(57)【要約】【課題】円形穴の内周面に対して精度良好に微細な凹部を形成することができ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】シリンダボアＢと同軸状態で回転駆動される工具ホルダ１０と、工具ホルダ１０の径方向に移動可能なローラ支持部材１２と、ローラ支持部材１２に対して回転自在なフォームローラ１３と、シリンダボアＢの内周面に対してフォームローラ１３が前進する方向にローラ支持部材１２を押圧する第１圧縮コイルばね１８Ａと、同内周面に対してフォームローラ１３が後退する方向にローラ支持部材１２を押圧する第２圧縮コイルばね１８Ｂを備えた微細凹部加工装置１とし、工具ホルダ１０の回転により少なくともフォームローラ１３に作用する遠心力を相殺して、大きさや深さが均一な微細凹部を形成し得るものとした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の円形穴の内周面に微細凹部を形成する加工装置であって、円形穴と同軸状態に配置して回転駆動される工具ホルダと、工具ホルダに保持されるローラ支持部材と、外周部に凹部形成用の凸部を有し且つローラ支持部材に対して工具ホルダの回転軸と平行なローラ軸回りに回転自在なフォームローラを備え、工具ホルダの回転によってローラ支持部材及びフォームローラに生じる遠心力で円形穴の内周面に対してフォームローラを圧接させるべく、ローラ支持部材を工具ホルダに対してその径方向に移動可能としたことを特徴とする微細凹部加工装置。
【請求項２】
円形穴の内周面に対してフォームローラが前進する方向にローラ支持部材を押圧する第１荷重発生手段、及び、円形穴の内周面に対してフォームローラが後退する方向にローラ支持部材を押圧する第２荷重発生手段のうちの少なくともいずれか一方の荷重発生手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の微細凹部加工装置。
【請求項３】
工具ホルダに対してその径方向に移動可能な径方向移動手段を備えると共に、この径方向移動手段に、移動方向を一致させた状態でローラ支持部材を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の微細凹部加工装置。
【請求項４】
被加工物と工具ホルダを円形穴の中心線に沿う方向に相対的に移動させる軸方向移動手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項５】
第１荷重発生手段が、径方向移動手段とローラ支持部材との間に介装したばねであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項６】
第２荷重発生手段が、径方向移動手段とローラ支持部材との間に介装したばねであることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項７】
第１及び第２の荷重発生手段のうちの少なくとも一方が、伸長駆動されるアクチュエータであることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項８】
工具ホルダの回転速度を検出する回転速度検出手段を備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項９】
回転速度検出手段が、ロータリエンコーダであることを特徴とする請求項８に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１０】
第１及び第２の荷重発生手段による発生荷重を検出する荷重検出手段を備えたことを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１１】
荷重検出手段が、ロードセルであることを特徴とする請求項１０に記載の微細凹部加工装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の微細凹部加工装置を用いて、被加工物の円形穴の内周面に微細凹部を形成するに際して、被加工物の円形穴と工具ホルダを同軸状態に配置すると共に、工具ホルダの回転軸に対してフォームローラのローラ軸をオフセットした状態にし、この状態で工具ホルダを回転駆動することによってローラ支持部材及びフォームローラに生じる遠心力で円形穴の内周面に対してフォームローラを圧接させつつ、円形穴の内周面に沿ってフォームローラを転動させて同内周面に微細凹部を形成すると共に、フォームローラの圧接荷重を所定荷重に維持するべく工具ホルダの回転速度を制御することを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項１３】
