(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転するワークの加工面に対してラッピング加工を施すラッピング加工装置において、
薄肉基材の一面に砥粒が設けられたラッピングフィルムと、
断面凸状の円弧面に形成され前記ラッピングフィルムの砥粒面を前記ワークに押付ける凸状先端部を備えるとともに回動が自在なように支持軸を介して保持された凸シューと、
前記ワークの回転に応じて前記凸シューを回動させるフローティング手段と、を有し、
前記凸シューと前記ラッピングフィルムとの間の接触点および前記ラッピングフィルムと前記ワークとの間の接触点を分散させるようにしたことを特徴とするラッピング加工装置。
【請求項２】
前記フローティング手段は、前記凸シューに接続され当該凸シューを強制的に回動運動させる駆動手段を含み、
前記ワークを回転駆動する回転駆動手段と、
前記ワークの回転位置を検出する検出手段と、
加工中におけるワークの回転位置に応じて、前記凸シューと前記ラッピングフィルムとの間の接触点および前記ラッピングフィルムと前記ワークとの間の接触点を変更するように、前記駆動手段の作動を制御する制御手段と、をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のラッピング加工装置。
【請求項３】
前記フローティング手段は、前記凸シューが回動運動する方向に沿う両側から当該凸シューに弾発力を付勢する一対のバネ部材を含み、
前記一対のバネ部材が前記凸シューに付与する力は、ワークの回転方向に対して逆方向に向けて前記凸シューを回動運動させるように作用していることを特徴とする請求項１に記載のラッピング加工装置。
【請求項４】
前記一対のバネ部材は、異なるバネ定数を備えていることを特徴とする請求項３に記載のラッピング加工装置。
【請求項５】
前記ラッピングフィルムは、非伸縮性でかつ変形可能であることを特徴とする請求項１に記載のラッピング加工装置。
【請求項６】
回転するワークにラッピングフィルムの砥粒面を押付けてラッピング加工を施すラッピング加工方法であって、
断面凸状の円弧面に形成された凸状先端部を備えるとともに回動が自在なように支持軸を介して保持された凸シューを、前記ワークの回転に応じて回動させ、前記凸シューと前記ラッピングフィルムとの間の接触点および前記ラッピングフィルムと前記ワークとの間の接触点を分散させるようにしたことを特徴とするラッピング加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの加工面を砥粒付きのラッピングフィルム（以下単にフィルムと称することもある）によりフィルムラッピング加工（以下単にラッピング加工）するラッピング加工装置およびラッピング加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、カムシャフトのカムロブ部やジャーナル部あるいはクランクシャフトのジャーナル部やピン部等のような断面円弧状外周面を有するワークを仕上げ加工する場合は、最近、一面に砥粒が設けられたラッピングフィルムによりラッピング加工されている。
【０００３】
このラッピング加工は、ワークの加工面をラッピングフィルムで覆い、このフィルムを背面からシューで加圧し、フィルムをワークに押付けた状態でワークを回転しながらフィルムの砥粒面でワークを加工する。ラッピング加工装置は、シューをフィルムを介してワークに押付ける機構のほか、ワークを回転駆動する機構や、ワークおよびラッピングフィルムのうちの少なくとも一方にワークの軸線方向に沿うオシレーションを付与するオシレーション機構を有している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
シューは、その先端部の形状から凸シューと凹シューとに分類されるが、特許文献１に示されるシューは、断面凸状の円弧面に形成されラッピングフィルムの砥粒面をワークに押付ける凸状先端部を備える凸シューである。この凸シューは、回動運動（以下、首を振るフローティング運動とも言う）ができないように、装置側に固定されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２３７１１６号公報  （図１、図２参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
凸シューは首を振るフローティング運動ができないことから、ラッピング加工中においては、凸シューとラッピングフィルムとの間の接触点およびラッピングフィルムとワークの加工面との間の接触点は同じ個所である。
【０００７】
