JP6943823B2 - ワイパー - Google Patents

Description

本発明は、対象物の摺動部材の表面（被清掃面）の金属屑等を除去するためのワイパーに関する。

従来から、工作機械等対象物の摺動部材間における、金属屑やゴミ等の異物の噛み込みを防止するために、摺動部材の表面（被清掃面）に付着した異物を拭き取るワイパーが知られている。この種のワイパーは、通常、基端側（被清掃面とは反対側）の取付部に補強用の金属板からなるフレームが埋設されて一体化されており、このフレームを介して工作機械に取り付けられる。ワイパーの作動時には、取付部以外の全体が屈曲しつつ、先端側の摺動部が、対象物の摺動部材の表面（被清掃面）に沿って摺動することができるように、ワイパーは、フレーム以外の部分が、ゴムや合成樹脂等の弾性体で一体に形成されている。

特許文献１に開示されているワイパーは、摺動部を被清掃面に沿って摺動させるのに必要な適度の屈曲性を備えるとともに、摺動部表面の摩耗が進行しても摩擦係数が低下した状態が維持されるように、摺動部内において繊維材料を含む摩擦低減材が所定方向に配向しつつ摺動部全体に分散されて配合されている。一方で、このワイパーは、摩擦低減材が配合されておらず被清掃面に接触しない本体部（特に屈曲部）が摺動部の摺動時に適度に屈曲して、摺動部が被清掃面に沿って移動するとともに被清掃面に対して適度な面圧をもって（即ち、被清掃面との間に隙間を生じさせず被清掃面への密着性を確保しながら）接触するように構成されることによって、被清掃面に付着した異物を確実に拭き取ることができるようにしている（特許文献１図１参照）。

この種のワイパーの取付部は、補強用の金属板からなるフレームと、このフレームの後面に対向接触し屈曲部と一体形成された背部（取付部における弾性体部分）とから構成されている。また、取付部には、孔部（特許文献１には不図示）が幅方向略等分に複数形成されており、ボルト（特許文献１には不図示）が孔部にフレームの前面側（露出面側）（特許文献１図１の左側）から挿通されて、ワイパー（取付部）を工作機械等対象物の被取付面に安定して固定できるようにしている。

特許第５５３１２７０号公報

しかしながら、この種のワイパー（取付部）が工作機械に取り付けられる際のボルトの締め付けトルクは、ワイパーの作動時にワイパーが被清掃面からの反力や振動等を繰り返し受けても、ボルトが緩まず、ワイパーが工作機械の被取付面に不動に固定されることを必須（最優先）とするため、現実的には、ワイパー（取付部）を工作機械に固定するために必要十分な基準トルク（例えば２Ｎ・ｍ）よりも過大なトルク（例えば、基準トルクの数倍の５〜６Ｎ・ｍ）でボルトを締め付けてしまう傾向にある。

この際、基準トルクよりも過大なトルクでボルトを締め付けてしまうと、特許文献１の図１に示すワイパー（以下、「従来のワイパー」ともいう）では、ワイパーの摺動部が被清掃面に所定量（例えば、３ｍｍ程度）押し付けられている状態であっても、摺動部（端的には、被清掃面側の先端に位置する接触部）と被清掃面との間に隙間が生じてしまい、摺動部と被清掃面との密着性が確保されず、摺動部が被清掃面に沿って移動する際に被清掃面に対して適度な面圧をもって被清掃面に付着した異物を確実に拭き取ることができなくなってしまうことがあった。尚、この「過大なトルクでボルトを締め付けた場合、摺動部と被清掃面との密着性を確保することができなくなる。」という不具合現象は、特許文献１等で公知では無かった。

本願の発明者は、上記不具合現象について詳細に観察した結果、特には、フレームの厚み（Ｔ１）が薄いほど、また、背部の厚み（Ｔ２）と取付部の厚み（Ｔ）との比率（Ｔ２／Ｔの百分率）が大きいほど（換言すれば、フレームの厚み（Ｔ１）と取付部の厚み（Ｔ）との比率（Ｔ１／Ｔの百分率）が小さいほど）、基準トルクよりも過大なトルクでボルトを締め付けてしまうと、摺動部と被清掃面との間に隙間が生じてしまい、摺動部と被清掃面との密着性を確保することができなくなることを見出した。

本発明の目的は、ワイパーの取付部が対象物の被取付面に取り付けられる際に、ボルトの締付トルクが過大であっても、摺動部と被清掃面との密着性を確保することができる、ワイパーを提供することである。

本発明の一つは、対象物の被清掃面に対して摺動することにより、前記被清掃面を拭き取るワイパーであって、
被取付面に取り付けられる取付部と、
該取付部から、前記被清掃面の直交方向に対して傾斜した方向に延びる屈曲部と、
前記取付部及び前記屈曲部と一体化されるとともに前記被清掃面に接触可能な摺動部と、を備え、
前記取付部は、ボルトが挿通される孔部が形成された、フレーム及び背部を有し、
前記フレームは、金属板からなり、
前記背部は、前記孔部の周囲を含め、前記フレームに対向接触し、前記屈曲部と一体形成されており、
前記背部は、ＪＩＳ−Ａ硬さで７０°以上の弾性体で形成されており、
前記フレームは、ロックウェル硬さＨＲＢが６５以上又はビッカース硬さＨＶが１１５以上の鋼板で形成されており、
更に、前記フレームの厚みが２．３ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、前記取付部の厚みに対する前記背部の厚みの比率が３３％未満になるように構成されていることを特徴としている。

