(57)【要約】 【課題】ボス部材の頭部に接近した軸部に正確に所望形状の溝部を圧造加工のみで形成することを可能にし且つ短時間に大量のボス部材を繰り返し得る圧造加工方法の提供。【解決手段】軸部４より大径の頭部２を有し、軸部４と頭部２との境の外周に溝部５を形成するボス部材１の成形であって、寸法が異なる大きさの軸部４からなる段付き棒状形状の二次加工素材１０に対して軸方向の圧造加工を施し、その直交する寸法が小さい側の小径軸部１２を変形させて頭部２を形成するとともに前記溝部５を形成する圧造加工方法であるので、複数の多段圧造加工部を有するパーツホーマが必要なく、夫々の工程における半製品の方向変更も不要になり、加工時間が短縮される。また、加工時間が短縮されることで、製品としてのボス部材が短時間に大量に生産でき、製造コストの低減に繋がる。更に、頭部を有するボス部材の大量生産に好適な圧造加工方法を提供できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸部（４）より大径の頭部（２）を有し、この軸部と頭部との境の外周に溝部（５）を形成するボス部材（１）の成形であって、ボス部材の中心線に直交する寸法が異なる大きさの少なくとも二種類の軸部からなる段付き棒状形状の二次加工素材（１０）に対してパンチ（５０）で軸方向の圧造加工を施し、その直交する寸法が小さい側の小径軸部（１２）をその端部から外周方向に変形させて頭部を形成するとともに前記溝部を形成するようにしたことを特徴とする圧造加工方法。
【請求項２】
パンチは小径軸部の圧造成形により形成される頭部の外周に所望の形状を形成する内面を有していることを特徴とする請求項１記載の圧造加工方法。
【請求項３】
二次加工素材はこれの軸線に沿う面とこれの軸線に交叉する面とから構成される外周角部に円弧形状の弧状部（１３）を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の圧造加工方法。
【請求項４】
二次加工素材は少なくとも中心線に直交する寸法が小さい側の小径軸部に、中心線に沿うガイド孔（６）を有していることを特徴とする請求項１、２又は３記載の圧造加工方法。
【請求項５】
パンチはその中心に先端先窄まり形状の突起（５１）を有し、この突起の周囲にこれより大きく前記頭部を形成する凹部（５２）を有していることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の圧造加工方法。
【請求項６】
突起はその先端がガイド孔に入る大きさであって、且つその基部は前記ガイド孔より大きく形成された形状であることを特徴とする請求項４又は５記載の圧造加工方法。
【請求項７】
溝部はその幅や形状がパンチの加圧力の大小により調整可能であることを特徴とする請求項１、２、３、４、５又は６記載の圧造加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的軟質なあるいは厚みの薄いワークに被締結物を取り付けるためにこのワークに固定されるボス部材を加工する圧造加工方法であって、特に、軸部の周囲に所望形状の溝部を圧造加工のみで形成する圧造加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製品の薄形化のために電子基板を積層し、この前面にカバーや表示ユニットを取り付ける場合、これら被締結物を取り付けるワークは比較的薄いものが採用されている。また、製品の軽量化のためにワークには樹脂や軽金属材料が使用されている。このようなワークにカバーや表示ユニット等の被締結物を取り付けるに際しては、通常、ねじが使用されているが、このねじを直接ワークに螺合するにはワークに十分な厚みや強度がなく、固定強度の低下を招いていた。これを防止することからねじを螺合固定するのに十分なボス部材をワークに加圧入して抜け止め且つ回り止め固定し、このボス部材にねじを螺合しているのが現状である。また、ワークを互いの空間をあけて重ねて取り付ける場合には、これらボス部材をワークの間に介在させているのが現状である。
【０００３】
このようなボス部材として、最近では多くの種類のものが使用されており、例えば、ワークに形成されている取付穴よりも若干径の大きい頭部と、この頭部に立設され、前記穴部に嵌入し得る径となっている軸部とが金属材料で一体に形成されてなり、軸部の外周面には、図１３に示すように、頭部１０２との境界部分に、全周にわたって断面四角形の溝部１０５が形成されている。また、頭部１０２の外周面にはワークに食い込む回り止め用のローレット１０３が形成され、頭部１０２から軸部１０４に貫通するねじ穴（図示せず）が形成されているものがある。そして、このようなボス部材１０１を成形する方法としては、頭部１０２と軸部１０４を圧造加工で成形し、この頭部１０２と軸部１０４との間の溝部１０５を別工程の切削加工により形成しているのが通常となっている。
