JP2002172559A - バニシング加工装置およびバニシング加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型で且つ小さい押圧力でバニシング加工に
よる必要十分な圧縮残留応力を付加できる構造を提供す
る。 【解決手段】 加工ヘッド５の先端部に一対の制御軸１
５，１６を横架し、各制御軸１５，１６にバニシングロ
ーラ２１，２２を遊嵌的に支持させる。各バニシングロ
ーラ２１，２２を鼓形状のバックアップローラ７にてバ
ックアップしながらワークＷの環状溝Ｓに押し付けて転
動させる。各制御軸１５，１６を回転させることにより
各バニシングローラ２１，２２に舵角をもたせ、その転
動方向を変えてワークＷとの当接点を順次変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バニシング加工装
置とその装置を用いたバニシング加工方法に関し、特に
被加工物に形成された断面円弧状の環状溝にバニシング
ローラを押し付けながら滑らせることにより表面層に塑
性変形を与えて、その環状溝表面を平滑に仕上げるため
のバニシング加工装置とその装置を用いたバニシング加
工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】断面円弧状の溝にバニシング仕上げ加工
を施す装置としては、その溝断面形状に適合するローラ
を押し付けて相対回転させるようにしたフィレットロー
ル加工装置が一般的に知られている。特に特開平８−３
２３６１６号公報においては、断面円弧状の溝の曲率半
径寸法の変化や溝間寸法の変化に対応するため、溝の曲
率半径よりも小さな曲率半径をもつバニシングローラを
用い、バニシングローラを回転自在に配した二つ一組の
軸受箱を被加工物の軸心と直交する軸心を回転中心とし
てそれぞれ回動可能に支持させると共に、軸受箱を相反
する回動方向に回動させる駆動手段を設け、バニシング
ローラと被加工物との接触点をワークの溝曲率形状に沿
って連続的に移動させるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにバニシングローラと被加工物との接触点をワークの
溝曲率形状に沿って連続的に移動させるタイプのバニシ
ング装置にあっては、軸受箱全体を積極的に回動させる
ことによってバニシングローラの転動方向を変えるとい
う構成であるため、バニシング装置全体の大きさが大き
く小物部品の加工には適用できないという問題点があ
る。また、軸受箱の回動方向がバニシングローラの回転
方向と直角の方向となっているのに加えて、バニシング
加工のために大きな押圧力がかかっているため、軸受箱
の回動方向には大きな摩擦抵抗が生じ、これに抗して回
動させるためにはきわめて大きな駆動力が必要となると
いう問題点があった。

【０００４】その一方、トロイダル型無段変速機におい
て動力の伝達及び変速を行うパワーローラ内輪や入力デ
ィスク及び出力ディスクは、ボールベアリング溝やトラ
クション面にバニシング仕上げによる圧縮残留応力を付
加することで疲労耐久性能と耐摩耗性を著しく向上させ
ることができる。しかしながら、このようなトロイダル
型無段変速機要素の加工に上記従来技術を適用しようと
すると、先に述べたように大きな押圧力がかかった状態
でバニシングローラを回動させるためにはより大きな駆
動力を要するという問題点があり、バニシング仕上げ加
工によっては必ずしも十分な圧縮残留応力を付加するこ
とができない。

【０００５】また、上記バニシング仕上げ加工に代わっ
てショットピーニングによってトロイダル型無段変速機
要素に圧縮残留応力を付加する方法では、投射口から被
加工物表面に鋼球や短く切断した金属線等のショットを
高速で投射するため、被加工物の被投射範囲内では等し
い残留応力が付加され、例えば被加工物表面の近接する
領域ごとに大きさが異なる残留応力を付加することがき
わめて難しい。

【０００６】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、装置の小型化を図りながら小さい駆動力で
所期の目的であるバニシング加工を行えるようにし、併
せて被加工物のうち必要な部位のみにバニシング仕上げ
による圧縮残留応力を付加することで疲労耐久性能と耐
摩耗性を向上させることができるようにしたバニシング
加工装置とバニシング加工方法を提供しようとするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、断面円弧状の環状溝を有する被加工物についてその
環状溝にバニシングローラを押し付けてバニシング加工
を施す装置において、環状溝に押し付けられる回転可能
なバニシングローラと、上記バニシングローラを挟んで
環状溝と対向するように配置された略鼓形状のバックア
ップローラと、上記環状溝に対するバニシングローラの
当接点とこのバニシングローラに対するバックアップロ
ーラの当接点とを結ぶ軸線を回転中心としてバニシング
ローラを傾転動作させる傾転手段と、を備えたことを特
徴とする。

【０００８】したがってこの請求項１の発明では、上記
のように環状溝に対するバニシングローラの当接点とこ
のバニシングローラに対するバックアップローラの当接
点とを結ぶ軸線を回転中心としてバニシングローラを傾
転動作させると、バニシングローラと被加工物及びバッ
クアップローラとの当接点においてバニシングローラが
転がる方向が変わることにより、被加工物とバニシング
ローラの当接位置が連続的に変化するようになる。

【０００９】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明を前提とした上で、上記傾転手段が、バニシング
ローラの回転中心を対称中心とした点対称位置に配置さ
れてそのバニシングローラの表裏両面を該バニシングロ
ーラの回転中心を傾ける方向に押圧する押圧手段を備え
ていることを特徴とする。

【００１０】したがってこの請求項２に記載の発明で
は、押圧手段にてバニシングローラをわずかに押圧する
ことでそのバニシングローラの傾きが変化し、結果とし
て上記のように被加工物とバニシングローラの当接位置
が連続的に変化するようになる。

【００１１】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
の発明を前提とした上で、上記傾転手段は、環状溝に対
するバニシングローラの当接点とこのバニシングローラ
に対するバックアップローラの当接点とを結ぶ軸線を回
転中心としてバックアップローラを傾転させることでバ
ニシングローラを傾転動作させるようになっていること
を特徴とする。

