JP5352354B2

JP5352354B2 - リング状ワークの周長測定装置

Info

Publication number: JP5352354B2
Application number: JP2009145612A
Authority: JP
Inventors: 雅道原田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2013-11-27
Anticipated expiration: 2029-06-18
Also published as: JP2011002333A

Description

本発明は、クラウニングが施されたリング状ワークを駆動側ローラおよび従動側ローラに巻き掛け、前記従動側ローラを前記駆動側ローラから離反する方向に付勢して前記リング状ワークに所定の張力を付与した状態で、前記駆動側ローラを回転させて前記リング状ワークを周回移動させながら、前記従動側ローラの変位に基づいて前記リング状ワークの周長を測定するリング状ワークの周長測定装置に関する。

ベルト式無段変速機の金属ベルトは無端状の金属リング集合体に多数の金属エレメントを支持したものであり、前記金属リング集合体は薄い金属リングを複数枚積層して構成される。金属リングの周長は、積層方向の内周側の金属リングほど小さく、積層方向の外周側の金属リングほど大きいため、金属リング集合体の組立に際して各金属リングの周長を精度良く測定する必要がある。

そこで、駆動側ローラおよび従動側ローラ間に金属リングを巻き掛け、従動側ローラをウエイトで付勢して金属リングに張力を付与した状態で、駆動側ローラを回転させて金属リングを周回移動させながら、駆動側ローラおよび従動側ローラの軸間距離を測定することで金属リングの周長を測定するものが、下記特許文献１により公知である。

特開平１１−２８１３４２号公報

ところで、かかる金属ベルトの金属リングには、金属エレメントのサドル面に形成されたクラウニングに対応するクラウニングが形成されており、このクラウニングにより金属エレメントのサドル面上に金属リング集合体をセンタリングしている。

上記特許文献１に記載されたリング状ワークの周長測定装置のローラにはクラウニングが施されていないため、金属リングに張力が加わったときにクラウニングが変わることで周長が変化してしまい、金属リングの周長の測定精度が低下する問題があった。

本発明は前述の事情に鑑みてなされたもので、クラウニングが施されたリング状ワークの周長を精度良く測定することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載された発明によれば、クラウニングが施されたリング状ワークを駆動側ローラおよび従動側ローラに巻き掛け、前記従動側ローラを前記駆動側ローラから離反する方向に付勢して前記リング状ワークに所定の張力を付与した状態で、前記駆動側ローラを回転させて前記リング状ワークを周回移動させながら、前記従動側ローラの変位に基づいて前記リング状ワークの周長を測定するリング状ワークの周長測定装置において、前記駆動側ローラおよび前記従動側ローラの巻付き面にはクラウニングが施されており、前記両ローラのクラウニング高さは、公差中央値の基準クラウニング高さを有する前記リング状ワークを前記両ローラの巻付き面に張力を与えずに巻き付けたときのクラウニング高さと同一の、前記公差中央値より小さい所定値に予め設定されることを特徴とするリング状ワークの周長測定装置が提案される。

尚、実施の形態の金属リング１９は本発明のリング状ワークに対応する。

また、基準クラウニング高さとは、所定長さのリング状ワークの凸面側を定盤に密着させたときのリング状ワークの高さをいう。

請求項１の構成によれば、クラウニングが施されたリング状ワークを駆動側ローラおよび従動側ローラに巻き掛け、従動側ローラを駆動側ローラから離反する方向に付勢してリング状ワークに所定の張力を付与した状態で、駆動側ローラを回転させてリング状ワークを周回移動させながら、従動側ローラの変位に基づいてリング状ワークの周長を測定する。このとき、駆動側ローラおよび従動側ローラの巻付き面に施されるクラウニングの高さを、公差中央値の基準クラウニング高さを有するリング状ワークを両ローラの巻付き面に張力を与えずに巻き付けたときのクラウニング高さと同一の、前記公差中央値より小さい所定値に予め設定したので、周長の測定時にリング状ワークに与えられる張力で該リング状ワークのクラウニングが潰れてローラの巻付き面に密着するまでの従動側ローラの変位を最小限に抑え、リング状ワークの周長の測定精度を高めることができる。

金属リングの周長測定装置の全体斜視図。金属リングの横断面の測定手法および横断面形状を示す図。駆動側ローラおよび従動側ローラに金属リングを巻き掛けた状態を示す図。図３の４−４線拡大断面図。平坦な巻付き面を持つローラに金属リングを巻き掛けて引張り荷重を加えたときのローラのストロークを示すグラフ。金属リングの巻付き半径とクラウニング高さとの関係を示すグラフ。ローラの直径とクラウニング高さのバラツキとの関係を示す図。クラウニングを有する巻付き面を持つローラに金属リングを巻き掛けて引張り荷重を加えたときのローラのストロークを示すグラフ。