このため、シュー押付け力が凸シューの１点に集中し、シューの損傷が局部的に激しくなるという問題がある。さらに、シュー押付け力がラッピングフィルムの１点に集中し、ラッピングフィルムの目詰まりや砥粒の剥離が促進されるという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、凸シューを用いる場合に、当該凸シューの局部的な損傷を低減するとともにラッピングフィルムの局部的な目詰まりや砥粒の剥離を低減し得るラッピング加工装置およびラッピング加工方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【００１０】
本発明は、回転するワークの加工面に対してラッピング加工を施すラッピング加工装置において、
薄肉基材の一面に砥粒が設けられたラッピングフィルムと、
断面凸状の円弧面に形成され前記ラッピングフィルムの砥粒面を前記ワークに押付ける凸状先端部を備えるとともに回動が自在なように支持軸を介して保持された凸シューと、
前記ワークの回転に応じて前記凸シューを回動させるフローティング手段と、を有し、
前記凸シューと前記ラッピングフィルムとの間の接触点および前記ラッピングフィルムと前記ワークとの間の接触点を分散させるようにしたことを特徴とするラッピング加工装置である。
【００１１】
また、本発明は、回転するワークにラッピングフィルムの砥粒面を押付けてラッピング加工を施すラッピング加工方法であって、
断面凸状の円弧面に形成された凸状先端部を備えるとともに回動が自在なように支持軸を介して保持された凸シューを、前記ワークの回転に応じて回動させ、前記凸シューと前記ラッピングフィルムとの間の接触点および前記ラッピングフィルムと前記ワークとの間の接触点を分散させるようにしたことを特徴とするラッピング加工方法である。
【００１２】
【発明の効果】
本発明に係るラッピング加工装置およびラッピング加工方法によれば、凸シューの局部的な損傷を低減できるとともにラッピングフィルムの目詰まりや砥粒の剥離を低減し得るという効果を奏する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るラッピング加工装置１を示す概略構成図、図２は、ラッピング加工装置１に開閉自在に設けられた上下のアーム２２、２３の閉状態を示す概略断面図、図３は、上下のアーム２２、２３の開状態を示す概略断面図、図４は、ラッピング加工装置１のフローティングユニット３０を概念的に示す構成図、図５（Ａ）（Ｂ）は、首を振るフローティング運動が自在な凸シュー７１の作用の説明に供する図である。また、図６（Ａ）は、ラッピング加工されるワークＷとしてのカムシャフト６０の一例を示す斜視図、図６（Ｂ）は、カムシャフト６０のカムロブ部６１における各部位の説明に供する図である。なお、説明の便宜上、カムシャフト６０の軸線方向（図１において左右方向）をＸ方向と定義し、Ｘ方向に対して直交する水平方向（図１において紙面に直交する方向）をＹ方向と定義し、Ｘ方向に対して直交する鉛直方向（図１において上下方向）をＺ方向と定義する。
【００１５】
図１〜図４を参照して本実施形態のラッピング加工装置１について概説すれば、非伸縮性でかつ変形可能な薄肉基材の一面に砥粒が設けられたラッピングフィルム１１と、ラッピングフィルム１１の砥粒面をワークＷに押付けるとともに首を振るフローティング運動が自在なように保持された凸シュー７１と、ワークＷの回転に応じて凸シュー７１をフローティング運動させるフローティングユニット３０（フローティング手段に相当する）と、ワークＷを回転駆動する回転駆動ユニット４０（回転駆動手段に相当する）と、ワークＷおよびラッピングフィルム１１のうちの少なくとも一方にワークＷの軸線方向に沿うオシレーションを付与するオシレーションユニット５０と、を有し、回転するワークＷの加工面６５にラッピングフィルム１１を押圧しラッピング加工を施している。前記フローティングユニット３０は、凸シュー７１に接続され当該凸シュー７１を強制的にフローティング運動させる駆動手段３１を含んでいる（図４参照）。
【００１６】
ワークＷとして、図６（Ａ）に示すように、カムシャフト６０を挙げることができ、このカムシャフト６０におけるカムロブ部６１の外周面が、ラッピング加工を施す加工面６５となる。カムロブ部６１は、図６（Ｂ）に示すように、ベースサークルをなすベース部ｄ、カムのリフトを定めるトップ部ａ、トップ部ａの両側に連続し、エンジンのバルブを開き始めたり、閉じ始めたりするイベント部ｂ１、ｂ２、ベース部ｄからイベント部ｂ１、ｂ２へのアプローチをなすランプ部ｃ１、ｃ２の複数の部位を備えている。ベース部ｄは曲率半径が一定であるが、イベント部ｂ１、ｂ２はほぼ直線的であるため曲率半径が非常に大きく、トップ部ａは曲率半径が比較的小さくなる。カムロブ部６１の加工面６５は、回転中心から一の部位までの半径が他の部位までの半径と異なる断面非真円の円弧状をなしている。
【００１７】
カムロブ部６１の位置に対応して、対をなす上アーム２２および下アーム２３が複数対配置されている（図１参照）。
【００１８】
以下、ラッピング加工装置１について詳述する。
【００１９】
