JP2006334621A - 螺子用金型の製造方法及び螺子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
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金型は形状が複雑であるがこれを容易に精度よく製造することが出来る製造方法を提供する。
【解決手段】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１４上面に形成した凸部１３に十字穴１６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、マスタ電極１７、１８を用いて放電加工によって切除し、十字穴の軸心に平行な垂直壁を形成する。
【選択図】図１

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金型の製造方法とその金型を用いた螺子の製造方法に関するものである。

従来の十字駆動穴を有する螺子は、図１０に示すように、螺子１の十字穴２の壁面３が傾斜している。つまり十字穴２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２に穴２と逆形状をしたビットを挿入して螺子１を回転しようとした場合、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。その上、螺子の頭部の十字穴は螺子の呼び径が大きくなるに連れて通常、ＪＩＳに規定されている１番〜３番で示される穴番号のものが形成されるようになっており、単純に十字穴の内壁を軸心に平行にしただけでは十字穴の深さが深い場合や穴番号により十字穴の設定条件が変わることから、十字穴とビットとの食い付きに必要な寸法ｂ部分を削ることがあり、従前の螺子の十字穴の食い付き機能をそのまま維持するようにした垂直壁が形成できなかった。本発明はこのような課題を解決した金型の製造方法及びこれを用いた螺子の製造方法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、マスタ電極を用いて放電加工によって切除し、十字穴の軸心に平行な垂直壁を形成したことを特徴とする。

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、前記溝によって形成された前記十字穴の底部における突出部を避けて前記削除が行えるよう前記マスタ電極に退避部を形成したことを特徴とする。
さらに、本発明の螺子の製造方法は、上記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。

本発明の螺子用金型の製造方法によれば、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。

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。
また、マスタ電極に退避部を設けたため、十字穴の突出部を切り取ってしまうことがなく、螺子を製造した場合、螺子とビットとの食い付きを阻害することがない。
上記方法で製造された金型を用いて製造された螺子は寸法ｂがそのまま残るのでビットとの食い付き機能が維持され、特に、従来からのフィリップス螺子用のビットとの食い付きも良好で、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。

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）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、トラス頭等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）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狭くなっている。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を用いて説明すると、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点が切り取られないようにマスタ電極１７は図５ｃに示すようにその中心部の厚みは両端よりわずかに薄くなるよう角度を有している。Ｃ１，Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４点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、特に最低点Ｃ１〜Ｃ４の長さｂ及び稜線Ｃ１Ｅ１〜Ｃ４Ｅ４の距離はビットの食い付きを確保する上では大切である。傾斜面２３は切除されて十字穴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。

上記Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４点はマスタパンチ１５の溝２１によって出来た十字穴１６の底部における突出部である。この突出部を削除しないように、マスタ電極１７に１８４度−２θ度の所定角度を持たせたが、この突出部を削除しない形状であれば他の形状、例えば突出部のみを迂回する湾曲部をマスタ電極に設けても良い。つまり、マスタ電極に突出部を避ける退避部を設ければよい。なお、この退避部は、十字穴の穴番号が変わったり、十字穴深さか深くなると傾斜面２３を切除して形成される垂直壁２４により最低点C1〜C４が切除されることがあることから、退避部が確実に得られるようマスタ電極１７の中心側の厚みをさらに薄くするために前記所定角度θ度をさらに大きくすることで得られる。このようにすることで十字穴深さが基準より深くなった場合や穴番号が異なった場合でも簡単に対応可能となる。

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通常の十字穴即ち、フィリップス形状の十字穴の角度９２度より小さい９２度−θ度の角度となっている。
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壁２５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、従来からあるフィリップス形状のビットを使用しても、十字穴の稜線やこの両側の面とほぼ等しい寸法となっていることから、従前と同様の食い付き作用が得られている。

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。

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及びその金型を用いた螺子の製造方法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金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正面図である。 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は従来の螺子の断正面図である。 ｂは同螺子の平面図である。

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

Claims (6)

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、マスタ電極を用いて放電加工によって切除し、十字穴の軸心に平行な垂直壁を形成したことを特徴とする螺子用金型の製造方法。
2. 前記マスタ棒状体をマスタ電極とし、放電加工によって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。
3. 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。
4. 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。
5. 前記溝によって形成された前記十字穴の底部における突出部を避けて前記切除が行えるよう前記マスタ電極に退避部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。
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。

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