KR20140054329A

KR20140054329A - 양나사체의 전조용 다이스 구조 및 전조 방법

Info

Publication number: KR20140054329A
Application number: KR1020147007544A
Authority: KR
Inventors: 히로시 미치와키
Original assignee: 히로시 미치와키; 넥스트 이노베이션 고도가이샤
Priority date: 2011-08-22
Filing date: 2012-08-19
Publication date: 2014-05-08
Also published as: TWI592227B; JP2013043183A; CN103906589B; WO2013027684A2; US20140338412A1; TW201323112A; KR101568625B1; US10130988B2; WO2013027684A3; CN103906589A

Abstract

[과제]원주 모양의 나사 소재를 이용하여 슬립 등의 전동 불량을 일으키지 않고, 칩이 나오는 것이 어려워서 칩이 나왔을 때에도 막히지 않고, 우나사부와 좌나사부를 동일 영역 상에 가지는 양나사체의 고정밀도로 대량생산을 가능하게 하는 양나사체의 전조용 다이스 및 전조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. [해결 수단]나사 소재에 압접하여 상대 변위하는 강성 표면을 갖고, 개개의 강성 표면의 최외부 사이를 연결하여 얻을 수 있는 가상 표면의 법선 방향에서 보았을 때 대략 평행사변형 모양을 이루어 해당 가상 표면으로부터 요설되어 독립한 복수의 요부가 설치된 다이 부재를 구비하고, 요부의 대략 평행사변형 모양의 4개의 각의 대응 부위의 2개의 각부가 둥글게 형성되고, 요부의 둘레는 법선 방향에 따르는 단면 형상에 대해 대략 평행사변형 모양의 둘레를 따라서 둥글게 형성되고, 요부는 대략 사각뿔 사다리꼴 형상을 이루고, 그 능선 상당 부위는 해당 능선에 직교하는 단면에서 보았을 때 둥글게 형성되어, 최심부위(34)에는 저부(35)가 설치된다.

Description

양나사체의 전조용 다이스 구조 및 전조 방법{FORM-ROLLING DIE STRUCTURE AND FORM-ROLLING METHOD FOR COMPOUND SCREW}

이 발명은, 나사부의 축방향의 동일 영역 상에 우나사부와 좌나사부를 갖는 양나사체를 전조에 의해서 효율적으로 고정밀도이면서 안정적으로 생산하기 위한 전조 방법 및 이를 실현하기 위한 전조용 다이스 구조에 관한 것이다.

종래, 우나사 또는 좌나사의 어느 일방의 나사부를 가지는 수나사를 전조에 의해서 제조하는 경우에는, 블랭크라고도 불리는 금속제 원주 모양의 봉상체인 나사 소재를, 단면이 소망하는 형상, 예를 들면 대략 삼각형으로 형성되어 서로 거의 평행으로 리드각을 가지는 다조(多條)의 조부(條部)를 표면에 가지는 복수의 강성 평판 혹은 강성 원통체에 의해서 압압하면서, 이 나사 소재와 강성 평판 혹은 강성 원통체를 상대 변위시키고, 나사 소재 표면을 소성 변형시키면서 나사산 혹은 나사홈(溝)을 형성하는 것이 일반적이다.

또, 수나사체로서는, 수나사체의 나사부의 축방향의 동일 영역 상에, 우사나부와 좌나사부를 가지는 양나사체가 알려져 있고, 이를 전조에 의해서 생산하기 위한 시도가 되고 있지만, 현재 합리적이고 정밀하게 대량생산을 가능하게 하는 전조 수법은 실현되어 있지 않다.

상기 양나사체를 전조하기 위한 기술로서는, 특허문헌 1 기재의 기술을 들 수 있다. 이것에 의하면, 나사 소재는 비원형으로 가공된 것을 채용하는 것이 바람직하다고 여겨지지만, 나사 소재로서 비원형의 물건을 채용하려면, 나사 소재를 미리 비원형으로 가공하는 것이 불가결하고, 또 실제로는, 비원형으로 한 나사 소재를 이용해도 다이스 중에서 나사 소재가 슬립하거나, 전조용 다이스에 대한 비원형의 나사 소재의 초기 위치의 설정이 곤란하고 바라는 형상, 즉 양나사체 구조를 가지는 수나사체를 제조할 수 없었다.

또, 특허문헌 1에는, 다이스의 제조 방법으로서, 최종 제품인 양나사체의 외형을 가지는 마스터 다이스를 제작하고, 이것을 다이 플레이트에 누르면서 전동하는 것으로, 전조용 다이스를 제작하는 기법이 기재되어 있지만, 이 수법으로 전조용 다이스를 제작하면 다이스 표면에 연속적인 파형 곡면이 의도되지 않게 작출(作出)되어 버리고, 결과적으로 이 전조용 다이스를 이용하여 전조하면, 축형이 진원(眞円) 모양의 원주 모양이 되지 않고 불안정하고 암나사를 나합하는 것이 불가능 내지 곤란한 곡경(谷徑)의 나사체가 생기게 된다고 하는 문제가 있었다.

또, 특허문헌 2, 특허문헌 3에 개시되고 있는 기술에서는, 이러한 문헌에 개시되고 있는 전조용 다이스를 이용하여 전조하면, 나사부의 축방향에서의 동일 영역 모양에, 우나사부와 좌나사부를 가지는 양나사체를 전조할 수 있지만, 이 양나사체는 우나사와 좌나사가 다른 피치이며, 같은 피치의 우나사부와 좌나사부를 가지는 양나사체를 전조할 수 있는 것은 아니었다.

