JPS5939263B2 - らせん状レ−スを製造する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はらせん状レースを作る装置に関する。

特に、本発明は曲がった加工片中に均一な断面を有する
らせん状レースを刻むための技術に関する。

出力シャフト上のウオームによって１駆動される多数の
円形ボールベアリングによって入力シャフトから出力シ
ャフトに動力を伝達するトランスミッションが最近開発
されてきた。

そのベアリングはトロイダル状包囲体の壁に刻まれる離
れて置かれたらせん状レースに従動する。

そのようなトランスミッションは米国再発行特許第２６
，４７６号に開示されている。

包囲体中に刻まれたレースがそれらの全長に沿って均一
の断面および相対ピッチを有するように、そのようなト
ランスミッションに対するトロイダル包囲体を製造する
際かなりの注意がはられれていた。

以前には、均一の回転出力運動の要求に応じてレースの
一定断面および可変リード角の数学的要件を満足するト
ロイダル状らせん包囲体を製造することは不可能であっ
た。

そのようなトランスミッション中のトロイダル状のらせ
ん状レースが、トランスミッションが適切に働くように
、極めて均一でありかつウオームの回転軸線と一致する
らせん体の軸線に正確に関連するこ吉が必須の事項であ
る。

これらの制限がないと、ベアリングは不均一に荷重が掛
り、ベアリングの過度の摩耗を生じさせる。

さらに、ベアリングユニット中のあるベアリングはとき
どき駆動ウオームから分離はじめる。

これらの°゛緩んだ″ベアリングは他のベアリングを引
きずりはじめる。

その理由は、ベアリングがハウジング内のベアリングユ
ニットの前進に抵抗する傾向があるようにベアリングは
充分回転されないからである。

本発明の目的は、互いにかつ包囲体の軸線に対して正確
に配置した、トロイダル状包囲体中に正確にトロイダル
状らせんレースを刻む装置を提供することにある。

ここでトロイダル状包囲体とは、本明細書では加工片内
側のトロイダル状空間（完全なトロイダル形状の一部）
を意味する。

一般に、本発明の装置は対角線方向の軸線を中心として
切削工具および加工片の二重回転を行なうことによって
曲がった加工片中にらせん状レースを形成する。

これらの回転は、レースが形成されるとき工具が加工片
に対して均一な切削角度に維持されるように同期され、
レースはその全長に沿って均一な断面を有する。

装置は垂直軸線を中心として回転する回転灯］二台上に
加工片を支持する。

切削工具は水平軸線を中心として回転する回転ヨークに
よって加工台の上方に直接支持される。

加工台およびヨークは一緒に作動し、加工台が適当な電
気モーターによって回転されるとき、切削工具は弧状に
揺動され、その弧の半径は加工片中に形成したらせん状
レースの半径に対応する。

一方、レースのピッチは加工台の削進とヨークの前進と
の間の比によって決定される。

本発明の装置は、前述の特許中に記載した形式のトロイ
ダル状トランスミ゛バヨン中に数学的に正確な偶数のら
せん状レースを形成することを容易にする。

切削工具および加工片の正確に制御した二重回転の結果
、らせん状レースがトロイダル状トランスミッション包
囲体中に形成されることができ、レースは均一断面を有
し、互いに正確に配置され、かつトロイダル状包囲体の
軸線に対して正確に配置される。

