JPH04293762A - 高摩擦円筒体及びその製造法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば金属ベルト駆動
用プーリ、紙送りローラ等に用いる高摩擦円筒体及びそ
の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ−Ｙプロッタ、ロボット、減速機械な
どに用いる金属ベルト駆動用プーリ、Ｘ−Ｙプロッタな
どに用いる紙送りローラ等として使用される高摩擦円筒
体は、寸法精度が高く、金属ベルト、紙等に対するグリ
ップ力が強く、耐久性に優れたもであることが望まれる
。

【０００３】このような高摩擦円筒体は、例えばマトリ
ックスを形成する金属粉末と、分散材を形成する硬質粉
末との混合物を、所定形状にプレス成形し、成形物を焼
結するか、または混合物を熱間押出しして、成形と同時
に焼結して円筒体を形成した後、円筒体表面を機械加工
し、分散材よりもマトリックスの方が腐食しやすい条件
でエッチング処理して製造していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製造法においては、焼結または熱間押出しして円筒体を
成形するさいに金型やダイス等の成形型が必要であり、
一つの成形型からは一つのサイズの円筒体しか得ること
ができず、円筒体のサイズごとにそれぞれ成形型が必要
であり、そのために製造コストが高くなるという問題を
有していた。

【０００５】また、従来の製造法においては、寸法精度
よく円筒体を成形することが困難であり、所望の寸法の
円筒体を得るためには大きめに成形した後、機械加工に
より所望の寸法にしなければならず、そのうえ、円筒体
全体に硬質粒子が分散しているため、内径も外径と同様
に、硬質粒子を含めた機械加工が必要であり、機械加工
にかかるコストが高くなるという問題もあった。

【０００６】更に、従来の方法は、製造工程が複雑で、
製造コストも高くなるという問題点もあった。

【０００７】そして、焼結により円筒体を成形する場合
、肉厚を厚くして成形しなければならないため重量が重
くなり、また、相対密度が低いという問題もあった。

【０００８】本発明は上記問題点に鑑みてなされてもの
であり、その目的は、重量が軽く、寸法精度が高い高摩
擦円筒体を、成形型を用いることなく、機械加工を容易
にし、簡便に、安価に製造する方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
、本発明の高摩擦円筒体は、金属からなる円筒体の外周
に、金属からなるマトリックス中に、硬質粒子からなる
分散材が混合した溶射層が形成され、前記マトリックス
表面から前記分散材が部分的に突出して微細な凹凸を形
成していることを特徴とする。また、本発明の高摩擦円
筒体の製造法は、金属からなる円筒体の外周に、マトリ
ックスを形成する金属粉末と、分散材を形成する硬質粒
子との混合物を溶射して溶射層を形成した後、この溶射
層の表面を所望の寸法精度となるように機械加工し、前
記分散材よりも前記マトリックスの方が腐食しやすい条
件でエッチング処理して前記分散材の一部を突出させる
ことを特徴とする。

【００１０】

【作用】本発明の高摩擦円筒体は、金属からなる円筒体
の外周に、溶射により、金属からなるマトリックス中に
硬質粒子が分散した層を形成した後、溶射層の表面を所
望の寸法精度に機械加工し、エッチング処理して製造す
るので、成形型を用いる必要はなく、製造工程が簡便で
あり、製造コストも安価である。

【００１１】また、金属からなる円筒を回転させながら
溶射を行なえば、円筒体の内径と溶射層の外径との同軸
度は±０．０５ｍｍ程度の公差で仕上げることが可能で
あり、所望の寸法の円筒体を寸法精度よく得ることがで
きるので、円筒体の外径の機械加工が容易であり、硬質
粒子は円筒体の表面部の溶射層にだけ存在し、円筒体の
内径には硬質粒子が存在しないので、内径の機械加工も
容易である。

【００１２】更に、溶射層は相対密度が高く、溶射層の
厚さは０．６ｍｍ　程度で十分であるので、肉厚が薄く
、重量の軽い円筒体を製造することができる。

【００１３】外周に金属からなるマトリックス中に硬質
粒子が分散した溶射層を有する円筒体を形成した後、溶
射層の表面を所望の寸法精度に機械加工し、分散材より
もマトリックスの方が腐食しやすい条件でエッチング処
理するので、寸法精度やグリップ力は従来のものと同様
に優れている。

