JPH03256256A - セラミック部材の穴の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、セラミック部材の穴の形成方法に関し、詳し
くはセラミック製の磁気テープガイドピンや磁気ディス
ク装置用スイングアーム等に対し、ねじ穴（雌ねじ）な
どの穴を形成する方法に関する。

（従来の技術） 一般にセラミックは、焼結後においては硬くて脆い等に
より、ねじ加工や穴あけ加工は容易でない。このために
従来、セラミック部材（′セラミック構造部材）にねじ
穴など各種の穴を設けるには、次に述べるような方法が
採られている。

一つの方法について第６図を参照し、セラミック部材が
磁気テープガイドピンの場合で説明する。

まず、周壁に所定の直径の穴Ｈ，Ｈが貫通して設けられ
た円筒状のピン本体を焼結してセラミック部材１を底形
しておく。

そして、このセラミック部材１の内側に対し、別に製造
され、所定のねじ穴２の形成された金属部材Ｍを挿入し
、遊嵌状態で一体化子ることにより雌ねじを形成する、
という方法である。

また他の方法としては、焼結前の生の成形品の段階で、
焼結する際の収縮率を考慮し、ねじタップ等のねじ切り
工具によって、ねじ立て加工や穴あけ加工を行う。しか
る後、この状態のものを焼結し、所望とする寸法のねじ
六等を形成する、という方法である。

（発明が解決しようとする課題） 上記した従来の穴の形成方法においては、次のような問
題がある。

前者の方法で形成されるねし穴２は、金属部祠Ｍか挿入
されて構成されるから、その分セラミック部利１自体つ
まり円筒状のピン本体の肉厚が薄くなってしまう。した
がって、セラミックは薄くなった分、強度が落ち、製品
の組付は段階におけるねし締め時にひびが入ったり、割
れたりし易くなってしまう。一方、セラミックの肉厚を
増す程、有効ねし部の長さが短くなり、したかって、ね
じ部の長いねし部材（ビス等）を要する。

また、金属部材Ｍを有する構成」二、重量が大きくなる
ので、軽量化の要求される部材にはｆ向きであるという
問題がある。

さらに、金属部＋ＡＭは遊嵌状態にあるから、ねし穴２
の正確な位置が定まりにくい等、ねし締めの作業性にも
問題がある。

一方、後者の方法においては、焼結する際のセラミック
の収縮率が約２０％と大きい上、収縮量に微妙なばらつ
きがあるため、形成される穴の司法公差を大きく設定す
る必要があり、したがって−般の金属加工で要求される
ような高い寸法精度は得られない。つまり、穴の径やね
し山形状又は穴の位置ないし穴相互のピッチに高精度が
得られず、精度不良も生じやすい等の問題がある。

こうした実情を反映し、当業界ではかねてよりその合理
的な穴の形成方法が要望されている。

本発明は、上記した従来の方法の持つ欠点に鑑みて案出
したものであって、強度の低下や軽量化を阻害すること
なく、セラミック部材に高い精度のねし穴等を設けるこ
とのできる方法を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するために、本発明のセラミック部材
の穴の形成方法においては、焼成されて成るセラミック
部材に形成された凹部に対し、低融点金属等の埋設材料
を流入して凝固させ、その後、該埋設ヰ４料の部位に加
工を施すことにより、穴を形成するものである。

（作用） 本発明のセラミック部材の穴の形成方法においては、セ
ラミック部材の凹部に埋設飼料を流し込み、所定時間の
経過後の埋設飼料の凝固後において、その部位に、ねじ
六等の穴を加工により設けるものであるから、穴あけや
ねし立て加工についでは、一般の金属素材等に対する機
械加工の方法と同様の方法を採ることができる。

したがって、セラミック部祠に対し、穴を高精度で形成
できる。

なお上記のように本発明においては、ねじ穴等の穴を埋
設飼料に設けるものであるから、厳密にはセラミック部
祠自体に穴を形成するものでない。

（実施例） 次に本発明を具体化した実施例について第１図ないし第
５図を参照して詳細に説明する。

第１実施例 第１実施例について第１図及び第２図を参照して説明す
る。

本例においては、穴あけの対象とされるセラミツタ部祠
１は丸棒状の磁気テープガイドピン（ピン本体）であっ
て、第１図に示すように、ねじ穴２を設ける場合につい
て説明する。

まず、ピン本体の生の成形品の段階で、焼結する際の収
縮を考慮して、２箇所のねし穴２，２の各中心位置を決
め、その各々の位置で、形成される雌ねじの谷の径より
大きい径を備えた凹部３を設け、これを焼成して予めセ
ラミック部祠１を成形しておく　（第２図（イ）参照）
。たたし、本例の凹部３は、平面上、その上部の開口部
位に長穴形状の非円形部３ａを備え、底部即ち奥部に末
広の拡径部３ｂを備えている。

