DE602004001467T2

DE602004001467T2 - Vorrichtung und Verfahren zur Oberflächen-Endbearbeitung

Info

Publication number: DE602004001467T2
Application number: DE602004001467T
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Hasegawa; Masahiko Iizumi; Masahiro Omata; Takashi Ogino; Tomohiro Kondo; Kazuo Takeda; Takafumi Watanabe; Yoshiyuki Chida; Yasushi Matsushita
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-02-12
Filing date: 2004-02-02
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2024-02-03
Also published as: DE602004001467D1; US20040166767A1; CN1277654C; CN1520960A; EP1447171B1; KR20040073379A; EP1447171A1; US7033245B2; KR100547634B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Anwendungsgebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Läppvorrichtung und eine Läppverfahren zum Filmläppen (hiernach einfach "Läppen" genannt) einer vorbearbeiteten Oberfläche eines Werkstücks durch einen Läppfilm (hiernach einfach und gelegentlich "Film" genannt), der mit abrasiven Körnern versehen ist.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Das Läppen ist unlängst, im Falle der Fertigbearbeitung eines Werkstücks mit einer im Querschnitt bogenförmigen äußeren Umfangsfläche, wie Zapfenbereiche und Lagerbereiche einer Kurbelwelle oder Nockenbereiche und Lagerbereiche einer Nockenwelle, mittels eines Läppfilms mit einer Oberfläche, die mit abrasiven Körnern versehen ist, ausgeführt worden.
Dieses Läppen ist mittels Bedeckung einer vorbearbeiteten Oberfläche eines Werkstückes mit einem Läppfilm und durch Bearbeitung des Werkstückes mit einer abrasiv-körnigen Oberfläche des Films ausgeführt worden, während das Werkstück in einem Zustand rotiert wird, in dem der Film von seiner Rückseite durch eine Backe in Richtung des Werkstücks gedrückt wird. Zusätzlich zu einem Mechanismus zum Andrücken einer Backe in Richtung eines Werkstücks über einen Film, hat die Läppvorrichtung einen Mechanismus zum rotierenden Antreiben des Werkstücks, und einen Oszillationsmechanismus zum Aufbringen von Oszillation in einer axialen Richtung des Werkstücks auf das Werkstück und/oder den Läppfilm (siehe 1 und 2 der offen gelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 7-237116).
Die Werkstücke beinhalten eines mit einer vorbearbeiteten Oberfläche, die mit einem offenen Lochbereich ausgebildet ist. Zum Beispiel sind Zapfenbereiche und Lagerbereiche einer Kurbelwelle mit Schmierbohrungen als Lochbereiche ausgebildet, die die Kurbelwelle jeweils in einer zu der axialen Richtung der Kurbelwelle senkrechten Richtung durchdringen. Solche Schmierbohrungen sollen vorzugsweise Mündungsbasisränder in jeweils im Querschnitt runder Form haben, um so nicht die im Eingriff befindlichen Komponenten (wie Lagermetall) zu beschädigen.
Somit sind Mündungsbasisränder von Schmierbohrungen herkömmlicher Weise mit gerundeten Bereichen gebildet worden, indem eine zusätzliche Bearbeitung zum Anpressen von abrasiv-körnigen Oberflächen des Läppfilms an die Mündungsbasen von Schmierbohrungen eines Werkstücks durch so genannte weiche Backen ausgeführt wird, nachdem das Werkstück jeweils einmal durch das Andrücken abrasiv-körniger Oberflächen von Läppfilmen an die vorbearbeiteten Oberflächen des Werkstücks durch so genannte harte Backen geläppt worden ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Da jedoch diese Art vom Bearbeitung durch harte Backen unabhängig von der Bearbeitung durch die weichen Backen ausgeführt wird, ist es erforderlich, eine Läppvorrichtung mit harten Backen und eine weitere Läppvorrichtung mit weichen Backen anzufertigen, wodurch eine Bearbeitungseffizienz verschlechtert wird und eine relativ längere Bearbeitungszeit erforderlich ist. Weiterhin verursacht die erhöhte Anzahl der Ausrüstungen erhöhte Ausrüstungskosten, Bearbeitungskosten und Ähnliches.
Da die Bearbeitung durch die weichen Backen nach der Verbesserung der Formgenauigkeit (wie Rundheit und Geradheit) der vorbearbeiteten Oberflächen durch die Bearbeitung mit harten Backen ausgeführt wird, kann die Formgenauigkeit der vorbearbeiteten Oberflächen durch die Bearbeitung mit den weichen Backen außerdem erheblich verschlechtert werden.
Außerdem können die Läppfilme bei der Bearbeitung mit den weichen Backen übermäßig in die Mündungsbasisränder der Schmierbohrungen hineinschneiden, und dabei möglicherweise und beispielhafter Weise die Ablösung von abrasiven Körnern verursachen.
Unterdessen werden bei der konventionellen Läppvorrichtung die Backenandrückkraft, die Werkstückrotationsgeschwindigkeit und die Oszillationsgeschwindigkeit während des Läppens konstant gehalten.
Damit verbunden, und im Falle eines Werkstücks mit einer vorbearbeiteten Oberfläche mit einer im Querschnitt nicht kreisförmigen Form, sind die Radien von der Achse (Mittelpunkt der Rotation) zu der vorbearbeiteten Oberfläche von Gebiet zu Gebiet verschieden. Zum Beispiel ist jeder Nockenbereich einer Nockenwelle mit einer Vielzahl von Gebieten versehen, die beispielhaft ein Basisgebiet, das einen Basiskreis begründet (Referenzkreis), ein Kopfgebiet, das eine Erhebung des Nocken definiert, und Ereignisgebiete, die sich von dem Basisgebiet bis zum Kopfgebiet erstrecken, umfassen, sodass der Radius von der Achse des Werkstücks von dem Ende des Basisgebietes bis zum Kopfgebiet größer wird.
Da die Umfangsgeschwindigkeiten proportional zu den Radien variieren, wenn die Winkelgeschwindigkeiten konstant sind, wird die Kontaktzeit pro Einheit Umfangslänge der äußeren Umfangsfläche, als der mit einem Film vorbearbeiteten Oberfläche des Werkstücks, von Gebiet zu Gebiet verschieden, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Werkstücks konstant ist. In dieser Situation wird auch der Kontaktflächendruck des Films gegen die vorbearbeitete Oberfläche von Gebiet zu Gebiet verschieden.
Das führt zu uneinheitlichen bearbeiteten Beträgen pro Einheit Umfangslänge an der vorbearbeiteten Oberfläche des Nockenbereichs, wodurch resultierend ein Problem uneinheitlicher Oberflächenrauhigkeit der vorbearbeiteten Oberfläche verursacht wird. Insbesondere wird die Oberflächenrauhigkeit der Ereignisgebiete größer als die des Kopfgebietes und des Basisgebietes. Da diese Ereignisgebiete wichtig sind für den beispielhaften Beginn des Öffnens und Schließens der Ventile eines Motors, kann eine größere Oberflächenrauhigkeit möglicherweise einen gleichmäßigen Betrieb der Ventile behindern.
DE 42 35 408 A1 beschreibt eine Läppvorrichtung wie auch ein Läppverfahren zum Läppen eines Werkstücks mit einer vorbearbeiteten Oberfläche. Zum Läppen des Werkstücks wird ein Läppfilm vorgesehen, der durch eine Backe gegen die Oberfläche des Werkstücks gedrückt wird. Ferner ist eine Backenantriebseinheit vorgesehen, wie auch eine Rotationsantriebseinheit zum Rotieren des Werkstücks. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Erfassungseinheit, wie auch eine Steuer-/Regeleinheit.
Ein ähnliches Verfahren und eine ähnliche Vorrichtung ist auch schon aus EP-A-O 997 229 bekannt, das einen Läppfilm wie auch Backen zum Andrücken des Läppfilms gegen die Oberfläche eines Werkstücks beschreibt. Dort ist ferner eine Backenantriebseinheit wie auch eine Rotationsantriebseinheit zum Rotieren des Werkstücks vorgesehen.
Die vorliegende Erfindung ist ausgeführt worden, um die den oben erwähnten Stand der Technik begleitenden Probleme zu lösen. Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Läppvorrichtung und ein Läppverfahren zur Verfügung zu stellen, die in der Lage sind, sogar ein Werkstück mit einer vorbearbeiteten Oberfläche, die mit einem offenen Lochbereich ausgebildet ist, wie einer Schmierbohrung, schnell zu bearbeiten, die den Anstieg der Bearbeitungskosten und die Verschlechterung der Formgenauigkeit (wie Rundheit und Geradheit) vollständig beschränken, und die Ablösung von abrasiven Körnern von dem Läppfilm reduzieren.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Läppvorrichtung und ein Läppverfahren zur Verfügung zu stellen, die in der Lage sind, bearbeitete Beträge pro Einheit Umfangslänge auf einer vorbearbeiteten Oberfläche eines Werkstücks zu vereinheitlichen, wodurch die Oberflächenrauhigkeit der vorbearbeiteten Oberfläche ausgeglichen wird.
Entsprechend der Erfindung wird die Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Vorrichtungs- und Verfahrensansprüche gelöst. Die jeweiligen Unteransprüche enthalten weitere bevorzugte Entwicklungen der Erfindung.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Erfindung wird jetzt mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben;
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Läppvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 ist eine schematische Querschnittansicht, die einen geschlossenen Zustand von oberen und unteren Armen zeigt, die in der Läppvorrichtung zum Öffnen und Schließen vorgesehen sind;
3 ist eine schematische Querschnittansicht, die einen geöffneten Zustand der oberen und unteren Arme zeigt;
4A und 4B sind Querschnittansichten, die wesentliche Teile der Läppvorrichtung 1 zeigen wobei 4A einen Zustand einer zweiten Backe zeigt, die eine weiche Backe darstellt, die in eine Bearbeitungsposition gebracht ist, in der die zweite Backe an eine Mündungsbasis einer Schmierbohrung angedrückt ist, und 4B zeigt einen Zustand der weichen Backe, die in eine Außerbetrieb-Position gebracht ist, in der die weiche Backe von der Mündungsbasis der Schmierbohrung entfernt ist;
5A bis 5C sind beispielhafte Ansichten einer Spanne, innerhalb derer die weiche Backe von der Außerbetrieb-Position zu der Betriebsposition gebracht wird;
6A bis 6C sind erklärende Ansichten einer Spanne, innerhalb derer die weiche Backe von einer Außerbetrieb-Position zu einer Betriebsposition gebracht wird;
7A ist eine perspektivische Ansicht, die ein Beispiel einer Kurbelwelle als ein zu läppendes Werkstück zeigt;
7B ist eine Querschnitt-Schnittbildansicht einer in einer Kurbelwelle gebildeten Schmierbohrung;
8 ist ein schematisches Blockdiagramm, das ein Steuer-/Regelsystem der Läppvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
9 ist eine Ansicht, die eine beispielhafte Störung einer teilweise abgelösten abrasiven Kornschicht eines Läppfilms zeigt;
10 ist eine schematische Querschnittansicht einer Läppvorrichtung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in einem geschlossenen Zustand der oberen und unteren Arme, die in der Läppvorrichtung zum Öffnen und Schließen vorgesehen sind;
11A ist eine Querschnittansicht, die in dem zweiten Ausführungsbeispiel zu verwendende Backen und eine Backenfassung zeigt;
11B ist eine Ansicht in eine Richtung des Pfeils B der 11A;
12 ist eine schematische Ansicht einer Läppvorrichtung entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
13 ist eine schematische Querschnittansicht, die einen geschlossenen Zustand der oberen und unteren Arme zeigt, die in der Läppvorrichtung zum Öffnen und Schließen vorgesehen sind;
14 ist eine schematische Querschnittansicht, die einen geöffneten Zustand der oberen und unteren Arme zeigt;
15 ist eine Querschnittansicht wesentlicher Teile der Läppvorrichtung;
16 ist ein erklärendes Diagramm von Nockenwellenpositionen, die mit Oszillationen einhergehen;
17 ist eine konzeptionelle Ansicht eines Aufbaus, der einer Backenandrückeinheit entspricht;
18 ist ein erklärendes Diagramm eines Zustandswechsels einer Backenandrückkraft;
19A ist eine perspektivische Ansicht einer als Werkstück zu läppenden Nockenwelle;
19B ist eine erklärende Ansicht von verschiedenen Gebieten eines Nockenbereichs einer Nockenwelle;
20A ist ein Diagramm, das einen Radius von einer Achse (Rotationszentrum) des Nockenbereichs zu einer vorbearbeiteten Oberfläche davon abbildet;
20B ist ein Diagramm, das einen Krümmungsradius auf der vorbearbeiteten Oberfläche des Nockenbereichs abbildet;
21 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Steuer-/Regelsystems dieser Läppvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung;
22A ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer variablen Steuerung/Regelung zum Steuern/Regeln einer Backenandrückkraft entsprechend einer Rotationsposition eines Nockenbereichs während der Bearbeitung abbildet;
22B ist ein Diagramm, das einen Kontaktflächendruck in verschiedenen Gebieten des Nockenbereichs abbildet; und
23A ist ein Diagramm, das ein Beispiel variabler Steuerung/Regelung zum Steuern/Regeln einer Werkstückrotationsgeschwindigkeit entsprechend einer Rotationsposition eines Nockenbereichs während der Bearbeitung abbildet; und
23B ist ein Diagramm, das ein Beispiel variabler Steuerung/Regelung zum Steuern/Regeln einer Oszillationsgeschwindigkeit entsprechend einer Rotationsposition eines Nockenbereichs während der Bearbeitung abbildet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erklärt.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
1 zeigt eine Läppvorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 2 zeigt einen geschlossenen Zustand von oberen und unteren Armen 22, 23, die in der Läppvorrichtung 1 zum Öffnen und Schließen vorgesehen sind. 3 zeigt einen geöffneten Zustand der oberen und unteren Arme 22, 23. 4A und 4B zeigen wesentliche Teile der Läppvorrichtung 1, wobei 4A einen Zustand einer zweiten Backe 72 zeigt, die eine weiche Backe darstellt, die in eine Betriebsposition gebracht ist, in der die zweite Backe 72 an eine Mündungsbasis 67 einer Schmierbohrung 66 gedrückt ist, und 4B zeigt einen Zustand der in eine Außerbetrieb-Position gebrachten weichen Backe, in der die weiche Backe von der Mündungsbasis 67 der Schmierbohrung 66 entfernt ist. 5A bis 5C und 6A bis 6 zeigen Spannen, in denen die weiche Backe 72 zwischen der Außerbetrieb-Position und der Betriebsposition bewegt wird. 7A zeigt ein Beispiel einer Kurbelwelle 62 als ein zu läppendes Werkstück W, und 7B zeigt die in der Kurbelwelle 62 ausgebildete Schmierbohrung 66. Als ein erklärendes Hilfsmittel ist die axiale Richtung der Kurbelwelle 62 (das heißt, die rechte und linke Richtung in 1) als X-Richtung definiert, die horizontale Richtung senkrecht zu der X-Richtung (das heißt die zu der Zeichnungsebene der 1 senkrechte Richtung) als Y-Richtung, und die zu der X-Richtung senkrechte vertikale Richtung (das heißt, die Oben-und-Unten-Richtung in 1) als Z-Richtung.
