JP2006334620A - 螺子用金型の製造方法と螺子用金型と螺子の製造方法及び螺子 - Google Patents

Abstract

【要 約】
【課 題】 螺子を製造する場合に使用する雄型（パンチ）は螺子を多数個製造するにつれて、一部分が磨耗し下端部に凹部が出来る。このような雄型（パンチ）で製造された螺子は十字穴の下端部に凸部が出来る。この螺子にビットを挿入して、螺子を回転させようとしたとき、ビットの先端部が凸部に当り、ビットを十字穴の最奥部まで挿入することができない。このような状態では、ビットが十字穴の壁面に食い付かず、良好に螺子を回転させることができない。
【解決手段】頭部に十字穴を形成し、この十字穴の開口部から底面に至る相対向する一対の壁面４組を垂直壁とし、前記十字穴の相隣合う壁面の間に形成されており、前記開口部から底面に向かって十字穴が狭まるように傾斜した４つの稜線部を備え、これらの稜線部の下端からさらに下方に向かって垂直な稜線部が形成されていることを特徴とする。
【選択図】 図９

Description

本発明は、十字駆動穴を有する螺子を製造する場合に使用する螺子用金型とその螺子用金型の製造方法と、その金型を用いた螺子の製造方法及び螺子に関するものである。

従来のフィリップス形状の十字駆動穴を有する螺子は、例えば図１１ａ，ｂに示すものである。図１１ｂはａのｃ−ｃ断面図である。この螺子１の十字穴１ａはその壁面１ｂが傾斜している。つまり十字穴１ａの内部に行くほど狭まるように構成されている。この十字穴１ａに穴１ａと逆形状をしたビットを挿入して螺子１を回転させようとした場合、ビットに上向きの力が働き、所定の推力を加えないと螺子１を締めたり、取り外したりできない場合がある。そこで、例えば、特開２００２−２６６８２７号公報に示されるように、螺子の嵌合溝を垂直にし、ビットの嵌合羽部もこれに合うように垂直にして、ビットの回転力が螺子の嵌合溝の壁に対して垂直方向に作用するようにすることが知られている。
特開２００２−２６６８２７号公報

従来のフィリップス形状のビットが食い付いて螺子の締め付け、取り外しが可能で、且つ、専用ビットを用いることによって、ビットの回転力が螺子の十字穴の内壁に直角に作用する螺子を製造する場合、このような螺子を製造することができる金型は形状が複雑であり、これを容易に精度よく製造するには加工コストが上昇している。
また、螺子１を製造する場合に使用する図１２に示す雄型（パンチ）２は螺子１を多数個製造するにつれて、例えば、図１２の２ａに示すように、一部分が磨耗し凹部が出来る。このような雄型（パンチ）で製造された螺子は図１３に示すように、十字穴１ａの下端部に凸部１ｃが出来る。この螺子１に図１３に示すようにビット３を挿入して、螺子１を回転させようとしたとき、ビット３の先端部が凸部１ｃに当り、ビット３を十字穴１ａの最奥部まで挿入することができない。このような状態では、ビット３が十字穴１ａの壁面に食い付かず、良好に螺子１を回転させることができない。

本発明はビットの回転力が螺子の十字穴の内壁に直角に作用する螺子を製造することができるとともに、雄金型（パンチ）の磨耗によって、螺子に出来た凸部の影響を受けることがない螺子用金型の製造方法と同金型、これを用いた螺子の製造方法及び螺子を提供することを目的とする。

本発明の螺子用金型の製造方法は、先端に行くに従って幅が狭くなっている羽根を４個十字状に有し、羽根と羽根との間に溝を有する先端先細りのマスタ棒状体を用いて、金型上面に十字穴を形成し、次いで、前記羽根によって形成された前記十字穴の傾斜面を、十字穴の軸心に平行な垂直壁となるように、かつ、前記溝によって形成された稜線部に交わるように切除して、稜線部と交わった部分より下端にさらに軸心に平行な稜線部を形成したことを特徴とする。

