JP2008080453A - 工業用ワイパー - Google Patents

Abstract

【課題】より長寿命な工業用ワイパーを提供することである。
【解決手段】工作機械に取り付けられる取付部２と、この取付部２の一端に、該取付部２に対して傾斜して延設され少なくとも摺動方向に対して背面側の先端尖り部６周辺が硬質補強材料１０で被着されたリップ部３とを備え、このリップ部３の先端尖り部６を摺動面６０に対して押し付けた状態で使用する工業用ワイパー１であって、取付部２およびリップ部３の前記背面側は、少なくとも２つの屈曲点７，８を介して連続して形成されているように構成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、工作機械や産業機械等における切り粉、切削油等の除去に使用される工業用ワイパーに関する。

従来から、工作機械や産業機械等における切り粉、切削油等を除去する上で、工業用ワイパーと呼ばれるワイパーが使用されている。この工業用ワイパーとして、例えば特許文献１には、取付部と、該取付部に対して一体的かつ傾斜して形成されたリップ部とから構成される断面略くの字状の弾性部材と、該弾性部材のリップ部の下面に取り付けられ、摺動面に先端部が接する金属薄板（硬質補強材料）とを備える工業用スクレーパ（工業用ワイパー）が記載されている。

図５は、特許文献１に記載されているような、従来の工業用ワイパーを示す側面図である。図５に示すように、この工業用ワイパー５１は、取付部５２と、この取付部５２に対して傾斜して延設されたリップ部５３とを備えている。そして、リップ部５３の先端尖り部５６を摺動面６０に対して押し付けた状態で、図５に示す矢印方向（摺動方向）に工業用ワイパー５１を摺動させ、摺動面６０に付着した切り粉、切削油等を掻き取り面５５で除去するように構成されている。また、リップ部５３は、摺動方向に対して背面側の先端尖り部５６の周辺が、硬質補強材料５７で被着されているので、先端尖り部５６周辺が磨耗するのを抑制される。

一方、取付部５２およびリップ部５３の摺動方向に対して背面側は、１つの屈曲点５４を介して連続して形成されている。しかしながら、このような構成の工業用ワイパー５１は、長期にわたり使用すると、その使用形態によっては、先端尖り部５６や掻き取り面５５等が損傷するおそれがある。
特開２０００−４２８６３号公報

本発明の課題は、より長寿命な工業用ワイパーを提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下の知見を得た。すなわち、上記のような構成の工業用ワイパーは、取付部およびリップ部の摺動方向に対して背面側が、１つの屈曲点を介して連続して形成されている。工業用ワイパーは、リップ部の先端尖り部を摺動面に対して押し付けた状態で、摺動方向に該工業用ワイパーを摺動させて使用するが、この所定の状態でワイパーを摺動させた際には、屈曲点に応力が集中してかかる。このため、屈曲点の数が１つである従来の工業用ワイパーでは、前記応力を低減し難く、その結果、長期にわたり使用すると、先端尖り部や掻き取り面等が損傷し易くなる。

そこで、前記屈曲点の数を少なくとも２つで構成すると、所定の状態でワイパーを摺動させた際において、該屈曲点に集中する応力を低減することができ、その結果、ワイパーをより長寿命にすることが可能となった。

すなわち、本発明における工業用ワイパーは、以下の構成からなる。
（１）工作機械に取り付けられる取付部と、この取付部の一端に、該取付部に対して傾斜して延設され少なくとも摺動方向に対して背面側の先端尖り部周辺が硬質補強材料で被着されたリップ部とを備え、このリップ部の先端尖り部を摺動面に対して押し付けた状態で使用する工業用ワイパーであって、前記取付部およびリップ部の前記背面側が、少なくとも２つの屈曲点を介して連続して形成されていることを特徴とする工業用ワイパー。
（２）前記硬質補強材料が金属板である前記（１）記載の工業用ワイパー。
（３）前記リップ部が弾性部材からなる前記（１）または（２）記載の工業用ワイパー。
（４）前記弾性部材の硬度が４０〜９５度である前記（３）記載の工業用ワイパー。
（５）前記屈曲点のうち最も摺動面に近い屈曲点とリップ部の先端尖り部とを結ぶ直線と、前記摺動面とのなす角度αが、リップ部の先端尖り部を摺動面に対して押し付けない状態で３０〜４０°である前記（１）〜（４）のいずれかに記載の工業用ワイパー。

