(57)【要約】【課題】円柱状のワークの外周面又はワークが有する円形孔の内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、加工時間の大幅な短縮を実現することが可能である微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法を提供する。【解決手段】表面に複数の高硬度の微細凸部を具備した加工帯１０と、加工帯１０をワークＷの外周面Ｗｏに押し付け可能とした押付けローラ５を備え、加工帯１０はワークＷの外周面Ｗｏの被加工部分の軸心方向長さと同等の帯幅寸法ｗを有し且つ被加工部分の円周方向長さと同等の帯長寸法ｌを有し、被加工部分の軸心方向に帯幅方向を合致させた加工帯１０の微細凸部を押付けローラ５でワークＷの外周面Ｗｏに一定の荷重又は変位で押し付けた状態で、ワークＷの外周面Ｗｏと加工帯１０の微細凸部との接触位置を円周方向に相対的に移動させる主軸３及び加工帯駆動部６を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状のワークの外周面又はワークが有する円形孔の内周面に対して円周方向に沿って微細凹部を形成する微細凹部加工装置であって、表面に複数の高硬度の微細凸部を具備した加工帯と、この加工帯をワークの外周面又は円形孔の内周面に押し付け可能とした押付け部を備え、加工帯はワークの外周面又は円形孔の内周面における被加工部分の軸心方向長さと同等ないしは大きい帯幅寸法を有し且つワークの外周面又は円形孔の内周面における被加工部分の円周方向長さと同等ないしは大きい帯長寸法を有し、上記被加工部分の軸心方向に帯幅方向を合致させた加工帯の微細凸部を押付け部でワークの外周面又は円形孔の内周面に一定の荷重又は変位で押し付けた状態で、ワークの外周面又は円形孔の内周面と加工帯の微細凸部との接触位置を円周方向に相対的に移動させる移動手段を設けたことを特徴とする微細凹部加工装置。
【請求項２】
円柱状のワークを軸心周りに回転駆動する回転駆動手段及び加工帯をワークの接線方向に移動させる加工帯駆動手段のうちの少なくともいずれか一方を移動手段とした請求項１に記載の微細凹部加工装置。
【請求項３】
加工帯をリング状に加工又は成形して加工リングと成し、円柱状のワークを軸心周りに回転駆動する回転駆動手段及び加工リングをその中心軸周りに回転駆動する加工リング駆動手段のうちの少なくともいずれか一方を移動手段とした請求項１に記載の微細凹部加工装置。
【請求項４】
加工帯をリング状に加工又は成形して加工リングと成し、円形孔を有するワークを軸心周りに回転駆動する回転駆動手段及びワークが有する円形孔内に挿入した加工リングを円形孔の内周面に沿って転動させる加工リング駆動手段のうちの少なくともいずれか一方を移動手段とした請求項１に記載の微細凹部加工装置。
【請求項５】
加工帯は、微細凸部を具備した形状加工帯部と、弾性部材から成る変形帯部とをワークの軸心方向に交互に並べて成っている請求項１〜４のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項６】
加工帯は、弾性部材から成る薄い変形帯部上に、微細凸部を具備した複数の形状加工帯部をワークの軸心方向に適宜間隔をおいて並べて成っている請求項１〜４のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項７】
加工帯の微細凸部を有する面とは反対側の面に、変形帯部とは異なる弾性率の弾性部材から成る定荷重発生帯部を一体的に配置した請求項５又は６に記載の微細凹部加工装置。
【請求項８】
加工帯の微細凸部をワークの外周面又は円形孔の内周面に押し付けつつ回転可能な押付けローラを押付け部とした請求項１〜７のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項９】
複数個の微細なアクチュエータを押付け部とした請求項１〜７のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１０】
ワークの外周面又は円形孔の内周面の周速度と加工帯の移動速度とを同一にするべく、円柱状のワーク又は円形孔を有するワークの軸心周りの回転速度及び加工帯の移動速度のうちの少なくともいずれか一方を制御する制御部を設けた請求項１〜１１のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１１】
押付け部としての押付けローラの駆動手段を設け、ワークの外周面又は円形孔の内周面の周速度と押付けローラの周速度と加工帯の移動速度とを同一にするべく、制御部によって円柱状のワーク又は円形孔を有するワークの軸心周りの回転速度及び加工帯の移動速度のうちの少なくともいずれか一方と押付けローラの回転速度とを制御する請求項１０に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１２】
円柱状のワークの外周面又はワークが有する円形孔の内周面に対して軸心方向に沿って微細凹部を形成する微細凹部加工装置であって、表面に複数の高硬度の微細凸部を具備した加工帯をリング状に加工又は成形して成る加工リングと、この加工リングをワークの外周面又は円形孔の内周面に押し付け可能とした押付け部を備え、円柱状のワーク又は円形孔を有するワークの軸心方向に対して中心軸方向を直交させた加工リングの微細凸部を押付け部でワークの外周面又は円形孔の内周面に一定の荷重又は変位で押し付けた状態で、ワークの外周面又は円形孔の内周面と加工リングの微細凸部との接触位置をワークの軸心方向に相対的に移動させる移動手段を設けたことを特徴とする微細凹部加工装置。
【請求項１３】
