JP2004144250A

JP2004144250A - ねじの駆動穴

Info

Publication number: JP2004144250A
Application number: JP2002311778A
Authority: JP
Inventors: Yoshimitsu Ueno; 上野　美光
Original assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Current assignee: Nitto Seiko Co Ltd
Priority date: 2002-10-25
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2004-05-20
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: JP4081346B2

Abstract

【課題】駆動穴への食い付き性が良く且つドライバビットが滑り出ることなく、所望ねじ締めトルクが正確に得られるようにしたねじの駆動穴の提供。
【解決手段】駆動穴１０を係合溝１１と嵌合部とから構成し、ドライバビット２０がねじ締め時に係合する側壁をねじ１の軸線を水平横断する面に直立した直立受動面１３とし、反対側が傾斜した傾斜受動面１４とし、一方、互いに隣り合う両側壁を嵌合面１５により接続し、ドライバビット２０の基部が嵌合面１５に接する構成であるので、大きな締め付けトルクを得るための大きな推力が不要で、特に、自動組み立て作業ラインでのトルク管理が容易になり、ねじ締めトルクのばらつきが解消され、不良製品の発生も減少する。また、駆動穴の山形状の嵌合面により、嵌合穴とドライバビットの先端との間で食い付き作用が発生するので、常時回転中心を一致させることができ、ねじ締め作業が安定する。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドライバビットでワークに締め付けられるねじであって、特に、ねじ締め作業中に大きな推力を加えなくてもカムアウト現象が生じず、所望のねじ締めトルクが正確に得られるようにした駆動穴に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からねじを締め付けたり緩めたりする場合に、このドライバビットが与える駆動力が作用する頭部には、一般にこのドライバビットが係合する十字形状の係合溝を有する駆動穴が形成されており、この駆動穴にドライバビットの係合羽根を係合させて駆動力を伝達してワークにねじを締め付けるようになっている。このようなねじ締め作業においては、図８に示すような十字形状の駆動穴１１０を有するねじ１０１が採用されており、十字形状の駆動穴１１０を構成する係合溝１１１とこれに隣設する係合溝１１１との間にはこれら係合溝１１１の受動面１１３を接続する直線状の嵌合面１１５で繋がっている。この嵌合面１１５は通常、係合溝１１１と係合溝１１１との間の等分割位置において傾斜した稜線１１６を有する断面山形形状に形成されており、これらねじ１０１の中心線を挟んで対向する嵌合面１１５の間隔ｂは頭部１０２の上面に達するにしたがって徐々に拡がっている。そして、図９に示すように、この部分で前記ドライバビット１２０の基部と嵌合するようになっている。このように嵌合可能とすることで所謂、ドライバビット１２０とねじ１０１との食い付き性能を持たせている。
【０００３】
この形状は一般に広く普及している形状であり、ＪＩＳ（日本工業規格）Ｂ１０１２により規定されたＨ型と称される十字穴形状である。一方、このねじに使用するドライバビットもＪＩＳＢ４６３３に規定されており、これらねじ及びドライバビットの係合溝と係合羽根はその壁面が僅かではあるが傾斜した形状となっている。そして、ねじ締め時にこれらねじとドライバビットを係合させ、ドライバビット１２０に食い付いたねじ１０１にドライバビット１２０からねじ１０１を回転させるための回転駆動力が加わると、この回転力はドライバビット１２０の係合羽根１２１からねじの係合溝１１１の斜面となった係合面１１３に伝達されて、ねじはともに回転されてワーク（図示せず）にねじ締められるようになっているのが現状である。
【０００４】
ところがこのようなＪＩＳで規定されているねじの場合、これを駆動するためのドライバビットはその係合羽根を前記ねじの係合溝に嵌り易くするために、ねじの駆動穴の係合溝より僅かの角度αだけ異なって形成されているか、あるいは僅かに厚みが薄く形成されたりして、係合羽根の先端は僅かに薄い羽根形状となっているのが常である。そして、ねじとドライバビットとの食い付き性を良くするために嵌合面の間隔ｂはＪＩＳ（日本工業規格）での寸法となっており、このような駆動穴とドライバビットによるねじ締め測定を５回行った測定結果及びその平均を示すと、表１のようになる。これに使用した十字穴付タッピンねじはその呼び径が３ｍｍ、ドライバビットはその推力が９．８Ｎ、回転数が１００ｒｐｍ、ワークは厚さ３．２ｍｍの冷間圧延鋼板、下穴径２．８２ｍｍの測定条件である。
【０００５】
【表１】

