KR101979517B1

KR101979517B1 - 로킹 볼트 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR101979517B1
Application number: KR1020177005735A
Authority: KR
Inventors: 다다요시 야마자키; 가즈키 야마자키
Original assignee: 가부시키가이샤 야마자키 액티브
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2012-06-05
Publication date: 2019-05-16
Also published as: CN105020238A; HK1215726A1; CN105020238B; WO2013011755A1; KR101731154B1; US20140308091A1; EP2733369B1; EP2733369A4; CN103649570B; CN103649570A; KR20170027870A; KR20140037205A; EP2733369A1; JP2013024253A; US9212685B2; JP4975879B1

Abstract

반복해서 진동이 작용해도 느슨해지는 경우가 없어 매우 강고하게 부재 등을 단단히 죄어 고정할 수 있는 동시에 제조가 매우 용이한 로킹 볼트를 제공하는 것을 과제로 한다. 외주에 나사를 갖는 축부(1)와 축부(1)의 일단에 설치된 머리부(2)로 이루어지고, 머리부(2)는 육각 횡단면 형상을 이루는 본체부(201)와, 본체부(201)에 연설(連設)되어 본체부(201)로부터 그의 반경방향 바깥쪽으로 멀어지도록, 또한 현수 곡면을 이용한 오목면을 그려 펼쳐진 형상으로 형성된 통형상의 스커트부(202)로 이루어져 있으며, 스커트부(202) 외면의 하측 단면(203)이 본체부(201)의 축선 X-X와 평행으로 되어 있는 동시에, 스커트부(202)의 내면이 바닥부 둘레 가장자리(204)에 평탄부를 남기면서 역현수 곡면상으로 도려내어져 있는 구조를 갖는 로킹 볼트를 제공하는 것이다.

Description

로킹 볼트 및 그의 제조방법{Locking bolt and method for manufacturing same}

본 발명은 로킹 볼트 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 부재 등을 단단히 죄어 고정할 때에 반복해서 진동이 작용해도 느슨해지는 경우가 없어 강고하게 부재 등을 단단히 죄어 고정할 수 있는 로킹 볼트와, 그러한 로킹 볼트를 절삭 가공 등 손이 많이 가는 방법에 따르지 않고 헤더를 사용하여 효율적으로 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.

부재 등을 단단히 죄어 고정할 때에 볼트나 너트가 널리 사용되고 있다.

그러나 단단히 죄어 고정한 부분에 반복해서 진동이 작용하면 볼트나 너트가 느슨해진다고 하는 문제가 있었다.

이 때문에 종래부터 여러 가지 고안이 이루어져 왔다.

예를 들면 헤드부와 테이퍼부를 구비하여 테이퍼부의 내면이 원추 곡면으로 형성되고, 테이퍼부의 외면이 오목면상의 곡면으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 체결 부재가 제안되어 있다(특허문헌 1).

이 체결 부재에 의하면 강고하게 피체결체를 단단히 죄어서 고정할 수 있고, 테이퍼부의 작용에 의해 진동 및 충격을 흡수하여 적합한 로킹 작용을 구비한 것이 얻어진다.

그러나 이 체결 부재와 같은 특수한 형상의 경우 선반(旋盤) 등을 사용한 절삭 가공이 아니면 제조하는 것이 곤란하고 게다가 절삭 가공은 제조에 특별한 기량을 필요로 하여 이 때문에 비용적으로 비싼 것이 되어 버린다고 하는 문제가 있었다.

또한 최근 들어 한층 더한 로킹 작용을 구비한 볼트가 요구되고 있다.

일본국 특허 제3860200호

본 발명은 상기 종래의 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는 반복해서 진동이 작용해도 느슨해지는 경우가 없어 매우 강고하게 부재 등을 단단히 죄어 고정할 수 있는 로킹 볼트와, 그러한 로킹 볼트를 절삭 가공 등 손이 많이 가는 방법에 따르지 않고 헤더를 사용하여 효율적으로 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것에 있다.

즉 청구항 1에 따른 본 발명은 외주(外周)에 나사를 갖는 축부와,

상기 축부의 일단에 설치된 머리부(頭部)로 이루어지고,

상기 머리부는 육각 횡단면 형상을 이루는 본체부와,

상기 본체부에 연설(連設)되어 상기 본체부로부터 그의 반경방향 바깥쪽으로 멀어지도록, 또한 현수(懸垂) 곡면을 이용한 오목면을 그려 펼쳐진 형상으로 형성된 통형상의 스커트부로 이루어져 있으며,

상기 스커트부 외면의 하측 단면이 상기 본체부의 축선과 평행으로 되어 있는 동시에,

상기 스커트부의 내면이 바닥부 둘레 가장자리에 평탄부를 남기면서 역현수 곡면상으로 도려내어져 있는 구조를 가지고 있고, 또한 상기 스커트부의 내면과 축부의 교점을 R상으로 구성하여 둥그스름하게 하여 이루어지는 로킹 볼트를 제공하는 것이다.

청구항 2에 따른 본 발명은 외주에 나사를 갖는 축부와,

상기 축부의 일단에 설치된 머리부로 이루어지고,

상기 머리부는 육각 횡단면 형상을 이루는 본체부와,

상기 본체부에 연설되어 상기 본체부로부터 그의 반경방향 바깥쪽으로 멀어지도록, 또한 현수 곡면을 이용한 오목면을 그려 펼쳐진 형상으로 형성된 통형상의 스커트부로 이루어져 있으며,

상기 스커트부의 내면이 바닥부 둘레 가장자리에 평탄부를 남기면서 전체로서 대략 역현수 곡면상으로, 또한 둘레방향에 걸쳐서 6각 이상의 각이 있는 다각면체상으로 도려내어져 있는 구조를 가지고 있고, 또한 상기 스커트부의 내면과 축부의 교점을 R상으로 구성하여 둥그스름하게 하여 이루어지는 로킹 볼트를 제공하는 것이다.

청구항 3에 따른 본 발명은 외주에 나사를 갖는 축부와,

상기 축부의 일단에 설치된 머리부로 이루어지고,

상기 머리부는 육각 횡단면 형상을 이루는 본체부와,

상기 스커트부의 내면이 바닥부 둘레 가장자리에 평탄부를 남기면서 역현수 곡면상으로 도려내어져 있는 구조를 가지고 있고, 또한 상기 스커트부의 내면과 축부의 교점을 R상으로 구성하여 둥그스름하게 하여 이루어지는 로킹 볼트를 제조하는 방법으로서,

절단용 나이프를 구비하고, 또한 펀치를 갖는 상금형과 스커트부의 내면을 역현수 곡면상으로 도려내는 스폿 페이싱(spot facing) 가공을 행하는 스폿 페이싱 금형 프레임을 장착 분리 가능하게 끼워맞춘 하금형을 구비하는 헤더를 사용하여,

단조(鍛造) 가능한 선재를 절단용 나이프로 소정 길이로 절단하고, 이어서 절단된 선재에 상기 상금형과 상기 하금형으로 머리부 압조(壓造) 가공 및 스폿 페이싱 가공을 실시하여 상기 선재의 일단에 본체부와 스커트부로 이루어지는 머리부를 형성하는 동시에, 상기 스커트부를 상기 본체부에 연설되어 상기 본체부로부터 그의 반경방향 바깥쪽으로 멀어지도록, 또한 현수 곡면(의 일부)을 이용한 오목면을 그려 펼쳐진 형상으로 형성되고, 스커트부의 내면이 바닥부 둘레 가장자리에 평탄부를 남기면서 역현수 곡면상으로 도려내어져 있는 구조를 갖는 것으로 하고,

다음으로 트리밍 자동기를 사용하여 상기 머리부 중 본체부의 횡단면 형상을 육각으로 하며,

이어서 전조(轉造) 가공에 의해 상기 머리부를 제외한 선재의 외주에 나사를 형성하여 축부로 하고,

다음으로 상기 스커트부 외면의 하측 단면이 상기 본체부의 축선과 평행이 되도록 여육(余肉, pads)을 커트하는

것을 특징으로 하는 로킹 볼트의 제조방법을 제공하는 것이다.

청구항 4에 따른 본 발명은 스폿 페이싱 금형 프레임이 스폿 페이싱 가공을 행하는 스폿 페이싱 어깨형상부를 상하단에 갖는 상하 대칭의 형상을 갖는 것으로서, 한쪽의 스폿 페이싱 어깨형상부가 마모되었을 때에 이것을 반전시켜서 사용하는 청구항 3에 기재된 방법을 제공하는 것이다.

청구항 5에 따른 본 발명은 선재 및 금형에, 또는 선재 또는 금형에 초음파 진동을 가하면서 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 실시하는 청구항 3 또는 4에 기재된 방법을 제공하는 것이다.

청구항 6에 따른 본 발명은 상기 상금형과 상기 하금형 사이에 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공시의 스커트부 하측에 있어서의 선재를 빼내는 장소가 되는 극간을 생성시킨 상태에서 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 실시하는 청구항 3 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 방법을 제공하는 것이다.

