JP5522628B2

JP5522628B2 - 表面処理装置

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Publication number: JP5522628B2
Application number: JP2010074943A
Authority: JP
Inventors: 武美堀; 正夫池田; 慎吾島田; 大介下田; 好男青木; 正治柳
Original assignee: SANKO SANGYO Corporation
Current assignee: SANKO SANGYO Corporation
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2030-03-29
Also published as: JP2011206865A

Description

本発明は、成形品の加工過程などにおいて生じるバリの除去や表面研磨などを行う表面処理装置に関し、具体的には、処理対象に対する回転ブラシの位置調整の改良に関するものである。

従来の表面処理装置としては、例えば、下記特許文献１に開示されたバリ取り装置がある。図４には、その概略が示されており、コンベア９００上に、回転ブラシ９１０，９２０が設けられている。回転ブラシ９１０，９２０は、昇降機構９１２，９２２にそれぞれ支持されており、コンベア９００に対して高さ調節が可能となっている。昇降機構９１２，９２２は、前記特許文献１に詳細な構成が示されているように、前記回転ブラシ９１０，９２０を支持する昇降フレームと、それを上下動するためのモータとによって構成されている。

このようなバリ取り機では、バリ取り作業を行なうことで、回転ブラシ９１０，９２０のブラシ先端部分が磨耗して短くなる。すると、加工対象であるワークＷに対する回転ブラシ９１０，９２０の当たりが減少し、やがては全く当たらなくなって、良好なバリ取りを行なうことができない。このため、回転ブラシ９１０，９２０の位置調整（高さ調整）が、前記昇降機構９１２，９２２を利用して行なわれる。

このような回転ブラシの位置調整を行なうためには、回転ブラシの磨耗の程度を検出する必要がある。これに関係する従来技術としては、例えば、下記特許文献２記載の「工具を用いる加工装置」がある。これは、摩耗し得る工具を用いる加工装置の自動化を可能にし、工具が磨耗した場合でも所望の寸法が得られる高精度な加工を行うことを目的としたもので、工具先端が素材に接触した瞬間における加工装置の軸、工具、テーブルの負荷を歪みゲージで検出し、それに基づいて接触位置を原点にセットするようにしたものである。

特開２００９−１３１９４５号公報特開平１１−７７４９１号公報

しかしながら、上述した特許文献２記載の先行技術は、砥石のようなものの場合にはよいかもしれないが、前記特許文献１記載のように、回転ブラシがサンドペーパーを使用しているような場合には、回転ブラシの回転軸の歪検出が困難である。回転ブラシがワークに当たっても、ブラシ体がサンドペーパーであることから、ブラシ回転軸に発生する歪はわずかでしかない。ブラシ回転軸のトルク変動から回転ブラシの磨耗の程度を検出する方法も考えられるが、前記歪検出と同様の理由で困難である。実際、本発明に関連して行なった実験でも、回転ブラシとワークとの接触時におけるトルク変動を良好に検出することはできなかった。

本発明は、以上の点に着目したもので、その目的は、回転ブラシの磨耗の程度を良好に検出することである。他の目的は、回転ブラシと処理対象のワークとの間隔を良好に自動的に調整することである。更に他の目的は、バリ取りなどの表面処理作業の効率化を図ることである。

前記目的を達成するため、本発明は、処理対象を所定方向に搬送する搬送手段，この搬送手段上に配置されており、前記処理対象に接触して所望の処理を行なう少なくとも一つの回転ブラシ，この回転ブラシと、前記搬送手段上の処理対象との間隔を調整する間隔調整手段，前記回転ブラシが回転したときに生ずる空気流の流速を検出する流速検出手段，この流速検出手段によって検出される流速と、前記回転ブラシの径との関係を示す流速−ブラシ径データを保存するメモリ手段，このメモリ手段の流速−ブラシ径データを参照して、前記流速検出手段によって検出された空気流の流速に対応するブラシ径を得るとともに、このブラシ径から、前記間隔調整手段の調整量を演算して前記間隔調整手段に出力する演算手段，を備えたことを特徴とする。

