特開 2023-23093 ブラシユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023023093

(43)【公開日】2023-02-16

(54)【発明の名称】ブラシユニット

(51)【国際特許分類】

   B24D 13/14 20060101AFI20230209BHJP

【ＦＩ】

B24D13/14 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021128297

(22)【出願日】2021-08-04

(71)【出願人】

【識別番号】000132161

【氏名又は名称】株式会社スギノマシン

(74)【代理人】

【識別番号】110000165

【氏名又は名称】グローバル・アイピー東京特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】小原 香雪

【テーマコード（参考）】

3C063

【Ｆターム（参考）】

3C063AA07

3C063AB05

3C063AB08

3C063BG10

3C063BH01

3C063FF30

(57)【要約】

【課題】線材の摩耗量に応じて、ブラシの軸線方向の位置を自動的に調整可能なブラシユニットを提供する。
【解決手段】ブラシユニット１００は、シャンク１と、先端方向に開口し、シャンク１に沿って延びるシリンダ室４と、軸２と平行に延びるガイド穴５と、ガイド穴５から半径方向外側に延びる逃がし部２５と、を有するシリンダ３と、シリンダ室４内を往復し、先端方向に開口し、軸２と平行に延びるブラシ保持穴９と、半径方向にピストン１１を貫通する支持体保持穴７と、を有するピストン１１と、ブラシ保持穴９に挿入され、凹部１５を有するブラシボディ１９と、線材２１と、を有するブラシ１７と、ピストン１１を先端方向に押し出す第１弾性体１３と、支持体保持穴７に支持され、ガイド穴５と凹部１５との間で移動し、ブラシ１７がブラシ保持穴９から引き抜かれるときに、逃がし部２５に収容される支持体２３と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸に沿って延びるシャンクと、
前記シャンクに接続されるシリンダであって、
先端方向に開口し、前記シャンクに沿って延びるシリンダ室と、
前記シリンダ室内で前記軸と平行に延びるガイド穴と、
前記ガイド穴から半径方向外側に延びる逃がし部と、
を有するシリンダと、
前記シリンダ室内を往復するピストンであって、
先端方向に開口し、前記軸と平行に延びるブラシ保持穴と、
半径方向に前記ピストンを貫通する支持体保持穴と、
を有するピストンと、
前記ブラシ保持穴に挿入されるブラシであって、
半径方向外側に配置された凹部を有するブラシボディと、
線材と、
を有するブラシと、
前記シリンダ室内に配置され、前記ピストンを先端方向に押し出す第１弾性体と、
前記支持体保持穴に支持され、前記ガイド穴と前記凹部との間で移動する支持体であって、前記ブラシが前記ブラシ保持穴から引き抜かれるときに、前記逃がし部に収容される支持体と、
を有する、ブラシユニット。

【請求項2】

シリンダの先端に配置されるストッパであって、
前記ブラシよりも大きい内径であり、かつ、前記ピストンの外径よりも小さい内径を有する通過孔を底部に有するストッパ、
を更に有する、請求項１に記載のブラシユニット。

【請求項3】

前記ピストンは、外周側先端部に、摩耗量判断部を有する、
請求項１又は２に記載のブラシユニット。

【請求項4】

前記線材は、交換時期に到達していない加工時に、前記ストッパから一定の突出長さを有する、
請求項２又は３に記載のブラシユニット。

【請求項5】

前記凹部は、半球状、又は、円錐状である、
請求項１～４のいずれかに記載のブラシユニット。

【請求項6】

前記支持体は、ボールである、
請求項１～５のいずれかに記載のブラシユニット。

【請求項7】

前記支持体は、ピン部材である、
請求項１～５のいずれかに記載のブラシユニット。

【請求項8】

前記シリンダは、中空円筒状であり、
前記逃がし部は、半径方向の外側に延びる、
請求項１～７のいずれかに記載のブラシユニット。

【請求項9】

前記シリンダの外側に配置され、前記軸に沿って往復可能なカバーを更に有し、
前記ガイド穴は、前記シリンダを貫通し、
前記支持体は、前記カバーの内側を移動し、
前記逃がし部は、前記カバーに配置される、
請求項１～８のいずれかに記載のブラシユニット。

【請求項10】

前記シリンダと前記カバーの間に配置された弾性体室と、
前記弾性体室に配置され、前記カバーを前記シリンダに対して先端方向に押し出す第２弾性体と、を更に有する、
請求項１～９のいずれかに記載のブラシユニット。

