JP2004276209A - ラッピング加工用のシュー - Google Patents

Abstract

【課題】フィルムの巻き込み現象を防止し、適切なラッピング加工を維持することが可能なラッピング加工用のシューを提供する。
【解決手段】ラッピング加工用のシュー７０は、カムロブ部６１のように断面非真円の円弧状の加工面６５を有し回転駆動されるワークＷに対してラッピングフィルム１１を押付ける。このシューは、揺動ピン２９を中心に回動自在に保持されるとともに凹状先端部７１を有する凹シューから構成される。凹状先端部は、フィルムの一の面を加工面に押付けて少なくとも２点のラッピング加工点Ａ１、Ａ２をワークの回転位置に拘わらず形成する当接面７２を有する。そして、当接面は、フィルムの他の面に接触する少なくとも２点の押付け点（接触点）Ｂ１、Ｂ２における接線Ｔ１、Ｔ２同士のなす角度θがワークＷの回転位置に拘わらず常に９０度よりも大きい角度を形成する断面形状に形成されている。
【選択図】 図５

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において用いられるラッピング加工用のシューに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、カムシャフトのカムロブ部やジャーナル部あるいは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（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
このようなラッピング加工において用いられるシューは、その先端部の形状から凸シューと凹シューとに分類される。凸シューは、位置固定的に保持され、その先端部が凸状円弧となっているので、ワークの円弧状外周面とはフィルムを介してであるが、いわば１点での線接触となる。一方、凹シューは、当該凹シューを支持する軸中心に回動自在に保持され、フィルムを介して加工面に複数箇所で当接する凹状先端部を有している。凹シューは、先端部はへこ（凹）んでいるものの、ワークとの当接面自体は凸状円弧となっているので、ワークの円弧状外周面とはフィルムを介してであるが、いわば２点での線接触となる。
【０００５】
この凹シューを用いて、カムシャフトのカムロブ部のような加工面が断面非真円形状のワークに対してラッピング加工する場合には、当該凹シューは、ワークの回転に伴って首を振るように回動しながら、ラッピングフィルムの砥粒面を加工面に押付けている。したがって、砥粒面と加工面とが接触してラッピング加工が進行する点、すなわちラッピング加工点は、ワークの回転に伴って変化している。
【０００６】
ワークが回転しているので、ラッピング加工点においては、ラッピングフィルムを送る方向に向かう力が当該フィルムに作用している。この力に抗してフィルムの送りを防止するために、ラッピング加工中にはフィルム全体に所定のテンションを付与している。
【０００７】
なお、本明細書では、シューがフィルムを介してワークの外周面と間接的に当接することを「接触」と略称する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−２３７１１６号公報 （図１、図２参照）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、付与したテンションよりもフィルムを送る方向に向かう力が大きくなると、いわゆるフィルムの巻き込み現象が生じる。フィルムの巻き込み現象は、フィルムが凹シュー先端の凹んだ部分にかき込まれ、その後も送り出されることなく凹んだ部分内に滞留してしまう現象である。フィルムの巻き込み現象が生じると、適切なラッピング加工を維持することができなくなるという問題がある。
【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、フィルムの巻き込み現象を防止し、適切なラッピング加工を維持することが可能なラッピング加工用のシュー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】
断面非真円の円弧状の加工面を有し回転駆動されるワークに対して、薄肉基材の一の面に砥粒が設けられたラッピングフィルムを押付けるラッピング加工用のシューであって、
