(57)【要約】 【課題】  センターレス両側超仕上げ装置を提供すること。【解決手段】  本発明のセンターレス両側超仕上げ装置は、第１ローラ４０５と第２ローラ４０７と、前記ローラ間に配置される円筒状セクションを有する金属部分３００と、前記ローラをそれぞれの長手方向軸に沿って回転させ、これにより前記円筒状セクションを回転させる回転機構３０と、ラッピング・システム２００と、前記接触表面と作業表面の間に浮遊状態で配置される研磨粒子とを有する。前記２つのローラの外側表面は、正確な平行方向から角度αだけずれてほぼ平行に配置され、前記角度αは、０．５度−１０度の範囲内にある。前記ローラのの長手方向外側表面の少なくとも一部は、ポリマー製材料でカバーされた外側表面を形成する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
センターレス両側超仕上げ装置（１００）において、
（ａ）  第１の長手方向外側表面を有する第１ローラ（４０５）と、
（ｂ）  第２の長手方向外側表面を有する第２ローラ（４０７）と、
（ｃ）  前記第１と第２の外側表面の間に配置される円筒状セクションを有する金属部分（３００）と、
前記円筒状セクションの長手方向方向軸は、前記ローラ（４０５，４０７）の長手方向外側表面と整合し、
前記円筒状セクションは、金属製の作業表面を有し、
前記２つのローラ（４０５，４０７）の外側表面は、正確な平行方向から角度（α）ずれてほぼ平行に配置され、前記角度（α）は、０．５度−１０度の範囲内にあり、
（ｄ）  前記ローラ（４０５，４０７）をそれぞれの長手方向軸に沿って回転させ、これにより前記円筒状セクションを回転させる回転機構（３０）と、
前記角度（α）は、前記ローラの回転が前記円筒状セクション（３００）を前記ローラ（４０５，４０７）の間の軸方向に推進させよう、選択され、
（ｅ）  ラッピング・システム（２００）と、
前記ラッピング・システム（２００）は、
（ｉ）  ポリマー製の接触表面を有するラッピング・ツールと、
前記接触表面は、前記金属製作業表面に接触して配置され、前記接触表面は、ポリマー材料を含み、
（ｉｉ）  前記ラッピング・ツールに接続され、前記接触表面と前記作業表面に負荷を加えるラッピング機構と
を有し、
（ｆ）  前記接触表面と作業表面の間に浮遊状態で配置される研磨粒子と、
を有し、
前記接触表面は、前記研磨粒子と少なくとも部分的な弾性的相互作用を提供し、
前記接触表面に前記ラッピング機構が当てられ、前記研磨粒子が選択され、前記ラッピング機構が駆動されると、前記負荷がかかった状態の相対移動により、前記金属製の作業表面のラッピング作業が行われ、
前記第１と第２の長手方向外側表面の少なくとも一部は、ポリマー製材料でカバーされた外側表面を形成する
ことを特徴とするセンターレス両側超仕上げ装置。
【請求項２】
前記ラッピング機構は、前記接触表面と作業表面の間の相対移動を行うよう適合され、
前記相対移動は、前記円筒状セクションの長手方向軸に沿った方向を向く
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記カバーされた外側表面のショアＤ硬度は、９０以下、好ましくは７０−９０の間、さらに好ましくは７５−８５の間である
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記ポリマー製の接触表面のショアＤ硬度は、６０−９０の間である
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
（ｇ）  前記ラッピング・システムに接続された研磨粒子供給機構
をさらに有し、
前記研磨粒子供給機構は、前記接触表面と作業表面の間に自動的に前記研磨粒子を供給する
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記ポリマー製の接触表面は、接触領域要素の一部であり、
前記ラッピング・ツールは、前記接触領域要素と関連した基礎要素を有し、
前記基礎要素の硬度は、前記ポリマー製接触表面の硬度よりも大きい
ことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】
前記接触領域要素と前記基礎要素の間に、フレキシブルなポリマー層が配置され、
前記フレキシブルなポリマー層の硬度は、前記接触表面のそれよりも小さく、前記基礎要素のそれよりも小さい
