JP3619797B2 - 異径スリーブの製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、異径スリーブの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、直径の異なる２種のフェルールを所定の精度で接続できる異径スリーブは実用化されていない。それは次の理由による。すなわち、異径スリーブの２つの異なる内径相互の軸芯のズレを所要の許容範囲内（０．５μｍ程度）に収めること、異径の各寸法精度１μｍ以内、内壁の仕上面程度（ラッピング、超仕上等による▽▽▽▽級程度）等の必要条件を従来の加工手段によって達成することが至難であることによる。
【０００３】
外形加工に関する限り、切削、研削、研磨、ラッピング等、殆どあらゆる機械加工手段の対応が容易であり、これらの手段の特性を選択活用することにより、高い精度の加工が可能であり、上記の数値的条件を充し得ると思われる。しかし、異径スリーブに求められている内面の加工、特に細孔（φ２ｍｍ程度以下）については、現状の加工手段によって上記の所要条件を達成することは不可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように、現状の機械加工技術は、外形加工に関する限り、高度の水準を達成し得るものの、内面の加工については加工手法上の制約が多く、特に２つの異径から成る段付細孔に対しては、上述に示された種々の精度上の所定の条件を充たすことは不可能であり、未だ実用化された例はない。
【０００５】
本発明の目的は、所定の精度に加工された外形加工品を芯材として、外形をそのまま電着層内面に転写し、至難とされる内面の加工によることなく、電鋳法により容易に高精度異径スリーブを製造することができる異径スリーブの製造方法を提供するものである。
また、本発明の他の目的は、スリーブにフェルール等を接続する際の嵌合状態安定化のためのスリ割、あるいは幾何学的パターン等による開孔を設け、あるいは一定の軸長に製造する必要に対しては、電着開始前に予め芯材に不電導性インク等で、これら電着層の生成を不要とする部分に対応する印刷を施すことにより、電着終了と共に事後の一切の加工を省略し得る高精度異径スリーブの製造方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明による異径スリーブの製造方法は以下の方法を採用する。
すなわち、両端に余裕を有する完成品の軸長より長いステンレス、あるいは加工性良好な金属の線状材、棒状材を使用し、異径相互の軸芯のズレ、各径の寸法精度および表面仕上等が所定の条件を充たすよう、切削、研削、研磨、ラッピング等従来の方法により加工する。次にスリ割、軸長、弾性を与えるための開口パターン等必要に応じて不電導部を構成するための印刷を施す。印刷方法は不電導部の寸法形状に対応して、シルク印刷、ディスペンサー、ナイフエッジによるオフ・セット式転写方法等により適する方式を選択採用する。印刷済みの芯材を鉛直に保持し、軸長を超えた上下両端の部分において治具に取付け、この付近を絶縁テープで遮蔽し、電解ニッケルメッキ浴中に浸漬する。
芯材は治具と共に浴中で回転させながらその表面に均等な厚みの電着層を生成させるが、厚みの一様化と能率向上のため、複数の芯材を浸漬して自転・公転の合成回転とし、複数の陽極を設けることもある。
このニッケル電鋳の工程においては、浴濃度・ＰＨ・電流密度・添加剤等の条件に留意しつつ、電鋳層に発生する内部応力の制御を行い、工程の終了時において適切な圧縮応力が残るように工程管理を行う。
電鋳層が所定の厚みに達すれば、電解槽より引き上げ、芯材と電鋳層が一体となったものを治具より取り外し、芯材両端の遮蔽テープを取り除く。不電導性インクを溶解除去し、芯材を引き抜くことにより電鋳層による異径スリーブの完成品が得られる。
【０００７】
【作用】
