(57)【要約】【課題】毛材の構成を損なわずに、ブラシ体と係合体とを摩擦圧接させて接合する、ブラシ製造装置を提供する。【解決手段】樹脂製の複数の毛材の基端部側に融着部を形成したブラシ本体２１０と、ブラシ装置の取付け部に着脱自在に係合する係合部２２０を有し融着部２１２に接合した樹脂製の係合体２２０とを含むブラシを製造するためのブラシ製造装置１であって、ブラシ本体２１０の融着部２１２を径方向からクランプしてブラシ本体２１０の移動を拘束するクランプ機構１０と、係合体２２０を加振させる加振機構２０と、を備え、クランプ機構１０にクランプされたブラシ本体２１０の融着部２１２に係合体２２０を押し付けた状態で、加振機構２０の加振によってブラシ本体２１０の融着部２１２に係合体２２０を融着させる。【選択図】図３
2013048886.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製の複数の毛材を同じ向きで束ねて構成されたブラシ本体と、該ブラシ本体の基端部に接合された樹脂製の係合体と、を有し、該係合体をブラシ装置の取付部に着脱自在に係合して使用されるブラシを製造するためのブラシ製造装置であって、
上記ブラシ本体を径方向からクランプするクランプ機構と、
上記クランプ機構にクランプされた上記ブラシ本体の基端部と上記係合体とを当接させた状態で上記係合体を加振する加振機構と、を備え、
上記加振機構は上記係合体を上記基端部に押し付けて加振することで、上記基端部と上記係合体とを融着する、ことを特徴とするブラシ製造装置。
【請求項２】
前記クランプ機構にクランプされた前記ブラシ本体の複数の毛材の先端を当接して支持する先端支持機構を備える、請求項１に記載のブラシ製造装置。
【請求項３】
樹脂製の複数の毛材を同じ向きで束ねて構成され且つ基端部に融着部が形成されたブラシ本体と、該ブラシ本体の基端部に接合された樹脂製の係合体と、を有し、該係合体をブラシ装置の取付部に着脱自在に係合して使用される上記ブラシを製造するためのブラシ製造装置であって、
上記ブラシ本体の融着部を径方向からクランプして該ブラシ本体の移動を拘束するクランプ機構と、
上記係合体を加振する加振機構と、を備え、
該加振機構は、上記クランプ機構にクランプされた上記ブラシ本体の融着部に上記係合体を押し付けながら加振することで、上記融着部と上記係合体とを融着する、ことを特徴とするブラシ製造装置。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかに記載のブラシの製造装置において、
前記毛材は砥粒を含むことを特徴とする、ブラシ製造装置。
【請求項５】
請求項３又は４記載のブラシの製造装置において、
前記ブラシ本体の基端部をクランプしているクランプ機構が前記基端部をアンクランプする際に、前記係合体を支承する係合体支持部を有することを特徴とするブラシ製造装置。
【請求項６】
請求項１乃至３の何れかに記載のブラシの製造装置において、
前記加振機構は、上端に前記係合体を載置する振動面を有し、該振動面上の前記係合体に載置されたブラシ本体の基端部を前記クランプ機構によりクランプした状態で、該係合体上に載置されたブラシ本体の基端部に前記係合体を押し付けながら加振することで、前記基端部と前記係合体とを融着する、ことを特徴とするブラシ製造装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかに記載のブラシの製造装置において、
前記加振機構は、前記係合体を超音波領域で加振する超音波加振機構であることを特徴とするブラシ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシ製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車部品のバリを除去するため、特許文献１に示すように、従来から研磨用のブラシが利用されている。ブラシを構成する毛材は使用に伴って磨耗していくので、製品の品質を維持するため、一定期間使用したブラシは別の新たなブラシに取り換えられている。
【０００３】
磨耗したブラシを取り換える場合、ブラシ装置全体の交換は費用が嵩むため、通常、ブラシ装置に装着されているブラシを交換可能に構成している。図１４は従来のブラシ１００の概略図である。ブラシ１００は、複数の毛材１０１と、これらの毛材１０１を支持するキャップ１０２と、を備えている。
【０００４】
毛材１０１は研磨材を樹脂に含めて構成された線状の部材で、同じ長さの毛材１０１が先端位置を揃えて、図示しない針金で束ねられている。これら毛材１０１の基端部はキャップ１０２内に入れられている。キャップ１０２は、円形の底部とこの底部の周縁から立ち上がった円筒形の側壁とから構成されている。これらの側壁と底部とで画成される凹部領域に複数の毛材１０１の基端部が密集して入れられている。ブラシ１００の製造時に、キャップ１０２の凹部内に接着剤を充填し、この接着剤に基端部が浸るように複数の毛材１０１をキャップ１０２に収容する。凹部内に複数の毛材１０１が入り込むことで、接着剤が複数の毛材１０１間に浸入する。そして、接着剤が固化するまで放置する。接着剤によって、キャップ１０２と複数の毛材１０１、さらに毛材１０１同士が接着される。このようにして、ブラシ１００を製造している。
