JPS627403B2 - - Google Patents

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JPS627403B2
JPS627403B2 JP54054248A JP5424879A JPS627403B2 JP S627403 B2 JPS627403 B2 JP S627403B2 JP 54054248 A JP54054248 A JP 54054248A JP 5424879 A JP5424879 A JP 5424879A JP S627403 B2 JPS627403 B2 JP S627403B2
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taper
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screw
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Gasutau Myuenshingaa Haaman
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Research Engineering and Manufacturing Inc
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Research Engineering and Manufacturing Inc
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Publication date
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Publication of JPS627403B2 publication Critical patent/JPS627403B2/ja
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H3/00—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape
    • B21H3/02—Making helical bodies or bodies having parts of helical shape external screw-threads ; Making dies for thread rolling
    • B21H3/027—Rolling of self-tapping screws
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B25/00—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws
    • F16B25/001—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed
    • F16B25/0021—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by the material of the body into which the screw is screwed the material being metal, e.g. sheet-metal or aluminium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16B—DEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
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    • F16B25/0036—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw
    • F16B25/0042—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by the geometry of the thread, the thread being a ridge wrapped around the shaft of the screw
    • F16B25/0047—Screws that cut thread in the body into which they are screwed, e.g. wood screws characterised by geometric details of the screw characterised by the geometry of the thread, the thread being a ridge wrapped around the shaft of the screw the ridge being characterised by its cross-section in the plane of the shaft axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Connection Of Plates (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタツピンねじ（thread−forming
sorew）における改良に関係し、とくにワークピ
ースにおけるねじ山形成動作を開始するために必
要な先端圧力が実質的に減少され、不必要な長さ
のねじを形成する必要がない様なねじに関係して
いる。
タツピンねじにおいて、急峻な挿入角或いは先
端角は、ワークピースの穴におけるねじ山成形動
作を開始する事に対して抵抗する傾向がある事が
知られている。それ故に、ねじ山成形動作を行う
ためにねじに充分な先端圧力をかけることが必要
で、即ちワークピースの穴に挿入する為に、ねじ
山の抵抗に打ち勝つのに充分な先端圧力が要求さ
れる。
最近巻先きタツピンねじが、金属における様々
な適用について、機械ねじのねじ山として利用さ
れるようになつたが、ここでねじの先端はワーク
ピースの穴を設定するのに役立つ。この種のねじ
においてはしかしながら、ねじ切りの先端圧力は
幾分高めとする事が必要である。もちろん、非常
にゆるやかな充分な長さのテーパを与えることに
よつて挿入角を減少することは可能である。しか
しながら、この種の充分に長いテーパ先端は非常
に多くのねじ山を消費し、そしてねじの長さを過
度且つ非実際的なものとする。
本発明の目的はねじ山の２〜３巻に亘つて延び
ている、小さく或いは浅い挿入角を有するテーパ
部分を組み込むタツピンねじを与えることであつ
て、この結果ねじ切りに対する抵抗は減少し、こ
れに対応してねじ山の成形を行うために必要な先
端圧力は減少させられる。
本発明のタツピンねじは、ワークピースの穴に
ねじが差し込まれる入口端を構成する部分である
シヤンク（軸部）を含み、該部分は先端部と螺旋
形のねじ山をもち、ねじ山の頂部は先端部に向け
てテーパがついており、該ねじ山はワークピース
にねじ山を成形するための手段を画定している輪
郭をもつ。ねじ山テーパは第１テーパを伴う第１
セクシヨンと、第２テーパを伴う第２セクシヨン
とを有し、第１のセクシヨンは先端部と第２のセ
クシヨンとの中間にあり、第２のセクシヨンのテ
ーパは第１のセクシヨンのテーパよりも小さく、
そして第２のセクシヨンは実質的に、ねじの入口
端がワークピースの穴に挿入される場合にねじ山
成形動作が開始される箇所となる。
もつと具体的に述べると、前記の第２のセクシ
ヨンは、先端におけるねじ山の最初の幾巻かと該
ねじの保持セクシヨンとの間のいわゆる“ステツ
プ・テーパ”として考えられうる。このステツ
プ・テーパはねじ山ピツチの約２〜３倍の長さに
わたつて軸方向に延在する。ステツプ・テーパ
は、ねじ山の谷径のテーパのラインを与える。こ
のテーパは、ねじの軸線と平行な線と共に挿入角
を形成し、該挿入角においてワークピースの穴の
ねじ切りが開始される。ステツプ・テーパねじ山
は又、ねじ切り作業中の軸方向移動あるいは内送
りを決める捩れ角をもつている。挿入角が、ワー
クピースとのねじ山かみ合いの領域における捩れ
角の約３倍よりも小さいかあるいは等しい場合
に、ワークピースにおける材料の半径方向の変位
とねじ山の螺旋によつてつくられる軸方向の送り
との間で平衡した作用が起こる事が見い出されて
いる。
ねじの保持セクシヨンからのステツプ・テーパ
のステツプはねじ山の深さの約25％であり、また
該ステツプはねじ山のピツチの約16％である。端
部から２〜３ピツチの所においては、該ステツ
プ・テーパのステツプはねじ山の深さの約50％と
なり、或いは該ステツプはピツチの約32％とな
る。典型的には、これは約５゜〜８゜のステツ
プ・テーパ・挿入角となる。
ここで、ステツプ・テーパは、ねじの２つのセ
クシヨン間のテーパの付いた短い部分として設計
されているものであり、それ等２つのセクシヨン
間におけるステツプ（step）の様に形成されてい
る。
本発明のタツピンねじを製造するねじ転造ダイ
スのねじ山は、前に述べたステツプ・テーパを具
体化する。このダイスは一様な深さをもつ第１の
谷と隆起（ridge）の第１シリーズと、変化する
深さの第２の谷を伴う隆起の第２シリーズとを含
