(57)【要約】【課題】被加工物の円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、加工コストの低減を実現する微細凹部加工装置を提供する。【解決手段】シリンダボアＣＢの内周面Ｂａに微細凹部を形成する加工装置であって、フォームローラ１３と、ローラ支持部材１２と、工具ホルダ１０と、ローラ圧接手段である圧縮コイルばね１６と、工具ホルダ１０を回転させる主軸３と、工具ホルダ１０を軸方向に移動させる主軸ヘッド２を備え、シリンダボアＣＢの直径に応じて主軸ヘッド２の移動速度を変化させることにより、直径が異なる内周面Ｂａに対して、ほぼ同一の所定のパターンで微細凹部を規則的に形成する。【選択図】  図１
2006326669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の円周面に微細凹部を形成する微細凹部加工装置であって、外周部に凹部形成用の凸部を有するフォームローラと、フォームローラを回転可能に支持するローラ支持部材と、円周面の中心線とフォームローラのローラ軸とが平行になる状態にローラ支持部材を保持する工具ホルダと、工具ホルダに設けられ且つフォームローラを円周面に圧接させるローラ圧接手段と、被加工物と工具ホルダを円周面の中心線回りに相対的に回転させることにより円周面に添ってフォームローラを転動させる回転駆動手段と、被加工物と工具ホルダを円周面の中心線に沿う方向に相対的に移動させる軸方向駆動手段を備え、円周面の直径に応じて軸方向駆動手段による被加工物と工具ホルダの相対移動速度を変化させることを特徴とする微細凹部加工装置。
【請求項２】
被加工物の円周面に微細凹部を形成する微細凹部加工装置であって、外周部に凹部形成用の凸部を有するフォームローラと、フォームローラを回転可能に支持するローラ支持部材と、円周面の中心線とフォームローラのローラ軸とが平行になる状態にローラ支持部材を保持する工具ホルダと、工具ホルダに設けられ且つフォームローラを円周面に圧接させるローラ圧接手段と、被加工物と工具ホルダを円周面の中心線回りに相対的に回転させることにより円周面に添ってフォームローラを転動させる回転駆動手段と、被加工物と工具ホルダを円周面の中心線に沿う方向に相対的に移動させる軸方向駆動手段を備え、予め設定した微細凹部の基準パターンと円周面に形成した微細凹部の実パターンとの誤差に応じて軸方向駆動手段による被加工物と工具ホルダの相対移動速度を変化させることを特徴とする微細凹部加工装置。
【請求項３】
被加工物の円周面の直径を測定する直径測定手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の微細凹部加工装置。
【請求項４】
直径測定手段が、被加工物の円周面に接触する接触子を備えた接触式の手段であることを特徴とする請求項３に記載の微細凹部加工装置。
【請求項５】
直径測定手段が、被加工物の円周面にレーザ光を照射する非接触式の手段であることを特徴とする請求項３に記載の微細凹部加工装置。
【請求項６】
被加工物の円周面に形成した微細凹部のパターンを測定する表面測定手段を備えたことを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の微細凹部加工装置。
【請求項７】
表面測定手段が、入力部としてＣＣＤカメラを備えていることを特徴とする請求項６に記載の微細凹部加工装置。
【請求項８】
ローラ圧接手段が、工具ホルダ側からローラ支持部材に荷重を付与する荷重付与手段を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の微細凹部加工装置。
【請求項９】
荷重付与手段が、ばねであることを特徴とする請求項８に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１０】
荷重付与手段が、伸縮駆動するアクチュエータであることを特徴とする請求項８に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１１】
ローラ圧接手段が、被加工物の円周面に対してフォームローラを近接離間する方向に駆動する径方向駆動手段を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の微細凹部加工装置。
