JP4846417B2 - バリ取りブラシ - Google Patents

Description

本発明は、機械工作によって製作されたワーク加工面のバリを取るものであって、最小回数で、取り残しのないバリ取り作業を行うことができるバリ取りブラシに関する。

従来、機械工作によって、製作されたワークの表面に残っているバリやカエリを取り除くために、バリ取り用のブラシが存在している。その多くのものでは、多数の金属繊維束が装着されたブラシが高速回転して、ワークをこすり、バリやカエリを取り除くものである。この種のものがいくつも存在するが、その代表的なものとして特許文献１に開示されている。
特開２００４−２３７３８３号

特許文献１に開示されているように、複数本の金属製毛束が円盤部に多数装着され、その配置構成を円形状としたものが一般的である。そして、円盤部を高速回転させることにより、バリを多数の金属製毛束によって、取り除く作業を行うものである。しかし、この種のバリ取りブラシは、マシニングセンタなどに装着されて、ワークのフライス加工が施された加工面のバリを取る際、その加工面全体に万遍なくこするようにしても、バリが完全に取れない箇所が必ず存在してしまうという不具合があった。

特に、ワークの加工面は、大きさが異なる大小の複数の凹部が点在している形状のものや、或いはその加工面の凹部の形状や外周輪郭の形状が異形状となるように直線、円弧、それらの傾きなどが様々な方向に向いているもの等が存在する。このような加工面に、一通りバリ取りブラシをかけて、加工面の凹部や外周輪郭の稜線部のエッジのバリが、バリ取りブラシで取り除くことができずに残ってしまうという不具合があった。

その為、バリ取りブラシで取れなかったワーク加工面のバリを人手によって取らなければならないことがあり、バリ取りブラシのみでワーク加工面のバリ取りを低減することが困難という課題があった。また、バリ取りブラシによるバリ取り後に、人がワークの加工面のバリについての目視検査を行って不十分なバリ取り又はバリ残りを人で取る作業が必要となることから、製造コストを低減したり、製造効率を向上させることが困難であった。従来のバリ取りブラシの不具合の原因については、ブラシ部分は、円周方向に近接又は密集する状態で配置されているので、ブラシ部分の一本一本のブラシが撓み難く、ブラシの線状面（腹）とワークの加工面との接触ができず、ブラシの先端とワークの加工面との極小さな接触となってブラシでのバリ取りが十分に出来なくなってしまう。

さらに、ブラシ部分がバリの部分に対して連続してこするような状態となり、ブラシ毛の１本，１本が同様な形状となってしまい、バリが取れにくくなるものである。本発明が解決しようとする課題（技術的課題又は目的）は、ワーク加工面に対する接触抵抗も良好にすることができ、バリ取り性能と効率とを向上させることを実現することである。

請求項１の発明は、回転軸を備え且つ保持用貫通孔と該保持用貫通孔と同心円となる大径凹部が形成された保持部と、連結部とからなるブラシベースと、毛部と根元部とから構成されブラシ束とからなり、該ブラシ束は前記毛部が前記保持部の保持用貫通孔に挿通されると共に前記根元部が前記大径凹部に挿入配置され、前記根元部は前記保持部と前記連結部とにより挟持固着されることにより、前記該ブラシ束が前記ブラシベースへ配置装着されると共に配置構成は非円形状としてなるバリ取りブラシとしたことにより、上記課題を解決した。請求項２の発明は、前述の構成において前記ブラシベースの中心部は、前記ブラシの非配置領域としてなるバリ取りブラシとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項３の発明は、前述の構成において、前記ブラシ毛をブラシ束により構成し、前記ブラシベースに着脱自在としてなるバリ取りブラシとしたことにより、上記課題を解決した。請求項４の発明は、前述の構成において、前記配置構成は角形状としてなるバリ取りブラシとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項５の発明は、前述の構成において、前記配置構成は、楕円形状，十字形状，Ｙ字形状，Ｈ字形状，Ｌ字形状，Ｔ字形状，Ｚ字形状等の異形状としてなるバリ取りブラシとしたことにより、上記課題を解決した。

