JP4576621B2

JP4576621B2 - セラミックス製の円筒体の分割方法

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Publication number: JP4576621B2
Application number: JP2003311442A
Authority: JP
Inventors: 本純橋
Original assignee: Nihon University
Current assignee: Nihon University
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2003-09-03
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2023-09-03
Also published as: JP2005074951A; US20080246178A1; WO2005023504A1

Description

本発明は、セラミックス製の円筒体の分割方法に関するものである。

周知の通り、メカニカルシールは液体シール装置の中で回転軸用動的シールとしては最もシール性にすぐれていて、特にセラミックス製のメカニカルシールは耐熱、耐食、耐摩耗性、耐薬品性等を有して例えばポンプ用シールとして使用されている。なお、ここで言うセラミックスとは窒化珪素・炭化珪素などのニューセラミックスやガラス、磁器などのオールドセラミックスのみならず、セラミックスと同様に応力とひずみの関係が破壊までほぼ弾性的に挙動する大理石、ルビーなどのような脆性材料を含むことを意味する。

前記のように、セラミックス製のメカニカルシールはすぐれた特性を有しているが、しかしながら、セラミックス製の円筒体のメカニカルシールを回転軸に嵌着すると、ポンプの補修に際してその回転軸を引き抜くか、あるいは回転軸からメカニカルシールを引き抜く必要があり、補修作業が非常に面倒である。

補修作業を容易にするためには、セラミック製の円筒体を軸線方向（縦方向）にダイヤモンド砥石や鋸歯で２分割して回転軸を半径方向外周に遊嵌させ、その円筒体を外部から保持させればよいが、分割切断に際して生じるカッタ厚の切屑相当分が再接合時に内径寸法誤差となってシール諸元の寸法精度を低下させる欠点がある。

そのような、主として機械的な切断による寸法減少分を予め見込んだ形状を準備しておき、分割切断の寸法補償をする方法もあるが、素材形状の精度保証にかかわる工程増や精密な切断加工によるコスト増が欠点になる。

この改善策としてメカニカルシール材の円筒体の内側に熱膨張係数の大きな治具を挿入し、その治具を加熱膨脹させて円筒体を分割する、あるいは円筒体の内側空間部を半径方向外方に加圧して円筒体を分割する技術が開示されている（特許文献１参照）。

上記技術の半径方向分割はどちらも、円筒体の内側全面に半径方向外方に荷重を負荷し、円周方向に引張応力を生じさせて分割するものであって、前者では円筒体の内径に適する治具を必要とし、また後者では加圧のための圧力漏れを防止する必要がある。このため各部の精度が重要になり容易に円筒体を分割することができない欠点がある。

また、直径方向に伸びる密封面を有する２本のシールリングがそれぞれハウジングと軸とに密封面を対向して支持され、それらのシールリングはそれぞれ円弧状に分割されていてその分割部を互いに接近させて設けられている密封装置についての技術も開示されている（特許文献２参照）。
しかし、この技術に示された分割は円筒体の長さに依存し、長い円筒体を分割できるものではない。

本発明者は、２分割したセラミックス製の円筒体を正確に接合させることができる、工法が容易な分割技術を提案している（特許文献３参照）。
その概要は、図３１に示すように、内周面Ａに軸線方向に延びる直線状の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２を形成させたセラミックス製の円筒体１に、図３２に示すように上下のプレス板３、２を介して荷重Ｗを負荷して円筒体１を分割させる。この切欠部Ｎ１１、Ｎ１２の深さは、分割時に確実に切欠部Ｎ１１、Ｎ１２より亀裂が発生するために必要な集中応力を誘起する寸法とする。
その結果、円筒体１は切欠部Ｎ１１、Ｎ１２に沿って分割切断され、しかも接合面を加工しなければ、密着した状態で両者を接合できる状態になる。

しかしながら上記技術では、破断面が比較的に平面的に分割されるので、再接合時あるいは使用時に分割した円筒体の各半部が互いに軸方向にずれてシール装置としての機能を損ねてしまうという欠点があった。
特公昭５８−５５３８８号公報特公昭３９−１６８５４号公報特開２００３−１６０３４９号公報

