JP3901111B2

JP3901111B2 - 圧延装置および圧延方法

Info

Publication number: JP3901111B2
Application number: JP2003060008A
Authority: JP
Inventors: 好司霜田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-03-06
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2023-03-06
Also published as: DE102004010881A1; NL1025558A1; US7140218B2; US7290420B2; US20040172801A1; NL1025558C2; DE102004010881B4; US20070039367A1; JP2004268073A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに対面させて環状に配置した板片状の多数のエレメントに金属帯であるリングを通して構成した無端金属ベルトのリングに係り、このリングを圧延する圧延装置および圧延方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両においては、トランスミッションの変速比を車両の走行状況に応じて調整する自動変速機が搭載される。このような自動変速機の１つに、変速比を無段階に調整するベルト式無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）が搭載されることがある。
【０００３】
このＣＶＴは、エンジン出力を効率的に引き出すことが可能であり、燃費および走行性能の向上に優れる。実用化されたＣＶＴの１つとして、金属ベルトと一対のプーリとを用いて、油圧によってプーリの有効径を変化させることで連続的に無段の変速を実現するものがある。無端金属ベルトが、入力軸に取付けられた入力側プーリおよび出力軸に取付けられた出力側プーリに巻き掛けられて使用される。入力側プーリおよび出力側プーリは、溝幅を無段階に変えられる１対のシーブをそれぞれ備え、溝幅を変えることで、無端金属ベルトの入力側プーリおよび出力側プーリに対する巻付け半径が変わり、これにより入力軸と出力軸との間の回転数比、すなわち変速比を連続的に無段階に変化させることができる。
【０００４】
この無端金属ベルトは、厚さの異なる複数の種類のエレメントを準備し、これら複数の種類のエレメントを予め定められた個数の比率でランダムに組合せる。組合せたエレメントに金属帯を通すことにより無端金属ベルトが製造される。このような無端金属ベルトのエレメントや金属帯であるリングには高い寸法精度が要求される。
【０００５】
この無端金属ベルトに用いられるリングを製造するに当っては、超強力鋼であるマルエージング鋼の薄板の端部同士を溶接して円筒状のドラムを形成し、そのドラムを所望の幅に裁断して薄板状のリングとする。そして、その裁断により発生するバリやエッジを除去するために、リングにバレル研磨を施した後、リングを圧延して所望の板厚とする。
【０００６】
発行番号１２０００のトヨタ技術公開集（非特許文献１）は、一対の圧延ローラによりリングを圧延する圧延装置を開示する。この圧延装置は、リングの粗圧延時には、各圧延ローラを位置制御することにより各圧延ローラ間の隙間を変化させて圧延を行なうとともにリングの圧延前の板厚を、リングの周方向変形（伸び）速度に基づいて演算して、リングの仕上げ圧延時に、演算したリングの圧延前の板厚に応じて、各圧延ローラ間の隙間または圧延荷重を制御する。
【０００７】
この圧延装置によると、リングの板厚をミクロン単位で直接測定することは時間がかかり過ぎるので、粗圧延時のワークの周長の伸び速度からリングの板厚を推定して仕上げ圧延条件を補正する。これは、圧下率の高い粗圧延時にはリングの変形速度が大きく、リングの板厚減少速度も大きい。板厚減少速度は、リングの周方向変形（伸び）に比例しており、板厚の僅かな変化が周方向変形速度として増幅されて現れる。そのため、周方向変形速度を、引張位置検出センサによる検出信号に基づいて制御装置を用いて算出して、算出された周方向変形速度に基づいて圧延前の板厚を推定して、仕上げ圧延条件が補正される。
【０００８】
【非特許文献１】
トヨタ技術公開集、発行番号１２０００、２００１年２月２８日発行