【０００４】
ところが最近では、この切削加工では時間とコストが多くかかり大量の需要に対応することが難しく、このようなボス部材の供給不足が生じている。このことに鑑み、大量生産に最適な圧造加工により全て成形することができないかとの要求が多く、そこで、一部は頭部付きの半製品を圧造加工で成形し、溝部を転造加工により成形することが行われている。しかし、頭部の成形をするための圧造加工工程と、これにより成形された頭部と軸部とからなる半製品を次工程としての転造加工工程に移動させ、溝部をこの転造加工により成形して製品を完成させる場合、切削により製品を完成させる工程に比べて製造時間は短縮されるが、工程間の部品の移動が生じているので、時間短縮には限度があり、依然としてボス部材の供給不足が十分に解消されておらず、製品の低価格化も達成されていないのが現状である。
【０００５】
このことを解決するために最近では、例えば、特許第３０４５３９７号公報のように、多段パーツホーマにより製造する方法が採用されつつある。これは、軸部に外周軸線に沿い、係止突起を四ヶ所に形成したものであり、この製造方法ではあらかじめ前工程により中空円筒孔が形成されたフランジ付きの半製品を得るようになっており、この半製品状態の材料を図１４（Ａ）に示すように、あらかじめダイス２４０の孔２４２の前に位置させてパンチ２５０をダイス側に移動させる。これにより、前記材料の端部がダイス２４０の孔２４２の底に到達し、このとき、突起形成用突状２５１の端部に対応する位置まで図１４（Ｂ）に示すように、前記材料の側部の一部が押し上げられて係止突起２０５が形成されるようになっている。この突起は軸部外周面から半径方向に所定量突出した形状となっており、これを樹脂製品にインサートすることによって軸方向及び回転方向への動きをなくするようになっている。そして、従来の切削による凹溝の形成に代えてこの多段パ−ツホーマでの圧造加工を利用して凹溝を形成することが可能となっている。
【特許文献１】特許第３０４５３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、切削で前記溝部を形成するようにした場合、最初に圧造加工で頭部外周にセレーション部を形成した二次加工素材を製造し、その後、この素材に溝部の切削作業を一本宛施さねばならず、このため、コストの低減が不可能となっていた。また、前記のように、この溝部の成形を転造加工により行っているものもあるが、圧造工程と転造工程との間において半製品を移動させねばならず、従来の切削により溝部を形成した場合に比べてコストはある程度低下するが、依然として十分なコスト低減ができず、ユーザからの要求に十分に答えられていない。これを解消するために多段パーツホーマにより行うことも可能であるが、この機械が高価であることから、かなり大量のボス部材を製造せねばならず、最近の多種少量生産においてはその製造原価が必然的に高価になり、機械の採算性も悪いので、製造業者がこれの導入に対応できず支障を来している。一方、このようなボス部材に対するコストの引き下げ要求も最近は増加していることから、早急にこれを解決する必要がある等の課題が生じている。
【０００７】
本発明の目的は、このような課題を解消するとともにボス部材の頭部に接近した軸部に正確に所望形状の溝部を圧造加工のみで形成することを可能にし且つ短時間に大量のボス部材を繰り返し得る圧造加工方法の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の目的は、軸部４より大径の頭部２を有し、この軸部４と頭部２との境の外周に溝部５を形成するボス部材１の成形であって、ボス部材１の中心線に直交する寸法が異なる大きさの少なくとも二種類の軸部４からなる段付き棒状形状の二次加工素材１０に対してパンチ５０で軸方向の圧造加工を施し、その直交する寸法が小さい側の小径軸部１２をその端部から外周方向に変形させて頭部２を形成するとともに前記溝部５を形成するようにした圧造加工方法を提供することで達成される。
【０００９】
また、この目的の達成のために、前記構成におけるパンチは小径軸部１２の圧造成形により形成される頭部２の外周に所望の形状を形成する内面を有していることから、必要な頭部形状が確実に得られている。更に、これら構成において使用される二次加工素材はこれの軸線に沿う面とこれの軸線に交叉する面とから構成される外周角部に円弧形状の弧状部１３を有しているので、角部に応力集中が生じにくく、所望形状の溝が簡単に得られる。
【００１０】
