(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端金属リングの製造装置であって、
前記無端金属リングの内周側に配置される保持用ローラと、
前記保持用ローラにより前記無端金属リングに張力が付与される位置と、張力が付与されない位置との間で前記保持用ローラを移動可能な保持用ローラ移動手段と、
前記無端金属リングの外周側に配置される外周側ローラと、
前記外周側ローラが前記無端金属リングを外周側から押圧する位置と押圧しない位置との間で前記外周側ローラを移動可能な外周側ローラ移動手段と、
前記外周側ローラ移動手段によって前記無端金属リングを押圧する位置に前記外周側ローラを移動させる際、前記保持用ローラ移動手段または外周側ローラ移動手段によって前記保持用ローラ間の間隔を目標とする無端金属リングの周長に応じて調整する制御手段と、
から構成したことを特徴とする無端金属リングの製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無端金属リングの製造装置において、
前記制御手段は、前記外周側ローラ移動手段によって前記外周側ローラの移動量を一定に保つと共に、前記保持用ローラ移動手段によって前記保持用ローラ間の間隔を目標とする無端金属リングの周長に応じて調整するように制御することを特徴とする無端金属リングの製造装置。
【請求項３】
請求項１に記載の無端金属リングの製造装置において、
前記保持用ローラに一定の荷重を付与すると共に、前記外周側ローラ移動手段によって前記外周側ローラの移動量を変更することにより前記保持用ローラ間の間隔を目標とする無端金属リングの周長に応じて調整するように制御することを特徴とする無端金属リングの製造装置。
【請求項４】
請求項３に記載の無端金属リングの製造装置において、
前記保持用ローラと前記外周側ローラとの水平距離を一定としたことを特徴とする無端金属リングの製造装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４に記載の無端金属リングの製造装置において、
前記制御手段は、前記無端金属リングの周長及び前記無端金属リングに付与される引張荷重に基づいて制御することを特徴とする無端金属リングの製造装置。
【請求項６】
無端金属リングの製造方法であって、
前記無端金属リングの内周側に配置される保持用ローラにより前記無端金属リングを保持する保持工程と、
前記保持工程で保持された前記無端金属リングの外周側から外周側ローラによって押圧する残留応力付与工程と、を備え、
前記残留応力付与工程において前記無端金属リングの周長を調整することを特徴とする無端金属リングの製造方法。
【請求項７】
無端金属リングの製造方法であって、
前記無端金属リングの内周側に配置される第１の保持用ローラによって前記無端金属リングの周長が調整される周長調整工程と、
前記第１の保持用ローラよりも径が大きい第２の保持用ローラによって前記無端金属リングを保持する保持工程と、
前記保持工程で保持された前記無端金属リングの外周側から外周側ローラによって押圧する残留応力付与工程と、
前記外周側ローラを前記無端金属リングから退避させる退避工程と、
前記第２の保持用ローラを移動させて前記無端金属リングの張力を解除する解除工程と、を備え、
前記残留応力付与工程において前記無端金属リングの周長を調整することを特徴とする無端金属リングの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無端金属リングの製造装置及び製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の無端金属リングは、無段変速機（ＣＶＴ）の動力伝達用の変速機用ベルトなどに用いられている。無段変速機用ベルトは、周長が少しずつ異なる複数の無端金属リングを径方向に相互に積層して形成したリング積層体と、このリング積層体により結束される、環状に連ねられた複数のエレメントとから構成される。この無段変速機用ベルトは、駆動プーリ及び従動プーリに掛け回され、相互に接触するエレメント間の押し力で該駆動プーリ及び該従動プーリに沿って回転し、駆動力を駆動プーリから従動プーリに伝達する。このような無端金属リングの製造装置としては、例えば、特許文献１に記載された周長補正装置が知られている。
【０００３】
この特許文献１に記載された周長補正装置は、駆動ローラおよび従動ローラと、それらのローラ間に巻回された無端金属リングの周方向の一部を、内側から外側に向けて局所的に押圧するための矯正ローラとから構成されている。この周長補正装置を用いることにより、無端金属リングには、幅方向の断面において外周側に凸状を成す円弧状形状が付与される。無端金属リングは、前記円弧状形状により、それが複数積層された際においてその積層状態が容易に保持されるようになる。
【０００４】
しかし、この特許文献１に記載された周長補正装置により製造された無端金属リングにおいては、無端金属リングの内周面側が外周側に向けて局部的に押圧されることによりその無端金属リングの内周部に引張残留応力が付与されるために、その内周部の強度が必要強度に対して余裕がなくなり、耐久性が低下するという問題があった。
そこで、本出願人は、特許文献２として挙げる特開２０１１−１８５３００号公報において、この問題を解決した積層リングの製造方法を提案している。
この公開公報に記載された積層リングの製造方法は、帯状金属部材の周長を調整する周長調整工程後に行われる残留応力付与工程において、２個の固定ローラ間に巻き掛けられた帯状金属部材に対して、移動ローラを用いてその帯状金属部材の外周面側から内周面側に向けて押圧することにより、帯状金属部材の内周部に圧縮残留応力を付与し、帯状金属部材の耐久性を高めようとしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２９９１号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８５３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、この残留応力付与工程においては、以下のような問題があった。
すなわち、積層リングの製造方法において、２個の固定ローラ間に巻き掛けられた帯状金属部材に、帯状金属部材を外周面側から内周面側に向けて移動ローラにより押圧すると、前の周長調整工程によって調整された帯状金属部材の周長に影響を与え、帯状金属部材の周長の寸法精度が低下するなどの問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、周長の寸法精度が向上すると共に耐久性に優れた無端金属リングの製造装置及び製造方法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】
【０００８】
上記の問題点を解決するために、本発明の無端金属リングの製造装置は、次の構成を有している。
（１）無端金属リングの製造装置であって、前記無端金属リングの内周側に配置される保持用ローラと、前記保持用ローラにより前記無端金属リングに張力が付与される位置と、張力が付与されない位置との間で前記保持用ローラを移動可能な保持用ローラ移動手段と、前記無端金属リングの外周側に配置される外周側ローラと、前記外周側ローラが前記無端無端金属リングを外周側から押圧する位置と押圧しない位置との間で前記外周側ローラを移動可能な外周側ローラ移動手段と、前記外周側ローラ移動手段によって前記無端金属リングを押圧する位置に前記外周側ローラを移動させる際、前記保持用ローラ移動手段または外周側ローラ移動手段によって前記保持用ローラ間の間隔を目標とする無端金属リングの周長に応じて調整する制御手段と、から構成したことを特徴とする。
【０００９】
（２）（１）に記載する無端金属リングの製造装置において、前記制御手段は、前記外周側ローラ移動手段によって前記外周側ローラの移動量を一定に保つと共に、前記保持用ローラ移動手段によって前記保持用ローラ間の間隔を目標とする無端金属リングの周長に応じて調整するように制御することを特徴とする。
（３）（１）に記載する無端金属リングの製造装置において、前記保持用ローラに一定の荷重を付与すると共に、前記外周側ローラ移動手段によって前記外周側ローラの移動量を変更することにより前記保持用ローラ間の間隔を目標とする無端金属リングの周長に応じて調整するように制御することを特徴とする。
（４）（３）に記載する無端金属リングの製造装置において、前記保持用ローラと前記外周側ローラとの水平距離を一定としたことを特徴とする。
