專利名稱：金屬環(huán)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在激光束的作用下將中空?qǐng)A筒形金屬工件切割成多個(gè)金屬環(huán)的金屬環(huán)制造方法。
背景技術(shù)：
用于汽車的無(wú)級(jí)變速器的動(dòng)力傳輸帶采用通過(guò)層壓多個(gè)金屬環(huán)而提供的層壓環(huán)。 如日本公開待審專利出版物No. 2005-297074中所述，層壓環(huán)中使用的金屬環(huán)通過(guò)以下步驟制造而成焊接矩形薄金屬板的兩個(gè)相對(duì)的端以形成圓筒形筒件(圓筒形工件)；然后將所述筒件切成預(yù)定寬度的環(huán)。在一些情況下，在焊接之后將固溶熱處理施加到筒件以提高筒件的內(nèi)部質(zhì)量。迄今為止通常已經(jīng)使用諸如砂輪、切割工具或類似的切割器切割筒件。還已經(jīng)嘗試使用激光束切割中空?qǐng)A筒形筒件，如日本專利出版物No. 63-053912和日本公開待審的實(shí)用新型出版物No. 59-062879中所述。如上所述，當(dāng)焊接薄金屬板的兩個(gè)相對(duì)端時(shí)，獲得的圓筒形工件由于焊接熱量而可能會(huì)變形。眾所周知，激光束僅可以切割物體的有限深度。因此，當(dāng)筒件被極大地變形時(shí)， 從圓筒形工件的內(nèi)壁到外壁的距離(即，厚度)不容易布置在激光束的聚焦深度內(nèi)。因此， 筒件的一部分不能被切割。此外，當(dāng)將固溶熱處理施加在如上所述焊接的筒件上時(shí)，變形被放大。當(dāng)在不校正變形的情況下切割筒件時(shí)，變形留在所產(chǎn)生的金屬環(huán)中。換句話說(shuō)，不能容易地獲得沒有大變形的金屬環(huán)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的總體目的是提供一種制造金屬環(huán)的方法，該方法能夠?qū)⒅锌請(qǐng)A筒形工件改形成大致圓形形狀，并因此可容易地切割圓筒形工件。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種金屬環(huán)的制造方法，所述制造方法能夠容易地獲得沒有變形的金屬環(huán)。根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種金屬環(huán)的制造方法，所述制造方法用于由激光束照射器施加的激光束將金屬中空?qǐng)A筒形工件切割成多個(gè)金屬環(huán)，所述方法包括以下步驟將保持構(gòu)件的側(cè)壁插入到圓筒形工件的通孔中，所述保持構(gòu)件用作用于冷卻圓筒形工件的冷卻器；通過(guò)使保持構(gòu)件的側(cè)壁朝向圓筒形工件的通孔的內(nèi)壁移動(dòng)以推動(dòng)所述內(nèi)壁， 將圓筒形工件改形成大致圓形形狀；以及通過(guò)激光束切割已經(jīng)被改形成大致圓形形狀的圓筒形工件，同時(shí)在保持構(gòu)件的側(cè)壁與圓筒形工件的通孔的內(nèi)壁之間供應(yīng)冷卻介質(zhì)。應(yīng)該注意的是，根據(jù)本發(fā)明的術(shù)語(yǔ)“大致圓形形狀”包括在通過(guò)激光束切割工件的步驟中不會(huì)產(chǎn)生問題的任意形狀。根據(jù)本發(fā)明，保持構(gòu)件的側(cè)壁可朝向圓筒形工件的通孔的內(nèi)壁移動(dòng)(即，保持構(gòu)件的直徑被增大)，使得圓筒形工件被改形成具有大致圓形橫截面。利用這種布置，即使圓筒形工件由于用于形成圓筒形工件的焊接而具有大到足以在通過(guò)激光束進(jìn)行切割的步驟中引起困難的變形時(shí)，圓筒形工件也可以被改形成大致圓形形狀以校正變形。因?yàn)樵谕ㄟ^(guò)激光束進(jìn)行的切割步驟中產(chǎn)生困難的大變形不再保持在改形后的圓筒形工件中，因此從圓筒形工件的內(nèi)壁到外壁的距離(即，厚度)可以容易地設(shè)置在激光束的聚焦深度內(nèi)。因此，可以在隨后的激光加工期間容易地切割圓筒形工件。換句話說(shuō)，因?yàn)樵趫A筒形工件已經(jīng)通過(guò)增大保持構(gòu)件的直徑而被改形成具有大致圓形形狀之后通過(guò)激光束切割圓筒形工件，因此，可以容易地切割圓筒形工件，并因此可以容易地制造金屬環(huán)。此外，因?yàn)閳A筒形工件被改形，因此可以獲得沒有大變形的金屬環(huán)。此外，因?yàn)楸３謽?gòu)件的側(cè)壁用作冷卻器，因此可以有效地冷卻圓筒形工件。特別是，圓筒形工件的被激光束照射的部分被激光束加熱，而可避免由于熱傳導(dǎo)使圓筒形工件的剩余部分的溫度上升。因此，可防止圓筒形工件的除了將被切割的部分之外的部分熔化， 從而顯著地減少熔化金屬并因此顯著地減少渣滓的生成。另外，因?yàn)閳A筒形工件由于冷卻而收縮，因此可以進(jìn)一步校正在圓筒形工件上產(chǎn)生的變形。