(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを保持するテーブルと、
前記テーブルに対向して設けられて回転するブラシホルダと、
複数の砥粒入りブラシ素線を束ねて形成され、前記ブラシホルダに根元部が保持されて毛足方向が前記テーブルに保持されたワークに向かって延びる研削ブラシと、
前記テーブルとブラシホルダとの間に位置して該ブラシホルダと一体に回転され、かつ該ブラシホルダに対し離接方向に相対的に位置調整自在となるように配置された支持板と、
該支持板に設けられて前記ブラシホルダに保持された研削ブラシの中間部を拘束する拘束部とを備え、
前記ブラシホルダの回転により前記研削ブラシの先端をワークに当接させて研削加工を施すブラシ研削装置において、
前記研削ブラシとして、前記拘束部から先端までの長さが第１の長さに設定される第１研削ブラシと、前記拘束部から先端までの長さが該第１の長さよりも長い第２の長さに設定される第２研削ブラシとを備え、該第１研削ブラシ及び第２研削ブラシが前記ブラシホルダ上で混在していることを特徴とするブラシ研削装置。
【請求項２】
前記拘束部は円筒状の内壁により前記中間部の拘束を行う円筒状の部材により構成され、
前記第２研削ブラシを拘束する前記拘束部の円筒状部材は、前記第１研削ブラシを拘束する前記拘束部の円筒状部材よりも短いことを特徴とする請求項１に記載のブラシ研削装置。
【請求項３】
複数の砥粒入りブラシ素線を束ねて形成され、ブラシホルダにより根元部が保持されて毛足方向がワークに向かって延びる研削ブラシと、
前記ブラシホルダと一体に回転され、かつ該ブラシホルダに対し接離方向に相対的に位置調整自在となるように配置された支持板と、
前記支持板に設けられて前記ブラシホルダに保持された研削ブラシの中間部を拘束する拘束部とを備えたブラシ研削機構を使用して、前記ブラシホルダの回転により前記研削ブラシの先端部をワークに当接して研削加工を施すブラシ研削方法において、
研削加工を施すとき、前記ブラシホルダに保持された研削ブラシとして、前記拘束部から先端までの長さが第１の長さである第１研削ブラシと、前記拘束部から先端までの長さが該第１の長さよりも長い第２の長さである第２研削ブラシとが混在したものを用いることを特徴とするブラシ研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥粒入りブラシ素線を束ねて形成された研削ブラシを用いてワークに研削加工を施すブラシ研削装置及びブラシ研削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、無断変速機用駆動ベルトの製造に用いる圧延前の金属リングの両側端部（コバ部）にＲ加工を施す場合には、砥粒入りのブラシ素線を束ねて形成した研削ブラシが用いられる。この場合、研削ブラシにおける拘束部よりも先端側の自由部の長さ（以下、「トリム長」という。）が、研削ブラシの研削力を左右し、Ｒ加工の結果として得られる金属リング端部の形状や寸法の精度に大きな影響を与える。
【０００３】
このため、各研削ブラシによる研削力が一定となるように、各研削ブラシの拘束部として同じ長さのブッシュを設け、各研削ブラシにおけるトリム長を同じ値に設定して加工が行われる。また、加工時には研削ブラシが磨耗するので、磨耗の進行に応じ、順次一定距離だけ、研削ブラシを加工対象のワークとしての金属リングの方に変位させながら、加工が行われる（たとえば特許文献１参照）。
【０００４】
