(57)【要約】  ガイドレール、転動要素直動ベアリングを含むベアリングアセンブリ、および歯車減速アセンブリを利用する高精度ねじ転造アセンブリとして構成される冷間成形機器。
2019524455.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取付けフランジが作業台に固定された、高精度ねじ転造アセンブリであって、前記アセンブリは、
それぞれが前記取付けフランジに固定される、第１ラックおよび第１ガイドレールと、
第２ラックおよび第２ガイドレールを含み、前記第２ラックおよび前記第２ガイドレールが接続される移動ダイブロックと、
ベアリングアセンブリと、を備え、
前記第１ラックおよび前記第２ラックはそれぞれ一連のラック歯を含み、
前記ベアリングアセンブリは、
前記第１ガイドレールに、移動可能に連結される第１直動ベアリングと、
前記第２ガイドレールに、移動可能に連結される第２直動ベアリングと、
歯車減速アセンブリと、
を備え、前記歯車減速アセンブリは、
前記第１ベアリングおよび第２ベアリングのそれぞれに接続されるプレートと、
複数のギヤ歯を含むピニオンギヤと、
を備え、前記ピニオンギヤは、前記ギヤ歯が、前記第１ラックのラック歯および第２ラックのラック歯と噛み合い係合で配置されるように、前記プレートに回転可能に接続される、
アセンブリ。
【請求項２】
前記ラック歯が、第１ピッチを有して形成され、前記ギヤ歯が、第２ピッチを有して形成され、前記移動ダイブロックが、その長手方向軸に沿って所定範囲移動するときに、前記第１ベアリングおよび第２ベアリングが、前記第１ピッチの前記第２ピッチに対する比率によって決定される、前記所定範囲の一部を移動する、請求項１記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記移動ダイブロックは、移動ダイポケット部内に配置される移動ダイ、および、前記移動ダイと前記移動ダイポケット部との間に配置される一対のボタンホルダを含み、前記ボタンホルダのそれぞれは、その内部に画定される一対の開口部を有し、各孔はその内部に配置されるダイボタンを有する、請求項１記載のアセンブリ。
【請求項４】
各ボタンホルダは、連携して、前記移動ダイがテーパおよび傾斜に関して調節可能であるように、上部開口部および下部開口部を有する、請求項３記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記移動ダイブロックから離間して前記作業台に接続される固定ダイブロックをさらに備え、固定ダイブロックは、固定ダイポケット部および固定ダイを含み、前記固定ダイと前記固定ダイポケット部との間に、第２の対のボタンホルダが配置され、前記第２ボタンホルダのそれぞれは、その内部に画定される一対の開口部を有し、各孔はその内部に配置されるダイボタンを有する、請求項３記載のアセンブリ。
【請求項６】
各第２ボタンホルダは、連携して、前記移動ダイがテーパおよび傾斜に関して調節可能であるように、上部開口部および下部開口部を有する、請求項５記載のアセンブリ。
【請求項７】
固定ダイブロックおよび取付けフランジを有する高精度ねじ転造アセンブリであって、前記固定ダイブロックおよび前記取付けフランジの両方は作業台に固定され、前記固定ダイブロックは、固定ダイポケット部を含み、固定ダイポケット部はその内部に配置される固定ダイを有し、前記アセンブリは、
前記取付けフランジと、移動ダイを含む移動ダイブロックとの間に摺動可能に接続されるベアリングアセンブリと、
前記固定ダイブロックと前記移動ダイブロックとの間に配置されるブランクと、
を備え、
転造圧力の中心線は、前記ベアリングアセンブリの横断軸にそって画定され、前記ブランクが、対向する前記移動ダイおよび前記固定ダイのそれぞれの先端部から、対向する前記移動ダイおよび前記固定ダイのそれぞれの後端部へと移動するときに、前記転造圧力の中心線が、前記ブランクの中心に位置合わせされて整列される、
アセンブリ。
【請求項８】
前記ブランクとのテーパおよび傾斜係合のための前記移動ダイおよび固定ダイの構成を容易にする調節アセンブリをさらに備える、請求項７記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記調節アセンブリは、２対のボタンホルダを含み、各ボタンホルダは、上部開口部および下部開口部、ならびに各開口部内に配置されるダイボタンを有する、請求項８記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記移動ダイブロックと前記移動ダイとの間に配置される第１の対のボタンホルダは、前記移動ダイブロックと前記第１の対のボタンホルダのそれぞれとの間に配置されるレシピブロックをさらに備える、請求項８記載のアセンブリ。
