(57)【要約】【課題】金属リングの加工後の周長のバラツキを低減する。【解決手段】  金属リングの板厚が目標板厚になるまで金属リングを圧延し（Ｐ１２）、目標板厚になったら金属リングの周長を測定する（Ｐ１３）。そして、測定された周長から目標周長まで金属リングを塑性変形させるために必要な金属リングの加工時周長を、金属リングの塑性率と引張率の相関関係に基づき算出し（Ｐ１４）、金属リングを加工時周長まで引っ張ることで金属リングを目標周長に加工する（Ｐ１５）。【選択図】図３
2007290014.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属リングの板厚が目標板厚になるまで前記金属リングを圧延する圧延工程と、
前記目標板厚となった前記金属リングの周長を測定する周長測定工程と、
前記測定された周長から目標周長まで前記金属リングを塑性変形させるために必要な前記金属リングの加工時周長を、前記金属リングの塑性率と引張率の相関関係に基づき算出する加工時周長算出工程と、
前記金属リングを前記加工時周長まで引っ張るストレッチ工程と、
を含むことを特徴とする金属リングの製造方法。
【請求項２】
前記ストレッチ工程後の前記金属リングの周長を測定する第２周長測定工程と、
前記第２周長測定工程で測定された周長から前記目標周長まで前記金属リングを塑性変形させるために必要な前記金属リングの加工時周長を前記金属リングの塑性率と引張率の相関関係に基づき算出する第２加工時周長算出工程と、
前記金属リングを前記加工時周長まで引っ張る第２ストレッチ工程と、
を含むことを特徴とする請求項１に記載の金属リングの製造方法。
【請求項３】
ワークロールと、
前記ワークロールから離間して配置され、前記ワークロールから離間する方向に変位可能な張力ロールと、
前記金属リングに押し当てられて前記金属リングを圧延する圧延ロールと、
前記金属リングの周長を測定する周長測定手段と、
前記金属リングの板厚を測定する板厚測定手段と、
を備え、前記板厚測定手段により測定される前記金属リングの板厚が目標板厚になるまで前記圧延ロールにより前記金属リングを圧延し、前記目標板厚になったときの前記金属リングの周長を前記周長測定手段により測定し、前記測定された周長から目標周長まで前記金属リングを塑性変形させるために必要な前記金属リングの加工時周長を前記金属リングの塑性率と引張率の相関関係に基づき算出し、前記張力ロールを前記ワークロールから離間する方向に変位させて前記金属リングを前記加工時周長まで引っ張るように構成されることを特徴とする金属リングの製造装置。
【請求項４】
前記圧延ロールの外周面には前記金属リングの前記目標板厚に略等しい深さの溝が前記圧延ロールの全周に渡って形成されていることを特徴とする請求項３に記載の金属リングの製造装置。
【請求項５】
前記圧延ロールは、前記ワークロールとの間で前記金属リングを挟持するよう前記ワークロールに対向して配置され、
前記板厚測定手段は、前記圧延ロールと前記ワークロールの距離を測定し、前記測定された距離から前記金属リングの板厚を算出することを特徴とする請求項３または４に記載の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、ベルト式無段変速機用の積層金属リングを構成する金属リングを所望の周長に加工する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ベルト式無段変速機に用いられる積層金属リングは、周長が少しずつ異なる金属リングを、通常、８枚から１２枚積層することで構成される。従って、金属リングの周長の寸法精度が低いと、金属リングを密に積層することができなくなるので、金属リングの周長は厳密に管理する必要がある。
【０００３】
特許文献１に記載されるように、金属リングはストレッチ加工により所望の周長に加工されるのであるが、引っ張っている状態での金属リングの周長（加工時周長）は、引っ張る前の周長に塑性変形量と弾性変形量を加えた長さであるので、引っ張りをやめると全変形量のうち弾性変形量分が戻り（スプリングバック）、最終的に得られる周長は加工前の周長に対して塑性変形量分だけ長くなる。