當(dāng)通過(guò)激光束切割圓筒形工件時(shí)，優(yōu)選的是圓筒形工件在30-200m/min的圓周速度下旋轉(zhuǎn)。在上述范圍內(nèi)的圓周速度能夠施加足以切割圓筒形工件的能量。換句話說(shuō)，圓筒形工件可以容易地被切割。此外，因?yàn)槊繂挝粫r(shí)間生成較少量的熔化金屬，因此可生成較少量的渣滓。另外，圓筒形工件可以例如通過(guò)將矩形金屬板的兩個(gè)相對(duì)端焊接成圓筒形形狀而形成。圓筒形工件在保持在保持構(gòu)件上之前被形成。另外，優(yōu)選的是提供一種用于抽吸冷卻介質(zhì)的抽吸單元，當(dāng)切割圓筒形工件時(shí)，所述冷卻介質(zhì)通過(guò)切割部分泄露出。通過(guò)抽吸冷卻介質(zhì)，可以容易地從切割部分去除冷卻介質(zhì)和冷卻介質(zhì)中所含有的熔化的金屬或渣滓。在上述中，優(yōu)選的是還設(shè)置輸送介質(zhì)排放單元，輸送介質(zhì)排放單元排放輸送介質(zhì)以將通過(guò)切割部分泄露的冷卻介質(zhì)朝向抽吸單元輸送。利用上述布置，可以進(jìn)一步有效地從切割部分去除冷卻介質(zhì)和所述冷卻介質(zhì)中所含有的熔化金屬或渣滓。優(yōu)選的是激光束照射器被布置成使得沿供應(yīng)冷卻介質(zhì)的方向從下游朝向上游切割圓筒形工件。如果沿供應(yīng)冷卻介質(zhì)的方向從上游切割圓筒形工件，則在圓周通道中流動(dòng)的所有冷卻介質(zhì)會(huì)通過(guò)切割部分泄漏。因此，冷卻介質(zhì)在下一個(gè)切割部分(即，位于沿供應(yīng)冷卻介質(zhì)的方向的下游)處不泄漏，因此不能容易地去除熔化金屬或渣滓。相反，在沿供應(yīng)冷卻介質(zhì)的方向從下游切割圓筒形工件的情況中，即使當(dāng)冷卻介質(zhì)通過(guò)切割部分泄露，冷卻介質(zhì)也會(huì)必然到達(dá)下一個(gè)切割部分(即，位于沿供應(yīng)冷卻介質(zhì)的方向的上游)，冷卻介質(zhì)必然在下一個(gè)切割部分處泄露出。因此，可以在下一個(gè)切割部分處容易地去除熔化金屬或渣滓。用于汽車的無(wú)級(jí)變速器的動(dòng)力傳輸帶。當(dāng)結(jié)合附圖時(shí)本發(fā)明的上述及其它目的特征和優(yōu)點(diǎn)將從以下說(shuō)明變得更加清楚，其中在所述附圖中，本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例僅通過(guò)示例性示例示出ο


圖1是用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的金屬環(huán)的制造方法的圓筒形工件切割器的以部分橫截面的形式示出的平面圖；圖2是圖1中所示的圓筒形工件切割器的主要部分的側(cè)視橫截面圖；圖3是示意性地顯示保持構(gòu)件的整體的立體圖；圖4是示意性地顯示將插入到保持構(gòu)件中的推動(dòng)構(gòu)件的整體的立體圖；圖5是圖1中所示的圓筒形工件切割器的前正視圖；以及圖6是圓筒形工件切割器的主要部分的側(cè)視橫截面圖，其中推動(dòng)構(gòu)件和保持構(gòu)件的直徑由圖2中所示的情況被增大。
具體實(shí)施例方式以下參照附圖結(jié)合用于實(shí)施該方法的圓筒形工件切割器詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的金屬環(huán)的制造方法。圖1是用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的金屬環(huán)的制造方法的圓筒形工件切割器 10的以部分橫截面的形式示出的平面圖。圖2是工件切割器10的主要部分的側(cè)視橫截面圖。圓筒形工件切割器10包括用于旋轉(zhuǎn)軸12的電動(dòng)機(jī)14 ；保持構(gòu)件16，所述保持構(gòu)件連接到軸12并與軸12 —起旋轉(zhuǎn)；和工作頭18 (參見圖2)，所述工作頭用作用于將激光束L 施加到被保持構(gòu)件16保持的中空?qǐng)A筒形工件W上的預(yù)定點(diǎn)的激光束照射器。圓筒形工件切割器10包括基部(未示出)；設(shè)置在基部上的第一基板20和第二基板22(圖1中被示出)。電動(dòng)機(jī)14由第一基板20支撐。另一方面，軸支撐構(gòu)件M設(shè)置在第二基板22上，其中軸12插入在所述軸支撐構(gòu)件M中。軸承沈置于軸支撐構(gòu)件M與軸12之間，使得軸12被軸支撐構(gòu)件M可旋轉(zhuǎn)地支撐。第一皮帶輪30在外部安裝到電動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)軸觀上。另一方面，第二皮帶輪32 在外部安裝到軸12的端部上。同步皮帶34纏繞在第一皮帶輪30與第二皮帶輪32之間。 