(57)【要約】【課題】クランプアームのうち、少なくとも、ラッピング加工を行うクランプ部以外のアーム幅を狭く設定することが可能なラッピング加工装置、およびラッピング加工方法を提供する。【解決手段】ラッピング加工装置１は、薄肉基材の一面に砥粒が付設されたラッピングフィルムと、ラッピングフィルムが掛け渡され、ワークＷにおける加工部をクランプして、ワークの加工面をラッピングフィルムによって覆うクランプアーム２０と、クランプアームに設けられ、少なくとも、ラッピング加工を行うクランプ部２３、２４以外を通過するラッピングフィルムの通過幅を狭めて案内する案内手段（第１のガイドローラ４１）と、を有している。【選択図】図１
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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付設されたラッピングフィルムと、
前記ラッピングフィルムが掛け渡され、ワークにおける加工部をクランプして、前記ワークの加工面を前記ラッピングフィルムによって覆うクランプアームと、
前記クランプアームに設けられ、少なくとも、ラッピング加工を行うクランプ部以外を通過するラッピングフィルムの通過幅を狭めて案内する案内手段と、を有してなるラッピング加工装置。
【請求項２】
前記案内手段が、軸方向に曲率を有するローラである請求項１に記載のラッピング加工装置。
【請求項３】
前記案内手段が、前記砥粒面に対して角度を有するローラである請求項１に記載のラッピング加工装置。
【請求項４】
前記ラッピングフィルムは、前記砥粒面の裏面に該フィルムの長手方向に沿って形成された複数の切り込みを有している請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のラッピング加工装置。
【請求項５】
前記クランプアームのうち、前記ワークとしてのクランクシャフトに設けられている対をなすカウンタウエイト間に位置する部分のアーム幅が、前記クランプ部のアーム幅よりも狭い請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のラッピング加工装置。
【請求項６】
クランプアームでワークの加工部をクランプして、砥粒面を有するラッピングフィルムで加工面を覆う工程と、
前記ラッピングフィルムの砥粒面を前記加工面に押付けた状態で、前記ワークに対してラッピング加工を施す工程と、を有し、
前記クランプアームは、少なくとも、ラッピング加工を行うクランプ部以外を通過するラッピングフィルムの通過幅を狭めて案内してなるラッピング加工方法。
【請求項７】
前記クランプアームのうち、前記ワークとしてのクランクシャフトに設けられている対をなすカウンタウエイト間に位置する部分のアーム幅が、前記クランプ部のアーム幅よりも狭い請求項６に記載のラッピング加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥粒面を有するラッピングフィルム（以下、単に「フィルム」と称することもある。）によってワークの加工面をラッピング加工するラッピング加工装置、およびラッピング加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
クランクシャフトは、レシプロエンジン内のピストンの往復運動を回転運動に変換する自動車部品である。このクランクシャフトの加工工程は、熱処理前の切削加工を主とする前工程と、熱処理後の研削加工を主とする後工程と、に大別される。
【０００３】
上記後工程で実施されるラッピング加工（マイクロフィニッシュ加工）では、砥粒面を有するラッピングフィルム（ラッピングペーパ）を用いて、主にクランクシャフトのジャーナルおよびクランクピンを研磨加工する。
【０００４】
このラッピング加工は、クランプアームでワークの加工部をクランプして、ラッピングフィルムで加工面を覆い、このフィルムを裏面からシューで加圧し、フィルムを加工面に押付けた状態でワークを回転しながらフィルムの砥粒面でワークの加工部を加工する（例えば、特許文献１および２参照）。クランクシャフトのラッピング加工には、ジャーナルやクランクピンの幅と同幅のラッピングフィルムが用いられる。
【特許文献１】特開平５−１６９３６１号公報
【特許文献２】特開２００４−２４３４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、クランクシャフトには、エンジンの気筒数に合わせてクランク部が設けられている。このクランク部には、各ウエブのクランクピンと対向する部位に、回転誤差を軽減するため、カウンタウエイトが設けられている。このカウンタウエイトは、重心の重さＷと距離Ｒとの積ＷＲを一定にするように決定され、その外周側部分の重量を増大させることがクランクシャフト全体の軽量化に有効である。したがって、カウンタウエイトの幅を拡げることが好ましい。