所定の軸を中心に回動自在に保持されるとともに前記加工面に向かい合って凹んだ凹状先端部を有する凹シューから構成され、
前記凹状先端部は、前記ラッピングフィルムの前記一の面を前記加工面に押付けて相互に離間した少なくとも２点のラッピング加工点を前記ワークの回転位置に拘わらず形成する当接面を有し、
前記当接面は、前記ラッピング加工点を形成するために前記ラッピングフィルムの他の面に接触する少なくとも２点の接触点における接線同士のなす角度が前記ワークの回転位置に拘わらず常に９０度よりも大きい角度を形成する断面形状に形成されていることを特徴とするラッピング加工用のシューである。
【００１３】
【発明の効果】
本発明に係るラッピング加工用のシューによれば、断面非真円の円弧状の加工面を有するワークに対してラッピング加工するにあたり、ワーク形状とシュー形状との関係が適切なものとなり、ラッピングフィルムの巻き込み現象を防止し、適切なラッピング加工を維持することが可能になるという効果を奏する。
【００１４】
【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。
【００１５】
図１は、本発明に係るラッピング加工用のシュー７０を組み込んだ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は、本実施形態に係るラッピング加工用のシュー７０を示す図、図５（Ａ）（Ｂ）は、シュー７０の断面形状の説明に供する図である。図５（Ａ）では、上側のシュー７０のみを図示してある。また、図９（Ａ）は、ラッピング加工されるワークＷとしてのカムシャフト６０の一例を示す斜視図、図９（Ｂ）は、カムシャフト６０のカムロブ部６１における各部位の説明に供する図である。なお、説明の便宜上、カムシャフト６０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。
【００１６】
図１〜図４を参照して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の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の背面側に配置されラッピングフィルム１１の砥粒面（一の面に相当する）をワークＷに押付けるラッピング加工用のシュー７０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の加工面６５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。前記シュー７０は、所定の軸を中心に回動自在に保持されるとともに加工面６５に向かい合って凹んだ凹状先端部７１を有する凹シューから構成されている（図４参照）。本実施形態のシュー７０は、断面非真円の円弧状の加工面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９（Ａ）に示すように、カムシャフト６０を挙げることができ、このカムシャフト６０におけるカムロブ部６１の外周面が、ラッピング加工を施す加工面６５となる。カムロブ部６１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）。
【００１７】
なお、本明細書における「断面非真円の円弧状」とは、回転中心から一の部位までの半径を他の部位までの半径と異ならせることを意図した円弧形状をいい、楕円形状や、図示したカムロブ部６１のような卵形状が含まれることはもちろんのこと、外形は円形状であるが回転中心が円中心から偏心したものも含まれると理解されなければならない。
【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の先端に連結されカムシャフト６０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、カムシャフト６０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。カムシャフト６０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、ワーク回転速度が所望の速度に設定される。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。カムシャフト６０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、カムシャフト６０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。なお、図１中の符号２００は、ラッピング加工装置１の作動を制御するコントローラである。
