JP3555574B2 - 積層式金属ベルト用リングの切断方法および切断装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層式金属ベルト用リングの切断方法および切断装置に関し、特にベルト式ＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｖａｒｉａｂｌｅ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ＝連続無段変速機）におけるＣＶＴベルトの金属ベルト素片として用いるのに好適なリングの切断方法と切断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、ベルト式ＣＶＴの巻き掛け伝達要素として用いられる金属製のＣＶＴベルトは、略Ｖ字状をなす数百個の金属製の駒（ブロック）を無端状の金属ベルトにて連結したものが主流を占めており、金属ベルト自体は薄板無端状のリングを幾層にも積層したものが使用されている。
【０００３】
そして、上記のリングは、例えばマルエージング鋼等の特殊鋼からなるコイル材を丸めた上で溶接接合して無端状のリング状素材を形成する工程と、リング状素材を所定幅寸法のリングに切断する工程と、上記切断加工時に発生する「ばり」を除去しつつ内外周のコーナーエッジ部をアール面取り形状に研磨する工程のほか、圧延（塑性）加工工程および熱処理工程等を経て製造される（類似技術が例えば特開昭５７−１６１３３４号公報および実開昭５７−６８９４７号公報等に記載されている）。
【０００４】
上記リングを切断するためのより具体的な方法としては、図３，４に示すように、幅広且つ無端状のリング状素材Ｗを一対のロール５１，５２間に巻き掛けて所定の張力を付与しつつ周回移動させる一方、一方のロール５１にはこれと同軸一体にカッター５３を設けるとともに、リング状素材Ｗをはさんで該一方のロール５１に押し付けられることになる押さえロール５４にもカッター５５を設け、押さえロール５４に所定の圧下力を加えることで、周回移動しているリング状素材Ｗをカッター５３，５５同士のせん断力によって切断して所定幅寸法のリングを得ることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の切断方法では、リング状素材Ｗに張力を付与した状態でせん断方式にてリングを切断する方式であるため、せん断終了直前にはせん断力ではなく張力によるいわゆるちぎれ破断に伴って「ばり」が発生し、特にリング状素材Ｗの直径に対してそのリング状素材が巻き付けられるロール５１の直径が小さいことから、その巻き付け曲率が上記のちぎれ破断を一段と助長するかたちとなる。
【０００６】
また、リング状素材Ｗは上記のように一対のロール５１，５２間に掛け渡されるかたちとなるため、両ロール５１，５２間の平行度のずれによりせん断の開始および終了位置となるつなぎ部分にずれが生じ、いわゆる「段差ばり」が発生する。
【０００７】
そして、上記のちぎれ破断による「ばり」および「段差ばり」は後工程での研磨加工によってある程度除去されることになるものの、大きさ次第では研磨加工後も残存する可能性があり、万が一残存した場合には金属疲労もしくは応力集中によるリング切れ等の引き金となりやすく、早期寿命を招きやすい。
【０００８】
また、上記のせん断式のカッターに代えて砥石の切り込みによってリングを切断するようにすれば、上記の「ばり」等の不具合要素の発生を大幅に抑制することが可能であるが、砥石の特殊性として切断のための砥石幅分の研削代を予め考慮しておく必要があり、材料歩留まりが極端に悪くなり実用的でない。
【０００９】
本発明は以上のような課題に着目してなされたもので、とりわけ切断時における「ばり」や「段差ばり」等の不具合要素の発生を防止した積層式金属ベルト用リングの切断方法と切断装置を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、無端状をなす複数枚の金属製リングを互いに重ね合わせてなる積層式金属ベルトのリングを幅広のリング状素材から切断して得る方法であって、外周ロール面にせん断カッターを備えた従動ロールにこれよりも大径の無端状のリング状素材を巻き掛け支持させるとともに、外周ロール面にせん断カッターを備えた駆動ロールを回転駆動させながら上記リング状素材に押し付けてそのリング状素材を両ロール間に挟み込み、上記リング状素材および従動ロールを駆動ロールによって従動回転させるとともに、そのリング状素材の周回方向に加わる張力が零もしくは極小となるように維持しながら、上記せん断カッター同士のせん断作用によりリング状素材を切断して所定幅寸法のリングを得ることを特徴としている。
