(57)【要約】【課題】ねじの形成に最低限必要なエネルギのピーク値を小さくすることのできるねじ形成用工具を提供する。【解決手段】この工具３０は、被加工物（ワーク）の内周面に圧接した状態で同ワークと相対移動させることにより、ワークの表面に多条ねじを形成する。工具３０のベース部３１の表面に形成された複数の歯３２が、ワークの表面に多条ねじを形成する際に異なるタイミングで同ワークの表面に接触し始める形状にそれぞれ形成される。【選択図】図２
2008307543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物の表面に圧接した状態での同被加工物との相対移動を通じて前記被加工物の表面に多条ねじを形成するねじ形成用工具であって、
前記被加工物の表面にねじ溝を形成するための複数の歯は、前記多条ねじの形成に際して異なるタイミングで前記表面に接触し始める形状にそれぞれ形成されてなる
ことを特徴とするねじ形成用工具。
【請求項２】
請求項１に記載のねじ形成用工具において、
前記複数の歯は、その全てが互いに異なるタイミングで前記表面に接触し始める形状に形成されてなる
ことを特徴とするねじ形成用工具。
【請求項３】
請求項１または２に記載のねじ形成用工具において、
当該工具は、前記多条ねじの形成に際して移動する方向における前記複数の歯の先端位置が異なる位置に設定されてなる
ことを特徴とするねじ形成用工具。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のねじ形成用工具において、
当該工具は前記被加工物の表面にねじを転造するものである
ことを特徴とするねじ形成用工具。
【請求項５】
請求項４に記載のねじ形成用工具において、
当該工具は、円柱形状のベース部と同ベース部の表面においてその中心軸周りに螺旋状に延びる形状の前記歯とからなるものであって前記被加工物の内面に雌ねじを転造するタップである
ことを特徴とするねじ形成用工具。
【請求項６】
請求項１に記載のねじ形成用工具において、
当該工具は、前記表面にねじ溝を形成するための形成部を複数有してなり、
それら形成部は、いずれも円柱形状のベース部と同ベース部の表面においてその中心軸周りに螺旋状に延びる形状の前記歯とからなるものであって、且つ前記多条ねじの形成に際して移動する方向に間隔を置いて設けられてなり、
前記複数の形成部の一つに前記複数の歯のうちの幾つかが形成されるとともに前記複数の形成部の残りに前記複数の歯の残りが形成されてなる
ことを特徴とするねじ形成用工具。
【請求項７】
請求項６に記載のねじ形成用工具において、
当該工具は、二つの形成部を有してなる
ことを特徴とするねじ形成用工具。
【請求項８】
請求項７に記載のねじ形成用工具において、
前記複数の歯として四本以上の歯を有してなるとともに、前記二つの形成部にそれぞれ二本以上の歯が形成されてなり、
前記複数の歯のうちの特定の歯が前記二つの形成部の一方に形成されてなるとともに、同特定の歯によって形成されるねじ溝の両隣に位置するねじ溝を形成するための各歯が他の形成部に形成されてなる
ことを特徴とするねじ形成用工具。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれか一項に記載のねじ形成用工具において、
当該工具は前記被加工物の表面にねじを転造するものである
ことを特徴とするねじ形成用工具。
【請求項１０】
装置本体に対して前記工具を移動可能な状態で保持する保持部と、前記工具および前記被加工物を相対移動させるための動力を発生する動力発生部とを有する加工装置に設けられてなる
請求項１〜９のいずれか一項に記載のねじ形成用工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多条ねじの形成に用いるねじ形成用工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、切削加工や転造加工などを通じて、被加工物の表面にねじを形成することが多用されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平２−１０６２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、切削加工や転造加工によってねじを形成する際には、加工用の工具を動作させるために最低限必要なエネルギ（必要エネルギ）の大きさが加工開始直後において一時的に大きくなり、その後において小さくなるといったように推移する。
【０００４】
多条のねじを形成する場合には、各ねじ溝についての必要エネルギを加算した値が多条ねじについての必要エネルギとなる。そのため、多条ねじの形成に際しては、必要エネルギのピーク値が大きくなり易い。そして、これは加工に用いる工具の耐久性能の向上を阻む一因となるため、好ましくない。
【０００５】
