(57)【要約】【課題】ドラムを略真円形状に矯正し、該ドラムにワーク保持部材を円滑に内挿して、高精度の金属リングを効率よく得ることを可能とする。【解決手段】縮径されたワーク保持部材１６の外周面１６ａと、ドラム１２の内周面１２ａとの間の最低クリアランスＬが、ドラム１２の全周にわたって得られるときに、ドラム１２に内接する内接円の最小直径Ｒａを求める。そして、前記最小直径Ｒａ以上の内接円を有する形状（略真円形状）となるように、ドラム１２を矯正することが可能な矯正荷重を求める。次に、ドラム１２に対し、矯正部材２０、２２を介してこの矯正荷重を付与することで該ドラム１２を矯正する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状を矯正した金属製のドラムを、ワーク保持部材の外周面に装着した後に円周方向に沿って切断し、金属リングを得る金属リングの製造方法であって、
所望の矯正荷重を前記ドラムに付与し、該ドラムを、真円形状に近づけて矯正するステップと、
矯正された前記ドラムの貫通孔に、前記ワーク保持部材を挿入するステップと、
前記ワーク保持部材に装着された前記ドラムを円周方向に沿って切断し、金属リングを得るステップと、
を有することを特徴とする金属リングの製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の金属リングの製造方法において、
前記ワーク保持部材は縮径及び拡径可能であり、前記矯正するステップの以前に、縮径された該ワーク保持部材の外周面と、前記ドラムの内周面との間の最低クリアランスを設定するステップを有することを特徴とする金属リングの製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の金属リングの製造方法において、
前記矯正するステップの以前に、前記ドラムの全周にわたって前記最低クリアランスが得られるときに該ドラムに内接する内接円の最小直径を求めるステップを有することを特徴とする金属リングの製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の金属リングの製造方法において、
前記矯正するステップの以前に、前記ドラムを、直径が前記最小直径以上の内接円を有する略真円形状に矯正することが可能な矯正荷重を求めるステップを有し、前記矯正するステップで該矯正荷重を前記ドラムに付与することを特徴とする金属リングの製造方法。
【請求項５】
形状を矯正した金属製のドラムを、縮径及び拡径が可能なワーク保持部材の外周面に装着した状態で円周方向に沿って切断し、金属リングを得る金属リングの製造装置であって、
円弧状の内壁を有する一組の矯正部材と、前記一組の矯正部材を相対的に移動させることで、前記ドラムの外周面に前記内壁を接触させて矯正荷重を付与する荷重付与手段とを有する矯正機構と、
矯正された前記ドラム及び縮径したワーク保持部材を相対的に移動させて、該ドラムの内部に該ワーク保持部材を挿入する移動機構と、
前記荷重付与手段及び前記移動機構を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記ドラムに内接する内接円の直径が、該ドラムの全周にわたって、前記ワーク保持部材の外周面との間に、予め設定した最低クリアランス以上のクリアランスが得られ、且つ略真円形状に矯正する荷重を前記ドラムに付与するように前記荷重付与手段を制御することを特徴とする金属リングの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の円筒状ワークを切断して複数個の金属リングを得る金属リングの製造方法及びその製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の無段変速機に採用される動力伝達用ベルトとしては、複数の金属リングを積層した積層リングが用いられる。この種の積層リングを構成する前記金属リングは、例えば、先ず、矩形状の金属製薄板の両端縁を溶接して形成した円筒状のドラム（円筒状ワーク）にワーク保持部材を内挿して保持し、この状態で円筒状ワークを所定幅ごとに輪切り状に切断することで作製される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、ドラムは、比較的薄い金属板によって形成されているため、保持部材に保持されていない状態では、自重で撓みが生じ易い。すなわち、断面形状が楕円形となることがある。
