JP2002139013A - 溝付きナットおよびその製造方法 - Google Patents

溝付きナットおよびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 中央にネジ穴を有する円柱状の軸部と、該軸
部の一端部に設けられた外周が多角形状の頭部と、該頭
部と軸部との境界部に設けられた周溝とを有する溝付き
ナットの強度の向上や生産性の向上等を実現することを
課題とする。 【解決手段】 中央にネジ穴の下穴が形成された円柱状
素材の一端部を圧造加工により縮径して外径を他の部分
より小径とすると共に、分割型２４…２４を用いて、こ
の小径部の基端側を拘束しながら先端側を圧造加工によ
って拡径することにより、軸部の一端側に、先端の頭部
とこれに続く周溝とを有する溝付きナットの準完成品ｄ
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種部材に固着さ
れてボルト等の締結に用いられる溝付きナットに関し、
締結技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】各種の装置や機器を構成する金属板にナ
ットを取り付ける場合、例えば特開２０００−１５５２
７号公報に開示されているようなかしめナット装置が知
られている。これは、ダイスに載置した金属板の下穴に
上方からナットを圧入して、その先端部を拡径させるこ
とにより、該ナットを金属板に取り付けるようにしたも
のである。
【０００３】また、これとは別に、アルミ板等の比較的
柔軟な材料にナットを取り付ける場合に用いられるセル
フクリンチングナット等と称せられる溝付きナットが知
られている。
【０００４】この溝付きナットは、通例、中央にネジ穴
を有する円柱状の軸部と、該軸部の一端部に設けられた
外周が多角形状の頭部と、該頭部と軸部との境界部に設
けられた周溝とを備えた形状で、アルミ板等の被取付部
材に予め設けられた取付け穴に軸部を挿通した状態で、
プレス等によって頭部を被取付部材に押し込めば、この
頭部の押し込みによって生じる被取付部材の塑性変形に
よって該部材の肉が上記周溝内に流入することにより、
該ナットの全体が、多角形状の頭部の圧入によって回り
止めされた状態で、被取付部材に固着されるように構成
されたものである。
【０００５】この溝付きナットによれば、溶接等によっ
て取り付ける場合に比較して、その取付け作業が容易化
され、当該装置や機器の生産性が向上することになる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の溝付き
ナットは、断面形状が頭部の形状に対応する多角形をし
たバー材を用い、これを所定寸法に切断した上で、切削
加工によって軸部や周溝を形成していたため、次のよう
な欠点を有していた。
【０００７】即ち、切削加工により周溝を形成すると、
該周溝部で素材のファイバーフローが切断されることに
なる。一方、この周溝部は他の部位よりも径が小さく、
また中空の場合には肉厚も薄くなる部位であると共に、
応力が集中し易い部位であり、そのため、この周溝部で
強度が不足し、該周溝部から破断し易くなるのである。
【０００８】また、この周溝は幅が狭いので、これを切
削加工により形成する工具も刃先が細いものとなり、そ
のため該工具の折損や摩耗等が生じ易く、作業能率の低
下やコストの増大等の原因となるのである。
【０００９】そこで、本発明は、周溝部に十分な強度を
有し、かつ製造時における工具の折損等を生じない溝付
きナットを実現することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次のように構成したことを特徴とする。
【００１１】まず、本願の請求項１に記載の発明は、中
央にネジ穴を有する円柱状の軸部と、該軸部の一端部に
設けられた外周が多角形状の頭部と、該頭部と軸部との
境界部に設けられた周溝とを有する溝付きナットにおい
て、上記周溝が塑性加工によって形成されていることを
特徴とする。
【００１２】この溝付きナットによれば、周溝の周辺で
素材のファイバーフローが切断されることがなく、した
がって、肉厚が他の部位よりも薄く或いは径が小さくて
も所要の強度が確保されることになる。
