CN107208697A - 滑动部件、滑动机构及滑动部件的制造方法 - Google Patents

滑动部件、滑动机构及滑动部件的制造方法 Download PDF

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CN107208697A CN201680006951.7A CN201680006951A CN107208697A CN 107208697 A CN107208697 A CN 107208697A CN 201680006951 A CN201680006951 A CN 201680006951A CN 107208697 A CN107208697 A CN 107208697A
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Abstract

本发明提供一种能够抑制滑动面的咬粘，并且抑制加工时间变长的滑动部件。滑动部件包括相对于对置的面而滑动的滑动面。该滑动面具有二维不规则分布的凹部，且由滑动面的粗糙度曲线所求出的偏度为负。

Description

滑动部件、滑动机构及滑动部件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种滑动部件、滑动机构及滑动部件的制造方法。
背景技术
在下述专利文献1中公开有一种可应用于挖土机的动臂、斗杆、铲斗等的关节部的滑动轴承。枢轴支承销以能够旋转的方式支承于滑动轴承。滑动轴承由多孔质的烧结金属形成。在该烧结金属中含浸有润滑剂。
在下述专利文献2中公开有一种在侧面设置环状的槽，且在槽中埋入树脂润滑剂的滑动销。通过在槽中埋入树脂润滑剂，而能够防止滑动面的咬粘。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013-113371号公报
专利文献2：国际公开第2010/061976号
发明内容
发明要解决的技术课题
在专利文献1中，未对枢轴支承销的结构进行有详细的说明。在专利文献2中所记载的滑动销需要在侧面形成环状的槽，因此滑动销的加工时间变长。本发明的目的为，提供一种能够抑制滑动面的咬粘，并且抑制加工时间变长的滑动部件。本发明的另一目的为，提供一种具有该滑动部件的滑动机构。本发明的又一目的为提供一种该滑动部件的制造方法。
用于解决技术课题的手段
根据本发明的第1观点，可提供一种滑动部件，其包括相对于对置的面而滑动的滑动面，其中，所述滑动面具有二维不规则分布的凹部，且由所述滑动面的粗糙度曲线所求出的偏度(Skewness)为负。
根据本发明的第2观点，可提供一种滑动机构，其具有：第1部件，具有第1滑动面；及第2部件，包括与所述第1滑动面对置的第2滑动面，且所述第2滑动面与所述第1滑动面进行滑动，所述第2滑动面具有二维不规则分布的凹部，且由所述第2滑动面的粗糙度曲线所求出的偏度为负。
根据本发明的第3观点，可提供一种滑动机构的制造方法，其具有：对线状的磨削痕残留在滑动面上的滑动部件的所述滑动面实施第1喷砂处理，由此形成二维不规则分布的凹凸的工序；及使形成有凹凸的所述滑动面的凸部变平，由此使由所述滑动面的粗糙度曲线所求出的偏度成为负的工序。
发明效果
由于由滑动部件的滑动面的粗糙度曲线所求出的偏度为负，成为凸部较平的表面，因此变得容易保持滑动面与对象面之间的油膜，且变得难以产生滑动面与对象面的直接接触。因此，能够降低摩擦系数。二维不规则分布的凹部作为油积存部而起作用，因此变得难以产生由断油而引起的咬粘。
