TW201707813A - 防鬆脫螺栓製造方法及其製成螺栓元件 - Google Patents

Abstract

一種螺栓元件包含一螺桿、一外螺紋部及至少一側擠壓螺牙部。該螺桿具有一外環表面，而該外螺紋部利用一螺牙滾軋製程形成在該螺桿之外環表面上，且該外螺紋部包含數個凹槽。該側擠壓螺牙部在該螺牙滾軋製程上將該外螺紋部之一個該凹槽進行側向擠壓擴張。該側擠壓螺牙部為側向擠壓擴張該側擠壓螺牙部之兩側對應的二螺牙，且該側擠壓螺牙部為擠壓形成二側凸出部於該側擠壓螺牙部之兩側對應鄰接的二個該凹槽上。

Description

防鬆脫螺栓製造方法及其製成螺栓元件

本發明係關於一種防鬆脫〔anti-loosen〕螺栓製造方法及其製成螺栓元件；特別是關於一種利用一側擠壓螺牙部〔laterally-extruded thread portion〕形成防鬆脫螺栓製造方法及其製成螺栓元件。

習用螺栓構造，如美國發明專利第US-6454506號之「Anchor bolt with an outer thread having thread turns with different cross-sectional shape」，其揭示一種固定螺栓或錨栓〔anchor bolt〕。該固定螺栓具有一圓柱螺桿〔cylindrical stem〕及至少一螺紋〔thread〕形成於該圓柱螺桿上。該螺紋自一自由前端〔free front end〕延伸一縱向距離〔longitudinal extent〕。

承上，該螺紋具有數個螺牙環〔thread turn〕，且沿著自該自由前端與該螺牙環之間的距離增加，而該圓柱螺桿之至少三分之一以上之該螺牙環之牙寬〔width〕減少，如此任兩個該螺牙環之一後接側面〔trailing flank〕及一前迎側面〔leading flank〕之間的凹槽寬度之距離〔distance〕反向增加。

雖然該螺紋之螺牙環在構造上設置為不等牙寬或不等凹槽寬度，但其僅用以提升其整體螺合或錨合強度，且其僅適用於相關建築物件上。事實上，在構造上該螺紋之螺牙環之不等牙寬或不等凹槽寬度無法有效防止其 在鎖合後發生鬆脫或脫落的問題。

另一習用螺絲構造，如中華民國專利公告第TW-475670號之「螺絲之螺牙改良結構」之新型專利，其揭示一種螺絲結構。該螺絲包含一螺絲頭、一螺絲本體及數個斜紋螺牙。該斜紋螺牙延伸分佈設置於該螺絲本體上。另外，在距離該螺絲頭之一定間距上將該斜紋螺牙之一段設置為一弧形的波浪狀螺牙。

承上，在該斜紋螺牙上該波浪狀螺牙延伸形成偏向於鄰近的該斜紋螺牙。在鎖合時，將該螺絲利用該波浪狀螺牙之緊密鎖合卡扣於一螺孔內。如此，使該螺絲獲得較佳的牢固鎖合，以防止在鎖合後該螺絲不易發生不當鬆動，或甚至不易發生意外脫落。

事實上，雖然該波浪狀螺牙延伸形成偏向於鄰近的該斜紋螺牙可提供緊密螺合的功能，但其具有構造複雜的缺點。即該波浪狀螺牙必須為單一螺牙，方能將該單一波浪狀螺牙形成偏向於鄰近的規則該斜紋螺牙。另外，在該斜紋螺牙上額外形成該波浪狀螺牙，但其在螺牙滾軋〔thread-rolling〕製程上具有實際加工困難的缺點。

換言之，習用螺栓構造及其製造方法必然存在需要提供在鎖合後防止發生機械性鬆脫之潛在需求。前述美國發明專利第US-6454506號及中華民國專利公告第TW-475670號僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。

有鑑於此，本發明為了滿足上述技術問題及需求，其提供一種防鬆脫螺栓製造方法及其製成螺栓元件，其利用一螺牙滾軋製程在一螺桿上形成一外螺紋部及至少一側擠壓螺牙部，如此擠壓形成二側凸出部〔一對側凸出部〕於該側擠壓螺牙部之兩側對應鄰接的二凹槽上，以便利用該二側凸出部進行螺合卡扣一內螺紋，以改善習用螺 栓〔螺絲〕元件無法提升其機械性鬆脫的問題。

