JP2013158800A

JP2013158800A - 金属リングの製造方法及びその製造装置

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Publication number: JP2013158800A
Application number: JP2012022975A
Authority: JP
Inventors: Atsuhiro Hatanaka; 敦博畑中; Toru Yagasaki; 徹矢ヶ崎; Hideaki Aoyama; 英明青山
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2012-02-06
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2013-08-19
Anticipated expiration: 2032-02-06
Also published as: JP5981155B2

Abstract

【課題】円筒状ワークから切断された金属リングの側端縁の除去量を少なくし、仕上げ工程のサイクルタイムを短くすることができる金属リングの製造技術を提供すること。
【解決手段】第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２をそれぞれ円筒状ワーク２４の法線５２方向に対して傾斜するように照射する。
【効果】第１のレーザ光と第２のレーザ光をそれぞれ円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射するので、円筒状ワークから切断された金属リングの側端縁の断面視の形状は、湾曲形状に近くなり、側端縁を湾曲形状に仕上げるときの除去量が少なくなる。結果、円筒状ワークから切断された金属リングの側端縁の除去量を少なくし、仕上げ工程のサイクルタイムを短くすることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、金属製の円筒状ワークをレーザ光で切断して金属リングを得る金属リングの製造技術に関する。

自動車に用いられるベルト式の無段変速機では、複数の金属リングで、環状に積層された複数のエレメントを結束した金属ベルトが採用されている。この種の金属ベルトを構成する金属リングは、金属製の円筒状ワークを所定の幅に輪切りにすることで無端帯状に形成される技術が知られている（例えば、特許文献１（図２）参照。）。

この特許文献１の技術を図面に基づいて説明する。
図１２（ａ）に示すように、保持部材２００で金属製の円筒状ワーク２０１を保持する。保持部材２００と共に円筒状ワーク２０１を回転させ、レーザ光照射機構２０２からレーザ光を円筒状ワーク２０１の法線方向に照射する。レーザ光により円筒状ワーク２０１が切断され、輪切りにされた金属リング２０３が得られる。１個の金属リング２０３が輪切りにされたら、想像線で示すレーザ光照射機構２０２の位置に所定の幅だけ移動させ、次の金属リング２０３を輪切りにする。これらの工程を繰り返すことで、１個の円筒状ワーク２０１から複数の金属リングを得ることができる。

ところで、（ｂ）に示すように、円筒状ワーク２０１から切断された金属リング２０３は、側端縁２０４が鋭利な状態であるため、この側端縁２０４を研磨により高精度な湾曲形状に仕上げる必要がある。この研磨方法としては、バレルによる研磨やブラシによる研磨が行われる。側端縁２０４の鋭利な部分を除去することで湾曲面２０５に仕上がる。断面視でこの除去部２０６の面積はＳ１となる。

しかし、除去部２０６の断面視の面積がＳ１では、除去量が多くなる。除去量が多いため、ブラシ等による研磨のサイクルタイムが長くなる。すなわち、円筒状ワークから切断された金属リングの側端縁の除去量を少なくし、仕上げ工程のサイクルタイムを短くすることができる金属リングの製造技術が求められている。

特開２０１１−１６７７０２公報

本発明は、円筒状ワークから切断された金属リングの側端縁の除去量を少なくし、仕上げ工程のサイクルタイムを短くすることができる金属リングの製造技術を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、保持部材により保持された金属製の円筒状ワークを回転させるワーク回転工程と、前記円筒状ワークにレーザ光照射機構からレーザ光を照射し、前記円筒状ワークを切断して金属リングを得る切断工程と、を有する金属リングの製造方法において、前記切断工程は、前記レーザ光照射機構から照射する第１のレーザ光を、前記円筒状ワークの先端開口側、又は、前記円筒状ワークの基端開口側のどちらか一方から、前記円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射し、前記第１のレーザ光の照射後に、前記第１のレーザ光の軌跡と前記金属リングの厚みの範囲内で交わる第２のレーザ光を、前記第１のレーザ光とは他方から前記円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、保持部材により保持された金属製の円筒状ワークを回転させるワーク回転工程と、円筒状ワークにレーザ光照射機構からレーザ光を照射し、円筒状ワークを切断して金属リングを得る切断工程と、を有する金属リングの製造方法において、切断工程は、レーザ光照射機構から照射する第１のレーザ光を、円筒状ワークの先端開口側、又は、円筒状ワークの基端開口側のどちらか一方から、円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射すると同時に、第２のレーザ光を、第１のレーザ光とは他方から円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射し、第１のレーザ光の軌跡と第２のレーザ光の軌跡が、金属リングの厚みの範囲内で交わるように、第１のレーザ光と第２のレーザ光は同時に照射されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明では、切断工程後の金属リングに仕上げ加工を施す仕上げ工程は、金属リングの側端縁をパルスレーザ光で昇華させて、断面視で湾曲形状に加工されることを特徴とする。