その結果、本発明によって作られたトランスミッション
中のベアリングは適用される荷重を等しく受け、１駆動
ウオームに等しく係合する。

その結果、ベアリングの摩耗が最少にされ、トランスミ
ッションは最大能力で作動スる。

さらに本発明の装置は比較的容易に作動され、保守され
る。

次に、図面を参照して本発明を説明する。

第１図を参照すると、本装置は基台から直立する一対の
垂直支柱１２および１４を支持する非常に堅固な、安定
な、長方形基台１０を有している。

比較的大きな直径の直立円柱１６はその下端がベアリン
グ１８中に軸支されており、ベアリング１８は垂直支柱
１２および１４の間の中間で基台１０に設定されている
。

ベアリング１８はロータリーベアリングおよびスラスト
ベアリングの両方であり、円柱１６は、円柱に働く下方
向の力にかかわらず、基台に対して自由に回転する。

円柱１６の頂部に取付けられているのは、所望の加工片
Ｗを支持するのに適した寸法の円形加工台２０である。

図示の加工片Ｗは前述の特許で示される如きトロイダル
トランスミッションに対する包囲体の下部セクションで
ある。

加工片は加工片のフラン９Ｍの周囲に配置した開口を貫
通するボルト２２によって加工台２０に固定されている
。

これらのボルトは、加工片Ｗが円柱１６の軸線上に芯出
しされるように、加工台２０の頂部のねじ山付開口（図
示せず）中にねじ込まれている。

また保護シールド２３が操作者を保護するように加口台
２０および加工片Ｗを囲んでいる。

奸才しくは、セクションに対して適当な形状を有するよ
うに鋼から落し鍛造されている。

特に、それは中心凹部部分Ｗ“を有し、鍛造工程によっ
て一連の離隔したらせん状レースＲが荒く形成されてい
る。

トランスミッションにおいて、ベアリングはレースの底
に乗らない。

むしろレースは〃ゴシックアーチ“輪郭、または細長い
底溝を有する円形みぞを有し、ベアリングは例えは６０
゜の角度によって離れた各点に８いてレースの側に係合
する。

その結果、前述の工程中、小さいみぞが各レースの底に
形成され、レースは現存するごみを収容しかつ潤滑油に
対する通路を与えるように切欠かれることができる。

これらのみそは第３図においてＲ′で示されている。

本装置は、後述の如く、各レースに対して最終形状を与
える。

トランスミッションの嵌合上部セクションと組合せられ
るとき、加工片Ｗはトロイダル包囲体を形成し、その壁
中にトランスミッションのベアリングユニットの運動を
制御するレースが形成される。

第２図および第３図に最つとも良く示す如く、加工片の
部分Ｗ“は垂直軸線Ａを中心とする均一の第１半径を有
し、また軸線Ａに垂直な面にある円形軸線Ｂを中心とす
る均一の小さい半径を有する。

第１図を再び参照するに、加工台２０、したがって、加
工片Ｗが、その下端近くで円柱１６を包囲する大きな歯
車２６によって垂直軸線Ａを中心として回転される。

基台１０に取付けられた電気モーター２８が歯車クラッ
チ機構３０を駆動する。

機構３０の２つの出力に連結された一対の扇形平歯車３
２および３３は歯車２６にかみ合い、その１つまたは他
の歯車は、後述の如く、第１図に示す矢印で示す反時計
方向に円柱を回転する。

堅固なヨーク３６は加工台２０のすぐ上方に配置されて
いる。

スタッブシャフト３８はヨーク３６の左端から外方に水
平に突出し、垂直支柱１２中に４０の点で軸支されてい
る。

同様なスタッブシャフト４２がヨーク３６の右端から水
平に突出し垂直支柱１４中に４４の点で軸支されている
。

シャフト３８および４２は、ヨーク３６が加工片軸線Ｂ
（第２図および第３図）を中心とじて回転するように、
加工台２０に対して配置されている。

ヨーク３６の中間に取付けられているのは、切削工具４
８を支持する固定具４６である。

工具４８は、レースＲに最終形状を実際に与える装置を
支持して回転する。

丸い断面を有するレースを切削するように設計された本
発明の実施例においては、装置はホールエンドミルＭて
あり、その切削断面は仕上げレースＲの断面に対応する
。

しかしながら、他の適当な切削装置、例えば、摩耗ボー
ル、スパーク腐食電極、化学ミリング装置、振動工具ま
たは冷却流変形プレスが用いられてもよい。

ヨーク３６がその軸線を中心として回転されるとき、ミ
ルＭの作用端は、第２図および第３図に示す如く、軸線
Ｂに対応するヨークの軸線を中心とする半円形内で揺動
される。

ミルの端と軸線Ｂとの間の距離は、ミルＭが加工片の鍛
造中形成した未仕上げレースＲから充分な材料だけを除
去してレースに滑らかな仕上げ壁および均一な断面を与
えるようなものである。

約０．００２インチ（０，００５ｃｘ）が除去される材
料の代表的な厚さである。

第１図を参照すると、加工台２０およびヨーク３６は互
いに同期して回転するように配列されている。

更に具体的に言えば、基台１０中に軸支したシャフト６
３の端にある平歯車６２が歯車２６とかみ合う。

歯車６２はまた垂直シャフト６６に取付けられた同様な
平歯車６４とかみ合う。

シャフト６６の下端は基台１０に軸支さｎており、一方
その上端は、通常係合のソレノイド作動式クラッチ６７
の入力に連結されている。

クラッチ出力は、垂直支柱１２から横方向に突出する耳
片７４に７２の点で軸支されたシャフト６８の下端に連
結されている。

シャフト６８の上端はシャフト３８上のかさ歯車７８と
かみ合うかさ歯車７６で終っている。

このようにして、加工台２０が反時計方向に回転され、
クラッチ６７が係合されるとき、ヨーク３６は歯車７８
の右側に示す矢印に示す方向に回転して第１図の位置か
ら第２図の位置に下方にミルＭを動かす。

