本日（2015/12/20）テレビドラマ下町ロケットが最終回でしたね。いや～、ホントあのドラマは技術者の心に突き刺さるドラマでしたね。僕と同じで？興奮された方も多いのではないでしょうか？さて、今回は、タップについて記事にしてみました。タップと聞くと「別に知りたいことなんて何もない」と思われる方もいるかと思いますが、基本的な認識の復讐も兼ねて読んでいただけるとありがたいです。ご指摘等あれば遠慮なくコメントいただければと思います。随時、返答していきたいと思います。

タップの特長とは？

まず、設計をしている人で”タップ（穴）”という言葉を聞いたことがない人はおそらくいないと思います。

一応、画像を載せておきますね。

タップ（穴）とは、穴の内側にネジ切り加工を施した めねじを意味しますが、同じタップでも、タップ工具といえば、タッピング（おねじ）を意味します。

タッピング工具

この記事では、”タップ（穴）”について その特長や加工条件、設計ノウハウをご紹介しようと思います。タッピング工具ではありませんので、あしからず。

まずは、タップの役割といえば、パッと思いつくのは、”締結”だと思います。

Ａという部品とＢという部品をくっ付けるための締結の役割があります。

ボルト以外にも締結方法にはいろんな種類があります。シャフトなどの圧入や止め輪、カップリングもありますし、パワーロックや割りピン、接着剤でも締結できます。部品の形状や目的によって、締結方法の選択肢が変わってきますよね。

その中でも、ボルト－タップは格段に締結力が強いと言えます。逆に言えば、締結力を重視する場合は、ボルトを選択するということです。

またボルトは、締結以外でも”回転力を押し出す力”に変えることにも活用できます。一般的なイメージでは、ジャッキなどがそれに当たります。（油圧式ではない、簡易的なジャッキになります）

タップ穴とボルトにはネジ山加工が施されています。ネジ部が回転するとメス側の谷部とオスのネジ山部が物理的に接触し、回転力を推力へと変換します。

この推力は、材質の強度に依存しますので、ネジ山が摩耗して削れるまで力を出すことができます。この原理を利用して、小さな回転力を大きな推力に変換させた道具がジャッキになるわけです。

このように、タップには２つの大きな役割があります。

部品同士の締結
回転力を変換した推力

部品を締結するボルトには、このタップ穴が必要不可欠であり、（ナットもこのタップ穴が施された部品となる）ジャッキなどの推力の働きをする大切な要素となっています。

タップ穴の規格や種類

タップといっても実はいくつか種類があります。例えば、こんな感じです。

切削タップ（並目、細目）

これは、タップのネジピッチが異なるもので、ボルトのサイズによってもピッチが異なります。

例えば、Ｍ６の並目だとピッチ１ｍｍですが、同じＭ６でも細目になるとピッチ０．７５ｍｍになります。これが、Ｍ４だと並目のピッチ０．７ｍｍで細目になるとピッチ０．５ｍｍになります。

管用タップ（ガスタップ）
テーパ勾配がついたタップのことです。
 
水道管部品やホース部品などにＰＦ（平行）やＰＴ（テーパ）といった記載がそれにあたります。管用ねじの使い方には、おおむね２通りの種類があって、おすとめすのＰＦ同士を組み合わせるパターンとおすとめすでＰＦとＰＴを組み合わせるパターンがあります。

ロールタップ（盛上げタップ）
 
ネジ山の体積を考えた下穴から、潰すというかネジの形を押し着けてネジ山を作る物です。そのため仕上がりが美しいので、表面粗さの指示の有る場合とか、削らないのでキリコの除去が必至の食品関連とかではこれですね。

ロールタップはかなり特殊なタップとなるので、ほとんどの場合、切削タップか管用タップを使うことが多いと思います。切削タップおよび管用タップのサイズはＪＩＳで規格が決まっていますので、そちらを参考に選ぶことができます。

私がいつも使っている表を紹介しておきます。

 
[板金部品タップ穴基準]

 
[管用タップの規格表]

タップ加工の注意点

次に、タップ加工の設計の注意点について紹介します。注意点なんてないと思うかもしれませんが、無意識に判断していることも含め、書いていこうと思います。

１．ネジ山の掛かり

タップでネジ山を加工する際に必要な山数としては、
最低３山分はほしいところですが、できれば４、５山以上を推奨します。

まず３山とはタップ加工で必要となる最低限の山数を意味します。最低限の山数ですので、それ以上ほしいということです。タップ穴深さが少ないかなと感じたら、タップサイズに応じたピッチを確認し、何山確保できているのかを確認してみましょう。