請求項４に係る発明では、金属製の円筒状ワークにレーザ光を照射することによって円筒状ワークを切断して金属リングを得る金属リングの製造装置において、円筒状ワークを保持する保持部材と、この保持部材に接続され保持部材に保持された円筒状ワークを回転させるワーク回転機構と、保持部材に面するように設けられ円筒状ワークにレーザ光を照射するレーザ光照射機構とを備え、レーザ光照射機構は、円筒状ワークの先端開口側、又は、円筒状ワークの基端開口側のどちらか一方から、円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように第１のレーザ光を照射する第１加工ヘッドと、第１のレーザ光の照射後に、第１のレーザ光の軌跡と金属リングの厚みの範囲内で交わる第２のレーザ光を、第１のレーザ光とは他方から円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射する第２加工ヘッドとからなることを特徴とする。

請求項５に係る発明では、金属製の円筒状ワークにレーザ光を照射することによって円筒状ワークを切断して金属リングを得る金属リングの製造装置において、円筒状ワークを保持する保持部材と、この保持部材に接続され保持部材に保持された円筒状ワークを回転させるワーク回転機構と、保持部材に面するように設けられ円筒状ワークにレーザ光を照射するレーザ光照射機構とを備え、レーザ光照射機構は、円筒状ワークの先端開口側、又は、円筒状ワークの基端開口側のどちらか一方から、円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように第１のレーザ光を照射する第１加工ヘッドと、第２のレーザ光を、第１のレーザ光とは他方から円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射すると共に、第１のレーザ光の軌跡と第２のレーザ光の軌跡が、金属リングの厚みの範囲内で交わるように、第１のレーザ光の照射と同時のタイミングで第２のレーザ光を照射する第２加工ヘッドとからなることを特徴とする。

請求項６に係る発明では、請求項２記載の金属リングの製造方法に使用される金属リングの製造装置において、基盤と、この基盤に回転自在に設けられ金属リングが掛け渡される複数個のローラと、基盤に設けられ複数個のローラのうちの少なくとも２個の間の距離を調整可能な距離調整機構と、基盤に設けられ金属リングを周回動作させるために複数個のローラのうち少なくとも１個を回転させるローラ回転機構と、金属リング近傍に設けられ周回動作する金属リングの一方の側端縁を仕上げ加工する仕上げ加工手段と、を備え、複数個のローラの基盤側の端部に、金属リングの他方の側端縁が着座するフランジ部が設けられると共に、複数個のローラに、フランジ部に向かうにつれて縮径されるテーパ部が設けられ、仕上げ加工手段は、フランジ部に金属リングの他方の側端縁が着座し且つ複数個のローラによって緊張した状態で周回動作する金属リングの一方の側端縁に沿ってレーザ光を照射するレーザ光照射機構を有すると共に、金属リングの一方の側端縁が断面視で湾曲形状に加工されることを特徴とする。

請求項７に係る発明では、複数個のローラに掛け渡された金属リングは、複数個のローラが回転することに伴って周回動作されると共に、金属リングの他方の側端縁をテーパ部によってフランジ部に向かって変位させてフランジ部に着座される金属リング位置決め機構を備えることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、切断工程は、レーザ光照射機構から照射する第１のレーザ光を、円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射し、第１のレーザ光の軌跡と金属リングの厚みの範囲内で交わる第２のレーザ光を、第１のレーザ光とは他方から円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射する。
仮に、レーザ光を円筒状ワークの法線方向に照射すると、切断された金属リングの側端縁の断面視の形状は四角になり、側端縁を湾曲形状に仕上げるには除去量が多くなる。
一方、本発明によれば、第１のレーザ光と第２のレーザ光をそれぞれ円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射するので、円筒状ワークから切断された金属リングの側端縁の断面視の形状は、湾曲形状に近くなり、側端縁を湾曲形状に仕上げるときの除去量が少なくなる。結果、円筒状ワークから切断された金属リングの側端縁の除去量を少なくし、仕上げ工程のサイクルタイムを短くすることができる。

請求項２に係る発明では、切断工程は、レーザ光照射機構から照射する第１のレーザ光を、円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射すると同時に、第２のレーザ光を、第１のレーザ光とは他方から円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射する。
第１のレーザ光と第２のレーザ光を互い違いの方向から同時に照射することで、切断工程の工数を短くすることができる。

請求項３に係る発明では、切断工程後の金属リングに仕上げ加工を施す仕上げ工程は、金属リングの側端縁をパルスレーザ光で昇華させて、断面視で湾曲形状に加工される。
パルスレーザ光で側端縁を仕上げるので、側端縁に溶融層が形成されることがなく、除去部が昇華される。結果、側端縁を精度良くきれいに仕上げることができる。

請求項４に係る発明では、レーザ光照射機構は、円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように第１のレーザ光を照射する第１加工ヘッドと、第１のレーザ光とは他方から円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射する第２加工ヘッドとからなる。
加工ヘッドを２つ設けるだけであるので、レーザ光照射機構を簡易な構成にできる。

