JP2011152594A

JP2011152594A - 金属リングの研削加工方法

Info

Publication number: JP2011152594A
Application number: JP2010014050A
Authority: JP
Inventors: Yoshiharu Watabe; 良晴渡部; Masami Ito; 正美伊藤; Seiichi Minegishi; 誠一嶺岸
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2011-08-11
Also published as: CN102152195A; DE102011003067A1

Abstract

【課題】設備に掛かるコストを抑えるだけでなく高精度な研削加工を短時間で効率良く行うことができる金属リングの研削加工方法を提供する。
【解決手段】研削ブラシ２の毛足方向に沿った第１の所定位置Ｌを拘束し、ブラシホルダ３により回転される研削ブラシ２の下端側を金属リングＷの側端縁に当接して研削加工を施す第１の研削工程を行う。次いで、研削ブラシ２の拘束位置１０を第１の所定位置Ｌと異なる第２の所定位置Ｈに変更する拘束位置変更工程を行う。次いで、研削ブラシ２の第２の所定位置Ｈを拘束した状態で金属リングＷの側端縁に研削加工を施す第２の研削工程を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は、無段変速機の無端ベルトに用いられる薄板筒状の金属リングの側端縁を研削加工する方法に関する。

無段変速機に採用される動力伝達用の無端ベルトは、環状に積層配列された複数のエレメントとこれらのエレメントを結束する積層リングとから構成され、この積層リングは、複数の金属リングを積層することによって形成されている。積層リングを形成している各金属リングは、円筒状の金属ドラムを所定幅毎に輪切りにすることによって無端帯状に形成される。そして、円筒状のドラムから切断された金属リングは側端縁が極めて鋭利な状態であるため、金属リングの側端縁を研削し、側端縁の断面視形状が高精度な湾曲形状となるように仕上げる必要がある。

金属リングの側端縁を研削する方法として、複数のブラシ研磨装置を用いたものが知られている（特許文献１参照）。

ブラシ研磨装置は、金属リングをその周方向に回転させつつ金属リングの側端縁に砥粒入りブラシ素線を束ねて形成したブラシを当接させ、ブラシを金属リングの回転軌道を横切るように回転させて該金属リングの側端縁を研磨するものである。この種のブラシ研磨装置を用いることで、ブラシの金属リングへの切込み量（ブラシが金属リングに当接したときの金属リング端縁からブラシ先端までの寸法）を加減し、金属リングの側端縁を所望の湾曲形状に高精度に加工することが可能となる。

特開２００５−２１９９４号公報

ところで、前記金属リングの側端縁に施す研削加工は、該金属リングの側端縁の切断端縁を丸めるためにブラシで磨くだけの研磨加工とは異なり、所定の寸法、形状、及び仕上げ面を持つ高精度な状態に仕上げるものであり、ブラシの砥粒で金属リングの側端縁の不要部分を削り取り、更に表面を平滑にする加工である。

このため、上記従来のものでは、砥粒の番手（粗さ）の異なるブラシを取り付けた粗加工用のブラシ研磨装置及び仕上げ加工用のブラシ研磨装置を用い、金属リングを各ブラシ研磨装置に順次移送して、粗加工から仕上げ加工までを行っていた。しかし、このように複数のブラシ研磨装置を用いた場合には、設備が大掛かりであるためコストが高くなる。

そこで、仕上げ加工用のブラシを取り付けた装置のみを用いて金属リングの側端縁に粗加工から仕上げ加工までの研削加工を施すことが考えられる。これによれば、ブラシ研磨装置が単一でよく、設備を縮小することが可能となるが、仕上げ加工用のブラシにより粗加工をも行わなければならず、加工時間が増加するために極めて効率が悪い。

上記の点に鑑み、本発明は、設備に掛かるコストを抑えるだけでなく高精度な研削加工を短時間で効率良く行うことができる金属リングの研削加工方法を提供することを目的とする。

本発明は、回転するブラシホルダと、複数の砥粒入りブラシ素線を束ねて形成され、該ブラシホルダに上端側が保持されて毛足が下方に向かって延びる研削ブラシと、該研削ブラシの毛足方向に沿った所望の位置で該研削ブラシを拘束する拘束手段とを備えるブラシ研削装置を用い、無段変速機の無端ベルトに用いられる薄板筒状の金属リングに前記ブラシホルダにより回転される研削ブラシの下端側を当接させることにより、該金属リングの側端縁を所定の形状に研削加工する金属リングの研削加工方法において、前記研削ブラシの毛足方向に沿った第１の所定位置を前記拘束手段により拘束した状態で前記金属リングの側端縁に研削加工を施す第１の研削工程と、前記拘束手段による前記研削ブラシの拘束位置を前記第１の所定位置と異なる第２の所定位置に変更する拘束位置変更工程と、前記拘束手段により前記研削ブラシの前記第２の所定位置を拘束した状態で前記金属リングの側端縁に研削加工を施す第２の研削工程とを備えることを特徴とする。

