(57)【要約】【課題】従来の微細凹部加工用ローラは、製造コストが高価であると共に、微細凹部の形成により凸部に摩耗や欠損が生じた場合には全体を交換する必要があった。【解決手段】  被加工物Ｗに微細凹部を形成する微細凹部加工用ローラであって、被加工物Ｗの材質よりも高硬度の材質から成り且つ外周部に微細凹部形成用の凸部１ａを有するローラ部材１と、ローラ部材１を両面側から挟持するフランジ部材２Ａ，２Ｂを備えた加工用ローラＲ１とし、製造コストの低減を実現すると共に、ローラ部材１のみの交換を可能にして微細凹部の加工コストの低減を実現した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物に押し付けて転動させることにより被加工物に微細凹部を形成する微細凹部加工用ローラであって、被加工物の材質よりも高硬度の材質から成り且つ外周部に微細凹部形成用の凸部を有するローラ部材と、ローラ部材を両面側から挟持するフランジ部材を備えたことを特徴とする微細凹部加工用ローラ。
【請求項２】
ローラ部材が、円周方向に沿って連続する微細凹部形成用の凸部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の微細凹部加工用ローラ。
【請求項３】
ローラ部材が、円周方向に沿って所定間隔で微細凹部形成用の凸部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の微細凹部加工用ローラ。
【請求項４】
ローラ部材が、凸部の幅にほぼ相当する厚さを有する部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の微細凹部加工用ローラ。
【請求項５】
ローラ部材及びフランジ部材が、中心にローラ軸を貫通させる連通穴を有しており、各連通穴とローラ軸に、互いに係合する係合凸部及び係合凹部を相対的に設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の微細凹部加工用ローラ。
【請求項６】
ローラ部材及びフランジ部材が、互いに連通するキー挿通孔を有しており、これらのキー挿通孔にキーを嵌合したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の微細凹部加工用ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物の表面に微細凹部を形成するのに用いる微細凹部加工用ローラに関し、より詳しくは、自動車のエンジン、トランスミッション及びアクスルなどの装置を構成する摺動部品に対し、その摺動面に低フリクション化を図るための微細凹部（油溜り）を形成するのに用いられる微細凹部加工用ローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の微細凹部加工用ローラとしては、例えば、円柱状を成す被加工物の外周面に微細凹部を形成するものがある。この加工用ローラは、外周部に微細凹部形成用の凸部を有すると共に、被加工物に対して進退可能な工具ホルダに回転自在に設けてあって、被加工物に所定荷重で押し付けた後、被加工物を回転駆動することにより、その外周面に沿って転動して微細凹部を形成する。
【０００３】
上記の加工用ローラを用いた微細凹部の形成は、機械加工であるため、例えばショットブラスト等によって微細凹部を形成する場合に比べて、微細凹部を高精度に且つ効率良く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うえで非常に有効である。
【特許文献１】特開２００４−２２３５７０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記したような微細凹部加工用ローラは、超硬、硬質金属及びセラミックス等の硬質材料で形成されているため、材料費を含めた製造コストが比較的高価であり、しかも、微細凹部の形成により凸部に摩耗や欠損が生じた場合には全体を交換する必要があることから、これが微細凹部の加工コストを増加させる原因になっていた。
【０００５】
