(57)【要約】【課題】加工コストの低減を実現し、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に加えて、円形孔の材質や硬度や内径が変化した場合であったとしても、微細凹部を同じ配列パターンで形成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】主軸３と、この主軸３に同軸装着されて一体で回転するホルダ１０と、外周部に微細な凹凸を具備した加工ローラ１１と、ホルダ１０に設けられて主軸３と平行を成すローラ支持軸１４回りに加工ローラ１１を回転可能に支持するアーム１２と、アーム１２に対して加工ローラ１１の径方向の荷重を付与して中心軸をホルダ１０の回転軸Ｌに合致させたシリンダボアＢの内周面Ｂａに加工ローラ１１の微細な凹凸を押し付ける圧縮コイルばね２０と、加工ローラ１１の回転抵抗を変える軸受止めねじ２５を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形孔の内周面に微細凹部を形成する微細凹部加工装置であって、外周部に微細な凹凸を具備した加工ローラと、円形孔の中心軸と平行を成すローラ軸回りに加工ローラを回転可能に支持するローラ支持部と、ローラ支持部に対して加工ローラの径方向の荷重を付与して円形孔の内周面に加工ローラの微細な凹凸を押し付ける荷重発生手段と、円形孔の内周面とローラ支持部に支持される加工ローラとを相対的に移動させる移動手段と、上記加工ローラの回転抵抗を変える回転抵抗可変手段を備えていることを特徴とする微細凹部加工装置。
【請求項２】
円形孔の中心軸回りに回転する主軸を移動手段とし、円形孔の中心軸と平行を成すローラ軸回りに加工ローラを回転可能に支持するローラ支持部を上記主軸に同軸装着されて一体で回転するホルダに設けた請求項１に記載の微細凹部加工装置。
【請求項３】
円形孔を保持して円形孔の中心軸回りに回転する主軸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】
ローラ支持部は加工ローラを回転可能に支持する軸受を具備し、この軸受に対する与圧量を制御する軸受止めねじを回転抵抗可変手段とした請求項１〜３のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項５】
ローラ軸に接触して制動をかける摩擦部材を回転抵抗可変手段とした請求項１〜３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】
回転抵抗可変手段の駆動源をモータ又はアクチュエータとした請求項４又は５に記載の微細凹部加工装置。
【請求項７】
回転抵抗可変手段を電磁ブレーキとした請求項１〜３のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項８】
円形孔と加工ローラとを軸方向に相対的に移動させる軸方向移動手段を備えている請求項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】
ローラ支持部と、このローラ支持部に支持される加工ローラと、上記ローラ支持部に対して加工ローラの径方向の荷重を付与する荷重発生手段とを主軸と直交する方向に一体的に移動させる径方向移動手段を設けた請求項１〜８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】
荷重発生手段を圧縮コイルばねとした請求項１〜９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】
荷重発生手段をアクチュエータとした請求項１〜９のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１２】
ローラ支持部に付与した径方向の荷重を検出する荷重検出手段を備えている請求項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１３】
荷重検出手段をロードセルとした請求項１２に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１４】
円形孔の内周面に形成された微細凹部の配列を観察する観察手段を備えている請求項１〜１３のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１５】
観察手段をＣＣＤカメラとした請求項１４に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１６】
観察手段で観察した微細凹部の配列状況に基づいて、円形孔の内周面に形成する微細凹部の配列パターンを調整すべく、回転抵抗可変手段により加工ローラの回転抵抗を変化させる制御部を備えている請求項１４又は１５に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１７】
