KR20150084988A - 유압 액추에이터 장치 - Google Patents

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쟈트코 가부시키가이샤
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Abstract

구동 풀리(12)는 실린더(12b)의 실린더 내주면(12d)에 미끄럼 접촉하는 고정 피스톤 플레이트(16)의 외주에 시일링(15)이 장착된 피스톤/실린더 기구로 구성되어, 유압이 공급됨으로써 구동된다. 구동 풀리(12)의 실린더 내주면(12d)의 표면 조도 형상의 관리 파라미터로서, 높이 방향의 특징 평균 파라미터인 조도 곡선의 첨도(Rku)와 조도 곡선의 스큐니스(Rsk)를 사용한다. 그리고 실린더 내주면(12d)을 조도 곡선의 첨도 Rku의 측정값 및 조도 곡선의 스큐니스 Rsk의 측정값이, 미리 설정된 각각의 관리값 이하인 표면 조도 형상을 갖는 면으로 설정하였다. 이에 의해, 액밀용 시일 부재의 미끄럼 이동 마모를 확실하게 억제할 수 있다.

Description

유압 액추에이터 장치 {HYDRAULIC ACTUATOR DEVICE}
본 발명은 피스톤/실린더 기구로 구성되어, 유압이 공급됨으로써 구동되는 유압 액추에이터 장치에 관한 것이다.
종래, 오일 보유 지지성의 향상을 도모할 수 있고, 내마모성이 향상된 벨트식 CVT 풀리를 재현성 좋게 제조하는 것을 목적으로 하는 벨트식 무단 변속기용 풀리의 제조 방법이 예를 들어 특허문헌 1에서 알려져 있다.
상기 풀리 제조 방법은, 접촉면의 형상을 형성하는 연삭 공정과, 형성된 접촉면의 표면 조도를 거칠게 함으로써, 접촉면에 홈부를 형성하는 홈부 형성 공정과, 홈부가 형성된 접촉면의 표면을 랩 필름에 의해 연마해서 윤활유를 보유 지지시키기 위한 오일 홈을 남기는 접촉면 연마 공정을 갖는다. 그리고 접촉면의 표면 조도는, 최대 높이 조도 Rz가 4㎛ 이하, 조도 곡선 요소의 평균 길이 RSm이 30 내지 60㎛, 조도 곡선의 스큐니스 Rsk가 -2.7 내지 -0.6(무단위), 돌출 산부 높이 Rpk가 0.09㎛ 이하, 돌출 골부 깊이 Rvk가 0.4 내지 1.3㎛로 되어 있다.
상기 벨트식 무단 변속기용 풀리의 제조 방법에 있어서는, 오일 보유 지지성의 향상을 도모하는 것을 목적으로 하여, 홈부를 갖는 시브면의 표면 조도 형상을, 5개의 표면 조도 파라미터를 사용해서 관리하고 있다.
그러나, 무단 변속기용 풀리 중, 구동 풀리(슬라이드 풀리)의 실린더 내주면에 대해서는, 표면 조도 형상의 관리나 가공에 관하여, 전혀 기재되어 있지 않다. 그리고 시브면은 오일 보유 지지성과 내마모성의 양립을 의도하고, 표면 조도 형상(홈과 접촉면)을 관리할 필요가 있는 것에 반해, 실린더 내주면은 접촉 미끄럼 이동하는 액밀용 시일 부재의 미끄럼 이동 마모를 억제하고, 유밀(油密)성의 장기 확보를 의도하여, 표면 조도 형상을 관리할 필요가 있다. 또한, 시브면의 마무리 가공은 랩핑 필름을 사용한 랩핑 가공인 것에 반해, 실린더 내주면의 마무리 가공은 절삭 칩을 사용한 절삭 가공이다. 즉, 시브면과 실린더 내주면은, 관리 의도와 가공 방법이 전혀 다른 것인 이상, 시브면 표면 조도 형상의 관리 방법을, 실린더 내주면 조도 형상의 관리 방법으로서 적용할 수는 없다.
일본 특허 공개 제2011-137492호 공보
본 발명은 상기 문제에 착안해서 이루어진 것으로, 시일성을 저하시키는 액밀용 시일 부재의 미끄럼 이동 마모를 확실하게 억제하는 유압 액추에이터 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 실린더 내주면에 미끄럼 접촉하는 피스톤의 외주에 액밀용 시일 부재가 장착된 피스톤/실린더 기구로 구성되고, 유압이 공급됨으로써 구동되는 유압 액추에이터 장치를 전제로 한다.
이 유압 액추에이터 장치에 있어서, 상기 실린더 내주면의 표면 조도 형상의 관리 파라미터로서, 높이 방향의 특징 평균 파라미터인 조도 곡선의 첨도(Rku)와 조도 곡선의 스큐니스(Rsk)를 사용한다.
그리고 상기 실린더 내주면을, 상기 첨도(Rku)의 측정값 및 상기 스큐니스(Rsk)의 측정값이, 미리 설정된 각각의 관리값 이하인 표면 조도 형상을 갖는 면으로 설정하였다.
본 발명자는, 실린더의 스트로크 내구 종료품에 대해서, 액밀용 시일 부재에 마모가 발생하고 있는지 여부로 나누어 실린더 내주면의 표면 조도 형상을 측정하는 비교 실험을 행하였다. 이 실험에 의해, 첨도(Rku)와 스큐니스(Rsk)의 측정값 중 적어도 한쪽이 소정값을 초과하면, 액밀용 시일 부재의 미끄럼 이동 마모가 진행되는 것을 발견하였다.
따라서, 본 발명에서는, 구동 풀리의 실린더 내주면을, 첨도(Rku)의 측정값 및 스큐니스(Rsk)의 측정값이, 미리 설정된 각각의 관리값 이하인 표면 조도 형상을 갖는 면으로 설정하였다.