上記構成によれば、フレームに形成された孔部と背部に形成された孔部とに挿通されるボルトを介して、ワイパーの取付部を工作機械等の被取付面に取り付ける際に、ボルトの締付トルクが過大であっても、フレームの変形を抑制しつつ、弾性体で形成された背部の圧縮変形を抑制することができる。これにより、背部の圧縮変形に伴って生じる、摺動部と被清掃面との隙間の発生を抑制し、摺動部と被清掃面との密着性を確保することができる。

また、本発明の一つは、前記ワイパーにおいて、前記屈曲部が、ＪＩＳ−Ａ硬さで７０°〜８５°の弾性体で形成されていることを特徴としている。

上記構成によれば、取付部と摺動部とを連結する屈曲部に剛性と屈曲性とをバランスよく備えさせて、摺動部が被清掃面に沿って移動する際に被清掃面に対して適度な面圧をもって被清掃面に付着した異物を確実に拭き取ることができるといった、ワイパーの拭き取り性能の確保をより確実なものとすることができる。

また、本発明の一つは、前記ワイパーにおいて、前記背部及び前記屈曲部は、硬さが同一の弾性体で形成されていることを特徴としている。

上記構成によれば、背部及び屈曲部を同一配合の組成物からなる弾性体で形成させることができるので、より経済的にワイパーを製造することができる。

また、本発明の一つは、前記ワイパーにおいて、前記フレームが、ロックウェル硬さＨＲＢが８５以上又はビッカース硬さＨＶが１７０以上の鋼板で形成されていることを特徴としている。

上記構成によれば、フレームに、比較的硬質なロックウェル硬さＨＲＢが８５以上又はビッカース硬さＨＶが１７０以上の金属板（例えば硬質に調質された冷間圧延鋼板）を使用した場合、フレームに、比較的硬質ではないロックウェル硬さＨＲＢが６５以上８５未満又はビッカース硬さＨＶが１１５以上１７０未満の鋼板を使用した場合に比べて、フレームの曲げ剛性を高めることができるので、ボルトの締付トルクが過大であったとしても、フレーム変形をより抑制し、摺動部と被清掃面との密着性の確保に係る安全率をより高めることができる。

ワイパーの取付部が対象物の被取付面に取り付けられる際に、ボルトの締付トルクが過大であっても、摺動部と被清掃面との密着性を確保することができる、ワイパーを提供することができる。

（Ａ）本実施形態に係るワイパー単体の正面図である。（Ｂ）本実施形態に係るワイパーが被清掃面に押し付けられた状態の正面図である。 本実施形態に係るワイパーの側面図である。 本実施形態に係るワイパーが被清掃面に押し付けられた状態の正面斜視図である（ボルト不図示）。 （Ａ）比較例１（従来のワイパー）に係るワイパー単体の正面図である。（Ｂ）比較例１に係るワイパーが被清掃面に押し付けられた状態の正面図である。 比較例１に係るワイパーの側面図である。 比較例１に係るワイパーが被清掃面に押し付けられた状態の正面斜視図である（ボルト不図示）。 比較例１に係るワイパーの取付部のボルト締付前後の変形を説明した図である。 比較例１に係るワイパーのＡ−Ａ線図及びＢ−Ｂ線図である。 比較例２に係るワイパーのＡ−Ａ線図である。 実施例１（実施例３〜５、比較例３）に係るワイパーのＡ−Ａ線図及びＢ−Ｂ線図である。 実施例２に係るワイパーのＡ−Ａ線図及び参考例１に係るＡ−Ａ線図である。 実施例に係る摺動抵抗測定試験の説明図である。 実施例に係る破断荷重測定試験の説明図である。

（実施形態）
次に、本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、工作機械における機械加工時に生じる金属屑等の異物を除去する、工作機械用のワイパー１に本発明を適用した一例である。

ワイパー１は、図１（Ｂ）に示すように、工作機械（図示省略）を構成する金属部品の表面（被清掃面１０）に対してその先端部の摺動部４が摺動することにより、被清掃面１０に付着した異物を拭き取るものである。

図１〜図３に示すように、ワイパー１は、工作機械の被取付面１１に取り付けられる取付部２と、取付部２から、被清掃面１０の直交方向に対して傾斜した方向に延びる屈曲部３と、取付部２及び屈曲部３と一体化されるとともに被清掃面１０に接触可能な摺動部４とを備えている。そして、このワイパー１は、図１（Ｂ）に示すように、摺動部４が被清掃面１０に押し付けられて、摺動部４が被清掃面１０に接触した状態で、被清掃面１０に沿って移動することにより、被清掃面１０に付着した異物を拭き取るように構成されている。

取付部２は、屈曲部３と一体形成された背部６と、金属板からなるフレーム５とを有し、図２に示すように、フレーム５が背部６に対向接触するように接合されている。また、フレーム５及び背部６にはそれぞれ、ボルト１２が挿通される孔部７が形成されている。

フレーム５は、例えば冷間圧延鋼板等の帯状金属板で形成され、背部６に埋設して一体化（具体的には、接着剤により接合）されることにより、背部６を補強する芯材の役割を果たす。また、フレーム５は、ロックウェル硬さＨＲＢが６５以上又はビッカース硬さＨＶが１１５以上の鋼板で形成されている。

なお、フレーム５は、ロックウェル硬さＨＲＢが８５以上又はビッカース硬さＨＶが１７０以上の鋼板で形成されていることが好ましい。例えば、ＪＩＳ Ｇ ３１４１：２００５に規定する硬質（調質記号：１）に調質された硬質な冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）で形成されていることが好ましい。
このように、フレーム５に、比較的硬質なロックウェル硬さＨＲＢが８５以上又はビッカース硬さＨＶが１７０以上の金属板を使用した場合、フレーム５に、比較的硬質ではないロックウェル硬さＨＲＢが６５以上８５未満又はビッカース硬さＨＶが１１５以上１７０未満の鋼板を使用した場合に比べて、フレーム５の曲げ剛性を高めることができるので、ボルト１２の締付トルクが過大であったとしても、フレーム５の変形をより抑制し、摺動部４と被清掃面１０との密着性の確保に係る安全率をより高めることができる。