【請求項１２】
径方向駆動手段が、駆動源としてステッピングモータを備えていることを特徴とする請求項１１に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１３】
ローラ圧接手段によるフォームローラの圧接荷重を検出する荷重検出手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の微細凹部加工装置。
【請求項１４】
荷重検出手段が、ロードセルであることを特徴とする請求項１３に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の微細凹部加工装置を用いて、被加工物の円周面に微細凹部を形成するに際し、被加工物の円周面にフォームローラを圧接させ、この状態で被加工物と工具ホルダを円周面の中心線回りに相対的に回転させることにより、円周面に添ってフォームローラを転動させて同円周面に微細凹部を形成すると共に、被加工物と工具ホルダを円周面の中心線に沿う方向に相対的に移動させることにより、円周面に対して螺旋状の軌跡に沿って微細凹部を形成し、この間に、円周面の直径に応じて被加工物と工具ホルダの相対移動速度を変化させることにより、円周面に対して微細凹部を所定のパターンで形成することを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項１６】
請求項２に記載の微細凹部加工装置を用いて、被加工物の円周面に微細凹部を形成するに際し、被加工物の円周面にフォームローラを圧接させ、この状態で被加工物と工具ホルダを円周面の中心線回りに相対的に回転させることにより、円周面に添ってフォームローラを転動させて同円周面に微細凹部を形成すると共に、被加工物と工具ホルダを円周面の中心線に沿う方向に相対的に移動させることにより、円周面に対して螺旋状の軌跡に沿って微細凹部を形成し、この間に、予め設定した微細凹部の基準パターンと円周面に形成した微細凹部の実パターンとの誤差に応じて被加工物と工具ホルダの相対移動速度を変化させることにより、円周面に対して微細凹部を基準パターンに形成することを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項１７】
請求項１〜１２のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて、シリンダボアの内周面に微細凹部を形成したことを特徴とするエンジンのシリンダブロック。
【請求項１８】
請求項１〜１２のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて、クランクジャーナルの外周面に微細凹部を形成したことを特徴とするエンジンのクランクシャフト。
【請求項１９】
請求項１〜１２のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて、クランクピンの外周面に微細凹部を形成したことを特徴とするエンジンのクランクシャフト。
【請求項２０】
請求項１〜１２のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて、カムジャーナルの外周面に微細凹部を形成したことを特徴とするエンジンのカムシャフト。
【請求項２１】
請求項１〜１２のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて、カムロブの外周面に微細凹部を形成したことを特徴とするエンジンのカムシャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車用エンジンにおけるシリンダブロックのシリンダボアの内周面や、カムシャフトのジャーナル部の外周面などのように摺動接触を伴う被加工物の円周面に、低フリクション化を実現するための微細凹部（油だまり）を形成するのに用いられる微細凹部加工装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、被加工物の円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た。このショットブラストでは、円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円周面に向けて圧縮空気とともに投射することで、円周面の透孔を通して露出している部分に微細凹部を形成するようにしている。
