JP6273818B2

JP6273818B2 - 研磨用ブラシ及びそれを用いた工作機械

Info

Publication number: JP6273818B2
Application number: JP2013258258A
Authority: JP
Inventors: 石川　真也; 真也石川; 通浩山本; 訓柴田; 孝道平澤
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Aisin Corp
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2013-12-13
Filing date: 2013-12-13
Publication date: 2018-02-07
Anticipated expiration: 2033-12-13
Also published as: US9592583B2; CN104708522B; CN104708522A; US20150165584A1; JP2015112702A

Description

本発明は、被加工金属の表面に存在するバリを研磨により除去する研磨用ブラシ及びそれを用いた工作機械に関する。

自動車で使用される金属部品には、高い精度が求められる。金属部品の精度向上には加工により発生したバリを研磨により確実に除去する必要がある。従来より、被加工金属部品のバリの除去には、繊維状のアルミナに樹脂バインダを含浸させて硬化させた線状の砥材を多数束ねたブラシが一般的に用いられている。バリを除去するためには、ブラシの砥材の先端を被加工金属部品の表面に接触させつつブラシを回転させていた。

特許文献１には、アルミナを用いたブラシ状砥石のワークの切込み量を常に一定にすることにより、ブラシ状砥石の性能を安定的に発揮可能な研磨機が開示されている。この研磨機においては、アルミナを用いたブラシ状砥石を保持するツール保持体が、ホルダ本体にワーク（被加工金属部品）に向かう方向及びワークから遠ざかる方向に移動可能に支持され、圧縮コイルばねによりワークに向けて所定の付勢力で付勢されている。これにより、ブラシ状砥石が磨耗しても、圧縮コイルばねによりツール保持体がワークに向けて移動してブラシ状砥石の先端の位置が一定に維持されるので、ブラシ状砥石のワークへの切込み荷重、すなわちワークから受ける反力は一定になり、ワークへの切込み量を一定に維持することができる。

特開２００５−１１１６４０号公報

特許文献１に記載の研磨機において、圧縮コイルばねにより付勢されているのは、ブラシ状砥石である。ブラシ状砥石は、ブラシケースと、その内部に挿入されたブラシ状砥石本体からなる。ブラシ状砥石本体は、アルミナの集合糸にバインダ樹脂を含浸して硬化させた多数本の線状砥材と、これらの線状砥材の基端側を一括して保持する円筒状のホルダとからなる。線状砥材の先端はブラシケースの下端から突出しており、線状砥材の先端がワークの表面に接触しつつ移動することにより研磨を行い、バリを除去する。バリが除去されることにより、線状砥材の先端は摩耗する。

ブラシケースとブラシ状砥石本体とは一体となって動くので、研磨回数の増加につれて、ブラシケースの下端から突出した線状砥材の突出長さは摩耗により短くなる。そのため、所定の除去回数経過後には、研磨機を停止させて、ブラシケースの下端から線状砥材を手動で突出させる必要があり、研磨工程の完全な自動化は実現していなかった。また、研磨を安定して行うためには、ワークへの切込み荷重を一定にしなければならないが、実際の切込み荷重は圧縮コイルばねの圧縮長さにより変化する。切込み荷重を一定にするためには、研磨工程を開始する前に、マスターワークにブラシ状砥石を押し当ててブラシ状砥石の高さを調整する必要があった。そのため、研磨工程の時間には、実際の研磨時間に加えて切込み荷重を調整する時間が必要となり、余計な時間が多くかかっていた。このように、ブラシ状砥石の構造には、更なる改善の余地があった。

上記問題に鑑み、本発明は、研磨による被加工金属の表面からのバリ除去を精度高く繰り返し行い、且つ、ブラシの寿命まで連続して自動で研磨工程を実行することを可能にする研磨用ブラシ及びそれを用いた工作機械を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る研磨用ブラシの特徴構成は、円筒形状の基部と、前記基部の一方の底面から前記基部の軸心の方向に沿って延在する線状の砥材とを含み、前記砥材の先端が被加工金属の表面に接触しつつ前記砥材と前記被加工金属とが相対移動することにより前記被加工金属の表面に存在するバリを除去して研磨を行うブラシ本体と、前記軸心と同軸心で、且つ、前記砥材の前記先端が端部から突出するように前記ブラシ本体の径方向外側に配置されたブラシガイドと、回転させることにより前記端部からの前記砥材の突出長さを変化させる歯車と、を備え、前記歯車は前記ブラシガイドの一部である収容部分に収容されており、前記収容部分には開口が形成され、前記歯車が前記開口から外部に露出している点にある。

