JP4160541B2 - ブラシ研削装置 - Google Patents

Description

本発明は、ブラシを用いて研削を行うブラシ研削装置に関する。

従来、ブラシを用いて研磨を行う装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この研磨装置は、回転駆動されるブラシホルダと、ブラシホルダの下面に着脱自在に取り付けたブラシと、ブラシホルダの下方にブラシホルダと一体に回転され、且つ、ブラシホルダに対し上下方向に相対的に位置調整自在となるように配置した支持板とを備えている。

支持板にはブラシを挿通する挿通孔が形成されている。この挿通孔は、ブラシの中間部を規制してブラシの横反りや広がりを防止する。そして、研磨作業を長時間行うことによりブラシが磨耗してその全長の寸法が短くなったときには、ブラシホルダを支持板に対して相対的に下降させる。これにより、支持板の下方に突出するブラシの下端部（毛先部）の長さ（トリム長）を一定に維持することができる。

ところで、図４（ａ）に示すように、この種のブラシ３０は、上端が結束具３１により結束された多数のブラシ素線によって構成されている。そして、ブラシ３０の全長の初期寸法Ｌｓに対して毛先側の所定寸法（磨耗許容範囲ｅ）が磨耗するまで使用される。このとき、ブラシ３０の全長が短くなるに従ってブラシ３０の腰が変化し、その影響でブラシ３０の毛先部がワークに当接した際の弾性力が変化する。このため、ブラシ３０の全長の初期寸法Ｌｓは、予めブラシ３０の腰が変化が小となるように設定されている。しかし、図４（ａ）に示すブラシ３０によると、ブラシ３０の毛先部の所定寸法ｅが比較的小さいために、頻繁にブラシ３０を交換しなければならず、ブラシ３０の未使用部分の無駄が多くなる。

そこで、図４（ｂ）に示すように、全長の初期寸法Ｌが長いブラシ３２とすることによって毛先側の磨耗許容範囲ｅ，ｅを大きくすることが考えられる。しかし、ブラシ３２の全長の初期寸法Ｌを長くすることによりブラシ３２の腰が弱くなり、毛先側の磨耗許容寸法ｅ，ｅが磨耗するまで使用すると腰の変化が大となって高い加工精度を維持することができない。

このとき、前述のように支持板の挿通孔によってブラシ３２の横反りや広がりを防止する程度にブラシ３２の下端部を規制していても、ブラシ３２の全長の寸法Ｌが大きく変化した場合には、ブラシ３２がワークに当接する際の弾性力を変化させないようにすることが困難である。

そのため、ブラシ３２の全長の初期寸法Ｌを長くしても腰の変化を小とするために、図５（ａ）乃至図５（ｄ）に示すように、ブラシ３２の上端部を拘束することが考えられる。即ち、図５（ａ）に示すものは、磨耗許容範囲ｅ，ｅの上方位置において弾性を有するリング状のインシュロック３３を装着してブラシ３２を拘束している。インシュロック３３は、その下方側の長さが前述した図４（ａ）に示すブラシ３０と同じ寸法Ｌｓとなる位置に設けられる。これによって磨耗許容範囲ｅ，ｅを大として、しかもブラシ３２の腰の変化を小としている。図５（ｂ）に示す拘束具３４は、二分割されるブロック状のもので、互いにボルト３５によって締結することによりブラシ３２を拘束する。図５（ｃ）及び図５（ｄ）に示す拘束具３６は、二分割される円筒状のもので、弾性を有するリング状のインシュロック３７を外周に装着することによりブラシ３２を拘束する。特に、図５（ｄ）に示すように、磨耗許容範囲ｅ，ｅ，ｅを一層大きくするために全長の初期寸法ＬＬを更に長くしたブラシ３８であっても、拘束具３６を複数設けることで、ブラシ３８の腰を強くすることができる。しかし、図５（ａ）に示すインシュロック３３はブラシ３２の振動によって位置ずれを生じる不都合があり、図５（ｂ）乃至図５（ｄ）に示す拘束具３４，３６は着脱作業が極めて煩わしい不都合がある。