이와 같이, 액밀용 시일 부재의 미끄럼 이동 마모와 밀접하게 관련된 첨도(Rku)와 스큐니스(Rsk)의 측정값을 관리 파라미터로서 사용하고, 실린더 내주면의 표면 조도 형상 관리에 반영시켰다. 이로 인해, 시일성을 저하시키는 액밀용 시일 부재의 미끄럼 이동 마모를 확실하게 억제할 수 있다.
도 1은 제1 실시예의 구동 풀리(유압 액추에이터 장치의 일례)를 구비하는 벨트식 무단 변속기를 나타내는 주요부 구성도이다.
도 2는 제1 실시예의 구동 풀리의 제조 방법 중 미절삭 가공 공정에서의 구동 풀리 워크의 생 절삭 가공 부분을 나타내는 가공 부분 설명도이다.
도 3은 제1 실시예의 구동 풀리의 제조 방법 중 마무리 절삭 가공 공정에서의 구동 풀리 워크의 마무리 절삭 가공 부분을 나타내는 가공 부분 설명도이다.
도 4는 제1 실시예의 구동 풀리의 제조 방법 중 마무리 절삭 가공 공정에서 사용되는 구동 풀리 워크의 마무리 절삭 가공 장치의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 5는 제1 실시예의 구동 풀리의 제조 방법 중 마무리 절삭 가공 공정에서의 실린더 내주면 가공 처리 후의 칩 및 칩 홀더의 교환 필요 여부 판정의 흐름을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 실린더 내주면의 표면 조도 형상의 관리 파라미터로서 사용되는 산술 평균 조도 Ra의 정의를 설명하는 표면 성상도이다.
도 7은 실린더 내주면의 표면 조도 형상의 관리 파라미터로서 사용되는 조도 곡선의 첨도 Rku의 정의를 설명하는 표면 성상도이다.
도 8은 실린더 내주면의 표면 조도 형상의 관리 파라미터로서 사용되는 조도 곡선의 스큐니스 Rsk의 정의를 설명하는 표면 성상도이다.
도 9는 구동 풀리의 스트로크 내구 종료품의 실린더 내주면의 표면 조도 측정값의 실험 결과를 합격품과 불합격품으로 나누어서 나타낸 조도 측정값 대비도이다.
이하, 본 발명의 유압 액추에이터 장치를 실현하는 최량의 형태를, 도면에 나타내는 제1 실시예에 기초하여 설명한다.
제1 실시예
제1 실시예의 벨트식 무단 변속기에 구비하는 구동 풀리(유압 액추에이터 장치의 일례)를「벨트식 무단 변속기의 주요부 구성」,「구동 풀리의 제조 방법」,「마무리 절삭 가공 장치의 개략 구성」,「칩 및 칩 홀더의 교환 필요 여부의 판정 처리」,「배경 기술」,「실린더 내주면 마무리 가공 처리 후의 교환 필요 여부 판정 작용」,「실린더 내주면의 조도 형상 관리 작용」으로 나누어서 설명한다.
[벨트식 무단 변속기의 주요부 구성]
도 1은, 제1 실시예의 구동 풀리를 구비하는 벨트식 무단 변속기를 나타낸다. 이하, 도 1에 기초하여, 벨트식 무단 변속기의 주요부 구성을 설명한다.
제1 실시예의 벨트식 무단 변속기 CVT는, 도 1에 도시한 바와 같이, 프라이머리 풀리(1)와, 세컨더리 풀리(2)와, 벨트(3)를 구비하고 있다.
상기 프라이머리 풀리(1)는 시브면(11a)을 갖는 고정 풀리(11)와, 시브면(12a)을 갖는 구동 풀리(12)의 조합에 의해 구성된다.
상기 고정 풀리(11)는 시브면(11a) 측을 정면측으로 했을 때, 배면측에 입력 샤프트부(11b)를 일체로 갖고, 정면측에 풀리 지지 샤프트부(11c)를 일체로 갖는다. 입력 샤프트부(11b)와 풀리 지지 샤프트부(11c)는, 변속기 케이스(4)에 대하여 각각 베어링(5, 6)을 개재해서 회전 가능하게 지지되어 있어, 축심 위치에 프라이머리 압유로(13)가 형성되어 있다.
상기 구동 풀리(12)는, 시브면(12a) 측을 정면측으로 했을 때, 배면측에 대경 원통 형상의 실린더(12b)와, 소경 원통 형상의 보스 부재(12c)가 일체로 형성되어 있다. 실린더(12b)에는, 프라이머리압실(14)(유압실)을 액밀 상태로 하는 링 형상의 시일링(15)(액밀용 시일 부재)이 미끄럼 이동하는 실린더 내주면(12d)을 갖는다. 시일링(15)은, 풀리 지지 샤프트부(11c)에 고정되어, 대향 간격이 최대일 때에 보스 부재(12c)의 보스 단부면(12e)에 접촉하는 고정 피스톤 플레이트(16)(피스톤)의 외주 위치인 오목 홈에 장착되어 있다. 보스 부재(12c)와 풀리 지지 샤프트부(11c) 사이에는, 구동 풀리(12)를 축 방향으로 이동 가능하며 회전 방향으로 고정하는 볼 스플라인 기구(17)가 개재 장착되어 있다. 시일링(15)은, 불소 수지를 소재로 하여 형성되어 있다.
상기 세컨더리 풀리(2)는 시브면(21a)을 갖는 고정 풀리(21)와, 시브면(22a)을 갖는 구동 풀리(22)의 조합에 의해 구성된다.
상기 고정 풀리(21)는 시브면(21a) 측을 정면측으로 했을 때, 배면측에 케이스 지지 샤프트부(21b)를 일체로 갖고, 정면측에 풀리 지지 샤프트부(21c)를 일체로 갖는다. 케이스 지지 샤프트부(21b)와 풀리 지지 샤프트부(21c)는, 변속기 케이스(4)에 대하여 각각 베어링(7, 8)을 개재해서 회전 가능하게 지지되어 있고, 축심 위치에 세컨더리 압유로(23)가 형성되어 있다.
