(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒パターン受け面を有するブランクの円筒面上にパターンを成形するための往復ダイスパターン成形機において、
基台と、
前記基台上で相対するとともに、長手方向平面に対して平行かつ該長手方向平面の両側にある経路に沿って、前記基台の水平長さの少なくとも一部に亘って前記基台上で水平往復移動可能な一対の摺動部材と、
前縁部及び後縁部と、パターン成形面とをそれぞれ有し、対面関係で前記摺動部材上に搭載される一対のパターン成形ダイスから成る少なくとも１つのダイス組と、
前記ダイスの前記前縁部が前記円筒パターン受け面の直径よりも大きい距離だけ離間しているとき、前記ダイスの前記前縁部間にブランクを給送、位置決めする少なくとも１つの機構と、
完全後退位置と完全挿入位置との間で前記ダイスを往復運動させる、前記摺動部材の駆動機構とを備え、
前記ダイスの前記パターン成形面は、前記位置決めされたブランクの前記円筒パターン受け面の正対する面において、該円筒パターン受け面に同時に係合するように構成されており、前記ダイスのパターン成形面はねじ成形パターンを含み、
前記完全後退位置から前記完全挿入位置への前記ダイスの軸方向並進により、前記ブランクが、前記パターン成形面間で該ブランクの長手方向中心の回りに回転し、前記円筒パターン受け面上に前記パターンが転写され、
前記ダイスは、前記完全挿入位置に向かう前記ダイスの軸方向並進中、前記ブランクを支持するように構成されており、
前記成形機は、前記基台上に支持される二組の離間した軸受ブロックを含み、前記摺動部材は、前記長手方向平面の一方の側において前記軸受ブロック上にそれぞれ支持される一対の摺動レールを含み、
前記駆動機構は、２つの駆動ベルト及び２つのサーボモーターを含み、各該駆動ベルトは、前記摺動レールのうちの一方に連結され、各ダイス組の前記ダイスを前記完全後退位置と前記完全挿入位置との間で往復運動させる往復ダイスパターン成形機。
【請求項２】
前記成形機は、１つの前記ダイス組のパターン成形ダイスがその完全挿入位置にあるとき、第２のダイス組のパターン成形ダイスがその完全後退位置にあるように構成されている請求項１に記載の往復ダイスパターン成形機。
【請求項３】
前記ブランクを給送、位置決めする機構は、前記ダイス組の各々のダイスの間において互いに接近、離反するように、前記長手方向平面に沿って配設された一対の往復動フィンガーを含む請求項１に記載の往復ダイスパターン成形機。
【請求項４】
前記駆動機構は、２つの駆動ベルト及び２つのサーボモーターを含み、各前記駆動ベルトは、前記摺動部材の一方に連結され、前記ダイス組の各々の前記ダイスを前記完全後退位置と前記完全挿入位置との間で往復運動させる請求項３に記載の往復ダイスパターン成形機。
【請求項５】
前記駆動機構は、前記摺動部材に連結される少なくとも１つの駆動ベルトと、
前記摺動部材を往復運動させ、前記少なくとも１つのダイス組の前記ダイスを前記完全後退位置と前記完全挿入位置との間で動かす少なくとも１つのサーボモーターとを含み、
前記ダイスは、前記少なくとも１つのサーボモーターにより駆動されると、前記長手方向平面に平行に反対方向に同期して同時に移動する請求項１に記載の往復ダイスパターン成形機。
【請求項６】
ブランクを給送、位置決めする前記機構は互いに接近、離反の往復動作する一対の枢動アームを含み、該一対の枢動アームは、前記対面する少なくとも１つのダイス組のダイスの前記前縁部が前記ブランクに係合するまで、前記ブランクに係合して該ブランクを位置決めする請求項１に記載の往復ダイスパターン成形機。
【請求項７】
ブランクを送給、位置決めする前記機構は一対の往復動フィンガーを含み、該一対の往復動フィンガーは、前記長手方向平面に沿って前記少なくとも一組の前記ダイス間に配置され、互いに接近、離反する請求項６に記載の往復ダイスパターン成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、対称往復ダイスを使用するロール成形パターン転造機に関する。更に、本開示は、ダイス面間に捕捉されているブランクであって、ダイス面間に捕捉されること以外では無支持状態であるブランクにパターンを転写する機構に関する。
【０００２】
［関連出願の相互参照］
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）項に従い、2013年3月21日出願の米国仮特許出願第61/803855号「Roll Forming Machine With Reciprocating Dies（往復ダイスを備えるロール成形機）」の優先権を主張する。この米国仮特許出願の全内容は、本願と一体をなすものとして引用する。
【背景技術】
【０００３】
ねじや歯車の歯その他のパターンを円筒ブランクに対称往復ダイスを用いて冷間成形する技術は従来から知られている。特許文献１〜３に例示されている。このような機械は、意義がある長期の商業的成功を一切収めていない。一部のものは複雑で扱いにくい。
【０００４】
転造ねじ山を有するビスは、工業で幅広く使用されている。転造ねじ山を有するビスは、通常、長年にわたって存在する既知の平ダイス技術を用いて成形される。一般的に使用されている転造平ダイスは、対面関係に配置された、固定プラテン上の固定（短）ダイスと、往復スライド上の往復運動（長）ダイスとを含む。機械駆動部が可動ダイスを前進させてねじ山形状を作り出す。これらの機械は、信頼性はあるが、設定及び運用に熟練したオペレーターが必要である。現在最も一般的に使用されているねじ転造機は、ずっと以前に開発された技術に基づいており、重い金属部品が摩耗を受け、しばしば高価な修理が必要となる。
【０００５】
更に、前述のねじ転造機は、ダイス面間でブランクを位置決めする挿入フィンガーを備え、可動ダイスを進めることでブランクを捕捉して直線運動させ、ダイス面を介してねじ山形状を転写するようになっている。ダイス面上のねじ成形パターンを、ダイス面間へのブランクの最初の挿入と同期させることは、ねじ成形の非常に重要な局面である。用いる機械は、種々の調整部材を備え、これらの非常に重要な関係の精密調整を可能にする。
【０００６】
挿入フィンガーの機構は、現行のねじ成形装置の主要な要素に相当する。機械保守、並びにこれらの部品の修理及び交換は、商業締結具製造の総コストを著しく増加させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第387,184号
【特許文献２】米国特許第3,793,866号
【特許文献３】米国特許第4,712,410号
【発明の概要】
【０００８】
本開示は、サーボモーター、ベルト駆動部、再循環式軸受上で動作する軽量スライド、及び対称往復ダイス等の現在利用可能な技術の態様を用いる、進歩的な設計の冷間成形装置に関する。開示される装置の実施態様は、ねじ締結具、及び他の同様に製造される円筒のパターン付き製品の冷間成形に変革を起こすであろう。
【０００９】
本明細書に開示される転造機は、往復運動する対称平型工具を用いて、円筒ブランクにパターンを成形する。ねじ成形機として示されているが、開示される原理は、円筒ブランク上へのいかなるパターンの成形にも適用可能である。
【００１０】
上記代表的な実施形態では、ダイス面は、ダイス間で転動する円筒ブランク上にねじを成形するようにねじパターンを有して構成される。対称型工具の使用により、双方のダイスが同時に動くことが可能になり、これにより、ブランクをねじ山形状にする処理を完了するサイクル時間が減少する。更に、ブランクが２つの可動ダイス間で転動する場合、ブランクは、固定位置においてブランク自体の長手の中心軸線の回りに回転する。ブランクがその固定位置にとどまらないことは、位置ずれの可能性を示す。これは、ブランクが固定ダイスの面を横切って動く既知のプロセスでは検知することができないサインである。
【００１１】
本開示の構成は、ねじ締結具等の円筒のパターン付き製品の首尾良い商業製造において一般的に用いられている方法及び現用されている装置とはかなり異なる。ここでは、プロセスは、平行な経路に沿って往復する２つの同一のねじ成形ダイスを使用する。各ダイス面の輪郭は、ブランクとの作用的な接触及び漸進的なねじ成形を確実にするのに必要な形状を有する。重要なことに、対称往復ダイスの構成によって、ブランク挿入機構の使用が可能になり、ブランク挿入機構によって、スタータフィンガーの必要性と、複雑なダイスのタイミング調整、スタータフィンガーの挿入ストローク、及び関連する難題とが排除される。
【００１２】