【０００５】
製造されたブラシ１００は、ブラシ装置のブラシヘッドに着脱可能に取付けられる。例えば、ブラシヘッドに設けられた取付け穴にブラシ１００の基端側、つまりキャップ１０２側を挿入し、取付け穴内に進退自在に取付けられたネジを当該取付け穴内に入ったキャップ１０２に押し付けることで、ブラシ１００はブラシヘッドに固定される。
【０００６】
図１４に示す従来のブラシ１００の製造方法は、複数の毛材１０１をキャップ１０２に入れる場合に毛材１０１同士の基端と先端とを揃え、さらに密集させた毛材を断面円形のキャップ１０２に入るよう、図示しない針金等で毛材１０１を束ねる必要があり、作業が煩雑となってしまう。また、複数の毛材１０１をキャップ１０２に固定する接着剤を乾燥させる時間、例えば２４時間程度を必要とするため、製造時間が長くなってしまう。なお、毛材１０１のキャップ１０２内に収容されている部分は使用に供することができないため、その部分が無駄になり交換頻度を高めている。このため、樹脂製または金属製のキャップ１０２を廃止できるブラシ構造が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−３８３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、次のような構造のブラシを案出した。図１５は図１４に示すブラシ１００に代わるブラシ２００を示す側面図であり、図１６は図１５のブラシ２００の分解図である。ブラシ２００は、ブラシ本体２１０と係合体２２０とで構成されている。
【０００９】
ブラシ本体２１０は、樹脂で線状に形成された複数の毛材２１１を同じ向きで束ねて構成されている。各毛材２１１は同じ寸法に設定されており、各毛材２１１の基端部同士が連結されて構成されている。具体的には、ブラシ本体２１０は、複数の毛材２１１からなる毛束の端部に各毛材２１１が融けて一体に溶着した融着部２１２を有する。この融着部２１２は係合体２２０と当接するための固着面２１３（図１６参照）を有する。
【００１０】
図１７は係合体２２０の斜視図である。係合体２２０は、円盤状に樹脂で形成された支持部２２１と、ブラシ本体２１０の固着面２１３に対向する面に、この支持部２２１の一端面を刻設して形成されたリブ２２２と、支持部２２１の底面側に埋め込まれた金属製のナット（図１５の一点鎖線参照）２２３と、から構成されている。支持部２２１の断面は、ブラシ本体２１０の融着部２１２の固着面２１３と同じ円形に形成されている。
【００１１】
図１８は図１６のＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。リブ２２２は、支持部２２１の上面２２１Ａから上方へ突出するように形成されている。具体的には、リブ２２２は、支持部２２１の上面２２１Ａの中心Ｃ（図１７参照）と同じ位置に中心を持つ仮想の円に沿ったリング状に形成されている。なお、リブ２２２は、支持部２２１の上面２２１Ａで外周縁２２１Ｂ寄りの位置に設けられている。これは、リング状を成すリブ２２２がブラシ本体２１０との接合箇所を構成し、この接合箇所に加わる力、つまり図１９に示すブラシヘッド３００に取付けられた状態でブラシヘッド３００の回転に伴って加わる力にブラシ本体２１０との接合が耐えられるようにするためである。なお、図１９中のＷはワークである。
【００１２】
図１８に示すように、リブ２２２は、断面四角形状の基部２２２Ａと、基部２２２Ａの上端からさらに上方へ向かうにつれて先細に形成されたテーパー部２２２Ｂと、から構成されている。基部２２２Ａと、テーパー部２２２Ｂとは、樹脂製の支持部２２１を刻設して一体に形成されている。
ナット２２３（図１５の一点鎖線参照）は、ブラシ本体２１０と共に係合体２２０をブラシヘッド３００に取付けるためのものであり、ブラシヘッド３００に設けられた図示を省略するボルトと係合する。
【００１３】
また図１５及び図１６のブラシよりも簡素化した構造の別のブラシも案出されている。図２０は図１４に示すブラシ１００に代わるブラシ３００を示す側面図であり、図２１は図２０のブラシ３００の分解図である。ブラシ３００は、ブラシ体３１０と係合体３２０とで構成されている。
【００１４】
ブラシ本体３１０は、図２１に示すように、樹脂で線状に形成された複数の毛材２１１を同じ向きで束ねて構成されている。各毛材２１１は１本毎に分離した状態で束ねられており、それぞれ同じ寸法に設定され、ブラシ本体３１０の両端側で各毛材２１１の端末が揃えて配置されている。
