ニュース - Granite Component Splicing: ZHHIMG のシームレスな接続と精度

精密機械・計測機器の分野では、単一の花崗岩部品では大型または複雑な構造の要件を満たせない場合、接合技術が超大型部品を製造するための中核的な方法となっています。ここでの重要な課題は、全体的な精度を確保しながらシームレスな接続を実現することです。接合継ぎ目が構造安定性に与える影響を排除するだけでなく、接合誤差をミクロン単位に抑えることで、機器の厳しいベース平坦度と垂直度要件を満たす必要があります。

1. 接合面の精密加工：シームレスな接続の基礎

花崗岩部品のシームレスな接合は、接合面の高精度加工から始まります。まず、接合面を平面研削します。ダイヤモンド砥石を用いて複数回の研削加工を行い、表面粗さをRa0.02μm以内、平面度誤差を3μm/m以下に制御します。

長方形の接合部品の場合、レーザー干渉計を用いて接合面の垂直度を校正し、隣接面の角度誤差が5秒角未満であることを保証します。最も重要な工程は、接合面の「マッチドグラインディング」工程です。接合する2つの花崗岩部品を面同士で接合し、表面の凸部を相互摩擦によって削り取ることで、ミクロレベルの相補的で均一な構造を形成します。この「鏡面接合」により、接合面の接触面積は95%以上に達し、その後の接着剤充填のための均一な接触基盤が形成されます。

2. 接着剤の選択と塗布プロセス：接合強度の鍵

接着剤の選択と塗布プロセスは、接合された花崗岩部品の接合強度と長期安定性に直接影響します。この業界では、工業用エポキシ樹脂接着剤が主流です。硬化剤と一定の割合で混合した後、真空状態にして気泡を除去します。この工程は非常に重要です。コロイド中の微細な気泡は硬化後に応力集中点を形成し、構造安定性を損なう可能性があるためです。

接着剤塗布時には、「ドクターブレード塗布法」を採用し、接着剤層の厚さを0.05mm～0.1mmの範囲で制御します。接着剤層が厚すぎると硬化収縮が過度に大きくなり、薄すぎると接合面の微細な隙間を埋めることができません。高精度接合を実現するために、花崗岩に近い熱膨張係数を持つ石英粉末を接着剤層に添加することができます。これにより、温度変化による内部応力が効果的に低減され、様々な動作環境下でも部品の安定性が確保されます。

硬化プロセスは段階加熱方式を採用しています。まず、部品を25℃の環境に2時間置き、その後、1時間あたり5℃の速度で60℃まで昇温し、4時間保温した後、自然冷却します。この緩やかな硬化方法により、内部応力の蓄積を軽減できます。

3. 位置決め・校正システム：総合的な精度保証の中核

接合された花崗岩部品の全体的な精度を確保するには、専門的な位置決め・校正システムが不可欠です。接合作業では、「三点位置決め法」を採用しています。接合面の端に3つの高精度位置決めピン穴を設け、セラミック製の位置決めピンを用いて初期位置決めを行うことで、位置決め誤差を0.01mm以内に抑えることができます。

その後、レーザートラッカーを用いて接合された部品全体の平坦度をリアルタイムで監視します。ジャッキを用いて部品の高さを微調整し、平坦度誤差が0.005mm/m未満になるようにします。5メートルを超えるガイドベースなどの超長尺部品については、水平方向のキャリブレーションをセクションごとに実施します。1メートルごとに測定点を設定し、コンピュータソフトウェアを用いて全体の真直度曲線をフィッティングすることで、セクション全体の偏差が0.01mmを超えないようにします。

校正後、接合面の相対的なずれをさらに防止するために、接合ジョイントにステンレス製タイロッドやアングルブラケットなどの補助補強部品を設置します。

4. ストレス解消と老化治療：長期安定性の保証

応力緩和とエイジング処理は、接合された花崗岩部品の長期安定性を向上させる上で非常に重要です。接合後、部品は自然エイジング処理を受ける必要があります。部品は一定の温度と湿度の環境に30日間置かれ、内部応力がゆっくりと解放されます。

厳しい要件が求められる場合、振動エージング技術を活用することができます。振動装置を用いて部品に50～100Hzの低周波振動を与え、応力緩和を促進します。処理時間は部品の品質によって異なりますが、通常は2～4時間です。エージング処理後、部品全体の精度を再検査する必要があります。偏差が許容値を超える場合は、精密研磨によって修正します。これにより、接合された花崗岩部品の精度減衰率は、長期使用においても年間0.002mm/mを超えないことが保証されます。