ブラシ及びその製造方法
【課題】従来のブラシに比べて、短時間で製造可能で、交換頻度を低減でき、毛材を支持するキャップ状の支持部材を廃止できるブラシとその製造方法を提供する。
【解決手段】ブラシ装置の取付け部に着脱自在に取付けられるブラシの製造方法において、樹脂製の複数の毛材１１からなる毛束の基端部に毛材１１を溶かして一体に融着した融着部１２を形成してブラシ体１０を製作するブラシ体製作工程と、ブラシ装置の取付け部に係合する樹脂製の係合体２０を製作する係合体製作工程と、ブラシ体１０の融着部１２と係合体２０とを融着させる接合工程と、を有する。
【解決手段】ブラシ装置の取付け部に着脱自在に取付けられるブラシの製造方法において、樹脂製の複数の毛材１１からなる毛束の基端部に毛材１１を溶かして一体に融着した融着部１２を形成してブラシ体１０を製作するブラシ体製作工程と、ブラシ装置の取付け部に係合する樹脂製の係合体２０を製作する係合体製作工程と、ブラシ体１０の融着部１２と係合体２０とを融着させる接合工程と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシ装置に着脱自在に取付けられるブラシ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車部品のバリを除去するため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する。製品の品質を維持するために、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】
ブラシ装置全体の交換は費用が嵩むため、従来より、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１０は従来のブラシ５０の概略図である。ブラシ５０は、複数の毛材５１と、これらの毛材５１を支持するキャップ５２と、を備えている。
【０００４】
毛材５１は研磨材を樹脂に含めて構成された線状の部材であり、同じ長さの毛材５１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５１の基端部はキャップ５２内に入れられている。キャップ５２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５１の基端部が入れられている。ブラシ５０の製造時に、キャップ５２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５１をキャップ５２に収容する。凹部内に複数の毛材５１が入り込むことで、接着剤が複数の毛材５１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５２と複数の毛材５１、さらに毛材５１同士が接着される。このようにして、ブラシ５０を製造している。
【０００５】
製造されたブラシ５０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穴にブラシ５０の基端側、つまりキャップ５２側を挿入し、取付穴内に進退自在に取付けられたネジを当該取付穴内に入ったキャップ５２に押し付けることで、ブラシ５０はブラシヘッドに固定される。
【０００６】
特許文献１には、磨耗した毛束を新たな毛束に交換することができる回転ブラシが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２８７１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１０に示す従来のブラシ５０の製造方法は、複数の毛材５１をキャップ５２に入れる場合に毛材５１同士の基端と先端とを揃え、さらに断面円形のキャップ５２に入るよう、図示しない針金等で毛材５１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５１をキャップ５２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５１のキャップ５２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、金属製のキャップ５２を廃止できるブラシ構造が求められている。
【０００９】
本発明は、短時間で製造し得るとともに、ブラシ装置への取り替えが容易で、且つ、毛材を支持するキャップ状の支持部材を廃止して毛材のほぼ全長に亙って使用可能なブラシ及びその製造方法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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、ブラシ装置の取付け部に着脱自在に取付けられるブラシの製造方法において、樹脂製の複数の毛材からなる毛束の基端部に上記毛材を溶かして一体に融着した融着部を形成することでブラシ体を製作するブラシ体製作工程と、上記ブラシ装置の取付け部に係合する樹脂製の係合体を製作する係合体製作工程と、上記ブラシ体の融着部と上記係合体とを融着させる接合工程と、を含むことを特徴としている。
上記接合工程では、好ましくは、上記ブラシ体の融着部を、径方向からクランプして該ブラシ体の軸線方向の移動を拘束し、上記ブラシ体の融着部と上記係合体とを重ね合わせた後、該ブラシ体の融着部及び／又は係合体を溶融して接合する。
本発明のブラシ製造方法において、上記ブラシ体製作工程で製作されるブラシ体の融着部、及び／又は上記係合体製作工程で製作される樹脂製の係合体には、好ましくは、対向する面に突起が形成されている。例えば、上記突起は、上記係合体の一端面に備えられブラシ体の融着部と接触する樹脂製のリブであり、該リブは、上記一端面に形成された基部と、該基部から一方へ向けて先細りに形成されたテーパ部と、を備えており、上記接合工程において、リブのテーパ部が溶融してブラシ体の融着部と係合体とを接合させる。
【００１１】
さらに、上記目的を達成するために、本発明は、ブラシ装置の取付け部に着脱自在に取付けられるブラシにおいて、樹脂製の複数の毛材からなる毛束の端部に該各毛材が融けて一体に融着した融着部を有するブラシ体と、上記ブラシ装置の取付け部に係合する樹脂製の係合体と、を備え、上記ブラシ体の融着部と上記係合体とが融着していることを特徴としている。
