JP2007229760A - 二重螺子ボルトの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ＩＳＯやＪＩＳ等の寸法規格に適合したボルトを高い製品得率で製造することができ生産安定性に優れ低コストで量産でき、また得られた二重螺子ボルトは、ＩＳＯやＪＩＳ等で規格化された並目ナットや細目ナットをスムーズに螺合することができ使用性に優れた二重螺子ボルトを製造できる二重螺子ボルトの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ボルト軸部の先端部から所定部まで形成されたピッチＰ，外径ｄの規格化された並目螺子部と、少なくとも前記ボルト軸部の前記並目螺子部の全長若しくは先端部から前記並目螺子部の所定部まで前記並目螺子部に重ねて形成されたピッチｐ（ｐ＝Ｐ／ｎ、ｎは１．５〜３。）の規格化された細目螺子部と、を備えた二重螺子ボルトの製造方法であって、外径Ｄ＝０．８７５×（１±０．０３）ｄのボルト材料を転造ダイスに押し付けて転造する構成を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、並目螺子部と細目螺子部を備えた緩み防止機能を有する二重螺子ボルトの製造方法に関するものである。

従来より、緩み防止機能を有する種々のボルト及びその製造方法が研究・開発されている。例えば、（特許文献１）に記載の二重螺子ボルトについて、以下、図面を参照しながら説明する。
図８（ａ）は二重螺子ボルトの側面図であり、図８（ｂ）はボルト軸部の要部拡大図である。
図中、１０１は二重螺子ボルト、１０２は二重螺子ボルト１０１のボルト軸部、１０３はボルト軸部１０２の後端部に形成されたボルト頭部、１０４はボルト軸部１０２の先端部から所定部まで形成されたピッチＰの並目螺子部、１０５は並目螺子部１０４のフランク、１０６はボルト軸部１０２の並目螺子部１０４の全長若しくは先端部から並目螺子部１０４の所定部まで重ねて形成されたピッチｐ（ｐ＝Ｐ／ｎ、ｎは２以上の整数）の細目螺子部である。このような構成の二重螺子ボルト１０１では、並目螺子部１０４に図示しない並目ナットを螺合させた後、細目螺子部１０６に図示しない細目ナットを螺合し並目ナットに密着させて、二重螺子ボルト１０１及び両ナット間を締結させることができる。並目螺子部１０４に螺合させた並目ナットと細目螺子部１０６に螺合させた細目ナットのピッチが異なるので、両者が一体になって同一方向に回転すると、両ナット間の接触面（座面）に反発力や摩擦力が働くため並目ナットが緩み方向に回転するのを防止できるものである。

このような二重螺子ボルト１０１は、並目螺子部１０４を切削により形成した後、並目螺子部１０４に重ねて細目螺子部１０６を切削により形成して製造することができる。しかし、１個の二重螺子ボルト１０１を製造するために並目螺子部１０４と細目螺子部１０６の２回の切削を行う必要があり、また重ねて切削した部分に返りが生じるため、この返りをワイヤブラシ等で除去する工程が必要になり生産性に欠け、高コストで量産性に欠けるという問題を有していた。
そこで生産性を高めるため、転造によって二重螺子ボルトの並目螺子部と細目螺子部を形成する技術が研究・開発されている。

（特許文献２）には「螺子転造ダイスにボルト材料を押し付けて転造するボルトの製造方法において、螺子転造ダイスが、並目螺子を展開した並目螺子山の山部と、並目螺子山の谷部に並目螺子山の谷部に並目螺子よりもピッチの小さい細目螺子をその谷底が並目螺子山の谷底よりも高い位置となるように展開したときに並目螺子山との位相ずれに応じて並目螺子山の巻きごとに周期的に現れる細目螺子山に対応する突起と、を有するボルトの製造方法」が開示されている。
（特許文献３）には「ピッチの異なる複数条のねじ山が互いに交差した状態に形成されたボルトの製造方法であって、ボルトに複数条のねじ山を造形するための突条の群が交差した状態で形成された平形ダイスや丸形ダイスを用いて転造加工するボルトの製造方法」が開示されている。
（特許文献４）には「一つの転造平形ダイスの前半部に細目ネジ形成用凸条を設け、並目ネジ形成用凸条を後半部に設けた平形ダイスを用いて、転造加工によって軸部に二重ネジを形成するボルトの製造方法」が開示されている。
ＷＯ２００２／０７７４６６再公表公報 特許３５４６２１１号公報 特開２００３−２６０５３２号公報 特開２００３−３０５５２８号公報

しかしながら上記従来の技術においては、以下のような課題を有していた。
（１）特許文献２では実施の形態２において、片面に二重螺子ボルト形成用の転写パターンを形成した平板状のダイス（平形ダイス）を用いて二重螺子ボルトを製造することが記載されている。また、平形ダイスに形成した転写パターンは、第１実施形態における丸形ダイスの転写パターンと同様のものを平面状に展開したものであると記載されている。しかしながら、平形ダイスは丸形ダイスの転写パターンと同様のものを平面状に展開して製造するのではない。具体的には、丸形ダイスの場合は、円筒状のダイス材料を少しずつ回転させながら研削砥石で螺子溝に相当する部分を研削して製造するのに対し、平形ダイスの場合は、板状のダイス材料に螺子溝に相当する部分を形成して製造するもので、いずれもボルトの螺子部を平面状に展開して製造する。平形ダイスと丸形ダイスでは、ダイス材料の形状が異なり、そのため加工機械も異なるので、単純に丸形ダイスの転写パターンと同様のものを平面状に展開することができないからである。このため、特許文献２の記載からだけでは二重螺子ボルトを製造する平形ダイスを製造することは極めて困難であるという課題を有していた。
（２）特許文献２乃至４に開示の技術は、二重螺子ボルトの並目螺子部と細目螺子部を転造加工によって形成するので、二重螺子ボルトの螺子溝を切削加工で形成するのに比べて生産性に優れるが、二重螺子ボルトは並目螺子部に重ねて細目螺子部を形成する特殊な仕様のため、転造加工後のボルトの呼び径を適正な寸法にすることが困難で、呼び径がＩＳＯやＪＩＳ等の寸法規格から外れ易く、製品得率が低く生産安定性に欠けるため低コストで量産できないという課題を有していた。
（３）また、二重螺子ボルトの外径に寸法ばらつきが生じるため、ＩＳＯやＪＩＳ等で規格化された並目ナットや細目ナットを並目螺子部や細目螺子部に螺合させると、ガタが生じたりスムーズに螺合できないことがあり、特に細目螺子部はフランクが小さいため、寸法の適合しない細目ナットを無理に螺合すると細目螺子部の螺子山を壊してしまい、締結できなくなることがあるという課題を有していた。

