(57)【要約】【課題】円形孔の内周面に対して精度良好に微細凹部を形成することができ、加工コストの低減をも実現可能である微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法を提供する。【解決手段】主軸３に同軸装着されて一体で回転し且つ軸方向に移動可能としたホルダ１０と、ホルダ１０に支持されてローラ軸１２回りに回転し且つ外周部に微細な凹凸を具備した複数の加工ローラ１１と、加工ローラ１１に径方向の荷重を付与して中心軸をホルダ１０の回転軸Ｌに合致させたシリンダボアＢの内周面Ｂａに加工ローラ１１の各微細な凹凸を押し付ける押圧部１５を備え、３個の加工ローラ１１を軸方向に互いにオフセットさせて配置し、ホルダ１０を回転させつつ軸方向に移動させて加工する段階において、ホルダ１０の軸方向進行側に位置する先行の加工ローラ１１Ａの軌跡Ｔと先行の加工ローラ１１Ａに追従する後続の加工ローラ１１Ｂの軌跡とを一致させるべく制御可能とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形孔の内周面に微細凹部を形成する微細凹部加工装置であって、主軸と、この主軸に同軸装着されて一体で回転し且つ軸方向に移動可能としたホルダと、このホルダに支持されて主軸と平行を成すローラ軸回りに回転し且つ外周部に微細な凹凸を具備した複数の加工ローラと、これらの加工ローラにそれぞれ径方向の荷重を付与して中心軸を上記ホルダの回転軸に合致させた円形孔の内周面に加工ローラの各微細な凹凸を押し付ける荷重発生手段を備え、上記ホルダの周囲に複数の加工ローラを軸方向に互いにオフセットさせて配置し、ホルダを回転させつつ軸方向に移動させて加工する段階において、ホルダの軸方向進行側に位置する先行の加工ローラの軌跡とこの先行の加工ローラに追従する後続の加工ローラの軌跡とを一致させるべく制御可能としたことを特徴とする微細凹部加工装置。
【請求項２】
先行の加工ローラの軌跡上に形成された微細凹部と後続の加工ローラの外周部における微細な凹凸とを合致させるべく加工ローラの回転方向の位置決めを行う位置決め機構を設けると共に、複数の加工ローラの各回転を制御する回転制御部を設けた請求項１に記載の微細凹部加工装置。
【請求項３】
複数の加工ローラの各外周部の微細な凹凸を互いに違えてある請求項２に記載の微細凹部加工装置。
【請求項４】
円形孔の内周面に微細凹部を形成する微細凹部加工装置であって、主軸と、この主軸に同軸装着されて一体で回転し且つ軸方向に移動可能としたホルダと、このホルダに支持されて主軸と平行を成すローラ軸回りに回転し且つ外周部に微細な凹凸を具備した複数の加工ローラと、これらの加工ローラにそれぞれ径方向の荷重を付与して中心軸を上記ホルダの回転軸に合致させた円形孔の内周面に加工ローラの各微細な凹凸を押し付ける荷重発生手段を備え、上記ホルダの周囲において複数の加工ローラを同一円周上にそれぞれ配置したことを特徴とする微細凹部加工装置。
【請求項５】
複数の加工ローラの各外周部の微細な凹凸を互い等しくしてある請求項４に記載の微細凹部加工装置。
【請求項６】
荷重発生手段から均一な荷重が付与された複数の加工ローラをホルダの径方向に一体的に移動させる径方向移動手段をホルダに設けた請求項４又は５に記載の微細凹部加工装置。
【請求項７】
複数の加工ローラを円周方向に等間隔に配置した請求項１〜６のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項８】
請求項１に記載の微細凹部加工装置を用いて円形孔の内周面に微細凹部を形成する方法であって、主軸に同軸装着したホルダの回転軸を円形孔の中心軸に合致させるのに続いてこのホルダを回転させ、円形孔の内周面に複数の加工ローラの各微細な凹凸を押し付けつつホルダを軸方向に移動させるに際して、ホルダの軸方向進行側に位置する先行の加工ローラの軌跡とこの先行の加工ローラに追従する後続の加工ローラの軌跡とを一致させるべくホルダの回転速度及び軸方向移動速度を制御することを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項９】
