专利名称：圆筒形工件切割器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在激光束的作用下将中空圆筒形金属工件切割成多个金属环的圆筒形工件切割器。
背景技术：
用于汽车的无级变速器的动力传输带采用通过层压多个金属环而提供的层压环。 如日本公开待审专利出版物No. 2005-297074中所述，层压环中使用的金属环通过以下步骤制造而成焊接矩形薄金属板的两个相对的端以形成圆筒形筒件(圆筒形工件)；然后将所述筒件切成预定宽度的环。在一些情况下，在焊接之后将固溶热处理施加到筒件以提高筒件的内部质量。迄今为止通常已经使用诸如砂轮、切割工具或类似的切割器切割筒件。还已经尝试使用激光束切割中空圆筒形筒件，如日本专利出版物No. 63-053912和日本公开待审的实用新型出版物No. 59-062879中所述。如上所述，当焊接薄金属板的两个相对端时，获得的圆筒形工件由于焊接热量而可能会变形。众所周知，激光束仅可以切割物体的有限深度。因此，当筒件被极大地变形时， 从圆筒形工件的内壁到外壁的距离(即，厚度)不容易布置在激光束的聚焦深度内。因此， 筒件的一部分不能被切割。此外，当将固溶热处理施加在如上所述焊接的筒件上时，变形被放大。当在不校正变形的情况下切割筒件时，变形留在所产生的金属环中。换句话说，不能容易地获得没有大变形的金属环。
发明内容
本发明的总体目的是提供一种圆筒形工件切割器，所述圆筒形工件切割器能够将中空圆筒形工件改形成大致圆形形状，并因此可容易地切割圆筒形工件。本发明的另一个目的是提供一种圆筒形工件切割器，所述圆筒形工件切割器能够容易地获得没有变形的金属环。根据本发明的一方面，提供了一种圆筒形工件切割器，所述圆筒形工件切割器用于由激光束照射器施加的激光束将金属中空圆筒形工件割成多个金属环，所述切割器包括保持构件，所述保持构件具有插入到圆筒形工件的通孔中的侧壁，保持构件用作用于冷却圆筒形工件的冷却器，其中，保持构件的侧壁可朝向和远离圆筒形工件的通孔的内壁移动；当保持构件的侧壁插入到圆筒形工件的通孔中时，侧壁朝向通孔的内壁移动并推动所述内壁，从而将圆筒形工件改形成大致圆形形状；以及已经被改形成大致圆形形状的圆筒形工件被激光束切割。应当注意，根据本发明的术语“大致圆形形状”包括在激光束切割工件的步骤中不引起问题的任何形状。根据本发明，保持构件的侧壁可朝向圆筒形工件的通孔的内壁移动(即，保持构件的直径被增大)，使得圆筒形工件被改形成具有大致圆形横截面。利用这种布置，即使圆筒形工件由于用于形成圆筒形工件的焊接而具有大到足以在通过激光束进行切割的步骤中引起困难的变形时，圆筒形工件也可以被改形成大致圆形形状以校正变形。因为在通过激光束进行的切割步骤中产生困难的大变形不再保持在改形后的圆筒形工件中，因此从圆筒形工件的内壁到外壁的距离(即，厚度)可以容易地设置在激光束的聚焦深度内。因此，可以在随后的激光加工期间容易地切割圆筒形工件。此外，因为圆筒形工件被改形，因此可以获得没有大变形的金属环。此外，因为保持构件的侧壁用作冷却器，因此可以有效地冷却圆筒形工件。特别是，圆筒形工件的被激光束照射的部分被激光束加热，而可避免由于热传导使圆筒形工件的剩余部分的温度上升。因此，可防止圆筒形工件的除了将被切割的部分之外的部分熔化， 从而显著地减少熔化金属并因此显著地减少渣滓的生成。另外，因为圆筒形工件由于冷却而收缩，因此可以进一步校正在圆筒形工件上产生的变形。如从上述所理解的，保持构件的侧壁可以远离圆筒形工件的通孔的内壁移动，即， 保持构件的直径可以减小。因此，为了增加和减小保持构件的直径，例如，具有凸轮部分的构件装入在所述保持构件中。