【請求項１１】
作業台上でフライホイールに接続されるピットマンアームと、前記作業台上で取付けフランジに接続される油圧通路と、前記ピットマンアームおよび前記油圧通路に接続される移動キャリアダイブロックと、高精度ねじ転造アセンブリに接続された固定ダイブロックとを含む従来型のねじ転造機械を変換する方法であって、前記方法は、
前記油圧通路および前記ピットマンアームから前記移動キャリアダイブロックを取り外すこと、
前記油圧通路を前記取付けフランジから取り外すこと、
第１ラックおよび第１ガイドレールを前記取付けフランジに接続すること、および
移動ダイブロックを前記ピットマンアーム、およびベアリングアセンブリに接続すること、
を含み、
前記ベアリングアセンブリは、
前記第１ガイドレールに、移動可能に連結する第１直動ベアリングと、
前記移動ダイブロックに接続される第２ガイドレールに、移動可能に連結する第２直動ベアリングと、
前記第１ベアリングおよび第２ベアリングのそれぞれに接続されるプレート、ならびに、前記移動ダイブロックに接続される前記第１ラックおよび第２ラックに係合するピニオンギヤを含む歯車減速アセンブリと、
を含む、方法。
【請求項１２】
前記移動ダイブロック内に画定される移動ダイポケット部、および、前記固定ダイブロック内に画定される固定ダイポケット部のそれぞれに、調節アセンブリを取り付けることをさらに含み、各調節アセンブリは、一対のボタンホルダを含み、各ボタンホルダは、上部開口部および下部開口部を有する、請求項１１記載の方法。
【請求項１３】
各開口部にダイボタンを取り付けることをさらに含み、各ダイボタンは、前記移動ダイポケット部に配置される移動ダイと、前記固定ダイポケット部に配置される固定ダイとの間に、テーパ構成および傾斜構成を容易にするための所望の厚さを有する、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記移動ダイブロックと前記第１の対のボタンホルダとの間の前記移動ダイポケット部に、レシピブロックを取り付けることをさらに含む、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
第１直動ベアリング、第２直動ベアリング、および歯車減速アセンブリを含むベアリングアセンブリを備える、高精度ねじ転造アセンブリのための部品のキット。
【請求項１６】
第１ラックと、前記第１直動ベアリングと移動可能に連結するように構成される第１ガイドレールと、第２ラック、および前記第２直動ベアリングと移動可能に連結するように構成される第２ガイドレールを含む移動ダイブロックと、をさらに備える、請求項１５記載のキット。
【請求項１７】
前記歯車減速アセンブリは、前記第１および第２直動ベアリングへの接続のために構成されるプレートと、ピニオンギヤとを含む、請求項１５記載のキット。
【請求項１８】
前記ピニオンギヤとの係合のために構成される第１ラックと、
前記第１直動ベアリングと動作可能に連結するように構成される第１ガイドレールと、
前記ピニオンギヤとの係合するように構成される第２ラック、および、前記第２直動ベアリングと移動可能に連結するように構成される第２ガイドレールを含む移動ダイブロックと、
をさらに備える、請求項１７記載のキット。
【請求項１９】
調節アセンブリをさらに備える、請求項１５記載のキット。
【請求項２０】
前記調節アセンブリは、ボタンホルダ、ダイボタンおよび方法ブロックを含む、請求項１９記載のキット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年８月２６日出願の米国仮特許出願第６２／３７９，８１８号明細書の利益および優先権を主張する、米国通常特許出願第１５／６８５，８４５号明細書の利益および優先権を主張する、２０１７年８月２４日出願のＰＣＴ特許出願であって、その開示内容の全ては参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本開示は、概して、転造成形、パターン転造機械に関する。より具体的には、本開示は、１対のベアリングアセンブリの間に配置される歯車減速アセンブリを有する高精度ねじ転造機械アセンブリに関する。
【０００３】