【００１５】
係合体３２０は、図２１に示すように、円盤状に樹脂で形成された支持部３２１と、支持部３２１の底面側に埋め込まれた金属製のナット３２３（図２０の一点鎖線参照）と、から構成されている。支持部３２１の断面は、ブラシ本体３１０の外形と略同じ円形に形成されている。
【００１６】
図１５のブラシ２００や図２０のブラシ３００を製造する際、係合体２２０，３２０を、摩擦圧接（超音波溶着）によって毛材２１１の束、つまりブラシ本体２１０，３１０に接合させることができれば、従来の樹脂製または金属製のキャップ１０２（図１４参照）を備えたブラシ１００に比べて、製造時間を短縮することができる。
【００１７】
例えば図２２に示すように、ブラシ本体２１０の各毛材２１１の先端部を受容するブラシ体受部４００を利用して、ブラシ本体２１０の軸線方向の移動を制限した状態で、係合体２２０をブラシ本体２１０に接合することが考えられる。ブラシ本体２１０の軸線方向の移動を拘束した状態で、例えばブラシ本体２１０の基部側、つまり融着部２１２に係合体２２０を載置し、さらにこの上にホーン４１０等を配置して、振動子で発生させた振動をホーン４１０等を介して係合体２２０に付与することができれば、この振動によって係合体２２０をブラシ本体２１０に摩擦圧接させることが期待できる。
【００１８】
しかし、図２２に示す手法では、係合体２２０を上下方向に加振させると、振動が係合体２２０を介してブラシ本体２１０の毛材２１１に伝わり、毛材２１１の軸線方向に振動方向が沿うことで、毛材２１１自体に軸線方向の伸縮運動を与えることになり、結果として毛材２１１が縮れてしまうおそれがある。これでは、例えばストレートに製造した毛材２１１の構成が損なわれてしまう。また、ブラシ本体２１０の材質がやわらかく、剛性が低い場合、上下方向の振動をブラシ本体２１０が吸収してしまうため、係合体２２０をブラシ本体２１０の融着部２１２に摩擦圧接させることができないおそれが生じる。
【００１９】
そこで、本発明は、毛材の構成を損なわずに、ブラシ体と係合体とを摩擦圧接させて接合する、ブラシ製造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】
【００２０】
上記目的を達成するために、本発明の第１の構成は、樹脂製の複数の毛材を同じ向きで束ねて構成したブラシ本体と、ブラシ本体の基端部に接合された樹脂製の係合体と、を有し、係合体をブラシ装置の取付部に着脱自在に係合して使用されるブラシを製造するためのブラシ製造装置であって、ブラシ本体を径方向からクランプするクランプ機構と、クランプ機構にクランプされたブラシ本体の基端部と係合体とを当接させた状態で係合体を加振する加振機構と、を備え、加振機構は係合体を基端部に押し付けて加振することで、基端部と係合体とを融着する、ことを特徴としている。
前記ブラシの製造装置は、クランプ機構にクランプされたブラシ本体の複数の毛材の先端を当接して支持する先端支持機構を備えていてもよい。
【００２１】
上記目的を達成するために、本発明の第２の構成は、樹脂製の複数の毛材を同じ向きで束ねて構成され且つ基端部に融着部が形成されたブラシ本体と、ブラシ本体の基端部に接合された樹脂製の係合体と、を有し、係合体をブラシ装置の取付部に着脱自在に係合して使用されるブラシを製造するためのブラシ製造装置であって、ブラシ本体の融着部を径方向からクランプしてブラシ本体の移動を拘束するクランプ機構と、係合体を加振する加振機構と、を備え、加振機構は、クランプ機構にクランプされたブラシ本体の融着部に係合体を押し付けながら加振することで、融着部と係合体とを融着する、ことを特徴としている。
【００２２】
前記ブラシの製造装置は、上記ブラシ体の基端部をクランプしているクランプ機構が基端部をアンクランプする際に、上記係合体を支承する保持部を有していてもよい。
前記製造装置の加振機構は、上端に係合体を載置する振動面を有し、振動面上の係合体に載置されたブラシ本体の基端部をクランプ機構によりクランプした状態で、係合体上に載置されたブラシ本体の基端部に係合体を押し付けながら加振することで、基端部と係合体とを融着する、ことを特徴としている。
【００２３】
前記ブラシの製造装置において、加振機構は例えば係合体を超音波領域で加振する超音波加振機構である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のブラシ製造装置によれば、ブラシ本体の基端部と係合体とを融着する際、クランプ機構によりブラシ本体をクランプした状態で、加振機構により係合体を基端部に押し付けながら加振する。そのため先端側を長手方向に当接させる必要がなく、ブラシ本体の基端部と係合体とを押し付けて十分に加振しても、毛材の変形や伸縮等が生じることを防止できる。よって、毛材の構成を損なわずに、ブラシ本体と係合体とを摩擦圧接させて接合するブラシ製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るブラシ製造装置を示す概略図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るブラシ製造装置の動作のフローチャートである。
