JP2014024094A - 円筒状ワーク切断装置及びその清掃方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属製円筒状の薄肉ワーク（ドラム）に対してレーザ光を照射することで輪切り状に切断する工程において生じるスパッタを、容易に除去する。
【解決手段】円筒状ワーク切断装置１０は、側壁に周回方向通路７８が形成されたワーク保持部材１６を有する。該側壁に保持されたドラムＷが切断された後、周回方向通路７８に流入した溶融飛散物が該周回方向通路７８の底面又は側面で固化することでスパッタＳが生じる。このスパッタＳは、吐出ノズル１２８、１３０から吐出された圧縮気体によって除去される。すなわち、圧縮気体によってワーク保持部材１６の清掃がなされる。
【選択図】図６

Description

本発明は、金属製円筒状の薄肉ワークをレーザ光の作用下に切断して複数個の金属リングを形成する円筒状ワーク切断装置及びその清掃方法に関する。

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、特許文献１に記載されるように、先ず、矩形状の金属製薄板の両端縁を溶接して円筒状のドラム（薄肉ワーク）を形成し、次に、前記ドラムを所定幅で輪切り状に切断することによって作製される。必要に応じ、前記の溶接の後、ドラムの内部品質を向上させることを目的として溶体化処理が行われることもある。

ドラムを切断する切断手段としては、従来、砥石や刃具等のカッタが主に採用されているが、本出願人は、特許文献２において、レーザ光の作用下にドラムを切断して金属リングを得る切断方法を提案している。

この切断方法は、略円筒形状をなし且つ縮径された可能なワーク保持部材の側壁にドラムを装着した後、前記ワーク保持部材を拡径することで前記側壁によってドラムを略真円形状に矯正し、さらに、ワーク保持部材を回転動作させることでドラムを回転させながら、該ドラムの外周壁側からレーザ光を照射するものである。ここで、ワーク保持部材の側壁には周方向に沿って延在する環状溝が複数本形成されており、レーザ光は、レーザ光照射手段が各環状溝の上方に位置したときに照射される。

特開２００５−２９７０７４号公報 特開２０１１−１６７７０２号公報

レーザ光が照射されたドラムでは、その一部が溶融して前記環状溝に飛散する。すなわち、環状溝には、溶融飛散物が捕捉される。このため、ドラムにドロスが発生することが抑制される。

ここで、環状溝に捕捉された溶融飛散物は、該環状溝内で固化する（以下、固化物を「スパッタ」という）。従って、溶融飛散物の捕捉位置がワーク保持部材の側壁に近接していると、スパッタの一部が環状溝から露出してドラムに当接する可能性がある。このような事態が発生すると、ドラムが内周面側からスパッタに押圧されるので、ドラムを略真円形状に矯正することが困難となる。また、前記の当接の際にスパッタによってドラムに傷が入る懸念もある。

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、スパッタが環状溝から露出することを防止することが可能であり、このためにドラムを略真円形状に矯正することが容易で、しかも、ドラムに傷が入る懸念を払拭し得る円筒状ワーク切断装置及びその清掃方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、回転する金属製円筒状の薄肉ワークを、レーザ光照射手段から照射されたレーザ光によって切断する円筒状ワーク切断装置において、
前記薄肉ワークの貫通孔に通される側壁に、周方向に沿って延在する環状溝が形成されたワーク保持部材と、
前記環状溝に対して流体を導出する流体導出手段と、
を備え、
前記流体導出手段は、前記流体を、前記薄肉ワークを切断する最中又は切断後に導出することを特徴とする。

この構成においては、環状溝に流入した溶融飛散物が固化して生じたスパッタが、流体によって環状溝から押し剥がされる。すなわち、除去される。これにより、環状溝を容易に清掃することができる。

従って、スパッタの一部が環状溝から露出することが回避される。このため、スパッタがドラムに当接することが回避されるので、ドラムを略真円形状に矯正することが容易である。また、スパッタによってドラムに傷が入る懸念を払拭することもできる。

この場合、前記流体導出手段として、前記環状溝の底面に向かう流体を導出するものと、前記環状溝の側面に向かう流体を導出するものとを設けることが好ましい。このような構成とすることにより、底面に堆積するスパッタの量を低減することができるとともに、環状溝の側面に付着するスパッタの位置を底面側に移動させることができる。

