JPH0833928A - 表面形状付与装置及びその装置で製作された材料を用いた摺動部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 摺動部を構成する部材の表面に，無方向かつ
適度の深さ及び密度を有する凹凸を付与させておくと，
従来の常識であった鏡面仕上，平滑面摺動部よりも，寧
ろ低摩耗，低摩擦係数であることを見出した。本願は，
この新規なる摺動面に施す凹凸面を，経済的に，かつ再
現性良く製作する為の装置，及びこの装置によって得た
部材の用途に関する。 【構成】 上記の目的は，（イ）外周面に適当な凹凸を
施した回転自在なリングを，（ロ）被加工面に，圧接さ
せながら転動させる時，リングの凹凸が母型となり被加
工物の表面に凸凹転写される。この方法による場合，従
来のサンドブラスト法等による場合よりも経済的，かつ
再現性良く製作出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，摺動部品或いは接着し
て用いられる部品等の表面に，二次元的に方向性の無
い，凹凸形状を加工，付与する場合に供使される装置に
関する。

【０００２】例えば，本発明者等が先に出願を行った摺
動部材に関連する一連の発明（特願平５−３５２８０８
号，平６−２６１３１号，平６−７８１２０号）に於い
ては，その摺動面に０．２〜２０μの深さを有する，二
次元的に方向性の無い凹凸を設けた摺動面は，従来の常
識であった鏡面平滑仕上げ加工を行った摺動面よりも，
低摩耗，低摩擦係数であった。

【０００３】本願に係る発明は，このような二次元的に
方向性の無い凹凸を有する摺動面を，所定の精度に保ち
つつ，量産可能な方式により，再現性よく，安価に製作
し得る，表面に凹凸形状を付与する装置に関するもので
ある。

【０００４】

【従来の技術】摺動部材或いは被接着物の表面に，二次
元的に方向性の無い凹凸形状を設ける場合，従来はサン
ドブラスト，ショットブラスト，或いはエッチングなど
の加工手段が用いられて来た。然し，これ等手段による
場合は，少量生産の場合には簡便，かつ有効な凹凸面を
形成させる手段であったが，量産を計る場合には下記に
記す欠点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】即ち，従来のサンドブ
ラスト法，ショットブラスト法，エッチング法などの加
工方法による場合は，適当な深さや凹凸の粗さ密度が所
定の規格に合う限り，何の問題もないが，，部品をブラ
スト装置或いはエッチング装置にかける必要があるの
で，加工対象の部品を移動し，固定する為の費用例えば
労務費などが嵩む欠点があった。

【０００６】又表面形状調整の必要な部分だけを凹凸付
与加工する為には，該加工の不必要な部分のマスキング
を行う作業，或いはブラスト作業中に荒らされてゆく面
の監視作業等にも余分の労力と設備を要し，結果として
コストの増大と，品質管理上の欠点を有していた。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めには，（イ）リング保持部の端部に回転自在に保持さ
れた１又は２以上のリングを有し，（ロ）かつそのリン
グの少なく共１又は２以上の外周面に二次元的に方向性
の無い凹凸を予め施しておき，（ハ）当該リングがバネ
又は圧力シリンダ−によって所定の押し付け力で被加工
物に圧接されるような構造にする時，リングの外周面に
施した凹凸が母型となり，被加工物（摺動面となるべき
面或いは接着面）にその凹凸に対応する凸凹模様が形成
され，目的が達せられる。

【０００８】当該装置を取付け，回転する被加工物に押
し付けて凹凸付与加工する専用の機械を準備しても良
く，又旋盤等の工作機械を利用し，その刃物台に当該発
明に係る装置を取り付けて，回転する被加工物の凹凸付
与加工をおこなっても良い。旋盤等の工作機械を利用す
る場合は，被加工物の寸法出し削切加工後，被加工物の
移動を伴うことなく，そのまま引き続いて凹凸付与加工
の工程に移行が可能となる。

【０００９】上記の構造を図１を例にして説明する。図
１は，リング保持部（１）の端部に，ベアリング（７）
等を介して回転自在に保持されたリング（２）を有し，
そのリングの外周面には，これを母型とし押圧した際，
被加工面に二次元的に方向性を有せず，かつ加工を欲す
る深さ，密度に加工されるように，対応する凹凸模様
（８）を予め施してある。

【００１０】この母型となる回転リングの外周面に対し
て凹凸形状を付与する方法としては，例えば（イ）回転
リングの外周面に適当な精度を有する砥粒を接着したサ
ンドペ−パ−を貼り着けたもの，（ロ）円形砥石を回転
リングとしたもの，（ハ）サンドブラスト，ショットブ
ラスト，エッチング或いは放電加工法等で外周面に二次
元的に方向性の無い凹凸を予め施した金属，超硬合金，
サ−メット，又はセラミック製のリングを用いたものを
リング外周面に施しておき，これを母型として，これを
被加工物（摺動面となるべき材料）に圧接して，この凹
凸を転写する方法が採用され得る。