図１を参照して、前記回転駆動ユニット４０は、主軸４１を回転自在に支持するヘッドストック４２と、主軸４１の先端に連結されカムシャフト６０の一端を把持するチャック４３と、主軸４１にベルト４４を介して接続される主軸モータＭ１と、カムシャフト６０の他端を支持するセンタ４５を備えるテールストック４６と、を有している。カムシャフト６０は、主軸モータＭ１の回転動がベルト４４および主軸４１を介して伝達されて回転駆動される。主軸モータＭ１の回転速度を変えることにより、ワーク回転速度Ｖｗが所望の速度に設定される。主軸４１には、加工中におけるワークＷの回転位置を検出するロータリエンコーダＳ１（検出手段に相当する）が取り付けられている。ヘッドストック４２およびテールストック４６のそれぞれはＹ方向に沿ってスライド移動自在なテーブル４７、４８上に設けられ、これらテーブル４７、４８は、Ｘ方向に沿ってスライド移動自在なテーブル４９上に配置されている。カムシャフト６０をヘッドストック４２とテールストック４６との間にセットしたり、カムシャフト６０を加工位置に移動したりするために、各テーブル４７、４８、４９が移動される。
【００２０】
前記オシレーションユニット５０は、テーブル４９の端面に当接する偏心回転体５１と、偏心回転体５１を回転駆動するオシレーション用モータＭ２と、を有している。オシレーションユニット５０には、テーブル４９の端面と偏心回転体５１とを常時当接させるためにテーブル４９を偏心回転体５１に向けて押圧する弾発力を付勢するバネなどの弾性手段５２が設けられている。オシレーション用モータＭ２の回転速度を変えることにより、オシレーション速度Ｖｏが所望の速度（例えば、１０Ｈｚ）に設定される。オシレーションの振幅は、オシレーション用モータＭ２の軸心に対する偏心回転体５１の偏心量に基づいて定まる。偏心量は約１ｍｍであり、オシレーションの振幅は約２ｍｍである。なお、偏心回転体５１の偏心量は、例えば調整プレート（図示せず）の挿入枚数を変えるなどの公知の手段により調整自在となっている。偏心回転体５１の軸には、偏心回転体５１の回転位置を検出するロータリエンコーダＳ２が取り付けられている。
【００２１】
前記ラッピングフィルム１１は、種々のタイプがあるが、本実施形態では、基材が非伸縮性の高い材料、例えば、板厚が２５μｍ〜１３０μｍ程度のポリエステルなどから構成され、この基材の一面には、数μｍ〜２００μｍ程度の粒径を有する多数の砥粒（具体的には、酸化アルミニウム、シリコンカーバイト、ダイアモンドなどからなる）が接着剤により取り付けられている。砥粒は、基材の一面に全面にわたって接着してもよく、また、所定幅の無砥粒領域を間欠的に形成したものであってもよい。基材の他面には、凸シュー７１に対する滑り止めのため、ゴムあるいは合成樹脂等からなる抵抗材料（図示せず）を取り付けるバックコーティングか、場合によっては滑り止め加工が施されている。
【００２２】
図２および図３を参照して、ラッピングフィルム１１は、供給リール１５から引き出され、上アーム２２の先端に設けられた一対の第１ガイドローラＲ１と、上アーム２２の内方位置に取り付けられている第２ガイドローラＲ２と、下アーム２３の内方位置に取り付けられている第３ガイドローラＲ３と、下アーム２３の先端に設けられた一対の第４ガイドローラＲ４などにガイドされ、巻取りリール１６に巻き取られる。巻取りリール１６にはモータＭ３が接続されている。モータＭ３を作動し巻取りリール１６を回転すると、供給リール１５からラッピングフィルム１１が順次繰り出される。ラッピングフィルム１１の繰り出し量を検出するために、巻取りリール１６の軸には、回転量を検出するロータリエンコーダＳ３が取り付けられている。供給リール１５および巻取りリール１６の近傍にはロック装置（図示せず）が設けられ、このロック装置の作動によりフィルム１１全体に所定のテンションが付与される。
【００２３】
前記対をなす上アーム２２および下アーム２３は、凸シュー７１を配置する先端部がＺ方向に相対的に開閉自在なように、支持ピン２４を介して回動自在に設けられている。上アーム２２の後端部には、油圧あるいは空気圧などにより作動する流体圧シリンダ２５の一端がピン連結され、下アーム２３の後端部にはピストンロッド２６の先端がピン連結されている。ピストンロッド２６を収縮状態から伸張すると、上下のアーム２２、２３は、支持ピン２４を中心として先端部が閉じる方向に回動し、図２に示す閉状態となる。一方、ピストンロッド２６を伸張状態から収縮すると、上下のアーム２２、２３は、先端部が開く方向に回動し、図３に示す開状態となる。上下のアーム２２、２３の回動は、ラッピングフィルム１１と共に行なわれ、閉じ回動により凸シュー７１がラッピングフィルム１１を介してカムロブ部６１に当接し、開き回動によりカムロブ部６１と凸シュー７１との当接を解除する。
【００２４】
