JP3622663B2 - Manufacturing method of endless metal belt - Google Patents

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JP3622663B2 JP2000312829A JP2000312829A JP3622663B2 JP 3622663 B2 JP3622663 B2 JP 3622663B2 JP 2000312829 A JP2000312829 A JP 2000312829A JP 2000312829 A JP2000312829 A JP 2000312829A JP 3622663 B2 JP3622663 B2 JP 3622663B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無端金属ベルトの製造方法に関する。本発明は、たとえばCVT(Continuously Variable Transmission) ベルト等の製造における周長調整に利用できる。
【0002】
【従来の技術】
無端金属ベルトは、たとえば2つのローラに巻掛けられ、輪転されるので、ベルトがローラ部位を通過する時にはベルトの外周側に引張の曲げ応力が生じ、ベルトがローラ部位を通過してつぎのローラ部位に来る時まではベルトは直線状になって、ベルトの外周側の曲げによる引張応力は無くなる。したがって、ベルトの外周面は、ベルトの輪転時に、曲げによる引張応力が繰り返し掛かり、疲労強度を向上させることが望まれる。
特開昭61−42402号公報、特開昭63−96258号公報等に、無端金属ベルトの外周面のみにショットピーニングを施すことにより、外周表面に圧縮残留応力を生ぜしめ、外周表面の疲労強度の向上をはかった無端金属ベルトが提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、薄板からなる無端金属ベルトでは、表面部の塑性変形層の厚さ(約20〜25μm)がベルト板厚(約0.2mm)に比べて無視できないレベルとなるため、無端金属ベルトは全体の形状変化、たとえば周長(約720mm)の増加(約2mm増加)、クラウニングRの変化等を起こす。ここで、クラウニングRとは、図5に示すように周方向に垂直な断面の曲率である。
金属ベルトでは、これらの値に高い形状精度を要求される場合が多く、従来技術の通常のショットピーニング処理を施すと、処理前に存在する処理品の精度ばらつきにショットピーニング処理でのばらつきが加算され、製品機能の上で問題となる。
とくに、無端金属ベルトを積層し多層(たとえば、9層)として製品に用いる場合が多く、この場合周長精度は極めて重要である。たとえば、積層ベルト間許容クリアランスが10μmの場合は、周長の相違許容範囲はその2π倍の60μmとなる。従来では、多数の無端金属ベルトを生産しておき、その中から長さの違いが許容範囲内にあるものを選択し、組み付けて積層ベルトにするという方法がとられており、ストック量が多くなり、極めて非効率的な生産方法となっている。
本発明の目的は、従来では精度低下の要因の一つでしかなかったショットピーニング処理をベルト周長精度の微調整手法として利用し、従来に比べて高い生産性で、周長精度が高い無端金属ベルトを製造できる、無端金属ベルトの製造方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
(1) 無端金属ベルトにショットピーニング処理を施すショットピーニング工程を有する無端金属ベルトの製造方法であって、前記ショットピーニング処理の調節により前記無端金属ベルトの周長調整を行うようにした無端金属ベルトの製造方法。
(2) ショットピーニング処理前の前記無端金属ベルトの周長を測定し、その測定結果に基づき前記ショットピーニング処理の条件を設定することにより前記無端金属ベルトの周長調整を行う(1)記載の無端金属ベルトの製造方法。
(3) ショットピーニング処理中の前記無端金属ベルトの周長を測定し、その測定結果に基づき前記ショットピーニング処理を終了することにより前記無端金属ベルトの周長調整を行う(1)記載の無端金属ベルトの製造方法。
【0005】
上記(1)の無端金属ベルトの製造方法では、ショットピーニング処理を疲労強度向上に利用するだけでなく、ベルト周長の微調整にも利用し、ショットピーニング処理条件(たとえば、ショットピーニング処理時間等)の調節により無端金属ベルトの周長調整を行うようにしたので、従来に比べて高生産性で高周長精度の無端金属ベルトが製造できるようになった。
ショットピーニング処理条件として、たとえばショットピーニング処理時間をとると、ショットピーニング処理に伴う無端金属ベルトの周長変化を検討した結果、無端金属ベルト周長はショットの投射時間とともに増加し、周長の増加率は時間とともに漸減傾向を示すことがわかった。一方、無端金属ベルトに付与される表面の圧縮残留応力はショット時間の経過に対し早期に(たとえば、9秒で)飽和するため、圧縮残留応力との相関が強い疲労強度は比較的短時間(たとえば、9秒で)のショットピーニング処理により確保できることがわかった。したがって、疲労強度を確保するのに必要な投射時間(たとえば、9秒)以上のショットピーニング処理を行うことにより、向上された疲労強度を維持したまま、周長増加率が緩やかな領域で高精度にかつ容易に、無端金属ベルトの周長を長くする方向で微調整することができる。ただし、ショットピーニング処理時間は、疲労強度を確保するのに必要な投射時間(たとえば、9秒)以上の範囲で調整されなければならない。