そこで、前記支持板の挿通孔の孔径を更に小さくして挿通孔によってブラシを比較的強く拘束し、素線同士を固く密着させて腰の強さを大とすることが考えられる。こうすることによって、ブラシの全長の初期寸法の大小にかかわらずブラシの腰を増大させることができ、高い加工精度を維持することができる。更に加えて、本発明者の知見によれば、このように腰を強くしたブラシはワークを所望の形状に研削するといった比較的加工量の大きい研削加工に採用することができる。

しかし、挿通孔の孔径を小とすると、ブラシを挿通孔に挿通させることが困難となるだけでなく、ブラシを挿通孔に挿通させることができたとしても、ブラシの挿通孔における摺動が阻害され、ブラシホルダの下降によるトリム長の調節が円滑に行えない。また、ブラシの腰が強いことにより研削加工に適する反面、ワークの表面処理や端縁のバリ取りといった比較的加工量の小さい研磨加工には不適となる。
特開平８−３１７６０８公報

かかる不都合を解消して、本発明は、ブラシの拘束力の増減を容易として研削加工と研磨加工との何れも良好に行え、しかもトリム長の調節を円滑に行うことができるブラシ研削装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、回転駆動されるブラシホルダと、該ブラシホルダの下面に着脱自在に取り付けた研削ブラシと、前記ブラシホルダの下方に、該ブラシホルダと一体に回転され、且つ、該ブラシホルダに対し上下方向に相対的に位置調整自在となるように配置した支持板とを備え、該支持板に研削ブラシを挿通する挿通孔を形成して、研削ブラシの中間部を支持板で拘束するようにしたブラシ研削装置であって、前記挿通孔の実質的な孔径を縮径自在として研削ブラシに対する拘束力を可変させる拘束力可変手段を設け、該拘束力可変手段は、前記支持板の前記挿通孔に対応する位置に形成されたテーパ孔と、該テーパ孔に摺動自在に挿着されて内側に前記挿通孔が設けられ、外側面に前記テーパ孔に対応するテーパ面を備えて拡径方向に弾性を有しつつ縮径自在の筒状弾性部材と、前記テーパ孔へのテーパ面の摺動により筒状弾性部材の研削ブラシに対する拘束力を可変とすべく、該筒状弾性部材を前記テーパ孔の軸線方向に移動させる移動手段とを備えることを特徴とする。

前記拘束力可変手段は、支持板に形成されたテーパ孔に筒状弾性部材が挿着されており、移動手段によって筒状弾性部材をテーパ孔の軸線方向に移動させる。筒状弾性部材には研削ブラシを挿通する挿通孔が設けられており、移動手段が筒状弾性部材を移動させることで挿通孔の孔径を縮径して研削ブラシを拘束する。ここで、筒状弾性部材がテーパ孔の縮径方向に沿って摺動するとき、テーパ孔に対応する筒状弾性部材のテーパ面により筒状弾性部材が外周方向から圧縮される。このとき、筒状弾性部材のテーパ孔に対する位置に応じて筒状弾性部材の圧縮具合が変化し、これによって、研削ブラシに対する拘束力が変化する。

研削ブラシは、前記拘束力可変手段が設けられた支持板によってその中間部が拘束されるので、横反りや広がりが確実に防止される。そして、支持板の拘束によって研削ブラシの全長を長くしても腰の強さを維持することができ、研削ブラシの全長を長くして無駄を小とすることができる。

更に、前記拘束力可変手段により研削ブラシに対する拘束力の強弱が自在に設定できるので、拘束力を強くしてワークを所望の形状に研削するといった比較的加工量の大きい研削加工が行えるだけでなく、拘束力を弱くしてワークの表面処理や端縁のバリ取りといった比較的加工量の小さい研磨加工も行うことができる。

