JPH0957384A - 雌ねじ形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】不完全ねじ部を残すことなく雌ねじの高い精度
を確保する。 【解決手段】筒部１０の外周側に所定形状の内周表面を
もつダイス２を配置し、所定形状の押圧部材３３により
筒部１０を内周側からダイス２に向かって押圧して塑性
加工することで筒部１０の内周表面に雌ねじ１１を形成
する。内周側から押圧するので、雌ねじ１１の内周表面
の精度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属製板材に設け
られた筒部の内周表面に塑性加工により雌ねじを形成す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ブロック材に雌ねじを形成するには、タ
ップの回転による切削加工で形成する方法が一般的であ
る。しかしながら板材に設けられた筒部に雌ねじを形成
するには、肉厚が薄くなるため切削加工は好ましくな
い。そこで、金属製板材に設けられた筒部に雌ねじを形
成する方法として、先ずプレスにより板材に筒部を形成
し、所定形状の雄ねじが形成されたダイスをその筒部内
に配置した状態で外周からローラを押圧して、筒部の内
周表面をダイスの雄ねじの反転形状に塑性加工して雌ね
じを形成する方法が知られている。

【０００３】例えば、鉄板製のシリンダヘッドカバーの
オイル注入口などを形成するには、先ず一般の板金プレ
ス加工により、鉄板１００に図６に示すような筒部１０
１を形成する。板金プレス加工では、筒部１０１の長さ
に略比例した数のプレス工程が行われ、筒部１０１の底
を抜く打ち抜き工程も行われる。次に最大外径が筒部１
０１の内径より小さなダイス２００を筒部１０１内に配
置する。このダイス２００の外周表面には、目的とする
雌ねじを反転した所定形状の雄ねじ部２０１が形成され
ている。

【０００４】そして筒部１０１の外周に筒部１０１の中
心軸を中心に公転するローラ３００を配置し、筒部１０
１を外周側からダイス２００に向かって半径方向に押圧
しながらローラ３００を転動させつつ鉄板１００に向か
って軸方向に移動させる。これにより筒部１０１の内周
表面はダイス２００の雄ねじ部２０１の反転形状に賦形
され、転造により雌ねじが形成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが外周からロー
ラ３００で押圧して転造する場合、外周表面の形状はロ
ーラ３００の形状がそのまま転造されるため精度が確保
しやすい。しかし、内周表面ではダイス２００に押圧さ
れるもののダイス２００の形状そのままを転写すること
が困難であり、目的とすべき雌ねじの精度を確保するこ
とが困難な場合が多い。例えばダイス２００の雄ねじの
谷部の曲率半径がローラ３００の周縁部断面の曲率半径
より小さい場合には、筒部１０１の内周表面が雄ねじの
谷部に当接することが困難となる場合がある。

【０００６】このためキャップなどの雄ねじ部材を螺合
した際の螺合精度が低く、はめにくかったり緩みやすい
という不具合がある。また外周からローラ３００で押圧
して転造すると、鉄板１００に近い部分ではローラ３０
０と鉄板１００との干渉により転造が困難となる。した
がって筒部１０１の付け根部分には不完全ねじ部が残る
こととなり、そのため必要長さの雌ねじを確保するには
筒部の長さを必要以上に長くしなければならない。する
と筒部１０１の板金プレス加工時にさらに多くのプレス
工程が必要となり、工数が多大となる。

【０００７】筒部１０１の先端側から付け根に向かって
転造するのであれば、ローラ３００を半径方向へ移動さ
せるための機構が不要となり、転造装置が簡略となる。
しかし先端側から付け根に向かって転造すると、付け根
部分における材料流動が困難となるため、転造により排
除された余肉が付け根部分に蓄積されて張出し成形とな
ってしまう。また外周側から押圧するため筒部１０１は
縮径状態となり、余肉が生じやすいという状況もある。
そこで、これを避けるために付け根部分から端部へ向か
って転造しようとすると、ローラ３００を半径方向へ移
動させるための機構が必要となり、転造装置が複雑化す
るという問題がある。

【０００８】そして形成された雌ねじはダイス２００に
係合しているので、ダイス２００を筒部１０１から抜く
にはダイス２００を回転させながら抜くか、ダイス２０
０を分割体から構成する必要があり、ダイス２００を抜
く工数が必要となる。本発明はこのような事情に鑑みて
なされたものであり、不完全ねじ部を残すことなく雌ね
じの高い精度を確保することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の雌ねじ形成方法の特徴は、板材の一部に中心軸方向
が板材に対して略直角に形成された筒部の内側に雌ねじ
を形成する方法であって、筒部の外周側に所定形状の内
周表面をもつダイスを配置し、所定形状の押圧部材によ
り筒部を内周側からダイスに向かって押圧して塑性加工
することで筒部の内周表面に雌ねじを形成することにあ
る。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明では、板材の一部に軸方向
が板材に対して略直角に形成された筒部の内側に雌ねじ
が形成される。この筒部は、板金プレス加工などにより
形成することができる。そして筒部の外周にはダイスが
配置され、内周には押圧部材が配置されこの押圧部材が
筒部を外周側へ押圧することで、塑性加工により雌ねじ
が形成される。このとき筒部は、少なくとも雌ねじの谷
部で拡径されることとなるので、余肉が生じにくく張出
し成形が防止される。そして内周側からの押圧であるか
ら、押圧部材と板材との干渉が生じず不完全ねじ部の生
成が回避される。また押圧部材の表面形状に沿って雌ね
じが形成されるので、雌ねじの精度が高い。