砥材により被加工金属の研磨を行うと、バリの除去と引き換えに砥材が摩耗して短くなる。所定量のバリの除去を繰り返し安定して行うことができる研磨工程を実現するためには、砥材の突出長さを長すぎず短すぎず適度な長さの範囲に維持する必要がある。なぜなら、砥材の突出長さが長すぎると、研磨時の砥材の被加工金属への押し付けにより砥材の先端が広がってしまい必要な研磨量が確保できず、又、突出長さが短すぎると、砥材のコシが強くなり被加工金属を削り過ぎてしまうからである。本発明においては、歯車により砥材を突出させるので、歯車を研磨工程の制御を行う中で自動的に作動（回転）させ、研磨により摩耗した砥材の摩耗長さと同じ長さだけ砥材を突出させるよう制御することにより、砥材の突出長さを元に戻すことができ、砥材の寿命まで連続して自動で研磨工程を実行することが可能となる。

上記課題を解決するために、本発明に係る研磨用ブラシの特徴構成は、円筒形状の基部と、前記基部の一方の底面から前記基部の軸心の方向に沿って延在する線状の砥材とを含み、前記砥材の先端が被加工金属の表面に接触しつつ前記砥材と前記被加工金属とが相対移動することにより前記被加工金属の表面に存在するバリを除去して研磨を行うブラシ本体と、前記軸心と同軸心で、且つ、前記砥材の前記先端が端部から突出するように前記ブラシ本体の径方向外側に配置されたブラシガイドと、前記端部からの前記砥材の突出長さを変化させる変化させる変位機構と、を備え、前記変位機構は、前記ブラシ本体の前記軸心と同軸心に取り付けられ、前記ブラシ本体と一体化された変位軸と、前記変位軸と螺合し、外周の一部に歯車が形成された変位ナットと、を有し、前記変位ナットは前記ブラシガイドの一部である収容部分に回転可能に収容され、前記収容部分には開口が形成され、前記歯車が前記開口から外部に露出していると好適である。

砥材により被加工金属の研磨を行うと、バリの除去と引き換えに砥材が摩耗して短くなる。所定量のバリの除去を繰り返し安定して行うことができる研磨工程を実現するためには、砥材の突出長さを長すぎず短すぎず適度な長さの範囲に維持する必要がある。なぜなら、砥材の突出長さが長すぎると、研磨時の砥材の被加工金属への押し付けにより砥材の先端が広がってしまい必要な研磨量が確保できず、又、突出長さが短すぎると、砥材のコシが強くなり被加工金属を削り過ぎてしまうからである。
そこで本発明においては、変位機構により砥材を突出させるので、変位機構を研磨工程の制御を行う中で自動的に作動させ、研磨により摩耗した砥材の摩耗長さと同じ長さだけ砥材を突出させるよう制御することにより、砥材の突出長さを元に戻すことができ、砥材の寿命まで連続して自動で研磨工程を実行することが可能となる。
さらに変位機構を上記構成としているので、開口に露出している歯車に外部から力を印加して変位ナットを回転させることができる。変位ナットが回転すると、変位ナットと螺合した変位軸は所定量だけ軸心方向に移動し、これにより、変位軸と一体化したブラシ本体も軸心方向に移動し、砥材をブラシガイドから突出させることができる。従って、変位ナットを回転させるための歯車への外部からの力の印加を研磨工程の制御の中で自動的に行うことにより、砥材の寿命まで連続して自動で研磨工程を実行することが可能となる。

本発明に係る研磨用ブラシにおいては、前記収容部分の内周面及び前記変位ナットの外周面のいずれか一方に径方向に沿ってボールが出退するボールプランジャが取り付けられ、前記収容部分の内周面及び前記変位ナットの外周面のいずれか他方に前記ボールと嵌合する複数の凹穴が周方向に沿って等間隔に形成され、前記凹穴の数と前記歯車の歯数が同一であると好適である。

歯車の歯が開口の中央にきたときにボールプランジャのボールと凹穴が嵌合するように構成されていれば、変位ナットはその状態で固定されて回転しない。そして、歯車の歯と複数の凹穴とが周方向に沿って等間隔に形成されているので、外部からの力が歯車に作用することによりボールと凹穴との嵌合が外れて変位ナットが回転し、当該凹穴と隣接する凹穴とボールとが嵌合して変位ナットの回転が停止したときに、隣接する歯も開口の中央にくる。従って、常に開口の中央で歯を停止させることができ、次に変位ナットを回転させるときに歯に同じ力を印加することが可能になると共に、変位ナットの回転角度を一定にすることができる。変位ナットの回転によって砥材がブラシガイドから突出するので、ブラシガイドから突出する砥材の突出量も一定にすることができ、摩耗した砥材の摩耗長さと同じ長さだけ砥材を突出させることができる。