특히, 특허문헌 3의 기술에 의하면, 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 문제가 되는 전조 시의 나사 소재와 전조용 다이스와의 사이에 생기는 슬립 등의 전동 불량에 의한 불량품이 생기게 되는 문제가 반은 해결되지만, 나사 소재가 전조용 다이스 표면에 의해서 꺾이는 소위 칩(chip)의 미세한 금속편이 전조용 다이스의 요철 모양의 표면에 끼어서 부착되고, 연속하여 고정밀도의 양나사체를 전조할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

특개소50-57053호 공보 특개2006-189056호 공보 WO2005/014194호 공보

본 발명은, 상술한 문제를 해결하기 위한 것, 즉, 원주 모양의 나사 소재를 이용하여 슬립 등의 전동 불량을 일으키지 않고 동시에, 우나사와 좌나사를 가지는 수나사체를 전조하는 것이 가능하고, 우나사와 좌나사가 같은 피치에서도 다른 피치에서도 전조 가능하고, 칩이 나오기 어렵게 하여 칩이 나왔을 때에도 전조용 다이스의 요부(凹部)에 칩이 막히지 않고 용이하게 용이하게 빠져 나가 고정밀도의 양나사체의 대량생산이 가능한 양나사체의 전조용 다이스 및 전조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 양나사체 전조용 다이스 구조에서 선택한 수단은, 나사 소재에 대해서 압접하면서 상대 변위하는 강성 표면을 가지는 다이 부재를 구비하고, 다이 부재는, 개개의 상기 강성 표면의 최외부 사이를 연결하여 얻을 수 있는 가상 표면의 법선 방향에서 보았을 때 대략 평행사변형 모양을 이루고, 상기 가상 표면으로부터 요설(凹設)되어 독립한 복수의 요부(凹部)가 설치되고, 상기 법선 방향에서 보았을 때의 상기 대략 평행사변형 모양의 4개의 각의 대응 부위 중, 2 이상의 각부(角部)가, 상기 법선 방향에서 보았을 때, 둥글게 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 요부의 둘레는, 상기 법선 방향에 따르는 단면 형상에서, 상기 대략 평행사변형 모양의 상기 둘레 상을 따라서 둥글게 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 2 이상의 각부는, 서로 대각 모양으로 위치하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 2 이상의 각부는, 상기 상대 변위의 방향에 위치하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 요부의 법선 방향에서 보았을 때의 상기 대략 평행사변형이, 대략 마름모 모양을 이루는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 대략 평행사변형은, 그 대각선 중 적어도 일방의 대각선 거리가, 상기 나사 소재의 반경을 R₀, 원주율을 π라 할 때, 2πR₀이하로 설정되는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 요부는, 상기 대략 평행사변형의 일방의 대각선의 거리를 비교적 길고 타방의 대각선의 거리를 비교적 짧게 설정한 대략 평행사변형 모양의 개구면을, 1 구성면으로 하는 가상적인 대략 사각뿔 형상의 구멍 모양을 이루고, 이 대략 사각뿔 형상의 중앙 정부(頂部)가 요부의 최심부위(最深部位)를 이루는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 요부는, 대략 사각뿔 형상을 이루고, 그 능선(稜線) 상당 부위는 해당 능선에 직교하는 단면에서 보았을 때 둥글게 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 요부는, 대략 사각뿔 사다리꼴 형상을 이루고, 그 최심부가 대략 평평한 저부를 가지는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 요부는, 해당 요부의 용적을 v, 원주율을 π, 상기 상대 변위의 방향에 대한 직교 방향에서의 상기 요부의 요설 피치를 p, 해당 양나사체 전조용 다이스에 의해서 전조되어서 이루어지는 양나사체의 곡경(谷徑)을 d_R, 상기 요부의 최심부의 깊이를 h라 할 때, 상기 용적 v의 설정 범위가

πpd_Rh/7≤v≤πpd_Rh/5

로 규정되는 것을 특징으로 하고 있다.

또, 본 발명의 양나사체의 전조 방법에서 선책한 수단은, 나사 소재에 대해서 압접하면서 상대 변위하는 강성 표면을 갖고, 상기 표면의 최외부 사이를 연결하여 얻을 수 있는 가상 표면의 법선 방향에서 보았을 때 대략 평행사변형 모양을 이루고 해당 가상 표면으로부터 요설되어 독립한 복수의 요부가 설치된 두 개의 다이 부재의 해당 표면끼리를 서로 대향시키고, 이러한 표면 사이의 최단 간격을 소정간격 d로서 배설(配設)하는 것이며, 상기 간격 d를, 대략 원주 모양의 나사 소재의 반경을 R₀, 상기 요부의 용적을 v, 원주율을 π, 상기 상대 변위의 방향에 대한 직교 방향에서의 상기 요부의 요설 피치를 p라 했을 때,

d=2(R₀ ²-2v/(πp))^1/2

다만, 해당 용적 v의 설정이, πpd_Rh/7≤v≤πpd_Rh/5를 만족하는 범위에서 설정되고, 해당 양나사체의 전조 방법에 따라 전조되어서 이루어지는 양나사체의 곡경을 d_R, 상기 요부의 최심부의 깊이를 h로서 설정하고, 일방의 상기 표면에 대해서 타방의 상기 표면을 상대 변위시키면서, 상기 나사 소재를 이러한 다이 부재의 표면 사이에 압접시키면서 전동시키는 것에 의해서 양나사체를 제조하는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 다이 부재는, 상기 법선 방향에서 보았을 때의 상기 대략 평행사변형 모양의 4개의 각의 대응 부위 중, 2 이상의 각부가, 상기 법선 방향에서 보았을 때, 둥글게 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 요부의 둘레는, 상기 법선 방향에 따르는 단면 형상에서, 상기 대략 평행사변형 모양의 상기 둘레를 따라서 둥글게 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 대략 평행사변형은, 그 대각선 중 적어도 일방의 대각선 거리가, 상기 나사 소재의 반경을 R₀, 원주율을 π라 할 때, 2πR₀ 이하로 설정되는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 요부는, 상기 대략 평행사변형의 일방의 대각선의 거리를 비교적 길고 타방의 대각선의 거리를 비교적 짧게 설정한 대략 평행사변형 모양의 개구면을, 1 구성면으로 하는 가상적인 대략 사각뿔 형상의 구멍 모양을 이루고, 이 대략 사각뿔 형상의 중앙 정부(頂部)가 요부의 최심부위를 이루는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 요부는, 대략 사각뿔 형상을 이루고, 그 능선 상당 부위는 해당 능선에 직교하는 단면에서 보았을 때 둥글게 형성되는 것을 특징으로 하고 있다.

