JP2005180508A - 締結方法、締結具および締結具用工具 - Google Patents

Abstract

【課題】 安定した軸力を発揮することができる締結方法を提供する。
【解決手段】 締結方法は、第１の締結具としてのベース体６０のねじ溝６１と、そのねじ溝６１に噛み合い、ある方向に回転させることで、回転軸４０ａに沿った、ベース体６０に近づく方向に移動し、かつ逆の方向に回転させることで、反対の方向に移動する第２の締結具としてのボルト４０との間に被締結部品５０を位置決めする工程と、ボルト４０に対して第２の方向に力を加えて矢印４５で示す軸力を発生させ、かつベース体６０に対して矢印１０１で示す方向に力を加えながらボルト４０をある方向に回転させることでボルト４０とベース体６０とで被締結部品５０を挟み込む工程とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、締結方法、締結具および締結具用工具に関し、より特定的には、ボルトおよびナットなどの締結具、それを用いた締結方法およびその締結具のための締結具用工具に関するものである。

従来、ボルトと締結しようとする部材との間に、円錐形状のワッシャを介在させるとともに、ボルト頭部の外周に相当する位置に凸部を設けることによる技術が、たとえば特開平１０−２３８５２４号公報（特許文献１）に開示されている。

この技術では、締結時に締結部品とボルト頭部外周の凸部は線接触となり、摩擦抵抗を減らすことができるので、安定した軸力で締結することが可能と記載されている。
特開平１０−２３８５２４号公報

しかしながら、従来のボルトでは、上述の公報に記載された技術を含め、ボルト頭部（ボルト二面幅部等）を回転させ、ここで発生する回転抵抗（トルク）で締付けの管理をしている。そのためボルトに直接必要な軸力を測定しているものではない。締付けトルクはあくまで必要な軸力の代用値である。このようにトルクで管理しているため、ボルトのフランジと被締結部品との摩擦力およびボルトのねじ部と雌ねじ部の摩擦力のばらつきにより軸力が影響される。したがって、発生する軸力は一定しないという問題があった。

そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、軸力が安定する締結方法、締結具および締結具用工具を提供することを目的とする。

この発明に従った締結方法は、第１の締結具と、その第１の締結具に噛み合い、ある方向に回転させることで回転軸に沿った、第１の締結具に近づく方向に移動し、かつ逆の方向に回転させることで第１の締結具から遠ざかる方向に移動する第２の締結具との間に被締結部品を位置決めする工程と、第２の締結具に対して第１の締結具から遠ざかる方向に力を加えて軸力を発生させ、かつ第１の締結具に対して第２の締結具から遠ざかる方向に力を加えながら第２の締結具をある方向に回転させることで第１と第２の締結具で被締結部品を挟み込む工程とを備える。

このような工程を備えた締結方法では、第２の締結具に対して力を加えて軸力を発生させているため、この力がほぼ軸力となる。その結果、この力を管理することで締結具に発生する軸力を管理することができ、軸力が安定した締結方法を提供することができる。

より好ましくは、第２の締結具は、被締結部品と向かい合い、かつ締結完了時に被締結部品と接触する対向面を有し、被締結部品を挟み込む工程は、対向面と被締結部品との間に隙間を保った状態で第２の締結具を回転させる工程を含む。

この場合、対向面と被締結部品との間に隙間を保った状態で第２の締結具を回転させるため、第２の締結具と被締結部品との間で摩擦が発生することがない。そのため、第２の締結具をスムーズに回転させることができる。

この発明に従った締結具は、他の締結具と噛み合い、ある方向に回転させることで回転軸に沿った、他の締結具に近づく方向に移動し、かつ逆の方向に回転させることで他の締結具から遠ざかる方向に移動する締結具であって、締結具を回転させるために力が加えられるラジアル面と、締結具に対して他の締結具から遠ざかる方向に力を加えるためのスラスト面とを有する締結具に関するものである。

このように構成された締結具では、締結具に対して力を加えるためのスラスト面を有するため、このスラスト面により、他の締結具から遠ざかる方向に力を加えながら締結具をある方向に回転させることで、この締結具と他の締結具との距離を小さくし、２つの締結具間で被締結部品を締結することができる。このとき、この力のほぼすべてが軸力となるため、軸力を確実に管理することができる。

