(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端金属ベルトを巻き掛けて該無端金属ベルトを走行させつつ引っ張りを付加する少なくとも２つのローラと、前記無端金属ベルトに向けてショット粒の投射を行って前記無端金属ベルトにショットピーニング処理を施す投射ノズルと、を備える無端金属ベルトの製造装置において、前記投射ノズルから投射されたショット粒が前記無端金属ベルトに投射されるのを阻止する阻止手段を備えたことを特徴とする無端金属ベルトの製造装置。
【請求項２】
前記阻止手段は、前記投射ノズルから投射されたショット粒を前記無端金属ベルトに対して遮蔽する手段である請求項１記載の無端金属ベルトの製造装置。
【請求項３】
前記阻止手段は、前記投射ノズルから投射されたショット粒が前記無端金属ベルトに対して外れるようにその向きを変更する手段である請求項１記載の無端金属ベルトの製造装置。
【請求項４】
無端金属ベルトを巻き掛けて該無端金属ベルトを走行させつつ引っ張りを付加する少なくとも２つのローラと、前記無端金属ベルトに向けてショット粒の投射を行って前記無端金属ベルトにショットピーニング処理を施す投射ノズルと、を備える無端金属ベルトの製造装置において、前記無端金属ベルトと前記ローラとの間に滑りが発生したか否かを検知する検知手段を備えたことを特徴とする無端金属ベルトの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無端金属ベルトの製造装置に関する。本発明は、たとえばＣＶＴ（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ  Ｖａｒｉａｂｌｅ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）  ベルト等の製造装置として使用できる。
【０００２】
【従来の技術】
特開昭６１−４２４０２号公報は、無端金属ベルトを巻き掛けて無端金属ベルトを走行させつつ引っ張りを付加する少なくとも２つのローラと、無端金属ベルトに向けてショット粒の投射を行って無端金属ベルトにショットピーニング処理を施す投射ノズルと、を備えた無端金属ベルトの製造装置を提案している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ショット粒の投射においては、投射初期、終期のショット粒の投射速度および投射密度が不安定な領域が存在する。無端金属ベルトにあっては、薄く変形しやすいことから、このような時間的な投射強度のばらつきは、無端金属ベルトを走行させながらショットピーニング処理を施す都合上、局所的な形状精度の悪化、たとえば周長の精度ばらつき、クラウニングＲ（ベルトの周方向に垂直な断面の曲率）の精度ばらつきを引き起こす。
また、局所的な形状精度の悪化は、無端金属ベルトの走行安定性の低下によっても引き起こされ、無端金属ベルトとローラとの間の滑りが発生した場合には、形状精度が著しく不均一なものとなる。
このため、従来の製造装置においては、無端金属ベルトの形状精度に対しては信頼性が低いという問題があった。
本発明の目的は、形状精度を向上させる無端金属ベルトの製造装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）  無端金属ベルトを巻き掛けて該無端金属ベルトを走行させつつ引っ張りを付加する少なくとも２つのローラと、前記無端金属ベルトに向けてショット粒の投射を行って前記無端金属ベルトにショットピーニング処理を施す投射ノズルと、を備える無端金属ベルトの製造装置において、前記投射ノズルから投射されたショット粒が前記無端金属ベルトに投射されるのを阻止する阻止手段を備えたことを特徴とする無端金属ベルトの製造装置。
（２）  前記阻止手段は、前記投射ノズルから投射されたショット粒を前記無端金属ベルトに対して遮蔽する手段である（１）記載の無端金属ベルトの製造装置。
