JP2001329356A - 軸受用ボスの溶射皮膜製造方法 - Google Patents
軸受用ボスの溶射皮膜製造方法Info
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Abstract
に形成した溶射皮膜に割れ等の損傷が発生するのを防止
でき、溶射皮膜の品質を高める。 【解決手段】 ボス基材23′に溶射皮膜28を形成す
るときには、まず、ボス基材23′の下穴23A′に内
側マスク部材32を装着し、ボス基材23′の外周側に
は外側マスク部材33を装着する。そして、ボス基材2
3′の端面23B′のうち、内側マスク部材32と外側
マスク部材33との間に形成される環状の皮膜形成面2
3B1 ′に硬質材料を溶射して溶射皮膜28を形成す
る。これにより、ボス基材23′の端面23B′のうち
下穴23A′の加工代となる部位を溶射皮膜28が形成
されない皮膜非形成面23B2 ′として残すことができ
る。
Description
装備される作業装置のピン結合部等に好適に用いられる
軸受用ボスの溶射皮膜製造方法に関する。
土砂等の掘削作業を行なう作業装置を備えている。そし
て、この作業装置は、ブーム、アームおよびバケット等
を軸受装置を用いて互いに回動可能に連結して構成され
ている。
は、例えば一側部材となるアームの先端側にボスを設
け、相手方部材となるバケットには左,右一対のブラケ
ットを設け、これらのブラケット間にアーム側のボスを
挿入した状態で両者を連結ピンを用いて回動可能に連結
している。また、ボスの内周側となるピン穴にはブッシ
ュを嵌着して設け、このブッシュの内周側に連結ピンを
摺動可能に挿通することにより、連結ピンはブッシュに
より摺動可能に支持されている。
ットの端面に摺動可能に接触させ、掘削作業時にバケッ
トに作用するスラスト荷重をボスとブラケットとの端面
間で受承する構成としている。
多量の土砂を扱う構成になっているから、土砂等が外部
からボスとブラケットとの端面間に形成される僅かな隙
間に頻繁に侵入する。そして、この状態でバケットを回
動したときには、前記土砂によってボスの端面等が早期
に摩耗する不具合が生じる。
っては、ブラケットと接触するボスの端面等に、例えば
タングステンカーバイト等の硬質材料を用いた溶射皮膜
を形成し、この溶射皮膜によってボスの端面の耐摩耗性
を高める構成としたものが知られている(例えば、特開
平9−184518号公報等)。
来技術では、ボスの内周側となるピン穴には連結ピンを
摺動可能に支持するためのブッシュを圧入して取付ける
構成としているから、ボスのピン穴はブッシュの外径に
合わせて高い精度をもって形成することが要求される。
の加工精度を高めるために、ボスの製造時には、内周側
が下穴となったボス基材を予め成形しておき、次にこの
ボス基材の下穴に仕上げ加工としての切削加工を行なう
方法を採用している。
は、ボスの端面に全面に亘って硬質材料からなる溶射皮
膜を形成する構成としているため、ボスの製作時には下
記のような問題が生じる。
後に、ボス基材の下穴加工を行なうと、下穴の加工時に
は、ボス基材の端面に形成した溶射皮膜を下穴の加工代
分だけ一緒に削り取る必要がある。そして、このように
硬質な溶射皮膜を部分的に削り取ると、この削り取った
部分から溶射皮膜に割れ、剥離等の損傷が生じるという
問題がある。また、硬質な溶射皮膜をバイトを用いて切
削するため、バイトの寿命が著しく低下するという問題
もある。
されたもので、本発明は、ボス基材の下穴の加工時に、
ボス基材の端面に形成した溶射皮膜に割れ等の損傷が発
生するのを防止でき、溶射皮膜の品質を高められるよう
にした軸受用ボスの溶射皮膜製造方法を提供することを
目的としている。
ために請求項1の発明による軸受用ボスの溶射皮膜製造
方法は、内周側に下穴を有する筒状のボス基材を成形す
るボス基材成形工程と、前記ボス基材の端面のうち前記
下穴の加工代となる部位にマスキングを施すマスキング
