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2023-11-06
ヘリサートはインサートの一種で、主に柔らかい素材に対して、強固にねじ止めをしたい場合に活用されています。
近年では、低コスト化や軽量化が重要視されていることから、アルミダイカストやプラスチック製のものが増えています。これらの柔らかい材料に対して高い締結力を得たい場合にインサートが活躍します。
しかしインサートは種類が豊富で、ヘリサートやスプリューといった、名前の異なるものが市場にラインナップしています。
そこで今回は、インサートの一種であるヘリサートやスプリューの基本情報だけでなく、これらの違いについても解説します。
ヘリサートとは、樹脂やアルミ材のような柔らかい素材にねじ込むコイル型のナットのことです。直接母材にねじを切り、ヘリサートを挿入することで、ボルトを強固に締結できるようになります。
通常、柔らかい素材に直接タップを立てると、めねじが弱くて高い締結力が得られません。しかしヘリサートを使用することで、高い締結力が得られるほか、めねじの破損を防止して繰り返しねじを締め付けることも可能になります。
ヘリサートは株式会社ツガミが日本で初めて誕生させた製品で、2001年4月に「E-サート」へ商品名を変更しています。
ヘリサートは商品名のため、株式会社ツガミの製品でないものはヘリサートではありませんが、コイル型のインサートをヘリサートとして捉える場合もあります。そのほかのコイル型インサートには、日本スプリュー株式会社が扱う「スプリュー」があります。インサートはヘリサートやスプリューなどの埋め込み型のナットの総称を意味しています。
ヘリサートは、上図のようにスプリング、またはコイル状の形をしています。
コイル型の形状により、ねじ山のピッチのズレにも柔軟に対応することが可能です。
また、自由外径がタップ穴より大きめに設計されていることで、ヘリサートをねじ込んだ際に母材にしっかりと固定されます。そのため、ねじの締結や取り外しを繰り返しても、ヘリサートが一緒に抜けることがありません。
ヘリサートを扱う上で重要な、各用語の意味については以下の通りです。
・自由外径：ヘリサートを挿入する前（自由状態）の外径。タップ穴に挿入したときよりも、外径が15～20％ほど大きい。
・自由巻数：自由状態の巻き数。自由巻数はノッチの位置を基準に数える。
・タング：ヘリサートを専用の挿入工具でねじ込む際に必要な出っ張り部分。
・ノッチ：ヘリサート挿入後、通し穴の場合にタングを折り取るための切り欠き部分。
・第1コイル：タングに曲がり込む部分。タップ溝穴にタングを案内する役割をもつ。
ヘリサートには、タング付きとタングレスのタイプがあります。
タング付きヘリサートは、その名前の通りタングが付いたもののことで、ヘリサートの挿入工具の先端の溝にタングを引っかけて、回しながら挿入するタイプです。
通し穴の場合、ヘリサート挿入後は、タング折りと折ったタングを抜き取る作業を必要とします。このとき、止まり穴などでボルトがタングにあたらない場合は、タングを折り取る必要はありません。
タングレスヘリサートは、タングのないヘリサートです。
タング付きヘリサートと違い、挿入後のタング折りとタング拾いの作業を必要としないので、作業時間の短縮が可能です。また、挿入時の方向に決まりがないため、どちらからでも挿入できます。
ヘリサートには大きく分けて「標準インサート」と「ロックインサート」の2種類があります。
標準インサートは、スプリング状のコイルで自在性があります。おねじとめねじのリード誤差や角度の誤差を吸収しやすいほか、ボルトのはめあい長さ全体に応力が分散され、高い締結力が得られます。
引用元：池田金属工業株式会社 リコイル ロックタイプインサート
ロックインサートは、標準インサートにボルトの緩み止め効果をもたせたものです。温度変化や振動によるボルトの緩みを避けたい場合に使用します。
