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特開2024-5482ローラバニシング工具

書誌要約請求の範囲詳細な説明課題実施例実施するための形態図面の説明

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024005482

(43)【公開日】2024-01-17

(54)【発明の名称】ローラバニシング工具

(51)【国際特許分類】

B24B 39/02 20060101AFI20240110BHJP

【ＦＩ】

B24B39/02 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022105681

(22)【出願日】2022-06-30

(71)【出願人】

【識別番号】506292974

【氏名又は名称】マーレインターナショナルゲゼルシャフトミットベシュレンクテルハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＨＬＥＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＧｍｂＨ

【住所又は居所原語表記】Ｐｒａｇｓｔｒａｓｓｅ２６－４６，Ｄ－７０３７６Ｓｔｕｔｔｇａｒｔ，Ｇｅｒｍａｎｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川純一

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島類

(72)【発明者】

【氏名】芹沢誠

(72)【発明者】

【氏名】佐藤礼司

【テーマコード（参考）】

3C158

【Ｆターム（参考）】

3C158AA12

3C158AA13

3C158AA16

3C158DA01

(57)【要約】

【課題】ワークに凹部が存在する場合であってもワークを高精度でバニシング加工する。
【解決手段】
ローラバニシング工具１０は、回転軸Ｘを中心に回転したときにワーク２０との接触箇所が同じ軌跡を描くように配置された複数のローラ１６を備える。複数のローラ１６は、一つのローラ１６が所定位置にあるときの他のローラ１６の位置の少なくとも１つが、他の一つのローラ１６が所定位置にあるときの他のローラ１６の位置と異なるように配置されている。具体的には、複数のローラ１６は、隣接する複数対のローラ１６のうち一対のローラ１６の前記接触箇所から回転軸Ｘに延びる２線が成す角度が、他の一対のローラ１６と異なるように配置されている。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転軸を中心に回転したときにワークとの接触箇所が同じ軌跡を描くように配置された複数のローラを備え、
前記複数のローラは、一つのローラが所定位置にあるときの他のローラの位置の少なくとも１つが、他の一つのローラが前記所定位置にあるときの他のローラの位置と異なるように配置されていることを特徴とする、ローラバニシング工具。

【請求項2】

前記複数のローラは、一つのローラが所定位置にあるときの他のローラの位置のすべてが、他の一つのローラが前記所定位置にあるときの他のローラの位置と異なるように配置されていることを特徴とする、請求項１記載のローラバニシング工具。

【請求項3】

前記複数のローラは、各ローラが所定位置にあるときの他のローラの位置のすべてが互いに異なるように配置されていることを特徴とする、請求項１記載のローラバニシング工具。

【請求項4】

回転軸を中心に回転したときにワークとの接触箇所が同じ軌跡を描くように配置された複数のローラを備え、
前記複数のローラは、隣接する複数対のローラのうち一対のローラの前記接触箇所から前記回転軸に延びる２線が成す角度が、他の一対のローラと異なるように配置されていることを特徴とする、ローラバニシング工具。

【請求項5】

すべての隣接する対のローラの前記角度が互いに異なることを特徴とする、請求項４記載のローラバニシング工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ローラバニシング工具に関し、特に、回転軸を中心に回転したときにワークとの接触箇所が同じ軌跡を描くように配置された複数のローラを備えるローラバニシング工具に関する。

【背景技術】

【0002】

加工対象物（以下「ワーク」という）の円筒状または円錐台形状の開口部の内周をバニシング加工するために、複数のローラを備えるローラバニシング工具が利用されている（特許文献１参照）。このようなローラバニシング工具では、回転軸を中心に回転したときにワークとの接触箇所が同じ軌跡を描くように複数のローラが配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－０３８０４９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ワークには、キー溝などの凹部が存在する場合がある。このような凹部が存在する場合、複数のローラのうち１つのローラが凹部に位置するときにそのローラはワークと接触することができない。発明者の鋭意成る研究開発の結果、１つのローラが凹部に位置するときに他のローラによるバニシング加工の精度に影響が与えられることが判明した。

