JPH072105Y2 - 非円形ねじ用転造ダイス - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案はねじの外径が軸心まわりにおいて周期的に増減
する非円形ねじを転造加工する非円形ねじ用転造ダイス
に係り、特に、高い精度でねじを転造加工できる非円形
ねじ用転造ダイスに関するものである。

従来の技術 雄ねじを加工するための工具として、成形面が互いにね
じの谷径寸法だけ離間させられた状態で相対向して配設
され、その成形面と平行な方向へ相対移動させられる一
対の固定ダイスと移動ダイスとから成るねじ用転造ダイ
スが従来から多用されているが、このようなねじ用転造
ダイスにおいては、ねじ素材に食い付く転造開始位置を
基準として両ダイスの相互のねじ山のピッチ合わせを行
う必要がある。このことは、軸心と直角な横断面が複数
の弧状部とそれ等の弧状部の間にそれぞれ位置する弧状
部よりも曲率半径が小さい同数の膨出部とから成る丸味
付き正多角形状のねじ素材を用いて、ねじの外径が軸心
まわりにおいて周期的に増減する非円形ねじを転造加工
する場合も同様で、例えば第５図に実線で示されている
ように、固定ダイス10および移動ダイス12が転造開始位
置に位置させられた時におけるねじ素材14に対する食付
き点ＡとＢとの間の離間寸法l₁を考慮して、両ダイス10
および12のピッチ合わせが行われる。

考案が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような非円形のねじ素材を用いる
場合には、転造開始時におけるそのねじ素材の軸心まわ
りの回転位置が相違すると、移動ダイスの食付き点が変
動して両ダイス間にピッチずれが生じ、転造加工中にね
じ素材とダイスの成形面との間で滑りが発生して表面が
剥離したり、転造されたねじ山によろめきが生じたりす
るなど、高精度なねじ転造を行うことができないという
問題があった。

前記第５図を参照して具体的に説明すると、ねじ素材14
が実線の場合に比較して軸心まわりに180°回転した一
点鎖線の状態で転造加工が開始されると、移動ダイス12
は食付き点Ｃにおいてねじ素材14に食い付くため、食付
き点Ａとの離間寸法l₂が前記離間寸法l₁よりも小さくな
り、この離間寸法の相違に対応してピッチずれが生じて
しまうのである。

本考案は以上の事情を背景として為されたもので、その
目的とするところは、転造開始時におけるねじ素材の回
転位置のばらつきを無くし、両ダイス間にピッチずれが
生じないようにすることにある。

課題を解決するための手段 かかる目的を達成するために、本考案は、軸心と直角な
横断面が、奇数個の弧状部とそれ等の弧状部の間にそれ
ぞれ位置する弧状部よりも曲率半径が小さい同数の膨出
部とから成り、且つ軸心を挟んで反対側に位置する前記
弧状部および膨出部の曲率中心が互いに一致している丸
味付き正多角形状のねじ素材を用いて、ねじの外径が軸
心まわりにおいて周期的に増減する非円形ねじを転造加
工するために、成形面が互いにねじの谷径寸法だけ離間
させられた状態で相対向して配設され、その成形面と平
行な方向へ相対移動させられるとともに、前記軸心がそ
の相対移動方向に対して直角で且つその成形面と平行と
なり、その軸心まわりにおいて予め定められた一定の押
込み姿勢で前記ねじ素材が前記成形面の間に押し込まれ
る一対の固定ダイスと移動ダイスとから成る非円形ねじ
用転造ダイスであって、前記固定ダイスの成形面には、
前記移動ダイスの成形面と平行な平行部と食付き部とが
設けられているとともに、その食付き部の先端部分に
は、その食付き部における先端と前記平行部との段差が
前記ねじ素材の最大径寸法から前記谷径寸法を差し引い
た寸法で、前記一定の押込み姿勢で押し込まれる前記ね
じ素材を前記移動ダイスとの間に収容するとともに、予
め定められた転造開始位置にてそのねじ素材をその一定
の押込み姿勢で保持する切欠が形成されていることを特
徴とする。