【０００４】
その一方で、ワーク保持部材は、ドラムを真円形状に保持して金属リングを高精度に得るため、断面略真円形状に形成されている。従って、上記のようにドラムが断面楕円形となり、その短径がワーク保持部材の直径よりも小さくなると、ドラムにワーク保持部材を挿通しようとするとき、ワーク保持部材がドラムに干渉する場合がある。このとき、挿通作業が円滑に行えないため、場合によっては、前記の干渉の際にドラムに傷が入ることが懸念される。
【０００５】
そこで、本出願人は、ドラムにワーク保持部材を円滑に挿通することを可能とするべく、特許文献２において、該ドラムを略真円形状に矯正する矯正手段を提案している。具体的には、矯正手段は、分割開放することが可能であり且つ閉じ合わせたときに円筒状となる一組の矯正部材を有し、閉じ合わせた際の内径がドラムを略真円形状とした際の外径と略同一寸法となるように設定されている。すなわち、矯正部材を分割開放して内部にドラムを配置した後に閉じ合わせることで、該矯正部材の内面によってドラムの周壁が押圧される。換言すれば、ドラムに荷重が付与される。ドラムの周長が適切な範囲内であるときには、この荷重によってドラムが略真円形状に矯正されるため、ワーク保持部材が円滑に内挿されるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２９７０７４号公報
【特許文献２】特開２００４−１２２３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
場合によっては、前記の溶接の後、ドラムの品質向上を目的として溶体化処理が行われることがある。すなわち、ドラムは溶接や溶体化処理等の加熱工程を経て作製されるため、熱変形等によって直径、ひいては周長にバラツキが生じる。
【０００８】
例えば、周長が大きいドラムでは、荷重を付与しても縦長楕円形となり易く、一方、周長が小さいドラムでは横長楕円形となり易い。いずれの場合においても、短径がワーク保持部材の直径に比して小さくなると、ワーク保持部材の挿通作業が困難となるとともに、ドラムに傷が入る懸念がある。
【０００９】
すなわち、様々な周長（直径）のドラムに対して一定の荷重を付与するのみでは、全てのドラムを略真円形状に矯正することが容易ではないという不具合が顕在化している。
【００１０】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、ドラムを略真円形状に矯正することが可能であり、このために該ドラムへのワーク保持部材の挿通作業を円滑に遂行することができ、しかも、高精度の金属リングを効率よく得ることが可能な金属リングの製造方法及びその製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するために、本発明は、形状を矯正した金属製のドラムを、ワーク保持部材の外周面に装着した後に円周方向に沿って切断し、金属リングを得る金属リングの製造方法であって、
所望の矯正荷重を前記ドラムに付与し、該ドラムを、真円形状に近づけて矯正するステップと、
矯正された前記ドラムの貫通孔に、前記ワーク保持部材を挿入するステップと、
前記ワーク保持部材に装着された前記ドラムを円周方向に沿って切断し、金属リングを得るステップと、
を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明では、例えば熱変形等によってドラムの周長がバラついている場合であっても、該ドラムの全てを略真円形状とすることが可能な大きさの矯正荷重を該ドラムに付与することができる。すなわち、様々な周長のドラムのそれぞれを略真円形状に矯正した状態で、ワーク保持部材を挿通することができる。これによって、ドラムとワーク保持部材とが干渉し合うことを回避することができるため、ドラムへのワークの挿通作業を円滑に遂行することができる。さらには、前記干渉によるドラムの変形を回避することができるため、高精度の金属リングを効率良く得ることが可能となる。
【００１３】
