JP3111041U - 平形カップブラシ - Google Patents

Abstract

【課題】 研磨性能の向上を図ることができる構造の平形カップブラシを提供すること。
【解決手段】 一定長に切断された多数の毛材１が平形リング状に配列された毛材ブロック２と、リング状の樹脂基盤３とからなる。
樹脂基盤３が、前記毛材１の基端部が埋没された植毛部５と、植毛部５に連なる繊維強化部６と、下面の、円周方向で等間隔に設けられた、研磨機取付台座と連結するための、複数個の突起部７とで構成されている。
【選択図】 図２

Description

この考案は、円筒あるいは平面研磨やバリ取り等の精密仕上げ加工に使用する平形カップブラシに関する。

従来、この分野の平形カップブラシには、チャンネルブラシをリング状あるいはスパイラル状にして金属製台座に溶接して作製した「チャンネル型」、木盤やプラスチック盤あるいは金属盤に多数の小孔をリング状にあけて、毛材束を植え込んで作製した「植え込み型」、金属盤等に接着樹脂を塗りその上に切断された毛材束をリング状に並べて植毛する「接着植毛型」が知られている。
これら従来の平形カップブラシは、何れも砥石やサンドペーパーに較べてあまり精度を要求しないか、あるいは研磨の容易な材料にしか使用されてこなかった。

しかるに、近年、研磨仕上げの自動化傾向やチタン材のような難研磨材の用途拡大にともなって、ブラシ型研磨工具が見直されるようになったが、その一方、従来型のカップブラシに対する不満も増大してきている。
近年、ブラシ型研磨工具が見直されてきている理由は、砥石やサンドペーパーに較べて、柔軟性があって著しく耐摩耗性に優れる点である。
一方、最大の欠点は、研磨性能が低いことであるが、近年はこの問題ばかりでなく、使用済みブラシが金属台座と毛材のような嵩張りのある異物複合体であるが故に、焼却はもちろん埋め立てもやっかいであるという問題があった。

平形カップブラシの研磨性能をあげるために一般的に考えられる手段の第１は、毛材の研磨性能をあげることで、これには、毛材に含有させる砥粒をダイヤモンドにするのが最も効果的である。しかしながら、ダイヤモンド砥粒は、アルミナや炭化珪素のような一般的な砥粒に較べて１００倍も高価であるから、「チャンネル型」や「植え込み型」のように毛材を折り曲げてから先端を切断する（毛刈り）方式では、材料ロスが多く、価格アップのため、市場には到底受け入れられない。

平形カップブラシの研磨性能をあげる手段の第２は、カップブラシの回転数をあげることであるが、これには安全性が最大の問題となる。即ち、「チャンネル型」はブラシの動バランスをとるのが困難なことによる振動破壊や溶接部の不良破壊の恐れがあり、一方、「接着植毛型」は毛材の抜けや、台座との接着剥離の可能性が高い。「接着植毛型」の場合、特に注意すべきは、毛材の抜けを防止しようとして植毛部の接着剤を増やせば増やすほど、台座との接着剥離がおきやすくなることである。これは、単に接着力の問題でなく、台座と接着剤の熱膨張率の差によって接着面に発生する剪断力によるもので、高速研磨による摩擦熱が大きな影響を及ぼす。

平形カップブラシの研磨性能をあげる手段の第３は、毛材の植毛密度をあげることであるが、「チャンネル型」や「植え込み型」は製法上の限界があるし、「接着植毛型」は剥離が心配でこれも限界がある。

この考案は斯かる問題点に鑑みてなされたもので、研磨性能の向上を図ることができる構造の平形カップブラシを提供することを目的としている。

前記の目的のもとになされた請求項１の考案は、一定長に切断された多数の毛材が平形リング状に配列された毛材ブロックと、リング状の樹脂基盤とからなり、樹脂基盤が、前記毛材の基端部が埋没された植毛部と、植毛部に連なる繊維強化部と、下面の、円周方向で等間隔に設けられた、研磨機取付台座と連結するための、複数個の突起部とで構成されていることを特徴とする平形カップブラシである。