しかも、前記拘束力可変手段によれば、研削加工の際には研削ブラシの拘束力を強い状態で維持でき、研削ブラシの磨耗に応じて支持板の位置を調整する際には拘束を解除して支持板の移動を円滑に行うころができる。

更にまた、前記拘束力可変手段によれば、磨耗した研削ブラシを新しい研削ブラシに交換するときにも、挿通孔の孔径を研削ブラシの外形より大として挿通孔への挿通作業を容易に行うことができ、交換作業を円滑に行うことができる。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態のブラシ研削装置を模式的に示す説明図、図２は本実施装置の要部を示す説明図、図３は筒状弾性部材を示す説明的側面図である。

本実施形態のブラシ研削装置１は、図１に示すように、円盤状のブラシホルダ２と、ブラシホルダ２の下面に周方向の間隔を存して着脱自在に取り付けた複数本の研削ブラシ３と、ブラシホルダ２の下方に配置された円盤状の支持板４とを備えている。また、支持板４は、研削ブラシ３を拘束して、更にその拘束力を可変させる拘束力可変手段５を備えている。

研削ブラシ３は、研磨材を付着させた合成繊維、例えばナイロン線材で形成されたブラシ素線を束ね、これらブラシ素線の上端をキャップ状の結束具６により結束して構成される。

図１に示すように、ブラシホルダ２の下面の外周部には、研削ブラシ３の結束具６を挿入するための取付穴７が周方向に間隔を存して複数形成されている。また、ブラシホルダ２には、その外周面から各取付穴７に達するねじ孔８が形成されている。研削ブラシ３は、結束具６を取付穴７に挿入し、止めねじ９をねじ孔８に螺入させ、止めねじ９の先端を結束具６に圧接させることにより、ブラシホルダ２に固定される。

拘束力可変手段５は、図２に示すように、内部にテーパ孔１０が形成されたテーパピース１１と、テーパピース１１のテーパ孔１０に摺動自在に挿着された筒状弾性部材１２とを備えている。テーパピース１１は、支持板４に形成された支持孔１３に固設されている。テーパピース１１のテーパ孔１０は、下方に向かって次第に拡径する形状に形成されている。筒状弾性部材１２は、内部に研削ブラシ３が挿通される挿通孔１４が形成され、図３に示すように、上下方向に延びて下端が開放された複数のスリット１５を周壁下半部に備えたコレット状とされている。これにより、筒状弾性部材１２は、その外周から押圧されると、拡径方向に弾性を有しながら各スリット１５の間隔を狭めて縮径される。更に、図２に示すように、筒状弾性部材１２の外周面下半部には、テーパピース１１のテーパ孔１０に対応して下方に向かって次第に拡径するテーパ面１６が形成されている。

図２に示すように、筒状弾性部材１２の上端部外周には、鍔部材１７が嵌着されており、該鍔部材１７の下方にはテーパピース１１の上面との間にバネ部材１８が設けられている。バネ部材１８は、鍔部材１７に当接された環状のスプリングシート１９を介して筒状弾性部材１２を上方に向って付勢している。筒状弾性部材１２の内部に形成されている研削ブラシ３の挿通孔１４は、その外周から押圧を受けていない状態（図３示の状態）にあるとき、研削ブラシ３に結束具６が通過できる孔径に形成されている。

更に、拘束力可変手段５は、図２に示すように、研削ブラシ３が挿通される貫通孔２０の周縁下部が筒状弾性部材１２の上端面に当接する押圧板２１を備えている。押圧板２１には、図１に示すように、押圧ロッド２２の下端が連結されている。押圧ロッド２２は、ブラシホルダ２に形成された第１摺動孔２ａを介して上方に延びている。押圧ロッド２２の上端には、後述の回転軸２３の周囲に昇降自在に設けられた昇降板２４が当接されている。昇降板２４の上面側には、昇降板２４を下方に押圧するシリンダ２５が設けられている。本実施形態においては、押圧板２１、押圧ロッド２２、昇降板２４、及びシリンダ２５により本発明の移動手段が構成されている。