ワーク保持部材は縮径及び拡径可能であり、上記の矯正するステップの以前に、縮径された該ワーク保持部材の外周面と、ドラムの内周面との間の最低クリアランスを設定するステップを行うことが好ましい。
【００１４】
また、上記の矯正するステップの以前に、ドラムの全周にわたって上記の最低クリアランスが得られるときに該ドラムに内接する内接円の最小直径を求めるステップを行うことが好ましい。
【００１５】
さらに、上記の矯正するステップの以前に、ドラムの直径が上記の最小直径以上の内接円を有する略真円形状となるように、該ドラムを矯正することが可能な矯正荷重を求めるステップを行い、該矯正するステップにおいて該矯正荷重をドラムに付与することが好ましい。
【００１６】
すなわち、先ず、縮径されたワーク保持部材の外周面と、ドラムの内周面との間のクリアランスについて、該ワーク保持部材をドラムに挿通する際に、全周にわたって確保すべきクリアランスの最低の大きさ（最低クリアランス）を求める。次いで、ドラムの全周にわたって最低クリアランスが得られるときに、ドラムに内接する内接円の直径の最小寸法（最小直径）を求める。
【００１７】
そして、前記最小直径以上の内接円を有する形状（略真円形状）となるように、該ドラムを矯正することが可能な矯正荷重を求め、該矯正荷重をドラムに付与する。
【００１８】
以上により、ドラムの周長が相違するような場合であっても、略真円形状に矯正した状態で、ワーク保持部材を挿通することができる。この際には前記最低クリアランスが確保されるので、ドラムがワーク保持部材に干渉することが回避される。従って、ドラムにワーク保持部材を円滑に挿通することができる。
【００１９】
また、ドラムに傷が入る懸念を払拭することができる。傷が発生した部位を切り出して製品（金属リング）とすることはできないが、本発明によれば、傷が発生することが回避されるので、金属リングの歩留まりが向上する。
【００２０】
さらに、本発明においては、ドラムを略真円形状に矯正するので、高精度の金属リングを効率よく得ることが可能となる。
【００２１】
また、本発明は、形状を矯正した金属製のドラムを、縮径及び拡径が可能なワーク保持部材の外周面に装着した状態で円周方向に沿って切断し、金属リングを得る金属リングの製造装置であって、
円弧状の内壁を有する一組の矯正部材と、前記一組の矯正部材を相対的に移動させることで、前記ドラムの外周面に前記内壁を接触させて矯正荷重を付与する荷重付与手段とを有する矯正機構と、
矯正された前記ドラム及び縮径したワーク保持部材を相対的に移動させて、該ドラムの内部に該ワーク保持部材を挿入する移動機構と、
前記荷重付与手段及び前記移動機構を制御する制御手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記ドラムに内接する内接円の直径が、該ドラムの全周にわたって、前記ワーク保持部材の外周面との間に、予め設定した最低クリアランス以上のクリアランスが得られ、且つ略真円形状に矯正する荷重を前記ドラムに付与するように前記荷重付与手段を制御することを特徴とする。
【００２２】
すなわち、本発明では、制御手段によって荷重付与手段を制御し、ドラムに対して適正な矯正荷重が付与されるようにしている。このため、径（周長）のバラツキに関わらず、ドラムを略真円形状に、且つワーク保持部材に干渉しない寸法に矯正することができる。
【００２３】
従って、ドラムにワーク保持部材を挿通する作業が円滑に進行する。この際には、上記した理由からドラムがワーク保持部材に干渉することが回避されるので、ドラムにワーク保持部材を円滑に挿通することができるとともに、ドラムに傷が入ることを回避することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ドラムに対し、適正な矯正荷重を付与するようにしている。このため、ドラムを、略真円形状をなし、且つワーク保持部材に干渉することが回避される寸法の内径となるように矯正することができる。従って、ドラムに対し、ワーク保持部材を円滑に挿通することができるとともに、該ドラムに傷が入る懸念が払拭される。このため、歩留まりが向上する。
【００２５】
しかも、ドラムを略真円形状に矯正するので、高精度の金属リングを効率よく得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態に係る金属リングの製造装置の要部概略斜視図である。
