JP2559722B2 - ロ−ラバニツシング方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、円形断面を有するワークの外周面の表面あ
らさを向上させる技術に関するものであり、特に、ロー
ラを用いてバニッシングする方法およびその方法の実施
に好適な装置に関するものである。

従来の技術 従来、ワーク表面を良好な表面あらさに仕上げる必要
がある場合、砥石等による研削後のワークにラップ仕上
げを施すことが行われている。このラップ仕上げは、ワ
ーク表面にラップ剤を付着させ、圧力を加えながら滑り
動かして表面の突起を削り落とすものであり、加工時
間，ラップ剤の粒度，ラップ仕上げ液等の加工条件を適
宜変更することにより、所望の加工精度を達成するもの
である。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、ラップ仕上げによるワーク表面は、一
般に前加工後、すなわち、研削加工後の表面あらさに倣
って仕上がる。したがって、研削加工において、ワーク
表面に所定高さを越える突起等の表面欠陥が存在する場
合には、上述の加工条件をどのように変えてラップ仕上
げを行っても、良好な平滑面に矯正することは困難であ
る。このようなワーク表面がすべり面として、しかも、
オイルシール等表面の柔らかいシールを伴う部品の油密
保持面として使用される場合には、上述の突起がワーク
と摺接するオイルシールの内周面を引っ掻かいて異常摩
耗を発生させ、その結果、ワークとオイルシールとの間
から油が漏れるという不具合を招来する。

そこで、上記のような不良面をも平滑化し得る方法を
検討し、その結果、ラップ仕上げ法に代えてボールバニ
ッシング法を試みた。このボールバニッシング法は、回
転しているワークの外周面に回転可能な超硬の鋼球を点
接触させ、適当な圧力の下で両者をワークの軸方向に相
対移動させることにより、突起を除去することなく押し
つぶして仕上げ面を平滑にするものである。試行の結
果、このボールバニッシング方法を用いればワーク外周
面を理想値にかなり近い表面あらさで加工できることを
確認し得た。

しかしながら、このボールバニッシング法による仕上
げは、鋼球がワーク外周面と一度に接触して加工し得る
面積が小さいために加工能率が低く、仕上げに多くの時
間を要する。また、鋼球とワーク外周面とを一点で押圧
するため、外周面に鋼球の圧痕が残る恐れがあるという
問題もある。

本発明は以上の問題を解決するために、高い加工能率
で、圧痕を残すことなくワーク外周面をバニッシングす
る方法およびその方法の実施に好適な装置を提供するこ
とを目的として為されたものである。

問題点を解決するための手段 そして、第一発明のローラバニッシング方法は、円形
断面のワークを軸心回りに回転させ、ワークに平滑な外
周面を有する仕上げローラを斜交させるとともに、両者
をワーク上に定められた仕上げ開始位置から押圧し始め
て、仕上げローラを回転させつつワークと仕上げローラ
とをそれらの軸心と平行な一平面内においてそれらの軸
心と交差する方向に相対移動させることを特徴とするも
のである。

また、第二発明のローラバニッシング装置は、（ａ）
ワークを保持してそれを軸心回りに回転させるワーク駆
動装置と、（ｂ）仕上げローラとそれより大径のバック
アップローラとを、それらが外周面において互に接触し
つつ回転し得、かつ仕上げローラがバックアップローラ
とワークとの間に位置する状態で保持したローラ機構
と、（ｃ）ローラ機構とワーク駆動装置とを、仕上げロ
ーラとワークとが斜交し、かつ、両者が外周面で接触し
得るとともに両者の軸心と平行な一平面に直交する加工
方向に相対移動し得る状態に支持するフレームと、
（ｄ）ローラ機構とワーク駆動装置とを加工方向におい
て接近させることにより、ワークと仕上げローラとを押
圧する押圧装置と、（ｅ）ローラ機構とワーク駆動装置
とを一平面内においてワークと仕上げローラとの軸心と
交差する方向に相対移動させる送り装置とを含むもので
ある。

作用 本発明によれば、ワークは軸線回りに回転させられる
とともに、ワークに斜交する仕上げローラに仕上げ開始
位置で押圧され、この位置でのローラ掛けが開始され
る。その上、両者がこの押圧状態が維持されたまま相対
移動させられて、両者の押圧位置がワーク上においても
仕上げローラ上においても共に軸方向に移動させられ、
最終的にワーク外周面の全面がローラ掛けにより平滑化
される。

