JP2780358B2

JP2780358B2 - タッピンねじ締付け方法および締付け装置

Info

Publication number: JP2780358B2
Application number: JP1199264A
Authority: JP
Inventors: 隆一堀
Original assignee: オリジナル通商株式会社
Priority date: 1989-08-02
Filing date: 1989-08-02
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2013-07-30
Also published as: JPH0366529A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明はタッピンねじに関し、特にタッピンねじの締
付け技術に関するものである。

〔従来の技術〕

タッピンねじは、自らがタップのように働いて相手側
の被締付け部材に雌ねじを形成しながら螺着するもの
で、相手側に予め雌ねじを形成する必要がなく、また、
タップのような工具も不用である。

このタッピンねじによる締付けは、ねじ込みトルクを
加えて相手側部材にねじ込み、最終段階でタッピンねじ
の頭部を被締付け部材に圧着するように締付けトルクを
加え、この締付けトルクによって締付け軸力、即ち結合
力を与えるものである。そして、この最後に加える締付
けトルクは、通常のタッピンねじ締付けにおいては、ね
じ込みトルクの２倍以上としている。

なお、被締付け部材がプラスチックや木等のように柔
らかいものであれば、下穴も不要となり、一層の工数の
削減が可能になり、各種機械の組立能力の向上を図るこ
とができるという利点を有している。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、例えば十字穴付きのタッピンねじを鋼
板等に使用する場合、従来の締付け方法では2mm程度の
薄板にまでしか使用できない。もし厚すぎる鋼板等に無
理に使用すると、ねじ込みトルクが高くなり過ぎて雌ね
じの成形が出来なくなったり、これに伴って締付けトル
クも高くなり、ねじの十字穴がくずれてしまうという問
題があった。また十字穴以外の丈夫な頭部を有するタッ
ピンねじを使用しても、今度はタッピンねじ自身の破壊
等を起こすおそれがあった。そのため、この締付けトル
クTfやねじ込みトルクは、ねじの十字穴がくずれたり、
タッピンねじ自身の破壊等を起こしたりしないような一
定の限度以下にする必要があり、一方向に締付けていく
従来の締付け方法では、厚い鋼板には使用できなかっ
た。

ところで、上記の締付けトルクTfは、一般に次式によ
り求められる。

Tf＝ｋ・ｄ・Fk …… ここに、 Ff:ねじの締付け軸力、k:トルク計数、d:ねじの呼び
径である。

また、トルク係数ｋは次式で示される。

この式において、 d₂:ねじの有効径、dw:座面の摩擦等価直径、μ_s:ねじ
面の摩擦係数、μw:底面の摩擦係数、β：ねじのリード
角である。

上記式において、一方向に締付ける従来の方法で
は、μ_ｓが大きくなり、その影響によってトルク係数ｋ
が大きくなる。したがって、同一の締付けトルクTfであ
れば、締付け軸力Ffが小さくなり、結合の信頼性に欠け
ることになる。

本発明は上記の事実に鑑みてなされたもので、従来よ
り厚い鋼板等にも使用でき、締付け後の結合力も向上す
るタッピンねじの締付け方法および締付け装置を提供す
ることを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明は、タッピンねじ
を螺着するに当たり、タッピンねじに対して周波数１〜
5000Hzであって、0.1〜10゜の角度振幅の捩じり回転振
動を加えながら１〜2000rpmの螺入回転数を適用する方
法を採用している。

また、上記の方法を実施するに適した締付け装置とし
ては、タッピンねじの締付け工具を取付けた直流モータ
と、前記直流モータを回転させる信号を発生する回転信
号発生手段と、前記直流モータを逆回転させて捩じり回
転振動を加えるための低周波数信号発生手段と、前記低
周波数信号発生手段より出力された低周波数信号を前記
回転信号発生手段の回転させる信号に重畳する重畳手段
と、を備える構成としている。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を添付した図に基づいて説明す
る。１は従来使用されている公知のタッピンねじ締付け
工具である。２は直流モータとしてのサーボモータで、
タッピンねじが右ねじであれば、締付け工具１に矢符号
に示すように時計まわりのNrpmの回転を与える。３はタ
コジェネレータで、直流モータ２の回転数を計測し、回
転数に応じた信号を制御部４に送る。制御部４はこの信
号を受け、所期の回転数になるように制御信号を発生し
てサーボ増幅器５に送る。サーボ増幅器５は制御部４か
らの制御信号を受け、これを増幅して直流モータ２に入
力し、直流モータ２が所期の回転数になるようにしてい
る。そして以上の操作によって、タッピンねじの回転数
Ｎは１〜2000rpmの範囲内で所望の値になるように調整
される。この回転数Ｎは、タッピンねじの径や相手側の
材質や板厚等のタッピンねじの締付けの条件から適当な
値が選ばれる。この範囲以下では締付け時間が長くなり
十分な締付けを得ることが困難であり、この範囲以上で
は、締付け速度＞振動速度となり締付けの効果は期待で
きなくなる。

