JP4737710B2 - 微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車用エンジンのシリンダブロックにおけるシリンダボア（円形孔）の内周面や、クランクジャーナル，クランクピン，カムジャーナルなどの部材の外周面に、低フリクション化を実現するための微細な凹部（油だまり）を形成するのに用いられる微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法に関するものである。

従来、上記したようなシリンダブロックのシリンダボアの内周面に微細凹部を形成する場合には、ショットブラストが多く採用されている。このショットブラストでは、シリンダボアの内周面に所定形状の透孔を有するマスキングシートを貼り付けた後、セラミックス等の小径粒子をシリンダボアの内周面に向けて圧縮空気とともに投射することで、内周面の透孔を通して露出している部分に凹部を形成するようにしている。

そして、凹部を形成した後は、マスキングシートを取り外して洗浄するのに続いて、再びホーニングを行うことにより、上記ショットブラスト加工で凹部の周囲に生じた盛上り部分を除去するようにしている。
特開２００２−３０７３１０

しかしながら、上記したようなショットブラストを用いた微細凹部の形成にあっては、微細な凹部を規則的に配置することが困難であり、加えて、円形孔の内周面に対するマスキングシートの貼り付け工程及び取り外し工程、並びに、洗浄工程が不可欠であって、このような作業が多い分だけ、加工コストが高くついてしまうという問題があり、これらの問題を解決することが従来の課題となっていた。

本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたものであり、ワークの内周面又は外周面に対して精度良好に微細凹部を形成することができるのは勿論のこと、加工コストの低減を実現することが可能であり、加えて、微細凹部を形成する部位の塑性流動やスプリングバックを低減することができると共に、加工ローラに対する応力を緩和して加工ローラの長寿命化をも実現することが可能である微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法を提供することを目的としている。

本発明の微細凹部加工装置は、ワークの内周面又は外周面に微細凹部を形成する微細凹部加工装置であって、外周面に微細な凹凸を具備してローラ軸周りに回転する加工ローラと、この加工ローラを上記ローラ軸と平行を成す中心軸に支持されるワークに接近離間させて加工ローラの外周面を上記ワークの内周面又は外周面に押し付け可能とした押圧機構と、微細凹部を形成すべき上記ワークの被加工部位を局所的に軟化させる軟化手段と、ワークの微細凹部が形成された位置及び軟化手段により軟化させた位置をそれぞれ測定する位置測定手段とを備えている。

また、本発明の微細凹部加工装置は、ワークの内周面又は外周面に微細凹部を形成する微細凹部加工装置であって、外周面に微細な凹凸を具備してローラ軸周りに回転する加工ローラと、この加工ローラを上記ローラ軸と平行を成す中心軸に支持されるワークに接近離間させて加工ローラの外周面を上記ワークの内周面又は外周面に押し付け可能とした押圧機構と、微細凹部を形成すべき上記ワークの被加工部位を局所的に軟化させる軟化手段と、ワークの微細凹部が不要な加工不要部位を急速冷却する冷却手段とを備えている。
上記の構成において、加工ローラはワークの円形孔内に挿入されて、その外周面の微細な凹凸を上記円形孔の内周面に押し付けつつワークの中心軸周りに旋回して加工を行うようにしてもよい。
さらに、加工ローラは中心軸周りに回転するワークの外周面に接近して、その外周面の微細な凹凸をワークの外周面に押し付けて加工を行うようにしてもよい。
さらにまた、軟化手段は指向性を有し、３６０°にわたって指向可能とした構成にしてもよく、軟化手段をレーザ照射器としてもよい。