請求項２又は３に記載の微細凹部加工装置を用いて円形孔の内周面に微細凹部を形成する方法であって、主軸に同軸装着したホルダの回転軸を円形孔の中心軸に合致させるのに続いてこのホルダを回転させ、円形孔の内周面に複数の加工ローラの各微細な凹凸を押し付けつつホルダを軸方向に移動させるに際して、ホルダの軸方向進行側に位置する先行の加工ローラの軌跡とこの先行の加工ローラに追従する後続の加工ローラの軌跡とを一致させるべくホルダの回転速度及び軸方向移動速度を制御すると共に、先行の加工ローラの軌跡上に形成された微細凹部と後続の加工ローラの外周部における微細な凹凸とを合致させるべく回転方向の位置決めがなされた複数の加工ローラの各回転を制御することを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項１０】
複数の加工ローラに対して互いに異なる荷重を付与して加工を行う請求項９に記載の微細凹部加工方法。
【請求項１１】
請求項４又は５に記載の微細凹部加工装置を用いて円形孔の内周面に微細凹部を形成する方法であって、主軸に同軸装着したホルダの回転軸を円形孔の中心軸に合致させるのに続いてこのホルダを回転させ、このホルダの周囲の同一円周上にそれぞれ配置した複数の加工ローラの各微細な凹凸を円形孔の内周面に押し付けつつホルダを軸方向に移動させることを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項１２】
径方向移動手段により複数の加工ローラをホルダの径方向に一体的に移動させて荷重を変更する請求項１１に記載の微細凹部加工方法。
【請求項１３】
請求項８〜１２のいずれかに記載の微細凹部加工方法を用いて加工された微細凹部を円形孔の内周面に有することを特徴とするワーク。
【請求項１４】
請求項８〜１２のいずれかに記載の微細凹部加工方法を用いて加工された微細凹部をシリンダボアの内周面に有することを特徴とするシリンダブロック。
【請求項１５】
シリンダボアの内周面におけるピストンの上死点及び下死点の近傍に形成された微細凹部の深さを両死点間の工程中央部分に形成された微細凹部の深さよりも深くしてある請求項１４に記載のシリンダブロック。
【請求項１６】
シリンダボアの内周面におけるピストンのスカート部当接部位に形成された微細凹部の深さを上記スカート部当接部位以外の部位に形成された微細凹部の深さよりも深くしてある請求項１４に記載のシリンダブロック。
【請求項１７】
シリンダボアの内周面に形成された微細凹部の深さは、シリンダヘッドを固定するのに用いるボルト孔からシリンダボアの内周面までの距離に比例して設定されている請求項１４に記載のシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車用エンジンのシリンダブロックにおけるシリンダボア（円形孔）の内周面に、低フリクション化を実現するための微細な凹部（油だまり）を形成するの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、上記したようなシリンダブロックのシリンダボアの内周面に微細凹部を形成する場合には、ショットブラストが多く採用されている。このショットブラストでは、シリンダボアの内周面に所定形状の透孔を有するマスキングシートを貼り付けた後、セラミックス等の小径粒子をシリンダボアの内周面に向けて圧縮空気とともに投射することで、内周面の透孔を通して露出している部分に凹部を形成するようにしている。
【０００３】
そして、凹部を形成した後は、マスキングシートを取り外して洗浄するのに続いて、再びホーニングを行うことにより、上記ショットブラスト加工で凹部の周囲に生じた盛上り部分を除去するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−３０７３１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記したようなショットブラストを用いた微細凹部の形成にあっては、微細な凹部を規則的に配置することが困難であり、加えて、円形孔の内周面に対するマスキングシートの貼り付け工程及び取り外し工程、並びに、洗浄工程が不可欠であって、このような作業が多い分だけ、加工コストが高くついてしまうという問題があり、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、円形孔の内周面に対して精度良好に微細凹部を形成することができると共に、加工時間の短縮を図って加工コストの低減を実現することが可能であり、加えて、工具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】
