JP2010105123A - 柄付きタップ - Google Patents

Abstract

【課題】自動ねじたて盤で使用する柄付きタップのシャンクの直線部とナットとの間の隙間の縮小規制を取り除いてその隙間を可及的に小さくし、ナットに加工されるねじの精度を高めることを課題としている。
【解決手段】シャンク３の直線部３ａの外径をナットＮの内径に可及的に近づけ、この直線部３ａの外周に肉除去部４を形成し、その肉除去部４とナットＮの内径との間にタップ部２による加工で生じた切屑の移動を許容する通路５が形成されるようにした。
【選択図】図１

Description

この発明は、自動ねじたて盤（タッピングマシン）によるナットの連続ねじ立てに利用する柄付きタップに関する。なお、この発明は、切削加工によってねじ立てを行うタップを改善の対象にしており、転造加工を行う盛上げタップは適用範囲に含まない。

首記の柄付きタップのひとつに、ベントタップがある。以下の説明は、そのベントタップを例に挙げて行う。このベントタップは、ベントシャンクとそのシャンクの先端に設けるタップ部とで構成されており、自動ねじ立て盤の基台に支持された軸孔を有する回転体に組み込んで使用される。このベントタップのベントシャンク（以下で単にシャンクとも言う）は、直線部とその後方に連なる緩く屈曲したベント脚部とから成る。

タップ部は固定ガイドに設けた角孔のガイド孔に挿入され、シュータを通して前記ガイド孔にナット素材が供給される。ガイド孔に供給されたナット素材は固定ガイドによって回転が阻止され、この状態でガイド孔内のナット素材が押し棒により回転体と共に回転するタップ部に押し付けられてタップ部によるねじ立てがなされる。

回転体の軸孔に組み込んだベントタップは、回転体に支持されたねじ立て完了後のナットが軸受になってシャンクが保持される。この保持は、ナットと回転体に設けた軸孔との間の隙間及びナットとシャンクの直線部との間の隙間がともに大きいことから、回転体の軸孔に対してシャンクの直線部がラフに芯出しされた状態でなされる。

このベントタップの従来例として、下記特許文献１、２などに開示されたものがある。

実公昭４９−４５０３９号公報 特開２００６−２８９５８１号公報

特許文献１に開示されたベントタップは、シャンクの直線部をベント脚部の手前で中心線に対して偏心させることで、遠心力による影響でシャンクの後端側が常時一定側に偏った状態でナットによる支持点を支点にしてタップが回転することによるタップ部の回転に伴う振れ（いわゆる味噌摺り運動）を抑制している。

この機能によってねじの加工精度が高まるが、シャンクの直線部を部分的に偏心させるとその部分でナットの流れが悪化して加工済みのナットが軸孔内で詰まり、連続加工の作業が中断することがある。

また、特許文献２に開示されたベントタップは、ナット素材を押し棒でタップ部に押し付けるときの衝撃を、緩衝手段を設けて緩和するようにしており、ナット素材の衝撃的な押し付けによるタップ部の損傷やねじ形状の悪化が抑制される。しかしながら、タップ部が偏心回転する現象に対しての対応は全くなされておらず、タップ部の偏心回転によるねじの加工精度低下の問題が解消されない。

なお、ナットと回転体に設けた軸孔との間の隙間は、ナットの移動が阻害されない範囲で小さくすることができるが、ナットとシャンクとの間の隙間は自由に小さくすることができなかった。

その理由は、ベントタップによる切削加工でのねじ立てでは、タップ部でタップ溝などに排出されるべき切屑が一部正常に排出されずに残留し、その残留切屑がナットの内側に入り込んでナットにひきずられることがあり（この現象は径比長さの長いナットほど発生しやすい）、このときにナットとシャンクの直線部との間の隙間が小さものは、その切屑がナットとの間に噛み込まれて加工した雌ねじが傷付いたり、噛み込んだ切屑によりナットの排出が妨げられて（ナットが詰まる）作業を中断せざるを得なくなったりする。そのために、ナットとシャンクとの間にある程度の隙間を確保する必要があった。特許文献１は、その隙間を確保することを前提とした発明であるが、上述したように、シャンクの直線部の偏心箇所でのナットの移動に問題がある。

なお、自動ねじたて盤にはストレートシャンクを有する柄付きタップを使用するものなどもあり、そのような自動ねじたて盤によるねじ立てでも、上記の切屑噛み込みの問題が起こり得る。

