JPS62101929A - 高温用円筒ばねの製造方法 - Google Patents

高温用円筒ばねの製造方法

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JPS62101929A
JPS62101929A JP61247659A JP24765986A JPS62101929A JP S62101929 A JPS62101929 A JP S62101929A JP 61247659 A JP61247659 A JP 61247659A JP 24765986 A JP24765986 A JP 24765986A JP S62101929 A JPS62101929 A JP S62101929A
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recesses
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cylindrical
recess
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ベルナール・ラトール
クロード・フシェール
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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】 本発明は円筒管の軸線方向に互に距離ｅだけ離してこの
軸線方向にほぼ直角に延び互に隣り合わない幅りの凹所
を有し、前記凹所を螺旋形に沿って配置すると共に幅り
を有するそれぞれの円筒形によって前記凹所を形成し、
前記円筒管の横断面の形状の一部によって形成した閉曲
線であって前記円筒管の内面及び外面に相当する形状の
一部から成る閉曲線に沿って前記円筒管の軸線に平行に
前記凹所の母線を移動させ、２個の隣接する凹所につい
て前記閉曲線を前記円筒管の軸線に対して回転させたば
ねであって高温で使用する円筒ばねを製造する高温用円
筒ばねの製造方法に関するものである。
この形式のばねはフランス特許第１０９０００４号によ
り既知であり、このフランス特許のばねは少なくとも一
端につらなる縦孔を軸線方向に設けた弾性材料のロッド
から成り、横方向の間隙を形成する切り込みをこのロッ
ドに設け、この切り込みを縦孔につなげ、上記間隙を互
にロッドの縦方向及び周縁方向にずらし、これにより相
互にジグザグになる少なくとも一連の弾性ブレードを上
記間隙の間に残している。
このようなばねは機械加工前に熱処理しなければならず
、これは処理による変形を防止すると同時に非常に正確
な寸法を得ることと、両端を機械加工できるようにする
ためである。これにより弾性材料の性質に関し良好な特
性が得られる。このばねは鋼、青銅又は超ポリアミド、
弾性体又はゴムで造ることができ、フライス加工で加工
する。
このようなばねを作動させることができる温度はせいぜ
い５００℃以下であり、例えば１０００℃を越す高温で
作動するばねの機能を果すことはできない。
また高温で作動するばねを必要とする用途は例えば半導
体製造分野である。このような用途では、ばねを作動さ
せる雰囲気の汚染の問題が主要な重要問題であり、上記
フランス特許第１０９０００４号に記載された材料はこ
の用途には適さない。材料を変えることが必要であり、
石英、窒化硼素及び黒鉛のような耐火性材料を選択しな
ければならない。
しかし、このフランス特許で使用するフライス加工では
ばねの機能を満す弾性素子が得られない。
実際上、このフライス加工では材料の弾性を生ずる区域
に微小なりランクを生じ、それが割れ目となり、高温で
ばねとして作用しなくなる。
本発明の目的は高温で使用することができるばねを製造
する高温用円筒ばねの製造方法を得るにある。
この目的を達成するため本発明高温用円筒ばねの製造方
法は前記円筒管の前記少なくとも１個の凹所を形成する
ため前記円筒管をほぼ横断する方向に、少なくとも１個
のワイヤを有するワイヤソーによって前記円筒管の一部
