JPS635835A - 溝入り螺子の転造法および転造平ダイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （１）発明の目的 ［産業上の利用分野〕 本発明は、ボルト、ナツト等の螺子部材、特に締付けた
後の弛みを防止することの出来る自己固定型（セルフロ
ック型）螺子部材に係る溝入り螺子の転造法およびその
実施に直接使用する転造平ダイスに関するものである。

［従来の技術］ 従来、この種の自己固定型螺子部材として、特公昭５６
−１９４９２号公報、特開昭５４−６５２５２号公報、
特開昭５８−２８００８号公報および実開昭６０−５８
９１３号公報にそれぞれ記載の溝入り螺子部材が知られ
ている。これ等の自己固定型螺子部材の基本的な構成は
、螺子山部分にその先端から半径方向に切り込ませた溝
があり、その溝を挟ｌυで対向する部分が、異なるフラ
ンク角を有する雄螺子、雌螺子部材の螺合時における圧
接作用で弾性的に変形し、その際の弾性反発力による螺
子接触面のｆ！ｌ擦低抗の増大によりセルフロック効果
が得られるようになっているが、このような弾性変形に
よる弾性反発力のみに依存するセルフロック機構にあっ
ては、溝を挟んで対向する部分の弾性反発力が低下した
り、永久変形の状態になると、螺子部材の反復使用にお
いて、セルフロック使用が失われる致命的な欠点があっ
た所、本発明者は、第１６図乃至第１８図に示す発明を
創作して自己固定型螺子部材の名称の下に特願昭６０−
２６３２２３号として出願した。

即ち当該発明は螺子山Ａが、軸線方向の断面において、
下側部分ａ１と上側部分ａ２の部分に区別され、下側部
分ａ１はその両側面が螺子のフランク角αと合致する側
面で形成され、前記上側部分ａ２はその両側部分が半径
方向にほぼ平行する側面で形成され、かつその部分には
その先端から半径方向に切り込まれた所定幅の溝すが設
けられており、螺子部材の螺合関係において、前記下側
部分ａ１はその両側が相手螺子部材Ｂと剛性状態で触接
する剛性螺子部分とされ、前記上側部分ａ２は、溝すを
中にして対向する部分Ｃ，Ｃが溝すの幅、を縮小する方
向に弾性変形して弾発状態で接触する弾性螺子部分とさ
れ、前記剛性螺子部分と弾性螺子部分との相乗作用によ
り、螺子の弛み止め効果が得られるようにしたものであ
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、本発明者が改良したこの種タイプの前記自己
固定型螺子部材である溝入り螺子の転造法および転造平
ダイスを提供せんとするものである。

（２）発明の構成 ［問題点を解決するための手段］ 本発明は、加工時のダイス板の移動方向前半部内側面に
螺子螺旋リード角に一致して傾斜する下加工用小螺子山
を等間隔ピッチで並行突出延在するとともに後半部内側
面に前記下加工用小螺子山の一つ置きに直線延長状に連
続した仕上加工用大螺子山を前記下加工用小螺子山の２
倍ピッチ間隔で並行突出延在してなる一対の転造平ダイ
スで別途用意した丸棒をそれぞれ移動方向始端側に両側
から挟み付はセットし、挟圧しながら前記転造平ダイス
相互を摺れ違い状に移行すれば、回転する丸棒の外周面
に前記等間隔ピッチの連続２条小螺子を転造予備形成す
る第１次工程と、当該第１次工程に連続して前記２条小
螺子の１条置きに重畳して前記２条小螺子ピッチの２倍
ピッチで１条大螺子を転造本形成する第２次工程とを漸
次経由することにより、前記２条小螺子を塑性流動変形
し前記大螺子の山頂部に弾性的に変形する溝を形成して
自己固定型溝入り螺子を製作する。

［実　施　例］ 本発明転造平ダイスの第一実施例を第１図乃至第４図に
ついて説明する。

本発明の転造平ダイスは、加工時のダイス板１の移動方
向前半部内側の挟材は相対面２に螺子山Ａ螺旋リード角
βに一致して傾斜する下加工用小螺子山３群を隣接間隔
ｄを開けて等間隔ピッチＰ１で並行突出延在するととも
に後半部内側の挟材は相対面４に下加工用小螺子山３群
の一つ置きに直線延長状に仕上加工用大螺子山５群を下
加工用小螺子山３群の２倍ピッチ２Ｐ１間隔で連続並行
突出延在してなる。

