(57)【要約】【課題】雄ねじの軸力を向上させることができる雌ねじを成形する雌ねじ成形方法を提供する。【解決手段】ワーク１２に対して孔１１０を成形する先端に設けられた孔成形部１００と、孔成形部１００に対して連続して設けられたねじ成形部１０２と、ねじ成形部１０２の後端側に設けられた刃部１０８と、を有する加工ツール３２を回転させながらワーク１２に押圧することで雌ねじを成形する雌ねじ成形方法であって、孔成形部１００によってワーク１２に孔１１０を成形する孔成形工程と、ねじ成形部１０２によって孔１１０に雌ねじ１４を成形する雌ねじ成形工程と、雌ねじ１４の入口部分を刃部１０８によって除去してザクリ１１４を成形するザクリ成形工程とを有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して孔を成形する先端に設けられた孔成形部と、
前記孔成形部に対して連続して設けられたねじ成形部と、
前記ねじ成形部の後端側に設けられた刃部と、
を有する加工ツールを回転させながら前記ワークに押圧することで雌ねじを成形する雌ねじ成形方法であって、
前記孔成形部によって前記ワークに孔を成形する孔成形工程と、
前記ねじ成形部によって前記孔に雌ねじを成形する雌ねじ成形工程と、
前記雌ねじの入口部分を前記刃部によって除去してザクリを成形するザクリ成形工程と、
を有することを特徴とする雌ねじ成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の雌ねじ成形方法であって、
前記ザクリ成形工程は、前記雌ねじの入口部分のねじ山を前記刃部によって除去する
ことを特徴とする雌ねじ成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークに対して他のワークを雄ねじによって締結するための雌ねじを成形する雌ねじ成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ワークに雌ねじを成形する場合には、下記特許文献１に示すように、ワークに雌ねじを成形する加工ツールを回転しながら前記ワークを押圧することで、雌ねじを成形していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２９５２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
図１３は、従来技術によってワーク２００に成形された雌ねじにボルト等の雄ねじ２０２を螺合させて他のワークＷを固定した図である。
【０００５】
雄ねじ２０２を回転させて、雄ねじ２０２を雌ねじに螺合させていくと、雄ねじ２０２の進みより生じた力Ｆにより、雄ねじ２０２のワークＷの厚さＬに対応する部分（雌ねじによって螺合されない部分）だけが伸張する。つまり、軸力は、雄ねじ２０２の伸び量に比例するので、ワークＷの厚さが薄いほど前記部分は薄くなり、軸力が減少する。
【０００６】
そこで、本発明は、係る従来の問題点に鑑みてなされたものであり、雄ねじの軸力を向上させることができる雌ねじを成形する雌ねじ成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、ワークに対して孔を成形する先端に設けられた孔成形部と、前記孔成形部に対して連続して設けられたねじ成形部と、前記ねじ成形部の後端側に設けられた刃部と、を有する加工ツールを回転させながら前記ワークに押圧することで雌ねじを成形する雌ねじ成形方法であって、前記孔成形部によって前記ワークに孔を成形する孔成形工程と、前記ねじ成形部によって前記孔に雌ねじを成形する雌ねじ成形工程と、前記雌ねじの入口部分を前記刃部によって除去してザクリを成形するザクリ成形工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
