KR20150108883A - 무단부 금속 링의 제조 방법 및 무단부 금속 링 수지 제거 장치 - Google Patents

무단부 금속 링의 제조 방법 및 무단부 금속 링 수지 제거 장치 Download PDF

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Abstract

수지를 재료로 하는 배럴을 사용하여 무단부 금속 링(110)을 연마하는 배럴 연마 공정(pr5)과, 세정된 무단부 금속 링(110)을 압연하는 압연 공정(pr7)과, 압연된 무단부 금속 링(110)을 질화 처리하는 질화 처리 공정(pr10)을 거쳐, 무단부 금속 링(110)을 제조하는 무단부 금속 링의 제조 방법에 있어서, 배럴 연마 공정(pr5) 후이며 압연 공정(pr7) 전에, 무단부 금속 링(110)에 부착된 수지를 제거하는 수지 제거 공정(pr6)을 구비한다.

Description

무단부 금속 링의 제조 방법 및 무단부 금속 링 수지 제거 장치 {ENDLESS METAL RING MANUFACTURING METHOD AND ENDLESS METAL RING RESIN REMOVAL DEVICE}
본 발명은, CVT 벨트에 조립 장착된 적층 링을 형성하는 무단부 금속 링의 제조 방법에 관한 것으로, 세정 공정 및 세정 방법을 고안함으로써 무단부 금속 링의 제조에 있어서 발생하는 질화 불량의 발생을 억제하는 기술에 관한 것이다.
최근, 무단 변속기(CVT)를 탑재하는 차량이 증가하고 있다. CVT를 차량에 탑재함으로써, 엔진의 출력측에 변속비를 무단계로 제어할 수 있고, 차량의 연비를 향상시키는 것이 가능하다. 이것은, CVT에 의해 변속비를 무단계로 제어할 수 있음으로써 엔진 출력을 효율적으로 끌어낼 수 있기 때문이다. CVT는 적층된 무단 금속 벨트와 복수의 엘리먼트를 조합하여 형성되어 있고, 입력측 풀리와 출력측 풀리에 걸쳐져 동력을 전달한다. 출력측 풀리와 입력측 풀리에는 홈폭을 무단계로 바꿀 수 있는 한 쌍의 리브를 각각 구비하고, 홈폭을 바꿈으로써 입력측과 출력측의 회전수비, 즉 변속비를 연속적으로 무단계로 변화시킬 수 있다.
CVT가 이러한 구조이므로, CVT에 사용되는 무단 금속 벨트나 엘리먼트에는 높은 치수 정밀도가 요구된다. 엔진의 출력은 무단 금속 벨트와 엘리먼트에 전달되므로, 무단 금속 벨트나 엘리먼트에는 엔진 가동시에 상응하는 부하가 반복해서 걸린다. 그리고, 강도나 수명적인 관점에서 CVT를 고출력의 엔진을 갖는 차량에 탑재하는 것은 피해 왔다.
특허문헌 1에는, CVT 벨트용 후프 및 그 제조 방법에 관한 기술이 개시되어 있다. CVT 벨트용 후프(무단부 금속 링)을 연마하는 데 있어서, 평균 입경 100㎛의 지립을 결합재에 혼합하여 굳힌 미디어를 사용하여 배럴 연마를 행하고, 지립은 산화물계이며, 미디어의 부피 비중을 2.0 이하로 하거나, 혹은 탄화물계의 지립이며, 미디어의 부피 비중을 1.6 이하로 함으로써, 후프에 타입되는 이물질의 크기를 제한할 수 있다.
특허문헌 2에는, 무단 변속기에 사용되는 무단부 금속 링의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 기술이 개시되어 있다. 무단부 금속 링의 연마 장치에, 단부면 연마 장치와 내외주면 연마 장치를 포함한다. 그리고, 내외주면 연마 장치는, 무단부 금속 링을 회전시키는 링 회전 롤러와, 무단부 금속 링의 외주면에 접촉하는 외주면 연마 롤러와, 무단부 금속 링의 내주면에 접촉하는 내주면 연마 롤러와, 외주면 연마 롤러와 내주측 백업 롤러의 간극이나 면압 및 내주면 연마 롤러와 외주측 백업 롤러의 간극이나 면압을 가변으로 이동시키는 정압 이송 액추에이터를 포함한다. 이와 같이 함으로써, 질화 처리에 의해 무단부 금속 링 표면에 형성되는 질화막의 막압에 편차가 발생하는 것을 방지할 수 있다.
특허문헌 3에는, 스틸 벨트의 제조 방법에 관한 기술이 개시되어 있다. 고장력강의 시트재로부터 스틸 벨트를 제조하는 방법이며, 고장력강의 시트재에 부가 드로잉 가공을 행하고, 또한 딥 드로잉 가공과는 다른 드로잉비로 되는 조건에서 이 가공부를 다시 적어도 1회 이상 딥 드로잉 가공을 행하는 다공정의 딥 드로잉 공정과, 다가공의 딥 드로잉 공정에 있어서 가공된 부재를 원주를 따라 벨트 형상으로 절단한다. 이와 같이 함으로써 용접 작업을 행하지 않고, 고강도의 스틸 벨트를 제조하는 것이 가능해진다.
일본 특허 공개 제2003-049906호 공보 일본 특허 공개 제2005-155755호 공보 일본 특허 공개 제2007-152358호 공보
CVT의 기술의 발달에 수반하여, 고출력 엔진에도 대응시키고 싶다는 요청이 있고, 또한 CVT 벨트의 수명이나 내구성을 향상시키는 것도 절실히 요망되고 있다. 그러나, 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에 개시되는 기술을 사용하여 무단부 금속 링을 만들어, CVT 벨트에 사용하는 경우, 이하에 설명하는 과제가 있다고 생각된다.
