(57)【要約】【課題】微細な凸部が設けられた同一工具によらず、シート状基材の表面に砥粒が固着され新たな砥粒面が連続供給されることによって同等の加工を可能とするためのラッピングフィルムを提供する。【解決手段】本発明のラッピングフィルム１１は、非伸縮性でかつ変形可能な薄肉基材の一面に砥粒が固着されてなるラッピングフィルム１１であって、砥粒が所定のパターン、たとえば格子状に基材上に配置されている。したがって、該ラッピングフィルム１１をラッピング加工に適用して、ワークに押付けながら、ワークの加工部位に順次新しい砥粒面を連続供給することによって、格子状のパターンがワーク表面に転写され、これにより所望の表面粗さを達成することができる。【選択図】            図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄肉基材の一面に砥粒が固着されてなるラッピングフィルムであって、
前記砥粒は、所定のパターンに従って前記基材上に配置されているラッピングフィルム。
【請求項２】
前記砥粒は、前記基材上に格子状に配置されている請求項１に記載のラッピングフィルム。
【請求項３】
前記砥粒は、複数が集められて一群とされ、該一群ごとに所定間隔を置いて整列されている請求項１に記載のラッピングフィルム。
【請求項４】
非伸縮性でかつ変形可能である請求項１〜３のいずれか一項に記載のラッピングフィルム。
【請求項５】
ワークを回転自在に保持する保持部と、
薄肉基材の一面に砥粒が固着されてなるラッピングフィルムと、
前記ラッピングフィルムをワークの加工部位に連続供給可能なように送り出す送り出し手段と、
前記ラッピングフィルムの送り出しに追従して回転しながら、前記ラッピングフィルムの砥粒面を前記ワークに押付ける押付け手段と、
を有し、
前記ラッピングフィルムは、前記砥粒が所定のパターンに従って前記基材上に配置されており、前記押付け手段によって前記ワークに押付けられることにより前記パターンと合致する形状を前記ワークに転写する表面加工装置。
【請求項６】
前記ラッピングフィルムは、前記砥粒が前記基材上に格子状に配置されている請求項５に記載の表面加工装置。
【請求項７】
前記ラッピングフィルムは、前記砥粒が複数集められて一群とされ、所定間隔を置いて整列されている請求項５に記載の表面加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの表面加工用のラッピングフィルムおよび該ラッピングフィルムを用いた表面加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
クランクシャフトやカムシャフト、またはシリンダボアなど、円形の表面を有する部材の加工については、フリクションを下げるべく、表面粗さを小さくしている。一方で、表面に微細な凹みをつけることが、さらなるフリクションの低下に作用することが知られている。
【０００３】
円形表面の表面仕上げ加工としては、たとえば、バニッシュ仕上げ加工が知られている。バニッシュ仕上げ加工とは、ワークの表面に硬い工具を押付けて滑らせ、ワークの表面部分に塑性変形を起こさせ、表面を所望の形状に仕上げる工作法である。円形の表面を有するワークの加工には、特に、ローラバニッシュ仕上げ加工が有効である。ローラバニッシュ仕上げ加工とは、ワーク表面に押付ける工具が円柱状に形成されており、この工具を回転させるともにワークも回転させて、工具の円周面でワークの表面を押圧する工作法である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、円柱状工具の表面に微細な凸部を設けておけば、ワークの円形表面上に凸部と合致する微細な凹部が転写される。したがって、転写された微細な凹部により、円形表面のフリクションを小さくすることができる。
【０００５】