本発明方法は、ショットピーニング処理の調節により各ベルト自体の周長調整をする方法であるから、従来の、多数のベルトを生産しておいて長さが似たものを選択する場合のように、余分にベルトを多数生産しておく必要がなく、高生産性である。
上記(2)の無端金属ベルトの製造方法では、ショットピーニング処理前の無端金属ベルトの周長を測定する。その測定結果、あと何mm周長を長くしなければならないかがわかり、たとえば予め求めておいた周長変化量対投射時間の関係(たとえば、後述する図3のグラフ)から必要投射時間がわかるので、その時間だけショットピーニングを施して、無端金属ベルトの周長を目標周長にする。
上記(3)の無端金属ベルトの製造方法では、ショットピーニング処理中の無端金属ベルトの周長を連続的に測定し、無端金属ベルトの周長が目標値に達した時にショットピーニング処理を終了する。上記(2)の方法の場合は、周長変化量対投射時間の関係に一定のものを用いると、ショットピーニング処理前の窒化処理または軟窒化処理等の条件によって周長変化量対投射時間の関係が変化した時に、無端金属ベルトの周長が変化するが、本(3)の方法は、ショットピーニング処理中の無端金属ベルトの周長を連続的に測定しその測定結果が目標値に達するとショットを止めるという方法であるから、最終ベルト周長がショットピーニング処理前の窒化処理または軟窒化処理等の条件によって影響を受けることがなく、ベルト周長を高精度に目標周長に調整することができる。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の無端金属ベルトの製造方法を、図1〜図6を参照して、説明する。なお、本発明の全実施例にわたって共通する部分には、本発明の全実施例にわたって同じ符号を付してある。
【0007】
まず、本発明の全実施例にわたって共通する部分を説明する。
本発明の無端金属ベルトの製造方法では、薄板金属ベルトの始端と終端を溶接して無端金属ベルト6とする。無端金属ベルト6は、たとえば、板厚が約0.2mm、板幅が約12mm、周長が約720mmのマルエージング鋼である。
ついで、無端金属ベルト6に窒化処理または軟窒化処理からなる表面硬化処理を施す。窒化層の深さは、たとえば約25μmである。
ついで、無端金属ベルト6にショットピーニングを施し疲労強度を向上させる。ショットピーニングは、ベルト外周面と内周面の両方に施してショットピーニングを施した時に無端金属ベルトが多重化変形を生じないようにする。ショットピーニングは、表面に予引張応力を付与しておいて行う、いわゆるストレスピーニングであることが望ましいが、ストレスピーニングに限るものではない。ショットピーニング条件は、たとえば、予負荷曲率半径はR20mm、投射エア圧は0.3MPa、投射粒径はΦ70μm、ショット粒硬度はHV700で、内外周の投射処理条件は同一である。
ショットピーニング処理においては、ショットピーニング処理条件(ショットピーニング処理時間、エア圧、投射量、粒径、粒の硬さ、等、とくにショットピーニング処理時間)の調節により、無端金属ベルト6の周長の微調整を行う。
【0008】
ショットピーニング処理においては、図1、図2に示すように、無端金属ベルト6を、無端金属ベルト6の内周面に予引張応力(予負荷)を付与する第1のローラ3と、無端金属ベルト6の外周面に予引張応力(予負荷)を付与する第2のローラ2とを含む、3つ以上のローラ1、2、3に巻掛け、無端金属ベルト6の内周側から投射ノズル5より無端金属ベルト6の第1のローラ3への巻掛け部分に向けてショット粒15を投射し、無端金属ベルト6の外周側から投射ノズル4より無端金属ベルト6の第2のローラ2への巻掛け部分に向けてショット粒15を投射する。内周側の投射位置で、外周側の投射位置とは逆方向の予負荷曲率を与え、内外周の投射ノズル4、5をそれぞれ独立で投射タイミングを制御可能とする。
【0009】
3個のローラのうち、1が駆動ローラ、2、3が従動ローラである。投射ノズル4、5は2本セットする。外周側の投射は主ノズル4で行い、内周側の投射は副ノズル5で行う。副ノズル5は、周方向で対向位置の無端金属ベルト6との干渉を防ぐため斜め上方または斜め下方から、水平面に対し約30°の角度で投射する。この角度θは、投射速度Vの有効成分V・cosθを大きくするため、無端金属ベルト6と干渉しない範囲でできるだけ小さい方が望ましいが、投射速度に余裕のある設備であればとくに規定は必要ない。
【0010】
ばね11で無端金属ベルト6に張力を与えるようにする。この張力は、無端金属ベルト6がスリップすることなく回転し、送られるための摩擦力を得るためのもので、ローラ2、3の曲率により無端金属ベルト6の表面に発生する引張予負荷と比較して十分小さい。従動ローラ2はスライドベース10上に設置され、ばね力が無端金属ベルト6の張力として働くように設計されている。内周投射部の従動ローラ3は、駆動軸のベースと同一の固定ベース7上に固定されている。駆動軸13はサーボモータ12で駆動される。製品の形状精度の要求レベルが低い場合にはサーボモータ以外のコンベンショナルな他のモータ形式であってもよい。ショット粒の投射機構は通常の直圧式エアブロータイプを用いているが、他のベンチレーションエアブロータイプ、もしくはインペラータイプ、その他、方式は問わない。
