(57)【要約】【課題】係止突起付きボルトの冷間鍛造による製造を可能にし、極めて強度の高い係止突起付きボルトとその製造方法及び製造装置を提供する。【解決手段】本発明の主な製造方法は冷間鍛造の半密閉据え込み加工による。第１次加工でブランクＰの上部一側面に係止突起３用の肉厚部を形成する。第２次加工でボルト頭部２用の肉厚部を形成する。第３次加工でブランクＰの上端部中央を同心円状に凹ませる成型凹部４を形成する。この成型凹部４と共に、該成型凹部４周囲の肉厚部から形成されるボルト頭部２を形成する。該ボルト頭部２と共に係止突起３を同時に成型加工する。第４次加工により、ボルト頭部２と係止突起３との形状を整える。【選択図】図１
2006170331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒状材のブランクから冷間鍛造にて成型されたボルト軸部とボルト頭部とからなり、該ボルト頭部の外側面からボルト軸部方向に延長される係止突起を、ボルト頭部と一体に形成した係止突起付きボルトにおいて、ブランク時の繊維組織がボルト頭部の頂部中央からボルト軸部の長手方向に沿って連続して残るように設けられたことを特徴とする係止突起付きボルト。
【請求項２】
棒状材のブランクから鍛造成型されたボルト軸部とボルト頭部とからなり、該ボルト頭部の外側面からボルト軸部方向に延長される係止突起を、ボルト頭部と一体に形成した係止突起付きボルトの製造方法において、冷間鍛造の半密閉据え込み加工による第１次加工を施してブランクの上部一側面に係止突起用の肉厚部を形成し、第２次加工により、ボルト頭部用の肉厚部を形成し、第３次加工により、ブランクの上端部中央を同心円状に凹ませる成型凹部を形成すると共に、該成型凹部周囲の前記ボルト頭部用の肉厚部から形成されるボルト頭部と該ボルト頭部の外側に突出形成される係止突起とを同時に成型加工し、第４次加工により、ボルト頭部と係止突起との形状を整え、ボルト軸部の外周囲に転造加工を施して雄ネジを形成することを特徴とする係止突起付きボルトの製造方法。
【請求項３】
棒状材のブランクから鍛造成型されたボルト軸部とボルト頭部とからなり、該ボルト頭部の外側面からボルト軸部方向に延長される係止突起を、冷間鍛造の半密閉据え込み加工によりボルト頭部と一体に形成する係止突起付きボルトの製造装置において、ブランクを保持するダイの底部に装着され、該ダイに収納されたブランクのダイに対する回転方向の位置を固定する固定装置を設けたことを特徴とする係止突起付きボルトの製造装置。
【請求項４】
前記固定装置は、前記ブランクの鉛直下方に回転自在に装着され、ブランクの下端部に食い込んでダイに対するブランクの回転方向の位置を固定するノックアウトピンと、該ノックアウトピンに直交する平面円形状の収納部に収納され、平面ドーナツ形状の軸心部にノックアウトピンを貫通せしめ、該ノックアウトピンの回転位置を固定するピンホルダーと、ダイの側面からピンホルダー側面に圧着し、該ピンホルダーの回転位置を調整する止着ボルトとから構成された請求項３記載の係止突起付きボルトの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばドラム缶の開口部に巻き付けて固定する固定リングや、電柱の側面に巻きつけて固定する締め付けバンド等の端部に装着し、これらのリングやバンドを緊締する際に使用する係止突起付きボルトとその製造方法及び製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ドラム缶の開口部に巻き付けて蓋を固定する固定リングや、電柱の側面に巻きつけて固定する締め付けバンド等の端部に装着し、これらの固定リングや締め付けバンドを緊締する際に使用する係止突起付きボルトとして、例えば、引用文献１に記載されている当止部付きボルトが使用されている。
【０００３】
この当止部付きボルトは、ドラム缶等の周囲に巻き付ける固定リングの開放端部に屈曲部を設け、該屈曲部相互にボルトを挿通して緊締するものである。引用文献１に記載の当止部付きボルトは、板状に形成された当止部の一面に、スポット溶接用の尖状突起を形成し、該尖状突起とボルト頭部の周側面とをスポット溶接するように形成したものである。
