JP4865966B2

JP4865966B2 - 工作機械用のワイパー部材

Info

Publication number: JP4865966B2
Application number: JP2001247961A
Authority: JP
Inventors: 勇喜阿部; 証佐久間
Original assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Current assignee: Bando Chemical Industries Ltd
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2021-08-17
Also published as: JP2003053641A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、工作機械の摺動面の上に落ちた切り屑や切削油などを掻き取りに使用されるワイパー部材（払拭部材）に関する。
また、本発明は、摺動抵抗が少なく、摺動面の凹凸に対する追従性が良好で、しかもシール性に優れたワイパー部材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
旋盤やフライス盤などの工作機械は、製造産業で汎用されている最も基本的な機械装置であり、特に機械加工などを行なう摺動面から切り屑などをシールするワイパー部材は、重要な部材であり、シール性の向上や部材の耐久性の改善などの性能と機能の面や製作の簡易化などで、改良が続けられている。
その代表的な技術は、断面略くの字状の弾性部材のリップ部に金属薄板を取付け、その上に保護部材を備えるもの（特開２０００−４２８６３号公報）、弾性材料からなるワイパー本体のリップ部を繊維材料で被覆してリップ部の摩擦抵抗を低減するもの（特開２０００−３５４９３４号公報）、弾性材料からなるワイパー本体のリップ部に剛性を有する薄板を取付け、摺動面に曲面があってもシール性を確保するもの（特開２０００−３０８９４５号公報）、極薄板状のブレード材の一端部分を取付板に溶接して、製作を簡易化し、部材を簡略化し、且つ長期間にわたる安定したシール性を維持したもの（特開平１１−１５９６２７号公報）、切削切粉を確実に除去するために、摺動面にク−ラント液を供給するもの（実開平６−３５４５号公報）などがあるが、いずれも性能や機能において未だ十分ではない。
【０００３】
ワイパー部材のリップ部（摺動部）にはゴム材料が使用され、外力への追従性や掻き取り能力の優れてはいるが、最近、汎用される切削油を使用しないドライ切削工作システムや高速型の工作機械では、摺動部の摺動抵抗が大きく、ゴム材の摩擦係数が高く、磨耗が激しく、切屑や切削油などに対するシール性を維持できない問題点が生じている。これに対処するため金属板などの取付け部とゴム材とを一体化したワイパー部材も提案されたが、一体化するために成形金型内で取付け部とゴム材を組合わせた成形が煩雑で、コストアップにつながり、一体成形後の両材料の弾性変形性の相違に起因して金属板とゴム材との接着界面が剥離しやすく、ワイパー部材の押付け力（リップ部の圧接力）の変更も簡易でなく、耐用寿命に問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来、リップ部へバネ鋼が使用されても、ゴム材へのに埋め込みの場合では、接着剤やゴム部品などの強度が十分ではなく、摺動抵抗や摺動面の凹凸に対する追従性又は耐久性などの種々の性能を満足させるワイパー部材はなかった。
そこで、本発明は、ワイパー部材と摺動部とのシール性の向上や部材の耐久性の改良に加えて、摺動抵抗や摩擦抵抗が大きく、摺動面の凹凸に対する追従性が悪いという欠点を改善したワイパー部材の開発を課題とする。
また、本発明は、最近の切削油を使用しないドライ切削工作システムや高速型の工作機械において用いても、磨耗を抑制し、シール性を維持できるワイパー部材の開発を課題とする。
さらに、本発明は、製作が簡易で、経済的で、ワイパー部材の押付け力の変更が容易で、一体成形した後でも、両材料の弾性変形性の相違に起因して金属板とゴム材との接着界面の剥離が少ないというすぐれた機能を有するワイパー部材を提供することを課題とする。
【０００５】
【発明の課題を解決するための手段】
本発明のワイパー部材は、ワイパー部材の取付け部（芯金）とバネ鋼をゴム材を介して接着剤で接合させて得られたものであるが、基本的に以下の構成よりなるものである。
