JP5766458B2 - 金属製薄板ドラムの切断装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属製薄板ドラムの切断装置に関する。

例えば、無段変速機に採用される動力伝達用のベルトにおいては、環状に積層配列された複数のエレメントを一体に結束するために、複数の金属リングを積層してなる積層リングが用いられる。積層リングを構成する金属リングは、矩形状の金属製薄板の両端縁を溶接接合して形成された円筒状のドラムを所定幅で輪切り状に切断することによって形成される。

従来、金属リングを形成する装置として、金属製の薄板により円筒状に形成されたドラムを外周面に装着して保持するドラム保持手段と、前記ドラム保持手段の外周面に全周にわたって形成される環状溝と、前記ドラムを介してドラム保持手段に対向する位置に設けられ、前記ドラムにレーザ光を照射するレーザ光照射手段とを備えるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

前記従来の装置によれば、前記レーザ光照射手段から前記ドラムの前記環状溝に対応する位置にレーザ光を照射することにより、前記ドラムを切断することができる。

特公昭６３−５３９１２号公報

しかしながら、前記従来の装置によれば、前記ドラム保持手段に対する前記ドラム又は金属リングの移動が阻害されたり、前記ドラム又は金属リングが傷ついたりするという不都合がある。

本発明は、かかる不都合を解消して、金属製の薄板ドラムをドラム保持部材により保持させてその外側からレーザ光照射手段により輪切り状に切断するときに、前記環状溝に前記金属の微粒子が付着することを防止することができる金属製薄板ドラムの切断装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、前記不都合について鋭意検討したところ、前記ドラムをレーザ光の照射により切断する際に飛散する金属の微粒子が、前記環状溝に付着・堆積し、前記ドラム保持手段と、前記ドラム又は金属リングとが接触することが原因であることを知見した。

そこで、前記知見に基づいて、上記目的を達成するために、本発明は、金属製の薄板により円筒状に形成されたドラムを外周面に装着して前記ドラムをその全長にわたって保持するドラム保持手段と、前記ドラム保持手段の外周面に所定間隔を存して全周にわたって形成される環状溝と、前記ドラムを介して前記ドラム保持手段に対向する位置に設けられ、前記ドラムにレーザ光を照射するレーザ光照射手段とを備え、前記レーザ光照射手段により前記ドラムの前記環状溝に対応する位置を切断して所定幅の金属リングを形成する金属製薄板ドラムの切断装置であって、前記環状溝の表面は、レーザ光により前記ドラムを切断する際に飛散する金属の微粒子の付着を防止する被覆材で覆われていることを特徴とする。

本発明の金属製薄板ドラムの切断装置によってドラムから金属リングを形成するときには、先ず、前記ドラムを、前記ドラム保持手段の外周面に装着して保持させる。次に、環状溝に対応する位置に前記レーザ光照射装置によってレーザ光を照射することにより、ドラムを輪切り状に切断する。

前記ドラム保持手段は、前記環状溝を備えているので、レーザ光によりドラムが切断される際に発生する金属の微粒子は、前記環状溝に飛散することになる。このとき、前記環状溝は、表面が被覆材で覆われているので、該金属の微粒子が環状溝内に付着することを防止することができる。従って、前記金属の微粒子が環状溝内に堆積したとしても、該堆積物を容易に除去することができるため、前記ドラム保持手段と前記ドラム又は金属リングとの接触を防止することができる。

前記被覆材としては、例えば、フッ素樹脂、窒化ホウ素被膜、又は銅板を用いることができる。

本発明の一実施形態に係る金属製薄板ドラムの切断装置の説明的断面図。 本発明の一実施形態に係る金属製薄板ドラムの切断装置の要部断面図。

次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。

本実施形態の金属製薄板ドラムの切断装置１は、図１に示すように、円筒状ドラムＷを保持してその円筒軸の周りに回転可能な保持部１００と、保持部１００により回転されるドラムＷに対しレーザ光を照射する加工ヘッド２００と、保持部１００の基端側に連結されたスピンドル３００と、スピンドル３００を回転させるモータ４００とを備える。

金属製薄板ドラムの切断装置１はさらに、モータ４００及びスピンドル３００間における動力伝達を行うタイミングベルト５００と、保持部１００内部に圧縮エアを、スピンドル３００を介して供給するための管継手用ソケット６００とを備える。