更具体地，为了增大和减小保持构件的直径，在本发明的一方面中，切割器包括 推动构件，所述推动构件插入到所述保持构件的内部中，并且具有在所述推动构件的内壁上的第一凸轮，第一凸轮渐缩，使得所述凸轮的直径沿凸轮纵向方向逐渐减小，推动构件的直径适于被增大和减小；和直径变化构件，所述直径变化构件具有用于与推动构件的第一凸轮接触的第二凸轮，所述直径变化构件可沿推动构件的纵向方向在被插入到推动构件的内部的方向和从推动构件的内部分开的方向上移动。在这种情况下，当直径变化构件在插入到推动构件的内部的方向上移动时，第二凸轮与第一凸轮接触以推动第一凸轮，使得推动构件的直径被增大以从内部推动保持构件，藉此，保持构件朝向圆筒形工件的通孔的内壁移动。另一方面，当直径变化构件在从所述推动构件的内部分开的方向上移动时，所述第一凸轮不再受到由第二凸轮施加的压力，从而在从保持构件的内部分开的方向上减小推动构件的直径，藉此，保持构件在远离所述圆筒形工件的通孔的内壁的方向上移动。如上所述，保持构件的直径可以增加和减小。此外，优选地，切割器还可以包括沿保持构件的侧壁在圆周方向上延伸的多个冷却介质通道(圆周通道)。在这种情况下，优选地，激光束照射器可以在沿保持构件的侧壁在圆周方向上延伸的圆周通道中的一个的位置处停止，并在所述位置处照射激光束。在这种情况下，当完成切割过程时，圆周通道被露出，然后已经到达圆周通道的冷却剂立即泄漏。因此，即使生成熔化金属和渣滓，熔化金属和渣滓也与冷却剂一起被除去和排放到外部。因此，可以防止熔化金属和渣滓留在切割部分等中。另外，优选的是提供一种用于抽吸当切割圆筒形工件时通过切割部分泄露的冷却介质的抽吸单元。通过抽吸冷却介质，可以容易地从切割部分除去冷却介质和因此除去冷却介质中所含有的熔化金属或渣滓。在上述中，优选的是进一步设置输送介质排放单元，输送介质排放单元排放输送介质以将通过切割部分泄露出的冷却介质朝向抽吸单元输送。利用上述布置，可以进一步有效地从切割部分除去冷却介质和所述冷却介质中所含有的熔化金属或渣滓。优选的是激光束照射器被布置成使得沿供应冷却介质的方向从下游朝向上游切割圆筒形工件。如果沿供应冷却介质的方向从上游切割圆筒形工件，则在圆周通道中流动的所有冷却介质可通过切割部分泄漏。因此，冷却介质在下一个切割部分(即，位于沿供应冷却介质的方向的下游)处不会泄漏，因此不能容易地除去熔化金属或渣滓。相反，在沿供应冷却介质的方向从下游切割圆筒形工件的情况中，即使当冷却介质通过切割部分泄露出，冷却介质也会必然到达下一个切割部分(即，位于沿供应冷却介质的方向的上游)，冷却介质必然在下一个切割部分处泄露出。因此，可以在下一个切割部分处容易地除去熔化金属或渣滓。当结合附图时本发明的上述及其它目的特征和优点将从以下说明变得更加清楚， 其中在所述附图中，本发明的优选实施例仅通过示例性示例示出。
图1是根据本发明的实施例的圆筒形工件切割器的以部分横截面的形式示出的平面图；图2是图1中所示的圆筒形工件切割器的主要部分的侧视横截面图；图3是示意性地显示保持构件的整体的立体图；图4是示意性地显示将被插入到保持构件中的推动构件的整体的立体图；图5是图1中所示的圆筒形工件切割器的前正视图；以及图6是圆筒形工件切割器的主要部分的侧视横截面图，其中推动构件和保持构件的直径由图2中所示的状态放大。
具体实施例方式以下参照附图详细说明根据本发明的优选实施例的圆筒形工件切割器。图1是根据优选实施例的圆筒形工件切割器10的以部分横截面的形式示出的平面图。图2是工件切割器10的主要部分的侧视横截面图。圆筒形工件切割器10包括用于旋转轴12的电动机14 ；保持构件16，所述保持构件16连接到轴12并与轴12 —起旋转； 和工作头18 (参见图2)，所述工作头18用作用于将激光束L施加到被保持构件16保持的中空圆筒形工件W上的预定点的激光束照射器。圆筒形工件切割器10包括基部(未示出)；设置在基部上的第一基板20和第二基板22(图1中被示出)。电动机14由第一基板20支撑。另一方面，轴支撑构件M设置在第二基板22上，其中轴12插入在所述轴支撑构件M中。