(57)【要約】【課題】少なくとも一端に位置する雄ネジ部と断面が非円形の異形部とを併有する異形部付きボルト（ネジ）を、円柱形の素材から単一の転造工程で確実且つ安価に成形できる転造ダイス、および異形部付きボルトの転造方法を提供する。【解決手段】一対の平ダイス２ａ，２ｂの対向する一対の成形面３ａ，３ｂに位置し、互いに平行で且つ素材Ｗ０の送り方向に対して傾斜した複数組の山部８および谷部９からなる上下一対の雄ネジ成形領域７，７と、一対の成形面３ａ，３ｂにおける上記雄ネジ成形部７，７間に平行に位置し、且つ複数の円弧形部１４，１５，１６を素材Ｗ０の送り方向に沿って等間隔（等ピッチｐ）で突設している断面非円形の異形部成形領域１０と、を備え、係る異形部成形領域１０における複数の円弧形部１４〜１６は、該成形領域１０の食い付き部４、平行部５、および逃げ部６の順に従って円弧形部１４〜１６の断面が順次大きくなるように突設されている、転造ダイス１。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の成形面に位置し、互いに平行で且つ素材の送り方向に対して傾斜した複数組の山部および谷部からなる雄ネジ成形領域と、
上記一対の成形面において上記雄ネジ成形部と平行に位置し、且つ複数の円弧形部を素材の送り方向に沿って等間隔で突設している断面非円形の異形部成形領域と、を備え、
上記異形部成形領域における複数の円弧形部は、当該成形領域の食い付き部、平行部、および逃げ部の順に従って円弧形部の断面が順次大きくなるように突設されている、
ことを特徴とする転造ダイス。
【請求項２】
前記雄ネジ成形領域および異形部成形領域は、一対の平ダイスの対向する前記成形面ごとに隣接して配置され、あるいは離れて配置されるか、一対の円形ダイスにおける円柱形の前記成形面ごとの軸方向に隣接して配置され、あるいは離れて配置されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の転造ダイス。
【請求項３】
前記雄ネジ成形領域は、素材の送り方向と直交する前記異形部成形領域の両側に一対が平行に隣接して配置され、あるいは離れて配置されると共に、当該一対の雄ネジ成形領域ごとの山部および谷部は、互いに同じ方向であるか、あるいは逆向きの方向である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の転造ダイス。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の前記転造ダイスを用い、
上記転造ダイスにおける一対の成形面が対向する食い付き部同士の間に、円柱形の素材をその軸方向を送り方向と直交させ且つ回転可能に挟持する準備ステップと、
上記一対の成形面を互いに逆方向に移動あるいは回転することで、係る一対の成形面の対向する食い付き部同士の間、平行部同士の間、および逃げ部同士の間の順にて、上記素材を挟み且つ回転しつつ送る成形ステップと、を含む、
ことを特徴とする異形部付きボルトの転造方法。
【請求項５】
前記成形ステップにおいて、前記一対の対向する異形部成形領域同士の間を挟まれ回転しつつ送られた前記素材の被成形部分には、断面非円形のほぼ正多角形、あるいは、ほぼ小判形の異形部が成形されている、
ことを特徴とする請求項４に記載の異形部付きボルトの転造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断面が非円形の異形部を有するボルト（ネジ）を転造するための転造ダイス、およびこれを用いた異形部付きボルトの転造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、タッピングネジのようにネジ山が軸方向の視覚で六角形などの非円形ネジを転造する場合、平ダイスの食付き部、平行ねじ部、および逃げ部に沿って、断面円形のねじ谷を成形するための一定高さの凸条を複数個並列に突設し、これらの凸条同士ごとの間に非円形のねじ山を成形するための多数の連続する凹凸を等しいピッチに刻設した波形平ダイスを得るための製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
上記一対の波形平ダイスを対向させ、これらの間に予め一端に太径のボルト頭が鍛造で形成されたねじ転造素材を挟み込み、一対の波形平ダイスを互いに逆方向に移動させることで、非円形のねじ山を有するタッピングネジを転造できる。
【０００３】
ところで、時計用巻真のように雄ネジ部に隣接して大径部および小径部を併有する軸状部品を製造する場合において、棒状の素材を鍛造して、その一端寄りの位置に大・小径部を形成した後、得られた中間素材を、上記大・小径部を逃がす２つの対応部を有する一対の平ダイスによって転造することからなる、鍛造と転造との２段階による軸状部品の製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