より好ましくは、ラジアル面と、スラスト面とは、鋭角をなすか、直交する。

この発明に従った締結具用工具は、上述の締結具用の工具であって、ラジアル面に対して力を加えて締結具をある方向に回転させるとともに、スラスト面に対して他の締結具から遠ざかる方向に力を加える第１部分と、被締結部品に対して他の締結具に近づく方向に力を加える第２部分とを備える。

このように構成された締結具用工具では、第１部分がある締結具に対して他の締結具から遠ざかる方向に力を加えるため、この力が軸力となる。その結果、軸力を安定して管理できる締結具用工具となる。

この発明に従えば、安定した軸力を発生させることができる締結方法、締結具および締結具用工具を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付し、その説明については繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１に従った締結方法を説明するためのボルトの断面図である。図１を参照して、この発明の実施の形態１に従った締結具としてのボルト４０は、他の締結具としてのベース体６０のねじ溝６１と噛み合い、ある方向（矢印Ｒ１）に回転させることで、回転軸４０ａに沿った、ベース体６０に近づく方向（矢印１０１で示す方向）に移動し、かつ逆の方向（矢印Ｒ２で示す方向）に回転させることで、矢印１０１で示す方向と反対の方向（矢印１０２で示す方向）に移動する締結具である。ボルト４０は、ボルト４０を回転させるために力が加えられるラジアル面４１ａと、ボルト４０に対して矢印１０２で示す方向に力を加えるためのスラスト面４１ｂとを有する。ラジアル面４１ａとスラスト面４１ｂとはほぼ直交する。

ベース体６０には穴６０ｈが設けられており、その内表面にねじ溝６１が設けられている。ねじ溝６１にボルト４０の軸部４３が嵌り合う。軸部４３にはねじ山４３ａが形成されており、このねじ山４３ａがねじ溝６１と噛み合う。ボルトの軸部４３の片端はフランジ部４２と接続されている。フランジ部４２の幅は軸部４３の幅よりも大きく、フランジ部４２はさらに二面幅部４１に連なっている。フランジ部４２よりも幅の狭い二面幅部４１には、６つのラジアル面４１ａが設けられている。なお、図１ではラジアル面４１ａは三面しか図示されていない。ラジアル面４１ａに連なるようにスラスト面４１ｂが設けられている。ラジアル面４１ａとスラスト面４１ｂとは、ともに工具３０の回転引張部品２０と接触する。

被締結部品５０はベース体６０と接触している。被締結部品５０はベース体６０とボルト４０とにより挟まれて締結される。被締結部品５０には貫通孔５１が設けられる。

工具３０は押え部品１０および回転引張部品２０により構成される。押え部品１０は被締結部品５０およびベース体６０を矢印１１で示す方向に押えつけることが可能である。回転引張部品２０はボルト４０の二面幅部４１を矢印Ｒ１またはＲ２で示す方向に回転させ、かつ矢印４６で示す方向に予張力を与えることが可能である。

このような締結具を用いて被締結部品５０を締結する場合には、まずボルト４０をねじ溝６１にねじ込む。次に対向面４２ａが被締結部品５０に接触するか、または接触する前の段階で回転引張部品２０により二面幅部４１を矢印４６で示す方向に引張る。同時に、押え部品１０が被締結部品５０を矢印１１で示す方向に押しつける。この矢印１１で示す方向の力の大きさは、矢印４６で示す予張力の大きさと等しい。この状態で、ボルト４０を矢印Ｒ１で示す方向に回転させる。回転を継続させると、対向面４２ａと被締結部品５０との間にはクリアランスＨが発生する。このクリアランスとしては、対向面４２ａと被締結部品５０との間の回転による摩擦力が発生しない程度であることが好ましい。このクリアランスＨの寸法は１０μｍ以下程度である。このとき、予張力により、軸部４３には矢印４５で示す軸力Ａが発生している。この軸力Ａは締結に必要な軸力Ｂと、クリアランスＨに対応する軸力Ｃとの合計の大きさとなる。

最後に、予張力の付与を止めると、ボルト４０がベース体６０へ近づき、対向面４２ａが被締結部品５０に接触すると締結が完了する。

図２は、締結完了状態を説明するために示すボルトの断面図である。図２を参照して、締結が完了したときには、軸部４３には矢印４７で示す大きさの締結に必要な軸力Ｂのみが残存している。これにより、最適な軸力Ｂでボルト４０とベース体６０との間に被締結部品５０を締結することができる。