ワーク保持部材には、少なくとも前記環状溝内に被膜を形成することが好ましい。この場合、スパッタを除去することが一層容易となるからである。

流体としては、ドライアイスの細粒を導出すればよい。又は、水を導出するようにしてもよいし、圧縮気体を導出するようにしてもよい。圧縮気体の場合、スパッタ以外の後処理が不要であるという利点がある。また、コストを低廉化することもできる。

勿論、圧縮気体による清掃、高圧水による清掃、ドライアイスによる清掃の２種以上を併用するようにしてもよい。

被膜の材質は、スパッタを除去することが容易となり、且つ流体によって剥離することが困難であるものが好ましく選定される。このような材質の好適な例としては、銅又は銅合金が挙げられる。銅又は銅合金からなる被膜は、高圧水が衝突したとしてもワーク保持部材から剥離し難いので、この場合に特に好適である。なお、銅又は銅合金からなる被膜は、例えば、メッキによって容易に形成することができる。

また、本発明は、ワーク保持部材の側壁に保持された金属製円筒状の薄肉ワークを、レーザ光照射手段から照射されたレーザ光によって切断するための円筒状ワーク切断装置の清掃方法であって、
前記ワーク保持部材の前記側壁に形成され、周方向に沿って延在する環状溝に対し、前記薄肉ワークを切断する最中又は切断後に、流体を供給することを特徴とする。

このように流体を環状溝に供給することにより、スパッタを容易に除去することができる。すなわち、環状溝が清掃されるので、スパッタの一部が環状溝から露出することが回避される。その結果、スパッタがドラムに当接することが回避されるので、ドラムを略真円形状に矯正することが容易となるとともに、スパッタによってドラムに傷が入る懸念が払拭される。

上記したように、流体としては圧縮気体を供給すればよい。又は、高圧水を供給するようにしてもよいし、ドライアイスの細粒を供給するようにしてもよい。勿論、圧縮気体、水、ドライアイスの細粒の２種以上を供給するようにしてもよい。

いずれにしても、上記した理由から、前記環状溝の底面に向かう流体と、前記環状溝の側面に向かう流体とを供給することが好ましい。

本発明によれば、環状溝に対して流体を導出することで該環状溝からスパッタを除去するようにしているので、該環状溝において、スパッタの一部が露出することが回避される。このため、スパッタがドラムに当接することが回避される。

従って、ドラムを略真円形状に矯正することが容易となる。また、スパッタによってドラムに傷が入る懸念を払拭することもできる。

本発明の実施の形態に係る円筒状ワーク切断装置の一部断面平面図である。 図１に示す円筒状ワーク切断装置の要部断面側面図である。 ワーク保持部材の全体概略斜視図である。 ワーク保持部材の長手方向に沿う一部断面図である。 図１に示す円筒状ワーク切断装置の正面図である。 前記円筒状ワーク切断装置の要部側面断面図である。 前記円筒状ワーク切断装置の、図５とは別位置での正面図である。 押圧用部材及びワーク保持部材が図２から拡径した状態を示す要部断面側面図である。 流体導出手段である吐出ノズルの位置が図６とは相違する前記円筒状ワーク切断装置の要部側面断面図である。

以下、本発明に係る円筒状ワーク切断装置及びその清掃方法につき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。

図１は、本実施の形態に係る円筒状ワーク切断装置１０の一部断面平面図であり、図２は、要部断面側面図である。この円筒状ワーク切断装置１０は、スピンドル１２を回転動作させるためのモータ１４と、前記スピンドル１２に連結されて該スピンドル１２に追従して回転動作するワーク保持部材１６と、前記ワーク保持部材１６に保持された金属製円筒状のドラム（薄肉ワーク）Ｗの所定位置に対してレーザ光Ｌを照射するレーザ光照射手段としての加工ヘッド１８（図２参照）とを有する。

円筒状ワーク切断装置１０は図示しない基台を有し、この基台上に、図１に示す第１基盤２０及び第２基盤２２が設置される。第１基盤２０には前記モータ１４が支持され、一方、第２基盤２２には、前記スピンドル１２が挿入されるスピンドル支持部材２４が設置される。なお、スピンドル支持部材２４とスピンドル１２の間にはベアリング２６が介在されており、このため、スピンドル１２は、回転可能にスピンドル支持部材２４に支持される。

モータ１４の回転軸２８には、第１プーリ３０が外嵌される。一方、スピンドル１２の一端部には第２プーリ３２が外嵌され、これら第１プーリ３０及び第２プーリ３２には、タイミングベルト３４が掛け渡されている。従って、スピンドル１２は、後述するように、モータ１４の作用下に回転動作を開始する。