【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、シュー７０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、上アーム２２の内方位置に取り付けられている第２ガイドローラＲ２と、下アーム２３の内方位置に取り付けられている第３ガイドローラＲ３と、下アーム２３の先端に設けられた一対の第４ガイドローラＲ４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、シュー７０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、閉じ回動によりシュー７０がラッピングフィルム１１を介してカムロブ部６１に当接し、開き回動によりカムロブ部６１とシュー７０との当接を解除する。
【００２４】
前記シュー７０は、所定の軸としての揺動ピン２９を介してシューケース２８に回動自在に保持されている。シューケース２８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２８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２８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３３が配置されている。シュー７０は、ワーククランプ用バネ３３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。上下の揺動ピン２９はカムシャフト６０の軸心Ｏを通る線上に位置し、シュー押付け力が効率的にフィルム１１に作用するようにしてある。
【００２５】
前記カムロブ部６１は、図９（Ｂ）に示すように、ベースサークルをなすベース部ｄ、カムのリフトを定めるトップ部ａ、トップ部ａの両側に連続し、エンジンのバルブを開き始めたり、閉じ始めたりするイベント部ｂ１、ｂ２、ベース部ｄからイベント部ｂ１、ｂ２へのアプローチをなすランプ部ｃ１、ｃ２の複数の部位を備えている。カムロブ部６１のように加工面６５が断面非真円形状の場合には、カムロブ部６１の軸心Ｏ（回転中心）から加工面６５までの半径が部位ごとに変化し、ベース部ｄの終端からトップ部ａに向かうにつれて長くなっている。また、ベース部ｄは曲率半径が一定であるが、イベント部ｂ１、ｂ２はほぼ直線的であるため曲率半径が非常に大きく、トップ部ａは曲率半径が比較的小さくなる。
【００２６】
図１０は、ワークＷの形状との関係を考慮していない対比例に係るシュー１７０を用いてカムロブ部６１をラッピング加工した場合に、フィルム１１の巻き込み現象Ｃが生じた状況を示す概略図である。
【００２７】
フィルム１１の巻き込み現象Ｃは、ロック装置によりフィルム１１に付与したテンションよりも、カムロブ部６１の回転により生じるラッピングフィルム１１を送る力の方が大きくなったときに発生する。カムロブ部６１の各部位における接触面圧はトップ部ａが最も高く、周速度もトップ部ａが最も速い。このため、トップ部ａを加工するときに、ラッピングフィルム１１が凹シュー１７０先端の凹んだ部分１７０ａにかき込まれ易く、フィルム１１の巻き込み現象Ｃが顕著に発生する。フィルム１１の巻き込み現象Ｃが生じると、適切なラッピング加工を維持することができなくなる。
【００２８】
従来のシュー１７０では、加工品質に悪影響を及ぼすフィルム１１の巻き込み現象Ｃを防止する上で、ワーク形状と凹シュー１７０のシュー形状との関係は一切考慮されていない。フィルム１１の巻き込み現象Ｃを防止するために、ロック装置によるフィルム１１のクランプ力を高めたり、ワーク回転速度を低速にしたりするなどの手段を講じたりしている。しかしながら、フィルムクランプ力を高めるとロック装置の大型化を招き、ワーク回転速度を低速にすると遅くするとラッピング加工に長時間を要するという問題がある。