무단부 금속 링의 형성에 있어서는, 특허문헌 1 내지 특허문헌 3은 모두 절단 공정을 필요로 하여, 원통 형상으로 형성된 부재로부터 소정의 폭으로 무단부 금속 링으로서 잘라낼 필요가 있다. 이때, 어떠한 절단 방법을 사용해도 버어 등이 발생하여, 이것을 제거하는 공정을 필요로 한다. 특허문헌 2에 개시되는 방법에서는 무단부 금속 링을 하나 하나 처리할 필요가 있어, 처리 시간이 걸리는 점에서 비용적인 문제가 발생할 가능성이 있다. 그로 인해, 특허문헌 1이나 특허문헌 3에서 개시되는 배럴 연마에 의해 무단부 금속 링의 버어의 제거를 하는 것을 출원인은 채용하였다. 그러나, 배럴 연마 후에, 압연, 질화 공정을 거쳐 무단부 금속 링의 표면 처리를 행하는 경우, 일정 확률로 질화 불량이 발생하는 것을 알 수 있었다. 이 무단 금속 벨트에 질화 불량이 발생함으로써 CVT 벨트의 수명이나 내구성은 저하된다고 생각된다.
따라서, 본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해, 무단부 금속 링의 질화 불량률을 저감시키는 무단부 금속 링의 제조 방법 및 무단부 금속 링 수지 제거 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 의한 무단부 금속 링의 제조 방법은, 이하와 같은 특징을 갖는다.
(1) 수지를 재료로 하는 배럴을 사용하여 무단부 금속 링을 연마하는 배럴 연마 공정과, 세정된 상기 무단부 금속 링을 압연하는 압연 공정과, 압연된 상기 무단부 금속 링을 질화 처리하는 질화 처리 공정을 거쳐, 상기 무단부 금속 링을 제조하는 무단부 금속 링의 제조 방법에 있어서, 상기 무단부 금속 링에 부착된 상기 수지를 제거하는 수지 제거 공정을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 (1)에 기재된 형태에 의해, 무단부 금속 링의 질화 불량률을 저감시키는 것이 가능해진다. 출원인은, 무단부 금속 링의 질화 처리에 있어서, 무단부 금속 링의 세정 조건을 다양하게 조사하였다. 그 조사 결과, 배럴 연마에 사용하는 미디어의 제거에 문제가 있는 것이 판명되었다. 구체적으로는, 미디어에는 수지 재료와 연마재가 혼합되어 있지만, 이 수지 재료가 금속 표면에 남은 상태에서 질화 처리를 행함으로써, 질화 불량에 이르는 것을 출원인은 조사 결과 확인하였다. 금속 표면에 부착된 수지는, 질화 공정에 있어서 금속 표면으로부터 질소 분자가 금속 내로 들어가는 것을 저해하고, 그 결과, 질소 확산층의 두께가 얇아져, 얼룩 형상으로 표면 강도가 낮은 부분이 형성되어 버린다. 이것이 질화 불량으로 되어 제품 불량으로 이어지는 것이다. 따라서, 이러한 수지 부착물을 제거함으로써, 무단부 금속 링의 질화 불량의 저감을 도모하는 것이 가능해진다.
(2) (1)에 기재된 무단부 금속 링의 제조 방법에 있어서, 상기 수지 제거 공정은, 상기 배럴 연마 공정 후, 상기 압연 공정 전에 구비되어 있는 것이 바람직하다.
무단부 금속 링의 표면에 부착되어 있는 수지 부착물은, 압연 공정 전에 제거함으로써 보다 무단 귀속 링의 질화 불량의 저감에 효과가 있는 것을 알 수 있었다. 압연 공정 전에 무단부 금속 링의 표면에 수지가 부착되어 있으면, 압연 공정에서 수지가 무단부 금속 링의 표면에 고착되어 버려, 압연 후에 무단부 금속 링 표면을 꼼꼼하게 세정해도 수지를 박리하는 것이 매우 곤란하다. 이로 인해, 압연 공정 전에 수지 제거를 행함으로써, 무단부 금속 링 표면에의 수지의 고착을 방지하여, 결과적으로 질화 불량을 방지하는 것이 가능해진다.
(3) (1) 또는 (2)에 기재된 무단부 금속 링의 제조 방법에 있어서, 상기 수지 제거 공정은, 상기 무단부 금속 링을 분해 처리액에 침지함으로써, 상기 수지를 제거하는 공정인 것이 바람직하다.
상기 (3)에 기재된 형태에 의해, 분해 처리액을 사용하여 무단부 금속 링 표면에 부착된 수지를 용융 제거할 수 있고, 그 후 압연 공정을 행하므로, 무단부 금속 링 표면에 수지가 고착되는 것을 방지하여, 결과적으로 질화 불량을 방지하는 것이 가능해진다.
(4) (1) 또는 (2)에 기재된 무단부 금속 링의 제조 방법에 있어서, 상기 수지 제거 공정은, 상기 무단부 금속 링의 표면에 유체를 충돌시킴으로써, 상기 수지를 제거하는 공정인 것이 바람직하다.
상기 (4)에 기재된 형태에 의해, 예를 들어 대유량 세정 등을 행하여 무단부 금속 링 표면에 유체를 충돌시킴으로써 수지를 제거하고, 그 후 압연 공정을 행하므로, 무단부 금속 링 표면에 수지가 고착되는 것을 방지하여, 결과적으로 질화 불량을 방지하는 것이 가능해진다.
(5) (1) 또는 (2)에 기재된 무단부 금속 링의 제조 방법에 있어서, 상기 수지 제거 공정은, 상기 무단부 금속 링을 액체에 침지하여, 초음파 세정을 행하는 공정인 것이 바람직하다.