【図３】本発明の第１実施形態に係るブラシ製造装置を用いたブラシの製造工程を順次説明する図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るブラシ製造装置を用いたブラシの製造工程を順次説明する図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るブラシ製造装置を用いたブラシの製造工程を順次説明する図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係るブラシ製造装置により作製したブラシを取り出す状態の説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るブラシ製造装置を示す概略図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るブラシ製造装置の動作のフローチャートである。
【図９】本発明の第２実施形態に係るブラシ製造装置を用いたブラシの製造工程を順次説明する図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るブラシ製造装置を用いたブラシの製造工程を順次説明する図である。
【図１１】本発明の第２実施形態に係るブラシ製造装置を用いたブラシの製造工程を順次説明する図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係るブラシ製造装置を用いたブラシの製造工程を順次説明する図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係るブラシ製造装置により作製したブラシを取り出す状態の説明図である。
【図１４】従来のブラシを示す図である。
【図１５】図１４に示すブラシに代えて要望されるブラシの側面図である。
【図１６】図１５に示すブラシの分解図である。
【図１７】図１５に示すブラシの係合体の斜視図である。
【図１８】図１６のＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。
【図１９】図１５に示すブラシの使用状態を示すブラシヘッドの斜視図である。
【図２０】図１４に示すブラシに代えて要望される別のブラシの側面図である。
【図２１】図２０に示すブラシの分解図である。
【図２２】図１５に示すブラシを製造するための従来の製造装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
［第１実施形態］
図１は本発明の第１実施形態に係るブラシ製造装置１を示す図である。ブラシ製造装置１は、図１５〜図１８に示すブラシ２００の製造に使用可能な装置である。
ブラシ製造装置１は、ブラシ本体２１０を着脱自在にクランプするクランプ機構１０と、係合体２２０に振動を与える加振機構２０と、係合体２２０と加振機構２０とを所定の間隔で保持する位置調整機構３０と、電気供給などを制御する制御手段４０と、を備えている。
【００２７】
クランプ機構１０は、ブラシ本体２１０の基端部の融着部２１２を径方向からクランプして、融着部２１２を所定の位置に固定する。本第１実施形態のクランプ機構１０は、コレットチャック１１と、図示を省略する第１駆動機構と、を備えている。
【００２８】
コレットチャック１１は、内側に配置される筒状のチャック部１２と、外側に配置される筒状のスリーブ部１３と、を備えている。なお、図面では、チャック部１２とスリーブ部１３とを鉛直面で切った端面形状が表されている。
【００２９】
スリーブ部１３の内周面１３Ａは、チャック部１２が入り込む下側の開口から上側の開口までが次第に径が狭くなるテーパー面として形成されている。チャック部１２は、スリーブ部１３のテーパー面を摺動するように、外周部１２Ａが下側から上側に行くにつれて次第に径が狭くなるテーパー面として形成され、さらに内周部１２Ｂの下端部には、ブラシ本体２１０の融着部２１２の側面を把持するように突起部１２Ｃが設けられている。
【００３０】
チャック部１２とスリーブ部１３との相対的な位置関係が、例えばチャック部１２がスリーブ部１３の内側への侵入量が大きくなるに従って、チャック部１２の下側の開口が縮径、つまり対向する突起部１２Ｃ同士の間隔が狭くなるように、チャック部１２は構成されている。このような相対移動を行わせるために、図示を省略する第１駆動機構が、コレットチャック１１のスリーブ部１３を上下に移動させる。
【００３１】
