JP3638482B2 - 金属リングの周長補正方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機等に用いられる金属リングの周長補正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、無段変速機に用いられる無端状金属ベルトは、次のようにして製造される。まず、マルエージング鋼等の超強力鋼の薄板の端部同士を溶接してリング状のドラムを形成した後、該ドラムを所定幅に裁断し、圧延することにより所定の周長の金属リングとする。所定の周長に圧延された金属リングは、溶体化処理後、周長補正処理を施すことにより正確な周長に補正され、さらに時効処理、窒化処理により硬度が向上される。前記金属リングは、少しずつ周長の異なる複数の金属リングが相互に積層されて無端状金属ベルトが形成される。従って、前記周長補正処理は、前記複数の金属リングを積層して、前記無端状金属ベルトを形成するために、極めて重要である。
【０００３】
本出願人は、前記周長補正処理のための装置として、図１示の装置を既に提案している（特願平１０−１０２４２８号明細書参照) 。図１示の周長補正装置１は、金属リングＷが掛け回される駆動ローラ２と従動ローラ３とを備え、さらに駆動ローラ２と従動ローラ３との中間位置に矯正ローラ４を備える。駆動ローラ２は、基台５に備えられた台部材６に支持部材７を介して回転自在に軸支され、従動ローラ３は、台部材６上に固着されたガイドレール９に水平方向に摺動自在に係合されたガイドブロック１０に支持部材１１を介して回転自在に軸支される。また、矯正ローラ４は、従動ローラ３の変位方向と直交する方法（垂直方向）に変位可能な油圧シリンダ２０のシリンダロッド２１の端部に支持部材２２を介して回転自在に軸支される。
【０００４】
そして、周長補正装置１は、従動ローラ３の変位を検出する第１の変位センサ２５と、矯正ローラ４の変位を検出する第２の変位センサ２８とを備えている。
【０００５】
周長補正装置１によれば、駆動ローラ２、従動ローラ３及び矯正ローラ４に金属リングＷを掛け回したときに、まず、従動ローラ３を錘１５ａ，１５ｂの荷重により変位させて、金属リングＷを緊張させる。次いで、図示しない制御装置により駆動ローラ２を回転駆動しながら、金属リングＷが緊張した状態で、従動ローラ３の変位量を変位センサ２５で測定し、駆動ローラ２と従動ローラ３との軸間距離から金属リングＷの周長の実寸を算出する。
【０００６】
次に、前記制御装置は、前記のようにして求められた周長の実寸と、所望の周長の差から、金属リングＷを所望の周長に補正するために必要とされる矯正ローラ４の変位量を算出する。
【０００７】
次に、前記制御装置は、油圧シリンダ２０により矯正ローラ４を上方に付勢する。このとき、従動ローラ３は、油圧シリンダ２０の付勢力により駆動ローラ２側に移動し、支持部材１１，７の突部１２，１３が当接した状態で、駆動ローラ２と従動ローラ３とが所定の間隔に保持される。そして、この状態で矯正ローラ４を上方に付勢することにより、金属リングＷが塑性変形し、矯正ローラ４が該塑性変形に対応して次第に上方に変位する。
【０００８】
そこで、前記制御装置は、変位センサ２８により検出される矯正ローラ４の変位量が、前記のようにして算出された変位量に一致するまで、油圧シリンダ２０により矯正ローラ４を上方に付勢し、その後、付勢を解除する。すると、従動ローラ３は、再び錘１５ａ，１５ｂの荷重により変位され、金属リングＷが緊張状態となるので、前記制御装置は、このときの駆動ローラ２と従動ローラ３との軸間距離から補正処理後の金属リングＷの周長の実寸を算出する。そして、該補正処理後の周長の実寸と、所望の周長の差を求め、該実寸が所望の周長に一致していれば操作を終了し、一致していなければ前記差に基づいて前記操作を繰り返す。この結果、金属リングＷの周長の実寸が、確実に所望の周長となるように補正することができる。
【０００９】