また、トリム長は、上述のように研削条件における重要な要素の１つであり、金属リングの両側端部が製品として要求される精度を達成できるように設定される。設定値は、金属リングの一方の端部を研削する１つの研削ショット内においては一定とされ、あるいは１つの研削ショット内における加工の途中で変更される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４５５４５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来技術によれば、研削ブラシによるＲ加工が所定の加工精度を達成することができるように、加工条件として、各研削ブラシについてのトリム長を一定の値に設定する必要がある。このため、加工に際しては、そのトリム長に応じた一定の加工時間を要する。
【０００７】
加工時間を短くするためにトリム長を短くして加工を行うと、金属リングの端部の曲率が大きくなり過ぎて、該曲率を有する端面と金属リングの側面とが接続するサイドＲ部にエッジが生じ、所定の加工精度を達成することができなくなる。したがって、トリム長を変更して加工効率を改善することはできない。
【０００８】
本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、加工効率が向上したブラシ研削装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この目的を達成するため、本発明のブラシ研削装置は、ワークを保持するテーブルと、前記テーブルに対向して設けられて回転するブラシホルダと、複数の砥粒入りブラシ素線を束ねて形成され、前記ブラシホルダに根元部が保持されて毛足方向が前記テーブルに保持されたワークに向かって延びる研削ブラシと、前記テーブルとブラシホルダとの間に位置して該ブラシホルダと一体に回転され、かつ該ブラシホルダに対し離接方向に相対的に位置調整自在となるように配置された支持板と、該支持板に設けられて前記ブラシホルダに保持された研削ブラシの中間部を拘束する拘束部とを備え、前記ブラシホルダの回転により前記研削ブラシの先端をワークに当接させて研削加工を施すブラシ研削装置において、前記研削ブラシとして、前記拘束部から先端までの長さが第１の長さに設定される第１研削ブラシと、前記拘束部から先端までの長さが該第１の長さよりも長い第２の長さに設定される第２研削ブラシとを備え、該第１研削ブラシ及び第２研削ブラシが前記ブラシホルダ上で混在していることを特徴とする。
【００１０】
このブラシ研削装置において、拘束部から先端までの長さが第１の長さに設定された第１研削ブラシは、ワークに対して硬く当接して作用し、比較的研削力が強い。拘束部から先端までの長さが第２の長さに設定された第２研削ブラシは、ワークに対して柔らかく当接して作用し、第１研削ブラシの場合よりも研削力が弱い。
【００１１】
したがって、第１研削ブラシ及び第２研削ブラシが混在して配置されたブラシホルダを回転させて研削加工を行う場合、該第１研削ブラシ及び第２研削ブラシの各々の研削特性に従った研削が同時に進行する。その際、従来のように、研削加工の途中で研削ブラシの特性を変更する必要はない。また、加工精度は、第１長さ及び第２長さの各設定値や該第１及び第２研削ブラシの数の比率により制御することができる。これにより、高い研削効率で、必要な精度を満たす研削加工を行うことができる。
【００１２】
本発明においては、前記拘束部は円筒状の内壁により前記中間部の拘束を行う円筒状の部材により構成し、前記第２研削ブラシを拘束する前記拘束部の円筒状部材は、前記第１研削ブラシを拘束する前記拘束部の円筒状部材よりも、前記第１長さと第２長さとの差だけ短いものとしてもよい。
【００１３】
これによれば、第１研削ブラシを拘束する円筒状部材のブラシ根元側端部の位置と、第２研削ブラシを拘束する円筒状部材のブラシ根元側端部の位置とを揃えたまま、第１及び第２研削ブラシをそれぞれに対応する長さの円筒状部材で拘束するだけで、第１及び第２研削ブラシにおける拘束部から先端までの長さを、それぞれ第１長さ及び第２長さに設定することができる。