請求項２〜１１のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置を用いて、被加工物の円形穴の内周面に微細凹部を形成するに際し、被加工物の円形穴と工具ホルダを同軸状態に配置すると共に、工具ホルダの回転軸に対してフォームローラのローラ軸をオフセットした状態にして、円形穴の内周面にフォームローラの外周部を所定荷重で圧接させ、この状態で工具ホルダを回転駆動することにより、円形穴の内周面に沿ってフォームローラを転動させて同内周面に微細凹部を形成すると共に、工具ホルダの回転速度に応じて、円形穴の内周面に対するフォームローラの圧接荷重を制御することを特徴とする微細凹部加工方法。
【請求項１４】
被加工物の円形穴にフォームローラを侵入させる前に、工具ホルダを回転駆動して、その回転速度と、回転によりローラ支持部材及びフォームローラに生じる遠心力を測定し、回転速度と遠心力との関係に基づいて、円形穴の内周面に対するフォームローラの圧接荷重を制御することを特徴とする請求項１２又は１３に記載の微細凹部加工方法。
【請求項１５】
工具ホルダを回転駆動すると共に、被加工物と工具ホルダを円形穴の中心線に沿う方向に相対的に移動させることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の微細凹部加工方法。
【請求項１６】
円形穴である摺動穴を有する摺動部材であって、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置を用いて、摺動穴の摺動面としての内周面に微細凹部を形成したことを特徴とする摺動部材。
【請求項１７】
円形穴であるシリンダボアを有するシリンダブロックであって、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置を用いて、シリンダボアの内周面に微細凹部を形成したことを特徴とするシリンダブロック。
【請求項１８】
円形穴であるシリンダボアを有するコンプレッサであって、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置を用いて、シリンダボアの内周面に微細凹部を形成したことを特徴とするコンプレッサ。
【請求項１９】
円形穴である軸孔を有するすべり軸受であって、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置を用いて、軸孔の内周面に微細凹部を形成したことを特徴とするすべり軸受。
【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（円形穴）の内周面に、低フリクション化を実現するための微細凹部（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、圧縮空気とともに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微細凹部を形成する。
【０００３】
そして、微細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、上記のショットブラスト加工で微細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た。
【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による微細凹部の形成にあっては、微細凹部を規則的に配置することが困難であり、加えて、円形穴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嵩むという問題があり、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、上記従来の課題に着目して成されたものであって、被加工物の円形穴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、加工コストの低減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】
【０００６】