往復、対称性ダイを利用する、円筒状ブランクへのねじ、ギヤ歯または他のパターンの冷間成形は、既知の技術を表す。特許文献１、特許文献２および特許文献３にその例を見ることが出来る。そのような機械は、１８００年代後半に始まった初期の設計から大きく変化していない。現在までに製造されたすべての機械は、形成されるべきブランク材、形成のために使用されるツーリング、ならびに従来の油膜通路における自然公差およびドリフトのすべてのばらつき、を補償するために、油膜通路、移動キャリアダイブロックおよび、ねじ付き調節部を使用する。ＣＮＣ加工装置などの、現代のすべての高精度製造装置は、リニアベアリングを使用している。ねじ付きファスナおよび他の形状のためにリニアベアリングを転造成形において使用することは、要求される製造速度（およそ毎分３００部品）が、どのような既知のリニアベアリングの製造業者の現在の能力も超えているため、対応していない。
【０００４】
転造ねじ山を備える機械ねじが、産業上広く用いられている。それらは典型的に、長年存在する既知のフラットダイ技術を使用して形成される。一般的に使用されるフラット転造ダイは、固定盤上に固定（短尺）ダイを、および対向して配置される往復スライド上に往復（長尺）ダイを含む。
【０００５】
当業者に知られるように、機械駆動装置は、ねじ形状を作製するために、移動往復ダイブロックまたは移動キャリアダイブロックを前進させる。確実ではあるが、これらの機械は、セットアップおよび運転に経験豊かなオペレータを必要とする。現在最も一般的に使用されるねじ転造機械は、昔に開発された、摩耗の影響を受け、高価な調整および修理が頻繁に必要になる重金属性の構成要素を備える技術に代表される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第３８７、１８４号明細書
【特許文献２】米国特許第３，７９３，８６６号明細書
【特許文献３】米国特許第４，７１２，４１０号明細書
【発明の概要】
【０００７】
具体的には、すべての従来型のねじ転造機械は、一般に油圧通路と呼称される、一般に静水圧直動ベアリングと呼称される直動ガイドウェイを使用する。静圧軸受の油膜は、ねじ転造の、高圧振動の製造方法に耐えるが、そこに付着される移動キャリアダイブロックは、静圧軸受および摩耗による移動ばらつきの影響を受ける。
【０００８】
過去に油圧通路が使用された、他のすべての高精度製造装置は、転動要素直動ベアリングに置き換えられており、転動要素直動ベアリングは、高精度の位置決め動作をもたらすために、相対的に移動する２つの物体の間に配置される転動要素（ボール、ローラなど）による、転がり接触を用いることによって摩擦を低下させる。
【０００９】
しかし、転動要素直動ベアリングアセンブリを備える従来型のねじ転造機械に対する、油圧通路の単純かつ直接の置換は、実質的かつ重大な２つの障害に対処しない場合、失敗することになる。第１に、従来型のねじ転造機械の製造速度は、毎分約３００ストローク必要とされ、この速度では、転動要素直動ベアリングは、安全にまたは効率的に動作することが出来ない。第２に、従来型のねじ転造機械の機械駆動装置は、回転運動を直線運動に変換するために、十分に理解されているスライダクランクの原則で動作する。機械駆動装置は、通常、往復移動ダイに接続される近位端部、およびフライホイールに接続される遠位端部を有するピットマンアームを含む。フライホイールの回転が、ピットマンアームの近位端部、およびそこに接続される往復移動ダイを、直線往復移動で移動させる。その結果、転造成形動作中に、望ましくないオフ角（off-angle）および反力が、往復移動ダイに作用する。不運にも、転動要素直動ベアリングは、回転または振動の力が、直接、ガイドレールに一直線に揃う場合に、その最も高い寿命性能で動作する。
【００１０】
したがって、既に認識されており、先行技術の不利な点および実施に対する障害を克服する利点のために、転動要素直動ベアリングアセンブリを備える高精度ねじ転造機械に対する、当技術における長年解決されていなかった必要性が存在する。
【００１１】
前述の技術背景、ならびに以下の、本開示の詳細な説明は、添付の図面と併せて読まれることでよりよく理解される。本開示を説明することを目的として、本開示の発明の例示的な構造を、図面に示す。しかし、本開示、および本明細書における本発明は、本明細書に開示する特定の方法および手段に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来型のねじ転造機械上に配置された本開示の高精度ねじ転造アセンブリの斜視図を例示的に図示する（安全ガードは示されていない）。
【図２】図１の高精度ねじ転造アセンブリの斜視図を、ベアリングアセンブリを除いて例示的に図示する。
【図３】図２の高精度ねじ転造アセンブリの斜視図を、ガイドレールおよび移動ダイを除いて例示的に図示する。
【図４Ａ】図１の高精度ねじ転造アセンブリの分解図を例示的に図示する。
【図４Ｂ】図１の高精度ねじ転造アセンブリの歯車減速アセンブリの特定の構成要素の特定の構成要素の部分分離詳細図を例示的に図示する。
