JP2005326002A - 繊維ウエブをニードルパンチする方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ころがり軸受用セラミックころがり体特にセラミックころの製造費及び最終加工費を最小に減少する。
【解決手段】 ころがり軸受用セラミックころがり体特にセラミックころ（１）は、個別金型において製造される素材から成り、そのころ周面（２）は２つの側方移行丸み（３，４）を経て２つのころ端面（５，６）へ移行している。本発明により、素材のころ周面（２）ところ端面（５，６）が、セラミックころ（１）の最終形状を上回る１〜５μｍの最大研削層を持ち、ころ端面（５，６）に、付加的に拡散時間を減少しかつ焼結材料を節約する空所（７，８，９，１０）が形成されている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載のころがり軸受用のセラミックころがり体特にセラミックころ及びこのようなセラミックころがり体を製造する方法に関する。

特開平５−１６４１３２号公報により、円筒ころ軸受用のセラミックころが公知であり、そのころ周面は２つの側方移行丸みを経て２つのころ端面へ移行している。このようなセラミックころは、出願人のパンフレット“Ｈｏｃｈｌｅｉｓｔｕｎｇｓｋｅｒａｍｉｋ

２０４ ＤＡ／８０／１１／９０，Ｓｅｉｔｅ １９ｆ．ｆ．，によれば、大抵は圧縮促進添加材と混合された窒化珪素粉末から成り、この粉末は、反応焼結、焼結、黒鉛圧縮成形ダイ中で１７００℃〜１８００℃の温度において機械的に加えられる３０〜５０ＭＰａの圧力での高温圧縮成形又は高温均衡圧縮成形により、まず棒状素材となるように成形される。焼結塊と炉内雰囲気との間の拡散により生じる素材の乾燥及び焼結温度からの冷却後、この素材がダイヤモンド鋸板により個々の素材片に分離され、最後にこれらの素材片が、ダイヤモンド砥石によりころ周面、ころ端面及び移行丸みをその最終形状に研削される。セラミックころの研削の際除去される材料厚さは、少なくとも円筒ころのころ周面において、セラミック素材を焼結する黒鉛圧縮成形ダイの所に不可避的に現われる公差により、両側で０．３ｍｍまでであり、円錐又はたるの輪郭を持つセラミックころのころ周面が形成されている場合、それに応じて大きくなる。

従ってこのようなセラミックころの欠点は、粉末処理に必要な費用、圧縮成形金型、焼結設備及び焼結過程のための費用、及び清浄室内における標準的な製作のための費用から構成されるセラミック素材の製造費が、既に極めて高いことである。焼結過程のための窒化珪素粉末の製造費用だけが、鋼の場合より係数５０〜１００だけ高く、中実セラミックころの場合既に全製造費用の約２０％になる。更に中実セラミックころの場合、大きい材料断面により、セラミックころの乾燥の際比較的長い拡散時間が必要であり、それにより処理費用の更なる上昇の原因となる。セラミックころの最終加工のために生じる費用が更にこれに加わり、この費用は、ダイヤモンド鋸板及びダイヤモンド研削工具の費用と、セラミックころの分離とりわけ研削の際必要な機械停止時間のための費用から構成されるので、このようなセラミックころはその製造において全体で極めて費用がかかる。

これらの製造費用を少なくとも一部軽減するため、特公平７−３０５７２７号公報により、セラミックころの両端面へそれぞれ１つの僅か同心的な凹所を形成し、この凹所を丸くしかつ半径方向湾曲部又は溝により選択的に広げるか、又はその代わりに環状又は多角的溝として形成することが提案された。しかし最初に記載したセラミックころとは異なり、このようなセラミックころの素材は、各セラミックころのため個別金型を持つ黒鉛圧縮成形ダイにおける焼結により製造されるので、これらのセラミックころでは、棒状素材の分離のための費用が生じる。更にセラミックころの端面にある凹所により、これらの端面の研削面積の大きさがこれらの凹所の面積だけ減少するので、セラミックころの研削のための機械停止時間、従ってこのようなセラミックころの最終加工のための費用も減少される。

