(57)【要約】【課題】初期運転時において、ワイパーのリップ部が摺動面上をスムーズに摺動できない等の不具合が生じていた。【解決手段】工作機械用ワイパー部材１０では、ワイパー本体１１のリップ部１３ａの表面上にＤＬＣ膜１５が設けられている。【選択図】図１
2009166192.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動面に対して相対的に移動する工作機械用ワイパー部材であって、
前記摺動面上を摺動するリップ部を有するワイパー本体と、
少なくとも前記リップ部の表面上に設けられたＤＬＣ膜とを備えていることを特徴とする工作機械用ワイパー部材。
【請求項２】
請求項１に記載の工作機械用ワイパー部材において、
前記ＤＬＣ膜は、前記ワイパー本体の表面上に設けられていることを特徴とする工作機械用ワイパー部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摺動面に対して相対的に移動する工作機械用ワイパー部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
旋盤またはフライス盤などの工作機械は、製造産業で汎用されている最も基本的な機械である。このような工作機械にはワイパー部材が設けられており、これにより、加工時に生じた切削屑などを摺動面上から掻き取ることができる。よって、駆動部または電送部などを破損させることなく切削などの工作を行うことができるので、工作機械の故障を防ぐことができる。
【０００３】
このようにワイパー部材は、工作機械にとっては重要な部材であるので、摺動面上からの切削屑の掻き取り性能の向上または耐久性の改善などを目的として改良されている。
【０００４】
代表的な技術としては、例えば、断面略くの字状の弾性部材のリップ部に金属薄板を取付け、その金属薄板上に保護部材を備えたもの（特開２０００−４２８６３号公報）、リップ部の摩擦抵抗を低減するために、弾性材料からなるワイパー本体のリップ部を繊維材料で被覆したもの（特開２０００−３５４９３４号公報）、摺動面が曲面であっても切削屑などに対するシール性を確保するために、弾性材料からなるワイパー本体のリップ部に剛性を有する薄板を取付けたもの（特開２０００−３０８９４５号公報）、製作を簡易化し、部材を簡略化し、且つ切削屑などに対するシール性を長期間にわたって安定させるために、極薄板状のブレード材の一端部分を取付板に溶接したもの（特開平１１−１５９６２７号公報）、摺動面から切削屑を確実に掻き取るために、摺動面にク−ラント液を供給するもの（実開平６−３５４５号公報）などがある。また、切削油を供給しながら切削などの工作を行えば、リップ部の表面と摺動面との間に発生する摩擦を低減させることができるので、リップ部が摺動面上をスムーズに摺動することができ、その結果、ワイパー部材の掻き取り性能を向上させることができるという技術も知られている。
【特許文献１】特開２０００−４２８６３号公報
【特許文献２】特開２０００−３５４９３４号公報
【特許文献３】特開２０００−３０８９４５号公報
【特許文献４】特開平１１−１５９６２７号公報
【特許文献５】実開平６−３５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、切削油を供給しながら切削などの工作を行う際、例えば初期運転時にはリップ部の表面と摺動面との間に発生する摩擦を低減させるために十分な量の切削油がリップ部の表面上または摺動面上に設けられていない場合がある。この状態で工作機械の運転を開始しても、リップ部は摺動面上をスムーズに摺動することができず、そのまま工作機械の運転を続行させると、リップ部の反転を招来する。リップ部は反転すると摺動面上をスムーズに摺動することができないので、摺動面上に付着した切削屑などを掻き取ることは難しい。その結果、工作機械の駆動部または電送部などの破損を招来する。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、工作機械の初期運転時における故障を防ぐことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の工作機械用ワイパー部材は、摺動面に対して相対的に移動し、摺動面上を摺動するリップ部を有するワイパー本体と、少なくともリップ部の表面上に設けられたＤＬＣ（Diamond Like Carbon）膜とを備えている。
【０００８】
上記構成では、摺動時にはＤＬＣ膜が摺動面に接触するので、摺動時に発生する摩擦を低減させることができる。従って、十分な量の切削油が供給されていなくても、リップ部は摺動面上をスムーズに摺動するので、リップ部の反転を抑制できる。
【０００９】
