(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の砥粒入りブラシ素線を基端部で結束してなる研削ブラシと、該研削ブラシの先端部を下方に向けて該研削ブラシの基端部を連結保持するブラシホルダとを備え、前記研削ブラシの先端部でワークを研削するブラシ研削装置において、
筒状に形成され、前記研削ブラシの基端部から毛足方向に沿って外周を覆うことにより該研削ブラシの撓みを規制すると共に、該研削ブラシの先端側を下端開口から突出自在として該研削ブラシを収容するブラシ収容部材と、
前記ブラシホルダの下方に位置して前記ブラシ収容部材を支持する支持板と、
前記ブラシホルダと前記ブラシ収容部材に収容された前記研削ブラシの基端部とを連結するブラシ軸と、
前記ブラシ収容部材の下端部に設けられて前記研削ブラシを解除自在に拘束すると共に、該ブラシ収容部材の下端開口の実質的な口径を拡縮させることにより前記研削ブラシに対する拘束力を可変させる拘束力可変手段と、
該拘束力可変手段による前記研削ブラシの拘束が解除されているとき、前記ブラシ軸を介して前記研削ブラシを下降させることにより該研削ブラシを前記ブラシ収容部材の下端開口から所定寸法突出させるブラシ押出し手段とを備えることを特徴とするブラシ研削装置であって、
前記ブラシ軸は、前記ブラシホルダに回転自在に支持されており、
前記ブラシホルダは、前記拘束力可変手段による前記研削ブラシの拘束が解除されているとき、前記ブラシ軸を介して前記研削ブラシを所定角度回転させるブラシ軸回転手段を備えることを特徴とするブラシ研削装置。
【請求項２】
請求項１記載のブラシ研削装置において、
前記ブラシ収容部材の下端部の内周面に、周方向に延びる凸条による凹凸面が形成されていることを特徴とするブラシ研削装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のブラシ研削装置において、
前記研削ブラシと前記ブラシ軸とは、互いの螺合により取り外し自在に連結されていることを特徴とするブラシ研削装置。
【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た研削ブラシを用いてワークの研削を行うブラシ研削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ブラシホルダの下面に取り付けた研削ブラシを、ブラシホルダと一体に回転させることにより、ワークの研磨や研削を行うブラシ研削装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
この種のブラシ研削装置においては、研削ブラシの先端（毛先）から基端側に所定距離を存した位置を拘束し、これによって研削ブラシの横反りや広がりを防止している。そして、研削作業を長時間行うことにより研削ブラシが磨耗し、拘束位置から毛先までの長さ寸法が短くなったときには、拘束位置を研削ブラシの基端側に移動させることにより、拘束位置から毛先までの長さ寸法を一定に維持される。
【０００４】
また、特許文献１のブラシ研削装置は、上記拘束位置における研削ブラシの拘束力を可変可能に拘束する拘束力可変手段を備えている。これにより、研削ブラシに対する拘束力の強弱が自在に設定できるので、拘束力を強くしてワークを所望の形状に研削するといった比較的加工量の大きい研削加工が行えるだけでなく、拘束力を弱くしてワークの表面処理や端縁のバリ取りといった比較的加工量の小さい研磨加工も行うことができるようになっている。
【０００５】
なお、研削ブラシは多数の砥粒入りブラシ素線を基端部（根元）で束ねることにより形成されているが、研削作業時にはブラシ素線同士が擦れ合って個々のブラシ素線が細くなるといった所謂自己磨耗が発生する。このため、研削ブラシの全体外径が小さくなって、上記拘束位置の拘束状態が弛み、当該拘束位置から毛先までの腰が弱くなることにより研削精度が悪化するおそれがあるが、上記拘束力可変手段によれば、研削ブラシの外径の縮小度合いに応じて拘束力を増加させることができるので、拘束位置から毛先までの腰を一定に維持することが可能となる。