請求項１の発明は、複数のブラシの配置構成を非円形状としているので、ワークの被加工面におけるバリに対して、ブラシの接触が徐々に増減するように、可変接触し、また、断続的な接触にすることができ、取り残しのない又は低減されたバリ取りができるものである。このようなワークと接触させることでブラシの毛同士の密集が疎になり、ブラシ毛の一本一本が撓み易くできる。

これによって、ブラシの線状面（腹）とワークの加工面との接触が良好に行われ、取り残しの無い又は低減されたバリ取りができるものである。そして、バリ取り工程における合理化が図られ、作業性の効率を向上させることができる。また、バリ取り設備の自動化を容易にすることができる。更に、取り残しバリがあった場合でも取り残しバリを最小にでき、手作業によるバリ取りを大幅に軽減することができる。

請求項２の発明は、前記ブラシベースの中心部は、前記ブラシの非配列領域が設けられることにより、バリ取り作業において、余分な負荷がかかることなく、良好なバリ取り作業ができるものである。請求項３の発明は、前記ブラシ毛をブラシ束により構成して、前記ブラシベースに着脱自在としたので、ブラシ束が磨耗したり、損傷した場合には交換することによって、良好なバリ取り作業が容易に維持できるものである。

請求項４の発明は、前記配置構成は角形状としたことにより、四角状の角部と角部間に配置されるブラシ束を四面方向に設けられ、バランス良く設けることができる。そして、ブラシ束とワークとの増減する可変接触領域の断続（間欠）の間隔及び領域の大きさなどが大き過ぎず、且つ小さ過ぎない程好い状態にすることができ、ワークの被加工面に対する接触抵抗も良好にでき、バリ取り性能と効率とを向上させ得る。また、請求項５の発明は、前記配置構成は異形状としたことにより、請求項１と同様の効果を奏する。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の主な構成は、図１，図７（Ｃ）等に示すように、回転軸３を備えたブラシベース1と、該ブラシベース１に装着されると共に多数のブラシ毛を束として形成されるブラシ束２とから構成される。前記ブラシベース1は、図１（Ｂ），（Ｃ）及び図７（Ａ）に示すように、保持部１１と、連結部１２とから構成される。

前記保持部１１と連結部１２とは、共に、直径が略等しくなる円板形状に形成されている。そして、前記保持部１１と連結部１２とは、直径中心が一致するようにして、接合される。その接合には、ビス又はボルト・ナット等の固着具４が使用される。固着具４としてビスが使用される場合には、前記保持部１１側に螺子孔４１が形成され、連結部１２には軸貫通孔４２が形成される〔図７（Ａ）参照〕。

前記連結部１２には、マシニングセンタ等の工作機械のホルダ６に装着される回転軸３が装着されている〔図７（Ｂ）参照〕。該回転軸３は、前記連結部１２の直径中心に固着されており、前記工作機械のホルダ６から回転軸３に回転が伝達され、前記連結部１２と共に保持部１１が回転するものである。前記連結部１２は、マシニングセンタのホルダに装着されるので金属材（鉄鋼材）にて形成され、前記保持部１１は、アルミニウム合金にて形成されるものである。

そして、複数のブラシ束２，２，…を装着するための複数の保持用貫通孔１１ａ，１１ａ，…が形成されている〔図1（Ｂ），図７（Ａ）参照〕。該保持用貫通孔１１ａの個数は、前記ブラシ束２の装着個数と同等である。また、前記保持部１１の連結部１２との合せ面側には前記保持用貫通孔１１ａと同心円となる大径凹部１１ｂが形成されている。

前記ブラシ束２は、後述する配置構成Ａに基づいて前記ブラシベース1に複数個が配置装着されるものであり、このように配置された複数のブラシ束２，２，…の集合体によって、ブラシが構成されるものである。該ブラシ束２は、図１（Ｂ）に示すように、毛部２１と根元部２２とから構成されている。前記毛部２１は、線状材２１ａ，２１ａ，…の集合体であり、個々の線状材２１ａは、樹脂材から形成されたものである。さらに該線状材２１ａは、研磨材入としてもよい。さらに該線状材２１ａ，２１ａ，…は、金属線としても構わない。また、該線状材２１ａは、その長手方向に沿って波形状（ウエイブ）に形成されたものが使用されることもある。