本発明のブラシにおいて、好ましくは、上記ブラシ体と上記係合体とを切断分離するためのカットオフ部が、上記ブラシ体の固着面を境に形成されている。
本発明のブラシにおいて、上記係合体は、好ましくは、一端面に上記ブラシ体の融着部と接触する樹脂製のリブを備え、上記リブは、上記一端面に形成された基部と、該基部から一方へ向けて先細りに形成されたテーパ部と、を備え、上記リブのテーパ部が溶融して上記ブラシ体の融着部と上記係合体とが接合される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、毛材の束を確実に係合体に接合させることができるので、従来の金属製のキャップ５２（図１０参照）を備えたブラシ５０に比べて、製造時間を短くすることができる。
さらに、従来のブラシ５０ではキャップ５２に収まる部分の毛材５１を使用できず無駄な部分が生じていたが、本発明によればキャップ５２を廃止し、毛材を基端付近まで無駄なく使用することができる。よって、ブラシの交換頻度を低減させ、長期に亘って使用することができる。また、ブラシ装置への着脱が簡単に行なえ、ブラシの交換が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るブラシの使用例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るブラシの側面図である。
【図３】図２のブラシの分解図である。
【図４】本発明の実施形態に係るブラシ体の製造方法を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態に係る係合体の斜視図である。
【図６】図３のＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るブラシ体と係合体とを接合するための超音波接合装置の一部を示す側面図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は本実施形態に係るブラシ体と係合体とを接合する方法を説明するための図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は本実施形態に係るブラシ体と係合体とを接合する方法を説明するための図である。
【図１０】従来のブラシを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の実施形態に係るブラシ１の使用例を示す図である。本実施形態に係るブラシ１は、ブラシ装置のブラシヘッド１００に着脱自在に取付けられて使用に供される。
【００１５】
ブラシヘッド１００は、図１に示すように、ヘッド本体１１０と、ヘッド本体１１０の下面から距離を置いた下方位置に設けられブラシ１を支持するガイド１２０と、ヘッド本体１１０の上面中央に設けられた軸受部１３０と、から構成されている。ヘッド本体１１０の下面には、図示を省略する複数の取付け穴が刻設されている。これらの取付け穴のそれぞれにブラシ１が取付けられる。ヘッド本体１１０の底面から下方へ延出したブラシ１は、ガイド１２０に形成された貫通穴１２１を通っている。
【００１６】
図１に示すように、複数のブラシ１を取付けたブラシヘッド１００を、図示を省略する回転機構によって回転させることで当該ブラシヘッド１００が回転する。各ブラシ１がワークＷに当たり、例えばワークＷを研磨する。
【００１７】
本実施形態に係るブラシ１は、ワークＷの研磨を繰り返すうち、ブラシ１を構成する毛材が徐々に磨耗していく。そのため、例えば一定期間使用後にブラシヘッド１００に取付けたブラシ１は新たなブラシ１に取り換えられる。新たなブラシに交換する際、従来のブラシ５０のように金属製のキャップ５２を用いるとブラシを最初から新たに製造しなければならなくなり、製造時間が長くなってしまうことに加え、製造コストも嵩んでしまう。
【００１８】
このため、本発明の実施形態に係るブラシ１は以下のように構成されている。図２は本発明の実施形態に係るブラシ１の側面図を示しており、図３は図２のブラシ１の分解図である。本実施形態に係るブラシ１は、ブラシ体１０と係合体２０とで構成されている。
【００１９】
ブラシ体１０は、樹脂で線状に形成された複数の毛材１１を束ねて構成されている。各毛材１１は同じ寸法に設定されており、各毛材１１の基端部同士が連結されて構成されている。具体的には、ブラシ体１０は、複数の毛材１１からなる毛束の端部に各毛材１１が融けて一体に溶着した融着部１２を有する。この融着部１２は係合体２０と当接するための固着面１３（図３参照）を有する。
各毛材１１は、例えばポリブチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエステルなどの樹脂で構成されている。上記融着部１２は、次のようにして形成される。すなわち、図４（Ａ）に示すように複数の毛材１１を束ねて、図４（Ｂ）に示すように毛材をプレート１５０に押し当てる。このとき、プレート１５０は毛材を構成する樹脂が溶融する温度に加熱されている。すると、各毛材１１の基端部分が融けて、それらを冷却して固化させることで融着部１２（図３）が形成される。これにより、毛材の基端部は互いに溶着されることで融着部１２を形成する。
【００２０】
図５は本発明の実施形態に係る係合体２０の斜視図である。係合体２０は、円盤状に樹脂で形成された支持部２１と、ブラシ体１０の固着面１３に対向する面に、この支持部２１の一端面を刻設して形成されたリブ２２と、支持部２１の底面側に埋め込まれた金属製のナット（図２の一点鎖線参照）２３と、から構成されている。
支持部２１の断面は、ブラシ体１０の融着部１２の固着面１３と同じ円形に形成されている。
【００２１】
図６は図３のＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。リブ２２は、支持部２１の上面２１Ａ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２２は、支持部２１の上面２１Ａの中心Ｃ（図５参照）と同じ位置に中心を持つ仮想の円に沿ってリング状に形成されている。なお、リブ２２は、支持部２１の上面２１Ａで外周縁２１Ｂ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２２がブラシ体１０との接合箇所を構成し、この接合箇所に加わる力、つまりブラシヘッド１００に取付けられた状態でブラシヘッド１００の回転に伴って加わる力にブラシ体１０との接合が耐えられるようにするためである。
