工具の製造方法

【課題】所定の断面形状の作用室を形成でき、液体が浸入して残留するような空間を形成する閉じた中底や、形成した作用室の奥に機械加工を施す際に障害となる中底を生じさせない工具の製造方法を提供する。
【解決手段】鋼材３にドリル加工によって下穴４を開け、形成すべき工具１の作用室２の断面形状に輪郭が合致する端面６と、端面６から部分的に突出した突起７とを有するパンチ５を、下穴４の上から押し込む。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工具の製造方法に関し、特に、ソケットレンチなどの筒状の作用室を有する工具の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ソケットレンチなどの筒状の工具の内壁の形状を形成する方法として、図２２に示すように、円柱状の鋼材５１にドリルによって下穴５２を形成し、下穴５２に、図２３に示すような、形成すべき作用室の内壁形状に対応する例えば正四角柱状に形成したパンチ５３を挿入する製造方法が知られている。パンチ５５の鋼材５１に押し込まれる端面５４は、若干の山型に形成されている。
【０００３】
従来の製造方法によれば、図２４に示すように、鋼材５１からパンチ５３が削り取った、下穴５２と形成する作用室５５との断面積の差に相当する部分の材料が、パンチ５３の端面５４の下に堆積して中底５６を形成する。下穴５２の最深部は、中底５６の下に僅かな残存空間５７として残される。また、図２５の平面図にも示すように、中底５６は、削り取られる材料が多い作用室５５の四隅から成長し、互いに接合して略十字型の接合痕５８を形成する。この接合痕５８は、微細な隙間を有し、残存空間５７と作用室５５とを僅かながら連通させる。
【０００４】
このように作用室５５がプレス成形された鋼材５１は、さらに、酸洗いやメッキなどの表面処理が施される。表面処理工程において、鋼材５１は、酸やメッキ液などの処理液に浸漬され、接合痕５８から残存空間５７に処理液が浸入する場合が少なくない。一度残存空間５７に処理液が浸入すると、完全に排出することは困難である。こうして、残存空間５７に処理液が取り残されたまま製品化された工具は、後から処理液が染み出し、さびを発生する等のトラブルを起こすという問題があった。
【０００５】
従来の工具の製造方法において、削り取られる材料の体積と、下穴５２のパンチ５３よりも深い部分の体積とをぴったりと一致させることができれば、中底５６の下に残存空間５７が残らない。しかしながら、プレス成形において、そのような厳密な精度を求めることは到底不可能である。万一、下穴５２が浅くなりすぎると、パンチ５３によって削り取られた材料の行き場がなくなり、プレス工程において急激な圧力上昇をもたらし、鋼材５１の変形やプレス機の破損などを招く結果となる。このため、下穴５２は、十分に深く開けておく必要があり、残存空間５７を形成せざるを得ない。
【０００６】
また、従来の工具の製造方法において、２段形状の作用室を形成しようとすると、パンチ５３によって形成された中底５６にドリルで下穴を開ける必要がある。しかし、中底５６は、パンチ５３によって削り取られて変形する際に焼き入れしたように熱変成しており、加えて肉厚が不均一である。このため、ドリルに過剰な負荷や不規則な負荷が加わり、ドリルの刃先を欠損させるなどして、加工が容易でないという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記問題点に鑑みて、本発明は、所定の断面形状の作用室を形成でき、液体が浸入して残留するような空間を形成する閉じた中底や、形成した作用室の奥に機械加工を施す際に障害となる中底を生じさせない工具の製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明による工具の製造方法は、鋼材にドリル加工によって下穴を開け、形成すべき工具の作用室の断面形状に輪郭が合致する端面と、前記端面から部分的に突出した突起とを有するパンチを、前記下穴の上から押し込む方法とする。
