(57)【要約】      （修正有）【課題】  薄板状である金属リングの表裏面を、短い時間で安定的に、かつ大量の廃棄処理物を出すことなく研削することのできる研削方法と装置を提供する。【解決手段】  薄板金属リング１を駆動ローラ１１と従動ローラ１２との間に掛け渡した後、従動ローラ１２を移動させて薄板金属リング１に張力を与え、張力が付与された薄板金属リング１の外側表面または内側表面に弾性を有する砥石２１、２２を押付けた状態で薄板金属リング１を周回させて研削を行う。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄板金属リングの表面研削方法であって、薄板金属リングを駆動ローラと従動ローラとの間に掛け渡した後、２つのローラの一方または双方を互いに反する方向に移動させて薄板金属リングに所定の張力を与え、張力が付与された薄板金属リングの外側表面および／または内側表面に砥石を押圧した状態で薄板金属リングを周回させ研削を行うことを特徴とする薄板金属リングの表面研削方法。
【請求項２】
砥石として弾性を有する砥石を用いることを特徴とする請求項１に記載の薄板金属リングの表面研削方法。
【請求項３】
研削開始時と研削途中での砥石に作用する押圧力の大きさを測定し、研削開始時の押圧力に対する研削途中時での押圧力の変化量が所定値に達したときに研削を終了させることを特徴とする請求項１または２に記載の薄板金属リングの表面研削方法。
【請求項４】
薄板金属リングを掛け渡す駆動ローラと従動ローラと、該一対のローラの一方または双方を互いに反する方向に移動させて薄板金属リングに張力を与える手段と、一対のローラ間に掛け渡された薄板金属リングの外側表面および／または内側表面を研削する砥石と、砥石を薄板金属リングの外側表面および／または内側表面に押圧する手段とを少なくとも備えることを特徴とする薄板金属リングの表面研削装置。
【請求項５】
砥石が弾性を有する砥石であることを特徴とする制球項４に記載の薄板金属リングの表面研削装置。
【請求項６】
薄板金属リングを挟んで砥石に対向する位置にバックアップローラを備えることを特徴とする請求項４または５に記載の薄板金属リングの表面研削装置。
【請求項７】
砥石の摩耗量を測定する手段、砥石の摩耗量に応じて砥石の薄板金属リングに対する位置を補正する手段、薄板金属リングに対する砥石の押圧力を継続的に測定する手段、押圧力の変化量が所定値に達したときに研削を停止させる手段をさらに備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の薄板金属リングの表面研削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば無断変速機用ベルトの構成部材である金属リングの圧延前工程の部品である薄板金属リングのような、薄板金属リングの表裏面を研削するための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無断変速機用ベルトで用いられる薄板金属リングには、通常マルエージング鋼が用いられ、帯状薄板を円筒に変形させて両端部をプラズマ溶接等により溶着してリング状にした後、規定幅に切断されて薄板金属リングとされる。その後、薄板金属リングには、熱処理等の後工程に悪影響を及ぼす恐れのあるリング表裏面に拡散した酸化膜（１〜２μｍ）を除去するための処理が施される。
【０００３】
現在、酸化膜の除去処理はバレル研磨で通常行われている。バレル研磨は、回転容器に薄板金属リング（ワーク）と砥粒を含んだメディアとコンパウンドと水とを入れ、容器を回転させることでメディアをワークに衝突させて所要の加工を行う方法であるが、ワークだけでなくメディア同士の衝突や装置との衝突が発生するために、本来加工に必要とされる以上のメディアを消耗する。また、水と摩耗粉（メディアとコンパウンドとワークの研磨粉）との分離が困難なため大量の水も廃棄物とせざるを得ず、廃棄処理物が大量に発生する。また、必要加工部位をねらって加工する方法ではないので、必要精度に仕上げるまでに多くの時間を要している。