【０００３】
そして、微細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微細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による微細凹部の形成にあっては、微細凹部を規則的に配置することが困難であり、加えて、円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嵩むという問題があり、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、上記従来の課題に着目して成されたものであって、被加工物の円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、加工コストの低減を実現することが可能である微細凹部加工装置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】
本発明の微細凹部加工装置は、被加工物の円周面に微細凹部を形成する微細凹部加工装置である。この微細凹部加工装置は、外周部に凹部形成用の凸部を有するフォームローラと、フォームローラを回転可能に支持するローラ支持部材と、円周面の中心線とフォームローラのローラ軸とが平行になる状態にローラ支持部材を保持する工具ホルダと、工具ホルダに設けられ且つフォームローラを円周面に圧接させるローラ圧接手段を備えると共に、被加工物と工具ホルダを円周面の中心線回りに相対的に回転させることにより円周面に添ってフォームローラを転動させる回転駆動手段と、被加工物と工具ホルダを円周面の中心線に沿う方向に相対的に移動させる軸方向駆動手段を備えている。
【０００７】
そして、微細凹部加工装置は、円周面の直径（円周面を形成する円の直径）に応じて軸方向駆動手段による被加工物と工具ホルダの相対移動速度を変化させる構成とし、あるいは予め設定した微細凹部の基準パターンと円周面に形成した微細凹部の実パターンとの誤差に応じて軸方向駆動手段による被加工物と工具ホルダの相対移動速度を変化させる構成としており、円周面に対して、螺旋状の軌跡に沿って微細凹部を連続的に形成する。
【０００８】
また、本発明の微細凹部加工装置は、上記した微細凹部加工装置を用いて、被加工物の円周面に微細凹部を形成するに際し、被加工物の円周面にフォームローラを圧接させ、この状態で被加工物と工具ホルダを円周面の中心線回りに相対的に回転させることにより、円周面に添ってフォームローラを転動させて同円周面に微細凹部を形成すると共に、被加工物と工具ホルダを円周面の中心線に沿う方向に相対的に移動させることにより、円周面に対して螺旋状の軌跡に沿って微細凹部を形成する。
【０００９】
そして、微細凹部加工方法は、上記の如く円周面に微細凹部（円周面を形成する円の直径）を形成する間に、円周面の直径に応じて被加工物と工具ホルダの相対移動速度を変化させることにより、円周面に対して微細凹部を所定のパターンで形成する構成とし、あるいは予め設定した微細凹部の基準パターンと円周面に形成した微細凹部の実パターンとの誤差に応じて被加工物と工具ホルダの相対移動速度を変化させることにより、円周面に対して微細凹部を基準パターンに形成する構成としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の微細凹部加工装置によれば、従来のような使い捨てのマスキングシートを用いずにフォームローラによる機械加工を行うことから、被加工物の円周面に高精度の微細凹部を高効率で形成することができると共に、生産性の向上や製造コストの低減を実現することができる。
【００１１】
また、本発明の微細凹部加工装置によれば、円周面に対して螺旋状の軌跡に沿って微細凹部を連続的に形成することとなり、この際、円周面の直径に応じて被加工物と工具ホルダの相対移動速度を変化させることにより、あるいは予め設定した微細凹部の基準パターンと円周面に形成した微細凹部の実パターンとの誤差に応じて被加工物と工具ホルダの相対移動速度を変化させることにより、同一径のフォームローラを使用したうえで、直径が異なる円周面に対して、ほぼ同一の所定のパターンあるいは予め設定した基準パターンで微細凹部を規則的に形成することができる。
