インサートナットとインサートボルトとは？またインサートの機能を果たす上で重要なローレットとは？

技術情報

インサートとは射出成形の一種であり、金属と樹脂とが一体化する成形工法です。これを締結部品業界に置き換えると、インサートナットは樹脂などの直接ねじを切っても強度がもてないような材質へ埋め込むナットであり、インサートボルトはそのボルト版です。昨今の部品メーカーにおいては、スーパーエンプラなどのガラス成分を多く含んだ樹脂材が多用されており、インサート成型も高度な金型技術が求められています。インサートナット、インサートボルトにおいても、図面公差において高精度化が求められています。

当社では、規格品にはない特殊インサートナット・ボルトについて、多くご相談をいただいております。ここでは、インサートナット・ボルトについて、インサートの機能を果たす上で重要なローレットについて、当社だからこそ可能な特殊インサートナット・ボルトの製造ポイント、そして実際に太陽精工が製造した特殊インサートナット・ボルトの事例まで、まとめてご紹介いたします。

インサートカラーとインサートボルトとは？

インサートとは射出成形の一種であり、金属と樹脂とが一体化する成形工法です。これを締結部品業界に置き換えると、インサートナットは樹脂などの直接ねじを切っても強度を持たせることが難しいような材質へ埋め込むナットであり、インサートボルトはそのボルト版です。これらの締結部品が増加した背景には、製品や構造物において低コスト、軽量化などの要求を満たすためにアルミダイカスト製品や樹脂製品が多用されるようになってきたのが大きく影響しています。軽量化を求める中で材料の密度の低いものが使われるようになれば、軽く弱い素材の補強に、締結する為に強度のあるめねじ、おねじをつくる必要性が求められてきます。金属素材よりも機械強度が低いため、締結時に過度な力をかけると部品を潰す可能性があるからです。

また昨今の部品メーカー様においては、スーパーエンプラなどのガラス成分を多く含んだ樹脂材が多用されており、インサート成型も高度な金型技術が求められています。インサートナット、インサートボルトにおいても、図面公差において高精度化が求められています。

インサートの機能を果たす上で重要なローレットとは？

インサート後の抜け止め機能として形状面で欠かせないのがローレットです。ローレットは締結部品の側面に細かい凹凸や切り込みを入れる加工技術で、大きく平目ローレットと綾目ローレットの2種類に分類されます。ローレット形状においては、山角度、ピッチは機能面を考慮して設計します。機能面では、平目ローレットは回転方向に強く、綾目ローレットは回転、抜けの両方に強い傾向にあります。工法面では、平目ローレットは圧造加工により仕上げる事も可能であり、綾目ローレットは転造加工による加工が一般的です。圧造技術の進化により、多種多用な抜け止め形状の製造が可能となり、リブ出しや螺旋形状などのカスタマイズも多く、転造加工を出来る限り省くことで、生産性、コスト面を重視した設計提案が増えてきております。

平目ローレットを成形する冷間圧造加工

太陽精工の加工技術で最も特徴的なのは、2ダイ3ブローヘッダーを代表とする冷間圧造加工技術です。この技術は量産時におけるコストメリットが最も大きな特徴です。そのため、通常は切削加工しかできない箇所でも、冷間圧造加工に工法転換することで大きなコストメリットを生み出すことができます。当社では、お客様に価値を提供するため、多くのネジメーカーが敬遠する難削材加工や、他社が手をつけていない分野での冷間圧造加工を積極的に展開しています。例えば、ステンレス・チタン合金などの難加工材は、加工率が悪く、六角穴を深く打ち込むことは容易ではありません。そのため通常のネジメーカーでは、切削等の別工法によって六角穴加工を行っていますが、多工程になってしまうため、どうしてもコストが高くなってしまいます。一方当社では、独自技術の冷間圧造加工により、難加工材への六角穴加工を冷間圧造によって可能にしています。このハイレベルな技術力が、コストダウンに大きくつながります。また、金型設計から試作、量産までを社内で一貫して対応する体制を構築しています。当社では、冷間圧造用の金型設計から試作、量産体制の構築までを一貫して対応しております。この一貫対応の体制が、製品立ち上げの短納期対応につながっています。実際に、金型設計から量産体制を構築するまでに、最短一か月以内ですべて行った実績もございます。新製品の立ち上げにおいては、特にスピード感が重要視されますが、当社では一貫対応体制によってスピーディーに対応いたします。

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綾目ローレットを成形する転造加工技術

太陽精工は、冷間圧造加工に注目されることが多いですが、同じくらい転造加工にも力を入れています。軸足の短いネジは需要が高く、高度な技術が必要なため、当社はその対応に独自の技術を用いています。また、他社では別工法で対応する異形状ネジやバランスの悪い段付きネジ、ツバ付きネジなども転造加工によって対応しています。当社の転造加工は、お客様にコストメリットを提供するために積極的に展開しています。太陽精工では、転造＝ネジという常識にとらわれずに、転造＝成形として、形を作るために転造技術を展開しております。例えば、従来は切削が主流だったネジへの溝入れ加工。溝入れ加工も、実は転造にて対応可能です。転造加工で溝入れ加工を行うことで、金属の鍛造において特徴的なファイバーフローと呼ばれる繊維状組織を断ち切ることがなくなるため、溝付き製品に高い強度を付与することができます。

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インサートナット・インサートボルトの事例紹介

続いて、実際に当社が製作したインサートナット・インサートボルトの製品事例紹介です。

大頭ローレットリベット

写真の通り、頭の大きさに対して軸が細い製品になっています。また、こちらの商品は樹脂にインサートされるため軸部にアヤメローレット加工を施しており、相手材とのかみ合わせを良くしています。平目ローレットではなくアヤメローレットにすることで樹脂との設置面積が増え噛み込みやすく外れにくいという性質があります。また、軸部が短いため転造の工法に弊社のノウハウが詰まっています。

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特殊インサートナット

全切削で形状全体を製造し、転造でアヤメローレットを付けている製品です。ナットとしての機能を果たすことはもちろんのこと、ローレット加工を施すことで、樹脂との食いつきがよくなり、ボルトで締結した際に樹脂の中で空回りしないよう製造しています。

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平目ローレット付インサートナット

こちらは空圧制御設備向けの平目ローレット付インサートナットです。SUS304の棒材から全切削で加工して生産いたしました。こちらのインサートナットは、お客様にて樹脂金型にインサートして成形する製品のため、雌ネジタップ後の内径が非常に重要となりました。そのため当社では、仕上げ工程で内径にリーマ加工をして、精度UPをいたしました。

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