JP2014172401A - ２つの別個の面上に第１及び第２の機能要素を含む軸受 - Google Patents

Abstract

【課題】２つの別個の面上に幾何学的寸法が大きい第１及び第２の機能要素を備える軸受、並びに不良品率を大幅に低減させる製造方法を提案する。
【解決手段】結合剤中のセラミックベース粉末からセラミック予備成形物を形成するステップと上側ダイ及び下側ダイを用いてセラミック予備成形物を圧縮することにより、第１の機能要素２８及び第２の機能要素３０を第１の機能要素２８及び第２の機能要素３０の間に材料の厚さを残してそれぞれ含む上面２４及び底面２６を有し、後に軸受となるグリーンボディ２７を形成するステップとグリーンボディ２７を焼結してセラミック本体を形成するステップとセラミック本体に貫通孔を形成して、第１の機能要素２８及び第２の機能要素３０を接続するステップを有する。
【選択図】図６

Description

本発明は時計用軸受に関し、特に、２つの別個の面上に第１及び第２の機能要素を備えるタイプの軸受に関する。

粗ブランクの体積を低減することによって単結晶アルミナから軸受を製造することが知られている。しかしながら、第１の面を機械加工により第１の機能要素を形成してしまうと、第１の面の機械加工によって発生する脆性により、他の面に第２の機能要素を形成するのが極めて困難になる。

従って、他の面の第２の機能要素の幾何学的寸法が制限されしまい不良品率が極めて高くなる。

本発明の目的は、２つの別個の面上に幾何学的寸法が大きい第１及び第２の機能要素を備える軸受、並びに不良品率を大幅に低減させる製造方法を提案することにより、上記の欠点の全て又は一部を克服することである。

従って本発明は、以下のステップ：
ａ）結合剤中のセラミックベース粉末からセラミック予備成形物を形成するステップ；
ｂ）上側ダイ及び下側ダイを用いてセラミック予備成形物を圧縮することにより、第１及び第２の機能要素を上記第１及び第２の機能要素の間に材料の厚さを残してそれぞれ含む上面及び底面を有し、後に軸受となるグリーンボディを形成するステップ；
ｃ）グリーンボディを焼結してセラミック本体を形成するステップ；並びに
ｄ）本体に貫通孔を形成して、上記第１及び第２の機能要素を接続するステップ
を含む、軸受を製造する方法に関する。

本発明によると、高い不良品率を上げることなく、極めて大きな状態の、即ち各面と実質的に同一の面積を有する少なくとも１つの機能要素を各面上に有するように、軸受の各面を迅速に形成できる。

本発明の他の有利な特徴によると：
−各上記機能要素の最大断面積は、孔の断面積の１．５〜５倍であり；
−セラミックベース粉末は少なくとも１つの酸化金属、窒化金属又は炭化金属を含み；
−セラミックベース粉末は酸化アルミニウム及び場合によっては酸化クロムを含み；
−各ダイは、別個の機能要素を形成するための少なくとも１つの突出部を含み；
−上記少なくとも１つの突出部は、球面状及び／又は円錐状及び／又は平行六面体状の表面を含み；
−ステップｂ）は、上側ダイ及び下側ダイをケース内で共に移動させることによって達成され；
−ステップｃ）は熱分解を含み；
−本方法は、ラップ仕上げ及び／又はブラシ仕上げ及び／又は研磨を含んでもよい軸受の仕上げのための最終ステップを含む。

更に、本発明は上述の変形例のいずれかによる方法から得られる、孔が貫通した焼結セラミック本体を含む軸受に関し、この本体は上面及び底面を有し、これらはそれぞれ上記孔で連通した機能要素を含むことを特徴とする。各機能要素の最大断面積は、孔の断面積の１．５〜５倍であってよい。

軸受は、特に時計ムーブメントの地板又は受け上に設置されるか、又はこれらの全体若しくは一部を形成してよい。

他の特徴及び利点は、添付した図面を参照して非限定的な例として挙げる以下の説明から明らかになるであろう。

図１は、本発明による双方向プレスの概略断面図である。 図２は、本発明によるダイの変形例である。 図３は、本発明によるダイの変形例である。 図４は、本発明によるダイの変形例である。 図５は、本発明によるダイの変形例である。 図６は、本発明による軸受の製造ステップを説明するための図である。 図７は、本発明による軸受の他の製造ステップを説明するための図である。 図８は、本発明による軸受の一例を示す断面図である。 図９は、本発明による軸受の他の例を示す断面図である。