（１）工作機械に取り付けられる芯金と板状のバネ鋼とが、ゴム材を介して接着剤で接合されてなる工作機械用のワイパー部材であって、バネ鋼はゴム材から突出した自由端を有し、該自由端側を摺動させるワイパー部材であって、
前記芯金と前記ゴム材とが加熱加硫することなくホットメルト接着剤によって接合されており、
前記バネ鋼と前記ゴム材とが加熱加硫することなくホットメルト接着剤によって接合されており、
前記２箇所のホットメルト接着剤の層の厚みが１０〜１００μｍである
ことを特徴とする工作機械用のワイパー部材。
（２）ホットメルト接着剤が、ウレタン系接着剤又はポリビニル系接着剤であることを特徴とする（１）に記載された工作機械用のワイパー部材。
（３）ゴム材が、短繊維で補強されたものであることを特徴とする（１）又は（２）に記載された工作機械用のワイパー部材。
（４）ゴム材が、埋入した金属薄板で補強されたものであることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載された工作機械用のワイパー部材。
（５）ゴム材を介した芯金とバネ鋼の接着剤接合面が、アンカー構造をなすものであることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載された工作機械用のワイパー部材。
（６）バネ鋼先端部をフッ素樹脂又はセラミックで被覆することを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載された工作機械用のワイパー部材。
本発明の工作機械用のワイパー部材は、上記構成を有することによって、摺動面の凹凸に対する追従性が良好で、シール性に優れ、摺動抵抗が極めて少なく、押付け力やリップ部の圧接力の変更が容易であり、リップ部の磨耗量の減少の結果、長期にわたりシール性が保持され、バネ鋼の耐久性も飛躍的に向上し、従来の弾性のゴム材に比べて、バネ鋼の使用が切粉や切削油などに対するシール性が優れている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明のワイパー部材は、付属部材として摺動面に対して相対的に移動する工作機械に取付けられるものであり、工作機械の摺動面は、刃物などで被工作物を処理するときに、機械内部に切粉や切削油などが入り込むと、機械内部の駆動部や電気系統に破損などの障害を起こす恐れがあるので、摺動面から切粉や切削油などを排除する必要があるが、本発明のワイパー部材は、複雑で高価な金型を使用せずに、各材料を接着剤にて接合するものであって、予め作製した金属やセラッミックなどの芯金に、合成ゴムのようなゴム材を接着し、さらに鋼材からなる板体のバネ鋼をゴム材に接着接合得られたものであり、工作機械の作業面の摺動面の部分を、工作加工の障害となる切粉や切削油などが存在ししたとしても、良好な作業状態に維持するために工作機械に取付けられる付属装置として用いることができる。
【０００７】
芯金は、ワイパー部材を本体枠に取付けるための部品であり、ボルト締めなどにより工作機械の本体枠に固定するものであるが、芯金材料は、耐久性や強度の点から一般にスチールやアルミニウムなどの金属材料が適当であるが、セラミックや剛性プラスチックも使用することができる。また、表面無処理の鋼板又ははリン酸亜鉛処理やクロメート処理や錆止め樹脂処理などの表面処理の施された鋼板、りん青銅やばね鋼などの弾性金属板などもが用いられる。接着剤とのなじみ性の向上のために、予めウレタン系又はシラン系などのプライマーにより表面処理を施しておいてもよい。
芯金及びゴム材などの形状や大きさは、使用される工作機械の構造やスケールに応じて適宜に設定されるので、種々のスケールや形状の異なる工作機械への適用可能である。
【０００８】
加熱加硫による接合の代わりに接着接合を使用すると、ゴム材の両面の接着剤層の僅かな可撓性が、ゴム材の緩衝性の微小な助けとなって、ワイパ−部材のバネ鋼の摺動において微妙な緩衝となり、摺動抵抗や摩擦抵抗を和らげ、摺動面の微小な凹凸に対する追従性を向上させる。このときに用いる接着剤は、熱硬化性樹脂材よりも熱可塑性樹脂材が好適である。接着剤層の厚みは、１０〜１００μｍ程度がよい。接着剤は、通常のスプレー法やロールコーター法又はブレード法などにより塗布するが、接着剤の塗り層が薄すぎると、強度が低下し、厚すぎると、バネ鋼の弾性に悪影響がある。本発明で用いる接着剤は、熱硬化性樹脂材よりも熱可塑性樹脂材が好適であり、ポリアミド系接着剤などが使用され、より好ましくはウレタン系接着剤やポリビニル系接着剤のような、ホットメルト接着剤が使用される。ホットメルト接着剤層の微小な可撓性が、リップ部先端の摺動抵抗を和らげ、摺動面の微小な凹凸による衝撃を吸収する。