【０００４】
そこで、従来、一般的には、ストレッチ加工後の周長が目標周長となるような加工時周長を経験、実験に基づき設定し、上記ストレッチ加工を行っていた。図７は従来の金属リングの製造方法の流れを示す。
【特許文献１】特開２００４−１７０７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記方法では、金属リングの加工後の周長のバラツキが大きく、積層した場合に金属リング同士が密着しないという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような技術的課題を鑑みてなされたもので、金属リングの加工後の周長バラツキを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る金属リングの製造方法、製造装置では、金属リングの板厚が目標板厚になるまで金属リングを圧延し、目標板厚となった金属リングの周長を測定する。そして、測定された周長から目標周長まで金属リングを塑性変形させるために必要な金属リングの加工時周長を、金属リングの塑性率と引張率の相関関係に基づき算出し、金属リングを加工時周長まで引っ張ることで金属リングを目標周長に加工する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、金属リングの加工後の周長を目標周長に精度良く近づけることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明に係る金属リングの製造方法は、ベルト式無段変速機のベルトの構成部品の一つである積層金属リングを構成する金属リングを目標周長に精密に加工する方法であり、粗材を概ね目標周長まで加工する一次加工（粗加工）と、概ね目標周長に加工された金属リングをさらに目標周長に近づける二次加工（仕上げ加工）とで構成される。
【００１０】
以下、図面を参照しながら一次加工、二次加工の内容を説明する。
【００１１】
一次加工（粗加工）
図１は金属リングの一次加工を実施するための一次加工装置１の概略構成を示している。
【００１２】
一次加工装置１は、ワークロール２と、ワークロール２から離間して配置され、エアシリンダ（図示せず）によってワークロール２に対して近接あるいは離間する方向に変位可能な張力ロール３と、ワークロール２と対向して配置される圧延ロール４と、ワークロール１を挟んで圧延ロール４と反対側に配置され、ワークロール２に対向して配置される一対の中間ロール５ａ、５ｂと、中間ロール５ａ、５ｂに接して配置されるバックアップロール６とを備える。
【００１３】
ワークロール２と張力ロール３の間には金属リング１０が掛け回される。また、圧延ロール４の軸部、バックアップロール６の軸部、アイドルプーリ７、モータ１１の間にはタイミングベルト１２が掛け回されており、モータ１１によってタイミングベルト１２が送られると、圧延ロール４、バックアップロール６が同期して回転する。バックアップロール６の回転は中間ロール５ａ、５ｂを介して、金属リング１０に伝達され、金属リング１０がワークロール２、張力ロール３の間で回転する。
【００１４】
バックアップロール６、中間ロール５ａ、５ｂは共通の支持台（図示せず）に支持されており、この共通の支持台にはエアシリンダ（図示せず）が設けられている。バックアップロール６、中間ロール５ａ、５ｂは、このエアシリンダを伸縮させることによってワークロール２に対して近接あるいは離間する方向に変位させることができる。圧延ロール４の支持台にも同様にエアシリンダ（図示せず）が設けられており、これを伸縮させることによって圧延ロール４をワークロール２に対して近接あるいは離間する方向に変位させることができ、圧延ロール４を金属リング１０に押し付ければ金属リング１０を圧延することができる。
【００１５】
また、図２に示すように、圧延ロール４の外周面には金属リング１０の目標板厚ｔ（所定の固定値）に略等しい深さの溝１５が形成されており、圧延時に金属リング１０の板厚が目標板厚ｔに達すると、溝１５の両側に形成される縁部１６がワークロール２に接触し、金属リング１０が目標板厚ｔよりも薄くなってしまうのを防止する。
