JP2017056493A - 研掃ブラシ - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、パイプ内にブラッシング加工を施す作業を簡単に行うことができるうえ、作業効率が高く、精密な加工に適し、曲管などのパイプの内面加工を施すこともできる研掃ブラシを提供することである。
【解決手段】 砥粒入り樹脂フィラメントからなるブラシ毛３ａを複数本束ねたブラシ毛束３と、前記ブラシ毛束３を収容する樹脂パイプ４と、前記ブラシ毛束３の一端部と前記樹脂パイプ４の一端部とを固定する固定部５と、前記樹脂パイプ４の他端部から前記ブラシ毛束３の他端部を突出させた突出部９によって形成されたブラシ作業部６とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属や、非鉄金属などの筒体を始めとするパイプの内周面部へのブラッシング加工を施すことができる研掃ブラシに関する。

一般に、金属の加工表面や溶接部を研磨して仕上げ加工したり、金属表面に発生したバリや錆を研磨して除去する工具として、優れた研磨能力と良好な仕上げ面が得られる回転ブラシが多く使用されている（特許文献１参照）。しかしながら、この種の従来の回転ブラシでは、金属パイプの内周面部への研磨・研削・バリとり・サビ取り・ペンキ剥離などのブラッシング加工を施すことができない。

そこで、パイプ内を清掃するブラシの一例として、例えば、ピアノ線の断面形状を三角形にした三角線を捩じった複数本のワイヤの両端を束ねることでブラシ本体を形成したブラシが開発されている。このブラシは、ブラシ本体の軸心部に金属棒の支軸を配置し、この支軸の両端にそれぞれ三角線を捩じった複数本のワイヤの両端を束ねている。各ワイヤの両端間の中間部分は、支軸から離れる方向に放射状に湾曲されている。

このブラシの使用時には、パイプの内径とほぼ同じ直径のブラシ本体をパイプに挿通し、ブラシ本体の基端部を電気ドリル等に取り付けて回転させる。あるいは、ブラシ本体をパイプの軸方向に往復させることもある。これにより、ブラシの三角線ワイヤの角部を金属パイプの内周面部へ当接させて削ることで、金属パイプの内周面部へのブラッシング加工を施す構成になっている。

特開平８−１３１２５８号公報

パイプ内を清掃する従来のブラシは、金属線の三角線ワイヤが放射状に膨張する状態に拡開する形状になっているため、ブラシの外径は物理的にパイプなどの内径よりも小径でなければ作業をすることは出来ない。作業を行い易くするためには、パイプ内径とブラシ外径とのクリアランスを大きくとることが必要になる。そのため、パイプの内面加工においてパイプの内面全体にブラシを均等に接触させることが難しく、均等に加工をするには、豊富な経験が必要になる。さらに、パイプの内面にブラシの三角線ワイヤの角部を接触させているので、パイプの内面と、ブラシとの接触部は、点接触になるため、作業効率が低い。

また、上記従来構成の金属線を利用したブラシは、ブラシの外径を変化させる事は出来ない。さらに、挿入後、ブラシをパイプの加工箇所まで挿入するまでの間にパイプの内面に多くのキズをつけてしまう可能性があるので、精密な加工には適さず、需要は限られている。

また、ブラシ本体の軸心部に金属棒の支軸を配置しているので、ブラシ本体の剛性が高く、例えば湾曲した曲管などのパイプの内面加工を施すことはできない。

本発明は上記事情に着目してなされたもので、その目的は、パイプ内にブラッシング加工を施す作業を簡単に行うことができるうえ、作業効率が高く、精密な加工に適する研掃ブラシを提供することにある。

