JPH069790B2 - 可撓性研磨工具、工具使用方法および工具形成方法 - Google Patents

可撓性研磨工具、工具使用方法および工具形成方法

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JPH069790B2
JPH069790B2 JP1174291A JP17429189A JPH069790B2 JP H069790 B2 JPH069790 B2 JP H069790B2 JP 1174291 A JP1174291 A JP 1174291A JP 17429189 A JP17429189 A JP 17429189A JP H069790 B2 JPH069790 B2 JP H069790B2
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D13/00—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor
    • B24D13/02—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by their periphery
    • B24D13/10—Wheels having flexibly-acting working parts, e.g. buffing wheels; Mountings therefor acting by their periphery comprising assemblies of brushes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Brushes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、可撓性研磨工具および特にシリンダ内面を仕
上げするのに理想的な回転研磨ブラシまたはホーン（砥
石）に関するものである。更に、また本発明はこのよう
な工具を形成する方法に関するものである。
〔従来の技術〕
例えば、エンジンシリンダ壁のようなシリンダ内面をク
リーニングまたは仕上げしたりする回転研磨工具はエン
ジン修復またはエンジン初期製造の双方に使用されてい
る。このようなシリンダの壁には潤滑油の適正な保持お
よび分布を可能にする特別な表面仕上げが要求される。
エンジン修復においては、潤滑油保持仕上げする前にシ
リンダ壁またはバルブシート壁に堆積した塗料または堆
積物を除去する必要がある。この目的のための特別研磨
工具の例としては、米国特許第3,384,915 号および同第
3,871,139 号に記載されているものがある。
〔発明が解決しようとする課題〕
このような研磨砥石または研磨ブラシは、可撓性のナイ
ロンブリストル(剛毛)の先端に研磨材料の丸い拡大球形
体を設けたものを使用している。丸みのあるフィラメン
トブラシでは加工材との初期接触が点接触となり、研磨
材含有素子は摩耗して平坦になる。平坦側面を、研磨ま
たは仕上げすべき内面に適正に位置決めすることができ
るならば、単位時間当たりの作業量が向上し、かつシリ
ンダ内部およびバルブポートのような端縁の仕上げまた
はクリーニングを適正に行うことができることを本願人
は見出した。従って、本発明の目的は、作業効率のよい
または信頼性の高い仕上げをおこなうことができる研磨
工具を得るにある。
〔課題を解決するための手段〕
この目的を達成するため、本発明による可撓性回転研磨
工具は回転駆動するハブを設ける。このハブに固いが可
撓性のある研磨材含有プラスチックモノフィラメントの
剛毛（ブリストル）タフトを取付、これらモノフィラメ
ントを半径方向に突出させ、次いで工具の回転方向から
離れる方向に延在させて渦巻き状をなすようにし、各フ
ィラメントの末端が隣接のタフトの末端に重なり合い、
隣接剛毛タフトにより半径方向に弾性的に支持されるよ
うにする。剛毛モノフィラメントを曲げてハブの周方向
に延在させ、好適には、ナイロンとし、約４０％の研磨
材料を含有させる。フィラメントは矩形または若干楕円
断面形状のものとすることができ、これによりモノフィ
ラメントの幅広側面は工具面を形成する。この工具は多
くの用途があるが、特に内燃エンジンのようなシリンダ
内面に周方向に圧縮されるようにする。この目的のため
の回転工具はバリとりを行うとともに、シリンダポート
のようなポンプーとの端縁の適切な仕上げを行う。本発
明はこのような表面を仕上げまたは研磨する方法だけで
なく、工具および交換可能なタフトの形成方法をも含む