したがって本発明の目的は、分割断面を再接合時に軸方向にずれないような凹凸を有する分割面を得ることができるセラミックス製の円筒体の分割方法を提供することにある。

本発明者は、前記の特許文献３の開示後さらに研究の結果、円筒体の内周面に円周方向に偏寄した切欠部を形成することにより分割断面の凹凸を大きく形成して、密着接合により軸方向のずれが生じない円筒体の分割方法を提案できるに到った。

本発明によれば、セラミックス製の円筒体の内周面に直径方向に相対する位置に第１及び第２の切欠部を形成し、次いで直径方向に圧縮荷重を負荷し、円筒体を前記第１及び第２の切欠部に沿って分割するセラミックス製の円筒体の分割方法において、前記第１及び第２の切欠部に円筒体の縁部から円周方向に偏寄している切欠きを形成し、分割に際し、その偏寄している切欠きから亀裂を伝播させ、以って分割面にその偏寄している切欠きによる凹部又は凸部が形成されるようになっている。

このように円周方向に偏寄した切欠きを設けることによって、圧縮荷重の負荷時に切欠きから亀裂が伝播するが、円周面において切欠きの形状が残るので、結果的に切欠きに沿う凹部又は凸部が形成される。この凹部又は凸部は軸線に直角方向に形成されるので、重ね合せたときに軸線方向にずれが生じない。
なお、本発明において、第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２の直径方向に相対する位置とは圧縮荷重の負荷に際して分割される範囲を意味しており、１８０度付近という意味である。

本発明によれば、図１に示すようにセラミックス製の円筒体の内周面Ａに直径方向に相対する位置に第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２を形成し、次いで直径方向に圧縮荷重Ｗを負荷し、円筒体１を前記第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２に沿って分割するセラミックス製の円筒体１の分割方法において、図２に示すように前記第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２は円筒体１の内周面Ａに一方の縁部ａから軸線方向に他方の縁部ｂに向って直線状に延びる第1の切欠きｃを形成し、他方の縁部ｂから一方の縁部ａに向って延びる直線状の第２の切欠きｄを形成し、前記第１の切欠きｃの一方の縁部ａと反対側の終端部ｅと前記第２の切欠きｄの他方の縁部ｂと反対側の終端部ｆとに接続されて、前記内周面Ａの円周方向に延びる第３の切欠きｇを形成するようになっている。

前記第３の切欠きｇは円弧の山形状でも、台形状でも、三角山状でも任意の形状でよい。なお、切欠部の形状は亀裂が確実に切欠部Ｎ１１、Ｎ１２より発生するように応力集中を与えられることが好ましい。
また、第１及び第２の切欠きｃ、ｄは円筒体の軸線方向に延びるのが好ましいが、例えば１５０度程度軸線に対して傾斜してもよい。また、第１及び第２の切欠きｃ、ｄは軸線方向に一致した位置が好ましいが、必ずしも一致せずに円周方向に若干偏寄していてもよい。加えて、第１及び第２の切欠きｃ、ｄは円筒体の縁部ａ、ｂと接続されず、若干離れていてもよい。

さらに、本発明によれば、図１に示すようにセラミックス製の円筒体１の内周面Ａに直径方向に相対する位置に第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２を形成し、次いで直径方向に圧縮荷重Ｗを負荷し、円筒体１を前記第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２に沿って分割するセラミックス製の円筒体１の分割方法において、図１８に示すように前記第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２は円筒体１の内周面Ａに一方の縁部ａから軸線方向に他方の縁部ｂに向って直線状に延びる第１の切欠きＣｊを形成し、他方の縁部ｂから一方の縁部ａに向って直線状に延び第１の切欠きＣｊと内周面で円周方向に偏寄した位置に設けられている第４の切欠きＣｋを形成するようになっている。

第１の切欠きＣｊと内周面で偏寄して設けられている第４の切欠きＣｋとは不連続でよく、図２３に示すように第１の切欠きＣｊとを第４の切欠きＣｋに連続な第５の切欠きＣｌを設けたものでもよい。

また本発明によれば、図１に示すようにセラミックス製の円筒体１の内周面Ａに直径方向に相対する位置に第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２を形成し、次いで直径方向に圧縮荷重Ｗを負荷し、円筒体１を前記第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２に沿って分割するセラミックス製の円筒体１の分割方法において、図２２に示すように前記第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２は円筒体１の内周面Ａに一方の縁部ａから軸線方向に他方の縁部ｂに向って直線状に延びる第1の切欠きｃを形成し、他方の縁部ｂから一方の縁部ａに向って延びる直線状の第２の切欠きｄを形成し、前記第１の切欠きｃの一方の縁部ａと反対側の終端部ｅと前記第２の切欠きｄの他方の縁部ｂと反対側の終端部ｆとは接続されずに前記内周面Ａの円周方向に偏寄した位置に設けた第３の切欠きｇ１を形成してある。

