JP4193509B2 - ラッピング加工装置 - 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】
また、ラッピングフィルムをハウジング内に収納してなるカートリッジを、ラッピング加工装置に対して着脱自在に構成し、ラッピングフィルムの取り扱いを容易にする技術が知られている（例えば、特許文献２、特許文献３参照。）。
【０００５】
カートリッジには、ラッピングフィルムの背面側に配置されるシューをハウジングに対して固定したタイプと、バネなどの弾性体を介してシューを変位自在にハウジングに保持したタイプとがある。特許文献２に記載されたカートリッジは前者のタイプであり、クランクシャフトのジャーナル部のように断面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を施すラッピング加工装置において使用されている。一方、特許文献３に記載されたカートリッジは後者のタイプであり、カムシャフトのカムロブ部のように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を施すラッピング加工装置において使用されている。
【０００６】
後者のタイプのカートリッジにおいて、シューを変位自在に保持する理由は次のとおりである。すなわち、加工面が断面非真円形状のワークの場合には、ワークの軸心（回転中心）から加工面までの半径が部位ごとに異なっているので、加工面の径方向位置がワークの回転に応じて変化する。この加工面の径方向位置の変位に追従するために、シュー自体を変位させている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平７−２３７１１６号公報 （図１、図２参照）
【特許文献２】
特開平９−１３６２５７号公報 （図４、図６参照）
【特許文献３】
特開平１１−２８５９５８号公報 （図２、図４参照）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述した後者のタイプのカートリッジでは、シューを移動させる構造となっているので、シューが移動するときに、ラッピングフィルムがワークの回転方向にずれたり、過剰な負荷が作用して切断したりする事態が生じ、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を好適に施すことができないという問題がある。
【０００９】
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、ラッピングフィルムの背面側に配置されるシューをハウジングに対して固定したタイプのカートリッジを用いて、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を好適に施し得るラッピング加工装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【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。
【００１１】
本発明は、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を施すラッピング加工装置であって、
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がハウジング内に収納され、前記ラッピングフィルムの背面側に配置されるシューが前記ハウジングに対して固定されてなるカートリッジと、
前記カートリッジを前記ワークに対して進退移動自在に保持する保持手段と、
前記カートリッジを前記ワークに向けて押付けて、前記シューにより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カートリッジ押付け手段と、
前記ワークを回転駆動する回転駆動手段と、を有し、
前記ワークの回転に応じて前記カートリッジの全体が変位し、
前記カートリッジは、前記ラッピングフィルムを繰り出し自在に巻回した回転自在な供給リールと、繰り出された前記ラッピングフィルムを巻き取る回転自在な巻取りリールと、を含み、
前記巻取りリールにベルトを介して接続され前記ラッピングフィルムを巻き取る方向に前記巻取りリールを回転駆動するとともに前記カートリッジの変位に拘わらず位置が固定された巻取りリール駆動手段と、
前記カートリッジの変位に伴う前記ベルトの張力変化を吸収する弾発力を前記ベルトに付与する弾性手段と、をさらに有していることを特徴とするラッピング加工装置である。
【００１２】
【発明の効果】
