(57)【要約】【課題】  超音波を利用してボルト軸力を測定する際の、測定精度の向上を図る。【解決手段】  ダイス１２の貫通穴１２ｂに丸棒ワークＷ０を挿入し、ノックピン１４によりダイス１２の上端面１２ａから一部突出するように保持された丸棒ワークの突出部ＷＡを、曲げポンチ１６によって曲げる。続いて、その曲げ部ＷＢを潰しポンチ１８によってダイス１２の上端面１２ａ上に潰す。さらに、潰し部ＷＣを打抜きポンチ２０によってダイス１２の貫通穴１２ａへと打ち抜くことで、丸棒ワーク端面の平面度、面粗さを向上させることが可能となる。この丸棒ワークをボルト素材として冷鍛加工されたボルトは、その端面の平面度、面粗さが向上する。当該ボルトに対し超音波を利用したボルト軸力の測定を行うことで、軸力の測定精度を向上させることが可能となる。  【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
丸棒ワークの一部をダイスから突出させた状態で固定し、その突出部を曲げ、当該曲げ部を軸方向へと押し潰し、当該潰し部を丸棒ワークの直径に打抜くことを特徴とするボルト素材の加工方法。
【請求項２】
前記丸棒ワークの一端面を加工した後に、前記丸棒ワークの端面を入れ換えて、他端面にも同一の加工を行うことを特徴とする請求固１記載のボルト素材の加工方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法により製造されたボルト素材。
【請求項４】
水平な上端面と、丸棒ワークを隙間嵌め状態で挿入するための前記上端面と直交する貫通穴と、当該貫通穴に前記丸棒ワークとは反対方向から挿入され、前記丸棒ワークの一部を上端面から突出させた状態で保持するノックピンとを備えるダイスと、
前記丸棒ワークの突出部を曲げる曲げポンチと、その曲げ部を前記ダイスの上端面と共に潰す潰しポンチと、当該潰し部を前記貫通穴へと打抜く打抜きポンチとを有することを特徴とするボルト素材の加工用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボルト素材とその製造技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボルト締結時の、ボルトの軸力の安定化を図る新たな技術として、近年、超音波を用いた軸力測定方法が開発されている。この軸力測定方法は、ボルトの締結作業時に、ボルトに対し超音波を印加し、その超音波がボルト端面で反射伝播する時間を測定することにより、ボルトの弾性伸び量を正確に測定し、当該弾性伸び量から軸力を正確に把握するものである。（例えば、特許文献１参照。）
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１１３５４６号公報（〔００２３〕〜〔００３１〕、〔図３〕〜〔図９〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の超音波を利用してボルト軸力を測定する技術は、ボルトに印加した超音波を反射させる端面の、平面度、面粗さの良否が、超音波の乱反射の発生度合を左右し、軸力の測定精度に大きく影響を及ぼすものである。そこで、従来は、シャー切断した丸棒ワークの端面を、凸状もしくは凹状に予備成形した後、平坦面へと押し潰すことにより、ボルト端面の平面度、面粗さを向上させる手法を採用している。
【０００５】
しかしながら、ボルト端面に凸状もしくは凹状の予備成形を施すための金型の剛性を確保することが困難であり、金型寿命が短命であるといった欠点が指摘されていた。また、シャー切断された丸棒ワークの端面は、平面度、面粗さが悪化していることから、予備成形後においても、それらが十分に補正されず、所定の端面精度を得ることが困難となっていた。しかも、凸状もしくは凹状の予備成形形状を平坦面へと押し潰す際に、丸棒ワーク端面の中心部に素材流動が発生しないことから、特に丸棒ワーク端面の中心部の精度向上が見込めないという問題が指摘されていた。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、端面の平面度、面粗さを向上させたボルト素材を提供することによって、そのボルト素材を用いたボルトの端面の平面度、面粗さの向上を図り、超音波を利用してボルト軸力を測定する際の、測定精度の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するための、本発明の請求項１に係るボルト素材の加工方法は、丸棒ワークの一部をダイスから突出させた状態で固定し、その突出部を曲げ、当該曲げ部を軸方向へと押し潰し、当該潰し部を丸棒ワークの直径に打抜くことを特徴とするものである。
