(57)【要約】【解決手段】本発明は、被加工物内にまたは被加工物上にねじ山をチップレスで製造しまたは仕上げする工具（１）、特に冷間成形タップまたはねじ山成形タップである。工具は、ねじ山、特に雌ねじをチップレスで製造しまたは仕上げるための少なくとも一つの成形部（５）を備える。成形部（５）は工具軸（Ａ）の周りに回転可能である。成形部（５）は複数の押圧スタッド（７、７ａ、７ｂ、７ｃ）を有し、押圧ランドは工具軸（Ａ）から離れて径方向外側に突出し、押圧スタッド（７、７ａ、７ｂ、７ｃ）の被加工物の面内への押圧によってねじ山が製造または仕上げされる。押圧スタッド（７、７ａ、７ｂ、７ｃ）は、工具軸（Ａ）を略らせん状に包囲する形削り曲線（６）に沿って連続的に配置される。形削り曲線（６）のピッチは、製造または仕上げされるねじ山のピッチとほぼ対応している。本発明は、第１押圧スタッド（７ａ）と、形削り曲線（６）に沿って第１押圧スタッド（７ａ）に続く第２押圧スタッド（７ｂ）と、の間のピッチ角度（ｔ１）が、第２押圧スタッド（７ｂ）と、形削り曲線（６）に沿って第２押圧スタッド（７ｂ）に続く第３押圧スタッド（７ｃ）と、の間のピッチ角度（ｔ２）とは異なることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物内にまたは被加工物上にねじ山をチップレスで製造しまたは仕上げする工具（１）、特に冷間成形タップまたはねじ山成形タップであって、
ねじ山、特に雌ねじをチップレスで製造しまたは仕上げるための少なくとも一つの成形部（５）を備え、成形部は工具軸（Ａ）の周りに回転可能であり、
成形部（５）は複数の押圧ランド（７、７ａ、７ｂ、７ｃ）を有し、押圧ランドは工具軸（Ａ）から離れて径方向外側に突出し、押圧ランド（７、７ａ、７ｂ、７ｃ）の被加工物の面内への押圧によってねじ山が製造または仕上げされ、
押圧ランド（７、７ａ、７ｂ、７ｃ）は、工具軸（Ａ）の周りに略らせん上に延びる形削り曲線（６）に沿って連続的に配置されており、
形削り曲線（６）のピッチは、製造または仕上げされるねじ山のピッチとほぼ対応しており、
第１押圧ランド（７ａ）と、形削り曲線（６）に沿って第１押圧ランド（７ａ）に続く第２押圧ランド（７ｂ）と、の間の離し角（ｔ１）は、第２押圧ランド（７ｂ）と、形削り曲線（６）に沿って第２押圧ランド（７ｂ）に続く第３押圧ランド（７ｃ）と、の間の離し角（ｔ２）とは異なる
ことを特徴とする工具。
【請求項２】
連続する押圧ランド（７ａ、７ｂ、７ｃ）の間の二つの異なる離し角（ｔ１、ｔ２）が形削り曲線（６）に沿って交互に並んでいることを特徴とする請求項１に記載の工具。
【請求項３】
二つの離し角（ｔ１、ｔ２）の差が２°〜４５°、特に５°〜１５°であることを特徴とする請求項１または２に記載の工具。
【請求項４】
形削り曲線（６）に沿って後続する押圧ランド（７）間の少なくとも３つの連続する離し角（ｔ１、ｔ２、ｔ３、．．．）が少なくとも２°だけ異なり、好ましくは少なくとも５°だけ異なることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の工具。
【請求項５】
形削り曲線（６）に沿って後続する押圧ランド（７）間の連続する異なる離し角（ｔ１、ｔ２、．．．）の列が、形削り曲線（６）に沿って連続的に繰り返されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の工具。
【請求項６】
工具軸（Ａ）周りの形削り曲線（６）の一回転毎に、同数のｎ個の押圧ランド（７）が存在し、工具軸（Ａ）を含む平面内に、それぞれｎ番目の押圧ランド（７）が形削り曲線（６）に沿って配置されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の工具。
【請求項７】
工具軸（Ａ）周りの一回転の形削り曲線の連続する押圧ランド（７）の間の連続する離し角（ｔ１、ｔ２、．．．）が、形削り曲線（６）に沿って連続的に繰り返される一連の離し角（ｔ１、ｔ２、．．．）を形成することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の工具。
【請求項８】