本発明の工作機械用ワイパー部材では、ＤＬＣ膜はワイパー本体の表面上に設けられていることが好ましい。これにより、工作機械の内部への切削油の侵入を抑制でき、また、切削屑などの衝突に起因するワイパー本体の損傷を抑制できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、摺動時に発生する摩擦を低減させることができるので、工作機械の初期運転時における故障を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下では、工作機械において切削などの作業を行う際には切削油を供給しながら作業を行うことを前提として、本発明にかかる工作機械用ワイパー部材を説明する。なお、本発明は、以下に示す実施形態に限定されない。また、以下では、同一の部材に同一の符号を付しその説明を省略するものとする。
【００１２】
《発明の実施形態１》
図１は、実施形態１にかかる工作機械用ワイパー部材１０の断面図である。
【００１３】
本実施形態にかかる工作機械用ワイパー部材１０は、摺動面に対して相対的に移動するように工作機械に取り付けられている。
【００１４】
その構成を具体的に示すと、工作機械用ワイパー部材１０は、図１に示すように、ワイパー本体１１を備えており、ワイパー本体１１は、芯金１２にゴム材１３が接着されて形成されている。芯金１２は、工作機械用ワイパー部材１０を工作機械に取り付けるための取付部として機能し、耐久性および機械強度を確保する観点からスチールまたはアルミニウムなどの金属材料からなることが好ましいが、セラミックまたは剛性プラスチックなどからなっても良く、耐久性および機械強度を確保できるのであればそれ以外の材料からなっても良い。
【００１５】
ゴム材１３は、先端にリップ部１３ａを有しており、弾性変形が可能であり且つ耐油性に優れた材料からなっている。このようにゴム材１３が弾性変形可能な材料からなっているので、摺動時には、ゴム材１３（特にリップ部１３ａ）が弾性変形してリップ部１３ａの表面（図１では下側の面）が工作機械の摺動面上を摺動し、その結果、摺動面上に付着した切削屑を掻き取ることができる。また、ゴム材１３が耐油性に優れた材料からなっているので、切削油を供給しながら工作を行ってもゴム材１３が切削油に腐食されることを抑制することができる。このような材料としては、例えば、ＮＢＲ（nitrile-butadien rubber）などを挙げることができる。
【００１６】
リップ部１３ａの表面には、ＤＬＣ膜１５が設けられている。そのため、摺動時には、ＤＬＣ膜１５が工作機械の摺動面に接触する。ここで、ＤＬＣ膜１５は摩擦係数が低いという性質を有しているので、リップ部１３ａの表面にＤＬＣ膜１５を設ければ摺動時に発生する摩擦を低減させることができる。そのため、工作を行う際に十分な量の切削油が供給されていなくても（例えば、初期運転時）、摺動時に発生する摩擦を低減させることができ、よって、リップ部１３ａは摺動面上をスムーズに摺動することができる。従って、工作機械の初期運転時におけるリップ部１３ａの反転を抑制でき、その結果、工作機械の初期運転時における工作機械用ワイパー部材１０の掻き取り性能の向上を図ることができる。これにより、初期運転時における工作機械の故障を防止することができる。さらには、工作機械の運転が停止することなく工作を行うことができるので、作業効率の向上を図ることもできる。
【００１７】
ＤＬＣ膜１５をリップ部１３ａの表面に形成する方法としては、例えば、スパッタ法、ＣＶＤ（chemical vapor deposition  化学蒸着法）、ＰＶＤ（physical vapor deposition  物理蒸着法）、イオン注入法またはイオン成膜法などを挙げることができる。本実施形態のように弾性変形する部材の表面にＤＬＣ膜１５を形成する場合には、ＤＬＣ膜１５の柔軟性および密着性が要求されるため、例えばイオン注入法などを用いることが好ましい。
【００１８】
いずれの方法を用いてＤＬＣ膜１５を形成しても、ＤＬＣ膜１５には炭素原子以外に水素原子およびフッ素原子が取り込まれる。ＤＬＣ膜１５に水素原子が取り込まれていれば、ＤＬＣ膜１５の柔軟性を図ることができる。よって、本実施形態にかかる工作機械用ワイパー部材１０のようにＤＬＣ膜１５を弾性部材の表面に設ける際には、より多くの水素原子がＤＬＣ膜１５に取り込まれるようにＤＬＣ膜１５の形成条件を調整することが好ましい。
【００１９】
