JPH04236808A - 合成樹脂成形品にタッピングねじをねじ込む方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は合成樹脂成形品の表面に
器材、機器類を止め着けるため、或いは合成樹脂成形品
を互いに結合するためにタッピングねじをねじ込む方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】軸部に沿って少なくとも一条のねじ山が
つる巻き状に設けられているタッピングねじを用い、合
成樹脂成形品に形成した取付孔へねじ山を孔壁に喰込ま
せて切削しながらねじ込むことによって、金属や木材で
作られている器材、機器類或いは別の合成樹脂成形品を
止め着けたり結合することは広く知られている。

【０００３】この場合、均一直径の軸部にねじ山を設け
た形状のタッピングねじを使用すると、ねじ山が孔壁に
喰込んで切削したとき合成樹脂が自身の弾性によって軸
部の外側周面即ち均一直径の円柱面からなる谷部に圧接
して半径方向の圧力をタッピングねじに加え、ねじ込み
のために大きなトルクを必要とする。また、取付孔は成
形品の材料節約のためボスを突設してそこに形成するの
が普通であるが、ねじ込みに伴ってボスがねじれを生じ
膨らむ心配がある。

【０００４】そこで、ねじ山の間の谷部を均一直径の円
柱面とする代りに、向かい合ったねじ山の基端からそれ
らの中間点へ向かって次第に小径となる向かい合った二
つの円錐面によって形成したタッピングねじが提案され
ている（特開昭５９−１３１０１４号公報参照）。

【０００５】この形状のタッピングねじを使用すると、
谷部に圧接してタッピングねじに加える合成樹脂の圧力
が軸線方向の分力を生じて半径方向の圧力を減少するの
で、均一直径の円柱面からなる谷部を有するものに比べ
てねじ込みトルクが小さいとともに、圧力の反力によっ
て合成樹脂に割れを生じさせる心配もそれだけ少ないと
いう利点がある。

【０００６】ここで、実際のねじ込み作業および止め着
け力或いは固結力について考えると、小さいねじ込みト
ルクでねじ込むことができ且つ過度にねじ込んでも破壊
させにくいとともに大きな引抜き坑力が得られ、またボ
スがねじ込みに伴ってねじれないのが望ましいことは言
うまでもない。即ち、ねじ込みトルクが小さいことはね
じ込み作業を容易ならしめることを意味し、また過度の
ねじ込みによる破壊トルクが大きいことは強固な止め着
けや固結ができることを意味し、更にねじ込みトルクと
破壊トルクとの差が大きいことはねじ込み終り時期を広
い許容範囲で設定できることを意味し、ボスがねじれな
いことは器材などを一平面上で安定よく止め着けられる
ことを意味するからである。

【０００７】ところが、前記形状のタッピングねじを使
用しても、ボスの外径および取付孔の孔径との寸法関係
が適正でないとその長所を活かすことができない。例え
ばねじ山径に比べて孔径が小さいと大きなねじ込みトル
クを要し、反対に孔径が大きいと小さなねじ込みトルク
でねじ込めるが引抜き坑力を低下して容易に剥離、破壊
を発生する。また、ボスの外径が小さいとねじ山の喰込
みによって容易にねじられて膨らみ突出高さが不揃いに
なって安定した止め着けや結合ができないばかりか、残
留応力により経時的に割れを生じる。

【０００８】現実には、タッピングねじのねじ山径に対
するボスの外径と取付孔の孔径との寸法関係を経験的に
定めているので、前述のような問題を生じる心配なくタ
ッピングねじをねじ込んで信頼性の高い止め着けや固結
を行なうことが困難である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、合成樹脂成形品に突設したボスに取付孔を
形成してそこへタッピングねじをねじ込む場合、タッピ
ングねじのねじ山径、ボスの外径、取付孔の孔径の間の
適正な寸法関係が解明されていないため、信頼性の高い
止め着けや固結を行なうことが困難である、という点で
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は合成樹脂成形品
に突設したボスに取付孔を形成してそこへタッピングね
じをねじ込んで器材などの止め着けや固結を行なう場合
に生じる前記課題を解決するために、タッピングねじと
して谷部が向かい合ったねじ山の基端からそれらの中間
点へ向かって次第に小径となる向かい合った二つの円錐
面によって形成されているものを使用し、ねじ山径ｄに
対して外径を１，７０ｄ以上としたボスに形成した孔径
を０，６５ｄ〜０，９０ｄの範囲とした取付孔へねじ山
を孔壁に喰込ませて切削しながらねじ込むこととした。