상기 구동 풀리(22)는 시브면(22a) 측을 정면측으로 했을 때, 배면측에 대경 원통 형상의 실린더(22b)와, 소경 원통 형상의 보스 부재(22c)가 일체로 형성되어 있다. 실린더(22b)에는, 세컨더리압실(24)(유압실)을 액밀 상태로 하는 링 형상의 시일링(25)(액밀용 시일 부재)이 미끄럼 이동하는 실린더 내주면(22d)을 갖는다. 시일링(25)은, 풀리 지지 샤프트부(21c)에 고정되어, 대향 간격이 최대일 때에 보스 부재(22c)의 보스 단부면(12e)에 접촉하는 고정 피스톤 플레이트(26)(피스톤)의 외주 위치인 오목 홈에 장착되어 있다. 보스 부재(22c)와 풀리 지지 샤프트부(21c) 사이에는, 구동 풀리(12)를 축 방향으로 이동 가능하고 회전 방향으로 고정하는 볼 스플라인 기구(27)가 개재 장착되어 있다. 시일링(25)은, 불소 수지를 소재로 해서 형성되어 있다.
상기 벨트(3)는 프라이머리 풀리(1)의 시브면(11a, 12a)과 세컨더리 풀리(2)의 시브면(21a, 22a)에 걸쳐져, 시브면(11a, 12a)과 시브면(21a, 22a)의 대향 간격을 변화시킴으로써 무단계로 변속된다. 벨트(3)는 풀리 접촉 경사면을 갖고 시브 벨트 이동 방향으로 다수 겹친 엘리먼트와, 원 형상 박판을 층 형상으로 겹친 2세트의 링으로 구성된다. 시브면(11a, 12a)의 대향 간격은, 프라이머리압실(14)로의 유압(유량)에 의해 구동 풀리(12)를 축 방향으로 이동시킴으로써 변화된다. 시브면(21a, 22a)의 대향 간격은, 세컨더리압실(24)로의 유압(유량)에 의해 구동 풀리(22)를 축 방향으로 이동시킴으로써 변화된다.
또한, 도 1에서는, 구동 풀리(12)의 중심선 C1을 사이에 두고 그 상측에서는 당해 구동 풀리(12)를 이동시키기 전의 상태를, 그 하측에서는 시브면(11a, 12a)끼리의 대향 간격을 좁히기 위해 상기 구동 풀리(12)를 축 방향으로 이동시킨 후의 상태를 각각 그리고 있고, 실질적으로 구동 풀리(12)의 다른 상태를 합성해서 하나의 도면으로 하고 있다. 이것은, 중심선 C2를 갖는 다른 한쪽의 구동 풀리(22)에 대해서도 마찬가지이다.
[구동 풀리의 제조 방법]
도 2는 구동 풀리의 제조 방법 중 미절삭 가공 공정에서의 구동 풀리 워크의 생 절삭 가공 부분을 나타내고, 도 3은 마무리 절삭 가공 공정에서의 구동 풀리 워크의 마무리 절삭 가공 부분을 나타낸다. 이하, 도 2 및 도 3에 기초하여, 구동 풀리(12, 22)의 제조 방법에 대해서 설명한다.
구동 풀리 워크로 제조하는 상기 구동 풀리(12, 22)의 제조 방법은, 구동 풀리(12, 22)의 실린더 내주면에 착안한 경우, 단조 공정→생절삭 가공 공정→열처리 공정→마무리 절삭 가공 공정을 거침으로써 이루어진다.
상기 생 절삭 가공 공정은, 선반을 사용한 생 절삭에 의해 단조품으로부터 구동 풀리의 개략 형상품을 가공하는 공정이다. 이 생 절삭 가공 공정에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 구동 풀리 워크 W1의 배면측에 형성된 원통 형상의 실린더 중, 유압실을 유밀 상태로 하는 액밀용 시일 부재가 미끄럼 이동하는 실린더 내주면을, 다음의 열처리 공정에 의한 열 변형을 고려한 가공 치수 D1(절삭 여유값을 갖게 한 치수)로 하는 생 절삭 가공을 행한다. 또한, 생 절삭 가공 공정에 있어서는, 실린더 내주면 이외에, 도 2의 굵은 선으로 나타내는 부분을 포함해서 절삭 가공 부분으로 한다.
상기 열처리 공정은, 미절삭 가공한 구동 풀리 워크 W1에 대하여 표면 경화 열처리를 실시하고, 열처리 후의 구동 풀리 워크 W2로 하는 공정이다. 여기서, 표면 경화 열처리로서는, 예를 들어 침탄 켄칭 템퍼링을 행하고, 시브면이나 실린더 내주면을 포함해서 구동 풀리 워크 W1의 표면을 경화한다.
상기 마무리 절삭 가공 공정은, 열처리 후의 구동 풀리 워크 W2을, 도 4에 도시한 장치를 사용한 마무리 절삭에 의해 설계 치수에 의한 구동 풀리 형상으로 마무리하는 공정이다. 이 마무리 절삭 가공 공정에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 열처리 후의 구동 풀리 워크 W2의 실린더 내주면을, 마무리 절삭 가공 장치의 칩 홀더(47)에 보유 지지된 절삭 칩(46)을 사용한 절삭에 의해 설계 치수 D2(>D1)로 하는 마무리 절삭 가공을 행한다(도 4 참조). 마무리 절삭 가공 공정에 있어서는, 도 3의 굵은 선으로 도시한 바와 같이, 실린더 내주면의 마무리 절삭 가공 이외에 보스 단부면의 마무리 절삭 가공도 아울러 행한다. 그리고 처리 절삭 가공 후는 복합 연삭이나 세정을 경과해서 완성 부품으로서의 구동 풀리(12, 22)를 제조한다.
[마무리 절삭 가공 장치의 개략 구성]
도 4는, 구동 풀리의 제조 방법 중 마무리 절삭 가공 공정에서 사용되는 구동 풀리 워크 W2의 마무리 절삭 가공 장치의 개략을 나타낸다. 이하, 도 4에 기초하여, 마무리 절삭 가공 장치의 개략 구성을 설명한다.