상기 (5)에 기재된 형태에 의해, 초음파 세정에 의해 무단부 금속 링 표면에 부착된 수지를 제거하고, 그 후 압연 공정을 행하므로, 무단부 금속 링 표면에 수지가 고착되는 것을 방지하여, 결과적으로 질화 불량을 방지하는 것이 가능해진다.
(6) (5)에 기재된 무단부 금속 링의 제조 방법에 있어서, 상기 수지 제거 공정에서, 상기 무단부 금속 링을 회전시키면서 세정을 행하는 공정인 것이 바람직하다.
상기 (6)에 기재된 형태에 의해, 초음파 세정을 행할 때에 무단부 금속 링을 회전시키므로, 무단부 금속 링 표면에 닿는 초음파의 위치가 바뀌어, 무단부 금속 링 표면에서 발생하는 캐비테이션의 위치를 변위시킬 수 있다. 이 결과, 무단부 금속 링 표면으로부터의 수지의 박리를 촉진시키는 것이 가능해진다. 그와 같이 함으로써, 무단부 금속 링 표면에 수지가 고착되는 것을 방지하여, 결과적으로 질화 불량을 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 형태에 의한 무단부 금속 링 수지 제거 장치는, 이하와 같은 특징을 갖는다.
(7) 상기 무단부 금속 링을 보유 지지하고, 상기 무단부 금속 링의 세정을 행하는 무단부 금속 링 세정 장치에 있어서, 상기 무단부 금속 링을 보유 지지하는 보유 지지 지그와, 상기 보유 지지 지그에 의해 상기 무단부 금속 링의 둘레 방향으로 회전시키는 회전 기구와, 상기 무단부 금속 링을 초음파 세정하기 위해 액체를 채우는 세정조와, 상기 초음파 세정을 행하는 초음파 발생 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
(8) (7)에 기재된 무단부 금속 링 수지 제거 장치에 있어서, 상기 회전 기구에 의해 상기 무단부 금속 링을 둘레 방향으로 회전시키면서 상기 초음파 세정 장치를 작동시킴으로써, 상기 무단부 금속 링의 표면에 부착된 수지를 제거하는 것이 바람직하다.
상기 (7) 및 (8)에 기재된 형태에 의해, 무단부 금속 링을 회전시키면서 무단부 금속 링을 세정함으로써, 무단부 금속 링의 표면에 부착된 수지를 효과적으로 제거하는 것이 가능해진다.
도 1은 제1 실시 형태의 CVT 링의 사시도이다.
도 2는 제1 실시 형태의 CVT 링의 분해 사시도이다.
도 3은 제1 실시 형태의 무단부 금속 링의 제조 공정 설명도로, (a)는 띠판 절단 공정, (b)는 띠판 용접 공정, (c)는 용체화 1 처리 공정, (d)는 통 형상체 절단 공정, (e)는 배럴 연마 공정, (f)는 세정 공정, (g)는 압연 공정, (h)는 용체화 2 처리 공정, (i)는 둘레 길이 조정 공정, (j)는 시효·질화 처리 공정, (k)는 적층 공정을 나타낸다.
도 4는 제1 실시 형태의 질소 침입 메커니즘을 나타내는 모식도로, (a)는 암모니아 가스 충전 프로세스, (b)는 질소 흡착 프로세스, (c)는 암모니아 분해 프로세스, (d)는 질소 침입 프로세스, (e)는 질소 확산 프로세스를 나타낸다.
도 5는 제1 실시 형태의 세정 장치의 모식도이다.
도 6은 제1 실시 형태의 세정용 지그의 사시도이다.
도 7은 설명을 위해 준비한 질화 불량 발생 제1 모델을 나타내는 모식도이다.
도 8은 설명을 위해 준비한 질화 불량 발생 제2 모델을 나타내는 모식도이다.
도 9는 설명을 위해 준비한 6조 세정의 개략도이다.
도 10은 출원인이 실험한 수지 제거 테스트의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 11은 설명을 위해 준비한 세정용 지그의 사시도이다.
도 12는 제2 실시 형태의 세정 장치의 모식 평면도이다.
도 13은 제2 실시 형태의 세정 장치의 모식 사시도이다.
도 14는 제3 실시 형태의 무단부 금속 링의 세정 이미지를 나타내는 사시도이다.
도 15는 제1 실시 형태의 무단부 금속 링의 세정 결과를 나타내는 표이다.
우선, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해 도면을 사용하여 설명한다.
도 1에, 제1 실시 형태의, CVT 링(100)의 사시도를 나타낸다. 도 2에, CVT 링(100)의 분해 사시도를 나타낸다. CVT 링(100)은, 적층 링(104)과 두께 방향으로 복수 적층된 엘리먼트(102)로 이루어진다. 적층 링(104)은, 무단부 금속 링(110)이 9층 적층되어 형성되어 있고, 각각 층마다 둘레 길이가 다르다. 또한, 도 2에서는 설명을 위해 생략되어 있고, 3층분밖에 나타내어져 있지 않다. 인접하는 무단부 금속 링(110)은, 무단부 금속 링(110)의 두께 분만큼 내경이 다르도록 설계되어 있다. 따라서, 적층된 무단부 금속 링(110)은 간극 없이 적층되게 된다. 엘리먼트(102)는, 도 2에 나타내는 평판 형상의 금속재로 이루어지고, 그 양단부에 홈부(116)가 형성되고, 이 홈부(116)에 적층 링(104)이 삽입된다.
