JP2891980B1 - ベントタップ使用高精度ナットねじ立装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 ナット座面とねじ軸線との傾きすなわちねじ
の芯振れを防止し、ナットの有効径精度を向上し得るベ
ントタップ使用高精度ナットねじ立装置を得ること。 【解決手段】 ベースプレート２４上に、ベントタップ
２７が挿通された、ワーク１８の最大径より若干大きい
内径を有するガイドスリーブ２８をワークを支持する主
軸２２と同心状に配設するとともに、ベントタップのタ
ップ刃部直後位置を把持及び解放可能とした開閉式の前
部タップ把持装置２９と、上記ベントタップ２７の後部
ベント部２７ｂを把持及び解放可能とした開閉式の後部
タップ把持装置３１とを設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にナットホーマ
ーを使用して冷間圧造にて形成され、切削加工を施すこ
となくねじ加工を行って完成させるフランジ付六角ナッ
ト等におけるベントタップ使用高精度ナットねじ立装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、めねじ加工の大量生産にはベン
トタップを用いた自動ナットねじ立盤が多く使用されて
いる。このベントタップは、ねじ立てされたナットが曲
った柄を通って自動的に送り出され、機械を逆転又は停
止することなく連続的にナットにねじ立てすることがで
きる。

【０００３】したがって、このベントタップを用いた自
動ナットねじ立盤は非常に効率が良い反面、製品の品質
水準の低さが問題になっている。すなわち、特に、ナッ
トの座面とねじ軸線との傾き（ねじの芯振れ）を、ＪＩ
Ｓ等の規格値以下にしたいとの強い要望がナットの使用
者側から提示される場合も多く、又それが規格値以内で
あっても散発的に発生する品質不良の対応について苦慮
しているのが現状である。

【０００４】ところで、上記ベントタップを使用する量
産性重視の自動ナットねじ立盤には、ナット回転方式と
タップ回転方式とがあり、タップ回転方式の方がより一
般的である。

【０００５】図９は、上記タップ回転方式の自動ナット
ねじ立盤の概略構成を示す図であって、機械本体１には
外部駆動装置によりプーリ２を介して回転駆動される主
軸３が水平に軸支されている。この主軸３には、上記プ
ーリ２と反対側に、ベントボックス４が一体的に設けら
れており、そのベントボックス４には、主軸３と同一軸
線上に延び、ねじ加工が終ったナットを多数滞留させる
ナットの外径より多少大きい内径をもつガイドスリーブ
５が固着されている。

【０００６】上記ガイドスリーブ５内には、ベントタッ
プ６がそのタップ刃部６ａがガイドスリーブ５の先端か
ら突出するように収容されており、そのベントタップ６
の後部ベント部がベントボックス４に設けられているナ
ット排出通路４ａ内に挿入されてる。すなわち、上記ベ
ントボックス４にはガイドスリーブ５内に連通するとと
もに半径方向に開口するほぼＬ字状に屈曲形成されたナ
ット排出通路４ａが設けられており、そのナット排出通
路４ａ内にほぼＬ字状に屈曲されたベントタップ６の後
部ベント部６ｂが挿入されている。そして、上記ベント
ボックス４の下方にはねじ加工されたナットの排出シュ
ート７が配設され、またベントボックス４の上方にはナ
ット飛散防止カバー８が設けられている。

【０００７】一方、機械本体１には、前記ベントタップ
６のタップ刃部６ａと同一軸線に上記ベントタップ６の
先端と対向するように押棒９が配設されている。上記押
棒９にはその先端部左右にワーククランプ１０が設けら
れ、機械本体１に対して軸線方向に摺動可能に設けられ
ており、その押棒９の後端（ベントタップ６と反対側）
には押棒作動部材１１が連結されている。上記押棒作動
部材１１は、機械本体１から上記押棒９と平行に立設さ
れたガイドロット１２に摺動可能に嵌装されており、こ
の押棒作動部材１１と機械本体１に揺動可能に装着され
た揺動レバー１３の先端とが連結杆１４によって連結さ
れている。揺動レバー１３には適宜駆動装置によって回
転駆動される押棒駆動カム１５が当接されており、引張
りばね１６によってその揺動レバー１３が押棒駆動カム
１５に圧接されるとともに、連結杆１４及び押棒作動部
材１１を介して押棒９がベントタップ６方向に附勢され
ている。なお、図中符号１７は押棒９の前面にめねじ加
工前のナットブランク（以下ブランクという）１８を供
給するシュートである。