【００１２】
本発明の微細凹部加工方法によれば、従来のような使い捨てのマスキングシートを用いずにフォームローラによる機械加工を行うことから、被加工物の円周面に高精度の微細凹部を高効率で形成することができると共に、生産性の向上や製造コストの低減を図ることができ、また、円周面に対して螺旋状の軌跡に沿って微細凹部を連続的に形成するにあたり、同一径のフォームローラを使用したうえで、直径が異なる円周面に対して、ほぼ同一の所定のパターンあるいは予め設定した基準パターンで微細凹部を規則的に形成することができる。
【実施例】
【００１３】
図１〜図６は、本発明の微細凹部加工装置の一実施例を説明する図である。
【００１４】
図２に示す微細凹部加工装置１は、自動車用エンジンのシリンダブロック（ＣＢ）を被加工物とし、被加工物の円周面すなわち円形穴であるシリンダボア（Ｂ）の内周面（Ｂａ）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と、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の下側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な被加工物載置用のテーブル４と、主軸３に同軸に装着されて一体で回転する工具ホルダ１０を備えており、図示しない自動工具交換装置により、主軸３に対して工具ホルダ１０の着脱を行うようになっている。
【００１５】
工具ホルダ１０は、図１に示すように、主軸３に装着する部位であるシャンク部１０Ａと、その下側に連続するボディ部１０Ｂを有すると共に、ボディ部１０Ｂの下側に、アダプタ１０Ｃを介してハウジング１０Ｄを備え、このハウジング１０Ｄに、スプラインナット１４及びスプラインシャフト１５と、圧縮コイルばね１６を介してローラ支持部材１２が設けてあると共に、ローラ支持部材１２に、ローラ軸１９を介してフォームローラ１３が回転可能に設けてある。
【００１６】
アダプタ１０Ｃは、例えば図示しないステッピングモータを駆動源とした移動機構を内蔵しており、この移動機構の作動により、シリンダブロックＣＢのシリンダボアＢの内周面Ｂａに対してハウジング１０Ｄ、ローラ支持部材１２及びフォームローラ１３を一体的に近接離間させる。
【００１７】
ハウジング１０Ｄは、軸線方向を水平にしたスプラインナット１４を備え、このスプラインナット１４と、ローラ支持部材１２に連結したスプラインシャフト１５とを互いにスプライン結合して、ローラ支持部材１２を主軸３と直交する方向に移動自在に保持している。また、ハウジング１０Ｄの下部には、後記する他の実施例（図７）で使用するＣＣＤカメラ３１が取付けてある。
【００１８】
圧縮コイルばね１６は、工具ホルダ１０側であるハウジング１０Ｄからローラ支持部材１２に荷重を付与してフォームローラ１３をシリンダボアＢの内周面Ｂａに圧接させる荷重付与手段であり、ハウジング１０Ｄと圧縮コイルばね１６との間には、内周面Ｂａに対するフォームローラ１３の圧接荷重を検出する荷重検出手段としての圧電型のロードセル１７が設けてある。
【００１９】
このように、この実施例では、ハウジング１０Ｄに、荷重付与手段である圧縮コイルばね１６、及び荷重検出手段であるロードセル１７がコンパクトに内蔵してあり、当該装置の構造の簡素化や小型化に貢献し得るものとなっている。
【００２０】
フォームローラ１３は、外周部に凹部形成用の凸部が一定間隔で設けてあり、シリンダボアＢの直径よりも小さい直径を有する。フォームローラ１３は、材料がとくに限定されるものではないが、例えば、超硬、超硬以外の硬質金属やアルミナ、窒化珪素等のセラミックスなどから成るものであって、高い強度と靭性を有しており、被加工物が焼入れ鋼などの高硬度材料であっても微細凹部を形成することができる。凸部の高さは例えば１００μｍ程度であり、被加工物に数μｍ又は数十μｍ程度の微細凹部を形成する。
【００２１】