【００２９】
そこで、本件の発明者らは、ワーク形状と凹シューのシュー形状との関係を適切なものとすれば、フィルム１１の巻き込み現象Ｃを防止し得ることを見出し、好適なラッピング加工用のシュー７０を完成させるに至った。
【００３０】
本実施形態に係るシュー７０は、図４および図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、所定の軸（揺動ピン２９）を中心に回動自在に保持されるとともに加工面６５に向かい合って凹んだ凹状先端部７１を有する凹シューから構成されている。凹状先端部７１は、ラッピングフィルム１１の砥粒面１１ａ（一の面）を加工面６５に押付けて相互に離間した少なくとも２点のラッピング加工点Ａ１、Ａ２をワークＷの回転位置に拘わらず形成する当接面７２を有している。当接面７２は、加工面６５に向かい合う凹みを形成する２つの凸状円弧部７３と、２つの凸状円弧部７３の端部同士を接続する凹状底部７４と、を含んでいる。凸状円弧部７３のアール寸法を「Ｒ１」、凹状底部７４のアール寸法を「Ｒ２」と表す。そして、当接面７２を、ラッピング加工点Ａ１、Ａ２を形成するためにラッピングフィルム１１の背面１１ｂ（他の面）に接触する少なくとも２点の接触点Ｂ１、Ｂ２における接線Ｔ１、Ｔ２同士のなす角度θがワークＷの回転位置に拘わらず常に９０度よりも大きい角度を形成する断面形状に形成してある（図５（Ａ）参照）。上下のシュー７０によりカムロブ部６１は４点支持されることから、当該カムロブ部６１を安定的に回転させることができる。
【００３１】
凹状底部７４は、加工面６５における曲率半径が最も小さい部位のアール寸法ｒ３よりも小さいアール寸法Ｒ２を有する断面形状に形成するのが好ましい（図５（Ｂ）参照）。本実施形態では、曲率半径が最も小さい部位はカムロブ部６１のトップ部ａ先端に相当する。
【００３２】
なお、説明の便宜上、以下、ラッピングフィルム１１の背面１１ｂに接触する当接面７２上の点を、押付け点Ｂ１、Ｂ２とも称する。また、厳密に言えば、ラッピング加工点Ａ１、Ａ２および押付け点Ｂ１、Ｂ２は、点接触というよりも、ある程度の広がりを持った面接触であるが、本明細書および図面では、接触している領域のカムロブ部６１の回転方向に沿う中央を接触点として示してある。また、図４に示される寸法Ｐｓは、後述するが、シュー７０のピッチ寸法を示している。ピッチ寸法Ｐｓは、ワークＷの回転軸に対して直交する面における凹状先端部７１の幅寸法である。
【００３３】
加工対象のカムロブ部６１の形状が与えられた下でシュー７０の形状を設計するときには、凸状円弧部７３のアール寸法Ｒ１が同じ大きさであっても、Ｒ１の中心点ＯＲ１を設定する位置を変えることにより、押付け点Ｂ１、Ｂ２における接線Ｔ１、Ｔ２同士がなす角度θの値を変えることができる。
【００３４】
そこで、シュー７０の当接面７２を、角度θがカムロブ部６１の回転位置に拘わらず常に９０度よりも大きい角度を形成する断面形状に形成した場合と、角度θがカムロブ部６１の回転位置に拘わらず常に９０度以下の角度を形成する断面形状に形成した場合とにおいて、フィルム１１の巻き込み現象Ｃの発生の有無および面粗度を調査する実験を行った。また、凸状円弧部７３のアール寸法Ｒ１、凹状底部７４のアール寸法Ｒ２の大きさも変えて実験した。
【００３５】
図６（Ａ）は、実験条件および結果を示す図表、図６（Ｂ）は、実験結果を示すグラフである。
【００３６】
実験条件（１）（２）で使用したシューは凹シューである。凸状円弧部７３のアール寸法Ｒ１を、それぞれ１４．３ｍｍ、２０．０ｍｍとし、凹状底部７４のアール寸法Ｒ２を、加工面６５における曲率半径が最も小さい部位であるトップ部ａ先端のアール寸法ｒ３よりも小さくした。凹状先端部７１は、２点のラッピング加工点Ａ１、Ａ２をカムロブ部６１の回転位置に拘わらず形成する当接面７２を有するようにした。さらに、当接面７２を、押付け点Ｂ１、Ｂ２における接線Ｔ１、Ｔ２同士がなす角度θがカムロブ部６１の回転位置に拘わらず常に９０度よりも大きい角度を形成する断面形状に形成した。
【００３７】