他の発明は、処理対象を所定方向に搬送する搬送手段，この搬送手段上に配置されており、前記処理対象に接触して所望の処理を行なう少なくとも一つの回転ブラシ，この回転ブラシと、前記搬送手段上の処理対象との間隔を調整する間隔調整手段，前記回転ブラシが回転したときに生ずる空気流の流速を検出する流速検出手段，この流速検出手段によって検出される流速と、前記回転ブラシの径との関係を示す流速−ブラシ径データを保存するメモリ手段，このメモリ手段の流速−ブラシ径データを参照して、前記流速検出手段によって検出された空気流の流速に対応するブラシ径を得るとともに、このブラシ径から前記間隔調整手段の調整量を演算し、演算した調整量が予め設定した閾値を越えたときに、該調整量を前記間隔調整手段に出力する演算手段，を備えたことを特徴とする。

主要な形態の一つは、前記演算手段が、前記回転ブラシの磨耗の程度から、回転ブラシが使用限界となったかどうかを判断することを特徴とする。他の形態の一つは、前記回転ブラシが、複数のブラシ体によって構成されている場合に、前記流速検出手段を、前記回転ブラシの回転軸方向の中央付近と端部付近に複数配置するとともに、前記演算手段が、前記複数の流速検出手段の検出結果を比較して、前記ブラシ体のローテーションの時期を判断することを特徴とする。更に他の形態の一つは、前記処理対象の厚みを検出する厚み検出手段を設け、前記演算手段が、前記厚み検出手段の検出結果を利用して、前記間隔調整手段の調整量を演算することを特徴とする。本発明の前記及び他の目的，特徴，利点は、以下の詳細な説明及び添付図面から明瞭になろう。

本発明によれば、回転ブラシの回転によって生ずる空気流の流速から回転ブラシの磨耗の程度を検出することができ、回転ブラシと処理対象との間隔を良好に自動的に調整して、バリ取りなどの表面処理作業を効率的に行なうことができる。

本発明の実施例の主要構成を示す図である。本発明の実施例で使用する流速−ブラシ直径データの一例を示す図である。本発明の実施例の作用を示す図である。回転ブラシが位置調整可能なバリ取り機の主要部を示す図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて詳細に説明する。

最初に、図１〜図３を参照しながら、本発明の実施例１を説明する。図１には、本実施例の全体構成が示されている。同図において、回転ブラシ１０，２０は、昇降機構１２，２２にそれぞれ上下動可能に支持されており、ワークＷを搬送するコンベア３０に対して高さ調整が可能となっている。昇降機構１２，２２は、どのような構造でもよいが、一例としては、前記特許文献１に示されている昇降フレームと、それを上下動するためのモータとによって構成されている。図示の例では、加工対象であるワークＷは、矢印ＦＡで示すように、コンベア３０上を図の右側から左側に移動し、最初に回転ブラシ１０，次に回転ブラシ２０によってそれぞれバリ取りが行なわれる。回転ブラシ１０，２０の回転方向は、同図に矢印ＦＢ，ＦＣで示すように逆方向となっている。すなわち、回転ブラシ１０は、ワークＷを巻き込む方向に回転しており、回転ブラシ２０は、バリがよく取れるように、逆方向に回転している。また、このような回転方向とすることで、バリ取りによって生ずる切粉や塵埃が回転ブラシ１０，２０の突合せ部分に集まるようになり、集塵を効率的に行なうことができる。

ところで、本実施例では、前記回転ブラシ１０，２０の突合せ部分に、流速計１００が設けられている。この流速計１００の検出信号出力側は、演算装置２００の演算部２１０に接続されている。演算装置２００は、パーソナルコンピュータやシーケンサなどによって構成されており、ＣＰＵなどによる演算部２１０によってブラシ調整量の演算が行なわれるようになっている。この演算部２１０には、回転ブラシ１０，２０の回転速度を検出する回転計２２０の検出信号出力側が接続されている。なお、本実施例では、回転ブラシ１０，２０は同一の回転速度で駆動される。

演算部２１０には、キーボードなどのデータ入力部２３０も接続されており、これによって必要なデータの入力処理を行なうことができるようになっている。更に、表示部２４０も接続されており、演算部２１０による演算結果の表示などが行なわれるようになっている。