に切込みを行ない、前記凹所に必要とする幅にほぼ相当
する幅の前記ワイヤによって前記円筒管の全中空部を横
断した後前記一部の切込みを停止し、同一の母線上にあ
る２個の連続する凹所間の距離即ちピッチをＴ、ピッチ
Ｔにわたり形成すべき凹所の数をｎとする時、前記円筒
管の軸線に対して３６０°／ｎの角度にわたり前記円筒
管を回転すると共にＴ／ｎの距離にわたり前記円筒管の
軸線に平行に前記円筒管を並進させて前記凹所を形成し
、この操作を繰返して必要な数の前記凹所の数と必要な
長さを有する非金属の耐火性材料から成るばねを得るこ
とを特徴とする。
非金属の耐火性材料としては石英、黒鉛又は窒化硼素に
することができる。円筒管の横断面を環状にするのがよ
い。比ｈ／ｅをほぼ１に等しくするのが有利である。こ
こにｅは２個の隣接する凹所の間の距離であり、２個の
凹所の間に残っている厚さに等しい。
半導体の製造技術では、閉じた空間内で部片を移動させ
ることが多く、その空間内では圧力、温度及び化学組成
を平衡させる所定数の種々の状態が発生する。運動又は
力の移送はそれが小さなものであっても困難であること
がわかった。
この問題を解決するため、本発明方法で製造したばねは
横断面が環状をなす管で製造する。凹所は常温で形成で
きるから、非常に厚さが薄くなった部分に生ずる微小な
りランク等のような乱れを生じない。凹所は横断面にほ
ぼ沿って設ける。円筒管の内面の第１面を横切った後、
凹所を第２面と同一レベルにするのがよい。
隣接する凹所を互に距離ｅだけずらして配置し、円筒管
の軸線に対し回転して凹所をずらし、円筒管に形成され
たすべての凹所が螺旋状に互に連続するようにする。従
って、数個の凹所がｎ＝□　のような距離又はピッチＴ
で同一の母ｈ＋　　ｅ 線に配置される。従って距離Ｔにわたり、ｎ個の順次の
凹所があり、これ等凹所は３６０　”　／ｎの角度だけ
回転してずれている。
本発明ばねを製造するためには、相対距離Ｔに配置され
た多数のワイヤを有するマルチワイヤソーを使用するの
がよい。従って、相対比７４％　Ｔにあるすべての凹所
が同時に形成される。次に、石英管を支持体上で３６０
　’　／ｎの角度だけ回転し、再び相対距離Ｔにあるす
べての凹所が得られるようにする。この操作は０回の回
転毎に実施する。代案として、凹所と凹所との間の帯域
の厚さｅを考慮して、切断端縁に沿う乱され易い帯域が
余りにも広くならないようレーザーを使用してもよい。
図面につき本発明を説明する。
第１図は６個の凹所ＩＬ−１１６のｎ個を有するピッチ
Ｔのばねの場合の円筒石英管として得られたばね１０を
示す。凹所１１１及び１１７は類似しており、距離Ｔだ
け離間して配置する。これ等の凹所は凹所間の距離ｅに
相当する距離だけ離間しである。図示の実施例では軸ｖ
Ａｘ−ｘ’の周りに３６０　’÷６＝６０°の角度だけ
回転することによってこれ等凹所をずらす。
第２Ａ〜２Ｆ図は簡明のため３個の凹所（ｎ＝３）があ
り、ピッチＴの場合の本発明を実現する好適な方法を示
す。この目的のため、互に距離Ｔだけ離間した３個のワ
イヤ２０．．２０□、及び２０３を有する多数ワイヤソ
ーを使用する。このワイヤの太さは凹所の幅りにほぼ等
しい。矢印２１で示す方向にワイヤを食込ませて３個の
切除部２２１　、２２□及び２２３を設ける。ワイヤが
内壁２５に達するまで、即ち円筒管の中空帯域を横切る
まで切除を行なう。
３個の凹所に対してピッチＴが得られるようにするため
、円筒管をその軸線の周りに３６０　’÷３＝１２０°
にわたり回転する。第２Ａ、２Ｂ及び２Ｃ図のＡ、Ｂ及
びＣはこの回転を示している。次に３個のワイヤを円筒
管の縦軸線に沿ってＴ／３だけ移動し、３個の新らたな
凹所を形成する（２３．、２３ｚ及び２３３）。このよ
うして同様に回転と並進とを行ない３個の他の凹所を形
成する。
ｎ個の凹所とピッチＴとを有する最も一般的な場合につ
いては、回転は３６０　’　／ｎであり、各ワイヤの並
進距離はＴ／ｎである。
第３八〜３０図は本発明ばねの円筒管の対称軸線に沿う
断面図であるが、図面を簡単化するため、凹所の数ｎが
２でピッチがＴの場合を示している。
