(57)【要約】      （修正有）【課題】研磨洗浄対象に与えられる押圧力を表示することができる研磨洗浄工具を提供する。【解決手段】研磨洗浄工具１は、取付面２ａを有する把持部２と、取付面２ａに固定され、把持部２に加えられる押圧力で弾性変形する弾性変形部と、弾性変形部に取り付けられ、弾性変形部を介して押圧力が加えられる研磨洗浄部４と、弾性変形部に取り付けられ、弾性変形部の弾性変形、弾性回復により移動して、研磨洗浄部４に加えられる押圧力の大きさを表示する表示部５と、を含む。【選択図】図１
2015030057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付面を有する把持部と、
前記取付面に固定され、前記把持部に加えられる押圧力で弾性変形する弾性変形部と、
前記弾性変形部に取り付けられ、前記弾性変形部を介して前記押圧力が加えられる研磨洗浄部と、
前記弾性変形部に取り付けられ、前記弾性変形部の前記弾性変形、弾性回復により移動して、前記研磨洗浄部に加えられる前記押圧力の大きさを表示する表示部と、
を含むことを特徴とする研磨洗浄工具。
【請求項２】
前記弾性変形部は、一方の端部が前記取付面の一方の端部付近に接続され、曲面形状に折り曲げられ延出された第１弯曲部、該第１弯曲部の他方の端部から延出された第１平板部、及び該第１平板部の端部から曲面形状に折り曲げられて延出され先端が前記取付面の他方の端部付近に接して移動可能な第２湾曲部からなる板バネである第１バネ部材と、一方の端部が前記取付面の他方の端部に接続され、曲面形状に折り曲げられ延出された第３湾曲部、該第３湾曲部の他方の端部から延出された第２平板部、及び該第２平板部の端部から曲面形状に折り曲げられて延出され先端が前記取付面の一方の端部付近に接して移動可能な第４湾曲部からなる第２バネ部材と、を含み、前記第２板バネ部材は、前記第１バネ部材の外側に位置し、かつ、前記第２平板部が前記第１バネ部材の前記第１平板部と面接触するように配置されており、
前記研磨洗浄部は、前記第２平板部に固定された砥粒層を含み、
前記表示部は、前記第４弯曲部の前記先端乃至その近傍に接続され、前記第２バネ部材の弾性変形、弾性回復に応じて前記第４湾曲部の前記先端と共に、前記取付面上を移動して、前記取付面の内外に表示体が出没するように構成されている
ことを特徴とする請求項１記載の研磨洗浄工具。
【請求項３】
前記表示体は、直方体形状をなし、その長手方向の一面に溝が形成され、該溝が形成された面に、前記押圧力の大きさを指示する目盛りが刻まれ、前記取付面には、両端部方向にレールが設けられ、該レールが前記溝に摺動可能に嵌め込まれていることを特徴とする請求項２記載の研磨洗浄工具。
【請求項４】
前記目盛りは、前記押圧力が所定の上限を超えていない部分と、前記上限を超えている部分とで、それぞれ異なる色に色分けされていることを特徴とする請求項３記載の研磨洗浄工具。
【請求項５】
前記把持部は剛性構造体であり、
前記弾性変形部は、前記第３及び第４湾曲部と前記第２平板部とが前記押圧力に対しての変形量が異なる材質で構成され、前記第２平板部の同一荷重に対する変形量が、前記第３及び第４湾曲部に比して小さいことを特徴とする請求項２に記載の研磨洗浄工具。
【請求項６】
前記砥粒層は凝集砥粒を用いていることを特徴とする請求項２記載の研磨洗浄工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨洗浄面に砥粒層が着装された研磨洗浄具により被洗浄面の汚れや非研磨面の表面素材を除去する手動式の研磨洗浄工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
研磨洗浄面に直接砥粒が塗布されたり砥粒フィルムが着装されたりした研磨洗浄具によってガラス等の被研磨洗浄面の汚れを取り除き、磨く研磨洗浄工具は、ハンドルとしての把持部を片手で持って手軽に研磨洗浄を行うことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の手持ち研磨洗浄工具による研磨洗浄では、被研磨洗浄対象に与える押圧力がわからなく、例えば特許文献１（特願２０００−１１７８６８号公報）に記載のものは、被研磨洗浄対象に与える押圧力が足りなく、洗浄の目的を達成できないこともある。
【０００４】
一方、電気回路やセンサを用いての押圧力をコントロール手法があるが、例えば特許文献２（特開平５−２２８８２２号公報）に記載のものは、電気が必要であるため、使用できる場所には制限があり、装置自体も重くて不便である不足が生じる。