しかしこれらの費用を減少する手段にもかかわらず、このようなセラミックころも次のような欠点を持っている。即ち素材が、公差を持つ黒鉛圧縮成形ダイにおける製造により、まだ比較的不精確に構成され、少なくともそのころ周面は、時間及び費用のかかる研削作業によりはじめてその最終形状になる。このような中実のセラミックころのために、費用のかかる多量のセラミック粉末が必要であり、同時にこのような中実セラミックころの大きい材料断面のため、セラミックころの乾燥の際長い拡散時間も必要である。それによりこのような凹所を形成されるセラミックころの素材を製造するための費用は、依然として比較的高いので、このようなセラミックころによっても、製造費において感じられる節約は得られない。

従って公知技術の解決策の上述した欠点から出発して、本発明の基礎になっている課題は、ころがり軸受用セラミックころがり体特にセラミックころを構成し、これによりセラミック素材の製造費及びセラミックころの最終加工費を最小に減少可能にすることである。

本発明によればこの課題は、請求項１の上位概念に記載のセラミックころがり体において、素材のころ周面ところ端面が、セラミックころの最終形状を上回る１〜５μｍの最大研削層を持ち、ころ端面に、付加的に拡散時間を減少しかつ焼結材料を節約する空所が形成されているようにして、解決される。

本発明によるセラミックころがり体の好都合な展開では、ころ端面にある空所の一部分が、ころ端面に形成されかつ円柱状断面を持つ軸線方向心出し穴として構成され、空所の他の部分が、心出し穴に対して同軸的に各ころ端面に形成されかつ円柱状断面を持つ換気穴として構成されている。心出し穴及び換気穴により、素材を乾燥する際拡散時間が、セラミックころの可能な荷重負担能力に影響を及ぼすことなく、著しく短縮されるように、セラミックころ内の材料断面が小さくされる。同時にころ端面にあるすべての穴の体積は、セラミックころ用原材料としての費用のかかるセラミック粉末を節約する規模の全体積である。

本発明により構成されるセラミックころがり体の別の特徴は更に、心出し穴と換気穴との間及び換気穴ところ周面との間に残っている材料厚さがほぼ同じである。それにより素材の乾燥の際不均一な拡散時間又は拡散速度が回避され、この基準に従って、個々の穴の大きさ及び深さ、及びころ端面にある換気穴の数が規定される。

心出し穴の寸法設定に関して、本発明により構成されるセラミックころがり体の別の特徴として、セラミックころの長さ及び直径に応じて、心出し穴が、ころ直径の約２５％〜３０％に等しい穴直径、及びころ長さの約１／３に等しい穴深さを持つことが提案される。これに反し通気穴では、換気穴が、ころ直径の約５％〜１０％に等しい穴直径、及びころ長さの約１／３に等しい穴深さを持っていると、有利なことがわかった。

本発明により構成されるセラミックころがり体の最後の特徴として、ころ端面にある心出し穴及び換気穴が、穴入口及び穴底を丸められて構成されていることが最後に提案される。

更に本発明の課題は、請求項８に記載のセラミックころの製造方法によっても解決され、それによれば、プラスチック多重射出成形装置の個別金型へセラミック粉末を噴射し、プラスチック多重射出成形装置において複数のセラミック素材を同時にほぼ最終形状に予備成形及び予備硬化する。続いて予備成形されたセラミック素材を別の焼成炉内でガラス化しかつ硬化し、冷却後に続いて送込み研削によりころ周面、移行丸み及びころ端面を最終加工する。

本発明による方法の具体化において、心出し穴及び換気穴をころ端面に形成するのに適した心金を持つ個別金型が、プラスチック多重射出成形装置において構成され、これらの心金はころ長さ及びころ直径に合わされた穴の寸法をそれぞれ規定し、材料亀裂を回避するために必要なすべての丸みを持っている。その場合本発明による方法の別の構成において、プラスチック多重射出成形装置におけるセラミック素材の予備成形及び予備硬化が、なるべく２００℃〜３００℃の温度及び３０〜５０ＭＰａの圧力で行われるので、セラミック素材は、既にこの処理後形成される外側ガラス層により気密に包囲され、ころ周面及びころ端面にすべての丸みを持つその一時的最終形状を持つ。