スピンドル１２は、中空体として形成されている。すなわち、スピンドル１２の内部には、その長手方向に沿って内孔３６が延在する。

この内孔３６は、スピンドル１２の長手方向の両端面で開口しており、その中の一方の開口には、管継手用ソケット３８のソケット部４０が挿入されている。この管継手用ソケット３８の本体部４１に管継手４２を介して連結される図示しない送気管は、冷却媒体として機能する圧縮エアを供給する圧縮エア供給源に接続されている。すなわち、内孔３６は、圧縮エア供給源から供給されて前記送気管及び前記管継手４２を通過した圧縮エアが流通する、圧縮エア用流通路として機能する。

なお、管継手用ソケット３８における円錐台形状をなすソケット部４０は、本体に対して回転自在である。

図２に示すように、ワーク保持部材１６は、第１連結部材４４と第２連結部材４６を介してスピンドル１２に連結されている。具体的には、スピンドル１２の一端部には段部４８が形成されており、この段部４８に第１連結部材４４の円柱状突部５０が挿入されるとともに、第１連結部材４４の一端面から挿入された第１連結ボルト５２がスピンドル１２の端部に螺合される。

そして、第２連結部材４６の一端面から挿入された第２連結ボルト５４が第１連結部材４４の端部に螺合される。なお、第２連結ボルト５４は、第１連結ボルト５２の内周側に位置する。

第２連結部材４６の一端部には、環状の挿入口５６が形成されている。一方、図２及び図３に示すように、ワーク保持部材１６の一端部には、他の部位に比して小径な小径部５８が形成されており、この小径部５８が前記挿入口５６に挿入される。なお、小径部５８には、前記挿入口５６の底部に向かって延在する連結ピン６０が埋設される。この連結ピン６０が前記挿入口５６の底部に形成された嵌合穴６２に嵌合されることにより、第２連結部材４６とワーク保持部材１６が連結される。

挿入口５６の内壁には、シール部材６４が設けられる。このシール部材６４により、第２連結部材４６とワーク保持部材１６との間がシールされ、圧縮エアが漏洩することが回避される。

図３に示すように、ワーク保持部材１６は、前記小径部５８と、該小径部５８に比して大径であり概ね円筒形状をなす保持部６６と、該保持部６６に比して大径な堰止部６８とを有する中空体である。すなわち、ワーク保持部材１６には、その長手方向に沿って延在する挿入用貫通孔７０が形成されている。なお、この挿入用貫通孔７０は、第１連結部材４４、第２連結部材４６の各々に貫通形成された連通孔７２、７４に連通する。

ワーク保持部材１６には、挿入用貫通孔７０から側壁（外壁）に至るまで、複数本の直径方向通路７６が放射状に貫通形成されている。すなわち、直径方向通路７６は、挿入用貫通孔７０に連通する。

直径方向通路７６の各々は、ワーク保持部材１６の長手方向に沿って延在する。そして、小径部５８から堰止部６８の途中にわたって切り欠かれるように形成された直径方向通路７６には、堰止部６８から小径部５８の途中にわたって切り欠かれるように形成された直径方向通路７６が隣接する。

ワーク保持部材１６の保持部６６の側壁には、該側壁の周回方向に沿って延在し、隣接する直径方向通路７６同士を連通する周回方向通路７８（環状溝）が複数本形成される。なお、図２及び図３から諒解されるように、周回方向通路７８は、挿入用貫通孔７０には到達していない。すなわち、周回方向通路７８は、挿入用貫通孔７０に直接連通するのではなく、直径方向通路７６を介してのみ挿入用貫通孔７０に連通する。

周回方向通路７８の底面及び側面には、図４に示すように、被膜７９が形成される。後述するように、この被膜７９が存在することにより、周回方向通路７８からスパッタＳ（図６参照）を除去することが容易となる。なお、被膜７９は、保持部６６の側壁には設けられていない。

被膜７９の材質は、スパッタＳを除去し易いものであればよく、その好適な例としては、ポリテトラフルオロエチレンや窒化ホウ素等が挙げられるが、高圧水が供給されても剥離が生じ難いことから、銅又は銅合金が特に好適である。

このように構成されるワーク保持部材１６の内部には、図２に示すように押圧用部材８０が挿入され、さらに、該押圧用部材８０の内部には、第１径変化用部材８２及び第２径変化用部材８４が挿入される。ここで、第１径変化用部材８２と、第１連結部材４４及び第２連結部材４６の各連通孔７２、７４、ワーク保持部材１６の挿入用貫通孔７０との間には、所定のクリアランスが形成される。