本発明に係る工作機械の特徴構成は、上記の研磨用ブラシが主軸に取り付けられ、前記研磨用ブラシの近傍にキーが備えられており、前記キーと前記研磨用ブラシとを相対移動させて前記キーと前記歯車の歯とを衝突させると、前記凹穴と前記ボールとの嵌合が外れて前記変位ナットが回転し、前記ボールが前記凹穴に隣接する別の前記凹穴と嵌合して前記変位ナットの回転が止まり、これにより前記変位軸が前記軸心の方向に沿って所定長さだけ移動し、前記砥材の前記突出長さが変化する点である。

このような特徴構成とすれば、工作機械の一連の制御の中で研磨工程を所定回数行うごとにキーを使って変位ナットを一定角度回転させることにより、研磨により摩耗した砥材の摩耗長さと同じ長さだけ砥材を突出させるよう制御することができる。これにより、砥材の突出長さを元に戻すことができ、砥材の寿命まで連続して自動で研磨工程を実行することができる。

第１実施形態に係る研磨用ブラシを備えたマシニングセンタの概略構成を表す斜視図である。研磨用ブラシの構成を表す分解斜視図である。研磨用ブラシの斜視図である。研磨用ブラシの縦断面図である。図４のV-V線断面図である。図４のVI-VI線断面図である。変位ナットを回転させる原理を表す模式図である。制御装置による研磨工程の自動運転の制御手順をフローチャートである。制御工程の自動運転を行ったときの、ブラシガイドからのブラシの突出長さとワークへのブラシの切込長さの変化を表すグラフである。第２実施形態に係る研磨用ブラシの縦断面図である。図１０のXI-XI線断面図である。

１．第１実施形態〔マシニングセンタの構造〕
以下、本発明に係る研磨用ブラシ３０の第１実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。図１に示すように、研磨用ブラシ３０は、コンピュータ制御のマシニングセンタ１の主軸１２に取り付けられて使用される。マシニングセンタ１は工作機械の一例である。

マシニングセンタ１は、基台２に取り付けられたＸテーブル６、Ｙテーブル８と、基台２と一体化されたコラム４と、コラム４に取り付けられたＺスライダ１０と、Ｚスライダ１０に取り付けられた主軸ヘッド１４と、主軸ヘッド１４に取り付けられた主軸１２とを備えている。Ｘテーブル６、Ｙテーブル８、Ｚスライダ１０はエンコーダ付きモータ１６、１７、１８により駆動され、それぞれ独立してＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動可能である。主軸１２はエンコーダ付きモータ１９により回転駆動される。エンコーダ付きモータ１６、１７、１８、１９の駆動を含むマシニングセンタ１全体の制御は制御装置２０により行われる。マシニングセンタ１の構成は既存のものと同様であるので、個々の構成要素についての詳細な説明は省略する。

マシニングセンタ１の横には、キー駆動装置２６が備えられている。キー駆動装置２６は、基台２２と、基台２２の上面にＸ軸方向に往復運動するように取り付けられた２本のエアシリンダ２３と、エアシリンダ２３の先端に取り付けられ、シリンダと共に往復運動する金属製のホルダ２４と、Ｙ軸方向に沿ってホルダ２４から突出するようにホルダ２４に取り付けられた鉄等の金属からなるキー２５とを有している。キー駆動装置２６においては、エアシリンダ２３を駆動させることにより、キー２５がＸ軸方向に沿って往復運動する。キー２５を迅速に動かすことができるのであれば、エアシリンダ２３に限らずオイルシリンダその他を駆動源として用いてもよい。キー駆動装置２６の具体的な動作については後述する。

マシニングセンタ１を用いて研磨工程を実行してワーク２８からバリを除去する際には、まず、ワーク２８をＸテーブル６に固定した状態でＸテーブル６、Ｙテーブル８、Ｚスライダ１０を動かして、主軸１２に取り付けられた研磨用ブラシ３０の先端をワーク２８の表面に接触させる。このときのワーク２８と研磨用ブラシ３０の、ワーク２８の表面からのＺ軸方向の重なり長さを、以後「切込長さ」と称する。切込長さは研磨用ブラシ３０のワーク２８への押し付け力に関係し、それはワーク２８の被研磨量に関係する。そして、Ｚスライダ１０を固定したままＸテーブル６、Ｙテーブル８を動かしつつ、研磨用ブラシ３０を回転させてバリを除去する。これにより、必要な寸法精度、面粗度を持つワーク２８が得られる。なお、ワーク２８は被加工金属の一例である。

