めねじ補強に関する タングレスインサートの役割

めねじ補強に関する タングレスインサートの役割 アキュレイト 佐藤 隆 ＊さとう たかし：品質保証部 マネージャー 製品開発の背景および狙い ートは左側の絵のように挿入時の引掛用の直線部で 引張強さの低い母材、たとえばプラスチックやア あるタングと呼ばれる部分があり手前には挿入後に ルミニウムなどへのめねじの強度、摩耗の減少を目 ねじの進行の邪魔に成らないようにするため、タン 的に昔から菱形断面を持つ材料から作られるワイヤ グ折取用のノッチが配置してある。裏側は単にコイ ーインサートが使用されてきた。しかしながら、従 ル部分を切断した形状となっている。一方新しく開 来のワイヤーインサートには「タング」と呼ばれる 発されたタングレスインサート（右側）は引掛用の 挿入の際、引掛けるための【の】字の部分がコイル タングはなく替わりに引掛用のノッチが配置されて にあった。めねじを完成させるためには、このタン いる。裏側は表側と同一形状となっている。 グを挿入した後に折り取る必要があり、これが作業 ２．機能上の特徴 効率の低下やコストの増大または折り取り丌良など 一般的ワイヤーインサートの機能 めねじの完成への妨げとなっていた。 ① 一般的にワイヤーインサートを使用するとね じ山の摩耗、破損が少なくなり同じサイズの これを解決させるためタングレスインサートなる めねじの再生が何度も可能となる ものが開発された。 ② 母材に対するめねじのせん断面積の増大が図 れることにより設計段階で母材の軽量化がで 製品の特徴 きる。 1． 外観上の特徴 ③ ねじ山に掛かる応力が分散されることにより 直タップで使用するよりも結果的に強いめね 写真１に示す通り従来のタング付ワイヤーインサ じの再生が可能となる。 ④ 樹脂などの成形時に一体化して使用するブッ シュタイプやセルフタップのソリッドタイプ に比べ安価であり、取り扱いやすいのが特徴 である。 ⑤ ボルトあるいはめねじのピッチ誤差が累積し た場合おねじ、めねじへの負担を軽減するこ とができる。(図) ⑥ はめ合い長さにより締め付け強度の増大が図 れる。 ⑦ 直タップに比べ電食に対する対策が取りやす い 写真１ タング付きインサートとタングレスインサート 株式会社アキュレイト www.accurate.jp 1

タングレスインサートの追加機能 は可能であるが、時間が掛かるとともにイン ① タングレスインサートにタングがないという サート、母材ともにダメージを受けてしまい、 ところから来るメリットとしてタングを折り インサートは再使用丌可能となる。タングレ 取る必要がないということが一番大きい。こ スインサートではインサートおよび母材にキ れにより折り取りの時間が削減されることは ズ一つ不えず抜き取りが可能となる。再使用 言うまでもないが折り取ったタングを探す手 も可能である。このことは、もしインサート 間、あるいは折り取りミスを確認するため、 を深く挿入しすぎた場合も簡単に適正深さま 挿入した後とタングの数を照合したりする手 で修正できることも意味する。 間もなくなる。 ④ 上記の理由から作業コストの大幅な削減が見 ② タングレスインサートには裏と表がない。つ 込まれる。従来コスト比試算（1/3～1/4） まり方向性がないということになり、どちら 側からも挿入できることになる。これは挿入 効果と評価 するたびに方向の確認をする必要がなくなり １． 直タップとインサート挿入後の降伏軸力の比較 コストの削減になるとともに間違いの防止に 母材 AL5052(215N/㎜ 2)、ボルト SCM435（度 12.9） もつながる。 を使用した直タップのとき、タングレスインサー ③ タングレスインサートの裏と表が同じ形状で トを使用したときのそれぞれでボルトが破断する あるということから来るもう一つのメリット までの軸力を実験した結果を表１に示す。 として抜き取りも簡単に行なえるということ がある。タング付のインサートでも抜き取り 株式会社アキュレイト www.accurate.jp 2