この構造は著るしく簡単であるが加わる力を明瞭に見得
るようにしている。第３八図の断面は休止位置にあるば
ねの一部を示している。軸％１Ｙ−Ｙ’上に中心がある
中心巻回部に関して行なわれる移動を考えると、第３図
のばねは膨張した状態である。また第３Ｃ図のばねは圧
縮された状態である。
これ等伸長及び圧縮された状態の場合の軸線Ｙ−Ｙ′に
関し対称に加わる力の分布を中心部の巻回に示した。第
３Ｂ図の矢印３Ｌ３３によって示したノコは矢印３２．
３４によって示した力と共に圧縮力として作用する。矢
印３５．３７によって示した力は矢印３６．３８によっ
て示した力と共に膨張するよう作用する。これ等の力を
組合せることによって、鋭い隅角部を有するばね構造は
丸みのついた隅角部を有するばね構造より不利であるこ
とを示している。
この理由のため例えば符号３９で示した各凹所の底部を
丸くするのがよい。このことはソーによって切込む時に
容易に得られる。
同−の理由により、符号５０で示した凹所の外端縁を丸
くするのがよい。これは凹所を形成してから局部的に化
学腐食することによって得られる。
第３Ｃ図の断面図は他の方向の矢印４１．４２，４３．
４４で示した力によって圧縮された状態の同一のばねを
示す。この場合も符号４９．６０で示した部分を丸くす
るのがよい。
第３Ａ〜３０図は簡単な構造で力の平衡が得られている
が、もっと複雑な例ではピッチ当り２個ではなく、もっ
と多くの凹所を設けることができる。
第４図は本発明による石英ばねに力を加えた時の力の関
数としての圧縮と膨張との曲線を示すが、この場合のば
ねの寸法は長さ２０１璽、凹所の数２６、ピッチＴが２
．２５ｉｎ、凹所の幅りが０．２ｍｍ、切除部の間の距
離ｅが０．５４８　鶴、直径ｄが１８１ｍ、肉厚１龍で
ある。
力の関数としての曲線はほぼ直線である。その傾斜は約
１０−”ｍ／Ｎである。圧縮状態（帯域４１）及び膨張
状態（帯域４２）の両状態で、このばねは満足に作動し
ている。またこのばねは小さな捩り力を支持することが
できる。
凹所の幅りと、２個の切除部の間の距離ｅとの比はｈと
ｅとの値に従って広い範囲にわたっている。
特に特徴的な状態はｈ及びｅの値が小さい場合と大きい
場合について存在する。
小さい値の場合には、ｈとｅとが共に５０μｍに近い値
のばねを得ることができ、その場合のｈとｅとの比はほ
ぼ１に等しい。上述した切除方法によれば切除帯域に僅
かな乱れを生ずるのみであり、これにより２個の凹所の
間の材料に対して使用目的に合う本質的な満足な性質を
維持することができる。実際上、切除して残った材料が
薄いと、微小なりラックのためばねを得ることが不可能
になる。
ｈ及びｅの値が大きい場合には、距＃ｅを特に制限する
必要はなく、ｈも非常に広くとることができる。研摩剤
を有する数龍の直径のワイヤを使用することができ、広
い凹所を形成することができるため、大きな直径のばね
を得ることができる。
ソーを使用する技術をこのようなｈとｅとが極端な値の
場合に正しく適用することができ、非金属の耐火性材料
のばねを安価に得ることができる。
ここに説明した非金属の耐火性材料のばねは高温状態で
僅かな力を伝え又は吸収する場合、例えば移動できる部
片の膨張を補正するために必要とする用途に使用するこ
とができる。このようなばねは石英、黒鉛又は窒化硼素
で製造した時はｔｏｏ。
℃以上の温度で使用することができ、しかも基本的な弾
性を失なうことがない。従って無定形又は非結晶質の材
料から成るばねであって、金属のばねと類似する性質を
存し高温でも使用できるばねを得ることができる。
更に高温状態で、蒸発による蒸気を生じないという関心
のある性質を有しているので、本発明によるばねは清浄
である良好な状態を必要とする雰囲気で、使用すること
ができる。
従って本発明によるばねは高温状態、半導体製造技術、
高温真空状態での運動の伝達等に使用することができる
。
以上を要約すれば、本発明は高温で使用する円筒形のば
ね１０の製造方法に関するものである。このばね１０は
石英、窒化硼素又は黒鉛のような耐火性材料で造られる
。このばねは互に隣り合わない凹所ｌｆｔ〜１１７を有