【0011】
本発明で用いたショットピーニングは、無端金属ベルト6に予負荷(プリストレス)を付与しておいて施したショットピーニング(ストレスピーニングと呼ばれるもの)を含む。ただし、本発明で用いたショットピーニングは、ストレスピーニングに限るものではない。
ストレスピーニングの原理を、図6を参照して説明する。
無端金属ベルト6がローラ1、2、3に巻掛けられる部分にさしかかると、無端金属ベルト6に曲げが生じ、曲がりの外周側に引張曲げ応力の予負荷Aがかかり、曲がりの内周側に圧縮曲げ応力の予負荷がかかる。この状態でショットピーニングを施す。ショット粒15を無端金属ベルト6の引張曲げ応力の予負荷がかかっている部分に投射する。Vは投射速度、eVは反射速度を示す。ショット粒15の投射により、無端金属ベルト6の表面が伸びて表面部に圧縮残留応力Bが生じる。ついで、無端金属ベルト6の輪転に伴い、無端金属ベルト6がローラ1、2、3巻掛け部から進んで直線部に入ると引張曲げ応力の予負荷が解放され、引張予負荷A分が加わって、無端金属ベルト表面にA+B=Cの大きな圧縮残留応力が形成される。すなわち、予負荷が無い場合のショットピーニングに比べて、ストレスピーニングでは引張予負荷A分大きな圧縮残留応力が得られ、疲労強度向上上有利となる。
【0012】
図1、図2に示すように、無端金属ベルト6の周長の微調整においては、無端金属ベルト6の周長の変化は、駆動軸13と従動軸14の軸間距離で測定する。具体的には、スライドベース10上に固定されたアーム9の移動量を、固定ベース7上に固定されたダイアルゲージ8で測定し、それを電気信号として取り出す。
【0013】
本発明において、ショットピーニング処理を疲労強度向上だけでなく、無端金属ベルト6の周長の微調整に利用できる理由を説明する。
一般的に強度を必要とする無端金属ベルトは、窒化、軟窒化等の表面硬化処理が施されるが、これに伴う周長のばらつきが発生し、周長平均値に対して±0.02%以下(周長平均値720mmに対し±0.144mm以下)にばらつきを抑えることは極めて困難である。
このばらつきを抑制しようと表面硬化後に通常の引張伸長加工等の精度調整可能な加工を行うと、表面硬化層に割れ、圧縮残留応力の解放等が発生し大幅な強度低下が起こる。
【0014】
ショットピーニング処理による周長変化は0.1〜0.2%程度であるが、一定の条件で処理し続けると、その増加率は図3に示すように漸減傾向を示し、その領域で処理時間を調整することにより、0.02%以下の周長の微調整が可能となった。具体的には、ショットピーニング処理に伴う、周長720mmの無端金属ベルト6の周長変化は約1〜3mmで、その周長は図3に示すように投射時間に伴い増加し、投射時間とともに増加率は漸減傾向を示し、投射開始から約9秒以後は周長の増加率は比較的小さく、0.02%以下の周長の微調整に利用できるオーダである。
【0015】
一方、無端金属ベルト6の表面に付与される圧縮残留応力は、図3に示すように、投射時間の経過に対し早期に、投射開始から約9秒以後では残留応力は飽和するため、残留応力との相関が極めて強い疲労強度は、比較的短時間の処理により確保できることがわかった。なお、図3中、マイナスは残留応力が圧縮応力であることを示している。また、200kg/mmの圧縮残留応力は疲労強度向上のために十分な大きさの応力である。
【0016】
ショットピーニング処理として、従来からの目的である疲労強度の向上という観点のみから考慮するのであれば、投射時間は疲労強度が確保できる最低レベルに設定するのが合理的である。しかし、本発明では図3の傾向を利用し、すなわち疲労強度の確保に必要な投射時間以上に、周長増加率の小さい領域で、ショットピーニングを施すことによって、疲労強度を低下させることなく、無端金属ベルト6の周長の微調整を行うようにした。
図4は、投射時間が9秒、18秒、36秒で、疲労特性曲線はほとんど変化しないことを示している。投射時間が約9秒以上では、疲労強度は投射時間の大小の影響をほとんど受けないことがわかる。すなわち、圧縮残留応力が飽和した後の疲労強度には変化は見られない。
【0017】
ショットピーニングによる表面圧縮残留応力付与により疲労強度の向上と周方向の伸びの両方が安定して得られる。
一般的に材料を窒化、軟窒化などの表面硬化等により強化すると、硬化と同時に脆化も起こり、特に引張変形に対しては、表面のわずかな凹凸や脆化した粒界等から亀裂を発生し、小さな歪に対してもその最弱部位で破壊してしまう。一方、このような表面欠陥は圧縮歪に対しては、引張の場合と比べて相対的に鈍感とされており、材料本来の強度が得られる場合が多い。
ショット粒の投射により発生する周方向の伸びは、圧縮の塑性変形に対するポアソン効果として引き起こされるもので、ショットピーニング処理により局所的かつ均一な圧縮塑性変形が連続に発生することにより、亀裂を発生させることなく安定した周方向の伸長が可能になった。
【0018】
つぎに、本発明の各実施例に特有な部分を説明する。
本発明の実施例1では、ショットピーニング処理前の無端金属ベルト6の周長を測定し、その測定結果に基づきショットピーニング処理の条件を設定することにより無端金属ベルトの周長調整を行った。