【０００９】
ゴム材は、ワイパー部材の主要部の部品で、リップ部の摺動部品（バネ鋼）を支持するよう芯金に取付けられるが、リップ部の摺動抵抗を和らげ、摺動面の凹凸に対する追従性に影響するもので、素材としては、油分との接触が多い工作機械が対象であり、特に耐油性が求められるので、ＮＢＲ（ニトリルブタジエンゴム）、ウレタンゴム、フッ素ゴム、シリコーンゴムなど、硬度が７０〜９０度程度のものが適当であるが、適宜、短繊維で補強されたものを使用するのがより適当である。短繊維は、ポリアミド繊維などの合成繊維がゴムとなじみやすくて適当であり、アスペクト比が５以上で、太さ１〜１０デニル程度のものが適している。添加量はゴム１００重量部に対して１〜１００重量部程度をゴム原料に分散させるようにする。
【００１０】
短繊維の代わりにスチールやアルミニウムなどの金属薄板をゴム材にインサート成形することによって埋入することもできる。芯金及びバネ鋼のゴム材への接着強度は、不足したり、接着界面が剥離したりすることもあるので、芯金及びバネ鋼の接着面をエンボス加工（微小凹凸付与）による粗面化などの方法により、接着剤がアンカー（投錨効果）を利用した接着が好ましい。また、本発明のワイパー部材では、本バネ鋼先端部を加工し、バネ鋼先端部をフッ素樹脂又はセラミックで被覆することによって、摺動抵抗を低下させ、耐久性をより向上させるためにバネ鋼先端部をフッ素樹脂やセラミックなどで被覆するのが適当であるが、被覆は、フッ素樹脂やセラミックなどを焼き付ける。
【００１１】
バネ鋼は、ステンレススチ−ルなどの鋼材のバネ性板材であり、高炭素含有量のスチールが強度の点から好ましく、ワイパー部材のリップ部を形成して、機械工作によって生じる切粉や切削油などを排除し、機械工作の際に摺動面における切粉や切削油などの払拭機能を発揮するが、バネ鋼は、従来のボルト締めやゴム材への埋め込みではなく、接着剤によりゴム材に接合一体化される。
本発明では、ゴム材とバネ鋼の接合のときに、バネ鋼は摺動面に対して傾斜（略水平角４５〜６０°程度）して接合するのも一つの特徴である。バネ鋼は、薄板形状が使用され、その形状の先端部になるにつれ順次厚みが薄くされる。基本的には平板状であるが、波状に湾曲していてもよい。波状が、摺動摩擦による衝撃を吸収しやすい。バネ鋼独特の弾性が摺動面の微小な凹凸による衝撃を吸収してしまう。厚みと形状及び大きさは適宜に設定される。あまりに厚くすると、剛性が過多となり、リップ部先端の押し付け力が過大となってしまい、摺動抵抗が大きくなり、好ましくはない。実際には、平均厚みは０．０５〜０．５ｍｍ程度とされる。厚みが０．０５ｍｍ未満では、強度的に弱くなり、０．５ｍｍを超えると、バネ鋼の弾性が失われ、軽量性が損なわれるので、より好ましい厚みは、０．０７〜０．３ｍｍ程度である。
【００１２】
従来のワイパー部材では、リップ部の板材に、主としてゴム体又は通常の金属薄板が使用されており、これでは摺動抵抗が大きく、摺動面の凹凸に対する追従性が悪く問題点となっていたが、本発明のワイパー部材ではバネ鋼の採用により、予想以上に摺動抵抗を低下でき、それにより高速工作摺動も可能となり、切削油を使用しない特殊な工作機械にも適用可能である。
さらに、本発明では、摺動面の曲面又は凹凸に対する追従性が改良されているので、シール性を十分に確保することができる。さらに、バネ鋼をゴム材に接着接合し、さらにゴム材を芯金に接着接合することによって、バネ鋼とゴム材及び二層の接着剤による、各々独自の弾性と緩衝性、又はこれらの弾性と緩衝性の相乗的な干渉により、リップ部が摺動面を損傷することなく、リップ部の磨耗も減少し、リップ部のバネ鋼が反り曲がるという問題も解消できるという効果も奏される。
【００１３】
【実施の態様】
本発明の実施の態様を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
図１に本発明のワイパー部材の断面の概略構造を例示する。
