JP6036574B2 - 積層リングの製造方法 - Google Patents
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Description
図13は、CVTに使用される無端金属ベルト10を示す斜視図である。
図14は、無端金属ベルト10を部分的に分解し、その一部を示す部分斜視図である。
説明の都合上、最も内側の無端金属リング13を第1リングとし、第1リングの外側に積層された無端金属リング13を第2リングとし、以下、内側から外側に向かって番号が大きくなるように命名する。内側のリングに対してその外側のリングの周長がわずかに長くなっており、内側のリングに対して外側のリングを積層したとき、両者の間は全周にわたって略密着状態になる。
例えば、第k層のリングと第k+1層のリングとの層間クリアランスが規定より大きすぎると、互いに擦れ合って切れてしまう原因になる。
また、6〜12層のリングを順番に積層しなければならないのであるから、第k層のリングと第k+1層のリングとの層間クリアランスが規定より大きくなってしまっていると、第k+2層のリングや、第k−1層のリングが入らなくなり、結局、積層リングとして組み上げられないという事態になる。
もちろん、層間クリアランスが全く無かったり、板厚を考えたときに、第k層リングの外周が第k+1層リングの内周よりも大きくなっていたりすると、積層できないのは当然である。
例えば、本出願人による特開2011−185300号公報(特許文献2)や特開2013−52432号公報(特許文献3)にはかなり工夫された周長調整装置および周長調整工程が開示されている。
周長が僅かずつ異なる複数の無端金属リングが積層されて成る積層リングの製造方法であって、
鋼板の端部同士を溶接して円筒状のパイプを形成する溶接工程と、
前記パイプを軸心に直交する方向で所定幅ごとに切断し、複数のリングを切り出すリング切出し工程と、
前記リングを研磨する研磨工程と、
複数の前記リングがそれぞれ定められた周長になるように調整する周長調整工程と、
複数の前記リングを窒化処理する窒化工程と、
複数の前記リングを積層するように組み合わせて積層リングとする組付け工程と、を含み、
前記組付け工程では、
前記パイプの状態のときに隣り合う部位となっていたリング同士が積層リングにおいて隣り合う層同士となるように組み付ける
ことを特徴とする。
前記研磨工程においては、
前記リング切り出し工程で切り出された順番を追跡できるように一つずつ研磨する
ことが好ましい。
前記窒化工程では、
前記パイプの状態のときに隣り合う部位となっていたリング同士を互いに隣り合うように治具にセットした状態で窒化処理を行う
ことが好ましい。
前記周長調整工程においては、
前記パイプの状態のときに隣り合う部位となっていたリング同士が積層リングにおいて隣り合う層同士となるように各リングの周長を調整する
ことが好ましい。
周長が僅かずつ異なる複数の無端金属リングが積層されて成る積層リングの製造方法であって、
鋼板の端部同士を溶接して円筒状のパイプを形成する溶接工程と、
前記パイプを軸心に直交する方向で所定幅ごとに切断し、複数のリングを切り出すリング切出し工程と、
前記リングを研磨する研磨工程と、
複数の前記リングがそれぞれ定められた周長になるように調整する周長調整工程と、
複数の前記リングを窒化処理する窒化工程と、
複数の前記リングを積層するように組み合わせて積層リングとする組付け工程と、を含み、
前記組付け工程では、一本の前記パイプから切り出された複数の前記リングのうちの所定数を用いて一の積層リングとして組み付ける
ことを特徴とする。
周長が僅かずつ異なる複数の無端金属リングが積層されて成る積層リングの製造方法であって、
鋼板の端部同士を溶接して円筒状のパイプを形成する溶接工程と、
前記パイプを軸心に直交する方向で所定幅ごとに切断し、複数のリングを切り出すリング切出し工程と、
前記リングを研磨する研磨工程と、
複数の前記リングがそれぞれ定められた周長になるように調整する周長調整工程と、
複数の前記リングを窒化処理する窒化工程と、
複数の前記リングを積層するように組み合わせて積層リングとする組付け工程と、を含み、
前記組付け工程では、前記パイプの半分の長さから切り出された複数の前記リングのうちの所定数を用いて一の積層リングとして組み付ける
ことを特徴とする。
ここで、パイプのときに隣接していたリング同士にあっては、組成、板厚、溶接品質がほぼ同じであることが期待できる。従って、積層リングにおいて互いに隣接する層同士については、熱処理(窒化工程)の段階である程度の延びが生じるとしても、その延びはほぼ同じ傾向となることが期待できる。このことは、熱処理後にリングを測長、仕分け、選択する作業を削除することに繋がり、結果として、手間、コストを削減し、製造効率を向上させる。
(第1実施形態)
本発明の積層リング製造方法に係る第1実施形態について説明する。
図1から図3に、積層リング製造方法のフローチャートを示す。
以下、各工程を順番に説明する。