【００１２】
この場合、従動ロールに巻き付けられるリング状素材の曲率半径を極力大きく確保する上では、上記従動ロールおよび駆動ロールの直径は可及的に大きいことが望ましく、例えばリング状素材の直径が１４０ｍｍ程度であるとすると、各ロールの直径寸法は１３０ｍｍ程度であることが望ましい。
【００１３】
したがって、この請求項１に記載の発明では、単一の従動ロールにリング状素材が巻き掛けられた状態で、回転駆動される駆動ロールが従動ロールとの間にリング状素材を挟み込むようにして圧接することでせん断カッター同士のせん断作用による切断が進行することになるのであるが、特にリング状素材の周回方向に加わる張力が零もしくは極小となるように維持されているため、従来のようなせん断終了位置直前でのいわゆるちぎれ破断の発生が少なくなる。同時に、せん断の開始位置と終了位置とが一致しやすくなり、いわゆる「段差ばり」の発生をも防止できるようになる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、無端状をなす複数枚の金属製リングを互いに重ね合わせてなる積層式金属ベルトのリングを幅広のリング状素材から切断して得るための切断装置であって、外周ロール面に切断刃を備えるとともに無端状のリング状素材を遊嵌的に巻き掛け支持する従動ロールと、上記従動ロールと平行となるように配置されるとともに該従動ロールに対して接近離間可能であって、回転駆動されながら上記リング状素材に押し付けられることにより上記リング状素材および従動ロールを従動回転させつつ上記切断刃の切断作用によりリング状素材を所定幅寸法のリングに切断する駆動ロールと、上記従動ロールと平行となるように配置されるとともに該従動ロールに対して接近離間可能であって、上記切断刃の切断作用によりリング状素材を所定幅寸法のリングに切断する際にそのリング状素材の周回方向に加わる張力が零もしくは極小となるように維持しながら、リング状素材を従動ロールの外周ロール面に巻き付ける制動ロールと、を備えたことを特徴としている。
【００１５】
上記切断方式のより具体的な方式としては、例えば従動ロールのみに押し切り式のカッターを設けて駆動ロールは単純円筒のロール面とし、両者の圧接力にて押し切る方式のほか、請求項３に記載の発明のように、上記従動ロールおよび駆動ロールのそれぞれにはその外周ロール面に切断刃としてせん断カッターが設けられていて、これらせん断カッター同士のせん断作用によりリング状素材を切断するものであってもよい。
【００１６】
また、リング状素材の周回方向に加わる張力が零もしくは極小となるように維持する手段としては、制動ロールが自由に回転しないように拘束する手段を付加するか、もしくは請求項４に記載の発明のように、制動ロールに従動ロールの回転方向とは逆方向の回転力を付与するようにしてもよい。
【００１７】
したがって、これらの請求項２〜４に記載の発明では、請求項１に記載の発明の切断方法をそのまま同じ手順で無理なく実施できるようになる。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載の発明を前提とした上で、上記従動ロールと駆動ロールとが接触している位置に対して１８０°位相が異なる位置で従動ロールと制動ロールとが接触していて、且つ一方の接触位置から他方の接触位置までの全域でリング状部材が従動ロールに巻き付けられていることを特徴としている。
【００１９】
したがって、この請求項５に記載の発明では、従動ロールの外周ロール面のちょうど半周部分にリング状素材が巻き付けられた状態で切断が進行し、その接触案内効果のために切断の開始位置と終了位置とが一致しやすくなり、いわゆる「段差ばり」の発生回避に貢献できるようになる。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載の発明を前提とした上で、上記従動ロールと駆動ロールとが接触している位置に対して従動ロールの正逆転方向のいずれか一方に９０°以上１８０°未満の角度だけ位相が異なる位置で従動ロールと制動ロールとが接触している一方、従動ロールの正逆転方向の他方に９０°以上１８０°未満の角度だけ位相が異なる位置で従動ロールに駆動ロールとは別の補助駆動ロールが接触していて、従動ロールに対する制動ロールの接触位置から従動ロールと駆動ロールとの接触位置を通って同じく従動ロールに対する補助駆動ロールの接触位置までの全域でリング状部材が従動ロールに巻き付けられていることを特徴としている。
