JP3848528B2 - ロール型ブラシの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、金属、非鉄金属等の表面を研磨したり、半導体ウェーハ、液晶基板等を洗浄するロール型ブラシの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属の加工表面や溶接部を研磨して仕上げ加工したり、半導体ウェーハ、液晶基板等を洗浄するロール型ブラシが知られている。ロール型ブラシは、図７及び図８に示すように、コア１と、このコア１に嵌合されるリング部２およびこのリング部２から放射状に突出するブラシ部３とからなり、前記コア１の軸方向に積層される複数のリングブラシ４とから構成されている。
【０００３】
そして、使用目的によってコア１に対してリングブラシ４の枚数を増減でき、広い被研磨面あるいは洗浄面を洗浄する場合には、リングブラシ４の枚数を増加し、狭い被研磨面あるいは洗浄面を洗浄する場合には、リングブラシ４の枚数を減少することができるようになっている。ロール型ブラシは、そのコア１を電動機械の回転軸に装着して回転させ、ブラシ部の毛先を被研磨面あるいは洗浄面に押し当てることにより、被研磨面を研磨あるいは洗浄することができる。
【０００４】
前述のように構成されたリングブラシ４を複数個用意し、軸１の軸方向に嵌合して積層した場合、図８に示すように、隣り合うリングブラシ４のリング部２相互が当接するため隣り合うリングブラシ４のブラシ部３相互間に隙間ｇができてしまうという問題がある。つまり、ロール型ブラシの軸方向の全長に亘って均一なブラシ毛密度に構成することは不可能であって、リングブラシ４の相互間のブラシ部３に粗の部分ができ、ブラシとしての品質の低下となり、被研磨面に縞模様の痕を残すことになり均一に研磨することができない。なお、図８のリングブラシ４のリング部２は、ブラシ毛を二つ折りし、その折曲部を掛止するリングを含み、ブラシ毛の折曲部をカシメリングによって加締めたものであり、一部を断面して示し、他は省略している。
【０００５】
そこで、前述のような問題を解消するために、本出願人は、個々のリングブラシを波形に形成したロール型ブラシを既に特願平１０−２２０５３３号として特許出願している。この波形のロール型ブラシは、隣り合うリングブラシのリング部が回転不能に結合された状態となり、かつ一対の固定リングによって圧縮された状態であるため、軸に対してリングブラシが回転することはない。しかも、ブラシ部はリング部の形状に沿って波状のうねりを呈しており、このブラシ部もリング部と同様に側面視でＳ字状に成形されている。このように形成されたリングブラシをその軸心を中心として回転させると、ブラシ部の毛先は側面視で８の字状を描きながら回転することになる。つまり、リングブラシの毛先は被研磨面あるいは洗浄面に対して連続したＳ字状を描くことになり、ブラシ部の実際の幅よりも２倍以上の研磨幅を持つことになるとともに、ロール型ブラシの軸方向に亘って均一なブラシ毛密度に構成でき、被研磨面に対して縞模様の痕を残すことなく、均一に研磨できる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ロール型ブラシは、リングブラシのコアに嵌合されるリング部が金属製であり、リング部は、一定の長さに切断されたブラシ毛を二つ折りし、その折曲部を金属リングに掛止し、この金属リングをブラシ毛の折曲部とともに、金属製の鳩目ナットによってカシメ固定したものである。
【０００７】
従って、コアに対して複数枚のリングブラシを嵌合してロール型に構成すると、ロール型ブラシ自体の重量が大となり、重量に耐えられるコアが必要である。また、ロール型ブラシは消耗品であり、ブラシが磨耗した場合には廃棄して新しいものと交換している。
【０００８】
しかし、従来のロール型ブラシは、ブラシ部と鳩目ナットとを分解できないため、ブラシ部が磨耗した場合にはリングブラシの全体を廃棄しており、ブラシ部が磨耗しても何ら損傷のない鳩目ナットも廃棄する結果となり、資源の無駄になり、廃棄物の増加につながっている。
【０００９】
また、ブラシ部にナイロンフィラメントあるいはポリアミド系、ポリエステル系の化学繊維に砥粒を混入したものを使用したものにおいても、リング部は金属によって形成されているため、ブラシ部が磨耗して廃棄する場合においても、金属部分と合成樹脂部分が存在するため、ゴミの分別が難しいという問題もある。
