JP2020094937A - 溝研削焼け検出方法および溝研削焼け検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】研削焼けの検出効率を向上させる。【解決手段】溝研削焼け検出方法は、車両用の変速機構の構成部品である固定プーリ９１の軸部９２に、砥石３による研削によって形成された溝９４の研削焼けを、Ｘ線の照射によるマルテンサイト相の半価幅αの測定により検出する。溝研削焼け検出方法において、溝肩部９４ａにおける、砥石３の研削開始位置ＰｓにＸ線を照射する。【選択図】図５

Description

本発明は、溝研削焼け検出方法および溝研削焼け検出装置に関する。

車両用のベルト式の無段変速機の固定プーリには、軸部の外周に球軸受のボールを支持する溝が設けられている。固定プーリの生産工程では、鍛造された固定プーリの熱処理後に、溝研削装置を用いて溝が研削加工される。

研削加工の際に溝の表面にマルテンサイトを主体とした組織が形成されるが、研削焼けが生じると組織中の残留オーステナイト量が減少し、溝が硬く脆くなって製品性能を発揮できなくなるおそれがある。溝の研削焼けを検出する方法の一つとして溝表面のマルテンサイト相にＸ線を照射し、回折したＸ線の強度を測定し、算出した半価幅を閾値と比較する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４１２３０１６号公報

しかしながら、Ｘ線の照射範囲は非常に狭い。軸方向の断面が半円状の溝の全域にＸ線を照射するには、Ｘ線照射装置を動かしながら照射する必要があり、研削焼けの検出に時間がかかる。

溝研削焼け検出方法および溝研削焼け検出装置において、研削焼けの検出効率を向上させることが求められる。

本発明の溝研削焼け検出方法は、
車両用の変速機構の構成部品である固定プーリの回転軸に、砥石による研削によって形成された溝の研削焼けを、Ｘ線の照射によるマルテンサイト相の半価幅の測定により検出する溝研削焼け検出方法であって、
前記溝の肩部における、前記砥石の研削開始位置に前記Ｘ線を照射する。

また、本発明の溝研削焼け検出装置は、
車両用の変速機構の構成部品である固定プーリの回転軸に、砥石による研削によって形成された溝の研削焼けを、Ｘ線の照射によるマルテンサイト相の半価幅の測定により検出する溝研削焼け検出装置であって、
前記溝の肩部における、前記砥石の研削開始位置に前記Ｘ線を照射する。

本発明によれば、研削焼けが発生しやすい個所にピンポイントでＸ線を照射するため、研削焼けの検出効率を向上させることができる。

（ａ）は、固定プーリの軸部の外周に溝を形成している途中の溝研削装置１を上方から見た図であり、（ｂ）は、溝研削装置を（ａ）における軸線Ｙ方向から見た図である。 （ａ）は、外周に溝が研削加工された固定プーリを、溝側から見た図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 溝研削焼け検出装置の構成を示すブロック図である。 Ｘ線の照射と回線Ｘ線の検出の態様説明する図である。 溝の拡大図であり、Ｘ線を照射するポイントを示した図である。 （ａ）は砥石の研削開始位置から研削終了位置までの移動を軸線Ｙ方向から見た図であり、（ｂ）は、研削開始位置、研削中央位置、研削終了位置における砥石と軸部の接触を軸線Ｘ方向から見た図である。 （ａ）は、支持軸が、軸線Ｙに対して所定角度θ傾いた場合を示す図であり、（ｂ）は、支持軸が所定角度θ傾いた場合の砥石と軸部の接触領域を示す図である。 Ｘ線検出部が測定したＸ線の回折角２θに対する強度分布の一例を示すグラフである。 閾値を決定する試験を説明する図である。 研削焼け検出装置の処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を説明する。
図１は、本実施形態にかかる溝研削装置１を説明する図である。
図１の（ａ）は、固定プーリ９１の軸部９２の外周に溝９４を形成している途中の溝研削装置１を上方から見た図である。図１の（ｂ）は、溝研削装置１を（ａ）における軸線Ｙ方向から見た図である。

図２の（ａ）は、外周に溝９４が研削加工された固定プーリ９１を、溝９４側から見た図である。図２の（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
さらに、図２の（ａ）では、固定プーリ９１の軸部９２における可動プーリ９５が外挿される領域を説明するために、可動プーリ９５を仮想線で示している。

図１の（ａ）に示すように、固定プーリ９１は、当該固定プーリ９１の回転軸方向に沿う軸部９２を有している。軸部９２では、長手方向の一方の端部９２ａ寄りの位置に、軸部９２よりも外径が大きいフランジ部９３を有している。
図２の（ａ）に示すように、軸部９２では、長手方向の他方の端部９２ｂ側であって、フランジ部９３よりも他方の端部９２ｂ側に、可動プーリ９５が外挿される。