【図５Ａ】ねじ形成ストロークの開始時点の、図１の高精度ねじ転造アセンブリのある特定の構成要素の上部分離詳細図を例示的に図示する。
【図５Ｂ】図５Ａの高精度ねじ転造アセンブリのある特定の構成要素の、ベアリングアセンブリおよび固定ダイを除いた上部分離詳細図を例示的に図示する。
【図６】ねじ形成ストロークの中心における、図１の高精度ねじ転造アセンブリのある特定の構成要素の上部分離詳細図を例示的に図示する。
【図７Ａ】ねじ形成ストロークの終了時点の図１の高精度ねじ転造アセンブリのある特定の構成要素の上部分離詳細図を例示的に図示する。
【図７Ｂ】図７Ａの高精度ねじ転造アセンブリのある特定の構成要素の、ベアリングアセンブリおよび固定ダイを除いた上部分離詳細図を例示的に図示する。
【図８】ダイ調節アセンブリの、図１の高精度ねじ転造アセンブリのある特定の構成要素の斜視部分分離詳細図を例示的に図示する。
【図９】図８のダイ調節アセンブリの部分分解図を例示的に図示する。
【図１０】図８のダイ調節アセンブリの部分分解図を例示的に図示する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の開示は、全体として、添付される図面、図面の説明、要約、背景技術、開示の分野、および関連の表題と併せて読まれると、提供される詳細な説明を参照することにより最もよく理解され得る。同一の参照番号が異なる図面中にある場合は、同じ要素または機能的に類似の要素を特定している。要約中に挙げられる要素は参照されないが、詳細な説明および関連する開示の要素に関連して参照される。
【００１４】
本開示は、再循環ベアリング上で動作する転動要素直動ベアリングの形態の軽量の線形ガイドウェイ、ならびにオフ角および反力を除去する歯車減速アセンブリなど、現在利用可能な技術の態様を活用する最新設計のねじ転造機械を対象とする冷間成形機器を対象とする。開示する機器の実施は、ねじ付きファスナ、および他の同様に製造された円筒形の、パターン付きの製品の冷間成形を一新する。
【００１５】
高精度のベアリングアセンブリを備える従来型のねじ転造機械の移動ダイをガイドする既存の不正確な油圧通路を置き換えることは、回転部分の質および安定性を劇的に向上させ（すなわち、温度および油粘度の変化のために多数の調整を必要とする現行の機器よりも、初期セットアップは、１，０００，０００以上の部品を、調節なしで、一貫してばらつきなし、またはほぼなしで作製するはずである）、機械の全体的なセットアップの時間を減少させることを、当業者は理解する。
【００１６】
一実施形態において、高精度ねじ転造アセンブリ１００は、従来機器のアップグレードされた、追加導入の再構築キットとして構成されてもよく、ベース、部品供給レール、ピットマンアーム、および固定ダイブロックなどの既存の機器は変更されていない。
【００１７】
高精度ねじ転造アセンブリ１００は、直接の代替品として、既存のボルトパターンを使用して既存の機器に取り付けられ、（本明細書において開示する新しい調節アセンブリとは別に）現在行われているものと同じ方法でいくつかの点において調節されるという点で有利である。
【００１８】
別の実施形態では、高精度ねじ転造アセンブリ１００は、任意の適切な往復駆動アセンブリ、固定ダイおよび部品供給レールを備える、新しい、独立型のアセンブリとして構成され得る。
【００１９】
高精度ねじ転造アセンブリ１００のさらにもう一つの利点は、ツーリングのセットアップの工学的な解決策をさらに提供し、それによってセットアップごとの手動の調整が除去されることである。従来型のねじ転造機械では、ねじ転造工具が取り付けられるたびに、オペレータは、機械をセットアップするために専門的技術を使用し、判断することを要求される。すべてのセットアップは独特であり、ダイポケット部の既知の位置および油圧通路の自然的可変性なしに、動作中に絶えず調整が必要とされる。たとえば、スレッドロールダイが取り付けられるたびに、最小で２つの調節部が使用される。これらの調節部は、移動ダイおよび固定ダイの間に（圧力／距離）を加えるまたは差し引くねじ付きアジャスタで作製される。すべての機器は、物理的に油圧通路上を移動する。
【００２０】
高精度ねじ転造アセンブリは、ダイポケット部の寸法は知られており、セットアップ調節方法が前もって作製され、非熟練労働者に活用されることが可能であるという点で有利である。たとえば、高精度ねじ転造アセンブリ１００のセットアップの調節方法は、円筒状ブランクの直径の上部および底部を測定すること、およびダイフェイスの厚さを測定することを含む。転造工程の開始時点のダイフェイス間の距離は特定の値であり、転造工程の終了時点のダイフェイス間の距離は、ねじの谷径に等しい。なお、完成品の容積は、転造前の円筒状ブランクの直径に正確に等しい。しかし、場合によっては、既知の量の伸長が存在することがあり、および／または、既知の量の材料が挟持され、鋭い先端部を有するねじが作製されることもある。