本発明に係るラッピング加工装置によれば、シューをハウジングに対して固定してなるカートリッジの全体がワークの回転に応じて変位するので、シューのみを移動させる構成に比較してラッピングフィルムのずれや切断が生じ難くなり、もって、カムシャフトのカムロブ部のように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を好適に施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一対のアーム２１、２１の閉状態を示す概略図、図３は、一対のアーム２１、２１の開状態を示す概略図、図４は、カートリッジ７０を取り外した状態を示す概略図、図５（Ａ）は、シュー７１をハウジング７２に対して固定した本実施形態に係るカートリッジ７０を示す概略図、図５（Ｂ）は、シュー１７１を変位自在にハウジング１７２に保持した対比例に係るカートリッジ１７０を示す概略図である。また、図６（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６（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〜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７３がハウジング７２内に収納され、ラッピングフィルム７３の背面側に配置されるシュー７１がハウジング７２に対して固定されてなるカートリッジ７０と、カートリッジ７０をワークＷに対して進退移動自在に保持する保持ユニット２０（保持手段に相当する）と、カートリッジ７０をワークＷに向けて押付けてシュー７１によりラッピングフィルム７３の砥粒面をワークＷに押付けるカートリッジ押付けユニット３０（カートリッジ押付け手段に相当する）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７３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７３を押圧しラッピング加工を施している。ラッピング加工時には、ワークＷの回転に応じてカートリッジ７０の全体が変位する。また、カートリッジ押付けユニット３０は、シュー押付け力を調整する調整手段３１を含んでいる。
【００１６】
本実施形態のラッピング加工装置１は、断面非真円の円弧状の加工面を有するワーク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６（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は、図６（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。このようなカムロブ部６１の位置に対応して、Ｙ方向に沿って対をなすアーム２１、２１が、Ｘ方向に沿って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。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】
前記カートリッジ７０は、図５（Ａ）に示すように、ケース本体をなすハウジング７２と、ハウジング７２内に収納されるラッピングフィルム７３と、ラッピングフィルム７３を繰り出し自在に巻回した回転自在な供給リール７４と、繰り出されたラッピングフィルム７３を巻き取る回転自在な巻取りリール７５と、ラッピングフィルム７３の背面側に配置されハウジング７２に対して固定されたシュー７１と、を含んでいる。巻取りリール７５の中心には、後述する回転軸８３（図２参照）が挿入されるリール穴７６が形成されている。さらに、ラッピング加工時におけるフィルム７３の繰り出しや逆行を防止するために、供給リール７４および巻取りリール７５の回転を阻止する図示しないロック機構がハウジング７２に設けられている。ロック機構は、各リール７４、７５の側面に係合する爪部を備える公知のストッパなどを含んでいる。ラッピングフィルム７３は、供給リール７４から引き出され、シュー７１の外面にガイドされながら、巻取りリール７５に巻き取られる。
【００２２】
前記ラッピングフィルム７３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７１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。
【００２３】
図２〜図４を参照して、前記対をなすアーム２１、２１は、Ｙ方向に沿って相対的に接近離反移動に設けられている。アーム２１は、Ｚ方向に伸びるベースプレート２２と、カートリッジ７０を着脱自在に保持する保持プレート２３とを有し、保持プレート２３は、Ｙ方向に開閉自在なように、支持ピン２４を介してベースプレート２２の下端に回動自在に設けられている。ベースプレート２２の上端に設けた取付板２５には、空気圧あるいは油圧などにより作動する流体圧シリンダ２６の一端がピンを介して回動自在に連結され、保持プレート２３の上端部にはピストンロッド２７の先端がピンを介して回動自在に連結されている。空気あるいは油などの作動流体は、ポンプ３２などの供給源から、圧力制御弁などを含む圧力調整機構３１（調整手段に相当する）を介して、流体圧シリンダ２６に供給される。
【００２４】
保持プレート２３には、カートリッジ７０を保持する凹部２８が形成されている。この凹部２８に、カートリッジ７０が着脱自在に収納される。保持プレート２３およびカートリッジ７０には、カートリッジ７０を凹部２８内に係止する図示しない係止機構が設けられている。係止機構は、ハウジング７２外周面に形成した凹所に係合する移動自在な係合爪や、係合爪を凹所に対して係合したり、係合を解除したりするソレノイドなどの移動手段などを含んでいる。
【００２５】
本実施形態では、前記保持ユニット２０は、ベースプレート２２、保持プレート２３および支持ピン２４を含むアーム２１によって構成されている。保持ユニット２０は、保持プレート２３が支持ピン２４を中心に回動することにより、カートリッジ７０をワークＷに対して進退移動自在に保持する。