【０００８】しかして、図９に示すように、ワーク１８
がシュート１７から押棒９の前面に供給されワーククラ
ンプ１０により把持されると、押棒駆動カム１５がその
図示位置から矢印方向に回転される。したがって、引張
りばね１６によって揺動レバー１３が図において時計方
向に揺動され、連結杆１４及び押棒作動部材１１を介し
て押棒９がタップ刃部６ａ方向（前進方向）に移動され
る。この押棒９の移動によってワーク１８の座面が押さ
れ、ワーク１８がタップ刃部６ａに送られる。その後押
棒９がさらに前進方向に移動されると、ワーク１８がさ
らに移動し、プーリ２等を介して回転駆動されているタ
ップ刃部６ａと係合し、内周面に雌ねじが形成される。

【０００９】このようにして、ワーク１８がタップ刃部
６ａを通過しねじ加工が終わると（図１０）、押棒駆動
カム１５がさらに回転され、その押棒駆動カム１５によ
り引張りばね１６に抗して揺動レバー１３が図において
反時計方向に揺動され、押棒９はねじ加工されたナット
Ｎをタップ軸部に残して後退し、次のブランク１８の供
給を受けベントタップ６に向けてそのワーク１８を押し
ながら前進することによって、順次連続的に各ワーク１
８へのねじ加工が行われる。雌ねじが加工されタップ軸
部に残されたナットＮは次にねじ加工されたナットによ
り順次後方に送られ、後端のベント部６ｂから排出シュ
ート７に放出され、外部に完成品として排出される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の自動
ナットねじ立盤においては、ベントタップ６のタップ軸
部はねじ加工されたナットＮを介してガイドスリーブ５
の内面に支承されている。したがって、タップ軸芯の位
置は、図１１に示すように、タップ軸部外径とナットＮ
の内径との間隙Ａと、ナット外径とガイドスリーブ５の
内径との間隙Ｂの和（Ａ＋Ｂ）だけ、重力により機械本
体の軸芯より下がった位置にある。

【００１１】したがって、タップ刃部６ａの刃先の中心
位置がブランク１８の内径の中心位置とは合致しない。
そのためタップ刃先がブランク１８の内径に喰いつく瞬
間に偏った応力が加わり、ブランク１８が傾いてしま
い、そのままねじ加工が進行する結果、ナット座面とね
じ軸線との傾き（ねじの芯振れ）が発生する等の問題が
ある。

【００１２】また、ブランクをタップ刃部６ａに送り込
む駆動力は、前述のように引張りばね１６による引張り
力によって駆動される。したがって、タップ刃先がブラ
ンク１８の中央空所に衝突的に喰いついた後、回転力に
よってタップ刃部６ａのリード部に差しかかった時点か
ら、タップのリードに倣ってねじ加工が進行する。その
ため、衝突的な喰いつきの際、タップ刃先の先端部でナ
ット内径の入口部を拡大してしまい、ねじ山が低くなる
等の問題がある。さらに、引張りばねの推力は常に適正
を保つ必要があり、過大でも過小でもナットの有効径精
度に大きく影響し、その選定が非常にむつかしい等の問
題もある。