【0005】

そこで本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ワークに凹部が存在する場合であってもワークを高精度でバニシング加工することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明に係るローラバニシング工具は、回転軸を中心に回転したときにワークとの接触箇所が同じ軌跡を描くように配置された複数のローラを備え、
前記複数のローラは、一つのローラが所定位置にあるときの他のローラの位置の少なくとも１つが、他の一つのローラが前記所定位置にあるときの他のローラの位置と異なるように配置されている。

【0007】

発明者の鋭意成る研究開発の結果、上記構成により、一つのローラが凹部にあるときの他のローラによるバニシング加工への影響を低減できることが判明した。このためこの態様によれば、ワークに凹部が存在する場合であってもワークを高精度でバニシング加工することができる。

【0008】

前記複数のローラは、一つのローラが所定位置にあるときの他のローラの位置のすべてが、他の一つのローラが前記所定位置にあるときの他のローラの位置と異なるように配置されていてもよい。この態様によれば、一つのローラが凹部にあるときの他のローラによるバニシング加工への影響をさらに低減できる。

【0009】

前記複数のローラは、各ローラが所定位置にあるときの他のローラの位置のすべてが互いに異なるように配置されていてもよい。この態様によれば、あるローラが凹部にあるときの他のローラの位置と、別のローラが凹部にあるときの他のローラの位置とが必ず異なることになる。このためこの態様によれば、一つのローラが凹部にあるときの他のローラによるバニシング加工への影響をさらに低減できる。

【0010】

前記複数のローラは、隣接する複数対のローラのうち一対のローラの前記接触箇所から前記回転軸に延びる２線が成す角度が、他の一対のローラと異なるように配置されていてもよい。また、すべての隣接する対のローラの前記角度が互いに異なっていてもよい。この態様によれば、ワークに凹部が存在する場合であってもこのような簡易な構成でワークを高精度でバニシング加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】比較例に係るローラバニシング工具の側面図である。

【図2】図１のＡ－Ａ断面図である。

【図3】比較例に係るローラバニシング工具がワークに挿入された状態を示す模式的な断面図である。

【図4】比較例に係るローラバニシング工具がワークに挿入された状態を示す模式的な断面図である。

【図5】（ａ）は、比較例に係るローラバニシング工具がワークに挿入された状態を示す模式的な断面図である。（ｂ）は、比較例に係るローラバニシング工具におけるローラの配置角度を示すテーブルである。（ｃ）は、比較例に係るローラバニシング工具によるバニシング加工後の５つのワークの、５つの測定ポイントにおける面粗度を示すテーブルである。（ｄ）は、（ｃ）をグラフで表したものである。

【図6】（ａ）は、本発明の第１の実施例に係るローラバニシング工具がワークに挿入された状態を示す模式的な断面図である。（ｂ）は、第１の実施例に係るローラバニシング工具におけるローラの配置角度を示すテーブルである。（ｃ）は、第１の実施例に係るローラバニシング工具によるバニシング加工後の５つのワークの、５つの測定ポイントにおける面粗度を示すテーブルである。（ｄ）は、（ｃ）をグラフで表したものである。

【図7】（ａ）～（ｇ）は、第１の実施例に係るローラバニシング工具において、一つのローラがキー溝にあるときの他のローラの位置を示す図である。

【図8】第１の実施例に係るローラバニシング工具において、一つのローラがキー溝にあるときの他のローラの位置を示す図である。

【図9】（ａ）は、第２の実施例に係るローラバニシング工具がワークに挿入された状態を示す模式的な断面図である。（ｂ）は、第２の実施例に係るローラバニシング工具におけるローラの配置角度を示すテーブルである。

【図10】第２の実施例に係るローラバニシング工具において、一つのローラがキー溝にあるときの他のローラの位置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

（比較例）
図１は、比較例に係るローラバニシング工具１０の側面図である。図１から見ることができるように、ローラバニシング工具１０は、先端に近づくほど径が小さくなるように先細りした円錐台形状に形成されている。比較例ではテーパ１／１０となっているが、テーパの度合いがこれに限られないことはもちろんである。

【0013】

図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。ローラバニシング工具１０は、フレーム１２、本体部１４、および複数のローラ１６を有する。本体部１４は中実の円錐台形に形成されている。フレーム１２は、本体部１４に嵌め込み可能となるように中空の円錐台形に形成されている。本体部１４には、回転軸Ｘ方向に延びる複数の開口部１２ａが形成されている。この開口部１２ａに、複数のローラ１６が挿入される。開口部１２ａにローラ１６が挿入されたままフレーム１２に本体部１４が挿入されることで、ローラ１６が回転可能に支持される。このようなローラ１６の支持方法は公知であることから詳細な説明を省略する。