本発明は、上記従来の状況に鑑みて成されたもので、製造コストの低減及び微細凹部の加工コストの低減を実現することができると共に、容易に且つ精度良く製造することが可能である微細凹部加工用ローラ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用ローラは、被加工物に押し付けて転動させることにより被加工物に微細凹部を形成する微細凹部加工用ローラであって、外周部に微細凹部形成用の凸部を有するローラ部材と、ローラ部材を両面側から挟持するフランジ部材を備えたことを特徴としている。ローラ部材は、被加工物の材質よりも高硬度の材質から成ると共に、フランジ部材とは別工程で製造され、その後、フランジ部材と組合わせることで加工用ローラを構成する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の微細凹部加工用ローラによれば、材料費等が高価である部位とそれ以外の部位に別部材、すなわちローラ部材とフランジ部材を採用したことで、材料費を含む製造コストの大幅な低減を実現することができると共に、凸部に摩耗や欠損が生じた場合にはローラ部材だけを交換すれば良いので、微細凹部の加工コストの低減も図ることができ、さらに、ローラ部材の形態を必要最低限の簡単なものにし得るので、容易に且つ精度良く製造することが可能になる。
【実施例】
【０００８】
図８は、微細凹部の加工装置の一例を示す図である。加工装置は、円柱状を成す被加工物Ｗの外周面に微細凹部を形成するものであって、回転軸を垂直にした主軸ヘッド１００にハウジング１０１が連結してある。ハウジング１０１は、被加工物Ｗに対して微細凹部加工用ローラＲを押し付ける荷重付与手段を内蔵すると共に、下端部から突出するシャフト１０２を備えている。シャフト１０２には、二股状のアーム１０３が連結してあり、アーム１０３には、水平なローラ軸１０４及び図示しないベアリングを介して、微細凹部加工用ローラＲが回転自在に装着してある。
【０００９】
被加工物Ｗは、中心線をローラ軸１０４と平行状態にして、主軸１０５のチャッキング装置１０６により一端部が把持されると共に、主軸１０５と同軸状に配置した芯押し軸１０７により他端部が回転可能に保持され、主軸１０５により軸線回りに回転する。
【００１０】
そして、上記加工装置は、被加工物Ｗに対して加工用ローラＲを所定荷重で押し付けた状態にして被加工物Ｗを回転させることにより、その外周面に沿って微細凹部加工用ローラＲを転動させて微細凹部を形成する。
【００１１】
本発明に係わる微細凹部加工用ローラは、上記したような加工装置に適用されるものであって、その一実施例を図１〜図４に基づいて説明する。
【００１２】
図１〜図３に示す微細凹部加工用ローラ（以下、『加工用ローラ』と略記する）Ｒ１は、被加工物（Ｗ）の材質よりも高硬度の材質から成り且つ外周部に微細凹部形成用の凸部１ａを有するローラ部材１と、ローラ部材１を両面側から挟持するフランジ部材２Ａ，２Ｂを備えている。
【００１３】
ローラ部材１は、例えば、一般合金鋼、超硬及びセラミックスなどの硬質材料から成るものであって、その外周部には、円周方向に沿って所定間隔で微細凹部形成用の凸部１ａを備えており、図１中の拡大図にも示すように、凸部１ａの幅Ｔにほぼ相当する厚さを全体的に有する円板状の部材である。
【００１４】
フランジ部材２Ａ，２Ｂは、例えばスチール製であって、扁平な概略円錐状を成す部材である。なお、各図では、便宜上ローラ部材１の厚さや凸部１ａを大きく示しているが、実際には、ローラ部材１の厚さは例えば１００μｍ程度又はそれ以下であり、これに形成する凸部１ａはより微細なものである。
【００１５】
また、ローラ部材１及びフランジ部材２Ａ，２Ｂは、中心にローラ軸３を貫通させる連通穴１ｈ，２Ａｈ，２Ｂｈを有しており、ローラ部材１をフランジ部材２Ａ，２Ｂで挟持した状態に組立てた後、互いに連通する連通穴１ｈ，２Ａｈ，２Ｂｈにローラ軸３を貫通状態に嵌合して加工用ローラＲ１となる。その後、加工用ローラＲ１は、図８で説明した加工装置のアーム（１０３）に、ベアリング類を介して回転自在に装着する。
【００１６】
上記構成を備えた加工用ローラＲ１は、材料費等が高価である部位とそれ以外の部位に別部材、すなわちローラ部材１とフランジ部材２Ａ，２Ｂを採用したことから、材料費を含む製造コストの大幅な低減を実現し得るものとなる。また、凸部１ａに摩耗や欠損が生じた場合にはローラ部材１だけを交換すれば良いので、微細凹部の加工コストの大幅な低減も図ることができる。
【００１７】
さらに、加工用ローラＲ１は、円周方向に沿って所定間隔で微細凹部形成用の凸部１を備えたものとすることで、加工装置において、被加工物（Ｗ）に対してディンプル状の微細凹部を所定間隔で連続的に形成することができ、しかも、ローラ部材１が、凸部１ａの幅にほぼ相当する厚さを有する円板状の部材であることから、その形態が必要最低限の簡単なものとなり、後記するローラ部材の製造方法により、容易に且つ精度良く製造することが可能である。