円柱状のワーク又は円形孔を有するワークを軸心方向に移動させるワーク駆動手段及び加工リングをその中心軸周りに回転駆動する加工リング駆動手段のうちの少なくともいずれか一方を移動手段とした請求項１２に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１４】
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円柱状のワークの外周面又はワークが有する円形孔の内周面に対して円周方向に沿って微細凹部を形成するに際して、ワークの外周面又は円形孔の内周面における被加工部分の軸心方向に加工帯の帯幅方向を合致させた後、押付け部により加工帯の微細凸部をワークの外周面又は円形孔の内周面に一定の荷重又は変位で押し付けつつ、移動手段によってワークの外周面又は円形孔の内周面と加工帯の微細凸部との接触位置を円周方向に相対的に移動させることを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項１５】
請求項１０に記載の微細凹部加工装置を用いて円柱状のワークの外周面又はワークが有する円形孔の内周面に対して円周方向に沿って微細凹部を形成するに際して、ワークの外周面又は円形孔の内周面における被加工部分の軸心方向に加工帯の帯幅方向を合致させた後、押付け部により加工帯の微細凸部をワークの外周面又は円形孔の内周面に一定の荷重又は変位で押し付けつつ、ワークの外周面又は円形孔の内周面の周速度と加工帯の移動速度とを同一にするべく、制御部で円柱状のワーク又は円形孔を有するワークの軸心周りの回転速度及び加工帯の移動速度のうちの少なくともいずれか一方を制御しながら、移動手段によってワークの外周面又は円形孔の内周面と加工帯の微細凸部との接触位置を円周方向に相対的に移動させることを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項１６】
請求項１１に記載の微細凹部加工装置を用いて円柱状のワークの外周面又はワークが有する円形孔の内周面に対して円周方向に沿って微細凹部を形成するに際して、ワークの外周面又は円形孔の内周面における被加工部分の軸心方向に加工帯の帯幅方向を合致させた後、押付けローラにより加工帯の微細凸部をワークの外周面又は円形孔の内周面に一定の荷重又は変位で押し付けつつ、ワークの外周面又は円形孔の内周面の周速度と押付けローラの周速度と加工帯の移動速度とを同一にするべく、制御部で円柱状のワーク又は円形孔を有するワークの軸心周りの回転速度及び加工帯の移動速度のうちの少なくともいずれか一方と押付けローラの回転速度とを制御しながら、移動手段によってワークの外周面又は円形孔の内周面と加工帯の微細凸部との接触位置を円周方向に相対的に移動させることを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項１７】
請求項１２又は１３に記載の微細凹部加工装置を用いて円柱状のワークの外周面又はワークが有する円形孔の内周面に対して軸心方向に沿って微細凹部を形成するに際して、円柱状のワーク又は円形孔を有するワークの軸心方向に対して加工リングの中心軸方向を直交させた後、押付け部により加工リングの微細凸部をワークの外周面又は円形孔の内周面に一定の荷重又は変位で押し付けつつ、移動手段によってワークの外周面又は円形孔の内周面と加工リングの微細凸部との接触位置をワークの軸心方向に相対的に移動させることを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項１８】
請求項１〜１７のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部を外周面に有することを特徴とする摺動部材。
【請求項１９】
請求項１〜１７のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部を円形孔の内周面に有することを特徴とする摺動部材。
【請求項２０】
請求項１〜１７のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部をクランクジャーナル及び／又はクランクピンに有することを特徴とするクランクシャフト。
【請求項２１】
請求項１〜１７のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部をカムジャーナル及び／又はカムロブに有することを特徴とするカムシャフト。
【請求項２２】
請求項１〜１７のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部をジャーナルに有することを特徴とするバランサシャフト。
【請求項２３】
請求項１〜１７のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部を外周面に有することを特徴とするピストンピン。
【請求項２４】
請求項１〜１７のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部をシリンダボアの内周面に有することを特徴とするシリンダブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自動車用エンジンにおけるクランクシャフトのクランクジャーナルの外周面や、シリンダブロックのシリンダボア（円形孔）の内周面に、低フリクション化を実現するための微細な凹部（油だまり）を形成するのに用いられる微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記したようなクランクシャフトのクランクジャーナルの外周面に微細凹部を形成する微細凹部加工装置としては、例えば、外周面に微細な凸部を複数具備した加工ローラと、この加工ローラを回転可能に支持するローラ支持部と、クランクシャフトを保持しつつ回転駆動する主軸と直交する方向にローラ支持部を移動可能に保持するハウジングと、クランクジャーナルの外周面に加工ローラを接近離間させてその外周面の微細な凸部を押し付け可能とした圧縮コイルばねを備えたものがある。