【００１４】
本発明のブラシ研削方法は、複数の砥粒入りブラシ素線を束ねて形成され、ブラシホルダにより根元部が保持されて毛足方向がワークに向かって延びる研削ブラシと、前記ブラシホルダと一体に回転され、かつ該ブラシホルダに対し接離方向に相対的に位置調整自在となるように配置された支持板と、前記支持板に設けられて前記ブラシホルダに保持された研削ブラシの中間部を拘束する拘束部とを備えたブラシ研削機構を使用して、前記ブラシホルダの回転により前記研削ブラシの先端部をワークに当接して研削加工を施すブラシ研削方法において、研削加工を施すとき、前記ブラシホルダに保持された研削ブラシとして、前記拘束部から先端までの長さが第１の長さである第１研削ブラシと、前記拘束部から先端までの長さが該第１の長さよりも長い第２の長さである第２研削ブラシとが混在したものを用いることを特徴とする。
【００１５】
これによれば、本発明のブラシ研削装置の場合と同様に、高い研削効率で、必要な精度を満たす研削加工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係るブラシ研削装置を模式的に示す斜視図である。
【図２】図１の装置におけるブラシホルダ及び指示板を示す部分断面図である。
【図３】図１の装置におけるリング保持手段の平面図である。
【図４】図１の装置における要部を説明するための説明図である。
【図５】図１の装置のブラシホルダにおける研削ブラシの配置を示す図である。
【図６】トリム長が長い研削ブラシと短い研削ブラシの作用の違いを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係るブラシ研削装置を模式的に示す斜視図であり、図２はブラシ研削装置のブラシホルダを示す部分断面図である。これらの図に示すように、ブラシ研削装置１は、複数の研削ブラシ２が円周上に設けられた円盤状のブラシホルダ３と、ワークとしての複数（本実施形態では６個）の金属リングＷを保持するテーブル４とを備える。
【００１８】
金属リングＷは、薄板状の無端帯状に形成され、無段変速機の無端ベルトに用いられるものである。研削ブラシ２は、砥粒入りのナイロン製線材からなるブラシ素線を複数本束ね、その根元をキャップ状の結束具５で結束することにより形成される。
【００１９】
ブラシホルダ３は、図２に示すように、研削ブラシ２の結束具５を介して研削ブラシ２の根元部を支持する。ブラシホルダ３の下方には、円盤状の支持板６が設けられる。支持板６は、研削ブラシ２を挿通する挿通孔７を備え、挿通孔７の内部にはテーパ孔８が形成されたブッシュ９が挿着される。テーパ孔８は、下方に向かって次第に縮径する形状に形成される。なお、ブッシュ９としては、後述するように、長さが異なる２種類のものが存在する。
【００２０】
研削ブラシ２をブラシホルダ３に取り付けた状態では、研削ブラシ２はその先端側からブッシュ９を介して挿通孔７に挿通された状態となる。このとき、研削ブラシ２の先端寄りの中間部がブッシュ９により拘束される。ブッシュ９により拘束部１０が構成される。
【００２１】
また、支持板６には、上方に延びる連結ロッド１１が設けられる。連結ロッド１１は、ブラシホルダ３に形成された摺動孔１２を介してブラシホルダ３を上下方向に貫通し、ブラシホルダ３の上方に位置する筒状の回転軸１３に、その鍔部１４を介して連結されている。回転軸１３は、図示しない駆動モータにより回転駆動される。回転軸１３の回転は、連結ロッド１１によりブラシホルダ３と支持板６とに伝達される。これにより、ブラシホルダ３及び支持板６は一体となって回転駆動される。
【００２２】