本発明の一局面の態様は、砥粒入り樹脂フィラメントからなるブラシ毛を複数本束ねたブラシ毛束と、前記ブラシ毛束を収容する樹脂パイプと、前記ブラシ毛束の一端部と前記樹脂パイプの一端部とを固定する固定部と、前記樹脂パイプの他端部から前記ブラシ毛束の他端部を突出させた突出部によって形成されたブラシ作業部とを具備することを特徴とする研掃ブラシである。
そして、上記構成の研掃ブラシでは、金属パイプ内にブラシ作業部を挿入したのち、主にブラシ作業部を回転操作することで金属パイプ内にブラッシング加工を施す作業を行う。このとき、ブラシ作業部を高速で回転操作することでブラシ作業部のブラシ毛束を遠心力でパイプの径方向に拡開させることができ、金属パイプの内周面部全体にブラシ毛を当接させることができる。これにより、金属パイプの内周面部への研磨・研削・バリとり・サビ取り・ペンキ剥離などのブラッシング加工を簡単に行うことができるようにしたものである。

好ましくは、前記ブラシ作業部は、前記複数本のブラシ毛を各々自由に移動可能な非拘束状態で保持する第１の形態、又は前記複数本のブラシ毛をＵ字状に折り曲げた拘束状態で保持する第２の形態の少なくともいずれか一方を有する。
好ましくは、前記固定部は、金属ケースを有し、前記金属ケースは、前記ブラシ毛束の前記一端部と前記樹脂パイプの一端部とを一体的にかしめ固定する。
好ましくは、前記樹脂パイプは、前記樹脂パイプの他端部から突出する前記ブラシ作業部の突出量に合わせて切断可能である。
好ましくは、前記樹脂パイプは、剛性が高い硬質樹脂パイプ、又は柔軟性が高い軟質樹脂パイプの少なくともいずれか一方である。

本発明によれば、パイプ内にブラッシング加工を施す作業を簡単に行うことができるうえ、作業効率が高く、精密な加工に適する研掃ブラシを提供することができる。

本発明の第１の実施の形態の研掃ブラシの全体の概略構成を示す縦断面図。 第１の実施の形態の研掃ブラシの使用状態の一例を示すもので、（Ａ）はパイプの内部に研掃ブラシを挿入した状態を示す要部の縦断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図。 第１の実施の形態の研掃ブラシの使用状態の他の一例を示す要部の縦断面図。 パイプの側面の横穴に図３の研掃ブラシを挿入して交差バリを除去する使用状態を示す要部の縦断面図。 本発明の第２の実施の形態を示す要部の縦断面図。 第２の実施の形態の研掃ブラシの使用状態の一例を示す要部の縦断面図。 本発明の第３の実施の形態の研掃ブラシの全体の概略構成を示す縦断面図。

［第１の実施の形態］
（構成）
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態を示す。図１は、研掃ブラシ１の全体の概略構成を示す縦断面図、図２（Ａ），（Ｂ）は、研掃ブラシ１の使用状態の一例を示すもので、図２（Ａ）は、加工対象の金属パイプ２の内部に研掃ブラシ１を挿入した状態を示す要部の縦断面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線断面図である。

本実施形態の研掃ブラシ１は、加工対象の金属や、非鉄金属などの筒体を始めとする金属パイプ２の内周面部へのブラッシング加工を施すことができる工具である。研掃ブラシ１は、図１に示すようにブラシ毛３ａを複数本束ねたブラシ毛束３と、樹脂パイプ４と、固定部５と、ブラシ作業部６とを具備する。ブラシ毛３ａは、樹脂材料、例えばナイロンと研磨砥粒(グリット)をブラシ用のフィラメントとして加工した「Ｎ−ＧＲＩＴ」「エヌグリット」（登録商標）などによって形成された砥粒入り樹脂フィラメントからなる。

本実施形態のブラシ毛３ａの素材は、ナイロンとシリコンカーバイトグリット、またはナイロンとアルミニウムオクサイドをミキシングし、ブラシ用フィラメントとして押し出し加工したものである。このブラシ毛３ａは、母材のナイロンに混入されているグリットの鋭いエッジが、無作為にあらゆる面に固定されているため、どんな形状の作業面も確実にとらえ、研磨性能を発揮することが確認されている。さらに、本実施形態のブラシ毛３ａは、耐熱性(融点２１７°ｃ)に優れた砥粒入り樹脂線であり、狭部作業など摩擦熱の放出が難しい場所の作業にも耐えることができ、接触面への溶着を防止することができる。

