JP5471314B2 - インサート金具の製造方法、及び同製造方法によって製造されるインサート金具 - Google Patents

Description

本発明は、インサート金具の製造方法に係り、特に軸心回りの回動及び軸心方向への抜け落ちを規制する軸部外周のローレット及び凸部の加工が、専用の加工機を用いることなくインサート金具製造装置内で一連の工程として行えるインサート金具製造方法、及びその製造方法によって製造されたインサート金具に関する。

従来のインサート金具においては、その軸心回りの回動及び軸心方向への抜け落ちを規制するために、その軸部外周に平目又はアヤ目のローレットが形成されているのが通常である。しかし、このローレットの形成にはインサート金具をその形状に加工するインサート金具製造装置とは別に、ローレット形成のための専用加工機が必要となり、またインサート金具製造装置からローレット形成の専用加工機までの搬送工程を設ける必要も生じ、設備の運用経費や工程数に伴う人件費等が嵩み、これが製品コストに反映されるという問題があった。
そこで、本発明者らは先に、軸部外周にローレットを専用加工機で形成する工程を省き、インサート金具に必要な軸心回りの回動と軸心方向の抜け落ちを規制する機構を具備したナットとして、軸部断面が正多角形でかつ軸部の各稜線部分に三角錘状の膨出部を一体構造に形成したナット、及び同ナットの製造方法、ならびにナットのゆるみ防止構造についての発明を行った（特開２００７−３１５５３８号公報参照）。
上記発明のナットは、多角形の稜線と各稜線部分の三角錘状の膨出部とで軸心回りの回動を規制し、前記三角錘状の膨出部で軸心方向の抜け落ちを規制はするが、従来の斜めに交差した溝状の凹部と凹部間に形成された多数の山形の凸部によるアヤ目のロレットを軸部外周に設けたインサート金具に比べれば、引き抜き荷重やねじりトルクへの対応力が低いという問題が残っていた。

特開２００７−３１５５３８号公報

本発明は、上記背景技術に鑑み、専用加工機によるローレットの形成工程を省きながら、アヤ目ローレットと同等の耐引き抜き荷重、耐ねじりトルクを有するインサート金具の製造方法、及び同製造方法によるインサート金具を提供しようとするものである。

本発明者らは、上記課題を下記の手段により解決した。

（１）被装着物である樹脂板や金属板にあらかじめ穿設された下穴に、その軸部を押入し、あるいは被装着物にあらかじめ埋設して使用するインサート金具の製造方法であって、前記インサート金具の製造が、いずれもそれぞれの異なる金型による下記の鍛造工程、すなわち、
円形断面の線材を切断して得た円柱形素材の一方の端面を第１のダイスにより所定の形状に矯正する第１工程、
第１工程を終えた円柱形素材を反転して他方の端面を第２のダイスにより所定の形状に矯正し、かつ、前記一方の端面に押し当てたパンチによって前記円柱形素材を有底円筒形素材に変形する第２工程、
第２工程を経た有底円筒形素材を再度反転して前記一方の端面Ａ側を第３のダイスに押入して有底円筒形素材の軸部外周に軸心方向に沿って軸心回りに回動を抑止するローレットとしての多数の縦型凹凸溝を形成するとともに縮径させて前記他方の端面Ｂを軸心方向に膨出させ、又は端面Ｂ側にフランジを膨出させる第３工程、
第３工程によって軸部外周に縦型凹凸溝が形成された有底円筒形素材の底部をパンチによって貫通させ、別途ボルトを螺入する雌ねじを設ける貫通孔を形成する第４工程、
第４工程によって貫通孔が形成された素材の前記一方の端面側を、該端面の外径より小さい内径の円筒形の第５のダイスに所定の長さだけ押入し、外周面に軸心方向への抜けを規制する膨出凸部を形成する第５工程、
によって行われることを特徴とするインサート金具の製造方法。

（２）前記インサート金具の製造が、前項（１）に記載の工程順に並置された５個の金型が装備されたインサート金具製造装置により各工程の同時進行によって行われ、次工程の金型への素材の移動と反転操作がそれぞれの金型間に設けられたチャック機構によって同時に自動で行われることを特徴とする前項（１）に記載のインサート金具の製造方法。