作用および考案の効果 すなわち、軸心を挟んで反対側に位置する弧状部および
膨出部の曲率中心が互いに一致する正多角形状のねじ素
材においては、軸心と直角な横断面における径寸法は軸
心まわりにおいて周期的に変化し、上記弧状部および膨
出部の曲率中心を通る部分で最大となり、その最大径寸
法は弧状部の曲率半径と膨出部の曲率半径とを加算した
寸法となる。また、その横断面における外周部の任意の
一点を通る弦の長さ寸法は、その任意の１点を含む弧状
部または膨出部の曲率中心を通る部分で最大となり、こ
の最大長さ寸法は上記最大径寸法と一致する。

一方、固定ダイスの食付き部の先端部分に切欠が形成さ
れ、その食付き部の先端と平行部との段差がねじ素材の
最大径寸法から形成すべきねじの谷径寸法を差し引いた
寸法とされている本考案の転造ダイスにおいては、上記
平行部と移動ダイスの成形面との間の離間寸法が形成す
べき雄ねじの谷径寸法となるように配設されることによ
り、固定ダイスの食付き部先端の成形面から移動ダイス
の成形面までの離間寸法がねじ素材の最大径寸法とな
り、ねじ素材はそれ等の間に収容され得る。そして、か
かるねじ素材は、その軸心まわりにおいて予め定められ
た一定の押込み姿勢で押し込まれ、予め定められた転造
開始位置にてその一定の押込み姿勢で保持されるため、
両ダイスのねじ素材に対する食付き点は常に一定で、そ
れ等の食付き点とねじ素材の軸心との位置関係も変動す
ることがない。

このように両ダイスの食付き点が一定となり、且つそれ
等の食付き点とねじ素材の軸心との位置関係も変動する
ことがないことから、上記食付き点に従って予め両ダイ
スのピッチ合わせを正確に行うことにより、転造加工時
のピッチずれが防止されて常に高い精度で雄ねじを転造
加工できるようになる。

また、このような転造ダイスは、径寸法が上記最大径寸
法と一致する断面が円形のねじ素材の転造加工に対して
も同様に用いることが可能である。

実施例 以下、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。

第１図において、一対の固定ダイス20および移動ダイス
22は、その成形面24,26が相対向する姿勢でねじ転造盤
に取り付けられ、移動ダイス22が「」で示されている
図の左方向へ移動させられることにより、ねじ素材28に
対して転造加工を行うものである。ねじ素材28は、第２
図に示されているように、軸心Ｏと直角な横断面が丸味
付きの正三角形状を成す丸味付きの角柱であり、３個の
弧状部30a,30b,30c（以下、特に区別しない場合には単
に弧状部30という）と、その弧状部30の間にそれぞれ位
置する３個の膨出部32a,32b,32c（以下、特に区別しな
い場合には単に膨出部32という）とを備えている。上記
各弧状部30の曲率半径はr₁で互いに等しく、各膨出部32
の曲率半径はr₁よりも小さいr₂で互いに等しいととも
に、軸心Ｏを挟んで反対側に位置する弧状部30および膨
出部32の曲率中心は互いに一致している。第２図のRa,R
b,Rcはそれ等の曲率中心である。

このようなねじ素材28においては、軸心Ｏと直角な横断
面における径寸法Ｄは軸心まわりにおいて周期的に変化
するが、上記曲率中心Ra,Rb,Rcを通る３箇所で最大とな
り、その最大径寸法D_maxは弧状部30の曲率半径r₁と膨出
部32の曲率半径r₂とを加算した寸法となる。また、その
横断面における外周部の任意の１点を通る弦の長さ寸法
ｄは、その任意の１点を含む弧状部30または膨出部32の
曲率中心Ra,Rb,またはRcを通る部分で最大となり、この
最大長さ寸法d_maxは上記最大径寸法D_maxと一致する。例
えば、弧状部30c上の１点Ｘを通る弦の長さ寸法ｄが最
大となるのは、その弧状部30cの曲率中心Rcを通る部分
になるのである。

