JP4103641B2 - ラッピング加工装置およびラッピング加工方法 - Google Patents

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、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。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】
ラッピング加工が施された加工面の形状には、ワークの軸線方向に沿う幾何学形状（以下、「軸方向幾何学形状」とも言う）と、周方向に沿う幾何学形状とがあるが、前者の軸方向幾何学形状が、両端部に比べて中央部が僅かに窪んだいわゆる中凹形状になることがある。これは、オシレーションに伴い、ラッピングフィルムに対して相対的に移動するワークのエッジ部によって砥粒がダメージを受けるため、中央部での作用砥粒数に比べて両端部で作用砥粒数が相対的に減少し、その結果、加工面の除去量が、両端部に比べて中央部が相対的に増加するためである。軸方向幾何学形状が中凹形状になると、真直度が要求されたレベルに達せず、加工不良になる虞がある。
【０００６】
ワークの中には、荷重に対する強度を確保しつつ軽量化を図る観点から、ワークの軸線方向に沿う厚さ寸法を部位によって異ならせたワークも存在する。この種のワークにあっては、エッジ部がワークの軸線方向に沿って変位する領域は、厚さ寸法を均一にしたワークの場合に比べて広くなる。したがって、砥粒がダメージを受ける領域が広く、軸方向幾何学形状が中凹形状になる現象が顕著に発生する。
【０００７】
しかしながら、従来のラッピング加工装置では、ラッピング加工中におけるオシレーション速度などの加工条件は一定とされており、加工条件だけで、軸方向幾何学形状が所望の形状となるように制御することは事実上不可能である。
【０００８】
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、厚さ寸法が異なる部位を備えるワークの加工面に対してラッピング加工を施すに当たり、ワークの軸線方向に沿う加工面の幾何学形状を制御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。
【０００９】
【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。
【００１０】
本発明は、回転駆動されるとともに軸線方向に沿う厚さ寸法が異なる部位を備えるワークの加工面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前記軸線方向に沿う幅寸法が前記ワークの前記軸線方向に沿う厚さ寸法よりも大きいラッピングフィルムと、
前記ラッピングフィルムの背面側に配置され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シューと、
前記ワークを回転駆動する回転駆動手段と、
前記ワークおよび前記ラッピングフィルムのうちの少なくとも一方に前記ワークの前記軸線方向に沿うオシレーションを付与するとともにオシレーションに伴ってラッピングフィルムに対して相対的に移動する前記ワークのエッジ部を前記ラッピングフィルムの砥粒面に接した状態で変位させるオシレーション手段と、
前記ワークの回転位置を検出する検出手段と、
加工中におけるワークの回転位置に応じてオシレーション速度を可変制御する制御手段と、を有し、
前記制御手段は、前記ワークの回転位置が他の部位に比べて厚さ寸法が小さい部位を加工する位置であるときのオシレーション速度が、前記他の部位を加工する位置であるときのオシレーション速度に比べて小さくなるように、前記オシレーション手段の作動を制御することによって、オシレーション速度を一定とする場合に比べて、前記ワークの軸線方向に沿う加工面の幾何学形状において両端部に比べて中央部が窪む寸法を小さくすることを特徴とするラッピング加工装置である。
【００１１】
また、本発明は、軸線方向に沿う厚さ寸法が異なる部位を備えるワークの加工面に向けてラッピングフィルムの背面側に配置されたシューを押付けて、前記軸線方向に沿う幅寸法が前記ワークの前記軸線方向に沿う厚さ寸法よりも大きい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た状態で、前記ワークを回転駆動し、かつ、前記ワークおよび前記ラッピングフィルムのうちの少なくとも一方に前記ワークの軸線方向に沿うオシレーションを付与するとともにオシレーションに伴って前記ラッピングフィルムに対して相対的に移動する前記ワークのエッジ部を前記ラッピングフィルムの前記砥粒面に接した状態で変位させ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、
前記ワークの回転位置を検出手段により検出し、前記ワークの回転位置が他の部位に比べて厚さ寸法が小さい部位を加工する位置であるときのオシレーション速度が、前記他の部位を加工する位置であるときのオシレーション速度に比べて小さくなるように制御することによって、オシレーション速度を一定とする場合に比べて、前記ワークの前記軸線方向に沿う加工面の幾何学形状において両端部に比べて中央部が窪む寸法を小さくすることを特徴とするラッピング加工方法である。
