JP2020020453A - ボルト及びその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、頭部に形成された凹部内に留まるオイルなどの流動体の流出を抑制することができるボルトを提供する。【解決手段】本発明のボルト１は、頭部３に凹部５が形成され、前記凹部５は、底面６と、前記底面６の周囲に形成される周壁１１と、を有し、前記底面６側から離れるように伸びる前記周壁１１の途中には、前記底面６側に規定される前記周壁１１の下端側の内径よりも拡がった内径の拡径部１２と、前記拡径部１２の前記底面６とは反対側で前記拡径部１２の内径よりも狭まった内径の縮径部１３と、が形成されていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ボルト及びその製造方法に関する。
従来、ボルト頭部に、この頭部の上面側に開口するように凹部が形成されたボルトが知られている（例えば、特許文献１参照）。この凹部は、ボルト軸部と同軸に形成される円柱空間で構成されている。この凹部には、例えば、回転軸の継手に使用されるバランスピースなどが嵌入される。
特開平０７−３０５７１０号公報
ところで、一般にボルトの表面には、防錆用のオイルが塗布されることがある。そして、頭部に凹部を有するボルト（例えば、特許文献１参照）は、この凹部内に前記のオイルが留まり易い。
このようなボルトが、例えば電動トルクレンチなどによって締結時に回転すると、凹部内のオイルが飛散して周囲を汚損することがある。
そこで、本発明の課題は、頭部に形成された凹部内に留まるオイルなどの流動体の流出を抑制することができるボルト及びその製造方法を提供することにある。
前記課題を解決するボルトは、頭部に凹部が形成され、前記凹部は、底面と、前記底面の周囲に形成される周壁と、を有し、前記底面側から離れるように伸びる前記周壁の途中には、前記底面側に規定される前記周壁の下端側の内径よりも拡がった内径の拡径部と、前記拡径部の前記底面とは反対側で前記拡径部の内径よりも狭まった内径の縮径部と、が形成されていることを特徴とする。
また、課題を解決するボルトの製造方法は、線材に軸絞加工を施して軸部を形成する軸部形成工程と、前記軸部とは反対側の前記線材の一端部に据込加工を施して凹部を備える頭部を形成する頭部形成工程と、を有するボルトの製造方法であって、前記据込加工を施す前記金型内には、前記凹部に対応する位置に、前記線材の前記一端部に圧入される段付き凸部を有し、前記段付き凸部は、前記金型内の底部に配置される第１円柱部と、この第１円柱部と同軸になるように接続された、前記第１円柱部よりも縮径した第２円柱部と、で形成されていることを特徴とする。
本発明によれば、頭部に形成された凹部内に留まるオイルなどの流動体の流出を抑制することができるボルト及びその製造方法を提供することができる。
本発明の実施形態に係るボルトの構成説明図である。 図１に示すボルトの製造方法の工程説明図である。 本発明の実施形態に係るボルトにプローブが印籠嵌合した様子を示す部分拡大断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、変形例に係るボルトの一部拡大断面図である。
本発明を実施する形態（本実施形態）について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態のボルトは、超音波による伸び測定、探傷試験などに使用されるボルトを想定しているが、本発明のボルトは、この用途に限定されるものではなく、一般的なボルトとして使用される場合であっても有利な効果を奏する新規な構成となっている。
以下では、本実施形態のボルト、及びこのボルトの製造方法について詳細に説明する。
≪ボルト≫
図１は、本実施形態に係るボルト１の構成説明図である。図１は、一部破断面を含むボルト１の側面図であり、ボルト軸線Ａｘを境に右側がボルト１の断面図になっている。
図１に示すように、本実施形態のボルト１は、軸部２と、前記の頭部３とを有している。
軸部２は、円柱部２ａと、ねじ部２ｂとで主に構成されている。
ねじ部２ｂの先端部には、後記するボルト１の伸びの測定時に使用されるボルト１の底面２ｃが規定されている。
頭部３の外周部には、このボルト１の締付具（例えば、トルクレンチなど）が噛み合う噛合部４が形成されている。頭部３には凹部５が形成されている。