【０００６】
この測定結果により、ねじ締め駆動トルクの平均は０．９４Ｎ・ｍであり、カムアウト現象発生直前のねじ締め最大トルクの平均は３．０７Ｎ・ｍとなっている。このように推力が加わっているにもかかわらず、ねじ締め最大トルクが大きくならない原因としては、ねじ締め開始時には前記嵌合面付近で駆動力が伝達されているが、ワークへのねじ締め完了時にはドライバビットの係合羽根がねじの駆動穴から滑って抜け出る、所謂、カムアウト現象が多々生じていることからであり、これによりねじの駆動穴が破壊される等して十分なねじ締めトルクが得られていない。
【０００７】
これを解消するために図１０に示すような形状のねじが一部で使用されている。このねじはＪＩＳＢ１０１２に示されているようにＺ型と称される十字穴形状であり、これはビットの駆動力を受ける頭部２０２の受動面２１３がほぼ直立した形状となっている。この十字穴を構成する前記Ｈ型十字穴における嵌合面に相当する部分２１５は曲面形状となっているのが現状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来からのＨ型と称する十字穴においては、締め付けトルクが大きいほど大きな推力をかけてカムアウト現象を防止する必要があり、特に、自動組み立て作業ラインにおいては、このねじ締めトルクが常時一定になるようにトルク管理されているが、依然としてねじ締めトルクにばらつきが生じている。更に、このカムアウト現象が生じないようにするためには、ドライバビットがねじの十字穴から抜け出さないように、ドライバビットに機械的に大きな推力を加えねばならず、この推力により、ワークに歪みが生じている。しかも、このねじ締めトルクが大きくなるほどカムアウト現象が発生し易いので、比較的小さいねじにおいては大きな締め付けトルクを加えることができず、十分な締め付け作用が得られていない。その上、このカムアウト現象を防止する目的から前記Ｚ型と称する十字穴を使用する場合は、推力の減少やカムアウト現象の防止には繋がっているが、ビットにこの十字穴を有するねじを食い付かせようとしてもほとんど食い付かず、ビットとねじとの中心が常時一致せず、ねじ締め作業が不安定になっている。このため、ねじがワークのねじ穴に傾斜してねじ締められたり、頭部座面がワークから浮いた状態になったりしている等の諸々の課題を有している。
【０００９】
本発明の目的は、このような課題を解消するとともにドライバビットの駆動穴への食い付き性が良く且つねじ締め時にドライバビットが滑り出ることなく、正確な所望ねじ締めトルクが得られるようにしたねじの駆動穴の提供である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、係合羽根２１とこれの根元となる基部とを有するドライバビット２０が係合する駆動穴１０を形成した頭部２とねじ山３を形成した脚部４とからなるねじにおいて、駆動穴１０を前記係合羽根２１が係合する係合溝１１と、中心にあって前記ドライバビット２０の基部が入る嵌合部とから構成し、この係合溝１１を構成する側壁の前記ドライバビット２０がねじ締め時に係合する側をねじの軸線を垂直に横断する水平面に対して直立した直立受動面１３とし、他方のねじ緩め時に係合する側を僅か頭部表面側の間隔が広くなるよう傾斜した傾斜受動面１４とし、一方、これら両側壁の間に外方端から頭部２の中心に向かって傾斜した後面１２を形成し、しかも、前記嵌合部１５に前記両側壁の端部を位置させ、この嵌合部１５で互いに隣り合う前記両側壁を山形状の嵌合面１５により接続し、この嵌合面１５に前記ドライバビット２０の基部が嵌ると、ドライバビット２０にねじ１の嵌合面１５が着接するねじの駆動穴を提供することで達成される。
【００１１】
また、この構成において、直立受動面は係合溝１１の放射方向端において、中心線を夾んで対抗する傾斜受動面１４とこの中心線とのなす間隔Ｔに等しい間隔Ｔを有して形成されたねじの駆動穴とすることで前記目的が達成される。更に、後面はねじ１の中心線に対して頭部表面から深くなるに連れて中心線からの間隔Ｌが僅か短くなるよう内方に急峻な角度で傾斜しているねじの駆動穴とすることで、ねじの頭部厚みが比較的薄くても、ドライバビットと十分に係合することができ、その目的を達成することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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とこの頭部２と一体で且つねじ山３を有する脚部４とからなるねじである。このねじ１の頭部２には脚部４の中心線上に後述のドライバビットが係合するよう放射方向に形成された係合溝１１からなる十字形状の駆動穴１０が形成されている。この駆動穴１０を形成する係合溝１１はその後面１２が中心に向かうに従って深くなるように傾斜している。この係合溝１１の頭部外周側、即ち、係合溝１１の放射方向端側にかけてはその両側に壁面が形成してあり、この壁面と頭部表面との交叉線で構成される境界線は係合溝１１の外方端からねじ１の中心側にかけて僅かその間隔が広くなるように形成されている。尚、この実施の形態では外方端からねじの中心側にかけて間隔が僅か広くなるようにしたが、逆に中心側から外方端にかけて広くする場合もある。
