JP4490358B2 - タッピンねじ - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム合金製、マグネシウム合金製あるいは樹脂製等の軟質材製のワークに部品を取り付けるためのねじであって、このような軟質材製のワークに形成されたねじ無し下穴に雌ねじを形成しながらねじ込む際にワークの削り屑（切り粉）の発生を無くするようにしたタッピンねじに関する。

近年多く普及している携帯電話、パソコン及び携帯型音楽プレーヤ等の電気製品においては、その軽量化、小型化及び加工性の良さからアルミニウム合金が多く使用されており、これには部品を取り付けるために多くのねじが使用されている。このような製品に使用されるねじは軟質材製のワークへの締結強度を維持する必要から各種開発されているが、未だに締結性やねじ込み性の十分な機能を発揮するものが得られていないのが現状である。

このような現状に鑑みて軟質材製のワークに最近使用されつつあるものとして例えば、特開２００２−８９５２６号公報に示されているものがある。これは主に樹脂製のワークに使用されるねじで、特に、締め付け効率を高めるために開発されたもので、図８及び図９に示すものである。これは、ねじ１０１を３条として、１回転によるねじ１０１の進み量を３Ｐとし、ねじ込みトルクを小さくするために、３条の内の２条のねじ山１１１について外径をＪＩＳ規格の通常ねじよりも小さくして、他の１条のねじ山１１２の高さを他２条のねじ山高さの約１／２とし、いずれのねじ山１１０についてもねじ山角度を３０度とし、先端部の３条のねじ１１０は外径形状を３角おむすび形状として、その外径を先端に向けて漸減させて形成されているものである。この他にタッピンねじとワークとの焼き付きを防止する目的で使用されているものに例えば、実登２５７１８０５号公報に示すように、１条ねじ山で、先端近くに一部だけねじ山を高くしたものもある。

特開２００２−８９５２６号公報 実登２５７１８０５号公報

しかしながら、このねじは基本が３条ねじであることからねじ込み時間は短縮されるが、ねじ山のピッチが狭くなり、雌ねじの強度が低下する傾向がある。また、ねじ込み作業時において、ねじ山は全てワークに形成される雌ねじと常時面接触することになるから、ねじ込み抵抗が上昇するとともに、この抵抗により発熱現象が生じ、特に、これをアルミニウム合金製のワークに使用した場合、焼き付き現象が生じてねじが完全にねじ込まれないといった問題が生じる。更に、ねじ山はねじ込み開始時にワークの下穴に食い付いて雌ねじを形成するようになっているが、ねじ山を下穴に食い付かせるために大きな推力（ねじをワークに押し付ける力）をねじに加える必要があり、この推力が弱いと、ねじ込み初期において、下穴端面を削ってこの切り粉がワークに固定されている電子部品上に散乱して電子部品に損傷を与えることがあり、製品不良の原因となっている。しかも、大きな推力を必要とすることから、電動ドライバによるねじ締め作業において、作業者の疲労が蓄積されたり、腱鞘炎になることもある。更に、脚部のねじ山先端近くを一部だけ高くしたねじ山を有するタッピンねじでは、先端側のねじ山が急に高くなるため、空転して下穴を削ることが多く、これを防止するために依然として大きな推力を必要としている等の課題を有している。

本発明の目的は、このような課題を解消するとともにねじ込み作業時の推力を軽減しても下穴への喰い付き性がよく、且つねじ込み初期におけるねじの倒れを容易に修正可能なタッピンねじを得ることである。

本発明の目的は、駆動穴４を有する頭部２とこれと一体の脚部３とから構成され、この
脚部３に形成されたねじ山１０は先端から頭部側にかけて一条の同一ねじ山形状の通常ね
じ山部１１を有するタッピンねじにおいて、脚部３の先端に前記通常ねじ山部１１より小
径のねじ山径を有する案内ねじ山部１２を設け、この案内ねじ山部の脚部先端１山程度は
ワーク（２０）に形成されている下穴（２１）の直径と同径かこれより大きくて通常ねじ
山部より小さいねじ山径とし、この案内ねじ山部１２と通常ねじ山部１１との間に通常ね
じ山部１１より大径の雌ねじ成形部１３を形成し、しかも、案内ねじ山部１２から雌ねじ
成形部１３にかけて徐々にそのねじ山径が大きくなるよう連続的に接続された構成のタッ
ピンねじを提供することで達成される。

また、本発明の目的は、前記構成に加えて、ねじ山は進み側フランク角（α）が大きく圧力側フランク角（β）が小さい非対称形状であって、雌ねじ成形部１３のねじ山１０は通常ねじ山部１１の夫々のフランク角より（θ）だけ大きく形成されたタッピンねじとすることで、ねじ込み時の抵抗が少なくでき、ワークとの間の焼き付きが防止できる。