径方向の逸脱を除き、軸方向に相互に隣接する押圧ランド（７）が、工具軸（Ａ）と平行な直線（９）上および／または工具軸（Ａ）を含む平面内に配置されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の工具。
【請求項９】
連続する離し角（ｔ１、ｔ２、．．．）の繰り返し列が存在しないように形削り曲線（６）に沿って押圧ランド（７）がランダムに分配されており、各離し角（ｔ１、ｔ２、．．．）が２°〜１７８°であり、特に１０°〜１７０°であり、好ましくは２０°〜１２０°であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物上にねじ山をチップレスで製造しまたは仕上げする工具に関し、特に冷間成形タップまたはねじ山成形タップに関する。
【背景技術】
【０００２】
これらの工具では、被加工物の成形を用いて、チップを除去することなくねじ山が製造される。成形ウェッジまたは成形歯とも呼ばれるいわゆる押圧ランド（pressing land）が、圧力を用いて被加工物を冷間成形する。これらの工具の利点は、表面の変形および関連する圧縮の結果、ねじ山プロファイルの範囲で材料硬度が増加し、その結果チップ成形によるねじ山製造よりも耐摩耗性の高いねじ山が得られることである。
【０００３】
既知の冷間成形タップ、特に雌ねじ製造用のものは、シャンクと作用領域を備えている。シャンクは通常は円筒形の構造であり、ねじ山製造装置のチャック内に、被加工物から離れた端面によって収容され保持されている。作用領域、具体的には成形部は、冷間成形タップのシャンクとは反対側に位置している。
【０００４】
外周の周りにらせん状に延びる形削り曲線（shaping curve）が成形部に設けられ、形削り曲線に沿って押圧ランドが隆起部として構成される。
【０００５】
既知の冷間成形タップでは、形削り曲線に沿って後続する二つの押圧ランドの間の離し角（separation angle）の大きさは、全ての押圧ランドに対して等しい。形削り曲線に沿った押圧ランドの先端の間の仮想的な直線接続線は、工具軸と直交する面への投影において、径方向の逸脱（deviation）を除き、略正ｎ角形を形成する。ここで、工具軸周りの形削り曲線の一回転当たりｎ個の押圧ランドが設けられる。工具軸と平行な直線に沿ってｎ番目毎の押圧ランドが配置され、直線に沿って配置された押圧ランドはいわゆる押圧ウェブ（pressing web）を形成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ねじ山をチップレスで製造するための新規な工具、具体的には冷間成形タップまたはねじ山成形タップを規定することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、請求項１の特徴によって達成される。有利な実施形態および改良形態は、従属項にて規定される。
【０００８】
本発明に係る工具は、ねじ山、特に雌ねじをチップレスで製造しまたは仕上げするための少なくとも一つの成形部を備える。成形部は工具軸の周りに回転可能である。成形部は複数の押圧ランドを有し、押圧ランドは工具軸から離れて径方向外側に突出し、押圧ランドの被加工物の面内への押圧によってねじ山が製造または仕上げされる。押圧ランドは、工具軸の周りに略らせん上に延びる形削り曲線に沿って連続的に配置されている。形削り曲線のピッチは、製造または仕上げされるねじ山のピッチとほぼ対応している。
【０００９】
本発明によると、第１押圧ランドと、形削り曲線に沿って第１押圧ランドに続く第２押圧ランドと、の間の離し角は、第２押圧ランドと、形削り曲線に沿って第２押圧ランドに続く第３押圧ランドと、の間の離し角とは異なる。ここで、離し角は、工具軸と直交する平面へのそれぞれの押圧ランドの投影内で定義される。二つの押圧ランド間の離し角の最高点は工具軸上に位置し、その二つの腕は二つの押圧ランドの先端を通る。押圧ランドの先端は、工具軸から最も距離の離れた押圧ランド上の点と理解される。
【００１０】
本発明に係る工具の利点は、粗い成形の特性が良好であり、この工具で製造されるねじ山の精度が高いことにある。この理由は、被加工物の加工時に、押圧ランドの独創的な配置によって工具が正確に案内されるからである。
【００１１】
本発明の一実施形態では、連続する押圧ランドの間の二つの異なる離し角が形削り曲線に沿って交互に並んでいる。
【００１２】