加振機構２０は、振動子２１と、ホーン２２と、を備えている。振動子２１はピエゾ素子から構成されている。ホーン２２は、振動子２１からの振動を係合体２２０に伝達する、具体的には超音波振動の振幅を、係合体２２０に対して適正な幅に調整するものである。ホーン２２は、段階的に太さを変えた円柱状に形成されており、基端側が太く先端側が細く形成されている。ホーン２２の先端は平坦な振動面２２Ａとして形成されており、この振動面２２Ａに係合体２２０が載置される。一方、ホーン２２の底面２２Ｂにピエゾ素子が密着して設けられている。
【００３２】
位置調整機構３０は、係合体支持部３１と、ホーン支持部３２と、図示を省略する第２駆動機構と、を備えている。係合体支持部３１は、ホーン２２の振動面２２Ａに載置された係合体２２０の位置決めを行う。係合体支持部３１は係合体２２０を収容する穴部３１Ａを有し、この穴部３１Ａの大きさは係合体２２０の外形とほぼ同形に形成されており、係合体２２０は穴部３１Ａに嵌入して、つまり係合体支持部３１に支承された状態で振動面２２Ａに載せられる。係合体支持部３１の穴部３１Ａの位置が変わらないよう、係合体支持部３１は固定して設けられている。
【００３３】
係合体支持部３１の上面３１Ｂは、平坦に形成されており、この上面３１Ｂ上にコレットチャック１１の下端が当接するように設けられている。なお、図面では、係合体支持部３１は鉛直面で切った端面形状が部分的に表されている。
【００３４】
ホーン支持部３２はホーン取付け用の穴部３２Ａを有する。ホーン支持部３２は、穴部３２Ａに取付けられたホーン２２を所定の高さ位置に保持する。ホーン支持部３２は、係合体支持部３１に対する相対位置を変えられるように配設されている。具体的には、図示を省略する第２駆動機構によって係合体支持部３１との距離を変えられるよう、ホーン支持部３２は上下方向に移動することができる。なお、図面では、ホーン支持部３２は、鉛直面で切った端面形状が部分的に表されている。
【００３５】
制御手段４０は、各種の操作スイッチを有する。例えば、ピエゾ素子を操作するためのスイッチ、第１駆動機構や第２駆動機構を操作するためのスイッチを備えている。これらのスイッチを操作することで、ピエゾ素子に高周波が与えられ、また第１駆動機構や第２駆動機構のモータなどの駆動源に対する制御信号等が与えられる。
【００３６】
このように構成されたブラシ製造装置１の動作を、図２のフローチャートと図３〜図６とに基づいて説明する。なお、図面では、ブラシ本体２１０の一部の表現を省略している。例えば、係合体２２０のリブ２２２に構成された基部２２２Ａを省略している。
先ずステップＳ１で図３（Ａ）に示すように、コレットチャック１１を拡開させると共に、ホーン２２を下方の位置に移動させた初期状態に装置をセッティングする。
【００３７】
ステップＳ２では、図３（Ｂ）に示すように、ホーン２２の振動面２２Ａに係合体２２０を載置する。このとき、係合体２２０のリブ２２２を有する上面２２１Ａをコレットチャック１１側に向けて配置する。
【００３８】
ステップＳ３では、図３（Ｃ）に示すように、ブラシ本体２１０を係合体２２０上に載置する。このとき、ブラシ本体２１０の融着部２１２の固着面２１３を係合体２２０に向けて配置する。リブ２２２のテーパー部２２２Ｂがブラシ本体２１０の融着部２１２と接触する。
【００３９】
ステップＳ４では、図４（Ｄ）に示すように、第１駆動機構によってスリーブ部１３を下げて、チャック部１２をスリーブ部１３内に押し込む。これにより、チャック部１２が係合体支持部３１の上面３１Ｂ上を移動しながら縮径することで、突起部１２Ｃがブラシ本体２１０の融着部２１２の側面を挟持する。このようにして、ブラシ本体２１０がコレットチャック１１によって固定される。ブラシ本体２１０は、ホーン２２の振動面２２Ａに置かれた係合体２２０に当接した状態で固定されて、一定の位置に保持される。
【００４０】
ステップＳ５では、図４（Ｅ）に示すように、振動子２１に高周波を付与して係合体２２０に超音波振動を与える。
【００４１】
ステップＳ６では、係合体２２０に超音波振動を与える状態を維持しつつ、図４（Ｆ）に示すように、ホーン支持部３２を第２駆動機構によって矢印方向へ上昇させる。これにより、所望の押し付け荷重で係合体２２０をブラシ本体２１０に押し付ける。押し付け荷重はホーン２２が移動している間、一定の荷重であっても、又は位置に応じて荷重を変えてもかまわない。このとき、係合体２２０のリブ２２２の内、テーパー部２２２Ｂが融けてこれが広がり、この溶融部分がブラシ本体２１０の固着面２１３に接合する。ブラシ本体２１０を構成する樹脂と係合体２２０を構成する樹脂とが同じ材料、例えば両者がＰＢＴで構成されていることで、係合体２２０とブラシ本体２１０とが強固に接合する。リブ２２２の基部２２２Ａが溶融しないよう、上述のとおり所望の押し付け荷重で係合体２２０をブラシ本体２１０に押し付けているので、図１５に示すように、基部２２２Ａはブラシ２００のブラシ本体２１０と係合体２２０との間に残る。