与削掉残留有线状的磨削痕的侧面的凸部而设为镜面的加工时间相比，通过第1喷砂处理来削掉二维不规则分布的凹凸的凸部的加工时间更短。凹部残留在通过第1喷砂处理使所形成的凸部变平之后的侧面，因此不需要重新形成油积存用的凹部。因此，与在镜面加工之后形成油积存用的凹部的方法相比，能够缩短加工时间。
附图说明
图1A为包括基于实施例的滑动轴承用销及衬套的旋转机构的剖视图，图1B为图1A的单点划线1B-1B的剖视图。
图2为基于实施例的滑动轴承用的滑动轴承用销的制造方法的流程图。
图3为抛光时的滑动轴承用销的剖视图。
图4A为表示第1喷砂处理(步骤S2)之后的滑动面的粗糙度曲线的一例的图表，图4B为表示凸部变平处理(步骤S3)之后的滑动面的粗糙度曲线的一例的图表。
图5A为表示利用轴颈轴承型滑动试验装置而评价了滑动速度与摩擦系数的关系的结果的图表，图5B及图5C为对由表面粗糙度测定器分别测定步骤S1(图2)之后的滑动面及步骤S3(图2)之后的滑动面而得到的灰度图案进行描绘的图。
图6为基于另一实施例的滑动轴承用的滑动轴承用销的制造方法的流程图。
图7为表示利用轴颈轴承型滑动试验装置而评价了滑动速度与摩擦系数的关系的结果的图表。
图8为可应用基于上述实施例的滑动轴承用销的挖土机的示意侧视图。
图9为基于另一实施例的成型机的合模装置的示意图。
图10为基于又一实施例的注射成型机的示意剖视图。
图11为基于又一实施例的锻压机的示意图。
具体实施方式
图1A中，示出包括基于实施例的滑动轴承用销(滑动部件)及衬套的旋转机构的剖视图。图1B中，示出图1A的单点划线1B-1B的剖视图。图1B的单点划线1A-1A的剖视图相当于图1A。图1A中示出的剖视图包括旋转中心，图1B中示出的剖视图与旋转中心垂直。
滑动轴承用销12插入于衬套11，且以能够旋转的方式支承于衬套11。滑动轴承用销12包括相对于衬套11的内表面而滑动的滑动面(侧面)。衬套11固定于第1部件10。图1A中，示出2个同一形状的衬套11安装于第1部件10的例子，但是衬套11的个数可以为1个，也可以为3个以上。滑动轴承用销12在其两端上支承于第2部件13。并且，滑动轴承用销12在其中一个端部14上以不能够旋转的方式固定于第2部件13。
第1部件10相对于第2部件13，以滑动轴承用销12的中心轴作为旋转轴而旋转。由第1部件10、第2部件13、衬套11及滑动轴承用销12构成旋转机构。
图2中，示出基于实施例的滑动轴承用销12的滑动面的加工方法的流程图。在步骤S1中，准备线状的磨削痕残留在滑动面的圆柱状的滑动轴承用销12。在步骤S2中，对滑动轴承用销12的滑动面进行第1喷砂处理，由此在滑动面形成二维不规则分布的凹凸。第1喷砂处理中所使用的粒子是粒径为0.1mm以上且1mm以下的多边形或者球形的硬质粒子。第1喷砂处理在覆盖率100％以上的条件下进行。
在步骤S3中，使步骤S2中所形成的凸部变平。作为使凸部变平的方法，可举出抛光、磨光等。
图3中，示出抛光时的滑动轴承用销12的剖视图。抛光布17中包含有抛光粒子。在滑动轴承用销12的侧面中，在周向上50％以上的区域，缠绕抛光布17而使其接触，并向抛光布17施加箭头方向的张力，由此将抛光布17按压在滑动轴承用销12。该状态下，通过使滑动轴承用销12旋转来进行滑动面的抛光。
与擦光相比，由于滑动轴承用销12的滑动面与抛光布17的接触面积较大，因此能够有效且均匀地进行抛光。另外，可以利用一般的擦光而抛光滑动轴承用销12的滑动面，也可以利用其他的抛光方法来抛光滑动面。
