JP4768811B2 - プラスチックから成る殊にリング状の部材の内法寸法の補正のための方法 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも部分的に結晶性のプラスチック若しくは熱可塑性のプラスチックから成る殊にリング状の部材の内法寸法の補正のための方法、及び／又は該方法によって成形されたリング状の部材、及び／又は該方法に用いられる振動発生装置に関する。

従来の寸法補正は純然に機械的に行われており、寸法補正すべき部材若しくは部品は一般的に加熱されていない。寸法補正のために、所定の外径寸法を有するピンは軸線方向で、リング状の部材の内部に圧入されて、材料の塑性変形によりリング状の部材の内法寸法を所定の目標値に調整若しくは規定している。挿入されるピン（マンドレル）は、リング状の部材の内周表面の領域の局所的な材料圧縮を生ぜしめ、この場合に材料圧縮の量は、リング状の部材の寸法補正されていない状態での製作誤差に依存している。ピンの抜き取りの後に、リング状の部材の材料は弾性的に戻り、この場合に材料の弾性的な戻りは、材料圧縮の量に依存している。その結果、従来技術で寸法補正されたリング状の部材の内径寸法は依然として大きくばらついている。換言すると、従来技術の寸法補正方法による寸法精度は、十分なものではない。さらに従来技術の寸法補正方法は、熱可塑性のプラスチック若しくは少なくとも部分結晶性のプラスチックから成るリング状の部材の寸法補正には適しておらず、それというのはこの種の材料は亀裂を発生させてしまうからである。つまり、従来技術の寸法補正方法は部材若しくは部品に損傷を生ぜしめ、極端な場合には部材若しくは部品を破壊してしまうことになる。

本発明に基づく方法では、リング状の部材を受容装置内に若しくは、該部材が装着されるべき部品内に装着し、次いで、振動発生装置を、該振動発生装置が励起されて機械振動を生ぜしめている状態で所定の軸線方向の送りで、前記リング状の部材の内部に挿入し、次いで、前記リング状の部材を、該リング状の部材への前記機械振動の機械的な振動伝達によって少なくとも該部材の材料のガラス転移温度に加熱し若しくはガラス転移温度を超えて加熱し、かつ前記振動発生装置をさらに、該振動発生装置の寸法補正区分が前記リング状の部材内に入り込むまで軸線方向に送り込み、次いで、前記リング状の部材を、該部材の材料のガラス転移温度よりも低い温度に冷却し、次いで前記リング状の部材を、前記振動発生装置の抜き取りの後に前記受容装置から取り出し、若しくは該部材が装着されるべき部品内に装着したままにするようになっている。

本発明に基づく前記方法によって、熱可塑性のプラスチック若しくは部分結晶性のプラスチックから成るリング状の部材（部品）も、損傷若しくは亀裂を発生させることなしに寸法を補正されるようになっている。このことは、強度の高いプラスチック若しくは高剛性のプラスチック、例えばガラス繊維を含むプラスチックから成る部材（本体若しくはボディー[body]）にも当てはまる。本発明に基づく方法では材料の塑性変形を生ぜしめないので、材料の弾性的な戻り変形を生ぜしめず、その結果、リング状の部材は、従来技術の方法の場合よりも高い直径寸法でかつ狭い公差で形成されるようになっている。本発明に基づく方法では材料加熱を少なくともガラス転移温度までは行っており、この場合に流動化された材料は部分的に、隣接の材料凹部（表面粗さの谷部）及び細孔若しくは気孔内に押し退けられることになる。これによって、リング状の部材の内径寸法の領域の表面は、材料圧縮を生ぜしめることなく、ひいては材料弾性特性を低下させることなく、平滑にされる。本発明に基づく方法による寸法補正では、材料繊維は三次元方向に向いていて、応力条件にとって好ましく、寸法補正されたリング状の部材の安定性にとって効果的に作用している。

本発明に基づく方法により成形されるリング状の部材は、例えば支承部若しくは滑り軸受のブッシュ（案内スリーブ）として用いられるものである。これによって支承箇所の滑り特性及び耐用年数若しくは使用特性を最適に改善できるようになっている。従来用いられていた金属製の滑り軸受若しくは金属とプラスチックとの複合材料から成る滑り軸受は、本発明による滑りブッシュの高い精度に基づき安価なプラスチック製滑り軸受によって代替されるようになっている。プラスチックから成る滑りブッシュは特に、電子制御可能な液圧式の車両ブレーキ装置の油圧機器に設けられるピストンポンプ用の案内ブッシュの使用に適している。