（３）  前記阻止手段は、前記投射ノズルから投射されたショット粒が前記無端金属ベルトに対して外れるようにその向きを変更する手段である（１）記載の無端金属ベルトの製造装置。
（４）  無端金属ベルトを巻き掛けて該無端金属ベルトを走行させつつ引っ張りを付加する少なくとも２つのローラと、前記無端金属ベルトに向けてショット粒の投射を行って前記無端金属ベルトにショットピーニング処理を施す投射ノズルと、を備える無端金属ベルトの製造装置において、前記無端金属ベルトと前記ローラとの間に滑りが発生したか否かを検知する検知手段を備えたことを特徴とする無端金属ベルトの製造装置。
【０００５】
上記（１）〜（３）の無端金属ベルトの製造装置では、投射ノズルから投射されたショット粒が無端金属ベルトに投射されるのを阻止する阻止手段を備えているので、時間的な投射強度のばらつきに対処することができ、投射強度の時間的不安定性に起因する無端金属ベルトの形状精度のばらつきを抑えることができ、無端金属ベルトの形状精度の信頼性を高めることができる。
上記（４）の無端金属ベルトの製造装置では、無端金属ベルトとローラとの間に滑りが発生したか否かを検知する検知手段を備えているので、無端金属ベルトとローラとの間に滑りが発生した場合に対処することができ、無端金属ベルトの走行不安定性に起因する無端金属ベルトの形状精度のばらつきを抑えることができ、無端金属ベルトの形状精度の信頼性を高めることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明実施例の無端金属ベルトの製造装置を、図１〜図５を参照して、説明する。なお、本発明の全実施例にわたって共通する部分には、本発明の全実施例にわたって同じ符号を付してある。
【０００７】
まず、本発明の全実施例にわたって共通する部分を、たとえば図１を参照して、説明する。
本発明の無端金属ベルトの製造装置でショットピーニング処理される無端金属ベルトは、薄板金属ベルトの始端と終端を溶接した無端金属ベルト３である。
無端金属ベルト３は、たとえば、板厚が約０．２ｍｍ、板幅が約１２ｍｍ、周長が約７２０ｍｍのマルエージング鋼である。
ついで、無端金属ベルト３に窒化処理または軟窒化処理からなる表面硬化処理が施される。窒化層の深さは、たとえば約２５μｍである。
【０００８】
ついで、無端金属ベルト３にショットピーニングを施し疲労強度を向上させる。ショットピーニングは、ベルト外周面と内周面の両方に施してショットピーニングを施した時に無端金属ベルト３が多重化変形を生じないようにする。ショットピーニングは、表面に予引張応力（プリストレス）を付与しておいて行う、いわゆるストレスピーニングであることが望ましいが、ストレスピーニングに限るものではない。通常のショット粒の投射では、無端金属ベルト３の表面が伸びて表面部に圧縮残留応力Ｂが生じるが、ストレスピーニングでは、引張予負荷Ａ分が加わって、無端金属ベルト表面にＡ＋Ｂ＝Ｃの大きな圧縮残留応力が形成され、疲労強度向上上有利となる。ショットピーニング条件は、たとえば、予負荷曲率半径はＲ２０ｍｍ、投射エア圧は０．３ＭＰａ、投射粒径はΦ７０μｍ、ショット粒硬度はＨＶ７００で、内外周の投射処理条件は同一である。
ショットピーニング処理においては、ショットピーニング処理条件（ショットピーニング処理時間、エア圧、投射量、粒径、粒の硬さ、等、とくにショットピーニング処理時間）の調節により、無端金属ベルト３の周長の微調整を行う。
【０００９】
ショットピーニング処理においては、無端金属ベルト３を、少なくとも２つのローラに巻き掛ける。たとえば、無端金属ベルト３を、駆動ローラ４と、無端金属ベルト３の外周面に予引張応力（予負荷）を付与するローラ６（従動ローラ）と、無端金属ベルト３の内周面に予引張応力（予負荷）を付与するローラ５（従動ローラ）の、３つのローラ４、５、６に巻掛ける。ついで、無端金属ベルト３の外周側から投射ノズル１より無端金属ベルト３のローラ６への巻掛け部分に向けてショット粒１０を投射するとともに、無端金属ベルト３の内周側から投射ノズル２より無端金属ベルト３のローラ５への巻掛け部分に向けてショット粒１０を投射する。内周側の投射位置と、外周側の投射位置とでは、逆方向の予負荷曲率を与え、内外周の投射ノズル１、２をそれぞれ独立で投射タイミングを制御可能とする。