み、この第２の谷の深さは第１シリーズの谷の深
さよりも小さく、さらに該ダイスは、第１の谷の
基部によつて形成され且つ第１の角を決めるため
に第２の谷の基部によつて決められる第２平面に
交差する第１平面と、少なくとも１つの谷を伴う
隆起の第３シリーズとを含み、該最後に掲げた谷
の基部及び第２シリーズの谷の最近接の基部は第
３平面を画定し、該第３平面は、第１平面に対し
て第２の角を形成し、該第２の角は第１の角より
も実質的に大きい。第１の角は約５゜〜８゜であ
り、ステツプ・テーパを形成するためのダイス構
成を与える。隆起と谷の数は２〜３ピツチのテー
パを形成するようなものである。このダイスは、
その面上に約20〜30゜の角度の傾斜を伴つて構成
され、該傾斜面は先端輪郭を鍛造するためにデザ
インされている。巻先きねじが作られる場合は、
傾斜の露出端（exposed edge of ramp）は、既
知のテクニツクに従つて余分な材料を切り捨て
る。
次に添付図面が参照される。さて第１図と第２
図においては、ワークピース８の穴６に差し込ま
れるねじの入口端を構成する部分４をもつシヤン
ク（軸部）３を有するタツピンねじ２が示されて
いる。部分４は先端１０と螺旋ねじ山１２を有
し、ねじ山１２の頂部は先端１０に向かつて先細
りになつている。螺旋ねじ山部分１２は第１部分
１４と、軸方向長さがねじ山ピツチの約２〜３倍
である第２セクシヨン１６と、そして第３セクシ
ヨン１８とを有する。第１セクシヨンは先端１０
と第２セクシヨン１６との中間にあるが、第２セ
クシヨン１６は第１セクシヨン１４と第３セクシ
ヨン１８との中間である。
第１セクシヨン１４は点線２０によつて表わさ
れる様に先端１０に向かうねじ山の頂部のテーパ
を有する。線２０はねじ２の長手軸２２と約20゜
〜30゜の角を形成する様に交差する。この様な状
態は巻先きねじにおいては典型的なものである。
もしも比較的急峻な、約20゜〜30゜のテーパが第
１セクシヨン１４と第２セクシヨン１６との両方
のセクシヨンにわたつて形成されたならば、ワー
クピースの穴６についてねじ山の成形を始めるた
めに、矢印２６の方向に比較的高い先端圧力が必
要であるという状態となる。
しかしながら、前述の困難を避けるために、第
２セクシヨン１６のテーパが第１セクシヨン１４
のテーパよりも著しく小さく作られる。この減少
したテーパの効果は、ねじ山成形作用が第２セク
シヨンにおいて、ワークピースの穴６にねじを差
し込んだ後に開始されるという理由のために、ワ
ークピース８においてねじ切りを開始し易いとい
うことである。第２セクシヨン１６におけるねじ
山の頂部のテーパは約５゜〜８゜の挿入角Ｅを形
成する様なテーパである。５゜〜８゜の挿入角Ｅ
がワークピースの穴を通る切断断面線に関連して
第１図に示される。第２セクシヨン１６のねじ山
のテーパ２８の線は角Ｅを形成する様に軸２２と
交差するであろう。
本発明において、ねじ切りの間におけるワーク
ピース材料の半径方向の変位とワークピース内へ
のねじの軸方向送りとの間で、バランスのとれた
動きを有する事が望ましい。この軸方向の送り
は、捩れ角Ｈによつて制御される。この捩れ角Ｈ
は一般的に第３セクシヨンにおいては略々一定で
あるが、第２セクシヨン１６から第１セクシヨン
１４を通つて先端１０に至る連続したねじ山につ
いては増大する。とにかく本発明はワークピース
の穴６とねじ山のかみ合いの点で捩れ角Ｈと関連
しており、そして挿入角Ｅ、即ちセクシヨン１６
における進行するねじ山谷径のテーパ或いはねじ
山頂部の直径のテーパに関連している。
この挿入角Ｅは第２セクシヨン１６におけるね
じ山の捩れ角Ｈの約３倍以上になるべきではない
事が見出されている。
第３セクシヨン１８はねじ山を形成する事が完
成されるセクシヨンで、そして該第３セクシヨン
では更にねじがワークピースの穴６内に形成され
るねじ山と保持関係で維持される。しかしながら
ステツプ・テーパが第３セクシヨンと第２セクシ
ヨンとの間で有効に設けられ、該ステツプ・テー
パは半径方向の寸法あるいはステツプＳ１によつ
て表示されている様な状態で与えられる。このス
テツプＳ１は好ましくは、第３セクシヨンの隣接
部における山の頂部から谷までのねじ山深さの約
0.25倍である。第２セクシヨン１６はねじピツチ
の約２〜３倍の軸方向の広がりをもつから、ステ
ツプ・テーパの最終ステツプＳ２は第３セクシヨ
ン１８の山の頂部から谷までのねじ山深さの約
0.5倍である。ステツプ・テーパを構成している
前述の関係は比較的低い先端圧力をもつねじ山進
行作用を生ずる。
該ねじ２は更に、ワークピースの穴においてね
じ山を成形するために、適切なねじ山輪郭をも
つ。例示的に、第１と、第２と、そして第３セク
シヨンの各々におけるねじ山１２は、第２図で示