発明の効果 このように、ワークと仕上げローラとは両者が斜交す
る状態で接触するため、一度の接触で加工可能な面積が
前述のボールバニッシング法の場合に比べ広い。そのた
め、仕上げの加工能率が高まって加工時間が短縮される
と同時に、仕上げ面に圧痕が残る可能性が低減する。ま
た、ワークと仕上げローラとの接触面は、両者の押圧力
を極端に大きくすることなく突起を平滑するに充分な面
圧が得られる大きさであるから、面圧不足によりワーク
に仕上げ不良面が残ることを良好に回避し得る。したが
って、前述のワークとオイルシールとの場合において、
オイルシールに引っ掻き摩耗が生ずることがなくなって
耐摩耗性が向上し、早期に油漏れを起こす可能性が低減
する。

しかも、ワークの表面層には仕上げローラの押圧によ
り加工硬化が生じ、表面層の疲れ強さ等の機械的性質が
向上するという効果も得られる。

また、ローラ機構を一対の仕上げローラを備えた態様
のものとすれば、ローラ機構からワークに加えられる互
いに逆向きの力が打ち消し合うこととなって、ワークを
支持する装置を剛性の低いものとすることができ、か
つ、ワークは外周面の両側を同時に加工されるから、仕
上げに要する時間を更に短縮し得、表面あらさの改善に
伴う製作コストの上昇を抑え得ることとなる。

また、フレームが仕上げローラを弾性支持手段を介し
て支持するようにすれば、ワークの芯高に応じて仕上げ
ローラが変位可能となる。そのため、ワークは、フレー
ムの寸法精度の影響を受けないことは勿論、たとえ、偏
心したワークでも不均一なローラ圧力を受けることな
く、常に良好な表面あらさに仕上げられ得る。

さらに、この弾性支持手段を調節手段を備えた態様の
ものとすれば、ワークに対する仕上げローラの芯高調整
が容易となる。

実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は本発明の実施例であるローラバニッシング装
置10を示す平面図である。符号12はワーク駆動装置であ
り、表面仕上げの為されるワーク14を保持するととも
に、これに軸心回りの回転運動を与えるものである。こ
のワーク駆動装置12に隣接してローラ保持装置16が配設
されている。このローラ保持装置16はワーク14に角度α
゜で斜交する仕上げローラ18とバックアップローラ20と
を備えており、送り装置22の移動テーブル24に支持され
て送り方向（矢印Ａの方向）に移動させられる。この送
り方向はワーク14と仕上げローラ18との二軸心に平行な
一平面に沿った方向であって、しかも、仕上げローラ18
の軸心に直交する方向である。これらワーク駆動装置12
および送り装置22は主フレーム26に支持されている。

ワーク14には大径部30と小径部32とが形成されてい
る。この大径部30の外周面が表面仕上げの施される仕上
げ面34である。

ワーク駆動装置12は、主軸台40とこれに相対する心押
台42とがベッド44上に配設されたものである。主軸台40
の主軸46端および心押台42には一対のセンタ48,50が配
設されており、両センタ48,50がワーク14の両端を支持
している。さらに、主軸46端には回し板52も取り付けら
れており、この回し板52は駆動装置54により回転させら
れる。この回し板52に、ワーク14の小径部32端に取り付
けられた回し金56の一端が係合し、ワーク14に駆動装置
54の回転が伝達される。一方、心押台42は主軸46に接近
・離間する方向に移動調節可能となっており、両センタ
間距離の調節が可能である。

ローラ保持装置16は、第２図に示されるように、仕上
げローラ18およびバックアップローラ20を回転可能に保
持するローラ機構60と、支持部材62と、押圧装置64と、
ストッパ65と、アンクランプ装置66と、取付台68とによ
って構成されている。

ローラ機構60には、仕上げローラ18とバックアップロ
ーラ20とをワーク14を挟んで対向する位置にそれぞれ一
組ずつ保持する第一および第二ローラ部70,71が形成さ
れており、これら両ローラ部70,71には一対の第一およ
び第二アーム72,73が連結されている。本実施例におい
ては、ワーク14を挟んだ両仕上げローラ18が互いに接近
する方向が押圧方向となっている。

第一ローラ部70においては、ハウジング74が仕上げロ
ーラ18およびバックアップローラ20の外周面を支持して
いる。さらに、このハウジング74の両端には第３図に示
されるように、一対のサイドフレーム75,76がそれぞれ
所定隙間をあけて配設されている。これら仕上げローラ
18およびバックアップローラ20は、ハウジング74により
摺動可能に支持されるとともに、サイドフレーム75,76
により軸方向の移動を規制されている。