本發明之主要目的係提供一種防鬆脫螺栓製造方法及其製成螺栓元件，其利用一螺牙滾軋製程在一螺桿上形成一外螺紋部及至少一側擠壓螺牙部，如此擠壓形成二側凸出部〔一對側凸出部〕於該側擠壓螺牙部之兩側對應鄰接的二凹槽上，以便利用該二側凸出部進行螺合卡扣一內螺紋，以達成提升螺栓〔螺絲〕元件之防止機械性鬆脫之目的。

為了達成上述目的，本發明較佳實施例之螺栓製造方法包含：將一主牙板及一凸塊板組合形成一複合式牙板；在一螺牙滾軋製程上利用該主牙板將一螺桿滾軋形成一外螺紋部，且該外螺紋部包含數個凹槽；及在該螺牙滾軋製程上利用該凸塊板將該外螺紋之一凹槽進行側向擠壓擴張，以形成至少一個或數個側擠壓螺牙部。

本發明較佳實施例之該側擠壓螺牙部為擠壓形成二側凸出部於該側擠壓螺牙部之兩側對應鄰接的二個該凹槽上。

本發明較佳實施例之數個該側擠壓螺牙部之間相對於該螺桿之縱向軸形成一夾角。

本發明較佳實施例之該夾角為180°、120°、90°、72°或60°。

本發明較佳實施例之該螺桿選自一螺栓胚件，將該螺栓胚件進行熱處理，以形成一表面熱處理層。

另外，本發明較佳實施例之螺栓元件包含：一螺桿，其具有一外環表面； 一外螺紋部，其利用一螺牙滾軋製程形成在該螺桿之外環表面上，且該外螺紋部包含數個凹槽；及至少一側擠壓螺牙部，其在該螺牙滾軋製程上將該外螺紋部之一個該凹槽進行側向擠壓擴張形成該側擠壓螺牙部；其中該側擠壓螺牙部為側向擠壓擴張該側擠壓螺牙部之兩側對應的二螺牙。