【００４２】
このような押付荷重の付与を、所定の時間が経過するまで継続する（ステップＳ７）。所定時間が経過した場合、ステップＳ８で、図５（Ｇ）に示すように、振動と押し付け動作とを停止する。次に、ステップＳ９では、図５（Ｈ）に示すように第２駆動機構によってホーン支持部３２を矢印方向へ下降させ、さらに図５（Ｉ）に示すように、第１駆動機構によってスリーブ部１３を上昇させてチャック部１２の開口を拡開させることで、ブラシ本体２１０の融着部２１２をアンクランプする（ステップＳ１０）。なお、ブラシ本体２１０の融着部２１２をクランプしているクランプ機構１０が融着部２１２をアンクランプする際、係合体２２０が係合体支持部３１によって支持、具体的には係合体２２０の支持部２２１が穴部３１Ａに嵌入して係合体２２０が係合体支持部３１に支承されているので、図５（Ｉ）に示すように、クランプ機構１０は確実にブラシ本体２１０の融着部２１２をアンクランプすることができる。
そして、ステップＳ１１では、図６（Ｊ）に示すように、コレットチャック１１を拡開させると共に、ホーン２２を下げた位置に移動させた状態の装置から、完成したブラシ２００を取り出す。
【００４３】
このように本第１実施形態に係るブラシ製造装置１によれば、ブラシ２００を製造することができる。特に、係合体２２０を上下方向に加振させると、振動が係合体２２０を介してブラシ本体２１０に伝わるが、本第１実施形態では、振動の入力口としてのブラシ本体２１０の融着部２１２をクランプ機構１０で固定しているため、毛材２１１自体に軸線方向の伸縮運動を与えることを低減できる。このため、毛材２１１が縮れてしまうことがなく、ブラシ本体２１０を製造したときの毛材２１１の状態、例えばストレート状態をブラシ完成後も維持することができる。これで、例えば当初のストレートに製造した毛材２１１の構成を確保することができる。また、ブラシ本体２１０の材質がやわらかく、剛性が低い場合でも、ブラシ本体２１０の剛性の影響を受けずに、係合体２２０をブラシ本体２１０の融着部２１２に接合することができる。
【００４４】
本第１実施形態では、ブラシ本体２１０の融着部２１２をクランプする、つまり隣接する複数の毛材の一部が融けて固まった融着部２１２をクランプするので、ブラシ体を強固に一定位置に保持することができる。この構成により係合体２２０からブラシ本体２１０の毛材２１１への上下方向の振動の伝達を軽減することができる。
【００４５】
また、図２２に示す従来の製造装置では、ブラシ２００の毛材２１１は砥粒が含まれていると、係合体２２０を介してブラシ本体２１０の毛材２１１に伝わる振動に伴って毛材の砥粒がブラシ体受部４００の内面を削り、ブラシ体とブラシ体受部４００との間に空隙が生じてしまう。これでは、製造されたブラシ２００が整った束にならないので、ブラシ体受部４００をかなりな頻度で交換しなければならない。一方、本発明では、クランプ機構１０がブラシ本体２１０の融着部２１２を径方向からクランプしてブラシ本体２１０の移動を拘束するので、クランプ機構１０の交換頻度が低減される。
【００４６】
以上説明したが、本発明は発明の趣旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施をすることができる。
ブラシを構成する毛材も上記説明例に限定されるものではなく、例えば砥材を省略して構成されてもよい。
【００４７】
上記説明では超音波振動をつくり出す圧電素子としてピエゾ素子の例を示したが、振動による摩擦熱で接合される面において融着が発生するのであれば、その振動は超音波域でなくてもかまわない。
上記した第１実施形態で取り扱った係合体は、支持部２２１の一端面を刻設してリブ２２２を形成した例を示したが、本発明で取り扱う係合体としては支持部２２１の一端面に突起又は膨出部があれば好ましく、その突起又は膨出部は一端面全域に一様にあってもかまわない。例えば、ローレット目を、一端面に施してもかまわない。また、支持部２２１の一端面に対向するブラシ本体２１０の固着面２１３（図１６参照）に、例えば、リブやローレット目が設けられてもよい。
【００４８】
［第２実施形態］
図７は第２実施形態に係るブラシ製造装置２を示す図である。ブラシ製造装置２は、図２０、図２１に示すブラシ３００の製造に使用可能な装置である。
ブラシ製造装置２は、ブラシ本体３１０を着脱自在にクランプするクランプ機構１０と、係合体３２０に振動を与える加振機構２０と、係合体３２０と加振機構２０とを所定の間隔で保持する位置調整機構３０と、電力供給などを制御する制御手段４０と、加振機構２０と対向する位置に配設された先端支持機構５０と、を備えている。
【００４９】
このブラシ製造装置２では、先端支持機構５０が設けられて制御手段４０により制御可能に構成され、クランプ機構１０のチャック部１２の内周面１２Ｂが突起部のない平滑な曲面に形成されている他は、第１実施形態と同様に構成されている。