【００１６】
また、ワークロール２の支持台２１には、圧延ロール４の支持台との距離を測定するセンサ２３（板圧測定手段）が取り付けられている。両支持台２１、２２の間の距離は圧延ロール４とワークロール２の間に挟持される金属リング１０の板厚に対応して増減するので、金属リング１０をセットしていない状態での両支持台間の距離（初期間隔）を予め測定しておけば、測定される距離と、初期間隔と、溝１５の深さから、圧延途中の金属リング１０の板厚を算出することができる。
【００１７】
また、張力ロール３をワークロール２から離間する方向に変位させると、金属リング１０が引っ張られ、弾性限界を超えて金属ベルト１０を引っ張ると、金属ベルト１０が塑性変形を起こし、その周長を長くすることができる（ストレッチ加工）。
【００１８】
張力ロール３の近傍に設けられるセンサ２５（周長測定手段）は張力ロール３の位置を測定するセンサであり、金属リング１０の周長（内周長）は、センサ２５によって測定された張力ロール３の位置からワークロール２と張力ロール３の間の距離を求め、これと両ロールの径から演算によって求めることができる。
【００１９】
図３は一次加工の手順を示したものである。
【００２０】
まず、工程Ｐ１１では、金属リング１０の粗材をワークロール２と張力ロール３の間に掛け回す。粗材は周長がＬ０の略円形リングであり、例えば、マルエージング鋼のドラムから所定幅で切り出されたリングを熱処理及び表面処理して形成される。
【００２１】
金属リング１０を一次加工装置１にセットする際、圧延ロール４、中間ロール５ａ、５ｂ、バックアップロール６をそれぞれワークロール２から離しておき、また、張力ロール３をワークロール２に近づけておく。金属リング１０を一次加工装置１にセットしたら、中間ロール５ａ、５ｂ、圧延ロール４を金属リング１０に接触するように変位させ、モータ１１を駆動して所定の周速で金属リング１０を回転させる。
【００２２】
次の工程Ｐ１２（圧延工程）では、圧延ロール４を金属リング１０に押し付け、金属リング１０の圧延を開始する。圧延中、金属リング１０の板厚をモニタし、板厚が目標板厚ｔになるまで圧延を行う。このとき、板厚が減少するにつれて金属リング１０の周長が増大していくので、金属リング１０が弛まない程度に張力ロール３をワークロール２から離間する方向に変位させる。金属リング１０の板厚が目標板厚ｔになったことがセンサ２３によって検出されたら圧延を終了する。
【００２３】
工程Ｐ１３（周長測定工程）では、目標板厚ｔになった金属リング１０の周長Ｌｂ１を測定する。金属リング１０の周長Ｌｂ１はセンサ２５によって測定されるワークロール２と張力ロール３の間の距離と両ロールの径から演算によって求めることができる。
【００２４】
工程Ｐ１４（加工時周長算出工程）では、ストレッチ加工時の金属リング１０の塑性率Ｘ１（＝（塑性変形量／加工前の周長）×１００［％］）と、引張率Ｙ１（＝（加工中の延び量／加工前の周長）×１００［％］）との間に図４に示すような相関関係（線形関係）があることに着目し、この相関関係に基づき、ストレッチ加工で金属リング１０を目標周長Ｌｅに加工するために必要な加工時周長Ｌａ１を算出する。
【００２５】
ここで塑性率Ｘ１、引張率Ｙ１は次式（１）、（２）：
【００２６】
【数１】
2007290014.tif 000003
【００２７】
【数２】
2007290014.tif 000004
【００２８】
で表すことができ、塑性率Ｘ１と引張率Ｙ１との間には次式（３）：
【００２９】
【数３】
2007290014.tif 000005
【００３０】
で表される関係が成立する。式（３）中のｍ、ｎは上記相関関係に対応して決まる定数である。
【００３１】
これら式（１）〜（３）から加工時周長Ｌａ１と塑性率Ｘ１と工程Ｐ１３で測定された周長Ｌｂ１の間の関係式（４）：
【００３２】
【数４】
2007290014.tif 000006
【００３３】
