(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央にネジ穴を有する円柱状の軸部と、該軸部の一端部に設けられた外周が多角形状の頭部と、該頭部と軸部との境界部に設けられた周溝とを有する溝付きナットの製造方法であって、中央にネジ穴の下穴が形成された円柱状素材の一端部を圧造加工により縮径して外径を他の部分より小径とすると共に、分割型を用いて、この小径部の基端側を拘束しながら先端側を圧造加工によって拡径することにより、先端の頭部とこれに続く周溝とを形成することを特徴とする溝付きナットの製造方法。
【請求項２】
頭部を圧造加工によって成形するときに、該頭部の外周を多角形状に成形することを特徴とする請求項１に記載の溝付きナットの製造方法。
【請求項３】
頭部を圧造加工によって成形した後、トリミング加工により該頭部の外周を多角形状に成形することを特徴とする請求項１に記載の溝付きナットの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種部材に固着されてボルト等の締結に用いられる溝付きナットに関し、締結技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の装置や機器を構成する金属板にナットを取り付ける場合、例えば特開２０００−１５５２７号公報に開示されているようなかしめナット装置が知られている。これは、ダイスに載置した金属板の下穴に上方からナットを圧入して、その先端部を拡径させることにより、該ナットを金属板に取り付けるようにしたものである。
【０００３】
また、これとは別に、アルミ板等の比較的柔軟な材料にナットを取り付ける場合に用いられるセルフクリンチングナット等と称せられる溝付きナットが知られている。
【０００４】
この溝付きナットは、通例、中央にネジ穴を有する円柱状の軸部と、該軸部の一端部に設けられた外周が多角形状の頭部と、該頭部と軸部との境界部に設けられた周溝とを備えた形状で、アルミ板等の被取付部材に予め設けられた取付け穴に軸部を挿通した状態で、プレス等によって頭部を被取付部材に押し込めば、この頭部の押し込みによって生じる被取付部材の塑性変形によって該部材の肉が上記周溝内に流入することにより、該ナットの全体が、多角形状の頭部の圧入によって回り止めされた状態で、被取付部材に固着されるように構成されたものである。
【０００５】
この溝付きナットによれば、溶接等によって取り付ける場合に比較して、その取付け作業が容易化され、当該装置や機器の生産性が向上することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の溝付きナットは、断面形状が頭部の形状に対応する多角形をしたバー材を用い、これを所定寸法に切断した上で、切削加工によって軸部や周溝を形成していたため、次のような欠点を有していた。
【０００７】
即ち、切削加工により周溝を形成すると、該周溝部で素材のファイバーフローが切断されることになる。一方、この周溝部は他の部位よりも径が小さく、また中空の場合には肉厚も薄くなる部位であると共に、応力が集中し易い部位であり、そのため、この周溝部で強度が不足し、該周溝部から破断し易くなるのである。
【０００８】
また、この周溝は幅が狭いので、これを切削加工により形成する工具も刃先が細いものとなり、そのため該工具の折損や摩耗等が生じ易く、作業能率の低下やコストの増大等の原因となるのである。
【０００９】
そこで、本発明は、周溝部に十分な強度を有し、かつ製造時における工具の折損等を生じない溝付きナットを実現することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【００１３】
まず、本願の請求項１に記載の発明は、中央にネジ穴を有する円柱状の軸部と、該軸部の一端部に設けられた外周が多角形状の頭部と、該頭部と軸部との境界部に設けられた周溝とを有する溝付きナットの製造方法に関するもので、中央にネジ穴の下穴が形成された円柱状素材の一端部を圧造加工により縮径して外径を他の部分より小径とすると共に、分割型を用いて、この小径部の基端側を拘束しながら先端側を圧造加工によって拡径することにより、先端の頭部とこれに続く周溝とを形成することを特徴とする。
【００１４】
この発明の方法によれば、周溝部でファイバーフローが切断されていない溝付きナットが製造されるため、この方法で製造された溝付きナットにおいては、周溝部の肉厚が他の部位よりも薄く或いは径が小さくても所要の強度が確保されると共に、周溝を形成するための刃先の細い工具が不要となるから、該工具の折損や早期摩耗等が回避されることになる。
【００１５】
