JP5459461B2 - 被加工物の評価方法、評価装置、加工装置、加工具、摺動部品、自動車用部品、シリンダブロック、クランクシャフト、カムシャフト及びバランサシャフト - Google Patents

Description

本発明は、フォームローラ等の加工具に複数形成した成形用凸部を被加工物の表面に押圧することにより、その表面に塑性加工した被加工物の評価装置、加工装置、加工具、摺動部品、自動車用部品、シリンダブロック、クランクシャフト、カムシャフト及びバランサシャフトに関する。

従来、例えばクランクシャフト等の被加工物の加工装置として特許文献１に記載されたものがある。
特許文献１に記載された加工装置は、被加工物を設置かつ回動可能な主軸を有する主軸部と陥没加工部とを組み合せてなるものである。
陥没加工部は、被加工物より硬度が大きい加工部を有するものであり、被加工物の表面形状に応じて当該加工部を変位可能な加工部変位手段と、当該加工部と上記被加工物の接触点に与える接触圧力を制御可能な押圧手段とを有し、その接触圧力を制御することで加工部が被加工物の表面の一部を陥没させて微細な凹部を創成するようになっている。

すなわち、上記従来の加工装置では、加工部に形成した微細な凸部を被加工物の外周面に一定荷重で押し付けつつ、被加工物を回転させることにより、その被加工物の外周面に微細な凹部を複数形成するようにしている。
特開２００２−３６１３５１号公報

しかしながら、上記被加工物に加工形成した凹部については、それらが所定の品質を満たすものであるかどうかを検証評価する必要がある。
そのために、被加工物に加工形成された凹部を、統計的な解析ができる数十個以上のものを測定する必要があり、従ってまた、それらの測定数が非常に多いために煩雑であり、測定時間も膨大になってしまうという問題がある。

そこで本発明は、被加工物に塑性加工した微細凹部の評価を容易に短時間で行うことができる被加工物の評価方法、評価装置、加工装置、加工具、摺動部品、自動車用部品、シリンダブロック、クランクシャフト、カムシャフト及びバランサシャフトの提供を目的としている。

上記の課題を解決するための本発明に係る被加工物の評価方法は、加工具に混成させて形成した互いに形態が異なる二種類以上の成形用凸部を、被加工物の表面に押圧することにより、その表面に塑性加工した複数の微細凹部の品質を評価するものである。
そして、上記互いに形態が異なる二種類以上の成形用凸部のうちの、一種類の成形用凸部により被加工物に形成された微細凹部の形態を測定し、当該一種類の成形用凸部により被加工物に形成された微細凹部の形態の変化に基づき、他の微細凹部の品質を評価している。

上記の課題を解決するための本発明に係る被加工物の評価装置は、互いに形態が異なる二種類以上の成形用凸部を混成させて形成した加工具と、上記加工具に形成した成形用凸部を被加工物の表面に押圧することにより、その表面に塑性加工した複数の微細凹部のうち、上記互いに形態が異なる二種類以上の成形用凸部のうちの一種類の成形用凸部により被加工物に形成された微細凹部の形態の変化を計測するための計測部とを備えたものである。
そして、上記計測部によって計測した当該一種類の成形用凸部により被加工物に形成された微細凹部の形態の変化に基づいて、他の微細凹部の品質を評価する微細凹部評価手段を有するものとしている。

上記目的を達成するための本発明に係る被加工物の加工装置は、加工具に複数形成した成形用凸部を被加工物の表面に押圧することにより、その表面に複数の微細凹部を塑性加工するものであり、上記加工具に、互いに形態の異なる二種類以上の成形用凸部が混成されていることを特徴としている。

上記目的を達成するための本発明に係る加工具は、被加工物の表面に押圧することにより、その表面に複数の微細凹部を塑性加工するものであり、互いに形態の異なる二種類以上の成形用凸部を混成したことを特徴としている。