請求項２，４〜１３のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて円形孔の内周面に微細凹部を形成するに際して、主軸に同軸装着したホルダの回転軸を円形孔の中心軸に合致させた後、荷重発生手段により円形孔の内周面に加工ローラの微細な凹凸を押し付けると共にホルダを回転させ、回転抵抗可変手段により加工ローラの回転抵抗を変化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３〜１３のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて円形孔の内周面に微細凹部を形成するに際して、荷重発生手段により円形孔の内周面に加工ローラの微細な凹凸を押し付けると共に円形孔を保持した主軸を円形孔の中心軸回りに回転させ、回転抵抗可変手段により加工ローラの回転抵抗を変化させることを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項１９】
請求項２，４〜１３のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて円形孔の内周面に微細凹部を形成するに際して、主軸に同軸装着したホルダの回転軸を円形孔の中心軸に合致させた後、荷重発生手段により円形孔の内周面に加工ローラの微細な凹凸を押し付けると共にホルダを回転させ、これにより内周面に形成される微細凹部の配列状況に基づいて、円形孔の内周面に形成する微細凹部の配列パターンを調整すべく、回転抵抗可変手段により加工ローラの回転抵抗を変化させることを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項２０】
請求項３〜１３のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて円形孔の内周面に微細凹部を形成するに際して、荷重発生手段により円形孔の内周面に加工ローラの微細な凹凸を押し付けると共に円形孔を保持した主軸を円形孔の中心軸回りに回転させ、これにより内周面に形成される微細凹部の配列状況に基づいて、円形孔の内周面に形成する微細凹部の配列パターンを調整すべく、回転抵抗可変手段により加工ローラの回転抵抗を変化させることを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項２１】
請求項１４〜１６のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて円形孔の内周面に微細凹部を形成するに際して、主軸に同軸装着したホルダの回転軸を円形孔の中心軸に合致させた後、荷重発生手段により円形孔の内周面に加工ローラの微細な凹凸を押し付けると共にホルダを回転させて観察手段で観察しつつ円形孔の内周面に微細凹部を形成し、上記観察手段で観察した微細凹部の配列状況に基づいて、円形孔の内周面に形成する微細凹部の配列パターンを調整すべく、回転抵抗可変手段により加工ローラの回転抵抗を変化させることを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項２２】
請求項１４〜１６のいずれかに記載の微細凹部加工装置を用いて円形孔の内周面に微細凹部を形成するに際して、荷重発生手段により円形孔の内周面に加工ローラの微細な凹凸を押し付けると共に円形孔を保持した主軸を円形孔の中心軸回りに回転させて観察手段で観察しつつ円形孔の内周面に微細凹部を形成し、上記観察手段で観察した微細凹部の配列状況に基づいて、円形孔の内周面に形成する微細凹部の配列パターンを調整すべく、回転抵抗可変手段により加工ローラの回転抵抗を変化させることを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項２３】
加工中に円形孔と加工ローラとを軸方向に相対的に移動させる請求項１７〜２２のいずれか一つの項に記載の微細凹部加工方法。
【請求項２４】
請求項１〜１６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被加工物。
【請求項２５】
請求項１〜１６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、自動車用エンジンのシリンダブロックにおけるシリンダボア（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、上記したようなシリンダブロックのシリンダボアの内周面に微細凹部を形成する場合には、ショットブラストが多く採用されている。このショットブラストでは、シリンダボアの内周面に所定形状の透孔を有するマスキングシートを貼り付けた後、セラミックス等の小径粒子をシリンダボアの内周面に向けて圧縮空気とともに投射することで、内周面の透孔を通して露出している部分に凹部を形成するようにしている。
【０００３】
そして、凹部を形成した後は、マスキングシートを取り外して洗浄するのに続いて、再びホーニングを行うことにより、上記ショットブラスト加工で凹部の周囲に生じた盛上り部分を除去するようにしている。