研磨が終了したら、研磨用ブラシ３０をワーク２８から離間させる。そして、図１には示されていないが、研磨が終了したワーク２８は自動的に次の研磨対象のワーク２８に交換され、新たな研磨工程が開始される。

〔研磨用ブラシの構造〕
図２〜図４に示すように、研磨用ブラシ３０は、ブラシ本体３２と、ブラシガイド４０と、変位機構６０と、シャンク８０を備えている。

ブラシ本体３２は、金属製で円筒形状の基部３４と、基部３４の一方の底面に取り付けられ、そこから基部３４の軸心１００の方向に沿って延在しているブラシ３６を備えている。ブラシ３６は砥材の一例である。ブラシ３６は、繊維状のアルミナにナイロン等の樹脂を含浸させて線状に加工し、それを多数本束ねたものである。研磨工程においては、ブラシ３６の先端をワーク２８の表面に接触させてブラシ３６とワーク２８を相対移動させることにより、ブラシ３６はその先端を摩耗させつつアルミナの繊維でワーク２８の表面のバリを削り取って除去する。基部３４の側面には、内部空間まで貫通する２つのねじ孔３８が施されている。

本実施形態のブラシ３６はアルミナを用いたが、これに限られるものではない。例えば、シリコンカーバイドやダイヤモンド等、ワーク２８の材質や加工の目的に応じて、最適の材料を用いたブラシ３６を使用することができる。

ブラシガイド４０は、金属製で、外径の異なる２種類の円筒形状の第１収容部分４２と第２収容部分４６とを同軸心に配置し、径の大きい第２収容部分４６の端部にフランジ４８を設けた形状を有している。第２収容部分４６は収容部分の一例である。図４に示すように、第１収容部分４２の内部空間と第２収容部分４６の内部空間とは繋がっている。第１収容部分４２の内部空間には、ブラシ本体３２と後述する変位機構６０の一部が収容され、第２収容部分４６の内部空間には、変位機構６０の残りの大部分が収容されている。ブラシガイド４０は、ブラシ本体３２が第１収容部分４２に収容された状態で、ブラシガイド４０の軸心が軸心１００と同軸心となるように構成され、ブラシ３６の先端はブラシガイド４０の端部から突出している。第１収容部分４２の側面には貫通孔である２つの長孔４４が軸心１００の延在方向に沿って形成されている。

ブラシ本体３２が第１収容部分４２に収容され、且つ、後述する変位軸６２の嵌合凸部６４が基部３４の内部空間に嵌り込んだ状態で、ボルト５０が第１収容部分４２の外側から長孔４４を貫通してねじ孔３８と螺合し、嵌合凸部６４を締め付けることにより、ブラシ本体３２と変位軸６２とが固定されている。これにより、ブラシ本体３２は、ブラシガイド４０に対して軸心１００に沿った方向にのみ移動可能になり、周方向には回転しない。

図４、図５に示されているように、第２収容部分４６の側面には弓形の切欠き５２が形成されており、これにより、第２収容部分４６の内部空間と外部空間とを繋ぐ開口５２ａが形成されている。また、図６に示すように、切欠き５２が形成されていない第２収容部分４６の内周面には、１０個の半球状の凹穴４７が、軸心１００に垂直な平面上に等間隔で形成されている。

変位機構６０は、図２に示すように、変位軸６２と変位ナット７０とを備えている。変位機構６０はブラシ３６のブラシガイド４０の端部から突出している長さ（以下、単に突出長さと称する）を変化させる機能を有する。変位軸６２は、嵌合凸部６４と、摺動部６６と、ねじ軸６８とを備えており、それらは同軸心になるように配置されている。嵌合凸部６４は円柱形状を有しており、図４に示すように、基部３４と摺動部６６とが接するまで基部３４の内部空間を貫通し、ボルト５０により締結されている。これにより、変位軸６２とブラシ本体３２とは同軸心で一体化されている。摺動部６６は嵌合凸部６４と隣接して配置されており、その外径が基部３４と同じの円柱形状を有している。摺動部６６は、基部３４と共に、第１収容部分４２に挿入された状態で使用される。ねじ軸６８は摺動部６６に対して嵌合凸部６４と反対側に配置されており、その外径は摺動部６６の外径よりも小さい。