本発明は上記従来の課題を解決するもので、ＩＳＯやＪＩＳ等の寸法規格に適合したボルトを高い製品得率で製造することができ生産安定性に優れ低コストで量産でき、また得られた二重螺子ボルトは、ＩＳＯやＪＩＳ等で規格化された並目ナットや細目ナットをスムーズに螺合することができ、締結時に細目螺子部の螺子山を壊すことがなく使用性に優れた二重螺子ボルトを製造できる二重螺子ボルトの製造方法を提供することを目的とする。

上記従来の課題を解決するために本発明の二重螺子ボルトの製造方法は、以下の構成を有している。
本発明の請求項１に記載の二重螺子ボルトの製造方法は、ボルト軸部の先端部から所定部まで形成されたピッチＰ，外径ｄの規格化された並目螺子部と、少なくとも前記ボルト軸部の前記並目螺子部の全長若しくは先端部から前記並目螺子部の所定部まで前記並目螺子部に重ねて形成されたピッチｐ（ｐ＝Ｐ／ｎ、ｎは１．５〜３。）の規格化された細目螺子部と、を備えた二重螺子ボルトの製造方法であって、外径Ｄ＝０．８７５×（１±０．０３）ｄのボルト材料を転造ダイスに押し付けて転造する構成を有している。
この構成により、以下のような作用が得られる。
（１）並目螺子部の外径ｄより小さな外径Ｄ＝０．８７５×（１±０．０３）ｄのボルト材料を転造ダイスに押し付けて転造するので、二重螺子ボルトの並目螺子部の外径ｄが決まればボルト材料の外径Ｄを簡単に求めることができ、ＩＳＯやＪＩＳ等の寸法規格に適合したボルトを高い製品得率で製造することができ、生産安定性に優れ低コストで量産できる。
（２）二重螺子ボルトの外径に寸法ばらつきが生じ難いため、ＩＳＯやＪＩＳ等で規格化された並目ナットや細目ナットをスムーズに螺合することができ、締結時に細目螺子部の螺子山を壊したり締結後に緩みが発生することがなく使用性に優れた二重螺子ボルトを製造できる。

ここで、二重螺子ボルトとは、並目螺子部と細目螺子部というピッチの異なる二つの螺子山を同軸上で、かつ同方向にもつ円筒体または円錐体をいう。細目螺子部とは、並目螺子部に比べて外径に対するピッチの割合が細かく、並目螺子部に比べて谷が浅い螺子をいう。
本発明の並目螺子部と細目螺子部は、いずれもＩＳＯ、ＪＩＳ等で規格化された寸法を有しており、細目螺子部のピッチｐはＰ／ｎ（但し、Ｐは並目螺子部のピッチ、ｎは１．５〜３。）の関係を有している。並目螺子部と細目螺子部の螺子山の形状は、三角螺子、台形螺子、角螺子、鋸刃螺子、丸螺子、その他の特殊螺子等を用いることができ、任意に組み合わせることも可能である。
なお、細目螺子部のピッチｐと並目螺子部のピッチＰとの関係は、ｐ＝Ｐ／ｎ（但し、ｎは１．５〜３）で表されるが、ｎ＝２の場合が最適である。ｎが１．５より小さくなると、材質によっては並目螺子部の形状が崩れ易く、ｎが３より大きくなると細目螺子部のピッチが小さくなるので、大きな負荷に耐えられなくなるからである。

ボルト材料としては、ボルト軸部を形成するために金属製，合成樹脂製等で円筒状又は円錐状に形成されたものを用いることができる。
転造ダイスとしては、平形ダイス、丸形ダイスのいずれも用いることができる。

ボルト材料の外径Ｄとボルトの並目螺子部の外径ｄとの関係式は、発明者らが鋭意研究した結果、Ｄ＝０．８７５×（１±０．０３）ｄで表すことができることを突き止めたものである。外径Ｄ，ｄの単位は、Ｄとｄの単位を同一にすれば、インチ、ｍｍいずれも適用することができる。なお、細目螺子部は並目螺子部に比べて谷が浅いので、ＩＳＯ、ＪＩＳ等で規格化された螺子では細目螺子部の谷の径の影響は極めて小さいため、細目螺子部の寸法は考慮せずに、ボルト材料の外径Ｄとボルトの並目螺子部の外径ｄとの関係だけで表すことができる。
関係式中、カッコ外の係数が０．８７５より小さくなるか大きくなると、転造後のボルトの外径が規格値から外れＩＳＯやＪＩＳ等の規格に適合したボルトを製造できなくなる。また、カッコ内の係数が（１−０．０３）より小さくなるとボルト材料の外径公差が小さくなり生産性に欠け、（１＋０．０３）より大きくなると転造後のボルトの外径の寸法ばらつきが大きくなり、ＩＳＯやＪＩＳ等で規格化された並目ナットや細目ナットを並目螺子部や細目螺子部に螺合させると、ガタが生じたりスムーズに螺合できないことがあり、また細目螺子部の螺子山を壊してしまい締結できなくなることがあるため、いずれも好ましくない。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の二重螺子ボルトの製造方法であって、前記転造ダイスが、（ａ）並目螺子形成用歯形を有する第１転造歯形面を備えた第１平形ダイスと、（ｂ）並目螺子形成用歯形と前記並目螺子形成用歯形に交差して形成された細目螺子形成用歯形とを有する第２転造歯形面を備えた第２平形ダイスと、を備えた構成を有している。
この構成により、請求項１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）第１平形ダイスが並目螺子形成用歯形を有する第１転造歯形面を備え、第２平形ダイスが並目螺子形成用歯形と並目螺子形成用歯形に交差して形成された細目螺子形成用歯形とを有する第２転造歯形面を備えているので、塑性変形量の大きな並目螺子部を、第１平形ダイスと第２平形ダイスに形成された並目螺子形成用歯形で形成することができ、塑性変形量の小さな細目螺子部は、第２平形ダイスに形成された細目螺子形成用歯形で形成することができる。また、細目螺子部が形成されるときに各平形ダイスに形成された並目螺子形成用歯形がガイドの役割を果たし、ボルト材料の滑りを防止して細目螺子部を確実に形成でき二重螺子ボルトの品質を確保できる。
（２）また、丸形ダイスを用いて製造する場合に比べて１０倍以上の高生産性を実現でき、低コストで量産を可能にすることができる。