本発明の請求項１の微細凹部加工装置は、被加工物の円形穴の内周面に微細凹部を形成する加工装置であって、円形穴と同軸状態に配置して回転駆動される工具ホルダと、工具ホルダに保持されるローラ支持部材と、外周部に凹部形成用の凸部を有し且つローラ支持部材に対して工具ホルダの回転軸と平行なローラ軸回りに回転自在なフォームローラを備え、工具ホルダの回転によってローラ支持部材及びフォームローラに生じる遠心力で円形穴の内周面に対してフォームローラを圧接させるべく、ローラ支持部材を工具ホルダに対してその径方向に移動可能にしている。
【０００７】
そして、本発明の請求項２の微細凹部加工装置は、上記構成に加えて、円形穴の内周面に対してフォームローラが前進する方向にローラ支持部材を押圧する第１荷重発生手段、及び、円形穴の内周面に対してフォームローラが後退する方向にローラ支持部材を押圧する第２荷重発生手段のうちの少なくともいずれか一方の荷重発生手段を備えたことを特徴としている。
【０００８】
上記の微細凹部加工装置は、被加工物の円形穴と工具ホルダを同軸状態に配置して、工具ホルダを回転駆動することにより、この工具ホルダの回転によってローラ支持部材及びフォームローラに生じる遠心力で円形穴の内周面に対してフォームローラを圧接させつつ、円形穴の内周面に沿ってフォームローラを転動させて、円形穴の内周面に微細凹部を連続的に形成する。この際、フォームローラに生じる遠心力が、常に所定の圧接荷重となるように工具ホルダの回転速度などの条件をコントロールする。
【０００９】
一方、本発明の請求項２の微細凹部加工装置では、フォームローラの所定の圧接荷重に対して、工具ホルダの回転速度が小さくてフォームローラに働く遠心力が所定の圧接荷重よりも小さい場合には、第１荷重発生手段の発生荷重（フォームローラの前進方向の荷重）を遠心力の分だけ小さくしてフォームローラの圧接荷重を所定値に維持する。
【００１０】
また、フォームローラの所定の圧接荷重に対して、工具ホルダの回転速度が大きくて遠心力が所定の圧接荷重よりも大きい場合には、第２荷重発生手段の発生荷重（フォームローラの後退方向の荷重）を遠心力の分だけ大きくしてフォームローラの圧接荷重を所定値に維持する。
【００１１】
本発明の微細凹部加工方法では、上記の微細凹部加工装置を用いて、被加工物の円形穴の内周面に微細凹部を形成するに際し、被加工物の円形穴と工具ホルダを同軸状態に配置すると共に、工具ホルダの回転軸に対してフォームローラのローラ軸をオフセットした状態にする。
【００１２】
そして、この微細凹部加工方法では、工具ホルダを回転駆動することにより、円形穴の内周面に対してフォームローラを圧接させつつ、円形穴の内周面に沿ってフォームローラを転動させて、円形穴の内周面に微細凹部を連続的に形成し、請求項１の微細凹部加工装置を用いた場合には、フォームローラに生じている遠心力による圧接荷重を所定荷重に維持するべく工具ホルダの回転速度を制御し、一方、請求項２の微細凹部加工装置を用いた場合には、工具ホルダの回転速度に応じて遠心力を相殺するように、荷重発生手段によってフォームローラの圧接荷重を制御する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の微細凹部加工装置によれば、被加工物の円形穴の内周面に微細凹部を高効率で且つ高精度に形成することができ、加えて、同内周面に対してフォームローラを一定荷重で圧接させることができるので、微細凹部を加工する前の内周面を精度良く仕上げておく必要がなく、この前工程を省略することができ、その結果、加工コストの大幅な低減を実現することが可能である。
【００１４】
また、微細凹部加工装置によれば、円形穴の内周面に対してフォームローラを前進方向に押圧する第１荷重発生手段に加えて、フォームローラを後退方向に押圧する第２荷重発生手段を採用することにより、簡単で且つ小型の構造でありながら、加工時に少なくともフォームローラが受ける遠心力を相殺することができ、これにより、工具ホルダを高速回転させた場合でも、深さや大きさが均一な微細凹部を低荷重で形成することができ、工具ホルダの回転の高速化に伴って加工効率をより一層高めることができるほか、構造が簡単で且つ小型であることから、小径の円形穴にも対応することができる。
【００１５】
本発明の微細凹部加工方法によれば、被加工物の円形穴の内周面に微細凹部を高効率で且つ高精度に形成することができると共に、加工前の内周面を精度良く仕上げる工程を省略して、加工コストの大幅な低減を実現することが可能であり、また、加工時に少なくともフォームローラが受ける遠心力を相殺することができるので、工具ホルダを高速回転させた場合でも、深さや大きさが均一な微細凹部を低荷重で形成することができ、工具ホルダの回転の高速化に伴って加工効率をより一層高めることができる。
【実施例】
【００１６】