以上の通り本発明によれば、
（１）セラミックス製の円筒体の内周面に軸線方向に予め指定した切欠部を形成して圧縮荷重により分割させるので、分割面に凹凸を簡単に作製でき、再接合させたときに軸線方向にずれを生じさせない分割面を形成できる。
（２）切欠部の形状により、分割面に希望する任意の凹凸を作製できる。
（３）材料の破壊面における表面あらさに依存することなく、分割面に凹凸を作製できる。
（４）分割面に欠けなどの発生がなく、完全な再接合ができる。
（５）分割面に希望する形状の凹凸を作製する成功率は、切欠部の深さで集中応力係数を容易に増すことができるので極めて高く、その結果歩留まりがよい。

セラミックス製の円筒体１の内周面Ａに直径方向に相対する位置における第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２に軸線方向に延びる中間に凹凸のある切欠きを形成し、直径方向に圧縮荷重Ｗを負荷して分割させることで分割面に凹凸を生じさせることを実現した。

図1は、本発明の１実施例における円筒体１に圧縮荷重Ｗを負荷する状態を示し、図２は円筒体１に形成される第１の切欠部Ｎ１１の形状を示す平面図であり、図３は第１の切欠部Ｎ１１の形状を示す斜視図である。

図１、２、３において、内径ｄ１、外径ｄ０、厚さ（軸線方向の長さ）ｔで構成されるセラミックス製の円筒体１の内周面Ａに軸線方向に延びる本例ではＶ状の第１の切欠部Ｎ１１の１実施例が形成されている。なお、円筒体の長さは目的に応じて任意に選択すればよい。

第１の切欠部Ｎ１１は、図示の実施例において、図２に示すように一方の縁部ａから軸線方向に他方の縁部ｂに向って直線状に延びる第１の切欠きｃと、他方の縁部ｂから軸線方向に一方の縁部ａに向って直線状に延びる第２の切欠きｄと、第１の切欠きｃの一方の縁部ａと反対側の終端部ｅと、第２の切欠きｄの他方の縁部ｂと反対側の終端部ｆとに接続されて内周面Ａの円周方向に延びる第３の切欠きｇとで形成されている。

本実施例においては、第３の切欠きｇは円弧の山形状に形成され、第１の切欠きｃと第３の切欠きｇとは滑らかに連通され、第３の切欠きｇと第２の切欠きｄとは滑らかに連通されている。

上記の、第１の切欠きｃと第２の切欠きｄと第３の切欠きｇで形成される第１の切欠部Ｎ１１と同じ形状の切欠部Ｎ１２が、図１に示すように第１の切欠部Ｎ１１と直径方向に相対する位置に形成されている。

上記の切欠部Ｎ１１と切欠部Ｎ１２を形成した円筒体１の分割面作製の実験結果を以下に記す。
実験に用いた２等分割すべき円筒体１は、凹凸の発生が明瞭に解るように、軸線方向の長さｔが短い素焼リング１Ａと大理石リング１Ｂを選択した。

素焼リング１Ａは厚さｔ≒２１ｍｍ前後で３つのものを準備した。図５は素焼リング１Ａの第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２をダイヤモンドヤスリにより手作業で形成した切欠きＮ１１Ａ、Ｎ１２Ａを示している。切欠きＮ１１Ａ、Ｎ１２ＡのＶ字幅は平均して１．４ｍｍ、深さは平均して１．５ｍｍであり、第１の切欠きｃと第２の切欠きｄと第３の切欠きｇとは厚さｔを３等分し、切欠きｇにおける山形の高さは２ｍｍである。