图4A中，示出第1喷砂处理(步骤S2)之后的滑动面的粗糙度曲线的一例。将高度的平均线设为中心时的高度的概率密度大致对称。换言之，由粗糙度曲线所求出的偏度Rsk大致为0。
图4B中，示出凸部变平处理(步骤S3)之后的滑动面的粗糙度曲线的一例。凸部变平且被平坦化，但是凹部大致留有第1喷砂处理之后的形状。换言之，由粗糙度曲线所求出的偏度Rsk为负。为了得到凸部被整平且平坦化的充分的效果，优选将偏度Rsk设为-1以下。通过步骤S2及步骤S3，能够得到偏度Rsk为-1.5以下的滑动面，还能够将滑动面的偏度Rsk缩小到-3左右。
图5A中，示出利用轴颈轴承型滑动试验装置而评价了滑动速度与摩擦系数的关系的结果。横轴以单位“cm/s”来表示滑动速度，纵轴表示摩擦系数。面压设为约100MPa。图5A的四角记号表示残留有线状的磨削痕的滑动面的摩擦系数，圆记号表示进行了第1喷砂处理(步骤S2)及凸部变平处理(步骤S3)的滑动面的摩擦系数。
图5B及图5C中，示出对由表面粗糙度测定器分别测定步骤S1之后的滑动面及步骤S3之后的滑动面而得到的灰度图案进行描绘的图。如图5B所示，可知进行第1喷砂处理(步骤S2)之前，残留有线状的磨削痕。由残留有线状的磨削痕的滑动面的粗糙度曲线所表示的算数平均粗糙度Ra约为0.1μm。执行步骤S2及S3之后，如图5所示，凹部二维不规则分布。
如图5A所示，在未进行第1喷砂处理的滑动面上，以约为0.7cm/s的滑动速度为边界，高速区域中摩擦系数相对较小，且低速区域中摩擦系数相对较大。即，在滑动速度为0.7cm/s的附近，存在流体润滑区域与边界润滑区域之间的混合润滑区域。
可知进行第1喷砂处理及凸部变平处理，由此尤其在滑动速度为0.7cm/s以下的范围，摩擦系数大幅地下降。摩擦系数的下降，是由于使凸部变平，由此通过在滑动面之间夹杂的油膜而变得难以产生滑动面彼此的直接接触。换言之，可认为流体润滑区域与边界润滑区域之间的混合润滑区域向低速侧(图表的左侧)位移。由于流体润滑区域扩展，因此不仅摩擦特性，磨损特性也会提高。
在滑动面上，二维不规则分布的凹部形成油积存部。由此，能够抑制由断油而引起的咬粘。
为了得到使混合润滑区域向低速侧位移的效果以及形成油积存部的效果，优选将由步骤S3之后的滑动面的粗糙度曲线所求出的凸部高度Rpk设为0.03μm以下，且将凹部深度Rvk设为0.1μm以上。
即使在对残留有线状的磨削痕的滑动面进行镜面加工之后，形成油积存用的凹部，也能够得到具有与基于上述实施例的滑动面的结构相近的滑动面。但是，在对残留线状的磨削痕的滑动面进行抛光且进行镜面加工时，需要削掉线状延伸的凸部。与此相对，步骤S3中，只要削掉二维不规则分布的凸部即可。因此，与对残留线状的磨削痕的滑动面进行镜面加工的方法相比，能够缩短抛光时间。而且，由于第1喷砂处理(步骤S2)中形成有二维不规则分布的凹部，因此在步骤S3之后，无需重新形成成为油积存部的凹部。
而且，基于上述实施例的方法中，在第1喷砂处理(步骤S2)中，能够向滑动轴承用销12施加残余压应力。因此，能够提高滑动轴承用销12的疲劳强度。为了将残余压应力施加至充分的深度，且除掉抛光痕，优选将第1喷砂处理(步骤S2)中使用的粒子的粒径设为0.2mm以上。
图6中，示出基于另一实施例的滑动轴承用销的滑动面的加工方法的流程图。从步骤S1至步骤S3为止的处理与图2所示的流程图的步骤S1至步骤S3为止的处理相同。
步骤S3之后，在步骤S4中，利用小于第1喷砂处理(步骤S2)中所使用的粒子的粒子，进行第2喷砂处理。在步骤S3中被整平的凸部的上表面，通过第2喷砂处理而形成更加微细的凹凸。优选由步骤S3之后的滑动面的粗糙度曲线所求出的凸部高度Rpk设为0.03μm以下。优选通过进行之后的第2喷砂处理(步骤S4)，而将由滑动面的粗糙度曲线所求出的凸部高度Rpk设为大于第2喷砂处理之前的凸部高度Rpk，且为0.08μm以下。