ここで、転造ダイスの第１平形ダイスと第２平形ダイスは所定間隔で配置し、一方を固定して他方を平行移動させるか、互いに逆方向に平行移動させ、ボルト材料を転造ダイス間に押圧させることにより、二重螺子ボルトを製造することができる。
なお、第１平形ダイスの第１転造歯形面に、並目螺子形成用歯形に交差して細目螺子形成用歯形を形成することもできる。

本発明の請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の二重螺子ボルトの製造方法であって、前記第１平形ダイスの前記第１転造歯形面の一端側に食付き勾配が形成された構成を有している。
この構成により、請求項２で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）第１平形ダイスの第１転造歯形面の一端側に食付き勾配が形成されているので、ボルト材料を転造する際に、ボルト材料が食付き勾配によって第２転造歯形面に少しずつ噛みこまれていくので、螺子成形をスムーズに行うことができ生産安定性に優れる。食付き勾配が形成されていない場合は、ボルト材料が第２転造歯形面と噛み合うときに歯形に衝突するような状態になり、歯形に噛みこんだり歯型を破壊したりすることがあるからである。

ここで、食付き勾配としては、分数勾配で示すとｈ／８ｄ〜ｈ／２ｄ（但し、ｈは製造する二重螺子ボルトの並目螺子部の山の高さ、ｄは二重螺子ボルトの並目螺子部の外径）が好適に用いられる。食付き勾配がｈ／８ｄより小さくなるかｈ／２ｄより大きくなると、平形ダイスにボルト材料が導入される際にボルト材料が第２転造歯形面の歯形に噛みこんだり歯形を破壊したりするため、いずれも好ましくない。

本発明の請求項４に記載の発明は、請求項２又は３に記載の二重螺子ボルトの製造方法であって、前記第１平形ダイスの前記第１転造歯形面の他端側に逃げ勾配が形成された構成を有している。
この構成により、請求項２又は３で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）第１平形ダイスの第１転造歯形面の他端側に逃げ勾配が形成されているので、第１平形ダイスと第２平形ダイスとの間で押圧された二重螺子ボルトがわずかに弾性回復するのを利用して、逃げ勾配によって二重螺子ボルトを第２転造歯形面からスムーズに離すことができ転造ダイスから排出できるので生産安定性に優れる。

ここで、逃げ勾配としては、分数勾配で示すとｈ／８ｄ〜ｈ／２ｄ（但し、ｈは製造する二重螺子ボルトの並目螺子部の山の高さ、ｄは二重螺子ボルトの並目螺子部の外径）が好適に用いられる。逃げ勾配がｈ／８ｄより小さくなるかｈ／２ｄより大きくなると、転造された二重螺子ボルトが第２転造歯形面に噛みこんだままの状態になって転造ダイスから排出されなくなることがあり、その度に螺子製造装置を停止させて排出されなかった二重螺子ボルトを取り出さなくてはならず装置の稼働率を低下させる原因となるため、いずれも好ましくない。

本発明の請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４の内いずれか１に記載の二重螺子ボルトの製造方法であって、前記第２平形ダイスの前記並目螺子形成用歯形及び前記細目螺子形成用歯形が、前記ボルト軸部の前記並目螺子部及び前記細目螺子部を平面状に展開した加工用歯形を用いて放電加工によって形成された構成を有している。
この構成により、請求項２乃至４の内いずれか１で得られる作用に加え、以下のような作用が得られる。
（１）第２平形ダイスの並目螺子形成用歯形及び細目螺子形成用歯形が、加工用歯形を用いて放電加工によって形成されているので、切削加工によって転造ダイスを製造する場合と比較して加工コストを低減できるとともに短期間でダイスを製造することができ、二重螺子ボルトを低原価で量産できる。

ここで、加工用歯形としては、例えば、銅−タングステン合金、銀−タングステン合金、銅、黄銅、グラファイト、銅−グラファイト等の放電加工電極に適した材質で形成されたものが用いられる。