また、請求項２の考案は、毛材ブロックは、円周方向で複数のブロックに分割されている請求項１に記載の平形カップブラシである。

また、請求項３の考案は、ブロック間の分割溝の幅が、０．５〜１０ｍｍとされている請求項２に記載の平形カップブラシである。

さらに、請求項４の考案は、植毛部は、毛材の埋没深さが１〜１０ｍｍである請求項１に記載の平形カップブラシである。

また、請求項５の考案は、樹脂基盤の繊維強化部は、厚さが１〜１０ｍｍである請求項１に記載の平形カップブラシである。

このように構成されたこの考案の平形カップブラシによれば、一定長に切断された毛材を植毛部に植毛した構成であるので、「チャンネル型」や「植え込み型」のように毛材の先端を平面に切り揃える毛刈りを必要としない。したがって、毛材のロスがほとんどなく、高価格ではあるが耐摩耗性に優れるダイヤモンド砥粒入りの毛材の使用を可能にする。
また、植毛部は、樹脂基盤の引張り強度に優れた繊維強化部に一体となっているので、植毛密度をあげることができると共に、高速回転によって毛抜けが生じたり、植毛部の剥離が生ずることもなくすることができる。

以上に説明の通り、請求項１の考案によれば、コスト高になることなく耐摩耗性に優れたダイヤモンド砥粒入りの毛材で構成することが可能で、しかも、植毛部の毛抜けや剥離も生じないので、高速回転で使用が可能で、研磨効率の向上を図ることのできる平形カップブラシを提供することができる。

請求項２の考案によれば、砥石等で知られている研磨効果の向上をブラシでも図ることができ、一層研磨性能の向上した平形カップブラシを提供することができる。

請求項３の考案によれば、毛材ブロックを分割した効果を確実にし、かつ、毛材特有の振動打ち傷が発生したり、研磨むらが生じない平形カップブラシを提供することができる。

請求項４の考案によれば、毛材の抜けの発生を防止すると共に、高価な毛材を使用した場合のコスト高を極力避けることのできる平形カップブラシを提供することができる。

そして、請求項５の考案によれば、遠心力に耐えるのに必要十分な強度を備えた平形カップブラシを提供することができる。

実施形態の平形カップブラシは、図１乃至図３に示したように構成されており、多数の毛材１で構成された毛材ブロック２と、円盤状の樹脂基盤３とで構成されている。毛材ブロック２は、以下で説明するように、一定長に切断された多数の毛材１が先端（自由端）を平面内に揃えて平形リング状に配列されている。図１に表れているように、この実施形態の毛材ブロック２は、円周方向で複数（１６個）のブロック２ａに分割されており、各ブロック２ａの間に分割溝４が形成されている。

一方、樹脂基盤３は、毛材ブロック２を構成した毛材１のそれぞれの基端部が埋没されている植毛部５と、この植毛部５に連なる繊維強化部６と、下面に円周方向で等間隔に設けられた複数個の突起部７とが一体に構成されている。突起部７は、図４に示されているように、研磨機取付台座８と連結するためのもので、小円盤状をしており、中心に六角穴ボルト９をねじ込んで結合できるようにねじ穴１０が形成されている。

前記毛材１は、ナイロン１２を主成分としてダイヤモンド砥粒を１５重量％含有させたもので、太さ０．５ｍｍ、長さ１５ｍｍとした。また、毛材ブロック２の形態は、前記のように複数のブロック２ａに分割して、高さ１０ｍｍとし、各ブロック２ａの弧Ｌ（図１）の長さを２０ｍｍ、分割溝４の幅は１．５ｍｍとした。

そして、樹脂基盤３は、エポキシ系の樹脂で成形し、植毛部５にはそれぞれの毛材１の基端部を５ｍｍ埋没させた。また、繊維強化部６は、ＰＥＴ寒冷紗を複数枚重ねてオーバーモールドして、厚さを５ｍｍに構成した。下面の突起部７は、直径２０ｍｍ、高さ２ｍｍで６個等間隔に形成した。