【００５０】
先端支持機構５０は、クランプ機構１０にクランプされたブラシ本体３１０の複数の毛材２１１の先端を当接して支持するものである。この先端支持機構５０は、加振機構２０のホーン２２の振動面２２Ａと対向して配置される当接部５１と、当接部５１を支持する支持ロッド５２と、支持ロッド５２に接続された図示を省略する第３駆動機構と、を備えている。
【００５１】
当接部５１はパッド状に形成され、ホーン２２の振動面２２Ａと対向する表面が、作製するブラシの先端側形状に対応した形状に形成されており、ここでは平面に形成されている。この当接部５１は、制御手段４０により駆動制御されて移動し、クランプ機構１０のチャック部１２内にブラシ本体３１０が収容された状態でホーン２２側へ移動することで、表面がブラシ本体３１０の先端部に当接可能となっている。
【００５２】
このように構成されたブラシ製造装置２を用いてブラシを製造する工程を、図８〜図１３に基づいて順次説明する。
先ずステップＳ２１で、図９（Ａ）に示すように、コレットチャック１１を拡開させると共に、ホーン２２を下方の位置に移動させた初期状態に装置をセッティングする。
【００５３】
ステップＳ２２では、図９（Ｂ）に示すように、ホーン２２の振動面２２Ａに係合体３２０を載置する。このとき、係合体３２０のナット２２３の埋没に使用しない面をコレットチャック１１側に向けて配置する。係合体３２０は円盤状の形状であるため、コレットチャック１１側の表面は平面となっている。
【００５４】
ステップＳ２３では、図９（Ｃ）に示すように、ブラシ本体３１０を係合体３２０上に載置し、ブラシ本体３１０の基端部を係合体３２０に当接させる。ブラシ本体３１０が複数の毛材２１１をそれぞれ独立した状態のまま集合させることで同じ向き、即ち、各端が同じ側となるように束ねたものであるため、各毛材２１１の端末がそれぞれ係合体３２０の表面に当接する。このとき隣接する毛材２１１同士が接触していることなどのため、全ての毛材２１１の端末が正確に係合体３２０の表面に当接することは困難である。一部の毛材２１１が係合体３２０の表面から浮き上がった状態で配置され、複数の毛材２１１が長手方向にばらついた状態で係合体３２０上に載置される。
【００５５】
ステップＳ２４では、図１０（Ｄ）に示すように、第１駆動機構によってスリーブ部１３を下げて、チャック部１２をスリーブ部１３内に押し込む。このときスリーブ部１３を軽く押し込むことで、ブラシ本体３１０をクランプ機構１０により軽くクランプし、ブラシ本体３１０を非完全拘束状態にする。
この状態では、チャック部１２の内面とブラシ本体３１０との間、ブラシ本体３１０の毛材２１１同士の間に、各毛材２１１が長手方向に移動できて径方向の移動が阻止される程度の間隙を有しており、ブラシ本体３１０が径方向に穏やかに拘束される。
【００５６】
またこのステップＳ２４では、先端支持機構５０の当接部５１を第３駆動機構によりホーン２２側となる下方へ移動させ、ブラシ本体３１０の先端部に当接させて加圧する。ブラシ本体３１０が当接部５１と係止体３２０との間で長手方向に穏やかに拘束される。
係合体３２０から浮き上がった一部の毛材２１１が上方に突出していると、当接部５１の加圧力が一部の毛材２１１に負荷される。当接部５１の加圧力は毛材２１１に変形や破損が生じない程度の加圧力とするのがよい。そのため一部の毛材２１１が長手方向に移動して、各毛材２１１のばらつきが小さくなることもあるが、通常、各毛材２１１の位置が長手方向にばらついた状態で配置されたままとなる。
【００５７】
ステップＳ２５では、図１０（Ｅ）に示すように、振動子２１に高周波を付与して係合体３２０に超音波振動を与え、加振する。
当接部５１からブラシ本体３１０に加圧力が負荷されているため、振動子２１から係合体３２０を介してブラシ本体３１０の基端部に超音波振動が負荷されると、係合体３２０に当接していない各毛材２１１は長手方向の振動子２１側に変位し、各毛材２１１が移動する。各当接部５１の表面形状が係合体３２０の表面に対応して平面に形成されているため、ブラシ本体３１０の基端部全体が係合体３２０に当接する。ブラシ本体３１０の先端部では、各毛材２１１が当接部５１の表面に当接することで、各毛材２１１の先端の位置が当接部５１の表面形状に対応して揃う。
【００５８】
ステップＳ２６では、図１０（Ｆ）に示すように、所定時間が経過したか又は当接部５１が所定位置に到達したかの何れかが判定され、ステップＳ２７では、加振を停止する。
【００５９】
次いで、ステップＳ２８では、図１１（Ｇ）に示すように、第１駆動機構によってスリーブ部１３を下げて、チャック部１２をスリーブ部１３内に押し込む。これにより、チャック部１２が係合体支持部３１の上面３１Ｂ上を移動しながら縮径することで、チャック部１２の内面部１２Ｂでブラシ本体３１０を挟持する。このようにして、ブラシ本体３１０がコレットチャック１１によって固定される。ブラシ本体３１０は、ホーン２２の振動面２２Ａに置かれた係合体３２０に当接した状態で固定されて、一定の位置に保持される。
