JP2007290070A - 工作機械用ワイパー - Google Patents

Abstract

【課題】リップ部の移動面による磨耗及びリップ部の切粉衝突に起因する破損を防止することができる工作機械用ワイパーを提供する。
【解決手段】工作機械用ワイパー３０は、取付部３１と、ゴムから形成され取付部３１に対して屈曲して形成されるリップ部３２と、リップ部３２の背面に貼付される金属板３６を有する。リップ部３２は、摺動カバー２４の移動面２４Ｅに対して傾いている。金属板３６の先端部３６Ｔは移動面２４Ｅに接する。また金属板３６の前面はリップ部３２によって覆われている。
【選択図】図４

Description

本発明は、工作機械の加工の際に発生する切粉や切削液を掻き取るために用いられる工作機械用ワイパーに関する。

従来、工作機械においては旋盤の主軸軸線方向に摺動可能な摺動カバーが設けられ、この摺動カバーと工作機械の固定面とが交差する部分の隙間に切粉や切削液が機械内部に侵入するのを防止するために、工作機械用ワイパーが用いられることが知られている。

工作機械用ワイパーは、特許文献１の図５に記載されるように、工作機械本体に取り付けられる取付部と、この取付部に対して屈曲して設けられたリップ部とから成る断面略くの字状のゴム部材から形成されることが知られている。上記ワイパーによれば、リップ部の先端部によって移動面に落とされた切粉や切削液が掻き取られ、これにより摺動カバーと固定面の隙間に切粉等が侵入するのが防止される。

しかし、工作機械の摺動カバーは、切粉の衝突により使用に伴って凹凸が生じ、ヤスリ状になるので、リップ部がゴムから形成される場合、リップ部は摺動カバーによって早期に磨耗され、ワイパーの寿命を充分に確保することはできない。

また特許文献１の図２、３に記載されるように、上記ワイパーのリップ部の前面に金属薄板を貼り付け、金属薄板をリップ部の先端部から突出させたワイパーが知られている。この構成によれば、摺動カバーに接触する部分は金属から形成されているので、ワイパーが摺動カバーによって著しく磨耗されることはない。

しかし、このワイパーにおいては、金属薄板がリップ部の前面に露出して設けられているため、切粉衝突により、金属薄板が反り上げられたり、早期破損させられたりする場合がある。そこで、例えば金属薄板を強度の高い金属によって形成させることも考えられるが、金属薄板の強度を高くすると、金属薄板が充分に撓まなくなり摺動カバーに対するリップ部の追従性が低下すると共に、金属薄板によって工作機械の摺動カバーが傷つけられるという問題がある。
特開平８−０８５０３９号公報

そこで、本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、切粉衝突に起因する破損や、移動面による磨耗を防止することができる工作機械用ワイパーを提供することを目的とする。

本発明に係る工作機械用ワイパーは、工作機械の加工時に発生し、工作機械に対して相対的に移動する移動面に落とされ、または付着する加工屑を掻き取るための工作機械用ワイパーであって、ゴムから形成され、移動面に対して傾いて設けられたリップ部と、移動面に対向するリップ部の背面に、前面が貼付される金属板とを備え、金属板の先端部が移動面に接すると共に、金属板の前面がリップ部によって覆われていることを特徴とする。

リップ部は例えばその先端部に向かうに従って厚みが小さくすることにより、接触面に対するリップ部の追従性を向上させることができる。この場合、リップ部の前面側は、例えばリップ部の背面よりも大きく傾きかつリップ部の先端部を通る傾斜面によって切断された形状を呈する。

またリップ部の先端部は、例えば移動面に対して略垂直である垂直面によって切断された形状を呈し、そして金属板の先端部が、この垂直面と同一面によって切断された形状を呈しても良い。