【０００９】
この方法によれば、パンチに設けた突起が、パンチの端面により削り取られた材料がパンチの端面下に堆積して成長し下穴に蓋をするように接合し合うことを防止する。これによって、下穴の深部と形成した工具の作用室とを隔離する閉じた中底を形成させない。これは、形成した工具を処理する処理液が浸入して残留する内部空間の形成を防止し、また、２段形状の作用室を形成しようとするときに、最初の加工によって焼き入れされた材料に穴開け加工する必要が生じないようにすることもできる。
【００１０】
また、本発明による工具の製造方法において、前記端面は、正多角形の輪郭を有し、前記下穴は、前記正多角形の内接円に略等しくてもよい。
【００１１】
この方法によれば、形成すべき正多角形に略内接する円形の下穴を開けることで、削り取るべき材料の体積を少なくでき、工具のジョイントによく用いられる正方形や、ボルトなどに用いられる正六角形に係合する作用室を効率よく形成できる。
【００１２】
また、本発明による工具の製造方法において、前記突起は、前記端面の中心から各辺の中央部に延伸する放射状の突起であってもよい。
【００１３】
パンチの端面は、正多角形の各辺の中央部では殆ど材料を削り取らず、端面の各角部で削り取った材料の堆積が各辺の中央部に拡がってゆき、端面の中心と各辺の中央部とを結ぶ線上で互いに接合し合おうとする。しかし、削り取った材料の堆積が互いに接合しようとする位置に延伸する突起を設けたことで、削り取った材料同志の接合を防止して、削り取った材料の堆積に接合痕を形成させない。
【００１４】
また、本発明による工具の製造方法において、前記突起は、円柱または円錐台状であってもよい。
【００１５】
この方法によれば、下穴の深部と形成した工具の作用室とを隔離する閉じた中底を形成させないだけでなく、多段の作用室を形成する場合にも、奥の作用室を形成するために焼き入れ状態の材料に下穴を開ける必要を生じさせないように、深部の下穴を残すことができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、本発明によれば、材料を削り取る端面から部分的に突出した突起とを有するパンチを使用して工具の作用室をプレス成型するので、成型した作用室の奥に液体が取り残されるような空間を形成する閉じた中底や、作用室の奥に機械加工を施す際に障害となるような中底を生じさせないようにできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
これより、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の第１実施形態により製造するソケット（工具）１を示す。ソケット１は、円柱状の鋼材の端面から軸方向に正方形断面の角穴を形成してなる作用室２を設けたものである。このような作用室２は、主に、ボックスレンチなどの工具のジョイントとして要求される。
【００１８】
図２は、本発明の第１の工程を示す。先ず、所定のソケット１の外形形状である円柱状をした中実の鋼材３に、ドリル加工によって下穴４を開ける。下穴４は、形成しようとする作用室２の正方形断面に略内接する円形断面を有している。
【００１９】
続いて、図３に示すパンチ５を、プレス機によって、下穴４の上から鋼材３に押し込む。パンチ５は、形成すべき作用室２の形状に一致する正方形の輪郭を持つ端面６と、端面６の中央を円錐台状に突出させた突起７とを有している。
【００２０】
図４は、パンチ５を鋼材３に押し込んだ状態を作用室２の対角断面について示す。この対角方向では、下穴４よりもパンチ５の方が大きいので、端面６によって鋼材３の材料が削り取られ、端面６の下面に堆積８を形成する。この堆積８は、端面６の四隅からそれぞれ端面６を覆うように拡がってゆく。しかしながら、端面６の中央部には突起７が設けられているので、堆積８は、突起７に阻まれて中央部を残して下穴４の奥側に向かって成長する。最終的に、堆積８は、図示するように、突起７の下方に残存空間９を残して、下穴４を外側から埋め戻すように押し込まれ、パンチ５の端面６によって形成される中底１０を構成する。