次に、この各凹部３，３に対し、埋設材料として低融点
金属（合金）４を溶融して所定量流し込み、凹部３の内
側を埋める（第２図（ロ）参照）。

そして、所定時間の経過後、低融点金属４が冷却し固ま
った後、所定位置に対してドリル等により所定の直径、
深さの下穴５を穿設する（第２図（ハ）参照）。

その後、要求される精度に応し、ねじ切りタップ等のね
し切り工具や適宜の工作機械によって、所定のねし加工
を行う。

こうした工程を経ることにより、所望とする精度のねじ
穴２が形成される（第１図参照）。

つまり本例においては、鋳型の中に溶融した金属を流し
込んで製造する鋳造と同様、低融点金属４を溶融して凹
部３に流し込む。そして、それの凝固後において、一般
の鉄鋼飼料等に対する機械加工におけるのと同様の要領
で、下穴５をあけてねし加圧を施し、ねじ穴２を形成す
るのである。

したかって、一般の金属素材の加工手段を実質的にその
まま使用することができる結果、加工精度等は使用する
加工機械の性能等に依存し、適宜の精度の穴加工を行う
ことができる。

しかも、本例のセラミック部相コ（セラミック製磁気テ
ープガイドピン）においては、第６図に示した促来例の
ような大きな金属部祠は不要となるから、過度の重量増
加とならないとともに、セラミックの強度を損なうこと
もない。また、有効ねし部の長さを失うこともないから
、相手部材とのねし締めを効率的に行うことができる。

なお、本例では、凹部３は、その開口部位が長穴形状の
非円形部３ａて、底部が拡径部３ｂとされているので、
低融点金属４は凝固後、非円形部３ａによる回り止め作
用と、拡径部３ｂによる抜は防止の作用を果たし、ねじ
穴２がセラミック部材１に強固に固定される。

したがって、相手部材との組み付は時にねじりモーメン
トや軸方向に力の掛かる本例におけるようなねじ穴の場
合には、他部品を強固にねじ締めし固定することができ
る。

なお、凹部３について、第２図（イ）中、２点鎖線で示
すように、その中間部位に非円形状の拡径部を設けても
よい。この様にしておいても、埋設材料の回り止めと抜
は防止作用に奏効する。

なお埋設材料は、本例においては、低融点金属を使用し
たが、セラミックを変質させたりする等セラミックに悪
影響を及ぼしたりするものでなければこれに限定される
ものではなく、形成する穴の用途に応じ適宜の金属（合
金）を使用することもできる。因みに、本例で使用した
低融点金属は、ビスマス（Ｂｉ）を主体（５０％（重量
）以上）とし、残部が、鉛（Ｐｂ）、錫（Ｓｎ）　、カ
ドミウム（Ｃｄ）、インジウム（Ｉｎ）などから成るも
のである。

また、形成するねし穴などが、組み付けられる相手部材
等との関係で、実用上十分な強度や耐久性を保持し得る
かぎり、埋設材料は金属でなくともよい。例えば、さほ
ど強度の要求されない穴であれば、いわゆる金属粉入り
鉄鋼樹脂やエポキシ樹脂等、適宜のものを使用できる。

たたし、埋設林料はなるべく注入し易く、凹部に対し隙
間無く隅々までいきわたる流動性の太きいものがよい。

また、凝固時、体積変化が無いか、微量、膨張する性質
を備えたものがよい。こうした性質の埋設飼料を使用す
れば、凹部に対する整合性かよく、密着した状態で一体
的にしっかり埋設、固定され、したがって、その凝固後
に設けられる穴やねし穴の位置やピッチも安定する。ま
た、セラミック部祠との接着性に優れ、なるべく凝固後
の硬度及び強度が大きく、しかも被加工性の優れた利質
のものを使用するのが良い。

第２実施例 さて次に、本発明の第２実施例について第３図ないし第
５図を参照して説明する。たたし、本例は、前例の応用
例とてもいうべきものであるので、相違点を中心として
説明する。

本例において対象とされているセラミック部月１１は、
磁気ディスク装置用スイングアームであって、４個の抜
き穴を備えて均一の厚さて略台形の板状に成形されてお
り、形成される穴は、きり穴（ばか穴）１２、ねし穴１
３．１３及び平面が長穴のテーパ穴１４で、いずれも貫
通して設ける場合を示している。

