(57)【要約】【課題】大がかりな機構や装置を用いることなく、円筒形状の加工物を回転させて高精度でラッピングを行えるようにする。【解決手段】ラッピング装置は、円筒状の軸部外形をラッピングにて仕上げ加工するラッピング用のラッピング治具１を備え、ラッピング治具１は、軸部を二方向から挟むホルダー５０、６０と、該ホルダー５０、６０を保持する一対のアーム２０、３０とを備え、アーム２０、３０は、一端部が連結され、他端部がバネ３５により狭圧され、中間部にホルダー５０、６０の取り付け部である貫通孔２２、３２を有し、バネ３５の張力によりラッピング圧力を作用させる。【選択図】図３
2011045982.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の軸部外形をラッピングにて仕上げ加工するラッピング用の加工治具を備え、
前記加工治具は、前記軸部を二方向から挟むホルダーと、該ホルダーを保持する一対のアーム部材とを備え、
前記アーム部材は、一端部が連結され、他端部がバネ部材により狭圧され、中間部に前記ホルダーの取り付け部を有し、前記バネ部材の張力によりラッピング圧力を作用させることを特徴とするラッピング装置。
【請求項２】
一対の前記アーム部材のうち、前記軸部を回転させてラッピング加工を行う場合に前記加工治具の回転方向の受け側となる前記アーム部材が、ベアリングによりスライド可能に保持されることを特徴とする請求項１記載のラッピング装置。
【請求項３】
前記ホルダーには前記軸部の加工径に対応する受け面が設けられ、前記軸部の一方側の前記受け面の形状が、２つの曲面を接合した接合曲面形状となっていることを特徴とする請求項１または２記載のラッピング装置。
【請求項４】
一対の前記アーム部材は、それぞれ長さを異ならせて成形されたことを特徴とする請求項３記載のラッピング装置。
【請求項５】
接合曲面形状の受け面を有する前記ホルダーが、前記軸部の下側に配置されることを特徴とする請求項３または４記載のラッピング装置。
【請求項６】
少なくとも一方の前記アーム部材には、前記バネ部材が係合されるフック部が前記アーム部材の長手方向に移動可能に設けられ、
前記フック部は、前記フック部自体とともにラッピングペーパーを前記アーム部材の所定位置に保持する保持部を一体に備えることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載のラッピング装置。
【請求項７】
前記ホルダーには一体にラッピングペーパーをガイドするガイド部が設けられることを特徴とする請求項３から６のいずれかに記載のラッピング装置。
【請求項８】
少なくとも一方の前記アーム部材の端部には、前記バネ部材を連結するバネ連結部が設けられ、
前記バネ連結部は、前記アーム部材から突出するネジ部材と、前記ネジ部材に螺合して前記アーム部材からの突出長さを調節する調節ナットとを備えることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のラッピング装置。
【請求項９】
円筒状の軸部を、一対のアーム部材の各々に取り付けられたホルダーによって二方向から挟み、前記アーム部材をバネ部材により狭圧することにより前記バネ部材の張力によりラッピング圧力を前記軸部に作用させる加工治具を、加工対象の前記軸部に装着し、
前記軸部を回転させるとともに、前記加工治具の一方の前記アーム部材をベアリングによりスライド可能に保持して、前記アーム部材の回転を規制すること、
を特徴とするラッピング加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラッピングを施すラッピング装置、および、ラッピング加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加工物の表面を研磨加工するラッピングマシンが知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されたラッピングマシンは、加工物にラッピングペーパーを当てて、シューで挟み込み、加工物に微少振動を与えて研磨加工する。
【特許文献１】特許第２５７７１１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、円筒形状の加工物に対しては、ラッピングペーパーを当てて加工物を回転させることで、ラッピングをすることができるが、回転する加工物に対してラッピングペーパーを適切な圧力で均一に押しつけることは難しく、押圧状態が適切でないと円筒度が高まる等の精度低下を招くおそれがある。この問題を解消するため、例えば、回転する加工物に対し、油圧シリンダーを用いてラッピングペーパーを押し当てる機構が考えられるが、大がかりな機構を用いた場合にはコスト増や頻繁な設計変更に対応できない等の課題があった。
【０００４】
本発明は、大がかりな機構や装置を用いることなく、円筒形状の加工物を回転させて高精度でラッピングを行えるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本発明は、円筒状の軸部外形をラッピングにて仕上げ加工するラッピング用の加工治具を備え、前記加工治具は、前記軸部を二方向から挟むホルダーと、該ホルダーを保持する一対のアーム部材とを備え、前記アーム部材は、一端部が連結され、他端部がバネ部材により狭圧され、中間部に前記ホルダーの取り付け部を有し、前記バネ部材の張力によりラッピング圧力を作用させることを特徴とする。