以上のように、本発明の二重螺子ボルトの製造方法によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、
（１）二重螺子ボルトの並目螺子部の外径ｄが決まればボルト材料の外径Ｄを簡単に求めることができ、ＩＳＯやＪＩＳ等の寸法規格に適合したボルトを高い製品得率で製造することができ、生産安定性に優れ低コストで量産できる二重螺子ボルトの製造方法を提供することができる。
（２）二重螺子ボルトの外径に寸法ばらつきが生じ難いため、ＩＳＯやＪＩＳ等で規格化された並目ナットや細目ナットをスムーズに螺合することができ、締結時に細目螺子部の螺子山を壊すことがなく、また締結後は緩みが発生することがなく使用性に優れた二重螺子ボルトを製造できる二重螺子ボルトの製造方法を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加え、
（１）塑性変形量の大きな並目螺子部を、第１平形ダイスと第２平形ダイスに形成された並目螺子形成用歯形で形成することができ、塑性変形量の小さな細目螺子部は、第２平形ダイスに形成された細目螺子形成用歯形で形成することができ、また細目螺子部が形成されるときに各平形ダイスに形成された並目螺子形成用歯形がガイドの役割を果たし、ボルト材料の滑りを防止して細目螺子部を確実に形成でき二重螺子ボルトの品質を確保できるとともに、丸形ダイスで転造加工する場合と比較して単位時間当たりの生産量を１０倍以上にすることができ生産性に著しく優れた二重螺子ボルトの製造方法を提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２の効果に加え、
（１）ボルト材料を転造する際に、ボルト材料が食付き勾配によって第２転造歯形面に少しずつ噛みこまれていくので、ボルト材料が第２転造歯形面の歯形に噛みこんだり歯型を破壊したりすることがなく、螺子成形をスムーズに行うことができ生産安定性に優れた二重螺子ボルトの製造方法を提供することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項２又は３の効果に加え、
（１）第１平形ダイスと第２平形ダイスとの間で押圧された二重螺子ボルトがわずかに弾性回復するのを利用して、逃げ勾配によって二重螺子ボルトを第２転造歯形面からスムーズに離すことができ転造ダイスから排出できるので生産安定性に優れた二重螺子ボルトの製造方法を提供することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項２乃至４の内いずれか１の効果に加え、
（１）第２平形ダイスの並目螺子形成用歯形及び細目螺子形成用歯形が、加工用歯形を用いて放電加工によって形成されているので、第２平形ダイスを切削加工によって製造する場合と比較して加工コストを低減できるとともに短期間で製造でき、その結果二重螺子ボルトを低原価で量産できる二重螺子ボルトの製造方法を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における二重螺子ボルトの製造方法を示す側面図であり、図２（ａ）は転造ダイスの第１平形ダイスの平面図であり、図２（ｂ）は第１平形ダイスの側面図であり、図３（ａ）は転造ダイスの第２平形ダイスの平面図であり、図３（ｂ）は第２平形ダイスの側面図であり、図４（ａ）は第２平形ダイスの第２転造歯形面の拡大平面図であり、図４（ｂ）はＢ−Ｂ線における要部断面模式図であり、図４（ｃ）はＢ−Ｂ線から位相が９０°ずれたＣ−Ｃ線における要部断面模式図であり、図４（ｄ）はＢ−Ｂ線から位相が１８０°ずれたＤ−Ｄ線における要部断面模式図であり、図４（ｅ）はＢ−Ｂ線から位相が２７０°ずれたＥ−Ｅ線における要部断面模式図であり、図４（ｆ）はＢ−Ｂ線から位相が３６０°ずれたＦ−Ｆ線における要部断面模式図である。なお、図２乃至図４では、並目螺子形成用歯形の山頂線を実線で示し、細目螺子形成用歯形の山頂線を破線でそれぞれ示すとともに、谷底線を省略して図示している。
図１及び図２において、１は実施の形態１における二重螺子ボルトを製造する転造ダイス、１００は二重螺子ボルト１０１のボルト軸部１０２を形成するための金属製，合成樹脂製等で円筒状又は円錐状に形成された外径Ｄのボルト材料、２は合金工具鋼や高速度工具鋼等で一面側の両端が傾斜状に形成された第１平形ダイス、３はボルト材料１００の外周面を転造加工するために複数の螺子山が刻設され第１平形ダイス２の一面側に形成された第１転造歯形面、３ａ（図２参照）は第１転造歯形面３の長手方向に対して二重螺子ボルト１０１の並目螺子部１０４のピッチＰ及びリード角と同じピッチＰ及びリード角で刻設された複数の螺子山からなり第１転造歯形面３に形成された並目形成用歯形、４は第１転造歯形面３に形成され、転造時には後述する第２平形ダイス７の第２転造歯形面８と平行に配置される仕上げ部、５は第１転造歯形面３の一端側に形成された食付き勾配、６は第１転造歯形面３の他端側に形成された逃げ勾配である。並目形成用歯形３ａは食付き勾配５、仕上げ部４、逃げ勾配６に亘って連続して形成されている。
ここで、本実施の形態においては、食付き勾配５の分数勾配ａ／ｂ、逃げ勾配６の分数勾配Ａ／Ｂは、いずれもｈ／８ｄ〜ｈ／２ｄ好ましくはｈ／６ｄ〜ｈ／３ｄ（但し、ｈは二重螺子ボルト１０１の並目螺子部１０４の山の高さ、ｄは二重螺子ボルト１０１の並目螺子部１０４の外径）の範囲で形成されている。

図１、図３及び図４において、７は合金工具鋼や高速度工具鋼等で略直方体状に形成された第２平形ダイス、８はボルト材料１００の外周面を転造加工するために複数の螺子山が刻設され第２平形ダイス７の一面側に平面状に形成された第２転造歯形面、８ａ（図３参照）は第２転造歯形面８の長手方向に対して二重螺子ボルト１０１の並目螺子部１０４のピッチＰ及びリード角と同じピッチＰ及びリード角で刻設された複数の螺子山からなり第２転造歯形面８に形成された並目形成用歯形、８ｂ（図３参照）は二重螺子ボルト１０１の細目螺子部１０６のピッチｐ（ｐ＝Ｐ／ｎ、ｎは１．５〜３）及びリード角と同じピッチｐ及びリード角で刻設された複数の螺子山からなり並目形成用歯形８ａと交差して第２転造歯形面８に形成された細目形成用歯形である。本実施の形態においては、細目形成用歯形８ｂのピッチｐは並目形成用歯形８ａのピッチＰの１／２に形成されている。