樹脂パイプ４は、ブラシ毛束３を収容する外皮パイプである。この樹脂パイプ４は、剛性が高い硬質樹脂パイプ、例えばＡＢＳ樹脂によって形成されている。固定部５は、ブラシ毛束３の一端部と樹脂パイプ４の一端部とを固定する金属ケース７を有する。この金属ケース７は、有底円筒状のケース本体７ａと、このケース本体７ａの底部７ｂに固定された丸棒の軸部８とを有する。金属ケース７のケース本体７ａには、ブラシ毛束３の一端部と樹脂パイプ４の一端部とを一体的にかしめ固定するかしめ固定部７ｃを有する。

ブラシ作業部６は、樹脂パイプ４の他端部（金属ケース７との固定端部とは反対側の端部）からブラシ毛束３の他端部を突出させた突出部９によって形成されている。突出部９に配置されているブラシ毛束３は、複数本のブラシ毛３ａを各々自由に移動可能な非拘束状態で保持する第１の形態で保持されている。したがって、本実施形態のブラシ作業部６では、複数本のブラシ毛３ａが各々自由に移動可能になっている。

（作用）
次に、上記構成の研掃ブラシ１の作用について説明する。本実施の形態の研掃ブラシ１の使用時には、図２（Ａ）に示すように、加工対象の金属パイプ２の一端側の開口端から研掃ブラシ１を挿入する。このとき、研掃ブラシ１のブラシ作業部６側から金属パイプ２の一端側の開口端に挿入する。なお、このとき使用される研掃ブラシ１のブラシ作業部６の外径は、金属パイプ２の内径よりも小さいことが好適である。

金属パイプ２内にブラシ作業部６を挿入したのち、ブラシ作業部６を主に回転操作することで金属パイプ２内にブラッシング加工を施す作業を行う。これにより、金属パイプ２の内周面部への研磨・研削・バリとり・サビ取り・ペンキ剥離などのブラッシング加工を簡単に行うことができる。なお、ブラシ作業部６を軸方向に往復動作させることも可能である。

また、ブラシ作業部６を例えば、８０００ｒｐｍ程度に高速で回転操作する場合には、図２（Ａ），（Ｂ）に示すようにブラシ作業部６のブラシ毛束３を遠心力でパイプ２の径方向に拡開させることができる。このとき、ブラシ毛束３の各ブラシ毛３ａは、樹脂パイプ４との連結部の端面位置から放射状に広がる。これにより、ブラシ毛束３の突出部９の各ブラシ毛３ａの突出端部がパイプ２の内周面部２ａに線接触する状態に弾性変形する。そのため、金属パイプ２の内周面部２ａの軸方向の広い範囲に亙りブラシ毛３ａを当接させることができる。これにより、金属パイプ２の内周面部２ａへの研磨・研削・バリとり・サビ取り・ペンキ剥離などのブラッシング加工を簡単に行うことができる。

（効果）
そこで、上記構成の研掃ブラシ１では次の効果を奏する。すなわち、本実施の形態の研掃ブラシ１では、砥粒入り樹脂フィラメントからなるブラシ毛３ａを複数本束ねたブラシ毛束３を設け、樹脂パイプ４の端部から突出させた突出部９によってブラシ作業部６を形成している。そして、ブラシ作業部６を例えば、８０００ｒｐｍ程度に高速で回転操作することで、金属パイプ２の内周面部２ａの全体にブラシ毛３ａを当接させることができる。これにより、金属パイプ２の内周面部２ａへの研磨・研削・バリとり・サビ取り・ペンキ剥離などのブラッシング加工を簡単に行うことができる。

また、本実施形態ではブラシ毛束３を樹脂パイプ４に収容している。そのため、ブラシ作業部６の回転時に、ブラシ作業部６以外のブラシ毛束３の振れ止めに金属ではなく靭性の高い樹脂パイプ４を使用していることで、ブラシ作業部６の回転時に加工部以外の部分を傷つけることを防ぐことができる。