この凹部５は、底面６と、この底面６の周囲に形成される周壁１１とを有している。
底面６は、ボルト軸線Ａｘを法線とする平面を含んで形成されている。
周壁１１には、拡径部１２と、縮径部１３とが形成されている。
拡径部１２は、底面６側から離れるように伸びる周壁１１の途中に形成されている。
この拡径部１２は、底面６側に規定される周壁１１の下端側の内径よりも拡がった内径を有している。
縮径部１３は、凹部５の開口８側で拡径部１２と並んで形成されている。この縮径部１３は、拡径部１２よりも小さい内径を有している。
このような拡径部１２と縮径部１３とは、凹部５における小径部１４ｂに形成されている。この小径部１４ｂは、凹部５の開口８を形成する大径部１４ａの内径よりも小さい内径で形成されている。そして、小径部１４ｂは、内径差を吸収する段部１４ｃを介して大径部１４ａと連結されている。
これらの大径部１４ａと、段部１４ｃと、小径部１４ｂとは、ボルト１の頭部３で、ボルト軸線Ａｘと同軸の段付きの凹部５（段付き凹部）を形成している。
ちなみに、本実施形態での段部１４ｃは、底面６と平行な面を有するものを想定しているが、後記するプローブ２４（図３参照）の段部２４ｂ（図３参照）と当接可能であれば、底面６に対して傾斜する面であっても構わない。
なお、図１中、符号９は、ボルト１の鍔部である。
≪ボルトの製造方法≫
本実施形態のボルト１（図１参照）は、所定長さに切断された金属コイル材（線材）に圧縮成形を施して得られたものである。具体的には、ボルト１は、炭素鋼、ステンレス鋼、クロムモリブデン鋼、非鉄金属などからなる線材に、端面矯正、前方又は後方押出加工（軸絞加工）、据込加工、トリミング、ねじ形成加工などを施して得られたものである。
本実施形態でのボルト１の製造方法は、頭部３の成形に主な特徴点を有している。
図２の（ａ）から（ｄ）は、図１に示すボルト１の製造方法の工程説明図である。具体的には、図２は、軸絞加工によって軸部２を形成した線材１５に、頭部３を形成する工程の説明図である。
図２（ａ）に示すように、この製造方法では、軸絞加工で形成された軸部２が下型１６内に配置される。符号１５ａは、軸部２とは反対側の線材１５の一端部であり、符号１７は、線材１５の一端部１５ａに据込加工を施して頭部３（図１参照）を形成する上型（金型）である。
この上型１７は、下型１６側に向けて開口する凹部１８を有して構成されている。この凹部１８の開口内径は、線材１５の外径よりも大きく設定されている。
上型１７の底部１８ａの中央には、段付き凸部１９が形成されている。
この段付き凸部１９は、底部１８ａ側に配置される第１円柱部１９ａと、この第１円柱部１９ａよりも縮径した第２円柱部１９ｂとで形成されている。
このような段付き凸部１９は、前記の頭部３（図１参照）における凹部５（図１参照）に対応するように、上型１７内に形成されている。
図２（ｂ）に示すように、この製造方法では、上型１７の第２円柱部１９ｂが線材１５の一端部１５ａに圧入される。これにより線材１５が上型１７内で拡径するとともに、第２円柱部１９ｂの周囲には、線材１５が塑性流動したリング状の盛上り部１５ｂが形成される。
図２（ｃ）に示すように、第２円柱部１９ｂに続いて第１円柱部１９ａが線材１５の一端部１５ａに圧入される。そして、線材１５の一端部１５ａは、上型１７の底部１８ａにも塑性流動する。この際、リング状の盛上り部１５ｂは、第１円柱部１９ａの上面（段部）に押されて線材１５の軸中心側に倒れ込む。また、第１円柱部１９ａの周囲では、線材１５が半径方向外側に向けて塑性流動する。
これにより図２（ｄ）に示すように、倒れ込んだ盛上り部１５ｂにより前記の縮径部１３が形成されるとともに、第１円柱部１９ａの胴部周りには、前記の拡径部１２が形成される。また、第１円柱部１９ａの外形と底部１８ａとに沿うように塑性流動した線材１５によって、大径部１４ａ（図１参照）が形成され、第２円柱部１９ｂの周囲に小径部１４ｂ（図１参照）が形成される。また、上型１７内では、頭部３の周囲に、トルクレンチなどの締付具の噛合部４（図１参照）が形成される。なお、図２（ｄ）中、符号９は、鍔部である。
そして、軸部２に対してねじ部２ｂ（図１参照）が、例えば転造などによって形成されることで、本実施形態のボルト１が完成する。
＜プローブのボルトセット＞
次に、超音波測定に使用するプローブのボルトセットについて説明する。
