(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微細凹部加工装置を提供する。【解決手段】フォームローラ１５と、ローラ支持部材１３と、ローラ支持部材１３を保持する工具ホルダ１０と、フォームローラ１５を円周面に圧接させるアクチュエータ１２と、円周面に沿ってフォームローラ１５を転動させる主軸３と、工具ホルダ１０を円周面の中心線に沿う方向に移動させる主軸ヘッド２を備え、ローラ支持部材１３に、円周面に対するフォームローラ１５の接触角を変化させる回動軸１４及び駆動部１８を備えた構成とし、円周面に対して精度良好に微細凹部を形成するほか、回動軸１４及び駆動部１８によって微細凹部の断面形状を変更し得るものとした。【選択図】  図１
2006334613.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、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、円周面の中心線回りに被加工物と工具ホルダを相対的に回転させることにより円周面に沿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移動手段を備え、ローラ支持部材に、円周面に対するフォームローラの接触角を変化させる角度調整手段を備えたことを特徴とする微細凹部加工装置。
【請求項２】
円周面の中心線に沿う方向におけるフォームローラの位置を検出するローラ位置検出手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の微細凹部加工装置。
【請求項３】
円周面の半径方向に被加工物と工具ホルダを相対的に移動させる径方向移動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】
ローラ圧接手段が、伸縮駆動されるアクチュエータ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装置。
【請求項５】
ローラ圧接手段が、ばね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装置。
【請求項６】
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１〜５のいずれかに記載の微細凹部加工装置。
【請求項７】
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６に記載の微細凹部加工装置。
【請求項８】
円周面の周方向におけるフォームローラの位相を検出するローラ位相検出手段を備えた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】
ローラ位相検出手段が、回転駆動手段の回転を検出するロータリエンコーダ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】
請求項１〜９のいずれか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、この状態で円周面の中心線回りに被加工物と工具ホルダを相対的に回転させることにより、円周面に沿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、円周面の中心線に沿う方向に被加工物と工具ホルダを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、円周面の中心線に沿う方向におけるフォームローラの位置に応じて、円周面に対するフォームローラの接触角を変化させることにより、円周面の中心線に沿う方向において微細凹部の断面形状を部分的に異ならせることを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか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、この状態で円周面の中心線回りに被加工物と工具ホルダを相対的に回転させることにより、円周面に沿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、円周面の中心線に沿う方向に被加工物と工具ホルダを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、円周面の周方向におけるフォームローラの位相に応じて、円周面に対するフォームローラの接触角を変化させることにより、円周面の周方向において微細凹部の断面形状を部分的に異ならせることを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか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、この状態で円周面の中心線回りに被加工物と工具ホルダを相対的に回転させることにより、円周面に沿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、円周面の中心線に沿う方向に被加工物と工具ホルダを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、円周面の中心線に沿う方向におけるフォームローラの位置及び円周面の周方向におけるフォームローラの位相に応じて、円周面に対するフォームローラの接触角を変化させることにより、円周面の中心線に沿う方向及び円周面の周方向において微細凹部の断面形状を部分的に異ならせることを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項１３】