Mit Bezug auf 1 bis 4 enthält die Läppvorrichtung 1 dieses Ausführungsbeispiels im Allgemeinen: Läppfilme 11, von denen jeder ein ausdehnungsunfähiges und verformbares dünnes Substrat mit einer mit abrasiven Körnern versehenen Oberfläche umfasst; erste Backen 71 zum jeweiligen Andrücken der abrasiv-körnigen Oberflächen der Läppfilme 11 an die vorbearbeiteten Oberflächen 65 des Werkstücks W; zweite Backen 72 zum jeweiligen Andrücken der abrasiv-körnigen Oberflächen der Läppfilme 11 an die Mündungsbasen 67 der in den vorbearbeiteten Oberflächen 65 ausgebildeten Lochbereiche 66; Backenantriebseinheiten 30 zum jeweiligen Antreiben der zweiten Backen 72 zwischen Betriebspositionen, in denen die zweiten Backen 72 an die Mündungsbasen 67 der Lochbereiche 66 angedrückt sind, und Außerbetrieb-Positionen, in denen die zweiten Backen 72 von den Mündungsbasen 67 der Lochbereiche 66 entfernt sind; eine Rotationsantriebseinheit 40 zum rotierenden Antreiben des Werkstücks W; und eine Oszillationseinheit 50 zum Aufbringen von Oszillation in der axialen Richtung des Werkstücks W auf das Werkstück W und/oder die Läppfilme 11; sodass das rotierende Werkstück W durch Andrücken der Läppfilme 11 an dasselbe geläppt wird. Die Läppvorrichtung 1 dieses Ausführungsbeispiels wird vorzugsweise verwendet, um das Werkstück W mit den vorbearbeiteten mit offenen Lochbereichen ausgeformten Oberflächen 65 jeweils zu läppen. Diese Arten von Werkstücken W umfassen die in 7A gezeigte Kurbelwelle 62, und äußere Umfangsflächen von Zapfenbereichen 63 und Lagerbereichen 64 dieser Kurbelwelle 62 bilden beispielhaft die zu läppenden vorbearbeiteten Oberflächen 65. Wie in 7B gezeigt, ist jeder der Zapfenbereiche 63 und Lagerbereiche 64 der Kurbelwelle mit einer Schmierbohrung als Lochbereich 66 in einer Weise ausgebildet, die Kurbelwelle in der Richtung senkrecht zu der axialen Richtung der Kurbelwelle zu durchdringen, und die Mündungsbasis 67 der Schmierbohrung 66 öffnet sich an der vorbearbeiteten Oberfläche 65. Mehrere Paare von miteinander verbundenen oberen und unteren Armen 22, 23 sind entsprechend den Positionen der Lochbereiche 63 und der Lagerbereiche 64 vorgesehen (siehe 1).
Die Läppvorrichtung 1 wird im Folgenden im Detail beschrieben.
Mit Bezug auf 1 enthält die Rotationsantriebseinheit 40: einen Spindelstock 42 zur rotierenden Abstützung einer Hauptwelle 41; ein Spannfutter 43, das mit einem äußeren Ende der Hauptwelle 41 verbunden ist, um so ein Ende der Kurbelwelle 62 einzuspannen; einen auf die Hauptwelle bezogenen Motor M1, der über einen Riemen 44 mit der Hauptwelle 41 verbunden ist; und einen mit einem Zentrum 45 zur Abstützung des anderen Endes der Kurbelwelle 62 versehenen Reitstock 46. Die Rotationsbewegung des auf die Hauptwelle bezogenen Motors M1 wird übertragen, um die Kurbelwelle 62 über einen Riemen 44 und eine Hauptwelle 41 rotierend anzutreiben. Die Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit des auf die Hauptwelle bezogenen Motors M1 verursacht eine Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw, die in einer gewünschten Geschwindigkeit einzustellen ist. Um Positionen der Schmierbohrungen 66 der rotierenden Kurbelwelle 62 zu erfassen, ist an der Hauptwelle 41 ein rotierender Impulsgeber S1 zum Erfassen der Rotationsposition des Werkstücks W während der Bearbeitung befestigt. Der Spindelstock 42 und der Reitstock 46 sind auf Tischen 47, 48 angebracht, wobei sie jeweils in der Y-Richtung gleitbar beweglich sind, während diese Tische 47, 48 auf einem Tisch 49 angebracht sind, der in der X-Richtung gleitbar beweglich ist. Diese Tische 47, 48, 49 werden bewegt, um die Kurbelwelle 62 zwischen den Spindelstock 42 und dem Reitstock 46 beispielhaft einzustellen und die Kurbelwelle 62 in die Bearbeitungsposition zu bewegen.
Die Oszillationseinheit 50 enthält einen exzentrischen Rotor 51, der an eine Endfläche des Tisches 59 anstößt, und einen Oszillationsmotor M2 zum rotierenden Antrieb des exzentrischen Rotors 51. Die Oszillationseinheit 50 ist mit einer elastischen Einheit 52, wie einer Feder, zur Anwendung einer reaktiven elastischen Kraft zum Andrücken des Tisches 49 in Richtung des exzentrischen Rotors 51 versehen, sodass normalerweise der exzentrische Rotor 51 an die Endfläche des Tisches 49 anstößt. Die Veränderung der Rotationsgeschwindigkeit des Oszillationsmotors M2 bewirkt eine Oszillationsgeschwindigkeit, die in einer gewünschten Geschwindigkeit (wie 10 Hz) einzustellen ist. Die Amplitude der Oszillation wird basierend auf einem Exzentrizitätsbetrag des exzentrischen Rotors 51 relativ zu der Achse des Oszillationsmotors M2 bestimmt. Dieser Exzentrizitätsbetrag ist ungefähr 1 mm, und die Amplitude der Oszillation ist ungefähr 2 mm. Es ist zu bemerken, dass der Exzentrizitätsbetrag des exzentrischen Rotors 51 einstellbar ist durch eine Technik, wie eine variable Anzahl von eingefügten Einstellplatten (nicht gezeigt). Der exzentrische Rotor 51 hat eine Welle, an der ein rotierender Impulsgeber S2 zum Erfassen der Rotationsposition des exzentrischen Rotors 51 angebracht ist.
Während verschiedene Typen von Läppfilmen 11 existieren, besteht der Läppfilme 11 dieses Ausführungsbeispiels aus: einem Substrat, das ein Material mit einer extrem ausdehnungsunfähigen Eigenschaft wie Polyester mit einer Dicke von 25 μm bis 130 μm umfasst; und zahlreichen abrasiven Körnern (konkret Aluminiumoxid, Siliziumkarbid, Diamant und Ähnliches) mit Partikelgrößen in der Größenordnung von mehreren μm bis zu 200 μm, die durch einen Klebstoff auf einer Oberfläche des Substrats angebracht sind. Die abrasiven Körner können über die gesamte eine Oberfläche des Substrats anhaften, oder intermittierend definierte Flächen mit vorbestimmter Breite ohne abrasive Körner darauf belassen. Um Schlupf gegenüber den ersten und zweiten Backen 71, 72 zu vermeiden, wird die andere Oberfläche des Substrats mit einer rückseitigen Beschichtung versehen, die ein widerstandsfähiges Material (nicht gezeigt) wie Gummi oder synthetisches Harz umfasst, oder je nach Fall mit einer Antischlupfbehandlung versehen.
Mit Bezug auf 2 und 3, wird jeder Läppfilm 11 aus einer zugehörigen Zufuhrspule 15 herausgezogen, während er beispielhaft von einem Paar von ersten Führungsrollen R1, die an einem äußeren Ende des zugehörigen oberen Arms 22 angebracht sind, und einem Paar von zweiten Führungsrollen R2, die an einem äußeren Ende des zugehörigen unteren Arms 23 angebracht sind, geführt, und dann von einer zugehörigen Aufrollspule 16 aufgerollt wird. Ein Motor M3 ist mit der Aufrollspule 16 verbunden. Der Betrieb des Motors M3 zum Rotieren der zugehörigen Aufrollspule 16 spult den Läppfilm 11 sukzessive von der Zufuhrspule 15 ab. Um den abgespulten Betrag des Läppfilms 11 zu erfassen, ist an der Welle der Aufrollspule 16 ein rotierender Impulsgeber S3 zum Erfassen des rotierten Betrags der Aufrollspule 16 angebracht. In der Nähe der Zufuhrspule 15 und der Aufrollspule 16 sind Verriegelungsvorrichtungen (nicht gezeigt) vorgesehen und die Tätigkeiten dieser Verriegelungsvorrichtungen bringen eine vorbestimmte Spannung auf den gesamten Film 11 auf.
Der miteinander verbundene obere Arm 22 und untere Arm 23 jedes Paares ist jeweils schwenkbar über Stützzapfen 24 angebracht, sodass die äußeren Enden dieser mit ersten Backen 71 und zweiter Backe 72 angeordneten Arme in der Z-Richtung relativ zu öffnen und zu schließen sind. Der obere Arm 22 hat einen hinteren Endbereich, der mit einem Ende eines Fluiddruckzylinders, wie einem mit Öldruck oder Luftdruck betriebenen, über einen Zapfen verbunden ist, und der untere Arm 23 hat einen hinteren Endbereich, der mit einem äußeren Ende einer Kolbenstange 26 über einen Zapfen verbunden ist. Das Ausfahren der Kolbenstange 26 aus ihrem eingezogenen Zustand schwenkt die oberen und unteren Arme 22, 23 jeweils in Richtungen zum Schließen der äußeren Endbereiche dieser Arme um die Stützzapfen 24 herum in den in 2 gezeigten geschlossenen Zustand. Im Gegensatz dazu schwenkt das Einziehen der Kolbenstange 26 von ihrem ausgefahrenen Zustand die oberen und unteren Arme 22, 23 in einer Richtung zum Öffnen der äußeren Endbereiche dieser Arme in den in 3 gezeigten geöffneten Zustand. Die Schwenkbewegungen der oberen und unteren Arme 22, 23 werden übereinstimmend mit dem zugehörigen Läppfilm 11 ausgeführt, sodass die schließende Schwenkbewegung die erste Backe 71 dazu veranlasst, sich über den Läppfilm 11 an die vorbearbeitete Oberfläche 65 anzulegen, und die öffnende Schwenkbewegung löst das Anliegen der ersten Backen 71 auf der vorbearbeiteten Oberfläche 65.
In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel umfassen die ersten Backen 71 harte Backen und die zweite Backe 72 umfasst eine weiche Backe. Jede harte Backe 71 ist aus einem harten Material wie Schleifstein oder Stahl gebildet. Jeder Läppfilm 11 wird von hinten durch die harten Backen 71 gestützt, und die abrasiv-körnige Oberfläche des Läppfilms 11 wird an die vorbearbeitete Oberfläche 65 angedrückt, wodurch die vorbearbeitete Oberfläche 65 als eine Zylinderfläche mit einer höheren Formgenauigkeit (wie Rundheit und Geradheit) fertig bearbeitet wird. Unterdessen ist die weiche Backe 72 aus einem Material wie Urethan gebildet, das weicher ist als die harte Backe 71 und elastisch verformbar ist. Die weiche Backe 72 wird elastisch verformt und kommt mit der vorbearbeiteten Oberfläche 75 auf einer relativ großen Fläche über den Film 11 in Kontakt. Obwohl die weiche Backe 72 eine geringere Fähigkeit hat, die Form des Werkstücks zu korrigieren als die harten Backen 71, hat diese weiche Backe eine bessere Wirkungsweise zur Reduzierung der Oberflächenrauhigkeit der vorbearbeiteten Oberfläche 65. In dem ersten Ausführungsbeispiel wird diese weiche Backe 72 dazu verwendet, einen gerundeten Bereich 68 an jedem Mündungsbasisrand 67a (siehe 7B) zu bilden. In der vorliegenden Spezifikationen wird das indirekte Anliegen der Backe auf der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks W über den Film 11 mit "Kontakt" abgekürzt.
Während die Backen als konkave Backen und konvexe Backen klassifiziert sind, ist jede harte Backe 71 eine konkave mit einem konkaven äußeren Endbereich, und jede weiche Backe 72 ist als eine konvexe mit einem konvexen äußeren Endbereich ausgebildet. Die weiche Backe 72 dieses Ausführungsbeispiels ist vorzugsweise eine, die spezifisch dazu verwendet wird, den gerundeten Bereich 68 an dem Mündungsbasisrand 67a zu bilden, wie eine konvexe Backe mit einer kugelförmigen Form.
Die harten Backen 71 sind mehrfach in Backenfassungen 73 befestigt, die innere Umfangsflächen besitzen, die der vorbearbeiteten Oberfläche 65 jeweils gegenüberliegen. In dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel sind zwei harte Backen in jeder der oberen und unteren Backenfassungen 73 befestigt. Die Backenfassungen 73 sind in Aushöhlungen 27 eingefasst, die an den äußeren Endbereichen der oberen und unteren Arme 22, 23 jeweils gebildet sind, in einer Weise, dass sie relativ zu dem Werkstück W vorgehen und zurückgehen können. Jede Backenfassung 73 wird bewegt während ihre äußere Fläche von einer inneren Fläche der zugehörigen Aushöhlung 27 geführt wird. Ferner hat jede Backenfassung 73 eine rückwärtige Fläche, an der eine Werkstückspannfeder 74 angeordnet ist, die eine Druckschraubenfeder umfasst. Auf die harten Backen 71 werden reaktive elastische Kräfte der Werkstückspannfedern 74 aufgebracht und über den Läppfilm 11 werden sie jeweils an die vorbearbeitete Oberfläche 65 angedrückt.
Wie in 4A und 4B gezeigt, ist die weiche Backe 72 an einem äußeren Ende des Backenhalters 75 befestigt und in einer a+X-Richtung in diesen Fig. (rechte Seite dieser Fig.) relativ zu der Kurbelwelle 62 angeordnet. Der Backenhalter 75 ist an einem äußeren Ende einer Stange 76 in einer Weise befestigt, dass er in der Lage ist in der X-Richtung dieser Fig. vorzugehen und zurückzugehen, wobei er sich mit einer Achse O (das heißt Rotationszentrum) der Kurbelwelle 62 schneidet. Die Stange 76 geht zwischen einer vorgerückten (das heißt, der in 4A gezeigte Zustand) an die Kurbelwelle 62 angrenzenden Grenzposition und einer zurückgezogenen von der Kurbelwelle 62 entfernten Grenzposition (das heißt der in 4B gezeigte Zustand) vor und zurück.
