JP2003053641A - 工作機械用のワイパー部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 シール性に優れ、摺動抵抗が少なく、摺動面
の凹凸追従性が良いのでシール性が良く、押付け力（リ
ップ部の圧接力）の変更も容易なワイパー部材の経済的
な提供。 【解決手段】 芯金１とバネ鋼４とを、適宜、金属薄板
を埋入するか或いは短繊維で補強されてなるゴム材３を
介してホットメルト接着剤で接合することによって工作
機械用のワイパー部材とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工作機械の摺動面
の上に落ちた切り屑や切削油などを掻き取りに使用され
るワイパー部材（払拭部材）に関する。また、本発明
は、摺動抵抗が少なく、摺動面の凹凸に対する追従性が
良好で、しかもシール性に優れたワイパー部材に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】旋盤やフライス盤などの工作機械は、製
造産業で汎用されている最も基本的な機械装置であり、
特に機械加工などを行なう摺動面から切り屑などをシー
ルするワイパー部材は、重要な部材であり、シール性の
向上や部材の耐久性の改善などの性能と機能の面や製作
の簡易化などで、改良が続けられている。その代表的な
技術は、断面略くの字状の弾性部材のリップ部に金属薄
板を取付け、その上に保護部材を備えるもの（特開２０
００−４２８６３号公報）、弾性材料からなるワイパー
本体のリップ部を繊維材料で被覆してリップ部の摩擦抵
抗を低減するもの（特開２０００−３５４９３４号公
報）、弾性材料からなるワイパー本体のリップ部に剛性
を有する薄板を取付け、摺動面に曲面があってもシール
性を確保するもの（特開２０００−３０８９４５号公
報）、極薄板状のブレード材の一端部分を取付板に溶接
して、製作を簡易化し、部材を簡略化し、且つ長期間に
わたる安定したシール性を維持したもの（特開平１１−
１５９６２７号公報）、切削切粉を確実に除去するため
に、摺動面にク−ラント液を供給するもの（実開平６−
３５４５号公報）などがあるが、いずれも性能や機能に
おいて未だ十分ではない。

【０００３】ワイパー部材のリップ部（摺動部）にはゴ
ム材料が使用され、外力への追従性や掻き取り能力の優
れてはいるが、最近、汎用される切削油を使用しないド
ライ切削工作システムや高速型の工作機械では、摺動部
の摺動抵抗が大きく、ゴム材の摩擦係数が高く、磨耗が
激しく、切屑や切削油などに対するシール性を維持でき
ない問題点が生じている。これに対処するため金属板な
どの取付け部とゴム材とを一体化したワイパー部材も提
案されたが、一体化するために成形金型内で取付け部と
ゴム材を組合わせた成形が煩雑で、コストアップにつな
がり、一体成形後の両材料の弾性変形性の相違に起因し
て金属板とゴム材との接着界面が剥離しやすく、ワイパ
ー部材の押付け力（リップ部の圧接力）の変更も簡易で
なく、耐用寿命に問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、リップ部へバネ
鋼が使用されても、ゴム材へのに埋め込みの場合では、
接着剤やゴム部品などの強度が十分ではなく、摺動抵抗
や摺動面の凹凸に対する追従性又は耐久性などの種々の
性能を満足させるワイパー部材はなかった。そこで、本
発明は、ワイパー部材と摺動部とのシール性の向上や部
材の耐久性の改良に加えて、摺動抵抗や摩擦抵抗が大き
く、摺動面の凹凸に対する追従性が悪いという欠点を改
善したワイパー部材の開発を課題とする。また、本発明
は、最近の切削油を使用しないドライ切削工作システム
や高速型の工作機械において用いても、磨耗を抑制し、
シール性を維持できるワイパー部材の開発を課題とす
る。さらに、本発明は、製作が簡易で、経済的で、ワイ
パー部材の押付け力の変更が容易で、一体成形した後で
も、両材料の弾性変形性の相違に起因して金属板とゴム
材との接着界面の剥離が少ないというすぐれた機能を有
するワイパー部材を提供することを課題とする。