前記凸シュー７１は、断面凸状の円弧面に形成されラッピングフィルム１１の砥粒面をワークＷに押付ける凸状先端部を備えている。図示する実施形態では、凸シュー７１は、フローティング運動が自在であり、ラッピングフィルム１１を介してカムロブ部６１の加工面６５に当接する接触点を変更自在な構成とされている。なお、本明細書では、凸シュー７１がフィルム１１を介してワークＷの外周面と間接的に当接することを「接触」と略称する。
【００２５】
凸シュー７１は、首を振るフローティング運動が自在なように揺動ピン（支持軸に相当する）７２を介してシューケース７３に保持されている。シューケース７３は、上下のアーム２２、２３の先端部に形成した凹部２７の中に、ワークＷに対して進退移動自在に収納されている。シューケース７３は、その外側面が凹部２７の内側面にガイドされながら移動する。シューケース７３の背面には、圧縮コイルバネからなるワーククランプ用バネ７４が配置されている。凸シュー７１は、ワーククランプ用バネ７４の弾発力が付勢され、ラッピングフィルム１１を介して加工面６５に押付けられる。上下の揺動ピン７２はカムシャフト６０の軸心Ｏを通る線上に位置し、シュー押付け力が効率的にフィルム１１に作用するようにしてある。
【００２６】
前記フローティングユニット３０は、図４に示すように、一端が凸シュー７１にピン連結され他端が進退移動自在な作動ロッド３２にピン連結された二点鎖線で略して示されるリンク機構３３と、作動ロッド３２を進退移動するモータＭ４と、を有している。モータＭ４の回転動作を作動ロッド３２の進退動作に変換するため、モータＭ４と作動ロッド３２との間には、ラックアンドピニオン機構などの図示しない動作変換機構が配置されている。モータＭ４が回転し作動ロッド３２が進退移動すると、それに応じてリンク機構３３が作動し、凸シュー７１が揺動ピン７２を中心に強制的にフローティング運動される。凸シュー７１のフローティング位置を検出するために、作動ロッド３２の進退位置を検出するセンサＳ４が設けられている。センサＳ４は、光学センサなどの非接触式センサや、リミットスイッチなどの接触式センサなどから構成されている。上述した作動ロッド３２、リンク機構３３およびモータＭ４により、凸シュー７１に接続され当該凸シュー７１を強制的にフローティング運動させる前記駆動手段３１が構成されている。なお、凸シュー７１を強制的にフローティング運動させるときには、常時、凸シュー７１がカムロブ部６１に向けて押付けられ、ラッピングフィルム１１の砥粒面が加工面６５に押付けられた状態が維持されている。また、図４に示される凸シュー７１の位置を、凸シュー７１の初期位置とする。
【００２７】
上下の凸シュー７１のそれぞれがフローティング運動する方向の組み合わせは任意に定め得る。例えば、上側の凸シュー７１が初期位置から揺動ピン７２を中心に時計回り方向にフローティング運動したときを例に挙げると、下側の凸シュー７１は初期位置から揺動ピン７２を中心に時計回り方向にフローティング運動してもよいし、反時計回り方向にフローティング運動してもよい。但し、凸シュー７１のフローティング運動は、ワークＷの回転に応じてなされている。具体的には、加工中におけるワークＷの回転位置に応じて、凸シュー７１とラッピングフィルム１１との間の接触点およびラッピングフィルム１１とワークＷと間の接触点を変更するように、凸シュー７１のフローティング運動がなされている。
【００２８】
図５（Ａ）（Ｂ）を参照して、首を振るフローティング運動が自在な凸シュー７１の作用を説明する。図５（Ａ）には、凸シュー７１が初期位置から揺動ピン７２を中心に時計回り方向に最大限フローティング運動したときの状態が概念的に示され、図５（Ｂ）には、凸シュー７１が初期位置から揺動ピン７２を中心に反時計回り方向に最大限フローティング運動したときの状態が概念的に示されている。なお、図中符号１２は、ラッピングフィルム１１の砥粒を示している。
【００２９】
図５（Ａ）に示すように、凸シュー７１が時計回り方向に最大限フローティング運動したときには、押付けられた凸シュー７１とラッピングフィルム１１の背面とは接触点Ａ１において圧接し、ラッピングフィルム１１の砥粒面とワークＷとは接触点Ａ２において圧接している。一方、図５（Ｂ）に示すように、凸シュー７１が反時計回り方向に最大限フローティング運動したときには、凸シュー７１とラッピングフィルム１１との間には滑りがないので、押付けられた凸シュー７１とラッピングフィルム１１の背面とは接触点Ｂ１において圧接し、ラッピングフィルム１１の砥粒面とワークＷとは接触点Ｂ２において圧接している。
【００３０】
したがって、凸シュー７１とラッピングフィルム１１との間の接触点は、接触点Ａ１〜接触点Ｂ１の範囲で分散することになる。さらに、ラッピングフィルム１１とワークＷとの間の接触点は、接触点Ａ２〜接触点Ｂ２の範囲で分散することになる。この範囲を、揺動ピン７２を中心とする角度θで表すと、凸シュー７１の初期位置から時計回り方向および反時計回り方向へのそれぞれの首振り角度がαとすると、θ＝２αとなる。
【００３１】