청구항 7에 따른 본 발명은 여육을 커트하는 가공 마무리를 행하는 공정 후에 열처리 공정을 행하는 청구항 3 내지 6 중 어느 한 항에 기재된 방법을 제공하는 것이다.

청구항 8에 따른 본 발명은 열처리 공정 후에 표면처리 공정을 행하는 청구항 7에 기재된 방법을 제공하는 것이다.

청구항 9에 따른 본 발명은 외주에 나사를 갖는 축부와,

상기 축부의 일단에 설치된 머리부로 이루어지고,

상기 머리부는 육각 횡단면 형상을 이루는 본체부와,

상기 스커트부의 내면이 바닥부 둘레 가장자리에 평탄부를 남기면서 전체로서 대략 역현수 곡면상으로, 또한 둘레방향에 걸쳐서 6각 이상의 각이 있는 다각면체상으로 도려내어져 있는 구조를 가지고 있고, 또한 상기 스커트부의 내면과 축부의 교점을 R상으로 구성하여 둥그스름하게 하여 이루어지는 로킹 볼트를 제조하는 방법으로서,

절단용 나이프를 구비하고, 또한 펀치를 갖는 상금형과 스커트부의 내면을 전체로서 대략 역현수 곡면상으로, 또한 둘레방향에 걸쳐서 6각 이상의 각이 있는 다각면체상으로 도려내는 스폿 페이싱 가공을 행하는 스폿 페이싱 금형 프레임을 장착 분리 가능하게 끼워맞춘 하금형을 구비하는 헤더를 사용하여,

단조 가능한 선재를 절단용 나이프로 소정 길이로 절단하고, 이어서 절단된 선재에 상기 상금형과 상기 하금형으로 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 실시하여 상기 선재의 일단에 본체부와 스커트부로 이루어지는 머리부를 형성하는 동시에, 상기 스커트부를 상기 본체부에 연설되어 상기 본체부로부터 그의 반경방향 바깥쪽으로 멀어지도록, 또한 현수 곡면을 이용한 오목면을 그려 펼쳐진 형상으로 형성되고, 스커트부의 내면이 바닥부 둘레 가장자리에 평탄부를 남기면서 전체로서 대략 역현수 곡면상으로, 또한 둘레방향에 걸쳐서 6각 이상의 각이 있는 다각면체상으로 도려내어져 있는 구조를 갖는 것으로 하고,

이어서 전조 가공에 의해 상기 머리부를 제외한 선재의 외주에 나사를 형성하여 축부로 하고,

다음으로 상기 스커트부 외면의 하측 단면이 상기 본체부의 축선과 평행이 되도록 여육을 커트하는

청구항 10에 따른 본 발명은 스폿 페이싱 금형 프레임이 스폿 페이싱 가공을 행하는 스폿 페이싱 어깨형상부를 상하단에 갖는 상하 대칭의 형상을 갖는 것으로서, 한쪽의 스폿 페이싱 어깨형상부가 마모되었을 때에 이것을 반전시켜서 사용하는 청구항 9에 기재된 방법을 제공하는 것이다.

청구항 11에 따른 본 발명은 선재 및 금형에, 또는 선재 또는 금형에 초음파 진동을 가하면서 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 실시하는 청구항 9 또는 10에 기재된 방법을 제공하는 것이다.

청구항 12에 따른 본 발명은 상기 상금형과 상기 하금형 사이에 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공시의 스커트부 하측에 있어서의 선재를 빼내는 장소가 되는 극간을 생성시킨 상태에서 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 실시하는 청구항 9 내지 11 중 어느 한 항에 기재된 방법을 제공하는 것이다.

청구항 13에 따른 본 발명은 여육을 커트하는 가공 마무리를 행하는 공정 후에 열처리 공정을 행하는 청구항 9 내지 12 중 어느 한 항에 기재된 방법을 제공하는 것이다.

청구항 14에 따른 본 발명은 열처리 공정 후에 표면처리 공정을 행하는 청구항 13에 기재된 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면 반복해서 진동이 작용해도 느슨해지는 경우가 없어 매우 강고하게 부재 등을 단단히 죄어 고정할 수 있는 로킹 볼트가 얻어진다.

또한 본 발명의 방법에 의하면 반복해서 진동이 작용해도 느슨해지는 경우가 없어 매우 강고하게 부재 등을 단단히 죄어 고정할 수 있는 로킹 볼트를 헤더를 사용하여 효율적으로 제조할 수 있다.

게다가 본 발명의 방법은 고도의 기량이 요구되는 절삭 가공 등에 의한 것이 아니라 제조가 용이하다.

도 1은 본 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트의 일태양(이하 「본 발명의 제1 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트」라 하는 경우가 있다.)을 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트의 일태양을 나타내는 단면 설명도이다.
도 3은 본 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트의 일태양에 대해서 도 1의 S-S선으로부터 올려다봤을 때의 형상을 나타내는 설명도이다.
도 4는 본 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트의 일태양에 대해서 도려내어진 스커트부 내면의 형상(역현수 곡면상)을 나타내는 설명도이다.
도 5는 본 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트의 다른 태양(이하 「본 발명의 제2 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트」라 하는 경우가 있다.)을 나타내는 정면도이다.
도 6은 본 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트의 다른 태양을 나타내는 단면 설명도이다.
도 7은 본 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트의 다른 태양에 대해서 도 5의 T-T선으로부터 올려다봤을 때의 형상을 나타내는 설명도이다.
도 8은 본 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트의 다른 태양에 대해서 도려내어진 스커트부 내면의 형상(전체로서 역현수 곡면상으로, 또한 둘레방향에 걸쳐서 6각 이상의 각이 있는 다각면체상)을 나타내는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 방법에 사용하는 선재의 일태양을 나타내는 정면도이다.
도 10은 본 발명의 방법에 있어서의 절단 공정 및 이것에 사용하는 헤더의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 11은 본 발명의 방법에 있어서 헤더를 사용하여 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 행하였을 때의 모양을 나타내는 설명도이다.
도 12는 본 발명의 방법에 있어서 헤더를 사용하여 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 행하기 직전의 모양을 나타내는 설명도이다.
도 13은 본 발명의 방법에 있어서 머리부 단조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 행할 때의 상금형을 하측으로부터 봤을 때의 개략 설명도이다.
도 14는 본 발명의 방법에 있어서 머리부 단조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 행할 때의 하금형을 상측으로부터 봤을 때의 개략 설명도이다.
도 15는 본 발명의 제1 방법에 있어서 사용하는 스폿 페이싱 금형 프레임의 일례를 나타내는 단면 설명도이다.
도 16은 본 발명의 제1 방법에 있어서 사용하는 스폿 페이싱 금형 프레임의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 17은 도 12에 있어서의 유로의 중앙선 부근의 횡단면도이다.
도 18은 본 발명의 제2 방법에 있어서 사용하는 스폿 페이싱 금형 프레임의 일례를 나타내는 단면 설명도이다.
도 19는 본 발명의 제2 방법에 있어서 사용하는 스폿 페이싱 금형 프레임의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 20은 트위스트 가공에 의한 스파이럴 3중 구조 파이프(스파이럴 3중 구조관)의 단면 구조를 나타내는 설명도이다.
도 21은 금형의 상하 및 스파이럴 다중 구조 파이프로 이루어지는 액체 송출용 파이프의 외주에 초음파 진동 발생장치를 배치한 상태의 일례를 나타내는 설명도이다.
도 22는 느슨해짐 시험방법의 실시상황을 나타내는 설명도이다.

본 발명의 제1 발명은 로킹 볼트에 관한 것으로,

외주에 나사를 갖는 축부와,

상기 축부의 일단에 설치된 머리부로 이루어지고,

상기 머리부는 육각 횡단면 형상을 이루는 본체부와,

이하 본 발명의 제1 발명을 도면에 의해 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트의 일태양(즉 「본 발명의 제1 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트」)을 나타내는 정면도이고, 도 2는 그의 단면 설명도이다.

도 3은 본 발명의 제1 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트에 대해서 도 1의 S-S선으로부터 올려다봤을 때의 형상을 나타내는 설명도이다.

또한 도 4는 본 발명의 제1 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트에 대해서 도려내어진 스커트부 내면의 형상(역현수 곡면상)을 나타내는 설명도이다.

본 발명의 제1 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트(A)는 외주에 나사를 갖는 축부(1)와 축부(1)의 일단에 설치된 머리부(2)로 이루어지고, 머리부(2)는 육각 횡단면 형상을 이루는 본체부(201)와 본체부(201)에 연설되어 본체부(201)로부터 그의 반경방향 바깥쪽으로 멀어지도록, 또한 현수 곡면을 이용한 오목면을 그려 펼쳐진 형상으로 형성된 통형상의 스커트부(202)로 이루어져 있으며, 스커트부(202) 외면의 하측 단면(203)이 본체부(201)의 축선과 평행으로 되어 있는 동시에, 스커트부(202)의 내면이 바닥부 둘레 가장자리(204)에 평탄부를 남기면서 역현수 곡면상으로 도려내어져 있는 구조를 가지고 있고, 또한 스커트부(202)의 내면과 축부(1)의 교점을 R상으로 구성하여 둥그스름하게 하여 이루어지는 것이다.