Wie abstrakt in 4A und 4B gezeigt, enthält jede Backenantriebseinheit 30: einen rotierenden exzentrischen Nocken 31, der an das hintere Ende der Stange 76 anstößt; einen Motor M4 zum rotierenden Antreiben des exzentrischen Nocken 31; und eine elastische Einheit (nicht gezeigt), um einen Zustand zu erhalten, in dem das hintere Ende der Stange 76 normalerweise an dem exzentrischen Nocken 31 anliegt. Wie in 4A gezeigt, wird die Stange 76 in die vorgerückte Grenzposition bewegt, wenn der exzentrischen Nocken 31 rotiert und sein Kopfgebiet an dem hinteren Ende der Stange 76 anliegt. Dies bewirkt, dass die weiche Backe 72 eine Betriebsposition erreicht, in der die weiche Backe 72 an die Mündungsbasis 67 der zugehörigen Schmierbohrung 66 angedrückt ist, sodass die abrasiv-körnige Oberfläche des Läppfilms 11 an die Mündungsbasis 67 angedrückt ist. Im Gegensatz dazu wird, wie in 4B gezeigt, die Stange 76 in ihre zurückgezogene Grenzposition bewegt, wenn das Basisgebiet des exzentrischen Nockens 31 am hinteren Ende der Stange 76 anliegt. Dies bewirkt, dass die weiche Backe 72 eine Außerbetrieb-Position erreicht, in der die weiche Backe 72 von der Mündungsbasis 67 der Schmierbohrung 66 entfernt ist, sodass der Druck des Läppfilms 11 auf die Mündungsbasis 67 gelöst ist. Um die Positionen (Betriebsposition und Außerbetrieb-Position) der weichen Backe 72 zu erfassen, ist an der Welle des exzentrischen Nockens 31 ein rotierender Impulsgeber S4 zum Erfassen der Rotationsposition des exzentrischen Nockens 31 befestigt.
Die Dimensionen des exzentrischen Nockens 31, wie der Nockenhub- und Basiskreisdurchmesser, werden basierend auf dem Bewegungsweg der Stange 76 bestimmt, das heißt, dem Bewegungsweg der weichen Backe 72, der Andrückkraft der weichen Backe 72, und Ähnlichem. Ferner ist die Position des Rotationszentrums des exzentrischen Nockens 31 in der X-Richtung in der betreffenden Fig. einstellbar gestaltet, sodass die Andrückkraft der weichen Backe 72 sogar unter Verwendung desselben exzentrischen Nockens 31 eingestellt werden kann.
Bezug nehmend auf 5A bis 5B und 6A bis 6C, wird eine Spanne erklärt, in der die weiche Backe 72 von der Außerbetrieb-Position in die Betriebsposition gebracht wird. In diesen Fig. wird angenommen, dass die Kurbelwelle 62 im Uhrzeigersinn, wie durch Pfeile angedeutet, rotiert. Ferner ist, wie in 5B und 6B gezeigt, eine Referenzposition der Kurbelwelle 62 definiert, in der die Achse der Schmierbohrung 66 einen Winkel θ von Null relativ zu einer X-Richtung in diesen Fig. bildet, das heißt die Position, in der die Achse der Schmierbohrung 66 parallel zu der X-Richtung wird.
Es ist ideal, dass die Wahl des Zeitpunkts zum Bewegen der weichen Backe 72 von ihrer Außerbetrieb-Position in ihre Betriebsposition nur in dem Moment geschieht, in dem die rotierende Kurbelwelle 62 grade die Referenzposition erreicht hat. Da jedoch die Kurbelwelle 62 normalerweise rotiert wird, kann es sein, dass das einfache Bewegen der weichen Backe 72 in ihre Betriebsposition gerade in dem Moment, in dem die Kurbelwelle 62 die Referenzposition erreicht hat, dazu führt, dass das einheitliche Bearbeiten des gesamten Umfanges der Mündungsbasis 67 der Schmierbohrung 66 selbst mit einer leichten Synchronisierungsabweichung zwischen der Rotation der Kurbelwelle 62 und der Bewegung der weichen Backe 72 misslingt. Daher ist es wünschenswert, die weiche Backe 72 in ihre Betriebsposition zu bewegen, bevor die Kurbelwelle 62 die Referenzposition erreicht und die weiche Backe 72 selbst dann in der Betriebsposition zu halten, nachdem die Kurbelwelle 62 die Referenzposition erreicht hat.
Das Läppen der Mündungsbasis 67 wird bewirkt während die weiche Backe 72 mit der Mündungsbasis 67 in Kontakt ist. Damit ist es für die weiche Backe 72 ausreichend, innerhalb einer Rotationswinkelspanne der Kurbelwelle 62 in ihrer Betriebsposition bewegt zu werden, in der es einem gewissen Bereich der Mündungsbasis 67 ermöglicht ist, mit der weichen Backe 72 in dieser Betriebsposition im Kontakt zu treten. Es wird hier angenommen, dass der vordere Bereich der Mündungsbasis 67 in der Rotationsrichtung bei einem Rotationswinkel von θ = –α° an der weichen Backe 72 anliegt, bevor die Kurbelwelle 62 die Referenzposition (θ = 0°) erreicht, wie in 5A gezeigt, und dass der nachfolgende Bereich der Mündungsbasis 67 in der Rotationsrichtung die weiche Backe 72 bei einem Rotationswinkel von θ = +α° verlässt, nachdem die Kurbelwelle 62 die Referenzposition, wie in 5C gezeigt, erreicht hat. In diesem Fall ist es möglich, dass die weiche Backe 72 während der Spanne von 2α° in ihre Betriebsposition bewegt wird, in der die Kurbelwelle 62 von θ = –α° bis θ = +α° rotiert wird.
Nichtsdestoweniger ist das durch das Andrücken des Läppfilms 11 durch die weiche Backe 72 auszuführende Läppen vorzugsweise auf die Mündungsbasis 67 der Schmierbohrung 66 selbst und die Umgebung der Mündungsbasis 67 begrenzt. Dies soll verhindern, dass die Formgenauigkeit (wie Rundheit und Geradheit) der vorbearbeiteten Oberfläche 65 aufgrund der Bearbeitung durch die weiche Backe 72 verschlechtert wird. Es ist daher wünschenswert, die weiche Backe 72 in einer engeren Spanne als der obigen Spanne (2α°) in ihre Betriebsposition zu bewegen. Wie abstrakt in 6A bis 6C gezeigt, ist es vorzuziehen, die weiche Backe 72 innerhalb einer Spanne von 2β° in ihre Betriebsposition zu bewegen, von einem Rotationswinkel θ = –β° (β < α), bevor die Kurbelwelle 62 die Referenzposition (θ = 0°) erreicht, bis zu einem Rotationswinkel θ = +β°, nachdem die Kurbelwelle 62 die Referenzposition erreicht hat.
In der Läppvorrichtung 1 des Ausführungsbeispiels wird die Rotationsposition der Kurbelwelle 62 durch einen rotierenden Impulsgeber S1 erfasst, um die Position jeder Schmierbohrung 66 der rotierenden Kurbelwelle 62 zu erfassen, und der Betrieb der zugehörigen Antriebseinheit 30 wird gesteuert, um die zugehörige weiche Backe 72 in ihre Betriebsposition oder Außerbetrieb-Position entsprechend der Position der zugehörigen Schmierbohrung 66 während der Bearbeitung zu bringen, sodass das durch das Andrücken des Läppfilms 11 durch die weiche Backe 72 auszuführende Läppen auf die Umgebung der Mündungsbasis 67 der Schmierbohrung 66 begrenzt ist.
Die obige Steuerung wird mit Bezug auf die 8 erklärt, die ein Blockdiagramm ist, das ein Steuersystem der Läppvorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
Mit Bezug auf 8 werden die rotierenden Impulsgeber S1, S2, S3 und S4 mit einer Steuereinrichtung 100 (entspricht einer Steuereinheit), wie einer, die hauptsächlich eine zentrale Prozessoreinheit und einen Speicher umfasst, verbunden, und in die Steuereinrichtung 100 werden Erfassungssignale, wie solche, die die Rotationsposition der Kurbelwelle 32 und die Rotationsposition jedes exzentrischen Nocken 31 betreffen, eingegeben, um die Position der zugehörigen Backe 72 während der Bearbeitung zu verändern. In die Steuereinrichtung 100 werden auch Erfassungssignale bezüglich der Rotationsgeschwindigkeit des auf die Hauptwelle bezogenen Motors M1 zum Bestimmen der Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw eingegeben, und die Rotationsgeschwindigkeit des Oszillationsmotors M2 zum Bestimmen der Oszillationsgeschwindigkeit Vo. Die Steuereinrichtung 100 bestimmt jeweils die Positionen der Schmierbohrungen 66, basierend auf dem Signal von dem rotierenden Impulsgeber S1 die Rotationsposition der Kurbelwelle 62 betreffend. Ferner steuert die Steuereinrichtung 100 variabel jeweils die Positionen der weichen Backen 72 in Betriebspositionen oder Außerbetrieb-Positionen während der Bearbeitung, entsprechend den Positionen der zugehörigen Schmierbohrungen 66.
Die sich ändernde Steuerung der Positionen der weichen Backen 72 wird durch die Steuerung der Tätigkeiten der Backenantriebseinheiten 30 einschließlich der exzentrischen Nocken 31 und der Motoren M4 so ausgeführt, dass die weichen Backen 72 synchron zu den Positionen der Schmierbohrungen 66 jeweils in die zugehörigen Mündungsbasen 67 hinein und aus ihnen hinaus gebracht werden.
Konkret gibt die Steuereinrichtung 100 so Steuersignale an die Motoren M4 zur Steuerung deren Rotationen aus, dass das Kopfgebiet jedes betreffenden exzentrischen Nockens 31 an dem hinteren Ende jeder zugehörigen Triebstange 76 anliegt, wenn die rotierende Kurbelwelle 62 die betreffende Referenzposition (θ = 0°) erreicht hat. Dies bewirkt, dass jede weiche Backe 72 ihre Betriebsposition erreicht, um die abrasiv-körnige Oberfläche des zugehörigen Läppfilms 11 an die zugehörige Mündungsbasis 67 anzudrücken, wodurch der gerundete Bereich 68 am Mündungsbasisrand 67a gebildet wird. Der Radius jedes gerundeten Bereichs 68 liegt beispielhaft in der Größenordnung von 10 μm bis 20 μm.
Im Folgenden wird eine Betriebsweise dieses Ausführungsbeispiels erklärt.
Zuerst wird die Kurbelwelle 62 zwischen dem Spindelstock 42 und dem Reitstock 46 abgestützt, und die oberen und unteren Arme 22, 23 werden jeweils zu den Positionen der Zapfenbereiche 63 und Lagerbereiche 64 bewegt. Zu diesem Zeitpunkt haben die Fluiddruckzylinder 25 die zugehörigen Kolbenstangen 26 eingezogen, um die zugehörigen oberen Arme 22 und unteren Arme 23 jeweils in den geöffneten Positionen zu halten. Danach werden die Fluiddruckzylinder 25 betätigt, um die zugehörigen Kolbenstangen 26 auszufahren, wodurch die oberen und unteren Arme 22, 23 jeweils in die Schließrichtungen geschwenkt werden. Diese schließenden Schwenkbewegungen bewirken, dass die Läppfilme 11 jeweils auf die vorbearbeiteten Oberflächen 65 aufgesetzt werden.
Während die oberen und unteren Arme 22, 23 geschwenkt und geschlossen werden, werden die Motoren M3 betätigt, um die Aufrollspulen 16 jeweils zu rotieren. Die Läppfilme 11 werden mit vorbestimmten Beträgen zugeführt, sodass ungenutzte abrasiv-körnige Oberflächen jeweils auf die vorbearbeiteten Oberflächen 65 aufgesetzt werden. Danach werden die Aufrollspulen 16 nach dem Verriegeln der Zufuhrspulen 15 durch die Verriegelungsvorrichtungen in deren Nähe rotiert, sodass die Läppfilme 11 mit vorbestimmten Spannungen aufgebracht werden. Als nächstes werden die Aufrollspulen 16 durch die Verriegelungsvorrichtungen in deren Nähe verriegelt, wodurch die Läppfilme 11 in Zustände gebracht werden, in denen sie mit Spannung ohne jegliche Schlaffstellen aufgebracht werden.
Ferner werden hierauf beim Einspannen der Kurbelwelle 62 die reaktiven elastischen Kräfte der zugehörigen Werkstückspannfedern 74 auf die harten Backen 71 aufgebracht, und diese jeweils an die vorbearbeiteten Oberflächen 65 angedrückt.
Außerdem wird die Kurbelwelle 62 durch den Betrieb der Rotationsantriebseinheit 40 um ihre Achse rotiert, während auf die Kurbelwelle 62 in ihrer axialen Richtung durch den Betrieb der Oszillationseinheit 50 Oszillation aufgebracht wird, sodass die abrasiv-körnigen Oberflächen der Läppfilme 11 durch die harten Backen 71 jeweils an die vorbearbeiteten Oberflächen 65 angedrückt werden, wodurch die vorbearbeiteten Oberflächen 65 in ihrer Gesamtheit geläppt werden. Die Bearbeitung der Gesamtheit der vorbearbeiteten Oberflächen 65 wird durch die harten Backen 71 ausgeführt, wodurch die Bearbeitungseffizienz verbessert wird.
Während dieser Bearbeitung steuert die Steuereinrichtung 100 den Betrieb der Backenantriebseinheiten 30, um die Bewegungen der weichen Backen 72 mit der Rotation der Kurbelwelle 62 zu synchronisieren. Der rotierende Impulsgeber S1 erfasst die Rotationsposition der Kurbelwelle 62, und die Steuereinrichtung 100 bestimmt die Positionen der Schmierbohrungen 66 basierend auf der Rotationsposition der Kurbelwelle 62, um so jeweils die Positionen der weichen Backen 72 zu den Betriebspositionen oder Außerbetrieb-Positionen entsprechend den Positionen der zugehörigen Schmierbohrungen 66 während der Bearbeitung variabel zu steuern. Insbesondere steuert die Steuereinrichtung 100 die Betriebsweisen der Motoren M4 zum Rotieren der exzentrischen Nocken 31, sodass das Kopfgebiet jedes betreffenden exzentrischen Nocken 31 an dem hinteren Ende einer jeden zugehörigen Stößelstange 76 anliegt, wenn die rotierende Kurbelwelle 62 die maßgebliche Referenzposition (θ = 0°) erreicht hat.
Dadurch wird bewirkt, dass jede weiche Backe 72 ihre Betriebsposition erreicht, um die abrasiv-körnige Oberfläche des zugehörigen Läppfilms 11 an die zugehörige Mündungsbasis 67 anzudrücken, wodurch sie den gerundeten Bereich 68 an dem Mündungsbasisrand 67a ausbildet.