可動プーリ９５は、軸部９２に外挿された筒状部９６と、筒状部９６の一端から径方向外側に延びるフランジ部９７と、を有している。
軸部９２において可動プーリ９５は、軸部９２の長手方向に沿う軸線Ｘ回りの回転が規制された状態で、軸線Ｘ方向に移動可能に設けられる。固定プーリ９１と可動プーリ９５とで、ベルト式の無段変速機が備えるプーリ９を構成している。

軸部９２における可動プーリ９５が外挿された領域の外周には、軸線Ｘに沿って溝９４が形成されている。軸部９２の、フランジ部９３と他方の端部９２ｂとの間には、大径部９２ｃが形成されており、溝９４はこの大径部９２ｃに形成される。
図２の（ｂ）に示すように、軸部９２の周方向に等間隔で３つの溝９４ａ、９４ｂ、９４ｃが形成されているが、形成する溝の数は限定されない。以降の説明において、溝９４ａ〜９４ｃを特に区別せずに説明する場合は、単に溝９４という。
溝９４は、回転方向の荷重を受ける玉軸受構造を構成する玉軸受のボールを保持するために設けられる。

溝９４は、鍛造により作成された固定プーリ９１の熱処理（浸炭処理）後に、溝研削装置１を用いて形成される。

図１の（ａ）に示すように、溝研削装置１は、支持軸２の先端２ａ側に固定されて、支持軸２と一体に回転する砥石３を有している。図１の（ｂ）に示すように、砥石３は、円板形状を成している。砥石３の回転軸（軸線Ｙ）方向から見て円形を成す砥石３の外周部は、研削粒から成る研削部３１となっている。

図１の（ａ）、（ｂ）に示すように、溝研削装置１は、固定プーリ９１の軸部９２の端部９２ａ、９２ｂを支持する一対の支持具（固定センタ６１、テールセンタ６２）を有している。
固定センタ６１とテールセンタ６２は、軸部９２の端部９２ａ、９２ｂに開口する油穴（図示せず）に、軸線Ｘ方向からそれぞれ挿入される。
固定プーリ９１は、固定センタ６１とテールセンタ６２の間でセンタリングされ、軸部９２をクランプ爪６３で把持（クランプ）することにより、軸線Ｘ回りの回転が拘束される。

本実施形態では、固定センタ６１とテールセンタ６２は、共通の軸線Ｘ上で対向配置されており、固定プーリ９１が固定センタ６１とテールセンタ６２で把持されると、軸部９２の長手方向に沿う中心線（軸線Ｘ）が、砥石３の回転軸（軸線Ｙ）に直交する向きで配置される。

図１の（ａ）に示すように、砥石３は、支持軸２の先端２ａに締結されたロックナット２１により、支持軸２からの脱落が規制されている。
砥石３は、支持軸２に対して着脱自在である。砥石３の外周の研削部３１が摩耗した場合には、他の新しい砥石３に交換することや、ドレッサ（図示せず）によるドレス操作により研削部３１の形状を再成形することができるようになっている。

支持軸２は、軸線Ｘに直交する向きで設けられており、軸線Ｘから離れる方向に直線状に延びている。支持軸２の基端２ｂは、溝研削装置１の本体ケース４内で、モータＭに回転伝達可能に連結されている。支持軸２は、長手方向の基端２ｂが片持ち支持されている。

溝研削装置１では、モータＭが駆動されると支持軸２が軸線Ｙ回りに回転し、支持軸２の先端２ａ側に装着された砥石３が、軸線Ｙ回りに回転する。
溝研削装置１には、支持軸２を軸線Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に移動させる移動機構（図示せず）が設けられている。

溝研削装置１では、固定プーリ９１の軸部９２の外周に溝９４を形成する際に、支持軸２（砥石３）を軸線Ｙ回りに回転させた状態で、支持軸２（砥石３）を軸線Ｘ方向に変位させる。この際に、溝研削装置１は、研削により生じた切粉を、支持軸２の移動方向とは反対側に送り出す方向に砥石３を回転させる。
この方向に砥石３を回転させながら溝９４の研削を行うことを、ダウンカットという。

溝９４の研削加工は、以下の手順にて実施される。
（１）図１の（ｂ）における反時計回り方向に砥石３を回転させた状態で、支持軸２（砥石３）を軸線Ｙ方向に移動させて、砥石３の中心線と、軸部９２の中心線（軸線Ｘ）とを一致させる。
（２）砥石３を反時計回り方向に回転させた状態で、支持軸２（砥石３）を軸線Ｚ方向に移動させて初期位置に配置する（図１の（ｂ）、仮想線で示す砥石３の位置）。初期位置において、砥石３は軸部９２の大径部９２ｃよりも端部９２ｂ側の外周上に位置しており、軸部９２には接触していない状態である。
（３）支持軸２（砥石３）を軸線Ｘ方向に移動させる。具体的には、砥石３を、軸部９２の他方の端部９２ｂ側から一方の端部９２ａ側（フランジ部９３側）に移動させる。反時計回り方向に回転しながら軸線Ｘ方向に移動する砥石３が、軸部９２の大径部９２ｃに接触することで、軸部９２の研削が開始される。
砥石３が溝９４の研削終了位置の手前の所定位置に到達するまで、支持軸２（砥石３）の軸線Ｚ方向の位置を保持し、所定位置に到達した後は、研削終了位置に向かうにつれて、支持軸２（砥石３）を、軸線Ｚ方向における軸部９２から離れる方向に移動させる。