【０００４】
溶接手段を用いずに、特殊な形状を成したボルトを鍛造手段で成型する製造方法として、例えば特許文献２及び特許文献３に記載された製造方法がある。特許文献２に記載の製造方法は、球頭部と柄部とから成るアイボルトにおいて、冷間鍛造により柄部を仕上げ成型し、この柄部を除いた球頭部を温間鍛造成型する製造方法である。このような製造方法では、冷間鍛造で仕上げ成形した柄部の強度を高くすると共に、温間鍛造で成型する球頭部の成型を容易にすることができる。
【０００５】
一方、特許文献３に記載の製造方法は、強度の高いコネクタボルトを製造する方法に係るもので、円筒形のパイプ材に、冷間鍛造絞り加工や冷間鍛造据え込み加工等を施してコネクタボルトを製造する方法が記載されている。
【特許文献１】特開平１０−１８４６４０号公報
【特許文献２】特許第２５１７４０５号公報
【特許文献３】特許第３０２３３５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載された当止部付きボルトは、板状に形成された当止部の一面に、スポット溶接用の尖状突起を形成し、該尖状突起とボルト頭部の周側面とをスポット溶接するように形成したものであるから、繰り返し使用して溶接部に金属疲労が生じた場合や、溶接が不十分な場合などに、当該ボルトを強く緊締すると、当止部がボルト頭部から外れるおそれがあった。
【０００７】
一方、特許文献２及び特許文献３に記載の製造方法のように、鍛造成型による製造方法によると、溶接手段に比べて強度の高いボルトの製造が可能である。ところが、特許文献２の如く、ボルトの頭部を温間鍛造で成型した場合、冷間鍛造よりも強度が劣ることがある。すなわち、冷間鍛造では、鍛造するブランクの繊維組織を切断せずにそのまま生かした鍛造が可能になり、この繊維組織に直交する強度等を高めることができるが、温間鍛造では成型が容易になる反面、この繊維組織が切断されるので、冷間鍛造より強度が劣るものである。したがって、ボルトを鍛造成型する場合、温間鍛造よりも冷間鍛造による製造方法が、ボルトの強度を高めることが可能になる。
【０００８】
ところが、特許文献３の製造方法の如く、冷間鍛造による製造方法でも、円筒形のパイプ材を使用する製造方法では、線材の繊維組織を生かすことは困難になる。つまり、ブランクの繊維組織とは、インゴットから圧延して棒状のブランクを形成する際に、ブランクの長手方向に沿って繊維組織が連続的に形成されるもので、この繊維組織を切断せずに生かすことでボルトの強度を高めることができる。したがって引用文献３の如く、パイプ材をブランクとして冷間鍛造する場合、パイプ材を形成する時点で既に繊維組織が少なくなっているので、この繊維組織を生かした強度を得ることは不可能である。
【０００９】
特許文献１に記載の当止部付きのボルトの如く、頭部側面に係止突起を設けた特殊な形状のボルトを冷間鍛造で成型するには、この繊維組織を生かした製造方法が強度上、極めて有効である。ところが、このようなボルトを冷間鍛造しようとすると、係止突起を形成する際に、大きなバリが生じる他、係止突起の方向に肉が動かず、頭部が大きく偏芯するなど、その後の調整が困難となり、製造工程の中段を余儀なくされていた。しかも、頭部が大きく偏芯する際に、繊維組織が切断する可能性もあるので、強度が低下するおそれもある。この結果、係止突起付きボルトの鍛造方法において、繊維組織を利用した冷間鍛造は現実的でないとされ、現状では、加工が容易な温間鍛造が用いられるか、特許文献１の如く、ボルト鍛造後に係止突起を溶接した係止突起付きボルトが使用されていた。
【００１０】
そこで、本発明は上述の課題を解消すべく創出されたもので、係止突起付きボルトの冷間鍛造による製造を可能にし、極めて強度の高い係止突起付きボルトとその製造方法及び製造装置の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の手段は、棒状材のブランクＰから冷間鍛造にて成型されたボルト軸部１とボルト頭部２とからなり、該ボルト頭部２の外側面からボルト軸部１方向に延長される係止突起３を、ボルト頭部２と一体に形成した係止突起付きボルトにおいて、ブランクＰ時の繊維組織がボルト頭部２の頂部中央からボルト軸部１の長手方向に沿って連続して残るように設けられた係止突起付きボルトにある。