【請求項11】

前記ブラシは、前記ブラシボディに保持される複数の前記線材を有する、
請求項１～１０のいずれかに記載のブラシユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バリ取りブラシユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

線状砥材が保持されたホルダと、ホルダを収容するブラシケースにおいて、ブラシケースに設けられた溝状の案内孔の外周側から、ホルダに設けられたねじ孔に向けてねじ止めし、ブラシの摩耗量に応じて、軸線方向にねじ止めの位置を調整する研磨機用ブラシが提案されている（特許第３９７５０７３号）。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

本発明は、線材の摩耗量に応じて、ブラシの軸線方向の位置を自動的に調整可能なブラシユニットを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0004】

本発明の一つの側面は、
軸に沿って延びるシャンクと、
前記シャンクに接続されるシリンダであって、
先端方向に開口し、前記シャンクに沿って延びるシリンダ室と、
前記シリンダ室内で前記軸と平行に延びるガイド穴と、
前記ガイド穴から半径方向外側に延びる逃がし部と、
を有するシリンダと、
前記シリンダ室内を往復するピストンであって、
先端方向に開口し、前記軸と平行に延びるブラシ保持穴と、
半径方向に前記ピストンを貫通する支持体保持穴と、
を有するピストンと、
前記ブラシ保持穴に挿入されるブラシであって、
半径方向外側に配置された凹部を有するブラシボディと、
線材と、
を有するブラシと、
前記シリンダ室内に配置され、前記ピストンを先端方向に押し出す第１弾性体と、
前記支持体保持穴に支持され、前記ガイド穴と前記凹部との間で移動する支持体であって、前記ブラシが前記ブラシ保持穴から引き抜かれるときに、前記逃がし部に収容される支持体と、
を有する、ブラシユニットである。

【0005】

ブラシユニットは、加工機に取り付けられ、切削加工でワークに発生したバリ取りを行う。加工機は、例えば、旋盤、マシニングセンタ、ターニングセンタである。バリ取りブラシユニットのシャンクは、工具主軸に装着され、バリ取りブラシユニット全体が工具主軸と共に回転する。
説明の都合上、ブラシが取り付けられる側を先端側、シャンクが配置された側を基端側と呼ぶ。

【0006】

シリンダ、ピストン、ブラシは、シャンクの中心軸であるシャンク軸上に配置される。シャンクから工作機械の動力が伝わる。シャンクの回転に伴い、シリンダに形成されたガイド穴も回転する。ガイド穴と支持体保持穴と凹部は、支持体を介して係合する。シリンダの回転により、ガイド穴が支持体を回転させる。そして、支持体は、ピストンとブラシを回転させる。

【0007】

第一弾性体が弾性変形し、第一弾性体の復元力によってピストンが先端方向へ押圧される。

【0008】

ガイド穴は、シャンク軸と平行にシリンダに形成される。ガイド穴は、シリンダの内周面に形成された溝、又はシリンダを貫通する長孔でも良い。ガイド穴がシリンダを貫通する場合、シリンダの外周面を覆うカバーを設けて良い。
ガイド穴の短手方向の幅は、シリンダの外周方向からシャンク軸に向かって支持体を見たときの支持体と同じ幅、または小さい幅である。

【0009】

一つ又は複数の凹部が、ブラシボディに配置される。凹部は、半径方向内側に進むにつれて、小さい断面形状を有する。複数の凹部は、円周上に等間隔に配置される。好ましくは、３個以上の凹部がブラシボディに配置される。凹部は、例えば、球面状や円錐状である。

【0010】

支持体は、好ましくは、ボールやピン部材である。ピン部材の支持体は、半径方向に延びる。支持体は、凹部と同数、又は凹部の数の自然数倍の数だけ配置される。ピン部材である支持体は、半径方向内側の形状は、凹部形状に対応する。

【0011】

ガイド穴を溝や長孔とすることにより、支持体は、ガイド穴に沿って上下方向に移動できる。ブラシ、支持体、及び、ピストンが一体となって、シャンク軸方向に往復する。

【0012】

線材は、あらかじめ定められた突出量だけシリンダから突出する。ブラシ、ピストン及び支持体は、第１弾性体に押圧される。ブラシがワークに接触すると、ブラシの軌跡に応じた突出量だけ線材がシリンダから突出した状態で、線材がワークに接触する。線材が摩耗したときも、線材のシリンダからの突出量は維持される。

