(57)【要約】【課題】優れた品質の金属リングが得られ、生産性を向上させる金属製薄板の切断装置及び切断方法を提供する。【解決手段】円筒状ドラムＷの外周面の所定位置に押し当ててドラムＷを切断する押切り刃具５と、ドラムＷの内周面に当接可能な円筒状の当接具７と、当接具７の外周面に複数配設された溝部８とを備える。溝部８は断面視Ｖ字状に形成され、中央に山型突起１２を備える。山型突起１２は、溝部８の最深部１１の４０〜６０％の高さを備える。押切り刃具５をドラムＷの外周面に押し当てて切込部１４を形成し、山型突起１２方向に進行させる。押切り刃具５の先端に対向するドラムＷの内周面に肉薄部分を形成し、山型突起１２の尖端１２ａを当接させて押入部１３を形成する。切込部１４と押入部１３とを出会わせ、押切り刃具５と山型突起１２とを未接触の状態で、ドラムＷを切断する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状のドラムに形成された金属製薄板を所定幅に切断する金属製薄板の切断装置であって、
前記ドラムの外周面の所定位置に押し当てて該ドラムを切断する押切り刃具と、
前記ドラムの内部に挿入して該ドラムの内周面に当接可能な円筒状に形成された当接具と、
該当接具の外周面に所定間隔を存して複数配設され、該押切り刃具による切断位置に対向する溝部とを備え、
該溝部は断面視Ｖ字状に形成され、該溝部の中央に位置する最深部に、該溝部の中央に尖端を有する山型突起を備えることを特徴とする金属製薄板の切断装置。
【請求項２】
請求項１記載の金属製薄板の切断装置において、前記山型突起は、前記溝部の最深部寸法の４０〜６０％の範囲の高さを備えることを特徴とする金属製薄板の切断装置。
【請求項３】
金属製薄板により形成された円筒状のドラムの外周面の所定位置に押し当てて該ドラムを切断する押切り刃具と、前記ドラムの内部に挿入して該ドラムの内周面に当接可能な円筒状に形成された当接具と、該当接具の外周面に所定間隔を存して複数配設され、該押切り刃具による切断位置に対向する溝部とを備え、該溝部は断面視Ｖ字状に形成され、該溝部の中央に位置する最深部に、該溝部の中央に尖端を有する山型突起を備える切断装置を用いて、前記ドラムを所定幅に切断する金属製薄板の切断方法であって、
該押切り刃具を該ドラムの外周面の所定位置に押し当てて切込部を形成し、該切込部を該山型突起に向かって進行させる工程と、
該押切り刃具の先端に対向する部分の該ドラムの内周面に、肉厚が局部的に薄くなった肉薄部分を形成し、該肉薄部分に該山型突起の尖端を当接させて押入部を形成する工程と、
該切込部と該押入部とを出会わせることにより、該押切り刃具と該山型突起とを未接触の状態で、該ドラムを切断する工程とを備えることを特徴とする金属製薄板の切断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、金属製薄板により形成された円筒状のドラムを輪切り状に切断して複数の金属リングを形成するために好適に用いられる金属製薄板の切断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の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、環状に重ね合わせて配列された複数のエレメントを一体に結束するために、複数の金属製リング部材を積層してなる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。
【０００３】
従来、円筒状のドラムを所定幅毎に切断して前記金属リングを形成する際に、ドラムの一端部をクランプして支持し、回転する砥石を前記ドラムの他端部の外側から押し当て、該砥石を該ドラムの周方向に移動させることによって切断する装置が知られている。しかし、砥石を用いて前記ドラムを切断する場合には、砥石の幅に相当する研削代が必要とされるため、１つのドラムから得られる金属リングの歩留まりが低くなる。また、砥石を用いて前記ドラムを切断する場合には、摩耗した砥石を研磨する際の排水の処理が繁雑であるという問題がある。
【０００４】
そこで、前記砥石に代えて、押切り刃具を用いて前記ドラムを切断する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この場合には、前記金属リングの内周側のコーナーエッジ部にバリが生じない反面、外周側のコーナーエッジ部に比較的大きなバリが発生し、切断後に行なわれるバレル研磨等の整形処理時間が長時間となる問題がある。また、前記技術には、ドラムの内面側と外面側との両側に押切り刃具を押し当てて切断することによって内周側と外面側との両方のコーナーエッジ部にバリが生じない方法が示されているが、ドラムが切断された後に両刃具同士が接触して刃具が損傷する問題もある。
