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複合・新機能材料

耐震補強用の新機能オーステナイト系ステンレス鋼製のねじ等を低コストで製造

大阪府

平田ネジ株式会社

2020年3月23日更新

プロジェクトの基本情報

プロジェクト名 小物部品のバレル式プラズマ浸炭・窒化大量処理システムの開発研究
基盤技術分野 複合・新機能材料
対象となる産業分野 建築物・構造物
産業分野でのニーズ対応 高機能化(新たな機能の付与・追加)、高性能化(既存機能の性能向上)、高性能化(タッピンねじでは鋼板への下穴が必要な為、顧客のニーズにより耐震性能を活かし、下穴無しで締結可能なドリリングたっぴんねじの開発要求があり、当該研究を参考に研究を拡大し、新工法による耐震性ドリリングタッピンねじの開発に着手した。)、高効率化(同じ生産量に対するリソースの削減)、高効率化(タッピンねじでは鋼板への下穴が必要な為、顧客のニーズにより耐震性能を活かし、下穴無しで締結可能なドリリングたっぴんねじの開発要求があり、当該研究を参考に研究を拡大し、新工法による耐震性ドリリングタッピンねじの開発に着手した。)、デザイン性・意匠性の向上
キーワード ドリリングタッピンねじの特殊接合方法によりドリル部は硬質、軸部は軟質、下穴無しで鋼板へのねじ込み可能で耐震性に優れたドリリングタッピンねじ、材質はオーステナイト系ステンレス鋼に問わずマルテンサイト及び鉄の接合可、顧客ニーズに合わせたねじ長さ、機械加工不可のねじ長さにも対応可能
事業化状況 事業化に成功し継続的な取引が続いている
事業実施年度 平成20年度~平成22年度

プロジェクトの詳細

事業概要

耐久性に優れた非磁性HDDスピンドルモータシャフトや耐食性・靭性に優れたタッピンねじ等のオーステナイト系ステンレス鋼製小物製品の低コスト・低環境負荷製造を実現するため、大型バレル式プラズマ浸炭・窒化複合処理装置を開発し、350℃〜500℃の低温プラズマ浸炭・窒化処理を実施し、表面処理層厚さの均一性及び製品間の品質均一性が各々目標値の95%以上を満足する大量処理操業システムを開発する

[バイメタルねじ]
靭性に優れたタッピンねじの開発においては、顧客のニーズにお応えして耐震性能を活かしたドリリングタッピンねじの開発に着手、当該研究及び技術をヒントに鋼板に下穴無しで締結可能な耐震性ドリリングタッピンねじの開発も進ている(平田ネジ)

開発した技術のポイント

世界初のオーステナイト系ステンレス鋼製高機能タッピンねじ等の製品実用化を目指す
・同時に多数個の小物部品を350℃〜500℃の低温プラズマ浸炭・窒化処理を実施することで、右記を実現する大型バレル式プラズマ浸炭・窒化複合処理装置並びに大量処理操業システムを開発する。  -処理コスト:1/3(従来のプラズマ法比、以下同様)  -1バッチ当たりの処理量:4倍
(新技術)
2室式大型バレル式プラズマ浸炭窒化複合処理装置大量処理操業システム
(新技術の特徴)
・多様な組織構造をもったコーティング
・用途別に力学特性、トライボ特性の最適化
・オイルレス摺動、駆動機構要素を創出
(新開発)
・耐震性能を活かしたドリリングタッピンねじの開発
・ねじの製作長さをある程度自由に設定できる(長さ100㎜~350㎜ 製作した過去の事例)

バイメタルねじ評価試験結果
バイメタルねじの構成
具体的な成果

・大容量2室方式バレル式プラズマ浸炭・窒化複合処理装置の開発
-マイクロパルス放電と回転バレル装置を組み合わせたプラズマ浸炭・窒化大量処理システムの実用化を目指し、多数個の小物部品を同時処理できるようにバレルを大容量化
-オーステナイト系ステンレス鋼に適用可能な低温処理温度(350〜500℃)で、新たに浸炭と窒化の複合処理を可能とする2室方式の大型バレル式プラズマ浸炭・窒化複合処理装置を開発
・大量処理操業システムの開発
-表面処理層厚さの均一性、製品品質の均一性に優れた大量処理操業システムを実現
・耐食・耐摩耗性に優れた、多用途の小物部品を開発
-開発技術により創出されたタッピンねじ等は、オーステナイト系ステンレス鋼特有の優れた耐食・耐摩耗性を発揮し、また、基本的な部品であることから、用途も多種多様に及ぶ。又、当該技術をヒントに顧客ニーズにお応えし、靭性を十分に活かし、又、鋼板に下穴無しで打ち込み可能なドリリングタッピンねじの開発に成功、そこには特殊接合による新技術を取り入れ、顧客の要求に応じた長寸設定は元より各材質の組合せ仕様も可能にした新機能耐震ドリリングタッピンねじも完成、商品化が実現した。

