JP2750301B2 - スタッドボルトの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本発明は、自動車部品あるいは
機械部品に広く利用されている玉接手に係り、より詳し
くはボールスタッドとして用いられるボルトの製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来一般的に用いられているスタッドボ
ルト１０は、図１に示すように、六角形状をした工具係
止部１１とネジ部１２が形成され、細径部１４によって
工具係止部１１とボール部１５とを連接一体化されてい
る。１３は、端部であり、ネジの形成をしない部分であ
るが、図示していないがネジ孔と螺合する場合に案内と
なる部分であり、機能的にはなくとも差し支えはない。
そして、ボール部１５には、臼状のソケット部材（図示
していない）と関節のように、回動もしくは傾動を自在
とした玉接手を構成する。

【０００３】このスタッドボルト１０は、実公昭４８−
２１７２６号、特公昭４７−１１００２号及び特公昭５
３−８８６１号公報等に開示されているように、工具係
止部１１と連なる細径部１４及びネジ部１２からなるボ
ルトを、その細径部１４端にボール（球）１５を摩擦溶
接して一体化成形されるか、または、ボルト部（１１、
１２、１３）及び細径部１４並びにボール１５部全体を
切削加工している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、ボール
１５を細径部１４に摩擦溶接する場合、軸回転するボル
ト側はその回転を工具係止部１１を把持して回転させる
ことができるが、球状をしたボール１５部の把持が困難
なため回転ができず、ボルト側の回転にともなって共回
りするので、摩擦溶接に必要な温度上昇が十分期待でき
ないから、所要溶接強度を得ることができない。

【０００５】また、切削によって細径部１４及びボール
１５部を形成する場合は、切削によってできる切削条痕
が残留し、細径部１４では強さが低下するとともに、ボ
ール１５部では該条痕は油溜りとなり潤滑に好都合であ
るが、該条痕が早期に摩耗して、ソケット部材との嵌込
み具合にガタつきを早期に発生させてしまう。

【０００６】そこで、本発明は、スタッドボルト１０を
一定の太さの線材から成形加工して多量生産でき、材料
の歩留まり率と、品質（強度）の向上が図れるスタッド
ボルトの製造方法を提案するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述事情に鑑みなされた
本発明を、図２を参照しながら説明するに、一定の太さ
の線材を一定長さに切断（Ａ）して第一素材（１）を得
て、該素材の一方側を金型（２１）に押込んで該一方側
に軸部（２ｂ）より細くした細径部（２ｃ）を成形する
前方押出し加工（Ｂ）と、該細径部（２ｃ）を該軸部
（２ｂ）方向にすえこむ第一予備成形（Ｃ）及び第二予
備成形（Ｄ）によって構成される球形予備成形と、前記
軸部（２ｂ）をしごき加工してボルト軸部（５ｂ、６
ｂ）及び前記工具係止部（５ｆ、６ｆ）をすえこむボル
ト部予備成形（Ｅ）並びにボルト部成形（Ｆ）とからな
る軸部予備成形と、さらに、前記球形予備成形されたボ
ール（４ｒ）部をラップ成形（Ｇ）した後、前記ボルト
軸部（７ｂ）に雄ネジ（１２）を形成することにより、
ボルト部（１１、１２、１３）と球状のボール（１５）
部は細径部（１４）と連接して一体化成形される工程と
で、スタッドボルト（１０）を製造する方法である。

【０００８】

【作用】本発明による前方押出し加工（Ｂ）と、第一予
備成形（Ｃ）及び第二予備成形（Ｄ）によって構成され
る球形予備成形によって、工具係止部（１１）とボール
（１５）部を繋ぐ細径部（１４）を冷間鍛造加工でき、
該細径部（１４）は該ボール（１５）部と該工具係止部
（１１）とを境目のない滑らかな半径で連接させるか
ら、特にボール（１５）部と細径部（１４）との連接部
が強度向上し、品質は改善される。

【０００９】さらに、ボール（１５）部はラップ成形
（Ｇ）によって、転動させて球形を矯正するので、該ボ
ール（１５）部は滑らかな球面を形成して、ソケット部
材との嵌り具合を円滑に維持させることができる。

