JP2004243435A - ラッピング加工装置およびラッピング加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】油穴などの穴部が開口された加工面を有するワークであっても、迅速に加工でき、加工費の増加や形状精度（真円度や真直度）の低下を可及的に抑え、ラッピングフィルムの砥粒の剥離を低減するラッピング加工装置および方法を提供する。
【解決手段】ラッピング加工装置は、ラッピングフィルム１１と、フィルム砥粒面をワークの加工面６５に押付ける第１シュー７１と、フィルム砥粒面を穴部６６の口元６７に押付ける第２シュー７２と、第２シュー７２を口元６７に向けて押付けられる作動位置と口元６７から離反する非作動位置との間で駆動するシュー駆動ユニット３０と、回転するワークにおける穴部の位置を検出するロータリエンコーダと、コントローラと、を有する。コントローラは、加工中における穴部６６の位置に応じてシュー駆動ユニット３０の作動を制御し、第２シュー７２によるラッピング加工を穴部６７の口元６７周辺に限定する。
【選択図】 図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワークの加工面を砥粒付きの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）によりフィルムラッピング加工（以下単にラッピング加工）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。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、クランクシャフトのピン部やジャーナル部あるいはカムシャフトのカムロブ部やジャーナル部等のような断面円弧状外周面を有するワークを仕上げ加工する場合は、最近、一面に砥粒が設けられたラッピングフィルムによりラッピング加工されている。
【０００３】
このラッピング加工は、ワークの加工面をラッピングフィルムで覆い、このフィルムを背面からシューで加圧し、フィルムをワーク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を加工する。ラッピング加工装置は、シューをフィルムを介してワークに押付ける機構のほか、ワークを回転駆動する機構や、ワークおよびラッピングフィルムのうちの少なくとも一方にワークの軸線方向に沿うオシレーションを付与するオシレーション機構を有している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２３７１１６号公報 （図１、図２参照）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ワークの中には、穴部が開口された加工面を有するものがある。例えば、クランクシャフトのピン部やジャーナル部には、穴部としての油穴が軸直交方向に貫通して形成されている。このような油穴は、相手部品（例えば、軸受けメタル）に傷を付けることがないように、油穴の口元のかど部は断面アール形状を有していることが好ましい。
【０００６】
このため、従来では、いわゆるハードシューによりラッピングフィルムの砥粒面をワークの加工面に押付けてラッピング加工した後に、いわゆるソフトシューによりラッピングフィルムの砥粒面を油穴の口元に押付ける追加加工を施し、油穴の口元のかど部にアール部を形成している。
【０００７】
しかしながら、ハードシューによる加工と、ソフトシューによる加工とを別個独立して行うため、ハードシューを備えるラッピング加工装置と、ソフトシューを備えるラッピング加工装置とを準備しなければならず、加工能率が悪く、加工に比較的長時間を要している。設備台数の増加に伴い、設備費や加工費の増加も招来する。
【０００８】
また、ハードシューによる加工によって加工面の形状精度（真円度や真直度）を高めた後に、ソフトシューによる加工をさらに行うことから、加工面の形状精度がソフトシューによる加工によって大きく崩れる虞がある。
【０００９】
さらに、ソフトシューによる加工時にラッピングフィルムが油穴の口元のかど部に食い込み過ぎて、砥粒の剥離などを招来する虞もある。
【００１０】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、油穴などの穴部が開口された加工面を有するワークであっても、迅速に加工でき、加工費の増加や形状精度（真円度や真直度）の低下を可及的に抑え、しかも、ラッピングフィルムの砥粒の剥離を低減し得る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を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【００１２】
本発明は、穴部が開口された加工面を有するワークに対してラッピング加工を施すラッピング加工装置であって、
薄肉基材の一面に砥粒が設けられたラッピングフィルムと、
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る第１のシューと、
前記ラッピングフィルムの砥粒面を前記穴部の口元に押付ける第２のシューと、
前記第２のシューを、前記穴部の口元に向けて押付けられる作動位置と前記穴部の口元から離反する非作動位置との間で駆動するシュー駆動手段と、
前記ワークを回転駆動する回転駆動手段と、
回転するワークにおける前記穴部の位置を検出する検出手段と、
加工中における前記穴部の位置に応じて前記シュー駆動手段の作動を制御する制御手段と、を有し、
