JP5969850B2 - Cylindrical workpiece cutting device and cleaning method thereof - Google Patents
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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。 The present invention relates to a cylindrical workpiece cutting device that forms a plurality of metal rings by cutting a metal cylindrical thin workpiece under the action of laser light, and a cleaning method therefor.
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。 As a power transmission belt employed in a continuously variable transmission of an automobile, a laminated ring in which a plurality of metal rings are laminated is used. For example, as described in Patent Document 1, the metal ring constituting this type of laminated ring is formed by first welding both end edges of a rectangular metal thin plate to form a cylindrical drum (thin workpiece). Next, the drum is produced by cutting the drum into a circular shape with a predetermined width. If necessary, a solution treatment may be performed after the welding for the purpose of improving the internal quality of the drum.
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。
Conventionally, a cutter such as a grindstone or a cutting tool has been mainly employed as a cutting means for cutting the drum. However, in
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。 In this cutting method, after a drum is mounted on the side wall of a work holding member having a substantially cylindrical shape and having a reduced diameter, the drum is corrected to a substantially perfect circle by the side wall by expanding the diameter of the work holding member. Further, the laser beam is irradiated from the outer peripheral wall side of the drum while rotating the drum by rotating the work holding member. Here, a plurality of annular grooves extending along the circumferential direction are formed on the side wall of the work holding member, and laser light is emitted when the laser light irradiation means is positioned above each annular groove. .
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。 In the drum irradiated with the laser beam, a part thereof is melted and scattered in the annular groove. That is, the molten scattered matter is captured in the annular groove. For this reason, generation | occurrence | production of dross in a drum is suppressed.
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。 Here, the molten scattered matter trapped in the annular groove is solidified in the annular groove (hereinafter, the solidified product is referred to as “sputter”). Therefore, if the position where the molten scattered matter is captured is close to the side wall of the work holding member, a part of the spatter may be exposed from the annular groove and come into contact with the drum. When such a situation occurs, the drum is pressed against the sputter from the inner peripheral surface side, so that it becomes difficult to correct the drum into a substantially perfect circle shape. There is also a concern that the drum may be damaged by sputtering during the contact.
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。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and it is possible to prevent the spatter from being exposed from the annular groove, and for this reason, it is easy to correct the drum into a substantially circular shape, And it aims at providing the cylindrical workpiece | work cutting device which can wipe away the concern that a damage | wound enters a drum, and its cleaning method.
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。
In order to achieve the above object, the present invention provides a cylindrical workpiece cutting device for cutting a rotating metal cylindrical thin workpiece with a laser beam irradiated from a laser beam irradiation means.
A workpiece holding member in which an annular groove extending along the circumferential direction is formed on a side wall that is passed through the through hole of the thin workpiece;
Fluid deriving means for deriving a fluid from the annular groove;
With
The fluid deriving means derives the fluid during or after cutting the thin workpiece.
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。 In this configuration, spatter generated by solidification of the molten scattered material flowing into the annular groove is pushed away from the annular groove by the fluid. That is, it is removed. Thereby, an annular groove can be cleaned easily.
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。 Therefore, it is avoided that a part of the sputter is exposed from the annular groove. For this reason, since it is avoided that a sputter | spatter contacts a drum, it is easy to correct a drum to a substantially perfect circle shape. In addition, it is possible to eliminate the concern that the drum may be damaged by sputtering.
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。
In this case, as the fluid outlet means, as to derive a fluid toward a bottom surface of the annular groove, Ru provided as to derive the fluid toward the side surface of the annular groove. With such a configuration, it is possible to reduce the amount of spatter deposited on the bottom surface, and to move the position of spatter adhering to the side surface of the annular groove to the bottom surface side.
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。 It is preferable that a film is formed on at least the annular groove on the work holding member. In this case, it is easier to remove the spatter.
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。 As the fluid, fine particles of dry ice may be derived. Alternatively, water may be derived or compressed gas may be derived. In the case of compressed gas, there is an advantage that post-processing other than sputtering is unnecessary. In addition, the cost can be reduced.
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。 Of course, two or more types of cleaning with compressed gas, cleaning with high-pressure water, and cleaning with dry ice may be used in combination.