【００１３】
一方、ねじ締め時においてドライバビットと係合する側の係合溝１１の壁面には直立受動面１３が形成してあり、図２及び図３に示すように、この直立受動面１３はねじ１の軸線を垂直に横断する水平面に対して直立した壁面となっている。この係合溝１１の中心線を夾んで直立受動面１３の反対側にはねじ緩め時にドライバビットと係合する壁面が形成してあり、この壁面はねじ１の中心線に対して頭部表面に達するに連れて広くなるように傾斜した傾斜受動面１４となっている。この角度θは駆動穴１０を冷間圧造により成形する際にこの駆動穴１０を成形するパンチ（図示せず）の破損を防止する程度であればよく、通常２°程度に設定されている。このように係合溝１１の頭部表面上の中心線が駆動穴１０の中心に対してずれていないので、通常のＪＩＳで規定されているドライバビットであっても挿入することができるようになっている。勿論、この直立受動面１３に対応した直立駆動面２２を有する専用ドライバビットを使用することによりその締め付け効率は高くなる。
【００１４】
更に、この直立受動面１３と傾斜受動面１４とは駆動穴１０の中心深さに対してそれより僅か浅い位置まで形成されている。即ち、駆動穴１０の深い部分には図３に示すように、傾斜受動面１４が係合溝１１の中心側に傾斜しているため、係合溝１１はその間隔が狭くなっている。
【００１５】
また、図２及び図４に示すように、この駆動穴１０を構成し且つ互いに隣設するこれら係合溝１１の間には、直立受動面１３と傾斜受動面１４とを接続する直線状の嵌合面１５が形成されており、この嵌合面１５はねじ１の中心線近くにおいて前記係合溝１１の中心部に位置する嵌合部の周壁を形成し、これは嵌合部の中心側に突出した山形形状となっている。この嵌合面１５は前記駆動穴１０が深くなるにつれてねじ１の中心線方向に傾斜した斜面となっており、前記嵌合面１５を接続する稜線１６はねじ１の中心線を挟んで対向する間隔ｂがねじ１の頭部表面に達するにつれて僅かに拡がった形状となっている。具体的には前記稜線１６と中心線とのなす角はＪＩＳ（日本工業規格）Ｂ１０１２に規定された十字穴の番号２の基準寸法と同じ５°４５′となっている。この角度は採用する番号に合わせて変更されるものである。これにより、ねじ１の駆動穴１０の中心に対してドライバビット２０の中心を一致させるようになっており、ドライバビット２０とねじ１の駆動穴１０とはこの嵌合面１５で互いに接して所謂、食い付き状態が生じるようになっている。尚、この実施の形態において、直立受動面１３と頭部表面との境には図示しないがドライバビット２０の嵌合を滑らかに案内する緩い傾斜あるいは円弧のガイド面を形成してもよい。
【００１６】
更に、このような構成の駆動穴１０を有するねじ１に使用するドライバビット２０は先端に前記駆動穴１０の嵌合部に嵌合する形状となった基部と先端から後部にかけて徐々に厚くなった係合羽根２１を形成した通常のドライバビット２０を使用しても締め付け作業には支障はないが、より安定した作業を得るには通常のドライバビット２０を構成する係合羽根２１の形状をねじ締め時に前記係合溝１１の直立受動面１３に沿う形状にしたものを使用することで可能となる。
【００１７】
このように構成されたねじ１をワーク（図示せず）に締め付ける場合は、図５に示すように、ドライバビット２０の先端にねじ１の頭部２の駆動穴１０を嵌め合わせると、ドライバビット２０の基部がねじ１の駆動穴１０の嵌合面１５に接触着接して食い付き状態となる。これと同時に係合溝１１にドライバビット２０の係合羽根２１が嵌る。この後、ワークのねじ穴（図示せず）に対して、このねじ１の脚部４を押し付けてドライバビット２０に回転駆動力を加えると、ねじ締め作業が開始される。この動作中において、ねじ締め初期段階からねじ締め完了までドライバビット２０の係合羽根２１に形成されている直立駆動面２２が直立受動面１３に接触するとともに、ドライバビット２０の基部と嵌合面１５との接触が外れるので、ドライバビット２０の回転力による、ドライバビット２０がねじ１の駆動穴１０から抜け出そうとする分力が発生せず、ドライバビット２０は駆動穴１０から外れることなく確実なねじ締め作業が行われる。
【００１８】
このようにしてねじ１が所定量ワークにねじ込まれてワークの表面にねじ１の座面が着座すると、ねじ１にはこのねじ締めトルクに対向して抵抗が増加し、ねじ１にはあらかじめ設定されているねじ締めトルクが得られる。一方、ねじ１の駆動穴１０とドライバビット２０の係合羽根２１とは依然として接触を続けているので、大きな推力を加えなくても、この駆動穴１０からドライバビット２０が滑り出る、カムアウト現象が生じず、安定したねじ締めトルクが得られる。
【００１９】
このようなねじ締め作業を従来例と同様の測定条件で５回繰り返し測定したので、その結果及びその平均を示すと、表２のようになった。
【００２０】
【表２】