を導出できることから、目標周長Ｌｅ、工程Ｐ１３で測定された周長Ｌｂ１とから式（１）により塑性率Ｘ１を算出し、算出した塑性率Ｘ１と工程Ｐ１３で測定された周長Ｌｂ１を式（４）に代入すれば加工時周長Ｌａ１を算出することができる。
【００３４】
工程Ｐ１５（ストレッチ工程）では、張力ロール３をワークロール２から離間する方向に変位させ、加工中の金属リング１０の周長が工程Ｐ１４で算出した加工時周長Ｌａ１になるまで金属リング１０を引っ張る。このとき圧延ロール４のワークロール２への押付け力は、金属リング１０の板厚が目標板厚ｔから極力変化しないよう調整される。加工中の金属リングの周長が加工時周長Ｌａ１になったことがセンサ２３によって検出されたらストレッチを終了する。
【００３５】
工程Ｐ１６では、張力ロール３をワークロール２に近接する方向に変位させるとともに、中間ロール５ａ、５ｂ、圧延ロール４をワークロール２から離間する方向に変位させて、金属リング１０を一次加工装置１から取り出す。スプリングバックにより金属リング３０の周長は加工時周長Ｌａ１よりも短くなるが、最終的に得られる周長Ｌ１は略目標周長Ｌｅとなっている。
【００３６】
二次加工（仕上げ加工）
続いて二次加工について説明する。
【００３７】
上記の通り、一次加工によれば、金属リング１０の板厚を揃えた上で引張率と塑性率の相関関係に基づき目標周長Ｌｅが得られるようストレッチ加工が行われるので、一次加工後の金属リング１０は略目標周長Ｌｅに揃えられる。
【００３８】
しかしながら、加工された金属リングの僅かながらバラツキがあり、また、一次加工後に金属リング１０内部の残留応力を除去するために熱処理を行うので、金属リング１０の周長が僅かながら変化し、目標周長Ｌｅからずれる可能性がある。そこで、以下に説明する二次加工を一次加工に続いて行い、一次加工で略目標周長Ｌｅに加工された金属リング１０の周長をさらに目標周長Ｌｅに近づける。
【００３９】
図５は二次加工を実施するための二次加工装置３０の概略構成を示している。
【００４０】
二次加工装置３０は、第２ワークロール３１と、第２ワークロール３１から離間して配置される張力ロール３２とを備える。第２ワークロール３１はその軸部に取り付けられたモータ３３によって駆動される。第２張力ロール３２は、エアシリンダ（図示せず）によって第２ワークロール３１に近接あるいは離間する方向に変位可能となっている。また、第２張力ロール３２の近傍には、第２張力ロール３２の間の位置を測定するセンサ３５（周長測定手段）が取り付けられている。
【００４１】
図６二次加工の手順を示したものである。
【００４２】
二次加工においては、まず、一次加工後に熱処理した後の金属リング１０を第２ワークロール３１と第２張力ロール３２の間に掛け回す（工程Ｐ２１）。
【００４３】
次の工程Ｐ２２（第２周長測定工程）では、金属リング１０の周長Ｌｂ２を測定する。金属リング１０の周長Ｌｂ２は、センサ３５で測定される第２張力ロール３２の位置から第２ワークロール３１と第２張力ロール３２の間の距離を求め、この距離と両ロールの径から演算によって求めることができる。
【００４４】
工程Ｐ２３（第２加工時周長算出工程）では、ストレッチ加工により金属リング１０を目標周長Ｌｅに加工するために必要な加工時周長Ｌａ２を算出する。加工時周長Ｌａ２の算出は、工程Ｐ１４と同様に塑性率と引張率の相関関係に着目し、目標周長Ｌｅ、工程Ｐ２２で測定された周長Ｌｂ２から次式（５）：
【００４５】
【数５】
2007290014.tif 000007
【００４６】
により塑性率Ｘ２を算出し、塑性率Ｘ２と工程Ｐ２２で測定された周長Ｌｂ２から次式（６）：
【００４７】
【数６】
2007290014.tif 000008
【００４８】
により算出する。式（６）中のｍ、ｎは上記相関関係に対応して決まる定数である。
【００４９】
工程Ｐ２４（第２ストレッチ工程）では、第２張力ロール３２を第２ワークロール３１から離間する方向に変位させて金属リング１０を引っ張る。そして、加工中の金属リング１０の周長が工程Ｐ２３で算出した加工時周長Ｌａ２に達したことが検出されたらストレッチを終了する。
【００５０】