Während des Läppens wird die Kurbelwelle 62 mit einer vorbestimmten Anzahl von Umdrehungen (wie 5 Umdrehungen) vorwärts rotiert, und danach mit derselben Anzahl von Umdrehungen rückwärts rotiert. Das Wechseln der Rotationsrichtung schließt Verkleben durch die Läppfilme 11 aus, erhält die angemessene Leistung und bewirkt, dass die gesamten Umfänge der Mündungsbasen 67 einheitlich bearbeitet werden.
Auf diese Weise wird die Bearbeitung der gesamten Umfänge der vorbearbeiteten Oberflächen 65 durch die harten Backen 71 und die Bearbeitung für die Mündungsbasen 67 durch die weichen Backen 72 durch ein einziges Aggregat einer Läppvorrichtung ausgeführt, wodurch es ermöglicht wird, die Bearbeitungseffizienz zu verbessern und die für die Bearbeitung erforderliche Zeit zu verkürzen. Ferner wird die Anzahl der Ausrüstungsteile nicht erhöht, wodurch es auch ermöglicht wird, einen Anstieg der Ausrüstungskosten und Bearbeitungskosten zu begrenzen.
Außerdem ist das durch das Anpressen des Läppfilms 11 durch die zugehörigen weichen Backen 72 ausgeführte Läppen auf die Umgebung der Mündungsbasis 67 der zugehörigen Schmierbohrung 66 begrenzt, wodurch das Risiko, dass die Formgenauigkeit (wie Rundheit und Geradheit) jeder vorbearbeiteten Oberfläche 65 aufgrund der Bearbeitung durch die weiche Backe 72 verschlechtert wird, ausgeschlossen wird. Da ferner die Bearbeitung durch die harten Backen 71 zur Verbesserung der Formgenauigkeit (wie Rundheit und Geradheit) jeder vorbearbeiteten Oberfläche 65, und die Bearbeitung durch die zugehörige weiche Backe 72 zum Ausbilden des gerundeten Bereichs 68 an dem Mündungsbasisrand 67a in demselben Verfahren ausgeführt werden, soll die Ausführung durch die harte Backen 71 zum Korrigieren der Werkstückform auch an den Stellen bewirkt werden, die durch die weiche Backe 72 bearbeitet worden sind. Auch unter diesem Gesichtspunkt gibt es kein Risiko, dass die Formgenauigkeit jeder vorbearbeiteten Oberfläche 65 aufgrund der Bearbeitung durch die zugehörige weiche Backe 72 verschlechtert wird.
Im Falle eines vergleichenden Beispiels, in dem eine zusätzliche Bearbeitung zum Andrücken einer abrasiv-körnigen Oberfläche eines Läppfilms an die Mündungsbasis 67 durch eine weiche Backe nach der Bearbeitung durch harte Backen ausgeführt wird, frisst sich bei der Bearbeitung mit der weichen Backe der Läppfilm übermäßig in die Mündungsbasisränder 67a ein, wodurch beispielhaft die Ablösung von abrasiven Körnern verursacht wird. 9 zeigt eine beispielhafte Störung einer teilweise abgelösten abrasiven Kornschicht eines Läppfilms 91. Wie dargestellt, ist in einem im Wesentlichen zentralen Bereich in der Breitenrichtung des Läppfilms 91 eine Ablösungsfläche 92 bewirkt worden, die sich wie ein Gürtel in der Filmzuführrichtung erstreckt.
Da das Läppen durch die weiche Backe 72 auf die Umgebung der Mündungsbasis 67 jeder Schmierbohrung 66 begrenzt ist, frisst sich der Läppfilm 11 im Gegensatz dazu nicht übermäßig in den Mündungsbasisrand 67a ein, wodurch die Ablösung von abrasiven Körnern von dem Läppfilm 11 reduziert wird, und die Anzahl von Orten mit Ablösung reduziert wird.
Obwohl die Kurbelwelle 62 viele Zapfenbereiche 63 und Lagerbereiche 64 besitzt, wird das Läppen für diese Zapfenbereiche 63 und Lagerbereiche 64 gleichzeitig ausgeführt. Beim Vollenden des Läppens werden die Fluiddruckzylinder 25 betätigt, um die zugehörigen Kolbenstangen 26 einzuziehen, um die oberen und unteren Arme 22, 23 jeweils in die Öffnungsrichtungen zu schwenken, in Zustände, in denen die Kurbelwelle 62 aus ihnen herausgenommen werden kann. Nach dem Herausnehmen der Kurbelwelle 62 wird eine andere Kurbelwelle 62 eingespannt, wodurch das gleiche Läppen begonnen werden kann.
Wie oben beschriebenen enthält die Läppvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel: die Läppfilme 11; die ersten Backen 71 zum jeweiligen Andrücken der abrasiv-körnigen Oberflächen der Läppfilme 11 an die vorbearbeiteten Oberflächen 65; die zweiten Backen 72 zum jeweiligen Andrücken der abrasiv-körnigen Oberflächen der Läppfilme 11 an die Mündungsbasen 67 der Schmierbohrungen 66 als die Lochbereiche; die Backenantriebseinheiten 30 zum Bewegen der zweiten Backen 72 zwischen den Betriebspositionen, in denen die zweiten Backen 72 an die Mündungsbasen 67 der Schmierbohrungen 66 jeweils angedrückt sind, und den Außerbetrieb-Positionen, in denen die zweiten Backen 72 von den Mündungsbasen 67 der Schmierbohrungen 66 jeweils entfernt sind; die Rotationsantriebseinheit 40 zum rotierenden Antreiben des Werkstücks W; der rotierende Impulsgeber S1 zum Erfassen der Rotationsposition des Werkstücks W, um die Positionen der Schmierbohrungen 66 des rotierenden Werkstücks W zu erfassen; und die Steuereinrichtung 100 zum Steuern des Betriebs der Backenantriebseinheiten 30, sodass die zweiten Backen entsprechend den Positionen der Schmierbohrungen 66 während der Bearbeitung jeweils in die Betriebspositionen oder Außerbetrieb-Positionen bewegt werden. Ferner ist das durch das Andrücken des Läppfilms 11 durch die zweiten Backen 72 auszuführende Läppen auf die Umgebung der Mündungsbasen 67 der Schmierbohrungen 66 begrenzt. Dadurch entfaltet die Läppvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel einen derartigen Effekt, dass selbst ein mit offenen Schmierbohrungen 66 ausgebildetes Werkstück W mit vorbearbeiteten Oberflächen 65 schnell bearbeitet werden kann, während sie es ermöglicht, dass die Bearbeitungskosten und die Verschlechterung der Formgenauigkeit (wie Rundheit und Geradheit) stark eingeschränkt werden können, und dass die Ablösung von abrasiven Körnern von den Läppfilmen 11 wie auch die Anzahl von Orten mit Ablösung reduziert werden können.
Da die ersten Backen 71 harte Backen und die zweiten Backen 72 weiche Backen umfassen, werden die Bearbeitung durch die harten Backen 71 zur Verbesserung der Formgenauigkeit (wie Rundheit und Geradheit) jeder vorbearbeiteten Oberfläche 65 und die Bearbeitung durch die zugehörigen weichen Backen 72 zum Ausbilden des gerundeten Bereichs 68 an dem Mündungsbasisrand 67a in demselben Verfahren ausgeführt, sodass die Wirkungsweise der harten Backen 71 zum Korrigieren der Werkstückform sich auch auf die Stellen auswirken soll, die durch die weiche Backe 72 bearbeitet worden sind. Somit gibt es kein Risiko, dass die Formgenauigkeit jeder vorbearbeiteten Oberfläche 65 aufgrund der Bearbeitung durch die zugehörige weiche Backe 72 verschlechtert wird.
Außerdem umfassen die Lochbereiche beispielhaft die Schmierbohrungen 66, sodass die vorbearbeiteten Oberflächen 65 von Zapfenbereichen 63, Lagerbereichen 64 und Ähnlichem der Kurbelwelle 62 mit derartigen Schmierbohrungen 66 am besten geläppt werden können.
Ferner ist der Läppfilm 11 ausdehnungsunfähig und verformbar, wodurch er es ermöglicht, dass das Werkstück W am besten geläppt wird.
Die Läppvorrichtung 1 dieses Ausführungsbeispiels verkörpert ein Läppverfahren zum Läppen eines Werkstücks W mit vorbearbeiteten Oberflächen 65, die mit offenen Schmierbohrungen 66 ausgebildet sind, während das Werkstück W rotierend in einen Zustand bewegt wird, in dem die abrasiv-körnigen Oberflächen der Läppfilme 11 durch die ersten Backen 71 an die vorbearbeiteten Oberflächen 65 jeweils angedrückt werden, wobei es die Schritte umfasst: Erfassen der Positionen der Schmierbohrungen 66 des rotierenden Werkstücks W durch den rotierenden Impulsgeber S1; und jeweiliges Bewegen der zweiten Backen 72, zum Andrücken der abrasiv-körnigen Oberflächen der Läppfilme 11 an die Mündungsbasen 67 der Schmierbohrungen 66, in die Betriebspositionen, die an die Mündungsbasen 67 der Schmierbohrungen 66 angedrückt sind, oder in die Außerbetrieb-Positionen, die von den Mündungsbasen 67 der Schmierbohrungen 66 entfernt sind, entsprechend den Positionen der Schmierbohrungen 66 während der Bearbeitung, sodass das durch Andrücken der Läppfilme 11 durch die zweiten Backen 72 auszuführende Läppen auf die Umgebung der Mündungsbasen 67 der Schmierbohrungen 66 begrenzt ist. Dadurch entfaltet die Läppvorrichtung 1 gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen derartigen Effekt, dass selbst ein Werkstück W mit vorbearbeiteten Oberflächen 65, das mit offenen Schmierbohrungen 66 ausgebildet ist, schnell bearbeitet werden kann, während sie es ermöglicht, dass der Anstieg der Bearbeitungskosten und die Verschlechterung der Formgenauigkeit (wie Rundheit und Geradheit) stark beschränkt werden können, und dass die Ablösung von abrasiven Körnern von einem Läppfilm 11 wie auch die Anzahl von Orten mit Ablösung reduziert werden können.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
10 zeigt einen geschlossenen Zustand der oberen und unteren Arme 22, 23, die in einer Läppvorrichtung 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zum Öffnen und Schließen vorgesehen sind. Ferner zeigen die 11A und 11B Backen 80 und eine Backenfassung 83, die in dem zweiten Ausführungsbeispiel zu verwenden sind. Es sei angemerkt, dass ähnliche Bezugszeichen wie für in dem ersten Ausführungsbeispiel verwendete Elemente verwendet werden, um entsprechende oder identische Elemente in dem zweiten Ausführungsbeispiel zu bezeichnen, und deren Erklärungen werden unterlassen.
Wie in 10 gezeigt, ist die Läppvorrichtung 2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel geeignet zum Läppen der Kurbelwelle 62 als das Werkstück W mit den vorbearbeiteten Oberflächen 65, die mit offenen Lochbereichen 66, wie mit Schmierbohrungen, identisch dem ersten Ausführungsbeispiel ausgeformt sind, und enthält die Läppfilme 11 und die Backen 80 zum jeweiligen Andrücken der abrasiv-körnigen Oberflächen der Läppfilme 11 an die vorbearbeiteten Oberflächen 65. Nur ist dieses Ausführungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel, die Struktur einer jeden Backe 80 selbst betreffend, und die Abwesenheit von zweiten Backen 72, Backenantriebseinheiten 30 und Ähnlichem betreffend, verschieden.
Wie in 11A und 11B gezeigt, enthält jede Backe 80 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel harte Backen bildende erste Backenelemente 81, und weiche Backen bildende zweite Backenelemente 82. Die zweiten Backenelemente 82 sind an Stellen angeordnet, an denen der Läppfilm an die Mündungsbasen 67 der Lochbereiche 66 angedrückt ist, das heißt, an Orten, an denen die Lochbereiche 66 vorbeiziehen. Die ganze linke Backe in 11B besteht nur aus dem ersten Backenelement 81 und enthält den Ort, an dem die Lochbereiche 66 vorbeiziehen.
Jedes erste Backenelement 81 ist aus einem harten Material wie Schleifstein oder Stahl gebildet, um so eine harte Backe zu bilden. Im Gegensatz dazu wird jedes zweite Backenelement 82 aus einem Material wie Urethanharz gebildet, das weicher als das erste Backenelement 81 und elastisch verformbar ist, um so eine weiche Backe zu bilden.
Die Oberfläche eines jeden zweiten Backenelements 82 ragt gegenüber dem Werkstück W über die Oberfläche des zugehörigen ersten Backenelements 81 um eine geringe Länge (mehrere μm) heraus. Der optimale Wert der herausragenden Länge des zweiten Backenelements 82 wird basierend auf der Härte des zweiten Backenelements 82 und der Backenandrückkraft bestimmt.
Beim Einspannen der Kurbelwelle 62 in die Läppvorrichtung 2, die Backen 80 mit einer solchen Beschaffenheit enthält, werden sowohl die ersten Backenelemente 81 wie auch die zweiten Backenelemente 82 mit reaktiven elastischen Kräften durch Werkstückspannfedern 74 beaufschlagt und jeweils an die vorbearbeiteten Oberflächen 65 angedrückt.
Außerdem wird die Kurbelwelle 62 durch das Betreiben der Rotationsantriebseinheit 40 rotiert, während auf die Kurbelwelle 62 entlang deren axialer Richtung Oszillation aufgebracht wird, sodass die abrasiv-körnigen Oberflächen der Läppfilme 11 durch die die harten Backen bildenden ersten Backenelemente 81 an die vorbearbeiteten Oberflächen 65 jeweils angedrückt werden, wodurch sie die vorbearbeiteten Oberflächen 65 in deren Gesamtheit läppen. Ferner werden die abrasiv-körnigen Oberflächen der Läppfilme 11 durch die die weichen Backen bildenden zweiten Backenelemente 82 an die Mündungsbasen 67 angedrückt, wodurch sie jeweils die gerundeten Bereiche 68 an den Mündungsbasisrändern 67a ausbilden.
Während des Läppens wird die Kurbelwelle 62 durch eine vorbestimmte Anzahl von Umdrehungen (wie 5 Umdrehungen) vorwärts rotiert, und danach mit derselben Anzahl von Umdrehungen rückwärts rotiert. Das Wechseln der Rotationsrichtung erhält die Leistung der Läppfilme 11 und bewirkt, dass die gesamten Umfänge der Mündungsbasen 67 einheitlich bearbeitet werden.
Auf diese Weise wird auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel die Bearbeitung der gesamten Umfänge der vorbearbeiteten Oberflächen 65 durch die ersten Backenelemente 81, das heißt, durch die harten Backen, und die Bearbeitung der Mündungsbasen 67 durch die zweiten Backenelemente 82, das heißt, durch die weichen Backen, durch ein einziges Aggregat einer Läppvorrichtung ausgeführt, wodurch es ermöglicht wird, die Bearbeitungseffizienz zu verbessern und die für die Bearbeitung erforderliche Zeit zu verkürzen. Ferner wird die Anzahl der Ausrüstungsteile nicht erhöht, wodurch es auch ermöglicht wird, einen Anstieg der Ausrüstungskosten und Bearbeitungskosten zu begrenzen.