ここで、本開示は、円筒パターン受け面を有するブランクの円筒面上にパターンを成形する往復ダイスパターン成形機が、基台と、前記基台上で相対するとともに、長手方向平面に対して平行かつ該長手方向平面の両側にある経路に沿って可動である、一対の摺動部材と、前縁部及び後縁部と、パターン成形面とをそれぞれ有し、対面関係で前記摺動部材上に搭載される、少なくとも一対のパターン成形ダイスと、前記ダイスの前記前縁部が前記円筒パターン受け面の前記直径よりも大きい距離だけ離間しているとき、前記ダイスの前記前縁部間にブランクを給送、位置決めする機構と、完全後退位置と完全挿入位置との間で前記ダイスを往復運動させる、前記摺動部材の駆動機構とを備え、前記ダイスの前記パターン成形面は、前記位置決めされたブランクの前記円筒パターン受け面の正対する面において、該円筒パターン受け面に同時に係合するように構成されており、前記完全後退位置から前記完全挿入位置への前記ダイスの軸方向並進により、前記ブランクが、前記パターン成形面間で該ブランクの長手方向中心の回りに回転し、前記円筒パターン受け面上に前記パターンを転写し、前記ダイスは、前記完全挿入位置に向かう前記ダイスの軸方向並進中、前記ブランクを支持するように構成されている、往復ダイスパターン成形機を含む。
【００１３】
これに関して、円筒パターン受け面を有するブランクにパターンを成形する方法において、前縁部及び後縁部と、パターン成形面とをそれぞれ有し、対面関係で搭載されて、長手方向平面の両側において完全後退位置と完全挿入位置との間で相互運動する、一対のパターン成形ダイスを準備することと、前記長手方向平面において、前記ダイスの前記前縁部から等距離で、前記ブランクの前記円筒パターン受け面の前記長手方向中心を位置決めすることと、前記ダイスの前記パターン成形面を、前記円筒パターン受け面の正対する面において、該ブランクの該円筒パターン受け面と同時に係合させることと、前記ダイスを前記完全挿入位置に向かって軸方向に並進させて、前記ブランクを該ブランクの長手方向中心の回りに回転させ、前記ブランクの前記円筒パターン受け面上に前記パターンを転写することと、前記ダイスの前記軸方向並進中、前記ダイスの前記パターン成形面を前記ブランクの前記パターン受け面と係合させることにより、前記ブランクを支持することとを含む方法が開示される。
【００１４】
本開示は、円筒ブランクの外面上にねじ山形状等のパターンを成形する往復ダイスロール成形機を含むとともに、適所で回転するブランクに作用する、少なくとも一組の往復ダイスを含む。この成形機は、中央処理装置によって制御されるサーボモーターによりベルト駆動されるダイスを支持する、スライドと軸受との組合体を備える。ダイスが係合するように、ブランクを給送、位置決めする機構が設けられる。１つの形態において、この成形機は、複数のダイス組を備え、ダイスの１往復運動サイクル中に複数の部品を製造する。別の形態において、この成形機は、別個の複数の駆動機構を使用し、ダイス組の各ダイスを独立して駆動する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示の原理を組み込んだ往復ダイスロール成形機の斜視図である。
【図２】本開示のロール成形機の概略図であり、初期位置すなわち後退位置にある対称往復ダイスが図示されている。
【図３】中間位置にある対称往復ダイスを示す図２と同様の概略図である。
【図４】最終位置すなわち挿入位置にある対称往復ダイスを示す、図２、３と同様の概略図である。
【図５】例示的なロール成形機のブランク送給機構の細部を示す、図１の装置の一部の拡大斜視図である。
【図６】ブランク送給機構の更なる細部を示す、図１の装置の部分側面図である。
【図７】ブランク送給機構の更なる細部を示す、図１の装置の部分側面図である。
【図８】複数組のロール成形ダイスを示す、図１の往復ダイスロール成形機の変更形態の概略図である。
【図９】異なる位置にあるダイスを示す、図８の往復ダイスロール成形機の変更形態の概略図である。
【図１０】図１の成形機に比較して更なる特徴を組み込んだ往復ダイスロール成形機の更なる変更形態の上面図である。
【図１１】ブランク送給機構を示す、図１０の往復ダイスロール成形機の拡大部分上面図である。
【図１２】図１０の往復ダイスロール成形機の、この実施形態の或る特定の利点を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１を参照すると、本開示の往復ダイスロール成形機１００が斜視図で示す。明確さのために、添付図面に２００で示す細長いブランクから小ねじを形成することに関連してロール成形機およびその作用を説明する。これらの図面では、記載の明確さのために、ブランク２００の頭部は省略されており、ねじ加工される円筒外面を有する軸部のみが図示されている。しかし、ここに開示するロール成形機及びその部品は、どのようなパターンを円筒ブランク上に成形する場合にも用いることができる。
【００１７】
成形機１００は、基台１０１上に支持される一対の細長い固定レール１０２を備える。各レールは、再循環ボール軸受を備えた往復スライドブロック１０４を支持する。スライド１０４は、成形ダイス１１２をそれぞれ保持する。とりわけ、スライド１０４及びレール１０２は、ねじ転造中のブランクの変形に伴う側方または横断方向の負荷を受けるように十分なサイズである。
【００１８】
スライド１０４は、一対の歯付きベルトセグメント１０５、１０６によって、レール１０２上で往復運動するように連結されている。セグメント１０５は、基台１０１上に搭載される可逆サーボモーター１１０によって駆動される歯付きピニオン１０７の周囲を移動する。セグメント１０６は、基台１０１上で回転可能に支持されるアイドラプーリー１０８を巡って延設されている。サーボモーター１１０の順回転及び逆回転すると、ベルトセグメント１０５、１０６により、往復スライド１０４がレール１０４上のを軸方向に移動する。サーボモーター１１０の動作は、オペレータータッチスクリーンパネル１１１からの命令を受けるソフトウェアに応答する中央処理装置（ＣＰＵ）１０９によって制御される。
【００１９】
オペレーターステーション１１１からの入力は、ブランク上への成形がプロセス作業中心において開始することを保証するように、必要に応じてスライド１０４（つまりダイス１１２）を位置決めすることができる。ダイスが、成形されるブランク及び互いに対して適切に位置合わせされている場合、ブランクの外面上に所望のパターンが転写される。入力制御装置は、往復スライド１０４の経路長を設定すること、及び成形機の全ての他の機能を制御することもできる。
【００２０】
可逆サーボモーター１１０は、駆動力を提供する。とりわけ、成形機１００の構成は、スライド１０４を運動させるのにベルト１０５、１０６の手動操作を用いることができるようになっている。サーボモーター１１０は、このようなことに融通が利く。また、単一の成形機が、レール１０２に沿ってサーボモーター１１０によって同時動作されるように連結されている、複数のダイス組を伴う複数のスライドブロックを備えてもよいことが考慮される。このような構成では、複数の部品を同時に成形することができる。
【００２１】
本開示では、「長手方向」と言及する場合、可動ダイスの移動経路に沿うことを意味する。「横断方向」と言及する場合、ダイスの作業面に対して垂直であることを意味する。「前方」と言及する場合、長手方向におけるねじ転造方向であることを意味し、「後方」と言及する場合、その反対方向を意味する。
【００２２】
図２、４は、円筒ブランク上に螺旋ねじ（又は他の所望のパターン）を転造するように配置されている、本開示の一組の対称往復ダイスの構成を概略的に示している。開示される構成は、当然ながら、円筒ブランクの外面上に任意の繰返しパターンを冷間成形するのに好適である。
【００２３】
１１２で示すダイスが、成形機１００の、レール１０２上で長手方向に移動するスライド１０４上に搭載され、図２に示す完全後退位置、すなわち装填位置と、図４に示す完全挿入位置、すなわち解放位置との間で往復運動する。
【００２４】
後方移動限界（後退位置）において、ダイス１１２の前縁部１１４は、円筒ブランク２００を前縁部間の空間に挿入するのに十分な距離だけ離間している。ダイスの完全挿入位置において、ダイスの後縁部１１６は、互いを通り越して、成形済み部品を解放するのに十分な距離だけ離間している。したがって、各ダイスの移動経路長は、ダイスのそれぞれの長手方向長さをいくらか上回る。なお、図示の往復ダイスは、鉛直方向に向き付けられている。ブランクは、その長手の中心軸線が垂直方向に配された状態で同様に位置決めされる。この向きは、往復ダイス１１２間での、ブランクの装填に向けた垂直方向における送給及び解放に適している。また、水平方向等のダイスの他の向きを用いてもよい。
【００２５】
