(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイス表面（２）に所定のリード角を有して山形に形成された螺旋状の歯（３）をもつ一対の転造ダイス（１・１）間に丸棒素材（７）を挿入して、この丸棒素材（７）の外周面に連続したネジ溝を通し転造する転造ネジ軸の製造方法において、
前記転造ダイス（１）が、前記螺旋状歯（３）のリード角に対して直角に切断された歯（３）の断面形状が半円形状を呈し、この転造ダイス表面（２）と前記半円形状の歯（３）との間が円弧状に面取りされてなり、長手方向断面形状からみると表面形状がこの転造ダイス（１）の中心軸線に対して３°〜１５°の範囲内の食い付き角度θ１を持つ食い付き部（４）と、前記転造ダイス（１）の中心軸線に対して平行な部分の平行直線部（５）と、前記転造ダイス（１）の中心軸線に対して５°〜１５°の範囲内の逃げ角度θ２を持つ逃げ部（６）とから構成されており、前記螺旋状歯（３）の両端部においては前記転造ダイス（１）の中心軸線に対して前記転造ダイス表面（２）から４５°〜６０°の範囲内の傾斜角度θ３でもってそれぞれ面取りされて逃げ面（９）が形成されており、
前記丸棒素材（７）の両先端部が、その全域に亘って傾斜していることを特徴とする転造ネジ軸の製造方法。
【請求項２】
前記螺旋状歯（３）の両端部の逃げ面（９）のエッジ部がそれぞれ丸みを帯びていることを特徴とする請求項１記載の転造ネジ軸の製造方法。
【請求項３】
前記食い付き部（４）と前記平行直線部（５）と前記逃げ部（６）との割合が前記転造ダイス（１）の全長Ｌに対して４０％：４０％：２０％であることを特徴とする請求項１または２記載の転造ネジ軸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】    本発明は自動ドアの駆動部の回転軸などに用いられる細径深溝付ネジ軸が製造可能な転造ダイスと細径で半径Ｒの丸底を有する深溝付転造ネジ軸の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  ネジ軸を転造により製造することは一般的によく知られており、転造によるボールネジのネジ軸の製造方法（特許文献１参照）や安価で高性能なネジ溝を転造出来るネジ転造ダイスおよびその製造方法（特許文献２参照）などが開示されており、それらは一対のロールダイスを用いて両者の間にネジ軸素材を挿通しておこなう通し転造が用いられている。この通し転造は最も一般的で、ネジ溝加工する場合１工程で済むという大きな特徴や利点があり、研削加工軸と比較すると量産性に富むため大幅なコストダウンが見込まれ、安価なネジ軸の製造が可能になる。【０００３】  この通し転造は所望の間隔で配置されて回転する２個の転造ダイスの間に丸棒素材を挿入し、転造ダイスの連続した山形の歯によって丸棒素材の表面にネジ溝を成形するネジ溝の成形方法であり、丸棒素材の軸線方向に対して２つの転造ダイスはわずかに傾斜して設けられているため２個の転造ダイスを同方向に回転させることにより丸棒素材もまた相対的に回転させられながらネジ溝を成形してゆき、しかも丸棒素材の軸線方向に自動的に移動してゆくことになる。【０００４】
【特許文献１】  特開２００３−３３８４１号公報
【特許文献２】  特開２００１−３００６７５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  丸棒素材の軸線方向に対し転造ダイスの食い付き部はθ１の傾斜角を有し、傾斜角の大きさに応じて順次ネジ深さを深くしてゆくためこのような転造ダイスは転造時の抵抗を低減させることが出来る。【０００６】  また、丸棒素材を挿入してゆくと、素材端部から順次ネジ溝が成形されるが、この時転造によって形成されるネジ溝が深くなればなる程、転造ダイスによって加圧により塑性変形する量が増加するためダイス・素材間に生じる転がり抵抗が増大し、転がり抵抗が増大すると加工開始時において急激な負荷変動が転造装置側に発生すると共に加工開始時において素材の保持力が転がり抵抗の増大のため安定せず、そのために溝の精度や真円度がわるくなるという不都合があり、特に細径の軸の場合は表面剥離や曲げが生じ易くなるという問題点があり、また転造ダイスの場合、エッジ部分があるとそのエッジ部分に応力集中が発生して素材軸の破損やネジ溝の形状や精度に影響を及ぼすという問題点がある。