【００２１】
したがって、この請求項６に記載の発明では、従動ロールとそれに巻き付けられているリング状素材との間の接触面積が請求項５に記載のものよりも飛躍的に増大することになり、その接触案内効果のために切断の開始位置と終了位置とが一段と一致しやすくなる。
【００２２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、リング状素材の周回方向に加わる張力が零もしくは極小となるように維持しながら切断するようにしたため、従来のようなせん断終了位置直前での張力によるちぎれ破断を原因とする「ばり」の発生を大幅に少なくすることができるほか、せん断開始位置とせん断終了位置とが一致しやすくなることにより「段差ばり」の発生も少なくなって、切断品質が大幅に向上する。
【００２３】
請求項２，３に記載の発明によれば、上記請求項１に記載の発明を切断装置の発明として具体化したものであるから、かかる切断装置をもって請求項１に記載の発明を容易に実施することができ、切断部でのちぎれ破断による「ばり」や「段差ばり」の発生を大幅に抑制できる効果がある。
【００２４】
請求項４に記載の発明によれば、リング状素材の周回方向に加わる張力が零もしくは極小となるように維持する手段として、制動ロールに従動ロールの回転方向とは逆方向の回転力を付与するようにしたものであるから、請求項２または３に記載の発明と同様の効果に加えて、リング状素材の張力制御をきわめて容易に行える利点がある。
【００２５】
請求項５に記載の発明によれば、リング状素材の周回方向に加わる張力が零もしくは極小となるように維持しつつ、従動ロールの外周ロール面のうちその半周部分にリング状素材を巻き付けるようにしたものであるから、その接触面積の増大による周回方向の案内効果が発揮されるようになり、請求項２〜４のいずれかに記載の発明と同様の効果に加えて、切断開始位置と切断終了位置とが一致しやすくなって「段差ばり」の発生を抑制できる効果があり、特に請求項６に記載の発明によれば、上記従動ロールに対するリング状素材の巻き付けによる接触面積を一段と増加させたものであるから、上記「段差ばり」の抑制効果が一段と顕著となる利点がある。
【００２６】
【発明の実施の形態】
図１の（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の好ましい第１の実施の形態を示す図で、この例では幅広且つ無端状のリング状素材Ｗからせん断方式にて二つのリングＲを同時に取得するいわゆる二個取り方式の場合を示している。
【００２７】
図１の（Ａ），（Ｂ）に示すように、リング状素材Ｗは前工程において例えば０．３〜０．５ｍｍ程度のマルエージング鋼等のコイル材を母材としてこれを丸めた上で溶接接合することにより無端状に予備成形され、そのままの形態で切断工程に投入される。
【００２８】
切断工程には、従動ロール１のほか、この従動ロール１と軸心が平行であって且つ従動ロール１と同一径の駆動ロール２と、同じく従動ロール１と軸心が平行であって且つ従動ロール径よりも小径の制動ロール３とが従動ロール１を挟んで配置されており、これら駆動ロール２と制動ロール３は従動ロール１に対して接近離間可能となっているとともに、それぞれに独立した図示しない回転駆動手段にて回転駆動されるようになっている。そして、上記従動ロール１にはこれよりも大径のリング状素材Ｗが遊嵌的に巻き掛け支持される。つまり、従動ロール１のほか駆動ロール２および制動ロール３の各軸心はそれらに直交する共通の軸線Ｐ上に位置するように配置されていて、駆動ロール２と制動ロール３は１８０°位相が異なる位置にて従動ロール１との間にリング状素材Ｗを挟み込むかたちとなる。
【００２９】
上記従動ロール１にはその外周ロール面に切断刃として一対の環状のせん断カッター４が設けられているほか、駆動ロール２の外周ロール面にも同様に切断刃として一対の環状のせん断カッター５が設けられていて、後述するように従動ロール１に対し駆動ロール２を接近させて双方のロール１，２間にリング状素材Ｗを挟み込んだ時には、従動ロール１側および駆動ロール２側の双方のせん断カッター４，５におけるコーナーエッジ部の切れ刃同士が相互に噛み合って所定のせん断作用を発揮することになる。
