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【発明の名称】 微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法
【発明者】 【氏名】上原 義貴

【氏名】▲高▼嶋 和彦

【氏名】太田 稔

【要約】 【課題】加工ローラと被加工物との間のすべりをなくして、被加工物の外周面に形成する微細な凹部のパターンや位置を制御することが可能であり、加工ローラの長寿命化をも実現することができる微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法を提供する。

【構成】被加工物Wを保持して回転駆動する主軸3と、外周面に微細な凸部を具備してローラ軸4に回転自在に支持される加工ローラ5と、加工ローラに荷重を付与して被加工物Wの外周面Waに微細な凸部を押し付けるコイルばね23と、荷重を測定するロードセル6と、ローラ駆動用のモータ7と、モータ7からの駆動力を加工ローラ5に伝える駆動力伝達手段と、加工ローラ5の回転速度を検出する回転速度検出器10と、加工ローラ5の回転速度Vtと被加工物Wの回転速度Vwとを同期させるべくモータ7に制御信号を出力する制御部11を備えた。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被加工物の外周面に微細な凹部を形成する微細凹部加工装置であって、被加工物を保持してこれを回転駆動する主軸と、外周面に微細な凸部を具備して主軸と平行を成すローラ軸に回転自在に支持される加工ローラと、この加工ローラに対してその径方向の荷重を付与して回転する被加工物の外周面に加工ローラの微細な凸部を押し付ける荷重発生手段と、荷重発生手段による荷重を測定する荷重測定手段と、加工ローラを回転させるローラ駆動源と、このローラ駆動源からの駆動力を加工ローラに伝える駆動力伝達手段と、加工ローラの回転速度を検出する回転速度検出手段と、この回転速度検出手段からの信号に基づいて加工ローラの回転速度と被加工物の回転速度とを同期させるべく主軸及びローラ駆動源のうちの少なくともいずれか一方に制御信号を出力する制御部を備えたことを特徴とする微細凹部加工装置。
【請求項2】
駆動力伝達手段は、駆動力伝達部と、加工ローラに設けられて駆動力伝達部を介して伝達されるローラ駆動源からの駆動力を受ける駆動力受部を具備している請求項1に記載の微細凹部加工装置。
【請求項3】
駆動力伝達手段の駆動力伝達部及び駆動力受部をいずれも互いに噛み合う歯車とした請求項2に記載の微細凹部加工装置。
【請求項4】
駆動力伝達手段の駆動力受部をプーリーとし、駆動力伝達部をプーリーとローラ駆動源との間に掛け渡したベルトとした請求項2に記載の微細凹部加工装置。
【請求項5】
駆動力伝達手段の駆動力伝達部及び駆動力受部をいずれも互いに接触して摩擦伝達可能な粗面を有する摩擦伝達部材とした請求項2に記載の微細凹部加工装置。
【請求項6】
駆動力伝達手段の駆動力伝達部としての摩擦伝達部材及び駆動力受部としての摩擦伝達部材のうちの少なくともいずれか一方を弾性体とした請求項5に記載の微細凹部加工装置。
【請求項7】
駆動力伝達手段の駆動力伝達部としての摩擦伝達部材及び駆動力受部としての摩擦伝達部材のうちの少なくともいずれか一方の粗面の表面粗さをRa1μm以上とした請求項5又は6に記載の微細凹部加工装置。
【請求項8】
駆動力伝達手段の駆動力伝達部としての摩擦伝達部材及び駆動力受部としての摩擦伝達部材の各粗面に互いに係合する凹凸をそれぞれ設けた請求項5〜7のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項9】
駆動力伝達手段の駆動力受部を加工ローラの外周面の微細な凸部とした請求項6に記載の微細凹部加工装置。
【請求項10】
駆動力伝達手段の駆動力伝達部と加工ローラとの相対位置を変更可能とした請求項5〜9のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項11】
加工ローラの外周面の微細な凸部を利用して加工ローラの回転速度を検出するエンコーダを回転速度検出手段とした請求項1〜10のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項12】
被加工物の外周面に形成した微細な凹部を測定する加工形状測定手段を設け、制御部において、加工形状測定手段で測定した加工後の微細な凹部の測定結果に基づいて主軸及びローラ駆動源のうちの少なくともいずれか一方の回転速度を演算して制御する請求項1〜11のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項13】
加工ローラの外周面における微細な凸部の破損を検出する破損検出手段を設け、制御部において、破損検出手段で検出した微細な凸部の破損状態に基づいて被加工面全面積に対する加工される微細凹部の面積率を演算すると共に、この演算結果に基づいて上記面積率を所定範囲内に収めるべく加工条件を制御する請求項1〜12のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項14】
破損検出手段を加工ローラの振動から微細な凸部の破損を検出するものとした請求項13に記載の微細凹部加工装置。
【請求項15】
破損検出手段を加工ローラの外周面の微細な凸部の画像から微細な凸部の破損を検出するものとした請求項13に記載の微細凹部加工装置。
【請求項16】
破損検出手段を加工ローラのアコースティックエミッションから微細な凸部の破損を検出するものとした請求項13に記載の微細凹部加工装置。
【請求項17】
請求項1〜10のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置を用いて被加工物の外周面に微細な凹部を形成するに際して、主軸を作動させて被加工物を回転駆動すると共に、駆動力伝達手段を介して伝えられるローラ駆動源からの駆動力で加工ローラを回転させ、回転速度検出手段からの信号に基づいて制御部から主軸及びローラ駆動源のうちの少なくともいずれか一方に制御信号を出力して加工ローラの回転速度と被加工物の回転速度とを同期させると共に、荷重発生手段から加工ローラにその径方向の荷重を付与して加工ローラの微細な凸部を回転する被加工物の外周面に押し付けることを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項18】
請求項1〜10のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置を用いて被加工物の外周面に微細な凹部を形成するに際して、主軸を作動させて被加工物を回転駆動すると共に、駆動力伝達手段を介して伝えられるローラ駆動源からの駆動力で加工ローラを回転させ、回転速度検出手段からの信号に基づいて制御部から主軸及びローラ駆動源のうちの少なくともいずれか一方に制御信号を出力して加工ローラの回転速度と被加工物の回転速度とを同期させた後、荷重発生手段から加工ローラにその径方向の荷重を付与して加工ローラの微細な凸部を回転する被加工物の外周面に押し付けることを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項19】