因此，如以下所述，軸12在電動(dòng)機(jī)14的作用下開始旋轉(zhuǎn)。軸12被設(shè)置為中空主體。具體地，軸12具有內(nèi)孔36，所述內(nèi)孔在所述軸中縱向延伸。內(nèi)孔36在軸12的兩個(gè)縱向端部處開口。管接頭插座38的插座40插入到開口中的一個(gè)內(nèi)。通過(guò)管接頭42連接到管接頭插座38的主體41的供氣管(未示出)連接到用于供應(yīng)作為冷卻介質(zhì)的壓縮空氣的壓縮空氣供應(yīng)源。換句話說(shuō)，從壓縮空氣供應(yīng)源供應(yīng)的壓縮空氣通過(guò)供氣管和管接頭42，然后流入內(nèi)孔36中。由以上可知，內(nèi)孔36用作壓縮空氣流動(dòng)通道。管接頭插座38的插座40具有截錐形形狀，并且可相對(duì)于主體旋轉(zhuǎn)。如圖2所示，保持構(gòu)件16通過(guò)第一連接器構(gòu)件44和第二連接器構(gòu)件46連接到軸 12。具體地，臺(tái)階狀部分48設(shè)置在軸12的端部處。第一連接器構(gòu)件44的圓筒形突起部50 插入到臺(tái)階狀部分48中，并且從第一連接器構(gòu)件44的端面插入的第一連接螺栓52螺紋接合到軸12的端部中。從第二連接器構(gòu)件46的端面插入的第二連接螺栓M螺紋接合到第一連接器構(gòu)件 44的端部中。另外，第二連接螺栓M相對(duì)于第一連接螺栓52徑向向內(nèi)定位。
環(huán)狀插入孔56形成在第二連接器構(gòu)件46的端部中。另一方面，如圖2和圖3所示，具有比另一部分的直徑小的直徑的小直徑部分58設(shè)置在保持構(gòu)件16的端部上。小直徑部分58插入到插入孔56中。朝向插入孔56的底部延伸的連接銷60嵌入小直徑部分58。 連接銷60裝配到設(shè)置在插入孔56的底部處的裝配孔62中以連接第二連接器構(gòu)件46和保持構(gòu)件16。密封構(gòu)件64設(shè)置在插入孔56的內(nèi)壁處。密封構(gòu)件64密封第二連接器構(gòu)件46與保持構(gòu)件16之間的間隙以防止壓縮空氣的泄漏。如圖3所示，保持構(gòu)件16是中空主體，所述中空主體具有小直徑部分58 ；大致圓筒形保持部分66，所述大致圓筒形保持部分66具有比小直徑部分58的直徑大的直徑；和止動(dòng)部分68，所述止動(dòng)部分68具有比保持部分66的直徑大的直徑。具體地，保持構(gòu)件16 設(shè)置有沿保持構(gòu)件16的縱向方向延伸的插入通孔70。另外，插入通孔70分別與貫穿第一連接器構(gòu)件44和第二連接器構(gòu)件46的連通孔72和74連通。保持構(gòu)件16設(shè)置有從插入通孔70徑向延伸到側(cè)壁(外壁)的多個(gè)徑向通道76。 換句話說(shuō)，徑向通道76與插入通孔70連通。徑向通道76中的每一個(gè)都沿保持構(gòu)件16的縱向方向延伸。從小直徑部分58切割到止動(dòng)部分68的一部分的徑向通道76中的一個(gè)被設(shè)置成與從止動(dòng)部分68切割到小直徑部分58的一部分的徑向通道76中的另一個(gè)相鄰。多個(gè)圓周通道78沿圓周方向在保持構(gòu)件16的保持部分66的側(cè)壁上延伸以使相鄰的徑向通道76相互連接。如由圖2和圖3可理解到，圓周通道78沒有達(dá)到插入通孔70。 換句話說(shuō)，圓周通道78沒有與插入通孔70直接連通，而是僅通過(guò)徑向通道76與插入通孔 70連通。如圖2所示，推動(dòng)構(gòu)件80插入到如此布置的保持構(gòu)件16的內(nèi)部中。此外，第一直徑變化構(gòu)件82和第二直徑變化構(gòu)件84插入到推動(dòng)構(gòu)件80的內(nèi)部中。預(yù)定間隙設(shè)置在以下部件之間第一直徑變化構(gòu)件82與第一和第二連接器構(gòu)件44、46的連通孔72、74以及保持構(gòu)件16的插入通孔70之間。如圖2所示，推動(dòng)構(gòu)件80是中空主體。如圖4所示，從內(nèi)壁貫穿到外壁的多個(gè)(在本實(shí)施例中為四個(gè))狹縫86縱向設(shè)置在推動(dòng)構(gòu)件80上。狹縫86包括在圖4中從左端延伸到右端的第一狹縫和從右端延伸到左端的第二狹縫，所述第一狹縫和所述第二狹縫交替布置。由于存在狹縫86，因此推動(dòng)構(gòu)件80容易地產(chǎn)生彈性變形。兩個(gè)第一凸輪88和90設(shè)置在推動(dòng)構(gòu)件80的內(nèi)壁上(具體地參見圖幻，其中所述凸輪的直徑在遠(yuǎn)離左端和右端的方向上逐漸減小(即呈錐形)。另外，推動(dòng)構(gòu)件80在預(yù)定長(zhǎng)度上具有在中間部分處和在所述中間部分附近的恒定內(nèi)徑。另一方面，第一直徑變化構(gòu)件82具有圓柱形部分92和第二凸輪94，所述第二凸輪的直徑沿被插入到推動(dòng)構(gòu)件80中的方向逐漸減小(呈錐形)。第二凸輪94插入到推動(dòng)構(gòu)件80中，同時(shí)與第一凸輪88可滑動(dòng)地接觸。第二直徑變化構(gòu)件84形成為具有側(cè)壁的近似截錐體，所述側(cè)壁沿被插入到推動(dòng)構(gòu)件80中的方向呈錐形漸縮。所述側(cè)壁用作可與第一凸輪90滑動(dòng)接觸的凸輪。所述側(cè)壁將被稱作為第二凸輪96。