【００１２】
【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、厚さ寸法が異なる部位を備えるワークの加工面に対してラッピング加工を施すに当たり、加工中におけるワークの回転位置に応じてオシレーション速度を可変制御することにより、オシレーション速度を一定とする場合に比べて、ワークの軸線方向に沿う加工面の幾何学形状において両端部に比べて中央部が窪む寸法を小さくし得るという効果を奏する。
【００１３】
【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。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態に係るラッピング加工装置１の構成を示す概念図、図２は、上下のシュー２１によりラッピングフィルム１１をワークＷに押付けた状態を示す図である。また、図３（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３（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。
【００１５】
図１および図２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の背面側に配置されたシュー２１と、シュー２１を押付けてラッピングフィルム１１の砥粒面をワークＷに押付けるシュー押付けユニット３０と、ワークＷを回転駆動する回転駆動ユニット４０（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（オシレーション手段に相当する）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。
【００１６】
本実施形態のラッピング加工装置１は、厚さ寸法が異なる部位を備えるワークＷの加工面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３（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。カムシャフト６０には複数個のカムロブ部６１が設けられているが、図１および図３（Ａ）では１個のみを図示してある。カムロブ部６１の位置に対応して、対をなす上下のシュー２１が複数対配置されている。
【００１７】
カムロブ部６１は、図３（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ｂ、ベース部ｄからイベント部ｂへのアプローチをなすランプ部ｃの複数の部位を備えている。図示例のカムロブ部６１にあっては、荷重に対する強度を確保しつつ軽量化を図る観点から、ワークＷの軸線方向に沿う厚さ寸法を部位によって異ならせてある。すなわち、図３（Ａ）に示すように、ベース部ｄの厚さ寸法、および、ベース部ｄからランプ部ｃにかけての厚さ寸法が、トップ部ａおよびイベント部ｂに比べて小さく形成されている。ベース部ｄは、トップ部ａやイベント部ｂの厚さ寸法の例えば１／３の厚さ寸法に設定されている。なお、この比率は、荷重に対する強度の確保と軽量化とを両立し得る範囲で適宜選択できることは言うまでもない。
【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、カムシャフト６０が着脱自在に連結される主軸４１と、主軸４１に接続される主軸モータＭ１と、を有する。カムシャフト６０は、主軸モータＭ１の回転動が主軸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Ｗ回転速度Ｖｗ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（検出手段に相当する）が取り付けられている。
【００２０】
前記オシレーションユニット５０は、ガイドレール５３に沿ってＸ方向にスライド移動自在に設けられたスライダ５４と、スライダ５４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、スライダ５４の端面と偏心回転体５１とを常時当接させるためにスライダ５４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。スライダ５４には、シュー２１を保持したシューケース２８がＺ方向に移動自在に保持されている。図中符号５５は、シューケース２８のＺ方向への移動をガイドするガイド部材である。ラッピング加工中においては、シュー２１に対してラッピングフィルム１１が滑ることはない。したがって、スライダ５４に付与したオシレーションは、シューケース２８を介してシュー２１に付与され、さらに、シュー２１を介してラッピングフィルム１１にまで付与される。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、シュー２１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、図示しない複数のガイドローラにガイドされ、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】