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したリングの圧延装置においては、粗圧延時のリングの周方向の変形速度に基づいて仕上げ圧延条件を補正するものにすぎない。粗圧延時においてリングの形状の７〜８割が決定されるので、仕上げ圧延時の圧延条件を補正するだけでは所望の寸法精度を確保できない場合がある。たとえば、圧延装置の周囲温度が上昇したり、圧延装置に仕掛けられたリング自体の温度が高いことなどにより、粗圧延前のリングの温度が基準温度（粗圧延条件および仕上げ圧延条件を決定した際の基準温度）から乖離する場合である。このような場合には、上述した圧延装置を用いても、リングの温度変化による粗圧延条件の変動が大きく、粗圧延時のリングの周方向変形速度に基づいて推定された圧延前の板厚から仕上げ圧延条件を補正しても、所望の寸法精度を確保できない。
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、無段変速機に用いられるリングの圧延加工において、リングの温度が変動する場合であっても高い寸法精度を実現する、圧延装置および圧延方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の発明に係る圧延装置は、複数のエレメントをその板厚方向に並べて、エレメントのサドル部に環状のリングを通すことにより構成された無端金属ベルトにおけるリングを圧延加工する。この圧延装置は、リングを挟持して圧延する一対のローラおよびリングに張力を付与するローラを備える。さらに圧延装置は、圧延前のリングの温度を測定するための測定手段と、リングの温度と圧延条件との関係を予め記憶するための記憶手段と、測定されたリングの温度と関係とに基づいて、圧延条件を変更するための変更手段とを含む。
【００１２】
第１の発明によると、測定手段により測定された圧延前のリングの温度と、予め記憶されたリングの温度と圧延条件との関係とに基づいて、変更手段が圧延条件を変更する。圧延前のリングの温度が高いほど（特に温度差が２０℃以上の場合）、リングの変形抵抗値は小さくなるので、リングを所望の板厚にするための圧延条件（粗圧延力、粗圧延張力、仕上げ圧延力、仕上げ圧延張力）が変化する。そこで、リングの温度が標準温度よりも高い分だけ、圧延条件（粗圧延力、粗圧延張力、仕上げ圧延力、仕上げ圧延張力）を変更する。これにより、リングの温度の変化によりリングの変形抵抗値が変化しても、圧延終了直前（仕上げ圧延終了直前）の板厚変化量が一定範囲になるので、製品であるリングの仕上り板厚の寸法精度が向上する。特に、基準温度と圧延前の実際のリングの温度との温度差が±５℃程度であれば、粗圧延時のリングの寸法変化に基づいて仕上げ圧延条件を補正すれば良好な寸法精度を得ることができるが、温度差が２０℃以上になれば、そのようにしても、圧延終了直前（仕上げ圧延終了直前）の板厚変化量が一定範囲にならない。第１の発明によると、リングの温度によって実圧延（粗圧延および仕上げ圧延）の条件を補正するので、圧延終了直前（仕上げ圧延終了直前）の板厚変化量が一定範囲になる。その結果、無段変速機に用いられるリングの圧延加工において、リングの温度が変動する場合であっても高い寸法精度を実現する圧延装置を提供することができる。
【００１３】
第２の発明に係る圧延装置においては、第１の発明の構成に加えて、記憶手段は、リングの温度と圧延条件を変更するための温度補正係数との関係を予め記憶しており、変更手段は、測定されたリングの温度と関係とに基づいて温度補正係数を算出して、算出された温度補正係数に基づいて圧延条件を変更する。
【００１４】
第２の発明によると、圧延条件（粗圧延力、粗圧延張力、仕上げ圧延力、仕上げ圧延張力）は、温度補正係数に基づいて補正することができるので、たとえばリングの温度ごとに圧延条件を記憶する必要がない。
【００１５】
第３の発明に係る圧延装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、測定手段は、圧延する一対のローラやリングに張力を付与するローラのいずれか若しくはそれらのローラに当接するローラの温度を、リングの温度として測定する。
【００１６】
第３の発明によると、リングは、板厚が薄く、温度を直接測定することが困難であるが、リングおよびローラが金属であるので熱伝導率が高く、リングと標準温度との温度差はローラと標準温度との温度差に比例し、リングの温度をローラの温度で代表させることができることから、ローラの温度をリングの温度として測定できる。
【００１７】
第４の発明に係る圧延装置においては、第１または２の発明の構成に加えて、測定手段は、圧延する一対のローラやリングに張力を付与するローラのいずれか若しくはそれらのローラに当接するローラの軸受の温度を、リングの温度として測定するための手段を含む。
【００１８】
第４の発明によると、リング、ローラおよびローラの軸受が全て金属であるので熱伝導率が高く、リングと標準温度との温度差はローラの軸受の温度と標準温度との温度差に比例し、リングの温度をローラの軸受の温度で代表させることができることから、ローラの軸受の温度をリングの温度として測定できる。