更に、金属板などに固定すべき一端側の雄ネジ部がネジ込み式のスタッドボルトのように、両端に雄ネジ部を有し、且つこれらの間に断面が四角形あるいは六角形などの非円形の角柱部を有するボルトを転造する場合も、予め円柱形の素材を鍛造して、その軸方向の中間位置に断面非円形の角柱部を形成した後、係る中間素材を一対の平ダイスごとにおいて、上記角柱部に相当する間隔を置いた一対の並列なネジ成形面ごとの食付き部、平行ねじ部、および逃げ部間に挟み、当該一対の平ダイスを逆方向にスライドすることで、中間素材の両端部に雄ネジ部を転造する、という鍛造および転造の異なる２段階の製造工程が必要であった。
そのため、複数の工数を経ることにより、雄ネジ部と断面が非円形の異形部の形状や位置精度が不安定になり易く且つコスト高になる、という問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１７８６２６号公報（第１〜６頁、図１〜７）
【特許文献２】特開２００１−２８６９６４号公報（第１〜６頁、図１〜４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、背景技術において説明した問題点を解決し、少なくとも一端側に位置する雄ネジ部と断面が非円形の異形部とを併有する異形部付きボルト（ネジ）を、円柱形の素材から単一の転造工程で確実且つ安価に成形できる転造ダイス、およびこれを用いた異形部付きボルトの転造方法を提供する、ことを課題とする。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
本発明は、前記課題を解決するため、雄ネジを転造する一対の雄ネジ成形領域同士の間を素材が回転しつつ送る間に、当該素材に対し、対向する一対の円弧形部同士による圧力およびその解除を交互に複数回加えることで、断面が非円形の異形部を平行して成形する、ことに着想して成されたものである。
即ち、本発明の転造ダイス（請求項１）は、対向する一対の成形面に位置し、互いに平行で且つ素材の送り方向に対して傾斜した複数組の山部および谷部からなる雄ネジ成形領域と、上記一対の成形面において前記雄ネジ成形部と平行に位置し、且つ複数の円弧形部を素材の送り方向に沿って等間隔で突設している断面非円形の異形部成形領域と、を備え、係る異形部成形領域における複数の円弧形部は、当該成形領域の食い付き部、平行部、および逃げ部の順に従って円弧形部の断面が順次大きくなるように突設されている、ことを特徴する。
【０００７】
これによれば、互いに対向する前記雄ネジ成形領域同士の間では、円柱形の素材をその円周方向に沿って回転させつつ、食い付き部、平行部、および逃げ部にわたる前記複数組の山部および谷部による塑性変形によって、素材の周面にネジ山およびネジ谷が順次高くまたは深くなるように成形されることで、素材の少なくとも一端側に雄ネジ部が刻設される。これと平行して、係る雄ネジ部の成形時における素材の回転を伴う送り方向への推進力により、前記異形部成形領域における食い付き部、平行部、および逃げ部にわたる複数の円弧形部、およびこれらの間ごとに位置する平坦な表面あるいは凹み面によって、素材の上記雄ネジ部を除いた周面には、係る素材を求心状に対向して押圧する一対の円弧形部による圧力、および対向する一対の平坦な表面などによる圧力の解除が交互に作用する。その結果、素材の雄ネジ部以外の周面には、複数回に及ぶ上記圧力とその解除とに伴って、対向する一対の圧力を受けて凹んだ平坦面と、係る平坦面付近の余肉が円周方向に偏肉する塑性変形に伴って生じる稜線部とが形成され、当初の円形断面から断面非円形で且つ複数の平担面を対称に有する異形部に成形される。
従って、前記のような転造ダイスによれば、雄ネジ部と断面非円形の異形部とを併有する異形部付きボルトを、円柱形の素材から単一の転造工程によって、正確、確実、迅速、および安価に成形することが可能となる。
【０００８】
尚、前記一対の成形面は、次述するように、一対の平ダイスの対向する表面ごとに位置する形態のほか、一対の円形ダイスにおいて対向する円柱形の周面ごとに位置する形態も含まれる。
また、前記異形部成形領域は、前記雄ネジ成形領域に対し、素材の送り方向に沿って互いに平行に位置し、後述するように、係る２種類の成形領域は、互いに隣接しているか、あるいは平坦面を挟んで一定の間隔を置いて配設されている。
更に、前記異形部成形領域に突設される複数の円弧形部は、素材の送り方向と直交する方向に沿って断面円弧（カーブ）形を呈し、互いに断面がほぼ相似形で且つ全体がほぼ蒲鉾形状の曲面であると共に、素材の送り方向に沿った各円弧形部ごとの中心部同士の間隔（ピッチ）が、食い付き部、平行部、および逃げ部にわたって、全てが等しく設定されている。
【０００９】