以下、図面に基づいて、本発明に係わる微細凹部加工装置及び加工方法の一実施例を説明する。
【００１７】
図２に示す微細凹部加工装置１は、自動車用エンジンのシリンダブロックを被加工物とし、円形穴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主軸ヘッド２と、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の下側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な被加工物載置用のテーブル４と、主軸３に同軸に装着されて一体で回転する工具ホルダ１０を備えており、図示しない自動工具交換装置により、主軸３に対して工具ホルダ１０の着脱を行うようになっている。
【００１８】
工具ホルダ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と、その下側に連続するボディ部１０Ｂを有しており、ボディ部１０Ｂの下側に、工具ホルダ１０に対してその径方向に移動可能な径方向移動手段としてのアダプタ１１と、アダプタ１１に対して同アダプタ１１の移動方向（工具ホルダ１０の径方向）に移動可能なローラ支持部材１２と、ローラ支持部材１２に対して工具ホルダ１０の回転軸Ｌ１と平行なローラ軸Ｌ２回りに回転自在なフォームローラ１３を備えており、シリンダボアＢの内周面に対してフォームローラ１３を進退可能にしている。
【００１９】
アダプタ１１は、工具ホルダ１０のボディ部１０Ｂとの間に、例えばステッピングモータを具備した移動機構（図示せず）を備えたものであって、この移動機構により、工具ホルダ１０の径方向に往復動する。
【００２０】
ローラ支持部材１２は、アダプタ１１の下面に設けた水平ガイド１４によって案内されるスライド１５と、スライド体１５から垂下する本体部１６を備えると共に、本体部１６の下端部に、組合せアンギュラ玉軸受を含む垂直な支持軸１７を介して、フォームローラ１３が回転自在に装着してある。この支持軸１７の中心線がローラ軸Ｌ２である。
【００２１】
フォームローラ１３は、シリンダボアＢの直径よりも小さい直径を有すると共に、その外周部に凹部形成用の凸部を有している。このとき、フォームローラ１３は、ディンプル状の微細凹部を形成する突起型の凸部を所定間隔で設けたものや、溝状の微細凹部を連続的に形成する鍔型の凸部を設けたものとすることができる。
【００２２】
上記のフォームローラ１３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、高い強度と靭性を有しており、被加工物が焼入れ鋼などの高硬度材料であっても微細凹部を形成することができる。
【００２３】
ここで、アダプタ１１は、工具ホルダ１０のボディ部１０Ｂに対する移動方向両側に、下向きに突出した保持部１１ａ，１１ｂを備えており、一方の保持部１１ａとローラ支持部材１２のスライド１５との間に、シリンダボアＢの内周面に対してフォームローラ１３が前進する方向（図１中で右方向）にローラ支持部材１２を押圧する第１荷重発生手段としての第１圧縮コイルばね１８Ａと、第１圧縮コイルばね（第１荷重発生手段）１８Ａによる発生荷重を検出する第１荷重検出手段としての圧電型の第１ロードセル１９Ａが介装してある。
【００２４】
また、アダプタ１１は、他方の保持部１１ｂとローラ支持部材１２のスライド１５との間に、シリンダボアＢの内周面に対してフォームローラ１３が後退する方向（図１中で左方向）にローラ支持部材１２を押圧する第２荷重発生手段としての第２圧縮コイルばね１８Ｂと、第２圧縮コイルばね（第２荷重発生手段）１８Ｂによる発生荷重を検出する第２荷重検出手段としての圧電型の第２ロードセル１９Ｂが介装してある。
【００２５】
このように、第１及び第２の荷重発生手段として、第１及び第２の圧縮コイルばね１８Ａ，１８Ｂを採用すれば、簡単で且つ小型の構造でありながら、ローラ支持部材１２及びフォームローラ１３に充分な荷重を付与し得る。
【００２６】
また、第１及び第２の荷重検出手段として、第１及び第２のロードセル１９Ａ，１９Ｂを採用すれば、簡単で且つ小型の構造でありながら、第１及び第２の圧縮コイルばね１８Ａ，１８Ｂによる発生荷重を正確に検出し得る。
【００２７】
さらに、当該微細凹部加工装置１は、図１中に仮想線で示すように、工具ホルダ１０の回転速度（回転数）を検出する回転速度検出手段としてのロータリエンコーダ２０を備えている。このロータリエンコーダ２０は、主軸ヘッド２において、工具ホルダ１０と一体的に回転する主軸３の回転速度を検出するようになっており、簡単で且つ小型の構造でありながら、工具ホルダ１０の回転速度を正確に検出し得る。