【０００４】
バレル研磨以外の酸化膜除去方法として、硫酸や塩酸を用いる酸洗い法が知られているが、硫酸や塩酸は劇薬であり環境にもよくないことから、実用には供されない。このようなことから、薄板金属リングの表裏面に形成される酸化膜を除去するためのより効率的な方法および装置が求められているが、現時点で有効なものは存在しない。特許文献１には、無断変速機用薄板金属リングの製造方法として、２つのローラ間に掛け渡した薄板金属リングを張力を与えた状態で周回させつつ、その幅方向の両端部に端面加工ロールを押し付け、研磨加工により薄板金属リングの幅方向の両端部をアール加工する方法が記載されているが、薄板金属リングの表裏面の研削加工については言及がされていない。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２４８５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、無断変速機用ベルトに用いる薄板金属リングのみならず、薄板状である金属リング一般の表裏面を、短い時間で安定的に、かつ大量の廃棄処理物を出すことなく研削することのできる、表面研削方法と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】
【０００７】
上記の課題を解決するための本発明による薄板金属リングの表面研削方法は、薄板金属リングを駆動ローラと従動ローラとの間に掛け渡した後、２つのローラの一方または双方を互いに反する方向に移動させて薄板金属リングに所定の張力を与え、張力が付与された薄板金属リングの外側表面および／または内側表面に砥石を押圧した状態で薄板金属リングを周回させ研削を行うことを特徴とする。砥石には、好ましくは弾性を有する砥石が用いられる。
【０００８】
本発明による表面研削方法は、砥石（好ましくは弾性を有する砥石）を、被研削材である薄板金属リングの外側表面および／または内側表面に直接押圧して所定の削り代を研削する方法であり、バレル研磨と比較して短時間で所要の研削処理が可能となる。また、バレル研磨のように水を含む大量の廃棄処理物が出ることはなく、環境負荷の少ない状態で所望の加工を終了することができる。砥石として弾性砥石を用いる場合には、被研削面にうねりやわずかな凹凸があってもまんべんなく均一に研削することができる。また、端面に切断時のバリが残っている場合でも、支障なくそれを除去することができ、さらに、溶接代のような盛り上がりがあっても、それに倣って研削することが可能となる。自動変速機用のベルトを構成する薄板金属リングのように、両端面をＲ形状の面取り加工することが求められる場合でも、前記のように表裏面の研削と共に両端面のバリ取りも確実に行われるので、その後で、安定した面取り加工を両端面に行うことができる。
【０００９】
なお、本発明において、好ましくは用いられる弾性を有する砥石とは、砥粒とゴムや樹脂のような弾性を持った結合材（コンパウンド）で形成される砥石であり、具体的には、砥粒には酸化アルミニウム、シリコンカーバイト等を挙げることができ、結合材としてはクロロプレンゴム、エボナイトゴム、不飽和ポリエステル、シリコン等を挙げることができる。弾性を有する砥石の場合、硬さが硬すぎると取りこぼしが生じ、柔らかすぎると磨き加工のように面祖度は向上するが研削量が少なくなり所要の研削量を得るのに長時間を必要とする。被研削材によって相違するが、例えば表裏面を研削すべきリング状金属リングが自動変速機用の薄板ベルトを構成する薄板金属リングの場合、ショアＤ硬度３５〜６５度程度が好適である。砥粒の粒度を調整することにより面粗さを制御することも容易である。そのために、加工時間を延ばすことなく面粗さを小さくすることで、後工程である圧延品質を向上させることもできる。
【００１０】