本発明の微細凹部加工方法は、上記した微細凹部加工装置を用いてワークに微細凹部を形成するに際して、軟化手段により微細凹部を形成すべき上記ワークの被加工部位を局所的に軟化させつつ、押圧機構によって加工ローラの外周面を上記ワークの被加工部位に押し付けて微細凹部を形成している。
また、微細凹部を形成すべき上記ワークの被加工部位を予測し、軟化手段により上記ワークの被加工部位を局所的に軟化させた後、押圧機構によって加工ローラの外周面を上記ワークの軟化した被加工部位に押し付けて微細凹部を形成してもよい。
さらに、軟化手段によりワークの被加工部位を局所的に軟化させる場合に、軟化させる度合を場所毎に変化させ、形成すべき微細凹部の中央の溝底面部分を局所的に軟化させ、若しくは形成すべき微細凹部の両側の溝壁部分を局所的に軟化させるようにしてもよい。

本発明の微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法では、押圧機構により加工ローラの外周面をワークの被加工部位に押し付けつつ（又は押し付ける前に）、レーザや超音波などの軟化手段を用いて微細凹部を形成すべきワークの被加工部位のみを局所的に軟化させるようになすと、加工ローラの外周面の微細な凹凸の転写性が向上することとなり、ワークの内周面又は外周面に対して精度良好に微細凹部を形成し得ることとなる。

また、微細凹部を形成する部位が軟化するので、塑性流動やスプリングバックが低減され、加えて、加工ローラに対する応力が緩和されるので、加工ローラの長寿命化が図られることとなる。

そして、押圧機構により加工ローラの外周面をワークの被加工部位に押し付けつつ、軟化手段を用いて微細凹部を形成すべきワークの被加工部位のみを局所的に軟化させる場合には、微細凹部を形成する加工位置と軟化させる位置とを高精度に合致させる得ることとなり、一方、押圧機構により加工ローラの外周面をワークの被加工部位に押し付ける前に、軟化手段を用いて微細凹部を形成すべきワークの被加工部位のみを局所的に軟化させる場合には、軟化させる部位の範囲を高精度に制御し得ることとなる。

本発明によれば、微細凹部を形成すべきワークの被加工部位の硬度を局所的に軟化させて加工することができるので、加工ローラの長寿命化及び加工コストの低減を実現したうえで、ワークの内周面又は外周面に対して精度良好に微細凹部を形成することが可能であり、加えて、微細凹部を形成する部位の塑性流動やスプリングバックを低減することができるという非常に優れた効果がもたらされる。
また、微細凹部が形成された位置と軟化手段により軟化させた位置との間にずれが生じた際に、迅速に修正し得ることとなる。
さらに、ワークの微細凹部が不要な加工不要部位を急速冷却する冷却手段を設けたときには、ワークの加工不要部位を急速冷却して高硬度化し得ることとなり、微細凹部を広範囲に形成する加工に適したものとなる。

本発明の微細凹部加工装置において、軟化手段は指向性を有し、３６０°にわたって指向可能とした構成とすることが可能であり、この場合には、微細凹部を形成すべきワークの被加工部位を的確に軟化させ得ることとなる。

また、本発明の微細凹部加工装置において、ワークの微細凹部が形成された位置及び軟化手段により軟化させた位置をそれぞれ測定するＣＣＤやカメラなどの位置測定手段を備えている構成を採用することができ、この構成を採用すると、微細凹部が形成された位置と軟化手段により軟化させた位置との間にずれが生じた際に、迅速に修正し得ることとなる。

さらに、本発明の微細凹部加工装置において、ワークの微細凹部が不要な加工不要部位を急速冷却する冷却手段を備えている構成とすることができ、この場合には、ワークの内周面又は外周面の全面を軟化手段により一旦軟化させた後、ワークの加工不要部位を急速冷却して高硬度化し得ることとなり、微細凹部を広範囲に形成する加工に適したものとなる。

さらにまた、本発明の微細凹部加工装置において、軟化手段をレーザ照射器とした構成を採用することができ、この構成を採用すると、ワークに接触することなく被加工部位を局所的に軟化させ得ることとなる、すなわち、ワークにダメージを与えることなく被加工部位を局所的に軟化させ得ることとなる。

