JPH02124273A - 回転研摩工具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、回転研摩工具及びこの工具用のフィラメント
に関し、特に、自動機械による作業内での硬質材料のぼ
り取り、アール付け、縁形成及び表面仕上げに適した工
具への改良に関するものである。

（発明の背景） 従来において、断面円形をなし且つ研摩材が充填された
ナイロン製モノフィラメントは回転研摩工具すなわち回
転研摩ブラシ例えば商標名コルフィル（ＫＯＲＦＩＬ）
として売られている回転ブラシに幅広く利用されている
。この工具は米国、特許第２、３２８．９９８号にも開
示されている。また、円形のフィラメント工具を利用し
たぼり取り方法については米国特許第４，６４６，４７
９号に開示されている。

モノフィラメントすなわちブリストルは、所定サイズの
研摩鉱物を含んでいると共に、直径において例えば約０
．０４〜０．０５インチ（約０．１〜０．１２ｃｍ）の
ものからなっている。工具が加工を行うフィラメント端
部すなわちブラシ面でフィラメントは僅かに撓み、ブリ
ストルはしばしば波をうつような制御された端部動作を
行う。

丸型のフィラメントに関して、フィラメントの端部すな
わち側部は、単位時間当りの所定の仕事量を生起するよ
うに加工片と接触する。形状において円型であるから、
フィラメントが加工面に点接触するので、フィラメント
及び工具において有益な研摩鉱物のうち僅かな部分のみ
が利用されることとなる。

実際上、丸型のモノフィラメントは最初点接触で開始し
、これ自体摩耗して、工具の通常の寿命の間に平坦レベ
ルになってくる。平坦のレベルはフィラメントの直径の
５０％を越えることは希である。更に、工具の使用中に
おいて、平坦レベルが変化し続けると、ぼり取り、アー
ル付け、縁形成及び表面仕上げに際し、部品相互間で首
尾一貫してくり返されるべき品質が保証されなくなる虞
れがある。

従来の丸型フィラメントにおいて、ナイロン製の基体内
に充填される研摩鉱物の最大量は重量に関して約３０％
である。高い充填率はフィラメントの全長にわたって悪
影響を与えるように思われる。

構成部品としての高速度合金、強固なステンレス鋼、超
耐熱合金及びこれと同等な研摩材の使用により既知の丸
型の研摩工具を構成した場合と、自動機械による作業工
程内でのぼり取り、アール付け、縁形成、又は表面仕上
げにおいて、一定して繰返し可能な品質保証を得るのに
適さない工具となる。

（発明の開示） 回転研摩ブラシすなわち回転仕上げ工具は断面において
長方形の平坦な研摩フィラメントを利用している。この
工具は、フィラメントの平坦な側部が加工物をこするよ
うに回転する構造をもっている。工具におけるフィラメ
ントの形状及び指向は、加工物に対して線又は面接触を
達成し、典型的な丸型のフィラメント工具に比べて、単
位時間当りの仕事量は実質的に増加し、加工物の処理量
を増加させることができる。矩形のフィラメントはナイ
ロン類の基体内において研摩鉱物の実質的な増加及び研
摩材の均一な分配を可能にする。

本発明は、特に高速度合金、強固なステンレス鋼、高耐
熱合金、及び硬質研摩材料に対するぼり取り、アール付
け、縁形成、及び表面仕上げの際に部品相互間に一定し
た品質を与えることができる。

本発明の工具は、自動機械又はロボット作業においての
利用に特に適している。

大部分の回転ブラシ又は研摩工具は、加工物の加工面と
係合するフィラメントの先端部を有し、一方、本発明に
関して、フィラメントの先端部は、加工物を横切るよう
にこすられる平坦な側部を有する。フィラメントに所望
の剛性を与えるために、ハブに対してフィラメントをよ
り長く形成するか又は、加工物がフィラメントの平坦な
側部と適切に係合するように回転方向とは反対方向に撓
むことの可能な余地をフィラメントがもてるように、フ
ィラメントの取付は地点を構成することが望ましい。フ
ィラメントを不当に長くすることなしに、こすり作用を
一層容易ならしめるため、意図した回転方向と反対方向
に、半径に対して実質的な角度をもって延在するような
列をなしてフィラメントを取付けて、各列の側部が近接
する他の列と重なるように構成すると好適である。