本発明の方法において、砥石を被研削面に押圧して研削を行う際に、砥石に作用する押圧力を常時測定し、その値が研削工程中一定となるように、被研削面と砥石との間の距離を変化させる方法で、押圧力制御を行うようにしてもよい。それにより、研削面の安定した品質を確保することができる。しかし、そのような制御は複雑でありかつ高価な制御機構を必要とする。そのために、本発明の方法の好ましい態様では、研削開始時と研削途中での砥石に作用する押圧力の大きさを測定し、研削開始時の押圧力に対する研削途中時での押圧力の変化量が所定値に達したときに研削を終了するステップを含むようにする。この態様では、簡単な制御機構で実行可能ありながら、安定した研削面品質を維持することができる。
【００１１】
本発明は、また、上記の表面研削方法を好適に実施できる装置として、薄板金属リングを掛け渡す駆動ローラと従動ローラと、該一対のローラの一方または双方を互いに反する方向に移動させて薄板金属リングに張力を与える手段と、一対のローラ間に掛け渡された薄板金属リングの外側表面および／または内側表面を研削する砥石と、砥石を薄板金属リングの外側表面および／または内側表面に押圧する手段とを少なくとも備えることを特徴とする薄板金属リングの表面研削装置をも開示する。
【００１２】
上記の装置では、張力を与える手段を適宜調整することにより、２つのローラ間に掛け渡した薄板金属リングを確実にローラ間でチャッキングし、かつ薄板金属リングに加工に必要な所要の張力を与えることができる。その後、砥石を押圧する手段を用いて砥石（好ましくは弾性を有する砥石）を薄板金属リングの表面に所要の押圧力で圧接し、駆動ローラを作動して薄板金属リングを周回させながら、砥石を回転させて所要の表面研削を行う。１個の砥石を薄板金属リングの外側に配置して薄板金属リングの外側表面のみを研削するようにしてもよく、１個の砥石を薄板金属リングの内側に配置して薄板金属リングの内側表面のみを研削するようにしてもよい。外側と内側とに２個の砥石を配置して、外側表面と内側表面の両面を同時に研削するようにしてもよい。
【００１３】
上記の装置において、必要な場合には、薄板金属リングを挟んで砥石に対向する位置にバックアップローラを備えることもできる。このような態様とすることにより、より安定した研削加工を継続して行うことができる。外側表面を研削する場合には、駆動ローラおよび／または従動ローラをバックアップローラとして用いることもできる。別途バックアップローラを用いる場合には、バックアップローラの位置を調整して薄板金属リングがバックアップローラに沿って凸の姿勢を取るようにすることが望ましい。該凸となった部分に砥石を押圧することにより、被研削面と砥石との接触面積を狭くすることができる。このことは、砥石として弾性を有する砥石を用いる場合に、面圧低下が生じるのを防ぐことができることから、特に有効となる。
【００１４】
本発明による表面研削装置は、好ましくは、さらに、砥石の摩耗量を測定する手段、砥石の摩耗量に応じて砥石の薄板金属リングに対する位置を補正する手段、薄板金属リングに対する砥石の押圧力を継続的に測定する手段、押圧力の変化量が所定のしきい値に達したときに研削を停止させる手段を備える。
【００１５】
本発明の表面研削方法および研削装置においてにおいて、研削加工の開始時に、被研削面に対する砥石の押圧力を予め定めた値に設定することは、安定した研削面品質を維持するために必要となる。一方において、研削回数が重なる毎に砥石には摩耗が生じ変形する。もし、２つのローラ間に掛け渡されている薄板金属リングの研削面に対する砥石の位置が不変の場合には、砥石の摩耗量に比例して押圧力が低下していき、研削面品質が変化する。上記の装置では、砥石の摩耗量を測定する手段を備えており、そこからの情報により、砥石の摩耗量に応じて、研削加工開始時における砥石の薄板金属リングに対する位置が補正される。それにより、研削回数が重なっても、研削加工開始時の被研削面に対する砥石の押圧力は常に一定、すなわち予め定めた値に維持される。
【００１６】