また、図２に示すように、フレーム５の厚み（Ｔ１）は２．３ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、フレーム５及び背部６からなる取付部２の厚み（Ｔ）に対する背部６の厚み（Ｔ２）の比率が３３％未満になるように構成されている（Ｔ２／Ｔ＜０．３３）。本実施形態では、図２に示すように、取付部２の厚み（Ｔ）を３．４ｍｍ、フレーム５の厚み（Ｔ１）を２．３ｍｍ、背部６の厚み（Ｔ２）を１．１ｍｍに設定して、取付部２の厚み（Ｔ）に対する背部６の厚み（Ｔ２）の比率が３３％未満になるようにしている。

孔部７は、図１（Ａ）に示すように、フレーム５の高さ方向（上下方向）略中心線上に、幅方向略等分間隔（例えばピッチ１５０ｍｍ）で複数個所に設けられている。そして、複数のボルト１２が、取付部２の各孔部７を通じて、工作機械の被取付面１１に設けられた複数の螺子孔１３に螺合される。これにより、ワイパー１が工作機械の被取付面１１に取り付けられる。

屈曲部３には、図２に示すように、ワイパー１が被清掃面１０に押し付けられたときに、摺動部４が被清掃面１０に密着するように屈曲部３を変形させるための、切欠部８が形成されている。

また、背部６及び屈曲部３は、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン・プロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）等のゴム材料や、ポリウレタン等の合成樹脂材料といった弾性材料からなる。

また、背部６及び屈曲部３がゴム材料からなる場合、通常、補強のためのカーボンブラック、老化防止剤、可塑剤、加硫剤といった配合剤が配合される。ただし、背部６の硬度（ＪＩＳ−Ａ硬度）は、７０°以上、屈曲部３の硬度（ＪＩＳ−Ａ硬度）は、７０°〜８５°であることが好ましい。また、背部６と屈曲部３とは一体形成されていることから、硬さも同一の弾性材料で形成されていることが好ましい。そこで、屈曲部３及び背部６の硬度を７０°〜８５°の硬度範囲内の値にするためには、ゴム１００質量部に対してカーボンブラックを４０〜７５質量部、老化防止剤を１．５〜３．５質量部、酸化亜鉛を１〜１０質量部、可塑剤を５〜２０質量部、加硫剤を１〜３．５質量部といった程度の割合で配合する。

上記のように屈曲部３の硬度（ＪＩＳ−Ａ硬度）を７０°〜８５°にすることにより、取付部２と摺動部４とを連結する屈曲部３に剛性と屈曲性とをバランスよく備えさせて、摺動部４が被清掃面１０に沿って移動する際に被清掃面１０に対して適度な面圧をもって被清掃面１０に付着した異物を確実に拭き取ることができる。また、背部６及び屈曲部３を同一配合の組成物からなる弾性体で形成させた場合には、より経済的にワイパー１を製造することができる。

摺動部４は、屈曲部３の先端からさらにその延在方向に沿って延びている。この摺動部４は、屈曲部３と溶着や一体プレス加硫等により一体化されている。また、摺動部４は、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン・プロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）等のゴム材料や、ポリウレタン等の合成樹脂材料といった弾性材料からなる。さらに、この摺動部４を形成する弾性材料には、摺動部４が被清掃面１０に対して摺動する際に生じる、被清掃面１０との間の摩擦抵抗を低減させるための摩擦低減材が配合されている。この摩擦低減材としては、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、綿繊維等の繊維材料のみ、または、これらの繊維材料と、グラファイト、フッ素樹脂、超高分子量ポリエチレン等を組み合わせたものを使用できる。

さらに、摺動部４がゴム材料からなる場合、通常、補強のためのカーボンブラック、老化防止剤、可塑剤、加硫剤といった配合剤が配合される。尚、摺動部４に求められる低い摺動抵抗を実現するためには、ゴム１００質量部に対してカーボンブラックを２０〜５５質量部、短繊維やグラファイト、超高分子量ポリエチレン等の摩擦低減材を１０〜４０質量部、老化防止剤を１．５〜３．５質量部、酸化亜鉛を１〜１０質量部、可塑剤を５〜２０質量部、加硫剤を１〜３．５質量部といった程度の割合で配合する。

このように、摺動部４を形成する弾性材料に摩擦低減材が配合されることで、摺動部４の表面摩擦係数が低下し、摺動時における被清掃面１０との間の摩擦抵抗が低減される。また、摺動部４全体に摩擦低減材が分散されることで、ワイパー１の使用につれて摺動部４の摩耗が進行してもその摩擦係数が増加することはなく、長期間にわたって摩擦低減効果が維持される。尚、摺動部４の表面は、摩擦係数をさらに低下させて摩擦抵抗が一層小さくなるように、研磨により、成形時に形成されたゴムの表層を取り除き、摩擦低減材の露出面積を増大させることが好ましい。この摺動部４の研磨は、例えば、円筒研磨装置を用いて行うことができる。即ち、研磨装置の円筒状の砥石に摺動部４を軽く接触させた状態で、所定の周速（例えば、１０〜３０ｍ／ｓｅｃ程度）で砥石を回転させることにより、摺動部４の表面を研磨して摩擦低減材を露出させる。