ことを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
前記フレキシブルなポリマー層のショアＤ硬度は、５０以下である
ことを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記フレキシブルなポリマー層の厚さは、１．５ｍｍと７ｍｍの間である
ことを特徴とする請求項７記載の装置。
【請求項１０】
ワークピースの金属製表面を超仕上げする方法において、
（ａ）  請求項１記載の装置を用意するステップと、
（ｂ）  前記ローラと前記円筒状セクションを回転させるために、前記回転機構を動作させるステップと、
（ｃ）  前記接触表面と前記作業表面に負荷を加えながら前記ラッピング機構を動作させるステップと、
を有し、
前記研磨粒子により前記円筒状セクションの作業表面を超仕上げする
ことを特徴とする作業部品の金属表面を超仕上げする方法。
【請求項１１】
前記カバーされた外側表面のショアＤ硬度は、７０−９０の範囲で、０．１以下の平均粗さ（Ｒａ）を達成する
ことを特徴とする請求項１０記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センターレスで両側で同時に超仕上げをする装置と方法に関し、特に、円筒状表面の外径をラッピングする浮遊研磨粒子を有するラッピング・システムを有するセンターレス両側超仕上げ装置とラッピング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
センターレス両側超仕上げ装置は従来公知である。このような仕上げ装置は、固定した研磨材料（例、研磨パッド、研磨石、研磨テープ）を利用している。研磨粒子は、バック材料あるいは支持材料に固着される。この固着された研磨材料は、処理される金属製部品の外側円筒状表面に対し移動して、表面を研磨し、仕上げる。このようなプロセスの間、この装置は発熱するため、冷却剤を必要とする。処理中に金属製部分の表面を洗浄し、固着した研磨材料から遊離した研磨粒子を除去する。表面を洗浄しない場合には、遊離した研磨粒子は、ローラと金属部品の円筒状表面の間に入り込み、部品表面の仕上げに大きな損傷を与えることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従って、浮遊研磨粒子を利用するラッピング・システムを有するセンターレス両側超仕上げ装置は、技術的に劣り、最新のシステムでは、あまり使用されていない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によれば、センターレス両側超仕上げ装置は、（ａ）第１の長手方向外側表面を有する第１ローラと、（ｂ）第２の長手方向外側表面を有する第２ローラと、（ｃ）前記第１と第２の外側表面の間に配置される円筒状セクションを有する金属部分と、（ｄ）前記ローラをそれぞれの長手方向軸に沿って回転させ、これにより前記円筒状セクションを回転させる回転機構と、（ｅ）ラッピング・システムと、（ｆ）前記接触表面と作業表面の間に浮遊状態で配置される研磨粒子とを有する。前記円筒状セクションの長手方向方向軸は、前記ローラの長手方向外側表面と整合し、前記円筒状セクションは、金属製の作業表面を有し、前記２つのローラの外側表面は、正確な平行方向から角度αずれてほぼ平行に配置され、前記角度αは、０．５度−１０度の範囲内にあり、前記角度αは、前記ローラの回転が前記円筒状セクションを前記ローラの間の軸方向に推進させよう選択され、前記ラッピング・システムは、（ｉ）ポリマー製の接触表面を有するラッピング・ツールと、（ｉｉ）前記ラッピング・ツールに接続され、前記接触表面と前記作業表面に負荷を加えるラッピング機構とを有する。前記接触表面は、前記金属製作業表面に接触して配置され、前記接触表面は、ポリマー材料を含み、前記接触表面は、前記研磨粒子と少なくとも部分的な弾性的相互作用を提供し、前記接触表面に前記ラッピング機構が当てられ、前記研磨粒子が選択され、前記ラッピング機構が駆動されると、前記負荷がかかった状態の相対移動により、前記金属製の作業表面のラッピング作業が行われ、前記第１と第２の長手方向外側表面の少なくとも一部は、ポリマー製材料でカバーされた外側表面を形成する。
【０００５】