第一直徑變化構(gòu)件82和第二直徑變化構(gòu)件84分別被孔98和100縱向貫穿。連接器棒102插入到插入孔98和100中。用于在使第一直徑變化構(gòu)件82和第二直徑變化構(gòu)件84彼此分離的方向上彈性偏壓所述第一直徑變化構(gòu)件和所述第二直徑變化構(gòu)件的螺旋彈簧104置于第一直徑變化構(gòu)件82與第二直徑變化構(gòu)件84之間。寬凸緣106設(shè)置在連接器棒102的左端(圖2中)。凸緣106的端面位于設(shè)置在第一直徑變化構(gòu)件82的圓柱形部分92的端部處的容納臺(tái)階狀部分108中。第二直徑變化構(gòu)件84具有在其底部(圖2中的右端)處的盤狀主體110。盤狀主體110具有與保持構(gòu)件16的插入通孔70的直徑相對(duì)應(yīng)的直徑，并且插入到孔70中。盤狀主體110和第二直徑變化構(gòu)件84通過(guò)第三連接螺栓112相互連接。盤狀罩構(gòu)件116通過(guò)第四連接螺栓114連接到盤狀主體110的外側(cè)(圖2中的右端)。罩構(gòu)件116的直徑大于插入通孔70的直徑。換句話說(shuō)，罩構(gòu)件116不能插入到插入通孔70中。用于突起部118和120的孔分別延伸通過(guò)盤狀主體110和罩構(gòu)件116。連接器棒102的右端部分(在圖2中)通過(guò)第二直徑變化構(gòu)件84的插入孔100 和用于盤狀主體110和罩構(gòu)件116的突起部118和120的孔朝向外側(cè)突出。螺紋部分122 設(shè)置在突出的右端部分上。兩個(gè)緊固螺母1 和1 擰到螺紋部分122上。緊固螺母124 和126的直徑小于孔120的直徑，但是大于孔118的直徑。在上述布置中，如圖5所示，用于排放氬氣、氮?dú)?、壓縮空氣或類似氣體的排放噴嘴128(排放機(jī)構(gòu))和用于抽吸上述氣體的抽吸噴嘴130(抽吸單元)以彼此相對(duì)的方式設(shè)置在圓筒形工件W的外圓周附近。如圖5所示，工作頭18面對(duì)保持構(gòu)件16，同時(shí)相對(duì)于從保持構(gòu)件16的旋轉(zhuǎn)中心0 延伸的線(即，保持構(gòu)件16的直徑(虛線Ml))沿旋轉(zhuǎn)方向朝向下游側(cè)偏移。換句話說(shuō)，激光束L的虛擬軸線M2相對(duì)于虛擬線Ml形成角度θ。在以下說(shuō)明中，為了方便起見，角度 θ將被稱作為入射角度。接下來(lái)，相對(duì)應(yīng)上述布置的圓筒形工件切割器的操作詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的金屬環(huán)的制造方法。為了產(chǎn)生用于制造在無(wú)級(jí)變速器中使用的動(dòng)力傳輸帶的金屬環(huán)，初始切割矩形薄金屬板。彎曲矩形薄金屬板，并且焊接所述矩形薄金屬板的相對(duì)端并且使所述相對(duì)端相互連接，藉此，可獲得圓筒形工件W(圓筒形主體)。另外，薄金屬板的厚度通常在近似從0. 3mm 至0. 4mm的范圍內(nèi)。薄金屬板有利地由馬氏體時(shí)效鋼制成。為了切割圓筒形工件W，將保持構(gòu)件16的側(cè)壁從小直徑部分58側(cè)插入到圓筒形工件W的通孔中。圓筒形工件W的移動(dòng)由保持構(gòu)件16的止動(dòng)部分68阻止，藉此，圓筒形工件W定位在保持部分66處。微小間隙形成在保持部分66的外壁與圓筒形工件W的內(nèi)壁之間。隨后，通過(guò)連接銷60將保持構(gòu)件16連接到第二連接器構(gòu)件46，使得圓筒形工件W 被圓筒形工件切割器10保持。如上所述，圓筒形工件W可能由于焊接熱量而變形。因此，在本實(shí)施例中，可增大保持構(gòu)件16的直徑以推動(dòng)圓筒形工件W。更具體地，沿緊固方向擰緊固螺母IM和126。因此，緊固螺母IM和1 朝向第二直徑變化構(gòu)件84移動(dòng)。因?yàn)榫o固螺母IM和126的直徑大于孔118的直徑，因此緊固螺母IM和1 推動(dòng)盤狀主體110以將第二直徑變化構(gòu)件84推向第一直徑變化構(gòu)件82。同時(shí)，當(dāng)擰緊固螺母IM和126的螺紋時(shí)，在圖2中向右拉連接器棒102的螺紋部分122。因此，連接器棒102朝向第二直徑變化構(gòu)件84移動(dòng)。如上所述，連接器棒102的凸緣106位于第一直徑變化構(gòu)件82的容納臺(tái)階狀部分 108中。