轴承沈置于轴支撑构件M与轴12之间，使得轴12被轴支撑构件M可旋转地支撑。第一皮带轮30在外部安装到电动机14的旋转轴观上。另一方面，第二皮带轮32 在外部安装到轴12的端部上。同步皮带34缠绕在第一皮带轮30与第二皮带轮32之间。 因此，如以下所述，轴12在电动机14的作用下开始旋转。轴12被设置为中空主体。具体地，轴12具有内孔36，所述内孔在所述轴中纵向延伸。内孔36在轴12的两个纵向端部处开口。管接头插座38的插座40插入到开口中的一个内。通过管接头42连接到管接头插座38的主体41的供气管(未示出)连接到用于供应作为冷却介质的压缩空气的压缩空气供应源。换句话说，从压缩空气供应源供应的压缩空气通过供气管和管接头42，然后流入内孔36中。由以上可知，内孔36用作压缩空气流动通道。管接头插座38的插座40具有截锥形形状，并且可相对于主体旋转。如图2所示，保持构件16通过第一连接器构件44和第二连接器构件46连接到轴 12。具体地，台阶状部分48设置在轴12的端部处。第一连接器构件44的圆筒形突起部50 插入到台阶状部分48中，并且从第一连接器构件44的端面插入的第一连接螺栓52螺纹接合到轴12的端部中。从第二连接器构件46的端面插入的第二连接螺栓M螺纹接合到第一连接器构件 44的端部中。另外，第二连接螺栓M相对于第一连接螺栓52径向向内定位。环状插入孔56形成在第二连接器构件46的端部中。另一方面，如图2和图3所示，具有比另一部分的直径小的直径的小直径部分58设置在保持构件16的端部上。小直径部分58插入到插入孔56中。朝向插入孔56的底部延伸的连接销60嵌入小直径部分58。 连接销60装配到设置在插入孔56的底部处的装配孔62中以连接第二连接器构件46和保持构件16。密封构件64设置在插入孔56的内壁处。密封构件64密封第二连接器构件46与保持构件16之间的间隙以防止压缩空气的泄漏。如图3所示，保持构件16是中空主体，所述中空主体具有小直径部分58 ；大致圆筒形保持部分66，所述大致圆筒形保持部分66具有比小直径部分58的直径大的直径；和止动部分68，所述止动部分68具有比保持部分66的直径大的直径。具体地，保持构件16 设置有沿保持构件16的纵向方向延伸的插入通孔70。另外，插入通孔70分别与贯穿第一连接器构件44和第二连接器构件46的连通孔72和74连通。保持构件16设置有从插入通孔70径向延伸到侧壁(外壁)的多个径向通道76。 换句话说，径向通道76与插入通孔70连通。径向通道76中的每一个都沿保持构件16的纵向方向延伸。从小直径部分58切割到止动部分68的一部分的径向通道76中的一个被设置成与从止动部分68切割到小直径部分58的一部分的径向通道76中的另一个相邻。多个圆周通道(冷却介质通道)78沿圆周方向在保持构件16的保持部分66的侧壁上延伸以使相邻的径向通道76相互连接。如由图2和图3可理解到，圆周通道78没有达到插入通孔70。换句话说，圆周通道78没有与插入通孔70直接连通，而是仅通过径向通道76与插入通孔70连通。如图2所示，推动构件80插入到如此布置的保持构件16的内部中。此外，第一直径变化构件82和第二直径变化构件84插入到推动构件80的内部中。预定间隙设置在以下部件之间第一直径变化构件82与第一和第二连接器构件44、46的连通孔72、74以及保持构件16的插入通孔70之间。如图2所示，推动构件80是中空主体。如图4所示，从内壁贯穿到外壁的多个(在本实施例中为四个)狭缝86纵向设置在推动构件80上。狭缝86包括在图4中从左端延伸到右端的第一狭缝和从右端延伸到左端的第二狭缝，所述第一狭缝和所述第二狭缝交替布置。由于存在狭缝86，因此推动构件80容易地产生弹性变形。两个第一凸轮88和90设置在推动构件80的内壁上(具体地参见图幻，其中所述凸轮的直径在远离左端和右端的方向上逐渐减小(即呈锥形)。另外，推动构件80在预定长度上具有在中间部分处和在所述中间部分附近的恒定内径。