상기 마무리 절삭 가공 장치는, 정밀 가공 선반의 구성이며, 도 4에 도시한 바와 같이, 주축(40)과, 워크 척(41)과, 가동 바이트대(42)와, 헤드 설치 베이스(43)와, 바이트 헤드(44)와, 칩 바이트(45)를 구비하고 있다.
상기 주축(40)은, 일체로 설치된 워크 척(41)과 함께 모터에 의해 회전한다. 워크 척(41)에는, 주축(40)의 축심에 워크 중심축을 맞춘 상태에서, 구동 풀리 워크 W2가 고정된다.
상기 가동 바이트대(42)는, 도시하지 않은 서보 모터와 볼 스크루를 각각 사용함으로써, 화살표 X 방향(실린더 내주면의 절삭 깊이 방향)과 화살표 Z 방향(실린더 내주면의 절삭 진행 방향)으로 이동 가능하게 설치된다. 이 가동 바이트대(42)에는, 복수의 바이트 헤드를 설치할 수 있는 헤드 설치 베이스(43)와, 헤드 설치 베이스(43)에 고정된 바이트 헤드(44)가 설치된다. 즉, 헤드 설치 베이스(43)와 바이트 헤드(44)는, 가동 바이트대(42)와 함께 화살표 X 방향과 화살표 Z 방향으로 이동한다.
상기 칩 바이트(45)는, 바이트 헤드(44)에 삽입 고정된 것으로, 절삭 칩(46)과, 칩 홀더(47)와, 압박 금속부(48)와, 체결 볼트(49)를 갖는다.
이 절삭 칩(46)은, 칩 홀더(47)의 선단부 상면에 형성된 칩 단차부(47a)에 대하여 회동을 구속하는 상태로 끼워 맞추어지고, 상방으로부터 누름 금속(48)에 의해 누르고, 또한 체결 볼트(49)에 의해 압박 금속부(48)를 체결함으로써 고정된다. 즉, 단차 끼워 맞춤과 압박 고정에 의해, 절삭 저항을 이겨내는 절삭 칩(46)의 고정 강도가 얻어지도록 하고 있다.
[칩 및 칩 홀더의 교환 필요 여부의 판정 처리]
도 5는, 구동 풀리의 제조 방법 중 마무리 절삭 가공 공정에서의 실린더 내주면의 가공 처리 후의 칩 및 칩 홀더의 교환 필요 여부의 판정 처리의 흐름을 나타낸다. 이하, 도 5에 기초하여, 칩 및 칩 홀더의 교환 필요 여부의 판정 처리의 각 스텝을 설명한다.
여기서, 실린더 내주면의 가공 처리 후의 절삭 칩(46) 및 칩 홀더(47)의 교환 필요 여부의 판정 정보로서,「산술 평균 조도 Ra」와「조도 곡선의 첨도 Rku」와「조도 곡선의 스큐니스 Rsk」를 사용하고 있다. 이들의 값은, 실린더 내주면의 표면 조도 형상의 관리 파라미터이며, 그 정의를 먼저 설명한다.
상기 산술 평균 조도 Ra는, 도 6에 도시한 바와 같이, 높이 방향의 진폭 평균 파라미터 중 하나이며, 기준 길이 lr에 있어서의 Z(x)의 절댓값의 평균을 나타내는 다음 식 (1)에 의해 정의된다.
Ra＝(1/lr)∫|Z(x)|dx ‥‥ (1)
상기 조도 곡선의 첨도 Rku(뾰족함 ku)는, 도 7에 도시한 바와 같이, 높이 방향의 특징 평균 파라미터 중 하나이며, 기준 길이 lr에 있어서의 Z(x)의 4승 평균을 제곱 평균 평방근의 4승으로 나눈 다음 식 (2)에 의해 정의된다. 그리고 도 7에 도시한 바와 같이, 조도 곡선의 볼록부 선단부가 뾰족해져 있으면 Rku>3이 된다.
Rku＝1/Rq4〔(1/lr)∫|Z4(x)|dx〕 ‥‥ (2)
상기 조도 곡선의 스큐니스 Rsk(변형 sk)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 높이 방향의 특징 평균 파라미터 중 하나이며, 기준 길이 lr에 있어서의 Z(x)의 삼승 평균을 제곱 평균 평방근의 삼승으로 나눈 다음 식 (3)에 의해 정의된다. 그리고 도 8에 도시한 바와 같이, 조도 곡선의 볼록부 선단부가 뾰족해져 있으면 Rsk>0이 된다.
Rsk＝1/Rq3〔(1/lr)∫|Z3(x)|dx〕‥‥ (3)
스텝 S1에서는, 워크 가공의 종료 후, 절삭 칩(46)의 교환 후 1개째인지 여부를 판단한다. "예"(칩 교환 후 1개째)인 경우에는 스텝 S2로 진행되고, "아니오"(칩 교환 후 1개째 이외)인 경우에는 스텝 S9로 진행된다.
스텝 S2에서는, 스텝 S1에서의 칩 교환 후 1개째라고 판단, 또는 스텝 S9에서의 칩 교환 후 150개째라는 판단에 이어서, 실린더 내주면의 조도를 측정하고, 스텝 S3으로 진행된다.
스텝 S3에서는, 스텝 S2에서의 실린더 내주면 조도 측정에 이어서, 산술 평균 조도 Ra가 관리값 이하인지 여부를 판단한다. "예"(Ra≤관리값)인 경우에는 스텝 S4로 진행되고, "아니오"(Ra>관리값)인 경우에는 스텝 S8로 진행된다.
스텝 S4에서는, 스텝 S3에서의 Ra≤관리값이라는 판단에 이어서, 조도 곡선의 첨도 Rku가 관리값 이하인지 여부를 판단한다. "예"(Rku≤관리값)인 경우에는 스텝 S5로 진행되고, "아니오"(Rku>관리값)인 경우에는 스텝 S7로 진행된다.