【００１０】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、軽量で安価に製作できるとともに、ブラシ部が磨耗して廃棄する場合においても、ゴミの分別が容易で、廃棄物の減少を図ることができるロール型ブラシの製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前述した目的を達成するために、請求項１は、内周部と、この内周部から放射状に突出する合成樹脂繊維からなるブラシ部とからなるリングブラシの前記内周部及びブラシ部を、軸方向と直交する面内で波形を成して波状のリングブラシを構成し、このリングブラシの複数個をコアの軸方向に積層してロール状に構成するロール型ブラシの製造方法であって、
円板状で、その上面に上下方向の波状部、この波状部の外周部に周壁部、前記波状部の中央部から上方へ突出する円柱部を有し、該円柱部の外周に前記周壁部によって囲まれる円環状の凹陥部を有するとともに、前記円柱部の外周壁に係合溝を有した下部治具と、この下部治具の前記凹陥部を塞ぐように円板状で、その下面に前記波状部に対応して波状部を有した上部治具とからなるリングブラシ製造用治具を用い、
前記ロール型ブラシを製造する前記リングブラシの製造工程は、
前記下部治具の凹陥部に所定長に切断された多数本のブラシ毛を放射状に配置し、ブラシ毛の基端部を前記円柱部を囲むように均一に配置する第１の工程と、
前記上部治具によって前記下部治具の凹陥部の開口を塞ぎ、前記ブラシ毛を押さえ付けるとともに、該ブラシ毛の基端部を密接状態にする第２の工程と、
前記ブラシ毛の基端部を加熱溶融して該ブラシ毛の基端部相互を一体に結合するとともに、その溶融部の一部を前記円柱部の係合溝の内部に流し込んで、前記内周部の内周面に係合突部を形成する第３の工程とからなることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１〜図６は第１の実施形態を示し、図１はリングブラシ１１の斜視図である。リングブラシ１１は、内周部１２と、この内周部１２の外周部に放射状に突出されたブラシ部１３とから構成されている。
【００２０】
また、ブラシ部１３は、ナイロンフィラメントあるいはポリアミド系、ポリエステル系の化学繊維に砥粒を混入したブラシ毛１３ａを多数本引き揃えた化学繊維束である。さらに、ブラシ部１３の基端部１３ｂは熱溶着されてリング状に形成されており、前記内周部１２によってブラシ毛１３ａの脱毛を防止すると同時にブラシ製作時におけるブラシ毛のばらつき、飛散を防止している。さらに、ブラシ毛１３の基端部１３ｂを接着剤等によって固着してもよく、接着剤としては、エポキシ系接着剤が製作面で好適であるが、合成樹脂層を形成してもよい。
【００２１】
前記内周部１２は、軸方向と直交する面内で波形を成し、波の周期が３６０゜に付き、２周期に形成されている。すなわち、図２に内周部１２を直線上に展開して示すように、１８０゜で連続する円弧凸部ａと円弧凹部ｂを１周期とすると、３６０゜で２ヵ所に円弧凸部ａと円弧凹部ｂが構成されている。
【００２２】
従って、リングブラシ１１も内周部１２と同様に波状に形成されている。すなわち、図３（ａ）に示す、リングブラシ１１を矢印Ａ方向から見ると、同図（ｂ）に示すように、下向き円弧凸部に湾曲し、図３（ａ）に示す、リングブラシ１１を矢印Ｂ方向から見ると、同図（ｃ）に示すように、上向き円弧凸部に湾曲している。そして、湾曲部の境界は連続した曲面に形成されている。したがって、図３（ａ）に示す、リングブラシ１１を矢印Ｃ方向から側面視すると、同図（ｄ）に示すようにＳ字状をなしている。
【００２３】
さらに、内周部１２の内周面における互いに対向する部分には一対の係合部としての突起部１４が内周部１２と一体に設けられている。一方、図４に示すコア１５には周方向に４本の凹溝１６が等間隔にしかも、軸方向に連続的に設けられている。そして、突起部１４をコア１５に軸方向に亘って設けられた凹溝１６に係合することによりコア１５に対してリングブラシ１１が回転不能に嵌合されるようになっている。
【００２４】
前述のように構成されたリングブラシ１１を複数個用意し、図４に示すように、コア１５に嵌合して積層することにより、ロール型ブラシ１７を構成することができる。コア１５は合成樹脂材料またはアルミニウム等の軽金属材料からなる円筒状であり、このコア１５の両端部には固定リング１９が着脱可能に固定され、リングブラシ１１を保持している。
【００２５】
両端部の固定リング１９は同一構造であるため、その一方について説明すると、図５に示すように、合成樹脂材料またはアルミニウム等の軽金属材料からなるリング体２０の片面にはリングブラシ１１の内周部１２の波形形状に倣って波形の接合面２１が形成されている。さらに、内周部１２の外周面にはその中心方向に向かってねじ孔２２が穿設され、ねじ孔２２には固定ねじ２３が螺合されている。
【００２６】