上記目的を達成するための本発明に係る摺動装置は、上記した被加工物の評価方法により、所要の品質であることを評価されていることを特徴としている。

上記目的を達成するための本発明に係る摺動部品は、上記した被加工物の評価方法により、所要の品質であることを評価されていることを特徴としている。

上記目的を達成するための本発明に係る自動車用部品は、上記した被加工物の評価方法により、所要の品質であることを評価されていることを特徴としている。

上記目的を達成するための本発明に係るシリンダブロックは、上記した被加工物の評価方法により、所要の品質であることを評価されていることを特徴としている。

上記目的を達成するための本発明に係るクランクシャフトは、上記した被加工物の評価方法により、所要の品質であることを評価されていることを特徴としている。

上記目的を達成するための本発明に係るカムシャフトは、上記した被加工物の評価方法により、所要の品質であることを評価されていることを特徴としている。

上記目的を達成するための本発明に係るバランサシャフトは、上記した被加工物の評価方法により、所要の品質であることを評価されていることを特徴としている。

本発明の被加工物の評価方法によれば、次の効果を得ることができる。
・被加工物に塑性形成した微細凹部の評価を容易に短時間で行うことができる。
・他の微細凹部と計測した微細凹部との相関を事前に調査しておくことにより、当該他の微細凹部の品質を推定することができる。
また、微細凹部に要求を満たせない形態の変化があれば、その割合によって被加工物の寿命を判断できる。

本発明の被加工物の評価装置によれば、被加工物に塑性形成した微細凹部の評価を容易に短時間で行うことができる。

本発明の被加工物の加工装置によれば、成形用凸部の破損や寿命を容易に判断できるとともに、被加工物に塑性形成した微細凹部の評価を容易に行わせることができる。

本発明の被加工物の加工具によれば、被加工物に塑性形成した微細凹部の評価を容易に行わせることができる。

本発明の摺動装置によれば、所要の品質を保持させられるので、摺動抵抗を低減することができる。
本発明の自動車用部品によれば、所要の品質を保持させられるので、摺動抵抗を低減することができる。
本発明のシリンダブロックによれば、所要の品質を保持させられるので、摺動抵抗を低減することができる。
本発明のクランクシャフトによれば、所要の品質を保持させられるので、摺動抵抗を低減することができる。

本発明に係るカムシャフトによれば、所要の品質を保持させられるので、摺動抵抗を低減することができる。

本発明のバランサシャフトによれば、所要の品質を保持させられるので、摺動抵抗を低減することができる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。図１は、一実施形態に係る被加工物の加工装置の要部を示す部分正面図、図２（Ａ）は、加工具の拡大正面図、（Ｂ）は、その側面図、図３（Ａ）は、フォームローラに形成した２種類の成形用凸部のうちの一方のものの拡大斜視図、（Ｂ）は、他方のものの拡大斜視図、図４は、微細凹部を形成したクランクシャフトの展開図である。

一実施形態に係る被加工物の加工装置Ａは、加工具１０に複数形成した成形用凸部１１，１２を被加工物２０の表面２０ａに押圧することにより、その表面２０ａに複数の潤滑用の微細凹部２１，２２を塑性加工するものである。
具体的には、加工具駆動部（以下、「フォームローラ駆動部」という。）３０、チャッキング部４０、及び図示しない移動部を有して構成されている。

「被加工物」としては、潤滑油中で使用するものを含む摺動部品や自動車用部品、シリンダブロック、クランクシャフト、カムシャフト、バランサシャフト等を例示することができるが、以下にはクランクシャフトを例として説明する。

チャッキング部４０は、加工前のクランクシャフト２０′の両端を保持して軸回りに回転させるものであり、主軸台４１と、この主軸台４１に対して進退可能な心押し台４２とを有している。

主軸台４１は、図示しない回転用モータを内蔵するとともに、加工前のクランクシャフト２０′の一端部を把持するための爪４３を設けたものである。
心押し台４２は、主軸台４１と同軸上に配置した尖頭状のセンタシャフト４４を備えており、このセンタシャフト４４を加工前のクランクシャフト２０′の他端部に係合することにより、加工前のクランクシャフト２０′を軸回りに回転可能に保持している。

フォームローラ駆動部３０は、本体部３１と、加工具の一例であるフォームローラ（以下、単に「フォームローラ」という。）１０を下端に配設したフォーミング工具３２とを有して構成されている。

第一の実施形態に係るフォームローラ１０は、図２に示すように、ローラ本体１３の外周面に、互いに形態の異なる二種類の上記成形用凸部１１，１２が混成されている。
「成形用凸部の形態」とは、成形用凸部の機械的強度、大きさ、形状若しくはこれらの組み合わせ等を含むものである。
本実施形態においては、成形用凸部１１，１２のうち、一方の成形用凸部１２は、他方の成形用凸部１１よりも低強度にして形成されている。

具体的には、上述した微細凹部２１，２２…を、加工前のクランクシャフト２０′の外周面に、図４に示す配列にして形成するための成形用凸部１１，１２を、ローラ本体１３の外周面に列設したものである。