상기 요부는, 해당 요부의 용적을 v, 원주율을 π, 상기 상대 변위의 방향에 대한 직교 방향에서의 상기 요부의 요설 피치를 p, 해당 양나사체 전조용 다이스에 의해서 전조되어서 이루어지는 양나사체의 곡경을 d_R, 상기 요부의 최심부의 깊이를 h라 할 때, 상기 용적 v의 설정 범위가

πpd_Rh/7≤v≤πpd_Rh/5

로 규정되는 것을 특징으로 하고 있다.

본 발명은, 평면에서 보았을 때의 요부 형상을, 대략 평행사변형 모양 바람직하게는 대략 마름모 모양으로 한 후, 해당 대략 평행사변형의 상대 변위 방향에서의 각부를 둥글게 함과 동시에, 단면에서 보았을 때의 요부의 둘레를 주회(周回, round) 상에 걸쳐(over) 둥글게 하고, 대략 사각뿔 모양으로 요설한 요부의 능선 상당 부위의 단면 형상을 해당 능선 방향에 따라서 둥글게 한 두 개의 다이 부재를, 그러한 강성 표면끼리를 대향시키면서, d=2(R₀ ²-2v/(πp))^1/2의 간격을 가지고 이 거리를 일정하게 유지한 채로 상대 변위 가능하게 배설하고, 이러한 사이에 반경 R₀의 나사 소재를 압접시키면서 전동시키는 것으로 양나사체를 전조하도록 구성함으로써, 원주 모양의 나사 소재를 이용하고 있음에도 불구하고 슬립 등의 전동 불량을 일으키지 않고, 우나사부와 좌나사부를 동시에 고정밀도로 전조하면서도 칩이 대부분 나오지 않는 데다가, 만일 칩이 나와도 다이 부재의 요부 내에 멈추어 막히지 않고, 용이하게 빠져 나갈 수 있고, 이것에 의해서 나사부의 축방향에서의 동일 영역 상에 우나사부와 좌나사부를 가지는 수나사체인 양나사체를, 고정밀도로 연속적인 전조를 실시하는 것을 가능하게 하여, 대량생산을 가능하게 한다. 다만, 용적 v는, πpd_Rh/7≤v≤πpd_Rh/5를 만족하도록 설정되고, 여기에, 표면 사이의 최단 간격을 d, 대략 원주 모양의 나사 소재의 반경을 R₀, 요부의 용적을 v, 원주율을 π, 상기 상대 변위의 방향에 대한 직교 방향에서의 상기 요부의 요설 피치를 p, 양나사체의 전조 방법에 따라 전조되어서 이루어지는 양나사체의 곡경을 d_R, 요부의 최심부의 깊이를 h라 한다.

[도 1]각종의 다이 부재를 개략적으로 나타내 보인 사시도이며, (A)는 평다이 부재를, (B)는 환다이 부재를, (C)는 원호형 다이 부재를 개략적으로 나타내 보이고 있다.
[도 2](A)는, 복수의 요부가 정렬해서 설치된 다이 부재의 강성 표면을 개략적으로 나타내 보인 모식도이며, (B)는 (A)의 X-X′ 단면의 단면도이다.
[도 3](A)은, 일 요부를 확대한 가상 표면의 법선 방향에서 보았을 때의 평면도이며, (B)는 그 변형예이다.
[도 4]도 3(A)의 Y-Y′ 단면의 단면도이며, (A)는 저부가 평탄하게 형성되고, (B)는 저부가 예각으로 형성되고, (C)는 가장 바람직한 형태이며 저부가 둥글게 형성되어 있는 상태를 나타내는 단면도이다.
[도 5](A)는, 일 요부를 확대한 가상 표면의 법선 방향에서 보았을 때의 평면도이며, 강성 표면의 상대 변위 방향에서의 대각선 거리를 모식적으로 나타내는 도면이며, (B)는 해당 상대 변위 방향에 대한 직교 방향에서의 요부의 요설 피치를 모식적으로 나타내는 가상 표면의 법선 방향에서 보았을 때의 평면도이다.
[도 6]요부의 삼차원 구성을 나타내기 위한 일 요부의 삼면도이다.
[도 7]본 발명의 실시에 의해서 얻을 수 있는 양나사체의 나사부를 모식적으로 나타낸 일 측면도이다.
[도 8]본 발명의 양나사체의 전조 방법을 적용한 전조의 모습을 모식적으로 나타내는 개략도이며, (A)는 평다이 부재를 두 개 이용한 전조의 모습, (B)는 환다이 부재를 두 개 이용한 전조의 모습, (C)는 원호형 다이 부재와 환다이 부재를 이용한 전조의 모습을 나타낸 것이다.

이하 본 발명의 실시의 형태를 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 먼저, 본 발명의 양나사체 전조(form-rolling)용 다이스 구조에 대해 설명한다. 본 실시 형태의 양나사체 전조용 다이스 구조는, 원주 모양의 나사 소재(B)에서 압접하면서, 이 나사 소재(B)의 축방향에 직교하는 방향으로 상대 변위하면서 해당 나사 소재(B) 표면을 변형시켜 축방향에서의 동일 영역 상에 우나사부와 좌나사부를 가지는 양나사체(D)를 전조하는 것이다.