６は抵抗およびコンデンサを用いた低周波発振器で、
１〜5000Hzの交流を発生する。この発振周波数は、締付
け工具１を介してタッピンねじに加えられる捩じり回転
振動の周波数となるもので、図には小さな矢符号ｆとし
て示されている。この周波数ｆは、調節可能であり、回
転数Ｎと同様にタッピンねじ締付けの諸条件によって所
期の周波数が上記１〜5000Hzの範囲内から選定されるも
のである。この範囲以下では、効果的な締付けを行うこ
とができず、以上では充分な締付けの効果は得られなく
なる。

この低周波発振器６からの交流電流は、電力増幅器７
で増幅されて捩じり振幅θが決定され、サーボ増幅器５
に入力れる。捩じり振幅θは0.1から10゜の範囲となる
ように与えられる。この範囲以下では一方向締付けと同
様な締付け条件であり、以上では、確実性のある振動締
付けの効果が得られなくなる。

サーボ増幅器５では、制御部４からの直流成分と、低
周波発振器６からの交流成分とを重畳して直流モータ２
に印加する。したがって、直流モータ２はタッピンねじ
に回転数Ｎの回転と、周波数ｆで振幅θの捩じり回転振
動とを重畳した回転を締付け工具１に伝達し、タッピン
ねじに捩じり振動を加えながら締付けする。

従来の一方向締付け方法では、十字穴付きタッピンね
じで呼称径5mmのものを2mm以上の鋼板にねじ込む場合、
ねじ込みトルクの上昇によって十字穴がくずれ易くな
り、非常に困難であった。しかし、上記の装置により捩
じり回転振動を加えながらタッピンねじを締付けると、
上述した式におけるμ_ｓの値が小さくなり、トルク係
数ｋの値が従来はおよそ0.5であったものが、0.2前後ま
で下がるので、ねじ込みトルクが下がり、締付けが可能
になる。たとえば、板厚3.2mmの鋼板に呼称径5mmのタッ
ピンねじを締付ける場合、従来の一方向締付け方法で
は、ねじ込みトルクのピークは約25kgf・cmとなり、十
字穴がくずれてしまったが、本発明の捩じり回転振動式
締付け方法であれば、ねじ込みトルクのピークは10kgf
・cmと1/2以下に下がり、締付けが可能になる。また、
ねじ面の摩擦係数μ_ｓが下がることから、ねじ込み時の
焼き付きの防止もできる。一方、トルク係数ｋのばらつ
きの幅も、一方向締付けの場合の約1/5と非常に小さく
なり、締付け軸力Ffが大きくなると共に、ばらつきもな
くなって結合力が安定向上する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ねじ面の摩擦係
数μ_ｓが下がり、トルク係数ｋが小さくなるので、一方
向締付けの場合より大幅にねじ込みトルクを下げること
ができ、タッピンねじを従来より厚い鋼板等に使用でき
ると共に、締結作業も容易になった。また、最後に加え
る締付けトルクは、略々従来どうりの大きさを加えるの
で、締付軸力が大きくなって締結構造の信頼性を向上さ
せることができる。さらに、トルク係数ｋが小さくなる
ことから、タッピンねじと鋼板等との摩擦力が減少し、
ねじの焼付き現象を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明のタッピンねじ締付け装置の構成図である。１……締付け工具、２……直流モータ、６……低周波発
振器、７……電力増幅器。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】タッピンねじを螺着するに当たり、タッピ
ンねじに対して周波数１〜5000Hzであって、0.1〜10゜
の角度振幅の捩じり回転振動を加えながら１〜2000rpm
の螺入回転数を適用することを特徴とするタッピンねじ
締付け方法。
【請求項２】タッピンねじの締付け工具を取付けた直流
モータと、前記直流モータを回転させる信号を発生する
回転信号発生手段と、前記直流モータを逆回転させて捩
じり回転振動を加えるための低周波数信号発生手段と、
前記低周波数信号発生手段より出力された低周波数信号
を前記回転信号発生手段の回転させる信号に重畳する重
畳手段と、を備えたことを特徴とするタッピンねじ締付
け装置。