【0013】

摩耗量判断部は、ピストンやブラシに配置される。線材の摩耗量が所定の量となると、摩耗量判断部がシリンダから露出する。これにより、作業者は、ブラシの交換時期を認識できる。摩耗量に応じた複数の摩耗量判断部を有しても良い。摩耗量判断部は、例えば、摩耗限界が近付いてきた場合を示す警告指示部と、交換時期を示す限界指示部とを有しても良い。警告指示部及び限界指示部は、異なる色を有しても良い。

【0014】

逃がし部は、支持体がブラシボディの凹部から離れ、ピストンの外周側に移動するために、シリンダ又はカバーに設けた空間である。シリンダ又はカバーの内周面に、開口部に拡径するテーパ形状、又は凹形状をえぐるように設けても良い。
カバー又はピストンがシリンダから脱落しないように、ストッパを設けてよい。

【0015】

ブラシボディをピストンに装着する場合、ブラシボディをピストンに押し込み、支持体を凹部に保持させる。
ブラシボディをピストンから脱着する場合、ブラシボディ又はカバーをスライドさせることで、支持体を逃がし部に移動させる。これにより、支持体の保持が解除され、ブラシボディをピストンから取り外す。

【発明の効果】

【0016】

本発明のブラシユニットによれば、線材の摩耗量に応じて、ブラシの軸線方向の位置を自動的に調整できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態１のバリ取りブラシユニットの縦断面図

【図2】実施形態１のバリ取りブラシユニットの斜視図

【図3】図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線組み合わせ断面図

【図4】（ａ）は、新品なブラシの未加工時の状態を示す。（ｂ）は、新品なブラシの加工時の状態を示す。（ｃ）は、摩耗限界に近付いたブラシの加工時の状態を示す。（ｄ）は、交換時期に到達したブラシの加工時の状態を示す。

【図5】実施形態２のバリ取りブラシユニットの縦断面図

【発明を実施するための形態】

【0018】

（実施形態１）
図１に示すように、本実施形態のバリ取りブラシユニット１００は、シャンク１と、シリンダ３と、ピストン１１と、支持体２３と、圧縮コイルばね（第１弾性体）１３と、ブラシ１７と、を有する。ここで、図１の左半分は、ブラシ１７が装着された非加工時の状態を示す。図１の右半分は、ブラシ１７をピストン１１から取り外す途中の状態を示す。

【0019】

シャンク１は、シャンク軸２に沿って延びる。シリンダ３は、シャンク１に接続される。シリンダ３は、円筒形状で、内部にシリンダ室４を有する。シリンダ室４には、第１弾性体１３と、ピストン１１が配置される。

【0020】

シリンダ３は、シリンダ室４と、開口部６と、ガイド穴５と、逃がし部２５と、を有する。シリンダ３は、雄ねじ３２を有しても良い。雄ねじ３２は、シリンダ３の先端部に配置される。シリンダ３は、中空円筒状である。シリンダ室４は、シリンダ３の内部空洞である。シリンダ室４は、先端に開口部６を有する。ガイド穴５は、シャンク軸２に平行に、シリンダ室４の内周面に延びる。逃がし部２５は、ガイド穴５の先端部に配置される。

【0021】

ピストン１１は、支持体保持穴７と、ブラシ保持穴９と、を有する。ピストン１１は、全体として中空円筒状である。ピストン１１は、シリンダ３内を往復する。ピストン１１は、摩耗量判断部２６を有しても良い。ブラシ保持穴９は、ピストン１１の先端面に開口して配置される。ブラシ保持穴９は、軸方向に延びる。支持体保持穴７は、ピストン１１の外周面からブラシ保持穴９まで、半径方向に貫通する。支持体保持穴７は、支持体２３を保持する。

【0022】

摩耗量判断部２６は、ピストン１１の先端部に配置される。例えば、摩耗量判断部２６は、警告指示部２６１と、限界指示部２６２と、を有する。警告指示部２６１と限界指示部２６２は、それぞれ円環状である。警告指示部２６１は、限界指示部２６２の先端側に配置される。例えば、警告指示部２６１は、黄色である。限界指示部２６２は、赤色である。例えば、線材２１が摩耗すると、警告指示部２６１がシリンダ３の先端から出て来る。これは、ブラシ１７の交換時期が近づいていることを示す。更に線材２１が摩耗すると、限界指示部２６２がシリンダ３の先端から出て来る。これは、ブラシ１７の交換時期を示す。