本発明によれば、工業用ワイパーの取付部およびリップ部の摺動方向に対して背面側を少なくとも２つの屈曲点を介して連続して形成するので、所定の状態でワイパーを摺動させた際において、該屈曲点に集中する応力を低減することができ、その結果、より長寿命のワイパーとすることができる。特に、前記（５）によれば、角度αが所定の状態で３０〜４０°であるので、長期にわたり高い接触面圧を得ることができる。

以下、本発明の一実施形態にかかる工業用ワイパー（以下、ワイパーと略す）について図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態のワイパーを示す側面図である。図２は、屈曲点の間を説明するための拡大概略説明図である。

図１に示すように、このワイパー１は、工作機械に取り付けられる取付部２と、この取付部２の一端に、該取付部２に対して傾斜して延設されたリップ部３とを備え、断面略くの字形状に構成されている。

取付部２は、金属製の芯金部４と、背部５とで構成されている。芯金部４は、取付部２の強度を確保する機能を有し、該芯金部４を構成する金属としては、特に限定されるものではなく、例えば鋼板等が挙げられる。

背部５は、芯金部４と加硫接着等により一体化されると共に、リップ部３と連続して形成されている。この背部５は、弾性部材からなるのが好ましく、該弾性部材としては、下記で説明するリップ部３を構成する弾性部材と同じものが例示できる。なお、背部５の硬度が大きい場合には、取付部２は芯金部４を設けることなく、背部５のみで構成されていてもよい。

上記のような構成の取付部２は、さらに工作機械にボルト止めするための図示しないボルト挿通孔が形成されており、該ボルト挿通孔を介して、機台表面やカバー表面等のような摺動面６０に対して往復移動（往復摺動）する工作機械に取り付けられる。

リップ部３は、少なくとも図１に示す矢印Ｂの方向（摺動方向）に対して背面側の先端尖り部６の周辺が硬質補強材料１０で被着されたものである。具体的には、前記背面側のリップ部３の先端部から後述する屈曲点７までの間が、取付部２，リップ部３よりも厚みが薄い硬質補強材料１０で被着されている。この硬質補強材料１０の前面は、リップ部３の背面に加硫接着等で被着しているので、リップ部３によって完全に被覆されている。さらに、リップ部３の先端部、すなわち掻き取り面９は、摺動面６０に対して略垂直である垂直面によって切断された形状を有する。これにより、ワイパー１と摺動面６０との接触は、硬質補強材料１０を介して行われるので、ワイパー１を摺動させた際には、先端尖り部６周辺が磨耗するのを抑制することができる。

硬質補強材料１０としては、特に限定されるものではなく、例えばバネ材、金属鋼板、真鍮材等の金属板、ポリエーテルイミド、ジュラコン（登録商標）等の耐磨耗性に優れた樹脂材等が挙げられ、特に金属板であるのが、先端尖り部６周辺が磨耗するのを確実に抑制できる上で好ましい。硬質補強材料１０の硬度は、摺動面６０を損傷させない上で、摺動面６０の硬度よりも小さいのが好ましい。前記硬度とは、ＪＩＳＺ２２４４に準拠して測定されるビッカース硬さのことを意味する。また、硬質補強材料１０の厚みは、取付部２，リップ部３よりも薄い厚みであればよいが、通常、１．０〜３．２ｍｍ程度である。

リップ部３は、弾性部材からなるのが好ましく、該弾性部材としては、例えば天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、シリコーンゴム、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム、フッ素ゴム、水素添加ニトリルブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）等が挙げられる。これらの弾性部材は単独でまたは２種以上をブレンドして用いてもよい。

特に、本発明では、上記で例示したもののうち、ニトリルゴム、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム、フッ素ゴム、水素添加ニトリルブタジエンゴム（Ｈ−ＮＢＲ）から選ばれる少なくとも１種であるのが好ましい。また、上記で例示した弾性部材のうち、耐油性を有するものが好ましく選定される。