また、前記異形部成形領域に突設される複数の円弧形部は、素材に送り方向に沿って、隣接する１個ずつの断面が徐々に大きく（高く且つ広く）なる形態のほか、送り方向に沿って、隣接する２個または３個ずつが同じサイズの断面形状であって、係る２個または３個ずつの単位で断面が徐々に大きくなる形態も含まれる。
更に、前記異形部の軸方向における断面形状には、三角形以上のほぼ正多角形のほか、例えば、一対の平行な平坦面を含む小判形状も含まれる。これらの断面形状は、前記複数の円弧形部同士間のピッチ、あるいは、複数の円弧形部が平坦な表面から突出する高さおよび送り方向に沿った幅を、異なる関係に調整することで、適宜選択することができる。
加えて、素材の一端側に雄ネジ部が成形され、他端側に異形部が成形される被成形品は、例えば、２以上の平坦面を横向きに有する頭付きボルト（ネジ）や、（隅肉溶接用の異形部を一端に有する）溶接型のスタッドボルトが挙げられる。
【００１０】
また、本発明には、前記雄ネジ成形領域および異形部成形領域は、一対の平ダイスの対向する前記成形面ごとに隣接して配置され、あるいは離れて配置されるか、一対の円形ダイスにおける円柱形の前記成形面ごとの軸方向に隣接して配置され、あるいは離れて配置されている、転造ダイス（請求項２）も含まれる。
これによれば、一対の平ダイスの対向する前記成形面ごとに、前記雄ネジ成形領域および異形部成形領域が、隣接して配置あるいは離れて配置されるか、一対の円形ダイスにおける円柱形の前記成形面ごとに、軸方向に隣接してあるいは離れて配置されている。そのため、一対の平ダイスを相対的に逆向きに移動するか、あいるは、一対の円形ダイスを互いに同じ向きに回転することにより、素材の少なくとも一端側に雄ネジ部を有し、且つこれに隣接あるいは当初の円柱形の軸部分を挟んで前記異形部を有する異形部付きボルトを、単一の転造工程によって、確実、正確、迅速、且つ安価に成形可能となる。
【００１１】
更に、本発明には、前記雄ネジ成形領域は、素材の送り方向と直交する前記異形部成形領域の両側に一対が平行に隣接して配置され、あるいは離れて配置されると共に、当該一対の雄ネジ成形領域ごとの山部および谷部は、互いに同じ方向であるか、あるいは逆向きの方向である、転造ダイス（請求項３）も含まれる。
これによれば、素材の両端側に一対の雄ネジ部が互いに同じネジ方向あるいは逆ネジ方向にして成形され、これらの間に隣接または当初の円柱形の軸部分を挟んで前記異形部を、単一の転造工程により、確実に成形することが可能となる。
尚、同じネジ方向の一対の雄ネジ部を両端側に有し、且つこれらの間に異形部を有する被成形品には、例えば、ネジ込み式のスタッドボルトが挙げられる。一方、逆ネジ方向の一対の雄ネジ部を両端側に有し、且つこれらの間に異形部を有する被成形品には、例えば、ネジ頭（異形部）付き逆ネジボルトが挙げられる。
また、１つの成形面に、２つ以上の異形部成形領域を互いに隣接あるいは離しして併設することも可能となる。係る成形面を有する転造ダイスを用いることで、２個以上の異形部を互いに隣接あるいは離して併有する異形部付きボルトを転造することもできる。
【００１２】
一方、本発明による異形部付きボルトの転造方法（請求項４）は、前記何れかの転造ダイスを用い、係る転造ダイスにおける一対の成形面が対向する食い付き部同士の間に、円柱形の素材をその軸方向を送り方向と直交させ且つ回転可能に挟持する準備ステップと、上記一対の成形面を互いに逆方向に移動あるいは回転することで、係る一対の成形面の対向する食い付き部同士の間、平行部同士の間、および逃げ部同士の間の順にて、上記素材を挟み且つ回転しつつ送る成形ステップと、を含む、ことを特徴する。
【００１３】
これよれば、円柱形の前記素材は、準備ステップにおいて、一対の成形面が対向する食い付き部同士の間に回転可能にして挟持された後、成形ステップにおいて、一対の成形面の対向する食い付き部同士の間、平行部同士の間、および逃げ部同士の間の順に、断面が徐々に大きくなる複数の前記円弧形部同士の間で、対向する一対の円弧形部による求心方向の圧力と、送り方向で隣接する円弧形部同士の間の平坦な表面あるいは凹み面による上圧力の解除とを交互に受ける。
そのため、係る成形ステップにおいて、上記素材は、食い付き部、平行部、および逃げ部の順に徐々に断面が大きくなる円弧形部同士に挟まれることで、円形断面が徐々に円周方向で対称な複数（２以上）の平坦面を有する断面形状に成形される。同時に、上記の順で徐々に送り方向の幅が狭くなる平坦な表面同士あるいは凹み面同士の間に挟まれた際の圧力の解除に伴う素材の表層付近の偏肉によって、上記平坦面同士の間に角部（稜線付近）が形成される。
従って、連続する準備ステップと成形ステップとを含む単一の鍛造工程によって、円柱形の素材に対し、前記雄ネジ成形領域による雄ネジ部と同時に、断面が非円形の異形部を併有する異形部付きボルト（ネジ）を、確実且つ迅速に転造できる。
尚、前記一対の成形面を有する一対の平ダイス、あるいは一対の円形ダイスは、これらを逆方向に移動または同方向に回転可能とした転造装置に支持されている。