本発明によれば、一条のねじ山で脚部の先端に案内ねじ山部を有しこの案内ねじ山部か
ら徐々にねじ山を大きくして大径の雌ねじ成形部を設け、この雌ねじ成形部から頭部座面
にかけては雌ねじ成形部より小径のねじ山を有する通常ねじ山部が形成されているので、
ねじ山のピッチを比較的大きくすることができるから雌ねじのねじ山間の間隔が広くなり
、雌ねじの強度の低下が阻止される。また、ねじ込み作業において、ねじ山は雌ねじ成形
部を除いてほとんど雌ねじに面接触することが無くなるので、ねじ込み抵抗が減少し、ね
じ込みトルクを低くすることができるとともに発熱現象が低下する。特に、このねじをア
ルミニウム合金製のワークに使用した場合、焼き付き現象が生じてねじが完全にねじ込ま
れないといったことも解消される。更に、ねじ山が脚部の先端から徐々に高くなった所謂
、テーパ形状となっているので、ねじはねじ込み開始時において、ワークの下穴にワーク
を削ることなく食い付くことができる。そのため、大きな推力をねじに加える必要が無く
比較的小さい推力でねじ込みが可能なので、下穴端面を削ってこの切り粉がワークに固定
されている電子部品上に散乱して電子部品に損傷を与えるといったことも解消され、これ
が原因での製品不良も生じない。しかも、大きな推力を必要としないので、作業者による
電動ドライバでの繰り返しねじ締め作業において、作業者の疲労が蓄積されず、腱鞘炎の
発生も減少する。その上、案内ねじ山部先端１山程度は下穴の直径と同径かこれより僅か
に大きく、通常ねじ山より小さい直径に設定してあり、この案内ねじ山部から雌ねじ成形
部にかけてねじ山径が徐々に大きくなっているので、ねじ込み初期にタッピンねじが少々
倒れてもその倒れをねじ込み時に修正することができ、下穴の中心に対してねじの中心が
倒れたままねじ込まれることが減少し、ねじ浮き現象が解消される。しかも、ねじ込み開
始までにワークの下穴にねじ先端を進入させることができ、ねじ込み初期において、下穴
へ脚部が確実に案内され、ねじ込み前のねじの傾きも減少する等の特有の効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図１乃至図７に基づき説明する。図１及び図２において、１は頭部２とこれに一体に形成された脚部３とからなるタッピンねじであり、頭部２にはねじ１にドライバビット（図示せず）からねじ込み駆動力が伝達される駆動穴４が形成されている。この頭部２に一体形成された前記脚部３には一条のねじ山１０が頭部２の座面５の近くから脚部３の先端にかけて形成してあり、この脚部３の途中から頭部側にかけては一般的なタッピンねじと同様の高さの通常ねじ山部１１が形成されている。この脚部３はその断面が三角形状となっており、ねじ込み時の抵抗が僅かでも軽減されるようになっている。

一方、この脚部３の先端側には前記通常ねじ山部１１のねじ山径より小径のねじ山径を有する案内ねじ山部１２が設けてあり、この案内ねじ山部１２は通常１山程度形成され、この案内ねじ山部１２の最大半径を合わせたねじ山外径はワーク２０に形成されている下穴２１の直径と同径かこれより僅かに大きくて前記通常ねじ山部１１より小さいねじ山径に設定されている。このため、ねじ込み開始時における下穴２１には僅かにねじ山稜線による筋状の雌ねじ２２が形成される程度となっている。

前記案内ねじ山部１２と通常ねじ山部１１との間には通常ねじ山部１１より大径の雌ねじ成形部１３が形成されている。具体的にはこの雌ねじ成形部１３のねじ山径は通常ねじ山部１１のねじ山径に対して０．０１〜０．０５ｍｍ程度大きく形成されるように設定してあり、ねじ１の呼び径に応じてこれより大きい設定となってもよい。しかも、この雌ねじ成形部１３と前記案内ねじ山部１２との間は、案内ねじ山部１２から雌ねじ成形部１３にかけて徐々にそのねじ山径が大きくなるよう形成されたねじ山接続部１４で連続的に接続されており、この案内ねじ山部１２から雌ねじ成形部１１にかけてのねじ山接続部１４はこれらねじ山頂点を結ぶ線が図３に示すようにテーパ状となっている。即ち、この案内ねじ山部１２から雌ねじ成形部１３にかけて徐々に径大となったねじ山接続部１４で連続して接続されているので、ねじ込み開始時において切り粉の発生が無くなるとともにねじが倒れていても簡単に修正可能となる。

また、これらのねじ山１０は進み側フランク角（α）が大きく圧力側フランク角（β）が小さい非対称形状となっており、雌ねじ成形部１３のねじ山１０のフランク角は通常ねじ山部１１の夫々のフランク角より（θ）だけ大きく形成されている。このように雌ねじ成形部１３のフランク角を（θ）だけ大きくしているのは雌ねじ２２と通常ねじ山部１１のねじ山１０との接触を軽減させるためであり、これによってねじ込み時のねじ込みトルクは低下することになる。更に、圧力側フランク角が小さくなっているのはねじ１がねじ込まれて締め付けられると、ワーク２０との間でねじ１に軸力が加わり、締結力を大きくするためである。