（５）（１）乃至（４）に記載の無端金属リングの製造装置において、前記制御手段は、前記無端金属リングの周長及び前記無端金属リングに付与される引張荷重に基づいて制御することを特徴とする。
【００１０】
上記の問題点を解決するために、本発明の無端金属リングの製造装置は、次の構成を有している。
（６）無端金属リングの製造方法であって、前記無端金属リングの内周側に配置される保持用ローラにより前記無端金属リングを保持する保持工程と、前記保持工程で保持された前記無端金属リングの外周側から外周側ローラによって押圧する残留応力付与工程と、を備え、前記残留応力付与工程において前記無端金属リングの周長を調整することを特徴とする。
（７）無端金属リングの製造方法であって、前記無端金属リングの内周側に配置される第１の保持用ローラによって前記無端金属リングの周長が調整される周長調整工程と、前記第１の保持用ローラよりも径が大きい第２の保持用ローラによって前記無端金属リングを保持する保持工程と、前記保持工程で保持された前記無端金属リングの外周側から外周側ローラによって押圧する残留応力付与工程と、前記外周側ローラを前記無端金属リングから退避させる退避工程と、前記第２の保持用ローラを移動させて前記無端金属リングの張力を解除する解除工程と、を備え、前記残留応力付与工程において前記無端金属リングの周長を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
上記構成を有する本発明の無端金属リングの製造装置及び製造方法の作用・効果について説明する。
本発明の無端金属リングの製造装置では、
（１）無端金属リングの製造装置であって、前記無端金属リングの内周側に配置される保持用ローラと、前記保持用ローラにより前記無端金属リングに張力が付与される位置と、張力が付与されない位置との間で前記保持用ローラを移動可能な保持用ローラ移動手段と、前記無端金属リングの外周側に配置される外周側ローラと、前記外周側ローラが前記無端金属リングを外周側から押圧する位置と押圧しない位置との間で前記外周側ローラを移動可能な外周側ローラ移動手段と、前記外周側ローラ移動手段によって前記無端金属リングを押圧する位置に前記外周側ローラを移動させる際、前記保持用ローラ移動手段または外周側ローラ移動手段によって前記保持用ローラ間の間隔を目標とする無端金属リングの周長に応じて調整する制御手段と、から構成したので、無端金属リングの外周側および内周側に付与される圧縮残留応力に悪影響を与えることなく、無端金属リングの周長の寸法精度を向上させることができ、不良率が低下すると共にする無端金属リングの耐久性が向上するという優れた効果を奏する。
【００１２】
（２）（１）に記載する無端金属リングの製造装置において、前記制御手段は、前記外周側ローラ移動手段によって前記外周側ローラの移動量を一定に保つと共に、前記保持用ローラ移動手段によって前記保持用ローラ間の間隔を目標とする無端金属リングの周長に応じて調整するように制御するので、無端金属リングの外周側および内周側に付与される圧縮残留応力に悪影響を与えることなく、無端金属リングの周長の寸法精度を向上させることができ、不良率が低下すると共にする無端金属リングの耐久性が向上する。
【００１３】
（３）（１）に記載する無端金属リングの製造装置において、前記保持用ローラに一定の荷重を付与すると共に、前記外周側ローラ移動手段によって前記外周側ローラの移動量を変更することにより前記保持用ローラ間の間隔を目標とする無端金属リングの周長に応じて調整するように制御するので、無端金属リングの外周側および内周側に付与される圧縮残留応力に悪影響を与えることなく、無端金属リングの周長の寸法精度を向上させることができ、不良率が低下すると共にする無端金属リングの耐久性が向上する。
（４）（３）に記載する無端金属リングの製造装置において、前記保持用ローラと前記外周側ローラとの水平距離を一定としたので、変数が少なくなって計算処理が簡単となる。
（５）（１）乃至（４）に記載の無端金属リングの製造装置において、前記制御手段は、前記無端金属リングの周長及び前記無端金属リングに付与される引張荷重に基づいて制御するので、無端金属リングに良好な残留応力を付与しながら無端金属リングの周長の寸法精度を向上させることができ、不良率が低下すると共にする無端金属リングの耐久性が向上する。
【００１４】
また、本発明の無端金属リングの製造方法では、
（６）無端金属リングの製造方法であって、前記無端金属リングの内周側に配置される保持用ローラにより前記無端金属リングを保持する保持工程と、前記保持工程で保持された前記無端金属リングの外周側から外周側ローラによって押圧する残留応力付与工程と、を備え、前記残留応力付与工程において前記無端金属リングの周長を調整するので、無端金属リングの外周側および内周側に付与される圧縮残留応力に悪影響を与えることなく、無端金属リングの周長の寸法精度を向上させることができ、不良率が低下すると共にする無端金属リングの耐久性が向上するという優れた効果を奏する。
（７）無端金属リングの製造方法であって、前記無端金属リングの内周側に配置される第１の保持用ローラによって前記無端金属リングの周長が調整される周長調整工程と、前記第１の保持用ローラよりも径が大きい第２の保持用ローラによって前記無端金属リングを保持する保持工程と、前記保持工程で保持された前記無端金属リングの外周側から外周側ローラによって押圧する残留応力付与工程と、前記外周側ローラを前記無端金属リングから退避させる退避工程と、前記第２の保持用ローラを移動させて前記無端金属リングの張力を解除する解除工程と、を備え、前記残留応力付与工程において前記無端金属リングの周長を調整するので、無端金属リングの外周側及び内周側に圧縮残留応力を効果的に付与することが可能であり、また、無端金属リングの外周側および内周側に付与される圧縮残留応力に悪影響を与えることなく、無端金属リングの周長の寸法精度を向上させることができ、不良率が低下すると共にする無端金属リングの耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態１に係る車両用ベルト式無段変速機の伝動ベルトの周方向の一部を示す斜視図である。
【図２】帯状金属部材について、それを幅方向の断面と共に示す斜視図である。
【図３】帯状金属部材の横断面に垂直な方向の残留応力の厚み方向の分布を示す図である。
【図４】積層リングの製造工程を説明するための工程図である。
【図５】図４の周長調整工程で用いられる周長調整装置を概念的に示す図である。
【図６】図４の周長調整工程終了直前の引張応力および曲げ応力を加算した総応力の内、降伏応力を超える正側の総応力の厚み方向の分布を示す図である。
【図７】自由状態とされた帯状金属部材に残留する残留応力の厚み方向の分布を示す図である。
【図８】図４の残留応力付与工程Ｐ９にて用いられる残留応力付与装置を概念的に示す図である。
【図９】残留応力付与装置の移動ローラ付近を示す断面図である。
【図１０】残留応力付与装置の加圧ローラ付近を示す断面図である。
【図１１】図４の残留応力付与工程において、帯状金属部材に与えられる総応力の厚み方向の分布を示す図である。
【図１２】図４の残留応力付与工程後において、帯状金属部材の降伏応力の変化を説明する図である。
【図１３】自由状態とされた帯状金属部材に残留する残留応力のうち、図４の周長調整工程において帯状金属部材に付与された残留応力を除いた応力に起因して残留する応力の厚み方向の分布を示す図である。
【図１４】自由状態とされた帯状金属部材に残留する応力の厚み方向の分布を示す図である。
【図１５】図４の窒化処理によって帯状金属部材に付与される残留応力の厚み方向の分布を示す図である。
【図１６】周長調整工程及び残留応力付与工程の詳細な工程を示す図である。
【図１７】残留応力付与工程Ｐ９において、帯状金属部材へ付与される引張応力と帯状金属部材の中立面よりも外周側および内周側に残留する圧縮残留応力との関係を示す図である。
【図１８】残留応力付与工程Ｐ９において、帯状金属部材へ付与される引張応力と帯状金属部材の周長との関係を示す図である。
【図１９】図１６に示す残留応力付与工程Ｐ９の各ステップにおける各部の動作状況を時間の経過とともに示す説明図である。
【図２０】残留応力付与工程Ｐ９の残留応力付与ステップＳ２６において制御装置が実行するフローチャートであり、（Ａ）は、帯状金属部材の１本目の加工時に使用されるフローチャートであり、（Ｂ）は、帯状金属部材の２本目以降の加工時に使用されるフローチャートである。
【図２１】実施形態２に係る周長調整装置の移動ローラを移動させて帯状金属部材に付与される張力（第１荷重Ｆ１）を調整するためのローラ移動装置を示す図である。