ここで、図４を参照して第２転造歯形面８について詳述する。なお、図４（ｂ）乃至図４（ｆ）において、細目螺子形成用歯形の螺子山形状を、理解を容易にするために、二点鎖線を用いて仮想的に図示している。並目螺子形成用歯形及び細目螺子形成用歯形の断面形状を鋭角的に図示しているが、実際には山頂及び谷底は平ら又は丸みが付けられている。
図４（ａ）に示すように、並目螺子形成用歯形８ａ、細目螺子形成用歯形８ｂは互いに交差して形設されている。本実施の形態においては、細目形成用歯形８ｂのピッチｐは並目形成用歯形８ａのピッチＰの１／２に形成されているので、図４（ｂ）乃至図４（ｆ）に示すように、細目螺子形成用歯形８ｂは、隣り合った並目螺子形成用歯形８ａの一方の傾斜面から他方の傾斜面に向かって、断面積を少しずつ変化させながらずれていき、転造方向（第２転造歯形面８の長手方向）の位相が３６０°ずれるごとに細目螺子形成用歯形８ｂが並目螺子形成用歯形８ａを横切ることになる。
なお、本実施の形態においては、細目螺子形成用歯形８ｂの谷底は、並目螺子形成用歯形８ａの谷底と一致する深さに形成されている。これにより、転造ダイス１で転造された二重螺子ボルト１０１の細目螺子部１０６の谷底部（並目螺子部の山部から切除される部分）を浅くできるので、並目螺子部１０４の山部に細目螺子部１０６の谷底部が重なっても並目螺子部１０４の山部が削減される部分が少なく、並目螺子部１０４のフランク１０５が必要以上に小さくなることがないため、並目螺子部１０４の締結力を大きい状態で保つことができ、ナットの着脱や締結を繰り返し行うことができる何度も使用可能な二重螺子ボルト１０１を製造できる。

次に、以上のように構成された第２平形ダイス７の第２転造歯形面８の製造方法について、図面を参照しながら説明する。
図５（ａ）は第２平形ダイスの第２転造歯形面を形成するための放電加工電極の平面図であり、図５（ｂ）は放電加工電極の側面図であり、図６（ａ）は放電加工電極の加工用歯形面の拡大平面図であり、図６（ｂ）はＢ−Ｂ線における要部断面模式図であり、図６（ｃ）はＢ−Ｂ線から位相が９０°ずれたＣ−Ｃ線における要部断面模式図であり、図６（ｄ）はＢ−Ｂ線から位相が１８０°ずれたＤ−Ｄ線における要部断面模式図であり、図６（ｅ）はＢ−Ｂ線から位相が２７０°ずれたＥ−Ｅ線における要部断面模式図であり、図６（ｆ）はＢ−Ｂ線から位相が３６０°ずれたＦ−Ｆ線における要部断面模式図である。なお、図５乃至図６では、加工用歯形面の並目加工用歯形の山頂線を実線で示し、細目加工用歯形の山頂線を破線でそれぞれ示すとともに、谷底線を省略して図示している。また、図６（ｂ）乃至図６（ｆ）において、細目加工用歯形の螺子山形状を、理解を容易にするために、二点鎖線を用いて仮想的に図示している。また、並目加工用歯形及び細目加工用歯形の断面形状を鋭角的に図示しているが、実際には山頂及び谷底は平ら又は丸みが付けられている。

図中、１０は銅−タングステン合金、銀−タングステン合金、銅、黄銅、グラファイト、銅−グラファイト等で略直方体状に形成された放電加工電極、１１は放電加工電極１０の一面側に平面状に形成された加工用歯形面、１２は加工用歯形面１１の長手方向に対して二重螺子ボルト１０１の並目螺子部１０４のピッチＰ及びリード角と同じピッチＰ及びリード角を平面状に展開して刻設された複数の螺子山からなり加工用歯形面１１に形成された並目加工用歯形、１３は二重螺子ボルト１０１の細目螺子部１０６のピッチｐ（ｐ＝Ｐ／ｎ、ｎは１．５〜３）及びリード角と同じピッチｐ及びリード角を平面状に展開して刻設された複数の螺子山からなり並目加工用歯形１２と交差して加工用歯形面１１に形成された細目加工用歯形である。
ここで、本実施の形態においては、細目加工用歯形１３のピッチｐは並目加工用歯形１２のピッチＰの１／２に形成されている。そのため、細目加工用歯形１３は、図６（ｂ）乃至図６（ｆ）に示すように、隣り合った並目加工用歯形１２の一方の傾斜面から他方の傾斜面に向かって、断面積を少しずつ変化させながらずれていき、加工用歯形面１１の長手方向の位相が３６０°ずれるごとに細目加工用歯形１３が並目加工用歯形１２を横切ることになる。

以上のように構成された放電加工電極１０は、銅−タングステン合金、銀−タングステン合金、銅、黄銅、グラファイト、銅−グラファイト等で形成された放電加工電極素材の一面側に、並目螺子部１０４に対応する並目加工用歯形１２を研削し、次いで、細目螺子部１０６に対応する細目加工用歯形１３を研削する。これにより、一面側に並目加工用歯形１２と細目加工用電極１４を平面状に展開した加工用歯形面１１が形成された放電加工電極１０が得られる。
転造ダイス１の第２平形ダイス７は、合金工具鋼等で形成された第２平形ダイス７用のダイス素材を略直方体状に切断し、熱処理を施した後、放電加工電極１０を用いて放電加工を行うことで製造できる。具体的には、ダイス素材を加工液に浸漬して固定した後、図示しない放電加工機に装着した放電加工電極１０の加工用歯形面１１をダイス素材の一面側に対向させ、放電加工電極１０の加工用歯形面１１との距離を調整しながら、加工用歯形面１１とダイス素材との対向面間に放電を発生させることにより、加工用歯形面１１の形状をダイス素材の一面側に転写し、並目螺子形成用歯形８ａ及び細目螺子形成用歯形８ｂが形成された第２転造歯形面８を備えた第２平形ダイス７を得ることができる。