請求項５に係る発明では、レーザ光照射機構は、円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように第１のレーザ光を照射する第１加工ヘッドと、第１のレーザ光の照射と同時のタイミングで第２のレーザ光を照射する第２加工ヘッドとからなる。
第１のレーザ光及び第２のレーザ光を同時のタイミングで照射する場合であっても、加工ヘッドを２つ設けるだけであるので、レーザ光照射機構を簡易な構成にし、レーザ光照射機構のコストを抑えることができる。

請求項６に係る発明では、複数個のローラの基盤側の端部に、金属リングの他方の側端縁が着座するフランジ部が設けられると共に、複数個のローラに、フランジ部に向かうにつれて縮径されるテーパ部が設けられる。
ローラ間に金属リングを掛け渡してローラ間の間隔を広げるだけで、テーパ部の作用により金属リングがフランジ部に押し付けられて、金属リングの位置決めがなされる。位置決めされた金属リングの側端縁にレーザ光を照射して仕上げるので、側端縁の仕上げ精度を向上させることができる。

請求項７に係る発明では、複数個のローラに掛け渡された金属リングは、複数個のローラが回転することに伴って周回動作されると共に、金属リングの他方の側端縁をテーパ部によってフランジ部に向かって変位させ、フランジ部に着座させる金属リング位置決め機構を備える。
ローラにテーパ部及びフランジ部を設けるだけなので、金属リング位置決め機構のコストの低減を図ることができる。

実施例１に係る金属リングの製造装置の平面図である。実施例１に係る金属リングの製造装置の要部断面図である。保持部材の斜視図である。押し圧用部材の斜視図である。本発明に係る金属リングの製造装置の作用図である。仕上げ工程を説明する図である。実施例２に係る金属リング製造装置の斜視図である。実施例２に係る金属リング製造装置の平面図である。実施例２に係る金属リング製造装置の底面図である。距離調整機構の作用図である。実施例２に係る金属リング製造装置の作用図である。従来の技術に係る金属リング製造装置の基本原理を説明する図である。

本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。

先ず、本発明の実施例１を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、金属リングの製造装置１０は、第１ベース１１と、この第１ベース１１に設けられるモータ１２と、このモータ１２のモータ軸１３に設けられる第１プーリ１４と、第２ベース１５と、この第２ベース１５に軸受１６を介して回転自在に設けられるスピンドル１７と、このスピンドル１７の一端に設けられる第２プーリ１８と、この第２プーリ１８及び第１プーリ１４に掛け渡されモータ１２の駆動力をスピンドル１７に伝達するベルト２１とを備える。

また、スピンドル１７の他端に第１連結部材２２及び第２連結部材２３を介して円筒状ワーク２４を保持する保持部材２５が設けられる。第１連結部材２２側には、テーパ形状を呈する第１径変化用部２６が設けられる。保持部材２５は筒状を呈しており、内径部分に押し圧用部材２７が挿入され、この押し圧用部材２７はテーパ形状を呈する第２径変化用部材２８で押さえられる。第１径変化用部２６のスピンドル１７側から第２径変化部材２８までボルト３１が通され、第２径変化部材２８に被せされる円盤状部材３２の外側からナット３３で締め付けられる。保持部材２５はスピンドル１７と一体的に回転する。

スピンドル１７には貫通孔３４が設けられており、スピンドル１７の端部に設けられた管継ぎ手用ソケット３５から貫通孔３４へ圧縮空気が送られる。なお、管継ぎ手用ソケット３５は、本体に対して回転自在である。モータ１２、モータ軸１３、第１プーリ１４、ベルト２１、第２プーリ１８、スピンドル１７、軸受１６、第１連結部材２２、第２保持連結部材２３、第１径変化用部２６、押し圧用部材２７、第２径変化用部材２８、ボルト３１、円盤状部材３２及びナット３３により、円筒状ワーク２４を回転させるワーク回転機構２０が構成される。

また保持部材２５の近傍に、レーザ光を照射するレーザ光照射機構４０が設けられる。レーザ光照射機構４０は、保持部材２５の回転軸と平行に設けられるレール４１と、このレール４１に移動自在に設けられるスライダ４２と、このスライダ４２に円弧状に設けられる円弧状レール４３と、この円弧状レール４３に移動自在に設けられレーザ光を照射する第１加工ヘッド４４及び第２加工ヘッド４５とからなる。

次にワーク保持及びレーザ光照射機構４０について説明する。
図２に示すように、押し圧用部材２７は、略円筒形状であり、内径部の両端部はテーパ形状を呈する。テーパ形状を呈する第１径変化用部２６及びテーパ形状を呈する第２径変化用部材２８は、それぞれ押し圧用部材２７の両端側から嵌められる。第１径変化用部２６と第２径変化用部材２８とは、スプリング３６によって離れる方向に付勢される。