ダイス板１は工具鋼や超硬合金等が用いられ、仕上加工
用大螺子山５は、下加工用小螺子山３のフランク角αと
同一角とし、低い下加工用小螺子山３から高い仕上加工
用大螺子山５へ円滑に移行するために橋渡しとして昇り
勾配部６を仕上加工用大螺子山５始端に設けである。

本発明転造平ダイスの第二実施例を第５図乃至第８図に
ついて説明する。

本発明の転造平ダイスは、ダイス板７の前半部内側の挟
材は相対面８の下加工用小螺子山９群と後半部内側の挟
材は相対面１０の仕上加工用大螺子山１１群を隣接間隔
なく密に連続して並行突出延在するとともに後半部内側
の挟材は相対面１０を前半部内側の挟材は相対面８より
も仕上加工用大螺子山１１が下加工用小螺子山９より高
い分落ち込んだ段差を付けて下加工用小螺子山９と仕上
加工用大螺子山１１の山頂線９−．１１−を連続水平状
に形成し、他は第一実施例同様に構成する。

本発明の転造平ダイスの第三実施例は、第９図乃至第１
０図に示すようダイス板１２の前半部内側の挟材は相対
面１３の下加工用小螺子山１４の突出高さを一定にし後
半部内側の挟材は相対面１５の仕上加工用大螺子山１６
は、下加工用小螺子山１４の高さから始まり漸次高さを
増して終端より少なくとも丸棒Ｙ外周長にだけ手前に至
るまで最終高さになるよう斜傾部１６′に形成する。

本発明転造平ダイスの第四実施例は、第１１図乃至第１
２図に示すようダイス板１７の前半部内側の挟材は相対
面１８の下加工用小螺子山１９の始端の高さを零とし、
その終端より少なくとも丸棒Ｙの外周長にだけ手前に至
るまで漸次高さを増す傾斜部１９′に形成し、後半部内
側の挟材は相対面２０の仕上加工用大螺子山２１は下加
工用小螺子山１９の終端高さと一致する直結始端から終
端より少なくとも丸棒Ｙの外周長にだけ手前に至るまで
漸次高さを増す斜傾部２１′を形成する。

本発明転造ダイスの他の実施例として第４図に示すよう
ダイス板１内部にヒーター収蔵孔又は冷却孔Ｈを穿設す
るものである。

本発明転造ダイスのさらに他の実施例として第１４図に
示すようダイス板２２の前半部内側の挟材は相対面２３
の始端゛に丸棒受座部２４を設けてなる。

しかして、当該本発明の転造ダイスを一対使用した本発
明の溝入り螺子の転造法の施工例を第１３図について説
明する。

まず垂直又は水平に転造ダイスを相互反対向ぎに始端同
志を相対して、別途用意した金属性丸棒Ｙを垂直姿勢又
は横転姿勢でダイス板１．１の前半部内側の挟材は相対
面２．２下加工用螺子山３群始端間に両側から挟材はセ
ットし、両側矢印Ｍ方向から圧力を加え、次いでダイス
板１．°１を矢印Ｎ方向に引追い又は摺れ違い状に移動
すれば、矢印反時計方向に強制回転させられた丸棒Ｙ外
周面に、ダイス板１．１前半部内側の挟材は相対面２゜
２を通過する間に下加工用小螺子山３群で転圧され第１
５図に示すように等間隔ピッチＰ１の連続２条小螺子山
Ａ１群を転造予備形成する第１次工程を経て、ただちに
ダイス板１゜１後半部内側の挟材は相対面４．４に移行
し、その通過する問に仕上加工用１条大螺子山５群で転
圧され２条小螺子山Ａ１群の１条置きに重畳して２倍ピ
ッチ２Ｐ１−Ｐで１条大螺子山Ａ群を転造本形成する第
２次工程とを一１ｔｉａ経由することにより２条小螺子
山Ａ１群を塑性流動変形して大螺子山Ａ群の各山頂部中
央に弾性的に変形する緩衝溝すを形成して第１６図に示
す自己固定型溝入り螺子を得る。

