JPH04253582A - 摩擦による削りシステム - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は消耗性バーまたはロッ
ドが消耗性材料の溶着される基板に対し振動（例えば直
線または旋回して）または回転のいずれかをしながら相
対的な動きを行う材料についての摩擦による削りシステ
ムに関する。消耗部は加えられた荷重を受け、次に材料
が可塑性の層を通して基板に接合（溶接）されるように
なるが、この可塑性の層は加えられた荷重の下で相対的
な動きにより仕上げられている。

【０００２】

【従来の技術】典型的な摩擦による削りの過程を示す図
１から図３において、消耗性ロッド１は十分なスピード
で回転しており、消耗性材料が置かれている基板２と接
触する（図１）。接触後最初に材料の可塑性層３は回転
中のロッドと基板の間に置かれ（図２）、その中で高速
せん断が行われ費やされた機械的な仕事量による融点よ
り低い温度に保持されている。可塑性の中間層３が作ら
れるとすぐに、加えられた力を保持しながら回転中のロ
ッド１の先端が基板２を横切るが、それは可塑性材料が
基板２に溶着４され一般的な接合が行なわれるようにす
るためである。可塑性材料の一部として消耗部１の上に
発生するカラーすなわちばりは加えた荷重と相対的な動
きを結合した動作により取り除かれる。取扱い状況のも
とで、消耗性バーは溶着しながら基板に向かい前進し、
従来の摩擦溶接に類似した方法で加えられた荷重により
ばりが形成される。代りに、消耗性バ−は回転中一定の
速さで例えばねじ機構により、あるいは液体の流れが制
御されているピストンにより前方に進められる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この方法は従来の摩擦
による溶接でも用いられており、実際に加えられた荷重
は独立しては変化せず前進の速度の関数であることに注
意する必要がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明の考えの１つの
手段によれば、相対的な運動における摩擦による削りの
方法は消耗部と基板の表面の間で行われており、消耗部
と基板の表面が一緒に移動するのは消耗部の材料が基板
の表面の上に置かれることにより熱を発生する動きを行
っている間であり、消耗部が基板に加えられるのは移動
動作と相対的な動きが一致した方向または向かい合った
方向に加えられた力により生ずるのと同じような方法で
あることに特徴がある。

【０００５】消耗部の１部と基板が静止して保持される
のは、典型的には向かい合った力が両方に加わる可能性
があるにも拘わらず消耗部の他の部分に力がある場合で
ある。更にねじ機能に対しても行われる可能性がある。

【０００６】１つの応用として、加えられた力により消
耗部と基板が全体として相対的に横切る方向に動くが、
基板の表面はある角度を持ち横切る方向に向かっており
消耗部は基板と一体となる。これが有する利点は摩擦に
よる削りの間基板に向かい前方に消耗部を供給する必要
性が減少または排除されることである。この場合、典型
的な場合として基板表面と接触する消耗部の部分と、消
耗部と基板の相対的な動きの方向との間には鋭角が生ず
る。

【０００７】消耗部の角度は基板の表面により示される
角度に対し調整可能であることが好ましい。従って消耗
部の軸は基板の表面に直角であるか、または直角に対し
ていくらかの角度例えば３°から６°か多くても１０°
までに設定される場合がある。

【０００８】消耗部に対する基板の進行の速度は、どち
らかというと軸に対し回転または振動の相対的な運動の
関数となっている。更にある装置が導入されており、消
耗部と基板は消耗部または横断の装置のいずれかに対し
最初は弾力性部材により接触している。最後の接触の期
間の後、可塑性のインターフェイスが発生していれば、
加えられた荷重は弾力性部材がある場合に通常発生する
荷重よりも小さい。一般的には、加えられた荷重は横断
の平面に対し決められた角度で、しかも基板に対し一定
の速度で進行する間に生ずる荷重より小さい。

【０００９】消耗部は丸いバー、すなわち軸に対して運
動するチューブであり、または四角形のバーである。典
型的には相対的な運動には回転、旋回または線形振動運
動がある。

【００１０】他の応用例では、消耗性コンポーネントは
それを形成する材料が徐々に消耗し層を形成するように
形作られており、コンポーネントの他の部分が基板表面
の種々の部分をふさいでいるが、それは削りの材料が基
板表面の種々の部分に徐々に加えられるからであり、コ
ンポーネントの間を全体として相対的に場所を変えなが
ら動く必要がないからである。

【００１１】この方法はどちらかと言えばコンポーネン
トの間を全体として相対的に場所を変えながら動く場合
について行うものであり、相対的に場所を変えながらの
移動を使用することはこの発明の範囲外とはならない。

【００１２】コンポーネントの間を熱を発生しながら相
対的に動かすことは２つのコンポーネントの移動に必要
なことである；１つのコンポーネントは静止状態に保た
れるが他のコンポーネントは動く。

【００１３】熱を発生する相対的な動きに対する多数の
種々のモードのいずれかが使用されている。例えば相対
的な動きには簡単にはコンポーネントの相対的な動きが
あり、直線または曲線の通路に沿った相対的な往復運動
があり、相対的に軌道を描いた動きがあり、すなわちコ
ンポーネントが１つのコンポーネントの上で互いに各ポ
イントがかみ合うような相対的な動きは、コンポーネン
トの全体的な相対的な回転がない間は他のコンポーネン
トの上で円形または長円形のような通路をたどる。

【００１４】この発明の２番目の考えによれば、摩擦に
よる削りの過程に用いる消耗部には、摩擦による削りの
過程の間に溶着する材料からできた中空で円すい形の部
材がある。

【００１５】相互に平行なまたはほぼ平行であるが基板
の表面に対して傾斜した表面により境界がつけられた少
なくとも１つの均一またはほぼ均一な厚さの部分が消耗
部にあることが好ましく、層が消耗部から基板の表面ま
で与えられており、コーティングが進むにつれて消耗性
コンポーネントが表面の種々の部分と徐々にかみ合って
いる。