シュー２１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。図示する実施形態では、前記シュー２１は、所定の軸としての揺動ピン２９を中心に回動自在に保持され、ラッピングフィルム１１を介してカムロブ部６１の加工面６５に複数箇所（例えば２点）で当接する凹状先端部を有する凹シューから構成されている。凹シューは、先端部はへこ（凹）んでいるものの、ワークＷとの当接面自体は断面凸状の円弧面に形成されている。凹シューは、フィルム１１を介してではあるが、加工面６５とは２点での線接触となる。上下のシュー２１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。
【００２４】
前記シュー押付けユニット３０は、シューケース２８の背面とスライダ５４との間に配置されたワーククランプ用バネ３３を有している。ワーククランプ用バネ３３は圧縮コイルバネからなる。ワーククランプ用バネ３３によりシューケース２８を押付けると、当該シューケース２８に保持されたシュー２１が押付けられ、ラッピングフィルム１１の砥粒面がカムロブ部６１に押付けられる。
【００２５】
図４（Ａ）は、オシレーションが付与されたラッピングフィルム１１の移動状態を、カムロブ部６１とともに概念的に示す図、図４（Ｂ）は、オシレーション速度Ｖｏを一定とした対比例において、カムロブ部６１のエッジ部Ｗｅによって砥粒１２が受けるダメージＤの大きさを概念的に示す図、図４（Ｃ）は、対比例においてラッピング加工後のワークＷの軸線方向に沿うトップ部ａの幾何学形状を誇張して示す図である。また、図５（Ａ）は、カムロブ部６１のエッジ部Ｗｅによって砥粒１２が受けるダメージＤの大きさとオシレーション速度Ｖｏすなわちオシレーション振動数との関係を概念的に示す図、図５（Ｂ）は、ラッピングフィルム１１の砥粒１２による加工面６５の単位時間あたりの除去量と砥粒ダメージＤの大きさとの関係を概念的に示す図である。
【００２６】
図４（Ａ）において、ラッピングフィルム１１が中心位置にある状態は実線によって示され、ラッピングフィルム１１が中心位置に対して−Ｘ方向に偏位（最左端）した状態は一点鎖線によって示され、ラッピングフィルム１１が中心位置に対して＋Ｘ方向に偏位（最右端）した状態は二点鎖線によって示されている。図４中、符号「Ｌｆ」はラッピングフィルム１１の幅を、符号「Ａｏ」はラッピングフィルム１１のオシレーションの振幅を示している。
【００２７】
オシレーションに伴って移動するラッピングフィルム１１の砥粒１２は、カムロブ部６１のエッジ部Ｗｅによって、割られたり、ひどい場合には基材から脱落されたりするというダメージを受けている。このため、図４（Ｂ）に示すように、ラッピングフィルム１１のうち加工面６５に常時圧接している領域においては、エッジ部Ｗｅによって砥粒１２が受けるダメージＤは実質的にゼロであるが、エッジ部Ｗｅに当たる領域においては、砥粒ダメージＤが大きくなる。このときの砥粒ダメージＤの程度をＤａとする。
【００２８】
ここで、砥粒ダメージＤはオシレーション振動数の増加に伴って大きくなり（図５（Ａ））、ラッピングフィルム１１の砥粒１２による加工面６５の単位時間あたりの除去量は砥粒ダメージＤが大きくなるのに伴って減少する（図５（Ｂ））。
【００２９】
したがって、図４（Ｃ）に示すように、オシレーション速度Ｖｏを一定とした対比例においては、加工面６５の除去量が、両端部に比べて中央部が相対的に増加するため、トップ部ａやイベント部ｂでの軸方向幾何学形状が中凹形状になる。このように軸方向幾何学形状が中凹形状になると、真直度が要求されたレベルに達せず、加工不良になる虞がある。特に、厚さ寸法を部位によって異ならせたカムロブ部６１では、砥粒１２がダメージを受ける領域が広く、また、幅を狭くしたベース部ｄなどでは接触面圧が高く砥粒１２に及ぼすダメージＤも大きいことから、軸方向幾何学形状が中凹形状になる現象が顕著に発生する。
【００３０】
そこで、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でカムロブ部６１の回転位置を検出し、加工中におけるカムロブ部６１の回転位置に応じてオシレーション速度Ｖｏを可変制御し、カムロブ部６１の軸線方向に沿う加工面６５の幾何学形状を制御するようにしてある。
【００３１】
上記の制御について、図６〜図８を参照しつつ説明する。図６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、図７は、加工中におけるワークＷの回転位置に応じてオシレーション速度Ｖｏを可変制御し、加工面６５の軸方向幾何学形状を制御する例を示す図である。また、図８（Ａ）は、オシレーション速度Ｖｏを可変制御した実施形態において、カムロブ部６１のエッジ部Ｗｅによって砥粒１２が受けるダメージＤの大きさを概念的に示す図、図８（Ｂ）は、実施形態においてラッピング加工後のワークＷの軸線方向に沿うトップ部ａの幾何学形状を示す図である。