【００２６】
前記カートリッジ押付けユニット３０は、アーム２１、流体圧シリンダ２６および圧力調整機構３１によって構成されている。流体圧シリンダ２６のピストンロッド２７を収縮状態から伸張すると、保持プレート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２７を伸張状態から収縮すると、保持プレート２３は、先端部が開く方向に回動し、図３および図４に示す開状態となる。閉じ回動によりシュー７１がラッピングフィルム７３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７１との当接を解除する。ラッピング加工時には、保持プレート２３は、流体圧シリンダ２６の作動により閉じ回動し、カートリッジ７０をワークＷに向けて押付ける。これにより、カートリッジ７０に固定されたシュー７１にシュー押付け力が付与され、ラッピングフィルム７３の砥粒面がカムロブ部６１に押付けられる。圧力調整機構３１は、圧力制御弁などの作動を制御し、流体圧シリンダ２６に供給される作動流体の流体圧を調整する。これにより、シュー押付け力が調整される。
【００２７】
カムロブ部６１は断面非真円形状であるので、カムシャフト６０の回転に応じて加工面６５の径方向位置は変化する。したがって、ワークＷの回転に応じて変化する加工面６５の径方向位置の変位に追従して、シュー７１を変位させる必要がある。カートリッジ７０はシュー７１をハウジング７２に固定したタイプであるので、シュー７１を変位させるためには、カートリッジ７０の全体を変位させる必要がある。カートリッジ７０は保持プレート２３に保持されていることから、保持プレート２３は、加工面６５の径方向位置の変位に追従して移動しなければならない。そこで、流体圧シリンダ２６は、ラッピング加工中においてはダンパとして機能し、シュー７１をカムロブ部６１に向けて押付けた状態の下でピストンロッド２７を伸縮して保持プレート２３の回動を許容している。例えば、図２には、軸心Ｏから加工面６５までの半径が最も長いトップ部ａに、図中左側のシュー７１が押付けられた状態が示されている。この状態では、左側の流体圧シリンダ２６は、シュー７１をトップ部ａに向けて押付けた状態の下でピストンロッド２７を若干収縮し、保持プレート２３の開方向への回動を許容している。なお、作動流体の流体圧は、シュー７１にシュー押付け力を付与し、かつ、カムシャフト６０の回転に応じて流体圧シリンダ２６をダンパとして機能させる観点から定められる。
【００２８】
図５（Ｂ）に示すように、バネ１７３などの変位機構を介してシュー１７１を変位自在にハウジング１７２に保持した対比例に係るカートリッジ１７０では、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場合には、シュー１７１のみを移動させて、ワークＷの回転に応じて変化する加工面６５の径方向位置の変位に追従している。しかしながら、シュー１７１のみを移動させた場合には、シュー１７１が移動するときに、ラッピングフィルム７３がワークＷの回転方向にずれたり、過剰な負荷が作用して切断したりする事態が生じることがある。
【００２９】
これに対して、本実施形態のカートリッジ７０にあっては、シュー７１をハウジング７２に対して固定し、ワークＷの回転に応じてカートリッジ７０の全体が変位するようにしてある。このため、ラッピングフィルム７３は、カートリッジ７０内において安定した状態に維持され、シュー１７１のみを移動させる構成に比較して、ラッピングフィルム７３のずれや切断が生じ難くなる。
【００３０】
図２および図３を参照して、ラッピング加工装置１は、フィルム送り機構８０を構成するために、巻取りリール７５にベルト８６を介して接続されラッピングフィルム７３を巻き取る方向に巻取りリール７５を回転駆動するとともにカートリッジ７０の変位に拘わらず位置が固定された巻取りリール駆動手段８１と、カートリッジ７０の変位に伴うベルト８６の張力変化を吸収する弾発力をベルト８６に付与するテンショナー８２（弾性手段に相当する）と、をさらに有している。
【００３１】
さらに詳しくは、ラッピング加工装置１は、巻取りリール７５のリール穴７６に挿入自在な回転軸８３と、回転軸８３が接続されたローラ８４と、駆動ローラ８５と、駆動ローラ８５とローラ８４との間に掛け渡されたベルト８６と、駆動ローラ８５に接続され当該駆動ローラ８５を回転するモータＭ３と、ベルト８６をガイドする移動自在なガイドローラ８７と、ガイドローラ８７を押圧してベルト８６にテンションを付与するスプリング８８と、を有している。回転軸８３は保持プレート２３に突出して設けられ、ローラ８４は保持プレート２３に回転自在に保持されている。カートリッジ７０を保持プレート２３に保持すると、巻取りリール７５は、回転軸８３がリール穴７６に挿入され、ローラ８４およびベルト８６を介して駆動ローラ８５およびモータＭ３に接続される。本実施形態では、上述した駆動ローラ８５およびモータＭ３によって巻取りリール駆動手段８１が構成され、ガイドローラ８７およびスプリング８８によって弾性手段としてのテンショナー８２が構成されている。
【００３２】