【０００６】
しかし、従来のクランクシャフトのラッピング加工装置では、クランプアームでジャーナルやクランクピンをクランプすると、カウンタウエイト間にクランプ部以外のアーム部分が配置されることになる。このクランプアームのアーム幅は、通常、ラッピングフィルム幅に合わせて設定されている。したがって、クランプアームとカウンタウエイトとの干渉を回避するには、カウンタウエイトの幅をウエブ幅以上に拡げることができない。
【０００７】
カウンタウエイト幅をウエブ幅以上に拡げることを可能とし、カウンタウエイトの外周側部分の重量を増大させるため、すなわち、ワーク形状の自由度を高めるためには、ラッピング加工を行うクランプ部以外のアーム幅を狭く設定することが必要となる。
【０００８】
本発明の目的は、クランプアームのうち、少なくとも、ラッピング加工を行うクランプ部以外のアーム幅を狭く設定することが可能なラッピング加工装置、およびラッピング加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係るラッピング加工装置は、薄肉基材の一面に砥粒が付設されたラッピングフィルムと、
前記ラッピングフィルムが掛け渡され、ワークにおける加工部をクランプして、前記ワークの加工面を前記ラッピングフィルムによって覆うクランプアームと、
前記クランプアームに設けられ、少なくとも、ラッピング加工を行うクランプ部以外を通過するラッピングフィルムの通過幅を狭めて案内する案内手段と、を有している。
【００１０】
また、上記目的を達成するための本発明に係るラッピング加工方法は、クランプアームでワークの加工部をクランプして、砥粒面を有するラッピングフィルムで加工面を覆う工程と、
前記ラッピングフィルムの砥粒面を前記加工面に押付けた状態で、前記ワークに対してラッピング加工を施す工程と、を有し、
前記クランプアームは、少なくとも、ラッピング加工を行うクランプ部以外を通過するラッピングフィルムの通過幅を狭めて案内している。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るラッピング加工装置およびラッピング加工方法によれば、少なくとも、ラッピング加工を行うクランプ部以外を通過するラッピングフィルムの通過幅を狭めることができる。これにより、クランプアームのクランプ部以外のアーム幅を狭く設定することができ、ワーク形状の自由度を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係るラッピング加工装置の第１の実施形態を示す斜視図、図２は、クランクシャフトの概略構成図、図３（Ａ）は、第１の実施形態のラッピング加工装置を示す要部上面図、図３（Ｂ）は、要部側面図である。図４（Ａ）は、第１の実施形態のラッピング加工装置におけるローラ形状の一例を示す概略図、図４（Ｂ）は、他の例を示す概略図、図５は、ラッピングフィルムの砥粒面の裏面に複数の切り込みを形成した状態を示す概略図である。
【００１４】
まず、本実施形態のラッピング加工装置１のワークＷとなるクランクシャフト５１について説明する。
【００１５】
図２を参照して、クランクシャフト５１は、断面が円形状の軸部としてジャーナル５２を備えている。このジャーナル５２は、不図示の軸受を介して、レシプロエンジンに回転自在に軸支されている。また、ジャーナル５２には、エンジンの気筒数に相当する数のクランク部５３が配設されている。各クランク部５３は、一組のウエブ５４、５４と、これらのウエブ５４、５４間に挟まれたクランクピン５５とから構成される。このクランクピン５５は、不図示のピストンのコネクティングロッド（コンロッド）と摺動可能に連結され、断面が円形状に形成されている。また、各ウエブ５４のクランクピン５５と対向する部位には、回転誤差を軽減するため、カウンタウエイト５６が設けられている。
【００１６】
本実施形態のラッピング加工装置１は、クランクシャフト５１の熱処理後の研削加工を主とする後工程に用いられ、円形状の断面を有するジャーナル５２およびクランクピン５５をラッピング加工する装置である。
【００１７】
図１から図４を参照して、本実施形態のラッピング加工装置１は、概説すれば、薄肉基材の一面に砥粒が付設されたラッピングフィルム１０と、このラッピングフィルム１０が掛け渡され、ワークＷの加工部をクランプして上記ラッピングフィルム１０で加工面を覆うクランプアーム２０と、ラッピングフィルム１０の砥粒面を上記加工面に押付けるシュー３０と、ワークＷを回転駆動する不図示の回転駆動手段と、を備え、回転するワークＷの加工面にラッピングフィルム１０を押圧した状態でラッピング加工を行う。
【００１８】