[본 발명의 제1 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트의 구조]

본 발명의 제1 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트(A)는 외주에 나사를 갖는 축부(1)와 축부(1)의 일단에 설치된 머리부(2)로 이루어져 있으며, 축부와 머리부로 이루어지는 점에서는 통상의 볼트와 동일하지만 로킹 효과를 얻기 위해서 머리부(2)의 구조가 특수한 것으로 되어 있다.

즉 본 발명에 의해 제조되는 로킹 볼트(A)의 머리부(2)는 육각 횡단면 형상을 이루는 본체부(201)와 본체부(201)에 연설되어 본체부(201)로부터 그의 반경방향 바깥쪽으로 멀어지도록, 또한 현수 곡면을 이용한 오목면을 그려 펼쳐진 형상으로 형성된 통형상의 스커트부(202)로 이루어져 있다.

여기서 본체부(201)는 통상의 볼트 머리부와 동일하게 육각 횡단면 형상을 이루는 것이다.

한편 스커트부(202)는 이 본체부(201)에 연설되어 본체부(201)로부터 그의 반경방향 바깥쪽으로 멀어지도록 형성된 대략 스커트와 같은 형상을 갖는 통형상의 것이다.

게다가 이 스커트부(202)는 현수 곡면을 이용한 오목면을 그려 펼쳐진 형상으로(즉 단면 설명도인 도 2에서 보아 상대하는 면이 대칭적으로 경사져 사면상으로 열리는 형태가 되도록) 형성되어 있다.

보다 정확하게는 스커트부(202)(그의 외면)는 현수 곡면(현수면；카테노이드)의 전부가 아니라 현수 곡면을 포함하여 그 일부를 이용한 오목면을 그려 펼쳐진 형상으로 형성되어 있다. 단면으로 말하자면 현수 곡선(현수선；커티너리 곡선)을 그려 펼쳐진 형상으로 형성되어 있다.

또한 사슬이나 로프 등의 양단을 고정하여 매달아 내렸을(집어 늘어뜨렸을) 때에 생기는 형태를 현수 곡선이라 부르고(현수선 또는 커티너리 곡선이라고도 부르고), 이 현수 곡선(현수선；커티너리 곡선)을 회전시켜서 생기는 곡면을 현수 곡면이라 부르고 있다(현수면 또는 카테노이드라고도 부르고 있다).

이와 같이 스커트부(202)의 외면은 현수 곡면을 이용한 오목면을 그려 펼쳐진 형상으로 형성되어 있다. 스커트부(202)의 외면을 이와 같이 형성함으로써 이 부분에 탄성을 부여하여, 부재 등을 단단히 죄어 고정할 때에 충분한 조임력을 가지고 고정할 수 있는 동시에 단단히 조인 후에는 느슨해짐이 없는 상태로 할 수 있다.

또한 스커트부(202)의 외면은 현수 곡면을 이용한 것으로 하는 외에 스플라인 곡선상으로 하는 것도 가능하다.

단 스커트부(202) 외면의 하측 단면(203)은 본체부(201)의 축선 X-X방향과 평행으로 되어 있다. 이것에 의해 이 로킹 볼트에 대해서 철계 재료를 사용하여 담금질 처리해도 펼쳐진 형상 스커트부(202)의 선단 부분에 깨짐(균열)이 발생하는 경우가 없다.

스커트부(202)의 내면은 도려낸 부분의 형상이 역현수 곡면상이 되도록 도려냄으로써, 바닥부 둘레 가장자리(204)에 평탄부(좌면(座面)이 된다)를 남기면서 「역현수 곡면상」으로 도려내어져 있는 구조를 가지고 있다.

여기서 「역」현수 곡면상으로 한 것은, 도려내어져 있는 구조는 「현수 곡면」(현수면；카테노이드)과는 상하 반대의 형상을 이루고 있기 때문이고, 또한 역현수 곡면「상」으로 한 것은, 도 1~4로부터 명확한 바와 같이 역현수 곡면 그 자체가 아니라 이것에 가까운 형상의 것이기 때문이다.

또한 스커트부(202)의 내면으로서는 역현수 곡면상으로 도려내어져 있는 구조를 가지고 있는 것 외에, 스플라인 곡선(스플라인 곡면)상으로 도려내어져 있는 구조를 가지고 있는 것으로 하는 것도 가능하다.

축부(1)의 직경은 필요에 따른 적당한 치수로 설정할 수 있다. 예를 들면 작은 것은 3 ㎜부터 큰 것은 36 ㎜ 정도가 되지만 이것에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 제1 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트(A)는 스커트부(202)의 내면이 역현수 곡면상으로 도려내어져 있는 구조를 가지고 있는 것에 더하여 스커트부(202)의 축의 조인트부, 즉 스커트부(202)의 내면과 축부(1)의 교점(홈부)(205)은 될 수 있는 한 둥그스름하게 하지 않는(뾰족해져 있는) 것보다도 어느 정도 둥그스름하게 한 편이 좋다. 즉 스커트부(202)의 내면과 축부(1)의 교점이 되는 최선단은 둥그스름한 R상(R형상)으로 하는 것이 좋다. 당해 부분의 반경(R)이 1 ㎜를 초과하고, 1.5 ㎜ 이하 정도까지가 딱 좋다. 여기서 스커트부(202)의 축의 조인트부, 즉 스커트부(202)의 내면과 축부(1)의 교점(홈부)(205)이 뾰족해져 있어 최선단이 쐐기 형상으로 되어 있으면 탄성의 흡수가 크지만, 최선단에 압축 응력이 집중되고 이어서 좌면의 내원측 가장자리에 집중되는 것으로부터, 이러한 상태에 견디지 못하고 토크를 걸어도 좌면에서의 완전 고정이 불가능하여 시간의 경과와 함께 느슨해져 버린다.

다음으로 본 발명의 제2 발명을 도면에 의해 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트의 다른 태양(즉 「본 발명의 제2 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트」)을 나타내는 정면도이다.

도 6은 본 발명의 제2 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트를 나타내는 단면 설명도이다.

도 7은 본 발명의 제2 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트에 대해서 도 5의 T-T선으로부터 올려다봤을 때의 형상을 나타내는 설명도이다.

도 8은 본 발명의 제2 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트에 대해서 도려내어진 스커트부 내면의 형상(전체로서 대략 역현수 곡면상으로, 또한 둘레방향에 걸쳐서 6각 이상의 각이 있는 다각면체상)을 나타내는 설명도이다.

본 발명의 제2 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트(B)는 외주에 나사를 갖는 축부(1)와 축부(1)의 일단에 설치된 머리부(2)로 이루어지고, 머리부(2)는 육각 횡단면 형상을 이루는 본체부(201)와 본체부(201)에 연설되어 본체부(201)로부터 그의 반경방향 바깥쪽으로 멀어지도록, 또한 현수 곡면을 이용한 오목면을 그려 펼쳐진 형상으로 형성된 통형상의 스커트부(202)로 이루어져 있으며, 스커트부(202) 외면의 하측 단면(203)이 본체부(201)의 축선과 평행으로 되어 있는 동시에, 스커트부(202)의 내면이 바닥부 둘레 가장자리(204)에 평탄부를 남기면서 전체로서 대략 역현수 곡면상으로, 또한 둘레방향에 걸쳐서 6각 이상의 각이 있는 다각면체상으로 도려내어져 있는 구조를 가지고 있고, 또한 스커트부(202)의 내면과 축부(1)의 교점을 R상으로 구성하여 둥그스름하게 하여 이루어지는 것이다.

본 발명의 제2 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트(B)는 스커트부(202) 내면의 도려내어져 있는 형상이 상이한 것 이외는 앞서 기술한 본 발명의 제1 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트(A)와 동일하다.

즉 상기한 본 발명의 제1 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트(A)는 스커트부(202)의 내면은 바닥부 둘레 가장자리(204)에 평탄부를 남기면서 역현수 곡면상으로 도려내어져 있는 구조를 가지고 있지만, 본 발명의 제2 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트(B)는 스커트부(202)의 내면이 바닥부 둘레 가장자리(204)에 평탄부를 남기면서 전체로서 대략 역현수 곡면상으로, 또한 둘레방향에 걸쳐서 6각 이상의 각이 있는 다각면체상으로(직사각형의 집합체와 같이) 도려내어져 있는 구조를 갖는 것으로 되어 있다.