図２に示すように、押圧用部材８０は中空体である。そして、押圧用部材８０には、内壁から外壁に向かうようにして貫通した複数本のスリット（図示せず）が長手方向に沿って延在するように形成される。このようなスリットが形成されていることにより、該押圧用部材８０は、弾性変形を起こすことが容易である。

押圧用部材８０の内壁には、左端、右端の各々から離間するに従ってテーパー状に縮径する２個の第１カム部８８、９０が形成される（特に図２参照）。なお、押圧用部材８０の内壁の中腹部近傍は、所定の長さにわたって略等径である。

一方、第１径変化用部材８２は、円筒形状部９２と、押圧用部材８０の内部に挿入されるにつれてテーパー状に縮径する第２カム部９４とを有し、第２カム部９４が前記第１カム部８８に摺接するようにして押圧用部材８０の内部に挿入されている。

また、第２径変化用部材８４は略円錐台形状をなし、その側壁は、押圧用部材８０の内部に挿入されるにつれてテーパー状に縮径するとともに、第１カム部９０に摺接するカム部として機能する。以下においては、この側壁を第２カム部９６と指称する。

第１径変化用部材８２と第２径変化用部材８４には、それぞれ、長手方向に沿って挿通孔９８、１００が貫通形成される。これら挿通孔９８、１００には、１本の連結バー１０２が挿入される。また、第１径変化用部材８２と第２径変化用部材８４の間には、これら第１径変化用部材８２及び第２径変化用部材８４を互いに離間する方向に弾発付勢するコイルスプリング１０４が配置されている。

連結バー１０２の図２における左端部には、幅広なフランジ部１０６が形成される。このフランジ部１０６の一端面は、第１径変化用部材８２の円筒形状部９２の端部に形成された収容段部１０８に着座する。

第２径変化用部材８４の底面（図２における右端面）には、ワーク保持部材１６の挿入用貫通孔７０の直径に対応する直径の円盤形状体１１０が挿入される。この円盤形状体１１０と第２径変化用部材８４とは、第３連結ボルト１１２を介して連結される。

円盤形状体１１０の外方（図２における右端）には、第４連結ボルト１１４を介して円盤状のカバー部材１１６が連結される。このカバー部材１１６の直径は、挿入用貫通孔７０の直径に比して大きく設定されている。すなわち、カバー部材１１６が挿入用貫通孔７０に挿入されることはない。

円盤形状体１１０及びカバー部材１１６には、突出用孔１１８、１２０がそれぞれ貫通形成される。

前記連結バー１０２の図２における右端部は、第２径変化用部材８４の挿通孔１００、円盤形状体１１０及びカバー部材１１６の突出用孔１１８、１２０を通過して露呈する。この露呈した右端部にはネジ部１２２が形成され、該ネジ部１２２に２個の緊締用ナット１２４、１２６が螺合される。これら緊締用ナット１２４、１２６の直径は、突出用孔１２０の直径よりも小さく、且つ突出用孔１１８の直径よりも大きく設定されている。

さらに、ドラムＷの外周壁の近傍には、図５に示すように、流体導出手段としての吐出ノズル１２８、１３０が配置される。これら吐出ノズル１２８、１３０からは、圧縮気体が吐出される。なお、気体は、特に限定されるものではないが、コスト的に有利であることから、窒素又はエアが特に好適である。

吐出ノズル１２８、１３０は、１００°〜１２０°程度の角度θをなすようにして互いに離間している。換言すれば、吐出ノズル１２８、１３０は、位相が相違するようにして配設されている。なお、レーザ光Ｌを照射するための加工ヘッド１８は、レーザ光ＬがドラムＷに照射されることが妨げられることがないように、吐出ノズル１２８、１３０とは位相が相違するようにして配設することが好ましい（図５参照）。

ここで、吐出ノズル１２８が周回方向通路７８の側面に対して略平行に、しかも、両側面同士の略中央に配設されているのに対し、吐出ノズル１３０は、周回方向通路７８の側面に対して３０°〜６０°程度の角度αで傾斜するように設置されている。従って、図６に示すように、吐出ノズル１２８から吐出された圧縮気体は、周回方向通路７８の底面に向かって流れる。一方、吐出ノズル１３０から吐出された圧縮気体は、周回方向通路７８の側面に向かう。