【００１４】
また、本発明には、前記成形ステップにおいて、前記一対の対向する異形部成形領域同士の間を挟まれ回転しつつ送られた前記素材の被成形部分には、断面非円形のほぼ正多角形、あるいは、ほぼ小判形の異形部が成形されている、異形部付きボルトの転造方法（請求項５）も含まれる。
これによれば、前記成形ステップにおいて、前記素材の被成形部分は、食い付き部、平行部、および逃げ部の順に徐々に断面が大きくなる円弧形部同士に挟まれることで、当初の円形断面が徐々に放射方向に対称な複数の平坦面を有する断面ほぼ正多角形、あるいは、ほぼ小判形の異形部が成形され、その軸方向に隣接または離間して前記雄ネジ部が同時に転造される。従って、単一の転造工程によって、迅速且つ安価に異形部付きボルトを成形することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明による一対の平ダイスにおける一方の成形面を例示する正面図。
【図２】上記平ダイスの平面図。
【図３】図１中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った水平断面図。
【図４】図１中のＹ−Ｙ線の矢視を含む一対の平ダイスの垂直断面図。
【図５】上記一対の平ダイスによる素材に対する雄ネジの転造工程の概略図。
【図６】図５に続く雄ネジの転造工程を示す概略図。
【図７】図６に続く雄ネジの転造工程と異形部付きボルトの断面を示す概略図。
【図８】上記一対の平ダイスによる素材に対する異形部の成形工程の概略図。
【図９】上記転造工程と成形工程により得られる異形部付きボルトの斜視図。
【図１０】応用形態の平ダイスにおける一方の成形面を例示する正面図。
【図１１】上記平ダイス間における素材や中間素材の成形挙動を示す概略図。
【図１２】図１１に続く中間素材の成形挙動を示す概略図。
【図１３】上記平ダイスを用いて得られる異形部付きボルトを示す斜視図。
【図１４】異なる形態の平ダイスにおける一方の成形面を例示する正面図。
【図１５】上記平ダイスを用いて得られる異形部付きボルトを示す斜視図。
【図１６】更に異なる形態の平ダイスにおける一方の成形面を例示する正面図。
【図１７】上記平ダイスを用いて得られる異形部付きボルトを示す斜視図。
【図１８】別なる形態の平ダイスにおける一方の成形面を例示する正面図。
【図１９】上記平ダイスを用いて得られる異形部付きボルトを示す斜視図。
【図２０】本発明による一対の円形ダイスによる形態を示す概略の平面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下において、本発明を実施するための形態について説明する。
図１は、本発明の転造ダイス１を構成する一対の平ダイス２ａ，２ｂのうち、それらの成形面３ａ，３ｂを平ダイス２ａ側の成形面３ａで例示した正面図、図２は、上記平ダイス２ａの平面図、図３は、図１中のＸ−Ｘ線の矢視に沿った水平断面図、図４は、図１中のＹ−Ｙ線の矢視を含む転造ダイス１の垂直断面図である。尚、図１〜図３において、相対的に左側に対して右側を送り方向と称する。
平ダイス２ａ（２ｂ）は、例えば、ＳＤＫ１１のような工具鋼などからなる全体がほぼ直方体を呈するもので、図１〜図４に示すように、正面視で横長のほぼ長方形を呈する成形面３ａ（３ｂ）を互いに対向して有する。
上記成形面３ａ（３ｂ）は、後述する素材の送り（横）方向に沿って、左端側の食い付き部４、中央の比較的長い平行部５、および右端側の逃げ部６を有すると共に、これらの上部・下部側に上下一対の雄ネジ成形領域７，７と、これらに挟まれた異形部成形領域１０とを送り方向に沿って平行に有している。尚、図２に示すように、食い付き部４と逃げ部６とは、平行部５に対して僅かに傾斜している。
【００１７】
上下一対の雄ネジ成形領域７，７は、図１，２，４に示すように、素材の周面に対しネジ谷を形成するための断面ほぼ三角形の山部８と、ネジ山を形成するための断面ほぼＶ字形の谷部９とを、互いに平行に複数組有し、これは素材の送り方向に対して同じ向き（図１で下側）に小さく傾斜している。上記山部８は、食い付き部４、平行部５、および逃げ部６の順に、徐々に頂部が高く且つ底部が幅広くなると共に、上記谷部９は、食い付き部４、平行部５、および逃げ部６の順に、徐々に深く且つ開口部が広くなるように形成されている。
一方、異形部成形領域１０は、図１，３，４に示すように、食い付き部４と平行部５の表面１１，１２、および逃げ部６における複数の凹み面１３から、断面円弧（カーブ）形を呈する複数の円弧形部１４，１５，１６が、互いに等間隔（等ピッチ）ｐで、且つ当該成形領域１０の食い付き部４、平行部５、および逃げ部６の順に従って円弧形部の断面が順次大きくなるように突設されている。
【００１８】