本発明は、円形孔の内周面に微細凹部を形成する微細凹部加工装置であって、主軸と、この主軸に同軸装着されて一体で回転し且つ軸方向に移動可能としたホルダと、このホルダに支持されて主軸と平行を成すローラ軸回りに回転し且つ外周部に微細な凹凸を具備した複数の加工ローラと、これらの加工ローラにそれぞれ径方向の荷重を付与して中心軸を上記ホルダの回転軸に合致させた円形孔の内周面に加工ローラの各微細な凹凸を押し付ける荷重発生手段を備え、上記ホルダの周囲に複数の加工ローラを軸方向に互いにオフセットさせて配置し、ホルダを回転させつつ軸方向に移動させて加工する段階において、ホルダの軸方向進行側に位置する先行の加工ローラの軌跡とこの先行の加工ローラに追従する後続の加工ローラの軌跡とを一致させるべく制御可能とし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。
【０００７】
また、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円形孔の内周面に微細凹部を形成する方法であって、主軸に同軸装着したホルダの回転軸を円形孔の中心軸に合致させるのに続いてこのホルダを回転させ、円形孔の内周面に複数の加工ローラの各微細な凹凸を押し付けつつホルダを軸方向に移動させるに際して、ホルダの軸方向進行側に位置する先行の加工ローラの軌跡とこの先行の加工ローラに追従する後続の加工ローラの軌跡とを一致させるべくホルダの回転速度及び軸方向移動速度を制御す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。
【０００８】
本発明の微細凹部加工装置を用いて円形孔の内周面に微細凹部を形成する場合、上記した微細凹部加工方法のように、ホルダを回転させて、ホルダの周囲に軸方向に互いにオフセットさせて配置した複数の加工ローラをホルダの回転軸周りに旋回させる。
【０００９】
そして、ホルダの回転軸周りに旋回する複数の加工ローラの各微細な凹凸を円形孔の内周面に押し付けながらホルダを軸方向に移動させると、ホルダの軸方向進行側に位置する先行の加工ローラによる加工が成されるのに続いて、これに追従する後続の加工ローラによる加工が成される。
【００１０】
つまり、ホルダの一回の移動動作の間に、複数の加工ローラによる加工を行い得ることとなり、その結果、円形孔の内周面に対して、短時間で高精度の微細凹部を形成し得ることとなる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、ホルダを回転させつつ軸方向に移動させる間に、複数の加工ローラによる加工を行うことができ、その結果、円形孔の内周面に対して精度良好に微細凹部を形成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】
【００１２】
本発明の微細凹部加工装置において、先行の加工ローラの軌跡上に形成された微細凹部と後続の加工ローラの外周部における微細な凹凸とを合致させるべく加工ローラの回転方向の位置決めを行う位置決め機構を設けると共に、複数の加工ローラの各回転を制御する回転制御部を設けた構成とすることが可能であり、この際、複数の加工ローラの各外周部の微細な凹凸を互いに違えてある構成とすることもできる。
【００１３】