敷衍すると、図２に示すように、相対的に機械的強度の高い成形用凸部１１よりも、相対的に機械的強度の低い成形用凸部１２の配列数を少なくしている。
さらには、相対的に機械的強度の高い成形用凸部１１を所要数配列する毎に、相対的に機械的強度の低い成形用凸部１２を例えば１個形成する割合にしている。

成形用凸部１１は、図３（Ａ）に示すように、台形にした前端面１１ａ，後端面１１ｂ、両側面１１ｃ，１１ｃ及び当接面１１ｄにより略直方体形に区画形成され、その長手方向を回転方向αに一致して配列されている。
また、当接面１１ｄは、回転方向αの前端面１１ａから後端面１１ｂに向けて低くなるように傾斜して形成されている。

成形用凸部１２は、図３（Ｂ）に示すように、台形にした前端面１２ａ，後端面１２ｂ、両側面１２ｃ，１２ｃ及び当接面１２ｄにより区画された略直方体形に形成され、その長手方向を回転方向αに一致して配列されている。
また、当接面２１ｄは、回転方向αの前端面１２ａから後端面１２ｂに向けて低くなるように、上記当接面１１ｄと同じ角度に傾斜して形成されている。

この成形用凸部１２と、上記した成形用凸部１１との相違は、成形用凸部１２の当接面１２ｄの面積を、成形用凸部１１の当接面１１ｄの面積よりも小さく形成している点にある。
すなわち、当接面１２ｄの面積を小さくすることにより、単位面積当りの荷重を大きくして機械的強度を低下させているのである。

換言すると、成形用凸部１２を成形用凸部１１よりも低強度にすることによって、加工前のクランクシャフト２０′の加工に供することにより、成形用凸部１１よりも時間的に早く変形等が生じやすくしているのである。

フォーミング工具３２は、正面視において上下逆向きＬ字形の支持部材３３に、上述したフォームローラ１０を回転自在に軸支したものである。

フォームローラ駆動部３０は、正面視において縦長方形の本体部３４内に、上記フォーミング工具３２を支持する支持軸３５、この支持軸３５を鉛直方向で移動自在に支持するスライダ３６、荷重付与部５０、及び荷重検知装置６０を配設したものである（図１参照）。

荷重付与部５０は、支持軸３５を介してフォームローラ１０に所要の荷重を加えるためのものであり、上記加工前のクランクシャフト２０′の外周面２０ａに当接したフォームローラ１０に対して所要の荷重を付与するものである。
本実施形態においてはコイルばねを採用しているが、例えば空圧や油圧を用いたシリンダ類を用いてもよい。

荷重検知装置６０は、荷重付与部５０によりフォームローラ１０に対して付与された荷重を検知する機能を有するものであり、図示しないロードセルが内蔵されている。
また、この荷重検知装置６０で検知した荷重に基づき、荷重付与部５０によりフォームローラ１０に与える荷重を増減制御する制御部（図示しない）が接続されている。
制御部は、荷重検知装置６０で検知した荷重に基づき、荷重付与部５０に制御情報を送出して所定の荷重を加工前のクランクシャフト２０′に付与することにより、潤滑用凹部２１，２２…の深さをコントロールしている。

移動部は、フォームローラ駆動部３０を、加工前のクランクシャフト２０′に対してフォームローラ１０を近接離間する方向及び当該クランクシャフト２０′の軸線方向に移動するためのものである。

以上の構成からなる加工装置Ａによる加工方法は、次のとおりである。
加工前のクランクシャフト２０′の外周面２０ａにフォームローラ１０を所定の荷重で当接させ、その加工前のクランクシャフト２０′を回転させる。また、クランクシャフト２０′の回転により、フォームローラ１０１は連れ回りする。

フォームローラ１０を連れ回りさせながら、フォームローラ１０と加工前のクランクシャフト２０′とを、このクランクシャフト２０′の軸線方向に相対的に移動させる。
これにより、当該クランクシャフト２０′の外周面２０ａに、潤滑用の微細凹部２１，２２を、図４に示す所定の配列で加工形成することができる。

上述した複数の微細凹部２１，２２を評価する被加工物の評価方法は、次のとおりである。
すなわち、加工済みのクランクシャフト２０に形成されている微細凹部２１，２２の一部の微細凹部２２の形態を測定し、測定した一部の微細凹部２２の形態の変化に基づき、他の微細凹部２１の品質を評価することを内容としている。
「一部の微細凹部２２」には、一つ又は２つ以上のものを含むものである。