尚、隣接する円弧形部１４，１４、円弧形部１５，１５、および円弧形部１６，１６は、常に送り側の断面が大きく（高く且つ幅広く）なる形態に限らず、例えば、隣接する一対（２個）、あるいは隣接する３個が同じサイズの断面形状とすると共に、送り側に一対（２個）ずつ、あるいは３個ずつの単位ごとで僅かずつ大きくなる円弧形部１４，１５，１６が順次突設するようにしても良い。
また、図４に示すように、平ダイス２ａ，２ｂは、上下一対の雄ネジ成形領域７，７を有する部分と、これらの間に挟まれた異形部成形領域１０を有する部分とを、予め別の鋼片ごとで製作し、これらを図示しないボルトによって連結して、前記成形面３ａ，３ｂを線対称に有するように組み立てられる。但し、雄ネジ成形領域７，７および異形部成形領域１０を、単一の鋼片の同じ側面に対し、放電加工などを施して、平ダイス２ａ，２ｂを形成することも可能である。
【００１９】
次に、前記転造ダイス１の平ダイス２ａ，２ｂによって、円柱形の素材Ｗ０の周面に雄ネジを転造する工程を、図５〜７に沿って説明する。尚、以下においては、便宜上、平ダイス２ａを固定側とし、平ダイス２ｂを可動側として、互いに逆方向に移動可能にして、図示しない転造装置にセットされているものとする。
図５中の平面図で示すように、予め、固定側の平ダイス２ａと可動側の平ダイス２ｂとを、これらの成形面３ａ，３ｂが線対称となるように互いに逆向きに、図示しない転造装置にセットする。次いで、係る成形面３ａ，３ｂの食い付き部４，４間に、例えば、ステンレス鋼からなる円柱形の素材Ｗ０を、その軸方向を送り（図示で右側）方向と直角にして、上記食い付き部４ごとの始端側から挟み込む（準備ステップ）。
【００２０】
係る状態で、図５中の黒い矢印で示すように、固定側の平ダイス２ａに対し、可動側の平ダイス２ｂを接近させ、上記素材Ｗ０を、これらの成形面３ａ，３ｂの食い付き部４，４間で挟み且つ回転させつつ平行部５，５側に送る。その結果、上記素材Ｗ０における円柱形の周面は、食い付き部４から平行部５にわたる前記上下一対の雄ネジ成形領域１０ごとに位置し、徐々に高く且つ大きくなる山部８および徐々に深く且つ広くなる谷部９により、図５の右側に示すように、軸方向の両端側に、浅く狭い複数のネジ谷ｖ１が螺旋状に刻設された素材Ｗ１となる。尚、素材Ｗ１の軸方向の中央部には、当初の断面ほぼ円形の部分ｒが位置している。
【００２１】
引き続いて、図６中の平面図で示すように、前記素材Ｗ１を、相対的に移動する平ダイス２ａ，２ｂの成形面３ａ，３ｂの平行部５，５間で挟み且つ回転させつつ、逃げ部９側の送り方向に送る（成形ステップ）。
その結果、上記素材Ｗ１のネジ谷ｖ１が螺旋状に刻設された両端側には、平行部５における上下一対の雄ネジ成形領域１０ごとに位置し、逃げ部６が向かって徐々に高く且つ大きくなる山部８、および徐々に深く且つ広くなる谷部９により、図６の右側に示すように、軸方向の両端側に、やや深く広い複数のネジ谷ｖ２が螺旋状に刻設された中間素材Ｗ２となる。
尚、中間素材Ｗ２の軸方向の中央部には、後述するように、異形部成形領域１０の食い付き部４から平行部５にかけて突設された複数ずつの円弧形部１４，１５、およびこれらの間に位置する平坦な表面１１，１２によって、やや幅の狭い複数の平坦面ｈが軸方向の視覚で対称な位置に形成される。
【００２２】
更に、図７中の平面図で示すように、前記中間素材Ｗ２を、相対的に移動する平ダイス２ａ，２ｂの成形面３ａ，３ｂの平行部５，５間で挟み且つ回転させつつ、係る平行部５，５間の逃げ部９側に送る（成形ステップ）。
その結果、上記中間素材Ｗ２のネジ谷ｖ１が螺旋状に刻設された両端側には、平行部５の逃げ部６側における上下一対の雄ネジ成形領域１０ごとに位置し、逃げ部６が向かって徐々に高く且つ大きくなる山部８、および徐々に深く且つ広くなる谷部９により、図７の左側に示すように、軸方向の両端側に、深く広い複数のネジ谷Ｖと、これらの間ごとに位置し高く幅弘のネジ山Ｍとが螺旋状に刻設された異形部付きボルトＷ３となる。
尚、異形部付きボルトＷ３の中央部には、後述するように、異形部成形領域１０の平行部５から逃げ部６にかけて突設された複数ずつの円弧形部１５，１６と、これらの間に位置する平坦な表面１２、および凹み面１３とにより、長方形である複数の平坦面Ｆを対称に有する断面ほぼ正六角形の異形部Ｈ１が形成される。
【００２３】
前記雄ネジ成形工程と平行して、図８の上段に示すように、前記素材Ｗ０の中央部（被成形部分）を、相対的に移動する平ダイス２ａ，２ｂの成形面３ａ，３ｂにおける異形部成形領域１０ごとの食い付き部４，４間で挟み且つ回転させつつ、平行部５，５側に送る（準備ステップ）。
尚、一対の異形部成形領域１０における円弧形部１４，１５，１６と、これらの間に位置する平坦な表面１１，１２および凹み面１３は、互いに同数で且つ線対称の同じ位置ごとに、同じ大きさで設けられている。また、素材Ｗ０は、前記雄ネジの成形時における回転を伴って、送り方向側への推進力を受けている。