ブラシホルダ３には、筒状の回転軸１３内に摺動自在に挿通された略円柱状の昇降軸１５が連結される。ブラシホルダ３は、昇降軸１５が図示しない昇降手段により軸線方向に摺動されることで、それに伴って昇降する。ブラシホルダ３が昇降することにより、ブラシホルダ３に対し相対的に支持板６が上下方向に位置調整自在となる。テーブル４は、金属リングＷを内側から保持する複数（本実施形態では６個）のリング保持手段１６を備える。
【００２３】
図３はリング保持手段１６の平面図である。同図に示すように、リング保持手段１６は、複数（本実施形態では６個）の当接部材１７により形成される。リング保持手段１６は、各当接部材１７を互いに接近させた状態でその周囲に金属リングＷが置かれると、各当接部材１７を離間させて金属リングＷの内周面に当接させ、金属リングＷを保持する。
【００２４】
金属リングＷの研削時には、各リング保持手段１６は、図示していないモータにより回転され、各金属リングＷを矢印３１で示される周方向に回転させる。また、各研削ブラシ２はブラシホルダ３の回転に伴い、矢印３２の方向に一体的に回転する。
【００２５】
テーブル４には、噴射角度が異なる噴射ノズル１８及び噴射ノズル１９が何れも複数（本実施形態では６個ずつ）配設されている。噴射ノズル１８及び１９は、リング保持手段１６により保持された金属リングＷ等に研削液を噴射するためのノズルであり、研削屑や研削ブラシ２から離脱した砥粒を円滑に除去するために設けられている。
【００２６】
図４は、ブラシ研削装置の要部についてより詳細に説明するための説明図である。同図に示すように、拘束部１０を構成するブッシュ９は、円筒状の内壁により研削ブラシ２の中間部を拘束する円筒状の部材で構成される。
【００２７】
ブッシュ９としては、長さが異なるブッシュ９ａ及び９ｂが設けられる。ブッシュ９ｂは支持板６の厚さと同程度の長さを有し、ブッシュ９ａはこれよりも長い。研削ブラシ２としては、ブッシュ９ａにより拘束される研削ブラシ２ａと、ブッシュ９ｂにより拘束される研削ブラシ２ｂとが存在する。
【００２８】
図中のＬ１はブラシ長であり、研削ブラシ２における結束具５の下端から研削ブラシ２の先端までの長さである。ブラシ長Ｌ１は、各研削ブラシ２ａ及び２ｂにおいて同一である。Ｌ２は切込み量であり、研削時における金属リングＷの上端のレベルからそのレベルよりも下に位置する研削ブラシ２の先端のレベルまでの距離を意味する。
【００２９】
図中のＬ３及びＬ４は、それぞれ研削ブラシ２ａ及び２ｂのトリム長である。トリム長Ｌ３は、ブッシュ９ａの下端からブッシュ９ａにより拘束される研削ブラシ２ａの先端までの距離である。トリム長Ｌ４は、ブッシュ９ｂの下端から該ブッシュ９ｂにより拘束される研削ブラシ２ｂの先端までの距離である。
【００３０】
ブッシュ９ａの下端は支持板６の下面よりもかなり低いレベルに位置し、ブッシュ９ｂの下端は支持板６の下面と同程度のレベルに位置する。したがって、ブッシュ９ａ及びブッシュ９ｂの下端のレベル差だけ、研削ブラシ２ａのトリム長Ｌ３は、研削ブラシ２ｂのトリム長Ｌ４よりも短い。つまり、ブッシュ９ｂは、ブッシュ９ａよりも、トリム長Ｌ３及びＬ４の差だけ短い。
【００３１】
なお、同図の左側に示されるように、金属リングＷの加工時に、研削ブラシ２の下端は、リング保持手段１６の当接部材１７よりも上に位置するので、当接部材１７に接触することはない。
【００３２】
図５は、ブラシホルダ３における研削ブラシ２ａ及び２ｂの配置を示す。同図に示すように、研削ブラシ２ａ及び２ｂは偏りなく均等に配置される。これは、トリム長が異なる研削ブラシ２ａ及び２ｂの各研削特性に基づく作用が、金属リングＷの端部の全周にわたり、均一に及ぶようにするためである。たとえば、研削ブラシ２ａ及び２ｂの数の割合は１：２であり、研削ブラシ２ｂの２つ置きに研削ブラシ２ａが１つずつ配置される。