このように、ラッピング加工中において、凸シュー７１とラッピングフィルム１１との間の接触点がある範囲内で分散することにより、シュー押付け力が凸シュー７１の１点に集中しないので、凸シュー７１の損傷が局部的に激しくならない。さらに、ラッピングフィルム１１とワークＷとの間の接触点がある範囲内で分散することにより、シュー押付け力がラッピングフィルム１１の１点に集中しないので、ラッピングフィルム１１の目詰まりや砥粒１２の剥離が局部的に促進されなくなる。
【００３２】
図７は、本発明に係るラッピング加工装置１の制御系を示す概略ブロック図である。
【００３３】
図７を参照して、ロータリエンコーダＳ１、Ｓ２、Ｓ３や、センサＳ４は、ＣＰＵやメモリを主体とするコントローラ１００（制御手段に相当する）に接続され、加工中におけるカムロブ部６１の回転位置や、凸シュー７１のフローティング位置を定める作動ロッド３２の進退位置に関する検出信号がそれぞれコントローラ１００に入力される。ワーク回転速度Ｖｗを定める主軸モータＭ１の回転速度、および、オシレーション速度Ｖｏを定めるオシレーション用モータＭ２の回転速度に関する検出信号のそれぞれもコントローラ１００に入力される。コントローラ１００は、ロータリエンコーダＳ１で検出したカムロブ部６１の回転位置に応じて凸シュー７１をフローティング運動させる制御をする。
【００３４】
凸シュー７１のフローティング運動の変更制御は、加工中におけるカムロブ部６１の回転位置に応じて、凸シュー７１とラッピングフィルム１１との間の接触点およびラッピングフィルム１１とカムロブ部６１との間の接触点を変更するように、フローティングユニット３０の駆動手段３１の作動を制御することによってなされる。
【００３５】
具体的には、コントローラ１００は、加工中におけるカムロブ部６１の回転位置に応じて、作動ロッド３２を進退移動し、それに応じてリンク機構３３を作動し、凸シュー７１が揺動ピン７２を中心にしてフローティング運動するように、モータＭ４の回転を制御する制御信号を当該モータＭ４に出力する。これにより、凸シュー７１とラッピングフィルム１１との間の接触点がある範囲（例えば、図５に示した接触点Ａ１〜接触点Ｂ１の範囲）内で分散され、さらに、ラッピングフィルム１１とワークＷとの間の接触点がある範囲（例えば、図５に示した接触点Ａ２〜接触点Ｂ２）内で分散される。
【００３６】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００３７】
まず、ヘッドストック４２とテールストック４６との間にカムシャフト６０を支持し、カムロブ部６１の位置に上下のアーム２２、２３を移動する。このとき、流体圧シリンダ２５は、ピストンロッド２６を収縮しており、上アーム２２および下アーム２３を開位置に保持している。この後、流体圧シリンダ２５を作動させてピストンロッド２６を伸張し、上下のアーム２２、２３を閉じる方向に回動する。この閉回動によりラッピングフィルム１１は、カムロブ部６１の加工面６５上にセットされる。
【００３８】
上下のアーム２２、２３を開回動している間に、モータＭ３を作動して巻取りリール１６を回転する。ラッピングフィルム１１は、所定量移動し、新規な砥粒面が加工面６５上にセットされるようになる。その後、供給リール１５近傍に設けられたロック装置をロックして、巻取りリール１６を回転すると、ラッピングフィルム１１に所定のテンションが付与される。次いで、巻取りリール１６近傍のロック装置をロックすると、テンションが付与され弛みのない状態のラッピングフィルム１１となる。
【００３９】
カムシャフト６０をクランプすると、凸シュー７１はワーククランプ用バネ７４の弾発力が付勢されてカムロブ部６１に向けて押付けられ、ラッピングフィルム１１の砥粒面が加工面６５に押付けられる。
【００４０】
そして、オシレーションユニット５０を作動させてカムシャフト６０に軸方向に沿うオシレーションを付与しつつ、回転駆動ユニット４０を作動させてカムシャフト６０を軸中心で回転すると、凸シュー７１を保持したシューケース７３が凹部２７の中でカムロブ部６１の回転に倣って進退移動しながら、カムロブ部６１の加工面６５がラッピング加工される。
【００４１】
この加工中においては、ロータリエンコーダＳ１は、カムロブ部６１の回転位置を検出し、コントローラ１００は、検出したカムロブ部６１の回転位置に応じて凸シュー７１をフローティング運動させる制御をする。すなわち、コントローラ１００は、モータＭ４の作動を制御し、作動ロッド３２を進退移動し、それに応じてリンク機構３３を作動し、凸シュー７１を揺動ピン７２を中心にしてフローティング運動させる。
【００４２】
これにより、凸シュー７１とラッピングフィルム１１との間の接触点がある範囲内で分散され、さらに、ラッピングフィルム１１とワークＷとの間の接触点がある範囲内で分散される。
【００４３】