【００１０】

【実施例】以下、図２を用いて各工程順と、図３ないし
図６に沿って該工程順に基づく金型との関係を説明す
る。

【００１１】まず、図２に示すように、切断工程（Ａ）
によって一定の太さの線材を一定長さに切断して第一素
材１を得る。そして、該素材１をダイス２１の孔に挿入
し、端部１ａを押しピン２２で矢印方向（図示では右方
向）に押圧して２ａ位置まで前方押出し加工（Ｂ）する
（図３参照）。すると、軸部２ｂと細径部２ｃとが形成
され、第二素材２が得られる。２３は押出しピンで、細
径部２ｃの先端２ｄと接触して該細径部２ｃの長さを決
定することと、前記押しピン２２が前進位置から引き戻
された後、該押出しピン２３が前進（矢印方向の左側へ
移動）して、軸部２ｂ側から第二素材２をダイス２１か
ら放出するようになっている。

【００１２】ついで、第一予備成形（Ｃ）と第二予備成
形を行なう。すなわち図４に示すように（図示では模式
的に並列状態になっている）、円盤状のテーブル３０を
等分割して少なくとも４箇所に孔を設け、該孔に二分割
したダイス３１ａ、３２ａ……３１ｄ、３２ｄを夫々ダ
イス３１、３２を１組として矢印方向（図示では上下方
向）に拡開可能に、コレットのように第二素材２の軸部
２ｂ及び細径部２ｃを把持できるようになっている。そ
して、前記４箇所の孔は、その回転するテーブル３０の
位置によって、例えば、待機、第一予備成形（Ｃ）、第
二予備成形（Ｄ）及び放出の各ステージに区別されてい
る。

【００１３】すなわち、第１ステージでは、ダイス３１
ａ、３２ａ内に第二素材２を挿入して把持される。ま
た、第２ステージでは、該第二素材をダイス３１ｂ、３
２ｂで把持して、その細径部２ｃと押えダイス３３の孔
と一致し、両ダイス３１ｂ、３２ｂ及び３３が当接した
とき、ポンチ３５で先端２ｄを強く押圧してボール３ｒ
部をすえこむ（Ｃ）。さらに、第３ステージでは、前記
第２ステージで加工された第三素材３の先端３ｄをポン
チ４１ですえこみ加工（Ｄ）し、該ポンチ４１及びダイ
ス３１ｃ、３２ｃとで形成されるボール４ｒ部に成形す
る。そして、図示していないが、第４ステージではダイ
ス３１ｄ、３２ｄで把持された第四素材を放出した後、
テーブル３０は９０°回転して、前記の加工を繰り返し
行なう。

【００１４】なお、前記第２ステージにおける第一予備
成形（Ｃ）、第３ステージにおける第二予備成形（Ｄ）
で、端部３ａ、４ａを押圧するようにポンチを夫々Ｐ
１、Ｐ２方向に加圧しておくと、該ボール３ｒ、４ｒ部
の成形精度は向上する。また、先端３ａ、４ａは、球形
予備成形では該軸部３ｂ、４ｂはともに成形する部分で
はなく、第二素材２の軸部２ｂと実質同一であるが、説
明の都合上、工程順の数字と英小文字を付している（以
下、同様とする）。

【００１５】ついで、軸部成形が前述同様に、少なくと
も待機、ボルト部予備成形（Ｅ）、ボルト部成形（Ｆ）
及び放出の四ステーシによって構成されている。前述工
程は球形予備成形の工程であるので、その軸部２ｂ側を
把持したが、軸部成形はボルト１１、１２、１３部とな
る軸部４ｂをしごき、工具係止部７ｆをすえこみ加工す
るための工程である。

【００１６】この軸部成形は、図５に示すように、掴み
ダイス５１、５２を１組として、該掴みダイス５１ａ、
５２ａは上下に矢印で示したように拡開でき、かつその
反対側に締め付けて第四素材４のボール４ｒ部を把持出
来るようになっている。前記拡開によて製品を放出可能
とし、第２ステージ及び第３ステージでは掴みダイス５
１ｂ、５２ｂ及び５１ｃ、５２ｃは拡開しないようにテ
ーブル５０に組み込まれている。そして、第１ステージ
では掴みダイス５１ａ、５２ａによって前述第四素材４
のボール４ｒ部を把持し、その軸部４ｂが突出した状態
で、掴みダイス５１ａ、５２ａ周には隙間Ｓができる。
この隙間Ｓは、第２ステージ及び第３ステージにおける
ボルト部予備成形（Ｅ）及びボルト部成形（Ｆ）で成形
のとき、工具係止部５ｆ、６ｆ側から細径部５ｃ、６ｃ
側へと滑らかな半径で結ばれ、、該細径部５ｃ、６ｃ側
への材料の流れを自由に許容するようにされている。