【０００５】

【発明の課題を解決するための手段】本発明のワイパー
部材は、ワイパー部材の取付け部（芯金）とバネ鋼をゴ
ム材を介して接着剤で接合させて得られたものである
が、基本的に以下の構成よりなるものである。 （１）芯金とバネ鋼がゴム材を介して接着剤で接合され
てなる工作機械用のワイパー部材。 （２）接着剤がホットメルト接着剤である上記（１）の
工作機械用のワイパー部材。 （３）ゴム材が、短繊維で補強されたものである上記
（１）又は（２の工作機械用のワイパー部材。 （４）ゴム材が、埋入した金属薄板で補強されたもので
ある上記（１）〜（４）のいずれかの工作機械用のワイ
パー部材。 （５）ゴム材を介した芯金とバネ鋼の接着剤接合面が、
アンカー構造をなすものである上記（１）〜（４）のい
ずれかの工作機械用のワイパー部材。 （６）バネ鋼先端部をフッ素樹脂又はセラミックで被覆
する上記(１)〜(５)のいずれかの工作機械用のワイパー
部材。 本発明の工作機械用のワイパー部材は、上記構成を有す
ることによって、 摺動面の凹凸に対する追従性が良好
で、シール性に優れ、摺動抵抗が極めて少なく、押付け
力やリップ部の圧接力の変更が容易であり、リップ部の
磨耗量の減少の結果、長期にわたりシール性が保持さ
れ、バネ鋼の耐久性も飛躍的に向上し、従来の弾性のゴ
ム材に比べて、バネ鋼の使用が切粉や切削油などに対す
るシール性が優れている。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明のワイパー部材は、付属部
材として摺動面に対して相対的に移動する工作機械に取
付けられるものであり、工作機械の摺動面は、刃物など
で被工作物を処理するときに、機械内部に切粉や切削油
などが入り込むと、機械内部の駆動部や電気系統に破損
などの障害を起こす恐れがあるので、摺動面から切粉や
切削油などを排除する必要があるが、本発明のワイパー
部材は、複雑で高価な金型を使用せずに、各材料を接着
剤にて接合するものであって、予め作製した金属やセラ
ッミックなどの芯金に、合成ゴムのようなゴム材を接着
し、さらに鋼材からなる板体のバネ鋼をゴム材に接着接
合得られたものであり、工作機械の作業面の摺動面の部
分を、工作加工の障害となる切粉や切削油などが存在し
したとしても、良好な作業状態に維持するために工作機
械に取付けられる付属装置として用いることができる。

【０００７】芯金は、ワイパー部材を本体枠に取付ける
ための部品であり、ボルト締めなどにより工作機械の本
体枠に固定するものであるが、芯金材料は、耐久性や強
度の点から一般にスチールやアルミニウムなどの金属材
料が適当であるが、セラミックや剛性プラスチックも使
用することができる。また、表面無処理の鋼板又ははリ
ン酸亜鉛処理やクロメート処理や錆止め樹脂処理などの
表面処理の施された鋼板、りん青銅やばね鋼などの弾性
金属板などもが用いられる。接着剤とのなじみ性の向上
のために、予めウレタン系又はシラン系などのプライマ
ーにより表面処理を施しておいてもよい。芯金及びゴム
材などの形状や大きさは、使用される工作機械の構造や
スケールに応じて適宜に設定されるので、種々のスケー
ルや形状の異なる工作機械への適用可能である。

【０００８】加熱加硫による接合の代わりに接着接合を
使用すると、ゴム材の両面の接着剤層の僅かな可撓性
が、ゴム材の緩衝性の微小な助けとなって、ワイパ−部
材のバネ鋼の摺動において微妙な緩衝となり、摺動抵抗
や摩擦抵抗を和らげ、摺動面の微小な凹凸に対する追従
性を向上させる。このときに用いる接着剤は、熱硬化性
樹脂材よりも熱可塑性樹脂材が好適である。接着剤層の
厚みは、１０〜１００μｍ程度がよい。接着剤は、通常
のスプレー法やロールコーター法又はブレード法などに
より塗布するが、接着剤の塗り層が薄すぎると、強度が
低下し、厚すぎると、バネ鋼の弾性に悪影響がある。本
発明で用いる接着剤は、熱硬化性樹脂材よりも熱可塑性
樹脂材が好適であり、ポリアミド系接着剤などが使用さ
れ、より好ましくはウレタン系接着剤やポリビニル系接
着剤のような、ホットメルト接着剤が使用される。ホッ
トメルト接着剤層の微小な可撓性が、リップ部先端の摺
動抵抗を和らげ、摺動面の微小な凹凸による衝撃を吸収
する。