実施例に記載された本発明の他の特徴によれば、前記ラッピング機構は、前記接触表面と作業表面の間の相対移動を行うよう適合され、前記相対移動は、前記円筒状セクションの長手方向軸に沿った方向を向く。
【０００６】
実施例に記載された本発明の他の特徴によれば、前記カバーされた外側表面のショアＤ硬度は９０以下である。
【０００７】
実施例に記載された本発明の他の特徴によれば、前記カバーされた外側表面のショアＤ硬度は好ましくは７０−９０の間である。
【０００８】
実施例に記載された本発明の他の特徴によれば、前記カバーされた外側表面のショアＤ硬度はさらに好ましくは７５−８５の間である。
【０００９】
実施例に記載された本発明の他の特徴によれば、前記ポリマー製の接触表面のショアＤ硬度は６０−９０の間である。
【００１０】
実施例に記載された本発明の他の特徴によれば、（ｇ）前記ラッピング・システムに接続された研磨粒子供給機構をさらに有し、前記研磨粒子供給機構は、前記接触表面と作業表面の間に自動的に前記研磨粒子を供給する。
【００１１】
実施例に記載された本発明の他の特徴によれば、前記ポリマー製の接触表面は、接触領域要素の一部であり、前記ラッピング・ツールは、前記接触領域要素と関連した基礎要素を有し、前記基礎要素の硬度は、前記ポリマー製接触表面の硬度よりも大きい。
【００１２】
実施例に記載された本発明の他の特徴によれば、前記接触領域要素と前記基礎要素の間に、フレキシブルなポリマー層が配置され、前記フレキシブルなポリマー層の硬度は、前記接触表面のそれよりも小さく、前記基礎要素のそれよりも小さい。
【００１３】
実施例に記載された本発明の他の特徴によれば、前記フレキシブルなポリマー層のショアＤ硬度は５０以下である。
【００１４】
実施例に記載された本発明の他の特徴によれば、前記フレキシブルなポリマー層のショアＤ硬度は４５以下である。
【００１５】
実施例に記載された本発明の他の特徴によれば、前記フレキシブルなポリマー層のショアＤ硬度は４０以下である。
【００１６】
実施例に記載された本発明の他の特徴によれば、前記フレキシブルなポリマー層は、接触表面にほぼ平行に配置される。
【００１７】
実施例に記載された本発明の他の特徴によれば、前記フレキシブルなポリマー層の厚さは１．５ｍｍと７ｍｍの間である。
【００１８】
実施例に記載された本発明の他の特徴によれば、研磨粒子が、カバーされた外側表面と金属作業表面との間に配置されるようになる。このカバーされた外側表面は、研磨粒子を少なくとも一部吸収できるよう十分にしなやかである。これにより、研磨粒子を洗い落とす為に洗浄システムが不要になる。かくして、本発明は、このような洗浄システムが不要になる利点がある。
【００１９】
本発明の他の態様によれば、ワークピースの金属製表面を超仕上げする方法は、（ａ）請求項１記載の装置を用意するステップと、（ｂ）前記ローラと前記円筒状セクションを回転させるために、前記回転機構を動作させるステップと、（ｃ）前記接触表面と前記作業表面に負荷を加えながら前記ラッピング機構を動作させるステップとを有する。前記研磨粒子により前記円筒状セクションの作業表面を超仕上げする。
【００２０】
本発明の他の態様によれば、ワークピースの金属製表面を超仕上げする方法は、（ｄ）接触表面と金属作業表面との間に相対運動を行わせるステップをさらに含む。この相対運動は、円筒状セクションの長手軸方向に沿って行われる。
【００２１】
本発明の他の特徴によれば、前記カバーされた外側表面のショアＤ硬度は７０−９０の範囲であり、０．１以下、より好ましくは０．０７以下、さらに好ましくは０．０５以下の平均粗さ（Ｒａ）を達成する。
【実施例】
【００２２】
本明細書と特許請求の範囲で使用される用語について説明する。用語「浮遊研磨材（freely disposed abrasive）」とは、固着した研磨材、固着した研磨パッドあるいは支持材料から離脱している固定研磨材片以外の研磨材を意味する。
【００２３】
用語「未使用研磨粒子（unspent abrasive particles）」とは、固着した研磨パッドあるいは支持部材から離脱した研磨粒子あるいは研磨粒子片以外の研磨粒子を意味する。
【００２４】
用語「超仕上げ」とは、センターレス両側超仕上げ装置に関し用いられ、センターレス両側超仕上げ装置で小さい平均凹凸（roughness(Ｒａ)）を達成する装置を意味する。このＲａは、０．１以下、特に０．０７以下、さらには０．０５以下である。