ロックインサートは、コイルの中央部分が多角形の形状になっていて、ボルトの側面を締め付けることで回り止め効果が期待できます。
ただし、挿入工具に関してはロックインサート用のものを使う必要があります。
ヘリサートには、SUS304相当の18-8ステンレス鋼が採用されています。表面硬度はHRC43～50、引張強さは約1,000MPa以上、表面粗さは3S以下、使用温度は400℃未満のスペックです。
ただし、総発売元である株式会社三友精機では、磁気や導電性が問題になる場合やステンレスボルトを用いる際は、りん青銅（C5191WH相当）をおすすめしています。
ステンレスは加工を施すことで磁気を帯びる場合があるため、計測器類のような磁気を避けたいものに関してりん青銅は活用されています。
参考：SUS304とSUS430の意味とは？ 使い分けや特徴も分かりやすく解説！
ヘリサートは、宇宙産業・航空機・自動車・電子機器・CA機器・通信機器・医療機器・船舶などの幅広い分野で採用されています。
近年では低コスト化や商品の軽量化が重要視されており、アルミダイカストやプラスチック素材を利用した製品が多くなっています。ヘリサートはそのような柔らかい素材に強固なめねじを設けたいときに活用されています。
ヘリサートを挿入する際は、まず下穴をあけてからタップを立てる必要があります。下穴はねじのサイズに適応するドリルであけ、タップはヘリサート専用のタップを立てる必要があります。
参考として、ヘリサートの総販売元である株式会社三友精機の、メートルねじのタップ下穴径を記載した表を以下に示します。
引用元：株式会社三友精機 E-サート（ヘリサート）サイズ一覧
ヘリサートの長さは、適用ねじの呼び径の1倍（1D）・1.5倍（1.5D）・2倍（2D）が標準です。一部では2.5倍（2.5D）、3.5倍（3.5D）の長さもラインナップしています。
タップ下穴の深さは、止まり穴の場合、以下の式を用いてドリル穴のもっとも浅い深さを算出し、決定します。
ドリル穴の最小深さ算出式
S＝Lb+2.5P
S：ドリル穴のもっとも浅い深さ
Lb：インサートの呼び長さ
P：ねじのピッチ
例：M10－1.5×2DNS（標準インサート・ノッチあり・ステンレス製）のE-サート(旧ヘリサート)を使用する場合は、Lb＝10×2＝20。P＝1.5のため、S＝20＋2.5×1.5＝23.75となり、止まり穴の場合、この寸法以上の深さが必要です。
算出式の参考：株式会社三友精機 Eサート（旧ヘリサート）挿入方法
インサートとは、ヘリサートやスプリューといった、直接ねじを切っても強度がたもてない母材へ埋め込むナットの総称です。そのため、インサートというカテゴリーのなかにヘリサートやスプリューがあります。
ヘリサート（E-サート）とスプリューは、ともにスプリングやコイル状の形をしたインサートで、機能としては同等のものになります。しかし、ヘリサートは株式会社ツガミの商品名、スプリューは日本スプリュー株式会社の商品名となり、メーカーが異なります。また、ヘリサートは旧式の名前で、2001年4月に新しい商標としてE-サートに変更されています。ヘリサートとE-サートは、名前が違うだけで、品質や精度については違いがありません。
インサートには、コイル状ではなく一体型の構造であるエンザートやイリサートもあります。
エンザートは、KKVコーポレーション株式会社の商品名です。ヘリサートやスプリューとの違いは、タップ穴が不要で、下穴をあけて挿入するだけのタッピングタイプであることです。
イリサートは、有限会社廣杉精機の商品名です。こちらは市販品のタップを使用するので、専用のタップ穴を必要としません。また、エンザートとイリサートはどちらも、タングがなく、挿入後の折り取り作業を必要としないのも特徴です。
各インサートのおおまかな違いは、以下の表を参考にしてみてください。
引用元：特殊ねじ.com インサート（インサートナット）とは？
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