【００１０】
外周側の投射は主投射ノズル１で行い、内周側の投射は副投射ノズル２で行う。副投射ノズル２は、周方向で対向位置の無端金属ベルト３との干渉を防ぐため斜め上方または斜め下方から、水平面に対し約３０°の角度で投射する。この角度θは、投射速度Ｖの有効成分Ｖ・ｃｏｓθを大きくするため、無端金属ベルト３と干渉しない範囲でできるだけ小さい方が望ましいが、投射速度に余裕のある設備であればとくに規定は必要ない。
【００１１】
ばね１１で無端金属ベルト３に張力を与えるようにする。この張力は、無端金属ベルト３がスリップすることなく回転し、送られるための摩擦力を得るためのもので、ローラ５、６の曲率により無端金属ベルト３の表面に発生する引張予負荷と比較して十分小さい。駆動ローラ４はサーボモータで駆動される。製品の形状精度の要求レベルが低い場合にはサーボモータ以外のコンベンショナルな他のモータ形式であってもよい。ショット粒の投射機構は通常の直圧式エアブロータイプを用いているが、他のベンチレーションエアブロータイプ、もしくはインペラータイプ、その他、方式は問わない。
【００１２】
ショット粒１０の投射においては、投射初期、投射終期のショット粒の投射速度、および投射密度が不安定な時間領域（たとえば、投射初期では、前の工程のショット粒がホースから抜けるまでの時間領域）が存在し、特にエアブロータイプではショット粒とエアの混合比が非定常なために、これに影響される投射速度の変化が起こる現象が発生する。一般的な歯車等の厚さが大の処理品では問題にならないが、金属ベルトの場合は処理品が薄く極めて変形しやすいため、このような時間的な投射強度のばらつきは、処理品を回転させ送りながら処理する都合上、局部的な形状精度の劣化として現れる。
無端金属ベルト３のショットピーニング処理においては、処理品の精度確保のため、リング全体に均一に処理を施すことが重要である。リングの周方向の不均一性は、上記のショット粒１０の時間的不安定の影響を受ける他、処理品の回転（送り）の不安定の影響も受ける。回転の不安定については、処理品とローラとの滑りが発生した場合、周方向に局部的に強いショットピーニングを受けるので、著しい不均一の原因となる。
【００１３】
以下、本発明の各実施例に特有な部分を説明する。
本発明の実施例１、実施例２はショット粒１０の時間的不安定に対処するための無端金属ベルトの製造装置に関するものであり、本発明の実施例３は、回転の不安定性に対処するための無端金属ベルトの製造装置に関するものである。
【００１４】
本発明の実施例１の無端金属ベルトの製造装置では、図１、図２に示すように、ショット粒１０の不安定時間領域を排除するために、投射ノズル１、２から投射されたショット粒１０がショット粒１０の不安定時間領域で無端金属ベルト３に投射されるのを阻止する阻止手段が設けられている。本発明の実施例１では、阻止手段は、投射ノズル１、２のショット粒噴射方向前方に、それぞれ設けられた遮蔽板７（シャッター）からなる。遮蔽板７は、たとえば、電気信号で作動される電磁弁によって作動されるエアシリンダー８により、開閉される。遮蔽板７の開閉は、エアシリンダー８による開閉から、電動モーターによる開閉に変えられてもよい。遮蔽板７は、投射粒１０の噴出初期と終期で投射粒１０を遮断する。たとえば、投射ノズル１、２からショット粒１０を噴出させる時間は合計３２秒で、噴出開始から４秒間は遮蔽板７を閉にして投射粒が無端金属ベルト３に投射されないようにし、噴出開始から４秒後に遮蔽板７を開放し、２７秒間処理品にショット粒１０の投射を行い、遮蔽板７を閉じた後、１秒後にショット粒の噴出を停止した。