本発明によれば、丸棒ワークの状態で良好な面粗さが維持される丸棒ワーク外周部を、丸棒ワークの端面に加工することで、丸棒ワーク端面の平面度、面粗さの向上を図ることができる。
また、本発明の請求項２に係るボルト素材の加工方法は、請求項１記載のボルト素材の加工方法において、前記丸棒ワークの一端面を加工した後に、前記丸棒ワークの端面を入れ換えて、他端面にも同一の加工を行うこととしたものであり、かかる発明によれば、丸棒ワークの両端面の平面度、面粗さを向上させることができる。
【０００７】
また、上記課題を解決するための、本発明に係るボルト素材は、請求項１または２記載の方法により製造されたボルト素材であり、丸棒ワーク端面の平面度、面粗さの向上が図られたものとなる。
【０００８】
さらに、上記課題を解決するための、本発明に係るボルト素材の加工用金型は、水平な上端面と、丸棒ワークを隙間嵌め状態で挿入するための前記上端面と直交する貫通穴と、当該貫通穴に前記丸棒ワークとは反対方向から挿入され、前記丸棒ワークの一部を上端面から突出させた状態で保持するノックピンとを備えるダイスと、前記丸棒ワークの突出部を曲げる曲げポンチと、その曲げ部を前記ダイスの上端面と共に潰す潰しポンチと、当該潰し部を前記貫通穴へと打抜く打抜きポンチとを有することを特徴とするものである。
本発明によれば、ダイスの貫通穴に丸棒ワークを挿入し、ノックピンにより上端面から一部突出するように保持された丸棒ワークの突出部を、曲げポンチによって曲げ、続いて、その曲げ部を潰しポンチによってダイスの上端面上に潰し、さらに、当該潰し部を打抜きポンチによって貫通穴へと打ち抜くことで、丸棒ワークの状態で良好な面粗さが維持される丸棒ワーク外周部を、丸棒ワークの端面に加工し、丸棒ワーク端面の平面度、面粗さを向上させることが可能となる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明はこのように構成したので、端面の平面度、面粗さを向上させたボルト素材を提供することが可能となる。そして、そのボルト素材を用いたボルトの端面の平面度、面粗さの向上を図り、当該ボルトに対し超音波を利用したボルト軸力の測定を行うことで、軸力の測定精度を向上させ、ボルト締結時のボルト軸力の安定化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
本発明の実施の形態に係るボルト素材の加工用金型１０は、水平な上端面１２ａと、丸棒ワークＷ０を隙間嵌め状態で挿入するための、上端面１２ａと直交する貫通穴１２ｂと、貫通穴１２ｂに丸棒ワークＷ０とは反対方向から挿入され、丸棒ワークＷ０の一部を上端面１２ａから突出させた状態で保持するノックピン１４とを備える、ダイス１２を有している。貫通穴１２ｂの縁端部１２ｃには、上端面１２ａと連続的につながるためのアールが形成されている。
【００１１】
また、ボルト素材の加工用金型１０は、丸棒ワークＷ０の突出部ＷＡを、図１（ａ）に示すように曲げるための曲げポンチ１６を有している。曲げポンチ１６は傾斜面１６ａを有しており、傾斜面１６ａを丸棒ワークＷ０の上方から突出部ＷＡへと押付けることにより、曲げ部ＷＢを形成する。また、ボルト素材の加工用金型１０は、丸棒ワークＷ０の曲げ部ＷＢを、図１（ｂ）に示すように、ダイス１２の上端面１２ａと共に潰すための潰しポンチ１８を有している。潰しポンチ１８の加工面１８ａの中心部には、後述する抜きポンチ２０による抜き工程を円滑に行うべく、打抜きポンチ２０とほぼ同一直径の窪みＷＣａを潰し部ＷＣに形成するための、凸部１８ｂが形成されている。さらに、ボルト素材の加工用金型１０は、潰し部ＷＣをダイス１２の貫通穴１２ｂへと打抜くための、打抜きポンチ２０を備えている。打抜きポンチ２０は、ダイス１２の貫通穴１２ｂに対し、打抜き加工に必要なクリアランスを確保し得る直径を有している。
なお、ノックピン１４、曲げポンチ１６、潰しポンチ１８、打抜きポンチ２０の各駆動手段の構造は、通常の鍛造金型と同様であり、詳しい説明を省略する。
【００１２】
ここで、ボルト素材の加工用金型１０を用いて、丸棒ワークＷ０の端面精度を向上させる加工手順を説明する。