ここで、微細凹部加工装置１は、微細凹部の加工対象となる円周面が、シリンダブロックＣＢにおけるシリンダボアＢの内周面Ｂａであるから、その内周面Ｂａの中心線Ｌ１と主軸３及び工具ホルダ１０の回転中心Ｌ２とが一致するように、シリンダボアＢに対して工具ホルダ１０を配置すると共に、この状態で、アダプタ１０Ｃ、ハウジング１０Ｄ、ローラ支持部材１２及びフォームローラ１３がシリンダボアＢの内側に対して挿脱可能である。
【００２２】
また、微細凹部加工装置１は、内周面Ｂａの中心線Ｌ１とフォームローラ１３のローラ軸１９とが平行であると共に、工具ホルダ１０の回転中心Ｌ２に対してローラ軸１９がオフセットされた位置にある。
【００２３】
この実施例では、主軸３が、回転駆動手段すなわち被加工物であるシリンダブロックＣＢと工具ホルダ１０をシリンダボアＢの内周面Ｂａの中心線Ｌ１回りに相対的に回転させることにより内周面Ｂａに圧接させたフォームローラ１３を同内周面Ｂａに添って転動させる手段に相当し、ここでは工具ホルダ１０を回転駆動する。
【００２４】
また、この実施例では、主軸ヘッド２が、軸方向駆動手段すなわち被加工物であるシリンダブロックＣＢと工具ホルダ１０をシリンダボアＢの内周面Ｂａの中心線Ｌ１に沿う方向に相対的に移動させる手段に相当し、ここでは工具ホルダ１０を昇降駆動する。
【００２５】
さらに、この実施例では、アダプタ１０Ｃが、径方向駆動手段すなわち被加工物であるシリンダブロックＣＢと工具ホルダ１０をシリンダボアＢの内周面Ｂａに対してフォームローラ１３が近接離間する方向に相対的に移動させる手段に相当し、ここではフォームローラ１３を径方向に駆動する。
【００２６】
さらに、この実施例では、上記の径方向駆動手段（アダプタ１０Ｃ）及び荷重付与手段（圧縮コイルばね１６）が、ローラ圧接手段すなわち工具ホルダ１０に設けられ且つフォームローラ１３を内周面（円周面）Ｂａに圧接させる手段に相当する。
【００２７】
そして、微細凹部加工装置１は、円周面を形成する円の直径に応じて軸方向駆動手段による被加工物と工具ホルダ１０の相対移動速度を変化、すなわちシリンダボアＢの直径に応じて主軸ヘッド２の移動速度（降下速度）を変化させるものとしている。
【００２８】
より具体的には、微細凹部加工装置１は、シリンダボアＢの直径を測定する直径測定手段を備えている。この直径測定手段としては、例えば、図３に示す接触式の直径測定手段５１や、図４に示す非接触式の直径測定手段５２が挙げられる。
【００２９】
接触式の直径測定手段５１は、微細凹部加工装置１の主軸３に対して着脱自在な測定ヘッド５０に取付けてあって、シリンダボアＢの内周面Ｂａに接触する接触子５１Ａを備えており、主軸３とシリンダボアＢとを同軸状に配置した状態で、シリンダボアＢの直径を測定する。また、図示しないフレーム類を用いて、シリンダボアＢと同軸状に測定基準となるマスターリング６１を配置し、このマスターリング６１を測定した後にシリンダボアＢを実測して、その誤差からシリンダボアＢの直径を求めることもできる。
【００３０】
非接触式の直径測定手段５２は、同じく測定ヘッド５０に取付けてあって、下方向に延出したアーム部５２Ａの先端にレーザ光Ｌの送受信部５２Ｂを備えており、主軸３とシリンダボアＢとを同軸状に配置した状態で、シリンダボアＢの直径を測定する。また、先の手段と同様にマスターリング６１を配置し、マスターリング６１の測定値とシリンダボアＢの実測値との差からシリンダボアＢの直径を求めることもできる。
【００３１】
この非接触式の直径測定手段５２を用いれば、例えば、傷つき易い材料から成る被加工物に微細凹部を形成する際により好適なものとなる。
【００３２】
微細凹部加工装置１は、上記各直径測定手段５１，５２からの検出信号を図示しない制御装置に入力し、この制御装置により、後述するようにシリンダボアＢの直径に基づいて主軸ヘッド２の移動速度を制御する。なお、制御装置は、テーブル４の動作制御なども行う。また、各直径測定手段５１，５２は、シリンダボアＢの直径を測定するだけでなく、主軸３による回転動作や主軸ヘッド２による昇降動作とともに測定を行うことで、シリンダボアＢの真円度や円筒度も測定することができる。
【００３３】
次に、上記の微細凹部加工装置１の動作説明と共に、本発明の微細凹部加工方法の一例を説明する。
【００３４】
