JP4934795B2 - ねじ転造端部加工附属装置 - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は一般に加工物の冷間加工、そして、より詳細には、改良された端部加工附属装置、即ち、ねじ切り盤または回転トランスファ機械において使用するための、とくに加工物にねじを転造するのに使用するのに適した装置に関するものである。
【０００２】
（背景技術）
加工物にねじを転造することは公知である。たとえば、米国特許第３９１３３６５号明細書は、ねじを転造するための方法および装置を開示している。基本的に、この特許発明は複数の（すなわち二つまたはそれ以上の）ねじ転造ダイが最初加工物に隣接して設置されることを教示している。この特許発明の図１に示された実施例には、二つのダイが設けられている。しかしながら、図１０に示された実施例は三つのダイを有する。いずれの場合にも、各ダイは、平坦にされた部分、徐々に半径を増加する第１断面、一定半径の第２断面、および徐々に半径を減少する第３断面を備えたカム面を有する。ダイは歯車列を介して互いに連結される。ダイは最初、その上の平坦部がその上にねじが転造されるべき加工物の部分に近接して対面する関係で配置されるように、配置される。その後、ダイは加工物上にねじを転造するため完全な一回転の間同期して回転される。
【０００３】
この配置はある欠点に悩まされる。第１に、ダイを変位する機構は一般に制限された行程のものであり、広範囲の異なった大きさの加工物とともに使用するために容易に適合可能でない。第２に、ダイが歯車列を介して連結され加工物とのそれらの特殊な係合点に対して調節することが可能でないため、ねじダイはしばしば噛み合って加工物上に転造されるねじの形に好ましくない変形を発生する。第３に、ねじが形成される速度、または材料の変位速度は、ロールの形状によって一定である。それは機械オペレータによって調節可能でないため、このことは粗悪なねじ品質に導くかも知れない。第４に、ダイの形状はしばしば特殊な製造技術を要求され、経費的に不可能になるかも知れない。
【０００４】
また他の型のねじ転造ヘッドおよび附属装置を設けることも、同様に公知である。これらは米国特許第５７８４９１２号、同第４３３６７０３号、同第５３７９６２３号同第５５６８７４３号および５９２４３１７号各明細書に代表的に示されかつ記載されている。これらの従来技術関連の集合的開示は、従来技術のねじ転造機械および機構が関連する限り、参照としてここに組込まれる。
【０００５】
したがって、比較的コンパクトな、そして従来利用可能であったものより半径方向のダイの一層大きい移動範囲の可能性を与える進歩したねじ転造附属装置を得ることが一般に好ましい。この一層大きい範囲は、ダイが、肩越しねじ転造（ｏｖｅｒ ｔｈｅ ｓｈｏｕｌｄｅｒ ｔｈｒｅｅｄ ｒｏｌｌｉｎｇ）の可能性を生ずるため十分に離されることを許すであろう。そのような肩部は、典型的にロッド状部材の比較的狭い円筒形部分を囲む環状垂直面によって形成される。たとえば、弁スプールは比較的狭い軸、およびその上の半径方向に拡大されたローブ部分を有する。ローブはローブのいずれかの側に環状垂直面を有する。肩越しねじ転造作用は、ダイをずっと遠くに移動すること、ダイをローブを過ぎて軸線方向に移動すること、その後ダイをローブから離れた側に加工物にねじを転造するため半径方向内方に移動することを必要とする。もちろん、この特殊な説明は、そのような肩越しねじ転造の一例に過ぎない。
【０００６】
（発明の開示）
開示された実施例の対応する部品、部分または表面に対する挿入符号は、単に説明の目的のためのもので限定のつもりのものでなく、本発明は概括的に加工物（Ｗ）に作動を伝えるための進歩した装置（３０）を提供するものである。進歩した装置は概括的に軸線（ｙ−ｙ）を有するスライドベース（３１）、スライドベース軸線から前後に半径方向に摺動運動するためのスライドベースに取付けられた少なくとも二つの部材（３２，３２）、各部材上のねじダイ（３３，３３）のような工具、および部材を工具が加工物に係合するようにスライドベース軸線に向かって選択的に移動させるための送込み機構（３４）、およびスライド部材を偏倚またはスライドベース軸線から離れさせるための戻し機構（３５）を備えている。