請求項11に記載の微細凹部加工装置を用いて被加工物の外周面に微細な凹部を形成するに際して、主軸を作動させて被加工物を回転駆動すると共に、駆動力伝達手段を介して伝えられるローラ駆動源からの駆動力で加工ローラを回転させ、回転速度検出手段からの信号に基づいて制御部から主軸及びローラ駆動源のうちの少なくともいずれか一方に制御信号を出力して加工ローラの回転速度と被加工物の回転速度とを同期させた後、荷重発生手段から加工ローラにその径方向の荷重を付与して加工ローラの微細な凸部を回転する被加工物の外周面に押し付け、制御部において、回転速度検出手段であるエンコーダの回転信号から加工ローラの微細な凸部の破損を検知して加工を制御することを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項20】
請求項12に記載の微細凹部加工装置を用いて被加工物の外周面に微細な凹部を形成するに際して、主軸を作動させて被加工物を回転駆動すると共に、駆動力伝達手段を介して伝えられるローラ駆動源からの駆動力で加工ローラを回転させ、荷重発生手段から加工ローラにその径方向の荷重を付与して加工ローラの微細な凸部を回転する被加工物の外周面に押し付けて加工を行い、制御部において、加工形状測定手段で測定した加工後の微細な凹部の測定結果に基づいて主軸及びローラ駆動源のうちの少なくともいずれか一方の回転速度を演算して制御することを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項21】
請求項13〜16のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置を用いて被加工物の外周面に微細な凹部を形成するに際して、主軸を作動させて被加工物を回転駆動すると共に、駆動力伝達手段を介して伝えられるローラ駆動源からの駆動力で加工ローラを回転させ、荷重発生手段から加工ローラにその径方向の荷重を付与して加工ローラの微細な凸部を回転する被加工物の外周面に押し付けて加工を行い、制御部において、加工後における微細凹部の形状の測定結果から被加工面全面積に対する微細凹部の面積率を演算し、この面積率を所定範囲内に収めるべく加工条件を制御することを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項22】
請求項13〜16のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置を用いて被加工物の外周面に微細な凹部を形成するに際して、主軸を作動させて被加工物を回転駆動すると共に、駆動力伝達手段を介して伝えられるローラ駆動源からの駆動力で加工ローラを回転させ、荷重発生手段から加工ローラにその径方向の荷重を付与して加工ローラの微細な凸部を回転する被加工物の外周面に押し付けて加工を行い、制御部において、破損検出手段で検出した微細な凸部の破損状態に基づいて被加工面全面積に対する微細凹部の面積率を演算し、この面積率を所定範囲内に収めるべく加工条件を制御することを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項23】
制御部における加工条件の制御は、主軸及びローラ駆動源のうちの少なくともいずれか一方の回転速度の制御である請求項21又は22に記載の微細凹部加工方法。
【請求項24】
制御部における加工条件の制御は、加工ローラの被加工物に対する軸方向への送り速度の制御である請求項21又は22に記載の微細凹部加工方法。
【請求項25】
制御部において、加工後に演算により求めた微細凹部の面積率に基づいて加工条件を補正する請求項21〜24のいずれかに記載の微細凹部加工方法。
【請求項26】
摺動面としての外周面を具備し、請求項1〜16のいずれかに記載の微細凹部加工装置又は請求項17〜25のいずれかに記載の微細凹部加工方法により加工された微細凹部を摺動面としての外周面に有することを特徴とする摺動部材。
【請求項27】
摺動面としての外周面を具備し、請求項1〜16のいずれかに記載の微細凹部加工装置又は請求項17〜25のいずれかに記載の微細凹部加工方法により加工された微細凹部を摺動面としての外周面に有することを特徴とするエンジン部品。
【請求項28】
請求項1〜16のいずれかに記載の微細凹部加工装置又は請求項17〜25のいずれかに記載の微細凹部加工方法により加工された微細凹部を外周面に有するジャーナルを備えたことを特徴とするクランクシャフト。
【請求項29】
請求項1〜16のいずれかに記載の微細凹部加工装置又は請求項17〜25のいずれかに記載の微細凹部加工方法により加工された微細凹部を外周面に有するピンを備えたことを特徴とするクランクシャフト。
【請求項30】
請求項1〜16のいずれかに記載の微細凹部加工装置又は請求項17〜25のいずれかに記載の微細凹部加工方法により加工された微細凹部を外周面に有するジャーナルを備えたことを特徴とするカムシャフト。
【請求項31】
請求項1〜16のいずれかに記載の微細凹部加工装置又は請求項17〜25のいずれかに記載の微細凹部加工方法により加工された微細凹部を外周面に有するカムロブを備えたことを特徴とするカムシャフト。
【請求項32】
請求項1〜16のいずれかに記載の微細凹部加工装置又は請求項17〜25のいずれかに記載の微細凹部加工方法により加工された微細凹部を外周面に有するジャーナルを備えたことを特徴とするバランサシャフト。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、被加工物の外周面、例えば、クランクピンやジャーナルやカムジャーナルの外周面に微細凹部を形成する際に用いられる微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、上記したようなクランクピンやジャーナルやカムジャーナル等の被加工物の外周面に微細な凹部を形成する微細凹部加工装置としては、例えば、外周面に微細な凸部を具備してローラ軸に回転自在に支持される加工ローラを備えたものがあり、この加工装置では、加工ローラの微細な凸部を被加工物の外周面に一定荷重で押し付けつつ、被加工物を回転させることで、被加工物の外周面に微細な凹部を形成するようにしている。
【特許文献1】特開2002−361351号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
しかしながら、上記した従来の微細凹部加工装置において、被加工物の外周面に押し付けられる加工ローラは、被加工物から回転力を得て回転しながら被加工物の外周面に微細な凹部を加工するので、加工ローラと被加工物との間にすべりが生じて、加工ローラの微細な凸部の間隔と被加工物の外周面に形成される微細な凹部の間隔とがずれてしまう可能性があり、この際、上記すべりが加工ローラ及び被加工物の材質や加工条件で変化するので、被加工物の外周面に形成する微細な凹部のパターンを制御することが困難であるという問題があった。
【0004】