【００３０】
一方、制動ロール３は単純円筒状の外周ロール面を有していて、従動ロール１に対して接近動作させることによりリング状素材Ｗを従動ロール１のせん断カッター４に密着させる役目をする。
【００３１】
より詳しくは、図１の（Ａ），（Ｂ）に示すように、従動ロール１にリング状素材Ｗを巻き掛けた状態で駆動ロール２を回転駆動させて、その駆動ロール２を所定の圧下力をもって下降させながらリング状素材Ｗに接触させて、最終的には従動ロール１側のせん断カッター４と駆動ロール２側のせん断カッター５とでリング状素材Ｗを挟み込む。
【００３２】
同時に、駆動ロール２の回転力をリング状素材Ｗおよび従動ロール１に有効に伝達して、その駆動ロール２の回転力をもってリング状素材Ｗおよび従動ロール１を同期回転させるために、制動ロール３も従動ロール１の回転方向と逆方向に所定の回転速度で回転駆動させながらリング状素材Ｗに圧接させる。
【００３３】
この状態をもって、駆動ロール２と従動ロール１とが同期回転しつつ両者の間に挟み込まれたリング状素材Ｗは従動ロール１と同方向に周回移動し、同時に制動ロール３によって付与される抵抗のためにリング状素材Ｗは少なくとも従動ロール１の半周部分ではそのせん断カッター４に確実に密着するようになることから、上記のようにリング状素材Ｗが周回移動する過程で、駆動ロール２の圧下力に基づく双方のせん断カッター４，５同士のせん断作用によってリング状素材Ｗは同図（Ｃ）に示すように所定幅寸法の二つのリングＲと同じく二つの端材Ｓとに切断されて分離することになる。
【００３４】
ここで、上記制動ロール３は従動ロール１の外周ロール面における半周部分でリング状素材Ｗをその従動ロール１に巻き付けてせん断カッター４に密着させるために、従動ロール１とは逆方向の回転駆動力が付与されるものではあるが、そのリング状素材Ｗ自体の周回方向での張力が実質的に零もしくは極小となるようにリング状素材Ｗに対する圧接力や回転駆動力が調整される。
【００３５】
このように本実施の形態によれば、双方の回転式せん断カッター４，５同士のせん断作用によってリング状素材Ｗを切断して二つのリングＲを得ることを前提としつつも、リング状素材Ｗを単一のロール１に巻き掛けて周回移動させる方式であることから、せん断の開始位置と終了位置が一致しやすくなり、従来のようないわゆる「段差ばり」は発生しにくいものとなる。また、リング状素材Ｗに加わる周回方向での張力が実質的に零もしくは極小となるように保っているため、従来のように切断末期に張力によるちぎれ破断が生ずることも少なくなり、しかも、双方のロール１，２としてはリング状素材Ｗの直径に近い大径のものを使用しているため、従動ロール１に巻き付けられているリング状素材Ｗの曲率半径を可及的に大きく確保できることから、リング状素材Ｗ自体の曲率が上記ちぎれ破断を助長することもなくなる。
【００３６】
図２は本発明の第２の実施の形態を示す図で、従動ロール１に外接することになる駆動ロール２および制動ロール３とは別にさらに補助駆動ロール６を追加し、第１の実施の形態のものと比べて従動ロール１に対するリング状素材Ｗの巻き付け角を大きくしたものである。なお、補助駆動ロール６は駆動ロール２の回転駆動に同期して同方向に積極的に回転駆動される。
【００３７】
すなわち、上記従動ロール１と駆動ロール２とが接触している位置に対して従動ロール１の正逆転方向のいずれか一方に９０°以上１８０°未満の角度だけ位相が異なる位置で従動ロール１と制動ロール３とがリング状素材Ｗを挟んで接触している一方、従動ロール１の正逆転方向の他方に９０°以上１８０°未満の角度だけ位相が異なる位置で従動ロール１に対し駆動ロール２とは別の補助駆動ロール６がリング状素材Ｗを挟んで接触していて、従動ロール１に対する制動ロール３の接触位置から従動ロール１と駆動ロール２の接触位置を通って同じく従動ロール１に対する補助駆動ロール６の接触位置までの全域でリング状部材Ｗが従動ロール１に巻き付けられていることになる。
【００３８】
この第２の実施の形態によれば、従動ロール１に対するリング状素材Ｗの巻き付け角が第１の実施の形態のものより飛躍的に大きく、それに伴って両者の接触面積が大幅に拡大化されていることから、接触案内効果によるリング状素材Ｗの周回直進性が一段と良好なものとなり、特にせん断開始位置とせん断終了位置とがきわめて一致しやすくなる。