この構成によれば、バネ部材の張力によってホルダーで軸部を二方向から挟み、ラッピング圧力を作用させるので、簡単な構成によって軸部に適切なラッピング圧力を加えることができる。これにより、大がかりな機構や複雑な機構を用いることなく、円筒状の軸部を回転させてラッピング加工を行う場合に適度なラッピング圧力を加え、高精度で加工できる。
【０００６】
上記構成において、一対の前記アーム部材のうち、前記軸部を回転させてラッピング加工を行う場合に前記加工治具の回転方向の受け側となる前記アーム部材が、ベアリングによりスライド可能に保持される構成としてもよい。
この構成によれば、軸部を回転させてラッピングを行う場合に、アーム部材をベアリングで保持し、軸部を回転させながら加工治具の回転を規制することによって、軸部を加工治具に対して摺動させてラッピング加工を施すことができる。ここで、アーム部材はベアリングによりスライド可能に保持されるので、加工治具の回転を規制しながらスライド動作を許容することにより、加工治具を、過大な応力が加わらないように保持できる。従って、簡単な構成により、加工治具を適切に保持して回転を制限し、軸部を摺動させてラッピング加工を行える。
【０００７】
また、上記構成において、前記ホルダーには前記軸部の加工径に対応する受け面が設けられ、前記軸部の一方側の前記受け面の形状が、２つの曲面を接合した接合曲面形状となっていてもよい。
この構成によれば、軸部を挟むホルダーの一方側の受け面が、２つの曲面を接合した接合曲面形状となっており、軸部に対して二カ所で強く接触してラッピング圧力を作用させるので、軸部を挟むホルダーの受け面の間で調心作用が働き、軸部が軸中心からずれる方向に動いた場合に、この動きにより軸部を最適な位置に移動させる。このため、簡単な構成でありながら、軸部を適切な位置で挟んで保持し、好適なラッピング圧力を作用させることができる。
【０００８】
また、一対の前記アーム部材は、それぞれ長さを異ならせて成形されてもよい。
この構成によれば、軸部を挟む受け面のうち一方側が、２つの曲面を接合した接合曲面形状である場合に、一対のアーム部材の長さの違いによって、接合曲面形状を有する受け面を容易に区別できる。
【０００９】
また、接合曲面形状の受け面を有する前記ホルダーが、前記軸部の下側に配置される構成としてもよい。
この構成によれば、軸部の下側に配置されたホルダーの受け面が、二つのラッピング圧力の作用箇所を形成する接合曲面であるため、これら二つのラッピング圧力の作用箇所の間に、ラッピング加工で用いられる研削油等の潤滑液が溜まることで安定した潤滑液の供給を実現でき、また、研削くずを二つのラッピング圧力の作用箇所の間から排出できる。
【００１０】
さらに、少なくとも一方の前記アーム部材には、前記バネ部材が係合されるフック部が前記アーム部材の長手方向に移動可能に設けられ、前記フック部は、前記フック部自体とともにラッピングペーパーを前記アーム部材の所定位置に保持する保持部を一体に備える構成としてもよい。
この構成によれば、バネ部材が係合されるフック部をアーム部材の長手方向に移動させてバネ部材の張力を容易に調節することが可能であり、かつ、このフック部によりラッピングペーパーを保持できるので、簡単な構成によってラッピングペーパーの固定とバネ部材の張力の調節が可能な構成を実現できる。
【００１１】
また、前記ホルダーには一体にラッピングペーパーをガイドするガイド部が設けられる構成としてもよい。
この構成によれば、軸部を保持するホルダーにおいてラッピングペーパーをガイドすることで、軸部に対するラッピングペーパーの位置を適正に保つことができる。
【００１２】
さらに、少なくとも一方の前記アーム部材の端部には、前記バネ部材を連結するバネ連結部が設けられ、前記バネ連結部は、前記アーム部材から突出するネジ部材と、前記ネジ部材に螺合して前記アーム部材からの突出長さを調節する調節ナットとを備える構成としてもよい。
この構成によれば、バネ部材が連結されるバネ連結部において、調節ナットによりネジ部材の突出長さを調節することで、バネ部材の張力を容易に調節できる。
【００１３】
また、本発明のラッピング加工方法は、円筒状の軸部を、一対のアーム部材の各々に取り付けられたホルダーによって二方向から挟み、前記アーム部材をバネ部材により狭圧することにより前記バネ部材の張力によりラッピング圧力を前記軸部に作用させる加工治具を、加工対象の前記軸部に装着し、前記軸部を回転させるとともに、前記加工治具の一方の前記アーム部材をベアリングによりスライド可能に保持して、前記アーム部材の回転を規制することを特徴とする。
この場合、加工治具により、バネ部材の張力を利用して円筒状の軸部にラッピング圧力を作用させて、この加工治具を装着した軸部を回転させる一方で、アーム部材の回転を規制することで、軸部をホルダーに対して摺動させるので、簡単な構成によって軸部に適切なラッピング圧力を加えて、高精度でラッピング加工を行うことができる。また、ベアリングにより加工治具の一方のアーム部材をスライド可能に保持するので、加工治具に過大な応力が加わらないように加工治具の回転を規制できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、バネ部材の張力によってホルダーで軸部を二方向から挟み、ラッピング圧力を作用させるので、簡単な構成によって軸部に適切なラッピング圧力を加えることができる。これにより、大がかりな機構や複雑な機構を用いることなく、円筒状の軸部を回転させてラッピング加工を行う場合に適度なラッピング圧力を加え、高精度で加工できる。
また、軸部を回転させてラッピングを行う場合に、アーム部材をベアリングで保持し、軸部を回転させながら、加工治具に過大な応力が加わらないように加工治具を保持して回転を規制し、軸部を加工治具に対して摺動させてラッピング加工を施すことができる。