一方、前記固定ダイス20および移動ダイス22の成形面2
4,26には、それぞれ形成すべきねじのリードに対応して
傾斜したねじ山34,36が設けられているとともに、固定
ダイス20の成形面24は、第３図からも明らかなように平
行部38,食付き部40,および逃げ部42を備えている。固定
ダイス20は、第４図に示されているように、上記平行部
38が移動ダイス22の成形面26と平行で且つそれ等の離間
距離Ｔが形成すべきねじの谷径寸法と一致するように前
記ねじ転造盤に取り付けられ、食付き部40および逃げ部
42は、その取付状態において平行部38から離れるに従っ
て成形面26から離間するように傾斜させられている。

上記食付き部40の先端部分には、前記移動ダイス22の移
動方向と直角すなわち第３図の紙面に垂直な方向に切欠
50が形成されている。この切欠50は、円弧形状に湾曲し
た円弧部52と平行部38と平行な平面部54とから成り、平
面部54は食付き部40の先端である端部56に達している。
円弧部52の曲率半径は前記ねじ素材28の弧状部30の曲率
半径r₁と同じで、その曲率中心Rnの真下すなわち平行部
38における成形面24に垂直な方向の点P₁において、上記
平行部54に滑らかに接続している。また、その平行部38
における成形面24からの最大深さ、すなわち平行部38と
平面部54との段差ｅは、前記ねじ素材28の最大径寸法D
_maxから形成すべきねじの谷径寸法（前記離間寸法Ｔ）
を差し引いた寸法とされている。言い換えれば、固定ダ
イス20および移動ダイス22がねじ転造盤に取り付けられ
た状態において、上記平面部54と移動ダイス22の成形面
26との間の離間寸法は、ねじ素材28の最大径寸法D_maxに
なるのである。

一方、上記固定ダイス20の端部56の近傍には、前記ねじ
素材28を両ダイス20,22間に押し込む押込み装置60が配
設されている。押込み装置60は、前記ねじ素材28が載置
される載置台62と、その載置台62上に載置されたねじ素
材28を押し込む押込み板64とを備えている。載置台62
は、その上面が前記平面部54と略同じ高さとなる位置に
位置固定若しくは昇降可能に配設されており、ねじ素材
28は、その軸心Ｏが前記移動ダイス22の移動方向に対し
て直角で且つ成形面24,26と平行となる姿勢で載置台62
上に載置されている。

また、押込み板64は、移動ダイス22の移動方向と平行な
方向、すなわち第４図の左右方向へ往復移動させられる
とともに、同図において一点鎖線で示されているねじ素
材28のように、弧状部30が真下となって膨出部32が真上
となり、それ等の曲率中心Ｒと軸心Ｏとが移動ダイス22
の移動方向と直角な平面内に位置する予め定められた一
定の押込み姿勢とされた状態において、その右側面に密
着する凹形状の当接面66を備えている。したがって、押
込み板64が左方向へ突き出されると、当接面66とねじ素
材28の外周面とが適合するまではねじ素材28が載置台62
や平面部54上を転がされ、一点鎖線で示されているよう
に当接面66とねじ素材28の外周面とが適合させられた後
は滑り移動させられることにより、ねじ素材28は常に一
定の押込み姿勢で一点鎖線で示されている転造開始位置
まで押し込まれる。この転造開始位置は、前記円弧部52
に弧状部30が着座させられる位置であり、膨出部32が移
動ダイス22の成形面26に押圧されることによってそれ以
上の押込みは阻止される。なお、載置台62の長さ寸法す
なわち第４図における左右方向の寸法は、載置されたね
じ素材28が転造開始位置に達するまでに、少なくとも1/
3回転できる寸法に定められている。