また、ＤＬＣ膜１５の膜厚としては、摺動時に発生する摩擦の低減を図るためには５０ｎｍ以上であることが好ましい。しかし、ＤＬＣ膜１５が分厚くなると、ＤＬＣ膜１５はリップ部１３ａの変形に追従できずに割れてリップ部１３ａから剥がれ落ちる、あるいは、ＤＬＣ膜１５の形成に時間が掛かる。よって、ＤＬＣ膜１５が分厚くなると経済的ではなく、ＤＬＣ膜１５の膜厚は５０ｎｍ以上５０００ｎｍ以下であることが好ましく、１００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であればさらに好ましい。
【００２０】
ＤＬＣ膜１５をリップ部１３ａの表面上に設けたことにより得られる効果を確認するため、本願発明者らは以下に示す試験を行った。
【００２１】
具体的には、ピンオンディスク型の試験装置を用いて、ゴム試験片の摩擦係数の経時変化を測定した。特に図示しないが、ホルダに先端部分が突出するように保持されたゴム試験片を相手材に対して面圧０．２ＭＰａとなるように当接させるとともに、その相手材を摺動速度が６．６ｍ／ｓになるように回転させた。
【００２２】
ここで、ゴム試験片としては、ＮＢＲ材の表面にＤＬＣ膜１５を形成したもの（実施例）と、表面にＤＬＣ膜が形成されていないＮＢＲ材（比較例）とを用いた。
【００２３】
また、ゴム試験片を当接させる相手材としては、その表面が工作機械の摺動面と同程度の表面粗度を有しているものを用いた。
【００２４】
このような試験を行って、試験当初および１キロ走行後における摩擦係数を求め、さらに走行時の騒音を測定した。その測定結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】
2009166192.tif 000003
【００２６】
表１に示すように、摩擦係数は、実施例の方が比較例よりも小さかった。よって、ＮＢＲ材の表面上にＤＬＣ膜１５を形成すればゴム試験片の表面における摩擦係数を低減できることが確認された。また、実施例のゴム試験片の表面上における摩擦係数を低減できたので、走行時に発生する摩擦を低減することができ、その結果、実施例のゴム試験片は比較例のゴム試験片よりも相手材の表面上をスムーズに摺動できたのではないかと考えられる。
【００２７】
さらに、走行時の騒音は、実施例の方が比較例よりも小さかった。この結果からも、実施例のゴム試験片は比較例のゴム試験片よりも相手材の表面上をスムーズに摺動できたのではないかと考えられる。
【００２８】
また、実施例および比較例において、１キロ走行後の摩擦係数は試験当初時の摩擦係数と同じであった。よって、ＮＢＲ材の表面上にＤＬＣ膜１５を形成してもゴム試験片の耐久性を保持できることが確認された。
【００２９】
これらの試験結果から、本実施形態のようにリップ部１３ａの表面上にＤＬＣ膜１５を形成すれば、摺動時に発生する摩擦を低減させることができ、リップ部１３ａを工作機械の摺動面上にスムーズに摺動させることができると推察できる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態にかかる工作機械用ワイパー部材１０では、リップ部１３ａの表面上にＤＬＣ膜１５が設けられている。そのため、摺動時にはＤＬＣ膜１５が工作機械の摺動面に接触するので、摺動時に発生する摩擦を低減させることができる。よって、工作機械の初期運転時において、リップ部１３ａの反転を抑制できるので工作機械用ワイパー部材１０の掻き取り性能を向上させることができ、工作機械の故障を防止することができる。さらには、作業効率の向上を図ることができる。
【００３１】
《発明の実施形態２》
図２は、実施形態２にかかる工作機械用ワイパー部材２０の断面図である。本実施形態では、ワイパー本体２１の構成が上記実施形態１におけるワイパー本体１１の構成と異なる。以下では、上記実施形態１と相異なる箇所を主に示す。
【００３２】
本実施形態にかかる工作機械用ワイパー部材２０のワイパー本体２１では、上記実施形態１におけるワイパー本体１１のゴム材１３にバネ鋼１４が接着されている。バネ鋼１４は、先端にリップ部１４ａを有しており、バネ性を有する薄板である。また、ゴム材１３は、上記実施形態１に記載のように弾性変形が可能な材料からなっている。そのため、摺動時には、ゴム材１３が弾性変形しバネ鋼１４が変形してリップ部１４ａの表面（図２では下側の面）が工作機械の摺動面上を摺動し、その結果、摺動面上に付着した切削屑を掻き取ることができる。
【００３３】
本実施形態におけるリップ部１４ａの表面上には、上記実施形態１と同じようにＤＬＣ膜１５が形成されている。そのため、摺動時に発生する摩擦を低減させることができるので、十分な量の切削油が供給されていなくてもリップ部１４ａは工作機械の摺動面上をスムーズに摺動することができる。その結果、上記実施形態１と同じように、工作機械の初期運転時における故障を防止することができる。
【００３４】
本実施形態では、上記実施形態１とは異なり金属部材の表面上にＤＬＣ膜１５が形成されている。このような場合であっても、ＤＬＣ膜１５の形成方法としては、上記実施形態１に記載の方法を用いることができる。