另一方面，第一直径变化构件82具有圆柱形部分92和第二凸轮94，所述第二凸轮的直径沿被插入到推动构件80中的方向逐渐减小(呈锥形)。第二凸轮94插入到推动构件80中，同时与第一凸轮88可滑动地接触。第二直径变化构件84形成为具有侧壁的近似截锥体，所述侧壁沿被插入到推动构件80中的方向呈锥形渐缩。所述侧壁用作可与第一凸轮90滑动接触的凸轮。所述侧壁将被称作为第二凸轮96。第一直径变化构件82和第二直径变化构件84分别被孔98和100纵向贯穿。连接器棒102插入到插入孔98和100中。用于在使第一直径变化构件82和第二直径变化构件84彼此分离的方向上弹性偏压所述第一直径变化构件和所述第二直径变化构件的螺旋弹簧104置于第一直径变化构件82与第二直径变化构件84之间。宽凸缘106设置在连接器棒102的左端(图2中)。凸缘106的端面位于设置在第一直径变化构件82的圆柱形部分92的端部处的容纳台阶状部分108中。第二直径变化构件84具有在其底部(图2中的右端)处的盘状主体110。盘状主体110具有与保持构件16的插入通孔70的直径相对应的直径，并且插入到孔70中。盘状主体110和第二直径变化构件84通过第三连接螺栓112相互连接。盘状罩构件116通过第四连接螺栓114连接到盘状主体110的外侧(图2中的右端)。罩构件116的直径大于插入通孔70的直径。换句话说，罩构件116不能插入到插入通孔70中。用于突起部118和120的孔分别延伸通过盘状主体110和罩构件116。连接器棒102的右端部分(在图2中)通过第二直径变化构件84的插入孔100 和用于盘状主体110和罩构件116的突起部118和120的孔朝向外侧突出。螺纹部分122 设置在突出的右端部分上。两个紧固螺母1 和1 拧到螺纹部分122上。紧固螺母124 和126的直径小于孔120的直径，但是大于孔118的直径。在上述布置中，如图5所示，用于排放氩气、氮气、压缩空气或类似气体的排放喷嘴128(排放机构)和用于抽吸上述气体的抽吸喷嘴130(抽吸单元)以彼此相对的方式设置在圆筒形工件W的外圆周附近。如图5所示，工作头18面对保持构件16，同时相对于从保持构件16的旋转中心0 延伸的线(即，保持构件16的直径(虚线Ml))沿旋转方向朝向下游侧偏移。换句话说，激光束L的虚拟轴线M2相对于虚拟线Ml形成角度θ。在以下说明中，为了方便起见，角度 θ将被称作为入射角度。根据本实施例的圆筒形工件切割器10基本上如上所述构造而成，接下来，以下详细说明所述圆筒形工件切割器的操作和效果。
为了产生用于制造在无级变速器中使用的动力传输带的金属环，初始切割矩形薄金属板。弯曲矩形薄金属板，并且焊接所述矩形薄金属板的相对端并且使所述相对端相互连接，藉此，可获得圆筒形工件W(圆筒形主体)。另外，薄金属板的厚度通常在近似从0. 3mm 至0. 4mm的范围内。薄金属板有利地由马氏体时效钢制成。为了切割圆筒形工件W，将保持构件16的侧壁从小直径部分58侧插入到圆筒形工件W的通孔中。圆筒形工件W的移动由保持构件16的止动部分68阻止，藉此，圆筒形工件W定位在保持部分66处。微小间隙形成在保持部分66的外壁与圆筒形工件W的内壁之间。随后，通过连接销60将保持构件16连接到第二连接器构件46，使得圆筒形工件W 被圆筒形工件切割器10保持。如上所述，圆筒形工件W可能由于焊接热量而变形。因此，在本实施例中，可增大保持构件16的直径以推动圆筒形工件W。更具体地，沿紧固方向拧紧固螺母IM和126。因此，紧固螺母IM和1 朝向第二直径变化构件84移动。因为紧固螺母IM和126的直径大于孔118的直径，因此紧固螺母IM和1 推动盘状主体110以将第二直径变化构件84推向第一直径变化构件82。同时，当拧紧固螺母IM和126的螺纹时，在图2中向右拉连接器棒102的螺纹部分122。因此，连接器棒102朝向第二直径变化构件84移动。