JP4170398B2 - 電解加工によって金属製軸受部品にパターンを形成する方法およびそのための装置 - Google Patents

Description

本発明は、軸受リング、ローラ・エレメント、および動圧軸受のシャフトからなるグループから選択した金属製軸受部品に電解加工によりテクスチャを形成する方法に関する。そこにおいては、金属製軸受部品と電極手段によって形成された、電解液が供給されている隙間に電流を流す。
このような方法は当技術分野では既知である。具体的に言うと、ＷＯ９６／２００５９は、軸受リングを電解加工してパターンを形成する方法に関する。この特許出願によれば、導電性パターンを備えた非導電性表面を有する電極が使用される。
この方法には、高精細度のパターンを表面に形成することができないという欠点がある。
本発明の目的は、高精細度の表面パターンを表面に形成することができる方法を提供することである。
この目的のために、本発明による方法は、電極手段と金属製軸受部品との間にリボンを設ける。そのリボンは穴を備えた可撓性かつほぼ非導電性の材料からなる。そのリボンを、その長さの一部にわたって金属製軸受部品と直接接触する接触ゾーンを決めて置き、電極手段と金属製軸受部品との間の隙間に電流を流すことを特徴とする。
このリボンはマスクの働きをし、これらの穴は、金属製軸受部品の表面の電解加工すべき部分しか露出しない。マスクは表面に接着されないので、容易に除去し、金属製軸受部品の表面の別の部分を処理するために再使用することができる。リボンの金属製軸受部品と接触する部分は、
ソビエト特許公告ＳＵ−Ａ−８１４６３５には、タービン翼などの金属体を電解研磨（electroabrasive）加工する方法が記載されている。この方法は、処理すべき物体の表面に沿って研磨ベルトを動かすことを含む。このベルトは穿孔されており、電解液を処理すべき物体と接触させるための穴が設けてある。この公告は、表面にテクスチャを形成することには関係ない。
非常に好ましい実施態様によれば、本発明による方法は、接触ゾーンでリボンを金属製軸受部品と同じ速度および方向に動かすように金属製軸受部品をその軸の周りで回転させることを特徴とする。
リボンを実質上滑りなしで軸受部品に沿って動かしながら、軸受部品を回転させることにより、処理すべき軸受リングの表面全体を単一のステップで電解加工することができる。言うまでもなく、リボンを作動させて軸受部品を回転させることも、軸受部品を駆動してリボンを動かすことも、または軸受リングおよびリボンを両方とも動作させることもできる。
好ましい実施態様によれば、セグメント（部分）を少なくとも２つ有し、実質上穴のないセグメントが穴の空いたセグメントと隣接し、穴の空いたセグメントの長さが、加工しようとする軸受部品の円周に等しい、またはその倍数となるリボンを使用する。
こうして、金属製軸受部品のいずれかの部分がその他の部分より頻繁に処理されることを防止することができる。軸受部品の円周の倍数となる長さを有する穴の空いたセグメントは、例えば、軸受部品にクロスハッチ・パターンを形成しようとする場合に適している。そのパターンを形成するために、セグメントは、第１に、平行な長円形の穴を有する長さを含み、その後に第１の長さの長円形の穴に対して角度をなすように配置された平行な長円形の穴を有する長さを含む。
別の実施態様によれば、インジケータ手段と、そのインジケータ手段を検出し、隙間に流れる電流を制御するために使用されるインジケータ手段の位置に依存する出力信号を与える検出手段とを含むリボンを使用する。
この方法は、金属製軸受部品のいずれかの部分がその他の部分より頻繁に処理されることを防止する方法も提案する。
好ましい実施形態によれば、引張り強さの強いプラスチックから構成されるリボンを使用する。
このような引張り強さが強いプラスチックのリボンを使用することは、金属製軸受部品のいずれかの部分がその他の部分より頻繁に処理される危険がなく、高精細度のパターンを得るために非常に有効であり、それに加えてリボンを再使用することができる。
さらに別の好ましい実施態様によれば、そのリボンの軸受部品側で狭くなり、反対側で広くなる穴を有するリボンを使用する。
穴をこのような構造にすることにより、電流密度を高め、電解液による金属製軸受部品から生じる金属イオンの除去を速め、電解加工の速度を上げることが可能となる。
有利な実施態様によれば、リボンとしてエンドレス・ベルトを使用する。
このような閉ループ・リボンにより、金属製軸受部品の表面を繰り返し処理することが可能となる。
最後に、本発明は、電極手段と、電解液を供給する手段と、金属部片を回転可能に取り付ける手段とを含む、金属部片、特に軸受部品を電解加工し、それに表面テクスチャを形成するための装置に関する。
この装置は、金属部片と接触するほぼ非導電性の材料を含むリボンを含み、そのリボンの長さの少なくとも一部分にわたって穴を備え、その孔で電解液が金属部片と接触することができるようにし、また金属部片と電極の間で電流が流れるようにしたことを特徴とする。
こうして、様々な金属部片、特に軸受部品を電解加工することができる簡単な装置が提供される。
次に、図面に関して、本発明について例示的にさらに詳細に説明する。
第１図は、電解加工によって軸受部品の表面にパターンを形成するための配列を示す側面図である。
第２図は、本発明による方法で使用するリボンを示す部分断面図である。