【０００５】
研磨・洗浄フィルムを用いた手動式工具、特に、凝集砥粒を用いた研磨洗浄フィルムを用いた研磨洗浄工具では、フィルム表面の砥粒に一定以上の圧力を与えないと高い洗浄力を発揮できないが、加えた力が高すぎると、逆に洗浄対象にダメージを与える可能性がある。そのため、与えた力が適切か否かを提示でき、且つ簡単で非電気的な仕組みが必要である。
【０００６】
そこで本発明は、被研磨洗浄対象に与えられる押圧力を簡単で非電気的な仕組みで表示することができる研磨洗浄工具を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために請求項１に係る発明は、
取付面を有する把持部と、
前記取付面に固定され、前記把持部に加えられる押圧力で弾性変形する弾性変形部と、
前記弾性変形部に取り付けられ、前記弾性変形部を介して前記押圧力が加えられる研磨洗浄部と、
前記弾性変形部に取り付けられ、前記弾性変形部の前記弾性変形、弾性回復により移動して、前記研磨洗浄部に加えられる前記押圧力の大きさを表示する表示部と、
を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、研磨洗浄工具で被研磨洗浄対象に与えられる押圧力を簡単で非電気的な仕組みで表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る研磨洗浄工具の通常状態を示す断面図である。
【図２】図１の研磨洗浄工具の使用状態を示す断面図である。
【図３】図２における研磨洗浄工具のＡ方向から見た図である。
【図４】表示体の構成を示す斜視図である。
【図５】図１の研磨洗浄工具の使用状態における変形を説明する説明図である。
【図６】図５におけるＥ′Ｅを求めるプロセスを説明する説明図である。
【図７】図１の研磨洗浄工具における表示体の移動量と押圧力の関係を示す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る研磨洗浄工具１は、図１〜図３に示すように、把持部２、弾性体構造３、研磨洗浄部４及び表示部５を含んで構成されている。把持部２は、例えば厚み（Ｔ）２０ｍｍ、長さ（Ｌ）８０ｍｍ、幅（Ｗ）６５ｍｍの寸法の合成樹脂からなる直方体状の剛性構造体である。把持部２の取付面（下面）２ａの中央部に、例えば、厚み（Ｔ）１０ｍｍ、幅（Ｗ）４５ｍｍの寸法の板６が固定されている。板６は、把持部２と一体形成されていてもよい。
【００１１】
弾性変形部３は、第１バネ部材３１と第２バネ部材３６から構成されている。第１バネ部材３１は、第１湾曲部３１ａ、第１平板部３１ｂ及び第２湾曲部３１ｃからなる一体形成された板バネである。第１湾曲部３１ａは、その一方の端部が取付面２ａにおける一方の端部付近にある板６の取付部６ａに接続され、曲面形状に折り曲げられ延出されている。第１平板部３１ｂは、該第１弯曲部３１ａの他方の端部から延出されている。第２湾曲部３１ｃは、第１平板部３１ｂの端部から曲面形状に折り曲げられて延出され、その先端が板６の端部付近に接して移動可能に設けられている。第１のバネ部材３１は、押圧力Ｐが加えられていない通常状態では、上の幅（Ｗ）３６ｍｍ、高さ（Ｈ）１０ｍｍであり、押圧力方向のバネ係数３７０００Ｎ/ｍである。
【００１２】
第２のバネ部材３６は、第３湾曲部３２、第４湾曲部３３及び第２平板部３４からなる。第３湾曲部３２は、一方の端部が取付面２ａにおける他方の端部にある取付部２ｃに接続され、曲面形状に折り曲げられ延出されている。第２平板部３４は、その一方の端部が第３湾曲部３２の他方の端部にヒンジ接続されている。第４湾曲部３３は、他方の端部が第２平板部３４の他方の端部にヒンジ接続され、曲面形状に折り曲げられて延出され、その一方の端部が取付面２ａの長手方向の両側部に一体形成されたレール２ｄに装着されている。第４湾曲部３３における一方の端部の先端は、取付面２ａの一方の端部付近に接して移動可能に設けられている。第２バネ部材３６は、第１バネ部材３１の外側に位置し、かつ、第２平板部３４が第１バネ部材３１の第１平板部３１ｂと面接触するように配置されている。
【００１３】
第３湾曲部３２及び第４湾曲部３３は、同じ合成樹脂製であり、長さ（Ｌ）が把持部２の長さとほぼ同等であり、洗浄の押圧力を加えない状態では幅（Ｗ）５０ｍｍである。また、取付面２ａから第２平板部３４までの高さ（Ｈ）は、２０ｍｍである。第２平板部３４は、幅（Ｗ）３０ｍｍであり、長さ（Ｌ）は把持部２と同等である。
【００１４】