リップ部は例えば、本体部と、本体部の先端部においてリップ部の背面側から突出し、本体部より薄肉の薄肉部とを備え、金属板は、本体部の背面及び薄肉部の背面に貼付されても良い。このような構成においても、移動面に対するリップ部の追従性を向上させることができる。

リップ部のゴムのＪＩＳ Ａ硬度は好ましくは、４０〜９５である。ゴムの硬さをこの範囲にすることにより、移動面に対するリップ部の追従性を向上させることができる。なお、本明細書において、ＪＩＳ Ａ硬度とはＪＩＳＫ６２５３によって測定された硬度をいう。

金属板の硬度は、移動面の硬度以下であることが好ましい。また、移動面は例えば金属から形成される。金属板の硬度を、移動面の硬度以下とすることにより、移動面が金属面によって傷つけられにくくなる。また、本発明においては、金属板に切粉等の加工屑が衝突することはないので、金属板の硬度を低くしたとしても、金属板が早期破損されるおそれはない。なお、本明細書における金属板及び移動面の硬度とは、ＪＩＳＺ２２４４によって測定されたビッカース硬さをいう。

本発明においては、リップ部の背面に金属板が貼付することにより、ワイパーの移動面に接触する部分を金属にすることができるので、移動面によるワイパーの磨耗を防止することができる。また、金属板の前面はリップ部によって覆われているので、リップ部の前面側からワイパーに衝突する切粉によって金属板が破損されることを防止することができる。

以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の工作機械用ワイパーが適用される旋盤（工作機械）２０の概略図である。

旋盤２０は、主軸２１を回転可能に軸支する主軸台１９と、Ｘ，Ｙ方向に摺動自在な刃物台２２とを有しており、主軸２１に保持された被工作物は刃物台２２の刃物で加工される。この刃物台２２は摺動ヘッド２３に取り付けられ、摺動ヘッド２３に沿って刃物台２２がＹ方向に摺動する。また摺動ヘッド２３は板金等の金属から成る摺動カバー２４で覆われ、摺動カバー２４内のスライド機構によって摺動ヘッド２３及び摺動カバー２４の全体がＸ方向に摺動する。主軸台１９の側端面には固定カバー２５が取り付けられており、固定カバー２５の端部には摺動カバー２４に対向する枠部２８が設けられ、枠部２８と摺動カバー２４の間には隙間Ａ（図４参照）が生じる。

被工作物が加工されるとき、加工屑２７（例えば、切粉や切削液）が摺動カバー２４上に落とされ、又は付着される。旋盤２０の枠部２８には、摺動カバー２４の変位に伴い加工屑２７が隙間Ａ（図４参照）内に侵入するのを防ぐため、工作機械用ワイパー３０が設けられる。

第１の実施形態に係る工作機械用ワイパー３０について図２〜４を用いて説明する。図２、３に示すように、ワイパー３０は板形状を呈し工作機械側に取り付けられるための取付部３１と、取付部３１に対して屈曲して形成され、板形状を呈するリップ部３２とを有し、断面略くの字形状に形成される。取付部３１はゴム体から形成されるとともに、その前面側（すなわち、リップ部が屈曲する側）には金属から成る補強板３４が埋設される。リップ部３２は取付部３１のゴム体と一体的にゴムから形成される。取付部３１とリップ部３２の接続部の前面側には、断面が略円弧状を呈し、長手方向Ｌに延びる溝３５が形成される。取付部３１にはワイパー３０の長手方向Ｌに複数のネジ穴３３が並べられて設けられる。

取付部３１は図３に示すように、その下側部が僅かに屈曲し、その屈曲させられた下側部が、その下側部よりさらに屈曲させられたリップ部３２に接続する。すなわち、取付部３１の背面は、垂直面３１Ａとその垂直面３１Ａから僅かに傾く傾斜面３１Ｂから形成され、その傾斜面３１Ｂには、傾斜面３１Ｂからさらに傾くリップ部３２の背面３２Ａが接続される。同様に、取付部３１の前面も垂直面３１Ｃとその垂直面３１Ｃから僅かに傾いた傾斜面３１Ｄが設けられ、この傾斜面３１Ｄは溝３５に接続され、溝３５は、傾斜面３１Ｄよりさらに傾くリップ部３２の前面３２Ｂに接続される。