【００２１】
従来型のねじ転造機械のように、本開示の高精度ねじ転造アセンブリ１００は、作業台２４を有するベース２２を含み、作業台２４の上に、それに対して回転移動するために、フライホイール２６が取り付けられる。ピットマンアーム１２は、遠位端部２８にてフライホイール２６に、移動可能に接続される。好ましくは、ピットマンアーム１２は、回転するように、旋回するようになど、フライホイール２６に対し移動可能である。ピットマンアーム１２は、また、近位端部３０にて移動ダイ１１２に、移動可能に接続される。
【００２２】
好ましくは、図１〜１０に示す高精度ねじ転造アセンブリ１００は、従来型のねじ転造機械の油圧通路および調節機構を置き換え、取付けフランジ１０４を含む作業台２４上に配置されてもよい。当業者は、取付けフランジ１０４は、意図する機能を行うために、任意の適切な形状を有してもよいことを理解する。たとえば、取付けフランジ１０４は、作業台２４と高精度ねじ転造アセンブリ１００との接続または連結を可能にするまたは容易にするように、ブロック状、板状、円筒状、管状、「Ｌ」状などに形成され得る。
【００２３】
図１〜４Ｂに示す一実施形態において、高精度ねじ転造アセンブリ１００は、第１ラック１０２および第１ガイドレール１０８を含んでもよく、そのそれぞれは、取付けフランジ１０４および作業台２４のうちの１つに係合する。この特定の例における「係合する」という表現は、適用可能な構造に対し、当技術において一般に知られ、理解される任意の接続の形態または様式で、取付けフランジ１０４および作業台２４のうちの１つに接続される第１ラック１０２および第１ガイドレール１０８を包含するように、可能な限り広義にとらえられることが当業者には理解される。たとえば、ねじ付きファスナ、プッシュトゥロック（ｐｕｓｈ−ｔｏ−ｌｏｃｋ）、オーバセンタ、接着剤、溶接、などの種類のファスナおよび締結システムが、作業台２４および／または取付けフランジ１０４に対する相対移動なしで第１ラック１０２と第１ガイドレール１０８とを固定するまたは貼付けするという、意図された機能を達成するために使用されてもよい。
【００２４】
移動ダイブロック１１６は、第２ラック１１２および第２ガイドレール１１８を含んでもよく、そのそれぞれは、移動ダイブロック１１６に係合する。同様に、この特定の例における「係合する」という表現は、適用可能な構造に対し、当技術において一般に知られ、理解される任意の接続の形態または様式で、移動ダイブロック１１６に接続される第２ラック１１２および第２ガイドレール１１８を包含するように、可能な限り広義にとらえられることが当業者には理解される。たとえば、ねじ付きファスナ、プッシュトゥロック、オーバセンタ、接着剤、溶接、などの種類のファスナおよび締結システムがダイブロック１１６に対する相対移動なしで第２ラック１１２と第２ガイドレール１１８とを固定するまたは貼付けするという、意図された機能を達成するために使用されてもよい。
【００２５】
好ましくは、第１および第２ラック１０２、１１２はそれぞれ、頂部と頂部、または谷部と谷部が所定の第１ピッチＰ１で離間してずれて配置される一連のラック歯１２０を含む。
【００２６】
第１および第２ガイドレール１０８、１１８のそれぞれは、１つは上部に形成され、もう１つは底部に形成される一対の溝１１４を含み、一対の溝１１４は、第１および第２直動ベアリング１２４、１２６が、非常に小さい遊びまたはスロップの公差で、第１および第２ガイドレール１０８、１１８のそれぞれの長手方向軸に沿って自在に移動可能となるように、第１および第２直動ベアリング１２４、１２６のそれぞれの再循環転動要素またはボールとの精密な係合を容易にするように構成される。
【００２７】
ベアリングアセンブリ１２２は、第１ガイドレール１０８に移動可能に接続される第１直動ベアリング１２４、および第２ガイドレール１１８に移動可能に接続される第２直動ベアリング１２６を含んでもよい。当業者は、第１および第２直動ベアリング１２４、１２６のそれぞれは、意図する機能を提供するために、必要性または希望に応じて、単一の直動ベアリングまたは複数の直動ベアリングを含んでもよいことを理解する。一実施形態において、第１直動ベアリング１２４は、一対の直動ベアリングを含んでもよく、それらは共に、第１ガイドレール１０８に連結されるが、第１ガイドレール１０８に長手方向に沿って、互いに離間して、または、ずれるような構成で配置され、第２直動ベアリング１２６は、一対の直動ベアリングを含んでもよく、それらは共に第２ガイドレール１１８に連結されるが、第２ガイドレール１１８に長手方向に沿って互いに離間して、または、ずれるような構成で配置される。