因此，朝向第二直徑變化構(gòu)件84移動(dòng)的連接器棒102可拉第一直徑變化構(gòu)件82。 換句話說(shuō)，第一直徑變化構(gòu)件82與連接器棒102 —起朝向第二直徑變化構(gòu)件84移動(dòng)。具體地，如圖6所示，第一直徑變化構(gòu)件82和第二直徑變化構(gòu)件84都縱向移動(dòng)以深插入到推動(dòng)構(gòu)件80中，伴隨螺旋彈簧104的壓縮。所述移動(dòng)使第一直徑變化構(gòu)件82和第二直徑變化構(gòu)件84的第二凸輪94和96在具有較大直徑部分處接觸推動(dòng)構(gòu)件80的第一凸輪88和90。因此，可通過(guò)第二凸輪94和96推動(dòng)第一凸輪88和90。由第二凸輪94和 96施加的推力沿推動(dòng)構(gòu)件80的徑向方向向外指向。推力增大推動(dòng)構(gòu)件80的直徑。這是因?yàn)橥ㄟ^(guò)設(shè)置在推動(dòng)構(gòu)件80的內(nèi)壁上的第一凸輪88和90徑向向外推推動(dòng)構(gòu)件80。如上所述，因?yàn)橥苿?dòng)構(gòu)件80容易地進(jìn)行彈性變形， 因此直徑也容易地增加。增大的推動(dòng)構(gòu)件80基本上均勻地徑向向外推保持構(gòu)件16的保持部分66。如圖3 所示，保持構(gòu)件16設(shè)置有多個(gè)徑向通道76和圓周通道78。因此，保持構(gòu)件16也具有充分的彈性。具體地，保持構(gòu)件16當(dāng)被推動(dòng)構(gòu)件80推動(dòng)時(shí)容易地進(jìn)行彈性變形，然后保持構(gòu)件 16的直徑大致均勻增加。例如，當(dāng)圓筒形工件W變形從而具有不均勻的內(nèi)徑時(shí)，在直徑增大過(guò)程中保持部分66的側(cè)壁首先接觸圓筒形工件W的具有最小內(nèi)徑的一部分。另一方面，圓筒形工件W的具有比所述最小內(nèi)徑部分的直徑大的直徑的其它部分保持與保持部分66的側(cè)壁間隔開。當(dāng)保持部分66的直徑進(jìn)一步增加時(shí)，最小內(nèi)徑部分的直徑增加。然后，保持部分 66的側(cè)壁接觸圓筒形工件W的具有稍微較大的內(nèi)徑的另一部分。當(dāng)保持部分的直徑仍然進(jìn)一步增加時(shí)，最小內(nèi)徑部分的直徑進(jìn)一步增加，并且具有稍微較大內(nèi)徑的部分的直徑也增加。這樣，當(dāng)保持部分的直徑逐漸增加時(shí)，保持部分66 的側(cè)壁最后與圓筒形工件W的具有最大內(nèi)徑的一部分接觸。此時(shí)，最小內(nèi)徑部分和具有稍微較大內(nèi)徑的部分被增大到與最大內(nèi)徑近似相同的內(nèi)徑。換句話說(shuō)，圓筒形工件W被改形以具有大致圓形橫截面。因此，圓筒形工件W被改形。另外，當(dāng)緊固螺母IM和1 被過(guò)度擰緊時(shí)，罩構(gòu)件 116的移動(dòng)被保持構(gòu)件16的止動(dòng)部分68阻止，使得盤狀主體110的移動(dòng)以及第一直徑變化構(gòu)件82和第二直徑變化構(gòu)件84的移動(dòng)被禁止。因此，推動(dòng)構(gòu)件80和保持部分66的直徑增大也停止。隨后，緊固螺母IM和1 可以在松開螺母的方向上旋轉(zhuǎn)。此時(shí)，螺旋彈簧104在使第一直徑變化構(gòu)件82和第二直徑變化構(gòu)件84相互分離的方向偏壓第一直徑變化構(gòu)件82 和第二直徑變化構(gòu)件84。因此，第一直徑變化構(gòu)件82和第二直徑變化構(gòu)件84移動(dòng)以從推動(dòng)構(gòu)件80的內(nèi)部分開。因此，第一直徑變化構(gòu)件82和第二直徑變化構(gòu)件84的相應(yīng)第二凸輪94和96在具有較小直徑的部分處與推動(dòng)構(gòu)件80的第一凸輪88和90接觸。因此，第一凸輪88和90不受第二凸輪94和96的壓力。換句話說(shuō)，因?yàn)椴辉偈┘佑糜谠龃笸苿?dòng)構(gòu)件80的直徑的推力，因此推動(dòng)構(gòu)件80的直徑減小。因此，保持構(gòu)件16的保持部分66的直徑也減小。這是因?yàn)楸３謽?gòu)件16不再受到推動(dòng)構(gòu)件80的推力。當(dāng)保持部分66的直徑減小時(shí)，保持部分66可以返回到圖2中所示的狀態(tài)(即，在直徑增大之前的初始狀態(tài))或可以返回到保持部分66具有比在初始狀態(tài)下的直徑稍微大的直徑的狀態(tài)。在以下說(shuō)明中，假設(shè)保持部分66返回到初始狀態(tài)。另外，即使當(dāng)保持構(gòu)件16的保持部分66和推動(dòng)構(gòu)件80返回到初始狀態(tài)，因?yàn)閳A筒形工件W不具有充分的彈性，因此圓筒形工件W在一旦改形之后沒有恢復(fù)到所述圓筒形工件的原始形狀。換句話說(shuō)，在改形之后可保持大致圓形形狀。