(57)【要約】 【課題】 円筒部材の外周面に微細凹部を形成する際に、特に長尺状の円筒部材や薄肉中空状の円筒部材の外周面に微細凹部を形成する際に、曲がりの発生を抑制して微細凹部の加工精度を大幅に向上させることが可能である微細凹部加工方法及び微細凹部加工装置を提供する。【解決手段】外周面３ａに微細な凹凸３ｂを有する加工ローラ３を備え、加工ローラ３の外周面３ａを円筒部材Ｗの外周面Ｗａに押し付けて微細凹部を形成する微細凹部加工装置において、円筒部材Ｗの回転軸ＷＬを間にして円筒部材Ｗの加工ローラ３が接触する部位とは反対側の部位には、円筒部材Ｗに押圧力を付与する押圧力付与機構１０を設けた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周面に微細な凹凸を有する加工ローラを円筒部材の外周面に押し付けて微細凹部を形成するに際して、上記円筒部材の回転軸を間にして円筒部材の加工ローラが接触する部位とは反対側の部位に押圧力を加えつつ、加工ローラによる加工を行うことを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項２】
加工ローラの押付力と略同じ押圧力を加えつつ、加工ローラによる加工を行う請求項１に記載の微細凹部加工方法。
【請求項３】
研削砥石を用いて円筒部材に押圧力を加えつつ、加工ローラによる加工を行う請求項１又は２に記載の微細凹部加工方法。
【請求項４】
研削砥石を用いて円筒部材に押圧力を加えながら上記研削砥石を円筒部材の回転軸に沿って往復移動させつつ、加工ローラによる加工を行う請求項３に記載の微細凹部加工方法。
【請求項５】
外周面が湾曲状を成す押圧ローラを用いて円筒部材に押圧力を加えつつ、加工ローラによる加工を行う請求項１又は２に記載の微細凹部加工方法。
【請求項６】
押圧ローラを研削砥石ローラとし、この研削砥石ローラを用いて円筒部材に押圧力を加えつつ、加工ローラによる加工を行う請求項５に記載の微細凹部加工方法。
【請求項７】
研削砥石ローラにブレーキ手段を当接させて、その回転速度を減少させつつ円筒部材に押圧力を加える請求項６に記載の微細凹部加工方法。
【請求項８】
一方のローラから繰り出されて他方のローラに巻き取られる研削フィルムを介して円筒部材に押圧力を加えつつ、加工ローラによる加工を行う請求項１又は２に記載の微細凹部加工方法。
【請求項９】
外周面に微細な凹凸を有する加工ローラを備え、この加工ローラの外周面を円筒部材の外周面に押し付けて微細凹部を形成する微細凹部加工装置において、上記円筒部材の回転軸を間にして円筒部材の加工ローラが接触する部位とは反対側の部位には、上記円筒部材に押圧力を付与する押圧力付与機構を設けたことを特徴とする微細凹部加工装置。
【請求項１０】
押圧力付与機構は、アクチュエータと、このアクチュエータの作動により円筒部材に接触離間する押圧部材を具備している請求項９に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１１】
加工ローラの押付力及び押圧部材の押圧力をそれぞれ検知する荷重検知部を備え、押圧部材の押圧力を加工ローラの押付力と略等しくするべく押圧力付与機構のアクチュエータの作動量を制御可能とした請求項１０に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１２】
押圧力付与機構の押圧部材を交換可能とした請求項１０又は１１に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１３】
押圧力付与機構の押圧部材を研削砥石とした請求項１０〜１２のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１４】
押圧力付与機構の押圧部材を円筒部材の回転軸に沿って往復移動可能とした請求項１０〜１３のいずれか１つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１５】
押圧力付与機構の押圧部材を外周面が湾曲状を成す押圧ローラとした請求項１０〜１２のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１６】
押圧ローラを研削砥石ローラとした請求項１５に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１７】