大理石リング１Ｂは厚さｔ≒１５ｍｍ程度で、３つのものを準備した。図６は大理石リング１Ｂの第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２をダイヤモンドヤスリにより手作業で形成した切欠きＮ１１Ｂ、Ｎ１２Ｂを示している。切欠きＮ１１Ｂ、Ｎ１２ＢのＶ字幅は、素焼リング１Ａとほぼ同じく、平均して１．３ｍｍ、深さは平均して１．８ｍｍであり、第１の切欠きｃと第２の切欠きｄと第３の切欠きｇとは厚さｔを３等分し、切欠きｇにおける山形の高さは２ｍｍである。

上記素焼リング１Ａと大理石リング１Ｂを図１の分割方法により、同じ寸法のもの３つを２分割し、その分割荷重と分割面について調べた。
図４は、その分割面Ｑの状態を説明用に示したものである。図４の符号は図３の符号と同じであり、圧縮荷重Ｗによって切欠部Ｎ１１に沿ってリングが分割した分割面Ｑに、凸部１０と凹部１２とがそれぞれ半円錐状に形成される状態を示している。この凹部１２および凸部１０は分割作業に切欠きからの亀裂が伝播して生ずるものであり、その軸線方向の長さすなわち凹部１２又は凸部１０の長さをδとする。この長さδは図示の例では内径と外径との半分位である。また、この長さδは後述の表１に記載の通り、第１の切欠部Ｎ１１と第２の切欠部Ｎ１２とでは長さが若干異なっていた。

図７は素焼リング１Ａの分割例を示し、図８は大理石リング１Ｂの分割例を示している。図７において分割面Ｑ１Ａ、Ｑ２Ａの内周面Ａに凸部１０と凹部１２とが明示され、図８において分割面Ｑ１Ｂ、Ｑ２Ｂの内周面Ａに凸部１４と凹部１６とが明示されている。

表１に素焼リング１Ａの３個の試験品とそれぞれの寸法諸元と分割荷重Ｗ１（Ｎ）を示し、表２に大理石リング１Ｂの３個の試験品とそれぞれの寸法諸元と分割荷重Ｗ１（Ｎ）を示している。

表１

表２

表１及び表２において、縦項は試験品Ｎｏであり、横項はリングの外径ｄ０（ｍｍ）、内径ｄ１（ｍｍ）、厚さ（軸線方向の長さ）ｔ（ｍｍ）、分割荷重Ｗ１（Ｎ）と凹部又は凸部の長さδ（ｍｍ）である。
分割実験では、素焼リング１Ａ及び大理石リング１Ｂとも、図１の分割方法により圧縮荷重Ｗを負荷し、圧縮荷重Ｗが分割荷重Ｗ１に達したとき、ディッという微弱音を発し、切欠部Ｎ１１、Ｎ１２を通る縦断面で前記図７、図８に示すように一瞬にして２分割された。これらの表１、表２から解るように分割荷重Ｗ１ならびに凹部又は凸部の長さδの値は若干異なっている。

図９、図１０は、それぞれ素焼リング１Ａの分割面Ｑ１Ａ、Ｑ１ａを示している。図９において、内周面Ａに形成された切欠きＮ１１Ａによる凹部１２が明示され、図１０に凸部１０が明示されている。

図１１、図１２は、それぞれ大理石リング１Ｂの分割面Ｑ１Ｂ、Ｑ１ｂを示している。図１１において、内周面Ａに形成された切欠きＮ１１Ｂによる凹部１６が明示され、図１２に凸部１４が明示されている。

素焼リング１Ａと大理石リング１Ｂの両者の分割面Ｑ１Ａ、Ｑ１ａ、Ｑ１Ｂ、Ｑ１ｂから分かるように、亀裂は切欠きＮ１１Ａ、Ｎ１１Ｂを通り分割されていて、分割面Ｑ１Ａ、Ｑ１ａ、Ｑ１Ｂ、Ｑ１ｂには希望した図２、３に示す切欠部Ｎ１１を通り図４に示すような山形状の凹凸が形成されているだけでなく、欠けなどの発生も見られない。また、すべてのリングの分割面には、いずれもほぼ同様の凹凸を作製することができた。分割面における表面あらさは素焼リングではＲｍａｘ≒１３０μｍであり、大理石リングではＲｍａｘ≒６０μｍであることから、分割は破壊面の表面あらさに依存することなく凹凸を作製することができた。

すべり防止のための分割面は切欠部に沿って形成されるため、前記実施例１で示した山形以外の形状にすることもできる。すなわち、切欠部の形状を希望する形や大きさにするだけで、その形状に近い分割面を得ることができる。

