NL1005276C2 - Werkwijze voor het van een patroon voorzien van een metalen lagercomponent door middel van elektrochemisch bewerken en een inrichting daarvoor. - Google Patents

Description

Werkwijze voor het van een patroon voorzien van een metalen lagercomponent door middel van elektrochemisch bewerken en een inrichting daarvoor

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het van een textuur voorzien van een metalen lagercomponent, gekozen uit de groep bestaande uit een lager-ring, een rolelement en een schacht van een dynamische druk-5 lager, door middel van elektrochemisch bewerken, waarbij men een stroom laat lopen over een nauwe spleet gevormd door de genoemde metalen lagercomponent en een elektrode-orgaan, en elektrolyt aan de spleet wordt toegevoerd.

Een dergelijke werkwijze is in het vak bekend. In 10 het bijzonder heeft W096/20059 betrekking op een werkwijze voor het elektrochemisch bewerken van een lagerring om deze van een patroon te voorzien. Volgens deze octrooiaanvrage wordt een elektrode gebruikt met een niet-geleidend oppervlak voorzien van een geleidend patroon.

15 Deze werkwijze heeft het nadeel dat deze niet in staat is een oppervlak van een patroon met hoge resolutie te voorzien.

De onderhavige uitvinding heeft tot doel een werkwijze te verschaffen die in staat is een oppervlak van een 20 oppervlaktepatroon met hoge resolutie te voorzien.

Hiertoe wordt de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding gekenmerkt doordat een lint wordt verschaft tussen het elektrode-orgaan en de metalen lagercomponent, waarbij het genoemde lint een flexibel, in hoofdzaak niet-geleidend 25 materiaal omvat voorzien van gaten, waarbij het genoemde lint over een deel van de lengte ervan in direct contact met de metalen lagercomponent wordt gebracht, waardoor een contact-zone wordt gedefinieerd, en men stroom over de spleet laat lopen.

30 Het lint dient als een masker, waarbij de gaten alleen die delen van het oppervlak van de metalen lagercomponent blootstellen die elektrochemisch moeten worden bewerkt. Aangezien het masker niet aan het oppervlak is gehecht, kan het gemakkelijk worden verwijderd en hergebruikt voor het 1005276 2 behandelen van een ander deel van het oppervlak van de metalen 1agercomponent.

Volgens een uitvoeringsvorm die zeer de voorkeur geniet, wordt de werkwijze volgens de uitvinding gekenmerkt 5 doordat de metalen lagercomponent rond zijn as wordt gedraaid terwijl het lint bij de contactzone met dezelfde snelheid en richting beweegt als de metalen lagercomponent.

Door het laten draaien van de lagercomponent, terwijl het lint er in hoofdzaak zonder slip langs beweegt, kan 10 het totale oppervlak van de te behandelen ring in één enkele stap elektrochemisch worden bewerkt. Het spreekt voor zich dat het lint kan worden aangedreven om de lagercomponent te laten draaien, of dat de lagercomponent kan worden aangedreven om het lint te bewegen, of dat zowel de lagerring als het 15 lint kunnen worden aangedreven.

Volgens een voorkeursuitvoering wordt een lint gebruikt met ten minste twee segmenten die in hoofdzaak vrij zijn van gaten, waarbij elk van de genoemde segmenten aanligt aan een segment dat gaten omvat, waarbij het genoemde gaten-20 omvattende segment een lengte heeft gelijk aan de omtrek van de te bewerken lagercomponent, of een veelvoud daarvan.

Op deze wijze kan worden voorkomen dat sommige delen van de metalen lagercomponent vaker worden behandeld dan andere delen. Een gaten-omvattend segment met een lengte van 25 een veelvoud van de omtrek van de lagercomponent is, bijvoorbeeld, geschikt indien de lagercomponent moet worden voorzien van een kruisvormige. Om het genoemde patroon te maken omvat het segment eerst een strook met parallelle langwerpige gaten gevolgd door een strook met parallelle langwerpige gaten 30 onder een hoek met de langwerpige gaten in de eerste strook.

Volgens een andere uitvoeringsvorm wordt een lint gebruikt dat een indicatormiddel omvat, en wordt een detec-tie-orgaan gebruikt om het genoemde indicatormiddel te detecteren onder oplevering van een uitvoersignaal dat afhankelijk 35 is van de plaats van het indicatormiddel, welk uitvoersignaal wordt gebruikt om de over de spleet geleide stroom te controleren.

Deze werkwijze biedt ook een wijze om te voorkomen dat sommige delen van de metalen lagercomponent meer worden 1005276 3 behandeld dan andere delen.