前記弾性部材の硬度は４０〜９５度、好ましくは５０〜９０度であるのがよい。これにより、リップ部３の先端尖り部６を摺動面６０に対して押し付けた際に、先端尖り部６が摺動面６０から浮き上がることがなく、切り粉、切削油等を確実に除去することができ、優れた掻き取り性を示すことができる。これに対し、前記硬度が４０度より小さいと、先端尖り部６が摺動面６０から浮き上がるおそれがあり、９５度より大きいと、硬度が高すぎて切り粉、切削油等を除去できないおそれがある。前記硬度はＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠した値である。

取付部２とリップ部３との境界付近には、境界線に沿ってリップ部３が略くの字状の内側に屈曲可能なように凹溝１１（通常、半径０．５ｍｍ程度の円弧状）が設けられている。これにより、取付部２とリップ部３との境界部の肉厚が他の部分より薄くなるので、リップ部３は凹溝１１が存在する側に屈曲しやすく、反対側には屈曲しにくくなる。なお、この凹溝１１の形状は、円弧状に限られることはなく、他の任意の形状が採用可能である。

ワイパー１は、リップ部３の先端尖り部６を摺動面６０に対して押し付けた状態で使用される。具体的には、図１に示す矢印Ａの方向にリップ部３の先端尖り部６を摺動面６０に対して押し付け、ついで、矢印Ｂの方向（摺動方向）にワイパー１を摺動させることで、摺動面６０に付着した切り粉、切削油等を掻き取り面９で除去することができる。

前記摺動方向とは、図１に示す矢印Ｂの方向を意味し、より具体的には、取付部２の一端から傾斜して延設されるリップ部３の傾斜した方向を意味する。したがって、ワイパー１が摺動せずに、摺動面６０が図１に示す矢印Ｃ方向に摺動する場合であっても、前記摺動方向とは、図１に示す矢印Ｂ方向を意味する。

ここで、取付部２およびリップ部３の前記摺動方向に対して背面側は、２つの屈曲点７，８を介して連続して形成されている。屈曲点をこのように、少なくとも２つで構成することにより、所定の状態でワイパー１を摺動させた際において、屈曲点に集中する応力を低減することができ、その結果、先端尖り部６や掻き取り面９等の損傷が低減され、ワイパー１がより長寿命になる。

より具体的には、ワイパー１は屈曲点７，８を有することにより、図１に示すように、屈曲点８から摺動面６０に対して投影した垂線Ｌ２と、屈曲点７および８を結ぶ線とのなす角度βを有するようになる。このような角度βを有することにより、屈曲点７，８に集中する前記応力を低減することができる。角度βは、特に限定されるものではなく、通常、５〜４５°程度である。また、屈曲点の数が３つ以上である場合には、前記垂線Ｌ２と、屈曲点のうち最もリップ部３に近い屈曲点と、最も取付部２に近い屈曲点とを結ぶ線とのなす角度が角度βとなる。

本実施形態にかかる屈曲点７，８との間は直線で構成されているが、これに限定されるものではなく、屈曲点７，８との間が、例えば図２（ａ）に示すような背面側に突出する曲線Ｒ１や、図２（ｂ）に示すような凹溝を形成する曲線Ｒ２で構成されていてもよい。すなわち、取付部２およびリップ部３の摺動方向に対して背面側が、少なくとも２つの屈曲点を介して連続して形成されているかぎり、屈曲点７，８との間の構成が、図１に示すような直線であっても、図２に示すような曲線Ｒ１，Ｒ２であっても、同様の効果を奏することができる。

また、本実施形態にかかる屈曲点の数は２つで構成されているが、前記屈曲点の数は少なくとも２つであればよく、好ましくは２〜４つ、より好ましくは２〜３つの範囲から用途に応じて任意に選定するのがよい。

さらに、屈曲点７，８のうち最も摺動面６０に近い屈曲点７とリップ部３の先端尖り部６とを結ぶ直線Ｌ１と、摺動面６０とのなす角度αが、リップ部３の先端尖り部６を摺動面６０に対して押し付けない状態（無荷重状態）で２０〜６０°、好ましくは３０〜４０°、より好ましくは３１〜３８°であるのがよい。これにより、先端尖り部６を摺動面６０に対して押し付けた際には、先端尖り部６と摺動面６０との接触面圧が高くなり、その結果、摺動面６０との密着性および摺動面６０への形状追従性が向上し、摺動面６０に付着した切り粉、切削油等を確実に除去することができる。また、先端尖り部６を摺動面６０に対して強い力で押し付けなくても、所定の接触面圧が得られる。これに対して、前記角度αが上記した範囲外であると、前記接触面圧が低くなるおそれがある。