【００２１】
図５は、以上の要領で形成されたソケット１の作用室４を上方からのぞき込んだ状態を示す。ソケット１は、工具室２の奥に、堆積８による中底１０と、下穴４の奥部が取り残された残存空間９の底とが視認される。作用室２の四隅から成長した堆積８は、各辺の中央部から作用室２の中心部に向かって走る接合痕１１を残して、互いに接合されている。また、堆積８は、その中心部に、パンチ５の突起７に阻まれることで突起７の外形形状に合致する丸穴１２を形成している。
【００２２】
本実施形態のソケット１の製造方法において、下穴４が浅かった場合、または、パンチ５の押し込みストロークが長かった場合、削り取られた材料の余剰分は、残存空間９にはみ出すことができるので、プレス機に異常な圧力上昇をもたらすことがない。
【００２３】
また、ソケット１は、酸洗いやメッキなどの表面処理を行う際に、処理液に浸漬しても、処理液が浸入して残留するような内部空間を有していない。このため、処理液の残留によるさびなどの不具合を生じるおそれがない。
【００２４】
図６は、下穴４が深い場合（パンチのストロークが短い場合も同様）の断面を示す。この場合、残存空間は、下穴４の奥部がそのままの径で堆積８による中底１０の裏側に残されている。しかし、堆積８は、突起７によって中央に丸穴１２を形成し、作用室２と残存空間９とを連通させている。これによって、ソケット１を表面処理する際に残存空間９に入り込んだ処理液は、丸穴１２から残さずに排出でき、ソケット内部に残留することがない。
【００２５】
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態の製造方法は、使用するパンチの形状を除いて、第１実施形態と同じ工程である。よって、重複する説明は省略する。また、参照する図において、第１実施形態と同じ符号を付した構成要素や部分は、第１実施形態と同一、または、機能的に同じものである。
【００２６】
図７は、本実施形態にかかるパンチ５’を示す。本実施形態に使用するパンチ５’は、第１実施形態のパンチ５と同様の正方形の輪郭を有する端面６の中心から正方形の各辺の中央部に延伸する十字型の突起７’を有している。
【００２７】
図８に、本実施形態に係るパンチ５’で形成したソケット１の作用室２をのぞき込んだ状態の図と、図９および図１０に、ソケット１の作用室２の対角方向および対面方向の断面を示す。図８に示すように、本実施形態では、十字型の突起７’によって作用室２の奥に、十字溝１２が形成される。十字型の突起７’は、端面６の四隅からそれぞれ成長する堆積８が互いに接合しないように隔離することで、体積８に僅かの接合痕も生じさせない。
【００２８】
また、図１１に示すように、本実施形態においても、下穴４が深い場合は、堆積８の裏側に下穴４の奥部がそのまま残された残存空間９を形成するが、言うまでもなく、残存空間９に浸入した液体を十字溝１２から排出できる。
【００２９】
また、本実施形態においては、正方形断面の作用室２を形成するために、パンチ５’は、正方形端面６の輪郭を有し、その四隅から成長する体積８の接合を防止するために十字型の突起７’が設けられているが、正方形以外の正多角形断面の作用室２を形成する場合、接合痕１１を無くすためには、正多角形の中心から各辺の中央部に延伸する放射状の突起を設けることが必要である。例えば、正六角形の作用室を形成する場合は、正六角形の端面６の中心から各辺の中央部に延伸する「＊」型の突起を設ける。また、放射状の突起は、端面６の中央から各辺の中央部まで同じ幅を有する必要はなく、例えば、先端が尖った星形であってもよい。
【００３０】
続いて、本発明の第３実施形態の工具の製造方法について説明する。ここでも、第１実施形態と重複する説明は省略する。
【００３１】