本發明較佳實施例之該側擠壓螺牙部為擠壓形成二側凸出部於該側擠壓螺牙部之兩側對應鄰接的二個該凹槽上。

本發明較佳實施例之數個該側擠壓螺牙部之間相對於該螺桿之縱向軸形成一夾角。

本發明較佳實施例之該夾角為180°、120°、90°、72°或60°。

本發明較佳實施例之該螺桿選自一螺栓胚件，將該螺栓胚件進行熱處理，以形成一表面熱處理層。

1‧‧‧螺栓頭

10‧‧‧螺桿

2‧‧‧外螺紋部

21‧‧‧螺牙

22‧‧‧凹槽

22a‧‧‧凹槽

22b‧‧‧凹槽

3‧‧‧側擠壓螺牙部

31a‧‧‧側凸出部

31b‧‧‧側凸出部

4‧‧‧內螺牙

5‧‧‧複合式牙板

50‧‧‧凸塊部

51‧‧‧主牙板

52‧‧‧凸塊板

100‧‧‧螺栓胚件

101‧‧‧表面熱處理層

第1圖：本發明較佳實施例之防鬆脫螺栓製造方法之流程示意圖。

第2圖：本發明第一較佳實施例之防鬆脫螺栓元件之正視示意圖。

第3圖：本發明第一較佳實施例之防鬆脫螺栓元件螺合內螺紋之側視示意圖。

第3A圖：本發明第一較佳實施例之防鬆脫螺栓元件螺合內螺紋於局部放大之側視示意圖。

第4圖：本發明較佳實施例之防鬆脫螺栓製造方法採用主牙板及凸塊板組合之立體示意圖。

第5圖：本發明第二較佳實施例之防鬆脫螺栓元件之示 意圖。

第6圖：本發明第三較佳實施例之防鬆脫螺栓製造方法之流程示意圖。

第7圖：本發明第三較佳實施例之防鬆脫螺栓元件之側視示意圖。

為了充分瞭解本發明，於下文將舉例較佳實施例並配合所附圖式作詳細說明，且其並非用以限定本發明。

本發明較佳實施例之螺栓製造方法及其製造螺栓元件適用於生產各種螺栓及螺絲，例如：六角頭螺栓〔hexagonal head bolt〕、方頭螺栓〔square head bolt〕、圓頭螺栓〔round head bolt〕、沉頭螺栓〔countersunk head bolt〕、T形頭螺栓〔T bolt〕、U形頭螺栓〔U bolt〕、雙頭螺栓〔stud bolt〕、環頭螺栓〔eye bolt〕、固定螺栓〔anchor bolt〕、機械螺絲〔machine screw〕、各種自攻螺絲〔self tapping screw〕、六角頭及內六角螺絲〔hexagon & hexagon socket screw〕、凸肩螺絲〔shoulder screw〕或帶墊圈螺絲〔Sems screw〕，但其並非用以限定本發明之應用範圍。本發明較佳實施例之螺栓製造方法及其製造螺栓元件適用於生產各種生產標準，例如：國際標準〔ISO〕、美制〔ANSI〕、日制〔JIS〕、德制〔DIN〕、英制〔BSW〕等，但其並非用以限定本發明之範圍。

本發明較佳實施例之防鬆脫螺栓元件選擇由各種複合材料〔complex material〕、各種金屬〔metal〕或金屬合金〔metal alloy〕材料製成，例如：鎂、各種鎂合金、鋁、各種鋁合金、低碳鋼、中碳鋼、合金鋼、銅、各種不銹鋼或其它金屬及其金屬合金等。

第1圖揭示本發明較佳實施例之防鬆脫螺栓製造方法之流程示意圖。請參照第1圖所示，本發明較佳實 施例之防鬆脫螺栓製造方法主要包含三個製程步驟S1至S3，在不脫離本發明之操作方法下將選擇適當省略或增加操作步驟，或調整操作步驟之前後順序。

第2圖揭示本發明第一較佳實施例之防鬆脫螺栓元件之正視示意圖。第3圖揭示本發明第一較佳實施例之防鬆脫螺栓元件螺合內螺紋之側視示意圖。第3A圖揭示本發明第一較佳實施例之防鬆脫螺栓元件螺合內螺紋於局部放大之側視示意圖。再者，第2至3A圖僅以適當比例尺寸及形狀表示螺栓〔或螺絲〕元件及其採用步驟之技術特徵。

請參照第2至3A圖所示，本發明第一較佳實施例之防鬆脫螺栓元件包含一螺栓頭〔bolt head〕1、一螺桿〔bolt shank〕10、一外螺紋部〔outer thread portion〕2及至少一側擠壓螺牙部3〔如第2圖之螺牙擴大部〕。該螺桿10具有一外環表面〔outer circular surface〕，而該外螺紋部2形成在該螺桿10之外環表面上，且該外螺紋部2包含數個螺牙21及數個凹槽〔groove〕22。

舉例而言，本發明較佳實施例之該螺栓頭1之頭型可製成岡山頭〔cheese head〕、B頭〔binding head〕、P頭〔pan head〕、傘頭〔truss head〕、F頭〔flat head〕、O頭〔oval head〕、六角頭〔hexagon head〕、六角墊圈頭〔hexagon washer head〕、P墊圈頭〔pan washer head〕等，但其並非用以限定本發明之範圍。另外，本發明較佳實施例之該螺栓頭1之槽型可製成一字槽〔slotted type〕、十字槽〔Phillips recess type〕、方型槽〔square socket type〕、內六角槽〔hexagon type〕、凹穴六角槽〔indented hexagon type〕、一字/方型槽〔slotted & square socket type〕、一字/十字槽〔slotted & Phillips combination type〕、切平六角槽〔plane hexagon type〕、工字槽〔H type〕、TX抽心槽〔TX tamper resistant type〕、一字槽〔slotted type〕、TX槽〔TX type〕及米字槽〔PZ drive type〕等，但其並非用以限定本發明之範圍。

請再參照第2至3A圖所示，舉例而言，該側擠壓螺牙部3為擠壓形成二側凸出部31a及31b，而該二側凸出部31a及31b形成於該側擠壓螺牙部3之兩側對應鄰接的二個該凹槽22a及22b上，且該二側凸出部31a及31b向兩側相反方向凸出〔或變形位移〕至二個該凹槽22a及22b內，如第3A圖之兩個方向相反箭頭方向所示。在鎖合該螺栓元件時，該側擠壓螺牙部3之二側凸出部31a及31b緊抵靠於一內螺牙4〔螺孔或螺帽〕之二螺牙上，以便防止產生意外鬆脫。