しかし、上記のように、微細な凸部が設けられた工具を回転させながらワークの円形表面に押付ける加工では、工具の硬度がワークよりも高いとはいえ同じ凸部が常に使用されるので、凸部が時間と共に塑性変形や磨耗等し、均一な加工ができず、所望の表面粗さが得られなくなってしまう。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−５２２４４号公報（段落「００３２」、「００３３」、第１図、第２図等参照）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、工具の磨耗等を心配することなく、均一な加工が達成でき、所望の表面粗さを得ることができるラッピングフィルム、および該ラッピングフィルムを用いた表面加工装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、薄肉基材の一面に砥粒が固着されてなるラッピングフィルムであって、前記砥粒は、所定のパターンに従って前記基材上に配置されているラッピングフィルムである。
【０００９】
また、他の本発明は、ワークを回転自在に保持する保持部と、薄肉基材の一面に砥粒が固着されてなるラッピングフィルムと、前記ラッピングフィルムをワークの加工部位に連続供給可能なように送り出す送り出し手段と、前記ラッピングフィルムの送り出しに追従して回転しながら、前記ラッピングフィルムの砥粒面を前記ワークに押付ける押付け手段と、を有し、前記ラッピングフィルムは、前記砥粒が所定のパターンに従って前記基材上に配置されており、前記押付け手段によって前記ワークに押付けられることにより前記パターンと合致する形状を前記ワークに転写する表面加工装置である。
【００１０】
【発明の効果】
本発明のラッピングフィルムでは、砥粒が所定のパターンに従って基材上に配置されているので、該ラッピングフィルムを用いてワークを加工した場合、該パターンがワーク表面に転写され、これにより所望の表面粗さを達成することができる。
【００１１】
本発明の表面加工装置では、加工部位に連続供給されるラッピングフィルム状に砥粒が所定のパターンに従って配置されているので、該パターンがワーク表面に転写され、これにより所望の表面粗さを達成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
最初に本発明が適用される表面加工装置の概略構成について説明し、その後に本発明の特徴となる部分について説明する。
【００１４】
図１は本発明の表面加工装置の概略構成図、図２はラッピングフィルムの送り機構を示す図、図３はワークおよび押付けローラの斜視図である。なお、説明の便宜上、ワークの軸線方向（図１において左右方向）をＸ方向と定義し、Ｘ方向に対して直交する水平方向（図１において紙面に直交する方向）をＹ方向と定義し、Ｘ方向に対して直交する鉛直方向（図１において上下方向）をＺ方向と定義する。
【００１５】
図１〜図３を参照して本実施形態の表面加工装置１について概説すれば、非伸縮性でかつ変形可能な薄肉基材の一面に砥粒が設けられたラッピングフィルム１１と、ラッピングフィルム１１の背面側に配置された回転ローラ（押付け手段に相当する）２１と、ラッピングフィルム１１の砥粒面をワークＷに押付けるために回転ローラ２１をラッピングフィルム１１に押付けるローラ押付けユニット２２と、ワークＷを回転駆動する回転駆動ユニット４０と、を有し、回転するワークＷにラッピングフィルム１１を押圧し、ラッピング加工を施している。本実施形態の表面加工装置１は、円筒状の加工面を有するワークＷに対してラッピング加工を施すために好適に用いられる。
【００１６】
以下、表面加工装置１について詳述する。
【００１７】
図１を参照して、前記回転駆動ユニット４０は、主軸４１を回転自在に支持するヘッドストック４２と、主軸４１の先端に連結されワークＷの一端を把持するチャック４３と、主軸４１にベルト４４を介して接続される主軸モータＭ１と、ワークＷの他端を支持するセンタ４５を備えるテールストック４６と、を有している。ワークＷは、主軸モータＭ１の回転動がベルト４４および主軸４１を介して伝達されて回転駆動される。主軸モータＭ１の回転速度を変えることにより、ワーク回転速度が所望の速度に設定される。ヘッドストック４２およびテールストック４６のそれぞれはテーブル４７、４８上に設けられ、これらテーブル４７、４８は、Ｘ方向に沿ってスライド移動自在なテーブル４９上に配置されている。ワークＷをヘッドストック４２とテールストック４６との間にセットしたり、ワークＷを加工位置に移動したりするために、各テーブル４７、４８、４９が移動される。
【００１８】