【０００３】
この微細凹部加工装置において、加工ローラの微細な凸部は、円周方向に沿って一列に並べて配置してあり、クランクジャーナルの外周面に接触させた加工ローラを圧縮コイルばねで押圧することによって、クランクジャーナルにおける外周面の被加工部分に微細凹部を形成するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−３６１３５１
【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、上記した微細凹部加工装置にあっては、微細な凸部を円周方向に沿って一列に並べて配置して成る加工ローラを用いていることから、クランクジャーナルにおける外周面の被加工部分全体に微細凹部を形成するためには、加工ローラを被加工部分の軸方向幅に応じた距離を移動させなくてはならず、その分だけ加工時間が長引いてしまうという問題があった。
【０００５】
この際、微細な凸部を円周方向に複数列配置して成る加工ローラを用いて加工時間の短縮を図ろうとすると、加工ローラの軸方向幅が大きくなる分だけクランクジャーナルの外周面に対して片当たりしやすくなってしまうという問題があり、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。
【０００６】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたものであり、円柱状のワークの外周面又はワークが有する円形孔の内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のは勿論のこと、加工時間の大幅な短縮を実現することが可能である微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法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】
【０００７】
本発明は、円柱状のワークの外周面又はワークが有する円形孔の内周面に対して円周方向に沿って微細凹部を形成する微細凹部加工装置であって、表面に複数の高硬度の微細凸部を具備した加工帯と、この加工帯をワークの外周面又は円形孔の内周面に押し付け可能とした押付け部を備え、加工帯はワークの外周面又は円形孔の内周面における被加工部分の軸心方向長さと同等ないしは大きい帯幅寸法を有し且つワークの外周面又は円形孔の内周面における被加工部分の円周方向長さと同等ないしは大きい帯長寸法を有し、上記被加工部分の軸心方向に帯幅方向を合致させた加工帯の微細凸部を押付け部でワークの外周面又は円形孔の内周面に一定の荷重又は変位で押し付けた状態で、ワークの外周面又は円形孔の内周面と加工帯の微細凸部との接触位置を円周方向に相対的に移動させる移動手段を設けた構成としたことを特徴としており、この微細凹部加工装置の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００８】
一方、本発明の微細凹部加工方法は、上記した微細凹部加工装置を用いて円柱状のワークの外周面又はワークが有する円形孔の内周面に対して円周方向に沿って微細凹部を形成するに際して、ワークの外周面又は円形孔の内周面における被加工部分の軸心方向に加工帯の帯幅方向を合致させた後、押付け部により加工帯の微細凸部をワークの外周面又は円形孔の内周面に一定の荷重又は変位で押し付けつつ、移動手段によってワークの外周面又は円形孔の内周面と加工帯の微細凸部との接触位置を円周方向に相対的に移動させる構成としたことを特徴としており、この微細凹部加工方法の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００９】
本発明の微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法において、加工帯がワークの外周面又は円形孔の内周面における被加工部分の軸心方向長さと同等ないしは大きい帯幅寸法を有していると共にワークの外周面又は円形孔の内周面における被加工部分の円周方向長さと同等ないしは大きい帯長寸法を有しているので、被加工部分の軸心方向に加工帯の帯幅方向を合致させて、加工帯の複数の高硬度の微細凸部を押付け部によってワークの外周面又は円形孔の内周面に一定の荷重又は変位で押し付けながら、移動手段でワークの外周面又は円形孔の内周面と加工帯の微細凸部との接触位置を円周方向に相対的に移動させれば、ワークの外周面又は円形孔の内周面に対して、高精度な微細凹部を高速で形成し得ることとなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、上記した構成としているので、円柱状のワークの外周面又はワークが有する円形孔の内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のは言うまでもなく、加工時間を大幅に短縮することが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の微細凹部加工装置において、円柱状のワークを軸心周りに回転駆動する回転駆動手段及び加工帯をワークの接線方向に移動させる加工帯駆動手段のうちの少なくともいずれか一方を移動手段とする構成としたり、加工帯をリング状に加工又は成形して加工リングと成し、円柱状のワークを軸心周りに回転駆動する回転駆動手段及び加工リングをその中心軸周りに回転駆動する加工リング駆動手段のうちの少なくともいずれか一方を移動手段とする構成としたり、加工帯をリング状に加工又は成形して加工リングと成し、円形孔を有するワークを軸心周りに回転駆動する回転駆動手段及びワークが有する円形孔内に挿入した加工リングを円形孔の内周面に沿って転動させる加工リング駆動手段のうちの少なくともいずれか一方を移動手段とする構成としたりすることが可能である。