【００１１】尚、ボスの外径を１，７０ｄ〜２，７５ｄ
の範囲とし、また取付孔の入口にねじ山径と等しい径の
誘導孔を形成することが好ましい。

【００１２】図３を参照して、本発明に使用するタッピ
ングねじを合成樹脂成形品の取付孔へねじ込んだとき合
成樹脂が圧縮することによって発生する力は、ねじ山Ｍ
の側面Ａおよび谷部Ｖの円錐面Ｂに作用する。引抜き側
の側面Ａに作用する圧力Ｎは軸線方向の引抜き坑力Ｈと
半径方向の圧接力Ｒとをタッピングねじに加え、また引
抜き側の円錐面Ｂに作用する圧力Ｐは同じく引抜き坑力
Ｋと圧接力Ｓとをタッピングねじに加える。従って、谷
部Ｖにねじ込みの抵抗として働く力は圧力Ｐよりも小さ
い圧接力Ｓであり、それだけねじ込みトルクが小さくな
ることが判る。

【００１３】ここで、ねじ山の孔壁への喰込み量が少な
いと小さなねじ込みトルクでねじ込むことができる反面
、合成樹脂との接触面積が小さいため充分な引抜き坑力
が得られず、また過度に締付けると合成樹脂に加える剪
断応力によって容易に割れを生じ孔壁の周囲が筒状に剥
離し破壊してしまう。反対に、喰込み量が多いと大きな
引抜き坑力が得られる反面、大きなねじ込みトルクを必
要とすることは先に述べた通りであり、そのために適正
な喰込み量の範囲を設定する必要がある。

【００１４】実際のねじ込み作業はボスの上面に器材な
どを重ねてタッピングねじを取付孔へねじ込んで行き、
タッピングねじの頭が器材などの表面に接した取付け終
り時点から更に適宜の締付けを行なってねじ込みを終る
のが普通である。図４はねじ込み深さとトルクとの関係
を示したグラフであって、取付け終りトルクＴ１、従っ
てねじ込みトルクが小さく、過度の締付けによる破壊ト
ルクＴｓが大きいことが好ましく、また（Ｔｓ−Ｔ１）
が大きいとねじ込み終り時期を広い許容範囲で設定でき
作業面で有利である。

【００１５】図５は取付孔の孔径をタッピングねじのね
じ山径に対して変化させ、取付け終りトルクＴ１と破壊
トルクＴｓとを測定した結果をグラフで示したものであ
って、Ｔ１は合成樹脂の種類に関係なくほぼ同一値であ
り、孔径の増大に伴ってねじ山の喰込み量が減少するた
め低い値になることが判る。Ｔｓは合成樹脂の種類によ
って機械的強度がかなり異なるために最大値となるとき
の孔径にかなりの差異があるが、最大値はほぼ同一値で
あることが判った。尚、図中のＡはポリプロピレン、Ｂ
はポリアミド（ナイロン６）、Ｃはポリカーボネートで
ある。

【００１６】この測定結果から、（Ｔｓ−Ｔ１）の値が
かなり大きい範囲である０，６５ｄ〜０，９０ｄの間で
合成樹脂の種類に応じて適正な孔径を選択することによ
り、小さいねじ込みトルクでねじ込むことができるとと
もに、かなりの締付けを行なっても孔壁の周囲が筒状に
剥離することなく強固な止め着けや固結を行なうことが
できる。

【００１７】次に、取付孔を形成したボスの外径をタッ
ピングねじのねじ山径に対して変化させ取付け終り時に
おける外径の膨らみを測定した結果を図６に示す。図中
のＢはポリアミド（ナイロン６）、Ｃはポリカーボネー
トであって、合成樹脂の種類によってかなりの差異があ
るが、１，７０ｄ以上であれば種類によらず膨らみを５
％以下にとどめることができ、この程度は実用上許容で
きる範囲であって、好ましくは２，００ｄ以上とするの
がよい。

【００１８】尚、ボスの外径を大きくすることは膨らみ
の低減に有効であるが、過度に大きくしても材料が無駄
であるので、図６から判断して膨らみを無視できる２，
７５ｄ以下とするのが好ましい。

【００１９】尚また、取付孔の入口にタッピングねじの
ねじ山径と等しい孔径の誘導孔を同一軸心上において形
成すると、タッピングねじを取付孔に同心にねじ込むこ
とができる。この誘導孔の深さは一般にねじ山径ｄに対
して０，３ｄ〜０，５ｄの範囲であり、ねじ込み終りに
タッピングねじの頭に続くねじ山がない頚部が入る。

【００２０】

【作用】ボスの上面に器材などを重ねてその上からタッ
ピングねじを取付孔へ向って差込み、手動工具または動
力工具を用いて回転させながら押込む。これによりねじ
山が取付孔の孔壁に喰込んで切削しながらねじ込まれて
行き、ねじ山により押出された合成樹脂が谷部に圧接す
るが円錐面で受けるため半径方向の圧力を減少してねじ
込みトルクを増大させない。また、ボスの外径および取
付孔の孔径をねじ山径に対して適宜に選定したことによ
り、小さいねじ込みトルクでねじ込めるとともにボスを
破壊し或いは大きく膨らませることがない。