これに反し別の焼成炉におけるセラミックころの続いての圧力なしガラス化のため、本発明による方法の有利な展開では、１７００℃〜１８００℃の温度が最も有利であることがわかった。なぜならば、このような温度では、セラミック粉末の焼結の際周知の機構が動かされるからである。

本発明による方法の最後の特徴は、セラミック素材のころ端面にある心出し穴が、最終加工の際心出し先端の間にセラミック素材を締付けるためにも設けられていることである。それにより、ころ周面の送込み研削の際セラミック素材の万一の不平衡を有利に除去することができる。心出し先端の間におけるセラミック素材の締付けを改善するため、心出し穴の穴出口における丸みを円錐状凹所として構成し、これらの凹所の円錐を始めと終わりで適当な丸みに移行させるのが有利である。

従って本発明により構成されるセラミックころがり体は、従来技術から公知のセラミックころがり体に対して、ころ端面に心出し穴及び換気穴を形成することにより、製造費を著しく低減できるという利点を持っている。なぜならば、これらの心出し穴及び換気穴により、研削面積の減少とそれに伴って時間及び費用のかかる研削作業の節約のほかに、費用のかかる多量のセラミック粉末も節約されるからである。同時にこれらの心出し穴及び換気穴により、このようなセラミックころがり体の拡散時間が著しく短縮され、それによりこのような心出し穴及び換気穴なしのセラミックころがり体に対して、製造時間の５０％までが節約されるように、中実セラミックころの材料断面が減少される。更にこのように製造されるセラミックころがり体を製造するための本発明による方法も、製造費の低下に著しく寄与する。なぜならば、セラミックころ用のセラミック素材はプラスチック多重射出成形装置において予備成形され、このようなプラスチック多重射出成形装置は、小さい熱負荷のため黒鉛圧縮成形ダイとして構成する必要がなく、１μｍまでの極めて高い精度で安価な工具鋼から製造可能である。それによりすべての表面形状の製造が、ほぼ最終形状を持つ公知のセラミックころがり体において可能であり、それによりセラミックころがり体の最終加工の際時間及び費用のかかる研削作業が抑制されるか、又はセラミック素材の得られる精度が既に充分であると、このような研削作業を全くなくすことができる。

本発明により構成されるセラミックころがり体の好ましい実施例を、添付図面を参照して以下に説明する。

図１から明らかにわかるころがり軸受用ころがり体は、個別金型で製造される素材から成り、円柱状セラミックころ１として構成され、そのころ周面２は、２つの側方移行丸み３，４を経て２つのころ端面５，６へ移行している。このセラミックころ１は、本発明によれば、素材のころ周面２及びころ端面５，６が、セラミックころ１の最終形状を上回る１〜５μｍの最大研削層を持ち、ころ端面５，６に付加的に拡散時間を減少しかつ節約材料を節約する複数の空所７，８，９，１０が形成されている点で、すぐれている。

図１，２及び３は、ころ端面５，６にある空所が、一方ではころ端面５，６へそれぞれ軸線方向に形成されて円柱状断面を持つ２つの心出し穴７，８として、他方では心出し穴７，８に対してそれぞれ同軸的に各ころ端面５，６に形成され２円柱状断面を持つ４つの換気穴９，１０として構成されていることを示し、これらの穴により、研削面積の減少及びそれに伴う時間及び費用のかかる研削作業の節約のほかに、費用のかかる多重のセラミック粉末が節約され、同時にセラミックころ１の材料断面が、拡散時間を著しく短縮するように減少される。

心出し穴７，８は、図３に示すように、ころ直径ｄ_Ｒの約２５％〜３０％に相当する穴直径ｄ_ＺＢと、ころ長さｌ_Ｒの約１／３に相当する穴深さｔ_ＺＢを持ち、一方換気穴９，１０は、ころ直径ｄ_Ｒの約５％〜１０％に相当する穴直径ｄ_ＬＢと、ころ長さｌ_Ｒの約１／３に相当する穴深さｔ_ＬＢを持つように構成されている。それにより心出し穴７，８と換気穴９，１０との間、及び換気穴９，１０ところ周面２との間に残る材料厚さはほぼ同じなので、素材の乾燥の際、均一な拡散時間又は拡散速度が保証される。