また、軸部を挟むホルダーの一方側の受け面が、２つの曲面を接合した接合曲面形状となっており、軸部に対して二カ所で強く接触してラッピング圧力を作用させるので、軸部を挟むホルダーの受け面の間で調心作用が働き、簡単な構成でありながら、軸部を適切な位置で挟んで保持し、好適なラッピング圧力を作用させることができる。
一対のアーム部材の長さを異ならせて成形すれば、軸部を挟む受け面のうち一方側が、２つの曲面を接合した接合曲面形状である場合に、一対のアーム部材の長さの違いによって、接合曲面形状を有する受け面を容易に区別できる。
接合曲面形状の受け面を有するホルダーが軸部の下側に配置される構成とすれば、下側のホルダーの受け面における二つのラッピング圧力の作用箇所の間に、ラッピング加工で用いられる研削油等の潤滑液が溜まることで安定した潤滑液の供給を実現でき、また、研削くずを二つのラッピング圧力の作用箇所の間から排出できる。
バネ部材が係合されるフック部をアーム部材の長手方向に移動可能に設け、フック部が、フック部自体とともにラッピングペーパーをアーム部材の所定位置に保持する保持部を一体に備える構成とすれば、フック部を移動させてバネ部材の張力を容易に調節することが可能であり、かつ、このフック部によりラッピングペーパーを保持できる。
また、軸部を保持するホルダーにおいてラッピングペーパーをガイドすることで、軸部に対するラッピングペーパーの位置を適正に保つことができる。
さらに、少なくとも一方のアーム部材にバネ連結部を備え、このバネ連結部において、調節ナットによりネジ部材の突出長さを調節する構成とすれば、バネ部材の張力を容易に調節できる。
また、本発明のラッピング加工方法によれば、加工治具により、バネ部材の張力を利用して円筒状の軸部にラッピング圧力を作用させて、この加工治具を装着した軸部を回転させる一方で、アーム部材の回転を規制することで、軸部をホルダーに対して摺動させるので、簡単な構成によって軸部に適切なラッピング圧力を加えて、高精度でラッピング加工を行うことができる。また、ベアリングにより加工治具の一方のアーム部材をスライド可能に保持するので、加工治具に過大な応力が加わらないように加工治具の回転を規制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
［第１の実施形態］
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を適用した第１の実施形態に係るラッピング装置２の使用状態を示す図である。また、図２は、ラッピングを行う加工対象の一例としてのクランクシャフト１０の構成を示す斜視図である。
【００１６】
図１に示す加工治具としてのラッピング治具１は、加工対象（ワーク）としてのクランクシャフト１０を旋盤１００にセットした状態で、クランクシャフト１０に取り付けて使用される。
本第１の実施形態では、典型的な加工対象の例としてクランクシャフト１０のラッピングを行う場合について説明する。クランクシャフト１０は、図２に示すように、円筒形状のメインジャーナル１３と、同じく円筒形状に形成され、メインジャーナル１３から偏心したクランクピン１５と、クランクアームを兼ねるバランスウェイト１２とを有し、メインジャーナル１３及びクランクピン１５にはオイル供給孔１４が形成されている。図２に示すクランクシャフト１０は一例として、直列４気筒のエンジンに用いられるもので、４本のクランクピン１５を有する。
【００１７】
クランクシャフト１０は、図１に示すように、一方の端部が主軸台１０２のチャック１０３に固定され、他端はテールストック１０４により支持された状態で旋盤１００に固定されており、メインジャーナル１３を中心軸として回転する。
旋盤１００には、ベッド１０１上で水平方向に移動自在な刃物台１１０が設けられ、この刃物台１１０の上部に設けられた固定部１１１には、ベアリング１２０が取り付けられている。ベアリング１２０は、ラッピング治具１とともにクランクシャフト１０のラッピングを行うための部材であり、このベアリング１２０とラッピング治具１とによって、ラッピング装置２が構成される。
【００１８】
ラッピング治具１は、クランクシャフト１０の円筒形状の軸部、すなわちメインジャーナル１３及びクランクピン１５のうち、ラッピングを行う対象となる軸部に装着される。ラッピング治具１は、一対のアーム部材としてのアーム２０、３０がバネ部材としてのバネ３５により連結され、このバネ３５の張力によってアーム２０、３０の間に加工対象の軸部を挟み込む構成である。
ラッピング治具１をクランクシャフト１０の加工対象の軸部（メインジャーナル１３またはクランクピン１５）に取り付けた場合、旋盤１００の動作によってクランクシャフト１０を図１中に矢印で示す方向に回転すると、これに伴って同じ方向にラッピング治具１が回転する。ベアリング１２０は、クランクシャフト１０の回転時に、回転方向側のアーム２０に当接する位置に配置されている。ここで、ベアリング１２０によってラッピング治具１の回転が規制されるため、ラッピング治具１と加工対象の軸部とが摺動する。この摺動により、加工対象の軸部が研磨される。
以下の説明では、クランクピン１５を加工対象の軸部としてラッピングを行う場合について説明する。
【００１９】
図３及び図４はラッピング治具１の構成を示す図であり、図３はラッピング治具１の側面図、図４Ａはラッピング治具１を先端側からみた前面図、図４Ｂはラッピング治具１を後端側からみた背面図である。なお、図４Ａ、図４Ｂにおいては理解の便宜を図るため、ラッピングペーパー３を含む一部の部材を省略している。