도 3에, 무단부 금속 링(110)의 제조 공정에 대해 설명하는 개략도를 나타낸다. (a)는 띠판 절단 공정(pr1), (b)는 띠판 용접 공정(pr2), (c)는 용체화 1 처리 공정(pr3), (d)는 통 형상체 절단 공정(pr4), (e)는 배럴 연마 공정(pr5), (f)는 수지 제거 공정(pr6), (g)는 압연 공정(pr7), (h)는 용체화 2 처리 공정(pr8), (i)는 둘레 길이 조정 공정(pr9), (j)는 시효·질화 처리 공정(pr10), (k)는 적층 공정(pr11)을 나타내고 있다. 무단부 금속 링(110)을 제조하는 데 있어서, 우선, 도 3의 (a)에 설명하는 바와 같이, 띠판 절단 공정(pr1)에서 띠판(P2)을 소재 롤(P1)로부터 일정 길이로 잘라낸다. 소재 롤(P1)에 사용되는 것은 마레이징 강 등의 고장력강이며, 이것을 언코일하여 감기는 성질을 제거한 후, 소정의 폭으로 절단하여 띠판(P2)을 형성하고 있다. 이 띠판(P2)의 폭은, 이후에 압연 공정(pr7) 등을 행할 것을 고려하여 결정된다.
그리고, 도 3의 (b)에 나타내어지는 띠판 용접 공정(pr2)에 있어서, 띠판(P2)을 롤 굽힘하여 형성한 통 형상체(C1)의 단부면을 맞댐 용접함으로써 원통 형상의 통 형상체(C1)를 형성한다. 도 3의 (c)에 나타내어지는 용체화 1 처리 공정(pr3)에서는, 질소 분위기에서 통 형상체(C1)의 용체화 처리를 행한다. 이 용체화 처리에 의해, 접합부의 조직 이방성을 완화한다. 도 3의 (d)에 나타내어지는 통 형상체 절단 공정(pr4)에서는, 통 형상체(C1)를 소정의 폭으로 둥글게 절단하여, 소재 링(C2)을 만든다. 소재 링(C2)의 단부면에는 통 형상체(C1)를 둥글게 절단하는 과정에서 버어가 발생하므로, 도 3의 (e)에 나타내는 배럴 연마 공정(pr5)에서, 소재 링(C2)의 단부면에 발생한 버어 제거를 행한다. 배럴 연마 공정(pr5)에서 사용되는 것은 수지 베이스의 결합재에 소정의 입경의 알루미나 지립을 혼합한 수지 미디어이다.
그 후, 도 3의 (f)에 나타내는 수지 제거 공정(pr6)에서, 배럴 연마 후의 소재 링(C2)을 세정한다. 이 수지 제거 공정(pr6)에 관해서는 후술한다. 그리고 도 3의 (g)에 나타내는 압연 공정(pr7)에서, 소재 링(C2)의 두께를 조정한다. 소재 롤(P1)의 상태에서 최대한 두께는 균일화된 것이 제공되지만, 폭 방향에서의 편차나 띠판 용접 공정(pr2)이나 통 형상체 절단 공정(pr4)에서의 두께 변동이나 미세한 변형, 배럴 연마 공정(pr5)에서의 영향을, 압연 롤러(R1)를 사용하여 소재 링(C2)을 압연함으로써 시정하는 것을 목적으로 하고 있다. 여기서 형성되는 압연 후 링(C3)은, 판 두께를 그 후의 둘레 길이 조정 공정(pr9)에서 둘레 길이를 잡아늘이는 것을 상정하여 설정되어 있다.
그리고, 도 3의 (h)에 나타내는 용체화 2 처리 공정(pr8)에서, 노내에 있어서 소정의 온도하에 있어서 소정 시간 가열 처리한다. 용체화 처리에 의해 재질의 균일화를 도모한다. 도 3의 (i)에 나타내는 둘레 길이 조정 공정(pr9)에서, 압연 후 링(C3)의 둘레 길이를 각각 필요한 길이로 조정한 무단부 금속 링(110)을 형성한다. 그리고, 도 3의 (j)에 나타내는 시효·질화 처리 공정(pr10)에서 질소 침입 처리를 행한다. 도 4에, 질소 침입 메커니즘을 모식도로 나타낸다. (a)는 암모니아 가스 충전 프로세스를 나타내고, (b)는 질소 흡착 프로세스를 나타내고, (c)는 암모니아 분해 프로세스를 나타내고, (d)는 질소 침입 프로세스를 나타내고, (e)는 질소 확산 프로세스를 나타낸다. 도시하지 않은 감압된 노내에 배치한 무단부 금속 링(110)은, 도 4의 (a) 「암모니아 가스 충전 프로세스」에서 암모니아 가스 분위기에 놓인다.
그 후, 노내의 온도를 올려, 도 4의 (b) 「질소 흡착 프로세스」에서 암모니아 분자는 무단부 금속 링(110)의 표면에 부착된다. 이때, 도 4의 (c) 「암모니아 분해 프로세스」에 나타내는 바와 같이 무단부 금속 링(110)의 표면에서 분해된 암모니아 분자는 질소와 수소로 나뉜다. 질소는 무단부 금속 링(110) 내부의 미립자와 반응하고, 도 4의 (d) 「질소침입 프로세스」에 나타내는 바와 같이 무단부 금속 링(110)의 표면으로부터 내부로 침입해 간다. 이것은, 강재 내에 포함되는 원소 중 질소와 친화성이 높은 성분이 영향을 미치기 때문이다. 그리고, 도 4의 (e) 「질소 확산 프로세스」에서 무단부 금속 링(110)의 주로 입계 등으로부터 질소는 확산되어 가, 그 결과, 무단부 금속 링(110)의 표면 경도가 높아지는 효과가 얻어진다.
이와 같이 형성된 무단부 금속 링(110)을, 도 3의 (k)에 나타내는 바와 같이 적층 공정(pr11)에서 적층한다. 제1 실시 형태에서는 9층분의 무단부 금속 링(110)을 적층함으로써, 적층 링(104)을 형성한다. 이것을 사용하여, 도 2에 나타내는 바와 같이 엘리먼트(102)와 조합하여 CVT 링(100)을 형성한다.