여기서 「전체로서 대략 역현수 곡면상」으로 한 것은, 본 발명의 제2 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트(B)의 경우는 스커트부(202)의 내면은 「전체로서 대략 역현수 곡면상」으로 보이는데, 정확하게 말하면 축선 X-X방향으로부터 보면 역현수 곡면상이지만 둘레방향으로부터 보면 반드시 곡면상은 아니고, 도 8에 나타내는 바와 같이 둘레방향에 걸쳐서 6각 이상(바람직하게는 16~20각이고, 도 8에서는 16각)의 각이 있는 다각면체상으로 도려내어져 있는 구조를 갖는 것이기 때문이다. 여기서 「둘레방향」이란 축선방향이 아니라 축선과는 대략 수직인 방향을 가리키고 있다.

또한 본 발명의 제1 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트(A)에 대해서 기술한 것과 마찬가지로, 본 발명의 제2 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트(B)에 대해서도 스커트부(202)의 외면은 현수 곡면을 이용한 것으로 하는 외에 스플라인 곡선상으로 하는 것도 가능하다.

또한 본 발명의 제1 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트(A)에 대해서 기술한 것과 마찬가지로, 본 발명의 제2 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트(B)에 대해서도 스커트부(202)의 내면으로서는 전체로서 대략 스플라인 곡선상으로, 또한 둘레방향에 걸쳐서 6각 이상의 각이 있는 다각면체상으로 도려내어져 있는 구조를 갖는 것으로 하는 것도 가능하다.

본 발명의 제2 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트(B)에 대해서도 스커트부(202)의 축의 조인트부, 즉 스커트부(202)의 내면과 축부(1)의 교점(홈부)(205)은 예상외로 될 수 있는 한 둥그스름하게 하지 않는(뾰족해져 있는) 것보다도 어느 정도 둥그스름하게 한 편이 좋다. 즉 스커트부(202)의 내면과 축부(1)의 교점이 되는 최선단은 둥그스름한 R상(R형상)으로 하는 것이 좋다. 당해 부분의 반경(R)이 1 ㎜ 이상 2 ㎜ 이하(1R~2R) 정도까지가 딱 좋다.

이러한 구조의 본 발명의 제1 로킹 볼트 및 제2 로킹 볼트를 각각 헤더를 사용하여 제조하는 방법을 제공하는 것이 본 발명의 제1 방법 및 본 발명의 제2 방법이다.

또한 헤더를 사용하여 제조하는 대신에 스폿 페이싱 금형 프레임의 형상을 변경함으로써 냉간 단조 또는 열간 단조에 의해 제조하는 것도 가능하다.

이하 본 발명의 제1 로킹 볼트를 제조하는 방법(본 발명의 제1 방법)과 본 발명의 제2 로킹 볼트를 제조하는 방법(본 발명의 제2 방법)을 도면을 토대로 설명한다.

여기서 본 발명의 제1 방법과 본 발명의 제2 방법은 사용하는 스폿 페이싱 금형 프레임의 형상이 상이하고, 그 결과 얻어지는 로킹 볼트의 스커트부 내면의 도려내어져 있는 부분의 형상이 상이한 것으로 되어 있는 이외는 기본적으로는 동일한 방법으로 행해지기 때문에, 이하 공통되는 부분은 통합하여 설명하기로 한다.

즉 본 발명의 제1 방법은 로킹 볼트의 제조방법에 관한 것으로,

외주에 나사를 갖는 축부와,

상기 축부의 일단에 설치된 머리부로 이루어지고,

상기 머리부는 육각 횡단면 형상을 이루는 본체부와,

절단용 나이프를 구비하고, 또한 펀치를 갖는 상금형과 스커트부의 내면을 역현수 곡면상으로 도려내는 스폿 페이싱 가공을 행하는 스폿 페이싱 금형 프레임을 장착 분리 가능하게 끼워맞춘 하금형을 구비하는 헤더를 사용하여,

단조 가능한 선재를 절단용 나이프로 소정 길이로 절단하고, 이어서 절단된 선재에 상기 상금형과 상기 하금형으로 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 실시하여 상기 선재의 일단에 본체부와 스커트부로 이루어지는 머리부를 형성하는 동시에, 상기 스커트부를 상기 본체부에 연설되어 상기 본체부로부터 그의 반경방향 바깥쪽으로 멀어지도록, 또한 현수 곡면을 이용한 오목면을 그려 펼쳐진 형상으로 형성되고, 스커트부의 내면이 바닥부 둘레 가장자리에 평탄부를 남기면서 역현수 곡면상으로 도려내어져 있는 구조를 갖는 것으로 하고,

것을 특징으로 하는 것이다.

또한 본 발명의 제2 방법은 로킹 볼트의 제조방법에 관한 것으로,

외주에 나사를 갖는 축부와,

상기 축부의 일단에 설치된 머리부로 이루어지고,

상기 머리부는 육각 횡단면 형상을 이루는 본체부와,

것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 방법(제1 방법과 제2 방법)에 있어서는 절단용 나이프를 구비하고, 또한 압압용 펀치를 갖는 상금형과 스커트부의 내면을 도려내는 스폿 페이싱 가공을 행하는 스폿 페이싱 금형 프레임을 장착 분리 가능하게 끼워맞춘 하금형을 구비하는 헤더를 사용하여 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 실시한다.

여기서 헤더(콜드·헤더라고도 한다)란 냉간 가공에 의해 나사의 머리를 만드는 기계를 가리킨다. 헤더에는 가공하는 단수에 따라 1단(싱글·헤더)부터 다단식인 것까지 있다. 통상은 2단식 또는 3단식인 것이 사용된다.

또한 이 헤더에 대해서는 제조방법의 공정에 대한 기재 개소에서도 적당히 기술하는 것으로 한다.

본 발명의 방법(제1 방법과 제2 방법)에 있어서는 단조 가능한 「선재」, 바꿔 말하면 금속 재료로 이루어지는 중실(中實) 환봉 소재를 사용하고, 바람직하게는 단면이 원형인 강재를 사용한다. 도 9는 그러한 선재(S)의 일태양을 나타내는 정면도이다. 선재는 생재(生材)를 사용할 수 있다.

강재로서는 강철 외에 용도에 따라서 니켈, 크롬, 몰리브덴, 코발트, 텅스텐 등의 금속과의 합금, 예를 들면 스테인리스강, 니켈 크롬강, 크롬 몰리브덴강 등을 사용할 수 있다. 그 밖에 비철금속 재료도 용도에 따라서 사용할 수 있다.

이하 본 발명의 방법(제1 방법과 제2 방법)을 공정순으로 설명한다.

[절단 공정]

최초의 공정은 절단 공정이다.

절단 공정은 장척의 선재를 시어 나이프(Shear Knife) 등으로 불리는 절단용 나이프로 소정 길이로 절단하는 공정이다.

헤더는 통상 이러한 절단용 나이프를 구비하고 있는데 본 발명에 있어서도 이것을 사용할 수 있다. 헤더로 이 절단 공정과 다음의 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 행한다.

이 절단 공정 및 이것에 사용하는 헤더의 일례를 도 10에 나타낸다.

또한 헤더로서는 가로형의 것이나 세로형의 것이 있지만 모두 적용 가능하다. 도면에서는 세로형의 것을 나타내었다.

도면 중 부호 3은 절단용 나이프이고, 부호 4는 퀼(quill), 부호 5는 스토퍼이다. 여기서 퀼은 선재를 지지하면서 축방향으로 이동시키는 원통상 피드바이다.

이 절단 공정에서는 구체적으로는 예를 들면 퀼(4)에 지지된 선재(S)는 피드롤러(도시하지 않음)에 의해 헤더(H) 안으로 보내어진다. 스토퍼(5)까지 장척의 선재(S)가 보내어지면 절단용 나이프(3)에 의해 소정 길이로 절단(전단)된다.

본 발명의 방법(제1 방법과 제2 방법)에서 사용하는 헤더(H)는 이러한 절단용 나이프(3)를 구비하고 또한 압압용 펀치를 갖는 상금형과, 스커트부의 내면을 도려내는 스폿 페이싱 가공을 행하는 스폿 페이싱 금형 프레임을 장착 분리 가능하게 끼워맞춘 하금형을 구비하는 것이다.

헤더(H)에 장비되는 상기 상금형과 상기 하금형으로 다음의 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 행한다.

[머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 행하는 공정]

다음의 공정은 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 행하는 공정이다.

즉 상기와 같이 절단 공정에서 절단된 선재(S)는 헤더(H)의 중심으로 반송되고, 여기서 절단된 선재(S)에 상기 상금형과 상기 하금형으로 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 실시하여 상기 선재의 일단에 본체부와 스커트부로 이루어지는 머리부를 형성하는 동시에, 상기 스커트부를 상기 본체부에 연설되어 상기 본체부로부터 그의 반경방향 바깥쪽으로 멀어지도록, 또한 현수 곡면을 이용한 오목면을 그려 펼쳐진 형상으로 형성되고, 스커트부의 내면이 바닥부 둘레 가장자리에 평탄부를 남기면서 스폿 페이싱 금형 프레임에 의해 도려내어져 있는 구조를 갖는 것으로 한다. 이때 동시에 상기 스커트부의 내면과 축부의 교점을 R상으로 구성하여 둥그스름하게 한다.