このような転造装置においては、両ダイス20および22
が、第４図に示されている予め定められた転造開始位置
に位置させられた時に、ねじ素材28が上記押込み装置60
により一定の押込み姿勢で転造開始位置まで押し込まれ
る。そして、その状態で移動ダイス22が図の左方向へ移
動させられることにより、成形面24,26に設けられたね
じ山34,36がねじ素材28の外周面に食い込んで、そのね
じ素材28を転動させつつ転造加工が行われる。

ここで、上記ねじ素材28は弧状部30が円弧部52に着座す
る転造開始位置において常に一定の押込み姿勢、すなわ
ち一つの曲率中心Ｒと軸心Ｏとが移動ダイス22の移動方
向と直角な平面内に位置する姿勢で保持されるため、固
定ダイス20のねじ素材28に対する食付き点は前記点P₁と
なり、移動ダイス22のねじ素材28に対する食付き点は、
上記食付き点P₁の真上に位置する点P₂となる一方、ねじ
素材28の軸心Ｏはそれ等の食付き点P₁とP₂とを結ぶ一直
線上に位置させられる。その場合に、円弧部52は弧状部
30の曲率半径r₁と同じ曲率半径で形成されているため、
ねじ素材28は上記一定の押込み姿勢で安定して保持され
る。また、ねじ素材28の転動に伴ってその円弧部52の全
域が同時にねじ素材28に食い付くため、前記点P₁だけで
なく円弧部52の全域を固定ダイス20側の食付き点と見做
すこともできる。

そして、このように両ダイス20,22の食付き点P₁,P₂が一
定で且つそれ等の食付き点P₁,P₂と軸心Ｏとの位置関係
も変動しないことから、上記食付き点P₁およびP₂におけ
る両ダイス20,22のねじ山34,36が1/2ピッチだけずれる
ように、試し転造等によって両ダイス20,22のピッチ合
わせを行うことにより、ピッチずれを生じることなく常
に高い精度で雄ねじを転造加工できるようになる。この
ねじは、ねじ素材28が非円形であることから、外径が軸
心Ｏまわりにおいて周期的に増減する非円形ねじとな
る。

なお、ねじ素材28の外周部の任意の１点を通る弦の最大
長さ寸法d_maxは曲率中心Ｒを通る場合で、これは最大径
寸法D_maxと等しいため、例えば第４図において一点鎖線
で示されているねじ素材28が曲率中心Ｒまわりに回動し
ても、弧状部30が円弧部52に着座している限りにおいて
両ダイス20,22の食付き点は上記点P₁,P₂のままで変動し
ない。しかし、その場合には軸心Ｏも曲率中心Ｒまわり
に回動するため、食付き点P₁,P₂と軸心Ｏとの位置関係
が変動し、ピッチずれの原因となる。このため、本実施
例ではねじ素材28を予め定められた一定の押込み姿勢で
転造開始位置まで押し込み、食付き点P₁,P₂と軸心Ｏと
の位置関係が変動しないようにしているのである。

また、かかる転造ダイスは、径寸法が上記最大径寸法D
_maxと一致する断面が円形のねじ素材の転造加工に対し
ても同様に用いることが可能である。

以上、本考案の一実施例を図面に基づいて詳細に説明し
たが、本考案は他の態様で実施することもできる。

例えば、前記実施例では軸心方向における横断面形状が
等しい角柱形状のねじ素材28に転造加工を行う場合につ
いて説明したが、丸味付きの角錐形状を成すねじ素材を
用いて、木ねじやタッピンねじなどを転造加工するとと
もに、巻き先の先端をしぼり切断する揉み切り刃を備え
た転造ダイスにも本考案は適用され得る。

また、前記実施例では本考案が平ダイスに適用された場
合について説明したが、回転駆動されるプラネタリ丸ダ
イスと位置固定のプラネタリセグメントダイスとから成
るプラネタリダイスにも本考案は適用され得る。