Volgens een voorkeursuitvoering wordt een lint gebruikt van een kunststof met een hoge treksterkte.

Door een dergelijk lint te gebruiken kunnen zeer 5 bruikbare patronen met hoge resolutie worden bereikt zonder risico dat sommige delen van de metalen lagercomponent meer worden behandeld dan andere delen, waarbij daarenboven het lint opnieuw kan worden gebruikt.

Volgens een verdere voorkeursuitvoering wordt een 10 lint gebruikt met gaten die nauw zijn aan de zijde van de lagercomponent en breder aan de tegenoverliggende zijde van het lint.

Gaten met deze configuratie maken hogere stroomdichtheden en snellere verwijdering van van de metalen lager-15 component afkomstige metaalionen door elektrolyt mogelijk, hetgeen het elektrochemisch bewerken versnelt.

Volgens een gunstige uitvoeringsvorm wordt een riem zonder einde als het lint gebruikt.

Een dergelijk gesloten luslint maakt herhaalde 20 behandeling van het oppervlak van de metalen lagercomponent mogelijk.

Tenslotte heeft de uitvinding betrekking op een inrichting voor het elektrochemisch bewerken van een metalen onderdeel, in het bijzonder een lagercomponent, om dit te 25 voorzien van een oppervlaktetextuur, welke een elektrode- orgaan, middelen voor het toevoeren van elektrolyt en middelen voor het roteerbaar bevestigen van het metalen onderdeel omvat.

Deze inrichting wordt gekenmerkt doordat de inrich-30 ting een lint omvat dat een in hoofdzaak niet-geleidend materiaal omvat voor contact met het metalen onderdeel, waarbij het genoemde lint over ten minste een deel van de lengte ervan is voorzien van gaten, welke het mogelijk maakt dat het elektrolyt in contact is met het metalen onderdeel en 35 een stroom vloeit tussen het metalen onderdeel en de genoemde elektrode.

Aldus wordt een eenvoudige inrichting verschaft, die in staat is een verscheidenheid aan metalen onderdelen, en in het bijzonder lagercomponenten, elektrochemisch te bewerken.

1005276 4

De onderhavige uitvinding zal thans in nader detail bij wijze van voorbeeld worden uitgelegd, onder verwijzing naar de tekening waarin

Fig. 1 een perspectivisch zij-aanzicht is van een 5 opstelling voor het voorzien van een oppervlak van een lager-component met een patroon door middel van elektrochemisch bewerken; en

Fig. 2 een partiële dwarsdoorsnede weergeeft van een bij de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding gebruikt 10 lint.

Verwezen wordt naar fig. 1, waar een inrichting is weergegeven die geschikt is voor het van een patroon voorzien van een metalen 1agercomponent, hier een binnenste lagerring l, door middel van elektrochemisch bewerken. Hiertoe wordt 15 een elektrode 2 verschaft, die een spleet 3 definieert tussen de genoemde elektrode 2 en de binnenste lagerring 1. Een elektrolyt, bijvoorbeeld een in het vak welbekende natriumni-traatoplossing, kan in hoofdzaak tangentiaal op het oppervlak van de lagerring 1 aan de spleet worden toegevoerd. Om het 20 oppervlak van de lagerring 1 (dat wil zeggen, het loopvlak van de lagerring 1) elektrochemisch te bewerken, wordt een spanning over de spleet aangelegd, waardoor een stroom over de spleet, welke kenmerkend 100 μττι is, gaat lopen. Volgens deze uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding wordt een 25 riem 4 tegen de lagerring 1 gedrukt, waarbij de genoemde riem 4 is voorzien van gaten 6 welke corresponderen met het gewenste patroon. De riem 4 is flexibel en voorkomt in hoofdzaak dat elektrolyt in contact komt met het oppervlak van de lagerring 1 op die plaatsen waar zich geen gaten 6 bevinden. 30 Ofschoon weliswaar enig elektrolyt nog het oppervlak van de niet te behandelen delen van de lagerring 1 zal kunnen bereiken, zal dit geen significant elektrochemisch bewerken veroorzaken indien de dikte van de elektrolyt voldoende gering is tengevolge van het flexibele karakter van de riem 4, 35 resulterend in een hoge weerstand met daarmee gepaard gaande lage stroomdichtheden, en slechte verwijdering van metaalionen van het oppervlak van de lagerring 1. De riem 4 bezit bij voorkeur hydrofobe eigenschappen aan ten minste de zijde die naar de lagercomponent is gekeerd.