ルトの締め付けによって実験を行った。 ２． インサート挿入具の振動試験に対する評価結 果 近年、締結体に対する緩みの事故などが問題にな っており振動に対するねじの緩み対策も重要な要 素となっている。今回の実験においてタングレス インサートを挿入し、実際どの位の緩みが発生す るかを調査した。 それぞれめねじとおねじの噛み合う長さをねじ (１)試験条件：掃引テスト 外径の 1.5 倍として設定した。降伏時の軸力の値は a)周波数範囲(3axis）⇒5Hz～2000Hz それ程変化はないと言える。 b)加速度レベル(3axis)⇒5Hz～14Hz 2.54mm M2.5～M6 までは微量ではあるがインサート挿入 14Hz～23Hz 1G 後の方が降伏軸力は高くなっている。M8～M12 の 23Hz～104Hz 0.91mm 間では明らかにインサート挿入後の軸力は高くなっ 104Hz～2000Hz 20G ている。 c)試験時間(3axis)⇒各軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において これはねじに掛かる締め付け応力がインサートの 1 時間ずつ フレシキブルな動きによって分散されたためボルト d)掃引方法(3axis)⇒Log（対数掃引） の降伏までの強度が増したものと考えられる。 e)振動波⇒サイン波 M6以下のサイズの試験には引張試験機を使用し、 f)変位・曲線⇒二重振幅 0.1inch(2.54mm)・Via(20G) M8 以上はロードセル（100KN MAX）を使用しボ (２)試験内容 取付状況などは写真 2 示すような 方法で行った。 株式会社アキュレイト www.accurate.jp 3

表２ トルクの比較 アロジン処理（95AG～Y） サイズ 締め付けトルク(kgf･cm)、N 緩めトルク(kgf･cm)、N ステンレス 黄銅 ステンレス 黄銅 実施トルク 実施トルク M2.5 (4.0), 39 (3.0), 29 (4.0-4.5), 39-44 (3-3.5), 29-34 M3 (6.5), 64 (5.5), 54 (5.5-6.0), 54-59 (4.5), 44 M4 (15.5), 152 (12.5), 123 (12-13), 118-127 (11-11.5), 108-113 M5 (32.0), 314 (25.5), 250 (25-25.5), 245-250 (17.5-18), 172-177 M6 (54.0), 530 (39.5), 387 (42-46), 412-451 (29-32), 284-314 M8 (132), 1294 (96.5), 946 (105-110), 1030-1079 (65-80), 637-785 表 3 試験後のインサートの動き アロジン処理（95AG～Y） 共回り、共抜けの許容範囲は±45°とする。 ステンレス 黄銅 共回り方向(－) 共抜け方向(＋) 共回り方向(－) 共抜け方向(＋) M2.5 2～3° 0° 2° 0° M3 3° 1° 0° 0° M4 0° 0° 0° 0° M5 1° 0° 0° 0° M6 2° 0° 0° 0° M8 3° 1° 0° 1° 試験条件の印加は試験治具(Ch1Resp)ピックアップ 測定(角度) の出力により制御した。 (10)検証方法 (３)試験機器 振動試験中のデジタルカメラ、ビデオ撮影、実 振動試験装置 VS-032-180 施報告書・テストプログラム作成、ねじ緩めト 振動制御装置 RC-1120 ルク測定、機能、性能の評価を行う。 制御加速度ピックアップ Vp-32 (11)結果、評価 (４)試験用母材アルミ (A5052P)を使用 表 2 にボルト締め付けの時のトルクおよび試 (５)母材表面処理 酸洗い処理、アロジン処理、 験後の緩みトルクの比較をした図表を示した。 95AGY と 95AGN の３種類 結果的に振動試験により試験前の値より 8％～ (６)使用ボルト 六角頭ボルト 精度 JIS1 級 17%トルクが低下している。しかしながらボルト 材質 SUS304、C2604 の 2 種類 の位置ズレ、振動羽の位置ズレは見られずイン (７)付属品 ステンレス製 平座金、スプリング サートの動きも微量であった。 ワッシャ(規格品)、振動羽(特注) 表 3 に試験後のインサートの動き（共回り、共 (８)使用インサート タングレスインサート(1D) 抜け）の値を示した。 ボルト外径と同じ組立長 最大で 3°の動きが見られたが一般的に言わ (９)試験手順 試験母材にタングレス挿入⇒平座 れている許容範囲の±45°から見ると振動によ 金、ワッシャー、ボルトの順に組込⇒規定トル る緩みはほぼ 0 と考えて良い。 クでねじ締め⇒一度ねじを緩める⇒インサート の位置を合いマーク⇒振動羽、平座金、ワッシ ャー、ボルトの順にねじ締め⇒母材と振動羽の 合いマーク⇒母材とボルトの合いマーク⇒振動 試験⇒試験終了⇒ボルト位置ズレ、振動羽位置 ズレ確認⇒ボルトを外しインサートの位置ズレ 株式会社アキュレイト www.accurate.jp 4