【００１３】さらに、前記自動ナットねじ立盤における
ブランクの保持機構としては、図１２に示すように、押
棒９の先端部に二方向の単純なグリップ爪２０を設け、
そのグリップ爪２０によってブランク１８を抱えこむ構
造が一般的であるが、必ずしも基準面である押棒９の先
端面をナット座面に確実に保持し得るとは限らない、し
かも、押棒９はナットを押しながらガイドスリーブ５内
に挿入されるので、押棒９の外径はガイドスリーブ５の
内径に制約されてブランクの外径以上の太さにはでき
ず、押棒先端にナット座面を押棒の基準面に圧着できる
ように着脱可能な保持機構を設けることも極めて困難で
ある。

【００１４】また、図１２に示すように、押棒９にはね
じ加工時にタップ刃部６ａが侵入可能な逃げとしての穴
部９ａが形成してある。この穴部９ａには切粉排除のた
めの長穴が設けてあるが、押棒９の太さにナットの外径
までという制約があるため、ねじ加工時の切粉がその中
に滞留しやすく押棒９の後退時に滞留している切粉を引
き出し、押棒先端の基準面に切粉が付着し易く、これが
次のナットの座面との間に挟み込まれ、ナットの座面と
押棒の基準面とが圧着されず、ナット座面とねじ軸線と
の傾きが大きくなる場合が多い等の問題がある。

【００１５】本発明は、このような点に鑑み、上述の如
き問題点を解消したベントタップ使用高精度ナットねじ
立装置を得ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、冷間圧造
にて成形され切削加工が施されないワークに加工を行う
ベントタップの使用の高精度ナットねじ立装置におい
て、ベースプレート上に、ワークを保持する主軸と同心
状に配設され、ベントタップが挿通された、ワークの最
大径より若干大きい内径を有するガイドスリーブと、上
記ベースプレートの上方部に上記主軸と平行な軸線方向
に移動可能に配設され、ベントタップのタップ刃部直後
位置を把持及び解放可能とした開閉式の前部タップ把持
装置と、上記ベントタップの後部ベント部を把持及び解
放可能とした開閉式の後部タップ把持装置とを有するこ
とを特徴とする。

【００１７】第２の発明は、第１の発明において、ベー
スプレートが、ワークを保持する主軸の回転に同期して
上記主軸方向に移動可能であることを特徴とする。

【００１８】第３の発明は、第１または第２の発明にお
いて、前部タップ把持装置は、互いに接近或は離間する
ように揺動可能な２本の爪片を有し、その爪片の対向す
る面にはタップ刃部直後位置と係合するＶ字状の切欠部
が形成され、その爪片の先端部には、両爪片が接近する
方向に揺動されたとき、ねじ立てされたナットの前面に
順次当接しそのナットを後方に移動させる傾斜面が形成
されていることを特徴とする。

【００１９】第４の発明は、第１〜第３の発明のいずれ
かにおいて、主軸の前記ベントタップの先端と対向する
端面部には、ワークを保持するチャックが設けられてお
り、そのチャックの長爪部の先端部には、ワークの座面
が圧着される主軸の軸線と直交する基準面が形成される
とともに、ワークの外周面と係合する保持部の内面に
は、上記基準面に向かって次第に外方に傾斜する緩いテ
ーパ部が形成されていることを特徴とする。

【００２０】また、第５の発明は、第４の発明におい
て、チャックの長爪部の中間部には大きな逃げ長穴が形
成されていることを特徴とする。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図８を参照して本
発明の実施の形態について説明する。図１及び図２は本
発明のベントタップ使用高精度ナットねじ立装置の一部
縦断側面図及び一部断面平面図である。

【００２２】図１及び図２において、符号２１はＮＣ制
御を備えた機械本体であって、その機械本体２１の基盤
部２１ａ上には機械本体２１の主軸２２に向って主軸回
転に同期可能に前進後退するスライド２３が設けられて
いる。すなわち、機械本体２１の基盤部２１ａの上面に
は主軸２２の軸線に沿って前進後退するスライド２３が
設けられており、そのスライド２３がＮＣ装置により主
軸１回転当たりねじ１ピッチの速度で主軸方向に前進
し、早送りで原点位置に後退するようにしてある。