【００３２】
図６を参照して、ロータリエンコーダＳ１、Ｓ２、Ｓ３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、加工中におけるカムロブ部６１の回転位置や、オシレーションを付与する偏心回転体５１の回転位置に関する検出信号などがそれぞれコントローラ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からのカムロブ部６１の回転位置に関する信号に基づいて、カムロブ部６１のいずれの部位が加工中であるかを判断する。そして、コントローラ１００は、加工中の部位に応じてオシレーション速度Ｖｏを可変制御する。
【００３３】
オシレーション速度Ｖｏの可変制御は次のとおりである。図７に示すように、コントローラ１００は、カムロブ部６１の回転位置が他の部位（すなわち、トップ部ａおよびイベント部ｂ）に比べて厚さ寸法が小さい部位（すなわち、ベース部ｄおよび当該ベース部ｄからランプ部ｃにかけての部位）を加工する位置であるときのオシレーション速度Ｖｏが、他の部位を加工する位置であるときのオシレーション速度Ｖｏに比べて小さくなるように、オシレーション用モータＭ２の作動を制御する。
【００３４】
具体的には、コントローラ１００は、トップ部ａおよびイベント部ｂを加工するときにはオシレーション振動数を例えば１０Ｈｚとし、ランプ部ｃを加工している間にオシレーション振動数を例えば３Ｈｚまで減少させ、ベース部ｄを加工するときにはオシレーション振動数を例えば３Ｈｚとするように、オシレーション用モータＭ２の回転速度を制御する制御信号を当該モータＭ２に出力する。本実施形態では、トップ部ａとベース部ｄとの接触面積の比から、ベース部ｄでのラッピングフィルム１１の仕事量は、トップ部ａでのラッピングフィルム１１の仕事量の約１／３であることから、ベース部ｄを加工するときのオシレーション振動数を、トップ部ａを加工するときのオシレーション振動数の約１／３としてある。
【００３５】
オシレーション速度Ｖｏを上記のように可変制御すると、オシレーション速度Ｖｏを一定とした対比例（図４（Ｂ）を参照）と比較すると、図８（Ａ）に示すように、エッジ部Ｗｅに当たる領域における砥粒ダメージＤが小さくなる。このときの砥粒ダメージＤの程度をＤｂ（Ｄａ＞Ｄｂ）とする。砥粒ダメージＤが小さくなるということは、同じシュー押付け力の下では、砥粒１２による加工面６５の単位時間あたりの除去量が増加することを意味する（図５（Ｂ）を参照）。したがって、加工面６５の両端部と中央部とにおける除去量の不均一さが改善され、軸方向幾何学形状がフラットになり、真直度の低下が抑えられる。
【００３６】
なお、オシレーション振動数の変化率は、ワークＷの各部位での厚さ寸法の比、ワークＷの軸方向幾何学形状、ベースとなる加工条件（シュー押付け力、ワーク回転速度およびオシレーション速度Ｖｏのベース値）、要求される面粗度などによって変化するので、一義的に決まるものではなく、トライアンドエラーによって最終的な変化率を決定している。
【００３７】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００３８】
まず、ラッピング加工装置１にカムシャフト６０を回転自在に保持し、カムロブ部６１の位置に上下のシュー２１を移動する。
【００３９】
シュー２１をカムロブ部６１に押付ける前に、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。
【００４０】
カムロブ部６１をシュー２１によりクランプすると、シュー押付けユニット３０により両シュー２１がカムロブ部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。
【００４１】
そして、オシレーションユニット５０を作動させてラッピングフィルム１１にカムシャフト６０の軸線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２１を保持したシューケース２８がカムロブ部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。
【００４２】
この加工中においては、ロータリエンコーダＳ１は、カムロブ部６１の回転位置を検出し、コントローラ１００は、加工中におけるカムロブ部６１の回転位置に応じてオシレーション速度Ｖｏを可変制御する。すなわち、カムロブ部６１の回転位置に応じてオシレーション用モータＭ２の作動を制御し、トップ部ａおよびイベント部ｂに比べて厚さ寸法が小さいベース部ｄおよび当該ベース部ｄからランプ部ｃにかけての部位を加工するときのオシレーション速度Ｖｏを、トップ部ａおよびイベント部ｂを加工するときのオシレーション速度Ｖｏに比べて小さくしている（図７）。
【００４３】
これにより、カムロブ部６１の加工面６５の両端部と中央部とにおける除去量の不均一さが改善され、トップ部ａおよびイベント部ｂの軸方向幾何学形状がフラットになり、真直度の低下が抑えられる。もって、加工条件の一つであるオシレーション速度Ｖｏだけで、ワークＷの軸線方向に沿う加工面６５の幾何学形状を制御できる。