前記第２のシューにより前記ラッピングフィルムを押付けることにより施されるラッピング加工を、前記穴部の口元およびその周辺に限定するようにしたことを特徴とするラッピング加工装置である。
【００１３】
また、本発明は、穴部が開口された加工面を有するワークに、第１のシューによりラッピングフィルムの砥粒面を押付けた状態で、前記ワーク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方法であって、
回転するワークにおける前記穴部の位置を検出手段により検出し、加工中における前記穴部の位置に応じて、前記ラッピングフィルムの砥粒面を前記穴部の口元に押付ける第２のシューを、前記穴部の口元に向けて押付けられる作動位置または前記穴部の口元から離反する非作動位置に駆動し、前記第２のシューにより前記ラッピングフィルムを押付けることにより施されるラッピング加工を、前記穴部の口元の周辺に限定するようにしたことを特徴とするラッピング加工方法である。
【００１４】
【発明の効果】
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、油穴などの穴部が開口された加工面を有するワークであっても、迅速に加工でき、加工費の増加や形状精度（真円度や真直度）の低下を可及的に抑え、しかも、ラッピングフィルムの砥粒の剥離を防止し得るという効果を奏する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るラッピング加工装置１を示す概略構成図、図２は、ラッピング加工装置１に開閉自在に設けられた上下のアーム２２、２３の閉状態を示す概略断面図、図３は、上下のアーム２２、２３の開状態を示す概略断面図、図４（Ａ）（Ｂ）は、ラッピング加工装置１の要部を示す断面図であり、図４（Ａ）は、ソフトシューを構成する第２のシュー７２が油穴６６の口元６７に向けて押付けられる作動位置に駆動された状態を示し、図４（Ｂ）は、ソフトシューが油穴６６の口元６７から離反する非作動位置に駆動された状態を示している。図５（Ａ）〜（Ｃ）および図６（Ａ）〜（Ｃ）は、ソフトシュー７２を非作動位置から作動位置に駆動する範囲の説明に供する図である。また、図７（Ａ）は、ラッピング加工されるワークＷとしてのクランクシャフト６２の一例を示す斜視図、図７（Ｂ）は、クランクシャフト６２に形成された油穴６６を示す一部切り欠き断面図である。なお、説明の便宜上、クランクシャフト６２の軸線方向（図１において左右方向）をＸ方向と定義し、Ｘ方向に対して直交する水平方向（図１において紙面に直交する方向）をＹ方向と定義し、Ｘ方向に対して直交する鉛直方向（図１において上下方向）をＺ方向と定義する。
【００１７】
図１〜図４を参照して本実施形態のラッピング加工装置１について概説すれば、非伸縮性でかつ変形可能な薄肉基材の一面に砥粒が設けられたラッピングフィルム１１と、ラッピングフィルム１１の砥粒面をワークＷの加工面６５に押付ける第１のシュー７１と、ラッピングフィルム１１の砥粒面を加工面６５に開口された穴部６６の口元６７に押付ける第２のシュー７２と、第２シュー７２を穴部６６の口元６７に向けて押付けられる作動位置と穴部６６の口元６７から離反する非作動位置との間で駆動するシュー駆動ユニット３０（シュー駆動手段に相当する）と、ワークＷを回転駆動する回転駆動ユニット４０（回転駆動手段に相当する）と、ワークＷおよびラッピングフィルム１１のうちの少なくとも一方にワークＷの軸線方向に沿うオシレーションを付与するオシレーションユニット５０と、を有し、回転するワークＷにラッピングフィルム１１を押圧しラッピング加工を施している。本実施形態のラッピング加工装置１は、穴部６６が開口された加工面６５を有するワークＷに対してラッピング加工を施すために好適に用いられる。この種のワークＷとして、図７（Ａ）に示すように、クランクシャフト６２を挙げることができ、このクランクシャフト６２におけるピン部６３やジャーナル部６４の外周面が、ラッピング加工を施す加工面６５となる。図７（Ｂ）に示すように、クランクシャフトのピン部６３やジャーナル部６４には、穴部６６としての油穴が軸直交方向に貫通して形成され、加工面６５には油穴６６の口元６７が開口している。ピン部６３やジャーナル部６４の位置に対応して、対をなす上アーム２２および下アーム２３が複数対配置されている（図１参照）。
【００１８】
以下、ラッピング加工装置１について詳述する。
【００１９】
図１を参照して、前記回転駆動ユニット４０は、主軸４１を回転自在に支持するヘッドストック４２と、主軸４１の先端に連結されクランクシャフト６２の一端を把持するチャック４３と、主軸４１にベルト４４を介して接続される主軸モータＭ１と、クランクシャフト６２の他端を支持するセンタ４５を備えるテールストック４６と、を有している。クランクシャフト６２は、主軸モータＭ１の回転動がベルト４４および主軸４１を介して伝達されて回転駆動される。主軸モータＭ１の回転速度を変えることにより、ワーク回転速度Ｖｗが所望の速度に設定される。回転するクランクシャフト６２における油穴６６の位置を検出するために、主軸４１には、加工中におけるワークＷの回転位置を検出するロータリエンコーダＳ１（検出手段に相当する）が取り付けられている。ヘッドストック４２およびテールストック４６のそれぞれはＹ方向に沿ってスライド移動自在なテーブル４７、４８上に設けられ、これらテーブル４７、４８は、Ｘ方向に沿ってスライド移動自在なテーブル４９上に配置されている。クランクシャフト６２をヘッドストック４２とテールストック４６との間にセットしたり、クランクシャフト６２を加工位置に移動したりするために、各テーブル４７、４８、４９が移動される。