また、転造ダイス１の第１平形ダイス２は、合金工具鋼等で形成された第１平形ダイス２用のダイス素材を略直方体状に切断し、熱処理を施した後、ダイス素材の一面側に研削加工によって、仕上げ部４、食付き勾配５、逃げ勾配６を形成し、次いで研削加工によって、並目形成用歯形３ａが形成された第１転造歯形面３を備えた第１平形ダイス２を得ることができる。

以上のように構成された第１平形ダイス２、第２平形ダイス７を用いた本発明の実施の形態１における二重螺子ボルトの製造方法では、目的とする外径ｄの並目螺子部１０４を有する二重螺子ボルト１０１を製造する際に、始めに、図７に示す関係を満足する外径Ｄ＝０．８７５×（１±０．０３）ｄのボルト材料１００を準備する。
図７は並目螺子部の外径とボルト材料の外径との関係を示す図である。
次に、このボルト材料１００を、転造ダイス１の第１平形ダイス２の第１転造歯形面３と第２平形ダイス７の第２転造歯形面８との間に挟持し、第１平形ダイス２に対して第２平形ダイス７を平行に相対移動させる。これにより、ボルト材料１００は第１転造歯形面３と第２転造歯形面８の上を転動し、並目螺子部１０４に重ねて細目螺子部１０６が形成された規格化された二重螺子ボルト１０１が、並目螺子形成用歯形３ａ，８ａ、細目螺子形成用歯形８ｂによって一度の転造加工で同時に形成される。

以上のような本発明の実施の形態１における二重螺子ボルトの製造方法によれば、以下のような作用が得られる。
（１）二重螺子ボルト１０１の並目螺子部１０４の外径ｄより小さな外径Ｄ＝０．８７５×（１±０．０３）ｄのボルト材料１００を転造ダイス１に押し付けて転造するので、二重螺子ボルト１０１の並目螺子部１０４の外径ｄが決まればボルト材料１００の外径Ｄを簡単に求めることができ、ＩＳＯやＪＩＳ等の寸法規格に適合したボルトを高い製品得率で製造することができ、生産安定性に優れ低コストで量産できる。
（２）二重螺子ボルト１０１の外径に寸法ばらつきが生じ難いため、ＩＳＯやＪＩＳ等で規格化された並目ナットや細目ナットをスムーズに螺合することができ、締結時に細目螺子部１０６の螺子山を壊すことがなく使用性に優れた二重螺子ボルト１０１を製造できる。
（３）転造ダイス１が、第１平形ダイス２と第２平形ダイス７とを備えているので、丸形ダイスで転造加工する場合と比較して、単位時間当たりの生産量を１０倍以上にすることができ生産性に著しく優れる。
（４）第１平形ダイス２が、並目螺子形成用歯形３ａを有する第１転造歯形面３と、第１転造歯形面に形成された仕上げ部４と、仕上げ部４から傾斜角θで第１転造歯形面３の一端側に形成された逃げ勾配６と、を備え、第２平形ダイス７が、並目螺子形成用歯形８ａと並目螺子形成用歯形８ａに交差して形成された細目螺子形成用歯形８ｂとを有する第２転造歯形面８を備えているので、塑性変形量の大きな並目螺子部１０４を、第１平形ダイス２と第２平形ダイス７に形成された並目螺子形成用歯形３ａ，８ａで形成することができ、塑性変形量の小さな細目螺子部１０６は、第２平形ダイス７に形成された細目螺子形成用歯形８ｂで、一回の転造加工動作で形成することができる生産性に優れる。
（５）細目螺子部１０６が形成されるときに第１平形ダイス２、第２平形ダイス７に形成された並目螺子形成用歯形３ａ，８ａがガイドの役割を果たし、ボルト材料１００の滑りを防止して細目螺子部１０６を確実に形成でき二重螺子ボルト１０１の品質を確保できる。
（６）食付き勾配５の分数勾配ａ／ｂ、逃げ勾配６の分数勾配が、いずれもｈ／８ｄ〜ｈ／２ｄ好ましくはｈ／６ｄ〜ｈ／３ｄの範囲で形成されているので、転造時にはボルト材料１００が食付き勾配５によって第２転造歯形面８に少しずつ噛みこまれていくので、ボルト材料１００が第２転造歯形面８の歯形に噛みこんだり歯型を破壊したりすることがなく、螺子成形をスムーズに行うことができ生産安定性に優れる。また、第１平形ダイス２と第２平形ダイス７との間で押圧され転造された二重螺子ボルト１０１がわずかに弾性回復するのを利用して、逃げ勾配６によって第２転造歯形面８からスムーズに離し転造ダイス１から排出できるので生産安定性に優れる。
（７）第２平形ダイス７の並目螺子形成用歯形８ａ及び細目螺子形成用歯形８ｂが、並目加工用歯形１２及び細目加工用歯形１３が形成された加工用歯形１１を用いて放電加工によって形成されているので、切削加工によって転造ダイスを製造する場合と比較して加工コストを低減でき、二重螺子ボルト１０１を低原価で量産できる。なお、第２平形ダイス７の第２転造歯形面８は平面状に形成されているので、放電加工電極１０の加工用歯形面１１も平面状であれば良く、研削加工で容易に形成できるため加工性に優れる。