ブランクに転写されるパターンを有するダイス面１１８は、対面関係にあり、鉛直方向の長手方向平面Ｐから等距離かつ長手方向平面Ｐの両側において、後退位置と挿入位置との間での平行な往復運動経路を往来する。ダイス面１１８は、ねじ成形山のパターンを有し、ブランク２００の円筒外面にねじ山形状を転写する。ダイス面１１８は、対面関係に位置決めされ、各ダイス上の成形パターンが、差し挟まれたブランク２００の外面に係合するように、或る距離だけ離間している。成形プロセスの「作業中心」が、平面Ｐにあり、図面ではＷＣで示す。「作業中心」は、ダイス１１２の前縁部１１４から、つまりダイス面パターンから等距離で横断方向平面ＰＬの交差点に配置されている。
【００２６】
ビスを作製する通常のダイスは、一定の断面、すなわち一定の機械加工ねじ深さを有して設計される。正確に成形するために、マシン設定オペレーターは、成形機においてダイスを角度付けるように調整を行わなければならない。これにより、ブランクがダイス面全体に亘って徐々に成形されることが可能になる。この理由から、オペレーターが異なると、オペレーターの設定経験に応じてダイスの寿命が異なってくる。ここで、必要に応じて、ねじパターンが平面Ｐに向かって前縁部１１４から後縁部１１６にかけて収束するようにダイス面を形成してもよい。すなわち、各ダイス面上のねじ山形状、すなわちねじパターンは、前縁部１１４から後縁部１１６にかけて或る角度で平面「Ｐ」に向かって収束するように形成され、そのため、ブランクの変形は、前縁部から後縁部にかけて増加する。各ダイスの、その前縁部１１４と後縁部１１６との間の長さは、ブランク２００が、移動するダイス面間で転動する際に４回転〜５回転を完了するのに十分である。
【００２７】
代替的には、他の既知のロール成形機におけるように、ダイスが一定の機械加工深さを有して作製されることが考慮される。長手方向平面Ｐに向かって前縁部１１４から後縁部１１６にかけて必要なダイス面１１８の収束は、各ダイスの後面と、各ダイスの連係する摺動可能軸受ブロック１０４との間にシムを配置することによって達成される。ダイスの製造及び設置のこれらの代替的な形態は、本開示の全ての実施形態において使用されるダイスに用いることができる。
【００２８】
図２のねじ加工される円筒ブランク２００は、各ダイス面１１８の前縁部１１４から等距離で、その長手方向中心線がプロセス作業中心ＷＣにある状態で位置決めされる。ダイスが完全後退位置から完全挿入位置に向かって進むと、前縁部１１４にあるダイス面パターンが、プロセス作業中心ＷＣを通過する長手方向平面Ｐに対して垂直な横断方向接触平面「ＰＬ」に沿って正対する面において、ブランクに同時に係合する。
【００２９】
ダイス面上のねじ成形パターンは、ダイス面上のパターンが、他方のダイス面に対して１８０度変位しているように向き付けられる。この関係は、当然ながら、ブランクに適切な変形を転写するのに必要である。
【００３０】
適切に位置合わせされた関係では、ブランク２００は、プロセス作業中心ＷＣにおいて、ブランクの長手方向中心の回りに回転し、長手方向平面Ｐに対して長手方向に固定したままである。ねじパターンの転造中、ブランクが長手方向に動く場合、それは、不具合があること及び不満足な結果が起こることを示している。
【００３１】
図２に概略的に示すように、ダイス１１２が完全後退位置にあるとき、前縁部１１４は、成形されるブランクの直径よりも大きい距離だけ離間している。ダイスの前縁部１１４が横断方向平面ＣＬにおいてブランクの円筒外面と接触するまで、ブランク２００を適所に位置決め及び保持するために、各ダイス１１２には、前縁部１１４の長手方向前方に支持ブロック１２０が設けられる。支持ブロック１２０は、図６に示す。支持ブロック１２０は、所与のブランク（長さ及び直径）と協働し、ブランクが往復ダイス１１２の面１１８間で前縁部１１４において捕捉される前は、ブランクを支持するように構成されている。これに関して、各支持ブロック１２０は、ブロック１２０間に配置されるブランクが、ダイス面１１８の上縁部の下方に位置決めされた成形される面全体と当接するように、各ダイス１１２の頂部に対して有る深さに位置決めされている、水平方向停止面１２２を有する。これは、通常は軸部上方に拡径した頭部を有するビスを成形する際に特に重要である。
【００３２】
図２、４に示すように、水平方向停止面１２２は、平面Ｐに向かって、ブランク２００を支持するのに十分な或る距離だけ横断方向内方に延出しているが、成形動作中に互いを通過するのに十分離間している。また、支持ブロック１２０は、平面Ｐに向き、つまり互いに向き合う鉛直方向ガイド面１２４をそれぞれ有する。面１２４は、鉛直方向に向き付けられたブランクを受け取るのに十分離間しており、また、そのブランクの長手方向中心を、各ダイス面１１８から等距離で平面Ｐと位置合わせして維持する。したがって、ブランク２００が（重力により）支持ブロック１２０間に挿入されることが可能である場合、ブランク２００は、鉛直方向では水平方向停止面１２２によって位置決めされ、また横断方向では鉛直方向ガイド面１２４によって位置決めされ、ダイス１１８がブランクの外面と係合することによる成形動作の開始が、ブランクがダイス面１１８及び平面Ｐに対して適切に向き付けられた状態で起こるようになっている。ダイス１１２の前縁部１１４に対するブランクの最終的な向き付けは、以下で詳細に説明されるブランク送給機構３００がブランクに係合する際に行われる。
【００３３】
図３に示すように、ダイス１１２が平面Ｐによって規定される経路に沿って互いに向かって移動すると、ダイスブランク２００は、ダイス間に捕捉及び支持される。ブランク２００が双方のダイスに接触すると、ブランクの外面が双方のダイス面１１８と接触することで、ブランクがその長手方向中心の回りに回転を開始する。
【００３４】
ダイス１１２が完全挿入位置に向かって動き続けると、ダイス面は、平面Ｐ上で互いを通過する。ブランクは、ダイスがその外周面に係合すると、その鉛直方向中心の回りに回転しながら固定位置にとどまる。ねじ成形ダイスは、ブランク２００の周面を変形させ、ねじパターンを成形する。このダイス１１２間の進行状況を図３に示す。
【００３５】
図４は、成形機１００のねじ成形プロセスの終結部を示している。ここで、転造ダイス１１２は、平面Ｐに沿ったその相対経路の前方終端まで移動している。ダイスの間隔は、ダイス面１１８が、ここで完成したねじ締結具（元はブランク２００）の外周面から離間するようなものである。ねじ締結具は、自由になって、適切な収集容器（図示せず）内に落下する。
【００３６】
本明細書に開示される機構の開発時、いくつかの要因が、満足にロール成形されたねじの生成にとって非常に重要であると判断された。ブランクは、ブランクの長手方向中心が成形機の作業中心ＷＣと同軸である状態で、作業中心ＷＣに配置されなければならないことが重要である。ダイスは双方とも、平面ＰＬにおいて１８０度離れた面においてブランクに係合し、１８０度離れた２つの正対するブランクとの接触線上でのパターン成形を適切に同期しなければならない。
【００３７】
図１に示すように、成形機１００は、ダイス１１２の上縁部の上方にプロセス作業中心ＷＣ（図２〜図４）と位置合わせして支持されている鉛直方向供給管１３２を有する、ブランク供給容器１３０を備える。成形されるブランク２００は、管１３２内で鉛直方向に互いに重なってスタックされ、ここから、ダイスの１往復運動サイクルごとに１つの成形されるブランク２００が、ダイス面１１８による成形位置に落下する。
【００３８】
図５は、鉛直方向供給管１３２の下端部を示している。この下端部は、図２〜図４の横断方向接触平面ＰＬ上で１８０度離れて位置決めされている、２つのスロット１３４を有する。スロット１３４は、以下で説明される目的で管１３２に対して位置決めされているブランク２００へのアクセスを許可する。
【００３９】
成形機１００は、図１に示すブランク給送位置決め機構３００を備える。図５〜図７にブランク給送位置決め機構を更に詳細に示す。ブランク給送位置決め機構は、往復スライド１０４の上方に支持される。機構３００は、マシンサイクルごとに、供給管１３２内にスタックされているブランクに作用し、ダイス１１２間でのロール成形に向けて単一のブランクを給送する。マシンサイクルとは、ダイス１１２を完全後退位置（図２）から完全挿入位置（図４）に、また戻って完全後退位置（図２）に運ぶ、スライド１０４の完全な１往復である。ブランク給送位置決め機構３００は、サイクルの最初の部分中、各サイクル中の処理に向けて１つのブランク２００を給送、位置決めするように動作する。
【００４０】
給送位置決め機構３００は、ソレノイドによって作動する。給送位置決め機構の機能及びタイミングは、ＣＰＵ（コンピューター）１０９及び連動するソフトウェアによって協調し、スライド１０４及びダイス１１２の往復運動を同期させる。
【００４１】
給送位置決め機構３００は、鉛直方向供給管１３２のスロット１３４と位置合わせされているキャッチフィンガー３０４を有する、一対の横断方向アーム３０２を含む。横断方向アーム３０２は、キャッチフィンガー３０４がダイス１１２の頂部の上方に位置決めされている状態で、機構３００上で枢動するように支持されている。横断方向アーム３０２は、通常、管１３２の底端部においてブランク２００を保持するように互いに向かって付勢され、ブランク２００が管（図７を参照）を出るのを防止する。横断方向キャッチフィンガー３０４は、スロット１３４に進入し、管１３２内の一番下のブランク２００の鉛直方向円筒面と端部が接触する。