【0019】
周長720mm、厚さ約0.2mm、幅約12mmのマルエージング鋼の無端金属ベルト6を30個用意した。無端金属ベルト6は、ショットピーニング処理前の窒化処理(窒化層の厚さは約25μm)により、周長に約±150μm(周長値720mmに対し0.021%、標準偏差50μm)のばらつきを有していた。予め測定した値に対し、あと何mm周長を長くしなければならないかがわかり、予め求めておいた周長変化量対投射時間の関係(図3のグラフ)から必要投射時間を18秒〜36秒の間で求め、その時間だけショットピーニングを施して、無端金属ベルトの周長を微調整した。ショットピーニング処理条件は、予負荷曲率半径R=20mm、投射エア圧0.3MPa、投射粒径Φ70μm、ショット粒硬度HV700、内外周同一条件であった。
その結果、ばらつき量は約±51μm(周長値に対し約0.007%、標準偏差17μm)となり、ばらつき量を従来の約1/3に抑制することができた。
なお、ショットピーニング条件としては、ショット時間だけでなく、ショット圧、ショット粒量などを調整してもよいが、周長増加率がショット開始から9秒以後で小さいことからショット時間の調整による周長調整が容易である点から、ショット時間で調整するのが望ましい。
【0020】
本発明の実施例2では、ショットピーニング処理中の無端金属ベルト6の周長を測定し、その測定結果に基づきショットピーニング処理を終了することにより無端金属ベルト6の周長調整を行った。
【0021】
実施例1の周長の微調整では、ショットピーニング後の周長ばらつきは、従来の1/3になるものの、存在する。これはショットピーニング処理前の被処理品の状態のばらつき、またショット条件のばらつきによるものである。そこで、さらに周長のばらつきを抑制するために、ショットピーニング処理中においても連続的に周長を測定し、狙いとする周長に達した時点で処理を終了した。無端金属ベルト6条件は実施例1と同様で、ショット条件は、ショット中の周長連続測定および狙い値に達した時点でのショット停止以外は、実施例1と同様とした。投射時間は、最低投射時間を9秒として設定し、それ以後に狙いとする周長に達した時点で処理を終了した。処理は無端金属ベルト30個について行い、処理品の周長を別途測定器にて測定した。
その結果、周長のばらつきは約±30μm(周長値に対し約0.004%、標準偏差10μm)で、従来に対し約1/5以下のばらつき量での精度管理が可能となった。
【0022】
【発明の効果】
請求項1の無端金属ベルトの製造方法によれば、ショットピーニング処理の調節により無端金属ベルトの周長調整を行うようにしたので、疲労強度を維持したまま、ショットピーニング条件を調整するだけで無端金属ベルトの周長を調整でき、従来のように多数生産しておいて周長が近似しているものを選択して組付ける方法に比べて高生産性で高周長精度の無端金属ベルトが製造できるようになった。
請求項2の無端金属ベルトの製造方法によれば、ショットピーニング処理前の無端金属ベルトの周長を測定し、その測定結果に基づいてショットピーニング条件を設定し、無端金属ベルトの周長を微調整するようにしたので、高精度の周長調整ができる。
請求項3の無端金属ベルトの製造方法によれば、ショットピーニング処理中の無端金属ベルトの周長を測定し、その測定結果に基づきショットピーニング処理を終了するので、最終ベルト周長がショットピーニング処理前の窒化処理または軟窒化処理等の条件によって影響を受けることがなく、請求項2の方法に比べて、さらに高精度の周長調整ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の無端金属ベルトの製造方法を実施中の装置の平面図である。
【図2】図1の装置の正面である。
【図3】本発明の無端金属ベルトの製造方法における、投射時間に対する、周長変化量と残留応力の変化を示すグラフである。
【図4】本発明の無端金属ベルトの製造方法における、ショット時間を変化させた時の応力振幅−繰り返し数図(S−N線図)である。
【図5】本発明の無端金属ベルトの製造方法によって製造された無端金属ベルトの斜視図とその一部断面図である。
【図6】本発明の無端金属ベルトの製造方法における予負荷付与、ショットピーニング処理、予負荷解放の各工程での板厚方向の応力分布図である。
【符号の説明】
1、2、3 ローラ
1 駆動ローラ
2 第2のローラ(従動ローラ)
3 第1のローラ(従動ローラ)
4 投射ノズル(外側投射)
5 投射ノズル(内側投射)
6 無端金属ベルト
7 固定ベース
8 ダイアルゲージ
9 アーム
10 スライドベース
11 ばね
12 サーボモータ
13 駆動軸
14 従動軸
15 ショット粒
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an endless metal belt. The present invention can be used, for example, for adjusting the circumference in the manufacture of a CVT (Continuously Variable Transmission) belt or the like.