上述したように、本発明は、ピボットと接触してこのピボットを最小の摩擦で回転できるようにするよう設計された軸受に関する。このため、本発明は回転可能に設けられる要素のための軸受の全体又は一部を形成し得る。

本発明によると、軸受は時計の地板又は受け上に設けられるか、又はこれらの全体若しくは一部を形成するよう形成される。しかしながら、本発明は時計学の分野に制限されるものではなく、軸受に対して移動可能に設けられるいずれの要素にも応用できる。

本発明によると、軸受は孔が貫通した焼結セラミック本体を含み、この孔はピボットを受承するためのものであり耳軸とも呼ばれる。本発明によると、本体は上面及び底面を含み、これらはそれぞれ孔によって連通する少なくとも１つの機能要素を含む。

図８、９は、本発明による２つの例示的な軸受１、１１を示す。図８に示す軸受１は、好ましくは中央に位置する孔３を含むほぼ環状の本体２を有し、孔３は上面４と底面６とに開口している。本発明によると、上記孔３は、第１の機能要素８を形成する上面４に球面状の凹部５と連通している。図８に示す実施例では、第１の機能要素８は、孔３から離れるにしたがって孔３の断面積の実質的に４．５倍の最大断面積まで広がっている。更に、孔３は第２の機能要素１０を形成する底面６に円錐状の凹部７とも連通している。図８に示す実施例では、第２の機能要素１０は孔３から離れるにしたがって孔３の断面積より実質的に２倍大きい最大断面積まで広がっている。また、孔３の周りの本体２の壁部は、ピボットとの接触を最小化していずれの潤滑を向上させるためのオリーブカットを有することに留意されたい。

図９の軸受１１は、好ましくは中央に位置する孔１３を含むほぼ環状の本体１２を有し、孔１３は上面１４と底面１６とに開口している。本発明によると、孔１３は、第１の機能要素１８を形成する上面１４に球面状の凹部１５と連通している。更に、孔１３は第２の機能要素２０を形成する底面１６に球面状の凹部１７とも連通している。図９に示す実施例では、第１の機能要素１８及び第２の機能要素２０は、孔３から離れるにしたがって、孔１３の断面積より実質的に３．５倍大きい最大断面積まで対称的に広がっている。また、孔１３の周りの本体１２の壁部は、ピボットとの接触によって上記壁部が破損するのを防ぐための面取りを有することに留意されたい。

これら２つの実施例を参照すると、本発明においては、各機能要素８、１０、１８、２０は独立しており、各面４、６、１４、１６上に同様に広がる最大断面積を有することができることがわかる。当然、以下に説明するように、同一の面４、６、１４、１６上に複数の同一の又は同一ではない機能要素８、１０、１８、２０を形成してもよい。同様に、以下に説明するように、各機能要素８、１０、１８、２０は実質的に球面状又は実質的に円錐状の凹部５、７、１５、１７に限定されるものではなく、他の形状を有するか又は複数の形状の組み合わせを形成してもよい。

本発明の軸受を製造する方法を示す図１〜７から、軸受の様々な製造が明らかになる。本方法は、結合剤中のセラミックベース粉末からセラミック予備成形物を形成するための第１のステップａ）を含む。

本発明によると、セラミックベース粉末は少なくとも１つの酸化金属、少なくとも１つの窒化金属又は少なくとも１つの炭化金属を含んでいる。例として、セラミックベース粉末は、合成サファイアを形成するための酸化アルミニウム、又は合成ルビーを形成するための酸化アルミニウムと酸化クロムの混合物を含んでいる。更に、結合剤は様々なタイプのものであってよく、例えばポリマータイプ、又は有機物タイプ等であってもよい。

本方法は、図１に示すように、上側ダイ２３及び下側ダイ２５を用いてセラミック予備成形物２２を圧縮することにより、図６に示す第１の機能要素２８及び第２の機能要素３０をそれぞれ含む上面２４及び底面２６を有し、後に軸受１となるグリーンボディ２７を形成するステップｂ）を含む。

図１から分かるように、各ダイ２３、２５は双方向プレス２１のアームに固定される。本発明によると、ダイ２３、２５のうちの１つ（又は両方）は、ケース２９内で他方に近づくようにＡ方向に移動し、上面２４及び底面２６だけでなく外側壁部も形成する。

