JP2004243443A

JP2004243443A - ラッピング加工装置

Info

Publication number: JP2004243443A
Application number: JP2003034088A
Authority: JP
Inventors: Takashi Ogino; 崇荻野; Masahiko Iiizumi; 雅彦飯泉; Kiyoshi Hasegawa; 清長谷川; Masahiro Komata; 正博小又; Tomohiro Kondo; 智浩近藤; Kazuo Takeda; 和夫武田; Takafumi Watanabe; 孝文渡辺; Yoshiyuki Senda; 義之千田; Yasushi Matsushita; 靖志松下
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2003-02-12
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2023-02-12
Also published as: JP3738765B2

Abstract

【課題】ラッピングフィルムの砥粒面の同一箇所を複数回加工に用いる場合でも、安定した所望の面粗度を得ることができるラッピング加工装置を提供する。
【解決手段】ラッピング加工装置は、ワークＷを回転自在に保持する保持手段と、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１と、ラッピングフィルム１の砥粒面をワークＷに押付ける少なくとも２つのシュー２ａ、２ｂと、ラッピングフィルム１を加工停止中に送り出す巻取りリール６と、ラッピングフィルム１が送り出される経路上で、２つのシュー２ａ、２ｂ間に配置され、ラッピングフィルム１の砥粒面を洗浄する洗浄手段とを有する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラッピング加工装置に関し、特に、ラッピングフィルムの取り外しを伴うことなく砥粒面を洗浄することができるラッピング加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、各種機械部品の高精度化、高能率化の要求により、加工の精密性の必要が高まっている。加工の精密性を向上するものとして、ラッピングフィルムによる超仕上げ加工が注目されている。
【０００３】
ラッピングフィルムを用いた超仕上げ加工は、片面に砥粒が接着されたラッピングフィルムを砥粒面と反対側からシューによりワークに押付け、ワークに回転を与えると同時に、オシレーション（振動）も与えて微細な切削を行う加工である（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
微細な切削を行うので、切削により生じる切屑がラッピングフィルム上の砥粒間に詰まりやすい。したがって、一度使用した砥粒面を再度使用する場合には、ラッピングフィルムの目詰まりにより所望の面粗度を得ることが困難であるという問題がある。
【０００５】
特に、２個のシューによりワークの両側面からラッピングフィルムを介して挟持するラッピングフィルム加工の場合、１個目のシューによりワークに押付けられた砥粒面は加工後に送られて、再度２個目のシューによりワークに押付けられて加工に用いられる。したがって、同じラッピングフィルムの表面が２回目に用いられる場合には、１回目の加工時の目詰まりにより、所望の面粗度を得ることが困難である。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−２３７１１６号公報（図１、図２参照）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ラッピングフィルムの砥粒面の同一箇所を複数回加工に用いる場合でも、安定した所望の面粗度を得ることができるラッピング加工装置の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のラッピング加工装置は、ワークを回転自在に保持する保持手段と、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ワークに押付ける少なくとも２つの押付け手段と、前記ラッピングフィルムを加工停止中に送り出すフィルム送り出し手段と、前記ラッピングフィルムが送り出される経路上で、前記２つの押付け手段の間に配置され、前記ラッピングフィルムの砥粒面を洗浄する洗浄手段とを有する。
【０００９】
【発明の効果】
本発明のラッピング加工装置では、２つの押付け手段の間において洗浄手段によりラッピングフィルムの砥粒面を洗浄するので、砥粒間に詰まった切屑が除去され、２回目に押付け手段によりワークに押付けられて加工に使用される場合でも、安定した加工効率および面粗度を得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【００１１】
（第１の実施の形態）
最初に本発明が適用されるラッピング加工装置の概略構成について説明し、その後に本発明の特徴となる部分について説明する。
【００１２】
図１は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、図２はシュー押付け手段の閉状態を示す概略断面図、図３はシュー押付け手段の開状態を示す概略断面図である。なお、説明の便宜上、ワークの軸線方向（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。
【００１３】