研削砥石ローラに当接して、その回転速度を減少させるブレーキ手段を備えている請求項１６に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１８】
円筒部材と押圧力付与機構の押圧部材との間に、一方のローラから繰り出されて他方のローラに巻き取られる研削フィルムを設けた請求項１０〜１２のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１９】
請求項１〜８のいずれかの項に記載の微細凹部加工方法を用いて製造したことを特徴とする円筒部材。
【請求項２０】
請求項１〜８のいずれかの項に記載の微細凹部加工方法を用いて製造したことを特徴とする自動車用部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒部材の外周面、例えば、クランクピンやジャーナルやカムジャーナルの外周面にフリクション低減のための微細凹部（油だまり）を形成する際に用いられる微細凹部加工方法及び微細凹部加工装置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ピンやジャーナルやカムジャーナル等の円筒部材の外周面に微細な凹部を形成する場合には、外周面に微細な凹凸を有する加工ローラを円筒部材の外周面に一定荷重で押し付けて微細な凹部を形成するようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−４６００１号公報
【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、上記した従来の微細凹部加工方法では、加工ローラを円筒部材に一定荷重で押し付けて加工を行う際に、円筒部材、特に長尺状の円筒部材や薄肉中空状の円筒部材には曲がりが生じて被加工面である外周面が僅かながらも湾曲してしまい、その結果、精密な微細凹部を形成することができないという問題があり、こ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、上記した従来の課題に着目してなされたものであり、円筒部材の外周面に微細凹部を形成する際に、特に長尺状の円筒部材や薄肉中空状の円筒部材の外周面に微細凹部を形成する際に、曲がりの発生を抑制して微細凹部の加工精度を大幅に向上させることが可能である微細凹部加工方法及び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】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、円筒部材の外周面に微細凹部を形成するに際して、円筒部材の回転軸を間にして円筒部材の加工ローラが接触する部位とは反対側の部位を押圧するようになすことで、上記目的が達成されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の微細凹部加工方法は、外周面に微細な凹凸を有する加工ローラを円筒部材の外周面に押し付けて微細凹部を形成するに際して、上記円筒部材の回転軸を間にして円筒部材の加工ローラが接触する部位とは反対側の部位に押圧力を加えつつ、加工ローラによる加工を行う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。
【０００８】
一方、本発明の微細凹部加工装置は、外周面に微細な凹凸を有する加工ローラを備え、この加工ローラの外周面を円筒部材の外周面に押し付けて微細凹部を形成する微細凹部加工装置において、上記円筒部材の回転軸を間にして円筒部材の加工ローラが接触する部位とは反対側の部位には、上記円筒部材に押圧力を付与する押圧力付与機構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。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、上記した構成としているので、曲がりの発生を抑えつつ、円筒部材の外周面、特に長尺状の円筒部材や薄肉中空状の円筒部材の外周面に微細凹部を形成することができ、その結果、微細凹部の加工精度の大幅な向上を実現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】