当然、ステップｂ）において、複数の同一の又は同一でないグリーンボディ２７を同時に形成することもできる。従って、この変形例では、２つのプレートを用いて、これらプレート上にはそれぞれダイ２３、２５が移動可能に設けられ、ここで、後に各グリーンボディ２７となる部分のための上述のようなケース２９を形成するために、プレートの厚さを利用できる。

従って、ステップｂ）で形成される各グリーンボディ２７は、後に第１の機能要素８及び第２の機能要素１０となる部分のブランク２８、３０を既に含むことが明らかである。これらのブランク２８、３０を得るために、実質的に平坦な各ダイ２３、２５は、別個の機能要素を形成するための少なくとも１つの突出部３１、３２を含む。図１は、上側ダイ２３が、例えばオイルシンクを形成するための、実質的に球面状の表面を有する突出部３１を含み、下側ダイ２５が、例えば特にピボットを見えないように軸受内に設置しなければならない場合にピボットの設置を容易に行うための隙間形成用コーンを形成するための、円錐状の表面を有する突出部３２を含むことを示す。

したがって、上記によって後に形成される軸受の強度を低下させることなく、ダイの形状によって各軸受１、１１上の様々な種類の機能要素８、１０、１８、２０を直接形成することが明らかである。例として、他の突出部の形状も想定可能であり、複数の突出部が同一のダイ上に存在していてもよく、実際のダイはドーム状の表面を形成してもよく、又は実際の突出部は第２の突出部を備えていてもよい。本発明によって得られる様々な軸受をより良好に例示するために、本発明のダイの非限定的な変形例を図２〜５に示す。

図３に示すように、実質的に平坦なダイ３７は、実質的に平行六面体状の表面を有する突出部３６を含んでいてもよい。図２に示す実施例では、実質的に平坦なダイ３５は、球面状の表面を有する突出部３１及びグリーンボディの外壁上の面取りを形成するように円錐状で環状に延在する突出部３３を含んでいてもよい。図４は、実質的に球面状の表面を有する突出部３１の周りに広がるカーブ３４、即ち平坦ではない部分を含むダイ３８を示す。最後に、図５に示す最後に提案する変形例では、曲面３４、即ち平坦ではない部分を含むダイ３９もまた、実質的に平行六面体状の表面を有する第１の突出部３６、及び第１の突出部３６の延長部分に実質的に円錐状の表面を有する第２の突出部３２を含んでいてもよい。

本発明において、好ましくは、第１の機能要素２８及び第２の機能要素３０の各ブランクの間に材料の厚さｉを残すことによって、収縮を発生させるステップｃ）における機能要素２８、３０の劣化を防ぐ。グリーンボディ２７の全厚さは２５０μｍ〜１ｍｍであるため、材料の厚さｉは好ましくは１０〜１００μｍである。したがって、いずれの収縮の比率は、第１の機能要素２８と第２の機能要素３０との間の孔が焼結前に既に存在している場合よりも均一であることは明らかである。

本方法は、グリーンボディ２７を焼結してセラミック本体４１を形成するためのステップｃ）を含む。本発明において、好ましくは、ステップｃ）は熱分解を含む。ステップｃ）はグリーンボディ２７の体積の１５〜３０％の収縮を引き起こす。最後に、本方法は、本体４１に貫通孔４３を形成して、上記第１の機能要素２８及び第２の機能要素３０を接続するステップｄ）を含む。ステップｄ）は、好ましくは破壊的なレーザ照射を用いて極めて精度の高いエッチングを得ることによって達成される。しかしながら、ステップｄ）は、例えば機械的掘削又は高圧水エッチング等の機械的収縮といった他のタイプのプロセスを用いて得ることもできる。

本方法は、また軸受の仕上げのための最終ステップを含んでいる。この最終仕上げステップは、ラップ仕上げ及び／又はブラシ仕上げ及び／又は研磨を含んでいる。これにより、最終寸法及び／若しくは縁部の収縮の調整、並びに／又は粗度の局所的修正を可能とする。

本方法の実装をより困難にすることなく、又は結果としてより好ましくない不良品率を上げことなく、実質的に同一であるか（図９）又は同一でなくてもよい（図７、８）、一定であるか（突出部３６）又は一定でなくてよい（突出部３１、３２）、好ましくは孔３、１３の断面積の１．５〜５倍である各機能要素８、１８、１０、２０の最大断面積を得ることができる。実際、軸受穴の傾斜面又はオリーブカットは、孔の断面積の１倍より大きい最大断面積をもたらすが、これを本発明の目的の範囲内における機能要素として解釈するべきではない。