実験条件（３）で使用したシューも凹シューである。凸状円弧部７３のアール寸法Ｒ１を１４．３ｍｍとし、凹状底部７４のアール寸法Ｒ２をトップ部ａ先端のアール寸法ｒ３よりも小さくした。凹状先端部７１は、２点のラッピング加工点Ａ１、Ａ２をカムロブ部６１の回転位置に拘わらず形成する当接面７２を有するようにした。但し、実験条件（１）（２）とは異なり、当接面７２を、角度θがカムロブ部６１の回転位置に拘わらず常に９０度以下の角度を形成する断面形状に形成した。
【００３８】
実験条件（４）で使用したシューも凹シューである。凸状円弧部７３のアール寸法Ｒ１を２０．０ｍｍとしたが、実験条件（２）とは異なり、凹状底部７４のアール寸法Ｒ２をトップ部ａ先端のアール寸法ｒ３よりも大きくした。このため、凹状先端部７１の当接面７２は、トップ部ａ以外の部位を加工するときには、２点のラッピング加工点Ａ１、Ａ２を形成するが、トップ部ａを加工するときには、底当たりとなるのでラッピング加工点を１点しか形成しない。当接面７２の断面形状は、トップ部ａ以外の部位を加工するときには、角度θが９０度よりも大きい角度を形成するものとした。
【００３９】
実験条件（５）で使用したシューは、実験条件（１）〜（４）とは異なり、凸シューである。凸シューの外周をなす凸状円弧部のアール寸法Ｒ１を２０．０ｍｍとした。凸シューであるので、ラッピング加工点は常に１点である。
【００４０】
図６（Ｂ）を参照して、実験条件（３）の下では、フィルム１１の巻き込み現象Ｃが発生しなかったり、発生したりする不安定な状態であった。フィルム１１の巻き込みが生じないときには、要求される面粗度を得られたが、フィルム１１の巻き込みが生じたときには、前加工面が残ってしまい、要求される面粗度を得ることができなかった。
【００４１】
実験条件（４）の下では、フィルム１１の巻き込みが生じなかったが、凹状底部７４のアール寸法Ｒ２＞トップ部ａ先端のアール寸法ｒ３としたことにより、トップ部ａの先端では１点当たりとなってしまい、要求される面粗度を安定して得ることができなかった。
【００４２】
実験条件（５）の下では、ラッピング加工点が常に１点である凸シューを用いたので、２点のラッピング加工点が形成される場合に比べると、ラッピング加工に関与する作用砥粒数が半減する。このため、同じ加工時間では、要求される面粗度を安定して得ることができなかった。
【００４３】
これに対して、実験条件（１）および（２）の下では、カムロブ部６１の回転位置に拘わらず、常に、押付け点Ｂ１、Ｂ２における接線Ｔ１、Ｔ２同士がなす角度θ＞９０度を満たすので、フィルム１１の巻き込み現象Ｃが発生しない安定した状態が得られた。さらに、凹状底部７４のアール寸法Ｒ２＜トップ部ａ先端のアール寸法ｒ３としたことにより、トップ部ａの先端が凹状底部７４に底当たりすることがなく、トップ部ａを加工するときにおいても２点のラッピング加工点Ａ１、Ａ２が確実に形成される。このため、トップ部ａにおいても、要求される面粗度を安定して得ることができた。
【００４４】
次に、面粗度の向上の観点からの、凸状円弧部７３のアール寸法Ｒ１の規定について考察する。
【００４５】
加工条件（ワーク回転速度やシュー押付け力など）が一定の下で、加工面６５の面粗度を良好に、かつ、短時間で得るためには、加工面６５に対するラッピングフィルム１１の接触面積を広くし、加工面６５に対する単位時間当たりの作用砥粒数を増加させ、ラッピングの仕事量を多くすることが必要である。
【００４６】
従来のシューでは、加工面６５の面粗度の向上を図る上で、ワーク形状と凸状円弧部７３のアール寸法Ｒ１との関係は一切考慮されていない。
【００４７】
前述したように、シュー７０の当接面７２、特に凸状円弧部７３の断面形状は、押付け点Ｂ１、Ｂ２における接線Ｔ１、Ｔ２同士がなす角度θがカムロブ部６１の回転位置に拘わらず常に９０度よりも大きい角度を形成するように設定してある。本実施形態では、かかる条件に加えてさらに、凸状円弧部７３のアール寸法Ｒ１は、
（１／２）×Ｐｓ≦Ｒ１≦Ｐｓ
ここに、Ｐｓ：シュー７０のピッチ寸法（ワークＷの回転軸に対して直交する面における凹状先端部７１の幅寸法）
なる関係を満たすように定めている。
【００４８】