吐出ノズル１２８、１３０を支持する図示しない支持フレームは、ワーク保持部材１６の長手方向に沿って変位することが可能である。勿論、この変位の際には、吐出ノズル１２８、１３０が支持フレームと一体的に変位する。

円筒状ワーク切断装置１０は、さらに、図７に示す高圧水吐出ノズル１３２を有する。高圧水吐出ノズル１３２は、ワーク保持部材１６に向かって、流体である高圧水を吐出する。すなわち、この高圧水吐出ノズル１３２も、流体導出手段の１つである。

図７に示すように、高圧水吐出ノズル１３２は、ワーク保持部材１６の回転中心Ｏから延在する線、すなわち、ワーク保持部材１６の半径（仮想線Ｍ１）に対し、回転方向上流側にオフセットされて該ワーク保持部材１６に対向する。換言すれば、高圧水吐出ノズル１３２から導出される高圧水の仮想的な軸線Ｍ２は、仮想線Ｍ１と角度βをなす。以下においては、便宜上、この角度βを吐出角と指称する。

なお、本実施の形態では、圧縮気体及び高圧水を流体として導出する場合を例示しているが、これらに代替し、図示しないノズルからドライアイスの細粒を導出するようにしてもよい。換言すれば、この図示しないノズルも、流体導出手段の１つである。

本実施の形態に係る円筒状ワーク切断装置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、該円筒状ワーク切断装置１０に対して行う清掃方法との関係で説明する。

無段変速機に用いられる動力伝達用ベルトを作製するための金属リングを製造するに当たっては、例えば、先ず、矩形状の金属製薄板を切り出し、この矩形状の金属製薄板を湾曲して両端縁を溶接することで円筒形状体であるドラムＷを得る。なお、金属製薄板としては、その厚みが０．３〜０．４ｍｍ程度のものが一般的に使用される。また、金属製薄板は、好適にはマルエージング鋼からなる。

ドラムＷを切断するに際しては、はじめに、ワーク保持部材１６の側壁を小径部５８側からドラムＷの貫通孔に通す。ドラムＷは、ワーク保持部材１６の堰止部６８によって堰止されて保持部６６に位置する。保持部６６の外壁とドラムＷの内壁との間には、若干のクリアランスが形成される。

その後、ワーク保持部材１６が連結ピン６０を介して第２連結部材４６に連結され、これにより、円筒状ワーク切断装置１０にドラムＷが保持される。

上記したように、ドラムＷには、溶接時の熱によって歪みが生じていることがある。そこで、先ず、ワーク保持部材１６を拡径させることでドラムＷを押圧する。

具体的には、緊締用ナット１２４、１２６を締め付け方向に螺回する。これにより、緊締用ナット１２４、１２６が第２径変化用部材８４側に向かって変位する。緊締用ナット１２４、１２６の直径が突出用孔１１８の直径よりも大であるため、緊締用ナット１２４、１２６は、円盤形状体１１０を押圧して第２径変化用部材８４を第１径変化用部材８２側に押圧する。

同時に、緊締用ナット１２４、１２６が螺回されることに伴って、連結バー１０２のネジ部１２２が図２における右方に向かうように引っ張られる。これにより、連結バー１０２が第２径変化用部材８４側に向かって変位する。

上記したように、第１径変化用部材８２の収容段部１０８には、連結バー１０２のフランジ部１０６が着座している。このため、第１径変化用部材８２は、第２径変化用部材８４側に向かって変位する連結バー１０２に引っ張られる。換言すれば、第１径変化用部材８２は、連結バー１０２に追従して第２径変化用部材８４側に向かって変位する。

すなわち、図８に示すように、第１径変化用部材８２及び第２径変化用部材８４の双方が、押圧用部材８０の長手方向の内部深くに挿入されるように変位し、同時にコイルスプリング１０４が圧縮する。この変位により、第１径変化用部材８２及び第２径変化用部材８４の各第２カム部９４、９６における一層大径な部位が、押圧用部材８０の第１カム部８８、９０に当接するようになる。その結果、第１カム部８８、９０が第２カム部９４、９６から押圧される。第２カム部９４、９６からの押圧力は、押圧用部材８０の直径方向外方に向かう。

この押圧によって、押圧用部材８０が拡径される。押圧用部材８０が、その内壁に形成された第１カム部８８、９０を介して直径方向外方に向かう方向に押圧されるからである。上記したように、押圧用部材８０は容易に弾性変形するので、この拡径も容易に進行する。