ものである。
〔実施例〕
次に、図面につき本発明の好適な実施例を説明する。
第１図に本発明による可撓性研磨工具またはホーン20を
示す。この工具はハブ22を有し、第１図で見て時計方向
に工具を回転させるためアーバにハブを取付ける。ハブ
には半径方向に突出する一連の溝形部23を設け、これら
溝形部に、研磨材を含有させたプラスチックモノフィラ
メントのタフト即ちふさ、細条または列を配置する。タ
フトまたは細条の端部を溝形部23に挿入し、所定位置に
ロックする。
図示のように、周方向に等間隔離して配列した８個のタ
フトまたは列を第１図の工具に示し、第３図に示すよう
に、各タフトは、一群の研磨性モノフィラメント26有
し、これらモノフィラメントを溝形部材27に収容し、保
持ロッドまたはワイヤ28の周りに折り曲げ、鳩尾形状の
溝形部材を形成して溝形部23に端部を摺動嵌合させる。
タフトまたは列を形成する個々のフィラメントは、矩形
断面のプラスチックフィラメントとすると好適であり、
各フィラメントに30％以上および好適には、約45％の研
磨性材料を含有させる。大部分のフィラメントの平坦側
面を加工材の軸線に平行にする。
第１および３図に示すように、フィラメントは溝形部材
27から対称的に延材させ、30で示すようにフレアを付け
る。しかし、溝形部材27から出た直後にはフィラメント
を共通の方向に螺旋状の湾曲部32を有する。この湾曲の
曲率は、工具の回転方向から離れる方向に指向させる。
タフトの下流域側のフィラメントは、上流域側のフィラ
メント34よりも長い範囲にわたり湾曲させる。フィラメ
ント端部36は工具の周面がほぼ円形となるようにトリム
する。フィラメントの曲率およびトリミングによりタフ
トの上流域側のフィラメントは下流域側のフィラメント
よりも若干短くなる。従って、フィラメントは徐々に湾
曲し、内端では半径方向に指向し、次いで外端を周方向
に指向する。このことにより、加工材に対向するフィラ
メントの対向面は加工材に沿って掃過効果を有するよう
になる。
このような研磨材含有プラスチックフィラメントは比較
的硬いが可撓性を有し、また部分的に加熱し次いで冷却
することによりこのような曲率にセットすることができ
る。各タフトは湾曲した整合ダイス間に位置決めし、所
要の湾曲を得るようにし、または工具全体を第２図に示
すように周方向に制限してフィラメントを所要の曲率に
曲げてから部分的に加熱するようにする。冷却するとフ
ィラメントは図示の湾曲状態にセットされる。
第２図に示すように、エンジンブロックシリンダのよう
な円筒形表面40に挿入した工具は周方向に制限され、各
フィラメントの曲率は増大する。この状態で工具を矢印
41の方向に回転すると、シリンダの内面をきれいに仕上
げる。工具をこのようなシリンダ内に押し込めて反時計
方向に回転するとき、湾曲したタフトは隣接のタフトの
フィラメントに重なり合い、第４図に示すようにフィラ
メント層43を生ずる。下層フィラメント層44は上層フィ
ラメント45を加工材に押し付けるばねまたはクッション
として作用し、表面40に圧着するこのようなフィラメン
トの平坦面の掃過作用を得ることができる。
第４図には、ポート47を示し、このようなポート内での
フィラメント屈曲部48が、シリンダに開口するポートの
端縁を適正に仕上げすることがわかる。更に、第４図に
は工具をアーバ49に取り付けて示し、このアーバ49は矢
印50で示すように往復移動し、シリンダ内部を特別のま
たはパターン化したスクラッチ仕上げすることができる
ようにする。
フィラメントの平坦面およびフィラメントの研磨材含有
量を増大することにより、本発明による工具は、上述の
特許に記載されている丸いフィラメントまたは研磨砥石
を使用する従来の回転ブラシよりも単位時間当たりの加
工量が増大する。
第４および５図に示すように、加工材を掃過するフィラ
メントの平坦側面は面接触し、従って、作業面との研磨
接触を最大にし、単位時間当たりの作業量を増大させる
ことができる。フィラメントの圧縮したばね作用により
フィラメントの平坦側面を加工材に掛合させ、このよう
な掃過作用を発生する。
工具の一方の端部をシリンダに挿入し、工具を両方向に
回転してポートの両端、シートの溝孔、孔、等の符号47
で示すような部分の掃過仕上げを容易にする。
第６図に示すように、工具20は矢印52の方向に回転させ
て平坦面53をフィラメントの設定曲率部により符号55で
示すように平坦掛合させて仕上げする。ハブを加工面に
一層接近させることにより加工面に対する圧力をよる多