一方、本発明の微細凹部加工方法において、軟化手段によりワークの被加工部位を局所的に軟化させる場合に、軟化させる度合を場所毎に変化させる構成とすることができ、この構成を採用すると、図５に示すように、軟化させる度合を左から順に変化させて軟化度小（高硬度）の軟化被加工部位ＳＬ，軟化度中（中硬度）の軟化被加工部位ＳＭ及び軟化度大（低硬度）の軟化被加工部位ＳＨとすることで、加工ローラ１１に荷重Ｆを付与した場合において、隣接する微細凹部の深さｄ１，ｄ２，ｄ３をデジタル的に変えることができる、すなわち、微細凹部の深さの制御を高精度に行い得ることとなる。

また、本発明の微細凹部加工方法において、軟化手段によりワークの被加工部位を局所的に軟化させる場合に、図６に示すように、形成すべき微細凹部Ｔの中央の溝底面部分Ｔｂを局所的に軟化させたり、図７に示すように、形成すべき微細凹部Ｔの両側の溝壁部分Ｔｗを局所的に軟化させたりする構成を採用することができ、微細凹部Ｔの中央の溝底面部分Ｔｂを局所的に軟化させる場合には、この溝底面部分Ｔｂを高精度に加工し得ることとなり、一方、微細凹部Ｔの両側の溝壁部分Ｔｗを局所的に軟化させる場合には、この溝壁部分Ｔｗを高精度に加工し得ることとなる。

そして、上記した微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部を円形孔の内周面に有するワーク、例えば、微細凹部をシリンダボアの内周面に有するエンジンのシリンダブロックは、ピストンが摺動するシリンダボアの内周面の摩擦が低いものとなり、その結果、燃費の向上に寄与し得ることとなる。

図１１及び図１２は、いずれも微細凹部をシリンダボアの内周面に有するエンジンのシリンダブロックＳＢを示しており、図１１の拡大部分に示すように、シリンダボアＢの内周面Ｂａにおけるピストンの上死点Ｂｕ及び下死点Ｂｌの近傍に形成された微細凹部Ｔの深さｄを両死点Ｂｕ，Ｂｌ間の工程中央部分Ｂｍに形成された微細凹部の深さｄよりも深くしたり、図１２の拡大部分に示すように、シリンダボアＢの内周面Ｂａにおけるピストンのスカート部当接部位Ｂｓに形成された微細凹部Ｔの深さｄを上記スカート部当接部位Ｂｓ以外の部位に形成された微細凹部Ｔの深さｄよりも深くしたりすることができ、いずれの場合も、摺動面であるシリンダボアＢの内周面Ｂａの摩擦が低いものとなり、その結果、燃費の向上に寄与し得ることとなる。

また、図１３も微細凹部をシリンダボアの内周面に有するエンジンのシリンダブロックＳＢを示しており、図１３の拡大部分に示すように、シリンダボアＢの内周面Ｂａに形成された微細凹部Ｔの深さｄは、シリンダヘッドを固定するのに用いるボルト孔ＤからシリンダボアＢの内周面Ｂａまでの距離Ｘに比例して設定されている構成のシリンダブロックＳＢとすることができ、この場合にも、摺動面であるシリンダボアＢの内周面Ｂａの摩擦が低いものとなり、その結果、燃費の向上に寄与し得ることとなる。

一方、上記した微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部を外周面に有するワーク、例えば、クランクジャーナルやクランクピンやカムジャーナルやカムロブなどのエンジン用部材は、摺動面である外周面の摩擦が低いものとなり、その結果、燃費の向上に寄与し得ることとなる。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

図２に示すように、この微細凹部加工装置１は、自動車用エンジンのシリンダブロックの円形孔であるシリンダボアの内周面に微細凹部を形成するＮＣ工作機械であって、鉛直方向に移動可能な主軸ヘッド２に下向きに突出した状態で支持される主軸３と、主軸ヘッド２の下方において水平面内で互いに直交する二軸方向に移動可能としたワーク載置用のテーブル４と、主軸３に同軸に装着されて一体で回転するホルダ１０を備えており、ホルダ１０の主軸３に対する着脱は、図示しない自動工具交換装置によりなされるようになっている。