여기서 본 발명의 제1 방법에서는 스폿 페이싱 금형 프레임에 의해 역현수 곡면상으로 도려내어져 있는 구조를 갖는 것으로 하는 한편, 본 발명의 제2 방법에서는 스폿 페이싱 금형 프레임에 의해 전체로서 대략 역현수 곡면상으로, 또한 둘레방향에 걸쳐서 6각 이상의 각이 있는 다각면체상으로 도려내어져 있는 구조를 갖는 것으로 하고 있다.

본 발명의 제1 방법과 본 발명의 제2 방법에 있어서의 스폿 페이싱 금형 프레임의 형상에 대해서는 후기한다.

도 11은 헤더(H)를 사용하여 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 행하였을 때의 모양을 나타내는 설명도이다.

또한 도 12는 헤더(H)를 사용하여 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 행하기 직전의 모양을 나타내는 설명도이다. 이때 선재 및/또는 금형에；즉 선재 및 금형의 양쪽에 또는 선재 또는 금형에；초음파 진동을 가하면서 머리부 압조 가공 및 스폿 페이싱 가공이 행해진다.

또한 도 13은 이때의 상금형을 하측으로부터 봤을 때(도 12의 Z-Z선 위치 근처로부터 올려다봤을 때)의 개략 설명도이고, 도 14는 이때의 하금형을 상측으로부터 봤을 때(도 12의 Z-Z선 위치 근처로부터 내려다봤을 때)의 개략 설명도이다.

상금형에 대해서 설명하면 도 11, 도 12 중 부호 6은 압압용 펀치이다. 부호 7은 압압용 상펀치 가이드이고, 부호 8은 압압용 중펀치 가이드이며, 부호 9는 압압용 하펀치 가이드이다. 이 압압용 하펀치 가이드(9)는 초경금속으로 제작되어 있다. 이들은 램측(도면에서는 상부측)에 붙어서 이동하도록 되어 있다. 또한 성형 상태에 따라 압압용 펀치를 다단 압압방식으로 하는 것도 가능하다.

다음으로 하금형에 대해서 설명하면 먼저 부호 10은 스폿 페이싱 금형 프레임이다. 부호 11은 하측 펀치 가이드이고, 부호 12는 프레임 가이드이며, 부호 13은 프레임 홀더 가이드이고, 부호 14는 내측 몰드 가이드이다. 또한 부호 15는 성형 가공시에 탈형제나 냉각액의 유로가 되는 유체 유로이다. 부호 16은 상금형과 하금형 사이에 설치되어 있는 공극이다.

또한 부호 17은 이 머리부 단조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 행하는 공정 종료 후에 성형물을 압출하는 압출 핀이고, 부호 18은 압출 핀용 가이드이다.

또한 부호 P는 파팅 라인(형맞춤면, 금형의 분할선)이다.

금형의 표면은 슬라이딩에 의해 마모되는 부분은 사전에 필요에 따라 내마모성 표면처리가 실시되어 있다. 또한 부분적으로 초경재질(초경금속)을 사용하고 있는 부분도 있다.

본 발명의 제1 방법에 있어서 이 머리부 단조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 행하는 공정에서는, 압압용 펀치(6)를 갖는 상금형과 스커트부의 내면을 역현수 곡면상으로 도려내는 스폿 페이싱 가공을 행하는 스폿 페이싱 금형 프레임(10)을 장착 분리 가능하게 끼워맞춘 하금형을 구비하는 헤더를 사용하여 머리부 단조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 실시한다. 이 공정을 행함으로써 로킹 볼트의 외형이 대체로 굳는다.

본 발명의 제1 방법에 있어서 스폿 페이싱 금형 프레임(10)은 도 15, 16에 나타내는 바와 같이 전체로서는 대략 원반상을 이루지만, 중앙부에 공동(101)을 갖는 중공 구조의 것이다. 게다가 이 공동(101)의 주위에는 한단 높은 스폿 페이싱 어깨형상부(102)가 형성되어 있다.

이 스폿 페이싱 어깨형상부(102)는 역현수 곡면상을 이루고 있다.

즉 이 스폿 페이싱 금형 프레임(10)은 중앙부의 공동(101) 주위에 스폿 페이싱 가공을 행하는 스폿 페이싱 어깨형상부(102)를 상하단에 갖는 상하 대칭의 형상을 갖는 것으로서, 한쪽의 스폿 페이싱 어깨형상부(102)가 마모되거나 빠졌을 때에는 이것을 반전시켜서 사용한다. 반전시켜서 사용한 후에 다른 쪽의 스폿 페이싱 어깨형상부(102)도 빠지거나 마모되어 버렸을 때에는 이것을 새로운 것으로 교환한다.

여기서 스폿 페이싱 가공이란 스커트부(202)의 내면을 도려내는 가공(본 발명의 제1 발명에서는 역현수 곡면상으로 도려내는 가공)을 말하고, 스폿 페이싱 금형 프레임(10)(특히 그의 스폿 페이싱 어깨형상부(102))을 사용하여 행해진다.

스폿 페이싱 금형 프레임(10)의 표면은 슬라이딩면으로서 사전에 내마모성 표면처리를 실시하고 있는 것은 물론, 깨짐, 크랙 등을 방지하기 위해서 통상의 슬라이딩면과는 상이한 표면처리를 실시하는 동시에 상이한 재질의 것으로 하여 열처리를 실시하고 있다.

스폿 페이싱 금형 프레임(10)에 대해서는 그 수명을 될 수 있는 한 길게 하고자 하는 것은 물론, 그 표면의 손상이 없는 상태에서(깨짐, 크랙 등이 없는 상태에서) 스폿 페이싱 가공을 행하는 것이 정확한 스폿 페이싱 가공을 행하는 견지에서 보다 필요한 것으로부터, 마모되기 어려운 초경질 재료라기 보다는 오히려 깨짐, 크랙 등이 발생하기 어려운 인성(靭性)이 있는 재료로 제작되어 있어, 사용 중에 균열이 발생하기 어려우며 또한 균열이 전파되기 어려운 성질의 것이 사용되고 있다. 그 대신에 스폿 페이싱 금형 프레임(10)이 마모되어 버린 경우에는 이것을 반전하여 사용할 수 있도록 하거나 교환할 수 있도록 하여 대처하고 있다.

또한 도 16은 스폿 페이싱 금형 프레임(10)의 일례를 나타내는 평면도이다. 또한 도 17은 도 12에 있어서의 유로의 중앙선 부근의 횡단면도이다. 또한 도 17에 나타내는 바와 같이 유로(15)에는 슬릿(15C)이 수 개소(도면에서는 2개소)에 설치되어 있다. 이것에 의해 캐비티 내에 냉각액이나 탈형제(이형제)를 잘 흘려 넣을 수 있다.

본 발명의 제2 방법에 있어서는 스폿 페이싱 금형 프레임(10)은 도 18, 19에 나타내는 바와 같이 전체로서는 대략 원반상을 이루지만, 중앙부에 공동(101)을 갖는 중공 구조의 것이다. 게다가 이 공동(101)의 주위에는 한단 높은 스폿 페이싱 어깨형상부(102)가 형성되어 있다. 이 스폿 페이싱 어깨형상부(102)는 전체로서 역현수 곡면상을 이루고 있고, 게다가 둘레방향에 걸쳐서 6각 이상(도 18, 도 19에서는 16각)의 각이 있는 다각면체상(직사각형의 집합체와 같이)으로 되어 있어 스커트부의 내면을 전체로서 대략 역현수 곡면상으로, 또한 둘레방향에 걸쳐서 6각 이상의 각이 있는 다각면체상으로 도려낼 수 있는 구조를 갖는 것으로 되어 있다.

또한 금형을 사용하여 수만개 성형하면 아무래도 마모가 발생하는 것은 피할 수 없다. 이에 본 발명에 있어서는 마모되었을 때에 신속하게 새로운 것으로 바꿀 수 있도록(예를 들면 0.1 ㎜ 정도의 마모 등이 발생한 경우에) 스폿 페이싱 금형 프레임(10)을 반전시켜서 사용할 수 있도록 하였다.

또한 반전시켰을 때에 마모 등에 의해 덜거덕거림이 발생하는 경우에는 마모 등이 된 개소의 표면을 마모 등이 된 분량만큼 코팅해 두면 덜거덕거림의 발생이 억제된다. 여기서 코팅재로서는 예를 들면 아연류와 같이 두껍게 코팅할 수 있는 것이라면 어느 것이든 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서는 상기한 스폿 페이싱 금형 프레임(10)을 하금형에, 보다 구체적으로는 프레임 홀더 가이드(13)에 장착 분리 가능하게 끼워맞추고 있다. 즉 프레임 홀더 가이드(13)는 스폿 페이싱 금형 프레임(10)을 끼워맞춤 지지하는 것이다.