【００１７】また、図示していないが、テーブル５０は
組み込まれた掴みダイス５１ａ、５２ａ……５１ｄ、５
２ｄを図５に対して右方向に移動して、対向する成形ダ
イス５３及び受ダイス６２との接触を解除して、回転で
きるようになっている。別の方法として、トランスファ
装置によって直線的に移動し、各ステーション毎に把持
と開放を繰り返すようにしてもよいが、ここでは円盤状
のテーブル５０として説明を加える。

【００１８】待機では、前記のように第四素材４が掴み
ダイス５１ａ、５２ａで把持され、第２ステージでは該
第四素材４を成形ダイス５３内に押込んで、端部４ａを
パンチ５４で押圧し、工具係止部５ｆを予備的にすえこ
み加工することにより、前記隙間Ｓは埋込まれるように
工具係止部５ｆと細径部５ｃとを滑らかな半径で充填さ
れる。この第２ステージと同じように、第３ステージで
は前記第五素材を受ダイス６２の孔に押込んで、コーナ
ー部５ｅの肉を工具係止部６ｆ側へすえこむ。該工具係
止部６ｆをすえこみ加工するとき、案内部６ｇ方向に材
料が延びようとすることと、該すえこみを充分にするた
め、パンチ６３で端部５ａを押圧することにより軸部６
ｂも安定した寸法（長さ）に成形が行なわれる。なお、
パンチ５４、６３は成形する端部５ａ、６ａを押圧し
て、その成形ダイス５３、受ダイス６２と夫々対向する
掴みダイス５１、５２とで形成される工具係止部５ｆ、
６ｆ内に材料をすえこむことを目的としているが、テー
ブル５０が対向する成形ダイス５３及び受ダイス６２と
の接触を解き、離間移動するとき、該パンチ５４、６３
はノックアウトピンとして使用される。そして、第４ス
テージ（図示していない）では掴みダイス５１ｄ、５２
ｄで把持された第六素材６を開放して放出すると同時に
第１ステージで第四素材４を把持して、待機し、これら
の工程を繰返して軸部成形は行なわれる。

【００１９】前述、軸部成形は、第四素材４の軸部４ｂ
（第一素材１の太さに該当）の太さが太い場合は、ボル
ト部予備成形（Ｅ）において、該軸部４ｂをしごき加工
及び一方側から押出すすえこみ加工が同時に行なわれて
ネジ軸として一定の太さに予備成形される。

【００２０】さらに、前述球形予備成形（Ｅ、Ｆ）で、
第四素材４でそのボール４ｒ部の成形精度が充分でない
場合、すなわち、該球形予備成形でボール４ｒ部には真
円度がないときに行なわれるもので、図６ではその一例
が図示されている。図示例では、平板状の相互に向い合
う溝７１ａ、７２ａによってボール７ｒ部、細径部７ｃ
を挟持可能としたラップ板７１、７２を、互いに並行を
保持して、かつ該ボール７ｒの中心部方向に圧力（矢印
は両側から）を加えながら移動する。すると、第六素材
６を矢印方向に転がりを繰返すことによって、溝７１
ａ、７２ａにより形成される形状に、球状に真円度のあ
るボール部７ｒが成形仕上げされる。

【００２１】ラップ成形（Ｇ）加工では、ラップ板７
１、７２を相互に相反する方向に移動するようにしても
よく、また、一方側を固定とし、他方側を自由に移動で
きるようにしても、真円度は得られる。あるいは、ラッ
プ板７１、７２に代わって、ローラに該溝７１ａ、７２
ａを設けて、ローラ転動させながら球面成形加工するこ
とも可能である。