まず、ロール20から鋼板21を切り出し(ST101)、切り出した鋼板21を円筒形に曲げた後(ST102)、溶接してパイプ22を作る(ST103)。図4に、ロール20から切り出した鋼板21をパイプ22にする様子を図示した。なお、ロール20の材料は、マルエージング鋼またはステンレス鋼などの鋼である。
ここで大事なことは、一本のパイプ22から複数(ここでは18個)のリング23を切り出すとしても、切り出されたリング23の順序を切り出す前の元のパイプの状態と同じに保つようにすることである。
(真に大切なことは、切り出されたリング同士がパイプ22のなかのどこにあったかという相互の位置関係なのであるが、説明が分かり易くなるように、パイプ内での位置関係をパイプ右端からの順番に置き換えて説明する。)
リング23の順序を保持できる方法であれば、如何なる手段を用いても良いのであって、ベルトコンベアに載せようが、ターンテーブルに載せようが、順番を保つように整理してトレーに並べようが、個別具体的な手段は限定されない。
例えば、順番に一つずつブラシ研磨してもよい。または、一つずつ順番にレーザでバリの除去やR付け(面取り)を行ってもよい。さらには、順番に一つずつバレル研磨してもよい。
なお、圧延(ST108)では、各リング23を所定の厚みになるように圧延する。例えば、リング23の厚さ方向を一対の圧延ローラで挟み込んで加圧する。
第2溶体化処理(ST110)では、圧延(ST108)による金属組織の変形を復元するため、加熱、冷却を行う。
このとき、第1リングになるもの、第2リングになるもの、・・・に対し、それぞれ予め定められた周長の狙い値がある。
テンション(張力)を掛けてリング23を引き伸ばすわけであるが、周長を極めて高精度に調整しながらも、リング23の耐久性を低下させないようにする工夫が行われている。(例えば、特開2011−185300号公報や特開2013−52432号公報)
また、積層リングにおいて最も内側のリングを第1リングとし、第1リングの外側に積層されたリングを第2リングとし、以下、内側から外側に向かって番号が大きくなるように命名する。
2番目のリング(2)が第1積層リング12Aの第2リングとなるようにする。
3番目のリング(3)が第1積層リング12Aの第3リングとなるようにする。
以下、同様にして、9番目のリング(9)が第1積層リング12Aの第9リングとなるようにする。
言い換えると、1番目のリング(1)を第1リングの周長に調整する、2番目のリング(2)を第2リングの周長に調整する、ということである。
11番目のリング(11)が第2積層リング12Bの第2リングとなるようにする。
12番目のリング(12)が第2積層リング12Bの第3リングとなるようにする。
以下、同様にして、18番目のリング(18)が第2積層リング12Bの第9リングとなるようにする。
図9(b)は、上記のように、各層の周長の狙い値になるように各リング23に周長調整を施した後の状態を模式的に示す図である。
将来的に積層リングとして組み付けられる一組のリングをリング積載治具にセットする。
リング積載治具の一例を図9に示す。
リング積載治具80は、底板81と、底板81に立設された支柱82と、を有し、支柱82には複数の鍔部(不図示)が設けられている。
鍔部にリング23が引っ掛かるようになっており、これにより、一のリング積載治具80に一組の(つまり9個の)リング23がセットできるようになっている。
熱処理自体はよく知られた工程であり、時効(ST115)、酸化(ST116)、および、窒化(ST117)の各処理をリング23に行うものである。
時効処理(ST115)においては、所定温度まで加熱し、十分な時間保持した後に冷却する。
酸化処理(ST116)においては、酸化雰囲気において所定の酸化処理温度で酸化処理し、酸化物層を生成する。
窒化処理(ST117)においては、窒化雰囲気において所定の窒化処理温度で窒化処理し、窒化物層を生成する。
熱処理炉は、扉で仕切られた複数の処理室を有し、リング積載治具80は、搬送台によって各処理室を順番に回るようになっている。
本第1実施形態の特徴として、パイプ22のときに隣接していたリング同士が積層リング12においても隣接する層同士になるようにしたことがある。
ここで、素材であるロール20には、場所によって板厚や材料組成にバラツキがあるのはやむを得ないことである。(例えば、板厚でいうと、場所によってプラスマイナス3μmから4μm程度のバラツキがある。)さらに、鋼板を湾曲させた後に端部同士を溶接してパイプ22を形成するのであるが、場所によって溶接品質にバラツキが生じるのはやむ得ないことである。
ここで、仮に、材料組成、板厚および溶接品質など各種因子のバラツキがそれぞれ規格の幅内に入っていたとしても、熱処理を行うとリングごとの延び量がかなり違ってくるという問題がある。
例えば、材料組成、板厚および溶接品質など各種因子のバラツキが規格内にある材料に対して同じ条件の熱処理を施したとしても、リングの延び量のバラツキがプラスマイナス数百μm程度も生じることがある。
そのため、熱処理の前の周長調整で狙い値に高精度に合わせることができたとしても、熱処理の後では予定した通りに積層できないという事態がしばしばあった。よって、全リングに対して周長測定を行った上で、選択組み付けをするという手間が生じていた。