스텝 S5에서는, 스텝 S4에서의 Rku≤관리값이라는 판단에 이어서, 조도 곡선의 스큐니스 Rsk가 관리값 이하인지 여부를 판단한다. "예"(Rsk≤관리값)인 경우에는 스텝 S6으로 진행되고, "아니오"(Rsk>관리값)인 경우에는 스텝 S7로 진행된다.
스텝 S6에서는, 스텝 S5에서의 Rsk≤관리값이라는 판단에 이어서, 절삭 칩(46) 및 칩 홀더(47)의 교환 불필요라고 판정되어, 판정 종료로 진행된다.
스텝 S7에서는, 스텝 S4 또는 스텝 S5에서의 "아니오"라는 판단에 이어서, 절삭 칩(46) 및 칩 홀더(47)의 1식 교환이 필요하다고 판정되어, 판정 종료로 진행된다.
스텝 S8에서는, 스텝 S3에서의 Ra>관리값이라는 판단, 또는 스텝 S12에서의 Ra>관리값이라는 판단에 이어서, 절삭 칩(46)의 교환이 필요하다고 판정되어, 판정 종료로 진행된다.
스텝 S9에서는, 스텝 S1에서의 칩 교환 후 1개째 이외라는 판단에 이어서, 칩 교환 후 150개째인지 여부를 판단한다. "예"(칩 교환 후 150개째)인 경우에는 스텝 S2으로 진행되고, "아니오"(칩 교환 후 150개째 이외)인 경우에는 스텝 S10으로 진행된다.
스텝 S10에서는, 가공된 구동 풀리 워크가 취업 초품(그 날 최초로 가공하는 워크)인지 여부를 판단한다. "예"(취업 초품)인 경우에는 스텝 S11으로 진행되고, "아니오"(취업 초품이 아닌)인 경우에는 스텝 S14로 진행된다.
스텝 S11에서는, 스텝 S10에서의 취업 초품이라는 판단, 또는 스텝 S14에서의 취업 종품이라는 판단에 이어서, 실린더 내주면의 조도를 측정하고, 스텝 S12로 진행된다.
스텝 S12에서는, 스텝 S11에서의 실린더 내주면 조도 측정에 이어서, 산술 평균 조도 Ra가 관리값 이하인지 여부를 판단한다. "예"(Ra≤관리값)인 경우에는 스텝 S13으로 진행되고, "아니오"(Ra>관리값)인 경우에는 스텝 S8로 진행된다.
스텝 S13에서는, 스텝 S12에서의 Ra≤관리값이라는 판단, 또는 스텝 S14에서의 취업 종품이 아니라는 판단에 이어서, 절삭 칩(46) 및 칩 홀더(47)의 교환 불필요라고 판정되어, 판정 종료로 진행된다.
스텝 S14에서는, 스텝 S10에서의 취업 초품이 아니라는 판단에 이어서, 가공된 구동 풀리 워크가 취업 종품(그 날의 마지막으로 가공하는 워크)인지 여부를 판단한다. "예"(취업 종품)인 경우에는 스텝 S11으로 진행되고, "아니오"(취업 종품이 아닌)인 경우에는 스텝 S13로 진행된다.
[실린더 내주면 마무리 가공 처리 후의 교환 필요 여부 판정 작용]
상기 도 5에 도시한 흐름도를 따라 실행되는 실린더 내주면 마무리 가공 처리 후의 교환 필요 여부 판정 작용을,「취업 초품」,「칩 교환 후 1개째」,「칩 교환 후 150개째」,「취업 종품」으로 나누어서 설명한다.
(취업 초품)
실린더 내주면의 가공 처리를 실시한 워크가 최초의 취업 초품일 때는, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S1→스텝 S9→스텝 S10→스텝 S11로 진행되고, 스텝 S11에서는, 실린더 내주면의 조도가 측정된다. 그리고 스텝 S12의 Ra 조건이 성립되면 스텝 S13으로 진행되고, 스텝 S13에서는 절삭 칩(46) 및 칩 홀더(47)의 교환이 불필요하다고 판정된다.
한편, 스텝 S12의 Ra 조건이 불성립이면 스텝 S8으로 진행되고, 스텝 S8에서는, 절삭 칩(46)의 교환이 필요하다고 판정된다.
(칩 교환 후 1개째)
실린더 내주면의 가공 처리를 실시한 워크가, 절삭 칩(46)의 교환 후 1개째인 워크일 때는, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S1→스텝 S2으로 진행되고, 스텝 S2에서는 실린더 내주면의 조도가 측정된다. 그리고 스텝 S3에서의 Ra 조건과, 스텝 S4에서의 Rku 조건과, 스텝 S5에서의 Rsk 조건 모두가 성립되면 스텝 S6으로 진행되고, 스텝 S6에서는 절삭 칩(46) 및 칩 홀더(47)의 교환이 불필요하다고 판정된다.
한편, 스텝 S3에서의 Ra 조건이 성립되지 않으면 스텝 S8으로 진행되고, 스텝 S8에서는, 절삭 칩(46)의 교환이 필요하다고 판정된다.
또한, 스텝 S3의 Ra 조건은 성립되지만, 스텝 S4의 Rku 조건과 스텝 S5의 Rsk 조건 중 적어도 한쪽의 조건이 성립되지 않으면 스텝 S7로 진행되고, 스텝 S7에서는 절삭 칩(46) 및 칩 홀더(47)의 1식 교환이 필요하다고 판정된다.
(칩 교환 후 150개째)
실린더 내주면의 가공 처리를 실시한 워크가, 절삭 칩(46)의 교환 후 150개째의 워크일 때는, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S1→스텝 S9→스텝 S2로 진행되고, 스텝 S2에서는 실린더 내주면의 조도가 측정된다. 그리고 스텝 S3에서의 Ra 조건과, 스텝 S4에서의 Rku 조건과, 스텝 S5에서의 Rsk 조건 모두가 성립되면 스텝 S6으로 진행되고, 스텝 S6에서는 절삭 칩(46) 및 칩 홀더(47)의 교환이 불필요하다고 판정된다.