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。 The material of the coating is preferably selected so that it is easy to remove spatter and is difficult to peel off by a fluid. A suitable example of such a material is copper or a copper alloy. A coating made of copper or a copper alloy is particularly suitable in this case because it is difficult to peel off from the work holding member even when high-pressure water collides. In addition, the film which consists of copper or a copper alloy can be easily formed by plating, for example.
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。
Further, the present invention is a cleaning method for a cylindrical workpiece cutting device for cutting a metal cylindrical thin workpiece held on a side wall of a workpiece holding member with a laser beam irradiated from a laser beam irradiation means. ,
A fluid is supplied to the annular groove formed in the side wall of the workpiece holding member and extending along the circumferential direction during or after the thin workpiece is cut.
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。 Thus, by supplying the fluid to the annular groove, the spatter can be easily removed. That is, since the annular groove is cleaned, it is avoided that a part of the sputter is exposed from the annular groove. As a result, since it is avoided that the sputter contacts the drum, it is easy to correct the drum into a substantially circular shape, and the concern that the drum may be damaged due to the spatter is eliminated.
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。 As described above, a compressed gas may be supplied as the fluid. Alternatively, high-pressure water may be supplied, or dry ice fine particles may be supplied. Of course, you may make it supply 2 or more types of the fine granules of compressed gas, water, and dry ice.
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。
In any case, for the reasons described above, the fluid toward the bottom of the annular groove, that to supply the fluid toward the side surface of the annular groove.
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。 According to the present invention, since spatter is removed from the annular groove by leading the fluid to the annular groove, it is avoided that a part of the spatter is exposed in the annular groove. For this reason, it is avoided that a sputter contacts a drum.
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。 Therefore, it becomes easy to correct the drum into a substantially circular shape. In addition, it is possible to eliminate the concern that the drum may be damaged by sputtering.
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。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a cylindrical workpiece cutting device and a cleaning method thereof according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
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。
FIG. 1 is a partial cross-sectional plan view of a cylindrical
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。
The cylindrical
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。
A
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。
The
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。
The
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。
The
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。
As shown in FIG. 2, the
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。
Then, the
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。
An annular insertion port 56 is formed at one end of the second connecting
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。
A
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。
As shown in FIG. 3, the
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。
A plurality of
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。
Each of the
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。
A plurality of circumferential passages 78 (annular grooves) that extend along the circumferential direction of the side walls and communicate between adjacent
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。
As shown in FIG. 4, a
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。
The material of the
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。
As shown in FIG. 2, a pressing
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。
As shown in FIG. 2, the pressing
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。
On the inner wall of the pressing
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。
On the other hand, the first
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。
The second
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。
The first
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。
A
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。
A disc-shaped
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。
A disc-shaped
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。
Projecting
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。
The right end portion of the connecting
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。
Further, in the vicinity of the outer peripheral wall of the drum W, as shown in FIG. 5,
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)。
The discharge nozzles 128 and 130 are separated from each other so as to form an angle θ of about 100 ° to 120 °. In other words, the
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。
Here, while the
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。
A support frame (not shown) that supports the
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。
The cylindrical
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。
As shown in FIG. 7, the high-pressure
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。 In the present embodiment, the case where the compressed gas and the high pressure water are derived as fluids is illustrated, but instead of these, dry ice fine particles may be derived from a nozzle (not shown). In other words, this nozzle (not shown) is also one of the fluid outlet means.
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。
The cylindrical
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。 In manufacturing a metal ring for producing a power transmission belt used in a continuously variable transmission, for example, first, a rectangular metal thin plate is cut out, and the rectangular metal thin plate is bent to form both end edges. The drum W which is a cylindrical body is obtained by welding. In addition, as a metal thin plate, that whose thickness is about 0.3-0.4 mm is generally used. The metal thin plate is preferably made of maraging steel.