本発明の改良形態によると、二つの異なる離し角の差が２°〜４５°であり、特に５°〜１５°である。
【００１３】
さらなる実施形態によると、形削り曲線に沿って後続する押圧ランド間の少なくとも３つの連続する離し角が少なくとも２°だけ異なり、好ましくは５°だけ異なる。
【００１４】
形削り曲線に沿って後続する押圧ランド間の連続する異なる離し角の列が、形削り曲線に沿って連続的に繰り返されてもよい。
【００１５】
本発明の変形形態によると、工具軸周りの形削り曲線の一回転毎に、同数のｎ個の押圧ランドが存在し、工具軸を含む平面内に、それぞれｎ番目の押圧ランドが形削り曲線に沿って配置される。このため、ｎ番目の押圧ランドの先端が工具軸と平行な直線上に存在し、この直線に沿って配置された押圧ランドが押圧ウェブを形成する。こうして、工具の外周にｎ個の押圧ウェブが分配される。押圧ウェブ間の離し角は、それぞれの押圧ランドの間の上述した離し角に対応する。代替的にまたは追加して、本発明に係る対応して改良された工具は、工具軸周りの一回転の形削り曲線の連続する押圧ランドの間の連続する離し角が、形削り曲線に沿って連続的に繰り返される一連の離し角を形成するという点でも特徴付けることができる。代替的にまたは追加して、本発明に係る対応して改良された工具は、径方向の逸脱を除き、軸方向に相互に隣接する押圧ランドが、工具軸と平行な直線上および／または工具軸を含む平面内に配置されるという事実によって定義することもできる。
【００１６】
本発明のさらなる変形形態によると、連続する離し角の繰り返し列が存在しないように形削り曲線に沿って押圧ランドをランダムに分布させることができる。各離し角は２°〜１７８°であり、特に１０°〜１７０°であり、好ましくは２０°〜１２０°である。この場合、上述した変形例に基づき説明したように、工具は押圧ウェブを有さない。このランダム分布により、形削り曲線の回転から回転まで配置を繰り返すことなく、外周上に押圧ランドが不均一に分配される。
【００１７】
実施形態の説明に基づき、添付の図面を参照して、さらなる特徴及び利点を含め本発明について以下でさらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】既知の冷間成形タップの斜視図である。
【図２】別の既知の冷間成形タップの斜視図である。
【図３】工具の送り方向と反対の方向から見た、工具軸と直交する平面における本発明に係る工具の実施形態の投影図である。
【図４】本発明に係る工具の様々な実施形態の成形部の一部の展開図である。
【図５】本発明に係る工具の様々な実施形態の成形部の一部の展開図である。
【図６】本発明に係る工具の様々な実施形態の成形部の一部の展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
相互に対応する部分および寸法は、同一の参照符号で図面内に示されている。
【００２０】
図１は、それ自体が既知である冷間成形タップ１を示す。冷間成形タップ１は、工具シャンク２と二つの作用部、すなわち形削り部（shaping region）３と校正部（calibration region）４とを備えている。形削り部３および校正部４は、冷間成形タップ１の成形部５を形成している。冷間成形タップ１の回転軸を同時に構成する工具軸Ａは、冷間成形タップ１の中央を通り冷間成形タップ１の長手と平行に延びる。冷間成形タップ１の送り方向Ｖは工具軸Ａと平行に延び、図１に矢印の方向で表されている。冷間成形タップ１は、雌ねじをチップレスで製造するのに役立つ。
【００２１】
工具シャンク２は例えば円柱構造であってもよく、チャック内に挿入される側に、タッピングトルクを伝達するためのスクエア（ここでは図示されていない）を通常は有している。この場合、工具シャンク２は隣接する成形部５にしっかりと接続されている。具体的には、工具シャンク２と成形部５は一体的に製造されている。工具軸Ａと直交する面への投影では、成形部５は、角丸と、角の間の丸みを帯びた接続線と、を持つ略三角形形状を持つ多角形を有している。
【００２２】
成形部５では、形削り曲線６に沿って、工具コア上に多数の押圧ランド７が成形ねじ山として構成されている。形削り曲線６は、工具軸Ａの周りに渦巻状またはらせん状に延びる（すなわちピッチを持つ）。押圧ランド７はそれぞれ、その自由外側端部に先端８（ヘッド）を有している。押圧ランド７は、形削り曲線６に沿ってオフセットして配置されている。したがって、形削り曲線６のピッチのために、工具軸Ａに沿って押圧ランド７が軸方向に配置される。