一方クラッチ６７が分離されているとき、加工台および
ヨークは互いに独立に動かされる。

もちろん、他の異なった種類の機械的または電気機械的
リンクが所望のときにヨーク３６および円柱１６を同期
して回転するようにそれらの間に用いられてもよい。

ヨーク３６は垂直支柱１２の頂部に取付けられた歯車ク
ラッチ機構８４を駆動するモーター８２によっても回転
される。

機構８４は減速歯車装置セクション８４ａおよびそれに
続く通常分離のソレノイド作動式クラッチセクション８
４ｂから成る。

機構の出力は機構８４から垂下するシャフト８６から取
出され、かさ歯８８で終っている。

歯車８８は歯車７８の外側でシャフト３８に取付けられ
たから歯車９２とかみ合う。

クラッチセクション８４ｂは、クラッチ６７が係合し、
ミルＭがレースＲを切削するとき、通常分離されている
。

各レースの完了の際、クラッチ６７が分離され、クラッ
チセクション８４ｂは、モーター８２が第２図の位置か
ら第１図の初期位置にミルＭを戻すように矢印に示す方
向と反対方向にかなり堅い速度でシャフト３８およびヨ
ーク３６を回転するように、係合される。

クラッチ６７および８４ｂは垂直支柱１４に取付けられ
た一対のリミットスイッチ９４および９６によって制御
され、リミットスイッチは、ミルＭが第１図および第２
図の位置にあるとき、垂直支柱１４に隣接してスタッブ
シャフト４２から突出するピン９８によって作動される
。

これらのクラッチおよびスイッチの動作を第４図と関連
して以下に説明する。

第１図および第４図を参照すると、第４図の機構３０は
歯車セクション３０ａおよびクラッチ３０ｂから成って
いる。

歯車セクション３０ａはモーター２８によって駆動され
、クラッチセクション３０ｂに至るシャフト１０２およ
び１０４土に一対の出力を発生する。

シャフト１０２はセクション３０ｂ中の単一の回転ソレ
ノイド駆動式クラッチ１０６に連結さ；１１７、一方シ
ャフト１０４は同じセクション中の同様な単一回転クラ
ッチ１０８の入力に連結されている。

クラッチ１０６の出力は歯車３２を１駆動し、一方クラ
ッチ１０８の出力は歯車３３を回転する。

モーター２８および歯車セクション３０ａは第４図に示
す如く適当な交流電源によって連続的に１駆動される。

しかしながら、クラッチ１０６および１０８が作動され
るまで、運動はそれらの出力に連結された歯車３２およ
び３３に与えられる。

クラッチ１０６は、垂直支柱１４に取付けられかつ交流
電源およびクラッチ１０６の間に連結されたスイッチＳ
を瞬間的に閉じることによって作動される。

作動の際、クラッチ１０６は歯車１０６を回転させる。

図示の如く、その歯車の小さいセクターだけが歯を有す
るだけであるので、スイッチＳを閉じる毎に、歯車３２
の歯の数に依存する量だけ歯車２６を回転する。

本発明においては、装置はトロイダル状のクラッチ包囲
体中のミリング７２のらせん状レースである。

このクラッチ包囲体において、各レースＨのピッチは、
ミルＭが各レースＲに刻むとき加工台２０が５°回転さ
れなければならないようなものである。

その結果、歯車３２は歯付セクターを有し、そのセクタ
ーの角度は、その歯車の各回転に対して、歯車２６およ
び加工台２０が正確に５゜回転されるようなものである
。

さらに、歯車セクション３０ａの歯車列は、歯車が極め
てゆっくり回転されるようなものであり、ミルＭは必要
な材料を除去して仕上げレースＲを形成する。

歯車２６が、図示の如く、反時計方向に回転されると、
歯車６４が同一方向に歯車６２を介して回転される。

前述の如く、クラッチ６７は通常係合しているので、回
転運動はシャフト６８に与えられ、かさ歯車７６および
７８を介してヨーク３６に与えられる。

また、前述の如く、クラッチセクション８４ｂは装置の
作動中この時点では通常分離されている。

したかって、歯車２６および加工台２０は５°回転する
と、ミルＭは第１図の位置から第２図の位置にほぼ９０
°回転される。

したがって、ミルＭが第２の位置に達するまでに仕上げ
レースＲが加工片Ｗに刻まれたことになる。

ミルＭが第２図の位置に達するや否や、スタッブシャフ
ト４２上のピン９８がスイッチ９６を切換え、このスイ
ッチは、通常開いているが、瞬間的に閉じる。

第４図に示す如く、スイッチ９６は通常開いたリレー１
１２と並列に接続されている。

この並列回路の１端は、通常開じたスイッチ９４を介し
て、交流電源に接続されており、一方、他端はリレーコ
イル１１２ａを介して接地され、かつクラッチ６７．８
４ｂおよび１０８を介して地接されている。