ハウジング74にはローラ溝78と、これに平行な貫通孔
80とが形成されている。ローラ溝78は、第２図に示され
るように、仕上げローラ18より僅かに大きい直径を有
し、しかも、仕上げローラ18のワーク14との接触部Ｔが
ハウジング74から露出し得る深さとされている。さら
に、このローラ溝78の中間部には、第３図に示されるよ
うに、この仕上げローラ18の外周面に接触しない幅の逃
げ溝82が形成されている。つまり、仕上げローラ18はロ
ーラ溝78により両端部近傍の外周面が回転可能に支持さ
れているのである。一方、貫通孔80は、第２図に示され
るように、ローラ溝78に連通しており、仕上げローラ18
とバックアップローラ20との外周面が接触可能である。
また、貫通孔80に、図示は省略するが、適数本の円環状
の油溝が形成されて潤滑油が全周にほぼ均等に行き渡
り、比較的大きな負荷が加えられた場合でも、バックア
ップローラ20が軽快に摺動するようにされている。した
がって、バックアップローラ20には仕上げローラ18の回
転が外周面同士の接触によって伝達され、バックアップ
ローラ20が回転させられる。

サイドフレーム75,76には、第３図に示されるよう
に、相対する止まりセンタ84,86が両センタ間距離を調
節可能にそれぞれ螺合されている。これら止まりセンタ
84,86は、バックアップローラ20の両端面にそれぞれ設
けられた一対のセンタ穴88に係合し、バックアップロー
ラ20を回転可能に支持している。なお、センタ穴88はバ
ックアップローラ20の半径方向への僅かな移動を許容す
る大きさとされている。また、これらサイドフレーム7
5,76の互いに対向する内側面であって、仕上げローラ18
の両端面近傍には一対の規制面90がそれぞれ形成されて
いる。規制面90は仕上げローラ18の両端面と僅かな隙間
を有して対向するすべり面である。

第二ローラ部71については、第一ローラ部70と同一の
要素に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

第一アーム72の中間部には第２図に示されるように、
保持部材94を介して支持軸98が取り付けられている。こ
の支持軸98の軸心は仕上げローラ18に平行であるととも
に、仕上げローラ18に対する接触部Ｔにおける接平面Ｐ
上にある。さらに、第一アーム72の第一ローラ部70とは
逆側の端面には、第１図に示されるように、一対の支持
部100,101が突設されている。これら支持部100,101はピ
ン102の両端をピン102が仕上げローラ18に平行となる姿
勢で支持している。

第二アーム73については、第一アーム72と同一の要素
に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

支持部材62は、第２図に示されるように、第一および
第二アーム72,73のそれぞれの支持軸98を回転可能に支
持している。しかも、両支持軸98は上記両接平面Ｐが互
いに平行で、かつ両支持軸98の軸心間距離がワーク14の
外径と略等しくなるように配置されている。したがっ
て、ワーク14の外径の変化に伴って第一および第二アー
ム72,73が回動しても、両仕上げローラ18の接触部Ｔの
位置は、２本の支持軸98の軸心を含む平面に直角な方向
においてほとんど変化しない。

押圧装置64は、第一および第二アーム72,73におい
て、支持軸98に関して第一および第二ローラ部70,71と
は反対側の位置に配設されている。この押圧装置64は両
ローラ部70,71を常に接近する向きに付勢する圧縮ばね1
04を備えている。つまり、この圧縮ばね104の付勢力が
ワーク14と仕上げローラ18とを押圧するローラ圧力（加
工圧力）として作用するのである。

この圧縮ばね104は二重コイルばねであり、各両端を
一対のばね座106,108によって支持されている。また、
第一および第二アーム72,73には両アーム72,73の外側に
底部を有して上記押圧方向に延びる同軸の円形穴110,11
2がそれぞれ形成されている。圧縮ばね104は伸縮方向を
円形穴110,112の軸方向と同一として、両円形穴110,112
に跨がって配設されている。また、一方のばね座108は
円形穴112の内周面に摺動可能に嵌合する大きさとされ
ており、さらに、このばね座108には押しねじ114の一端
が連結されている。この押しねじ114は中央部を第二ア
ーム73に螺合されて、他端が第二アーム73の外側に突出
している。この他端には締付工具の係合可能な締付部11
6が設けられている。さらに、この押しねじ114はゆるみ
止めナット118により任意位置で固定可能である。した
がって、この押しねじ114を前進・後退させて圧縮ばね1
04の圧縮量を減少・増大させれば、圧縮ばね104の予荷
重を増減させることができる。