本発明は、そうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ねじの形成に最低限必要なエネルギのピーク値を小さくすることのできるねじ形成用工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項１に記載の発明は、被加工物の表面に圧接した状態での同被加工物との相対移動を通じて前記被加工物の表面に多条ねじを形成するねじ形成用工具であって、前記被加工物の表面にねじ溝を形成するための複数の歯は、前記多条ねじの形成に際して異なるタイミングで前記表面に接触し始める形状にそれぞれ形成されてなることをその要旨とする。
【０００７】
上記構成によれば、複数の歯が異なるタイミングで被加工物の表面にねじ溝を形成し始めるようになり、各ねじ溝についての必要エネルギ（工具を動作させるために最低限必要なエネルギ）のピークが現れるタイミングをずらすことができる。そのため、各ねじ溝についての必要エネルギを加算した値のピーク値、言い換えれば、多条ねじについての必要エネルギのピーク値を小さくすることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のねじ形成用工具において、前記複数の歯は、その全てが互いに異なるタイミングで前記表面に接触し始める形状に形成されてなることをその要旨とする。
【０００９】
上記構成によれば、全ての歯が異なるタイミングで被加工物の表面にねじ溝を形成し始めるようになるため、各ねじ溝についての必要エネルギのピークが現れるタイミングを好適に分散させることができ、多条ねじについての必要エネルギのピーク値を好適に小さくすることができる。
【００１０】
なお、異なるタイミングで前記表面に接触し始める形状に前記複数の歯をそれぞれ形成するといった構成は、請求項３によるように、多条ねじの形成に際して工具が移動する方向における前記複数の歯の先端位置を異なる位置に設定する、といった構成により実現することができる。
【００１１】
また、請求項１〜３のいずれか一項に記載の発明にかかる構成は、請求項４によるように、被加工物の表面にねじを転造するものに適用することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のねじ形成用工具において、当該工具は、円柱形状のベース部と同ベース部の表面においてその中心軸周りに螺旋状に延びる形状の前記歯とからなるものであって前記被加工物の内面に雌ねじを転造するタップであることをその要旨とする。
【００１２】
上記構成によれば、円柱形状のタップによって被加工物の内面に雌ねじを転造するに際して、多条ねじについての必要エネルギのピーク値を小さくすることができる。
請求項６に記載の発明は、請求項１に記載のねじ形成用工具において、当該工具は、前記表面にねじ溝を形成するための形成部を複数有してなり、それら形成部は、いずれも円柱形状のベース部と同ベース部の表面においてその中心軸周りに螺旋状に延びる形状の前記歯とからなるものであって、且つ前記多条ねじの形成に際して移動する方向に間隔を置いて設けられてなり、前記複数の形成部の一つに前記複数の歯のうちの幾つかが形成されるとともに前記複数の形成部の残りに前記複数の歯の残りが形成されてなることをその要旨とする。
【００１３】
上記構成によれば、複数の形成部の一つによって複数のねじ溝のうちの幾つかを形成した後に、複数の形成部の残りによって複数のねじ溝の残りを形成するといったように、複数の歯によって異なるタイミングで被加工物の表面にねじ溝を形成することができるようになる。そのため、被加工物の内面に雌ねじを転造するに際して、多条ねじについての必要エネルギのピーク値を小さくすることができる。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のねじ形成用工具において、当該工具は、二つの形成部を有してなることをその要旨とする。
上記構成によれば、二つの形成部の一方によって複数のねじ溝のうちの幾つかを形成した後に、二つの形成部の他方によって複数のねじ溝の残りを形成するといったように、複数の歯によって異なるタイミングで被加工物の表面にねじ溝を形成することができるようになる。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のねじ形成用工具において、前記複数の歯として四本以上の歯を有してなるとともに、前記二つの形成部にそれぞれ二本以上の歯が形成されてなり、前記複数の歯のうちの特定の歯が前記二つの形成部の一方に形成されてなるとともに、同特定の歯によって形成されるねじ溝の両隣に位置するねじ溝を形成するための各歯が他の形成部に形成されてなることをその要旨とする。
【００１６】