第１径変化用部２６の端部から通したボルト３１にナット３３を締め付けることで、第１径変化用部２６と第２径変化用部材２８との距離が縮み、テーパ作用により押し圧用部材２７が押し広げられる。さらに押し圧用部材２７により保持部材２５が外径方向に押し広げられることで、保持部材２５に円筒状ワーク２４が保持される。保持部材２５により保持された金属製の円筒状ワーク２４を、ワーク回転機構２０で回転させる（ワーク回転工程）。

レーザ光照射機構４０は、第１加工ヘッド４４及び第２加工ヘッド４５を備える。第１加工ヘッド４４は、第１のレーザ光Ｌ１を、円筒状ワーク２４の基端開口５１側から、円筒状ワーク２４の法線５２方向に対して角度α１で傾斜するように照射する。第１のレーザ光Ｌ１の照射後に、第２加工ヘッド４５から第２のレーザ光Ｌ２を、円筒状ワーク２４の先端開口５３側から、円筒状ワーク２４の法線５２方向に対して角度α２で傾斜するように照射する。これにより円筒状ワーク２４から、金属リングが切断される（切断工程）。そして、金属リングが一つ切断されたら、スライダ４２を金属リングの幅分移動させ、次の金属リングの切断を行う動作を繰り返し、複数の金属リングを得る。

次に保持部材２５について説明する。
図３に示すように、保持部材２５は、小径部６１と、この小径部６１より大径であり略円筒形状を呈する保持部６２と、この保持部６２よりも大径の堰き止め部６３とを有する中空体である。

保持部材２５には、挿入用貫通孔６４が設けられ、この挿入用貫通孔６４から外壁面６５に至まで複数本の直径方向通路６６が放射状に貫通形成される。保持部６２の外壁面６５には、周方向に沿って延び、隣接する直径方向通路６６同士を連通する周方向通路６７が設けられる。直径方向通路６６及び周方向通路６７を介して、図１に示す貫通孔３４からの空気が導かれ、レーザ光による切断時の塵が金属リングに付着しないように外方に吹き飛ばされる。なお、保持部材２５は弾性を有し、保持部材２５に直径方向通路６６が切り込まれていることで、保持部材２５は外径方向に押し広げることが可能となる。

次に押し圧用部材２７について説明する。
図４に示すように、押し圧用部材２７は弾性を有し、内壁７１から外壁７２に向けて複数のスリット７３が長手方向に沿って延ばされる。内壁７１には、左端、右端のそれぞれから離間するに従って縮径するテーパ部７４が設けられる。

以上に述べた金属リングの製造装置１０の作用を次に説明する。
図５は円筒状ワーク２４の断面及びレーザ光照射機構４０を示す図である。
（ａ）に示すように、円筒状ワーク２４の厚みはｔ１である。レーザ光照射機構４０の第１加工ヘッド４４からレーザ光Ｌ１を、円筒状ワーク２４の基端開口５１側から、円筒状ワーク２４の法線５２方向に対して角度α１で照射し、円筒状ワーク２４を切断する。α１は４５°であり、レーザ光Ｌ１の外径はｔ２である。

（ｂ）に示すように、第１のレーザ光Ｌ１の軌跡と円筒状ワーク２４の厚みｔ１、すなわち切断された金属リング５４の厚みｔ１の範囲内で、第２加工ヘッド４５からレーザ光Ｌ２を、円筒状ワーク２４の先端開口５３側から、円筒状ワーク２４の法線５２方向に対して角度α２で照射し、円筒状ワーク２４をさらに切断する。α２は４５°であり、レーザ光Ｌ２の外径はｔ２である。

（ｃ）に示すように、切断された金属リング５４の側端縁５５は、２つの切断面５６、５７からなり、切断面５６と切断面５７の交差部の角度α３は９０°となる。なお、α１、α２は、４５°に限定されず、法線５２から傾斜する角度を保てば、適宜変更しても差し支えない。また、α１、α２の変更に伴い、α３を変更しても差し支えない。

次に仕上げ工程について説明する。
図６に示すように、金属リング５４の切断後、第１加工ヘッド４４から第３のレーザ光Ｌ３を照射し、第１加工ヘッド４４を円弧状レール（図２、符号４３）に沿って矢印（３）のように移動させ、側端縁５５が湾曲面５８となるように仕上げ加工を行う。第１加工ヘッド４４からのレーザ光Ｌ３は、パルスレーザ光である。このパルスレーザ光Ｌ３を発振するレーザ発振器のピーク出力は、３００ｋＷ〜１ＭＷである。なお、第１加工ヘッド４４は、レーザ光Ｌ１用の図示省略したレーザ発振器と、レーザ光Ｌ３用の図示省略したレーザ発振器と、それぞれのレーザ光Ｌ１、Ｌ３を光学的に切り替える図示省略した切り替え手段とを備える。