【００２８】
さらに、当該微細凹部加工装置１は、主軸ヘッド２が、軸方向移動手段すなわちシリンダブロック（被加工物）ＣＢと工具ホルダ１０をシリンダボア（円形穴）の中心線Ｌ３に沿う方向に相対的に移動させる手段であり、ここでは工具ホルダ１０を昇降させる。
【００２９】
さらに、当該微細凹部加工装置１は、第１及び第２のロードセル１９Ａ，１９Ｂやロータリエンコーダ２０からの検出信号が入力される制御装置（図示せず）を備えており、この制御装置により、主軸ヘッド２、主軸３、テーブル４及びアダプタ１１の動作制御を行うようになっている。
【００３０】
上記の微細凹部加工装置１において、シリンダボアＢの内周面に微細凹部を形成するに際しては、まず、工具ホルダ１０の回転軸Ｌ１とシリンダボアＢの中心線Ｌ３とが一致するように位置決めをして、主軸ヘッド２により工具ホルダ１０を下降させ、シリンダボアＢ内にフォームローラ１３を侵入させる。
【００３１】
次に、アダプタ１１の移動により、フォームローラ１３を前進させてシリンダボアＢの内周面に接触させ、第１ロードセル１９Ａ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１１の移動を継続させる。
【００３２】
つまり、シリンダボアＢの内周面にフォームローラ１３が接触した後、アダプタ１１の移動を継続すると、アダプタ１１とローラ支持部材１２との間で第１圧縮コイルばね１８Ａが圧縮され、その反発力が発生荷重としてフォームローラ１３に付与されると共に、第１ロードセル１９Ａによりこの荷重が検出されることから、この第１ロードセル１９Ａの検出荷重が設定値になるまでアダプタ１１の移動を継続すれば、フォームローラ１３がシリンダボアＢの内周面に所定荷重で圧接することとなる。
【００３３】
この状態において、フォームローラ１３は、工具ホルダ１０の回転軸Ｌ１に対してローラ軸Ｌ２がオフセットされ、また、アダプタ１１、ローラ支持部材１２及びフォームローラ１３を含む機能部の重心は、工具ホルダ１０の回転軸Ｌ１に対してフォームローラ１３側にある。
【００３４】
その後、第１ロードセル１９Ａで荷重の設定値を検出した段階で、アダプタ１１の移動を停止し、主軸３により工具ホルダ１０を回転駆動すると、シリンダボアＢの内周面に圧接しているフォームローラ１３が連れ回りし、このフォームローラ１３の転動によってシリンダボアＢの内周面に微細凹部を形成する。また、主軸３の回転駆動と主軸ヘッド（軸方向移動手段）２の下降とを同期させると、シリンダボアＢの内周面に対して螺旋状の軌跡に沿って微細凹部が連続的に形成されることとなり、同内周面の広い領域に微細凹部を効率良く形成することができる。
【００３５】
このとき、当該微細凹部加工装置１及び加工方法では、第１及び第２のロードセル１９Ａ，１９Ｂにより第１及び第２の圧縮コイルばね１８Ａ，１８Ｂの発生荷重を検出すると共に、ロータリエンコーダ２０により工具ホルダ１０の回転速度を検出し、工具ホルダ１０の回転速度に応じて、シリンダボアＢの内周面に対するフォームローラ１３の圧接荷重を制御する。
【００３６】
より望ましくは、シリンダボアＢにフォームローラ１３を侵入させる前段階において、工具ホルダ１０を試験的に回転駆動して、その回転速度と、回転によりローラ支持部材１２及びフォームローラ１３に生じる遠心力を測定し、その後の加工中において、工具ホルダ１０の回転速度と遠心力との関係、及び加工中に取得した発生荷重と回転速度のデータに基づいて、フォームローラ１３の圧接荷重を制御する。
【００３７】
すなわち、当該微細凹部加工装置１及び加工方法では、工具ホルダ１０の回転軸Ｌ１に対してフォームローラ１３のローラ軸Ｌ２がオフセットされた位置にあると共に、機能部の重心がフォームローラ１３側にあり、加工時には、工具ホルダ１０の回転軸Ｌ１回りにフォームローラ１３を転動させることから、ローラ支持部材１２やフォームローラ１３には、図３に示すように、回転速度（回転数）に応じた遠心力Ｆｂが作用する。
【００３８】
この遠心力Ｆｂは、工具ホルダ１０の回転速度と、シリンダボアＢの内周面に対するフォームローラ１３の圧接荷重との関係に対応しており、工具ホルダ１０の回転速度の増大に伴ってフォームローラ１３の圧接荷重を増大させることとなる。
【００３９】
そこで、当該微細凹部加工装置１及び加工方法では、回転速度と遠心力との関係を予め求めておくことで、図３に示すように、所望の大きさ及び深さの微細凹部を形成するためのフォームローラ１３の基準圧接荷重Ｆａを設定すると共に、基準圧接荷重Ｆａと遠心力Ｆｂとが一致する基準回転速度Ｖｓを設定する。