한편, 스텝 S3에서의 Ra 조건이 성립되지 않으면 스텝 S8로 진행되고, 스텝 S8에서는 절삭 칩(46)의 교환이 필요하다고 판정된다.
또한, 스텝 S3의 Ra 조건은 성립되지만, 스텝 S4의 Rku 조건과 스텝 S5의 Rsk 조건 중 적어도 한쪽의 조건이 성립되지 않으면 스텝 S7로 진행되고, 스텝 S7에서는 절삭 칩(46) 및 칩 홀더(47)의 1식 교환이 필요하다고 판정된다.
(취업 종품)
실린더 내주면의 가공 처리를 실시한 워크가 취업 종품일 때는, 도 5의 흐름도에 있어서, 스텝 S1→스텝 S9→스텝 S10→스텝 S14→스텝 S11로 진행되고, 스텝 S11에서는 실린더 내주면의 조도가 측정된다. 그리고 스텝 S12의 Ra 조건이 성립되면 스텝 S13으로 진행되고, 스텝 S13에서는 절삭 칩(46) 및 칩 홀더(47)의 교환이 불필요하다고 판정된다. 한편, 스텝 S12의 Ra 조건이 성립되지 않으면 스텝 S8로 진행되고, 스텝 S8에서는 절삭 칩(46)의 교환이 필요하다고 판정된다.
[배경 기술]
실린더 내주면의 마무리 절삭 가공에 있어서는, 실린더 내주면의 조도를 측정하여, 산술 평균 조도 Ra가 관리값을 초과하면, 절삭 칩을 교환하고 있었다. 한편, 칩 홀더에 대해서는, 사용 개시로부터 미리 정해진 기간, 또는 미리 정해진 워크 가공수를 초과하면 교환하고 있었다.
이 관리 방법으로 제조된 구동 풀리의 스트로크 내구 종료품을 정밀히 조사하면, 그 대부분이 시일링을 마모시키지 않는 구동 풀리이지만, 일부에 시일링을 마모시킨 구동 풀리가 포함되는 것을 알 수 있었다. 즉, 절삭 칩의 교환에 대해서만, 관리 파라미터로서 산술 평균 조도 Ra를 사용해서 관리하도록 하고 있으므로, 시일링을 마모시키지 않는 구동 풀리를 안정적으로 제조하기 위해서는, 실린더 내주면의 조도 관리가 충분하지 않은 것이 밝혀졌다.
따라서, 본 발명자들은 시일링에 마모가 발생하고 있는지 없는지로 나누어서 실린더 내주면의 표면 조도 형상을 측정하는 비교 실험을 행하였다. 이 실험 결과를 도 9에 나타낸다.
도 9의 실험 결과로부터 명백해진 바와 같이, 산술 평균 조도 Ra에 대해서는, 시일링을 마모시키지 않은 구동 풀리인 합격품과, 시일링을 마모시킨 구동 풀리인 불합격품의 조도 측정값의 차가 작고 근소하다. 이것은, 산술 평균 조도 Ra의 측정값에 따라서는, 합격품과 불합격품을 분리할 수 없는 것을 나타내고, 상기한 바와 같이 산술 평균 조도 Ra만을 사용해서 관리하면, 시일링을 마모시킨 구동 풀리가 일부에 포함되는 것이 증명되었다.
따라서, 산술 평균 조도 Ra 이외의 표면 조도 형상의 관리 파라미터인「최대 높이 조도 Rz」와「조도 곡선의 스큐니스 Rsk」와「조도 곡선의 첨도 Rku」와「돌출 산부 높이 Rpk」를 동시에 측정하였다. 이 결과,「최대 높이 조도 Rz」와「돌출 산부 높이 Rpk」에 대해서는, 합격품과 불합격품의 조도 측정값의 차가 작은 것을 알 수 있었다. 이에 반해,「조도 곡선의 스큐니스 Rsk」와「조도 곡선의 첨도 Rku」에 대해서는, 합격품과 불합격품의 조도 측정값의 차가 큰 것을 알 수 있었다. 구체적으로는, 스큐니스 Rsk인 경우, 불합격품 측정값이 합격품 측정값보다 3배 내지 4배라고 하는 차 ΔRsk가 나와 있고, 첨도 Rku인 경우, 불합격품 측정값이 합격품 측정값보다 2배 이상이라고 하는 차 ΔRku가 나와 있다.
즉, 이 비교 실험에 의해,「조도 곡선의 스큐니스 Rsk」와「조도 곡선의 첨도 Rku」중, 적어도 한쪽이 소정값을 초과하면, 시일링의 마모가 진행되는 것을 발견하였다.
또한, 장기 사용이나 고부하 사용 등에 의해 칩 홀더의 마모가 진행되면, 절삭 칩의 칩 홀더에 대한 보유 지지성이 손상되어, 마무리 절삭 가공 시에 절삭 칩이 마모 간극에 의한 덜걱거림에 의해 흔들려,「첨도 Rku」와「스큐니스 Rsk」의 측정값을 상승시킨다. 즉, 칩 홀더의 마모 진행이,「첨도 Rku」와「스큐니스 Rsk」의 측정값을 상승시키는 원인 중 하나가 되는 것을 발견하였다.
또한, 산술 평균 조도 Ra의 관리값은, 절삭 칩(46)의 교환 판단 역치이며, Ra와 Rku의 상관 관계 및 Ra와 Rsk의 상관 관계에 기초하여, Rku나 Rsk의 측정값이 상승하는 상관 관계까지 도달하지 않는 Ra값으로 설정된다. 첨도 Rku의 관리값은, 칩 홀더(47)의 교환 판단 역치이며, 복수의 Rku 측정값 분포로부터 합격품과 불합격품을 분리하는 값으로 설정된다. 스큐니스 Rsk의 관리값은, 칩 홀더(47)의 교환 판단 역치이며, 복수의 Rsk 측정값 분포로부터 합격품과 불합격품을 분리하는 값으로 설정된다.