切断面５６、切断面５７と、切断面５６、５７からそれぞれ湾曲面５８に繋がる加工前の円弧状ワーク（図２、符号２４）の輪郭及び湾曲面５８で囲まれる部分が、仕上げ加工により除去される部分である。断面視でこの除去部５９の面積は、Ｓ２である。
ここで図１２（ｂ）に戻って、従来技術の除去部２０６の面積は、Ｓ１である。従来技術の金属リング２０３の厚みは実施例と同じｔ１であるが、除去部の面積を比較すると、Ｓ２＜Ｓ１である。すなわち、金属リングの側端縁において、従来技術の除去量より、実施例の除去量が少ない。結果、仕上げ工程のサイクルタイムを短くすることができる。

なお、パルスレーザ光による仕上げ加工で、金属リング５４の側端縁５５の除去部は昇華されるので、仕上げ面を精度良くきれいにすることができる。また、パルスレーザ光の、パルス幅がピコ秒のオーダー、すなわち１０^−１２秒のオーダーのものである。換言すると、ピーク出力が３００ｋＷ〜１ＭＷのレーザ発振器が発振する光は、ピコ秒オーダーのパルスレーザ光Ｌ３である。レーザ発振器のピーク出力が３００ｋＷ未満では、例えば部材を金属とした場合、金属蒸発（昇華）が発生しにくくなり、昇華除去加工に多くの時間を要する。レーザ発振器のピーク出力が１ＭＷを超えると、側端縁５５の除去部５９に熱影響部（溶融部）が生じやすくなる。

次に、本発明の実施例２を図面に基づいて説明する。
先ず、仕上げ加工手段９０について説明する。
図７に示す、金属リングの製造装置８０は、切断工程で切断された金属リング５４に仕上げ加工を施すものである。金属リングの製造装置８０は、基盤８１と、この基盤８１の下面８２に設けられた２本のレール８３と、これらのレール８３に摺動自在に設けられるローラ用スライダ８４及び加工ヘッド用スライダ８５と、ローラ用スライダ８４に設けられ第２駆動モータ８６を支持するローラ用移動テーブル８７と、第２駆動モータ８６に回転自在に設けられる移動ローラ８８と、加工ヘッド用スライダ８５に設けられ加工ヘッド昇降機構９１を支持する加工ヘッド用移動テーブル９２と、加工ヘッド昇降機構９１に昇降自在に設けられるレーザ光照射機構９３と、下面８２に設けられ２個の第１駆動モータ９４を支持する固定テーブル９５と、２個の第１駆動モータ９４にそれぞれ回転自在に設けられる固定ローラ９６とからなる。

切断工程により切断された金属リング５４は、２個の固定ローラ９６及び移動ローラ８８に掛け渡され、緊張した状態である。第１第２駆動モータ９４、８６を駆動させることで、固定ローラ９６及び移動ローラ８８が回転し、金属リング５４も回転する。固定ローラ９６、移動ローラ８８、第１駆動モータ９４及び第２駆動モータ８６でローラ回転機構９７が構成される。

次に、金属リング５４のセット方法について説明する。
図８に示すように、基盤８１の上面１０１には、長穴１０２を設けてあり、この長穴１０２に沿って移動ローラ８８が移動される。移動ローラ８８を固定ローラ９６に近づける。この状態で略円形状の想像線で示す金属リング５４を、移動ローラ８８及び２個の固定ローラ９６に掛け渡す。移動ローラ８８を固定ローラ９６から離れる方向に移動させることで、実線で示す金属リング５４のように緊張した状態となる。

次に距離調整機構について説明する。
図９に示すように、距離調整機構１１１は、基盤８１の下面８２に設けられるステー１１２と、このステー１１２に設けられるネジ用モータ１１３と、ネジ用モータ１１３の軸に設けられるシャフト１１４と、このシャフト１１４に設けられるネジ部１１５と、加工ヘッド用移動テーブル９２に固定されネジ部１１５と噛み合うナット部１１６と、加工ヘッド用移動テーブル９２とローラ用移動テーブル８７とを連結する連結シャフト１１７と、からなる。ネジ用モータ１１３を駆動させシャフト１１４を回転させることで、加工ヘッド用移動テープル９２及びローラ用移動テーブル８７が移動する。これにより、図８に示す移動ローラ８８を移動させることができる。

次にローラについて説明する。
図１０に示すように、固定ローラ９６には、基盤側（下側）の端部に金属リング５４の側端縁５５が着座するフランジ部９８が設けられ、フランジ部９８の上部にフランジ部９８に向かうにつれて縮径されるテーパ部９９が設けられる。移動ローラ８８も同様に、フランジ部１０３と、テーパ部１０４が設けられる。

ローラの作用を説明すると、移動ローラ８８を固定ローラ９６から離れる方向に移動させ、横方向への力Ｆ１を加える。するとテーパ部９９、１０４の作用により、金属リング５４に下向きの力Ｆ２が働き、金属リング５４はフランジ部９８、１０３に向かって変位させられる。結果、金属リング５４は、フランジ部９８、１０３に突き当てられ、金属リング５４が位置決めされる。

次に仕上げ工程について説明する。
図１１に示すように、金属リング５４の側端縁５５に向けて、上方に位置するレーザ光照射機構９３の加工ヘッド１０５からレーザ光を照射する。加工ヘッド昇降機構（図７、符号９１）によりレーザ光照射機構９３を矢印（４）のように下降させると共に、加工ヘッド１０５を側端縁５５に向くように調整して仕上げ加工を施し、湾曲面５８を得る。