拡径した押圧用部材８０は、ワーク保持部材１６の保持部６６を直径方向外方に向かう方向に沿って略均等に押圧する。図３に示すように、ワーク保持部材１６には、直径方向通路７６及び周回方向通路７８が複数本形成されている。このため、ワーク保持部材１６も弾性に富む。すなわち、ワーク保持部材１６は、押圧用部材８０から押圧されることによって容易に弾性変形を起こし、略均等に拡径する。

例えば、ドラムＷに歪みが生じているために該ドラムＷの内径が不均一である場合、この拡径の途中で、ドラムＷにおける内径が最小の部位に対して保持部６６の側壁が当接する。一方、この部位よりも内径が大きい部位は、保持部６６の側壁に対して未だ離間したままである。

保持部６６の拡径がさらに進行することに伴い、内径が最小の部位が拡径される。また、保持部６６の側壁が、ドラムＷにおける内径が若干大きな部位に当接する。

保持部６６の拡径がさらに一層進行すると、内径が最小であった部位が一層拡径されるとともに、内径が若干大きな部位が拡径される。このようにして保持部６６の拡径が進行すると、ドラムＷにおける内径が最大の部位に対して保持部６６の側壁が当接する。

この際には、内径が最小であった部位や、該部位よりも内径が若干大きかった部位が、内径が最大の部位と略同一の内径となる程度まで拡径されている。すなわち、ドラムＷが、その断面が略真円形状となるように矯正される。このため、該ドラムＷの内壁から外壁までの距離（肉厚）が、レーザ光Ｌの焦点深度内となる。

以上のようにして、ドラムＷが矯正されるに至る。なお、緊締用ナット１２４、１２６が過度に螺回されると、カバー部材１１６がワーク保持部材１６の堰止部６８に堰止され、円盤形状体１１０、ひいては第１径変化用部材８２及び第２径変化用部材８４のそれ以上の変位が停止される。これにより、押圧用部材８０及び保持部６６の拡径も停止される。

その後、上記と逆に緊締用ナット１２４、１２６を弛緩する方向に螺回してもよい。この際には、コイルスプリング１０４が第１径変化用部材８２及び第２径変化用部材８４の双方を互いに離間する方向に弾発付勢する。その結果、第１径変化用部材８２及び第２径変化用部材８４が、押圧用部材８０の内部から離脱する方向に変位する。

従って、第１径変化用部材８２及び第２径変化用部材８４の各第２カム部９４、９６においては、小径な部位が押圧用部材８０の第１カム部８８、９０に当接するようになる。このため、第１カム部８８、９０が、第２カム部９４、９６による押圧から解放される。換言すれば、押圧用部材８０を拡径する押圧力がなくなるので、該押圧用部材８０が縮径する。

これに伴い、ワーク保持部材１６の保持部６６も縮径する。ワーク保持部材１６が、押圧用部材８０の押圧力から解放されるからである。

保持部６６の縮径に際しては、例えば、図２に示す状態、すなわち、拡径前の初期状態に戻すようにしてもよいし、初期状態よりも若干大径な状態に戻す程度であってもよい。なお、ワーク保持部材１６の保持部６６、及び押圧用部材８０が初期状態に復帰した場合であっても、ドラムＷはさほど弾性がないので、矯正された後の形状から元の形状に戻ることはない。すなわち、矯正された略真円形状が保たれる。

次に、モータ１４が駆動される。この駆動に伴い、該モータ１４の回転軸２８が回転動作を開始する。この回転動作に追従して第１プーリ３０が回転動作するとともにタイミングベルト３４が周回動作し、その結果、第２プーリ３２が回転動作する。これに追従し、スピンドル１２、及び該スピンドル１２に連結されたワーク保持部材１６が回転動作し始める。

モータ１４の回転駆動力は、好ましくは、ワーク保持部材１６に保持されたドラムＷの回転速度が３０〜２００ｍ／分の周速となるように設定される。なお、上記したように、スピンドル１２とスピンドル支持部材２４との間にはベアリング２６が介在されているので、スピンドル支持部材２４が回転動作することはない。また、管継手用ソケット３８は、ソケット部４０のみが回転動作し、本体部４１は回転動作しない。

この前後に、前記圧縮エア供給源から、冷却媒体としての圧縮エアが供給される。圧縮エアは、前記送気管及び前記管継手４２を介して前記管継手用ソケット３８に到達し、ソケット部４０からスピンドル１２の内孔３６に供給される。この圧縮エア（冷却媒体）によってワーク保持部材１６が冷却され、その結果、該ワーク保持部材１６がドラムＷを冷却する冷やし金として機能する。