【００１１】又この回転リングを被加工物に圧接する手
段としては，（イ）リング保持部を後方より圧縮バネを
用いて押す方法（図１），（ロ）空気圧（又は液体圧）
シリンダ−によって押圧する方法（図２），（ハ）バネ
又は負圧シリンダ−による引張り力で押しつける方法
（図４），等が適宜，採択される。

【００１２】回転リングは，リング保持部に対して，片
持ち型（図２），両持ち型（図１），何れにても良く，
又一方側より押し付ける構造（図１）でも，左右両側か
ら押し付ける構造（図３），或いは三方向以上の多方向
から異なるリングを用い，同時に加工，或いは互いに凹
凸加工部位をずらして異なる部位に加工（図２），異な
る深さ，密度を有する複数箇の回転リングを用いて，異
なる凹凸加工を同時に，被加工物に施す（図３）等種々
な態様で形状付与加工することも可能である。このよう
な加工方法，加工装置を用いる場合，間隔をおいた多数
条同時凹凸付与加工（図１）も可能となる。

【００１３】

【作用】

（１）本発明に係る表面形状付与装置により，被加工物
に対して，方向性を有しない，任意の深さ，密度を有す
る凹凸形状加工を，母型となる回転リング１又は数個の
製作のみにて，多数の被加工物に対して，安価に，かつ
量産的に転写製作が可能となった。従ってコスト面と共
に，再現性も良好となった。

【００１４】（２）又回転リング側の母型凹凸の配列，
リングの移動，リングの配置の選択により，異なるパタ
−ンの凹凸，又は複数条の凹凸の施工，異なる部位への
加工等も同時に，施すことが出来る。

【００１５】（３）本願発明に係る，方向性の無い，適
当な深さを有する凹凸被加工物は，本願発明者が先に行
った，新規なる低摩擦，低摩耗摺動材（特願平５−３５
２８０８号，特願平６−７８１２０号）の製作に直ちに
応用され，当該摺動部材の製作面に於いて，更なる高性
能化と，安価かつ量産性への途を拓く効果も有する。

【００１６】（４）本願発明に係る，方向性の無い，凹
凸被加工物は，上記（３）に記した摺動部材に適用する
ことを主たる目的とするが，その他の用途，例えばこの
装置によって凹凸形状付与加工された表面に，他の樹脂
等を接着，塗装等の処理を行う場合，下地（凹凸被加工
面）と表層形成材料との接合が強固になり，剥がれ難く
なるような作用もある。

【００１７】（５）ブラスト法等による場合，吹付け粉
体による衝撃力により，表面への凹凸加工と同時に研削
現象も併発しているので，最適粗さ，最適サイズを得た
時点にて作業を停める必要があるが，このような凹凸転
写方式による場合は研削現象は極めて少ないので加工粗
さ，加工所望範囲のコントロ−ルに適している。

【００１８】

【実施例１】実施例について，図１を参照して説明する
と，図１は，本願発明に係る単輪又は双輪回転リング
（２）を単方向から，バネ力によって押着ける構造を有
する装置である。硬質合金からなる回転リング外周面上
には０．２〜２０μｍの凹凸を有するエメリ紙を接着し
てあり，これが高分子製の被加工物（３）に圧接される
ことにより，これに凹凸模様が１条又は２条同時に転写
される。

【００１９】

【実施例２】図２は，２個の回転リングによって，単方
向からの圧力シリンダ−による空気圧（11）により押着
ける構造を有する装置である。圧接する力は空気圧によ
り制御される。この装置の場合，回転リング（２）側又
は被加工物（３）側，若しくは両方を逆方向（２重矢
印）にスライド移動させることにより，幅広の凹凸模様
を転写することが出来る。

【００２０】

【実施例３】図３は，３個の回転リングを用いて，双方
向から，バネ力又は圧力シリンダ−による押圧力によっ
て，リングを被加工物（例えば摺動軸）に圧接し，凹凸
を転写し得る構造を有する装置である。双方向から押圧
するので均衡が良く，従って強い力を加えて加圧するこ
とが出来る。

【００２１】例えば硬質合金製の回転リング外周面に３
〜１５μｍの無方向ランダム模様の凹凸を施した場合，
アルミニウム製の被加工物（摺動部となるべき部分の外
周面）に，所定部分のみを正確に形状（凸凹）付与加工
することが出来た。この凹凸付与加工を施したアルミニ
ウム製軸を用いて，ポリフェニレンサルファイド樹脂ベ
−スの軸受と対にして，２００℃，８．４ｍ／min ，６
kgf ／cm²の条件下２００時間の無潤滑摺動試験を実施
したところ，アルミニウム製軸の損傷も無く，低摩擦
（摩擦係数＝０．０８），低摩耗（比摩耗量１．８×１
０^-9mm³ ／kg・mm ）の優れた特性が得られた。尚異な
った回転リングにより，同じ部分に重複加工されること
があっても，無方向かつランダム模様の付与であるの
で，結果的に支障は無い。図には凹凸の粗密度の異なる
回転リングを組合わせて被加工面に部分的に異なるパタ
−ンの凹凸を付与することを例示している。