モータＭ３、駆動ローラ８５、ガイドローラ８７およびスプリング８８は、ラッピング加工中には位置が固定される図示しない構造体に取り付けられている。ラッピング加工中においては、保持プレート２３の回動に伴ってカートリッジ７０は変位するが、比較的重量が重いモータＭ３や駆動ローラ８５は、カートリッジ７０の変位に拘わらず位置が固定されたままとなる。これにより、ラッピング加工中に移動する部材、すなわち、カートリッジ７０を保持した保持プレート２３の重量を軽くでき、これを通して、流体圧シリンダ２６の小型化を図ることができる。
【００３３】
また、スプリング８８によりガイドローラ８７を押圧しているため、カートリッジ７０の変位に伴ってベルト８６の張力が変化しても、この張力変化を吸収する弾発力がベルト８６に付与される。これにより、カートリッジ７０の変位に拘わらずベルト８６全体に所定のテンションが付与され、ラッピングフィルム７３を巻き取ることができる。
【００３４】
そして、カートリッジ７０を保持プレート２３に保持してモータＭ３を作動すると、ラッピングフィルム７３を巻き取る方向に巻取りリール７５が回転駆動され、供給リール７４からラッピングフィルム７３が順次繰り出される。ラッピングフィルム７３の繰り出し量を検出するために、駆動ローラ８５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。
【００３５】
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、圧力調整機構３１の作動を制御してシュー押付け力を可変制御している。
【００３６】
上記の制御について、図７および図８を参照しつつ説明する。図７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８（Ａ）は、加工中におけるカムロブ部６１の回転位置に応じて、シュー押付け力Ｐを可変制御する一例を示す図、図８（Ｂ）は、カムロブ部６１の各部位での接触面圧を示す図である。
【００３７】
図７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、シュー押付け力Ｐを可変制御する。
【００３８】
シュー押付け力Ｐを変更する制御は次のとおりである。図８（Ａ）に示すように、コントローラ１００は、カムロブ部６１のイベント部ｂ１、ｂ２を加工するときのシュー押付け力Ｐが、他の部位を加工するときのシュー押付け力Ｐに比べて大きくなるように、圧力調整機構３１の作動を制御する。
【００３９】
具体的には、コントローラ１００は、カムロブ部６１が回転してシュー７１がイベント部ｂ１、ｂ２に接触するときに流体圧シリンダ２６に供給される作動流体の流体圧が大きくなるように、圧力調整機構３１の作動を制御する制御信号を当該圧力調整機構３１に出力する。作動流体の流体圧が大きくなると、カムロブ部６１のイベント部ｂ１、ｂ２を加工するときのシュー押付け力Ｐが、他の部位を加工するときのシュー押付け力Ｐに比べて大きくなる。
【００４０】
シュー押付け力Ｐを上記のように制御すると、図８（Ｂ）に示すように、イベント部ｂ１、ｂ２での接触面圧が高くなる。接触面圧が高くなると、砥粒による加工面６５の単位時間あたりの除去量が増加することから、ラッピング加工が促進され、イベント部ｂ１、ｂ２の面粗度が向上する。
【００４１】
なお、トップ部ａでの接触面圧はもともと高いことから、本実施形態では、イベント部ｂ１、ｂ２での接触面圧を高めることにより、このイベント部ｂ１、ｂ２における面粗度の向上を図るようにしてある。但し、トップ部ａの面粗度をより一層高めるために、イベント部ｂ１、ｂ２からトップ部ａにかけての領域において、シュー押付け力Ｐを高めるように制御してもよい。
【００４２】
また、シュー押付け力Ｐを可変制御する際の変化率は、ワーク形状、ベースとなる加工条件（シュー押付け力のベース値、ワーク回転速度およびオシレーション速度）、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。
【００４３】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００４４】
まず、アーム２１の保持プレート２３にカートリッジ７０を取り付ける。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の位置に一対のアーム２１、２１を移動する。このとき、流体圧シリンダ２６は、ピストンロッド２７を収縮しており、保持プレート２３を開位置に保持している。この後、流体圧シリンダ２６を作動させてピストンロッド２７を伸張し、保持プレート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７３は、カムロブ部６１の加工面６５上にセットされる。
【００４５】
保持プレート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７５を回転する。ラッピングフィルム７３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７４および巻取りリール７５の回転を阻止するロック機構をロックすると、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７３となる。
【００４６】
カムロブ部６１をクランプした状態では、保持プレート２３は、流体圧シリンダ２６の作動により閉じ回動し、カートリッジ７０をワークＷに向けて押付けている。これにより、カートリッジ７０に固定されたシュー７１にシュー押付け力が付与され、ラッピングフィルム７３の砥粒面がカムロブ部６１に押付けられる。