【００１４】

【実施例】図１には、本発明の高摩擦円筒体の一実施例
の断面図が示されている。すなわち、金属からなる円筒
体１１の外周に、溶射層１２が形成されている。

【００１５】図２には、図１に示される高摩擦円筒体の
表面部の部分断面図が示されている。すなわち、金属か
らなる円筒体１１の外周に溶射層１２が形成され、溶射
層１２は、マトリックス１２ａを形成する金属中に、硬
質粒子からなる分散材１２ｂが均一に分散され、マトリ
ックス１２ａを形成する金属の表面から分散材１２ｂが
部分的に突出している。

【００１６】次に、本発明の高摩擦円筒体の製造方法に
ついて説明する。金属からなる円筒体１１を形成する金
属としては、アルミニウム合金、Ｔｉ合金、鋼などが使
用できる。この円筒体１１は、所望の寸法に成形するこ
ともできるが、サイズに応じて市販の円筒体状のものを
そのまま、または所望のサイズに機械加工して用いるこ
ともできる。この円筒体１１の内径が、本発明の高摩擦
円筒体の内径となるので、硬質粒子は存在せず、内径の
機械加工は容易である。

【００１７】この所望の寸法の金属からなる円筒体１１
の外周に、マトリックス１２ａを形成する金属粉末と、
分散材１２ｂを形成する硬質粒子との混合物を溶射して
溶射層を形成する。

【００１８】分散材１２ｂとしては、Ａｌ２　Ｏ３　、
ＳｉＣ、ＷＣ等のセラミックスの硬質粒子などが好まし
く使用される。硬質粒子の粒径は、高摩擦円筒体の用途
によって所望の摩擦係数が得られるように選択するのが
好ましく、例えば金属ベルト駆動用プーリとして使用す
る場合、１００　〜２００　μｍ程度が好ましく、紙送
りローラとして使用する場合、５０〜１００　μｍ　程
度が好ましい。

【００１９】マトリックス１２ａを形成する金属粉末と
しては、例えばアルミニウム合金、自溶性合金、Ｎｉ合
金等からなる粉末が好ましく使用される。ただし、分散
材１２ｂとの組み合わせにおいて、分散材１２ｂよりも
マトリックス１２ａの方が腐食しやすい条件でエッチン
グ処理することができるものを選択する必要がある。金
属粉末の粒径は１０〜１００　μｍ　が好ましい。マト
リックス１２ａの金属粉末と、分散材１２ｂの硬質粒子
とを混合する。その配合割合は、分散材１２ｂの硬質粒
子が５〜２０ｖｏｌ　％となるようにすることが好まし
い。分散材１２ｂの配合量が上記よりも少ないと充分な
グリップ力が得られなくなり、上記よりも多いとマトリ
ックス１２ａ表面から分散材１２ｂが剥れやすくなる。

【００２０】溶射の方法としては、プラズマ溶射が好ま
しく採用される。所望の寸法の金属からなる円筒体１１
の外周に、円筒体１１を回転させながら、マトリックス
１２ａを形成する金属粉末と、分散材１２ｂを形成する
硬質粒子との混合物をプラズマ溶射して溶射層１２を形
成すると、円筒体１１の内径と、溶射層１２の外径との
同軸度は、±０．０５ｍｍ程度の公差で仕上げることが
可能である。したがって、溶射層１２の厚さは薄くてよ
く、機械加工の仕上しろを含んで約０．６ｍｍ　程度で
よい。このように溶射層１２は、円筒体１１の内径に対
してかなり精度よく形成することができ、その厚さは非
常に薄くてよいので、得られる高摩擦円筒体の重量を軽
量にすることができる。溶射層１２は、マトリックス１
２ａ中に分散材１２ｂが均一に混合されており、表面に
おいてマトリックス１２ａと分散材１２ｂとは面一とな
っている。

【００２１】このようにして溶射層１２を形成した後、
溶射層１２の表面を所望の寸法精度に機械加工する。前
記したように溶射層は、内径に対してかなり精度よく形
成することができるので、溶射層の機械加工は容易であ
り、機械加工にかかるコストは安価である。