如上所述，连接器棒102的凸缘106位于第一直径变化构件82的容纳台阶状部分 108中。因此，朝向第二直径变化构件84移动的连接器棒102可拉第一直径变化构件82。 换句话说，第一直径变化构件82与连接器棒102 —起朝向第二直径变化构件84移动。具体地，如图6所示，第一直径变化构件82和第二直径变化构件84都纵向移动以深插入到推动构件80中，伴随螺旋弹簧104的压缩。所述移动使第一直径变化构件82和第二直径变化构件84的第二凸轮94和96在具有较大直径部分处接触推动构件80的第一凸轮88和90。因此，可通过第二凸轮94和96推动第一凸轮88和90。由第二凸轮94和 96施加的推力沿推动构件80的径向方向向外指向。推力增大推动构件80的直径。这是因为通过设置在推动构件80的内壁上的第一凸轮88和90径向向外推推动构件80。如上所述，因为推动构件80容易地进行弹性变形， 因此直径也容易地增加。增大的推动构件80基本上均勻地径向向外推保持构件16的保持部分66。如图3 所示，保持构件16设置有多个径向通道76和圆周通道78。因此，保持构件16也具有充分的弹性。具体地，保持构件16当被推动构件80推动时容易地进行弹性变形，然后保持构件 16的直径大致均勻增加。例如，当圆筒形工件W变形从而具有不均勻的内径时，在直径增大过程中保持部分66的侧壁首先接触圆筒形工件W的具有最小内径的一部分。另一方面，圆筒形工件W的具有比所述最小内径部分的直径大的直径的其它部分保持与保持部分66的侧壁间隔开。当保持部分66的直径进一步增加时，最小内径部分的直径增加。然后，保持部分 66的侧壁接触圆筒形工件W的具有稍微较大的内径的另一部分。当保持部分的直径仍然进一步增加时，最小内径部分的直径进一步增加，并且具有稍微较大内径的部分的直径也增加。这样，当保持部分的直径逐渐增加时，保持部分66的侧壁最后与圆筒形工件W的具有最大内径的一部分接触。此时，最小内径部分和具有稍微较大内径的部分被增大到与最大内径近似相同的内径。换句话说，圆筒形工件W被改形以具有大致圆形横截面。因此，圆筒形工件W被改形。另外，当紧固螺母IM和1 被过度拧紧时，罩构件 116的移动被保持构件16的止动部分68阻止，使得盘状主体110的移动以及第一直径变化构件82和第二直径变化构件84的移动被禁止。因此，推动构件80和保持部分66的直径增大也停止。随后，紧固螺母IM和1 可以在松开螺母的方向上旋转。此时，螺旋弹簧104在使第一直径变化构件82和第二直径变化构件84相互分离的方向偏压第一直径变化构件82 和第二直径变化构件84。因此，第一直径变化构件82和第二直径变化构件84移动以从推动构件80的内部分开。因此，第一直径变化构件82和第二直径变化构件84的相应第二凸轮94和96在具有较小直径的部分处与推动构件80的第一凸轮88和90接触。因此，第一凸轮88和90 不受第二凸轮94和96的压力。换句话说，因为不再施加用于增大推动构件80的直径的推力，因此推动构件80的直径减小。因此，保持构件16的保持部分66的直径也减小。这是因为保持构件16不再受到推动构件80的推力。当保持部分66的直径减小时，保持部分66可以返回到图2中所示的状态(即，在直径增大之前的初始状态)或可以返回到保持部分66具有比在初始状态下的直径稍微大的直径的状态。在以下说明中，假设保持部分66返回到初始状态。另外，即使当保持构件16的保持部分66和推动构件80返回到初始状态，因为圆筒形工件W不具有充分的弹性，因此圆筒形工件W在一旦改形之后没有恢复到所述圆筒形工件的原始形状。换句话说，在改形之后可保持大致圆形形状。接下来，驱动电动机14。然后，电动机14的旋转轴观开始旋转。第一皮带轮30 与旋转轴观的旋转一起旋转，以旋转同步皮带34，并因此使第二皮带轮32旋转。轴12和连接到轴12的保持构件16与其一起开始旋转。