프레임 홀더 가이드(13)로서는 스폿 페이싱 금형 프레임(10)을 끼워맞춤 지지할 수 있는 것이라면 특별히 형상 등에 제한은 없다. 도 11, 도 12에 나타내는 바와 같이 좌우에 위치하는 프레임 홀더 가이드(13)는 스폿 페이싱 금형 프레임(10)에 형성되어 있는 스폿 페이싱 어깨형상부(102)에 대응하는 절결부를 상부에 각각 가지고 있다.

스폿 페이싱 금형 프레임(10)의 스폿 페이싱 어깨형상부(102)가 스커트부(202)의 내면에 맞닿도록 프레임 홀더 가이드(13)(하금형)에 끼워맞춘 상태에서 압압용 펀치(6)를 작동시킴으로써 머리부 단조 가공과 함께 스폿 페이싱 가공이 행해져, 스커트부(202)의 내면이 바닥부 둘레 가장자리에 평탄부(204)를 남기면서 역현수 곡면상으로(본 발명의 제1 방법) 또는 전체로서 역현수 곡면상을 이루고 있고, 게다가 둘레방향에 걸쳐서 6각 이상(도 18, 도 19에서는 16각)의 각이 있는 다각면체상으로(본 발명의 제2 방법) 각각 도려내어지게 된다.

동시에 이때는 아직 육각 횡단면 형상으로는 되어 있지 않지만 다음 공정에서 육각 횡단면 형상이 되는 본체부(201)와；이 본체부(201)에 연설되어 본체부(201)로부터 그의 반경방향 바깥쪽으로 멀어지도록, 또한 현수 곡면을 이용한 오목면을 그려 펼쳐진 형상으로 형성된 통형상의 스커트부(202)；로 이루어지는 머리부(2)가 형성된다.

이 통형상의 스커트부(202)의 외면에 형성되는 현수 곡면을 이용한 오목면은 도 11에 나타내어지는 바와 같이 압압용 하펀치 가이드(9)의 하측 내측부의 형상(현수 곡면을 이용한 오목면으로 되어 있다)을 전사한 것이다.

머리부 단조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 행함에 있어서는, 상금형과 하금형 사이에 머리부 단조 가공 및 스폿 페이싱 가공시의 스커트부 하측에 있어서의 선재를 빼내는 장소가 되는 공극(16)을 생성시킨 상태에서 머리부 단조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 실시하면 된다. 이러한 공극(16)의 존재는 금형의 파손 방지에 효과적이다. 종래와 같이 공극(16)을 존재시키지 않는 경우, 선재의 여육분(성형 잔여분)를 빼내는 장소가 없기 때문에 금형이 버티지 못했지만 공극(16)을 존재시킴으로써 금형의 수명을 5000~10000 샷으로 대폭 연장시킬 수 있었다.

또한 스폿 페이싱 금형 프레임(10)의 한쪽 스폿 페이싱 어깨형상부(102)가 마모되었을 때에는 이것을 반전시켜 다른 쪽의 마모되지 않은 스폿 페이싱 어깨형상부(102)를 위가 되도록 한 상태에서 프레임 홀더 가이드(13)(하금형)에 끼워맞춰 머리부 단조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 행할 수 있다. 양쪽 스폿 페이싱 어깨형상부(102)가 마모되어 버렸을 때에는 새로운 스폿 페이싱 금형 프레임(10)과 교환한다.

이와 같이 하여 스폿 페이싱 어깨형상부(102)가 마모되었을 때에는 스폿 페이싱 금형 프레임(10)을 반전시키거나 또는 프레임 홀더 가이드(13)는 그대로 두고 스폿 페이싱 금형 프레임(10)만을 교환하면 되기 때문에 효율적인 제조를 행할 수 있다.

이 머리부 단조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 행할 때에는 유로(15)에 냉각액을 흐르게 하면서 초음파 진동을 가할 수 있다. 또한 탈형할 때에는 유로(15)에 탈형제(이형제)를 흐르게 하면서 초음파 진동을 가할 수 있다. 냉각액이나 탈형제(이형제)는 통상 사용되고 있는 것을 사용할 수 있다. 또한 유로(15)로의 유체의 공급은 통상 성형 재료인 선재를 스웨이징하기 전후의 공정에 있어서 어느 것이든 행할 수 있다.

이 유로(15), 더 나아가서는 이것에 접속하고 있는 후술하는 액체 송출용 파이프(151)를 통해서, 또는 후술하는 바와 같이 금형의 상하로부터 선재 및 금형에, 또는 선재 또는 금형에 초음파 진동을 가하면서 머리부 단조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 실시할 수 있다.

여기서 유로(15)는 그 일단이 캐비티면에 개구부(15A)로서 개구되는 동시에 타단(15B)이 외부에 개구되어 있다.

유로(15)의 일단(15A)을 캐비티면에 개구부(15A)로서 개구시킴으로써 금형의 냉각과 윤활 등을 겸비시킬 수 있다.

또한 유로(15)의 타단(15B)은 외부에 개구되어 있고 여기에는 액체 송출용 파이프(151)가 접속된다.

이러한 액체 송출용 파이프(151)로서는 스파이럴 다중 구조 파이프를 사용하는 것이 바람직하다.

이 스파이럴 다중 구조 파이프(스파이럴 다중 구조관)는 예를 들면 강관, 스테인리스관(내열성 SUS 등), 티탄관 등으로 이루어지는 평활한 금속제 원관(圓管)을 트위스트 가공 등에 의해 다중 구조식 스파이럴상으로 성형한 금속제 관(금속제 튜브)이다. 트위스트 가공을 3중, 4중으로 실시함으로써 다중 구조의 스파이럴 파이프가 얻어진다.

도 20은 이 스파이럴 다중 구조 파이프(스파이럴 다중 구조관)의 일례의 단면 형상을 나타내는 설명도이다. 즉 상기 트위스트 가공에 의한 스파이럴 3중 구조 파이프(스파이럴 3중 구조관)의 단면 구조를 나타내는 설명도가 도 20에 나타내어져 있다.

이러한 스파이럴 다중 구조 파이프, 특히 스파이럴 3중 구조 파이프를 사용함으로써 동일한 직경의 것이라면 유량을 약 3배로 증가시킬 수 있는 것으로부터 보다 직경이 작은 것을 사용할 수 있어 단조장치 내에서의 배관의 처리 등이 용이해진다. 그뿐만 아니라 유로(15)를 통해서 금형의 캐비티 내에 보내는 냉각 및 윤활유는 복수의 액체를 사용하는 것으로부터, 이들에 적합한 액체 송출용 파이프를 사용하여 파이프 내에 보내지만, 액체 송출용 파이프로서 이러한 스파이럴 3중 구조 파이프를 사용하고 있으면 액체는 스파이럴 3중 구조 파이프 속을 스파이럴상(나선상)으로 회전하면서 이동하여 자연적으로 혼합 교반의 역할을 하고 있는 것이 되는 것으로부터, 이들 복수 액체의 혼합 교반을 필요로 하지 않는다고 하는 장점이 있는 것을 알 수 있었다.

또한 스파이럴 3중 구조 파이프의 직경은 통상 6~8 ㎜이고, 이것을 8~10 감기 정도 한 것이 사용된다.

본 발명에 있어서는 상기한 바와 같은 스파이럴 다중 구조 파이프로 이루어지는 액체 송출용 파이프(151)의 외주에 초음파 진동 발생장치(152)를 배치할 수 있다. 도 21에 스파이럴 다중 구조 파이프로 이루어지는 액체 송출용 파이프(151)의 외주에 초음파 진동 발생장치(152)를 배치한 상태의 일례를 나타낸다. 도면 중 부호 153은 액체조(도면에서는 A조, B조, C조의 3조)이고, 부호 154는 액체 압송 펌프이다.

또한 도 21에 나타내는 바와 같이 금형(D)의 상하·좌우에도 초음파 진동 발생장치(152)를 배치할 수 있다. 또한 필요에 따라 금형(D)의 상하에만 또는 금형(D)의 좌우에만 초음파 진동 발생장치(152)를 배치하는 것도 가능하다. 초음파 진동 발생장치(152)는 될 수 있는 한 균등해지는 위치에 3 내지 6개소 정도 배치하면 된다.

이와 같이 스파이럴 다중 구조 파이프로 이루어지는 액체 송출용 파이프(151)의 외주 및 금형(D)의 상하·좌우에 초음파 진동 발생장치(152)를 배치할 수 있다.

초음파 진동 발생장치(152)의 기본적 구성은 초음파 전력을 발생시키는 초음파 발신기와 그 전기적 진동을 기계적 진동으로 변환하는 초음파 진동자(예를 들면 세라믹계의 압동(壓動) 진동자 등)로 이루어져 있어 기지의 것을 사용할 수 있다.

초음파 진동은 제조속도 등에 맞춰서 연속 또는 간헐적으로 발생시키도록 조정할 수 있다. 또한 제조속도 등에 맞춰서 발진 강약을 콘트롤시킬 수 있다.