凸状円弧部７３のアール寸法Ｒ１が面粗度に与える影響を調査する実験を行った。実験は、ピッチ寸法Ｐｓが２８．６ｍｍであり、凸状円弧部７３のアール寸法Ｒ１が６．０ｍｍ、１４．３ｍｍ、２８．６ｍｍ、３６．０ｍｍである凹シューを使用した。シューのＲ１／Ｐｓは、それぞれ、約０．２１、０．５０、１．０、約１．３である。なお、カムロブ部６１の回転位置に拘わらず、常に、角度θ＞９０度を満たすように、各アール寸法Ｒ１の中心点ＯＲ１を設定した。図７（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、凸状円弧部７３のアール寸法Ｒ１が小さい場合（６．０ｍｍ）のシュー形状、凸状円弧部７３のアール寸法Ｒ１が大きい場合（３６．０ｍｍ）のシュー形状を示す概念図である。
【００４９】
図８は、実験結果を示すグラフである。
【００５０】
図８を参照して、Ｒ１＝６．０ｍｍ（Ｒ１／Ｐｓ＝約０．２１）およびＲ１＝３６．０ｍｍ（Ｒ１／Ｐｓ＝約１．３）のシューでは、要求される面粗度を安定して得ることができなかった。
【００５１】
凸状円弧部７３のアール寸法Ｒ１が小さすぎると（図７（Ａ）参照）、ラッピングフィルム１１と加工面６５との接触面積が極端に減少する。この結果、作用砥粒数が減少してラッピングの仕事量が低下し、面粗度が悪化する。
【００５２】
また、凸状円弧部７３のアール寸法Ｒ１が大きいと（図７（Ｂ）参照）、ラッピング加工点Ａ１、Ａ２でのフィルム１１と加工面６５との接触面積自体は増える。しかしながら、Ｒ１が大きくなると、図７（Ｂ）に符号Ｚで示すように、回転するカムロブ部６１のトップ部ａからベース部ｄまでがラッピングフィルム１１に接触する距離、すなわち、ラッピング加工点Ａ１、Ａ２が変位する距離が短くなる。この結果、作用砥粒数が減少してラッピングの仕事量が低下し、しかも、フィルム１１の目詰まりが進行し易くなり、面粗度が悪化する。
【００５３】
これに対して、Ｒ１＝１４．３ｍｍ（Ｒ１／Ｐｓ＝０．５０）およびＲ１＝２８．６ｍｍ（Ｒ１／Ｐｓ＝１．０）のシューでは、加工面６５に対するラッピングフィルム１１の接触面積が好適に広くなり、加工面６５に対する単位時間当たりの作用砥粒数が増加し、しかも、ラッピング加工点Ａ１、Ａ２が変位する距離Ｚが確保されてフィルム１１の目詰まりが進行し難くなる。その結果、要求される面粗度を安定して、かつ、短時間に得ることができた。
【００５４】
上記実験結果より、要求される面粗度を満足するためには、凸状円弧部７３のアール寸法Ｒ１を、１１ｍｍ≦Ｒ１≦３２ｍｍに設定すればよいことがわかった。より好ましく、１４．３ｍｍ≦Ｒ１≦２８．６ｍｍ、すなわち、（１／２）×Ｐｓ≦Ｒ１≦Ｐｓに設定すればよいことが判明した。
【００５５】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００５６】
まず、ヘッドストック４２とテールストック４６との間にカムシャフト６０を支持し、カムロブ部６１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、カムロブ部６１の加工面６５上にセットされる。
【００５７】
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。
【００５８】
カムロブ部６１をクランプすると、シュー７０はワークＷクランプ用バネ３３の弾発力が付勢されてカムロブ部６１に向けて押付けられ、ラッピングフィルム１１の砥粒面が加工面６５に押付けられる。
【００５９】
そして、オシレーションユニット５０を作動させてカムシャフト６０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を作動させてカムシャフト６０を軸中心で回転すると、シュー７０を保持したシュー７０ケース２８が凹部２７の中でカムロブ部６１の回転に倣って進退移動しながら、加工面６５がラッピング加工される。
【００６０】
カムシャフト６０は、多数のカムロブ部６１を有しているが、ラッピング加工は、これらカムロブ部６１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、カムシャフト６０を取り出し可能な状態とする。カムシャフト６０を取り出した後、他のカムシャフト６０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。
【００６１】