【００２０】
ラッピング治具１は、角棒状のアーム２０と、同じく角棒状のアーム３０とを有する。アーム２０の先端部には貫通孔２１が穿設され、この貫通孔２１を貫通するボルト２３により、連結部材４１が取り付けられる。一方、アーム３０の先端部にも貫通孔３１が穿設され、この貫通孔３１を貫通するボルト２３によって連結部材４２が取り付けられる。
連結部材４１と連結部材４２とは、互いに咬み合ってピン４３により連結され、ヒンジを形成し、アーム２０、３０はピン４３を中心として開閉可能に連結される。また、アーム２０には、軽量化のための肉抜き孔２４が穿設されている。
【００２１】
また、アーム２０の略中央部には貫通孔２２が穿設され、この貫通孔２２を貫通するボルト２３によって、ホルダー５０が取り付けられる。ホルダー５０は、アーム２０、３０間側に設けられ、アーム２０を貫通したボルト２３に螺合されるネジ穴５１を有する。このホルダー５０の、アーム３０側を向く面には、クランクピン１５に合わせて形成された凹形状の曲面５２が形成されている。
アーム３０の略中央部には貫通孔３２が穿設され、この貫通孔３２を貫通するボルト２３によって、ホルダー６０が取り付けられる。ホルダー６０は、アーム２０、３０間側に設けられ、アーム３０を貫通したボルト２３に螺合されるネジ穴６１を有する。このホルダー６０の、アーム２０側を向く面には、クランクピン１５に合わせて形成された凹形状の曲面６２が形成されている。
これら貫通孔２２、３２はホルダー５０、６０の取り付け部に相当し、曲面５２、６２は受け面に相当する。
【００２２】
従って、ピン４３を中心としてアーム２０、３０を閉じた場合には、ホルダー５０、６０が、曲面５２、６２を対向させながら互いに接近し、この曲面５２、６２間に加工対象のクランクピン１５が挟まれる。
曲面５２と曲面６２との間に形成される空間には帯状のラッピングペーパー３が配置される。ラッピングペーパー３は、加工対象をラッピングするためのシート状の研磨布（或いは紙）を帯状に成形したもので、ロール状に巻き回されており、このロールから必要量が引き出されてラッピング治具１に取り付けられる。ラッピングペーパー３は、アーム２０の後端からアーム３０の後端にかけて配置され、曲面５２、６２間でループを形成し、このループ内にクランクピン１５が収まる。つまり、ラッピングペーパー３が被せられたクランクピン１５が曲面５２、６２によって挟まれ、ラッピングペーパー３ごと押圧される。
【００２３】
図３及び図４Ｂに示すように、ホルダー５０の後端側、すなわち連結部材４１から離れた側にはラッピングペーパー３を通して保持するためのスリット５３が形成され、ホルダー６０の後端側にはラッピングペーパー３を通して保持するためのスリット６３が形成されている。これらガイド部としてのスリット５３、６３にラッピングペーパー３を通すことで、ラッピングペーパー３がクランクピン１５から脱落せず、安定して研磨を行うことができる。
【００２４】
また、アーム２０にはペーパーホルダー７１が取り付けられる。ペーパーホルダー７１は、角棒形状のアーム２０を挿通可能な、アーム２０の外形形状より大きい角形の枠体である。ペーパーホルダー７１は、アーム２０の外側、すなわちアーム３０とは反対側の面に当接する固定ネジ７２を有している。固定ネジ７２はペーパーホルダー７１の枠体に螺合してアーム２０の表面を押圧する。この固定ネジ７２を締め付けてアーム２０を押圧することで、ペーパーホルダー７１を、アーム２０の軸方向における任意の位置に固定できる。アーム３０側に形成されるペーパーホルダー７１とアーム２０との隙間７１Ａ（図４Ｂ）には、ラッピングペーパー３の一端部が通される。このラッピングペーパー３の端部は、固定ネジ７２の締め付け力によってペーパーホルダー７１とともに固定される。
【００２５】
アーム３０には、角棒形状のアーム３０を挿通可能な、アーム３０の外形形状より大きい角形の枠体であるペーパーホルダー７５が、アーム３０の長手方向に沿って移動可能に取り付けられる。フック部としてのペーパーホルダー７５は、アーム３０の外側、すなわちアーム２０とは反対側の面に当接する固定ネジ７６を有し、固定ネジ７６はペーパーホルダー７５の枠体に螺合してアーム３０の表面を押圧する。この固定ネジ７６を締め付けてアーム３０を押圧することで、ペーパーホルダー７５をアーム３０の軸方向における任意の位置に固定できる。
アーム２０側に形成されるペーパーホルダー７５とアーム３０との隙間７５Ａ（図４Ｂ）には、ラッピングペーパー３が通され、固定ネジ７２の締め付け力によってペーパーホルダー７１とともに固定される。この隙間７５Ａを形成するペーパーホルダー７５本体とアーム３０は、ラッピングペーパー３を保持する保持部に相当する。
【００２６】
つまり、図３に示すように、ラッピングペーパー３は、上側のアーム２０に取り付けられたペーパーホルダー７１により一端を固定され、スリット５３、６３を通ってホルダー５０、６０間の空間でループを形成し、ペーパーホルダー７５によって固定される。ラッピングペーパー３の端部は、ペーパーホルダー７５よりも後端側で垂れ下がり、より下方に置かれたラッピングペーパー３のロール（図示略）に繋がっている。
【００２７】
そして、ペーパーホルダー７５には、アーム２０側の面にバネ保持部７７が形成されている。バネ保持部７７は、バネ３５の端を係合可能な孔である。