この製造方法によれば、高精度加工の容易な外形の機械加工手段によって得られた芯材を用い、電鋳法によって精度を損なうことなく、内面に転写するため、内面を直接加工する従来の加工手段では到底達成することができなかった高精度異径スリーブの製造が可能となった。
また、スリ割、幾何学的パターン軸長等の加工についても、予め芯材に不電導性インク等による印刷を施すことにより、電着終了と同時に完成品が得られ、他の一切の追加加工を省くことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の形態を詳しく説明する。
図１（ａ）は、本発明による異径スリーブの製造に使用する芯材１の寸法・精度・仕上程度の一例を示す図であり、異径φ２．５ｍｍ，φ１．２５ｍｍ相互の軸芯のズレは０．５μｍ程度に収められている。
１”は不電導インクによる円周に沿う線状の印刷部分で、これにより、芯材に対する電着の終了と同時に所定の軸長ｌの完成品を得ることができる。１’は異径スリーブ製造用芯材１の電着時に治具に差し込み取り付けるための部分である。
【０００９】
図１（ｂ）は、芯材１にニッケル電着を行い、所定の肉厚に達した後、芯材１を引き抜いて得られた電鋳層による異径スリーブの完成品２を示す。芯材１の寸法精度・表面仕上そのものが内面に転写され、２種のフェルール３，４を実用上充分の精度で接合することができる。
【００１０】
図２に芯材１に電着を行う際の治具と装置の概要を示す。
図２（ａ）は芯材と取り付け用治具の関係を示す斜視図である。
５は芯材１を取り付ける治具であり、上部はモータ軸７と連結するためのジョイント５ａを有している。下部は芯材１の１’の外径に近い内径のパイプ状で下端に１個乃至複数個のスリ割５ｂを有している。芯材１の１’は下部パイプ状の部分に差し込まれ、弾性によって固定される。６は絶縁用遮蔽テープで、芯材１と治具５の接合部付近を覆い、芯材１は電解ニッケル浴液１２中に浸漬される。
【００１１】
図２（ｂ）は電着中の一例を示す概要図である。
治具５はジョイント５ａを介してモータ８の回転軸７と連結し、芯材１は治具５と一体となって回転する。電解ニッケル浴液１２が満たされた電解メッキ槽１１にはニッケル陽極１０が浸漬されており、電源９の＋電極はニッケル陽極１０に、−電極は陰極として作用する治具５にそれぞれ接続されている。
電着終了時における芯材の引き抜き除去、スリーブとフェルールの接合時における嵌合等に関して、完成時のスリーブには適切な圧縮応力が存在することが望ましい。このニッケル電鋳の工程において、浴濃度・ＰＨ・電流密度・添加剤等の条件に留意して、電鋳層に発生する内部応力の制御を行うことが必要である。
【００１２】
図３は芯材１の異径間のテーパ部に施した小円状の印刷を説明するための図である。上記テーパ部に施した印刷による不電導部（小円状印刷）１３により電着進行に伴い、電鋳層に小孔が生成される。図１（ｂ）に示すように異径スリーブ２に対し両端からフェルール３，４を嵌合する際必要となる空気抜き孔となる。
【００１３】
図４および図５はスリーブに弾性を与えるために、スリ割あるいは幾何学的パターンより成る多数の開口部を設ける手段として芯材にこれらに対応する不電導インクによる印刷１４，１５等を施した状態を示す斜視図である。前述のように治具５に取り付け、電解ニッケル浴液中に浸漬し、電着を行う。
【００１４】
図４は芯材１に施されたスリ割のための印刷１４と所定の軸長のための印刷１”を示しており、電着終了をもって完成品が得られる。
異径スリーブは相互の中間にテーパ部分があり、ここに各ストレートの部分に近い弾性挙動を与えることは難しく、テーパ部分のスリ割の形状、条数等については工夫を要する。図は一例を示したもので、条数は１または任意の複数とするが、適切な弾性を有すること、異径フェルールの嵌合に際して相互の軸芯のズレが極力発生しないよう留意することが大切である。
【００１５】
図５は芯材１に施された幾何学的パターンの多数の開口部のための印刷１５と所定の軸長のための印刷１”を示しており、電着終了をもって完成品が得られる。この方式のスリーブについては、電着工程の条件管理の他、電着層の厚さ、スリーブ面積に対するパターンの開口率、開口数等を選択することにより、適切な弾性領域を与えることができる。