されている様に、よく知られた小葉のような断面
をもつ。この断面はねじ山の頂部断面ばかりでな
く、各底部とピツチ（root and pitch）断面も更
に表わす様に意図されている。この断面は、ねじ
山成形作用を行う耳たぶ３０，３０，３０によつ
て決められる。耳たぶ３０，３０，３０の中間
に、各耳たぶ３０，３０，３０の曲率半径よりも
大きい曲率半径を持つ弓形縁３２，３２，３２が
組みこまれている。これらの各弓形縁と耳たぶ
は、総て中心あるいは軸２２のまわりに対称的に
配置されている。第２図に示す側面の、軸２２を
通つて測定された幅は360゜全体にわたつて一様
である。しかしながら、第２図において示される
断面は、ねじ２のねじ山成形部分においてのみ適
用できることが必要であるということが注目され
るべきである。ワークピースで組み立てられた小
片部分を保持するねじ２のねじ山部分は、第２図
で示される小葉のような断面である必要はなく
て、実際には円形断面、あるいはねじ山把持作用
を高めるためにわずかな大きさの耳たぶ部分だけ
をもつ断面でよい。さらに本発明は、第２図に示
されるねじ山成形構造の特定の種類に限定され
ず、このねじは小葉以外の形を有する事ができ、
或いは第２セクシヨン１６及び／又は第３セクシ
ヨン１８のねじ山成形領域において他の構造をも
つことができる。
本発明は更に、第３図で示される種類の先端部
に刃先がないねじ２ａにも適用でき、ここで第１
図及び第２図と比較して同じ部品にはサフイツク
ス“ａ”がつけられて、第３図においても同様に
示されている。そして断面が小葉状であり得るね
じ２ａは３つの部分１４ａ，１６ａ，１８ａをも
つ軸部３ａを有し、ここに部分１６ａは、ワーク
ピース８ａにおいて穴６ａのねじ切りが開始され
るステツプ・テーパ領域を構成する。第３図に示
される具体例において、頂部テーパ線２０ａと軸
２２ａによつて形成される角は約12゜でありう
る。しかしながら、近似的に５゜〜７゜の挿入角
Ｅは、最小径（ピツチ径）の案内穴６ａへのねじ
の挿入を保証する。もちろん正確な挿入角は、開
始ステツプＳ１の大きさや所望のねじ山深さの増
大及び挿入テーパの長さに依存する捩れ角のおよ
そ３倍の範囲内で変えることができる。
第４図、第５図、そして第６図は、第１図で示
される巻先きねじを製造するために協働するダイ
ス４０，４１を例示する。ダイス４０，４１は矢
印４３−４３によつて示されるように相対的に反
対方向に動くことができ、それによりねじ素材４
２にねじ山を形成する。例示された巻先きねじに
於いてねじ山は、素材がダイスの間を動くにつれ
て素材の先端セクシヨン４２ａに形成される。伝
統的なプラクテイスに従い、ダイスは４５におけ
る様なナイフ・エツジを露出する為に、減少した
傾斜を伴つて形成され、その結果ねじ山を転造し
て作り出している最中、ポイント或いは先端１０
が形成され、余分の材料が切放される。
このダイス４１は第５図と第６図にもつと詳細
に示されているが、ここで第５図はダイスの後縁
端４４の所のダイス４１の拡大断面を示し、一
方、第６図は後縁端４４の所での透視図を示す。
ダイス４１はその間に第１の谷４８をもつ隆起
４６の第１シリーズをもち、第１の谷は本質的に
一様な深さのものである。この深さｄは近似的に
0.65Pであり、ここにＰはねじ山のピツチを表わ
す。隆起４６や谷４８の第１シリーズは第１図に
おけるねじのセクシヨン１８を鍛造する。
ダイス４１は又、間に入る谷５２をもつ隆起５
０の第２シリーズを有する。捩れ角はＨで示され
ている。隆起５０はその先端が切られ、谷５２は
ダイス傾斜５３に向かう方向でより浅い深さとな
る様にその深さを変えるものである。谷５２の深
さに関する減少は、前に記述された寸法Ｓ１やＳ
２に従つて変化する。こうして、Ｓ１は近似的に
0.16Pであるステツプを構成し、一方Ｓ２は近似
的に0.32Pであるステツプを構成する。第５図に
於いて、谷５２の深さは、近似的に谷４８（寸法
ｄ／２）の深さの1/2から谷４８（寸法ｄ／４）
の深さのおよび3/4まで変わる。約２〜３ピツチ
長のステツプ・テーパはねじの上に形成され、こ
れは第１図のねじ山セクシヨン１６に対応する。
ダイス４１は更に、介在する谷５６をもつ隆起
５４の第３シリーズを有し、該第３シリーズはね
じセクシヨン１４のねじ山を転造する。谷５６は
図示されている様に深さが変わつている。第１想
像面は第１の谷４８の基部によつて形成される
が、この様な面は線５８によつて表わされるもの
である。第２想像面は谷５２の基部によつて形成
され、そして線６０によつて表わされる。線６１
は線５８に平行で、こうして谷４８の基部によつ
て形成される面と谷５２の基部によつて形成され
る面は角Ｅを画定し、この角は前に述べた約５゜
〜８゜の挿入角である。
