JP2012011510A - 金属リングのブラシ研削方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨ブラシの偏磨耗の進行を抑制して研磨ブラシの寿命を延ばすことにより、長期間にわたって金属リングに高精度な研削加工を施すことができる金属リングのブラシ研削方法及びその装置を提供する。
【解決手段】金属リングＷを保持する複数のリング保持手段５を回転させて金属リングＷをその周方向に回転させ、研磨ブラシ２を回転している金属リングＷの回転軌道を横切るように移動させて金属リングＷの端縁を研削する。少なくとも一つのリング保持手段５に、金属リングＷと同径の周壁部７ａと板面部７ｂとを備えてそれらの外面に砥粒が設けられたドレッシング部材７を金属リングＷに替えて保持させる。研削時に同時にドレッシング部材７により研磨ブラシ２の毛先を整える。
【選択図】図２

Description

本発明は、薄板筒状の金属リングの端縁を研磨ブラシを用いて研削する金属リングのブラシ研削方法及びその装置に関する。

無段変速機に採用される動力伝達用のベルトにおいては、環状に積層配列された複数のエレメントを複数の金属リングを積層してなる積層リングにより結束したものが用いられている。この種の積層リングを構成する金属リングは、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て側端縁を湾曲面形状に仕上げることが必要となる。

この種の金属リングの側端縁を研削する場合には、バレル研磨を行うことが考えられる。しかし、バレル研磨は、金属リングをメディアと共にバレル内で撹拌することによりメディアを金属リングの側端縁に接触させるものであるため、金属リングの側端縁を所定の湾曲面形状に研削しようとしても、十分な研削量が得られないだけでなく、加工の度合いが不均一となる。

そこで、研磨ブラシを用いて金属リングの側端縁を研削する方法が知られている（下記特許文献１参照）。このものでは、金属リングをその周方向に回転させつつ金属リングの一方の側端縁に研磨ブラシを当接させ、研磨ブラシを金属リングの回転軌道を横切るように移動させて該金属リングの側端縁を研削する。そして、金属リングの一方の側端縁を研削した後、同じように金属リングの他方の側端縁を研削する。

こうすることにより、研磨ブラシの金属リングへの当接量を加減するだけで研削量を制御することができ、金属リングの側端縁の形状を所望の形状に研削することができる。

特開２００５−２１９９４号公報

この種の研磨ブラシは、一般に砥粒等の研磨材入りの多数のナイロン線材を束ねることによって形成されているが、金属リングの回転軌道を横切る際に、研磨ブラシが常に同じ方向から金属リングに当接して当接方向に沿ってなびくように曲がった状態で切削が行われるため、長期にわたって金属リングの研削に使用した場合には研磨ブラシに偏磨耗が生じる。

そして、偏磨耗が生じた研磨ブラシを使用して切削を行った場合には、金属リングへの研磨ブラシの当接が不十分となり、金属リングの側端縁を所望の形状に研削することができなくなる不都合がある。

上記の点に鑑み、本発明は、研磨ブラシの偏磨耗の進行を抑制して研磨ブラシの寿命を延ばすことにより、長期間にわたって金属リングに高精度な研削加工を施すことができる金属リングのブラシ研削方法及びその装置を提供することを目的とする。

本発明は、薄板筒状の金属リングをその一方の端縁を露出させて保持する複数のリング保持手段を回転させることにより、各リング保持手段に保持した金属リングをその周方向に回転させるリング回転工程と、前記金属リングを研削するための研磨ブラシを、前記リング回転工程により回転している金属リングの回転軌道を横切るように移動させて該金属リングの一方の端縁に当接させるブラシ移動工程とを備える金属リングの研削方法において、少なくとも一つの前記リング保持手段に、前記金属リングと同径の周壁部と該周壁部の上部を一体に閉塞する板面部とを備えて周壁部及び板面部に設けられた砥粒面により研磨ブラシの毛先を整えるドレッシング部材を金属リングに替えて着脱自在に保持させ、前記リング回転工程及び前記ブラシ移動工程と同時に前記ドレッシング部材により研磨ブラシの毛先を整えるドレッシング工程を備えることを特徴とする。