【００２０】
前記オシレーションユニット５０は、テーブル４９の端面に当接する偏心回転体５１と、偏心回転体５１を回転駆動するオシレーション用モータＭ２と、を有している。オシレーションユニット５０には、テーブル４９の端面と偏心回転体５１とを常時当接させるためにテーブル４９を偏心回転体５１に向けて押圧する弾発力を付勢するバネなどの弾性手段５２が設けられている。オシレーション用モータＭ２の回転速度を変えることにより、オシレーション速度Ｖｏが所望の速度（例えば、１０Ｈｚ）に設定される。オシレーションの振幅は、オシレーション用モータＭ２の軸心に対する偏心回転体５１の偏心量に基づいて定まる。偏心量は約１ｍｍであり、オシレーションの振幅は約２ｍｍである。なお、偏心回転体５１の偏心量は、例えば調整プレート（図示せず）の挿入枚数を変えるなどの公知の手段により調整自在となっている。偏心回転体５１の軸には、偏心回転体５１の回転位置を検出するロータリエンコーダＳ２が取り付けられている。
【００２１】
前記ラッピングフィルム１１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、例えば、板厚が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。基材の他面には、第１と第２のシュー７１、７２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（図示せず）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されている。
【００２２】
図２および図３を参照して、ラッピングフィルム１１は、供給リール１５から引き出され、上アーム２２の先端に設けられた一対の第１ガイドローラＲ１と、下アーム２３の先端に設けられた一対の第２ガイドローラＲ２などにガイドされ、巻取りリール１６に巻き取られる。巻取りリール１６にはモータＭ３が接続されている。モータＭ３を作動し巻取りリール１６を回転すると、供給リール１５からラッピングフィルム１１が順次繰り出される。ラッピングフィルム１１の繰り出し量を検出するために、巻取りリール１６の軸には、回転量を検出するロータリエンコーダＳ３が取り付けられている。供給リール１５および巻取りリール１６の近傍にはロック装置（図示せず）が設けられ、このロック装置の作動によりフィルム１１全体に所定のテンションが付与される。
【００２３】
前記対をなす上アーム２２および下アーム２３は、第１と第２のシュー７１、７２を配置する先端部がＺ方向に相対的に開閉自在なように、支持ピン２４を介して回動自在に設けられている。上アーム２２の後端部には、油圧あるいは空気圧などにより作動する流体圧シリンダ２５の一端がピン連結され、下アーム２３の後端部にはピストンロッド２６の先端がピン連結されている。ピストンロッド２６を収縮状態から伸張すると、上下のアーム２２、２３は、支持ピン２４を中心として先端部が閉じる方向に回動し、図２に示す閉状態となる。一方、ピストンロッド２６を伸張状態から収縮すると、上下のアーム２２、２３は、先端部が開く方向に回動し、図３に示す開状態となる。上下のアーム２２、２３の回動は、ラッピングフィルム１１と共に行なわれ、閉じ回動により第１シュー７１がラッピングフィルム１１を介して加工面６５に当接し、開き回動により加工面６５と第１シュー７１との当接を解除する。
【００２４】
図示する実施形態では、前記第１シュー７１はハードシューからなり、前記第２のシュー７２はソフトシューからなる。周知のように、ハードシュー７１は、砥石やスチールなどの硬質材料から形成されている。ラッピングフィルム１１をハードシュー７１でバックアップして、ラッピングフィルム１１の砥粒面を加工面６５に押付けることにより、円筒面である加工面６５の形状精度（真円度や真直度）が高精度に仕上げ加工される。一方、ソフトシュー７２は、前記ハードシュー７１よりも柔らかく弾性変形可能な例えばウレタン樹脂材料などから形成されている。ソフトシュー７２は、弾性変形して、フィルム１１を介してではあるが比較的広い面積で加工面６５に接触する。ソフトシュー７２は、ハードシュー７１に比べてワーク形状を矯正する機能は低いものの、加工面６５の面粗度を向上する機能に優れたシューである。第１の実施形態では、このソフトシュー７２を、口元かど部６７ａにアール部６８（図７（Ｂ）を参照）を形成するために使用している。なお、本明細書では、シューがフィルム１１を介してワークＷの外周面と間接的に当接することを「接触」と略称する。
【００２５】
シューは、その先端部の形状から凹シューと凸シューとに分類されるが、ハードシュー７１は凹状先端部を有する凹シューであり、ソフトシュー７２は凸状先端部を有する凸シューに形成されている。本実施形態のソフトシュー７２は、口元かど部６７ａにアール部６８を形成するのに特化した形状を有するシュー、例えば、球面形状を有する凸シューとするのが好ましい。
【００２６】
ハードシュー７１は、加工面６５に対向する内周面を有するシューケース７３に複数個取り付けられている。図示例では、上下のシューケース７３のそれぞれに２個ずつ取り付けられている。シューケース７３は、上下のアーム２２、２３の先端部に形成した凹部２７の中に、ワークＷに対して進退移動自在に収納されている。シューケース７３は、その外側面が凹部２７の内側面にガイドされながら移動する。シューケース７３の背面には、圧縮コイルバネからなるワーククランプ用バネ７４が配置されている。ハードシュー７１は、ワーククランプ用バネ７４の弾発力が付勢され、ラッピングフィルム１１を介して加工面６５に押付けられる。