본 실시의 형태에서의 본 발명을 적용해서 이루어지는 강성(剛性) 표면(20)을 가지는 다이(die) 부재(10)는, 도 1(A)에 나타내는 플레이트 모양의 다이 부재(11)를 두 개 이용하는 소위 평다이스 형태의 이외에, 도 1(B)에 나타내는 원통 혹은 원주형의 두 개 이상의 환다이 부재(12)를 맞추어 이용하는 소위 환다이스 형태나 도 1(C)에 나타내는 소위 플래너테리(planetary) 방식이라고도 불리는, 나사 소재(B)에 압접되는 강성의 원호 모양 표면을 가지는 고정 부재인 원호형 다이 부재(13)와 이 원호 표면에 대응한 외경으로 설정되어 나사 소재(B)에 압접되는 강성의 원통 표면을 가지는 원통 혹은 원주형 다이 부재(12)로 구성되는 형태의 것이어도 좋다.

어느 타입의 다이 부재(10)여도, 본 실시 형태의 다이 부재(10)는, 나사 소재(B)에 압접되는 2 이상의 다이 부재(10)를 구비하고, 압접되면서 이들 2 이상의 다이 부재(10)의 강성 표면(20)끼리가 상대 변위 함과 동시에 나사 소재(B)에 대해서 상대 변위하는 강성 표면(20)을 가진다.

이 강성 표면(20)에는, 이 강성 표면(20)의 최외부(21) 사이를 연결하여 얻을 수 있는 가상 표면(22)의 법선 방향에서 보았을 때, 대략 평행사변형 모양을 이루고, 가상 표면(22)으로부터 도 2(B)에 나타내듯이 요설되는 요부(凹部)(30)가, 도 2(A)에 나타내듯이 복수 독립하여 정렬해서 설치된다. 여기서, 가상 표면(22)은, 플레이트 모양의 다이 부재(10)의 경우에는 평면 상에, 환다이스 형태의 경우에는 원통면 상에, 원호 모양 다이스 형태의 경우에는 원호면 모양으로 설정하는 것이 바람직하고, 그러한 가상 표면(22)이 물결치거나 왜곡되거나 하는 것이 없게 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 각 요부(30)는, 요부(30)의 법선 방향에서 보았을 때의 대략 평행사변형 모양으로 형성되고, 바람직하게는 대략 마름모 모양을 이루도록 구성한다. 이와 같이 대략 마름모 모양으로 설정하면, 전조되는 양나사체(D)의 우나사부와 좌나사부에서의 각각의 나사 피치가 서로 같다고 할 수 있게 된다.

이러한 요부(30)는, 각각 법선 방향에서 보았을 때의 대략 평행사변형 모양의 4개의 각의 대응 부위 중, 2 이상의 각부(角部)(31, 31)가, 도 3(A)에 나타내듯이, 법선 방향에서 보았을 때 둥글게 형성된다. 물론, 도 3(B)에 나타내듯이, 대략 평행사변형 모양의 4개의 각의 대응 부위의 모든 각부(31, 31, 32, 32)를 둥글게 형성하는 것도 가능하다. 또한, 이들 2 이상의 각부(31, 31)는, 서로 대각 위치 모양으로 설정하는 것이 바람직하고, 특히, 2 이상의 각부(31, 31)를 나사 소재(B)의 전동하는 방향, 즉 상대 변위의 방향의 대각 위치로서 설정하면, 전조 시에 만일 발생할 수 있는 칩이 상대 변위 시에 요부(30)로부터 흘러나오기 쉬워서 바람직하다.

이러한 요부(30)는, 도 1(B) 또는 도 4(A)~(C)에 나타내듯이, 가상 표면(22)의 법선 방향에 따르는 단면 형상에서, 그 둘레(33) 부분이, 예를 들면 R 가공 등과 같이 둥글게 형성되어, 대략 평행사변형 모양을 이루는 둘레(33)의 주회 상을 따라서 둥글게 형성된다. 이와 같이, 요부(30)의 둘레(33) 부분을, 둘레(33)의 주회 상에 걸쳐 둥글게 하여, 전조 시에 다이 부재(10) 표면과 나사 소재(B)와의 불합리한 닿음에 의해서 나사 소재(B)로부터 깎여 나와 발생하는 칩의 발생을 방지하는 것이 가능해진다.

또, 가상 표면(22)의 법선 방향에서 보았을 때 대략 평행사변형 모양의 요부(30)는, 그 대각선 중 적어도 일방의 대각선 거리를, 도 5(A)에 나타내듯이, 나사 소재(B)의 반경을 R₀, 원주율을 π라 할 때, 2πR₀ 이하가 되도록 설정한다. 바람직하게는, 본 발명의 실시에 의해서 얻을 수 있는 양나사체(D)의 곡경(谷徑)을 d_R(도 7 참조.)라 할 때, 요부(30)를 이루는 대략 평행사변형의 대각선 중 적어도 일방의 대각선 거리를 πd_R 이하로 한다. 보다 바람직하게는, 요부(30)를 이루는 대략 평행사변형의 대각선 중 적어도 상대 변위 방향으로 평행한 대각선의 대각선 거리를 πd_R 이하로 설정한다. 이와 같이 설정하여, 우나사부와 좌나사부의 나사 피치를 동등하게 설정 가능해지는 데다가, 고정밀도의 양나사체(D)를 얻을 수 있게 된다.