第4圖揭示本發明較佳實施例之防鬆脫螺栓製造方法採用主牙板及凸塊板組合之立體示意圖。請參照第1、2、3、3A及4圖所示，本發明第一較佳實施例之螺栓製造方法包含第1製程步驟S1：首先，舉例而言，適當選擇將一主牙板51及一凸塊板52串接組合形成一複合式牙板5〔complex threading die plate〕，且該凸塊板52具有一凸塊部50，如第4圖之右側所示，或選擇為一圓柱推塊，且穿設組合於該凸塊板52之一組合孔〔未繪示〕。或，選擇將該凸塊板52穿設組合於該主牙板51，以形成該複合式牙板5。

請再參照第1、2、3、3A及4圖所示，本發明第一較佳實施例之螺栓製造方法包含第2製程步驟S2：接著，在一螺牙滾軋製程上利用該主牙板51將該螺桿10適當機械性滾軋形成該外螺紋部2，且該外螺紋部2包含數個正常的該螺牙21及數個正常的該凹槽22。

舉例而言，本發明較佳實施例在該螺桿10上選擇形成自攻螺絲的單牙〔single thread〕、雙牙〔double thread〕、高低牙〔high-low thread〕或三角牙〔tri-lobular thread〕等，但其並非用以限定本發明之範圍。

請再參照第1、2、3、3A及4圖所示，本發明第一較佳實施例之螺栓製造方法包含第3製程步驟S3：同時，在該螺牙滾軋製程上利用該凸塊板52之凸塊部50將該外螺紋部2之一凹槽22之兩側進行側向機械性擠壓擴張，以形成至少一個或數個該側擠壓螺牙部3。

第5圖揭示本發明第二較佳實施例之防鬆脫螺栓元件之示意圖。請參照第5圖所示，相對於第一實施例，第二較佳實施例之四個該側擠壓螺牙部3之任兩個之間相對於該螺桿10之縱向軸〔中心〕形成一夾角或直角〔即90°〕。本發明另一較佳實施例之該夾角選擇形成為180°、120°、72°或60°，即該側擠壓螺牙部3之數量選擇為兩個、三個、五個或六個。

第6圖揭示本發明第三較佳實施例之防鬆脫螺栓製造方法之流程示意圖。第7圖揭示本發明第三較佳實施例之防鬆脫螺栓元件之側視示意圖，其對應於第6圖。請參照第4、6及7圖所示，本發明第三較佳實施例之防鬆脫螺栓製造方法包含前處理步驟：提供一螺栓胚件〔bolt blank〕100。該螺栓胚件100由一鎂線材、一鎂棒、一鎂錠、一鋁線材、一鋁棒或一鋁錠。舉例而言，該鎂線材、鎂棒或鎂錠係由鎂合金製成，且該鎂線材或鎂棒具有適當直徑，以形成一鎂螺絲元件。同樣的，該鋁線材、鋁棒或鋁錠係由鋁合金製成，且該鋁線材或鋁棒具有適當直徑，以形成一螺栓元件。

請再參照第4、6及7圖所示，本發明第三較佳實施例之防鬆脫螺栓製造方法包含另一前處理步驟：接著，將該螺栓胚件100進行熱處理，以形成至少一個或數個表面熱處理層〔thermal treatment layer〕101，如第7圖 之虛線所示。舉例而言，將該鎂或鋁胚件1適當置入一加熱單元〔例如：加熱模具〕，或將該螺栓胚件100送入通過一加熱器〔heater〕，以便將該螺栓胚件100以一預定溫度進行熱處理。本發明較佳實施例之該預定溫度介於100℃至300℃之間，且在製程上該螺栓胚件100之操作溫度維持在該預定溫度，但其並非用以限定本發明之範圍。

請再參照第4、6及7圖所示，本發明第三較佳實施例之防鬆脫螺栓製造方法包含：接著，利用製程步驟S1至S3將該螺栓胚件100及表面熱處理層101進行加工處理，以形成一螺栓元件成品，且該表面熱處理層101提升該螺栓胚件100之機械性質。舉例而言，該加工處理選擇為冷鍛〔cold forging〕處理或溫鍛〔warm forging〕處理。

請再參照第4、6及7圖所示，舉例而言，在加工處理時，將在該螺栓胚件100及表面熱處理層101上選擇利用一螺絲頭成型機〔screw heading machine〕或模具選擇以單一或複數成型步驟成型該螺栓頭1。本發明較佳實施例之該螺栓胚件100在成型該螺栓頭1時，利用頭部鍛造成型方式〔head-forging manner〕將該螺栓胚件100之一預定端製成該螺栓頭1。

