JPH06117520A - 高摩擦円筒体及びその製造法 - Google Patents

高摩擦円筒体及びその製造法

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JPH06117520A
JPH06117520A JP28512492A JP28512492A JPH06117520A JP H06117520 A JPH06117520 A JP H06117520A JP 28512492 A JP28512492 A JP 28512492A JP 28512492 A JP28512492 A JP 28512492A JP H06117520 A JPH06117520 A JP H06117520A
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JP
Japan
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cylindrical body
ceramic particles
alumina
base material
zirconia
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JP28512492A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Masatake
徹夫 昌武
Katsumi Sakamoto
勝美 坂元
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Piolax Inc
Original Assignee
Kato Hatsujo Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 寸法精度を出すための機械加工において、セ
ラミックス粒子の割れを防止することにより、得られた
高摩擦円筒体の耐久性を向上させる。 【構成】 金属母材12にセラミックス粒子13を分散
させた材質からなる円筒体11を形成し、その外周面を
機械加工して寸法精度を出し、エッチングしてセラミッ
クス粒子13を突出させて、高摩擦円筒体を得る。この
とき、上記セラミックス粒子13として、多結晶アルミ
ナ、ジルコニア、アルミナ−ジルコニア系セラミックス
から選ばれた1種又は2種以上を用いる。