【特許文献１】特開２００２−３０７３１０
【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、上記したようなショットブラストを用いた微細凹部の形成にあっては、微細な凹部を規則的に配置することが困難であり、加えて、円形孔の内周面に対するマスキングシートの貼り付け工程及び取り外し工程、並びに、洗浄工程が不可欠であって、このような作業が多い分だけ、加工コストが高くつい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。
【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、加工コストの低減を実現したうえで、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に加えて、円形孔の材質や硬度や内径が変化した場合であったとしても、微細凹部を同じ配列パターンで形成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】
【０００６】
本発明は、円形孔の内周面に微細凹部を形成する微細凹部加工装置であって、請求項１として、外周部に微細な凹凸を具備した加工ローラと、円形孔の中心軸と平行を成すローラ軸回りに加工ローラを回転可能に支持するローラ支持部と、ローラ支持部に対して加工ローラの径方向の荷重を付与して円形孔の内周面に加工ローラの微細な凹凸を押し付ける荷重発生手段と、円形孔の内周面とローラ支持部に支持される加工ローラとを相対的に移動させる移動手段と、上記加工ローラの回転抵抗を変える回転抵抗可変手段を備えている構成としたことを特徴としており、より具体的には、請求項２として、円形孔の中心軸回りに回転する主軸を移動手段とし、円形孔の中心軸と平行を成すローラ軸回りに加工ローラを回転可能に支持するローラ支持部を上記主軸に同軸装着されて一体で回転するホルダに設けた構成とし、請求項３として、円形孔を保持して円形孔の中心軸回りに回転する主軸を移動手段とした構成としていて、上記した微細凹部加工装置の構成をもって前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【０００７】
また、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形孔の内周面に微細凹部を形成するに際して、荷重発生手段により円形孔の内周面に加工ローラの微細な凹凸を押し付けると共に円形孔の中心軸に回転軸を合致させたホルダを回転させ（あるいは円形孔を保持した主軸を円形孔の中心軸回りに回転させ）、回転抵抗可変手段により加工ローラの回転抵抗を変化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。
【０００８】
本発明の微細凹部加工方法において、円形孔の内周面に微細凹部を形成するに際しては、荷重発生手段により円形孔の内周面に加工ローラの微細な凹凸を押し付けると共に、円形孔の中心軸に回転軸を合致させたホルダを主軸と共に回転させると（あるいは円形孔を保持した主軸を円形孔の中心軸回りに回転させると）、円形孔の内周面及びこの内周面に押し付けられている加工ローラが相対的に移動することとなり、これらの内周面及び加工ローラの相対的に移動によって、図４に示すように、円形孔の内周面Ｂａに微細な凹部Ｔが形成されることとなる。
【０００９】
そして、上記した微細凹部加工装置において、回転抵抗可変手段で加工ローラの回転抵抗を変えるようになせば、加工ローラのすべり率が変化することとなり、図５に示すように、円形孔の内周面Ｂａにおいて、微細な凹部Ｔが矢印方向に位置がずれて形成されることとなる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、微細凹部を加工する前の加工面仕上げ工程を省略することができるので、加工コストの低減を実現可能であり、加えて、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と共に、円形孔の材質や硬度や内径が変化した場合であったとしても、微細凹部を同じ配列パターンで形成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、ローラ支持部は加工ローラを回転可能に支持する軸受を具備し、この軸受に対する与圧量を制御する軸受止めねじを回転抵抗可変手段とした構成とすることが可能であり、この場合には、軸受止めねじを締めて軸受に対する与圧量を大きくすると、ローラ軸の回転抵抗が大きくなり、すべり率を上昇させ得ることとなる。
【００１２】
また、本発明の微細凹部加工装置において、ローラ軸に接触して制動をかける摩擦部材を回転抵抗可変手段とした構成とすることが可能であり、この場合も、摩擦部材をローラ軸に接触させると、ローラ軸の回転抵抗が大きくなり、すべり率を上昇させ得ることとなる。
【００１３】