1005276 5

De riem 4 kan door een drijfas 5 worden aangedreven. De spanning op de riem 4 is zodanig dat deze de vrij roteerbare lagerring 1 in hoofdzaak zonder enige slip doet roteren, hetgeen een nauwkeurig elektrochemisch bewerken van het 5 oppervlak van de genoemde lagerring 1 mogelijk maakt. Vanzelfsprekend kan in plaats daarvan de riem 4 door de lager-ring 1 worden aangedreven. In deze beschrijving dient de term "in hoofdzaak zonder slip" te worden opgevat als helemaal geen slip of slip die minder is dan de afmeting van de gaten 10 in de riem 4.

Langzaam roteren van de riem 4 zal resulteren in diepere patronen.

Het spreekt voor zich dat een enkele riem 4 kan worden gebruikt om meer dan één lagerring 1 tegelijkertijd 15 elektrochemisch te bewerken.

Ofschoon in de in fig. 1 weergegeven uitvoeringsvorm een riem wordt gebruikt om die delen van het oppervlak van de lagerring 1 te maskeren die niet elektrochemisch moeten worden bewerkt, kan in plaats daarvan een lineair lint worden 20 gebruikt. Dit lint kan op en neer worden bewogen.

Er zijn verscheidene manieren om de werkwijze volgens de uitvinding toe te passen. De riem kan veel keer worden rondgedraaid om een enkele lagerring 1 te bewerken. In een dergelijk geval is de riem 4 gewoonlijk voorzien van 25 relatief weinig gaten, resulterend in een pseudo-willekeurige textuur op het loopvlak. Indien bijvoorbeeld de dichtheid van de gaten in de riem l/10e van de op het te bewerken voorwerp vereiste dichtheid is, zal elke ongewilde overbehandeling van een bepaald gebied van het object leiden tot een plaatselijke 30 dichtheid van slecht 1,1 in plaats van 1. Aan de andere kant kan de riem 4 zijn ingericht om te voorkomen dat sommige delen van het oppervlak van de te behandelen lagerring 1 meer worden behandeld dan andere delen.

Hiertoe kan de riem 4 ten minste één segment omvat -35 ten met een lengte gelijk aan de omtrek van de elektrochemisch te bewerken lagerring 1, waarbij het genoemde segment aan het uiteinde ervan zones zonder gaten bezit. Zo kan een riem 4 één gaten-bevattend segment 4a omvatten met een lengte gelijk aan de omtrek van de lagerring 1 en een ander segment 1005276 6 zonder gaten 4b. Wanneer de lagerring 1 elektrochemisch wordt bewerkt, wordt het lager blootgesteld aan het segment zonder gaten 4b gevolgd door het gaten-bevattende segment 4a en vervolgens door hetzelfde of een ander segment zonder gaten 5 4b.

In plaats daarvan kan de riem 4 een, bijvoorbeeld visuele, indicator zoals een gekleurde markering omvatten.

Een detectie-orgaan detecteert het moment waarop de visuele indicator het detectie-orgaan passeert en legt de spanning 10 over de spleet aan onder gebruikmaking van een voedingsbron, hetzij gedurende een voorafbepaalde tijd afhankelijk van de snelheid waarmee de riem 4 wordt bewogen en van de omtrek van de lagerring 1, of totdat het detectie-orgaan de voedingsbron uitzet bij het detecteren van een corresponderende visuele 15 indicator.

De riem 4 moet aan verscheidene eisen voldoen. Afhankelijk van de gewenste nauwkeurigheid van het patroon moet het een goede dimensionele stabiliteit hebben. Om patronen met hoge resolutie te krijgen moet de riem 4 geen elasti-20 sche eigenschappen hebben. Het moet in hoofdzaak niet-geleidende eigenschappen bezitten. Verder moet het flexibel zijn, in staat om zich aan te passen aan de vorm van de bewerken metalen lagercomponent. De treksterkte ervan dient voldoende te zijn om gelijktijdige beweging van de lagercomponent en de 25 riem (of het lint) zonder slip mogelijk te maken.

Goede resultaten werden verkregen onder gebruikmaking van een polyethyleentereftalaat (PET) film met een dikte van 50 μπ\. Onder gebruikmaking van een excimeerlaser werd de film voorzien van tapse gaten met een kleinste breedte van 10 3 0 μπι. De tapse vorm (zoals te zien in fig. 2) maakt hogere stroomdichtheden en een gemakkelijkere verwijdering van metaalionen door het elektrolyt mogelijk.

Volgens een alternatieve uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding, wordt een lint gebruikt dat 35 een sandwich omvat van een geleidende laag die wordt gebruikt als de elektrode en een niet-geleidende laag, waarbij de genoemde niet-geleidende laag gekeerd is naar en in contact is met de metalen lagercomponent.