また、被加工物の外周面に微細な凹部を部分的に形成する場合には、回転する被加工物に対する加工ローラの接触離間を繰り返す必要があるが、加工ローラが被加工物から離れている間は、加工ローラの挙動をコントロールすることができないことから、被加工物の周速度と加工ローラの周速度が一致しなくなり、その結果、加工ローラが被加工物に対して再接触する毎にかかる負荷が増大してしまい、加工ローラの寿命が著しく短くなってしまうのに加えて、微細な凹部の位置を制御することができないという問題を有しており、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。
【0005】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたものであり、加工ローラと被加工物との間のすべりを制御することができ、その結果、被加工物の外周面に微細な凹部を全面的に形成する場合は勿論のこと、被加工物の外周面に微細な凹部を部分的に形成する場合であったとしても、被加工物の外周面に形成する微細な凹部のパターンや位置をコントロールすることが可能であり、加えて、加工ローラの長寿命化をも実現することができる微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、被加工物の外周面に微細凹部を形成するに際して、被加工物の回転速度に同期する回転速度で加工ローラを回転させるようになすことで、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0007】
すなわち、本発明の微細凹部加工装置は、被加工物の外周面に微細な凹部を形成する微細凹部加工装置であって、被加工物を保持してこれを回転駆動する主軸と、外周面に微細な凸部を具備して主軸と平行を成すローラ軸に回転自在に支持される加工ローラと、この加工ローラに対してその径方向の荷重を付与して回転する被加工物の外周面に加工ローラの微細な凸部を押し付ける荷重発生手段と、荷重発生手段による荷重を測定する荷重測定手段と、加工ローラを回転させるローラ駆動源と、このローラ駆動源からの駆動力を加工ローラに伝える駆動力伝達手段と、加工ローラの回転速度を検出する回転速度検出手段と、この回転速度検出手段からの信号に基づいて加工ローラの回転速度と被加工物の回転速度とを同期させるべく主軸及びローラ駆動源のうちの少なくともいずれか一方に制御信号を出力する制御部を備えた構成としたことを特徴としており、この微細凹部加工装置の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【0008】
一方、本発明の微細凹部加工方法は、上記微細凹部加工装置を用いて被加工物の外周面に微細な凹部を形成するに際して、主軸を作動させて被加工物を回転駆動すると共に、駆動力伝達手段を介して伝えられるローラ駆動源からの駆動力で加工ローラを回転させ、回転速度検出手段からの信号に基づいて制御部から主軸及びローラ駆動源のうちの少なくともいずれか一方に制御信号を出力して加工ローラの回転速度と被加工物の回転速度とを同期させると共に、荷重発生手段から加工ローラにその径方向の荷重を付与して加工ローラの微細な凸部を回転する被加工物の外周面に押し付ける構成としたことを特徴としており、この微細凹部加工方法の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【0009】
本発明の微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法において、被加工物の外周面に押し付けられる加工ローラを被加工物の回転速度に同期するようにして回転させるので、加工ローラと被加工物との間のすべりをコントロールし得ることとなり、したがって、被加工物の外周面に微細な凹部を全面的に形成する場合は言うまでもなく、被加工物の外周面に微細な凹部を部分的に形成する場合であったとしても、被加工物の外周面に形成する微細な凹部のパターンや位置を制御し得ることとなり、加えて、加工ローラの長寿命化をも図られることとなる。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、上記した構成としているので、加工ローラと被加工物との間のすべりを制御可能であり、その結果、被加工物の外周面に微細な凹部を全面的に形成する場合のみならず、被加工物の外周面に微細な凹部を部分的に形成する場合においても、被加工物の外周面に形成する微細な凹部のパターンや位置をコントロールすることができ、加えて、加工ローラの長寿命化をも実現することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0011】
本発明の微細凹部加工装置において、駆動力伝達手段は、駆動力伝達部と、加工ローラに設けられて駆動力伝達部を介して伝達されるローラ駆動源からの駆動力を受ける駆動力受部を具備している構成を採用することができ、この場合には、加工ローラのローラ軸付近に駆動伝達装置や回転速度検出装置を設ける必要がなくなって、装置の小型化及び低コスト化が図られることとなり、例えば、自動車用クランクシャフトなどの複雑な形状の被加工物に対する加工も容易に行い得ることとなる。
【0012】
この際、駆動力伝達手段の駆動力伝達部及び駆動力受部をいずれも互いに噛み合う歯車とした構成としたり、駆動力伝達手段の駆動力受部をプーリーとし、駆動力伝達部をプーリーとローラ駆動源との間に掛け渡したベルトとした構成としたりすることができ、いずれの場合も、加工ローラに対してローラ駆動源からの駆動力を確実に伝達し得ることとなる。
【0013】
また、本発明の微細凹部加工装置において、駆動力伝達手段の駆動力伝達部及び駆動力受部をいずれも互いに接触して摩擦伝達可能な粗面を有する摩擦伝達部材とした構成とすることが可能であり、この場合には、歯車を構成するの歯やプーリーを構成する溝を加工ローラに形成する必要がないため、加工ローラの低コスト化が図られることとなる。
【0014】
ここで、駆動力伝達手段の駆動力伝達部としての摩擦伝達部材及び駆動力受部としての摩擦伝達部材のうちの少なくともいずれか一方を弾性体とした構成や、駆動力伝達手段の駆動力伝達部としての摩擦伝達部材及び駆動力受部としての摩擦伝達部材のうちの少なくともいずれか一方の粗面の表面粗さをRa1μm以上とした構成を採用することができ、いずれの場合も、駆動力伝達部としての摩擦伝達部材及び駆動力受部としての摩擦伝達部材間の摩擦が増すこととなって、加工ローラに対してより大きい駆動力をより確実に伝達し得ることとなる。
【0015】
さらに、本発明の微細凹部加工装置において、駆動力伝達手段の駆動力伝達部としての摩擦伝達部材及び駆動力受部としての摩擦伝達部材の各粗面に互いに係合する凹凸(プレス加工等の塑性加工により形成する凹凸)をそれぞれ設けた構成としてもよく、この場合も、駆動力伝達部としての摩擦伝達部材及び駆動力受部としての摩擦伝達部材間の摩擦が増すこととなって、加工ローラに対してより大きい駆動力をより確実に伝達し得ることとなり、この際、駆動力伝達手段の駆動力受部を加工ローラの外周面の微細な凸部とした構成を採用すると、駆動力伝達用の凹凸を加工ローラに形成する必要がないことから、加工ローラの低コスト化も図られることとなる。
【0016】
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、駆動力伝達手段の駆動力伝達部と加工ローラとの相対位置を変更可能とした構成とすることが可能であり、この構成を採用すると、例えば、被加工物の形状が複雑であったりしても、加工ローラに対して駆動力伝達手段の駆動力伝達部を移動させることで、被加工物に干渉することなく駆動力を伝達し得ることとなる。