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。
When cutting the drum W, first, the side wall of the
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。
Thereafter, the
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。
As described above, the drum W may be distorted by heat during welding. Therefore, first, the drum W is pressed by expanding the diameter of the
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。
Specifically, the tightening
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。
At the same time, as the tightening
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。
As described above, the
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。
That is, as shown in FIG. 8, both the first
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。
By this pressing, the pressing
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。
The expanded pressing
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。
For example, when the drum W is distorted and the inner diameter of the drum W is non-uniform, the side wall of the holding
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。
As the diameter of the holding
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。
When the diameter of the holding
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。 At this time, the portion where the inner diameter is the smallest or the portion where the inner diameter is slightly larger than the portion is expanded to the extent that the inner diameter is substantially the same as the portion where the inner diameter is the largest. That is, the drum W is corrected so that its cross section has a substantially circular shape. For this reason, the distance (thickness) from the inner wall to the outer wall of the drum W is within the focal depth of the laser light L.
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。
As described above, the drum W is corrected. When the tightening
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。
Thereafter, the tightening
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。
Therefore, in each of the
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。
Accordingly, the holding
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。
When the diameter of the holding
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。
Next, the
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。
The rotational driving force of the
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。
Before and after this, compressed air as a cooling medium is supplied from the compressed air supply source. The compressed air reaches the pipe
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。
Next, the laser beam L is irradiated from the
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。 The portion of the drum W where the laser beam L is incident is sublimated due to an increase in temperature, and is separated from the drum W. That is, it is cut as a metal ring.
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。 Here, the distance (thickness) from the inner wall to the outer wall of the drum W is within the focal depth of the laser light L by correction as described above. Accordingly, it is possible to irradiate the drum W with the laser light L having a relatively small condensing diameter and high energy density. As a result, most of the metal material at the cut portion of the drum W can be sublimated rather than melted during irradiation. That is, the drum W can be removed while reducing the melting amount as much as possible. Therefore, it is possible to reduce the amount of the molten scattered matter generated by the cutting while reducing the thermal influence on the drum W.
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。
At the time of this cutting, a melt of a metal (for example, maraging steel) that is the material of the drum W scatters and enters the
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。
In the
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。
Since the portion irradiated with the laser beam L and the position of the
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。
The compressed gas discharged from the
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。
For example, when blowing is performed with only the
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。
Further, when the
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。 The removed spatter S is captured by a sputter S receiving member (not shown) provided on the floor of the work station.
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。
While cleaning is performed as described above, the
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。
Thereafter, the
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。
When the above-described cutting is repeated for another drum W, spatter S that cannot be removed by blowing is deposited on the bottom surface of the
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。
Here, in the present embodiment, as shown in FIG. 7, the high-pressure
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。
In addition, since the
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。 The present invention is not particularly limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
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。 For example, in this embodiment, a metal ring that constitutes a power transmission belt employed in a continuously variable transmission of an automobile is manufactured. However, other metal rings may be manufactured. Of course.
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。
In addition, as shown in FIG. 9, the
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。
Further, the discharge from the
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
DESCRIPTION OF
Claims (10)
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、前記薄肉ワークを切断する最中又は切断後に、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導出することを特徴とする円筒状ワーク切断装置。 In a cylindrical workpiece cutting device for cutting a rotating metal cylindrical thin workpiece with a laser beam irradiated from a laser beam irradiation means,
A workpiece holding member in which an annular groove extending along the circumferential direction is formed on a side wall that is passed through the through hole of the thin workpiece;
Fluid deriving means for deriving a fluid from the annular groove;
With
It said fluid outlet means, before Symbol after or during cutting to cut a thin workpiece, the fluid toward the bottom of the annular groove, the cylindrical workpiece cutting, characterized in that to derive the fluid toward the side surface of the annular groove apparatus.
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、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を特徴とする円筒状ワーク切断装置の清掃方法。 A method for cleaning a cylindrical workpiece cutting device for cutting a metal cylindrical thin workpiece held on a side wall of a workpiece holding member with a laser beam irradiated from a laser beam irradiation means,
The annular groove formed on the side wall of the workpiece holding member and extending along the circumferential direction, during or after the cutting of the thin workpiece , the fluid moving toward the bottom surface of the annular groove, and the annular groove cleaning of the cylindrical workpiece cutting apparatus, characterized by supplying the fluid towards the sides.
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