【図２２】実施形態３に係る残留応力付与装置を示す図である。
【図２３】図１６に示す残留応力付与工程Ｐ９の各ステップにおける各部の動作状況を時間の経過とともに示す説明図である。
【図２４】加圧ローラの移動量と帯状金属部材に作用する張力との関係を示す図である。
【図２５】実施形態４に係る残留応力付与装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態１）
以下、本発明に係る無端金属リングの製造装置について、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は、適宜簡略化或いは変形誇張されて描画されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも実施例と同一ではない。
【００１７】
図１は、本発明に係る無端金属リングの製造装置により製造される薄板状無端金属リングを用いた車両用ベルト式無段変速機の伝動ベルト１０の周方向の一部を示す斜視図である。図１において、伝動ベルト１０は、それぞれ複数の薄板状無端の帯状金属部材（この発明の無端金属リングに相当）１２が密着状態でそれぞれ積層されて成る相互に並列に配設された一対の積層リング１４と、その積層リング１４に沿ってそれぞれ厚み方向に環状に連ねられた板状の金属から成る複数の金属エレメント１８とを備えている。
【００１８】
この金属エレメント１８の幅方向の両側面には、それぞれ幅方向の中央に向けて略水平に延びる一対のリング保持溝２０が形成されている。一対の積層リング１４は、前記複数の金属エレメント１８を支持するために、それら複数の金属エレメント１８にそれぞれ形成された一対のリング保持溝２０内にそれぞれ挿入されている。積層リング１４は、例えば、周長が内周側から外周側に向かうほど順次大きくなるように調整された複数の帯状金属部材１２が、内周側から順に積層されて成る。なお、図１では、便宜上、３個の帯状金属部材１２から成る積層リング１４が図示されているが、６個とか１０個の帯状金属部材１２により構成しても差し支えない。
【００１９】
図２は、積層リング１４を構成する複数の帯状金属部材１２のうちの１の帯状金属部材１２について、それを幅方向の断面と共に示す斜視図である。図２において、帯状金属部材１２は、例えばマルエージング鋼またはステンレス鋼などの鋼から成るものである。そして、帯状金属部材１２は、幅方向の断面が外周側（図２においては上側）に凸状を成す円弧状（クラウニング）となるように形成されている。これにより、帯状金属部材１２は、複数積層されたときにおいて、内周面２２および外周面２４がその内周側および外周側にそれぞれ設けられる帯状金属部材の外周面および内周面とそれぞれ係合することで、互いの積層状態が容易に保持されるようになっている。
【００２０】
図３は、自由状態（平板に伸ばした状態）における帯状金属部材１２の横断面に垂直な方向の残留応力σ（ＭＰａ又はＮ／ｍｍ２）の厚み方向の分布を示す図である。帯状金属部材１２は、図２に示すように厚みｔを有しており、図３のｔはこれに対応している。図３に示すように、帯状金属部材１２の厚み方向の外周部および内周部には、σ＝0を示す破線よりも負側（左側）に示される圧縮残留応力がそれぞれ残留している。そして、帯状金属部材１２の厚み方向の中央部には、σ＝0を示す破線よりも正側（右側）に示される引張残留応力が残留している。図３の２点鎖線は、伝動ベルト１０の積層リング１４を例えば６個の帯状金属部材１２で構成する場合に最低限圧縮側に要求される残留応力の厚み方向の分布を示しており、帯状金属部材１２の残留応力が２点鎖線で示す残留応力分布よりも圧縮側すなわち図３の左側であれば、その帯状金属部材１２が必要な強度を有していることになる。本実施例の帯状金属部材１２は、厚み方向のどの位置においても残留応力が２点鎖線で示す残留応力よりも圧縮側に分布しているので、図１に示す伝動ベルト１０の積層リング１４を例えば６個の帯状金属部材１２で構成する場合に必要な予め設定された強度を有していることになる。
【００２１】
図４は、図１に示す積層リング１４の製造工程を説明するための工程図である。以下、この図４の工程図を参照して積層リング１４の製造方法を説明する。
【００２２】
図４において、先ず、帯鋼切断工程Ｐ１では、例えばマルエージング鋼またはステンレス鋼などの帯鋼３０が所定の長さに切断されて、平板３２が形成される。
【００２３】
次いで、溶接工程Ｐ２では、平板３２の一方および他方の切断面同士が互いに溶接されて、円筒状部材３４が形成される。
【００２４】
次いで、第１溶体化工程Ｐ３では、溶接工程Ｐ２における溶接時の熱により溶接部位付近が部分的に硬くなった円筒状部材３４の硬度を均質化するために、その円筒状部材３４に第１の溶体化処理が施される。
【００２５】
次いで、円筒状部材切断工程Ｐ４では、円筒状部材３４が軸心方向の所定長さ毎に上記軸心に直交する方向に切断されて、複数の短円筒状部材３６がそれぞれ形成される。
【００２６】
次いで、バレル研磨工程Ｐ５では、上記短円筒状部材３６の全部又はその一部が回転または振動する所定容器内に研磨材と共に入れられて研磨される。
【００２７】
次いで、圧延工程Ｐ６では、上記研磨された短円筒状部材３６が所定の厚みに圧延され
て、環状部材３８が形成される。
【００２８】
次いで、第２溶体化工程Ｐ７では、圧延工程Ｐ６における圧延により変形させられた環
状部材３８の金属組織の形状を元に復元させるために、その環状部材３８に第２の溶体化
処理が施される。
【００２９】
次いで、周長調整工程Ｐ８では、上記第２の溶体化処理が施された環状部材３８が予め
定められた所定の周長に調整される。図５は、図４の周長調整工程Ｐ８で用いられる周長調整装置４０を概念的に示す図である。図５において、周長調整装置４０は、軸心Ｃ１まわりの回転可能に設けられた位置固定の固定ローラ４２と、軸心Ｃ１に平行な軸心Ｃ２まわりの回転可能且つ固定ローラ４２に対して接近および離間可能に設けられた移動ローラ４４とを備えている。上記固定ローラ４２および移動ローラ４４の外周面は、軸心Ｃ１およびＣ２を通る断面において外周側に凸状を成す円弧状にそれぞれ形成されている。なお、本実施例では、移動ローラ４４の半径ｒＡと固定ローラ４２の半径ｒＢとは、等しく設定されている。なお、前記固定ローラ４２および移動ローラ４４によって本発明の保持用ローラおよび第１の保持用ローラが構成される。
【００３０】
周長調整工程Ｐ８では、上記のように構成される周長調整装置４０が用いられ、図１６に詳細な工程を示すように、まず、帯状金属部材１２が固定ローラ４２および移動ローラ４４に弛みのない状態で巻き掛けられる（ステップ１０、以下Ｓ１０と称す：セット工程）。その後、電動機（図示せず）により移動ローラ４４が回転駆動されることで、図５の矢印ｆで示すように帯状金属部材１２が周方向に回転させられつつ、図５の矢印ｂで示すように移動ローラ４４が固定ローラ４２から離間させられることによって、帯状金属部材１２が周方向に引き伸ばされて帯状金属部材１２に張力（引張応力）が付与されるように第１荷重Ｆ１が掛けられる（Ｓ１２：張力付与工程）。本実施例では、予め実験的に求められた関係から、図５に１点鎖線で示す移動ローラ４４の原位置からの変位Ｙに基づいて、帯状金属部材１２の周長が予め定められた所定値に調整される。
【００３１】
なお、帯状金属部材１２は、上記周長の調整に際して固定ローラ４２および移動ローラ４４の外周面の形状が転写されことにより、幅方向の断面が外周側に凸状を成す円弧状に形成される。その後、帯状金属部材１２に張力が付与された状態が一定時間保持された（Ｓ１４：張力保持工程）後、移動ローラ４４が固定ローラ４２に近づくように、つまり、図５の矢印ａで示す方向に移動させられることで、帯状金属部材１２に付与された張力が解除され（Ｓ１６：張力解除工程）、それにより、帯状金属部材１２は、移動ローラ４４および固定ローラ４２から取り外すことが可能となる（Ｓ１８：取外し工程）。なお、移動ローラ４４は、例えば、油圧式、電気式または空気圧式等の色々な方式のアクチュエータが用いて移動させることが可能である。
【００３２】
図６は、前記帯状金属部材１２の前記周長調整工程Ｐ８終了直前の引張応力σＴＡおよび曲げ応力σｂＡを加算した総応力の内、降伏応力σｙ０を超える正側の総応力σ１の厚み方向の分布を示す図である。周長調整工程Ｐ８の終了直前において、帯状金属部材１２には、図６に１点鎖線で示される前記移動ローラ４４による引張応力σＴＡと、図６に２点鎖線で示される移動ローラ４４による曲げ応力σｂＡとが付与される。