一方の形成部（あるいは他方の形成部）に形成される歯を互いに隣り合うねじ溝を形成する歯のみによって構成するようにした場合、一方の形成部（あるいは他方の形成部）によって被加工物にねじ溝を形成する際に、工具の移動方向における各歯の先端部分、すなわち各歯における被加工物の内周面に食い付く部分であって同被加工物と各歯との接触部分の中で最も面圧が高い部分が同工具の周方向における一部に偏ってしまう。そのため、工具が一方向に押圧されて撓むなどしてその回転中心がずれることにより、多条ねじの形成精度の低下を招くおそれがある。
【００１７】
この点、上記構成によれば、多条ねじの形成に際して移動する方向における各歯の先端部分が同工具の周方向における一部に偏ることを抑制することができ、多条ねじを精度よく形成することができる。
【００１８】
なお、請求項６〜８のいずれか一項に記載の発明にかかる構成は、請求項９によるように、被加工物の表面にねじを転造するものに適用することができる。
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれか一項に記載のねじ形成用工具において、装置本体に対して前記工具を移動可能な状態で保持する保持部と、前記工具および前記被加工物を相対移動させるための動力を発生する動力発生部とを有する加工装置に設けられてなることをその要旨とする。
【００１９】
多条ねじについての必要エネルギのピーク値が大きいと、その分だけ大きなエネルギを発生するものを動力発生部として採用する必要が生じ、また保持部としては同エネルギに耐えうる高強度のものを採用する必要が生じるために、加工装置の大型化を招いてしまう。
【００２０】
上記構成によれば、多条ねじについての必要エネルギのピーク値を小さくして、加工装置の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかるねじ形成用工具を具体化した第１の実施の形態について説明する。
【００２２】
ここでは先ず、本実施の形態にかかる工具が適用される加工装置の概略構成について、図１を参照しつつ説明する。
図１に示すように、加工装置１０の基台１１には固定部１２が設けられており、この固定部１２には円筒形状の被加工物（以下、ワーク２０）が固定される。
【００２３】
基台１１には装置本体１３が固定されており、同装置本体１３には保持部１４が取り付けられている。この保持部１４は、装置本体１３に対して、固定部１２に固定されたワーク２０の中心軸方向（同図に矢印Ａで示す方向）において移動可能に設けられている。また保持部１４には、電動モータ１５および工具３０が取り付けられている。
【００２４】
工具３０は、ワーク２０の内周面に多条（本実施の形態では、五条）の雌ねじ２１を転造するタップであり、円柱形状のベース部３１と同ベース部３１の表面においてその中心軸周りに螺旋状に延びる形状の複数（本実施の形態では、五つ）の歯３２とにより構成されている。また工具３０は、固定部１２に取り付けられたワーク２０の中心軸と同工具３０の中心軸とが一致するように保持部１４に取り付けられる。
【００２５】
電動モータ１５は、保持部１４に工具３０を取り付けることによって、出力軸が工具３０と連結されるようになっている。そして、このように工具３０を取り付けた状態で電動モータ１５を駆動することにより、同工具３０をその中心軸周りに回転させることが可能になっている。
【００２６】
本実施の形態にかかる加工装置１０は、例えばマイクロコンピュータなどからなる電子制御装置１６を備えている。電子制御装置１６は、ワーク２０の内部に雌ねじ２１を形成する際に、予め定められたパターンで保持部１４の位置制御や電動モータ１５の駆動制御を実行する。具体的には、それら制御が以下のように実行される。
【００２７】
すなわち先ず、工具３０の各歯３２が食い付く方向（以下、正方向）に回転するように電動モータ１５が駆動されるとともに、同工具３０がワーク２０内部に挿入される方向に保持部１４が移動される。これによってワーク２０の内周面に工具３０の各歯３２が食い付き、さらにはワーク２０の表面と工具３０とが圧接した状態でそれらワーク２０および工具３０が相対移動するようになり、これに伴ってワーク２０内部の表面に雌ねじ２１が形成される。
【００２８】
その後、ワーク２０の雌ねじ２１から工具３０の歯３２を取り外す方向に回転するように電動モータ１５が駆動されるとともに、同工具３０がワーク２０から脱出する方向に保持部１４が移動される。これにより、工具３０がワーク２０内部から取り外される。
【００２９】
ここで、本実施の形態では、ワーク２０内部に雌ねじ２１を形成するために最低限必要なエネルギのピーク値を小さくするべく、上記工具３０の形状が工夫されている。
以下、工具３０の具体形状について図２を参照しつつ詳細に説明する。
【００３０】
図２において（ａ）は工具３０の側面形状を示しており、（ｂ）は工具３０を先端側（同図（ａ）における矢印Ｂ方向）から見た形状を示している。なお図２（ｂ）では、理解を容易にするために、各歯３２として、その幅方向の中心にあたる位置を繋いだ線（実線）を示している。また図２（ｂ）の破線は、仮に各歯３２を工具３０の先端まで延ばした場合に、それら歯３２の幅方向の中心にあたる位置を繋いだ線を示している。