工程Ｐ２５では、第２張力ロール３２を第２ワークロール３１に近接する方向に戻し、金属リング１０を二次加工装置３０から取り出す。スプリングバックにより金属リング１０の周長は加工時周長Ｌａ２よりも短くなるが、最終的に得られる周長Ｌ２は二次加工前の周長（≒一次加工後の周長Ｌ１）よりもさらに目標周長Ｌｅに近くなっている。
【００５１】
続いて、本発明の作用について説明する。
【００５２】
本発明によれば、まず、一次加工において、金属リング１０の板厚が目標板厚ｔになるまで圧延加工し、目標板厚ｔになったときの金属リング１０の周長を測定する。そして、塑性率と引張率の相関関係から加工時周長を算出し、ストレッチ加工では算出された加工時周長まで金属リング１０を引っ張る。これにより、金属リング１０は略目標周長Ｌｅに加工され、加工後の周長バラツキを抑えることができる。
【００５３】
このとき、圧延途中の金属リング１０の板厚の測定は、ワークロール２の支持台２１と圧延ロール４の支持台２２の間の距離を測定することで間接的に行なわれ、金属リング１０に対して非接触に行われるので、測定時に金属リング１０に傷がつくことはない。また、圧延時に金属リング１０の板厚が目標板厚ｔに達すると、溝１５の両側に形成される縁部１６がワークロール２に当接してそれ以上の圧延を阻止するので、金属リング１０が目標板厚ｔよりも薄くなってしまうことはない。
【００５４】
さらに、二次加工においては、一次加工後の金属ベルト１０の周長を測定し、塑性率と引張率の相関関係から加工時周長を算出し、二回目のストレッチ加工を行うので、金属リング１０の周長をさらに目標周長Ｌｅに近づけることができる。
【００５５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明を適用した構成の一例を示したに過ぎず、本発明の適用範囲を上記構成に限定する趣旨ではない。上記構成は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変することが可能であり、これらの改変例が本発明の技術的範囲に含まれることは勿論である。
【００５６】
例えば、上記実施形態では、一次加工にのみ金属リング１０の板厚を目標板厚ｔに圧延加工する工程Ｐ１２が入っているが、二次加工装置３０に一次加工装置１と同様の構成とし、二次加工においても同様の工程を工程Ｐ２１と工程Ｐ２２の間に行うようにしてもよい。これにより、二次加工後の周長バラツキをさらに抑えることができる。あるいは、一次加工では目標板厚ｔに圧延加工する工程Ｐ１２を行わず、二次加工でのみこのような圧延工程を行うようにしても良い。
【００５７】
また、上記実施形態では、一次加工の後に二次加工を行うことで周長の寸法精度を高めているが、一次加工で十分に精度を確保できるのであれば、二次加工をなくし、一次加工のみ行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】一次加工装置の概略構成図である。
【図２】ワークロール、圧延ロール近傍の構造を説明するための概略構成図である。
【図３】一次加工の流れを示したフローチャートである。
【図４】塑性率と引張率の相関関係を示す図である。
【図５】二次加工装置の概略構成図である。
【図６】一次加工の流れを示したフローチャートである。
【図７】従来の金属リングの製造方法の流れを示した図である。
【符号の説明】
【００５９】
１    一次加工装置
２    ワークロール
３    張力ロール
４    圧延ロール
２３  センサ（板厚測定手段）
２５、３５  センサ（周長測定手段）
３０  二次加工装置
３１  第２ワークロール
３２  第２張力ロール
【図１】
2007290014.tif 000009
【図２】
2007290014.tif 000010
【図３】
2007290014.tif 000011
【図４】
2007290014.tif 000012
【図５】
2007290014.tif 000013
【図６】
2007290014.tif 000014
【図７】
2007290014.tif 000015