【００１０】
本発明の微細凹部加工装置において、円筒部材の回転軸を間にして円筒部材の加工ローラが接触する部位とは反対側の部位に押圧力を付与する押圧力付与機構としては、アクチュエータと、このアクチュエータの作動により円筒部材に接触離間する押圧部材を具備した構成の押圧力付与機構を採用することができ、この場合には、簡単な構造で円筒部材の曲りを抑え得ることとなる。
【００１１】
また、本発明の微細凹部加工装置において、加工ローラの押付力及び押圧部材の押圧力をそれぞれ検知する荷重検知部を設けて、押圧部材の押圧力を加工ローラの押付力と略等しくするべく押圧力付与機構のアクチュエータの作動量を制御するようになすことが望ましく、この場合には、一定で且つ同じ大きさの力を円筒部材の両側から与えることができ、曲がりの発生をより確実に抑え得ることとなる。
【００１２】
さらに、上記押圧力付与機構の押圧部材を交換可能とし、この押圧部材が摩耗する毎に交換するようになすと、加工物の材質によって最適な押圧部材の選択が可能となり、さらには、メンテナンスに要するコストが安価になる。
【００１３】
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、押圧力付与機構の押圧部材を研削砥石とすることが望ましい。この研削砥石としては、例えば、アルミナ系やカーボン系やダイヤモンドやＣＢＮを採用することができ、円筒部材の種類及び要求される表面粗さに基づいて適宜選択される。そして、上記研削砥石を用いて円筒部材に押圧力を加えつつ、加工ローラによる加工を行うようになすと、曲がりの発生が回避されるのに加えて、加工ローラを円筒部材の外周面に押し付けて微細凹部を形成することによって生じる凹部周辺の微小な盛り上がりの除去が成されると共に、円筒部材の外周面の表面粗さが向上することとなる。
【００１４】
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、押圧力付与機構の押圧部材を円筒部材の回転軸に沿って往復移動可能とすると、押圧力付与機構の押圧部材として研削砥石を用いた場合には、この研削砥石が偏摩耗するのを阻止し得ると共に、円筒部材の外周面の表面粗さがさらに向上する。
【００１５】
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、押圧力付与機構の押圧部材は、外周面が湾曲状を成す押圧ローラとすることが望ましく、この場合には、押圧部材の極端な摩耗を抑えることができ、加えて、押圧部材の外周面が球面ないしはそれに近い湾局面を成している場合には、円筒部材の外周面が回転軸に対して傾いていたとしても、確実に円筒部材の外周面に接触させることができる。
【００１６】
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、上記押圧ローラが研削砥石ローラであって、さらには電気力や磁気力あるいは摩擦力によって研削砥石ローラの回転速度を小さくすることによって、円筒部材の外周面の周速度と相対的な速度差を生じさせることができるので、すなわち、研削砥石ローラをブレーキがかかったように回転させることができるので、曲がりの発生が回避されるのに加えて、加工ローラを円筒部材の外周面に押し付けることで生じる凹部周辺の微小な盛り上がりの除去が成されると共に、円筒部材の外周面の表面粗さが向上することとなる。
【００１７】
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、円筒部材と押圧力付与機構の押圧部材との間に、一方のローラから繰り出されて他方のローラに巻き取られる研削フィルムを設ける構成を採用することができ、この場合にも、曲がりの発生を阻止し得るうえ、加工ローラを円筒部材の外周面に押し付けることで生じる凹部周辺の微小な盛り上がりの除去が成されると共に、円筒部材の外周面の表面粗さが向上することとなる。
【００１８】
そして、本発明の微細凹部加工方法を用いて形成した微細凹部を有する円筒部材は、低コストなものとなり、本発明の微細凹部加工方法を用いて形成した微細凹部を有する自動車用部品、例えば、クランクシャフトやカムシャフトは、低コストであるうえ、回転時のフリクションを低減させて、エンジン性能の向上を実現し得る。
【実施例】
【００１９】