弾性変形部３は、第３湾曲部３２及び第４湾曲部３３と、第２平板部３４とが押圧力に対しての変形量が異なる材質で構成され、３４第２平板部の同一荷重に対する変形量が、第３湾曲部３２及び第４湾曲部３３に比して小さくなるように形成されている。例えば、第３湾曲部３２及び第４湾曲部３３は合成樹脂からなり、第２平板部３４は薄い金属板からなる。
【００１５】
研磨洗浄部４は、第２平板部３４の下面に設けられた砥粒層４１を含む。砥粒層４１は，例えば凝集砥粒が用いられている。
【００１６】
表示部５は、第４湾曲部３３の先端乃至その近傍に接続され、第２バネ部材３６の弾性変形、弾性回復に応じて第４湾曲部３３の先端と共に、取付面２ａ上を移動して、取付面２ａの内外に表示体５１が出没するように構成されている。図４に示すように、表示体５１は、合成樹脂製の、例えば幅（Ｗ）５ｍｍ、高さ（Ｈ）４ｍｍ、長さ（Ｌ）１０ｍｍの寸法の直方体形状を有する。表示体５１は、その長手方向の一面に台形状の溝５２が形成され、該溝５２が形成された面５１ｂに、押圧力の大きさを指示する目盛り５３が刻まれている。取付面２ａには、両端部方向に台形状のレール２ｅが設けられ、該レール２ｅが溝５２に摺動可能に嵌め込まれている。目盛り５３は、押圧力が所定の上限を超えていない部分５３ａと、上限を超えている部分５３ｂとで、それぞれ異なる色に色分けされている。例えば、部分５３ａには青色、部分５３ｂには赤色が施されている。赤色部分５３ｂが突出すると、適切な押圧力の上限を越えたことが示される。表示体５１は、与えられる押圧力による弾性体構造３の弾性変形、弾性回復に応じて移動し、取付面２ａの内外に出没して、砥粒層４１に加えられる押圧力の大きさを使用者に視認させる。
【００１７】
上記構成において、弾性体構造３は、図１に示す通常状態から、図２に示す押圧力Ｐが加えられた使用状態になると、弾性変形し、押圧力Ｐがなくなると図１に示す通常状態に弾性回復する。弾性体構造３の弾性変形、弾性回復に伴う表示体５１が移動する距離は、弾性体構造３を図５のような台形ＡＢＣＤモデルとみなし、このＡＢＣＤモデルを用いて計算することができる。レール２ｄと取付部２ｃとの拘束があるため、台形ＡＢＣＤは、弾性変形時、点線で示したＡＢ’Ｃ’Ｄ’  になる。表示体５１は、点Ｄと連動して移動するため、表示体５１の移動はＤ点の変位に同効することができ、即ち、弾性変形時の表示体５１の移動量は、図５のＤ’Ｄに表すことができる。
【００１８】
Ｂ、Ｂ’、Ｃ、Ｃ’のそれぞれのＡＤ’辺上への投影はＥ、Ｅ’、Ｆ、Ｆ’である。前記ＡＢＣＤモデル台形が左右対称である為、幾何学の原理から
【００１９】
【数１】
2015030057.tif 000003
【００２０】
得られる。従って、下記の式が導出できる。
【００２１】
【数２】
2015030057.tif 000004
【００２２】
【数３】
2015030057.tif 000005
【００２３】
Ｄ’Ｄは下記の式（４）で求める。
【００２４】
【数４】
2015030057.tif 000006
【００２５】
ＡＢＣＤは変形されでも、ＢＣ辺の長さが変化しないためＢ点水平方向移動量とＣ点の水平方向移動量は同等であり、下記の式（５）を得られる。
【００２６】
【数５】
2015030057.tif 000007
【００２７】
式（３）〜（５）を整理すると式（６）を導くことができる。
【００２８】
【数６】
2015030057.tif 000008
【００２９】
Ｄ’Ｄと表示体５１の移動量はＢ点水平方向の移動量で求められる。
Ｂ点水平方向の変位は垂直方向からの押圧力による為、前記移動量Ｅ’Ｅは台形ＡＢＣＤから台形ＡＢ’Ｃ’Ｄ’への高さの変化Δｈから求められると明らかになった。
【００３０】
図６は、Ｅ’Ｅを求めるプロセスを示した。ＧはＡＢ’とＥＢの交点であり、ＨはＧのＥ’Ｂ’辺への投影であり、ＥＢとＥ’Ｂ’が平行する。式（７）の関係を得られる。
【００３１】
【数７】
2015030057.tif 000009
【００３２】
定理から、式（８）が導かれる。
【００３３】
【数８】
2015030057.tif 000010
【００３４】
図６から関係式（９）が導かれる。
【００３５】
【数９】
2015030057.tif 000011
【００３６】
（７）〜（９）を整理すると、式（１０）を導き出すことができる。
【００３７】
【数１０】
2015030057.tif 000012
【００３８】
（１０）を考察すると、ＡＥ、ＢＥは第３湾曲部３２の押圧力を受けていない状態の形状で決められるものである。更に、第３湾曲部３２と第１バネ部材３１が連動するため、式（１０）中の押圧力による第３湾曲部３２の高さの変化Δｈは、第１バネ部材３１の高さ変化と同等であることがわかった。押圧力Ｆとバネ定数ｋと、Δｈの関係は下記の式で表せる。