複数のブラシ素線を束ねることによって形成されている研削ブラシは、前記拘束手段による拘束位置から毛足方向の下端までの長さ寸法（以下、「トリム長」という）が長くなるに従って撓み易さが大きくなる。そして、研削ブラシは、トリム長を短くすると金属リングの側端縁に当接したときの撓みが小さくなって、研削ブラシによる単位時間当たりの金属リングの端縁の研削量が大きくなる。それとは逆に、研削ブラシは、トリム長を長くすると金属リングの側端縁に当接したときの撓みが大きくなって、研削ブラシによる単位時間当たりの金属リングの側端縁の研削量が小さくなる。

一方、本発明において採用する前記ブラシ研削装置は、ブラシホルダの回転により研削ブラシを回転させ、研削ブラシの先端側を金属リングの側端縁に当接させることにより金属リングの側端縁に研削加工を施す。このとき、前記ブラシ研削装置は、前記拘束手段により、研削ブラシの毛足方向に沿った所望の位置で該研削ブラシを拘束する。

そして、本発明は、前記拘束位置変更工程を設けたことにより、拘束手段による拘束位置を前記第１の所定位置から第２の所定位置に変更することができる。従って、第１の研削工程においては所望の研削量が得られる第１の所定位置で研削ブラシを拘束して金属リングの側端縁の加工を行い、第２の研削工程においては第１の研削工程と異なる研削量が得られる第２の所定位置で研削ブラシを拘束して金属リングの側端縁の加工を行うことができる。これにより、単一のブラシ研削装置を用いて、単一種の研削ブラシにより第１の研削工程と第２の研削工程とで異なる研削量による加工が行えるので、コストを低減して極めて効率よく金属リングの側端縁の加工を行うことができる。

そして、好ましくは、前記第１の研削工程においては、前記第１の所定位置を前記第２の所定位置よりも下方として、研削ブラシの拘束位置から研削ブラシ先端までの長さ寸法を第２の研削工程よりも小として前記金属リングの側端縁に粗加工を施し、前記拘束位置変更工程においては、前記拘束手段による前記研削ブラシの拘束位置を前記第１の所定位置より上方の前記第２の所定位置に変更し、前記第２の研削工程においては、研削ブラシの拘束位置から研削ブラシ先端までの長さ寸法を第１の研削工程よりも大として前記金属リングの側端縁に仕上げ加工を施す。

こうすることにより、例えば、微細な砥粒入りの仕上げ加工用の研削ブラシを用いても、第１の研削工程ではトリム長を短くして研削量の大きい粗加工を行うことがでる。そして、拘束位置変更工程において、研削ブラシの拘束位置を前記第１の所定位置より上方の前記第２の所定位置に変更して、第２の研削工程ではトリム長を長くして仕上げ面を持つ高精度な状態に仕上げる仕上げ加工を行う。

従って、第１の研削工程と第２の研削工程とで異なる粗さの研削ブラシに交換することなく金属リングの側端縁に粗加工から仕上げ加工までを施すことができ、仕上げ加工用の研削ブラシのみを用いても、研削時間を飛躍的に短縮できて効率良く且つ高精度に研削加工を行うことができる。

本発明の実施形態において採用するブラシ研削装置を模式的に示す説明的斜視図。ブラシホルダの構成の一例を示す説明的断面図。テーブルの一部を示す説明的平面図本実施形態における各工程を模式的に示す説明図。ブラシ研削装置による金属リングの研削量と研削時間との関係を示す線図。

本発明の実施形態において採用するブラシ研削装置１は、図１に示すように、複数の研削ブラシ２が円周上に設けられた円盤状のブラシホルダ３と、複数の金属リングＷを保持するテーブル４とを備えている。

金属リングＷは、薄板筒状に形成され、無段変速機（ＣＶＴ）の無端ベルトに用いられるものである。金属リングＷは、超強力鋼であるマルエージング鋼の薄板の端部同士を溶接して円筒状のドラムを形成した後、このドラムを輪切り状に裁断して所定幅に形成されるため、裁断直後の側端縁には鋭利な切断端縁が形成されている。そして、本実施形態では、金属リングＷの側端縁から鋭利な切断端縁を除去し、更に所定の断面視湾曲形状に研削加工する。