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
用のプーリ、紙送りローラなどに用いられる高摩擦円筒
体及びその製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、金属円筒体の表面に微細な突起を
形成してなる高摩擦円筒体が、X−Yプロッタ、ロボッ
ト、減速機械等における金属ベルト駆動用プーリや、X
−Yプロッタの紙送りローラなどに用いられている。
【0003】例えば、図5には、金属ベルト駆動用プー
リに適用した例が示されており、高摩擦円筒体からなる
プーリ21に、金属ベルト22を回巻して駆動されるよ
うになっている。
【0004】また、図6には、紙送りローラに適用した
例が示されており、高摩擦円筒体からなる3つのローラ
31を回転軸32に装着し、ゴムローラ33との間に紙
34を挟んで、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を送るようになっている。
【0005】このような高摩擦円筒体としては、金属ベ
ルトや紙などに対する正確な送り精度が要求されるた
め、寸法精度が高く、摩擦力が強く、耐久性に優れたも
のが望まれている。特に、金属ベルト駆動用プーリの場
合には、金属ベルトに食い込む硬さと、耐久性を付与す
るため、セラミックス粒子による突起を形成したローラ
が多用されている。
【0006】従来、上記のようなローラとしては、母材
を形成する金属粉末と、分散材を形成するセラミックス
粉末とを混合し、プレス成形して焼結させることによ
り、あるいは前記混合粉末を熱間押出し成形することに
より、所望の大きさの円筒体を形成し、この円筒体の表
面を正確な寸法精度となるように機械加工した後、金属
母材のみを選択的にエッチングしてセラミックス粒子を
突出させたものが使用されていた。また、セラミックス
粒子としては、単結晶アルミナなどの一般的なものが使
用されていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の高摩擦円筒体においては、円筒体の表面を正確な寸
法精度となるように機械加工するとき、円筒体表面に位
置するセラミックス粒子の一部が切削(又は研削)され
ることになるが、そのときの衝撃によって円筒体の表面
に露出するセラミックス粒子に割れが生じやすく、その
後エッチングしてセラミックス粒子を突出させ、得られ
た高摩擦円筒体を金属ベルト駆動用プーリなどとして使
用したとき、ベルトとの摩擦力によってセラミックス粒
子が脱落して剥離しやすく、耐久性が十分でないという
問題点があった。
【0008】したがって、本発明の目的は、寸法精度を
出すための機械加工において、セラミックス粒子の割れ
を防止することにより、得られた高摩擦円筒体の耐久性
を向上させることにある。
【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、金属母材にセラミックス
粒子が分散した材質からなり、前記金属母材のみが選択
的にエッチングされて外周面から前記セラミックス粒子
が突出しており、かつ、前記セラミックス粒子の突出面
が前記エッチング前に機械加工された切削面となってお
り、前記セラミックス粒子として、多結晶アルミナ、ジ
ルコニア、アルミナ−ジルコニア系セラミックスから選
ばれた1種又は2種以上が用いられていることを特徴と
する。
【0010】また、本発明の高摩擦円筒体の製造法は、
金属母材にセラミックス粒子が分散した材質からなる円
筒体を形成する工程と、この円筒体の外周面を所望の寸
法となるように機械加工する工程と、前記円筒体表面の
金属母材を選択的にエッチングして、前記セラミックス
粒子を突出させる工程とを備え、前記セラミックス粒子
として、多結晶アルミナ、ジルコニア、アルミナ−ジル
コニア系セラミックスから選ばれた1種又は2種以上を
用いることを特徴とする。
【0011】
【作用】多結晶アルミナは、例えば剪断応力を受けたと
き、結晶粒界で切断や割れを生じるため、粒子が不定形
に大きく割れてしまうことが防止される。また、ジルコ
ニアも、セラミックスの中では靭性が高い材質なので、
例えば剪断応力を受けたとき、粒子が不定形に大きく割
れてしまうことが防止される。
【0012】したがって、金属母材に多結晶アルミナ、
ジルコニア、アルミナ−ジルコニア系セラミックスから
選ばれた粒子を分散させた材質の金属円筒体の表面を機
械加工すると、表面にあるセラミックス粒子が切削又は
研磨されても、セラミックス粒子が大きく割れたりする
ことなく、比較的きれいな切断面が形成される。
【0013】このため、上記機械加工された円筒体の表
面をエッチングしてセラミックス粒子を突出させて得た
高摩擦円筒体は、上記セラミックス粒子が大きな割れな
どを生じていないため、金属母材から剥れにくくなって
いる。したがって、金属ベルト駆動用プーリなどに用い
た際の耐久性を向上させることができる。
【0014】
【実施例】図1には、本発明の高摩擦円筒体の製造工程
の一実施例が示されている。図において、11は円筒
体、12は金属母材、13はセラミックス粒子である。
【0015】まず、同図(a)に示すように、金属母材
12中にセラミックス粒子13が分散した材質からなる
円筒体11を形成する。この方法としては、金属母材1
2を構成する金属粉末と、セラミックス粒子13とを混
合した後、所望の寸法の円筒体に成形して焼成する方法
が好ましく採用される。
【0016】金属母材12としては、例えばアルミニウ
ム合金、鉄、銅など各種の金属が使用できるが、特にジ
ュラルミン系のアルミニウム合金が好ましい。焼結材料
とする金属粉末の粒径は、50〜150 μmが好ましい。
【0017】セラミックス粒子13としては、前述した
ように、多結晶アルミナ、ジルコニア、アルミナ−ジル
コニア系セラミックスから選ばれた1種又は2種以上が
採用される。セラミックス粒子13の粒径は、例えば金
属ベルト駆動用プーリとして使用する場合には100 〜20
0 μmが好ましく、紙送りローラとして使用する場合に
は50〜100 μmが好ましい。また、多結晶アルミナの場
合、機械加工されたときに大きな割れを生じないように
するため、その結晶粒径が1〜10μmであることが好ま
しい。なお、アルミナ−ジルコニア系セラミックスとし
ては、例えば、コランダムの樹脂状微細結晶がAl2O3-Zr
O2共晶によって、より強度に結合された構造をなす「AB
RAX-Z73 」(商品名、日本研摩材工業株式会社製)など
が好ましく用いられる。
【0018】次に、同図(b)に示すように、円筒体1
1の外周面を機械加工して正確な寸法精度を出す。この
とき、外周面に位置するセラミックス粒子13が削られ
て金属母材12と同じ高さ(同一の面)となる。このよ
うな機械加工としては、例えばダイヤモンドチップを用
いた切削加工などが好ましく採用される。
【0019】通常の単結晶からなるセラミックス粒子で
は、上記機械加工によって割れを生じやすく、それによ
りセラミックス粒子が脱落して剥離しやすくなり、高摩
擦円筒体としての耐久性が低下する。しかし、本発明で
は、セラミックス粒子として多結晶アルミナ、ジルコニ
ア、アルミナ−ジルコニア系セラミックスから選ばれた
ものを使用することにより、セラミックス粒子に割れが
生じることなく、きれいな切削面となり、上記不都合が
解消されるのである。
【0020】最後に、同図(c)に示すように、円筒体
11の表面をエッチングすると、金属母材12のみが選
択的にエッチングされるため、セラミックス粒子13が
円筒体11の外周面から突出し、高摩擦円筒体が得られ
る。
【0021】実施例1 平均粒径60μmのアルミニウム合金粉末と、平均粒径
150μmの多結晶アルミナ粒子とを混合し、プレス成
形して焼結させることにより、円筒体を得た。なお、多
結晶アルミナとしては、平均結晶粒径3μmのものを用
いた。
【0022】この円筒体の外周面を、ダイヤモンドチッ
プを用いて、回転数300 rpm 、送り量0.12mm/secの条件
で、切削量0.08mmとなるように切削した。こうして切削
加工した円筒体の表面組織を350 倍の走査型電子顕微鏡
で観察した。この写真を図2に示す。図2から、多結晶
アルミナ粒子が割れることなく、母材と同様に切削され
ていることがわかる。
【0023】そして、この円筒体をエッチング液に浸漬
して、アルミニウム合金の母材の部分のみを選択的にエ
ッチングし、多結晶アルミナの粒子が外周面から突出し
た高摩擦円筒体を得た。
【0024】実施例2 平均粒径60μmのアルミニウム合金粉末と、平均粒径
150μmのアルミナ−ジルコニア系セラミックス(商
品名「ABRAX-Z73 」)粒子とを混合し、プレス成形して
焼結させることにより、円筒体を得た。
【0025】この円筒体の外周面を、ダイヤモンドチッ
プを用いて、回転数300 rpm 、送り量0.12mm/secの条件
で、切削量0.08mmとなるように切削した。こうして切削
加工した円筒体の表面組織を350 倍の走査型電子顕微鏡
で観察した。この写真を図3に示す。図3から、アルミ
ナ−ジルコニア系セラミックス粒子が割れることなく、
母材と同様に切削されていることがわかる。
【0026】そして、この円筒体をエッチング液に浸漬
して、アルミニウム合金の母材の部分のみを選択的にエ
ッチングし、多結晶アルミナの粒子が外周面から突出し
た高摩擦円筒体を得た。
【0027】比較例 平均粒径60μmのアルミニウム合金粉末と、平均粒径
150μmの単結晶アルミナ粒子とを混合し、プレス成
形して焼結させることにより、円筒体を得た。
【0028】この円筒体の外周面を、ダイヤモンドチッ
プを用いて、回転数300 rpm 、送り量0.12mm/secの条件
で、切削量0.08mmとなるように切削した。こうして切削
加工した円筒体の表面組織を350 倍の走査型電子顕微鏡
で観察した。この写真を図4に示す。図4から単結晶ア
ルミナ粒子が大きく割れていることがわかる。
【0029】そして、この円筒体をエッチング液に浸漬
して、アルミニウム合金の母材の部分のみを選択的にエ
ッチングし、単結晶アルミナの粒子が外周面から突出し
た高摩擦円筒体を得た。
【0030】試験例 実施例2及び比較例で得られた高摩擦円筒体を用いて耐
久性の試験を行った。すなわち、ドライブプーリとして
鋼製プーリ、アイドルプーリとして上記高摩擦円筒体を
用い、これに板幅10mm、板厚50μmの金属エンドレスベ
ルトを張設し、2つのプーリ間に軸力30kgの荷重を加え
た。また、アイドルプーリ(高摩擦円筒体)の軸には、
電磁クラッチを直結して駆動に対して常に2kg・cm の摺
動抵抗が加わるようにした。この状態で、ドライブプー
リを駆動し、プーリ回転数と高摩擦ローラの摩擦係数と
の関係を測定した。
【0031】この結果を図7に示す。図7において、○
−○は実施例2の結果、△−△は比較例の結果を表す。
このように、実施例2によって得られた円筒体は、優れ
た耐久性を示す。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
セラミックス粒子として、多結晶アルミナ、ジルコニ
ア、アルミナ−ジルコニア系セラミックスから選ばれた
1種又は2種以上を用いたことにより、所定の寸法精度
を得るための機械加工を行うときにセラミックス粒子が
割れることが低減され、その結果、セラミックス粒子が
金属母材から剥離しにくくなり、高摩擦円筒体の耐久性
を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高摩擦円筒体の製造工程の一実施例を
示す説明図である。
【図2】セラミックス粒子として多結晶アルミナを用い
た場合の切削加工後の金属組織及びセラミックス粒子形
状を示す350 倍の走査型電子顕微鏡写真である。
【図3】セラミックス粒子としてアルミナ−ジルコニア
複合セラミックスを用いた場合の切削加工後の金属組織
及びセラミックス粒子形状を示す350 倍の走査型電子顕
微鏡写真である。
【図4】セラミックス粒子として単結晶アルミナを用い
た場合の切削加工後の金属組織及びセラミックス粒子形
状を示す350 倍の走査型電子顕微鏡写真である。
【図5】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6】高摩擦円筒体を紙送りロータに適用した例を示
す斜視図である。
【図7】本発明の実施例で得られた高摩擦円筒体と比較
例の高摩擦円筒体との耐久性の試験結果を示す図表であ
る。
【符号の説明】
11 円筒体 12 金属母材 13 セラミックス粒子