この発明は、ベントタップをはじめとした柄付きタップの直線部とナットとの間の隙間の縮小規制を取り除くこと、それにより、上記の隙間を可及的に小さくしてナットに加工されるねじの精度を高めることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、自動ねじ立て盤に装着して使用する柄付きタップに以下の工夫を施した。即ち、シャンクの直線部の外径を、シャンク先端のタップ部によって切削によりねじ立てされるナットの内径（＝下穴径）に可及的に近づけ、この直線部の外周にシャンクの一部を除去する肉除去部を形成し、その肉除去部をシャンク長手方向に連続させて前記直線部の先端又はその近傍から前記直線部の後端付近に至らせ、この肉除去部とナットの内径との間に前記タップ部による加工で生じて正常に排出されずに一部残留した切屑の移動を許容する通路が形成されるようにした。

シャンクの直線部の外径は、ねじ立てしたナットがシャンクのベント脚部を支障なく通過できる範囲で設定する。ベントタップの場合、シャンクのベント脚部をシャンクの直線部よりも細くする（外径を小さくする）ことでベント脚部でのナットの通過規制を緩和することができ、これにより、シャンクの直線部とナットとの間の隙間をより小さくすることが可能になる。

この柄付きタップの好ましい形態を以下に列挙する。
（１）前記肉除去部を、タップを回転させてねじ立てを行うときにシャンクの直線部の最後部付近に移動した加工済みナットに支持されて回転支点となる部分を避けた位置に形成したもの。
（２）シャンクの直線部の外周に平面の面取り部を設けてその面取り部で前記肉除去部を形成したもの。
（３）前記肉除去部をシャンクの側部に設けたもの。ここで言うシャンクの側部とは、シャンクを、ベント脚部の末端が水平な平面の支持面に支えられる状態にして前記支持面上に載置し、このときに、上又は下になる部分である。
（４）前記肉除去部をシャンクの外周の１箇所に形成したもの。

この発明の柄付きタップは、シャンクの直線部の外周に設けた肉除去部によってナットの内径との間に切屑の移動を許容する通路が形成される。正常な排出がなされずにナットの内側に入り込んだ切屑は、ナットにひきずられながらその通路を移動し、これにより、シャンクの直線部とナットとの間の隙間（シャンクの外径とナットの内径との径差）を可及的に小さくすることが可能になる。

また、その隙間縮小の要望に応えることで、タップを回転させてねじ立てを行うときのタップの味噌摺り運動が抑制され、ねじの加工精度が良くなる。また、シャンクの外径とナットの内径との径差が小さくなるほど回転支点となる位置（シャンクの直線部の最後部付近の一側面）でのナットとシャンクの接触面積が広がるので、タップ部の摩耗等による切削トルク増大時にねじ立てされたナットに生じることがある押え傷の防止の効果が期待できる。また、接触部での力の分散による接触面の保護（傷付きの抑制）も期待できる。

なお、上に挙げた好ましい形態の作用・効果は次項で説明する。

図１〜図６に基いて、この発明の柄付きタップの実施の形態を説明する。例示のタップはベントタップである。このベントタップには、ベントシャンクとタップ部を一体に加工したものと、別体のタップ部をシャンクに着脱自在に接続するものの２形態があり、後者の形態は、さらに、タップ部とシャンクの接続を直接行うものと、過大なトルクが加わったときに破断してタップ部とシャンクを保護するカプラを間に介在して行うものの２種類に分かれる。これ等のタップの全てがこの発明の適用対象となる。

図１及び図２に、具体例としてねじ込み式のベントタップ１を示す。このねじ込み式のベントタップ１は、タップ部２をシャンク（ベントシャンク）３の先端に着脱自在にねじ込んで接続するタップである。

タップ部２は、刃部２ａの後部に軸部２ｂを連ねた周知のタップであり、軸部２ｂの後部に接続用の雄ねじ２ｃが設けられている。

シャンク３は直線部３ａとその後方に連なるベント脚部（曲がり部）３ｂとから成る。図示のシャンク３（ベントシャンク）は、ベント脚部３ｂの直径を直線部３ａの直径よりも小さくしており、直線部３ａの外径とナットＮの内径の差が小さくてもナットＮがベント脚部３ｂの位置をスムーズに通過することができる。

このシャンク３の直線部３ａの先端には、タップ部の雄ねじ２ｃをねじ込むねじ孔３ｃが設けられている。

この発明では、シャンクの直線部３ａの外径をねじ立てされるナットＮ（図２参照）の内径に可及的に近づけ、その直線部３ａの外周に肉除去部４を形成している。直線部３ａとナットＮとの間の隙間が切屑の噛み込みが起こるところまで小さくなっていれば、直線部３ａの外径をねじ立てされるナットの内径に可及的に近づけたとみなす。