以上に述べた内容をまとめて以下に記載する。
図２に示すように、保持部材２５により保持された金属製の円筒状ワーク２４を回転させるワーク回転工程と、円筒状ワーク２４にレーザ光照射機構４０からレーザ光を照射し、円筒状ワーク２４を切断して図５に示す金属リング５４を得る切断工程と、を有する金属リングの製造方法において、切断工程は、レーザ光照射機構４０から照射する第１のレーザ光Ｌ１を、円筒状ワーク２４の先端開口５１側、又は、円筒状ワーク２４の基端開口５３側のどちらか一方から、円筒状ワークの法線５２方向に対して傾斜するように照射し、第１のレーザ光Ｌ１の照射後に、第１のレーザ光Ｌ１の軌跡と金属リング５４の厚みｔ１の範囲内で交わる第２のレーザ光Ｌ２を、第１のレーザ光Ｌ１とは他方から円筒状ワークの法線５２方向に対して傾斜するように照射する。

この工程により、第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２をそれぞれ円筒状ワーク２４の法線５２方向に対して傾斜するように照射するので、円筒状ワーク２４から切断された金属リング５４の側端縁５５の断面視の形状は、湾曲形状に近くなり、側端縁５５を湾曲形状に仕上げるときの除去量が少なくなる。結果、円筒状ワーク２４から切断された金属リング５４の側端縁５５の除去量を少なくし、仕上げ工程のサイクルタイムを短くすることができる。

図２に示すように、保持部材２５により保持された金属製の円筒状ワーク２４を回転させるワーク回転工程と、円筒状ワーク２４にレーザ光照射機構４０からレーザ光を照射し、円筒状ワーク２４を切断して図５に示す金属リング５４を得る切断工程と、を有する金属リングの製造方法において、切断工程は、レーザ光照射機構４０から照射する第１のレーザ光Ｌ１を、円筒状ワーク２４の先端開口５１側、又は、円筒状ワーク２４の基端開口側５３のどちらか一方から、円筒状ワーク２４の法線５２方向に対して傾斜するように照射すると同時に、第２のレーザ光Ｌ２を、第１のレーザ光Ｌ１とは他方から円筒状ワーク２４の法線方向に対して傾斜するように照射し、第１のレーザ光Ｌ１の軌跡と第２のレーザ光Ｌ２の軌跡が、金属リング５４の厚みｔ１の範囲内で交わるように、第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２は同時に照射されている。

この工程により、第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２を互い違いの方向から同時に照射することで、切断工程の工数を短くすることができる。

図６に示すように、切断工程後の金属リング５４に仕上げ加工を施す仕上げ工程は、金属リング５４の側端縁５５をパルスレーザ光で昇華させて、断面視で湾曲形状に加工される。

この工程により、パルスレーザ光Ｌ１で側端縁５５を仕上げるので、側端縁５５に溶融層が形成されることがなく、除去部が昇華される。結果、側端縁５５を精度良くきれいに仕上げることができる。

図１に示すように、金属製の円筒状ワーク２４にレーザ光を照射することによって円筒状ワーク２４を切断して金属リング（図５、符号５４）を得る金属リングの製造装置１０において、円筒状ワーク２４を保持する保持部材２５と、この保持部材２５に接続され保持部材２５に保持された円筒状ワーク２４を回転させるワーク回転機構２０と、保持部材２５に面するように設けられ円筒状ワーク２４にレーザ光を照射するレーザ光照射機構４０とを備え、レーザ光照射機構４０は、円筒状ワーク２４の先端開口（図５、符号５１）側、又は、円筒状ワーク２４の基端開口（図５、符号５３）側のどちらか一方から、円筒状ワーク２４の法線５２方向に対して傾斜するように第１のレーザ光Ｌ１を照射する第１加工ヘッド４４と、第１のレーザ光Ｌ１の照射後に、第１のレーザ光Ｌ１の軌跡と金属リング５４の厚みｔ１の範囲内で交わる第２のレーザ光Ｌ２を、第１のレーザ光Ｌ１とは他方から円筒状ワークの法線５２方向に対して傾斜するように照射する第２加工ヘッド４５とからなる。