しかし、前記周長補正方法では、金属リングＷの周長の実寸が所望の周長に補正されるまでに、シリンダ２０により矯正ローラ４を上方に付勢する操作を複数回繰り返さなければならないことがあり、煩雑であるとの問題がある。そこで、図１示の周長補正装置による周長補正が煩雑になるとの問題を解決するために、前記溶体化処理後の金属リングＷの周長の実寸を基準値として、矯正ローラ４を該基準値に対し所定の変位量で上方に変位させることが考えられる。前記のようにすることにより、矯正ローラ４を上方に付勢する操作を１回のみとして、所望の周長に補正することができるものと期待される。
【００１０】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、前記溶体化処理後の金属リングＷの周長の実寸は、圧延及び溶体化処理の条件等によるバラツキの影響を受けてかなり広い範囲に分布しており、かかる周長の実寸に対して矯正ローラ４の変位量を一律に定めると、補正処理後の周長の実寸の分布も大きくなることが判明した。補正処理後の周長の実寸が広い範囲に分布していると、複数の金属リングＷを相互に積層して無端状金属ベルトを形成する際に、積層できないものが多数発生し、歩留りの低下が避けられないとの不都合がある。前記金属リングＷの素材となるマルエージング鋼は高価であり、製造コスト低減のために、歩留りの向上が望まれる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる不都合を解消して、金属リングの周長を容易かつ確実に、所望の周長となるように補正することができ、歩留りを向上することができる金属リングの周長補正方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明の周長補正方法は、相対的に互いに離間する方向に変位可能な駆動ローラ及び従動ローラと、該駆動ローラ及び従動ローラの中間位置で該駆動ローラ及び従動ローラの変位方向と直交する方向に変位可能な矯正ローラとに金属リングを掛け回し、該駆動ローラ及び従動ローラを所定の間隔に保持すると共に、該矯正ローラを該駆動ローラ及び従動ローラの変位方向と直交し且つ該金属リングを延引する方向に、該金属リングの周長の基準値に対して所定の変位量で変位させ、該金属リングの周長を補正する周長補正方法であって、前記駆動ローラ、従動ローラ及び矯正ローラに掛け回された前記金属リングを、該駆動ローラ及び従動ローラを所定の力で相対的に互いに離間する方向に変位させ、該駆動ローラ及び従動ローラで緊張させた状態で該金属リングの周長の実寸を求める工程と、前記金属リングの周長の実寸を該金属リングの周長の基準値と比較して両者の差を求める工程と、前記金属リングの周長の実寸と前記基準値との差に応じて、前記矯正ローラの変位量を補正する工程とを備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の金属リングの周長補正方法によれば、金属リングが掛け回された駆動ローラ及び従動ローラを所定の間隔に保持すると共に、駆動ローラと従動ローラとの中間に設けられた矯正ローラを、駆動ローラ及び従動ローラの変位方向と直交し且つ該金属リングを延引する方向に変位させることにより、該金属リングが塑性変形し、周長が補正される。ここで前記矯正ローラは、基本的には、前記金属リングの周長の基準値に対し所定の変位量で変位させるものであり、前記基準値は例えば圧延及び溶体化処理後の前記金属リングの周長として、設計上または工程管理上、定められる数値が採用される。
【００１４】
しかし、前記圧延及び溶体化処理後の金属リングの周長の実寸は、前述のように相当広い範囲に分布しており、前記基本的な作動によっては、歩留りの向上が望めない。そこで、本発明の周長補正方法では、まず、前記駆動ローラ及び従動ローラを所定の力で相対的に互いに離間する方向に変位させ、該駆動ローラ及び従動ローラで緊張させた状態で前記金属リングの周長の実寸を求める。そして、次に、前記周長の実寸と前記基準値との差を求め、この差に応じて、前記矯正ローラの変位量を補正するものである。
【００１５】