ドラムＷは矩形状の金属製薄板の両端を接合して円筒状に形成したものである。これを金属製薄板ドラムの切断装置１によって所定幅毎に切断することにより、ＣＶＴ用金属ベルトが製造される。金属製薄板としては、例えば、厚さが０．３〜０．４ｍｍ程度のマルエージング鋼が用いられる。

保持部１００は、ドラムＷの内面に接してドラムＷを支持するほぼ円筒形状の保持部材１１０と、保持部材１１０の内壁を押圧するほぼ円筒状の押圧部材１２０と、押圧部材１２０の径を変化させるためのテーパ面１３１及び１４１をそれぞれ有する第１径変化部材１３０及び第２径変化部材１４０と、第１径変化部材１３０及び第２径変化部材１４０間の位置を調整するための連結バー１５０及びコイルスプリング１６０とを備える。

テーパ面１３１は、保持部材１１０の基端部側から先端部側に向かって次第に縮径し、テーパ面１４１は、保持部材１１０の先端部側から基端部側に向かって次第に縮径している。

保持部材１１０にはその円筒軸方向に沿った図示しない第１スリットが基端側から先端近傍まで形成されている。また、同様の第２スリットが先端側から基端近傍まで形成されている。第１スリット及び第２スリットは同数が交互に配置されており、これにより保持部材１１０は弾性的に径が伸縮自在となっている。

保持部材１１０にはまた、外周面に所定間隔を存して全周にわたって複数の環状溝１７０が設けられる。各環状溝１７０は、上述の第１スリット及び第２スリットと交差する。保持部材１１０は、スピンドル３００の先端に固定された２つの円環状の連結部材７０１及び７０２を介してスピンドル３００に連結される。連結部材７０２の保持部材１１０側の端部には、環状の挿入口７０２ａが設けられる。

保持部材１１０の基端近傍は、ドラムＷを支持する支持面よりも径が小さな小径部１１１となっている。保持部材１１０は、小径部１１１が連結部材７０２の挿入口７０２ａに嵌合され、連結部材７０２に固定される。一方、保持部材１１０の先端近傍は、ドラムＷを支持する支持面よりも径が大きな大径部１１２となっている。

押圧部材１２０の外周面は保持部材１１０の内壁を押圧し得るように、該内壁に対向している。押圧部材１２０の基端側の内側には、第１径変化部材１３０のテーパ面１３１に対向するテーパ面１２１が設けられている。一方、押圧部材１２０の先端側の内側には、第２径変化部材１４０のテーパ面１４１に対向するテーパ面１２２が設けられている。

押圧部材１２０には、その円筒軸方向に沿った図示しない基端側スリットが基端側端面から先端近傍まで形成されている。また、同様の先端側スリットが先端側端面から基端近傍まで形成されている。基端側スリット及び先端側スリットは同数、例えば２つずつが交互に配置されており、これにより押圧部材１２０は弾性的に径が伸縮自在となっている。

第１径変化部材１３０は基端側の円柱状の部分と、その先端側に位置し、テーパ面１３１を有する円錐台部分とを備える。前記円柱状部分の径と、前記円錐台部分の底面の径は同一であり、両部分は段差なく接続している。第１径変化部材１３０は中心軸上に連結バー１５０が貫通されている。第１径変化部材１３０は基端部に連結バー１５０の基端部が固定されている。

第２径変化部材１４０は円錐台状の形状を有し、テーパ面１４１を形成している。第２径変化部材１４０は中心軸上において連結バー１５０が貫通されている。コイルスプリング１６０は第１径変化部材１３０と、円錐台状の第２径変化部材１４０との間に介在し、両者を離間する方向に付勢している。コイルスプリング１６０内には連結バー１５０が貫通している。

円錐台状の第２径変化部材１４０の底面には、保持部材１１０の内径に対応する径を有する円盤部材１０１が固定される。円盤部材１０１の外側には円盤状のカバー部材１０２が固定される。カバー部材１０２の径は保持部材１１０の内径よりも大きい。したがってカバー部材１０２は常に保持部材１１０の端面上に位置する。

円盤部材１０１及びカバー部材１０２の中心を連結バー１５０が貫通している。カバー部材１０２の外側に隣接する連結バー１５０部分に嵌合する２つのナット１０３及び１０４により、カバー部材１０２に対する第１径変化部材１３０の位置を調整することができるようになっている。