本発明に基づく前記方法の実施のための振動発生装置においては、請求項５に記載の構成に基づきソノトロードを用いており、ソノトロード（超音波発生部材）は、導入区分及び、ソノトロードの導入方向と軸線方向の逆の側で前記導入区分に続く、つまり導入区分に接続する寸法補正区分を有しており、前記導入区分は円錐形に形成されており、該導入区分の最大の直径は円柱状の前記寸法補正区分の直径に相当している。このような構成のソノトロードは、一方で経済的な製造を可能にし、かつ他方で比較的簡単な作業工程制御を可能にし、つまり、寸法補正に際してソノトロードの軸線方向の送りを制御するだけでよい。

次に本発明を唯一の図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。図１は、部材（本体）の寸法を補正（規定若しくは較正）するための寸法補正装置の部分断面図であり、該寸法補正装置は、寸法補正すべき部材の受容（保持）のための受容装置及び前記部材の内法寸法の補正のためのソノトロードを備えている。

図１には受容装置１を示してあり、該受容装置は、リング状の部材（本体若しくはボディー[body]）１４の受容のための受容部１２を有しており、前記部材は例として内径（内法寸法）を補正（画定）しようとするものである。リング状の部材１４は、熱可塑性のプラスチック若しくは少なくとも部分的に結晶性のプラスチックから成っていて、予め慣用の方法で、例えば射出成形によって形成されている。受容部１２は、外側に向かって開いた穴によって形成されおり、該穴は外側から内側に向かって該穴の内径（内法寸法）を少なくとも一回減少されており、つまり段付きの穴若しくは孔として構成されており、内側の穴区分（孔区分）の内径が外側の穴区分（孔区分）の内径よりも小さくされている。内径（直径）の減少によって、穴の仮想の軸線に対して垂直（直角）な線で画定された肩部（段部）１６を形成してあり、該直角な肩部はリング状（環状）の部材１４を軸線方向で支持するようになっている。この場合に受容部１２の内径の小さい方の区分は、リング状の部材１４の所定の内径（内法寸法）よりも大きな内径を有している。

受容部１２の外側に位置していて内径の大きい方の区分は、該区分の内径を、リング状の部材１４の外径（外周寸法）に適合させてあり、これによってリング状の部材１４は、受容部１２内に締りばねによって保持されるようになっている。外側から受容部１２内に挿入可能な押さえ止め部材１８を用いて、リング状の部材１４は軸線方向で付加的に受容部１２の肩部１６に圧着されるようになっていてよい。これによって、寸法補正中に受容部１２内でのリング状の部材１４の半径方向及び軸線方向の確実な固定若しくは位置決めを保証するようになっている。

寸法補正に際して、ソノトロード２０を、外側からリング状の部材１４の内部に挿入（導入）するようになっている。このためにソノトロード２０は、円錐形（テーパー状）に形成された導入区分２２を有しており、該導入区分（挿入区分）は、リング状の部材１４と逆の側で円柱状の寸法補正区分２４に移行し、つまりつながっている。寸法補正区分２４は軸線方向の長さを少なくとも次のように規定してあり、つまりリング状の部材１４は、寸法補正区分２４によって完全に貫通されるようになっている。寸法補正区分２４は導入区分と逆の側の端部でストッパー肩部２６に移行している。

ソノトロード２０は、振動発生装置の構成部分であり、例えば超音波溶接装置に用いられているものである。この種の振動発生装置は、ソノトロード２０のほかに、電子制御可能な有利には圧電式の振動変換装置３０及び振幅変調部分３２を備えている。振動変換装置３０の電子的な制御によって振動変換装置は超音波周波数領域の機械振動を励起し、機械振動は振幅変調部分３２を介して本来の寸法補正工具、つまりソノトロード２０に伝達される。

振動を発生するソノトロード２０は、軸線方向の所定の送り速度で、内径を補正すべきリング状の部材１４の内部に挿入される。ソノトロード２０がリング状の部材１４の内周壁に接触している場合には、振動は機械的に伝達される。分子間及び表面摩擦によって熱を発生し、該熱はリング状の部材１４のプラスチック材料の減衰係数を増大させることになる。これによってリング状の部材１４の内径の領域の温度は、該部材の材料のガラス転移温度Ｔを越えて上昇する。したがってリング状の部材１４は、真円及び直径誤差に依存して局所的に軟化しはじめる。このような反応は加速され、それというのはリング状の部材１４の材料の減衰係数の増大に伴って、振動エネルギーから熱に変換される割合も増大するからである。この場合にリング状の部材１４の軟化しかつ最終的に溶融した材料は、引き続き深く差し込まれるソノトロード２０によって側方へ、内径の大きな領域へ押し退けられ、若しくは軸線方向でリング状の部材１４から外側へ押し退けられることになる。