【００１９】
第５の発明に係る圧延装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、圧延条件は、粗圧延工程の圧延条件を含む。
【００２０】
第５の発明によると、リングの形状の７〜８割が決定される粗圧延工程における粗圧延力、粗圧延張力を補正するので、仕上げ圧延時の圧延条件を補正する場合に比べて、所望の寸法精度の確保が容易になる。
【００２１】
第６の発明に係る圧延装置においては、第１〜４のいずれかの発明の構成に加えて、圧延条件は、粗圧延工程の圧延条件および仕上げ圧延工程の圧延条件を含む。
【００２２】
第６の発明によると、リングの形状の７〜８割が決定される粗圧延工程における粗圧延力、粗圧延張力を補正することに加えて、仕上げ圧延工程における仕上げ圧延力、仕上げ圧延張力を補正するので、粗圧延条件のみまたは仕上げ圧延条件のみを補正する場合に比べて、所望の寸法精度の確保が容易になる。
【００２３】
第７の発明に係る圧延方法は、複数のエレメントをその板厚方向に並べて、エレメントのサドル部に環状のリングを通すことにより構成された無端金属ベルトにおけるリングを圧延加工する。この圧延方法は、リングを挟持して圧延する一対のローラの一方およびリングの張力を付与するローラにリングを巻き掛けるステップと、圧延前のリングの温度を測定する測定ステップと、測定されたリングの温度と予め準備されたリングの温度と圧延条件との関係とに基づいて、圧延条件を変更する変更ステップとを含む。
【００２４】
第７の発明によると、測定ステップにて測定された圧延前のリングの温度と、予め準備されたリングの温度と圧延条件との関係とに基づいて、変更ステップにて圧延条件が変更される。圧延前のリングの温度が高いほど、リングの変形抵抗値は小さくなるので、リングを所望の板厚にするための圧延条件が変化する。そこで、リングの温度が標準温度よりも高い分だけ、圧延条件を変更する。これにより、温度の変化によりリングの変形抵抗値が変化しても、圧延終了直前（仕上げ圧延終了直前）の板厚変化量が一定範囲になるので、製品であるリングの仕上り板厚の寸法精度が向上する。その結果、無段変速機に用いられるリングの圧延加工において、リングの温度が変動する場合であっても高い寸法精度を実現する圧延方法を提供することができる。
【００２５】
第８の発明に係る圧延方法においては、第７の発明の構成に加えて、関係は、リングの温度と圧延条件を変更するための温度補正係数との関係であり、変更ステップは、測定されたリングの温度と関係とに基づいて温度補正係数を算出して、算出された温度補正係数に基づいて圧延条件を変更する。
【００２６】
第８の発明によると、圧延条件（粗圧延力、粗圧延張力、仕上げ圧延力、仕上げ圧延張力）は、温度補正係数に基づいて補正することができるので、たとえばリングの温度ごとに圧延条件を記憶する必要がない。
【００２７】
第９の発明に係る圧延方法においては、第７または８の発明の構成に加えて、測定ステップは、圧延する一対のローラやリングに張力を付与するローラのいずれか若しくはそれらのローラに当接するローラの温度を、リングの温度として測定する。
【００２８】
第９の発明によると、リングは、板厚が薄く、温度を直接測定することが困難であるが、リングおよびローラが金属であるので熱伝導率が高く、リングと標準温度との温度差はローラと標準温度との温度差に比例し、リングの温度をローラの温度で代表させることができることから、ローラの温度をリングの温度として測定できる。
【００２９】
第１０の発明に係る圧延方法においては、第７または８の発明の構成に加えて、測定ステップは、圧延する一対のローラやリングに張力を付与するローラのいずれか若しくはそれらのローラに当接するローラの軸受の温度を、リングの温度として測定するステップを含む。
【００３０】
第１０の発明によると、リング、ローラおよびローラの軸受が全て金属であるので熱伝導率が高く、リングと標準温度との温度差はローラの軸受の温度と標準温度との温度差に比例し、リングの温度をローラの軸受の温度で代表させることができることから、ローラの軸受の温度をリングの温度として測定できる。
【００３１】
第１１の発明に係る圧延方法においては、第７〜１０のいずれかの発明の構成に加えて、圧延条件は、粗圧延工程の圧延条件を含む。
【００３２】
第１１の発明によると、リングの形状の７〜８割が決定される粗圧延工程における粗圧延力、粗圧延張力を補正するので、仕上げ圧延時の圧延条件を補正する場合に比べて、所望の寸法精度の確保が容易になる。
【００３３】
第１２の発明に係る圧延方法においては、第７〜１０のいずれかの発明の構成に加えて、圧延条件は、粗圧延工程の圧延条件および仕上げ圧延工程の圧延条件を含む。
【００３４】