また、本発明は、薄板筒状の金属リングをその一方の端縁を露出させて保持してその周方向に回転させる複数のリング保持手段と、前記金属リングを研削するための研磨ブラシと、該研磨ブラシを保持し、前記リング保持手段により回転する前記金属リングの回転軌道を横切るように前記研磨ブラシを移動させて該金属リングの一方の端縁に前記研磨ブラシを当接させるブラシ移動手段とを備える金属リングの研削装置において、前記金属リングと同径の周壁部と該周壁部の上部を一体に閉塞する板面部とを備え、少なくとも一つの前記リング保持手段に前記金属リングに替えて着脱自在に取り付けられ、周壁部及び板面部に形成された砥粒面により研磨ブラシの毛先を整えるドレッシング部材を設けたことを特徴とする。

本発明によって金属リングの端縁を研削するときには、前記リング保持手段に金属リングを保持して前記リング回転工程を行い、同時に前記ブラシ移動工程により金属リングに研磨ブラシを当接させる。このとき、金属リングはその一方の端縁が露出した状態で前記リング保持手段に支持されており、研磨ブラシは金属リングを横切るように移動して金属リングの一方の端縁に当接する。これにより、金属リングの一方の端縁が研磨ブラシによって研削される。

そして、本発明においては、前記リング回転工程及び前記ブラシ移動工程によって金属リングの研削を行いながら、前記ドレッシング工程によって研磨ブラシのドレッシングが行われる。これによれば、金属リングを研削したことによる研磨ブラシの偏磨耗が進行する前に前記ドレッシング工程によって研磨ブラシの毛先が整えられて偏磨耗が解消されるので、研磨ブラシの寿命が延び、長期間にわたって金属リングに高精度な研削加工を施すことができる。

更に、本発明においては、複数のリング保持手段のうち少なくとも一つに、金属リングに替えて前記ドレッシング部材を保持させるだけでよいので、研磨ブラシのドレッシングに手間がかからず作業効率が向上する。

しかも、金属リングと同径の周壁部と該周壁部の上部を一体に閉塞する板面部とを備える前記ドレッシング部材を用意するだけで、既存のリング保持手段を用いることができ、コストの増加を抑えて研磨ブラシのドレッシングを行うことができる。また、ドレッシング部材はリング保持手段に着脱自在であるので、複数のリング保持手段にドレッシング部材を設けることができ、ドレッシング部材の増減により研磨ブラシのドレッシング度合いを容易に調節することができる。

ところで、前記研磨ブラシは、金属リングの研削と偏磨耗を解消するためのドレッシングとが同時に行われるために、長期の金属リングの研削に伴って研磨ブラシの毛足寸法が次第に短くなる。そして、毛足寸法が次第に短くなった研磨ブラシを使用した場合には、金属リングへの研磨ブラシの切込み量が小となり、金属リングの側端縁が所望の形状に研磨されなくなるおそれがある。

そこで、本発明の研削装置においては、前記ブラシ移動手段を介して前記研磨ブラシをその毛足方向に沿って昇降させる昇降手段と、前記昇降手段を介して前記研磨ブラシを昇降させることにより、該研磨ブラシの前記金属リングへの当接位置を制御する制御手段と、前記研磨ブラシを前記金属リングから離間させた状態で該研磨ブラシの先端位置を検出するブラシ先端位置検出手段とを備え、前記制御手段は、予め定められた基準位置から前記ブラシ先端位置検出手段により検出された研磨ブラシの先端位置までの距離に基づいて前記研磨ブラシの毛足寸法を算出する算出手段と、該算出手段により算出された研磨ブラシの毛足寸法に基づいて金属リングに対する研磨ブラシの当接位置を設定する当接位置設定手段とを備えることが好ましい。

上記構成により制御手段は、金属リングの研削に先立って、研磨ブラシの金属リングへの当接位置を設定することができるので、金属リングの研削に伴って短くなった研磨ブラシの毛足寸法に応じて研磨ブラシの金属リングへの当接位置を制御することができ、金属リングへの研磨ブラシの切込み量を良好に維持することができる。

即ち、前記制御手段は、先ず、ブラシ先端位置検出手段により検出された研磨ブラシの先端位置を採取する。次いで、前記算出手段により、基準位置と前記ブラシ先端位置検出手段の検出位置との間の距離により研磨ブラシの毛足寸法を算出する。続いて、当接位置設定手段により、算出手段が算出した研磨ブラシの毛足寸法から金属リングに対する研磨ブラシの当接位置を設定する。そして、制御手段は、昇降手段を介して当接位置設定手段により設定された当接位置となるように昇降手段を介して前記研磨ブラシを昇降させる。これにより、研磨ブラシの毛足寸法が短くなっても、金属リングへの研磨ブラシの切込み量が良好に維持され、金属リングに高精度な研削加工を施すことができる。