なお、本実施の形態においては、転造ダイス１の第２平形ダイス７の第２転造歯形面８に形成された細目形成用歯形８ｂのピッチｐが、並目形成用歯形８ａのピッチＰの１／２に形成された場合について説明したが、細目形成用歯形８ｂのピッチｐが並目形成用歯形８ａのピッチＰの１／３〜２／３で形成された場合は、同一の関係式を用いてボルト材料１００の外径を算出し、このボルト材料１００を転造して二重螺子ボルト１０１を製造することができる。
また、第１平形ダイス２の第１転造歯形面３に並目螺子形成用歯形３ａが形成された場合について説明したが、第２平形ダイス７と同様に、細目螺子形成用歯形を並目螺子形成用歯形３ａに交差して形成することもできる。この場合も実施の形態１で説明したのと同様の作用が得られる。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
（二重螺子ボルトの転造加工に用いたダイス）
表１は本実施例と比較例において使用したダイスを特定するためのものであり、各ダイスで転造加工できる二重螺子ボルトの寸法（単位：ｍｍ）を示している。Ａ〜Ｅは平形ダイス、Ｆは丸形ダイスである。表１に示す寸法は、Ａ〜Ｆの各ダイスを用いて転造できる二重螺子ボルトの並目螺子部と細目螺子部のピッチ，外径，谷の径である。これらの寸法は、ＪＩＳ Ｂ ０２０５−１９９７に規定されるメートル並目螺子、ＪＩＳ Ｂ ０２０７−１９９７に規定されるメートル細目螺子の基準寸法であり、各ダイスには、これらの並目螺子部、細目螺子部が形成できるように、所定の大きさの歯形が所定のピッチで形成されている。なお、平形ダイスは実施の形態１で説明したものと同様に、一面側に並目形成用歯形が形成された第１転造歯形面を有する第１平形ダイスと、一面側に並目形成用歯形と細目形成用歯形が交差して形成された第２転造歯形面を有する第２平形ダイスと、を有している。
なお、ダイスＡ、Ｂは細目螺子形成用歯形のピッチが並目螺子形成用歯形のピッチの１／２に形成されており、ダイスＣ、Ｆは細目螺子形成用歯形のピッチが並目螺子形成用歯形のピッチの１／１．７５に形成されており、ダイスＤは細目螺子形成用歯形のピッチが並目螺子形成用歯形のピッチの１／１．５に形成されており、ダイスＥは細目螺子形成用歯形のピッチが並目螺子形成用歯形のピッチの１／３に形成されている。

以上のダイスを用いて、実施例１〜１８、比較例１〜１２の二重螺子ボルトを製造した。
（実施例１）
外径Ｄが５．２５ｍｍのボルト材料を用意してダイスＡを用いて転造加工して、外径ｄ_０が６．００ｍｍの並目螺子部に細目螺子部が重ねて形成された実施例１の二重螺子ボルトを得た。

（実施例２〜１８、比較例１〜１２）
外径Ｄを種々変えたボルト材料を用意してＡ〜Ｆのダイスを用いて転造加工して、外径ｄ_０が異なる並目螺子部に細目螺子部が重ねて形成された実施例２〜１８、比較例１〜１２の二重螺子ボルトを得た。
以上の実施例１〜１８、比較例１〜１２のボルト材料Ｄの外径（ｍｍ）、使用したダイスの種類、製造された二重螺子ボルトの並目螺子部の外径ｄ_０（ｍｍ）を表２にまとめて示した。また、表２には、Ａ〜Ｆのダイスを用いて転造できる二重螺子ボルトの並目螺子部の外径ｄとボルト材料の外径Ｄとの関係を表す係数α（但し、α＝Ｄ／（０．８７５×ｄ））を示した。
なお、係数αは外径Ｄ＝０．８７５×（１±０．０３）ｄの関係式におけるカッコ内の数値を示しているので、０．９７≦α≦１．０３の場合は上記の関係式を満たしており、α＜０．９７又はα＞１．０３の場合は上記の関係式を満たしていないことを示している。

従って、実施例１〜１８はＤ＝０．８７５×（１±０．０３）ｄの関係式を満たす外径Ｄのボルト材料を加工したものであり、比較例１〜１２はＤ＝０．８７５×（１±０．０３）ｄの関係式を満たさない外径Ｄのボルト材料を加工したものである。

（実施例１〜１８、比較例１〜１２の二重螺子ボルトの評価）
実施例１〜１８、比較例１〜１２の二重螺子ボルトを振動バーレルに挿通し、二重螺子ボルトの並目螺子部に適合するＪＩＳ Ｂ ０２０５−１９９７に規定される並目ナットと、二重螺子ボルトの細目螺子部に適合するＪＩＳ Ｂ ０２０７−１９９７に規定される細目ナットを螺合し同一の締付トルクで締結した。なお、実施例１〜３、比較例１，２の二重螺子ボルトに螺合したナットは谷の径が６ｍｍのナットであり、実施例４〜６，１０〜１２、比較例３，４，７，８の二重螺子ボルトに螺合したナットは谷の径が１０ｍｍのナットであり、実施例７〜９，１６〜１８、比較例５，６，１１，１２の二重螺子ボルトに螺合したナットは谷の径が１２ｍｍのナットであり、実施例１３〜１５、比較例９，１０の二重螺子ボルトに螺合したナットは谷の径が１１ｍｍのナットである。
次いで、振動バーレルに締結した二重螺子ボルト及びナットに、ＮＡＳ式高速緩み試験機（米国航空機規格ＮＡＳ３３５０に準じる）を用いて、二重螺子ボルトの軸方向と直交する方向に振動を繰り返し与える振動試験を１７分間（３００００回）行った。振動数は１７８０ｒｐｍｍ、加振ストロークは１１ｍｍ、インパクトストロークは１９ｍｍとした。
評価は、試験後又は試験中に並目ナットに緩みが発生しなかったものを○、試験後又は試験中に並目ナットに緩みが発生したか、試験開始時にナットが締結できなかったものを×として、表２にまとめて示した。