このラッピング加工中において、ワーク形状と凹シュー７０のシュー形状との関係を適切なものに設定したので、フィルム１１の巻き込み現象Ｃが発生しない安定した状態が得られ、要求される面粗度を加工面６５の全周にわたって安定して得ることができる。さらに、凸状円弧部７３のアール寸法Ｒ１とシュー７０のピッチ寸法Ｐｓとの関係も規定したことから、加工面６５の面粗度をより一層良好に、かつ、短時間で得ることができる。
【００６２】
以上説明したように、実施形態に係るラッピング加工用のシュー７０によれば、断面非真円の円弧状の加工面６５を有し回転駆動されるワークＷに対して、薄肉基材の一の面に砥粒が設けられたラッピングフィルム１１を押付けるラッピング加工用のシュー７０であって、揺動ピン２９を中心に回動自在に保持されるとともに加工面６５に向かい合って凹んだ凹状先端部７１を有する凹シューから構成され、凹状先端部７１は、ラッピングフィルム１１の一の面を加工面６５に押付けて相互に離間した少なくとも２点のラッピング加工点Ａ１、Ａ２をワークＷの回転位置に拘わらず形成する当接面７２を有し、当接面７２は、ラッピング加工点Ａ１、Ａ２を形成するためにラッピングフィルム１１の他の面に接触する少なくとも２点の接触点Ｂ１、Ｂ２における接線Ｔ１、Ｔ２同士のなす角度θがワークＷの回転位置に拘わらず常に９０度よりも大きい角度を形成する断面形状に形成されているので、ワーク形状とシュー形状との関係が適切なものとなり、フィルム１１の巻き込み現象Ｃを防止して適切なラッピング加工を維持でき、要求される面粗度を安定して得ることができる。また、フィルムのクランプ力を必要以上に高める必要がなく、ロック装置などの小型化を図ることができ、また、フィルム巻取り用のモータＭ３の負荷を低減できる。
【００６３】
また当接面７２は、加工面６５に向かい合う凹みを形成する２つの凸状円弧部７３と、２つの凸状円弧部７３の端部同士を接続する凹状底部７４と、を含み、凹状底部７４は、加工面６５における曲率半径が最も小さい部位のアール寸法ｒ３よりも小さいアール寸法Ｒ２を有する断面形状に形成されているので、少なくとも２点のラッピング加工点Ａ１、Ａ２がワークＷの回転位置に拘わらず形成されるため、要求される面粗度を加工面６５の全周にわたって安定して得ることができる。
【００６４】
また、凸状円弧部７３のアール寸法Ｒ１は、
（１／２）×Ｐｓ≦Ｒ１≦Ｐｓ
ここに、Ｐｓ：シュー７０のピッチ寸法（ワークＷの回転軸に対して直交する面における凹状先端部７１の幅寸法）
なる関係を満たすので、加工面６５に対するラッピングフィルム１１の接触面積が好適に広くなり、しかも、ラッピング加工点Ａ１、Ａ２が変位する距離Ｚが確保されてフィルム１１の目詰まりが進行し難くなる結果、要求される面粗度を安定して、かつ、短時間に得ることができる。
【００６５】
また、ワークＷの加工面６５は、カムシャフトにおけるカムロブ部６１の外周面であるので、カムロブ部６１形状とシュー形状との関係が適切なものとなり、フィルム１１の巻き込み現象Ｃを防止し、カムロブ部６１に対して好適なラッピング加工を行い得る。
【００６６】
また、ワークＷの前記加工面６５は、カムシャフトにおけるカムロブ部６１の外周面であり、曲率半径が最も小さい部位は、カムロブ部６１のトップ部ａの先端であるので、少なくとも２点のラッピング加工点Ａ１、Ａ２がトップ部ａにおいても形成されるため、要求される面粗度をトップ部ａにおいても安定して得ることができる。
【００６７】
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、このシュー７０を用いることにより、断面非真円の円弧状の加工面６５を有するワークＷに対して、好適なラッピング加工を行い得る。
【００６８】
（改変例）
ワークＷの加工面６５はカムシャフト６０のカムロブ部６１に限定されるものではなく、断面非真円の円弧状の加工面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。
【００６９】
また、ラッピング加工点Ａ１、Ａ２および押付け点Ｂ１、Ｂ２がそれぞれ２点形成される場合を図示したが、ワーク形状との関係において、３点以上形成される場合であっても、本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るラッピング加工用のシューを組み込んだ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】本実施形態に係るラッピング加工用のシューを示す図である。