【００２５】
図１Ａに本発明の一実施例のセンターレス両側超仕上げ装置１００を示す。ラッピング・ツールであるセンターレス両側超仕上げ装置１００は、図１Ｂに示すシリンダー３００のようなほぼ円筒状セクションを有する金属製部品あるいは金属製構成要素の外径即ち表面をラッピングするのに用いられる。
【００２６】
ラッピング・ツール１００は、長さＡ、幅Ｂ、高さＣを有する立体、矩形あるいは箱形の装置である。長さＡは幅Ｂの長さの約２倍で、高さＣは幅Ｂの約半分である。
【００２７】
ラッピング・ツール１００の上面は、接触領域である接触表面１０２を有する。この接触表面１０２は、対称あるいは非対称な凹みを有する。接触表面１０２の凹みの半径は、シリンダー３００の半径にほぼ等しい。その結果ラッピング処理が行われ、接触表面１０２の大部分（接触表面１０２の表面全体まで）が、シリンダー３００の外側表面３０２と接触する。最初（外側表面３０２と接触する前）は、接触表面１０２の凹面の半径は、シリンダー３００の半径に対し大きくても小さくてもよい。接触表面１０２は、凹面を全く有しなくてもよい。ラッピング処理が進むにつれて、接触表面１０２はシリンダー３００の正確なあるいは近似する半径に自動的に近づく（自己形成する）。別の構成として、接触表面１０２は、外側表面３０２の処理全体を通して元の形状を維持してもよい。
【００２８】
図１Ａに示す上記のラッピング・ツール１００の実施例においては、ラッピング・ツール１００は、ポリマー材料の単一部品から形成される。
【００２９】
本発明の他の実施例においては、ラッピング・ツール２００（図１Ｃ）は、図１Ａのラッピング・ツール１００と同一あるいはほぼ類似の外形を有するが、複数の部分からなる。各部分は類似材料または異なる材料で形成してもよい。例えば、表面処理領域（接触表面２０６を有する接触領域要素２０２）はポリマー材料製である。支持要素あるいは構造体要素（例えば基礎要素２０４）は、少なくとも１種類の構造材料あるいは剛性材料から製造される。例えば、金属、ポリマー（接触領域要素２０２のポリマー材料よりは硬いポリマー）、セラミック、木材等で製造される。
【００３０】
複数の部分からなるラッピング・ツール２００を形成する理由は、基礎要素２０４を形成／構成／具体化するのに用いられるある種のポリマー材料は、ラッピング・ツール２００の接触領域要素２０２または他の部分を形成する剛性材料に比較して、コストが高い点である。別の理由は、剛性機能あるいは支持機能をラッピング・ツール２００に付加する機能的な必要性である。その理由は、接触領域要素２０２を形成するポリマー材料は、他の剛性材料に比較して機械的安定性に欠けるからである。基礎要素２０４を形成するためにこのような剛性材料を使用することには、剛性あるいは支持機能をラッピング・ツール（例えばラッピング・ツール１００、２００）に付加する。
【００３１】
図１Ｄに示す本発明の他の実施例においては、ラッピング・ツール２５０は、図１Ｃのラッピング・ツール２００と同一あるいはほぼ類似の外形を有する。図１Ｃに示すように、接触領域要素２０２はポリマー材料製の接触表面２０６を有する。通常、接触領域要素２０２はその全体をポリマー材料から形成される。基礎要素２０４は、少なくとも１種類の構造材料あるいは剛性材料から製造される。例えば、金属、ポリマー（接触領域要素２０２のポリマー材料よりは硬いポリマー）、セラミック、木材等で製造される。
【００３２】
図１Ｃの実施例とは対照的に、接触領域要素２０２と基礎要素２０４との間に柔軟層２０３が配置される。この柔軟層２０３は柔らかいポリマー材料製もしくは柔軟材料を含む。柔軟層２０３は接触表面２０６とほぼ平行である。
【００３３】
柔軟層２０３は、接触表面２０６よりも低い硬度を有し、基礎要素２０４よりも遙かに低い硬度を有する。好ましくは柔軟層２０３のショアＤ硬度は、５０以下、より好ましくは４０以下である。
【００３４】
柔軟層２０３は、１０ｍｍ以下の厚さである。好ましくは柔軟層２０３の厚さは、１．５−７ｍｍ、より好ましくは２−６ｍｍである。
【００３５】
極めて良好な結果が、本発明のラッピング装置２５０を用いることにより得られる。理論的根拠は別として、その理由は、接触領域要素２０２と基礎要素２０４の間に柔軟層２０３を配置することにより、接触表面２０６と作業表面１３２の相互作用により発生する様々な力を吸収できるためと考えられる（図２，２Ａ）。