本実施形態においては、上述した機械的強度の低い成形用凸部１２により押圧形成した微細凹部２２の形態を測定し、測定した微細凹部２２の形態の変化に基づき、他の微細凹部２１…の全ての品質を評価している。

「微細凹部の形態の変化」とは、微細凹部１２の部分的な形態の変化のことであり、本実施形態においては、上述した機械的強度の低い成形用凸部１２により押圧形成した微細凹部２２の深さの変化である。
この微細凹部２２の深さの変化は、加工具１０に複数形成した成形用凸部１２の破損に対応するもの、加工具の寿命に対応するもの、及びそれら双方に対応するものである。
また、図１４において説明する「非加工部Ｓ」も、「微細凹部の形態の変化」に含めるものとする。
「評価」とは、クランクシャフト２０に形成した微細凹部２１…が所要の品質になっているかいないかを判別することである。
「所要の品質」とは、本実施形態においては、例えば上記した微細凹部２１…が予め設定した深さになっていると推定できることである。

微細凹部２２の深さの計測は、機械的強度の低い成形用凸部１２により押圧形成した微細凹部２２の深さを、例えば触針式の表面粗さ計により計測する。なお、計測対象となる微細凹部２２は上述し、また、図２，４において示すように、他の微細凹部２１よりも開口が小さいので容易に判別することができる。

そして、上記計測値が予め定めた基準値よりも浅ければ、クランクシャフト２０に形成した他の微細凹部２１…が所要の品質になっていないと判断し、また、当該計測値が予め定めた基準値と同じか深ければ、他の微細凹部２１…が所要の品質になっていると評価するのである。

ここで、他の微細凹部２１…と上記計測した微細凹部２２との相関を事前に調査しておくことにより、当該他の微細凹部２１…の品質を推定することが可能である。
また、微細凹部２２に要求を満たせない形態の変化があれば、その割合を計算し、フォームローラ１０の機械的強度が低い成形用凸部１２がいくつ破損し若しくは摩耗したのかを推定し、フォームローラ１０の寿命を判断できる。
すなわち、フォームローラ１０の交換時期が近いと判断し、クランクシャフト２０に形成した微細凹部２１…が所要の品質より低下する前に交換することができるのである。

さらに、フォームローラ１０の成形用凸部１２と、これらにより塑性加工される微細凹部２２との位置関係は幾何学的に定まっているので、形態に変化のあった微細凹部２２の位置から、フォームローラ１０のいずれの成形凸部１２が破損したかを確認すれば、より高精度にフォームローラ１０の寿命を判断できる。

ところで、上記した被加工物の評価方法は、上述したように手作業によって行うこともできるが、次のような被加工物の評価装置として構成することもできる。図５は、一実施形態に係る被加工物の評価装置の概略構成を示すブロック図である。

一実施形態に係る被加工物の評価装置Ｂは、装置本体７０、この装置本体７０の入力側に接続されている計測部７１、及び出力側に接続されたモニタ７２を有している。

計測部７１は、上述したクランクシャフト２０に形成した微細凹部２２の形態を計測するものであり、本実施形態においては非接触式の３次元測定機であるが、この他、撮像装置（カメラ）や上記した触針式の表面粗さ計を採用することができる。

装置本体７０は、ＣＰＵ、インターフェースやメモリ（いずれも図示しない）を有して構成されており、所要のプログラムの実行により、次の機能を発揮する。
本実施形態においては、計測した機械的強度の低い微細凹部２２の深さの基準値等がメモリに記憶されている。

（１）上記計測部７１により計測した微細凹部２２の形態の変化に基づいて、他の微細凹部２１…の品質を評価する機能。この機能を微細凹部評価手段７０ａという。
具体的には、計測部７１により計測した微細凹部２２の計測値が、その基準値より浅ければ、クランクシャフト２０に形成した他の微細凹部２１…が所要の品質になっていないと評価し、また、その値に一致するか深ければ、当該微細凹部２１…が所要の品質になっていると評価する。

（２）ディスプレイ７２に、上記評価結果に対応する文言を表示する機能。この機能を、評価表示手段７０ｂという。
具体的には、所要の品質になっていないとの評価に対応して「合格」、所要の品質になっているとの評価に対して「不合格」等という文言を関連付けて上記メモリに記憶させておき、それら関連付けた文言を上記評価に対応してディスプレイ７２に表示する。