【０００９】ゴム材は、ワイパー部材の主要部の部品
で、リップ部の摺動部品（バネ鋼）を支持するよう芯金
に取付けられるが、リップ部の摺動抵抗を和らげ、摺動
面の凹凸に対する追従性に影響するもので、素材として
は、油分との接触が多い工作機械が対象であり、特に耐
油性が求められるので、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴ
ム）、ウレタンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴムな
ど、硬度が７０〜９０度程度のものが適当であるが、適
宜、短繊維で補強されたものを使用するのがより適当で
ある。短繊維は、ポリアミド繊維などの合成繊維がゴム
となじみやすくて適当であり、アスペクト比が５以上
で、太さ１〜１０デニル程度のものが適している。添加
量はゴム１００重量部に対して１〜１００重量部程度を
ゴム原料に分散させるようにする。

【００１０】短繊維の代わりにスチールやアルミニウム
などの金属薄板をゴム材にインサート成形することによ
って埋入することもできる。芯金及びバネ鋼のゴム材へ
の接着強度は、不足したり、接着界面が剥離したりする
こともあるので、芯金及びバネ鋼の接着面をエンボス加
工（微小凹凸付与）による粗面化などの方法により、接
着剤がアンカー（投錨効果）を利用した接着が好まし
い。また、本発明のワイパー部材では、本バネ鋼先端部
を加工し、バネ鋼先端部をフッ素樹脂又はセラミックで
被覆することによって、摺動抵抗を低下させ、耐久性を
より向上させるためにバネ鋼先端部をフッ素樹脂やセラ
ミックなどで被覆するのが適当であるが、被覆は、フッ
素樹脂やセラミックなどを焼き付ける。

【００１１】バネ鋼は、ステンレススチ−ルなどの鋼材
のバネ性板材であり、高炭素含有量のスチールが強度の
点から好ましく、ワイパー部材のリップ部を形成して、
機械工作によって生じる切粉や切削油などを排除し、機
械工作の際に摺動面における切粉や切削油などの払拭機
能を発揮するが、バネ鋼は、従来のボルト締めやゴム材
への埋め込みではなく、接着剤によりゴム材に接合一体
化される。本発明では、ゴム材とバネ鋼の接合のとき
に、バネ鋼は摺動面に対して傾斜（略水平角４５〜６０
°程度）して接合するのも一つの特徴である。バネ鋼
は、薄板形状が使用され、その形状の先端部になるにつ
れ順次厚みが薄くされる。基本的には平板状であるが、
波状に湾曲していてもよい。波状が、摺動摩擦による衝
撃を吸収しやすい。バネ鋼独特の弾性が摺動面の微小な
凹凸による衝撃を吸収してしまう。厚みと形状及び大き
さは適宜に設定される。あまりに厚くすると、剛性が過
多となり、リップ部先端の押し付け力が過大となってし
まい、摺動抵抗が大きくなり、好ましくはない。実際に
は、平均厚みは０．０５〜０．５ｍｍ程度とされる。厚
みが０．０５ｍｍ未満では、強度的に弱くなり、０．５
ｍｍを超えると、バネ鋼の弾性が失われ、軽量性が損な
われるので、より好ましい厚みは、０．０７〜０．３ｍ
ｍ程度である。

【００１２】従来のワイパー部材では、リップ部の板材
に、主としてゴム体又は通常の金属薄板が使用されてお
り、これでは摺動抵抗が大きく、摺動面の凹凸に対する
追従性が悪く問題点となっていたが、本発明のワイパー
部材ではバネ鋼の採用により、予想以上に摺動抵抗を低
下でき、それにより高速工作摺動も可能となり、切削油
を使用しない特殊な工作機械にも適用可能である。さら
に、本発明では、摺動面の曲面又は凹凸に対する追従性
が改良されているので、シール性を十分に確保すること
ができる。さらに、バネ鋼をゴム材に接着接合し、さら
にゴム材を芯金に接着接合することによって、バネ鋼と
ゴム材及び二層の接着剤による、各々独自の弾性と緩衝
性、又はこれらの弾性と緩衝性の相乗的な干渉により、
リップ部が摺動面を損傷することなく、リップ部の磨耗
も減少し、リップ部のバネ鋼が反り曲がるという問題も
解消できるという効果も奏される。