도 5에, 세정 장치(10)의 모식도를 나타낸다. 도 6에, 세정용 지그(20)의 사시도를 나타낸다. 수지 제거 공정(pr6)에서 사용되는 세정 장치(10)는 세정용의 물을 채운 세정조(40)에, 회전 가능하도록 도 6에 나타내는 세정용 지그(20)를 보유 지지하고, 그 하부에 초음파 발생 장치(30)를 배치한 구성으로 되어 있다. 세정용 지그(20)는, 도 6에 나타내는 가느다란 와이어 형상의 바구니로 소재 링(C2)을 보유 지지하는 구성이며, 도시하지 않은 덮개를 씌워 세정 장치(10)에 고정한다. 세정 장치(10)에 구비된 세정용 지그(20)는, 소재 링(C2)의 축을 중심으로 하여 회전하도록, 도시하지 않은 회전 기구가 구비되어 있다. 초음파 발생 장치(30)는, 그 세정용 지그(20)의 하부로부터 초음파를 발생하도록 배치되어 있다. 이와 같이 하여 배럴 연마 공정(pr5) 후의 소재 링(C2)을 세정한다.
제1 실시 형태의 무단부 금속 링(110)의 제조 방법은 상기 구성이므로, 이하에 설명하는 작용 및 효과를 발휘한다.
제1 실시 형태의 무단부 금속 링(110)의 제조 방법은, 수지를 재료로 하는 배럴을 사용하여 소재 링(C2)[무단부 금속 링(110)]을 연마하는 배럴 연마 공정(pr5)과, 세정된 소재 링(C2)[무단부 금속 링(110)]을 압연하는 압연 공정(pr7)과, 압연된 압연 후 링(C3)[무단부 금속 링(110)]을 질화 처리하는 질화 처리 공정(pr10)을 거쳐, 무단부 금속 링(110)을 제조하는 무단부 금속 링의 제조 방법에 있어서, 배럴 연마 공정(pr5)의 후이며 압연 공정(pr7) 전에, 소재 링(C2)[무단부 금속 링(110)]에 부착된 수지를 제거하는 수지 제거 공정(pr6)을 구비하고 있다.
출원인은, 무단부 금속 링(110)을 제조하는 데 있어서, 질화 처리 공정(pr10) 후의 무단부 금속 링(110)의 표면을 조사하면, 흑색점이나 백색점 등의 농담이 발생되어 있고, 농담이 발생한 부분의 경도가 다른 부분에 비해 낮게 되어 있는 것을 알 수 있었다. 통상은, 도 4의 (e)에 나타내는 「질소 확산 프로세스」에 의해, 무단부 금속 링(110)의 표층으로부터 입계 내에 질소가 확산되어, 질화층(r2)이 형성된다. 이 결과, 무단부 금속 링(110)의 표면은 경화된다. 그러나, 전술한 흑색점이나 백색점 등의 농담 부분은 경도가 낮아, 질화 불량이 발생되어 있는 것으로 생각된다. 이러한 표면 경도의 불량은 무단부 금속 링(110)의 제품 불량으로 이어져, 제품 수율을 저하시켜 버리는 문제가 있다. 후술하는 도 7의 (g)나 도 8의 (f)에 나타내는 바와 같이 무단부 금속 링(110)의 표면을 숏피닝으로 처리하는 경우에는, 또한 요철을 발생하는 요인으로 된다.
종래는, 이러한 문제의 대책을 행하기 위해, 제조 공정을 클린룸화하거나 정전기 방지를 위한 습도 관리를 행하거나 하는 대책을 검토해 왔다. 이것은, 제조 공정 내에서 발생하고 있는 먼지의 부착을 최대한 방지하기 위함이며, 정전기의 발생에 의해 먼지가 무단부 금속 링(110)의 표면에 부착되는 것이, 질화 불량의 원인이라고 생각되어 왔기 때문이다.
그러나, 상술한 대책을 행한 후, 수지 제거 공정(pr6)에 상당하는 세정 공정에서 세심히 세정을 해도, 일정한 비율로 질화 불량이 일어나 있었다. 도 9에, 비교를 위해 준비한 6조의 세정의 개략도를 나타낸다. 종래는, 도 9에 나타내는 바와 같이 배럴 연마 공정(pr5) 후에 6조의 세정 공정을 거쳐 꼼꼼히 무단부 금속 링(110)의 세정을 행해 왔다. 1층째로부터 4층째까지는, 순수를 사용한 초음파 세정과 요동을 조합하여 무단부 금속 링(110)의 세정을 행하고, 5층째는 순수에 의한 세정, 그리고 6층째는 무단부 금속 링(110)을 고속 회전시킴으로써 물방울을 날리는 스핀 드라이를 행하고 있었다. 그러나, 이러한 세정 방법에 의해서도, 질화 불량을 방지하는 것이 어려웠으므로, 출원인은 이 6조 세정으로 세정 후에 검출되는 이물질을 분석하여, 수지 성분이 많이 검출되는 것에 착안하였다.
이 수지 성분은 주로 배럴 연마 공정(pr5)에 사용하는 미디어에 의한 것이라고 생각된다. 따라서, 제1 실시 형태에서는 압연 공정(pr7) 전에 수지 제거 공정(pr6)으로서, 도 5 및 도 6에 나타내는 세정 장치(10) 및 세정용 지그(20)를 사용하여, 무단부 금속 링(110)의 세정을 행하기로 하였다. 이 결과, 양호하게 수지를 제거할 수 있는 것이 확인되었다.