上記装置は、さらに、薄板金属リングに対する砥石の押圧力を継続的に測定する手段と、押圧力の変化量が所定のしきい値に達したときに研削を停止させる手段を備える。上記研削方法の発明の説明で記載したように、この手段を備えることにより、常時押圧力を一定に維持するように制御する場合と比較して、簡単な制御機構でもって、所要に安定した研削面品質を維持した研削加工を行うことが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明による表面研削方法と研削装置によれば、従来、装置が大形でありかつ大量の廃棄物を排出するバレル加工で行っていた、薄板金属リングの表裏面に拡散した厚さ１〜２μｍ程度の酸化膜の除去作業を、安定した品質を確保しながら行うことが可能となる。もちろん、本発明による表面研削方法と研削装置は酸化膜除去に限らず、表裏面の研削一般に適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、実施の形態に基づき本発明を説明する。図１は本発明の表面研削方法および研削装置を用いて表裏面の研削を行う薄板金属リングの一例を説明するための図であり、図１ａは薄板金属リングになる前の状態を示し、図１ｂは個々に切断された薄板金属リングを示し、図１ｃは薄板金属リングの１つの態様を断面で示している。図２は本発明の表面研削方法および研削装置を説明するための概念図であり、図３は本発明による表面研削装置の１つの実施の形態を示す側面図、図４は図３に示す装置の平面図である。図５は本発明による表面研削装置を用いて薄板金属リングの表面研削を行う場合のフローの一例である。
【００１９】
この例において、薄板金属リング１は、無断変速機用ベルトで用いられる薄板金属リングであり、帯状薄板を円筒に変形させて両端部をプラズマ溶接等により溶着１ａして円筒体１ｂにした後、規定幅ａに切断して薄板金属リング１とされている。薄板金属リング１には、通常、熱処理等の後工程が施されるが、後工程に悪影響を及ぼさないように、リングの表裏面に拡散した酸化膜（１〜２μｍ）を除去するため処理が必要となる。また、円筒体１ｂから切断するときに、図１ｃに示すように、薄板金属リング１の上下縁にはバリ１ｃが生じることがあるが、このバリ１ｃも除去することが求められる。
【００２０】
薄板金属リング１に対する上記の処理は、本発明による表面研削方法および研削装置により効果的に行うことができる。図４に示すように、研削装置Ａは、駆動ローラ１１と従動ローラ１２とを備え、該対をなす２つのローラ間に、前記した薄板金属リング１が掛け渡される。駆動ローラ１１は機枠２に固定したモータ１３に接続しており、回転駆動される。従動ローラ１２はスピンドルユニット１４に取り付けてあり、該スピンドルユニット１４は機枠２に固定のガイド１５に沿って、駆動ローラ１１に接近離間する方向にスライドする。機枠２に固定したエアシリンダ装置１６がスピンドルユニット１４に接続しており、エアシリンダ装置１６を操作してスピンドルユニット１４を駆動ローラ１１から離間する方向に移動させると、駆動ローラ１１と従動ローラ１２の軸間距離は長くなり、ローラ間に掛け渡した薄板金属リング１には所要の張力（例えば、４００Ｎ程度）が付与されるとともに、そこにチャッキングされる。この装置が、本発明でいう「薄板金属リングに張力を与える手段」に相当する。その後、モータ１３を駆動することにより、掛け渡された薄板金属リング１は周方向に回動、すなわち周回する。なお、エアシリンダ装置１６に代えてモータによる駆動装置を用いることもできる。
【００２１】
薄板金属リング１は、前記したように帯状薄板を円筒に変形させて両端部をプラズマ溶接等により溶着１ａして円筒体１ｂから形成されるものであり、同じ寸法の帯状薄板を用いても、製品によってわずかとはいえその周長が変化する。また、溶着部１ａは図１ｂに示すように盛り上がり部となるとから、真円形状にチャッキングすることが難しいが、上記のチャッキング方法を採用することにより、製品毎に確実にチャッキングすることが可能となり、また、周回移動も確実なる。
【００２２】
図示の装置Ａにおいて、駆動ローラ１１に対向するようにして円柱状の第１の弾性砥石２１が配置され、また、掛け渡された薄板金属リング１の内側表面に接するようにして、やはり円柱状の第２の弾性砥石２２が配置されている。第１と第２の弾性砥石２１、２２にはモータ２３、２４が取り付けてあり、回転が与えられる。第１の弾性砥石２１は薄板金属リング１の外側表面を研削し、第２の弾性砥石２２は薄板金属リング１の内側表面を研削する。