【００１３】

【実施の態様】本発明の実施の態様を具体的に説明する
が、本発明はこれらに限定されない。図１に本発明のワ
イパー部材の断面の概略構造を例示する。工作機械の本
体枠に取付けられる芯金（取付け部）１、及びバネ鋼４
が、ゴム材３を介して接着剤２によって接合されてい
る。ゴム材は、図のように断面が、略くの字形に成形さ
れ、その上面にバネ鋼が、略水平角６０°程度で接合さ
れるのが、リップ部の摺動抵抗を低くし、掻き取り性を
大きくする点から、好ましい。また、図２及び図３に本
発明のワイパー部材の他の例を示しているが、ゴム材の
片面だけに芯金とバネ鋼を接合してもよい。ゴム材の背
面には凹溝を設ける必要があり、ワイパー部材を使用の
際に、この溝を支点にしてゴム材が屈曲して、リップ部
の摺動抵抗を吸収する。摺動抵抗を受けると、凹溝の存
在によりバネ鋼は凹溝の側に屈曲し、反対側には屈曲し
ないから、リップ部が反って摺動面に巻き込まれること
はない。ゴム材の背面には凹溝を設ける必要があり、ワ
イパー部材を使用の際に、この溝を支点にしてゴム材が
屈曲して、リップ部の摺動抵抗を吸収する。摺動抵抗を
受けると、凹溝の存在によりバネ鋼は凹溝の側に屈曲
し、反対側には屈曲しないから、リップ部が反って摺動
面に巻き込まれることはない。

【００１４】

【実施例１】図１の概略断面図に示すように、芯金とバ
ネ鋼がゴム材を介して接着剤で接合され工作機械用のワ
イパー部材の実装テストを行い、摺動抵抗，シール性、
凹凸面追従性及び耐久性を調べた。比較例として、バネ
鋼の代わりに通常のリン青銅を用い、接着剤を使用せず
に、ゴム材に加熱加硫により一体化したもの（比較例
１）又は芯金とゴム材がボルト締め結合されたもの（比
較例２）を用いた。測定結果を表１に示す。

【００１５】試験項目： ａ．摺動抵抗（ｇｆ／ｃｍ） 垂直荷重Ｗを負荷してワイパー部材を作動させ、その際
に働く水平方向の力Ｆをロードセルにて測定し、Ｆ＝μ
Ｗの式（μは摩擦係数）から、摺動抵抗（ｇｆ／ｃｍ）
を算出した。 ｂ．シール性（ｇ） 両サイドのワイパー部材間に、所定量の切粉を封入して
おき、摺動ヘッドを往復運動させ、その摺動ストローク
により摺動距距離を算出し、リップ部から漏れ出た切粉
量を各距離において計量した。 ｃ．耐久性 一万回摺動後の破損状況を目視にて観測した。

【００１６】

【表１】 ──────────────────────────────── 摺動抵抗 シール性 耐久性 ──────────────────────────────── 実施例１ １９ 0.002g/10km 破損無し ──────────────────────────────── 比較例１ ２５ 0.033g/10km 破損有り ──────────────────────────────── 比較例２ ２６ 0.026g/10km 破損有り ──────────────────────────────── 上記テスト結果より本発明のワイパー部材が、摺動抵
抗、シール性、凹凸追従性及び耐久性の全てにおいて、
従来のワイパー部材より優れていることがわかった。

【００１７】

【発明の効果】本発明のワイパー部材は、凹凸追従性が
良いのでシール性に優れ、摺動抵抗が極めて少なく、摺
動面の凹凸に対する追従性が良好で、押付け力の変更も
容易な特性を有している。また、耐久性にも優れ、製作
が簡易であって、最近の切削油を使用しないドライ切削
工作システムや高速型の工作機械でも、磨耗を抑制し、
シール性を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のワイパー部材の概略断面図

【図２】本発明のワイパー部材の他の例

【図３】本発明のワイパー部材の他の例

【符号の説明】

１ 芯金 ２ 接着剤 ３ ゴム材 ２ バネ鋼

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芯金とバネ鋼が、ゴム材を介して接着剤
   で接合されてなることを特徴とする工作機械用のワイパ
   ー部材。
2. 【請求項２】 接着剤が、ホットメルト接着剤であるこ
   とを特徴とする請求項１に記載された工作機械用のワイ
   パー部材。
3. 【請求項３】 ゴム材が、短繊維で補強されたものであ
   ることを特徴とする請求項１又は２に記載された工作機
   械用のワイパー部材。
4. 【請求項４】 ゴム材が、埋入した金属薄板で補強され
   たものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   に記載された工作機械用のワイパー部材。
5. 【請求項５】 ゴム材を介した芯金とバネ鋼の接着剤接
   合面が、アンカー構造をなすものであることを特徴とす
   る請求項１〜４のいずれかに記載された工作機械用のワ
   イパー部材。
6. 【請求項６】 バネ鋼先端部をフッ素樹脂又はセラミッ
   クで被覆することを特徴とする請求項１〜６のいずれか
   に記載された工作機械用のワイパー部材。