接下來(lái)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)14。然后，電動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)軸觀開始旋轉(zhuǎn)。第一皮帶輪30 與旋轉(zhuǎn)軸觀的旋轉(zhuǎn)一起旋轉(zhuǎn)，以旋轉(zhuǎn)同步皮帶34，并因此使第二皮帶輪32旋轉(zhuǎn)。軸12和連接到軸12的保持構(gòu)件16與其一起開始旋轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)14的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力優(yōu)選地被設(shè)定成使得被保持構(gòu)件16保持的圓筒形工件W 在30-200m/min的圓周速度下旋轉(zhuǎn)。另外，因?yàn)檩S承沈如上所述置于軸12與軸支撐構(gòu)件 24之間，因此軸支撐構(gòu)件M不旋轉(zhuǎn)。進(jìn)一步，在管接頭插座38中，僅插座40旋轉(zhuǎn)，主體41 沒有隨之一起旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，排放機(jī)構(gòu)和抽吸機(jī)構(gòu)被驅(qū)動(dòng)以開始從排放噴嘴(輸送介質(zhì)排放單元)1 排放壓縮空氣和類似氣體(輸送介質(zhì))和通過(guò)抽吸噴嘴130開始抽吸。因?yàn)榕欧艊娮? 和抽吸噴嘴130彼此面對(duì)，因此從排放噴嘴1 排放的壓縮空氣和類似氣體流向抽吸噴嘴 130。在流動(dòng)之前或之后，可從壓縮空氣源供應(yīng)壓縮空氣(冷卻介質(zhì))。壓縮空氣通過(guò)供氣管和管接頭42流動(dòng)到管接頭插座38以通過(guò)插座40被供應(yīng)給軸12的內(nèi)孔36。壓縮空氣在內(nèi)孔36中流動(dòng)并通過(guò)以下部件之間的間隙第一直徑變化構(gòu)件82的圓筒形部分92與第一連接器構(gòu)件44和第二連接器構(gòu)件46的連通孔72和74以及保持構(gòu)件16的插入通孔70之間。然后，壓縮空氣到達(dá)保持構(gòu)件16的內(nèi)部，S卩，插入通孔70。壓縮空氣通過(guò)保持構(gòu)件16的與插入通孔70連通的徑向通道76 (參見圖幻進(jìn)一步移動(dòng)到外壁 (側(cè)壁)，使得壓縮空氣的一部分與圓筒形工件W的內(nèi)壁縱向接觸。其余的壓縮空氣沿保持部分66的側(cè)壁在圓周通道78中流動(dòng)，同時(shí)沿圓周方向與圓筒形工件W的內(nèi)壁接觸。當(dāng)保持構(gòu)件16的保持部分66和推動(dòng)構(gòu)件80的直徑從圓筒形工件W的改形后的直徑減小時(shí)，在保持部分66的側(cè)壁與圓筒形工件W的內(nèi)壁之間存在微小間隙。因此，壓縮空氣在所述間隙處形成空氣層。同時(shí)，因?yàn)閴嚎s空氣流動(dòng)到保持構(gòu)件16的側(cè)壁，因此側(cè)壁用作具有極好冷卻效率的冷卻器。另外，當(dāng)保持部分66和推動(dòng)構(gòu)件80的直徑從改形后的圓筒形工件W直徑保持不變時(shí)，壓縮空氣仍然流動(dòng)到保持部分66的側(cè)壁與圓筒形工件W的內(nèi)壁之間以形式空氣層。隨后，將激光束L從工作頭18施加到圓筒形工件W。在本實(shí)施例中，將激光束L初始施加到圓筒形工件W的右端附近(在圖2中)，即，施加到壓縮空氣的供應(yīng)方向上的最下游側(cè)。此時(shí)，上面施加激光束L的部分和圓周通道78中的一個(gè)的位置彼此大致相對(duì)應(yīng)。當(dāng)將激光束L施加到圓筒形工件W的所述部分時(shí)，所述部分的溫度增加然后熔化，使得可在熔化的部分處從圓筒形工件W切割金屬環(huán)。在熔化期間，圓筒形工件W的金屬材料(例如，馬氏體時(shí)效鋼)升華以產(chǎn)生升華的金屬氣體。應(yīng)該理解的是即使當(dāng)圓筒形工件 W由除了馬氏體時(shí)效鋼之外的金屬(例如，不銹鋼或類似金屬)制成，也可生成升華的金屬氣體。在切割期間，當(dāng)圓筒形工件W的旋轉(zhuǎn)速度為30-200m/min時(shí)，可以施加用于切割圓筒形工件W的充分能量。換句話說(shuō)，可以容易地切割圓筒形工件W。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度在上述范圍內(nèi)時(shí)，由于以下理由，每單位時(shí)間生成少量的熔化金屬。因?yàn)閳A筒形工件W旋轉(zhuǎn)，因此激光束L間歇地入射在圓筒形工件W的同一部分上。 這是因?yàn)樵?jīng)被激光束L照射的所述部分由于圓筒形工件W的旋轉(zhuǎn)而被驅(qū)動(dòng)以遠(yuǎn)離激光束 L0通常，激光束L的能量密度在斑點(diǎn)寬度的中心處高，而在所述斑點(diǎn)寬度的周邊低。 