従って、リングブラシ１１によってロール型ブラシを組み立てる場合、まず、コア１５の基端部に一方の固定リング１９をその接合面２１を内側（先端側）に向けて嵌合し、固定ねじ２３を締め付けて固定リング１９をコア１５に固定する。
【００２７】
次に、複数個のリングブラシ１１を波形の位相を一致させた状態でコア１５の先端側から突起部１４をコア１５の凹溝１６に係合するとともに、リングブラシ１１の内周部１２をコア１５に嵌合し、その内周部１２を固定リング１９の接合面２１に密着状態に接合する。
【００２８】
このようにして複数枚のリングブラシ１１をコア１５の先端部から嵌合して各リングブラシ１１の位相を一致させて積層したのち、コア１５の先端部にもう一方の固定リング１９を嵌合する。この固定リング１９の接合面２１を最後に嵌合したリングブラシ１１の内周部１２の波形の位相に一致させて接合し、一対の固定リング１９によって積層状態のリングブラシ１１を軸方向に圧縮した状態で、固定リング１９の固定ねじ２３を締め付けて固定リング１９をコア１５に固定する。
【００２９】
このように構成されたロール型ブラシは、個々のリングブラシ１１の突起部１４がコア１５の凹溝１６に係合して回転不能に結合された状態となり、かつ一対の固定リング１９によって圧縮された状態であるため、コア１５に対してリングブラシ１１が回転することはない。
【００３０】
しかも、内周部１２の外周縁部から突出するブラシ部１３は、内周部１２の両側面と平行に突出しており、このブラシ部１３は内周部１２の形状に沿って波状のうねりを呈しており、このブラシ部１３も内周部１２と同様に側面視でＳ字状に成形されている。このように形成されたリングブラシ１１をその軸心を中心として回転させると、ブラシ部１３の毛先は側面視で８の字状を描きながら回転することになる。つまり、リングブラシ１１の毛先は被研磨面あるいは洗浄面に対して連続したＳ字状を描くことになり、ブラシ部１３の実際の幅よりも２倍以上の研磨幅を持つことになるとともに、ロール型ブラシの軸方向に亘って均一なブラシ毛密度に構成でき、被研磨面に対して縞模様の痕を残すことなく、均一に研磨できる。
【００３１】
なお、前記実施形態においては、コア１５に対してリングブラシ１１を波形の位相を一致させて嵌合したが、互いに隣接するリングブラシ１１の波形の位相をを４５°ずつ、９０°ずつあるいは１８０°ずつ、ずらして互いに隣接するリングブラシ１１のブラシ部１３の毛先に隙間を形成してブラシ毛密度を粗にすることもでき、また互いに隣接するリングブラシ１１を逆向きにすることも可能である。
【００３２】
このように構成されたロール型ブラシは、内周部１２及びブラシ部１３が合成樹脂材料であり、金属をまったく使用していないため軽量である。このロール型ブラシのコア１５を回転機械に装着して回転させ、ブラシ毛１３ａの先端部もしくは側部を被研磨面に対して接触することにより、砥粒入りの化学繊維ブラシ毛によって被研磨面を研磨することができる。
【００３３】
ロール型ブラシの回転中にブラシ部１３には遠心力が働くが、ブラシ毛１３ａの基端部１３ｂは熱溶着されて一体に固められているため、ブラシ毛１３ａの脱毛を防止でき、安全性に優れている。
【００３４】
また、ロール型ブラシは、研磨作業によって徐々に磨耗し、ブラシ毛１３が短くなって使用不能になるが、リングブラシ１１は内周部１２と摩耗したブラシ部１３であるため、廃棄するにしても、その量は僅かであり、資源の無駄及び廃棄物を削減することができる。さらに、リングブラシ１１はすべて合成樹脂系であるため、ブラシ部１３が磨耗して廃棄する場合においても、ゴミの分別が容易である。
【００３５】
次に、リングブラシ１１の製造方法を図６に基づいて説明する。
【００３６】
図６（ａ）は治具３１を示し、治具３１は下部治具３２と上部治具３３とから構成されている。下部治具３２は円板状で、上面が波状の波状部３４と、この波状部３４の外周部に設けられた周壁部３５と、波状部３４の中央部に上方へ突出して設けられた円柱部３６とから構成されている。そして、円柱部３６の外周に周壁部３５によって囲まれる円環状の凹陥部３７が形成されている。さらに、円柱部３６の外周壁には円柱の中心を挟んで対称的にＶ字状溝３８が軸方向に亘って設けられている。また、上部治具３３は下部治具３２の凹陥部３７を塞ぐように円環状に形成され、その下面は波状部３４に対応して波状に形成されている。
【００３７】
前述のように構成された治具３１を用い、同図（ｂ）に示すように、下部治具３２の凹陥部３７に一定の長さに切断されたブラシ毛１３ａを多数本引き揃えた状態で放射状に配置し、多数本のブラシ毛１３ａの基端部１３ｂを円柱部３６を囲むように均一に配置する。
【００３８】
この状態で、同図（ｃ）に示すように、上部治具３３を凹陥部３７の開口を塞ぐように嵌合すると、上部治具３３によって多数本のブラシ毛１３ａが上方から押さえ付けられ、多数本のブラシ毛１３ａの基端部は密接状態となる。