【００１６】典型的には、消耗部は通常は円形の断面を
有した切頭形の円すい形をしている。

【００１７】あらゆる応用において、消耗部の材料は金
属であることが望ましい；均一な材質かまたは粒子状の
金属マトリクスから構成される場合がある。粒子自体は
種々の材料による金属ではなくマトリクスによる金属で
あるか、あるいは例えば酸化金属、炭化金属、窒化金属
のようなセラミックである。消耗部は種々のコンポーネ
ントから成り、使用にあたっては消耗性コンポーネント
から形成された層の種々の部分もまた種々のコンポーネ
ントから成る。例えば金属性消耗部の最初の部分と最後
の部分は材質が均一であるが中間部分には粒子が入って
おり、その配置は層の最初の部分と最後の部分であり、
すなわち最初と最後に形成された部分であり、その部分
の材質は均一であるが層の中間部分には粒子が含まれて
おり、更に中間部分は最初の部分と最後の部分の間にあ
り最初の部分と最後の部分が形成される期間に形成され
る。

【００１８】他の応用においては、消耗部は熱可塑物の
ような可塑性材料から構成することもできる。

【００１９】

【実施例】以下図面に基づきこの発明を更に詳しく説明
する。

【００２０】この発明に基づく摩擦による削り機械また
は装置の例を図４に示しており、消耗性バー５を回転す
る装置（図示していない）があり、更にそれには消耗部
の端を横切る基板６を横断する装置（図示していない）
がついている。基板６はトラバース８の運動の方向に対
し所定の角度θを有してサポート７の上に設置されてい
る。

【００２１】サポート７は８の方向に動くが、消耗部は
アーバ反発サポート９により支えられながら回転し、曲
げモーメントをオフセットまたは反発するが、この曲げ
モーメントは消耗部の端を横切る基板を横断することと
、基板に直角な消耗部の軸をそらすことの両方または一
方により生ずる。溶着部１０は基板６の上に置かれる。 消耗部５に加えられる軸方向の力が必要でないのは、こ
の力が８の方向に基板を動かすことにより生ずるからで
ある。カッター１３は消耗部の端の近くに取り付けられ
、形成したばりまたはカラーを制御または加工する。こ
のようなカッターは曲げモーメントを反発しているサポ
ート９の上に従来のように取付けられている。

【００２２】基板６の表面は活性剤で処理され可塑性の
層から基板の上に溶着部が接合しやすくしている。更に
特に薄い基板の場合には、基板は基板から離れる方向に
弓状に曲げられ溶着層自体によるひずみまたは曲げを減
少させるため覆われている。

【００２３】消耗性バー５の軸は基板の平面と直角な方
向に対してある角度を独立的に作り設置することができ
る。図４でトラバースの平面に対し直角な時摩擦による
削りの間消耗性バーが軸方向に短かくなる速さは角度θ
のタンジェントにより与えられるが、基板はこの角度で
トラバースの平面とトラバースの割合に関して広がって
いる。図５は基板の種々の角度においてトラバースの距
離に対する消耗される相対的な軸方向の距離を示してい
る。このデータは消耗性バーの軸がトラバースの平面に
関して垂直、すなわち直角な場合かまたは基板の平面に
関して直角な場合とほぼ同じである。

【００２４】典型的な場合として消耗性バー５は例えば
接触が行われるまで消耗部を運ぶ回転装置を前進させる
ことにより、最初は進み基板６に接触する。その後削り
操作が完成するまで前進装置はロックすなわち設定され
る。

【００２５】他の例では、消耗性バー５を前進させる分
離した装置、すなわち駆動機構が無く、しかも最初の接
触はトラバース機構１１により生ずるが、このトラバー
ス機構１１により角度のついた基板６は図６に示すよう
に消耗性バーの先端と接触する。どちらかと言えば、こ
の場合は消耗性バー５は基板の表面の角度に対して直角
ではないので最初の接触は全面を横切るよりも消耗性の
端の上で広がっている。代りに、またはそれに加えて弾
力性部材１２はトラバース機構の中に挿入されるので、
最初に接触が生じた時弾力性部材１２は圧縮し始め、可
塑性層が十分形成されるまでトラバースの実効的な割合
が減少する。その後停止点まで完全に圧縮または部分的
に圧縮される弾力性部材１２により、直角なトラバース
の割合は保持され、基板は一定の割合で進む。更に特に
薄い基板の場合は、基板は曲げられ図６の最初のランプ
により示すように最初の接触に対して減少角θ２　（主
勾配角θ１　に比較して）を示す。

【００２６】図７の例では消耗性バー５の軸はトラバー
スの平面に直角な方向と傾斜した基板の平面に直角な方
向の間の中間の角度に設定されている。これにより消耗
部５の軸と基板６の平面に直角な方向の間のかたよりの
角度が減少する。これにより更に曲げモーメントが減少
し、更に図４の上記のサポート９に対する合成荷重は垂
直に設定された消耗性バーに比較して減少する。

【００２７】傾斜した基板の平面に直角な方向に対する
消耗部５の軸の角度は、更に溶着部１０すなわちカラー
またはばりを形成する材料に比較して溶着された材料の
特性に影響を与える。動作角は削り作業の最初の着手と
開始の後に変化する。傾斜した基板の角度はより厚い溶
着部を形成するための最初の開始の後に増加する。角度
が連続的に増加するのは、プレート１５の一方の端にあ
るジャッキまたはねじ１４による摩擦によりトラバース
機構をちょうつがい１６で止める他の端に基板が運ばれ
る間である。消耗性バーの軸の角度は更に基板表面に直
角な方向に対して増加しており、これにより厚い層の溶
着部が増える。

【００２８】更に他の例（図８）では、トラバース機構
には水平方向と作業部分１６Ａに対して傾斜ベース１６
Ｂがあるが、この作業部分１６Ａには基板６を運ぶ水平
表面があり基板は消耗部５の軸にほぼ直角に横たわって
いる。前述のように、トラバース駆動部の作用は消耗部
に関して基板を動かすことの他に、トラバースの割合と
それに対応した傾斜の角度により左右される固定割合で
消耗部を盛り上げることにある。

【００２９】角度のある基板または角度のあるトラバー
スを応用することは、垂直方向に平らなプレートまたは
溝のついたあるいはくぼみのついたプレートをまっすぐ
連ねることに特に適している。同じことであるが、その
ような削りを連ねることは軸方向で円筒または丸いバー
の表面に作られる場合もある。