請求項１〜９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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車用エンジンを構成するシリンダブロックにおけるシリンダボアの内周面などのように、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、円周面の中心線とローラ軸とが概略平行となるよう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、円周面の中心線回りに被加工物と工具ホルダを相対的に回転させることにより円周面に沿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移動手段を備えている。
【０００７】
そして、微細凹部加工装置は、ローラ支持部材に、円周面に対するフォームローラの接触角を変化させる角度調整手段を備えたものとしており、ローラ圧接手段により円周面にフォームローラを圧接させた状態にして、回転駆動手段により円周面に沿ってフォームローラを転動させ、これに同期して、軸方向移動手段により円周面の中心線に沿う方向に被加工物と工具ホルダを相対的に移動させることで、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。
【０００８】
このとき、微細凹部加工装置は、上記の微細凹部の形成前に、角度調整手段により円周面に対するフォームローラの接触角を設定することで、円周面に所定の断面形状の微細凹部を形成することとなり、また、上記の微細凹部の形成中に、角度調整手段により円周面に対するフォームローラの接触角を変更することで、円周面に形成した微細凹部の断面形状を部分的に異ならせる。
【０００９】
また、本発明の微細凹部加工方法は、上記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、この状態で円周面の中心線回りに被加工物と工具ホルダを相対的に回転させることにより、円周面に沿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、円周面の中心線に沿う方向に被加工物と工具ホルダを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。
【００１０】
そして、上記の如く微細凹部を形成する間に、円周面の中心線に沿う方向におけるフォームローラの位置、及び円周面の周方向におけるフォームローラの位相の少なくとも一方に応じて、円周面に対するフォームローラの接触角を変化させることにより、円周面の中心線に沿う方向及び円周面の周方向の少なくとも一方において微細凹部の断面形状を部分的に異ならせる。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【００１２】
そして、本発明の微細凹部加工装置によれば、円周面に対するフォームローラの接触角を変化させる角度調整手段を採用したことにより、微細凹部の断面形状を任意に設定したり、円周面における微細凹部の断面形状を部分的に異ならせたりすることができ、これにより、摺動部材として用いられる被加工物に対して、その摺動条件に最適な断面形状を有する微細凹部を高精度に形成することが可能となって、摺動抵抗の低減などに貢献することができる。
【００１３】
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、微細凹部の断面形状を任意に設定したり、円周面における微細凹部の断面形状を部分的に異ならせたりすることができるので、摺動部材として用いられる被加工物に対して、その摺動条件に最適な断面形状を有する微細凹部を高精度に形成することができ、摺動抵抗の低減を実現する被加工物を提供することができる。
【実施例】
【００１４】
図１〜図４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。
【００１５】
図２に示す微細凹部加工装置１は、自動車用エンジンに使用するシリンダブロック（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。
【００１６】
