ｐ１との間に剥離プレート１３がさらに進入してゆく。そして、図７に示すように、シート状研磨材Ｐ１が、電動サンダー４の先端部分４０から完全に剥離してガイド部材２３に沿って落下し、剥離プレート１３の下に備え付けられている回収箱１７の中に回収される。
【００４８】
図７に示すように、制御部により研磨ロボットを制御して、電動サンダー４を剥離動作終了位置Ｄに移動させた後、集塵装置５を停止させる。このとき、電動サンダー４の先端部分４０が軸補正部１５の円弧状凹部１６の中に収容される。
【００４９】
次いで、軸補正部１５において、電動サンダー４の先端部分４０の中心軸の位置が、電動サンダー４の回転軸と一致するように補正される。軸補正部１５では、電動サンダー４の先端部分４０を物理的に接触させることによって、電動サンダー４の先端部分４０の中心軸の偏心を検出してこれを矯正する。
【００５０】
次いで、図示しない剥離検出センサーがシート状研磨材Ｐ１の剥離の有無を検出し、制御部が剥離動作の良否を判断する。シート状研磨材Ｐ１の剥離が正常に行われた場合は、シート状研磨材Ｐ１を剥離した電動サンダー４の先端部分４０に対して、新たな別のシート状研磨材Ｐ２を貼着するための供給動作に移行する。しかし、シート状研磨材Ｐ１の剥離が正常に行われず異常が検出された場合は、電動サンダー４を上述の剥離動作待機位置Ａに移動させて、剥離動作が再び実施される。
【００５１】
シート状研磨材Ｐ１の剥離が正常に行われた場合、図８に示すように、制御部によって研磨ロボットを制御して電動サンダー４を移動させて、研磨材供給部３０の上の所定の高さの供給動作待機位置Ｅに待機させる。
【００５２】
図９に示すように、制御部により研磨ロボットを制御して、電動サンダー４の先端部分４０が、ロッドレスシリンダ構造３１の内側に積載されている新たな別のシート状研磨材Ｐ２の一番上のシート状研磨材Ｐ２に接触するまで電動サンダー４を降下させて、電動サンダー４を研磨材装着位置Ｆに移動させる。このとき、環状部材３４の上面から電動サンダー４の先端部分４０の底面までの距離は、貼着検出センサー３５が検出可能な距離となる。次いで、制御部により、研磨ロボットによる電動サンダー４の下降による押し付け動作と、ロッドレスシリンダ構造３１における昇降用テーブル３３の上昇による押し付け動作とを同時に起動し、上下両方向からの押し付け動作を所定時間実施する。
【００５３】
図１０に示すように、制御部は、シート状研磨材Ｐ２に対する、電動サンダー４と昇降用テーブル３３の両者による押し付け動作を所定時間行った後、これを停止させる。そして、研磨ロボットを制御して電動サンダー４を上昇させて供給動作終了位置Ｇに移動させる。尚、供給動作終了位置Ｇは、上述の供給動作待機位置Ｅと同じ位置に設定して良い。
【００５４】
次いで、貼着検出センサー３５が、電動サンダー４の先端部分４０に対する新たな別のシート状研磨材Ｐ２の貼着の有無を検出し、制御部が供給動作の良否を判断する。シート状研磨材Ｐ２の貼着が正常に行われた場合は、シート状研磨材の交換を終了する。しかし、シート状研磨材Ｐ２の貼着が正常に行われず異常が検出された場合は、電動サンダー４を上述の研磨材装着位置Ｆに移動させて、供給動作が再び実施される。
【００５５】
（その他の実施形態）
１．上述の実施形態では、シート状研磨材が、電動サンダー４の先端部分４０のファスナ面４１の全体に対して貼着する構成が開示されているが、これに限定されるものでなく、例えば図１１に示すように、レーザー加工処理などを施すことによって、電動サンダー４の先端部分４０のファスナ面４１の外周縁部分に、シート状研磨材が貼着しない非貼着部分４２が形成されていても良い。
【００５６】
尚、上述のように図面を参照しつつ本発明を説明したが、本発明は当該図面の構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において様々な態様で実施することができることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明に係る研磨材自動交換装置は、例えば自動車、鉄道車両、航空機、船舶などにおけるボディ全体又はこれを構成する種々のパーツについて研磨処理を行う技術分野において特に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１００  研磨材自動交換システム
１  研磨材自動交換装置
１０  研磨材剥離部
１１  研磨材剥離台
１２  待機用プレート
１３  剥離プレート（剥離板の一例）
１４  角部
１５  軸補正部
１６  円弧状凹部
１７  回収箱
２０  吸引部
２１  吸引プレート
２２  吸引ホース
２３  ガイド部材
３０  研磨材供給部
３１  ロッドレスシリンダ構造
３２  円形支柱
３３  昇降用テーブル
３４  環状部材
３５  貼着検出センサー
４  電動サンダー（研磨具の一例）
４０  先端部分
４１  ファスナ面
４２  非貼着部分
５  集塵装置
６  吸引用配管
Ｖ  切替バルブ
Ｐ１  シート状研磨材
Ｐ２  新たな別のシート状研磨材
Ｇ  隙間
Ａ  剥離動作待機位置
Ｂ  剥離動作開始位置
Ｃ  研磨材吸引位置
Ｄ  剥離動作終了位置
Ｅ  供給動作待機位置
Ｆ  研磨材装着位置
Ｇ  供給動作終了位置
【要約】
シート状研磨材のコスト低減を図りながら、高回転数や高押付圧といった高負荷条件で研磨した場合でもシート状研磨材を容易に剥離させることができる研磨材自動交換装置を提供する。研磨具の先端部分からシート状研磨材Ｐ１を剥離するための研磨材剥離部１０、シート状研磨材Ｐ１を剥離した研磨具４の先端部分４０に対して、別のシート状研磨材を貼着するための研磨材供給部３０、並びに、研磨具４、研磨材剥離部１０、及び研磨材供給部３０のそれぞれの動作を制御する制御部を備え、研磨材剥離部１０が、シート状研磨材Ｐ１を吸引する吸引部２０、及び研磨具４とシート状研磨材Ｐ１との間に進入する剥離板１３を備え、吸引部２０によってシート状研磨材Ｐ１を吸引しつつ、剥離板１３によって研磨具４からシート状研磨材Ｐ１を剥離することを特徴とする。【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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