Aldus wordt verzekerd dat de elektrode zich zeer 1005276 7 nabij de lagercomponent bevindt, hetgeen elektrochemisch bewerken versnelt, zonder enig risico dat het lint in contact komt met de elektrode en daarbij beschadigd raakt.

De werkwijze volgens de uitvinding is in het bij zon-5 der geschikt voor het van een textuur voorzien van binnenste lagerringen, cilindrische en naaldvormige rolelementen en luchtlagerschachten. Aangezien binnenste lagerringen een kleinere diameter hebben dan buitenste lagerringen, staan zij bloot aan zwaardere belastingen en kunnen bijgevolg gemakke-10 lijker stuk gaan. Het is derhalve belangrijker om het oppervlak van binnenste lagerringen van een textuur te voorzien, hetgeen adequate smering verzekert, dan het oppervlak van buitenste lagerringen, iets dat moeilijker onder gebruikmaking van de werkwijze volgens de uitvinding kan worden 15 bewerkstelligd. Het kan echter worden gedaan onder gebruikmaking van middelen, zoals een (roteerbare) elektrode, om het lint tegen het oppervlak van de buitenste lagerring te drukken.

1005276

Claims (9)

6

1. Werkwijze voor het van een textuur voorzien van een metalen lagercomponent, gekozen uit de groep bestaande uit een lagerring, een rolelement en een schacht van een dynamische druklager, door middel van elektrochemisch bewer- 5 ken, waarbij men een stroom laat lopen over een nauwe spleet gevormd door de genoemde metalen lagercomponent en een elek-trode-orgaan, en elektrolyt aan de spleet wordt toegevoerd, met het kenmerk, dat een lint wordt verschaft tussen het elektrode-orgaan en de metalen lagercomponent, waarbij het 10 genoemde lint een flexibel, in hoofdzaak niet-geleidend materiaal omvat voorzien van gaten, waarbij het genoemde lint over een deel van de lengte ervan in direct contact met de metalen lagercomponent wordt gebracht, waardoor een contact-zone wordt gedefinieerd, en men stroom over de spleet laat 15 lopen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de genoemde metalen lagercomponent rond zijn as wordt gedraaid terwijl het lint bij de contactzone met dezelfde snelheid en richting als de metalen lagercomponent beweegt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat als het lint een lint wordt gebruikt met ten minste twee segmenten die in hoofdzaak vrij van gaten zijn, waarbij de genoemde segmenten aanliggen aan een segment dat gaten omvat, waarbij het genoemde gaten-bevattende segment 25 een lengte heeft gelijk aan de omtrek van de te bewerken lagercomponent, of een veelvoud daarvan.

4. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat als het lint een lint wordt gebruikt dat een indicatormiddel omvat, en een detectie-orgaan 30 wordt gebruikt om het genoemde indicatormiddel te detecteren onder oplevering van een uitvoersignaal afhankelijk van de plaats van het indicatormiddel, welk uitvoersignaal wordt gebruikt om de over de spleet gevoerde stroom te controleren.

5. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclu-35 sies, met het kenmerk, dat als het lint een lint wordt gebruikt van een kunststof met een hoge treksterkte. 1005276

6. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, waarbij een lint wordt gebruikt met gaten die nauw zijn aan de zijde van de lagercomponent en breder aan de tegenoverliggende zijde van het lint.

7. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclu sies, met het kenmerk, dat een lint wordt gebruikt dat een sandwich omvat van een geleidende film die als de elektrode wordt gebruikt en een niet-geleidende film, waarbij de genoemde niet-geleidende film naar de metalen lagercomponent is 10 gekeerd.

8. Werkwijze volgens één van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat als het lint een riem zonder einde wordt toegepast.

9. Inrichting voor het elektrochemisch bewerken van 15 een metalen onderdeel, in het bijzonder een lagercomponent, om dit te voorzien van een oppervlaktetextuur, welke een elektrode-orgaan, middelen voor het toevoeren van elektrolyt en middelen voor het roteerbaar bevestigen van het metalen onderdeel omvat, met het kenmerk, dat de inrichting een lint 20 omvat dat een in hoofdzaak niet-geleidend materiaal omvat voor contact met het metalen onderdeel, waarbij het genoemde lint over ten minste een deel van de lengte ervan is voorzien van gaten, welke het mogelijk maakt dat het elektrolyt in contact is met het metalen onderdeel en een stroom vloeit 25 tussen het metalen onderdeel en de genoemde elektrode. 1005276