工作機械の本体枠に取付けられる芯金（取付け部）１、及びバネ鋼４が、ゴム材３を介して接着剤２によって接合されている。ゴム材は、図のように断面が、略くの字形に成形され、その上面にバネ鋼が、略水平角６０°程度で接合されるのが、リップ部の摺動抵抗を低くし、掻き取り性を大きくする点から、好ましい。
また、図２及び図３に本発明のワイパー部材の他の例を示しているが、ゴム材の片面だけに芯金とバネ鋼を接合してもよい。ゴム材の背面には凹溝を設ける必要があり、ワイパー部材を使用の際に、この溝を支点にしてゴム材が屈曲して、リップ部の摺動抵抗を吸収する。摺動抵抗を受けると、凹溝の存在によりバネ鋼は凹溝の側に屈曲し、反対側には屈曲しないから、リップ部が反って摺動面に巻き込まれることはない。
ゴム材の背面には凹溝を設ける必要があり、ワイパー部材を使用の際に、この溝を支点にしてゴム材が屈曲して、リップ部の摺動抵抗を吸収する。摺動抵抗を受けると、凹溝の存在によりバネ鋼は凹溝の側に屈曲し、反対側には屈曲しないから、リップ部が反って摺動面に巻き込まれることはない。
【００１４】
【実施例１】
図１の概略断面図に示すように、芯金とバネ鋼がゴム材を介して接着剤で接合され工作機械用のワイパー部材の実装テストを行い、摺動抵抗，シール性、凹凸面追従性及び耐久性を調べた。比較例として、バネ鋼の代わりに通常のリン青銅を用い、接着剤を使用せずに、ゴム材に加熱加硫により一体化したもの（比較例１）又は芯金とゴム材がボルト締め結合されたもの（比較例２）を用いた。
測定結果を表１に示す。
【００１５】
試験項目：
ａ．摺動抵抗（ｇｆ／ｃｍ）
垂直荷重Ｗを負荷してワイパー部材を作動させ、その際に働く水平方向の力Ｆをロードセルにて測定し、Ｆ＝μＷの式（μは摩擦係数）から、摺動抵抗（ｇｆ／ｃｍ）を算出した。
ｂ．シール性（ｇ）
両サイドのワイパー部材間に、所定量の切粉を封入しておき、摺動ヘッドを往復運動させ、その摺動ストロークにより摺動距距離を算出し、リップ部から漏れ出た切粉量を各距離において計量した。
ｃ．耐久性
一万回摺動後の破損状況を目視にて観測した。
【００１６】
【表１】

上記テスト結果より本発明のワイパー部材が、摺動抵抗、シール性、凹凸追従性及び耐久性の全てにおいて、従来のワイパー部材より優れていることがわかった。
【００１７】
【発明の効果】
本発明のワイパー部材は、凹凸追従性が良いのでシール性に優れ、摺動抵抗が極めて少なく、摺動面の凹凸に対する追従性が良好で、押付け力の変更も容易な特性を有している。また、耐久性にも優れ、製作が簡易であって、最近の切削油を使用しないドライ切削工作システムや高速型の工作機械でも、磨耗を抑制し、シール性を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のワイパー部材の概略断面図
【図２】本発明のワイパー部材の他の例
【図３】本発明のワイパー部材の他の例
【符号の説明】
１芯金
２接着剤
３ゴム材
２バネ鋼

Claims

工作機械に取り付けられる芯金と板状のバネ鋼とが、ゴム材を介して接着剤で接合されてなる工作機械用のワイパー部材であって、バネ鋼はゴム材から突出した自由端を有し、該自由端側を摺動させるワイパー部材であって、
前記芯金と前記ゴム材とが加熱加硫することなくホットメルト接着剤によって接合されており、
前記バネ鋼と前記ゴム材とが加熱加硫することなくホットメルト接着剤によって接合されており、
前記２箇所のホットメルト接着剤の層の厚みが１０〜１００μｍである
ことを特徴とする工作機械用のワイパー部材。
ホットメルト接着剤が、ウレタン系接着剤又はポリビニル系接着剤であることを特徴とする請求項１に記載された工作機械用のワイパー部材。
ゴム材が、短繊維で補強されたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載された工作機械用のワイパー部材。
ゴム材が、埋入した金属薄板で補強されたものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された工作機械用のワイパー部材。
ゴム材を介した芯金とバネ鋼の接着剤接合面が、アンカー構造をなすものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載された工作機械用のワイパー部材。
バネ鋼先端部をフッ素樹脂又はセラミックで被覆することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載された工作機械用のワイパー部材。