【0014】

比較例に係るローラバニシング工具１０は６本のローラ１６を有しているが、ローラ１６の本数がこれに限定されないことはもちろんである。以下、ローラバニシング工具１０の先端に向かって見た断面図において、ｋ本のローラ１６がある場合に、各ローラ１６を、時計回りにローラＲ１、ローラＲ２、・・・ローラＲｋと呼ぶ。ローラ１６は、回転軸Ｘを中心に回転したときにワーク２０との接触箇所（以下、単に「接触箇所」という）が同じ軌跡を描くように配置されている。具体的には、ローラ１６は、円錐台形状のローラバニシング工具１０の表面とその中心軸が平行となるように、かつその中心軸が回転軸Ｘと交わるように配置されている。

【0015】

ローラバニシング工具１０は、回転軸Ｘを中心に回転可能に構成されている。ローラバニシング工具１０を回転させる回転アクチュエータ（図示せず）が設けられており、ローラバニシング工具１０は、この回転アクチュエータによって回転駆動される。また、ローラバニシング工具１０を先端方向に押しつける押しつけ機構（図示せず）が設けられており、ローラバニシング工具１０は、この押しつけ機構によってワークに押しつけられた状態で回転駆動される。ローラバニシング工具１０のこのような構成は公知であるから、詳細な説明は省略する。

【0016】

図３は、比較例に係るローラバニシング工具１０がワークに挿入された状態を示す模式的な断面図である。比較例では、ローラバニシング工具１０の加工対象であるワーク２０は、車両のクランクシャフトに取り付けられるフライホイールとなっている。なお、ワーク２０がフライホイールに限定されないことはもちろんである。

【0017】

フライホイールは、軸孔２０ａの内周面がバニシング加工の対象箇所となる。ワーク２０のローラ１６は、その外周面のうち回転軸Ｘから最も離れた径外側のラインが、ワーク２０の軸孔２０ａ内周面との接触箇所となる。しかしながら、フライホイールの多くには、クランクシャフトに回転不能に取り付けるためのキー溝２０ｂが形成されている。このため、ローラ１６がキー溝２０ｂを通過するときには、そのローラ１６はワーク２０の軸孔２０ａ内周面に接触することができない。このため、ローラ１６がキー溝２０ｂを通過するときには、６本ではなく５本のローラ１６がワーク２０の軸孔２０ａ内周面に接触することになり、１本あたりの加工荷重が高くなる。

【0018】

図４は、比較例に係るローラバニシング工具１０がワークに挿入された状態を示す模式的な断面図である。図４に示すように、ローラＲ_１の前記接触箇所から回転軸Ｘに延びる線と、ローラＲ_２の前記接触箇所から回転軸Ｘに延びる線が成す角をθ_１とする。また、ローラＲ_２の前記接触箇所から回転軸Ｘに延びる線と、ローラＲ_３の前記接触箇所から回転軸Ｘに延びる線が成す角をθ_２とする。以下同様に、ローラＲ_ｋの前記接触箇所から回転軸Ｘに延びる線と、ローラＲ_ｋ＋１の前記接触箇所から回転軸Ｘに延びる線が成す角をθ_ｋとする。比較例に係るローラバニシング工具１０では、θ_ｋはすべて６０°となっている。

【0019】

図４に示される斜線領域Ｙは、比較例において、一つのローラ１６がキー溝２０ｂを通過するときに、他のローラ１６が軸孔２０ａの内周面を転動する領域を示している。このように比較例では、斜線領域Ｙは狭くなっている。

【0020】

図５（ａ）は、比較例に係るローラバニシング工具１０がワークに挿入された状態を示す模式的な断面図である。図５（ｂ）は、比較例に係るローラバニシング工具１０におけるローラの配置角度を示すテーブルである。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、比較例に係るローラバニシング工具１０では、θ_ｋはすべて６０°となっている。