リング状の部材１４内へのソノトロード２０の進入（差込）によって、ソノトロード２０は寸法補正区分２４でリング状の部材１４の内部に係合することになる。寸法補正区分の直径は、振動発生装置３０，３２の構成及び制御パラメータを考慮して、リング状の部材１４の所定の目標内径に合わされている。ソノトロード２０がストッパー肩部２６を、リング状の部材１４の端面に接触させる軸線方向の終端位置に到達した後に、リング状の部材１４は再び該部材の材料のガラス転移温度よりも低い温度に冷却され、かつソノトロード２０は挿入方向と逆の方向にリング状の部材１４から抜き取られる。次いでリング状の部材１４は受容装置１から取り出され、若しくは自動的に突き出される。

前述の方法により、例えば電子制御可能な液圧式の車両ブレーキ装置のピストンポンプ用の案内ブッシュ若しくは案内スリーブ或いは滑り軸受ブッシュ（レース若しくは軌道輪）を、良好に再現可能並びに経済的に製造できるようになっている。本発明に基づくリング状の部材は、真円及び直径に関して高い精度を有しており、金属材料から成っていて若しくは金属及びプラスチックの複合材料から成っていて精度要求に基づき製造コストの高い従来のブッシュと代替されるものである。

本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、種々の変更を可能にするものである。リング状の部材１４なる記載は、円形の部材に限定されるものではなく、楕円形若しくは多角形の外側輪郭（外周輪郭）及び／又は内側輪郭（内周輪郭）を有する部材（本体）をも意味するものである。閉じられていない、つまり開口部を有する開いたリング（環状体）を本発明に基づき形成することもできる。本発明に基づく寸法補正方法を実施するために、別個の受容装置１０を省略することも可能であり、この場合にはリング状の部材１４は、該部材を装着すべき任意の製品の受容部１２内に配置されるようになっている。これによって利点として、リング状の部材の寸法補正に伴って製品の受容部の製作誤差も補償され、寸法補正作業はコンベヤ上での組立工程中に行われ得るようになっている。さらに寸法補正作業は、少なくとも部分的に自動化して行われてよいものである。

寸法補正装置の部分断面図

符号の説明

１０ 受容装置、 １２ 受容部、 １４ 部材、 １６ 肩部、 １８ 押さえ止め部材、 ２０ ソノトロード、 ２２ 導入区分、 ２４ 寸法補正区分、 ２６ ストッパー肩部、 ３０ 振動変換装置、 ３２ 振幅変調部分

Claims (4)

1. 部分的に結晶性のプラスチック若しくは熱可塑性のプラスチックから成る殊にリング状の部材（１４）の内法寸法の補正のための方法であって、次の補正過程を含んでおり、つまり、
   リング状の部材（１４）を受容装置（１０）内に装着し、
   振動発生装置（２０，３０，３２）を、該振動発生装置が励起されて機械振動を生ぜしめている状態で所定の軸線方向の送りで、前記リング状の部材（１４）の内部に挿入し、
   前記リング状の部材（１４）を、該リング状の部材（１４）への前記機械振動の伝達によって該部材の材料の少なくともガラス転移温度（Ｔ）に加熱し、
   前記振動発生装置（２０，３０，３２）を、該振動発生装置の寸法補正区分（２４）が前記リング状の部材（１４）内に入り込むまで軸線方向に送り、
   前記リング状の部材（１４）を、該部材の材料のガラス転移温度（Ｔ）よりも低い温度に冷却し、
   前記リング状の部材（１４）を、前記振動発生装置（２０，３０，３２）の抜き取りの後に必要に応じて前記受容装置（１０）から取り出すことを特徴とする、プラスチックから成る殊にリング状の部材の内法寸法の補正のための方法。
2. リング状の部材（１４）は、部材の内法寸法の補正のための方法の実施中に受容装置（１０）内に半径方向で位置決めされる請求項１に記載の方法。
3. リング状の部材（１４）は、軸線方向で押さえ止め部材（１８）によって受容装置（１０）の肩部（１６）に向けて押圧される請求項２に記載の方法。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載の方法に用いられる振動発生装置であって、ソノトロードを備えている形式のものにおいて、ソノトロード（２０）は、導入区分（２２）及び、該導入区分にソノトロードの導入方向と逆の側で接続する寸法補正区分（２４）を有しており、前記導入区分（２２）は円錐形に形成されており、該導入区分の最大の直径は前記寸法補正区分（２４）の直径に相当しており、該寸法補正区分（２４）は円柱状に形成されていることを特徴とする振動発生装置。

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