図１、２において、本実施形態のラッピング加工装置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１（図２参照）と、ラッピングフィルム１の背面側に配置されたシュー２（図２参照）と、シュー２（押付け部材）をワークＷの加工面に向けて押付けてラッピングフィルム１の砥粒面をワークＷに押付けるシュー押付け手段１０と、ワークＷを保持し回転駆動する回転駆動手段２０（保持手段）と、ワークＷとラッピングフィルム１相互間でオシレーションを生じさせるオシレーション手段３０とを有し、ワークＷを回転しつつこれにラッピングフィルム１を押圧しラッピング加工を施すに当り、前記シュー押付け手段１０、回転駆動手段２０あるいはオシレーション手段３０等の作動状態を適宜検知し、制御部Ｃで制御している。
【００１４】
これに加えて、制御部Ｃは、洗浄手段７（図４参照）が接続されており、加工停止中にラッピングフィルム１を洗浄するように洗浄手段７を制御している。
【００１５】
なお、本実施形態のワークＷは、断面円弧状の加工面を有するもの、例えば、クランクシャフトのジャーナル部やピン部等のような断面真円状の加工面を有するものである。
【００１６】
以下、詳述する。
【００１７】
まず、ラッピングフィルム１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、シリコンカーバイド、ダイアモンド等からなる）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良い。基材の他面には、ゴムあるいは合成樹脂等からなる抵抗材料（図示せず）が取り付けられているが、場合によっては滑り止め加工を施しても良い。
【００１８】
このラッピングフィルム１は、図２に示すように、モータＭ_３により駆動される巻取りリール６（フィルム送り出し手段）の回転により、ラッピング加工装置の枠体等に支持された供給リール５から引き出され、後述の押圧アーム１１、１２の先端に設けられたフィルムローラＲ_１、Ｒ_５、Ｒ_２等にガイドされ、巻取りリール６に巻き取られるが、供給リール５と巻取りリール６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全体に所定のテンションが付与された状態で保持される。ラッピングフィルム１の送り出しは、加工停止時に行われる。
【００１９】
前記シュー２は、ゴムあるいは合成樹脂等により構成された比較的剛性を有するものであり、図２、４に示すように、内面側はワークＷの加工面に沿うように円弧面とされている。以下では、ラッピングフィルム１の送り出し方向において、先に配置されているシューをシュー２ａ、後に配置されているシューをシュー２ｂと称する。
【００２０】
シュー押付け手段１０は、各シュー２が先端部に設けられた押圧アーム１１、１２と、これら押圧アーム１１、１２の後端に設けられ、所定の加圧力で両シュー２をワークＷの加工面に向かって押付ける流体圧シリンダ１３と、シューの押圧力を調節する押圧力調節手段１５とを有している。
【００２１】
前記シュー押付け手段１０は、流体圧シリンダ１３が作動すると、支持ピン１４を中心として両押圧アーム１１、１２が、図２に示す閉状態と、図３に示す開状態になる。両押圧アーム１１、１２の回動は、ラッピングフィルム１と共に行なわれ、閉じ回動によりシュー２がラッピングフィルム１を介してワークＷを加圧し、開き回動によりワークＷとシュー２の当接を解除する。
【００２２】
なお、押圧力調節手段１５は、シュー２を押圧するばね力をカム１６により調節し、シュー２のワークＷの加工面に対する押圧力を調節する。押圧力調節手段１５も制御部Ｃに接続されており、これにより制御可能となっている。
【００２３】
回転駆動手段２０は、図１において、主軸２１を回転自在に支持するヘッドストック２２と、主軸２１の先端に連結されワークＷの一端を把持するチャック２３と、主軸２１にベルト２４を介して連結された主軸モータＭ_１と、ワークＷの他端を支持するセンタを備えるテールストック２５とを有している。
【００２４】
ワークＷは、ヘッドストック２２とテールストック２５との間にセットされ、主軸モータＭ_１の回転がベルト２４、主軸２１及びチャック２３を介して伝達され、回転することになるが、これらヘッドストック２２とテールストック２５は、Ｙ方向に沿ってスライド移動自在なテーブル２６上に設けられ、このテーブル２６は、Ｘ方向に沿ってスライド移動自在なテーブル２７上に配置されている。
【００２５】
オシレーション手段３０は、テーブル２７の端部に当接する偏心回転体３３と、偏心回転体３３を回転駆動するオシレーション用のモータＭ_２と、テーブル２７の端部に偏心回転体３３を常時当接させるためのばね等の弾性手段３４と、を有し、偏心回転体３３をモータＭ_２により回転してテーブル２７をＸ方向に往復移動し、ワークＷ全体をＸ方向にオシレーションするものである。
【００２６】
オシレーション手段３０によるオシレーションの振幅は、モータＭ_２の軸心に対する偏心回転体３３の偏心量により定められ、オシレーションの速度は、モータＭ_２の回転速度により制御される。なお、偏心量の調節は、モータＭ_２に軸と偏心回転体３３との嵌合部分に調節板を挿入するなどの手段が使用されるが、流体圧手段などを利用しても良く、種々の手段がある。
【００２７】
以上、ラッピング加工装置の全体的な構成を説明したが、本実施形態では、特に、２つのシュー２ａ、２ｂ間において、洗浄手段によりシュー２ａで使用済みのラッピングフィルム１を洗浄することを特徴としている。また、図２、３においては、説明の容易のためにフィルムローラＲ_５が一つだけ配置されている様子を示して、ラッピング加工装置の全体構成について概説したが、本実施形態ではシュー２ａ、２ｂ間に複数のフィルムローラが設けられ、その配置にも特徴を有する。したがって、以下では、洗浄手段およびフィルムローラの配置について詳細に説明し、洗浄手段としては、超音波ブラシ、超音波バス、高圧噴射ノズルが考えられるので、この順に説明する。
【００２８】