ラッピング加工中は、カムシャフト６０は、設定回数（例えば５回）だけ正回転され、その後、同じ設定回数だけ逆回転される。回転方向を変えることにより、ラッピングフィルム１１の目詰まりが解消されて性能が維持される。
【００４４】
このように、ラッピング加工中において、凸シュー７１とラッピングフィルム１１との間の接触点がある範囲内で分散することにより、シュー押付け力が凸シュー７１の１点に集中しないので、凸シュー７１の局部的な損傷を低減することができる。
【００４５】
さらに、ラッピングフィルム１１とワークＷとの間の接触点がある範囲内で分散することにより、シュー押付け力がラッピングフィルム１１の１点に集中しないので、ラッピングフィルム１１の局部的な目詰まりや砥粒１２の剥離を低減することができる。このことは、ラッピングフィルム１１の仕事量に着目すれば、仕事面が分散されるので仕事量が増加することを意味する。したがって、ラッピングフィルム１１の仕事量が増大される結果、加工面６５の仕上げ面粗度を向上するとともに加工時間の短縮を図ることが可能となる。
【００４６】
カムシャフト６０は、多数のカムロブ部６１を有しているが、ラッピング加工は、これらカムロブ部６１に対し一斉に行なわれる。ラッピング加工が完了すると、流体圧シリンダ２５を作動させてピストンロッド２６を収縮し、上下のアーム２２、２３を開く方向に回動し、カムシャフト６０を取り出し可能な状態とする。カムシャフト６０を取り出した後、他のカムシャフト６０をセットすれば、同様のラッピング加工を開始することができる。
【００４７】
以上説明したように、上述した第１の実施形態のラッピング加工装置１によれば、ラッピングフィルム１１と、断面凸状の円弧面に形成されラッピングフィルム１１の砥粒面をワークＷに押付ける凸状先端部を備えるとともに回動が自在なように揺動ピン７２を介して保持された凸シュー７１と、ワークＷの回転に応じて凸シュー７１を回動させるフローティングユニット３０と、を有し、凸シュー７１とラッピングフィルム１１との間の接触点およびラッピングフィルム１１とワークＷとの間の接触点を分散させるようにしたので、凸シュー７１を用いる場合に、当該凸シュー７１の局部的な損傷を低減するとともにラッピングフィルム１１の局部的な目詰まりや砥粒１２の剥離を低減し得るという効果を奏する。また、ラッピングフィルム１１の局部的な目詰まりや砥粒の剥離を低減することを通して、ラッピングフィルム１１の仕事量が増大される結果、加工面６５の仕上げ面粗度を向上するとともに加工時間の短縮を図ることが可能となる。
【００４８】
また、フローティングユニット３０は、凸シュー７１に接続され当該凸シュー７１を強制的に回動運動させる駆動手段３１を含み、ワークＷを回転駆動する回転駆動ユニット４０と、ワークＷの回転位置を検出するロータリエンコーダＳ１と、加工中におけるワークＷの回転位置に応じて、凸シュー７１とラッピングフィルム１１との間の接触点およびラッピングフィルム１１とワークＷとの間の接触点を変更するように、駆動手段３１の作動を制御するコントローラ１００と、をさらに有するので、上述した効果を奏するのに加えて、接触点を分散させる範囲を任意かつ容易に設定できるという効果を奏する。
【００４９】
また、ラッピングフィルム１１は、非伸縮性でかつ変形可能であるので、ワークＷに対して、好適なラッピング加工を行い得る。
【００５０】
また、本実施形態のラッピング加工装置１は、回転するワークＷにラッピングフィルム１１の砥粒面を押付けてラッピング加工を施すラッピング加工方法であって、断面凸状の円弧面に形成された凸状先端部を備えるとともに回動が自在なように揺動ピン７２を介して保持された凸シュー７１を、ワークＷの回転に応じて回動させ、凸シュー７１とラッピングフィルム１１との間の接触点およびラッピングフィルム１１とワークＷとの間の接触点を分散させるラッピング加工方法を具現化したものであり、上述したように、凸シュー７１を用いる場合に、当該凸シュー７１の局部的な損傷を低減するとともにラッピングフィルム１１の局部的な目詰まりや砥粒１２の剥離を低減し得るという効果を奏し、また、加工面６５の仕上げ面粗度を向上するとともに加工時間の短縮を図ることが可能となる。
【００５１】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態に係るフローティングユニット１３０を概念的に示す構成図、図９（Ａ）〜（Ｄ）は、フローティングユニット１３０の作用の説明に供する図である。なお、第１の実施形態と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。また、図９においては、上側の凸シュー７１のみの動きを示してある。
【００５２】
第１の実施形態のフローティングユニット３０は、凸シュー７１を強制的にフローティング運動させる駆動手段３１を含んでおり、ワークＷの回転方向を正逆両方向に変えてラッピング加工を施す場合に好適に適用される。一方、第２の実施形態のフローティングユニット１３０は、ワークＷを一方向にのみに回転してラッピング加工を施す場合に好適に適用されるものである。以下、説明する。