しかも、前記構成における二次加工素材は少なくとも中心線に直交する寸法が小さい側の小径軸部１２に、中心線に沿うガイド孔６を有していることから、素材の成形に要する加圧力が比較的低く設定できる。その上、これらの構成に加えて、パンチはその中心に先端先窄まり形状の突起５１を有し、この突起５１の周囲にこれより大きく前記頭部２を形成する凹部５２を有している構成の圧造加工方法であることから、軸部より大きい頭部の形成が十分に可能となる。
【００１１】
また、前記構成の突起はその先端がガイド孔６に入る大きさであって、且つその基部は前記ガイド孔６より大きく形成された形状であることから、この突起を有するパンチを用いる圧造加工において、頭部の成形中に生じる素材の流れが滑らかである。更に、これら構成の圧造加工方法により得られる溝部はその幅や形状がパンチ５０の加圧力の大小により調整可能であることから、素材に好適な溝が容易に得られる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、前記従来例のように、あらかじめ前工程において、中空円筒孔を形成したフランジ付きの半製品を得、これをあらかじめダイスの孔の前に位置させてパンチをダイス側に移動させ、突起形成用突状で係止突起を形成するようにした方法を利用して凹溝をボス部材の外周に形成する方法に比べて、頭部を形成すると同時に溝部も形成する圧造加工方法であるので、複数の多段圧造加工部を有するパーツホーマが必要なく、夫々の工程における半製品の方向変更も不要になり、加工時間が短縮される。また、このように、加工時間が短縮されることで、製品としてのボス部材が短時間に大量に生産でき、製造コストの低減に繋がる。更に、素材の軸部を段付き形状とし、これの細くなった軸部をパンチで加圧する構成であるので、軸部の外周に確実に溝部を成形でき、頭部を有するボス部材の大量生産に好適な圧造加工方法を提供できる。その上、少なくとも素材の細くなった軸部にガイド孔を形成することで、頭部成形時の素材の流れが滑らかとなり、より頭部及び溝部が簡単且つ確実に得られる等の特有の効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
一般に、ワーク（図示せず）に対して使用されているボス部材１は、ワークに部品を固定するために用いるもので、このボス部材１は通常、頭部２から軸部４の先端にかけて貫通孔あるいは有底孔が下孔（図示せず）としてあけられている。そして、この下孔にねじ（図示せず）をねじ込んで部品等を取り付ける構造となっているが、本発明における実施の形態については、この下孔を有することを必ずしも前提とする必要がないことから、ボス部材１の頭部２と頭部近くの溝部５の成形を説明するために、ねじをねじ込む目的の下孔を有しないボス部材１ついての圧造加工方法を説明する。
【００１４】
以下本発明の実施の形態を図１乃至図１２に基づき説明するが、この実施の形態で得られるボス部材１はこれの中心線に直交する寸法が異なる大きさの少なくとも二種類の軸部即ち、大径軸部１１及び小径軸部１２からなる段付き棒状形状の二次加工素材１０に軸方向の圧造加工を施すことよって、その直交する寸法が小さい側の小径軸部１２をその端部から外周方向に変形させて頭部２を形成するとともに前記溝部５を形成するようにした圧造加工方法で得られるものである。このようなボス部材１としては、例えば、軸部が円柱形状あるいは多角柱形状等種々の形状があるが、より理解を容易にするために、具体的な実施の形態として円柱形状のボス部材１の製造について説明する。
【００１５】
図１及び図２において、１は本発明に係る圧造加工方法により製造される軸部４とこの軸部４より大径の頭部２とからなるボス部材である。この頭部２には多角形形状の外周面３が形成してあり、通常、この外周面３は複数の山形形状の凸部が外方に突出したセレーション形状となっている。この頭部２と一体に形成されている軸部４の頭部側にはこの軸部４より小径な溝部５が軸部４の外周に沿い形成してあり、頭部２の上端から溝部５にかけては円筒形で且つ有底のガイド孔６が形成されている。このように多角形状の頭部２と頭部側に接近して軸部４に形成されている溝部５はワーク（図示せず）の取付孔（図示せず）にこれが打撃作用により圧入固定されたときにワークの肉が回り込み、頭部２は回り止めで溝部５は抜け止めの作用を夫々発揮するようになっている。
【００１６】