【００３６】
図２は、本発明のセンターレス両側超仕上げシステム５００を示す。このセンターレス両側超仕上げシステム５００は、水平運動機構６を含む機構に取り付けられたラッピング・ツール２００を有する。この水平運動機構６により、シリンダー３００の作業表面１３２とラッピング・ツール２００の接触表面２０６は、相対的往復運動を行う。この相対的運動は、通常シリンダー３００の長手方向軸に沿って行われるが、瞬間速度Ｖを有する。ラッピング・ツール２００は、垂直運動機構５を有する機構に取り付けられる。この垂直運動機構５は接触表面２０６と作業表面１３２に法線方向から負荷すなわち圧力を加える。
【００３７】
研磨粒子を含む研磨ペーストは、作業表面１３２と接触表面２０６との間に自由に（遊離／浮遊した状態で）配置される。研磨粒子の組成とサイズ分布は、例えば、所定の最終仕上げを達成するために表面粗さを低減する仕様に従って、作業表面１３２を容易に摩耗できるよう選択される。このペーストは、従来のラッピング・プロセスで用いられるペーストである。研磨グリット（abrasive grit）は、作業表面１３２と接触表面２０６の両方より硬いのが好ましい。酸化アルミが、様々なラッピング表面と作業表面用の研磨材料に、特に適したものである。
【００３８】
機構５、６は、ラッピング・システムと共に使用される様々な市販の機構から選択される。ローラは、平滑あるいは研磨くずを捕獲する凹部を有してもよい。
【００３９】
ラッピング・ツール２００の両側に、配置ローラー４０５、４０７が配置され、シリンダー３００が、ローラー４０５、４０７の間に配置される。両側配置ローラー４０５、４０７は、それぞれ外側表面４１１を有し、シリンダー３００の作業表面１３２が接触表面２０６と接触／係合した時に、シリンダー３００に対しほぼ平行となるよう配置される。従来公知のように、両側配置ローラー４０５、４０７の長手方向軸は、正確な平行位置から角度αだけずれて配置される。その結果、両側配置ローラー４０５、４０７が、長手方向軸１１、１２を中心にω１の回転速度で回転すると、両側配置ローラー４０５、４０７の間でシリンダー３００を推進する。両側配置ローラー４０５、４０７のこの回転により、シリンダー３００は、角速度ω２でその長手方向軸方向を中心に回転する。従って、シリンダー３００が両側配置ローラー４０５、４０７の間を前進するにつれて、シリンダー３００の表面全体は、ラッピング・ツール２００の接触表面２０６により表面の超仕上げ処理を受けることになる。
【００４０】
それぞれの長手方向軸１１、１２を中心にした両側配置ローラー４０５、４０７の回転は、両側配置ローラー４０５に接続されている回転機構３０（両側配置ローラー４０５用である）により行われる（両側配置ローラー４０７の回転機構は示されていない）。
【００４１】
本発明の一実施例は、ラッピング・システムが未使用の浮遊して配置された研磨剤を利用するセンターレス両側超仕上げ装置である。特定の機械的特性を有するポリマー材料で外側表面４１１を形成することにより、シリンダー３００の外径の摩擦特性が悪くなることはない。特に、浮遊して配置された研磨粒子が可動ローラと金属製部品の円筒状表面との間に挟み込まれた場合もそうである。理論的根拠は別にして、ローラが円筒状表面に力を加えると、ポリマー製材料は、浮遊した研磨粒子を少なくとも部分的に吸収するよう曲がり、これにより、円筒状表面の凹ましたり傷つけたりすることを阻止する。
【００４２】
さらにまた、ローラ上にポリマー材料が存在することにより、装置の両側配置の動作および円筒状部品の回転に良好な効果を及ぼす。ローラは、上記の機械的特性を有するようなポリマー材料によりカバーされた時には、金属部品の円筒状表面と接触領域が増え、これにより、円筒状表面との摩擦力を増加させる。従って、従来のローラに比較してより大きな力を円筒状表面にかけることができる。
【００４３】
このことは様々な理由から重要である。特にある特定の大きな効果が、円筒状表面のラッピングに関連する。我々の研究開発によれば、センターレス両側超仕上げ装置のラッピング機構と浮遊した研磨剤との一体化には、問題がある。これらの問題のうち最も深刻なものは、円筒状表面に所望の表面仕上げを達成するために、ラッピング機構を採用するに際しては、ラッピング機構による円筒状表面にかかる摩擦力は、装置の性能に悪影響を及ぼすほどの大きさとなる点である。
【００４４】