【００４２】
また、ブランク給送位置決め機構３００は、対面する位置決めフィンガー３１２を有する、一対の位置決めアーム３１０を含む。位置決めアーム３１０は、機構３００上で枢動するように支持され、位置決めフィンガー３１２を長手方向平面Ｐに沿って互いに接近、離反するように動かす。位置決めアーム３１０は、通常の開位置、すなわち拡開位置に付勢してもよい。位置決めフィンガー３１２の自由端３１３は、ブランク２００の円筒外面の直径よりも大きい距離だけ離間しており、またブランクの円筒外面と協働するように曲面を有する。とりわけ、図６又は図７に示すように、位置決めフィンガー３１２及び対面端３１３は、ダイス１１２及び支持ブロック１２０の頂面の下方で機能する。したがって、位置決めアーム３１０及び位置決めフィンガー３１２の厚さは、支持ブロック１２０の鉛直方向ガイド面１２４と、ダイス１１２の面１１８との間の横断方向間隔よりも小さくなければならない。
【００４３】
ブランク給送位置決めシステムの一連の動作は以下のとおりである。このとき、ダイスの前縁部１１４がブランク２００を受け取るのに十分離間しているダイスの往復運動サイクルの部分中（図２）、ブランク給送が行われることが認識される。とりわけ、サイクルのこの部分中、支持ブロック１２０は、プロセス作業中心ＷＣに隣接して位置決めされ、給送されるブランク２００を受け取って支持する。
【００４４】
ブランク２００の給送は、鉛直方向供給管１３２内のブランクの鉛直方向スタックにおける一番下のブランク２００の解放によって開始する。これは、横断方向アーム３０２を、鉛直方向供給管１３２の底端部にあるスロット１３４から、キャッチフィンガー３０４を瞬間的に引き抜くように作動されることで行われる。ブランク２００は解放されて、支持ブロック１２０の鉛直方向ガイド面１２４間で鉛直方向に落下する。このような鉛直方向の降下は、ブランク２００の底部が支持ブロック１２０の水平方向停止面１２２と接触することにより制限される。この関係は、図６、７に示す。横断方向アーム３０２は、通常の閉位置をとることが即座に可能になる。すなわち、このとき、キャッチフィンガー３０４の対面端が鉛直方向供給管１３２のスロット１３４内にあり、次のブランク２００を捕捉して、ブランクのコラムの残りを支持する。
【００４５】
キャッチフィンガー３０４から解放されたブランク２００は、鉛直方向ガイド面１２４間で落下し、位置決めフィンガー３１２の対面曲面端３１３間の水平方向停止面１２２に載る。機構３００は、位置決めアーム３１０を即座に作動し、互いに向かって枢動させる。位置決めフィンガー３１２の端３１３の曲面は、互いに向かって動き、ブランク２００の円筒外面に係合する。位置決めアーム３１０によるこのような動作により、ブランク２００の長手方向中心線がプロセス作業中心ＷＣと位置合わせされている状態で、ブランクがプロセス作業中心ＷＣに位置決めされる。
【００４６】
位置決めフィンガー３１２は、ダイス１１２の前縁部１１４が、横断方向接触平面ＰＬにおいて１８０度（正対して）離れた接触線においてブランクの円筒外面に係合するまで、ブランクを適所に瞬間的に維持する。ダイス１１２の前縁部１１４においてこのような係合が起こると、位置決めフィンガー３１２がブランク２００を解放する。すなわち、位置決めアーム３１０は、端３１３をブランク２００から離してブランク２００と接触しない状態に動かすように作動される。ブランクは、鉛直方向では水平方向停止面１２２によって、横断方向では鉛直方向ガイド面１２４によって、また長手方向では位置決めフィンガー３１２の対面曲面端３１３によって位置決めされる。ブランクは、ダイス１１２の対向面１１８の前縁部１１４によって把持され、プロセス作業中心ＷＣの回りに自由に回転し、この際、ダイスが完全挿入位置（図４）に向かって動かされると、ダイス１１２の面１１８上のパターンがブランクの両側を通過する。ダイス１１２が完全挿入位置（図４）に達すると、後縁部１１６は、成形済み部品を解放するのに十分離間し、成形済み部品は、プロセス作業中心ＷＣと鉛直方向に位置合わせされた状態で、レール１０２の下方に位置決めされている、図７に示すレセプタクル３１５に落下する。
【００４７】
成形ダイス１１２と接触させるようにブランク２００を位置決めすることは、円筒外面上での満足なパターンの首尾良い成形にとって非常に重要であることは明らかである。ブランク２００は、ダイス面パターンを同期した状態で、前縁部１１４がブランクの対向面に接触するように位置決めされなければならない。また、ブランクは、鉛直方向においてダイス間に完全に挿入されなければならず、ブランクは、完全なブランクを満足なパターンを有する状態で形成するためには鉛直方向に配置されなければならない。その目的で、成形機の動作を制御するようにマシンビジョン装置を使用してもよいことがわかっている。マシンビジョンは、カメラ技術及び比較解析を使用して製造装置の動作を評価する既知の技術である。カメラ信号が異常を認識する場合、連動するコンピューターが、不具合を示す出力信号を与える。マシンビジョン装置は、調整のために装置を停止すること及び製造ラインに不満足な製品が入り込むことを防止することにも用いることができる。
【００４８】
単一のダイスにではなく、双方のダイスに往復運動の動作を用いるねじ転造機には、いくつかの利点がある。フライホイール及びクランクシャフトを介して駆動する標準的な電気モーターを用いるのではなく、逆回転してダイスを戻すサーボモーターを使用する場合、更なる利益がある。
【００４９】
第１に、ロール成形の既知の局面である転動径を測定して知ることができることである。２つのねじ転造ダイス間でブランクが回転するのに接する直径は、仕上がった部品の外径又はブランクの最小径と等しくない。この直径は、仕上がった部品の外径とブランクの最小径との間のどこかの数値と等しく、すなわちこれが転動径である。
【００５０】
転動径は、ダイスの表面とブランクの面との間の摩擦に起因して生じる。この摩擦は、ブランクを、２つのダイス面間で摺動ではなく回転させる。ブランクの特性は、通常ねじとして形状付けられる２つの寸法断面である。圧力、幾何形状、面仕上げ、設定圧力、及び総摩擦力が転動径を変動させる。ダイス設計者は、あらゆる設定が現在の商業装置に固有になされるため、これらの変数を全ては掌握しない。
【００５１】
サーボ制御によって成形機のスライドを正確な距離だけ動かすことができることにより、ビスの転動径を確定することが可能になる。本開示のサーボ駆動式のねじ転造機は、転造プロセスを開始し、次に精密な量だけ動くことを可能にする。監視目的で、プロセスが一時停止した時点でブランクの角度位置を記録することが可能である。したがって、ダイスは、ねじ転造ダイスの「横断方向ピッチ」において設計される精密な距離だけ動き、ブランクは精密に３６０度回転するものとする。
【００５２】
全てのねじ転造ダイスは、ブランクを４回転〜６回転だけ回転させることが一般的である。記録された角回転が３６０度でない場合、ダイスに対して調整を行い、また測定して精密な横断方向ピッチを知ることができる。この調整が行われると、工具は、より長い寿命でより効率的に機能する。サーボモーターを使用しなければ、記載した測定を行うために、非常に複雑な補助システムが適所に必要となる。サーボ駆動を伴う開示される成形機は、ダイス設計に対するフィードバックを実際に与える。
【００５３】
本開示のねじ転造機の別の利益は、再循環式リニア軸受の使用である。このような軸受は、高い耐久性に製造され、長期間に亘る高負荷に耐えることが可能である。Ｍ６ビスを製造するのに用いられるそのような機械は、保守が必要となるまでに４年間、１日２４時間２５０ストローク／分でビスを製造することが可能であることが想定される。更に、そのような軸受は、単純な工具を用いて低コストかつ最小のダウンタイム時間で容易に交換することができる。現行のねじ成形機案内面（スライド）は、熟練した専門家によって改修されなければならず、これには分割で数千ドルと、労働力と、未知のダウンタイムとが伴う。いくつかの例において、現行の機械は、工場から実際に移動し、改修に向けて修理業者のところまで輸送しなければならない。更に、高速ころ軸受は、従来の油膜式案内面を用いるよりもはるかに堅牢であり、そのため設定を極めて一貫させることができる。
【００５４】