【００３３】
図６において、総応力が帯状金属部材１２の降伏応力σｙ０を超える降伏領域Ｓ１００は、その総応力が取り除かれてもひずみが残る領域である。上記降伏応力σｙ０は、帯状金属部材１２の材質により定まる固有値である。前記周長調整工程Ｐ８終了直前に帯状金属部材１２は、中立面Ｎよりも外周側が外周側に向かうほど大きく周方向に塑性変形し、中立面Ｎよりも内周側が弾性変形した状態とされる。
【００３４】
帯状金属部材１２は、上記のような状態から張力Ｔ１が取り除かれて自由状態とされると、ひずみを元に戻そうと変形するが、中立面Ｎよりも外周側にはひずみが残る。そして、上記変形の際に、帯状金属部材１２の外周部は、残留ひずみが大きい外周側ほど周方向に圧縮される。図７は、上記自由状態とされた帯状金属部材１２に残留する応力すなわち残留応力σｒＡの厚み方向の分布を示す図である。図７に示すように、帯状金属部材１２の外周部には、外周側ほど大きい圧縮残留応力が残留し、内周部には、所定の引張残留応力σｒＡ１が残留する。
【００３５】
図４に戻って、周長調整工程Ｐ８に次いで、残留応力付与工程Ｐ９では、周長が調整された前記帯状金属部材１２の内周部に圧縮残留応力が付与される。図８は、残留応力付与工程Ｐ９にて用いられる残留応力付与装置６６を概念的に示す図である。図８において、残留応力付与装置６６は、軸心Ｃ３まわりに回転可能に設けられた位置固定の固定ローラ６７と、軸心Ｃ３に平行な軸心Ｃ４まわりに回転可能且つ固定ローラ６７に対して接近および離間可能に設けられた移動ローラ６８と、軸心Ｃ３、Ｃ４にそれぞれ平行な軸心Ｃ５まわりに回転可能に設けられた金属製の加圧ローラ７０とから構成される。前記固定ローラ６７及び移動ローラ６８の径は、前記周長調整装置４０の固定ローラ４２及び移動ローラ４４の径に比べて１．２〜２倍に設定されており、また、前記加圧ローラ７０は、前記周長調整装置４０の固定ローラ４２及び移動ローラ４４の径と同じに設定され、つまり前記固定ローラ６７及び移動ローラ６８の径よりも小径に設定されている。なお、固定ローラ６７と移動ローラ６８とによりこの発明の保持用ローラ及び第２の保持用ローラが構成される。また、加圧ローラ７０によりこの発明の外周側ローラが構成される。
【００３６】
上記固定ローラ６７および移動ローラ６８の外周面は、軸心Ｃ３およびＣ４を通る断面において外周側に凸状を成す円弧状にそれぞれ形成されている。また、上記加圧ローラ７０は、軸心Ｃ５を通る断面において凹状を成す円弧状に形成され、その曲率半径は、上記固定ローラ６７および移動ローラ６８の外周面と略同じかそれよりもやや小さく形成されている。また、前記固定ローラ６７、移動ローラ６８及び加圧ローラ７０は、鉄やアルミニウムなどの金属材料により形成されている。
【００３７】
前記帯状金属部材１２は、前記固定ローラ６７及び移動ローラ６８に巻き掛けられた状態で支持される。つまり、前記固定ローラ６７及び移動ローラ６８は、前記帯状金属部材１２の内側に位置することとなり、また、加圧ローラ７０は、前記帯状金属部材１２の外側に位置することとなる。
【００３８】
図９は、図８に示された残留応力付与装置６６の移動ローラ６８付近を示す断面図である。図９に示すように、保持力調整装置４９は、支持壁４８に固定された油圧式アクチュエータ５０と、その油圧式アクチュエータ５０の出力ロッド５２の先端部に固定され、移動ローラ６８の回転軸５４の両端部を回転可能に支持する支持部材５６と、油圧式アクチュエータ５０の出力ロッド５２に作用する軸心方向の力を測定することで移動ローラ６８から帯状金属部材１２へ作用する第３荷重Ｆ３を間接的に測定し、その測定結果を制御装置６５に出力するロードセル６０と、上記移動ローラ６８の回転軸５４を回転駆動する電動機５８とを備えている。上記油圧式アクチュエータ５０は、第１油圧室６２に油圧源６１から油圧制御部６３を介して油圧が供給されることにより、出力ロッド５２およびそれに連結された移動ローラ６８を、図８および図９に矢印ａで示す固定ローラ６７に接近する方向へ移動させ、また、油圧源６１から油圧制御部６３を介して第２油圧室６４に油圧が供給されることにより、出力ロッド５２およびそれに連結された移動ローラ６８を、図８および図９に矢印ｂで示す固定ローラ６７から離間する方向へ移動させ、それにより、前記固定ローラ６７及び移動ローラ６８に巻き掛けられた状態の前記帯状金属部材１２に第３荷重Ｆ３（引張）を付与することができる。なお、保持力調整装置４９により本発明の保持用ローラ移動手段が構成される。
【００３９】
なお、油圧制御部６３は、ロードセル６０の測定結果に基づいて制御装置６５により制御され、それにより帯状金属部材１２付与される第３荷重Ｆ３（張力）がコントロールされる。また、制御装置６５は、周知のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等により構成されている。なお、制御装置６５により本発明の制御手段が構成され、また、第３荷重Ｆ３（引張）が本発明の引張荷重に相当する。
【００４０】
前記加圧ローラ７０は、前記固定ローラ６７及び前記移動ローラ６８上に支持された帯状金属部材１２の外周面を内周側に向けて局部的に押圧する方向、およびそれとは反対の帯状金属部材１２から離間する方向にそれぞれ移動可能に設けられている。前記加圧ローラ７０により圧縮残留応力付与機構（圧縮残留応力付与手段）が構成される。
【００４１】
図１０は、図８に示された残留応力付与装置６６の加圧ローラ７０付近を示す断面図である。図１０に示すように、応力付与装置７１は、支持壁７２に固定された油圧式アクチュエータ７４と、その油圧式アクチュエータ７４の出力ロッド７６の先端部に固定され、加圧ローラ７０の回転軸７８の両端部を回転可能に支持する支持部材８０と、油圧式アクチュエータ７４の出力ロッド７６に作用する軸心方向の力を測定することで加圧ローラ７０から帯状金属部材１２へ作用する第２荷重Ｆ２を間接的に測定し、その測定結果を制御装置６５に出力するロードセル８２とを備えている。上記油圧式アクチュエータ７４は、油圧源６１から油圧制御部８５を介して第１油圧室８４に油圧が供給されることにより、出力ロッド７６およびそれに連結された加圧ローラ７０を、図８および図１０に矢印ｄで示す帯状金属部材１２の外周面２４を弾性ローラ６９に向かって内周側へ押圧する方向へ移動させ、また、油圧源６１から油圧制御部８５を介して第２油圧室８６に油圧が供給されることにより、出力ロッド７６およびそれに連結された加圧ローラ７０を、図８および図１０に矢印ｅで示す帯状金属部材１２から離間する方向へ移動させるものである。
なお、油圧制御部８５は、ロードセル８２の測定結果に基づいて制御装置６５により制御され、それにより帯状金属部材１２付与される第２荷重Ｆ２がコントロールされる。
【００４２】
したがって、前記制御装置６５によって、前記保持力調整装置４９の油圧式アクチュエータ５０は、ロードセル６０から供給される第３荷重Ｆ３を表す信号に基づいて、また、前記応力付与装置７１の油圧式アクチュエータ７４は、ロードセル８２から供給される第２荷重Ｆ２を表す信号に基づいて、帯状金属部材１２のうち加圧ローラ７０による曲げ応力σｂＣの中立面Ｎ（図１１参照）よりも内周側だけを塑性変形させるような、且つ固定ローラ６７および移動ローラ６８によっては塑性変形させずに加圧ローラ７０によってのみ塑性変形させるような応力を、帯状金属部材１２に与えるために、第２荷重Ｆ２及び第３荷重Ｆ３が制御される。
【００４３】
図８に戻って、残留応力付与工程Ｐ９では、上記のように構成される残留応力付与装置６６が用いられ、図１６に詳細な工程を示すように、まず、帯状金属部材１２が固定ローラ６７及び移動ローラ６８に弛みのない状態でそれぞれ巻き掛けられる（Ｓ２０：セットステップ）。その後保持力調整装置４９により移動ローラ６８が移動させられて帯状金属部材１２に引張応力が付与され（Ｓ２２：張力付与ステップ）、と同時に前記電動機５８により移動ローラ６８の一方が回転駆動されることで、図８の矢印ｆで示すように帯状金属部材１２が周方向に回転させられて引張応力が付与された状態が保持される（Ｓ２４：張力保持ステップ）。この状態で、図８の矢印ｄで示すように、第２荷重Ｆ２の力でもって加圧ローラ７０が帯状金属部材１２の外周面２４を内周側へ押圧する方向へ移動させられることによって、加圧ローラ７０により帯状金属部材１２の中立面Ｎ（図１１参照）よりも内周側だけを塑性変形させるような所定の応力が帯状金属部材１２に与えられる（Ｓ２６：残留応力付与ステップ）。
【００４４】