また、−対のダイス板７．７を用いた時は第１９図に示
す大螺子山Ａ′群の各山頂部中央に緩衝溝ｂ′を形成し
た自己固定型溝入り螺子を得る。

さらに第１４図に示ずよう一対のダイス板２２．２２を
用いた時は立ち上がり状九棒受座部２４．２４の対向円
弧面２４−．２４”間に上又は横からの金属丸棒Ｙのセ
ットをし易くしである。

なお、転造ダイスを連続使用すると焼付けやカジリを生
ずる惧れがあるので、冷却孔Ｈに稼動中冷却水その他の
冷媒を循環させて転造ダイスが一定渇度以上に上がらな
いよう配慮される。

また、丸棒Ｙ素材が熱可塑性又は熱硬化性のエンジニア
プラスチックである場合には転造ダイスのヒーター収蔵
孔Ｈに内蔵したヒーター（図示せず）により転造平ダイ
スを熱可塑又は熱硬化温度まで高める必要がある。

ざらに丸棒Ｙ素材としては焼上げ前のセラミック材を使
用することも出来る。

［効　　　果］ かくして本発明の転造平ダイスを使用した溝入り螺子の
転造法は第１次工程と第２次工程は連続しているので一
気に製造出来、段取りに要する時間が短縮されａ産に適
している。

ちなみに毎分５０〜１２０個程度の多聞生産が出来、製
品粘度は２級程度である。

ここで本発明転造ダイスを用いて本発明の転造法により
製作した溝入り螺子（以下供試ボルトと呼ぶ）の衝撃緩
み試験を次に述べる。

■試験方法 ａ、供試ボルトは外径９．３０ａａ＋１硬さ２９０ＨＶ
にてくＭ１０相当品で供試ナツトは７日（３級）、内径
８．６０１１ＩＩＩＭＭ。

有効径９．２１ｍｍ、２３７ＨＶを使用する。

ｂ、＠撃緩み試験装置：第２０図にその主要部の構造を
略示する。同図において、下の円筒２５に供試ボルトＴ
の頭を固定し、上のナツト２６で締め付けて、螺子締結
体を構成する。この締結体を落下させ、上の円ｎ２７を
台座２８に衝突させる。

衝突によって下の円筒２５に引張衝撃 力が発生し、衝撃応力波の伝播によって、ボルトナツト
の螺子山Ａ接触面に発生する圧縮衝撃力を下の円筒２５
に取付けた歪ゲージＧで検出する。螺子の緩みに関与す
る力は圧縮衝撃力である。

図中２９は撥条支え、３０は引張りコ イル撥条、３１は案内筒、３２はビンである。

Ｃ１供試ボルトＴ、ナツト２６の螺子面およびナツト座
面に＃６０スピンドル油を塗布して供試を行う。引張衝
撃力を一定とし、螺子締結体の衝撃回数とボルト軸力を
測定する。

■結果および考察 以上の方法にて第２１図、ａ、ａ′は ５０００回連続衝撃実験データーであって、衝撃緩み試
験特性グラフＤ、Ｅを得る。かくして供試ボルト４２本
の平均値を計る。第２１図に示すよう初回軸力を２１．
５ＫＮとし、衝突回数１５００回の時点にて、増締めを
行う。

この時点での軸力は平均２０．９７Ｋ Ｎであり、その後１５００回〜２０００回位迄の間にボ
ルトのよじれ復元現象が見られる。それから最終５００
０回迄は１軸力がほぼ一定になっている。５０００回目
を最終軸力と決め軸力平均を見ると、２０．０１ＫＮで
ある。増締めした時点と最終時点の軸力の差は０．９６
ＫＮであった。以上の結果をまとめると、最終軸力は地
線軸力の９５％残っていることがわかる。

次に供試ボルトと市販品ボルトとの衝 撃緩み試験の比較を行ったのが第２２図である。

第２２図は供試ボルトの衝撃緩み特性 グラフＦであって、リリーフボルト、８０Ｍキャップ、
ナツト５ＫＳ３０５が２０００回目で軸力が急激に上昇
し、１３００ｋｇｆ、６００ｋＱｃｊ、戻しトルク１０
０ｋＱａｊに高まった段階で軸力が零に低下し完全に緩
む。