加えて、演算部２１０には、ハードディスクなどの外部メモリ２５０が接続されている。この外部メモリ２５０には、ブラシ調整量を演算するための調整量演算プログラム２５２，ブラシ移動量の演算に必要な流速−ブラシ径データ２５４が格納されている。また、前記データ入力部２３０によって入力された入力データ２５６も、外部メモリ２５０に保存されるようになっている。演算部２１０の演算結果の出力側は、回転ブラシ１０，２０の昇降機構１２，２２に接続されている。これら昇降機構１２，２２における回転ブラシ１０，２０の初期位置Ｐも、演算部２１０に提供されている。なお、本実施例では、回転ブラシ１０，２０は同期して昇降し、同一の位置となっているものとする。また、各部の接続，信号の入出力に必要なＡ／Ｄ変換などのインターフェースは、適宜設けられるが、図示していない。

以上の各部のうち、流速計１００は、回転ブラシ１０，２０の回転によって生ずる空気流の速度を検出するためのものである。例えば、風が当たる検出素子の温度を一定に保つための電流量が、風の流速と一定の関係を有することを利用し、通電量から流速値を得ることができる。市販されているものとしては、例えば、日本カノマックス株式会社製の流速計「アネモマスター」と流速変換器「MODEL6332」を組み合わせることで、流速計１００を得ることができる。

演算部２１０は、外部メモリ２５０に格納されている調整量演算プログラム２５２を実行することで、回転ブラシ１０，２０の直径を演算し、その磨耗量から回転ブラシ１０，２０の調整量を出力する機能を備えている。このとき使用する流速−ブラシ径データ２５４の一例を示すと、図２のようになる。図２は、回転ブラシ１０，２０の直径Ｄと、流速計１００によって計測される空気流の流速Ｖとの関係を示すデータであり、計測点を結ぶことでグラフを得ることができる。また、グラフは、必要に応じて数式で表現することもできる。同図(A)〜(C)は、回転ブラシ１０，２０の回転数を、それぞれ１０Ｈｚ（３００ｒｐｍ），２０Ｈｚ（６００ｒｐｍ），３０Ｈｚ（９００ｒｐｍ）とした場合である。これらのデータを、予め実験を行なって求め、流速−ブラシ径データ２５４として外部メモリ２５０に格納しておく。図２(A)〜(C)のいずれを使用するかは、回転計２２０によって検出される回転ブラシ１０，２０の回転数によって決定される。なお、図２(A)〜(C)の他にも、必要があれば、所望の回転数でデータを収集して保存してよい。

ところで、回転ブラシ１０，２０の磨耗の程度は均一ではなく、中央部分と端部分で異なる。図３(A)にはその様子が示されており、回転ブラシ１０，２０を回転軸方向で見ると、点線のように、中央付近が多く磨耗し、端部での磨耗は少ない。このため、流速計１００を回転軸方向のいずれに配置するかによって、図２のデータから得られるブラシ直径Ｄの値が異なってくる。そこで、一つの方法は、回転軸方向に複数の流速計（図示の例では１００Ａ〜１００Ｃ）を配置し、それらの流速の検出結果から平均値や中央値（メジアン）などを得、それに基づいて図２のデータからブラシ直径Ｄを求めるようにする。しかし、この方法では、流速計を複数必要とする。そこで、回転ブラシ１０，２０の中央と端部との磨耗具合を予め測定し、例えば中央の流速計１００Ａの流速値に一定の係数を掛け合わせて流速値を補正し、その補正流速値に基づいて図２のデータからブラシ直径Ｄを求める方法もあり、いずれとしてもよい。

データ入力部２３０によって入力されるデータとしては、ブラシ限界直径Ｄ_０，バリ取り増分量Δｈ，ワーク厚さＷＴ，調整閾値ＨＡ，ブラシローテーション閾値ΔＤ_Ｓなどがある。ブラシ限界直径Ｄ_０は、回転ブラシ１０，２０の使用限界を示す直径である。バリ取り増分量Δｈは、バリ取りをどの程度強く行なうかを示すブラシ位置補正量を示すものである。ワーク厚さＷＴは、ワークＷの厚みである。調整閾値ＨＡは、位置調整動作を行なうかどうかの判断に使用するもので、例えば、数ミリに設定される。ブラシローテーション閾値ΔＤ_Ｓは、回転ブラシ１０，２０が複数のブラシ体によって構成されているような場合に、そのローテーションを行なうかどうかの判断に使用するものである。