変位ナット７０は、円柱形状の円柱部７２と１０枚の歯７４ａを有する歯車が形成されたギア部７４とが同軸心で積層され一体化された形状を有している。変位ナット７０の中心部には外周と同軸心でねじ軸６８と螺合するねじ孔７８が形成され、ねじ軸６８はねじ孔７８を貫通してさらに延在している。図４に示すように、変位ナット７０は、その全体がブラシガイド４０の第２収容部分４６に回転可能な程度の間隙を有して収容される大きさである。図５に示すように、ギア部７４の歯７４ａはのこぎり刃のような非対称の形状を有している。図３〜図５に示すように、変位ナット７０が第２収容部分４６に収容された状態で、歯７４ａは開口５２ａから露出している。

図６に示すように、円柱部７２には、スプリング７６ｂにより径方向外側付勢されたボール７６ａが径方向に沿って出退するボールプランジャ７６が２個取り付けられている。図４に示すように、変位ナット７０が第２収容部分４６に収容された状態で、各ボールプランジャ７６が凹穴４７と対向すると、ボール７６ａがスプリング７６ｂの付勢力により凹穴４７と嵌合し、変位ナット７０の周方向の動きが固定される。ボール７６ａと凹穴４７が嵌合したとき、図５に示すように、歯７４ａが常に開口５２ａの中央にくるように、歯７４ａ、ボールプランジャ７６、凹穴４７の位置関係が定められている。

本実施形態においては、ボールプランジャ７６は２個使用したが、これに限られるものではない。ボールプランジャ７６の使用数は１個でも３個以上であってもよい。

シャンク８０は、図４に示すように、ブラシガイド４０のフランジ４８とボルト５４で締結されて一体化される。シャンク８０のブラシガイド４０に当接する面は、軸心１００に沿って見たときに変位ナット７０と重なっている。これにより、変位ナット７０は、第２収容部分４６の内部空間で周方向には回転可能であるが、軸心１００に沿った方向には移動しない。変位ナット７０から突出しているねじ軸６８は、シャンク８０内部空間にまで延在している。図１に示すように、シャンク８０が、マシニングセンタ１の主軸１２にある不図示のチャックに挿入、固定されることにより、研磨用ブラシ３０は主軸１２と一体となって回転する。

本実施形態においては、基部３４は円筒形状であり、ブラシ３６は基部３４の底面の中心近傍には存在していなかったが、これに限られるものではない。基部３４が有底円筒形状を有しており、基部３４の底面全体にブラシ３６が存在するような構造であってもよい。

本実施形態においては、変位ナット７０にボールプランジャ７６を取り付け、第２収容部分４６に凹穴４７を形成したが、これに限られるものではない。変位ナット７０に凹穴４７を形成し、第２収容部分４６にボールプランジャ７６を取り付ける構造であってもよい。

〔ブラシの突出動作〕
研磨用ブラシ３０がワーク２８の研磨工程を実行する際には、ブラシガイド４０の先端からブラシ３６を所定の長さだけ突出させた状態で行う。以下、研磨工程実行前のブラシ３６の突出長さを初期長さと称する。研磨工程によりワーク２８のバリが除去されると、それと引き換えに、ブラシ３６の先端は摩耗して初期長さから短くなる。所望の研磨工程を実現するためには、ブラシ３６の突出長さを長すぎず短すぎず適度な長さの範囲に維持する必要がある。なぜなら、ブラシ３６の突出長さが長すぎると、研磨時のブラシ３６のワーク２８への押し付けによりブラシ３６の先端が広がってしまい必要な研磨量が確保できず、又、突出長さが短すぎると、ブラシ３６のコシが強くなりワーク２８を削り過ぎてしまうからである。所望の研磨工程を実行可能にするブラシ３６の突出長さの範囲、及び、研磨工程を１回実行したときのブラシ３６の摩耗量は、発明者により既に見出されている。

初期長さだけ突出させたブラシ３６でワーク２８を交換して繰り返しワーク２８の研磨を行うと、摩耗により徐々にブラシ３６の突出長さが短くなる。そのため、所定回数の研磨工程を実行した後には、ブラシ３６の突出長さが短くなりすぎて所望の研磨工程の実行が不可能になるため、ブラシ３６をブラシガイド４０から突出させて、再度突出長さを初期長さに戻す必要がある。本実施形態において、ブラシ３６の突出長さを初期長さに戻すためには、変位ナット７０を回転させて行う。