図１３は実施例１の山形状の第３の切欠きｇに替えて台形状の第３の切欠きｍを形成しており、図１４は三角山状の第３の切欠きｙを設けた切欠部Ｎ１１を形成し、いずれもそれぞれの切欠きの形状に近い分割面を得ることができる。
本実施例２では、第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２に台形状の第３の切欠きを設けた例について説明する。

図１３は切欠部Ｎ１１に台形状の第３の切欠きｍを設けた切欠きの形状を示している。
実施例１と同様に、符号のＡは内周面、ａは一方の縁部、ｂは他方の縁部、ｃは第１の切欠き、ｄは第２の切欠き、ｅは第１の切欠きｃの一方の縁部ａと反対側の終端部、ｆは第２の切欠きｄの他方の縁部ｂと反対側の終端部、ｍは内周面Ａの円周方向に延びる台形状の第３の切欠きである。

図１５は素焼リング１Ｃの第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２に手作業で形成した切欠きＮ１１Ｃ、Ｎ１２Ｃを示している。この切欠きＮ１１Ｃ、Ｎ１２Ｃも前記実施例１と同様にダイヤモンドヤスリにより行なったものである。素焼リング１Ｃは、厚さｔ≒２１ｍｍであり、切欠きＮ１１ＣのＶ字幅は平均して１．４ｍｍ、深さは平均して１．７ｍｍであり、切欠きｍにおける台形状の高さは２ｍｍである。
表３に素焼リング１Ｃの３試験品とそれぞれの寸法諸元と分割荷重Ｗ１（Ｎ）を示している。

表３

表３において、縦項は試験品Ｎｏ．を、横項はリングの外径ｄ０（ｍｍ）、内径ｄ１（ｍｍ）、厚さｔ（ｍｍ）、分割荷重Ｗ１（Ｎ）と凹部又は凸部の長さδ（ｍｍ）である。
分割実験では、素焼リング１Ｃは、図１の分割方法により２分割した圧縮荷重で一瞬にして２箇所同時に切欠部Ｎ１１、Ｎ１２を通る縦断面で前記実施例１と同様に分割された。

図１６及び図１７に素焼リング１Ｃの凹面側と凸面側の分割面Ｑ１Ｃ、Ｑ１ｃを示している。
分割面Ｑ１Ｃ、Ｑ１ｃは明らかに切欠きＮ１１Ｃを通り、凹凸の分割面が形成されていて期待した図１３に示す切欠きを通る分割面が作成できた。試験品３個とも同様の結果であった。
従って、本発明の分割方法とその切欠きの形状は、本実施例によって精度と信頼性の高さを証明している。

前記実施例１及び２の切欠部は一方の縁部ａから他方の縁部ｂまでの間が連続した線で結ばれていたが、本実施例３では切欠部を形成する線が不連続な例について説明する。
図１８がその１例である。この例では試験品として、分割面における表面あらさがＲｍａｘ≒５μｍであるガラスを用いている。

円筒体の切欠部の形状は、図１〜図３における第１、２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２と同様に、内周面Ａに直径方向に相対する位置に第１及び第２の切欠部が形成され、その第１及び第２の切欠部はリング状の円筒体の内周面Ａに一方の縁部ａから軸線方向に他方の縁部ｂに向って直線状に第1の切欠きＣｊが延びて形成されている。
また、他方の縁部ｂから一方の縁部ａに向って直線状に延び第1の切欠きＣｊと内周面Ａで偏寄量λだけ偏寄して第４の切欠きＣｋとが平行に形成されている。
第1の切欠きＣｊの端部Ｅと第４の切欠きＣｋの端部Ｆとは、連通されていないで不連続であり、その長さはｔａである。

図１８に示す切欠きをガラスリングに形成し、前記同様に表４に示す寸法諸元のものを３例準備し、前述と同様な分割実験を行った。
図１９はガラスリング１Ｄの第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２に第１の切欠きＣｊと第４の切欠きＣｋを円筒体内周面Ａに設けた切欠きＮ１１Ｄ、Ｎ１２Ｄを示している。切欠きは市販のガラス切りを用い手作業で行った。円筒体１Ｄの厚さｔ≒４０ｍｍで、ガラス切りで設けた切欠きの幅は約８μｍ、深さは約５００μｍであった。
表４はガラスリング１Ｄの３例とそれぞれの寸法諸元と分割荷重を示している。また表中には図１８の第１、第４の切欠きＣｊ、Ｃｋの平均長さｔａと両者間すなわち偏寄量λの値も示している。
表４