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。
【００２０】
［実施例１］
図１に示すように、この微細凹部加工装置１は、円筒部材Ｗの回転軸ＷＬに対して進退するロッド２ａを有するシリンダ２と、外周面３ａに微細な凹凸３ｂ（図では誇張して示している）を有する加工ローラ３を備えていて、シリンダ２のロッド押出し作動により加工ローラ３の外周面３ａを円筒部材Ｗの外周面Ｗａに押し付けて微細凹部（例えば深さ３〜４μｍ、長さ５０〜６０μｍの微細凹部）を形成するようになっており、シリンダ２の回転軸ＷＬとは反対側には、円筒部材Ｗに押圧力を付与する押圧力付与機構１０が設けてある。
【００２１】
この押圧力付与機構１０は、円筒部材Ｗの回転軸ＷＬに対して進退するロッド１２ａを有するシリンダ（アクチュエータ）１２と、このシリンダ１２のロッド１２ａの先端に交換可能に取付けた押圧部材１３を具備しており、ロッド１２ａを押出し動作させることによって、回転軸ＷＬを間にして円筒部材Ｗの加工ローラ３が接触する部位とは反対側の部位に押圧部材１３を接触させて押圧力を付与するようにしている。
【００２２】
この場合、シリンダ２には加工ローラ３の押付力を検知する荷重検知部４が設けてあり、一方、押圧力付与機構１０のシリンダ１２にも押圧部材１３の押圧力を検知する荷重検知部１４が設けてあり、押圧部材１３の押圧力を加工ローラ３の押付力（例えば３０〜１００Ｎ）とほぼ等しくなるように押圧力付与機構１０のシリンダ１２の作動量を制御するようになっている。
【００２３】
上記した微細凹部加工装置１では、加工ローラ３を円筒部材Ｗに一定荷重で押し付けて加工を行うに際して、簡単な構造の押圧力付与機構１０の作動により、すなわち、シリンダ１２のロッド押出し作動により、回転軸ＷＬを間にして円筒部材Ｗの加工ローラ３が接触する部位とは反対側の部位に押圧部材１３を接触させて押圧力を付与するようにしているので、曲がりの発生が抑制されて微細凹部の加工精度が大幅に向上することとなる。
【００２４】
また、上記した微細凹部加工装置１では、シリンダ２，１２に荷重検知部４，１４をそれぞれ設けて、押圧部材１３の押圧力と加工ローラ３の押付力とがほぼ等しくなるように押圧力付与機構１０のシリンダ１２の作動量を制御するようにしているので、曲がりの発生をより確実に抑え得ることとなる。
【００２５】
さらに、上記した微細凹部加工装置１では、押圧力付与機構１０の押圧部材１３を交換可能としているので、この押圧部材１３が摩耗する毎に交換すれば、メンテナンスに要するコストが安価になる。
【００２６】
［実施例２］
図２に示すように、この実施例では、押圧力付与機構１０の押圧部材にアルミナ系やカーボン系やダイヤモンドやＣＢＮなどの研削砥石１３Ａを用いたうえで、押圧力付与機構１０シリンダ１２を円筒部材Ｗの回転軸ＷＬに沿って往復移動可能としており、すなわち、上記研削砥石１３Ａを円筒部材Ｗの回転軸ＷＬに沿って往復移動可能としており、他の構成は先の実施例１と同じである。
【００２７】
この実施例では、押圧力付与機構１０の押圧部材として研削砥石１３Ａを用いているので、この研削砥石１３Ａを用いて円筒部材Ｗに押圧力を加えつつ、加工ローラ３による加工を行うと、曲がりの発生を阻止することができるのに加えて、加工ローラ３を円筒部材Ｗの外周面Ｗａに押し付けて微細凹部を形成することによって生じる凹部周辺の微小な盛り上がりの除去が成されると共に、円筒部材Ｗの外周面Ｗａの表面粗さが向上することとなる。
【００２８】
また、この実施例では、研削砥石１３Ａを円筒部材Ｗの回転軸ＷＬに沿って往復移動可能としているので、研削砥石１３Ａが偏摩耗するのを阻止し得ると共に、円筒部材Ｗの外周面Ｗａの表面粗さがさらに向上する。加えて、微細凹部を形成する工程と研削工程とを同時に行えるので、加工機が１台で済むこととなる。
【００２９】
［実施例３］
図３に示すように、この実施例では、押圧力付与機構１０の押圧部材に外周面が球面に近い湾曲状を成す押圧ローラ１３Ｂを用いており、他の構成は先の実施例１と同じである。
【００３０】
この実施例では、押圧力付与機構１０の押圧部材として外周面が非球面の押圧ローラ１３Ｂを用いているので、押圧部材の極端な摩耗を抑えることができ、加えて、円筒部材Ｗの外周面Ｗａが回転軸ＷＬに対して傾いていたとしても、確実に円筒部材Ｗの外周面Ｗａに接触させることができる。
【００３１】
［実施例４］