또, 요부(30)는, 도 6에 나타내듯이, 가상 표면(22)의 법선 방향에서 보았을 때의 대략 평행사변형의 일방의 대각선 거리, 바람직하게는 상대 변위 방향의 대각선 거리를 비교적 길고, 타방의 대각선 거리, 바람직하게는 상대 변위 방향에 대해서 직교하는 방향의 대각선 거리를 비교적 짧게 설정한 대략 평행사변형 모양의 개구면을, 1 구성면으로 하는 가상적인 대략 사각뿔 형상의 구멍 모양을 이루고, 이 대략 사각뿔 형상의 중앙 정부(頂部)가 요부(30)의 최심부위(34)를 이루도록 구성한다. 보다 바람직하게는, 요부(30)를 대략 사각뿔 사다리꼴 형상으로 형성하고, 그 최심부위(34)가 대략 평평한 저부(35)를 가지는 요부(30) 형상으로 한다. 이렇게 하면, 저부(35)가 넓어져서, 만일 발생하는 칩이 막히지 않고 흘러나오기 쉬워짐과 동시에, 본 발명의 실시에 의해서 얻을 수 있는 양나사체(D)의 나사산(M)의 최고 정부(頂部)가 양나사체(D)의 축 직각 방향에서, 예각과 이루지 못하고, 양나사체(D)에 대한 암나사체의 나합 시의 안정성을 향상시킬 수 있게 됨과 동시에, 본 발명의 실시 시의 대량생산에 의해서 얻을 수 있는 양나사체(D)의 제품 정밀도를 현저하게 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 요부(30)는, 해당 요부(30)의 용적을 v, 원주율을 π, 다이 부재(10)의 상대 변위의 방향에 대한 직교 방향에서의 요부(30)의 요설 피치를 p(도 5(B) 참조.), 본 발명의 실시에 의해서 얻을 수 있는 양나사체(D)의 곡경을 d_R(도 7 참조.), 요부(30)의 최심부위(34)의 깊이를 h라 할 때, 여기의 요부(30)의 용적 v의 설정 범위가, πpd_Rh/7≤v≤πpd_Rh/5로 규정되도록 구성하는 것이 바람직하다. 또, 이 범위보다 작게 설정하면, 나사산(M)이 너무 가늘거나, 너무 작아져서 강도 부족이 되고, 혹은 본 발명의 실시에 의해서 얻을 수 있는 수나사인 양나사체(D)에 암나사체를 나합 했을 때에 소위 여유가 너무 커지거나 덜컥거림(rattling)이 너무 커져 버리고, 반대로, 이 범위보다 크게 설정하면, 나사산(M)이 너무 두껍거나, 너무 커져서, 본 발명의 실시에 의해서 얻을 수 있는 수나사인 양나사체(D)에 암나사체를 나합 했을 때에 소위 여유가 너무 작아 져서 나합 곤란 혹은 나합 불능이 되거나, 혹은, 나사산(M)을 고정밀도로 전조하는 것이 곤란해진다.

이상 설명의 양나사체(D)의 전조용 다이스 구조의 다이 부재(10)를 이용하여 전조하면, 고정밀도의 양나사체(D)를 효율적으로 대량생산 하는 것이 가능해진다. 이 외에도, 본 발명을 적용해서 이루어지는 실시 형태의 양나사체(D)의 전조 방법을 이하에 첨부 도면을 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태의 양나사체(D)의 전조 방법은, 원주 모양의 나사 소재(B)에 대해서 압접하면서, 이 나사 소재(B)의 축방향으로 직교하는 방향으로 상대 변위하면서 해당 나사 소재(B) 표면을 변형시키고 축방향에서의 동일 영역 상에 우나사부와 좌나사부를 가지는 양나사체(D)를 전조하는 것이다.

본 실시의 형태의 본 발명을 적용해서 이루어지는 양나사체(D)의 전조 방법은, 강성 표면(20)을 가지는 다이 부재(10)을 두 개 이상 이용하고, 이러한 다이 부재(10, 10) 사이에 나사 소재(B)를 압접시키면서 전동시켜 양나사체(D)를 전조하는 것이다. 이 전조에 이용하는 다이 부재(10)로서는, 도 1(A)에 나타내는 플레이트 모양의 다이 부재(11)를 두 개 이용하는 소위 평다이스 형태의 이외에, 도 1(B)에 나타내는 원통 혹은 원주형의 두 개 이상의 환다이 부재(12)를 맞추어 이용하는 소위 환다이스 형태나 도 1(C)에 나타내는 소위 플래너테리(planetary) 방식이라고도 불리는, 나사 소재(B)에 압접되는 강성의 원호 모양 표면을 가지는 고정 부재인 원호형 다이 부재(13)와 이 원호 표면에 대응하는 외경으로 설정되어 나사 소재(B)에 압접되는 강성의 원통 표면을 가지는 원통 혹은 원주형 다이 부재(12)로 구성되는 형태의 것일 수 있다.

본 실시예의 양나사체(D)의 전조 방법에서는, 플레이트 모양의 다이 부재(11)를 이용하여 전조하는 경우에는, 도 8(A)에 나타내듯이, 일방의 평다이 부재(11)를 고정하고, 이것에 대해서 최외표면(最外表面) 사이의 거리가 소정간격 d가 되도록, 그리고 이 간격 d를 보관 유지하면서 타방의 평다이 부재(11)를 상대 변위 가능하게 배설(配設)한다. 물론, 이러한 평다이 부재(11, 11)는, 양방의 평다이 부재(11, 11)가 상대 변위하고 있으면, 양방을 서로 엇갈림의 방향으로 변위시키도록 구성할 수 있다.

또, 원주 모양 혹은 원통형의 두 개 이상의 환다이 부재(12, 12)를 맞추어 이용하는 소위 롤링 전조의 경우에는, 도 8(B)에 나타내듯이, 두 개의 환다이 부재(12, 12)를 서로의 회전축이 병행으로 보관 유지되면서, 최외표면 사이의 거리가 소정간격 d가 되도록, 그리고 이 간격 d를 보관 유지하면서 각각 회전 가능하게 배설된다. 이 때, 각각의 환다이 부재(12, 12)는 서로 역회전이거나 동회전일 수 있다.