【００１１】なお、ダイスに押圧される外周表面では、
必ずしもダイスの形状に正確に倣う必要がないので、ダ
イスの表面形状は雌ねじに沿う形状であれば特に高い精
度は不要である。押圧部材による押圧としては、目的と
する雌ねじの反転形状の雄ねじ形状を表面にもち筒部の
中心軸を含む平面で分割されたダイスにより径方向に押
圧して塑性加工する方法、あるいはローラを筒部の軸中
心に公転させつつ軸方向へ移動させながら筒部を半径方
向に押圧して転造する方法などが採用される。

【００１２】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。先ず板金プレス加工により、図３に示すよう
に鉄製板材１に筒部１０を形成する。筒部１０の軸方向
は板材１に対して垂直となっている。次に図１〜図３に
示すダイス２を用意し、筒部１０の外周側に配置する。
このダイス２は全体として略筒状をなし、外周表面が先
端ほど小径のテーパ形状をなす頭部２０と、頭部２０か
ら延びる首部２１とから構成され、頭部２０の内周表面
には先端から所定距離だけ雌ねじ部２２が形成されてい
る。このダイス２は、図２に示すように中心軸を含み互
いに１２０°の角度で交差する平面で切断された３分割
構造をなし、分割することにより拡径可能となってい
る。

【００１３】このダイス２は、首部２１に図示しない軸
部材が挿入されるとともに、テーパ状の内周表面を有す
る図示しないリング部材が頭部２０の外周に配置され、
図示しないリング部材と頭部２０との係合により縮径し
て３分割構造が一体化される。そして首部２１に設けら
れたボルト孔２３にボルトが挿通されて軸部材に締結さ
れ、一体構造が固定された状態で、図３に示すように筒
部１０の外周に同軸的に配置される。

【００１４】このとき頭部２０の雌ねじ部２２が筒部１
０の外周に位置している。雌ねじ部２２の最小内径は筒
部１０の外径より僅かに大きくされ、筒部１０は抵抗な
く頭部２０内に配置される。その状態で、図４に示す転
造装置３が筒部１０の内周表面を転造して雌ねじが形成
される。この転造装置３は、回転自在なボールねじ３０
と、ボールねじ３０を回転自在に保持するベアリング装
置３１と、ボールねじ３０先端に固定されたコ字状の保
持部材３２と、保持部材３２に回転自在に枢支されたロ
ーラ３３とから構成されている。ローラ３３の枢支軸は
ボールねじ３０の回転軸と平行にかつ偏心して設けら
れ、ローラ３３はボールねじ３０の回転軸Ｓを中心にし
て公転するとともに自身の枢支軸を中心にして自転可能
に構成されている。

【００１５】転造装置３は、ボールねじ３０の回転軸Ｓ
が筒部１０の中心軸と一致するように配置され、ボール
ねじ３０の回転駆動により、ローラ３３は筒部１０の中
心軸を中心に公転しながら筒部１０内を前進する。した
がってローラ３３の軌跡は螺旋状となり、ローラ３３は
筒部１０の付け根部分から先端に向かって螺旋状に回転
しながら、筒部１０の内周表面をダイス２の雌ねじ部２
２に向かって押圧する。

【００１６】ここでボールねじ３０と雌ねじ部２２のピ
ッチは同一に構成されているので、ローラ３３は確実に
雌ねじ部２２に沿って螺旋状に回転しながら前進し、筒
部１０には雌ねじ部２２と同ピッチの雌ねじ１１が転造
される。ここでダイス２の雌ねじ部２２の谷部の曲率半
径はＲ＝１．５ｍｍであり、ローラ３３の周縁部の先端
断面の曲率半径はＲ＝１．６７７ｍｍである。したがっ
て、このローラ３３で筒部１０を雌ねじ部２２に押圧す
ると、図５に示すように筒部１０の内周表面にはローラ
３３の曲率半径が正確に転写されるものの、筒部１０の
外周表面と雌ねじ部２２の谷部との間には隙間２４が形
成される。この隙間２４により転造時の材料流動が許容
され、材料流動の阻害による不具合の発生が一層防止さ
れている。なお、筒部１０に要求されるのは内周表面の
雌ねじ１１の精度であり、外周表面の形状には精度は必
要ないので、隙間２４の存在は何ら問題がない。