【００１２】したがって、この請求項３に記載の発明で
は、バックアップローラを傾転させることでバニシング
ローラの傾きが変化し、結果として上記と同様に被加工
物とバニシングローラの当接位置が連続的に変化するよ
うになる。

【００１３】請求項４に記載の発明は、請求項１に記載
の発明を前提とした上で、上記環状溝に対するバニシン
グローラの当接点の位置を検出する手段と、検出した当
接点の位置情報をもとにバニシングローラと環状溝との
当接点における面圧がどの位置でも一定となるような押
圧力を演算する演算手段と、この演算手段から指示され
た押圧力をバニシングローラに付加する押圧力付加手段
と、を備えたことを特徴とする。

【００１４】したがって、この請求項４に記載の発明で
は、バニシングローラと環状溝との当接点が変化したと
しても、どの位置においてもその面圧が常に一定となる
ように、すなわち環状溝のどの部分においてもバニシン
グ仕上げに基づく圧縮残留応力の付加による疲労耐久性
能と耐摩耗性とが一定のものとなるように制御される。

【００１５】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の発明における演算手段に代えて、検出した当接点の位
置情報をもとにその当接点における面圧が当該当接点固
有の所望の値となるような押圧力を演算する演算手段を
備えていることを特徴とする。

【００１６】したがって、この請求項５に記載の発明で
は、請求項４に記載の発明と異なり、バニシングローラ
と環状溝との当接点が変化しつつも、要所要所において
その面圧を任意の大きさに調整することができ、その結
果として環状溝の特定の領域ごとにバニシング仕上げに
基づく圧縮残留応力の付加による疲労耐久性能と耐摩耗
性とを異ならせることができるようになる。

【００１７】請求項６に記載の発明は、請求項４に記載
の装置を用いてトロイダル型無段変速機におけるパワー
ローラ内輪のボールベアリング溝の加工を行うことを特
徴とする。

【００１８】請求項７に記載の発明は、請求項５に記載
の装置を用いてトロイダル型無段変速機におけるパワー
ローラ内輪のボールベアリング溝の加工を行うことを特
徴とする。

【００１９】また、請求項８に記載の発明は、請求項４
に記載の装置を用いてトロイダル型無段変速機における
入力ディスク及び出力ディスクのトラクション面の加工
を行うことを特徴とする。

【００２０】さらに、請求項９に記載の発明は、請求項
５に記載の装置を用いてトロイダル型無段変速機におけ
る入力ディスク及び出力ディスクのトラクション面の加
工を行うことを特徴とする。

【００２１】したがって、これら請求項６〜９に記載の
発明では、トロイダル型無段変速機におけるパワーロー
ラ内輪のボールベアリング溝あるいは入力ディスク及び
出力ディスクのトラクション面の所定のバニシング加工
が施されて、圧縮残留応力の付加による疲労耐久性能と
耐摩耗性の向上を図ることができるようになる。

【００２２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、バニシ
ングローラの当接点とこのバニシングローラに対するバ
ックアップローラの当接点とを結ぶ軸線を回転中心とし
てバニシングローラを傾転動作させて、バニシングロー
ラが転がる方向を変えることで被加工物とバニシングロ
ーラの当接位置が連続的に変化するようにしたものであ
るから、被加工物に形成された断面円弧状の環状溝に対
しスムーズにバニシング加工を施すことができるととも
に、従来のようにバニシングローラを支持している軸受
箱全体全体を傾転させる場合と比べてローラ転がり方向
を変えるための機構を小型化できるほか、きわめて小さ
い操作力でバニシングローラの転がり方向を変えること
ができる効果がある。

【００２３】請求項２に記載の発明によれば、上記バニ
シングローラを傾転させるにあたり、バニシングローラ
の表裏両面を傾転手段に具備させた押圧手段にて押圧す
るようにしたものであるから、ローラ転がり方向を変え
るための機構をより一層小型化しつつ、きわめて小さい
操作力でバニシングローラの転がり方向を変えることが
できるほか、上記ローラ転がり方向を変えるための機構
が加工反力を直接的には受けないのでその機構を一段と
小型化できる効果がある。

【００２４】請求項３に記載の発明によれば、バックア
ップローラを傾転させることでバニシングローラの傾き
を変化させ、その結果として上記と同様に被加工物とバ
ニシングローラの当接位置を連続的に変化させるように
したものであるから、請求項２に記載の発明と全く同様
の効果が得られる。

【００２５】請求項４に記載の発明によれば、バニシン
グローラと環状溝との当接点が変化したとしても、どの
位置においてもその面圧が常に一定となるように押圧力
を制御するようにしたことから、請求項１に記載の発明
と同様の効果に加えて、被加工面である環状溝全体につ
いて均一な圧縮残留応力を付加することができて、より
一層の疲労耐久性能と耐摩耗性の向上を図ることができ
る効果がある。

【００２６】請求項５に記載の発明によれば、請求項４
に記載の発明と異なり、バニシングローラと環状溝との
当接点が変化しつつも、各部位ごとに必要とされる面圧
が得られるように押圧力を制御するようにしたため、上
記面圧を任意の大きさに調整して環状溝の特定の部位ご
とに所望する大きさの圧縮残留応力を付加することがで
きる。すなわち、圧縮残留応力を付加する部位を強度上
必要な部位のみに限定することができるため、圧縮残留
応力の付加による疲労耐久性能と耐摩耗性とを部位ごと
に異ならせることができるとともに、加工歪みを小さく
することができる効果がある。

【００２７】請求項６に記載の発明によれば、請求項４
に記載のバニシング加工装置を用いてトロイダル型無段
変速機のパワーローラ内輪のボールベアリング溝をバニ
シング加工するものであるから、ボールベアリング溝の
表面に均一な大きさの残留応力を付加することができる
と共に、仕上げ面粗さの悪化を防ぐことができる効果が
ある。

