(57)【要約】  円筒状のワークをレーザ光の照射により切断する際に、ドロスが切断部分に付着するのを極力防止する。  回転する円筒状のワークＷをレーザ光で切断する際に、加工ヘッド２００を、レーザ光がワークの回転軸に向かうラインＬ１上の位置から、ワークの回転方向上流側のラインＬ２上の位置へ平行移動させる。
2012011322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の円筒状のワークをその円筒軸の周りに回転させる回転手段と、
前記回転手段により回転されているワークを切断するために、該ワークに対してレーザ光を照射する加工ヘッドと、
前記加工ヘッドの位置を、該加工ヘッドによるレーザ光の照射方向が前記回転手段による回転軸に向かうときの該加工ヘッドの位置から、該回転手段による回転方向の上流側へ平行移動させる平行移動手段と、
前記平行移動手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記平行移動手段による平行移動に際し、前記回転手段により回転されているワークに対するレーザ光の入射角度が所定の角度となる位置に前記加工ヘッドが位置するように、前記平行移動手段を制御するものであることを特徴とする円筒状ワーク切断装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記回転手段によるワークの回転の速度を制御するものであり、
各種材料による前記ワーク毎に、該ワークに形成されるドラグラインの傾き角度と、各傾き角度に対応する該ワークの厚み及び回転速度、並びに前記所定の入射角度に相当する加工ヘッドの位置とを関連付けたデータを記憶しており、
前記平行移動手段の制御に際しては、該データに基づいて、前記回転手段により回転されているワークの厚み及び回転速度に対応する加工ヘッドの位置を取得し、該位置に前記加工ヘッドが位置するように、前記平行移動手段を制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の円筒状ワーク切断装置。
【請求項３】
金属製の円筒状のワークを、保持部材により内面を支持して保持する保持工程と、
前記保持部材により保持されたワークを、前記保持部材を回転させることにより該ワークの円筒軸の周りに所定の回転速度で回転させる回転工程と、
前記保持部材により保持されたワークの厚み及び回転速度に応じて定められた位置に、該ワークの回転方向の上流側へ、加工ヘッドを平行移動させる移動工程と、
前記回転工程により回転しているワークに対し、前記移動工程により平行移動された加工ヘッドからレーザ光を照射することにより、該ワークを切断して金属リングを形成する切断工程とを具備することを特徴とする金属リング製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製の円筒状のワークを切断する円筒状ワーク切断装置、及び金属製の円筒状のワークを切断して金属リングを形成する金属リング製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＣＶＴベルト用の金属リングは、金属製薄板の両端縁を接合して得た円筒状のワークを周方向に切断することによって製造される（たとえば、特許文献１参照）。この文献においては、押し切り刃でワークを輪切りにすることにより、金属リングを形成するようにしている。【０００３】
金属リングの製造に使用される装置として、レーザ光により切断加工を行うようにしたものも知られている（たとえば特許文献２及び３参照）。このような装置においては、金属製の円筒状のワークを円筒軸の周りに回転させながら、レーザ光を円筒軸の方向に向けてワークに照射することにより、ワークを切断するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９７０７４号公報
【特許文献２】特公昭６３−５３９１２号公報
【特許文献３】実開昭５９−６２８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のレーザ光を用いた装置によれば、ワークを構成する金属がレーザ光の照射により溶融又は昇華することによって、ドロスが発生し、切断部分に付着するという問題がある。【０００６】
従来、冷却媒体の供給により溶融金属の発生を抑制したり、昇華ガスを吸引したりすることにより、ドロスの発生や付着を防止するための工夫がなされている。しかし、それでもドロスの付着が問題となる場合があり、より確実にドロスの付着を防止することが望まれている。【０００７】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点に鑑み、円筒状のワークをレーザ光の照射により切断するに際して、ドロスが切断部分に付着するのを極力防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この目的を達成するため、本発明に係る円筒状ワーク切断装置は、金属製の円筒状のワークをその円筒軸の周りに回転させる回転手段と、前記回転手段により回転されているワークを切断するために、該ワークに対してレーザ光を照射する加工ヘッドと、前記加工ヘッドの位置を、該加工ヘッドによるレーザ光の照射方向が前記回転手段による回転軸に向かうときの該加工ヘッドの位置から、該回転手段による回転方向の上流側へ平行移動させる平行移動手段と、前記平行移動手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記平行移動手段による平行移動に際し、前記回転手段により回転されているワークに対するレーザ光の入射角度が所定の角度となる位置に前記加工ヘッドが位置するように、前記平行移動手段を制御することを特徴とする。【０００９】