【００２７】
ソフトシュー７２は、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、シューホルダ７５の先端に取り付けられ、クランクシャフト６２に対して＋Ｘ方向（図中右側）に配置されている。シューホルダ７５は、クランクシャフト６２の軸心Ｏ（回転中心）を通るＸ方向に沿って進退移動自在なロッド７６の先端に取り付けられている。ロッド７６は、クランクシャフト６２に対して接近する前進限位置（図４（Ａ）に示される状態）と、クランクシャフト６２から離反する後進限位置（図４（Ｂ）に示される状態）との間で進退移動する。
【００２８】
前記シュー駆動ユニット３０は、図４（Ａ）（Ｂ）に概念的に示すように、ロッド７６の後端に当接する回転自在な偏心カム３１と、偏心カム３１を回転駆動するモータＭ４と、ロッド７６の後端と偏心カム３１とが常時当接した状態に維持する図示しない弾性手段と、を有している。図４（Ａ）に示すように、偏心カム３１が回転して当該偏心カム３１のトップ部がロッド７６の後端に当接すると、ロッド７６が前進限位置に移動する。これにより、ソフトシュー７２は、油穴６６の口元６７に向けて押付けられる作動位置に達し、ラッピングフィルム１１の砥粒面が口元６７に押付けられる。一方、図４（Ｂ）に示すように、偏心カム３１のベース部がロッド７６の後端に当接すると、ロッド７６が後進限位置に移動する。これにより、ソフトシュー７２は、油穴６６の口元６７から離反する非作動位置に達し、ラッピングフィルム１１の口元６７への押付けが解除される。このようなソフトシュー７２の位置（作動位置または非作動位置）を検出するために、偏心カム３１の軸には、偏心カム３１の回転位置を検出するロータリエンコーダＳ４が取り付けられている。
【００２９】
なお、偏心カム３１のカムリフトやベースサークル径の寸法などは、ロッド７６の移動量つまりソフトシュー７２の移動量や、ソフトシュー７２の押付け力などに基づいて決定される。また、偏心カム３１の回転中心の位置はＸ方向に調整自在とされ、同じ偏心カム３１を使用する場合でも、ソフトシュー７２の押付け力を調整することが可能とされている。
【００３０】
図５（Ａ）〜（Ｃ）および図６（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、ソフトシュー７２を非作動位置から作動位置に駆動する範囲について説明する。これらの図においては、矢印で示すように、クランクシャフト６２は時計回り方向に回転しているとする。また、図５（Ｂ）および図６（Ｂ）に示すように、油穴６６の軸線がＸ方向となす角度θがゼロのとき、つまり、油穴６６の軸線がＸ方向と平行になる位置をクランクシャフト６２の基準位置とする。
【００３１】
ソフトシュー７２を非作動位置から作動位置に駆動するタイミングは、回転するクランクシャフト６２が基準位置に達した瞬間のみであることが理想的である。しかしながら、クランクシャフト６２は常時回転駆動されているため、クランクシャフト６２が基準位置に達した瞬間だけソフトシュー７２を作動位置に駆動したのでは、クランクシャフト６２の回転とソフトシュー７２の移動との同期が僅かにずれただけで、油穴６６の口元６７全周を均一に加工できなくなる虞がある。そこで、クランクシャフト６２が基準位置に達する前からソフトシュー７２を作動位置に駆動し、クランクシャフト６２が基準位置に達した後もしばらくはソフトシュー７２を作動位置に維持しておくことが望ましい。
【００３２】
口元６７に対するラッピング加工は、口元６７にソフトシュー７２が接触している間中、行われる。これより、ソフトシュー７２を作動位置に駆動するのは、口元６７におけるいずれかの部分が作動位置にあるソフトシュー７２に接触し得るクランクシャフト６２の回転角度範囲だけでよい。図５（Ａ）に示すように、クランクシャフト６２が基準位置（θ＝０度）に達する前のθ＝−α度の回転角度で、口元６７のうち回転方向前端部分がソフトシュー７２に当接し、図５（Ｃ）に示すように、基準位置に達した後のθ＝＋α度の回転角度で、口元６７のうち回転方向後端部分がソフトシュー７２から離れるとする。この場合には、ソフトシュー７２を作動位置に駆動するのは、ランクシャフト６２がθ＝−α度からθ＝＋α度まで回転する２α度の範囲でよい。
【００３３】
ソフトシュー７２によりラッピングフィルム１１を押付けることにより施されるラッピング加工は、油穴６６の口元６７およびその周辺に限定するのが好ましい。これは、加工面６５の形状精度（真円度や真直度）がソフトシュー７２による加工によって崩れることを防止するためである。したがって、ソフトシュー７２を作動位置に駆動するのは、前記範囲（２α度）よりも小さい範囲にすることがより好ましい。図６（Ａ）（Ｃ）に概念的に示せば、ソフトシュー７２を作動位置に駆動するのは、クランクシャフト６２が基準位置（θ＝０度）に達する前のθ＝−β度（β＜α）の回転角度から、基準位置に達した後のθ＝＋βの回転角度まで回転する２β度が好ましい。
【００３４】
そして、本実施形態のラッピング加工装置１にあっては、ロータリエンコーダＳ１でクランクシャフト６２の回転位置を検出することにより、回転するクランクシャフト６２における油穴６６の位置を検出し、加工中における油穴６６の位置に応じてソフトシュー７２を作動位置または非作動位置に駆動するように、シュー駆動ユニット３０の作動を制御し、ソフトシュー７２によりラッピングフィルム１１を押付けることにより施されるラッピング加工を、油穴６６の口元６７の周辺に限定するようにしてある。
【００３５】