[실린더 내주면의 조도 형상 관리 작용]
상기한 바와 같이,「첨도 Rku」와「스큐니스 Rsk」를 관리 파라미터로서 사용하고, 실린더 내주면의 조도 형상을 관리하면, 시일링의 미끄럼 이동 마모 억제에 유효한 것을 발견하였다. 이하, 이것을 구동 풀리(12, 22)에 반영시킨 실린더 내주면의 조도 형상 관리 작용을 설명한다.
제1 실시예에서는, 구동 풀리(12, 22)의 실린더 내주면(12d, 22d)을, 첨도 Rku의 측정값 및 스큐니스 Rsk의 측정값이, 미리 설정된 각각의 관리값 이하인 표면 조도 형상을 갖는 면으로 설정하는 구성을 채용하였다.
즉, Rku>관리값 또는 Rsk>관리값인 경우, 도 5의 스텝 S4 또는 스텝 S5로부터 스텝 S7로 진행되는 흐름에 의해 칩 홀더(47)의 교환이 필요하다고 판정되어, 이 판정에 기초하여, 칩 홀더(47)가 교환된다. 이 결과, 구동 풀리(12, 22)의 완성품인 실린더 내주면(12d, 22d)은, Rku≤관리값, 또한 Rsk≤관리값이 된다.
이와 같이, 시일링(15, 25)의 미끄럼 이동 마모와 밀접하게 관계된 첨도 Rku와 스큐니스 Rsk의 측정값을 관리 파라미터로서 사용하고, 구동 풀리(12, 22)의 실린더 내주면(12d, 22d)의 표면 조도 형상 관리에 반영시켰다. 이로 인해, 구동 풀리(12, 22)에 갖는 유압실[프라이머리압실(14), 세컨더리압실(24)]의 시일성을 저하시키는 시일링(15, 25)의 미끄럼 이동 마모가 확실하게 억제된다.
제1 실시예에서는, 구동 풀리(12, 22)의 실린더 내주면(12d, 22d)을, 산술 평균 조도 Ra의 측정값이 미리 설정된 관리값 이하이고, 또한 첨도 Rku와 스큐니스 Rsk의 측정값이, 미리 설정된 각각의 관리값 이하가 되는 표면 조도 형상을 갖는 면으로 설정하는 구성을 채용하였다.
즉, Ra>관리값이며, 또한 Rku>관리값 또는 Rsk>관리값일 때, 도 5의 스텝 S3→스텝 S4→스텝 S7 또는 도 5의 스텝 S3→스텝 S4→스텝 S5→스텝 S7로 진행되는 흐름에 의해 칩 홀더(47)의 교환이 필요하다고 판정되고, 이 판정에 기초하여, 칩 홀더(47)가 교환된다. 이 결과, 구동 풀리(12, 22)의 완성품인 실린더 내주면(12d, 22d)은 Ra≤관리값, Rku≤관리값, Rsk≤관리값이 된다.
따라서, 첨도 Rku와 스큐니스 Rsk를 관리값 이하로 할 뿐만 아니라, 산술 평균 조도 Ra를 관리값 이하로 했기 때문에, 시일링(15, 25)의 미끄럼 이동 마모가 보다 확실하게 억제된다.
제1 실시예에서는, 구동 풀리(12, 22)의 실린더 내주면(12d, 22d)을 미끄럼 이동하는 액밀용 시일 부재를, 불소 수지를 소재로 하여 링 형상으로 형성된 시일링(15, 25)으로 하는 구성을 채용하였다.
즉, 시일링(15, 25)의 미끄럼 이동 마모를 억제할 수 있으므로, 미끄럼 이동 저항 성능이나 시일 성능이 우수한 불소 수지를 액밀용 시일 부재에 채용할 수 있다.
따라서, 구동 풀리(12, 22)에 갖는 유압실[프라이머리압실(14), 세컨더리압실(24)]의 시일성이 안정되게 확보된다.
이어서, 효과를 설명한다.
제1 실시예의 벨트식 무단 변속기 CVT의 구동 풀리(12, 22)에 있어서는, 하기에 열거하는 효과를 얻을 수 있다.
(1) 실린더(12b, 22b)의 실린더 내주면(12d, 22d)에 미끄럼 접촉하는 피스톤[고정 피스톤 플레이트(16, 26)]의 외주에 액밀용 시일 부재[시일링(15, 25)]가 장착된 피스톤/실린더 기구로 구성되고, 유압이 공급됨으로써 구동되는 유압 액추에이터 장치[구동 풀리(12, 22)]에 있어서,
상기 실린더 내주면(12d, 22d)의 표면 조도 형상의 관리 파라미터로서, 높이 방향의 특징 평균 파라미터인 조도 곡선의 첨도(Rku)와 조도 곡선의 스큐니스(Rsk)를 사용하고,
상기 실린더 내주면(12d, 22d)을, 상기 첨도(Rku)의 측정값 및 상기 스큐니스(Rsk)의 측정값이, 미리 설정된 각각의 관리값 이하인 표면 조도 형상을 갖는 면으로 설정하였다.
이로 인해, 시일성을 저하시키는 액밀용 시일 부재[시일링(15, 25)]의 미끄럼 이동 마모를 확실하게 억제할 수 있다.
특히, 차량용 변속기에 있어서는, 콘터미네이션에 의한 밸브의 작동 불량을 억제하기 위해서 유압 회로 내에 필터가 사용되지만, 시일 부재가 마모되면 마모에 의해 발생한 분체가 필터에 막혀, 유압 회로 내의 압력 손실의 원인이 되는 경우가 있다. 본 실시예와 같이, 시일 부재의 미끄럼 이동 마모를 억제할 수 있으면, 시일성의 저하뿐만 아니라, 유압 회로 전체에의 압력 손실의 영향을 저감할 수 있다.
(2) 상기 실린더 내주면(12d, 22d)의 표면 조도 형상의 관리 파라미터에, 높이 방향의 진폭 평균 파라미터인 산술 평균 조도(Ra)를 더하고,
상기 실린더 내주면(12d, 22d)을, 상기 산술 평균 조도(Ra)의 측정값이 미리 설정된 관리값 이하이고, 또한 상기 첨도(Rku)와 상기 스큐니스(Rsk)의 측정값이, 미리 설정된 각각의 관리값 이하인 표면 조도 형상을 갖는 면으로 설정하였다.