【００３１】
図２（ａ）および（ｂ）に示すように、工具３０のベース部３１の表面には螺旋形状で連続して延びる形状の複数の歯３２が形成されている。それら歯３２は、ワーク２０に雌ねじ２１（図１参照）を形成する際に工具３０が移動する方向（同図（ａ）における矢印Ｃ方向）における先端位置（同図（ａ），（ｂ）中にＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４，Ｓ５で示す位置）が異なる位置となる形状でそれぞれ延設されている。
【００３２】
また各歯３２は、上記先端位置から離れるのに伴って徐々に突出量（詳しくは、ベース部３１からの突出量）が大きくなる形状であり、且つ上記先端位置から所定距離以上離れた位置においては突出量が一定となる形状にそれぞれ形成されている。
【００３３】
さらに各歯３２は、その幅方向（詳しくは、歯３２の延設方向と直交する方向）における断面形状が、上記突出量が一定となった部分において上記雌ねじ２１（図１参照）の歯溝の幅方向における断面形状とほぼ一致する形状となるようにそれぞれ設定されている。
【００３４】
こうした形状の工具３０は、複数の歯３２の全てが互いに異なるタイミング（具体的には、先端位置が位置Ｓ１の歯３２→同位置Ｓ２の歯３２→同位置Ｓ３の歯３２→同位置Ｓ４の歯３２→同位置Ｓ５の歯３２といった順）でワーク２０（図１参照）の内周面に接触し始めるようになる。
【００３５】
以下、こうした形状の工具３０を用いることによる作用について説明する。
図３に示すように、転造加工によって一条ねじを形成する際には一般に、加工用の工具を回転させるために最低限必要なトルク（必要トルク）の大きさが加工開始直後において一時的に大きくなり、その後において小さくなるといったように推移する。
【００３６】
多条のねじを形成する場合には、各ねじ溝についての必要トルクを加算した値が多条ねじについての必要トルクとなる。そのため、複数の歯の移動方向における先端位置が同一の工具を用いて雌ねじを形成すると、各ねじ溝が同一のタイミングで形成されるために、各ねじ溝についての必要トルクのピークが同時に現れることとなり、多条ねじの必要トルクのピーク値が大きくなってしまう。
【００３７】
これは工具に作用するトルクの低減、ひいては同工具の耐久性能の向上を阻む一因となるため、好ましくない。また、そうした工具を用いる加工装置では、電動モータとして大きなトルクを発生するものを採用する必要が生じ、また工具を保持する保持部として同トルクに耐えうる高強度のものを採用する必要が生じるために、装置の大型化を招いてしまう。
【００３８】
本実施の形態にかかる加工装置１０（図１）では、上述した工具３０が用いられるために、複数の歯３２が異なるタイミングでワーク２０の内周面に接触し始めて各別にねじ溝を形成するようになり、各ねじ溝についての必要トルクのピークが現れるタイミングをずらすことができる。そのため図４に実線で示すように、各ねじ溝についての必要トルクを加算した値のピーク値、言い換えれば、多条ねじ（具体的には、ワーク２０の雌ねじ２１）についての必要トルクのピーク値を小さくすることができる。なお図４には、比較例として、全ての歯が同一のタイミングでワーク２０の内周面に接触し始める形状の工具を用いて雌ねじを形成した場合における必要トルクの推移を一点鎖線で併せ示している。
【００３９】
特に、本実施の形態にかかる加工装置１０（図１）では、複数の歯３２の全てが互いに異なるタイミングでワーク２０（図１）の内周面に接触し始める形状に工具３０が形成されているために、全ての歯３２が異なるタイミングでワーク２０の表面にねじ溝を形成し始めるようになる。そのため、ワーク２０の内周面に接触し始めるタイミングが同一の複数の歯を有する工具が採用される装置と比較して、各ねじ溝についての必要トルクのピークが現れるタイミングを好適に分散させることができ、多条ねじについての必要トルクのピーク値を好適に小さくすることができる。
【００４０】
そして、このように多条ねじについての必要トルクのピーク値を小さくすることにより、電動モータ１５としてトルク容量の小さいものを採用することができ、また保持部１４として比較的強度の小さいものを採用することができるために、加工装置１０の小型化を図ることができる。また、ワーク２０の内周面に雌ねじ２１を形成する際に工具３０に作用するトルクを小さく抑えることができるために、同工具３０の耐久性を向上させることができる。
【００４１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）工具３０の複数の歯３２を、ワーク２０の内周面への雌ねじ２１の形成に際して異なるタイミングで同ワーク２０の内周面に接触し始める形状に形成した。そのため、多条ねじについての必要トルクのピーク値を小さくすることができる。
【００４２】
