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解決済みの質問

ネジの嵌合長さ

アルミダイカストやアルミの押し出しに、Sタイトで部品を固定することを考えております。

下穴径は、資料によるとネジの嵌合長さによって決まっていますが、嵌合長さを調べてもどこからどこまでの長さなのか具体的な資料がネットで探しきれません。

仮に下穴にネジが入っている長さだとすると、Sタイトは先端が細くなっており嵌合していないような気もしますし悶々としております。

嵌合長さについて詳しい方、お教え下さい。

皆様のアドバイスとそれから派生して分かった情報をもとに、
自分なりの答えは次のようになりました。

タッピンねじは、軸力(張力)や強度の規定はない。軸力からトルクも計算することができない。よって、トルクアナライザーでトルクを測定するしかない。

トルクアナライザーでタッピンネジのねじ込みトルクTDを測定し、
統計的手法により目標締付トルク:TS の算出する。
http://www.110.ne.jp/nejitech/vectrix_torque.html



改めて、「後(ご)の先(せん)、アフターユー」 さん、「旗盛 丈溜 」さん
アルミは、鉄と比べて嵌合長さ を1.5倍以上と深めにするアドバイスありがとうございました。

「岩魚内」さん、
タッピンねじの軸力、トルクに関するアドバイスありがとうございました。



(参考)
通常のボルト締結の場合,締結力は軸力をもって評価され
る。しかし,タッピンねじの場合,薄板締結のため,軸力計測が
ほとんど不可能である。
http://ir.c.chuo-u.ac.jp/repository/search/binary/p/5106/s/2494/

タッピンねじの軸力は普通のネジの考え方が適用できません。
タッピンねじは相手のバカ穴を塑性変形させながら締結されますが機械ねじはJIS2級の嵌めあいを前提にしていますので全く別物です。
http://www.nejijapan.com/njc/old_qa/thread/detail_view/00000000c18f

投稿日時 - 2016-10-25 16:50:00

QNo.9474837

困ってます

質問者が選んだベストアンサー

回答(1)再出

>(2)
  ボルト張力は、トルク換算できますから、貴殿が想定しているトルクを掛け、アルミダイカスト
  やアルミの押し出し側の雌ねじが飛ぶ最長長さの1.5倍以上としたら如何でしょうか?

ボルト張力 ― トルク換算
を決める摩擦係数は不安定なため、普通ねじでも精度よく換算できない。タッピンは材料に食込む不安定さ、ねじ込むにつれ増えていく不安定さが加わり計算に頼れない。
また計算しても<Mねじのような強さの規定はありません>の通り

<トルクアナライザー>を使わずとも試せば出来るが、その目安は
  https://www.yht.co.jp/newdata/tappin1.htm
  ねじ込みトルクがねじり強さの1/3を超えないように下穴を設定すること。
  ねじ込みトルクを1とすると、締結トルクは2以上、破断トルク3以上であることが望ましい。

設計者は張力計算式、強さ規定が無いというと、何を根拠に設計すればよいか不安に陥るようだが、そもそもタッピンは命が懸るような重大箇所に使ってはならないものです。


1.5倍とは何か不明ながら、
かん合なら普通ネジでは1倍以下で可(ナット厚=呼び径×0.8)
普通ネジは呼び径より短いのもあるがタッピンには無く長い目。
しかし呼び径4では長さ6~。テーパ部(3.2)と締付厚を込めると1倍にも不足で要は使い方。

下穴なら、他のタッピンと違い、Sタイトはギリギリ深さでOK

  https://wilco.jp/products/special_topic2.html
  切粉が発生しない

投稿日時 - 2016-10-28 10:31:00

お礼

タッピンねじは、ねじ込むことに対する不安定さがあり、また強さ規定がない。
つまり、ねじ固定に信頼性を要する場所には使えないということですね。

おかげさまで、タッピンねじのイメージが理解できました。
何度もご指導頂きありがとうございました。

投稿日時 - 2016-10-28 13:29:00

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回答(12)

ANo.12

普通ねじについては回答(8)旗盛 丈溜 さんの書かれた内容も重要です。

 >鋼ボルト―締結体アルミの軸力分担は、イメージですが、

研究資料があります。

  http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=312004&event=QE0004
  私回答(1)
  ボルトの締結で、ねじ山の荷重分担割合は?
  http://www.bolt-engineer.net/lab/02.html

その下に書いた < 初等教科書 > を毎度毎度。今回も懲りずに持ち出し

  >回答(3)[資料]ねじを使う設計技術

頭のねじ緩みっぱなし!!