前記ラッピングフィルム１１は、種々のタイプがあるが、本実施形態では、基材が非伸縮性の高い材料、例えば、板厚が２５μｍ〜１３０μｍ程度のポリエステルなどから構成され、この基材の一面には、数μｍ〜２００μｍ程度の粒径を有する多数の砥粒（具体的には、酸化アルミニウム、シリコンカーバイド、ダイアモンドなどからなる）が接着剤により取り付けられている。砥粒は、砥粒面に所定のパターンを形成するように配置されている。このパターンは、ワークＷに転写して所望の表面粗さを得るために形成されている。詳細は図４または図５により後述する。基材の他面には、回転ローラ２１に対する滑り止めのため、ゴムあるいは合成樹脂等からなる抵抗材料（図示せず）を取り付けるバックコーティングか、場合によっては滑り止め加工が施されている。
【００１９】
図２および図３を参照して、ラッピングフィルム１１は、供給リール１５から引き出され、場合によっては図示しないガイドローラにより送り路をガイドされ、巻取りリール１６に巻き取られる。巻取りリール１６にはモータＭ２が接続されている。モータＭ２を作動し巻取りリール１６を回転すると、供給リール１５からラッピングフィルム１１が順次繰り出される。
【００２０】
回転ローラ２１は、円筒状に形成されており、円筒側面によりラッピングフィルム１１を介してワークＷに線接触して、ラッピングフィルム１１をワークＷに押付ける。
【００２１】
前記ローラ押付けユニット２２は、先端部に配置された回転ローラ２１を回転自在に保持し、ワークＷに対して進退移動自在である。
【００２２】
上記モータＭ１、Ｍ２は、ＣＰＵやメモリを主体とするコントローラ１００に接続されている。コントローラ１００は、ロータリエンコーダＳ１の検出結果を監視しつつ、モータＭ１、Ｍ２を制御し、表面加工装置１の加工時および加工停止時の各構成の動作を制御している。
【００２３】
次に、加工時の表面加工装置１の各構成の作用について説明する。
【００２４】
まず、回転駆動ユニット４０によりワークＷが回転自在に保持される。ここで、ワークＷを保持する際には、ワークＷの長さ以上テーブル４７、４８を離して、ワークＷをヘッドストック４２およびテールストック４６の間に配置し、テーブル４７、４８を近づけて、ヘッドストック４２およびテールストック４６によりワークＷを挟持する。
【００２５】
ワークＷのセットが完了したら、ワークＷと回転ローラ２１との間に、ワークＷの加工箇所に従ってラッピングフィルム１１を配置する。ローラ押付けユニット２２をワークＷに対して近づけることによって、回転ローラ２１がワークＷに接近し、やがてワークＷにラッピングフィルム１１を押付けるようになる。ローラ押付けユニット２２の位置を調節して、回転ローラ２１のワークＷに対する押付け力を適当に調整する。
【００２６】
そして、モータＭ１およびモータＭ２を駆動して、ワークＷを回転させつつ、ラッピングフィルム１１を供給リール１５から巻取りリール１６まで送り出す。ここでは、ラッピングフィルム１１がワークＷ上を滑らないように、モータＭ１とモータＭ２とを同期させて駆動する。また、回転ローラ２１は、ラッピングフィルム１１に施された滑り止め加工によりラッピングフィルム１１に対して滑らないので、ラッピングフィルム１１の送り出しに追従して回転する。
【００２７】
以上のように、加工の際には、ラッピングフィルム１１がワークＷに押付けられながら順次送り出されて、ワークＷ表面が加工される。ここで、ラッピングフィルム１１上に特定のパターンが形成されていれば、該パターンに従って、ワークＷ表面が加工されることとなる。
【００２８】
次に、ラッピングフィルム１１上に形成されるパターンについて例示して説明する。
【００２９】
図４は、ラッピングフィルム１１上の砥粒のパターンの一例を示す図である。なお、図面左側には、ラッピングフィルム１１の外観の概略を示し、図面右側にはラッピングフィルム１１の部分的な拡大図を示している。
【００３０】
図４に示すラッピングフィルム１１では、砥粒が基材上に格子状に配置されている。したがって、このラッピングフィルム１１を上述の表面加工装置１に適用すると、格子状パターンがワークＷに転写され、ワークＷ表面に格子状の凹部が形成される。
【００３１】
このように、ラッピングフィルム１１上に特定のパターンを形成することにより、該パターンをワークＷ表面に転写して所望の表面粗さを達成することができる。なお、ラッピングフィルム１１上の砥粒の配置パターンについて、同一パターンから同一パターンまでの周期（以下、単にパターンの周期という）をワークＷの外周の長さと合わせることによって、ワークＷが何回転しても同じパターンをワークＷ表面に形成することができる。ここでパターンの周期をワークＷの外周の長さと合わせるとは、ワークの外周の長さがパターンの周期の整数倍になることをいい、結果として、ワークＷが何回転してもワーク表面に転写される形状がずれないことをいう。