なお、軸部９２の大径部９２ｃの外周には、最終的に溝９４を形成する領域に、熱処理前に切削加工された荒加工溝９４０（図２の（ａ）参照）が形成されている。溝９４を形成する際には、砥石３が、この荒加工溝９４０に沿って移動しつつ、荒加工溝９４０の周囲を研削することで、最終的に溝９４が形成される。

図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、溝研削装置１は、潤滑用のオイル（クーラントＯＬ）の供給ヘッド５を有している。
図１の（ｂ）に示すように、供給ヘッド５は、支持軸２とフランジ部９３との間に配置されている。供給ヘッド５は、溝９４を形成する際に、支持軸２（砥石３）の軸線Ｘ方向の移動に先行して、軸線Ｘ方向に移動する。

供給ヘッド５は、図１の（ｂ）において仮想線で示すクーラント供給部８の下部に固定されている。供給ヘッド５は、クーラント供給部８側から供給されたクーラントＯＬを吐出する吐出ノズルＮを有している。
供給ヘッド５は、軸部９２の外周に溝９４を研削する際に、軸部９２における砥石３で研削される領域にクーラントＯＬ（オイル）を供給して、砥石３で研削される領域の潤滑と冷却、そして、溝９４の周囲への研削焼けの発生を抑制するために設けられている。
吐出ノズルＮは、砥石３を間に挟みこんで、モータＭ側と先端２ａ側の両方に設けられている。吐出ノズルＮは、供給ヘッド５の移動に伴って砥石３に先行する形で移動し、荒加工溝９４０に対してクーラントＯＬを供給する。

ここで、図１に示す溝研削装置１を用いて、固定プーリ９１に溝９４を研削して形成すると、溝９４の縁に沿って研削焼けが発生することがある。
研削によって溝９４の表面にはマルテンサイトを主体とした組織が形成されるが、研削焼けが生じると、マルテンサイト相の残留オーステナイト量が減少する。残留オーステナイト量が減少すると、溝９４の部分が硬く脆くなって固定プーリ９１の製品性能を発揮できなくなるおそれがあるため、残留オーステナイト量は３０〜５０％程度に維持することが望ましい。実施の形態では、溝９４へのＸ線照射により溝９４表面のマルテンサイト相の回折Ｘ線強度を測定して半価幅を算出し、半価幅と硬度との相関性から求めた閾値ＴＨと算出した半価幅を比較することで、研削焼けを検出する。

図３は、溝研削焼け検出装置１００の構成を示すブロック図である。
図４は、Ｘ線の照射と回線Ｘ線の検出の態様を説明する図である。図４では、説明の便宜上、溝９４の表面を平面で示している。
図３に示すように、溝研削焼け検出装置１００は、Ｘ線照射部１１０、Ｘ線検出部１２０および制御部１３０を有する。
図４に示すように、Ｘ線照射部１１０はＸ線源等で構成され、固定プーリ９１の溝９４にＸ線を照射する。Ｘ線検出部１２０はＸ線検出器等で構成され、溝９４からの回折Ｘ線を検出して、回折Ｘ線強度を測定する。Ｘ線照射部１１０で溝９４に照射しながら、Ｘ線検出器を溝９４との距離が等しい円周上を所定角度移動させることで、回折面で回折した回折Ｘ線の強度を、上記円周上の各点で測定する。
なお、図４において、ψはＸ線の入射光軸が溝９４の表面の法線Ｚと成す角度を表し、ηは入射光軸と回折面の法線が成す角度であり、かつ出射光軸と回折面の法線が成す角度である。

実施の形態において、Ｘ線照射部１１０は溝９４の全域ではなく、研削焼けが発生しやすい個所にピンポイントでＸ線を照射する。
以下、溝９４を研削する際の砥石３の移動と研削焼けの発生の関係について説明する。
図５は、溝９４の拡大図であり、Ｘ線を照射するポイントを示した図である。
図５に示すように、溝９４の図中右端側が、砥石３が研削を開始した軸線Ｘ方向位置（以降、「研削開始位置Ｐｓ」という）であり、図中左端側が砥石３が研削を終了した軸線Ｘ方向位置（以降、「研削終了位置Ｐｅ」という）である。研削開始位置Ｐｓから研削終了位置Ｐｅまでの間が砥石３の軸線Ｘ方向の移動範囲Ｒであり、この軸線Ｘ方向の移動範囲Ｒの中央位置を「研削中央位置Ｐｃ」という。
図６の（ａ）は砥石３の研削開始位置Ｐｓから研削終了位置Ｐｅまでの移動を軸線Ｙ方向から見た図であり、図６の（ｂ）は、研削開始位置Ｐｓ、研削中央位置Ｐｃ、研削終了位置Ｐｅにおける砥石３と軸部９２の接触を軸線Ｘ方向から見た図である。