このようなボス部材１は以下に示す工程からなる圧造加工方法により製造される。即ち、あらかじめ所定長さに切断された素材７を図１１（Ａ）に示すように、第１受駒２０に保持させた状態で第１金型３０に圧入する。この第１受駒２０の後方には第１押し棒２１が往復摺動自在に設けてあり、これにより素材７は第１金型３０に加圧挿入されるようになっている。一方、この第１金型３０は図５に示されている段付き棒状形状の二次加工素材１０が得られるように奥側が僅かに前記素材７の直径より小径の穴形状で、口側が素材７を挿入可能なように前記穴より僅かに大きい穴形状の所謂、段付き穴３１となっており、この第１金型３０の中心線上には突き出しピン３２が第１金型３０に対して往復摺動自在に挿入されている。この突き出しピン３２はその先端が前記段付き穴３１の境を構成する肩部３３の位置かあるいはそれより大きい穴の位置に達して、常時待機するように設定してあり、この第１金型３０の中心と第１受駒２０の中心とが一致した状態で図１１（Ｂ）に示すように、第１押し棒２１が前進して素材７を第１金型３０の段付き穴３１に加圧挿入することで、この素材７には図５に示すように、段付き棒状形状の二次加工素材１０の中心線に直交する寸法が小径な小径軸部１２にこれの中心線に沿う有底のガイド孔６が形成された段付き棒状形状となった二次加工素材１０が得られるようになっている。尚、このガイド穴６は有底としたが、これに代えて貫通穴としてもよい。
【００１７】
続いて、この大径軸部１１及び小径軸部１２からなる段付き棒状形状の二次加工素材１０は前記突き出しピン３２により図１１（Ｃ）に示すように、第１金型３０から前記第１受駒２０と平行に配置され且つこれと同様の動作を行う第２受駒４０に挿入されるようになっている。この第２受駒４０にも第２押し棒４１が設けてあり、前記突き出しピン３２で押し出された二次加工素材１０はこの第２受駒４０の保持穴４２に挿入保持されるようになっている。尚、この第２押し棒４１の前進端は第２受駒４０に対してその後退位置が前記段付き棒状形状の二次加工素材１０の小径軸部１２がこの第２受駒４０から突出し、段付き部の境に近い小径軸部１２の部分が第２受駒４０内に内挿された位置となるように設定されている。そして、この所定位置に二次加工素材１０が保持されると、前記突き出しピン３２は元の位置に戻り、待機状態となる。
【００１８】
一方、前記第１金型３０と平行な位置には図３及び図４に示すようなパンチ５０が第１金型３０と平行に前後動可能に配置してあり、このパンチ５０の前記第２受駒側の面にはその中心に先端先窄まり形状で、その基部が前記二次加工素材１０の有底のガイド孔６の大きさより大きく且つ先端が有底のガイド孔６に入る大きさ、即ち、この有底のガイド孔６より小径となった形状の突起５１が形成されている。この突起５１の周囲にはこの基部より大きく且つ前記二次加工素材１０の大径軸部１１より大きい径で前記ボス部材１の頭部の外周に所望の形状を形成する、即ち、具体的には複数の山形形状の凸部が内方に突出し、内面がセレーション形状となった凹部５２が形成されている。この凹部５２の深さはボス部材１の頭部２の厚みに相当する寸法に設定してあり、このパンチ５０の凹部５２が図１２（Ａ）のように、前記第２受駒４０に保持されている二次加工素材１０に対して対向した状態で第２受駒４０に向かって移動してくると、図１２（Ｂ）に示すように、このパンチ５０の突起５１は前記二次加工素材１０の有底のガイド孔６に入り、小径軸部１２を押し広げることになる。
【００１９】
これにより、押し広げられた小径軸部１２にはパンチ５０の凹部５２から内面の形状に沿った頭部外周が形成される。一方、図５に示すように、この二次加工素材１０の大径軸部１１と小径軸部１２との境をなす即ち、段付き棒状形状の二次加工素材１０の軸線に沿う面とこれの軸線に交叉する面とから構成される外周角部に円弧形状の弧状部１３が形成されていることから、この角部にパンチ５０の加圧力による応力集中が生じにくく、このため、図７に示すように、小径軸部１２を底とする所望形状の溝部５が外周上に形成されることになる。また、この溝部５の幅や形状は前記パンチ５０の加圧力の大小によりある程度調整可能である。このようにして形成されたボス部材１はパンチ５０が後退してから第２押し棒４１がパンチ側へ前進するから図１２（Ｃ）に示すように、ボス部材１は第２受駒４０から突き出されて落下し、ボス部材１を取り出すようになっている。
【００２０】
更に、図８乃至図１０は本発明の前記実施の形態に使用される二次加工素材１０としての有底のガイド孔６を形成した段付き棒状形状の二次加工素材１０に代えて、この有底のガイド孔６のない二次加工素材１０の圧造加工を示す本発明の他の実施の形態であり、図９に示すように、ガイド孔６のない段付き棒状形状の二次加工素材１０に対してその小径軸部１２の端面を加工面が平坦面となったパンチ５０で加圧する。このとき、第２受駒４０には前記ガイド孔６を形成する実施の形態と同様に大径軸部１１と小径軸部１２の一部が内挿されているからパンチ５０の加圧を受けて図１０に示すように、大径軸部１１より大きい頭部２と軸部外周に溝部５が同時に形成されることになる。
【００２１】