【００１５】
本発明の実施例１の装置で処理した処理品（本発明品）と、従来の方法として同一条件で遮蔽板７を使用せず２７秒間の投射を行った処理品（比較品）とで、それぞれ３０個ずつ処理を実施した。それぞれの処理品について、処理品１個内でのばらつきを見るために、周方向３２箇所（等配）において、クラウニングＲの測定を実施した。図２にその結果を示した。図２から分かるように、本発明品ではクラウニングＲの精度は大幅に向上し、そのばらつき量は従来の約１／３に抑制できた。
【００１６】
本発明の実施例２の無端金属ベルトの製造装置では、図３に示すように、ショット粒１０の不安定時間領域を排除するために、投射ノズル１、２から投射されたショット粒１０がショット粒１０の不安定時間領域で無端金属ベルト３に投射されるのを阻止する阻止手段が設けられている。本発明の実施例２では、阻止手段は、投射ノズル１、２から投射されたショット粒が無端金属ベルトに対して外れるようにその向きを変更する手段である。この阻止手段は、たとえばショット粒１０の投射軌跡に対し別方向からエアブローをふき付けるエア吹き出し口９からなる。このエア吹き出し口９は、投射ノズル１、２の噴き出し口前方に対しクロスする方向に設けられ、ショットの噴出が非定常の場合に、エアを吹き出して、投射粒１０の軌跡を変え、処理品に投射されないようにする。
エア吹き出し口９からの吹き出しエアは、投射粒１０の噴出初期と終期で投射粒１０を遮断する。たとえば、投射ノズル１、２からショット粒１０を噴出させる時間は合計３２秒で、噴出開始から４秒間はエア吹き出し口９からのエア吹き出しを行い投射粒が無端金属ベルト３に投射されないようにし、噴出開始から４秒後にエア吹き出し口９からのエア吹き出しを停止し、２７秒間処理品にショット粒１０の投射を行い、その後、エア吹き出し口９からのエア吹き出しを行った。
【００１７】
本発明の実施例２の装置で処理した処理品（本発明品）と、従来の方法として同一条件でエア吹き出し口９からの吹き出しエアを使用せず２７秒間の投射を行った処理品（比較品）とで、それぞれ３０個ずつ処理を実施した。それぞれの処理品について、処理品１個内でのばらつきを見るために、周方向３２箇所（等配）において、クラウニングＲの測定を実施した。図２にその結果を示した。図２から分かるように、本発明品ではクラウニングＲの精度は大幅に向上し、そのばらつき量は従来の約１／３に抑制できた。
本発明の実施例２の無端金属ベルトの製造装置が、本発明の実施例１の無端金属ベルトの製造装置に比べて、遮蔽板の投射粒による摩耗の問題が無いこと、および機構として簡便でエアシリンダー等の可動部が無いため、ショット粒の噛み込み等の不具合発生が無いこと、等の利点がある。
【００１８】
本発明の実施例３の無端金属ベルトの製造装置では、図４、図５に示すように、回転の不安定性に対処するために、無端金属ベルト３とローラ（駆動ローラ４と少なくとも１つの従動ローラ６）との間に滑りが発生したか否かを検知する検知手段１２、１３が設けられている。具体的には、駆動ローラ４、従動ローラ５（または６または５、６の両方）の回転軸に、溝付きベルト１４、１５にて、検知手段１２、１３である回転数検知用エンコーダーを接続し、それぞれの回転数を電気的に検知する。そして、その回転数の比率を、連続的、自動的に演算し、ローラ径から計算される滑りが起こらないと想定した場合の値と比較し、検知値とローラ径から計算される滑りが起こらないと想定した場合の値との間に差異が生じた場合に、無端金属ベルト３とローラとの間に滑りが生じたものとみなして、異常信号を発し、ローラ回転およびショット粒投射処理を中止する電気回路としてある。この場合のしきい値は、測定誤差などを考慮し回転数比率の±１％とした。以上の構成において、駆動ローラ４の回転検知は、サーボモータ等の高精度な回転速度制御が保証されたものであれば省略可能で、従動ローラ５（または６または５、６の両方）の回転数のみの検知でも問題ない。また、回転数の検知は、他の検知装置でもよく、要求精度に応じてタコジェネレータ等のものでも可能である。