（２）複数の歯３２の全てが互いに異なるタイミングでワーク２０の内周面に接触し始める形状に工具３０を形成した。そのため、各ねじ溝についての必要トルクのピークが現れるタイミングを好適に分散させることができ、多条ねじについての必要トルクのピーク値を好適に小さくすることができる。
【００４３】
（３）ワーク２０の内周面に雌ねじ２１を形成する際に工具３０が移動する方向における同工具３０の各歯３２の先端位置を異なる位置に設定したために、異なるタイミングでワーク２０の表面に接触し始める形状に各歯３２を形成することができる。
【００４４】
（４）工具３０として、円柱形状のベース部３１と同ベース部３１の表面においてその中心軸周りに螺旋状に延びる形状の複数の歯３２とからなるものであってワーク２０の内面に雌ねじ２１を転造するタップを採用するようにした。そのため、円柱形状のタップによってワーク２０の内面に雌ねじ２１を転造するに際して、多条ねじについての必要トルクのピーク値を小さくすることができる。
【００４５】
（５）工具３０を回転させる電動モータ１５を有する加工装置１０の小型化を図ることができる。
（第２の実施の形態）
以下、本発明にかかるねじ形成用工具を具体化した第２の実施の形態について説明する。
【００４６】
本実施の形態にかかるねじ形成用工具が適用される加工装置の構成、制御構造、および操作方法は、いずれも第１の実施の形態と同様であるため、その説明は省略する。
以下、本実施の形態にかかるねじ形成用工具の具体形状について説明する。
【００４７】
図５は、本実施の形態にかかるねじ形成用工具（工具４０）の側面構造を示している。
同図５に示すように、工具４０はベース軸４１を備えており、同ベース軸４１には二つの形成部（第１形成部４２および第２形成部４３）が形成されている。それら第１形成部４２および第２形成部４３は、いずれもワーク２０の内周面に雌ねじ２１（図１参照）を形成するためのものであり、雌ねじ２１の形成に際して移動する方向に間隔を置いて設けられている。
【００４８】
第１形成部４２は、円柱形状のベース部４４と同ベース部４４の表面においてその中心軸周りに螺旋状に延びる形状の複数の歯４５とにより構成されている。第２形成部４３は、円柱形状のベース部４６と同ベース部４６の表面においてその中心軸周りに螺旋状に延びる形状の複数の歯４７とにより構成されている。また、第１形成部４２には五条の雌ねじ２１を形成するための五本の歯のうちの三本（上記歯４５）が形成されており、第２形成部４３には五本の歯のうちの残りの二本（上記歯４７）が形成されている。さらに、第１形成部４２および第２形成部４３は、そのベース部４４，４６の中心軸と前記ベース軸４１の中心軸とが一致するようにそれぞれ設けられている。
【００４９】
また第１形成部４２および第２形成部４３に形成される各歯４５，４７は、雌ねじ２１の形成に際して工具４０が移動する方向における先端位置から離れるのに伴って徐々に突出量（詳しくは、ベース部４４，４６からの突出量）が大きくなる形状であり、且つ上記先端位置から所定距離以上離れた位置においては突出量が一定となる形状にそれぞれ形成されている。さらに各歯４５，４７は、その幅方向（詳しくは、歯４５，４７の延設方向と直交する方向）における断面形状が、上記突出量が一定となった部分において上記雌ねじ２１（図１参照）の歯溝の幅方向における断面形状とほぼ一致する形状となるようにそれぞれ設定されている。
【００５０】
工具４０の表面には、ベース軸４１の軸方向に延びる複数（五本）の溝４８が形成されている。これら溝４８は、雌ねじ２１の形成に際して工具４０とワーク２０（図１参照）との間にグリスを供給するための溝であり、工具４０の表面の周方向において等角度（７２°）おきに形成されている。
【００５１】
本実施の形態では、こうした工具４０が用いられるために、その第１形成部４２に形成された歯４５によって五本のねじ溝のうちの三本を形成した後に、第１形成部４２に形成された歯４７によって五本のねじ溝のうちの残りの二本を形成するといったように、複数の歯によって異なるタイミングでワーク２０の表面にねじ溝が形成される。
【００５２】
これにより、各ねじ溝についての必要トルクのピークが現れるタイミングをずらすことができ、各ねじ溝についての必要トルクを加算した値のピーク値、言い換えれば、多条ねじ（具体的には、ワーク２０の雌ねじ２１）についての必要トルクのピーク値を小さくすることができる。
【００５３】
図６に多条ねじについての必要トルクのピーク値と多条ねじの内径（詳しくは、その下穴の半径）との関係を求めた結果を示す。
図６において、線Ｌ１は本実施の形態にかかる工具４０と同様の構造の工具を用いて多条ねじを形成した場合の上記関係を示しており、線Ｌ２は五本のねじ溝を同時に形成する工具を用いて多条ねじを形成した場合の上記関係を示している。
【００５４】
図６から明らかなように、本実施の形態にかかる工具４０を用いて多条ねじを形成した場合には（線Ｌ１）、五本のねじ溝を同時に形成する工具を用いて多条ねじを形成した場合と比較して（線Ｌ２）、必要トルクのピーク値が低減されるようになる。