より具体的には、ラッピング機構の接触表面は、摩擦力を円筒状表面にかける。この力は、軸方向の両側運動と円筒状表面誘導された回転運動に対し作用する。これらの摩擦力により、円筒状部品の軸方向運動と／または回転運動を停止させる。しかし、本発明のポリマー製ローラ表面が円筒状表面に加える大きくなった摩擦力により、ローラシステムは、従来のローラに比べて、より大きな力を円筒状表面にかけ、これにより円筒状部品の円筒状表面の回転運動と軸方向平行運動の両方を強化する。かくして、本発明のローラ表面は、浮遊した研磨粒子のラッピング・プロセスを実現可能にする、少なくとも具体化する。
【００４５】
供給機構３１を用いて、通常スラリまたはペーストの形態の研磨粒子を作業表面１３２に分配する。供給機構３１は、ポンプのような搬送機構と、研磨粒子を含有する媒体を貯蔵する貯蔵庫と、この媒体を作業表面１３２に分配する分配チューブ３３とを有する。
【００４６】
供給機構３１は、分配チューブ３３がラッピング・ツール２００をとうり、研磨媒体を作業表面１３２と接触表面２０６との間の領域に直接分配するよう配置される。
【００４７】
図２Ａは、図１Ｃのラッピング・ツールとワークピースであるシリンダー３００の円筒状セクションの断面図である。ラッピング・ツール２００は、基礎要素２０４と接触領域要素２０２を有する。この接触領域要素２０２は接触表面２０６を有する。接触表面２０６に向かい合って（対向して）シリンダー３００の作業表面１３２が配置される。接触表面２０６と作業表面１３２の間に、大量の研磨粒子（図示せず）通常ペーストの形での研磨粒子が配置される。このペーストは従来のラッピング・プロセスで使用される従来のペーストである。研磨グリット（abrasive grit）は、処理中の作業表面よりも硬く、ラッピング・ツールの接触表面よりも硬い。本発明によれば、酸化アルミが、様々なラッピング表面と作業表面用の研磨材料に、特に適したものである。研磨粒子の組成とサイズ分布は、例えば、所定の最終仕上げを達成するために表面粗さを低減する仕様に従って、作業表面１３２を容易に摩耗できるよう選択される。
【００４８】
１回のステージ処理が、中性（ｐＨ６−８の間）で化学的に不活性なアルミナベースのペーストを用いて行われる。このペーストは、平均粒子サイズが５−１０μｍのアルミナ粒子を含有する。
【００４９】
本発明のラッピング・プロセスで使用される研磨ペーストで使用されるアルミナは、溶融アルミナ（fused alumina）である。しかし、本明細書およびクレームにおける用語「アルミナ」は、あらゆる形態のアルミナ、例えば溶融アルミナ、非溶融アルミナ、アルファ・アルミナ、ガンマ・アルミナ、天然アルミナ、アルミナ含有材料（例えばコランダム、金剛砂）を含む。
【００５０】
より一般的には、無機研磨材を含有する他のペーストも、本発明のラッピング・プロセスと本発明の作業表面を生成する接触表面と共に用いることができる。現在実験が進行中であるが、被含有無機研磨粒子の１つの共通な支配因子は、硬度である。硬度は、Ｍｏｈｓスケールで少なくとも８、好ましい硬度は、８−９．５の間である。
【００５１】
本発明で使用される（未使用）研磨ペーストのような作用剤の中の無機研磨粒子は、十分に調整された粒子サイズ分布（Particle size distribution (PSD)）を有する。この無機研磨粒子（特にアルミナ）の平均粒子サイズ（average particel size (APS)）は、通常４−１５μｍ、さらに４−１１μｍである。最大で２０μｍでありＡＰＳが３μｍの研磨粒子は、ある種のアプリケーションでの使用において成功している。２μｍ以下のＡＰＳでは研磨粒子は作業部品の表面の突起に対し小さすぎ、ラッピング・プロセスは大幅に悪くなり、実用的ではない。１−２μｍ以下のＡＰＳの研磨粒子では、ラッピング効果はない。
【００５２】
さらにまた、浮遊した硬い研磨粒子を組み込むことは、無機研磨粒子が研磨ペーストにある場合には、特に好ましい。研磨ペースト内の研磨粒子は、少なくとも３μｍ、通常４−１５μｍ、さらには４−１１μｍのＡＰＳを有する。
【００５３】
本発明で使用される研磨ペーストは、通常オイルベースのペーストであり、市販されている。このサプライヤー名と製品名は次の通りである。
１．  Kemet (UK)：グリーン・シリコン・カーバイト・ペースト、ブラック・シリコン・カーバイト・ペースト、ホワイト・アルミナ酸化ペースト。（http://www.flatlap.co.uk/consumables.asp）