【００２８】請求項７に記載の発明によれば、請求項５
に記載のバニシング加工装置を用いてトロイダル型無段
変速機のパワーローラ内輪のボールベアリング溝を加工
するものであるから、ボールベアリング溝のうち特定の
部位すなわち強度上必要な部位のみに所望する大きさの
圧縮残留応力を付加して、加工歪みを小さくすることが
できる効果がある。

【００２９】請求項８に記載の発明によれば、請求項４
に記載のバニシング加工装置を用いてトロイダル型無段
変速機の入力ディスク及び出力ディスクのトラクション
面にバニシング加工を施すものであるから、トラクショ
ン面に均一な大きさの圧縮残留応力を付加することがで
きると共に、仕上げ面粗さの悪化を防ぐことができる効
果がある。

【００３０】請求項９に記載の発明によれば、請求項５
に記載のバニシング加工装置を用いてトロイダル型無段
変速機の入力ディスク及び出力ディスクのトラクション
面にバニシング加工を施すものであるから、トラクショ
ン面のうち特定の部位すなわち強度上必要な部位のみに
所望する大きさの圧縮残留応力を付加して、加工歪みを
小さくすることができる効果がある。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施の
形態を図面に基づいて説明する。

【００３２】図１〜図８は本発明に係るバニシング加工
装置の第１の実施の形態を示す図で、特に図１は被加工
物（以下、これをワークという）の一例を示しており、
また図２はバニシング加工装置の全体構成を示してい
る。なお、本実施の形態は請求項１，２に記載の発明に
対応している。

【００３３】図１に示すように、バニシング加工対象と
なるワークＷは中実円筒状もしくは円板状のものとして
形成されていて、その一側面に断面略半円状をなす環状
溝Ｓが形成されている。

【００３４】バニシング加工装置は図２のほか図３，４
に示すようにＮＣ旋盤１のヘッドストック２とテールス
トック３とを用いて構成されており、ワークＷはその円
筒外周面を把持面としてヘッドストック２側のチャック
４に把持されているとともに、上記バニシング加工装置
の主体となるバニシング加工用の加工ヘッド５はテール
ストック３側のクイルスピンドル６に着脱可能に支持さ
れている。

【００３５】上記加工ヘッド５の先端部には略鼓形状を
なす二つ一組のバックアップローラ７が互いに同一軸線
上に位置するように配置されていて、各バックアップロ
ーラ７の外周面にはそれと対向するワークＷ側の環状溝
Ｓと同一曲率の周溝７ａが形成されている。これらのバ
ックアップローラ７は、ラジアルニードルベアリング８
を介してバックアップローラ軸９に回転可能に支持され
ていて、バックアップローラ軸９は、ボルト１０をもっ
てヘッド本体１１に固定された軸受ブロック１２および
中央部の補助ブロック１３に軸受支持されている。な
お、各バックアップローラ７の両側面と軸受ブロック１
２および補助ブロック１３との間にはスラストベアリン
グ１４が介装されている。

【００３６】また、上記加工ヘッド５のヘッド本体１１
はモールステーパ形状のシャンク部１４を有していて、
このシャンク部１４をもってテールストック３側のクイ
ルスピンドル６に着脱可能にテーパ結合される。

【００３７】図３，４に示すように、ワークＷと各バッ
クアップローラ７との間にはバックアップローラ軸９と
直交するようなかたちで互いに平行な二本の制御軸１
５，１６が配置される。各制御軸１５，１６はヘッド本
体１１に設けた一対のアーム部１７の軸穴に回転可能に
支持されているととにに、各制御軸１５，１６の一端は
相互に独立したパルスモータ１８または１９の出力軸に
連結されている。そして、各制御軸１５，１６の長手方
向中央部にはクレビス部２０を介して略偏平状のバニシ
ングローラ２１または２２が回転可能に装着されてい
る。

【００３８】上記各バニシングローラ２１，２２は、図
５，６にも示すように制御軸１５または１６に固定され
るピン２３と隙間をもって遊嵌的に装着されていて、各
バニシングローラ２１，２２の外周面は対応するバック
アップローラ７の周溝７ａに接触している。また、各ク
レビス部２０の内側面には図７にも示すようにバニシン
グローラ２１または２２の側面と対向するように合計４
個の摺動部材２４，２５，２６，２７または２８，２
９，３０，３１が配置されている。制御軸１５側におい
ては、図７に示すように摺動部材２４〜２７はクレビス
部２０の各内側面においてピン２３を対称中心とした点
対称位置に配置され、他方、制御軸１６側においても摺
動部材２８〜３１はクレビス部２０の各内側面において
ピン２３を対称中心とした点対称位置に配置されるも、
その対称関係が制御軸１５側とは逆となっている。そし
て、図５，６に示すように、バニシングローラ２１また
は２２を挟んで互いに対向する摺動部材の間隔がバニシ
ングローラ２１または２２の厚みよりわずかに大きくな
るように設定されているため、各摺動部材２４〜２７お
よび２８〜３１の摺動面の方向とバニシングローラ２
１，２２の軸直角平面とが一致している時は、バニシン
グローラ２１，２２の側面はいずれの摺動部材とも接触
しないようになっている。

【００３９】次に上記装置構成のもとでのバニシング加
工時の動作について説明する。

【００４０】図２のほか図３，４に示すように、ワーク
Ｗをチャック４に把持させた上でチャック４ごと回転さ
せる一方、テールストック３のクイルスピンドル６を押
し出して、バニシング加工用の加工ヘッド５をワークＷ
側に移動させる。これにより、各バニシングローラ２
１，２２はワークＷの環状溝Ｓに合致しつつ当接し、各
バニシングローラ２１，２２はワークＷによる回転力を
受けて同期回転する。同時に、各バニシングローラ２
１，２２と各バックアップローラ７とはころがり接触し
ているため、これらバックアップローラ７も共に回転す
る。