２．最小板厚

これは会社の設計基準に基づき決めていく内容ですが、もしそういった基準がなければ、一覧表を作ると便利です。

個人の判断で行ってしまうと、設計品質のバラつきが生じますし、細かなことですが、こういった設計基準を各設計者が見る癖を
付けてしまえば、いちいち考える手間も省けます。

参考までに、私が使っている板厚とタップサイズの関係表を載せておきます。

 

この表がすべてではなく、まだ設計基準などがない場合などに参考にしていただければと思います。

３．細目、並目

タップのピッチには、細目と並目があります。通常の場合は並目ピッチのネジを使います。並目は、リード角が大きくネジ山が大きいため、細目に比べネジ山の強度は大きくなります。大きな荷重や繰り返し荷重に強いネジ山となります。

一方、細目ピッチの場合は、リード角が小さくなり、ネジ山が小さくなります。大きな荷重には耐えられませんが、直線方向の出入りの微調ができることが特長です。

ゼロから設計する上で、あえて細目ピッチで設計することはほとんどありません。ですが、センサ類や購入品で細目ピッチのタップ加工が施されている部品がたまにあります。取り説などの図中にピッチ表記がされている場合は注意が必要です。

購入品が細目なのに、相手部品（製作品）が並目だと、当然取り付けられないので、そこだけは注意しましょう。

４．タップ深さ

タップ深さには、暗黙の了解的な寸法指定があります。
”ねじ山の掛かり”は最低必要３山ですが、推奨は４、５山以上の掛かりとなります。最低３山とは、どうしてもタップの深さが取れない場合の目安であって、肉厚が確保できる部材に関しては適用しない条件です。

では、通常のタップ深さの寸法は？というと、
ねじ径の１．５～２倍が通常のタップ深さとなります。

例えば、Ｍ６のタップを使うのであれば、タップ深さは、６ｘ１．５＝９ｍｍもしくは、６ｘ２＝１２ですね。これは会社ごとに規格が決められていると思うので、その規格に準じてもらえればと思います。

現在ではＣＡＤを使って設計されると思いますので、そのときに、タップ図を子図として登録されると思います。

子図は、ＣＡＤでよく使うパーツ、例えばタップやボルト、ナットやアイボルトなどをあらかじめ登録し、利用するためのものです。子図を使えば、人（設計者）が変わっても自然とタップ深さを守れる設計となりますよね。

もっと厳密に深さを決めたいのであれば、こちらが参考になるかもしれません。

雌ねじ加工する時、ボルトがＳＳ系で、雌ねじ加工の材質が、
＊ 軟鋼・鋳鋼・青銅の場合；雌ねじ長さ ＝ ねじ径×1.0
＊ 鋳鉄の場合　　　　　　；雌ねじ長さ ＝ ねじ径×1.2
＊ 軽合金の場合　　　　　；雌ねじ長さ ＝ ねじ径×1.8
 
ここまで、厳密に区別してもいいのですが、先ほどの子図との絡みみありますので、検討してみてください。

 
以上がタップ穴に関する設計上の注意点と最低山数の決め方でした。これら知識が自然と身につくように日々気をつけましょう。
 
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ボルトってたくさん種類があるけど、実際に設計段階で使うボルトはごく限られたものになっていると思います。その理由の１つに、会社によって使われるボルトの種類が決まっているからという理由が挙げられます。大まかにでもどんな種類のボルトがあって、どんな用途に使われているのかを知ることで設計の幅が広がると思います。

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ボルトの種類にはどんなものがあるの？

ボルトの種類といってもいろんなものがあります。
ここでは、代表的なボルトの種類と主な特徴を紹介します。

六角ボルト

どこでも使われる一般的なボルトです。工業機械、建築などいろんな分野で使われます。長手方向からのアクセスが難しい場合に使われることが多いです。長手方向は難しいけど、横からならスパナが入るといったときに選ぶことが多いです。

六角穴付きボルト（キャップボルト）

六角穴付きも六角ボルト同様、一般的なボルトです。穴は六角形の形のものがあいています。長手方向からのアクセスが容易な場面で使われます。工作機械では、クロムモリブデン鋼の焼き入れ焼き戻しをした（良く見かける黒染め処理のもの）がよく使われます。