なお、上記した機能に加えて、次のような機能を併有させてもよい。
（３）測定した成形用凸部２２の形態の変化に基づき、フォームローラ１０の寿命を評価する機能。この機能を加工具寿命評価手段７０ｃという。
「フォームローラの寿命を評価する」とは、フォームローラ１０の交換時期を見定めることと同義である。

次に、フォームローラに形成する成形用凸部の変形例について、図６〜図１２を参照して説明する。図６〜１２は、第一〜第七の変形例に係る形態の異なる二種類の成形用凸部の各拡大斜視図である。
図６に示す成形用凸部８０は、機械的強度の低い第一の変形例に係るものであり、台形にした前端面８０ａ，後端面８０ｂ、両側面８０ｃ，８０ｃ及び当接面８０ｄにより区画された略直方体形に形成され、その長手方向を回転方向αに一致して配列されている。
また、当接面８０ｄは、回転方向αの前端面８０ａから後端面８０ｂに向けて低くなるように傾斜させて形成している。
成形用凸部８１は、上記成形用凸部８０に対し、比較的に機械的強度の高いものであり、上記成形用凸部８０と同等の形状に形成されている。

本変形例においては、成形用凸部８０，８１の各稜線に沿って丸み（Ｒ）を形成しているが、成形用凸部８０の各稜線上に形成した丸みを、成形用凸部８１の各稜線に沿って形成した丸みよりも小さくしている。なお、丸み（Ｒ）としては、例えば丸み１０μｍに対して２０μｍにする等である。
すなわち、成形用凸部８０の稜線上に形成した丸み（Ｒ）を、成形用凸部８１のものよりも小さくすることにより、局所的に高い応力をもたせて機械的強度を低下させている。

図７に示す成形用凸部９０は、機械的強度の低い第二の変形例に係るものであり、台形にした前端面９０ａ，後端面９０ｂ、両側面９０ｃ，９０ｃ及び当接面９０ｄにより区画された略直方体形に形成され、その長手方向を回転方向αに一致して配列されている。
また、当接面９０ｄは、回転方向αの前端面９０ａから後端面９０ｂに向けて低くなるように傾斜させて形成している。
成形用凸部９１は、成形用凸部９０とほぼ同じ形状に形成されているとともに、上記成形用凸部９０に対し、機械的強度が比較的に高くなるように、上記成形用凸部９０に比較して低く形成している。

換言すると、成形用凸部９０の高さを、点線で示す成形用凸部９１よりもｈだけ高く形成することにより、成形用凸部９１よりも大きな荷重が加わるようにして、機械的強度を低下させている。

図８に示す成形用凸部１００は、機械的強度の低い第三の変形例に係るものであり、台形にした前端面１００ａ，後端面１００ｂ、両側面１００ｃ，１００ｃ及び当接面１００ｄにより区画された略直方体形に形成され、その長手方向を回転方向αに一致して配列されている。
また、当接面１００ｄは、回転方向αの前端面１００ａから後端面１００ｂに向けて低くなるように傾斜させて形成している。

成形用凸部１０１は、成形用凸部１００とほぼ同じ形状に形成されているが、上記成形用凸部１００に対し、成形用凸部１００よりも当接面１０１ｄの傾斜角度θ１を小さくすることにより、機械的強度を比較的に高くしたものである。
換言すると、成形用凸部１００を、点線で示す成形用凸部１０１よりも当接面１０１ｄの傾斜角度θ１を大きく形成することにより、成形用凸部９１よりも大きな荷重が加わるようにして、機械的強度を低下させている。

図９に示す成形用凸部１１０は、機械的強度の低い第四の変形例に係るものであり、台形にした前端面１１０ａ，後端面１１０ｂ、両側面１１０ｃ，１１０ｃ及び当接面１１０ｄにより区画された略直方体形に形成され、その長手方向を回転方向αに一致して配列されている。
また、当接面１１０ｄは、回転方向αの前端面１１０ａから後端面１１０ｂに向けて低くなるように傾斜させて形成している。

成形用凸部１１１は、成形用凸部１１０とほぼ同じ形状に形成されているが、成形用凸部１１０よりも両側面１１１ｃ，１１１ｃの傾斜角度をθ２だけ大きくすることにより、機械的強度を高めたものである。
換言すると、成形用凸部１１０の両側面１１０ｃ，１１０ｃの傾斜角度を、成形用凸部１１１の両側面の傾斜角度よりもθ２だけ小さくすることにより、機械的強度を低下させている。