図示の肉除去部４は、平面の面取り部によって形成され、シャンク３の側面に設けられている。この肉除去部４が、所定の領域にシャンク長さ方向に連続して形成され、ねじ立てされたナットＮの内径との間にタップ部２による加工で生じた切屑の移動が許容される通路５を形成する。所定の領域とは、好ましくは、直線部３ａの先端（タップ部側の端部）から直線部３ａの後端（ベント脚部側の端部）付近までの範囲を指す。

肉除去部４は、切屑排出性の面からはその先端をタップ部２に近づけ、さらに、その後端をベント脚部３ｂに近づけるほどよい。ねじ込み式のベントタップでは、シャンクの直線部３ａの先端にねじ孔３ｃが設けられるので、その部分でのシャンク肉厚確保のために、肉除去部４の先端位置をねじ孔３ｃよりも後方に設定することもあり得るが、出来る限り直線部３ａの最先端まで肉除去部４を形成するのがよい。

また、タップを回転させてねじ立てを行うベントタップ（右ねじ加工用）は、シャンクの直線部３ａの最後部付近の図１において紙面に現れた側の側面が回転支点となるので、その回転支点となる部分Ｑとは１８０°反対側の側面に肉除去部４を設けて回転支点となる位置では、円形断面のシャンク表面が保持されるようにするのがよく、そのようにすればタップの回転の安定性に悪影響がでない。

肉除去部４は、溝で形成されるものやシャンク長手方向に捩れて延びているものなどでもよいが、平面の面取り部で形成されるものが加工性に優れる。また、その肉除去部４の形成位置は、シャンクの直線部３ａの外周の任意の位置を選択できるが、ベントタップの場合、図示したように、シャンクの回転支点ができる側とは反対側の側面に平面の面取り部を設けてその面取り部で形成すると、ベントシャンク３を横倒しの状態にして面取り部の研削を行うことができ、この方法は加工の安定性がよく、加工がし易い。

肉除去部４は、シャンクの外周の１箇所にあれば十分である。その数が少ないほど加工の手間が少なくて済み、シャンク剛性の低下も小さく抑えられる。

図１のベントタップ１をタッピング機にセッティングした例を図３及び図４に示す。
図３の６はタッピング機の基台、７はその基台６に回転可能に支持された回転体である。
回転体７は、モータ軸１０の回転を伝動機構（図のそれは歯車伝動機構）１１経由で伝えて回転させる。

その回転体７に、先端面から背面近くまで貫通した軸孔８とその軸孔８の後端に連なって回転体の側面に開口する出口９を設けてそこにベントタップ１を組み込んでそのベントタップ１を回転体７と共に回転させる構造になっている。回転体７にはベントタップ１のベント脚部３ｂが突き当たる着脱自在の背当て７ａと、一端を回転体７にヒンジ結合した開閉自在の蓋７ｂが含まれており、蓋７ｂを開けて回転体７の内部にベントタップ１が挿入される。

タッピング機には、角孔のガイド孔１３とシュータ１６を有する固定ガイド１２と、筒状の押し棒１４と、この押し棒１４を長手方向に往復運動させる駆動機構１５と、移動ガイド１７と、この移動ガイド１７を戻り方向（図中左方）に付勢するバネ１８が含まれている。図示の駆動機構１５は、押し棒１４に前進力を加える推力付与手段（図のそれはバネ）１５ａと、前進した押し棒１４を周期的に引き戻す戻し手段（図のそれはカムとカムフォロア）１５ｂとから成る。

ガイド孔１３は、固定ガイド１２の図中左端から移動ガイド１７の図中右端に至る孔であり、移動ガイド１７に形成されたガイド孔１３の回転体７の前面に対面した口から移動ガイド１７内にタップ部２が挿入され、さらに、固定ガイド１２のガイド孔１３内に押し棒１４が差し込まれる。

ガイド孔１３の長手途中にはシュータ１６が設置されており、そのシュータ１６からねじ立てを行うナット素材Ｎ_０がガイド孔１３内に落とし込んで供給される。ガイド孔１３に供給されたナット素材Ｎ_０はガイド孔１３の内面によって回り止めされ、このナット素材Ｎ_０が押し棒１４に押し動かされてタップ部２に押し付けられ、タップ部２による切削でのねじ立てがなされる。

このとき、移動ガイド１７は、ねじ立てされるナットと共に図中右方に引き動かされ、ねじ立て完了後にバネ１８によって引き戻される。ねじ立てを完了したナットは、出口に最も近い位置で回転体７に接したナット（図３では右から２番目のナット）がタップの回転の支点になる。