【０００５】
前記問題を解決するために、前記ドラムの内部に挿入して該ドラムの内周面に当接可能な円筒状に形成された当接具を備え、該当接具の外周面に所定間隔を存して複数配設され、前記押切り刃具による切断位置に対向する溝部を設けた装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。この装置において、前記溝部は、断面視Ｖ字状に形成され、該溝部の中央に位置する最深部に平坦部が形成されている。
【０００６】
前記装置によれば、前記ドラムの外面側に押切り刃具を押し当てて切断すると、該ドラムの内面側の前記平坦部に対向する位置にくびれ部が発生し、該ドラムの内外両面から切断を進行させることができる。この結果、前記押切り刃具の切込部と前記くびれ部との交点に切断部が形成される。
【０００７】
しかしながら、前記溝部の最深部に平坦部を形成した当接具を備える装置では、前記切断部の位置が前記ドラムの内面側に近い側に偏り、しかも内面側に近い部分の損傷が大きくなる傾向があり、金属リングの品質及び生産性の向上が困難になる。
【特許文献１】特開２００１−２４１５１２号公報
【特許文献２】特開２００５−２５４３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる事情に鑑み、優れた品質の金属リングを得ることができ、しかも生産性を向上させることができる金属製薄板の切断装置及び切断方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる目的を達成するために、本発明は、円筒状のドラムに形成された金属製薄板を所定幅に切断する金属製薄板の切断装置であって、前記ドラムの外周面の所定位置に押し当てて該ドラムを切断する押切り刃具と、前記ドラムの内部に挿入して該ドラムの内周面に当接可能な円筒状に形成された当接具と、該当接具の外周面に所定間隔を存して複数配設され、該押切り刃具による切断位置に対向する溝部とを備え、該溝部は断面視Ｖ字状に形成され、該溝部の中央に位置する最深部に、該溝部の中央に尖端を有する山型突起を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明は、前記切断装置を用いて、前記ドラムを所定幅に切断する金属製薄板の切断方法であって、前記押切り刃具を該ドラムの外周面の所定位置に押し当てて切込部を形成し、該切込部を前記山型突起に向かって進行させる工程と、該押切り刃具の先端に対向する部分の該ドラムの内周面に、肉厚が局部的に薄くなった肉薄部分を形成し、該肉薄部分に該山型突起の尖端を当接させて押入部を形成する工程と、該切込部と該押入部とを出会わせることにより、該押切り刃具と該山型突起とを未接触の状態で、該ドラムを切断する工程とを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の切断装置によって前記金属製薄板（ドラム）が切断されるときには、先ず、前記押切り刃具が該ドラムを押圧しながら切込むことにより切込部が形成され、該切込部が該山型突起に向かって進行する。一方、前記刃具によって押圧された前記ドラムは、前記溝部に沿って緩やかに撓む。これにより、前記刃具による前記切込部が形成された部分では、該刃具から離反する方向に肉流が生じ、それに伴って刃具先端に向かって未だ切断されていない側が引き伸ばされ、刃具先端が向かう部分の肉厚が局部的に薄くなり、肉薄部分が形成される。
【００１２】
このとき、前記溝部の最深部には前記山型突起が形成されているので、該山型突起の尖端が、前記肉薄部分に当接し、食い込んでいく。この結果、前記押し込み刃具の先端に対向する部分には、くびれが自然発生することに代えて、前記山型突起による押入部が形成され、前記刃具による切込部と該押入部とが出会う交点が切断部となる。そして、前記押切り刃具と前記山型突起とが未接触の状態で、前記ドラムが切断される。
【００１３】
本発明の切断装置によれば、前記押し込み刃具の先端に対向する部分にくびれが自然発生するのを待つことなく、積極的に前記山型突起を前記ドラムに当接して前記押入部を形成するので、前記刃具による切込部と該押入部との交点としての前記切断部が、前記ドラムの厚さ方向の中央部付近に形成される。また、前記のように、くびれが自然発生するのを待つことなく、積極的に前記山型突起を前記ドラムに当接して前記押入部を形成するので、前記ドラムの内面側に近い部分の損傷を低減することができる。
【００１４】
従って、本発明の切断装置によれば、優れた品質の金属リングを得ることができ、しかも品質が優れていることにより後工程における整形作業が容易になるので、生産性を向上させることができる。
【００１５】