【図５】図５（Ａ）（Ｂ）は、シューの断面形状の説明に供する図である。
【図６】図６（Ａ）は、フィルムの巻き込み現象の発生の有無および面粗度に関する実験条件および結果を示す図表、図６（Ｂ）は、実験結果を示すグラフである。
【図７】図７（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、凸状円弧部のアール寸法が小さい場合のシュー形状、凸状円弧部のアール寸法が大きい場合のシュー形状を示す概念図である。
【図８】凸状円弧部のアール寸法が面粗度に与える影響に関する実験結果を示すグラフである。
【図９】図９（Ａ）は、ラッピング加工されるワークとしてのカムシャフトの一例を示す斜視図、図９（Ｂ）は、カムシャフトのカムロブ部における各部位の説明に供する図である。
【図１０】ワークの形状との関係を考慮していない対比例に係るシューを用いてカムロブ部をラッピング加工した場合に、フィルムの巻き込み現象が生じた状況を示す概略図である。
【符号の説明】
１…ラッピング加工装置
１１…ラッピングフィルム
１１ａ…砥粒面（一の面）
１１ｂ…背面（他の面）
２９…揺動ピン（所定の軸）
４０…回転駆動ユニット
５０…オシレーションユニット
６０…カムシャフト（ワークＷ）
６１…カムロブ部
６５…加工面
７０…シュー
７１…凹状先端部
７２…当接面
７３…凸状円弧部
７４…凹状底部
ａ…カムロブ部のトップ部
Ａ１、Ａ２…ラッピング加工点
Ｂ１、Ｂ２…押付け点（ラッピングフィルムの他の面に接触する当接面上の接触点）
Ｐｓ…シューのピッチ寸法
Ｒ１…凸状円弧部のアール寸法
Ｒ２…凹状底部のアール寸法
ｒ３…加工面における曲率半径が最も小さい部位（カムロブ部のトップ部の先端）のアール寸法
Ｔ１、Ｔ２…押付け点における接線
θ…押付け点における接線同士のなす角度
Ｗ…ワーク

Claims (6)

1. 断面非真円の円弧状の加工面を有し回転駆動されるワークに対して、薄肉基材の一の面に砥粒が設けられたラッピングフィルムを押付けるラッピング加工用のシューであって、
   所定の軸を中心に回動自在に保持されるとともに前記加工面に向かい合って凹んだ凹状先端部を有する凹シューから構成され、
   前記凹状先端部は、前記ラッピングフィルムの前記一の面を前記加工面に押付けて相互に離間した少なくとも２点のラッピング加工点を前記ワークの回転位置に拘わらず形成する当接面を有し、
   前記当接面は、前記ラッピング加工点を形成するために前記ラッピングフィルムの他の面に接触する少なくとも２点の接触点における接線同士のなす角度が前記ワークの回転位置に拘わらず常に９０度よりも大きい角度を形成する断面形状に形成されていることを特徴とするラッピング加工用のシュー。
2. 前記当接面は、前記加工面に向かい合う凹みを形成する２つの凸状円弧部と、前記２つの凸状円弧部の端部同士を接続する凹状底部と、を含み、
   前記凹状底部は、前記加工面における曲率半径が最も小さい部位のアール寸法（ｒ３）よりも小さいアール寸法（Ｒ２）を有する断面形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のラッピング加工用のシュー。
3. 前記凸状円弧部のアール寸法（Ｒ１）は、
   （１／２）×Ｐｓ≦Ｒ１≦Ｐｓ
   ここに、Ｐｓ：シューのピッチ寸法（前記ワークの回転軸に対して直交する面における前記凹状先端部の幅寸法）
   なる関係を満たすことを特徴とする請求項２に記載のラッピング加工用のシュー。
4. 前記ワークの前記加工面は、カムシャフトにおけるカムロブ部の外周面である請求項１に記載のラッピング加工用のシュー。
5. 前記ワークの前記加工面は、カムシャフトにおけるカムロブ部の外周面であり、
   前記曲率半径が最も小さい部位は、前記カムロブ部のトップ部の先端であることを特徴とする請求項２に記載のラッピング加工用のシュー。
6. 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に記載のラッピング加工用のシュー。

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