【００１２】
また、本発明の微細凹部加工装置において、加工帯は、微細凸部を具備した形状加工帯部と、弾性部材から成る変形帯部とをワークの軸心方向に交互に並べて成っている構成を採用したり、加工帯は、弾性部材から成る薄い変形帯部上に、微細凸部を具備した複数の形状加工帯部をワークの軸心方向に適宜間隔をおいて並べて成っている構成を採用したりすることができ、これらの構成を採用すると、形状加工帯部の高硬度の微細凸部がワークの軸心方向において独立して変位し得ることとなり、例えば、ワークの外周面がうねっている場合であったとしても、この形状の影響を受けることなく、そして、加工帯の構造を複雑化することなく、高精度な微細凹部を高速で形成し得ることとなる。
【００１３】
この際、加工帯が、弾性部材から成る薄い変形帯部上に、微細凸部を具備した複数の形状加工帯部をワークの軸心方向に適宜間隔をおいて並べて成っている構成を採用すると、加工帯の構造のより一層の簡略化が図られることとなる。
【００１４】
さらに、本発明の微細凹部加工装置において、加工帯の微細凸部を有する面とは反対側の面に、変形帯部とは異なる弾性率の弾性部材から成る定荷重発生帯部を一体的に配置した構成とすることも可能であり、この場合には、押付け部から加工帯背面の定荷重発生帯部を介して加工帯に荷重を負荷すると、ワークの外周面又は円形孔の内周面に対して加工帯の微細凸部を均一な荷重で押し付け得ることとなり、その結果、より高精度な微細凹部を形成し得ることとなる。
【００１５】
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、加工帯の微細凸部をワークの外周面又は円形孔の内周面に押し付けつつ回転可能な押付けローラを押付け部とした構成や、複数個の微細なアクチュエータを押付け部とした構成も採用することができ、押付け部を押付けローラとした場合には、ワークの回転による加工帯の移動が滑らかになって、より高精度な微細凹部を形成し得ることとなり、一方、押付け部を複数個の微細なアクチュエータとした場合には、加工帯の微細凸部を高精度で且つ均一な荷重でワークの外周面又は円形孔の内周面に押し付け得るので、より一層高精度な微細凹部を形成し得ることとなる。
【００１６】
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、ワークの外周面又は円形孔の内周面の周速度と加工帯の移動速度とを同一にするべく、円柱状のワーク又は円形孔を有するワークの軸心周りの回転速度及び加工帯の移動速度のうちの少なくともいずれか一方を制御する制御部を設けた構成とすることが可能であり、押付け部が押付けローラである場合には、押付け部としての押付けローラの駆動手段を設け、ワークの外周面又は円形孔の内周面の周速度と押付けローラの周速度と加工帯の移動速度とを同一にするべく、制御部によって円柱状のワーク又は円形孔を有するワークの軸心周りの回転速度及び加工帯の移動速度のうちの少なくともいずれか一方と押付けローラの回転速度とを制御する構成とすることができる。
【００１７】
上記した構成とすると、前者の場合、ワークと加工帯との滑りが低減されるので、加工しようとする微細凹部のパターンを高精度に形成し得ることとなり、後者の場合、ワークと加工帯との滑りが低減されるのに加えて、加工帯と押付けローラとの滑りも低減されるので、加工しようとする微細凹部のパターンをより一層高精度に形成し得ることとなる。
【００１８】
さらにまた、本発明において、円柱状のワークの外周面又はワークが有する円形孔の内周面に対して軸心方向に沿って微細凹部を形成する微細凹部加工装置であって、表面に複数の高硬度の微細凸部を具備した加工帯をリング状に加工又は成形して成る加工リングと、この加工リングをワークの外周面又は円形孔の内周面に押し付け可能とした押付け部を備え、円柱状のワーク又は円形孔を有するワークの軸心方向に対して中心軸方向を直交させた加工リングの微細凸部を押付け部でワークの外周面又は円形孔の内周面に一定の荷重又は変位で押し付けた状態で、ワークの外周面又は円形孔の内周面と加工リングの微細凸部との接触位置をワークの軸心方向に相対的に移動させる移動手段を設けた構成としてもよく、この場合、円柱状のワーク又は円形孔を有するワークを軸心方向に移動させるワーク駆動手段及び加工リングをその中心軸周りに回転駆動する加工リング駆動手段のうちの少なくともいずれか一方を移動手段とした構成とすることができる。
【００１９】
一方、本発明の微細凹部加工方法において、上記した制御部を有する微細凹部加工装置を用いて円柱状のワークの外周面又はワークが有する円形孔の内周面に対して円周方向に沿って微細凹部を形成するに際して、ワークの外周面又は円形孔の内周面における被加工部分の軸心方向に加工帯の帯幅方向を合致させた後、押付け部により加工帯の微細凸部をワークの外周面又は円形孔の内周面に一定の荷重又は変位で押し付けつつ、ワークの外周面又は円形孔の内周面の周速度と加工帯の移動速度とを同一にするべく、制御部で円柱状のワーク又は円形孔を有するワークの軸心周りの回転速度及び加工帯の移動速度のうちの少なくともいずれか一方を制御しながら、移動手段によってワークの外周面又は円形孔の内周面と加工帯の微細凸部との接触位置を円周方向に相対的に移動させる構成とすることが可能であり、この場合には、ワークと加工帯との滑りが低減されるので、加工しようとする微細凹部のパターンを高精度に形成し得ることとなる。