（実施例） 以下、本発明による実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図に示すように、本発明による回転研摩仕上げ工具
１０は、例えば、自動機械すなわちロボットの駆動アー
ルに取付ることのできるハブ１２を有している。このハ
ブ１２は複数のチャンネル１３を具え、このチャンネル
１３は、軸線方向に延在すると共に、フィラメントを集
束してなるストリップ１５の圧密端部１４を組合わせて
収容できる形状をなしている。複数のフィラメントは、
既知の方法で、チャンネル内部の保持ワイヤすなわち保
持バーの周囲に巻きつけられている。ストリップ１５は
、周方向に等間隔に配置されると同時に径方向に延在し
て、符号１６で示されるようなフィラメントの径方向延
在列を呈する。フィラメントの外端は、符号１７で示さ
れるような円形工具面を呈するように仕上げられている
。

ストリップを構成するように工具内で利用されているフ
ィラメントの特性に起因して、本発明に係る工具は、従
来のワイヤ工具すなわち丸型のフィラメント研摩工具内
で一般的に利用される場合よりも長い仕上がり部分を有
している。−例としては、５インチ（約１２゜７ｃｍ）
の直径をもったハブと８．５インチ（約２１．６ｃｍ）
の仕上がり長さのものがある。仕上がり長さは、ハブか
ら工具面１７までのフィラメントの長さを意味している
。上記した例においては、工具は２２インチ（約５５．
９ｃｍ）の直径を有することとなる。

他の例としては、５インチ（約１２．７ｃｍ）の直径を
もったハブと１０．５インチ（約２６．７ｃｍ）の仕上
がり長さを有したものを構成とし、結果的に工具は３０
インチ（約７６．２ｃｍ）の直径をなす。−船釣に、フ
ィラメントの径方向の仕上がり長さは、ハブの直径の１
〜２倍の間の長さに設定すると好適であリ、できればハ
ブの直径の約１．５倍が好ましい。

このことば、１〜３インチ（約２．５４〜７．６２ｃｍ
　）の仕上がり長さをもった典型的なワイヤブラシすな
わち研摩工具と比較するとより明瞭となる。つまり、典
型的な回転ブラシ工具は、３インチ（約７．６２０）の
仕上がり長さに対して６インチ（約１５．２ｃｍ）のハ
ブを有し、結果的に１２インチ（約３０．５ｃｍ）の外
直径となっている。

第２，８図に示すように、回転研摩工具を構成する個々
のフィラメント２０は断面矩形をなし、各フィラメント
は、主延在部２１．２２及び狭端部２３゜２４からなる
２つの平行な平坦側部を有している。

第２図に示すように、フィラメントは、主延在部をなす
平坦側部が工具の軸線２６と平行になるように指向され
ている。第３図に示すように、工具が加工面３０に当接
した場合、工具を矢印３１の方向に回転させると、フィ
ラメントの余分な長さの仕上がり部分により、比較的強
固なフィラメントが加工面に対して湾曲する。このよう
な回転方向に工具が回転して加工面に対し工具が加圧さ
れると、長い仕上がり部分をもったフィラメントが回転
方向と反対の方向に撓み、結果的に、フィラメントの平
坦な主側部２１が加工面３０上をこする。前述した仕上
がり長さをもつ工具に関して、６〜フインチ（約１５，
２〜１７．８ｃｍ）又はそれ以上側部が加工面に対して
こすり作用を行う。フィラメントは、前述したような構
成の断面矩形をなしているので、フィラメントは工具の
軸線方向撓うよりむしろ回転面の方向に素早く撓む。長
い仕上がり部分を有し且つ矩形のモノフィラメントを用
いた工具で得ることのできるこすり作用を引き起こす延
在部分の長さは、第３図に示すように、円形の工具面と
加工面とにより形成された弦の長さに概ね相当し、つま
り、工具の直径の約半分に相当する。