本件発明者らが鋭意研究した結果、砥石３の移動によって研削される溝９４において、研削焼けの発生には、以下のような傾向がある。
（イ）研削開始位置Ｐｓ
図６の（ａ）に示すように、砥石３を反時計回り方向に回転させた状態で、支持軸２（砥石３）を初期位置から軸線Ｘ方向に移動させ、研削開始位置Ｐｓで砥石３の研削部３１が軸部９２の大径部９２ｃに接触することで、溝９４の研削が開始される。研削開始位置ＰＳにおいて、砥石３は空転状態から負荷がかかる状態に切り替わり、静止摩擦から動摩擦に遷移する。そのため、研削開始位置Ｐｓにおいて軸部９２の表面には最大摩擦力がかかるため、溝９４に研削焼けが発生しやすくなる。また、図６の（ｂ）に示すように、研削開始位置ＰＳは研削される溝９４がまだ浅く、軸線Ｙ方向両端の溝肩部９４ａ、９４ｂが高い位置にあるため、吐出ノズルＮから供給されるクーラントＯＬが荒加工溝９４０に入り込みにくく、これも研削焼けの発生しやすい要因となる。

（ロ）支持軸２の先端２ａ側の溝肩部９４ａ、９４ｂ
前記したように、軸部９２には荒加工溝９４０が予め形成されている。
図６の（ｂ）に示すように、砥石３は荒加工溝９４０の軸線Ｙ方向両端の溝肩部９４ａ、９４ｂに最初に接触して、両端の溝肩部９４ａ、９４ｂを、それぞれ荒加工溝９４０の軸線Ｙ方向外方に押し広げるように研削して溝９４を形成する。

そのため、砥石３による軸部９２の研削量は溝肩部９４ａ、９４ｂが最も多くなる。研削量が多ければ研削抵抗が高くなり、研削焼け発生しやすい。また、溝肩部９４ａ、９４ｂは研削部３１と接触する時間も長くなるため、吐出ノズルＮから供給されるクーラントＯＬが入り込みにくくなり、冷却効果が得られにくいため、これも研削焼けが発生する要因となる。

さらに、軸線Ｙ方向の両端にある溝肩部９４ａ、９４ｂのうち、支持軸２のモータＭ側の溝肩部９４ｂよりも先端２ａ側に位置する溝肩部９４ａの方が、研削焼けは発生しやすい。これは、溝９４を研削加工する際に生じる研削抵抗（研削荷重）の影響により、砥石３を支持する支持軸２が、モータＭ内の軸受部（図示せず）を起点に軸線Ｙに対して傾く、または支持軸２が先端２ａ側に撓むことが原因である。

図７の（ａ）は、支持軸２が、軸線Ｙに対して所定角度θ傾いた場合を示す図であり、図７の（ｂ）は、支持軸２が所定角度θ傾いた場合の砥石３と軸部９２の接触領域を示す図である。

前記したように、本実施形態にかかる溝研削装置１では、先端２ａ側に砥石３が取り付けられた支持軸２は、基端２ｂ側が片持ち支持されている（図１の（ａ）参照）。
軸線Ｙ回りに砥石３を回転させながら支持軸２を移動させて溝９４を研削形成する際には、研削抵抗が支持軸２の先端２ａ側に作用する。
そうすると、支持軸２は、砥石３が設けられた先端２ａ側が、モータＭに連結された基端２ｂ側よりも遅れて、支持軸２の送り方向（図７の（ａ）中、白抜き矢印参照）に移動する傾向がある。

かかる場合、支持軸２の先端２ａ側は、軸線Ｙに対して所定角度θ傾いた状態で、荒加工溝９４０を研削することになる。そうすると、図７の（ｂ）に示すように、荒加工溝９４０における砥石３の研削部３１との接触領域Ｒｓは、軸線Ｘを挟んでモータＭ側よりも先端２ａ側の方が、面積が広くなる。支持軸２が先端２ａ側に撓んだ場合も同様に、モータＭ側よりも先端２ａ側の方が、接触領域Ｒｓの面積が広くなる傾向がある。

研削部３１と軸部９２の接触領域Ｒｓの面積が広くなると、吐出ノズルＮから供給されるクーラントＯＬが入り込みにくくなり冷却効果が得られにくいため、研削焼けが発生する要因となる。従って、支持軸２の先端２ａ側に位置する溝肩部９４ａが、モータＭ側の溝肩部９４ｂよりも研削焼けが発生しやすい。

図５に戻り、ポイントＰ１は、支持軸２の先端２ａ側の溝肩部９４ａの研削開始位置Ｐｓである。すなわち、ポイントＰ１は前記（イ）および（ロ）に示した研削焼けの発生しやすい要因が重なるポイントであるため、ポイントＰ１をＸ線照射位置の一つとする。