円柱形の前記素材Ｗ０は、図８の上方に示すように、平ダイス２ａ，２ｂの成形面３ａ，３ｂにおける異形部成形領域１０ごとの食い付き部４，４間に挟まれ回転しつつ、平行部５，５間へ送られる。この間において、素材Ｗ０の軸方向の中央部は、食い付き部４，４の対向する比較的小さな円弧形部１４，１４間ごとに挟まれ、求心状に一対の圧力を受け、且つ隣接する平坦な表面１１，１１間ごとにおいて、上記圧力が解除される。但し、異形部成形領域１０ごとの食い付き部４，４間では、素材Ｗ０の軸方向の中央部には、顕著な塑性変形が生じない。
【００２４】
次いで、前記素材Ｗ０を、相対的に移動する平ダイス２ａ，２ｂの成形面３ａ，３ｂにおける異形部成形領域１０ごとの平行部５，５間で挟み且つ回転させつつ、それらの中央側に送る。その結果、図８の上段とその右端に示すように、素材Ｗ０の軸方向の中央部は、食い付き部４側の平行部５，５ごとの比較的小さな円弧形部１５，１５間ごとに対向して挟まれ、求心状に一対の圧力を受け、且つ隣接する平坦な表面１２，１２間ごとにおいて、上記圧力が解除される。この際、上記一対の圧力を受けた素材Ｗ０の中央部における周面は、幅の狭い複数の平坦面ｆ１が対称に形成され、これらの間ごと複数の円周面ｒが位置する素材Ｗ１となる。
【００２５】
引き続いて、図８の中段に示すように、上記素材Ｗ１を、相対的に移動する平ダイス２ａ，２ｂの成形面３ａ，３ｂにおける異形部成形領域１０ごとの平行部５，５間で挟み且つ回転させつつ、逃げ部９側の送り方向に送る（成形ステップ）。その結果、図８の中段とその右端に示すように、素材Ｗ１の軸方向の中央部は、平行部５，５ごとの比較的大きな円弧形部１５，１５間ごとに対向して挟まれ、求心状に一対の圧力を比較的広く受け、且つ隣接する平坦な表面１２，１２間ごとにおいて、上記圧力が解除される。その際、上記一対の圧力を受けた素材Ｗ１の中央部における周面には、やや広い複数の平坦面ｆ２が対称に形成されると共に、これらの間ごとには、平坦面ｆ２ごとにおける表層付近の余肉が表面１２，１２間ごとの凹んだ空間内に進入するため、複数の小さな円周面ｒが残留する中間素材Ｗ２となる。
【００２６】
更に、図８の下段に示すように、上記中間素材Ｗ２を、相対的に移動する平ダイス２ａ，２ｂの成形面３ａ，３ｂにおける異形部成形領域１０ごとの平行部５，５間で挟み且つ回転させつつ、隣接する逃げ部９，９の直前の位置付近まで送る（成形ステップ）。その結果、図８の下段とその右端に示すように、中間素材Ｗ２の軸方向の中央部は、平行部５，５ごとの更に大きな円弧形部１５，１５間ごとに対向して挟まれ、求心状に一対の圧力を比較的広く受け、且つ隣接する平坦な表面１２，１２間ごとにおいて、上記圧力が解除される。この際、上記一対の圧力を受けた中間素材Ｗ２の中央部における周面には、幅の広い複数の平坦面Ｆが対称に形成されると共に、これらの平坦面Ｆ，Ｆ間ごとには、平坦面Ｆごとにおける表層付近の余肉が表面１２，１２間ごとの凹んだ空間内に進入して、複数の稜線部が形成される。これによって、軸方向の両端側に雄ネジ部を有すると共に、これらの間に断面がほぼ正六角形（異形）で且つ外側に６つの平坦面Ｆを有する異形部Ｈ１を併有する異形部付きボルトＷ３が得られる。
【００２７】
そして、異形部Ｈ１を併有する異形部付きボルトＷ３は、平ダイス２ａ，２ｂの成形面３ａ，３ｂにおける異形部成形領域１０ごとの逃げ部６，６間に挟まれ且つ回転されつつ、前記複数の平坦面Ｆおよび複数の稜線部を、複数の円弧形部１６およびこれらの間に位置する凹み面１３によって、一層正確な形状に整形ないし修正された後、上記逃げ部６，６間の終端から外部に排出される。
その結果、図９に示すように、軸方向の両端側に、ネジ山Ｍとネジ谷Ｖとが同じ向きに刻設された一対の雄ネジ部Ｓを有し、これらの間に６つの平坦面Ｆを有する断面ほぼ正六角形の異形部Ｈ１を有する異形部付きボルトＷ３が得られる。
以上のような転造ダイス１、およびこれを用いた異形部付きボルトＷ３の転造方法によれば、円柱形の素材Ｗ０は、前記雄ネジ成形領域７，７間では、前記複数組の山部８および谷部９による塑性変形によって、当該素材Ｗ０の少なくとも一端側にネジ山Ｍおよびネジ谷Ｖからなる雄ネジ部Ｓが刻設（転造）される。
【００２８】
これと平行して、前記異形部成形領域１０における食い付き部４、平行部５、および逃げ部６にわたる複数の円弧形部１４〜１６、およびこれらの間ごとに位置する平坦な表面１１，１２あるいは凹み面１３によって、素材Ｗ０の周面には、係る素材Ｗ０を求心状に対向して押圧する一対の円弧形部１５などの圧力、および対向する一対の平坦な表面１２間などによる圧力の解除が交互に作用する。
その結果、素材Ｗ０における雄ネジＳ部以外の周面は、複数回に及ぶ上記圧力およびその解除に伴って、対向する一対の圧力を受けて凹んだ平面部Ｆと、係る平面部Ｆ付近の余肉が円周方向に偏肉して塑性変形することに伴う稜線部とが形成され、当初の断面円形から断面非円形で且つ複数の平面部Ｆを対称に有する異形部Ｈ１に成形される。