また、アーム２０の後端部には、アーム３０側の面と反対側の面とに開口する貫通孔２５が形成され、この貫通孔２５にバネ連結部８０が配設されている。バネ連結部８０は、貫通孔２５を貫通するネジ部材としてのバネ保持ピン８１と、バネ保持ピン８１に螺合する調節ナット８３とを備えて構成される。バネ保持ピン８１の先端には、バネ３５の端を係合可能な孔を有する係合部８２が設けられ、この係合部８２とバネ保持部７７との間に、アーム２０、３０を近接させる引っ張りコイルバネであるバネ３５が掛け渡されている。バネ３５は、アーム２０、３０を最も近接させた状態で引っ張り力を与える程度の長さに調節されている。
【００２８】
バネ保持ピン８１の側面にはネジが切られ、このネジ部分に調節ナット８３が螺合している。バネ保持ピン８１は、アーム３０側においてはバネ３５により引っ張られ、アーム２０の反対側の面で調節ナット８３がアーム２０に接触する。このため、バネ保持ピン８１はバネ３５の張力によって貫通孔２５に保持される一方、バネ保持ピン８１の側面のネジに沿って調節ナット８３を移動させ、係合部８２の突出長さを調節することにより、バネ３５の張力を調節することができる。
バネ３５は、ホルダー５０、６０間に加工対象のクランクピン１５を挟んだ状態で、クランクピン１５に対してラッピングペーパー３を押しつける押圧力を与える。このため、調節ナット８３によってバネ３５の張力を調節することにより、ラッピング加工中のラッピングペーパー３の押圧力を調節できる。
【００２９】
バネ３５の張力はクランクピン１５に対するラッピング圧力として作用する。図２に示したように、クランクピン１５にはオイル供給孔１４が開口しており、このように加工対象の軸部に開口が存在する場合、この開口を含む面をラッピングすると、開口の周囲において面圧が高くなり、開口の周囲においてのみ研磨が進みすぎるという現象が起こる。
本第１の実施形態の構成では、調節ナット８３を回転させてバネ保持ピン８１の突出長さを変え、或いは、固定ネジ７６を緩めてペーパーホルダー７５を移動させることで、バネ３５の張力を容易に調節できる。このようにバネ３５の張力を調節することで、例えば、バネ３５の張力を弱めておくことで開口周囲における過度の研磨を防止でき、高精度でラッピングを行えるという利点がある。
【００３０】
図５はホルダー５０の構成を詳細に示す図であり、図５Ａは平面図、図５Ｂは側面図、図５Ｃは背面図である。図６はホルダー６０の構成を詳細に示す図であり、図６Ａは平面図、図６Ｂは側面図、図６Ｃは背面図である。
図５Ａに示すように、ホルダー５０に形成された曲面５２の両側端には面取りが施されている。また、曲面５２は、その断面が、図５Ｂに示すようにクランクピン１５の径よりも大きな径の円弧を描く円筒面となっている。このため、曲面５２にクランクピン１５を重ねた場合、曲面５２とクランクピン１５の円筒面とは、曲面５２の底部にある一カ所の接触位置５５で、線接触する。ラッピング時にはクランクピン１５と曲面５２との間にラッピングペーパー３が挟まり、接触位置５５において、クランクピン１５の円筒面に対して最も強く押圧力（ラッピング圧力）が作用する。
【００３１】
また、上述のようにクランクピン１５のオイル供給孔１４周囲における面圧の上昇が起き、過剰に研磨されないように、曲面５２の曲率半径を、クランクピン１５の半径にラッピングペーパー３の厚みを加えた程度にしてもよい。この場合、クランクピン１５の表面に対するラッピング圧力の局所的な作用を防止できるので、局部における面圧の上昇を防止できる。
【００３２】
また、図６Ａに示すように、ホルダー６０に形成された曲面６２の両側端には面取りが施されている。
曲面６２は、クランクピン１５の径と同径またはより大きな径の円弧を描く２つの円筒面６２Ａ、６２Ｂを、中央位置Ｃにおいて接合した形状となっている。円筒面６２Ａ、６２Ｂの径は等しく、各々の円筒面６２Ａ、６２Ｂの中心は、曲面６２の中心位置Ｃに対して偏位している。すなわち、円筒面６２Ａの中心６４Ａは中心位置Ｃよりも所定量だけ円筒面６２Ｂ側にずれており、円筒面６２Ｂの中心６４Ｂは、中心位置Ｃよりも所定量だけ円筒面６２Ａ側にずれている。このため、曲面６２は中心位置Ｃにおいて不連続な曲面であり、円筒面６２Ａと同径の半円に比べ、図中横方向の幅が狭い。
【００３３】
このため、図６Ｂに示すように、曲面６２にクランクピン１５を重ねた場合、曲面６２とクランクピン１５の円筒面とは、円筒面６２Ａにおける一カ所の接触位置６５Ａと、円筒面６２Ｂにおける一カ所の接触位置６５Ｂで、それぞれ線接触する。ラッピング時にはクランクピン１５と曲面６２との間にラッピングペーパー３が挟まり、接触位置６５Ａ、６５Ｂのそれぞれにおいて、クランクピン１５の円筒面に対して強く押圧力（ラッピング圧力）が作用する。
【００３４】
このように、ホルダー５０とホルダー６０の間に、ラッピングペーパー３を介してクランクピン１５を挟んだ場合、クランクピン１５に対しては、曲面５２の一カ所と曲面６２の二カ所において強く押圧力が作用するので、クランクピン１５は三カ所で支持される。このため、クランクピン１５は、三カ所からの押圧力によって曲面５２とスリット５３との間の特定の位置に導かれ、この位置で安定する。この調心作用により、クランクピン１５は、ラッピングに適した位置に保持されて研磨されるので、研磨の偏りが生じにくく、結果として、断面の真円度が高く円筒度の低い、高精度のクランクピン１５を得ることができる。
【００３５】
さらに、図６Ｂに示したホルダー６０は、図２に示したように、クランクシャフト１０に取り付けられた状態で下方に位置しているので、接触位置６５Ａ、６５Ｂはクランクピン１５の下方に位置する。この構成では、ラッピング中にラッピングペーパー３とクランクピン１５の間に供給される研削油が接触位置６５Ａ、６５Ｂの間に溜まるため、ラッピングペーパー３の表面に研削油が常に付着し、油切れを起こしにくいという利点がある。また、曲面６２において最も低い位置ではクランクピン１５に力が加わりにくいので、ラッピング中に生じた研削くず（いわゆる切り粉）やクランクピン１５に付着していた研削くず等が、接触位置６５Ａ、６５Ｂの間で捉えられ、ラッピングを阻害しなくなるという利点もある。この場合、接触位置６５Ａ、６５Ｂの間に溜まった研削くず等はホルダー６０の側方に自然と排出される。