【００１２】
第２の手段は、棒状材のブランクＰから鍛造成型されたボルト軸部１とボルト頭部２とからなり、該ボルト頭部２の外側面からボルト軸部１方向に延長される係止突起３を、ボルト頭部２と一体に形成した係止突起付きボルトの製造方法において、冷間鍛造の半密閉据え込み加工による第１次加工を施してブランクＰの上部一側面に係止突起３用の肉厚部を形成し、第２次加工により、ボルト頭部２用の肉厚部を形成し、第３次加工により、ブランクＰの上端部中央を同心円状に凹ませる成型凹部４を形成すると共に、該成型凹部４周囲の肉厚部から形成されるボルト頭部２と該ボルト頭部２の外側に突出形成される係止突起３とを同時に成型加工し、第４次加工により、ボルト頭部２と係止突起３との形状を整え、ボルト軸部１の外周囲に転造加工を施して雄ネジ５を形成する製造方法にある。
【００１３】
第３の手段は、棒状材のブランクＰから鍛造成型されたボルト軸部２とボルト頭部１とからなり、該ボルト頭部２の外側面からボルト軸部１方向に延長される係止突起３を、冷間鍛造の半密閉据え込み加工によりボルト頭部２と一体に形成する係止突起付きボルトの製造装置において、ブランクＰを保持するダイ１０の底部に装着され、該ダイ１０に収納されたブランクＰのダイ１０に対する回転方向の位置を固定する固定装置２０を設けた製造装置にある。
【００１４】
第４の手段における固定装置は、前記ブランクＰの鉛直下方に回転自在に装着され、ブランクＰの下端部に食い込んでダイ１０に対するブランクＰの回転方向の位置を固定するノックアウトピン２１と、平面ドーナツ形状の軸心部にノックアウトピン２１を貫通せしめ、該ノックアウトピン２１の回転位置を固定するピンホルダー２４と、ダイ１０の側面からピンホルダー２４側面に圧着し、該ピンホルダー２４の回転位置を調整する止着ボルト２５とから構成されることを課題解消のための手段とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の請求項１により、溶接手段や温間鍛造手段を超える高強度の係止突起付きボルトの提供が可能になった。
【００１６】
請求項２の製造方法によると、これまでの冷間鍛造において生じていた大きなバリの発生や、頭部の偏芯、繊維組織の切断などといった多くの課題を克服することができ、高強度の係止突起付きボルトを安定供給することが可能になった。
【００１７】
請求項３、４に記載の製造装置では、ボルト頭部２の一側面に突設する係止突起３を成型する際に生じるブランクＰの回転方向の位置ずれを防止し、精度の高い係止突起付きボルトを製造することができる。
【００１８】
このように、本発明によると、係止突起付きボルトの冷間鍛造による製造を可能にし、極めて強度が高く精度に優れた係止突起付きボルトを提供することができるなど
といった種々の効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明製造方法の最良の形態は、冷間鍛造の半密閉据え込み加工による第１次加工を施してブランクＰの上部一側面に係止突起３用の肉厚部を形成する。第２次加工により、ボルト頭部２用の肉厚部を形成する。第３次加工により、ブランクＰの上端部中央を同心円状に凹ませる成型凹部４を形成する。この成型凹部４と共に、該成型凹部４周囲の肉厚部から形成されるボルト頭部２と、該ボルト頭部２の外側に突出形成される係止突起３と、を同時に成型加工する。第４次加工により、ボルト頭部２と係止突起３との形状を整える。ボルト軸部１の外周囲に転造加工を施して雄ネジ５を形成することにより、当初の目的を達成するものである。
【実施例】
【００２０】
本発明ボルトは、棒状材のブランクＰから冷間鍛造にて成形されたボルト軸部１と、ボルト頭部２と、ボルト頭部２の側面に設けた係止突起３とが一体成形されたものである（図１参照）。係止突起３は、ボルト頭部２の外側面からボルト軸部１方向に延長されており、ドラム缶の開口部に巻き付けて蓋を固定する固定リングや、電柱の側面に巻きつけて固定する締め付けバンド等の端部に装着する際の回り止めや係止手段などとして使用される（図２参照）。