【００３２】
また、パターンの周期をワークＷの外周と合わせなければ、ワークＷが最初に１回転して形成されるワークＷ上のパターンと、２回転目で形成されるワークＷ上のパターンとがずれるので、ラッピングフィルム１１上のパターンよりも微細なパターンをワークＷ上に形成することができる。パターンの周期を合わせるかどうかは、達成したい表面粗さによって適宜変更することができる。
【００３３】
次に他のパターンについて示す。
【００３４】
図５は、ラッピングフィルム１１上の砥粒の他のパターンを示す図である。なお、図面左側には、ラッピングフィルム１１の外観の概略を示し、図面右側にはラッピングフィルム１１のＡ−Ａ断面図を示している。
【００３５】
図５に示すラッピングフィルム１１では、複数の砥粒が集められて一群の凸部５０とされ、該凸部５０ごとに所定間隔を置いて整列されている。したがって、このラッピングフィルム１１を上述の表面加工装置１に適用すると、一群とされた複数の凸部５０がワークＷに転写され、ワークＷ表面に複数の凹部（ディンプル）が形成される。
【００３６】
このように、複数の凹部を形成して、ワークＷ表面に所望の表面粗さを達成することができる。なお、ラッピングフィルム１１上に凸部５０を配置する周期をワークＷの外周と合わせることによって、ラッピングフィルム１１上の凸部５０の間隔と同等の間隔でワークＷ表面に凹部を形成することができる。また、凸部５０を配置する周期をワークＷの外周と合わせなければ、ワークＷが１回転目に表面に形成される凹部と、２回転目に形成される凹部とがずれるので、より多くの凹部を形成することができる。パターンの周期を合わせるかどうかは、達成したい表面粗さによって適宜変更することができる。
【００３７】
以上、説明してきたように、本発明では、ラッピングフィルム１１上に砥粒を均一に分散させるのではなく、砥粒により特定のパターンを形成するようにしたので、該パターンにより、ワークＷ表面の表面粗さを調節し、所望の表面粗さを得ることができる。
【００３８】
また、ラッピングフィルム１１を用いるので、従来のバニッシュ仕上げ加工のように微細な凸部が設けられた工具を長期間使用続しける必要がなく、同時に工具の磨耗による加工精度のばらつきがない。換言すると、順次新しいラッピングフィルム１１の砥粒面を供給することができるので、常に均一な加工を行うことができる。
【００３９】
砥粒の配置パターンが格子状の場合には、ワーク表面に格子状の凹部が形成されるので、例えば、該凹部に潤滑油を流したい場合に有効な表面を達成することができる。また、砥粒の配置パターンが所定間隔を置いて配置された凸部である場合には、ワーク表面に複数の独立した凹部を形成することができ、たとえば、潤滑油を保持したい場合に有効な表面を形成することができる。
【００４０】
なお、図４および図５により、ラッピングフィルム１１上に形成するパターンを例示したが、本発明はこれらに限定されず、他のパターンがラッピングフィルム１１上に形成されてもよい。たとえば、ラッピングフィルム１１上に、砥粒が線状やジグザグ状に配置されたり、楕円や四角形の一群の砥粒からなる凸部が配置されたりしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表面加工装置の概略構成図図である。
【図２】ラッピングフィルムの送り機構を示す図である。
【図３】ワークおよび押付けローラの斜視図である。
【図４】ラッピングフィルム上の砥粒のパターンの一例を示す図である。
【図５】ラッピングフィルム上の砥粒の他のパターンを示す図である。
【符号の説明】
１１…ラッピングフィルム、
１５…供給リール、
１６…巻取りリール、
２１…回転ローラ、
２２…押付けユニット、
４０…回転駆動ユニット、
４１…主軸、
１００…コントローラ、
Ｍ１、Ｍ２…モータ、
Ｗ…ワーク。
【図１】
2004243444.tif 000003
【図２】
2004243444.tif 000004
【図３】
2004243444.tif 000005
【図４】
2004243444.tif 000006
【図５】
2004243444.tif 000007