【００３６】
図７Ａ〜Ｃは、ラッピング加工中におけるラッピング装置２の動きを示す図である。
この図７Ａ〜Ｃに示す例では、クランクピン１５のラッピングを行うため、クランクピン１５がラッピング治具１のホルダー５０、６０間に挟まれている。なお、図７Ａ〜Ｃではラッピングペーパー３の図示を省略しているが、実際にラッピングを行う場合には、クランクピン１５の表面にラッピングペーパー３が巻かれる。
【００３７】
図７Ａ〜Ｃには、図中矢印で示すように、クランクシャフト１０が図中反時計回りに回転する場合のラッピング治具１の動きを示し、図７Ａに示す状態から、クランクシャフト１０の回転に伴って図７Ｂ、図７Ｃに示す状態に移る。
図７Ａに示すように、クランクピン１５に取り付けられたラッピング治具１は、バネ３５の張力でクランクピン１５を締め付けることで、クランクピン１５に支持されている。このため、クランクシャフト１０の回転に伴い、ラッピング治具１は反時計回りに回転しようとする。そして、アーム２０、３０のうち、回転方向側、すなわち回転時に先頭になる側のアーム２０が、図１に示すように固定されたベアリング１２０に当接する。つまり、アーム２０は、ベアリング１２０に当接してラッピング治具１の動きを受ける「受け側」のアームに相当する。
ラッピング治具１は、ベアリング１２０に当たった位置より回転できないため、クランクシャフト１０の回転に伴ってクランクピン１５がホルダー５０、６０に挟まれたラッピングペーパー３と摺動し、これによりクランクピン１５の表面がラッピングペーパー３によって研磨される。
【００３８】
アーム２０がベアリング１２０に当たった状態で、ラッピング治具１はベアリング１２０により回転を制限されるが、アーム２０は、ベアリング１２０の作用により抵抗なく滑らかに矢印方向に移動可能である。このため、クランクシャフト１０の回転時に、クランクピン１５がメインジャーナル１３を中心として回転するのに伴い、ラッピング治具１はベアリング１２０に当接しながら水平方向に変位しつつ上下に揺動する。ラッピング治具１の水平方向の変位量は、クランクピン１５の水平方向の変位量にほぼ対応する。
【００３９】
具体的には、図７Ａの状態からクランクシャフト１０が反時計回りに回転して図７Ｂの状態に移行する過程で、ラッピング治具１は、クランクピン１５が図中右上に移動するのに合わせて、図中右上方向（図中矢印方向）に移動する。図７Ｂの状態からさらにクランクシャフト１０が回転して図７Ｃの状態に移行する過程では、クランクピン１５は図中左方向に変位し、これに応じて、ラッピング治具１は図中矢印で示すように左方向へ移動する。図７Ｃの状態からさらにクランクシャフト１０が回転すると、クランクピン１５は図中左下方向に変位し、これに応じて、ラッピング治具１は図中矢印で示すように左方向へ移動する。
【００４０】
このように、旋盤１００に取り付けられたラッピング装置２が、加工対象の軸部であるクランクピン１５外形をラッピングにて仕上げ加工するラッピング用のラッピング治具１を備え、ラッピング治具１が、クランクピン１５を二方向から挟むホルダー５０、６０と、該ホルダー５０、６０を保持する一対のアーム２０、３０とを備え、アーム２０、３０の一端部が連結され、他端部がバネ３５により狭圧され、中間部にホルダー５０、６０の取り付け部であるネジ穴５１、６１が設けられて、バネ３５の張力によりラッピング圧力を作用させる構成となっている。そして、バネ３５の張力によってホルダー５０、６０でクランクピン１５を二方向から挟み、ラッピング圧力を作用させるので、簡単な構成によって加工対象のクランクピン１５に適切なラッピング圧力を加えることができる。これにより、大がかりな機構や複雑な機構を用いることなく、円筒状のクランクピン１５を回転させてラッピング加工を行う場合に適度なラッピング圧力を加え、高精度で加工できる。この効果は、加工対象の軸部としてメインジャーナル１３を加工する場合、或いは、カムシャフトのジャーナル部等を加工する場合にも同様に得られる。
【００４１】
一対のアーム２０、３０のうち、クランクピン１５を回転させてラッピング加工を行う場合にラッピング治具１の回転方向の受け側となるアーム２０が、ベアリング１２０によりスライド可能に保持される構成としてもよい。
この構成によれば、クランクシャフト１０を回転させてラッピングを行う場合に、アーム２０をベアリング１２０で保持し、クランクピン１５を回転させながらラッピング治具１の回転を規制することによって、クランクピン１５をラッピング治具１に対して摺動させ、ラッピング加工を施すことができる。ここで、アーム２０をベアリング１２０により保持することで、ラッピング治具１のスライド動作を許容し、ラッピング治具１に過大な応力が加わらないように回転を規制できる。従って、簡単な構成により、ラッピング治具１を適切に保持して回転を制限し、クランクピン１５を摺動させてラッピング加工を行える。
また、加工対象としてクランクピン１５をラッピングする場合、クランクシャフト１０を、メインジャーナル１３を中心として回転させると、メインジャーナル１３から偏心した位置にあるクランクピン１５は所定半径の回転運動をする。ベアリング１２０を用いることで、クランクピン１５の回転運動に追従したラッピング治具１の水平方向の動きを許容しながら、ラッピング治具１の回転を規制できるという利点がある。