【００２２】
また、図６に示すように、リブ２２は、断面四角形状の基部２２Ａと、基部２２Ａ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部２２Ｂと、から構成されている。基部２２Ａと、テーパ部２２Ｂとは、樹脂製の支持部２１を刻設して一体に形成されている。
【００２３】
ナット２３は、ブラシ体１０と共に係合体２０をブラシヘッド１００に取付けるためのものであり、ブラシヘッド１００に設けられた図示を省略するボルトと係合する。
なお、ナット２３と支持部２１とは、例えば型内にナット２３を入れたモールド成形によって一体的に形成される。
【００２４】
図７は本実施形態に係るブラシ体１０と係合体２０とを接合するための超音波接合装置２００である。２１０は振動を係合体２０に伝達するホーンであり、具体的には超音波振動の振幅を、係合体２０に対して適正な幅に調整するものである。２２０はホーン２１０を支持するベース、２３０は係合体２０を位置決めするガイド、２４０はブラシ体１０を固定するコレットチャックである。
【００２５】
ホーン２１０は、振動体２１１と、振動体２１１に振動を与えるピエゾ素子２１２と、を備えている。本実施形態では振動体２１１は円柱状に形成され、振動体２１１の振動面２１１Ａが平坦に形成されている。係合体２０は振動体２１１の振動面２１１Ａに載置される。なお、上述の超音波振動をつくり出すもの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。
【００２６】
ガイド２３０は、振動体２１１の振動面２１１Ａに載置された係合体２０の位置決めを行う。ガイド２３０の上面２３１は平坦に形成されており、この上面２３１上に後述するコレットチャック２４０の下端が当接するように設けられている。
【００２７】
コレットチャック２４０は、外側に配置される筒状のスリーブ部２４１と、内側に配置される筒状のチャック部２４２と、から構成されている。スリーブ部２４１の内周面２４１Ａはチャック部２４２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面として形成されている。チャック部２４２は、スリーブ部２４１のテーパ面を摺動するように、外周部２４２Ａ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面として形成され、さらに内周部２４２Ｂの下端部には、ブラシ体１０の融着部１２の側面を把持するように突起部２４２Ｃが設けられている。なお、チャック部２４２とスリーブ部２４１との相対的な位置関係は、例えばチャック部２４２がスリーブ部２４１の内側への侵入量が大きくなるに従って突起部２４２Ｃ同士の間隔が狭くなるように構成されている。
【００２８】
このように構成された超音波接合装置２００を利用してブラシ体１０と係合体２０とを接合する方法について説明する。なお、説明図の図８、図９では係合体２０のリブ２２に構成された基部２２Ａの表記は省略している。
先ず図８（Ａ）に示すように、コレットチャック２４０を拡開した状態で振動体２１１の振動面２１１Ａに係合体２０を載置する。このとき、係合体２０のリブ２２を有する上面２１Ａをコレットチャック２４０側に向けて配置する。
【００２９】
次に、図８（Ｂ）に示すように、ブラシ体１０を係合体２０上に載置する。この際、ブラシ体１０の融着部１２の固着面１３を係合体２０に向けて配置する。リブ２２のテーパ部２２Ｂがブラシ体１０の融着部１２と接触する。
【００３０】
次に、図９（Ａ）に示すように、スリーブ部２４１を下げて、チャック部２４２をスリーブ部２４１内に押し込む。これにより、チャック部２４２が縮径して突起部２４２Ｃによってブラシ体１０の融着部１２の側面が挟持される。このようにして、ブラシ体１０がコレットチャック２４０によって固定される。このようにブラシ体１０は、振動体２１１の振動面２１１Ａに置かれた係合体２０に当接した状態で固定されて、一定の位置に保持される。
【００３１】
図９（Ｂ）に示すように、圧電素子(ピエゾ素子)２１２に高周波を付与して係合体２０に超音波振動が与えられる。この振動を与えつつ、ベース２２０を上方へホーン２１０と共に移動させて、所望の押し付け荷重で係合体２０をブラシ体１０に押し付ける。押し付け荷重はホーン２１０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２０のリブ２２の内、テーパ部２２Ｂが融けてこれが広がり、この溶融部分がブラシ体１０の固着面１３に接合する。ブラシ体１０を構成する樹脂と係合体２０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２０とブラシ体１０とが強固に接合する。リブ２２の基部２２Ａ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２０をブラシ体１０に押し付けているので、図２に示すように、基部２２Ａはブラシ１のブラシ体１０と係合体２０との間に残る。この基部２２Ａはブラシ体１０と係合体２０とを分離するためのカットオフ部として、係合体２０の再利用時に機能する。上記した実施形態では、支持部２１の一端面を刻設することでリブ２２を形成した例を示したが、支持部２１の一端面には突起があればよく、その突起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２１の一端面に対向するブラシ体１０の固着面１３（図３参照）に、例えば、リブやローレット目を設けてもよい。
【００３２】
振動開始後、所定時間経過したら振動と押し付け動作とを停止する。ベース２２０を下げ、さらにコレットチャック２４０の内部を拡開して、ブラシ１を取り出す。このようにして、ブラシ１を製造することができる。
【００３３】
製造されたブラシ１は、図１に示すようにブラシヘッド１００に取付けられて使用に供される。そして、繰り返しの使用により一定期間過ぎると、ブラシの毛材が磨耗するためブラシヘッド１００から取り外される。本実施形態のブラシ１は、ブラシヘッド１００から取り外された後、そのまま廃棄されるのではなく、係合体２０を再利用することができる。このため、ブラシ１のブラシ体１０と係合体２０との境界のカットオフ部、つまりリブ２２の基部２２Ａを切断することで、ブラシ体１０と係合体２０とを分離することができる。分離した係合体２０は、再使用できるように、係合体２０の上面側を加工して、リブ２２を再度形成する。