第１２の発明によると、リングの形状の７〜８割が決定される粗圧延工程における粗圧延力、粗圧延張力を補正することに加えて、仕上げ圧延工程における仕上げ圧延力、仕上げ圧延張力を補正するので、粗圧延条件のみまたは仕上げ圧延条件のみを補正する場合に比べて、所望の寸法精度の確保が容易になる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがってそれらについての詳細な説明は繰返さない。
【００３６】
本実施の形態に係る圧延装置は、無端金属ベルトを構成する１本のリングを、粗圧延工程および仕上げ圧延工程を経て、所望の板厚を有するリングに圧延する。このため、まず、以下の説明において、多数のエレメントが互いに板厚方向に環状に並べて配置され、その左右のサドル部にリングを通して各エレメントが結束されて構成された無端金属ベルトおよびその無端金属ベルトを使用したベルト式無段変速機について説明する。
【００３７】
図１を参照して、本発明の実施の形態に係る圧延装置で圧延加工されるリングにより構成される無端金属ベルトが用いられるベルト式無段変速機１００について説明する。このベルト式無段変速機１００においては、無端金属ベルト１０６が、入力軸２００に取付けられた入力側プーリ２２０および出力軸３００に取付けられた出力側プーリ３２０に巻き掛けられて使用される。
【００３８】
入力側プーリ２２０および出力側プーリ３２０は、溝幅を無段階に変えられる１対のシーブ１０８をそれぞれ備え、車両の走行状態に応じて制御される油圧回路により溝幅を変えることで、無端金属ベルト１０６の入力側プーリ２２０および出力側プーリ３２０に対する巻付け半径が変わり、これにより入力軸２００と出力軸３００との間の回転数比、すなわち変速比を連続的に無段階に変化させることができる。
【００３９】
図２を参照して、無端金属ベルト１０６は、多数のエレメント１０２が互いに板厚方向に環状に並べて配置され、その左右のサドル部に環状の金属帯であるリング１０４を通して各エレメント１０２が結束されて、図３に示すように、全体として、無端金属ベルト１０６が構成される。
【００４０】
エレメント１０２の形状の一例を、図４および図５に示す。エレメント１０２の幅方向の両側の側面は、シーブ１０８におけるテーパ状のシーブ面１１０に接触する対シーブ摩擦面１１２であって、シーブ面１１０と一致するテーパ面とされている。その対シーブ摩擦面１１２を備えた基体部分１１４の幅方向での中心部に、図４での上側に延びた首部１１６が形成され、その首部１１６が、左右に広がった頂部１１８につながっている。その左右に広がった頂部１１８と基体部分１１４との間にスリットが形成されており、この左右２つのスリットの部分にリング１０４が通されている。そして、基体部分１１４におけるリング１０４が接触する面がサドル面１２０となっている。
【００４１】
このサドル面１２０の高さは、基体部分１１４を横切るピッチ線Ｐからの寸法で表わされる。また、エレメント１０２の幅は、ピッチ線Ｐ上の寸法で表わされる。なお、頂部１１８のうち首部１１６の延長位置には、一方の面側に凸となり、他方の面側では凹となったディンプル・ホール１２２が形成されており、互いに隣接するエレメント１０２のディンプル・ホール１２２が互いに嵌合するようになっている。なお、ディンプル・ホール１２２の凸部を有する面がエレメントの表面、凹部を有する面がエレメントの裏面である。
【００４２】
図４に示すように、サドル面１２０は上に凸の曲面形状を有する。この曲面形状に沿ってリング１０４が当接している。
【００４３】
無端金属ベルト１０６は、１対のシーブ１０８の間に挟み付けられて使用される。その場合、シーブ面１１０および対シーブ摩擦面１１２がテーパ面であるために、各エレメント１０２には、シーブ１０８による挟圧力により半径方向での外側に荷重が作用するが、各エレメント１０２がリング１０４によって結束されているので、リング１０４の張力により半径方向での外側への移動が規制される。その結果、シーブ面１１０と対シーブ摩擦面１１２との間に摩擦力が生じ、あるいは油膜の剪断力が生じてシーブ１０８と無端金属ベルト１０６との間でトルクが伝達される。
【００４４】
リング１０４は、より詳しくは、図２および図４に示すように、９〜１２層に積層された状態で各エレメント１０２を結束している（ただし、図２および図４では９〜１２層ではなく３層として表わしている）。この場合、下層のリング１０４ほど周長が短く、上層のリング１０４ほど周長が長くされる。このリング１０４の内周側（図の下側）には、自動変速機の潤滑油を保持するためのクロスハッチが設けられる。このクロスハッチは、圧延ローラに設けられたクロスハッチ溝が転写されることにより形成される。
【００４５】
本実施の形態に係る圧延装置は、このようなリング１０４を、所望の板厚に圧延する。
【００４６】