上記したように、軸受止めねじを回転抵抗可変手段とする場合及び摩擦部材を回転抵抗可変手段とする場合のいずれの場合も、回転抵抗可変手段の駆動源としてモータ又はアクチュエータを用いることができる。
【００１４】
さらに、本発明の微細凹部加工装置において、加工ローラの回転抵抗を変える回転抵抗可変手段として電磁ブレーキを用いることができる。
【００１５】
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、円形孔と加工ローラとを軸方向に相対的に移動させる軸方向移動手段を備えている構成を採用することができ、この構成を採用すると、円形孔の内周面に広範囲わたって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、ローラ支持部と、このローラ支持部に支持される加工ローラと、上記ローラ支持部に対して加工ローラの径方向の荷重を付与する荷重発生手段とを主軸と直交する方向に一体的に移動させる径方向移動手段を設けることができ、この場合には、加工する円形孔の内径の変化に対応し得ることとなるのに加えて、荷重発生手段の荷重付与量を調整し得ることとなる。
【００１７】
この際、構造の簡略化を図るうえで、荷重発生手段として圧縮コイルばねを用いることが望ましいが、荷重付与量を簡単且つ自在にコントロールすることができるようにするためには、荷重発生手段として空圧又は油圧のアクチュエータを用いることが望ましい。
【００１８】
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、ローラ支持部に付与した加工ローラの径方向の荷重を検出するロードセル等の荷重検出手段を備えた構成とすることが望ましく、この場合には、円形孔の内周面に対する加工ローラの押し付け荷重を常時モニタリングすることができるので、より精度の高い微細凹部の加工がなされることとなる。
【００１９】
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、円形孔の内周面に形成された微細凹部の配列を観察する観察手段を備えている構成とすることができ、この場合には、内周面に形成された微細凹部の配列をリアルタイムに観察することで、より精度の高い微細凹部の加工がなされることとなる。
【００２０】
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、観察手段をＣＣＤカメラとした構成を採用することができ、この場合には、装置の小型化及び低コスト化を実現したうえで、微細凹部の配列をリアルタイムに観察し得ることとなる。
【００２１】
さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、観察手段で観察した微細凹部の配列状況に基づいて、円形孔の内周面に形成する微細凹部の配列パターンを調整すべく、回転抵抗可変手段により加工ローラの回転抵抗を変化させる制御部を備えている構成とすることができ、この構成を採用すると、微細凹部の配列パターンを自動的にコントロールし得ることとなる。
【００２２】
一方、本発明の微細凹部加工方法において、上記微細凹部加工装置を用いて円形孔の内周面に微細凹部を形成するに際して、主軸に同軸装着したホルダの回転軸を円形孔の中心軸に合致させた後、荷重発生手段により円形孔の内周面に加工ローラの微細な凹凸を押し付けると共にホルダを回転させ、これにより内周面に形成される微細凹部の配列状況に基づいて、円形孔の内周面に形成する微細凹部の配列パターンを調整すべく、回転抵抗可変手段により加工ローラの回転抵抗を変化させたり、荷重発生手段により円形孔の内周面に加工ローラの微細な凹凸を押し付けると共に円形孔を保持した主軸を円形孔の中心軸回りに回転させ、これにより内周面に形成される微細凹部の配列状況に基づいて、円形孔の内周面に形成する微細凹部の配列パターンを調整すべく、回転抵抗可変手段により加工ローラの回転抵抗を変化させたりする構成とすることができる。
【００２３】
この場合には、円形孔の材質や硬度や内径の違いで変化する微細凹部の配列パターンをコントロールし得ることとなる。
【００２４】
また、本発明の微細凹部加工方法において、上記微細凹部加工装置を用いて円形孔の内周面に微細凹部を形成するに際して、主軸に同軸装着したホルダの回転軸を円形孔の中心軸に合致させた後、荷重発生手段により円形孔の内周面に加工ローラの微細な凹凸を押し付けると共にホルダを回転させて観察手段で観察しつつ円形孔の内周面に微細凹部を形成し、上記観察手段で観察した微細凹部の配列状況に基づいて、円形孔の内周面に形成する微細凹部の配列パターンを調整すべく、回転抵抗可変手段により加工ローラの回転抵抗を変化させたり、荷重発生手段により円形孔の内周面に加工ローラの微細な凹凸を押し付けると共に円形孔を保持した主軸を円形孔の中心軸回りに回転させて観察手段で観察しつつ円形孔の内周面に微細凹部を形成し、上記観察手段で観察した微細凹部の配列状況に基づいて、円形孔の内周面に形成する微細凹部の配列パターンを調整すべく、回転抵抗可変手段により加工ローラの回転抵抗を変化させたりする構成とすることができる。