谷５６の基部は線６２によつて表わされる想像
面を決める。この面は線６１によつて表わされる
面と交差し、20゜〜30゜までの傾斜角である角Ｒ
を形成する。ダイスの傾斜部はこうして、ねじ軸
２２に関して約20゜〜30゜の角を形成するねじ山
の頂部テーパをもつセクシヨン１４（第１図）を
作り出す。
上記ダイスによりねじ山を作り出す事の具体例
は通常の60゜のねじ山プロフイール（輪郭）に適
用されるものとして記述された。しかしながら本
発明の原理は、同様に他のねじ山プロフイールに
適用できる。
最後に、ねじの第１のセクシヨンを設ける意義
について補足的に説明する。
該ねじの第１のセクシヨンは、パイロツトセク
シヨン（案内セクシヨン）としての目的のために
設けられたものであり、該パイロツトセクシヨン
はワークピースの穴内へねじを挿入する事を容易
にする。更に、（ねじに）第１のセクシヨンを設
ける事によつて、該ねじが（ワークピースの穴に
対して）整合しなくなる可能性は小さくなり、そ
して、これにより、該ねじはワークピース中に真
つ直ぐ侵入（挿入）されるであろう。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に従い、そして具体化するねじ
の構成の部分的側面図。第２図は第１図の線２−
２に沿う断面図。第３図は本発明の別の具体例を
表わす部分的側面図。第４図は本発明のねじを作
るため、ねじ素材に対して用いられた転造ダイス
を示す部分的透視図。第５図は第４図の一部の部
分的断面図。第６図はダイスの一部の透視図。 ２……タツピンねじ、３……軸部、６……穴、
１０……先端、１２……螺旋形ねじ山、１４……
第１セクシヨン、１６……第２セクシヨン、１８
……第３セクシヨン、２２……長手方向軸、２８
……テーパ線、３０……ローブ（耳たぶ）、３２
……弓形縁、４０……ダイス、４１……ダイス、
４３……矢、４２ａ……素材の端セクシヨン、４
４……後縁端、４２……ねじ素材、４６……隆
起、４８……谷、５０……隆起（ridge）、５２…
…谷、５３……ダイスの傾斜、５４……隆起、５
６……谷。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 入口端を構成する部分を有する軸部を含み、
    該入口端においてねじがワークピース内の穴に挿
    入され、前記部分は先端部及び螺旋形のねじ山を
    有し、該ねじ山の頂部は前記先端部に向かつてテ
    ーパがついており、前記ねじ山の少なくともその
    １部はワークピースの穴においてねじ山を成形す
    るための輪郭を有し、前記ねじ山のテーパは第１
    のテーパを伴つた第１のセクシヨンを有し、そし
    て 前記ねじ山のテーパは第２のテーパを伴つた第
    ２のセクシヨンを有しており、該第１のセクシヨ
    ンは先端部と該第２のセクシヨンとの中間にあ
    り、該第２のセクシヨンにおけるテーパは該第１
    のセクシヨンにおけるテーパよりも小さく、そし
    て該第２のセクシヨンはワークピースの穴のねじ
    切りを開始する様に形成されており、前記軸部は
    更に前記第２のセクシヨンに隣接した第３のセク
    シヨンを有し、前記第２のセクシヨンはねじ山ピ
    ツチの３倍以上ではない軸方向の長さを有し、そ
    して第３のセクシヨンと第１のセクシヨンとの間
    にステツプ・テーパを構成している事を特徴とす
    るタツピンねじ。 ２ 前記タツピンねじは第１のセクシヨン、第２
    のセクシヨン及び第３のセクシヨンを含み、前記
    第２のセクシヨンは第１のセクシヨンと第３のセ
    クシヨンとの中間にあり、らせん形のねじ山が前
    記セクシヨンの全体に亘つて延びており、少なく
    とも第２のセクシヨンにおけるねじ山はワークピ
    ース中にねじ山を成形する手段を有しており、該
    タツピンねじには前記第２のセクシヨンにより形
    成されるステツプ・テーパがあり、第３のセクシ
    ヨンから第２のセクシヨンまでにねじ山ピツチの
    約0.16倍だけねじ山の深さが減少しており、そし
    て第３のセクシヨンから第１のセクシヨンまでに
    ねじ山ピツチの約0.32倍だけねじ山の深さが減少
    している特許請求の範囲第１項記載のタツピンね
    じ。
JP5424879A 1978-05-05 1979-05-04 Screwwthrough screw former having step taper and die for making same Granted JPS54149350A (en)

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