（３）前項（１）又は（２）に記載のインサート金具の製造方法によって製造されたインサート金具であって、軸部外周に軸心回りの回動を規制するローレットとしての多数の縦型凹凸溝と、縦型凹凸溝の各凸条部に軸心方向への抜け落ちを規制する膨出凸部を突設させてなることを特徴とするインサート金具。

本発明のインサート金具製造方法によって、下記のような効果が発揮できる。

〈１〉本発明のインサート金具の製造方法の第３工程において第２工程を経た有底円筒形素材の軸部外周に軸心方向に沿って軸心回りに回動を抑止するローレットとしての多数の縦型凹凸溝を形成し、さらに第５工程において第４工程によって貫通孔が形成された素材の前記一方の端面側を、該端面の外径より小さい内径の円筒形の第５のダイスに所定の長さだけ押入し、軸部外周に軸心方向への抜けを規制する膨出凸部を形成するので、従来のアヤ目のローレットを軸部外周に設けたインサート金具と同等の性能を有するインサート金具を、ローレット形成のための専用加工機を用いることなく複数個の金型が装備されたインサート金具製造装置のみによって製造でき、インサート金具の低廉化が図れる。

〈２〉前記インサート金具の製造が、（１）に記載の工程順に並置された５個の金型が装備されたインサート金具製造装置により各工程の同時進行によって行われ、次工程の金型への素材の移動と反転操作がそれぞれの金型間に設けられたチャック機構によって同時に自動で行われるので、インサート金具の製造が効率よく実施でき、インサート金具の低廉化が図れる。

本発明のインサート金具の製造工程概念図 本発明のインサート金具製造方法の具体的手段とインサート金具の形成過程を示した説明図〔（ａ）第１工程、（ｂ）第２工程〕 本発明のインサート金具製造方法の具体的手段とインサート金具の形成過程を示した説明図〔（ｃ）第３工程、（ｄ）第４工程〕 本発明のインサート金具製造方法の具体的手段とインサート金具の形成過程を示した説明図〔（ｅ）第５工程、（ｆ）ねじ切り工程〕 本発明の製造方法により製造されたインサート金具の斜視図 本発明の製造方法で製造したインサート金具と、軸部外周にアヤ目ローレットが形成されたインサート金具との耐引き抜き加重に関する試験結果 本発明の製造方法で製造したインサート金具と、軸部外周にアヤ目ローレットが形成されたインサート金具との耐ねじりトルクについての比較測定結果

本発明のインサート金具の製造方法について実施例の図に基づいて説明する。
図１は本発明のインサート金具の製造工程概念図、図２−１〜図２−３は本発明のインサート金具製造方法の具体的手段とインサート金具の形成過程を示した説明図である。
そして、図３は本発明の製造方法によって製造されたインサート金具の斜視図であり、図４は本発明の製造方法で製造したインサート金具と、従来のアヤ目ローレットが形成されたインサート金具との耐引き抜き加重に関する試験結果の一例、図５は本発明の製造方法で製造したインサート金具と、従来のアヤ目ローレットが形成されたインサート金具との耐引き抜き加重及び耐ねじりトルクに関する試験結果の一例である。
図において１、１’はインサート金具、２は縦型凹凸溝部、３は膨出凸部、４はフランジ、５は雌ねじ部、６は貫通孔、１０は円柱形素材、２０は有底円筒形素材、３０は軸部外周に多数の縦型凹凸溝を形成した有底円筒形素材、４０は軸心に貫通孔が形成された素材、５０は鍛造工程を終えた素材である。また、Ｄはダイス、Ｐはパンチ、Ｋはノックアウトピン、Ｇはガイドピンを示している。なお、Ｄ、Ｐ、Ｋの添付数字はそのダイス、パンチ、及びノックアウトピンで構成される金型の配列順序を表している。
なお、Ａ、Ｂは素材のどちら側の端面かを示す記号であり、製造工程ごとにダイスに挿入される端面が反転変化するで、今どちら側がダイスに挿入されているのかを明確にするために付したものである。