【0023】

シリンダ３の先端には、ストッパ２８を設けてよい。図２に示すように、ストッパ２８は、雌ねじ３４と、底部３７と、通過孔３９を有する。ストッパ２８は、透明であって良い。ストッパ２８は、確認窓３０を有しても良い。ストッパ２８は、例えば、中空円筒状の蓋部材である。ストッパ２８は、シリンダ３の先端部に配置される。雌ねじ３４は、ストッパ２８の内周面に配置される。雌ねじ３４は、雄ねじ３２とねじ対偶を構成する。底部３７は、ストッパ２８の先端側に配置される。通過孔３９は、底部３７の中央に配置される。通過孔３９は、ブラシ１７よりも大きい内径を有する。また、通過孔３９は、ピストン１１の外径よりも小さい内径を有する。これにより、ブラシ１７は、通過孔３９を通過できる。また、ピストン１１は、通過孔３９を通過できない。底部３７は、ピストン１１の先端部分を押さえ、ピストン１１の脱落を防止する。確認窓３０は、ストッパ２８の外周面に配置される。作業者は、確認窓３０から摩耗量判断部２６を視認できる。

【0024】

ブラシ１７は、ブラシボディ１９と、６つの凹部１５と、線材２１と、を有する。ブラシボディ１９は、円筒状である。線材２１は、ブラシボディ１９の先端部に配置される。凹部１５は、球面状であり、ブラシボディ１９の外筒面に配置される。線材２１は、例えば、研磨剤とプラスチックスの複合材料である。線材２１は、ブラシボディ１９の先端から、シャンク軸２と平行に延びる。

【0025】

支持体２３は、ボールである。図３に示すように、３つの支持体２３は、それぞれ、ガイド穴５と、支持体保持穴７と、凹部１５との間に保持される。支持体２３は、ガイド穴５に沿って、ピストン１１と、ブラシ１７と一体に進退する。支持体２３は、ガイド穴５と凹部１５を介して、シャンク１の回転をブラシ１７に伝達する。

【0026】

ブラシ１７をバリ取りブラシユニット１００から取り外すときは、図１及び図３の右側に示すように、作業者はストッパ２８の締結を緩めて先端方向に移動させる。凹部１５は、半径方向内側に進むにしたがって小径になる。また、ピストン１１は、圧縮コイルばね１３によって、先端方向に押圧されている。そのため、支持体２３は、逃がし部２５に押し出される。これにより、支持体２３とブラシボディ１９の保持が解除される。そして、作業者は、ブラシ１７をピストン１１から引き出すことができる。

【0027】

バリ取りブラシユニット１００は、工具主軸に装着されて使用される。工具主軸（不図示）のトルクがシャンク１からバリ取りブラシユニット１００に伝達される。ブラシ１７が回転することで、ワーク４０のバリを除去する。図４（ａ）は、未加工時のブラシの状態を示す。図４（ｂ）は、新品なブラシの加工時の状態を示す。図４（ｃ）は、摩耗限界に近づいたブラシの加工時の状態を示す。図４（ｄ）は、交換時期に到達したブラシの加工時の状態を示す。

【0028】

図４（ａ）に示す未加工時において、ピストン１１は、初期設定位置１０１に位置する。
図４（ｂ）に示す新品なブラシは、加工時に線材２１の突出長さ４１を有する。ここで、突出長さ４１は、ストッパ２８からの線材２１の突き出し量である。加工時においては、線材２１は、ワーク４０に衝突して、ピストン１１が基端側に後退する。新品なブラシの線材２１は長いため、支持体２３は初期位置１０２に位置する。ブラシ１７は、ばね１３の復元力によってワーク４０に押し付けられる。

【0029】

図４（ｃ）に示すように、加工時間が長くなるにつれて、線材２１が摩耗して短くなる。ピストン１１は、ばね１３によって押し出されて、線材２１の長さが短くなるにつれて先端方向に前進する。線材２１は、摩耗量に応じてピストン１１が基端側に後退する。そのため、線材２１の突出長さ４１は保持される。線材２１が摩耗限界に到達すると、支持体２３が交換注意位置１０３に位置する。すると、摩耗量判断部２６が徐々にシリンダ３から突出する。この時、作業者は、黄色の警告指示部２６１を視認できる。
図４（ｄ）に示すように、更に加工時間が延びると、支持体２３が交換位置１０４（初期設定位置１０１）まで移動する。すると、黄色の警告指示部２６１に加えて、赤色の限界指示部２６２がシリンダ３から突出する。