工程と、マスキングが施されたボス基材の端面に硬質材
料を溶射して溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成工程とか
らなる。
スの端面に硬質材料を溶射するときには、ボス基材の端
面のうち下穴の加工代となる部位に予めマスキングを施
すことができるから、この加工代となる部位を溶射皮膜
の非形成面として残すことができる。従って、ボス基材
の下穴加工時には、このボス基材の端面に形成した硬質
な溶射皮膜を下穴と一緒に切削する必要がなくなり、こ
の下穴を容易に加工することができる。
ではボス基材の下穴に内側マスク部材を装着し、溶射皮
膜工程では前記内側マスク部材よりも外側に形成される
環状の端面に溶射皮膜を形成している。
の下穴に装着し、この状態でボス基材の端面に硬質材料
を溶射することにより、ボス基材の端面のうち内側マス
ク部材よりも外側となる環状の端面のみに溶射皮膜を形
成することができる。
程ではボス基材の下穴に内側マスク部材を装着しボス基
材の外周側に外側マスク部材を装着し、溶射皮膜工程で
は内側マスク部材と外側マスク部材との間に形成される
環状の端面に溶射皮膜を形成している。
の下穴に装着すると共に、外側マスク部材をボス基材の
外周側に装着し、この状態でボス基材の端面に硬質材料
を溶射する。これにより、ボス端面のうち内側マスク部
材と外側マスク部材との間で形成される環状の端面のみ
に溶射皮膜を形成することができる。
軸受装置を油圧ショベルのピン結合部に適用した場合を
例に挙げ、図1ないし図10の添付図面に従って詳細に
説明する。
は該下部走行体1上に旋回可能に搭載された上部旋回体
で、該上部旋回体2は、旋回フレーム3を有し、この旋
回フレーム3上には、運転室を画成するキャブ4、カウ
ンタウエイト5等が設けられている。
設けられた作業装置で、該作業装置6は、上部旋回体2
の旋回フレーム3にピン結合されたブーム7と、該ブー
ム7の先端側にピン結合されたアーム8と、該アーム8
の先端側にピン結合されたバケット9とによって大略構
成されている。そして、作業装置6のブーム7は、ブー
ムシリンダ10によって上,下に俯仰動され、アーム8
はアームシリンダ11によりブーム7に対して俯仰動さ
れ、バケット9はバケットシリンダ12によりアーム8
に対して回動される。
結合部を構成する軸受装置で、該軸受装置21は、後述
のアームボス22、ブラケット26および連結ピン27
によって大略構成されている。
用ボスとしてのアームボスで、該アームボス22は、図
2、図3に示す如く軸方向に間隔をもって配置された
左,右のボス部23,23と、該各ボス部23を互いに
連結する連結筒24とによって構成されている。
を用いて略円筒状に形成され、連結筒24の両端側に嵌
合して溶接されている。また、ボス部23は、その内周
側が例えば95mm程度の穴径を有したピン穴23Aと
なっている。また、ボス部23は、図3に示すようにブ
ラケット26と軸方向で対向した対向面側が端面23B
となり、該端面23Bの外周縁側には環状のテーパ部2
3Cが形成されている。
後述の溶射皮膜28が形成される部位が環状の皮膜形成
面23B1 となり、該皮膜形成面23B1 の径方向内側
部位は溶射皮膜28が形成されない皮膜非形成面23B
2 となっている。そして、ボス部23の端面23Bは、
油圧ショベルの掘削作業時等にバケット9に付加される
スラスト荷重を、後述の溶射皮膜28,29を介してブ
ラケット26の端面26Cとの間で受承するものであ
る。
3A内に嵌着して設けられた一対のブッシュで、該ブッ
シュ25は、焼結合金等により筒状に形成され、ボス部
23の各ピン穴23Aに圧入して取付けられている。
て設けられた左,右のブラケットで、該ブラケット26
は、鋼板等の金属材料を用いて平板状に形成され、アー
ムボス22の軸方向両側に対向して配置されている。ま
た、ブラケット26には、ボス部23のピン穴23Aと
同軸上に位置してピン穴26Aが穿設されている。