【００３９】
【数１１】
2015030057.tif 000013
【００４０】
上記の式（１０）と（１１）を用いれば、押圧力Ｆによる表示体５１の移動量を理論計算で得ることが可能である。
【００４１】
湾曲板３３の寸法から、ＡＥは８ｍｍと、ＥＢは第２湾曲板３３の自由状態の高さ２０ｍｍと得られる。第１バネ部材３１の押圧力方向のバネ定数は３７０００Ｎ／ｍと設ける。実際に研磨洗浄する際に、砥粒の種類と研磨洗浄対象によっては適切な押圧力が異なる為、ここで、一般的な洗浄の押圧力を１０Ｎから、最大の押圧力を９０Ｎと設定し、計算した。表示体５１の移動した目盛り５３により、研磨洗浄部４に与えられた押圧力の大きさを視認することができる。押圧力９０Ｎを与えたとき、第１バネ部材３１の押圧力方向に変形量は２．４ｍｍであり、自由端の水平方向の移動量は９ｍｍである。また、第１バネ部材３１と連動する第２バネ部材３６の押圧力方向の移動量も２．４ｍｍであって、第４湾曲部３３の水平方向の移動量は９ｍｍであり、表示体５１の移動量も９ｍｍである。押圧力が１０Ｎの場合、前述の動作と同様に、表示体５１の移動量は１．３ｍｍである。押圧力と表示体の移動量の関係は図7に示される。
【００４２】
式（１１）を考察すると、押圧力と表示体５１の移動量の関係は三角関数であるが、バネ定数ｋの設計により、通常の使用範囲以内では線形関係に近似することが可能である。研磨洗浄工具１の下に重量計を設置し、重量計での荷重表示値がそれぞれ、３０Ｎ、６０Ｎと９０Ｎ時に、表示体の移動量を実測し、荷重と表示体の移動量の関係を検証した。表示体の移動量の実測値は、それぞれ３．２ｍｍ、６．２ｍｍ、８．８ｍｍとなり、図７における大きな四角形の点で示した。図７を見ると、実測値は、理論計算値とほぼ一致していることが明らかになった。
【００４３】
第１バネ部材３１は合成樹脂からなるものであって、長さ（Ｌ）は第２湾曲板３３と同等とし、洗浄の押圧力を加えない状態では、上の幅（Ｗ）３６ｍｍ、取付面２ａから第２バネ部材３６の第２平板部３４までの高さ（Ｈ）１０ｍｍである。第１バネ部材３１は、使用環境やコストに応じて同様性能を持つ金属やゴムなど他の材料で、適切な形状に作成することができる。
【００４４】
以上の通り、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、種々の変形、応用が可能である。かかる変形、応用によってもなお本考案の構成を具備する限り、勿論、本考案の範疇に含まれるものである。
【００４５】
たとえば、上述の実施の形態では、把持部２は直方体であるが、これに限らず、適宜、中空構造や補強構造などの加工形状としてもよい。
【００４６】
また、第２平板部３４の表面には、砥粒層４１の塗布に代えて、研磨洗浄フィルムを取り替え可能に貼り付けてもよい。
【００４７】
また、弾性体構造３の形態は、上記実施の形態の形態に限らず他の適宜な形態とすることができる。例えば、上述の実施の形態では、第２のバネ部材は、第３湾曲部３２、第４湾曲部３３及び第２平板部３４がそれぞれ別部材で構成されているが、これに代えて、第３湾曲部３２、第４湾曲部３３及び第２平板部３４を一体形成した板バネとしてもよい。この場合は、同一荷重に対する変形量が板バネより小さい弾性体を第２平板部３４に取り付け、この弾性体に研磨洗浄部４を取り付けるように構成してもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１  研磨洗浄工具
２  把持部
３  弾性変形部
４  研磨洗浄部
５  表示部
３１  第１バネ部材
３１ａ  第１湾曲部
３１ｂ  平板部
３１ｃ  第２湾極部
３２  第３湾曲部
３３  第４湾曲部
３４  第２平板部
３６  第２バネ部材
４１  砥粒層
５１  表示体
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４９】
【特許文献１】特開２００１−２９９６５９号公報
【特許文献２】特開平５−２２８８２２号公報
【図１】
2015030057.tif 000014
【図２】
2015030057.tif 000015
【図３】
2015030057.tif 000016
【図４】
2015030057.tif 000017
【図５】
2015030057.tif 000018
【図６】
2015030057.tif 000019
【図７】
2015030057.tif 000020