以下、図１〜図８に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１に示すように、金属リングの周長測定装置は、基台１１に立設した基板１２の上部に設けたハウジング１３に駆動側ローラ１４が支持されており、この駆動側ローラ１４はモータ１５によって回転駆動される。基板１２におけるハウジング１３の下方にガイドレール１６が上下方向に設けられており、このガイドレール１６に昇降自在に支持されたブラケット１７に従動側ローラ１８が回転自在に支持される。駆動側ローラ１４および従動側ローラ１８には、被測定物であるベルト式無段変速機の金属ベルトの金属リング１９が巻き掛けられる。

ブラケット１７にはワイヤ２０を介してウエイト２１が吊り下げられており、このウエイト２１に作用する重力で従動側ローラ１８をガイドレール１６に沿って下向きに付勢することで、駆動側ローラ１４および従動側ローラ１８の軸間距離を増加させて金属リング１９に所定の張力を作用させることができる。基台１１にはシリンダ２２を介してウエイト保持台２３が昇降自在に設けられており、ウエイト保持台２３上にウエイト２１を支持することで、従動側ローラ１８にウエイト２１の重さが加わらないようにし、両ローラ１４，１８に金属リング１９を着脱することができる。

ブラケット１７に設けた係合体２４と基板１２に設けた測定子２５とが係合しており、従動側ローラ１８を支持するブラケット１７が昇降すると係合体２４が測定子２５を伸縮させ、測定子２５に接続された表示器２６により従動側ローラ１８の上下位置が表示される。

しかして、ウエイト２１で金属リング１９に所定の張力を付与した状態で駆動側ローラ１４を駆動して金属リング１９を周回移動させながら、従動側ローラ１８の上下位置を測定する。従動側ローラ１８の上下位置が分かると駆動側ローラ１４および従動側ローラ１８の軸間距離が分かり、この軸間距離と既知である両ローラ１４，１８の直径とから、両ローラ１４，１８に巻き掛けられた金属リング１９の周長を算出することができる。

図２（Ａ）は、１枚の金属リング１９の横断面形状の測定手法を示すものである。所定長さに切断した金属リング１９を、凸面（外周面）側を定盤Ｔ上に載置し、両端を下向きに押さえて定盤Ｔに密着させる。

図２（Ｂ）は、上述した状態で測定した金属リング１９の横断面形状を示すものである。実施の形態では金属リング１９の直径は２００ｍｍであり、幅は９．５ｍｍである。金属リング１９の幅の９．５ｍｍのうち、その本体部１９ａの幅９．３ｍｍがクラウニング評価幅Ｗであり、その両端の各０．１ｍｍが円弧状に形成された側縁部１９ｂ，１９ｂである。前記クラウニング評価幅Ｗ内における金属リング１９の高さが基準クラウニング高さＨｓである。その基準クラウニング高さＨｓにはバラツキがあるため、製造時に公差が設定される。即ち、その値は公差中央値でＨｓ＝０．１０ｍｍであり、公差最大値でＨｓ＝０．１０ｍｍ＋αｍｍであり、公差最小値でＨｓ＝０．１０ｍｍ−αｍｍである。

金属リング１９は自由状態で円形を成すが、図３に示すように、駆動側ローラ１４および従動側ローラ１８に巻き掛けた状態では二つの直線状の弦部１９ｃ，１９ｃと、二つの半円状の巻付き部１９ｄ，１９ｄとに分かれる。金属リング１９の弦部１９ｃにおけるクラウニング高さはＨｓ（基準クラウニング高さ）であり、巻付き部１９ｄにおけるクラウニング高さはＨである。巻付き部１９ｄにおける金属リング１９のクラウニング高さＨは、ローラ１４，１８の曲率半径が小さくなるにつれて小さくなる。従って、金属リング１９がローラ１４，１８に巻き付く巻付き部１９ｄでのクラウニング高さＨは、前記弦部１９ｃでの基準クラウニング高さＨｓよりも小さくなる。

直径２００ｍｍの金属リング１９を巻き掛けるには、駆動側ローラ１４および従動側ローラ１８の直径は１２２．２ｍｍ以下であることが必要であり、本実施の形態では駆動側ローラ１４および従動側ローラ１８の直径は８０ｍｍに設定される。