具体的には、マシニングセンタ１において、Ｘテーブル６、Ｙテーブル８、Ｚスライダ１０を動かして、キー２５と切欠き５２を同じ高さにして近づける。その状態でエアシリンダ２３を作動させ、図７に示すように、キー２５をＸ軸方向に作動させる。歯７４ａは開口５２ａの中央で露出しているので、エアシリンダ２３により高速に移動するキー２５は切欠き５２に侵入して歯７４ａに衝突する。その力は、ボール７６ａと凹穴４７の嵌合を維持する力を上回り、ボール７６ａと凹穴４７の嵌合が外れてギア部７４、すなわち、変位ナット７０が回転する。そして、３６度回転したところで、ボール７６ａが隣接する凹穴４７に嵌入し、そこで変位ナット７０の回転が停止する。このとき、隣接する歯７４ａは、開口５２ａの中央で停止している。これにより、次に変位ナット７０を回転させるときに歯７４ａに同じ力を印加することが可能になると共に、変位ナット７０の回転角度を一定にすることができる。

変位ナット７０が３６度回転すると、ねじ孔７８も３６度回転し、ねじ軸６８（変位軸６２）は、それに対応した長さ、すなわち、ねじピッチの１０分の１の長さだけ軸心１００に沿って移動する。変位軸６２とブラシ本体３２とは一体化されているので、ブラシ３６が変位軸６２の移動量だけブラシガイド４０から突出する。この突出により、ブラシ３６の突出長さは初期長さに戻る。すなわち、変位ナット７０の３６度回転により突出するブラシ３６の突出長さと、所定回数の研磨工程の実行により摩耗したブラシ３６の摩耗量とは等しい。以下、変位ナット７０を３６度回転させることにより摩耗したブラシ３６を突出させて初期長さにすることを、ブラシ３６の突出補正を行う、と定義する。

このように、ブラシ３６の突出長さが初期長さであるときから研磨工程を所定回数繰り返し、ブラシ３６が摩耗したら突出補正により摩耗した摩耗長さ分だけブラシ３６を突出させ、突出長さを再度初期長さに戻して研磨工程を継続する。この一連の動作を自動的に繰り返して実行することにより、ブラシ３６の使用開始からブラシ３６が摩耗して使用不可能となるまで、連続して自動で研磨工程を実行することが可能になる。

〔研磨工程の自動実行〕
次に、研磨用ブラシ３０をマシニングセンタ１の主軸１２に取り付けて、制御装置２０の制御により研磨工程をブラシ３６の寿命まで自動的に実行するフローについて、図８を用いて説明する。

ワーク２８の研磨工程を開始する前には、手動により、新しいブラシ３６の突出長さを初期長さに合わせてから、研磨用ブラシ３０を主軸１２に取り付ける。

研磨工程の連続自動実行を開始すると、制御装置２０は、内部の実行プログラムにおいて、ブラシ３６の使用開始からの通算研磨回数（Ｍ）、ブラシ３６の突出長さが初期長さであるときから実行した研磨回数（Ｎ）、ブラシ３６の使用開始からブラシ３６の突出補正を行った回数（Ｙ）をそれぞれ０に設定する（Ｓ８０１）。

次に、制御装置２０は、研磨対象のワーク２８を投入し（Ｓ８０２）、Ｘテーブル６、Ｙテーブル８、Ｚスライダ１０を移動させて、研磨用ブラシ３０のブラシ３６の先端がワーク２８に接触するように制御する。そして、制御装置２０は、Ｚスライダ１０を動かさず（高さを変えず）にＸテーブル６、Ｙテーブル８を動かしつつ研磨用ブラシ３０を回転させるよう制御してワーク２８の研磨を実行する（Ｓ８０３）。研磨工程が終了したワーク２８は自動的に除去される（Ｓ８０４）。そして、実行プログラムにおいて、Ｍ、Ｎにそれぞれ１を加算する（Ｓ８０５）。

次に、制御装置２０は、Ｍの数値を、ブラシ３６が寿命により使用不可能となる研磨回数（Ａ）と比較する（Ｓ８０６）。Ｍの数値がＡの数値より小さければ（Ｓ８０６のＹｅｓ）、制御装置２０は、ブラシ３６には寿命が到来しておらず引き続き使用可能であると判断し、Ｓ８０７を実行する。

次に、制御装置２０は、Ｎの数値を、ブラシ３６の突出長さが初期長さであるときから突出補正が行われるまでの研磨回数（Ｂ）と比較する（Ｓ８０７）。Ｎの数値がＢの数値より小さければ（Ｓ８０７のＮｏ）、制御装置２０は、まだブラシ３６の突出補正を行う必要はないと判断して、Ｚスライダ１０を動かすことにより、１回の研磨工程でブラシ３６が摩耗する長さだけ主軸１２の高さを下げるよう制御する（Ｓ８０８）。そして、次の研磨対象のワーク２８が投入される（Ｓ８０２）。Ｎの数値とＢの数値が等しければ（Ｓ８０７のＹｅｓ）、制御装置２０は、ブラシ３６の突出補正を実行する時期が到来したと判断し、Ｓ８０９を実行する。