【0021】

図５（ｃ）は、比較例に係るローラバニシング工具１０によるバニシング加工後の５つのワークの、５つの測定ポイントにおける面粗度を示すテーブルである。図５（ｄ）は、図５（ｃ）をグラフで表したものである。この比較例に係る１０で、５つのワーク２０の軸孔２０ａの内周面をバニシング加工し、加工後の５つのワーク２０の軸孔２０ａの内周面の面粗度Ｒａを測定するテストを実施した。

【0022】

図５（ａ）、（ｃ）に示すように、Ｐ_１～Ｐ_５の５つの測定ポイントで面粗度Ｒａを測定した。基準位置Ｐ_０は、キー溝２０ｂの中央にあるときのローラ１６の位置である。第１測定ポイントＰ_１、第３測定ポイントＰ_３、第５測定ポイントＰ_５は、ワーク２０の軸孔２０ａ内周面のうち、一つのローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときに他のローラ１６が接触する箇所である。一方、第２測定ポイントＰ_２、第４測定ポイントＰ_４は、ワーク２０の軸孔２０ａ内周面のうち、一つのローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときに他のローラ１６が接触しない箇所である。

【0023】

図５（ｃ）、（ｄ）から、第３測定ポイントＰ_３で面粗度Ｒａが大きくなっていることが分かる。第３測定ポイントＰ_３は、キー溝２０ｂのちょうど反対側に位置している。このため、第３測定ポイントＰ_３における面粗度Ｒａの増大は、キー溝２０ｂが影響していることが予想される。

【0024】

（第１の実施例）
本発明の第１の実施例に係るローラバニシング工具１０は、ローラ１６の本数および配置以外は、比較例に係るローラバニシング工具１０と同様である。図６（ａ）は、第１の実施例に係るローラバニシング工具１０がワークに挿入された状態を示す模式的な断面図である。図６（ｂ）は、第１の実施例に係るローラバニシング工具１０におけるローラの配置角度を示すテーブルである。図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の実施例では、７本のローラ１６が設けられている。またθ_ｋは均等ではなく、互いに異なるように、７本のローラ１６が配置されている。

【0025】

第１の実施例では、複数のローラ１６は、不等間隔で配置されている。具体的には、第１の実施例では、複数のローラ１６は、一つのローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６の位置のすべてが、他の一つのローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６の位置と異なるように配置されている。さらに具体的には、複数のローラ１６は、各ローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６の位置のすべてが互いに異なるように配置されている。

【0026】

換言すると、複数のローラ１６は、隣接する複数対のローラ１６のうち一対のローラ１６の前記接触箇所から回転軸Ｘに延びる２線が成す角度θ_ｋが、他の一対のローラ１６と異なるように配置されている。そして、すべての隣接する対のローラ１６の間のθ_ｋが互いに異なっている。

【0027】

第１の実施例においても、図６（ａ）、（ｃ）に示すように、Ｐ_１～Ｐ_５の５つの測定ポイントで面粗度Ｒａを測定した。第１測定ポイントＰ_１、第５測定ポイントＰ_５は、ワーク２０の軸孔２０ａ内周面のうち、一つのローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときに他のローラ１６が接触する箇所である。一方、第２測定ポイントＰ_２、第３測定ポイントＰ_３、第４測定ポイントＰ_４は、ワーク２０の軸孔２０ａ内周面のうち、一つのローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときに他のローラ１６が接触しない箇所である。

【0028】

図６（ｃ）は、第１の実施例に係るローラバニシング工具１０によるバニシング加工後の５つのワークの、５つの測定ポイントにおける面粗度を示すテーブルである。図６（ｄ）は、図６（ｃ）をグラフで表したものである。図６（ｃ）、（ｄ）から、第３測定ポイントＰ_３での面粗度Ｒａが、比較例と比べて大幅に減少していることが分かる。したがって、複数のローラ１６は、一つのローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６の位置のすべてが、他の一つのローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６の位置と異なるように配置されていることで、被加工箇所の面粗度Ｒａを改善することができることが分かる。