該線状材２１ａを波形状とすることによって、該線状材２１ａ，２１ａ，…同士が離反しあい、前記毛部２１の先端に向かうに従い、前記線状材２１ａ，２１ａ，…同士が、束の直径方向外方に拡散しやすい状態となる〔図1（Ｂ）参照〕。したがって、ワーク５のバリ取りにおいて、前記毛部２１の各線状材２１ａの１本，１本がバリ（エッジ）に接触しやすくなり、バリ取りを確実に行うことができるものである。また、前記線状材２１ａは、前述したように、波形としているが、該線状材２１ａは直線状としても構わない。

前記根元部２２は、薄厚の円板形状をなし、前記保持用貫通孔１１ａに連続する大径凹部１１ｂに挿入配置される。前記根元部２２は、前記大径凹部１１ｂの段差と前記連結部１２とで挟持され、前記大径凹部１１ｂに収められている。そして、前記毛部２１の線状材２１ａ，２１ａ，…は、前記根元部２２箇所で最も狭くなるように、密集しており、束の直径が根元部２２の直径よりも小さくなっている。前記毛部２１は、保持用貫通孔１１ａに挿通される〔図7（Ａ）参照〕。

本発明におけるバリ取りブラシを構成するには、まず保持部１１の保持用貫通孔１１ａにブラシ束２の毛部２１を挿通して、前記根元部２２を大径凹部１１ｂに挿入配置する。前記毛部２１は、前記保持用貫通孔１１ａから外方（前記大径凹部１１ｂ側とは反対側）に突出する状態となる。

そして、前記保持部１１の接合面に連結部１２が配置され、前記根元部２２が前記保持部１１と連結部１２とにより挟持された状態となる。そして、前記螺子孔４１と前記軸貫通孔４２との位置を一致させて、固着具４にて前記保持部１１と連結部１２とを固着するものである。前記ブラシ束２は、保持部１１に対して着脱自在であり、ブラシ束２が磨耗によって使用不可能な状態で交換することができる。

そのブラシ束２は、前述したように、保持部１１において複数装着されるものであり、その装着された配列状態の形状を配置構成Ａと称する。該配置構成Ａは、前記保持部１１に装着された複数のブラシ束２により囲み形状によって種々の形状のものが存在する。まず、その配置構成Ａは、非円形状である。すなわち、複数のブラシ束２，２，…が円周形状に配置されるものは、除かれる。そして、さらに前記ブラシベース1の保持部１１における中心部は、前記ブラシ束２，２…が装着されない非配列領域ａとなっている〔図1（Ａ）参照〕。

前記配置構成Ａは、第１実施形態としては、角形状としたものであり、この形状としては、正方形及び長方形等の方形状のものが存在する。まず、正方形とした配置構成Ａでは、図1（Ａ）に示すように、前記ブラシ束２が正方形となるように配列される。具体的には、正方形の各コーナにブラシ束２が配置される。そして、各コーナ間に配置されたブラシ束２，２間にブラシ束２が配置される。

次に、前記配置構成Ａの第２実施形態では、図５（Ｂ）に示すように、前記ブラシ束２が三角形となるように配列されたものである。その三角形は、正三角形が好ましい。次に、前記配置構成Ａの第３実施形態は、異形状としたものであり、前述の角形状以外の配置構成Ａとしたものである。この配置構成Ａとしては、図５（Ｃ）に示すように、十字形状に配列されたものである。その他に、特に図示しないが、異形状の配置構成Ａとしては、Ｙ字形状，Ｈ字形状，Ｌ字形状，Ｔ字形状，Ｚ字形状等種々存在している。

さらに、前記配置構成Ａとして楕円形状〔図６（Ａ）参照〕、鼓形状、樽形状なども存在する。その配置構成Ａにおいて、ブラシ束２が適宜配列されており、前述の実施形態のように、方形状、三角形状及び楕円形状等にしたがって、ブラシ束２の配列を規則的にする場合もある。