【図２】図１に示す矯正部材の概略正面図である。
【図３】変形が生じたドラムを前記矯正部材に配置した状態を示す概略正面図である。
【図４】矯正された前記ドラムにワーク保持部材を挿通した状態を示す概略正面図である。
【図５】前記ドラムの内接円の最小直径と矯正荷重との関係を示すグラフである。
【図６】前記矯正部材を介して前記ドラムに矯正荷重を付与した状態を示す要部正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る金属リングの製造方法につき、それを実施するための金属リング製造装置との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本実施の形態に係る金属リング製造装置（以下、「リング製造装置」と表記することもある）１０の要部概略斜視図である。このリング製造装置１０は、金属製のドラム１２から金属リング（不図示）を得るためのものであり、ドラム１２を矯正する矯正機構１４と、ワーク保持部材１６の外周面１６ａに矯正後のドラム１２を装着した状態で円周方向に沿って切断する切断機構１８とを備える。
【００２９】
矯正機構１４は、矯正部材２０、２２と、これら矯正部材２０、２２を開閉するためのエアチャック２４（荷重付与手段）とを有する。この中の矯正部材２０には、上端面に半円筒状の凹部２６が陥没形成され、一方、矯正部材２２の下端面には、前記凹部２６に対応する半円筒状の凹部２８が陥没形成される。すなわち、矯正部材２０、２２は、円弧状をなす内壁（凹部２６、２８）を有する。
【００３０】
後述するように、凹部２６、２８は、ドラム１２を矯正するための部位であり、これら凹部２６、２８の長さ方向（図１における矢印Ａ方向）寸法は、ドラム１２の長手方向寸法と略同等に設定される。勿論、凹部２６、２８は、ドラム１２を略真円形状に矯正することが可能となる曲率で形成されている。また、矯正部材２２の凹部２８の上方には、矯正部材２２に可撓性を付与するための溝３０が設けられている。
【００３１】
前記エアチャック２４は、図示しない支持柱に支持されるとともに、空気圧の作用により互いに逆方向に同期して伸縮する一対のピストンロッド３１、３１と、該ピストンロッド３１、３１の先端にそれぞれ取り付けられる一対のアーム３２、３２とを有する。
【００３２】
アーム３２、３２はそれぞれ、矯正部材２０、２２に連結され、ピストンロッド３１、３１が伸縮することに追従して、該矯正部材２０、２２を互いに接近又は離間する方向に変位させる。
【００３３】
また、ピストンロッド３１とアーム３２との間には、該エアチャック２４によって矯正部材２０、２２に付与される荷重を測定可能なロードセル（不図示）が配置される。
【００３４】
このように構成される矯正機構１４は、例えば、不図示の基台上に設置されている。この基台は、ワーク保持部材１６の軸方向に沿って設けられた不図示のレール上に設けられ、シリンダ等の不図示の移動機構の作用下に、該レールに案内されながら前記ワーク保持部材１６に対して接近又は離間する方向に変位する。
【００３５】
ワーク保持部材１６を含む切断機構１８は、特開２０１１−１６７７０２号公報に記載される公知のものである。従って、本明細書では概略を説明するに留め、詳細は省略する。
【００３６】
ワーク保持部材１６の内部には、カムの作用下に縮径又は拡径する中空円筒形状の押圧部材（不図示）が収容されている。ワーク保持部材１６は、この押圧部材が縮径又は拡径することに追従して縮径又は拡径する。
【００３７】
切断機構１８は、さらに、押圧部材の内部に挿入されたスピンドルと、該スピンドルを回転付勢するためのモータと、ドラム１２を所定位置で切断する加工ヘッド（いずれも不図示）とを備える。この中、加工ヘッドはレーザ光照射手段からなり、ドラム１２に対してレーザ光を照射する。なお、加工ヘッドは、前記レーザ光照射手段に代え、ドラム１２の所定の位置に当接して切り込む切刃を備えるものであってもよい。
【００３８】
以上の構成において、前記エアチャック２４、前記移動機構、前記モータ、前記ロードセル及び前記加工ヘッドは、制御回路３４（制御手段）に対して電気的に接続されている。すなわち、エアチャック２４、前記移動機構、前記モータ、前記ロードセル及び前記加工ヘッドは、制御回路３４の制御作用下に付勢及び滅勢される。