【００３３】
図６は、トリム長が長い研削ブラシと短い研削ブラシの作用の違いを示す。同図（ａ）には、研削ブラシ２としてトリム長が短いＬ３に設定された研削ブラシ２ａのみを用いて金属リングＷの端部をＲ加工する様子が示されている。この場合、研削ブラシ２ａは金属リングＷに対し硬く接触して作用するので、研削力は強い。
【００３４】
したがって、Ｒ加工後の金属リングＷにおける端部の断面形状は、同図（ｂ）に示すように、該端部の中心部６１が曲率の大きな扁平な形状となり、その両側６２が、曲率の小さなエッジ状を呈する。研削により削られる長さは長いので、加工後の金属リングＷにおける先端部分の長さＬ５は比較的短くなる。
【００３５】
また、同図（ｃ）には、研削ブラシ２としてトリム長が長いＬ４に設定された研削ブラシ２ｂのみを用いて金属リングＷの端部をＲ加工する様子が示されている。この場合、研削ブラシ２ｂは金属リングＷに対し柔らかく接触して作用するので、研削力は弱い。
【００３６】
したがって、Ｒ加工後の金属リングＷにおける端部の断面形状は、同図（ｄ）に示すように、該端部の中心部６１が曲率の大きな尖った形状となり、その両側６２が曲率の大きいなだらかな形状を呈する。研削により削られる長さは短いので、加工後の金属リングＷにおける先端部分の長さＬ６は比較的長くなる。
【００３７】
したがって、図５のように、トリム長の短い研削ブラシ２ａ及びトリム長の長い研削ブラシ２ｂを配置して研削加工を行った場合、図６（ｂ）及び（ｄ）の端部形状を合成したような形状を有する金属リングＷの端部形状を得ることができる。その際、研削ブラシ２ａ及び２ｂのトリム長Ｌ３及びＬ４や、研削ブラシ２ａ及び２ｂの数の割合を調整することにより、得られる端部形状を所望のものとすることができる。
【００３８】
この構成において、金属リングＷの研削加工を行うに際しては、まず、金属リングＷが１つずつ各リング保持手段１６に装着される。このとき、各金属リングＷの上側に位置している各端縁は同一面上に位置し、かつその面は回転軸１３の軸に垂直となっている。
【００３９】
次に、各リング保持手段１６について、図３における矢印３１方向への回転が開始される。さらに、各研削ブラシ２の先端が各金属リングＷの端縁の位置に位置するようにブラシホルダ３が下降され、かつブラシホルダ３の矢印３２方向への回転が開始される。これにより、各金属リングＷは矢印３１方向への回転（自転）を開始し、各研削ブラシ２は矢印３２方向への一体的回転（公転）を開始する。
【００４０】
このとき、各研削ブラシ２の先端が、各金属リングＷの上側に位置している端縁よりも低い適切な位置に位置するように切込み量Ｌ２（図４）が設定される。この設定は、ブラシホルダ３の上下方向位置を調整することにより行われる。切込み量Ｌ２は、各金属リングＷについて同一である。これにより各研削ブラシ２は、先端部分が、回転している各金属リングＷを外側から内側へ横切り、さらに内側から外側へ横切るような円周軌道に沿って回転するので、各金属リングＷの一方の端縁がＲ形状に研削されてゆく。
【００４１】
つまり、研削ブラシ２は砥粒入りのプラスチック線材を束ねたものであるため、砥粒の作用により金属リングＷの端縁が研削され、Ｒ形状に面取り加工される。このとき、研削ブラシ２は線材の集合体であるため、金属リングＷに対し、剛体としてではなく、しなやかに接触して作用する。このため、金属リングＷの端面の端部のエッジ部が主に研削され、Ｒ形状に加工される。
【００４２】
この研削に際しては、各研削ブラシ２の先端も同時に、各金属リングＷを横切るときの衝撃力等によって磨耗してゆく。この磨耗に応じてブラシホルダ３の上下方向位置が調整され、切込み量Ｌ２が一定となるように調整される。
【００４３】