次に、加工ヘッド１８からドラムＷに向けてレーザ光Ｌが照射される。本実施の形態においては、レーザ光Ｌは、先ず、ドラムＷの図２における右端近傍、換言すれば、圧縮エアが供給される最も下流に照射される。この際には、レーザ光Ｌが照射される部位と、周回方向通路７８の位置とが略合致する。

ドラムＷにおけるレーザ光Ｌが入射した部位は、温度が上昇して昇華し、ドラムＷから切り離される。すなわち、金属リングとして切断される。

ここで、ドラムＷは、上記したように矯正によって、その内壁から外壁までの距離（肉厚）がレーザ光Ｌの焦点深度内となっている。従って、集光径が比較的小さくエネルギ密度が高いレーザ光ＬをドラムＷに照射することができる。その結果、照射の際、ドラムＷの切断部位の金属材の大部分を、溶融ではなく昇華させることができる。すなわち、溶融量を可及的に少なくしながらドラムＷの除去加工を行うことができる。従って、ドラムＷが受ける熱影響を小さくしながら、切断で生じる溶融飛散物の量を少なくすることができる。

この切断に際しては、ドラムＷから、その材質である金属（例えば、マルエージング鋼）の溶融物が飛散し、周回方向通路７８に進入する。ワーク保持部材１６が冷やし金として機能しているので、溶融飛散物が周回方向通路７８の底面又は側面で比較的速やかに冷却固化してスパッタＳとなる。

なお、ワーク保持部材１６において、ドラムＷの内周面に当接する側壁表面には被膜７９が形成されていない。このため、金属リングに、被膜７９を源とする材料混入（いわゆるコンタミ）が起こることが防止される。

レーザ光Ｌが照射される部位と、周回方向通路７８の位置とが略合致しているので、金属リングが切断された後には、スパッタＳが付着した周回方向通路７８が露呈する。本実施の形態においては、この露呈した周回方向通路７８に対し、吐出ノズル１２８、１３０から圧縮エア等の圧縮気体が供給される。

吐出ノズル１２８、１３０から吐出された圧縮気体は、それぞれ、周回方向通路７８の底面、側面に向かって流れる。すなわち、周回方向通路７８の底面、側面に対して衝突する気流が生じる。このため、スパッタＳが気流によって除去され、これにより周回方向通路７８の底面、側面が清掃される。しかも、周回方向通路７８の底面及び側面には被膜７９が形成されているので、スパッタＳが容易に除去される。

例えば、周回方向通路７８の深さを約２０ｍｍに設定したとき、吐出ノズル１２８のみを設けてブローを行うと、周回方向通路７８の側面では、該周回方向通路７８の開口からの深さ約５ｍｍの位置にスパッタＳが付着する。すなわち、ブローを行わない場合に比してスパッタＳの付着位置を深くすることが可能である。

さらに、吐出ノズル１２８、１３０を設けて同時にブローを行った場合、周回方向通路７８の側面におけるスパッタＳの付着位置は、該周回方向通路７８の開口からの深さ約１０ｍｍとなる。すなわち、スパッタＳの付着位置が底面側に移動する。このため、スパッタＳの一部が周回方向通路７８から露出してドラムＷに当接することが一層有効に回避される。従って、ドラムＷが内周面側からスパッタＳに押圧されることが回避され、結局、ドラムＷを略真円形状に矯正することが容易となるとともに、スパッタＳによってドラムＷに傷が入る懸念を払拭することができる。

除去されたスパッタＳは、作業ステーションの床上に設けられた図示しないスパッタＳ受部材によって捕捉される。

以上のようにして清掃が実施されている間、図２に示すように、加工ヘッド１８が移動し、ドラムＷの別部位に対してレーザ光Ｌを照射する。この場合においても、加工ヘッド１８は周回方向通路７８の位置に対応する位置に移動し、その後、上記と同様にしてドラムＷの切断が営まれる。

その後、この位置に前記支持フレームごと吐出ノズル１２８、１３０が移動し、上記した清掃が実施される。この間、加工ヘッド１８は次に切断を行うべき位置に移動し、ドラムＷの別部位に対してレーザ光Ｌを照射する。これが繰り返され、所定数の金属リングが得られるに至る。

さらに別のドラムＷに対して上記の切断を繰り返し行うと、周回方向通路７８の底面に、ブローでは除去しきれなかったスパッタＳが堆積する。このようなスパッタＳを除去するべく、所定数のドラムＷに対する切断を終了した後、高圧水吐出ノズル１３２から、ワーク保持部材１６に向かって高圧水を吐出する。すなわち、高圧水にて洗浄を行う。