表４において、縦項は試験品Ｎｏ．を、横項はリングの外径ｄ０（ｍｍ）、内径ｄ１（ｍｍ）、厚さｔ（ｍｍ）、平均長さｔａ（ｍｍ）と分割荷重Ｗ１（Ｎ）、Ｗ２（Ｎ）である。分割実験では、円筒体１Ｄは、前記図１の分割法により２分割した分割荷重Ｗ１で２箇所同時に切欠きを通る縦断面で前記実施例１と同様に２分割されるものと（Ｎｏ．１、３）、Ｗ１の分割荷重で最初に第１の切欠部Ｎ１１が分割すると、荷重が減少し、さらに荷重を負荷してＷ２の分割荷重で第２の切欠部Ｎ１２が分割した場合のもの（Ｎｏ．２）がある。このようにガラスの場合は、第１および第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２が同時に分割されずに１つづつ分割されることがある。

図２０に円筒体１Ｄの分割例を示す。図２０の分割面Ｑ１Ｄ、Ｑ２Ｄから明らかなように、第１の分割面Ｑ１Ｄと第２の分割面Ｑ２Ｄとにより形成された両者の凹凸面によって再接合時の軸線方向へのずれが生じないことが解る。

図２１に円筒体１Ｄの分割面Ｑ１Ｄ、Ｑ１ｄを示す。分割面にはガラス切りにより形成されるリブマークｍａ（深さ約０．７ｍｍ）が認められることから分割は希望したように切欠きを通る断面で起こったことを示している。

図２２に示す実施例は図２に示す実施例の変形例である。すなわち図２の例では第３の切欠きｇが第１および第２の切欠きｃ、ｄを連続的に接続されていたが、この例では第３の切欠きｇ１が第１および第２の切欠きｃ、ｄと接続されずに円周方向に偏寄した位置に設けられている点で異なっている。したがって同一の要素には同一の符号を付してある。
なお、第３の切欠きｇ１の形状は図示のように直線状ではなく、他の任意の形状をとり得るものである。

図２３は上記の実施例３の変形例であり、第１の切欠きＣｊが一方の縁部ａから軸線方向に他方の縁部ｂに向って直線状に延びた終端部Ｅと、他方の第４の切欠きＣｋが他方の縁部ｂから一方の縁部ａに向って直線状に延びた終端部Ｆとが、第５の切欠きＣｌによって接続されている。終端部Ｅ、Ｆの位置は厚さすなわち軸線方向の長さｔの１／３になっている。切欠きＣｊと切欠きＣｋとは円周方向にλだけ偏寄している。

表５にガラスリング１Ｅの３試験品とそれぞれの諸元寸法と分割荷重Ｗ１（Ｎ）、Ｗ２（Ｎ）を示している。この例では３試験品のすべてが第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２の２個所で同時に分割されなかった。
表５

この例では図２４に示すようにガラスリング１Ｅの第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２に手作業で第１及び第４の切欠きＣｊ、Ｃｋをガラス切りにより幅８μｍ、深さ５００μｍの切欠きを形成し、図１に示すようにして圧縮荷重Ｗを負荷して、図２５に示すように分割面Ｑ１Ｅ、Ｑ２Ｅが生じた。その分割面Ｑ１Ｅ、Ｑ２Ｅは図２６に示すようにリブマークｍａが縁部におけるガラスリングの厚さ全域に生じていて切欠きＣｊ、Ｃｌ、Ｃｋに沿う凹凸を有していた。この例でも軸線方向の移動を阻止できた。

次に軸線方向の長さｔを変えたガラス円筒についての分割実験を行った。

ガラス円筒の第１及び第２の切欠部に設けた切欠きの形状は図２７に示すように図２と同じ形状とした。すなわちガラス円筒１Ｆの内面Ａにガラス切りで深さ５００μｍ、幅８μｍの切欠きｃ、ｇ、ｄを設けた。この円筒は軸線方向の長さｔを３種類に変えたもので、図２８に示す分割例は軸線方向の長さｔが約４０ｍｍ、図２９に示すものは軸線方向の長さｔが約８０ｍｍ、そして図３０に示すものは軸線方向の長さが約１２０ｍｍのものである。