これによれば、加工ヘッドの位置を、上述のように回転方向の上流側へ平行移動させ、ワークに対するレーザ光の入射角度が所定角度となるようにすることによって、レーザ光の照射により切断加工が進行している部分の長さを短縮することができる。これにより、切断加工で発生するドロスを減少させ、かつドロスが切断部分に滞留する時間を短縮することができる。したがって、ドロスが切断部分に付着するのを効果的に防止することができる。【００１０】
ここで、ワークに対するレーザ光の入射角度が所定角度となるようにするためには、加工ヘッドを、一定の中心の周りに回転させる方法も考えられる。しかしながら、これによれば、不可避的に発生する加工ヘッドの回転角度の調整誤差が、回転の中心から離れるほど拡大されるので、繰り返し高い精度で入射角度が所定角度となるように加工ヘッドの回転角度を制御するのは困難である。【００１１】
この点、加工ヘッドの向き及び位置を、レーザ光の照射方向が回転手段の回転軸に向かう方向となる位置に高い精度で合わせておくことにより、本発明に従い、この位置から加工ヘッドを、ワークに対するレーザ光の入射角度が所定角度となるような位置に平行移動することは、比較的高い精度で行うことができる。また、このような平行移動を行うための機構は、比較的安価である。【００１２】
また、本発明はさらに、前記制御手段は、前記回転手段によるワークの回転の速度を制御するものであり、各種材料による前記ワーク毎に、該ワークに形成されるドラグラインの傾き角度と、各傾き角度に対応する該ワークの厚み及び回転速度、並びに前記所定の入射角度に相当する加工ヘッドの位置とを関連付けたデータを記憶しており、前記平行移動手段の制御に際しては、該データに基づいて、前記回転手段により回転されているワークの厚み及び回転速度に対応する加工ヘッドの位置を取得し、該位置に前記加工ヘッドが位置するように、前記平行移動手段を制御するものであることを特徴とする。【００１３】
これによれば、上述のデータに基づいて、ワークの厚み及び回転速度に対応する加工ヘッドの位置を取得し、この位置に加工ヘッドを平行移動させてレーザ光の照射を行うことにより、該ワークの材料に応じた所望のドラグラインの傾きが生じるようなワークの切断を行うことができる。なお、ドラグラインとは、レーザ光によりワークＷを切断するときに発生した溶融金属が凝固するときに切断面に形成される層状の線である。ドラグラインの傾きは、レーザ光による切断部分へのドロスの付着量に関係する。【００１４】
本発明に係る金属リング製造方法は、金属製の円筒状のワークを、保持部材により内面を支持して保持する保持工程と、前記保持部材により保持されたワークを、前記保持部材を回転させることにより該ワークの円筒軸の周りに所定の回転速度で回転させる回転工程と、前記保持部材により保持されたワークの厚み及び回転速度に応じて定められた位置に、該ワークの回転方向の上流側へ、加工ヘッドを平行移動させる移動工程と、前記回転工程により回転しているワークに対し、前記移動工程により平行移動された加工ヘッドからレーザ光を照射することにより、該ワークを切断して金属リングを形成する切断工程とを具備することを特徴とする。【００１５】
これによれば、上述の円筒状ワーク切断装置の場合と同様に、ドロスが切断部分に付着するのを効果的に防止することができる。また、ワークに対するレーザ光の入射角度が所定角度となるような位置に対し、簡便な平行移動機構を用い、比較的高い精度で平行移動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態に係る円筒状ワーク切断装置の一部断面図である。
【図２】図１の装置における加工ヘッドと円筒状ワークとの位置関係を示す図である。
【図３】図２のラインＬ１上に加工ヘッドが位置する場合にワークＷが切断される様子を示す図である。
【図４】図２のラインＬ２上に加工ヘッドが位置する場合にワークＷが切断される様子及びその切断の結果を示す図である。
【図５】図４の場合と逆の方向からレーザ光を入射させる場合にワークＷが切断される様子及びその切断の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の一実施形態に係る円筒状ワーク切断装置の一部断面図である。同図に示すように、この装置は、円筒状ワーク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により回転されるワーク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。
【００１８】