工具ホルダ１０は、図１に示すように、シリンダボアＢに対して同軸状に配置され、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、水平方向へのガイド部１０Ｃと、ガイド部１０Ｃにより案内されるリニアスライド１１と、水平方向に伸縮駆動されるアクチュエータ１２を備えており、アクチュエータ１２によってリニアスライド１１を往復駆動する。
【００１７】
リニアスライド１１には、その下方に延出するローラ支持部材１３が設けてある。このローラ支持部材１３には、リニアスライド１１の移動方向に直交する水平方向の回動軸１４を介して、フォームローラ１５のローラ軸１６が連結してある。このとき、ローラ軸１６は、シリンダボアＢの中心線Ｌ１に対して概略平行であると共に、同中心線Ｌ１に対してオフセットされた位置にある。
【００１８】
アクチュエータ１２には、その発生荷重を検出するための圧電型のロードセル１７が設けてある。また、ローラ支持部材１３には、例えばモータを駆動源とする駆動部１８が設けてあり、この駆動部１８で回動軸１４を回動させることにより、ローラ軸１６及びフォームローラ１５を傾動させる。
【００１９】
フォームローラ１５は、図３に示すように、外周部に凹部形成用の凸部１５ａ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。この実施例のフォームローラ１５に設けた凸部１５ａは、先端を平坦面とした断面矩形状を成している。
【００２０】
上記のフォームローラ１５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り、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１５ａ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】
このようにして、微細凹部加工装置１は、外周部に凹部形成用の凸部１５ａを有するフォームローラ１５と、フォームローラ１５を回転可能に支持するローラ支持部材１３と、ローラ支持部材１３を保持する工具ホルダ１０を備えると共に、ローラ支持部材１３に、シリンダボアＢの内周面Ｂａに対するフォームローラ１５の接触角を変化させる角度調整手段として、回動軸１４及び駆動部１８を備えた構成となっている。
【００２２】
また、この実施例では、アクチュエータ１２が、工具ホルダ１０に設けられ且つフォームローラ１５をシリンダボアＢの内周面（円周面）Ｂａに圧接させるローラ圧接手段に相当し、ロードセル１７が、アクチュエータ（ローラ圧接手段）１２によるフォームローラ１５の圧接荷重を検出する荷重検出手段に相当する。
【００２３】
さらに、この実施例では、主軸３が、シリンダボアＢの内周面Ｂａの中心線回りにシリンダブロック（被加工物）ＣＢと工具ホルダ１０を相対的に回転させることにより同内周面Ｂａに沿ってフォームローラ１５を転動させる回転駆動手段に相当し、ここでは工具ホルダ１０を回転駆動する。
【００２４】
さらに、この実施例では、主軸ヘッド２が、シリンダブロック（被加工物）ＣＢと工具ホルダ１０を内周面Ｂａの中心線Ｌ１に沿う方向に相対的に移動させる軸方向移動手段に相当し、ここでは工具ホルダ１０を移動させる。
【００２５】
さらに、この実施例では、テーブル４が、シリンダボアＢの半径方向にシリンダブロック（被加工物）ＣＢと工具ホルダ１０を相対的に移動させる径方向移動手段に相当し、ここではシリンダブロックＣＢを移動させる。なお、この径方向移動手段を用いることにより、直径の異なるシリンダボアにも容易に対処し得るものとなる。
【００２６】
さらに、微細凹部加工装置１は、主軸ヘッド２に、主軸（回転駆動手段）３の回転を検出するロータリエンコーダ１９を備えており、この実施例では、ロータリエンコーダ１９が、シリンダボアＢの周方向におけるフォームローラ１５の位相を検出するローラ位相検出手段に相当する。つまり、主軸３に装着した工具ホルダ１０に対して、フォームローラ１５の位置は不変であるから、ロータリエンコーダ１９で主軸３の回転を検出することにより、内周面Ｂａに対するフォームローラ１５の位相を間接的に検出する。
【００２７】
さらに、微細凹部加工装置１は、主軸ヘッド２、主軸３、テーブル４、アクチュエータ１２及び回動軸１４の駆動部８を制御するための制御装置（図示せず）を備えている。この制御装置は、加工に要する初期データのほか、ロードセル１７やロータリエンコーダ１９からの検出結果を入力することにより、各機能部をフィードバック制御することができる。
【００２８】
さらに、微細凹部加工装置１は、一般的なＮＣ工作機械と同様に主軸ヘッド２の昇降位置を判断し得るので、この機能をローラ位置検出手段すなわちシリンダボアＢの中心線Ｌ１に沿う方向におけるフォームローラ１５の位置を検出する手段として利用する。
【００２９】
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。
【００３０】
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に装着した工具ホルダ１０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１５を進入させる。