一実施形態において、ボールは、第１および第２ガイドレール１０８、１１８に形成される溝に沿って、第１および第２直動ベアリング１２４、１２６内で転動することによって、際限なく再循環される。当業者は、意図する高精度の機能を提供するために、ボールは、たとえば、金属、鋼、ステンレススチール、クロム鋼、工具鋼、セラミック、窒化ケイ素セラミック、酸化アルミニウムセラミック、プラスチック、など任意の適切な材料で構築されてもよいことを理解する。
【００２８】
転動要素直動ベアリングは、回転または振動の力が、ガイドレールに一直線に揃う場合、その最も高い寿命性能で動作する。一実施形態において、一対の直動ベアリング１２４、１２６に使用により、ベアリングの表面積が倍になり、ねじ転造機械２０のピットマンアーム１２またはフライホイール２６により生み出される垂直力から生じるオフ角の圧力が純粋な直線移動へと分配される。転造動作のすべてのエネルギーは、ピットマンアーム１２を通して移動ダイブロック１１６へと伝達される。いずれの、オフ角の力（または反力）も、ベアリングアセンブリ１２２により分配される。
【００２９】
歯車減速アセンブリ１３０は、第１および第２直動ベアリング１２４、１２６のそれぞれに接続されるプレート１３２、およびピニオンシャフト１３５に取り付けられるピニオンギヤ１３４を含んでもよい。一実施形態において、ピニオンギヤ１３４は、長手方向に離間した第１および第２直動ベアリングの一対１２４、１２６がその両側に配置されるように、プレート１３２の長手方向軸に沿って中心に配置される。ピニオンギヤ１３４は、頂部と頂部、または谷部と谷部が所定の第２ピッチＰ２で離間してずれて配置される複数のギヤ歯１３６を含む。好ましくは、ギヤ歯１３６が、ラック歯１２０と位置合わせされ同期整列して、噛み合い係合するように配置されるように、ピニオンギヤ１３４は、プレート１３２から延び、プレート１３２に、回転可能に接続され、それによって、相対的な望ましい歯車減速が達成されてもよいような、ラックおよびピニオンの配置におけるピニオンのように機能する。ギヤ歯１３６およびラック歯１２０のピッチ比（すなわち、Ｐ１／Ｐ２）を調節することによって、望ましい歯車減速が達成され得る。一実施形態において、二分の一（１／２）の減速比が、先行技術の不利な点を克服するために有利である。ねじ転造機械器の製造速度は、最大で毎分３００ストロークを必要とするが、リニアベアリングはこの速度では動作不可能である。しかし、二分の一（１／２）の速度の歯車減速により、第１および第２直動ベアリング１２４、１２６の動作速度が、その動作パラメータに対し許容可能な速度である毎分１フィートの範囲に減速される。
【００３０】
図５Ａ〜７Ｂは、本開示の一実施形態に係る高精度ねじ転造アセンブリ１００の動作を示す。本開示の高精度ねじ転造アセンブリ１００の利点は、移動ダイ１４０および固定ダイ１４２により円筒状ブランク２００に付与される転造圧力の中心線ＣＬＲＰが、常に第１および第２直動ベアリング１２４、１２６によって支持されるということである。これは、ねじ転造は、円筒状ブランクがダイ１４０、１４２に係合すると、各ストロークの開始時点に衝撃圧力を生むため、先行技術に対し重要なことであり、有利であり、著しい発展である。本開示に明記されるこの新開発の一実施形態のさらなる利点は、衝撃圧力が、吸収され、二組の直動ベアリング１２４、１２６中に分散されることである（各ベアリングは、定格仕様制限よりもはるかに小さい衝撃荷重を受け得る）。
【００３１】
一実施形態において、転造圧力の中心線ＣＬＲＰは、第１および第２直動ベアリング１２４、１２６の、等間隔に離間した、対の直動ベアリングと直動ベアリングとの間に中心に配置されて支持されるピニオンギヤ１３４と位置合わせされて整列される。
【００３２】
図５Ａおよび５Ｂでは、ストロークの始まりまたは開始時点が示され、円筒状ブランク２００が移動ダイ１４０と固定ダイ１４２との間に導入されている。転造またはストロークの開始時点に、円筒状ブランク２００が移動ダイ１４０および固定ダイ１４２の先端部に係合し、ピニオンギヤ１３４の中心軸は、円筒状ブランク２００の中心線とほぼ整列している。図５Ｂは、第１および第２ラック１０２、１１２と噛み合い係合しているピニオンギヤ１３４、ならびにピニオンギヤ１３４の中心軸と円筒状ブランク２００の中心軸との整列の明確な視点を提供するために、第１および第２直動ベアリングが除かれている。本開示によると、フライホイール２６および接続されたピットマンアーム１２は、直線運動で横切るように移動ダイブロック１１６を作動させる。