円筒状ワーク切断装置はさらに、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。なお、本実施形態のモータ４００、スピンドル３００、保持部１００等により本発明における回転手段が構成される。
【００１９】
ワーク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。これを円筒状ワーク切断装置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、たとえば、厚さが０．３〜０．４ｍｍ程度のマルエージング鋼が用いられる。
【００２０】
保持部１００は、ワークＷの内面に接してワーク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円錐面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間の位置関係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。
【００２１】
保持部材１１０にはその円筒軸方向に沿った図示していない第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。
【００２２】
保持部材１１０にはまた、所定間隔で周方向に複数の周方向溝１７０が設けられる。各周方向溝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。
【００２３】
保持部材１１０の基端近傍は、ワーク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。保持部材１１０の先端近傍は、ワーク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。
【００２４】
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の円錐面１３１に対応する円錐面１２１が設けられている。押圧部材１２０の先端側の内側には、第２径変化部材１４０の円錐面１４１に対応する円錐面１２２が設けられている。円錐面１２１及び１２２はいずれも頂部側が押圧部材１２０の中心に向いている。
【００２５】
押圧部材１２０には、その円筒軸方向に沿った図示してい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、たとえば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。
【００２６】
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、円錐面１３１を有する円錐台部分とを備える。該円柱状部分の径と、該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の中心軸上において連結バー１５０が貫通している。第１径変化部材１３０の基端部に連結バー１５０の基端部が固定されている。
【００２７】
第２径変化部材１４０は円錐台状の形状を有し、円錐面１４１を形成している。第２径変化部材１４０の中心軸上において連結バー１５０が貫通している。コイルスプリング１６０は第１径変化部材１３０の円錐台部分の頂部と、円錐台状の第２径変化部材１４０の頂部との間に介在し、両者が離れる方向に付勢している。コイルスプリング１６０内を連結バー１５０が通っている。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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隙間が形成されている。貫通孔３１１はこの隙間に接続している。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。
【００３２】
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。
【００３３】
管継手用ソケット６００は、図示してい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に接続したソケット部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。図示していない送気管は、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。
【００３４】
図２は加工ヘッド２００とワークＷとの位置関係を示す図である。図中の２１０はアルゴンガスや窒素ガス、圧縮エア等を吐出する吐出ノズル、２２０は吐出ノズル２１０に対向するように配置され、周囲のガスを吸引する吸引ノズルである。
【００３５】
加工ヘッド２００は、ワークＷの切断加工を施す際には、加工ヘッド２００の中心軸がワークＷ（保持部材１１０）の回転中心Ｏに向かうラインＬ１上の位置から、ラインＬ１に垂直な方向に所定の距離Ｄだけ、切断方向に平行移動したラインＬ２上の位置に移動される。この移動は、保持部材１１０の中心軸に垂直な面内において行われる。
【００３６】