図３は、ボルト１にプローブ２４が印籠嵌合した様子を示す部分拡大断面図である。
図３に示すように、ボルト１の超音波測定に際しては、ボルト１の凹部５（段付き凹部）に対してプローブ２４を印籠嵌合させる。
この印籠嵌合では、プローブ２４の先端胴部２４ｃの外周面が、凹部５の大径部１４ａの内周面に当接する。
そして、プローブ２４の突出部２４ａが、凹部５の小径部１４ｂに収まる。
このようにプローブ２４とボルト１とを印籠嵌合させると、凹部５の底面６で規定されるボルト１の表面と、突出部２４ａの頂面２４ｄで規定されるプローブ２４の表面との間に、ギャップ４１が形成される。
具体的には、ボルト１側の段部１４ｃと、プローブ２４側の段部２４ｂとが互いに当接し合うことで、ギャップ４１が形成される。このギャップ４１は、凹部５の底面６と突出部２４ａの頂面２４ｄとが平行に向き合うことで形成される。
このようなギャップ４１には、伝搬物質４２が満たされる。
この伝搬物質４２としては、特に制限はなく、例えば、機械油、水、含水ポリマー、流動パラフィン、ひまし油、ゲル状物質、エラストマなどの公知のものが挙げられるが、中でもゲル状物質、エラストマが望ましい。
このようなボルト１について、超音波による伸び測定、探傷試験などが行われる場合には、図示しないが、プローブ２４がボルト１に対して超音波パルスを発振する。そして、発振した超音波パルスのエコーに基づいてボルト１の伸びやボルト１内に生じた傷が検出される。
≪作用効果≫
次に、本実施形態の奏する作用効果について説明する。
一般に、ボルトには、例えば防錆用のオイルが塗布されていることが多い。しかし、ボルトの頭部に凹部を有するボルトは、この凹部内に前記のオイルが留まり易い。
このようなボルトが、例えば電動トルクレンチなどによって締結時に回転すると、凹部内のオイルが飛散して周囲を汚損することがある。
これに対して本実施形態のボルト１は、凹部５の周壁１１に、拡径部１２と、縮径部１３とを有している。このようなボルト１によれば、凹部５の底に溜ったオイルが存在していたとしても、このオイルは回転時の遠心力によって拡径部１２に集中する。
したがって、本実施形態のボルト１は、回転時にオイルが飛散することが回避される。
本実施形態のボルト１は、底面６の上方に拡径部１２を有する。このようなボルト１によれば、例えば、底面６の外縁に拡径部１２を有するものよりも、凹部５におけるオイルの貯留量を低減することができる。これによりボルト１は、より確実に回転時のオイルの飛散を回避することができる。
一般に、頭部に形成された凹部にプローブを配置する超音波測定用のボルトでは、ボルトの表面を規定する凹部の底面の平坦度などにバラツキを有している。そのため凹部の底面にプローブを密着させる構成では、超音波測定値の精度が不十分となる。
これに対して本実施形態のボルト１は、凹部５に段部１４ｃを有している。このようなボルト１によれば、段部１４ｃにプローブ２４を支持させることによって、プローブ２４と凹部５の底面６との間にギャップ４１を形成することができる。したがって、このボルト１によれば、超音波測定値の精度を飛躍的に向上させることができる。
また、本実施形態のボルト１によれば、前記の防錆オイルと同様に、ボルト回転時にギャップ４１に介在させる超音波の伝搬物質が飛散することが回避される。また、このボルト１によれば、前記と同様に、凹部５における伝搬物質の貯留量を低減することができる。これによりボルト１は、より確実に回転時の伝搬物質の飛散を回避することができる。
また、このボルト１によれば、凹部５の底面６よりも上方に拡径部１２が形成されているので、伝搬物質がエラストマである場合に、プローブ２４に押圧されたエラストマの逃げ代を稼ぐことができる。
一般に、拡径部１２、縮径部１３及び段部１４ｃを有するボルト１は、凹部５の削り出しで作製されていた。
これに対して本実施形態のボルト１の製造方法によれば、線材１５の圧造によりボルト１を製造することができる。これによりボルト１の製造工程が簡素化されて、ボルト１の製造コストを格段に低減することができる。
本実施形態によれば、段付き凸部１９を線材１５の一端部１５ａに圧入することで、凹部５の小径部１４ｂ内に、拡径部１２と縮径部１３とを並設することができる。
また、本実施形態によれば、プローブ２４の外形と、頭部３に凹部５（段付き凹部）を形成する上型１７の第２円柱部１９ｂとは、略同形となる。したがって、プローブ２４の設計データと上型１７の設計データとを相互に利用することができ、ボルト１の製造コストを削減することができる。