【０００６】
ところで、研削ブラシは、研削作業に伴う先端部の磨耗により、毛足方向の全長が短くなっていく。そして研削作業に不適合な長さまで磨耗した研削ブラシは、新しいものに交換される。この場合、毛足方向の全長の初期寸法が比較的長い研削ブラシを用いることにより、磨耗に対する許容範囲が大となるので、研削ブラシの交換頻度を少なくすることができ、交換作業に伴う効率低下を防止することができる。
【０００７】
しかし、研削ブラシは全長の初期寸法が長いほど、全長にわたる腰が弱く撓み易くなるために、上記拘束位置で拘束していても、拘束位置から毛先までの腰に悪影響を与えてしまい、ワークの加工効率の低下や、加工精度の低下が生じる。
【０００８】
そこで、研削ブラシの基端部と上記拘束位置との間の所定の領域を熱収縮チューブ等の結束部材で結束することが考えられる。こうすることで、研削ブラシを構成している各ブラシ素線が一体的に結束され、全長の初期寸法を長い研削ブラシであっても、十分な腰の強さを得ることができる。
【０００９】
しかし、研削ブラシの磨耗が進んで拘束位置を基端部側に移動させるときには、熱収縮チューブ等の結束部材を除去する作業が必要となる。そして、ブラシホルダに多数の研削ブラシが取り付けられている場合には、その個々の研削ブラシから結束部材を除去する作業が極めて煩わしい不都合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４１６０５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
かかる不都合を解消して、本発明は、研削ブラシの自己磨耗による先端部の拘束力低下を防止することができるだけでなく、全長の初期寸法が比較的長い研削ブラシであっても腰の強さの低下を防止して研削作業を行うことができるブラシ研削装置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】
【００１２】
かかる目的を達成するために、本発明のブラシ研削装置は、複数の砥粒入りブラシ素線を基端部で結束してなる研削ブラシと、該研削ブラシの先端部を下方に向けて該研削ブラシの基端部を連結保持するブラシホルダとを備え、前記研削ブラシの先端部でワークを研削するブラシ研削装置において、筒状に形成され、前記研削ブラシの基端部から毛足方向に沿って外周を覆うことにより該研削ブラシの撓みを規制すると共に、該研削ブラシの先端側を下端開口から突出自在として該研削ブラシを収容するブラシ収容部材と、前記ブラシホルダの下方に位置して前記ブラシ収容部材を支持する支持板と、前記ブラシホルダと前記ブラシ収容部材に収容された前記研削ブラシの基端部とを連結するブラシ軸と、前記ブラシ収容部材の下端部に設けられて前記研削ブラシを解除自在に拘束すると共に、該ブラシ収容部材の下端開口の実質的な口径を拡縮させることにより前記研削ブラシに対する拘束力を可変させる拘束力可変手段と、該拘束力可変手段による前記研削ブラシの拘束が解除されているとき、前記ブラシ軸を介して前記研削ブラシを下降させることにより該研削ブラシを前記ブラシ収容部材の下端開口から所定寸法突出させるブラシ押出し手段とを備え、前記拘束力可変手段は、前記研削ブラシが突出する前記ブラシ収容部材の下端部に形成されて拡径方向に弾性を有しつつ縮径自在の弾性開口部と、該弾性開口部の外周面に形成されて下方に向って次第に拡径するテーパ面と、該テーパ面に当接しつつ前記ブラシ収容部材と相対的に上下動することにより該テーパ面への当接位置に応じて前記弾性開口部の口径を拡縮させる当接部材とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明のブラシ研削装置によれば、研削ブラシを前記ブラシ収容部材に収容し、ブラシ収容部材の下端開口から突出する研削ブラシの先端部によりワークの研削加工が行われる。このとき、前記研削ブラシは、前記拘束力可変手段によってその先端部を前記ブラシ収容部材から所定寸法突出させた状態で拘束されるので、研削ブラシの先端部における横反りや広がりが確実に防止された状態で研削加工を行うことができる。