そして、請求項２に記載の発明は、上記請求項１の発明において、頭部を圧造加工によって成形するときに、該頭部の外周を多角形状に成形することを特徴とし、また、請求項３に記載の発明は、同じく請求項１の発明において、頭部を圧造加工によって成形した後、トリミング加工により該頭部の外周を多角形状に成形することを特徴とする。
【００１６】
これらの発明のうち、請求項２の発明によれば、頭部の多角形状が、例えば六角形等の比較的単純な形状の場合に、該頭部を多角形状に形成するための他の工程が不要となる。
【００１７】
また、請求項３の発明によれば、頭部の多角形状が、セレーションや歯車状等の比較的複雑な場合でも、これを精度よく形成することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
まず、本発明によって製造される溝付きナットについて説明すると、図１、図２に示すように、この溝付きナット１は、円柱状の軸部２と、該軸部２の一端部に設けられた外周がセレーション状の頭部３と、該軸部２と頭部３との境界部に設けられた周溝４とを有し、かつ、中央に軸方向に貫通するネジ穴５が設けられている。なお、上記頭部３の形状は、セレーション状以外に、歯車状、六角形状等の他の多角形状としてもよい。
【００２０】
そして、この溝付きナット１においては、上記周溝４が切削加工ではなく、圧造によって形成されている。
【００２１】
この溝付きナット１の使用例を説明すると、図１に鎖線で示すように、アルミ板等の被取付部材Ａに予め該ナット１の軸部２に対応する径の穴Ａ１を形成しておき、この穴Ａ１に該ナット１の軸部２を挿通する。そして、プレスＢ等により該ナット１の頭部３を被取付部材Ａの一方の面Ａ２に押し込む。このとき、被取付部材Ａの上記面Ａ２における穴周囲の肉部Ａ３が、ナット１の頭部３の押圧によって塑性変形し、図３に示すように、ナット１の軸部２と頭部３との間の周溝４内に流入する。これにより、該ナット１が、多角形状の頭部３によって回り止めされた状態で、被取付部材Ａに固着されることになる。
【００２２】
そして、特にこの溝付きナット１の場合、上記周溝４が切削加工ではなく、圧造によって形成されているので、該周溝部で素材のファイバーフローが切断されておらず、したがって、他の部位より肉厚が薄く、また径が小さくても所要の強度が確保されており、応力集中等によって破断したりすることがない。
【００２３】
なお、以上の溝付きナット１においては中央のネジ穴５が貫通しているが、図４に示す溝付きナット１′のように、ネジ穴５′が非貫通とされる場合もある。
【００２４】
次に、溝付きナットの製造方法の実施の形態について説明する。
【００２５】
図５は、この実施の形態で用いられる多段式圧造成形機の概略の構成を示す平面図で、この成形機１０は、本体１１の中央に設けられた作業スペース１２の一方の面にダイブロック１３を設け、該ダイブロック１３に複数のダイユニット１４１〜１４５を配設すると共に、これに対向する面には、ダイブロック１３に対して接近、離反するラム１５を配置し、該ラム１５に、上記ダイユニット１４１〜１４５にそれぞれ対向させて複数のパンチユニット１６１〜１６５を配設した構成で、各対向するダイユニット１４１〜１４５とパンチユニット１６１〜１６５とで、複数段（図例では５段）の圧造ステーションＳ１〜Ｓ５が構成されている。
【００２６】
そして、上記ダイブロック１３の一端にカッター装置１７が備えられ、該カッター装置１７によって線材ａを所定寸法に切断することにより素材ｂが形成される。そして、この素材ｂが上記圧造ステーションＳ１〜Ｓ５に順次供給されて所定の加工が施されることにより、図１、図２に示すような溝付きナットが形成されるようになっている。
【００２７】
次に、この圧造成形機１０の各ステーションのうち、本発明の特徴部分を構成する第４圧造ステーションＳ４についてさらに詳しく説明する。
【００２８】
この第４圧造ステーションＳ４に供給される中間製品ｃは、図６に示すように、中央にネジ穴の下穴ｃ１が形成された円柱状素材ｃ２の一端部を圧造加工により縮径して小径部ｃ３としたものである。
【００２９】
そして、第４圧造ステーションＳ４は、この中間製品ｃから、図７に示すように、中央にネジ穴の下穴ｄ１を有すると共に、軸部ｄ２の一端部に円形の頭部ｄ３が設けられ、かつ該軸部ｄ２と頭部ｄ３との境界部に周溝ｄ４が形成されてなる準完成品ｄを形成する。
【００３０】
図８に示すように、第４圧造ステーションＳ４を構成するダイユニット１４４は、ダイブロック１３に嵌合されたダイケース２１を有し、該ダイケース２１内の奥部にスペーサ２２が、その手前側に荷重受け部材２３がそれぞれ収納されていると共に、該ダイケース２１の前部には、４個の分割ダイス２４…２４が収納されている。
【００３１】