【００３０】消耗部５は固くすることができ、特に例え
ばセラミック材料を含む場合がある。

【００３１】更に他の構成では、トラバースは前後に動
かすことができ、限定された面積のみを削りするように
、または限定された量の材料のみを１つの局所的なスポ
ットの中に置くように消耗性バーに接近または引き込ま
れる。この動作は繰り返され、基板の１つの軸に沿って
一連のスポットが作られる。同様な方法で、一連のスポ
ットはトラバースの方向に直角であり基板のインデック
スと斜めに形成される。これは例えば機械工具が使える
ように一連のバーを傾けることにより行われる。バーが
互い違いにされインデックスの斜めの運動に対応してい
るのは、各バーの端で傾斜基板を運ぶトラバース機構を
前後に動かすことにより材料が直角に溶着されるからで
ある。

【００３２】更に他の例（摩擦を伴なった）を示してい
る図９と図１０では、基板５０には円すい形のくぼみ５
１があるが、消耗性部材５２は回転部材５３に取り付け
られ円板の形をしている。回転円板５２と円すい形のく
ぼみ５１は荷重が与えられると一緒になり、円板材料の
層５４（図１０）はくぼみ５１の角度のついた側の上に
ある。この構成では、円板５２の最初の直径はくぼみ５
１の外側部分の直径以下であり、同様に回転サポート５
３の直径はくぼみの内側部分の直径以下である。

【００３３】必要があれば更にサポートが回転バーと円
板の間に与えられ、最初の接触の間曲がり過ぎるのを防
ぐ。そのようなサポートは一般には除かれているが、そ
れはくぼみが取り付けられているからである。代りに、
平らな円板はテーパが少ない形をしており、回転シャフ
トの近くが厚くなりしかも外側の周辺では厚さが薄くな
っている。このテーパは更にくぼみの両側に取り付けら
れた材料にも影響がある。

【００３４】２つのコンポーネントは図示の方向に円板
を前方に軸に沿って動かすことにより、またはできれば
逆の方向に基板を独立して動かすことにより一緒にされ
る。同じことであるが、基板はくぼみの軸の回りで回転
し、あるいは相対的な動きはできれば図示のように回転
バーにより与えられる。

【００３５】消耗性円板５２には所定の材料または合金
があり、または１より多い材料から成り適当な合金すな
わち複合物がくぼみの傾斜した側に溶着している。いく
つかの応用として、金属マトリクス複合（ＭＭＣ）材料
が図示のように適当に粉末状に加えた金属性円板を形成
しながら溶着できる。

【００３６】図１１と図１２には図９と図１０の構成の
代りを図示しており、消耗性材料は中空の円すい体５５
の形態をしており、その直径の最大は凹形の円すいくぼ
み５１の外側の直径以下となっている。２つのコンポー
ネント５０、５５は互いに前方に進み、円すい体５５は
基板５０に対して回転する。層５６はくぼみ５１の表面
に沿って溶着している（図１２）。

【００３７】円すい体５５は図１１と図１２に示すよう
に厚さが一定であるが、この厚さは変えることができ、
更に円すい体は１つより多い材料で形成される場合があ
り複合の溶着部を作る。円すい体を支え回転を加える装
置は簡単にするため図示していない。

【００３８】図１１、１２の例の変形を図１３、１４に
示している。この例では円すい体５７のテーパは図１１
、１２に示す円すい体に対し逆になっており、軸方向の
回転および応力によりクラッド層５６はくぼみ、直径の
外側に向かって広がるくぼみ５１の表面の上に形成され
ている。更に、円すい体５７は１つ以上の材料から構成
され複合溶着を与えることができるが、回転および軸方
向の動きは基板５０または消耗性円すい体５７またはそ
の両方を通り与えることができる。

【００３９】図１５、１６には図９、１０の例に類似し
た例を図示しており、平らな円板の消耗部５８があり、
外側に角度のついた基板５９には例えばテーパのついた
先端を有したシャフトがある。円板５８の内側の直径は
末端で角度のついた基板５９の直径の最小値以上である
。基板５９と円板５８が相対的に回転する間、軸方向の
力は矢印６０の方向に加えられ、クラッド層６１（図１
６）は基板のテーパのついた表面にある。クラッドの過
程が終るのは平らな円板５８が基板５９における直径の
最大断面に達した時である。

【００４０】前に示したように、円板５８は角度のつい
た基板５９から遠い側の上で支えられ、加えられた荷重
および曲げモーメントに反発している。その支えが動き
、すなわち直径が増加するのは角度のついた基板が進む
時である。

【００４１】円板５８またはできれば角度のついた基板
５９のいずれか一方が回転すれば、いずれかのコンポー
ネントが他に対して進む。回転しない場合は消耗性の平
らな円板は角度のついた基板に対して進むことが望まし
い。前に示したように、円板５８は金属または合金から
作られるかまたは種々の材料から製造され複合溶着が与
えられる。

【００４２】図９、１０、１５、１６に示す構成は、シ
ャフトに対し放射状および軸状の広がりを有した平軸受
または摩耗表面を作るのに利用されている。

【００４３】図１７から図１９に示す例は図１５と図１
６に示す例と類似しているが、平らな円板５８の代りに
円すい形の消耗性部材６２を使用している。前述のよう
に、基板５９のテーパのついた端の方向は円すい体の消
耗部６２の先端に向かって（図１８）、または先端から
離れて（図１９）いる。溶着される材料６３の量は基板
の角度と、円すい体の消耗部により形成された角度との
両方の関数である。前に述べたように、コンポーネント
は回転できるか、または軸方向の動きが与えられており
、しかも円すい体の消耗部は１つより多い材料で形成さ
れ更に必要があればサポートが追加される。