【００２３】上記スライド２３にはベースプレート２４
が固設されており、そのベースプレート２４上に前部プ
レート２５及び芯高調整機構２６ａを有する後部プレー
ト２６が適宜間隔をもって立設されている。そして、上
記前部プレート２５及び後部プレート２６間には、機械
本体の主軸２２と同一軸線位置にベントタップ２７を概
略支承するためのガイドスリーブ２８が装着されてい
る。上記ガイドスリーブ２８は、ねじ加工すべきワーク
の外形が円形の場合にはその外径より大きい内接円にな
るように設けられた３本以上のロッドにより構成され、
また外形が六角のワークの場合には角径より多少大きい
内径を有する円筒によって構成されており、この円筒に
は長穴または多数の穴が設けられている。

【００２４】上記ガイドスリーブ２８内にはベントタッ
プ２７が挿通され、そのタップ刃部２７ａが上記ガイド
スリーブ２８の前端部から前記主軸２２方向に突出さ
れ、タップのベント部はガイドスリーブ２８の後方に露
出されている。

【００２５】ところで、前記前部プレート２５の上部に
は、主軸２２の軸線に平行方向に移動可能に前部タップ
把持装置２９が設けられており、この前部タップ把持装
置２９は、互いに対向する下向きの２本の把持用の爪片
３０を有している。この爪片３０は互いに接近或は離間
するように水平軸線回りに揺動可能としてあり、その対
向する面にはタップ刃部直後位置と係合可能なＶ字状の
切欠部が形成されている。さらに、上記爪片３０の先端
部には、図２に示すように、両爪片３０が接近する方向
に揺動されたとき、ねじ立てされたナットの座面に順次
当接しそのナットを後方に移動させる傾斜面３０ａが形
成されている。

【００２６】また、後部プレート２６より後方の適宜位
置のベースプレート２４上には、後部タップ把持装置３
１が設けられている。上記後部タップ把持装置３１は垂
直軸線回りに揺動して互いに接近或は離間し得る互いに
対向する２本の爪片３２を有しており、この爪片３２の
先端部にはその対向面に、ベントタップ２７の下方に屈
曲されたベント部２７ｂを把持するＶ字状の切欠きが形
成されている。

【００２７】一方、主軸２２の先端部（ベントタップ２
７と対向する面）には、ワーク１８を保持するチャック
３３が装着されている。そのチャック３３は、図３に示
すように周方向に４分割されたタップ刃部２７ａの長さ
と略同じ長さの長爪部３４を有し、各長爪部３４を有
し、各長爪部３４の先端部には、チャック３３の軸線に
直交し、ナットの座面を形成するワークの一端面に密接
する基準面３４ａが形成されており、さらにその基準面
３４ａの外方にはワーク１８の外周部に係合する保持部
３４ｂが突設されている。そして、この各保持部３４ｂ
の内面には、前方内側に向く緩いテーパー部３４ｃが形
成されており、さらに長爪部３４の先端部を除いた中間
部には大きな逃げ長穴３４ｄが形成されている。また、
４本の長爪部３４で形成されるワークチャック部の外径
はガイドスリーブ２８の径に関係なく比較的大きく形成
され、チャック中心部に貫入されるタップ刃部の周囲と
長爪部３４の内面との間隙が大きくしてある。

【００２８】また、主軸２２の前方一側部には、ワーク
ホッパー３５から落下してくるワーク１８をチャック３
３位置に供給する給材装置３６が設けられている。

【００２９】以下、その作動について説明する。

【００３０】ナットのねじ加工に際しては、図４に示す
ように、前部タップ把持部２９及び後部タップ把持装置
３１がＯＮされ、爪片３０によってベントタップ２７の
タップ刃部直後位置が把持されるとともに、爪片３２に
よってベントタップ２７のベント部２７ｂが把持され
る。一方、給材装置３６によってワーク１８が主軸２２
の前面位置に供給され、チャック３３が閉じてそのワー
ク１８を保持する。