ストッパ65は第一および第二アーム72,73に挟まれる
位置に配設され、第一および第二ローラ部70,71の接近
可能な限度を規定する。このストッパ65は鋼製の第一お
よび第二当接部材120,122が両アーム72,73にそれぞれ固
定され、これら両当接部材120,122の一端面が互いに対
向する当接面とされたものである。加工中、ストッパ65
により両ローラ部70,71の接近が阻止させられると、ワ
ーク14に対する仕上げローラ18の押圧力が無くなって仕
上げが完了する。本実施例においては、この状態が加工
完了状態とされており、したがって、当接部材120,122
の高さにおいてワーク14の加工寸法が決定されることと
なる。また、両当接部材120,122は仕上げ開始時には図
示の状態とされて互いに離間しているが、非加工時には
常に当接して仕上げローラ18と他部品との当接を防止す
る。

アンクランプ装置66は、第一および第二アーム72,73
のピン102に係合可能な係合部材126がエアシリンダ128
のロッド130に結合されて構成されている。このエアシ
リンダ128は制御回路により前進・後退が制御される。
さらに、このエアシリンダ128は軸方向が両支持軸98の
軸心を含む平面と直交する向きで支持部材62に固定され
ている。係合部材126には両ピン102の外周面に接触し得
る接触面132が形成されており、この接触面132はエアシ
リンダ128の前進力を両ピン102の間隔を狭める力に変換
する斜面を備えている。両ピン102の間隔が狭められる
に従って、第一および第二ローラ部70,71の間隔が拡張
される。

取付台68には、第１図に示されるように、連結ピン13
4が両端を回転可能に支持されている。さらに、この連
結ピン134は支持部材62に固定されており、よって、支
持部材62は連結ピン134回りに回動可能となっている。
また、取付台68と支持部材62とは支持ばね136および調
節手段138により連結されている。また、取付台68から
支持部材62に向かって高さ調節ストッパ140が配設され
ている。

支持ばね136は支持部材62を予め定められた位置で弾
性的に支持するものである。本実施例においては、連結
ピン134に支持される部材の重心が連結ピン134より第一
および第二ローラ部70,71側に偏っているため、支持ば
ね136は支持部材62を連結ピン134のまわりに図中反時計
回りに付勢する引張ばねとされている。すなわち、これ
ら連結ピン134と支持ばね136とにより弾性支持手段が構
成されているのである。

調節手段138は、支持部材62に対して正逆方向の僅か
な力を作用させて取付台68に対する支持部材62の相対位
置を調節するものである。この調節手段138は高さ調節
ねじ142とばね144とを同軸状に連結したものである。し
たがって、高さ調節ねじ142の高さを変え、ばね144の圧
縮量を変えれば、ばね144と支持ばね136とによって支持
部材62に加えられる付勢力の大きさおよび向きが変更さ
れ、仕上げローラ18の芯高が変更される。

高さ調節ストッパ140は取付台68への螺合深さを変え
ることにより当接部としての頭部146の高さを変更し得
るようになっている。この頭部146の高さは加工時に支
持部材62に当接しない高さとされる一方、非使用時には
当接する高さとされる。したがって、非使用時、支持部
材62は連結ピン134と高さ調節ストッパ140とにより支持
されており、不必要な揺動が防止される。

送り装置22には移動テーブル24を移動させる図示しな
い駆動装置が備えてあり、この駆動装置は制御回路によ
り送り速度および送り量が制御されるようになってい
る。

以下、本実施例装置の作動を説明する。

まず、高さ調節ストッパ140をねじ込んで、頭部146の
高さを低くする。

次に、送り装置22を駆動してローラ保持装置16を送り
方向に移動させ、ワーク駆動装置12により回転させられ
ているワーク14に仕上げローラ18を接触させる。このと
き、ワーク14の外径はストッパ65の当接状態における両
仕上げローラ18間距離よりも僅かに大きいため、第一お
よび第二ローラ部70,71は押圧装置64の付勢力に抗して
拡張される。

これと同時に、ワーク14と仕上げローラ18との押圧が
開始され、仕上げローラ18およびバックアップローラ20
はワーク14の回転に伴って回転し始める。送り装置22は
ローラ保持装置16を徐々に送り続けるから、ワーク14と
仕上げローラ18との押圧位置はそれらの軸心方向に移動
させられる。押圧位置の移動によって、ワーク14は大径
部30の全外周面にローラ掛けを施されることによって所
定の平滑面とされる。