第４図に示すように、回転方向に抗してモノフィラメン
トが撓んだ場合、図示するように、フィラメントが撓ん
で一方のモノフィラメントの頂部を覆うように他方のモ
ノフィラメントを配置すると、フィラメントの平坦な主
側壁の一方を他方のフィラメントの主側壁で押圧し、そ
の結果、径方向内側のフィラメントが加工面に対して外
側のフィラメントを押し付けるようなばねとして好適に
作用する。

長い仕上がり部分をもった本発明に係る工具に関して、
従来のぼり取りホイールの回転速度よりもゆっくりして
いる。例えば、２５００〜４０００フイ一ト／分（約７
５０〜１２００ｍ／分）の回転速度を適切な冷却液と一
緒に利用すると、優れた材料除去すなわち表面仕上げを
提供することができる。

長い仕上げ部分をもち且つ矩形のモノフィラメントを具
えた本発明に係る工具で達成される他の利点としては、
モノフィラメントが加工物と接触しない場合、モノフィ
ラメントの連続した調和振動すなわち前後方向における
撓りを回避できる点にある。短かい仕上がり部分をもっ
た従来の丸形工具において、フィラメントすなわちブリ
ストルが加工物から離れた場合、フィラメントが加工物
と再結合するまで、フィラメントの調和振動すなわち前
後方向における撓みが続き、その結果、フィラメントの
連続した撓みがフィラメントの損傷及び工具の摩耗にか
なり寄与する。これに反して、研摩材が充填され且つ長
い仕上げ部分をもつモノフィラメントは、いかなる場合
でも素早く撓んで、加工面に対してフィラメントの平坦
な主側壁が与えるこすり作用下で、加工物と係合し、そ
の結果、隣接するモノフィラメントが加工面で生じるこ
すり作用を制限し、加工物を横切ってフィラメントが打
撃こすり動作を行う場合に、ばねすなわちクッションと
し７で前記隣接フィラメントを作用させることができる
。

典型的なものとして、フィラメントの主要端面ば、約０
．０９０インチ（約２．２９ｍｍ）の幅と約０．０４５
インチ（約１．１４ｍｍ）の厚みを有している。また、
主要端面において、フィラメントの厚みの３〜４倍の幅
をもった矩形のフィラメントを利用することもできる。

必要な場合には、フィラメントは、アルミナ又はシリコ
ンカーバイト等からなる研摩材料を含浸させたプラスチ
ック例えばナイロンを利用することもできる。更には、
硬質の研摩鉱物例えば多結晶ダイヤモンドを単に利用す
ることもできる。また、加工部分で特上の光沢を発揮さ
せるために、研摩粒子のサイズを粗いものから細かなも
のに変えてもよい。

矩形又は平坦なフィラメントに関して、ブラスチンク製
の基体内における研摩鉱物の混合量を増やしてもよい。

−船釣に基準となる範ちゅうのものは、約３０％の研摩
鉱物を全周に利用して、ナイロン製の研摩用モノフィラ
メントを巻縮させる。

この比率は、重量により決定されると共に、ナイロン製
のモノフィラメントの断面積に比例する。

比較的大きな断面積をもった矩形のナイロン製研摩用モ
ノフィラメントは、フィラメントの全長にわたって悪影
響を与えることなしに４５％以上の研摩鉱物装填率を可
能にする。このことは、研摩鉱物の含有量を５０％増加
させることができ、その結果、矩形のフィラメントによ
り加圧面を更に効果的に研摩することができる。