【００４１】この状態で、バニシングローラ２１，２２
とワークＷ側の環状溝Ｓとの接触面での面圧がバニシン
グ加工に必要な値になるように、加工ヘッド５をワーク
Ｗに対してさらに強く押し付ける。この時、ワークＷの
回転数は例えば５００〜１０００ｒｐｍ、ワークＷに対
する加工ヘッド５の押付力は例えば１４７０Ｎ程度とす
る。

【００４２】次に、各パルスモータ１８，１９に回転指
令を与えて一方の制御軸１５を右回転、他方の制御軸１
６を左回転させると、第８図に示すように、一方の制御
軸１５側では互いに点対称位置にある二つの摺動部材２
４，２７がバニシングローラ２１の側面周縁部を押し、
他方の制御軸１６側では同じく互いに点対称位置にある
二つの摺動部材２８，３１がバニシングローラ２２の端
面周縁部を押すかたちとなる。

【００４３】その結果、各バニシングローラ２１，２２
は、ワークＷ側の環状溝Ｓとの接触点とバックアップロ
ーラ７側の接触点を結ぶ軸線を回転中心として偶力を受
けてその偶力作用方向にそれ自体の回転中心が傾くよう
に傾転する。すなわち、各バニシングローラ２１，２２
の軸直角平面（各バニシングローラ２１，２２の回転中
心に対して直交する平面）と同じく各バックアップロー
ラ７の軸直角平面（各バックアップローラ７の回転中心
に対して直交する平面）とが非平行となる。

【００４４】以上の説明から明らかなように、制御軸１
５，１６およびパルスモータ１８，１９等はバニシング
ローラ２１，２２を傾転動作させるための傾転手段とし
て機能し、また各摺動部材２４〜２７および２８〜３１
は上記傾転動作の際にバニシングローラ２１または２２
に直接接触してこれらを押圧する押圧手段として機能す
ることになる。

【００４５】こうして各バニシングローラ２１，２２が
傾転することはローラ２１，２２自体の転動方向に対し
て舵角がつくことを意味し、この舵角がついた状態でバ
ニシングローラ２１，２２が環状溝Ｓの表面を転動する
ため、舵角がついた分だけバニシングローラ２１，２２
の転動する方向が変化して、バニシングローラ２１，２
２と環状溝Ｓとの接触点がその環状溝Ｓの断面曲率形状
に沿って連続的に移動することになる。その結果、ワー
クＷの環状溝Ｓの全面についてバニシングローラ２１，
２２が順次押し付けられ、環状溝Ｓの表面には塑性変形
による圧縮残留応力が付加されることから、それによっ
て疲労耐久性能と耐摩耗性とが高められることになる。

【００４６】このように本実施の形態によれば、ワーク
Ｗ側の環状溝Ｓと同じ曲率の周溝７ａをもつバックアッ
プローラ７を用い、バニシングローラ２１，２２を環状
溝Ｓの表面に垂直に押圧させると共に、バニシングロー
ラ２１，２２の側面周縁部を摺動部材で押してバニシン
グローラ２１，２２の転動する方向を変化させるように
したことから、バニシングローラ２１，２２の転動方向
を変化させるための制御軸１５，１６等の機構が加工反
力を直接受けることがないのでその構造を簡素化できる
ほか、小さな変位と小さな駆動力とでバニシングローラ
２１，２２の転動方向を変化させることができるために
加工ヘッド５全体を小型化することができる。

【００４７】図９〜図１４には本発明に係るバニシング
加工装置の第２の実施の形態を示す。なお、本実施の形
態は請求項１に記載の発明のほか請求項３に記載の発明
に対応している。

【００４８】図９，１０はバニシング加工のための加工
ヘッド３３の詳細を示し、加工ヘッド３３は大きく分け
てヘッド本体３４とホルダ３５とから構成されている一
方、後述するようにワークＷ側の環状溝Ｓと同じ曲率の
周溝３６ａを有する略鼓形状のバックアップローラ３６
は、ニードルラジアルベアリング３７を介してバックア
ップローラ軸３８に回転可能に支持されている。バック
アップローラ軸３８は加工ヘッド３３のヘッド本体３４
に設けられた一対の軸受アーム部３９に両持ち支持され
ている。バックアップローラ３６の端面と軸受アーム部
３９との間にはスラストベアリング４０が設けられてお
り、後述する制御軸４７の軸中心とバックアップローラ
３６の周溝３６ａの溝幅中心線とがともに同一軸線上に
位置するように設定されている。

【００４９】加工ヘッド３３のヘッド本体３４は、抜け
止め用のボルト４１のほかラジアルベアリング４２とス
ラストベアリング４３とを介してホルダ３３に旋回可能
に支持されている。また、ヘッド本体３４の外周にはリ
ングギヤ４４が固定されている一方、ホルダ３３には出
力軸４６ａにピニオンギヤ４５が固定されたパルスモー
タ４６が装着されていて、リングギヤ４４とピニオンギ
ヤ４５とが互いに噛み合っている。

【００５０】一方、制御軸４７はホルダ３３に設けた一
対の軸受アーム部４８に回転可能に両持ち支持されてい
る。制御軸４７の長手方向中央部には第１の実施の形態
と同様にクレビス部４９が形成されており、このクレビ
ス部４９に略偏平状のバニシングローラ５０が回転可能
に装着されている。バニシングローラ５０は、図１１に
示すようにクレビス部４９に固定されるピン５１と隙間
をもって遊嵌的に装着されていて、バニシングローラ５
０の外周面は対応するバックアップローラ３６の周溝３
６ａに接触している。

【００５１】そして、バニシング加工対象となるワーク
Ｗは図１１，１２に示すようにＮＣ旋盤５２のヘッドス
トック５３側のチャック５４に把持される一方、加工ヘ
ッド３３は刃物台（ツールレスト）５５に固定され、こ
の状態をもってバニシング加工に供される。