なお、例示のタッピング機は、一例の概要を示したにすぎない。フランジ付きナットや丸ナット用のタッピング機は、ナットをチャッキングしてタップ部の外周に押し込むものが主流をなしてきている。この発明の柄付きタップは、そのようなタッピング機でも使用することができ、使用するタッピング機の種類を問わない。押し込まれたナットとタップが相対回転してねじ立てが行われる場合には、ねじ立て中あるいはねじ立て済みのナットの内側に切屑が噛み込むことが起こり得るので、タッピング機の種類とは無関係に発明の効果が発揮される。

図５、図６に、この発明のベントタップの他の例を示す。図５は、タップ部２とベントシャンク３を一体に形成したソリッドタイプのベントタップ１Ａにこの発明を適用したもので、ベントシャンク３の直線部３ａの外周に肉除去部４を設けており、この部分が従来品と相違している。

図６は、タップ部２とベントシャンク３を、カプラ１９を間に介してねじ接続するものである。カプラ１９は過大なトルクが加わったときに破断してタップ部２とベントシャンク３を保護する。この図６のベントタップ１Ｂも、ベントシャンク３の直線部３ａの外周に肉除去部４を設けており、この部分が従来品と相違している。

なお、上の説明は、ベントタップを例に挙げて行ったが、この発明はストレートシャンクタップにも適用してもその有効性が発揮される。図７は、シャンク３の後端の角軸部２０を使用してシャンクに対するトルク伝達を行うものであって、このシャンク３の先端にタップ部２が設けられる。

図８は、シャンク３の後端の円柱部２１をチャックで掴んでシャンク３に対するトルク伝達を行うものであって、このシャンク３の先端にタップ部２が設けられる。
これ等のストレートシャンクタップも、シャンク３の外周に面取りなどによる肉除去部４を設けるとこの発明の効果が得られる。

また、この発明の柄付きタップは、ナットを回転させながら非回転のタップに押し付けるタイプの自動ねじ立て盤に採用してタップ自体は回転させずに使用することも可能である。

（ａ）実施形態の柄付きタップ（ベントタップ）の側面図、（ｂ）肉除去部を（ａ）とは９０°反対側から見た拡大平面図 図１（ａ）のII−II線に沿った部分の拡大断面図 図１の柄付きタップを使用したタッピング機の概要を示す部分破断平面図 図３のIII−III線に沿った部分の拡大断面図 この発明の柄付きタップの他の実施の形態（ベントタップ）を示す側面図 この発明の柄付きタップのさらに他の実施の形態（ベントタップ）を示す側面図 この発明の柄付きタップのさらに他の実施の形態（ストレートシャンクタップ）を示す側面図 この発明の柄付きタップのさらに他の実施の形態（ストレートシャンクタップ）を示す側面図

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ ベントタップ
２ タップ部
２ａ 刃部
２ｂ 軸部
２ｃ 雄ねじ
３ シャンク
３ａ 直線部
３ｂ ベント脚部
３ｃ ねじ孔
４ 肉除去部
５ 通路
６ 基台
７ 回転体
７ａ 背当て
７ｂ 蓋
８ 軸孔
９ 出口
１０ モータ軸
１１ 伝動機構
１２ 固定ガイド
１３ ガイド孔
１４ 押し棒
１５ 駆動機構
１５ａ 推力付与手段
１５ｂ 戻し手段
１６ シュータ
１７ 移動ガイド
１８ バネ
１９ カプラ
２０ 角軸部
２１ 円柱部
Ｎ ナット
Ｎ_０ ナット素材
Ｑ 回転支点となる部分

Claims (3)

1. 自動ねじ立て盤に装着して使用する柄付きタップであって、シャンク（３）の直線部（３ａ）の外径を、シャンク先端のタップ部（２）によって切削によりねじ立てされるナット（Ｎ）の内径に可及的に近づけ、この直線部（３ａ）の外周にシャンクの一部を除去する肉除去部（４）を形成し、その肉除去部（４）をシャンク長手方向に連続させて前記直線部（３ａ）の先端又はその近傍から前記直線部（３ａ）の後端付近に至らせ、この肉除去部（４）とナット（Ｎ）の内径との間に前記タップ部（２）による加工で生じて正常に排出されずに一部残留した切屑の移動を許容する通路（５）が形成されるようにした柄付きタップ。
2. 前記肉除去部（４）を、タップを回転させてねじ立てを行うときに前記直線部（３ａ）の最後部付近に移動した加工済みナットに支持されて回転支点となる部分（Ｑ）を避けた位置に形成した請求項１に記載の柄付きタップ。
3. 前記直線部（３ａ）の外周に平面の面取り部を設けてその面取り部で前記肉除去部（４）を形成した請求項１又は２に記載の柄付きタップ。

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