次に、制御装置２０は、Ｙの数値を、ブラシ３６の寿命のために突出補正ができなくなる回数（Ｃ）と比較する（Ｓ８０９）。Ｙの数値がＣの数値より小さければ（Ｓ８０９のＹｅｓ）、ブラシ３６の突出補正は可能であり、制御装置２０は、ブラシ３６の突出補正を行って、ブラシ３６の突出長さを初期長さにするよう制御する（Ｓ８１０）。そして、Ｎの値を０に戻すと共に、Ｙに１を加算する（Ｓ８１１）。その後、Ｚスライダ１０を動かして、主軸１２の高さを研磨工程の自動実行を開始したときの位置（初期位置）に戻す（Ｓ８１２）。そして、次の研磨対象のワーク２８が投入される（Ｓ８０２）。

ＹとＣの数値が等しければ（Ｓ８０９のＮｏ）、制御装置２０は、ブラシ３６の残り長さが短すぎてもはや突出補正によりブラシ３６の突出長さを初期長さに戻すことはできないと判断する。そこで、制御装置２０は、初期長さには戻らないが、可能な限りブラシ３６を突出させる（Ｓ８１３）よう制御する。そして、Ｎの値を０に戻し（Ｓ８１４）、Ｚスライダ１０を動かして、当該突出長さで研磨工程の実行が可能となる位置まで、主軸１２の高さを戻す（Ｓ８１５）。その後、次の研磨対象のワーク２８が投入される（Ｓ８０２）。

Ｓ８０９のステップでＮｏと判断されたブラシ３６は寿命により使用不可能となる時期が近付いており、その後、Ｓ８０２からＳ８０８のステップを繰り返して所定数のワーク２８の研磨を行うと、ＭとＡの数値が等しくなり、Ｓ８０６のステップにおいてＮｏと判断される。これにより、制御装置２０は、ブラシ３６に寿命による交換時期が到来したと判断し、ブラシ３６を交換すべく、自動運転を終了させる。

このように、制御装置２０が、図８に示すようなフローで制御を行うことにより、ブラシ３６の使用開始から寿命により使用不可能となるまで、連続して自動で研磨工程を実行することが可能となり、研磨工程の生産性を高めることが可能となる。

上記研磨工程を、２０００個のワーク２８に対して連続して自動で実行したところ、図９に示す結果が得られた。これより、全てのワーク２８に対して、ブラシ３６の「突出長さ」とブラシ３６の「切込長さ」の両方が、太い破線で示す仕様の範囲内にあるため、２０００個のワーク全てに対して所望の研磨工程を実行できたことが確認された。

２．第２実施形態
以下、本発明に係る研磨用ブラシ３０の第２実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。本実施形態においては、ブラシガイド４０、変位機構６０の構造が第１実施形態とは異なっており、その他の構造は同じである。よって、本実施形態の説明においては、第１実施形態と同じ構成の箇所には同じ符号を付し、同様の構成に関する説明は省略する。

図１０、図１１に示すように、本実施形態に係る研磨用ブラシ３０のブラシガイド４０は、長孔４４を有しておらず、第１収容部分４２の内周面には雌ねじ４５が形成されている。ブラシ本体３２と変位軸６２とは、基部３４の内部空間に嵌合凸部６４が嵌入した状態で皿ボルト１５０で締結されることにより、一体化している。このとき、皿ボルト１５０の頭は基部３４の外周面から突出していない。

変位軸６２の摺動部６６の替わりに、雌ねじ４５と螺合する雄ねじが外周面に形成されたねじ部１６６が備えられている。また、ねじ軸６８の替わりに、円柱状の軸の外周面に径方向外側に向かう４つのキー１６８ａを形成したキー軸１６８が備えられている。

変位ナット７０においては、ねじ孔７８の替わりに、キー１６８ａと嵌合するキー溝１７８ａを円柱状の孔に形成したキー孔１７８が備えられている。キー軸１６８がキー孔１７８に挿入された状態でキー１６８ａとキー溝１７８ａとの間には若干の隙間があるので、変位軸６２は、変位ナット７０の回転に従って回転し、且つ、軸心１００に沿って移動可能である。