上記ホルダ１０は、図１に示すように、外周部に微細な凹凸を具備した加工ローラ１１と、ローラ軸１２を介してこの加工ローラ１１を回転可能に支持するローラ支持部１３と、このローラ支持部１３を主軸３と直交する方向に移動可能に保持するハウジング１４と、中心軸をホルダ１０の回転軸Ｌに合致させたシリンダボアＢの内周面Ｂａに加工ローラ１１を接近離間させてその外周面の微細な凹凸を押し付け可能とした押圧機構２０と、微細凹部を形成すべきシリンダボアＢの内周面Ｂａの被加工部位を局所的に軟化させる軟化手段としてのレーザ照射器１５を備えており、このレーザ照射器１５は、ハウジング１４の下端部にユニバーサルジョイント１６を介して３６０°にわたって指向可能に取り付けてある。

上記押圧機構２０は、ローラ支持部１３とハウジング１４との間に位置させた圧縮コイルばね２１と、ハウジング１４の上端に内蔵した図示しないステッピングモータを具備しており、この押圧機構２０のステッピングモータの作動により、ハウジング１４の全体をシリンダボアＢの内周面Ｂａに対して接近させて、圧縮コイルばね２１により加工ローラ１１に対して主軸３と直交する方向の荷重を付与することで、シリンダボアＢの内周面Ｂａに加工ローラ１１の微細な凹凸を押し付けるようにしている。なお、ハウジング１４と圧縮コイルばね２１との間には、図示しない圧電型のロードセルが設けてある。

この場合、ハウジング１４の上端部には、微細凹部が形成された位置及びレーザ照射器１５により軟化させた位置をそれぞれ測定する位置測定手段としてのカメラ１７がユニバーサルジョイント１８を介して取り付けてある。

上記した微細凹部加工装置１において、シリンダボアＢの内周面Ｂａに微細凹部を形成するに際しては、まず、主軸１とシリンダボアＢの中心軸とをほぼ一致させるように位置決めをして、主軸１とともにホルダ１０を下降させ、シリンダボアＢに対して加工ローラ１１を挿入する。

次に、図２に実線で示すように、押圧機構２０を作動させて、シリンダボアＢの内周面Ｂａに対して加工ローラ１１を接触させ、ロードセルにより検出した荷重が予め設定した値になるまで押圧機構２０の作動を継続させる。

つまり、シリンダボアＢの内周面Ｂａに加工ローラ１１が接触した後、押圧機構２０の作動を継続させると、ローラ支持部１３とハウジング１４との間で圧縮コイルばね２１が圧縮され、その反発力が荷重として加工ローラ１１に付与されると共に、図示しないロードセルによりこの荷重が検出されることから、このロードセルの検出荷重が設定値になるまで押圧機構２０の作動を継続させれば、シリンダボアＢの内周面Ｂａを所定の荷重で加圧し得ることとなる。

そして、上記のように、荷重の設定値を検出した段階において、押圧機構２０の作動を停止するのに続いて、加工ローラ１１の作用点に向けてセットしたレーザ照射器１５からレーザを照射して、微細凹部を形成すべきシリンダボアＢの内周面Ｂａの被加工部位を局所的に軟化させつつ、主軸１とともにホルダ１０を回転させると、シリンダボアＢの内周面Ｂａに押し付けられている加工ローラ１１が回転軸Ｌ周りに旋回することとなり、図３に実線で示すように、この状態で主軸１の回転と下降速度とを同期させると、シリンダボアＢの内周面Ｂａの広い領域に微細な凹部が形成されることとなる。

そして、微細凹部加工が終了すると、押圧機構２０を作動させて、シリンダボアＢの内周面Ｂａから加工ローラ１１を離間させるのに続いて、回転を停止した主軸１とともにホルダ１０を上昇させて、シリンダボアＢから加工ローラ１１を離脱させる。