上記の制御について、図８を参照しつつ説明する。図８は、本発明に係るラッピング加工装置１の制御系を示す概略ブロック図である。
【００３６】
図８を参照して、ロータリエンコーダＳ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、ＣＰＵやメモリを主体とするコントローラ１００（制御手段に相当する）に接続され、加工中におけるクランクシャフト６２の回転位置、ソフトシュー７２の位置を変更する偏心カム３１の回転位置に関する検出信号などがコントローラ１００に入力される。ワーク回転速度Ｖｗを定める主軸モータＭ１の回転速度、および、オシレーション速度Ｖｏを定めるオシレーション用モータＭ２の回転速度に関する検出信号のそれぞれもコントローラ１００に入力される。コントローラ１００は、ロータリエンコーダＳ１からのクランクシャフト６２の回転位置に関する信号に基づいて、油穴６６の位置を判断する。そして、コントローラ１００は、加工中における油穴６６の位置に応じて、ソフトシュー７２の位置を作動位置または非作動位置に可変制御する。
【００３７】
ソフトシュー７２位置の変更制御は、油穴６６の位置に同期してソフトシュー７２が口元６７に出入りするように、偏心カム３１やモータＭ４などを含むシュー駆動ユニット３０の作動を制御することによってなされる。
【００３８】
具体的には、コントローラ１００は、回転するクランクシャフト６２が基準位置（θ＝０度）に達したときに偏心カム３１のトップ部がロッド７６の後端に当接するように、モータＭ４の回転を制御する制御信号を当該モータＭ４に出力する。これにより、ソフトシュー７２が作動位置に達し、ラッピングフィルム１１の砥粒面が口元６７に押付けられ、かど部６７ａにアール部６８が形成される。アール部６８の半径は、例えば、１０μｍ〜２０μｍ程度である。
【００３９】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００４０】
まず、ヘッドストック４２とテールストック４６との間にクランクシャフト６２を支持し、ピン部６３やジャーナル部６４の位置に上下のアーム２２、２３を移動する。このとき、流体圧シリンダ２５は、ピストンロッド２６を収縮しており、上アーム２２および下アーム２３を開位置に保持している。この後、流体圧シリンダ２５を作動させてピストンロッド２６を伸張し、上下のアーム２２、２３を閉じる方向に回動する。この閉回動によりラッピングフィルム１１は、加工面６５上にセットされる。
【００４１】
上下のアーム２２、２３を開回動している間に、モータＭ３を作動して巻取りリール１６を回転する。ラッピングフィルム１１は、所定量移動し、新規な砥粒面が加工面６５上にセットされるようになる。その後、供給リール１５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１６を回転すると、ラッピングフィルム１１に所定のテンションが付与される。次いで、巻取りリール１６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１１となる。
【００４２】
クランクシャフト６２をクランプすると、ハードシュー７１は、ワーククランプ用バネ７４の弾発力が付勢されて加工面６５に向けて押付けられる。
【００４３】
そして、オシレーションユニット５０を作動させてクランクシャフト６２に軸方向に沿うオシレーションを付与しつつ、回転駆動ユニット４０を作動させてクランクシャフト６２を軸中心で回転すると、ハードシュー７１によりラッピングフィルム１１の砥粒面が加工面６５に押付けられ、加工面６５が全面にわたってラッピング加工される。加工面６５の全体に対する加工はハードシュー７１により行われるため、加工能率は高いものとなっている。
【００４４】
この加工中においては、コントローラ１００は、シュー駆動ユニット３０の作動を制御し、クランクシャフト６２の回転と、ソフトシュー７２の移動とを同期させている。ロータリエンコーダＳ１は、クランクシャフト６２の回転位置を検出し、コントローラ１００は、クランクシャフト６２の回転位置から油穴６６の位置を判断し、加工中における油穴６６の位置に応じて、ソフトシュー７２の位置を作動位置または非作動位置に可変制御する。すなわち、コントローラ１００は、モータＭ４の作動を制御し、回転するクランクシャフト６２が基準位置（θ＝０度）に達したときに偏心カム３１のトップ部がロッド７６の後端に当接するように偏心カム３１を回転させる。
【００４５】
これにより、ソフトシュー７２が作動位置に達し、ラッピングフィルム１１の砥粒面が口元６７に押付けられ、かど部６７ａにアール部６８が形成される。
【００４６】
ラッピング加工中は、クランクシャフト６２は、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１１の目詰まりが解消されて性能が維持され、また、口元６７全周が均一に加工される。
【００４７】
このように、ハードシュー７１による加工面６５全周に対する加工と、ソフトシュー７２による口元６７に対する加工とを１台のラッピング加工装置で行うため、加工能率が良く、加工に要する時間を短縮することができる。また、設備台数の増加を伴わないので、設備費や加工費の増加も抑えることができる。
【００４８】