リニア軸受の使用によって得られる安定性により、ねじ転造工具（ダイス）のための平行なダイスポケットが形成されるという更なる利点が得られる。現行の装置は、調整可能でない可動ポケットと、調整可能である固定ポケットとを備えることが通例である。オペレーターがビスを製造するのに必要な圧力を変化させることを可能にするために、固定ダイスの調整部が存在する。装置に平行なポケットのみを備えることを強制する開示される考案により、適切な調整部が設計に組み込まれているねじ転造工具を設計し、オペレーターがこれらの調整を行う必要性を排除するという利点が得られる。例えば、標準的なビスは、ロールの始めは軽い圧力で、ロールの最後は重い圧力で製造されることが一般的である。この圧力は、ダイスの後縁部をより近くに、またダイスの前縁部をより遠くに物理的に動かすことにより生成される。これらの調整は、技量及び経験を要する。成形機の調整可能性を排除することで、設定の技量及び経験の必要がなくなる。ブランク径及び工具面摩耗の僅かな変化は、成形機を全く動かさずに、ダイスの背後にシムを配置することにより調整することができる。成形機の更なる発展形態がダイスナミックフレックスと表現されるオートメーションを含み、シムの必要性を排除することも考慮される。このようなシステムは、同様に考慮される将来の追加機能である自動化検査と共に機能する。
【００５５】
開示される成形機は、サーボモーターと、カーボンファイバーベルトと、リニア軸受とを使用し、移動面を生成してシステム全体にエネルギーを伝達する。このタイプの方策を使用することの更なる利点として、複数の工具組をベルトに沿って適所で長手方向に離間させ、全てを単一のストロークで動作させることができる。１つの固定ダイスと、１つの可動ダイスとを伴う一般的な製造方法では、ストロークは、双方のダイスが動いている場合よりも１／３長い。このより短いストロークは、１ストロークサイクル内で、１つではなく２つのビスを作製するように、複数のダイス組をベルト機構上に設けることに適している。成形機がストロークする距離は、クランクシャフトではなくコンピュータープログラムによって制御される。これは、小さいダイスの稼動、大きいダイスの稼動、又は複数のダイスの稼動の容易な切替えを可能にする。
【００５６】
図８、９は、駆動ピニオン１０７を介してサーボモーター１１０によって往復駆動される複数のダイス組を使用し、図１に示すパネル１１１等のパネルにおけるオペレーター入力とともにコンピューター１０９によって制御される、ロール成形機１００の構成を概略的に示している。ここに示す構成から生じる利点は、成形機の各往復運動サイクル中に、２つの部品が形成されることである。
【００５７】
図２、４を参照して上述した構成に関して記載したように、サーボモーター１１０によって駆動される歯付きベルトセグメント１０５、１０６は、前縁部１１４及び後縁部１１６を有する一組のダイス１１２を往復運動させて、プロセス中心ＷＣ−１に配置されている円筒ブランク２００上にパターンを成形する。
【００５８】
成形機の能力を２倍にするように、この構成は、それぞれ前縁部１１４ａ及び後縁部１１６ａを有する第２のダイス組のダイス１１２ａを備える。末尾のダイス１１２ａは、その前縁部において、図２〜図４、及び図７に示す支持ブロック１２０の構成と同様に構成されている支持ブロック１２０ａを有する。これらのダイス１１２ａは、ダイス１１２と同一の機能をして、第２のプロセス中心ＷＣ−２に配置される円筒ブランク２００ａ上にパターンを成形する。ダイス１１２ａは、このダイスの長手方向の動きがダイス１１２の場合における方向と反対方向である場合、第２のブランク２００ａに作用するように構成されている。２つのプロセス作業中心は、このように離間しており、ダイスの前縁部１１４ａの位置は、第２のダイス組のダイス１１２ａが、長手方向往復運動が反対方向である場合を除き、ダイス１１２に関して説明したのと同じように機能するようになっている。理解することができるように、ブランク２００がプロセス中心ＷＣ−１に装填されている場合、完成した部品は、プロセス中心ＷＣ−２において解放される。
【００５９】
図８、９に示す構成に関して、鉛直方向供給管を有する２つのブランク供給容器を使用し、各プロセス作業中心に１つのブランク供給容器が連係することが考慮される。同様に、各ステーションは、ブランク給送位置決め機構３００を含み、ブランク２００、２００ａを順次送給及び位置決めして、ダイスとの適切な接触開始を保証する。動作の全てのタイミング及び順序は、コンピューター１０９によって確立及び制御される。
【００６０】
転造プロセス中に長手方向に動かないビスには多くの利点がある。現在の製造の慣例では、ビスが、単一の可動ダイスによって駆動されて、高い速度率で固定ダイス面を横切って移動することが一般的である。開示される成形機では、双方のダイスが同じ速度率で動き、その結果、ブランクが適所で回転する。ブランクがブランク自体の断面よりも大きい空間を要しないことにより、いくつかの改善が得られる。第１の改善は、転造プロセスが正確であることを確かめるのにブランクが容易な判断材料となることである。ブランクは、転造中に回転しかしないものとする。ブランクが長手方向において左右に動いたり上昇したりする場合、問題があるので、プロセスを停止して適切な調整を行うことができる。
【００６１】
ねじ転造の冷間成形プロセスでは、冷媒、溶媒、又は他の流体を工具面に用いることが重要である。軸方向固定ブランクは、必要な場合に正確に流体を噴霧するための、ブランクの真隣への流体ジェット及びハードウェアの配置を可能にする。一般的な製造では、ブランクは、固定ダイス面全体に横切って移動する。したがって、流体は、正しいスポットに噴霧されないか、又は長手方向経路全体に噴霧しなければならない。
【００６２】
固定ねじ転造の別の利益は、ブランクを鉛直方向に送給することができ、１つの部品の先端が別の部品の頭部に組み合わさることを懸念する必要がないことである。部品は、左から右には決して動かず、したがって製造を鉛直方向とすることができる。この鉛直方向のプロセスは、製造施設における床面積を最適にするように成形機をレイアウトする場合に大きな利点となる。
【００６３】
サーボモーターと、リニア軸受及びベルトシステムとを用いることの別の利益は、質量が非常に小さく、慣性が非常に低い１つの装置を製造することを可能にする。これらの利益は、サーボモーターをディセーブルして、容易かつ自由に手で工具を動かすことを可能にする。この手作業は、マシンオペレーターの安全性及び設定の速度に関して、大きい利益を可能にする。ダイス及び他の可動機械部品が同じ重量であるとともに反対方向に動くので、成形機は稼働中、非常によく均衡がとれる。これにより、成形機の総重量が著しく小さくなり、重い床据付け型ベースではなく、卓上型装置として形成することができる。
【００６４】
図１０〜図１２は、本開示の往復ダイスロール成形機の変更形態を示している。この変更形態は、前述の実施形態の往復ダイスロール成形機の特徴及び利点を有する。更に、この実施形態の成形機は、２つの別個のサーボモーター及びベルト駆動システムを、１つのダイス組につき１つ備える。この構成は、個々のダイスの独立運動能力を有し、この能力を有さなければ利用できない利点をもたらす。また、この実施形態は、固定軸受ブロックと、摺動可能ダイス支持レールとを使用する。摺動可能ダイス支持レールは、ロール成形に付随して生じる側方力に対する支持を最大化する軸受の配置を可能にする。
【００６５】
基本的な成形機の動作の理解を簡単にするために、図示の実施形態は、ブランクから小ねじを製造することに関して記載されているが、開示される成形機は、ロール成形によって達成可能な円筒ブランクへのいかなる所望のパターン成形にも有用である。
【００６６】
図１０、１１を参照すると、図示の往復ダイスロール成形機５００は、対置する軸受ブロック５０４を支持する基台５０１を備える。更に、軸受ブロック５０４は、図１１に示す、長手方向平面「Ｐ」に対して平行かつ長手方向平面「Ｐ」から等距離で離間した経路に沿って摺動可能な細長いレール５０２を支持する。
【００６７】
この実施形態では、摺動レール５０２は、図１０に示す歯付きベルト５０５、５０６によってそれぞれ駆動される。図示のように、ベルト５０５、５０６は、レール５０２のうちの１つの端部に固定される端部をそれぞれ有する。ベルト５０５、５０６は、基台５０１上に支持され、別個の可逆サーボモーター５１０によって往復駆動される。各ベルト５０５、５０６は、モーター５１０のうちの１つによって駆動される歯付きピニオン又はスプロケット５０７の回りを通る。各別個のベルトは、基台５０１上で回転可能に支持されるアイドラプーリー５０８の回りに延在する。両サーボモーター５１０の順回転及び逆回転により、連係するベルトが、軸受ブロック５０４上に支持されている摺動レール５０２のうちの一方を、他方とは独立して軸方向に並進させる。
【００６８】