【0029】

図７は、（ａ）～（ｇ）は、第１の実施例に係るローラバニシング工具１０において、一つのローラ１６がキー溝にあるときの他のローラ１６の位置を示す図である。例えば、図７（ａ）は、ローラＲ_１が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６の配置を示す図である。また、図７（ｂ）は、ローラＲ_２が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６の配置を示す図である。図７（ａ）、（ｂ）に示されるように、ローラＲ_１が基準位置Ｐ_０にあるときのローラＲ_２～Ｒ_７のそれぞれの位置は、ローラＲ_２が基準位置Ｐ_０にあるときのローラＲ_３～Ｒ_７、Ｒ_１のそれぞれの位置と異なる。ローラＲ_２が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６のそれぞれの位置は、ローラＲ_３が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６のそれぞれの位置と異なる。このように、ある一つのローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６のそれぞれの位置は、他の一つのローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６のそれぞれの位置と異なる。さらに、第１の実施例では、複数のローラ１６は、各ローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６の位置のすべてが互いに異なるように配置されている。

【0030】

図８は、第１の実施例に係るローラバニシング工具１０において、一つのローラがキー溝にあるときの他のローラの位置を示す図であり、図７（ａ）～（ｇ）を重ねて表示したものである。このように、第１の実施例では、複数のローラ１６は、各ローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６の位置のすべてが互いに異なるように配置されている。このため、図８においてワーク２０の軸孔２０ａ内周面外側に斜線領域として表された、各ローラ１６がキー溝２０ｂを通過するときの他のローラ１６の移動領域は、図４に示された比較例に比べて非常に広範なものとなる。したがって、ローラ１６がキー溝２０ｂを通過するときの他のローラ１６によるバニシング加工への影響を分散させることができ、ワーク２０にキー溝２０ｂがある場合におけるバニシング加工の加工精度低下を抑制することができる。

【0031】

（第２の実施例）
第２の実施例に係るローラバニシング工具１０は、ローラ１６の配置以外は、比較例に係るローラバニシング工具１０と同様である。図９（ａ）は、第２の実施例に係るローラバニシング工具１０がワークに挿入された状態を示す模式的な断面図である。図９（ｂ）は、第２の実施例に係るローラバニシング工具におけるローラの配置角度を示すテーブルである。第２の実施例においても、複数のローラ１６は、不等間隔で配置されている。具体的には、第２の実施例においても、複数のローラ１６は、各ローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６の位置のすべてが互いに異なるように配置されている。換言すれば、第２の実施例においても、隣接する対のローラ１６の間のθ_ｋが互いに異なっている。

【0032】

図１０は、第２の実施例に係るローラバニシング工具１０において、一つのローラ１６がキー溝２０ｂにあるときの他のローラ１６の位置を示す図である。このように、第２の実施例においても、複数のローラ１６は、各ローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６の位置のすべてが互いに異なるように配置されている。このため、図１０においてワーク２０の軸孔２０ａ内周面外側に斜線領域として表された、各ローラ１６がキー溝２０ｂを通過するときの他のローラ１６の移動領域は、図４に示された比較例に比べて非常に広範なものとなる。したがって、ローラ１６がキー溝２０ｂを通過するときの他のローラ１６によるバニシング加工への影響を分散させることができ、ワーク２０にキー溝２０ｂがある場合におけるバニシング加工の加工精度低下を抑制することができる。

【0033】

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の構成を適宜組み合わせたものや置換したものについても本発明に含まれるものである。また、当業者の知識に基づいて実施形態における組合せや処理の順番を適宜組み替えることや各種の設計変更等の変形を実施形態に対して加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれうる。

【0034】

ある変形例では、複数のローラ１６は、一つのローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６の位置の少なくとも１つが、他の一つのローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６の位置と異なるように配置されている。複数のローラ１６は、このように各ローラ１６が基準位置Ｐ_０にあるときの他のローラ１６の位置のすべてが互いに異なるように配置されていなくても、キー溝２０ｂによる面粗度Ｒａへの影響を抑制することができる。

【0035】

ある別の変形例では、ローラバニシング工具１０は、軸孔２０ａのような孔の内周面ではなく、軸などの円柱状部材の外周面をバニシング加工する。このため、複数のローラは、円筒状部材の内周面に配置される。これにより、円柱状部材の外周面にキー溝などの凹部がある場合においても、当該外周面を精度良くバニシング加工することができる。

【符号の説明】

【0036】

１０ローラバニシング工具，１２フレーム，１４本体部，１６ローラ，２０ワーク，２０ａ軸孔，２０ｂキー溝

【図1】