【００３９】
本実施の形態に係るリング製造装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その作用効果につき、本実施の形態に係る金属リングの製造方法との関係で説明する。なお、図２〜図４及び図６では、エアチャック２４の構成のうちアーム３２、３２の一部のみを示し、その他の図示を省略する。
【００４０】
はじめに、エアチャック２４のピストンロッド３１、３１を伸張してアーム３２、３２同士を離間させ、図２に示すように、矯正部材２０、２２同士を離間させる。この状態で、図３に示すように、溶接や溶体化処理等を経て得られたドラム１２を、矯正部材２０の凹部２６上に載置する。この時点では、ドラム１２は真円をなしていない。
【００４１】
次に、ドラム１２の矯正を行う。ここで、本実施の形態においては、制御回路３４は、ドラム１２に対して付与される矯正荷重が所定の範囲内となるようにエアチャック２４の押圧力を制御する。この矯正荷重は、ドラム１２が略真円形状をなし、且つ該ドラム１２に対し、縮径されたワーク保持部材１６が干渉することが回避されるようにドラム１２を矯正し得る大きさである。
【００４２】
この矯正荷重は、以下のようにして予め求められている。
【００４３】
先ず、ワーク保持部材１６がドラム１２に干渉することを回避するべく、図４に示すように、縮径されたワーク保持部材１６の外周面１６ａと、ドラム１２の内周面１２ａとの間の最低クリアランスＬを予備試験にて求める。この最低クリアランスＬは、ドラム１２の全周にわたって確保すべき、ワーク保持部材１６の外周面１６ａとドラム１２の内周面１２ａとの最小離間距離である。
【００４４】
最低クリアランスＬは、ワーク保持部材１６の外径Ｒｂ及びドラム１２の外径に応じて設定すればよい。例えば、縮径後のワーク保持部材１６の外径Ｒｂが１１８ｍｍであり、且つ、ドラム１２を外径が１２１ｍｍである略真円形状に矯正する場合、適切な最低クリアランスＬは０．５ｍｍである。すなわち、この場合、ワーク保持部材１６の外周面１６ａとドラム１２の内周面１２ａとは、ドラム１２の全周にわたって、０．５ｍｍ以上離間する。
【００４５】
そして、このような最低クリアランスＬが得られるときのドラム１２に内接する内接円の最小直径Ｒａを求める。単純には、縮径後のワーク保持部材１６の外径Ｒｂに最低クリアランスＬを加えた合計でもよいが、凹部２６、２８の寸法の公差や円弧の中心位置の不可避的なズレ等を考慮し、若干大きな値とすることが好ましい。例えば、上記の場合、内接円の最小直径Ｒａは１２０ｍｍが適切である。
【００４６】
０〜５００Ｎの矯正荷重をドラム１２に付与したときの該ドラム１２の内接円の直径の変化を、図５に示す。なお、矯正荷重は、エアチャック２４の押圧力を制御することによって調整している。
【００４７】
この図５から、４００Ｎ以下の矯正荷重を付与することにより、内接円の直径が１２０ｍｍとなることが分かる。従って、最小直径Ｒａを１２０ｍｍとするためには、矯正荷重を４００Ｎ以下とすればよい。
【００４８】
ここで、矯正荷重が１００Ｎ未満であると、矯正部材２０の凹部２６にドラム１２を密着させること、すなわち、ドラム１２を真円形状とすることが容易でなくなる。従って、ドラム１２に付与する矯正荷重を１００Ｎ〜４００Ｎの範囲内とすることで、ドラム１２を、その全周にわたって、ワーク保持部材１６の外周面１６ａとの間に最低クリアランスＬが得られるような略真円形状に矯正することが可能となる。
【００４９】
以上の予備試験の結果に基づき、制御回路３４は、ドラム１２に対して１００Ｎ〜４００Ｎの矯正荷重が付与されるようにエアチャック２４の押圧力を制御する。すなわち、該エアチャック２４のピストンロッド３１、３１は、ロードセルによってその荷重、換言すれば、矯正荷重が計測され、ドラム１２に対して１００Ｎ〜４００Ｎの矯正荷重を付与し得るストローク量で収縮する。その結果、アーム３２、３２同士が互いに接近することに追従して、矯正部材２０と矯正部材２２が互いに接近し、図６に示すように、凹部２６、２８でドラム１２を挟持するとともに、該ドラム１２に対して１００Ｎ〜４００Ｎの矯正荷重を付与する。この際、ドラム１２には、直径がＲａ以上である内接円が形成される。