この結果、本発明の周長補正方法によれば、前記基準値をもとに、前記周長の実寸に対する前記矯正ローラの変位量を求めることができ、前記矯正ローラを変位させる操作を１回のみとして、前記金属リングを容易かつ確実に所望の周長に補正することができると共に、歩留りを向上させることができる。
【００１６】
また、本発明の周長補正方法において、前記矯正ローラは、補正された前記変位量を所定時間保持することを特徴とする。このようにすることにより、前記金属リングは、前記矯正ローラの補正された変位量に対応する長さに塑性変形せしめられ、周長補正を確実に行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本実施形態の周長補正方法に使用する周長補正装置の一例を示す構成図、図２は図１示の装置による周長補正方法を模式的に示す説明図、図３は本実施形態の周長補正方法に供する金属リングの周長の実寸の度数分布を示すヒストグラム、図４は金属リングの周長の実寸と矯正ローラの変位量の補正値との関係を示すグラフである。
【００１８】
図１示のように、本実施形態に用いる周長補正装置１は、金属リングＷが掛け回される駆動ローラ２と従動ローラ３とを備え、さらに駆動ローラ２と従動ローラ３との中間位置に矯正ローラ４を備える。駆動ローラ２は、基台５に備えられた台部材６に支持部材７を介して回転自在に軸支され、台部材６の後方に設けられた回転駆動源である駆動モータ８に図示しない連結機構を介して連結される。
【００１９】
従動ローラ３は、台部材６上に固着されたガイドレール９に水平方向に摺動自在に係合されたガイドブロック１０に支持部材１１を介して回転自在に軸支される。ガイドブロック１０は図示しない移動手段を備え、駆動ローラ２に近接する方向に従動ローラ３を移動し、支持部材１１に形成された突部１２が、駆動ローラ２の支持部材７の突部１３に当接した状態で金属リングＷが掛け回される。また、支持部材１１にはワイヤ１４を介して錘１５ａ，１５ｂが連結されており、従動ローラ３は金属リングＷが掛け回された後に前記移動手段から解放され、錘１５ａ，１５ｂの荷重により駆動ローラ２から離間する方向に移動される。ワイヤ１４は、基台５のガイドレール９側の端部近傍に立設された略Ｌ字状の支柱１６に回転自在に軸支された滑車１７ａ，１７ｂ，１７ｃに掛け渡され、ワイヤ１４の末端部に連結された錘１５ａ，１５ｂの荷重の方向が滑車１７ａ〜１７ｃによって垂直方向から水平方向に変換されて支持部材１１に伝達される。
【００２０】
台部材６の駆動ローラ２側の端部に立設されたフレーム１８の上部には、支持板１９を介して従動ローラ３の変位方向と直交する方法（垂直方向）に変位可能な油圧シリンダ２０が備えられる。そして、矯正ローラ４は、油圧シリンダ２０のシリンダロッド２１の端部に支持部材２２を介して回転自在に軸支される。
【００２１】
台部材６のガイドレール９側の端部に立設された支柱２３には、従動ローラ３の変位方向と平行な方向に変位可能なプローブ２４を備える第１の変位センサ２５が設けられる。第１の変位センサ２５のプローブ２４は、図示しないばね部材等により駆動ローラ３方向に付勢され、プローブ２４の先端は支持部材１１の当接部材２６に当接し、支持部材１１と共に変位する。この結果、第１の変位センサ２５は、前記のように金属リングＷが掛け回されるときの支持部材１１の位置を基準として、従動ローラ３の変位量を検出する。
【００２２】
一方、支持板２２には油圧シリンダ２０と平行な方向に変位可能なプローブ２７を備える第２の変位センサ２８が設けられる。第２の変位センサ２８のプローブ２７は、図示しないばね部材等により矯正ローラ４方向に付勢され、プローブ２７の先端は矯正ローラ４の支持部材２２から水平方向に突出する当接部材２９に当接し、支持部材２２と共に変位する。この結果、第２の変位センサ２８は、前記のように金属リングＷが掛け回されるときの支持部材２２の位置を基準として、矯正ローラ４の変位量を検出する。
【００２３】