【００３４】
本実施形態に係るブラシ１は、摩擦圧接、例えば超音波溶着によって毛材１１の束を係合体２０に接合させることができるので、従来の金属製のキャップ５２（図１０参照）を備えたブラシ５０に比べて、製造時間を短縮することができる。また、ブラシの使用後、係合体２０を再利用するとき、ブラシ体１０の固着面１３全体に係合体２０が密着しているのではなく、リブ２２の周辺だけがブラシ体１０に接合し、その他の領域ではブラシ体１０と係合体２０とは接合していない。このため、カットオフ部だけに切れ込みを入れるだけで、ブラシ体１０と係合体２０とを容易に分離することができる。また、カットオフ部を成すリブ２２の基部２２Ａが、支持部２１の外周と融着部１２の外周より若干内側に入り込んでいるため、カットオフすべき位置の目印として機能する。
さらに、従来のブラシ５０ではキャップ５２に収容した基端部分の毛材５１を使用することができなかったが、本実施形態ではキャップ５２を廃止し、毛材１１を根元付近まで無駄なく使用することができるので、交換頻度を低減化でき、従来のブラシ５０より長期に亘って使用することができる。本発明では、キャップ５２を廃止したことに伴い、図示しない針金等で毛材５１を束ねてキャップに収容する作業を省略することができることに加えて、使用限度となったブラシ５０の廃棄物の発生が削減される。
【００３５】
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。
例えば、ブラシの用途はワークの研磨用に限定されるものではなく、洗浄、清掃、表面処理等に用いるものでもよい。また、ワークは金属製に限らず、非鉄金属板、樹脂板、あるいはフィルム状樹脂組成物等でもよい。
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、例えば研磨材を省略して構成されてもよい。
ブラシ体１０の固着面にリブ２２を形成してもよい。このリブ２２やローレット目などの溶融部分をブラシ体１０に形成する場合は、ブラシ体１０と係合体２０との摩擦圧接時に、ブラシ体１０を係合体２０に押し当てるようにして一体化させて構成してもよい。
ブラシ体と係合体を構成する樹脂材料は、ＰＢＴ以外のものを使用してもよい。
また、ブラシ体が光透過性樹脂材料或いは光吸収性樹脂材料で構成され、係合体が光吸収性樹脂材料或いは光透過性樹脂材料で構成されている場合、上記の摩擦圧接（超音波溶着）に代えて、レーザー透過溶着法によって、ブラシ体と係合体とを接合することができる。この場合、光吸収性樹脂の部品と光透過性樹脂の部品とを所望の圧力で重ね合わせ、光透過性樹脂の外側から境界面へ向けてレーザービームを照射すると、光吸収性樹脂の部品の境界面付近で発熱し、光吸収性樹脂の境界部分と光透過性樹脂の境界部分とが溶融し、それらを固化することで、ブラシ体と係合体とを接合することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１ ブラシ
１０ ブラシ体
１１ 毛材
１２ 融着部
１３ 固着面
２０ 係合体
２１ 支持部
２２ リブ
２２Ａ 基部
２２Ｂ テーパ部
２３ ナット
１００ ブラシヘッド
１１０ ヘッド本体
１２０ ガイド
１３０ 軸受部
２００ 超音波接合装置
２１０ ホーン
２１１ 振動体
２１２ ピエゾ素子
２２０ ベース
２３０ ガイド
２４０ コレットチャック
２４１ スリーブ部
２４２ チャック部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラシ装置に着脱自在に取付けられるブラシ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車部品のバリを除去するため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する。製品の品質を維持するために、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】
ブラシ装置全体の交換は費用が嵩むため、従来より、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１０は従来のブラシ５０の概略図である。ブラシ５０は、複数の毛材５１と、これらの毛材５１を支持するキャップ５２と、を備えている。
【０００４】
毛材５１は研磨材を樹脂に含めて構成された線状の部材であり、同じ長さの毛材５１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５１の基端部はキャップ５２内に入れられている。キャップ５２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５１の基端部が入れられている。ブラシ５０の製造時に、キャップ５２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５１をキャップ５２に収容する。凹部内に複数の毛材５１が入り込むことで、接着剤が複数の毛材５１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５２と複数の毛材５１、さらに毛材５１同士が接着される。このようにして、ブラシ５０を製造している。
【０００５】
製造されたブラシ５０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穴にブラシ５０の基端側、つまりキャップ５２側を挿入し、取付穴内に進退自在に取付けられたネジを当該取付穴内に入ったキャップ５２に押し付けることで、ブラシ５０はブラシヘッドに固定される。
【０００６】