このようにして得られたタッピンねじ１をあらかじめワーク２０に形成されている下穴
２１にねじ込みを開始すると、ねじ込み開始時には図４に示すように、脚部３の案内ねじ
山部１２が下穴２１にある程度押し込まれる。この状態においてタッピンねじ１は回転し
ているから続いて、これに連続するねじ山接続部１４が空転することなく、下穴２１に食
い付いて雌ねじ２２が形成されながらねじ込まれる。この時、タッピンねじ１がワーク２
０の下穴２１に対して僅か倒れていても、このねじ込み開始時において作業者は下穴２１
に沿うようにねじ１の傾きを修正することが容易であるので、この下穴２１に対してタッ
ピンねじ１は円滑にねじ込まれることになり、ワーク２０の表面からねじ１の座面５が浮
いた状態、即ち、ねじ浮きの発生も減少する。

このねじ込み作業により、雌ねじ成形部１３で雌ねじ２２は図５に示すように形成されることになり、通常ねじ山部１１のねじ山１０は雌ねじ２２への接触が緩和された状態となってねじ込まれる。このようにしてタッピンねじ１の座面５がワーク２０に着座すると、ねじ込み作業が完了し、ねじ１の脚部３には軸力が発生して雌ねじ２２にはねじ山１０の圧力側フランク面が当接して強力な締結力が得られることになる。

尚、前記ねじ浮きの発生についてタッピンねじに対してワーク２０を７．５°と１０°の二通りに傾斜させ、サンプルとしてのタッピンねじ１を従来例としての特許文献２に示したものと本発明のものとを夫々準備し、これらを夫々下穴２１にねじ込んでねじ浮き発生の有無を比較したものを表１に示す。この測定条件は、締め付けトルクが１．０Ｎ・ｍ、サンプルに加える推力が９Ｎで、サンプルを測定種類毎に夫々５本宛用意し、所定寸法の下穴２１を有するワーク２０にねじ込んでねじ浮きの有無を測定した。

この結果、表１に示すように、従来例では、７．５°の傾斜では全てのサンプルでねじ浮きは発生しなかったが、１０°の傾斜では全てねじ浮きが発生した。一方、本発明では、７．５°の傾斜では同様に全てのサンプルでねじ浮きは発生せず、１０°の傾斜ではサンプル５本中１本しか発生しなかった。これにより、ワーク２０の下穴２１に対してタッピンねじ１がねじ込み開始時に僅か倒れても、これが本発明では修正されてねじ浮きが発生しないでねじ込まれることが明らかになった。

更に、図６及び図７には、本発明のもう一つの実施の形態を示しており、前記実施の形態では、ねじ山１０が形成されている脚部３を断面三角形状としたが、これに限定されるものではなく、断面円形形状としてもよい。そして、これに形成されるねじ山１０も前記実施の形態と同様に、雌ねじ成形部１３を通常ねじ山部１１より大径にし、小径で１山程度の案内ねじ山部１２から雌ねじ成形部１３にかけて徐々に径大となるように即ち、ねじ山頂点がテーパ状となるようにねじ山接続部１４を形成すればよく、しかも、ねじ山１０のフランク角を非対称形状とすることで、同様の作用効果が生じるものである。

本発明の実施の形態を示す正面図である。 図１の右側面図である。 図１の要部拡大断面図である。 本発明のねじ込み開始状態を示す一部断面拡大図である。 本発明のねじ込み状態を示す一部断面拡大図である。 本発明のもう一つの実施の形態を示す正面図である。 図６の右側面図である。 従来例を示す正面図である。 図８の要部拡大断面図である。

符号の説明

１ タッピンねじ
２ 頭部
３ 脚部
４ 駆動穴
５ 座面
１０ ねじ山
１１ 通常ねじ山部
１２ 案内ねじ山部
１３ 雌ねじ成形部
１４ ねじ山接続部
２０ ワーク
２１ 下穴
２２ 雌ねじ

Claims (2)

1. 駆動穴（４）を有する頭部（２）とこれと一体の脚部（３）とから構成され、この脚部
   に形成されたねじ山（１０）は先端から頭部側にかけて一条の同一ねじ山形状の通常ねじ
   山部（１１）を有するタッピンねじにおいて、
   脚部の先端に前記通常ねじ山部より小径のねじ山径を有する案内ねじ山部（１２）を設
   け、この案内ねじ山部の脚部先端１山程度はワーク（２０）に形成されている下穴（２１
   ）の直径と同径かこれより大きくて通常ねじ山部より小さいねじ山径とし、この案内ねじ
   山部と通常ねじ山部との間に通常ねじ山部より大径の雌ねじ成形部（１３）を形成し、し
   かも、案内ねじ山部から雌ねじ成形部にかけて徐々にそのねじ山径が大きくなるよう連続
   的に接続された構成としたことを特徴とするタッピンねじ。
2. ねじ山は進み側フランク角（α）が大きく圧力側フランク角（β）が小さい非対称形状
   であって、雌ねじ成形部のねじ山は通常ねじ山部の夫々のフランク角より（θ）だけ大き
   く形成されていることを特徴とする請求項１記載のタッピンねじ。

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