図６を参照して、本実施の形態に係る圧延装置を説明する。図６は、圧延装置を上方から見た図である。一対の圧延ローラ（小圧延ローラ３５００および大圧延ローラ３６００）からなる圧延部と、引張ローラ４３００からなる引張部と、これら圧延部と引張部とを制御する制御装置１０００とを含む。小圧延ローラ３５００には、リング１０４の内周側にクロスハッチを付与するためのクロスハッチ溝が設けられる。
【００４７】
小圧延ローラ３５００と大圧延ローラ３６００とからなる一対の圧延ローラのうちの小圧延ローラ３５００と、引張ローラ４３００との間に巻回されたリング１０４を、制御装置１０００により制御される小圧延ローラ３５００と大圧延ローラ３６００とにより圧延する。リング１０４の圧延後の板厚は、小圧延ローラ３５００と大圧延ローラ３６００との隙間（以下、ローラ間隙という）、小圧延ローラ３５００と大圧延ローラ３６００とによる圧延時の荷重（以下、圧延荷重という）により変動する。
【００４８】
圧延前のリング１０４は、一般的には板厚１ｍｍ以下の薄板であるが、材料メーカの圧延による板厚変動や、前工程における板厚変動（たとえば、接合時の段差、バレル研磨等で発生する板厚変動）を伴う。
【００４９】
小圧延ローラ３５００および大圧延ローラ３６００の中の大圧延ローラ３６００は、固定台３６５０に設けられた一対のバックアップローラ３６２０およびバックアップローラ３６３０に圧接されており、所定の位置で回転可能に保持される。小圧延ローラ３５００は、可動台３２５０に設けられた一対のバックアップローラ３３００およびバックアップローラ３４００ならびに大バックアップローラ３２００に圧接されており、バックアップローラ３３００およびバックアップローラ３４００の回転に連動して回転するとともに、固定台３６５０に対する可動台３２５０の図中に示す水平方向の矢印に沿う相対移動に伴って所定の範囲で変位可能である。可動台３２５０は、圧延荷重用モータ３０００（他に、空気圧を用いたアクチュエータであってもよい）によって、固定台３６５０に対して相対移動される。
【００５０】
可動台３２５０には、ローラ送り量検出器３１５０および圧延側ロードセル３１００が設けられる。ローラ送り量検出器３１５０は、固定台３６５０に対する可動台３２５０の相対移動に伴う小圧延ローラ３５００の送り量、すなわち大圧延ローラ３６００に対するおよび小圧延ローラ３５００の変位量を検出し、ローラ間隙を検出する。圧延側ロードセル３１００は、圧延荷重を測定する。
【００５１】
引張ローラ４３００は、可動ローラ台４３５０に引張軸を中心として回転可能に支持されており、リング１０４が巻回された状態で、引張荷重用モータ４０００（他に、空気圧を用いたアクチュエータであってもよい）によって、可動ローラ台４３５０に作用する図中の上方向の矢印に沿う引張力によってリング１０４に所定の張力を付与する。
【００５２】
可動ローラ台４３５０には、引張位置検出器（周長検出器）４１００、引張側ロードセル４２００、渦流式板厚センサ４３６０が設けられる。引張位置検出器４１００は、可動ローラ台４３５０の図中の上方向の矢印に沿う位置、すなわち引張軸の上方向の矢印に沿う位置を検出する。この検出された可動ローラ台４３５０の位置に基づいて、リング１０４の周方向の長さ、すなわちリング１０４の周方向変形（伸び量）やその変形速度（伸び速度）を検出する。
【００５３】
制御装置１０００は、引張位置検出器４１００、ローラ送り量検出器３１５０、圧延側ロードセル３１００からの各種検出信号に基づいて、各種演算処理を行なう。制御装置１０００は、演算処理結果に基づいて、圧延荷重用モータ３０００を制御することにより、小圧延ローラ３５００および大圧延ローラ３６００の位置制御または圧延荷重制御を行なう。
【００５４】
制御装置１０００は、リング１０４の圧延初期にはローラ間隙を変化させて圧下率の高い粗圧延を行ない、時間の経過とともにローラ間隙を一定に保持して、圧下率の低い仕上げ圧延に移行させる。制御装置１０００は、粗圧延時には、小圧延ローラ３５００と大圧延ローラ３６００とを位置制御することにより小圧延ローラ３５００と大圧延ローラ３６００との隙間を変化させて圧下率の高い圧延を行なう。
【００５５】
制御装置１０００は、仕上げ圧延時には、ローラ送り量検出器３１５０、圧延側ロードセル３１００からの検出信号に基づいてローラ間隙または圧延荷重を制御する。また、制御装置１０００は、粗圧延時および仕上げ圧延時において、引張位置検出器（周長検出器）４１００、引張側ロードセル４２００、渦流式板厚センサ４３６０からの各種検出信号に基づいて、リング１０４が所定の周長や板厚になるように、引張荷重用モータ４０００を制御して、可動ローラ台４３５０の位置制御およびリング１０４に付与される張力制御を行なう。
【００５６】
このように制御装置１０００は、粗圧延時および仕上げ圧延時の双方において圧延荷重（圧延力）および張力（圧延張力）を制御する。
【００５７】