ここで、本実施の形態では、図７に示すように、高圧水吐出ノズル１３２は、ワーク保持部材１６の回転中心線からオフセットされた位置に配置されている。従って、高圧水が吐出角βをもってドラムＷに入射する。このような洗浄においては、前記のオフセットを設けない場合に比してスパッタＳの除去量が増加する。すなわち、スパッタＳを十分に除去することが可能となる。

しかも、周回方向通路７８の底面及び側面には被膜７９が形成されているので、この場合においても、スパッタＳが容易に除去される。なお、被膜７９が銅又は銅合金からなる場合、該被膜７９は、高圧水が衝突しても周回方向通路７８の底面及び側面から容易に剥離しない。従って、長期間にわたってスパッタＳを容易に除去することができるので好適である。

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、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、この実施の形態では、自動車の無段変速機に採用される動力伝達用ベルトを構成する金属リングを作製するようにしているが、それ以外の金属リングを作製するようにしてもよいことは勿論である。

また、図９に示すように、吐出ノズル１２８、１３０を、別個の周回方向通路７８に対してブローを行うような位置に設けるようにしてもよい。

さらに、吐出ノズル１２８、１３０の吐出は、ドラムＷに対する切断と同時に行うようにしてもよい。

１０…円筒状ワーク切断装置 １２…スピンドル
１４…モータ １６…ワーク保持部材
１８…加工ヘッド ７６…直径方向通路
７８…周回方向通路 ８０…押圧用部材
８２…第１径変化用部材 ８４…第２径変化用部材
８８、９０…第１カム部 ９４、９６…第２カム部
１０４…コイルスプリング １２４、１２６…緊締用ナット
１２８、１３０…吐出ノズル １３２…高圧水吐出ノズル
Ｌ…レーザ光 Ｓ…スパッタ
Ｗ…ドラム

Claims (12)

1. 回転する金属製円筒状の薄肉ワークを、レーザ光照射手段から照射されたレーザ光によって切断する円筒状ワーク切断装置において、
   前記薄肉ワークの貫通孔に通される側壁に、周方向に沿って延在する環状溝が形成されたワーク保持部材と、
   前記環状溝に対して流体を導出する流体導出手段と、
   を備え、
   前記流体導出手段は、前記流体を、前記薄肉ワークを切断する最中又は切断後に導出することを特徴とする円筒状ワーク切断装置。
2. 請求項１記載の切断装置において、前記流体導出手段として、前記環状溝の底面に向かう流体を導出するものと、前記環状溝の側面に向かう流体を導出するものとを備えることを特徴とする円筒状ワーク切断装置。
3. 請求項１又は２記載の切断装置において、前記ワーク保持部材には、少なくとも前記環状溝内に被膜が形成されていることを特徴とする円筒状ワーク切断装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の切断装置において、前記流体としてドライアイスの細粒を導出することを特徴とする円筒状ワーク切断装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の切断装置において、前記流体として水を導出することを特徴とする円筒状ワーク切断装置。
6. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の切断装置において、前記流体として圧縮気体を導出することを特徴とする円筒状ワーク切断装置。
7. 請求項３記載の切断装置において、前記被膜が銅又は銅合金からなることを特徴とする円筒状ワーク切断装置。
8. ワーク保持部材の側壁に保持された金属製円筒状の薄肉ワークを、レーザ光照射手段から照射されたレーザ光によって切断するための円筒状ワーク切断装置の清掃方法であって、
   前記ワーク保持部材の前記側壁に形成され、周方向に沿って延在する環状溝に対し、前記薄肉ワークを切断する最中又は切断後に、流体を供給することを特徴とする円筒状ワーク切断装置の清掃方法。
9. 請求項８記載の清掃方法において、前記流体として圧縮気体を供給することを特徴とする円筒状ワーク切断装置の清掃方法。
10. 請求項８記載の清掃方法において、前記流体として水を供給することを特徴とする円筒状ワーク切断装置の清掃方法。
11. 請求項８記載の清掃方法において、前記流体としてドライアイスの細粒を供給することを特徴とする円筒状ワーク切断装置の清掃方法。
12. 請求項８〜１１のいずれか１項に記載の清掃方法において、前記流体として、前記環状溝の底面に向かうものと、前記環状溝の側面に向かうものとを供給することを特徴とする円筒状ワーク切断装置の清掃方法。

Images