これらの分割ダイス２４…２４は、ダイスホルダ２４ａにダイス本体２４ｂをボルト２４ｃ、２４ｃを用いて取り付けた構造で、図９に示すように、中心角が９０℃の扇形とされて、４個集合させたときに円形を成すように構成されている。そして、４個集合したときに、各分割ダイス２４…２４の内周面により、図７に示す準完成品ｄの外形形状に対応するキャビティが形成されるように構成されており、特に、各ダイス本体２４ｂの内周面には、準完成品の周溝を形成するための内方へ突出する突起部２４ｂ′がそれぞれ設けられている。
【００３２】
また、各分割ダイス２４…２４の互いに対向する分割面間には、これらの面を離反させて全体を拡径させるスプリング２５…２５がそれぞれ介設されている。
【００３３】
そして、図８に示すように、各分割ダイス２４…２４の外周面２４ｄ…２４ｄは、集合させた状態で奥方ほど径が小さくなる円錐面を構成する形状とされていると共に、これらの分割ダイス２４…２４が収納されたダイケース２１の前部内周面２１ａも同様の円錐面とされている。
【００３４】
また、各分割ダイス２４…２４の奥側に配置されたリング部材２６と上記荷重受け部材２３との間には、各分割ダイス２４…２４を前方へ押し出すスプリング２７が備えられていると共に、ダイケース２１の前端部には、該スプリング２７による分割ダイス２４…２４の前方への飛び出しを防止するための中央が開口されたカバー部材２８が取り付けられている。
【００３５】
さらに、上記荷重受け部材２３の前端部中央にはスリーブ部材２９が配置されていると共に、該スリーブ部材２９にピン部材３０が挿通されている。
【００３６】
上記スリーブ部材２９の前端部は、分割ダイス２４…２４がスプリング２７の付勢力に抗して奥方に押し込まれたときに、これらのダイス２４…２４によって形成されるキャビテイ内に突入して、その端面を構成するように設けられており、また、該スリーブ部材２９の後方には複数のエジェクトピン３１…３１が配置され、成形動作後にこれらのエジェクトピン３１…３１を介してスリーブ部材２９が前方へ押出されることにより、上記キャビティ内の成形品が前方へ排出されるようになっている。
【００３７】
また、上記ピン部材３０は、その後端部と上記スペーサ部材２２との間に備えられたスプリング３２により前方へ付勢されており、前端部が上記分割ダイス２４…２４によって形成されるキャビテイを貫通して前方へ突出するように設けられている。
【００３８】
一方、この第４圧造ステーションＳ４を構成するパンチユニット１６４は、パンチホルダ４１を介してラム１５に固定されたパンチケース４２を有し、該パンチケース４２内に、筒状の外側パンチ４３と、同じく筒状の中間パンチ４４と、軸状の内側パンチ４５とが、順次先端部を前方へ突出させた状態で、三重に保持されている。
【００３９】
これらのうち、外側パンチ４３は、取付部材４６に固着されて上記パンチケース４２内に前後に摺動可能に収納されていると共に、該取付部材４６とパンチケース４２との嵌合部に設けられた段付き部ｘで両者の段付き面が当接するまで前方（ダイブロック１３側）へ突出するように、スプリング４７によって付勢されている。
【００４０】
また、中間パンチ４４は、上記外側パンチ４３内に前後に摺動可能に嵌合されていると共に、その嵌合部に設けられた段付き部ｙで両者の段付き面が当接するまで前方に突出するように、スプリング４８によって付勢されている。
【００４１】
さらに、内側パンチ４５は、上記中間パンチ４４内に前後に摺動可能に嵌合されていると共に、上記各パンチと同様に、嵌合部に設けられた段付き部ｚで両者の段付き面が当接するまで前方に突出するように、スプリング４９によって付勢されている。
【００４２】
次に、この第４圧造ステーションＳ４により、図６に示す中間製品ｃが図７に示す準完成品ｄに成形されるプロセスを説明する。
【００４３】
図８に示すように、上記中間製品ｃが、素材供給装置（図示せず）により、第４圧造ステーションＳ４のダイユニット１４４の前方に供給された状態で、ラム１５が前進すると、まず、パンチユニット１６４の最も前方に突出している内側パンチ４５の先端部が中間製品ｃをダイユニット１４４側に押し込むことにより、該中間製品ｃがダイユニット１４４における４個の分割ダイス２４…２４の中央部に位置するピン部材３０の先端部に挿入される。
【００４４】
また、ラム１５がさらに前進することにより、図１０に示すように、上記内側パンチ４５の先端が、上記ピン部材３０をスプリング３２に抗して奥方へ押し込みながら、該ピン部材３０に挿入された中間製品ｃを、その後端部がスリーブ部材２９の前端部に当接するまで押し込む。また、このとき、中間パンチ４４及び外側パンチ４３が分割ダイス２４…２４の前端面に順次当接する。
【００４５】
そして、この状態からさらにラム１５が前進すると、図１１に示すように、上記中間パンチ４４及び外側パンチ４３が、パンチケース４２内に相対的に後退しながら全体としては前方へ移動して、上記分割ダイス２４…２４をスプリング２７の付勢力に抗してダイケース２１内に押し込む。
【００４６】