또, 일방이 원호형으로 타방이 원주 혹은 원통형의 다이 부재(10)를 이용하여 전조하는 소위 플래너테리 방식의 전조의 경우에는, 도 8(C)에 나타내듯이, 일방의 원호형 다이 부재(13)를 고정하고, 이에 대해서 최외부(21) 사이의 거리가 소정간격 d가 되도록, 그리고 이 간격 d를 보관 유지하면서 타방의 환다이 부재(12)를 회전 자재로 보관 유지하고, 이러한 강성 표면(20, 20) 사이가 상대 변위 가능하도록 배설한다.

여기서, 간격 d는, 대략 원주 모양의 나사 소재의 반경을 R₀, 후술(혹은 전술)의 요부의 용적을 v, 원주율을 π, 다이 부재의 강성 표면 사이의 상대 변위의 방향에 대한 직교 방향에서의 요부의 요설 피치를 p라 했을 때, d=2(R₀ ²-2v/(πp))^1/2로서 설정하는 것이 바람직하다. 다만, 용적 v의 설정은, πpd_Rh/7≤v≤πpd_Rh/5를 만족하는 범위에서 설정하는 것이 바람직하다. 여기서, 해당 양나사체의 전조 방법에 따라 전조되어서 이루어지는 양나사체의 곡경을 d_R, 요부의 최심부의 깊이를 h라 한다.

물론, 어느 다이 부재(10)의 강성 표면(20)에도, 개개의 강성 표면(20)의 최외부(21) 사이를 연결하여 얻을 수 있는 가상 표면(22)의 법선 방향에서 보았을 때, 대략 평행사변형 모양을 이루고, 강성 표면(20)으로부터 요설되어 독립한 복수의 요부(30)가 설치된다. 그리고, 일방의 다이 부재(10)의 강성 표면(20)에 대해서 타방의 다이 부재(10)의 강성 표면(20)을 상대 변위시키면서, 원주 모양 혹은 원통형의 나사 소재(B)를 이러한 다이 부재(10, 10)의 표면 사이에 압접시키면서 전동시키는 것에 의해서 양나사체(D)를 제조한다.

또, 본 실시 형태의 양나사체(D)의 전조 방법에서 이용하는 다이 부재(10)의 강성 표면(20)에는, 이 강성 표면(20)의 최외부(21) 사이를 연결하여 얻을 수 있는 가상 표면(22)의 법선 방향에서 보았을 때, 대략 평행사변형 모양을 이루고, 가상 표면으로부터 도 2(B)에 나타내듯이 요설되는 요부(30)가, 도 2(A)에 나타내듯이 복수 독립하여 정렬해서 설치된 것을 채용할 수 있다. 여기서, 가상 표면(22)은, 플레이트 모양의 다이 부재(11)의 경우에는 평면 모양으로, 환다이스 형태의 경우에는 원통 면 모양으로, 원호 모양 다이스 형태의 경우에는 원호면 모양으로 설정하는 것이 바람직하고, 그러한 가상 표면(22)이 물결치거나 왜곡되지 않게 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 각 요부(30)는, 요부(30)의 법선 방향에서 보았을 때의 대략 평행사변형 모양으로 형성되고, 바람직하게는 대략 마름모 모양을 이루도록 구성한다. 이와 같이 대략 마름모 모양으로 설정하면, 전조되는 양나사체(D)의 우나사부와 좌나사부에서의 각각의 나사 피치가 서로 동일한 것으로 할 수 있게 된다.

이러한 요부(30)는, 각각 법선 방향에서 보았을 때의 대략 평행사변형 모양의 4개의 각의 대응 부위의 중, 2 이상의 각부(31, 31)가, 도 3(A)에 나타내듯이, 법선 방향에서 보았을 때 둥글게 형성하는 것이 바람직하다. 물론, 도 3(B)에 나타내듯이, 대략 평행사변형 모양의 4개의 각의 대응 부위의 모든 각부(31, 31, 32, 32)를 둥글게 형성하는 것도 가능하다. 또한, 이들 2 이상의 각부(31, 31)는, 서로 대각 위치 모양으로 설정하는 것이 바람직하고, 특히, 2 이상의 각부(31, 31)를 나사 소재(B)의 전동하는 방향, 즉 상대 변위의 방향에서의 대각 위치로서 설정하면, 전조 시에 만일 발생한 칩이 상대 변위 시에 요부(30)로부터 흘러나오기 쉬워져 바람직하다.

이러한 요부(30)는, 도 1(B) 또는 도 4(A)~(C)에 나타내듯이, 가상 표면(22)의 법선 방향에 따르는 단면 형상에서, 그 둘레(33) 부분이, 예를 들면 R 가공 등과 같이 둥글게 형성되어, 대략 평행사변형 모양을 이루는 둘레(33)의 주회 상을 따라서 둥글게 형성하는 것이 가능하다. 이와 같이, 요부(30)의 둘레(33) 부분을 둘레(33)의 주회 상에 걸쳐 둥글게 함으로써, 전조 시에 다이 부재(10) 표면과 나사 소재(B)와의 불합리한 닿음에 의해서 나사 소재(B)로부터 깎여 나와 발생하는 칩의 발생을 방지하는 것이 가능해져서 바람직하다.

또, 가상 표면(22)의 법선 방향에서 보았을 때 대략 평행사변형 모양의 요부(30)는, 그 대각선 중 적어도 일방의 대각선 거리를, 도 5(A)에 나타내듯이, 나사 소재(B)의 반경을 R₀, 원주율을 π라 할 때, 2πR₀ 이하가 되도록 설정한다. 바람직하게는, 본 발명의 실시에 의해서 얻을 수 있는 양나사체(D)의 곡경을 d_R(도 7 참조.)라 할 때, 요부(30)를 이루는 대략 평행사변형의 대각선 중 적어도 일방의 대각선 거리를 πd_R 이하로 한다. 보다 바람직하게는, 요부(30)를 이루는 대략 평행사변형의 대각선 중 적어도 상대 변위 방향으로 평행한 대각선의 대각선 거리를 πd_R 이하로 설정한다. 이와 같이 설정하는 것에 의해서, 우나사부와 좌나사부의 나사 피치를 동등하게 설정 가능해지는 데다가, 고정밀도의 양나사체(D)를 얻을 수 있게 된다.