【０００７】
進歩した装置は、加工物が静止装置に対して回転されるねじ切り盤、または装置が静止加工物に対して回転される回転トランスファー機械に取付けられる。恐らく、加工物および装置は、それらの間に異なった相対運動を発生するため同時に回転されるかも知れず、また装置は多分同様にある種の他の型の機械において使用されるかも知れない。
【０００８】
好ましい実施例において、工具はねじ形成ダイである。しかしながら、他の型の工具（たとえばローレット切り、バニッシング、または他の型の成形または切削作業のための工具等）もそのために容易に代用できる。
【０００９】
送込み機構（３４）はスライドベースに対して軸線方向に移動可能な殻体（８０）、および殻体に固定されスライドベースに対する殻体の軸線方向運動の関数としてスライド軸線に向かう方向の部材の半径方向摺動運動を生ずるように作動的に配置されたくさび（９０，９０）を含んでいる。
【００１０】
好ましい実施例において、タイミング機構（９３）は、ダイの間の大きい相対的半径方向運動にもかかわらず、それらの相対的回転を同期するように作動的に配置されている。このタイミング機構は、一方のダイが自動調節して他方のダイの軌道に密に追随するように加工物に対して回転することを許している。タイミング機構は、各ダイに固着されたスプロケット（９４）、およびダイスプロケットに係合する無端チェーン（９５）を含むことができる。このタイミング機構は、二つの緊張アーム（９６，９６）をさらに含むことができる。各アーム（９６）はスライドベースに枢着された一端（９８）を有し、またチェーンに向かって移動するように偏倚される他端（９９）を有し、自由に回転しうるアイドラスプロケット（１００）はアームの他端に取付けられてチェーンに係合する。
【００１１】
したがって、本発明の一般的な目的は、加工物に作動（たとえば、ねじ立て、ローレット切り、バニッシング、またはある種の他の型の成形または切削作業等）を伝えるための改良された装置を提供することである。
【００１２】
他の目的は、ねじ転造端部加工附属装置を提供することである。
【００１３】
さらに別の目的は、ねじ切り盤においてまたは回転トランスファー機械において使用され、広い範囲の異なった大きさの加工物に適合するため外側囲いの固定された範囲内の半径方向のダイ移動の高度の可能性を与える、進歩したねじ転造端部加工附属装置を提供することである。
【００１４】
これらのおよび他の目的、利点は、上記および下記明細書、図面および特許請求の範囲の記載から明らかになるであろう。
【００１５】
（好ましい実施例の説明）
最初に、同様の参照符号は、いくつかの図面を通じて変わりなく、同じ構造要素、部分または表面を特定することが意図され、そのような要素、部分または表面は、この詳細な説明がその一体部分である明細書全体によってさらに記載または説明されることが明瞭に理解されるべきである。別の方法で指示されない限り、図面は明細書と一緒に観察（たとえばクロスハッチング、部品の配置、比率、角度等）されることを意図されており、かつ本発明の明細書全体の一部と考えるべきである。下記の記載において使用されるように、用語、“水平”、“垂直”、“左”、“右”、“上”そして“下“ならびにその形容詞的および副詞的派生語（たとえば“水平に”、“右に”、“上に”等）は、単に特殊な図面が読者に向いたときの説明される構造の配置を指すに過ぎない。同様に用語、“内方に”、“外方に”は一般的に、その軸線または長さ、もしくは回転軸線に対する表面の配置を適当に示すものである。
【００１６】
図面とくにその図１〜図４を参照すると、本発明は、図４にＷで示された、加工物に作動を伝えるための、全体的に３０で示された、装置を提供するものである。改良された装置は、垂直軸線ｙ−ｙを有するように示されている。装置は概括的に、スライドベース３１；軸線ｙ−ｙから前後に半径方向に摺動運動するためのスライドベースに取付けられた、それぞれ３２で示された少なくとも二つの部材；各部材に取付けられた、ねじダイのような工具３３、工具が加工物に係合するように部材を軸線ｙ−ｙに向かって選択的に移動させるための、全体的に３４で示された、送込み機構；および軸線から離すためスライド部材を偏倚または押圧するための、全体的に３５で示された、戻し機構を含んでいる。