このとき、各分割ダイス２４…２４の外周面２４ｄ…２４ｄは奥方ほど径が小さくなる円錐面とされていると共に、これらの分割ダイス２４…２４が収納されたダイケース２１の前端部内周面２１ａも同様の円錐面とされているので、各分割ダイス２４…２４は、図９に示すスプリング２５…２５の付勢力に抗して、このダイケース２１の円錐面２１ａに案内されながら互いに接近し、全体が集合する。
【００４７】
これにより、ピン部材３０に挿入された中間製品ｃの外周面が各分割ダイス２４…２４の内周面によって絞め込まれて、これらの分割ダイス２４…２４によって構成されるキャビティの形状に成形され、図７に示すように、軸部ｄ２と頭部ｄ３と周溝ｄ４とを有する準完成品ｄが製造されることになる。
【００４８】
その場合に、上記頭部ｄ３及び周溝ｄ４は、中間製品ｃの小径部ｃ３の基端部を分割ダイス２４…２４の内面の突起部２４ｂ′…２４ｂ′によって拘束しながら先端部を拡径することによって形成されるから、軸部ｄ２から周溝ｄ４を介して頭部ｄ３に至る範囲で、素材のファイバーフローが切断されることがない。
【００４９】
そして、キャビティ内で上記のような準完成品ｄが製造されると、ラム１５と共にパンチニット１６４がダイブロック１３側から後退することにより、ダイケース２１内の分割ダイス２４…２４はスプリング２７により前方へ押し出されながら、図９に示すスプリング２５…２５により互いに離反されて全体が拡径し、準完成品ｄを解放する。そして、その後エジェクトピン３１…３１が前進することにより、準完成品ｄはスリーブ部材２９を介してダイケース２１内から排出される。
【００５０】
以上のようにして、図７に示す溝付きナットの準完成品ｄが形成されることになるが、この準完成品ｄは、第５ステーションＳ５で頭部がセレーション状にトリミングされる。そして、その後、当該圧造成形機１０の外部で中央の下穴ｄ１にメネジが形成され、これにより、図１、図２に示す最終製品としての溝付きナット１が形成されることになる。
【００５１】
なお、頭部の形状が六角形状等の比較的単純な形状であるときは、第４圧造ステーションＳ４で頭部を拡径するときに、この形状に成形することも可能である。
【００５２】
また、図４に示す中央のネジ穴５′が貫通していないナット１′を製造するときには、図１２、図１３に示すように、中間製品ｃ′及び準完成品ｄ′におけるネジ穴の下穴ｃ１′、ｄ１′も、貫通しないものとなる。
【００５３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、中央にネジ穴を有する円柱状の軸部と、該軸部の一端部に設けられた外周が多角形状の頭部と、該頭部と軸部との境界部に設けられた周溝とを有する溝付きナットとして、上記周溝部において素材のファイバーフローが切断されていないナットが得られることになる。
【００５４】
したがって、この溝付きナットによれば、上記周溝部の肉厚が他の部位よりも薄く或いは径が小さくても所要の強度が確保されているので、被取付部材への取付時やその後の使用中に、応力集中等によって上記周溝部から破断することが防止される。
【００５５】
また、上記周溝を形成するための刃先の細い切削工具が不要となるから、該工具の折損や早期摩耗による作業能率の低下等が回避されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態に係る溝付きナットの半断面正面図である。
【図２】  同溝付きナットの底面図である。
【図３】  同溝付きナットの使用状態を示す半断面正面図である。
【図４】  溝付きナットの他の実施の形態を示す半断面正面図である。
【図５】  本発明の実施の形態に係る溝付きナットの製造方法で用いる多段式圧造成形機の概略平面図である。
【図６】  同製造方法の前段で形成される中間製品の半断面正面図である。
【図７】  同製造方法で形成される準完成品の半断面正面図である。
【図８】  図５の成形機の本発明方法を実施するステーションの構成を示す断面図である。
【図９】  図８のｘ−ｘ方向から見た同ステーションを構成する分割ダイスの正面図である。
【図１０】  同ステーションの圧造直前の状態を示す断面図である。
【図１１】  同じく圧造直後の状態を示す断面図である。
【図１２】  図４の溝付きナットに対応する中間製品の半断面正面図である。
【図１３】  同じく準完成品の半断面正面図である。
【符号の説明】
１、１′    溝付きナット
２          軸部
３          頭部
４          周溝
５、５′    ネジ穴
２４        分割ダイス
【図１】
0003699346.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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