従って、前記転造ダイス１、およびこれを用いた異形部付きボルトＷ３の転造方法によれば、雄ネジ部Ｓと断面が非円形の異形部Ｈ１とを併有する異形部付きボルトＷ３を、円柱形の素材Ｗ０から単一の転造工程によって、正確、確実、迅速且つ安価にして成形できる。
【００２９】
図１０は、前記平ダイス２ａ，２ｂの応用形態である平ダイス２ａ，２ｂにおける一方の成形面３ａを例示する正面図である。
平ダイス２ａ（２ｂ）の成形面３ａ（３ｂ）は、図１０に示すように、前記同様の上下一対の雄ネジ成形領域７，７と、これらの間に位置する異形部成形領域１０ａとを備えている。係る異形部成形領域１０ａは、前記異形部成形領域１０に比べて、食い付き部４、平行部５、および逃げ部６に配置する円弧形部１４，１５，１６の高さと幅が送り方向に向かって順次高く且つ広くなり、これらが隣接する間隔のピッチｐも送り方向に向かって順次大きくなっている。
ここで前記素材Ｗ０を平ダイス２ａ，２ｂの食い付き部４，４間に前記同様に挟む準備ステップ後における素材Ｗ１，中間素材Ｗ２における中央部（被成形部）の平行部５，５間での成形挙動を、図１１，１２によって模式的に説明する。
【００３０】
図１１の左側から右側かけてに示すように、対向する平行部５，５の円弧形部１５ごとの高さおよび幅が小さく且つ平坦な表面１２が広い部分では、対向する円弧形部１５，１５に押された圧力によって、素材Ｗ１には、４つ平担面が対称な位置に形成され、該平担面付近の表層の余肉が互いに対向した表面１２，１２間で形成される凹み空間内へ偏肉する。
上記成形挙動は、図１１の右側に示す中間素材Ｗ２ｘおよび図１２の左側に示す中間素材Ｗ２ｙになるに連れ、対向する平行部５，５の円弧形部１５ごとの高さおよび幅が徐々に大きく、且つ平坦な表面１２が徐々に狭くなるに従って、顕著となり、４つの対称な平担面が互いに接近し始める。
【００３１】
そして、逃げ部６直前の平行部５，５では、図１２の右側に示すように、対向する大きな円弧形部１５，１５間に押された圧力による４つ平担面Ｆが外側のほぼ全周に形成され、これらの間にほぼ直角の稜線部が位置する断面ほぼ正方形の異形部Ｈ２が形成される。
その結果、図１３に示すように、一対の雄ネジ成形領域７，７によって転造された雄ネジ部Ｓを両端側に有し、これらの間（中央部）に断面ほぼ正方形の異形部Ｈ２を併有する異形部付きボルトＷ３ａを形成することができる。
尚、前記異形部付きボルトＷ３，Ｗ３ａは、例えば、異形部Ｈ１，Ｈ２を利用して一端側の雄ネジ部Ｓをベース板に穿設した雌ネジ孔にネジ込んで固定することにより、スタッドボルトとして活用することが可能である。
【００３２】
図１４は、異なる形態の転造ダイス１ａにおける平ダイス２ａ，２ｂにおける一方の成形面３ａを例示する正面図である。
平ダイス２ａ（２ｂ）の成形面３ａ（３ｂ）は、図１４に示すように、上方に位置する前記同様の雄ネジ成形領域７、およびその下方に位置する異形部成形領域１０を備えている。係る転造ダイス１ａを用いることによって、図１５に示すように、前記素材Ｗ０の一端側に雄ネジ部Ｓが転造され、且つ他端側に異形部成形領域１０の前記円弧形部１４〜１６および表面１１，１２などによる断面ほぼ正六角形の異形部Ｈ１を有する異形部付きボルトＷ３ｂが得られる。
尚、上記成形面３ａ，３ｂの異形部成形領域１０を前記異形部成形領域１０ａに置き換えても良く、係る形態によれば、一端側に雄ネジ部Ｓを有し、且つ他端側に断面ほぼ正方形の異形部Ｈ２を有する異形部付きボルトＷ３ｘが得られる。
また、上記異形部付きボルトＷ３ｂ，Ｗ３ｎは、ボルト頭の径寸法が比較的小さなボルトとしたり、あるいは、異形部Ｈ１，Ｈ２の平面Ｆ付近をベース板に隅肉溶接することにより、スタッドボルトとしても利用することが可能である。
【００３３】
図１６は、更に異なる形態の転造ダイス１ｂにおける平ダイス２ａ，２ｂにおける一方の成形面３ａを例示する正面図である。
平ダイス２ａ（２ｂ）の成形面３ａ（３ｂ）は、図１６に示すように、上下に山部８および谷部９の傾斜方向が対称な一対の雄ネジ成形領域７，７と、これらの間に位置する前記同様の異形部成形領域１０ａとを備えている。係る転造ダイス１ｂを用いることによって、図１７に示すように、前記素材Ｗ０の両端側にネジ山Ｍおよびネジ谷Ｖに向きが逆方向（逆ネジ）である一対の雄ネジ部Ｓ，Ｓと、これらの間（中央部）に断面ほぼ正方形の異形部Ｈ２を併有する異形部付きボルトＷ３ｄが得られる。
尚、上記成形面３ａ，３ｂの異形部成形領域１０ａを前記異形部成形領域１０に置き換えても良く、係る形態によれば、両端側に逆向きの一対の雄ネジ部Ｓ，Ｓを有し、且つこれらの間に断面ほぼ正六角形の異形部Ｈ１を有する異形部付きボルトＷ３ｙが得られる。また、上記異形部付きボルトＷ３ｃ，Ｗ３ｙは、例えば、建物の筋交いなどのように、対向する筋交い端部に溶着した逆向きの雌ネジ孔を有するナット同士の間を、両端の逆ネジの雄ネジＳによりネジ結合できる。
【００３４】