前記ザクリ成形工程は、前記雌ねじの入口部分のねじ山を前記刃部によって除去する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、孔成形部と、前記孔成形部に対して連続して設けられたねじ成形部と、前記ねじ成形部の後端側に設けられた刃部とを有する加工ツールを回転させながらワークに押圧することで、まず、前記孔成形部により孔が成形され、その後、前記孔に雌ねじが成形され、最後に、前記雌ねじの入口部分にザクリが成形されるので、１回の動作で、雄ねじの軸力を向上させることができる雌ねじを成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ねじ成形装置を備えるロボットとコントローラの略式機能ブロック図である。
【図２】実施の形態に係るねじ成形装置の側面断面図である。
【図３】実施の形態における雌ねじ成形方法を実現するための加工ツールの一例を示す図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図５】雌ねじ成形方法を示すフローチャートである。
【図６】ワークの雌ねじ加工位置に肉盛り処理が行われたときの状態を示す図である。
【図７】加工ツールによる孔の成形状態を示す図である。
【図８】加工ツールによる雌ねじの成形状態を示す図である。
【図９】加工ツールによる雌ねじの入口部分におけるザクリの成形状態を示す図である。
【図１０】加工ツールの退避状態を示す図である。
【図１１】加工ツールの他の例を示す図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。
【図１３】従来技術によってワークに成形された雌ねじにボルト等の雄ねじを螺合させて他のワークを固定した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
発明に係る雌ねじ成形方法を、それを実施する雌ねじ加工装置との関係で好適な実施の形態を掲げ、添付の図面を参照しながら以下、詳細に説明する。
【００１２】
図１に示すように、実施の形態に係る雌ねじ加工装置１０は、本塗装前であるワーク（例えば、金属板）１２における所定の箇所に雌ねじ１４を形成するためのユニット型式の装置であり、ロボット１６の先端に着脱自在に設けられている。ロボット１６は産業用の多関節型であって、雌ねじ加工装置１０はロボット１６の動作範囲内で任意の位置に任意の姿勢に設定可能である。これにより、雌ねじ加工装置１０は、例えば、ワーク１２におけるドアヒンジ部１２ａやバンパビーム部１２ｂに対向するように配置され、これらの箇所に雌ねじ１４を形成することができる。
【００１３】
ワーク１２は搬送ライン１８上で搬入されてロボット１６の近傍において一時停止し、カメラ１９によって正確な位置の確認が行われる。ワーク１２は雌ねじ加工装置１０によって雌ねじ１４を形成する加工が行われた後、搬送ライン１８に沿って次工程のステーションへと搬送され、この後、ロボット１６の近傍には未加工の次のワーク１２が搬入される。
【００１４】
ロボット１６及び雌ねじ加工装置１０は、コントローラ２０によって制御される。コントローラ２０は、ロボット１６を所定の教示データに基づいて動作させるロボット駆動部２２と、雌ねじ加工装置１０内の第１モータ３８及び第２モータ４０（図２参照）を駆動するモータ制御部２４と、溶融可能な素材であるフィラー６２（図２参照）を送給するためのフィラー送給制御部２６と、フィラー６２に高電圧を印加する電圧印加制御部２８とを有する。また、コントローラ２０はカメラ１９から得られる画像に基づいてワーク１２及び雌ねじ加工位置Ｐの位置確認を行うことができる。
【００１５】
図２に示すように、雌ねじ加工装置１０は、ハウジング３０をベースとして構成されており、加工ツール３２と、該加工ツール３２を保持するチャック３４と、該チャック３４と接続されたボールねじ３６と、該ボールねじ３６を回転させる第１モータ３８と、ボールねじ３６を進退駆動させる第２モータ４０とを有する。加工ツール３２は、例えば、高速工具鋼等の金属で構成される。ロボット１６はハウジング３０の側面に接続されている。
【００１６】
第１モータ３８及び第２モータ４０は直列状に並んで配置されており、ボールねじ３６と並列している。ボールねじ３６の上端部には抜け止め用のストッパ４１が設けられている。
【００１７】