図１２は、本実施形態の製造方法で形成したソケット２１の断面を示す。ソケット２１は、正六角形の断面形状を有する第１作用室２２と、第１作用室２２の奥に連通する第１丸穴２３と、第１丸穴２３の奥で拡径した第１残存空間２４と、第１残存空間２４の奥に連通し、第１丸穴２３と対角寸法が一致する正六角形の断面を有する第２作用室２５と、第２作用室２５の奥に連通する第２丸穴２６と、第２丸穴２６の奥で拡径した第２残存空間２７とを有する。さらに、ソケット２１は、第１作用室２２の反対側の端面に開口する第１実施形態と同様の正方形の断面を有する第３の作用室２と、第３作用室の奥に連通する第３丸穴１２と、第３丸穴１２の奥の第３残存空間９と、第２残存空間２７と第３残存空間９とを連通させる連通穴２８とを有している。
【００３２】
第１作用室２２は、図１３に示すように、ボルト２９の頭や、六角ナットを受け入れることができる。また、第２作用室２５は、図１４に示すように、ドライバービット３０のような六角形の軸を受け入れることができる。
【００３３】
このような形状のソケット２１を製造するために、本実施形態の工具の製造方法は、先ず、図１５に示すように、円柱状の鋼材３１に、複数の径の異なるドリルで多段の下穴を開ける。第１下穴３２は、第１作用室２２の正六角形断面に略内接する円形の穴であり、第２下穴３３は、第２作用室２５の正六角形断面に略内接する円形の穴である、第３下穴４は、第３作用室２の正方形断面に略内接する円形の穴である。連通穴２８も、ここで、ドリル加工により形成される。
【００３４】
続いて、鋼材３１に、図１６に示すような第１パンチ３４を、第１下穴３２の上からプレス機で押し込む。第１パンチ３４は、輪郭が第１作用室２２の断面に合致する正六角形の端面３５と、端面３５の中心を第１丸穴２３と同径の円柱状に突出させた突起３６とを有する。
【００３５】
これによって、図１７に示すように、端面３５によって六角形の断面形状の第１作用室２２と、突起３６によって第１丸穴２３とを形成し、取り残された第１下穴３２の奥部が第１残存空間２４となる。
【００３６】
さらに続いて、図１８に示すような第２パンチ３７を、第１作用室２２および第１丸穴２３を貫通して、第２下穴３３の上からプレス機で押し込む。第２パンチ３７は、プレス機に保持される基部３８と、基部３８に突設された正六角柱状の挿入部３９とからなり、挿入部３９は、第２作用室２２の断面に合致する正六角形の端面４０と、端面４０の中心を円柱状に突出させた突起４１とを有する。
【００３７】
これによって、図１９に示すように、端面４０によって六角形の断面形状の第２作用室２５と、突起４１によって第２丸穴２６とを形成し、取り残された第２下穴３３の奥部が第２残存空間２７となる。
【００３８】
第３作用室２は、鋼材３１の上下を逆にして、第１実施形態と同様に形成する。
【００３９】
本実施形態の製造方法でも、第１残存空間２４および第２残存空間２７が形成されるので、第１パンチ３４および第２パンチ３７によって削り取られた材料の行き場がなくなり、プレス圧力が異常上昇するトラブルがない。また、形成したソケット２１は、内部に隔離された空間がなく、表面処理の際などに液体が浸入して残留することがない。
【００４０】
また、ソケット２１の第１丸穴２３は、第１パンチ３４の端面３５によって削り取られて焼き入れされた状態の材料で形成される。しかしながら、第１パンチ３４の突起３６の直径を第２作用室２５の対角寸法より大きくしてあるので、新たに下穴を開けなくても、第１丸穴２３は第２パンチ３７の挿入部３９と干渉しない。これによって、第２作用室２５の形成のために、熱変性した材料にドリル加工して下穴を開けるという困難な作業が要求されない。
【００４１】
さらに、図２０に、本発明の第４実施形態の工具の製造方法に係るパンチ４２を示す。本実施形態は、第３実施形態の製造方法において、鋼材３１に第１パンチ３４を押し込む工程と、第２パンチ３７を押し込む工程との２つの工程を、図２０に示すパンチ４２を第１下穴３２の上から押し込むようにプレスする１つの工程に置き換えたものである。
【００４２】
本実施形態に係るパンチ４２は、正六角形の輪郭を有する第１端面４３の中央を正６角柱状に突出させた１次突起４４を有し、１次突起４４は、正六角形の輪郭を有する第２端面４５の中央をさらに円柱状に突出させた２次突起４６を有する。