【００１６】
スリ割による場合、スリーブ内径の拡張はスリ割の巾のみの開きによるため内径の真円度が損なわれるが、異径スリーブについては、両径に起こる現象が量的に異なり、それが異径フェルール相互の軸芯のズレとなり、機能上の影響が大きい。図５の方式によるスリーブは、母線方向にスリ割を有せず、フェルールの嵌合により内径が弾性領域内で拡張した場合、材料自体の平均的な伸びとなり、真円度、軸芯のズレが起こらず、異径フェルールを良好な伝送効率を確保して接続することができる特徴がある。
【００１７】
図６は図５の印刷済の芯材に電着した後、印刷１”および１５の不電導性インクを溶解除去し、芯材を引き抜いて得られた完成品の図５の１６に相当する部分の拡大斜視図で、幾何学的パターンの一例を示している。
印刷１５は小判形開口部で円周６等分６０°間隔６列に配置し、図に示すように隣り合う列の開口部は１／２ピッチずらしてある。下端は３列について１７に示されるように小判形は１／２の長さとなって開放されフェルールを嵌合し易い形となっている。異径の他端も同様である。種々のパターンが考えられるが、嵌合し易く、弾性領域における材料の伸びが軸芯を中心に対称的に行われ、真円度が損なわれず、偏心を発生しないパターンであることが肝要である。
【００１８】
図７は不電導性インクと電鋳層生成の関係とその効果を示した図である。
図７（ａ）は、芯材１上の印刷１”，１４および１５のインク膜は、縁に近づくに従って薄くなり、その勾配に沿って電鋳層が生成される状態を示す断面図である。
図７（ｂ）は、図７（ａ）の終了時、印刷１”，１４および１５のインクを溶解除去し、芯材１を引き抜いて得られた電鋳完成品２の断面を示す。
図７（ａ），（ｂ）で明らかなように、芯材とインクの境界付近に生成された勾配状の電鋳部分は、×印に示す面取形状をなし、フェルール３，４等を電鋳完成品２に嵌合する際に有効である。
【００１９】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明は、上記の方法・工程によって構成されるので以下の効果を有する。
（１）異径フェルール等の接続を目的とする細い異径スリーブを内径の加工によって所要の精度を充たすことは不可能であるが、本発明は機械加工に適する外形の加工によって所定の精度を有する逆型を作り、これを芯材として表面に電着層を生成し、高精度の外形をそのまま内面に転写できる電鋳法を採用することにより使用条件を充たす異径スリーブの実用化を達成した。
（２）本発明では、電鋳法によってスリーブを製造するため、スリーブに弾性領域を付与する方法としてスリ割、幾何学的パターンによる多数の開口を設ける必要があれば、芯材に予め不電導インクでスリ割、パターン等に対応する印刷を施し、電鋳層の生成されない部分を構成することにより容易に目的を達成することができる。
（３）図１（ａ）１”，図４ １”，図５ １”等に示す軸長を区切る印刷により、電着終了と共に所定の軸長を有し、スリ割、パターンによる開口等が設けられたスリーブの完成品が得られ、他の一切の追加加工を省くことができる。
（４）図７（ａ），（ｂ）に示すように、芯材と印刷の境界付近における電着層生成の形態により、スリ割、幾何学的パターンの開口部、軸長の区切り等の縁の部分はすべて内側嵌合面に対して面取形状の勾配に形成され、通常の加工によれば避けられないバリの発生は皆無である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による異径スリーブの製造に使用する芯材と芯材に電着することによって得られた電鋳製異径スリーブ、および異径スリーブと異径フェルールの関係の概要を示す図である。（ａ）は異径スリーブの各径の寸法と所要公差、表面仕上の一例、（ｂ）はこの芯材から電鋳法により得られた異径スリーブに対応する２種のフェルールの寸法の具体例を示している。