ボールねじ３６は、スプラインナット４２により進退自在に軸支されており、該スプラインナット４２がプーリ４４ａ、４４ｂ及びベルト４６を介して第１モータ３８によって回転駆動される。プーリ４４ａ、４４ｂは第１モータ３８の回転速度を減速する作用を奏する。
【００１８】
スプラインナット４２には軸方向に循環するボール群４８が設けられており、該ボール群４８の一部がスプラインナット４２の内面からやや突出してボールねじ３６の複数のスプライン溝３６ａに係合している。ボール群４８は、スプラインナット４２内に設けられた内部通路を通り循環駆動される。このボール群４８の転がり作用により、ボールねじ３６は滑らかに進退可能である。また、ボール群４８の一部はスプライン溝３６ａに係合していることから、スプラインナット４２が第１モータ３８によって回転駆動されることにより、ボールねじ３６はスプラインナット４２とともに回転駆動される。スプラインナット４２はベアリング５０及び所定のブラケットを介してハウジング３０に支持されており、滑らかに回転可能である。
【００１９】
一方、ボールねじ３６は、ボールねじナット５２により回転自在に軸支されており、該ボールねじナット５２がプーリ５４ａ、５４ｂ及びベルト５６を介して第２モータ４０によって回転駆動される。プーリ５４ａ、５４ｂは第２モータ４０の回転速度を減速する作用を奏する。
【００２０】
ボールねじナット５２はスプラインナット４２よりも上側で、所定の隙間を有して直列状に配置されている。ボールねじナット５２には螺旋状に循環するボール群５８が設けられており、該ボール群５８の一部がボールねじナット５２の内面からやや突出してボールねじ３６の螺旋溝３６ｂに係合している。ボール群５８は、ボールねじナット５２内に設けられた内部通路を通り循環駆動される。ボール群５８の一部が螺旋溝３６ｂに係合していることから、ボールねじナット５２が第２モータ４０によって回転駆動されることにより、ボールねじ３６はボールねじナット５２を滑らかに進退駆動する。ボールねじナット５２はベアリング６０及び所定のブラケットを介してハウジング３０に支持されており、滑らかに回転可能である。
【００２１】
さらに、雌ねじ加工装置１０は、ワーク１２の雌ねじ加工位置Ｐに対してフィラー６２を送給するローラ機構６４と、該ローラ機構６４を構成する複数のローラのうち１つであるローラ６６に接続された正電極６８と、雌ねじ加工装置１０の下端部において雌ねじ加工位置Ｐを中心に配置された複数の負極板６９とを有する。各負極板６９は負電極７０にそれぞれ接続されるとともに、絶縁材６９ａによってハウジング３０から絶縁されている。
【００２２】
ローラ６６は金属製であって、フィラー６２と正電極６８は電気的に導通する。負極板６９は、スプリング７２の作用下に弾性的にワーク１２に接触して電気的に導通する。正電極６８及び負電極７０は前記の電圧印加制御部２８に接続されており、雌ねじ加工位置Ｐの近傍に配置されるフィラー６２の先端部と、ワーク１２との間に高電圧を印加することができる。
【００２３】
雌ねじ加工装置１０の下方には絶縁内筒７４が設けられており、加工ツール３２はこの絶縁内筒７４内を進退駆動される。フィラー６２は、雌ねじ加工位置Ｐの方向に向かって延在する絶縁チューブ７６内を通って送給される。
【００２４】
図３は、本実施の形態における雌ねじ成形方法を実現するための加工ツール３２の一例を示す図であり、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図である。加工ツール３２は、ワーク１２に対して孔を成形する先端に設けられた孔成形部１００と、孔成形部１００の後端に対して連続して設けられたねじ成形部１０２と、前記ねじ成形部１０２の後端に対して連続して設けられたザクリ成形部１０４とを備える。孔成形部１００は、下方に向かって縮径する円錐形であり、孔成形部１００の上端部における最も大径の部分は、ねじ成形部１０２と同径である。
【００２５】
ねじ成形部１０２は、円柱状の形状であり、螺旋状の突起部１０２ａが設けられている。ねじ成形部１０２に設けられた突起部１０２ａにより、孔成形部１００が成形した孔に雌ねじ１４を成形することができる。この突起部１０２ａは、ピッチｔの間隔で螺旋状に設けられている。