初等式を覚えても使えないのだから。それより原理を正しく理解する方が遙かに重要です。


↓着座しないで浮いたままでも良いの?

ヲタクは地べた這わせないとダメ
2階ベランダでワンコを飼うことと、可愛ーい高いー高い と顔より持ち上げのは禁物。
オレが偉い、リーダなのだと浮上がった錯覚をして、道を散歩するドーベルマンにも吠えたてるチワワの如し。
下になるとさらに不満が溜まり吠えたてますよ➡締める。

餌やってはいけません。

  http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=318095&event=QE0004
  私回答(5)  By ランキング累計断然トップの1位の小生

コイツ独りの自己満足のため卑怯ななりすましをやり、皆が大迷惑するからこんな板が立つ。

投稿日時 - 2016-11-02 11:02:00

お礼

「ボルトの締結で、ねじ山の荷重分担割合」拝見しました。

グラフで見るとより理解が深まりました。

ありがとうございました。

投稿日時 - 2016-11-03 11:47:00

ANo.11

着座しないで浮いたままでも良いの?

また、着座しただけでも良いの?

本当かよ!

投稿日時 - 2016-11-01 23:46:00

ANo.10

焦点を逸らすな

>締結力をいいかげんでよいねじ等の締結要素は一つもありません。

やりもしないことを此処で偉ぶりたいだけで書くな。

カバー如きで計算を延々やるってなら、、、、摩擦力がどうこう想像で、軸力強度がどうこう想像で、、、、、膨大な設計書!!

阿保多ー君、想像また想像で大丈夫なの?実物テストをやれば と周囲が心配すれば・・18番!!
犬は嗅いで卒倒、猫も跨いで避ける『参ったかの安全率18倍カレーでやります!!』

  http://mori.nc-net.or.jp/EokpControl?&tid=183923&event=QE0004
  回答(2)

批判され恰好悪いと自覚したからなのか、己の老化で食えなくなったからか、最近はやらないらしい

投稿日時 - 2016-10-31 23:40:00

>> 締結力をいいかげんでよいねじ等の締結要素は一つもありません。

> カバー取付など一杯あります!! その用途に使うべきねじ。
> カバー如き!!(不可欠ではあるが)に締付軸力計算が必要?残業代のため?
> 無駄をやる反面で、真に重要な設計に目配せせずの品質事故が多いのでは。
屁 理 屈。

ねじの座が究極の着座しないで、究極の軸力ゼロではカバー取付の場合ガタつきがでる。
また、カバーとカバーの間に隙間が出て、そのに手の皮膚が挟まると製造物責任で傷害罪に問われる。

設計が記載していないから組立てましたと、責任逃れができる立場の記載だ。
この論法で、サラリーマン時代に設計出身の会社役員に食って掛かり、天に唾吐いたのが…。
(大笑い)

人によって、ねじが着座しないで浮いたままでのねじ締めをする。
ねじを締め過ぎ、雌ねじ山が切れたり、なくなる寸前で締結物に負荷が掛かりねじが抜けた。
等々は、最低でも防がなければならない。

投稿日時 - 2016-10-30 11:57:00

お礼

タップタイトの下穴資料
http://wilco.jp/technical/tec_10.html
によると、公差は一般に±0.03mmとありますように、かなり厳し目の寸法公差ですね。

つまり、既定値の目標締付トルクでうまく組み付けできていたところ、下穴が何かの拍子で小さくなった場合ねじが着座しないことが発生してしまい、下穴が大きくなれば、雌ねじを破壊。そのようなリスクを考えて用途の選定には注意しましょうと仰せなのですね。