本発明のインサート金具の製造方法は、図１の工程概念図に示すようにインサート金具製造装置による鍛造工程と、鍛造後に専用加工機によって内壁に雌ねじを削設するねじ切り工程とからなる。
そして、インサート金具製造装置による鍛造工程では、
ａ．第１の工程に供給される円形断面の線材を、逐次所定の寸法に切断して円柱形素材１０を作製する。
ｂ．前記円柱形素材１０の両切断端面Ａ、Ｂを第１及び第２の工程によって所定の形状に矯正する。
ｃ．その後前記円柱形素材１０の一方の端面Ａに第２工程のパンチＰ₂を押し込むことによって中心部を凹ませ、前記円柱形素材１０を有底円筒形素材２０に変形する。
ｄ．上記工程を経た有底円筒形素材２０を第３の工程に供給してその軸部外周に軸心回りの回動を抑止するローレットとしての多数の縦型凹凸溝２を軸心方向に沿って形成する。
ｅ．軸部外周に多数の縦型凹凸溝２が形成された有底円筒形素材３０の底部を第４の工程のパンチＰ₄’によって貫通させ、後にボルトを螺入する雌ねじ部５となる貫通孔６を形成する。
ｆ．次いで第５の工程として、軸心に貫通孔６が形成された素材４０の一方の端面Ａ側を、前記軸心に貫通孔が形成された素材４０の端面Ａの外径より小さい内径を持つ円筒形のダイスＤ₅に所定の長さだけ押入し、軸部外周に軸心方向への抜けを規制する膨出凸部３を形成する。
以上の工程が同時並行して行われる。
このインサート金具製造装置による一連の鍛造工程を終えた素材５０は、貫通孔６にボルトを螺入する雌ねじを削設するため、別途ねじ切り専用加工機に搬送される。

本発明のインサート金具の製造方法の各工程を、図２−１、図２−２、図２−３にに示す実施例の図に基づいて具体的に説明する。
なお、各図面は説明に必要な素材、ダイス、パンチ、及びダイスの中央部に設けた貫通孔に挿入されて鍛造時にはダイスの一部を形成し、鍛造終了後は変形された素材をダイスから排出しするノックアウトピン、並びに工程５でインサート金具の貫通孔６に挿入されるガイドピンのみをそれぞれ断面形状で示した。またいずれも上図はそれぞれの工程操作前の状況を、下図は操作後の状況を表している。

図２−１（ａ）の第１工程は、線材から切断された円柱形素材１０の端面Ａを所定の形状に矯正する工程である。使用されるダイスＤ₁は円柱形素材１０の外径よりわずかに大きい内径の円筒形をなし、その中央部の貫通孔には矯正しようとする端面Ａの形状に合致した頭部表面を有するノックアウトピンＫ₁が挿入されダイスＤ₁とともに円柱形素材１０の端面Ａの矯正が行えるようになっている。
このダイスＤ１に円柱形素材１０を挿入してパンチＰ₁で押圧することによって、端面Ａが所定の形状に矯正される。
端面Ａが所定の形状に矯正された円柱形素材１０はノックアウトピンＫ₁によってダイスＤ₁から押し出され、図示しないチャック機構に把持されて第２工程に移される。その際チャック機構は円柱形素材１０の両端面Ａ、Ｂを反転させてダイスに挿入する動作も行う。このチャック機構の作用動作は工程が移るたびごとに行われるので、以後、この工程の変わり目のチャック機構の動作については記述を省略する。

図２−１（ｂ）の第２工程は、第１工程を終えた円柱形素材１０の他方の端面Ｂを所定の形状に矯正し、かつ、前記一方の端面Ａ側にを凹ませて前記円柱形素材１０を有底円筒形に変形させて有底円筒形素材２０を形成する工程である。使用されるダイスＤ₂はその底部がノックアウトピンＫ₂の頭部ともども矯正しようとする端面Ｂの形状に構成され、またパンチＰ₂は円柱形素材の外径より小さな外径の円柱棒で構成されており、円筒形素材１０の端面Ｂ側をダイスに向けて挿入し、端面Ａの中央部をパンチＰ₂を所定の深さまで押し込むことによって、前記円筒形素材の端面Ｂを所定の形状に矯正するとともに、端面Ａ側に所定深さの凹みを形成して有底円筒形素材２０に変化させている。