【００４４】
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、シュー２１をカムロブ部６１から離間させ、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。
【００４５】
以上説明したように、上述した実施形態によれば、厚さ寸法が異なる部位を備え回転駆動されるワークＷの加工面６５に対してラッピング加工を施すラッピング加工装置１であって、薄肉基材の一面に砥粒１２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の砥粒面をワークＷに押付けるシュー２１と、ワークＷを回転駆動する回転駆動ユニット４０と、ラッピングフィルム１１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、ワークＷの回転位置を検出するロータリエンコーダＳ１と、加工中におけるワークＷの回転位置に応じてオシレーション速度Ｖｏを可変制御するコントローラ１００と、を有し、ワークＷの軸線方向に沿う加工面６５の幾何学形状を制御するようにしたので、厚さ寸法が異なる部位を備えるワークＷの加工面６５に対してラッピング加工を施すに当たり、加工条件の一つであるオシレーション速度Ｖｏを可変制御するだけで、ワークＷの軸線方向に沿う加工面６５の幾何学形状を所望の形状に制御し得るという効果を奏する。
【００４６】
また、コントローラ１００は、ワークＷの回転位置が他の部位に比べて厚さ寸法が小さい部位を加工する位置であるときのオシレーション速度Ｖｏが、他の部位を加工する位置であるときのオシレーション速度Ｖｏに比べて小さくなるように、オシレーションユニット５０の作動を制御するので、ワークＷの軸線方向に沿う加工面６５の幾何学形状をフラットにすることができる。
【００４７】
また、ワークＷの加工面６５は、カムシャフト６０におけるカムロブ部６１の外周面であり、カムロブ部６１におけるベース部ｄおよび当該ベース部ｄからランプ部ｃにかけての厚さ寸法が、トップ部ａおよびイベント部ｂに比べて小さいので、ベース部ｄやランプ部ｃはもちろんのこと、トップ部ａおよびイベント部ｂでの加工面６５の幾何学形状を制御して、フラットにすることができる。
【００４８】
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。
【００４９】
また、本実施形態のラッピング加工装置１は、ワークＷの回転位置をロータリエンコーダＳ１により検出し、加工中におけるワークＷの回転位置に応じてオシレーション速度Ｖｏを可変制御し、ワークＷの軸線方向に沿う加工面６５の幾何学形状を制御する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、厚さ寸法が異なる部位を備えるワークＷの加工面６５に対してラッピング加工を施すに当たり、加工条件の一つであるオシレーション速度Ｖｏだけで、ワークＷの軸線方向に沿う加工面６５の幾何学形状を所望の形状に制御し得るという効果を奏する。
【００５０】
（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もなく、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。
【００５１】
また、図示例のオシレーションユニット５０ではラッピングフィルム１１にオシレーションを付与しているが、ワークＷ側にオシレーションを付与しても、加工面６５の幾何学形状を所望の形状に制御できる。オシレーションを発生させる機構も偏心回転体５１を用いたものに限定されず、例えば、超音波加振機を用いてもよい。
【００５２】
また、シュー２１として凹シューを例示したが、先端部が凸状円弧となった凸シューを使用する場合にも、本発明を適用できる。
【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の構成を示す概念図である。
【図２】 上下のシューによりラッピングフィルムをワークに押付けた状態を示す図である。
【図３】 図３（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３（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４】 図４（Ａ）は、オシレーションが付与されたラッピングフィルムの移動状態を、カムロブ部とともに概念的に示す図、図４（Ｂ）は、オシレーション速度を一定とした対比例において、カムロブ部のエッジ部によって砥粒が受けるダメージの大きさを概念的に示す図、図４（Ｃ）は、対比例においてラッピング加工後のワークの軸線方向に沿うトップ部の幾何学形状を誇張して示す図である。
【図５】 図５（Ａ）は、カムロブ部のエッジ部によって砥粒が受けるダメージＤの大きさとオシレーション速度すなわちオシレーション振動数との関係を概念的に示す図、図５（Ｂ）は、ラッピングフィルムの砥粒による加工面の単位時間あたりの除去量と砥粒ダメージの大きさとの関係を概念的に示す図である。