また、本発明の切断装置では、前記山型突起は、前記くびれが自然発生する前に、前記金属製薄板に当接するために、前記溝部の最深部寸法の４０〜６０％の範囲の高さを備えることが好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。図１は本発明の一実施形態の装置を示す説明図、図２は刃具及び溝部を示す説明的断面図、図３は本実施形態におけるドラムの切断工程を示す説明図、図４は切断時のドラムの一部を拡大して示す説明的断面図、図５はドラムの切断部におけるダメージの位置とその程度との関係を示すグラフである。
【００１７】
図１に示す本実施形態の切断装置１は、金属製のドラムＷを所定幅毎に輪切り状に切断して図示しない無段変速機用ベルトの金属リングを製造するものである。前記ドラムＷは、マルエージング鋼製の矩形状の平坦な薄板を円筒状に成形した後、両端縁を互いに突き合わせて溶接接合することによって形成されたものである。
【００１８】
本実施形態の切断装置１は、前記ドラムＷを切断する切断手段２と、ドラムＷを保持するドラム保持手段３とによって構成されている。前記切断手段２は、回転軸４と、該回転軸４に一体的に支持された円盤状の押切り刃具５とを備えている。該切断手段２は、回転軸４によって回転自在に設けられていると共に、押切り刃具５をドラムＷに向かって進退させると共に、ドラムＷの軸線方向に移動させる進退移動手段（図示せず）を備えている。押切り刃具５が回転自在であることにより、前記ドラム保持手段３により回転されるドラムＷへの当接によって押切り刃具５が連れ回りし、押切り刃具５全周によるドラムＷの押し切りが可能とされる。なお、押切り刃具５は回転軸４を介して図示しない回転駆動手段により回転駆動されてもよい。押切り刃具５は、前記マルエージング鋼より硬度の高い金属、例えば超硬合金、高速度鋼等により形成されている。
【００１９】
前記ドラム保持手段３は、図示しない回転駆動手段によって回転される支持軸６と、該支持軸６に連結されてその外周に前記ドラムＷを保持し、該ドラムＷの内面に当接する当接具７とを備えている。前記当接具７は、金属により円柱状に形成されており、その外周には、ドラムＷの切断位置（後述する押切り刃具５の切り込み位置）に沿って複数の溝部８が所定間隔を存して形成されている。
【００２０】
前記溝部８は、図２に示すように、断面視大略Ｖ字状に形成されている。該溝部８について更に詳しく説明すれば、本実施形態においては、溝部８の両側の内側壁９には溝部８の内方に張り出すように湾曲する湾曲面１０が形成されている。なお、溝部８の両側の内側壁９の上縁９ａ，９ｂの間隔寸法ａは、ドラムＷの板厚寸法ｂの約２０倍（１５〜３０倍であればよい）とされている。また、溝部８の最深部１１の深さ寸法ｃはドラムＷの板厚寸法ｂの約２倍（１〜３倍であればよい）とされ、更に、内側壁９の湾曲面１０の曲率半径はドラムＷの板厚寸法ｂの約３０倍（１５〜５０倍であればよい）とされている。
【００２１】
さらに、最深部１１には山型突起１２が形成されており、山型突起１２は尖端部１２ａを備えている。なお、尖端部１２ａは、大略尖鋭な形状であれば必ずしも頂角を形成するものでなくともよく、例えば半径０．０５ｍｍ程度の小径の曲面状に形成されていてもよい。また、山型突起１２の高さｈは、前記最深部１１の深さ寸法ｃの４０〜６０％の範囲であることが好ましい。
【００２２】
前記押切り刃具５の刃物角θは、６０°（５０〜９０°であればよい）とされている。
【００２３】
以上の構成による切断装置１によってドラムＷを輪切りにして金属リングを形成するときには、先ず、図１に示すように、当接具７が内周側に挿入されて保持されたドラムＷがドラム保持手段３により回転され、次いで、前記切断手段２がドラムＷに接近して押切り刃具５がドラムＷに切り込む。このとき、ドラムＷが回転していることにより、ドラムＷ全周にわたって押切り刃具５が切り込み、所定幅の金属リングが得られる。
【００２４】
次に、押切り刃具５がドラムＷに切り込む際の作動を説明する。先ず、図３（ａ）に示すように、押切り刃具５がドラムＷの外周面側に圧接されると、押切り刃具５がドラムＷに切り込むことによって切込部１４が形成され、切込部１４が山型突起１２方向に進行することによって切断が開始される。同時に、押切り刃具５によって押圧されたドラムＷが溝部８の内側壁９の湾曲面１０に沿って撓む。
【００２５】
次いで、図３（ｂ）に示すように、押切り刃具５のドラムＷへの切り込みが進行すると、ドラムＷには押切り刃具５から離反する方向に肉流が生じる。前記肉流に伴って、押切り刃具５の先端に向かって、ドラムＷの未だ切断されていない側が引き伸ばされ、押切り刃具５の先端が向かう部分の肉厚が局部的に薄くなる。そして、ドラムＷの肉厚が局部的に薄くなった部分の内周面側に、山型突起１２の尖端部１２ａが当接する。
【００２６】