도 7에, 설명을 위해 준비한 질화 불량 발생 제1 모델을 모식도로 나타낸다. (a)에서는 세정 불량에 의해 수지 찌꺼기, 압연유, 컴파운드 등이 공정 내에 있는 먼지 등과 합쳐져 에멀전화되어, 무단부 금속 링(110) 표면에 부착되어 있는 모습을 나타내고 있다. 이 에멀전화 물질(b1)은, 용체화 1 처리 공정(pr3)의 타이밍을 나타내는 (b)에서 탄소계 고분자(b2)로 되어 무단부 금속 링(110)의 표면에 고착된다고 생각된다. 그리고, 시효 처리(d)에 있어서 탄화 물질(b3)로 된다. 이 탄화 물질(b3)은, 산화 처리(d)에 있어서 무단부 금속 링(110) 표면에 형성되는 철 산화층(r1)의 생성을 방해한다. 그리고, 질화 처리(e)에 있어서 질화층(r2)이 형성될 때에도, 도 4의 (d)에 나타내는 질소 침입을 방해함으로써 질화층(r2)의 생성을 부분적으로 방해해 버린다. 이것이 무단부 금속 링(110) 표면에 형성되는 흑색점의 원인이라고 생각된다.
이때, (f)에 나타내는 바와 같이 탄화 물질(b3)이 무언가의 원인에 의해 박리되어 버리면, 백색점을 형성하는 원인으로 된다고 여겨지고 있다. 이와 같이 형성된 무단부 금속 링(110)은, 흑색점이나 백색점 부분이 질화 불량으로 되어 표면 경도가 저하되어 버리는 문제가 있다. 또한, 그 후, 적층 공정(pr11) 전에 숏피닝 처리가 행해질 때에는, (g)에 나타내는 바와 같이 부분적으로 요철이 발생하는 상황으로 되어 바람직하지 않다.
도 8에, 질화 불량 발생 제2 모델을 모식도로 나타낸다. 이것은, 질화 불량 발생 제1 모델과는 달리 이유는 분명하지 않지만, 용체화 처리(b)시에 무단부 금속 링(110)의 표면에 티타늄 등의 산화층(r3)이 형성되고, 이 산화막이 영향을 미쳐 이후의 (d)에 나타내는 바와 같이 철 산화층(r1)의 생성을 방해한다. 결과, (e)에 나타내는 질화 불량이 발생하는 것이라 생각된다. 또한, (f)에 나타내는 숏피닝 처리시에는 부분적으로 요철이 발생하는 상황으로 되어 바람직하지 않다.
도 10에, 제1 실시 형태의 세정 장치를 사용하여, 세정조건을 변화시킨 수지 제거 테스트의 결과를 그래프로 나타낸다. 세정 장치(10)는, 도 9에 나타낸 세정조의 1조째 내지 4조째 중 어느 하나, 혹은 전부로 치환하는 것이 가능하고, 세정조건에 의해서도 수지 제거의 효율이 다른 것이 출원인의 수지 제거 테스트에 의해 확인되고 있다. 도 10의 그래프는 종축에 편상관 계수를, 횡축에 테스트 요건을 나타내고 있다. 이 판단에는 세정 후에 또한 사염화탄소 용액으로 초음파 세정을 행하고, 그 용액을 필터로 여과하고, 그 필터의 수지 찌꺼기량을 평가함으로써 랭크 부여하여 판단하고 있다.
「초음파력」은, 초음파 출력(w/L)의 영향을 나타내는 요소이고, 「워크 세트 지그」는 지그의 형상, 재질 등을 바꾼 영향을 나타내는 요소이다. 그 결과, 8w/L보다도 24w/L로 단위 면적당 에너지를 높임으로써, 3랭크 정도 세정력을 높일 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
도 11에, 종래 사용하고 있었던 지그를 나타낸다. 지그(21)는 수지제로, 세정용 지그(20)에 비해 강성이 높고 프레임이 굵게 구성되어 있다. 지그(21)와 세정용 지그(20)는 동일한 수의 무단부 금속 링(110)을 수납하는 것이 가능하다. 「워크 세트 지그」에 관해서는, 도 11에 나타내는 지그(21)와 도 6에 나타내는 세정용 지그(20)와, 지그 없음으로 비교해 보았다. 가장 세정 효과가 높았던 것은 지그 없이 세정한 경우이고, 그 다음으로 세정용 지그(20), 지그(21)의 순으로 세정 효과가 낮은 것을 알 수 있었다. 이것은 초음파를 차단하는 것이 없는 쪽이, 세정 효과가 높은 것을 의미하고 있다고 생각된다.
「회전」은, 세정용 지그(20)를 사용하여 회전시킨 경우와, 시키지 않은 경우의 영향을 나타내는 요소이다. 회전 없음에 비해 회전시켜 세정한 경우의 쪽이, 4랭크 정도 세정 효과가 높아지는 것을 확인하였다. 「에어 블로우」는, 비교를 위해 초음파 세정 후에 에어 블로우를 사용하여 무단부 금속 링(110)의 표면에 분사한 영향을 나타내는 요소이다. 에어 블로우를 행해도 무단부 금속 링(110) 표면 상의 수지는 박리할 수 없는 것이 확인되었다. 「워크 세트수」는, 세정용 지그(20)에 세트하는 무단부 금속 링(110)의 세트수를 변화시킨 영향을 나타내는 요소이다. 워크 세트수에 의한 변화도 그다지 없는 것을 알 수 있었다.