【００１４】
また、研削ブラシの先端部が磨耗したときには、前記拘束力可変手段による拘束を解除し、前記ブラシ押出し手段によりブラシ軸を介して研削ブラシを押し出し、研削ブラシの先端部が前記ブラシ収容部材の下端開口から所定寸法突出した状態を維持することができる。
【００１５】
そして、研削ブラシの自己磨耗により先端部の外径が減少しても、これに追従して拘束力を増加させることで拘束力の低下を防止することができる。これにより、前記ブラシ収容部材から突出した部分の研削ブラシの腰を十分な強さに維持することができ、加工精度の低下を防止することができる。
【００１８】
これによれば、前記拘束力可変手段による研削ブラシの拘束、拘束力の変更、及び解除を、弾性開口部のテーパ面に沿った当接部材の移動により確実且つ迅速に行うことができる。
【００１９】
また、本発明のブラシ研削装置において、前記ブラシ軸は、前記ブラシホルダに回転自在に支持されており、前記ブラシホルダは、前記拘束力可変手段による前記研削ブラシの拘束が解除されているとき、前記ブラシ軸を介して前記研削ブラシを所定角度回転させるブラシ軸回転手段を備えることを特徴とする。
【００２０】
これによれば、前記ブラシ収容部材から研削ブラシを突出させる際に前記ブラシ軸回転手段により研削ブラシをその毛足方向の軸線回りに回転させることができ、ワークの研削作業に伴う研削ブラシの先端（毛先）の偏磨耗を防止することができる。
【００２１】
また、本発明のブラシ研削装置において、前記ブラシ収容部材の下端部の内周面に、周方向に延びる凸条による凹凸面が形成されていることが好ましい。これによれば、ブラシ収容部材の下端部で前記拘束力可変手段により拘束される研削ブラシに前記凹凸面が喰い込んで、拘束状態の研削ブラシを前記ブラシ収容部材にしっかりと固定することができる。
【００２２】
また、本発明のブラシ研削装置において、前記研削ブラシと前記ブラシ軸とは、互いの螺合により取り外し自在に連結されていることが好ましい。これによれば、前記ブラシ収容部材の内部にブラシ軸が延びていて、ブラシ軸の先端がブラシ収容部材の内部に位置していても、研削ブラシとブラシ軸とを相対方向に回転させるだけで、研削ブラシとブラシ軸との螺合による連結及び螺合解除による両者の分離が行える。従って、研削ブラシとブラシ軸との連結やその解除をブラシ収容部材の外部で行う必要がなく、研削ブラシの交換作業等を極めて容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態のブラシ研削装置を示す説明的断面図。
【図２】研削ブラシとブラシ軸との連結状態を示す説明的断面図
【図３】ブラシ収容部材を示す説明的側面図。
【図４】第１の実施形態の要部とその作動を示す説明的断面図。
【図５】本発明の第２の実施形態のブラシ研削装置を示す説明的断面図。
【図６】第２の実施形態の要部とその作動を示す説明的断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の第１の実施形態のブラシ研削装置１は、図１に示すように、円盤状のブラシホルダ２と、複数本の研削ブラシ３とを備えている。各研削ブラシ３は、ブラシホルダ２の下方に周方向の間隔を存して配設され、夫々の研削ブラシ３はブラシホルダ２に回転自在に支持されて下方に延びるブラシ軸４の下端に連結されている。また、研削ブラシ３は、筒状に形成されたブラシ収容部材５の内部に収容されている。ブラシ収容部材５は、ブラシホルダ２の下方に配置された円盤状の第１支持板６にネジ部材７により固定支持されている。また、ブラシ収容部材５の下端部には、後述する拘束力可変手段８が設けられている。
【００２５】
研削ブラシ３は、図２に示すように、砥粒を混入させたナイロン等の合成繊維で形成された多数のブラシ素線９をその基端部において線材１０で結束し、その外側をキャップ部材１１で覆うことにより形成されている。線材１０は、例えば針金で形成され、キャップ部材１１は、例えばステンレス等の金属で形成される。
【００２６】