さらに、本実施の形態では、金属パイプ２の内径よりもブラシ作業部６の外径が小さい研掃ブラシ１を使用することにより、金属パイプ２の内部に研掃ブラシ１を挿入する作業を簡単に行うことができる。さらに、ブラシ作業部６を例えば、８０００ｒｐｍ程度に高速で回転操作することで、ブラシ作業部６のブラシ毛束３を遠心力でパイプ２の径方向に拡開させることができる。これにより、ブラシ毛束３の突出部９の各ブラシ毛３ａの突出端部側の側面部分がパイプ２の内周面部２ａに線接触する状態に弾性変形する。このとき、パイプ２の内周面部２ａと線接触する状態に弾性変形する各ブラシ毛３ａの側面部分によってパイプ２の内周面部２ａの広い範囲をブラッシング加工することができ、ブラッシング加工の作業効率を高めることができる。

また、ブラシ作業部６のブラシ回転数を上げることにより、遠心力でブラシ作業部６のブラシ毛束３が放射状に広がり、パイプ２の内径の大きなものまで加工できる。このとき、ブラシ作業部６の長さに比例して、ブラシ作業部６の先端が大きく広がるので、一本の研掃ブラシ１で多くの内径サイズのパイプ２に適応させることができ、経済性が大幅に向上する。

さらに、樹脂パイプ４は、この樹脂パイプ４から突出するブラシ作業部６の突出量に合わせて切断することができる。これにより、樹脂パイプ４から突出するブラシ作業部６の突出量を任意に調整することができる。また、ブラシ作業部６の摩耗により、ブラシ作業部６の突出量が小さくなった場合には、樹脂パイプ４の先端を切断することで、ブラシ作業部６の突出量をブラシ作業部６の摩耗の前のもとの長さに簡単に戻すことができる。これにより、必要なブラシ作業部６の長さを確保することができ、使用寿命を延長できる。

また、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように被加工物である金属パイプ２の側面に外側から横穴１０を開けたとき、必ず金属パイプ２の横穴１０の開口部の端縁部にパイプ２の内部側に突出する交差バリ１１ができる。この横穴１０の開口部の端縁部からパイプ２の内部側に突出する交差バリ１１も本実施の形態の研掃ブラシ１で掻き取り除去することができる。

さらに、図３に示すように被加工物である金属パイプ２の側面の横穴１０の開口部の外側から本実施の形態の研掃ブラシ１のブラシ作業部６を差し込み、高回転を与えてもよい。この場合も図４に示すようにブラシ作業部６の各ブラシ毛３ａが放射状に広がるため、回転させながら手前に引き抜くことで、ブラシ作業部６の各ブラシ毛３ａが直接、交差バリ１１に絡まり、交差バリ１１を掻き取り除去することができる。さらに、交差バリ１１の掻き取り屑は、作業後、ブラシ作業部６を横穴１０の開口部から引き抜く際に、ブラシ毛３ａに付着したまま金属パイプ２の外部に取り去ることができる。

［第２の実施の形態］
（構成）
図５および図６は、本発明の第２の実施の形態を示す。本実施の形態は、第１の実施の形態（図１および図２参照）の研掃ブラシ１の構成を次の通り変更した変形例である。なお、図５および図６中で、図１および図２と同一部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態の研掃ブラシ２１は、複数本のブラシ毛３ａを束ねたブラシ毛束３をＵ字状に折り曲げた拘束状態で保持する第２の形態のブラシ作業部２２を設けたものである。本実施形態のブラシ作業部２２は、図５に示すように樹脂パイプ４の他端部（金属ケース７との固定端部とは反対側の端部）からブラシ毛束３の他端部を突出させた突出部９の部分がＵ字状に折り曲げられている。

（作用）
次に、上記構成の作用について説明する。本実施の形態の研掃ブラシ２１の使用時には、図６に示すように金属パイプ２の内部に研掃ブラシ２１を挿入した状態で、ブラシ作業部２２を例えば、８０００ｒｐｍ程度に高速で回転操作する。これにより、ブラシ作業部２２のブラシ毛束３を遠心力でパイプ２の径方向に拡開させることができる。そのため、ブラシ毛束３の突出部９の各ブラシ毛３ａの突出端部側の側面部分がパイプ２の内周面部２ａに線接触する状態に弾性変形する。このとき、パイプ２の内周面部２ａに線接触する状態に弾性変形する各ブラシ毛３ａの側面部分によってパイプ２の内周面部２ａの広い範囲をブラッシング加工することができ、ブラッシング加工の作業効率を高めることができる。