また、ソフトシュー７２によりラッピングフィルム１１を押付けることにより施されるラッピング加工を、油穴６６の口元６７の周辺に限定したので、加工面６５の形状精度（真円度や真直度）がソフトシュー７２による加工によって崩れる虞がない。さらに、加工面６５の形状精度（真円度や真直度）を高めるハードシュー７１による加工と、口元かど部６７ａにアール部６８を形成するソフトシュー７２による加工とを同一工程で行っていることから、ソフトシュー７２による加工が及んだ加工面６５上の部位にも、ハードシュー７１によるワーク形状を矯正する機能が働くことになる。この観点からも、加工面６５の形状精度がソフトシュー７２による加工によって崩れる虞がない。
【００４９】
ハードシューによる加工の後に、ソフトシューによりラッピングフィルムの砥粒面を口元６７に押付ける追加加工を施した対比例の場合には、ソフトシューによる加工時にラッピングフィルムが口元かど部６７ａに食い込み過ぎて、砥粒の剥離などが生じてしまう。図９に、ラッピングフィルム９１の砥粒層の一部が剥離した不具合例が示される。図示するように、ラッピングフィルム９１の幅方向略中央部にフィルム搬送方向に沿って帯状に伸びる剥離個所９２が生じている。
【００５０】
これに対して、本実施形態では、ソフトシュー７２によるラッピング加工を油穴６６の口元６７の周辺に限定したので、ラッピングフィルム１１が口元かど部６７ａに食い込み過ぎることがなく、ラッピングフィルム１１の砥粒の剥離が低減し、剥離する個所も低減する。
【００５１】
クランクシャフト６２は、多数のピン部６３やジャーナル部６４を有しているが、ラッピング加工は、これらピン部６３やジャーナル部６４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２５を作動させてピストンロッド２６を収縮し、上下のアーム２２、２３を開く方向に回動し、クランクシャフト６２を取り出し可能な状態とする。クランクシャフト６２を取り出した後、他のクランクシャフト６２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。
【００５２】
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、ラッピングフィルム１１と、ラッピングフィルム１１の砥粒面を加工面６５に押付ける第１のシュー７１と、ラッピングフィルム１１の砥粒面を穴部としての油穴６６の口元６７に押付ける第２のシュー７２と、第２のシュー７２を油穴６６の口元６７に向けて押付けられる作動位置と油穴６６の口元６７から離反する非作動位置との間で駆動するシュー駆動ユニット３０と、ワークＷを回転駆動する回転駆動ユニット４０と、ワークＷの回転位置を検出して回転するワークＷにおける油穴６６の位置を検出するロータリエンコーダＳ１と、加工中における油穴６６の位置に応じて第２のシュー７２を作動位置または非作動位置に駆動するようにシュー駆動ユニット３０の作動を制御するコントローラ１００と、を有し、第２のシュー７２によりラッピングフィルム１１を押付けることにより施されるラッピング加工を油穴６６の口元６７の周辺に限定したので、油穴６６が開口された加工面６５を有するワークＷであっても、迅速に加工でき、加工費の増加や形状精度（真円度や真直度）の低下を可及的に抑え、しかも、ラッピングフィルム１１の砥粒の剥離や剥離する個所を低減し得るという効果を奏する。
【００５３】
また、第１のシュー７１はハードシューからなり、第２のシュー７２はソフトシューからなるので、加工面６５の形状精度（真円度や真直度）を高めるハードシュー７１による加工と、口元かど部６７ａにアール部６８を形成するソフトシュー７２による加工とが同一工程で行われ、ソフトシュー７２による加工が及んだ加工面６５上の部位にも、ハードシュー７１によるワーク形状を矯正する機能が働いている。したがって、加工面６５の形状精度がソフトシュー７２による加工によって崩れる虞がない。
【００５４】
また、穴部は例えば油穴６６であり、このような油穴６６を備えるクランクシャフト６２のピン部６３やジャーナル部６４の加工面６５を好適にラッピング加工できる。
【００５５】
また、ラッピングフィルム１１は、非伸縮性でかつ変形可能であるので、ワークＷに対して、好適なラッピング加工を行い得る。
【００５６】
また、本実施形態のラッピング加工装置１は、油穴６６が開口された加工面６５を有するワークＷに、第１のシュー７１によりラッピングフィルム１１の砥粒面を押付けた状態で、ワークＷ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方法であって、回転するワークＷにおける油穴６６の位置をロータリエンコーダＳ１により検出し、加工中における油穴６６の位置に応じて、ラッピングフィルム１１の砥粒面を油穴６６の口元６７に押付ける第２のシュー７２を、油穴６６の口元６７に向けて押付けられる作動位置または油穴６６の口元６７から離反する非作動位置に駆動し、第２のシュー７２によりラッピングフィルム１１を押付けることにより施されるラッピング加工を、油穴６６の口元６７の周辺に限定したラッピング加工方法を具現化したものであり、上述したように、油穴６６が開口された加工面６５を有するワークＷであっても、迅速に加工でき、加工費の増加や形状精度（真円度や真直度）の低下を可及的に抑え、しかも、ラッピングフィルム１１の砥粒の剥離や剥離する個所を低減し得るという効果を奏する。
【００５７】
（第２の実施形態）
図１０は、本発明の第２の実施形態に係るラッピング加工装置２に開閉自在に設けられた上下のアーム２２、２３の閉状態を示す概略断面図である。また、図１１（Ａ）は、第２の実施形態で使用されるシュー８０およびシューケース８３を示す断面図、図１１（Ｂ）は、同図（Ａ）を矢印Ｂから見た矢視図である。なお、図１０において、図２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。