【００２６】
ザクリ成形部１０４は、ねじ成形部１０２によって成形された雌ねじ１４の入口部分にザクリを成形するものであり、ザクリ成形部１０４の先端側（ねじ成形部１０２の後端側）には、ザクリ成形部１０４の軸の垂直方向（加工ツール３２の進退方向に垂直な方向）に突出する２つの突出部１０６、１０６が設けられ、該突出部１０６、１０６に刃部１０８、１０８が一体形成されている。刃部１０８は、加工ツール３２が回転する際に、突出部１０６とワーク１２とが接触する箇所に設けられている。例えば、雌ねじ１４を成形する場合は、加工ツール３２は右方向に回転するので、突出部１０６の右回転方向側の面に刃部１０８が一体形成されている。この刃部１０８によってワーク１２が削られザクリが成形される。２つの突出部１０６、１０６は、ザクリ成形部１０４の軸に対して対称的に設けられている。
【００２７】
次に、加工ツール３２を用いた雌ねじ成形方法を、図５のフローチャートを用いて説明する。ロボット駆動部２２の作用下にロボット１６を動作させ、雌ねじ加工装置１０をワーク１２に接近させて、負極板６９を接触させる（ステップＳ１）。このとき、予め設定された雌ねじ加工位置Ｐが加工ツール３２の進退する軸上に配置されるようにする。
【００２８】
次いで、図２に示すように、フィラー送給制御部２６の作用下にフィラー６２を送給し、該フィラー６２の先端部を絶縁チューブ７６から突出させた後、電圧印加制御部２８の作用下に正電極６８に高電圧を印加してアークＡを発生させて、雌ねじ加工位置Ｐを加熱させ、フィラー６２を溶融させて肉盛り処理を行う（ステップＳ２）。所定時間が経過した後、高電圧の印加を停止してアークＡを消滅させる。図６は、ステップＳ２によりワーク１２の雌ねじ加工位置Ｐに肉盛り処理が行われたときの状態を示す。
【００２９】
次いで、ボールねじ３６及び加工ツール３２を第１モータ３８の作用下に高速で回転させるとともに、第２モータ４０の作用下に下方へ向けて駆動する（ステップＳ３）。このとき、第２モータ４０は、第１モータ３８の回転速度に応じて、加工ツール３２が適当な速度で進行するように速度制御される。
【００３０】
次いで、加工ツール３２の先端である孔成形部１００が加工位置Ｐに当接した後、図７に示すように、加工ツール３２の回転及び下方移動を維持すると、孔成形部１００により孔１１０が成形される（ステップＳ４）。当初、孔１１０は、孔成形部１００の先端部によって成形された後、孔成形部１００の錐面によって拡径され、最終的に孔１１０は、ねじ成形部１０２の径と同じ大きさになる。
【００３１】
次いで、加工ツール３２の回転及び下方移動を維持すると、図８に示すように、ねじ成形部１０２により、成形された孔１１０に雌ねじ１４が形成される（ステップＳ５）。なお、加工ツール３２が１回転する間に、該加工ツール３２がねじ成形部１０２の突起部１０２ａのピッチｔ（図３参照）だけ進行するように第１モータ３８及び第２モータ４０がモータ制御部２４により駆動制御される。これにより、図８に示すように、突起部１０２ａが孔１１０に螺合するようにタップ加工され、雌ねじ１４が形成される。
【００３２】
次いで、加工ツール３２の回転及び下方移動を維持すると、図９に示すように、ザクリ成形部１０４の刃部１０８により、成形された雌ねじ１４の入口部分にザクリ１１４が成形される（ステップＳ６）。詳しくは、刃部１０８は、雌ねじ１４の入口部分のねじ山を除去することで、前記入口部分にザクリ１１４を成形する。刃部１０８は、前記入口部分から所定距離Ｋまでザクリ１１４を成形する（図１０参照）。つまり、刃部１０８は、前記入口部分から所定距離Ｋまでのねじ山を除去する。このザクリ１１４によって、図示しない雄ねじを雌ねじ１４に螺合させた場合に、雌ねじによって螺合されない部分が増え、前記雄ねじの伸び量が増大し、前記雄ねじの軸力が向上する。
【００３３】
なお、ステップＳ４の後、加工ツール３２は孔１１０に挿入されたまま次のステップＳ５及び６へ移ることから、これらのステップＳ４〜ステップＳ６は実質的に１つの連続した作業とみなすことができる。このステップＳ４とステップＳ５とステップＳ６との間において、加工ツール３２を交換する必要がないことは当然である。