【００２１】
本発明ボルトを鍛造成形する前のブランクＰは、繊維組織が長手方向に連続した棒状を成しており、本発明ボルトは、この繊維組織がボルト頭部２の頂部中央からボルト軸部１の長手方向に沿って連続して残るように設けられている（図３参照）。本発明製造方法は、次の工程により、ブランクＰの繊維組織を係止部付きボルトに生かすようにした製造方法である。
【００２２】
本発明製造方法は、冷間鍛造による製造方法であり、半密閉据え込み加工と転造加工とを用いる。半密閉据え込み加工では、更に次の４段階の加工で係止部付きボルトを成形する。
【００２３】
第１次加工では、図３（イ）に示す棒状のブランクＰの上部一側面に係止突起３用の肉厚部ａを形成する（同図（ロ）参照）。棒状のブランクＰは、繊維組織がブランクＰの長手方向に沿って連続しているものを使用する。この肉厚部ａに、次の第２次加工及び第３次加工で順次成型加工し、最終的に係止突起３が形成される。
【００２４】
第２次加工は、ボルト頭部２用の肉厚部bを形成する工程である（同図（ハ）参照）。この工程では、ブランクＰの上端部をプレスし、肉厚部aを設けた位置のブランクＰ直径が均等に拡大した肉厚部ｂを設ける。図示例では、係止突起３の下端部に近くなるほど広がった形状に設けている。    
【００２５】
第３次加工は、ブランクＰの上端部中央を同心円状に凹ませた成型凹部４を形成する工程で、本発明製造方法の工程で最も重要な工程となる（同図（ニ）参照）。この加工では、成型凹部４を形成すると共に、ボルト頭部２と係止突起３とを同時に成形する。成型凹部４は、ブランクＰの軸心に沿った繊維組織を維持した状態でボルト頭部２を形成するために形成する。すなわち、この成型凹部４をプレス加工することで、ブランクＰの軸心に沿った繊維組織を切断せずに、ボルト頭部２の肉厚を略均一に厚くすることができる。実験では、図示例の如く、成型凹部４を断面略すり鉢状に形成すると周囲の肉厚をより均一にできる。
【００２６】
このとき、直径15mm、厚み9mmのボルト頭部２を形成する場合、成型凹部４の深さを1〜3 mmとし、直径7〜9 mmの範囲に形成することで、均一なボルト頭部２を形成できることが判った。そして、この成型凹部４周囲の肉厚部bからボルト頭部２が同時に成型される。更に、ボルト頭部２の成型に伴って、該ボルト頭部２の外側に係止突起３も成型される。尚、図示例では、ボルト軸部１に絞り加工を施しているが、この加工は設計に伴って任意に選択する。
【００２７】
第４次加工では、ボルト頭部２と係止突起３との外形を所定形状にカットして各部の形状を整えている（同図（ホ）参照）。ボルト頭部２は、通常六角形状に形成され、係止突起３は、使用目的に沿った幅、厚み、長さに整えられる（図４参照）。
【００２８】
次に、転造加工等により、ボルト軸部１の外周囲に雄ネジ５を形成する（図示せず）。
この雄ネジ５は、前記第３次加工の絞り加工で任意の直径に成型したボルト軸部１に形成するもので、この雄ネジ５の成形で本発明ボルトが仕上がる。
【００２９】
本発明の製造方法は、前述の如く、半密閉据え込み加工の際に、何度もダイ１０やパンチ３０を交換する。そのため、ブランクＰの一側面に係止突起３を形成する場合には、この係止突起３の成型位置を、常に正確な位置に合わせる必要がある。そこで本発明製造装置では、このブランクＰの成型位置を調整する固定装置２０を備えている。
【００３０】
すなわち、本発明製造装置における固定装置２０は、該ダイ１０に収納されたブランクＰのダイ１０に対する軸回転方向の位置を調整し、固定する装置である。この固定装置２０は、ブランクＰを保持するダイ１０の底部に装着されており、ノックアウトピン２１やピンホルダー２４、調整ボルト２５などから構成されている（図５参照）。
【００３１】