前記角度αを上記所定の範囲内にすると、接触面圧が高くなる理由としては、リップ部３の先端尖り部６を摺動面６０に対して押し付けた際に、押し付け量に対するリップ部３の剛性が大きくなるので、先端尖り部６が摺動面６０に対して加える荷重が大きくなり、その結果、前記接触面圧が高くなるものと推察される。

前記角度αを所定範囲に調整する方法としては、特に限定されるものではなく、例えば摺動面６０から、該摺動面６０に最も近い屈曲点７までの高さを調整し、前記角度αを所定範囲に調整する方法が挙げられる。

ついで、上記で説明したワイパー１による摺動面６０に付着した切り粉、切削油等の除去方法について説明する。まず、図１に示す矢印Ａの方向にリップ部３の先端尖り部６を摺動面６０に対して押し付ける。この際、屈曲点７と先端尖り部６とを結ぶ前記直線Ｌ１と、摺動面６０とのなす角度αが、無荷重状態で所定の角度であるので、先端尖り部６と摺動面６０との接触面圧が高くなる。

ついで、矢印Ｂの方向（摺動方向）にワイパー１を摺動させ、摺動面６０に付着した切り粉、切削油等を掻き取り面９で除去する。この際、ワイパー１は、摺動方向に対して背面側の先端尖り部６周辺が硬質補強材料１０で被着されているので、ワイパー１と摺動面６０との接触は、硬質補強材料１０を介して行われ、これにより先端尖り部６周辺が磨耗するのを抑制することができる。したがって、先端尖り部６と摺動面６０とが高い接触面圧で接触していても、ワイパー１を高速に摺動させることができる。

さらに、ワイパー１の取付部２およびリップ部３の前記背面側は２つの屈曲点７，８を介して連続して形成されているので、屈曲点にかかる応力を低減することができ、その結果、ワイパー１はより長寿命になり、長期にわたり優れた掻き取り能力を示すことができる。

以上、本発明の一実施形態について示したが、本発明は上述した実施形態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で変更や改良したものにも適用できることは言うまでもない。例えばリップ部については、図１に示すリップ部３の構成に限定されるものではなく、図３に示すようなリップ部３ａの構成であってもよい。

すなわち、同図に示すように、リップ部３ａは、取付部２から先端尖り部６に向かって厚さが順次薄くなるように構成されている。これにより、上記で説明したリップ部３と同様の効果が得られると共に、先端尖り部６と摺動面６０との接触面圧がより高くなり、摺動面６０との密着性および摺動面６０への形状追従性がより向上する。

また、上記で説明した実施形態では、リップ部３の先端部、すなわち掻き取り面９が、摺動面６０に対して略垂直である垂直面によって切断された形状を有する場合について説明したが、前記先端部が例えば図４に示すような形状を有していてもよい。すなわち、同図に示すように、硬質補強材料１０の先端部１０ａが、摺動面６０に対してリップ部３の傾く方向と反対方向に傾く傾斜面Ｐによって切断された形状を有していてもよい。このような構成であっても、上記で説明した実施形態と同様の効果を奏することができる。

以下、実施例を挙げて本発明のワイパーについてさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

［実施例１〜５および比較例１］
（ワイパーの作製）
表１に示す屈曲点の数を有し、リップ部の先端尖り部を摺動面に対して押し付けない状態で、最も摺動面に近い屈曲点とリップ部の先端尖り部とを結ぶ直線と、摺動面とがなす角度αとして、表１示す角度αを有するワイパーをそれぞれ作製した（表１中の実施例１〜５および比較例１）。

なお、前記角度αの調整は、摺動面から、該摺動面に最も近い屈曲点までの高さを調整して行った。また、リップ部の摺動方向に対する背面側において、先端尖り部から摺動面に最も近い屈曲点までを硬質補強材料で被着した。前記硬質補強材料には、厚さ１．６ｍｍのバネ材を用い、加硫接着で被着した。さらに、リップ部および取付部における背部には、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）を用いた。