【００３４】
次いで、雌ねじ１４の入口部分から所定距離Ｋまでザクリ１１４を成形すると、図１０に示すように、第１モータ３８及び第２モータ４０を逆回転させ、加工ツール３２を雌ねじ１４から抜き取る（ステップＳ７）。つまり、加工ツール３２を退避させる。このとき、加工ツール３２が１回転する間に該加工ツール３２がピッチｔだけ後退するように第１モータ３８と第２モータ４０がモータ制御部２４により駆動制御される。ねじ成形部１０２が雌ねじ１４から抜き取られた後には加工ツール３２を高速で後退させてもよい。図１０に示すように、雌ねじ加工位置Ｐは、前記ステップＳ２の処理によって肉盛りされていることから、雌ねじ１４の深さＡは充分に深く、孔１１０の周囲の厚みＢは充分に厚い。
【００３５】
この後、ロボット１６を動作させることにより雌ねじ加工装置１０をワークから離間させる。複数の雌ねじ１４を形成する場合には、次の雌ねじ加工位置Ｐへ雌ねじ加工装置１０を移動させて、同様の手順により加工を続行すればよい。
【００３６】
このように、孔成形部１００と、孔成形部１００に対して連続して設けられたねじ成形部１０２と、ねじ成形部１０２の後端側に設けられた刃部１０８とを有する加工ツール３２を回転させながらワーク１２に押圧することで、まず、孔成形部１００により孔１１０が成形され、その後、ねじ成形部１０２により孔１１０に雌ねじ１４が成形され、最後に、雌ねじ１４の入口部分にザクリ１１４が成形されるので、１回の動作で、雌ねじ１４に螺合する雄ねじの軸力を向上させることができる雌ねじを成形することができる。
【００３７】
なお、上記実施の形態では、刃部１０８は、加工ツール３２と一体的に設けられたが、加工ツール３２の刃部１０８を着脱可能にしてもよい。図１１は、加工ツール３２の他の例を示す図であり、図１２は、図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図である。なお、図３と同一のものについては同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００３８】
加工ツール３２は、孔成形部１００と、孔成形部１００に対して連続して設けられたねじ成形部１０２と、ねじ成形部１０２に対して連続して設けられたザクリ成形部１２０とを備える。ザクリ成形部１２０は、ねじ成形部１０２によって成形された雌ねじ１４の入口部分にザクリ１１４を成形するものであり、ザクリ成形部１２０の先端側（ねじ成形部１０２の後端側）には、ザクリ成形部１２０の軸の垂直方向に突出する２つの突出部１２２、１２２が設けられ、突出部１２２、１２２には、刃部１２４、１２４がねじ１２６によって着脱可能に装着されている。刃部１２４は、雌ねじ１４を成形するために加工ツール３２が回転する際に、突出部１２２とワーク１２とが接触する面に装着されることは言うまでもない。また、２つの突出部１２２、１２２は、ザクリ成形部１２０の軸に対して対称的に設けられている。
【００３９】
これにより、刃部１２４が毀損、劣化した場合は、刃部１２４のみを取り替えれば良いことから経済的である。
【００４０】
以上、本発明について好適な実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４１】
１０…雌ねじ加工装置              １２…ワーク
２４…モータ制御部                ３２…加工ツール
３８…第１モータ                  ４０…第２モータ
１００…孔成形部                  １０２…ねじ成形部
１０４、１２０…ザクリ成形部      １０６、１２２…突出部
１０８、１２４…刃部              １１０…孔
１１２…雌ねじ                    １１４…ザクリ
１２６…ねじ
【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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