电动机14的旋转驱动力优选地被设定成使得被保持构件16保持的圆筒形工件W 在30-200m/min的圆周速度下旋转。另外，因为轴承沈如上所述置于轴12与轴支撑构件 24之间，因此轴支撑构件M不旋转。进一步，在管接头插座38中，仅插座40旋转，主体41 没有随之一起旋转。同时，排放机构和抽吸机构被驱动以开始从排放喷嘴(输送介质排放单元)1 排放压缩空气和类似气体(输送介质)和通过抽吸喷嘴130开始抽吸。因为排放喷嘴1 和抽吸喷嘴130彼此面对，因此从排放喷嘴1 排放的压缩空气和类似气体流向抽吸喷嘴 130。在流动之前或之后，可从压缩空气源供应压缩空气(冷却介质)。压缩空气通过供气管和管接头42流动到管接头插座38以通过插座40被供应给轴12的内孔36。压缩空气在内孔36中流动并通过以下部件之间的间隙第一直径变化构件82的圆筒形部分92与第一连接器构件44和第二连接器构件46的连通孔72和74以及保持构件16的插入通孔70之间。然后，压缩空气到达保持构件16的内部，S卩，插入通孔70。压缩空气通过保持构件16的与插入通孔70连通的径向通道76 (参见图幻进一步移动到外壁 (侧壁)，使得压缩空气的一部分与圆筒形工件W的内壁纵向接触。其余的压缩空气沿保持部分66的侧壁在圆周通道78中流动，同时沿圆周方向与圆筒形工件W的内壁接触。当保持构件16的保持部分66和推动构件80的直径从圆筒形工件W的改形后的直径减小时，在保持部分66的侧壁与圆筒形工件W的内壁之间存在微小间隙。因此，压缩空气在所述间隙处形成空气层。同时，因为压缩空气流动到保持构件16的侧壁，因此侧壁用作具有极好冷却效率的冷却器。另外，当保持部分66和推动构件80的直径从改形后的圆筒形工件W直径保持不变时，压缩空气仍然流动到保持部分66的侧壁与圆筒形工件W的内壁之间以形式空气层。随后，将激光束L从工作头18施加到圆筒形工件W。在本实施例中，将激光束L初始施加到圆筒形工件W的右端附近(在图2中)，即，施加到压缩空气的供应方向上的最下游侧。此时，上面施加激光束L的部分和圆周通道78中的一个的位置彼此大致相对应。当将激光束L施加到圆筒形工件W的所述部分时，所述部分的温度增加然后熔化， 使得可在熔化的部分处从圆筒形工件W切割金属环。在熔化期间，圆筒形工件W的金属材料(例如，马氏体时效钢)升华以产生升华的金属气体。应该理解的是即使当圆筒形工件 W由除了马氏体时效钢之外的金属(例如，不锈钢或类似金属)制成，也可生成升华的金属气体。在切割期间，当圆筒形工件W的旋转速度为30-200m/min时，可以施加用于切割圆筒形工件W的充分能量。换句话说，可以容易地切割圆筒形工件W。当旋转速度在上述范围内时，由于以下理由，每单位时间生成少量的熔化金属。因为圆筒形工件W旋转，因此激光束L间歇地入射在圆筒形工件W的同一部分上。 这是因为曾经被激光束L照射的所述部分由于圆筒形工件W的旋转而被驱动以远离激光束 L0通常，激光束L的能量密度在斑点宽度的中心处高，而在所述斑点宽度的周边低。 换句话说，激光束L显示能量密度的分布。因此，圆筒形工件W的被激光束L的斑点宽度的中心部分入射在上面的一部分容易升华，而圆筒形工件W的斑点宽度的侧部分入射在上面的另一部分不容易升华。当旋转速度在上述范围内时，斑点宽度的中心部(高能量密度)入射在上面的部分瞬间升华以被转化成为升华的金属气体。另一方面，虽然所述斑点宽度的侧部(低能量密度)入射在上面的部分的温度增加，但是所述温度基本上保持在所述部分的熔点以下。 由于圆筒形工件W的旋转，所述部分被驱动以远离激光束L，从而防止所述部分的温度增加，使得难以使所述部分的温度超过熔点。因此，难以产生熔融金属，从而防止渣滓的生成。另外，当在圆筒形工件W的第二或随后的旋转期间照射激光L的斑点宽度的中心时，所述部分升华。因此，如上所述，可切割圆筒形工件W以获得金属环。