【００２５】
この場合には、内周面に形成された微細凹部の配列をリアルタイムに観察することで、より精度の高い微細凹部の加工がなされることとなる。
【００２６】
さらに、本発明の微細凹部加工方法において、加工中に円形孔と加工ローラとを軸方向に相対的に移動させることが望ましく、この場合には、円形孔の内周面に広範囲わたって微細凹部を形成し得ることとなり、加えて、加工ローラの微細な凹凸の形状や、主軸の回転数や円形孔に対する加工ローラの送り量を制御すれば、円形孔の内周面に自由なパターンの微細凹部を形成し得ることとなる。
【実施例】
【００２７】
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。
【００２８】
図２に示すように、この微細凹部加工装置１は、自動車用エンジンのシリンダブロックの円形孔であるシリンダボアの内周面に微細凹部を形成するＮＣ工作機械であって、鉛直方向に移動可能な軸方向移動手段としての主軸ヘッド２に下向きに突出した状態で支持される主軸３と、主軸ヘッド２の下方において水平面内で互いに直交する二軸方向に移動可能としたワーク載置用のテーブル４と、主軸３に同軸に装着されて一体で回転するホルダ１０を備えており、ホルダ１０の主軸３に対する着脱は、図示しない自動工具交換装置によりなされるようになっている。
【００２９】
上記ホルダ１０は、図１に示すように、主軸３に装着する部位であるシャンク部１０Ａ及びその下側に連続するボディ部１０Ｂを有しており、このボディ部１０Ｂの下側には、外周部に微細な凹凸を具備した加工ローラ１１と、この加工ローラ１１を回転可能に支持するローラ支持部としてのアーム１２と、このアーム１２を保持するハウジング１３が設けてある。
【００３０】
上記加工ローラ１１は、材料がとくに限定されるものではないが、例えば、超硬、超硬以外の硬質金属やアルミナ、窒化珪素等のセラミックスなどから成るものであって、シリンダボアＢの直径よりも小さい直径を有している。
【００３１】
上記加工ローラ１１を支持するアーム１２は、図３にも示すように、主軸３とオフセットした位置に平行に設けられて加工ローラ１１を固定した支持軸１４と、組合わせアンギュラ玉軸受１５を介して支持軸１４を回転可能に支持する支持部材１６を備えている。
【００３２】
この場合、組合わせアンギュラ玉軸受１５の下側に位置する回転抵抗可変手段としての軸受止めねじ２５の締め付け量を変えることで、組合わせアンギュラ玉軸受１５に対する与圧量を制御して支持軸１４の回転抵抗を変えることができるようにしている。
【００３３】
一方、ハウジング１３は、ボディ部１０Ｂにアダプタ１０Ｃを介して連結した中空ブロック状を成すものであって、下端側中空部分にはスプラインナット１７が嵌合固定してあり、このスプラインナット１７と、上記支持部材１６に連結させたスプラインシャフト１８とを互いにスプライン結合することで、アーム１２を主軸３と直交する方向に移動させることができるようにしている。
【００３４】
上記アーム１２の支持部材１６と、ハウジング１３の上端側中空部分に嵌めこんだキャップ１９との間には、荷重発生手段としての圧縮コイルばね２０が介装してあり、アーム１２の支持部材１６に対して主軸３と直交する方向（加工ローラ１１の径方向）の荷重を付与することで、中心軸を上記ホルダ１０の回転軸Ｌに合致させたシリンダボアＢの内周面Ｂａに加工ローラ１１の微細な凹凸を押し付けるようにしている。
【００３５】
この場合、キャップ１９と圧縮コイルばね２０との間には、荷重検出手段としての圧電型のロードセル２１が設けてあり、加工ローラ１１，アーム１２，ハウジング１３及び圧縮コイルばね２０を含む機能部分の重心は、ホルダ１０の回転軸Ｌに対して加工ローラ１１側に設定してある。
【００３６】
また、ハウジング１３内のスプラインナット１７とスプライン結合するスプラインシャフト１８の支持部材１６とは反対側には、スプラインシャフト１８の直径よりも大径で且つウレタン樹脂などの軟質材料から成る止め具２２が固定してあり、この止め具２２は、圧縮コイルばね２０の伸びを抑えると共に、この圧縮コイルばね２０が伸びきった際の衝撃を緩和し、そして、ハウジング１３からアーム１２が脱落するのを阻止するものとなっている。
【００３７】
さらに、圧縮コイルばね２０とロードセル２１の間には、圧縮コイルばね２０に予圧を与える調整駒２３が設けてあり、この調整駒２３の長さ（圧縮コイルばね２０の伸縮方向の長さ）を選択することで、予圧力を調整することができるようにしてある。なお、ロードセル２１は、調整駒２３との接触部２１ａを球状の突部としており、これにより、圧縮コイルばね２０の伸縮方向に対する倒れを吸収することができるようにしてある。
【００３８】
上記ハウジング１３と連結したアダプタ１０Ｃは、図示しないステッピングモータを具備した径方向移動手段を内蔵しており、この径方向移動手段の作動により、ハウジング１３に保持した加工ローラ１１をシリンダボアＢの内周面Ｂａに対して近接離間させることができるようになっている。
【００３９】