し、凹所の幅はｈであり、凹所は螺旋状に沿って分布し
ている。このばねに凹所を形成するにはワイヤソーを利
用する。ワイヤソーを作動させて円筒管を回転する。微
小なりランクを生じないから、高温まで高い弾性を維持
することができる。このばねは高温で運動を伝達する場
合、特に例えば半導体製造技術のように完全な清浄状態
を必要とする場合に使用することができ、本発明により
製造したばねの用途は半導体製造技術及び高温での機構
である。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明方法により製造したばねを示し、第静、
２Ｂ、２Ｃ，２Ｄ、２Ｅ及び２Ｆ図はそれぞれ凹所の数
が３個の場合の本発明方法により凹所を形成する状態を
説明するための図、 第３Ａ、３Ｂ及び３０図はそれぞれ本発明方法により製
造したばねの対称軸線に沿う断面図、第４図は本発明に
より製造したばねについて、加わる力の関数としての圧
縮膨張曲線を示すグラフである。 １０・・・ばね　　　　　　　１１・・・凹所２０・・
・ワイヤ　　　　　　２１・・・矢印２２・・・切除部
　　　　　　２３・・・凹所３１．３２，３３，３４，
３５，３６，３７，３８．・・・力を示す矢印３９・・
・凹所の底部　　　　５０・・・凹所の外端縁Ｉ ＦＩＧ、１ Ｆ１０３Ａ　　　　　ＦＩ［）、３Ｂ　　　　ＦＩ６３
ＣＦＩＧ、４

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、円筒管の軸線方向に互に距離ｅだけ離してこの軸線
    方向にほぼ直角に延び互に隣り合わない幅ｈの凹所（１
    １＿１〜１１＿７）を有し、前記凹所を螺旋形に沿って
    配置すると共に幅ｈを有するそれぞれの円筒形によって
    前記凹所を形成し、前記円筒管の横断面の形状の一部に
    よって形成した閉曲線であって前記円筒管の内面及び外
    面に相当する形状の一部から成る閉曲線に沿って前記円
    筒管の軸線に平行に前記凹所の母線を移動させ、２個の
    隣接する凹所について前記閉曲線を前記円筒管の軸線に
    対して回転させたばねであって高温で使用する円筒ばね
    を製造するに当り、前記円筒管の前記少なくとも１個の
    凹所（１１＿１〜１１＿７）を形成するため前記円筒管
    をほぼ横断する方向に、少なくとも１個のワイヤを有す
    るワイヤソーによって前記円筒管の一部に切込みを行な
    い、前記凹所に必要とする幅にほぼ相当する幅の前記ワ
    イヤによって前記円筒管の全中空部を横断した後前記一
    部の切込みを停止し、同一の母線上にある２個の連続す
    る凹所間の距離即ちピッチをＴ、ピッチＴにわたり形成
    すべき凹所の数をｎとする時、前記円筒管の軸線に対し
    て３６０°／ｎの角度にわたり前記円筒管を回転すると
    共にＴ／ｎの距離にわたり前記円筒管の軸線に平行に前
    記円筒管を並進させて前記凹所を形成し、この操作を繰
    返して必要な数の前記凹所の数と必要な長さを有する非
    金属の耐火性材料から成るばね（１０）を得ることを特
    徴とする高温用円筒ばねの製造方法。 ２、前記非金属の耐火性材料を石英にした特許請求の範
    囲第１項に記載の方法。 ３、前記非金属の耐火性材料を窒化硼素にした特許請求
    の範囲第１項に記載の方法。 ４、前記非金属の耐火性材料を黒鉛にした特許請求の範
    囲第１項に記載の方法。 ５、比ｈ／ｅをほぼ１に等しくした特許請求の範囲第１
    〜４項のいずれか１項に記載の方法。 ６、前記円筒管の横断面を環状にした特許請求の範囲第
    １〜５項のいずれか１項に記載の方法。 ７、各前記凹所の底部に丸みをつけた特許請求の範囲第
    １〜６項のいずれか１項に記載の方法。
JP61247659A 1985-10-22 1986-10-20 高温用円筒ばねの製造方法 Pending JPS62101929A (ja)

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