なお、切断方向は、矢印２３０で示されるワークＷの回転方向とは反対側の方向、すなわち回転方向の上流側となる。
【００３７】
所定距離ＤはワークＷの厚み、回転速度等の条件に基づき、切断部分にドロスが付着しにくいように設定される。加工ヘッド２００の平行移動は平行移動機構２４０及び制御手段２５０により行われる。制御手段２５０は、ワークＷの厚みや回転速度に基づき、距離Ｄを取得し、平行移動機構２４０を制御して、加工ヘッド２００を距離Ｄの位置に位置させる。
【００３８】
平行移動機構２４０は、加工ヘッド２００をワークＷの回転軸に平行な第１の方向に案内し、移動させる第１の移動手段２４１と、第１の移動手段２４１を該回転軸に垂直な第２の方向に案内し、移動させる第２の移動手段２４２とにより構成される。すなわち、第１の移動手段２４１による移動方向は図２におけるワークＷの回転軸に沿った方向でかつラインＬ１に垂直な方向となり、第２の移動手段２４２による移動方向は、該回転軸及びラインＬ１に垂直な方向となる。
【００３９】
距離Ｄの取得は、予め各種のワークＷを用いて切断を試行することにより得られた試行データから構成した対応テーブルに基づいて取得される。試行データには、試行に使用した各ワークＷの材料、厚み、及び回転速度、各ワークＷに生じたドラグラインの傾き、各試行時における距離Ｄの値、さらに切断部分に付着したドロスの高さ等が含まれる。
【００４０】
なお、ドラグラインとは、レーザ光によりワークＷを切断するときに発生した溶融金属が凝固するときに切断面に形成される層状の線である。ドラグラインの傾きは、レーザ光による切断部分へのドロスの付着量に関係する。
【００４１】
試行データに基づき、各ワークＷの材料毎に、少なくとも１つのドラグラインの傾き、並びに該傾きに対応するワークＷの厚み、保持部材１１０（ワークＷ）の回転速度、及び距離Ｄを対応付けた対応テーブルが構成される。対応テーブルに含められる少なくとも１つのドラグラインの傾きとしては、ドロスの付着量が少なかった値が採用される。なお、対応テーブルは、距離Ｄの代わりに、距離Ｄに対応するレーザ光のワークＷに対する入射角度θを対応付けたものであってもよい。
【００４２】
この構成において、ワークＷの切断加工を行う際には、まず、ワークＷに対し、保持部材１１０を小径部１１１側から、ワーク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に対して連結させる。これにより、ワークＷが円筒状ワーク切断装置により保持される。
【００４３】
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が圧縮される。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異するので、押圧部材１２０は第１径変化部材１３０及び第２径変化部材１４０の円錐面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。
【００４４】
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、ワーク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。
【００４５】
次に、モータ４００が駆動される。これにより、スピンドル３００を介してワークＷが回転される。ワークＷの回転速度は、上述の制御手段２５０により制御され、たとえば３０〜２００ｍ／分の周方向に沿った速度に設定される。これと同時に、吐出ノズル２１０から圧縮エア等の吐出、及び吸引ノズル２２０による吸引が開始される。また、図示していないエア供給源からは、冷却媒体としての圧縮エアの供給が開始される。
【００４６】
エア供給源から供給される圧縮エアは、管継手用ソケット６００及びエア供給路３１０を介して、保持部材１１０の第１スリット及び第２スリットに供給され、さらには、周方向溝１７０に供給される。このとき、上述の押圧部材１２０の径の戻しが行われていた場合には、保持部材１１０とワークＷとの間には若干のクリアランスが存在するので、供給される圧縮エアは、このクリアランスにおいて空気膜を形成する。
【００４７】
また、このようにして保持部材１１０の側壁に圧縮エアが到達することにより、該側壁が冷却効率に優れた冷やし金として機能する。なお、上述の押圧部材１２０の径の戻しが行われていなかった場合でも、圧縮エアが保持部材１１０とワークＷとの間に侵入し、空気膜を形成する。
【００４８】
これに応じ、制御手段２５０は、与えられているワーク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ワークＷ（保持部材１１０）の回転速度に基づき、上述の対応テーブルを参照し、距離Ｄを求める。そして、平行移動機構２４０を制御し、図２のように、加工ヘッド２００の位置が、ラインＬ１上の位置から距離Ｄだけ離れたラインＬ２上の位置となるように加工ヘッド２００を平行移動させる。これに伴い、吐出ノズル２１０及び吸引ノズル２２０の位置も、調整される。
【００４９】
このとき、ワークＷの軸方向における加工ヘッド２００の位置は、保持部材１１０の最も先端側の周方向溝１７０上に位置するワークＷ部分に対してレーザ光が照射される位置に設定される。次に、加工ヘッド２００からワークＷに対し、レーザ光が照射される。レーザ光が照射されたワークＷの部分は温度が上昇して溶融する。