Es ist zusätzlich möglich, Backen in einer bestehenden Läppvorrichtung durch die Backen 80 des zweiten Ausführungsbeispiels zu ersetzen, wodurch es möglich wird, einen Anstieg der Ausrüstungskosten, Bearbeitungskosten und Ähnlichem im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel weiter zu begrenzen.
Außerdem werden, da die ganz linke Backe 80 von der harten Backe gebildet wird, derart, dass die Bearbeitung durch die harten Backen zu Verbesserung der Formgenauigkeit (wie Rundheit und Geradheit) einer jeden vorbearbeiteten Oberfläche 65 und die Bearbeitung mit den zugehörigen weichen Backen zur Ausbildung des gerundeten Bereichs 68 am Mündungsbasisrand 67a in demselben Verfahren ausgeführt werden, diese Gebiete der vorbearbeiteten Oberfläche 65, auf die einmal die Bearbeitung mit den weichen Backen ausgeübt worden ist, der Wirkungsweise zum Korrigieren der Werkstückgestalt basierend auf der ganz linken Backe unterworfen. Daher gibt es kein Risiko, dass die Formgenauigkeit jeder vorbearbeiteten Oberfläche 65 aufgrund der Bearbeitung durch die zugehörigen weichen Backen verschlechtert wird. Es sei angemerkt, dass das zweite Ausführungsbeispiel effektiv auf ein Werkstück W angewandt werden kann, dessen Verrundungsbeträge der Mündungsbasisränder 67a kleiner sind als jene in dem ersten Ausführungsbeispiel.
(Modifiziertes Ausführungsbeispiel)
Die vorbearbeiteten Oberflächen 65 des Werkstücks W sind nicht auf die Zapfenbereiche 63, Lagerbereiche 64 und desgleichen der Kurbelwelle 62 beschränkt, und können auf andere verschiedenartige Werkstücke W bezogen werden, soweit sie eine vorbearbeitete Oberfläche 65 haben, die mit einem offenen Lochbereich 66 ausgebildet ist.
Obwohl das erste Ausführungsbeispiel beispielhaft in einer Anordnung unter jeweiliger Verwendung der exzentrischen Nocken 31, der Motoren M4 und desgleichen als die Backenantriebseinheiten 30 dargestellt worden ist, kann das erste Ausführungsbeispiel geeignet modifiziert werden, ohne darauf beschränkt zu sein. Es ist zum Beispiel möglich, die zweiten Backen 72 durch Stellantriebe, wie Servomotoren oder mit Luftdruck zu betreibenden Fluiddruckzylindern, in deren Betriebspositionen oder Außerbetrieb-Positionen zu bewegen.
Ferner ist es, obwohl eine Situation gezeigt worden ist, in der jede zweite Backe 72 aus einer weichen Backe gebildet ist, möglich, denselben Effekt selbst mit einer Anordnung zu erreichen, in der die zweite Backe 72 aus derselben harten Backe gebildet ist wie die erste Backe 71, solange die Andrückkraft der zweiten Backe 72 schwächer gemacht wird als die der ersten Backe 71. Die Backenandrückkräfte können dann, zum Beispiel, durch Einstellen des Fluiddrucks, wie Öldruck oder Luftdruck, oder durch Einstellen der reaktiven elastischen Kräfte von Federn eingestellt werden.
Außerdem können die weichen Backen 72 in der axialen Richtung des Werkstücks oszilliert werden.
Während die ganze linke Backe 80 in 11 nur aus dem ersten Backenelement 81 (harte Backe) gebildet worden ist, ist eine derartige Beschaffenheit nicht eine unabdingbare Forderung der vorliegenden Erfindung. Es ist zum Beispiel möglich, ein zweites Backenelement 82 an einem Ort des ganz linken Backenelements 80 anzuordnen, wo die Lochbereiche 66 vorbeiziehen, in einer Situation, in der die Verschlechterung der Formgenauigkeit der vorbearbeiteten Oberfläche 65 durch die zweiten Backenelemente 82 (weiche Backe) innerhalb einer vorbestimmten Toleranz begrenzt werden kann.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Im Folgenden wird ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen erklärt. Ähnliche Bezugszeichen, wie die in dem ersten Ausführungsbeispiel für die Komponenten verwendeten, werden zur Bezeichnung entsprechender oder identischer Komponenten in dem dritten Ausführungsbeispiel verwendet, und deren Erklärungen werden unterlassen.
12 zeigt eine Läppvorrichtung 3 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 13 zeigt einen geschlossenen Zustand von oberen und unteren Armen 22, 23, die zum Öffnen und Schließen in der Läppvorrichtung 3 vorgesehen sind. 14 zeigt einen geöffneten Zustand der oberen und unteren Arme 22, 23. 15 zeigt wesentliche Teile der Läppvorrichtung 3. Ferner zeigt 16 eine mit Oszillation einhergehende Nockenwellenposition. 17 zeigt eine mit einer Backenandrückeinheit 330 (einer Backenantriebseinheit entsprechend) gleichbedeutende Konstitution. 18 zeigt einen Verlauf einer Backenandrückkraft P. Außerdem zeigt 19A eine beispielhafte Nockenwelle 60 als ein zu läppendes Werkstück, und 19B zeigt entsprechende Gebiete eines Nockenbereichs 61 der Nockenwelle 60. Als ein erklärendes Hilfsmittel wird die axiale Richtung der Nockenwelle 60 (das heißt, die Rechts-Links-Richtung in 12) als eine X-Richtung definiert, die horizontale Richtung senkrecht zu der X-Richtung (das heißt, die zu der Zeichnungsebene von 12 senkrechten Richtung) als eine Y-Richtung, und die vertikale zu der X-Richtung senkrechte Richtung (das heißt die Oben-Unten-Richtung in 12) als eine Z-Richtung.
Mit Bezug auf die 12 bis 15 enthält die Läppvorrichtung 3 dieses Ausführungsbeispiels im Allgemeinen: Läppfilme 11, von denen jeder ein ausdehnungsunfähiges und verformbares dünnes Substrat umfasst, von dem eine Oberfläche mit abrasiven Körnern versehen ist; jeweils auf den rückwärtigen Seiten des Läppfilms 11 angeordnete Backen 21; Backenandrückeinheiten 330 zum Andrücken der Backen 21, um die abrasiv-körnigen Oberflächen der Läppfilme 11 jeweils in Richtung des Werkstücks W anzudrücken; eine Rotationsantriebseinheit 40 zum rotierenden Antrieb des Werkstücks W; und eine Oszillationseinheit 50 zum Aufbringen von Oszillation in der axialen Richtung des Werkstücks W auf das Werkstück W und/oder die Läppfilme 11; sodass das rotierende Werkstück W durch das Andrücken der Läppfilme 11 daran geläppt wird. Die Backenandrückeinheiten 330 enthalten Einstelleinheiten 331 zum jeweiligen Einstellen der Backenandrückkräfte P (siehe 15). Die Läppvorrichtung 3 dieses Ausführungsbeispiels wird vorzugsweise zum Läppen des Werkstücks W mit vorbearbeiteten Oberflächen mit im Querschnitt nicht kreisförmigen, bogenförmigen Formen verwendet. Diese Art von Werkstücken W umfasst die in 19A gezeigte Nockenwelle 60, und äußere Umfangsflächen der Nockenwellenbereiche 61 dieser Nockenwelle 60 bilden beispielhaft die vorbearbeiteten zu läppenden Oberflächen. Mehrere Paare von miteinander verbundenen oberen und unteren Armen 22, 23 sind entsprechend den Positionen der Nockenbereiche 61 (siehe 12) vorgesehen.
Es sei angemerkt, dass der hier verwendete Ausdruck "im Querschnitt nicht kreisförmige, bogenförmige Form" eine bogenförmige oder elliptische Form bedeutet, in der ein Radius von einem Rotationszentrum der Form zu einem Teil einer äußeren Peripherie der Form unterschiedlich ist von anderen Radien von dem Rotationszentrum zu anderen Teilen der äußeren Peripherie der Form, und es soll verstanden werden, dass dieser Ausdruck eine Ei-gleiche Form, wie natürlich den veranschaulichten Nockenbereich 61, umfasst, wie auch eine solche Form mit einer kreisförmigen äußeren Peripherie, in der das Rotationszentrum der Form aus der Mitte des Kreises versetzt ist.
Im Folgenden wird die Läppvorrichtung 3 im Detail beschrieben.
Mit Bezug auf 12, wird die Nockenwelle 60 an Stelle der Kurbelwelle 62 als das Werkstück W in der Läppvorrichtung bearbeitet.
Wie in 16 gezeigt, wird die Position der Nockenwelle 60 in der X-Richtung durch die Oszillation entsprechend der Rotationsposition des exzentrischen Rotors 51 geändert. Wenn insbesondere angenommen wird, dass die Ausgangsposition (Oszillationswinkel θc = 0°) des exzentrischen Rotors 51 eine Position ist, in der die Nockenwelle 60 von der neutralen Position der Nockenwelle 60 selbst durch einen Exzentrizitätsbetrag "e" des exzentrischen Rotors 51 in die –X-Richtung verlagert wird, muss die Nockenwellenposition in der +X-Richtung durch den Exzentrizitätsbetrag "e" relativ zu der neutralen Position verschoben werden, wenn der exzentrische Rotor 51 von der Ausgangspositionen rotiert worden ist und der Oszillationswinkel θc 180° wird. Wenn der Oszillationswinkel θc durch weiteres Rotieren des exzentrischen Rotors 51 360° wird, ist die Nockenwellenposition in ihre Ausgangsposition entsprechend der Ausgangsposition des exzentrischen Rotors 51 zurückgekehrt. Um solch eine mit der Oszillation einhergehende Positionsänderung der Nockenwelle 60 in der X-Richtung zu erfassen, ist die Welle des exzentrischen Rotors 51 mit einem rotierenden Impulsgeber S2 zum Erfassen der Rotationsposition des exzentrischen Rotors 51 (siehe 12) verbunden.
Mit Bezug auf 13 und 14, wird jeder Läppfilm 11 aus einer zugehörigen Zufuhrspule 15 herausgezogen, während er beispielhaft von einem Paar von ersten Führungsrollen R1, die an einem äußeren Ende des zugehörigen oberen Arms 22 angebracht sind, einer zweiten Führungsrolle R2, die an einer inseitigen Position des oberen Arms 22 angebracht ist, einer dritten Führungsrolle R3, die an einer inseitigen Position des unteren Arms 23 angebracht ist, und einem Paar von vierten Führungsrollen R4, die an einem äußeren Ende des unteren Arms 23 angeordnet sind, geführt wird, und dann von einer zugehörigen Aufrollspule 16 aufgespult wird.
Schwenkbewegungen der oberen und unteren Arme 22, 23 werden übereinstimmend mit den zugehörigen Läppfilmen 11 ausgeführt, sodass die schließenden Schwenkbewegungen bewirken, dass sich die zugehörigen Backen 21 über den Läppfilm 11 an den anwendbaren Nockenbereich 61 anlegen, und die öffnenden Schwenkbewegungen lösen das Anliegen der Backen 21 auf dem Nockenbereich 61.
Während die Backen 21 als konvexe Backen und konkave Backen klassifiziert sind, sind die Backen 21 in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel konkave, von denen jede einen konkaven äußeren Endbereich hat und jede auf der vorbearbeiteten Oberfläche des zugehörigen Nockenbereichs an mehreren Orten (wie zwei Orten) über den Film 11 anliegt. Während der äußere Endbereich jeder konkaven Backe 21 konkav ist, sind die auf dem Werkstück W anliegenden Oberflächen der Backen selbst jeweils als im Querschnitt konvexe bogenförmige Oberflächen ausgebildet. Wiewohl über die Filme 11, ist jede konkave Backe 21 in der Art eines Linienkontakts mit der vorbearbeiteten Oberfläche des Nockenbereichs 61 an zwei Orten in Kontakt. Jeder Nockenbereich 61 ist an vier Punkten durch die oberen und unteren Backen 21 abgestützt, wodurch es ermöglicht ist, den Nockenbereich 61 stabil zu rotieren. Es sei angemerkt, dass auch in diesem Ausführungsbeispiel das indirekte Anliegen der Backe 21 auf der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks W über den Film 11 mit "Kontakt" abgekürzt ist, und die Fläche, über welche jede Backe 21 an der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks W über den Läppfilm 11 anliegt, ist abgekürzt mit "Kontaktflächenfeld".
Wie auch in 15 gezeigt, sind die Backenfassungen 28, in denen die Backen 21 gehalten werden, in den in den äußeren Endbereichen der oberen und unteren Arme 22, 23 jeweils ausgebildeten Aushöhlungen 27 eingefasst, in einer Weise, dass sie relativ zu dem Werkstück W vor- und zurückgehen können.
Jede Backenfassung 28 wird bewegt, während sie entlang einer inneren Fläche der zugehörigen Aushöhlung 27 durch eine äußere Fläche der Backenfassung 28 geführt wird. Die Backen 21 werden in dem Nackenschwenkelement in Vertiefungen 28a, die in den Backenfassungen 28 vorgesehen sind, über Schwenkstifte 29 jeweils gehalten. Die oberen und unteren Schwenkstifte 29 befinden sich auf eine Linie, die durch eine Achse O der Nockenwelle 60 hindurch geht, sodass die Backenandrückkräfte P wirksam auf den Film 11 wirken. Bezugszeichen 70 in 15 bezeichnet eine Düse für die Versorgung mit einem Kühlmittel.
Die Backenandrückeinheiten 330 sind jeweils an den äußeren Endbereichen der oberen und unteren Arme 22, 23 angeordnet. Wie in 17 abstrakt gezeigt, enthält jede Backenandrückeinheit 330: eine Verbindungsstange 32 mit einem äußeren Ende, das mit der zugehörigen Backenfassung 28 verbunden ist; eine Werkstückspannfeder 33, die eine Druckschraubenfeder umfasst; eine Druckstange 34 zum elastischen Verformen der Werkstückspannfeder 33 zwischen der Verbindungsstange 32 und der Druckstange 34 selbst; einen exzentrischen Rotor 35, der an einem Kopfbereich der Druckstange 34 anliegt; und ein Andrückmotor M4 zum rotierenden Antreiben des exzentrischen Rotors 35. Die Verbindungsstange 32 und die Druckstange 34 sind gleitbar in einem Durchgangsloch 22a/23a, das in dem zugehörigen Arm 22/23 gebildet ist, aufgenommen. Das Andrücken der Backenfassungen 28 an den zugehörigen Nockenbereich bewirkt, dass die in den Backenfassungen 28 gehaltenen Backen 21, und damit die abrasiv-körnigen Oberflächen des zugehörigen Läppfilms 11 an den Nockenbereich 61 andrücken. Jeder exzentrische Rotor 35 hat einen Nockenhub "h", der durch das Subtrahieren eines Basiskreisdurchmessers von einer Gesamthöhe "H" des Nockens erlangt wird, und dieser Nockenhub "h" entspricht der Entfernung, über die die Druckstange 34 maximal bewegt werden kann. Jede Einstelleinheit 331 zum Einstellen der Backenandrückkraft P wird aus der zugehörigen Werkstückspannfeder 33, der Druckstange 34, dem exzentrischen Rotor 35 und dem Andrückmotor M4 gebildet.