タッピンねじ奥深い。大変参考になりました。

投稿日時 - 2016-11-03 11:29:00

考え方としては、
1.欲しい軸力の設定
2.締付けトルクの決定
3.下穴径の決定
という順番です。

軸力について詳細を書きますと、ねじの軸力は、かかっているねじ山に平等にかかるわけではありません。
それは、ボルトは軸力により伸びるので、ボルト頭に近い方が分担が大きくなるからです。

鋼ボルト―締結体アルミの軸力分担は、イメージですが、
1山目: およそ25%
・・・
5山目: およそ10%
・・・
8山目: およそ5%
というように低下していきます。

理想状態を作れれば、ねじは3山かかっていれば、軸力の発揮という面では十分です。
※ 先細り部分は、ねじ山のかかりが小さいので、勘定にいれてはいけません。

ところが現実には締結体の口元の面取り、材料のばらつき、摩擦係数の不確実性などがあり、実用上は保険をかけます。
某企業では、ねじ込み深さの目安は呼びをDとすると
鋼:1D、鋳鉄: 1.5D、アルミ: 2D
としています。
上記の数字は使う製品やボルト締付けの施工法によって変わってきます。自動車などの製品設計ではもっと厳密にやられています。

さて、容易に想像できることですが、締結体の強度以上に軸力をかけると、締結体がやられます。
(僕はM3ボルトと軟鋼のナットで、ナットのネジ山をつぶすことを何回かやらかしました・・・ナットのネジ山部分だけがきれいにボルトに巻き付いて取れました)

締付けトルクの決定には、ボルトが切れない、座面が陥没しない、そしてねじ山がつぶれない条件での最高強度です。
興味や時間があれば他回答者さんや酒井智次さんの本を参考に計算してみてください。
(先細り部分は強度に当てにしない方がいいです。強度計算はネジ山がちゃんとかかっているこが前提です)
ただ長々と書いた上で最後にこれを書くのはなんですが、ご自身がお書きになったように、ねじ固定に信頼性を要する場所には使えないという結果になると思います。

僕の回答はタッピングねじ特有の問題が加味されてない回答でしたね。
(6)さん、流石ですね。

投稿日時 - 2016-10-30 00:04:00

お礼

鋼:1D、鋳鉄: 1.5D、アルミ: 2D

アルミの場合は柔らかいので、ねじ込み深さを大きくとっておくということですね。良い指標をお教え頂きありがとうございました。

投稿日時 - 2016-11-03 11:04:00

通常のねじやタッピンねじも、同じようにねじ廻しで廻し、ねじに張力という軸力を得て
締結するようそですよね。

どれくらいの力で締結するかが、ねじ締結でのものづくりポイントですよね。
> タッピンは トルク換算をやらないこと を理解し、
なら、締結力はタッピンねじサイズで選定する。
そして、ねじ締め時のトルクは、いいかげんで良い、タッピンねじ緩み難いからと聞こえます。
ですが、板などの物を固定するには軸力が重要で、軸力×摩擦係数が板などの物を固定するに
対する抗力となります。

締結力をいいかげんでよいねじ等の締結要素は一つもありません。

投稿日時 - 2016-10-29 23:50:00

(4)の補足

タッピンは張力の規定はできないのです。トルク規定は締付で折れないためのもの。
材料に食込ませるため表面を硬く浸炭焼入するが、強度区分ボルトでは禁断とされる程の硬さ。脆くて疲れ強さに効いてしまうが、それを覚悟してやらざるを得ないのです。

どうしても目安が欲しければ、表面浸炭部を除いた芯部は強度区分4.6ぐらいはあるから、それに一時的には耐えるハズ。そして時を経ればアルミの側がヘタリ張力は減り折れにはならないハズ。
ハズハズでは危なっかしくて規格にできず、メーカも言えず、教科書的にも書けません。
もうひとつトルクが不安定

  タッピンねじの締め付け条件選定とその対応
  http://www.110.ne.jp/nejitech/vectrix_torque.html
  (図-1) のグラフ

右の山から下降するのは薄くて喰い込みが止むから。厚いと喰い込みが続きトルクは上昇一途。
また下穴の径も効く不安定さ。普通ねじでは喰い込みトルクなんて有得ず、タッピンは大きな相違点でボルト張力と換算は無理。