【００２０】
また、本発明の微細凹部加工方法において、上記した制御部を有し且つ押付け部を押付けローラとした微細凹部加工装置を用いて円柱状のワークの外周面又はワークが有する円形孔の内周面に対して円周方向に沿って微細凹部を形成するに際して、ワークの外周面又は円形孔の内周面における被加工部分の軸心方向に加工帯の帯幅方向を合致させた後、押付けローラにより加工帯の微細凸部をワークの外周面又は円形孔の内周面に一定の荷重又は変位で押し付けつつ、ワークの外周面又は円形孔の内周面の周速度と押付けローラの周速度と加工帯の移動速度とを同一にするべく、制御部で円柱状のワーク又は円形孔を有するワークの軸心周りの回転速度及び加工帯の移動速度のうちの少なくともいずれか一方と押付けローラの回転速度とを制御しながら、移動手段によってワークの外周面又は円形孔の内周面と加工帯の微細凸部との接触位置を円周方向に相対的に移動させる構成としてもよく、この場合には、ワークと加工帯との滑りが低減されるのに加えて、加工帯と押付けローラとの滑りも低減されるので、加工しようとする微細凹部のパターンをより一層高精度に形成し得ることとなる。
【００２１】
さらに、本発明の微細凹部加工方法において、上記した微細凹部加工装置を用いて円柱状のワークの外周面又はワークが有する円形孔の内周面に対して軸心方向に沿って微細凹部を形成するに際して、円柱状のワーク又は円形孔を有するワークの軸心方向に対して加工リングの中心軸方向を直交させた後、押付け部により加工リングの微細凸部をワークの外周面又は円形孔の内周面に一定の荷重又は変位で押し付けつつ、移動手段によってワークの外周面又は円形孔の内周面と加工リングの微細凸部との接触位置をワークの軸心方向に相対的に移動させる構成とすることが可能である。
【００２２】
そして、上記した微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部を外周面に有するワーク、例えば、微細凹部が形成されたクランクジャーナル及び／又はクランクピンを有するクランクシャフトや、同じく微細凹部が形成されたカムジャーナル及び／又はカムロブを有するカムシャフトや、微細凹部をジャーナルに有するバランサシャフトや、微細凹部を外周面に有するピストンピンなどの摺動部材は、摺動面である外周面の摩擦が低いものとなり、その結果、燃費の向上に寄与し得ることとなる。
【００２３】
一方、上記した微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部を円形孔の内周面に有するワーク、例えば、微細凹部をシリンダボアの内周面に有するエンジンのシリンダブロックは、ピストンが摺動するシリンダボアの内周面の摩擦が低いものとなり、その結果、燃費の向上に寄与し得ることとなる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２５】
図１に示すように、この微細凹部加工装置１は、円柱形状を成すワークＷの外周面Ｗｏに微細凹部を形成するＮＣ工作機械であって、チャッキング機構２を介してワークＷを保持してその軸心周りに回転駆動する主軸（回転駆動手段）３と、高硬度の微細凸部を表面に多数有すると共にワークＷの外周面Ｗｏに接触した状態でその接線方向に移動可能とした加工帯１０と、モータ（押付けローラの駆動手段）４の出力軸４ａに装着されてワークＷの外周面Ｗｏに加工帯１０の表面の微細凸部を所定の荷重又は変位で押し付けつつ所定の回転速度で回転する押付けローラ（押付け部）５を備えている。
【００２６】
加工帯１０は、図２にも示すように、微細凸部を具備した複数の形状加工帯部１１と、弾性部材から成る複数の変形帯部１２とをワークＷの軸心方向（図２左右方向）に交互に並べてなっており、加工帯１０の帯幅寸法ｗをワークＷの軸心方向長さよりも広く設定してあると共に、帯長寸法ｌをワークＷの円周方向長さよりも長く設定してある。
【００２７】
また、図４にも示すように、加工帯１０の裏面（微細凸部を有する表面とは反対側の面、図４上面）には、変形帯部１２とは異なる弾性率の弾性部材から成る定荷重発生帯部１３が一体的に配置してあり、このように成すことによって、加工帯１０に対してワークＷの軸心方向で一定した荷重を負荷することができるようにしてある。この場合、定荷重発生帯部１３と一体を成す加工帯１０は、図３に示すように、その一端部を加工帯駆動部（加工帯駆動手段）６に保持させており、この加工帯駆動部６の作動により、円柱形状を成すワークＷの接線方向に任意の速度で移動できるものとなっている。
【００２８】
この場合、この微細凹部加工装置１には、主軸３，モータ４及び加工帯駆動部６に電気的に接続する制御部７が設けてあり、加工時において、この制御部７でワークＷの軸心周りの回転速度Ｖｗと、加工帯１０の接線方向速度Ｖｔと、押付けローラ５の回転速度Ｖｎとを制御することによって、ワークＷの外周面Ｗｏの周速度と、押付けローラ５の周速度と、加工帯１０の移動速度とが同一になるようにしている。
【００２９】
上記した微細凹部加工装置１において、円柱形状を成すワークＷの外周面Ｗｏに微細凹部を形成するに際しては、まず、加工帯駆動部６を動作させて、円柱形状を成すワークＷの外周面Ｗｏに定荷重発生帯１３と一体を成す加工帯１０を移動させた後、押付けローラ５を降下させて、定荷重発生帯１３とともに加工帯１０をワークＷの外周面Ｗｏに押し付ける。