リップ部３２の背面３２Ａ側には、取付部３１やリップ部３２よりもその厚みが小さい金属板３６が設けられる。金属板３６の前面は、リップ部３２の背面３２Ａに貼付されるとともに、リップ部３２によって完全に覆われている。

リップ部３２及び金属板３６の先端部３２Ｔ、３６Ｔは、取付部３０の垂直面３１Ａ、３１Ｃに平行な面Ｐによって切断された形状を呈する。すなわち、リップ部３２の先端部３２Ｔは、その厚さが下側の突端３２Ｓに近づくに従って小さくなる。

図４に示すように、旋盤２０（図１参照）の固定カバー２５に接続された枠部２８は摺動カバー２４の露出面（移動面）２４Ｅに対して垂直に設けられ、ワイパー３０の取付部３１は、ネジ穴３３に挿通するネジ４１により、枠部２８に固定される。ここで、取付部３１は垂直面３１Ａが枠部２８に沿うように取り付けられ、取付部３１の垂直面３１Ａ、３１Ｃは露出面２４Ｅに対して垂直に設けられ、これにより面Ｐも露出面２４Ｅに垂直になる。また、リップ部３２は露出面２４Ｅに対して傾くので、これによりリップ部３２の背面３２Ａは露出面２４Ｅに対向させられ、背面３２Ａに貼付される金属板３６は、リップ部３２の下側に配置される。したがって、ワイパー３０が旋盤２０に取り付けられる場合、リップ部３２の先端３２Ｔが露出面２４Ｅに接することはないが、金属板３６の先端部３６Ｔは図４に示すように露出面２４Ｅに接することとなる。

取付部３１のゴム体及びリップ部３２のゴム成分としては、例えばニトリルゴム、水素添加ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、スチレンブタジエンゴム、フッ素ゴム等が使用される。また、金属板３６はバネ材、金属鋼板、真鍮材等が使用される。金属板３６に真鍮材やバネ材を用いる場合、これらは比較的剛性が低いので、摺動カバー２４を傷つける恐れが少ない。また、同様の理由から、金属板３６の硬度は、摺動カバー２４（すなわち、露出面２４Ｅ）の硬度以下であることが好ましい。

取付部３１のゴム体及びリップ部３２のゴムのＪＩＳ Ａ硬度は、４０〜９５であることが好ましい。硬度が低すぎるとゴムが柔らかすぎるため、摺動カバー２４の上下変動に伴いリップ部３２が大きく変位し、リップ部３２が摺動カバー２４から離れる恐れがある。またゴムの硬度が高すぎると、リップ部３２が摺動カバー２４の上下変動に追従できなくなり、リップ部３２が摺動カバー２４から離れる恐れがある。

本実施形態においては、金属板３６の先端部が露出面２４Ｅに接触し、ゴムから形成されるリップ部３２が露出面２４Ｅに接触することがないので、露出面２４Ｅに凹凸が生じていても、露出面２４Ｅによってリップ部３２が磨耗されることは無い。また、金属板３６はゴムに比べ耐磨耗性に優れるため、露出面２４Ｅに接触する金属板３６は露出面２４Ｅによってほとんど磨耗されない。したがって、本実施形態においては、ワイパーの寿命を延ばすことができる。

また、本実施形態においては、切粉等の加工屑は前面側からワイパーに衝突するが、金属板３６の前面はリップ部３２のゴムにより完全に覆われているので、金属板３６に直接切粉等が衝突することはない。したがって金属板３６が切粉等の衝突により破損される恐れが無い。なお、リップ部３２はゴム弾性を有するため、金属板３６に比べて切粉等の衝突により破損変形されにくい。