換句話說(shuō)，激光束L顯示能量密度的分布。因此，圓筒形工件W的被激光束L的斑點(diǎn)寬度的中心部分入射在上面的一部分容易升華，而圓筒形工件W的斑點(diǎn)寬度的側(cè)部分入射在上面的另一部分不容易升華。當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度在上述范圍內(nèi)時(shí)，斑點(diǎn)寬度的中心部(高能量密度)入射在上面的部分瞬間升華以被轉(zhuǎn)化成為升華的金屬氣體。另一方面，雖然所述斑點(diǎn)寬度的側(cè)部(低能量密度)入射在上面的部分的溫度增加，但是所述溫度基本上保持在所述部分的熔點(diǎn)以下。 由于圓筒形工件W的旋轉(zhuǎn)，所述部分被驅(qū)動(dòng)以遠(yuǎn)離激光束L，從而防止所述部分的溫度增加，使得難以使所述部分的溫度超過(guò)熔點(diǎn)。因此，難以產(chǎn)生熔融金屬，從而防止渣滓的生成。另外，當(dāng)在圓筒形工件W的第二或隨后的旋轉(zhuǎn)期間照射激光L的斑點(diǎn)寬度的中心時(shí)，所述部分升華。因此，如上所述，可切割圓筒形工件W以獲得金屬環(huán)。另外，因?yàn)榛旧纤猩傻纳饘贇怏w可以被抽吸噴嘴130抽吸，因此可以避免升化的金屬氣體沉積在圓筒形工件W上，并因此避免生成渣滓。此外，保持構(gòu)件I6的側(cè)壁通過(guò)供應(yīng)的壓縮空氣用作有效的冷卻器。因此，圓筒形工件W的除了被激光束L照射的部分之外的部分的溫度沒有增加，使得可防止所述部分熔化，并且可以避免在所述部分上生成渣滓。此外，在本實(shí)施例中，空氣層形成在保持構(gòu)件16的側(cè)壁與圓筒形工件W的內(nèi)壁之間。因此，即使當(dāng)生成熔化金屬和渣滓，熔化金屬和渣滓也被空氣層吸收。當(dāng)在切割期間生成的熔化金屬凝固時(shí)，沿激光束L在圓筒形工件W上生成層線 (托線(dragline))。然而，在本實(shí)施例中，如圖5所示，工作頭18設(shè)置在與保持構(gòu)件16的旋轉(zhuǎn)中心線偏離的位置處。因此，激光束L以入射角θ入射在圓筒形工件W上。在此過(guò)程中，托線形成為從圓筒形工件的外壁到內(nèi)壁的直線，即，沿圓筒形工件的厚度方向的直線。在這種布置中，渣滓?guī)缀醪粫?huì)粘附(沉積)到其上。換句話說(shuō)，因?yàn)楣ぷ黝^18設(shè)置在與保持構(gòu)件16的旋轉(zhuǎn)中心線偏離的位置處并且激光束L以入射角θ施加在圓筒形工件W上，因此可以進(jìn)一步有效地避免渣滓的沉積。當(dāng)切割圓筒形工件W時(shí)，因?yàn)楸患す馐鳯照射的部分和圓周通道78的位置基本上彼此相對(duì)應(yīng)，因此圓周通道78被暴露給外部，然后空氣層的空氣泄露到外部。隨后，空氣層以離心的方式分散。這是因?yàn)楸３謽?gòu)件16旋轉(zhuǎn)?？諝鈱訑y帶熔化金屬或渣滓。換句話說(shuō)，即使當(dāng)生成熔化金屬或渣滓時(shí)，也可以從切割位置有效地去除熔化金屬或渣滓。在此布置中，壓縮空氣等從排放噴嘴1 排放，同時(shí)通過(guò)抽吸噴嘴130抽吸壓縮空氣。因?yàn)閴嚎s空氣等流向抽吸噴嘴130，因此空氣層被壓縮空氣等輸送，并流動(dòng)到抽吸噴嘴 130。如以上所理解的，壓縮空氣等用作用于將空氣層輸送向抽吸噴嘴130從而有效地移除空氣層的輸送介質(zhì)。另外，在切割過(guò)程中在切割部分處由激光束L生成的升化金屬氣體、熔化金屬等也通過(guò)壓縮空氣等被輸送到抽吸噴嘴130。因此，切割部分保持清潔。在如上所述獲得金屬環(huán)之后，工作頭18如圖2所示移動(dòng)以利用激光束L照射圓筒形工件W的另一部分。此時(shí)，工作頭18也移動(dòng)到與圓周通道78中的另一個(gè)相對(duì)應(yīng)的位置。 隨后，以類似于上述方式切割圓筒形工件W。當(dāng)從靠近第二連接器構(gòu)件46的圓筒形工件W的左端，即供應(yīng)壓縮空氣的上游側(cè)切割圓筒形工件W時(shí)，供應(yīng)到保持構(gòu)件16的內(nèi)部的所有壓縮空氣可能通過(guò)切割部分泄漏，使得空氣層不能形成在保持部分66的側(cè)壁與圓筒形工件W之間。然而，因?yàn)閳A筒形工件W的切割過(guò)程在供應(yīng)壓縮空氣的方向的下游側(cè)開始，因此供應(yīng)到保持構(gòu)件16的內(nèi)部的壓縮空氣流動(dòng)到保持部分66的側(cè)壁與圓筒形工件W的將被切割的部分的內(nèi)壁之間的部分。因此， 因?yàn)榭諝鈱舆B續(xù)形成，因此可以容易地清除在切割部分處生成的熔化金屬和渣滓。另外，雖然在上述實(shí)施例中壓縮空氣用作冷卻介質(zhì)，但是可以使用其它氣體或液體。當(dāng)使用液體時(shí)，代替上述空氣層而形成液體層。