【００２１】
このようにカムアウト現象が生じないので、この測定結果によるねじ締め駆動トルクの平均は０．８３Ｎ・ｍであり、ねじ１の破断直前のねじ締め最大トルクの平均は４．０４Ｎ・ｍとなっている。
【００２２】
また、図６及び図７は本発明の他の実施の形態であり、これは係合溝１１の後面１２の形状を変更したものである。この係合溝１１の後面１２はねじ１の中心線に対して頭部表面から深くなるに連れて中心線からの間隔Ｌが僅か短くなるよう内方に急峻な角度で傾斜した形状となっている。このようにすることでトルク伝達面積を大きくでき、特に、この係合溝１１に沿う専用のドライバビット２０を使用した場合には、直立受動面１３に加わる単位面積当たりのねじ締めトルクが分散でき、比較的大きなねじ締めトルクで締め付けても、係合溝１１は変形せず、破壊が生じにくく、カムアウト現象の発生を十分に阻止できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は以上説明した実施の形態から明らかなように、駆動穴１０をドライバビット２０の係合羽根２１が係合する係合溝１１と、中心にあってドライバビット２０の基部が入る嵌合部とから構成し、前記ドライバビット２０がねじ締め時に係合する側壁をねじ１の軸線を垂直に横断する水平面に対して直立した直立受動面１３とし、ねじ緩め時に係合する側壁を僅か頭部表面側の間隔が広くなるよう傾斜した傾斜受動面１４とし、一方、両側壁の間に外方端から頭部２の中心に向かって傾斜した後面１２を形成し、しかも、前記嵌合部１５に前記両側壁の端部を位置させ、この嵌合部１５で互いに隣り合う前記両側壁を山形状の嵌合面１５により接続し、この嵌合面１５にドライバビット２０の基部が嵌ると、ドライバビット２０に嵌合面１５が接する構成のねじの駆動穴である。
【００２４】
このため、従来のＨ型と称する十字穴のように大きな締め付けトルクを得るために大きな推力をかける必要がなくなり、特に、自動組み立て作業ラインにおけるねじ締めトルクのトルク管理が容易になり、繰り返し作業において発生していたねじ締めトルクのばらつきが解消され不良製品の発生も減少する。また、今までカムアウト現象を防止するためにドライバビットに大きな推力を与えていたが、ねじを締め付けるためのドライバビットの回転力により生じる分力がなくなることからこの推力を極端に減少させることができ、そのための機構も不要になるとともにワークの歪みの発生も解消される。しかも、比較的小さいねじに大きなねじ締めトルクが必要となった場合でも、最大限ドライバビットからのねじ締めトルクを有効に伝達することができ、所望のねじ締めトルクが正確に得られ、駆動穴の破壊も減少する。その上、駆動穴の中心付近において互いに隣設する側壁を接続する山形状の嵌合面を形成しているので、ドライバビットを挿入すると、嵌合穴とドライバビットの先端との間で食い付き作用が発生することになり、常時これらの回転中心を一致させることができ、ねじ締め作業が安定する。これにより、ねじがワークのねじ穴に傾斜することなくねじ締められ、頭部座面がワークから浮いた状態になったりすることもない。
【００２５】
また、直立受動面１３は係合溝１１の放射方向端において、中心線を夾んで対抗する傾斜受動面１４とこの中心線とのなす間隔Ｔに等しい間隔Ｔを有して形成されているので、これに適合する専用のドライバビットを使用せずに通常の十字形状のドライバビットを使用することもでき、従来のねじに代えて本発明の駆動穴を有するねじに変更しても、ドライバビットは変更する必要がなく今までのドライバビットをそのまま使用でき、廃棄する必要がない。
【００２６】
更に、後面１２をねじ１の中心線に対して頭部表面から深くなるに連れて中心線からの間隔Ｌが僅か短くなるように内方に急峻な角度で傾斜した形状とすることで、ねじ締めトルクの伝達面積が大きくなり、直立受動面に加わる単位面積当たりのねじ締めトルクが分散され、ねじの頭部破壊も生じにくい。その上、係合溝１１の一方の面には傾斜面が形成されているので、ドライバビット２０との嵌合が滑らかであるとともに、冷間圧造により成形される際に使用されるパンチの寿命も良く、大量生産に適する等の特有の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るねじの実施の形態を示す要部断面正面図である。
【図２】図１の拡大平面図である。
【図３】図１の要部拡大図である。
【図４】図２のＡ−Ａ線に沿う要部断面図である。
【図５】ドライバビットとの嵌合状態を示す要部拡大断平面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を示す要部拡大断面図である。
【図７】図６に示す駆動穴の平面図である。
【図８】本発明の従来例を示すねじの平面図である。
【図９】ドライバビットとの嵌合状態を示す従来例の要部拡大断平面図である。
【図１０】もう一つの従来例を示す要部拡大平面図である。
【符号の説明】
１　ねじ
２　頭部
３　ねじ山
４　脚部
１０　駆動穴
１１　係合溝
１２　底面
１３　直立受動面
１４　傾斜受動面
１５　嵌合面
１６　稜線
２０　ドライバビット
２１　係合羽根
２２　直立駆動面