【００１７】そして雌ねじ１１の転造が終了後は、ボー
ルねじ３０の回転軸Ｓを筒部１０の中心軸から僅かに偏
心させることで、ローラ３３と雌ねじ１１との係合が外
れ、干渉なく転造装置３を筒部１０から除去することが
できる。またダイス２は、ボルト孔２３から図示しない
ボルトを外して図示しない軸部材を首部２１から抜き、
図示しないリング部材を頭部２０先端に向かって移動さ
せることで、３分割された分割部分を開く。これにより
ダイス２は拡径され、筒部１０との係合が解除されるた
め、ダイス２を筒部１０から除去することができる。

【００１８】このようにして形成された雌ねじ１１は、
筒部１０の板材１との付け根部分から形成されて不完全
ねじ部がなく、精度の高いものであった。本実施例の雌
ねじ形成方法によれば、ローラ３３を半径方向へ移動さ
せるような機構が不要であり、また外周から押圧する従
来の方法に比べてローラ３３の回転半径も小さくて済む
ので、転造装置の構造を簡略化できる。

【００１９】また筒部１０の付け根から先端まで精度高
い雌ねじを形成でき、不完全ねじ部が残らない。したが
って筒部の長さを必要最小限とすることができ、プレス
工程の増加を防止することができる。さらに、本実施例
では筒部１０を拡径しながら雌ねじを形成しているの
で、余肉が生じにくく張出し成形となるのが防止されて
いる。

【００２０】なお、本実施例ではローラ３３による転造
で雌ねじを形成する方法を説明したが、本発明はこれに
限られるものではなく、筒部１０内に表面に雄ねじ部を
もつ分割ダイスを配置しそれを拡径することで半径方向
に押圧して雌ねじを形成することもできる。また表面に
ダイス２と同じピッチの雄ねじ部をもつ分割ダイスを、
筒部１０内にねじ込むことで雌ねじを塑性加工すること
も可能である。

【００２１】また押圧部材として本実施例ではローラ３
３を用いたが、ローラ３３の代わりに突起や棒部材など
を用い、ローラ３３と同様に筒部に押圧しながら移動さ
せることで雌ねじを塑性加工することもできる。以上、
本発明の実施例について説明したが、この本発明の実施
例には特許請求の範囲に記載した技術的事項以外に次の
様な各種の技術的事項の実施態様を有するものであるこ
とを付記しておく。 （１）板材の一部に中心軸方向が該板材に対して略直角
に形成された筒部の内側に雌ねじを形成する方法であっ
て、該筒部の外周側に所定形状の内周表面をもつダイス
を配置し、かつ内側に該筒部の中心軸から偏心した回転
中心をもつ押圧部材を配置し、該押圧部材を該筒部の内
周表面に当接させながら該筒部の中心軸に対して公転さ
せつつ軸方向に移動させことで該筒部の内周表面に雌ね
じを形成することを特徴とする雌ねじ形成方法。 （２）押圧部材はローラであり転造により雌ねじを形成
することを特徴とする上記（１）記載の雌ねじ形成方
法。

【００２２】

【発明の効果】すなわち本発明の雌ねじ形成方法によれ
ば、筒部の付け根部から先端まで精度の高い雌ねじを容
易に形成することができ、キャップなどの雄ねじ部材と
の螺合精度が向上する。また不完全ねじ部が残るのも防
止できる。さらに、ダイスは筒部の外周側に位置してい
るので、雌ねじ形成後も分割により容易に筒部との係合
を解除できる。そして押圧部材は筒部内に位置している
ので、内周表面を押圧するのに要する移動距離が短くて
済む。これらの理由により雌ねじ形成装置をコンパクト
とすることができ、スペース面及びコスト面で有利であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例で用いたダイスの断面図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図３】本発明の一実施例において筒部にダイスを配置
した状態の要部断面図である。

【図４】本発明の一実施例において雌ねじを形成してい
る様子を示す説明断面図である。

【図５】図４の要部拡大説明図である。

【図６】従来の雌ねじ形成方法を示す説明図である。

【符号の説明】

１：板材 ２：ダイス
３：転造装置 １０：筒部 １１：雌ねじ ２
２：雌ねじ部 ３３：ローラ（押圧部材）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 利治 愛知県豊田市三軒町５丁目10番37号

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板材の一部に中心軸方向が該板材に対し
   て略直角に形成された筒部の内側に雌ねじを形成する方
   法であって、 該筒部の外周側に所定形状の内周表面をもつダイスを配
   置し、所定形状の押圧部材により該筒部を内周側から該
   ダイスに向かって押圧して塑性加工することで該筒部の
   内周表面に雌ねじを形成することを特徴とする雌ねじ形
   成方法。