Wie in 18 gezeigt, wird die Backenandrückkraft P entsprechend der Rotationsposition des exzentrischen Rotors 35 verändert. Wenn insbesondere angenommen wird, dass die Ausgangsposition (Exzentrikwinkel θe = 0°) des exzentrischen Rotors 35 eine Position ist, in der der Basiskreis des exzentrischen Rotors an dem Kopfbereich der zugehörigen Druckstange 34 anliegt, wird die Druckstange 34 durch den Nockenhub "h" bewegt, wenn der exzentrische Rotor 35 aus dieser Ausgangspositionen rotiert wird und der Exzentrikwinkel θe 180° wird, sodass die Werkstückspannfeder 33 weiter elastisch und zusammengedrückt verformt wird, was in der maximierten Backenandrückkraft P resultiert. Wenn der Exzentrikwinkel θe durch eine weitere Rotation des exzentrischen Rotors 35 360° wird, wird die Druckstange 34 in ihre Ausgangsposition zurückgeführt, und auch die Backenandrückkraft P wird zu derselben Andrückkraft wie in der Ausgangsposition zurückgeführt. Um solch einen Übergang der Backenandrückkraft P zu erfassen, ist an der Welle eines jeden exzentrischen Rotors 35 ein rotierender Impulsgeber S4 zum Erfassen der Rotationsposition des exzentrischen Rotors 35 angebracht (siehe 15).
Wie in 19B gezeigt, enthält jeder Nockenbereich 61 mehrere Gebiete, die umfassen: ein einen Basiskreis beschreibendes Basisgebiet "d"; ein den Nockenhub definierendes Kopfgebiet "a"; Ereignisgebiete "b1, b2", die sich zu beiden Seiten des Kopfgebietes "a" fortsetzen, wo jeweils begonnen wird, ein Ventil eines Motors zu öffnen und zu schließen; und Steigungsgebiete "c1, c2", die jeweils von dem Basisgebiet "d" auf die Ereignisgebiete "b1, b2" zuführen.
20A zeigt einen Radius von einer Achse O (Rotationszentrum) des Nockenbereichs 61 zu einer vorbearbeiteten Oberfläche davon, und 20B zeigt einen Krümmungsradius an der vorbearbeiteten Oberfläche des Nockenbereichs 61.
Wie in 20A gezeigt, wird, wenn die vorbearbeitete Oberfläche des Nockenbereichs 61 eine im Querschnitt nicht kreisförmige Form hat, der Radius von der Achse O (Rotationszentrum) des Nockenbereichs 61 zu der vorbearbeiteten Oberfläche von Gebiet zu Gebiet verändert, sodass der Radius von dem abschließenden Ende des Basisgebietes "d" in Richtung der Kopfgebietes "a" zunimmt. Ferner hat, wie in 20B gezeigt, das Basisgebiet "d" einen konstanten Krümmungsradius, während die Ereignisgebiete "b1, b2" extrem größere Kurvenradien haben, da diese Gebiete im wesentlichen geradlinig sind, und das Kopfgebiet "a" hat einen relativ kleinen Krümmungsradius.
Wenn die Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw im Falle des Läppens jedes Nockenbereichs 61 mit solch einer Form konstant gehalten wird, wird die Kontaktzeit pro Einheit Umfangslänge der äußeren Umfangsfläche als der vorbearbeiteten Oberfläche des Nockenbereichs mit dem Film 11 von Gebiet zu Gebiet verändert, wie oben beschriebenen. Ferner wird, in der Anordnung, in der jede nackenschwenkbare konkave Backe 21 an den zugehörigen Nockenbereich 61 angedrückt ist, diese Teilkraft der aufgebrachten Backenandrückkraft P, die in der senkrechten Richtung des Kontaktpunktes zwischen der konkaven Backe und dem Ereignisgebiet wirkt, relativ klein, da die konkave Backe 21 nackengeschwenkt und stark geneigt ist während die konkaven Backe 21 mit dem Ereignisgebiet "b1"/"b2" im Kontakt ist. Ferner werden, da die Ereignisgebiete "b1, b2" jeweils extrem größere Kurvenradien haben, deren Kontaktflächenfelder relativ zu der Backe 21, verglichen mit anderen Gebieten, größer. Daher ist der Kontaktflächendruck des Films 11 in solch einer Situation von Gebiet zu Gebiet verschiedenen, und insbesondere ist der Kontaktflächendruck in den Ereignisgebieten "b1, b2" erheblich verringert. Das führt zu einem ungleichen bearbeiteten Betrag der vorbearbeiteten Oberfläche pro Einheit Umfangslänge des Nockenbereichs 61, wodurch resultierend die Möglichkeit erhöhter Oberflächenrauhigkeit bewirkt wird, insbesondere in den Ereignisgebieten "b1, b2".
In Anbetracht des vorherigen, wird der bearbeitete Betrag pro Einheit Umfangslänge auf der vorbearbeiteten Oberfläche eines jeden Nockenbereichs 61 in der Läppvorrichtung 3 dieses Ausführungsbeispiels vereinheitlicht, indem die Rotationsposition des Nockenbereichs 61 mit dem zugehörigen rotierenden Impulsgeber S1 erfasst wird, um mindestens eine der Backenandrückkraft P, der Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw und der Oszillationsgeschwindigkeit Vo entsprechend der Rotationsposition des Nockenbereichs 61 während der Bearbeitung variabel zu steuern.
Die oben erwähnte Steuerung wird mit Bezug auf 21 bis 23 erklärt. 21 zeigt ein Steuersystem der Läppvorrichtung 3 gemäß der vorliegenden Erfindung. 22A zeigt ein Beispiel einer variablen Steuerung zum Steuern der Backenandrückkraft P entsprechend einer Rotationsposition des Nockenbereichs 61 während der Bearbeitung, und 22B erklärt einen Kontaktflächendruck in den jeweiligen Gebieten des Nockenbereichs 61. 23A zeigt ein Beispiel einer variablen Steuerung zum Steuern der Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw entsprechend einer Rotationsposition des Nockenbereichs 61 während der Bearbeitung, und 23B zeigt ein Beispiel einer variablen Steuerung zum Steuern der Oszillationsgeschwindigkeit Vo entsprechend einer Rotationsposition des Nockenbereichs 61 während der Bearbeitung.
Als ein erklärendes Hilfsmittel wird die aufgerichtete Position jedes Nockenbereichs 61, in der das Kopfgebiet "a" und das Basisgebiet "d" davon oben beziehungsweise unten positioniert sind, in 15 gezeigt, als eine Ausgangsposition des Nockenbereichs 61 definiert, und die umgekehrte Position des Nockenbereichs 61, die von der Ausgangsposition um 180° rotiert worden ist, wobei das Kopfgebiet "a" und das Basisgebiet "d" oben beziehungsweise unten positioniert sind, wird als eine entgegengesetzte Position des Nockenbereichs 61 definiert.
Bezug nehmend auf 21, sind die rotierenden Impulsgeber S1, S2, S3, S4 mit der Steuereinrichtung 100 (entspricht einer Steuereinheit) verbunden, wie einer, die hauptsächlich eine zentrale Prozessoreinheit und einen Speicher umfasst, und in die Steuereinrichtung 100 werden Erfassungssignale eingegeben, die die Rotationspositionen der Nockenbereiche 61, die Rotationspositionen der exzentrischen Rotoren 35 zum Variieren der Backenandrückkräfte P, und die Rotationsposition des exzentrischen Rotors 51 zum Aufbringen der Oszillation während der Bearbeitung betreffen. In die Steuereinrichtung 100 werden auch Erfassungssignale eingegeben, die die Rotationsgeschwindigkeit des auf die Hauptwelle bezogenen Motors M1 zum Bestimmen der Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw, und die Rotationsgeschwindigkeit des Oszillationsmotors M2 zum Bestimmen der Oszillationsgeschwindigkeit Vo eingegeben. Die Steuereinrichtung 100 legt fest, welches Gebiet eines jeden Nockenbereichs 61 bearbeitet wird, basierend auf dem Signal von dem rotierenden Impulsgeber S1, das die Rotationsposition dieses Nockenbereichs 61 betrifft. Ferner steuert die Steuereinrichtung 100 variabel mindestens eine der Backenandrückkräfte P, der Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw und der Oszillationsgeschwindigkeit Vo entsprechend den Gebieten, die bearbeitet werden.
Die Steuerung zum Variieren der Backenandrückkräfte P ist wie folgt. In einer Weise wie die Backenandrückkräfte P beim Bearbeiten der Ereignisgebiete "b1, b2" jedes Nockenbereichs 61 größer werden als die Backenandrückkräfte P beim Bearbeiten anderer Gebiete, steuert die Steuereinrichtung 100 die Tätigkeiten der zugehörigen Einstelleinheiten 331 wie auch der zugehörigen exzentrischen Rotoren 35 und der Andrückmotoren M4, wie in 22A gezeigt.
Konkret gibt die Steuereinrichtung 100 ein Steuersignal an den anwendbaren Andrückmotor M4 aus, um so die Rotation des Andrückmotors M4 so zu steuern, dass der Exzentrikwinkel θe des zugehörigen exzentrischen Rotors 35 zu 0° wird, wenn der zugehörige rotierende Nockenbereich 61 seine Ausgangsposition erreicht hat, dass der Exzentrikwinkel θe zu 180° wird während die zugehörige Backe 21 mit dem Ereignisgebiet "b1"/"b2" durch die Rotation des Nockenbereichs 61 in Kontakt kommt, und dass der Exzentrikwinkel θe zu 360° wird, wenn der Nockenbereich 61 weiter rotiert ist und seine entgegengesetzte Position erreicht hat. Jede Backenandrückkraft P wird maximal, wenn der zugehörige Exzentrikwinkel θe zu 180° wird (siehe 18), sodass die Backenandrückkraft P beim Bearbeiten des Ereignisgebietes "b1"/"b2" des zugehörigen Nockenbereichs 61 größer wird als die Backenandrückkraft P beim Bearbeiten der anderen Gebiete.
Wie in 22B mit einer zweigepunkteten Strichlinie gezeigt, ist der Kontaktflächendruck in den Ereignisgebieten "b1, b2" im Falle eines vergleichenden Beispiels, in dem die Backenandrückkraft P während des Läppens konstant gehalten wird, erheblich verringert. Im Gegensatz dazu erhöht die Steuerung der Backenandrückkraft P in der obigen Weise in den Ereignisgebieten "b1, b2" den Kontaktflächendruck, wie in 22B durch eine durchgezogene Linie gezeigt. Dies korrigiert die Uneinheitlichkeit der bearbeiteten Beträge pro Einheit Umfangslänge auf der vorbearbeiteten Oberfläche jedes Nockenbereichs 61, und beschränkt den Anstieg der Oberflächenrauhigkeit der vorbearbeiteten Oberfläche, insbesondere in den Ereignisgebieten "b1, b2".
Ferner ist die Steuerung zum Variieren der Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw wie folgt. Wie in 23A gezeigt, steuert die Steuereinrichtung 100 den Betrieb der Rotationsantriebseinheit 40 so, dass der auf die Hauptwelle bezogenen Motor M1 enthalten ist, sodass die Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw beim Bearbeiten der Ereignisgebiete "b1, b2" des betreffenden Nockenbereichs 61 langsamer wird als die Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw beim Bearbeiten anderer Gebiete.
Konkret gibt die Steuereinrichtung 100 ein Steuersignal an den auf die Hauptwelle bezogenen Motor M1 aus, um so die Rotationsgeschwindigkeit dieses auf die Hauptwelle bezogenen Motors M1 so zu steuern, dass die Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw zu einer normalen Geschwindigkeit wird, wenn der betreffende rotierende Nockenbereich 61 seine Ausgangsposition erreicht hat, dass die Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw zu einer reduzierten Geschwindigkeit wird, die geringer ist als die normale Geschwindigkeit, während der Nockenbereich 61 rotiert ist und mit den Ereignisgebieten "b1", "b2" in Kontakt kommt, und dass die Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw zur normalen Geschwindigkeit wird, wenn der Nockenbereich 61 weiter rotiert ist und seine entgegengesetzte Position erreicht hat.
Wenn die Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw während des Läppens konstant gehalten wird, wird die Umfangsgeschwindigkeit des Ereignisgebietes "b1"/"b2" größer als die Umfangsgeschwindigkeiten des Basisgebietes "d", sodass die Kontaktzeit des Ereignisgebietes "b1"/"b2" mit dem Film 11 kleiner wird als die Kontaktzeit des Basisgebietes "d" mit dem Film 11. Im Gegensatz dazu reduziert das Steuern der Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw in der oben beschriebenen Weise die Umfangsgeschwindigkeit des Ereignisgebietes "b1"/"b2" beim Bearbeiten desselben, wodurch die Kontaktzeit des Ereignisgebietes "b1"/"b2" mit dem Film 11 verlängert wird. Dies korrigiert die Uneinheitlichkeit der bearbeiteten Beträge pro Einheit Umfangslänge der vorbearbeiteten Oberfläche jedes Nockenbereichs 61, und beschränkt den Anstieg der Oberflächenrauhigkeit der vorbearbeiteten Oberfläche, insbesondere der Ereignisgebiete "b1, b2".
Es sei angemerkt, dass die Kontaktzeit des Kopfgebietes "a" mit dem Film 11 in der veranschaulichten Steuerungsanordnung nicht aktiv verlängert ist. Das liegt daran, dass der Kontaktflächendruck des Kopfgebietes "a" inhärent hoch ist (siehe 22B), sodass die Oberflächenrauhigkeit des Kopfgebietes "a" das geforderte Niveau erfüllt. Es ist jedoch möglich, die Rotationsgeschwindigkeit des auf die Hauptwelle bezogenen Motors M1 so zu steuern, dass die Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw beim Bearbeiten des betreffenden Kopfgebietes "a" langsamer wird als die beim Bearbeiten des zugehörigen Basisgebietes "d", um so die Oberflächenrauhigkeit des Kopfgebietes "a" weiter zu verringern.
Außerdem ist die Steuerung zum Variieren der Oszillationsgeschwindigkeit Vo wie folgt. Wie in 23B gezeigt, steuert die Steuereinrichtung 100 den Betrieb der Oszillationseinheit 50, indem sie den Motor enthält, sodass die Oszillationsgeschwindigkeit Vo bei der Bearbeitung des Ereignisgebietes "b1"/"b2" des betreffenden Nockenbereichs 61 schneller wird als die beim Bearbeiten der anderen Gebiete.