（ハ）溝９４の軸線Ｙ方向の中央位置
図６の（ｂ）に示すように、吐出ノズルＮは、軸線Ｙ方向の両端側から荒加工溝９４０に向かってクーラントＯＬを供給する。そのため、溝９４の軸線Ｙ方向の中心位置（図中、軸線Ｘが通る位置）にはクーラントＯＬが入りにくく、研削焼けが発生しやすい。

（ニ）砥石３の研削中央位置Ｐｃ
図６の（ａ）に示すように、砥石３は、軸線Ｘ方向に移動しながら研削を行う。図６の（ｂ）に示すように、砥石３が軸部９２に接触して研削を開始する研削開始位置Ｐｓでは、溝９４はまだ浅い状態であるが、砥石３が軸線Ｘ方向に移動していくに従って溝９４は掘り下げられ、砥石３は軸線Ｚ方向の位置Ｈまで下降した状態で研削中央位置Ｐｃを通過する。
そして、前記したように、砥石３は研削終了位置Ｐｅの手前の所定位置で軸線Ｚ方向の上昇を開始して、研削終了位置Ｐｅにおいて軸部９２から離れる。

そのため、研削中央位置Ｐｃにおける研削部３１と軸部９２の接触領域Ｒｓの面積は、研削開始位置Ｐｓおよび研削終了位置Ｐｅにおける接触領域Ｒｓの面積よりも広くなる。研削部３１と軸部９２の接触領域Ｒｓの面積が広くなると、吐出ノズルＮから供給されるクーラントＯＬが入り込みにくくなり冷却効果が得られにくいため、研削焼けが発生する要因となる。

図５に戻り、ポイントＰ２は、溝９４の軸線Ｙ方向の中央位置であり、かつ砥石３の研削中央位置Ｐｃである。ポイントＰ１と同様にポイントＰ２は、前記（ハ）および（ニ）に示した研削焼けが発生しやすい要因が重なるポイントであるため、ポイントＰ２もＸ線照射位置の一つとする。

さらに、ポイントＰ３は支持軸２の先端２ａ側の溝肩部９４ａの研削中央位置Ｐｃであり、前記（ロ）および（ニ）に示した研削焼けが発生しやすい要因が重なるポイントであるため、ポイントＰ３もＸ線照射位置の一つとする。

実施の形態において、Ｘ線照射部１１０は、前記のポイントＰ１〜Ｐ３に対して、ピンポイントでＸ線を照射する。なお、ポイントＰ１〜Ｐ３への位置合わせは、手作業で行っても良く、あるいは各ポイントＰ１〜Ｐ３に対応する照射位置の座標を予め決定しておき、不図示の駆動機構によりＸ線源を各照射位置に移動させても良い。

図３に戻り、制御部１３０は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサとメモリを備えた汎用のコンピュータにより構成することができる。メモリに格納したプログラムをプロセッサが実行することにより、制御部１３０の機能を実現する。メモリには、後述する制御部１３０および判定部１３１の処理に必要な閾値等のデータも格納される。

制御部１３０は、溝研削焼け検出装置１００の統括的な制御を行う。詳細は省略するが、制御部１３０は、例えば、Ｘ線照射部１１０およびＸ線検出部１２０との信号の入出力およびパラメータ設定等の制御を行う。制御部１３０は、またＸ線検出部１２０が測定した回線Ｘ線強度に基づいて、研削焼けを判定する判定部１３１を備える。

判定部１３１は、Ｘ線検出部１２０が回折Ｘ線強度を測定した各ポイントＰ１〜Ｐ３について、出射Ｘ線の光軸と回折Ｘ線の光軸が成す角度である一般的な意味の回折角２θ（図４参照）に対して回折Ｘ線のＸ線強度分布を求めて、回折角２θに対するＸ線強度分布の半価幅を求める。

図８は、Ｘ線検出部１２０が測定したＸ線の回折角２θに対する強度分布の一例を示すグラフである。
図８に示すように、Ｘ線強度のピーク値から半分の値であるＸ１、Ｘ２になるまでの幅、すなわちＸ線の回折角２θに対する強度分布の半価幅がαになる。この半価幅αは、溝９４の表面に形成されたマルテンサイト相の半価幅であるが、研削焼けによってマルテンサイト相の残留オーステナイト量が減少するほど半価幅αが大きくなる。
実施の形態において、判定部１３１は、各ポイントＰ１〜Ｐ３で算出した半価幅αの値と閾値ＴＨを比較して、溝９４に研削焼けが発生していると判定する。閾値ＴＨは、溝９４の表面の残留オーステナイト量の減少が、製品性能に影響を与える程度であることを示す値である。