図１１は、図４の残留応力付与工程Ｐ９において前記帯状金属部材１２に与えられる複数の応力を加算した総応力σ２の厚み方向の分布を示す図である。残留応力付与工程Ｐ９において帯状金属部材１２には、図１１に１点鎖線で示される前記固定ローラ６７及び移動ローラ６８による引張応力σＴＣと、図１１に２点鎖線で示される加圧ローラ７０による曲げ応力σｂＣとが付与される。また、長破線で示されるのは、周長調整工程Ｐ８において帯状金属部材１２に付与された残留応力σｒＡである。ここで、残留応力付与工程Ｐ９実行時の帯状金属部材１２の降伏応力は、前工程による加工硬化によって、図１２に矢印ｇで示すように降伏応力σｙ０から降伏応力σｙ１に増加している。
【００４５】
図１１において、総応力σ２が帯状金属部材１２の降伏応力σｙ１を超える降伏領域Ｓ２００は、その総応力σ２が取り除かれてもひずみが残る領域である。残留応力付与工程Ｐ９において帯状金属部材１２は、中立面Ｎよりも内周側の一部が内周側に向かうほど大きく周方向に塑性変形し、上記一部よりも外周側が弾性変形した状態とされる。
【００４６】
帯状金属部材１２は、上記のような状態から、まず、油圧源６１から油圧制御部８５を介して第２油圧室８６に油圧が供給されることにより、出力ロッド７６およびそれに連結された加圧ローラ７０を、図８および図１０に矢印ｅで示す帯状金属部材１２から離間する方向へ移動させて第２荷重Ｆ２が取り除かれる（Ｓ２８：退避ステップ）。その後、第１油圧室６２に油圧源６１から油圧制御部６３を介して油圧が供給されることにより、出力ロッド５２およびそれに連結された移動ローラ６８を、図８および図９に矢印ａで示す固定ローラ６７に接近する方向へ移動させて第３荷重Ｆ３が取り除かれる（Ｓ３０：張力解除ステップ）。その後、固定ローラ６７及び移動ローラ６８から帯状金属部材１２が取り外される（Ｓ３２：取外しステップ）。
これにより帯状金属部材１２は自由状態となってひずみを元に戻そうと変形するが、中立面Ｎよりも内周側の一部にはひずみが残る。その変形の際に、帯状金属部材１２の内周部は、残留ひずみが大きい内周側ほど周方向に圧縮される。図１３は、上記自由状態とされた帯状金属部材１２に残留する応力すなわち残留応力σｒのうち、前記残留応力σｒＡを除いた応力に起因して残留する応力すなわち残留応力σｒＣの厚み方向の分布を示す図である。図１３に示すように、帯状金属部材１２の内周部には、内周側ほど大きい圧縮残留応力が付与される。図１４は、上記自由状態とされた帯状金属部材１２に残留する残留応力σｒの厚み方向の分布を示す図である。図１４に示すように、帯状金属部材１２の内周部および外周部には、内周側および外周側ほど大きい圧縮残留応力がそれぞれ残留し、また、中央部には、引張残留応力が残留する。
【００４７】
今までこの残留応力付与工程Ｐ９では、帯状金属部材１２の周長が殆ど変化しないものとして取り扱われてきたが、実際には、中立面Ｎよりも内周側の一部が内周側に向かうほど大きく周方向に塑性変形するため、帯状金属部材１２の周長が僅かであるが伸び、前工程の周長調整工程Ｐ８で調整した帯状金属部材１２の周長の寸法精度が低下することがあることを本発明者らは発見した。
帯状金属部材１２は、複数枚積層されて最終的に積層リング１４が製作されるため、積層される各帯状金属部材１２の周長の寸法精度は、数μｍオーダーで要求される。
かといって、残留応力付与工程Ｐ９において帯状金属部材１２に付与される第２荷重Ｆ２及び第３荷重Ｆ３が少ない、つまり、帯状金属部材１２に付与される引張応力が少ないと、帯状金属部材１２の周長の寸法精度は確保できるが、帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも内周側に十分な圧縮残留応力を残留させることができない。
したがって、この残留応力付与工程Ｐ９では、前工程の周長調整工程Ｐ８で付与された帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも外周側の圧縮残留応力、残留応力付与工程Ｐ９で付与される帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも内周側の圧縮残留応力および帯状金属部材１２の周長の寸法精度を考慮して第２荷重Ｆ２及び第３荷重Ｆ３を制御する必要がある。
【００４８】
図１７は、残留応力付与工程Ｐ９において、帯状金属部材１２へ付与される引張応力と帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも外周側および内周側に残留する圧縮残留応力との関係を示す図であり、図１８は、残留応力付与工程Ｐ９において、帯状金属部材１２へ付与される引張応力と帯状金属部材１２の周長との関係を示す図である。
本実施例では、図１７に示すように、帯状金属部材１２へ付与される引張応力を調整した場合の、帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも外周側および内周側に残留する圧縮残留応力の変化が許容されるとすれば、図１８に示すように、その許容される帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも外周側および内周側に残留する圧縮残留応力の変化の範囲内で帯状金属部材１２へ付与される引張応力を調整して帯状金属部材１２の周長を調整し、それにより、帯状金属部材１２の周長の寸法精度を向上させることが可能となった。この結果、本実施例の残留応力付与工程Ｐ９では、前工程の周長調整工程Ｐ８で付与された帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも外周側の圧縮残留応力、および残留応力付与工程Ｐ９で付与される帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも内周側の圧縮残留応力を許容範囲内に収めつつ、帯状金属部材１２の周長の寸法精度を向上させることができ、その結果、周長の寸法精度に起因する不良率が低下すると共に耐久性に優れた帯状金属部材１２が提供できることとなった。
【００４９】
図１９は、図１６に示す残留応力付与工程Ｐ９の各ステップにおける各部の動作状況を時間の経過とともに示す説明図である。
本実施例においては、残留応力付与ステップＳ２６において、前工程の周長調整工程Ｐ８で付与された帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも外周側の圧縮残留応力、および残留応力付与工程Ｐ９で付与される帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも内周側の圧縮残留応力の許容範囲内で第２荷重Ｆ２を順次増加させて、帯状金属部材１２の周長を最終目標に調節することを特徴とし、以下に図面を参照して詳細に説明する。
図２０は、残留応力付与工程Ｐ９の残留応力付与ステップＳ２６において制御装置６５が実行するフローチャートであり、（Ａ）は、帯状金属部材１２の１本目の加工時に使用されるフローチャートであり、（Ｂ）は、帯状金属部材１２の２本目以降の加工時に使用されるフローチャートである。
すなわち、残留応力付与工程Ｐ９の残留応力付与ステップＳ２６においては、先の張力付与ステップＳ２２において移動ローラ６８が固定ローラ６７から離間する方向へ移動させて帯状金属部材１２に引張応力が付与された状態であり、また、加圧ローラ７０は、応力付与装置７１によって帯状金属部材１２の外周面２４から移動量Ｓ２だけ帯状金属部材１２の内周側に移動した状態にある。
なお、ここで、第３荷重Ｆ３：ＴＵは、帯状金属部材１２の降伏応力σｙ１（σｙ０）に相当する引張応力を付与できる荷重である。また、第３荷重Ｆ３：ＴＬは、図１７に示すように、前工程の周長調整工程Ｐ８で付与された帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも外周側の圧縮残留応力、および残留応力付与工程Ｐ９で付与される帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも内周側の圧縮残留応力が許容範囲内に収まる範囲での下限の荷重である。さらに、第３荷重Ｆ３：ＴＣは、第３荷重Ｆ３：ＴＵと第３荷重Ｆ３：ＴＬとの中央の荷重である。
【００５０】
まず、１本目の帯状金属部材１２の加工について説明する。