[0002]
[Prior art]
Since the endless metal belt is wound around two rollers and rotated, for example, when the belt passes through the roller part, a tensile bending stress is generated on the outer peripheral side of the belt, and the belt passes through the roller part and the next roller. Until reaching the site, the belt is linear, and there is no tensile stress due to bending on the outer peripheral side of the belt. Therefore, it is desired that the outer peripheral surface of the belt is repeatedly subjected to tensile stress due to bending during the rotation of the belt, thereby improving the fatigue strength.
In JP-A-61-42402, JP-A-63-96258, etc., by subjecting only the outer peripheral surface of the endless metal belt to shot peening, a compressive residual stress is generated on the outer peripheral surface, and the fatigue strength of the outer peripheral surface. An endless metal belt has been proposed which improves the above.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in an endless metal belt made of a thin plate, the thickness of the plastic deformation layer (about 20 to 25 μm) on the surface is not negligible compared to the belt plate thickness (about 0.2 mm). For example, an increase in circumference (about 720 mm) (an increase of about 2 mm), a change in crowning R, and the like. Here, the crowning R is a curvature of a cross section perpendicular to the circumferential direction as shown in FIG.
For metal belts, high shape accuracy is often required for these values, and when the conventional shot peening process of the prior art is applied, the variation in the shot peening process is added to the accuracy variation of the processed product existing before the process. It becomes a problem on the product function.
In particular, endless metal belts are often laminated and used as products in multiple layers (for example, 9 layers), and in this case, circumferential length accuracy is extremely important. For example, when the permissible clearance between the laminated belts is 10 μm, the permissible difference in circumferential length is 60 μm, which is 2π times that. In the past, many endless metal belts were produced, and one with a difference in length within an allowable range was selected from the belts and assembled into a laminated belt. It is a very inefficient production method.
The object of the present invention is to use the shot peening process, which has been one of the causes of the decrease in accuracy in the past, as a fine adjustment method for the belt periphery length accuracy. An object of the present invention is to provide an endless metal belt manufacturing method capable of manufacturing a metal belt.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention for achieving the above object is as follows.
(1) An endless metal belt having a shot peening process for performing shot peening on an endless metal belt, wherein the endless metal belt is adjusted by adjusting the shot peening process. Manufacturing method.
(2) The circumference of the endless metal belt is adjusted by measuring the circumference of the endless metal belt before the shot peening treatment, and setting the conditions for the shot peening treatment based on the measurement result. A method for producing an endless metal belt.
(3) The endless metal according to (1), in which the circumference of the endless metal belt is measured during shot peening and the circumference of the endless metal belt is adjusted by ending the shot peening based on the measurement result. A method for manufacturing a belt.
[0005]
In the manufacturing method of the endless metal belt of the above (1), the shot peening treatment is used not only for improving the fatigue strength but also for fine adjustment of the belt circumferential length, and the shot peening treatment conditions (for example, shot peening treatment time, etc.) The circumference of the endless metal belt is adjusted by adjusting (), so that an endless metal belt with higher productivity and higher circumference accuracy can be manufactured than before.
As the shot peening treatment conditions, for example, taking the shot peening treatment time, as a result of examining the change in the circumference of the endless metal belt accompanying the shot peening treatment, the endless metal belt circumference increases with the shot projection time and increases the circumference. The rate was found to show a gradual decrease with time. On the other hand, since the compressive residual stress of the surface applied to the endless metal belt saturates early (for example, in 9 seconds) with the passage of the shot time, the fatigue strength having a strong correlation with the compressive residual stress is relatively short ( It was found that it can be secured by the shot peening process (for example, in 9 seconds). Therefore, by performing shot peening for more than the projection time (for example, 9 seconds) required to ensure fatigue strength, high accuracy is achieved in a region where the rate of increase in circumference is moderate while maintaining improved fatigue strength. In addition, it is possible to finely adjust the endless metal belt in the direction of increasing the circumference. However, the shot peening processing time must be adjusted in a range of a projection time (for example, 9 seconds) or more necessary for ensuring fatigue strength.
Since the method of the present invention is a method of adjusting the circumference of each belt itself by adjusting the shot peening process, as in the conventional case of producing a large number of belts and selecting one having a similar length. It is not necessary to produce a lot of extra belts, and it is highly productive.
In the method (2) for producing an endless metal belt, the circumference of the endless metal belt before the shot peening process is measured. As a result of the measurement, it is understood how many mm the circumference should be lengthened. For example, the necessary projection time can be obtained from the relationship between the circumference variation obtained in advance and the projection time (for example, the graph of FIG. 3 described later). Therefore, shot peening is performed only for that time, and the circumference of the endless metal belt is set to the target circumference.
In the endless metal belt manufacturing method of (3) above, the circumference of the endless metal belt during the shot peening process is continuously measured, and the shot peening process is terminated when the circumference of the endless metal belt reaches the target value. . In the case of the above method (2), if a constant relationship between the peripheral length change amount and the projection time is used, the peripheral length change amount versus the projection time depends on conditions such as nitriding or soft nitriding before shot peening. When the relationship changes, the circumference of the endless metal belt changes, but this method (3) continuously measures the circumference of the endless metal belt during the shot peening process, and the measurement result reaches the target value. Then, since the shot is stopped, the final belt circumference is not affected by conditions such as nitriding or soft nitriding before shot peening, and the belt circumference is adjusted to the target circumference with high accuracy. be able to.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Below, the manufacturing method of the endless metal belt of this invention is demonstrated with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part over all the Examples of this invention over all the Examples of this invention.