そして、このような構成の微細凹部加工装置を用いた微細凹部加工方法として、主軸に同軸装着したホルダの回転軸を円形孔の中心軸に合致させるのに続いてこのホルダを回転させ、円形孔の内周面に複数の加工ローラの各微細な凹凸を押し付けつつホルダを軸方向に移動させるに際して、ホルダの軸方向進行側に位置する先行の加工ローラの軌跡とこの先行の加工ローラに追従する後続の加工ローラの軌跡とを一致させるべくホルダの回転速度及び軸方向移動速度を制御すると共に、先行の加工ローラの軌跡上に形成された微細凹部と後続の加工ローラの外周部における微細な凹凸とを合致させるべく回転方向の位置決めがなされた複数の加工ローラの各回転を制御する構成を採用することができる。
【００１４】
上記微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法において、ホルダの回転速度及び軸方向移動速度を制御して、図３に示すように、先行の加工ローラ１１Ａの軌跡Ｔ上を後続の加工ローラ１１Ｂが移動するようにする。このとき、図４に示すように、位置決め機構２０により予め加工ローラ１１Ａ，１１Ｂの回転方向の位置決めを行っておき、回転制御部によって複数の加工ローラの各回転を制御して、先行の加工ローラ１１Ａの軌跡Ｔ上に形成された微細凹部と後続の加工ローラ１１Ｂの外周部における微細な凹凸とを合致させるようにすれば、円形孔の内周面Ｂａに対して、短時間で高精度の微細凹部を形成し得ることとなる。
【００１５】
ここで、図５（ａ）に示すように、先行の加工ローラを刃先１１ａが丸みを帯びた粗加工用の加工ローラ１１Ａとし、図５（ｂ）に示すように、後続の加工ローラを刃先１１ｂが角張った仕上げ加工用の加工ローラ１１Ｂとした場合には、これらの加工ローラ１１Ａ，１１Ｂ（特に粗加工用の加工ローラ１１Ａ）に対する応力を緩和し得ることとなり、加工ローラ１１Ａ，１１Ｂの長寿命化が図られることとなる。
【００１６】
上記微細凹部加工方法において、複数の加工ローラに対して互いに異なる荷重を付与して加工を行う構成とすることができ、この場合には、円形孔の内周面に対して、深さの異なる微細凹部を形成し得ることとなるほか、上記粗加工用の加工ローラ１１Ａに大き目の荷重を付与し、その一方で、上記仕上げ加工用の加工ローラ１１Ｂに小さ目の荷重を付与するようになせば、極めて高精度な微細凹部加工を行い得ると共に、加工ローラ１１Ａ，１１Ｂのより一層の長寿命化が図られることとなる。
【００１７】
また、本発明の微細凹部加工装置において、円形孔の内周面に微細凹部を形成する微細凹部加工装置であって、主軸と、この主軸に同軸装着されて一体で回転し且つ軸方向に移動可能としたホルダと、このホルダに支持されて主軸と平行を成すローラ軸回りに回転し且つ外周部に微細な凹凸を具備した複数の加工ローラと、これらの加工ローラにそれぞれ径方向の荷重を付与して中心軸を上記ホルダの回転軸に合致させた円形孔の内周面に加工ローラの各微細な凹凸を押し付ける荷重発生手段を備え、上記ホルダの周囲において複数の加工ローラを同一円周上にそれぞれ配置した構成とすることが可能であり、この際、複数の加工ローラの各外周部の微細な凹凸を互い等しくしてある構成とすることもできる。
【００１８】
そして、このような構成の微細凹部加工装置を用いた微細凹部加工方法として、主軸に同軸装着したホルダの回転軸を円形孔の中心軸に合致させるのに続いてこのホルダを回転させ、このホルダの周囲の同一円周上にそれぞれ配置した複数の加工ローラの各微細な凹凸を円形孔の内周面に押し付けつつホルダを軸方向に移動させる構成を採用することができる。
【００１９】
上記微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法において、複数の加工ローラの各外周部の微細な凹凸を互い等しくしてホルダの送りを大きくした場合には、加工時間の短縮が図られることとなる。
【００２０】
この際、荷重発生手段から均一な荷重が付与された複数の加工ローラをホルダの径方向に一体的に移動させる径方向移動手段をホルダに設けてもよく、この径方向移動手段により複数の加工ローラをホルダの径方向に一体的に移動させて荷重を変更するようになせば、円形孔の内周面において、微細凹部の深さを局所的に深くしたり浅くしたりし得ることとなる。
【００２１】