【００４７】
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、流体圧シリンダ２６がダンパとして機能し、カムロブ部６１の回転に倣って保持プレート２３が回動しながら、加工面６５がラッピング加工される。このとき、シュー７１をハウジング７２に対して固定してなるカートリッジ７０の全体は、カムロブ部６１の回転に応じて変化する加工面６５の径方向位置の変位に追従して変位する。このため、ラッピングフィルム７３はカートリッジ７０内において安定した状態に維持され、対比例に係るカートリッジ１７０（図５（Ｂ））のようにシュー１７１のみを移動させる構成に比較して、ラッピングフィルム７３のずれや切断が生じ難く、安定研磨が可能となる。したがって、カムロブ部６１のように断面非真円の円弧状の加工面６５を有するカムシャフト６０に対してラッピング加工を好適に施すことが可能となる。
【００４８】
さらに、ラッピング加工中においては、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、シュー押付け力Ｐを可変制御する。すなわち、シュー７１がイベント部ｂ１、ｂ２に接触するときに流体圧シリンダ２６に供給される作動流体の流体圧が大きくなるように圧力調整機構３１の作動を制御し、イベント部ｂ１、ｂ２を加工するときのシュー押付け力Ｐを、他の部位を加工するときのシュー押付け力Ｐに比べて大きくしている（図８（Ａ））。
【００４９】
したがって、イベント部ｂ１、ｂ２での接触面圧が高められる結果（図８（Ｂ））、砥粒による加工面６５の単位時間あたりの除去量が増加し、イベント部ｂ１、ｂ２の面粗度が向上する。
【００５０】
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２６を作動させてピストンロッド２７を収縮し、保持プレート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。
【００５１】
また、ラッピングフィルム７３を使い切った場合には、使用済みのカートリッジ７０を、新品のカートリッジ７０に交換する。
【００５２】
以上説明したように、上述した実施形態のラッピング加工装置１によれば、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７３がハウジング７２内に収納され、ラッピングフィルム７３の背面側に配置されるシュー７１がハウジング７２に対して固定されてなるカートリッジ７０と、カートリッジ７０をワークＷに対して進退移動自在に保持する保持ユニット２０と、カートリッジ７０をワークＷに向けて押付けて、シュー７１によりラッピングフィルム７３の砥粒面をワークＷに押付けるカートリッジ押付けユニット３０と、ワークＷを回転駆動する回転駆動ユニット４０と、を有し、ワークＷの回転に応じてカートリッジ７０の全体が変位するようにしたので、シュー１７１のみを移動させる構成に比較してラッピングフィルム７３のずれや切断が生じ難くなり、もって、カムシャフト６０のカムロブ部６１のように断面非真円の円弧状の加工面６５を有するワークＷに対してラッピング加工を好適に施し得るという効果を奏する。
【００５３】
さらに、シュー１７１を変位自在にハウジング１７２に保持するためのバネ１７３などの変位機構が不要となり、断面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場合に既に用いられているカートリッジを流用できる。したがって、ワークＷの加工面６５の断面形状に応じて、すなわち、断面真円か断面非真円かに応じて２種類のカートリッジを選択してラッピング加工装置１に装着する必要がなくなり、ラッピングフィルム７３の取り扱いがより一層容易になる。
【００５４】
また、カートリッジ７０は、ラッピングフィルム７３を繰り出し自在に巻回した回転自在な供給リール７４と、繰り出されたラッピングフィルム７３を巻き取る回転自在な巻取りリール７５と、を含み、巻取りリール７５にベルト８６を介して接続されラッピングフィルム７３を巻き取る方向に巻取りリール７５を回転駆動するとともにカートリッジ７０の変位に拘わらず位置が固定された巻取りリール駆動手段８１と、カートリッジ７０の変位に伴うベルト８６の張力変化を吸収する弾発力をベルト８６に付与するテンショナー８２と、をさらに有しているので、保持ユニット２０の重量を軽くでき、これを通して、カートリッジ押付けユニット３０の小型化を図ることができる。また、カートリッジ７０の変位に伴ってベルト８６の張力が変化しても、この張力変化を吸収する弾発力がベルト８６に付与されるため、カートリッジ７０の変位に拘わらずベルト８６全体に所定のテンションを付与して、ラッピングフィルム７３を安定して巻き取ることができる。
【００５５】
また、カートリッジ押付けユニット３０は、シュー押付け力を調整する調整手段３１を含み、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、調整手段３１の作動を制御してシュー押付け力を可変制御するコントローラ１００と、をさらに有しているので、所望の部位における接触面圧を高めて、当該部位の面粗度を向上することができる。