【００５２】次に上記装置構成のもとでのバニシング加
工時の動作について説明する。

【００５３】図１２，１３図に示すように、ワークＷを
チャック５４に把持させた上でチャック５４ごと回転さ
せる一方、刃物台５５に送りを与えて加工ヘッド３３を
ワークＷ側に移動させる。バニシングローラ５０がワー
クＷの環状溝Ｓに当接するとそのワークＷの回転力によ
ってバニシングローラ５０が回転し、同時にそのバニシ
ングローラ５０に接触しているバックアップローラ３６
も連れ回りによって回転する。

【００５４】この状態で加工ヘッド３３をワークＷにさ
らに強く押し付け、バックアップローラ３６を介してバ
ニシングローラ５０とワークＷとの接触点での面圧がバ
ニシング加工に必要な値になるように設定する。そし
て、パルスモータ４６に回転指令を与えてリングギヤ４
４とピニオンギヤ４５とを介してヘッド本体３９のみを
回転させると、図１４に示すようにワークＷの溝幅中心
線の法線方向とバックアップローラ３６の回転中心との
間に相対的な角度差ができ、両者に挟まれるバニシング
ローラ５０とも相対的な角度差ができるため、第１の実
施の形態と同様にバニシングローラ５０の転動方向に舵
角がつくことになる。この状態でバニシングローラ５０
がバックアップローラ３６と環状溝Ｓの表面を転動する
ため、それぞれの接触点が環状溝Ｓの断面曲率形状に沿
って舵角のついた方向に移動し、バニシングローラ５０
の転動する方向が変化する。

【００５５】以上の説明から明らかなように、パルスモ
ータ４６やリングギヤ４４、ピニオンギヤ４５およびヘ
ッド本体３９等は、バックアップローラ３６を介してバ
ニシングローラ５０を傾転動作させる傾転手段として機
能することになる。

【００５６】このように本実施の形態によれば、バック
アップローラ３６の回転中心を傾斜させてバニシングロ
ーラ５０が転動する方向を変化させる構成としたので、
小さな駆動力でバニシングローラ５０の転動する方向を
変化させることができるとともに、加工ヘッド３３を小
型化することができる。

【００５７】図１５には本発明の第３の実施の形態とし
て先の第１の実施の形態を変形した例を示す。なお、本
実施の形態は請求項１，４に記載の発明に対応してい
る。

【００５８】図１５に示すように、ＮＣ旋盤６１には押
圧力付加手段たる油圧シリンダ６２駆動のテールストッ
ク６３を配置し、そのテールストック６３と図２〜４と
同様のバニシング加工用の加工ヘッド５との間には圧電
型荷重計６４を配置するとともに、上記油圧シリンダ６
２とその油圧源である油圧ポンプ６５とを油圧調整弁６
６および油圧ホース６７を介して接続する。また、加工
ヘッド５のうち各制御軸１５，１６の一方の端部には図
２，３と同様にそれぞれパルスモータ１８，１９を接続
し、他方の端部にはロータリーエンコーダ６８，６９を
接続する。

【００５９】なお、圧電型荷重計６４およびロータリー
エンコーダ６８，６９の検出出力は演算手段たる制御装
置７０に取り込まれるようになっている一方、ＮＣ旋盤
６１の主軸モータやおよび油圧調整弁６６等の各種制御
は上記制御装置７０によって一括して行われるようにな
っている。

【００６０】このような構成において、制御装置７０か
ら油圧調整弁６６に対して開弁指令を与えてその油圧調
整弁６７を開くと、油圧シリンダ６２が伸長動作してテ
ールストック６３をヘッドストック２の主軸側に押圧す
る。そして、加工ヘッド５に配置したバニシングローラ
２１，２２がワークＷの環状溝Ｓに当接し、圧電型荷重
計６４が検出する荷重が予め設定した値に達すると、制
御装置７０からパルスモータ１８，１９に対して回転指
令が与えられ、各制御軸１５，１６ひいてはバニシング
ローラ２１，２２が一定の角度範囲で傾転駆動されるこ
とにより、第１の実施の形態と同様にワークＷの環状溝
Ｓにしてバニシングローラ２１，２２によるバニシング
加工が施される。

【００６１】上記各制御軸１５，１６の傾転角度はロー
タリエンコーダ６８，６９でリアルタイムで個別的に検
出されて、制御装置７０に取り込まれる。制御装置７０
には、制御軸１５，１６の傾転変化すなわち環状溝Ｓに
対するバニシングローラ２１，２２の当接点の位置変化
にかかわらずワークＷ側の環状溝Ｓに対するバニシング
ローラ２１，２２の面圧が常に一定となるような押付力
設定値が傾転角度位置ごとに予め設定されていることか
ら、制御装置７０は制御軸１５，１６の実測傾転角度に
応じた押付力設定値をピックアップして圧力調整弁６６
に指令を与え、油圧シリンダ６２に供給すべき油圧を可
変制御する。

【００６２】このように本実施の形態によれば、バニシ
ングローラ２１，２２とワークＷ側の環状溝Ｓとの当接
点の位置を変化させながらその当接点の位置を検出し、
同当接点での面圧が常に一定となるような押圧力を制御
装置７０にて演算し、その結果によりワークに対する加
工ヘッド５の押付力を制御するようにしたので、ワーク
Ｗ側の環状溝Ｓの表面全面に均一な圧縮残留応力を付加
することができる。

【００６３】ここで、上記のようにワークＷ側の環状溝
Ｓの表面全面に均一な圧縮残留応力を付加する場合のほ
か、環状溝Ｓの表面のうち特定の部位ごとに圧縮残留応
力の付加による疲労耐久性能すなわちバニシング加工時
の面圧を変えたい場合がある。