支持板４には、上方に延びる連結ロッド２６が連設されている。連結ロッド２６は、ブラシホルダ２に形成された第２摺動孔２ｂを介して上下方向に貫通し、ブラシホルダ２の上方に配置されている筒状の回転軸２３に、その鍔部２８を介して連結されている。回転軸２３は図示しない駆動モータにより回転駆動される。回転軸２３の回転は連結ロッド２６によりブラシホルダ２と支持板４とに伝達され、両者一体となって回転駆動される。

ブラシホルダ２には、筒状の回転軸２３内に摺動自在に挿通された略円柱状の昇降軸２９が連結されている。ブラシホルダ２は、昇降軸２９が図示しない昇降手段により軸線方向に摺動されることで、それに伴って昇降する。ブラシホルダ２が昇降することにより、支持板４はブラシホルダ２に対し上下方向に相対的に位置調整自在になる。

次に、以上の構成からなるブラシ研削装置１において、ブラシホルダ２への研削ブラシ３の取り付け作業を図１及び図２を参照して説明する。先ず、ブラシホルダ２の外周部の止めねじ９を緩めておく。次いで、シリンダ２５により昇降板２４を押し下げる。これにより、押圧ロッド２２が押し下げられると、押圧板２１によりバネ部材１８の付勢に対抗して筒状弾性部材１２が押し下げられる。筒状弾性部材１２は、押圧板２１による押し下げに応じて、テーパピース１１のテーパ孔１０に沿って下方に移動する。テーパ孔１０は下方に向って次第に拡径する形状とされているので、テーパ孔１０に筒状弾性部材１２のテーパ面１６が案内され、筒状弾性部材１２の自己の弾性により、図２中仮想線で示すように外側に拡開する。続いて、図１に示すように、研削ブラシ３の結束具６を取付穴７に挿入し、ブラシホルダ２の外周部の止めねじ９をねじ孔８に螺入させ、止めねじ９の先端を結束具６に圧接させる。これにより、研削ブラシ３はブラシホルダ２に固定される。そして、筒状弾性部材１２の内部に形成されている挿通孔１４の孔径は既に拡径されるので、挿通孔１４の上方から研削ブラシ３の下端を挿通させる。このように、本実施形態のブラシ研削装置１によれば、研削ブラシ３を簡単に取り付けることができ、研削ブラシ３の交換も容易に行える。

そして、シリンダ２５による昇降板２４の押し下げを解除すると、押圧ロッド２２及び押圧板２１による筒状弾性部材１２の押圧が解除されるので、バネ部材１８による付勢により筒状弾性部材１２がテーパ孔１０に沿って上方に移動する。このとき、筒状弾性部材１２のテーパ面１６がテーパ孔１０に案内され、筒状弾性部材１２がその外周から押圧されて縮径する。これにより、筒状弾性部材１２の内部の挿通孔１４の孔径が縮径して研削ブラシ３が拘束される。

このようにして、筒状弾性部材１２により拘束された研削ブラシ３は、支持板４の上方に位置する研削ブラシ３の部分の腰の強さの影響が研削ブラシ３の下端部（毛先部）にまで及ぶことがない。従って、常に研削ブラシ３の毛先部の腰の強さを一定に維持することができる。

更に、筒状弾性部材１２は、そのテーパ面１６がテーパピース１１のテーパ孔１０に案内されて挿通孔１４の孔径が拡縮されることにより、押圧板２１による筒状弾性部材１２の押し下げ量を加減するだけで、研削ブラシ３の拘束力を容易に増減することができる。即ち、図２を参照して説明すれば、押圧板２１によって筒状弾性部材１２を所定量だけ押し下げた状態を維持すれば、比較的弱い拘束力で研削ブラシ３を拘束することができる。これにより、ワークの表面処理や端縁のバリ取りといった比較的加工量の小さい研磨加工に適した腰を研削ブラシ３の毛先部に付与することができる。また、押圧板２１による筒状弾性部材１２を解除して、バネ部材１８による付勢により比較的強い拘束力で研削ブラシ３を拘束すれば、ワークを所望の形状に研削するといった比較的加工量の大きい研削加工に適した腰を研削ブラシ３の毛先部に付与することができる。