【００１７】
スライドベース３１（図５〜７）
図５〜図７にもっともよく示されたように、スライドベース３１は前方部分３６および後方部分３８を有する特殊な形状の部材である。前方部分は、正面図（図６）で見たとき全体的に楕円形の外形を示し、水平軸線ｘ₁−ｘ₁に沿って延長しているように見える。とくに、前方部分は前向きの平らな垂直面３９を有し、後向きの平らな垂直面４０は後方部分３８から延長している。前方部分は、円弧状の右端面４１、円弧状の左端面４２、上方水平面４３、および下方水平面４４を備えた楕円形周縁部によって境界にされている。面４１，４２，４３，４４は、前面および後面、それぞれ、３９，４０間に延長している。軸線ｘ₁−ｘ₁に沿って延長されたスロット状凹みは、前面３９からスライドベース内に後方に延長し、円弧状端面４１，４２を接続している。とくに、この凹みは下向きの平らな水平面４５、前向きの平らな垂直面４６、および上向きの平らな水平面４８によって境界にされている。一対の長方形切欠き４９，５０が、その円弧状端面、それぞれ、４１，４２からスライドベース内に縦方向に延長している。これらの切欠きはまたスライドベースの前、後面４０，４６を接続している。
【００１８】
図７に最もよく示されたように、スライドベース後方部分３８は、水平円筒形外面５１、および左向き環状垂直端面５２を有するカラーの形式である。スライドベースは軸線ｙ₁−ｙ₁に沿う段付き通孔を有し、該孔はその左端面からカラー内に右方にかつ軸線方向に延長する比較的大径の孔５３によって境界され、（図示されない）左向き環状垂直肩面、および小径のタップ孔５４はスライドベース前方部分を通って右方に連続してスライドベース面４６に開口している。スライドベースは、他の構造物への取付けを促進するため（符号のない）複数の孔を有するものとして示されている。
装置が組立てられるとき、スライドベース軸線ｙ₁−ｙ₁は装置の軸線ｙ−ｙと一致する。
【００１９】
スライド部材３２（図８〜図１２）
上記のように、それぞれ３２で示された二つのスライド部材は、スライドベースに取付けられている。これら二つの部材は構造的に同じで、相対的に摺動するため、反対に（すなわち、図９に見られるように、頂部から見て他方とは１８０°回転されて）スライドベースに作動的に取付けられている（図３参照）。これらのスライド部材は同じであるため、一方だけが明記される。
【００２０】
スライド部材３２は、上方部分５５および下方部分５６を有する特別な形状に機械加工された部材として示されている。上方部分は垂直軸線ｙ₂−ｙ₂に沿って延長し、下方部分は水平軸線ｘ₂−ｘ₂に沿って延長している。
【００２１】
上方部分５５は、ねじ転造ダイ３３、または（図示されない）ある種の他の切削、旋削、または仕上工具を抱え込むのに適している。上方部分５５は、上方の平らな水平面５７；平らな左右の垂直な側面、それぞれ、５８，５９；後方の円筒形の区分された垂直面６０；および上方部分内に後方に延長する凹んだ凹みの頂部および側面の周りの狭い逆Ｕ字形三方枠状条片を備えた前向き面６１；および上向き棚面６４を画定する、面６２，６３によって境界にされた下面を有する。上方および下方に窪んだ凹部６４，６５は、その前向き面６１，６２，６３から上方部分内に後方に延長している。上方部分は、その上にダイ５３が回転可能に取付けられるピン６８（図３，図４）の反対側周縁部分をうけ入れるため、それぞれ６６で示された、二つの整合する垂直孔を有する。附属装置が組立てられるとき、各スライド部材の孔６６，６６の軸線は、装置の軸線ｙ−ｙに対して想像半径線上に配置される。
【００２２】
前記のように、スライドベース下方部分５６は、水平軸線ｘ₂−ｘ₂に沿って延長している。下方部分は円筒形の区分された面６９、上向きの平らな水平面７０、下向きの平らな水平面７１、面７０，７１の右側周縁間に延長する右向きの平らな垂直面７２、および面７１の左側周縁から上方に延長する左向きの平らな垂直面７３を有する機械加工された部材として示されている。
【００２３】
隅の切欠きは面６９，７２を接続している。とくに、この切欠きは面６９の右側周縁から後方に延長する右向きの平らな垂直面７４、および面７４の後方周縁から右方に延長しかつ右側面７２の前方周縁に接続する前向きの平らな垂直面７５によって境界付けされている。