【００６４】このような場合には、上記制御装置７０
に、制御軸１５，１６の傾転角位置すなわち環状溝Ｓに
対するバニシングローラ２１，２２の各当接点位置ごと
に、所望する面圧を得るのに必要な押付力設定値を個別
に設定しておき、制御軸１５，１６ひいてはバニシング
ローラ２１，２２の実測傾転角度に応じた押付力設定値
をピックアップして圧力調整弁６６に指令を与えて油圧
シリンダ６２に供給すべき油圧を可変制御し、もって環
状溝Ｓの表面のうち特定の部位ごとに所望する大きさの
圧縮残留応力を付加することができる。その結果とし
て、圧縮残留応力の付加による疲労耐久性能の向上効果
を環状溝Ｓのうち強度上必要な部位のみに限定すること
ができ、過剰な圧縮残留応力の付加による加工歪みを小
さくすることができる、なお、この変形例は請求項１，
２に記載の発明のほか請求項５に記載の発明に対応して
いる。

【００６５】図１６には本発明の第４の実施の形態を示
す。この第４の実施の形態では、加工対象ワークを第３
の実施の形態（図１５参照）におけるワークＷに代えて
トロイダル型無段変速機のパワーローラＷ１として、こ
のパワーローラＷ１の環状溝たるボールベアリング溝Ｓ
１にバニシング加工を施すようにしたものである。な
お、この実施の形態は請求項１，２に記載の発明のほか
請求項４，６に記載の発明に対応している。

【００６６】より詳しくは、図１６（ただし、図４およ
び図１５を参照のこと）に示すように、トロイダル型無
段変速機のパワーローラＷ１をチャック４に把持させた
上、バニシングローラ２１，２２とパワーローラＷ１側
のボールベアリング溝Ｓ１との当接点の位置を変化させ
ながらその当接点の位置すなわち各制御軸１５，１６に
設けられたバニシングローラ２１，２２の傾転角度をロ
ータリーエンコーダ６８，６９で検出し、同当接点での
面圧が常に一定となるような押付力を制御装置７０にて
演算し、その結果によりパワーローラＷ１に対する加工
ヘッド５の押付力を可変制御する。こうすることによ
り、トロイダル型無段変速機のパワーローラＷ１のボー
ルベアリング溝Ｓ１の各部全面に均一な大きさの圧縮残
留応力を付加することができるとともに、仕上げ面粗さ
の悪化を防ぐことができる。

【００６７】もちろん、バニシングローラ２１，２２が
パワーローラＷ１の被加工面に及ぼす面圧が一定となる
ように制御するのに代えて、先に説明したように被加工
面のうち特定の部位ごとに面圧が異なるように積極的に
その面圧を可変制御することも可能である。この場合に
は、圧縮残留応力の付加による疲労耐久性能の向上効果
をボールベアリング溝Ｓ１のうち強度上必要な部位のみ
に限定することができ、過剰な圧縮残留応力の付加によ
る加工歪みを小さくすることができる、なお、この変形
例は請求項５に記載の発明に対応している。

【００６８】図１７〜図２１は本発明の第５の実施の形
態を示す図で、この実施の形態では加工対象ワークをト
ロイダル型無段変速機の入力ディスク及び出力ディスク
（以下、これらを総称して単にディスクという）とし
て、そのディスクＷ２の環状溝たるトラクション面Ｓ３
にバニシング加工を施すようにしたものである。なお、
この実施の形態は請求項１，２に記載の発明のほか、請
求項４，８に記載の発明に対応している。

【００６９】図１９はワークたるディスクＷ２のトラク
ション面Ｓ２と対向するように配置されるバニシング加
工用の加工ヘッド７１の詳細を示し、同図のほか図２０
に示すように、ディスクＷ２はＮＣ旋盤９３のヘッドス
トック９４側のチャック７２に把持される一方、略鼓形
状をなすバックアップローラ７３はラジアルニードルベ
アリング７４とスラストベアリング７５とを介して、加
工ヘッド７１を構成することになるヘッド本体７６とホ
ルダ７７に回転可能に両持ち支持される。上記ヘッド本
体７６とホルダ７７とはボルト７８によって締結され、
ヘッド本体７６は圧電型荷重計７９を介してＮＣ旋盤の
刃物台８０に支持される。なお、上記バックアップロー
ラ７３にはワークたるディスクＷ２側のトラクション面
Ｓ２と同じ曲率の周溝７３ａが形成されている。

【００７０】バニシング加工を司るバニシングローラ８
１は、図１８に示すように制御軸８２の長手方向中央部
のクレビス部８３に固定されるピン８４に隙間をもって
遊嵌的かつ回転可能に装着される（図１１参照）。制御
軸８２は、ヘッド本体７６とホルダ７７にボルト８５に
て固定される一対のブラケット８６に回転可能に両持ち
支持される。この制御軸８２の一端はパルスモータ８７
に接続され、他端にはロータリエンコーダ８８が接続さ
れる。図１９は制御軸８２におけるクレビス部８３の内
部に設けた摺動部材８９〜９２の配置を模式化したもの
で、この構造は基本的に図７に示したものと同じにして
ある。

【００７１】そして、図２０に示すように、上記圧電型
荷重計７９およびロータリーエンコーダ８８の検出出力
は演算手段たる制御装置９５に取り込まれるようになっ
ている一方、ＮＣ旋盤９３の主軸モータやパルスモータ
８７の各種制御および刃物台８０の送り制御は上記制御
装置９５によって一括して行われるようになっている。

【００７２】このような構成のもとでワークたるディス
Ｗ２のトラクション面Ｓ２にバニシング加工を施すに
は、図１７，１８のほか図２０に示すように、ディスク
Ｗ２をチャック７２に把持させた上でこのチャック７２
ごと回転させる一方、刃物台８０に送りを与えて加工ヘ
ッド７１をディスクＷ２側に移動させる。バニシングロ
ーラ８１がディスクＷ２のトラクション面Ｓ２に当接す
るとそのディスクＷ２の回転力によってバニシングロー
ラ８１が回転し、同時にそのバニシングローラ８１に接
触しているバックアップローラ７３も連れ回りによって
回転する。