すなわち、この発明に従った締結方法は、第１の締結具としてのねじ溝６１を有するベース体６０と、ベース体６０のねじ溝６１に噛み合い、ある方向に回転させることで回転軸４０ａに沿った、ベース体６０に近づく方向（矢印１０１で示す方向）に移動し、かつ逆の方向（矢印Ｒ２で示す方向）に回転させることで矢印１０２で示す方向に移動する第２の締結具としてのボルト４０との間に被締結部品５０を位置決めする工程と、ボルト４０に対して矢印１０２で示す方向に力を加えて矢印４５で示す軸力を発生させ、かつ第１の締結具であるベース体６０に対して矢印１０１で示す方向の力（矢印１１）を加えながらボルト４０を矢印Ｒ１で示す方向に回転させることでボルト４０とベース体６０で被締結部品５０を挟み込む工程とを備える。

ボルト４０は、被締結部品５０と向かい合い、かつ締結完了時に被締結部品５０と接触する対向面４２ａを有する。被締結部品５０を挟み込む工程は、対向面４２ａと被締結部品５０との間に隙間を保った状態でボルト４０を回転させる工程を含む。

またこの発明に従った締結具用の工具３０は、ラジアル面４１ａに対してボルト４０を矢印Ｒ１で示す方向に回転させるとともに、スラスト面４１ｂに対して矢印１０２で示す方向に力を加える第１部分としての回転引張部品２０と、他の締結具であるベース体６０に対して矢印１０１で示す方向に力を加える第２部分としての押え部品１０とを備える。

このような締結方法および締結具では、ボルト４０を回転させる際に、ボルト４０に軸力に相当する予張力を加える。この予張力が軸力となるため、従来のように回転力で軸力を管理する場合に比べて、安定して軸力を管理することができる。さらに、実施の形態では対向面４２ａと被締結部品５０との間に隙間を設けるため、回転による摩擦をほぼ０とすることができる。その結果スムーズな回転を実行させることができる。

（実施の形態２）
図３は、この発明の実施の形態２に従った締結方法を説明するためのボルトの断面図である。図３を参照して、この発明の実施の形態２に従った締結方法では、ボルト４０が断面形状Ｔ字ボルト等となっている。図３を参照して、この発明の実施の形態２に従った締結方法では、第１の締結具としてのボルト４０と、その第１の締結具としてのボルト４０に噛み合い、ある方向（矢印Ｒ１で示す方向）に回転させることで回転軸４０ａに沿った、ボルト４０に近づく方向（矢印１０１で示す方向）に移動し、かつ逆の方向（矢印Ｒ２に示す方向）に回転させることで逆の方向（矢印１０２で示す方向）に移動する第２の締結具としてのナット７０との間に被締結部品５０を位置決めする工程と、ナット７０に対して矢印１０２で示す方向に力を加えて矢印４５で示す軸力を発生させ、かつボルト４０に対して矢印１０１で示す方向に力を加えながらナット７０を矢印Ｒ１で示す方向に回転させることでボルト４０とナット７０で被締結部品５０を挟み込む工程とを備える。ナット７０は、被締結部品５０と向かい合い、かつ締結完了時に被締結部品５０と接触する対向面７２ａを有し、被締結部品５０を挟み込む工程は、対向面７２ａと被締結部品５０との間に隙間を保った状態でナット７０を回転させる工程を含む。

ナット７０は、他の締結具であるボルト４０と噛み合い、矢印Ｒ１で示す方向に回転させることで、回転軸４０ａに沿った、ボルト４０に近づく方向（矢印１０１で示す方向）に移動し、かつ逆の方向（矢印Ｒ２で示す方向）に回転させることで逆の方向（矢印１０２で示す方向）に移動する。ナット７０は、ナット７０を回転させるために力が加えられるラジアル面７１ａと、ナット７０に対して矢印１０２で示す方向から力を加えるためのスラスト面７１ｂとを有する。ラジアル面７１ａとスラスト面７１ｂとは直交する。

この実施の形態では、ボルト４０はフランジ部４８を有し、フランジ部４８はベース体６０と接続されている。この接続方法としては溶接、接着などを用いることができる。

このように構成された、この発明の実施の形態２に従った締結方法および締結具では、ナット７０を回転させる際に、矢印４６で示す方向の予張力を加えながらナット７０を回転させる。このとき矢印１１で示す方向の押えの力も加えられる。予張力は矢印４５で示す軸力Ａと等しく、軸力Ａは締結に必要な軸力ＢとクリアランスＨ分の軸力Ｃとなる。この状態でナット７０を回転させ、クリアランスＨが十分小さくなると、予張力の付与を止める。これにより、締結を完了する。または、実施の形態１と同様の締結方法により完了する。