さらに、本発明の微細凹部加工装置において、複数の加工ローラを円周方向に等間隔に配置した構成とすることができ、この場合には、複数の加工ローラがホルダの回転軸周りにバランスよく旋回することから、複数の加工ローラをより高速に旋回させ得ることなり、したがって、加工時間のより一層の短縮が図られることとなる。
【００２２】
そして、上記した微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部を円形孔の内周面に有するワーク、例えば、微細凹部をシリンダボアの内周面に有するエンジンのシリンダブロックは、ピストンが摺動するシリンダボアの内周面の摩擦が低いものとなり、その結果、燃費の向上に寄与し得ることとなる。
【００２３】
図１４及び図１５は、いずれも微細凹部をシリンダボアの内周面に有するエンジンのシリンダブロックＳＢを示しており、図１４の拡大部分に示すように、シリンダボアＢの内周面Ｂａにおけるピストンの上死点Ｂｕ及び下死点Ｂｌの近傍に形成された微細凹部Ｔの深さｄを両死点Ｂｕ，Ｂｌ間の工程中央部分Ｂｍに形成された微細凹部の深さｄよりも深くしたり、図１５の拡大部分に示すように、シリンダボアＢの内周面Ｂａにおけるピストンのスカート部当接部位Ｂｓに形成された微細凹部Ｔの深さｄを上記スカート部当接部位Ｂｓ以外の部位に形成された微細凹部Ｔの深さｄよりも深くしたりすることができ、いずれの場合も、摺動面であるシリンダボアＢの内周面Ｂａの摩擦が低いものとなり、その結果、燃費の向上に寄与し得ることとなる。
【００２４】
また、図１６も微細凹部をシリンダボアの内周面に有するエンジンのシリンダブロックＳＢを示しており、図１６の拡大部分に示すように、シリンダボアＢの内周面Ｂａに形成された微細凹部Ｔの深さｄは、シリンダヘッドを固定するのに用いるボルト孔ＤからシリンダボアＢの内周面Ｂａまでの距離Ｘに比例して設定されている構成のシリンダブロックＳＢとすることができ、この場合にも、摺動面であるシリンダボアＢの内周面Ｂａの摩擦が低いものとなり、その結果、燃費の向上に寄与し得ることとなる。
【実施例】
【００２５】
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。
【００２６】
図２に示すように、この微細凹部加工装置１は、自動車用エンジンのシリンダブロックの円形孔であるシリンダボアの内周面に微細凹部を形成するＮＣ工作機械であって、鉛直方向に移動可能な主軸ヘッド２に下向きに突出した状態で支持される主軸３と、主軸ヘッド２の下方において水平面内で互いに直交する二軸方向に移動可能としたワーク載置用のテーブル４と、主軸３に同軸に装着されて一体で回転するホルダ１０を備えており、ホルダ１０の主軸３に対する着脱は、図示しない自動工具交換装置によりなされるようになっている。
【００２７】
図１に示すように、上記ホルダ１０は、その周囲に１２０°の間隔をおいて配置した３個の加工ローラユニットを備えている。この加工ローラユニットは、外周部に微細な凹凸を具備した加工ローラ１１と、主軸３と平行を成すローラ軸１２を介して加工ローラ１１を回転可能に支持するローラ支持部１３と、このローラ支持部１３を主軸３と直交する方向に移動可能に保持するハウジング１４と、中心軸をホルダ１０の回転軸Ｌに合致させたシリンダボアＢの内周面Ｂａに加工ローラ１１を接近離間させてその外周面の微細な凹凸を押し付け可能とした荷重発生手段としての押圧部１５と、ローラ支持部１３上に位置して加工ローラ１１の回転を制御する回転制御部１６と、ローラ支持部１３及び押圧部１５の間に位置する荷重センサ１７を具備しており、加工ローラユニットは、軸方向に互いにオフセットさせて配置してある。
【００２８】
この微細凹部加工装置１では、上記ホルダ１０を回転させつつ軸方向に移動させて加工する段階において、図３に示すように、ホルダ１０の軸方向進行側に位置する先行の加工ローラ１１Ａ（１１）の軌跡Ｔをこの先行の加工ローラ１１Ａに追従する後続の加工ローラ１１Ｂ（１１）が通過するように、ホルダ１０の回転速度及び軸方向移動速度を制御可能となっている。
【００２９】