【００５６】
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の外周面であるので、カムロブ部６１の加工面６５に対してラッピング加工を好適に施し得るという効果を奏する。
【００５７】
（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、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。
【００５８】
また、保持ユニット２０、カートリッジ押付けユニット３０、カートリッジ押付けユニット３０に含まれる調整手段３１は図示例の構成に限定されない。例えば、進退移動自在に保持されたカートリッジ７０をワークＷに向けて押圧するバネ、当該バネの圧縮量を変更する偏心回転体、偏心回転体を回転駆動するモータなどから、カートリッジ押付けユニット３０やこれに含まれる調整手段３１を構成することもできる。
【００５９】
また、シュー７１として、先端部が凹状円弧となった凹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一対のアームの閉状態を示す概略図である。
【図３】 一対のアームの開状態を示す概略図である。
【図４】 カートリッジを取り外した状態を示す概略図である。
【図５】 図５（Ａ）は、シューをハウジングに対して固定した本実施形態に係るカートリッジを示す概略図、図５（Ｂ）は、シューを変位自在にハウジングに保持した対比例に係るカートリッジを示す概略図である。
【図６】 図６（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６（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７】 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８】 図８（Ａ）は、加工中におけるカムロブ部の回転位置に応じて、シュー押付け力を可変制御する一例を示す図、図８（Ｂ）は、カムロブ部の各部位での接触面圧を示す図である。
【符号の説明】
１…ラッピング加工装置
２０…保持ユニット（保持手段）
２１…アーム
２２…ベースプレート
２３…保持プレート
２４…支持ピン
２６…流体圧シリンダ
３０…カートリッジ押付けユニット（カートリッジ押付け手段）
３１…圧力調整機構（調整手段）
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
６０…カムシャフト（ワーク）
６１…カムロブ部
６５…加工面
７０…カートリッジ
７１…シュー
７２…ハウジング
７３…ラッピングフィルム
７４…供給リール
７５…巻取りリール
８１…巻取りリール駆動手段
８２…テンショナー（弾性手段）
８５…駆動ローラ
８６…ベルト
８７…ガイドローラ
８８…スプリング
１００…コントローラ（制御手段）
ｂ１、ｂ２…カムロブ部のイベント部
Ｍ３…モータ
Ｓ１…ロータリエンコーダ（検出手段）
Ｗ…断面非真円の円弧状の加工面を有するワーク

Claims (3)

1. 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を施すラッピング加工装置であって、
   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がハウジング内に収納され、前記ラッピングフィルムの背面側に配置されるシューが前記ハウジングに対して固定されてなるカートリッジと、
   前記カートリッジを前記ワークに対して進退移動自在に保持する保持手段と、
   前記カートリッジを前記ワークに向けて押付けて、前記シューにより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カートリッジ押付け手段と、
   前記ワークを回転駆動する回転駆動手段と、を有し、
   前記ワークの回転に応じて前記カートリッジの全体が変位し、
   前記カートリッジは、前記ラッピングフィルムを繰り出し自在に巻回した回転自在な供給リールと、繰り出された前記ラッピングフィルムを巻き取る回転自在な巻取りリールと、を含み、
   前記巻取りリールにベルトを介して接続され前記ラッピングフィルムを巻き取る方向に前記巻取りリールを回転駆動するとともに前記カートリッジの変位に拘わらず位置が固定された巻取りリール駆動手段と、
   前記カートリッジの変位に伴う前記ベルトの張力変化を吸収する弾発力を前記ベルトに付与する弾性手段と、をさらに有していることを特徴とするラッピング加工装置。
2. 前記カートリッジ押付け手段は、シュー押付け力を調整する調整手段を含み、
   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、前記調整手段の作動を制御してシュー押付け力を可変制御する制御手段と、をさらに有し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装置。
3. 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。

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