また、前記切除をマスタ電極を用いて放電加工により行うことを特徴とする。
また、前記マスタ棒状体をマスタ電極とし、放電加工によってフィリップス形状の十字穴を形成したことを特徴とする。
また、前記マスタ電極を平板状とし、前記十字穴に方向を変えて２回放電加工を施すことを特徴とする。

また、前記マスタ電極を十字状とし、前記十字穴に１回の放電を施すことを特徴とする。
また、本発明の螺子の製造方法は、上述の方法によって製造された螺子用金型を用いて、雄金型を製造し、この雄金型を用いて螺子を製造することを特徴とする。
また、本発明の螺子用金型は、基台に十字穴を形成し、この十字穴の開口部から底面に至る相対向する一対の壁面４組を垂直壁とし、前記十字穴の相隣合う壁面の間に形成されており、前記開口部から底面に向かって十字穴が狭まるように傾斜した４つの稜線部を備え、これらの稜線部の下端からさらに下方に向かって軸心に平行な稜線部が形成されていることを特徴とする螺子用金型。

また、本発明の螺子は、頭部に十字穴を形成し、この十字穴の開口部から底面に至る相対向する一対の壁面４組を垂直壁とし、前記十字穴の相隣合う壁面の間に形成されており、前記開口部から底面に向かって十字穴が狭まるように傾斜した４つの稜線部を備え、これらの稜線部の下端からさらに下方に向かって軸心に平行な稜線部が形成されていることを特徴とする。

本発明の螺子用金型の製造方法、及び螺子用金型によれば、マスタ棒状体によって十字穴を作り、その後、マスタ電極を用いて放電加工によって十字穴の傾斜面を切除するようにしたので、精密な金型を容易に製造することができる。マスタ棒状体もマスタ電極とし、放電加工によってフィリップス形状の十字穴を形成するようにすれば、その後の放電加工時の芯合わせが容易になりより精密な加工が可能である。そして、この螺子用金型によって作られた雄金型が螺子製造時に磨耗によって凹部が出来、これに起因して、製造された螺子に凸部ができても、雄金型で形成される十字穴の最下端部に垂直な稜線部が形成されているので、ビットの先端がこの凸部に当らず、凸部が出来た螺子が不良品となることはない。

また、マスタ電極を十字状にすれば、一度の放電加工で垂直面を作ることができる。
上記方法で製造された金型を用いて製造された螺子は、従来のフィリップス形状のビットとの食い付き性も良好で、さらに、専用ビットを用いた場合は、ビットに上向きの力がかからないので、推力がなくても螺子を締めたり取り外したりすることができる。そして、螺子頭部に設けた十字穴の底面に雄金型（パンチ）によって凸部が出来ても、十字穴の下方に軸心に平行な稜線部が形成されているため、ビットの先端部をここで吸収することが出来、ビットの食い付きを劣化させることはなくなる。つまり、上記凸部は十字穴の最下端に出来ることが多いので、ビットの先端部が凸部に当ることがないからである。従って、凸部の出来た螺子であっても使用にあたって何らの支障も生じず、不良品となることはない。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
まず、本発明に係る螺子の製造方法の概略を説明する。これは一般に広く普及しているように、所定寸法にあらかじめ切断された円柱状の素材に対して雄金型（パンチ）で十字穴を有する頭部を圧造加工し、この頭部と一体の脚部にねじ山を転造加工することによって螺子を得る方法である。

次に、この雄金型（パンチ）９の製造方法を図１、図２を用いて説明する。まず、雄金型（パンチ）９を作るために、雌金型（タイプ）を作る必要がある。例えば、丸頭、なべ頭、トラス頭のように丸みのある頭部においては、図１ａに示すように外観に丸みのある形状の凸部１３を持つ金型１４を用意し、この凸部１３にマスタパンチ１５を打ち込んで図１ｂに示すフィリップス形状の十字穴１６を形成する。
上記ではマスタパンチ１５を用いて圧造加工により十字穴１６を成形したが、マスタパンチ１５と同一形状の電極棒をマスタ電極として放電加工によって十字穴１６を成形しても良い。このマスタパンチ及びこのマスタ電極を合わせてマスタ棒状体という。