【００２２】前述ラップ成形（Ｇ）加工によって、第七
素材７の軸部７ｂには、転造加工により雄ネジ８ｈを形
成すると完成品８となる。該ネシ転造（Ｈ）は、一般的
に行なわれていることでもあるので、説明は省略する。

【００２３】上記工程において、材料切断（Ａ）後に、
球形予備成形（Ｃ、Ｄ）加工して軸部成形（Ｅ、Ｆ）加
工するようにしているが、該軸部成形加工後に球形成形
加工するようにしてもよい。また、ラップ成形（Ｇ）加
工は、前記球形予備成形（Ｃ、Ｄ）加工でその球面精度
が得られる場合、該ラップ成形加工は省略できること
は、勿論である。

【００２４】また、本成形加工工程中において、素材を
熱処理調質または燐酸皮膜処理など、必要に応じて施さ
れている。特に、燐酸皮膜処理するとすえこみ加工時に
材料の滑り込みが向上し、金型と馴染んだ形状が正確に
成形できるので、加工精度が良くなるから品質は大幅に
向上する。

【００２５】

【発明の効果】上述したように、本発明のスタッドボル
トの製造方法は、線材を一定長さに切断し、該素材を前
方押出し加工した後、球形予備成形及び軸部成形加工を
するようにしたから、線材に形成されている軸方向の繊
維組織を有効に塑性変形させているので、鍛造成形によ
る組織の緻密化が図れ、その加工によって強度の向上が
期待できる。そして、細径部とボール部の表面は滑らか
で、工具係止部とボール部の繋ぎである細径部は滑らか
な半径で連接しているので、該細径部の強さも向上する
ことになるから、ボール部を小径に、あるいはボルト部
を細くすることもできる。加えて、加工工程をライン化
して多量生産ができ、同時に均一な製品品質を維持して
生産できる。

【００２６】さらには、ラップ成形では、ボール部の真
円度及び球面の滑らかさを向上させるから、スタッドボ
ルトのボールと嵌合わされるソケット部材との潤滑が円
滑に行なわれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる製品の側面図。

【図２】本発明にかかる製造方法を、工程順（Ａ）〜
（Ｇ）とともに該工程でできる成形品の側面図及び加工
方法の説明図。

【図３】図２における工程（Ｂ）前方押出し加工の金型
とその加工状態図。

【図４】図２における工程（Ｃ）第一予備成形、（Ｄ）
第二予備成形の球形予備成形加工の模式図。

【図５】図２における工程（Ｅ）ボルト予備成形、
（Ｆ）ボルト部成形の軸部成形加工の模式図

【図６】図２における工程（Ｇ）ラップ成形加工のラッ
プ板の断面図。

【符号】

１ 第一素材 ２ 第二素材 ２ｂ 軸部 ２ｃ 細径部 ４ｒ ボール（部） ５ｂ、６ｂ、７ｂ （ボルト）軸部 ５ｆ、６ｆ 工具係止部 ８、１０ （完成品）スタッドボルト １１ 工具係止部 １２ 雄ネジ １３ 案内部 １４ 細径部 １５ ボール（部） ２１ 金型（ダイス） Ａ 切断 Ｂ 前方押出し加工 Ｃ 第一予備成形 Ｄ 第二予備成形 Ｅ ボルト部予備成形 Ｆ ボルト部成形 Ｇ ラップ成形 Ｈ ネジ転造

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 雄ネジ部と工具係止部とを有し、該工具
   係止部は細径部を介し連接されたボール部とが一体に形
   成されるスタッドボルトの製造方法において、 一定の太さの線材を一定長さに切断して第一素材を得
   て、該素材の一方側を金型に押込んで該一方側に軸部よ
   り細くした細径部を成形する前方押出し加工と、 該細径部を該軸部方向にすえこむ第一予備成形及び第二
   予備成形によって構成される球形予備成形と、 前記軸部をしごき加工してボルト軸部及び前記工具係止
   部をすえこむボルト部予備成形並びにボルト部成形とか
   らなる軸部予備成形と、 さらに、前記球形予備成形されたボール部をラップ成形
   した後、前記ボルト軸部に雄ネジを形成することによ
   り、 ボルト部と球状のボール部は細径部と連接して一体化成
   形される工程とでなる、 スタッドボルトの製造方法。