[0007]
First, parts common to all the embodiments of the present invention will be described.
In the manufacturing method of the endless metal belt of the present invention, the end and the end of the thin metal belt are welded to form the endless metal belt 6. The endless metal belt 6 is, for example, maraging steel having a plate thickness of about 0.2 mm, a plate width of about 12 mm, and a circumferential length of about 720 mm.
Next, the endless metal belt 6 is subjected to a surface hardening process including nitriding or soft nitriding. The depth of the nitride layer is, for example, about 25 μm.
Next, shot peening is applied to the endless metal belt 6 to improve the fatigue strength. Shot peening is performed on both the outer peripheral surface and inner peripheral surface of the belt so that the endless metal belt does not undergo multiple deformation when shot peening is performed. Shot peening is preferably so-called stress peening performed by applying a pre-tension stress to the surface, but is not limited to stress peening. The shot peening conditions are, for example, a preload radius of curvature of R20 mm, a projected air pressure of 0.3 MPa, a projected particle diameter of Φ70 μm, a shot grain hardness of HV700, and the same inner and outer projection processing conditions.
In the shot peening process, by adjusting the shot peening process conditions (shot peening process time, air pressure, projection amount, particle size, grain hardness, etc., especially shot peening process time), the circumference of the endless metal belt 6 is adjusted. Make fine adjustments.
[0008]
In the shot peening process, as shown in FIGS. 1 and 2, the endless metal belt 6, the first roller 3 that applies pre-tension stress (preload) to the inner peripheral surface of the endless metal belt 6, and the endless metal A projection nozzle is wound around three or more rollers 1, 2, 3 including a second roller 2 that applies a pretension stress (preload) to the outer peripheral surface of the belt 6, from the inner peripheral side of the endless metal belt 6. 5, shot particles 15 are projected toward a portion where the endless metal belt 6 is wound around the first roller 3, and from the outer peripheral side of the endless metal belt 6 to the second roller 2 of the endless metal belt 6 from the projection nozzle 4. The shot grain 15 is projected toward the winding part. A preload curvature in the direction opposite to the projection position on the outer peripheral side is given at the projection position on the inner peripheral side, and the projection timings 4 and 5 on the inner and outer peripheral sides can be controlled independently.
[0009]
Of the three rollers, 1 is a driving roller, and 2 and 3 are driven rollers. Two projection nozzles 4 and 5 are set. Projection on the outer peripheral side is performed by the main nozzle 4, and projection on the inner peripheral side is performed by the sub nozzle 5. The sub-nozzle 5 projects at an angle of about 30 ° with respect to the horizontal plane from obliquely above or obliquely below in order to prevent interference with the endless metal belt 6 at the opposite position in the circumferential direction. In order to increase the effective component V · cos θ of the projection speed V, it is desirable that the angle θ be as small as possible within a range that does not interfere with the endless metal belt 6. However, there is no particular requirement if the equipment has sufficient projection speed. .
[0010]
A tension is applied to the endless metal belt 6 by the spring 11. This tension is for obtaining a frictional force for the endless metal belt 6 to rotate and be fed without slipping, and is compared with a tensile preload generated on the surface of the endless metal belt 6 due to the curvature of the rollers 2 and 3. Small enough. The driven roller 2 is installed on the slide base 10 and is designed so that the spring force acts as the tension of the endless metal belt 6. The driven roller 3 of the inner peripheral projection unit is fixed on the same fixed base 7 as the base of the drive shaft. The drive shaft 13 is driven by a servo motor 12. When the required level of product shape accuracy is low, other conventional motor types other than servo motors may be used. The shot grain projection mechanism uses a normal direct pressure type air blow type, but other ventilation air blow types, impeller types, and other methods may be used.
[0011]
The shot peening used in the present invention includes shot peening (referred to as stress peening) performed by applying a preload (prestress) to the endless metal belt 6. However, the shot peening used in the present invention is not limited to stress peening.
The principle of stress peening will be described with reference to FIG.
When the endless metal belt 6 reaches the part where the endless metal belt 6 is wound around the rollers 1, 2 and 3, the endless metal belt 6 is bent, and a preload A of tensile bending stress is applied to the outer peripheral side of the bend, and the inner peripheral side of the bend is applied. Preload of compressive bending stress is applied. Shot peening is performed in this state. The shot grains 15 are projected onto a portion of the endless metal belt 6 where a pre-load of tensile bending stress is applied. V represents a projection speed, and eV represents a reflection speed. Due to the projection of the shot grains 15, the surface of the endless metal belt 6 is stretched and a compressive residual stress B is generated on the surface portion. Then, as the endless metal belt 6 rotates, when the endless metal belt 6 advances from the roller 1, 2, 3 winding portion and enters the straight portion, the preload of the tensile bending stress is released and the tensile preload A is added. Thus, a large compressive residual stress of A + B = C is formed on the endless metal belt surface. That is, compared with shot peening when there is no preload, stress peening provides a compressive residual stress that is larger by the tensile preload A, which is advantageous in improving fatigue strength.