【0017】
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、加工ローラの外周面の微細な凸部を利用して加工ローラの回転速度を検出するエンコーダを回転速度検出手段とした構成とすることができ、この構成を採用すると、装置のより一層の小型簡略化及び低コスト化が図られることとなる。
【0018】
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置では、被加工物の外周面に形成した微細な凹部を測定する加工形状測定手段を設け、制御部において、加工形状測定手段で測定した加工後の微細な凹部の測定結果に基づいて主軸及びローラ駆動源のうちの少なくともいずれか一方の回転速度を演算して制御する構成としてもよく、この場合には、より一層高精度なパターンで微細凹部を形成し得ることとなる。
【0019】
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置では、加工ローラの外周面における微細な凸部の破損を検出する破損検出手段を設け、制御部において、破損検出手段で検出した微細な凸部の破損状態に基づいて被加工面全面積に対する加工される微細凹部の面積率を演算すると共に、この演算結果に基づいて上記面積率を所定範囲内に収めるべく加工条件を制御する構成とすることが可能であり、この構成を採用すると、面積率を低下させずに加工ローラを長時間にわたって使用し得ることとなる。
【0020】
この際、破損検出手段を加工ローラの振動から微細な凸部の破損を検出するものとしたり、破損検出手段を加工ローラの外周面の微細な凸部の画像から微細な凸部の破損を検出するものとしたり、破損検出手段を加工ローラのアコースティックエミッションから微細な凸部の破損を検出するものとしたりすることができる。
【0021】
破損検出手段を加工ローラの振動から微細な凸部の破損を検出するものとすると、より高速な測定を行い得ることとなり、破損検出手段を加工ローラの外周面の微細な凸部の画像から微細な凸部の破損を検出するものとすると、加工ローラの各微細な凸部の破損状態を詳細に測定し得ることとなり、破損検出手段を加工ローラのアコースティックエミッションから微細な凸部の破損を検出するものとすると、微細な凸部の破損の検出感度が高まることとなり、例えば、加工に使用する潤滑液等を介して測定することができるので、装置レイアウトの自由度が拡がることとなる。
【0022】
一方、本発明の微細凹部加工方法において、上記微細凹部加工装置を用いて被加工物の外周面に微細な凹部を形成するに際して、主軸を作動させて被加工物を回転駆動すると共に、駆動力伝達手段を介して伝えられるローラ駆動源からの駆動力で加工ローラを回転させ、回転速度検出手段からの信号に基づいて制御部から主軸及びローラ駆動源のうちの少なくともいずれか一方に制御信号を出力して加工ローラの回転速度と被加工物の回転速度とを同期させた後、荷重発生手段から加工ローラにその径方向の荷重を付与して加工ローラの微細な凸部を回転する被加工物の外周面に押し付ける構成を採用することが望ましい。
【0023】
つまり、この構成を採用すると、加工ローラの周速度と被加工物の周速度とを同一にしてから、加工ローラを被加工物の外周面に押し付けて加工することになるので、押し付け時に加工ローラに働く応力を低減でき、したがって、加工ローラのより一層の長寿命化を実現し得ることとなる。
【0024】
また、本発明の微細凹部加工方法において、上記微細凹部加工装置を用いて被加工物の外周面に微細な凹部を形成するに際して、主軸を作動させて被加工物を回転駆動すると共に、駆動力伝達手段を介して伝えられるローラ駆動源からの駆動力で加工ローラを回転させ、回転速度検出手段からの信号に基づいて制御部から主軸及びローラ駆動源のうちの少なくともいずれか一方に制御信号を出力して加工ローラの回転速度と被加工物の回転速度とを同期させた後、荷重発生手段から加工ローラにその径方向の荷重を付与して加工ローラの微細な凸部を回転する被加工物の外周面に押し付け、制御部において、回転速度検出手段であるエンコーダの回転信号から加工ローラの微細な凸部の破損を検知して加工を制御する構成を採用することができ、この場合には、加工ローラの破損検査等の工程を省くことができる。
【0025】
さらに、本発明の微細凹部加工方法において、上記微細凹部加工装置を用いて被加工物の外周面に微細な凹部を形成するに際して、主軸を作動させて被加工物を回転駆動すると共に、駆動力伝達手段を介して伝えられるローラ駆動源からの駆動力で加工ローラを回転させ、荷重発生手段から加工ローラにその径方向の荷重を付与して加工ローラの微細な凸部を回転する被加工物の外周面に押し付けて加工を行い、制御部において、加工形状測定手段で測定した加工後の微細な凹部の測定結果に基づいて主軸及びローラ駆動源のうちの少なくともいずれか一方の回転速度を演算して制御する構成としてもよく、この場合には、より一層高精度なパターンで微細凹部を形成し得ることとなる。
【0026】
さらにまた、本発明の微細凹部加工方法において、上記微細凹部加工装置を用いて被加工物の外周面に微細な凹部を形成するに際して、主軸を作動させて被加工物を回転駆動すると共に、駆動力伝達手段を介して伝えられるローラ駆動源からの駆動力で加工ローラを回転させ、荷重発生手段から加工ローラにその径方向の荷重を付与して加工ローラの微細な凸部を回転する被加工物の外周面に押し付けて加工を行い、制御部において、加工後における微細凹部の形状の測定結果から被加工面全面積に対する微細凹部の面積率を演算し、この面積率を所定範囲内に収めるべく加工条件を制御する構成としてもよく、この場合には、加工後の微細な凹部の測定結果から面積率を計算して加工条件を制御するので、面積率をより高精度なものにし得ることとなる。
【0027】
さらにまた、本発明の微細凹部加工方法において、上記微細凹部加工装置を用いて被加工物の外周面に微細な凹部を形成するに際して、主軸を作動させて被加工物を回転駆動すると共に、駆動力伝達手段を介して伝えられるローラ駆動源からの駆動力で加工ローラを回転させ、荷重発生手段から加工ローラにその径方向の荷重を付与して加工ローラの微細な凸部を回転する被加工物の外周面に押し付けて加工を行い、制御部において、破損検出手段で検出した微細な凸部の破損状態に基づいて被加工面全面積に対する微細凹部の面積率を演算し、この面積率を所定範囲内に収めるべく加工条件を制御する構成とすることが可能であり、この構成を採用しても、面積率をより高精度なものにし得ることとなる。
【0028】
ここで、主軸及びローラ駆動源のうちの少なくともいずれか一方の回転速度の制御を制御部における加工条件の制御としたり、加工ローラの被加工物に対する軸方向への送り速度の制御を制御部における加工条件の制御としたりすることができ、加工条件の制御が、主軸及びローラ駆動源のうちの少なくともいずれか一方の回転速度の制御である場合には、面積率をより細かく調整し得ることとなり、一方、加工条件の制御が、加工ローラの被加工物に対する軸方向への送り速度の制御である場合には、面積率をより大きく調整し得ることとなる。