第１図を参照すると、金属製軸受部品、ここでは軸受の内輪１に、電解加工によってパターンを形成するのに適した配列が示してある。この目的のために、電極２を配置する。電極２と軸受の内輪１との間に隙間３を設ける。この隙間に、電解液、例えば当技術分野で周知の硝酸ナトリウム溶液を内輪１の表面に対してほぼ接線方向に供給することができる。内輪１の表面（すなわち内輪１の軌道面）を電解加工するために、隙間３の両端に電圧を印加し、通常は１００μｍである隙間３に電流を流す。本発明のこの実施形態では、ベルト４は内輪１に押しつけられる。このベルト４は所望のパターンに対応する穴６を備える。ベルト４は可撓性であり、穴６のない箇所で電解液が内輪１の表面と接触するのを実質上防止する。一部の電解液はそれでも内輪１の処理しない部分の表面に達することがあるが、ベルト４の可撓性の特徴によってその電解液の厚さは十分に薄く、抵抗が高く、それに伴って電流密度が低く、かつ電解液による内輪１の表面からの金属イオンの除去が不十分であるので、これは有意な電解加工を引き起こさない。ベルト４は、少なくとも軸受部品と向き合う側では疎水性の特性を有することが好ましい。さらに、ベルト４は、処理しようとする表面の損傷を防止するために、研磨作用を持たないことが好ましい。これは、ベルト４が表面に沿っていくらか滑った場合に生じる。すなわち、表面を損傷させるのに十分に硬いエレメントがベルトから処理しようとする表面に向かって突出している結果として起こることがある。
ベルト４はキャプスタン５によって駆動することができる。ベルト４の引張り力は、それが自由に回転可能な内輪１を実質上滑りなしで回転させ、内輪１の表面の正確な電解加工を保証するようになっている。もちろん、この代わりにベルト４を内輪１によって駆動することもできる。この記述では、「実質上滑りなしで」という用語は、滑りが全くない、または滑りがベルト４の穴の寸法より小さいものと理解されたい。
ベルト４をゆっくり回転させると、パターンはより深くなる。
言うまでもなく、単一のベルト４を使用して、一度に複数の内輪１を電解加工することもできる。
第１図に示す実施形態では、ベルトを使用して内輪１の表面の電解加工しない部分をマスクするが、その代わりに直線リボンを使用することもできる。このリボンは往復運動させることができる。
本発明による方法を実行する方法はいくつかある。ベルトを多数回回転させて、単一の内輪１を加工することもできる。この場合には、ベルト４は通常は比較的少ない穴を備え、疑似ランダムなテクスチャを軌道面上に形成する。例えば、ベルト中の穴の密度が加工する物体で必要な密度の１／１０である場合には、その物体の特定領域を不注意に過剰処理すると、局部密度は１ではなくちょうど１．１になることになる。
これに対して、処理しようとする内輪１の表面のいずれかの部分がその他の部分より頻繁に処理されることを防止するように、ベルト４を配列することもできる。この目的のために、ベルト４は、電解加工しようとする内輪１の円周と等しい長さを有する少なくとも１つのセグメントを有し、そのセグメントの端部に穴のないゾーンを有するようにすることができる。このように、ベルト４は、内輪１の円周と等しい長さを有する、穴の空いたセグメント４ａを１つと、穴のないもう１つのセグメント４ｂとを含む。内輪１を電解加工するときには、内輪１は、穴のないセグメント４ｂに当てられ、続いて穴の空いたセグメント４ａに当てられ、再度同じまたは別の穴のないセグメント４ｂに当てられる。
別法として、ベルト４は、例えば、着色マスクなどのような視覚インジケータを含むこともできる。光学検出手段は、視覚インジケータがその検出手段を通過した瞬間を検出し、ベルト４が移動する速度と内輪１の円周とによって決まる所定時間の間、または対応する視覚インジケータを検出したときに電源をオフにするまで、電源を使用して隙間の両端に電圧を印加するようにすることができる。
ベルト４はいくつかの要件を満たさなければならない。所望のパターンの正確さに依存して、それは良好な寸法安定性を有さなければならない。高精細度のパターンを得るには、ベルト４に弾性特性があってはならない。ベルトは、ほぼ非導電性の特性を有さなければならない。さらに、可撓性であり、加工しようとする金属製軸受部品の形状に適合することができなければならない。その引張り強さは、軸受部品およびベルト（またはリボン）を滑りなしで同時に動かすことができるのに十分でなければならない。
厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）フィルムを使用すると良好な結果が得られた。エキシマ・レーザを使用して、このフィルムに、最小幅が１０μｍとなるテーパ穴を形成した。このテーパ形状（第２図に示す）により、
電流密度を高め、電解液による金属イオンの除去を容易にすることができる。
本発明による方法の代替実施形態によれば、電極として使用される導電性フィルム、および金属製軸受部品と向き合い、これと接触する非導電性フィルムの積層構造を含むリボンを使用する。
このようにして、リボンが処理中に電極と接触して損傷を受ける危険がなく、電極が軸受部品に非常に接近し、電解加工の速度が上がることが保証される。
本発明による方法は、軸受の内輪、円筒ローラ・エレメントおよび針状ローラ・エレメント、ならびに空気軸受のシャフトにテクスチャを形成するのに特に適している。軸受の内輪は軸受の外輪より小さな直径を有するので、より重い加重を受け、その結果故障する可能性が高い。したがって、テクスチャ付きの軸受の内輪の表面を改良し、適当な潤滑を保証することは、本発明による方法を使用して加工することがいくらか困難な軸受の外輪の表面より重要である。ただし、（回転可能な）電極などの手段を使用して、軸受の外輪の表面にリボンを押しつけることもできる。