次に、図１ｃに示すように、この十字穴１６に平板状のマスタ電極１７を用いて放電加工により十字穴１６の左右方向の穴を追加成形する。次に、図１ｄに示すように、同マスタ電極１７を用いて左右方向と直交する穴を放電加工により追加成形する。計２回の放電加工をすることになる。
平板状マスタ電極１７の代わりに、図１ｅに示す十字状マスタ電極１８を用いれば放電加工による追加成形は１回で済む。このようにして雌金型（タイプ）
１９が作られる。

図２ａに示すように、この雌金型（タイプ）１９を用いて雄金型（パンチ）９を圧造加工によって作る。図２ｂは雄金型（パンチ）９の要部を断面にて示している。
次に、マスタパンチ１５の具体的な形状について説明する。図３ａ、ｂにその形状を示す。基本的には断面十字状をしており、これによってフィリップス形状の十字穴を作ることができる。マスタパンチ１５には十字状に４個の羽根２０が存在する。羽根２０と羽根２０との間は溝２１となっている。溝２１を作るためにドラム体の周囲に複数の刃を設けたカッターを用意する。

図４にこのカッターの一個の刃２２を示す。このカッターの刃２２の先端部は、例えば、ＪＩＳＢ１０１２に規定されている十字穴番号２では、１４０度の角度をなしており、それに連接する部分は９２度の角度をなしている。このカッターを用いて、マスタパンチ１５の素材棒の軸心に対しＪＩＳに規定された所定の角度α即ち、５度４５分の角度で上記素材棒をその先端から切り上げて行くと図３ａ、ｂに示す溝２１が出来上がる。なお、前記角度は穴番号により異なっているものであり、この角度だけに限定されるものではない。これにより、羽根２０は先端に行くに従って幅が小さくなっている。このようにして、先端先細りのマスタパンチ１５ができる。

このようにして構成されたマスタパンチ１５を用いて雌金型（タイプ）１９を作ると、図７ａ，ｂに示すように、十字穴１６に傾斜面２３が構成される。これは図３ａに示すマスタパンチ１５の羽根２０が先端から上方に行くにしたがって幅が広くなっているからである。
そこで、図５ａ，ｂ，ｃあるいは図６に示すマスタ電極１７，１８を用いて
雌金型（タイプ）１９を追加加工して傾斜面２３を除去する。このマスタ電極１７について図７ｂを用いて説明する。十字穴１６のＢ１，Ｂ２，Ｂ３、Ｂ４点（Ｂ１〜Ｂ２、Ｂ３〜Ｂ４間が最も幅が広くなっている。つまり羽根２０によって形成された十字穴の最上端角部が各点である。）を起点とし点線で示すように傾斜面が２３が切除される。

この時Ｃ１，Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４点を切り取るようにマスタ電極１７は図５ｃに示すようにほんの少し中央部に行くに従って幅が大きくなっている。Ｃ１，Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４点がなくなり、新たに出来たＥ１，Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４から上方に上る稜線やこの両側の面のいずれかでビットが食い付く（図７の十字穴１６が螺子の十字穴となるので図７の十字穴１６を螺子の十字穴として説明している。）ので、特にＣ１〜Ｃ４の長さｂ１よりもＥ１〜Ｅ２の長さがビットの食い付きを確保する上で大切である。

マスタ電極１７の幅を中央へ行くほど大きくしたのは、フィリップス形状に合わせるためであり、これによって、図７ｂに示す点線がＣ１，Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４点から立ち上がる稜線を途中で切り取ることが出来るようにするためである。また、点線の起点をＢ１，Ｂ２，Ｂ３、Ｂ４点からそれぞれわずかだけ平行に外側へ移動させることで前記稜線を上側で切り取ることもでき、一方、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４の点からの点線をＣ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を通るようにしてより深くすることによっても十字穴の稜線から段が付いた形状にすることができる。