ームボス22との間に位置して環状の補強部材26Bが
溶接されている。そして、この補強部材26Bは、図3
に示すようにボス部23と軸方向で対向した対向面側が
端面26Cとなり、該端面26Cの外周縁側には環状の
テーパ部26Dが形成されている。
間に回動可能に連結する連結ピンを示し、該連結ピン2
7は、その軸方向の中間部分がブッシュ25内に摺動可
能に挿通され、軸方向両端側はブラケット26のピン穴
26A,26A内に挿嵌されている。そして、連結ピン
27は、その左端側が回転防止装置(図示せず)を用い
て左側のブラケット26に廻止め状態で固定されてい
る。また、連結ピン27とアームボス22の連結筒24
との間にはグリース等の潤滑剤が封入され、このグリー
スによりブッシュ25と連結ピン27との摺動面間を潤
滑状態に保持している。
面23Bのうち、皮膜形成面23B1 に硬質材料を溶射
することにより形成されたボス側の溶射皮膜で、該溶射
皮膜28は、剛性を有しかつ耐熱性を備えた硬質の超硬
合金材料を用いて形成されている。この場合、超硬合金
材料は、例えばタングステンカーバイト等の材料にニッ
ケルとクロムを含ませた粉末材料を、プラズマ溶射法、
高エネルギ溶射等の手段を用いて溶射処理することによ
り形成される。
端面26Cに硬質材料を溶射することにより形成された
ブラケット側の溶射皮膜で、該溶射皮膜29について
も、溶射皮膜28とほぼ同様に硬質の超硬合金材料を用
いて形成されている。
9を回動したときに、アームボス22とブラケット26
との端面23B,26Cが互いに直接摺接して、これら
の端面23B,26Cに摩耗、損傷等が生じるのを防止
する耐摩耗層を構成している。
側に位置してピン穴23A内に嵌着して設けられたダス
トシールで、該ダストシール30は、ブッシュ25と連
結ピン27との摺動面間に外部から土砂等の異物が侵入
するのを防止すると共に、この摺動面間に給脂されたグ
リースの一部を、アームボス22側の溶射皮膜28とブ
ラケット26側の溶射皮膜29との間に補給させるもの
である。
26との間をシールするOリングで、該Oリング31
は、アームボス22とブラケット26とのテーパ部23
C,26D間に締代をもって装着され、アームボス22
とブラケット26との間に外部から異物が侵入するのを
防止している。
如き構成を有するもので、油圧ショベルの掘削作業時等
に作業装置6のバケット9を駆動するときには、バケッ
トシリンダ12を伸縮させることにより、バケット9側
のブラケット26を連結ピン27を介してアームボス2
2に対し回動させる。これによりバケット9をアーム8
の先端側で回動し、土砂等の掘削を行なう。
2とブラケット26との端面23B、26Cに硬質材料
からなる溶射皮膜28,29を形成しているから、掘削
作業時にバケット9に土砂等が衝突してスラスト荷重が
付加されたときには、このスラスト荷重をアームボス2
2側の溶射皮膜28とブラケット26側の溶射皮膜29
との間で受承でき、端面23B,26Cに摩耗、損傷等
が生じるのを防止することができる。また、掘削作業時
にアームボス22の端面23Bとブラケット26の端面
26Cとの間に土砂が侵入したときには、溶射皮膜2
8,29間で土砂をすり潰すことができ、これによって
も端面23B,26Cの摩耗等を防止することができ
る。
を含めたアームボス22全体の製造方法について、図6
ないし図10を参照して説明するに、まず、図6に示す
ボス基材成形工程では、鋳鉄等を用いてボス部23の基
材となる円筒状のボス基材23′を成形する。
23A用の下穴23A′となり、該下穴23A′は、例
えば85mm程度の穴径Dに設定される。従って、下穴
23A′は、約95mmの穴径D′をもったピン穴23
Aに対して径方向に約5mm程度の加工代ΔD(2×Δ
D=D′−D)を有している。
ス基材23′の下穴23A′にピン穴23Aの穴径D′
よりも大きな外径d1 (例えば105mm程度)をもっ
た段付円柱状の内側マスク部材32を装着する。これに
よりボス基材23′の端面23B′のうち、下穴23