【００６０】
ステップＳ２９では、図１１（Ｈ）に示すように、振動子２１に高周波を付与して係合体３２０に超音波振動を与える。
ステップＳ３０では、係合体３２０に超音波振動を与えた状態を維持しつつ、図１１（Ｉ）に示すように、ホーン支持部３２を第２駆動機構によって矢印方向へ上昇させ、所望の押し付け荷重で係合体３２０をブラシ本体３１０に押し付ける。
押し付け荷重はホーン２２が移動している間、一定の荷重であっても、又は位置に応じて荷重を変えてもかまわない。これによりブラシ本体３１０の基端部と係合体３２０の表面との一方又は双方が溶融する。
【００６１】
その後ステップＳ３１では、押付荷重の付与を、所定の時間が経過するまで継続する。所定時間が経過した場合、ステップＳ３２で、図１２（Ｊ）に示すように、振動と押し付け動作とを停止する。
ステップＳ３３では、図１２（Ｋ）に示すように第２駆動機構によってホーン支持部３２を矢印方向へ下降させる。さらにステップＳ３４では、図１２（Ｌ）に示すように、第３駆動機構によって当接部５１を上昇させ、第１駆動機構によってスリーブ部１３を上昇させてチャック部１２の開口を拡開させることで、ブラシ本体３１０をアンクランプする。
そして、ステップＳ３５では、図１３（Ｍ）に示すように、コレットチャック１１を拡開させると共に、ホーン２２を下げた位置に移動させた状態の装置から、完成したブラシ３００を取り出す。
【００６２】
以上のような本実施形態に係るブラシ製造装置２によれば、ブラシ３００を製造することができる。
ここではブラシ本体３１０の基端部と係合体３２０とを融着する際、クランプ機構１０によりブラシ本体３１０をクランプした状態で、加振機構２０により係合体３２０を基端部に押し付けながら加振するため、毛材２１１の変形や伸縮等を防止して、ブラシ本体３２０の基端部と係合体３２０との当接部位を十分に発熱させて確実に融着可能である。よって、毛材２１１の構成を損なわずに、ブラシ本体３１０と係合体３２０とを摩擦圧接させて接合するブラシ製造装置２を提供することができる。
特に、先端支持機構５０により毛材２１１の長手方向の移動を拘束するため、ブラシ本体３１０の基端部を係合体３２０に溶着させた際、複数の毛材２１１の先端を揃えて溶着することができる。
【００６３】
上記第１実施形態及び第２実施形態は、本発明の範囲内において適宜変更可能である。
例えば第１実施形態では先端支持機構５０を設けない例について説明したが、第２実施形態と同様に先端支持機構５０を設けることも可能である。また第２実施形態では、チャック部１２の内周面１２Ｂに突起部がない例について説明したが、第１実施形態と同様にブラシ本体の基端部を把持する突起部を設けてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１，２  ブラシ製造装置
１０  クランプ機構
１１  コレットチャック
１２  チャック部
１３  スリーブ部
２０  加振機構
２１  振動子
２２  ホーン
３０  位置調整機構
３１  係合体支持部
３２  ホーン支持部
４０  制御手段
５０  先端支持機構
５１  当接部
２００，３００  ブラシ
２１０，３１０  ブラシ本体
２１２  融着部
２２０，３２０  係合体
２２２  リブ
【図１】
2013048886.tif 000003
【図２】
2013048886.tif 000004
【図３】
2013048886.tif 000005
【図４】
2013048886.tif 000006
【図５】
2013048886.tif 000007
【図６】
2013048886.tif 000008
【図７】
2013048886.tif 000009
【図８】
2013048886.tif 000010
【図９】
2013048886.tif 000011
【図１０】
2013048886.tif 000012
【図１１】
2013048886.tif 000013
【図１２】
2013048886.tif 000014
【図１３】
2013048886.tif 000015
【図１４】
2013048886.tif 000016
【図１５】
2013048886.tif 000017
【図１６】
2013048886.tif 000018
【図１７】
2013048886.tif 000019
【図１８】
2013048886.tif 000020
【図１９】
2013048886.tif 000021
【図２０】
2013048886.tif 000022
【図２１】
2013048886.tif 000023
【図２２】
2013048886.tif 000024