[0012]
As shown in FIGS. 1 and 2, in fine adjustment of the circumferential length of the endless metal belt 6, the change in the circumferential length of the endless metal belt 6 is measured by the distance between the drive shaft 13 and the driven shaft 14. Specifically, the amount of movement of the arm 9 fixed on the slide base 10 is measured by a dial gauge 8 fixed on the fixed base 7 and taken out as an electric signal.
[0013]
In the present invention, the reason why the shot peening process can be used not only for improving fatigue strength but also for fine adjustment of the peripheral length of the endless metal belt 6 will be described.
In general, endless metal belts that require strength are subjected to surface hardening treatment such as nitriding, soft nitriding, and the like, but there are variations in the circumferential length, which is ± 0.02 with respect to the average circumferential length. It is extremely difficult to suppress the variation to% or less (± 0.144 mm or less with respect to the average circumference length of 720 mm).
In order to suppress this variation, if a process capable of adjusting the accuracy such as a normal tensile elongation process is performed after the surface is hardened, the surface hardened layer is cracked, the compression residual stress is released, and the strength is greatly reduced.
[0014]
The peripheral length change due to shot peening is about 0.1 to 0.2%, but if the processing is continued under a certain condition, the increasing rate shows a gradual decreasing tendency as shown in FIG. By adjusting this, fine adjustment of the circumference of 0.02% or less became possible. Specifically, the peripheral length change of the endless metal belt 6 with a peripheral length of 720 mm accompanying the shot peening process is about 1 to 3 mm, and the peripheral length increases with the projection time as shown in FIG. The increase rate shows a gradual decrease trend, and the increase rate of the circumference is relatively small after about 9 seconds from the start of projection, and is an order that can be used for fine adjustment of the circumference of 0.02% or less.
[0015]
On the other hand, as shown in FIG. 3, the compressive residual stress applied to the surface of the endless metal belt 6 is early with respect to the projection time, and the residual stress is saturated after about 9 seconds from the start of projection. It was found that the fatigue strength having a very strong correlation with can be secured by a relatively short treatment. In FIG. 3, minus indicates that the residual stress is a compressive stress. Moreover, the compressive residual stress of 200 kg / mm 2 is a sufficient stress for improving the fatigue strength.
[0016]
If the shot peening process is considered only from the viewpoint of improving fatigue strength, which is a conventional purpose, it is reasonable to set the projection time to the lowest level that can ensure the fatigue strength. However, in the present invention, the tendency of FIG. 3 is utilized, that is, by performing shot peening in a region where the peripheral length increase rate is smaller than the projection time necessary for securing the fatigue strength, without reducing the fatigue strength, The circumference of the endless metal belt 6 was finely adjusted.
FIG. 4 shows that the projection characteristics are 9 seconds, 18 seconds, and 36 seconds, and the fatigue characteristic curve hardly changes. It can be seen that when the projection time is about 9 seconds or more, the fatigue strength is hardly affected by the magnitude of the projection time. That is, no change is observed in the fatigue strength after the compressive residual stress is saturated.
[0017]
By applying surface compressive residual stress by shot peening, both improvement in fatigue strength and circumferential elongation can be stably obtained.
Generally, when a material is strengthened by surface hardening such as nitriding or soft nitriding, embrittlement occurs at the same time as hardening, especially for tensile deformation, cracks occur from slight irregularities on the surface or embrittled grain boundaries. However, even a small strain is destroyed at the weakest part. On the other hand, such surface defects are relatively insensitive to compressive strain as compared with tension, and the material inherent strength is often obtained.
Circumferential elongation caused by shot grain projection is caused as a Poisson effect on compression plastic deformation, and local and uniform compression plastic deformation is continuously generated by shot peening treatment, thereby generating cracks. Stable circumferential expansion is possible without any problems.
[0018]
Next, parts specific to each embodiment of the present invention will be described.
In Example 1 of the present invention, the circumference of the endless metal belt 6 before the shot peening treatment was measured, and the circumference of the endless metal belt was adjusted by setting the conditions for the shot peening treatment based on the measurement result.
[0019]
Thirty endless metal belts 6 of maraging steel having a circumferential length of 720 mm, a thickness of about 0.2 mm, and a width of about 12 mm were prepared. The endless metal belt 6 has a variation of about ± 150 μm in circumference (0.021% relative to a circumference value of 720 mm, standard deviation of 50 μm) due to nitriding (the thickness of the nitrided layer is about 25 μm) before shot peening. Had. From the value measured in advance, it can be seen how many millimeters the circumference should be lengthened, and the required projection time is set to 18 seconds from the relationship between the circumference change amount and the projection time obtained in advance (graph in FIG. 3). It calculated | required in 36 seconds, the shot peening was given only for the time, and the circumference of the endless metal belt was finely adjusted. The shot peening treatment conditions were a preload radius of curvature R = 20 mm, a projected air pressure of 0.3 MPa, a projected particle diameter of Φ70 μm, a shot grain hardness HV700, and the same inner and outer circumference conditions.