【００４０】
そして、工具ホルダ１０の回転速度が基準回転速度Ｖｓ以下であって、遠心力Ｆｂが基準圧接荷重Ｆａよりも小さい場合には、フォームローラ１３の圧接荷重が基準圧接荷重Ｆａと遠心力Ｆｂとの差（Ｆａ−Ｆｂ）を保つように制御する。
【００４１】
具体的には、アダプタ１１をフォームローラ１３の後退方向に移動させることで、第１圧縮コイルばね１８Ａの発生荷重（フォームローラの前進方向の荷重）が遠心力Ｆｂの分だけ小さくなるようにし、これによりフォームローラ１３の圧接荷重を基準圧接荷重Ｆａに維持する。
【００４２】
また、工具ホルダ１０の回転速度が基準回転速度Ｖｓ以上であって、遠心力Ｆｂが基準圧接荷重Ｆａよりも大きい場合には、フォームローラ１３の圧接荷重が遠心力Ｆｂと基準圧接荷重Ｆａとの差（Ｆｂ−Ｆａ）を保つように制御する。
【００４３】
具体的には、アダプタ１１をフォームローラ１３の後退方向に移動させることで、第２圧縮コイルばね１８Ｂの発生荷重（フォームローラの後退方向の荷重）が遠心力Ｆｂの分だけ大きくなるようにし、これによりフォームローラ１３の圧接荷重を基準圧接荷重Ｆａに維持する。
【００４４】
このように、上記の微細凹部加工装置１及び加工方法によれば、シリンダボアＢの内周面に微細凹部を高効率で且つ高精度に形成することができ、加えて、同内周面に対してフォームローラ１３を一定荷重で圧接させることができるので、微細凹部を加工する前の内周面を精度良く仕上げておく必要がなく、この前工程を省略することができ、その結果、加工コストの大幅な低減を実現する。
【００４５】
また、シリンダボアＢの内周面に対してフォームローラ１３を前進方向に押圧する第１圧縮コイルばね１８Ａと、フォームローラ１３を後退方向に押圧する第２圧縮コイルばね１８Ｂを採用したことにより、加工時にローラ支持部材１２及びフォームローラ１３に作用する遠心力を相殺することができるので、工具ホルダ１０を高速回転させた場合でも、深さや大きさが均一な微細凹部を低荷重で形成することができると共に、工具ホルダ１０の回転の高速化に伴って加工効率をより一層高めることができ、また、構造が簡単で且つ小型であることから、小径のシリンダボアＢにも対応し得るものとなる。
【００４６】
さらに、当該微細凹部加工装置１は、工具ホルダ１０に対してその径方向に移動可能な径方向移動手段としてのアダプタ１１を備えているので、径が異なるシリンダボアＢに対応することが容易であり、上記実施例では、大きさや深さが均一な微細凹部を形成する場合を説明したが、加工中にフォームローラ１３の圧接荷重を変化させて、微細凹部の大きさや深さを部分的に異ならせることも可能である。
【００４７】
そして、上記の微細凹部加工装置１及び加工方法により、シリンダボアＢの内周面に微細凹部が規則的に形成されたシリンダブロックＣＢは、その微細凹部が油溜りとして有効に機能して、ピストンとの摺接面である内周面の低フリクション化を実現し、ひいてはエンジンの高出力化にも貢献し得るものとなる。
【００４８】
図４は、本発明の微細凹部加工装置の他の実施例を説明する図である。なお、先の実施例と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【００４９】
図示の微細凹部加工装置における工具ホルダ１０は、先の実施例では、第１及び第２の荷重発生手段が共に圧縮コイルばね（１８Ａ，１８Ｂ）であったのに対して、第１荷重発生手段に圧縮コイルばね１８Ａを用い、第２荷重発生手段に、伸縮駆動されるアクチュエータ２８を用いた場合を例示している。
【００５０】
上記の工具ホルダ１０を用いた微細凹部加工装置にあっても、先の実施例と同様の作用及び効果を得ることができ、とくに、第２荷重発生手段にアクチュエータ２８を採用したことにより、図３において、遠心力Ｆｂが基準圧接荷重Ｆａよりも大きくて、フォームローラ１３の圧接荷重が遠心力Ｆｂと基準圧接荷重Ｆａとの差（Ｆｂ−Ｆａ）を保つように制御する場合には、先の実施例のようにアダプタ１１を移動させずに、アクチュエータ２８を伸長駆動して発生荷重（フォームローラの後退方向の荷重）が遠心力Ｆｂの分だけ大きくなるようにすることで、フォームローラ１３の圧接荷重を基準圧接荷重Ｆａに維持することができる。
【００５１】
上記のように、第１荷重発生手段を圧縮コイルばね１８Ａとし、第２荷重発生手段をアクチュエータ２８とすれば、アダプタ（径方向移動手段）１１による効果すなわち径が異なるシリンダボアＢにも容易に対処し得る効果を備えたままで、加工時にローラ支持部材１２及びフォームローラ１３に作用する遠心力を相殺し得ることとなる。