この構成により、加工ヘッド４４、４５を２つ設けるだけであるので、レーザ光照射機構４０を簡易な構成にできる。

図１に示すように、金属製の円筒状ワーク２４にレーザ光を照射することによって円筒状ワーク２４を切断して金属リング（図５、符号５４）を得る金属リングの製造装置１０において、円筒状ワーク２４を保持する保持部材２５と、この保持部材２５に接続され保持部材２５に保持された円筒状ワーク２４を回転させるワーク回転機構２０と、保持部材２５に面するように設けられ円筒状ワーク２４にレーザ光を照射するレーザ光照射機構４０とを備え、レーザ光照射機構４０は、円筒状ワーク２４の先端開口（図５、符号５１）側、又は、円筒状ワーク２４の基端開口（図５、符号５３）側のどちらか一方から、円筒状ワーク２４の法線５２方向に対して傾斜するように第１のレーザ光Ｌ１を照射する第１加工ヘッド４４と、第２のレーザ光Ｌ２を、第１のレーザ光Ｌ１とは他方から円筒状ワーク２４の法線５２方向に対して傾斜するように照射すると共に、第１のレーザ光Ｌ１の軌跡と第２のレーザ光Ｌ２の軌跡が、金属リング５４の厚みｔ１の範囲内で交わるように、第１のレーザ光Ｌ１の照射と同時のタイミングで第２のレーザ光Ｌ２を照射する第２加工ヘッド４５とからなる。

この構成により、第１のレーザ光Ｌ１及び第２のレーザ光Ｌ２を同時のタイミングで照射する場合であっても、加工ヘッド４４、４５を２つ設けるだけであるので、レーザ光照射機構４０を簡易な構成にし、レーザ光照射機構４０のコストを抑えることができる。

図７に示すように、基盤８１と、この基盤８１に回転自在に設けられ金属リング５４が掛け渡される複数個のローラ８８、９６と、基盤８１に設けられ複数個のローラ８８、９６のうちの少なくとも２個の間の距離を調整可能な距離調整機構（図９、符号１１１）と、基盤８１に設けられ金属リング５４を周回動作させるために複数個のローラ８８、９６のうち少なくとも１個を回転させるローラ回転機構９７と、金属リング５４近傍に設けられ周回動作する金属リング５４の一方の側端縁５５を仕上げ加工する仕上げ加工手段９０と、を備え、複数個のローラの基盤側の端部に、金属リングの他方の側端縁が着座するフランジ部が設けられると共に、複数個のローラ８８、９６に、フランジ部（図１０、符号９８、１０３）に向かうにつれて縮径されるテーパ部（図１０、符号９９、１０４）が設けられ、仕上げ加工手段９０は、フランジ部９８、１０３に金属リング５４の他方の側端縁５５が着座し且つ複数個のローラ８８、９６によって緊張した状態で周回動作する金属リング５４の一方の側端縁５５に沿ってレーザ光を照射するレーザ光照射機構（図１１、符号９３）を有すると共に、金属リング５４の一方の側端縁５５が断面視で湾曲形状に加工される。

この構成により、ローラ８８、９６間に金属リング５４を掛け渡してローラ８８、９６間の間隔を広げるだけで、テーパ部９９、１０４の作用により金属リング５４がフランジ部９８、１０３に押し付けられて、金属リング５４の位置決めがなされる。位置決めされた金属リング５４の側端縁５５にレーザ光を照射して仕上げるので、側端縁５５の仕上げ精度を向上させることができる。

図１０に示すように、複数個のローラ８８、９６に掛け渡された金属リング５４は、複数個のローラ８８、９６が回転することに伴って周回動作されると共に、金属リング５４の他方の側端縁５５をテーパ部９９、１０４によってフランジ部９８、１０３に向かって変位させてフランジ部９８、１０３に着座される金属リング位置決め機構１０６を備える。

この構成により、ローラ８８、９６にテーパ部９９、１０４及びフランジ部９８、１０３を設けるだけなので、金属リング位置決め機構１０６のコストの低減を図ることができる。

尚、本発明に係る金属リングの製造装置は、実施の形態では無段変速機の金属ベルトに採用される金属リングに適用したが、円筒状ワークを輪切りにすることで金属リングを得るものであれば、他の金属リングに適用することは差し支えない。
また、実施例で示したレーザ光照射機構４０では、円筒状ワーク２４を第１のレーザ光Ｌ１を照射した後、第２のレーザ光Ｌ２を照射して、金属リング５４を切断したが、第１のレーザ光Ｌ１と第２のレーザ光Ｌ２は、同時に照射しても差し支えない。

本発明の金属リングの製造装置は、無段変速機の金属ベルトに採用される金属リングに好適である。

１０、８０…金属リングの製造装置、２０…ワーク回転機構、２４…円筒状ワーク、２５…保持部材、４０、９３…レーザ光照射機構、４４…第１加工ヘッド、４５…第２加工ヘッド、５１…基端開口、５２…円筒状ワークの法線、５３…先端開口、５４…金属リング、５５…側端縁、８１…基盤、９０…仕上げ加工手段、９６…ローラ（固定ローラ）、９７…ローラ回転機構、９８、１０３…フランジ部、９９、１０４…テーパ部、１０６…金属リング位置決め機構、１１１…距離調整機構。