参考图7，对进行第2喷砂处理(步骤S4)的优异效果进行说明。图7示出利用轴颈轴承型滑动试验装置而评价了滑动速度与摩擦系数的关系的结果。横轴以“cm/s”来表示滑动速度，纵轴表示摩擦系数。面压设为约100MPa。与图5A的图表同样地，四角记号表示残留有线状的磨削痕的滑动面的摩擦系数，圆记号表示进行了第1喷砂处理及凸部变平处理的滑动面的摩擦系数。三角记号表示相对于算数平均粗糙度Ra为0.01μm的镜面，在覆盖率100％以上的条件下进行第2喷砂处理的滑动面的摩擦系数。
尤其，可知在滑动速度为0.2cm/s～0.3cm/s的范围，进行了第2喷砂处理的滑动面的摩擦系数变低。可认为这是对象面的凸部因第2喷砂处理中所形成的滑动面的微小的凸部而磨损，或者变形，由此提高了整合性。图7中示出的三角记号表示相对于镜面而进行第2喷砂处理的滑动面的摩擦系数，但是即使相对于步骤S3中变平的凸部的上表面而进行第2喷砂处理，也能够得到提高整合性的效果。
图8中，示出可应用基于上述实施例的滑动轴承用销的挖土机的示意侧视图。上部回转体21以能够回转的方式搭载于下部行走体20。在上部回转体21连结有动臂22、斗杆23及铲斗24。液压缸25、26、27分别驱动动臂22、斗杆23及铲斗24。液压缸27与铲斗24经由连杆机构28连接。在动臂22与上部回转体21的关节部31、动臂22与斗杆23的关节部32、斗杆23与铲斗24的关节部33、各液压缸25、26、27与各工作要件的关节部34、以及连杆机构28的关节部中，能够使用基于上述实施例的滑动轴承用销12。
一般来说，能够在挖土机的关节部中使用的滑动轴承具有面压较高为70MPa左右且滑动速度为低速的特征。采用基于上述实施例的滑动轴承用销12，由此表示衬套11(图1A)的内表面与滑动轴承用销12(图1A)的滑动面(侧面)之间的润滑状态的斯特里贝克曲线向低速侧位移。将基于上述实施例的滑动轴承用销12应用于滑动速度为低速的挖土机的关节部中，由此可得到摩擦系数降低的显著的效果。
接着，对可应用基于上述实施例的滑动面的加工方法的其他的多个实施例进行说明。
图9中，示出基于另一实施例的成型机的合模装置的示意图。固定压板40及肘节座41彼此隔着距离而固定于框架。多个连接杆42架设于固定压板40与肘节座41之间。
可动压板43被连接杆42所引导，且以能够相对于固定压板40进退的方式被支承。固定压板40的模具安装面与可动压板43的模具安装面对置。在固定压板40的模具安装面上安装有定模45，并在可动压板43的模具安装面上安装有动模46。
在可动压板43与肘节座41之间配置有肘节机构50。肘节座41的背面(朝向与可动压板43相反的一侧的面)安装有驱动装置47。连接杆51从驱动装置47贯穿肘节座41朝向可动压板43延伸。驱动装置47使连接杆51沿轴向移动。
在连接杆51的前端安装有十字头52。一对小肘节杆53的各自的一端经由滑动轴承用销61而安装于十字头52。一对大肘节杆54的一端经由滑动轴承用销62而安装于肘节座41。小肘节杆53的另一端经由滑动轴承用销63而安装于大肘节杆54的中间位置。大肘节杆54的另一端经由滑动轴承用销64而安装于肘节臂55的一端。肘节臂55的另一端经由滑动轴承用销65而安装于可动压板43。
驱动装置47通过使连接杆51沿轴向移动，而能够使肘节机构50工作。在滑动轴承用销61、62、63、64、65的滑动面(侧面)的加工中，能够应用图2或图6中所示的滑动面的加工方法。