Claims (9)

1. 金属製軸受部品および電極手段によって形成された、電解液の供給される細い隙間に電流を流す電解加工により、軸受リング、ローラ・エレメント、および動圧軸受のシャフトからなるグループから選択した金属製軸受部品にテクスチャを形成する方法であって、
   前記電極手段と前記金属製軸受部品との間にリボンを設け、前記リボンは穴を備えた可撓性かつ非導電性の材料を含み、前記リボンを、その長さの一部にわたって前記金属製軸受部品と直接接触させるようにするとともに、前記金属製軸受部品と電極手段との間の前記隙間に電流供給手段により電流を流すようにした方法において、
   前記リボンは少なくとも２つのセグメントを有し、そのセグメントの内穴のない第２のセグメントが穴の空いた第１のセグメントと隣接した構成を有しており、さらに、
   前記電流供給手段が、前記リボンの穴の空いた第１のセグメントが前記電極手段と前記金属製軸受部品の間にある時にのみ前記隙間に電流を流すことを特徴とする方法。
2. 前記金属製軸受部品をその軸の周りで回転させ、前記リボンを前記金属製軸受部品と同じ速度および方向に動かすことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記リボンの穴の空いたセグメントの長さが、加工しようとする軸受部品の円周に等しいか、またはその倍数となるリボンを使用することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記リボンが前記穴の空いたセグメントを示すためのインジケータを有し、前記電流供給手段が、該インジケータを検出する検出手段の出力に応じて、前記隙間に電流を供給することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記リボンとして、プラスチックから構成されるリボンを使用することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記リボンとして、軸受部品側で細くなり、反対側で広くなる穴を有するリボンを使用することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記リボンが電極として使用される導電性フィルムと非導電性フィルムとを有し、該非導電性フィルムを金属製軸受部品と向き合わせて使用することを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
8. リボンとしてエンドレス・ベルトを使用することを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
9. 電極手段と、電解液を供給する手段と、金属部片を回転可能に取り付ける手段とを含む、金属部片を電気化学処理し、それに表面テクスチャを形成する装置であって、
   前記金属部片と接触する非導電性の材料を含むリボンであって、そのリボンの長さの一部分にわたって穴を形成させて前記電解液が前記金属部片と接触することができるようにした第１のセグメントと、この第１のセグメントに隣接するとともに穴のない第２のセグメントとを有したリボンと、
   前記リボンを介して前記金属部片と前記電極の間に電流を流す電流供給手段であって、前記電極手段と前記金属部片との間に前記リボンの第１のセグメントが存在することを検出する検出手段の出力に応じて、前記電極手段と前記金属片との間に電流を供給する電流供給手段と
   含むことを特徴とする装置。

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