【００４３】
図２１に、本実施形態の製造方法によって形成されるソケット２１’を示す。ソケット２１’は、第３実施形態にかかるソケット２１とほぼ同じ形状であるが、ソケット２１の第１丸穴２３に相当する部分が、第２作用室２５と同じ正六角形断面の六角穴２３’である点だけが異なる。
【００４４】
本実施形態において、パンチ４２の第１端面４３により削り取られた材料は、１次突起４４の存在により正六角形断面の六角穴２３’を残しながら、第１下穴３２の最深部を第１残存空間２４として取り残して堆積する。
【００４５】
この方法によっても、プレス機の異常な圧力上昇がなく、形成したソケット２１’に、液体が浸入して残留するような閉じた内部空間ができない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第１実施形態の工具の製造方法で形成したソケットの斜視図。
【図２】本発明の第１実施形態の工具の製造方法の第１工程における鋼材の斜視図。
【図３】本発明の第１実施形態の工具の製造方法に係るパンチの斜視図。
【図４】本発明の第１実施形態の工具の製造方法におけるプレス工程を示す対角断面図。
【図５】図１のソケットの平面図。
【図６】本発明の第１実施形態の工具の製造方法において、下穴が深い場合のプレス工程を示す対角断面図。
【図７】本発明の第２実施形態の工具の製造方法に係るパンチの斜視図。
【図８】本発明の第２実施形態の工具の製造方法で形成したソケットの平面図。
【図９】図８のソケットの対角断面図。
【図１０】図８のソケットの対面断面図。
【図１１】本発明の第２実施形態の工具の製造方法において、下穴が深い場合のプレス工程を示す対角断面図。
【図１２】本発明の第３実施形態の工具の製造方法で形成したソケットの平面図。
【図１３】図１２のソケットの第１の使用形態を示す断面図。
【図１４】図１２のソケットの第２の使用形態を示す断面図。
【図１５】本発明の第３実施形態の工具の製造方法の第１工程における鋼材の断面図。
【図１６】本発明の第３実施形態の工具の製造方法に係る第１パンチの斜視図。
【図１７】本発明の第３実施形態の工具の製造方法における第１のプレス工程を示す対角断面図。
【図１８】本発明の第３実施形態の工具の製造方法に係る第２パンチの斜視図。
【図１９】本発明の第３実施形態の工具の製造方法における第２のプレス工程を示す対角断面図。
【図２０】本発明の第４実施形態の工具の製造方法に係るパンチの斜視図。
【図２１】本発明の第４実施形態の工具の製造方法で形成したソケットの対角断面図。
【図２２】従来の工具の製造方法の第１工程における鋼材の斜視図。
【図２３】従来の工具の製造方法に係るパンチの斜視図。
【図２４】従来の工具の製造方法におけるプレス工程を示す対角断面図。
【図２５】従来の工具の製造方法で形成したソケットの対角断面図。
【符号の説明】
【００４７】
１ソケット（工具）
２作用室
３鋼材
４下穴
５パンチ
６端面
７突起
７’ 突起
２１ソケット（工具）
２１’ ソケット（工具）
２２第１作用室
２５第２作用室
３２第１下穴
３３第２下穴
３５第１パンチ
３６端面
３７突起
３８第２パンチ
３９端面
４０突起
４２パンチ
４３第１端面
４４１次突起
４５第２端面
４６２次突起

【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材にドリル加工によって下穴を開け、
形成すべき工具の作用室の断面形状に輪郭が合致する端面と、前記端面から部分的に突出した突起とを有するパンチを、前記下穴の上から押し込むことを特徴とする工具の製造方法。
【請求項２】
前記端面は、正多角形の輪郭を有し、
前記下穴は、前記正多角形の内接円に略等しいことを特徴とする請求項１に記載の工具の製造方法。
【請求項３】
前記突起は、前記端面の中心から各辺の中央部に延伸する放射状の突起であることを特徴とする請求項２に記載の工具の製造方法。
【請求項４】
前記突起は、円柱または円錐台状であることを特徴とする請求項１または２に記載の工具の製造方法。

【図１】