【００３３】
図６では、ストロークの中心または中間時点が示され、ロールまたはストロークの中心または中間時点にて、円筒状ブランク２００がねじ付きファスナに嵌め込まれるように、円筒状ブランク２００が移動ダイ１４０および固定ダイ１４２の中央部分に係合し、ピニオンギヤ１３４の中心線は依然として、円筒状ブランク２００の中心線とほぼ整列している。
【００３４】
図７Ａおよび７Ｂでは、ストロークの終了時点が示されており、円筒状ブランク２００は、移動ダイ１４０および固定ダイ１４２の後端部と大まかに整列しており、ねじ転造工程が完了している。ロールまたはストロークの終了時点にて、円筒状ブランク２００が移動ダイ１４０および固定ダイ１４２の後端部に係合し、ピニオンギヤ１３４の中心線は依然として、円筒状ブランク２００の中心線とほぼ整列している。図７Ｂは、第１および第２ラック１０２、１１２と噛み合い係合しているピニオンギヤ１３４、ならびにピニオンギヤ１３４の中心軸と円筒状ブランク２００の中心軸との整列の明確な視点を提供するために、第１および第２直動ベアリングが除かれている。
【００３５】
本開示による前述の動作は、円筒状ブランク２００上の転造圧力または圧縮荷重の中心線ＣＬＲＰは、第１および第２直動ベアリング１２４、１２６の上または内部で中心に揃えられる場合に最もよく取り扱われ、それによって、また、ベアリングの長期の寿命が可能になるため、重要である。（この実施形態においては、設計により、ピニオンギヤ１３４の中心線と整列する）ベアリングアセンブリ１２２の中心線および円筒状ブランク２００は、転造工程の各ストロークの間中、精密に整列したままであり、それによって、第１および第２直動ベアリング１２４、１２６の中間における圧力または荷重が維持される。当業者は、図５Ａ〜７Ｂに図示される１つの完全なストロークの間、移動ダイ１４０は、直線距離Ｄ１を横切り、直線距離Ｄ１は、第１および第２直動ベアリング１２４、１２６が横切る直線距離Ｄ２の２倍であることを理解する。これは、第１および第２直動ベアリング１２４、１２６が示す直線速度は、移動ダイブロック１１６、第２ラック１１２および第２ガイド１１８の直線速度の二分の一である、歯車減速アセンブリ１３０の構成の結果である。
【００３６】
結果として、従来の機器に、高精度ねじ転造アセンブリ１００を追加導入する、または従来の機器を高精度ねじ転造アセンブリ１００に変換することが可能であり、優れたねじ転造製品を生産する。既存の油圧通路、移動キャリアダイブロック、ピットマンアームピンおよび他の関連の部品を除去または取り外しするためにわずかなファスナがあるだけである。ファスナが除去されると、従来型の油圧通路アセンブリおよび移動キャリアダイブロック全体が除去され得る。本開示の高精度ねじ転造アセンブリ１００のアセンブリは、上で説明したように、同じファスナを用いて直接取り付けられてもよく、ピットマンアームおよびピンを再利用する。しかし、ある程度の初期セットアップが必要であり、具体的には、最終および一回調節部が作製されて、移動ダイポケット部１４４および固定ダイポケット部１４６が二方向（上下および前後）に平行であることを確実にする。さらに、移動ダイポケット部および固定ダイポケット部１４４、１４６の間の距離は、所定の基準に設定される。この基準距離は、固定ダイポケット部および移動ダイポケット部１４４、１４６の間で支持される較正ブロックを使用して微調整される。較正ブロックが取り付けられると、固定ダイブロックを作業台２４に固定するためのファスナ、ならびに高精度ねじ転造アセンブリ１００を取付けフランジ１０４および／または作業表面２４に固定するためのファスナが締められ、位置が固定される。この位置は、確立された較正ブロックを必要ではないが使用することによって、定期的に検証および再確認され得る。高精度ねじ転造アセンブリ１００は、統計的に有意なばらつきなしで数百万回以上のストロークを反復可能である所定の基準距離では動作しない。
【００３７】