さらに、摺動部４が被清掃面１０に付着した異物を確実に掻き取るためには、摺動部４はある程度の硬度（例えば、ＪＩＳ−Ａ硬度で７０°〜８５°程度）を有する必要がある。ここで、前述したように、摺動部４を形成する弾性材料に繊維材料やグラファイト等の摩擦低減材が配合されると、摺動部４中に含まれる弾性材料の割合が相対的に低下し、その結果、摺動部４の硬度が高くなる。従って、摺動部４に摩擦低減材を配合することは、拭き取り性能向上の点からも有益である。

また、摩擦低減材として繊維材料を用いる場合に、この繊維材料は、ゴム等からなる摺動部４内に配合されることになるが、繊維材料は、摺動部４内において、被清掃面１０と交差する方向（図３のワイパー１の幅方向（左右方向）と直交する縦方向）に配向されていることが好ましい。摩擦低減材となる繊維材料が、配向性が無い場合、あるいは、被清掃面１０と平行に配向されている場合（図３のワイパー１の幅方向（左右方向）に配向されている場合）には、成形後の摺動部４が波打ち形状になりやすく、外観形状が悪化する場合がある。さらに、摺動部４と被清掃面１０との間に隙間が生じて密着性が悪くなる場合がある。これに比べて、繊維材料が縦方向に配向されている場合には、成形後に摺動部４が波打ち状になりにくく、外観形状の悪化といった問題が生じにくい。さらに、摺動部４の被清掃面１０への密着性が高くなり、拭き取り性能が向上する。

一方、前述した背部６及び屈曲部３は、被清掃面１０に接触する部分ではないことから、摺動部４とは違って、摩擦係数を下げるために摩擦低減材が配合される必要はそもそもない。逆に、屈曲部３にも摩擦低減材が配合されることによってその硬度が高くなりすぎると、屈曲部３の屈曲性が失われる。そのため、摺動部４が被清掃面１０に沿って摺動しにくくなり、被清掃面１０の異物を確実に拭き取ることができなくなる。

そこで、本実施形態においては、背部６及び屈曲部３には、繊維材料やグラファイト等の摩擦低減材が配合されていない。これにより、屈曲部３に適度な剛性と屈曲性を備えさせることが可能になり、被清掃面１０に付着した異物を確実に拭き取ることができるようになる。尚、屈曲部３に剛性と屈曲性とをバランスよく備えさせて、摺動部４の掻き取り性能を向上させるには、前述したように屈曲部３の硬度はＪＩＳ−Ａ硬度で７０°〜８５°であることが好ましい。

また、従来から知られている、ワイパーの全体に摩擦低減材が配合された構成では、金属製のフレームとの接着部分にも摩擦低減材が存在することから、この接着部分におけるゴム等の弾性部材の配合量が低下することに起因して、ワイパーとフレームとの接着力が低下する。さらに、工作機械の機械加工時に使用される切削油等の油成分が弾性部材に浸透すると、ワイパーとフレームの接着力は一層低下する。しかし、本実施形態では、金属製のフレーム５に接着される背部６に摩擦低減材が配合されていないことから、前述したような接着力低下という問題は生じない。

このように、本来、異なる機能が要求される背部６及び屈曲部３と摺動部４との材質（摩擦低減材の配合／非配合）を分けることにより、背部６及び屈曲部３と摺動部４の各々に対して、必要とされる機能を満足させるのに最適な材質を決定することができるようになる。つまり、背部６及び屈曲部３の材質決定において、摺動部４のみに要求される表面摩擦係数の低下という点を考慮する必要はなく、また、摺動部４の材質決定において、背部６及び屈曲部３のみに要求される適度な硬度範囲やフレーム５との接着性の確保という点を考慮する必要もない。

尚、先にも説明したように、被清掃面１０の清掃時には、ワイパー１の摺動部４が被清掃面１０に所定量押し付けられる（摺動部４の長さＬ１に応じ、例えば、０．５〜３．０ｍｍ程度）。このように、摺動部４が被清掃面１０に押し付けられた後の状態においても、被清掃面１０には、摩擦低減材が配合された摺動部４のみが接触し、摩擦低減材が配合されていない屈曲部３は接触しないようにする必要があり、摺動部４が、ある程度の長さを有することが必要である。その一方で、摩擦低減材が配合された摺動部４の長さが長すぎると、ワイパー１全体の屈曲性が小さくなってしまう。そこで、取付部２から傾斜して延びる部分の全長Ｌ０（屈曲部３及び摺動部４の長さ）に対して、摺動部４の長さＬ１が、Ｌ０／３〜Ｌ０／２の範囲にあることが好ましい。

（従来のワイパーとの比較）
本発明のワイパー１と従来のワイパー１´とを比較するために、図４〜図８に従来のワイパー１´（比較例１に相当）の構成を示す。

従来のワイパー１´において、ワイパー１´の取付部２´を工作機械等の対象物の被取付面１１に取り付ける際に、基準トルクよりも過大なトルクでボルト１２を締め付けてしまうと、図６に示すように、ワイパー１´の摺動部４´が被清掃面１０に所定量（例えば、３ｍｍ程度）押し付けられている状態であっても、摺動部４´と被清掃面１０との間に隙間Ｃ２が生じてしまう原因としては、下記（１）〜（５）の作用によるもの考えられる。

（１）フレーム５´及び背部６´からなる取付部２´の厚み（Ｔ）に対する背部６´の厚み（Ｔ２）の比率（Ｔ２／Ｔの値）が大きいほど（例えば、５０％程度の場合）、ボルト１２の締付トルクが同じであっても、背部６´の弾性体が過度に圧縮変形されてしまう。尚、取付部２´の厚み（Ｔ）に対する背部６´の厚み（Ｔ２）の比率（Ｔ２／Ｔの値）は、特に断りのない限り、被取付面１１への取付前の状態（ボルト１２の締付前の状態）における比率とする。