図４に部分的に示すように、この実施例では、押圧ローラを研削砥石ローラ１３Ｃとしており、他の構成は先の実施例３と同じである。
【００３２】
この実施例において、研削砥石ローラ１３Ｃが円筒部材Ｗの回転に伴って回転すると、電気力や磁気力あるいは摩擦力によって研削砥石ローラ１３Ｃの回転速度Ｖが小さくなって、円筒部材Ｗの外周面Ｗａの周速度Ｖ１と相対的な速度差Ｖ２が生じることから、すなわち、研削砥石ローラ１３Ｃは、ブレーキがかかったように回転することから、曲がりの発生が回避されるのに加えて、加工ローラ３を円筒部材Ｗの外周面Ｗａに押し付けることで生じる盛り上がりの除去が成されると共に、円筒部材Ｗの外周面Ｗａの表面粗さが向上することとなる。研削砥石ローラ１３Ｃの回転速度Ｖを減少させるブレーキ手段としては、公知の電磁ブレーキ等の原理を応用したものを用いることができる。このように、例えば電磁ブレーキを用いれば、磁力の制御を行うことで回転速度を細かく制御することができる。また、他のブレーキ手段として、スプリング等の付勢手段によって、金属材料やセラミックスや砥石等を研削砥石ローラ１３Ｃに押し付けて回転速度Ｖを減少させる手法を採用してもよい。
【００３３】
［実施例５］
図５に示すように、この実施例では、円筒部材Ｗと押圧力付与機構１０の押圧部材１３との間に、一方のローラ２１から繰り出されて他方のローラ２２に巻き取られる研削フィルム２３を設けており、他の構成は先の実施例１と同じである。
【００３４】
この実施例において、加工ローラ３を円筒部材Ｗに一定荷重で押し付けて加工を行うに際して、押圧力付与機構１０のシリンダ１２のロッド押出し作動により、回転軸ＷＬを間にして円筒部材Ｗの加工ローラ３が接触する部位とは反対側の部位に、研削フィルム２３を介して押圧部材１３を接触させて押圧力を付与すると、曲がりの発生を阻止し得るうえ、加工ローラ３を円筒部材Ｗの外周面Ｗａに押し付けることで生じる凹部周辺の微小な盛り上がりの除去が成されると共に、円筒部材Ｗの外周面Ｗａの表面粗さが向上することとなる。加えて、微細凹部を形成する工程と研削工程とを同時に行えるので、加工機が１台で済むこととなる。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
上記した微細凹部加工装置１を用いて円筒部材Ｗに微細凹部を形成すると、円筒部材Ｗの低コスト化が図られ、また、上記した微細凹部加工装置１を用いて自動車用部品、例えば、クランクシャフトやカムシャフトに微細凹部を形成すると、部品の低コスト化が図られるのに加えて、回転時のフリクションの低減及びエンジン性能の向上を実現し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の微細凹部加工装置の一実施例を示す側面説明図である。（実施例１）
【図２】本発明の微細凹部加工装置の他の実施例を示す側面説明図（ａ）及び平面説明図（ｂ）である。（実施例２）
【図３】本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を示す側面説明図（ａ）及び平面説明図（ｂ）である。（実施例３）
【図４】本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を示す部分拡大側面説明図である。（実施例４）
【図５】本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を示す側面説明図である。（実施例５）
【符号の説明】
【００３７】
１     微細凹部加工装置
３     加工ローラ
３ａ   外周面
３ｂ   凹凸
４     荷重検知部
１０   押圧力付与機構
１２   シリンダ（アクチュエータ）
１３   押圧部材
１３Ａ 研削砥石（押圧部材）
１３Ｂ 押圧ローラ（押圧部材）
１３Ｃ 研削砥石ローラ（押圧部材）
１４   荷重検知部
２１   一方のローラ
２２   他方のローラ
２３   研削フィルム
Ｗ     円筒部材
Ｗａ   円筒部材の外周面
ＷＬ   円筒部材の回転軸
【図１】
2005271037.tif 000003
【図２】
2005271037.tif 000004
【図３】
2005271037.tif 000005
【図４】
2005271037.tif 000006
【図５】
2005271037.tif 000007