本発明の変形例1を説明する。
第1実施形態のように「パイプのときに隣接していたリング同士が積層リングにおいても隣接している層同士になるようにする」というのは、隣接層間における熱処理後のバラツキを極限まで小さくするという点ではベストモードと考えられる。しかし、切り出したリング23を一つずつ順次処理しなければならないことを考えると、製造工程の管理で負荷が大きいという問題はある。ここで、最終的に積層リング12として組み上げ可能で有り、かつ、積層リング12としての基準(層間クリアランスなどの基準)を満たしていれば良いのであるから、この目的が達成できる範囲であればリングの順序が入れ替わることは許容される。
図11にあっては、一本のパイプ22から二つの積層リングを作る。
パイプ22の右半分から第1積層リングを取り、パイプの左半分から第2積層リングを取る。(図11では、紙幅の都合上、第2積層リングに関しては省略した。)すなわち、パイプ22の右半分から第1積層リングを構成する第1リングから第9リングが切り出されるわけである。
例えば、9個のリング23をまとめてバレル研磨してもよい。
9個のリングの順番はもはや判らなくなるが、一の積層リングを構成する一組(例えば9個)分程度であれば、パイプのときの場所が離れていても、組成、板厚、溶接品質などにそれほどの大きな違いは無いと期待できる。
9個のリングのうちのいずれか一つを第1リングとし、残りのうちからいずれかを第2リングとし、さらに残りのうちからいずれかを第3リングとする(以下、略する)。
図11(c)では、1番目のリング(1)が第4リングになり、9番目のリングが第5リングになった場合を例示している。
(当然であるが、実際には、どのリングが何番目であるかという対応付けはもはや判らなくなっているのであり、これは仮想的に適当に番号を付けただけである。)
このような場合でも、組成、板厚、溶接品質などにそれほどの大きな違いは無いため、熱処理である程度延びが生じるとしても層間クリアランスのバラツキは極めて小さくなると期待できる。
さらに、変形例2を説明する。
変形例2としては、一本のパイプのなかでは順番が入れ替わることを許容する。すなわち、一のパイプから18個のリングを切り出し、これらをバッチ処理してもよい。
例えば、18個のリング23をまとめてバレル研磨してもよい。
18個のリングの順番はもはや判らなくなるが、同じパイプのなかであれば、パイプのときの場所が離れていても、組成、板厚、溶接品質などにそれほどの大きな違いは無いと期待できる。18個のリングのうちの半数から第1積層リングを作り、残りの半数で第2積層リングを作る。
第1実施形態では、切り出したリングの順番が変わらないようにその後の工程ではリングを一つずつ順次処理する場合を例示した。順序を変えないように切った順番で流れ作業に載せてしまうというのが最も分かり易いが、製造効率を向上させるためには様々な工夫の余地はもちろんあるであろう。
例えば、後で順番をトレースできるようにしておいてもよい。例えば、切り出した各リングに対して順番が判るようにマーキングしておいてもよい。こうすれば、例えば、研磨工程をバッチ処理したとしても、周長調整工程や熱処理の前にリングを並べ直すこともできる。
または、リングの順番を管理できるのであれば複数のリングを複数のレーンでパラレルに処理するなど、実際の製造工程は様々工夫してもよい。
Claims (4)
- 周長が異なる複数の無端金属リングが積層されて成る積層リングの製造方法であって、
鋼板の端部同士を溶接して円筒状のパイプを形成する溶接工程と、
前記パイプを軸心に直交する方向で所定幅ごとに切断し、複数のリングを切り出すリング切出し工程と、
前記リングを研磨する研磨工程と、
複数の前記リングがそれぞれ定められた周長になるように調整する周長調整工程と、
複数の前記リングを窒化処理する窒化工程と、
複数の前記リングを積層するように組み合わせて積層リングとする組付け工程と、を含み、
前記組付け工程では、
前記パイプの状態のときに隣り合う部位となっていたリング同士が積層リングにおいて隣り合う層同士となるように組み付ける
ことを特徴とする積層リング製造方法。 - 請求項1に記載の積層リング製造方法において、
前記研磨工程においては、
前記リング切出し工程で切り出された順番を追跡できるように一つずつ研磨する
ことを特徴とする積層リング製造方法。 - 請求項1または請求項2に記載の積層リング製造方法において、
前記窒化工程では、
前記パイプの状態のときに隣り合う部位となっていたリング同士を互いに隣り合うように治具にセットした状態で窒化処理を行う
ことを特徴とする積層リング製造方法。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の積層リング製造方法において、
前記周長調整工程においては、
前記パイプの状態のときに隣り合う部位となっていたリング同士が積層リングにおいて隣り合う層同士となるように各リングの周長を調整する
ことを特徴とする積層リング製造方法。
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