図８〜１０は、セットアップとの接続に使用される調節アセンブリ２２０、および上で説明した初期セットアップおよび較正の後の、特定のねじ形成方法を用いての高精度ねじ転造アセンブリ１００の動作を図示する。調節アセンブリ２２０は、固定ダイブロック１０６と固定ダイ１４２との間に配置される一対の固定ボタンブロック２２２、ならびに移動ダイブロック１１６と移動ダイ１４０との間に配置される一対の移動ボタンブロック２２４およびレシピブロック２２６を含んでもよい。固定および移動ボタンブロック２２２、２２４のそれぞれは、ダイボタン２２８を受容するように構成される一対の開口部を含んでもよい。ダイボタン２２８は、固定または移動ボタンブロック２２２、２２４のそれぞれの厚さよりも厚い所望の厚さを有してもよく、固定または移動ボタンブロック２２２、２２４の厚さよりも、たとえば、千分の一ずつ大きい。たとえば、固定および移動ボタンブロック２２２、２２４が０．２５０”の厚さを有する場合、ダイボタンは、ダイボタン２２８の厚さを適合または混合させることによって、０．２５１”、０．２５２”、０．２５３”、０．２５４”、などの厚さを有してもよい。一実施形態において、ダイボタン２２８は、移動ダイおよび固定ダイ１４０、１４２のそれぞれの上部前面、底部前面、上部背面、底部背面を個別に調節することが可能であり、それは、円筒状ブランク２００のテーパ、およびねじ型に合わせて調節するために必要である。スペーススレッド（ｓｐａｃｅ  ｔｈｒｅａｄｓ）を作製する場合、移動ダイ１４０の表面と固定ダイ１４２の表面は、平行に延びるべきである。しかし、マシンスレッド(ｍａｃｈｉｎｅ  ｔｈｒｅａｄ)を製造する場合、移動ダイ１４０の表面と固定ダイ１４２の表面は、テーパ状となるべきである。ねじ山形状ごとに独自の方法が存在する。本開示の調節アセンブリ２２０は、考えられ得るいずれの方法にも適応することができ、移動ダイまたは固定ダイ１４０、１４２を取り外すことなく取り替えられ得る。一実施形態において、ダイボタン２２８は、磁石などによって、一時的に、固定および移動ボタンブロック２２２、２２４に取り外し可能に固定される。大きな変更がある場合は、所望の組み合わせが容易に反復され、非熟練労働者に伝達され得るように、方法ブロック２２６が、ねじのばらつきに適応するために使用される。従来では、油圧通路における自然のばらつきが、ダイポケット部が予測的な調節部を可能にするほどに十分なほど一定であることを可能にしなかったため、これらの調節部のすべては、ねじ付きアクチュエータで作製される。
【００３８】
前述の例は、単に説明の目的のために提供されており、決して、本明細書において開示する本発明を制限するものとは解釈されない。本発明を様々な実施形態を参照して説明したが、本明細書において使用されている語は、限定的な語というよりは、記述および説明の語であることが理解される。さらに、本明細書において、特定の手段、材料および実施形態を参照して本発明を説明しているが、本発明は、本明細書においてにおいて開示する特定の例に限定されることを意図しておらず、むしろ、本発明は、添付の請求項の範囲内であるような、すべての機能的に同等の構造、方法および使用法にまで及ぶ。この明細書の教示の利益を有する当業者は、教示への多数の修正に影響を及ぼしてもよく、本発明の範囲および精神からその態様において逸脱することなく変更が加えられてもよい。
【００３９】
本発明の開示された実施形態の各種要素の構造または構成物の他の任意の、開示されていない、または付帯的詳細は、要素が、開示したとおりのことを行うために必要とされる特性を備える限り、本発明の利点の達成に重要であるとは考えられない。確かに、機械技術に習熟しているものは、幅広い代替例、構成およびそれらの良好な組み合わせを想到することが可能である。構造の、これらと他の詳細の選択は、本開示の観点から、この分野において初歩的な技能の１つの能力の範囲内であると考えられる。本発明の例証的な実施形態は、実践的で、動作的な構造を開示する目的のために詳細に説明されており、それによって本発明は、有利に実施されてもよい。本明細書で説明した設計は、例示的となるようにのみ意図される。本発明の新しい特性は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく他の構造的形状に組み込まれてもよい。本発明は、例証的な実施形態を参照して説明した要素を含む、およびその要素から成る実施形態を包含する。本明細書で使用されるすべての通常の語および用語は、特に指示がない限り、Ｔｈｅ  Ｎｅｗ  Ｓｈｏｒｔｅｒ  Ｏｘｆｏｒｄ  Ｅｎｇｌｉｓｈ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ、１９９３年版に定義される通例の意味を取るべきである。すべての技術的用語は、適切な技術的分野によって確立され、その特定の分野において当業者によって使用される、通例の意味を取る。すべての医療用語は、Ｓｔｅｄｍａｎ’ｓ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ、第２７版に定義される意味を取る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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