スピンドル３００は基盤３０１上において、支持部材３０２により支持される。支持部材３０２とスピンドル３００との間にはベアリング３０３が介在する。これにより、スピンドル３００はその回転軸の回りに回転自在となっている。

スピンドル３００には保持部１００にエアを供給するための貫通孔３１１が中心軸上に設けられる。第１径変化部材１３０の円柱状部分と、スピンドル３００、第１連結部材７０１、第２連結部材７０２、及び保持部材１１０の基端部との間には間隙が形成されている。貫通孔３１１はこの間隙に連通している。これにより、スピンドル３００の貫通孔３１１から保持部材１１０の第１スリット及び第２スリットに通じるエア供給路３１０が形成されている。

モータ４００の回転軸及びスピンドル３００にはそれぞれプーリ４０１及び３０４が設けられる。タイミングベルト５００はプーリ４０１及び３０４間に掛け渡される。これによりスピンドル３００はモータ４００の回転に応じて回転するようになっている。

管継手用ソケット６００は、図示しない送気管が管継手６１０を介して接続される本体部６２０と、本体部６２０に接続されたソケット部６３０とを備える。ソケット部６３０は、保持部１００とは反対側の貫通孔３１１の端部に挿入される。図示しない送気管は、冷却媒体としての圧縮エアを供給する圧縮エア供給源に接続される。

環状溝１７０は、図２に示すように、表面に被覆材１７１が設けられている。被覆材１７１としては、例えば、フッ素樹脂、窒化ホウ素被膜、又は銅板を挙げることができる。前記銅板は、銅合金板であってもよい。

次に、本実施形態の金属製薄板ドラムの作動について説明する。

ドラムＷの切断加工を行う際には、まず、ドラムＷに対し、保持部材１１０を小径部１１１側から、ドラムＷの端部が大径部１１２に接するまで挿入する。次に、保持部材１１０を連結部材７０２に連結させる。これにより、ドラムＷが金属製薄板ドラムの切断装置１により保持される。

次に、ナット１０３及び１０４を回すことにより、第１径変化部材１３０をカバー部材１０２の方向に変位させる。これに伴ってコイルスプリング１６０が圧縮する。これにより、第１径変化部材１３０及び第２径変化部材１４０は相互に近接する方向に変位するので、押圧部材１２０は第１径変化部材１３０及び第２径変化部材１４０のテーパ面１３１及び１４１を介して径が拡大する方向への力を受けて、径が拡大する。

押圧部材１２０の径が拡大すると、保持部材１１０の内壁が、押圧部材１２０の側面により押圧され、保持部材１１０の径が拡大する。これにより、ドラムＷの歪みが矯正される。この後、ナット１０３及び１０４を逆方向に回し、コイルスプリング１６０の反発力により第１径変化部材１３０及び第２径変化部材１４０を離間させて、押圧部材１２０の径を若干元に戻し、又は初期の径に戻すようにしてもよい。

次に、モータ４００が駆動される。これにより、スピンドル３００を介してドラムＷが回転される。ドラムＷの回転速度は、図示しない制御手段により制御され、例えば３０〜２００ｍ／分の周方向に沿った速度に設定される。

これに応じ、図示しない制御手段は、与えられているドラムＷの材料と厚み、及び要求されるドラグラインの傾き、並びに自身が把握しているドラムＷ（保持部材１１０）の回転速度に基づき、加工ヘッド２００を平行移動させる。

次に、加工ヘッド２００からドラムＷに対し、レーザ光が照射される。レーザ光が照射されたドラムＷの部分は温度が上昇して溶融する。これにより、ドラムＷの一部分が、金属リングとして、他の部分から切り離される。

このレーザ光の照射によりドラムＷの一部が、溶融した金属の微粒子となって飛散する。このような溶融した金属の微粒子は、環状溝１７０の表面に付着して凝固することにより、環状溝１７０の内側に堆積するおそれがある。

しかしながら、本実施形態の金属製薄板ドラムの切断装置１によれば、環状溝１７０の表面は、被覆材１７１で覆われている。従って、かかる金属の微粒子は、被覆材１７１の作用により環状溝１７０の表面に付着することが防止されるため、エアブロー処理することにより、環状溝１７０内で凝固した金属の微粒子を容易に除去することができる。その結果、保持部１００に対するドラムＷ又は金属リングの移動が阻害されたり、前記ドラム又は金属リングが傷ついたりすることを防止することができる。