この場合、図４に示すように、加工ローラ１１とローラ支持部１３との間には、加工ローラ１１の回転方向の位置決めを行う位置決め機構２０が設けてある。この位置決め機構２０は、スプリング２１により加工ローラ１１に向けて弾性付勢されたロケートピン２２と、加工ローラ１１に設けた係合穴２３からなっており、上記ローラ支持部１３側のロケートピン２２を加工ローラ１１側の係合穴２３に係止させて加工ローラ１１の回転方向の位置決めを行うと共に、回転制御部１６で３個の加工ローラ１１の各回転を制御するようになすことで、先行の加工ローラ１１Ａの軌跡Ｔ上に形成された微細凹部と後続の加工ローラ１１Ｂの外周部における微細な凹凸とを合致させることができるようになっている。
【００３０】
この実施例において、図５（ａ）に示すように、先行の加工ローラ１１Ａを刃先１１ａが丸みを帯びた粗加工用の加工ローラ１１Ａとし、図５（ｂ）に示すように、後続の加工ローラ１１Ｂを刃先１１ｂが角張った仕上げ加工用の加工ローラ１１Ｂとしている。
【００３１】
上記した微細凹部加工装置１において、シリンダボアＢの内周面Ｂａに微細凹部を形成するに際しては、まず、主軸３とシリンダボアＢの中心軸とをほぼ一致させるように位置決めをするのに続いて主軸３とともにホルダ１０を回転させ、このホルダ１０の周囲に軸方向に互いにオフセットさせて配置した３個の加工ローラ１１をホルダ１０の回転軸Ｌ周りに旋回させる。
【００３２】
次いで、主軸３とともにホルダ１０を下降させ、ホルダ１０の回転軸Ｌ周りに旋回する３個の加工ローラ１１の各微細な凹凸をシリンダボアＢの内周面Ｂａに押し付けながらシリンダボアＢ内においてホルダ１０を軸方向に移動させると、ホルダ１０の軸方向進行側に位置する先行の加工ローラ１１Ａによる加工が成されるのに続いて、これに追従する後続の加工ローラ１１Ｂによる加工が成されることとなる。
【００３３】
この際、図４に示すように、位置決め機構２０により予め加工ローラ１１の回転方向の位置決めを行ったうえで、ホルダ１０の回転速度及び軸方向移動速度を制御して、図３に示すように、先行の加工ローラ１１Ａの軌跡Ｔ上を後続の加工ローラ１１Ｂが移動するように成すと共に、各ユニットの回転制御部１６によって３個の加工ローラ１１の各回転を制御して、先行の加工ローラ１１Ａの軌跡Ｔ上に形成された微細凹部と後続の加工ローラ１１Ｂの外周部における微細な凹凸とを合致させるように成せば、シリンダボアＢの内周面Ｂａに対して、精度良好に微細凹部を形成し得ることとなる。
【００３４】
また、この実施例では、先行の加工ローラ１１Ａを粗加工用とし、後続の加工ローラ１１Ｂを仕上げ加工用としていることから、これらの加工ローラ１１Ａ，１１Ｂ（特に粗加工用の加工ローラ１１Ａ）に対する応力を緩和し得ることとなり、加工ローラ１１Ａ，１１Ｂの長寿命化が図られることとなる。
【００３５】
上記微細凹部加工装置１において、図６に示すように、３個の加工ローラ１１に対して互いに異なる荷重を付与して加工を行うことができ、この場合には、シリンダボアＢの内周面Ｂａに対して、深さの異なる微細凹部を形成し得ることとなる。
【００３６】
加えて、上記粗加工用の加工ローラ１１Ａに大き目の荷重を付与し、その一方で、上記仕上げ加工用の加工ローラ１１Ｂに小さ目の荷重を付与するようになせば、極めて高精度な微細凹部加工を行い得ると共に、加工ローラ１１Ａ，１１Ｂのより一層の長寿命化が図られることとなる。
【００３７】
この実施例では、圧縮コイルばねなどの押圧部１５が荷重発生手段である場合を例に挙げたが、図７に示すように、荷重発生手段として空圧や油圧や電動のアクチュエータ１８を用いることも可能であり、この場合には、荷重センサ１７に加えて変位センサ１９を設置し、被加工面への押し込み深さを制御することも可能である。
【００３８】
この微細凹部加工装置１で微細凹部を形成する場合、加工ローラ１１がシリンダボアＢの内周面Ｂａに触れていない状態からアクチュエータ１８を作動させると、図８に示すように、まず、作動開始時点ｔ０から変位センサ１９のみが出力し、次いで、加工ローラ１１がシリンダボアＢの内周面Ｂａに接触した時点ｔ１から荷重センサ１７も出力を開始し、加工ローラ１１により所定の加工深さが得られる時点ｔ２以降は、アクチュエータ１８の作動が停止するので、荷重センサ１７及び変位センサ１９の各出力はほぼ横這い状態となる。
【００３９】