【００５３】
第２の実施形態に係るラッピング加工装置も、第１の実施形態と同様に、断面凸状の円弧面に形成されラッピングフィルム１１の砥粒面をワークＷに押付ける凸状先端部を備えるとともに首を振るフローティング運動が自在なように揺動ピン７２を介して保持された凸シュー７１と、ワークＷの回転に応じて凸シュー７１をフローティング運動させるフローティングユニット１３０と、を有している。
【００５４】
このフローティングユニット１３０は、図８に示すように、凸シュー７１がフローティング運動する方向に沿う両側から当該凸シュー７１に弾発力を付勢する一対のバネ部材７５、７６を含んでいる。一対のバネ部材７５、７６が凸シュー７１に付与する力は、ワークＷの回転方向に対して逆方向に向けて凸シュー７１をフローティング運動させるように作用している。すなわち、ワークＷの回転方が矢印ｒで示される時計回り方向であるとすると、一対のバネ部材７５、７６が凸シュー７１に付与する力は、上側の凸シュー７１を図中左方向に向けてフローティング運動させ、下側の凸シュー７１を図中右方向に向けてフローティング運動させるように作用している。
【００５５】
このような力を凸シュー７１に付与するために、一対のバネ部材７５、７６は、異なるバネ定数を備えている。バネ部材７５、７６を例えば引っ張りコイルバネから構成する場合には、バネ部材７５のバネ定数＞バネ部材７６のバネ定数となる関係を満たせばよく、バネ部材７５、７６を圧縮コイルバネから構成する場合には、バネ部材７５のバネ定数＜バネ部材７６のバネ定数となる関係を満たせばよい。
【００５６】
第２の実施形態においても、オシレーションユニット５０を作動させてカムシャフト６０に軸方向に沿うオシレーションを付与しつつ、回転駆動ユニット４０を作動させてカムシャフト６０を軸中心で回転すると、凸シュー７１を保持したシューケース７３が凹部２７の中でカムロブ部６１の回転に倣って進退移動しながら、カムロブ部６１の加工面６５がラッピング加工される。
【００５７】
この加工中においては、図９（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、ワークＷは矢印ｒで示される時計回り方向にのみ回転している。また、一対のバネ部材７５、７６が凸シュー７１に付与する力は、ワークＷの回転方向に対して逆方向に向けて凸シュー７１をフローティング運動させるように作用している。
【００５８】
ワークＷの回転に伴い、凸シュー７１は、図中右方向に向けてフローティング運動する（図９（Ａ）〜（Ｃ））。そして、曲率半径が比較的小さいトップ部ａからほぼ直線的なイベント部ｂ１、ｂ２へと加工部位が移る際に、凸シュー７１は、バネ部材７５の働きによって図中左方向に向けてフローティング運動する（図９（Ｄ））。
【００５９】
これにより、凸シュー７１とラッピングフィルム１１との間の接触点がある範囲内で分散され、さらに、ラッピングフィルム１１とワークＷとの間の接触点がある範囲内で分散される。
【００６０】
このように、第２の実施形態にあっても、ラッピング加工中において、凸シュー７１とラッピングフィルム１１との間の接触点がある範囲内で分散することにより、シュー押付け力が凸シュー７１の１点に集中しないので、凸シュー７１の局部的な損傷を低減することができる。
【００６１】
さらに、ラッピングフィルム１１とワークＷとの間の接触点がある範囲内で分散することにより、シュー押付け力がラッピングフィルム１１の１点に集中しないので、ラッピングフィルム１１の局部的な目詰まりや砥粒１２の剥離を低減することができる。また、ラッピングフィルム１１の仕事量が増大される結果、加工面６５の仕上げ面粗度を向上するとともに加工時間の短縮を図ることが可能となる。
【００６２】
以上説明したように、第２の実施形態のラッピング加工装置によれば、ラッピングフィルム１１と、断面凸状の円弧面に形成されラッピングフィルム１１の砥粒面をワークＷに押付ける凸状先端部を備えるとともに回動が自在なように揺動ピン７２を介して保持された凸シュー７１と、ワークＷの回転に応じて凸シュー７１を回動させるフローティングユニット１３０と、を有し、凸シュー７１とラッピングフィルム１１との間の接触点およびラッピングフィルム１１とワークＷとの間の接触点を分散させるようにしたので、凸シュー７１を用いる場合に、当該凸シュー７１の局部的な損傷を低減するとともにラッピングフィルム１１の局部的な目詰まりや砥粒１２の剥離を低減し得るという効果を奏する。また、ラッピングフィルム１１の局部的な目詰まりや砥粒１２の剥離を低減することを通して、ラッピングフィルム１１の仕事量が増大される結果、加工面６５の仕上げ面粗度を向上するとともに加工時間の短縮を図ることが可能となる。
【００６３】