본 발명에서는 이와 같이 스파이럴 다중 구조 파이프로 이루어지는 액체 송출용 파이프(151)의 외주에 초음파 진동 발생장치(152)를 배치하여 파이프 내를 통과하는 액체에 초음파 진동을 부여하고 있다. 액체가 들어 있는 액체조에 초음파 진동을 발생시키는 장치를 장착하여 조 내의 액체에 초음파 진동을 부여하고 그 액체를 압송하는 것은 아니다. 이 때문에 상기 액체조가 불필요해진다.

또한 본 발명에서 사용하는 초음파는 스파이럴 다중 구조 파이프로 이루어지는 액체 송출용 파이프(151)의 외주에 설치하는 초음파 진동 발생장치와 금형(D)의 상하·좌우에 설치하는 초음파 진동 발생장치에서 주파수가 상이하지만, 필요에 따라 구분하여 사용할 수 있다.

금형(D)의 상하·좌우에 설치하는 초음파 진동 발생장치에서 사용하는 초음파는 일반적으로 10~50 ㎑, 바람직하게는 15~50 ㎑이다. 15~50 ㎑의 범위에서 필요에 따라 조정하여 사용한다.

한편 스파이럴 다중 구조 파이프로 이루어지는 액체 송출용 파이프(151)의 외주에 설치하는 초음파 진동 발생장치에서 사용하는 초음파는 이보다는 낮아도 되며 일반적으로 5~15 ㎑이다. 5~15 ㎑의 범위에서 필요에 따라 조정하여 사용한다.

이러한 5~15 ㎑ 범위의 초음파를 사용하여 스파이럴 다중 구조 파이프로 이루어지는 액체 송출용 파이프(151)의 외주에 초음파 진동 발생장치(152)를 배치하고, 파이프를 통해서 파이프 내를 통과하는 액체에 초음파 진동을 부여하면, 초음파 진동은 액체나 고체에서 잘 전파되는 것으로부터 액체 송출용 파이프(151)와 접속되어 있는 유로(15) 내의 액체(냉각액이나 탈형제 등)에 초음파 진동이 가해지게 된다.

또한 금형(D)의 상하·좌우에 초음파 진동 발생장치(152)를 배치하고 전술한 바와 같이 15~50 ㎑ 범위의 초음파 진동을 부여한다.

그렇게 하면 선재 및 금형에, 또는 선재 또는 금형에도 초음파 진동이 가해져, 선재 및 금형에, 또는 선재 또는 금형에 초음파 진동을 부여하면서 머리부 단조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 실시할 수 있다. 그 결과 마찰을 저감시킬 수 있어 마모 방지를 도모하고 금형과 워크(선재)의 눌어붙음을 방지하여 탈형(이형)을 용이하게 할 수 있다. 또한 탈형제(이형제)의 사용량을 억제할 수 있다. 더 나아가서는 성형성(압조성)을 개선하여 금형 수명을 연장시킬 수 있다.

이와 같이 본 발명에 있어서는 선재 및 금형에, 또는 선재 또는 금형에 초음파 진동을 부여하면서 머리부 단조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 실시할 수 있다.

또한 초음파 진동장치의 제어에 관해서는 아래와 같다.

(1) 금형(D)의 상하·좌우에 배치하는 초음파 진동 발생장치의 제어방법은 수동 또는 자동 어느 것이든 가능하고, 소재의 성형 사이클에 맞춰서 수동 또는 자동 어느 하나로 조작할 수 있도록 하고 있다.

(2) 액체 송출용 파이프의 외주에 배치하는 초음파 진동장치와 금형(D)의 상하·좌우에 배치하는 초음파 진동 발생장치는 기본적으로는 이것을 병용·연동시키고 있지만, 필요에 따라 각각 단독 조작할 수 있도록 하고 있다.

그러한 초음파를 사용하여 선재 및 금형에, 또는 선재 또는 금형에 초음파 진동을 가하면서 머리부 단조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 실시하거나, 더 나아가서는 선재 및 금형에, 또는 선재 또는 금형에 초음파 진동을 가하면서 탈형함으로써 마찰을 저감시킬 수 있어, 마모 방지를 도모하고 탈형을 용이하게 할 수 있다.

이상에서 기술한 공정은 펀치나 가이드를 교환하면서 행해져 다단 프레스기 등을 사용하여 행할 수 있다.

상기한 바와 같은 머리부 단조 가공 및 스폿 페이싱 가공을 행하는 공정 종료 후에, 압출 핀(17)에 의해 성형물이 압출되어 다음의 머리부 육각 펀칭 가공을 행하는 공정으로 보내어진다.

또한 상기 공정에 있어서 유로로의 액체의 공급 제어에 관해서는 아래와 같다.

(1) 성형 소재 또는 반성형품이 금형의 소정 위치에 세팅된 시점에 있어서 자동적으로 캐비티 내에 유로를 통해서 액체가 공급된다.

(2) 다음으로 캐비티 내(공간)의 약 85% 정도에 액체가 모이는 시점(순간)에서 자동 제어에 의해 액체의 압송이 정지되고 성형에 들어간다.

(3) 캐비티 내의 액체는 이 시점에서 유로로부터 토출되어 금형 외부의 액체 송출용 파이프(151)를 통해서 리턴용 액체조(153)에 들어간다.

(4) 리턴용 액체조(153)에 들어가 냉각된 액체는 재차 리턴용 액체조(153)로부터 액체 송출용 파이프(151)(스파이럴 다중 구조 파이프 등)를 통해서 캐비티 내로 자동 제어에 의해 공급된다.

(5) 액체의 양이 적어진 경우에는 신규 액체가 추가 보충되는 시스템으로 되어 있어 일련의 자동 제어에 의해 콘트롤된다.

[머리부 육각 펀칭 가공을 행하는 공정]

다음의 공정은 머리부 육각 펀칭 가공을 행하는 공정이다.

이 공정은 상기 머리부 중 본체부의 횡단면 형상을 육각으로 하는 공정으로서, 트리밍 자동기(트리머 자동기라고도 한다)(도시하지 않음)를 사용하여 행해진다.

또한 필요에 따라 사각이나 타원형 등으로 하는 것(다각형 가공)도 가능하다.

이 트리밍 자동기로서는 통상 사용되고 있는 것을 사용할 수 있다.

이 공정을 행하면 로킹 볼트의 머리부 중 본체부의 횡단면 형상이 육각이 되어 거의 로킹 볼트의 외형이 굳어진다.

또한 이와 같이 머리부가 육각 횡단면 형상을 이루는 통상의 육각 볼트가 아니라, 필요에 따라 치공구의 교체에 의해 캡 스크류라 불리는 둥근머리 볼트의 머리에 육각 구멍이 나있는 육각 구멍 부착 볼트로 해도 된다.

[전조 가공 및 가공 마무리를 행하는 공정]

다음의 공정은 전조 가공 및 가공 마무리를 행하는 공정이다.

전조 가공에 의해 축부(1)의 외주에 나사(나사산)를 형성한다.

또한 가공 마무리에 의해 스커트부(202) 외면의 하측 단면(203)이 본체부(201)의 축선과 평행이 되도록 여육을 커트한다.

그 결과 도 1, 2에 나타내는 바와 같은 목적으로 하는 로킹 볼트를 제조할 수 있다.

이 전조 가공을 행함에 있어서는 사전에 포인팅(선취(先取) 가공)이 행해진다.

또한 필요에 따라 전조 가공이 아니라 절삭·연삭 가공에 의해 나사의 형성을 행하는 것도 가능하다.

전조 가공과 가공 마무리는 어느 것을 먼저 행해도 된다.

전조 가공은 롤링머신 등을 사용하여 행해진다.

또한 가공 마무리는 절삭 및/또는 연삭에 의해；즉 절삭 및 연삭에 의해 또는 절삭 또는 연삭에 의해；행해진다.

[열처리 공정(조질(調質) 공정)]

또한 강도가 요구되는 볼트에 대해서는 상기 전조 가공 및 가공 마무리를 행하는 공정 후에 담금질 뜨임에 의한「열처리 공정(조질 공정)」이 행해진다. 열처리는 통상의 방법으로 요구되는 강도 레벨에 따라 행하면 된다.

[표면처리 공정]

추가로 또한 필요에 따라 상기 열처리 공정(조질 공정) 후에 도금 등의 「표면처리 공정(표면처리 가공)」이 행해진다.

그 후 최종 검사를 행하여 제품으로 한다. 최종 검사 공정에서는 제품 형상이 규격 내에 들어가 있는지 깨짐이 없는지 등을 검사한다.

이와 같이 본 발명의 방법(본 발명의 제1 방법과 본 발명의 제2 방법)에 있어서는 로킹 볼트를 기본적으로는 헤더를 사용하여 제조할 수 있어, 고도의 기량이 요구되는 절삭가공을 필요로 하지 않는다.

따라서 본 발명의 방법(본 발명의 제1 방법과 본 발명의 제2 방법)에 의하면 반복해서 진동이 작용해도 느슨해지는 경우가 없어 매우 강고하게 부재 등을 단단히 죄어 고정할 수 있는 로킹 볼트를 효율적으로 제조할 수 있다.