最後に図３において同様になお認められることは、ころ端面５，６にある心出し穴７，８及び換気穴９，１０が、穴入口１１，１２及び穴底１３，１４を丸められて構成され、それによりセラミックころに荷重がかかる際材料亀裂を形成することがある鋭い稜が避けられる。

本発明により構成されるセラミックころがり体の拡大斜視図を示す。 本発明により構成されるセラミックころがり体の側面図を示す。 本発明により構成されるセラミックころがり体の図２によるＡ−Ａ断面図を示す。

符号の説明

１ セラミックころ
２ ころ周面
３，４ 移行丸み
５，６ ころ端面
７，８，９，１０ 空所（穴）

Claims (12)

1. ころがり軸受用セラミックころがり体特にころ（１）が、個別金型内で製造される素材から成り、そのころ周面（２）が２つの側方移行丸み（３，４）を経てころ端面（５，６）へ移行しているものにおいて、素材のころ周面（２）ところ端面（５，６）が、セラミックころ（１）の最終形状を上回る１〜５μｍの最大研削層を持ち、ころ端面（５，６）に、付加的に拡散時間を減少しかつ焼結材料を節約する空所（７，８，９，１０）が形成されていることを特徴とする、セラミックころがり体。
2. ころ端面（５，６）にある空所の一部分が、ころ端面（５，６）に形成されかつ円柱状断面を持つ軸線方向心出し穴（７，８）として構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のセラミックころがり体。
3. ころ端面（５，６）にある空所の他の部分が、心出し穴（７，８）に対して同軸的に各ころ端面（５，６）に形成されかつ円柱状断面を持つ換気穴（９，１０）として構成されていることを特徴とする、請求項２に記載のセラミックころがり体。
4. 心出し穴（７，８）と換気穴（９，１０）との間及び換気穴（９，１０）ところ周面（２）との間に残っている材料厚さがほぼ同じであることを特徴とする、請求項３に記載のセラミックころがり体。
5. 心出し穴（７，８）が、ころ直径（ｄ_Ｒ）の約２５％〜３０％に等しい穴直径（ｄ_ＺＢ）、及びころ長さ（ｌ_Ｒ）の約１／３に等しい穴深さ（ｔ_ＺＢ）を持っていることを特徴とする、請求項４に記載のセラミックころがり体。
6. 換気穴（９，１０）が、ころ直径（ｄ_Ｒ）の約５％〜１０％に等しい穴直径（ｄ_ＬＢ）、及びころ長さ（ｌ_Ｒ）の約１／３に等しい穴深さ（ｔ_ＬＢ）を持っていることを特徴とする、請求項４に記載のセラミックころがり体。
7. ころ端面（５，６）にある心出し穴（７，８）及び換気穴（９，１０）が、穴入口（１１，１２）及び穴底（１３，１４）を丸められて構成されていることを特徴とする、請求項４に記載のセラミックころがり体。
8. 請求項１に記載のセラミックころがり体を製造する方法であって、
   プラスチック多重射出成形装置の個別金型へセラミック粉末を噴射し、
   プラスチック多重射出成形装置において複数のセラミック素材をほぼ最終形状に予備成形及び予備硬化し、
   予備成形されたセラミック素材を別の焼成炉内で圧力なしにガラス化しかつ硬化し、
   送込み研削によりころ周面（２）、移行丸み（３，４）及びころ端面（５，６）を最終加工する
   ことを特徴とする方法。
9. 心出し穴（７，８）及び換気穴（９，１０）をころ端面（５，６）に形成するのに適した心金を持つ個別金型が構成されることを特徴とする、請求項８に記載のセラミックころがり体を製造する方法。
10. プラスチック多重射出成形装置におけるセラミック素材の予備成形が、なるべく２００℃〜３００℃の温度及び３０〜５０ＭＰａの圧力で行われることを特徴とする、請求項８に記載のセラミックころがり体を製造する方法。
11. 予備成形されたセラミック素材の焼成炉内におけるガラス化が、なるべく１７００℃〜１８００℃の温度で行われることを特徴とする、請求項８に記載のセラミックころがり体を製造する方法。
12. セラミック素材のころ端面（５，６）にある心出し穴（７，８）が、最終加工の際心出し先端の間にセラミック素材を締付けるためにも設けられていることを特徴とする、請求項８に記載のセラミックころがり体を製造する方法。

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