图1～图8中示出的实施例以及图9中示出的实施例中，滑动面为圆筒形状。图2及图6中示出的滑动面的加工方法也能够应用于平面状的滑动面中。以下说明的实施例的滑动机构具有平面状的滑动面。
图10中，示出基于又一实施例的注射成型机的示意图。在固定压板70与肘节座71之间配置有肘节机构72。肘节座71通过肘节机构72而相对于固定压板70上下地移动。从肘节座71朝向上方延伸的3根连接杆73贯穿固定压板70，而进一步向上方延伸。图10中，示出有2根连接杆73。可动压板75利用固定用螺母76而固定于连接杆73的上端。若使肘节机构72工作而使肘节座71向下方移动，则可动压板75会靠近固定压板70。
在固定压板70上固定有2片滑动板80a、80b。转台77经由旋转轴承78而以能够相对于1根连接杆73旋转的方式被支承，并且，利用滑动板80a、80b从下方支承。2片滑动板80a、80b相对于转台77的旋转中心配置于点对称的位置。旋转驱动机构79使转台77旋转。
在转台77上支承有2个下侧模具82a、82b。一个下侧模具82a位于一个滑动板80a的正上方时，另一个下侧模具82b位于另一个滑动板80b的正上方。图10表示下侧模具82a位于滑动板80a的正上方的状态。
在可动压板75的朝向下方的面上安装有上侧模具83。上侧模具83配置于一个滑动板80a的正上方。使转台77旋转，由此能够将下侧模具82a及82b中的一个模具配置在上侧模具83下而制作成型品，并能够从另一个模具中取出所制作的成型品。
进行注射成型时，固定压板70与可动压板75的间隔变窄，朝向下方的荷载施加于转台77的一部分，具体而言为施加于滑动板80a的正上方的位置。滑动板80a支承施加于转台77的荷载。
滑动板80a、80b的上表面与转台77的下表面构成一对滑动面。若转台77旋转，则转台77的下表面(滑动面)与滑动板80a、80b的上表面(滑动面)滑动。在滑动板80a、80b的上表面的加工中，能够应用图2或图6中示出的滑动面的加工方法。
图11中，示出基于又一实施例的锻压机的示意图。立柱92从底座90的四角朝向上方延伸，并在立柱92的上端固定有冠部91。沿水平方向架设的偏心轴95以能够旋转的方式支承于冠部91。驱动源96使偏心轴95旋转。滑板98经由连杆97而连结于偏心轴95的下方。
在立柱92上分别安装有滑动导轨100。滑动导轨100包括沿铅垂方向延伸的引导面。滑板98使被引导面与滑动导轨100的引导面对置，并沿上下方向引导。通过使偏心轴95旋转，而能够使滑板98沿上下方向往复运动。
在底座90之上安装有下侧模座105。在下侧模座105上保持有下侧模具106。在滑板98的下表面上安装有上侧模座107。在上侧模座107上保持有上侧模具108。
在滑动导轨100的引导面中，例如能够使用铜合金制的衬套件。在滑板98的被引导面的加工中，能够应用图2或图6中示出的滑动面的加工方法。与其相反地，也可以在滑板98的被引导面中，例如使用铜合金制的衬套件，在滑动导轨100的引导面的加工中应用图2或图6中示出的滑动面的加工方法。
以上，按照实施例对本发明进行了说明，但本发明并不限于这些。例如，本领域技术人员当然明白能够进行各种变更、改良、组合等。
符号说明
10-第1部件
11-衬套
12-销
13-第2部件
14-一个端部
17-抛光布
20-下部行走体
21-上部回转体
22-动臂
23-斗杆
24-铲斗
25、26、27-液压缸
28-连杆机构
31、32、33、34-关节部
40-固定压板