【００４４】図２０に示すベースコンポーネントすなわ
ち基板１０１は円板ブレーキの部分を構成している。基
板１０１はスチールで作られ、その円筒の部分１０２は
一方の端が閉じており他方の端には円板に固有なフラン
ジ１０３がある。円板の内側および外側のふちは図示の
ように厚さが少なく、向い合った方向に面しておりしか
も摩擦する環状の表面１０４がある。ベースコンポーネ
ント１０１は回転に抵抗するように取付けられている。 このため円板の周辺は歯の形すなわち鋸歯状になってお
り、更にそれに対応した形を有したクランプのジョー１
０５の間に保持されている。更にクランプはベースコン
ポーネントが軸方向に動くのを防いでいる。最初に表面
の内側の部分１０４はベースコンポーネント１０１と軸
が共通である切頭形−円すい形の消耗性コンポーネント
の端の面とかみ合っている。消耗性コンポーネント１０
６のそれぞれにはより広い端の所に外側に向かった環状
のフランジ１０７があり、その端は表面１０４から遠く
、更にそのフランジはクランプ用リング１０８とロータ
ー１０９の外側のふちの部分の間に固定されている。 速度可変電子モータ（図示していない）があり反対方向
にローター１０９を回転しているので、使用にあたって
はベースコンポーネント１０１に加えられた真の摩擦ト
ルクはほぼゼロとなる。外力印加装置（図示していない
）が消耗性コンポーネント１０６を表面１０４と接触さ
せるため与えられている。それぞれの外力印加装置には
水圧ラムまたはその他の装置があり関連のあるローター
に外力を加えるように働いているが、ベースコンポーネ
ントに関係したローターの軸の位置を制御または決定す
るようには働いておらず、この軸の位置は消耗性コンポ
ーネントが消耗する所の割合で全て決定される。その代
わり、それぞれの外力印加装置には親ねじまたは同様の
装置があり、ベースコンポーネントに関係したローター
の軸の位置が各段階の過程における装置により決定され
るのと同じ方法で動く。

【００４５】使用にあたっては消耗性コンポーネントに
関係のあるローター１０９は反対の方向に回転するが、
これらのローターは外力印加装置によりベースコンポー
ネントに向かって力が加えられている。摩擦熱はベース
コンポーネント１０１と各消耗性コンポーネント１０６
との間に発生し、その配分は消耗性コンポーネントが軟
らかくなるように、しかも摩擦による正面削りと類似し
た方法でベースコンポーネントに接合する層を形成する
ように行われる。層は消耗性コンポーネント１０６の材
料から形成されているので、ローター１０９はベースコ
ンポーネントに向かって動き、更にベースコンポーネン
トとかみ合う消耗性コンポーネントの面は直径が徐々に
増加している。その過程は環状の表面１０４が完全にコ
ーティングされるまで続く。最終的に、外力印加装置は
引き離され作用しなくなるので、消耗性コンポーネント
の残りの部分は回転が続いている間固定された軸の位置
に留まる。しばらくすると、これによりベースコンポー
ネントに加えられた層から残りの部分が分離するが、分
離のタイプは摩擦によるコーティングの技術として既知
の現象である。

【００４６】摩擦によるコーティングの最中に、消耗性
コンポーネントの内側および外側の層はベースコンポー
ネントに接合された層の一部を形成しない傾向にあるが
、不規則な形を除いて連続したばりとして横方向に追し
出される。図２０において、過程の最終段階の間、ロー
ターの位置は鎖状の点線１０９’により示されており、
消耗性コンポーネントの残りの部分は１０６’で示され
ている。ばりは１１０で示されており、コーティングは
１１１で示されている。

【００４７】各過程の間、コーティングされた表面１０
４の部分の直径は徐々に増加しているのが判るであろう
。各過程の間において、熱を発生させる動きをほぼ一定
の速さに保つことが望ましいので、駆動モータの速さは
各過程の間徐々に減少させることが好ましい。モータの
速さをいつでも関連したモータの軸の位置により制御す
ることが便利であり、適当なセンシング装置が与えられ
モータに制御信号を与えており、この制御信号は軸の位
置の関数となっている。更に、過程が進むに従って、ベ
ースコンポーネントをかみ合せる各消耗性コンポーネン
トの面は増加することが判る。熱の発生を均一にするた
め圧力を一定に保つことが望ましいので、関連のある外
力印加装置が加えた力を増加させることが好ましい。 ここでは所要の外力は関連したローターの軸の位置の関
数であり、更に外力は軸の位置により決まることが便利
であり、しかも前述に関連した制御信号は加えられた外
力を制御する。

【００４８】コンポーネントと、摩擦によるコーティン
グを行うために必要な他の１つのコンポーネントにより
与えられる適当な圧力との間で相対的に動く適当な割合
は、簡単な実験により容易に決めることができる。コン
ポーネントが完全にまたは大部分が金属性の性質を有し
ていれば、コンポーネントの間で相対的に動く適当な割
合は、０．５ｍ／ｓ　から１．５ｍ／ｓ　の間または１
．５ｍ／ｓ　から３．０ｍ／ｓ　の間にあることが好ま
しく、更に圧力は約６ｔｏｎｓ／ｓｑ．ｉｎ（大ざっぱ
には１０００ｋｇｆ／ｃｍ）になることが好ましい。

【００４９】環状のステップ（図示していない）が必要
ならば、各ローター１０９の上には関連した消耗性コン
ポーネント１０６の口の中に短い距離を与えそのコンポ
ーネントを置くステップが与えられるので、ローターと
軸が同じになる。ステップの外側の面は切頭体−円すい
体の形が好ましいので、消耗性コンポーネントの内側の
面とかみ合っている。使用にあたっては、外力印加装置
により関連のあるローターはベースコンポーネントの方
に向けられると、消耗性コンポーネントが環状のステッ
プの上に生ずる傾向があり、コンポーネントの口の部分
は外側に開いており、更にフランジ１０７はクランプ用
リング１０８を有したきっちりした迫台となり、しかも
よりしっかりとコンポーネントを置く。

【００５０】使用にあたり消耗性コンポーネントはロー
ターに対して回転するようにすることがかなり望まれる
。これは通常は各消耗性コンポーネントと関連したロー
ターの間をかみ合わせることにより行われる。これは消
耗性コンポーネントのフランジに鋸歯状の周辺があるが
、この消耗性コンポーネントのフランジはローターの上
にある関連したクランプ用リングの上で補完的な鋸歯状
の形態をなしている。代りに、またはそれに加えて穴の
位置決めは消耗性コンポーネントのフランジの中で行わ
れるので、穴には補完的なペグが、または関連したロー
ターかクランプ用リングのペグが入る。