このようにして、スイッチ９６が閉じられると、リレー
コイル１１２ａが附勢され、したがってリレーを閉じて
それを保持する。

リレー１１２を閉じることによって、数種のことが行な
われる。

第１に、クラッチ６７は分離し、歯車２６はもはやヨー
ク３６を、駆動しない。

また、単一回転クラッチ１０８が係合され、歯車３３を
１回転させる。

歯車３３は歯付セクターを有し、そのセクターは、歯車
３３の各回転の際、歯車２２６、シたがって加工台２０
が選択した小さい角度だけ回転されるような寸法を有す
る。

本発明においては、各レースＲの初めは、加工片の前の
レースの終りから５°離れている。

その結果、歯車３３上の歯付セクターは、歯車３３の各
回転の際、歯車２６が５°の角度回転されるようなもの
である。

さらに、時間を節約するために、歯車３３を駆動する歯
車セクション３０ａ中の歯車列は、かなり早い速度でそ
の歯車を回転し、連続レースＲのミリング中最少の損失
時間である。

リレー１１２を閉じることによって、またクラッチセク
ション８４ｂが係合し、加工台２０の５゜の回転と同時
に、ヨーク３６が回転されて第２図の位置から第１図の
水平位置に戻される。

ミルＭがこのように戻されるために、ミルＭは切削され
たレースＲから後退される。

このことは、任意の適当な油圧またはソレノイド作動式
装置を用いて１インチ（２，５４ｃｆｆＬ）の何分の１
だけ加工台２０を円柱１６に対して下降させることによ
って、なされる。

図示の実施例１こおいては、しかしながら、このことは
ミルＭを加工片から後退させることによって行なわれる
。

さらに具体的に言えば、ミルＭを支持する固定具４６は
、ヨーク３６に固定した固定セクション４６ａと、第１
図に示す如くセクション４６ａの下側に摺動自在に係合
する可動セクション４６ｂとから成る。

工具４８およびミルＭはセクション４６ｂに固定されて
いる。

摺動セクション４６ｂは第１図に示す完全に伸びた位置
と後退位置との間で可動である。

セクション４６ｂはセクション４６ａおよび４６ｂの間
で作用する適当なはね（図示せず）によってその伸びた
位置に向って通常押圧されている。

この伸びた位置において、ミルＭは、材料の必要量を除
去してレースを仕上げるのに充分なだけ未仕上げレース
Ｒに突出する。

代表的には、ミリング作動は材料の手分の数インチ（約
手分の１ ｃｘ ）の除去を含む。

摺動セクション４６ｂは、セクション４６ａに固定され
、かつそのアマチュア１１８ａがセクション４６ｂに取
付けられたソレノイド１１８によってはね押圧力に抗し
てその後退位置に動かされることができる。

ソレノイド１１８が作動されると、そのアマチュア１１
８ａはミルＭを仕上げレースＲから後退するのに充分な
だけ伸びる。

セクション４６ｂはセクション４６ｂに取付けられたソ
レノイド１２２によって各ミリング作動中その伸びた位
置に確実に保持される。

このソレノイドはアマチュア１２２ａを有し、そのアマ
チュア１２２ａはセクション４６ｂの通路を貫通し、セ
クション４６ａの整合通路中に突出している。

リレー１１２を閉じることはソレノイド１１８および１
２２を附勢し、ミルＭは、ヨーク３６がその初期直立位
置に戻るとき１．その後退位置にある。

第４図に示す如く、これらのソレノイドはクラッチ６７
およびクラッチセクション８４ｂと並列に接続されてい
る。

このようにして、加工台２０がレース間で５゜回転する
とき、ヨーク３６およびミルＭは第１図に示す直立位置
に戻る。

ヨークがその初期位置に戻ることはスイッチ９４を切換
えるピン９８によって信号が与えられることになる。

このことはスイッチ９４を開き、それによってリレー１
１２を滅勢し、このことはクラッチ６７、クラッチセク
ション８４ｂおよびソレノイド１１８および１２２を滅
勢することになる。

ヨーク３６がその初期位置を越えて移動することは、垂
直支柱１４の頂部近くから横方向に突出する適当な耳片
１２６に係合する、ヨークから横方向に突出する突出片
１２５によって防がれる。