【００３０】
このとき、加工帯１０は、微細凸部を具備した複数の形状加工帯部１１と、弾性部材から成る複数の変形帯部１２とをワークＷの軸心方向に交互に並べてなっているので、ワークＷの軸心方向にうねりなどの形状誤差があったとしても、図４に示すように、加工帯１０の形状加工帯部１１がワークＷの軸心方向で独立して変位することとなり、その結果、加工帯１０は、外周面Ｗｏの形状に追従してワークＷの軸心方向で均一に押し付けられることとなる。
【００３１】
加えて、押付けローラ５と加工帯１０との間には、定荷重発生帯１３が配置してあるので、上記のように加工帯１０がワークＷの外周面Ｗｏの形状に追従して変形したとしても、加工帯１０とワークＷの外周面Ｗｏとの接触部分には、ほぼ均一な荷重が負荷されることとなる。
【００３２】
このように、ワークＷの軸心方向に並ぶ加工帯１０の複数の形状加工帯部１１は、いずれも独立してほぼ均一の荷重でワークＷの外周面Ｗｏに押し付けられ、この状態で主軸３を動作せてワークＷをその軸心周りに図３矢印方向に回転させると、このワークＷの回転に連動して定荷重発生帯１３とともに加工帯１０がワークＷの接線方向（図３矢印方向）に移動する。
【００３３】
そして、この実施例では、加工帯１０の帯幅寸法ｗをワークＷの軸心方向長さよりも広くしてあると共に、帯長寸法ｌをワークＷの円周方向長さよりも長くしてあるので、ワークＷが一回転した時点で加工帯１０がワークＷの外周面Ｗｏの全面に押付けられることになり、その結果、ワークＷの外周面Ｗｏの全面に複数の形状加工帯部１１の微細凸部が転写されて、均一な深さの微細な凹部が形成されることとなる。
【００３４】
この間、モータ４を動作させて押付けローラ５を回転させることで、加工帯１０の移動がスムーズになって、形成される微細凹部の精度が向上し、これと同時に、加工帯駆動部６を動作させて加工帯１０をワークＷとの接触点に向けて移動させることで、加工帯１０の移動が一層スムーズになって、形成される微細凹部の精度がより向上することとなる。
【００３５】
また、ワークＷの軸心周りの回転速度Ｖｗと、加工帯１０の接線方向速度Ｖｔと、押付けローラ５の回転速度Ｖｎとを制御部７によって制御することで、ワークＷの外周面Ｗｏの周速度と、押付けローラ５の周速度と、加工帯１０の移動速度Ｖｔとが同一になるようにしているので、ワークＷと加工帯１０との滑りが少なく抑えられ、これによって、加工帯１０の形状加工帯部１１の微細凸部パターンが高精度に転写されて、微細凹部のパターンを高精度に形成し得ることとなる。
【００３６】
上記したように、この実施例の微細凹部加工装置１により、円柱形状を成すワークＷの外周面Ｗｏに対して微細凹部加工を行うと、ワークＷを一回転させるだけで外周面Ｗｏの全面に均一な深さの微細凹部を形成し得ることとなり、したがって、加工時間の大幅な短縮が図られることとなる。
【００３７】
なお、上記した実施例において、加工帯１０の形状加工帯部１１の形状を部分的又は全体的に変更することで、ワークＷの外周面Ｗｏに形成する微細凹部の形状を適宜変更することができる。
【００３８】
また、上記した実施例では、加工帯１０が、微細凸部を具備した複数の形状加工帯部１１と、弾性部材から成る複数の変形帯部１２とをワークＷの軸心方向に交互に並べて成るものとしたが、変形帯部１２には、この変形帯部１２が位置する領域で必要な変位量を得ることができる合成ゴムや樹脂などの材料を採用することができるほか、図６に示すように、加工帯２０が、弾性部材から成る薄い変形帯部２２上に、微細凸部を具備した複数の形状加工帯部２１をワークＷの軸心方向に並べて成るものとしてもよい。
【００３９】
さらに、図５（ａ）に示すように、押付けローラ５のワークＷの軸心方向の形状を変化させることで、定荷重発生帯１３の押込み量を変えて加工帯１０のワークＷに対する押付け荷重を部分的に変化させることができ、その結果、ワークＷの外周面Ｗｏに形成する微細凹部の深さを部分的に変えることができる。
【００４０】
したがって、図５（ｂ）のグラフに示すように、ワークＷの軸心方向の硬さが異なっている場合であったとしても、硬さに比例した押込み量となるような押付けローラ５の形状とすることで、ワークＷの軸心方向の硬さが変化しても均一な深さの微細凹部を形成し得ることとなる。
【００４１】
図７及び図８は、本発明の微細凹部加工装置の他の実施例を示しており、図７及び図８に部分的に示すように、この実施例における微細凹部加工装置４１が、先の実施例における微細凹部加工装置１と相違するところは、ワークＷの外周面Ｗｏに加工帯１０の表面の微細凸部を所定の荷重又は変位で押し付ける押付け部を複数個のマイクロピストン（アクチュエータ）４５とした点にあり、他の構成は先の実施例における微細凹部加工装置１と同じである。
【００４２】
複数個のマイクロピストン４５は、いずれもシリンダブロック状のホルダ４４に収容されていて、加工帯１０の複数の形状加工帯部１１と略一致する部位に配置されており、これらのマイクロピストン４５は、ホルダ４４に流入する空気や油などの流体の圧力によっていずれも均一な圧力で動作して、形状加工帯部１１を直に押圧するようになっている。
【００４３】
上記した微細凹部加工装置４１において、円柱形状を成すワークＷの外周面Ｗｏに微細凹部を形成するに際しては、まず、加工帯駆動部６を動作させて、円柱形状を成すワークＷの外周面Ｗｏに加工帯１０を移動させた後、マイクロピストン４５をワークＷの外周面Ｗｏ上に配置する。
【００４４】
次いで、図示しない圧力発生部で発生した圧力Ｐを空気や油などの流体を介してホルダ４４に入力し、この入力された圧力Ｐで各マイクロピストン４５を動作させて、加工帯１０の各形状加工帯部１１を均一な荷重でワークＷの外周面Ｗｏに押し付ける。