上記した微細凹部加工装置１において、シリンダボアＢの内周面Ｂａに微細凹部を形成するに際しては、まず、主軸１とシリンダボアＢの中心軸とをほぼ一致させるように位置決めをして、主軸１とともにホルダ１０を下降させ、シリンダボアＢの内周面Ｂａに対して加工ローラ１１を挿入する。
【００４０】
次に、アダプタ１０Ｃ内の径方向移動手段を作動させて、シリンダボアＢの内周面Ｂａに対して加工ローラ１１を接触させ、ロードセル２１により検出した荷重が予め設定した値になるまでアダプタ１０Ｃ内の径方向移動手段の作動を継続させる。
【００４１】
つまり、シリンダボアＢの内周面Ｂａに加工ローラ１１が接触した後、アダプタ１０Ｃ内の径方向移動手段の作動を継続させると、アーム１２とハウジング１３との間で圧縮コイルばね２０が圧縮され、その反発力が荷重として加工ローラ１１に付与されると共に、ロードセル２１によりこの荷重が検出されることから、このロードセル２１の検出荷重が設定値になるまでアダプタ１０Ｃ内の径方向移動手段の作動を継続させれば、シリンダボアＢの内周面Ｂａを所定の荷重で加圧し得ることとなる。
【００４２】
そして、上記のように、荷重の設定値を検出した段階において、アダプタ１０Ｃ内の径方向移動手段の作動を停止し、主軸１とともにホルダ１０を回転させると、シリンダボアＢの内周面Ｂａに押し付けられている加工ローラ１１が連れ回りすることとなり、主軸１の回転と下降速度とを同期させると、図４に示すように、シリンダボアＢの内周面Ｂａの広い領域に微細な凹部Ｔを形成することができる。なお、主軸１を回転させるのと同時に、シリンダボアＢの中心軸回りにシリンダブロックを回転させるようにしてもよい。
【００４３】
この際、シリンダボアＢの材質及び内径に応じて、回転抵抗可変手段としての軸受止めねじ２５の締め付け量を変えて組合わせアンギュラ玉軸受１５に対する与圧量を調整することで加工ローラ１１の回転抵抗を変えるようになせば、自由駆動転造加工のすべり率が変化することとなり、図５に示すように、円形孔の内周面Ｂａにおいて、微細な凹部Ｔが矢印方向に位置ずれして形成されることとなる、すなわち、微細な凹部Ｔの配列パターンを正確に制御し得ることとなる。
【００４４】
上記した加工ローラ１１の転動によって、シリンダボアＢの内周面Ｂａに微細な凹部が形成されることと成り、微細凹部加工が終了すると、アダプタ１０Ｃ内の径方向移動手段を作動させて、シリンダボアＢの内周面Ｂａから加工ローラ１１を離間させるのに続いて、主軸１とともにホルダ１０を上昇させて、シリンダボアＢから加工ローラ１１を離脱させる。
【００４５】
上記したように、この実施例による微細凹部加工装置１では、深さがほぼ均一な微細な凹部を高精度で形成し得るので、シリンダボアＢの内周面Ｂａに施す前加工を省略することが可能となり、工程数の削減及び低コスト化を実現し得ることとなる。
【００４６】
また、加工ローラ１１の外周部の先端形状を選択することで、様々な形状の凹部を形成することができるほか、溝状に連続する凹部や点線状の不連続の凹部を形成することができ、この際、加工ローラ１１の転動で連続的に凹部を形成することから、加工効率も良好である。
【００４７】
さらに、この実施例による微細凹部加工装置１では、組合わせアンギュラ玉軸受１５の下側に位置する軸受止めねじ２５を回転抵抗可変手段とし、この軸受止めねじ２５の締め付け量を変えることで、組合わせアンギュラ玉軸受１５に対する与圧量を制御して支持軸１４の回転抵抗を変えることができるようにしているので、シリンダボアＢの材質及び内径に応じて、微細な凹部Ｔの配列パターンを正確に制御し得ることとなる。
【００４８】
さらにまた、加工ローラ１１の転動にともなって微細な凹部を形成するので、工具磨耗も非常に少ないものとなり、その結果、工具寿命を長く持たせることができる。
【００４９】
図６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６に示すように、この実施例における微細凹部加工装置３１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、シリンダボアＢの内周面Ｂａに形成された微細凹部の配列を観察する観察手段としてのＣＣＤカメラ２６をハウジング１３に設けた点にあり、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】
この実施例における微細凹部加工装置３１では、シリンダボアＢの内周面Ｂａに形成された微細凹部の配列をリアルタイムに観察し得るので、より精度の高い微細凹部の加工がなされることとなり、加えて、装置の小型化及び低コスト化が図られることとなる。
【００５１】
図７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７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３１と相違するところは、組合わせアンギュラ玉軸受１５の上側に位置する軸受止めねじ４５と、この軸受止めねじ４５を回動させるモータ４６（ロータリアクチュエータでも可）と、ＣＣＤカメラ２６で観察した微細凹部の配列状況に基づいてモータ４６を作動させる制御部４７を設けた点にあり、他の構成は先の実施例における微細凹部加工装置３１と同じである。