【００５１】消耗性コンポーネントは高品質鋼のような
金属でできており、圧搾機のように形成される場合があ
る。このようなコンポーネントの材料は均一である。し
かし好ましい方法によれば、各消耗性コンポーネントは
粒子状の材料を含んだ金属マトリクスから成る。粒子状
の材料は硬くしかも耐摩耗性のあることが好ましい。マ
トリクスはアルミニウムまたは鋼鉄である場合があり、
粒子はマトリクスよりも硬いことが望ましい。このよう
な材料を以後粒子ベアリング材料と呼ぶ。

【００５２】粒子ベアリング材料による消耗性コンポー
ネントを形成する一方法を図２１に示してある。金属は
スプレイノズル１１２を通して再使用可能な心棒１１３
の表面に吹き付けられ、粒子状の材料は横の入口チュー
ブ１１４を通してノズルにはいる。消耗性コンポーネン
トはこのようにして作られ、しかも軸上のボルト１１６
が保持用円板１１７と一緒に動かされると取除くことが
できるがこの保持用円板１１７はボルトにより心棒の端
に直角に保持されている。

【００５３】消耗性コンポーネントは複合形態をとる必
要があり、更にコアが粒子ベアリング材料であり、材質
が均一な金属材料の内側および外側の表面の層を有する
必要があることが望ましい。使用にあたっては、ベース
コンポーネントへのコーティングは大部分がまたは全体
が粒子ベアリング材料でできているが、ばりは大部分が
または全体が材質の均一な外側の表面の層でできている
。

【００５４】複合形態の消耗性コンポーネントを作る方
法の１つにおいて、円筒状のエレメントは遠心力を利用
した鋳造法により形成される。エレメントの密度が金属
より大きい粒子状の材料で作られており、粒子はエレメ
ントの外側の表面の近くに集中する傾向がある。エレメ
ントが作られた後、エレメントは円筒形の金属性のスリ
ーブの中に閉じ込められ、粒子は粒子を含んでいない金
属の２つの外側の層の間にある。組立ては圧搾過程によ
り行われ、所要の形になる。逆に粒子は密度が金属より
軽いので、それらの粒子は遠心力により鋳造エレメント
の内側の表面の近くに集中しており、更に円筒状の金属
ライナーは組立てが圧搾により行われる前にエレメント
の中に閉じ込められる。

【００５５】複合の消耗性コンポーネントを作る他の方
法が図２２と図２３に示されている。内側の金属性シェ
ル１１８は圧縮機としてまたはスピニングにより形成さ
れており、更に粒子ベアリング材料のコアの層１１９は
スプレイノズル１２０により外側の表面に吹き付けられ
るが、このスプレイノズルはノズル１１２／１１４と同
じ様に動く。内側のシェルと全般的に同じ外側のシェル
はコアの層１１９の上に固定され、更に適当な場所に閉
じ込められ図２３に示すように複合コンポーネント１２
２を構成している。図２４に示す変形では、内側のシェ
ル１２３と外側のシェル１２４は図示のように一緒に組
み立てられており、更により広い端におけるフランジは
一緒に閉じ込められており、しかも外側のシェルのより
狭い端における内側に曲ったフランジ１２５は内側のシ
ェル１２３に閉じ込められている。粒子ベアリング材料
は穴１２６を通りシェルの間にある空洞の中に注入され
ている。

【００５６】消耗性コンポーネントは追加した改良を取
込むことができる、すなわち材質が均一であり粒子を含
まない金属の最初と最後の部分を用意することができる
。使用するにあたって、各消耗性コンポーネントは環状
の表面１０４の１つの上に図２５に示す形のコーティン
グを形成している。消耗性コンポーネントの最初と最後
の部分はベースコンポーネントの上にコーティングの比
較的狭い金属性バンドを形成している：内側のバンド１
２７はコーティングの内側のエッヂの近くにあり、外側
のバンド１２８は外側のエッヂの近くにあり、これらの
バンドの間にあるコーティングの残りの部分１２９は粒
子ベアリング材料からできている。狭い金属性のバンド
１２７と１２８は環状の表面１０４のエッヂで広がって
おり、更に摩擦によるコーティング処理が行われた後コ
ーティングのエッヂは地面に置かれすなわち機械から外
され、軸方向または放射状に押し出されておらずきちん
としたエッヂが与えられる。これらのエッヂには粒子が
ないことにより処理が楽になる。

【００５７】この追加した改良の方法を行い使用する消
耗性コンポーネントの一形態を図２６に示してある。こ
こに示すコンポーネントは図２４に示すコンポーネント
と大体同じであり、外側のシェル１３０は狭い端と広い
端の近くにそれぞれある部分１３１と１３２が内側のシ
ェル１３３と直接かみ合っており、全体が金属であるコ
ンポーネントの最初の部分と最後の部分を形成するよう
に形作られている。シェルの間の空洞はその中に粒子ベ
アリング材料１３４が注入されており、軸方向の広がり
が少なくなっている。

【００５８】製造の他の方法において、切頭形で円すい
形の本体は壁の厚さがほぼ均一な金属でできており、更
に盲穴がそれに開けられ狭い端から広い端に広がってい
る。穴は粒子ベアリング材料がつまっている。必要なら
ば各穴の口は金属プラグでふさがれておりコンポーネン
トには全体が金属の最初の部分がある。粒子を含んだ穴
は本体の狭い端から外側に広がっているので、コンポー
ネントにより形成されたコーティングの中のメタルに対
する粒子の割合は直径が増えるのに従って減少する。部
分的に割合を補うため、追加した盲穴は１番目に述べた
穴より短かく、広い端から本体内に入り込み短い穴のそ
れぞれは２つの隣接した長い穴の間で一方向に広がって
いる。これらの短い穴もまた粒子ベアリング材料がつま
っており、金属プラグでふさがれている。