【００１８】
上記加工用ローラＲ１におけるローラ部材１は、図４に示す製造方法により得ることができる。すなわち、ローラ部材１を製造するには、まず、ローラ部材１となる円板状の素材Ｓを複数枚重ね合わせて、放電加工及び研削加工等により連通穴１ｈを形成し、その連通穴１ｈにシャフト５０を嵌合して各素材Ｓを重ね合わせた状態で固定する。
【００１９】
次に、図４（ａ）に示すように、シャフト５０とともに各素材Ｓを円筒研削盤に取り付けて、研削砥石５１により各素材Ｓの外周面を加工し、その後、図４（ｂ）に示すように、シャフト５０とともに各素材Ｓを別の研削盤に取り付けて、溝研削砥石５２により各素材Ｓの外周部に溝（凹部１ｂ）を形成する。
【００２０】
このとき、被加工物（Ｗ）が摺動部品であり、その摺動面に微細凹部を形成するための加工用ローラＲ１の場合では、溝の深さは、例えば０．１ｍｍ以下の非常に浅いもので良い。そして、各素材Ｓに対して一つの溝加工を終了した後には、シャフト５０とともに各素材Ｓを所望のピッチ分だけ回転させて再び溝加工を行い、以下同様の加工を繰り返すことにより、各素材Ｓの全周にわたって溝間の部分である凸部１ａ形成する。
【００２１】
また、上記の溝加工後には、必要に応じて円筒研削盤で再び研削加工を行うことで、溝加工時に発生したバリを除去してもよく、さらには、各素材Ｓをシャフト５０に固定したままでバレル加工などの遊離砥粒により研磨することで、凸部１ａに丸みを付けるようにしてもよい。
【００２２】
以上の工程により、外周部に微細凹部形成用の凸部１ａを有するローラ部材１が得られることとなり、先述の如くフランジ部材２Ａ，２Ｂと組み合わせることでフォームローラＲ１が完成する。
【００２３】
ここで、加工用ローラは、凸部の幅が例えば１００μｍ以下の微細なものである場合、その凸部を形成する際に欠けが生じ易いことから、従来ではワイヤーカット等の放電加工により凸部を形成していた。しかし、この場合には、製作に時間とコストがかかると共に、凸部を含む凹凸部分の表面粗さが悪いために加工用ローラの寿命が短いという問題点があった。
【００２４】
これに対して、当該加工用ローラＲ１では、ローラ部材１とフランジ部材２Ａ，２Ｂで構成し、ローラ部材１を製造するに際しては、素材Ｓを重ね合わせた状態にして連通穴１ｈや凸部１ａを夫々同一工程で機械加工するので、凸部１ａの幅が１００μｍ以下の微細なものであっても、欠け等を生じることなく低コストで効率良く製造することができ、個々の寸法が均一で高精度となる。
【００２５】
そして、このようなローラ部材１を備えた加工用ローラＲ１を微細凹部の形成に用いれば、微細凹部を精度良く形成することができ、また、凸部１ａを含む凹凸部分の表面粗さも良好であるから、加工用ローラＲ１の長寿命化を図ることもできる。
【００２６】
また、各素材Ｓにバレル加工などの遊離砥粒により研磨を施して凸部１ａに丸みを付けることにより、被加工物（Ｗ）に加工用ローラＲ１を押し付けた際の凸部１ａでの応力集中を緩和することができ、凸部１ａのチッピングや欠損を抑制することができる。
【００２７】
図５は、本発明の微細凹部加工用ローラの他の実施例を示す図である。図示の加工用ローラＲ２は、ローラ部材１及びフランジ部材２Ａ，２Ｂが、中心にローラ軸３を貫通させる連通穴１ｈ，２Ａｈ，２Ｂｈを有すると共に、各連通穴１ｈ，２Ａｈ，２Ｂｈとローラ軸３に、互いに係合する及び係合凸部及び係合凹部を相対的に設けている。
【００２８】
この実施例では、各連通穴１ｈ，２Ａｈ，２Ｂｈに、係合凹部１ｋ、２Ａｋ，２Ｂｋを設けると共に、ローラ軸３に、軸線方向にわたる係合凸部３ｋを設けている。なお、図示例では、各部材に対して一箇所に係合凸部３ｋ又は係合凹部１ｋ、２Ａｋ，２Ｂｋを設けているが、複数箇所に設けたり凹凸関係を逆にしたりすることも可能である。
【００２９】
上記の加工用ローラＲ２では、先の実施例と同様の効果を得ることができるうえに、キー及びキー溝の関係となる係合凸部３ｋ及び係合凹部１ｋ、２Ａｋ，２Ｂｋにより、当該ローラの組立及び分解が容易になると共に、組立状態では回転方向における部材間のがたつきを防いで加工用ローラＲ１及びローラ軸を一体化することができ、微細凹部の形成のさらなる高精度化に貢献し得るものとなる。
【００３０】