キャップ部材１１には雌ネジ部材１２が内包されており、雌ネジ部材１２にブラシ軸４の下端に鍔部１３を介して連設された雄ネジ部１４を螺合することによってブラシ軸４と研削ブラシ３と連結されている。
【００２７】
ブラシ収容部材５は、図３に示すように、ブラシ軸４が摺動自在に貫通する上端壁１５と、上端壁１５の周縁から下方に円筒状に延びてブラシ軸４に連結された研削ブラシ３の外周を覆う外套部１６と、外套部１６の下方に連設された弾性開口部１７とを備えている。弾性開口部１７は下方に向って次第に肉厚とされており、これによって弾性開口部１７の外周面には、下方に向って次第に拡径されるテーパ面１８が形成されている。弾性開口部１７は、図３に示すように、上下方向に延びて下端が開放された複数のスリット１９を備えたコレット状とされ、拡径方向に弾性を有しつつ縮径自在とされている。更に、弾性開口部１７の内周面には、周方向に延びる凸条２０による凹凸面が形成されている。
【００２８】
弾性開口部１７は、図１に示すように、テーパ面１８に摺動自在に当接する環状の当接部材２１に挿通されている。第１支持板６の下方には、円盤状の第２支持板２２が配設されている。第２支持板２２には、ブラシ収容部材５に対応する位置に貫通孔２３が形成されており、この貫通孔２３に前記当接部材２１が挿着支持されている。第１支持板６と第２支持板２２とは本発明における支持板に相当するものである。
【００２９】
拘束力可変手段８は、ブラシ収容部材５の一部である弾性開口部１７とその外周に形成されたテーパ面１８、及び第２支持板２２に支持されている当接部材２１を備えることによって構成されるものである。即ち、図４（ａ）に示すように、当接部材２１がテーパ面１８の大径側をその外方から押圧することにより、弾性開口部１７の内径が縮径されて研削ブラシ３を拘束する。このとき、弾性開口部１７の内周面で凹凸面を構成する凸条２０が研削ブラシ３に喰込んで研削ブラシ３がしっかりと拘束される。また、図４（ｂ）に示すように、当接部材２１がテーパ面１８の小径側に位置しているときには、弾性開口部１７が弾発的に拡開された状態となり、研削ブラシ３をその毛足方向に移動させることができる。
【００３０】
なお、弾性開口部１７の内周面において凹凸面を形成している凸条２０は、断面形状が三角形でもよく、四角形でもよいが、該凸条をらせん状に形成して雌ネジ形状とすることで、研削ブラシ３とブラシ収容部材５との相対的な回転で凸条２０を研削ブラシ３に容易に喰込ませることができて有利である。
【００３１】
また、図１に示すように、ブラシ収容部材５の外周には、鍔部材２４が外挿されており、鍔部材２４の下方には当接部材２１の上面との間にバネ部材２５が設けられている。バネ部材２５は、鍔部材２４を介してブラシ収容部材５を上方に向って付勢している。なお、鍔部材２４の上方には、ブラシ収容部材５の外周に形成された溝部２７（図３参照）にサークリップ２６が嵌着されて、共に位置決めされている。
【００３２】
第２支持板２２には、上下方向に延びる引込ロッド２８の下端が連結されている。引込ロッド２８は、ブラシホルダ２に形成された貫通孔２９及び第１支持板６に形成された貫通孔３８を介して上方に延びて、その上端が後述の回転軸３０の周囲に昇降自在に設けられた昇降板３１に連結されている。昇降板３１は、図外のフレームに支持されたシリンダ３２により上方に引き上げられる。シリンダ３２が昇降板３１を引き上げると、引込ロッド２８を介して第２支持板２２が第１支持板６に近づく方向に上昇される。これにより、相対的に当接部材２１が弾性開口部１７のテーパ面の大径側から小径側に向って移動する。
【００３３】
第１支持板６には、上下方向に延びる連結ロッド３３が摺動不能に貫通している。連結ロッド３３は、ブラシホルダ２及び第２支持板２２を夫々摺動自在として貫通し、ブラシホルダ２の上方に配置されている筒状の回転軸３０に、その周囲に張り出す鍔板部３４を介して連結されている。回転軸３０は図示しない駆動モータにより回転駆動される。回転軸３０の回転は連結ロッド３３によりブラシホルダ２、第１支持板６及び第２支持板２２に伝達される。
【００３４】