この実施の形態においては、パンチ５０によりその外周が何ら規制されていないので、頭部２の外周形状は所望形状にならないが、前記実施の形態と同様な内面形状を有する凹部５２をパンチ５０の加工面に形成しておけば、同様の頭部外周形状が得られるものである。
【００２２】
これら二つの実施の形態では、ねじがねじ込まれる下穴として頭部２から軸部４にかけて中心線に沿い貫通孔あるいは軸部４に有底孔を設けていないボス部材１の圧造加工方法について説明したが、ねじがねじ込まれる前記下穴を有するボス部材１もこれらの圧造加工方法により得ることが可能であり、この貫通孔あるいは有底孔もこの圧造加工による頭部２と溝部５の成形と同時に得ることは可能である。また、これらの実施の形態では、円柱形状の軸部４について説明したが、これに限定されるものではなく、多角柱形状の軸部であっても、同様の加工方法により得られることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明により製造されるボス部材の一部断面正面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】本発明に使用するパンチの要部断面正面図である。
【図４】図３の底面図である。
【図５】本発明の実施の形態に使用する二次加工素材の一部断面正面図である。
【図６】圧造加工開始状態を示す要部断面正面図である。
【図７】圧造加工完了状態を示す要部断面正面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態に使用する二次加工素材の一部断面正面図である。
【図９】他の実施の形態における圧造加工開始状態を示す要部断面正面図である。
【図１０】他の実施の形態における圧造加工完了状態を示す要部断面正面図である。
【図１１】二次加工素材の成形状態を示す動作説明図である。
【図１２】ボス部材の成形状態を示す動作説明図である。
【図１３】ワークに従来のボス部材の固定状態を示す断面正面図である。
【図１４】従来の製造方法を示す動作説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ボス部材
２  頭部
３  外周面
４  軸部
５  溝部
６  ガイド孔
７  素材
１０  二次加工素材
１１  大径軸部
１２  小径軸部
１３  弧状部
２０  第１受駒
２１  第１押し棒
３０  第１金型
３１  段付き穴
３２  突き出しピン
３３  肩部
４０  第２受駒
４１  第２押し棒
４２  保持穴
５０  パンチ
５１  突起
５２  凹部
【図１】
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【図２】
2006116578.tif 000004
【図３】
2006116578.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006116578.tif 000007
【図６】
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【図７】
2006116578.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2006116578.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年11月12日(2004.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006116578.tif 000017
【図２】
2006116578.tif 000018
【図３】
2006116578.tif 000019
【図４】
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【図５】
2006116578.tif 000021
【図６】
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【図７】
2006116578.tif 000023
【図８】
2006116578.tif 000024
【図９】
2006116578.tif 000025
【図１０】
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【図１１】
2006116578.tif 000027
【図１２】
2006116578.tif 000028
【図１３】
2006116578.tif 000029
【図１４】
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