他方第２３図は市販品ボルトの衝ｇｉ１緩み特性グラフ
Ｇ、Ｈ，ＩであってグラフＧの場合は、ＳＣＭキＶツブ
、５ＫＳ３０５ナツト、平ワツシヤーが１４０回目以後
１６回目までに軸力が急激に上昇し、１３００ｋｏｆ、
２５０に９ｍに轟まった段階で軸力は零に低下して完全
に緩み、次にグラフＨの場合は、８０Ｍキャップ。

５ＫＳ３０５ナツト、平ワツシヤーが２００回目以降２
５回目までに軸力が１３ＱＱｋｇｆ、２８０ｋｇｄに高
まった段階で軸力は零に低下して完全に緩み、さらにグ
ラフＩの場合は、８０Ｍキャップ。

５ＫＳ３０５．平ワツシヤーが１８０回目以後２０回目
までに軸力が１３００ｋＯｆ’、２８０ｋＱｃｊに高ま
った段階で軸力は零に低下して完全に緩む３実験例をそ
れぞれ示す。

かくして両者比較した結論として供試 ボルトは市販品ボルトの約１０倍以上の衝撃緩み耐力を
有することが判明した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明転造平ダイスの第一実施例を示す内側正
面図、第２図乃至第３．図は第１図中■−■線および■
−■線視要部拡大断面図、第４図は本発明の第一実施例
を示す平面図、第５図は本発明転造平ダイスの第二実施
例を示す内側正面図。 第６図乃至第７図は第５図中ｖｔ　−Ｖｌ線およびＶｌ
　−■線視要部拡大断面図、第８図は本発明の第二実茄
例を示す平面図、第９図乃至第１０図は本発明転造平ダ
イスの第三実施例を示す内側正面図および平面図、第１
１図乃至１２図は本発明転造平ダイスの第四実施例を示
す内側正面図および平面図。 第１３図乃至第１４図はそれぞれ本発明転造法の施工例
を示し、第１５図は本発明転造法における第一施工例の
第１次工程により丸棒外周面に形成された下加工用小螺
子山群を示し、第１６図は同・第２次工程により仕上加
工用大螺子山群を形成した溝入り螺子の要部を示し、第
１７図は同・溝入り螺子の螺子中要部の拡大切断面図、
第１８図は同・螺合状態にある螺子山部分の断面図、第
１９図は他の溝入り螺子の螺子中要部の拡大切断面図、
第２０図は衝撃緩み試験装置の一部破断概略説明図、第
２１図は溝入り螺子の衝撃緩み試験特性グラフ、第２２
図乃至２３図は溝入り螺子と市販品ボルトとの比較グラ
フであって第２２図は溝入り螺子をかつ第２３図は市販
品ボルトをそれぞれ示す。 Ａ・・・螺子中　　　　　Ａ１・・・２条小螺子山Ａ′
・・・大螺子山 ａｌ・・・下側部分　　　ａ２・・・上側部分ｂ１．ｂ
−・・・溝　　　Ｃ・・・対向部分ｄ・・・隣接間隔 α・・・フランク角　　　β・・・リード角Ｈ・・・ヒ
ーター収蔵孔又は冷却孔 Ｐ１・・・ピッチ　　　　Ｙ・・・丸棒１．７．１２．
１７．２２・・・ダイス板２．８，１３．１８．２３・
・・前半部内側の挟材は相対面 ３．９．１４．１９・・・下加工用小螺子山４．１０．
１５．２０・・・後半部内側の挟材は相対面 ５．１１．１６．２１・・・仕上加工用大螺子山６・・
・昇り勾配部 ９−．１１−・・・山頂線 ２４・・・丸棒受座部 第１図 第３図 第４図 ｌ２Ｉｆｆｉの浄書（内容に吻更な＋１第５図 第６図 第７図 第８図 第９図 第１３図 第１４図 第１５図 第１６図 第１８図 第１９図 第２０図 手続補正書醐式） 昭和６１年９月　２日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 １、事件の表示　　昭和６１年特許願第１４６７９７号
２、発明の名称　　溝入り螺子の転造法および転造平ダ
イス ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住　所　東京都江戸川区南小岩７−３８−２３名　称　
　日本特殊機材株式会社 ４、代理人　　〒１０５ 住　所　東京都港区西新？！１丁目２０番１１号願書に
最初に添付した図面を別紙のとおり（内容に変更なし）
浄書致します。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ダイス板の加工時の移動方向前側部分内側面に螺子
   螺旋リード角に一致して傾斜する下加工用小螺子山群を