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属母材にセラミックス粒子が分散した
    材質からなり、前記金属母材のみが選択的にエッチング
    されて外周面から前記セラミックス粒子が突出してお
    り、かつ、前記セラミックス粒子の突出面が前記エッチ
    ング前に機械加工された切削面となっている高摩擦円筒
    体において、前記セラミックス粒子として、多結晶アル
    ミナ、ジルコニア、アルミナ−ジルコニア系セラミック
    スから選ばれた1種又は2種以上が用いられていること
    を特徴とする高摩擦円筒体。
  2. 【請求項2】 金属母材にセラミックス粒子が分散した
    材質からなる円筒体を形成する工程と、この円筒体の外
    周面を所望の寸法となるように機械加工する工程と、前
    記円筒体表面の金属母材を選択的にエッチングして、前
    記セラミックス粒子を突出させる工程とを備えた高摩擦
    円筒体の製造法において、前記セラミックス粒子とし
    て、多結晶アルミナ、ジルコニア、アルミナ−ジルコニ
    ア系セラミックスから選ばれた1種又は2種以上を用い
    ることを特徴とする高摩擦円筒体の製造法。
JP28512492A 1992-09-30 1992-09-30 高摩擦円筒体及びその製造法 Pending JPH06117520A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6402658B1 (en) * 1999-04-22 2002-06-11 Koyo Seiko Co., Ltd. Toroidal type continuously variable transmission
WO2003076324A1 (de) * 2002-03-08 2003-09-18 Graebner Peter Treibscheibe für hochleistungsreibpaarungen
WO2004076889A1 (ja) * 2003-02-28 2004-09-10 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha ベルト式連続無段変速装置

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