圧延装置は、リング１０４の温度を測定するための温度センサ３４２０が設けられる。本実施の形態に係る圧延装置においては、図６に示すように、リング１０４が巻回される小圧延ローラ３５００に当接するバックアップローラ３４００の軸受３４１０の温度を、リング１０４の温度として測定する。なお、リング１０４の温度は、軸受３４１０の温度ではなく、リング１０４そのものの温度であっても、リング１０４が巻回される小圧延ローラ３５００や他方のローラである引張ローラ４３００の温度であっても、小圧延ローラ３５００に当接するバックアップローラ３４００以外のローラの温度であっても、それらのローラの軸受の温度であってもよい。いずれの軸受およびローラも材質は金属であって、リング１０４の材質も金属であるので、熱伝導率が高く、それらの温度はリング１０４の温度と相関があるので、リング１０４の温度を直接測定することの代わりに、ローラやローラの軸受の温度を測定する。
【００５８】
図７に、制御装置１０００の記憶部に記憶される、ローラ温度と温度補正係数Ｋとの関係を示す。図７に示すように、ローラ温度が高くなるに従って、温度補正係数Ｋが小さくなるように設定されている。ローラ温度２５℃を基準温度として、ローラ温度が１℃上がるたびに温度補正係数Ｋが０．００５だけ低下するように基準温度と温度勾配とが記憶されている。
【００５９】
なお、図７に示すローラ温度と温度補正係数Ｋとの関係は一例であって、図７に示すようなローラ温度と温度補正係数Ｋとの関係に限定されない。たとえば、ローラ温度と温度補正係数Ｋとの関係は図７のように線形で表わされるのではなく、非線形の関係で表わされるものであってもよい。また、ローラ温度と温度補正係数Ｋとの関係を、離散的な数値を格納したテーブルにより記憶するようにしてもよい。また、温度補正係数Ｋではなく、ローラ温度に対して、粗圧延条件と仕上げ圧延条件とをそれぞれ記憶するようにしてもよい。
【００６０】
図８を参照して、制御装置１０００で実行されるプログラムの制御構造について説明する。
【００６１】
ステップ（以下、ステップをＳと略す）１００にて、制御装置１０００は、圧延直前のローラ温度Ｔ（１）を検知する。このとき制御装置１０００は、バックアップローラ３４００の軸受３４１０に設けられた温度センサ３４２０から入力された信号に基づいて、ローラ温度Ｔ（１）を検知する。
【００６２】
Ｓ１１０にて、制御装置１０００は、基準温度Ｔ（２）と温度勾配Ａとを読出す。すなわち、制御装置１０００は、前述の図７に示したローラ温度と温度補正係数Ｋとの関係を記憶部から読出す。このとき、基準温度Ｔ（２）として２５℃が、温度勾配Ａとして−０．００５が読出される。
【００６３】
Ｓ１２０にて、制御装置１０００は、温度補正係数Ｋを算出する。このとき、制御装置１０００は、Ｋ＝１＋（Ｔ（１）−Ｔ（２））×Ａの演算を行なうことにより、温度補正係数Ｋを算出する。図７に示したように、ローラ温度Ｔ（１）が高くなるほど、温度補正係数Ｋが小さくなるように設定されている。リング１０４の温度が高いほどリング１０４の変形抵抗値が小さくなるので、変形抵抗値が小さくなる分だけ圧延条件（粗圧延力、粗圧延張力、仕上げ圧延力、仕上げ圧延張力）を小さく変更する。このため、ローラ温度に対する温度補正係数Ｋの変化勾配がマイナスとなっている。
【００６４】
Ｓ１３０にて、制御装置１０００は、実圧延制御値を演算する。このとき、制御装置１０００は、粗圧延力＝粗圧延力基準値×温度補正係数Ｋ、粗圧延張力＝粗圧延張力基準値×温度補正係数Ｋ、仕上げ圧延力＝仕上げ圧延力基準値×温度補正係数Ｋ、仕上げ圧延張力＝仕上げ圧延張力基準値×温度補正係数Ｋの演算を行なう。ローラ温度Ｔ（１）が基準温度２５℃よりも高い場合には、温度補正係数Ｋが１未満となるため、粗圧延力、粗圧延張力、仕上げ圧延力、仕上げ圧延張力は、それぞれの基準値よりも小さくなる。
【００６５】
Ｓ１４０にて、制御装置１０００は、実圧延処理を実行するよう、制御対象機器（圧延荷重用モータ３０００、引張荷重用モータ４０００）を制御する。Ｓ１５０にて、制御装置１０００は、仕上げ圧延処理の最終１周回であるか否かを判断する。仕上げ圧延処理の最終１周回であると（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、処理はＳ１６０へ移される。もしそうでないと（Ｓ１５０にてＮＯ）、処理はＳ１４０へ戻され、実圧延処理（粗圧延処理、仕上げ圧延処理）が実行される。
【００６６】
Ｓ１６０にて、制御装置１０００は、板厚変化量を測定する。このとき、制御装置１０００は、渦流式板厚センサ４３６０により、リング１０４の板厚を測定するようにしてもよいし、引張位置検出器（周長検出器）４１００により入力されるリング１０４の周長の変化から板厚を推測するようにしてもよい。仕上げ圧延終了直前の最終１周回においては、板厚変化量が一定範囲に入っていることを確認する。この板厚変化量が一定範囲に入っていることにより、仕上げ圧延処理が終了する。