特許文献１には、磨耗した毛束を新たな毛束に交換することができる回転ブラシが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２８７１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１０に示す従来のブラシ５０の製造方法は、複数の毛材５１をキャップ５２に入れる場合に毛材５１同士の基端と先端とを揃え、さらに断面円形のキャップ５２に入るよう、図示しない針金等で毛材５１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５１をキャップ５２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５１のキャップ５２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、金属製のキャップ５２を廃止できるブラシ構造が求められている。
【０００９】
本発明は、短時間で製造し得るとともに、ブラシ装置への取り替えが容易で、且つ、毛材を支持するキャップ状の支持部材を廃止して毛材のほぼ全長に亙って使用可能なブラシ及びその製造方法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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、ブラシ装置の取付け部に着脱自在に取付けられるブラシの製造方法において、樹脂製の複数の毛材からなる毛束の基端部に上記毛材を溶かして一体に融着した融着部を形成することでブラシ体を製作するブラシ体製作工程と、上記ブラシ装置の取付け部に係合する樹脂製の係合体を製作する係合体製作工程と、上記ブラシ体の融着部と上記係合体とを融着させる接合工程と、を含むことを特徴としている。
上記接合工程では、好ましくは、上記ブラシ体の融着部を、径方向からクランプして該ブラシ体の軸線方向の移動を拘束し、上記ブラシ体の融着部と上記係合体とを重ね合わせた後、該ブラシ体の融着部及び／又は係合体を溶融して接合する。
本発明のブラシ製造方法において、上記ブラシ体製作工程で製作されるブラシ体の融着部、及び／又は上記係合体製作工程で製作される樹脂製の係合体には、好ましくは、対向する面に突起が形成されている。例えば、上記突起は、上記係合体の一端面に備えられブラシ体の融着部と接触する樹脂製のリブであり、該リブは、上記一端面に形成された基部と、該基部から一方へ向けて先細りに形成されたテーパ部と、を備えており、上記接合工程において、リブのテーパ部が溶融してブラシ体の融着部と係合体とを接合させる。
【００１１】
さらに、上記目的を達成するために、本発明は、ブラシ装置の取付け部に着脱自在に取付けられるブラシにおいて、樹脂製の複数の毛材からなる毛束の端部に該各毛材が融けて一体に融着した融着部を有するブラシ体と、上記ブラシ装置の取付け部に係合する樹脂製の係合体と、を備え、上記ブラシ体の融着部と上記係合体とが融着していることを特徴としている。
本発明のブラシにおいて、好ましくは、上記ブラシ体と上記係合体とを切断分離するためのカットオフ部が、上記ブラシ体の固着面を境に形成されている。
本発明のブラシにおいて、上記係合体は、好ましくは、一端面に上記ブラシ体の融着部と接触する樹脂製のリブを備え、上記リブは、上記一端面に形成された基部と、該基部から一方へ向けて先細りに形成されたテーパ部と、を備え、上記リブのテーパ部が溶融して上記ブラシ体の融着部と上記係合体とが接合される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、毛材の束を確実に係合体に接合させることができるので、従来の金属製のキャップ５２（図１０参照）を備えたブラシ５０に比べて、製造時間を短くすることができる。
さらに、従来のブラシ５０ではキャップ５２に収まる部分の毛材５１を使用できず無駄な部分が生じていたが、本発明によればキャップ５２を廃止し、毛材を基端付近まで無駄なく使用することができる。よって、ブラシの交換頻度を低減させ、長期に亘って使用することができる。また、ブラシ装置への着脱が簡単に行なえ、ブラシの交換が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係るブラシの使用例を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係るブラシの側面図である。
【図３】図２のブラシの分解図である。
【図４】本発明の実施形態に係るブラシ体の製造方法を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態に係る係合体の斜視図である。
【図６】図３のＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係るブラシ体と係合体とを接合するための超音波接合装置の一部を示す側面図である。
【図８】（Ａ）及び（Ｂ）は本実施形態に係るブラシ体と係合体とを接合する方法を説明するための図である。
【図９】（Ａ）及び（Ｂ）は本実施形態に係るブラシ体と係合体とを接合する方法を説明するための図である。
【図１０】従来のブラシを示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は本発明の実施形態に係るブラシ１の使用例を示す図である。本実施形態に係るブラシ１は、ブラシ装置のブラシヘッド１００に着脱自在に取付けられて使用に供される。
【００１５】
ブラシヘッド１００は、図１に示すように、ヘッド本体１１０と、ヘッド本体１１０の下面から距離を置いた下方位置に設けられブラシ１を支持するガイド１２０と、ヘッド本体１１０の上面中央に設けられた軸受部１３０と、から構成されている。ヘッド本体１１０の下面には、図示を省略する複数の取付け穴が刻設されている。これらの取付け穴のそれぞれにブラシ１が取付けられる。ヘッド本体１１０の底面から下方へ延出したブラシ１は、ガイド１２０に形成された貫通穴１２１を通っている。
【００１６】
図１に示すように、複数のブラシ１を取付けたブラシヘッド１００を、図示を省略する回転機構によって回転させることで当該ブラシヘッド１００が回転する。各ブラシ１がワークＷに当たり、例えばワークＷを研磨する。
【００１７】
本実施形態に係るブラシ１は、ワークＷの研磨を繰り返すうち、ブラシ１を構成する毛材が徐々に磨耗していく。そのため、例えば一定期間使用後にブラシヘッド１００に取付けたブラシ１は新たなブラシ１に取り換えられる。新たなブラシに交換する際、従来のブラシ５０のように金属製のキャップ５２を用いるとブラシを最初から新たに製造しなければならなくなり、製造時間が長くなってしまうことに加え、製造コストも嵩んでしまう。