傾斜面２３は切り取られて十字穴１６の軸心に平行な垂直壁となる。この垂直壁が完成した雌金型（タイプ）１９は図８ａ，ｂに示されている。垂直壁２４は厳密に上記軸心に平行である必要は無く実質的に平行であれば良い。
また、図８から分かるように、基台（金型の凸部）に十字穴１６を形成し、この十字穴１６の開口部から底面に至る相対向する一対の壁面４組を垂直壁２４とし、前記十字穴１６の相隣合う壁面の間に形成されており、前記開口部から底面に向かって十字穴１６が狭まるように傾斜した４つの稜線部３０を備え、これらの稜線部３０の下端からさらに下方に向かって垂直な稜線部２６が形成されている。

上記Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４点はマスタパンチ１５の溝２１によって出来た十字穴１６の底部近くにおける突出部である。
放電加工はさらに十字穴１６の底部へと進み、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４点から下方に垂直な稜線部２６が形成される。
先にも説明したとおり、マスタ電極１７は９０度方向を変えて放電加工を行う。図６に示す十字状マスタ電極を用いると一度の放電加工で追加加工ができる。十字状マスタ電極１８の各片のなす角度はフィリップス形状の十字穴に合わせて９０度よりほんの少し大きく形成されている。

このように構成された雌金型（タイプ）１９を用いて図２に示すように雄金型（パンチ）９を作り、この雄金型（パンチ）９を用いて螺子１２の頭部８を加工する。図９は製造された螺子１２の要部断正面図である。上記したように、螺子１２にも垂直壁２５ができるので垂直壁を有する専用ビットを用いれば、これの回転力が垂直面に直角に作用して推力がなくても螺子１２の締め付け、取り外しは容易となる。また、十字穴１０の下端には軸心に平行な稜線部２７が形成される。

また、図９から分かるように、螺子１２には頭部８に十字穴１０を形成し、この十字穴１０の開口部から底面に至る相対向する一対の壁面４組を垂直壁２５とし、前記十字穴１０の相隣合う壁面の間に形成されており、前記開口部から底面に向かって十字穴１０が狭まるように傾斜した４つの稜線部３１を備え、これらの稜線部３１の下端からさらに下方に向かって軸心に平行な稜線部２７が形成されている。

上述のように、雌金型（タイプ）１９を製造するに際しマスタパンチ１５で金型１４を冷間圧造し、次いでマスタ電極１７，１８で放電加工する方法では、放電加工時に冷間圧造した金型１４の十字穴１６の中心にマスタ電極１７，１８の中心を合わせるのが困難である。マスタパンチ１５と同形状の電極棒を用いて放電加工して十字穴１６を作り、次いで、マスタ電極１７あるいは１８を用いて放電加工する場合は芯合わせが容易であり、しかも加工の精度も良いものである。

図１０ａは図９を４５度回転させて見た螺子１２の断面図である。図１２、１３で説明したと同様に、雄金型（パンチ）９に磨耗によって凹部ができ、これによって螺子１２の十字穴１０の底に凸部２９ができる。このような凸部２９が出来ても。図１０ｂに示すように、ビット２８の下端部は凸部１９に当ることはない。
これは、垂直な稜線部２７から上の稜線やこの両側の面の全てあるいは一部にビット２８が食い付くように構成されているからであり、垂直な稜線部２７の部分でビット２８の下端を逃がすことが出来、図１３の従来例に示すように、凸部１ｃにビット３の下端が当ることはない。

このように、雄金型（パンチ）９が磨耗して凹部が出来ても、不良品となる螺子を製造してしまうことはない。
なお、上記実施の形態では、丸頭、なべ頭、トラス頭等の螺子について説明したが、頭部８が平らなさら頭においては、雌金型（タイプ）１９は凸部１３を設けず、平坦なものでよい。即ち、螺子の頭部外観形状により凸部１３は必要であったり、不要であったり、あるいは高さの低いものであったりしている。