【図２】（ａ）は図１（ａ）の芯材を電解ニッケル浴液に浸漬し、電着を行うための治具と取り付け方法を示す図、（ｂ）は電着中の状況を示す図である。
【図３】スリ割、開口パターン等を有しない異径スリーブに空気抜き孔を設けるため、芯材に施した印刷を示す図である。
【図４】異径スリーブの各径とテーパ部にスリ割を設けるため、芯材に行った印刷状態を示す斜視図である。
【図５】スリ割によらず、スリーブに弾性を与える手段として幾何学的パターンによる多数の開口を設ける目的で芯材にそのパターンに対応する不電導性印刷を施した状態を示す斜視図である。
【図６】図５の芯材に電着して得られた異径スリーブの図５の１６に対応する部分の拡大斜視図である。
【図７】（ａ）は印刷が施された芯材に対する電着層の生成の形態を示す図、（ｂ）はその形態による面取り効果を示す断面の略図である。
【符号の説明】
１ 異径スリーブ製造用芯材
１’芯材の治具取付部
１”所定の軸長に対応する不電導インクの印刷
２ 電鋳による異径スリーブ完成品
３，４ フェルール
５ 芯材保持用治具
６ 絶縁用テープ
７ モータ軸
８ モータ
９ メッキ用電源
１０ ニッケル等の陽極
１１ 電解メッキ槽
１２ 電解ニッケル浴液
１３ 小円状印刷
１４ スリ割用印刷
１５ 幾何学的パターンの印刷
１５’１５による開孔
１６ 芯材部分
１７ スリーブ両端部の開口形状

Claims (4)

1. ステンレス線材等、１つの金属材料を使用し、機械加工法により、異なる２つの外径を有し、該２つの外径の外周間はテーパが形成される段付軸を作り、
   前記段付軸を芯材として外周面に電着層を生成することにより、前記段付軸の外周表面を電着層内壁に転写し、
   前記電着層から前記段付軸を引き抜くことにより径の異なる２種のフェルール等を所定の高精度で接続できる異径スリーブを製造する方法であって、
   前記段付軸の母線方向および前記テーパ部分の円周方向にスリ割りを形成すべく不電導性のインクによる印刷を施し、
   電着層の生成の際に前記印刷に対応して前記異径スリーブの母線方向および前記テーパ部分の円周方向に沿って１または複数個のスリ割を形成することにより、
   前記異径スリーブとフェルールの嵌合後、引き抜きに要する力を一定の範囲に収めフェルール外径に対して弾性効果を作用させることを特徴とする電鋳による異径スリーブの製造方法。
2. ステンレス線材等、１つの金属材料を使用し、機械加工法により、異なる２つの外径を有し、該２つの外径の間はテーパが形成される段付軸を作り、
   前記段付軸を芯材として外周面に電着層を生成することにより、前記段付軸の外周表面を電着層内壁に転写し、
   前記電着層から前記段付軸を引き抜くことにより径の異なる２種のフェルール等を所定の高精度で接続できる異径スリーブを製造する方法であって、
   前記段付軸の母線方向および前記テーパ部分に、同じ形状を所定の間隔で繰り返し配置してなる幾何学的パターンの開口部を形成すべく不電導性のインクによる印刷を施し、
   電着層の生成の際に前記印刷に対応して前記異径スリーブの母線方向および前記テーパ部分に沿って同じ形状を所定の間隔で繰り返し配置してなる幾何学的パターンの開口部を形成することにより、
   前記異径スリーブとフェルールの嵌合後、引き抜きに要する力を一定の範囲に収めフェルール外径に対して弾性効果を作用させ、弾性領域における異径スリーブの伸びが軸芯を中心に対称的に行われ、真円度が損なわれず、偏心を発生させないことを特徴とする電鋳による異径スリーブの製造方法。
3. 前記開口部は、電着層の厚さ、スリーブ面積によって開口率、開口数を決定することを特徴とする請求項２記載の電鋳による異径スリーブの製造方法。
4. 前記段付軸の各異径の軸部において所定の位置の円周方向に不電導性インクによる線状の印刷を施し、電着完了と同時に所定の軸長を有する異径スリーブを得ることを特徴とする請求項１または２記載の電鋳による異径スリーブの製造方法。

Images