【００７３】この状態で加工ヘッド７１をディスクＷ２
にさらに強く押し付け、バックアップローラ７３を介し
てバニシングローラ８１とディスクＷ２との接触点での
面圧がバニシング加工に必要な値になるように設定す
る。なお、この初期面圧の大きさは上記圧電型荷重計７
９により管理するようにしてもよい。

【００７４】そして、パルスモータ８７に回転指令を与
えて制御軸８２を右回転させると、図２１に示すように
制御軸８２側では互いに点対称位置にある二つの摺動部
材８９，９２がバニシングローラ８１の側面周縁部を押
すかたちとなる。その結果、バニシングローラ８１は、
ディスクＷ２側のトラクション面Ｓ２との接触点とバッ
クアップローラ７３側の接触点を結ぶ軸線を回転中心と
して偶力を受けてその偶力作用方向にそれ自体の回転中
心が傾くように傾転する。すなわち、バニシングローラ
８１の軸直角平面（バニシングローラ８１の回転中心に
対して直交する平面）と同じくバックアップローラ７３
の軸直角平面（バックアップローラ７３の回転中心に対
して直交する平面）とが非平行となる。

【００７５】こうしてバニシングローラ８１が傾転する
ことは図２１に示すようにローラ８１自体の転動方向に
対して舵角がつくことを意味し、この舵角がついた状態
でバニシングローラ８１がトラクション面Ｓ２の表面を
転動するため、舵角がついた分だけバニシングローラ８
１の転動する方向が変化して、バニシングローラ８１と
トラクション面Ｓ２との接触点がトラクション面Ｓ２の
断面曲率形状に沿って連続的に移動することになる。そ
の結果、ディスクＷ２のトラクション面Ｓ２の全面につ
いてバニシングローラ８１が順次押し付けられ、トラク
ション面Ｓ２の表面には塑性変形による圧縮残留応力の
付加されることから、それによって疲労耐久性能と耐摩
耗性とが高められることになる。

【００７６】このようなバニシング加工の過程におい
て、バニシングローラ８１の傾転角をロータリーエンコ
ーダ８８によって検出するとともに、そのバニシングロ
ーラ８１が被加工面に及ぼしている面圧を加工反力とし
て圧電型荷重計７９によって検出して制御装置９５に取
り込み、その面圧を加工反力として監視する。そして、
制御装置９５には、制御軸８２ひいてはバニシングロー
ラ８１の傾転変化すなわちトラクション面Ｓ２に対する
バニシングローラ８１の当接点の位置変化にかかわらず
ディスクＷ２側のトラクション面Ｓ２に対するバニシン
グローラ８１の面圧が常に一定となるような圧力設定値
が傾転角度位置ごとに予め設定されていることから、制
御装置９５はバニシングローラ８１の実測傾転角度に応
じた圧力設定値をピックアップして刃物台８０に送り指
令として与え、上記面圧が一定となるように圧電型荷重
計７９で監視しながらディスクＷ２に対する加工ヘッド
７１の押付力を可変制御する。

【００７７】このように、バニシングローラ８１とディ
スクＷ２側のトラクション面Ｓ２との当接点の位置を変
化させながらその当接点の位置を検出し、同当接点での
面圧が常に一定となるような押付力を制御装置９５にて
演算し、その結果により加工ヘッド７１の押圧力を制御
するようにしたので、ディスクＷ２側のトラクション面
Ｓ２の表面全面に均一な圧縮残留応力を付加することが
できるとともに、仕上げ面粗さの悪化を防ぐことができ
る。

【００７８】ここで、バニシングローラ８１が被加工面
たるディスクＷ２のトラクション面Ｓ２に及ぼす面圧が
一定となるように制御するのに代えて、先に説明したよ
うに被加工面のうち特定の部位ごとに面圧が異なるよう
に積極的にその面圧を可変制御することも可能である。
すなわち、上記制御装置９５に、バニシングローラ８１
の傾転角位置すなわちディスクＷ２のトラクション面Ｓ
２に対するバニシングローラ８１の各当接点位置ごとに
所望する面圧を得るのに必要な加工ヘッド７１の押付力
を個別に設定しておき、バニシングローラ８１の実測傾
転角度に応じた設定値をピックアップした上でこれを刃
物台８０の送り指令として与え、実際の加工反力を圧電
型荷重計７９で監視しつつて加工ヘッド７１の押付力を
可変制御する。

【００７９】これにより、ディスクＷ２のトラクション
面Ｓ２のうち特定の部位ごとに所望する大きさの圧縮残
留応力を付加することができる。その結果として、圧縮
残留応力の付加による疲労耐久性能の向上効果を上記ト
ラクション面Ｓ２のうち強度上必要な部位のみに限定す
ることができ、過剰な圧縮残留応力の付加による加工歪
みを小さくすることができるようになる。なお、この変
形例は請求項５，９に記載の発明に対応している。