【００４５】
このとき、加工帯１０の複数の形状加工帯部１１は、先の実施例と同様に、複数の変形帯部１２によって独立して変位することができるので、ワークＷの軸心方向に形状誤差があったとしても、図７に示すように、ワークＷの外周面Ｗｏの形状に倣って変位することができ、その結果、加工帯１０の複数の形状加工帯部１１は、外周面Ｗｏの形状に追従してワークＷの軸心方向で均一に押し付けられることとなる。
【００４６】
次に、ホルダ４４に対する圧力Ｐを反転させて負圧として、各マイクロピストン４５を上昇させ、加工帯１０の各形状加工帯部１１をワークＷの外周面Ｗｏから離間させるのに続いてワークＷを回転させ、次の微細凹部の加工位置が各マイクロピストン４５の真下に到達した段階で、ワークＷを停止させると共にホルダ４４に再度圧力Ｐを加えて、各マイクロピストン４５を動作させて、ワークＷの外周面Ｗｏに微細凹部を形成する。
【００４７】
これらの動作を繰り返すことで、ワークＷの外周面Ｗｏの全面に微細な凹部を加工することができる。この加工において、ホルダ４４に対する圧力Ｐを変化させることで、ワークＷの外周面Ｗｏに形成される微細凹部の深さを変化させることができるほか、ワークＷのの回転角度を変化させることで、ワークＷの外周面Ｗｏに形成される微細凹部のパターンを変えることもできる。
【００４８】
また、図１０に示すように、ワークＷの外周面Ｗｏが傾斜している場合には、図９に示すように、一定の流体圧力Ｐで保持された押付けローラ５５を押し付けるように成すことで、加工帯１０の各形状加工帯部１１をワークＷの外周面Ｗｏに均一の圧力で押し付けることができ、その結果、ワークＷの外周面Ｗｏに均一な深さの微細凹部を形成することができる。この際、押付けローラ５５を保持している流体は押付けローラ５５内で完全にシールされていなくてもかまわない。
【００４９】
図１１は、本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を示しており、図１１に部分的に示すように、この実施例における微細凹部加工装置６１が、先の実施例における微細凹部加工装置１と相違するところは、定荷重発生帯１３と一体を成す帯状の加工帯１０をリング状に加工又は成形して加工リング７０と成し、ドライバ６４に支持された押付けローラ６５を加工リング７０の内側に配置して、ドライバ６４の作動により押付けローラ６５を介して定荷重発生帯１３とともに加工リング７０をワークＷの外周面Ｗｏに押し付けるようにした点にあり、他の構成は先の実施例における微細凹部加工装置１と同じである。
【００５０】
この微細凹部加工装置６１では、加工リング７０をワークＷの外周面Ｗｏに押し付けた状態でワークＷを回転させると、表面に微細凸部を有する加工リング７０が連れ回りすることとなり、この加工リング７０の転動によって、ワークＷの外周面Ｗｏに微細凹部が形成されることとなる。
【００５１】
このとき、押付けローラ６５又は加工リング７０をワークＷと同期させて回転させることで、よりスムーズにワークＷと加工リング７０とを転動させることができる。
【００５２】
なお、この実施例において、ワークＷ，加工リング７０及び押付けローラ６５のうちの少なくともいずれか一つを回転させれば事は足りるが、より高精度な微細凹部を形成するために、ワークＷ，加工リング７０及び押付けローラ６５のうちの二つ以上を回転させることが望ましい。
【００５３】
図１２は、上記した微細凹部加工装置６１により、円筒形状を成すワークＷＡの内周面（円形孔の内周面）Ｗｉに微細凹部を形成する場合を示しており、この微細凹部加工装置６１では、加工リング７０をワークＷＡの内周面Ｗｉに押し付けた状態でドライバ６４を動作させて押付けローラ６５を旋回させると、表面に微細凸部を有する加工リング７０が連れ回りしてワークＷＡの内周面Ｗｉに対して転動することとなり、この加工リング７０の転動によって、ワークＷＡの内周面Ｗｉに微細凹部が形成されることとなる。
【００５４】
この場合、加工リング７０をワークＷＡの内周面Ｗｉに押し付けた状態でドライバ６４を動作させないで、円筒形状を成すワークＷＡをその軸心周りに回転させるようにしてもよい。
【００５５】
なお、この実施例においても、ワークＷ，加工リング７０及び押付けローラ６５のうちの少なくともいずれか一つを回転させれば事は足りるが、より高精度な微細凹部を形成するために、ワークＷ，加工リング７０及び押付けローラ６５のうちの二つ以上を回転させることが望ましい。
【００５６】
図１３は、本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を示しており、図１３に部分的に示すように、この実施例における微細凹部加工装置８１が、先の実施例における微細凹部加工装置１と相違するところは、定荷重発生帯１３と一体を成す帯状の加工帯１０をリング状に加工又は成形して加工リング９０と成し、この加工リング９０の内側に配置した押付けローラ８５を介して定荷重発生帯１３とともに加工リング９０をワークＷＡの内周面Ｗｉに押し付けるようにした点にあり、他の構成は先の実施例における微細凹部加工装置１と同じである。
【００５７】
この微細凹部加工装置８１では、ワークＷＡの軸心方向に対して加工リング９０の中心軸方向を直交させた後、加工リング９０をワークＷＡの内周面Ｗｉに押し付けた状態で押付けローラ８５をワークＷＡの軸心方向に移動させると、表面に微細凸部を有する加工リング９０が連れ回りしてワークＷＡの内周面Ｗｉに対して転動することとなり、この加工リング９０の転動によって、ワークＷＡの内周面Ｗｉの軸心方向に微細凹部が形成されることとなる。
【００５８】
この実施例では、押付けローラ８５及び加工リング９０をワークＷＡの軸心方向に移動させているが、ワークＷＡをその軸心方向に移動させてもよい。