【００３５】
また、上記実施形態１で記載したように、いずれの方法を用いてＤＬＣ膜１５を形成してもＤＬＣ膜１５には炭素原子以外に水素原子およびフッ素原子が取り込まれる。本実施形態のように金属部材の表面上にＤＬＣ膜１５を形成する場合には、ＤＬＣ膜１５にフッ素原子が取り込まれていれば、ＤＬＣ膜１５の摩擦係数をさらに低下させることができる。よって、本実施形態では、より多くのフッ素原子がＤＬＣ膜１５に取り込まれるようにＤＬＣ膜１５の形成条件を調整することが好ましい。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態では、上記実施形態１と同一の効果を奏することができる。
【００３７】
さらに、本実施形態におけるワイパー本体２１には、バネ鋼１４が設けられている。そのため、本実施形態では、上記実施形態１に比べて、切削屑などがワイパー本体２１に衝突したことに起因するゴム材１３の損傷を低減させることができる。
【００３８】
《発明の実施形態３》
図３は、実施形態３にかかる工作機械用ワイパー部材３０の断面図である。本実施形態と上記実施形態１とでは、ＤＬＣ膜１５が形成されている位置が相異なる。以下では、上記実施形態１と相異なる箇所を主に示す。
【００３９】
本実施形態にかかる工作機械用ワイパー部材３０では、ＤＬＣ膜１５は、ワイパー本体１１の表面全体に亘って設けられている。ＤＬＣ膜１５は、摩擦係数が低いという性質だけでなく、ガスバリア性に優れているという性質を有している。そのため、本実施形態では、上記実施形態１に比べて切削油（揮発成分）が工作機械の内部に侵入することを阻止できるので、工作機械の内部に設けられた部品が切削油（揮発成分）で腐食されることを抑制できる。よって、工作機械の内部に設けられた部品に対して耐油性を高める手段を講じなくてもよい。
【００４０】
また、ＤＬＣ膜１５は、硬度が高いという性質も有している。そのため、本実施形態では、切削屑などが飛散してワイパー本体１１の表面に衝突してもワイパー本体１１が損傷することを抑制できるので、上記実施形態２のようにバネ鋼１４を別途設けなくても切削屑などの衝突に起因するワイパー本体１１への損傷を抑制することができる。
【００４１】
以上より、本実施形態では、上記実施形態１と同一の効果を奏するだけでなく、工作機械内部への切削油（揮発成分）の侵入を抑制でき、また、切削屑などの衝突に起因するワイパー本体１１の損傷を抑制することができる。
【００４２】
《その他の実施形態》
本発明は、上記実施形態１から３について、以下のような構成としてもよい。
【００４３】
ワイパー本体については、形状は図１〜図３に記載の形状に限定されず、その構成は上記記載に限定されない。また、ワイパー本体を構成する芯金、ゴム材およびバネ鋼の材料は、上記記載に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上説明したように、本発明は、ＤＬＣ膜により摺動時に発生する摩擦の低減を図ることができるので、摺動機構を有する工作機械などに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】実施形態１にかかる工作機械用ワイパー部材の断面図である。
【図２】実施形態２にかかる工作機械用ワイパー部材の断面図である。
【図３】実施形態３にかかる工作機械用ワイパー部材の断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０，２０，３０      工作機械用ワイパー部材 
１１，２１            ワイパー本体 
１２                  芯金 
１３                  ゴム材 
１３ａ，１４ａ        リップ部 
１４                  バネ鋼 
１５                  ＤＬＣ膜 
【図１】
2009166192.tif 000004
【図２】
2009166192.tif 000005
【図３】
2009166192.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月21日(2008.2.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
具体的には、ピンオンディスク型の試験装置を用いて、ゴム試験片の摩擦係数の経時変化を測定した。特に図示しないが、ホルダに先端部分が突出するように保持されたゴム試験片を相手材に対して面圧０．２ＭＰａとなるように当接させるとともに、その相手材を摺動速度が６．６ｍ／分になるように回転させた。