另外，因为基本上所有生成的升化金属气体可以被抽吸喷嘴130抽吸，因此可以避免升化的金属气体沉积在圆筒形工件W上，并因此避免生成渣滓。此外，保持构件I6的侧壁通过供应的压缩空气用作有效的冷却器。因此，圆筒形工件W的除了被激光束L照射的部分之外的部分的温度没有增加，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，在本实施例中，空气层形成在保持构件16的侧壁与圆筒形工件W的内壁之间。因此，即使当生成熔化金属和渣滓，熔化金属和渣滓也被空气层吸收。当在切割期间生成的熔化金属凝固时，沿激光束L在圆筒形工件W上生成层线 (托线(dragline))。然而，在本实施例中，如图5所示，工作头18设置在与保持构件16的旋转中心线偏离的位置处。因此，激光束L以入射角θ入射在圆筒形工件W上。在此过程中，托线形成为从圆筒形工件的外壁到内壁的直线，S卩，沿圆筒形工件的厚度方向的直线。在这种布置中，渣滓几乎不会粘附(沉积)到其上。换句话说，因为工作头18设置在与保持构件16的旋转中心线偏离的位置处并且激光束L以入射角θ施加在圆筒形工件W上，因此可以进一步有效地避免渣滓的沉积。当切割圆筒形工件W时，因为被激光束L照射的部分和圆周通道78的位置基本上彼此相对应，因此圆周通道78被暴露给外部，然后空气层的空气泄露到外部。随后，空气层以离心的方式分散。这是因为保持构件16旋转。空气层携带熔化金属或渣滓。换句话说，即使当生成熔化金属或渣滓时，也可以从切割位置有效地去除熔化金属或渣滓。在此布置中，压缩空气等从排放喷嘴1 排放，同时通过抽吸喷嘴130抽吸压缩空气。因为压缩空气等流向抽吸喷嘴130，因此空气层被压缩空气等输送，并流动到抽吸喷嘴 130。如以上所理解的，压缩空气等用作用于将空气层输送向抽吸喷嘴130从而有效地移除空气层的输送介质。另外，在切割过程中在切割部分处由激光束L生成的升化金属气体、熔化金属等也通过压缩空气等被输送到抽吸喷嘴130。因此，切割部分保持清洁。在如上所述获得金属环之后，工作头18如图2所示移动以利用激光束L照射圆筒形工件W的另一部分。此时，工作头18也移动到与圆周通道78中的另一个相对应的位置。 随后，以类似于上述方式切割圆筒形工件W。当从靠近第二连接器构件46的圆筒形工件W的左端，即供应压缩空气的上游侧切割圆筒形工件W时，供应到保持构件16的内部的所有压缩空气可能通过切割部分泄漏，使得空气层不能形成在保持部分66的侧壁与圆筒形工件W之间。然而，因为圆筒形工件W的切割过程在供应压缩空气的方向的下游侧开始，因此供应到保持构件16的内部的压缩空气流动到保持部分66的侧壁与圆筒形工件W的将被切割的部分的内壁之间的部分。因此， 因为空气层连续形成，因此可以容易地清除在切割部分处生成的熔化金属和渣滓。另外，虽然在上述实施例中压缩空气用作冷却介质，但是可以使用其它气体或液体。当使用液体时，代替上述空气层而形成液体层。液体层也用于从切割部分有效地清除熔化金属或渣滓。液体根据极好的冷却效率和低成本而优选地为水。此外，从排放喷嘴1 排放的输送介质可以是诸如水的液体。利用这种布置，可以更加有效地冷却切割部分，并且可以保持切割部分清洁。另外，当使用液体时，应该理解的是排放喷嘴1 和抽吸喷嘴130被设置成使得不会阻碍激光束L的照射。此外，激光束L的照射位置不需要与圆周通道78的位置相对应。这是因为即使当激光束L的照射位置与圆周通道78的位置彼此没有相对应，也不会阻碍液体层或空气层的泄漏。此外，应该理解的是本发明适用制造与在汽车的无级变速器中使用动力传输带具有不同结构的金属环。 虽然已经详细地显示和说明了本发明的特定优选实施例，但是应该理解的是在不背离所附权利要求的保护范围的情况下可以在本发明中做各种改变和修改。
权利要求