【００２３】
第２の弾性砥石２２に対向する位置であって薄板金属リング１を挟んだ反対側には、バックアップローラ２５が、スピンドルユニット２６を介して取り付けてある。該スピンドルユニット２６は、機枠２に取り付けたガイド２７に沿って薄板金属リング１に直交する方向に移動自在であり、かつ、機枠２に固定したエアシリンダ装置２８に接続している（このエアシリンダ装置２８もモータによる駆動装置に置き換えることができる）。従って、エアシリンダ装置２８を操作することにより、バックアップローラ２５は薄板金属リング１を側方から押圧する方向に移動することができ、それにより、バックアップローラ２５と薄板金属リング１は互いに圧接状態となるとともに、薄板金属リング１はバックアップローラ２５に沿って第２の弾性砥石２２に向けて凸となった姿勢を取るとることができる。そのために、薄板金属リング１の内側表面である被研削面と第２の弾性砥石２２との接触面積を狭くすることができ、面圧低下等を生じさせることなく、第２の弾性砥石２２による表面研削を行うことができる。なお、バックアップローラ２５には駆動手段は備えられず、薄板金属リング１の移動によりつれ回りするようにされている。図示しないが、研削時のバックアップローラ２５の位置を一定にするために、適宜のストッパーも取り付けられている。
【００２４】
第１の弾性砥石２１は、そのモータ２３を備えたスピンドル２９が、モータ３１、３２、３３を備えた３軸ＮＣ３０に連接しており、該３軸ＮＣ３０を操作することにより、ローラ１１、１２間に掛け渡された薄板金属リング１の外側表面の研削面に対する位置決めと押圧力の調整がなされる。この３軸ＮＣ３０は本発明でいう「砥石を薄板金属リングの外側表面および／または内側表面に押圧する手段」、「砥石の摩耗量に応じて砥石の薄板金属リングに対する位置を補正する手段」等を構成する。図示されないが、第２の弾性砥石２２に対しても同様な３軸ＮＣが設けられており、薄板金属リング１の内側表面に対する位置決めと押圧力の調整が行われる。
【００２５】
上記のようであり、駆動ローラ１１と従動ローラ１２とに間に所定の張力を付与した状態で薄板金属リング１を掛け渡した後、３軸ＮＣ３０を制御して第１の弾性砥石２１を駆動ローラ１１に対向した所定位置に位置決めし、かつ所定の押圧力を与える。第２の弾性砥石２２についても同様な制御を行う。その状態で、薄板金属リング１を周回させ、弾性砥石２１、２２に回転を与える。通常の場合、被研削部材としての薄板金属リング１は、板厚は約０．４ｍｍで剛性がなく、かつ、図１ｂや図１ｃに示すように、溶着部１ａの盛り上がり（片側約０．１〜０．２ｍｍ程度）やバリ１ｃが存在するが、図示の実施の形態のように、砥石として弾性砥石２１、２２を採用することにより、全面を短時間でもれなく研削することが可能となる。また、表裏面の酸化膜のみを除去するのが装置本来の目的であり、研削量としては数μｍであるが、弾性砥石を用いることにより、表面に溶着部１ａの盛り上がりが有るような場合でも、それに沿うようにして全表面を均一に研削することが可能となる。そのために、後の圧延工程に悪影響を及ぼすことも回避できる。
【００２６】
さらに、上記の装置を用いる場合に、弾性砥石の砥石粒度を調整する等により面粗さを制御することも容易であり、加工時間を延ばすことなく、面粗さを小さくすることで、後工程である圧延品質を向上させることもできる。もちろん、被研削物である薄板金属リングによっては、弾性砥石でなく、通常の砥石を用いて研削を行うこともできる。さらに、２つの弾性砥石を同時に用いるようにした装置を説明したが、いずれか一方の砥石をのみを備えるようにしてもよい。さらに、薄板金属リング１の上下の端面の面取り加工が必要な場合には、ナイロンに砥粒をコーティングしたブラシ等の従来知られた手段を、砥石に加えて装置に取り付けることにより、表面研削と端面の面取り加工を同時に行うこともできる。図示の例では、第２の弾性砥石２２とバックアップローラ２５とからなる手段に代えて、上記のような面取り加工手段を取り付けることもできる。