【００３１】このような状態になると、前後動スライド
２３が前進させられ、これによって前進されるベントタ
ップ２７におけるタップ刃部２７ａの先端が主軸２２と
ともに回転しているワーク１８に挿入され、いわゆるタ
ップの喰付きが行われ、その時点で前部タップ把持装置
２９がＯＦＦとされ、爪片３０が開とされベントタップ
２７の把持状態が解放される（図５）。

【００３２】そこで、図６に示すように、前後動スライ
ド２３がさらに前進させられ、タップ刃部２７ａによっ
てワーク１８の内面にねじが加工される。この場合、前
部タップ把持装置２９はＯＦＦの状態のまま後退し、ベ
ントタップ２７の前進にじゃまにならないようにされ
る。

【００３３】このようにして、ねじ加工が終ると、チャ
ックが開かれねじ加工されたナットＮをタップ軸部に残
したまま、前後動スライドを介してベントタップが早送
りによって後退される。このようにしてベントタップ２
７がねじ加工されたナットＮとともに後退すると、前部
タップ把持装置２９が前進させられＯＮされ、爪片３０
が閉状態となってタップ刃部直後位置が把持される。こ
の場合、爪片３０に形成されている傾斜面３０ａがねじ
加工されたナットＮの外側面に当接し、閉方向に移動す
る爪片３０の傾斜面３０ａによって上記ナットＮが後方
に送られる（図７）。

【００３４】その後、図８に示すように、後部タップ把
持装置３１がＯＦＦとされ、爪片３２が開いて、最後端
のナットＮがベントタップ２７から落下される。

【００３５】一方、前述のようにねじ加工されたナット
Ｎとともにベントタップ２７が後退すると、給材装置３
６によって次のワーク１８が主軸２２の前面側に供給さ
れ、チャック３３によってそのワークが保持される。

【００３６】以後、前述の動作を繰り返すことによっ
て、ワークに対するねじ加工が連続的に行われる。

【００３７】

【発明の効果】このように、本発明においては、タップ
軸部に順次ねじ加工が終ったナットを多数滞留させ、そ
のナットを介してガイドスリーブによって概略的に支承
されているベントタップを、前部タップ把持装置の互い
に対向する爪片によって把持するようにしたので、強制
的にタップ刃部の軸芯を機械本体の主軸の軸芯に合致さ
せることができ、タップ刃先がブランクの中心孔内に喰
いつく瞬間に偏った応力が掛って、ブランクが傾いたま
まねじ加工が行われてナット座面とねじ軸線とが傾くよ
うなことがなく、高精度ねじ加工を行うことができる。

【００３８】また、ベントタップが取り付けられている
ベースプレートがＮＣ装置により主軸回転に同期してピ
ッチ送りすることにより、ベントタップのタップ刃先が
ワークに対して衝撃的な喰いつきが皆無となり、これに
よってもブランクが傾くようなことがなく、またねじの
有効径も安定化する等の効果を奏する。

【００３９】また、ワークを保持するチャックの長爪部
の先端部に基準面を形成するとともに、ワークの外周面
と係合する保持部の内面に基準面に向って次第に外方に
傾斜する緩いテーパー部を形成することによって、ブラ
ンクをチャックで保持した場合、上記テーパー部によっ
てワークが基準面に圧着され、ブランクが確実に保持さ
れ、これによってもナット座面とねじ軸線とが傾くこと
が防止される。しかも、チャックが長爪を有するものと
したので、タップ刃部がチャック内に挿入されても切粉
逃げのための充分な空間が得られ、さらにブランクを保
持したチャック自身が回転する機構であるため、チャッ
ク中間部に設けた逃げ穴から切粉が切削油とともに遠心
力によって外部に強制的に排除され、切粉の滞留による
不都合を解消することができる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高精度ナットねじ立装置の概略構成を
示す一部縦断側面図。