【００５９】前述の消耗性本体のそれぞれは切頭体−円
すい体の形をしており、その本体は消耗する−すなわち
コーティングの層に対して徐々に金属が与えられる−狭
い端から出発する。前述のあらゆる本体にほぼ同じ消耗
性本体が広い端から出発して消耗するように、前述の方
法が変形することが判る。これは時々前述の方法より満
足度が低い。これに対する１つの理由は、外力印加装置
が外力を消耗性コンポーネントの端に加えられることか
ら来ており、装置が図２０より本質的に安定性が少く（
その外力は消耗性コンポーネントの広い端に加えられる
）、消耗性コンポーネントの軸がコンポーネントの消耗
につれてローターの軸からそれる傾向が大きくなる。 他の理由は使用にあたり、外力印加装置を設計する消耗
性コンポーネントは最大の力を最初に加える必要がある
ことである。

【００６０】さらにこれ以外の変形として、図２７に示
したとおり消耗性コンポーネント１３５は軸方向の長さ
が等しく円すい体の角度が等しいが大きさの異なる２つ
の切頭体で円すい体の部分１３６と１３７の形をしてお
り、その部分は溶着され互いに軸は共通であるが軸に対
し反対方向に傾斜した壁があり、小さい部分１３６は大
きい部分１３７の中にあり、更に小さい部分の広い端は
１３８に示すように大きい部分の狭い端に取り付けられ
または一体となっている。

【００６１】このようにコンポーネントを通る多くの断
面はコンポーネントの軸を含んだ平面内にあり、２つの
文字Ｖが並んだ形をしている。

【００６２】この形のコンポーネントが両方の端で随意
に消耗される間は狭い端、すなわち内側の部分と外側の
部分が互いに合う端３８から消耗されることが好ましく
、これにより安定した配置となる。この形の消耗性コン
ポーネントを使用する利点は摩擦によるコーティングが
行われる速さが２倍であることである；他の利点は外力
印加装置の運動の長さが半分であることである。更に他
の利点は外力印加装置によりコンポーネントに加えられ
た外力が一定のままであり、ベースコンポーネントとか
み合う消耗性コンポーネントの全面積はほぼ一定のまま
であるということである。この点について、このタイプ
の消耗性コンポーネントを用いてコーティング作業を行
う場合、コーティングの狭い中央のバンドが最初に作ら
れ、次にそのバンドが内に向かって放射状であると共に
外に向かっても放射状に徐々に広がっており、更に消耗
性コンポーネントの中心が同じ２つの円形の面がベース
コンポーネントとかみ合っている；１つの面の直径が増
え他の面の直径は減少し面の全体の面積はほぼ一定のま
まである。

【００６３】このタイプの消耗性コンポーネントは単一
波形同軸円板のタイプと考えられる。消耗性コンポーネ
ントの他の設計は種々の直径の２以上の円軸波形円板の
形であると理解できる。しかし一般にはそのようなコン
ポーネントは摩擦によるコーティングの処理のように、
ばりが動くことのできる空間が少ないので十分な満足が
おそらく得られない。

【００６４】これらの種々の形の消耗性コンポーネント
は多くの上述のものとほぼ同様な方法により作られるが
、形態が異るため所要の変形が取入れられている。

【００６５】例として上述の方法のそれぞれにおいて、
消耗性コンポーネントとベースコンポーネントの間を相
対的に熱を発生させながら動かすことは、回転を有した
移動となる。これは通常は満足できることであるが、コ
ーティングされる環状の表面の１つにわずかに局所的な
すきまがあれば、コーティングを十分粘着させることが
失敗する場合がある。その不具合は変形された方法を用
いることにより解決されるが、その方法の中で摩擦によ
る熱はベースコンポーネントと消耗性コンポーネントの
間を相対的に軌道を描いて動かすことにより発生する。 そのような相対的に軌道を描いて動かす適当な方法は英
国特許番号第１２６４８６３号、１２７３２５０号、１
３３２７１２号、１３８５４７１号、１４１４４５４号
の明細書に記載されているのでここではこれ以上述べな
い。

【００６６】コーティング材料の層を同時にベースコン
ポーネント１０１の両方の環状の面１０４に当てはめる
ことは、摩擦によるコーティングが比較的早く行われ、
軸方向の外力が互いにほぼバランスしたベースコンポー
ネントに加えられるのでしばしば大切なことであるが、
同時にコーティングされる面に不可欠なことではなく順
々にコーティングされるということは勿論理解される。 同様に上述のそれぞれの方法において、摩擦熱は相対的
な回転により発生し、ベースコンポーネント１０１は静
止されるが消耗性コンポーネント、すなわちそれぞれの
消耗性コンポーネントは回転する。更にこの構成は好ま
しいが必須ではなく、必要ならばベースコンポーネント
は回転を生ずるが、消耗性コンポーネント、すなわちそ
れぞれの消耗性コンポーネントは静止を保つかまたは反
対方向に回転する。採用された配置においてコンポーネ
ントの相対的な位置は図２０に示す位置と似ているが、
ベースコンポーネントに対する適当な回転性ベアリング
はベースコンポーネントの周辺の外側に放射状に配置す
る必要があるようなので、ベースコンポーネントに対す
る適当な回転性ベアリングを与えることは難かしい。

【００６７】上述の方法のいずれかが使用されると、ベ
ースコンポーネントに加えられたコーティング材料の層
すなわち各層は浅い円形の溝またはベースコンポーネン
トと同軸のアーチ形のパターンで構成されている。外側
の表面を持つ可能性がある。これが生ずるのは摩擦によ
るコーティングが行われる時通常コーティング材料のフ
ィルムが軟らかくされしかも相対的に動くコンポーネン
トの間から少なくとも部分的に追い出されるからであり
、更には消耗性コンポーネントの隣りの部分が追い出さ
れる隣りのフィルムに対し十分に加熱されるので若干遅
れが生ずるからであり、この効果は摩擦によるコーティ
ング処理を通して繰り返される。それ故平らな表面すな
わち十分平らな表面を与えるためコーティング材料の完
全な層に機械をかける、すなわち研くことが必要である
かあるいは好ましい。