研削ブラシ２は、砥粒入りのナイロン製線材からなるブラシ素線を複数本束ね、その根元をキャップ状の結束具５（図２参照）により結束することにより形成されている。研削ブラシ２は、ブラシ素線の砥粒の番手の大きなものとし、微細な砥粒により仕上げ加工に好適なものを採用する。

ブラシホルダ３は、図２に示すように、研削ブラシ２の結束具５を介して該研削ブラシ２の根元部を支持している。ブラシホルダ３の下方には、円盤状の支持板６が設けられている。支持板６には、研削ブラシ２を挿通する挿通孔７が形成されており、挿通孔７の内部には上方に向かって拡開するテーパ孔８が形成されたブッシュ９が挿着されている。

研削ブラシ２をブラシホルダ３に取り付けた状態では、研削ブラシ２はその先端側からブッシュ９を介して挿通孔７に挿通された状態となる。このとき、研削ブラシ２の毛足方向の何れかの位置が挿通孔７のブッシュ９により拘束され、この位置が研削ブラシ２の拘束部１０となる。そして、拘束部１０における拘束位置から研削ブラシ２の下端までがトリム長となる。
なお、拘束部１０においては、ブッシュ９により研削ブラシ２のブラシ素線同士の離反が規制されるが、研削ブラシ２の毛足方向の摺動が可能な状態に拘束されている。

また、支持板６には、上方に延びる連結ロッド１１が連設されている。連結ロッド１１は、ブラシホルダ３に形成された摺動孔１２を介して上下方向に貫通し、ブラシホルダ３の上方に配置されている筒状の回転軸１３に、その鍔部１４を介して連結されている。回転軸１３は図示しない駆動モータにより回転駆動される。回転軸１３の回転は連結ロッド１１によりブラシホルダ３と支持板６とに伝達され、両者一体となって回転駆動される。

ブラシホルダ３には、筒状の回転軸１３内に摺動自在に挿通された円柱状の昇降軸１５が連結されている。ブラシホルダ３は、昇降軸１５が図示しない昇降手段により軸線方向に摺動されることで、それに伴って昇降する。ブラシホルダ３が昇降することにより、ブラシホルダ３に対し相対的に支持板６が上下方向に移動する。そして、ブラシホルダ３に対する支持板６の相対的な移動に伴い、前記拘束部１０における研削ブラシ２の拘束位置が移動する。これにより、研削ブラシ２の毛足方向に沿った所望の位置で該研削ブラシ２を拘束することができるようになっている。

なお、このブラシ研削装置１においては、支持板６、ブッシュ９、及び昇降軸１５により本発明における拘束手段を構成している。

テーブル４は、金属リングＷを内側から保持する複数のリング保持手段１６を備えている。該リング保持手段１６は、図３に示すように、複数の当接部材１７により形成され、各当接部材１７を互いに接近させた状態でその周囲に金属リングＷを置き、各当接部材１７を離間させることにより内周面から金属リングＷに当接して保持する。また、各リング保持手段１６は図示しないモータにより回転され、各金属リングＷをその周方向に回転させる。

ブラシ研削装置１によって金属リングＷの側端縁の研削を行うときには、各リング保持手段１６に装着された各金属リングＷを周方向に回転させ、ブラシホルダ３を回転させると共に研削ブラシ２の下端部を金属リングＷの側端縁に当接させる。これによって、金属リングＷの側端縁が全周にわたり研削ブラシ２により研削される。

このときの研削加工について図２及び図４を参照して更に詳しく説明する。先ず、支持板６を下降させて研削ブラシ２の拘束部１０を第１の所定位置Ｌに移動させ、この状態を維持して金属リングＷの側端縁を研削する（第１の研削工程）。このとき、研削ブラシ２のトリム長Ｖが小さいことにより、金属リング２の側端縁に当接したときの撓みが小さく、仕上げ加工用の研削ブラシ２が用いられていても、単位時間当たりの研削量が大きくなる。これにより、図４に示すように、金属リングＷの側端縁に形成されていた鋭利な切断端縁を除去する等の粗加工が行われる。

次いで、支持板６を上昇させて研削ブラシ２の拘束部１０を第１の所定位置Ｌより上方の第２の所定位置Ｈに移動させる（拘束位置変更工程）。これにより、研削ブラシ２の拘束部１０が上方に移動し、研削ブラシ２のトリム長Ｖが大きくなる。

続いて、研削ブラシ２のトリム長Ｖが大きい状態を維持して金属リングＷの側端縁を研削する（第２の研削工程）。これにより、図４に示すように、金属リングＷの側端縁を所定の断面視湾曲形状に研削すると共に表面を平滑に加工する仕上げ加工が行われる。