Konkret gibt die Steuereinrichtung 100 ein Steuersignal an den Oszillationsmotor M2 aus, um so die Rotationsgeschwindigkeit dieses Oszillationsmotors M2 so zu steuern, dass die Oszillationsgeschwindigkeit Vo zu einer normalen Geschwindigkeit (wie 10 Hz) wird, wenn der rotierende Nockenbereich 61 seine Ausgangsposition erreicht hat, dass die Oszillationsgeschwindigkeit Vo eine erhöhte Geschwindigkeit wird, die schneller ist als die normale Geschwindigkeit, während der Nockenbereich 61 rotiert ist und mit den Ereignisgebieten "b1, b2" in Kontakt kommt, und dass die Oszillationsgeschwindigkeit Vo die normale Geschwindigkeit wird, wenn der Nockenbereich 61 weiter rotiert ist und seine entgegengesetzte Position erreicht hat.
Wenn die Oszillationsgeschwindigkeit Vo während des Läppens konstant gehalten wird, erhält man eine festgelegte Strecke, entlang derer ein Stück abrasiven Korns des Films 11 auf die vorbearbeitete Oberfläche pro Zeiteinheit einwirkt. Im Gegensatz dazu verlängert die Steuerung der Oszillationsgeschwindigkeit Vo in der obigen Weise die Strecke entlang derer ein Stück abrasiven Korns auf die vorbearbeitete Oberfläche in den Ereignisgebieten "b1, b2" pro Zeiteinheit einwirkt, wodurch die Anzahl abrasiver Körner, die effektiv auf die vorbearbeitete Oberfläche pro Zeiteinheit einwirken erhöht wird, um so den entfernten Betrag der vorbearbeiteten Oberfläche pro Zeiteinheit zu erhöhen. Dies korrigiert die Uneinheitlichkeit der bearbeiteten Beträge pro Einheit Umfangslänge auf der vorbearbeiteten Oberfläche jedes Nockenbereichs 61 und beschränkt den Anstieg der Oberflächenrauhigkeit der vorbearbeiteten Oberfläche, insbesondere der Ereignisgebiete "b1, b2".
Es sei angemerkt, dass die variierenden Verhältnisse der Backenandrückkräfte P, Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw und Oszillationsgeschwindigkeit Vo bei deren variabler Steuerung nicht einmalig bestimmt sind und abschließend in der Art von Versuch und Irrtum bestimmt werden, da diese variierenden Verhältnisse abhängig von der Werkstückform, den grundlegenden Bearbeitungsbedingungen (Grundlagewerte der Backenandrückkraft, Werkstückrotationsgeschwindigkeit und Oszillationsgeschwindigkeit) und der geforderten Oberflächenrauhigkeit variieren.
Im Folgenden wird ein Betrieb dieses Ausführungsbeispiels erklärt, wobei, zum Beispiel, eine Situation zur variablen Steuerung der Backenandrückkraft P genommen wird.
Zuerst wird die Nockenwelle 60 zwischen dem Spindelstock 42 und dem Reitstock 46 aufgenommen, und die oberen und unteren Arme 22, 23 werden jeweils zu Positionen der Nockenbereiche 61 geführt. Zu diesem Zeitpunkt haben die Fluiddruckzylinder 25 die zugehörigen Kolbenstangen 26 eingezogen, um die zugehörigen oberen Arme 22 und unteren Arme 23 jeweils in den geöffneten Positionen zu halten. Danach werden die Fluiddruckzylinder 25 betätigt, um die zugehörigen Kolbenstangen 26 auszufahren, wodurch die oberen und unteren Arme 22, 23 jeweils in die Schließrichtungen geschwenkt werden. Diese schließenden schwenkenden Bewegungen bewirken, dass die Läppfilme 11 jeweils auf die vorbearbeiteten Oberflächen der Nockenbereiche 61 aufgesetzt werden.
Während die oberen und unteren Arme 22, 23 geschwenkt und geschlossen werden, werden die Motoren M3 betätigt, um die Aufrollspulen 16 jeweils zu rotieren. Die Läppfilme 11 werden mit vorbestimmten Beträgen zugeführt, sodass jeweils unbenutzte abrasiv-körnige Oberflächen auf die vorbearbeiteten Oberflächen aufgesetzt werden. Danach werden die Aufrollspulen 16, nachdem die Zufuhrspulen 15 durch die Sperrvorrichtungen in deren Nähe blockiert worden sind, rotiert, sodass die Läppfilme 11 mit vorbestimmten Spannungen aufgebracht werden. Als nächstes werden die Aufrollspulen 16 durch die Sperrvorrichtungen in deren Nähe blockiert, wodurch die Läppfilme 11 in Zustände gebracht werden, in denen sie mit Spannungen ohne Schlaffstellen aufgebracht werden.
In dem Zustand, in dem jeder Nockenbereich 61 eingespannt ist, ist der exzentrische Rotor 35 der betreffenden Backenandrückeinheit 330 in dessen Ausgangsposition (Exzentrikwinkel θe = 0°) und beide zugehörigen Backen 21 werden jeweils durch die reaktiven elastischen Kräfte der Werkstückspannfedern 33 gedrückt. Beide Backen 21 werden so aufgrund dieser reaktiven elastischen Kräfte an den Nockenbereich 61 angedrückt, wodurch die abrasiv-körnige Oberfläche des Läppfilms 11 an die vorbearbeitete Oberfläche angedrückt wird.
Außerdem wird die Nockenwelle 60 durch den Betrieb der Rotationsantriebseinheit 40 um seine Achse rotiert, während entlang der axialen Richtung auf die Nockenwelle 60 durch den Betrieb der Oszillationseinheit 50 Oszillation aufgebracht wird, sodass die Backenfassungen 28, die die Backen 21 halten, sich in den Vertiefungen 27 in einer Weise vor- und zurück bewegen, dass sie der Rotation der betreffenden Nockenbereiche 61 jeweils folgen, wodurch sie die vorbearbeiteten Oberflächen der Nockenbereiche 61 läppen.
Während dieser Bearbeitung erfasst der rotierende Impulsgeber S1 die Rotationspositionen der Nockenbereiche 61, und die Steuereinheit 100 steuert variabel jeweils die Backenandrückkräfte P entsprechend den Rotationsposition der Nockenbereiche 61 während der Bearbeitung. Insbesondere werden die Betriebsweisen der betreffenden Andrückmotoren M4 so gesteuert, dass die Exzentrikwinkel θe der exzentrischen Rotoren 35 zu 180° werden während die zugehörigen Backen 21 mit den zugehörigen Ereignisgebieten "b1, b2" in Kontakt kommen, wodurch sie die Backenandrückkräfte P beim Bearbeiten der Ereignisgebiete "b1, b2" im Vergleich zu den Backenandrückkräften P beim Bearbeiten der anderen Gebiete jeweils erhöhen.
Dies erhöht den Kontaktflächendruck in den Ereignisgebieten "b1, b2" (22B), wodurch als Ergebnis die bearbeiteten Beträge pro Einheit Umfangslänge auf der vorbearbeiteten Oberfläche jedes Nockenbereichs 61 vereinheitlicht werden, um eine Erhöhung der Oberflächenrauhigkeit in den Ereignisgebieten "b1, b2" zu beschränken, sodass die Oberflächenrauhigkeit als eine der Bearbeitungseigenschaften ausgeglichen wird.
Obwohl die Nockenwelle 60 viele Nockenbereiche 61 besitzt, wird das Läppen für diese Nockenbereiche 61 gleichzeitig ausgeführt. Bei Beendigung des Läppens werden die Fluiddruckzylinder 25 so betätigt, dass die zugehörigen Kolbenstangen 26 eingezogen werden, um die oberen und unteren Arme 22, 23 jeweils in die Öffnungsrichtungen zu schwenken, in Zustände, in denen die Nockenwelle 60 aus ihnen entnommen werden kann. Nach dem Herausnehmen der Nockenwelle 60 wird eine andere Nockenwelle 60 eingelegt, wodurch es ermöglicht wird, dasselbe Läppen zu beginnen.
In dem Fall der variablen Steuerung der Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw anstelle des Steuerns der Backenandrückkraft P, ist der Betrieb wie folgt.
Während des Läppens erfasst der rotierende Impulsgeber S1 die Rotationspositionen der Nockenbereiche 61 und die Steuereinheit 100 steuert variabel jeweils die Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw entsprechend den Rotationspositionen der Nockenbereiche 61 während der Bearbeitung. Insbesondere ist der Betrieb des auf die Hauptwelle bezogenen Motors M1 derart gesteuert, dass die Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw zu einer geringeren Geschwindigkeit wird während die Backen 21 mit den zugehörigen Ereignisgebieten "b1, b2" in Kontakt kommen, wodurch die Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw beim Bearbeiten der Ereignisgebiete "b1, b2" verglichen mit der Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw beim Bearbeiten der anderen Gebiete reduziert wird (23A).
Dies verlängert die Kontaktzeit der Ereignisgebiete "b1, b2" mit dem Film 11, wodurch, als Ergebnis, die bearbeiteten Beträge pro Einheit Umfangslänge auf der vorbearbeiteten Oberfläche jedes Nockenbereichs 61 ausgeglichen werden, um einen Anstieg der Oberflächenrauhigkeit in den Ereignisgebieten "b1, b2" zu beschränken, sodass die Oberflächenrauhigkeit ausgeglichen ist.
Im Falle der variablen Steuerung der Oszillationsgeschwindigkeit Vo anstelle der Steuerung der Backenandrückkraft P oder der Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw ist der Betrieb wie folgt.
Während des Läppens erfasst der rotierende Impulsgeber S1 die Rotationspositionen der Nockenbereiche 61, und die Steuereinheit 100 steuert variabel jeweils die Oszillationsgeschwindigkeit Vo entsprechend den Rotationspositionen der Nockenbereiche 61 während der Bearbeitung. Insbesondere wird der Betrieb des Oszillationsmotors M2 so gesteuert, dass die Oszillationsgeschwindigkeit Vo zu einer höheren Geschwindigkeit wird während die Backen 21 mit den zugehörigen Ereignisgebieten "b1, b2" im Kontakt sind, wodurch die Oszillationsgeschwindigkeit Vo beim Bearbeiten der Ereignisgebiete "b1, b2", verglichen mit der Oszillationsgeschwindigkeit Vo beim Bearbeiten der anderen Gebiete, erhöht wird (23B).
Dies erhöht die Anzahl von abrasiven Körner, die effektiv auf die Ereignisgebiete "b1, b2" einwirken, wodurch sie, als Ergebnis, die bearbeiteten Beträge pro Einheit Umfangslänge auf der vorbearbeiteten Oberfläche jedes Nockenbereichs 61 vereinheitlichen, um einen Anstieg der Oberflächenrauhigkeit der Ereignisgebiete "b1, b2" zu beschränken, so dass die Oberflächenrauhigkeit ausgeglichen ist.
Wie oben beschriebenen, enthält die Läppvorrichtung 3 gemäß diesem Ausführungsbeispiel: die Läppfilme 11; die Backen 21; die Backenandrückeinheiten 330 zum Andrücken der Backen 21 in Richtung des Werkstücks W, wodurch die abrasiv-körnigen Oberflächen der Läppfilme 11 jeweils in Richtung des Werkstücks W gedrückt werden; die Rotationsantriebseinheit 40 zum rotierenden Antreiben des Werkstücks W; die Oszillationseinheit 50 zum Aufbringen von Oszillation auf das Werkstück W entlang dessen axialer Richtung; den rotierenden Impulsgeber S1 zum Erfassen der Rotationsposition des Werkstücks W; und die Steuereinheit 100 zum variablen Steuern von mindestens einer der Backenandrückkräfte P, der Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw und der Oszillationsgeschwindigkeit Vo, entsprechend der Rotationsposition des Werkstücks W während der Bearbeitung; und die bearbeiteten Beträge pro Einheit Umfangslänge auf der vorbearbeiteten Oberfläche des Werkstücks W sind vereinheitlicht. Dadurch erzielt die Läppvorrichtung 3 einen derartigen Effekt, dass selbst ein Werkstück W mit einer vorbearbeiteten Oberfläche mit einer im Querschnitt nicht kreisförmigen, bogenförmigen Form hinsichtlich der Oberflächenrauhigkeit der vorbearbeiteten Oberfläche ausgeglichen werden kann. Ferner bedeutet die Tatsache, dass die bearbeiteten Beträge pro Einheit Umfangslänge auf einer vorbearbeiteten Oberfläche eines Werkstücks W vereinheitlicht werden können, dass keine zusätzliche Bearbeitungszeit erforderlich ist, um lediglich eine Bearbeitungseigenschaft, wie eine Oberflächenrauhigkeit, an einer spezifische Stelle der vorbearbeiteten Oberfläche zu verbessern. Dies ermöglicht, die Gesamtbearbeitungszeit zu verkürzen, nicht nur in einer solchen Situation der Erhöhung der Backenandrückkräfte P oder der Oszillationsgeschwindigkeit Vo entsprechend der Rotationsposition des Werkstücks W, sondern auch in einer Situation der Steuerung der Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw, in der dieselbe entsprechend der Rotationsposition des Werkstücks W verlangsamt wird.
Ferner kann, da die vorbearbeitete Oberfläche des Werkstücks W die äußere Umfangsfläche jedes Nockenbereichs 61 der Nockenwelle 60 ist, auch ein derartiger Effekt dargestellt werden, dass die bearbeiteten Beträge pro Einheit Umfangslänge auf der vorbearbeiteten Oberfläche des Nockenbereichs 61 vereinheitlicht werden können, um die Oberflächenrauhigkeit der vorbearbeiteten Oberfläche des Nockenbereichs 61 auszugleichen, wodurch es ermöglicht wird, die Bearbeitungszeit des Nockenbereichs 61 zu verkürzen.
Außerdem enthalten die Backenandrückeinheiten 330 die Einstelleinheiten 331 zum jeweiligen Einstellen der Backenandrückkräfte P, und die Steuereinrichtung 100 steuert den Betrieb der Einstelleinheiten 331 so, dass die Backenandrückkräfte P beim Bearbeiten der Ereignisgebiete "b1, b2" der Nockenbereiche 61 größer werden als die Backenandrückkräfte P beim Bearbeiten der anderen Gebiete, um die Kontaktflächendrücke in den Ereignisgebieten "b1, b2" zu erhöhen. Dadurch kann, als Ergebnis, ein derartiger Effekt erzielt werden, dass der Anstieg der Oberflächenrauhigkeit der Ereignisgebiete "b1, b2" beschränkt wird, und die Oberflächenrauhigkeit der vorbearbeiteten Oberflächen der Nockenbereiche 61 ausgeglichen wird.