本発明はかかる問題点を解決することを目的として提供されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記した種々の問題点を解決するため請求項１に係る発明は転造ダイスにおいてこのダイス表面に山形に形成された螺旋状歯のリード角に対して直角に切断された歯の断面形状が半径Ｒの半円形状を呈し、転造ダイス表面と山形の歯との間は半径ｒで面取りされてなり、長手方向断面形状からみると表面形状が転造ダイスの中心軸線に対してθ１の食い付き角度を持つ食い付き部と転造ダイスの中心軸線に対して平行な部分の平行直線部と転造ダイスの中心軸線に対してθ２の逃げ角度を持つ逃げ部とから構成され、前記螺旋状歯の両端部である食い付き部端部と逃げ部端部のエッジ部が丸みを帯びていることを特徴とする。また請求項２に係る発明は、請求項１に対し更に螺旋状歯の両端部においては転造ダイスの中心軸線に対して転造ダイス表面から傾斜角度θ３でもってそれぞれ面取りされて逃げ面が形成され、この逃げ面の外周部が丸みを帯びるように形成されていることを特徴とする転造ダイスである。このエッジ部に丸みをもたせることは製造中に製品素材に決して応力集中部分を作らないということと怪我をしないという２つの目的が内包されている。【０００８】  上記した内容からも分かる通りこの転造ダイスは立体的には中心に軸貫通部を有した円錐台部、円柱部、円錐台部から構成されてなる。また、この転造ダイスは図２、図３に示すように食い付き角度θ１は一般的には３°〜１５°が好ましく、逃げ角度θ２はθ１と同じであっても良いが、５°〜１５°がより好ましく、螺旋状歯の両端部における傾斜角度θ３については他に資料がなく、試行錯誤の結果４５°〜６０°が好ましいことが分かった。また、エッジ部分がある際には丸みをもたせることが最良の策である。【０００９】  また、請求項３に係る発明はダイス表面に所定のリード角を有して山形に形成された螺旋状の歯をもつ一対の転造ダイス間に丸棒素材を挿入し、この丸棒素材の外周面に連続したネジ溝を通し転造する転造ネジ軸の製造方法において、前記転造ダイスとして請求項１または請求項２に記載された転造ダイスが用いられて細径の丸棒素材が挿入され、この丸棒素材の軸外径が２０ｍｍ以下であって、しかも半径Ｒの深溝に対しその軸外形が４倍以下であることが最大の特徴である細径で半径Ｒの丸底を有する深溝付転造ネジ軸の製造方法であり、請求項４に係る発明は．細径の丸棒素材の少なくとも先に挿入される側の端部に所定の傾斜部が設けられていることを特徴とするものである。【００１０】  ここで発明者は細径の概念をφ２０ｍｍ以下の軸を想定し、深溝と細径との関連は転造ダイスに設けられた螺旋状歯のリード角に対する直角断面形状である半径Ｒの半円形状によって軸に転写形成される深溝Ｒに対し、その軸外径が半径Ｒの４倍以下のものをその軸に対する深溝と称している。例えば半径Ｒが２．５ｍｍの丸底を有する溝はφ１０以下の軸に対して成形された場合に深溝と称すると定義している。【００１１】  傾斜角度θ３が９０°でも構わないがエッジ部は丸みを帯びていることが必要である。また転造ダイス表面における両端部も安全面から丸みを帯びていることが好ましい。また、図２において転造ダイスの全長をＬとし、食い付き部の長さをａ、平行部の長さをｂ、逃げ部の長さをｃとす���と、転造ダイスの全長に対し食い付き部ａの占める割合ａ／Ｌは２０〜４０％が好ましく、転造ダイスの全長Ｌに対し平行部ｂの占める割合ｂ／Ｌは３０〜４０％が好ましく、転造ダイスの全長Ｌに対し逃げ部ｃの占める割合ｃ／Ｌは２０％以下が好ましく、一般的にはＬを１００％とするとａ：ｂ：ｃは：４０％：４０％：２０％が好ましいとされる。また転造ダイス表面と螺旋状歯との間の面取り半径ｒの数値は半径Ｒの溝深さに対して適宜変更されるものである。
【発明の効果】
【００１２】  本発明の細径深溝付ネジ軸製造用の転造ダイスは図３に示すように螺旋状歯のリード角に対して直角に切断された歯の断面形状が半径Ｒの半円形状を呈しており、その溝幅に対しては最大深さの溝が得られ、また半円形状であるため溝全体に均等な力が加わって溝が成形されるという効果があり、ダイス表面と半円形状の歯との間は半径ｒで面取りされているため本来転造によってネジ溝が転写される際の溝端面の盛り上がり部分に発生するエッジ部が発生しないためエッジ部の除去加工が不要となる。また螺旋状歯の両端部である食い付き部端部と逃げ部端部のエッジ部が丸みを帯びているため、傾斜部を有する丸棒素材に対して加工開始端部においてやさしく入り込んで加圧されるため表面剥離を発生させることがなく、更に螺旋状歯の両端部においては傾斜角度θ３でもってそれぞれ面取りされて逃げ面が形成されこの逃げ面の外周部が丸みを帯びるように形成されている場合には加工開始端部において最初の接触時にも更にやさしく入り込んで表面剥離や溝端部のエッジのダレを発生させることがなく、加工終了端部においてもまた一気に減圧することなく段階的に減圧されてひずみの発生が防止され、また、長手方向断面形状からみると表面形状が丸棒素材に対してθ１の食い付き角度を持つため螺旋状歯は順次深く入り、塑性変形する量もまた順次増加するだけで急激な負荷変動を生じさせないため素材の保持力も安定して細径であっても溝の精度の高い溝や真円度を高い軸を製作することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  本発明実施例を図に基づいて説明すると、図１は実施例１の転造ダイスの構成説明図、図２は実施例２の転造ダイスの構成説明図、図３は図１、図２におけるＡ−Ａ矢視図のうち２山分における構造説明図、図４は本発明の転造ダイスと丸棒素材との転造ネジ切り関連図、図５は丸棒素材の両端に傾斜部を設けて転造ネジ軸を製作したものの説明図である。