【００３１】
次に、微細凹部加工装置１は、アクチュエータ１２を伸長駆動してシリンダボアＢの内周面Ｂａにフォームローラ１５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クチュエータ１２の伸長駆動を継続させる。これにより、フォームローラ１５がシリンダボアＢの内周面Ｂａに圧接状態となり、同内周面Ｂａに凸部の転写形である微細凹部が形成される。
【００３２】
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１５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、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。
【００３３】
このとき、微細凹部加工装置１では、回動軸１４及び駆動部１８で構成される角度調整手段により、シリンダボアＢの内周面Ｂａに対するフォームローラ１５の接触角を変更することができ、接触角を予め設定することで全ての微細凹部を同一断面形状に形成することは勿論可能であるし、同円周面Ｂａに形成した微細凹部の断面形状を部分的に変化させることができる。
【００３４】
すなわち、この実施例では、被加工物がシリンダブロックＣＢであって、ピストンと摺動接触するシリンダボアＢの内周面Ｂａにおいては、ピストンの上死点側に対応する上側部位と、ピストンの下死点側に対応する下側部位と、双方の間である中間部位とでは、夫々の摺動条件が異なり、摺動抵抗のさらなる低減等を図るには、油だまりとして機能する微細凹部の断面形状を夫々の摺動条件に適したものにするのが望ましい。
【００３５】
そこで、当該微細凹部加工装置１及び加工方法では、上述の如く微細凹部を形成する間において、シリンダボアＢの中心線Ｌ１に沿う方向におけるフォームローラの位置、つまり上側部位、中間部位及び下側部位に応じて、内周面Ｂａに対するフォームローラ１５の接触角を変化させる。
【００３６】
より具体的には、図３に示すように、凸部１５ａの先端面が内周面Ｂａと平行になる状態（シリンダボアＢの中心線Ｌ１とローラ軸１６とが平行の状態）を基準Ａ０とすると共に、その両側に傾斜角Ａ１，Ａ２を設定し、内周面Ｂａの上側部位、中間部位及び下側部位に応じてフォームローラ１５を傾動させる。
【００３７】
なお、フォームローラ１５の接触角を変化させるタイミングは、フォームローラ１５が各部位間に達した時点であるから、シリンダボアＢの中心線Ｌ１に沿う方向におけるフォームローラ１５の位置を検出するローラ位置検出手段（主軸ヘッド２の昇降制御系）によって判断することができる。
【００３８】
これにより、例えば、内周面Ｂａの上側部位に対して傾斜角Ａ１、中間部位に対して基準Ａ０、及び下側部位に対して傾斜角Ａ２とした場合には、図４（ａ）に示すように、上側部位には断面三角形状の微細凹部Ｑ１が形成され、中間部位には断面矩形状の微細凹部Ｑ２が形成され、下側部位には上側とは逆の断面三角形状の微細凹部Ｑ３が形成されることとなる。
【００３９】
また、図４（ｂ）に示すように、上側及び下側の微細凹部Ｑ１，Ｑ３を上記形態と逆にしたり、図４（ｃ）に示すように、上側部位及び下側部位に断面矩形状の微細凹部Ｑ２を形成し、中間部位に断面三角形状の微細凹部Ｑ１（Ｑ３）を形成することもできる。
【００４０】
さらに、当該微細凹部加工装置１及び加工方法では、ローラ位相検出手段（ロータリエンコーダ１９）により検出したフォームローラ１５の位相に応じて、内周面Ｂａに対するフォームローラ１５の接触角を変化させることにより、内周面Ｂａの周方向において微細凹部の断面形状を部分的に異ならせることもできる。
【００４１】
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１５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。
【００４２】
そして、微細凹部加工装置１及び加工方法では、内周面Ｂａに対するフォームローラ１５の接触角を変化させる角度調整手段（回動軸１４及び駆動部１８）を採用したことにより、微細凹部の断面形状を任意に設定したり、内周面Ｂａにおける微細凹部の断面形状を部分的に異ならせたりすることができ、これにより、摺動面であるシリンダボアＢの内周面Ｂａに対して、その摺動条件に最適な断面形状を有する微細凹部を高精度に形成することができる。
【００４３】
また、微細凹部加工装置１は、ローラ圧接手段としてアクチュエータ１２を採用しているので、フォームローラ１５の圧接荷重を自由に設定することができ、さらに、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。
【００４４】