回転研摩工具の分野で使用されている「モノフィラメン
ト」の語は、デニールを単位として計測できるファイバ
よりもかなり大きくしかも更に剛性をもつものを意味す
る。ファイバは通常の場合腰がなく高い可撓性をもって
いる。

断面積を大きくし、研摩材の充填量を増加させることに
より、本発明に利用する断面矩形のモノフィラメント（
例えば０．０４５インチ（約１．１４ｍｍ）ｘＯ，０９
０インチ（約２．２９値））は断面円形のモノフィラメ
ント（直径０．０４５インチ（約１．１４ｍｍ）　）の
硬度の少なくとも３倍の剛性をもつこととなり、この場
合、円形のモノフィラメントの直径は矩形のモノフィラ
メントの厚みと同一である。本発明に用いるモノフィラ
メントは、撓みの方向が平坦の側面に対して垂直になる
場所でも同様の剛性をもっている。したがって、本発明
に利用するモノフィラメントは、高い充填量と形状の大
型化により得ることのできる高い弾性係数やかなり大き
な剛性を可能にする。このことは、こすり作用をするモ
ノフィラメント自体の剛性ばかりでなく基部をなすモノ
フィラメントの剛性によって支持されたモノフィラメン
トの平坦側部が加圧面上をこする場合の工具の研摩特性
に寄与する。

第２図に示すように、フィラメントの密度は、れんが壁
に類似した外観となるようにフィラメントを密集させた
最大フィラメント密度以下の密度で十分である。矩形の
フィラメントの利点として、長方形又は正方形の平坦な
側部をもったフィラメントがお互いを密接させるような
一塊りを構成するので、より大きなフィラメント密度を
達成することができる。

第５，６及び７図に示された工具は、本発明に係る工具
の他の実施例を示し、回転研摩工具４ｏは、アーμに取
付けられて回転可能をなすハブ４２を有している。ハブ
４２には、ブラシ状のストリップを収容するための一連
のチャンネル４３が固定されており、このチャンネル４
３により、符号４４で示されたモノフィラメントのスト
リップを周方向に連続的に均一に配置させることができ
る。ストリップは、径方向に延在していないが、むしろ
径方向軸線４５に対して鋭角をなすような接線方向に延
在して重なり合っている。第７図に示すように、各スト
リップは、チャンネル４３内で固定され且つ保持ワイヤ
４６の周囲で曲げられた一組のフィラメント２０を具え
ている。符号４８で示された各ストリップの軸線は径方
向軸ｖＡ４５に対して鋭角をなして延在し、その結果、
ストリップは接線方向に延在すると共にお互いに重なり
合う。第７図においては、この角度を約４５°に設定し
たが、約３０″〜６０’の範囲内で変えてもよい。チャ
ンネル４３は符号５ｏで示されるようにハブに対して溶
接されていると共に、符号５１で示されるようにお互い
が溶接されてイル。チャンネル５１は、切欠きをもって
環状に配置されたくさび型プレートの補助により適切に
位置決めされている。

ストリップは径に対して接線方向に延在しているので、
符号５４で示されるような円形の端面を与えるために、
フィラメントの端部は、非対称形で仕上げられている。

平坦な主側壁２１又は２２が工具の軸線に対して平行に
延在するように、モノフィラメントは指向されている。

第６図に示すように工具が加工面５６に当接した場合、
外側の主側壁を加工面の方へ向けることができるように
フィラメントはすでに指向されている。したがって、工
具が矢印５７の方向に回転した場合フィラメントの主側
壁により必然的に加工物はこすられることとなる。