図２０（Ａ）において、Ｓ５０では、帯状金属部材１２に、図１７および図１８に示す引張応力の下限値と降伏応力との中央の引張応力が付与されるように、移動ローラ６８に第３荷重Ｆ３：ＴＣが保持力調整装置４９により付与され、１本目の帯状金属部材１２が加工される。なお、移動ローラ６８に付与される第３荷重Ｆ３と、帯状金属部材１２に付与される引張応力との関係は、実験的に求め、それにより帯状金属部材１２に付与される引張応力は、第３荷重Ｆ３としてロードセル６０の測定結果に基づいて制御装置６５により制御される。また、第２荷重Ｆ２は、加圧ローラ７０が移動量Ｓ２だけ移動するに必要な値に制御装置６５により制御され、図１９（Ｃ）に示すように、加工中は、移動量Ｓ２が一定に保たれる。
【００５１】
つぎに、Ｓ５２において、１本目の帯状金属部材１２の周長が計算により求められる。１本目の帯状金属部材１２の周長は、移動ローラ６８の半径ｒＡ１、固定ローラ６７の半径ｒＢ１、加圧ローラ７０の半径ｒＣ、移動量Ｓ２および移動ローラ６８と固定ローラ６７との軸間距離Ｓ１とに基づいて算出される。
つぎに、Ｓ５４において、２本目以降の帯状金属部材１２の目標周長が計算により求められる。２本目以降の帯状金属部材１２の目標周長は、１本目の帯状金属部材１２の周長と帯状金属部材１２の厚みｔに基づいて算出される。
本実施例では、積層リング１４は、便宜上、３個の帯状金属部材１２から構成されているため、２本目および３本目の帯状金属部材１２の目標周長が算出される。
【００５２】
つぎに、２本目以降の帯状金属部材１２の加工について説明する。
図２０（Ｂ）において、Ｓ５６では帯状金属部材１２に、図１７および図１８に示す引張応力の下限値の引張応力が付与されるように、移動ローラ６８に第３荷重Ｆ３：ＴＬが保持力調整装置４９により付与され、２本目以降の帯状金属部材１２が加工される。
つぎに、Ｓ５８において、帯状金属部材１２の周長が計算により求められる。この際の周長の求め方は、前述のＳ５２と同様である。
つぎに、Ｓ６０において、Ｓ５８において求められた周長が、前述のＳ５４で求められた目標周長値以下であるかどうか判断される。もし、Ｓ５８において求められた周長が目標周長未満でない場合（判断：Ｎｏ）、つまり周長が目標周長に達した場合には、つぎのＳ６８において、そのときの第３荷重Ｆ３が保持されながら加圧ローラ７０が退避させられ、後への工程に移る。
また、Ｓ６０における判断が「Ｙｅｓ」の場合には、つぎのＳ６２において、移動ローラ６８に付与されている第３荷重Ｆ３が、ΔＴ分だけ増加される。
【００５３】
つぎに、Ｓ６４において、ΔＴ分だけ増加された第３荷重Ｆ３が、図１７および図１８に示す降伏応力σｙ１（σｙ０）に相当する第３荷重Ｆ３：ＴＵ以下であるかどうかが判断され、以下であれば（判断：Ｙｅｓ）、ΔＴ分だけ増加された第３荷重Ｆ３でもって、引き続き加圧ローラ７０により帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも内周側の圧縮残留応力が付与され、前述のＳ５８に戻る。
このようにして、図１９（Ｄ）に示すように、Ｓ５８において求められた周長が目標周長に達するまで、ΔＴ分だけ第３荷重Ｆ３を増加して帯状金属部材１２の周長を増加させ、帯状金属部材１２の周長が目標周長に達したところで（Ｓ６０：Ｎｏ）、残留応力付与ステップＳ２６を修了して、次のステップＳ６８（図１６に示す退避ステップＳ２８）に移行する。
【００５４】
また、Ｓ６４の判断が「Ｎｏ」の場合には、Ｓ６６に移行して加工が中止される。この場合、第３荷重Ｆ３が降伏応力と同じかそれ以上であるため、加工を継続しても帯状金属部材１２が塑性変形して前工程の周長調整工程Ｐ８で付与された帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも外周側の圧縮残留応力が著しく減少し、帯状金属部材１２の耐久性が低下する恐れがあり、加工が中止される。
【００５５】
したがって、本実施例の積層リング１４の製造装置（方法）によれば、前工程の周長調整工程Ｐ８で付与された帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも外周側の圧縮残留応力、および残留応力付与工程Ｐ９で付与される帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも内周側の圧縮残留応力を許容範囲内に収めつつ、帯状金属部材１２の周長の寸法精度を向上させることができ、したがって、帯状金属部材１２の耐久性が向上するとともに、帯状金属部材１２の寸法精度も向上し、寸法精度不良に起因する加工不良を低減させることができる。
【００５６】
図４に戻って、残留応力付与工程Ｐ９に次いで、時効処理工程Ｐ１０では、帯状金属部材１２に時効処理が施される。本実施例では、上記時効処理として、帯状金属部材１２を所定の温度まで加熱して十分な時間保持した後に冷却を行うことによって、帯状金属部材１２を調質させる処理が行われる。
【００５７】
次いで、窒化処理工程Ｐ１１では、帯状金属部材１２に窒化処理が施される。本実施例
では、上記窒化処理として、帯状金属部材１２を加熱しつつ所定濃度の窒化性ガス例えばアンモニア分解ガスを含む雰囲気内で所定時間保持することによって、帯状金属部材１２の表面の層に窒素を拡散させる処理が行われる。図１５は、上記窒化処理によって帯状金属部材１２に付与される残留応力σｒＮの厚み方向の分布を示す図である。図１５に示すように、上記窒化処理によって、帯状金属部材１２の内周部および外周部には、内周側および外周側ほど大きい圧縮残留応力がそれぞれ残留させられ、また、中央部には、引張残留応力が残留させられる。そして、図１５に示される残留応力σｒＮが前工程までに付与された残留応力σｒに加えて付与されることで、帯状金属部材１２の残留応力の厚み方向の分布は、図３に示すような分布となる。
【００５８】
次いで、積層工程Ｐ１２では、周長が異なる複数個の帯状金属部材１２が、内周側から外周側に向かうほど順に周長が大きくなるように互いに密着状態で積層されて、積層リング１４が形成される。
【００５９】
以上詳述したように本実施例の積層リング１４の製造装置（方法）によれば、固定ローラ６７及び移動ローラ６８に巻き掛けられた帯状金属部材１２を移動ローラ６８により引張応力を付与しながら周方向に回転させ、その帯状金属部材１２の外周側に設けられた加圧ローラ７０を用いてその帯状金属部材１２の外周面２４を内周側に向けて局部的に押圧することによって、加圧ローラ７０により帯状金属部材１２の内周部に圧縮残留応力σｒＣを付与する残留応力付与工程Ｐ９を含むことから、周長調整工程Ｐ８において帯状金属部材１２の内周面２２が外周側に向けて局部的に押圧されることでその帯状金属部材１２の内周部に引張残留応力σｒＡ１が残留しても、残留応力付与工程Ｐ９において帯状金属部材１２の内周部に圧縮残留応力σｒＣが付与されるために、帯状金属部材１２が伝動ベルト１０の積層リング１４の構成部品として用いられる場合に最低限圧縮側に要求される残留応力に対して、帯状金属部材１２の内周部の強度余裕が多く（大きく）なるので、帯状金属部材１２の耐久性を高めることができる。
【００６０】
また、本実施例の積層リング１４の製造装置（方法）によれば、図４の残留応力付与工程Ｐ９の終盤において、まず、加圧ローラ７０を、図８および図１０に矢印ｅで示す帯状金属部材１２から離間する方向へ移動させて第２荷重Ｆ２を取り除き（Ｓ２８：退避ステップ）、その後、移動ローラ６８を、図８および図９に矢印ａで示す固定ローラ６７に接近する方向へ移動させて第３荷重Ｆ３を取り除く（Ｓ３０：張力解除ステップ）ようにしたため、周長調整工程Ｐ８において帯状金属部材１２の外周側に付与された残留応力σｒＡに悪影響を及ぼす恐れがなく、帯状金属部材１２の耐久性が向上する。
【００６１】
また、本実施例の積層リング１４の製造装置（方法）によれば、残留応力付与工程Ｐ９では、Ｓ５８において求められた周長が目標周長に達するまで、ΔＴ分だけ第３荷重Ｆ３を増加して帯状金属部材１２の周長を増加させ、帯状金属部材１２の周長が目標周長に達したところで（Ｓ６０：Ｎｏ）、残留応力付与ステップＳ２６を修了して、次のステップＳ６８（図１６では、退避ステップＳ２８）に移行するため、前工程の周長調整工程Ｐ８で付与された帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも外周側の圧縮残留応力、および残留応力付与工程Ｐ９で付与される帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも内周側の圧縮残留応力を許容範囲内に収めつつ、帯状金属部材１２の周長の寸法精度を向上させることができ、したがって、帯状金属部材１２の耐久性が向上するとともに、帯状金属部材１２の寸法精度も向上し、寸法精度不良に起因する加工不良を低減させることができる。
【００６２】
（実施形態２）