【００５５】
図７に多条ねじの形成に際して必要となる工具を軸方向に移動させる力（必要スラスト力）のピーク値と多条ねじの内径（詳しくは、その下穴の半径）との関係を求めた結果を示す。
【００５６】
図７において、線Ｌ３は本実施の形態にかかる工具４０と同様の構造の工具を用いて多条ねじを形成した場合の上記関係を示しており、線Ｌ４は五本のねじ溝を同時に形成する工具を用いて多条ねじを形成した場合の上記関係を示している。
【００５７】
図７から明らかなように、本実施の形態にかかる工具を用いて多条ねじを形成した場合には（線Ｌ３）、五本のねじ溝を同時に形成する工具を用いて多条ねじを形成した場合と比較して（線Ｌ４）、必要スラスト力のピーク値についてもこれが低減されるようになる。
【００５８】
そして、このように多条ねじについての必要トルクのピーク値や必要スラスト力のピーク値を小さくすることにより、電動モータ１５としてトルク容量の小さいものを採用することができ、また保持部１４として比較的強度の小さいものを採用することができるために、加工装置１０の小型化を図ることができる。また、ワーク２０の内周面に雌ねじ２１を形成する際に工具４０に作用するトルクやスラスト力を小さく抑えることができるために、同工具４０の摩耗や欠損の発生などを抑制することができ、同工具４０の耐久性を向上させることができる。
【００５９】
ここで、第１形成部４２の歯４５（あるいは第２形成部４３の歯４７）を互いに隣り合うねじ溝を形成する歯のみによって構成するようにした場合、第１形成部４２（あるいは第２形成部４３）によってワーク２０にねじ溝が形成される際に、工具４０の移動方向における各歯４５，４７の先端部分、すなわち各歯４５，４７の上記ワーク２０の内周面に食い付く部分であって各歯４５，４７とワーク２０との接触部分の中で最も面圧が高い部分が同工具４０の周方向における一部に偏ってしまう。そのため、工具４０が一方向に押圧されて撓むなどしてその回転中心がずれることにより、雌ねじ２１の形成精度の低下を招くおそれがある。
【００６０】
この点をふまえて、本実施の形態では、五条の雌ねじ２１を形成する五本の歯のうちの特定の歯を第１形成部４２に形成するとともに、同特定の歯によって形成されるねじ溝の両隣に位置するねじ溝を形成するための各歯を第２形成部４３に形成するようにしている。
【００６１】
以下、そのように第１形成部４２および第２形成部４３に形成される各歯４５，４７について、詳細に説明する。
図８は、第１形成部４２を工具４０の先端側から見た側面構造を示している。
【００６２】
なお図８では、理解を容易にするために、各歯４５として、その幅方向の中心にあたる位置を繋いだ線（実線）を示している。また図８の破線は、仮に第２形成部４３に形成される歯４５を第１形成部４２に形成した場合に、それら歯４５の幅方向の中心にあたる位置を繋いだ線を示している。
【００６３】
図８に示すように、第１形成部４２には五本の歯のうちの三本（上記歯４５）が形成されている。第１形成部４２に形成された三本の歯４５は、第１形成部４２によってねじ溝が形成される際に同時にワーク２０に食い付くように、その先端位置が設定されている。
【００６４】
ここで、ワーク２０の内周面に五本のねじ溝を同時に形成する工具にあっては、それらねじ溝を形成するための各歯の先端位置が等角度（７２°）おきに並ぶ。そうした各歯の先端位置を、図８に併せ示すように右回り方向に順に「Ｄ」，「Ｅ」，「Ｆ」，「Ｇ」，「Ｈ」とすると、第１形成部４２には、先端位置が「Ｄ」，「Ｆ」，「Ｈ」である歯４５がそれぞれ形成されている。すなわち第１形成部４２には、各先端位置「Ｄ」，「Ｆ」，「Ｈ」を直線で繋いだ場合にできる三角形の中に工具４０の回転中心Ｏが位置するように、各歯４５が設けられている。なお本実施の形態では、先端位置が「Ｆ」である歯４５が特定の歯に相当する。また上記各溝４８は、そうした各歯の先端位置「Ｄ」，「Ｅ」，「Ｆ」，「Ｇ」，「Ｈ」の間に位置するようにそれぞれ形成されている。
【００６５】
図９は、第２形成部４３を工具４０の先端側から見た側面構造を示している。
なお図９では、理解を容易にするために、各歯４７として、その幅方向の中心にあたる位置を繋いだ線（実線）を示している。また図９の破線は、仮に第１形成部４２に形成される歯４５を第２形成部４３に形成した場合に、それら歯４５の幅方向の中心にあたる位置を繋いだ線を示している。
【００６６】