【００１８】
このため、本発明の実施形態に係るブラシ１は以下のように構成されている。図２は本発明の実施形態に係るブラシ１の側面図を示しており、図３は図２のブラシ１の分解図である。本実施形態に係るブラシ１は、ブラシ体１０と係合体２０とで構成されている。
【００１９】
ブラシ体１０は、樹脂で線状に形成された複数の毛材１１を束ねて構成されている。各毛材１１は同じ寸法に設定されており、各毛材１１の基端部同士が連結されて構成されている。具体的には、ブラシ体１０は、複数の毛材１１からなる毛束の端部に各毛材１１が融けて一体に溶着した融着部１２を有する。この融着部１２は係合体２０と当接するための固着面１３（図３参照）を有する。
各毛材１１は、例えばポリブチレンテレフタレート、ナイロン、ポリエステルなどの樹脂で構成されている。上記融着部１２は、次のようにして形成される。すなわち、図４（Ａ）に示すように複数の毛材１１を束ねて、図４（Ｂ）に示すように毛材をプレート１５０に押し当てる。このとき、プレート１５０は毛材を構成する樹脂が溶融する温度に加熱されている。すると、各毛材１１の基端部分が融けて、それらを冷却して固化させることで融着部１２（図３）が形成される。これにより、毛材の基端部は互いに溶着されることで融着部１２を形成する。
【００２０】
図５は本発明の実施形態に係る係合体２０の斜視図である。係合体２０は、円盤状に樹脂で形成された支持部２１と、ブラシ体１０の固着面１３に対向する面に、この支持部２１の一端面を刻設して形成されたリブ２２と、支持部２１の底面側に埋め込まれた金属製のナット（図２の一点鎖線参照）２３と、から構成されている。
支持部２１の断面は、ブラシ体１０の融着部１２の固着面１３と同じ円形に形成されている。
【００２１】
図６は図３のＡ−Ａ線に沿った部分断面図である。リブ２２は、支持部２１の上面２１Ａ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２２は、支持部２１の上面２１Ａの中心Ｃ（図５参照）と同じ位置に中心を持つ仮想の円に沿ってリング状に形成されている。なお、リブ２２は、支持部２１の上面２１Ａで外周縁２１Ｂ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２２がブラシ体１０との接合箇所を構成し、この接合箇所に加わる力、つまりブラシヘッド１００に取付けられた状態でブラシヘッド１００の回転に伴って加わる力にブラシ体１０との接合が耐えられるようにするためである。
【００２２】
また、図６に示すように、リブ２２は、断面四角形状の基部２２Ａと、基部２２Ａ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部２２Ｂと、から構成されている。基部２２Ａと、テーパ部２２Ｂとは、樹脂製の支持部２１を刻設して一体に形成されている。
【００２３】
ナット２３は、ブラシ体１０と共に係合体２０をブラシヘッド１００に取付けるためのものであり、ブラシヘッド１００に設けられた図示を省略するボルトと係合する。
なお、ナット２３と支持部２１とは、例えば型内にナット２３を入れたモールド成形によって一体的に形成される。
【００２４】
図７は本実施形態に係るブラシ体１０と係合体２０とを接合するための超音波接合装置２００である。２１０は振動を係合体２０に伝達するホーンであり、具体的には超音波振動の振幅を、係合体２０に対して適正な幅に調整するものである。２２０はホーン２１０を支持するベース、２３０は係合体２０を位置決めするガイド、２４０はブラシ体１０を固定するコレットチャックである。
【００２５】
ホーン２１０は、振動体２１１と、振動体２１１に振動を与えるピエゾ素子２１２と、を備えている。本実施形態では振動体２１１は円柱状に形成され、振動体２１１の振動面２１１Ａが平坦に形成されている。係合体２０は振動体２１１の振動面２１１Ａに載置される。なお、上述の超音波振動をつくり出すもの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。
【００２６】
ガイド２３０は、振動体２１１の振動面２１１Ａに載置された係合体２０の位置決めを行う。ガイド２３０の上面２３１は平坦に形成されており、この上面２３１上に後述するコレットチャック２４０の下端が当接するように設けられている。
【００２７】
コレットチャック２４０は、外側に配置される筒状のスリーブ部２４１と、内側に配置される筒状のチャック部２４２と、から構成されている。スリーブ部２４１の内周面２４１Ａはチャック部２４２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面として形成されている。チャック部２４２は、スリーブ部２４１のテーパ面を摺動するように、外周部２４２Ａ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面として形成され、さらに内周部２４２Ｂの下端部には、ブラシ体１０の融着部１２の側面を把持するように突起部２４２Ｃが設けられている。なお、チャック部２４２とスリーブ部２４１との相対的な位置関係は、例えばチャック部２４２がスリーブ部２４１の内側への侵入量が大きくなるに従って突起部２４２Ｃ同士の間隔が狭くなるように構成されている。
【００２８】
このように構成された超音波接合装置２００を利用してブラシ体１０と係合体２０とを接合する方法について説明する。なお、説明図の図８、図９では係合体２０のリブ２２に構成された基部２２Ａの表記は省略している。
先ず図８（Ａ）に示すように、コレットチャック２４０を拡開した状態で振動体２１１の振動面２１１Ａに係合体２０を載置する。このとき、係合体２０のリブ２２を有する上面２１Ａをコレットチャック２４０側に向けて配置する。
【００２９】
次に、図８（Ｂ）に示すように、ブラシ体１０を係合体２０上に載置する。この際、ブラシ体１０の融着部１２の固着面１３を係合体２０に向けて配置する。リブ２２のテーパ部２２Ｂがブラシ体１０の融着部１２と接触する。
【００３０】
次に、図９（Ａ）に示すように、スリーブ部２４１を下げて、チャック部２４２をスリーブ部２４１内に押し込む。これにより、チャック部２４２が縮径して突起部２４２Ｃによってブラシ体１０の融着部１２の側面が挟持される。このようにして、ブラシ体１０がコレットチャック２４０によって固定される。このようにブラシ体１０は、振動体２１１の振動面２１１Ａに置かれた係合体２０に当接した状態で固定されて、一定の位置に保持される。