金属リング１９を駆動側ローラ１４および従動側ローラ１８に巻き掛けてウエイト２１により張力を与えるとき、金属リング１９のクラウニング高さＨとローラ１４，１８の巻付き面１４ａ，１８ａのクラウニング高さＨ′とが一致していないと、金属リング１９の周長を精度良く測定することができない。以下、その理由を説明する。

図５は、平坦な巻付き面１４ａ，１８ａ（クラウニング半径Ｒ′＝∞）を持つ駆動側ローラ１４および従動側ローラ１８に、基準クラウニング高さＨｓ＝０．１０ｍｍ−αｍｍ（実線参照）、０．１０ｍｍ（破線参照）、０．１０ｍｍ＋αｍｍ（一点鎖線参照）の３種類の金属リング１９を巻き掛け、従動側ローラ１８に加える引張り荷重を増加させたときの該従動側ローラ１８のストロークを示すものである。金属リング１９の基準クラウニング高さＨｓ＝０．１０ｍｍは公差の中央値であり、基準クラウニング高さＨｓ＝０．１０ｍｍ−αｍｍは公差の下限値であり、基準クラウニング高さＨｓ＝０．１０ｍｍ＋αｍｍは公差の上限値である。

基準クラウニング高さＨｓが大きい金属リング１９、つまりＨｓ＝０．１０ｍｍ，０．１０ｍｍ＋αｍｍの二つの金属リング１９は、引張り荷重の増加に伴って先ずストロークが急激に増加する領域があり、その後にストロークが緩やかに増加する領域がある。荷重を加えた初期にストロークが急激に立ち上がる領域は、クラウニングを持つ金属リング１９の幅方向中央部とクラウニングを持たないローラ１４，１８の巻付き面１４ａ，１８ａとの間の隙間が潰れ、金属リング１９がローラ１４，１８の巻付き面１４ａ，１８ａに密着するまでの期間である。従って、その間のストローク量は、基準クラウニング高さＨｓが大きい金属リング１９の方が大きくなる。金属リング１９のクラウニングが消滅してローラ１４，１８の巻付き面１４ａ，１８ａに密着した後は、荷重の増加に伴って金属リング１９が長手方向に引き伸ばされることで、ストロークが緩やかに増加する。

基準クラウニング高さＨｓが小さい金属リング１９、つまりＨｓ＝０．１０ｍｍ−αｍｍの金属リング１９は、引張り荷重の増加に伴ってストロークが急激に増加する領域が認められず、当初からストロークが緩やかに増加する。その理由は、クラウニング高さが小さいために、荷重を加えると同時に金属リング１９がローラ１４，１８の巻付き面１４ａ，１８ａに密着するためと考えられる。

引張り荷重が２００Ｎの状態では、基準クラウニング高さＨｓが異なる三つの金属リング１９について従動側ローラ１８のストロークが一致する。しかしながら、無段変速機の運転中には変速等に伴って荷重が変動し、前記２００Ｎに維持される訳ではないため、積層された複数の金属リング１９…の伸び量が個々に異なってしまい、隣接する金属リング１９…間のクリアランスを一定に保つことができなくなる。

図６は、金属リング１９に加える引張り荷重を略ゼロにした状態において、金属リング１９の巻付き半径（ローラ１４，１８の半径）と、巻付き状態での金属リング１９のクラウニング高さＨとの関係を示すものである。公差上限の金属リング１９のクラウニング高さＨと公差下限の金属リング１９のクラウニング高さＨとの差は、ローラ１４，１８の半径が大きい場合より、ローラ１４，１８の半径が小さい場合の方が小さくなる。

即ち、図７（Ａ）に示すように、直径が大きいローラ１４，１８に金属リング１９が巻き付いたとき、公差上限の金属リング１９のクラウニング高さＨと公差下限の金属リング１９のクラウニング高さＨとの差が大きくなるため、金属リング１９の周長の測定精度が低下する。一方、図７（Ｂ）に示すように、直径が小さいローラ１４，１８に金属リング１９が巻き付いたとき、公差上限の金属リング１９のクラウニング高さＨと公差下限の金属リング１９のクラウニング高さＨとの差が小さくなるため、金属リング１９の周長の測定精度が向上する。このように、駆動側ローラ１４および従動側ローラ１８の直径は小さい方が、そのローラ１４，１８に金属リング１９が巻き付いたときのクラウニング高さＨのばらつきを小さく抑えることができるため、金属リング１９の周長の測定精度を高めることができる。