図１０に示す成形用凸部１２０は、機械的強度の低い第五の変形例に係るものであり、両側面１２０ｃ，１２０ｃ、後端面１２０ｂ、及び平面視三角形の当接面１２０ｄにより区画形成した三角板状のものであり、回転方向αに一頂角を向けて配列されている。
また、当接面１２０ｄは、その一頂角から後端面１２０ｂに向けて低くなるように傾斜させて形成されている。
本変形例においては、回転方向αに一頂角を向けることにより接触面積を低下させ、これにより、例えば上述した成形用凸部９１よりも機械的強度を低下させたものである。

図１１に示す成形用凸部１３０は、機械的強度の低い第六の変形例に係るものであり、台形にした前端面１３０ａ，後端面１３０ｂ、両側面１３０ｃ，１３０ｃ及び当接面１３０ｄにより区画された略直方体形に形成され、その長手方向を回転方向αに一致して配列されている。
また、当接面１３０ｄは、回転方向αの前端面１３０ａから後端面１３０ｂに向けて低くなるように傾斜させて形成している。
本変形例においては、当接面１３０ｄ上に、所要の高さにしかつ幅狭の当接面部１３０ｅを形成することにより、単位面積当りの応力を高めて、例えば上述した成形用凸部９１よりも機械的強度を低下させたものである。
本変形例によれば、当接面部１３０ｅが破損しても、当接面１３０ａにより塑性加工を継続して行うことができる。

図１２に示す成形用凸部１４０は、機械的強度の低い第七の変形例に係るものであり、両側面１４０ｃ，１４０ｃ、後端面１４０ｂ、及び平面視三角形の当接面１４０ｄにより区画形成した三角板状のものであり、回転方向αに一頂角を向けて配列されている。
当接面１４０ｄは、その一頂角から後端面１２０ｂに向けて低くなるように傾斜させて形成している。
本変形例においては、回転方向αに一頂角を向けることにより接触面積を低下させ、これにより、例えば上述した成形用凸部９１よりも機械的強度を低下させたものである。
当接面１４０ｄであって一頂角近傍に、回転方向αと直交する分割溝１４１を形成している。
この成形用凸部１４０によれば、溝１４１よりも一頂角側の領域１４０ｄ′が破損したときにも、残りの領域１４０ｄ″によって、塑性加工を継続して行うことができるとともに、加工面全面に対する微細凹部の面積率の低下を防止できる。
なお、本変形例に係る成形用凸部１４０は、摩耗量が非常に少なく、破損の確率が高い場合に有効である。

第八の変形例に係る各成形用凸部１５２，１５３について、図１３，１４を参照して説明する。図１３は、第八の変形例に係る成形用凸部を形成したフォームローラの側面図、図１４は、微細凹部を形成したクランクシャフトの展開図である。
フォームローラ１５０は、図１３に示すように、ローラ本体１５１の外周面に、互いに形態の異なる二種類の成形用凸部１５２，１５３が混成されている。

成形用凸部１５２，１５３は、互いに同等の機械的強度を有するものであり、成形用凸部１５３は、成形用凸部１５２よりも低く形成したものであり、所定の角度間隔にして４箇所に形成している。
換言すると、成形用凸部１５２の頂部を結ぶ円周Ｌ１の直径よりも、成形用凸部１５３の頂部を結ぶ円周Ｌ２の直径が小さいものとなっている。

上記直径の差は、成形用凸部１５２が破損や摩耗していない状態において、微細凹部を加工した場合に、成形用凸部１５３がクランクシャフト１６０に接触しないような大きさで、かつ、微細凹部の加工深さの上限値を加工するために必要な押込み量（クランクシャフトのスプリングバック量を考慮した量）よりも小さくする。

上記フォームローラ１５０を用いて加工したクランクシャフトの評価方法は、次のとおりである。
まず、加工したクランクシャフト１６０の全面を観察する。加工に使用したフォームローラ１５０は、上記した４箇所に、成形用凸部１５２よりも外径の小さな成形用凸部１５３を有している。なお、「外径の小さな成形用凸部１５３」は、「成形用凸部１５２よりも低く形成した成形用凸部１５３」と同義である。
そのため、成形用凸部１５２が破損又は摩耗していない場合は、図１４に示すように、成形用凸部１５２より塑性加工された微細凹部１６１…の一部に、非加工部Ｓ…が規則的に配列される。
すなわち、非加工部Ｓは成形用凸部１５３に対応する位置に形成されるものである。
上記フォームローラ１５０は、外径の大きな成形用凸部１５２が破損や摩耗していない状態で，微細凹部１６１を加工した場合、図１４に示すように非加工部Ｓが存在するということは、外径の大きなクランクシャフト１６０が破損や許容できない摩耗（目標の加工深さの加工ができないほどの摩耗）をしていないことを示している。