上記のように構成した平形カップブラシは、図４に示したように、研磨機取付台座８のザグリ部１１に樹脂基盤３に設けた突起部７を嵌め込んで、研磨機取付台座８の裏面側から挿入した六角穴ボルト９を突起部７のねじ穴１０に結合して簡単にかつしっかりと取り付けることができる。平形カップブラシの偏心は、繊維強化部６の中央孔１２と、研磨機取付台座８側の中心突起１３の嵌合によって防止し、また、平形カップブラシと研磨機取付台座８の回転方向のずれは、突起部７とザグリ部１１の係合によって防止することができる。

樹脂基盤３の繊維強化部６は、引張り強度が回転の遠心力に耐えれば良いことから、必要最小限の厚さとして、きわめて軽量にできるもので、上記のように、研磨機取付台座８と平形カップブラシの一体性も高いことから、高速回転時の動バランスは非常に取り易いものとできる。

斯くして、毛材１にダイヤモンド砥粒を含有させて研磨性能を高め、しかも、高速回転による毛材１の抜けも植毛部５の剥離の危険性もないので、高速回転の条件下で使用することができる。そして、毛材１の植毛密度をあげて研磨性能を高めたブラシを構成することもできる。

また、この実施形態の平形カップブラシは、軽量であり、しかも全て可燃物で構成されているので、使用済みのものは、研磨機取付台座８から簡単に取り外すことができ、また焼却処分することができるので、環境問題にも貢献することができる。

研磨性能をあげるために、研磨材料をブロック２ａのように分割してリング状に配列することは、砥石等では一般に知られている。しかしながら、ブラシの場合には単純にブロック化しても効果は発揮されずむしろ弊害がでることが多いものである。それは、研磨材料が毛材という特殊な形態であることに起因している。

検討した結果によれば、分割溝４の幅を０．５ｍｍ未満にするとブロック化の効果があまり期待できないことが分かった。また分割溝４の幅が１０ｍｍを超えると毛材１の打ち付け傷が発生し、研磨むらがひどくなることが分かった。好ましい幅は１〜５ｍｍ、最も好ましい幅は１．５〜３ｍｍであった。一方、弧Ｌの長さが８ｍｍ未満の場合は、ブロック２ａが全体として斜めに寝てしまい研磨力が低下し、逆に６０ｍｍを超えるとブロック化の効果が期待できないことが分かった。好ましい長さＬは、１０〜４０ｍｍ、最も好ましくは１５〜３０ｍｍであった。このように、毛材ブロック２の形態の良好な範囲は狭いものであり、従来知られている平形カップブラシの製法、構造では実現が困難であったと推察される。

毛材１の材質、長さ、太さ等についても検討した。毛材１の材質は高分子重合体を使用することができるが、熱可塑性重合体が好ましく、耐折や耐摩耗性を考慮すると、脂肪族およびメタ系芳香族のポリアミドが最も好ましいことが分かった。長さは、５〜５５ｍｍとする必要があった。５ｍｍ未満ではブラシとしての機能がなくなり、５５ｍｍを超えると回転の遠心力で毛倒れが生じ、研磨機能が減少する。好ましくは１０〜３０ｍｍであり、最も好ましくは１５〜２０ｍｍであった。また、太さは、０．０５〜５ｍｍとする必要があった。０．０５ｍｍ未満および５ｍｍ超ではブラシとしての機能がなくなることが分かった。好ましくは０．１〜１ｍｍであり、最も好ましくは０．２〜０．６ｍｍであった。

毛材１に含有させる砥粒は、ダイヤモンドを始め、炭化珪素、アルミナ等どんな砥粒でも含有させることが可能である。研磨性能の向上にダイヤモンドが最適であるのは言うまでもない。含有量は、０〜５０重量％である。使用の目的が洗浄や磨きの場合には砥粒を含有させなくても良い。５０重量％を超えると、毛材１が折れやすくなる。好ましくは１〜４０重量％、最も好ましくは５〜３０重量％である。