【００６７】
Ｓ１７０にて、制御装置１０００は、リング１０４の１周内の板厚差を判定する。この板厚差が所定範囲に入っていると、このリング１０４は良品として判定される。一方、リング１０４の１周内の板厚差が、所定の範囲に入っていないと、不良品として圧延工程以降の工程に送られない。
【００６８】
以上のような構造およびフローチャートに基づく、本実施の形態に係る圧延装置の動作について説明する。
【００６９】
圧延加工前のリング１０４が圧延装置に搬送され、小圧延ローラ３５００と引張ローラ４３００との間に巻き掛けられる。小圧延ローラ３５００にバックアップローラ３３００およびバックアップローラ３４００が圧接された状態で、バックアップローラ３４００の軸受３４１０の温度が温度センサ３４２０により測定される。このとき、温度センサ３４２０により測定された温度が、圧延直前のローラ温度Ｔ（１）として検知される（Ｓ１００）。
【００７０】
制御装置１０００の記憶部に記憶されたローラ温度と温度補正係数Ｋとの関係（図７）を表わすための、基準温度Ｔ（２）（＝２５℃）と温度勾配Ａ（＝−０．００５）とが読出される（Ｓ１１０）。圧延直前のローラ温度Ｔ（１）と、基準温度（２）と温度勾配Ａとの関係とに基づいて、温度補正係数Ｋが算出される（Ｓ１２０）。
【００７１】
このとき、温度センサ３４２０により測定されたローラ温度Ｔ（１）が基準温度２５℃よりも低いと温度補正係数Ｋは１より大きく、ローラ温度Ｔ（１）が基準温度Ｔ（２）よりも高いと温度補正係数Ｋは１よりも小さく算出される。
【００７２】
算出された温度補正係数Ｋを用いて、実圧延制御値（粗圧延力、粗圧延張力、仕上げ圧延力、仕上げ圧延張力）がそれぞれ算出される（Ｓ１３０）。このようにして、圧延直前のローラ温度Ｔ（１）に基づいて、温度補正係数Ｋが算出され、算出された温度補正係数Ｋに基づいて、実圧延制御値が演算される。この演算された実圧延制御値を用いて、実圧延処理（粗圧延処理、仕上げ圧延処理）が実行される（Ｓ１４０）。
【００７３】
仕上げ圧延処理の最終１周回になるまでは（Ｓ１５０にてＮＯ）、実圧延処理が行なわれる。仕上げ圧延処理の最終１周回になると（Ｓ１５０にてＹＥＳ）、板厚変化量が測定され（Ｓ１６０）、その変化量が一定範囲内にあることが確認される（Ｓ１６０）。
【００７４】
仕上げ圧延工程が終了したリング１０４は、小圧延ローラ３５００および引張ローラ４３００から取出され、リング１０４の１周内の板厚差が判定される（Ｓ１７０）。このとき、リング１０４の１周内の板厚差が予め定められた許容範囲にあると良品と判断され、許容品以外であると不良品と判断される。
【００７５】
図９に、ローラ温度Ｔ（１）に対するフープ１周内の板厚差の関係を示す。白丸が温度補正された実圧延条件により圧延された結果を、黒丸が温度補正されることなく実圧延条件が設定されて圧延された場合を示す。図９に示すように、温度補正された場合には、ローラ温度の変動にかかわらず、フープ１周内の板厚差が安定していることが示される。
【００７６】
以上のようにして、本実施の形態に係る圧延装置によると、温度センサにより測定された圧延前のリングの温度と予め記憶されたリングの温度と圧延条件を補正するための補正値との関係に基づいて、圧延条件が変更される。リングの温度が高いほど、リングの変形抵抗値は小さくなるのでリングを所望の板厚にするための圧延条件（粗圧延力、粗圧延張力、仕上げ圧延力、仕上げ圧延張力）を小さく変更する。これにより、ローラ温度が高く変化してリングの変形抵抗値が小さくなっても、圧延条件を補正しているので、圧延終了直前（仕上げ圧延終了直前）のリングの板厚変化量が一定範囲となり、製品であるリングの仕上り板厚の寸法精度が向上する。
【００７７】
なお、上述した実施の形態においては、図８のフローチャートのＳ１３０にて、制御装置１０００が実圧延制御値を演算する場合に、粗圧延力、粗圧延張力、仕上げ圧延力、仕上げ圧延張力を算出したが、本発明はこれに限定されない。Ｓ１３０の処理に替えて、制御装置１０００は、粗圧延力＝粗圧延力基準値×温度補正係数Ｋ、粗圧延張力＝粗圧延張力基準値×温度補正係数Ｋの演算を行ない、仕上げ圧延力＝仕上げ圧延力基準値×温度補正係数Ｋ、仕上げ圧延張力＝仕上げ圧延張力基準値×温度補正係数Ｋの演算を行なわないようにして、粗圧延力および粗圧延張力のみを補正するようにしてもよい。粗圧延工程において、リングの形状の７〜８割が決定されるため、この粗圧延工程における粗圧延力、粗圧延張力を補正するのみで、十分な寸法精度を確保できるためである。
【００７８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧延装置で圧延処理されたリングを含む無端金属ベルトを用いたベルト式無段変速機の断面図である。