【００４１】
本実施の形態においても第１の実施の形態のものと同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す図で、（Ａ）はリング切断工程の概略説明図、（Ｂ）は同図（Ａ）の右側面説明図、（Ｃ）は切断後のリングの断面図。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示すリング切断工程の概略説明図。
【図３】従来のリング切断工程の概略説明図。
【図４】図３の右側面説明図。
【符号の説明】
１…従動ロール
２…駆動ロール
３…制動ロール
４…せん断カッター（切断刃）
５…せん断カッター（切断刃）
６…補助駆動ロール
Ｒ…リング
Ｗ…リング状素材

Claims (6)

1. 無端状をなす複数枚の金属製リングを互いに重ね合わせてなる積層式金属ベルトのリングを幅広のリング状素材から切断して得る方法であって、
   外周ロール面にせん断カッターを備えた従動ロールにこれよりも大径の無端状のリング状素材を巻き掛け支持させるとともに、外周ロール面にせん断カッターを備えた駆動ロールを回転駆動させながら上記リング状素材に押し付けてそのリング状素材を両ロール間に挟み込み、
   上記リング状素材および従動ロールを駆動ロールによって従動回転させるとともに、そのリング状素材の周回方向に加わる張力が零もしくは極小となるように維持しながら、上記せん断カッター同士のせん断作用によりリング状素材を切断して所定幅寸法のリングを得ることを特徴とする積層式金属ベルト用リングの切断方法。
2. 無端状をなす複数枚の金属製リングを互いに重ね合わせてなる積層式金属ベルトのリングを幅広のリング状素材から切断して得るための切断装置であって、
   外周ロール面に切断刃を備えるとともに無端状のリング状素材を遊嵌的に巻き掛け支持する従動ロールと、
   上記従動ロールと平行となるように配置されるとともに該従動ロールに対して接近離間可能であって、回転駆動されながら上記リング状素材に押し付けられることにより上記リング状素材および従動ロールを従動回転させつつ上記切断刃の切断作用によりリング状素材を所定幅寸法のリングに切断する駆動ロールと、
   上記従動ロールと平行となるように配置されるとともに該従動ロールに対して接近離間可能であって、上記切断刃の切断作用によりリング状素材を所定幅寸法のリングに切断する際にそのリング状素材の周回方向に加わる張力が零もしくは極小となるように維持しながら、リング状素材を従動ロールの外周ロール面に巻き付ける制動ロールと、
   を備えたことを特徴とする積層式金属ベルト用リングの切断装置。
3. 上記従動ロールおよび駆動ロールのそれぞれにはその外周ロール面に切断刃としてせん断カッターが設けられていて、これらせん断カッター同士のせん断作用によりリング状素材を切断するものであることを特徴とする請求項２に記載の積層式金属ベルト用リングの切断装置。
4. 上記制動ロールには従動ロールの回転方向とは逆方向の回転力が付与されるものであることを特徴とする請求項２または３に記載の積層式金属ベルト用リングの切断装置。
5. 上記従動ロールと駆動ロールとが接触している位置に対して１８０°位相が異なる位置で従動ロールと制動ロールとが接触していて、且つ一方の接触位置から他方の接触位置までの全域でリング状部材が従動ロールに巻き付けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の積層式金属ベルト用リングの切断装置。
6. 上記従動ロールと駆動ロールとが接触している位置に対して従動ロールの正逆転方向のいずれか一方に９０°以上１８０°未満の角度だけ位相が異なる位置で従動ロールと制動ロールとが接触している一方、従動ロールの正逆転方向の他方に９０°以上１８０°未満の角度だけ位相が異なる位置で従動ロールに駆動ロールとは別の補助駆動ロールが接触していて、
   従動ロールに対する制動ロールの接触位置から従動ロールと駆動ロールとの接触位置を通って同じく従動ロールに対する補助駆動ロールの接触位置までの全域でリング状部材が従動ロールに巻き付けられていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の積層式金属ベルト用リングの切断装置。

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