【００２２】機械加工した後、分散材１２ｂよりもマト
リックス１２ａの方が腐食しやすい条件でエッチング処
理する。エッチング処理は、例えば、金属からなる円筒
体１１の内周部分をマスクした後、マトリックス１２ａ
が腐食し、分散材１２ｂが腐食しにくい酸またはアルカ
リ溶液中に浸漬することによって行なうことができる。 マトリックス１２ａとしてアルミニウム合金を使用し、
分散材１２ｂとしてセラミックスを使用した場合、エッ
チング処理は、例えば１０％程度の水酸化ナトリウム水
溶液に浸漬することによって行なうことができる。エッ
チング処理により、図２に示すように、マトリックス１
２ａ表面から分散材１２ｂが部分的に突出して微細な凹
凸が形成される。なお、分散材１２ｂのマトリックス１
２ａ表面からの突出高さは、２０〜３０μｍ　が好まし
い。この場合、マトリックス１２ａと分散材１２ｂとが
面一の状態とし、更に機械加工してから、マトリックス
１２ａを腐食させて分散材１２ｂを突出させたので、分
散材１２ｂの突出高さのむらは少なく、目的とする寸法
精度を得ることができる。

【００２３】こうして本発明の高摩擦円筒体を製造する
ことができるが、更に表面部に金属メッキを施すことも
できる。金属メッキとしては、非常に硬質のメッキ層を
形成することができることから、無電解メッキが特に好
ましい。無電解メッキを施すことにより、最表面部にメ
ッキ層からなる硬い皮膜が形成され、かつ、エッチング
処理のさいにマトリックス１２ａと分散材１２ｂとの間
に生じた隙間腐食の部分をメッキ層が埋めるために、分
散材１２ｂの剥れ落ちが防止される。

【００２４】このように本発明の高摩擦円筒体は、従来
のマトリックスを形成する金属粉末と硬質粒子とを混合
し、これを焼結あるいは熱間押出し法によって成形する
方法のように、ダイスや金型等の成形型を用いることな
く製造することができる。

【００２５】図３には、本発明の高摩擦円筒体を、Ｘ−
Ｙプロッタ、ロボット、減速機械などにおける金属ベル
ト駆動用プーリとして応用した例が示されている。高摩
擦円筒体からなるプーリ２１に、金属ベルト２２を回巻
して駆動させるようにされている。プーリ２１は、軽量
であり、寸法精度が高く、金属ベルト２２に対するグリ
ップ力に優れている。

【００２６】図４には、本発明の高摩擦円筒体をＸ−Ｙ
プロッタの紙送りローラに応用した例が示されている。 高摩擦ローラ３１は、回転軸３２の軸方向に３つ配列さ
れており、これらの高摩擦ローラ３１と対向してゴムロ
ーラ３３が配置されている。紙３４は、高摩擦ローラ３
１とゴムローラ３３とに挟まれ、回転軸３２を図示しな
いモータ等で回転させることにより、紙３４が高摩擦ロ
ーラ３１により確実にグリップされながら送り出される
。したがって、紙３４の送り量を正確にコントロールす
ることができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
重量が軽く、寸法精度が高い高摩擦円筒体を、成形型を
用いることなく、機械加工を容易にし、簡便に、安価に
製造することができる。この高摩擦円筒体は、金属ベル
ト駆動用のプーリ、Ｘ−Ｙプロッタなどの紙送りローラ
などととして利用することができ、金属ベルトや紙を確
実にグリップして正確な送りを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による高摩擦円筒体の一実施例を示す断
面図である。

【図２】図１の高摩擦円筒体の表面部の部分断面図であ
る。

【図３】本発明による高摩擦円筒体を金属ベルト駆動用
プーリに適用した例を示す斜視図である。

【図４】本発明による高摩擦円筒体をＸ−Ｙプロッタの
紙送りローラに適用した例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１１　　　　金属からなる円筒体 １２　　　　溶射層 １２ａ　　マトリックス １２ｂ　　分散材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　金属からなる円筒体の外周に、金属か
   らなるマトリックス中に、硬質粒子からなる分散材が混
   合した溶射層が形成され、前記マトリックス表面から前
   記分散材が部分的に突出して微細な凹凸を形成している
   ことを特徴とする高摩擦円筒体。
2. 【請求項２】　　金属からなる円筒体の外周に、マトリ
   ックスを形成する金属粉末と、分散材を形成する硬質粒
   子との混合物を溶射して溶射層を形成した後、この溶射
   層の表面を所望の寸法精度となるように機械加工し、前
   記分散材よりも前記マトリックスの方が腐食しやすい条
   件でエッチング処理して前記分散材の一部を突出させる
   ことを特徴とする高摩擦円筒体の製造法。