また、前記実施例では三角形状のねじ素材28を用いて非
円形ねじを転造加工する転造ダイスについて説明した
が、五角形や七角形など角数が奇数のねじ素材を転造加
工する転造ダイスには、本考案は同様に適用され得る。

また、前記実施例ではねじ素材28の弧状部30と曲率半径
が等しい円弧部52が設けられているが、第４図における
円弧部52の左端まで平面部54を延長して、切欠50全体を
平面部54にて構成することもできる。その場合には、切
欠50の左端部に形成される段部が固定ダイス20側の食付
き点となる。

また、前記実施例では円弧部52および平面部54にて切欠
50が構成されているが、平面部54は必ずしも必要なく、
前記点P₁が食付き部40の先端とされても良い。反対に、
載置台62の上面が平面部54に連続して形成されるよう
に、固定ダイス20の平面部54が延長されても良い。

また、前記実施例では固定ダイス20側に弧状部30が位置
するようにねじ素材28の押込み姿勢が定められている
が、膨出部32が固定ダイス20側に位置するように押込み
姿勢を設定するなど、ねじ素材28の押込み姿勢は適宜定
められる。

また、前記実施例における押込み装置60はあくまでも一
例であり、ねじ素材28を一定の姿勢で転造ダイスに押し
込むことができる他の種々の押込み装置を採用できる。

その他一々例示はしないが、本考案は当業者の知識に基
づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例である転造ダイスを用いて非
円形ねじを転造加工する際の加工開始時の状態を示す正
面図である。第２図は第１図の転造ダイスで転造加工が
行われるねじ素材の横断面形状を説明する図である。第
３図は第１図の転造ダイスの固定ダイスを示す正面図で
ある。第４図は第１図の転造ダイスにねじ素材を一定の
姿勢で押し込む工程を説明する図である。第５図は従来
の転造ダイスのねじ素材に対する食付き状態を説明する
図である。 20:固定ダイス、22:移動ダイス 24,26:成形面、28:ねじ素材 30a,30b,30c:弧状部 32a,32b,32c:膨出部 38:平行部、40:食付き部 50:切欠、56:端部（先端） O:軸心 Ra,Rb,Rc:曲率中心 r₁：弧状部の曲率半径 r₂：膨出部の曲率半径 T:離間距離（谷径寸法） e:段差

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】軸心と直角な横断面が、奇数個の弧状部と
   該弧状部の間にそれぞれ位置する弧状部よりも曲率半径
   が小さい同数の膨出部とから成り、且つ軸心を挟んで反
   対側に位置する前記弧状部および膨出部の曲率中心が互
   いに一致している丸味付き正多角形状のねじ素材を用い
   て、ねじの外径が軸心まわりにおいて周期的に増減する
   非円形ねじを転造加工するために、成形面が互いにねじ
   の谷径寸法だけ離間させられた状態で相対向して配設さ
   れ、該成形面と平行な方向へ相対移動させられるととも
   に、前記軸心が該相対移動方向に対して直角で且つ該成
   形面と平行となり、該軸心まわりにおいて予め定められ
   た一定の押込み姿勢で前記ねじ素材が前記成形面の間に
   押し込まれる一対の固定ダイスと移動ダイスとから成る
   非円形ねじ用転造ダイスであって、 前記固定ダイスの成形面には、前記移動ダイスの成形面
   と平行な平行部と食付き部とが設けられているととも
   に、該食付き部の先端部分には、該食付き部における先
   端と前記平行部との段差が前記ねじ素材の最大径寸法か
   ら前記谷径寸法を差し引いた寸法で、前記一定の押込み
   姿勢で押し込まれる前記ねじ素材を前記移動ダイスとの
   間に収容するとともに、予め定められた転造開始位置に
   て該ねじ素材を該一定の押込み姿勢で保持する切欠が形
   成されていることを特徴とする非円形ねじ用転造ダイ
   ス。