樹脂基盤３の樹脂は、接着力、耐熱性、硬度、ガラス転位点が高い合成樹脂を使用する。好ましくは熱硬化性樹脂であり、最も好ましくはエポキシ系樹脂である。この樹脂基盤３に構成される植毛部５の深さは、１〜１０ｍｍの範囲が望ましい。１ｍｍ未満では毛材１の抜けが発生する。１０ｍｍを超えるとダイヤモンド砥粒を含有させた毛材など高価な毛材を使用するときにコスト高となる。好ましくは２〜７ｍｍであり、最も好ましくは３〜６ｍｍである。前記毛材の長さにはこの植毛部５の部分の長さを含んでいる。したがって、毛材ブロック２の高さは３〜５０ｍｍが好適な範囲となる。３ｍｍ未満ではブラシとしての機能がなくなり、５０ｍｍを超えると回転の遠心力で毛倒れが生じ、研磨機能が減少する。好ましくは５〜３０ｍｍであり、最も好ましくは７〜１５ｍｍである。

樹脂基盤３の繊維強化部６に使用する強化繊維は、強度、均一性、樹脂含浸性が重要である。織物が好ましく、最も好ましくは寒冷紗である。２〜３枚／ｍｍで重ねて配置するのが望ましい。繊維強化部６の厚さは１〜１０ｍｍの範囲とする。１ｍｍ未満では遠心力に耐える強度の保持が困難である。また、１０ｍｍは強度上必要十分な厚さと言える。好ましくは２〜７ｍｍであり、最も好ましくは３〜６ｍｍである。

最後に、樹脂基盤３の下面に設けた突起部７は、複数個好ましくは３〜１６個が円周方向で等間隔に配置され、直径を５〜５０ｍｍの範囲で設定する。５ｍｍ未満では、研磨抵抗による剪断破壊の恐れがある。５０ｍｍは強度上必要十分な大きさである。好ましくは１０〜３０ｍｍであり、最も好ましくは１５〜２５ｍｍである。突起部７の高さは０．５〜１０ｍｍである。０．５ｍｍ未満では研磨機取付台座８のザグリ部１１から外れる恐れがある。１０ｍｍは強度上必要十分な高さである。好ましくは１〜５ｍｍであり、最も好ましくは２〜３ｍｍである。

この考案の実施形態の平形カップブラシの平面図である。 図１のＡ−Ａ線に沿って示した断面図である。 実施形態の平形カップブラシの底面図である。 実施形態の平形カップブラシを研磨機取付台座に取り付けた状態の、図２と同様の断面図である。

符号の説明

１ 毛材
２ 毛材ブロック
２ａ 分割されたブロック
３ 樹脂基盤
４ 分割溝
５ 植毛部
６ 繊維強化部
７ 突起部
８ 研磨機取付台座
９ 六角穴ボルト
１０ ねじ穴
１１ ザグリ部
１２ 樹脂強化部の中央孔

Claims (5)

1. 一定長に切断された多数の毛材１が平形リング状に配列された毛材ブロック２と、リング状の樹脂基盤３とからなり、
   樹脂基盤３が、前記毛材１の基端部が埋没された植毛部５と、植毛部５に連なる繊維強化部６と、下面の、円周方向で等間隔に設けられた、研磨機取付台座８と連結するための、複数個の突起部７とで構成されていることを特徴とする平形カップブラシ。
2. 毛材ブロック２は、円周方向で複数のブロック２ａに分割されている請求項１に記載の平形カップブラシ。
3. ブロック２ａ間の分割溝４の幅が、０．５〜１０ｍｍとされている請求項２に記載の平形カップブラシ。
4. 植毛部５は、毛材１の埋没深さが１〜１０ｍｍである請求項１に記載の平形カップブラシ。
5. 樹脂基盤３の繊維強化部６は、厚さが１〜１０ｍｍである請求項１に記載の平形カップブラシ。
   

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