【００５２】
また、第１及び第２の荷重発生手段を共にアクチュエータとすることもでき、この場合には、上記のアダプタ１１を備えたものとしても良いし、アダプタ１１を廃止して構造のさならる簡略化を実現することもできる。
【００５３】
図５は、本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を説明する図であり、図５に示す微細凹部加工装置における工具ホルダ１０が、先の実施例と相違するところは、第２の荷重発生手段としての圧縮コイルばね１８Ｂのみを備えている点にあり、他の構成は先の実施例における工具ホルダ１０と同じである。
【００５４】
この実施例における微細凹部加工装置は、工具ホルダ１０の回転速度が基準回転速度Ｖｓ以上であって、遠心力Ｆｂが基準圧接荷重Ｆａよりも常に大きくなる場合（図３参照）に好適であり、このように、基準圧接荷重Ｆａを発生させるための第１の荷重発生手段としての圧縮コイルばね１８Ａを必要としない分だけ、構造のさらなる簡略化が図られることとなる。
【００５５】
図６は、本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を説明する図であり、図６に示す微細凹部加工装置における工具ホルダ１０が、先の実施例と相違するところは、ローラ支持部材１２を工具ホルダ１０に対してその径方向に移動可能にして、工具ホルダ１０の回転によってローラ支持部材１２及びフォームローラ１３に生じる遠心力ＦｂのみでシリンダボアＢの内周面に対してフォームローラ１３を圧接させるようにした点にあり、すなわち、第１及び第２の荷重発生手段としての圧縮コイルばね１８Ａ，１８Ｂをいずれも省略した点にあり、他の構成は先の実施例における工具ホルダ１０と同じである。
【００５６】
この実施例における微細凹部加工装置では、フォームローラ１３に生じる遠心力Ｆｂが、常に基準圧接荷重Ｆａ（所定の圧接荷重）となるように工具ホルダ１０の回転速度（回転数）などの条件をコントロールすればよく、このように、第１及び第２の荷重発生手段としての圧縮コイルばね１８Ａ，１８Ｂをいずれも必要としない分だけ、構造のより一層の簡略化が図られることとなる。
【００５７】
なお、本発明の微細凹部加工装置及び加工方法は、その構成が上記各実施例のみに限定されることはなく、構成の細部を適宜変更することができ、また、シリンダボア以外の円形穴の内周面、例えば、摺動部材であるコンプレッサのシリンダボアの内周面や、同じく摺動部材であるすべり軸受の摺動孔の内周面に微細凹部を形成する場合にも適用可能であり、さらには、円形穴の内周面に微細凹部を形成した後、ホーニング等により微細凹部の周囲に生じた材料の盛り上がりを除去することも、円形穴の内周面の品質をより一層高めるうえで有効である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の微細凹部加工装置の一実施例を説明する要部の断面図である。
【図２】微細凹部加工装置の全体を示す斜視図である。
【図３】工具ホルダの回転速度とフォームローラの圧接荷重と遠心力の関係を示すグラフである。
【図４】本発明の微細凹部加工装置の他の実施例を説明する要部の断面図である。
【図５】本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を説明する要部の簡略断面図である。
【図６】本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を説明する要部の簡略断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
Ｂ      シリンダボア（円形穴）
ＣＢ    シリンダブロック（被加工物）
１      微細凹部加工装置
２      主軸ヘッド（軸方向移動手段）
１０    工具ホルダ
１１    アダプタ（径方向移動手段）
１２    ローラ支持部材
１３    フォームローラ
１８Ａ  第１圧縮コイルばね（第１荷重発生手段）
１８Ｂ  第２圧縮コイルばね（第２荷重発生手段）
１９Ａ  第１ロードセル（第１荷重検出手段）
１９Ｂ  第２ロードセル（第２荷重検出手段）
２０    ロータリエンコーダ（回転速度検出手段）
２８    アクチュエータ
【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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