ノックアウトピン２１は、ダイ１０の底部に回転自在に装着され、ブランクＰの下端部に嵌合して、ダイ１０に対するブランクＰの回転方向の位置を固定する部材である。ノックアウトピン２１の上端部は、例えば図示の如く、マイナスドライバー状の嵌合突起２１Ａを形成し、前記第１次加工の際に、ブランクＰの下端部に食い込むように設けている。こうすると、ブランクＰの下端部には、ノックアウトピン２１の上端に嵌合する嵌合凹部Ｐ１が形成され（図３（ロ）参照）、その後の工程で、ノックアウトピン２１に嵌合凹部Ｐ１を嵌合させることで、常にブランクＰの向きを一定に保つことが可能になる。
【００３２】
更に、ダイ１０の底部に、ノックアウトピン２１に直交する平面円形状の収納部２２を形成する（図７参照）。そして、この収納部２２に収納する平面ドーナツ形状のピンホルダー２４を設け、ノックアウトピン２１をピンホルダー２４の開口した軸心部に装着する。図示例では、ノックアウトピン２１の側面をＤカットして平面部２１Ｂを設けている。更に、ピンホルダー２４の側面にネジ孔２４Ａを開穿し、該ネジ孔２４Ａに、ホローセットボルト２４Ｂと固定体２３とを挿入し、固定体２３の先端をノックアウトピン２１の平面部２１Ａに当接せしめることで、ノックアウトピン２１の回転を阻止している（図６参照）。
【００３３】
ノックアウトピン２１で回転位置を固定しているブランクＰは、前記第１次工程から第４次加工に至る際に、各工程のダイ１０から取り出して次の工程のダイ１０に移送される。そのため、各ダイ１０からブランクＰを取り出すために、ダイ１０の内部でノックアウトピン２１を上昇させる必要がある。そこで、ノックアウトピン２１は、ピンホルダー２４によって回転方向の位置は固定されているが、上下方向の移動ができるように保持されている（図６参照）。
【００３４】
一方、ダイ１０の側面からピンホルダー２４方向に止着ボルト２５がネジ止めされ、ピンホルダー２４側面に圧着する止着ボルト２５で、ピンホルダー２４の回転位置を固定する（図６、図７参照）。このように、ノックアウトピン２１の回転位置をピンホルダー２４の回転位置で調整することで、極めて確実且つ容易に、ブランクＰの回転位置を調整することができるものである。例えば、各工程で係止突起３を順次成型する際に、係止突起３を形成する肉厚部aの位置がブランクＰの元の位置から回転方向に僅かにずれていく傾向がある。このずれを解消せずにブランクＰの回転位置を固定して次の工程に移ると、次第に係止突起３の形状が変形するおそれがある。そこで、各ダイ１０に装着したピンホルダー２４の位置を、このずれに対応して予め回転調整しておくことで、極めて正確な係止部付きボルトを成型することができるものである。
【００３５】
尚、図示例の各構成は、本発明の一実施例に過ぎず、本発明の主要構成部以外の設計変更や形態の変更など、現在知られている技術範囲で自由に変更することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明ボルトの一実施例を示す正面図である。
【図２】本発明のボルトの使用状態を示す概略平面図である。
【図３】本発明製造方法の一実施例を示す工程図である。
【図４】本発明製造方法による係止突起の成型過程を示す平面図である。
【図５】本発明製造装置の一実施例を示す側断面図である。
【図６】本発明製造装置における固定装置の一実施例を示す側断面図である。
【図７】本発明製造装置における固定装置の一実施例を示す平断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
Ｐ  ブランク
Ｐ１  嵌合凹部
ａ  肉厚部
ｂ  肉厚部
１  ボルト軸部
２  ボルト頭部
３  係止突起
４  成型凹部
５  雄ネジ
１０  ダイ
２０  固定装置
２１  ノックアウトピン
２１Ａ  嵌合突起
２１Ｂ  平面部
２２  収納部
２３  固定体
２４  ピンホルダー
２４Ａ  ネジ孔
２４Ｂ  ホローセットボルト
２５  止着ボルト
３０  パンチ
【図１】
2006170331.tif 000003
【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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