本実施形態における突出補正は、第１実施形態と同様に行われる。変位ナット７０がキー２５からの力を受けて３６度回転した時は、それに従ってキー軸１６８も３６度回転する。それにより、キー軸１６８と一体化されているねじ部１６６も３６度回転するので、変位軸６２は、ねじ部１６６のねじピッチの１０分の１の長さだけ軸心１００に沿って移動する。従って、変位軸６２と一体化されたブラシ本体３２も３６度回転しつつ変位軸６２の移動量だけブラシガイド４０から突出する。

上記各実施形態においては、１回の突出補正につき変位ナット７０を３６度回転させたがこれに限られるものではない。ギア部７４の歯７４ａの歯数を変えることにより、別の角度で変位ナット７０を回転させてもよい。

上記各実施形態においては、変位ナット７０を回転させるために、マシニングセンタ１とは別の基台２２に搭載したエアシリンダ２３によりキー２５を移動させて歯７４ａに力を印加したが、これに限られるものではない。キー２５をマシニングセンタ１のＸテーブル６、又は、Ｙテーブル８に搭載して、Ｘテーブル６、又は、Ｙテーブル８を移動させることにより、歯７４ａに力を印加する構造であってもよい。

本発明は、被加工金属の表面に存在するバリを研磨により除去する研磨用ブラシ及びそれを用いた工作機械に利用することが可能である。

１マシニングセンタ（工作機械）
１２主軸
２５キー
２８ワーク（被加工金属）
３０研磨用ブラシ
３２ブラシ本体
３４基部
３６ブラシ（砥材）
４０ブラシガイド
４６第２収容部分（収容部分）
４７凹穴
５２ａ開口
６０変位機構
６２変位軸
７０変位ナット
７４ギア部（歯車）
７６ボールプランジャ
７６ａボール
１００軸心

Claims

円筒形状の基部と、前記基部の一方の底面から前記基部の軸心の方向に沿って延在する線状の砥材とを含み、前記砥材の先端が被加工金属の表面に接触しつつ前記砥材と前記被加工金属とが相対移動することにより前記被加工金属の表面に存在するバリを除去して研磨を行うブラシ本体と、
前記軸心と同軸心で、且つ、前記砥材の前記先端が端部から突出するように前記ブラシ本体の径方向外側に配置されたブラシガイドと、
回転させることにより前記端部からの前記砥材の突出長さを変化させる歯車と、を備え、
前記歯車は前記ブラシガイドの一部である収容部分に収容されており、
前記収容部分には開口が形成され、前記歯車が前記開口から外部に露出している研磨用ブラシ。
円筒形状の基部と、前記基部の一方の底面から前記基部の軸心の方向に沿って延在する線状の砥材とを含み、前記砥材の先端が被加工金属の表面に接触しつつ前記砥材と前記被加工金属とが相対移動することにより前記被加工金属の表面に存在するバリを除去して研磨を行うブラシ本体と、
前記軸心と同軸心で、且つ、前記砥材の前記先端が端部から突出するように前記ブラシ本体の径方向外側に配置されたブラシガイドと、
前記端部からの前記砥材の突出長さを変化させる変位機構と、を備え、
前記変位機構は、前記ブラシ本体の前記軸心と同軸心に取り付けられ、前記ブラシ本体と一体化された変位軸と、
前記変位軸と螺合し、外周の一部に歯車が形成された変位ナットと、を有し、
前記変位ナットは前記ブラシガイドの一部である収容部分に回転可能に収容され、
前記収容部分には開口が形成され、前記歯車が前記開口から外部に露出している研磨用ブラシ。
前記収容部分の内周面及び前記変位ナットの外周面のいずれか一方に径方向に沿ってボールが出退するボールプランジャが取り付けられ、
前記収容部分の内周面及び前記変位ナットの外周面のいずれか他方に前記ボールと嵌合する複数の凹穴が周方向に沿って等間隔に形成され、
前記凹穴の数と前記歯車の歯数が同一である請求項２に記載の研磨用ブラシ。
請求項３に記載の研磨用ブラシが主軸に取り付けられ、
前記研磨用ブラシの近傍にキーが備えられており、
前記キーと前記研磨用ブラシとを相対移動させて前記キーと前記歯車の歯とを衝突させると、前記凹穴と前記ボールとの嵌合が外れて前記変位ナットが回転し、前記ボールが前記凹穴に隣接する別の前記凹穴と嵌合して前記変位ナットの回転が止まり、これにより前記変位軸が前記軸心の方向に沿って所定長さだけ移動し、前記砥材の前記突出長さが変化する工作機械。