【００１３】また、本願の請求項２に記載の発明は、中
央にネジ穴を有する円柱状の軸部と、該軸部の一端部に
設けられた外周が多角形状の頭部と、該頭部と軸部との
境界部に設けられた周溝とを有する溝付きナットの製造
方法に関するもので、中央にネジ穴の下穴が形成された
円柱状素材の一端部を圧造加工により縮径して外径を他
の部分より小径とすると共に、分割型を用いて、この小
径部の基端側を拘束しながら先端側を圧造加工によって
拡径することにより、先端の頭部とこれに続く周溝とを
形成することを特徴とする。
【００１４】この発明によれば、上記請求項１の発明の
周溝部でファイバーフローが切断されていない溝付きナ
ットが製造されると共に、周溝を形成するための刃先の
細い工具が不要となるから、該工具の折損や早期摩耗等
が回避されることになる。
【００１５】そして、請求項３に記載の発明は、上記請
求項２の発明において、頭部を圧造加工によって成形す
るときに、該頭部の外周を多角形状に成形することを特
徴とし、また、請求項４に記載の発明は、同じく請求項
２の発明において、頭部を圧造加工によって成形した
後、トリミング加工により該頭部の外周を多角形状に成
形することを特徴とする。
【００１６】これらの発明のうち、請求項３の発明によ
れば、頭部の多角形状が、例えば六角形等の比較的単純
な形状の場合に、該頭部を多角形状に形成するための他
の工程が不要となる。
【００１７】また、請求項４の発明によれば、頭部の多
角形状が、セレーションや歯車状等の比較的複雑な場合
でも、これを精度よく形成することが可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
【００１９】まず、溝付きナットの実施の形態について
説明すると、図１、図２に示すように、この溝付きナッ
ト１は、円柱状の軸部２と、該軸部２の一端部に設けら
れた外周がセレーション状の頭部３と、該軸部２と頭部
３との境界部に設けられた周溝４とを有し、かつ、中央
に軸方向に貫通するネジ穴５が設けられている。なお、
上記頭部３の形状は、セレーション状以外に、歯車状、
六角形状等の他の多角形状としてもよい。
【００２０】そして、この溝付きナット１においては、
上記周溝４が切削加工ではなく、圧造や鍛造等の塑性加
工によって形成されている。
【００２１】この溝付きナット１の使用例を説明する
と、図１に鎖線で示すように、アルミ板等の被取付部材
Ａに予め該ナット１の軸部２に対応する径の穴Ａ１を形
成しておき、この穴Ａ１に該ナット１の軸部２を挿通す
る。そして、プレスＢ等により該ナット１の頭部３を被
取付部材Ａの一方の面Ａ２に押し込む。このとき、被取
付部材Ａの上記面Ａ２における穴周囲の肉部Ａ３が、ナ
ット１の頭部３の押圧によって塑性変形し、図３に示す
ように、ナット１の軸部２と頭部３との間の周溝４内に
流入する。これにより、該ナット１が、多角形状の頭部
３によって回り止めされた状態で、被取付部材Ａに固着
されることになる。
【００２２】そして、特にこの溝付きナット１の場合、
上記周溝４が切削加工ではなく、圧造や鍛造等の塑性加
工によって形成されているので、該周溝部で素材のファ
イバーフローが切断されておらず、したがって、他の部
位より肉厚が薄く、また径が小さくても所要の強度が確
保されており、応力集中等によって破断したりすること
がない。
【００２３】なお、以上の実施の形態に係る溝付きナッ
ト１においては中央のネジ穴５が貫通しているが、図４
に示す溝付きナット１′のように、ネジ穴５′が非貫通
とされる場合もある。
【００２４】次に、溝付きナットの製造方法の実施の形
態について説明する。
【００２５】図５は、この実施の形態で用いられる多段
式圧造成形機の概略の構成を示す平面図で、この成形機
１０は、本体１１の中央に設けられた作業スペース１２
の一方の面にダイブロック１３を設け、該ダイブロック
１３に複数のダイユニット１４１〜１４５を配設すると
共に、これに対向する面には、ダイブロック１３に対し
て接近、離反するラム１５を配置し、該ラム１５に、上
記ダイユニット１４１〜１４５にそれぞれ対向させて複
数のパンチユニット１６１〜１６５を配設した構成で、
各対向するダイユニット１４１〜１４５とパンチユニッ
ト１６１〜１６５とで、複数段（図例では５段）の圧造