（２）上記場合、当然ながら、取付部２´において、ボルト１２の頭部の後部分（頭部と被取付面１１に挟まれた環状部分）に圧縮荷重が集中し、ワイパー１´の幅方向でボルト１２が無い部分（ボルトピッチＢＰの間）には圧縮荷重は集中しない。

（３）そのため、フレーム５´の厚み（Ｔ１）が薄いほど、また、取付部２´の厚み（Ｔ）に対する背部６´の厚み（Ｔ２）の比率（Ｔ２／Ｔの値）が大きいほど、取付部２´は、ワイパー１´の幅方向でボルト１２の無い部分（ボルトピッチＢＰの間の部分）が、図６及び図７に示すように、ボルト１２の頭部の後部分よりも前方に湾曲するように、波打ち変形し、背部６´と被取付面１１との間に隙間Ｃ１（前後方向）が生じ易くなる。

（４）上記のように、取付部２´においてボルトピッチＢＰの間で前方に湾曲する波打ち変形に伴い、背部６´と一体形成された屈曲部３´及び摺動部４´においても各ボルトピッチＢＰの間で前方に湾曲してしまう。

（５）ボルト１２の頭部前方の屈曲部３´及び摺動部４´は、ボルトピッチＢＰの間の屈曲部３´及び摺動部４´が前方に湾曲する際の歪みと釣り合いを保つような変形作用を受け、ボルト１２に拘束されて前方に湾曲できない代わりに、上方に浮きあがり変形し、図６に示すように、摺動部４´と被清掃面１０との間に隙間Ｃ２（上下方向）が生じてしまう。

一方で、本実施形態のワイパー１は、取付部２の背部６がＪＩＳ−Ａ硬さで７０°以上の弾性体で形成されており、フレーム５がロックウェル硬さＨＲＢで６５以上又はビッカース硬さＨＶで１１５以上の鋼板で形成されており、フレーム５の厚み（Ｔ１）は２．３ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、フレーム５及び背部６からなる取付部２の厚み（Ｔ）に対する背部６の厚み（Ｔ２）の比率が３３％未満になるように構成されている（Ｔ２／Ｔ＜０．３３）ことから、ワイパー１の取付部２が工作機械等の対象物の被取付面１１に取り付けられる際に、ワイパー１の取付部２を被取付面１１に必要十分に固定し得る基準トルク（例えば２Ｎ・ｍ）よりも過大なトルク（例えば５〜６Ｎ・ｍ）でボルト１２が締め付けられたとしても、さほど硬質ではない汎用な金属板（例えば、準硬質な冷間圧延鋼板）をフレーム５に使用したとしても、フレーム５の曲げ剛性をある程度確保しつつ、背部６の圧縮変形量を比較的小さくすることができる。

このため、ボルトピッチＢＰの間の背部６と被取付面１１との間に隙間Ｃ１（前後方向）が生じる方向に前方に湾曲してしまう変形（波打ち変形）、並びに、ボルト１２の頭部前方の屈曲部３及び摺動部４が、摺動部４と被清掃面１０との間に隙間Ｃ２（上下方向）が生じる方向に浮き上がってしまう変形、を顕著に抑制することができる（図３参照）。

従って、本実施形態のワイパー１によれば、ワイパー１の摺動部４が被清掃面１０に所定量（例えば３ｍｍ程度）押し付けられている状態であっても、従来のワイパー１´と比べて、摺動部４と被清掃面１０との間に隙間Ｃ２が生じてしまうことを抑制し、被清掃面１０への密着性を確保することができる。

以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明を適用可能な形態はこれに限られるものではない。

屈曲部３は、ＪＩＳ−Ａ硬さで８５°を超える弾性体で形成されていてもよい。また、背部６及び屈曲部３は、互いに硬さが異なる弾性体で形成されていてもよい。また、背部６、屈曲部３、及び、摺動部４は、硬さが互いに異なる弾性体で一体化されたものであってもよい。

また、ワイパー１自身は移動不能に固定されており、被清掃面１０を有する金属部品がワイパー１に対して移動するように構成されていてもよい。

また、本発明の適用対象は、工作機械用の金属屑等を除去するためのワイパーに限られるものではなく、ゴミ等の異物が付着した被清掃面に対して摺動して異物を除去するものであれば、それ以外の分野で用いられるワイパーに本発明を適用することも可能である。

実施例１〜５、参考例１に係るワイパーの供試体、及び、比較例１〜３に係るワイパーの供試体に対して、ボルト締付け試験を行い、背部及び屈曲部の硬さ、及び、取付部の厚み比（Ｔ２／Ｔの百分率）が、摺動部の被清掃面１０への密着性の確保に与える影響について検証した。また、一部の供試体に対し、ワイパーの掻き取り性能の確保に係る評価（摺動抵抗測定試験）、及び、ワイパーの破断強度の確保に係る評価（破断荷重測定試験）も実施した。

（実施例１〜５、参考例１、及び比較例１〜３のワイパーの供試体）
各供試体間で変量した、背部及び屈曲部の硬さ（ＪＩＳ−Ａ）、フレームの硬さ（ロックウェル硬さＨＲＢ）、フレームの厚み（Ｔ１）、及び、取付部の厚み比（Ｔ２／Ｔの百分率）を表１に示す。

ここで、背部の硬さは、ＪＩＳ Ｋ６２５３：２０１２準拠のタイプＡデュロメーター（ゴム硬さ計）により測定した値である。
※変量したフレーム以外の弾性体部分（背部及び屈曲部、ならびに摺動部）の硬さは、表２に示すように、ゴム組成物の配合剤のうち、カーボンブラックについて、ポリマー（ＮＢＲ）の投入量を１００としたときの投入量（ｐｈｒ）を調整することにより得た。
表２に示す背部及び屈曲部のゴム配合において、配合（１）は比較例３、配合（２）は実施例３、５、配合（３）は実施例１、２、参考例１、及び比較例１、２、配合（４）は実施例４、に対して適用させた。