知財出願や広報活動等の状況

・特許:「硬化層形成方法および硬化層形装置」(特願2010-225858)
・新聞・雑誌:日刊工業新聞(H22.10)、産業新聞社「ファスニングジャーナル」(H22.10)等

[当該研究でヒントを得たバイメタルねじ]
・特許「バイメタルねじの製造方法」(特願2015-232713/登録番号:6144323)
・特許「バイメタルねじ用ブランク製造システムおよび製造方法」(特願2015-138533/登録番号:6357134)

研究開発成果の利用シーン

[バイメタルねじ]
鋼板への打ち込みが良好で、地震時の衝撃に耐えて折れないねじの開発に成功した。
現在では、特殊接合によってねじの長さが一般ねじの加工長さを超え、製作不可能な長さのねじの製作も可能となったことから、長寸ねじの受注がある。
現在の当該ねじの使用用途は、冷凍庫の外周に断熱材を取り付けるためのねじとして利用されている。
冷凍庫は要求温度や大きさによって断熱材の厚みが異なるため、又、最大厚さが300㎜を超えるものもある。

実用化・事業化の状況

事業化状況の詳細

・H26年度の事業化に向けて補完研究中
・タッピンねじのサンプルあり
・ドリリングタッピンねじのサンプルあり(有償)

提携可能な製品・サービス内容

設計・製作、製品製造、試験・分析・評価、共同研究・共同開発、技術ライセンス

製品・サービスのPRポイント

・硬度向上:開発ねじは、ブレーキング効果により施工時のトルク管理フリーを実現
・耐食性向上:開発ねじは、内部は高靭性という特長を持ち、地震時の衝撃への耐久性が増加
・大容量化:開発処理炉は従来方式の4倍の容量

[バイメタルねじ]
・バイメタルねじの開発により、少量、多サイズの生産が可能な製造方法の実現
・バイメタルねじの開発により、鋼板への下穴なして打ち込み可能で、耐震性に優れたねじの実現

今後の実用化・事業化の見通し

品質向上に向けた研究の継続と、建築・建設メーカーへの売り込み
・現在、高いブレーキング効果を維持できるように、層の均一性を維持しながら、S相を厚くし、処理時間短縮等による製造コストの削減を目指した研究を継続している
・本処理炉により生産された製品の一つであるタッピンねじを、建築・建設メーカー等に売り込んでいる。また、製品サンプルの評価結果をPRし、メーカー等と実用化に向けた共同開発を進める予定
[バイメタルねじ]
・バイメタルねじについては、生産の効率化(大量生産化)の実現に向けて模索、研究中
・バイメタルねじのコストダウン実現に向けて研究及び・バイメタルねじの製造において少量、多サイズ製造によるオーダー受注に応じて製造が可能なシステム作り

実用化・事業化にあたっての課題

[バイメタルねじ]
・現在の製造方法では、生産コストが高額な製品で、又、量産が難しい為、コストダウン及び量産可能にならないか、模索中

事業化に向けた提携や連携の希望

[バイメタルねじ]の開発においては、特にはありません

プロジェクトの実施体制

サポイン事業者 國友熱工株式会社
事業管理機関 一般財団法人関西情報センター
研究等実施機関 平田ネジ株式会社
株式会社東亜精機工作所
日本電産株式会社
地方独立行政法人大阪産業技術研究所
国立大学法人大阪大学

サポイン事業者 企業情報

企業名 平田ネジ株式会社
事業内容 ねじ製品製造及び販売(商社)
社員数 58 名
生産拠点 平田ネジ株式会社  八尾工場   〒581-0851 大阪府八尾市上尾町4丁目11番16号
本社所在地 〒550-0025 大阪府大阪市西区九条南3-28-17
ホームページ http://www.hirata-neji.co.jp
連絡先窓口 取締役技術開発部長 坂田博史
メールアドレス h.sakata@hirata-neji.co.jp
電話番号 本社:06-6581-1822(代)    八尾工場:072-990-2112