表２に示すように、外径Ｄ＝０．８７５×（１±０．０３）ｄの関係式を満たす外径Ｄのボルト材料を加工した実施例１〜１８は、評価基準を満足することがわかった。なお、丸形ダイスで転造した実施例１６〜１８の二重螺子ボルトは、平形ダイスで転造した実施例１〜１５と比較して、生産速度が１／１０程度しかなく生産性に欠けることがわかった。
以上のように本実施例によれば、目標とする二重螺子ボルトの並目螺子部の外径ｄが決まればボルト材料の外径Ｄを簡単に求めることができ、ＩＳＯやＪＩＳ等の寸法規格に適合したボルトを高い製品得率で製造することができ、規格化された並目ナットや細目ナットをスムーズに螺合することができ、また締結後は緩みが発生することがない使用性に優れた二重螺子ボルトを製造できることが明らかになった。また、平形ダイスで転造した実施例１〜１５の二重螺子ボルトは、丸形ダイスで転造した実施例１６〜１８の二重螺子ボルトと比較して生産性に著しく優れることが明らかになった。

本発明は、並目螺子部と細目螺子部を備えた緩み防止機能を有する二重螺子ボルトの製造方法に関し、二重螺子ボルトの並目螺子部の外径ｄが決まればボルト材料の外径Ｄを簡単に求めることができ、ＩＳＯやＪＩＳ等の寸法規格に適合したボルトを高い製品得率で製造することができ生産安定性に優れ低コストで量産でき、また得られた二重螺子ボルトは、ＩＳＯやＪＩＳ等で規格化された並目ナットや細目ナットをスムーズに螺合することができ、締結時に細目螺子部の螺子山を壊すことがなく、また締結後は緩みが発生しない使用性に優れた二重螺子ボルトを製造できる二重螺子ボルトの製造方法を提供することができる。

実施の形態１における二重螺子ボルトの製造方法を示す側面図 （ａ）転造ダイスの第１平形ダイスの平面図 （ｂ）第１平形ダイスの側面図 （ａ）転造ダイスの第２平形ダイスの平面図 （ｂ）第２平形ダイスの側面図 （ａ）第２平形ダイスの第２転造歯形面の拡大平面図 （ｂ）Ｂ−Ｂ線における要部断面模式図 （ｃ）Ｂ−Ｂ線から位相が９０°ずれたＣ−Ｃ線における要部断面模式図 （ｄ）Ｂ−Ｂ線から位相が１８０°ずれたＤ−Ｄ線における要部断面模式図 （ｅ）Ｂ−Ｂ線から位相が２７０°ずれたＥ−Ｅ線における要部断面模式図 （ｆ）Ｂ−Ｂ線から位相が３６０°ずれたＦ−Ｆ線における要部断面模式図 （ａ）第２平形ダイスの第２転造歯形面を形成するための放電加工電極の平面図 （ｂ）放電加工電極の側面図 （ａ）放電加工電極の加工用歯形面の拡大平面図 （ｂ）Ｂ−Ｂ線における要部断面模式図 （ｃ）Ｂ−Ｂ線から位相が９０°ずれたＣ−Ｃ線における要部断面模式図 （ｄ）Ｂ−Ｂ線から位相が１８０°ずれたＤ−Ｄ線における要部断面模式図 （ｅ）Ｂ−Ｂ線から位相が２７０°ずれたＥ−Ｅ線における要部断面模式図 （ｆ）Ｂ−Ｂ線から位相が３６０°ずれたＦ−Ｆ線における要部断面模式図 並目螺子部の外径とボルト材料の外径との関係を示す図 （ａ）二重螺子ボルトの側面図 （ｂ）二重螺子ボルトのボルト軸部の要部拡大図

符号の説明

１ 転造ダイス
２ 第１平形ダイス
３ 第１転造歯形面
３ａ 並目形成用歯形
４ 仕上げ部
５ 食付き勾配
６ 逃げ勾配
７ 第２平形ダイス
８ 第２転造歯形面
８ａ 並目形成用歯形
８ｂ 細目形成用歯形
１０ 放電加工電極
１１ 加工用歯形面
１２ 並目加工用歯形
１３ 細目加工用歯形
１００ ボルト材料
１０１ 二重螺子ボルト
１０２ ボルト軸部
１０３ ボルト頭部
１０４ 並目螺子部
１０５ フランク
１０６ 細目螺子部

Claims (5)

1. ボルト軸部の先端部から所定部まで形成されたピッチＰ，外径ｄの規格化された並目螺子部と、少なくとも前記ボルト軸部の前記並目螺子部の全長若しくは先端部から前記並目螺子部の所定部まで前記並目螺子部に重ねて形成されたピッチｐ（ｐ＝Ｐ／ｎ、ｎは１．５〜３。）の規格化された細目螺子部と、を備えた二重螺子ボルトの製造方法であって、
   外径Ｄ＝０．８７５×（１±０．０３）ｄのボルト材料を転造ダイスに押し付けて転造することを特徴とする二重螺子ボルトの製造方法。
2. 前記転造ダイスが、（ａ）並目螺子形成用歯形を有する第１転造歯形面を備えた第１平形ダイスと、（ｂ）並目螺子形成用歯形と前記並目螺子形成用歯形に交差して形成された細目螺子形成用歯形とを有する第２転造歯形面を備えた第２平形ダイスと、を備えていることを特徴とする請求項１に記載の二重螺子ボルトの製造方法。
3. 前記第１平形ダイスの前記第１転造歯形面の一端側に食付き勾配が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の二重螺子ボルトの製造方法。
4. 前記第１平形ダイスの前記第１転造歯形面の他端側に逃げ勾配が形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の二重螺子ボルトの製造方法。
5. 前記第２平形ダイスの前記並目螺子形成用歯形及び前記細目螺子形成用歯形が、前記ボルト軸部の前記並目螺子部及び前記細目螺子部を平面状に展開した加工用歯形を用いて放電加工によって形成されていることを特徴とする請求項２乃至４の内いずれか１に記載の二重螺子ボルトの製造方法。

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