２． US Product (USA)：ホワイト酸化アルミ、ボラゾンＣＢＮ（Borazon CBN）ラッピング化合物、ダイヤモンド・ラッピング化合物。（http://www.us-products.com/sitehtml/products/compslur.php）
３．  St. Gobain (USA)：ダイヤモンド研磨化合物。http://www.amplezabrasives.com/Data/Element/Node/Category/category_edit.asp?ele_id=C0000000000000002217）
【００５４】
本発明は、様々な円筒状或いは擬似円筒状の製品（例、ピストン用のピンとロッド）分野の表面処理に使用される。
【００５５】
様々なポリマー材料は、改善された摩擦特性を有する円筒状表面を生成するために、機械的特性（硬度対研磨抵抗）が適宜バランスしている。外側表面４１１を形成するポリマー材料の好ましい硬度は、ショアＤ硬度が９０未満であり、より好ましくは７０−９０で、さらに好ましくは７５−８５で、最も好ましくは約８０である。
【００５６】
ポリマー・コーティングをシリンダ（金属製シリンダ）に形成することは、様々な業界、例えば印刷業界、腐食対策用の化学業界で実用化されている。このようなコーティングは、複雑で多数のプロセス・ステージを含み、それに関連する材料コストと処理コストが高い。様々な理由でポリマー・コーティングされた両側配置装置を使用することは、従来知られておらず、特に本発明のセンターレス両側超仕上げ装置は、新規のものである。
【００５７】
表１は、金属製シリンダをコーティングするのに用いられるキーとなる機械的物理的特性と共にその材料名を示す。これらの材料の硬度は、ショアＡスケールとショアＤスケールで与えられる。一例として、ポリウレタン・ベースのコーティング層は、ショアＡスケールで３０の最小硬度で、ショアＤスケールで最大８０の硬度を有する。
表１
材料                             硬度        研磨抵抗        最大作業温度℃
ポリウレタン                 ３０Ａ−８０Ｄ      優            １００℃
シリコン                     ５０Ａ−７０Ａ      弱            ２６０℃
ポリクロロプレン             ４０Ａ−９０Ａ      優            １２０℃
（Polychloroprene）
ＥＰＤＭ                     ５８Ａ−８５Ａ      良            １７０℃
ニトリル                     ４０Ａ−９０Ａ      良            １２０℃
【００５８】
外側表面４１１用の好ましいポリマー材料は、ポリウレタン（polyurethane）、アセタール（acetal）、或いはそれらを含有するポリマー材料である。現在好ましいポリマー材料は、エポキシベースの材料も含む。外側表面４１１を形成するポリマー材料は、ラッピング・ツールの接触表面と同一あるいは類似の組成物からなる。代表的な組成物は次のとおりである。
【００５９】
ラッピング・ツールの接触表面の組成物に関しては、エポキシ・セメントとポリウレタンの重量比が２５：７５から９０：１０の混合物が、ラッピング・ツールの弾性的で有機材料製のポリマー接触表面を形成するのに適したものである。エポキシ・セメントとポリウレタンの混合物においては、エポキシが硬さを与え、ポリウレタンが必要な柔軟性と耐摩耗性を与える。ポリウレタンは、作業表面の少なくとも一部の上に有機ポリマー材料製のナノレイヤー（nanolayer）の堆積（形成）に、大きく寄与する。エポキシ・セメント／ポリウレタン混合物の製造は、公知の合成生産技術を用いて行われる。
【００６０】
より好ましくは、エポキシ・セメント対ポリウレタンの重量比は、１：２から２：１で、さらに好ましくは、３：５から７：５である。
【００６１】
絶対的な組成物の観点から、重量比において、ラッピング・ツールの表面は、少なくとも１０％ポリウレタン、好ましくは２０％から７５％の間のポリウレタン、より好ましくは４０％から７５％の間のポリウレタン、最も好ましくは４０％から６５％の間のポリウレタンを含む。