【００４２】
ホルダー５０，６０にはクランクピン１５の加工径に対応する曲面５２、６２が設けられ、クランクピン１５の一方側に位置する曲面５２の形状が、２つの曲面を接合した接合曲面形状となっているので、曲面５２がクランクピン１５に対して二カ所で強く接触してラッピング圧力を作用させることで、曲面５２、６２に調心作用が働き、クランクピン１５が軸中心からずれる方向に動いた場合に、この動きによりクランクピン１５が最適な位置に移動する。このため、簡単な構成でありながら、クランクピン１５を適切な位置で挟んで保持し、好適なラッピング圧力を作用させることができる。
【００４３】
さらに、一対のアーム２０、３０が、それぞれ長さを異ならせて成形されているので、曲面５２が接合曲面形状である場合に、一対のアーム２０、３０の長さの違いによって、曲面５２と曲面６２とを容易に区別できる。これにより、ラッピング治具１をクランクシャフト１０に取り付ける場合の取り付け方向の間違いを防止できる。
【００４４】
接合曲面形状の曲面５２を有するホルダー５０が、クランクピン１５の下側に配置されるので、曲面５２においてラッピング圧力が作用する二カ所の間に研削油等の潤滑液が溜まることで、安定した潤滑液の供給を実現でき、また、研削くずを二つのラッピング圧力の作用箇所の間から排出できる。
【００４５】
アーム３０には、バネ３５が係合されるペーパーホルダー７５がアーム３０の長手方向に移動可能に設けられ、このペーパーホルダー７５により、ペーパーホルダー７５自体とともにラッピングペーパー３をアーム３０の所定位置に保持するので、簡単な構成によってラッピングペーパー３の固定とバネ３５の張力の調節が可能な構成を実現できる。
【００４６】
また、ホルダー５０、６０には一体にラッピングペーパー３をガイドするスリット５３、６３が設けられるので、クランクピン１５に対するラッピングペーパー３の位置を適正に保つことができる。
【００４７】
さらに、アーム２０の端部には、アーム２０、３０から突出するバネ保持ピン８１と、バネ保持ピン８１に螺合してアーム２０からの突出長さを調節する調節ナット８３とを備えるので、調節ナット８３によりバネ３５の張力を容易に調節できる。
【００４８】
［第２の実施形態］
図８は、本発明を適用した第２の実施形態に係るラッピング装置２Ａの構成を示す要部側面図である。この図８に示すラッピング装置２Ａは、図１に示したラッピング装置２と同様、旋盤１００に取り付けて使用される。ラッピング装置２Ａは、クランクシャフト１０に取り付けられるラッピング治具１Ａと、旋盤１００の刃物台１１０に固定されるベアリング１２０とによって構成される。
【００４９】
ラッピング治具１Ａは、上記第１の実施形態で説明したラッピング治具１の構成において、ホルダー５０とホルダー６０とが逆に取り付けられている。すなわち、ホルダー５０はアーム３０に、ホルダー６０はアーム２０に取り付けられる。
【００５０】
さらに、ラッピング治具１Ａは、上記第１の実施形態のラッピング治具１とは、上下を逆にしてクランクシャフト１０に取り付けられる。このため、図８に示すようにクランクピン１５にラッピング治具１Ａを取り付けた状態で、アーム３０がクランクピン１５よち上に位置し、アーム２０がクランクピン１５より下に位置する。そして、ラッピング治具１Ａは、アーム２０がベアリング１２０より上方に位置するように配置される。
【００５１】
この第２の実施形態では、図８において時計回り（図中矢印）にクランクシャフト１０が回転する。この場合、ベアリング１２０によってラッピング治具１Ａの回転を制限するため、ベアリング１２０がラッピング治具１Ａの回転方向側に、すなわちアーム２０の下方に位置する構成となる。これにより、ラッピング治具１Ａを、上記第１の実施形態のラッピング治具１と同様に用いてクランクピン１５をラッピングできる。
また、上述のように、クランクピン１５に対して二カ所で線接触する曲面６２を有するホルダー６０をクランクピン１５の下側に位置させると、研磨油の安定的な供給および研削くずの除去の面で利点がある。このため、図８に示す構成では、ホルダー６０をアーム２０に取り付けてクランクピン１５の下方に位置させ、ホルダー５０をアーム３０に固定している。
【００５２】
このように、クランクシャフト１０を上記第１の実施形態とは逆回転させる場合には、ラッピング治具１の回転方向側にベアリング１２０が位置する構成とすることで、上記第１の実施形態と同様の効果が得られる。また、クランクピン１５に対して二カ所で線接触する曲面６２を有するホルダー６０をクランクピン１５の下側に位置させることで、上記第１の実施形態と同様に、研磨油の安定的な供給および研削くずの除去の面で利点がある。
【００５３】
［第３の実施形態］
図９は、本発明を適用した第３の実施形態に係るラッピング治具１Ｂの構成を示す側面図である。
図９に示すラッピング治具１Ｂは、上記第１の実施形態で説明したラッピング治具１において、バネ連結部８０に代えて、バネ３５を連結するためのペーパーホルダー８５を備えた構成となっている。また、ラッピング治具１Ｂは、ラッピング治具１のアーム２０に代えて、貫通孔２５が形成されていないアーム２０Ａを有する。
【００５４】
ペーパーホルダー８５は、角棒形状のアーム３０を挿通可能な、アーム３０の外形形状より大きい角形の枠体で構成され、アーム３０の長手方向に沿って移動可能である。フック部としてのペーパーホルダー８５は、アーム２０Ａの外側、すなわちアーム３０とは反対側の面に当接する固定ネジ８６を有し、固定ネジ８６はペーパーホルダー８５の枠体に螺合してアーム２０の表面を押圧する。この固定ネジ８６を締め付けてアーム２０Ａを押圧することで、ペーパーホルダー８５をアーム２０Ａの軸方向における任意の位置に固定できる。