Claims

係合羽根（２１）とこれの根元となる基部とを有するドライバビット（２０）が係合する駆動穴（１０）を形成した頭部（２）とねじ山（３）を形成した脚部（４）とからなるねじにおいて、
駆動穴を前記係合羽根が係合する係合溝（１１）と、中心にあって前記ドライバビットの基部が入る嵌合部とから構成し、この係合溝を構成する側壁の前記ドライバビットがねじ締め時に係合する側をねじの軸線を垂直に横断する水平面に対して直立した直立受動面（１３）とし、他方のねじ緩め時に係合する側を僅か頭部表面側の間隔が広くなるよう傾斜した傾斜受動面（１４）とし、一方、これら両側壁の間に外方端から頭部の中心に向かって傾斜した後面（１２）を形成し、しかも、前記嵌合部に前記両側壁の端部を位置させ、この嵌合部で互いに隣り合う前記両側壁を山形状の嵌合面（１５）により接続し、この嵌合面に前記ドライバビットの基部が嵌ると、ドライバビットにねじの嵌合面が着接することを特徴とするねじの駆動穴。
直立受動面は係合溝の放射方向端において、中心線を夾んで対抗する傾斜受動面とこの中心線とのなす間隔Ｔに等しい間隔Ｔを有して形成されていることを特徴とする請求項１記載のねじの駆動穴。
後面はねじの中心線に対して頭部表面から深くなるに連れて中心線からの間隔Ｌが僅か短くなるよう内方に急峻な角度で傾斜していることを特徴とする請求項１又は２記載のねじの駆動穴。