よって、図１４に示す非加工部Ｓを計測するだけで、加工面全体にわたって目標の精度を満たす微細凹部１６１が加工形成されていると評価できる。
ここでは、非加工部Ｓへの加工痕発生の有無を微細形状加工品の検査基準としているが、上記した例と同様に、上記非加工部Ｓにできる加工痕の形状を検査基準としてもよい。

第九の変形例に係る各成形用凸部について、図１５を参照して説明する。図１５は、第九の変形例に係る成形用凸部の拡大斜視図である。
第九の変形例に係る各成形用凸部１７０，１７１は互いに形態の異なるものであり、そのうちの一方の成形用凸部１７１を、成形用凸部１７０よりも低く形成している。

成形用凸部１７０は、台形にした前端面１７０ａ，後端面１７０ｂ、両側面１７０ｃ，１７０ｃ及び当接面１７０ｄにより区画された略直方体形に形成され、その長手方向を回転方向αに一致して配列されている。
また、当接面１７０ｄは、回転方向αの前端面１７０ａから後端面１７０ｂに向けて低くなるように傾斜させて形成している。
上記の成形用凸部１７０…どうしは、フォームローラ１７２のローラ本体１７３の外周面に沿い、一定の間隔で一列に配列されている。

成形用凸部１７１は、成形用凸部１７０よりも小さい相似形状に形成されており、これにより、成形用凸部１７０よりも低く形成したものである。
この成形用凸部１７１は、一列にした上記成形用凸部１７０のうち、所定数の成形用凸部１７０毎に、これの側方に配列されている。
この例においては、成形用凸部の破損確率を低くすることができるとともに、摩耗によって工具寿命が決定される場合に有効である。

なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
上述した実施形態においては、フォームローラに互いに形態の異なる二種類の成形用凸部を混成したものを例として説明したが、互いに形態の異なる二種類以上のものを混成してもよい。

上述した実施形態においては、成形用凸部を形成したフォームローラを加工具として説明したが、そのようなフォームローラに限るものではなく、例えば複数の成形用凸部を持つ工具を被加工部材に押し付けて、塑性変形によって被加工部材に微細凹部を形成する加工全てに対して有効である。具体的には、硬さ試験のような押込み加工にも有効である。

上述した実施形態においては、微細凹部の部分的な形態の変化として、その微細凹部の深さを例として説明したが、微細凹部の表面形状の変化であってもよい。

第一の実施形態に係る加工具を用いた被加工物の加工装置の要部を示す部分正面図である。 （Ａ）は、加工具の拡大正面図、（Ｂ）は、その側面図である。 （Ａ）は、フォームローラに形成した２種類の成形用凸部のうちの一方のものの拡大斜視図、（Ｂ）は、他方のものの拡大斜視図である。 微細凹部を形成したクランクシャフトの展開図である。 一実施形態に係る被加工物の評価装置の概略構成を示すブロック図である。 第一の変形例に係る成形用凸部の各拡大斜視図である。 第二の変形例に係る成形用凸部の各拡大斜視図である。 第三の変形例に係る成形用凸部の各拡大斜視図である。 第四の変形例に係る成形用凸部の各拡大斜視図である。 第五の変形例に係る成形用凸部の各拡大斜視図である。 第六の変形例に係る成形用凸部の各拡大斜視図である。 第七の変形例に係る成形用凸部の各拡大斜視図である。 フォームローラの側面図である。 微細凹部を形成したクランクシャフトの展開図である。 第九の変形例に係る成形用凸部の拡大斜視図である。

符号の説明

１０，１５０ 加工具（フォームローラ）
１１，１２ 成形用凸部
２０，１６０ 被加工物（クランクシャフト）
２０ａ 被加工物の表面
２１，２２，１６１ 微細凹部
７０ａ 微細凹部評価手段
７１ 計測部
８０，８１ 成形用凸部
９０，９１ 成形用凸部
１００，１０１ 成形用凸部
１１０，１１１ 成形用凸部
１２０，１３０ 成形用凸部
１４０ 成形用凸部
１５２，１５３ 成形用凸部
１７０，１７１ 成形用凸部
Ａ 加工装置