【００５０】
上記した矯正機構１４でドラム１２を真円形状に矯正する場合、一般的には、矯正時の矯正部材２０、２２の位置を一定とすることが想定される。しかしながら、この場合、ドラム１２の周長にバラツキがあると、周長が大きいときには十分な荷重が付与されずに縦長の楕円形となり、周長が小さいときには適正範囲を超える荷重が付与されて横長の楕円形となる。いずれの場合も、短径がワーク保持部材１６の直径よりも小さくなると、ワーク保持部材１６の挿通作業が円滑に進行しなくなる。
【００５１】
これに対し、本実施の形態では、所定範囲内の矯正荷重が付与されるようにしている。このため、ドラム１２の周長にバラツキがある場合、矯正部材２０、２２同士の位置が変化する。
【００５２】
このように、最低クリアランスＬを設定し、該最低クリアランスＬが確保される矯正荷重を予め求め、実際の矯正作業時に該矯正荷重をドラム１２に付与することにより、該ドラム１２を略真円形状に、しかも、その内周面１２ａが、ワーク保持部材１６の外周面１６ａと十分に離間するように矯正することができる。
【００５３】
以上の矯正が終了した後、制御回路３４は、前記移動機構を付勢する。これに伴って前記基台及び矯正機構１４がレールに案内されながらワーク保持部材１６に接近するように変位し、結局、ドラム１２にワーク保持部材１６が挿通される。ドラム１２が、上記したようにワーク保持部材１６に対して最低クリアランスＬが形成されるように矯正されているため、ドラム１２がワーク保持部材１６に干渉することが回避される。従って、挿通作業が円滑に進行する。しかも、ドラム１２に傷が入る懸念も払拭される。
【００５４】
ドラム１２にワーク保持部材１６が挿通された後、特開２０１１−１６７７０２号公報に詳述されているように、前記カムの作用下にワーク保持部材１６が拡径される。これにより、ワーク保持部材１６の外周面１６ａがドラム１２の内周面１２ａに当接する。すなわち、ドラム１２がワーク保持部材１６に装着されて保持される。
【００５５】
次に、制御回路３４は、エアチャック２４を再付勢する指令信号を発する。この信号を受けたエアチャック２４は、ピストンロッド３１、３１を伸張させる。これにより矯正部材２２及び矯正部材２０が互いに離間する方向に変位し、ドラム１２が矯正部材２０、２２から離脱する。
【００５６】
制御回路３４は、さらに、前記モータを付勢する。これにより前記スピンドルが回転付勢され、ワーク保持部材１６が回転動作する。勿論、該ワーク保持部材１６に保持されたドラム１２もこれに追従して回転する。
【００５７】
この状態で、前記加工ヘッドが付勢され、回転するドラム１２に対してレーザ光が照射される。ドラム１２では、レーザ光が照射された部位が除去加工され、最終的にこの部位が切断される。その結果、金属リングが切り出される。なお、上述した通り、加工ヘッドがレーザ光照射手段に代えて切刃を備える場合、ドラム１２が該切刃によって切り込まれて切断され、その結果、金属リングが切り出される。
【００５８】
ドラム１２が矯正部材２０、２２によって略真円形状に矯正されているため、該金属リングもまた略真円形状をなす。すなわち、本実施の形態によれば、高精度な金属リングを得ることができる。
【００５９】
なお、本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００６０】
１０…リング製造装置                  １２…ドラム
１４…矯正機構                        １６…ワーク保持部材
１８…切断機構                        ２０、２２…矯正部材
２４…エアチャック                    ２６、２８…凹部
３０…溝                              ３１…ピストンロッド
３２…アーム                          ３４…制御回路
【図１】
2014024093.tif 000003
【図２】
2014024093.tif 000004
【図３】
2014024093.tif 000005
【図４】
2014024093.tif 000006
【図５】
2014024093.tif 000007
【図６】
2014024093.tif 000008