（実施例１〜５、参考例１）
・基本寸法（各供試体間で共通）
ワイパー：取付部の厚み（Ｔ）３．４ｍｍ×長さ（上下方向）３０ｍｍ×幅６５０ｍｍ ・取付部の寸法
フレーム：厚み（Ｔ１）変量（表１参照）×高さ（上下方向）１８ｍｍ×幅６５０ｍｍ
フレームの厚み（Ｔ１）は、実施例１、４、５が２．３ｍｍ、実施例２が２．５ｍｍ、参考例１が３．２ｍｍとした。
背部の厚み（Ｔ２）：変量（表１参照）
取付部の厚み比（Ｔ２／Ｔの百分率）は、実施例１、４、５（図１０）が３２．４％、実施例２（図１１）が２６．５％、参考例１（図１１）が５．９％になるように構成した。
実施例１〜５及び参考例１の取付部の厚み比は、従来のワイパーの水準（後述する比較例１（図８）：５２．９％）よりも小さい。
・背部の硬さ
ＪＩＳ−Ａ硬さ７０°以上で、変量（表１参照）。
なお、背部及び屈曲部は、同一配合の組成物からなる弾性体で形成させた。よって、硬さも同じである。
・フレームの材質及び硬さ
実施例１〜４及び参考例１については、ＪＩＳ Ｇ ３１４１：２００５に規定する１／４硬質（調質記号：４）に調質された準硬質な冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）を用いた。なお、この鋼板のロックウェル硬さＨＲＢは６５の水準であり、ビッカース硬さＨＶは１１５の水準であった。
実施例５については、ＪＩＳ Ｇ ３１４１：２００５に規定する硬質（調質記号：１）に調質された硬質な冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）を用いた。なお、この鋼板のロックウェル硬さＨＲＢは８５の水準であり、ビッカース硬さＨＶは１７０の水準であった。
・孔部（各供試体間で共通）
フレームの高さ方向（上下方向）略中心線上のワイパー（幅６５０ｍｍ）の幅方向等分５か所（ピッチ１５０ｍｍ）に、Ｍ６ボルト用の孔部（直径６．６ｍｍの前後方向に貫通する孔）を形成させた。

（比較例１〜３）
・基本寸法、孔部（位置・構成）は実施例１〜５及び参考例１と同じ。
・取付部の寸法
フレームの厚み（Ｔ１）は、比較例１が１．６ｍｍ、比較例２が２．０ｍｍ、比較例３が２．３ｍｍであり、取付部の厚み比（Ｔ２／Ｔの百分率）は、比較例１（図８）が５２．９％、比較例２（図９）が４１．２％、比較例３（図１０）が３２．４％である。
・背部及び屈曲部の硬さ（ＪＩＳ−Ａ硬さ）は、比較例１、２が８０°、比較例３が６５°である。
・フレームの材質及び硬さ
実施例１〜４及び参考例１と同じ。

（ボルト締付け試験）
試験機としては実機（対象物：工作機械）を用いて評価した。
試験方法（設定条件）
・被清掃面への押し付け量：３ｍｍ（各供試体間で共通）
・ボルト締付トルク：各供試体ごとに、１〜６Ｎ・ｍの範囲内で、１Ｎ・ｍ刻みで実施した。

（ワイパーの取付）
被清掃面への押し付け量が上記設定量（３ｍｍ）になるように設けられた被取付面（対象物）の螺子孔（Ｍ６ボルト用、５ケ所）に、取付部（後面：背部側）の孔部（５ケ所）を対向接触させて、各々Ｍ６ボルトを軽めにねじ込み（このときの、ボルト締付トルク：１Ｎ・ｍ未満）、仮止めさせた。
ここで、ボルトは、頭部の直径が１０ｍｍの、Ｍ６六角穴付きボルトである。なお、フレームが座金代わりとなるため、フランジ付きボルトは用いず、また、座金（ワッシャー）も使用していない。

各供試体ごとに、トルクレンチを用いて、１〜６Ｎ・ｍの範囲内で、１Ｎ・ｍから１Ｎ・ｍ刻みで６Ｎ・ｍまでボルトに締付トルクを段階的に与え、ワイパー（取付部）を対象物の被取付面に取り付けた。

（被清掃面への密着性の確保に係る評価（ボルト締付け試験））
上記ボルト締付トルクの各段階において、下記項目について、下記評価方法および評価基準に基づき、測定ならびに評価を実施した。
・背部と被取付面との隙間Ｃ１（前後方向）
＊ボルトピッチＢＰの間の隙間Ｃ１（４ケ所）を、シックネスゲージ（０．０１ｍｍ単位）で測定し、それらのうちの最大値を上記隙間Ｃ１の測定値とした。
・摺動部と被清掃面との隙間Ｃ２（上下方向）
＊ボルトの頭部前方の隙間Ｃ２（５ケ所）を、シックネスゲージ（０．０１ｍｍ単位）で測定し、それらのうちの最大値を上記隙間Ｃ２の測定値とした。
・被清掃面への密着性
隙間Ｃ２の測定値が０（隙間無し）である場合、摺動部の被清掃面への密着性が確保できると判断し、評価「○」とした。
一方、隙間Ｃ２の測定値が０．０１ｍｍ以上である場合、摺動部の被清掃面への密着性が確保できないと判断し、評価「×」とした。