図１８は、別なる形態の転造ダイス１ｃにおける平ダイス２ａ，２ｂにおける一方の成形面３ａを例示する正面図である。
平ダイス２ａ（２ｂ）の成形面３ａ（３ｂ）は、図１８に示すように、上下に山部８および谷部９の傾斜方向が同じ一対の雄ネジ成形領域７，７と、これらの間に位置する前記同様で且つ上下一対の異形部成形領域１０ａと、これらの間に位置し且つ細長い上下一対の平坦面１８，１８と、を備えている。上下一対の異形部成形領域１０ａでは、食い付き部４、平行部５、および逃げ部６にわたって、それぞれの円弧形部１４，１５，１６の位置が半ピッチｐずつずれている。
係る転造ダイス１ｃを用いることによって、図１９に示すように、前記素材Ｗ０の両端側に雄ネジ部Ｓ，Ｓと、これらの間（中央部）に断面円形の軸部Ｇを介して、円周方向の向きが４５度ずれた断面ほぼ正方形である一対の異形部Ｈ２を軸方向に隣接して有する異形部付きボルトＷ３ｅが得られる。
【００３５】
尚、前記成形面３ａ，３ｂの異形部成形領域１０ａを前記異形部成形領域１０に置き換えても良く、係る形態によれば、両端側に一対の雄ネジ部Ｓ，Ｓを有し、且つこれらの間に軸部Ｇを介して、円周方向の向きが３０度ずれた断面ほぼ正六角形である一対の異形部Ｈ１を軸方向に隣接して有する異形部付きボルトＷ３ｚが得られる。また、成形面３ａ，３ｂおいて、山部８および谷部９の傾斜方向が対称な一対の雄ネジ成形領域７，７を有する形態とすることで、両端側に逆向きの雄ネジ部Ｓを有する異形部付きボルトＷ３ｅ，Ｗ３ｚを得ることも可能である。
【００３６】
図２０は、別異なる形態の転造ダイス１ｄにおける一対の円形ダイス２ｃ，２ｄの概略を示す平面図である。
円形ダイス２ｃ，２ｄは、図２０に示すように、平面視がほぼ円形で且つ全体がほぼ円柱形を呈し、それらの周面の円周方向に沿って、前記同様で且つ円筒形状の成形面３ａ，３ｂを、食い付き部４、平行部５、および逃げ部６の順に設けている。円筒形状の成形面３ａ，３ｂは、前記雄ネジ成形領域７と、異形部成形領域１０，１０ａとが、転造ダイス１，１ａ〜１ｃに示した何れかのパターンにより配設されている。尚、上記円形ダイス２ｃ，２ｄにおいて、平行部５と逃げ部６との間には、図示しない断面鋭角の切り欠きがそれぞれ開口している。
図２０に示すように、円形ダイス２ｃ，２ｄの食い付き部４，４間の隙間に円柱形の素材Ｗ０を挿入し（準備ステップ）、当該円形ダイス２ｃ，２ｄを同じ方向に同期して回転させ、係る素材Ｗ０の周面に対し、一対ずつの食い付き部４、平行部５，および逃げ部６を順次押し付けつつ接触させる（成形ステップ）。その結果、成形面３ａ，３ｂのパターン応じて、前記異形部付きボルトＷ３，Ｗ３ａ〜Ｗ３ｅ，Ｗ３ｘ〜Ｗ３ｚの何れかの成形が可能となる。
【００３７】
本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。
例えば、前記異形部成形領域における複数の円弧形部間のピッチおよびそれらの断面の突出パターンを調整することで、平行な一対の平坦面を有する断面ほぼ小判形の異形部や、断面ほぼ正三角形あるいは断面ほぼ正八角形以上のほぼ正多角形である異形部を、ボルトの中央部や一端側に形成することも可能である。
また、前記異形部成形領域における円弧形部の断面形状は、１つの半径による円弧形に限らず、複数の半径による複数の曲線を組み合わせたほぼ半楕円形やサイクロイド曲線などのような円弧形としても良い。
更に、前記転造ダイス１，１ａ，１ｂの成形面３，３ｂにおける雄ネジ成形領域７と異形部成形領域１０，１０ａとの間にも、前記細長い平坦面１８を配置しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、両端側に雄ネジ部を有し且つこれらの間に断面非円形の異形部を有するスタッドボルトなどのような異形部付きボルト（ネジ）を、一台の転造装置を用い且つ単一の転造工程によって、正確、確実、迅速に形成し、且つ安価に提供することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１，１ａ〜１ｄ…………転造ダイス
２ａ，２ｂ………………平ダイス
２ｃ，２ｄ………………円形ダイス
３ａ，３ｂ………………成形面
４…………………………食い付き部
５…………………………平行部
６…………………………逃げ部
７…………………………雄ネジ成形領域
８…………………………山部
９…………………………谷部
１０，１０ａ……………異形部成形領域
１４，１５，１６………円弧形部
Ｗ０………………………素材
Ｗ３，Ｗ３ａ〜Ｗ３ｅ…異形部付きボルト
Ｈ１，Ｈ２………………異形部
【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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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