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１５の圧接荷重をロードセル１７で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クチュエータ１２をフィードバック制御することで、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１５の圧接荷重を任意に調整することができる。
【００４５】
上記の微細凹部加工装置１及び加工方法を用いて、シリンダボアＢの内周面Ｂａに微細凹部が形成されたシリンダブロックＣＢは、内周面Ｂａに高精度の微細凹部が規則的に形成され、しかも、上側部位、中間部位及び下側部位の夫々に対して摺動条件に最適な断面形状の微細凹部が形成されているので、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、摺動抵抗の低減などを実現すると共に、エンジンの性能向上に貢献し得るものとなる。
【００４６】
図５及び図６は、本発明の微細凹部加工装置の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。
【００４７】
図示の微細凹部加工装置３１は、自動車用エンジンに使用するカムシャフトＣＳを被加工物とし、被加工物の円周面すなわちジャーナル部Ｊの外周面Ｊａに微細凹部を形成する装置である。
【００４８】
この微細凹部加工装置３１は、テーブル３２上に、チャッキング装置３３を有する主軸台３４と、スライド３５により主軸台３４に対して進退可能な心押し台３６を相対向する配置で備えており、主軸台３４のチャッキング装置３３でカムシャフトＣＳの一端部を把持すると共に、心押し台３６でカムシャフトＣＳの他端部を回転自在に保持する。これにより、カムシャフトＣＳは、中心線Ｌ２を水平方向（Ｘ方向）にした状態で保持され、主軸台３４を駆動することで中心線回りの回転が与えられる。
【００４９】
また、微細凹部加工装置３１は、主軸台３４や心押し台３６の上位側に、垂直方向（Ｚ方向）及び水平方向（Ｘ方向）に移動可能な工具ヘッド３７を備えており、この工具ヘッド３７に工具ホルダ４０が取り付けてある。
【００５０】
工具ホルダ４０は、円筒形状を成すと共に、中心線を垂直方向にした状態で工具ヘッド３７に取り付けてあり、上端部に閉塞部材４１が嵌合固定してあると共に、下端側の内側に円筒形状のスライダ４２が固定してある。
【００５１】
スライダ４２の内側には、ローラ支持部材４３を構成するロッド４３Ａが垂直方向に摺動自在に挿設してあり、このロッド４３Ａの下端部には、工具ヘッド３７の水平移動方向に直交する水平な回動軸１４を介して、ローラ支持部材４３を構成するリテーナ４３Ｂが連結してあり、このリテーナ４３Ｂにローラ軸１６を介してフォームローラ１５が回転自在に設けてある。この際、ローラ軸１６とその下位側で保持されたカムシャフトＣＳの中心線Ｌ２は互いに平行となる。
【００５２】
工具ホルダ４０において、ロッド４３Ａの上端部には、当該ロッド４３Ａの下降位置を規制するストッパを兼ねるばね座４４が固定してあり、このばね座４４と閉塞部材４１の間に圧縮コイルばね４５が設けてある。また、圧縮コイルばね４５の上部には、受圧部材４６が設けてあり、この受圧部材４６と閉塞部材４１との間には、圧縮コイルばね４５による発生荷重を検出する圧電型のロードセル１７が設けてある。
【００５３】
このようにして、微細凹部加工装置３１は、外周部に凹部形成用の凸部を有するフォームローラ１５と、フォームローラ１５を回転可能に支持するローラ支持部材４３と、ローラ支持部材４３を保持する工具ホルダ４０を備えると共に、ローラ支持部材４３に、カムシャフトＣＳのジャーナル部Ｊの外周面Ｊａに対するフォームローラ１５の接触角を変化させる角度調整手段として、回動軸１４及び駆動部１８を備えた構成となっている。
【００５４】
また、この実施例では、圧縮コイルばね４５が、工具ホルダ４０に設けられ且つフォームローラ１５をジャーナル部Ｊの外周面（円周面）Ｊａに圧接させるローラ圧接手段に相当し、ロードセル１７が、圧縮コイルばね（ローラ圧接手段）４５によるフォームローラ１５の圧接荷重を検出する荷重検出手段に相当する。なお、ローラ圧接手段に圧縮コイルばね４５を採用することにより、装置構造のさらなる簡略化や小型化を実現することができる。
【００５５】
さらに、この実施例では、主軸台３４及び心押し台３６が、ジャーナル部Ｊの外周面Ｊａの中心線回りにカムシャフト（被加工物）ＣＳと工具ホルダ４０を相対的に回転させることにより同外周面Ｊａに沿ってフォームローラ１５を転動させる回転駆動手段に相当し、ここではカムシャフトＣＳを回転駆動する。
【００５６】
さらに、この実施例では、工具ヘッド３７が、カムシャフト（被加工物）ＣＳと工具ホルダ４０を外周面Ｊａの中心線Ｌ２に沿う方向に相対的に移動させる軸方向移動手段に相当し、ここでは工具ホルダ４０を移動させる。
【００５７】
さらに、この実施例では、工具ヘッド３７が、ジャーナル部Ｊの半径方向にカムシャフト（被加工物）ＣＳと工具ホルダ４０を相対的に移動させる径方向移動手段に相当し、ここでは工具ホルダ４０を移動させる。この径方向移動手段を用いることにより、直径の異なるジャーナル部にも容易に対処し得るものとなる。
【００５８】