さらに、正方形又は長方形の方形状又は楕円形状とした配置構成Ａで前記ブラシ束２が、規則的配列から数個が欠如した変則状態のものも存在する。〔図６（Ｂ），図６（Ｃ）参照〕。また、図６（Ｄ）は、楕円形状の配置構成Ａである。

上記のように、ブラシ束２を配置構成Ａに基づいてブラシベース1に装着したことにより、ブラシ束２の線状材２１ａ，２１ａ，…同士の密集面積が疎になり、ブラシ毛の線状材２１ａ，２１ａ，…の一本一本が極めて撓み易くなる。したがって、ブラシの線状材２１ａ，２１ａ，…の腹の部分と、前記ワークの加工面との接触が良好に行われ、取り残しの無い又は低減されたバリ（エッジ）の取除き作業が可能となる。

次に、ワーク５の加工面に対する本発明のバリ取りブラシのバリ取り作動について説明する。バリ（エッジ）を取り除こうとするワーク５は複数の形状が異なる凹部成形部５１と、外周輪郭５２を有するものである。その被加工面（フライス加工された平面）におけるそれぞれの角部（稜線部）にバリ（エッジ）が生じている〔図３，図７（Ｃ）参照〕。そして、マシニングセンタ等の工作機械に装着された本発明のバリ取りブラシの回転軸３がホルダ６に接合装着され、バリ取りブラシを回転させながら、ブラシによって、バリ（エッジ）を取り除く。

ブラシ束２の配置構成Ａを正方形としたバリ取りブラシによって、バリ取り工程を説明する。図２は、８個のブラシ束２を正方形の配置構成Ａとしたもので、該配置構成Ａの対角線と、各角部に位置するブラシ束２（円形の鎖線で示されている）の最外側との交点を結ぶと仮想の正方形（実線で記載されている）が形成される。この仮想の正方形を有効接触領域Ｆと称する。

そして、ブラシベース1の回転によって、前記有効接触領域Ｆが回転する（図３参照）。また前記配置構成Ａの各辺の中央位置に配置されたブラシ束２によるワーク５への軌跡を最小接触軌跡円Ｐａの半径をＲａとする。また前記有効接触領域Ｆが回転する軌跡を最大接触軌跡円Ｐｂの半径をＲｂとすると、Ｒｂ＞Ｒａとなる。その半径の差（Ｒｂ−Ｒａ）を接触膨出量Ｔと称する。

該接触膨出量Ｔは、ワーク５の所定位置Ｑ（図４参照）において、バリ取りブラシとワーク５との相対位置が変化しないものとすると、ブラシベース1の回転によって、正方形配列とした配置構成Ａの角部に位置するブラシ束２が最小接触軌跡円Ｐａに対して直径方向に膨出する量のことである〔図４（Ａ）乃至（Ｄ）参照〕。

すなわち、前記ブラシ束２による前記ワーク５のバリ（エッジ）が発生する位置Ｑとの接触箇所において、ブラシベース1が回転するごとに、正方形の配置構成Ａの角部に位置するブラシ束２が膨出するようにして、ブラシ束２の接触が徐々に増減する可変接触をしたり、また断続的に前記所定位置Ｑのバリ（エッジ）に当たり、このような膨出箇所のブラシ束２の間欠的接触（非連続な接触）によって、前記バリ（エッジ）を取り除くものである。このように、前記ブラシ束２は、前記ワーク５の被加工面の部位に対して連続的に接触しないで、断続的（間欠的）に接触するものである。

前記ブラシ束２がワーク５の被加工面に断続的（間欠的）に接触することで、バリ（エッジ）を従来のバリ取りブラシによって、連続的にこすり取るという状態から、ブラシ束２による接触面が増減し、これが間欠動作となることで、前記バリ（エッジ）に瞬間的に打撃を与えるような作用となり、バリ（エッジ）を取り除くものである。