【００６２】
ラッピング・ツールの接触表面は、少なくとも１０重量％エポキシ、より好ましくは少なくとも３５重量％エポキシ、さらに好ましくは少なくとも４０重量％エポキシ、最も好ましくは４０重量％と７０重量％の間のエポキシを含む。ある種のアプリケーションにおいては、弾性層は、少なくとも６０重量％のエポキシを、ある場合においては少なくとも８０重量％のエポキシを含む。
【００６３】
好ましくは、接触表面（ラッピング表面）は、以下の物理的特性と機械的特性の組み合わせを有しなければならない。
・  ショアＤ硬度は、５０−９０の範囲、より好ましくは６０−９０、さらに好ましくは６５−８２、最も好ましくは７０−８０の範囲である。
・  衝撃抵抗（ノッチによる）は、３−２０ｋＪ／ｍ２、より好ましくは３−１２ｋＪ／ｍ２、さらに好ましくは４−９ｋＪ／ｍ２、最も好ましくは５−８ｋＪ／ｍ２である。
以上の数値は、ＡＳＴＭ標準Ｄ２５６−９７による。
様々な材料およびそれらの組み合わせは、上記の物理的特性および機械的特性を満たすよう当業者により開発できる。
【００６４】
本発明で使用されるラッピング・ツール表面は、以下のようにして合成（製造）される。エポキシ・レジンと、ポリオール（polyol）とディ・イソシアネート（di-isocyanate）を、室温以上１５０℃未満で反応させる。その後、硬化剤を混入する。必要な硬化条件は上記の組成物の量と比率に依存する。かくして、ポリマーは、バルク・ポリマーあるいはモールド・ポリマーとして生成できる。
【００６５】
エポキシ材料とポリウレタン材料の好ましい混合比は、特許請求の範囲に記載されているが、本発明で使用される必要な機械的特性と物理的特性を有する他のポリマーあるいはポリマーの混合物も使用できる。その製造方法は当業者に公知である。
【００６６】
ポリマー・ラッピングのアプローチは、同時出願、米国特許出願シリアル番号１１／９７２，０１４に開示されている。
【００６７】
以上の説明は、本発明の一実施例に関するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。特許請求の範囲の構成要素の後に記載した括弧内の番号は、図面の部品番号に対応し、発明の容易なる理解の為に付したものであり、発明を限定的に解釈するために用いてはならない。また、同一番号でも明細書と特許請求の範囲の部品名は必ずしも同一ではない。これは上記した理由による。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１Ａ】浮遊研磨粒子により要素の外径をラッピングするラッピング・ツールを表す図。
【図１Ｂ】本発明のセンターレス両側超仕上げ装置によりラッピングされるのに適した円筒状要素３００あるいはその一部を表す図。
【図１Ｃ】基礎構成要素２０４と作業（接触）領域要素２０２である２個のサブセクションを少なくとも有するラッピング装置を表す図。
【図１Ｄ】基礎構成要素２０４と、作業（接触）領域要素２０２と、それらの間に配置されるフレキシブルなセクション（層）２０３とを有する３個のサブセクションを有するラッピング装置を表す図。
【図２】未使用の浮遊研磨粒子を用いるラッピング・システムを有する本発明のセンターレス両側超仕上げ装置を表す図。
【図２Ａ】図１Ｃのラッピング・ツール２００とワークピース３００の円筒状断面を表す断面図。
【符号の説明】
【００６９】
１１，１２  長手方向軸
３１      供給機構
３３      分配チューブ
１００    センターレス両側超仕上げ装置
１０２    接触表面
１３２    作業表面
２００    ラッピング・ツール
２０２    接触領域要素
２０３    柔軟層
２０４    基礎構成要素
２０６    接触表面
２５０    ラッピング装置
３００    シリンダー
３０２    外側表面
４０５，４０７  両側配置ローラー
４１１    外側表面
５００    センターレス両側超仕上げシステム
【図１Ａ】
2008224669.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
2008224669.tif 000006
【図２】
2008224669.tif 000007
【図２Ａ】
2008224669.tif 000008
【外国語明細書】
2008224669000001.pdf