【0029】
さらにまた、本発明の微細凹部加工方法では、制御部において、加工後に演算により求めた微細凹部の面積率に基づいて加工条件を補正する構成を採用してもよく、この構成を採用すると、次の被加工物の加工条件の補正が成されることから、被加工物間の面積率のばらつきを低減し得ることとなる。
【0030】
そして、上記した本発明の微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法を用いて加工された微細凹部を摺動面としての外周面に有する摺動部材において、その摺動面に形成された微細凹部の形状精度が良好であることから、この微細凹部が潤滑油溜まりとなって潤滑油の流れを効率的に制御し得ることとなり、その結果、摩擦の低減が図られることとなる。
【0031】
すなわち、上記摺動部材が、微細凹部を外周面に有するジャーナル及びピンを備えたクランクシャフトや、微細凹部を外周面に有するジャーナル及びカムロブを備えたカムシャフトや、微細凹部を外周面に有するジャーナルを備えたバランサシャフトなどのエンジン部品である場合には、摺動面としての外周面に形成された微細凹部が潤滑油溜まりとなって潤滑油の流れを効率的に制御し得ることとなり、その結果、摺動抵抗が低いものとなって、燃費の向上に寄与し得ることとなる。
【実施例】
【0032】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【0033】
図1に示すように、この微細凹部加工装置1は、チャック2を介して保持した被加工物(摺動部材)Wを回転駆動する主軸3と、この主軸3と平行を成すローラ軸4に回転自在に支持される加工ローラ5と、この加工ローラ5に対してその径方向(Z軸方向)の荷重を付与して回転する被加工物Wの外周面Waに加工ローラ5の微細な凸部を押し付ける荷重発生機構20と、加工ローラ5をローラ押し付け方向(Z軸方向)と直交する方向(X軸方向)に移動させる図示しないアクチュエータと、荷重発生機構20による荷重を測定する荷重測定手段としてのロードセル6を備えており、加工ローラ5は、その外周面にローラ軸4に対して傾きを持たせた微細な凸部を具備している。
【0034】
荷重発生機構20は、図示しないアクチュエータの作動によってX軸方向及びZ軸方向に往復移動するハウジング21と、ローラ軸4を介して加工ローラ5を支持してハウジング21に対してZ軸方向に進退可能としたアーム22と、ハウジング21内に配置されてアーム22を介して加工ローラ5を被加工物Wに押し付け付勢する荷重発生手段としてのコイルばね23を具備しており、ハウジング21とコイルばね23との間に上記したロードセル6が配置してある。
【0035】
また、この微細凹部加工装置1は、図2に示すように、加工ローラ5を回転させるモータ(ローラ駆動源)7と、加工ローラ5に一体的に設けられてモータ7からの駆動力を加工ローラ5に伝える駆動力伝達手段を構成するプーリー(駆動力受部)8と、このプーリー8とモータ7の出力軸7aとの間に掛け渡されてプーリー8とともに駆動力伝達手段を構成するベルト(駆動力伝達部)9と、ローラ軸4に接続して設けられて加工ローラの5の回転速度を検出する回転速度検出手段としての回転速度検出器10と、この回転速度検出器10からの信号に基づいて加工ローラ5の回転速度と被加工物Wの回転速度とを同期させるべく主軸3及びモータ7のうちの少なくともいずれか一方(この実施例ではモータ7)に制御信号を出力する制御部11を備えている。
【0036】
そこで、上記した微細凹部加工装置1を用いて被加工物Wの外周面Waに微細凹部を形成する要領、すなわち、本発明の一実施例による微細凹部加工方法を説明する。
【0037】
まず、図3に示すように、ステップ101において、押し付け荷重などの加工条件を入力するのに続いて、ステップ102において、加工ローラ5を加工開始位置に移動させた後、ステップ103において、加工ローラ5の降下を開始し、ステップ104において、ロードセル6からの信号が所定の荷重になるまで加工ローラ5を降下させる。
【0038】
次いで、ステップ105において、主軸3により被加工物Wを回転させると共にモータ7からの駆動力で加工ローラ5を回転させ、これと同時にアクチュエータを作動させて被加工物WのX軸方向の送りを開始する。
【0039】
このとき、ステップ106において、被加工物Wの周速度Vw及び加工ローラ5の周速度Vtが制御部11に入力され、ステップ107及びステップ108において、被加工物Wの周速度Vwと加工ローラ5の周速度Vtとの比較がなされるのに続いて、ステップ109及びステップ110において、被加工物Wの周速度Vwと加工ローラ5の周速度Vtとが等しくなるような演算制御がなされる。
【0040】
そして、ステップ111において、上記したような制御による加工を被加工物Wの外周面Wa全面にわたって実施し、ステップ112において、被加工物Wの外周面Wa全面に微細凹部が形成された時点で加工ローラ5を上昇させて、ステップ113において、加工を終了する。
【0041】
上記したように、この実施例における微細凹部加工装置1を用いた微細凹部加工方法では、被加工物Wの周速度Vwに同期する周速度Vtで加工ローラ5を回転させるようにしているので、被加工物Wと加工ローラ5との間でのすべりがなくなり、したがって、被加工物Wの外周面Waに形成する微細な凹部のパターンや位置をコントロールすることが可能となって、高精度な微細凹部のパターンを加工することができる。
【0042】
この実施例では、モータ7からの駆動力を加工ローラ5に伝える駆動力伝達手段が、加工ローラ5に一体的に設けたプーリー(駆動力受部)8と、このプーリー8とモータ7の出力軸7aとの間に掛け渡したベルト(駆動力伝達部)9とからなっている場合を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、図4に示すように、駆動力伝達手段が、加工ローラ5に一体的に設けた傘歯車(駆動力受部)8Aと、モータ7の出力軸7aに設けられて傘歯車8Aと噛み合うピニオン(駆動力伝達部)9Aとからなっていてもよく、この場合も、上記と同様に加工ローラ5に対してモータ7からの駆動力を確実に伝達し得ることとなる。
【0043】
また、図5に示すように、駆動力伝達手段が、加工ローラ5に一体的に設けた傘状の粗面8aを有する摩擦伝達部材(駆動力受部)8Bと、モータ7の出力軸7aに設けられて摩擦伝達部材8Bの粗面8aと摩擦伝達可能な粗面9aを有するピニオン状の摩擦伝達部材(駆動力伝達部)9Bとからなっていてもよく、この場合には、加工ローラ5に歯部や溝部を形成する必要がないため、加工ローラ5の低コスト化が図られることとなる。
【0044】
この際、例えば、駆動力伝達部であるピニオン状の摩擦伝達部材9Bを弾性体としたり、駆動力受部である傘状の摩擦伝達部材8Bの粗面8aの表面粗さをRa1μm以上としたりすれば、摩擦伝達部材8B,9B間の摩擦が増すこととなって、加工ローラ5に対してより大きい駆動力をより確実に伝達し得ることとなる。
【0045】
加えて、図6に示すように、摩擦伝達部材8B,9Bの各粗面8a,9aに互いに係合する凹凸8b,9bをプレス加工等の塑性加工やネットシェイプでの焼結,成形及び鋳造により形成すれば、摩擦伝達部材8B,9B間により大きな摩擦力を発生させることができ、加工ローラ5に対してより大きい駆動力をより確実に伝達し得ることとなりる。