上記加工中において、微細凹部が形成された位置及びレーザ照射により軟化させた位置の双方をカメラ１７が撮影しており、これらの位置にずれが生じた際には、レーザ照射器１５の照準を変えて軟化させる位置を修正する。

上記したように、この実施例による微細凹部加工装置１を用いた微細凹部加工方法では、微細凹部を形成すべきシリンダボアＢの内周面Ｂａの被加工部位にレーザを照射して局所的に軟化させつつ、加工ローラ１１による加工を行うようにしているので、加工ローラ１１の外周面の微細な凹凸の転写性が向上することとなり、シリンダボアＢの内周面Ｂａに対して精度良好に微細凹部を形成し得ることとなる。

また、微細凹部を形成する部位が軟化するので、塑性流動やスプリングバックが低減され、加えて、加工ローラ１１に対する応力が緩和されるので、加工ローラ１１の長寿命化が図られることとなる。

さらに、この実施例による微細凹部加工装置１を用いた微細凹部加工方法では、指向性を有するレーザ照射器１５を軟化手段とし、このレーザ照射器１５をハウジング１４の下端部にユニバーサルジョイント１６を介して３６０°にわたって指向可能に取り付けているので、シリンダボアＢの内周面Ｂａの微細凹部を形成すべき被加工部位を的確に、そして、ダメージを与えることなく軟化させ得ることとなる。

さらにまた、この実施例による微細凹部加工装置１を用いた微細凹部加工方法では、加工中において、微細凹部が形成された位置及びレーザ照射により軟化させた位置の双方をカメラ１７で撮影するようにしているので、微細凹部が形成された位置と軟化させた位置との間にずれが生じた際に、迅速に対応し得ることとなる。

なお、この実施例では、加工ローラ１１の作用点に向けてレーザ照射器１５からレーザを照射するようにしたが、微細凹部を形成すべき被加工部位を予測し、図４の展開図に示すように、レーザ照射器１５により上記被加工部位を局所的に軟化させた後、押圧機構２０によって加工ローラ１１の外周面を上記軟化した被加工部位Ｓに押し付けて微細凹部Ｔを形成するようにしてもよい。

ここで、上記した微細凹部加工装置１を用いた微細凹部加工方法において、レーザ照射器１５によってシリンダボアＢの内周面Ｂａの被加工部位を局所的に軟化させる場合に、軟化させる度合を場所毎に変化させるようにしてもよく、この場合には、図５に示すように、軟化させる度合を左から順に変化させて軟化度小（高硬度）の軟化被加工部位ＳＬ，軟化度中（中硬度）の軟化被加工部位ＳＭ及び軟化度大（低硬度）の軟化被加工部位ＳＨとすることで、加工ローラ１１に荷重Ｆを付与した際に、隣接する微細凹部の深さｄ１，ｄ２，ｄ３をデジタル的に変えるなどといった、精度の高い制御を行い得ることとなる。

また、上記した微細凹部加工装置１を用いた微細凹部加工方法において、レーザ照射器１５によってシリンダボアＢの内周面Ｂａの被加工部位を局所的に軟化させる場合に、図６に示すように、形成すべき微細凹部Ｔの中央の溝底面部分Ｔｂを軟化被加工部位Ｓｂとしたり、図７に示すように、形成すべき微細凹部Ｔの両側の溝壁部分Ｔｗを軟化被加工部位Ｓｗとしたりしてもよく、微細凹部Ｔの中央の溝底面部分Ｔｂを局所的に軟化させる場合には、溝底面部分Ｔｂの盛り上がりを少なく抑え得ることとなり、一方、微細凹部Ｔの両側の溝壁部分Ｔｗを局所的に軟化させる場合には、シリンダボアＢの内周面Ｂａに対する溝壁部分Ｔｗの角度を９０°に近付け得ることとなる。

上記した微細凹部加工装置１を用いて加工された微細凹部をシリンダボアＢの内周面Ｂａに有するエンジンのシリンダブロックは、ピストンが摺動するシリンダボアＢの内周面Ｂａの摩擦が低いものとなり、その結果、燃費の向上に寄与し得ることとなる。