【００２３】
図示のケースでは、工具軸Ａ周りの形削り曲線６の一回転（すなわち一巻き）がそれぞれ３つの押圧ランド７を備えている。形削り曲線に沿って直接後に続く押圧ランド７のうち三番目毎の押圧ランド７は全て、工具軸Ａを含む平面内に先端８を持つように配置される。代替的な実施形態では、３つの押圧ランド７の代わりに、冷間成形タップがねじ山ターン毎にいくつかの（例えば４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、９つまたは１０の）押圧ランド７を有してもよい。
【００２４】
冷間成形タップ１が送り方向Ｖで孔の中へと差し込まれると、形削り部３の押圧ランド７が孔の内壁にねじ山を形成する。形削り部３の最後の押圧ランド７がその完全な深さおよび幅にわたりねじ山を形成するまで、形削り曲線６に沿って後続する押圧ランド７が作用面内に侵入する。送り方向Ｖにおける冷間成形タップ１のさらなる回転運動時に、校正部４の後続の押圧ランド７が、生成されたねじ山（ねじ山ターンまたはねじ山溝）を校正し滑らかにする。したがって、校正部４内の押圧ランド７は、寸法および形状の点で、生成すべきねじ山に正確に適合されている。
【００２５】
図２は、冷間成形タップ１の別の既知の実施形態の一部を模式的に示す斜視図である。工具軸Ａと送り方向Ｖが示されている。同じように成形部５は押圧ランド７を有しており、押圧ランド７は形削り曲線６に沿って配置されている。押圧ランド７の先端８を観察することができる。この実施形態では、形削り曲線６の一回転当たり７つの押圧ランドが工具軸Ａの周りに配置されている。工具軸Ａと直交する面への投影では、工具先端に近い押圧ランド７に対する径方向の逸脱（radial deviation）を除いて、形削り曲線６に沿った押圧ランド７の先端８の間の仮想的な直線接続線が略正七角形を形成している。工具軸Ａを含む平面内にそれぞれ７番目毎の押圧ランド７が存在するように、押圧ランド７が配置されている。言い換えると、径方向の逸脱を除き、それぞれ７番目の押圧ランド７が線（直線）に沿って実質的に配置されている。形削り曲線６に沿った工具１周りの一回転の場合では、７つの押圧ランド７を登録することができる。
【００２６】
図１および２に示した既知の冷間成形タップ１では、成形部５の外周に押圧ランドが均一に分配されて配置されている。つまり、工具軸Ａと直交する面への投影では、径方向の逸脱を除き、形削り曲線６に沿った押圧ランド７の先端８の間の仮想的な直線接続線が正ｎ角形を実質的に形成する。工具軸Ａ周りの形削り曲線６の一回転毎に、ｎ個の押圧ランドが設けられる。言い換えると、形削り曲線６に沿って後続する押圧ランド間の離し角（separation angle）の大きさは、全ての押圧ランドに対して等しい。
【００２７】
図３から図６に示すように、本発明に係る工具１からの中心差分はこのあたりにある。これらの実施形態では、第１押圧ランド７ａと、形削り曲線６に沿って第１押圧ランド７ａに続く第２押圧ランド７ｂと、の間の離し角ｔ１が、第２押圧ランド７ｂと、形削り曲線６に沿って第２押圧ランド７ｂに続く第３押圧ランド７ｃと、の間の離し角ｔ２とは異なっている。
【００２８】
図３は、このことを投影図で示している。工具軸と直交する平面への本発明に係る工具１の実施形態の投影が、工具の送り方向と反対側から見た方向で示されている。３つの押圧ランド７ａ、７ｂ、７ｃ（形削り曲線に沿って後続し、その先端８が最も遠方に突出する径方向長さとして見える）が観察される。これらの先端８の間に、離し角ｔ１、ｔ２が表されている。第１押圧ランド７ａの先端８と第２押圧ランド７ｂの先端８との間の離し角ｔ１は、第２押圧ランド７ｂの先端８と第３押圧ランド７ｃの先端８との間の離し角ｔ２よりも大きい。図３に示す例では、特定の工具１は、形削り曲線６の一回転当たり８つの押圧ランドを有している。
【００２９】
