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低頭ねじの各部サイズを比較しました。(第133号)

前記事でもご紹介したように、低頭ねじが多く使われるようになり、それに伴って、市販される低頭ねじの種類が多くなってきました。
これらの中で今回は六角穴付きねじの低頭タイプについての雑学です。
六角穴付きねじの頭部サイズは、図3で示した、頭部の直径dk、頭部の高さk、六角穴の二面幅s、六角穴の深さtで決まります。そして、これらのサイズによって、六角穴と首下間の肉厚が決まり、これが首下の引張り強度に大きな影響を与えます。

図3 六角穴付きねじの各部寸法

六角穴は、浅いとスパナがなめやすく、深くすると、この肉厚が薄くなり、首下強度不足で、頭部破断の危険性があります。また、六角穴が頭部やねじ径に対して大きくなっても同様のリスクが考えられます。
このように、特に低頭ねじは、引張り強度と実用性の両者を天秤にかけての設計となり、通常のキャップスクリューと同等の強度は期待できないことを念頭におく必要があります。
それでは、市販されている低頭タイプの六角穴付きねじについて、図3の各部寸法の違いを比較してみたいと思います。(※1)

※1 ローヘッドキャップAとローヘッドキャップBは、この記事で便宜上付けた名称で、実際の商品名ではありません。

 

写真6 ローヘッドキャップA 写真7 ローヘッドキャップB 写真8 極低頭キャップ
写真9 六角穴付スリムヘッド小ねじ 写真10 極薄ローヘッド 写真11 キャップスクリュー

○六角穴の二面幅s(表3)
頭部高さが低くなるほど、六角穴(二面幅)が小さくなる傾向があります。これは、先ほど述べたように、六角穴と首下間の肉厚を大きくし、首下強度を確保するためだと思われます。 六角穴(レンチサイズ)が小さくなると締付けトルクが小さくなりますが、低頭タイプのねじは、通常のキャップスクリューよりも引張り強度が小さく、同等の力で締付けられませんので、妥当なレンチサイズなのかも知れません(あくまでも私の想像です)。
また、ローヘッドキャップAで呼び径がM10は、長さが60mm以上のサイズで二面幅が7mm(通常は二面幅6mm)となりますので要注意です。

表3 呼び径に対する六角穴の二面幅s
頭部タイプ 名称 M3 M4 M5 M6 M8 M10
通常品 キャップスクリュー 2.5 3 4 6 8
低頭 ローヘッドキャップA 2 2.5 3 4 5 6(7)※2
ローヘッドキャップB 2 2.5 3 4 5 6
極低頭 極低頭キャップ 1.5 2 3 3 4 5
六角スリムヘッド小ねじ 1.5 2 2.5 3 4
極薄ローヘッド 1.5 2 3 3 4 5

※2 長さ60mm以上は7になります

○六角穴の深さt(表4)
各社、最大値(max)、最小値(min)、範囲指定と表示がまちまちで、一概に比較できませんが、極低頭キャップがいちばん深いと思われます。

表4 呼び径に対する六角穴の深さt
頭部タイプ 名称 M3 M4 M5 M6 M8 M10
通常品 キャップスクリュー(min) 1.3 2 2.5 3 4 5
低頭 ローヘッドキャップA(※3)
ローヘッドキャップB 1.38

1.62
2.18

2.42
2.58

2.82
2.88

3.12~
3.65

3.95~
4.35

4.65~
極低頭 極低頭キャップ(max) 2 2.5 3 4 5 6
六角スリムヘッド小ねじ 1.1 1.5 1.8 2.2 4.2
極薄ローヘッド(min) 1.2 1.7 1.8 2.5 4.2 4.2

※3 データがありませんでした。

○頭部の径dk(表5)
頭部高さによらず、呼び径が同じ場合は、頭部の径は、ほぼ同じサイズとなります。但し、極低頭タイプは強度の問題?でしょうか、通常のキャップスクリューや低頭タイプに比べ、呼び径M3~M5の場合には、若干大きくなっています。

表5 呼び径に対する頭部の径dk
頭部タイプ 名称 M3 M4 M5 M6 M8 M10
通常タイプ キャップスクリュー 5.5 7 8.5 10 13 16
低頭 ローヘッドキャップA 5.5 7 8.5 10 13 16
ローヘッドキャップB 5.5 7 8.5 10 13 16
極低頭 極低頭キャップ 6 8 9 10 13 16
六角スリムヘッド小ねじ 6 8 9 10 13
極薄ローヘッド 6 8 9 10 13 16

○頭部の高さk(表6)
当然のことながら、低頭タイプ、極低頭タイプの順で頭部の高さが低くなります。呼び径がM3~M6ではスリムヘッド小ねじが最も低頭になりますが、M8に限れば、極低頭キャップ、スリムヘッド小ねじ、極薄ローヘッド共に同じ高さのようです。

表6 呼び径に対する頭部の高さk
頭部タイプ 名称 M3 M4 M5 M6 M8 M10
通常品 キャップスクリュー 3 4 5 6 8 10
低頭 ローヘッドキャップA 2 2.8 3.5 4 5 6
ローヘッドキャップB 2 2.8 3.5 4 5 6
極低頭 極低頭キャップ 1.3 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
六角スリムヘッド小ねじ 0.8 0.9 1.0 1.2 1.5
極薄ローヘッド 1.3 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

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