この閾値ＴＨは事前に試験を行って決定し、メモリに格納する。
図９は、閾値ＴＨを決定する試験を説明する図である。
実施の形態において、閾値ＴＨは、ポイントＰ１〜Ｐ３の回折Ｘ線強度の半価幅αと硬度の相関関係に基づいて決定する。
図９の（ａ）に示すように、固定プーリ９１の溝９４の、軸線Ｘ方向に位置をずらした任意の２点Ｐａ、Ｐｂに対して、前記したＸ線照射部１１０とＸ線検出部１２０により、Ｘ線照射と回折Ｘ線の検出を行い、回折Ｘ線強度の半価幅αを求める。実施の形態では軸部９２の大径部９２ｃの周方向等間隔に３つの溝９４ａ、９４ｂ、９４ｃが形成されているが（図２の（ｂ）参照）、溝９４ａ、９４ｂ、９４ｃのそれぞれに対して２点Ｐａ、Ｐｂの回線Ｘ線強度の測定を行う。

その後、溝９４ａ、９４ｂ、９４ｃの点Ｐａ、点Ｐｂそれぞれを通る軸線Ｙ方向に平行な線に沿って固定プーリ９１の軸部９２を２箇所で切断し、各溝９４ａ、９４ｂ、９４ｃの２点Ｐａ、Ｐｂの切断面の硬度測定試験を行う。硬度測定試験は、例えば、ＪＩＳ Ｚ ２２４５に示される「ロックウエル硬さ試験方法」に準じて行う。ロックウエル硬さ試験方法では、圧子を用いて切断面を基準荷重と試験荷重の２段階で押し込んだ後に、基準荷重に戻して切断面のくぼみの深さを測定し、所定式からロックウエル硬度（ＨＲＣ）を求める。

図９の（ｂ）は、３つの溝９４ａ、９４ｂ、９４ｃの２点Ｐａ、Ｐｂについてのロックウエル硬度測定試験の試験結果を示したものであり、図９の（ｃ）は、２点Ｐａ、Ｐｂそれぞれの硬度測定結果と半価幅測定結果の相関関係を示すグラフである。
溝９４の表面のマルテンサイト相の残留オーステナイト量が減少するとマルテンサイトの量が増えるため、ロックウエル硬度も上昇する。ここでは、一例として、ＨＲＣ５８以上になると、残留オーステナイト量が減少して研削焼けが生じていると判定する。図９の（ｂ）に示した試験結果では、溝９４ａの２点Ｐａ、Ｐｂおいて研削焼けが発生していると判定される。
図９の（ｃ）に示すように、ロックウエル硬度の増減と半価幅αの増減には相関性がある。したがって、この実験結果からは、ＨＲＣ５８に対応する半価幅αの値を、閾値ＴＨと決定することができる。

図３に戻り、判定部１３１は、算出した半価幅αが閾値ＴＨ以上の場合に、研削焼けが発生していると判定する。
なお、図示は省略するが、溝研削焼け検出装置１００は、判定部１３１の判定結果を表示する表示装置等を備えても良い。

判定部１３１において、研削焼けと判定された場合は、研削焼けが判定されたポイントに応じて、研削焼けを防ぐための対処を行うことができる。例えば、ポイントＰ１で研削焼けが判定された場合には、研削開始位置Ｐｓにかかる最大静止摩擦力が大きいことが考えられるので、砥石３の送り速度を低減することが考えられる。さらに、砥石３が傾いて支持軸２の先端２ａ側に研削焼けが発生している可能性も考えられるので、支持軸２の砥石３の保持位置を調整することができる。

また、例えば、ポイントＰ２において研削焼けが判定された場合は、クーラントＯＬが十分に供給されず冷却効果が得られていないことが考えられるので、クーラントＯＬの流量を調整することができる。また、例えばポイントＰ３において研削焼けが判定された場合は、砥石３が傾いて支持軸２の先端２ａ側に研削焼けが発生している可能性も考えられるので、支持軸２の砥石３の保持位置を調整することができる。また、クーラントＯＬが十分に供給されていない可能性もあるので、クーラントＯＬの流量を調整することができる。

図１０は、溝研削焼け検出装置１００の処理を示すフローチャートである。
Ｘ線照射部１１０が、溝９４にＸ線を照射する（ステップＳ０１）。
Ｘ線検出部１２０が、回折Ｘ線を検出し、回折Ｘ線強度を測定する（ステップＳ０２）。
判定部１３１は、Ｘ線検出部１２０が測定した回折Ｘ線強度の強度分布から半価幅αを求め、閾値ＴＨと比較する（ステップＳ０３）。
判定部１３１は、半価幅αが閾値ＴＨ以上であれば（ステップＳ０３：Ｙｅｓ）、判定部１３１は研削焼けが発生していると判定し（ステップＳ０４）、半価幅αが閾値ＴＨ未満であれば（ステップＳ０３：Ｎｏ）、判定部１３１は研削焼けを判定せずに処理を終了する。
ステップＳ０１〜Ｓ０４の処理は、溝９４ａ、９４ｂ、９４ｃのそれぞれのポイントＰ１〜Ｐ３について行う。