（効果）
そこで、本実施の形態の研掃ブラシ２１でも第１実施形態の研掃ブラシ１と同様の効果が得られる。さらに、本実施形態のようなＵ字状に折り曲げた拘束状態で保持する第２の形態のブラシ作業部２２では、作業中にブラシ作業部２２のブラシ毛が金属パイプ２の側面の横穴１０の開口部から外に飛び出すことがない。そのため、交差バリの除去を効率よく作業することができる。

なお、ブラシ作業部の形状は、第１実施形態の研掃ブラシ１のように複数本のブラシ毛３ａを各々自由に移動可能な非拘束状態で保持する第１の形態のブラシ作業部６や、第２実施形態の研掃ブラシ２１のようにブラシ毛束３をＵ字状に折り曲げた拘束状態で保持する第２の形態のブラシ作業部２２に限定されるものではない。使用箇所によりどのような形状でも製作可能である。

［第３の実施の形態］
（構成）
図７は、本発明の第３の実施の形態の研掃ブラシ３１の全体の概略構成を示す縦断面図である。なお、図７中で、図１および図２と同一部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の研掃ブラシ３１は、樹脂パイプ４を柔軟性が高い軟質樹脂パイプ３２によって形成したものである。軟質樹脂パイプ３２は、例えば塩化ビニルによって形成されている。

（作用・効果）
次に、上記構成の研掃ブラシ３１の作用・効果について説明する。本実施の形態の研掃ブラシ３１は、樹脂パイプ４を柔軟性が高い軟質樹脂パイプ３２によって形成したので、研掃ブラシ３１の柔軟性を高めることができる。そのため、研掃ブラシ３１の本体全体を湾曲させることができるので、湾曲型の金属パイプの内周面もブラッシング加工することが可能になる。

したがって、従来は薬剤によるエッチング加工で行っていた湾曲型の金属パイプの内周面のブラッシング加工もエッチング加工を行うことなく簡単にブラッシング加工を行うことができる。その結果、装置全体の費用削減等大きな経済効果が得られる。

本実施形態の作業例としては、
（１）材料（Ｓ４８Ｃ）のクランクシャフトの内径公差バリ取り、研磨
（２）材料（ＦＣ材）のカムシャフトの内径公差バリ取り、研磨
（３）材料（ＦＣＤ材）のパワーステアリングのギアケース部品の内面バリ取り
（４）材料（ＡＤＣ１２）のピストンの内面バリ取り、研磨
（５）材料（ＡＤＣ１２）のトランスミッションの内径公差バリ取り、研磨
（６）材料（ＦＧＤ４５０）の油圧バルブの内径バリ取り、研磨
（７）材料（ＡＤＣ１２）のエアシリンダの内径バリ取り、研磨
（８）材料（ＳＵＳ・アルミ・鉄）の各種金属パイプの内径研磨
などがある。

さらに、本発明は上記実施の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種々変形実施できることは勿論である。例えば、樹脂材とミキシングする砥粒の種類は対象部位に応じて適宜選択的に選別することが可能である。

１…研掃ブラシ、２…金属パイプ、２ａ…内周面部、３…ブラシ毛束、３ａ…ブラシ毛、４…樹脂パイプ、５…固定部、６…ブラシ作業部、７…金属ケース、７ａ…ケース本体、７ｂ…底部、７ｃ…固定部、８…軸部、９…突出部、１０…横穴、１１…バリ、２１…研掃ブラシ、２２…ブラシ作業部、３１…研掃ブラシ、３２…軟質樹脂パイプ。