まず、図１（ａ）に示すように、所定の長さにシャー切断された丸棒ワークＷ０を、ダイス１２の貫通穴１２ｂに挿入する。この際、ノックピン１４は、丸棒ワークＷ０の一部がダイス１２から突出する突出部ＷＡとなるように、貫通穴１２ｂに対し丸棒ワークＷ０とは反対方向から挿入された状態で位置固定される。そして、曲げポンチ１６を丸棒ワークＷ０の上方にセットし、ラムを駆動して曲げポンチ１６をダイス１２に接近させ、曲ポンチ１６の傾斜面１６ａで、突出部ＷＡを曲げる。この際、丸棒ワークＷ０の突出部ＷＡは、貫通穴１２ｂの縁端部１２ｃに形成されたアールにそって湾曲し、曲げ部ＷＢとなる。
【００１３】
続いて、曲げポンチ１６をダイス１２から離間させ、潰しポンチ１８を丸棒ワークＷ０の上方にセットする。この際、潰しポンチ１８の加工面１８ａの中央部に形成された凸部１８ｂを、ダイス１２の貫通穴１２ｂと同軸上に配置する。そして、ラムを駆動して、図１（ｂ）に示すように潰しポンチ１８をダイス１２に接近させ、潰しポンチ１８の加工面で１８ａで、曲げ部ＷＢを軸方向へと押し潰し、潰し部ＷＣとする。
【００１４】
続いて、潰しポンチ１８をダイス１２から離間させ、打抜きポンチ２０を丸棒ワークＷ０の上方にセットする。この際、打抜きポンチ２０の中心軸と、ダイス１２の貫通穴１２ｂの中心軸とを一致させる。そして、ラムを駆動して、図１（ｃ）に示すように打抜きポンチ２０をダイス１２の貫通穴１２ｂに挿入する。ここで、打抜きポンチ２０が丸棒ワークＷ０の潰し部ＷＣに当接する際に、潰しポンチ１８の凸部１８ｂによって丸棒ワークＷ０の潰し部ＷＣに形成された窪みＷＣａに、打抜きポンチ２０の先端部が案内され、打ち抜き加工は円滑に開始される。
また、この打抜き工程では、ノックピン１４を丸棒ワークＷ０の端面から離間させることにより、打抜きポンチ２０と共に、丸棒ワークＷ０が、ダイス１２の貫通穴１２ｂを軸方向に移動することを許容し、打抜きポンチ２０とダイス１２とによる潰し部ＷＣの打抜き加工を可能としている。そして、潰し部ＷＣを、丸棒ワークＷ０の直径に打抜くことで、加工後の丸棒ワークＷ１を得る。
【００１５】
最後に、打抜きポンチ２０をダイス１２から離間させ、加工後の丸棒ワークＷ１を、ノックピン１４によってダイス１２の貫通穴１２ｂから押出し、加工後の丸棒ワークＷ１の離型を行う。
なお、必要に応じて、加工後の丸棒ワークＷ１の端面を入れ換えて、反対側の端面にも、図１（ａ）〜（ｃ）の加工を施すこととしてもよい。
【００１６】
上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。まず、本発明の実施の形態によれば、シャー切断された丸棒ワークＷ０の状態で、良好な面粗さが維持される丸棒ワークの外周部を、丸棒ワークの端面に加工することが可能となり、丸棒ワーク端面の平面度、面粗さの向上を図ることができる。
また、他端面にも同一の加工を行うこととすれば、丸棒ワークの両端面の平面度、面粗さを向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の実施の形態に係るボルト素材の加工用金型によれば、ダイス１２の貫通穴１２ｂに丸棒ワークＷ０を挿入し、ノックピン１４によりダイス１２の上端面１２ａから一部突出するように保持された丸棒ワークの突出部ＷＡを、曲げポンチ１６によって曲げ、続いて、その曲げ部ＷＢを潰しポンチ１８によってダイス１２の上端面１２ａ上に潰し、さらに、潰し部ＷＣを打抜きポンチ２０によってダイス１２の貫通穴１２ａへと打ち抜くことで、丸棒ワーク端面の平面度、面粗さを向上させることが可能となる。
したがって、加工後の丸棒ワークＷ１は、端面の平面度、面粗さの向上が図られたものとなるので、これをボルト素材として冷鍛加工されたボルトは、その端面の平面度、面粗さが向上することとなる。その結果として、当該ボルトに対し超音波を利用したボルト軸力の測定を行うことで、軸力の測定精度を向上させ、ボルト締結時のボルト軸力の安定化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係るボルト素材の加工用金型により、ボルト素材の端面精度向上のための加工を施す手順を示す説明図であり、（ａ）は曲げ工程を、（ｂ）は潰し工程を、（ｃ）は打抜き工程を示すものである。
【符号の説明】
【００１９】
１０：ボルト素材の加工用金型、１２：ダイス、１２ａ：上端面、１２ｂ：貫通穴、１４：ノックピン、１６：曲げポンチ、１８：潰しポンチ、２０：打抜きポンチ、Ｗ０：丸棒ワーク、Ｗ１：加工後の丸棒ワーク、ＷＡ：突出部、ＷＢ：曲げ部、ＷＣ：潰し部
【図１】
2006136915.tif 000003