サーボモーター５１０の動作は、オペレータータッチスクリーンパネル５１１からの命令を受けるソフトウェアに応答する中央処理装置（ＣＰＵ）５０９によって制御される。オペレーターステーションからの入力は、ダイス５１２が成形されるブランク及び互いに対して適切に位置合わせされている状態で、ブランクに対する成形を開始し、ブランクの外側のパターン受け面上に所望のパターンを転写することを保証するように、必要に応じて摺動レール５０２を位置決めすることができる。入力制御装置は、ダイスの完全挿入位置と完全後退位置との間で往復運動する摺動レール５０２の経路長を設定すること、摺動レール５０２、つまりダイス５１２の動きを同期すること、また成形機の全ての他の機能を制御することができる。
【００６９】
図８、９の実施形態例におけるように、図１０〜図１２の実施形態の往復ダイスロール成形機は、完全な１動作サイクルにおいて順次処理される２つのブランクから、２つの完成したロール成形製品を製造するように構成されている。しかし、一対の協働するダイスの各ダイスの別個の独立駆動と、往復運動型摺動レール５０２を支持する成形機の基台５０１上での固定軸受ブロック５０４の使用とに付随する利点は、１つのみのダイス組を用い、１マシン往復運動サイクルにつき１つのみのロール成形部品を完成させる場合であっても、完全に達成可能であることが理解されるべきである。
【００７０】
図１０、１１は、１往復運動サイクル中に、二組の往復ダイス５１２、５１２ａが円筒ブランク６００上に螺旋ねじ（又は他の所望のパターン）をそれぞれ転造することをもたらす成形機５００の構成を示している。とりわけ、図示のブランク６００は、細長い円筒パターン受け面６０１及び細長い頭部６０２を有する。
【００７１】
ダイス５１２ａは、ダイス５１２と同一の機能をして、第２のプロセス中心ＷＣ−２に配置される円筒ブランク６００上にパターンを成形する。ダイス５１２ａは、ダイスの長手方向の動きが反対方向である場合、第２のブランク６００ａ上に作用するように構成されている。プロセスの２つの作業中心は、このように離間しており、ダイスの前縁部５１４ａの位置は、第２のダイス組のダイス５１２ａが、長手方向往復運動が反対方向である場合を除き、ダイス５１２に関して説明したのと同じように機能するようになっている。理解することができるように、ブランク６００がプロセス中心ＷＣ−１に装填されている場合、完成した部品は、プロセス中心ＷＣ−２において解放される。
【００７２】
図１１を参照すると、上記二組のダイス５１２、５１２ａのそれぞれは、図１〜図７、並びに図８、９の実施形態に関して既に記載したようにプロセス作業中心（ＷＣ）に対して動作する。図１１に示すように、この実施形態の成形機には、２つのプロセス中心が存在する。一方のプロセス中心であるＷＣ−１は、完全後退位置にあるダイス５１２の前縁部５１４から等距離で横断方向平面ＰＬ−１にあり、もう一方のプロセス中心であるＷＣ−２は、完全後退位置にあるダイス５１２ａの前縁部５１４ａから等距離で横断方向平面ＰＬ−２にある。
【００７３】
５１２、５１２ａで示す各ダイス組のダイスは、成形機５００において、軸受ブロック５０４上で長手方向に移動する摺動レール５０２上に搭載され、図１１の右側の一組のダイス５１２により示される完全後退位置または装填位置と、図１１の左側にある一組のダイス５１２ａにより示される完全挿入位置または解放位置との間で往復運動する。同様に、図１１の右側にあるダイス５１２が完全挿入位置にあるとき、ダイス５１２ａは完全後退位置にある。
【００７４】
後方移動限界（完全後退位置）において、ダイス５１２の前縁部５１４及びダイス５１２の前縁部５１４ａは、ブランク６００の円筒パターン受け面の直径よりも大きい距離だけ離間している。そのため、これらの前縁部は、前縁部間の空間にブランク６００の円筒パターン受け面を受けるのに十分な距離だけ離間している（図１１右側）。ダイスの完全挿入位置において、ダイス５１２の後縁部５１６及びダイス５１２ａの後縁部５１６ａは、互いを通り越して、成形済み部品を解放するのに十分な距離だけ離間している（図１１左側）。そのため、各ダイスの移動経路長は、ダイスのそれぞれの長手方向長さをいくらか上回る。なお、図示の往復ダイスは、鉛直方向に向き付けられている。ブランクは、その長手の中心軸線が鉛直方向に配されている状態で同様に位置決めされている。この向きは、往復運動ダイス間での、ブランクの装填に向けた鉛直方向における送給及び解放に適している。また、水平方向等のダイスの他の向きを用いてもよい。
【００７５】
ブランクの円筒パターン受け面に転写されるパターンを有するダイス面５１８、５１８ａは、対面関係で配置されるとともに、鉛直方向の長手方向平面Ｐから等距離かつ長手方向平面Ｐの両側において、後退位置と挿入位置との間の平行な往復運動経路を往来する。ダイス面５１８、５１８ａは、ねじ成形山のパターンを有し、ブランク６００の円筒パターン受け面にねじ山形状を転写する。ダイス面５１８は、そのそれぞれの前縁部が対面関係に位置決めされている状態で、各ダイス上の成形パターンが、差し挟まれたブランク６００の円筒パターン受け面の外面に係合するように、或る距離だけ離間している。
【００７６】
図１〜図７の実施形態に関して既に説明したように、ねじ加工される円筒ブランク６００は、ダイス組のダイスが完全後退位置にあるとき、その長手方向中心線が、ダイス組の各ダイスの前縁部から等距離でプロセス作業中心ＷＣ−１又はＷＣ−２にある状態で位置決めされる。ダイスが完全挿入位置に向かって動くと、ダイス面パターンの前縁部５１４又は５１４ａは、長手方向平面Ｐに対して垂直かつプロセス作業中心ＷＣ又はＷＣ−１を通過する横断方向接触平面「ＰＬ−１又はＰＬ−２」に沿って正対する面において、ブランクの円筒外面に係合する。
【００７７】
前述の実施形態におけるように、１つのダイス組のダイス５１２又は５１２ａが、平面Ｐによって規定される経路に沿って互いに向かって動くと、ブランク６００は、ダイス面５１８又は５１８ａ間に捕捉される。ブランク６００が双方のダイスに接触すると、ブランク６００は、その外面がダイス組の双方のダイス面５１８又は５１８ａと接触することにより、その鉛直方向中心の回りに回転を開始する。
【００７８】
ダイス５１２又は５１２ａが完全挿入位置に向かって動き続けると、ダイス面は平面Ｐに沿って互いを通り越す。ブランクは、ダイス面５１８との係合により支持され、ダイスがその外周面に係合するので、その鉛直方向中心の回りに回転しながら固定位置にとどまる。ねじ成形ダイスは、ブランク６００のパターン受け面の周面を変形させ、ねじパターンを成形する。
【００７９】
前縁部５１４、５１４ａと後縁部５１６、５１６ａとの間の各ダイス５１２又は５１２ａの長さは、ブランク６００が、ダイス面間で転動する際に４回転又は５回転を完了するのに十分である。ダイス面上のねじ成形パターンは、ダイス面上のパターンが、他方のダイス面に対して１８０度変位するように向き付けられている。当然ながら、この関係は、ブランクが回転される際に、正対する接触場所においてブランクに適切な変形を転写するのに必要である。
【００８０】
適切に位置合わせされた関係において、ブランク６００は、プロセス作業中心ＷＣ−１又はＷＣ−２においてブランクの長手方向中心の回りに回転し、長手方向平面Ｐに対して長手方向に固定されたままである。ねじパターンの転造中、ブランクが長手方向に動く場合、それは、不具合があること及び不満足な結果が起こることを示している。
【００８１】
図１１左側に示すように、ダイス５１２が完全後退位置にあるとき、前縁部５１４は、成形されるブランクの最大径よりも大きい距離だけ離間している。この場合、完成したねじ付き部品は、自由になって、鉛直方向にプロセス作業中心ＷＣ−１及びＷＣ−２の下方の収集ビン内に落下する。
【００８２】
ダイス５１２の前縁部５１４又はダイス５１２ａの前縁部５１４ａが、横断方向平面ＣＬ−１又はＣＬ−２においてブランク６００の円筒外面６０１と接触するまで、ブランク６００を適所に位置決め及び保持するために、各ダイス５１２又は５１２ａは、平坦な上面５１９又は５１９ａを有する。ブランク６００の拡径頭部６０２のサイズは、ブランクが、パターン受け面が面５１８又は５１８ａ間にある状態で、２つの平坦な上面５１９又は５１９ａによって捕捉及び支持されるようなものである。そのため、ブランク６００が（重力により）挿入される場合、ブランク６００は、鉛直方向において、パターン成形用ダイス面５１８又は５１８ａに対して位置決めされている。ダイス５１２の前縁部５１４又はダイス５１２ａの前縁部５１４ａに対するブランクの最終的な向きは、図１０、１１に示すブランク給送位置決め機構の位置決めフィンガー７１０がブランク６００に係合することによって達成される。これに関して、図１０〜図１２の往復ダイスパターン成形機５００は、各プロセス作業中心ＷＣ−１及びＷＣ−２と連係するブランク給送位置決め機構を備えることが考慮される。このようなブランク給送位置決め機構は、図１〜図７の実施形態に関して示すように構成することもできるし、往復運動サイクル中の適切な時点で頭部付きブランク６００をプロセス作業中心に一元的に順次送給するように任意の他の好適な構成を含むこともできる。上記で検討したように、給送位置決めシステムは、摺動レール５０２の往復運動と同期し、オペレーター制御パネル５１１からの入力とともにコンピューター５０９によって操作される。