なお、付言すれば、本実施例のローラ保持装置16に
は、一対のアーム72,73は、それぞれの支持軸98に回転
可能に嵌合された一対の保持部材94と一体的に回転す
る。したがって、これら支持軸98と保持部材94との間に
円滑な回転に必要な嵌合隙間を与えつつ、両者のがたつ
き量をできる限り少なく抑えるために、支持軸98と保持
部材94との実質的な嵌合長さができる限り長いことが望
ましい。本実施例においては、一対の保持部材94のいず
れについても支持軸98の長さとその嵌合長さとを略等し
くすることができるから、がたつき量低減のためにロー
ラ保持装置16が大形化することをしのびつつ、支持軸98
を長くする必要がない。

以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明した
が、本発明がその主旨を逸脱することなく、当業者の知
識に基づいて更に種々の変更，改良を施した態様で実施
し得るものであることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるローラバニッシング装
置を示す平面図、第２図はその実施例装置のローラ保持
装置を示す側面図である。第３図は上記実施例装置の仕
上げローラの周辺を部分的に示す平面図である。 10:ローラバニッシング装置 12:ワーク駆動装置、14:ワーク 16:ローラ保持装置、18:仕上げローラ 20:バックアップローラ 22:送り装置、26:フレーム 60:ローラ機構、62:支持部材 64:押圧装置、66:アンクランプ装置 68:取付台 72:第一アーム、73:第二アーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 菅谷 伸夫 豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動車株 式会社内 (72)発明者 芳賀 実 豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動車株 式会社内 (72)発明者 米浜 賢 豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動車株 式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−67074（ＪＰ，Ａ) 実開 昭54−10936（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−59260（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭47−37003（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】円形断面のワークを軸心回りに回転させ、
   そのワークに平滑な外周面を有する仕上げローラを斜交
   させるとともに、両者をワーク上に定められた仕上げ開
   始位置から押圧し始めて、仕上げローラを回転させつつ
   それらワークと仕上げローラとをそれらの軸心と平行な
   一平面内においてそれらの軸心と交差する方向に相対移
   動させることにより、両者の押圧位置をワーク上におい
   ても仕上げローラ上においても共に軸方向に移動させて
   ワークの外周面をローラ掛けにより平滑化することを特
   徴とするローラバニッシング方法。
2. 【請求項２】ワークを保持してそれを軸心回りに回転さ
   せるワーク駆動装置と、 仕上げローラとそれより大径のバックアップローラと
   を、それらが外周面において互に接触しつつ回転し得、
   かつ仕上げローラがバックアップローラと前記ワークと
   の間に位置する状態で保持したローラ機構と、 そのローラ機構と前記ワーク駆動装置とを、前記仕上げ
   ローラとワークとが斜交し、かつ、両者が外周面で接触
   し得るとともに両者の軸心と平行な一平面に直交する加
   工方向に相対移動し得る状態に支持するフレームと、 前記ローラ機構とワーク駆動装置とを前記加工方向にお
   いて接近させることにより、前記ワークと仕上げローラ
   とを押圧する押圧装置と、 前記ローラ機構とワーク駆動装置とを前記一平面内にお
   いて前記ワークと仕上げローラとの軸心と交差する方向
   に相対移動させる送り装置と を含むローラバニッシング装置。
3. 【請求項３】前記ローラ機構が、前記仕上げローラとバ
   ックアップローラとを前記ワークを挟んで対向する位置
   にそれぞれ一組ずつ保持する一対のアームを備えたもの
   であり、 前記フレームが、それら一対のアームを前記仕上げロー
   ラの軸心に平行な軸線の回りに回動可能に支持する支持
   部材を備えたものであり、 前記送り装置が、前記支持部材を前記一平面に平行な方
   向に移動させるものである特許請求の範囲第２項記載の
   ローラバニッシング装置。
4. 【請求項４】前記一対のアームに、それら一対のアーム
   が前記両仕上げローラが互いに接近する向きに回動する
   限度を規定するストッパが設けられている特許請求の範
   囲第３項記載のローラバニッシング装置。
5. 【請求項５】前記フレームが弾性支持手段を介して前記
   仕上げローラを支持するものであり、その弾性支持手段
   が、仕上げローラを予め定められた一定位置に保持する
   とともに、その仕上げローラの前記ワークへの接触開始
   に伴ってワークの半径方向に移動することを許容するも
   のである特許請求の範囲第２項記載のローラバニッシン
   グ装置。
6. 【請求項６】前記弾性支持手段が前記仕上げローラの前
   記一定位置を調節する調節手段を有するものである特許
   請求の範囲第５項記載のローラバニッシング装置。