図９に示すように、第２形成部４３には、五本の歯のうちの第１形成部４２に形成された三本の歯４５（図８参照）を除く、残りの二本の歯４７が形成されている。また第２形成部４３には、第１形成部４２に形成された三本の歯４５のうちの一本によって形成されたねじ溝と係合する一本の歯（凸部４９）が形成されている。そして、第２形成部４３に形成された二本の歯４７および凸部４９は、同第２形成部４３によってねじ溝が形成される際に同時にワーク２０に食い付く（凸部４９についてはワーク２０に接触する）ように、その先端位置が設定されている。また、前述した各先端位置「Ｄ」，「Ｅ」，「Ｆ」，「Ｇ」，「Ｈ」（図８参照）を図９に併せ示すように、第２形成部４３には、先端位置が「Ｅ」，「Ｇ」である歯４７と先端位置が「Ｄ」である歯に対応する形状の凸部４９とがそれぞれ形成されている。すなわち第２形成部４３には、各先端位置「Ｅ」，「Ｇ」，「Ｄ」を直線で繋いだ場合にできる三角形の中に工具４０の回転中心Ｏが位置するように、各歯４７および凸部４９が設けられている。なお本実施の形態では、先端位置が「Ｇ」である歯４７が特定の歯に相当する。
【００６７】
本実施の形態では、このように五本の歯４５，４７および凸部４９が第１形成部４２および第２形成部４３に形成されるため、第１形成部４２によって三本のねじ溝を形成するとき、および第２形成部４３によって二本のねじ溝を形成するときにおいて、各歯４５，４７や凸部４９の先端部分が同工具４０の周方向における一部に偏ることが回避される。そのため、工具４０の周方向側面に作用するワーク２０による押圧力が一方向に偏ることが抑制されるようになり、各ねじ溝、ひいては雌ねじ２１が精度よく形成されるようになる。
【００６８】
図１０に、同時に五本のねじ溝を形成する工具を用いて多条ねじが形成される場合における同工具とワーク２０との接触部分の断面構造を示す。
同図１０に示すように、上記工具を用いて多条ねじが形成される場合には、ワーク２０の各ねじ溝が、隣り合うねじ溝と同時に形成される。この場合には、隣り合う歯と歯との間隔が小さく、それら歯によってワーク２０の変形が拘束されるため、多条ねじについての必要トルクや必要スラスト力が大きくなってしまう。
【００６９】
図１１に、本実施の形態にかかる工具４０を用いて多条ねじが形成される場合における同工具４０とワーク２０との接触部分の断面構造を示す。
同図１１に示すように、本実施の形態にかかる工具４０を用いて多条ねじが形成される場合には、ワーク２０の各ねじ溝が、隣り合うねじ溝の一方あるいは両方が形成されない状況のもとで形成される。この場合には、各歯４５（或いは各歯４７や凸部４９）の間隔を大きくすることができ、これによりワーク２０を変形させ易くなるため、多条ねじについての必要トルクや必要スラスト力を比較的小さくすることができる。
【００７０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下に記載する効果が得られるようになる。
（１）工具４０の複数の歯４５，４７を、ワーク２０の内周面への雌ねじ２１の形成に際して異なるタイミングで同ワーク２０の内周面に接触し始める形状に形成した。そのため、多条ねじについての必要トルクのピーク値を小さくすることができる。
【００７１】
（２）雌ねじ２１の形成時における移動方向に間隔を置いて設けられた第１形成部４２と第２形成部４３とを備えた工具４０において、その第１形成部４２に五本の歯のうちの三本（歯４５）を形成するとともに第２形成部４３に残りの二本（歯４７）を形成するようにした。そのため、第１形成部４２に形成された歯４５によって五本のねじ溝のうちの三本を形成した後に、第１形成部４２に形成された歯４７によって五本のねじ溝のうちの残りの二本を形成するといったように、複数の歯４５，４７によって異なるタイミングでワーク２０の表面にねじ溝を形成することができる。したがって、ワーク２０の内面に多条ねじを転造する際に、同多条ねじについての必要エネルギのピーク値を小さくすることができる。
【００７２】
（３）五本の歯のうちの特定の歯を第１形成部４２に形成するとともに、同特定の歯によって形成されるねじ溝の両隣に位置するねじ溝を形成するための各歯を第２形成部４３に形成するようにした。そのため、雌ねじ２１の形成に際して移動する方向における各歯４５，４７の先端部分が工具４０の周方向における一部に偏ることを抑制することができ、雌ねじ２１を精度よく形成することができる。
【００７３】
なお、上記各実施の形態は、以下のように変更して実施してもよい。
・第１の実施の形態において、複数の歯のうちの少なくとも２つが異なるタイミングでワーク２０の内周面に接触し始める形状であれば、必ずしも複数の歯３２の全てが異なるタイミングでワーク２０の内周面に接触し始める形状に工具３０を形成しなくてもよい。そうした構成によっても、全ての歯が同じタイミングで接触し始める形状の工具と比べて、多条ねじについての必要トルクを小さく抑えることができる。
【００７４】
・第１の実施の形態において、複数の歯が異なるタイミングでワーク２０の内周面に接触し始める形状に形成されるのであれば、各歯を、ワーク２０の内周面への雌ねじ２１の形成に際して工具が移動する方向における先端位置が同一位置となる形状に延設するようにしてもよい。
【００７５】
・第２の実施の形態において、五本の歯のうちの第１形成部４２に形成する歯４５は任意に変更可能である。