このように構成された、この発明の実施の形態２に従った締結方法および締結具においても予め軸部４３に軸力を加えながら回転させることで、確実に軸力を管理することができる。

（実施の形態３）
図４は、この発明の実施の形態３に従った締結方法を説明するためのボルトの断面図である。図４を参照して、この発明の実施の形態３に従った締結方法では、埋め込みボルトであるボルト４０がベース体６０に固定されていない点で、実施の形態２に従ったボルト４０と異なる。ボルト４０の軸部４３にはねじ山４３ａが設けられており、ねじ山４３ａはねじ溝６１と噛み合っている。

このように構成された締結具においても、まずナット７０に矢印４６で示す予張力を加える。同時に、被締結部品５０およびベース体６０には矢印１１で示す押付け力を加える。これにより軸部４３には軸力Ａが発生する。この状態でナット７０を矢印Ｒ１で示す方向に回転させることで締結を完了する。

このように構成された、この発明の実施の形態３に従った締結方法および締結具でも、実施の形態１および２に従った締結具および締結方法と同様の効果がある。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、ここで示した実施の形態はさまざまに変形することが可能である。すなわち、ここで示したボルトおよびナットの詳細な形式には限定されずに、この発明では軸力を用いて被締結部材を締結する方法であって、予め軸部に軸力を加えて軸力を管理する締結方法にこの発明を適用することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は軸力を用いてある部品を締結する締結具の分野で用いることができる。

この発明の実施の形態１に従った締結方法を説明するためのボルトの断面図である。 締結完了状態を説明するために示すボルトの断面図である。 この発明の実施の形態２に従った締結方法を説明するためのボルトの断面図である。 この発明の実施の形態３に従った締結方法を説明するためのボルトの断面図である。

符号の説明

１０ 押え部品、２０ 回転引張部品、３０ 工具、４０ ボルト、４１，７１ 二面幅部、４２ フランジ部、４２ａ，７２ａ 対向面、４３ 軸部、４３ａ ねじ山、４５，４６ 矢印、５０ 被締結部品、６０ ベース体、６１ ねじ溝、７０ ナット。

Claims (5)

1. 第１の締結具と、その第１の締結具に噛み合い、ある方向に回転させることで回転軸に沿った、第１の締結具に近づく方向に移動し、かつ逆の方向に回転させることで前記第１の締結具から遠ざかる方向に移動する第２の締結具との間に被締結部品を位置決めする工程と、
   前記第２の締結具に対して前記第１の締結具から遠ざかる方向に力を加えて軸力を発生させ、かつ前記第１の締結具に対して前記第２の締結具から遠ざかる方向に力を加えながら前記第２の締結具を前記ある方向に回転させることで前記第１と第２の締結具で前記被締結部品を挟み込む工程とを備えた、締結方法。
2. 前記第２の締結具は、被締結部品と向かい合い、かつ締結完了時に被締結部品と接触する対向面を有し、被締結部品を挟み込む工程は、前記対向面と被締結部品との間に隙間を保った状態で前記第２の締結具を回転させる工程を含む、請求項１に記載の締結方法。
3. 他の締結具と噛み合い、ある方向に回転させることで回転軸に沿った、他の締結具に近づく方向に移動し、かつ逆の方向に回転させることで前記他の締結具から遠ざかる方向に移動する締結具であって、
   前記締結具を回転させるために力が加えられるラジアル面と、
   前記締結具に対して前記他の締結具から遠ざかる方向に力を加えるためのスラスト面とを有する、締結具。
4. 前記ラジアル面と、前記スラスト面とは、鋭角をなすか、直交する、請求項３に記載の締結具。
5. 請求項３または４に記載の締結具用の工具であって、
   前記ラジアル面に対して力を加えて前記締結具を前記ある方向に回転させるとともに前記スラスト面に対して前記他の締結具から遠ざかる方向に力を加える第１部分と、
   被締結部品に対して前記他の締結具に近づく方向に力を加える第２部分とを備えた、締結具用工具。

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