↓判り切っていること

  回答(2)ボルト張力は、トルク換算できますから

未だ判らない方が独り居るから書いてるのです。
罵詈雑言はもう慣れてるが、タッピンは トルク換算をやらないこと を理解し、何度も間違いを書かないことを望む。

>締結力をいいかげんでよいねじ等の締結要素は一つもありません。

カバー取付など一杯あります!! その用途に使うべきねじ。
カバー如き!!(不可欠ではあるが)に締付軸力計算が必要?残業代のため?
無駄をやる反面で、真に重要な設計に目配せせずの品質事故が多いのでは。

パソコンを分解すればわかる。ダイカストではHDDケース、アルミ押出では放熱板、樹脂では電源のファン。
機械の鉄板カバーなどバーリングだけでタップ加工無。
逆に自動車では普通ねじと溶接ナットが多い。エンジンマウント等にタッピンを使うバカなメーカはない。

ケースのIPX7防水でゴムを挟むにしろ、ねじ周囲のゴムを押すだけの軽い軸力でよい(デザインものは殆どねじを使わない)。
IPX8で耐何十気圧はタッピンの埒外。

シロモノ家電では判りにくいが、樹脂部品の組立ても殆ど同じながら、機能面で必要強度が言われるなら実証実験。

  トルク換算できませんから

それに樹脂で難しいのはクラックなどの為であるが省略。

投稿日時 - 2016-10-29 23:26:00

お礼

なるほどですね。

実際のタッピンねじがどこに使われているか具体的に教えて頂き、よりタッピンねじがどういうものに使えばよいか理解できました。

樹脂で難しいのはクラックとのことですが、タッピンねじより3角おにぎりのタップタイト(Pタイト)は、樹脂用で相手部材が割れにくいとも聞いております。

身の回りのものを分解してどのようにネジが使われているかを参考にしてみることがネジの理解を深めることができる効果的な方法かもしれませんね。

大変参考になりました。ありがとうございました。

投稿日時 - 2016-11-03 07:30:00

質問者さんは理解されていると思いますが、
iwanaiこと岩魚内の
> ボルト張力 ― トルク換算 を決める摩擦係数は不安定なため、普通ねじでも精度よく換算できない。
> タッピンは材料に食込む不安定さ、ねじ込むにつれ増えていく不安定さが加わり計算に頼れない。
って、判り切っていること。

質問者さんも、
> 計算はあくまで計算。実際にやってみる原始的なやり方が一番ですね。
そして、
> 1.5倍の意味が理解できました。
は、iwanaiこと岩魚内の記載した不安定要因も含めた余裕率。
(実際にやってみる原始的なやり方だと、ばらつきは略摩擦係数のみ。おむすび形状等の食い
込み抵抗も実際にやってみるので大きな+αとはならない。因って、妥当性が高い。)

何か、質問者さんの方が、理解力がある、不思議な不思議な現象となっている。
これは、iwanaiこと岩魚内の性格が非常に悪く、素直に物事が捉えられないからである。

投稿日時 - 2016-10-29 21:23:00

お礼

そういえば、以前ねじメーカーの方とお話する機会があり、その際、タッピンねじの下穴形状は実際に試して決めるのが好ましいと仰せでした。不安定要素がメートルネジと比べて大きいということなのでしょうね。

ありがとうございました。

投稿日時 - 2016-11-01 08:50:00

ねじに関しては、URLの簡単な内容を一度確認してみてください。
4.1 → 4.2と順番に確認し、下部の
[ Previous ] [ Mechanical Design ] [ Next ] を使用して、次や戻るの操作をしてください。

雄ねじが鉄鋼系で、雌ねじがアルミ等の軽金属や樹脂等の鉄鋼より弱い材料を使用するときは、
ねじ径=ねじ勘合長さ のルールは適応できません。
弱い材料の雌ねじのねじ山が切れる(飛ぶ)減少になり、雌ねじが切り穴状態になることです。