ラッピングフィルム１０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、たとえば、肉厚が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、シリコンカーバイト、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、基材の一面に全面にわたって接着してもよく、また、所定幅の無砥粒領域を間欠的に形成したものであってもよい。基材の他面（裏面）には、シュー３０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すことが好ましい。
【００１９】
クランプアーム２０は不図示の支持ピンを介して回動開閉可能な一対の上アーム２１と下アーム２２とから構成されている。たとえば、上アーム２１の後端部に、油圧あるいは空気圧などにより作動する不図示の流体圧シリンダの一端がピン連結され、下アーム２２の後端部に、上記流体圧シリンダのピストンロッドの先端がピン連結されている。ピストンロッドを退避状態から進出させると、上下のアーム２１、２２は、支持ピンを中心として先端部が閉じる方向に回動し、図３に示す閉状態となる。一方、ピストンロッドを進出状態から退避させると、上下のアーム２１、２２は、先端部が開く方向に回動し、開状態となる。
【００２０】
クランプアーム２０は、上下のアーム２１、２２の閉状態において略平板フレーム状の外観を呈しており、その開閉側の内面（合わせ面）２１Ｃ、２２Ｃには、閉状態において円形空間を画成する一対の円弧状のクランプ部２３、２４が形成されている。このクランプ部２３、２４内にワークＷの加工部を配置する。本実施形態では、クランクシャフト５１のジャーナル５２またはクランクピン５５の部位を配置する。
【００２１】
クランプアーム２０のうち、ワークＷとしてのクランクシャフト５１に設けられている対をなすカウンタウエイト５６間に位置する部分のアーム幅が、クランプ部２３、２４のアーム幅よりも狭く設定してある（図２の仮想線を参照）。
【００２２】
ラッピングフィルム１０は、不図示の供給リールから繰り出され、上アーム２１の外面（上面）２１Ａの基端側から先端面２１Ｂを通過して、内面２１Ｃのクランプ部２３、２４へと導入されて折り返され、下アーム２２の内面２２Ｃおよび先端面２２Ｂを通過して外面（下面）２２Ａの基端側へと案内され、不図示の巻取りリールに巻き取られる。巻取りリールにはモータが接続されている。このモータを作動し巻取りリールを回転すると、供給リールからラッピングフィルム１０が順次繰り出される。なお、供給リールおよび巻取りリールの近傍にはロック装置が設けられ、このロック装置の作動によりフィルム１０全体に所定のテンションが付与される。
【００２３】
このラッピングフィルム１０は、形状の異なる第１のガイドローラ４１および第２の形状のガイドローラ４２に沿って案内される。第１のガイドローラ４１は、上下のアーム２１、２２の各外面２１Ａ、２２Ａに沿って間隔を隔てて各３箇所に配置されている。さらに、下アーム２２の内面２２Ｃの基端側に、クランプ部２３、２４内へ臨むように１箇所配置され、合計７箇所に配置されている。また、第２の形状のガイドローラ４２は、上下のアーム２１、２２の先端面２１Ｂ、２２Ｂと内面２１Ｃ、２２Ｃとの角部に各１箇所配置され、合計２箇所に配置されている。
【００２４】
第１のガイドローラ４１は、ラッピング加工を行うクランプ部２３、２４以外を通過するラッピングフィルム１０の通過幅を狭めて案内する案内手段として機能する。この第１のガイドローラ４１は、軸方向に曲率を有するローラとして形成されている。具体的には、図４（Ａ）のように、このガイドローラ４１の一例は、軸方向の中心部が凹状に湾曲して窪んだ曲率を有する鼓状のローラとして形成されている。また、このガイドローラ４１の他の例は、軸方向の中心部が凸状に湾曲して突出した曲率を有する樽状のローラとして形成されている。このような軸方向に曲率を有するローラ４１に沿ってラッピングフィルム１０が案内されると、ラッピングフィルム１０は上記ローラ４１の曲率に沿って幅方向で曲がってフィルム幅が狭められることになる。
【００２５】
他方、第２のガイドローラ４２は、通常の円柱状のローラ形状を呈している。上アーム２１の上記第１のガイドローラ４１によりラッピングフィルム１０が幅方向に曲がって案内されてきても、この第２のガイドローラ４２を通過することにより、ラッピングフィルム１０の曲がりを平坦に復元することができる。したがって、クランプ部２３、２４では、ラッピングフィルム幅がワークＷの加工部に合わせて設定した幅に戻ることになる。
【００２６】
そして、ラッピングフィルム１０がクランプ部２３、２４を通過して下アーム２２の第１のガイドローラ４１に至ると、再びこれらのローラ４１に案内されて、ラッピングフィルム１０が幅方向に曲がることになる。
【００２７】