Claims

保持部材により保持された金属製の円筒状ワークを回転させるワーク回転工程と、
前記円筒状ワークにレーザ光照射機構からレーザ光を照射し、前記円筒状ワークを切断して金属リングを得る切断工程と、を有する金属リングの製造方法において、
前記切断工程は、前記レーザ光照射機構から照射する第１のレーザ光を、前記円筒状ワークの先端開口側、又は、前記円筒状ワークの基端開口側のどちらか一方から、前記円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射し、
前記第１のレーザ光の照射後に、前記第１のレーザ光の軌跡と前記金属リングの厚みの範囲内で交わる第２のレーザ光を、前記第１のレーザ光とは他方から前記円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射することを特徴とする金属リングの製造方法。
保持部材により保持された金属製の円筒状ワークを回転させるワーク回転工程と、
前記円筒状ワークにレーザ光照射機構からレーザ光を照射し、前記円筒状ワークを切断して金属リングを得る切断工程と、を有する金属リングの製造方法において、
前記切断工程は、前記レーザ光照射機構から照射する第１のレーザ光を、前記円筒状ワークの先端開口側、又は、前記円筒状ワークの基端開口側のどちらか一方から、前記円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射すると同時に、第２のレーザ光を、前記第１のレーザ光とは他方から前記円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射し、
前記第１のレーザ光の軌跡と前記第２のレーザ光の軌跡が、前記金属リングの厚みの範囲内で交わるように、前記第１のレーザ光と前記第２のレーザ光は同時に照射されていることを特徴とする金属リングの製造方法。
前記切断工程後の前記金属リングに仕上げ加工を施す仕上げ工程は、
前記金属リングの側端縁をパルスレーザ光で昇華させて、断面視で湾曲形状に加工されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の金属リングの製造方法。
金属製の円筒状ワークにレーザ光を照射することによって前記円筒状ワークを切断して金属リングを得る金属リングの製造装置において、
前記円筒状ワークを保持する保持部材と、
この保持部材に接続され前記保持部材に保持された前記円筒状ワークを回転させるワーク回転機構と、
前記保持部材に面するように設けられ前記円筒状ワークにレーザ光を照射するレーザ光照射機構とを備え、
前記レーザ光照射機構は、前記円筒状ワークの先端開口側、又は、前記円筒状ワークの基端開口側のどちらか一方から、前記円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように第１のレーザ光を照射する第１加工ヘッドと、
前記第１のレーザ光の照射後に、前記第１のレーザ光の軌跡と前記金属リングの厚みの範囲内で交わる第２のレーザ光を、前記第１のレーザ光とは他方から前記円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射する第２加工ヘッドとからなることを特徴とする金属リングの製造装置。
金属製の円筒状ワークにレーザ光を照射することによって前記円筒状ワークを切断して金属リングを得る金属リングの製造装置において、
前記円筒状ワークを保持する保持部材と、
この保持部材に接続され前記保持部材に保持された前記円筒状ワークを回転させるワーク回転機構と、
前記保持部材に面するように設けられ前記円筒状ワークにレーザ光を照射するレーザ光照射機構とを備え、
前記レーザ光照射機構は、前記円筒状ワークの先端開口側、又は、前記円筒状ワークの基端開口側のどちらか一方から、前記円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように第１のレーザ光を照射する第１加工ヘッドと、
第２のレーザ光を、前記第１のレーザ光とは他方から前記円筒状ワークの法線方向に対して傾斜するように照射すると共に、前記第１のレーザ光の軌跡と前記第２のレーザ光の軌跡が、前記金属リングの厚みの範囲内で交わるように、前記第１のレーザ光の照射と同時のタイミングで前記第２のレーザ光を照射する第２加工ヘッドとからなることを特徴とする金属リングの製造装置。
請求項３記載の金属リングの製造方法に使用される金属リングの製造装置において、
基盤と、
この基盤に回転自在に設けられ前記金属リングが掛け渡される複数個のローラと、
前記基盤に設けられ前記複数個のローラのうちの少なくとも２個の間の距離を調整可能な距離調整機構と、
前記基盤に設けられ前記金属リングを周回動作させるために前記複数個のローラのうち少なくとも１個を回転させるローラ回転機構と、
前記金属リング近傍に設けられ周回動作する前記金属リングの一方の側端縁を仕上げ加工する仕上げ加工手段と、を備え、
前記複数個のローラの基盤側の端部に、前記金属リングの他方の側端縁が着座するフランジ部が設けられると共に、
前記複数個のローラに、前記フランジ部に向かうにつれて縮径されるテーパ部が設けられ、
前記仕上げ加工手段は、前記フランジ部に前記金属リングの他方の側端縁が着座し且つ前記複数個のローラによって緊張した状態で周回動作する前記金属リングの一方の側端縁に沿ってレーザ光を照射するレーザ光照射機構を有すると共に、前記金属リングの一方の側端縁が断面視で湾曲形状に加工されることを特徴とする金属リングの製造装置。
前記複数個のローラに掛け渡された前記金属リングは、前記複数個のローラが回転することに伴って周回動作されると共に、前記金属リングの他方の側端縁を前記テーパ部によって前記フランジ部に向かって変位させて前記フランジ部に着座される金属リング位置決め機構を備えることを特徴とする請求項６記載の金属リングの製造装置。