さて、本発明ではローラ１４，１８の巻付き面１４ａ，１８ａのクラウニング高さＨ′を適切に設定することで、金属リング１９の周長の測定精度を高めている。具体的には、図４に示すように、ローラ１４，１８の巻付き面１４ａ，１８ａのクラウニング高さＨ′を、金属リング１９を無負荷状態でローラ１４，１８に巻き付けたときの該金属リング１９のクラウニング高さＨに一致させる。このときの金属リング１９のクラウニング高さＨは、公差中央値（Ｈｓ＝０．１０ｍｍ）の金属リング１９を巻き付けたときのクラウニング高さＨを採用する。

図８は、ローラ１４，１８の巻付き面１４ａ，１８ａのクラウニング高さＨ′を、金属リング１９を無負荷状態でローラ１４，１８に巻き付けたときの該金属リング１９のクラウニング高さＨに一致させた本実施の形態のものにおいて、引張り荷重を変化させたときの従動側ローラ１８のストローク変化を示すものである。

図５に示す平坦な巻付き面１４ａ，１８ａ（クラウニング半径Ｒ′＝∞）を有するローラ１４，１８を用いた従来のものと比較すると明らかなような、図８に示す本実施の形態のものでは、基準クラウニング高さＨｓに公差の範囲でバラツキが存在しても、全ての引張り荷重において従動側ローラ１８のストロークに殆ど差異が発生しておらず、よって金属リング１９の周長の測定精度が向上していることが分かる。

本発明によれば、図２に示す金属リング１９を、直径が８０ｍｍ（巻付き半径が４０ｍｍ）の駆動側ローラ１４および従動側ローラ１８に巻き掛けて周長の測定を行う場合、ローラ１４，１８の最適のクラウニング高さＨ′は、図６に示す関係に基づき０．０２５ｍｍとなる。

金属リング１９のクラウニング評価幅をＷとし、金属リング１９のクラウニング高さをＨとすると、金属リング１９のクラウニングの半径Ｒ（図２参照）は、
Ｒ＝（Ｗ² ／４＋Ｈ² ）／２Ｈ
により算出される。

よって、ローラ１４，１８のクラウニング高さＨ′を０．０２５ｍｍとした場合、その巻付き面１４ａ，１８ａのクラウニング半径Ｒ′（図４参照）は、４３２ｍｍと算出される。

以上のように、金属リング１９の周長測定装置の駆動側ローラ１４および従動側ローラ１８にクラウニングを有する金属リング１９を巻き掛け、所定の張力を付与しながら周長の測定を行うとき、金属リング１９を無負荷で駆動側ローラ１４および従動側ローラ１８に巻き掛けたときの該金属リング１９のクラウニング高さＨを算出し、それと同じ大きさのクラウニング高さＨ′を有するクラウニングを駆動側ローラ１４および従動側ローラ１８の巻付き面１４ａ，１８ａに形成したので、金属リング１９のクラウニングが潰れて駆動側ローラ１４および従動側ローラ１８の巻付き面１４ａ，１８ａに密着するまでの従動側ローラ１８のストロークを無くし、金属リング１９の周長の測定精度を高めることができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更を行うことが可能である。

例えば、本発明のリング状ワークは実施の形態の金属リング１９に限定されるものではない。

１４駆動側ローラ
１４ａ巻付き面
１８従動側ローラ
１８ａ巻付き面
１９金属リング（リング状ワーク）
Ｈリング状ワークをローラの巻付き面に張力を与えずに巻き付けたときのクラウニング高さ
Ｈｓ公差中央値のクラウニング高さ
Ｈ′ ローラのクラウニング高さ

Claims

クラウニングが施されたリング状ワーク（１９）を駆動側ローラ（１４）および従動側ローラ（１８）に巻き掛け、前記従動側ローラ（１８）を前記駆動側ローラ（１４）から離反する方向に付勢して前記リング状ワーク（１９）に所定の張力を付与した状態で、前記駆動側ローラ（１４）を回転させて前記リング状ワーク（１９）を周回移動させながら、前記従動側ローラ（１８）の変位に基づいて前記リング状ワーク（１９）の周長を測定するリング状ワークの周長測定装置において、
前記駆動側ローラ（１４）および前記従動側ローラ（１８）の巻付き面（１４ａ，１８ａ）にはクラウニングが施されており、前記両ローラ（１４，１８）のクラウニング高さ（Ｈ′）は、公差中央値の基準クラウニング高さ（Ｈｓ）を有する前記リング状ワーク（１９）を前記両ローラ（１４，１８）の巻付き面（１４ａ，１８ａ）に張力を与えずに巻き付けたときのクラウニング高さ（Ｈ）と同一の、前記公差中央値より小さい所定値に予め設定されることを特徴とするリング状ワークの周長測定装置。