（ワイパーの掻き取り性能の確保に係る評価（摺動抵抗測定試験））
前述したように、特許文献１［0034〜0037］によれば、取付部と摺動部とを連結する屈曲部に剛性と屈曲性とをバランスよく備えさせて、摺動部の掻き取り性能を向上させるには（つまり、摺動部が被清掃面に沿って移動する際に被清掃面に対して適度な面圧をもって被清掃面に付着した異物を確実に拭き取ることができるようにするには）、屈曲部の硬さはＪＩＳ−Ａ硬さで７０°〜８５°であることが好ましいことが分かっている。これは、「屈曲部の硬さ（ＪＩＳ−Ａ硬さ）が７０°未満になると摺動抵抗が２０ｇ／ｃｍを下回ることになるので、摺動部が被清掃面を押さえつける面圧が小さくなり、ワイパーの掻き取り性能の低下につながることによる。一方、屈曲部の硬さが８５°を超えると、摺動抵抗がかなり大きくなって（特許文献１の図５のグラフより、６６ｇ／ｃｍを上回る摺動抵抗となって）、摺動部がスムーズに摺動することができなくなる。（特許文献１［0037］）」ことによる。

そこで、屈曲部の硬さの好ましい範囲（ＪＩＳ−Ａ硬さで７０°〜８５°）の下限値及び上限値を含む構成の供試体（ワイパー）（実施例３、４）、及び、屈曲部の硬さ（ＪＩＳ−Ａ硬さ）が７０°未満になるように調整された供試体（ワイパー）（比較例３）について、摺動抵抗を測定し、ワイパーの掻き取り性能の確保に係る評価を実施した。

（供試体（ワイパー））
・屈曲部の硬さがＪＩＳ−Ａ硬さで７０°の供試体（ワイパー）（実施例３）
・屈曲部の硬さがＪＩＳ−Ａ硬さで８５°の供試体（ワイパー）（実施例４）
・屈曲部の硬さがＪＩＳ−Ａ硬さで６５°の供試体（ワイパー）（比較例３）

（評価項目）
評価項目としては、摺動抵抗（ｇ／ｃｍ）を測定した。

（評価方法）
屈曲部の硬さの異なる、実施例３、４及び比較例３のワイパーそれぞれについて、摺動部を被清掃面に対して摺動させたときの、摺動抵抗（摩擦抵抗）を測定した。具体的には、図１２に示すように、ガイド３１により鉛直方向に案内されたワイパーを、ステンレス板３０に３ｍｍ押さえつけて、摺動部をステンレス板３０に接触させた状態で、ステンレス板３０を水平方向に移動させた。このときの、ワイパーに作用する水平方向の力をロードセル３２で測定し、これを摺動抵抗とした。なお、本方法によれば、被取付面は存在せず、取付部の被取付面へのボルト締付は無い。従って、取付部の構成に依らず（例えば、比較例３のワイパーであっても）、摺動部と被清掃面との密着性は確保されている。

（評価基準）
上記理由根拠により、摺動抵抗が２０ｇ／ｃｍ以上６６ｇ／ｃｍ以下であれば、ワイパーの掻き取り性能が確保できると判断し、評価「○」とした。
一方、摺動抵抗が２０ｇ／ｃｍ未満、もしくは６６ｇ／ｃｍを超えると、ワイパーの掻き取り性能が確保できないと判断し、評価「×」とした。

（ワイパーの破断強度の確保に係る評価（破断荷重測定試験））
背部の厚みが僅かな構成（図１１、参考例１）になると、ワイパーが熱及び油浸漬により老化した際に、ワイパーの摺動部が被清掃面に所定量（例えば、３ｍｍ程度）押し付けられた状態において、背部と屈曲部との境界部分（特にその後面側）に作用する引裂き力により、ワイパーが破断する虞がある。

そこで、上記背部の厚みが最も薄い構成の供試体（ワイパー）（参考例１）、及び、背部の厚みが最も分厚い構成の供試体（即ち、従来のワイパー：比較例１）の、新品及び老化品について、引張試験機（オートグラフ）による破断荷重を測定し、ワイパーの破断強度の確保に係る評価を実施した。

（供試体（ワイパー））
・背部の厚みが最も薄い構成の供試体（ワイパー）（参考例１）の、新品及び老化品
・背部の厚みが最も分厚い構成の供試体（従来のワイパー）（比較例１）の、新品及び老化品

なお、老化条件としては、下記条件で希釈した浸漬油に供試体（ワイパー）を３０日浸漬させた。
浸漬油：切削油（工作機械用）
希釈率：２０（水）：１（切削油）
浸漬温度：７０℃（恒温槽内）
浸漬日数：３０日

（評価項目）
評価項目としては、破断荷重（対象部位：背部と屈曲部との境界部分）を測定した。

（評価方法）
図１３に示すような引張試験機（オートグラフ）を用いて、上記供試体（各々、新品及び老化品）について、下記条件下で破断試験を実施し、上記破断荷重を読み取った。なお、試験結果は、従来のワイパー（比較例１）の新品における、幅１ｃｍ当たりの破断荷重（Ｎ／ｃｍ）を１００とした場合の指数で整理した。

（破断試験の条件）
引張荷重：１０ｍｍ／分
雰囲気温度、湿度：２５℃±２℃、５０％±１０％

（評価基準）
破断荷重（指数）が８０以上の場合、ワイパーの背部と屈曲部との境界部分における破断強度が十分に確保できていると判断し、評価「○」とした。
一方、破断荷重（指数）が８０未満の場合、ワイパーの背部と屈曲部との境界部分における破断強度が十分には確保できていないと判断し、評価「×」とした。

（上記試験結果により確認できた効果）
ボルト締付け試験、摺動抵抗測定試験、破断荷重測定試験の結果を表１に記載した。そして、各試験結果から下記効果を確認することができた。