したがって、所定の加工深さが得られる時点ｔ２における変位センサ１９の出力値ｓ２から荷重センサ１７が出力を開始する時点ｔ１における変位センサ１９の出力値ｓ１を減じた値ｓが一定となるようになせば、内周面Ｂａへの押し込み深さを制御し得ることとなる。
【００４０】
図９〜図１２は、本発明の微細凹部加工装置の他の実施例を示しており、図１０に示すように、この微細凹部加工装置８１も自動車用エンジンのシリンダブロックの円形孔であるシリンダボアの内周面に微細凹部を形成するＮＣ工作機械であって、主軸３に同軸に装着されて一体で回転するホルダ９０を備えている。このホルダ９０は、主軸３にフレキシブルジョイント１００を介して装着してあり、主軸３と直交する平面内で移動可能となっている。
【００４１】
上記ホルダ９０は、図９に示すように、その周囲に１２０°の間隔をおいて配置した３個の加工ローラユニットを備えている。この加工ローラユニットは、外周部に微細な凹凸を具備した加工ローラ９１と、主軸３と平行を成すローラ軸（図示省略）を介して加工ローラ９１を回転可能に支持するローラ支持部９３と、中心軸をホルダ１０の回転軸Ｌに合致させたシリンダボアＢの内周面Ｂａに加工ローラ９１の外周面の微細な凹凸を押し付け可能とした荷重発生手段としての圧縮コイルばね９５を具備しており、３個の加工ローラユニットの各ローラ支持部９３は、ハウジング９４に主軸３と直交する方向に移動可能にそれぞれ保持されている。
【００４２】
この場合、３個の加工ローラユニットの各加工ローラ９１は互いに等しい微細凹凸を有していて、ホルダ９０の周囲において同一円周上に配置してあり、これらの加工ローラ９１をホルダ９０の回転軸Ｌ周りに旋回させた際に加工ローラ９１の各微細凹凸が描く円形の軌跡の直径Ｄｓは、シリンダボアＢの口径Ｄｗよりも大きくしてある。
【００４３】
また、ホルダ９０のハウジング９４には、図１１に示すように、３個の加工ローラ９１をホルダ９０の回転軸Ｌに向けて一体的に移動させて、上記円形軌跡の直径Ｄｓを縮めて拘束する径方向移動手段としてのアクチュエータ９９が設けてある。
【００４４】
上記した微細凹部加工装置８１において、シリンダボアＢの内周面Ｂａに微細凹部を形成するに際しては、まず、図１０に示すように、主軸３とシリンダボアＢの中心軸とをほぼ一致させるように位置決めをするのに続いて主軸３とともにホルダ９０を回転させ、このホルダ９０の周囲において同一円周上に配置した３個の加工ローラ９１をホルダ９０の回転軸Ｌ周りに旋回させる。
【００４５】
次いで、図１１に示すように、アクチュエータ９９により３個の加工ローラ９１をホルダ９０の回転軸Ｌに向けて一体的に移動させて、円形軌跡の直径Ｄｓを縮めて拘束するのに続いて、主軸３とともにホルダ９０を下降させた後、図１２に示すように、ホルダ１０の回転軸Ｌ周りに旋回する３個の加工ローラ９１のアクチュエータ９９による拘束を解いて、各々の微細な凹凸をシリンダボアＢの内周面Ｂａに押し付けながらシリンダボアＢ内においてホルダ９０を軸方向に移動させると、３個の加工ローラ９１に均等な荷重（円形軌跡の直径Ｄｓが口径ＤｗのシリンダボアＢに縮径されることで生じる荷重）が負荷されて、図１３に示すように、シリンダボアＢの内周面Ｂａの広い領域に微細な凹部が短いピッチで形成されることとなる。
【００４６】
このとき、加工ローラ９１の各外周部の微細な凹凸を互い等しくしてあるので、ホルダ９０の軸方向の移動（送り）を大きくすれば、加工時間の短縮が図られることとなる。
【００４７】
この加工中において、アクチュエータ９９で３個の加工ローラ９１をホルダ９０の回転軸Ｌに向けて一体的に移動させて荷重を変更するようになせば、シリンダボアＢの内周面Ｂａにおいて、微細凹部の深さを局所的に深くしたり浅くしたりし得ることとなる（図１４〜図１６参照）。
【００４８】
上記した微細凹部加工装置８１では、３個の加工ローラ９１を円周方向に等間隔に配置しているので、３個の加工ローラ９１がホルダ９０の回転軸Ｌ周りにバランスよく旋回することから、３個の加工ローラ９１をより高速に旋回させ得ることなり、したがって、加工時間のより一層の短縮が図られることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