その後、研磨或いは研削により研削ブラシ３が磨耗し、支持板４の下方に突出する研削ブラシ３の毛先部の長さ（トリム長）が短くなったときには、次のようにして研削ブラシ３に対する支持板４の位置調整が行われる。即ち、先ず、シリンダ２５により昇降板２４を下降させて押圧ロッド２２を介して押圧板２１により筒状弾性部材１２を押し下げる。これによって、前述したように、筒状弾性部材１２による研削ブラシ３の拘束が解除される。そして、昇降軸２９によりブラシホルダ２を下降させ、支持板４の下方に研磨ブラシ３の毛先部を進出させる。これにより、研削ブラシ３のトリム長を一定とすることができるので、所望の腰の強さが付与された状態を確実に維持することができ、高い加工精度を長時間にわたって持続させることができる。更にこのとき、研削ブラシ３が確実に所望の拘束力で拘束されていることにより研削ブラシ３の毛先部の腰の強さは、研削ブラシ３の全長の寸法に影響を受けることが無い。従って、全長が比較的長い研削ブラシ３を採用することができ、これによって磨耗に伴う交換回数を少なくすることができ、研削ブラシ３の無駄を低減することができる。

なお、本実施形態においては、筒状弾性部材１２と押圧板２１との間、押圧ロッド２２と昇降板２４との間、及び、昇降板２４とシリンダ２５のピストンロッドとの間については連結されていず、何れも離反可能に構成されているが、これに限るものではなく、図示しないが、例えば、筒状弾性部材１２乃至シリンダ２５のピストンロッドを全て連結し、シリンダ２５による昇降板２４の昇降により一体的に筒状弾性部材１２を移動させてもよい。なお、この場合には、バネ部材１８を設けなくてもよく、部品点数を削減することができる。

本発明の一実施形態のブラシ研削装置を模式的に示す説明図。 本実施装置の要部を示す説明図。 筒状弾性部材を示す説明的側面図。 ブラシの説明的側面図。 従来におけるブラシの結束状態を示す説明的側面図。

符号の説明

１…ブラシ研削装置、２…ブラシホルダ、３…研削ブラシ、４…支持板、５…拘束力可変手段、１０…テーパ孔、１２…筒状弾性部材、１４…挿通孔、１６…テーパ面。

Claims (1)

1. 回転駆動されるブラシホルダと、該ブラシホルダの下面に着脱自在に取り付けた研削ブラシと、前記ブラシホルダの下方に、該ブラシホルダと一体に回転され、且つ、該ブラシホルダに対し上下方向に相対的に位置調整自在となるように配置した支持板とを備え、該支持板に研削ブラシを挿通する挿通孔を形成して、研削ブラシの中間部を支持板で拘束するようにしたブラシ研削装置であって、
   前記挿通孔の実質的な孔径を縮径自在として研削ブラシに対する拘束力を可変させる拘束力可変手段を設け、
   該拘束力可変手段は、前記支持板の前記挿通孔に対応する位置に形成されたテーパ孔と、該テーパ孔に摺動自在に挿着されて内側に前記挿通孔が設けられ、外側面に前記テーパ孔に対応するテーパ面を備えて拡径方向に弾性を有しつつ縮径自在の筒状弾性部材と、
   前記テーパ孔へのテーパ面の摺動により筒状弾性部材の研削ブラシに対する拘束力を可変とすべく、該筒状弾性部材を前記テーパ孔の軸線方向に移動させる移動手段とを備えることを特徴とするブラシ研削装置。

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