さらに、本実施形態では、取付部３１とリップ部３２との接続部に溝３５が設けられているので、リップ部３２は取付部３１との接続部を支点に、比較的小さな力で上下に揺動することができる。したがって摺動カバー２４が上下にうねり変位する場合でも、リップ部３２は摺動カバー２４に応答性良く追従し、摺動カバー２４から離れてしまうことはない。また本実施形態では、リップ部３２の先端部は、露出面２４Ｅに垂直な面Ｐによって切断された形状を呈するので、リップ部３２は大きな抵抗力を発生させること無く、摺動カバー２４に追従することができる。またリップ部３２は、僅かに屈曲した取付部３１の下端部に接続しているため（すなわち、取付部３１に傾斜面３１Ｂ、３１Ｄが設けられるため）、変形しやすくなり、摺動カバー２４に対する追従性が良くなる。

図５は、第２の実施形態の工作機械用ワイパーを示す断面図である。第２の実施形態が、第１の実施形態と相違する点は、リップ部３２の形状のみであるので、以下その相違点を説明する。

第２の実施形態におけるリップ部３２は、取付部３１の下端部に接続される本体部３２Ｘと、本体部３２Ｘの先端部において背面側から突出し、本体部３２Ｘより薄く形成され、厚みが均一な薄肉部３２Ｙとを備える。本体部３２Ｘと薄肉部３２Ｙは、露出面２４Ｅに対して同様に傾いており、本体部３２Ｘと薄肉部３２Ｙの背面は同一の傾きを有する同一背面３２Ａとして形成される。なお、本体部３２Ｘの先端部は、第１の実施形態のリップ部３２の先端部３２Ｔと同様に、露出面２４Ｅに垂直な面Ｐによって切断された形状を呈する。

金属板３６はその前面３６Ａがリップ部３２の背面３２Ａに貼付され、金属板３６の前面３６Ａはリップ部３２によって完全に覆われている。このような構成により、金属板３６はリップ部３２の下側に配置されるので、金属板３６の先端部３６Ｔは露出面２４Ｅに接することとなる。

第２の実施形態においても、金属板３６の先端部が露出面２４Ｅに接触し、ゴムから形成されるリップ部３２が露出面２４Ｅに接触しないので、ワイパー３０は摺動カバー２４によってほとんど磨耗されることは無く、その寿命を延ばすことができる。また、金属板３６の前面はリップ部３２のゴムにより完全に覆われているので、金属板３６が切粉等の衝突により破損される恐れが無い。なお、薄肉部３２Ｙはその厚みが金属板３６と同様に薄いが、ゴムから形成され高い弾性を有するため、切粉等の衝突により大きく破損変形されることはない。

また、第２の実施形態においては、リップ部３２の先端部が、本体部３２Ｘに比べて薄肉に形成されているので、リップ部３２の先端部は小さな応力で変形することができ、これにより第１の実施形態に比べ摺動カバー２４に対する追従性が良くなる。

図６は、第３の実施形態の工作機械用ワイパーを示す断面図である。第３の実施形態が第１の実施形態と相違する点は、リップ部３２の形状のみであるので、以下その相違点について説明する。

第３の実施形態におけるリップ部３２の背面３２Ａは第１の実施形態と同様に同一の傾きを有する背面３２Ａから成るが、前面３２Ｂは露出面２４Ｅに対して背面３２Ａよりも大きく傾きかつリップ部３２の先端部３２Ｔを通る傾斜面によって切断された形状を呈する。すなわち、前面３２Ｂは背面３２Ａと平行で、溝３５から下斜め前方に延びる平行面３５Ｅと、平行面３２Ｅに対してさらに傾き先端部３２Ｔに接続する傾斜面３２Ｆから成り、これによりリップ部３２は先端部３２Ｔに向かうに従って厚みが小さくなる。なお、リップ部３２の先端部３２Ｔは、第１の実施形態と同様に、露出面２４Ｅに垂直な面Ｐによって切断された形状を呈する。