上記で作製した各ワイパーについて、屈曲点に生じる応力および接触面圧を評価した。各評価方法を以下に示すと共に、その結果を表１に示す。

（屈曲点に生じる応力の評価方法）
各ワイパーに摺動面に対して５ｍｍの変位を付与した際の、摺動面に最も近い屈曲点に生じる応力（該屈曲点における帆布とＮＢＲとの継ぎ目に生じる応力）を有限要素法に基づくシミュレーション結果より測定した（単位：Ｎ／ｍｍ²）。得られた測定結果は、比較例１の測定結果を１００としたときの相対値で示した。

（接触面圧の評価方法）
各ワイパーに摺動面に対して５ｍｍの変位を付与した際の先端尖り部と摺動面との接触面圧を測定した（単位：Ｎ／ｍｍ²）。この測定には島津製作所社製のオートグラフＡＧＳ５００を用いた。また、得られた測定結果は、比較例１の測定結果を１００としたときの相対値で示した。

表１から明らかなように、屈曲点の数が２つである実施例１〜５の各ワイパーは、屈曲点の数が１つである比較例１のワイパーに対して、屈曲点に生じる応力が小さいのがわかる。また、角度αが３２〜３７°の範囲内にある実施例１〜３のワイパーは、特に高い接触面圧を示した。
一方、比較例１のワイパーは、接触面圧には優れるものの、屈曲点に生じる応力が実施例１〜５のワイパーよりも高い結果を示した。

［試験例１］
リップ部を構成する弾性部材の硬度が掻き取り性に及ぼす影響について評価した。具体的には、上記実施例１のリップ部および取付部における背部において、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）に代えて表２に示す硬度を有するニトリルゴムを用いた以外は、上記実施例１と同様にして各ワイパーを作製した（表２中の試料Ｎｏ．１〜７）。前記硬度はＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠した値である。

上記で作製した各ワイパーについて、掻き取り性を評価した。評価方法を以下に示すと共に、その結果を表２に示す。

（掻き取り性の評価方法）
ワイパーの掻き取り面を、常に、鉄、銅、アルミニウムからなる切り粉が衝突する状態にした後、ワイパーを３０ｋｍ／時で往復摺動させた。そして、１００ｋｍ摺動させた後、先端尖り部と摺動面との間から切り粉が漏れているか否かを目視観察した。なお、判定基準は以下のものを用いた。
◎：全く漏れない
○：殆ど漏れない
△：若干漏れるが、実用上問題なし

表２から明らかなように、リップ部を構成する弾性部材の硬度が４０〜９５度である試料Ｎｏ．２〜６の各ワイパーは、掻き取り性に優れているのがわかる。特に、硬度が６０〜８０度である試料Ｎｏ．３〜５のワイパーにおいて、優れた結果を示した。

本発明の一実施形態にかかる工業用ワイパーを示す側面図である。 屈曲点の間を説明するための拡大概略説明図である。 他の実施形態にかかる工業用ワイパーを示す側面図である。 さらに他の実施形態にかかる工業用ワイパー示す部分拡大側面図である。 従来の工業用ワイパーを示す側面図である。

符号の説明

１ 工業用ワイパー
２ 取付部
３，３ａ リップ部
４ 芯金部
５ 背部
６ 先端尖り部
７，８ 屈曲点
９ 掻き取り面
１０ 硬質補強材料
６０ 摺動面

Claims (5)

1. 工作機械に取り付けられる取付部と、この取付部の一端に、該取付部に対して傾斜して延設され少なくとも摺動方向に対して背面側の先端尖り部周辺が硬質補強材料で被着されたリップ部とを備え、このリップ部の先端尖り部を摺動面に対して押し付けた状態で使用する工業用ワイパーであって、
   前記取付部およびリップ部の前記背面側が、少なくとも２つの屈曲点を介して連続して形成されていることを特徴とする工業用ワイパー。
2. 前記硬質補強材料が金属板である請求項１記載の工業用ワイパー。
3. 前記リップ部が弾性部材からなる請求項１または２記載の工業用ワイパー。
4. 前記弾性部材の硬度が４０〜９５度である請求項３記載の工業用ワイパー。
5. 前記屈曲点のうち最も摺動面に近い屈曲点とリップ部の先端尖り部とを結ぶ直線と、前記摺動面とのなす角度αが、リップ部の先端尖り部を摺動面に対して押し付けない状態で３０〜４０°である請求項１〜４のいずれかに記載の工業用ワイパー。

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