【００２７】
次に、上記の装置Ａを用いて研削加工を行う場合の一例を図５に示したフローとともに説明する。この例では、光センサ等を用いる適宜の測定手段（不図示）により砥石２１（２２）の径を最初に測定する（ステップ５０１）。３軸ＮＣ３０を操作し砥石２１（２２）を薄板金属リング１に対する適切な加工位置に設定した後、基準値と測定値の差である磨耗量から３軸ＮＣ３０をさらに操作して砥石の加工位置を補正する（ステップ５０２）。その位置に位置固定した状態で研削加工を開始する（ステップ５０３）。
【００２８】
加工開始当初に、ロードセル（不図示）により砥石２１（２２）の薄板金属リング１に対する押圧力を測定する。押圧力が許容値外の場合には、砥石２１（２２）の位置補正を行い、押圧力修正を行う。位置補正によっても依然として許容値外の場合にはＮＧとする（ステップ５０６）。押圧力が許容値内であれば研削を続行し、研削量に比例して変化するロードセルから得られる押圧力の変化を連続して測定し、初期値と現在値との差、すなわち押圧力変化量を監視する（ステップ５０７）。
【００２９】
図５に示すフローでは、指定加工時間を設定しておき、この指定時間内に押圧力変化量が指定値（目標とする研削量となったときの押圧力の値）となったかどうかを判定し、指定時間内である場合に、所期の目的が達成されたとして、作業を終了し（ステップ５０９）、許容時間経過後の場合にはＮＧとしている（ステップ５１０）。他の判定方法として、指定加工時間を設定することなく、単に、押圧力変化量が指定値となった時点で加工を終了するようにしてもよい。
【００３０】
上記した研削装置Ａにおいて、研削回数が重なる毎に砥石２１（２２）には摩耗が生じ径が変化する。もし、２つのローラ１１、１２間に掛け渡されている薄板金属リング１の研削面に対する砥石２１（２２）の位置が不変の場合には、砥石の摩耗量に比例して押圧力が低下していき、研削面品質が変化する。上記フローに示す研削方法においては、研削加工の開始時に、砥石の径を測定して摩耗量に関する情報を得、砥石の摩耗量に応じて、研削加工開始時における、砥石２１（２２）の薄板金属リング１に対する位置を補するようにしており、研削回数が重なっても、研削加工開始時の被研削面に対する砥石の押圧力は常に一定、すなわち予め定めた値に維持することができる。
【００３１】
さらに、薄板金属リング１に対する砥石２１（２２）の押圧力を継続的に測定して、押圧力の変化量が所定のしきい値に達したときに研削を停止するようにしており、常時押圧力を一定に維持するように制御して研削を行う場合と比較して、簡単な制御機構でもって、所要に安定した研削面品質を維持した研削加工を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の研削方法および研削装置を用いて表裏面の研削を行う薄板金属リングの一例を説明するための図であり、図１ａは薄板金属リングになる前の円筒体を示し、図１ｂは個々に切断された薄板金属リングを示し、図１ｃは薄板金属リングの１つの態様を断面で示している。
【図２】本発明の研削方法および研削装置を説明するための概念図。
【図３】本発明による研削装置の１つの実施の形態を示す側面図。
【図４】図３に示す装置の平面図。
【図５】本発明による研削装置を用いて薄板金属リングの表面研削を行う場合のフローの一例を示す図。
【符号の説明】
【００３３】
１…薄板金属リング、１ａ…溶着部、１ｂ…円筒体、１ｃ…バリ、Ａ…薄板金属リングの研削装置、２…機枠、１１…駆動ローラ、１２…従動ローラ、１３、２３、２４、３１、３２、３３…モータ、１４、２６、２９…スピンドルユニット、１５、２７…ガイド、１６、２８…エアシリンダ装置、２１…第１の弾性砥石、２２…第２の弾性砥石、２５…バックアップローラ、３０…３軸ＮＣ
【図１】
2006116634.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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