請再參照第4、6及7圖所示，在執行製程步驟S3中，舉例而言，在加工處理時，或將在該螺栓胚件100上利用一螺牙成型機〔thread rolling machine〕或模具選擇以單一或複數成型步驟成型該外螺紋部2。本發明較佳實施例之該螺栓胚件100在成型該外螺紋部2時，利用螺牙滾軋成型方式〔thread-rolling manner〕在該螺栓胚件100上形成該外螺紋部2，以製成該螺栓元件成品。

本發明另一較佳實施例之螺栓製造方法係先將該螺栓胚件100進行熱處理及鍛造處理，以形成一第一 表面熱處理層及一初鍛螺絲胚件。在後續製程上，該第一表面熱處理層可提升該初鍛螺絲胚件之機性性質。

接著，將該初鍛螺絲胚件及第一表面熱處理層進行熱處理及鍛造處理，以形成一第二表面熱處理層於該螺栓元件成品上，且該第一表面熱處理層及第二表面熱處理層提升該螺栓元件成品之機械性質。依不同製程需求，可重複在該螺栓元件成品上形成複數個表面熱處理層。

舉例而言，依不同的機械性質需求，該第一表面熱處理層及第二表面熱處理層分別選擇具有不同厚度，且大於螺牙高度。依不同的鍛造製程，該第一表面熱處理層及第二表面熱處理層分別選擇具有不同硬度，以提升其製程彈性及速度。

前述較佳實施例僅舉例說明本發明及其技術特徵，該實施例之技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發明之權利範圍須視後附申請專利範圍所界定之範圍為準。本案著作權限制使用於中華民國專利申請用途。

10‧‧‧螺桿

2‧‧‧外螺紋部

21‧‧‧螺牙

22‧‧‧凹槽

22a‧‧‧凹槽

22b‧‧‧凹槽

3‧‧‧側擠壓螺牙部

31a‧‧‧側凸出部

31b‧‧‧側凸出部

Claims (10)

1. 一種螺栓製造方法，其包含：將一主牙板及一凸塊板組合形成一複合式牙板；在一螺牙滾軋製程上利用該主牙板將一螺桿滾軋形成一外螺紋部，且該外螺紋部包含數個凹槽；及在該螺牙滾軋製程上利用該凸塊板將該外螺紋部之一個該凹槽進行側向擠壓擴張，以形成至少一個或數個側擠壓螺牙部。
2. 依申請專利範圍第1項所述之螺栓製造方法，其中該側擠壓螺牙部為擠壓形成二側凸出部於該側擠壓螺牙部之兩側對應鄰接的二個該凹槽上。
3. 依申請專利範圍第1項所述之螺栓製造方法，其中數個該側擠壓螺牙部之間相對於該螺桿之縱向軸形成一夾角。
4. 依申請專利範圍第3項所述之螺栓製造方法，其中該夾角為180°、120°、90°、72°或60°。
5. 依申請專利範圍第1項所述之螺栓製造方法，其中該螺桿選自一螺栓胚件，將該螺栓胚件進行熱處理，以形成一表面熱處理層。
6. 一種螺栓元件，其包含：一螺桿，其具有一外環表面；一外螺紋部，其利用一螺牙滾軋製程形成在該螺桿之外環表面上，且該外螺紋部包含數個凹槽；及至少一側擠壓螺牙部，其在該螺牙滾軋製程上將該外螺紋部之一個該凹槽進行側向擠壓擴張形成該側擠壓螺牙部；其中該側擠壓螺牙部為側向擠壓擴張該側擠壓螺牙部之兩側對應的二螺牙。
7. 依申請專利範圍第6項所述之螺栓元件，其中該側擠壓螺牙部為擠壓形成二側凸出部於該側擠壓螺牙部之兩側 對應鄰接的二個該凹槽上。
8. 依申請專利範圍第6項所述之螺栓元件，其中數個該側擠壓螺牙部之間相對於該螺桿之縱向軸形成一夾角。
9. 依申請專利範圍第8項所述之螺栓元件，其中該夾角為180°、120°、90°、72°或60°。
10. 依申請專利範圍第6項所述之螺栓元件，其中該螺桿選自一螺栓胚件，將該螺栓胚件進行熱處理，以形成一表面熱處理層。