【００８３】
更に、ブランク給送位置決め機構は、支持される対面曲面端７１３を有する位置決めフィンガー７１２を含む、一対の枢動するように取り付けられる位置決めアーム７１０を含むことが考慮される。アーム７１０は、図１１に示すように、互いに対して接離して動くように取り付けられている。
【００８４】
図１１右側を参照すると、プロセス中心ＷＣ−１において、ブランク６００がパターン成形に向けて給送される場合、アーム７１０は、互いに向かって枢動する。位置決めフィンガー７１２の対面端７１３は、ブランク６００の外側の円筒パターン受け面６０１に接触し、ブランクの長手方向中心線をプロセス作業中心ＷＣ−１と位置合わせする。ブランク６００の拡径頭部６０２がダイス５１２の平坦な上面５１９によって支持されているので、ブランクは、鉛直方向において、ダイス面５１８に対して位置決めされている。
【００８５】
位置決めフィンガー７１２の対面曲面端７１３は、ダイス５１２のパターン付き面５１８の前縁部５１４が、横断方向平面ＰＬに沿って正対する面において、ブランク２００の円筒パターン受け面６０１に係合するまで、ブランクをプロセス中心に対して位置決めして維持する。この場合、位置決めアーム７１０は、枢動して位置決めフィンガーを互いから離すように動かし、対面曲面端７１３を位置決め支持から脱離させる。上記で説明したように、摺動レール５０２が軸方向並進を続けることで、ダイス５１８がブランク６００をその長手方向中心線の回りに転動させ、ブランク６００にねじパターンを転写する。
【００８６】
容易に理解されるように、図１０〜図１２に示す成形機５００は、二組の枢動位置決めアーム７１０を備え、各プロセス作業中心ＷＣ−１及びＷＣ−２につき１つの組が連係する。二組の枢動位置決めアーム７１０のそれぞれが同一の機能をして、ブランク６００を作業中心ＷＣ−１又はＷＣ−２に対して位置決めし、適切な時点にダイス５１２又は５１２ａと共同する。なおまた、この実施形態では、位置決めアーム７１０の枢動支持部は、図１〜図７の実施形態に示すようにレールの上方に支持されるのではなく、摺動レール５０２の下方にある。
【００８７】
前述の実施形態におけるように、位置決めフィンガー７１２及び対面曲面端７１３は、ダイス５１２の平坦な上面５１９の下方で動作する。そのため、これらの部品の厚さは、ダイスのパターン成形面５１８間の横断方向間隔、すなわち側方間隔よりも小さくなければならない。
【００８８】
図１０〜図１２に関して記載したロール成形機の構成の個々の特徴は、耐荷能力を最大化する支持軸受の有利な配置にある。図１１を参照すると、摺動レール５０２を支持する固定軸受ブロック５０４は、長手方向平面Ｐの両側で横断方向平面ＰＬ−１及びＰＬ−２と位置合わせして、基台５０１上に搭載される。そのため、軸受ブロック５０４は、ブランク６００又は６００ａの円筒パターン受け面に係合してこれらの円筒パターン受け面を変形させるパターン付きダイス面５１８の横断方向負荷と、直接位置合わせされて搭載される。このような軸受の位置合わせは、各プロセス中心ＷＣ−１及びＷＣ−２について行われる。側方負荷、すなわち横断方向負荷は、横断方向平面ＰＬ−１及びＰＬ−２に沿って、ダイス面５１８、５１８ａから側方にダイス５１２、５１２ａを通して、摺動レール２０５まで伝達される。このような負荷は、摺動レール５０２によって基台５０１上の固定軸受ブロック５０４に伝えられる。
【００８９】
図１２は、図１０〜図１２の往復ダイスロール成形機５００の別の特定の有利な特徴を示している。上記で指摘したように、駆動ベルト５０５、５０６は、別個のサーボモーター５１０によって独立駆動される。したがって、モーターは、摺動レール５０２を互いとは独立して動かすことができる。図１２に示すように、レール５１０を動かして、例えば、１つのダイス組のダイス５１２を、これらのダイスが軸受ブロック５０４間に配置されないように位置決めすることができる。そのように位置決めされると、構造システムは、ダイス５１２の面５１８間から一切の挟まれたブランクを除去することを可能にするように十分順応される。同様に、摺動レールは、軸方向において反対方向に並進し、ダイス５１２ａを固定軸受ブロック５０４間から動かし、パターン成形面５１８ａ間から挟まれたブランクを除去することを可能にすることができる。
【００９０】
また、図１０〜図１２の実施形態では、別個のダイス組のダイス５１０、５１０ａは、中実な長手方向に延在する摺動レール上に搭載される。そのため、長手方向間隔の調整、つまり一方のダイス組のダイスの前縁部の、他方のダイス組のダイスの前縁部に対する動作のタイミング調整が容易に達成されるとともに確実に維持される。
【００９１】
各ダイス組のダイスに別個の駆動ベルトを用いることの別の利点は、図１〜図７の実施形態におけるように、相互作用するダイス同士の１つの歯付きベルトによる連結が排除されることにある。各摺動レール５０２は、レールと歯付き駆動ピニオン５０７との間に延在するベルトセグメントによって牽引される。各ベルト５０５、５０７のベルト伸張公差の独立した調整は、タッチスクリーン制御パネル５１１におけるオペレーター入力を通した制御装置５０９への必要な入力によって容易に達成することができる。
【００９２】
また、図１０〜図１２の実施形態では、別個のダイス組のダイス５１０、５１０ａは、中実な長手方向に延在する摺動レール上に搭載される。そのため、長手方向間隔の調整、つまり、一方のダイス組のダイスの前縁部の他方のダイス組のダイスの前縁部に対する動作のタイミング調整が、容易に達成されるとともに確実に維持される。
【００９３】
また、図１０〜図１２の実施形態では、別個のダイス組のダイス５１０、５１０ａは、中実な長手方向に延在する摺動レール上に搭載される。そのため、長手方向間隔の調整、つまり、一方のダイス組のダイスの前縁部の、他方のダイス組のダイスの前縁部に対する動作のタイミング調整が、容易に達成されるとともに確実に維持される。
【００９４】
前述の内容の変形形態及び変更形態が、本発明の範囲内にある。本明細書に開示及び規定される本発明は、本文及び／又は図面に記載されているか又は本文及び／又は図面から明らかである個々の特徴のうちの２つ以上の全ての代替的な組合せに及ぶことが理解される。これらの様々な組合せの全てが、本発明の種々の代替的な態様を構成する。本明細書に開示されている実施形態は、完全な記載要件を構成し、他者が本発明を実施及び使用することを可能にする。特許請求の範囲は、従来技術によって可能になる範囲までの代替的な実施形態を包含するように解釈される。
なお、本発明は以下の特徴を以って実施することができる。
［特徴１］
円筒パターン受け面を有するブランクの円筒面上にパターンを成形するための往復ダイスパターン成形機において、
基台と、
前記基台上で相対するとともに、長手方向平面に対して平行かつ該長手方向平面の両側にある経路に沿って可動である、一対の摺動部材と、
前縁部及び後縁部と、パターン成形面とをそれぞれ有し、対面関係で前記摺動部材上に搭載される、少なくとも一対のパターン成形ダイスと、
前記ダイスの前記前縁部が前記円筒パターン受け面の前記直径よりも大きい距離だけ離間しているとき、前記ダイスの前記前縁部間にブランクを給送、位置決めする機構と、
完全後退位置と完全挿入位置との間で前記ダイスを往復運動させる、前記摺動部材の駆動機構とを備え、
前記ダイスの前記パターン成形面は、前記位置決めされたブランクの前記円筒パターン受け面の正対する面において、該円筒パターン受け面に同時に係合するように構成されており、前記完全後退位置から前記完全挿入位置への前記ダイスの軸方向並進により、前記ブランクが、前記パターン成形面間で該ブランクの長手方向中心の回りに回転し、前記円筒パターン受け面上に前記パターンを転写し、前記ダイスは、前記完全挿入位置に向かう前記ダイスの軸方向並進中、前記ブランクを支持するように構成されている、往復ダイスパターン成形機。
［特徴２］
前記ダイス面は、ねじ成形パターンを有する特徴１に記載の往復ダイスパターン成形機。
［特徴３］
前記成形機は、前縁部及び後縁部と、パターン成形面とをそれぞれ有し、対面関係で前記摺動部材上に搭載される、二対のパターン成形ダイスを備え、前記給送位置決め機構は、前記前縁部が、前記円筒パターン受け面の前記直径よりも大きい距離だけ離間しているとき、前記ダイス組の各々の前記ダイスの前記前縁部間にブランクを給送、位置決めする機構を含む特徴２に記載の往復ダイスパターン成形機。
［特徴４］
前記成形機は、一方のダイス組のパターン成形ダイスがその完全挿入位置にあるとき、もう一方のダイス組の前記パターン成形ダイスがその完全後退位置にあるように構成されている特徴３に記載の往復ダイスパターン成形機。