次に、図１示の周長補正装置１の基本的作動について説明する。周長補正装置１では、まず、図示しない移動手段によりガイドブロック１０を駆動ローラ２に近接する方向に移動し、従動ローラ３の支持部材１１の突部１２を、駆動ローラ２の支持部材７の突部１３に当接せしめる。そして、駆動ローラ２、従動ローラ３及び矯正ローラ４に金属リングＷを掛け回す。
【００２４】
金属リングＷは、マルエージング鋼の薄板の端部同士を溶接してリング状のドラムにしたものを所定の幅に裁断したのち、所定の周長に圧延し、溶体化処理したものであり、前記溶体化処理後の周長には、設計上または工程管理上、所定の基準値が設定されている。
【００２５】
前記金属リングＷが掛け回されると、ガイドブロック１０が前記移動手段から解放されて、錘１５ａ，１５ｂの例えば３０ｋｇｆの荷重が支持部材１１に加えられる。この結果、従動ローラ３が駆動ローラ２から離間する方向に移動され、金属リングＷが回転状態で錘１５ａ，１５ｂの荷重により緊張された状態となる。図示しない制御手段により駆動モータ８が作動され、駆動ローラ２が回転駆動されて、この状態で、例えば１５０ｒｐｍ以上の回転数で暫時回転させることにより、金属リングＷ内部の金属組織が回転に慣らされ均質化される。
【００２６】
次に、前記制御手段は、油圧シリンダ２０により例えば２００ｋｇｆ以上の引っ張り荷重で、矯正ローラ４を上方に付勢する。すると、従動ローラ３が錘１５ａ，１５ｂの荷重に抗して駆動ローラ２に近接する方向に移動され、従動ローラ３の支持部材１１の突部１２が駆動ローラ２の支持部材７の突部１３に当接せしめられた状態で保持される。前記のように、駆動ローラ２と従動ローラ３とを所定の間隔に保持した状態で、油圧シリンダ２０により矯正ローラ４を上方に付勢することにより、金属リングＷが延伸され、塑性変形される。
【００２７】
この結果、図２に模式的に示すように、矯正ローラ４は仮想線示する状態から、前記塑性変形に対応して次第に上方に変位する。前記制御装置は、矯正ローラ４の変位量Ｘを第２の変位センサ２８により検出し、Ｘが金属リングＷの周長の前記基準値に対して所定の変位量に達したら、付勢を解除する。そして、矯正ローラ４が最初の位置に復帰したならば、錘１５ａ，１５ｂの例えば３０ｋｇｆの荷重を解放すると共に、駆動ローラ２を停止して金属リングＷを取出し、操作を完了する。
【００２８】
前記基本的作動では、圧延及び溶体化処理後の前記金属リングＷの周長の基準値に対し、矯正ローラ４の変位量Ｘは所定の値に設定される。ところが、圧延及び溶体化処理後の前記金属リングＷの周長の実寸は相当大きな分布を示し、例えば図３示の場合、前記基準値を０として、最長と最短との差が１．８ｍｍに及んでいる。前記周長の実寸の分布が大きくなる理由として、具体的には、前記金属リングの素材であるマルエージング鋼の組成のロット毎のバラツキ、圧延圧下率のバラツキ、溶体化炉の炉内温度のバラツキ、残留応力の開放量のバラツキ等が考えられる。
【００２９】
周長の実寸が図３示のような分布を示す前記金属リングＷに対して、前記基本的作動のように、矯正ローラ４の変位量Ｘを前記基準値に対して一律に所定の値に設定すると、補正後の周長も図３示の分布を反映して、分布が大きくなる。
【００３０】
そこで次に、本実施形態における図１示の周長補正装置１の作動について説明する。本実施形態の周長補正方法では、前記基本的作動で、駆動ローラ２、従動ローラ３及び矯正ローラ４に金属リングＷが掛け回された後、従動ローラ３が駆動ローラ２から離間する方向に移動されて、金属リングＷが回転状態で錘１５ａ，１５ｂの荷重により緊張された状態となったときに、まず、前記制御装置が該金属リングＷの周長の実寸を求める。該金属リングＷの周長の実寸は、プローブ２４を介して第１の変位センサ２５により検出される支持部材１１の変位から算出される駆動ローラ２と従動ローラ３との軸間距離に基づいて算出される。
【００３１】
次に、前記制御手段は、前記のように算出された金属リングＷの周長の実寸と、前記基準値との差を求め、この差に応じて矯正ローラ４の変位量Ｘを補正する。前記変位量Ｘの補正は、金属リングＷの周長の実寸が前記基準値より短いときには前記変位量Ｘに所定量を加え、金属リングＷの周長の実寸が前記基準値より長いときには前記変位量Ｘから所定量を減じる。