図２−２（ｃ）の第３工程は、第２工程を経た有底円筒形素材２０の軸具外周に軸心方向に沿って軸心回りの回動を規制するローレットとしての多数の縦型凹凸溝（平目ローレット）２を形成するとともに、縮径させて端面Ｂを軸心方向に膨出させ〔図３（ｂ）参照〕、又は端面Ｂ側にフランジ４を膨出させる〔図３（ａ）参照〕工程である。
図２−２（ｃ）には、端面Ｂ側にフランジ４を膨出させる形状のダイスＤ₃を示した。このダイスＤ₃の内壁には有底円筒形素材２０の外周側面に多数の縦型凹凸溝２を形成するための複数の突条７が設けられており、また素材挿入側の開口部付近はフランジ４を形成するために拡大した内径の部分８が備えられている。したがって、ダイスＤ₃に端面Ａ側を向けて有底円筒形素材を挿入し、パンチＰ₃で押圧すれば、前記有底円筒形素材２０の軸部外周に端面Ａ側から所定長さの多数の縦型凹凸溝３が形成され、端面Ｂ側にはフランジ４が形成される。
なお、フランジ４を必要としない場合は、ダイスＤ₃に前記内径を拡げた部分８を設けず、パンチＰ₃の外径を小さくして押圧することにより多数の縦型凹凸溝２を形成させる。

図２−２（ｄ）の第４工程は、第３工程によって軸部外周に縦型凹凸溝２が形成された有底円筒形素材３０の底部をダイスＤ₄側に設けたパンチＰ₄’によって貫通させ、後にボルトを螺入する雌ねじ部５となる貫通孔６を形成する工程である。
この工程におけるダイスＤ₄及びパンチＰ₄の役割は、前記軸部外周に縦型凹凸溝２が形成された有底円筒形素材３０を正確な位置に確実に保持し、円筒状のノックアウトピンＫ₄の中心部から繰り出されるパンチＰ₄’による底部の貫通を補助することにある。したがってダイスＤ₄及びパンチＰ₄の形状は、上記役割が達成できるものであればよい。

図２−３（ｅ）の第５工程は、第４工程によって貫通孔６が形成された素材４０の端面Ａ側を、該端面Ａの外径より小さい内径の円筒形のダイスＤ₅に所定の長さだけ押入し、軸部外周に軸心方向への抜けを規制する膨出凸部３を形成する工程である。
上部は膨出可能なように素材４０の外形よりも大きな内径を持ち下部が素材４０の外径より小さな内径を持つ２段形状のダイスＤ₅が用いられ、また膨出凸部を外周側面に均等に設けるために貫通孔６に挿入されるガイドピンＧが筒状のノックアウトピンＫ₅の中心部からダイスＤ₅の中心部にあらかじめ突出配置されるのが好ましい。

図２−３（ｆ）のねじ切り工程は、鍛造工程を終了しインサート金具としての形状を整えた素材５０の内径にボルトを螺入する雌ねじを削設してインサート金具１又は１’完成する工程である。この工程は、従前の専用加工機で行われるので特段の説明は省略する。

本発明の製造方法で製造されたインサート金具の斜視図を図３に示した、（ａ）に示すインサート金具１は、端面Ａ側にフランジ４を備えたものであり、（ｂ）に示すインサート金具１’はフランジを設けていないものである。
両者はその用途に応じて使い分けられてよい。例えば、樹脂板や金属板にあらかじめ穿設された下穴に軸部を挿入して使用する場合にはフランジ４のついたインサート金具１を、樹脂製品に埋め込んで使用する場合にはフランジのないインサート金具１’をという具合にである。

本発明の製造方法によって製造されたインサート金具の抜け落ち規制効果、及び軸心回りの回転規制効果を、軸部外周にアヤ目ローレットが形成されたインサート金具との比較試験により確認した。
比較試験に用いた２種のインサート金具の形状及び仕様を表１に示す。試験は樹脂（ポリブチレンテレフタレート／ガラス繊維３０％混合）に埋め込んだインサート金具を引き抜くことで抜け落ちへの対応力を確かめ、ねじりを与えることによって軸心回りの回転に対する対応力を確かめたものである。いずれも５個の試料について試験を行った。図４、図５はそのうち最もよい成績を示した両者のデータを比較表示したものである。
これらの図からは、引き抜きに対する抑止効果、及び回転抑止効果においては、本発明の製造方法によって製造したインサート金具１の方に優位性がみられる。
５個の試料の平均値でも同等の性能を備えたものと判断でき、本発明のインサート金具製造方法が有効な結果をもたらしていることが分かる結果となっている。