（被清掃面への密着性の確保に係る評価から確認できた効果（ボルト締付け試験））
実施例１〜４のワイパーの取付部は、背部がＪＩＳ−Ａ硬さで７０°以上の弾性体で形成されており、フレームが、ロックウェル硬さＨＲＢが６５以上又はビッカース硬さＨＶが１１５以上の鋼板で形成されており、フレームの厚み（Ｔ１）が２．３ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、取付部の厚み（Ｔ）に対する背部の厚み（Ｔ２）の比率が従来（比較例１）の水準（例えば５０％程度）よりも小さい３３％未満になるように構成されているため、ワイパー（取付部）が工作機械等対象物の被取付面に取り付けられる際に、ワイパー（取付部）を被取付面に必要十分に固定し得る基準トルク（例えば２Ｎ・ｍ）よりも過大なトルク（例えば５〜６Ｎ・ｍ）でボルトが締め付けられたとしても、上記構成を有しない比較例１〜３と比べて、さほど硬質ではない汎用な金属板（例えばロックウェル硬さＨＲＢが６５程度の準硬質な冷間圧延鋼板）をフレーム材としても、フレームの曲げ剛性をある程度確保しつつ、背部（弾性体）の圧縮変形量が比較的小さく保つことができることがわかった（特には、比較例１と実施例１の比較：表１備考「背部の圧縮量」参照）。

このため、ボルトピッチＢＰの間の背部（後面）と被取付面との隙間Ｃ１（前後方向）が生じる方向に前方に湾曲してしまう変形（波打ち変形）、並びに、ボルトの頭部前方の屈曲部及び摺動部が摺動部と被清掃面との隙間Ｃ２（上下方向）が生じる方向に上方に浮き上がってしまう変形、を顕著に抑制できることがわかった（特には、比較例１、２、実施例１〜３間の対比による）。

また、実施例５のように、フレームがロックウェル硬さＨＲＢで８５以上又はビッカース硬さＨＶで１７０以上の鋼板で形成されていれば、フレームを比較的硬質な金属板（例えば硬質に調質された冷間圧延鋼板）として、フレームがさほど硬質ではないロックウェル硬さＨＲＢが６５以上８５未満又はビッカース硬さＨＶが１１５以上１７０未満の鋼板で形成されている場合（例えば実施例３）と比べて、フレームの曲げ剛性を高めることができるので、ボルトの締付トルクが過大であった場合の被清掃面への密着性の確保に係る安全率をより高めることができることがわかった（背部及び屈曲部のＪＩＳ−Ａ硬さが共に７０°である、実施例３と実施例５の対比による）。

（ワイパーの掻き取り性能の確保に係る評価から確認できた効果（摺動抵抗測定試験））
屈曲部においてＪＩＳ−Ａ硬さが７０°〜８５°の弾性体で形成されていれば、被清掃面との密着性及び摺動抵抗を適正に保つことができ、摺動部が被清掃面に沿って移動する際に被清掃面に対して適度な面圧をもって被清掃面に付着した異物を確実に拭き取ることができるといった、ワイパーの掻き取り性能の確保をより確実なものにすることができることがわかった（比較例３、実施例３、４間の対比による）。

（ワイパーの破断強度の確保に係る評価から確認できた効果（破断荷重測定試験））
背部と金属板からなるフレームとが接着剤により強固に接合される構成とすれば、背部の厚みが僅かな構成（参考例１）であっても、ワイパーが熱及び油浸漬により老化した際の破断強度は、比較例１と同様に、十分に確保できており、ワイパーが熱及び油浸漬により老化した際に、ワイパーの摺動部が被清掃面に所定量（例えば、３ｍｍ程度）押し付けられた状態において、背部と屈曲部との境界部分に引裂き力が作用しても、この部分でワイパーが破断する虞がないことがわかった（比較例１と参考例１の対比による）。

１ ワイパー
２ 取付部
３ 屈曲部
４ 摺動部
５ フレーム
６ 背部
７ 孔部
８ 切欠部
１０ 被清掃面
１１ 被取付面
１２ ボルト
１３ 螺子孔

Claims (3)

1. 対象物の被清掃面に対して摺動することにより、前記被清掃面を拭き取るワイパーであって、
   被取付面に取り付けられる取付部と、
   該取付部から傾斜して延びるとともに、前記被清掃面の直交方向に対して傾斜した方向に延びる屈曲部と、
   前記屈曲部の先端からさらにその延在方向に沿って延びており、前記取付部及び前記屈曲部と一体化されるとともに前記被清掃面に接触可能な摺動部と、を備え、
   前記取付部は、ボルトが挿通される孔部が形成された、フレーム及び背部を有し、
   前記フレームは、金属板からなり、
   前記背部は、前記孔部の周囲を含め、前記フレームに対向接触し、前記屈曲部と一体形成されており、
   前記背部における前記フレーム側とは反対側の面は、前記被取付面に対向接触される面であり、
   前記背部及び前記屈曲部は、ＪＩＳ−Ａ硬さで７０°以上８５°以下の弾性体で形成されており、
   前記フレームは、ロックウェル硬さＨＲＢが６５以上又はビッカース硬さＨＶが１１５以上の鋼板で形成されており、
   更に、前記フレームの厚みが２．３ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、前記取付部の厚みに対する前記背部の厚みの比率が５．９％以上３３％未満になるように構成されていることを特徴とするワイパー。
2. 前記背部及び前記屈曲部は、硬さが同一の弾性体で形成されていることを特徴とする請求項１に記載のワイパー。
3. 前記フレームは、ロックウェル硬さＨＲＢが８５以上又はビッカース硬さＨＶが１７０以上の鋼板で形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のワイパー。

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