「온도」는, 무단부 금속 링(110)을 세정하는 경우에 사용하는 용액의 온도에 의한 영향을 나타내는 요소이다. 실온으로부터 수 패턴 온도를 바꾸어 확인하였지만, 어느 정도 온도를 높인 쪽이 세정 효과는 높아지는 것이 확인되었다. 「용액」은, 세정 장치(10)의 세정조(40)에 채워진 용액의 종류에 의한 영향을 나타내는 요소이다. 용액은 순수와 탄화수소계 용제를 사용하여 테스트를 행하고 있다. 순수에 비해 탄화수소계 용제에서는 거의 세정 효과가 없고, 5랭크 정도의 차이가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
이 조사 결과, 도 10에 나타내는 바와 같이, 「초음파력」 「워크 세트 지그」 「회전」 「온도」 「용액」의 요소는 편상관 함수가 0.4를 초과하고 있어, 효과 있음이라고 판단할 수 있다. 그리고, 이 결과로부터, 제1 실시 형태에서는 워크 세트 지그를 도 6에 나타내는 세정용 지그(20)를 채용하고, 이 세정용 지그(20)를 도 4에 나타내는 바와 같이 회전시켜, 초음파력을 높여, 용액으로 물을 채용함으로써, 보다 수지 찌꺼기의 세정 효과를 높이고 있다. 즉, 무단부 금속 링(110)의 표면으로부터 효과적으로 수지 찌꺼기를 제거할 수 있도록, 세정 장치(10)의 조정을 행함으로써, 무단부 금속 링(110)의 질화 불량의 저감을 실현하고 있다. 출원인은 제1 실시 형태의 발명을 실시함으로써, 무단부 금속 링(110)의 질화 불량률은 4할 정도였지만, 이것을 거의 제로로 할 수 있는 것을 확인하고 있다. 이 결과, 무단부 금속 링(110)의 제품 비용의 저감에 공헌할 수 있다.
도 15에, 실험 조건에 의해 세정 랭크가 변화되는 것을 표로서 나타낸다. 「비교예」라고 나타낸 행에는, 도 11에 나타내는 지그(21)를 사용하고, 지그(21)를 회전시키는 일 없이 세정한 도 9에서 소개하는 6조 세정의 결과를 나타내고 있다. 또한 5조째와 6조째의 공정은 생략되어 있다. 「실험 1」이라고 나타낸 행에는, 도 6에 나타내는 세정용 지그(20)를 사용하여, 회전시켜 세정하고, 3조째까지 사용한 결과를 나타내고 있다. 「실험 2」라고 나타낸 행에는, 「실험 1」과 동일 조건에서 4조째까지 사용한 결과를 나타내고 있다. 「실험 3」이라고 나타낸 행에는, 「실험 1」의 조건에서, 초음파 발생 장치(30)의 출력을 높인 결과를 나타내고 있다. 「실험 4」라고 나타낸 행에는, 「실험 2」의 조건에서, 초음파 발생 장치(30)의 출력을 높인 결과를 나타내고 있다. 또한, 모두 소재 링(C2)을 100개, 순수로 세정한 결과를 비교하고 있다.
이와 같이, 「비교예」의 조건에서는, 수지 찌꺼기의 랭크는 9로 세정 효과는 낮은 것을 알 수 있다. 한편, 「실험 1」의 세정 결과의 랭크는 4, 「실험 2」의 세정 결과의 랭크는 2, 「실험 3」의 세정 결과의 랭크는 1, 「실험 4」의 세정 결과의 랭크는 1인 것을 알 수 있다. 세정 결과가 랭크 1이면, 무단부 금속 링(110)의 질화 불량은 확인되지 않게 된다. 즉, 초음파 발생 장치(30)의 출력을 8w/L로부터 24w/L로 높여, 세정용 지그(20)를 사용하여 회전 세정하는, 제1 실시 형태의 무단부 금속 링(110)[소재 링(C2)]의 세정 방법에 의해, 세정 효과를 향상시킬 수 있고, 그 결과, 세정조(40)의 수를 저감시킬 수 있는 것을 의미하고 있다. 이 결과, 무단부 금속 링(110)의 제조시의 리드 타임을 단축시킴으로써 제조 비용을 낮출 수 있다. 또한, CVT 링(100)의 수명을 연장시키는 것에 공헌하는 것이 가능해진다.
다음으로, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 수지 제거 공정(pr6) 이외에는 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성이므로, 다른 부분만을 설명한다.
도 12에, 제2 실시 형태의 세정 장치의 모식 평면도를 나타낸다. 도 13에, 세정 장치의 모식 사시도를 나타낸다. 제2 실시 형태에서는, 무단부 금속 링(110)[소재 링(C2)]의 세정에 사염화탄소 용액을 사용하고 있다. 도 12에 나타내는 1조째의 세정조(40)에 사염화탄소 용액을 채워 무단부 금속 링(110)[소재 링(C2)]의 세정을 한다. 세정시에는 세정용 지그(20)에 소재 링(C2)을 보유 지지시켜, 필요에 따라서 회전시켜도 된다. 또한, 에는 초음파 발생 장치(30)도 구비하고 있다. 도 12에 나타내는 2조째의 세정조(40)에는, 순수가 채워져, 1조째와 마찬가지로 초음파 발생 장치(30)에 의해 초음파 세정이 행해진다. 이와 같이, 소재 링(C2)을 분해 제거액에 침지한 상태에서 초음파 발생 장치(30)에 의해 초음파 세정함으로써, 무단부 금속 링(110)의 표면에 부착되는 수지를 분해 제거 가능하다. 또한, 세정에 사용하는 용액은 수지를 분해 제거할 수 있는 용액이면, 사염화탄소 용액에 한정되지 않고 다른 수지를 분해 제거 가능한 분해 제거액을 사용하는 것도 상관없다.
다음으로, 본 발명의 제3 실시 형태에 대해 도면을 사용하여 설명한다. 또한, 수지 제거 공정(pr6) 이외에는 제1 실시 형태와 마찬가지의 구성이므로, 다른 부분만을 설명한다.
도 14에, 제3 실시 형태의 무단부 금속 링의 세정 이미지를 사시도로 나타낸다. 제3 실시 형태는, 고압 세정에 의해 무단부 금속 링(110)[소재 링(C2)]의 표면을 씻어내는 구성으로 되어 있다. 세정 장치(10)의 세정조(40) 내부에 내표면 세정 노즐(70)이 구비되고, 또한 외주면에 외표면 세정 노즐(71)이 구비되고, 적어도 수십㎫ 정도의 압력으로 무단부 금속 링(110)의 표면을 세정한다. 혹은, 대유량 세정에 의해, 수십∼수백L/min 정도의 유량으로 세정하는 방법을 채용하여 소재 링(C2)의 표면을 세정해도 된다. 이 경우, 세정조(40)에 초음파 발생 장치(30)를 구비할 필요는 없고, 무단부 금속 링(110)의 외주측과 내주측의 표면을 노즐로부터 분사하는 순수 등의 세정액으로 세정함으로써, 소재 링(C2)의 표면에 부착된 수지를 제거하는 것이 가능해진다.