次に、本実施例の動作を説明する。回転ブラシ１０，２０の位置調整を行なうときは、データ入力部２３０で前記データを入力するとともに、バリ取り機を駆動し、位置調整の実行を指示する。すると、回転ブラシ１０，２０が回転するとともに、その回転数ｎが回転計２２０から演算部２１０に出力され、回転ブラシ１０，２０の初期位置Ｐが昇降機構１２，２２から演算部２１０に出力される。

回転ブラシ１０，２０の回転によって空気流が発生すると、流速計１００で空気流の流速Ｖが検出される。このとき、回転ブラシ１０，２０がサンドペーパータイプであるために、流速の検出値は必ずしも一定ではない。そこで、演算部２１０では、一定期間の検出値Ｖの算術平均や移動平均を算出する。次に、演算部２１０は、図２に示した外部メモリ２５０の流速−ブラシ径データ２５４を参照し、該当するブラシ回転数ｎのデータから、流速Ｖに対応するブラシ直径Ｄを得る。

次に、演算部２１０では、得られたブラシ直径Ｄと、ブラシ初期位置Ｐと、ワーク厚さＷＴとから、ブラシ位置調整量ΔＰを演算する。図３(B)には、その様子が示されている。同図において、仮に、回転ブラシ１０，２０の先端がちょうどワークＷの表面位置となるようにするためには、ΔＰ＝Ｐ−Ｄ／２−ＷＴとなる。このとき、バリ取り増分量Δｈが入力されているときは、その値分だけ、回転ブラシ１０，２０をワークＷの方向に近づけるようになる。すなわち、回転ブラシ１０，２０の調整量（図示の例では下降量）は、ΔＰ＋Δｈとなる。得られた調整量は、表示部２４０にも出力されて表示される。

ところで、以上のようなブラシ位置調整量ΔＰ，あるいはΔＰ＋Δｈをそのまま昇降機構１２，２２にそのまま出力してしまうと、回転ブラシ１０，２０の位置が絶えず変動してしまう。そこで、演算部２１０は、外部メモリ２５０の入力データ２５６中の調整閾値ＨＡを参照し、該閾値ＨＡに対して、ΔＰ≧ＨＡ，あるいは（ΔＰ＋Δｈ）≧ＨＡとなったときに、ブラシ位置調整量ΔＰ，あるいはΔＰ＋Δｈを昇降機構１２，２２に出力する。このようにすることで、位置調整動作の安定化を図ることができる。

以上のように、本実施例によれば、回転ブラシ１０，２０の回転によって生ずる空気流の流速を流速計１００で検出し、その値から回転ブラシ１０，２０の直径を求めて、回転ブラシ１０，２０の位置調整を行なうこととしたので、回転ブラシ１０，２０の磨耗の程度を良好に検出して、回転ブラシ１０，２０とワークＷとを、適正な間隔に自動的に保つことができる。これにより、バリ取り作業の自動化（インライン化）を図ることができる。

次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例では、演算部２１０では、外部メモリ２５０の入力データ２５６中のブラシ限界直径Ｄ_０の値が参照される。すなわち、前記実施例１の動作で検出したブラシ直径Ｄと、前記ブラシ限界直径Ｄ_０を比較し、Ｄ≦Ｄ_０となったときは、回転ブラシ１０，２０が消耗して交換の時期に来ているものと判断し、その旨を表示部２４０に出力して表示する。これにより、バリ取り機の利用者は、限度まで回転ブラシ１０，２０を使用することができ、適切な時期にブラシ交換を行なって、バリ取りの品質の低下を防ぐことができる。