【図面の簡単な説明】

【図１】バニシング加工の対象となるワークの一例を示
す図で、（Ａ）はその断面図、（Ｂ）は同図（Ａ）の右
側面図。

【図２】本発明に係るバニシング加工装置の第１の実施
の形態を示す構成説明図。

【図３】図２に示したバニシング加工ヘッドを中心とす
る要部拡大説明図。

【図４】図３のＡ−Ａ線に沿う断面説明図。

【図５】図４に示す一方の制御軸の構成を示す図で、
（Ａ）はその断面図、（Ｂ）は同図（Ａ）の右側面図。

【図６】図４に示す他方の制御軸の構成を示す図で、
（Ａ）はその断面図、（Ｂ）は同図（Ａ）の右側面図。

【図７】図５，６に示した制御軸における摺動部材の配
置を示す要部斜視図。

【図８】バニシングローラによる加工中の説明図で、
（Ａ）は図４の要部拡大図、（Ｂ）は同図（Ａ）の側面
説明図。

【図９】本発明の第２の実施の形態としてバニシング加
工ヘッド構成を示す断面説明図。

【図１０】図９のＢ−Ｂ線に沿う断面説明図。

【図１１】図１０に示す制御軸の要部拡大説明図。

【図１２】図９のバニシング加工ヘッドをＮＣ旋盤に適
用した状態を示す構成説明図。

【図１３】図１２のＣ−Ｃ線に沿う断面説明図。

【図１４】バニシングローラによる加工中の説明図で、
（Ａ）は図１３の要部拡大図、（Ｂ）は同図（Ａ）の側
面説明図。

【図１５】本発明の第３の実施の形態としてバニシング
加工装置の全体構成を示す説明図。

【図１６】本発明の第４の実施の形態として図４のバニ
シング加工ヘッドをトロイダル型無段変速機のパワーロ
ーラの加工に適用した状態を示す要部拡大断面図。

【図１７】本発明の第５の実施の形態としてトロイダル
型無段変速機の入出力ディスク加工用のバニシング加工
ヘッドの構成を示す要部拡大断面図。

【図１８】図１７のＤ−Ｄ線に沿う断面説明図。

【図１９】図１８に示した制御軸における摺動部材の配
置を示す要部斜視図。

【図２０】図１７のバニシング加工ヘッドをＮＣ旋盤に
適用した状態を示す構成説明図。

【図２１】図１７のバニシングローラによる加工中の説
明図で、（Ａ）は図１７の要部拡大図、（Ｂ）は同図
（Ａ）の側面説明図。

【符号の説明】

５…加工ヘッド ７…バックアップローラ １５，１６…制御軸（傾転手段） １８，１９…パルスモータ（傾転手段） ２１，２２…バニシングローラ ２４〜２７…摺動部材（押圧手段） ２８〜３１…摺動部材（押圧手段） ３３…加工ヘッド ３６…バックアップローラ ４６…パルスモータ（傾転手段） ４７…制御軸（傾転手段） ５０…バニシングローラ ６２…油圧シリンダ（押圧力付加手段） ６４…圧電型荷重計 ６８，６９…ロータリーエンコーダ（位置検出手段） ７０…制御装置（演算手段） ７１…加工ヘッド ７３…バックアップローラ ７９…圧電型荷重計 ８１…バニシングローラ ８２…制御軸（傾転手段） ８７…パルスモータ（傾転手段） ８８…ロータリーエンコーダ（位置検出手段） ８９〜９２…摺動部材（押圧手段） ９５…制御装置（演算手段） Ｓ…環状溝 Ｓ１…ボールベアリング溝（環状溝） Ｓ２…トラクション面（環状溝） Ｗ…ワーク（被加工物） Ｗ１…トロイダル型無段変速機のパワーローラ（ワー
ク） Ｗ２…トロイダル型無段変速機の入出力ディスク（ワー
ク）

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面円弧状の環状溝を有する被加工物に
   ついてその環状溝にバニシングローラを押し付けてバニ
   シング加工を施す装置において、 環状溝に押し付けられる回転可能なバニシングローラ
   と、 上記バニシングローラを挟んで環状溝と対向するように
   配置された略鼓形状のバックアップローラと、 上記環状溝に対するバニシングローラの当接点とこのバ
   ニシングローラに対するバックアップローラの当接点と
   を結ぶ軸線を回転中心としてバニシングローラを傾転動
   作させる傾転手段と、 を備えたことを特徴とするバニシング加工装置。
2. 【請求項２】 上記傾転手段は、バニシングローラの回
   転中心を対称中心とした点対称位置に配置されてそのバ
   ニシングローラの表裏両面を該バニシングローラの回転
   中心を傾ける方向に押圧する押圧手段を備えていること
   を特徴とする請求項１に記載のバニシング加工装置。
3. 【請求項３】 上記傾転手段は、環状溝に対するバニシ
   ングローラの当接点とこのバニシングローラに対するバ
   ックアップローラの当接点とを結ぶ軸線を回転中心とし
   てバックアップローラを傾転させることでバニシングロ
   ーラを傾転動作させるようになっていることを特徴とす
   る請求項１に記載のバニシング加工装置。
4. 【請求項４】 上記環状溝に対するバニシングローラの
   当接点の位置を検出する手段と、 検出した当接点の位置情報をもとにバニシングローラと
   環状溝との当接点における面圧がどの位置でも一定とな
   るような押圧力を演算する演算手段と、 この演算手段から指示された押圧力をバニシングローラ
   に付加する押圧力付加手段と、 を備えたことを特徴とする請求項１に記載のバニシング
   加工装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の演算手段に代えて、検
   出した当接点の位置情報をもとにその当接点における面
   圧が当該当接点固有の所望の値となるような押圧力を演
   算する演算手段を備えていることを特徴とするバニシン
   グ加工装置。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の装置を用いてトロイダ
   ル型無段変速機におけるパワーローラ内輪のボールベア
   リング溝の加工を行うことを特徴とするバニシング加工
   方法。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の装置を用いてトロイダ
   ル型無段変速機におけるパワーローラ内輪のボールベア
   リング溝の加工を行うことを特徴とするバニシング加工
   方法。
8. 【請求項８】 請求項４に記載の装置を用いてトロイダ
   ル型無段変速機における入力ディスク及び出力ディスク
   のトラクション面の加工を行うことを特徴とするバニシ
   ング加工方法。
9. 【請求項９】 請求項５に記載の装置を用いてトロイダ
   ル型無段変速機における入力ディスク及び出力ディスク
   のトラクション面の加工を行うことを特徴とするバニシ
   ング加工方法。