【００２１】

【実施例】図１、２に基いて本発明の実施例を説明する
。タッピングねじ１は工具を係合するための溝２を有す
る頭３に軸部４が一体に連設され、この軸部４には頭３
に続く短かい頚部５を経てねじ山角度が３０度程度のね
じ山６が先端までつる巻き状に設けられている。ねじ山
６は一条であり、その間の谷部７は向かい合ったねじ山
６の基端から最小径部８であるそれらの中間点へ向かっ
て次第に小径となる二つの円錐面９、１０によって形成
されており、これらの円錐の頂角は３０度程度である。

【００２２】一方、このようなタッピングねじ１がねじ
込まれる合成樹脂成形品１５には取付孔１７の深さとほ
ぼ等しい高さのボス１６が一体に突設されている。ボス
１６はねじ山径ｄに対して１，７０ｄ以上、一般には１
，７０ｄ〜２，７５ｄの外径に作られている。また、取
付孔１７は軸部４の径よりも大きいことは勿論であるが
０，６５ｄ〜０，９０ｄの孔径に作られており、且つ入
口にはねじ山径ｄと等しい径であり深さが０，３ｄ〜０
，５ｄ程度の誘導孔１８が同一軸心上において形成され
ている。

【００２３】この合成樹脂成形品１５に止め着けられる
器材１３はタッピングねじ１の挿通孔１４を有しており
、この挿通孔１４を取付孔１７と同一軸心上に位置させ
て器材１３をボス１５の上面に重ね、タッピングねじ１
を挿通孔１４から誘導孔１８、取付孔１７へ差込む（図
１参照）。

【００２４】続いて手動工具または動力工具を溝２に係
合して回転させながら押込むと、ねじ山６が誘導孔１８
の孔壁に接することによりタッピングねじ１が取付孔１
７と同心に位置するため、ねじ山６の全周が取付孔１７
の孔壁に均等に喰込んで切削しながらねじ込まれること
となる。このとき、ねじ山６が喰込むことによって押出
された合成樹脂は谷部７に入って円錐面９、１０に圧接
し、前述のようにねじ込みトルクを増大させない。頭３
が器材１３の表面に接するに至った取付け終り時点から
更にねじ込んで適宜の締付けを行ないねじ込みを終る。 図２はねじ込みを終って器材１３を合成樹脂成形品１５
に止め着けた状態を示している。

【００２５】

【発明の効果】以上から明かなように、本発明によると
谷部が円錐面で形成され半径方向の圧力を減少してねじ
込みトルクを増大させない形状のタッピングねじを用い
、且つねじ山を取付孔の孔壁に適正深さ喰込ませてねじ
込むものであるから、小さいねじ込みトルクで容易にね
じ込むことができるばかりか、破壊トルクが大きいため
適宜に締付けて強固な止め着けや固結が行なえ、且つね
じ込みトルクと破壊トルクとの差が大きいためにねじ込
み終り時期を広い許容範囲で設定でき作業面で有利であ
る。また、取付孔を設けたボスの外径をねじ山径に対し
所定以上としたことにより、ねじ込みに伴って発生する
膨らみを実用上許容できる程度にとどめボスの突出高さ
をほぼ一定に揃えることができるとともに、残留応力が
小さいため経時的に割れを生じる心配もないため、器材
などを安定した状態で止め着け或いは結合しておくこと
ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるねじ込み前の状態を示す縦断面図
である。

【図２】本発明によるねじ込み後の状態を示す縦断面図
である。

【図３】本発明に使用するタッピングねじに作用する力
の説明図である。

【図４】タッピングねじのねじ込み深さとトルクとの関
係を示すグラフである。

【図５】取付孔の孔径をタッピングねじのねじ山径に対
して変化させたときのトルク測定結果を示すグラフであ
る。

【図６】ボスの外径をタッピングねじのねじ山径に対し
て変化させたときの外径の膨らみを測定した結果を示す
グラフである。

【符号の説明】 １　　タッピングねじ ３　　頭 ４　　軸部 ６　　ねじ山 ７　　谷部 ９　　円錐面 １０　　円錐面 １５　　合成樹脂成形品 １６　　ボス １７　　取付孔 １８　　誘導孔

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　軸部に沿って少なくとも一条のねじ山
   がつる巻き状に設けられており谷部が向かい合ったねじ
   山の基端からそれらの中間点へ向かって次第に小径とな
   る向かい合った二つの円錐面によって形成されているタ
   ッピングねじを使用し、合成樹脂成形品に前記タッピン
   グねじのねじ山径ｄに対して１，７０ｄ以上の外径をも
   って突設したボスに０，６５ｄ〜０，９０ｄの孔径をも
   って形成した取付孔へ前記ねじ山を孔壁に喰込ませて切
   削しながらねじ込むことを特徴とする合成樹脂成形品に
   タッピングねじをねじ込む方法。
2. 【請求項２】　　ボスが１，７０ｄ〜２，７５ｄの範囲
   の外径とされている請求項１記載の合成樹脂成形品にタ
   ッピングねじをねじ込む方法。
3. 【請求項３】　　取付孔の入口にねじ山径と等しい径の
   誘導孔が形成されている請求項１、２いずれか記載の合
   成樹脂成形品にタッピングねじをねじ込む方法。