本発明の一局面の態様は、加工対象のパイプの内部に挿入され、前記パイプの内周面部へのブラッシング加工を施す研掃ブラシであって、砥粒入り樹脂フィラメントからなるブラシ毛を複数本束ねたブラシ毛束と、前記ブラシ毛束を収容する樹脂パイプと、前記ブラシ毛束の一端部と前記樹脂パイプの一端部とを固定する固定部と、前記樹脂パイプの他端部から前記ブラシ毛束の他端部を突出させた突出部によって形成されたブラシ作業部とを具備し、前記加工対象のパイプの内部に前記ブラシ作業部を挿入した状態で、前記ブラシ作業部を軸回り方向に回転させ、前記ブラシ毛束を拡開させる方向に変形させながら軸方向に移動させることで前記パイプの内周面部へのブラッシング加工を施すことを特徴とする研掃ブラシである。
そして、上記構成の研掃ブラシでは、金属パイプ内にブラシ作業部を挿入したのち、主にブラシ作業部を回転操作することで金属パイプ内にブラッシング加工を施す作業を行う。このとき、ブラシ作業部を高速で回転操作することでブラシ作業部のブラシ毛束を遠心力でパイプの径方向に拡開させることができ、金属パイプの内周面部全体にブラシ毛を当接させることができる。これにより、金属パイプの内周面部への研磨・研削・バリとり・サビ取り・ペンキ剥離などのブラッシング加工を簡単に行うことができるようにしたものである。

さらに、本発明は上記実施の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種々変形実施できることは勿論である。例えば、樹脂材とミキシングする砥粒の種類は対象部位に応じて適宜選択的に選別することが可能である。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］砥粒入り樹脂フィラメントからなるブラシ毛を複数本束ねたブラシ毛束と、前記ブラシ毛束を収容する樹脂パイプと、前記ブラシ毛束の一端部と前記樹脂パイプの一端部とを固定する固定部と、前記樹脂パイプの他端部から前記ブラシ毛束の他端部を突出させた突出部によって形成されたブラシ作業部とを具備することを特徴とする研掃ブラシ。
［２］前記ブラシ作業部は、前記複数本のブラシ毛を各々自由に移動可能な非拘束状態で保持する第１の形態、又は前記複数本のブラシ毛をＵ字状に折り曲げた拘束状態で保持する第２の形態のいずれか一方を有することを特徴とする［１］に記載の研掃ブラシ。
［３］前記固定部は、金属ケースを有し、前記金属ケースは、前記ブラシ毛束の前記一端部と前記樹脂パイプの一端部とを一体的にかしめ固定するかしめ固定部を有することを特徴とする［１］または［２］に記載の研掃ブラシ。
［４］前記樹脂パイプは、前記樹脂パイプの他端部から突出する前記ブラシ作業部の突出量に合わせて切断可能であることを特徴とする［１］ないし［３］のいずれか１に記載の研掃ブラシ。
［５］前記樹脂パイプは、剛性が高い硬質樹脂パイプ、又は柔軟性が高い軟質樹脂パイプの少なくともいずれか一方であることを特徴とする［１］ないし［４］のいずれか１に記載の研掃ブラシ。

Claims (5)

1. 砥粒入り樹脂フィラメントからなるブラシ毛を複数本束ねたブラシ毛束と、
   前記ブラシ毛束を収容する樹脂パイプと、
   前記ブラシ毛束の一端部と前記樹脂パイプの一端部とを固定する固定部と、
   前記樹脂パイプの他端部から前記ブラシ毛束の他端部を突出させた突出部によって形成されたブラシ作業部と
   を具備することを特徴とする研掃ブラシ。
2. 前記ブラシ作業部は、前記複数本のブラシ毛を各々自由に移動可能な非拘束状態で保持する第１の形態、又は前記複数本のブラシ毛をＵ字状に折り曲げた拘束状態で保持する第２の形態のいずれか一方を有することを特徴とする請求項１に記載の研掃ブラシ。
3. 前記固定部は、金属ケースを有し、
   前記金属ケースは、前記ブラシ毛束の前記一端部と前記樹脂パイプの一端部とを一体的にかしめ固定するかしめ固定部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の研掃ブラシ。
4. 前記樹脂パイプは、前記樹脂パイプの他端部から突出する前記ブラシ作業部の突出量に合わせて切断可能であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１に記載の研掃ブラシ。
5. 前記樹脂パイプは、剛性が高い硬質樹脂パイプ、又は柔軟性が高い軟質樹脂パイプの少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１に記載の研掃ブラシ。