また、ヨーク３６が装置の各作動サイクル中正確に同一
位置に戻ることを保証するように、ばね装荷ピン１２８
が耳片１２６の上方で垂直支柱１４の側の適当な凹部１
３０中に突出する突出片中に設けられている。

同様に、加工台Ｗが１つのレースの終りと次のレースの
初めとの間で正確に５°前進することを保証するように
、適当な凹部１３２は、加工台２０が適当に各作動サイ
クルの初めに配置されるとき、固定構造部材（図示せず
）から突出するはね装荷ピン３４を受入れるように加工
台の周囲から５°間隔で離れていてもよい。

前述のことから、加工片Ｗの動きは二重回転を行なうよ
うにミルＭの運動と整合さね、それによつて、正確に離
隔したらせん状レースＲが加工片Ｗ中に形成される。

さらに、レースを切削し仕上げる装置は、切削工具が常
に加工片に対して同一の切削角を有するように、正確に
制御される。

その結果、各レースＲは加工片の頂部から底部までの全
長に沿って均一の断面を有する。

本発明の技術を用いることによって、離隔したらせん状
レースを有するトロイダルクラッチ包囲体が１つの製造
台で比較的効率的に形成されることができる。

さらに、本発明の装置は半自動的であり、操作者の特殊
な技能を要求しないので、そのような包囲体は先行技術
の手作業製造技術を用いて作られるものと比較すると比
較的低いコストで大きな規模で製造されうる。

本発明の装置は、必要に応じて、スイッチＳをなくして
、ヨーク３６がその始動位置に戻るときスイッチ９４に
よって単一の回転クラッチ１０２をスイ゛ンチ９４で作
動することによってさらに自動化できる。

その場合、スイッチ９４の作動回路を計数して、加工片
中の所定のレースＲのミリング後に装置を止める計数器
が設けられてもよい。

本実施例では、加工片Ｗは７２のレースを有するトロイ
ダル状クラッチ包囲体であり、計数器はスイッチ９４の
７２の作動を計数して交流電源と装置との間に接続され
たスイッチを開く。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を用いるトロイダル包囲体にらせ
ん状レースを形成する装置の概略斜視図である。 第２図および第３図は、加工片と第１図装置の切削工具
との間の変化関係を示す概略図である。 第４図は第１図装置の制御システムの概略図である。 １０・・・・・・基台、１２・・・・・・垂直支柱、１
４・・・・・・垂直支柱、１６・・・・・・円柱、１８
・・・・・・ベアリング、２０・・・・・・加工台、Ｗ
・・・・・・加工片。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トロイダル状の包囲体を形成する加工片に平行なら
   せん状溝を切削する装置において、Ａ、加工片を支持す
   る手段と、 Ｂ、 トロイダル状包囲体の対称軸線に対応しかつ包
   囲体の直径面に垂直な第１軸線を中心として連続的に加
   工片を回転する手段と、 Ｃ０切削工具が包囲体の壁に構を切削するように加工片
   に隣接して１つの切削工具を取付ける手段と、 Ｄ、第１軸線と直角であり第１軸線を横切る面内にあり
   、且つトロイダル状包囲体の円形軸線と一致する第２軸
   線を中心として前記取付は手段を連続的に回転する手段
   と、および Ｅ、工具が加工片に均一断面に１つまたはそれ以上のら
   せん状溝を切削するように加工片に対して連続的らせん
   状通路に沿って動くために、加工片の１つの点に隣接す
   る初期位置から加工片の他の点に隣接する最終位置に加
   工片に対しである一定の切削角度で取付は手段によって
   配置された工具を維持するように加工片の回転と前記取
   付は手段の回転とを同期する手段と、を含むことを特徴
   とする装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の装置において、取付は
   手段は回転工具であるボールエンドミルを支持すること
   を特徴とする装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、取付は
   手段が化学的ミーリング工具を支持することを特徴とす
   る装置。 ４ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、取付は
   手段がスパーク電極を取付けていることを特徴とする装
   置。 ５ 特許請求の範囲第１項記載の装置において、ん 前
   記最終位置に達するとき同期手段は加工片および取付は
   手段の運動を分離し、 Ｂ、最終位置に達するとき工具を加工片から分離するた
   めに後退位置をとるように構成された取付は手段が工具
   を加工片から分離するように後退し、および Ｃ６初期位置に達するとき加工片が次の隣接溝を切削す
   るための適切な位置にくるように、加工片が回転し続け
   る間に、取付は手段が前記初期位置に戻る、 ことを特徴とする装置。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載の装置において回転手
   段は、加工片と同期に作動するときの回転速度より早い
   速度で取付は手段を初期位置に戻すことを特徴とする装
   置。