【００５２】
この実施例における微細凹部加工装置４１では、シリンダボアＢの内周面Ｂａに微細凹部を形成している間において、ＣＣＤカメラ２６で観察した微細凹部の配列状況に基づいて、内周面Ｂａに形成する微細凹部の配列パターンを調整すべく、制御部４７からの指令によりモータ４６を作動させて軸受止めねじ４５を回動させることで、加工ローラ１１の回転抵抗を変化させるようにしており、これにより、微細凹部の配列パターンを自動的にコントロールし得ることとなる。
【００５３】
本発明は、上記の実施例に限定されるものではなく、その他の様々な実施態様にも適用されるものである。例えば、加工ローラ１１に微細な凹凸を複数列設けるような構成としたり、あるいは、荷重発生手段の荷重を変えるために、圧縮コイルばね２０を交換可能にしたりしてもよい。
【００５４】
また、荷重発生手段として圧縮コイルばね２０を例に挙げたが、一定の荷重を付与するような弾性体であればその他のものも適用可能であり、荷重発生手段として空圧又は油圧のアクチュエータを用いることも可能である。
【００５５】
さらに、上記した実施例では、加工ローラ１１を固定した支持軸１４を回転可能に支持するのに、組合わせアンギュラ玉軸受１５を用いているが、図８に示すように、組合わせアンギュラ玉軸受１５に替えて円錐ころ軸受１５Ａを用いても差し支えない。
【００５６】
さらにまた、上記した実施例では、回転抵抗可変手段が軸受止めねじ２５，４５である場合を示したが、これに限定されるものではなく、他の構成として、例えば、図９に示すように、ローラ支持軸１４に接触して制動をかける摩擦部材５５を回転抵抗可変手段としてもよく、この場合、摩擦部材５５の駆動源としてモータ５６（又はアクチュエータ）を用いることができる。
【００５７】
さらにまた、加工ローラの回転抵抗を変える回転抵抗可変手段として電磁ブレーキを用いることができる。
【００５８】
図１０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１０に示すように、この微細凹部加工装置６１は、ライナー（円形孔）Ｗでの内周面Ｗａに微細凹部を形成するＮＣ工作機械であって、水平状態で支持され且つチャック６２を介して保持したライナーＷの中心軸回りに回転する主軸６３と、この主軸６３に沿う方向及びこれと直交する方向の二軸方向に移動可能とした軸方向移動手段としてのテーブル６４と、このテーブル６４上に配置したフォーミング用ユニットを備えている。
【００５９】
上記フォーミング用ユニットは、外周部に微細な凹凸を具備した加工ローラ７１と、この加工ローラ７１を回転可能に支持するローラ支持部としてのアーム７２と、このアーム７２を保持するハウジング７３が設けてある。
【００６０】
上記加工ローラ７１を支持するアーム７２は、主軸６３と平行に設けられて加工ローラ７１を固定した支持軸７４と、この支持軸７４を回転可能に支持する図示しない組合わせアンギュラ玉軸受を備えている。
【００６１】
この場合、組合わせアンギュラ玉軸受に隣接する回転抵抗可変手段としての軸受止めねじ７５の締め付け量を変えることで、組合わせアンギュラ玉軸受に対する与圧量を制御して支持軸７４の回転抵抗を変えることができるようにしている。
【００６２】
一方、上記アーム７２を保持するハウジング７３は、テーブル６４上に主軸６３と直交する方向に設置したレール７７上を移動可能としてあり、ハウジング７３をレール７７に沿ってスライドさせることで、アーム７２を主軸６３と直交する方向に移動させることができるようにしている。
【００６３】
上記アーム７２を保持するハウジング７３とテーブル６４上に固定したストッパ７９との間には、荷重発生手段としての圧縮コイルばね８０が介装してあり、アーム７２に対して主軸６３と直交する方向（加工ローラ７１の径方向）の荷重を付与することで、ライナーＷの内周面Ｗａに加工ローラ７１の微細な凹凸を押し付けるようにしている。
【００６４】
この場合、ストッパ７９と圧縮コイルばね８０との間には、荷重検出手段としての圧電型のロードセル８１が設けてあり、このように、フォーミング用ユニットに、荷重発生手段としての圧縮コイルばね８０と荷重検出手段としての圧電型のロードセル８１とを配置することで、装置の構造の簡素化に貢献し得るようにしている。なお、荷重発生手段としては、圧縮コイルばね８０のほか、例えば空圧や油圧を用いたシリンダ類を用いることも可能である。
【００６５】
ここで、上記微細凹部加工装置６１として、例えば数値制御される工作機械を用いることができる。すなわち、チャック６２やテーブル６４を備えた工作機械を用いることが可能であり、ロードセル８１の信号を図示しない配線によって工作機械の制御部に入力するようにして、その信号を微細凹部を形成する際の動作制御に利用することも可能である。
【００６６】