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。
【００６３】
すなわち、上述の実施例においては、第３荷重Ｆ３は、帯状金属部材１２の降伏応力σｙ１（σｙ０）の理論値に基づいて一様に設定されていたが、本実施例では、個々の帯状金属部材１２の特性のバラツキに対応して第３荷重Ｆ３を設定した点が大きく異なる。
以下に、図２１を参照してその詳細を説明する。なお、その説明中、上述の実施例と同様の作用効果を奏するものには同様の符号を付して説明する。
図２１は、実施形態２に係る周長調整装置４０の移動ローラ４４を移動させて帯状金属部材１２に付与される張力（第１荷重Ｆ１）を調整するためのローラ移動装置（ローラ移動手段）を示す図である。
図において、ローラ移動装置１００は、支持壁４８に固定された油圧式アクチュエータ１０１と、その油圧式アクチュエータ１０１の出力ロッド１０２の先端部に固定され、移動ローラ４４の回転軸４５の両端部を回転可能に支持する支持部材１０３と、油圧式アクチュエータ１０１の出力ロッド１０２に作用する軸心方向の力を測定することで移動ローラ４４から帯状金属部材１２へ作用する第３荷重Ｆ３を間接的に測定し、その測定結果を制御装置６５に出力するロードセル１０４と、上記移動ローラ４４の回転軸４５を回転駆動する電動機１０５とを備えている。上記油圧式アクチュエータ１０１は、第１油圧室１０８に油圧源６１から油圧制御部１０６を介して油圧が供給されることにより、出力ロッド１０２およびそれに連結された移動ローラ４４を、図５および図２１に矢印ａで示す固定ローラ４２に接近する方向へ移動させ、また、油圧源６１から油圧制御部１０６を介して第２油圧室１０７に油圧が供給されることにより、出力ロッド１０２およびそれに連結された移動ローラ４４を、図５および図２１に矢印ｂで示す固定ローラ４２から離間する方向へ移動させ、それにより、前記固定ローラ４２及び移動ローラ４４に巻き掛けられた状態の前記帯状金属部材１２に第１荷重Ｆ１（引張応力）を付与することができる。
【００６４】
周長調整工程Ｐ８では、周長調整装置４０および上記のよう構成されたローラ移動装置１００が用いられて帯状金属部材１２の周長が調整される。
すなわち、図１６に詳細な工程を示すように、まず、帯状金属部材１２が固定ローラ４２および移動ローラ４４に弛みのない状態で巻き掛けられる（ステップ１０、以下Ｓ１０と称す：セット工程）。その後、電動機１０５により移動ローラ４４が回転駆動されることで、図５の矢印ｆで示すように帯状金属部材１２が周方向に回転させられつつ、ローラ移動装置１００により、図５の矢印ｂで示すように、移動ローラ４４が固定ローラ４２から離間させられることによって、帯状金属部材１２が周方向に引き伸ばされて帯状金属部材１２に引張応力が付与されるように第１荷重Ｆ１が掛けられる（Ｓ１２：張力付与工程）。本実施例では、予め実験的に求められた関係から、第１荷重Ｆ１を徐々に増加させながら、図５に１点鎖線で示す移動ローラ４４の原位置からの変位Ｙに基づいて、帯状金属部材１２の周長が予め定められた所定値に調整される。
このとき、移動ローラ４４を原位置からの変位Ｙに移動させるに必要な第１荷重Ｆ１は、固定ローラ４２および移動ローラ４４に巻き掛けられている帯状金属部材１２の降伏応力に基づくものであり、帯状金属部材１２の降伏応力σｙ１（σｙ０）の実測値となる。
この際、ロードセル１０４は、第１荷重Ｆ１の値を制御装置６５に出力し、制御装置６５は、その値を記憶する。
【００６５】
つぎの残留応力付与工程Ｐ９の残留応力付与ステップＳ２６では、図２０に示す制御が制御装置６５により実行される。
この際、図２０（Ａ）および（Ｂ）に示すフローチャートで用いられているところの、第３荷重Ｆ３：ＴＬ、第３荷重Ｆ３：ＴＣおよび第３荷重Ｆ３：ＴＵが、前の周長調整工程Ｐ８で得られた第１荷重Ｆ１の値に基づいて設定される。
このように本実施例においては、帯状金属部材１２の降伏応力の残留応力付与ステップＳ２６で用いられる第３荷重Ｆ３：ＴＬ、第３荷重Ｆ３：ＴＣおよび第３荷重Ｆ３：ＴＵが、前の周長調整工程Ｐ８で得られた第１荷重Ｆ１の値に基づいて設定されるため、つまり、実際に加工される帯状金属部材１２の降伏応力σｙ１（σｙ０）相当の実測値に基づいて設定されるため、残留応力付与ステップＳ２６で調整される帯状金属部材１２の内周側および外周側の残留応力の精度、および周長の寸法精度が格段に向上する。
なお、図２０（Ｂ）に示すＳ６４において用いられるΔＴの値は、一定ではなく、第３荷重Ｆ３と同様に、前の周長調整工程Ｐ８で得られた第１荷重Ｆ１の値に基づいて補正しても差し支えない。
【００６６】
（実施形態３）
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。
【００６７】
すなわち、上述の各実施例においては、残留応力付与工程Ｐ９の残留応力付与ステップＳ２６では、図１９（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、残留応力付与装置６６の加圧ローラ７０の移動量Ｓ２を一定として、残留応力付与装置６６の移動ローラ６８に作用する第３荷重Ｆ３を保持力調整装置４９によって調整することにより、帯状金属部材１２の内周側および外周側の残留応力、および周長を調整するようしたが、本実施例においては、移動ローラ６８に作用する第３荷重Ｆ３を一定とし、加圧ローラ７０の移動量Ｓ２を変更して帯状金属部材１２に作用する引張応力を変化させ、それにより、帯状金属部材１２の内周側および外周側の残留応力、および周長を調整しようとするものである。
【００６８】
以下に、図２２を参照してその詳細を説明する。なお、その説明中、上述の各実施例と同様の作用効果を奏するものには同様の符号を付して説明する。
図２２は、実施形態３に係る残留応力付与装置１１０を示す図である。
図において、残留応力付与装置１１０の移動ローラ６８には、ワイヤー１１２を介しておもり１１１が接続されており、それにより、移動ローラ６８には、一定の第３荷重Ｆ３が作用している。なお、おもり１１１が一定荷重付与手段を構成する。
【００６９】
以上のように構成されたものにおいて、図２３を用いてその動作を以下に説明する。
図２３は、図１６に示す残留応力付与工程Ｐ９の各ステップにおける各部の動作状況を時間の経過とともに示す説明図である。
本実施例においては、残留応力付与工程Ｐ９の残留応力付与ステップＳ２６において、目標となる軸間距離Ｓ１なるまで、制御装置６５の制御に基づいて加圧ローラ７０が応力付与装置７１によって移動させられ、移動量Ｓ２が徐々に増加される。
この際、図２４に示すように、帯状金属部材１２に作用する引張応力は、加圧ローラ７０の移動量Ｓ２の増加に伴って増加する。
すなわち、図２２に示すように、移動ローラ６８側において、初期状態の帯状金属部材１２と、加圧ローラ７０の移動にともなって移動した状態の帯状金属部材１２とがなす角度をθとすると、帯状金属部材１２に作用する引張応力ｆは、以下のように表される。
ｆ＝第３荷重Ｆ３÷（１＋ｃｏｓθ）
本実施例では、図２４に示すように、第３荷重Ｆ３として、図１７および図１８に示す引張応力の下限値を下回る引張応力が帯状金属部材１２に作用するようにおもり１１１の重量が設定される。
本実施例においては、第３荷重Ｆ３を一定としているので、例えば、おもり１１１など用いることができ、移動ローラ６８に作用する第３荷重Ｆ３の制御が高精度で且つ非常に簡単となる。しかも、帯状金属部材１２に作用する引張応力ｆは、加圧ローラ７０の移動量Ｓ２によって決まるが、図２４に示すように、引張応力ｆに対する移動量Ｓ２の感度が極めて高いので、高精度で帯状金属部材１２に作用する引張応力ｆを制御装置６５によってコントロールすることができる。ここでは、引張応力ｆが本発明の引張荷重に相当する。
なお、おもり１１１に代えて前述の保持力調整装置４９を用いても差し支えない。また、帯状金属部材１２の中立面Ｎよりも内周側の圧縮残留応力は、加圧ローラ７０の径で定まるので、内周側の圧縮残留応力に加圧ローラ７０の移動量Ｓ２が影響を与えることはない。
【００７０】
（実施形態４）
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではなく、別の態様でも実施され得る。
実施形態４は、上述の実施形態３の変形例である。
上述の実施形態３では、加圧ローラ７０の移動にともなって移動ローラ６８も移動するため、初期状態の帯状金属部材１２と、加圧ローラ７０の移動にともなって移動した状態の帯状金属部材１２とがなす角度θを求める計算が複雑になるが、実施形態４は、その点を改善したものである。