【００５０】
これにより、ワークＷの最も先端側の部分が、１つ目の金属リングとして、他の部分から切り離される。なお、切断の最中に発生した溶融金属が凝固するときに、レーザ光に沿ってワークＷに層状の線、すなわち上述のドラグラインが形成される。
【００５１】
このレーザ光による切断に際しては、レーザ光の照射によりワークＷの一部が昇華して発生する昇華金属ガスが凝集して切断部分に付着したり、溶融金属が切断部分に付着したりしてドロスの付着が発生するおそれがある。かかるドロスの付着は、保持部材１１０とワークＷとの間に形成される空気膜や、吐出ノズル２１０からの圧縮エア等の吐出、吸引ノズル２２０による該空気膜の吸引や圧縮エア等の吸引により抑制される。
【００５２】
図３及び図４（ａ）はこのようにしてワークＷが切断される様子を、従来の場合と比較して示す。図３は加工ヘッド２００が図２におけるラインＬ１上に位置する従来の場合の様子であり、図４（ａ）は加工ヘッド２００がラインＬ２上に位置する本実施形態の場合である。図３の従来の場合、レーザ光８０１はワークＷに対し、入射角度０°で、垂直に入射する。
【００５３】
図３の従来の場合、レーザ光８０１が作用してワークＷを切断し、加工が進行している部分は、ワークＷの表面に対して傾斜している。このため、該加工進行部分の長さは比較的長く、その分、溶融金属が比較的多く発生し、発生した溶融金属が切断部分８０３に滞留する時間も比較的長い。したがって、溶融金属がドロス８０２となってワークＷの切断部分８０３に付着し易い。なお、ドラグラインは加工進行部分に沿って形成されるので、この場合、ドラグラインは切断方向Ｃに対し、反時計回りで鈍角を成す。
【００５４】
これに対し、本実施形態の場合、加工ヘッド２００が図２のラインＬ１から距離Ｄだけ離れたラインＬ２上に位置し、ラインＬ２に沿ってレーザ光８０１が照射される。このため、図４（ａ）のように、レーザ光８０１はワークＷに対し、距離Ｄに応じた入射角度θで入射する。なお、図中のＮはワークＷの表面に対する法線である。
【００５５】
この場合、レーザ光８０１が作用し、ワークＷを切断している加工進行部分は、ワークＷに対してほぼ垂直となる。したがって、図３の従来の場合に比べ、加工進行部分の長さは短い。つまり、加工により生じる溶融金属は最少となり、溶融金属が切断部分８０３に滞留する時間も最短となる。
【００５６】
したがって、溶融金属は、ドロス８０２となって切断部分８０３に付着する余裕が与えられることなくそのまま排出される。すなわち、上述の保持部材１１０とワークＷとの間に形成される空気膜や、吐出ノズル２１０からの圧縮エア等の吐出、吸引ノズル２２０による該空気膜の吸引や圧縮エア等の吸引により、スムーズに排出されることになる。
【００５７】
図４（ｂ）は、このようにして切断された場合のワークＷの切断面８０５を示す。図中の破線８０４は、ワークＷに形成されたドラグラインに沿ったラインである。本実施形態の場合、同図に示すように、切断されたワークＷに形成されるドラグラインの角度は破線８０４で示されるように、ワークＷの表面に対し、ほぼ直角となる。そして、切断面８０５の下部にはドロスは付着していない。
【００５８】
図５は本実施形態に対する比較例を示す。同図（ａ）は、レーザ光の入射角度の大きさは同じであるが、図４（ａ）の場合とは逆の方向からレーザ光を入射させる場合にワークＷが切断される様子を示す。この場合、レーザ光８０１が作用し、ワークＷを切断している加工進行部分は、ワークＷに対してかなり傾斜する。
【００５９】
したがって、図４（ａ）の本実施形態の場合に比べ、加工進行部分は長い。つまり、加工により生じる溶融金属は多くなり、切断部分８０３に滞留する時間も長期化する。その分、溶融金属は、ドロス８０２となって切断部分８０３に付着しやすくなる。
【００６０】
図５（ｂ）はこのようにして切断された場合のワークＷの切断面８０６を示す。この場合、同図に示すように、切断面８０６の下部にはかなりの量のドロス８０２が付着している。また、この場合、ドラグラインに沿った破線８０４によって示されるように、ドラグラインは切断方向Ｃに対し、反時計回りに、図３の場合よりも大きな鈍角を成す。
【００６１】
１つ目の金属リングの切断が終了すると、加工ヘッド２００が、ワークＷにおける次の切断位置に対応する位置に位置するように、ワークＷの軸方向に沿って移動される。すなわち、保持部材１１０の先端側から２番目の周方向溝１７０上に位置するワークＷにレーザ光が照射される位置に移動される。加工ヘッド２００の移動に伴い、吐出ノズル２１０及び吸引ノズル２２０の位置も調整される。
【００６２】