さらに、研削に際しては、研削ブラシ２ａは、トリム長が短いＬ３に設定されるので、金属リングＷに対して比較的大きな衝撃力で接触し、図６（ｂ）に示したように、金属リングＷの端部の中央部も強力に研削する。研削ブラシ２ｂは、トリム長が長いＬ４に設定されているので、金属リングＷに対して比較的小さな衝撃力で接触し、図６（ｄ）に示したように、金属リングＷの端部の中央部はあまり研削することはなく、金属リングＷ端部の両側の研削に比較的大きく寄与する。
【００４４】
したがって、従来は、まずトリム長を短く設定し、主として金属リングの端部の中央部をも含めた研削を行い、その後に、トリム長を長く設定し、主として金属リングの端部の両側の曲率を増大させ、端部形状を整える加工を行っていたのに対し、本実施形態においては、別個に行われていたこれらの加工が、研削ブラシ２ａ及び２ｂによって同時に進行することになる。
【００４５】
所定時間が経過し又は回転軸１３の所定数の回転が終了すると、ブラシホルダ３が所定位置まで上昇され、リング保持手段１６及び回転軸１３の回転が停止される。これにより、各金属リングＷの一方の端縁についての研削加工、すなわち１ショットの研削加工が終了する。
【００４６】
研削ブラシ２ａ及び２ｂのトリム長Ｌ３及びＬ４、研削ブラシ２ａ及び２ｂの数の比率等が、加工後の金属リングＷの端部形状が要求仕様を満たすように設定されているので、１ショットの研削加工が終了したとき、加工された金属リングＷの端縁の形状は、該要求仕様を満たす形状となっている。
【００４７】
本実施形態によれば、研削ブラシ２として、短いトリム長Ｌ３が設定された研削ブラシ２ａと、長いトリム長Ｌ４が設定された研削ブラシ２ｂとをブラシホルダ３上に混在させて配置し、研削加工を行うようにしたため、研削ブラシ２ａにより強い研削力で研削を行い、研削ブラシ２ｂにより弱い研削力で研削を行うことができる。
【００４８】
つまり、研削ブラシ２ａ及び研削ブラシ２ｂそれぞれの研削特性に従った研削を、同時に進行させながら研削を行うことができる。その際、従来の場合のように、研削加工の途中で研削ブラシの特性を変更する必要はない。加工精度は、トリム長Ｌ３及びＬ４の各設定値や研削ブラシ２ａ及び２ｂの数の比率により制御することができる。したがって、金属リングＷの端縁に対し、高い研削効率で、必要な精度を満たす研削加工を行うことができる。
【００４９】
また、拘束部１０をブッシュ９ａ又は９ｂにより構成し、ブッシュ９ｂは、ブッシュ９ａよりも、トリム長Ｌ３及びＬ４の差だけ短いものとしたことにより、ブッシュ９ａのブラシ根元側端部の位置と、ブッシュ９ｂのブラシ根元側端部の位置とを揃えたまま、研削ブラシ２ａ及び２ｂをブッシュ９ａ又は９ｂで拘束するだけで、研削ブラシ２ａ及び２ｂにおけるトリム長をそれぞれトリム長Ｌ３及びＬ４に設定することができる。
【００５０】
なお、本発明は上述の実施形態に限定されることなく適宜変形して実施することができる。たとえば、上述においては、金属リングＷを研削加工の対象とした場合について説明したが、加工の対象はこれに限定されることはなく、Ｒ加工が必要な他の対象物であってもよい。その場合も、トリム長の異なる２種類の研削ブラシにより、それぞれの研削特性に従った研削を同時に進行させ、効率的な研削を行うことができる。
【符号の説明】
【００５１】
Ｗ…金属リング（ワーク）、４…テーブル、３…ブラシホルダ、２…研削ブラシ、２ａ…研削ブラシ（第１の研削ブラシ）、２ｂ…研削ブラシ（第２の研削ブラシ）、６…支持板、１０…拘束部、９…ブッシュ（円筒状の部材）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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