Weiterhin steuert die Steuereinheit 100 den Betrieb der Rotationsantriebseinheit 40 derart, dass die Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw beim Bearbeiten der Ereignisgebiete "b1, b2" der Nockenbereiche 61 langsamer wird als die Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw bei der Bearbeitung der anderen Gebiete, um die Kontaktzeiten mit dem Läppfilm 11 in den Ereignisgebieten "b1, b2" zu verlängern. Dadurch kann, als Ergebnis, ein derartiger Effekt erzielt werden, dass der Anstieg der Oberflächenrauhigkeit der Ereignisgebiete "b1, b2" beschränkt wird, und die Oberflächenrauhigkeit der vorbearbeiteten Oberflächen der Nockenbereiche 61 ausgeglichen wird.
Außerdem steuert die Steuereinheit 100 den Betrieb der Oszillationseinheit 50 derart, dass die Oszillationsgeschwindigkeit Vo beim Bearbeiten der Ereignisgebiete "b1, b2" der Nockenbereiche 61 schneller wird als die Oszillationsgeschwindigkeit Vo beim Bearbeiten der anderen Gebiete, um die Anzahl von abrasiven Körnern zu erhöhen, die effektiv in den Ereignisgebieten "b1, b2" einwirken. Damit kann, als Ergebnis, ein derartiger Effekt erzielt werden, dass der Anstieg der Oberflächenrauhigkeit der Ereignisgebiete "b1, b2" begrenzt wird, und die Oberflächenrauhigkeit der vorbearbeiteten Oberflächen der Nockenbereiche 61 ausgeglichen wird.
Unterdessen kann, da die Backen 21 konkave Backen 21 umfassen, die in einem Nackenschwenkelement gehalten werden und konkave Endbereiche haben, um an den vorbearbeiteten Flächen des Werkstücks (W) über Läppfilme (11) an mehreren Stellen anzuliegen, ein derartiger Effekt bewirkt werden, dass das Werkstück W stabil rotiert und stabil geläppt wird, um die Bearbeitungsqualität zu verbessern.
Ferner ermöglichen es die ausdehnungsunfähigen und verformbaren Läppfilme 11, vorzugsweise das Werkstück W mit vorbearbeiteten Oberflächen mit im Querschnitt nicht kreisförmigen, bogenförmigen Formen zu läppen.
Ferner erfasst die Läppvorrichtung 3 dieses Ausführungsbeispiels die Rotationsposition des Werkstücks W durch den rotierenden Impulsgeber S1 und steuert mindestens eine der Backenandrückkräfte P, der Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw und der Oszillationsgeschwindigkeit Vo entsprechend der Rotationsposition des Werkstücks W während der Bearbeitung variabel, um das Läppverfahren zum Vereinheitlichen der bearbeiteten Beträge pro Einheit Umfangslänge auf den vorbearbeiteten Oberflächen des Werkstücks W zu verkörpern. Somit kann ein derartiger Effekt dargestellt werden, dass die Oberflächenrauhigkeit der vorbearbeiteten Oberflächen selbst in einem Werkstück W mit vorbearbeiteten Oberflächen mit im Querschnitt nicht kreisförmigen, bogenförmigen Formen ausgeglichen wird, während es ermöglicht wird, die Gesamtbearbeitungszeit zu verkürzen.
(Modifiziertes Ausführungsbeispiel)
Obwohl das Ausführungsbeispiel für die variable Steuerung von mindestens einer der Backenandrückkräfte P, der Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw und der Oszillationsgeschwindigkeit Vo entsprechend der Rotationsposition des Werkstücks W während der Bearbeitung beschrieben worden ist, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Zum Beispiel ist es möglich, eine derartige Anordnung zur Kombination folgender variabler Steuerungen einzusetzen: Backenandrückkräfte P und Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw; Backenandrückkräfte P und Oszillationsgeschwindigkeit Vo; Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw und Oszillationsgeschwindigkeit Vo; oder die Gesamtheit von Backenandrückkräften P, Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw und Oszillationsgeschwindigkeit Vo.
Ferner ist die vorbearbeitete Oberfläche des Werkstücks W nicht auf den Nockenbereich 61 der Nockenwelle 60 beschränkt, und andere verschiedene Werkstücke W sind natürlich anwendbar, soweit sie vorbearbeitete Oberflächen mit im Querschnitt nicht kreisförmigen, bogenförmigen Formen haben.
Obwohl dieses Ausführungsbeispiel beispielhaft in der Anordnung unter Verwendung der Werkstückspannfedern 33, exzentrischer Rotoren 35, Andrückmotoren M4 und Ähnlichem, wie der darin enthaltenen Backenandrückeinheiten 330 und der Einstelleinheiten 331, beschrieben ist, kann dieses Ausführungsbeispiel, ohne darauf beschränkt zu sein, geeignet modifiziert werden. Zum Beispiel ist es möglich, die Backen 21 an das Werkstück W anzudrücken, um die abrasiv-körnigen Oberflächen des Läppfilms 11 an das Werkstück W anzudrücken, indem ein Fluiddruckzylinder, wie ein durch Luftdruck betriebener, verwendet wird. In diesem Fall kann die Backenandrückkraft P durch Einstellen des dem Fluiddruckzylinder bereitzustellenden Luftdrucks oder durch Ein-/Ausschalten des Luftdrucks durch ein elektromagnetisches Ventil eingestellt werden.
Ferner ist es möglich, obgleich die Rotationsantriebseinheit 40 in dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel die Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw durch das Variieren der Rotationsgeschwindigkeit des auf die Hauptwelle bezogenen Motors M1 variabel steuert, die Werkstückrotationsgeschwindigkeit Vw durch die Änderung eines Übersetzungsverhältnisses eines Getriebes, das zwischen einer Abtriebswelle und einer Hauptwelle des auf die Hauptwelle bezogenen Motors M1 angeordnet ist, variabel zu steuern.
Außerdem ist es möglich, obgleich im Falle der Oszillationseinheit 50 des veranschaulichten Ausführungsbeispiels durch Aufbringen von Oszillation auf den Tisch 49 auf das Werkstück W Oszillation aufgebracht wird, auf die das Werkstück abstützende Hauptwelle 41 Oszillation aufzubringen. Ferner ist es nicht unerlässlich, Oszillation auf das Werkstück W aufzubringen, und ist es möglich, Oszillation auf den Läppfilm 11 aufzubringen, oder auf das Werkstück W und den Läppfilm 11.
Schließlich ist die vorliegende Erfindung, obgleich die konkaven Backen 21 beispielhaft als Backen beschrieben worden sind, auch auf eine Situation anwendbar, in der konvexe Backen mit äußeren Endbereichen in konvexen Bogenformen verwendet werden.
Obgleich die Erfindung oben mit Bezug auf gewisse Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiel beschränkt, wie es den Durchschnitts-Fachleuten im Lichte der Verfahren einfallen wird. Der Schutzbereich der Erfindung ist mit Bezug auf die folgenden Ansprüche definiert.

Claims

Läppvorrichtung zum Läppen eines Werkstücks (W) mit einer vorbearbeiteten Oberfläche (65), umfassend: einen Läppfilm (11), der ein dünnes Substrat enthält mit einer Oberfläche, die mit abrasivem Korn versehen ist; eine Backe (21, 71, 72, 80), die auf einer rückseitigen Oberfläche des Läppfilms (11) angebracht ist; eine Backenantriebseinheit (30, 330), die die Backe (21, 71, 72, 80) in Richtung des Werkstücks (W) antreibt, um die abrasiv-körnige Oberfläche des Läppfilms (11) an die vorbearbeitete Oberfläche (65) des Werkstücks (W) anzudrücken; eine Rotationsantriebseinheit (40), die das Werkstück (W) rotierend antreibt; eine Erfassungseinheit (S1), die eine Rotationsposition des Werkstücks (W) in einer rotierenden Richtung erfasst; und eine Steuer-/Regeleinheit (100), die die Andrückkraft der Backenantriebseinheit (30, 330) steuert/regelt, um so die Backe (21, 71, 72, 80) entsprechend der Position des Werkstücks (W) in der Rotationsrichtung während der Bearbeitung anzutreiben, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbearbeitete Oberfläche (65) des Werkstücks (W) mit einem offenen Lochbereich (66) ausgebildet ist, wobei die Backe umfasst: eine erste Backe (71), die die abrasiv-körnige Oberfläche des Läppfilms (11) an die vorbearbeitete Oberfläche (65) drückt; und eine zweite Backe (72), die die abrasiv-körnige Oberfläche des Läppfilms (11) an eine Mündungsbasis (67) des Lochbereichs (66) andrückt, wobei die Backenantriebseinheit (30) die zweite Backe (72) zwischen einer Betriebsposition, in der die zweite Backe (72) an die Mündungsbasis (67) des Lochbereichs (66) angedrückt ist, und einer Außerbetrieb-Position, in der die zweite Backe (72) von der Mündungsbasis (67) des Lochbereichs (66) entfernt ist, bewegt, wobei die Erfassungseinheit (S1) die Position des Lochbereichs (66) des rotierenden Werkstücks (W) erfasst, wobei die Steuer-/Regeleinheit (100) einen Betrieb der Backenantriebseinheit (30) steuert/regelt, um so die zweite Backe (72) in Richtung der Betriebsposition oder der Außerbetrieb-Position entsprechend der Position des Lochbereichs (66) während der Bearbeitung zu bewegen, und wobei das durch das Andrücken des Läppfilms (11) an das rotierende Werkstück (W) durch die zweite Backe (72) auszuführende Läppen auf die Umgebung der Mündungsbasis (67) des Lochbereichs (66) begrenzt ist.
Läppvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Backe (71) eine harte Backe und die zweite Backe (72) eine weiche Backe umfasst.
Läppvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lochbereich (66) eine Schmierbohrung ist.
Läppvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Läppfilm (11) ausdehnungsunfähig und verformbar ist.
Läppvorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbearbeitete Oberfläche (65) des Werkstücks (W) eine nicht kreisförmige bogenförmige Querschnittform hat, die Läppvorrichtung ferner eine Oszillationseinheit (50) umfasst, die entlang einer axialen Richtung des Werkstücks (W) Oszillation auf das Werkstück (W) und/oder den Läppfilm (11) aufbringt, und die Steuer-/Regeleinheit (100) zumindest eine Backenandrückkraft, eine Werkstückrotationsgeschwindigkeit oder eine Oszillationsgeschwindigkeit entsprechend der Position des Werkstücks (W) in der Rotationsrichtung während der Bearbeitung variabel steuert/regelt, um die bearbeiteten Beträge pro Einheit der Umfangslänge auf der vorbearbeiteten Oberfläche (65) des Werkstücks (W) gleich zu machen.
Läppvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbearbeitete Oberfläche (65) des Werkstücks (W) eine äußere Umfangsfläche eines Nockenbereichs (61) einer Nockenwelle (60) ist.
Läppvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Backenantriebseinheit (330) eine Einstelleinheit (331) enthält, die die Backenandrückkraft einstellt, und die Steuer-/Regeleinheit (100) einen Betrieb der Einstelleinheit (331) steuert/regelt, sodass die Backenandrückkraft bei der Bearbeitung eines Ereignisgebietes des Nockenbereichs (61) größer wird als die Backenandrückkraft beim Bearbeiten der anderen Gebiete des Nockenbereichs (61).
Läppvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-/Regeleinheit (100) eine Tätigkeit der Rotationsantriebseinheit (40) steuert/regelt, sodass die Werkstück-Rotationsgeschwindigkeit beim Bearbeiten eines Ereignisgebietes des Nockenbereichs (61) langsamer wird als die Werkstück-Rotationsgeschwindigkeit beim Bearbeiten der anderen Gebiete des Nockenbereichs (61).
Läppvorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer-/Regeleinheit (100) einen Betrieb der Oszillationseinheit (50) steuert/regelt, sodass die Oszillationsgeschwindigkeit beim Bearbeiten eines Ereignisgebietes des Nockenbereichs (61) schneller wird als die Oszillationsgeschwindigkeit beim Bearbeiten der anderen Gebiete des Nockenbereichs (61).
Läppvorrichtung gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Backe (21) eine konkave Backe umfasst, die in einem Nackenschwenkelement gehalten wird und einen konkaven Endbereich hat, der an der vorbearbeiteten Fläche (65) des Werkstücks (W) über den Läppfilm (11) an mehreren Stellen anliegt.
Läppverfahren zum Läppen eines Werkstücks (W) mit einer vorbearbeiteten Oberfläche (65), während das Werkstück (W) in einem Zustand rotierend angetrieben wird, in dem eine abrasiv-körnige Oberfläche eines Läppfilms (11) durch eine Backe (21, 71, 72, 80) an die vorbearbeitete Oberfläche (65) angedrückt wird, umfassend: Erfassen einer Rotationsposition des rotierenden Werkstücks (W); und Steuern der Andrückkraft der Backe (21, 71, 72, 80) entsprechend der Position des Werkstücks (W) in der Rotationsrichtung während der Bearbeitung, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbearbeitete Oberfläche (65) des Werkstücks (W) mit einem Lochbereich (66) ausgebildet ist, wobei die Backe eine erste Backe (71) umfasst, die die abrasiv-körnige Oberfläche des Läppfilms (11) an die vorbearbeitete Oberfläche (65) andrückt, und eine zweite Backe (72), die die abrasiv-körnige Oberfläche des Läppfilms (11) an eine Mündungsbasis (67) des Lochbereichs (66) andrückt, wobei die Erfassung der Rotationsposition das Erfassen der Position des Lochbereichs des rotierenden Werkstücks (W) umfasst, und wobei das Steuern/Regeln der Andrückkraft das Bewegen der zweiten Backe (72) zwischen einer Betriebsposition, in der die zweite Backe (72) an die Mündungsbasis (67) des Lochbereichs (66) angedrückt ist, und einer Außerbetrieb-Position, in der die zweite Backe (72) von der Mündungsbasis (67) des Lochbereichs (66) entsprechend der Position des Lochbereichs (66) während der Bearbeitung entfernt ist, umfasst, sodass das durch das Andrücken des Läppfilms (11) an das rotierende Werkstück (W) durch die zweite Backe (72) ausgeführte Läppen, auf die Umgebung der Mündungsbasis (67) des Lochbereichs (66) begrenzt ist.
Läppverfahren gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbearbeitete Oberfläche (65) des Werkstücks (w) eine nicht kreisförmige bogenförmige Querschnittform hat, und wobei das Läppverfahren ferner umfasst: Aufbringen von Oszillation entlang einer axialen Richtung des Werkstücks (W) auf das Werkstück (W) und/oder den Läppfilm (11), und variables Steuern/Regeln von zumindest einer Backenandrückkraft, einer Werkstückrotationsgeschwindigkeit oder einer Oszillationsgeschwindigkeit entsprechend der Position des Werkstücks (W) in der Rotationsrichtung während der Bearbeitung, um die bearbeiteten Beträge pro Einheit der Umfangslänge auf der vorbearbeiteten Oberfläche (65) des Werkstücks (W) gleich zu machen.