【００３１】
図９（Ｂ）に示すように、圧電素子(ピエゾ素子)２１２に高周波を付与して係合体２０に超音波振動が与えられる。この振動を与えつつ、ベース２２０を上方へホーン２１０と共に移動させて、所望の押し付け荷重で係合体２０をブラシ体１０に押し付ける。押し付け荷重はホーン２１０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２０のリブ２２の内、テーパ部２２Ｂが融けてこれが広がり、この溶融部分がブラシ体１０の固着面１３に接合する。ブラシ体１０を構成する樹脂と係合体２０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２０とブラシ体１０とが強固に接合する。リブ２２の基部２２Ａ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２０をブラシ体１０に押し付けているので、図２に示すように、基部２２Ａはブラシ１のブラシ体１０と係合体２０との間に残る。この基部２２Ａはブラシ体１０と係合体２０とを分離するためのカットオフ部として、係合体２０の再利用時に機能する。上記した実施形態では、支持部２１の一端面を刻設することでリブ２２を形成した例を示したが、支持部２１の一端面には突起があればよく、その突起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２１の一端面に対向するブラシ体１０の固着面１３（図３参照）に、例えば、リブやローレット目を設けてもよい。
【００３２】
振動開始後、所定時間経過したら振動と押し付け動作とを停止する。ベース２２０を下げ、さらにコレットチャック２４０の内部を拡開して、ブラシ１を取り出す。このようにして、ブラシ１を製造することができる。
【００３３】
製造されたブラシ１は、図１に示すようにブラシヘッド１００に取付けられて使用に供される。そして、繰り返しの使用により一定期間過ぎると、ブラシの毛材が磨耗するためブラシヘッド１００から取り外される。本実施形態のブラシ１は、ブラシヘッド１００から取り外された後、そのまま廃棄されるのではなく、係合体２０を再利用することができる。このため、ブラシ１のブラシ体１０と係合体２０との境界のカットオフ部、つまりリブ２２の基部２２Ａを切断することで、ブラシ体１０と係合体２０とを分離することができる。分離した係合体２０は、再使用できるように、係合体２０の上面側を加工して、リブ２２を再度形成する。
【００３４】
本実施形態に係るブラシ１は、摩擦圧接、例えば超音波溶着によって毛材１１の束を係合体２０に接合させることができるので、従来の金属製のキャップ５２（図１０参照）を備えたブラシ５０に比べて、製造時間を短縮することができる。また、ブラシの使用後、係合体２０を再利用するとき、ブラシ体１０の固着面１３全体に係合体２０が密着しているのではなく、リブ２２の周辺だけがブラシ体１０に接合し、その他の領域ではブラシ体１０と係合体２０とは接合していない。このため、カットオフ部だけに切れ込みを入れるだけで、ブラシ体１０と係合体２０とを容易に分離することができる。また、カットオフ部を成すリブ２２の基部２２Ａが、支持部２１の外周と融着部１２の外周より若干内側に入り込んでいるため、カットオフすべき位置の目印として機能する。
さらに、従来のブラシ５０ではキャップ５２に収容した基端部分の毛材５１を使用することができなかったが、本実施形態ではキャップ５２を廃止し、毛材１１を根元付近まで無駄なく使用することができるので、交換頻度を低減化でき、従来のブラシ５０より長期に亘って使用することができる。本発明では、キャップ５２を廃止したことに伴い、図示しない針金等で毛材５１を束ねてキャップに収容する作業を省略することができることに加えて、使用限度となったブラシ５０の廃棄物の発生が削減される。
【００３５】
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。
例えば、ブラシの用途はワークの研磨用に限定されるものではなく、洗浄、清掃、表面処理等に用いるものでもよい。また、ワークは金属製に限らず、非鉄金属板、樹脂板、あるいはフィルム状樹脂組成物等でもよい。
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、例えば研磨材を省略して構成されてもよい。
ブラシ体１０の固着面にリブ２２を形成してもよい。このリブ２２やローレット目などの溶融部分をブラシ体１０に形成する場合は、ブラシ体１０と係合体２０との摩擦圧接時に、ブラシ体１０を係合体２０に押し当てるようにして一体化させて構成してもよい。
ブラシ体と係合体を構成する樹脂材料は、ＰＢＴ以外のものを使用してもよい。
また、ブラシ体が光透過性樹脂材料或いは光吸収性樹脂材料で構成され、係合体が光吸収性樹脂材料或いは光透過性樹脂材料で構成されている場合、上記の摩擦圧接（超音波溶着）に代えて、レーザー透過溶着法によって、ブラシ体と係合体とを接合することができる。この場合、光吸収性樹脂の部品と光透過性樹脂の部品とを所望の圧力で重ね合わせ、光透過性樹脂の外側から境界面へ向けてレーザービームを照射すると、光吸収性樹脂の部品の境界面付近で発熱し、光吸収性樹脂の境界部分と光透過性樹脂の境界部分とが溶融し、それらを固化することで、ブラシ体と係合体とを接合することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１ ブラシ
１０ ブラシ体
１１ 毛材
１２ 融着部
１３ 固着面
２０ 係合体
２１ 支持部
２２ リブ
２２Ａ 基部
２２Ｂ テーパ部
２３ ナット
１００ ブラシヘッド
１１０ ヘッド本体
１２０ ガイド
１３０ 軸受部
２００ 超音波接合装置
２１０ ホーン
２１１ 振動体
２１２ ピエゾ素子
２２０ ベース
２３０ ガイド
２４０ コレットチャック
２４１ スリーブ部
２４２ チャック部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブラシ装置の取付け部に着脱自在に取付けられるブラシの製造方法において、