以上の通り、実施の形態の溝研削焼け検出方法は、
（１）車両用の変速機構の構成部品である固定プーリ９１の軸部９２（回転軸）に、砥石３による研削によって形成された溝９４の研削焼けを、Ｘ線の照射によるマルテンサイト相の半価幅αの測定により検出する溝研削焼け検出方法であって、
溝肩部９４ａ（溝９４の肩部）における、砥石３の研削開始位置ＰｓにＸ線を照射する。

固定プーリ９１の溝９４の全域にＸ線を照射してマルテンサイト相の半価幅αを測定すると時間がかかるが、研削焼けの発生しやすい研削開始位置ＰｓにピンポイントでＸ線を照射することで、研削焼けの検出効率を向上させることができる。

（２）溝９４は溝研削装置１によって研削されるものであり、
溝研削装置１は、固定プーリ９１の回転軸に直交する軸線Ｙに沿う向きで配置され、先端２ａ側に砥石３を支持する支持軸２を備え、砥石３を支持軸２の軸線Ｙ回りに回転させながら支持軸２を軸線Ｘ方向（回転軸方向）に移動させることで、砥石３により固定プーリ９１の回転軸に沿った軸線Ｘ方向に延びる軸部９２の外周を研削して溝９４を形成するものであり、
溝研削焼け検出方法において、支持軸２の先端２ａ側の溝肩部９４ａにおける、砥石３の研削開始位置ＰｓであるポイントＰ１に、Ｘ線を照射する。

溝９４を研削する砥石３を、支持軸２により片持ち支持する溝研削装置１の場合、砥石３が傾いたり支持軸２が撓んだりすることによって、支持軸２の先端２ａ側の溝肩部９４ａに、特に研削焼けが発生しやすい。支持軸２の先端２ａ側の溝肩部９４ａの研削開始位置ＰｓであるポイントＰ１にピンポイントでＸ線を照射することで、研削焼けの検出効率を向上させることができる。

（３）溝研削装置１は、軸線Ｙ方向における砥石３の両側に設けられ、支持軸２の軸線Ｘ方向の移動に追従し、溝９４に向けてクーラントＯＬを吐出する吐出ノズルＮ（ノズル）を備え、
溝研削焼け検出方法において、溝９４における、砥石３の研削中央位置Ｐｃ（回転軸方向の移動範囲Ｒの中央位置）でありかつ回転軸に直交する軸線Ｙ方向の中央位置であるポイントＰ２にＸ線を照射する。

ポイントＰ２は、砥石３の研削中央位置Ｐｃであるため、砥石３と軸部９２の接触領域Ｒｓの面積が大きくなり、クーラントＯＬが入りにくいため研削焼けが発生しやすい。また、ポイントＰ２は軸線Ｙ方向の中央位置でもあるため、クーラントＯＬが入りにくく、研削焼けが発生しやすい。このポイントＰ２にピンポイントでＸ線を照射することで、研削焼けの検出効率を向上させることができる。

（４）溝研削装置１は、軸線Ｙ方向における砥石３の両側に設けられ、支持軸２の軸線Ｘ方向の移動に追従し、溝９４に向けてクーラントＯＬを吐出する吐出ノズルＮ（ノズル）を備え、
溝研削焼け検出方法において、支持軸２の先端２ａ側の溝肩部９４ａにおける、砥石３の軸線Ｘ方向の研削中央位置Ｐｃ（移動範囲Ｒの中央位置）であるポイントＰ３にＸ線を照射する。

ポイントＰ３は支持軸２の先端２ａ側の溝肩部９４ａにあり、砥石３の傾きや支持軸２の撓みによって研削焼けが発生しやすい。また、ポイントＰ３は砥石３の軸線Ｘ方向の研削中央位置Ｐｃであるため砥石３が接触する時間が長く、クーラントＯＬが入りにくいため研削焼けが発生しやすい。このポイントＰ３にピンポイントでＸ線を照射することで、研削焼けの検出効率を向上させることができる。

（５）溝研削焼け検出方法は、溝９４に照射して回折したＸ線の強度を検出し、溝９４で回折したＸ線の回折角２θに対する強度分布の半価幅αを求め、半価幅αを閾値ＴＨと比較して研削焼けを判定するものであり、
閾値ＴＨは、溝９４の軸線Ｘ方向に位置をずらした２点Ｐａ、ＰｂにＸ線を照射して半価幅αの算出を行った後に、当該２点Ｐａ、Ｐｂにおいて軸部９２を固定プーリ９１の軸線Ｙに沿って切断し、当該２点Ｐａ、Ｐｂの硬度を測定し、当該２点Ｐａ、Ｐｂにおける半価幅αと硬度の相関関係に基づいて決定する。

溝９４を切断して硬度を測定することにより、研削焼けを検出することはできるが、切断した固定プーリ９１は、研削焼けが発生していない場合にも不良品となってしまう。予め試験を行って切断して測定した硬度と、Ｘ線照射で測定した半価幅αの相関関係に基づいて研削焼けを判定する閾値ＴＨを決定しておけば、溝９４を切断せずに研削焼けを検出することができ、非破壊検査の精度を向上させることができる。