図８は、本発明の微細凹部加工装置の他の実施例を示しており、図８に示すように、この実施例における微細凹部加工装置３１が、先の実施例における微細凹部加工装置１と相違するところは、レーザ照射器１５をハウジング１４に固定すると共に、シリンダボアＢの内周面Ｂａの微細凹部が不要な加工不要部位を急速冷却する冷却手段としてのガス噴射機３２をハウジング１４の下端部に固定した点にあり、他の構成は先の実施例における微細凹部加工装置１と同じである（図８ではカメラ１７を省略してある）。

この微細凹部加工装置３１において、シリンダボアＢの内周面Ｂａに微細凹部を形成するに際しては、まず、主軸１とシリンダボアＢの中心軸とをほぼ一致させるように位置決めをして、主軸１とともにホルダ１０を下降させ、シリンダボアＢに対して加工ローラ１１を挿入するのに続いて、レーザ照射器１５からレーザを照射させながら主軸１とともにホルダ１０を回転させて、シリンダボアＢの内周面Ｂａの全面を一旦軟化させる。

次いで、押圧機構２０を作動させて、シリンダボアＢの内周面Ｂａに対して加工ローラ１１を接触させ、ロードセルにより検出した荷重が予め設定した値になるまで押圧機構２０の作動を継続させ、荷重の設定値を検出した段階において、押圧機構２０の作動を停止するのに続いて、主軸１とともにホルダ１０を回転させると、シリンダボアＢの内周面Ｂａに押し付けられている加工ローラ１１が回転軸Ｌ周りに旋回することとなり、この状態で主軸１の回転と下降速度とを同期させると、シリンダボアＢの内周面Ｂａの広い領域に微細な凹部が形成されることとなる。

次に、ガス噴射機３２を作動させて、図９の展開図に示すように、シリンダボアＢの内周面Ｂａの微細凹部Ｔが形成されている軟化被加工部位Ｓ以外の部位、すなわち、微細凹部が不要な加工不要部位Ｃを急速冷却して高硬度化させる。

上記したように、この実施例による微細凹部加工装置３１を用いた微細凹部加工方法では、レーザを照射してシリンダボアＢの内周面Ｂａの全面を軟化させたうえで加工ローラ１１による加工を行うようにしているので、加工ローラ１１の外周面の微細な凹凸の転写性が向上することとなり、シリンダボアＢの内周面Ｂａに対して精度良好に微細凹部を形成し得ることとなる。

また、ガス噴射機３２から噴出させたガスによって、微細凹部が不要な加工不要部位を急速冷却して高硬度化し得ることから、微細凹部を広範囲に形成する加工に適したものとなる。

上記した実施例では、いずれも自動車用エンジンのシリンダブロックの円形孔であるシリンダボアＢの内周面Ｂａに微細凹部を形成する場合を示したが、これに限定されるものではなく、図１０に示すように、微細凹部加工装置４１を用いて、すなわち、中心軸周りに回転するワーク、例えば、クランクジャーナルやクランクピンやカムジャーナルやカムロブなどのエンジン用部材Ｗの外周面Ｗａにローラ支持部５３に支持された加工ローラ５１を接近させて、この加工ローラ５１の外周面の微細な凹凸をエンジン用部材Ｗの外周面Ｗａに押し付けて加工を行うことで、微細凹部を形成するようにしてもよく、この微細凹部加工装置４１を用いて加工された微細凹部を外周面Ｗに有する上記エンジン用部材Ｗでは、摺動面である外周面Ｗａの摩擦が低いものとなり、その結果、燃費の向上に寄与し得ることとなる。

また、本発明の微細凹部加工装置の詳細な構成は、上記した実施例に限定されるものではなく、他の構成として、例えば、加工ローラ１１に微細な凹凸を複数列設けるような構成としたり、あるいは、加工ローラ１１に付与する荷重を変えるために、圧縮コイルばね２１を交換可能にしたりしてもよい。