41-肘节座
42-连接杆
43-可动压板
45-定模
46-动模
47-驱动装置
50-肘节机构
51-连接杆
52-十字头
53-小肘节杆
54-大肘节杆
55-肘节臂
61、62、63、64、65-滑动轴承用销
70-固定压板
71-肘节座
72-肘节机构
73-连接杆
75-可动压板
76-固定用螺母
77-转台
78-旋转轴承
79-旋转驱动装置
80a、80b-滑动板
82a、82b-下侧模具
83-上侧模具
90-底座
91-冠部
92-立柱
95-偏心轴
96-驱动源
97-连杆
98-滑板
100-滑动导轨
105-下侧模座
106-下侧模具
107-上侧模座
108-上侧模具

Claims (12)

1.一种滑动部件，其包括相对于对置的面而滑动的滑动面，其中，
所述滑动面具有二维不规则分布的凹部，且由所述滑动面的粗糙度曲线所求出的偏度为负。
2.根据权利要求1所述的滑动部件，其中，
由所述滑动面的粗糙度曲线所求出的偏度为-1以下。
3.根据权利要求1或2所述的滑动部件，其中，
由所述滑动面的粗糙度曲线所求出的凸部高度Rpk为0.08μm以下，且凹部深度Rvk为0.1μm以上。
4.一种滑动机构，其具有：
第1部件，具有滑动面；及
第2部件，包括与所述第1部件的滑动面对置的滑动面，且相对于所述第1部件相对滑动，
所述第2部件的滑动面具有二维不规则分布的凹部，且由所述第2部件的滑动面的粗糙度曲线所求出的偏度为负。
5.根据权利要求4所述的滑动机构，其中，
由所述第2部件的滑动面的粗糙度曲线所求出的偏度为-1以下。
6.根据权利要求4或5所述的滑动机构，其中，
所述第1部件为衬套，
所述第2部件为插入于所述衬套而旋转的滑动轴承用销。
7.根据权利要求4或5所述的滑动机构，其中，
所述第1部件为以能够相对于垂直的旋转轴旋转的方式被支承，且具有朝向下方的滑动面的转台，
所述第2部件为配置于所述转台之下，且具有与所述转台的滑动面对置的滑动面的滑动板，
所述转台旋转，由此所述转台的滑动面相对于所述滑动板的滑动面滑动，
所述滑动板支承施加于所述转台的荷载。
8.根据权利要求4或5所述的滑动机构，其中，
所述第1部件及所述第2部件中的一个为包括沿铅垂方向延伸的引导面的滑动导轨，
所述第1部件及所述第2部件中的另一个为使被引导面与所述滑动导轨的所述引导面对置并沿上下方向移动的滑板，
所述滑板沿上下移动，由此所述滑板的所述被引导面相对于所述滑动导轨的所述引导面滑动。
9.一种滑动部件的制造方法，其具有：
对线状的磨削痕残留在滑动面上的滑动部件的所述滑动面实施第1喷砂处理，由此形成二维不规则分布的凹凸的工序；及
使形成有凹凸的所述滑动面的凸部变平，由此使由所述滑动面的粗糙度曲线所求出的偏度成为负的工序。
10.根据权利要求9所述的滑动部件的制造方法，其中，
在所述第1喷砂处理中，利用粒径为0.1mm以上的粒子，而向所述滑动部件施加残余压应力。
11.根据权利要求9或10所述的滑动部件的制造方法，其具有如下工序：
在所述第1喷砂处理之后，进一步利用粒径比所述第1喷砂处理中所使用的粒子小的粒子，在所述滑动面上实施第2喷砂处理。
12.根据权利要求11所述的滑动部件的制造方法，其中，
由使所述凸部变平之后的所述滑动面的粗糙度曲线求出的凸部高度Rpk为0.03μm以下，凹部深度Rvk为0.1μm以上，
由所述第2喷砂处理之后的所述滑动面的粗糙度曲线求出的凸部高度Rpk为0.08μm以下。
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