本例においても前例と同様、まず、生の成形品の段階で
、焼結する際の収縮を考慮し、それぞれ所定の位置に対
し、形成しようとする各々の穴の径より大きい寸法で各
凹部１５を形成し、これを焼成してセラミック部材１１
を成形しておく。

なお、本例では埋設材料の流入される部分は貫通してい
るから、「凹部」というのは正確な表現ではないが、本
明細書において凹部は、貫通したものも含んでいる。

さて次に、こうして得られた各凹部１５に対し、前例同
様に順次、溶融した低融点金属１６を所定０ 量流し込む（第４図参照）。たたし、凹部１５は貫通穴
であるから、その流し込みに際しては、第４図に示すよ
う板材Ｐ等の適宜の手段によって、下面を閉塞しておく
必要がある。

そして、所定時間経過後、その低融点金属１６が冷却し
、固まった後、所定のねし立て等の加工を行うのである
。

かくして、所望とする寸法精度のきり穴１２、ねじ穴１
３、平面が長穴のテーパ穴１４が形成される（ｆ５５図
（イ）、（ロ）、（ハ））。

本例のように穴を多く形成するときも、機械加工は一般
の金属素材に対する方法と同様にできる。

したがって、穴の配列やピッチが複雑である場合でも、
容易に高い精度を確保することができる。

なお、第４図中、２点鎖線で示すように、凹部１５の中
間部位に拡径部１５ｂを平面上非円形にして設けておく
と良い。このようにしておけば、前例同様、凝固後、回
り止めとともに抜は防止の作用が果たされ耐久性に優れ
た穴を形成することができる。

１ なお本例からも明らかなように、本発明において形成さ
れる穴は、丸穴に限られず、目的に応じ例えば平面形状
を四角とするなど適宜の形状とすることができる。

（発明の効果） 本発明は、以上のように構成されているので、以下に記
載する効果を有する。

本発明によれば、あたかも、通常の金属素祠にねじ加工
や穴あけ加工をするのと実質的に同じ要領で加工するこ
とができる。したがって、従来、難しいとされていた棒
や板状のセラミック部祠に対し、ねじ穴等の穴を、高精
度でしかも容易に形成できる。この結果、形成される穴
の精度不良の発生を有効に防止し得るとともに、高精度
の製品（セラミック部祠）を低コストで製造するのに有
効である。

また、埋設林料は流入して凝固させるため、セラミック
に緊密に一体化されるから、穴の位置を正確に決めるの
に有効であるし、埋設材料も部分的なもので済むから、
軽量化の要求されるセラミ　２ ツク部材に好適である。

しかも、焼結する際の収縮を考慮し、生の成形品の段階
で加工することにより、セラミック部材にねし穴等を形
成する方法の場合のように、収縮が精度に影響すること
がないから、精密ねじのような特別精度の高い雌ねじ（
ねじ穴）又は、仕上げ精度の高い、きり穴やテーパ穴を
形成するのに好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明のセラミック部祠の穴の形
成方法の第１実施例を示す。第１図は本例の方法によっ
てねじ穴を形成したセラミック部祠を示すもので、同図
（イ）はその一部破断正面図、同図（ロ）はその平面図
、同図（ハ）はその縦断側面図である。第２図は本例の
工程を示すもので、同図（イ）はセラミック部材に凹部
を形成した状態の一部省略破断正面図、同図（ロ）は凹
部に埋設飼料（低融点金属）を流入した状態の一部省略
破断正面図、同図（ハ）は凝固した埋設材料の部位に下
穴を開けた状態を示す一部省略破断　３ 正面図である。 第３図ないし第５図は、本発明の第２実施例を示す。第
３図は本例の方法によってねじ穴を形成したセラミック
部材の平面図である。第４図は、同セラミック部材に形
成された凹部に埋設林料（低融点金属）を流入した状態
の部分拡大縦断面図である。第５図は第３図における部
分拡大断面図であって、同図（イ）はＡ−Ａ線拡大断面
図、同図（ロ）はＢ−Ｂ線拡大断面図、同図（ハ）はＣ
−Ｃ線拡大断面図である。 第６図は、従来方法の一例を説明するためのセラミック
部制の一部破断面図である。 １．１１・・・セラミック部材 ３．１５・・・凹部　　　　　４．１６・・・埋設拐料
２．１３・・・ねじ穴　　　　１２・・・きり穴１４・
・・テーパ穴

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セラミック部材に形成された凹部に対し、埋設材料を流
   入して凝固させ、その後、該埋設材料の部位に加工を施
   すことにより、穴を形成することを特徴とするセラミッ
   ク部材の穴の形成方法。