（超音波ブラシ）
図４は、超音波ブラシによりラッピングフィルムを洗浄する様子を示す該略図である。
【００２９】
図４に示すように、ワークＷは、ラッピング加工時には、回転自在に保持されており、ラッピングフィルムを介して２つのシューにより両側面が挟まれている。ラッピングフィルムは、加工停止中に送り出される際の送り経路が、複数のフィルムローラにより決められている。
【００３０】
加工停止中には、図中矢印で示す方向にラッピングフィルム１が送られており、ラッピングフィルム１は、フィルムローラＲ_１、Ｒ_ａ、Ｒ_ｂ、Ｒ_ｃ、Ｒ_ｄ、Ｒ_２の順に送られる。最初にシュー２ａによりワークＷに押付けられて加工に用いられた砥粒面は、次にシュー２ｂにより加工に用いられるまでに、フィルムローラＲ_ａ、Ｒ_ｂ、Ｒ_ｃ、Ｒ_ｄを経由する。
【００３１】
本発明では、上記ラッピングフィルム１が送られる経路上で、シュー２ａおよびシュー２ｂ間のフィルムローラＲ_ｃ近傍でラッピングフィルムの砥粒面側に超音波ブラシ７が設置されており、この位置まで送られたラッピングフィルムの砥粒面が超音波ブラシ７により洗浄される。
【００３２】
ラッピングフィルム１は、フィルムローラＲ_ｃにより砥粒面が広くなるように反らされており、この広くなった砥粒面が超音波ブラシ７により擦られて洗浄される。砥粒面が広くされているので、砥粒間の隙間が大きくなり、該砥粒間に詰まっている切屑が除去され易い。
【００３３】
なお、超音波ブラシ７による砥粒面の洗浄は、フィルムローラＲ_ｃの位置ではなく、フィルムローラＲ_ａ、Ｒ_ｂ、Ｒ_ｄの位置で行ってもよく、また、複数位置において複数回行ってもよい。いずれの場合においても、ラッピングフィルム１は、背面からフィルムローラＲ_ａ、Ｒ_ｂ、Ｒ_ｄが押付けられて反らされた状態で洗浄されることが、砥粒間の切屑排除のために望ましい。
【００３４】
（超音波バス）
図５は、超音波バスによりラッピングフィルムを洗浄する様子を示す該略図である。
【００３５】
超音波バス８とは、洗浄液を充填した液槽に超音波振動を供給して洗浄を行う装置である。洗浄液としては、通常のラッピング加工に用いるクーラント（加工液）を用いることができる。
【００３６】
超音波バス８を用いた場合にも、超音波ブラシ７の場合と同様に、シュー２ａにより使用された砥粒面をシュー２ｂにより使用する前に洗浄するべく、シュー２ａ、２ｂ間において、フィルムローラＲ_ｅ〜Ｒ_ｈ付近で洗浄が行われる。
【００３７】
たとえば、図５に示すように、フィルムローラＲ_ｆの位置において、ラッピングフィルム１が超音波バス８の液槽に浸漬され、超音波振動が与えられる。フィルムローラＲ_ｆによりラッピングフィルム１の砥粒面が大きくなるように反らされているので、砥粒間が広がり適当に切屑が除去される。これにより、シュー２ｂにおいて再度砥粒面が使用されても安定した加工効率を得ることができ、所望のワークＷの面粗度を得ることができる。
【００３８】
なお、図５では、フィルムローラＲ_ｆの位置に超音波バス８が設置され、切屑が除去される場合について図示しているが、これに限定されず、フィルムローラＲ_ｅ、Ｒ_ｇ、Ｒ_ｈの各位置に超音波バス８が設置されてもよく、また、フィルムローラＲ_ｅ、Ｒ_ｆ、Ｒ_ｇ、Ｒ_ｈの全ての位置でラッピングフィルム１が浸かるように大きな液槽を有する超音波バスを用意してもよい。
【００３９】
（高圧噴射ノズル）
図６は、高圧噴射ノズルによりラッピングフィルムを洗浄する様子を示す該略図である。
【００４０】
図６では、図４に示す超音波ブラシ７を高圧噴射ノズル９に置換している。高圧噴射ノズル９は、洗浄液を高圧で砥粒面に向かって噴射し、噴圧によって砥粒間の切屑を除去するものである。高圧噴射ノズル９の設置に適した位置や、ラッピングフィルム１を砥粒面が広くなるように反らせる構成については、図４で説明した場合と同様である。
【００４１】
一例として、図６で示すように、フィルムローラＲ_ｃの位置において、反らされたラッピングフィルム１の砥粒面に対し、高圧噴射ノズル９により洗浄液を噴射して、切屑を排除することができる。高圧噴射ノズル９は、図示しないクーラント貯蔵タンクと接続されており、このタンクから洗浄液を吸出し、噴射している。
【００４２】
以上説明してきたように、本実施形態では、２つのシュー２ａ、２ｂ間において洗浄手段（超音波ブラシ７、超音波バス８、高圧噴射ノズル９）によりラッピングフィルム１の砥粒面を洗浄するので、砥粒間に詰まった切屑が除去され、２回目にシュー２ｂによりワークＷに押付けられて加工に使用される場合でも、安定した加工効率および面粗度を得ることができる。
【００４３】
また、洗浄手段により洗浄する際には、フィルムローラにより反らされて砥粒面を広くされているので、砥粒間に詰まった切屑の除去が容易となり、反らされずに洗浄される場合に比べてより適当な洗浄を行うことができる。
【００４４】
なお、上記実施形態では、洗浄手段として、超音波ブラシ、超音波バス、高圧噴射ノズルを例示しているが、これら以外でも、砥粒間を洗浄できるものであればいかなるものを用いてもよい。
【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】シュー押付け手段の閉状態を示す概略断面図である。
【図３】シュー押付け手段の開状態を示す概略断面図である。
【図４】超音波ブラシによりラッピングフィルムを洗浄する様子を示す該略図である。
【図５】超音波バスによりラッピングフィルムを洗浄する様子を示す該略図である。
【図６】高圧噴射ノズルによりラッピングフィルムを洗浄する様子を示す該略図である。
【符号の説明】
１…ラッピングフィルム、
２、２ａ、２ｂ…シュー、
５…供給リール、
６…巻取りリール、
７…超音波ブラシ、
８…超音波バス、
９…高圧噴射ノズル、
Ｒ_１、Ｒ_５、Ｒ_ａ〜Ｒ_ｈ…フィルムローラ、
Ｗ…ワーク。