樹脂製の複数の毛材からなる毛束の基端部に上記毛材を溶かして一体に融着した融着部を形成したブラシ体を製作するブラシ体製作工程と、
上記ブラシ装置の取付け部に係合する樹脂製の係合体を製作する係合体製作工程と、
上記ブラシ体の融着部と上記係合体とを融着させる接合工程と、を含むことを特徴とするブラシ製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のブラシ製造方法において、
上記接合工程において、
上記ブラシ体の融着部を、径方向からクランプして該ブラシ体の軸線方向の移動を拘束し、
上記ブラシ体の融着部と上記係合体とを重ね合わせた後、該ブラシ体の融着部及び／又は係合体が溶融して接合することを特徴とするブラシ製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のブラシ製造方法において、
上記ブラシ体製作工程で製作されるブラシ体の融着部及び／又は上記係合体の製作工程で製作される樹脂製の係合体には、対向する面に突起が形成されることを特徴とするブラシ製造方法。
【請求項４】
請求項３記載のブラシ製造方法において、
上記突起は、上記係合体の一端面に備えられ上記ブラシ体の融着部と接触する樹脂製のリブであり、
上記リブは、上記一端面に形成された基部と、該基部から一方へ向けて先細りに形成されたテーパ部と、を備えており、
上記接合工程において、上記リブのテーパ部が溶融して上記ブラシ体の融着部と上記係合体とを接合させることを特徴とするブラシ製造方法。
【請求項５】
ブラシ装置の取付け部に着脱自在に取付けられるブラシにおいて、
樹脂製の複数の毛材からなる毛束の端部に該各毛材が融けて一体に融着した融着部を有するブラシ体と、
上記ブラシ装置の取付け部に係合する樹脂製の係合体と、を備え、
上記ブラシ体の融着部と上記係合体とが融着していることを特徴とするブラシ。
【請求項６】
請求項５に記載のブラシにおいて、
上記ブラシ体と上記係合体とが切断分離するためのカットオフ部が、上記ブラシ体の固着面を境に形成されていることを特徴とするブラシ。
【請求項７】
請求項５又は６記載のブラシにおいて、
上記係合体は、一端面に上記ブラシ体の融着部と接触する樹脂製のリブを備え、
上記リブは、上記一端面に形成された基部と、該基部から一方へ向けて先細りに形成されたテーパ部と、を備え、
上記リブのテーパ部が溶融して上記ブラシ体の融着部と上記係合体とが接合されていることを特徴とするブラシ。
【請求項８】
請求項７記載のブラシにおいて、
上記係合体から摩耗したブラシ体を切断分離するためのカットオフ部を、上記基部に設けたことを特徴とするブラシ。
【請求項１】
ブラシ装置の取付け部に着脱自在に取付けられるブラシの製造方法において、
樹脂製の複数の毛材からなる毛束の基端部に上記毛材を溶かして一体に融着した融着部を形成したブラシ体を製作するブラシ体製作工程と、
上記ブラシ装置の取付け部に係合する樹脂製の係合体を製作する係合体製作工程と、
上記ブラシ体の融着部と上記係合体とを融着させる接合工程と、を含むことを特徴とするブラシ製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のブラシ製造方法において、
上記接合工程において、
上記ブラシ体の融着部を、径方向からクランプして該ブラシ体の軸線方向の移動を拘束し、
上記ブラシ体の融着部と上記係合体とを重ね合わせた後、該ブラシ体の融着部及び／又は係合体が溶融して接合することを特徴とするブラシ製造方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のブラシ製造方法において、
上記ブラシ体製作工程で製作されるブラシ体の融着部及び／又は上記係合体の製作工程で製作される樹脂製の係合体には、対向する面に突起が形成されることを特徴とするブラシ製造方法。
【請求項４】
請求項３記載のブラシ製造方法において、
上記突起は、上記係合体の一端面に備えられ上記ブラシ体の融着部と接触する樹脂製のリブであり、
上記リブは、上記一端面に形成された基部と、該基部から一方へ向けて先細りに形成されたテーパ部と、を備えており、
上記接合工程において、上記リブのテーパ部が溶融して上記ブラシ体の融着部と上記係合体とを接合させることを特徴とするブラシ製造方法。
【請求項５】
ブラシ装置の取付け部に着脱自在に取付けられるブラシにおいて、
樹脂製の複数の毛材からなる毛束の端部に該各毛材が融けて一体に融着した融着部を有するブラシ体と、
上記ブラシ装置の取付け部に係合する樹脂製の係合体と、を備え、
上記ブラシ体の融着部と上記係合体とが融着していることを特徴とするブラシ。
【請求項６】
請求項５に記載のブラシにおいて、
上記ブラシ体と上記係合体とが切断分離するためのカットオフ部が、上記ブラシ体の固着面を境に形成されていることを特徴とするブラシ。
【請求項７】
請求項５又は６記載のブラシにおいて、
上記係合体は、一端面に上記ブラシ体の融着部と接触する樹脂製のリブを備え、
上記リブは、上記一端面に形成された基部と、該基部から一方へ向けて先細りに形成されたテーパ部と、を備え、
上記リブのテーパ部が溶融して上記ブラシ体の融着部と上記係合体とが接合されていることを特徴とするブラシ。
【請求項８】
請求項７記載のブラシにおいて、
上記係合体から摩耗したブラシ体を切断分離するためのカットオフ部を、上記基部に設けたことを特徴とするブラシ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３１５３７（Ｐ２０１３−３１５３７Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６８８４５（Ｐ２０１１−１６８８４５）
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（３９００１５２６６）ステイト工業株式会社 (3)
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１日（２０１１．８．１）
【出願人】（３９００１５２６６）ステイト工業株式会社 (3)
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【Ｆターム（参考）】
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