本実施形態のボルト１の凹部５に対してプローブ２４は印籠嵌合する。これによりプローブ２４がボルト１の凹部５に対してしっかりと固定される。したがって、このボルト１によれば、精度よく超音波測定を行うことできる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。
前記実施形態では、拡径部１２を小径部１４ｂの深さ方向の略中央に配置する構成とした。しかし、拡径部１２の位置は、必要に応じて適宜に変更できる。
図４（ａ）及び（ｂ）は、変形例に係るボルト１における頭部３の一部拡大断面図である。なお、これらの変形例において、前記実施形態と同一の要素については同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図４（ａ）に示すように、このボルト１は、拡径部１２が、凹部５の底面６側に寄せて形成されている。このボルト１によれば、周壁１１が上方に向かうほどボルト１の軸心側に傾くので、段部１４ｃを広く確保することができる。これによりボルト１は、凹部５に対するプローブ２４（図３参照）の接触面積が増加する。プローブ２４は、凹部５内で安定して配置される。なお、図４（ａ）中、符号１４ａは、大径部であり、符号１４ｂは小径部であり、符号１３は、縮形部であり、符号８は、凹部５の開口である。
図４（ｂ）に示すように、このボルト１は、拡径部１２を凹部５の開口８側に寄せて形成することができる。このボルト１は、周壁１１が上方に向かう外側（ボルト１の軸心と反対側）に傾く。このボルト１によれば、伝搬物質がエラストマである場合に、プローブ２４（図３参照）に押圧されたエラストマの逃げ代を、より確実に稼ぐことができる。なお、図４（ｂ）中、符号１４ａは、大径部であり、符号１４ｂは小径部であり、符号１３は、縮形部である。
１ ボルト
２ 軸部
２ａ 円筒部
２ｂ ねじ部
２ｃ ボルトの底面
３ 頭部
４ 噛合部
５ 凹部
６ 凹部の底面
８ 開口
１１ 周壁
１２ 拡径部
１３ 縮径部
１４ａ 大径部
１４ｂ 小径部
１４ｃ 段部
１５ 線材
１５ａ 線材の一端部
１５ｂ 盛上り部
１６ 下型
１７ 上型
１８ 凹部
１８ａ 底部
１９ 凸部
１９ａ 第１円柱部
１９ｂ 第２円柱部
２４ プローブ
２４ａ 突出部
２４ｂ 段部
２４ｃ 先端胴部
４１ ギャップ
４２ 伝搬物質
Ａｘ ボルト軸線

Claims (5)

  1. 頭部に凹部が形成され、
    前記凹部は、底面と、前記底面の周囲に形成される周壁と、を有し、
    前記底面側から離れるように伸びる前記周壁の途中には、
    前記底面側に規定される前記周壁の下端側の内径よりも拡がった内径の拡径部と、
    前記拡径部の前記底面とは反対側で前記拡径部の内径よりも狭まった内径の縮径部と、が形成されていることを特徴とするボルト。
  2. 前記凹部は、前記拡径部と、前記縮径部とが形成される小径部と、
    前記縮径部の内径よりも大きい内径の前記凹部の開口を形成するように、前記縮径部に段部を介して形成される大径部と、を有し、
    前記底面は、ボルト軸線を法線とする平面を含んで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のボルト。
  3. 前記凹部内にプローブが配置されることを特徴とする超音波測定用の請求項１又は請求項２に記載のボルト。
  4. 線材に軸絞加工を施して軸部を形成する軸部形成工程と、
    前記軸部とは反対側の前記線材の一端部に据込加工を施して凹部を備える頭部を形成する頭部形成工程と、を有するボルトの製造方法であって、
    前記据込加工を施す前記金型内には、前記凹部に対応する位置に、前記線材の前記一端部に圧入される段付き凸部を有し、
    前記段付き凸部は、前記金型内の底部に配置される第１円柱部と、この第１円柱部と同軸になるように接続された、前記第１円柱部よりも縮径した第２円柱部と、で形成されていることを特徴とするボルトの製造方法。
  5. 前記段付き凸部によって、前記頭部にプローブを配置する前記凹部を形成することを特徴とする超音波測定用の請求項４に記載のボルトの製造方法。
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