【００６８】前述の摩擦によるコーティングの方法のそ
れぞれにおいて、コーティング材料の層は環状の形をし
ている。明らかに円形または円板状の層は、消耗性コン
ポーネントが広がりしかも中央の部分を含む方法に類似
した方法で形成される。

【００６９】この発明は更に環状または円形以外の形の
コーティングを使用することにも使用される。例えば正
方形または長方形にコーティングを変形する場合、図２
８に示す種類の方法が使用される。これは摩擦によりコ
ーティングされる平らな表面１４０を有したベースコン
ポーネント１３９を示している。摩擦によるコーティン
グが行われる予定がある時、ベースコンポーネント１３
９は静止状態となり、消耗性コンポーネント１４１は矢
印１４２で示す方向に直線的な往復運動をとるようにさ
れるが、外力印加装置（図示していない）により表面１
４０に対して圧縮される。往復運動は例えばＧＢ−Ａ−
２２２２９７５に記載された種類の装置により行われる
。消耗性コンポーネント１４１は一般にはＶ型の断面を
しており、幅の広い端を有した集中ベアリングプレート
１４３は表面１４０と平行であり、更に外力印加装置に
より加えられた外力を消耗性コンポーネントに伝える。 摩擦によるコーティングの間、消耗性コンポーネントは
徐々に消耗し、そこから生ずる材料は平面１４０の上に
コーティングを作る。

【００７０】往復運動は消耗性コンポーネントの長さと
平行に生じさせることが好ましいが、これは常に不可欠
ではなく、更に消耗性コンポーネントが十分強ければ、
往復運動はあらゆる他の方向に対して行われる。逆に、
消耗性コンポーネントはベースコンポーネントに対して
軌道を描いて動くようにされる場合もある。それぞれの
場合、熱を発生する動きの範囲は消耗性コンポーネント
の最大の寸法よりかなり小さいことが判る。

【００７１】最後の所で述べた方法では、ベースコンポ
ーネントは消耗性コンポーネントがベースコンポーネン
トに対して動く間、静止状態をとる。これらの方法の他
の変形において、移動がベースコンポーネントにより行
われている間両方のコンポーネントは動かされ、または
消耗性コンポーネントは熱を発生する動きから制限され
ることが判る。

【００７２】消耗性コンポーネント１４１は均一な金属
すなわち粒子ベアリング材料から作られている。しかし
できれば消耗性コンポーネントの２つの傾斜したリム１
４４のそれぞれには粒子ベアリング材料の中央の層と、
粒子が全くないかあるいは殆んどない金属材料の外側の
層がある。

【００７３】消耗性コンポーネントの他の形態は逆Ｖ字
型の断面を示しており、２つの傾斜したリムはそれらが
互いに合っている所でベアリングプレートに接合され、
更にベアリングプレートが離れて吹き付けられている。

【００７４】図２９と図３０は更に他の例を示しており
、消耗部と、相対的に横に一緒に動く基板の間のかみ合
せ力はねじを回し込むことにより行われる。この場合、
消耗部１５０は円筒形のサポートの上に支えられた環状
の基板１５１の上に離して置かれるが、この円筒形のサ
ポートにはマルチスタートねじ供給装置（図示していな
い）内にある外部ねじ１５３がある。シリンダ１５２の
回転により、基板１５１が消耗部１５０に接触するまで
図３０に示す矢印の方向にシリンダが動く。消耗部１５
０は別々に回転し基板１５１とのインターフェイスで熱
を発生し、更に消耗性材料の表面は環状の基板の上にあ
るので、ねじの回し込みにより基板および消耗部がかみ
合されると共に、２つのコンポーネントの間を横切って
動かされることが判る。消耗部１５０の軸は基板に直角
であるが（図示の通り）希望により適当な角度に設定さ
れる。この技術はチューブの端にある面を与えることに
使用できることに注意する必要がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の摩擦による正面削り過程の種々の段階を
示す。

【図２】従来の摩擦による正面削り過程の種々の段階を
示す。

【図３】従来の摩擦による正面削り過程の種々の段階を
示す。

【図４】この発明による方法の１番目の例を示す。

【図５】図２に示す方法の基板の角度が異なった場合で
、横断方向の距離に対し相対的に消耗される軸方向の距
離を示す。

【図６】この発明による方法の２番目の例を示す。

【図７】この発明による方法の３番目の例を示す。

【図８】この発明による方法の４番目の例を示す。

【図９】この発明による５番目の例における異なった段
階を示す。

【図１０】この発明による５番目の例における異なった
段階を示す。

【図１１】この発明による６番目の例における異なった
段階を示す。

【図１２】この発明による６番目の例における異なった
段階を示す。

【図１３】この発明による７番目の例における異なった
段階を示す。

【図１４】この発明による７番目の例における異なった
段階を示す。

【図１５】この発明による８番目の例における異なった
段階を示す。

【図１６】この発明による８番目の例における異なった
段階を示す。

【図１７】この発明による９番目の例における異なった
段階を示す。

【図１８】この発明による９番目の例における異なった
段階を示す。

【図１９】この発明による９番目の例における異なった
段階を示す。

【図２０】ベースコンポーネントすなわち基板、２つの
消耗部、ベースコンポーネントを摩擦によりコーティン
グする装置の関連部分について、断面の概略を示し、最
初の段階は実線で最後の段階は鎖状の点線で示している
。