次に、本発明の実施例及び比較例を示す。

（実施例１）
本実施例の金属製薄板ドラムの切断装置１は、環状溝１７０の表面に、フッ素樹脂プレート（株式会社ミスミ製、商品名：ＰＴＦＥスタンダード）を貼り付けることにより、フッ素樹脂からなる被覆材１７１を設けた。

次に、本実施例の被覆材１７１が形成された金属製薄板ドラムの切断装置１を用いて、上述した手順に従い、３０ドラム分のドラムＷの切断を行った。前記切断後、エアブロー処理を行う前後に、環状溝１７０の状態を目視により観察した。

（実施例２）
本実施例の金属製薄板ドラムの切断装置１は、環状溝１７０の表面に、窒化ホウ素コーティング剤（オキツモ株式会社製、商品名：ボロンコートＡ）を常温で吹き付け、常温で５分間乾燥させることにより窒化ホウ素被膜からなる被覆材１７１を設けたことを除き、実施例１と全く同一の構成を備えている。そして、実施例１と全く同一にして環状溝１７０の状態を観察した。

（実施例３）
本実施例の金属製薄板ドラムの切断装置１は、環状溝１７０の表面に、無酸素銅板（Ｃ１０２０）を貼り付けることにより銅板からなる被覆材１７１を設けたことを除き、実施例１と全く同一の構成を備えている。そして、実施例１と全く同一にして環状溝１７０の状態を観察した。

（比較例）
本比較例の金属製薄板ドラムの切断装置１は、環状溝１７０の表面に、ステンレス鋼板（大同特殊鋼株式会社製、商品名：ＮＡＫ５５）を貼り付けることにより、ステンレス鋼からなる被覆材１７１を設けたことを除いて、実施例１と全く同一の構成を備えている。そして、実施例１と全く同一にして環状溝１７０の状態を観察した。

前記観察の結果、フッ素樹脂からなる被覆材１７１を備える実施例１、窒化ホウ素被膜からなる被覆材１７１を備える実施例２、及び銅板からなる被覆材１７１を備える実施例３では、エアブロー処理後、環状溝１７０への金属の微粒子の付着がほとんど見られなかった。特に、フッ素樹脂からなる被覆材１７１を備える実施例１では、エアブロー処理の前においても環状溝１７０への金属の微粒子の付着が見られなかった。

一方、ステンレス鋼からなる被覆材１７１を備える比較例では、エアブロー処理後、多くの金属の微粒子が環状溝１７０の表面に付着していた。

従って、フッ素樹脂、窒化ホウ素被膜、銅板からなる被覆材１７１を設けることにより、環状溝１７０への溶融した金属の付着を防止することができることが明らかである。

１…金属製薄板ドラムの切断装置、１００…保持部（ドラム保持手段）、１７０…環状溝、１７１…被覆材、２００…加工ヘッド（レーザ光照射手段）。

Claims (4)

1. 金属製の薄板により円筒状に形成されたドラムを外周面に装着して前記ドラムをその全長にわたって保持するドラム保持手段と、前記ドラム保持手段の外周面に所定間隔を存して全周にわたって形成される環状溝と、前記ドラムを介して前記ドラム保持手段に対向する位置に設けられ、前記ドラムにレーザ光を照射するレーザ光照射手段とを備え、前記レーザ光照射手段により前記ドラムの前記環状溝に対応する位置を切断して所定幅の金属リングを形成する金属製薄板ドラムの切断装置であって、
   前記環状溝の表面は、レーザ光により前記ドラムを切断する際に飛散する金属の微粒子の付着を防止する被覆材で覆われていることを特徴とする金属製薄板ドラムの切断装置。
2. 請求項１記載の金属製薄板ドラムの切断装置において、
   前記被覆材は、フッ素樹脂からなることを特徴とする金属製薄板ドラムの切断装置。
3. 請求項１記載の金属製薄板ドラムの切断装置において、
   前記被覆材は、窒化ホウ素被膜からなることを特徴とする金属製薄板ドラムの切断装置。
4. 請求項１記載の金属製薄板ドラムの切断装置において、
   前記被覆材は、銅板からなることを特徴とする金属製薄板ドラムの切断装置。
   

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