ねじを締付ける力をトルクって云いますが、短い木ねじを力一杯締めると、ねじが空回りし、
直ぐにねじが抜ける現象と同じです。
この場合、長いねじにするか、力を加減して締めるかして対応します。
力を加減して締めると、固定する力が弱くなり、固定できなくて取付穴のガタ分が動き、それを
繰り返すとねじが緩み外れたり、ねじ山に傷が入り折れたり、再度の締付け不良を発生させます。

ですから、貴殿が締付けようとする力で見本材料を使用し締付けてみてください。
最初は一番短いねじを使用して、
? ねじ切れない場合は、一番短いねじの1.5倍の首下長さを勘合長さとする。
? ねじ切れた場合は、ねじ切れない長さまで続行し、ねじ切れない一番短いねじの1.5倍の
  首下長さを勘合長さとする。
とすれば、ねじ締めの目的は達成できるとなります。(原始的なやり方ですがね)

参考URL:http://www.nmri.go.jp/eng/khirata/design/ch04/index_j.html

投稿日時 - 2016-10-28 00:26:00

お礼

ご紹介頂いたURLを拝見しました。

ねじの強度や設計に関する興味深い内容がたくさんありました。

これを期に、ネジに関する勉強をしっかりしていこうと思いました。


また、1.5倍の意味が理解できました。計算はあくまで計算。実際にやってみる原始的なやり方が一番ですね。

ありがとうございました。

投稿日時 - 2016-10-28 13:07:00

> 下穴径は、資料によるとネジの嵌合長さによって決まっていますが、嵌合長さを調べても
> どこからどこまでの長さなのか具体的な資料がネットで探しきれません。

そうですね、ねじがセルフタッピングで相手が色々な材料であるのですから。
因みに、部品固定するボルト張力やトルクはどれ位を想定していますか?
ボルト張力は、トルク換算できますから、貴殿が想定しているトルクを掛け、アルミダイカスト
やアルミの押し出し側の雌ねじが飛ぶ最長長さの1.5倍以上としたら如何でしょうか?

投稿日時 - 2016-10-25 23:38:00

補足

大事なことをお教えいただいているように思いますが、ねじに対して知識が浅くもう少し詳しくお教え頂けませんか。

>雌ねじが飛ぶ最長長さの1.5倍以上

とはどういうことでしょうか。

よろしくお願い致します。

投稿日時 - 2016-10-27 14:24:00

お礼

2016-10-28 00:26:29 に頂いた回答と合わせてありがとうございます。

投稿日時 - 2016-10-28 13:32:00

  http://wilco.jp/technical/tec_10.html
  ねじの呼び径、ねじ込み深さに対する、下穴径と締付けトルクの目安

ねじ込み深さ を厳密に考えるなら効き始めからの寸法でしょう。

  http://www.neji-no1.com/lineup/3000N000.htm

しかし部面ではどの点からと読めないので、慎重を期すならテーパ部寸法のyを差し引く。
深さが足りないなら、あくまで目安と考え、厳しい使い方をやらず、<悶々と>悩まない。。。。

押出は穴深さ無制限。ダイカストは穴深さに余裕取れないので、↑厳しい使い方をやらず↑

タッピンは、ねじ込む為の硬さと、その時に耐えるべきトルク値を規定するが、Mねじのような強さの規定はありません。

それでは不安と、強さの計算式を探す質問が出、判ったキブンにさせるが実際は役に立たない回答が出るのが此処の通例。
試しをやるべき。本格的に大量に使い、曖昧さが困るならテスト装置と専門家の出番。
  トルクアナライザー
  タッピンネジを使用するとき、『ねじの種類』『下穴』『締付トルク』簡単に設定できる
  http://www.ikekin.co.jp/contents/catalog/original/torqueanalizer/index.html

他にも数社あるが、計算で出るものなら失業です。

投稿日時 - 2016-10-25 17:35:00

お礼

お教えいただいた
http://wilco.jp/technical/tec_10.html
のサイトを見ると、ねじ込み深さ・呼び径×1.0とあり、

やはり,ネジの嵌合長さはねじが挿入されている長さつまりねじ込み深さと同じ意味で使われているのでしょうね。

スッキリしました。ありがとうございました。

投稿日時 - 2016-10-27 14:19:00

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