【００２２】

【実施例４】図４は，１個の回転リングによる，単方向
からの，引付けバネ力によって押圧する構造を有する装
置である。

【００２３】

【発明の効果】被加工物，例えば本願発明の適用を意図
している無方向，ランダム模様の凹凸形状付与に関し
て，従来のサンドブラスト法，或いはエッチング法に代
わって外周面に凹凸模様を有するリングを圧接，凹凸を
転写する手段及び装置について試験し，下記の効果を得
た。

【００２４】（１）サンドブラスト法による場合，砂自
体は安価なものであるが，被加工物に処理を要しない部
分に対してマスキング操作を行い、ブラスト加工後はこ
れを除く操作に多大の労力，設備，用役費を要し，コス
ト高となって，先願に係る摺動部材の普及を妨げる要因
となっていた。本願による場合は，このような前，後処
理を一切要せず，経費の節減，ひいては先願に係る凹凸
のある摺動部材の普及，実用に大きく貢献し得た。

【００２５】（２）無方向，ランダム状の凹凸付与に係
る従来のサンドブラスト法，エッチング法共に，被加工
物の削減を伴いつつ，凸凹形状が付与される方式であ
り，謂わば加工の動的進行過程における，或る最適一時
期の選択が必要であり，加工の過，不足が必然的に発生
し，品質管理上熟練を要していた。

【００２６】然し本願方法の場合は静的な単なる押圧力
による加圧変形のみで材料の削減が無い。又同じ部分に
重複加工されても方向の無いランダム模様である為実用
上支障を来さない等，コスト的にも，品質管理上にも極
めて有効であった。

【００２７】（３）回転リング外周面に施す凹凸の高
さ，密度，又回転リングの数や配列を変えることによ
り，同時に，異なる仕様の凹凸を付与出来る。かつ回転
リング又は被加工物をスライドさせることにより任意の
巾，任意の部分に凹凸を付与することが出来る。 （４）本発明の実施の一つの態様として，被加工物の回
転側に既製旋盤機械を用いる場合，旋盤にて被加工物を
通常の寸法出し，削切加工後，引き続いてリング（２）
を圧接し，凹凸加工工程に移行することが出来，製作工
程の大幅な合理化を達成し得る付帯的効果も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】単方向から１（又は２）箇の回転リングをバネ
力で押圧する構造の装置である。同図中，（イ）は回転
リングに対して上面図，（ロ）は同側面図を示す。

【図２】単方向から，２個の回転リングを，空気圧で押
圧する形式の装置で，被加工物（又は回転リング）を移
動させ得る構造の装置である。図中，（ハ）は回転リン
グに対して側面図，（ニ）は上面図を示す。

【図３】複数の回転リングを，双方向から押圧する構造
の装置の要部の側面図である。図中（ホ）はリングに対
して側面図，（ヘ）は上面よりの異なる凹凸密度を示す
要部外見図である。

【図４】１個の回転リングを，引っ張りバネ力で回転リ
ングに押圧する構造の装置の原理を示す側面図である。

【符号の説明】

１ （回転）リング保持部 ２ （回転）リング ３ 被加工物 ４ バネ ５ 圧力シリンダ− ６ 回転リング保持部外筒 ７ ベアリング（又はすべり軸受部） ８ （回転リング円周部の）凹凸模様 11 空気圧導入管 12 圧力計 13 凹凸加工面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リング保持部の端部に回転自在に保持さ
   れた１又は２ケ以上のリングを有し，かつそのリングの
   少なく共１又は２以上の外周面に，二次元的に方向性の
   無い凹凸を施した回転リングを母型とし，これをバネ力
   又は圧力シリンダ−力によって，被加工物（形状付与対
   象物）の表面に押し付け，母型の凹凸模様の転写を可能
   にした構造を有する，表面形状付与装置。
2. 【請求項２】 リング保持部の端部に回転自在に保持さ
   れた１又は２ケ以上のリングを有し，かつそのリングの
   少なく共１又は２以上の外周面に，二次元的に方向性の
   無い凹凸を施した回転リングを母型とし，これをバネ力
   又は圧力シリンダ−力によって，被加工物（形状付与対
   象物）の表面に押し付け，母型の凹凸模様の転写を可能
   にした構造を有する，表面形状付与装置によって製作さ
   れた方向性の無い凹凸面を有する材料を使用した摺動部
   材。