또한, 전술한 실험 결과로부터, 고온의 세정액으로 세정하는 경우에도 효과가 있는 것이 확인되어 있고, 마찬가지로 노즐을 사용하여 소재 링(C2)의 표면을 스팀 세정함으로써, 무단 소재 링(C2)의 표면으로부터 수지를 제거하는 것이 가능해진다. 이와 같이, 소재 링(C2)의 표면에 유체를 사용하여 씻어내는 것이라도, 수지 제거 공정(pr6)에 있어서 배럴 연마 공정(pr5)에서 소재 링(C2)의 표면에 부착된 수지 미디어의 파편을 씻어내는 것이 가능하다.
제2 실시 형태 또는 제3 실시 형태의 세정 장치(10) 및 세정 방법에 의해서도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과가 얻어져, 결과적으로 무단부 금속 링(110)의 질화 불량을 저감시키는 것이 가능해진다. 즉, 무단부 금속 링(110)의 표면에 부착되어 있다고 생각되는 수지 찌꺼기를 제거하는 수지 제거 공정(pr6)을 마련함으로써, 대폭으로 무단부 금속 링(110)의 질화 불량을 저감시키는 것이 가능하다.
이상, 본 실시 형태에 의거하여 발명을 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 발명의 취지를 일탈하는 일이 없는 범위에서 구성의 일부를 적절하게 변경함으로써 실시할 수도 있다. 예를 들어, 무단부 금속 링(110)의 제조 순서를 도 3에 나타내고 있지만, 통 형상체(C1)의 통 형상체 절단 공정(pr4) 후에 행하는 배럴 연마 공정(pr5)이 행해진 후이며, 용체화 2 처리 공정(pr8) 전에 수지 제거 공정(pr6)이 실시되면, 그 밖의 공정이 증감, 혹은 교체되어도 상관없다. 상술한 바와 같이, 압연 공정(pr7) 전에 수지 제거 공정(pr6)이 실시되는 것이 바람직하지만, 예를 들어 압연 공정(pr7) 후에 수지 제거 공정(pr6)을 실시한 경우라도, 어느 정도의 수지 제거 효과는 기대할 수 있다.
또한, CVT 링(100)의 형상도 어디까지나 예시한 것이며, 적층 링(104)의 적층수의 엘리먼트(102)의 형상이 다른 경우에도, 본 발명은 적용 가능하다. 또한, 세정용 지그(20)의 형상 등에 대해서도 변경해도 된다. 이 경우에는, 초음파 발생 장치(30)가 발생하는 초음파를 억제하지 않도록, 세정용 지그(20)의 프레임을 가늘고, 소재 링(C2)을 덮는 부분을 최대한 적게 하는 것이 바람직하다.
10 : 세정 장치
20 : 세정용 지그
21 : 지그
30 : 초음파 발생 장치
40 : 세정조
100 : CVT 링
102 : 엘리먼트
104 : 적층 링
110 : 무단부 금속 링
116 : 홈부

Claims (8)

  1. 수지를 재료로 하는 배럴을 사용하여 무단부 금속 링을 연마하는 배럴 연마 공정과, 세정된 상기 무단부 금속 링을 압연하는 압연 공정과, 압연된 상기 무단부 금속 링을 질화 처리하는 질화 처리 공정을 거쳐, 상기 무단부 금속 링을 제조하는 무단부 금속 링의 제조 방법에 있어서,
    상기 무단부 금속 링에 부착된 상기 수지를 제거하는 수지 제거 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는, 무단부 금속 링의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수지 제거 공정은, 상기 배럴 연마 공정 후, 상기 압연 공정 전에 구비되어 있는 것을 특징으로 하는, 무단부 금속 링의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수지 제거 공정은, 상기 무단부 금속 링을 분해 처리액에 침지함으로써 상기 수지를 제거하는 공정인 것을 특징으로 하는, 무단부 금속 링의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수지 제거 공정은, 상기 무단부 금속 링의 표면에 유체를 충돌시킴으로써, 상기 수지를 제거하는 공정인 것을 특징으로 하는, 무단부 금속 링의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 수지 제거 공정은, 상기 무단부 금속 링을 액체에 침지하고, 초음파 세정을 행하는 공정인 것을 특징으로 하는, 무단부 금속 링의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 수지 제거 공정에서, 상기 무단부 금속 링을 회전시키면서 세정을 행하는 공정인 것을 특징으로 하는, 무단부 금속 링의 제조 방법.
  7. 상기 무단부 금속 링을 보유 지지하고, 상기 무단부 금속 링의 세정을 행하는 무단부 금속 링 수지 제거 장치에 있어서,
    상기 무단부 금속 링을 보유 지지하는 보유 지지 지그와, 상기 보유 지지 지그에 의해 상기 무단부 금속 링의 둘레 방향으로 회전시키는 회전 기구와, 상기 무단부 금속 링을 초음파 세정하기 위해 액체를 채우는 세정조와, 상기 초음파 세정을 행하는 초음파 발생 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 무단부 금속 링 수지 제거 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 회전 기구에 의해 상기 무단부 금속 링을 둘레 방향으로 회전시키면서 상기 초음파 세정 장치를 작동시킴으로써, 상기 무단부 금속 링의 표면에 부착된 수지를 제거하는 것을 특징으로 하는, 무단부 금속 링 수지 제거 장치.
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