【００５９】
図１４は、上記した微細凹部加工装置８１により、円柱形状を成すワークＷの外周面Ｗｏに微細凹部を形成する場合を示しており、この微細凹部加工装置８１では、加工リング９０をワークＷの外周面Ｗｏに押し付けた状態で押付けローラ８５をワークＷの軸心方向に移動させると、表面に微細凸部を有する加工リング９０が連れ回りしてワークＷの外周面Ｗｏに対して転動することとなり、この加工リング９０の転動によって、ワークＷの外周面Ｗｏの軸心方向に微細凹部が形成されることとなる。この場合も、ワークＷをその軸心方向に移動させてもよい。
【００６０】
上記した各実施例による微細凹部加工装置１，４１，６１，８１及び微細凹部加工方法を自動車用のクランクシャフトや、カムシャフトや、バランサシャフトや、ピストンピンやシリンダブロックのシリンダボアなどの摺動部材の摺動部に対する微細凹部加工に適用すれば、摺動部に形成される微細な凹部を潤滑油溜りとして機能させたり、潤滑油の流れ制御部として機能させたりすることができ、その結果、摩擦の大幅な低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の微細凹部加工装置の一実施例を示す正面説明図である。（実施例１）
【図２】図１における微細凹部加工装置の加工帯を微細凸部配置面側から見た部分斜視説明図である。（実施例１）
【図３】図１における微細凹部加工装置の図１Ａ−Ａ線位置に基ずく断面説明図である。（実施例１）
【図４】図１に示した微細凹部加工装置の加工帯とワークとの接触部分における正面方向からの拡大断面説明図である。（実施例１）
【図５】図１に示した微細凹部加工装置の押付けローラの他の構成例を示す正面方向からの部分断面説明図（ａ）及び他の構成例による押付けローラを用いた場合の加工特性を示すグラフ（ｂ）である。
【図６】図１に示した微細凹部加工装置の加工帯の他の構成例を示す正面方向からの部分断面説明図（ａ）及び加工帯とワークとの接触部分における正面方向からの拡大断面説明図（ｂ）である。
【図７】本発明の微細凹部加工装置の他の実施例を示す正面方向からの部分断面説明図（ａ）及び加工帯とワークとの接触部分における正面方向からの拡大断面説明図（ｂ）である。（実施例２）。
【図８】図７に示した微細凹部加工装置の図１Ａ−Ａ線相当位置に基ずく部分断面説明図である。（実施例２）
【図９】図７における微細凹部加工装置の押付けローラの他の構成例を示す正面方向からの部分断面説明図（ａ）及び図１Ａ−Ａ線相当位置に基ずく部分断面説明図（ｂ）である。
【図１０】図９に示した微細凹部加工装置の加工帯とワークとの接触部分における正面方向からの部分拡大断面説明図である。
【図１１】本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を示す正面方向からの部分断面説明図（ａ）及び図１Ａ−Ａ線相当位置に基ずく部分断面説明図（ｂ）である。（実施例３）
【図１２】図１１における微細凹部加工装置の他のワークへの適用例を示す正面方向からの部分断面説明図（ａ）及び図１Ａ−Ａ線相当位置に基ずく部分断面説明図（ｂ）である。
【図１３】本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を示す正面方向からの部分断面説明図（ａ）及び図１Ａ−Ａ線相当位置に基ずく部分断面説明図（ｂ）である。（実施例４）
【図１４】図１３における微細凹部加工装置の他のワークへの適用例を示す正面方向からの部分断面説明図（ａ）及び図１Ａ−Ａ線相当位置に基ずく部分断面説明図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００６２】
１，４１，６１，８１     微細凹部加工装置
３                       主軸（回転駆動手段；移動手段）
４                       モータ（押付けローラの駆動手段）
５，５５，６５，８５     押付けローラ（押付け部）
６                       加工帯駆動部（加工帯駆動手段；移動手段）
７                       制御部
１０，２０               加工帯
１１，２１               形状加工帯部
１２，２２               変形帯部
１３                     定荷重発生帯
４５                     マイクロピストン（押付け部；アクチュエータ）
７０，９０               加工リング
ｌ                       加工帯の帯長寸法
ｗ                       加工帯の帯幅寸法
Ｗ，ＷＡ                 ワーク
Ｗｏ                     ワークの外周面
Ｗｉ                     ワークの内周面
【図１】
2008068285.tif 000003
【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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【図９】
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【図１０】
2008068285.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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