A′の加工代ΔDとなる部位とこの加工代ΔDの外周縁
部位にマスキングを施す。
3B′と対応した内形d2 (例えば152mm程度)を
有する筒状の外側マスク部材33を装着する。これによ
り、テーパ部23C′を含めたボス基材23′の外周側
にマスキングを施す。
では、マスキングが施されたボス基材23′の端面23
B′のうち、内側マスク部材32と外側マスク部材33
との間に形成される環状の皮膜形成面23B1 ′に対
し、図8中に示す矢印の如くタングステンカーバイド等
を主成分とした超硬合金材料を溶射し、この皮膜形成面
23B1 ′に溶射皮膜28を形成する。この結果、ボス
基材23′の端面23B′のうち、皮膜形成面23B1
′の径方向内側部位は、溶射皮膜28が形成されない
皮膜非形成面23B2 ′として残る。
28が形成されたボス基材23′,23′を連結筒24
の両端側に溶接し、該各ボス基材23′同士を連結して
アームボス22′を形成する。次に、図10に示す第2
の溶接工程では、アームボス22′をアーム8の先端側
に溶接する。
ム8に溶接されたボス基材23′の下穴23A′を、バ
イト等の工具を用いて加工代ΔD分だけ切削し、図10
中に一点鎖線で示す如くピン穴23Aを形成する。
は、前述の如く加工代ΔDと対応した部位を、溶射皮膜
28の皮膜非形成面23B2 ′として残すことができる
から、このピン穴形成工程では、ボス基材23′よりも
硬質な溶射皮膜28を下穴23A′と一緒に切削する必
要がなくなり、ボス基材23′の下穴23A′のみをバ
イト等を用いて容易に加工することができる。
A′加工時に、従来技術で述べたように溶射皮膜28に
割れ、剥離等の不具合が生じることがなくなり、耐摩耗
層としての溶射皮膜28の性能、信頼性等を高めること
ができる。また、バイト等を用いて硬質な溶射皮膜28
を切削する必要がなくなることにより、バイトの寿命を
延ばすことができる。
の端面23Bは、加工代ΔDとなる部位の外周縁部につ
いても皮膜非形成面23B2 として構成したから、下穴
23A′の加工公差を例え大きめに設定した場合でも、
下穴23A′の加工時に溶射皮膜28が下穴23A′と
一緒に切削されることがなくなり、溶射皮膜28の割れ
等を防止することができる。
ス基材23′を予め連結筒24、アーム8に溶接してお
き、この状態で下穴23A′を加工する構成としたの
で、ボス基材23′の溶接時にボス基材23′を過って
落下させ、下穴23A′に傷等が生じた場合でも、この
ような傷を下穴23A′の加工時に除去してピン穴23
Aの仕上げ面を滑らかに仕上げることができる。
材32、外側マスク部材33をそれぞれボス基材23′
の内周側、外周側に装着する構成としたので、これら2
個のマスク部材32,33をボス基材23′に装着する
だけで、ボス基材23′の端面23B′のうち皮膜形成
面23B1 ′を除いた他の部位に容易にマスキングを施
すことができ、例えばテープ等を用いてマスキングを行
なう場合に比較して作業性等を高めることができる。
ームボス22を、2個のボス部23,23と1個の連結
筒24を用いて構成する場合を例に挙げて説明したが、
本発明はこれに限ることなく、例えば図11に示す第1
の変形例のように、軸受装置41のアームボス42を1
個の円筒部材によって形成し、このアームボス42の端
面に溶射皮膜28を形成してもよい。
2は、実施の形態で述べたボス部23とほぼ同様に、ピ
ン穴42A,42Aおよびテーパ部42B,42B等を
有している。
おいて、内側マスク部材32、外側マスク部材33をそ
れぞれボス基材23′の内周側、外周側に装着する構成
とした場合を例に挙げて説明したが、これに替えて、例
えば図12に示す第2の変形例のように、内側マスク部
材32、外側マスク部材33のうち外側マスク部材33
を廃止する構成としてもよく、この場合でも、ボス基材
23′の端面23B′のうち内側マスク部材32よりも
外側に形成される環状の皮膜形成面23B1 ′に溶射皮
膜を形成できる。