또, 요부(30)는, 도 6에 나타내듯이, 가상 표면의 법선 방향에서 보았을 때의 대략 평행사변형의 일방의 대각선 거리, 바람직하게는 상대 변위 방향의 대각선 거리를 비교적 길고, 타방의 대각선 거리, 바람직하게는 상대 변위 방향에 대해서 직교하는 방향의 대각선 거리를 비교적 짧게 설정한 대략 평행사변형 모양의 개구면을, 1 구성면으로 하는 가상적인 대략 사각뿔 형상의 구멍 모양을 이루고, 이 대략 사각뿔 형상의 중앙 정부(頂部)가 요부(30)의 최심부위(34)를 이루도록 구성한다. 보다 바람직하게는, 요부(30)를 대략 사각뿔 사다리꼴 형상으로 형성하고, 그 최심부위(34)가 대략 평평한 저부(35)를 가지는 요부(30) 형상으로 한다. 이렇게 함으로써, 저부(35)가 넓어지고, 만일 발생한 칩이 막히지 않고 흘러나오기 쉬워짐과 동시에, 본 발명의 실시에 의해서 얻을 수 있는 양나사체(D)의 나사산(M)의 최고 정부(頂部)가 양나사체(D)의 축 직각 방향에서 예각과 이루지 못하고, 양나사체(D)에 대한 암나사체의 나합 시의 안정성을 향상시킬 수 있게 됨과 동시에, 본 발명의 실시 시의 대량생산에 의해서 얻을 수 있는 양나사체(D)의 제품 정밀도를 현저하게 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 요부(30)는, 해당 요부(30)의 용적을 v, 원주율을 π, 다이 부재(10)의 상대 변위의 방향에 대한 직교 방향에서의 요부(30)의 요설 피치를 p(도 5(B) 참조.), 본 발명의 실시에 의해서 얻을 수 있는 양나사체(D)의 곡경을 d_R(도 7 참조.), 요부(30)의 최심부위(34)의 깊이를 h라 할 때, 여기의 요부(30)의 용적 v의 설정 범위가, πpd_Rh/7≤v≤πpd_Rh/5로 규정되도록 구성하는 것이 바람직하다. 또, 이 범위보다 작게 설정하면, 나사산(M)이 너무 가늘거나, 너무 작아져서 강도 부족에, 혹은 본 발명의 실시에 의해서 얻을 수 있는 수나사인 양나사체(D)에 암나사체를 나합 했을 때에 소위 여유가 너무 커져서 덜컥거림이 너무 커지고, 반대로, 이 범위보다 크게 설정하면, 나사산(M)이 너무 두껍거나, 너무 커져서, 본 발명의 실시에 의해서 얻을 수 있는 수나사인 양나사체(D)에 암나사체를 나합 했을 때에 소위 여유가 너무 작아져서 나합 곤란 혹은 나합 불능이 되거나, 혹은, 나사산(M)을 고정밀도로 전조하는 것이 곤란해진다.

이상 설명의 양나사체(D)의 전조용 다이스 구조 및 전조 방법에 대해 설명했지만, 물론, 이것들에 한정하지 않고, 본 발명의 주지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하다.

10 다이(die) 부재
11 평다이 부재
12 환다이 부재
13 원호형 다이 부재
20 강성(剛性) 표면
21 최외부
22 가상 표면
30 요부(凹部)
31 각부(角部)
32 각부
33 둘레
34 최심부위
35 저부
B 나사 소재
D 양나사체
M 나사산