上記した微細凹部加工装置１を用いて円形孔の内周面に微細凹部を形成すると、この円形孔を有する被加工部材の低コスト化が図られ、また、上記したように、微細凹部加工装置１を用いて自動車用部品、例えば、シリンダブロックのシリンダボアＢの内周面Ｂａに微細凹部を形成すると、部品の低コスト化が図られるのに加えて、フリクションの低減及びエンジン性能の向上を実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の微細凹部加工装置の一実施例を示す工具ホルダの平面説明図（ａ）及び断面説明図（ｂ）である。（実施例１）
【図２】図１に示した工具ホルダを具備した微細凹部加工装置の全体斜視説明図である。
【図３】図１における工具ホルダの先行の加工ローラの軌跡をこの先行の加工ローラに追従する後続の加工ローラが通過する状況を示すシリンダボアの斜視説明図（ａ）及びシリンダボアの内周面の展開図である。
【図４】図１における工具ホルダの位置決め機構を示す加工ローラの斜視説明図である。
【図５】図１における工具ホルダの先行の加工ローラの刃先形状を示す断面説明図（ａ）及び図１における工具ホルダの後続の加工ローラの刃先形状を示す断面説明図（ｂ）である。
【図６】３個の加工ローラに対して互いに異なる荷重を付与して加工を行っている状況を示す工具ホルダの平面説明図である。
【図７】荷重発生手段として空圧や油圧や電動のアクチュエータを用いた際の工具ホルダの断面説明図である。
【図８】図７における工具ホルダを用いる場合に採用される変位センサ及び荷重センサの各出力波形を示すグラフである。
【図９】本発明の微細凹部加工装置の他の実施例を示す工具ホルダの平面説明図である。（実施例２）。
【図１０】図９に示した工具ホルダの断面説明図である。
【図１１】図１０の工具ホルダをシリンダボアに挿入した状態の断面説明図である。
【図１２】図１０の工具ホルダで加工を行っている状態の断面説明図である。
【図１３】図９における工具ホルダの複数の加工ローラの各軌跡を示すシリンダボアの斜視説明図（ａ）及びシリンダボアの内周面の展開図である。
【図１４】本発明の微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法により形成された微細凹部をシリンダボアの内周面に有するシリンダブロックの断面説明図である。
【図１５】本発明の微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法により形成された微細凹部をシリンダボアの内周面に有する他のシリンダブロックの平面説明図である。
【図１６】本発明の微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法により形成された微細凹部をシリンダボアの内周面に有するさらに他のシリンダブロックの平面説明図である。
【符号の説明】
【００５１】
１，８１   微細凹部加工装置
３         主軸
１０，９０ ホルダ
１１，９１ 加工ローラ
１１Ａ     先行の加工ローラ
１１Ｂ     後続の加工ローラ
１２       ローラ軸
１５       押圧部（荷重発生手段）
１６       回転制御部
２０       位置決め機構
９９       アクチュエータ（径方向移動手段）
Ｂ         シリンダボア
Ｂａ       シリンダボアの内周面
Ｂｌ       ピストンの下死点
Ｂｍ       工程中央部分
Ｂｓ       ピストンのスカート部当接部位
Ｂｕ       ピストンの上死点
Ｄ         ボルト孔
Ｌ         ホルダの回転軸
ＳＢ       シリンダブロック
Ｔ         先行の加工ローラの軌跡
Ｘ         ボルト孔からシリンダボアの内周面までの距離
ｄ         微細凹部の深さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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