以上のように第３の実施形態においては、リップ部３２は先端部に向かうに従って厚さが小さくなるので、摺動カバー２４に対する追従性が向上される。

図７は、第４の実施形態の工作機械用ワイパーの先端部を示す断面図である。第４の実施形態が第１の実施形態と相違する点は、金属板３６の先端部３６Ｔの形状のみであるので、以下その相違点について説明する。

本実施形態の金属板３６は、その前面がリップ部３２の背面３２Ａに貼付されるとともに、その先端部３６Ｔは露出面２４Ｅに対してリップ部３２の傾く方向と反対に傾く傾斜面Ｐ’によって切断された形状を呈する。このような構成においても第１の実施形態と同様に、金属板３６の先端部３６Ｔが露出面２４Ｅに接触し、ゴムから形成されるリップ部３２が露出面２４Ｅに接触しないので、ワイパー３０は摺動カバー２４によってほとんど磨耗されることは無く、その寿命を延ばすことができる。

以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は以下説明する実施例によって限定されるわけではない。
［ゴム硬度差による性能比較］
本発明に係る工作機械用ワイパーのゴム硬度差による性能を比較するために、以下に示す実験例１〜７を実施した。

実験例１〜７は、図５に示す第２の実施形態のワイパーを用いて行なった。実験例１〜７のワイパーは、全体の高さが３０ｍｍ、取付部の上端部から下端部（すなわち、取付部の上端部から金属板の上端部）までの長さが２２．５ｍｍｍであるとともに、リップ部の本体部の背面の長さが１１．５ｍｍ、薄肉部の背面の長さが３ｍｍであり、すなわち金属板の上端から下端までの長さは１４．５ｍｍであった。そして金属板としてはバネ材を用いた。また、リップ部及び取付部のゴム体にはニトリルゴムを用い、そのＪＩＳ Ａ硬度は実験例１〜７において、それぞれ３０、４０、６０、７０、８０、９５、９７であった。なお、実験例１〜７においては、リップ部及び取付部のゴム体の硬度以外は、同様の構成を有するワイパーを用いて行なった。

実験例１〜７のワイパーを常に鉄、銅、アルミニウムから成る切粉が衝突する状態にするとともに、摺動カバーを時速３０ｋｍで往復摺動させ、１００ｋｍ摺動させた後におけるワイパーの掻き取り状況を確認することにより、実験例１〜７のワイパーの性能評価を実施した。

なお、表１において“×”は摺動カバーとワイパーの間から切粉漏れが生じたことを、“△”は切粉漏れが若干生じたことを、“○”は切粉漏れがほとんど生じなかったことを、“◎”は切粉漏れが全く生じなかったことを示す。

表１に示すように、ゴム硬度が４０〜９５である場合ワイパーの掻き取り性能は良好であり、さらに硬度が６０〜８０である場合ワイパーの掻き取り性能はさらに良好であった。すなわち本発明においては、ゴム硬度を適正に設定することにより、ワイパーの掻き取り性能を改善できることが理解できる。

［走行試験評価］
上記実験例４のワイパー（ゴム硬度：７０）と、従来例１のワイパーを用いて、走行試験評価を実施した。従来例１のワイパーは図８に示す。図８に示すように、従来例１のワイパー３０’は、実験例４のワイパーと同様に、取付部３１’とリップ部３２’を有し、取付部３１’の前面には補強板３４’が埋設されていた。取付部３１’の前面及び背面はそれぞれ同一の垂直面から成ると共に、リップ部３２’の背面は露出面２４Ｅ’に対してリップ部３２’の前面よりも緩やかに傾斜されており、リップ部３２’の厚みは先端部に近づくに従って小さくなっていた。そして、金属板３６’はリップ部３２’の前面に貼付されるとともにリップ部３２’の先端部から突出しており、金属板３６’の前面は露出されていた。なお、従来例１のワイパーは、全体の高さが３２ｍｍであるとともに、金属及びゴムの材質は実験例４と同一であった。