本発明の実施形態おいて両端縁が研磨された金属リングを示す説明図。 本実施形態の金属リングの研削装置の要部を模式的に示す説明的斜視図。 テーブル及び研磨ブラシの作動を模式的に示す説明図。 ドレッシング部材を示す説明的断面図。 本実施形態の研削装置の概略構成を示す説明図。 研磨ブラシの先端位置の検出状態を示す説明図。 金属リングに対する研磨ブラシの切込み量を示す説明図。 各金属リングに対する研磨ブラシの動作を模式的に示す説明図。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。金属リングＷは、図１に示すように、薄板状の無端帯状に形成され、無段変速機の無端ベルトに用いられる。金属リングＷ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たものである。円筒状のドラムから切断された直後の金属リングＷは側端縁が極めて鋭利な状態となる。本実施形態においては、本実施形態の研削装置１により金属リングＷの側端縁を研削し、図１の拡大図に断面を示すように、両端縁を所定の湾曲形状に加工する。

本実施形態の研削装置１は、図２に要部を示すように、複数の研磨ブラシ２が円周上に設けられた円柱状のブラシヘッド３と、６個の金属リングＷを保持するテーブル４とを備えている。研磨ブラシ２は、研磨材入りの複数のナイロン線材を束ねたものであり、粗さの異なる研磨剤を選択することにより所望の切削加工から仕上げまでを行うことができる。複数のナイロン線材は結束具２ａにより一端がカシメられて結束されるが（図６参照）、更に結束具２ａの下端から所定幅にわたって、熱収縮性合成樹脂製の結束帯２ｂにより結束されて研磨ブラシ２の撓み量が適度に調節されている。この際、結束帯２ｂによる結束位置では、ナイロン線材同士の接触磨耗により研磨ブラシ２の外径が小さくなり、結束帯２ｂが研磨ブラシ２の毛足方向にずれ落ちるおそれがあるが、これを防止するために、結束帯２ｂを２重に設けて結束することが好ましい。

テーブル４には、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５が設けられている。該リング保持手段５は、図３に示すように６個の当接部材６により形成され、この６個の当接部材６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、６個の当接部材６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。リング保持手段５は図示しないモータにより回転駆動され、各金属リングＷをその円周方向に回転させる。

また、リング保持手段５のうちの一つには、図２に示すように、金属リングＷに替えてドレッシング部材７が保持されている。ドレッシング部材７は、図４に示すように、金属リングＷと同径の環状の周壁部７ａと、周壁部７ａの上部を一体に閉塞する円盤状の板面部７ｂとを備えている。周壁部７ａ及び板面部７ｂの外面には、電着によって砥粒が固着されている。ドレッシング部材７は、金属リングＷと同径の周壁部７ａを備えていることにより、リング保持手段５に被せるようにして着脱自在に固定保持させることができる。

図５は本実施形態における研削装置１の概略の構成を示している。図５に示すように、ブラシヘッド３は、昇降フレーム８に回転自在に支持されている。昇降フレーム８は、機台９上に起立する支柱１０のレール１１に沿って昇降自在に設けられ、図示しない昇降駆動装置により昇降される。昇降フレーム８及び昇降駆動装置は本発明の昇降手段を構成している。

また、ブラシヘッド３は、図示しないモータにより回転され、この回転により円周起動に沿って研磨ブラシ２が移動する。ブラシヘッド３及びモータは、本発明のブラシ移動手段を構成している。なお、符号３ａで示すものは、研磨ブラシ２の毛足方向先端側（下端側）における各線材間の離反拡開を防止すると共に、研磨ブラシ２の先端の撓みを規制するために設けられた規制板である。規制板３ａは図示しない駆動手段により上下方向に移動され、研磨ブラシ２の先端の撓み量が調節できるようになっている。

支柱１０は、機台９上のレール１２に沿って水平方向に移動自在に設けられている。支柱１０は、図示しない駆動装置により、ブラシヘッド３をテーブル４上に対向する作業位置Ａとテーブル４上から待避させる待避位置Ｂとに移動させる。

また、作業位置Ａと待避位置Ｂとの間のブラシヘッド３の通過位置には、支持フレーム１３を介して所定の高さ位置に当接センサ１４が配設されている。当接センサ１４は、ブラシヘッド３の研磨ブラシ２の先端（下端）の位置をその上方からの当接により検出するためのものであり、本発明におけるブラシ先端位置検出手段に相当する。