図６は、本発明の微細凹部加工用ローラのさらに他の実施例を示す図である。図示の加工用ローラＲ３は、ローラ部材１及びフランジ部材２Ａ，２Ｂが、中心にローラ軸３を貫通させる連通穴１ｈ，２Ａｈ，２Ｂｈを有すると共に、互いに連通する円形のキー挿通孔１ｐ、２Ａｐ，２Ｂｐを有しており、これらのキー挿通孔１ｐ、２Ａｐ，２Ｂｐに、丸棒状のキー４を嵌合している。キー４は、ローラ部材１を交換する際に取り外すことができる。
【００３１】
上記の加工用ローラＲ３では、先の実施例と同様の効果を得ることができるうえに、キー挿通孔１ｐ、２Ａｐ，２Ｂｐ及びキー４により、ローラ部材１とフランジ部材２Ａ，２Ｂが一体化され、微細凹部の形成のさらなる高精度化に貢献し得るものとなる。また、キー挿通孔１ｐ、２Ａｐ，２Ｂｐは、ドリル類で簡単に形成することができ、先述の製造方法のように複数の素材Ｓを重ねて形成すれば、高精度に且つ効率良く形成し得る。
【００３２】
なお、図示例では、各部材に対して一箇所にキー挿通孔１ｐ、２Ａｐ，２Ｂｐを設けているが、複数箇所に設けることも可能であるし、キー挿通孔１ｐ、２Ａｐ，２Ｂｐの形状は当然のことながら円形以外でも良い。さらに、図５に示す構成と図６に示す構成を併せ持つ加工用ローラとすることもできる。
【００３３】
図７は、本発明の微細凹部加工用ローラのさらに他の実施例を示す図である。図示の加工用ローラＲ４は、ローラ部材１が、円周方向に沿って連続する微細凹部形成用の凸部１ａを備えている。この場合には、凸部１ａの形成がより一層簡単であることが明らかであり、被加工物（Ｗ）に対して連続する溝状の微細凹部を形成することができる。
【００３４】
なお、本発明に係わる微細凹部加工用ローラは、その構成の細部が上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができる。例えば、ローラ部材とフランジ部材は、接着剤や他の固定手段を用いて接合することも可能である。また、ローラ部材とフランジ部材は、互いに軸線方向に嵌合する部分を設けて接合強度を高めることもできる。この場合、図４に示す如く複数のローラ部材を同時に製造する観点から言えば、ローラ部材側の嵌合部分は孔や切欠きにするのが良い。
【００３５】
さらに、ローラ部材をリング状に形成し、このローラ部材を挟持するフランジ部材同士をリング内側で接合することも可能である。また、図８に示す加工装置では、アームにベアリングを介してローラ軸を装着するものとしたが、ローラ軸と加工用ローラの間にベアリングを介装することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の微細凹部加工用ローラの一実施例を説明する側面図（ａ）及び拡大図付きの正面図（ｂ）である。
【図２】図１に示す加工用ローラを分解状態にした斜視図である。
【図３】ローラ軸を備えた加工用ローラの正面図である。
【図４】ローラ部材の製造の一例を説明する各々斜視図（ａ）（ｂ）である。
【図５】微細凹部加工用ローラの他の実施例を説明する分解斜視図である。
【図６】微細凹部加工用ローラのさらに他の実施例を説明する分解斜視図である。
【図７】微細凹部加工用ローラのさらに他の実施例を説明する側面図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【図８】加工用ローラを使用した加工装置を説明する正面図である。
【符号の説明】
【００３７】
Ｒ１〜Ｒ４              微細凹部加工用ローラ
Ｗ                      被加工物
１                      ローラ部材
１ａ                    凸部
１ｈ  ２Ａｈ  ２Ｂｈ    連通穴
１ｋ  ２Ａｋ  ２Ｂｋ    係合凹部
１ｐ  ２Ａｐ  ２Ｂｐ    キー挿通孔
２Ａ  ２Ｂ              フランジ部材
３                      ローラ軸
３ｋ                    係合凸部
４                      キー
【図１】
2006175450.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006175450.tif 000007
【図６】
2006175450.tif 000008
【図７】
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【図８】
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