第３図と第６図を比較すると、第６図における工具のフ
ィラメントは少ない範囲で撓み、／’ｔブは加工面に接
近させるように配置することができる。

下層にあるストリップは、お互いにクッション作用を呈
すると共に、フィラメントと係合する加工物の平坦側を
押圧するようなばねとして作用する。

第５〜７図に示された実施例中で利用されている研摩モ
ノフィラメントは第１．３図に示されたモノフィラメン
トよりも少ない範囲で撓み、したがって、フィラメント
の寿命を長くする。更に接線方向に配置される構造をと
ることによって所望のこすり作用を確実に行うことがで
きると共に、先端縁同志の衝突を回避することができる
。加工物をこすることのできる材料を被覆した場合、加
工面に対してより以上の圧力を加えることができる。

整列した例えば鋼種２と鋼種４のステンレス鋼を仕上げ
加工する場合、直線仕上げをフィラメントの少ない移動
で達成することができる。

第９図に示された研摩モノフィラメントの断面は、第８
図に示されるよって直角の隅部をもった形状から外れて
いる。第９図において、モノフィラメント６０は、主延
在部をなす２つの平行な平坦側部６１．６２を有すると
共に、幾分丸みをもった狭縁部６３．６４を有している
。モノフィラメントの主側部の幅の厚みの２〜３倍又は
それ以上の寸法からなっている。第９図に示されたモノ
フィラメントは、主側部６１．６２が工具の軸線と概ね
平行研摩されるべき面又は縁上をすべるように、指向さ
れることはもちろんのことである。第９図に示されたモ
ノフィラメントの利点は、これらの成形型を幾分安価に
できる点にある。研摩鉱物の高い含有率に起因して矩形
の型が摩耗する場合、矩形の型は結局のところだ円形と
なる。だ円形となったモノフィラメントでも、研摩材の
充填量や単位時間当りの仕事量に関しては、完全な円形
のモノフィラメントと比べても有益ではある。

第１０図においては断面正方形のモノフィラメント６６
を図示した。モノフィラメントの４つの側部は概ね同じ
寸法を有しており、平行な側部６７、６８は工具の軸線
に対して平行に配置され、一方、側部６９．７０は工具
の軸線に対して垂直に配置される。

第１０図に示されたモノフィラメントの利点は、工具の
製造に際しても、モノフィラメントを特別な方法で指向
させる必要がないことにある。

第８．１０図に示したモノフィラメントに関して、より
多くの研摩材料を加工面に向けることができるので、最
大の束ね密度を得ることができる。フィラメントの最大
の束ね密度は、他の正多角形例えば三角形又は六角形の
ものでも得ることができ、このようなフィラメンｌ−を
適切に組立てて近密に詰込み配置することにより、研摩
材の充填された木質的に中実のホイールと同等のものが
得られる。

本発明に係る研摩工具の他の実施例として、フィラメン
トを巻縮させずに正弦波形状にしてもよい。このような
形状のものは、第４図に示すように研摩モノフィラメン
トと加工面との間で任意の量のこすり接触を得るには適
切でないように思われる。製造上の観点から、滑らかで
且つ連続的に研摩鉱物が加工面と接触することにより、
単位時間当りで最も均一で且つ最も大きな仕事量を生起
することができる。

形状の変化や断面積の増加に伴って、フィラメントの全
長に悪影響を与えることな（、モノフィラメント内の研
摩鉱物の含有率を大いに増大させることができる。

本発明は、特に高速度合金、強固なステンレス鋼、高耐
熱合金、及び硬質研摩材に対するぼり取り、アール付け
、縁形成、及び表面仕上げの際に部品相互間に一定した
品質を与えている。

更に、モノフィラメントの断面積の増加、及び研摩材充
填量の増加により、フィラメントに幾分剛性をもたする
ことかできると共に、フィラメントの長い仕上がり部分
での工具の寿命を長くすることができる。このように、
研摩鉱物を最大限加えて、高い衝撃剛性をもたせ、更に
正確なアール縁部を製造するに際し、この縁部上での滞
在時間を短かくすることができる。本発明による回転研
摩工具を使用した場合、いかなる場合においても、ゆっ
くりした工具速度をもつ典型的な丸型フィラメントによ
り達成可能な線又は面接触部分の加工量に比べ、数倍近
く加工量を増大させることができる。