【図２１】消耗部を製造する場合に使用される装置の断
面を示す。

【図２２】製造の１つの段階を示す異なる構造のコンポ
ーネントの１部の断面を示す。

【図２３】図２２に示す部分を組込んだ完成した消耗性
コンポーネントの断面を示す。

【図２４】他の設計による消耗性コンポーネントの断面
を示す。

【図２５】図２０に示す種類のベースコンポーネントに
使用される摩擦によるコーティングの層の正面図を示す
。

【図２６】他の設計による消耗性コンポーネントの断面
であり、図２５に示す摩擦によるコーティングの層の製
造に適している。

【図２７】更に他の設計による消耗性コンポーネントの
断面を示す。

【図２８】摩擦によるコーティングの他の方法を使用し
たベースコンポーネントと消耗性コンポーネントの簡単
な斜視図である。

【図２９】ねじ機能を用いた方法を示す。

【図３０】ねじ機能を用いた方法を示す。

【符号の説明】

１　　消耗性ロッド ２、６、５０、５９、１５１　　基板 ３　　可塑性層 ４、１０　　溶着部 ５　　消耗性バー ７、９、５３　　サポート ８　　トラバース １２　　弾力性部材 １３　　カッター １４　　ねじ １５　　プレート １６　　ちょうつがい １６Ａ　　作業部分 １６Ｂ　　傾斜ベース ５１　　くぼみ ５２、６２　　消耗性部材（回転円板）５５、５７　　
円すい体 ５６　　層 ５８、１５０　　消耗部（円板） ６０　　方向 ６３　　溶着された材料 １０１　　ベースコンポーネント １０２　　円筒の部分 １０３、１０７、１２５　　フランジ １０４　　環状の表面 １０５　　ジョー １０６、１３５、１４１　　消耗性コンポーネント１０
８　　クランプ用リング １０９　　ローター １１０　　ばり １１１　　コーティング １１２、１２０　　スプレイノズル １１３　　心棒 １１４　　チューブ １１６　　ボルト １１７　　保持用円板 １１８　　金属性シェル １１９　　コアの層 １２２　　複合コンポーネント １２３、１３３　　内側のシェル １２４、１３０　　外側のシェル １２６　　穴 １２７　　内側のバンド １２８　　外側のバンド １２９　　コーティングの残りの部分 １３１、１３２　　部分 １３４　　粒子ベアリング材料 １３６　　小さい部分 １３７　　大きい部分 １３８　　端 １３９　　ベースコンポーネント １４０　　表面 １４２　　矢印 １４３　　集中ベアリングプレート １４４　　傾斜したリム １５２　　シリンダ １５３　　外部ねじ

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　消耗部の材料が基板の表面の上に横に
   なるようにされていることにより熱を発生する動きをし
   ている時は、一緒に移動する消耗部と基板の表面の間に
   相対的な移動が発生し、更に移動動作と相対的な動きが
   一致した方向または向かい合った方向に外力を加えるこ
   とにより生ずるように消耗部が基板に与えられているこ
   とを特徴とする摩擦による削りの方法。
2. 【請求項２】　　ある外力が他の消耗部に加えられてい
   る間は消耗部の１つと基板が静止状態をとる請求項１に
   記載の方法。
3. 【請求項３】　　加えられた外力により消耗部と基板が
   全体的に相対的に横断の動きを行い、更に消耗部と基板
   が一緒に移動することにより基板の表面が横断の方向に
   対しある角度を有して広がっている請求項１または２に
   記載の方法。
4. 【請求項４】　　消耗部が相対的に横断の方向にほぼ直
   角である請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】　　消耗部が基板の表面にほぼ直角である
   請求項３に記載の方法。
6. 【請求項６】　　外力が基板に加えられ、弾力装置が基
   板と外力発生器の間に置かれ、最初の期間に相対的な横
   断の速度を下げる請求項３から５のいずれかに記載の方
   法。
7. 【請求項７】　　基板と消耗部の間の角度が摩擦による
   削り過程の間変化する請求項３から６のいずれかに記載
   の方法。
8. 【請求項８】　　相対的な動きの方向に対する基板の相
   対的な角度を増やすことにより角度が変化する請求項７
   に記載の方法。
9. 【請求項９】　　相対的な横断の動きが前後の動きから
   なる請求項３から８のいずれかに記載の方法。
10. 【請求項１０】　　消耗性コンポーネントを作っている
    材料が徐々に消耗し層を形成するように消耗性コンポー
    ネントが形作られており、コンポーネントの間を全体的
    に相対的に場所を変えるように動く必要がなく、コンポ
    ーネントの残りの部分が基板の表面の異なる部分と徐々
    にかみ合い、削りの材料が基板表面のこれらの異なる部
    分に徐々に加えられる請求項１または２に記載の方法。
11. 【請求項１１】　　消耗部の１つと基板が円すい形をし
    ている請求項１０に記載の方法。
12. 【請求項１２】　　基板が消耗部の穴の中に入る円すい
    形の案内用の端を有している請求項１１に記載の方法。
13. 【請求項１３】　　消耗部が円すい形をしており、消耗
    部が対抗して動く基板の表面がほぼ平らな請求項１１に
    記載の方法。
14. 【請求項１４】　　消耗部が円すい形をしており、しか
    も基板の対応した円すい形のくぼみに入る請求項１１に
    記載の方法。
15. 【請求項１５】　　くぼみのテーパが消耗部のテーパと
    向かい合っている請求項１４に記載の方法。
16. 【請求項１６】　　消耗部が金属性材料でできている前
    述の請求項のいずれかに記載の方法。
17. 【請求項１７】　　消耗部がセラミックのような粒子状
    材料を含んでいる前述の請求項のいずれかに記載の方法
    。
18. 【請求項１８】　　消耗部が種々の構成部分から成る前
    述の請求項のいずれかに記載の方法。
19. 【請求項１９】　　摩擦による削りの過程に使用され、
    その過程の間に溶着される材料を形成する中空で円すい
    形の部材から成る消耗部。
20. 【請求項２０】　　相互に平行なまたはほぼ平行である
    が基板の表面に対して傾斜した表面により境界がつけら
    れた少なくとも１つの均一またはほぼ均一な厚さの部分
    からなる消耗部であり、層が消耗部から基板の表面まで
    与えられており、コーティングが進むにつれて消耗性コ
    ンポーネントが表面の種々の部分と徐々にかみ合う請求
    項１９に記載の消耗部。
21. 【請求項２１】　　円すい形の部材にほぼ円形の断面が
    ある請求項１１から１８のいずれかに記載の方法。
22. 【請求項２２】　　消耗部が請求項１９から２１のいず
    れかに従っている請求項１１から１８のいずれかに記載
    の方法。
23. 【請求項２３】　　基板がブレーキ板から成る請求項１
    から１８のいずれかまたは２２に記載の方法。