本発明は本明細書に例示した実施例に限定されるものではなく、当業者に明らかである様々な変形例及び代替例が可能である。特に、本発明によると有利には、他の突出部及び／又はダイの幾何学的寸法によって形成された他のタイプの機能要素を想定してよい。

１ 軸受
２ 本体
３ 孔
４ 上面
６ 底面
８ 第１の機能要素
１０ 第２の機能要素
１１ 軸受
１２ 本体
１３ 孔
１４ 上面
１６ 底面
２２ セラミック予備成形物
２３ 上側ダイ
２４ 上面
２５ 下側ダイ
２６ 底面
２７ グリーンボディ
２８ 第１の機能要素
２９ ケース
３０ 第２の機能要素
３１ 突出部
３２ 突出部
３３ 突出部
３６ 突出部
４１ セラミック本体
４３ 貫通孔
ｉ 厚さ

Claims (17)

1. 軸受（１、１１）を製造する方法であって、以下のステップ：
   ａ）結合剤中のセラミックベース粉末（２２）からセラミック予備成形物を形成するステップ；
   ｂ）上側ダイ（２３、２５、３５、３７、３８、３９）及び下側ダイ（２３、２５、３５、３７、３８、３９）を用いて前記セラミック予備成形物（２２）を圧縮することにより、第１の機能要素（２８）及び第２の機能要素（３０）を、前記第１及び第２の機能要素の間に材料の厚さ（ｉ）を残してそれぞれ含む上面（２４）及び底面（２６）を有し、後に前記軸受（１、１１）となるグリーンボディ（２７）を形成するステップ；
   ｃ）前記グリーンボディ（２７）を焼結してセラミック本体（４１）を形成するステップ；並びに
   ｄ）前記本体（４１）に貫通孔（４３）を形成して、前記第１及び第２の機能要素を接続するステップ
   を含む、方法。
2. 各前記機能要素の最大断面積は、前記孔（４３）の断面積の１．５〜５倍であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 前記セラミックベース粉末は、少なくとも１つの酸化金属、窒化金属又は炭化金属を含むことを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. 前記セラミックベース粉末は、酸化アルミニウムを含むことを特徴とする、請求項３に記載の方法。
5. 前記セラミックベース粉末は、酸化クロムを更に含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
6. 各前記ダイ（２３、２５、３５、３７、３８、３９）は、別個の機能要素を形成するための少なくとも１つの突出部（３１、３２、３３、３４、３６）を含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 上記少なくとも１つの突出部（３１、３２、３３、３４、３６）は、球面状の表面を有することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記少なくとも１つの突出部（３１、３２、３３、３４、３６）は、円錐状の表面を有することを特徴とする、請求項６又は７に記載の方法。
9. 前記少なくとも１つの突出部（３１、３２、３３、３４、３６）は、平行六面体状の表面を有することを特徴とする、請求項６〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記ステップｂ）は、前記上側ダイ（２３、２５、３５、３７、３８、３９）及び前記下側ダイ（２３、２５、３５、３７、３８、３９）をケース（２９）内で共に移動させることによって達成されることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記ステップｃ）は熱分解を含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記軸受（１、１１）の仕上げのための最終ステップを有することを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記最終仕上げステップは、ラップ仕上げ及び／又はブラシ仕上げ及び／又は研磨を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法から得られる孔（３、１３）が貫通した焼結セラミック本体（２、１２）を含む軸受（１、１１）であって、
    前記本体（２、１２）は上面（４、１４）及び底面（６、１６）を有し、前記上面（４、１４）及び底面（６、１６）には、それぞれ前記孔で連通した機能要素（８、１８、１０、２０）を含むことを特徴とする軸受（１、１１）。
15. 前記機能要素（８、１８、１０、２０）の最大断面積は、前記孔（３、１３）の断面積の１．５〜５倍であることを特徴とする、請求項１４に記載の軸受（１、１１）。
16. 請求項１４又は１５に記載の軸受（１、１１）を含むことを特徴とする、時計ムーブメントの地板。
17. 請求項１４又は１５に記載の軸受（１、１１）を含むことを特徴とする、時計ムーブメントの受け。

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