六角穴付きボタンボルト

六角穴付きボタンボルトは、頭の先が丸くなっていることが特徴です。丸くなっていることから、カバー類を止める場面でよく使われます。穴は六角形の形になっています。

六角穴付き皿ボルト

皿ボルトはボルト頭がフラットなことが特徴です。表面にボルト頭を飛び出させたくない場合に皿ボルトを使います。皿ボルトを使うことで平らな面が揃い、見た目をスッキリさせることができます。

アイボルト

アイボルトは釣り上げ用途に使われます。タップまたはバカ穴にアイボルトを取り付け、吊り具やシャックルなどを付けて帯を付けます。せん断方向で荷重を受けるような使い方はせず、常に引張り方向での使い方がほとんどです。

Ｕボルト

こちらはパイプなどに吊り下げる目的で使われることが多いです。取り付け部品にはバカ穴を空けておき、ナットで固定します。

蝶（チョウ）ボルト

蝶ボルトは主にカバー類の取り付けや開け閉めする頻度の高い部位によく使われます。ボルトの頭に耳のような突起物があることが特徴です。道具を使わずフタを開け閉めしたい場合に使われます。

フランジボルト

基本的にボルト＋ワッシャー使いと同じ意味合いです。ただ、フランジ（ワッシャー）が付けられているので、組み立て上便利だという意味合いになります。また、長穴隠しという意味合いでも選ばれます。
 
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小ねじ類の種類には何がある？

ボルトもねじも同じ意味で使われますが、正確な分類としては
ボルトとねじは違うようですね。

ボルトはナットと組み合わせて使うものとか、
ねじよりも大きな径のものが頭につくものとか、
比較的小さいものがねじだとか、比較的大きいものがボルトだとか、

いろいろ意見が分かれるようです。

ここではそういった議論は省略しますね。

ただ、正確には「ボルト」と「ねじ」は区別されている
ということです。

では、ネジにはどんな種類が存在するのかご紹介しようと思います。

ナベ小ねじ

皿小ねじ

丸皿小ねじ

トラス小ねじ

こんなとこでしょうか。

全体的にねじは、あまりトルクの掛らない、負荷の小さい部位に
使われる傾向にあるみたいです。

どうやって使い分けるの？主な用途は何？

使い分けるポイントですが、
特に六角穴付きボルトや六角ボルト、六角穴付きボタンボルトなどは、
基本的に工作機械などの分野で使われています。

これらのボルトは、”焼き”と言ってボルトの製造過程に焼結工程が入っており、
他のボルトよりも強度が増していることが理由としてあります。

また、基板業界などで使われる装置では、六角ボルトや小ネジが多く使われる傾向にあります。

負荷の小さなものを取り扱うからでしょうかね。

そこで、上記で紹介したボルト、ねじ以外で便利なねじをご紹介しようと思います。

その他便利なねじたち

化粧ビス＆化粧ビス座金

このビスとビス座金はセットで使うものです。特に見た目上ボルトを綺麗に見せたい場合に使われるビスです。座金が入ることで、取り付け面から綺麗な湾曲を描き出っ張るので、見た目は格段にきれいに仕上がります。ただ、座金が入る分、直径が大きくなるデメリットもありますので、設計の際には注意が必要です。

段付きボルト

段付きボルトは、段のついている部分に寸法公差が入ります。ベアリングなどをはめ込む場合に使えます。こういった部品を加工品で作るとお金がかかりますが、購入品で販売されていますので利用すると便利です。

脱落防止ビス

脱落防止ビスは天地方向へのボルトの取り付けで、尚且つ、ボルトが途中で緩んでも地面に落としたくない場合に使います。使い方としては、取り付け面側のタップとは別にもう一つタップを設けることがポイントです。

トルクスビス

トルククスビスは普通のレンチではボルトが外れないような穴の形状になっていることが特徴です。特殊なそれ専用のレンチが必要です。海外向けに出荷する際などCE規格に対応するビスとなります。この画像以外にも六角穴付きボルトの穴形状がトルクスレンチの穴形状になったものもあります。

低頭六角穴付きボルト

低頭ボルトは名前の通り、ボルトの頭が通常よりも低くなっています。板厚が薄い場合に使えるとても便利なボルトです。購入品の寸法上どうしても低頭ボルトを使わないといけない場合に使われます。

超極低頭六角穴付きボルト

こちらは低頭ボルトよりもさらにボルト頭が薄いタイプのボルトになります。コンパクト設計に必要なボルトになります。

これらのねじは、所々便利なアイテムですので、用途に応じて使うと良いと思います。

今回は、機械部品で良く使われるボルトの種類をまとめました。
他にもこんな便利なボルトやねじを使っているという方は、コメントいただけると助かります。