9として、例えばタングステンカーバイト等を主成分と
した超硬合金材料を用いる場合を例に挙げて説明した
が、これに替えて、例えばモリブデンを主成分とした他
の超硬合金材料を用いてもよいし、炭化ケイ素、炭化チ
タン、アルミナおよび酸化クロム等を主成分としたセラ
ミック材料を用いて形成してもよい。
を、アーム8とバケット9とのピン結合部に用いる構成
とした場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限
らず、例えばブーム7とアーム8との間を連結するピン
結合部、旋回フレーム3とブーム7との間を連結するピ
ン結合部等に用いてもよいし、油圧クレーン等の建設機
械、農業用および産業用の作業機等に設けられたピン結
合部に適用してもよい。
れば、軸受用ボスの端面に溶射皮膜を形成するときに
は、ボス基材の端面のうち下穴の加工代となる部位に予
めマスキングを施しておき、この状態でマスキングが施
されたボス基材の端面に硬質材料を溶射する構成とした
ので、ボス基材の端面のうち下穴の加工代となる部位を
溶射皮膜の非形成面として残すことができる。
このボス基材の端面に形成した硬質な溶射皮膜を下穴と
一緒に切削する必要がなくなり、下穴のみをバイト等の
工具を用いて容易に加工でき、従来技術で述べたように
溶射皮膜に割れ、剥離等の損傷が生じることがなくな
り、溶射皮膜の品質を高めることができる。また、バイ
ト等を用いて硬質な溶射皮膜を切削する必要がなくなる
ことにより、バイトの寿命を延ばすことができる。
時には、予めボス基材の下穴に内側マスク部材を装着
し、この状態でボス基材の端面のうち内側マスク部材よ
りも外側に形成される環状の端面に溶射皮膜を形成した
ので、1個の内側マスク部材をボス基材に装着するだけ
で、ボス基材の端面に容易にマスキングを施すことがで
き、マスク部材の装着時の作業性等を高めることができ
る。
成時には、予めボス基材の下穴に内側マスク部材を装着
して、ボス基材の外周側に外側マスク部材を装着し、こ
の状態でボス基材の端面のうち内側マスク部材と外側マ
スク部材との間に形成される環状の端面に溶射皮膜を形
成したので、この場合でも、2個の内側,外側マスク部
材をボス基材に装着するだけで、ボス基材の端面に容易
にマスキングを施すことができ、これらの内側,外側マ
スク部材を用いることによりマスキングを容易に行なう
ことができる。
る油圧ショベルを示す外観図である。
てみた縦断面図である。
膜等を拡大して示す要部拡大断面図である。
る。
面図である。
状態を示す断面図である。
部材、外側マスク部材を装着した状態を示す断面図であ
る。
を形成した状態を示す断面図である。
接した状態を示す断面図である。
を溶接した状態を示す側面図である。
と同様位置からみた断面図である。
を示す図7と同様の断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 内周側に下穴を有する筒状のボス基材を
成形するボス基材成形工程と、 前記ボス基材の端面のうち前記下穴の加工代となる部位
にマスキングを施すマスキング工程と、 マスキングが施されたボス基材の端面に硬質材料を溶射
して溶射皮膜を形成する溶射皮膜形成工程とからなる軸
受用ボスの溶射皮膜製造方法。 - 【請求項2】 前記マスキング工程では前記ボス基材の
下穴に内側マスク部材を装着し、前記溶射皮膜工程では
前記内側マスク部材よりも外側に形成される環状の端面
に溶射皮膜を形成してなる請求項1に記載の軸受用ボス
の溶射皮膜製造方法。 - 【請求項3】 前記マスキング工程では前記ボス基材の
下穴に内側マスク部材を装着しボス基材の外周側に外側
マスク部材を装着し、前記溶射皮膜工程では前記内側マ
スク部材と外側マスク部材との間に形成される環状の端
面に溶射皮膜を形成してなる請求項1に記載の軸受用ボ
スの溶射皮膜製造方法。
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