【００３２】
本実施形態では、前記変位量Ｘに加減される所定量（ΔＸ）は、金属リングＷの周長の実寸をＬとしたときに、次式（１）により算出される。
【００３３】
ΔＸ＝ −ａ（ Ｌ− 基準値 ） ・・・（１）
式（１）においてａは、複数の金属リングＷを積層して無端状金属ベルトを形成するときに、何番目に積層されるかによって定まる定数であり、０．１０〜０．２０の範囲で適宜設定される。式（１）に従って求められる、金属リングＷの周長の実寸Ｌと矯正ローラ４の変位量Ｘの補正値ΔＸとの関係を、例えばａ＝０．１８の場合について図４に示す。
【００３４】
次に、前記制御装置は、駆動ローラ２と従動ローラ３とを前記のように所定の間隔に保持した状態で、第２の変位センサ２８により検出される矯正ローラ４の変位量がＸ＋ΔＸに達するまで、油圧シリンダ２０により矯正ローラ４を上方に付勢し、金属リングＷを塑性変形する。そして、矯正ローラ４の変位量がＸ＋ΔＸに達したら、該変位量を所定時間、例えば４±０．２秒保持する。前記変位量を所定時間保持することにより、前記金属リングＷが、該変位量に対応する長さに確実に塑性変形され、補正後に安定した周長が得られる。
【００３５】
次に、前記制御装置は、油圧シリンダ２０による矯正ローラ４の付勢を解除し、矯正ローラ４が最初の位置に復帰したならば、駆動ローラ２を停止して金属リングＷを取出し、操作を完了する。
【００３６】
尚、本実施形態では、金属リングＷの周長の実寸Ｌに対して、ΔＸを連続的に求めるようにしているが、例えば実寸Ｌが５０μｍ変化する毎にΔＸを求めるようにしてもよい。
【００３７】
また、本実施形態では、金属リングＷの周長の実寸Ｌを求めるときに、従動ローラ３を駆動ローラ２から離間する方向に移動させているが、駆動ローラ２を従動ローラ３から離間する方向に移動させてもよく、駆動ローラ２と従動ローラ３とを相互に離間する方向に移動させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の周長補正方法に使用する周長補正装置の一例を示す構成図。
【図２】図１示の装置による周長補正方法を模式的に示す説明図。
【図３】本発明の周長補正方法に供する金属リングの周長の実寸の度数分布の一例を示すヒストグラム。
【図４】金属リングの周長の実寸と矯正ローラの変位量の補正値との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１…周長補正装置、 ２…駆動ローラ、 ３…従動ローラ、 ４…矯正ローラ、 Ｘ…矯正ローラの変位量、 Ｗ…金属リング。

Claims (2)

1. 相対的に互いに離間する方向に変位可能な駆動ローラ及び従動ローラと、該駆動ローラ及び従動ローラの中間位置で該駆動ローラ及び従動ローラの変位方向と直交する方向に変位可能な矯正ローラとに金属リングを掛け回し、該駆動ローラ及び従動ローラを所定の間隔に保持すると共に、該矯正ローラを該駆動ローラ及び従動ローラの変位方向と直交し且つ該金属リングを延引する方向に、該金属リングの周長の基準値に対して所定の変位量で変位させ、該金属リングの周長を補正する周長補正方法であって、
   前記駆動ローラ、従動ローラ及び矯正ローラに掛け回された前記金属リングを、該駆動ローラ及び従動ローラを所定の力で相対的に互いに離間する方向に変位させ、該駆動ローラ及び従動ローラで緊張させた状態で該金属リングの周長の実寸を求める工程と、
   前記金属リングの周長の実寸を該金属リングの周長の基準値と比較して両者の差を求める工程と、
   前記金属リングの周長の実寸と前記基準値との差に応じて、前記矯正ローラの変位量を補正する工程とを備えることを特徴とする金属リングの周長補正方法。
2. 前記矯正ローラは、補正された前記変位量を所定時間保持することを特徴とする請求項１記載の金属リングの周長補正方法。

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