また、フローティングユニット１３０は、凸シュー７１が回動運動する方向に沿う両側から当該凸シュー７１に弾発力を付勢する一対のバネ部材７５、７６を含み、一対のバネ部材７５、７６が凸シュー７１に付与する力は、ワークＷの回転方向に対して逆方向に向けて凸シュー７１を回動運動させるように作用しているので、ワークＷを一方向にのみに回転してラッピング加工を施す場合に適用して好適なものとなる。
【００６４】
また、一対のバネ部材７５、７６は、異なるバネ定数を備えているので、ワークＷの回転方向に対して逆方向に向けて凸シュー７１をフローティング運動させるような力を凸シュー７１に簡単に付与することができる。
【００６５】
（改変例）
カムシャフト６０のカムロブ部６１のようにワークＷの加工面６５が断面非真円の円弧状をなしている場合を示したが、本発明はこの場合に限定されるものではない。例えば、クランクシャフトのピン部やジャーナル部のように、断面円筒形状の加工面を有する他の種々のワークＷに適用できることはいうまでもない。
【００６６】
第１の実施形態では、フローティングユニット３０の駆動手段３１により凸シュー７１を強制的にフローティング運動させることができるため、加工中におけるワークＷの回転位置に応じて、凸シュー７１のフローティング運動をきめ細かく制御することができる。例えば、図示したカムロブ部６１にあってはトップ部ａやイベント部ｂ１、ｂ２の面粗度を高精度に仕上げることが要求されることから、トップ部ａやイベント部ｂ１、ｂ２を加工する位置にワークＷが回転している間だけ凸シュー７１をフローティング運動させる制御を採用することも可能である。このようにワークＷが１回転する間中凸シューをフローティング運動させてもよいし、ワークＷが１回転する間の任意の回転角度範囲だけで凸シューをフローティング運動させてもよい。
【００６７】
また、フローティング手段３０に含まれる駆動手段３１として、作動ロッド３２、リンク機構３３およびモータＭ４などを使用した形態を例示したが、これに限定されるものではなく、適宜改変可能である。例えば、油圧や空気圧により作動する流体圧シリンダなどを用いて、凸シュー７１を強制的にフローティング運動させてもよい。また、複数（図示例では上下２個）の凸シュー７１のそれぞれに、駆動手段３１を別個独立して接続してもよい。
【００６８】
また、第２の実施形態では、フローティング手段３０に含まれる一対のバネ部材７５、７６として、コイルバネを使用した形態を例示したが、これに限定されるものではなく、適宜改変可能である。ワークＷの回転方向に対して逆方向に向けて凸シュー７１をフローティング運動させる力を当該凸シュー７１に作用するものであれば、板バネ、皿バネ、弾性を有するゴム材などのバネ部材を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施形態に係るラッピング加工装置を示す概略構成図である。
【図２】  ラッピング加工装置に開閉自在に設けられた上下のアームの閉状態を示す概略断面図である。
【図３】  上下のアームの開状態を示す概略断面図である。
【図４】  ラッピング加工装置のフローティングユニットを概念的に示す構成図である。
【図５】  図５（Ａ）（Ｂ）は、首を振るフローティング運動が自在な凸シューの作用の説明に供する図である。
【図６】  図６（Ａ）は、ラッピング加工されるワークとしてのカムシャフトの一例を示す斜視図、図６（Ｂ）は、カムシャフトのカムロブ部における各部位の説明に供する図である。
【図７】  本発明に係るラッピング加工装置の制御系を示す概略ブロック図である。
【図８】  図８は、本発明の第２の実施形態に係るフローティングユニットを概念的に示す構成図である。
【図９】  図９（Ａ）〜（Ｄ）は、フローティングユニットの作用の説明に供する図である。
【符号の説明】
１…ラッピング加工装置
１１…ラッピングフィルム
３０、１３０…フローティングユニット（フローティング手段）
３１…駆動手段
４０…回転駆動ユニット（回転駆動手段）
５０…オシレーションユニット
６０…カムシャフト（ワーク）
６１…カムロブ部
７１…凸シュー
７２…揺動ピン（支持軸）
７３…シューケース
７４…ワーククランプ用バネ
７５、７６…一対のバネ部材
１００…コントローラ（制御手段）
Ｍ１…主軸モータ
Ｍ２…オシレーション用モータ
Ｍ４…モータ
Ｓ１…ロータリエンコーダ（検出手段）
Ｓ２、Ｓ３…ロータリエンコーダ
Ｓ４…センサ
Ｗ…ワーク
【図１】
0003682877.tif 000002
【図２】
0003682877.tif 000003
【図３】
0003682877.tif 000004
【図４】
0003682877.tif 000005
【図５】
0003682877.tif 000006
【図６】
0003682877.tif 000007
【図７】
0003682877.tif 000008
【図８】
0003682877.tif 000009
【図９】
0003682877.tif 000010