本発明は上述の実施例に限定されるものではなく種々の
変更を加えることができるのは言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る回転研摩工具の端面を示す側面図
、 第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は第１
図に示した工具と加工面との接触状態を示す側面図、 第４図は加工面とフィラメントがこすり作用を行う部分
を示す拡大図、 第５図は本発明に係る回転研摩工具の他の実施例を示す
側面図、 第６図は第５図に示した工具と加工面との接触状態を示
す側面図、 第７図は第５図に示した工具の要部を示す部分拡大断面
図、 第８．９及び１０図は本発明に係る工具に利用するフィ
ラメントの種々の実施例を示す横断面図である。 １０・・・工具 １２・・・ハブ １３・・・チャンネル １４・・・圧密端部 １５・・・ストリップ ２０　６０　６７・・・フィラメント ２１　２２、６１．６２．６７、６８・・・主延在部２
３　２４、６３．６４．６９．７０・・・狭端部（主側
壁）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、回転ハブとこのハブから突出して整列するプラスチ
   ック製モノフィラメントを有し、前記各フィラメントは
   その内部全体に埋め込まれた研摩材をもち、前記各モノ
   フィラメントは、平坦面を具えると共に、前記モノフィ
   ラメントが加工面に当接しながら進行して前記加工面に
   わたって前記平坦面でこすれる際に撓むような長い仕上
   げ部分を具えることを特徴とする回転研摩工具。 ２、請求項１記載の工具において、前記モノフィラメン
   トは対向する長い平坦面と狭縁部をもった矩形断面形状
   を有し、前記平坦面が前記ハブの回転軸線と概ね平行を
   なすよう前記ハブに対して前記モノフィラメントを指向
   させることを特徴とする工具。 ３、請求項２記載の工具において、前記フィラメントの
   仕上げ長さを前記ハブの直径の１〜２倍にすることを特
   徴とする工具。 ４、請求項３記載の工具において、前記フィラメントの
   仕上げ長さを前記ハブの直径の約１．５倍にすることを
   特徴とする工具。 ５、請求項４記載の工具において、各フィラメントは重
   量比に関して研摩鉱物を３０％を越えて含むことを特徴
   とする工具。 ６、請求項５記載の工具において、各フィラメントは重
   量比に関して研摩鉱物を約４５％含むことを特徴とする
   工具。 ７、請求項６記載の工具において、前記各フィラメント
   は、その厚みの２倍以上の主延在部をなす平行な側部を
   具えることを特徴とする工具。 ８、請求項７記載の工具において、前記各フィラメント
   は、その厚みの約２倍の主延在部をなす平行な側部を具
   えることを特徴とする工具。 ９、請求項８記載の工具において、前記各フィラメント
   は約０．０９０インチ（約２．２９ｍｍ）の幅と約０．
   ０４５インチ（約１．１４ｍｍ）の厚みを具えたことを
   特徴とする工具。 １０、請求項１記載の工具において、前記各モノフィラ
   メントは前記ハブの半径に対して所定角度をなすよう前
   記ハブから延在させたことを特徴とする工具。 １１、請求項１０記載の工具において、前記角度を均一
   にしたことを特徴とする工具。 １２、請求項１１記載の工具において、前記モノフィラ
   メントは、工具の回転方向と反対方向に所定角度をもっ
   て延在させることを特徴とする工具。 １３、請求項１２記載の工具において、前記角度を約３
   ０°〜６０°の範囲内で設定することを特徴とする工具
   。 １４、請求項１３記載の工具において、前記角度を約４
   ５°に設定することを特徴とする工具。 １５、請求項１０記載の工具において、前記フィラメン
   トを複数の列をなして群別し、各列をお互いに重なり合
   わせて、加工面に対する前記モノフィラメントの係合に
   クッション性をもたせることを特徴とする工具。