上記構成を有する微細凹部加工装置６１では、主軸６３に対してチャック６２を介してライナーＷを装着した後、テーブル６４を作動させて加工ローラ７１をライナーＷ内に挿入するのに続いてライナーＷの内周面Ｗａに向けて前進させる。
【００６７】
そして、加工ローラ７１がライナーＷの内周面Ｗａに当接した段階において、圧縮コイルばね８０を圧縮して加工ローラ７１を内周面Ｗａに押し付けると共に、この圧縮コイルばね８０の圧縮に伴って発生した荷重をロードセル８１で検出する。
【００６８】
次に、ロードセル８１で検出した荷重が所定値になった時点で、テーブル６４による加工ローラ７１の前進を停止するのと同時に微細凹部の形成を開始する。すなわち、主軸６３によりライナーＷをその中心軸回りに回転させることによって、ライナーＷの内周面Ｗａと加工ローラ７１とを円周方向に相対的に移動させ、これと同時に、テーブル６４で加工ローラ７１をライナーＷの中心軸方向に移動させるように成せば、ライナーＷの内周面Ｗａに微細な凹部が形成されることとなる。
【００６９】
この場合も、ライナーＷの材質及び内径に応じて、回転抵抗可変手段としての軸受止めねじ７５の締め付け量を変えて組合わせアンギュラ玉軸受に対する与圧量を調整することで加工ローラ７１の回転抵抗を変えるようになせば、自由駆動転造加工のすべり率が変化することとなり、ライナーＷの内周面Ｗａにおいて、微細な凹部が位置ずれして形成されることとなる、すなわち、微細な凹部の配列パターンを正確に制御し得ることとなる。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
上記した微細凹部加工装置１，３１，４１，６１を用いて円形孔の内周面に微細凹部を形成すると、この円形孔を有する被加工部材の低コスト化が図られ、また、上記したように、微細凹部加工装置１，３１，４１，６１を用いて自動車用部品、例えば、シリンダブロックのシリンダボアＢの内周面Ｂａ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、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】
【００７１】
【図１】本発明の微細凹部加工装置の一実施例を示す工具ホルダの断面説明図である。（実施例１）
【図２】図１に示した微細凹部加工装置の全体斜視説明図である。
【図３】図１に示した微細凹部加工装置の組合わせアンギュラ玉軸受の部分拡大断面説明図である。
【図４】シリンダボアの内周面における微細凹部の配列パターンを示す内周面の展開図である。
【図５】回転抵抗可変手段で加工ローラの回転抵抗を変えた場合の微細凹部の配列パターンを示す内周面の展開図である。
【図６】本発明の微細凹部加工装置の他の実施例を示す工具ホルダの断面説明図である。（実施例２）
【図７】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断面説明図である。（実施例３）
【図８】本発明の微細凹部加工装置の組合わせアンギュラ玉軸受に替えて採用される円錐ころ軸受の部分拡大断面説明図である。
【図９】回転抵抗可変手段としての摩擦部材とこれを駆動するモータとの配置状況を示す部分拡大断面説明図である。
【図１０】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断面説明図である。（実施例４）
【符号の説明】
【００７２】
１，３１，４１，６１     微細凹部加工装置
２                 主軸ヘッド（軸方向移動手段）
３，６３           主軸
１０               ホルダ
１１，７１         加工ローラ
１２，７２         アーム（ローラ支持部）
１４，７４         ローラ支持軸（ローラ軸）
１５               組合わせアンギュラ玉軸受（軸受）
１５Ａ             円錐ころ軸受（軸受）
２０，８０         圧縮コイルばね（荷重発生手段）
２１，８１         ロードセル（荷重検出手段）
２５，４５，７５   軸受止めねじ（回転抵抗可変手段）
２６               ＣＣＤカメラ（観察手段）
４６，５６         モータ（回転抵抗可変手段の駆動源）
４７               制御部
５５               摩擦部材（回転抵抗可変手段）  
Ｂ                 シリンダボア（円形孔）
Ｂａ               シリンダボアの内周面
Ｌ                 ホルダの回転軸
Ｗ                 ライナー（円形孔）
Ｗａ               ライナーの内周面
【図１】
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【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】
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