続いて、図３（ｃ）に示すように、山型突起１２がドラムＷの内周面側に食い込み、このとき山型突起１２の食い込み以上に切断裂を生じ、該切断裂として押入部１３が形成される。さらに切断が進むと、ドラムＷの肉厚が局部的に薄くなった部分に生じた前記切断裂としての押入部１３が押切り刃具５による切込部１４と出会うことにより、切断が完了する。尚、押切り刃具５の尖端部と山型突起１２の尖端部１２ａとは互いに接触することはなく、ドラムＷは押切り刃具５の尖端部と山型突起１２の尖端部１２ａとが未接触の状態で切断される。
【００２７】
そして、図３（ｄ）に示すように、押切り刃具５が後退してドラムＷから離反し、図４にその一部を示す金属リングＹが得られる。
【００２８】
このようにして形成された金属リングＹは、図４に示すように、ドラムＷの内周面側には前記押入部１３が形成され、押入部１３が押切り刃具５による切込部１４と出会うことにより切断頂部１５が形成されるので、切断頂部１５は板厚寸法ｂの中央部付近に位置している。従って、後工程で行なわれるバレル研磨或いはブラシ研磨といった整形処理の時間を短縮させることができる。
【００２９】
また、本実施形態では、押切り刃具５の先端が向かう部分のドラムＷの肉厚が局部的に薄くなった部分にくびれが自然発生し、前記局部的に薄くなった部分が引き伸ばされてドラムＷの切断が完了するまでの段階において、該くびれにダメージが発生する。従って、押入部１３の切断頂部１５に近い部分に比較的大きなダメージを局限することができる。
【００３０】
次に、板厚寸法ｂ＝３２０μｍのドラムＷについて本実施形態の切断装置１で得られた金属リングＹと、従来の溝部８の最深部１１に平坦部を備える切断装置により得られた金属リングとで、前記肉厚が局部的に薄くなった部分のダメージを比較した結果を図５に示す。図５において、内周面からの位置の基点０（μｍ）は、図４に示す金属リングＹの場合、点Ｐに対応する。また、前記内周面からの位置は、点Ｐを基点として金属リングＹの輪郭に沿って切断頂部１５に向かうときの各点の板厚（図５に矢示する方向）で示す。尚、図４に示す金属リングＹの場合、切断頂部１５は、図５に示す内周面からの位置の１４０μｍと１６０μｍとの間にある。
【００３１】
図５において、ダメージとは、ある材料を連続的に引き伸ばすシミュレーションを実施した場合の、引き伸ばされた材料の流れシミュレーションの結果において、該材料のそれぞれの箇所の粗密の度合いを比で表したものである。前記ダメージは、前記材料の粗の部分が最終的に亀裂に発達する場合に数値が大きくなる。
【００３２】
ここで、ダメージの程度が０．４以上であると、さらに大きな損傷の原因となることがある。一方、ダメージの程度が０．４未満であれば放置しておいてもさらに大きな損傷の原因となることはない。
【００３３】
図５から、従来の切断装置では、比較的内周面側に近い部分、すなわち切断頂部１５から遠い部分に、さらに大きな損傷の原因となり得る０．４以上のダメージが発生することが明らかである。この部分は、通常はバレル研磨或いはブラシ研磨等の整形処理を受け難いため、前記ダメージは健全に除去し難く、優れた品質の金属リングＹを得ることができないことがある。従って、切断工程の後工程で、多大な工数を掛けて、金属リングＹの品質チェックを必要とすることがある。
【００３４】
これに対して、本実施形態の切断装置によれば、比較的内周面側に近い部分、すなわち切断頂部１５から遠い部分には、さらに大きな損傷の原因となることのない０．４未満のダメージが発生し、板厚寸法ｂの中央部付近に０．４以上のダメージが発生することが明らかである。板厚寸法ｂの中央部付近は、前記通常の整形処理によって整形される部分であるので、前記０．４以上のダメージは該整形処理によって容易に除去することができる。従って、本実施形態の切断装置によれば、優れた品質の金属リングＹを得ることができ、しかも後工程の前記整形処理がさらに容易になるので、生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態の装置を示す説明図。
【図２】刃具及び溝部を示す説明的断面図。
【図３】図１の装置におけるドラムの切断工程を示す説明図。
【図４】切断時のドラムの一部を拡大して示す説明的断面図
【図５】ドラムの切断部におけるダメージの位置とその程度との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３６】
１…切断装置、  ５…押し切り刃具、  ７…当接具、  ８…溝部、  １１…最深部、  １２…山型突起、  Ｗ…金属製薄板（ドラム）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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