【００３９】
この状態で、ブラシ毛１３ａの基端部１３ｂを矢印で示すように加熱手段、例えば鏝、バーナ等によって加熱すると、ブラシ毛１３ａはポリアミド系、ポリエステル系の化学繊維によって形成されているため、溶融して各ブラシ毛１３ａの基端部１３ｂが一体に結合するとともに、溶融した樹脂の一部が円柱部３６のＶ字状溝３８の内部に流れ込んで固化する。
【００４０】
そして、溶融部が冷却固化した後、下部治具３２から取り出すと、同図（ｄ）に示すように、ブラシ毛１３ａがその基端部１３ｂで一体に結合された内周部１２及び内周部１２から放射状に突出するブラシ部１３となり、基端部１３ｂは溶融した樹脂によってリング部１２が形成されるとともに、内周部１２の内周面には溶融した樹脂の一部が円柱部３６のＶ字状溝３８に流れ込んで係合突部としての突起部１４が形成される。
【００４１】
なお、ブラシ毛１３ａの基端部１３ｂを加熱手段によって加熱してポリアミド系、ポリエステル系の化学繊維を溶融した後、基端部１３ｂと円柱部３６との間に接着剤として、エポキシ系接着剤を流し込んでもよく、熱硬化性樹脂を流し込んで加熱硬化してもよい。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、リングブラシを構成するブラシ部を、ブラシ毛を所定の長さに切断した化学繊維束によって平面視で円板状に形成し、ブラシ部の基端部のみを溶着して一体にして内周部を形成したことを特徴とする。従って、軽量で安価に製作できるとともに、ブラシ部が磨耗して廃棄する場合においても、ゴミの分別が容易で、廃棄物の減少を図ることができる。
【００４４】
しかも、ブラシ部は内周部の形状に沿って波状のうねりを呈しているため、リングブラシをその軸心を中心として回転させると、ブラシ部の毛先は側面視で８の字状を描きながら回転することになる。従って、コアに対して複数個のリングブラシを積層した場合、隣り合うリングブラシ相互間に隙間が生じることがなく、リングブラシの毛先は被研磨面に対して連続したＳ字状を描き、毛先は被研磨面，洗浄面の常に異なる位置に接することになり、被研磨面、洗浄面に対して縞模様の痕を残すことなく、均一に研磨、洗浄ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示すリングブラシの斜視図。
【図２】同実施形態のリング部を直線上に展開した説明図。
【図３】同実施形態のリングブラシを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）〜（ｄ）は側面図。
【図４】同実施形態のロール型ブラシの側面図。
【図５】同実施形態の固定リングを示し、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）はＸ−Ｘ線に沿う断面図。
【図６】同実施形態のリングブラシの製造工程図。
【図７】従来のロール型ロールブラシを示す斜視図。
【図８】図７のＹ−Ｙ線に沿う断面図。
【符号の説明】
１１…リングブラシ
１２…内周部
１３…ブラシ部
１３ａ…ブラシ毛
１３ｂ…基端部

Claims (1)

1. 内周部と、この内周部から放射状に突出する合成樹脂繊維からなるブラシ部とからなるリングブラシの前記内周部及びブラシ部を、軸方向と直交する面内で波形を成して波状のリングブラシを構成し、このリングブラシの複数個をコアの軸方向に積層してロール状に構成するロール型ブラシの製造方法であって、
   円板状で、その上面に上下方向の波状部、この波状部の外周部に周壁部、前記波状部の中央部から上方へ突出する円柱部を有し、該円柱部の外周に前記周壁部によって囲まれる円環状の凹陥部を有するとともに、前記円柱部の外周壁に係合溝を有した下部治具と、この下部治具の前記凹陥部を塞ぐように円板状で、その下面に前記波状部に対応して波状部を有した上部治具とからなるリングブラシ製造用治具を用い、
   前記ロール型ブラシを製造する前記リングブラシの製造工程は、
   前記下部治具の凹陥部に所定長に切断された多数本のブラシ毛を放射状に配置し、ブラシ毛の基端部を前記円柱部を囲むように均一に配置する第１の工程と、
   前記上部治具によって前記下部治具の凹陥部の開口を塞ぎ、前記ブラシ毛を押さえ付けるとともに、該ブラシ毛の基端部を密接状態にする第２の工程と、
   前記ブラシ毛の基端部を加熱溶融して該ブラシ毛の基端部相互を一体に結合するとともに、その溶融部の一部を前記円柱部の係合溝の内部に流し込んで、前記内周部の内周面に係合突部を形成する第３の工程とからなることを特徴とするロール型ブラシの製造方法。

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