Claims

나사 소재에 대해서 압접하면서 상대 변위하는 강성(剛性) 표면을 가지는 다이 부재를 구비하고,
상기 다이 부재는, 상기 표면의 최외부 사이를 연결하여 얻을 수 있는 가상 표면의 법선 방향에서 보았을 때에 대략 평행사변형 모양을 이루고 해당 가상 표면으로부터 요설(凹設)되어 독립한 복수의 요부(凹部)가 설치되고,
상기 법선 방향에서 보았을 때의 상기 대략 평행사변형 모양의 4개 각의 대응 부위 중, 2 이상의 각부(角部)가, 상기 법선 방향에서 보았을 때, 둥글게 형성되는 것을 특징으로 하는 양나사체 전조용 다이스 구조.
제1항에 있어서,
상기 요부의 둘레는, 상기 법선 방향에 따르는 단면 형상에서, 상기 대략 평행사변형 모양의 상기 둘레 상을 따라서 둥글게 형성되는 것을 특징으로 하는 양나사체 전조용 다이스 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 2 이상의 각부는, 서로 대각 모양으로 위치하는 것을 특징으로 하는 양나사체 전조용 다이스 구조.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 2 이상의 각부는, 상기 상대 변위의 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 양나사체 전조용 다이스 구조.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 요부의 법선 방향에서 보았을 때의 상기 대략 평행사변형이, 대략 마름모 모양을 이루는 것을 특징으로 하는 양나사체 전조용 다이스 구조.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대략 평행사변형은, 그 대각선 중 적어도 일방의 대각선 거리가, 상기 나사 소재의 반경을 R₀, 원주율을 π라 할 때, 2πR₀ 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 양나사체 전조용 다이스 구조.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 요부는, 상기 대략 평행사변형의 일방의 대각선의 거리를 비교적 길고 타방의 대각선의 거리를 비교적 짧게 설정한 대략 평행사변형 모양의 개구면을, 1 구성면으로 하는 가상적인 대략 사각뿔 형상의 구멍 모양을 이루고, 이 대략 사각뿔 형상의 중앙 정부(頂部)가 요부의 최심부위(最深部位)를 이루는 것을 특징으로 하는 양나사체 전조용 다이스 구조.
제7항에 있어서,
상기 요부는, 대략 사각뿔 형상을 이루고, 그 능선(稜線) 상당 부위는 해당 능선에 직교하는 단면에서 보았을 때 둥글게 형성되는 것을 특징으로 하는 양나사체 전조용 다이스 구조.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 요부는, 대략 사각뿔 사다리꼴 형상을 이루고, 그 최심부가 대략 평평한 저부를 가지는 것을 특징으로 하는 양나사체 전조용 다이스 구조.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 요부는, 해당 요부의 용적을 v, 원주율을 π, 상기 상대 변위의 방향에 대한 직교 방향에서의 상기 요부의 요설(凹設) 피치를 p, 해당 양나사체 전조용 다이스에 의해서 전조되어서 이루어지는 양나사체의 곡경(谷徑)을 d_R, 상기 요부의 최심부의 깊이를 h라 할 때, 상기 용적 v의 설정 범위가
πpd_Rh/7≤v≤πpd_Rh/5
로 규정되는 것을 특징으로 하는 양나사체 전조용 다이스 구조.
나사 소재에 대해서 압접하면서 상대 변위하는 강성 표면을 갖고, 상기 표면의 최외부 사이를 연결하여 얻을 수 있는 가상 표면의 법선 방향에서 보았을 때 대략 평행사변형 모양을 이루고 해당 가상 표면으로부터 요설되어 독립한 복수의 요부가 설치된 두 개의 다이 부재의 해당 표면끼리를 서로 대향시키고, 이러한 표면 사이의 최단 간격을 소정간격 d로 배설(配設)하는 것이며, 상기 간격 d를, 대략 원주 모양의 나사 소재의 반경을 R₀, 상기 요부의 용적을 v, 원주율을 π, 상기 상대 변위의 방향에 대한 직교 방향에서의 상기 요부의 요설 피치를 p라 했을 때,
d=2(R₀ ²-2v/(πp))^1/2
다만, 해당 용적 v의 설정이, πpd_Rh/7≤v≤πpd_Rh/5를 만족하는 범위에서 설정되고, 해당 양나사체의 전조 방법에 따라 전조되어서 이루어지는 양나사체의 곡경을 d_R, 상기 요부의 최심부의 깊이를 h로 설정하고,
일방의 상기 표면에 대해 타방의 상기 표면을 상대 변위시키면서, 상기 나사 소재를 이러한 다이 부재의 표면 사이에 압접시키면서 전동(轉動)시켜서 양나사체를 제조하는 것을 특징으로 하는 양나사체의 전조 방법.
제11항에 있어서,
상기 다이 부재는, 상기 법선 방향에서 보았을 때 상기 대략 평행사변형 모양의 4개의 각의 대응 부위 중, 2 이상의 각부가, 상기 법선 방향에서 보았을 때, 둥글게 형성되는 것을 특징으로 하는 양나사체의 전조 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 요부의 둘레는, 상기 법선 방향에 따르는 단면 형상에서, 상기 대략 평행사변형 모양의 상기 둘레를 따라서 둥글게 형성되는 것을 특징으로 하는 양나사체의 전조 방법.
제12항 또는 제13항에 있어서,
상기 2 이상의 각부는, 서로 대각 모양으로 위치하는 것을 특징으로 하는 양나사체의 전조 방법.
제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 2 이상의 각부는, 상기 상대 변위의 방향에 위치하는 것을 특징으로 하는 양나사체의 전조 방법.
제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 요부의 법선 방향에서 보았을 때의 상기 대략 평행사변형이, 대략 마름모 모양을 이루는 것을 특징으로 하는 양나사체의 전조 방법.
제11항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 대략 평행사변형은, 그 대각선 중 적어도 일방의 대각선 거리가, 상기 나사 소재의 반경을 R₀, 원주율을 π라 할 때, 2πR₀ 이하로 설정되는 것을 특징으로 하는 양나사체의 전조 방법.
제11항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 요부는, 상기 대략 평행사변형의 일방의 대각선의 거리를 비교적 길고 타방의 대각선의 거리를 비교적 짧게 설정한 대략 평행사변형 모양의 개구면을, 1 구성면으로 하는 가상적인 대략 사각뿔 형상의 구멍 모양을 이루고, 이 대략 사각뿔 형상의 중앙 정부(頂部)가 요부의 최심부위를 이루는 것을 특징으로 하는 양나사체의 전조 방법.
제18항에 있어서,
상기 요부는, 대략 사각뿔 형상을 이루고, 그 능선 상당 부위는 해당 능선에 직교하는 단면에서 보았을 때 둥글게 형성되는 것을 특징으로 하는 양나사체 전조용 다이스 구조.
제18항 또는 제19항에 있어서,
상기 요부는, 대략 사각뿔 사다리꼴 형상을 이루고, 그 최심부가 대략 평평한 저부를 가지는 것을 특징으로 하는 양나사체 전조용 다이스 구조.
제11항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 요부는, 해당 요부의 용적을 v, 원주율을 π, 상기 상대 변위의 방향에 대한 직교 방향에서의 상기 요부의 요설 피치를 p, 해당 양나사체 전조용 다이스에 의해서 전조되어서 이루어지는 양나사체의 곡경을 d_R, 상기 요부의 최심부의 깊이를 h라 할 때, 상기 용적 v의 설정 범위가
πpd_Rh/7≤v≤πpd_Rh/5
로 규정되는 것을 특징으로 하는 양나사체 전조용 다이스 구조.