ブラシホルダ２には、筒状の回転軸３０内に摺動自在に挿通された略円柱状の昇降軸３５が連結されている。ブラシホルダ２は、昇降軸３５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２を下降させることにより、ブラシ軸４を介して研削ブラシ３をその毛足方向に向って下降させることができる。前記昇降手段及び昇降軸３５は、本発明のブラシ押出し手段として機能するものである。
【００３５】
また、ブラシ軸４は、ブラシホルダ２に回転自在に支持され、上端部に従動ギヤ３６を備えている。従動ギヤ３６は全てのブラシ軸４に設けられていて、図示省略したが、夫々のブラシ軸４に設けられた従動ギヤ３６同士が互いに回転伝達できる構成となっている。このうち何れか１つの従動ギヤ３６には、ブラシホルダ２に設けられた図示しないサーボモータ等の回転駆動手段が備える駆動ギヤ３７が噛合されている。当該回転駆動手段は、所定の回転角度ずつ回転させることができるものであり、ブラシ軸４を介して研削ブラシ３を所定角度回転させる本発明のブラシ軸回転手段として機能する。
【００３６】
次に、以上の構成からなるブラシ研削装置１において、本発明の要旨に係る作動を説明する。
【００３７】
図１を参照して、図示しないワークの研削作業時には、回転軸３０の回転によりブラシホルダ２が回転され、これに伴って研削ブラシ３がブラシホルダ２と同心円の周回軌道上を移動する。そして、ブラシ収容部材５の下端から下方に突出する研削ブラシ３の先端部をワークに突き当てることでワークに研削加工を施すことができる。
【００３８】
このとき、研削ブラシ３は、拘束力可変手段８を構成するブラシ収容部材５の弾性開口部１７により確実に拘束されるだけでなく、弾性開口部１７による拘束位置よりも上方側でブラシ収容部材５に収容された部分は、外套部１６により撓みが規制されるので、研削ブラシ３の全長にわたって腰を強くすることができる。これにより、高い研削精度を得ることができるだけでなく、研削ブラシ３の全長を長くして研削ブラシ３の交換頻度を低減させることができると共に研削ブラシ３の無駄を小とすることができる。
【００３９】
また、ブラシ収容部材５の内部に位置する研削ブラシ３は外套部１６により撓みが規制されることにより、ブラシ素線９同士の擦れも比較的少なく、ブラシ素線９同士による自己磨耗の発生も抑制される。これにより、研削ブラシ３の寿命を延長させることができる。
【００４０】
更に、弾性開口部１７は、そのテーパ面１８に対する当接部材２１の位置により縮径度合いが調節可能であるので、研削ブラシ３の拘束力を容易に増減することができ、例えば、ワークに対する切削加工量に応じて適した腰を研削ブラシ３の先端部に付与することができる。
【００４１】
その後、研削加工により研削ブラシ３が磨耗し、図４（ａ）に示すように、ブラシ収容部材５の下端から下方に突出する研削ブラシ３の先端部の長さ（トリム長Ｌ）が短くなったときには、次のようにして研削ブラシ３を突出させる。
【００４２】
即ち、図４（ｂ）に示すように、先ず、第２支持板２２を上昇させることにより、前述したように、弾性開口部１７と相対的に当接部材２１がテーパ面１８の小径側に移動して弾性開口部１７による研削ブラシ３の拘束が解除される。このとき、第２支持板２２の上昇位置で弾性開口部１７による研削ブラシ３の拘束が解除されるので、研削ブラシ３に対するブラシ収容部材５の引き摺りを生じさせることはなく、研削ブラシ３の自己磨耗を抑制することができる。
【００４３】
次いで、ブラシ軸４により研削ブラシ３を下降させることにより研削ブラシ３をブラシ収容部材５の下端から所定寸法突出させる。このとき、ブラシ軸４を介して研削ブラシ３を所定角度回転させることにより、研削ブラシ３の先端（毛先）に生じる偏磨耗を防止することができる。
【００４４】
そして、図４（ｃ）に示すように、第２支持板２２の上昇状態を解除することにより、具体的にはブラシ収容部材５に対し第２支持板２２をバネ部材２５の付勢により下降させる。これに伴い、弾性開口部１７と相対的に当接部材２１がテーパ面１８の大径側に移動し、弾性開口部１７により研削ブラシ３が拘束される。これにより、研削ブラシ３のトリム長を一定とすることができるので、研削ブラシ３の先端部に所望の腰の強さが付与された状態を確実に維持することができ、高い加工精度を得ることができる。