ステーションＳ１〜Ｓ５が構成されている。
【００２６】そして、上記ダイブロック１３の一端にカ
ッター装置１７が備えられ、該カッター装置１７によっ
て線材ａを所定寸法に切断することにより素材ｂが形成
される。そして、この素材ｂが上記圧造ステーションＳ
１〜Ｓ５に順次供給されて所定の加工が施されることに
より、図１、図２に示すような溝付きナットが形成され
るようになっている。
【００２７】次に、この圧造成形機１０の各ステーショ
ンのうち、本発明の特徴部分を構成する第４圧造ステー
ションＳ４についてさらに詳しく説明する。
【００２８】この第４圧造ステーションＳ４に供給され
る中間製品ｃは、図６に示すように、中央にネジ穴の下
穴ｃ１が形成された円柱状素材ｃ２の一端部を圧造加工
により縮径して小径部ｃ３としたものである。
【００２９】そして、第４圧造ステーションＳ４は、こ
の中間製品ｃから、図７に示すように、中央にネジ穴の
下穴ｄ１を有すると共に、軸部ｄ２の一端部に円形の頭
部ｄ３が設けられ、かつ該軸部ｄ２と頭部ｄ３との境界
部に周溝ｄ４が形成されてなる準完成品ｄを形成する。
【００３０】図８に示すように、第４圧造ステーション
Ｓ４を構成するダイユニット１４４は、ダイブロック１
３に嵌合されたダイケース２１を有し、該ダイケース２
１内の奥部にスペーサ２２が、その手前側に荷重受け部
材２３がそれぞれ収納されていると共に、該ダイケース
２１の前部には、４個の分割ダイス２４…２４が収納さ
れている。
【００３１】これらの分割ダイス２４…２４は、ダイス
ホルダ２４ａにダイス本体２４ｂをボルト２４ｃ、２４
ｃを用いて取り付けた構造で、図９に示すように、中心
角が９０℃の扇形とされて、４個集合させたときに円形
を成すように構成されている。そして、４個集合したと
きに、各分割ダイス２４…２４の内周面により、図７に
示す準完成品ｄの外形形状に対応するキャビティが形成
されるように構成されており、特に、各ダイス本体２４
ｂの内周面には、準完成品の周溝を形成するための内方
へ突出する突起部２４ｂ′がそれぞれ設けられている。
【００３２】また、各分割ダイス２４…２４の互いに対
向する分割面間には、これらの面を離反させて全体を拡
径させるスプリング２５…２５がそれぞれ介設されてい
る。
【００３３】そして、図８に示すように、各分割ダイス
２４…２４の外周面２４ｄ…２４ｄは、集合させた状態
で奥方ほど径が小さくなる円錐面を構成する形状とされ
ていると共に、これらの分割ダイス２４…２４が収納さ
れたダイケース２１の前部内周面２１ａも同様の円錐面
とされている。
【００３４】また、各分割ダイス２４…２４の奥側に配
置されたリング部材２６と上記荷重受け部材２３との間
には、各分割ダイス２４…２４を前方へ押し出すスプリ
ング２７が備えられていると共に、ダイケース２１の前
端部には、該スプリング２７による分割ダイス２４…２
４の前方への飛び出しを防止するための中央が開口され
たカバー部材２８が取り付けられている。
【００３５】さらに、上記荷重受け部材２３の前端部中
央にはスリーブ部材２９が配置されていると共に、該ス
リーブ部材２９にピン部材３０が挿通されている。
【００３６】上記スリーブ部材２９の前端部は、分割ダ
イス２４…２４がスプリング２７の付勢力に抗して奥方
に押し込まれたときに、これらのダイス２４…２４によ
って形成されるキャビテイ内に突入して、その端面を構
成するように設けられており、また、該スリーブ部材２
９の後方には複数のエジェクトピン３１…３１が配置さ
れ、成形動作後にこれらのエジェクトピン３１…３１を
介してスリーブ部材２９が前方へ押出されることによ
り、上記キャビティ内の成形品が前方へ排出されるよう
になっている。
【００３７】また、上記ピン部材３０は、その後端部と
上記スペーサ部材２２との間に備えられたスプリング３
２により前方へ付勢されており、前端部が上記分割ダイ
ス２４…２４によって形成されるキャビテイを貫通して
前方へ突出するように設けられている。
【００３８】一方、この第４圧造ステーションＳ４を構
成するパンチユニット１６４は、パンチホルダ４１を介
してラム１５に固定されたパンチケース４２を有し、該
パンチケース４２内に、筒状の外側パンチ４３と、同じ
く筒状の中間パンチ４４と、軸状の内側パンチ４５と