表６は上記の実験例におけるガラス円筒の諸元寸法と分割荷重Ｗ１（Ｎ）、Ｗ２（Ｎ）を示している。
表６

表中の、Ｎｏ．１、２、３は図２８の場合、Ｎｏ．１１、１２、１３は図２９の場合、そしてＮｏ．２１、２２、２３は図３０の場合のガラス円筒１Ｆ１、１Ｆ２および１Ｆ３をそれぞれ示している。分割実験においてＮｏ．１、２、３（図２８）以外の円筒は圧縮荷重Ｗが分割荷重Ｗ１に達したとき第１及び第２の切欠部Ｎ１１、Ｎ１２で一瞬に同時に２分割された。

ガラス円筒１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ１、１Ｆ２、１Ｆ３はいずれも外径に対して肉厚が比較的に薄い（外径ｄ０と内径ｄ１との差が少ない）ので、図２８、図２９、図３０に示すように分割面はいずれもＱ１Ｆ、Ｑ２Ｆで示すように切欠きに沿った分割面が得られる。したがって円筒を分割後に組合せると軸線方向の動きは生じない。

以上は、２分割についてであるが、前記の特許文献３で示されている３分割、４分割においても２分割と同様に凹凸を設けることができる。

切欠部を形成した円筒体に圧縮荷重を負荷する正面図である。円筒体に形成される切欠きの形状を示す平面図である。（実施例１）切欠部の斜視詳細図である。（実施例１）リングが切欠部から分割された状態を示す説明用の斜視図である。（実施例１）素焼リングの切欠きを示す斜視図である。（実施例１）大理石リングの切欠きを示す斜視図である。（実施例１）素焼リングの分割例を示す斜視図である。（実施例１）大理石リングの分割例を示す斜視図である。（実施例１）素焼リングの分割面凹側を示す斜視図である。（実施例１）素焼リングの分割面凸側を示す斜視図である。（実施例１）大理石リングの分割面凹側を示す斜視図である。（実施例１）大理石リングの分割面凸側を示す斜視図である。（実施例１）円筒体に形成される台形状切欠きの形状を示す平面図である。（実施例２）円筒体に形成される三角山状切欠きの形状を示す平面図である。（実施例２）素焼リングの切欠きを示す斜視図である。（実施例２）素焼リングの分割面凹側を示す斜視図である。（実施例２）素焼リングの分割面凸側を示す斜視図である。（実施例２）円筒体に形成される不連続な切欠きの形状を示す平面図である。（実施例３）ガラスリングの切欠きを示す斜視図である。（実施例３）ガラスリングの分割例を示す斜視図である。（実施例３）図２０の分割面を示す斜視図である。（実施例３）円筒体に形成される不連続な切欠きの形状を示す平面図である。（実施例３の別図）ガラスリングに段差のある切欠きの形状を示す平面図である。（実施例４）ガラスリングに図２３の切欠きを設けた所を示す斜視図である。（実施例４）図２４のガラスリングの分割例を示す斜視図である。（実施例４）図２５の分割面を示す斜視図である。（実施例４）ガラスリングに図２と同じ切欠きを設けた所を示す斜視図である。（実施例５）図２７の切欠きを設けた短い長さのガラス円筒の分割例を示す斜視図である。（実施例５）図２７の切欠きを設けた中間の長さのガラス円筒の分割例を示す斜視図である。（実施例５）図２７の切欠きを設けた長い長さのガラス円筒の分割例を示す斜視図である。（実施例５）内周面に軸線方向に延びる直線状の切欠部を形成されたセラミックス製の円筒体の説明用の斜視図である。上下のプレス板を介して圧縮荷重Ｗを負荷して円筒体を分割させる状態を示す正面図である。