実験例４、従来例１のワイパーを常に鉄、銅、アルミニウムから成る切粉が衝突する状態にするとともに、摺動カバーを時速３０ｋｍで各々５００ｋｍ往復摺動させ、１００ｋｍ毎にワイパーの掻き取り状況を確認すると共に、リップ部の状態を確認することにより、各ワイパーを評価した。

表２に示すように、実験例４のワイパーは、１００〜５００ｋｍ摺動させたときのいずれにおいても、リップ部の状態には変化が生じず、また切粉漏れも生じなかった。一方、従来例１のワイパーは１００ｋｍ摺動させたときにおいては、リップ部の状態には変化が生じず切粉漏れも生じなかったが、２００ｋｍ摺動させたときにおいては金属板が若干反り上がっていた。そして、３００、４００ｋｍ摺動させたときにおいては、金属板はさらに反り上がるとともに、５００ｋｍ摺動させたときには金属板は破損した。すなわち、従来例１のワイパーは切粉衝突により金属板が早期に破損されるが、本実施例のワイパーに同様の切粉を衝突させても、ワイパーは破損すること無く、従来のワイパーに比べ寿命が向上することが理解できる。

本発明のワイパーが適用される工作機械の一例を示す概略斜視図である。 第１の実施形態のワイパーの斜視図である。 第１の実施形態のワイパーの断面図である。 第１の実施形態のワイパーが工作機械に取り付けられたときの断面図である。 第２の実施形態のワイパーの断面図である。 第３の実施形態のワイパーの断面図である。 第４の実施形態のワイパーの先端部における断面図である。 従来例のワイパーの断面図である。

符号の説明

２０ 旋盤（工作機械）
２４ 摺動カバー
２４Ｅ 露出面（移動面）
３０ ワイパー
３１ 取付部
３２ リップ部
３２Ａ 背面
３２Ｂ 前面
３６ 金属板

Claims (8)

1. 工作機械の加工時に発生し、前記工作機械に対して相対的に移動する移動面に落とされ、又は付着する加工屑を掻き取るための工作機械用ワイパーであって、
   ゴムから形成され、前記移動面に対して傾いて設けられたリップ部と、
   前記移動面に対向する前記リップ部の背面に、前面が貼付される金属板とを備え、
   前記金属板の先端部が前記移動面に接すると共に、前記金属板の前面が前記リップ部によって覆われていることを特徴とする工作機械用ワイパー。
2. 前記リップ部の先端部は、前記移動面に対して略垂直である垂直面によって切断された形状を呈することを特徴とする請求項１に記載の工作機械用ワイパー。
3. 前記金属板の先端部は、前記垂直面によって切断された形状を呈することを特徴とする請求項２に記載の工作機械用ワイパー。
4. 前記リップ部はその先端部に向かうに従って厚みが小さくなることを特徴とする請求項１に記載の工作機械用ワイパー。
5. 前記リップ部の前面側は、前記リップ部の背面よりも大きく傾きかつ前記リップ部の先端部を通る傾斜面によって切断された形状を呈することを特徴とする請求項４に記載の工作機械用ワイパー。
6. 前記リップ部は、本体部と、前記本体部の先端部においてリップ部の背面側から突出し、前記本体部より薄肉の薄肉部とを備え、前記金属板は、前記本体部の背面及び前記薄肉部の背面に貼付されることを特徴とする請求項１に記載の工作機械用ワイパー。
7. 前記リップ部のゴムのＪＩＳ Ａ硬度は、４０〜９５であることを特徴とする請求項１に記載の工作機械用ワイパー。
8. 前記金属板の硬度は、前記移動面の硬度以下であることを特徴とする請求項１に記載の工作機械用ワイパー。