また、研削装置１は、ブラシヘッド３の回転、昇降フレーム８の昇降、及び支柱１０の移動を制御するコントローラ１５（制御手段）を備えている。コントローラ１５は、その機能の一部として、研磨ブラシ２の毛足寸法を算出する毛足寸法算出部１５ａ（算出手段）と、毛足寸法算出部１５ａにより算出された研磨ブラシ２の毛足寸法に基づいて金属リングＷに対する研磨ブラシ２の当接位置を設定する当接位置設定部１５ｂ（当接位置設定手段）とを備えている。毛足寸法算出部１５ａは、予め定められた基準位置から当接センサ１４により検出された研磨ブラシ２の先端位置までの距離に基づいて研磨ブラシ２の毛足寸法を算出する。コントローラ１５は、当接位置設定部１５ｂにより設定された金属リングＷに対する研磨ブラシ２の当接位置に基づいて昇降フレーム８の昇降動作を制御する。

以上のように構成された研削装置１によって金属リングＷの側端縁の研磨を行うときには、まず、コントローラ１５は、支柱１０の移動により待避位置Ｂにあるブラシヘッド３（図５参照）をテーブル４に向かって移動させ、研磨ブラシ２が当接センサ１４に対向する位置で支柱１０の移動を停止させる。

次いで、コントローラ１５は、図６に示すように、当接センサ１４が研磨ブラシ２の先端の当接を検出するまで昇降フレーム８を下降させる。これにより、コントローラ１５は、予め定められた基準位置から研磨ブラシ２の先端が当接センサ１４に当接するまでの研磨ブラシ２の下降距離を採取し、この下降距離に基づいて毛足寸法算出部１５ａにより研磨ブラシ２の毛足寸法Ｌを算出する。即ち、研磨ブラシ２の毛足寸法Ｌが長い状態のときには、下降距離が短く、研磨ブラシ２の磨耗が進んで毛足寸法Ｌが短くなったときには、下降距離が長くなる。したがって、研磨ブラシ２の毛足寸法Ｌが最も長い状態（未使用状態）の下降距離と磨耗した研磨ブラシ２の下降距離との差分から磨耗した寸法が算出でき、この磨耗した寸法を研磨ブラシ２の毛足が最も長い状態（未使用状態）から減算すれば、磨耗した研磨ブラシ２の毛足寸法Ｌが算出できる。

続いて、コントローラ１５は、毛足寸法算出部１５ａにより算出した研磨ブラシ２の毛足寸法Ｌに基づいて、当接位置設定部１５ｂにより金属リングＷに対する研磨ブラシ２の当接位置を設定する。この当接位置により、図７に示すように、金属リングＷに対する研磨ブラシ２による切込み量Ｍが設定されることとなる。

一方、図２及び３に示すように、６個の金属リングＷが各リング保持手段５に装着され、テーブル４上に保持される。このとき、一つのリング保持手段５にはドレッシング部材７が装着される。次いで、各リング保持手段５が回転され、これによって各金属リングＷ及びドレッシング部材７が回転する（リング回転工程）。

そして、コントローラ１５は、支柱１０の移動によりブラシヘッド３をテーブル４上の作業位置Ａ（図５参照）に移動させ、図７に示すように、研磨ブラシ２が当接位置設定部１５ｂにより設定された金属リングＷに対する当接位置まで下降させる。この下降に先立って、コントローラ１５は、ブラシヘッド３を回転させる。これにより、図８に模式的に示すように、各金属リングＷを横切ってその一方の側端縁に研磨ブラシ２が当接するように移動し、ブラシヘッド３の回転に伴う研磨ブラシ２の周回移動と金属リングＷの回転とにより、金属リングＷの一方の側端縁全周にわたる研削が行なわれる（ブラシ移動工程）。

このとき、回転される研磨ブラシ２は、図８に示すように、その軌道に設けられたドレッシング部材７に接し、研磨ブラシ２の毛先が不揃いとなっていた場合にはその極めて初期の段階で（即ち、偏磨耗が進行する前に）ドレッシング部材７によって削られて毛先が整えられる（ドレッシング工程）。そして、ドレッシング部材７は研磨ブラシ２に対して回転しながら当接するので、ドレッシング部材７を装着したリング保持手段５上を通過する僅かな時間内に、研磨ブラシ２の毛先が効率良く確実に整えられる。