【0046】
さらに、図7に示すように、加工ローラ5の外周面の微細な凸部8Cを駆動力伝達手段の駆動力受部とし、この微細な凸部8Cにモータ7の出力軸7aに設けた弾性体からなる摩擦伝達車(駆動力伝達部)9Cを接触させるようにしてもよく、この場合には、駆動力伝達用の凹凸を加工ローラ5に形成する必要がない分だけ、加工ローラ5の低コスト化が図られることとなる。
【0047】
このように、摩擦伝達車9Cを加工ローラ5の微細な凸部8Cに接触させることで、モータ7からの駆動力を加工ローラ5に伝達する場合において、図8に示すように、駆動力伝達手段の駆動力伝達部である摩擦伝達車9Cと加工ローラ5との相対位置を変更可能とすることが望ましく、このように、摩擦伝達車9Cと加工ローラ5との相対位置を変更可能とすることで、被加工物Wが複雑な形状である場合であったとしても、被加工物Wに干渉することなく駆動力を伝達し得ることとなる。
【0048】
さらにまた、この実施例では、回転速度検出手段としての回転速度検出器10をローラ軸4に接続して設けた場合を示したが、他の構成として、図9に示すように、エンコーダ10Aを回転速度検出手段とし、このエンコーダ10Aの発信部10a及び受信部10bを加工ローラ5の外周縁部を挟んで対峙させて、発信部10aから発した信号Sが微細な凸部8C間を通過して受信部10bに到達することを利用して加工ローラ5の回転速度を検出する構成とすることができるほか、図10に示すように、エンコーダ10Aの発信部10a及び受信部10bを加工ローラ5の外周縁部の片面側に配置して、発信部10aから発した信号Sが微細な凸部8Cに反射して受信部10bに到達することを利用して加工ローラ5の回転速度を検出する構成とすることができ、いずれの場合も、装置のより一層の小型簡略化及び低コスト化が図られることとなる。
【0049】
この際、図11に示すように、2組のエンコーダ10Aを回転速度検出手段とし、これらのエンコーダ10Aの発信部10a及び受信部10bを加工ローラ5の外周縁部を挟んでそれぞれ対峙させて、双方のエンコーダ10Aの各発信部10aから発した信号S1,S2が微細な凸部8Cの先端部間及び基端部間を通過して各受信部10bにそれぞれ到達することを利用して加工ローラ5の回転速度を検出するようにしてもよく、この場合には、回転速度の検出精度の向上が図られることとなる。
【0050】
このように、回転速度検出手段としてエンコーダ10Aを用いると共に加工ローラ5の微細な凸部8Cを利用して、加工ローラ5の回転速度を検出するようになすと、加工ローラ5の微細な凸部8Cに破損が生じた場合において、エンコーダ10Aからの信号電圧波形によって微細な凸部8Cの欠損状況を認識し得ることとなる。例えば、図12に示すように、通常のパルス間隔δTn1の4倍のパルス間隔δTn2の信号電圧波形が表れた場合には、微細な凸部8Cに4個の欠損が生じたことを認識し得ることとなる。
【0051】
次に、上記した微細凹部加工装置1を用いて被加工物Wの外周面Waに微細凹部を形成する他の要領、すなわち、本発明の他の実施例による微細凹部加工方法を説明する。
【0052】
まず、図13に示すように、ステップ201において、押し付け荷重などの加工条件を入力するのに続いて、ステップ202において、加工ローラ5を加工開始位置に移動させ、次いで、ステップ203において、主軸3により被加工物Wを回転させると同時にモータ7からの駆動力で加工ローラ5を回転させる。
【0053】
このとき、ステップ204において、被加工物Wの周速度Vw及び加工ローラ5の周速度Vtが制御部11に入力され、ステップ205及びステップ206において、被加工物Wの周速度Vwと加工ローラ5の周速度Vtとの比較がなされるのに続いて、ステップ207及びステップ208において、被加工物Wの周速度Vwと加工ローラ5の周速度Vtとが等しくなるような演算制御がなされる。なお、複数の被加工物Wを連続して加工する場合は、被加工物W及び加工ローラ5を連続して回転させても差し支えない。
【0054】
そして、ステップ209において、被加工物Wの回転速度Vwと加工ローラ5の回転速度Vtとが等しくなったと判定された段階で、ステップ210において、加工ローラ5の降下を開始し、ステップ211において、ロードセル6からの信号が所定の荷重になるまで加工ローラ5を降下させる。
【0055】
続いて、ステップ212において、上記した状態でアクチュエータを作動させて被加工物WのX軸方向の送りを開始し、ステップ213において、上記したような制御による加工を被加工物Wの外周面Wa全面にわたって実施し、ステップ214において、被加工物Wの外周面Wa全面に微細凹部が形成された時点で加工ローラ5を上昇させて、ステップ215において、加工を終了する。
【0056】
上記したように、この実施例における微細凹部加工方法においても、被加工物Wの周速度Vwに同期する周速度Vtで加工ローラ5を回転させるようにしているので、被加工物Wと加工ローラ5との間でのすべりがなくなり、したがって、被加工物Wの外周面Waに形成する微細な凹部のパターンや位置をコントロールすることが可能となって、高精度な微細凹部のパターンを加工することができる。
【0057】
また、この実施例における微細凹部加工方法では、加工ローラ5の周速度Vtと被加工物Wの周速度Vwとを同期させてから、加工ローラ5を被加工物Wの外周面Waに押し付けて加工するので、押し付け時に加工ローラに働く応力を低減でき、したがって、加工ローラ5のより一層の長寿命化を実現し得ることとなる。
【0058】
さらに、回転させた状態の被加工物Wに対して加工ローラ5を押付けることができるので、すなわち、被加工物Wの回転加速及び被加工物Wに対する加工ローラ5の押付けを同時に行い得るので、加工時間の短縮化が図られることとなる。
【0059】
加えて、この実施例における微細凹部加工方法を被加工物Wの外周面Waに微細な凹部を部分的に形成する場合に適用すると、図14に示すように、加工ローラ5を被加工物Wから離間させ、被加工物Wを移動させた後に、再び、加工ローラ5を被加工物Wに接触させる一連の動作(B1〜B3)が、被加工物Wの回転動作(B0)を妨げることなくなされることとなり、その結果、加工時間の短縮化が図られると共に、再接触時に加工ローラ5にかかる負荷が大幅に低減されて、より一層の長寿命化を実現し得ることとなる。
【0060】
図15は本発明の他の実施例による微細凹部加工装置を示している。図15に示すように、この実施例の微細凹部加工装置31が、先の実施例における微細凹部加工装置1と相違するところは、加工ローラ5によって被加工物Wの外周面Waに形成した加工直後の微細な凹部Tを測定するモニタ(加工形状測定手段)15を設け、制御部11において、モニタ15で測定した加工後の微細な凹部Tの測定結果に基づいて主軸3及びモータ7のうちの少なくともいずれか一方の回転速度(回転方向及び回転量を含む)を演算して制御するようにした点にあり、他の構成は先の実施例における微細凹部加工装置1と同じである。
【0061】
そこで、上記した微細凹部加工装置31を用いて被加工物Wの外周面Waに微細凹部Tを形成する要領、すなわち、本発明のさらに他の実施例による微細凹部加工方法を説明する。