【図２】本発明の高精度ナットねじ立装置の概略構成を
示す一部断面平面図。

【図３】（ａ）はチャック部の縦断面図、（ｂ）はチャ
ックの正面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図。

【図４】本発明の装置の作動説明図で、ベントタップの
前進開始時を示す図。

【図５】本発明の装置の作動説明図で、ベントタップの
喰付時を示す図。

【図６】本発明装置の作動説明図で、タップ刃部による
ねじ加工終了時を示す図。

【図７】本発明の作動説明図で、ねじ加工終了後ベント
タップが後退した状態を示す図。

【図８】本発明の作動説明図で、タップ軸に保持されて
いた最後部のナット排出時の状態を示す図。

【図９】従来のナットねじ立装置の概略構成を示す図
で、ねじ加工前の状態を示す図。

【図１０】従来のナットねじ立装置のねじ加工完了時を
示す図。

【図１１】従来のナットねじ立装置におけるベントタッ
プの保持状態説明図。

【図１２】従来のナットねじ立装置におけるワーククラ
ンプ部の概略構成を示す図。

【符号の説明】

１８ ワーク ２１ 機械本体 ２２ 主軸 ２３ スライド ２４ ベースプレート ２７ ベントタップ ２７ａ タップ刃部 ２８ ガイドスリーブ ２９ 前部タップ把持装置 ３０、３２ 爪片 ３０ａ 傾斜面 ３１ 後部タップ把持装置 ３３ チャック ３４ 長爪部 ３４ａ 基準面 ３４ｂ 保持部 ３４ｃ テーパー部 ３４ｄ 逃げ長穴

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷間圧造にて成形され切削加工が施されな
   いワークにねじ加工を行うベントタップの使用の高精度
   ナットねじ立装置において、 ベースプレート上に、ワークを保持する主軸と同心状に
   配設され、ベントタップが挿通された、ワークの最大径
   より若干大きい内径を有するガイドスリーブと、上記ベ
   ースプレートの上方部に上記主軸と平行な軸線方向に移
   動可能に配設され、ベントタップのタップ刃部直後位置
   を把持及び解放可能とした開閉式の前部タップ把持装置
   と、上記ベントタップの後部ベント部を把持及び解放可
   能とした開閉式の後部タップ把持装置とを有することを
   特徴とする、ベントタップ使用高精度ナットねじ立装
   置。
2. 【請求項２】ベースプレートが、ワークを保持する主軸
   の回転に同期して上記主軸方向に移動可能であることを
   特徴とする、請求項１記載のベントタップ使用高精度ナ
   ットねじ立装置。
3. 【請求項３】前部タップ把持装置は、互いに接近或は離
   間するように揺動可能な２本の爪片を有し、その爪片の
   対向する面にはタップ刃部直後位置と係合するＶ字状の
   切欠部が形成され、その爪片の先端部には、両爪片が接
   近する方向に揺動されたとき、ねじ立てされたナットの
   前面に順次当接しそのナットを後方に移動させる傾斜面
   が形成されていることを特徴とする、請求項１または２
   記載のベントタップ使用高精度ナットねじ立装置。
4. 【請求項４】主軸の前記ベントタップの先端と対向する
   端面部には、ワークを保持するチャックが設けられてお
   り、そのチャックの長爪部の先端部には、ワークの座面
   が圧着される主軸の軸線と直交する基準面が形成される
   とともに、ワークの外周面と係合する保持部の内面に
   は、上記基準面に向かって次第に外方に傾斜する緩いテ
   ーパ部が形成されていることを特徴とする、請求項１乃
   至３のいずれかに記載のベントタップ使用高精度ナット
   ねじ立装置。
5. 【請求項５】チャックの長爪部の中間部には大きな逃げ
   長穴が形成されていることを特徴とする、請求項４記載
   のベントタップ使用高精度ナットねじ立装置。