図４ないし６は、本発明に係る工具の様々な実施形態の成形部の一部の展開図に基づく押圧ランド７の配置を示している。離し角ｔ１、ｔ２、．．．は両矢印によって模式的に示されている。展開図の向きを表すために、工具の送り方向Ｖがそれぞれに表示されている。押圧ランド７が沿うように配置される形削り曲線６がそれぞれ観察される。形削り曲線６のねじ山ピッチＰが図４ないし図６に表示されている。展開図では、図の左側から図の右側に延びる線が、工具軸Ａ周りの形削り曲線の一回転に対応する。図４および５では、押圧ランド７が図示の展開図の左余白に配置されているので、これらは右余白にも表されている。左余白に既に表れている押圧ランドに関連することを表すために、右余白のこれらの押圧ランドはハッチングで示されている。したがって、図４および図５に示す実施形態では、形削り曲線６の一回転当たり８つの押圧ランドが設けられていることが明らかである。より少数またはより多数の押圧ランドを有する同等の実施形態も当然可能である。
【００３０】
図４は、形削り曲線６に沿った押圧ランド７の配置を示す。連続する押圧ランド７間の二つの異なる離し角ｔ１、ｔ２が形削り曲線６に沿って交互に並んでいる。工具軸Ａを含む平面内にそれぞれ８番目の押圧ランド７が存在するように、押圧ランド７が配置される。言い換えると、ほぼ直線９に沿って、それぞれ８つの押圧ランド７が配置される。これらの線または直線９は押圧ウェブとも呼ばれる。
【００３１】
図５は、形削り曲線６に沿った押圧ランド７の配置を示す。工具軸Ａ周りの形削り曲線６の一回転の連続する押圧ランド７間の全ての離し角ｔ１、ｔ２、．．．、ｔ８が、互いに異なっている。しかしながら、図４に係る例では、工具軸Ａを含む平面内にそれぞれ８番目の押圧ランド７が存在するように、押圧ランド７が配置される。すなわち、ほぼ直線９に沿って、それぞれ８つの押圧ランド７が直線の押圧ウェブとして配置される。こうして、形削り曲線６に沿って後続する押圧ランド７間の一連の連続する異なる離し角ｔ１、ｔ２、．．．、ｔ８（形削り曲線６に沿って列が連続的に繰り返される）が得られる。
【００３２】
図４および５とは異なり、図６は、連続する離し角の繰り返し列が存在しないように、押圧ランド７が形削り曲線６に沿ってランダムに分配されている実施形態を示す。押圧ランド７は、特定の境界条件にしたがって、形削り曲線に沿ってランダムに配置されており、体系的なアプローチが現れること無く、これに応じて離し角が異なる。しかしながら、図６で明らかになる配置に関する境界条件は、成形中に発生する力を均等に分布して直線的な送りを確実に行うために、成形部の外周をできる限り均一にカバーするべきであると言うことである。図示の例では、形削り曲線６の一回転当たり、少なくとも例えば８プラスマイナス１個の押圧ランド７が設けられるように、押圧ランド７が配置されている。これは、離し角が所定の範囲内、例えば１０°〜１７０°の範囲内にあることを意味する。図４および図５に係る例とは異なり、図６に係る例では、押圧ランド７は、工具軸Ａと平行な直線的な押圧ウェブを形成していない。
【００３３】
当然であるが、図４ないし図６に係る例と類似の工具構造（工具軸周りの形削り曲線の一回転当たりの押圧ランド数が異なるもの、例えば一回転当たり３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、９つまたは１０の押圧ランドを有するものも含む）も可能である。加えて、押圧ランドの径方向のオフセット、具体的には工具の端面の方向におけるオフセットを設けることもできる。
【符号の説明】
【００３４】
１  材料加工工具、冷間成形タップ
２  工具シャンク
３  形削り部
４  校正部
５  成形部
６  形削り曲線
７、７ａ、７ｂ、７ｃ  押圧ランド
８  押圧ランドの先端
９  直線、押圧ウェブ
Ａ  工具軸
Ｐ  ねじ山のピッチ
ｔ１、ｔ２、．．．  押圧ランド間の離し角
Ｖ  送り方向
【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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【国際調査報告】
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2015504787.tif 000010
2015504787.tif 000011
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