【００２４】
半円筒形窪み面７６によって境界にされた、軸線方向の有底溝は、面７５からスライドベース下方部分内に後方に延長している。この溝は、装置が組立てられその中に戻しばね３５が取付けられる室を形成するとき（図３）、他方のスライド部材の対応する溝と近接した対面関係に設置されるのに適している。この室の実際の長さは、溝７６，７６が互いに重なる長さによって決定される。それ故、戻しばねは互いにかつ装置の主要軸線ｙ−ｙから引離すように二つのスライド部材を押すためこの室の端部に作用する。
【００２５】
別の隅部の凹部は面７０，７３の間に設けられている。とくに、この凹部は、左側面７３の上方周縁から右方に延長する上向きの平らな水平面７８、および面７０の左周縁に接合するためそこから上方に続く左向きの平らな垂直面７９によって境界付けされている。面７９は部分面５８と共面である。
【００２６】
スライド部材は、図示のように一体に形成されるか、または多数の補助的部品および要素から組立てられる。スライド部材は、進歩した装置の基本的理解に対して重要とは思われない多数の他の孔および通路を有する。それ故、これらに関する議論は、進歩した装置の基本的構造および作用を混乱させるのを回避するため省略された。
【００２７】
殻体８０（図１２〜図１４）
図３〜図４および図１２〜図１３を参照すると、改良された装置は、さらに全体的に８０で示された、すなわち組立てられた装置の軸線ｙ−ｙから前後の半径方向のスライド部材および関連するダイの運動を制御するためスライドベースに対して制御された軸線方向運動のため取付けられた、殻体を備えているように図示されている。
【００２８】
殻体８０は、環状水平底部８１、およびそこから上方に延長して最高環状端面８３に終わる側壁構造８２を有する特別の形状のコップ状にされた部材であるとして示されている。殻体は、装置が組立てられるとき装置の軸線ｙ−ｙと一致する、軸線ｙ₃−ｙ₃を有する。
【００２９】
とくに、側壁８２は、それぞれ８５で示された、一方の対の直径方向に対向する大面積の平坦部、およびそれぞれ８６で示された、他方の対の直径方向に対向する小面積の平坦部を有する。隣接する平坦部および凹部は９０°の角度間隔で分離されている。殻体は、装置の基本的理解のためにとくに重要とは思われない複数の取付け孔を備えている。それ故これらは記載されないであろう。
【００３０】
組立てられた装置（図１〜図４）
装置３０は、全体的に図１〜図４に示されている。組立てられた装置は、ついでねじ切り盤、回転トランスファー機械、またはある種の他の型の機械に作動的に取付けられる。ねじ切り盤において、加工物は静止装置に対して軸線ｙ−ｙの周りに回転される。回転トランスファー機械において、装置は静止加工物に対して軸線ｙ−ｙの周りに回転される。そのようなねじ切り盤および回転トランスファー機械は周知であり、それらに関する詳細な議論は省略されるであろう。ここでは、スライドベース３１がロッド８８によって機械に保持されていることを言えば十分である。殻体はスライドベースに対して選択的かつ制御された回転および軸線方向運動のため取付けられている。
【００３１】
それぞれ９０で示された二つのくさびは殻体の凹部８９に取付けられている。くさびはそれぞれ内向きかつ上向きに傾斜した面９１を有する。ローラ９２は各スライド部材に軸支され、関連するくさびの傾斜面に係合するように配置されている。それ故、図３に示されたように、もし殻体がスライドベースに対して上方に動かされるならば、二つのくさびの傾斜面は、装置の軸線ｙ−ｙに向かって半径方向内方に移動するようにスライド部材を押すであろう。反対に、もし殻体がスライドベースに対して下方に動かされるならば、くさびの傾斜面は戻しばね３５が伸長することを許し、それにより装置の軸線ｙ−ｙから半径方向外方に離れるようにスライド部材を押すであろう。
【００３２】
タイミング機構９３（図１〜図４）