各金属リングＷの一方の側端縁の研削が終了した後には、コントローラ１５は、支柱１０の移動によりブラシヘッド３を待避位置Ｂ（図５参照）に移動させ、テーブル４上の各金属リングＷを上下反転させて上記の手順で各金属リングＷの他方の側端縁の研削を行う。このときにも、コントローラ１５は、当接センサ１４と毛足寸法算出部１５ａとにより研磨ブラシ２の毛足寸法Ｌを算出し、当接位置設定部１５ｂにより金属リングＷに対する研磨ブラシ２の当接位置を設定するので、研磨ブラシ２がドレッシング部材７によりドレッシングされて毛足が短くなっても、研磨ブラシ２の切込み量Ｍ（図７参照）を一定とすることができ、品質を安定させることができる。しかも、研磨ブラシ２は、全回の研削時にドレッシング部材７によって偏磨耗のない状態に毛先が整えられているので、金属リングＷに対して高精度な切削加工が行える。

なお、本実施形態においては、ドレッシング部材７を複数のリング保持手段５の内の一つに挿着した例を示したが、ドレッシング部材７は、複数のリング保持手段５に装着してもよく、研磨ブラシ２のドレッシング度合いを調節することが可能である。

また、ドレッシング部材７によって研磨ブラシ２の毛足が削られ、毛足寸法Ｌが次第に短くなっていくが、毛足寸法Ｌが短くなりすぎた場合には、結束帯２ａをカッタ等で切り取って結束帯２ａのない状態の研磨ブラシ２で金属リングＷを切削加工することができる。研磨ブラシ２の毛足寸法Ｌが短くなっているので、研磨ブラシ２の撓み量をもはや調整しなくてもよいからである。

Ｗ…金属リング、１…研削装置、２…研磨ブラシ、３…ブラシヘッド（ブラシ移動手段）、５…リング保持手段、７ａ…周壁部、７ｂ…板面部、７…ドレッシング部材、８…昇降フレーム（昇降手段）、１４…当接センサ（ブラシ先端位置検出手段）、１５…コントローラ（制御手段）、１５ａ…毛足寸法算出部（算出手段）、１５ｂ…当接位置設定部（当接位置設定手段）。

Claims (3)

1. 薄板筒状の金属リングをその一方の端縁を露出させて保持する複数のリング保持手段を回転させることにより、各リング保持手段に保持した金属リングをその周方向に回転させるリング回転工程と、前記金属リングを研削するための研磨ブラシを、前記リング回転工程により回転している金属リングの回転軌道を横切るように移動させて該金属リングの一方の端縁に当接させるブラシ移動工程とを備える金属リングの研削方法において、
   少なくとも一つの前記リング保持手段に、前記金属リングと同径の周壁部と該周壁部の上部を一体に閉塞する板面部とを備えて周壁部及び板面部に設けられた砥粒面により研磨ブラシの毛先を整えるドレッシング部材を金属リングに替えて着脱自在に保持させ、前記リング回転工程及び前記ブラシ移動工程と同時に前記ドレッシング部材により研磨ブラシの毛先を整えるドレッシング工程を備えることを特徴とする金属リングの研削方法。
2. 薄板筒状の金属リングをその一方の端縁を露出させて保持してその周方向に回転させる複数のリング保持手段と、前記金属リングを研削するための研磨ブラシと、該研磨ブラシを保持し、前記リング保持手段により回転する前記金属リングの回転軌道を横切るように前記研磨ブラシを移動させて該金属リングの一方の端縁に前記研磨ブラシを当接させるブラシ移動手段とを備える金属リングの研削装置において、
   前記金属リングと同径の周壁部と該周壁部の上部を一体に閉塞する板面部とを備え、少なくとも一つの前記リング保持手段に前記金属リングに替えて着脱自在に取り付けられ、周壁部及び板面部に形成された砥粒面により研磨ブラシの毛先を整えるドレッシング部材を設けたことを特徴とする金属リングの研削装置。
3. 前記ブラシ移動手段を介して前記研磨ブラシをその毛足方向に沿って昇降させる昇降手段と、前記昇降手段を介して前記研磨ブラシを昇降させることにより、該研磨ブラシの前記金属リングへの当接位置を制御する制御手段と、前記研磨ブラシを前記金属リングから離間させた状態で該研磨ブラシの先端位置を検出するブラシ先端位置検出手段とを備え、
   前記制御手段は、予め定められた基準位置から前記ブラシ先端位置検出手段により検出された研磨ブラシの先端位置までの距離に基づいて前記研磨ブラシの毛足寸法を算出する算出手段と、該算出手段により算出された研磨ブラシの毛足寸法に基づいて金属リングに対する研磨ブラシの当接位置を設定する当接位置設定手段とを備えることを特徴とする請求項２記載の金属リングの研削装置。

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