【0030】

図４（ａ）から図４（ｄ）で示されるように、線材２１が摩耗して短くなっても、ピストン１１の後退する量は、線材２１の摩耗量に応じて変化する。具体的には、線材２１が摩耗して短くなると、ピストン１１の後退する量は小さくなる。そのため、線材２１は、常に同じ突出長さ４１でストッパ２８から突出し、常にワーク４０に接触する。この間、例えば、工具長補正量を変更して、主軸の位置を変更する必要はない。
また、バリ取り加工で線材２１が摩耗することで、ピストン１１の先端部に設けられた摩耗量判断部２６がシリンダ３から出現する。これにより、作業者は、ブラシ１７の交換時期を把握できる。

【0031】

線材２１が研磨粒子とプラスチックの複合材料の場合には、シリンダ３から突出する線材２１の長さが長いと、線材が折損する場合がある。発明者らの実験によれば、突出長さ４１を短くすると加工能力が高くなる。しかし、突出長さ４１を短くすると、ブラシの有効加工長が短くなる。ここで、有効加工長とは、一定の角速度で回転し、一定速度で送りをかけて加工したときに、線材２１が摩耗して徐々に短くなり、加工できなくなるまでに加工した長さをいう。本実施形態によれば、線材２１の摩耗に従って、ピストン１１が先端方向に前進する。そのため、線材２１の長さが長い場合においても、突出長さ４１を短く設定できる。したがって、本実施形態によれば、有効加工長をより効果的に延長できる。
本実施形態のブラシユニットは、例えば、金属加工面のエッジのバリ取りに好適に利用できる。

【0032】

（実施形態２）
図５に示すように、本実施形態のバリ取りブラシユニット２００は、シリンダ３６と、カバー３１と、弾性体室３３と、圧縮コイルばね（第２弾性体）３５と、ストッパ２８１と、を有する。弾性体室３３は、シリンダ３６とカバー３１との間に設けられる。ここで、図５の左半分は、ブラシ１７が装着された非加工時の状態を示す。図５の右半分は、ブラシ１７をピストン１１から取り外す途中の状態を示す。

【0033】

シリンダ３６は、基端部３６ａと、先端部３６ｂとを有する。シリンダ３６は、全体として円筒状である。基端部３６ａの肉厚は、先端部３６ｂの肉厚よりも厚い。基端部３６ａの長さは、先端部３６ｂの長さよりも短い。

【0034】

カバー３１は、基端部３１ａと、先端部３１ｂとを有する。カバー３１は、全体として中空円筒状である。カバー３１は、シリンダ３６の外周面を覆う。カバー３１の基端部３１ａの内面は、シリンダ３６の基端部３６ａの外面と摺動する。カバー３１の先端部３１ｂの内面は、シリンダ３６の先端部３６ｂの外面と摺動する。カバー３１がストッパ２８１に突き当たるまで先端方向に移動させたときに、シリンダ３６の基端部３６ａの先端は、カバー３１の基端部３１ａの先端よりも基端側に位置する。すると、カバー３１とシリンダ３６との間に、弾性体室３３である空間が形成される。
圧縮コイルばね３５は、弾性体室３３に収容される。

【0035】

ガイド穴５は、シリンダ３６を半径方向に貫通する。
逃がし部２５は、カバー３１の先端部３１ｂの内周面に位置し、先端面に開口する。
ストッパ２８１は、シリンダ３６の先端部に配置され、カバー３１の脱落を防止する。ストッパ２８１は、例えば、軸用止め輪である。
バリ取りブラシユニット２００のその他の構成は、バリ取りブラシユニット１００と同一である。

【0036】

ブラシ１７をバリ取りブラシユニット２００から取り外す場合は、カバー３１を基端側に押し込み、逃がし部２５を支持体２３まで移動させる。ブラシ１７を先端側に引くと、凹部１５によって支持体２３が逃がし部２５に押し出される。これにより、支持体２３によるブラシボディ１９の保持が解除され、ブラシ１７をバリ取りブラシユニット２００から取り外し可能となる。

【0037】

なお、弾性体室３３と圧縮コイルばね３５を省き、シリンダ３６に雄ねじを形成し、カバー３１の内周面に雌ねじを形成して、カバー３１とシリンダ３６がねじ対偶を構成しても良い。

【0038】

本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0039】

１００、２００ バリ取りブラシユニット
１ シャンク
３ シリンダ
４ シリンダ室
５ ガイド穴
７ 支持体保持穴
９ ブラシ保持穴
１１ ピストン
１３ 第１弾性体
１５ 凹部
１７ ブラシ
１９ ブラシボディ
２１ 線材
２３ 支持体
２５ 逃がし部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】