さらに、微細凹部加工装置３１は、主軸台３４に、回転検出用のロータリエンコーダ１９を備えており、この実施例では、ロータリエンコーダ１９が、ジャーナル部Ｊの周方向におけるフォームローラ１５の位相を検出するローラ位相検出手段に相当する。つまり、この実施例では、工具ホルダ４０は回動しないので、ロータリエンコーダ１９で主軸台３４の主軸の回転を検出することで、ジャーナル部Ｊに対するフォームローラ１５の位相を間接的に検出する。
【００５９】
さらに、微細凹部加工装置３１は、主軸台３４、工具ヘッド３７及び回動軸１４の駆動部１８を制御するための制御装置（図示せず）を備えている。この制御装置は、加工に要する初期データのほか、ロードセル１７やロータリエンコーダ１９からの検出結果を入力することで、各機能部をフィードバック制御することができる。
【００６０】
さらに、微細凹部加工装置３１は、一般的なＮＣ工作機械と同様に工具ヘッド３７の昇降位置を判断することができるので、この機能をローラ位置検出手段すなわちカムシャフトＣＳの中心線Ｌ２に沿う方向におけるフォームローラ１５の位置を検出する手段として利用する。
【００６１】
上記構成を備えた微細凹部加工装置３１は、主軸台３４及び心押し台３６によりカムシャフトＣＳを保持した後、工具ヘッド３７によりフォームローラ１５をジャーナル部Ｊに向けて前進（下降）させ、フォームローラ１５がジャーナル部Ｊに当接した後には、圧縮コイルばね４５を圧縮し、その反発力を外周面Ｊａに対するフォームローラ１５の圧接荷重として付与する。
【００６２】
また、ロードセル１７で検出した荷重が所定値になったところで、工具ヘッド３７によるフォームローラ１５の前進を停止し、その後、主軸台３４によりカムシャフトＣＳを中心線回りに定速回転させることにより、フォームローラ１５を転動させると共に、工具ヘッド３７で工具ホルダ４０をカムシャフトＣＳの中心線Ｌ２に沿う方向（Ｘ方向）に移動させることにより、ジャーナル部Ｊの外周面Ｊａに対して螺旋状の軌跡で微細凹部を連続的に形成する。
【００６３】
そして、微細凹部加工装置３１は、上記の如く微細凹部を形成する間に、角度調整手段である回動軸１４及び駆動部１８によって外周面Ｊａに対するフォームローラ１５の接触角を変更することができ、これにより、ジャーナル部Ｊの摺動条件に適した断面形状の微細凹部を形成することができ、先の実施例と同様の効果をもたらすこととなる。
【００６４】
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、例えば、フォームローラとしては、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。
【００６５】
また、当該微細凹部加工装置は、例えば、被加工物に対するフォームローラ１５の前進及び後退と、ローラ軸１６に沿う方向の移動とを繰り返し行って、円周面に一周毎に微細凹部を形成しても良いが、上記各実施例で説明したように、円周面に対して螺旋状の軌跡に沿って微細凹部を連続形成することにより、微細凹部を短時間で効率的に形成することができる。
【００６６】
さらに、被加工物としては、シリンダブロックやカムシャフトのほか、クランクシャフトやバランサシャフト（サイレントシャフト）などが挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【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】フォームローラの凸部を示す拡大断面図である。
【図４】シリンダボアの内周面に形成した微細凹部の異なる形態例を示す各々断面図（ａ）〜（ｃ）である。
【図５】本発明の微細凹部加工装置の他の実施例を説明する断面図である。
【図６】図５に示す工具ホルダの内部を説明する断面図である。
【符号の説明】
【００６８】
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）
ＣＳ    カムシャフト
Ｊ      ジャーナル部
Ｊａ    ジャーナル部の外周面
１      微細凹部加工装置
２      主軸ヘッド（軸方向移動手段）
３      主軸（回転駆動手段）
４      テーブル（径方向移動手段）
１０    工具ホルダ
１２    アクチュエータ（ローラ圧接手段）
１３    ローラ支持部材
１４    回動軸（角度調整手段）
１５    フォームローラ
１６    ローラ軸
１７    ロードセル（荷重検出手段）
１８    駆動部（角度調整手段）
１９    ロータリエンコーダ（ローラ位相検出手段）
３１    微細凹部加工装置
３４    主軸台（回転駆動手段）
３６    心押し台（回転駆動手段）
３７    工具ヘッド（径方向移動手段）
４０    工具ホルダ
４３    ローラ支持部材
４５    圧縮コイルばね（ローラ圧接手段）
【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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