微細凹部加工装置１を用いて、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、主軸３とシリンダボアＢとが同軸状態になるように位置決めした後、主軸３に直径測定手段５１，５２を装着してシリンダボアＢの直径を測定し、その後、直径測定手段５１，５２と工具ホルダ１０とを交換し、主軸３とともに工具ホルダ１０を下降させてシリンダボアＢ内にフォームローラ１３を進入させる。
【００３５】
次に、微細凹部加工装置１は、アダプタ１０Ｃ内の移動機構を作動させて、シリンダボアＢの内周面Ｂａに対してフォームローラ１３を接触させ、ロードセル１７により検出した荷重が予め設定した値になるまでアダプタ１０Ｃ内の移動機構の作動を継続させる。
【００３６】
つまり、シリンダボアＢの内周面Ｂａにフォームローラ１３が接触した後、アダプタ１０Ｃ内の移動機構の作動を継続させると、ローラ支持部材１２とハウジング１０Ｄとの間で圧縮コイルばね１６が圧縮され、その反発力が荷重としてフォームローラ１３に付与されると共に、ロードセル１７によりこの荷重が検出されることから、このロードセル１７の検出荷重が設定値になるまでアダプタ１０Ｃ内の移動機構の作動を継続させれば、フォームローラ１３がシリンダボアＢの内周面Ｂａに所定荷重で圧接することとなり、これにより微細凹部の深さも決まる。
【００３７】
こののち、微細凹部加工装置１は、主軸３により工具ホルダ１０を回転駆動すると、シリンダボアＢの内周面Ｂａに圧接しているフォームローラ１３が転動して同内周面Ｂａにディンプル状の微細凹部を形成することとなり、これと同時に主軸ヘッド２を下降させることで、図５に示すように、シリンダボアＢの内周面Ｂａに対して螺旋状の軌跡に沿って微細凹部を連続的に形成する。
【００３８】
このとき、微細凹部加工装置１では、予め測定したシリンダボアＢの直径に応じて主軸ヘッド２の下降速度を変化させるようにし、この実施例では、図６に示すように、シリンダボアＢの中心線に沿う方向（図６中で上下方向）において各周の微細凹部Ｑが整列するパターンにしている。
【００３９】
具体的には、シリンダボアＢの直径が小さい場合には、主軸ヘッド２の下降速度を上げて螺旋の傾斜角が大きくなるようにし、逆に、シリンダボアＢの直径が大きい場合には、主軸ヘッド２の下降速度を下げて螺旋の傾斜角が小さくなるようにし、シリンダボアＢの直径が異なる場合でも一周分の軌跡の長さが等しくなるように、主軸ヘッド２の下降速度を変化させる。なお、内周面Ｂａにおける一周分の軌跡の長さは以下の式で求める。
【００４０】
【数１】
2006326669.tif 000003
【００４１】
つまり、フォームローラ１３の直径や凹部形成用の凸部の間隔は不変であるから、シリンダボアＢの直径の大小にかかわらず、一周分の軌跡の長さが等しくなるように主軸ヘッド２の下降速度を変化させれば、図６に示すように、シリンダボアＢの中心線に沿う方向に各周の微細凹部Ｑが整列したパターンが得られることとなる。
【００４２】
例えば、図６（ａ）に示すパターンに対し、シリンダボアＢの直径が小さい場合には、主軸ヘッド２の下降速度を増して螺旋の傾斜角を増大させれば良く、これにより、図６（ｂ）に示すように、シリンダボアＢの中心線に沿う方向に各周の微細凹部Ｑが整列すると共に、微細凹部Ｂの上下の間隔が増大する。
【００４３】
このように、微細凹部加工装置１及び加工方法では、フォームローラ１３を用いた機械加工を行うことから、シリンダボアＢの内周面Ｂａに高精度な微細凹部を高効率で形成することができ、使い捨てのマスキングシートを用いてショットブラスト行う従来の微細凹部加工に比べて、生産性の向上や製造コストの低減を実現することができる。
【００４４】
そして、微細凹部加工装置１及び加工方法では、シリンダボアＢの内周面Ｂａに対して螺旋状の軌跡に沿って微細凹部を連続的に形成する際に、シリンダボアＢの直径に応じて主軸ヘッド２の下降速度を変化させることにより、共通のフォームローラ１３を用いたうえで、異径のシリンダボアＢに対してほぼ同一のパターンで微細凹部Ｑを規則的に形成し得るものとなる。
【００４５】
また、微細凹部加工装置１は、荷重付与手段として圧縮コイルばね１６を採用しているので、装置構造を簡略化することができると共に、簡単な構造でありながらフォームローラ１３に充分な荷重を付与することができ、また、荷重検出手段としてロードセル１７を採用したことにより、簡単な構造で圧接荷重を正確に検出することができる。