さらに、上記した実施例では、押圧機構２０が圧縮コイルばね２１を備えている場合を例に挙げたが、一定の荷重を付与するような手段であればその他のものも適用可能であり、押圧機構２０として空気圧又は油圧のアクチュエータを用いることも可能である。

さらにまた、上記した実施例では、レーザ照射器１５を軟化手段としているが、これに限定されるものではなく、他の構成として、例えば、軟化手段として超音波を用いることも可能である。

さらにまた、上記した実施例では、カメラ１７を位置測定手段としているが、これに限定されるものではなく、他の構成として、例えば、位置測定手段としてＣＣＤを用いることも可能である。

さらにまた、上記した実施例では、ガス噴射機３２を冷却手段としているが、これに限定されるものではなく、他の構成として、例えば、冷却手段として微粒液体噴射機を用いることも可能である。

本発明の微細凹部加工装置の一実施例を示す工具ホルダの断面説明図である。（実施例１） 図１に示した工具ホルダを具備した微細凹部加工装置の全体斜視説明図である。 図１に示した工具ホルダをシリンダボア内で軸方向に移動させている状態の断面説明図である。 シリンダボアの内周面における軟化部位と微細凹部との位置関係を示す内周面の展開図である。 本発明の微細凹部加工方法において軟化度合の大小と微細凹部の深さとの関係を示すシリンダボアの内周面の拡大断面説明図である。 本発明の微細凹部加工方法において形成すべき微細凹部の中央の溝底面部分を局所的に軟化させた状態を示すシリンダボアの内周面の拡大断面説明図である。 本発明の微細凹部加工方法において形成すべき微細凹部の両側の溝壁部分を局所的に軟化させた状態を示すシリンダボアの内周面の拡大断面説明図である。 本発明の微細凹部加工装置の他の実施例を示す工具ホルダの断面説明図である。（実施例２）。 シリンダボアの内周面における軟化部位と微細凹部と加工不要部位との位置関係を示す内周面の展開図である。 本発明の微細凹部加工装置のさらに他の実施例を示す要部拡大説明図である。（実施例３） 本発明の微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法により形成された微細凹部をシリンダボアの内周面に有するシリンダブロックの断面説明図である。 本発明の微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法により形成された微細凹部をシリンダボアの内周面に有する他のシリンダブロックの平面説明図である。 本発明の微細凹部加工装置及び微細凹部加工方法により形成された微細凹部をシリンダボアの内周面に有するさらに他のシリンダブロックの平面説明図である。

符号の説明

１，３１，４１ 微細凹部加工装置
１１，５１ 加工ローラ
１２ ローラ軸
１５ レーザ照射器（軟化手段）
１７ カメラ（位置測定手段）
２０ 押圧機構
２１ 圧縮コイルばね（押圧機構）
３２ ガス噴射機（冷却手段）
Ｂ シリンダボア
Ｂａ シリンダボアの内周面
Ｂｌ ピストンの下死点
Ｂｍ 工程中央部分
Ｂｓ ピストンのスカート部当接部位
Ｂｕ ピストンの上死点
Ｃ 加工不要部位
Ｄ ボルト孔
ＳＢ シリンダブロック
Ｔ 微細凹部
Ｔｂ 微細凹部の溝底面部分
Ｔｗ 微細凹部の溝壁部分
Ｗ エンジン用部材（ワーク）
Ｗａ エンジン用部材の外周面
Ｘ ボルト孔からシリンダボアの内周面までの距離
ｄ 微細凹部の深さ

Claims (21)