1.一种圆筒形工件切割器，所述圆筒形工件切割器用于由激光束照射器(18)施加的激光束(L)将金属中空圆筒形工件(W)切割成多个金属环，所述切割器包括保持构件(16)，所述保持构件具有插入到所述圆筒形工件(W)的通孔中的侧壁，所述保持构件用作用于冷却所述圆筒形工件(W)的冷却器，其中，所述保持构件(16)的所述侧壁能够朝向和远离所述圆筒形工件(W)的所述通孔的内壁移动；当所述保持构件(16)的所述侧壁插入到所述圆筒形工件(W)的通孔中时，所述侧壁朝向所述通孔的内壁移动并推动所述内壁，从而将所述圆筒形工件(W)改形成大致圆形形状；以及已经被改形成所述大致圆形形状的所述圆筒形工件(W)被所述激光束(L)切割。
2.根据权利要求1所述的圆筒形工件切割器(10)，还包括推动构件(80)，所述推动构件插入到所述保持构件(16)的内部中，并且具有在所述推动构件的内壁上的第一凸轮(88，90)，所述第一凸轮(88，90)渐缩，使得所述凸轮的直径沿所述凸轮的纵向方向逐渐减小，所述推动构件(80)的直径适于被增大和减小；和直径变化构件(82，84)，所述直径变化构件具有用于与所述推动构件(80)的第一凸轮 (88,90)接触的第二凸轮(94，96)，所述直径变化构件(82，84)能够沿推动构件(80)的纵向方向在被插入到所述推动构件(80)的内部的方向和从所述推动构件(80)的内部分开的方向上移动，其中，当所述直径变化构件(82，84)在被插入到所述推动构件(80)的内部的方向上移动时，所述第二凸轮(94，96)与所述第一凸轮(88，90)接触以推动所述第一凸轮(88，90)， 使得所述推动构件(80)的直径被增大，从而从内部推动所述保持构件(16)，藉此，所述保持构件(16)朝向所述圆筒形工件(W)的通孔的内壁移动；以及当所述直径变化构件(82，84)在从所述推动构件(80)的内部分开的方向上移动时，所述第一凸轮(88，90)不再受到由所述第二凸轮(94，96)施加的压力，从而在从所述保持构件(16)分开的方向上减小所述推动构件(80)的直径，藉此，所述保持构件(16)在远离所述圆筒形工件(W)的通孔的内壁的方向上移动。
3.根据权利要求1所述的圆筒形工件切割器(10)，还包括多个冷却介质通道(78)，所述多个冷却介质通道沿所述保持构件(16)的侧壁在圆周方向上延伸，并且所述冷却介质流动通过所述多个冷却介质通道。
4.根据权利要求3所述的圆筒形工件切割器(10)，其中，所述激光束照射器(18)在沿所述保持构件(16)的侧壁在圆周方向上延伸的冷却介质通道(78)中的一个的位置处停止，并且在所述位置处照射激光束(L)以切割所述圆筒形工件(W)。
5.根据权利要求1所述的圆筒形工件切割器(10)，还包括用于抽吸当切割所述圆筒形工件(W)时通过切割部分泄露出的冷却介质的抽吸单元(130)。
6.根据权利要求5所述的圆筒形工件切割器(10)，还包括用于排放输送介质的输送介质排放单元(1 )，所述输送介质将通过所述切割部分泄露出的所述冷却介质输送向所述抽吸单元(130)。
7.根据权利要求1所述的圆筒形工件切割器(10)，其中，所述激光束照射器(18)沿所述冷却介质供应的方向从下游朝向上游切割所述圆筒形工件(W)。
全文摘要
本发明公开了一种圆筒形工件切割器(10)，所述圆筒形工件切割器用于通过由激光束照射器(18)施加的激光束(L)将金属圆筒形工件(W)切割成多个金属环。圆筒形工件切割器(10)具有保持构件(16)，所述保持构件插入到圆筒形工件(W)的通孔中并用作冷却器。当保持构件(16)的侧壁插入到通孔中时，保持构件(16)的侧壁朝向通孔的内壁移动以推动内壁，从而将圆筒形工件(W)改形成大致圆形形状。圆筒形工件切割器(10)通过激光束(L)切割如此改形的圆筒形工件(W)。
文档编号B23K26/14GK102161133SQ201110040249
公开日2011年8月24日 申请日期2011年2月16日 优先权日2010年2月16日
发明者中岛克幸, 根本章宏, 樋口章宪 申请人:本田技研工业株式会社