以下に、図２５を参照してその詳細を説明する。なお、その説明中、上述の各実施例と同様の作用効果を奏するものには同様の符号を付して説明する。
図２５は、実施形態４に係る残留応力付与装置１２０を示す図である。
図において、移動ローラ６８は、第１のリニアガイド１２１を介して図２５において左右方向に移動可能な第１の移動テーブル１２２に、電動機５８を介して回転可能に支持されている。第２のリニアガイド１２３は、前記第１の移動テーブル１２２の上面に配置され、第２のテーブル１２４を前記第１の移動テーブル１２２とは直交する方向に移動可能に支持している。前記第２のテーブル１２４上には、加圧ローラ７０が回転可能に支持されている。また、前記第２のテーブル１２４は、前記第１の移動テーブル１２２上に支持されたサーボモータ１２５の回転に伴って、前記第２のリニアガイド１２３に案内されて移動できるように、サーボモータ１２５から延びる送りネジと螺合している。なお、サーボモータ１２５は、制御装置６５により回転制御される。
【００７１】
以上のように構成されたものにおいて、その動作を以下に説明する。
サーボモータ１２５を回転駆動すると、第２のテーブル１２４は、第２のリニアガイド１２３に案内されて移動し、それに伴って、加圧ローラ７０は、帯状金属部材１２を内周側に向けて押し込む。
帯状金属部材１２が加圧ローラ７０により押し込まれると、移動ローラ６８は、軸間距離Ｓ１が短くなる方向に移動する。この際、移動ローラ６８は、第１の移動テーブル１２２に支持されているため、第１の移動テーブル１２２が第１のリニアガイド１２１に案内されて移動する。
第１の移動テーブル１２２が移動すると、加圧ローラ７０も第１の移動テーブル１２２上に支持されているため、移動する。つまり、加圧ローラ７０の移動に伴って、移動ローラ６８と加圧ローラ７０との水平間距離が変化することがない。したがって、初期状態の帯状金属部材１２と、加圧ローラ７０の移動にともなって移動した状態の帯状金属部材１２とがなす角度θを求める計算において、変数が加圧ローラ７０の移動量Ｓ２のみとなって簡単となり、処理しやすい。
【００７２】
以上、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明したが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
たとえば、帯状金属部材１２は、マルエージング鋼およびステンレス鋼以外の鋼材から形成されてもよい。
【００７３】
また、保持力調整装置４９及び応力付与装置７１の機械的構成は、一例が開示されたものであり、その他の公知の機械的構成であっても実現される。例えば、移動ローラ６８及び加圧ローラ７０を移動させるために用いられる油圧式アクチュエータは、それに代えて、例えば電気式または空気圧式等の他の方式のアクチュエータが用いられ得る。
また、残留応力付与装置６６は、固定ローラ６７及び移動ローラ６８から構成し、移動ローラ６８に保持力調整装置４９を設けたが、１対の移動ローラから構成し、両方の移動ローラに保持力調整装置４９を設けても良い。
【００７４】
また、周長調整工程Ｐ８と残留応力付与工程Ｐ９は別々の工程である必要はなく、周長調整工程Ｐ８と残留応力付与工程Ｐ９とを一つの工程で行うようにしても良い。
すなわち、周長調整工程Ｐ８において用いられる周長調整装置４０の固定ローラ４２及び移動ローラ４４の径と、周長調整工程Ｐ８において用いられる残留応力付与装置６６の移動ローラ６８及び固定ローラ６７の径を同じとすることで、周長調整装置４０と残留応力付与装置６６とを共用して用いることができる。この場合、周長調整工程Ｐ８の張力解除工程Ｓ１６において、残留応力付与工程Ｐ９の張力付与ステップＳ２２において設定された張力まで解除するようにすれば、周長調整工程Ｐ８の取外し工程Ｓ１８、残留応力付与工程Ｐ９のセットステップＳ２０及び張力付与ステップＳ２２を省略することが可能となる。
したがって、周長調整工程Ｐ８を終了後に帯状金属部材１２を架け替えることなく残留応力付与工程Ｐ９に移ることが可能であり、この場合、手間が省略できて作業性が向上する。
【００７５】
更に、図１６に示すように、周長調整工程Ｐ８において用いられる周長調整装置４０の固定ローラ４２の半径ｒＢ及び移動ローラ４４の半径ｒＡに比べて残留応力付与工程Ｐ９において用いられる残留応力付与装置６６の固定ローラ６７の半径ｒＢ１及び移動ローラ６８の半径ｒＡ１を大きく設定すれば、帯状金属部材１２の内周面側の残留応力を、残留応力付与装置６６の固定ローラ６７の半径ｒＢ１及び移動ローラ６８の半径ｒＡ１が周長調整装置４０の固定ローラ４２の半径ｒＢ及び移動ローラ４４の半径ｒＡと同じ場合に比べて改善することできる。
すなわち、上述の実施例においては、残留応力付与工程Ｐ９の張力解除ステップＳ３０において、帯状金属部材１２に付与されていた張力が解除されると、帯状金属部材１２の内周面側に生じている応力が、張力分だけ圧縮側にスライドして降伏点−σｙ（−σｙ０）を超える部分が発生して圧縮塑性変形する部分が生ずる。それにより、残留応力付与工程Ｐ９において帯状金属部材１２の内周面側に付与された圧縮方向の残留応力が抜ける恐れがある。
しかし、残留応力付与装置６６の固定ローラ６７の半径及び移動ローラ６８の半径を周長調整工程Ｐ８において用いられる周長調整装置４０の固定ローラ４２の半径ｒＢ及び移動ローラ４４の半径ｒＡに比べて大きくすることで、残留応力付与工程Ｐ９における固定ローラ６７及び移動ローラ６８部分での帯状金属部材１２の内周面側に作用する曲げ応力を小さくすることができる。その結果、帯状金属部材１２に付与されていた張力が解除されて帯状金属部材１２の内周面側に生じている応力が、引張応力分だけ圧縮側にスライドしたとしても、降伏点−σｙ（−σｙ０）を超える部分が発生する恐れがない。したがって、帯状金属部材１２の内周面側においても残留応力付与工程Ｐ９において付与された残留応力がそのまま残り、帯状金属部材１２の耐久性が更に向上する。
【００７６】
また、この場合、周長調整工程Ｐ８において用いられる周長調整装置４０の固定ローラ４２及び移動ローラ４４は、残留応力付与装置６６の固定ローラ６７及び移動ローラ６８に比べて小径のものを用いることができるため、周長調整工程Ｐ８において帯状金属部材１２の外周部側に効率的に圧縮残留応力を付与することができる。
【００７７】
なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、その他一々例示はしないが、本発明
は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で
実施することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１０・・・伝動ベルト
１２・・・帯状金属部材
４９・・・保持力調整装置
６６・・・残留応力付与装置
６７・・・固定ローラ
６８・・・移動ローラ
７０・・・加圧ローラ
７１・・・応力付与装置
６５・・・制御装置
【図１】
0005776531.tif 000002
【図２】
0005776531.tif 000003
【図３】
0005776531.tif 000004
【図４】
0005776531.tif 000005
【図５】
0005776531.tif 000006
【図６】
0005776531.tif 000007
【図７】
0005776531.tif 000008
【図８】
0005776531.tif 000009
【図９】
0005776531.tif 000010
【図１０】
0005776531.tif 000011
【図１１】
0005776531.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0005776531.tif 000014
【図１４】
0005776531.tif 000015
【図１５】
0005776531.tif 000016
【図１６】
0005776531.tif 000017
【図１７】
0005776531.tif 000018
【図１８】
0005776531.tif 000019
【図１９】
0005776531.tif 000020
【図２０】
0005776531.tif 000021
【図２１】
0005776531.tif 000022
【図２２】
0005776531.tif 000023
【図２３】
0005776531.tif 000024
【図２４】
0005776531.tif 000025
【図２５】
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