【図２】無端金属ベルトを説明するための部分斜視図である。
【図３】無端金属ベルトの全体構成を示す斜視図である。
【図４】エレメントの正面図である。
【図５】エレメントの側面図である。
【図６】圧延装置の上面図である。
【図７】図６に示す制御装置の記憶部に記憶されるローラ温度と温度補正係数Ｋとの関係を示す図である。
【図８】図６に示す制御装置で実行されるプログラムの制御構造を示すフローチャートである。
【図９】本実施の形態に係る圧延装置による圧延処理結果を示す図である。
【符号の説明】
１００無段変速機、１０２エレメント、１０４リング、１０６無端金属ベルト、１０８シーブ、１１０シーブ面、１１２対シーブ摩擦面、１１４基体部分、１１６首部、１１８頂部、１２０サドル面、１２２ディンプル・ホール、１２４傾斜面、２００入力軸、２２０入力側プーリ、３００出力軸、３２０出力側プーリ、１０００制御装置、３０００圧延荷重用モータ、３１００圧延側ロードセル、３１５０ローラ送り量検出器、３２００大バックアップローラ、３２５０可動台、３３００，３４００，３６２０，３６３０バックアップローラ、３４１０軸受、３４２０温度センサ、３５００小圧延ローラ、３６００大圧延ローラ、３６５０固定台、４０００引張荷重用モータ、４１００引張位置検出器（周長検出器）、４２００引張側ロードセル、４３００引張ローラ、４３５０可動ローラ台、４３６０渦流式板厚センサ。

Claims

複数のエレメントをその板厚方向に並べて、前記エレメントのサドル部に環状のリングを通すことにより構成された無端金属ベルトにおける前記リングを圧延加工する圧延装置であって、前記圧延装置は、前記リングを挟持して圧延する一対のローラおよび前記リングに張力を付与するローラを備え、前記圧延装置は、
圧延前の前記リングの温度を測定するための測定手段と、
前記リングの温度と圧延条件との関係を予め記憶するための記憶手段と、
前記測定されたリングの温度と前記関係とに基づいて、前記圧延条件を変更するための変更手段とを含み、
前記測定手段は、前記ローラのいずれか若しくは前記ローラに当接するローラの温度を、前記リングの温度として測定する、圧延装置。
複数のエレメントをその板厚方向に並べて、前記エレメントのサドル部に環状のリングを通すことにより構成された無端金属ベルトにおける前記リングを圧延加工する圧延装置であって、前記圧延装置は、前記リングを挟持して圧延する一対のローラおよび前記リングに張力を付与するローラを備え、前記圧延装置は、
圧延前の前記リングの温度を測定するための測定手段と、
前記リングの温度と圧延条件との関係を予め記憶するための記憶手段と、
前記測定されたリングの温度と前記関係とに基づいて、前記圧延条件を変更するための変更手段とを含み、
前記測定手段は、前記ローラのいずれか若しくは前記ローラに当接するローラの軸受の温度を、前記リングの温度として測定する、圧延装置。
前記圧延条件は、粗圧延工程の圧延条件を含む、請求項１または２に記載の圧延装置。
前記圧延条件は、粗圧延工程の圧延条件および仕上げ圧延工程の圧延条件を含む、請求項１または２に記載の圧延装置。
複数のエレメントをその板厚方向に並べて、前記エレメントのサドル部に環状のリングを通すことにより構成された無端金属ベルトにおける前記リングを圧延加工する圧延方法であって、
前記圧延方法は、
前記リングを挟持して圧延する一対のローラの一方および前記リングに張力を付与するローラに前記リングを巻き掛けるステップと、
圧延前の前記リングの温度を測定する測定ステップと、
前記測定されたリングの温度と予め準備された前記リングの温度と圧延条件との関係とに基づいて、前記圧延条件を変更する変更ステップとを含み、
前記測定ステップは、前記ローラのいずれか若しくは前記ローラに当接するローラの温度を、前記リングの温度として測定するステップを含む、圧延方法。
複数のエレメントをその板厚方向に並べて、前記エレメントのサドル部に環状のリングを通すことにより構成された無端金属ベルトにおける前記リングを圧延加工する圧延方法であって、
前記圧延方法は、
前記リングを挟持して圧延する一対のローラの一方および前記リングに張力を付与するローラに前記リングを巻き掛けるステップと、
圧延前の前記リングの温度を測定する測定ステップと、
前記測定されたリングの温度と予め準備された前記リングの温度と圧延条件との関係とに基づいて、前記圧延条件を変更する変更ステップとを含み、
前記測定ステップは、前記ローラのいずれか若しくは前記ローラに当接するローラの軸受の温度を、前記リングの温度として測定するステップを含む、圧延方法。
前記圧延条件は、粗圧延工程の圧延条件を含む、請求項５または６に記載の圧延方法。
前記圧延条件は、粗圧延工程の圧延条件および仕上げ圧延工程の圧延条件を含む、請求項５または６に記載の圧延方法。