図４（Ａ）乃至（Ｄ）は、ブラシ束２の配置構成Ａを正方形としたものにおいて、その回転角度を１５度ごとに記載したものである。これによれば、前記接触膨出量Ｔが増減変化する様子が開示されている。この図４によって、バリ（エッジ）側から見ると断続的（間欠的）に繰り返される衝撃荷重的な状態で前記ブラシ束２による打撃を受けるので、従来のような連続的なバリ除去による除去荷重よりもさらに大きな除去荷重となって、バリ（エッジ）を取り除くことができるものである。

前記ブラシ束２の断続的（間欠的）な接触は、前記ワーク５の被加工面に対して、バリ取りブラシが回転しながら、該ワーク５の被加工面を全体移動したり、又は回転するバリ取りブラシに対して前記ワーク５が移動したりする。この動作と共に、前記ブラシ束２とワーク５との接触領域が可変し、その可変接触状態が断続（間欠）的に行われることによって、前記ブラシ束２がバリ（エッジ）に打撃的に作用して衝撃荷重を加えることとなり、良好なバリ取りが可能となる。また、バリ取り後に手作業による二次バリ取りを無くしたり又は低減することができることから、バリ取工程を設備によって容易に自動化することができるという相乗効果が得られる。

（Ａ）は本発明の第１実施形態の配置構成としたブラシ側より見たブラシベースの平面図、（Ｂ）は本発明の縦断側面図、（Ｃ）は本発明の側面図である。 本発明においてブラシの配置構成とワークとの接触領域を示す略示図である。 本発明においてバリ取りブラシが回転してワークとの接触領域が増減する状態を示す作用図である。 （Ａ）乃至（Ｄ）は本発明においてバリ取り状態を示す工程図である。 （Ａ）はブラシの配置構成を長方形状としたブラシ側より見たブラシベースの平面図、（Ｂ）は配置構成を三角形状としたブラシ側より見たブラシベースの平面図、（Ｃ）は配置構成を十字形状としたブラシ側より見たブラシベースの平面図である。 （Ａ）はブラシの配置構成を楕円形状としたブラシ側より見たブラシベースの平面図、（Ｂ）は配置構成を正方形状で且つブラシ束を５個としたブラシ側より見たブラシベースの平面図、（Ｃ）は配置構成を長方形としブラシ束を６個としたブラシ側より見たブラシベースの平面図、（Ｄ）は配置構成を楕円としブラシ束を７個としたブラシ側より見たブラシベースの平面図である。 （Ａ）は本発明のバリ取りブラシの分解断面図、（Ｂ）はマシニングセンタ等の工作機械のホルダに本発明を装着した一部断面にした側面図、（Ｃ）は本発明のバリ取りブラシとワークの斜視図である。

符号の説明

１…ブラシベース、２…ブラシ束、Ａ…配置構成、ａ…非配列領域。

Claims (5)

1. 回転軸を備え且つ保持用貫通孔と該保持用貫通孔と同心円となる大径凹部が形成された保持部と、連結部とからなるブラシベースと、毛部と根元部とから構成されブラシ束とからなり、該ブラシ束は前記毛部が前記保持部の保持用貫通孔に挿通されると共に前記根元部が前記大径凹部に挿入配置され、前記根元部は前記保持部と前記連結部とにより挟持固着されることにより、前記該ブラシ束が前記ブラシベースへ配置装着されると共に配置構成は非円形状としてなることを特徴とするバリ取りブラシ。
2. 請求項１において、前記ブラシベースの中心部は、前記ブラシの非配置領域としてなることを特徴とするバリ取りブラシ。
3. 請求項１又は２において、前記ブラシ毛をブラシ束により構成し、前記ブラシベースに着脱自在としてなることを特徴とするバリ取りブラシ。
4. 請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記配置構成は角形状としてなることを特徴とするバリ取りブラシ。
5. 請求項１，２又は３のいずれか１項の記載において、前記配置構成は、楕円形状，十字形状，Ｙ字形状，Ｈ字形状，Ｌ字形状，Ｔ字形状，Ｚ字形状等の異形状としてなることを特徴とするバリ取りブラシ。

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