・第２の実施の形態において、第１形成部４２の歯４５を、互いに異なるタイミングでワーク２０の内周面に接触し始める形状に形成するようにしてもよい。また、第２形成部４３の歯４７を、互いに異なるタイミングでワーク２０の内周面に接触し始める形状に形成するようにしてもよい。これら構成によれば、各ねじ溝についての必要トルクのピークが現れるタイミングを好適に分散させることができ、多条ねじについての必要トルクのピーク値を好適に小さくすることができる。
【００７６】
・第２の実施の形態において、ワーク２０に雌ねじ２１を形成するための形成部を三つ以上設けるようにしてもよい。
・第２の実施の形態において、工具に複数の形成部を設けることに加えて、複数のねじ溝の断面形状を適正な形状に矯正するための矯正部を設けるようにしてもよい。同構成によれば、複数の形成部によって複数のねじ溝を形成した後に、それらねじ溝を矯正部によって適正な形状に矯正することができる。そのため、ワーク２０に雌ねじ２１を精度よく形成することができるようになる。
【００７７】
図１２に、そうした矯正部を有する工具の一例を示す。同図１２に示すように、工具５０のベース軸５１には、その先端側から順に互いに間隔を置いて、第１形成部４２、第２形成部４３、および矯正部５２が設けられている。矯正部５２は、円柱形状のベース部５３と同ベース部５３の表面においてその中心軸周りに螺旋状に延びる形状の複数（五本）の凸部５４とにより構成されている。矯正部５２は、そのベース部５３の中心軸がベース軸５１の中心軸と一致するように設けられている。なお、矯正部５２の五本の凸部５４は、雌ねじ２１のねじ溝に対応する形状に形成されている。
【００７８】
・各実施の形態において、電動モータ１５に代えて、オイルや空気などの流体の圧力によって作動する流体圧モータを動力発生部として設けるようにしてもよい。
・本発明は、平板形状のベース部の一面に平行に延びる歯が形成された工具（平ダイス）や、円柱形状のベース部の内周面にその中心軸周りに螺旋状に延びる形状の複数の歯が形成された工具（丸ダイス）、円筒形状のベース部の外周面にその中心軸周りに螺旋状に延びる形状の複数の歯が形成された工具（ローラダイス）など、多条の雄ねじを形成する加工装置に採用される工具にも適用することができる。こうした工具にあっても、ワークの表面に複数のねじ溝を形成するための歯を、多条の雄ねじの形成に際して異なるタイミングでワークに接触し始める形状に形成するようにすればよい。これにより、上述した実施の形態に準じた作用効果を得ることができるようになる。
【００７９】
・本発明は、転造加工に用いられる工具に限らず、切削加工に用いられる工具にも適用することができる。切削加工用の工具にあっても、ワークの表面に複数のねじ溝を形成するための歯を多条の雄ねじの形成に際して異なるタイミングでワークに接触し始める形状に形成することにより、上述した実施の形態に準じた作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明を具体化した第１の実施の形態にかかるねじ形成用工具が適用される加工装置の概略構成を示す略図。
【図２】（ａ）同実施の形態にかかる工具の側面構造を示す側面図、（ｂ）同工具を先端側から見た形状を示す側面図。
【図３】一条ねじについての必要トルクの推移を示すタイミングチャート。
【図４】本実施の形態にかかる工具を用いて多条ねじを形成した際の必要トルクの推移を示すタイミングチャート。
【図５】本発明を具体化した第２の実施の形態にかかるねじ形成用工具の側面構造を示す側面図。
【図６】多条ねじについての必要トルクのピーク値と多条ねじの内径との関係を示すグラフ。
【図７】多条ねじについての必要スラスト力のピーク値と多条ねじの内径との関係を示すグラフ。
【図８】第１形成部を工具の先端側から見た側面構造を示す側面図。
【図９】第２形成部を工具の先端側から見た側面構造を示す側面図。
【図１０】同時に五本のねじ溝を形成する工具を用いて多条ねじが形成される場合における同工具とワークとの接触部分の断面構造を拡大して示す拡大断面図。
【図１１】本実施の形態にかかる工具を用いて多条ねじが形成される場合における同工具とワークとの接触部分の断面構造を拡大して示す拡大断面図。
【図１２】他の実施の形態にかかる工具の側面構造を示す側面図。
【符号の説明】
【００８１】
１０…加工装置、１１…基台、１２…固定部、１３…装置本体、１４…保持部、１５…電動モータ、１６…電子制御装置、２０…ワーク、２１…雌ねじ、３０…工具、３１…ベース部、３２…歯、４０…工具、４１…ベース軸、４２…第１形成部、４３…第２形成部、４４…ベース部、４５…歯、４６…ベース部、４７…歯、４８…溝、４９…凸部、５０…工具、５１…ベース軸、５２…矯正部、５３…ベース部、５４…凸部。
【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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