［特徴５］
前記駆動機構は、前記摺動部材に連結される少なくとも１つの駆動ベルトと、
前記摺動部材を往復運動させ、前記少なくとも１つのダイス組の前記ダイスを前記完全後退位置と前記完全挿入位置との間で動かすように構成されている、少なくとも１つのサーボモーターとを含む特徴２に記載の往復ダイスパターン成形機。
［特徴６］
前記駆動機構は、２つの駆動ベルト及び２つのサーボモーターを含み、各前記駆動ベルトは、前記摺動部材の一方に連結され、前記少なくとも１つのダイス組の前記ダイスを前記完全後退位置と前記完全挿入位置との間で往復運動させる特徴２に記載の往復ダイスパターン成形機。
［特徴７］
前記成形機は、離間させて平行に前記基台に固定される一対の細長いレールと、該一対のレールに支持される一対の摺動ブロックとを含み、該一対の摺動ブロックの各々に前記少なくとも一対のダイスの１つのダイスが取り付けられている特徴２に記載の往復ダイスパターン成形機。
［特徴８］
前記成形機は、前記基台上に支持される少なくとも一対の離間した軸受ブロックと、該軸受ブロックの各々に摺動可能に支持される摺動レールとを含み、該摺動レールの各々が、前記少なくとも一対のダイスの１つのダイスを支持している特徴２に記載の往復ダイスパターン成形機。
［特徴９］
前記成形機は、前記基台上に支持される二組の離間した軸受ブロックと、前記長手方向平面の一方の側において前記軸受ブロック上にそれぞれ支持される一対の摺動レールとを備え、
前記成形機は二対のパターン成形ダイスを備えており、該二対のパターン成形ダイスの各々が、前縁部及び後縁部と、パターン成形面とを有しており、対面関係で前記摺動レール上に搭載されており、
前記給送位置決め機構は、前記前縁部が、前記円筒パターン受け面の前記直径よりも大きい距離だけ離間しているとき、前記ダイス組の各々の前記ダイスの前記前縁部間にブランクを給送、位置決めする機構を含み、
前記駆動機構は、２つの駆動ベルト及び２つのサーボモーターを含み、各該駆動ベルトは、前記摺動レールのうちの一方に連結され、各ダイス組の前記ダイスを前記完全後退位置と前記完全挿入位置との間で往復運動させる特徴８に記載の往復ダイスパターン成形機。
［特徴１０］
前記成形機は、前記ダイスの前記前縁部が、前記円筒パターン受け面の前記直径よりも大きい距離だけ離間しているとき、前記ダイス組の各々の前記ダイスの前記前縁部間にブランクを給送、位置決めする機構を備える特徴９に記載の往復ダイスパターン成形機。
［特徴１１］
前記給送位置決め機構は、互いに接近、離反の往復動作する枢動アームであって、前記少なくとも一対の対面するダイスの前記前縁部が前記ブランクに係合するまで、前記ブランクに係合して該ブランクを位置決めする枢動アームを含む特徴２に記載の往復ダイスパターン成形機。
［特徴１２］
前記送給機構は、前記長手方向平面に沿って前記少なくとも一組の前記ダイス間に配置され、互いに接近、離反する一対の往復動フィンガーを含む特徴１１に記載の往復ダイスパターン成形機。
［特徴１３］
前記給送位置決め機構は、前記ダイス組の各々のダイスの間において互いに接近、離反するように、前記長手方向平面に沿って配設された一対の往復動フィンガーを含む特徴３に記載の往復ダイスパターン成形機。
［特徴１４］
前記駆動機構は、２つの駆動ベルト及び２つのサーボモーターを含み、各前記駆動ベルトは、前記摺動部材の一方に連結され、前記ダイス組の各々の前記ダイスを前記完全後退位置と前記完全挿入位置との間で往復運動させる特徴１３に記載の往復ダイスパターン成形機。
［特徴１５］
前記ダイス組は、一方のダイス組がその完全挿入位置にあるとき、他方のダイス組がその完全後退位置にあるように構成されている特徴１４に記載の往復ダイスパターン成形機。
［特徴１６］
円筒パターン受け面を有するブランクにパターンを成形する方法であって、
前縁部及び後縁部と、パターン成形面とをそれぞれ有し、対面関係で搭載されて、長手方向平面の両側において完全後退位置と完全挿入位置との間で相互運動する、一対のパターン成形ダイスを準備することと、
前記長手方向平面において、前記ダイスの前記前縁部から等距離で、前記ブランクの前記円筒パターン受け面の前記長手方向中心を位置決めすることと、
前記ダイスの前記パターン成形面を、前記ブランクの前記円筒パターンの正対する面において、該ブランクの該円筒パターン受け面と同時に係合させることと、
前記ダイスを前記完全挿入位置に向かって軸方向に並進させて、前記ブランクを該ブランクの長手方向中心の回りに回転させ、前記ブランクの前記円筒パターン受け面上に前記パターンを転写することと、
前記ダイスが軸方向に移動する間、前記ダイスの前記パターン成形面を前記ブランクの前記パターン受け面と係合させることにより前記ブランクを支持することとを含む方法。
［特徴１７］
前記方法は、前記ダイス面を前記ブランクの前記円筒パターン受け面と係合させる前に、前記ブランクを位置決めする機構を設けることを含む特徴１６に記載の方法。
［特徴１８］
前記方法は、前記ダイスが前記完全後退位置にあるとき、前記ダイスの前記後縁部を、前記ブランクの前記円筒パターン受け面の前記直径よりも大きい距離を置いて位置決めすることを更に含む特徴１７に記載の方法。
［特徴１９］
前縁部及び後縁部と、パターン成形面とをそれぞれ有し、対面関係で搭載されて、前記長手方向平面の両側において完全後退位置と完全挿入位置との間で相互運動する、第２の対のパターン成形ダイスを準備することと、
第２のブランクを、該第２のブランクの前記円筒パターン受け面の前記長手方向中心が前記長手方向平面において前記ダイスの前記前縁部から等距離にある状態で位置決めすることと、
前記ダイスの前記パターン成形面を、前記ブランクの前記円筒パターン受け面の正対する面において、該ブランクの該円筒パターン受け面と同時に係合させることと、
前記ダイスを前記完全挿入位置まで軸方向に並進させて、前記ブランクを該ブランクの長手方向中心の回りに回転させ、前記ブランクの前記円筒パターン受け面に前記パターンを転写することと、
前記ダイスの前記軸方向並進中、前記ダイスの前記パターン成形面を前記ブランクの前記パターン受け面と係合させることにより、前記ブランクを支持することとを更に含む特徴１８に記載の方法。
［特徴２０］
前記第１の組のダイスが前記完全挿入位置に位置決めされる場合、前記第２の組のダイスを完全後退位置に位置決めすることを含む特徴１９に記載の方法。
【符号の説明】
【００９５】
１００    往復ダイスロール成形機
１０１    基台
１０２    レール
１０４    往復スライドブロック
１０５    ベルトセグメント
１０６    ベルトセグメント
１０７    駆動ピニオン
１０８    アイドラプーリー
１０９    中央処理装置（ＣＰＵ）
１１０    サーボモーター
１１１    オペレータータッチスクリーンパネル
１１２    往復ダイス
１１４    前縁部
１１６    後縁部
１１８    ダイス面
１２０    支持ブロック
１２２    水平方向停止面
１２４    鉛直方向ガイド面
１３０    ブランク供給容器
１３２    供給管
１３４    スロット
２００    円筒ブランク
２０５    摺動レール
３００    ブランク送給機構
３０２    横断方向アーム
３０４    キャッチフィンガー
３１０    アーム
３１２    フィンガー
３１５    レセプタクル
５００    往復ダイスロール成形機
５０１    基台
５０２    摺動レール
５０４    固定軸受ブロック
５０５    駆動ベルト
５０６    駆動ベルト
５０７    駆動ピニオン
５０８    アイドラプーリー
５０９    中央処理装置（ＣＰＵ）
５１０    サーボモーター
５１１    オペレータータッチスクリーンパネル
５１２    往復ダイス
５１４    前縁部
５１６    後縁部
５１８    ダイス面
５１９    上面
６００    円筒ブランク
６０１    円筒外面
６０２    頭部
７１０    アーム
７１２    フィンガー
【図１】
0006431040.tif 000002
【図２】
0006431040.tif 000003
【図３】
0006431040.tif 000004
【図４】
0006431040.tif 000005
【図５】
0006431040.tif 000006
【図６】
0006431040.tif 000007
【図７】
0006431040.tif 000008
【図８】
0006431040.tif 000009
【図９】
0006431040.tif 000010
【図１０】
0006431040.tif 000011
【図１１】
0006431040.tif 000012
【図１２】
0006431040.tif 000013