【００１９】
本発明の実施例３の装置を用いて無端金属ベルトにショットピーニング処理を施し、処理品の周長精度の確認を行った。ショット粒１０の投射時間は２７秒固定とした。回転検知の有無による周長精度の差異を調査するため、暫定的に回路を修正し、処理品とローラ間の滑りが発生してもローラ回転およびショット粒投射を停止させずに異常表示のみされるようにして、滑りが発生した場合と滑りが発生しなかった場合とで比較を行った。
異常の発生は、約１％で、異常発生品３０個と、正常品の中から無作為に抽出した３０個について、周長精度の比較を行った。結果を図５に示す。図５からわかるように、周長の伸び量は滑りが発生すると平均的に減少する傾向を示し、ばらつきは増加する。より詳しくは、周長検知を実施して正常であった処理品は、滑りを発生したものに比べて、周長変化量のばらつきは、標準偏差値で約３４％低減し、周長の安定化に寄与する。この結果をもとに、滑りを検知し異常品を除去（または状況により再処理）することにより、従来よりも周長精度のばらつきが少なく信頼性の高い処理が可能となる。また、無端金属ベルト全周への均一な投射を保証することで、強度確保の保証として、意味が大きい。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１の無端金属ベルトの製造装置によれば、投射ノズルから投射されたショット粒が無端金属ベルトに投射されるのを阻止する阻止手段を備えているので、時間的な投射強度のばらつきに対処することができ、投射強度の時間的不安定性に起因する無端金属ベルトの形状精度のばらつきを抑えることができ、無端金属ベルトの形状精度の信頼性を高めることができる。
請求項２の無端金属ベルトの製造装置によれば、阻止手段が、投射ノズルから投射されたショット粒を無端金属ベルトに対して遮蔽する手段からなるので、遮蔽する手段の開閉により、確実にショットピーニングのオンオフを行うことができる。
請求項３の無端金属ベルトの製造装置によれば、阻止手段が、投射ノズルから投射されたショット粒が無端金属ベルトに対して外れるようにその向きを変更する手段であるので、遮蔽する手段のように投射粒による摩耗を無くすことができる。
請求項４の無端金属ベルトの製造装置によれば、無端金属ベルトとローラとの間に滑りが発生したか否かを検知する検知手段を備えているので、無端金属ベルトとローラとの間に滑りが発生した場合に対処することができ、無端金属ベルトの走行不安定性に起因する無端金属ベルトの形状精度のばらつきを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の無端金属ベルトの製造装置の側面図である。
【図２】本発明の実施例１、２の無端金属ベルトの製造装置による処理結果である、クラウニングＲと遮蔽手段の有無との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の実施例２の無端金属ベルトの製造装置の側面図である。
【図４】本発明の実施例３の無端金属ベルトの製造装置の側面図である。
【図５】本発明の実施例３の無端金属ベルトの製造装置による処理結果である、周長変化量と滑り発生品と滑り非発生品の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  投射ノズル（外側投射）
２  投射ノズル（内側投射）
３  無端金属ベルト
４  駆動ローラ
５、６  ローラ（従動ローラ）
７  遮蔽板
８  エアシリンダ
９  エア吹き出し口
１０  ショット粒
１１  ばね
１２、１３  検知手段
１４、１５  溝付きベルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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