が、順次先端部を前方へ突出させた状態で、三重に保持
されている。
【００３９】これらのうち、外側パンチ４３は、取付部
材４６に固着されて上記パンチケース４２内に前後に摺
動可能に収納されていると共に、該取付部材４６とパン
チケース４２との嵌合部に設けられた段付き部ｘで両者
の段付き面が当接するまで前方（ダイブロック１３側）
へ突出するように、スプリング４７によって付勢されて
いる。
【００４０】また、中間パンチ４４は、上記外側パンチ
４３内に前後に摺動可能に嵌合されていると共に、その
嵌合部に設けられた段付き部ｙで両者の段付き面が当接
するまで前方に突出するように、スプリング４８によっ
て付勢されている。
【００４１】さらに、内側パンチ４５は、上記中間パン
チ４４内に前後に摺動可能に嵌合されていると共に、上
記各パンチと同様に、嵌合部に設けられた段付き部ｚで
両者の段付き面が当接するまで前方に突出するように、
スプリング４９によって付勢されている。
【００４２】次に、この第４圧造ステーションＳ４によ
り、図６に示す中間製品ｃが図７に示す準完成品ｄに成
形されるプロセスを説明する。
【００４３】図８に示すように、上記中間製品ｃが、素
材供給装置（図示せず）により、第４圧造ステーション
Ｓ４のダイユニット１４４の前方に供給された状態で、
ラム１５が前進すると、まず、パンチユニット１６４の
最も前方に突出している内側パンチ４５の先端部が中間
製品ｃをダイユニット１４４側に押し込むことにより、
該中間製品ｃがダイユニット１４４における４個の分割
ダイス２４…２４の中央部に位置するピン部材３０の先
端部に挿入される。
【００４４】また、ラム１５がさらに前進することによ
り、図１０に示すように、上記内側パンチ４５の先端
が、上記ピン部材３０をスプリング３２に抗して奥方へ
押し込みながら、該ピン部材３０に挿入された中間製品
ｃを、その後端部がスリーブ部材２９の前端部に当接す
るまで押し込む。また、このとき、中間パンチ４４及び
外側パンチ４３が分割ダイス２４…２４の前端面に順次
当接する。
【００４５】そして、この状態からさらにラム１５が前
進すると、図１１に示すように、上記中間パンチ４４及
び外側パンチ４３が、パンチケース４２内に相対的に後
退しながら全体としては前方へ移動して、上記分割ダイ
ス２４…２４をスプリング２７の付勢力に抗してダイケ
ース２１内に押し込む。
【００４６】このとき、各分割ダイス２４…２４の外周
面２４ｄ…２４ｄは奥方ほど径が小さくなる円錐面とさ
れていると共に、これらの分割ダイス２４…２４が収納
されたダイケース２１の前端部内周面２１ａも同様の円
錐面とされているので、各分割ダイス２４…２４は、図
９に示すスプリング２５…２５の付勢力に抗して、この
ダイケース２１の円錐面２１ａに案内されながら互いに
接近し、全体が集合する。
【００４７】これにより、ピン部材３０に挿入された中
間製品ｃの外周面が各分割ダイス２４…２４の内周面に
よって絞め込まれて、これらの分割ダイス２４…２４に
よって構成されるキャビティの形状に成形され、図７に
示すように、軸部ｄ２と頭部ｄ３と周溝ｄ４とを有する
準完成品ｄが製造されることになる。
【００４８】その場合に、上記頭部ｄ３及び周溝ｄ４
は、中間製品ｃの小径部ｃ３の基端部を分割ダイス２４
…２４の内面の突起部２４ｂ′…２４ｂ′によって拘束
しながら先端部を拡径することによって形成されるか
ら、軸部ｄ２から周溝ｄ４を介して頭部ｄ３に至る範囲
で、素材のファイバーフローが切断されることがない。
【００４９】そして、キャビティ内で上記のような準完
成品ｄが製造されると、ラム１５と共にパンチニット１
６４がダイブロック１３側から後退することにより、ダ
イケース２１内の分割ダイス２４…２４はスプリング２
７により前方へ押し出されながら、図９に示すスプリン
グ２５…２５により互いに離反されて全体が拡径し、準
完成品ｄを解放する。そして、その後エジェクトピン３
１…３１が前進することにより、準完成品ｄはスリーブ
部材２９を介してダイケース２１内から排出される。
【００５０】以上のようにして、図７に示す溝付きナッ
トの準完成品ｄが形成されることになるが、この準完成
品ｄは、第５ステーションＳ５で頭部がセレーション状
にトリミングされる。そして、その後、当該圧造成形機