【００５８】
図１０に示すように、第２の実施形態に係るラッピング加工装置２は、第１の実施形態と同様に、油穴などの穴部６６が開口された加工面６５を有するワークＷとしてのクランクシャフト６２に対してラッピング加工を施すのに好適なラッピング加工装置であり、ラッピングフィルム１１と、ラッピングフィルム１１の砥粒面を加工面６５に押付けるシュー８０と、を有している。但し、シュー８０の構造自体の点で第１の実施形態と相違し、第２のシュー７２やシュー駆動ユニット３０を備えていない点でも第１の実施形態と相違している。
【００５９】
図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、第２の実施形態に係るシュー８０は、ハードシューを構成する第１のシュー部材８１と、ソフトシューを構成する第２のシュー部材８２とを含んでいる。そして、第２のシュー部材８２は、ラッピングフィルムを穴部６６の口元６７に押付ける部位、換言すれば、穴部６６が通過する個所に配置してある。図中左端のシューは、穴部６６が通過する個所も含めて第１のシュー部材８１のみから構成されている。
【００６０】
第１のシュー部材８１は、ハードシューを構成するために、砥石やスチールなどの硬質材料から形成されている。一方、第２のシュー部材８２は、ソフトシューを構成するために、前記第１のシュー部材８１よりも柔らかく弾性変形可能な例えばウレタン樹脂材料などから形成されている。
【００６１】
第２のシュー部材８２の表面は、第１のシュー部材８１の表面よりも若干寸法（数μｍ）だけ、ワークＷに向けて突出している。第２のシュー部材８２の突出量は、第２のシュー部材８２の硬さおよびシュー押付け力に基づいて最適値が決定されている。
【００６２】
かかる構成のシュー８０を備えるラッピング加工装置２では、クランクシャフト６２をクランプすると、第１のシュー部材８１および第２のシュー部材８２はともに、ワーククランプ用バネ７４の弾発力が付勢されて加工面６５に向けて押付けられる。
【００６３】
そして、クランクシャフト６２に軸方向に沿うオシレーションを付与しつつ、回転駆動ユニット４０を作動させてクランクシャフト６２を軸中心で回転すると、ハードシューを構成する第１のシュー部材８１によりラッピングフィルム１１の砥粒面が加工面６５に押付けられ、加工面６５が全面にわたってラッピング加工される。さらに、ソフトシューを構成する第２のシュー部材８２によりラッピングフィルム１１の砥粒面が口元６７に押付けられ、かど部６７ａにアール部６８が形成される。
【００６４】
ラッピング加工中は、クランクシャフト６２は、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１１の性能が維持され、また、口元６７全周が均一に加工される。
【００６５】
このように、第２の実施形態においても、第１のシュー部材８１つまりハードシューによる加工面６５全周に対する加工と、第２のシュー部材８２つまりソフトシューによる口元６７に対する加工とを１台のラッピング加工装置で行うため、加工能率が良く、加工に要する時間を短縮することができる。また、設備台数の増加を伴わないので、設備費や加工費の増加も抑えることができる。
【００６６】
また、既存のラッピング加工装置におけるシューを第２の実施形態のシュー８０に付け替えることもできるので、第１の実施形態に比べて、設備費や加工費の増加をより一層抑えることができる。
【００６７】
さらに、左端のシュー８０をハードシューのみから構成しておき、加工面６５の形状精度（真円度や真直度）を高めるハードシューによる加工と、口元かど部６７ａにアール部６８を形成するソフトシューによる加工とを同一工程で行っていることから、ソフトシューによる加工が及んだ加工面６５上の部位は、左端のハードシューによるワーク形状を矯正する機能が働いている。これにより、加工面６５の形状精度がソフトシューによる加工によって崩れる虞がない。
【００６８】
なお、第２の実施形態は、第１の実施形態に比べて口元かど部６７ａの丸め量が比較的小さいワークＷに対して、有効に適用できる。
【００６９】
（改変例）
ワークＷの加工面６５はクランクシャフト６２のピン部６３やジャーナル部６４に限定されるものでもなく、穴部６６が開口された加工面６５を有する限りにおいて、他の種々のワークＷに適用できることはいうまでもない。
【００７０】
第１の実施形態においては、シュー駆動手段３０として、偏心カム３１、モータＭ４などを使用した形態を例示したが、これに限定されるものではなく、適宜改変可能である。例えば、サーボモータ、空気圧などにより作動する流体圧シリンダなどのアクチュエータを用いて、第２のシュー７２を作動位置または非作動位置に駆動してもよい。
【００７１】
また、第２シュー７２をソフトシューで構成した場合を示したが、第１シュー７１と同じハードシューから構成し、第２シュー７２の押付け力を第１シュー７１の押付け力よりも弱くする形態でも同様の効果を得ることができる。シュー押付け力は、油圧や空気などの流体圧を調整したり、バネの弾発力を調整したりすればよい。
【００７２】
また、ソフトシュー７２をワークの軸方向にオシレーションしてもよい。
【００７３】
第２の実施形態においては、図１１中左端のシュー８０を第１のシュー部材８１（ハードシュー）のみから構成した例を示したが、かかる構成は本発明にとって必須の要件ではない。例えば、第２のシュー部材８２（ソフトシュー）による加工面６５の形状精度の低下が許容範囲内に収まるような場合にあっては、左端のシュー８０のうち穴部６６が通過する個所に第２のシュー部材８２を配置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るラッピング加工装置を示す概略構成図である。