く加え、フィラメントをより一層撓ませ、隣接のタフト
の相互作用によりクッションまたはばね作用を向上させ
ることが簡単にできる。
第７図には、矢印58の方向に回転し、コーナー59を研磨
仕上げする工具20を示す。湾曲状態にセットしたフィラ
メント部分がコーナー59から離れるとき、半径方向フィ
ラメント部分のようには元の位置に弾発的に復帰しな
い。フィラメントが加工材に掛合しないとき半径方向フ
ィラメントの過剰な弾発復帰または撓みは工具の回転の
一部にわたり継続し、このことはフィラメントを破断さ
せることになる。第７図において、工具はコーナー59の
まわりを移動し、滑らかな半径を形成しまたバリ取りを
行って仕上げする状態を示す。
第８図には、本発明による好適なフィラメントの拡大断
面図を示す。このようなフィラメントを符号60で示し、
２個の大きい平坦側面61および62並びに端縁63および64
を有する。フィラメントの平坦側面は工具の軸線にほぼ
平行に指向させる。例えば、加工材に接触する大きな面
積を得るよう加工材を掃過するのは外方または前面指向
拡大平坦側面であり、丸みのあるフィラメントまたは研
磨材の球形体で得られる点接触を回避することができ
る。
本発明のようなフィラメントの大きな断面積および形状
によれば、従来の丸いフィラメントよりも研磨材を多く
充填することができる。このようなフィラメントはナイ
ロン製のマトリックスとし、研磨鉱物を30％、好適に
は、約45％含有させるとよい。研磨材としては例えば、
酸化アルミニュウムまたはシリコンガーバイドまたは多
結晶ダイヤモンドのような変種の研磨材を使用すること
ができる。
好適な実施例においては、矩形フィラメントを厚さの少
なくとも２倍の幅を有するものとして構成したり、また
厚さの３〜４倍の幅を有するものとして構成することが
できる。特に有用であることを本願人が見出したフィラ
メントの特別な寸法の幅が0.090インチ(2.286mm)、厚さ
が0.045インチ(1.146mm)である。
他のフィラメントの断面形状としては、本発明のプリセ
ット湾曲工具において、第９図に示す楕円断面形状のフ
ィラメント66を使用することもできる。第９図のフィラ
メントは大きい範囲にわたる長軸を有する。
普通の丸いフィラメント67を本発明によるプリセット湾
曲工具に使用することもできる。第11図には三角形断面
のフィラメント68を、第12図には方形断面のフィラメン
ト69を示す。
いずれにせよ、このように形成したフィラメントおよび
タフトには渦巻き状のプリセット湾曲を持たせ、加工面
がフィラメントの先端よりも側面にくるようにフィラメ
ントを湾曲させる。
第３図に示すように、本発明工具は、タフトが摩耗した
とき、容易に交換して渦巻き状の湾曲をフィラメントに
与えることができる。
上述したところは、本発明の好適な実施例を説明したに
過ぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることが
できること勿論である。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明による回転工具のシリンダに挿入する
前の端面図、 第２図は、第１図の工具をシリンダに挿入した後の収縮
状態を示す端面図、 第３図は、交換可能なタフトまたは細条の拡大端面図、 第４図は、シリンダ内の工具がフィラメントにより内面
を掃過しまたポートの端縁に掛合する状態を示す部分縦
断面図、 第５図は、フィラメントの重なり合う状態およびシリン
ダ内部を掃過する状態を示す拡大部分断面図、 第６図は、平坦表面の仕上げ、バリ取りまたは調整に使
用する工具の端面図、 第７図は、コーナー部分で作業する工具を示す端面図、 第８図は、本発明に使用する好適な研磨材含有フィラメ
ントの拡大横断面図、 第９乃至12図は、他の形式のフィラメントの第８図と同
様の拡大横断面図である。 20…研磨工具 22…ハブ 23…溝形部 26…モノフィラメント 27…溝形部材 28…保持ロッドまたはワイヤ 30…フレア 32…湾曲部 34…上流域側フィラメント 36…フィラメント端部 40…円筒形表面 43…フィラメント層 44…下層フィラメント層 45…上層フィラメント層 47…ポート 48…フィラメント屈曲部 49…アーバ 53…平坦面 59…コーナー 60,66,67,68,69…フィラメント 61,62…平坦側面 63,64…端縁

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ハブと、このハブに取り付けて突出させた