【0062】
まず、図16に示すように、ステップ301において、押し付け荷重や設計微細凹部間隔Lなどの加工条件を入力するのに続いて、ステップ302において、加工ローラ5を加工開始位置に移動させた後、ステップ303において、加工ローラ5の降下を開始し、ステップ304において、ロードセル6からの信号が所定の荷重になるまで加工ローラ5を降下させる。
【0063】
次いで、ステップ305において、主軸3により被加工物Wを回転させると共にモータ7からの駆動力で加工ローラ5を回転させ、これと同時にアクチュエータを作動させて被加工物WのX軸方向の送りを開始する。
【0064】
このとき、ステップ306において、加工中にモニタ15によって測定された加工直後の微細凹部Tの間隔δが制御部11に入力され、ステップ307及びステップ308において、設計微細凹部間隔Lと測定された微細凹部Tの間隔δとの比較がなされるのに続いて、ステップ309及びステップ310において、設計微細凹部間隔Lと測定された微細凹部Tの間隔δとが等しくなるような演算制御がなされる。
【0065】
そして、ステップ311において、上記したような制御による加工を被加工物Wの外周面Wa全面にわたって実施し、ステップ312において、被加工物Wの外周面Wa全面に微細凹部Tが形成された時点で加工ローラ5を上昇させて、ステップ313において、加工を終了する。
【0066】
上記したように、この実施例における微細凹部加工装置31を用いた微細凹部加工方法では、加工中にモニタ15によって測定された加工直後の微細凹部Tの間隔δが設計微細凹部間隔Lと一致するように加工ローラ5の回転方向及び回転量を制御するようにしているので、均一なパターンの微細凹部をより一層高精度に形成し得ることとなる。
【0067】
図17は本発明のさらに他の実施例による微細凹部加工装置を示している。図17に示すように、この実施例の微細凹部加工装置51が、先の実施例における微細凹部加工装置1と相違するところは、加工ローラ5の外周面における微細な凸部の破損を検出するローラ破損検出部(破損検出手段)16を設け、制御部11において、ローラ破損検出部16で検出した微細な凸部の破損状態に基づいて加工面全面積に対する加工される微細凹部Tの面積率を演算すると共に、この演算結果に基づいて面積率を所定範囲内に収めるべく加工条件を制御するようにした点にあり、他の構成は先の実施例における微細凹部加工装置1と同じである。
【0068】
この場合、ローラ破損検出部16としては、図17に示す非接触式のセンサを用いることができるほか、図18に示す加工ローラ5の変位を検出する変位センサや、図19に示す加工ローラ5の振動を検出する加速度センサや、図20に示す潤滑油供給部17から供給される潤滑油18を介して加工ローラ5のアコースティックエミッション検出するAEセンサを用いることができる。
【0069】
ローラ破損検出部16として、変位センサや加速度センサを用いると、より高速な測定を行い得ることとなり、ローラ破損検出部16として、AEセンサを用いると、装置レイアウトの自由度が拡がることとなり、ローラ破損検出部16として、上記した加工形状測定手段であるモニタ15を用いると、加工ローラ5の各微細な凸部の破損状態を詳細に測定し得ることとなる。
【0070】
上記した微細凹部加工装置51を用いて被加工物Wの外周面Waに微細凹部Tを形成する要領、すなわち、本発明のさらに他の実施例による微細凹部加工方法を説明する。
【0071】
まず、上記した実施例と同様の加工条件に加えて、被加工面全面積に対する加工される微細凹部Tの面積率の下限値SLと、許容できる加工ローラ5の外周面の微細な凸部の限界破損数BLを制御部11に入力した後、上記した実施例と同様に微細凹部Tの加工を開始する。
【0072】
加工中において、ローラ破損検出部16により加工ローラ5の外周面の微細な凸部の破損した数が検出され、このローラ破損検出部16で検出された微細な凸部の破損数の情報が、制御部11の演算部分11aに入力され、この演算部分11aにおいて、加工ローラ5の微細な凸部の全数をA、破損した微細な凸部の数をB、加工ローラ5の微細な凸部が破損していない場合の面積率をXとして、以下の数式
P=X×(A−B)/A
に基づいて、この時点の加工ローラ5によって加工される微細な凹部Tの面積率の計算がなされる。
【0073】
そして、このようにして制御部11の演算部分11aで計算された面積率が、始めに入力した面積率の下限値SLよりも小さい場合には、制御部11の演算部分11aから出力制御部分11bに信号が送られて、この出力制御部分11bによって、加工ローラ5と被加工物Wの速度差の制御、及び、加工ローラ5の被加工物Wの軸方向への送り速度の制御のうちのいずれかの制御がなされる。
【0074】
これらの制御のうちの前者の制御を行う場合には、図21に示すように、加工ローラ5の周速度Vtが被加工物Wの周速度Vwを上回るようになすことで、加工される微細な凹部Tの間隔を変えて、被加工面全面積に対する微細な凹部Tの面積を変化させ、一方、後者の制御を行う場合には、図22に示すように、加工ローラ5の微細な凸部が破損していないときの加工位置(破線で示す)を加工し得る加工ローラ5の送り量Ft1を小さくしてFt2とするようになすことで、加工される微細な凹部Tの間隔を変えて、被加工面全面積に対する微細な凹部Tの面積を変化させる。
【0075】
この制御部11の出力制御部分11bによる制御は、いずれの場合も加工ローラ5の外周面の微細な凸部の破損数が、始めに入力した加工ローラ5の微細な凸部の限界破損数BLに達するまで行われ、この制御を加工終了まで行うようになせば、加工中において加工ローラ5の外周面の微細な凸部が破損したとしても、被加工面全面積に対する加工される微細な凹部Tの面積率を均一にすることができる。
【0076】
次に、上記した微細凹部加工装置31(モニタ15を有する微細凹部加工装置31)を用いて被加工物Wの外周面Waに微細凹部を形成する要領、すなわち、本発明のさらに他の実施例による微細凹部加工方法を説明する。
【0077】
まず、上記した実施例と同様に、加工条件に加えて被加工面全面積に対する加工される微細な凹部Tの面積率の下限値SLと、許容できる加工ローラ5の外周面の微細な凸部の限界破損数BLを制御部11に入力した後、上記した実施例と同様に微細な凹部Tの加工を開始する。
【0078】
加工中において、図23に示すように、形成された直後の微細な凹部Tがモニタ15によって連続して複数測定され、このモニタ15で測定された微細な凹部Tの欠陥情報、すなわち、加工ローラ5の微細凸部の破損が原因で生じた図23(a)に示す欠陥微細凹部T1や図23(b)に示す微細凹部未形成部位T2の情報が、制御部11の演算部分11aに入力され、この演算部分11aでは、測定結果に基づいて微細な凹部Tの加工表面における面積の和の計算がなされるのに続いて、この計算結果から、加工された微細な凹部Tの面積率の計算がなされる。この際、測定する微細な凹部Tの個数は特に規定しないが、加工ローラ5の外周面に形成された微細凸部の個数よりも多いことが望ましい。
【0079】
そして、このようにして制御部11の演算部分11aで求められた面積率が、始めに入力した面積率の下限値SLよりも小さい場合には、制御部11の演算部分11aから出力制御部分11bに信号が送られて、この出力制御部分11bによって、加工ローラ5と被加工物Wの速度差の制御、及び、加工ローラ5の被加工物Wの軸方向への送り速度の制御のうちのいずれかの制御がなされる。