本発明は十字駆動穴を有する螺子を製造する場合に使用する金型、その金型を用いた螺子の製造方法及び螺子に用いて有用である。

ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅは本発明の一実施例における螺子用型の製造過程を示す断面図である。 ａ，ｂは同製造過程を示す断平面図である。 ａは同製造方法に用いるマスタパンチの先端部の正面図である。 ｂはそのＡ−Ａ断面図である。 同マスタパンチを製造するための刃の先端形状を示す図である。 ａは同製造方法に使用するマスタ電極の先端部の正面図である。 ｂは同マスタ電極の底面図である。 ｃは同マスタ電極の側面図である。 同マスタ電極の他の実施例の底面図である。 ａは同製造方法で作られた雌金型（タイプ）の製作途中の断正面図である。 ｂは同平面図である。 ａは同製造方法で作られた雌金型（タイプ）の断正面図である。 ｂは同平面図である。 同製造方法で作られた螺子の断正面図である。 ａは同螺子を角度を変えてみた断面図である。 ｂは同螺子にビットを入れた状態を示す断面図である。 ａは従来の螺子の平面図である。 ｂは同螺子の断正面図である。 従来の雄金型（パンチ）の要部断正面図である。 従来の螺子にビットを入れた状態を示す断面図である。

符号の説明

８：頭部
９：雄金型（パンチ）
１０：十字穴
１１：螺子溝
１２：螺子
１３：凸部
１４：金型
１５：マスタパンチ
１６：十字穴
１７，１８：マスタ電極
１９：雌金型（タイプ）
２０：羽根
２１：溝
２２：刃
２３：傾斜面
２４，２５：垂直壁
２６，２７、３０，３１：稜線部
２８：ビット
２９：凸部

Claims (8)

1. 先端に行くに従って幅が狭くなっている羽根を４個十字状に有し、羽根と羽根との間に溝を有する先端先細りのマスタ棒状体を用いて、金型上面に十字穴を形成し、次いで、前記羽根によって形成された前記十字穴の傾斜面を、十字穴の軸心に平行な垂直壁となるように、かつ、前記溝によって形成された稜線部に交わるように切除して、稜線部と交わった部分より下端にさらに軸心に平行な稜線部を形成したことを特徴とする螺子用金型の製造方法。
2. 前記切除をマスタ電極を用いて放電加工により行うことを特徴とする請求項１記載の螺子用金型の製造方法。
3. 前記マスタ棒状体をマスタ電極とし、放電加工によってフィリップス形状の十字穴を形成したことを特徴とする請求項１記載の螺子用金型の製造方法。
4. 前記マスタ電極を平板状とし、前記十字穴に方向を変えて２回放電加工を施すことを特徴とする請求項１記載の螺子用金型の製造方法。
5. 前記マスタ電極を十字状とし、前記十字穴に１回の放電を施すことを特徴とする請求項１記載の螺子用金型の製造方法。
6. 請求項１乃至５記載の方法によって製造された螺子用金型を用いて、雄金型を製造し、この雄金型を用いて螺子を製造することを特徴とする螺子の製造方法。
7. 基台に十字穴を形成し、この十字穴の開口部から底面に至る相対向する一対の壁面４組を垂直壁とし、前記十字穴の相隣合う壁面の間に形成されており、前記開口部から底面に向かって十字穴が狭まるように傾斜した４つの稜線部を備え、これらの稜線部の下端からさらに下方に向かって軸心に平行な稜線部が形成されていることを特徴とする螺子用金型。
8. 頭部に十字穴を形成し、この十字穴の開口部から底面に至る相対向する一対の壁面４組を垂直壁とし、前記十字穴の相隣合う壁面の間に形成されており、前記開口部から底面に向かって十字穴が狭まるように傾斜した４つの稜線部を備え、これらの稜線部の下端からさらに下方に向かって軸心に平行な稜線部が形成されていることを特徴とする螺子。

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