１０の外部で中央の下穴ｄ１にメネジが形成され、これ
により、図１、図２に示す最終製品としての溝付きナッ
ト１が形成されることになる。
【００５１】なお、頭部の形状が六角形状等の比較的単
純な形状であるときは、第４圧造ステーションＳ４で頭
部を拡径するときに、この形状に成形することも可能で
ある。
【００５２】また、図４に示す中央のネジ穴５′が貫通
していないナット１′を製造するときには、図１２、図
１３に示すように、中間製品ｃ′及び準完成品ｄ′にお
けるネジ穴の下穴ｃ１′、ｄ１′も、貫通しないものと
なる。
【００５３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、中央にネ
ジ穴を有する円柱状の軸部と、該軸部の一端部に設けら
れた外周が多角形状の頭部と、該頭部と軸部との境界部
に設けられた周溝とを有する溝付きナットとして、上記
周溝部において素材のファイバーフローが切断されてい
ないナットが得られることになる。
【００５４】したがって、この溝付きナットによれば、
上記周溝部の肉厚が他の部位よりも薄く或いは径が小さ
くても所要の強度が確保されているので、被取付部材へ
の取付時やその後の使用中に、応力集中等によって上記
周溝部から破断することが防止される。
【００５５】また、上記周溝を形成するための刃先の細
い切削工具が不要となるから、該工具の折損や早期摩耗
による作業能率の低下等が回避されることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る溝付きナットの半
断面正面図である。
【図２】 同溝付きナットの底面図である。
【図３】 同溝付きナットの使用状態を示す半断面正面
図である。
【図４】 溝付きナットの他の実施の形態を示す半断面
正面図である。
【図５】 本発明の実施の形態に係る溝付きナットの製
造方法で用いる多段式圧造成形機の概略平面図である。
【図６】 同製造方法の前段で形成される中間製品の半
断面正面図である。
【図７】 同製造方法で形成される準完成品の半断面正
面図である。
【図８】 図５の成形機の本発明方法を実施するステー
ションの構成を示す断面図である。
【図９】 図８のｘ−ｘ方向から見た同ステーションを
構成する分割ダイスの正面図である。
【図１０】 同ステーションの圧造直前の状態を示す断
面図である。
【図１１】 同じく圧造直後の状態を示す断面図であ
る。
【図１２】 図４の溝付きナットに対応する中間製品の
半断面正面図である。
【図１３】 同じく準完成品の半断面正面図である。
【符号の説明】
１、１′ 溝付きナット ２ 軸部 ３ 頭部 ４ 周溝 ５、５′ ネジ穴 ２４ 分割ダイス

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 中央にネジ穴を有する円柱状の軸部と、
    該軸部の一端部に設けられた外周が多角形状の頭部と、
    該頭部と軸部との境界部に設けられた周溝とを有する溝
    付きナットであって、上記周溝が塑性加工によって形成
    されていることを特徴とする溝付きナット。
  2. 【請求項２】 中央にネジ穴を有する円柱状の軸部と、
    該軸部の一端部に設けられた外周が多角形状の頭部と、
    該頭部と軸部との境界部に設けられた周溝とを有する溝
    付きナットの製造方法であって、中央にネジ穴の下穴が
    形成された円柱状素材の一端部を圧造加工により縮径し
    て外径を他の部分より小径とすると共に、分割型を用い
    て、この小径部の基端側を拘束しながら先端側を圧造加
    工によって拡径することにより、先端の頭部とこれに続
    く周溝とを形成することを特徴とする溝付きナットの製
    造方法。
  3. 【請求項３】 頭部を圧造加工によって成形するとき
    に、該頭部の外周を多角形状に成形することを特徴とす
    る請求項２に記載の溝付きナットの製造方法。
  4. 【請求項４】 頭部を圧造加工によって成形した後、ト
    リミング加工により該頭部の外周を多角形状に成形する
    ことを特徴とする請求項２に記載の溝付きナットの製造
    方法。
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