   等間隔ピッチで並列突出延在するとともに後側部分内側
   面に前記下加工用小螺子山群の一つ置きに直列延長状に
   連続した仕上加工用大螺子山群を前記下加工用小螺子山
   群の２倍ピッチ間隔で並列突出延在してなる溝入り螺子
   の転造平ダイス ２、下加工用小螺子山群は、相互に一定の隣接間隔を開
   けて並行突出延在してなる特許請求の範囲第１項記載の
   溝入り螺子の転造平ダイス ３、下加工用小螺子山群は、相互の隣接間隔を開けず連
   続密に並行突出延在してなる特許請求の範囲第１項記載
   の溝入り螺子の転造平ダイス ４、仕上加工用大螺子山群は、下加工用小螺子山群との
   直結始端を昇り勾配部に形成してなる特許請求の範囲第
   １項、第２項又は第３項記載の溝入り螺子の転造平ダイ
   ス ５、仕上加工用大螺子山群は、下加工用小螺子山群の高
   さに一致した直結始端から終端より少なくとも螺子外周
   長だけ手前に至るまで漸次高さを増す傾斜状に形成して
   なる特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の溝
   入り螺子の転造平ダイス ６、ダイス板は、内側面の後半部を前半部よりも下加工
   用小螺子山群と仕上加工用大螺子山群の高さの差だけ低
   く段階状に形成し前記下加工用小螺子山群と前記仕上加
   工用大螺子山群山頂部が水平線上に揃うように形成して
   なる特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の溝
   入り螺子の転造平ダイス ７、下加工用小螺子山群は、始端を零高とし終端より少
   なくとも螺子外周長だけ手前に至るまで漸次高さを増す
   傾斜状に形成しかつ、仕上加工用大螺子山群は、前記下
   加工用小螺子山群の終端高さに一致した直結始端から終
   端ょり少なくとも螺子外周長だけ手前に至るまで次第に
   高さを増す傾斜状に形成してなる特許請求の範囲第１項
   、第２項又は第３項記載の溝入り螺子の転造平ダイス ８、仕上加工用大螺子山群は、下加工用小螺子山群のフ
   ランク角と同一角である特許請求の範囲第１項、第２項
   、第３項又は第４項記載の溝入り螺子の転造平ダイス ９、ダイス板は、内部にヒーター収蔵孔を穿設してなる
   特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５
   項、第６項、第７項又第８項記載の溝入り螺子の転造平
   ダイス １０、ダイス板は、内部に冷却孔を穿設してなる特許請
   求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項、第
   ６項、第７項又第８項記載の溝入り螺子の転造平ダイス １１、ダイス板は、進行方向始端に丸棒受座部を設けて
   なる特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、
   第５項、第６項、第７項、第８項、第９項又は第１０項
   記載の溝入り螺子の転造平ダイス １２、回転する丸棒の外周面に所定ピッチの連続２条小
   螺子を転造予備形成する第１次工程と、当該第１次工程
   に続き前記２条小螺子の１条置きに重畳して前記２条小
   螺子ピッチの倍ピッチで１条大螺子を転造本形成する第
   ２次工程とを経由することにより前記２条小螺子を塑性
   流動変形して前記大螺子の山頂部に緩衝溝を形成してな
   る溝入り螺子の転造法 １３、丸棒は、垂直姿勢である特許請求の範囲第１２項
   記載の溝入り螺子の転造法 １４、丸棒は、横転姿勢である特許請求の範囲第１２項
   記載の溝入り螺子の転造法 １５、大螺子は、螺子山断面のフランク角が小螺子の螺
   子山断面のフランク角と同一である特許請求の範囲第１
   ２項、第１３項又は第１４項記載の溝入り螺子の転造法 １６、丸棒素材は、金属、プラスチック、セラミックで
   ある特許請求の範囲第１２項、第１３項、第１４項又は
   第１５項記載の溝入り螺子の転造法