【００１４】  まず、実施例１の転造用ダイスの構成を説明すると、実施例１は図１に示すように転造ダイス１においてこのダイス表面２に山形に形成された螺旋状歯３のリード角４０°に対して直角に切断されたＡ−Ａ矢視図の断面形状が図３に示すような半径Ｒ＝２．５ｍｍの半円形状を呈し、転造ダイス表面２と山形の歯３との間は半径ｒ＝０．７ｍｍで面取りされてなり、長手方向断面形状からみると図１において表面形状が転造ダイス１の中心軸線に対してθ１＝３°の食い付き角度を持つ食い付き部４と転造ダイス１の中心軸線に対して平行な部分の平行直線部５と転造ダイス１の中心軸線に対してθ２＝５°の逃げ角度を持つ逃げ部６とから構成され、前記螺旋状歯３の両端部である食い付き部靖部と逃げ部端部のエッジ部に丸みを帯びさせ、食い付き部対平行直線部対逃げ部の割合を全長に対して４０％：４０％：２０％に構成した２条ネジ製造用の転造ダイスであり、図４に示すように、この転造ダイス１、１の一対を転造機に取り付けして主軸を１°傾けて転造ダイス１、１間に外径Φ１０ｍｍ丸棒素材７を挿入するとこの丸棒素材７の外周面に連続したネジ溝が通し転造されて図５に示すような外径がΦ１０ｍｍで半径２．５ｍｍの丸底を有する深溝付転造ネジ軸８の製造が可能になった。この時、ドラム表面の両端部はエッジが残ったままで試験したがこの部分には丸棒素材が接触しないため特に問題は認められなかったがエッジ部で指を切るなどの事故発生の懸念もあるためこの部分も丸みを設けることが望ましい。【００１５】  次に実施例２の転造用ダイス１の構成を説明すると、実施例２は図２に示すように転造ダイス１においてこのダイス表面２に山形に形成された螺旋状歯３のリード角４０°に対して直角に切断された断面形状が図３に示すように半径Ｒ＝２．５ｍｍの半円形状を呈し、転造ダイス表面２と山形の歯３との間は半径ｒ＝０．７ｍｍで面取りされてなり、長手方向断面形状からみると図２において表面形状が転造ダイス１の中心軸線に対してθ１＝３°の食い付き角度を持つ食い付き部４と転造ダイス１の中心軸線に対して平行な部分の平行直線部５と転造ダイス１の中心軸線に対してθ２＝５°の逃げ角度を持つ逃げ部６とから構成され、更に螺旋状歯３の両端部においては転造ダイス１の中心軸線に対し転造ダイス表面３から傾斜角度θ３＝４５°でもってそれぞれ面取りして逃げ面９を形成させ、この逃げ面９の外周部にも丸みを帯びさせ、食い付き部対平行直線部対逃げ部の割合を全長に対して４０％：４０％：２０％に構成した２条ネジ製造用の転造ダイス１であり、図４に示すように、この転造ダイス１、１の一対を転造機に取り付けして主軸を１°傾けて転造ダイス１、１間に外径Φ１０ｍｍ丸棒素材７を挿入するとこの丸棒素材７の外周面に連続したネジ溝が通し転造されて図５に示すような外径Φ１０ｍｍの軸で半径２．５ｍｍの丸底を有する深溝付転造ネジ軸８の製造が可能になった。また、この実施例２の軸と実施例１の製造後の軸同士を比較した結果は実施例２のほうに優位性があったが用途によっては実施例１のものでも通用する。【００１６】  また丸棒素材７としては、あらかじめ先端部を傾斜させた軸と傾斜部のない軸、後端部もまた傾斜させた軸と傾斜部のない軸の４通りの形状素材の軸を用いて転造ネジ軸を製造した結果、両端に傾斜部のある素材による転造が最良の転造ネジ軸の製造方法であることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例１の転造ダイスの構成説明図
【図２】実施例２の転造ダイスの構成説明図
【図３】図１、図２におけるＡ−Ａ矢視図のうち２山分における構造説明図
【図４】本発明の転造ダイスと丸棒素材との転造ネジ切り関連図
【図５】丸棒素材の端面に傾斜部を設けて転造ネジ軸を製作したものの説明図
【符号の説明】
【００１８】  １、転造ダイス
２、ダイス表面
３、螺旋状歯
４、食い付き部
５、平行直線部
６、逃げ部
７、丸棒素材
８、転造ネジ軸
９、逃げ面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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