次に、本発明の実施例３について説明する。この実施例は、例えば、図３(A)に一点鎖線で示すように、回転ブラシ１０が、２つのブラシ体１０Ａと１０Ｂによって構成されているような場合に好適な例である。本実施例では、図３(A)に示したように、回転ブラシ１０の回転軸方向の中央付近と端部付近に設けられている複数の流速計１００Ａ〜１００Ｃを使用する。そして、演算部２１０では、外部メモリ２５０の入力データ２５６中のブラシローテーション閾値ΔＤ_Ｓの値が参照される。すなわち、前記流速計１００Ａ〜１００Ｃによる流速Ｖの検出結果のそれぞれについて、図２の関係からブラシ直径ＤＡ〜ＤＣをそれぞれ得る。そして、中央側の流速計１００Ａによって得られたブラシ直径ＤＡと、端側の流速計１００Ｂないし１００Ｃによって得られたブラシ直径ＤＢないしＤＣとを比較し、両者の差が、ブラシローテーション閾値ΔＤ_Ｓに対して、ＤＡ−ＤＢ≧ΔＤ_Ｓ（もしくはＤＡ−ＤＣ≧ΔＤ_Ｓ）となったときは、ブラシ体１０Ａ，１０Ｂのローテーションを行なう時期に来ているものと判断し、その旨を、表示部２４０に出力して表示する。これにより、バリ取り機の利用者は、ブラシ体ローテーションを適切に行うことができる。なお、ブラシ体のローテーションは、自動車のタイヤのローテーションと同様で、例えば、特開２００８−２０７３１６号公報の明細書の段落番号００５２〜００５４，図１３に開示されている。

次に、本発明の実施例４について、図３(C)を参照しながら説明する。同図に示すように、本実施例によれば、コンベア３０のワーク送り方向に略直交する位置に、ワークＷを挟むように、ワーク厚さ検出センサ３００が設けられており、その出力検出信号ＳWTは、前記演算装置２００の演算部２１０に供給されている。ワーク厚さ検出センサ３００は、発光素子アレイ３００Ａと、受光素子アレイ３００Ｂとによって構成されており、発光素子アレイ３００Ａから出力された光束が、ワークＷによって一部が遮られて、受光素子アレイ３００Ｂに入射する。ワークＷの厚さＷＴによって受光素子アレイ３００Ｂにおける受光光量が変化するため、受光素子アレイ３００Ｂの出力信号ＳWTからワーク厚さＷＴを知ることができる。

前記実施例では、データ入力部２３０によって、ワーク厚さＷＴを予め入力したが、本実施例では、演算部２１０は、ワーク厚さ検出センサ３００から出力されたワーク厚さ検出信号ＳWTからワーク厚さＷＴを知ることができるので、ワークＷの厚さＷＴが変動するような場合でも、良好に回転ブラシ１０，２０の位置調整を自動で行なうことができる。

なお、本発明は、上述した実施例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内において種々変更を加え得ることができる。例えば、以下のものも含まれる。
(1)前記実施例では、コンベア側が固定されており、回転ブラシ側が移動可能に構成された場合を例として説明したが、逆に、回転ブラシ側が固定されており、コンベア側が移動可能に構成されている場合、更には両者が移動可能に構成されている場合にも、同様に適用可能である。すなわち、回転ブラシとワークとの間隔を調整できればよい。
(2)前記実施例では、回転ブラシが２つある場合を示したが、１つの場合、３つ以上の場合にも、同様に適用可能である。回転ブラシが複数ある場合に、各回転ブラシ毎に磨耗の程度を計測して位置調整を行なってもよい。コンベアが複数ある場合も同様である。
(3)回転ブラシとしては、サンドペーパーを使用しているような場合が好適な例であるが、公知の各種のブラシに対して適用可能である。
(4)前記実施例で示した制御装置の構成は一例であり、公知の各種の形態が考えられる。例えば、前記実施例では、パーソナルコンピュータを利用したが、ＰＬＣ（プログラムコントロールリレー）ないしシーケンサを利用してもよい。また、回転ブラシに関するデータであるブラシ限界直径Ｄ_０，ブラシローテーション閾値ΔＤ_Ｓなどをバーコードで表示し、それをバーコードリーダーで読み込んで外部メモリ２５０に取り込むようにしてもよい。前記実施例では、光センサを利用してワークＷの厚さＷＴを検出したが、これも、公知の各種の検出手法を適用してよい。
(5)流速計は、回転ブラシ１０，２０の近傍であって、回転によって発生する空気流の流速を検出できる位置であれば、いずれに配置してもよい。
(6)前記実施例では、本発明をバリ取り機に適用することとしたが、これも一例であり、本発明は、薄板の表面研磨の加工仕上げや、木材表面の磨き上げ加工にも適用可能である。他に、ステンレスのヘアライン加工にも適用可能である。
(7)前記実施例を必要に応じて組み合わせてもよい。