1. ワークの内周面又は外周面に微細凹部を形成する微細凹部加工装置であって、外周面に微細な凹凸を具備してローラ軸周りに回転する加工ローラと、この加工ローラを上記ローラ軸と平行を成す中心軸に支持されるワークに接近離間させて加工ローラの外周面を上記ワークの内周面又は外周面に押し付け可能とした押圧機構と、微細凹部を形成すべき上記ワークの被加工部位を局所的に軟化させる軟化手段と、
   ワークの微細凹部が形成された位置及び軟化手段により軟化させた位置をそれぞれ測定する位置測定手段とを備えていることを特徴とする微細凹部加工装置。
2. ワークの内周面又は外周面に微細凹部を形成する微細凹部加工装置であって、
   外周面に微細な凹凸を具備してローラ軸周りに回転する加工ローラと、
   この加工ローラを上記ローラ軸と平行を成す中心軸に支持されるワークに接近離間させて加工ローラの外周面を上記ワークの内周面又は外周面に押し付け可能とした押圧機構と、
   微細凹部を形成すべき上記ワークの被加工部位を局所的に軟化させる軟化手段と、
   ワークの微細凹部が不要な加工不要部位を急速冷却する冷却手段とを備えていることを特徴とする微細凹部加工装置。
3. 加工ローラはワークの円形孔内に挿入されて、その外周面の微細な凹凸を上記円形孔の内周面に押し付けつつワークの中心軸周りに旋回して加工を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の微細凹部加工装置。
4. 加工ローラは中心軸周りに回転するワークの外周面に接近して、その外周面の微細な凹凸をワークの外周面に押し付けて加工を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置。
5. 軟化手段は指向性を有し、３６０°にわたって指向可能としたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置。
6. 軟化手段をレーザ照射器としたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置を用いてワークに微細凹部を形成するに際して、軟化手段により微細凹部を形成すべき上記ワークの被加工部位を局所的に軟化させつつ、押圧機構によって加工ローラの外周面を上記ワークの被加工部位に押し付けて微細凹部を形成することを特徴とする微細凹部加工方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置を用いてワークに微細凹部を形成するに際して、微細凹部を形成すべき上記ワークの被加工部位を予測し、軟化手段により上記ワークの被加工部位を局所的に軟化させた後、押圧機構によって加工ローラの外周面を上記ワークの軟化した被加工部位に押し付けて微細凹部を形成することを特徴とする微細凹部加工方法。
9. 軟化手段によりワークの被加工部位を局所的に軟化させる場合に、軟化させる度合を場所毎に変化させることを特徴とする請求項７又は８に記載の微細凹部加工方法。
10. 軟化手段によりワークの被加工部位を局所的に軟化させる場合に、形成すべき微細凹部の中央の溝底面部分を局所的に軟化させることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の微細凹部加工方法。
11. 軟化手段によりワークの被加工部位を局所的に軟化させる場合に、形成すべき微細凹部の両側の溝壁部分を局所的に軟化させることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の微細凹部加工方法。
12. 請求項１，２，４〜７のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部を円形孔の内周面に有することを特徴とするワーク。
13. 請求項１，２，４〜７のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部をシリンダボアの内周面に有することを特徴とするシリンダブロック。
14. シリンダボアの内周面におけるピストンの上死点及び下死点の近傍に形成された微細凹部の深さを両死点間の工程中央部分に形成された微細凹部の深さよりも深くしてあることを特徴とする請求項１３に記載のシリンダブロック。
15. シリンダボアの内周面におけるピストンのスカート部当接部位に形成された微細凹部の深さを上記スカート部当接部位以外の部位に形成された微細凹部の深さよりも深くしてあることを特徴とする請求項１３に記載のシリンダブロック。
16. シリンダボアの内周面に形成された微細凹部の深さは、シリンダヘッドを固定するのに用いるボルト孔からシリンダボアの内周面までの距離に比例して設定されていることを特徴とする請求項１３に記載のシリンダブロック。
17. 請求項１，３〜７のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部を外周面に有することを特徴とするワーク。
18. 請求項１，３〜７のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部を外周面に有することを特徴とするクランクジャーナル。
19. 請求項１，３〜７のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部を外周面に有することを特徴とするクランクピン。
20. 請求項１，３〜７のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部を外周面に有することを特徴とするカムジャーナル。
21. 請求項１，３〜７のいずれか１項に記載の微細凹部加工装置を用いて加工された微細凹部を外周面に有することを特徴とするカムロブ。

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