【図２】ラッピング加工装置に開閉自在に設けられた上下のアームの閉状態を示す概略断面図である。
【図３】上下のアームの開状態を示す概略断面図である。
【図４】図４（Ａ）（Ｂ）は、ラッピング加工装置１の要部を示す断面図であり、図４（Ａ）は、ソフトシューを構成する第２のシューが油穴の口元に向けて押付けられる作動位置に駆動された状態を示し、図４（Ｂ）は、ソフトシューが油穴の口元から離反する非作動位置に駆動された状態を示している。
【図５】図５（Ａ）〜（Ｃ）は、ソフトシューを非作動位置から作動位置に駆動する範囲の説明に供する図である。
【図６】図６（Ａ）〜（Ｃ）は、ソフトシューを非作動位置から作動位置に駆動する範囲の説明に供する図である。
【図７】図７（Ａ）は、ラッピング加工されるワークとしてのクランクシャフトの一例を示す斜視図、図７（Ｂ）は、クランクシャフトに形成された油穴を示す一部切り欠き断面図である。
【図８】本発明に係るラッピング加工装置の制御系を示す概略ブロック図である。
【図９】ラッピングフィルムの砥粒層の一部が剥離した不具合例を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るラッピング加工装置に開閉自在に設けられた上下のアームの閉状態を示す概略断面図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、第２の実施形態で使用されるシューおよびシューケースを示す断面図、図１１（Ｂ）は、同図（Ａ）を矢印Ｂから見た矢視図である。
【符号の説明】
１．２…ラッピング加工装置
１１…ラッピングフィルム
３０…シュー駆動ユニット（シュー駆動手段）
４０…回転駆動ユニット（回転駆動手段）
５０…オシレーションユニット
６２…クランクシャフト（ワーク）
６３…ピン部
６４…ジャーナル部
６５…加工面
６６…油穴（穴部）
６７…口元
６７ａ…かど部
６８…アール部
７１…第１のシュー、ハードシュー
７２…第２のシュー、ソフトシュー
８０…シュー
８１…第１のシュー部材、ハードシュー
８２…第２のシュー部材、ソフトシュー
１００…コントローラ（制御手段）
Ｍ１…主軸モータ
Ｍ４…モータ
Ｓ１…ロータリエンコーダ（検出手段）
Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４…ロータリエンコーダ
Ｗ…穴部が開口された加工面を有するワーク

Claims (6)

1. 穴部が開口された加工面を有するワークに対してラッピング加工を施すラッピング加工装置であって、
   薄肉基材の一面に砥粒が設けられたラッピングフィルムと、
   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る第１のシューと、
   前記ラッピングフィルムの砥粒面を前記穴部の口元に押付ける第２のシューと、
   前記第２のシューを、前記穴部の口元に向けて押付けられる作動位置と前記穴部の口元から離反する非作動位置との間で駆動するシュー駆動手段と、
   前記ワークを回転駆動する回転駆動手段と、
   回転するワークにおける前記穴部の位置を検出する検出手段と、
   加工中における前記穴部の位置に応じて前記第２のシューを前記作動位置または前記非作動位置に駆動するように、前記シュー駆動手段の作動を制御する制御手段と、を有し、
   前記第２のシューにより前記ラッピングフィルムを押付けることにより施されるラッピング加工を、前記穴部の口元の周辺に限定するようにしたことを特徴とするラッピング加工装置。
2. 前記第１のシューはハードシューからなり、前記第２のシューはソフトシューからなることを特徴とする請求項１に記載のラッピング加工装置。
3. 前記穴部は油穴であることを特徴とする請求項１に記載のラッピング加工装置。
4. 穴部が開口された加工面を有するワークに対してラッピング加工を施すラッピング加工装置であって、
   薄肉基材の一面に砥粒が設けられたラッピングフィルムと、
   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るシューと、を有し、
   前記シューは、ハードシューを構成する第１のシュー部材と、ソフトシューを構成する第２のシュー部材とを含み、前記第２のシュー部材を、前記ラッピングフィルムを前記穴部の口元に押付ける部位に配置したことを特徴とするラッピング加工装置。
5. 前記ラッピングフィルムは、非伸縮性でかつ変形可能であることを特徴とする請求項１または請求項４に記載のラッピング加工装置。
6. 穴部が開口された加工面を有するワークに、第１のシューによりラッピングフィルムの砥粒面を押付けた状態で、前記ワーク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方法であって、
   回転するワークにおける前記穴部の位置を検出手段により検出し、加工中における前記穴部の位置に応じて、前記ラッピングフィルムの砥粒面を前記穴部の口元に押付ける第２のシューを、前記穴部の口元に向けて押付けられる作動位置または前記穴部の口元から離反する非作動位置に駆動し、前記第２のシューにより前記ラッピングフィルムを押付けることにより施されるラッピング加工を、前記穴部の口元の周辺に限定するようにしたことを特徴とするラッピング加工方法。

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