図５を参照して、上述のように、ラッピングフィルム１０は幅方向に曲がるので、このフィルム１０の砥粒面の裏面に、その長手方向に沿って複数の切り込み（スリット）１１を形成することが好ましい。ラッピングフィルム１０の砥粒面の裏面に、長手方向に沿った複数の切り込み１１を形成することにより、フィルム１０の曲がりが平坦に復元し易くなり、フィルム１０に曲げ跡が残るのを回避して、加工精度の悪化を防止することができる。
【００２８】
上下のアーム２１、２２のクランク部２３、２４には、これらに沿って複数の略円弧状のシュー３０が配設されている。上下のアーム２１、２２の回動は、ラッピングフィルム１０とともに行なわれ、閉じ回動によりシュー３０がラッピングフィルム１０を介して加工面に当接し、開き回動により加工面とシュー３０との当接を解除する。
【００２９】
次に、本実施形態のラッピング加工装置１を用いて実施する本発明に係るラッピング加工方法を、上記ラッピング加工装置１の作用とともに説明する。
【００３０】
まず、不図示の回転駆動手段にクランクシャフト５１を支持し、ジャーナル５２やクランクピン５５の部位に上下のアーム２１、２２を移動する。このとき、流体圧シリンダは、ピストンロッドを後退しており、上アーム２１および下アーム２２を開位置に保持している。この後、流体圧シリンダを作動させてピストンロッドを伸長し、上下のアーム２１、２２を閉じる方向に回動する。すると、上下のアーム２１、２２の閉回動により、そのクランプ２３、２４はジャーナル５２やクランクピン５５をクランプし、ラッピングフィルム１０がその加工面を覆うようにセットされる。
【００３１】
上下のアーム２１、２２を開回動している間に、モータを作動して巻取りリールを回転する。ラッピングフィルム１０は、所定量移動し、新規な砥粒面が加工面上にセットされるようになる。その後、供給リール近傍に設けられたロック装置をロックして、巻取りリールを回転すると、ラッピングフィルム１０に所定のテンションが付与される。次いで、巻取りリール近傍のロック装置をロックすると、テンションが付与され弛みのない状態のラッピングフィルム１０となる。
【００３２】
上下のアーム２１、２２がクランクシャフト５１をクランプすると、シュー３０が付勢されて、ラッピングフィルム１０を介してジャーナル５２やクランクピン５５の加工面に向けて押付けられる。
【００３３】
このように、ラッピングフィルム１０の砥粒面を上記加工面に押付けた状態で、クランクシャフト５１を回転駆動しつつラッピング加工を施す。ラッピング加工中は、クランクシャフト５１は、たとえば、設定回数（例えば５回）だけ正回転され、その後、同じ設定回数だけ逆回転される。回転方向を変えることにより、ラッピングフィルム１０の目詰まりが解消されて性能が維持され、また、加工面の全周が均一に加工される。
【００３４】
本実施形態では、ラッピング加工に用いるクランプアーム２０は、ラッピング加工を行うクランプ部２３、２４以外を通過するラッピングフィルム１０の通過幅を狭めて案内する案内手段を備えている。上述したように、このラッピングフィルム１０の幅を狭めて案内する手段は、図４（Ａ）（Ｂ）のような軸方向に曲率を有するローラとして形成されている。したがって、このような軸方向に曲率を有するローラ４１に沿ってラッピングフィルム１０が案内されると、ラッピングフィルム１０が幅方向に曲がって、フィルム１０の通過幅が狭められることになる。
【００３５】
すなわち、供給ローラから繰り出されたラッピングフィルム１０は、上アーム２１の外面２１Ａを通過する際に、第１のガイドローラ４１によってその幅方向に曲がるように案内される。このように、第１のガイドローラ４１によってラッピングフィルム１０が幅方向に曲がるように案内されてきても、第２のガイドローラ４２を通過することにより、ラッピングフィルム１０の曲がりを平坦に復元する。したがって、クランプ部２３、２４では、ラッピングフィルム幅がワークＷの加工部に合わせて設定した幅に戻る。
【００３６】
クランク部２３を通過したラッピングフィルム１０は、下アーム２２の内面２２Ｃの基端部にクランプ部２３、２４に臨んで配置された第１のローラ４１を通過して折り返され、クランク部２４を通過することになる。この第１のローラ４１を通過しても、ワークＷの加工部の径はローラに比して大きいので、ラッピングフィルム１０は容易に平坦に戻る。
【００３７】
そして、ラッピングフィルム１０がクランプ部２３、２４および第２のガイドローラ４２を通過して下アーム２２の第１のガイドローラ４１に至ると、再びこれらのローラ４１に案内されて、フィルム１０が幅方向に曲がることになる。
【００３８】
クランクシャフト５１は、複数のジャーナル５２やクランクピン５５を有しているが、ラッピング加工は、これらのジャーナル５２やクランクピン５５に対し一斉に行なわれる。ラッピング加工が完了すると、流体圧シリンダを作動させてピストンロッドを後退させ、上下のアーム２１、２２を開く方向に回動し、クランクシャフト５１を取り出し可能な状態とする。クランクシャフト５１を取り出した後、他のクランクシャフト５１をセットすれば、同様のラッピング加工を開始することができる。