【0080】
この制御部11の出力制御部分11bによる制御は、いずれの場合も加工ローラ5の外周面の微細な凸部の破損数が、始めに入力した加工ローラ5の微細な凸部の限界破損数BLに達するまで行われ、この制御を加工終了まで行う。
【0081】
この実施例では、加工ローラ5の微細な凸部の破損が原因で部分的に形成された微細な凹部T1分の面積も含めて面積率を算出することができ、この面積率を所定範囲内に収めるべく加工条件を制御するので、加工中において加工ローラ5の外周面の微細な凸部が破損したとしても、被加工面全面積に対する加工される微細な凹部Tの面積率をより高精度に均一にすることができる。
【0082】
この実施例では、加工中に加工された微細凹部Tの表面積を測定して、加工される微細凹部Tの面積率を制御するようにしているが、加工された微細凹部Tの表面積を加工後に測定してその面積率を算出し、これに基づいて次の被加工物Wの加工条件を補正するようにしてもよく、このように制御することで、加工ローラ5の外周面の微細凸部が破損が発生したとしても、複数の被加工物W個々の微細凹部Tの面積率を均一にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【0083】
上記した実施例の微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法を用いて加工された微細凹部を摺動面としての外周面に有する摺動部材が、微細凹部を外周面に有するジャーナル及びピンを備えたクランクシャフトや、微細凹部を外周面に有するジャーナル及びカムロブを備えたカムシャフトや、微細凹部を外周面に有するジャーナルを備えたバランサシャフトなどのエンジン部品である場合には、摺動面としての外周面に形成された微細凹部が潤滑油溜まりとなって潤滑油の流れを効率的に制御し得ることとなり、その結果、摺動抵抗が低いものとなって、燃費の向上に寄与し得ることとなる。
【図面の簡単な説明】
【0084】
【図1】本発明の微細凹部加工装置の一実施例を示す正面説明図である。(実施例1)
【図2】図1の微細凹部加工装置の加工ローラ部分の拡大正面説明図(a)及び拡大側面説明図(b)である。(実施例1)
【図3】図1の微細凹部加工装置を用いて行う一実施例による微細凹部加工方法のフローチャートである。(実施例1)
【図4】図1の微細凹部加工装置における駆動力伝達手段の他の構成例を示す加工ローラ部分の拡大正面説明図(a)及び拡大側面説明図(b)である。
【図5】図1の微細凹部加工装置における駆動力伝達手段のさらに他の構成例を示す加工ローラ部分の拡大正面説明図(a)及び拡大側面説明図(b)である。
【図6】図1の微細凹部加工装置における駆動力伝達手段のさらに他の構成例を示す加工ローラ部分の拡大正面説明図(a)及び拡大側面説明図(b)である。
【図7】図1の微細凹部加工装置における駆動力伝達手段のさらに他の構成例を示す加工ローラ部分の拡大正面説明図(a)及び拡大側面説明図(b)である。
【図8】図7の駆動力伝達手段の摩擦伝達車の加工ローラに対する位置変更パターンを示す加工ローラ部分の拡大側面説明図である。
【図9】図1の微細凹部加工装置における回転速度検出手段の他の構成例を示す加工ローラ部分の拡大正面説明図(a)及び加工ローラの部分拡大斜視説明図(b)である。
【図10】図1の微細凹部加工装置における回転速度検出手段のさらに他の構成例を示す加工ローラ部分の拡大正面説明図(a)及び加工ローラの部分拡大斜視説明図(b)である。
【図11】図1の微細凹部加工装置における回転速度検出手段のさらに他の構成例を示す加工ローラ部分の拡大正面説明図(a),加工ローラの部分拡大斜視説明図(b)及び加工ローラの部分拡大側面説明図(c)である。
【図12】加工ローラの回転速度を検出する回転速度検出手段から出力された信号電圧波形を示すグラフである。
【図13】図1の微細凹部加工装置を用いて行う他の実施例による微細凹部加工方法のフローチャートである。(実施例2)
【図14】図13に示した微細凹部加工方法を被加工物の外周面に微細な凹部を部分的に形成するのに適用した場合の工程ブロック図である。
【図15】本発明の微細凹部加工装置の他の実施例を示す加工ローラ部分の拡大正面説明図(a)及び拡大側面説明図(b)である。(実施例3)加工ローラを用いて微細凹部加工を行う状況を示す側面説明図である。
【図16】図15の微細凹部加工装置を用いて行う微細凹部加工方法のフローチャートである。(実施例3)
【図17】本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を示す正面説明図である。(実施例4)
【図18】図17の微細凹部加工装置に他の破損検出手段としての変位センサを用いた場合の加工ローラ部分における拡大正面説明図である。(実施例4)
【図19】図17の微細凹部加工装置にさらに他の破損検出手段としての加速度センサを用いた場合の加工ローラ部分における拡大正面説明図である。(実施例4)
【図20】図17の微細凹部加工装置にさらに他の破損検出手段としてのAEセンサを用いた場合の正面説明図である。(実施例4)
【図21】図17の微細凹部加工装置を用いて微細凹部加工を行う際の面積率制御の一例を示す加工ローラと被加工物との接触部分の拡大説明図である。(実施例4)
【図22】図17の微細凹部加工装置を用いて微細凹部加工を行う際の面積率制御の他の例を示す被加工物の斜視説明図である。(実施例4)
【図23】図15の微細凹部加工装置に面積率制御を適用して微細凹部加工を行う際の加工ローラ部分の拡大正面説明図(a)及び被加工物の被加工面の拡大説明図(b)である。(実施例5)
【符号の説明】
【0085】
1,31,51 微細凹部加工装置
3 主軸
4 ローラ軸
5 加工ローラ
6 ロードセル(荷重測定手段)
7 モータ(ローラ駆動源)
7a モータの出力軸
8 プーリー(駆動力受部;駆動力伝達手段)
8a 摩擦伝達部材の粗面
8b 凹凸
8A 傘歯車(駆動力受部;駆動力伝達手段)
8B 摩擦伝達部材(駆動力受部;駆動力伝達手段)
8C 微細な凸部(駆動力受部;駆動力伝達手段)
9 ベルト(駆動力伝達部)
9a 摩擦伝達部材の粗面
9b 凹凸
9A ピニオン(駆動力伝達部;駆動力伝達手段)
9B 摩擦伝達部材(駆動力伝達部)
9C 摩擦伝達車(駆動力伝達部;駆動力伝達手段)
10 回転速度検出器(回転速度検出手段)
10A エンコーダ(回転速度検出手段)
11 制御部
15 モニタ(加工形状測定手段)
16 ローラ破損検出部(破損検出手段)
23 コイルばね(荷重発生手段)
T 微細な凹部
W 被加工物
Wa 被加工物の外周面
【出願人】 【識別番号】000003997
【氏名又は名称】日産自動車株式会社
【出願日】 平成18年7月7日(2006.7.7)
【代理人】 【識別番号】100102141
【弁理士】
【氏名又は名称】的場 基憲


【公開番号】 特開2008−12577(P2008−12577A)
【公開日】 平成20年1月24日(2008.1.24)
【出願番号】 特願2006−187988(P2006−187988)