以上本発明のインサート金具の製造方法、及び同製造方法によって製造したインサート金具１について説明したが、本発明のインサート金具製造方法の要点は、第３工程の軸心周りの回転を抑止するローレットとしての縦型凹凸溝２の形成と、第５工程の軸心方向への抜け落ち抑止する膨出凸部３の形成とが、インサート金具製造装置による一連の鍛造工程の中で、しかも従来のアヤ目ローレットが形成されたインサート金具と同等の性能を有するインサート金具が得られることにある。このため、従来、ローレットの形成に使用されてきた専用加工機が不要となり、線材からインサート金具の形状の完成までがインサート金具製造装置の一連動作によって自動的に実行されるので、設備費、設備運用経費、人件費等の諸経費が節減され、また製造時間の短縮も図れ、ひいては製品の低廉化に寄与することができる。

１、１’：インサート金具
２：縦型凹凸溝部
３：膨出凸部
４：フランジ
５：雌ねじ部
６：貫通孔
７：突条部
８：拡大した内径の部分
１０：円柱形素材
２０：有底円筒形素材
３０：軸部外周に多数の縦型凹凸溝を有する有底円筒形素材
４０：軸心に貫通孔が形成された素材
５０：鍛造工程を終えた素材
Ａ、Ｂ：素材の端面
Ｄ₁，Ｄ₂，Ｄ₃、Ｄ₄，Ｄ₅：ダイス
Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃、Ｐ₄，Ｐ₅：パンチ
Ｋ₁，Ｋ₂，Ｋ₃、Ｋ₄，Ｋ₅：ノックアウトピン
Ｇ：ガイドピン

Claims (3)

1. 被装着物である樹脂板や金属板にあらかじめ穿設された下穴に、その軸部を押入し、あるいは被装着物にあらかじめ埋設して使用するインサート金具の製造方法であって、
   前記インサート金具の製造が、いずれもそれぞれ異なる金型による下記の鍛造工程、すなわち、
   円形断面の線材を切断して得た円柱形素材（１０）の一方の端面（Ａ）を第１のダイス（Ｄ₁）により所定の形状に矯正する第１工程、
   第１工程を終えた円柱形素材（１０）の他方の端面（Ｂ）を第２のダイス（Ｄ₂）により所定の形状に矯正し、かつ、前記一方の端面（Ａ）に押し当てたパンチ（Ｐ₂）によって前記円柱形素材（１０）を有底円筒形素材（２０）に変形する第２工程、
   第２工程を経た有底円筒形素材（２０）を再度反転して前記一方の端面（Ａ）側を第３のダイス（Ｄ₃）に押入して有底円筒形素材（２０）の軸部外周に軸心回りの回動を抑止するローレットとしての多数の縦形凹凸溝（２）を軸心方向に沿って形成するとともに、縮径させて前記端面（Ｂ）を軸心方向に膨出させ、又は端面（Ｂ）側にフランジを（４）膨出させる第３工程、
   第３工程によって軸部外周に多数の縦型凹凸溝（２）が形成された有底円筒形素材の底部をパンチ（Ｐ₄’）によって貫通させ、別途の作業工程によりボルトを螺入する雌ねじ部（５）となる貫通孔（６）を形成する第４工程、
   第４工程によって貫通孔（６）が形成された素材（３０）の一方の端面（Ａ）側を、該端面（Ａ）の外径より小さい内径の円筒形の第５のダイス（Ｄ₅）に所定の長さだけ押入し、外周面に軸心方向への抜けを規制する膨出凸部（３）を形成する第５工程、
   によって行われることを特徴とするインサート金具の製造方法。
2. 前記インサート金具の製造が、請求項１に記載の工程順に並置された５個の金型が装備されたインサート金具製造装置により各工程の同時進行によって行われ、次工程の金型への素材の移動と反転操作がそれぞれの金型間に設けられたチャック機構によって同時に自動で行われることを特徴とする請求項１に記載のインサート金具の製造方法。
3. 請求項１又は２に記載のインサート金具の製造方法によって製造されたインサート金具であって、軸部外周に軸心回りの回動を規制するローレットとしての多数の縦型凹凸溝（２）と、縦型凹凸溝（２）の各凸条部に軸心方向への抜け落ちを規制する膨出凸部（３）を突設させてなることを特徴とするインサート金具。