Claims

ワークを回転自在に保持する保持手段と、
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ワークに押付ける少なくとも２つの押付け手段と、
前記ラッピングフィルムを加工停止中に送り出すフィルム送り出し手段と、
前記ラッピングフィルムが送り出される経路上で、前記２つの押付け手段の間に配置され、前記ラッピングフィルムの砥粒面を洗浄する洗浄手段と、
を有するラッピング加工装置。
前記ラッピングフィルムは、前記２つの押付け手段の間において、前記ラッピングフィルムの砥粒面の表面積が大きくなるように、砥粒面の反対側から反らされつつ、前記洗浄手段により洗浄が行われる請求項１に記載のラッピング加工装置。
前記洗浄手段は、前記ラッピングフィルムの砥粒面を超音波洗浄する超音波ブラシである請求項１または請求項２に記載のラッピング加工装置。
前記洗浄手段は、前記ラッピングフィルムを洗浄液に浸漬し、超音波振動を前記洗浄液に供給して前記ラッピングフィルムの砥粒面を洗浄する超音波バスである請求項１または請求項２に記載のラッピング加工装置。
前記洗浄手段は、前記ラッピングフィルムに洗浄液を高圧噴射して前記ラッピングフィルムの砥粒面を洗浄する高圧噴射ノズルである請求項１または請求項２に記載のラッピング加工装置。
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請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のラッピング加工装置。