이로 인해, (1) 효과에 추가해서, 첨도 Rku와 스큐니스 Rsk에, 산술 평균 조도 Ra를 더한 것으로, 액밀용 시일 부재[시일링(15, 25)]의 미끄럼 이동 마모를 보다 확실하게 억제할 수 있다.
(3) 상기 실린더 내주면(12d, 22d)을 미끄럼 이동하는 액밀용 시일 부재를, 불소 수지를 소재로 하여 링 형상으로 형성된 시일링(15, 25)으로 하였다.
이로 인해, (1) 또는 (2) 효과에 추가해서, 구동 풀리(12, 22)에 갖는 유압실[프라이머리압실(14), 세컨더리압실(24)]의 시일성을 안정되게 확보할 수 있다.
(4) 상기 실린더가 벨트식 무단 변속기 CVT의 구동 풀리(12, 22)의 배면측에 형성되는 실린더(12b, 22b)이며, 상기 피스톤이 상기 구동 풀리(12, 22)의 축부에 고정되어, 상기 실린더(12b, 22b)와 협동해서 유압실[프라이머리압실(14), 세컨더리압실(24)]을 형성하는 피스톤[고정 피스톤 플레이트(16, 26)]이다.
이로 인해, 벨트식 무단 변속기 CVT의 구동 풀리(12, 22)에 갖는 유압실[프라이머리압실(14), 세컨더리압실(24)]의 시일성을 저하시키는 액밀용 시일 부재[시일링(15, 25)]의 미끄럼 이동 마모를 확실하게 억제할 수 있다.
이상, 본 발명의 유압 액추에이터 장치를 제1 실시예에 기초하여 설명해 왔지만, 구체적인 구성에 대해서는, 이 제1 실시예에 한정되는 것이 아닌, 특허 청구 범위의 각 청구항에 관한 발명의 요지를 일탈하지 않는 한, 설계의 변경이나 추가 등은 허용된다.
제1 실시예에서는, 구동 풀리(12, 22)의 실린더 내주면(12d, 22d)의 표면 조도 형상의 관리 파라미터로서, 산술 평균 조도 Ra와, 조도 곡선의 첨도 Rku와, 조도 곡선의 스큐니스 Rsk를 사용하는 예를 나타냈다. 그러나 관리 파라미터로서는, 적어도 첨도 Rku와 스큐니스 Rsk를 사용하는 것이면, 예를 들어 산술 평균 조도 Ra 대신에, 다른 관리 파라미터를 사용하는 예로 해도 된다. 또한, 제1 실시예에서는, 조도 곡선의 첨도 Rku와, 조도 곡선의 스큐니스 Rsk의 관리값(합격품과 불합격품을 분리하는 값)을 칩 홀더(47)의 교환 판단 역치로서 사용했지만, 교환 판단 역치를 관리값보다 작게 설정해도 된다. 이렇게 하면, 제조된 구동 풀리가 관리값에 달하기 전에, 칩 홀더(47)가 교환되므로, 조도 곡선의 첨도 Rku와, 조도 곡선의 스큐니스 Rsk가 관리값을 초과한 구동 풀리를 제조하는 것을 방지할 수 있다.
제1 실시예에서는, 유압 액추에이터 장치로서, 벨트식 무단 변속기 CVT의 프라이머리 풀리(1)와 세컨더리 풀리(2)에 갖는 구동 풀리(12, 22)에 적용하는 예를 나타냈다. 그러나 본 발명의 유압 액추에이터 장치는, 벨트식 무단 변속기의 구동 풀리에 한정되지 않고, 여러 가지 유압 액추에이터 장치에 적용할 수 있다. 즉, 실린더의 실린더 내주면에 미끄럼 접촉하는 피스톤의 외주에 액밀용 시일 부재가 장착된 피스톤/실린더 기구로 구성되어, 유압이 공급됨으로써 구동되는 유압 액추에이터 장치이면 적용할 수 있다.

Claims (4)

  1. 실린더 내주면에 미끄럼 접촉하는 피스톤의 외주에 액밀용 시일 부재가 장착된 피스톤/실린더 기구로 구성되고, 유압이 공급됨으로써 구동되는 유압 액추에이터 장치에 있어서,
    상기 실린더 내주면의 표면 조도 형상의 관리 파라미터로서, 높이 방향의 특징 평균 파라미터인 조도 곡선의 첨도(Rku)와 조도 곡선의 스큐니스(Rsk)를 사용하고,
    상기 실린더 내주면을, 상기 첨도(Rku)의 측정값 및 상기 스큐니스(Rsk)의 측정값이, 미리 설정된 각각의 관리값 이하인 표면 조도 형상을 갖는 면으로 설정하고 있는, 유압 액추에이터 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 실린더 내주면의 표면 조도 형상의 관리 파라미터에, 높이 방향의 진폭 평균 파라미터인 산술 평균 조도(Ra)를 더하고,
    상기 실린더 내주면을, 상기 산술 평균 조도(Ra)의 측정값이 미리 설정된 관리값 이하이고, 또한 상기 첨도(Rku)와 상기 스큐니스(Rsk)의 측정값이, 미리 설정된 각각의 관리값 이하인 표면 조도 형상을 갖는 면으로 설정하고 있는, 유압 액추에이터 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 실린더 내주면을 미끄럼 이동하는 액밀용 시일 부재를, 불소 수지를 소재로 하여 링 형상으로 형성된 시일링으로 하고 있는, 유압 액추에이터 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 실린더가 벨트식 무단 변속기의 구동 풀리의 배면측에 형성되는 실린더이며, 상기 피스톤이 상기 구동 풀리의 축부에 고정되어, 상기 실린더와 협동해서 유압실을 형성하는 피스톤인, 유압 액추에이터 장치.
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