そして、この位置において、再び上述と同様にしてレーザ光が照射され、ワークＷが切断され、２つ目の金属リングが形成される。このようにして、順次、周方向溝１７０上に加工ヘッド２００が位置決めされ、金属リング形成されてゆく。ただし、この間、ワークＷの軸に垂直な面内における加工ヘッド２００の位置は、常に、図２で示される位置に維持される。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態によれば、加工ヘッド２００の位置を、上述のように回転方向の上流側へ平行移動させ、ワークＷに対するレーザ光の入射角度が所定角度θとなるようにすることによって、レーザ光８０１の照射により切断加工が進行している部分の長さを短縮することができる。これにより、切断加工により発生するドロス８０２を減少させ、かつドロスが切断部分に滞留する時間を短縮することができる。したがって、ドロス８０２が切断部分に付着するのを効果的に防止することができる。
【００６４】
ここで、ワークＷに対するレーザ光の入射角度が所定角度θとなるようにするためには加工ヘッド２００を回動させ、首振り動作を行うようにする方法も考えられる。しかし加工ヘッド２００を固定し、その固定した位置を極座標の原点として所定角度θだけ正確に傾ける動作を、繰り返し高精度で行うのは困難である。不可避的に発生する加工ヘッド２００の回転角度の調整誤差が、極座標の原点から離れるほど拡大されるからである。
【００６５】
この点、本実施形態によれば、加工ヘッド２００の向き及び位置を、レーザ光の照射方向が保持部材１１０の回転軸に向かう方向となる図２のラインＬ１上の位置に高い精度で合わせておくことにより、この位置から加工ヘッドを、ワークＷに対するレーザ光の入射角度θが所定角度となるようなラインＬ２上の位置に平行移動することは、比較的高い精度でかつ安価な機構を用いて行うことができる。
【００６６】
また、上述の対応テーブルに基づいて、ワークＷの厚み及び回転速度に対応する加工ヘッド２００の位置を取得し、この位置に加工ヘッド２００を平行移動させてレーザ光の照射を行うことにより、ワークＷの材料に応じ、所望のドラグラインの傾きが生じるようなワークＷの切断を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
レーザ光がワークに所定の入射角度で入射するように加工ヘッドを平行移動させてワークの切断を行うことによって、切断部分にドロスの付着の無い金属リングを製造し、ＣＶＴベルト等の用途に適したものとして利用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１００…保持部（回転手段）、２００…加工ヘッド、２４０・・・平行移動機構（平行移動手段）、２５０・・・制御手段、８０１…レーザ光、Ｗ…ワーク、θ…入射角度。
【図１】
2012011322.tif 000003
【図２】
2012011322.tif 000004
【図３】
2012011322.tif 000005
【図４】
2012011322.tif 000006
【図５】
2012011322.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月7日(2011.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の円筒状のワークをその円筒軸の周りに回転させる回転手段と、
前記回転手段により回転されているワークを切断するために、該ワークに対してレーザ光を照射する加工ヘッドと、
前記加工ヘッドの位置を、該加工ヘッドによるレーザ光の照射方向が前記回転手段による回転軸に向かうときの該加工ヘッドの位置から、該回転手段による回転方向の上流側へ、該照射方向に垂直な方向に対して平行移動させる平行移動手段と、
前記平行移動手段を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記平行移動手段による平行移動に際し、前記回転手段により回転されているワークに対するレーザ光の入射角度が所定の角度となる位置に前記加工ヘッドが位置するように、前記平行移動手段を制御するものであることを特徴とする円筒状ワーク切断装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記回転手段によるワークの回転の速度を制御するものであり、
各種材料による前記ワーク毎に、該ワークに形成されるドラグラインの傾き角度と、各傾き角度に対応する該ワークの厚み及び回転速度、並びに前記所定の入射角度に相当する加工ヘッドの位置とを関連付けたデータを記憶しており、
前記平行移動手段の制御に際しては、該データに基づいて、前記回転手段により回転されているワークの厚み及び回転速度に対応する加工ヘッドの位置を取得し、該位置に前記加工ヘッドが位置するように、前記平行移動手段を制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の円筒状ワーク切断装置。
【請求項３】
金属製の円筒状のワークを、保持部材により内面を支持して保持する保持工程と、
前記保持部材により保持されたワークを、前記保持部材を回転させることにより該ワークの円筒軸の周りに所定の回転速度で回転させる回転工程と、
加工ヘッドを、前記ワークの回転方向の上流側の方向でかつ該加工ヘッドによるレーザ光の照射方向に垂直な方向に対し、前記保持部材により保持されたワークの厚み及び回転速度に応じて定められた位置まで平行移動させる移動工程と、
前記回転工程により回転しているワークに対し、前記移動工程により平行移動された加工ヘッドからレーザ光を照射することにより、該ワークを切断して金属リングを形成する切断工程とを具備することを特徴とする金属リング製造方法。