符号の説明

ｄ０・・・円筒体の外径
ｄ１・・・円筒体の内径
ｔ・・・円筒体の厚さ（軸線方向の長さ）
Ｗ１、Ｗ２・・・分割荷重
δ・・・分割面に発生した凹部又は凸部の長さ
Ｎ１１、Ｎ１２・・・円筒体の内周面に入れた第１、第２の切欠部
ｔａ・・・切欠きＣｊ、Ｃｋの平均長さ
λ・・・接続されない切欠きの偏寄量
Ｗ・・・圧縮荷重
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ・・・円筒体（リングを含む）
Ａ・・・円筒体の内周面
Ｂ・・・円筒体の外周面
２、３・・・上下のプレス板
ａ、ｂ・・・円筒体の縁部
ｃ、Ｃｊ・・・第１の切欠き
ｄ・・・第２の切欠き
ｅ、ｆ、Ｅ、Ｆ・・・切欠きの終端部
ｇ、ｍ、ｙ、ｇ１・・・第３の切欠き
Ｃｋ・・・偏寄りした位置に設けられた第４の切欠き
Ｃｌ・・・偏寄りした位置に設けられた第５の切欠き
Ｎ１１Ａ、Ｎ１２Ａ、Ｎ１１Ｂ、Ｎ１２Ｂ、Ｎ１１Ｃ、Ｎ１２Ｃ、Ｎ１１Ｄ、・・・手作業による切欠き
Ｑ、Ｑ１Ａ、Ｑ２Ａ、Ｑ１Ｂ、Ｑ２Ｂ、Ｑ１Ｃ、Ｑ１Ｄ、Ｑ１Ｅ、・・・分割面
Ｑ１Ａ、Ｑ１Ｂ、Ｑ１Ｃ、・・・凹部の分割面
Ｑ１ａ、Ｑ１ｂ、Ｑ１ｃ、・・・凸部の分割面
１０~２０・・・凹部、凸部
ｍａ・・・リブマーク

Claims

セラミックス製の円筒体の内周面に直径方向に相対する位置に第１及び第２の切欠部を形成し、次いで直径方向に圧縮荷重を負荷し、円筒体を前記第１及び第２の切欠部に沿って分割するセラミックス製の円筒体の分割方法において、前記第１及び第２の切欠部に円筒体の縁部から円周方向に偏寄している切欠きを形成し、分割に際し、その偏寄している切欠きから亀裂を伝播させ、以って分割面にその偏寄している切欠きによる凹部又は凸部が形成されることを特徴とするセラミックス製の円筒体の分割方法。
セラミックス製の円筒体の内周面に直径方向に相対する位置に第１及び第２の切欠部を形成し、次いで直径方向に圧縮荷重を負荷し、円筒体を前記第１及び第２の切欠部に沿って分割するセラミックス製の円筒体の分割方法において、前記第１及び第２の切欠部は円筒体の内周面に一方の縁部から軸線方向に他方の縁部に向って直線状に延びる第1の切欠きを形成し、他方の縁部から一方の縁部に向って延びる直線状の第２の切欠きを形成し、前記第１の切欠きの一方の縁部と反対側の終端部と前記第２の切欠きの他方の縁部と反対側の終端部とに接続されて、前記内周面の円周方向に延びる第３の切欠きを形成することを特徴とするセラミックス製の円筒体の分割方法。
セラミックス製の円筒体の内周面に直径方向に相対する位置に第１及び第２の切欠部を形成し、次いで直径方向に圧縮荷重を負荷し、円筒体を前記第１及び第２の切欠部に沿って分割するセラミックス製の円筒体の分割方法において、前記第１及び第２の切欠部は円筒体の内周面に一方の縁部から軸線方向に他方の縁部に向って直線状に延びる第１の切欠きを形成し、他方の縁部から一方の縁部に向って直線状に延びる第１の切欠きと内周面で円周方向に偏寄した位置に設けられている第４の切欠きを形成することを特徴とするセラミックス製の円筒体の分割方法。
セラミックス製の円筒体の内周面に直径方向に相対する位置に第１及び第２の切欠部を形成し、次いで直径方向に圧縮荷重を負荷し、円筒体を前記第１及び第２の切欠部に沿って分割するセラミックス製の円筒体の分割方法において、前記第１及び第２の切欠部は円筒体の内周面に一方の縁部から軸線方向に他方の縁部に向って直線状に延びる第1の切欠きを形成し、他方の縁部から一方の縁部に向って延びる直線状の第２の切欠きを形成し、前記第１の切欠きの一方の縁部と反対側の終端部と前記第２の切欠きの他方の縁部と反対側の終端部とは接続されずに前記内周面の円周方向に偏寄した位置に設けた第３の切欠きを形成することを特徴とするセラミックス製の円筒体の分割方法。