【００３９】
以上説明したように、第１の実施形態のラッピング加工装置１によれば、ラッピング加工を行うクランプ部２３、２４以外を通過するラッピングフィルム１０の通過幅を狭めることができる。これにより、クランプアーム２０のクランプ部２３、２４以外のアーム幅は狭く設定可能となる。したがって、クランプアーム２０のカウンタウエイト５６、５６間に位置する部分のアーム幅を狭く設定することにより、クランプアーム２０とカウンタウエイト５６との干渉を回避でき、カウンタウエイト幅をウエブ幅以上に拡げることができる。すなわち、ワークＷとしてのクランクシャフト５１の形状の自由度を高めることが可能となる。
【００４０】
（第２の実施形態）
図６（Ａ）は、第２の実施形態のラッピング加工装置を示す要部上面図、図６（Ｂ）は要部側面図、図７は第２の実施形態のラッピング加工装置におけるローラ形状の一例を示す概略図である。なお、図６および図７において、第１の実施形態に示した部材と共通する部材には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００４１】
図６および図７を参照して、第２の実施形態のラッピング加工装置６１では、上記フィルム幅を狭めて案内する案内手段が、ラッピングフィルム１０の砥粒面に対して角度を有するローラ６３によって形成されている。すなわち、本実施形態のローラ６３は、ローラ径が軸方向の一方から他方へ向けて順次拡径または縮径され、正面から見て台形状のローラによって構成されている。
【００４２】
この正面視が台形状のローラ６３は、上下のアーム２１、２２の外面２１Ａ、２２Ａに沿って各３箇所に配置されている。さらに、この台形状のローラ６３は、下アーム２２の内面２２Ｃの基端側に、クランプ部２３、２４内へ臨むように１箇所配置され、合計７箇所に配置されている。このような形状の複数のローラ６３に沿ってラッピングフィルム１０が案内されることにより、フィルム１０が傾斜して案内され、フィルム１０の通過幅を狭めることができる。
【００４３】
本実施形態のラッピング加工装置６１は、第１の実施形態のラッピング加工装置１と基本的に同様の作用効果を奏するが、特に第２の実施形態のラッピング加工装置６１では、ラッピングフィルム１０を曲げずに、しかも容易な構造でクランプアーム幅を狭くすることが可能であるという特有の効果を奏する。
【００４４】
ラッピングフィルム１０は、第１の実施形態と同様に、砥粒面の裏面に複数の切り込み１１を形成してある。フィルム１０が傾斜しやすく、平坦への復元もし易くなり、加工精度の悪化を防止することができる。
【００４５】
なお、本発明をクランクシャフト５１のラッピング加工に適用した実施形態について説明したが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、クランクシャフト以外のワークのラッピング加工に適用可能であり、クランプアーム幅を減少して、ワーク形状の自由度を高めることができるという点で有益である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係るラッピング加工装置の第１の実施形態を示す斜視図である。
【図２】クランクシャフトの概略構成図である。
【図３】図３（Ａ）は、第１の実施形態のラッピング加工装置を示す要部上面図、図３（Ｂ）は要部側面図である。
【図４】図４（Ａ）は第１の実施形態のラッピング加工装置におけるローラ形状の一例を示す概略図、図４（Ｂ）は他の例を示す概略図である。
【図５】ラッピングフィルムの砥粒面の裏面に複数の切り込みを形成した状態を示す概略図である。
【図６】図６（Ａ）は第２の実施形態のラッピング加工装置を示す要部上面図、図６（Ｂ）は要部側面図である。
【図７】第２の実施形態のラッピング加工装置におけるローラ形状の一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１、６１    ラッピング加工装置、
１０    ラッピングフィルム、
１１    切り込み、
２０    クランプアーム、
２１    上アーム、
２２    下アーム、
２３、２４    クランプ部、
４１、６３    ローラ（フィルム幅を狭めて案内する案内手段）、
５１    クランクシャフト、
５６    カウンタウエイト、
Ｗ      ワーク。
【図１】
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【図２】
2009214207.tif 000004
【図３】
2009214207.tif 000005
【図４】
2009214207.tif 000006
【図５】
2009214207.tif 000007
【図６】
2009214207.tif 000008
【図７】
2009214207.tif 000009