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月1日(2013.7.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の円筒状のワークを、その内面を支持して保持する保持部材と、
前記保持部材を回転させることにより、該保持部材により保持されたワークをその円筒軸の周りに回転させる回転手段と、
前記回転手段により回転されているワークを切断するために、該ワークに対してレーザ光を照射する加工ヘッドと、
前記加工ヘッドの位置を、該加工ヘッドによるレーザ光の照射方向が前記回転手段による回転軸に向かうときの該加工ヘッドの位置から、該回転手段による回転方向の上流側へ、該照射方向に垂直な方向に対して平行移動させる平行移動手段と、
前記平行移動手段による平行移動に際し、前記回転手段により回転されているワークに対するレーザ光の入射角度が所定の角度となる位置に前記加工ヘッドが位置するように、前記平行移動手段を制御する制御手段と、
前記保持部材により保持されたワークと該保持部材との間に圧縮空気を供給するエア供給路とを備えることを特徴とする円筒状ワーク切断装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記回転手段によるワークの回転の速度を制御するものであり、
各種材料による前記ワーク毎に、該ワークに形成されるドラグラインの傾き角度と、各傾き角度に対応する該ワークの厚み及び回転速度、並びに前記所定の入射角度に相当する加工ヘッドの位置とを関連付けたデータを記憶しており、
前記平行移動手段の制御に際しては、該データに基づいて、前記回転手段により回転されているワークの厚み及び回転速度に対応する加工ヘッドの位置を取得し、該位置に前記加工ヘッドが位置するように、前記平行移動手段を制御するものであることを特徴とする請求項１に記載の円筒状ワーク切断装置。
【請求項３】
金属製の円筒状のワークを、保持部材により内面を支持して保持する保持工程と、
前記保持部材により保持されたワークを、前記保持部材を回転させることにより該ワークの円筒軸の周りに所定の回転速度で回転させる回転工程と、
加工ヘッドを、そのレーザ光の照射方向が前記回転工程で回転されるワークの回転軸に向かうときの位置から、該ワークの回転方向の上流側の方向でかつ該照射方向に垂直な方向に、該ワークの厚み及び回転速度に応じて定められた位置まで平行移動させる移動工程と、
前記保持部材により保持されたワークと該保持部材との間に圧縮空気を供給するエア供給工程と、
前記エア供給工程による圧縮空気の供給と並行して、前記回転工程により回転しているワークに対し、前記移動工程で平行移動された加工ヘッドからレーザ光を照射することにより、該ワークを切断して金属リングを形成する切断工程とを具備することを特徴とする金属リング製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この目的を達成するため、本発明に係る円筒状ワーク切断装置は、金属製の円筒状のワークを、その内面を支持して保持する保持部材と、前記保持部材を回転させることにより、該保持部材により保持されたワークをその円筒軸の周りに回転させる回転手段と、前記回転手段により回転されているワークを切断するために、該ワークに対してレーザ光を照射する加工ヘッドと、前記加工ヘッドの位置を、該加工ヘッドによるレーザ光の照射方向が前記回転手段による回転軸に向かうときの該加工ヘッドの位置から、該回転手段による回転方向の上流側へ、該照射方向に垂直な方向に対して平行移動させる平行移動手段と、前記平行移動手段による平行移動に際し、前記回転手段により回転されているワークに対するレーザ光の入射角度が所定の角度となる位置に前記加工ヘッドが位置するように、前記平行移動手段を制御する制御手段と、前記保持部材により保持されたワークと該保持部材との間に圧縮空気を供給するエア供給路とを備えることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明に係る金属リング製造方法は、金属製の円筒状のワークを、保持部材により内面を支持して保持する保持工程と、前記保持部材により保持されたワークを、前記保持部材を回転させることにより該ワークの円筒軸の周りに所定の回転速度で回転させる回転工程と、加工ヘッドを、そのレーザ光の照射方向が前記回転工程で回転されるワークの回転軸に向かうときの位置から、該ワークの回転方向の上流側の方向でかつ該照射方向に垂直な方向に、該ワークの厚み及び回転速度に応じて定められた位置まで平行移動させる移動工程と、前記保持部材により保持されたワークと該保持部材との間に圧縮空気を供給するエア供給工程と、前記エア供給工程による圧縮空気の供給と並行して、前記回転工程により回転しているワークに対し、前記移動工程で平行移動された加工ヘッドからレーザ光を照射することにより、該ワークを切断して金属リングを形成する切断工程とを具備することを特徴とする。
【国際調査報告】
2012011322.tif 000008
2012011322.tif 000009