As a result, the amount of variation was about ± 51 μm (about 0.007% with respect to the circumference value, standard deviation 17 μm), and the amount of variation could be suppressed to about 1/3 of the conventional amount.
As shot peening conditions, not only the shot time but also the shot pressure and shot grain amount may be adjusted. However, the peripheral length increase rate is small after 9 seconds from the start of the shot. In view of easy adjustment of the length, it is desirable to adjust by the shot time.
[0020]
In Example 2 of the present invention, the circumference of the endless metal belt 6 during the shot peening process was measured, and the circumference of the endless metal belt 6 was adjusted by ending the shot peening process based on the measurement result.
[0021]
In the fine adjustment of the circumference in the first embodiment, the circumference variation after shot peening is 1/3 of the conventional one, but exists. This is due to variations in the state of the product to be processed before shot peening processing and variations in shot conditions. Therefore, in order to further suppress the variation in the circumferential length, the circumferential length was continuously measured even during the shot peening process, and the processing was terminated when the target circumferential length was reached. Endless metal belt 6 conditions were the same as in Example 1, and the shot conditions were the same as in Example 1 except for continuous measurement of the circumference during the shot and stopping the shot when the target value was reached. The projection time was set to a minimum projection time of 9 seconds, and the processing was terminated when the target circumference was reached thereafter. The treatment was performed on 30 endless metal belts, and the circumference of the treated product was measured with a separate measuring instrument.
As a result, the variation in circumference is about ± 30 μm (about 0.004% with respect to the circumference value, standard deviation is 10 μm), and accuracy management with a variation amount of about 1/5 or less of the conventional one becomes possible.
[0022]
【The invention's effect】
According to the manufacturing method of the endless metal belt of claim 1, since the circumference of the endless metal belt is adjusted by adjusting the shot peening treatment, the endless metal belt can be adjusted by adjusting the shot peening conditions while maintaining the fatigue strength. The circumference of the metal belt can be adjusted, and an endless metal belt with high productivity and high circumference accuracy is available compared to the method of selecting and assembling a product that has been produced in large numbers and has a similar circumference. It can be manufactured.
According to the manufacturing method of the endless metal belt of claim 2, the circumference of the endless metal belt before the shot peening treatment is measured, the shot peening conditions are set based on the measurement result, and the circumference of the endless metal belt is finely defined. Since the adjustment is made, the circumference can be adjusted with high accuracy.
According to the manufacturing method of the endless metal belt of claim 3, the circumference of the endless metal belt during the shot peening process is measured, and the shot peening process is terminated based on the measurement result. It is not influenced by conditions such as the previous nitriding treatment or soft nitriding treatment, and the circumference can be adjusted with higher accuracy than the method of claim 2.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of an apparatus in which an endless metal belt manufacturing method of the present invention is being carried out.
FIG. 2 is a front view of the apparatus of FIG.
FIG. 3 is a graph showing changes in circumferential length and residual stress with respect to projection time in an endless metal belt manufacturing method of the present invention.
FIG. 4 is a stress amplitude-repetition number diagram (SN diagram) when the shot time is changed in the method of manufacturing an endless metal belt of the present invention.
FIG. 5 is a perspective view and a partial cross-sectional view of an endless metal belt manufactured by the method of manufacturing an endless metal belt of the present invention.
FIG. 6 is a stress distribution diagram in the plate thickness direction in each step of preload application, shot peening treatment, and preload release in the method of manufacturing an endless metal belt of the present invention.
[Explanation of symbols]
1, 2, 3 Roller 1 Drive roller 2 Second roller (driven roller)
3 First roller (driven roller)
4 Projection nozzle (outside projection)
5 Projection nozzle (inner projection)
6 Endless metal belt 7 Fixed base 8 Dial gauge 9 Arm 10 Slide base 11 Spring 12 Servo motor 13 Drive shaft 14 Drive shaft 15 Shot grain

Claims (3)

無端金属ベルトにショットピーニング処理を施すショットピーニング工程を有する無端金属ベルトの製造方法であって、前記ショットピーニング処理の調節により前記無端金属ベルトの周長調整を行うようにした無端金属ベルトの製造方法。A method for manufacturing an endless metal belt having a shot peening process for performing shot peening on an endless metal belt, wherein the circumference of the endless metal belt is adjusted by adjusting the shot peening process. . ショットピーニング処理前の前記無端金属ベルトの周長を測定し、その測定結果に基づき前記ショットピーニング処理の条件を設定することにより前記無端金属ベルトの周長調整を行う請求項1記載の無端金属ベルトの製造方法。2. The endless metal belt according to claim 1, wherein a circumference of the endless metal belt is measured before the shot peening treatment, and the circumference of the endless metal belt is adjusted by setting conditions for the shot peening treatment based on the measurement result. Manufacturing method. ショットピーニング処理中の前記無端金属ベルトの周長を測定し、その測定結果に基づき前記ショットピーニング処理を終了することにより前記無端金属ベルトの周長調整を行う請求項1記載の無端金属ベルトの製造方法。The manufacture of an endless metal belt according to claim 1, wherein the circumference of the endless metal belt is measured during shot peening and the circumference of the endless metal belt is adjusted by ending the shot peening based on the measurement result. Method.
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