【００４５】
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態については、第１の実施形態と異なる構成のみを図５及び図６を参照して説明し、第１の実施形態と同一の構成については図１及び図４と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
第２の実施形態のブラシ研削装置４０は、第１の実施形態の引込ロッド２８に替えて、図５に示すように、第１支持板６を下降させる押圧ロッド４１を備えている。押圧ロッド４１は、その下端が第１支持板６に連結され、ブラシホルダ２に形成された貫通孔２９を介して上方に延び、その上端が昇降板３１に連結されている。
【００４７】
昇降板３１は、シリンダ３２によって下方に押し下げられて下降し、昇降板３１の下降により、押圧ロッド４１を介して第１支持板６が第２支持板２２に近づく方向に下降される。これにより、相対的に当接部材２１が弾性開口部１７のテーパ面の大径側から小径側に向って移動する。
【００４８】
また、第２の実施形態のブラシ研削装置４０は、第１の実施形態の連結ロッド３３に替えて、連結ロッド４２を備えている。連結ロッド４２は、回転軸３０の周囲に張り出す鍔板部３４に上端が連結されており、第１支持板６及びブラシホルダ２を夫々摺動自在として貫通し、その下端に第２支持板２２が連結されている。回転軸３０の回転は連結ロッド４２によりブラシホルダ２、第１支持板６及び第２支持板２２に伝達される。
【００４９】
このように、ブラシ研削装置４０においては、連結ロッド４２により第２支持板２２が定位置に保持され、押圧ロッド４１により第１支持板６が第２支持板２２に対して移動するように構成されている。
【００５０】
以上の構成からなるブラシ研削装置４０の作動を説明すれば、研削加工により研削ブラシ３が磨耗し、図６（ａ）に示すように、ブラシ収容部材５の下端から下方に突出する研削ブラシ３の先端部の長さ（トリム長Ｌ）が短くなったとき、先ず、図６（ｂ）に示すように、押圧ロッド４１（図５参照）の押圧により第１支持板６を下降させる。これにより、弾性開口部１７と相対的に当接部材２１がテーパ面１８の小径側に移動して弾性開口部１７による研削ブラシ３の拘束が解除される。
【００５１】
次いで、ブラシ軸４により研削ブラシ３を下降させることにより研削ブラシ３をブラシ収容部材５の下端から所定寸法突出させる。このとき、ブラシ軸４を介して研削ブラシ３を所定角度回転させることにより、研削ブラシ３の先端（毛先）に生じる偏磨耗を防止することができる。
【００５２】
そして、図６（ｃ）に示すように、第１支持板６の下降状態を解除することにより、バネ部材２５の付勢により第２支持板２２に対しブラシ収容部材５を上昇させる。これに伴い、弾性開口部１７と相対的に当接部材２１がテーパ面１８の大径側に移動し、弾性開口部１７により研削ブラシ３が拘束される。これにより、研削ブラシ３のトリム長を一定とすることができるので、研削ブラシ３の先端部に所望の腰の強さが付与された状態を確実に維持することができ、高い加工精度を得ることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１，４０…ブラシ研削装置、２…ブラシホルダ、３…研削ブラシ、４…ブラシ軸、５…ブラシ収容部材、６…第１支持板（支持板）、８…拘束力可変手段、９…ブラシ素線、１７…弾性開口部、１８…テーパ面、２０…凸条、２１…当接部材、２２…第２支持板（支持板）、３５…昇降軸（ブラシ押出し手段）。
【図１】
0005649499.tif 000002
【図２】
0005649499.tif 000003
【図３】
0005649499.tif 000004
【図４】
0005649499.tif 000005
【図５】
0005649499.tif 000006
【図６】
0005649499.tif 000007