【図６】 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７】 加工中におけるワークの回転位置に応じてオシレーション速度を可変制御し、加工面の軸方向幾何学形状を制御する例を示す図である。
【図８】 図８（Ａ）は、オシレーション速度を可変制御とした実施形態において、カムロブ部のエッジ部によって砥粒が受けるダメージの大きさを概念的に示す図、図８（Ｂ）は、実施形態においてラッピング加工後のワークの軸線方向に沿うトップ部の幾何学形状を示す図である。
【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
１２…砥粒
２１…シュー
２８…シューケース
３０…シュー押付けユニット
３３…ワーククランプ用バネ
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（オシレーション手段）
５１…オシレーション用の偏心回転体
５２…弾性手段
５３…ガイドレール
５４…スライダ
６０…カムシャフト（ワークＷ）
６１…カムロブ部
ａ…トップ部（他の部位）
ｂ…イベント部（他の部位）
ｃ…ランプ部（他の部位に比べて厚さ寸法が小さい部位）
ｄ…ベース部（他の部位に比べて厚さ寸法が小さい部位）
６５…加工面
１００…コントローラ（制御手段）
Ｍ１…主軸モータ
Ｍ２…オシレーション用モータ
Ｓ１…ロータリエンコーダ（検出手段）
Ｓ２、Ｓ３…ロータリエンコーダ
Ｗ…ワーク
Ｗｅ…ワークのエッジ部

Claims (4)

1. 回転駆動されるとともに軸線方向に沿う厚さ寸法が異なる部位を備えるワークの加工面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前記軸線方向に沿う幅寸法が前記ワークの前記軸線方向に沿う厚さ寸法よりも大きいラッピングフィルムと、
   前記ラッピングフィルムの背面側に配置され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シューと、
   前記ワークを回転駆動する回転駆動手段と、
   前記ワークおよび前記ラッピングフィルムのうちの少なくとも一方に前記ワークの前記軸線方向に沿うオシレーションを付与するとともにオシレーションに伴ってラッピングフィルムに対して相対的に移動する前記ワークのエッジ部を前記ラッピングフィルムの砥粒面に接した状態で変位させるオシレーション手段と、
   前記ワークの回転位置を検出する検出手段と、
   加工中におけるワークの回転位置に応じてオシレーション速度を可変制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記ワークの回転位置が他の部位に比べて厚さ寸法が小さい部位を加工する位置であるときのオシレーション速度が、前記他の部位を加工する位置であるときのオシレーション速度に比べて小さくなるように、前記オシレーション手段の作動を制御することによって、オシレーション速度を一定とする場合に比べて、前記ワークの軸線方向に沿う加工面の幾何学形状において両端部に比べて中央部が窪む寸法を小さくすることを特徴とするラッピング加工装置。
2. 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、
   前記カムロブ部におけるベース部および当該ベース部からランプ部にかけての厚さ寸法が、トップ部およびイベント部に比べて小さい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に記載のラッピング加工装置。
4. 軸線方向に沿う厚さ寸法が異なる部位を備えるワークの加工面に向けてラッピングフィルムの背面側に配置されたシューを押付けて、前記軸線方向に沿う幅寸法が前記ワークの前記軸線方向に沿う厚さ寸法よりも大きい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た状態で、前記ワークを回転駆動し、かつ、前記ワークおよび前記ラッピングフィルムのうちの少なくとも一方に前記ワークの軸線方向に沿うオシレーションを付与するとともにオシレーションに伴って前記ラッピングフィルムに対して相対的に移動する前記ワークのエッジ部を前記ラッピングフィルムの前記砥粒面に接した状態で変位させ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、
   前記ワークの回転位置を検出手段により検出し、前記ワークの回転位置が他の部位に比べて厚さ寸法が小さい部位を加工する位置であるときのオシレーション速度が、前記他の部位を加工する位置であるときのオシレーション速度に比べて小さくなるように制御することによって、オシレーション速度を一定とする場合に比べて、前記ワークの前記軸線方向に沿う加工面の幾何学形状において両端部に比べて中央部が窪む寸法を小さくすることを特徴とするラッピング加工方法。

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