図１〜図４を参照すると、加工物にねじを転造するのに使用するのにとくに適した、進歩した附属装置の現在では好ましい形式が、全体的に９３で示された、タイミング機構をさらに含むように示されている。このタイミング機構は、概括的に、各ダイ３３に固着されたスプロケット９４、およびこれら二つのスプロケットに係合する、全体的に９５で示された、無端チェーンを含むように示されている。さらに、それぞれ９６で示された、一対のアームがスライドベースに作動的に取付けられ、チェーンを緊張して維持するようにさらに外方に偏倚される。各レバーアームは、スライドベースに枢着された一方の周縁端部９８を有するように、また他方の周縁端部９９を有するように図示されている。自由回転アイドラスプロケット１００が各アーム９６の端部に軸支され、チェーンに係合している。これらのアームは二つのダイの相対的位置にかかわらずチェーンを緊張して維持するように、半径方向外方に移動するためその下面（図示されない）からアーム内に上方に延長するキャビティ内に収容されたばねによるようにして適当に偏倚される。さらに、この作動的配置は、二つのダイが、一方のダイが他方によって残された通路または経路を辿るまたはそれに従うように、相対的に半径方向に移動することを許している。これに対する自由度は、この目的に適合するため、いくぶん許されるアームの内向き湾曲または撓みによって適合される。しかしながら、タイミング機構がチェーンおよびスプロケットを使用することに限定されないことを明瞭に理解すべきである。むしろ、代わりのベルトおよびプーリ装置、またはある種の装置がそのために容易に提案されることができる。
【００３３】
変型例
本発明は、多くの変更および変型がなされることを予想している。たとえば、好ましい実施例はスライド部材に作動的に配置された二つのねじ転造ダイ有するように示されているが、他の工具がそのようなダイに代わることもできる。上記のように、これらの工具はねじ立て、ロレット切り、または他の型の成形または切削作用、等々を実施することのような作用を含むことができる。それ故、添付の請求項において使用される用語“工具”は広くかつ包括的であることを意図している。
【００３４】
第２に、ねじ転造ダイが回転可能に付勢されないように示されているが、そのような工具は、もし望むならば、モータのような適当な手段によって回転可能であることが明瞭に理解されるべきである。
【００３５】
好ましい実施例が半径方向に相対的に前後に移動可能な二つのスライド部材を有するように示されているが、これは単なる説明に過ぎない。実際上、附属装置は、多数のスライド部材を持つべきである。それ故、２つ，３つまたは４つのスライド部材が、それぞれ自体の半径方向軌道内に、代わりに設けられるかも知れない。
【００３６】
同様に、送込み機構は容易に変化または変型される。好ましい実施例において送込み機構は簡単な殻体およびくさび型装置を有し、スライドベースの軸線方向位置に対する殻体の軸線方向位置はスライド、したがって加工物に対する転造ダイの位置を決定するように示されている。しかしながら、スライド部材を互いに向合って移動させるための他の型の機構および装置が容易にその代わりに設けられることが明瞭に理解されるべきである。同様に、他の型の戻し機構が戻しばね３５の代わりに設けられる。前記のように、タイミング機構は任意であり、すべての例において必要ではない。しかしながら、必要の場合、それは図１〜図４に示されたチェーンおよびスプロケットの形式を取るか、またはその代わりに、ベルトおよびプーリの形式、またはある種の他の形式も取ることができる。ここでは、一方のダイが他方の経路に従うように一方のダイが他方に対して半径方向に移動することを許すことが現在のところ望まれると言えば十分である。
【００３７】
構造物の材料はとくに厳密であるようには思われない。一般的に、ダイおよび種々の他の加工物は工具鋼から作られる。同様に、要素の特殊な構造および組立ては、変化または変型できる。それ故、図示の形式で断面的に示された一体部分のものとして作ることも可能である。
【００３８】
したがって、進歩した装置の現在では好ましい型式の装置が図示されかつ記載され、またいくつかのその変型が論じられたが、この技術に通じた人々には、付加的な変化および変型が、請求項の記載によって画定されかつ差別されるような本発明の精神から離れることなしに、なされることが容易に認識されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 改良されたねじ転造端部加工附属装置の現在では好ましい型式の斜視図。