液體層也用于從切割部分有效地清除熔化金屬或渣滓。液體根據(jù)極好的冷卻效率和低成本而優(yōu)選地為水。此外，從排放噴嘴1 排放的輸送介質(zhì)可以是諸如水的液體。利用這種布置，可以更加有效地冷卻切割部分，并且可以保持切割部分清潔。另外，當(dāng)使用液體時(shí)，應(yīng)該理解的是排放噴嘴1 和抽吸噴嘴130被設(shè)置成使得不會(huì)阻礙激光束L的照射。此外，激光束L的照射位置不需要與圓周通道78的位置相對(duì)應(yīng)。這是因?yàn)榧词巩?dāng)激光束L的照射位置與圓周通道78的位置彼此沒有相對(duì)應(yīng)，也不會(huì)阻礙液體層或空氣層的泄漏。此外，應(yīng)該理解的是本發(fā)明適用制造與在汽車的無(wú)級(jí)變速器中使用動(dòng)力傳輸帶具有不同結(jié)構(gòu)的金屬環(huán)。雖然已經(jīng)詳細(xì)地顯示和說(shuō)明了本發(fā)明的特定優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)該理解的是在不背離所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍的情況下可以在本發(fā)明中做各種改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種金屬環(huán)的制造方法，所述制造方法用于由激光束照射器(18)施加的激光束(L) 將金屬中空?qǐng)A筒形工件(W)切割成多個(gè)金屬環(huán)，所述方法包括以下步驟將保持構(gòu)件(16)的側(cè)壁插入到所述圓筒形工件(W)的通孔中，所述保持構(gòu)件用作用于冷卻所述圓筒形工件(W)的冷卻器；通過(guò)使所述保持構(gòu)件(16)的側(cè)壁朝向所述圓筒形工件(W)的通孔的內(nèi)壁移動(dòng)以推動(dòng)所述內(nèi)壁，將所述圓筒形工件(W)改形成大致圓形形狀；以及通過(guò)所述激光束(L)切割已經(jīng)被改形成所述大致圓形形狀的所述圓筒形工件(W)，同時(shí)在所述保持構(gòu)件(16)的側(cè)壁與所述圓筒形工件(W)的通孔的內(nèi)壁之間供應(yīng)冷卻介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，當(dāng)所述圓筒形工件(W)被所述激光束(L)切割時(shí)，所述圓筒形工件(W)以30-200m/min的圓周速度旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述圓筒形工件(W)通過(guò)將矩形金屬板的兩個(gè)相對(duì)端焊接成圓筒形形狀而形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，在切割所述圓筒形工件(W)的步驟中通過(guò)切割部分泄露出的所述冷卻介質(zhì)被抽吸單元(130)抽吸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造方法，其中，通過(guò)所述切割部分泄露出的所述冷卻介質(zhì)通過(guò)輸送介質(zhì)被輸送向所述抽吸單元(130)，所述輸送介質(zhì)通過(guò)輸送介質(zhì)排放單元(128) 被排放。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述激光束照射器(18)被移動(dòng)以使得所述圓筒形工件(W)沿供應(yīng)所述冷卻介質(zhì)的方向被從下游朝向上游切割。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述金屬環(huán)用于汽車的無(wú)級(jí)變速器的動(dòng)力傳輸帶。
全文摘要
本發(fā)明公開一種金屬環(huán)的制造方法，所述制造方法用于通過(guò)由激光束照射器(18)施加的激光束(L)將金屬圓筒形工件(W)切割成多個(gè)金屬環(huán)。初始，用作冷卻器的保持構(gòu)件(16)的側(cè)壁插入到圓筒形工件(W)的通孔中。隨后，側(cè)壁朝向通孔的內(nèi)壁移動(dòng)以推動(dòng)內(nèi)壁。因此，圓筒形工件(W)被改形成具有大致圓形橫截面。接下來(lái)，當(dāng)在側(cè)壁與通孔的內(nèi)壁之間供應(yīng)冷卻介質(zhì)時(shí)，通過(guò)激光束(L)切割已經(jīng)改形成大致圓形形狀的圓筒形工件(W)。
文檔編號(hào)B23K26/38GK102161132SQ20111004024
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月16日
發(fā)明者中島克幸, 根本章宏, 樋口章憲 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社