前記した溝研削焼け方法を実施する実施の形態の溝研削焼け検出装置１００も、同様の効果を得ることができる。

実施の形態では、図５に示した溝９４のポイントＰ１、Ｐ２、Ｐ３の３個所にＸ線を照射する例を説明したが、これに限られず、研削焼けの発生傾向に応じてＸ線の照射個所は適宜増減可能である。ポイントＰ１、Ｐ２、Ｐ３のうち、１箇所または２箇所のみ照射しても良い。あるいは、支持軸２の先端２ａ側の溝肩部９４ａだけでなく、モータＭ側の溝肩部９４ｂについても、研削開始位置Ｐｓや研削中央位置ＰｃにＸ線を照射しても良い。

１ 溝研削装置
２ 支持軸
２ａ 先端
２ｂ 基端
２１ ロックナット
３ 砥石
３１ 研削部
４ 本体ケース
５ 供給ヘッド
６１ 固定センタ（支持具）
６２ テールセンタ（支持具）
６３ クランプ爪（支持具）
８ クーラント供給部
９ プーリ
９１ 固定プーリ
９２ 軸部
９２ａ、９２ｂ 端部
９２ｃ 大径部
９３ フランジ部
９４ 溝
９４ａ 溝肩部
９４ｂ 溝肩部
９４０ 荒加工溝
９５ 可動プーリ
９６ 筒状部
９７ フランジ部
１００ 溝研削焼け検出装置
１１０ Ｘ線照射部
１２０ Ｘ線検出部
１３０ 制御部
１３１ 判定部
Ｐｓ 研削開始位置
Ｐｅ 研削終了位置
Ｐｃ 研削中央位置
Ｈ 軸線Ｚ方向の所定位置
Ｍ モータ
Ｎ 吐出ノズル
ＯＬ クーラント
Ｒ 軸線Ｘ方向の移動範囲
Ｒｓ 接触領域
Ｘ、Ｙ、Ｚ 軸線

Claims (6)

1. 車両用の変速機構の構成部品である固定プーリの回転軸に、砥石による研削によって形成された溝の研削焼けを、Ｘ線の照射によるマルテンサイト相の半価幅の測定により検出する溝研削焼け検出方法であって、
   前記溝の肩部における、前記砥石の研削開始位置に前記Ｘ線を照射することを特徴とする溝研削焼け検出方法。
2. 前記溝は溝研削装置によって研削されるものであり、
   前記溝研削装置は、前記固定プーリの回転軸に直交する軸線に沿う向きで配置され、先端側に前記砥石を支持する支持軸を備え、前記砥石を支持軸の軸線回りに回転させながら前記支持軸を前記回転軸方向に移動させることで、前記砥石により前記固定プーリの回転軸に沿って延びる軸部の外周を研削して前記溝を形成するものであり、
   前記支持軸の先端側の前記溝の肩部における、前記砥石の研削開始位置に、前記Ｘ線を照射することを特徴とする請求項１記載の溝研削焼け検出方法。
3. 前記溝研削装置は、前記軸線方向における前記砥石の両側に設けられ、前記支持軸の前記回転軸方向の移動に追従し、前記溝に向けてクーラントを吐出するノズルを備え、
   前記溝における、前記砥石の前記回転軸方向の移動範囲の中央位置でありかつ前記回転軸に直交する軸線方向の中央位置に前記Ｘ線を照射することを特徴とする請求項２に記載の研削焼け検出方法。
4. 前記溝研削装置は、前記軸線方向における前記砥石の両側に設けられ、前記支持軸の前記回転軸方向の移動に追従し、前記溝に向けてクーラントを吐出するノズルを備え、
   前記支持軸の先端側の前記溝の肩部における、前記砥石の前記回転軸方向の移動範囲の中央位置に前記Ｘ線を照射することを特徴とする請求項２に記載の溝研削焼け検出方法。
5. 前記溝に照射して回折したＸ線の強度を検出し、前記溝で回折したＸ線の回折角に対する強度分布の半価幅を求め、前記半価幅を閾値と比較して研削焼けを判定し、
   前記閾値は、前記溝の回転軸方向に位置をずらした２点にＸ線を照射して半価幅の算出を行った後に、当該２点において前記回転軸を前記固定プーリの回転軸に直交する軸線に沿って切断し、当該２点の硬度を測定し、当該２点における前記半価幅と前記硬度の相関関係に基づいて決定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の溝研削焼け検出方法。
6. 車両用の変速機構の構成部品である固定プーリの回転軸に、砥石による研削によって形成された溝の研削焼けを、Ｘ線の照射によるマルテンサイト相の半価幅の測定により検出する溝研削焼け検出装置であって、
   前記溝の肩部における、前記砥石の研削開始位置に前記Ｘ線を照射することを特徴とする溝研削焼け検出装置。

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