【図２】 図１に示された附属装置の端部正面図。
【図３】 全体的に図２の３−３線に沿い、とくにダイを選択的に互いに向合って移動させるための送込み機構を示す、その破断垂直断面図。
【図４】 図３と同様の、但し附属装置軸線から変位されたときの、そして加工物の一部に係合するときのダイを示す図。
【図５】 スライド部材および殻体を除去された、スライドベースの斜視図。
【図６】 図５に示されたスライドベースの側面図。
【図７】 図６に示されたスライドベースの左端正面図。
【図８】 その上にダイが取付けられる、スライドベースの一つの左前方斜視図。
【図９】 全体的に図８の９−９線に沿う、その破断水平断面図。
【図１０】 図８に示されたスライド部材の左端正面図。
【図１１】 図８に示されたスライド部材の側面図。
【図１２】 図８に示されたスライド部材の右端正面図。
【図１３】 送込み機構の斜視図で、この図はその上の直径的に反対側の平坦部を示す。
【図１４】 全体的に図１２の１４−１４線に沿う、その破断縦断面図。
【図１５】 図１２に示された殻体の頂部平面図。

Claims (9)

1. 加工物（Ｗ）に加工作動を伝えるための装置（３０）において、
   該装置の軸線（ｙ−ｙ）に一致する軸線（ｙ _１ −ｙ _１ ）を有するスライドベース（３１）、
   前記スライドベース軸線から前後に半径方向に摺動運動する少なくとも二つのスライド部材であって、前記スライドベースに取付けられた少なくとも二つのスライド部材（３２，３２）、
   各スライド部材上のねじ形成あるいはローレット切り、バニッシングまたは他の型への成形または切削作業等を行う少なくとも二つの工具（３３，３３）、
   前記工具が前記加工物を加工するように前記スライド部材を前記スライドベース軸線に向かって選択的に移動させるための送込み機構（３４）、
   前記スライド部材を前記スライドベース軸線から離れさせるための戻し機構（３５）、および
   前記工具の各々の互いの加工作動を同期化するためのタイミング機構（９３）であって、該タイミング機構は、各工具と共に回転するように各工具に固着されたスプロケット（９４）および前記スプロケットに係合する無端チェーン（９５）を含み、
   前記スライドベースに枢動的に装着された一端部（９８）を有し、前記チェーンに向かって移動するよう偏倚されるもう一つの端部（９９）を有する一対のアーム（９６）を有し、および各アームの他端部に装着されかつ前記チェーンに係合するアイドラスプロケット（１００）を有し、
   各アームが前記加工物を加工するように配置されて、前記各工具の相対的な回転を同期させるように前記タイミング機構のスプロケットが前記スライドベースに対して相対的に移動することができ、
   さらに、前記タイミング機構によって、一方の工具が加工物に対して自動調節して回転しかつ他方の工具の軌道に追随することを許すようにしたタイミング機構、
   を包含する加工物に作動を伝えるための装置。
2. 前記加工物が前記スライドベースに対して回転される請求項１に記載された装置。
3. 前記装置が前記加工物にねじ形成を行うようにねじ切り盤に取付けられる請求項２に記載された装置。
4. 前記装置が前記加工物に対して回転される請求項１に記載された装置。
5. 前記装置が回転トランスファ機械に取付けられる請求項４に記載された装置。
6. 前記各工具がねじ形成ダイ（３３）を含む請求項１に記載された装置。
7. 前記送込み機構が前記スライドベースに対して軸線方向に移動可能な殻体（８０）、該殻体に取付けられ前記スライドベースに対する前記殻体の軸線方向運動の関数として前記スライド部材を押して前記スライド部材の半径方向摺動運動を生ずるように配置されたくさび（９０）を含む請求項１に記載された装置。
8. 前記スライド部材に軸支されかつ前記くさびの傾斜面に転がり接触して係合するよう配置されて前記スライド部材を押すためのローラ（９２，９２）をさらに有する請求項７に記載された装置。
9. 前記戻し機構が前記スライド部材間に作用するばね（３５）を含む請求項１に記載された装置。

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