본 발명의 방법(본 발명의 제1 방법과 본 발명의 제2 방법)에 의해 및 본 발명(본 발명의 제1 발명과 본 발명의 제2 발명)에 의해 얻어진 로킹 볼트는 소정의 나사 느슨해짐 시험기를 사용한 랜덤 추출에 의한 느슨해짐 시험에 있어서 소정의 17분간을 모두 클리어하고 있다.

본 발명의 방법(본 발명의 제1 방법과 본 발명의 제2 방법) 및 본 발명(본 발명의 제1 발명과 본 발명의 제2 발명)에 의해 얻어진 제조된 로킹 볼트가 느슨해짐 시험에 있어서 소정의 17분간을 상시 클리어하고 유지할 수 있는 이유의 첫 번째는 스커트부의 외면이 현수 곡면을 이용한 오목면을 그려 펼쳐진 형상으로 형성되어 있고, 스커트부 외면의 하측 단면이 본체부의 축선과 평행으로 되어 있는 동시에, 스커트부의 내면이 바닥부 둘레 가장자리에 평탄부를 남기면서 역현수 곡면상으로(본 발명의 제1 발명)；또는 전체로서 대략 역현수 곡면상으로, 또한 둘레방향에 걸쳐서 6각 이상의 각이 있는 다각면체상으로(본 발명의 제2 발명)；각각 도려내어져 있는 구조를 가지고 있기 때문이다.

또한 본 발명의 방법(본 발명의 제1 방법과 본 발명의 제2 방법)에 의해 및 본 발명(본 발명의 제1 발명과 본 발명의 제2 발명)에 의해 얻어진 제조된 로킹 볼트가 느슨해짐 시험에 있어서 소정의 17분간을 상시 클리어하고 유지되어 있는 이유의 두 번째는 스커트부(202)의 축의 조인트부, 즉 스커트부(202)의 내면과 축부(1)의 교점(홈부)(205)을 R상(R형상)으로 구성하여 둥그스름하게 하고 있기 때문이다. 이와 같이 스커트부(202)의 내면과 축부(1)의 교점(홈부)(205)을 R상(R형상)으로 구성하여 둥그스름하게 하고 있으면 응력이 균일하게 걸려 필요 이상의 토크를 거는 경우가 없기 때문에 용이하게 고정할 수 있고 또한 접지 압력이 커지기 때문에 느슨해지지 않는다.

여기서 스커트부(202)의 축의 조인트부, 즉 스커트부(202)의 내면과 축부(1)의 교점(홈부)(205)을 둥그스름하게 하지 않고 직선과 직선이 교차하는 각이 있는 형상(쐐기상)으로 한 경우에는, 최선단이 쐐기 형상으로 되어 있는 것으로부터 응력이 이 최선단(쐐기)의 부분에 집중되어 접지 압력이 작고 이 때문에 느슨해지기 쉬우며 상기 느슨해짐 시험에 있어서 소정의 17분간을 클리어할 수 없다.

이와 같이 하여 얻어진 로킹 볼트에 대해서 도 22에 나타내는 방법에 준하여 고속 나사 느슨해짐 시험기를 사용한 느슨해짐 시험(미국 NAS3350 규격 시험기에 의한 느슨해짐 시험)을 행하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한 이 시험에 있어서 17분간 느슨해지지 않음으로써 로킹 볼트·너트로서 유지하여 클리어되어 있는 것이 된다.

도 22 중, 부호 30은 공시(供試) 볼트, 부호 31은 공시 너트, 부호 32는 와셔(좌금), 부호 33은 진동 배럴, 부호 34는 가진대(加振台), 부호 35는 가진 스트로크, 부호 36은 임팩트 스트로크를 각각 나타내고 있다.

[느슨해짐 시험방법]

공시 볼트(도면에 나타내는 바와 같이 본 발명의 제1 방법에 의해 제조된 도 1, 2에 나타내는 바와 같은 형상의 본 발명의 제1 로킹 볼트 및 도면에 나타내는 바와 같이 본 발명의 제2 방법에 의해 제조된 도 5, 6에 나타내는 바와 같은 형상의 본 발명의 제2 로킹 볼트；M16×80-4.8)를 각각 이것에 맞는 크기의 너트(공시 너트)와 함께 시험기에 장착하여 다음의 조건에서 시험을 실시하였다. 17분간 느슨해지지 않았을 때는 풀림토크를 측정하였다.

·시험기：고속 나사 느슨해짐 시험기

·진동 조건：진동수：1780 rpm

가진대 스트로크：11 ㎜

임팩트 스트로크：19 ㎜

진동방향：볼트축 직각방향

·느슨해짐 판정：공시 볼트, 공시 너트 및 와셔(좌금)의 합표가 어긋나 와셔를 손으로 돌릴 수 있게 되었을 때를 「느슨해졌다」고 판정하였다.

표 1의 결과에 의하면 본 발명의 방법에 의해 각각 제조된 본 발명의 제1 로킹 볼트 및 본 발명의 제2 로킹 볼트는 모두 17분간의 시험 중에도 느슨해지는 경우가 없었던 것을 알 수 있다.

이와 같이 하여 얻어진 로킹 볼트는 각종 부재 등의 단단히 죄는 고정에 유효하게 사용할 수 있다.

1：축부
2：머리부(頭部)
2A：선재의 스웨이징부
201：본체부
202：스커트부
203：스커트부(202) 외면의 하측 단면
204：스커트부(202) 내면의 바닥부 둘레 가장자리
205：스커트부(202)의 축의 조인트부(스커트부(202)의 내면과 축부의 교점)
3：나이프
4：퀼
5：스토퍼
6：압압용 펀치
7：압압용 상펀치 가이드
8：압압용 중펀치 가이드
9：압압용 하펀치 가이드
10：스폿 페이싱(spot facing) 금형 프레임
101：공동(空洞)
102：스폿 페이싱 어깨형상부
11：하측 펀치 가이드
12：프레임 가이드
13：프레임 홀더 가이드
14：내측 몰드 가이드
15：유체 유로
15A：개구부
15B：유로의 타단
15C：슬릿
151：액체 송출용 파이프
152：초음파 진동 발생장치
153：액체조
154：액체 압송 펌프
16：공극
17：압출 핀
18：압출 핀용 가이드
30：공시 볼트
31：공시 너트
32：와셔
33：진동 배럴
34：가진대(加振台)
35：가진 스트로크
36：임팩트 스트로크
A：본 발명의 제1 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트
B：본 발명의 제2 발명에 의해 얻어지는 로킹 볼트
P：파팅 라인
S：선재
D：금형 전체
H：헤더

Claims

외주에 나사를 갖는 축부와,
상기 축부의 일단에 설치된 머리부로 이루어지고,
상기 머리부는 육각 횡단면 형상을 이루는 본체부와,
상기 본체부로부터 연속적으로 연결되며 상기 본체부로부터 그의 반경방향 바깥쪽으로 멀어지도록, 또한 현수(懸垂) 곡면을 이용한 오목면을 그려 펼쳐진 형상으로 형성된 통형상의 스커트부로 이루어져 있으며,
상기 스커트부 외면의 하측 단면이 상기 본체부의 축선과 평행으로 되어 있는 동시에,
상기 스커트부의 내면이 바닥부 둘레 가장자리에 고리형상(원주형상)으로 연속되는 평탄부로 이루어지는 좌면(座面)을 남기면서, 스커트부의 중앙부의 단면이 잘록해진 모양이 되도록 역현수 곡면상으로 도려내어져 있는 구조를 가지고 있고, 또한 상기 스커트부의 내면과 축부의 교점을 R상으로 구성하여 둥그스름하게 하여 이루어지는 로킹 볼트.
외주에 나사를 갖는 축부와,
상기 축부의 일단에 설치된 머리부로 이루어지고,
상기 머리부는 육각 횡단면 형상을 이루는 본체부와,
상기 본체부로부터 연속적으로 연결되며 상기 본체부로부터 그의 반경방향 바깥쪽으로 멀어지도록, 또한 현수 곡면을 이용한 오목면을 그려 펼쳐진 형상으로 형성된 통형상의 스커트부로 이루어져 있으며,
상기 스커트부 외면의 하측 단면이 상기 본체부의 축선과 평행으로 되어 있는 동시에,
상기 스커트부의 내면이 평탄부의 가장 안쪽과 상기 축부 사이에 걸쳐, 바닥부 둘레 가장자리에 고리형상(원주형상)으로 연속되는 평탄부로 이루어지는 좌면을 남기면서, 스커트부의 중앙부의 단면이 잘록해진 모양이 되도록 전체로서 대략 역현수 곡면상으로, 또한 둘레방향에 걸쳐서 6각 이상의 각이 있는 다각면체상으로 도려내어져 있는 구조를 가지고 있고, 또한 상기 스커트부의 내면과 축부의 교점을 R상으로 구성하여 둥그스름하게 하여 이루어지는 로킹 볼트.