【００４６】
さらに、上記の微細凹部加工装置１及び加工方法では、加工中において、内周面Ｂａに対するフォームローラ１３の圧接荷重をロードセル１７によって常時検出し得るので、ロードセル１７の検出結果に基づいてアダプタ１０Ｃをフィードバック制御することができ、微細凹部の深さが常に均一になるように、あるいは微細凹部の深さが部分的に異なるように、加工中のフォームローラ１３の圧接荷重を任意に調整することができる。
【００４７】
上記の微細凹部加工装置１を用いて微細凹部の加工が施されたシリンダブロックＣＢは、シリンダボアＢの内周面Ｂａに高精度の微細凹部Ｑが規則的に形成され、この際、隣接するシリンダボア同士の直径が許容範囲内で僅かに異なる場合でも、各シリンダボアＢの内周面にほぼ同一のパターンで微細凹部が形成されることになり、ピストンとの摺動接触においてこれらの微細凹部が油だまりとして有効に機能し、エンジンの性能向上に貢献し得るものとなる。
【００４８】
図７は、本発明の微細凹部加工装置及び加工方法の他の実施例によって得た微細凹部のパターンを示す図である。
【００４９】
この実施例の微細凹部加工装置は、基本的な構造は図１及び図２に示すものと同様であるが、制御装置において、予め設定した微細凹部Ｑの基準パターンとシリンダボアＢの内周面Ｂａに形成した微細凹部Ｑの実パターンとの誤差に応じて、軸方向駆動手段による被加工物（シリンダボアＣＢ）と工具ホルダ１０の相対移動速度、すなわち主軸ヘッド２の下降速度を変化させる。この実施例の場合には、直径測定手段を省略しても良い。
【００５０】
具体的には、微細凹部加工装置は、シリンダボアＢの内周面Ｂａに形成した微細凹部Ｑのパターンを測定する表面測定手段３０を備えている。表面測定手段３０は、入力部として図１に示すＣＣＤ３１を備えており、このＣＣＤカメラ３１によってシリンダボアＢの内周面Ｂａにおける加工後の所定範囲内（例えば図７中の点線枠内）の微細凹部Ｑを撮影し、その画像に基づいて上下に隣接する周の微細凹部Ｑのずれ（基準パターンに対する実パターンの誤差）を検出し、この誤差を解消するように主軸ヘッド２の下降速度を変化させ、且つ螺旋の傾斜角を変化させる。
【００５１】
これにより、微細凹部加工装置及び加工方法は、先の実施例と同様に、また、図７の下側の範囲に示すように、シリンダボアＢの中心線に沿う方向に各周の微細凹部Ｑが整列したパターンすなわち予め設定した基準パターンを得ることができ、共通のフォームローラ１３を用いたうえで、異径のシリンダボアＢに対してほぼ同一のパターンで微細凹部Ｑを規則的に形成することができる。
【００５２】
図８は、本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００５３】
図示の微細凹部加工装置における工具ホルダ１０は、ボディ部１０Ｂの下部に、荷重付与手段や径方向駆動手段を含むローラ圧接手段、すなわちフォームローラ１３をシリンダボアＢの内周面Ｂａに圧接させるローラ圧接手段４０を備えている。
【００５４】
ローラ圧接手段４０は、駆動源であるステッピングモータ４１と、ステッピングモータ４１の出力軸であるスクリューシャフト４２と、スクリューシャフト４２とともにボールねじを構成するボール内蔵型のナット４３と、ナット４３に連結され且つガイド４４により案内されるローラ支持部材４５を備えており、ローラ支持部材４５にローラ軸１９を介してフォームローラ１３が回転自在に設けてある。
【００５５】
上記構成を備えた工具ホルダ１０は、微細凹部加工装置において、先の実施例と同様の作用及び効果を得ることができ、また、ローラ圧接手段４０が、工具ホルダ１０側からローラ支持部材４５に荷重を付与する荷重付与手段と、シリンダボアＢの内周面Ｂａに対してフォームローラ１３を近接離間する方向に駆動する径方向駆動手段を兼用しているので、構造のさらなる簡略化を実現することができ、なお且つ駆動源としてステッピングモータ４１を用いたことから、より高精度な制御を行うことができる。
【００５６】
なお、本発明に係わる微細凹部加工装置は、その構成が上記各実施例に限定されるものではなく、構成の細部を適宜変更することができる。例えば、上記各実施例では、回転駆動手段として主軸３を、軸方向駆動手段として主軸ヘッド２を、径方向駆動手段としてアダプタ１０Ｃを例示したが、被加工物を回転及び移動させる手段も含まれる。