【００５５】
アーム２０Ａのアーム３０側を向く面において、ペーパーホルダー８５とアーム２０との側に形成される隙間には、ラッピングペーパー３が通され、固定ネジ８６の締め付け力によってペーパーホルダー８５とともにラッピングペーパー３がアーム２０Ａの所定位置で固定される。この隙間を形成するペーパーホルダー８５本体とアーム２０は、ラッピングペーパー３を保持する保持部に相当する。
【００５６】
さらに、ペーパーホルダー８５には、アーム３０側の面にバネ保持部８７が形成されている。バネ保持部８７は、ペーパーホルダー７５が有するバネ保持部７７と同様、バネ３５の端を係合可能な孔である。従って、ペーパーホルダー８５をアーム２０Ａの長手方向にスライドさせることで、バネ３５の長さを変化させ、バネ３５の張力を調節できる。
【００５７】
このように、ラッピング治具１Ｂが有する一対のアーム２０Ａ、３０の両方において、その長手方向に移動可能なペーパーホルダー７５、８５を設け、これらペーパーホルダー７５、８５にバネ３５を掛け渡すことにより、容易にバネ３５の張力を調節可能な構成とすることができる。このラッピング治具１Ｂを用いてラッピング装置２を構成し、旋盤１００に取り付ければ、ラッピング治具１を用いた場合と同様に、簡単な構成によってクランクピン１５を高精度でラッピングすることができる。
また、このラッピング治具１Ｂにおいては、アーム２０（図３）の端部に貫通孔２５を設ける必要がないため、貫通孔２５を有しないアーム２０Ａを用いてもよいが、アーム２０（図３）からバネ連結部８０を除去し、これに代えてペーパーホルダー８５を取り付けて、図９に示した構成を実現することも可能である。
【００５８】
なお、上述した各実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形および応用が可能である。
例えば、上記の各実施形態においては、加工対象の軸部として、クランクシャフト１０のメインジャーナル１３、クランクピン１５、或いはカムシャフトのジャーナル部等を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、円筒形状の軸部であって、ラッピングペーパー３等を用いて摺動させることにより研磨できるものであれば、本発明を適用可能である。また、上記の各実施形態においては、ラッピング装置２、２Ａを旋盤１００に取り付けて、旋盤１００によりクランクシャフト１０を回転させることでラッピングを行う場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、クランクシャフト１０を回転させるとともに、このクランクシャフト１０とともに回転するラッピング治具１、１Ａ、１Ｂに当たる位置にベアリング１２０を設けることができればよい。さらに、アーム２０、２０Ａ、３０は角棒形状としたが、中空の角管や丸棒、円筒管であってもよく、具体的な形状は任意である。また、ラッピング治具１、１Ａ、１Ｂを構成するアーム２０、２０Ａ、アーム３０等の各種部材の材料は、金属のほか合成樹脂を用いてもよく、ホルダー５０、６０においては曲面５２、６２を構成する部分にセラミックス等の耐熱性の高い材料を用いてもよく、材料の選択は任意であり、その他、ラッピング装置２、２Ａの具体的な細部構成についても任意に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１の実施形態に係るラッピング治具の使用状態を示す図である。
【図２】加工対象の一例としてのクランクシャフトの斜視図である。
【図３】ラッピング治具の側面図である。
【図４】ラッピング治具の構成を示す図であり、図４Ａはラッピング治具を先端側からみた前面図、図４Ｂはラッピング治具を後端側からみた背面図である。
【図５】ホルダーの構成を示す図であり、図５Ａは平面図、図５Ｂは側面図、図５Ｃは背面図である。
【図６】ホルダーの構成を示す図であり、図５Ａは平面図、図５Ｂは側面図、図５Ｃは背面図である。
【図７】ラッピング加工中のラッピング装置の動きを示す図である。
【図８】第２の実施形態に係るラッピング装置の構成を示す図である。
【図９】第３の実施形態に係るラッピング治具の側面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１、１Ａ、１Ｂ  ラッピング治具（加工治具）
２、２Ａ  ラッピング装置
３  ラッピングペーパー
１０  クランクシャフト
１３  メインジャーナル（軸部）
１５  クランクピン（軸部）
２０、２０Ａ、３０  アーム（アーム部材）
２２、３２  貫通孔（取り付け部）
３５  バネ（バネ部材）
５０、６０  ホルダー
５２、６２  曲面（受け面）
５３、６３  スリット（ガイド部）
７５、８５  ペーパーホルダー（フック部）
８０  バネ連結部
８１  バネ保持ピン（ネジ部材）
８３  調節ナット
１２０  ベアリング
【図１】
2011045982.tif 000003
【図２】
2011045982.tif 000004
【図３】
2011045982.tif 000005
【図４】
2011045982.tif 000006
【図５】
2011045982.tif 000007
【図６】
2011045982.tif 000008
【図７】
2011045982.tif 000009
【図８】
2011045982.tif 000010
【図９】
2011045982.tif 000011