Claims (22)

1. 加工具に混成させて形成した互いに形態が異なる二種類以上の成形用凸部を、被加工物の表面に押圧することにより、その表面に塑性加工した複数の微細凹部の品質を評価する被加工物の評価方法であって、
   上記互いに形態が異なる二種類以上の成形用凸部のうちの、一種類の成形用凸部により被加工物に形成された微細凹部の形態を測定し、
   当該一種類の成形用凸部により被加工物に形成された微細凹部の形態の変化に基づき、他の微細凹部の品質を評価することを特徴とする被加工物の評価方法。
2. 微細凹部の形態の変化は、加工具に複数形成した成形用凸部の破損に対応するものであることを特徴とする請求項１に記載の被加工物の評価方法。
3. 微細凹部の形態の変化は、加工具の寿命に対応するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の被加工物の評価方法。
4. 微細凹部の形態の変化は、その微細凹部の部分的な形態の変化であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の被加工物の評価方法。
5. 微細凹部の部分的な形態の変化は、その微細凹部の表面形状の変化であることを特徴とする請求項４に記載の被加工物の評価方法。
6. 微細凹部の部分的な形態の変化は、その微細凹部の深さの変化であることを特徴とする請求項４又は５に記載の被加工物の評価方法。
7. 互いに形態が異なる二種類以上の成形用凸部を混成させて形成した加工具と、
   上記加工具に形成した成形用凸部を被加工物の表面に押圧することにより、その表面に塑性加工した複数の微細凹部のうち、上記互いに形態が異なる二種類以上の成形用凸部のうちの一種類の成形用凸部により被加工物に形成された微細凹部の形態の変化を計測するための計測部とを備えた被加工物の評価装置であって、
   上記計測部によって計測した当該一種類の成形用凸部により被加工物に形成された微細凹部の形態の変化に基づいて、他の微細凹部の品質を評価する微細凹部評価手段を有することを特徴とする被加工物の評価装置。
8. 微細凹部評価手段は、微細凹部の部分的な形態の変化に基づいて、他の微細凹部の品質を評価することを特徴とする請求項７に記載の被加工物の評価装置。
9. 計測部は、触針式の表面粗さ計であることを特徴とする請求項７又は８に記載の被加工物の評価装置。
10. 計測部は、非接触式の３次元測定機であることを特徴とする請求項７又は８に記載の被加工物の評価装置。
11. 計測部は、撮像装置であることを特徴とする請求項７又は８に記載の被加工物の評価装置。
12. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の被加工物の評価方法に用いられる被加工物の加工装置であって、
    加工具に複数形成した成形用凸部を被加工物の表面に押圧することにより、その表面に複数の微細凹部を塑性加工する被加工物の加工装置であり、
    上記加工具には、互いに形態の異なる二種類以上の成形用凸部が混成されていることを特徴とする被加工物の加工装置。
13. 互いに形態の異なる二種類以上の成形用凸部のうち、少なくとも一種類のものを、他種の成形用凸部よりも低強度に形成していることを特徴とする請求項１２に記載の被加工物の加工装置。
14. 互いに形態の異なる二種類以上の成形用凸部のうち、少なくとも一種類のものを、他種の成形用凸部よりも低く形成していることを特徴とする請求項１２に記載の被加工物の加工装置。
15. 請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の被加工物の加工装置において、
    被加工物の表面に押圧することにより、その表面に複数の微細凹部を塑性加工する加工具であって、
    互いに形態の異なる二種類以上の成形用凸部が混成されていることを特徴とする加工具。
16. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の被加工物の評価方法により、所要の品質であることを評価されていることを特徴とする摺動部品。
17. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の被加工物の評価方法により、所要の品質であることを評価されていることを特徴とする潤滑剤中で使用される摺動部品。
18. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の被加工物の評価方法により、所要の品質であることを評価されていることを特徴とする潤滑剤中で使用される自動車用部品。
19. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の被加工物の評価方法により、所要の品質であることを評価されていることを特徴とするシリンダブロック。
20. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の被加工物の評価方法により、所要の品質であることを評価されていることを特徴とするクランクシャフト。
21. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の被加工物の評価方法により、所要の品質であることを評価されていることを特徴とするカムシャフト。
22. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の被加工物の評価方法により、所要の品質であることを評価されていることを特徴とするバランサシャフト。

Images