【００５７】
また、荷重付与手段や径方向駆動手段を含むローラ圧接手段としては、例えば、油圧等によってフォームローラ１３の径方向に変形する弾性変形部を備えたものや、伸縮駆動されるアクチュエータ類を用いることができ、例えばアクチュエータ類を用いれば、フォームローラ１３の圧接荷重をより自在に変化させることができる。
【００５８】
さらに、フォームローラとしては、ディンプル状の凹部を形成するための凸部を所定間隔で有するものを例示したが、溝状の微細凹部を形成するための鍔状の形成用凸部を備えたものや、凹部形成用の凸部を複列に備えたものなどを用いることも可能である。
【００５９】
さらに、上記各実施例では、微細凹部のパターンとして、円周面の中心線に沿う方向において微細凹部が整列するものを示したが、各周毎に微細凹部を交互にずらせた千鳥状のパターンや、各周毎に微細凹部を一方向にずらせたパターンなども形成し得る。
【００６０】
さらに、被加工物としては、シリンダブロックのように円形穴を有するもののほか、外周面（円周面）に微細凹部が形成される円柱部を有するものであっても良く、具体的には、自動車用エンジンのクランクシャフト、カムシャフト及びバランサシャフト（サイレントシャフト）などが挙げられる。
【００６１】
被加工物がクランクシャフトである場合には、クランクジャーナルの外周面やクランクピンの外周面に微細凹部を形成し、被加工物がカムシャフトである場合には、カムジャーナルの外周面やカムロブの外周面に微細凹部を形成し、また、被加工物がバランサシャフトである場合には、同じくジャーナルの外周面に微細凹部を形成することとなり、いずれの場合においても、円周面の直径の大小にかかわらずほぼ同一のパターンで微細凹部が形成されることとなり、微細凹部が油だまりとして機能して各部品の回転性能や摺動性能を高めることができ、ひいてはエンジンの性能向上に貢献し得るものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の微細凹部加工装置の一実施例を説明する断面図である。
【図２】微細凹部加工装置の全体を説明する斜視図である。
【図３】接触式の直径測定手段を説明する断面図である。
【図４】非接触式の直径測定手段を説明する断面図である。
【図５】微細凹部を形成したシリンダボアの内周面の展開図である。
【図６】微細凹部のパターンを示す説明図（ａ）及びａ図に対してシリンダボアの直径が小さい場合の微細凹部のパターンを示す説明図（ｂ）である。
【図７】本発明の微細凹部加工装置及び加工方法の他の実施例によって得た微細凹部のパターンを示す図である。
【図８】本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
Ｂ                シリンダボア（円形穴）
Ｂａ              シリンダボアの内周面（円周面）
ＣＢ              シリンダブロック（被加工物）
１                微細凹部加工装置
２                主軸ヘッド（軸方向駆動手段）
３                主軸（回転駆動手段）
１０              工具ホルダ
１０Ｃ            アダプタ（径方向駆動手段：ローラ圧接手段）
１２  ４５        ローラ支持部材
１３              フォームローラ
１６              圧縮コイルばね（荷重付与手段：ローラ圧接手段）
１７              ロードセル（荷重検出手段）
１９              ローラ軸
３０              表面測定手段
３１              ＣＣＤカメラ
４０              ローラ圧接手段
５１              接触式の直径測定手段
５２              非接触式の直径測定手段
【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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