本発明によれば、回転ブラシの回転によって生ずる空気流の流速から回転ブラシの磨耗の程度を検出することとしたので、回転ブラシと処理対象との間隔を良好に自動的に調整することができ、バリ取り機，表面研磨機などへの応用が可能である。

１０，２０：回転ブラシ
１０Ａ，１０Ｂ：ブラシ体
１２，２２：昇降機構
３０：コンベア
１００：流速計
１００Ａ-１００Ｃ：流速計
２００：演算装置
２１０：演算部
２２０：回転計
２３０：データ入力部
２４０：表示部
２５０：外部メモリ
２５２：調整量演算プログラム
２５４：流速−ブラシ径データ
２５６：入力データ
３００：ワーク厚さ検出センサ
３００Ａ：発光素子アレイ
３００Ｂ：受光素子アレイ
９００：コンベア
９１０，９２０：回転ブラシ
９１２，９２２：昇降機構
Ｄ：ブラシ直径
Ｄ_０：ブラシ限界直径
ＨＡ：調整閾値
ｎ：ブラシ回転数
ｎ：回転数
Ｐ：ブラシ初期位置
ＳWT：出力検出信号
Ｖ：流速
Ｗ：ワーク
ＷＴ：ワーク厚さ
ΔＤ_Ｓ：ブラシローテーション閾値
Δｈ：バリ取り増分量
ΔＰ：ブラシ位置調整量

Claims

処理対象を所定方向に搬送する搬送手段，
この搬送手段上に配置されており、前記処理対象に接触して所望の処理を行なう少なくとも一つの回転ブラシ，
この回転ブラシと、前記搬送手段上の処理対象との間隔を調整する間隔調整手段，
前記回転ブラシが回転したときに生ずる空気流の流速を検出する流速検出手段，
この流速検出手段によって検出される流速と、前記回転ブラシの径との関係を示す流速−ブラシ径データを保存するメモリ手段，
このメモリ手段の流速−ブラシ径データを参照して、前記流速検出手段によって検出された空気流の流速に対応するブラシ径を得るとともに、このブラシ径から、前記間隔調整手段の調整量を演算して前記間隔調整手段に出力する演算手段，
を備えたことを特徴とする表面処理装置。
処理対象を所定方向に搬送する搬送手段，
この搬送手段上に配置されており、前記処理対象に接触して所望の処理を行なう少なくとも一つの回転ブラシ，
この回転ブラシと、前記搬送手段上の処理対象との間隔を調整する間隔調整手段，
前記回転ブラシが回転したときに生ずる空気流の流速を検出する流速検出手段，
この流速検出手段によって検出される流速と、前記回転ブラシの径との関係を示す流速−ブラシ径データを保存するメモリ手段，
このメモリ手段の流速−ブラシ径データを参照して、前記流速検出手段によって検出された空気流の流速に対応するブラシ径を得るとともに、このブラシ径から前記間隔調整手段の調整量を演算し、演算した調整量が予め設定した閾値を越えたときに、該調整量を前記間隔調整手段に出力する演算手段，
を備えたことを特徴とする表面処理装置。
前記演算手段が、前記回転ブラシの磨耗の程度から、回転ブラシが使用限界となったかどうかを判断することを特徴とする請求項１又は２記載の表面処理装置。
前記回転ブラシが、複数のブラシ体によって構成されている場合に、
前記流速検出手段を、前記回転ブラシの回転軸方向の中央付近と端部付近に複数配置するとともに、
前記演算手段が、前記複数の流速検出手段の検出結果を比較して、前記ブラシ体のローテーションの時期を判断す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表面処理装置。
前記処理対象の厚みを検出する厚み検出手段を設け、
前記演算手段が、前記厚み検出手段の検出結果を利用して、前記間隔調整手段の調整量を演算す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表面処理装置。