本発明者は、マルエージング鋼による板厚約３２０μｍの金属リングＷを用いて本実施形態の方法による上記効果を確認すべく試験を行ったところ、図５に示す結果を得ることができた。図５においては、本実施形態による上記方法により仕上げ加工用の研削ブラシ２を用いて研削加工を行ったときの研削量と研削時間との関係を実線Ａで示すと共に、仕上げ加工用の研削ブラシ２のトリム長Ｖが大きい状態（第２の所定位置Ｈで研削ブラシ２を拘束した状態）を維持して粗加工及び仕上げ加工を連続的に行ったときの研削量と研削時間との関係を破線Ｂで示している。図５に示すように、研削ブラシ２のトリム長Ｖが大きい状態を維持して粗加工及び仕上げ加工を行った場合には約４０秒かかるのに対して、本実施形態の方法によれば、第１の研削工程による粗加工にかかる時間が削減され、第２の研削工程の仕上げ加工までの研削時間が２７秒と効率が極めて向上することが明らかとなった。

なお、本実施形態においては、拘束位置変更工程を設けたことにより、第１の研削工程で粗加工を行い第２の研削工程で仕上げ加工を行うようにした例を示したが、金属リングＷの材質や研削形状に応じて、拘束位置変更工程を複数設けることができる。即ち、例えば、粗加工と仕上げ加工との間に中間加工が必要である場合には、第１の所定位置Ｌと第２の所定位置Ｈとの間に中間加工用の拘束位置を設け、拘束位置変更工程により研削ブラシ２を中間加工用の拘束位置で拘束することができる。

また、本実施形態においては、最も好ましい例として前記拘束位置変更工程により研削ブラシ２の拘束位置を下方から上方に変更する場合について説明したが、金属リングＷの材質や研削形状に応じて、拘束位置変更工程により研削ブラシ２の拘束位置を上方から下方に変更することも可能であることは勿論である。

また、本発明の方法が採用可能な装置は、前記ブラシ研削装置１に限るものではなく、研削ブラシ２の毛足方向に沿った所望の位置で該研削ブラシ２を拘束することができるものであればよい。従って、前記ブラシ研削装置１以外に、例えば、特許第４１６０４４１号公報や特許第４３６５２４８号公報に記載された装置であっても本発明の方法を実現することができ、前述の構成のブラシ研削装置１を採用した場合と同等の効果を得ることができる。

Ｗ…金属リング、１…ブラシ研削装置、２…研削ブラシ、３…ブラシホルダ、９…ブッシュ（拘束手段）、１０…拘束部（拘束位置）、Ｌ…第１の所定位置、Ｈ…第２の所定位置。

Claims

回転するブラシホルダと、複数の砥粒入りブラシ素線を束ねて形成され、該ブラシホルダに上端側が保持されて毛足が下方に向かって延びる研削ブラシと、該研削ブラシの毛足方向に沿った所望の位置で該研削ブラシを拘束する拘束手段とを備えるブラシ研削装置を用い、無段変速機の無端ベルトに用いられる薄板筒状の金属リングに前記ブラシホルダにより回転される研削ブラシの下端側を当接させることにより、該金属リングの側端縁を所定の形状に研削加工する金属リングの研削加工方法において、
前記研削ブラシの毛足方向に沿った第１の所定位置を前記拘束手段により拘束した状態で前記金属リングの側端縁に研削加工を施す第１の研削工程と、
前記拘束手段による前記研削ブラシの拘束位置を前記第１の所定位置と異なる第２の所定位置に変更する拘束位置変更工程と、
前記拘束手段により前記研削ブラシの前記第２の所定位置を拘束した状態で前記金属リングの側端縁に研削加工を施す第２の研削工程とを備えることを特徴とする金属リングの研削加工方法。
前記第１の研削工程においては、前記第１の所定位置を前記第２の所定位置よりも下方として、研削ブラシの拘束位置から研削ブラシ先端までの長さ寸法を第２の研削工程よりも小として前記金属リングの側端縁に粗加工を施し、
前記拘束位置変更工程においては、前記拘束手段による前記研削ブラシの拘束位置を前記第１の所定位置より上方の前記第２の所定位置に変更し、
前記第２の研削工程においては、研削ブラシの拘束位置から研削ブラシ先端までの長さ寸法を第１の研削工程よりも大として前記金属リングの側端縁に仕上げ加工を施すことを特徴とする請求項１記載の金属リングの研削加工方法。