    硬くしかも屈曲可能な研磨材含有プラスチックフィラメ
    ントよりなる剛毛の周方向に互いに離して順次配列した
    複数個のタフトとを具え、 この剛毛は無付加状態で中心からほぼ半径方向に突出す
    る直線部分と、この直線部分から周方向に湾曲する湾曲
    部分とを有するものとして構成し、 前記剛毛の各タフトの周端縁が無付加状態でほぼ円周に
    沿う形状となるよう前記湾曲部分の端縁をカットしたこ
    とを特徴とする可撓性研磨工具。
  2. 【請求項２】前記タフトにおける剛毛の先端を重なり合
    わせ、湾曲方向に隣接の剛毛により弾性的に支持する構
    成とした請求項１記載の可撓性研磨工具。
  3. 【請求項３】前記湾曲方向を工具の所要の回転方向から
    離れる方向とした請求項２記載の可撓性研磨工具。
  4. 【請求項４】このような湾曲を渦巻き形状にした請求項
    ３記載の可撓性研磨工具。
  5. 【請求項５】各フィラメントは平坦側面を有し、各フィ
    ラメントの湾曲はこの平坦側面が加工材に対向する構成
    とした請求項４記載の可撓性研磨工具。
  6. 【請求項６】各フィラメントは厚さの少なくとも２倍の
    幅を有するものとして構成した請求項５記載の可撓性研
    磨工具。
  7. 【請求項７】各フィラメントには、少なくとも30重量％
    の研磨材料を含有させた請求項６記載の可撓性研磨工
    具。
  8. 【請求項８】各フィラメントには、約45重量％の研磨材
    料を含有させた請求項６記載の可撓性研磨工具。
  9. 【請求項９】研磨材を含有する平坦モノフィラメントの
    配列を有し、各モノフィラメントは、無付加状態でほぼ
    半径方向に延在する直線部分と、この直線部分から周方
    向に湾曲する湾曲部分を有するものとして構成し、前記
    平坦モノフィラメントの側面を加工材に対向させ、前記
    平坦モノフィラメント配列の周端縁がほぼ円周に沿う形
    状になるよう前記湾曲部分の端縁をカットしたことを特
    徴とする回転工具。
  10. 【請求項１０】各モノフィラメントに平坦側面を設け、
    この平坦側面が加工材に対向するようモノフィラメント
    を湾曲させた請求項９記載の回転工具。
  11. 【請求項１１】各モノフィラメントは矩形断面を有する
    ものとして構成し、約30〜40重量％の研磨材料を含有さ
    せた請求項10記載の回転工具。
  12. 【請求項１２】金属シリンダ内面を研磨する方法におい
    て、ハブに取り付けて突出させた硬くしかも屈曲可能な
    研磨材含有プラスチックフィラメントよりなり、これら
    フィラメントの各々は、無付加状態でほぼ半径方向に突
    出する直線部分と、この直線部分から周方向に湾曲する
    湾曲部分とを有するものとして構成し、フィラメント列
    の周縁が無負荷状態でほぼ円周に沿うよう前記湾曲部分
    の端縁をカットした回転工具をシリンダ内面に挿入し、 この挿入により前記フィラメントの前記湾曲部分の曲率
    を増大させ、次いで前記ハブを回転させ、フィラメント
    の前記湾曲部分によりシリンダ内面を周方向に掃過させ
    ることを特徴とする研磨工具使用方法。
  13. 【請求項１３】研磨材含有プラスチックフィラメントの
    タフトを形成し、前記フィラメントの半径方向外方部分
    が、無負荷状態でも渦巻き形状となる曲率の湾曲形状に
    形成し、各タフトの湾曲が同一方向に延在するよう前記
    タフトをハブに組合せたことを特徴とする研磨工具形成
    方法。
  14. 【請求項１４】フィラメントは曲げる前に加熱し、次い
    でこの曲げ状態に冷却セットする請求項13記載の研磨工
    具形成方法。
  15. 【請求項１５】半径方向に突出する研磨材含有フィラメ
    ントのタフト列をハブに組合せ、フィラメントを加熱
    し、各フィラメントがほぼ半径方向に突出する直線部分
    を残してこの直線部分から共通の方向に湾曲する湾曲部
    分を生ずるようフィラメントを拘束し、各フィラメント
    に一定の曲率を与えるようフィラメントを冷却すること
    を特徴とする研磨工具形成方法。
  16. 【請求項１６】フィラメントをトリミングして円形工具
    面を形成するステップを有する請求項15記載の研磨工具
    形成方法。
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