JP2004211854A

JP2004211854A - 締結確認補助具及び締結方法

Info

Publication number: JP2004211854A
Application number: JP2003001691A
Authority: JP
Inventors: Shihei Yamashita; 司平山下; Michiaki Kurosaki; 通明黒▲崎▼
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2004-07-29

Abstract

【課題】ボルトによる締結状況の視認を簡便に達成する。
【解決手段】皿ばね座金１６の第１突起１７と平座金１８の第２突起１９とを引掛り合うように組み合わせてそれらにボルト１３の軸部を通し、そのボルト１３を回転させてボルト１３とナット１５とによって被締結体１１，１２を締結する。ボルト１３の回転が進むと皿ばね座金１６が圧縮変形して平坦に変形し、その変形によって第１突起１７と第２突起１９との引掛り合いが解除され、更にボルト１３を回転して増し締めすると第１突起１７と第２突起１９との間に回転角度方向の位相差が生じる。その第１突起１７と第２突起１９との引掛り合いの解除や位相差を目視して締結状態を確認する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被締結体をボルトで締結する際の締結の状態を確認するための補助具と、その締結量の締付量の管理が容易な締結方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
皿バネ座金を用いたボルト・ナットの締結力や締結状態を容易に管理及び確認する方法として、ボルトから皿バネ座金に所定の締結力が加わることによって、皿バネ座金に予め被覆した着色された皮膜が剥離する剥離現象によって締結完了状態か否かや締結力を剥離現象の視認で可能としている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
他の従来例として、締結作業に用いるボルトに加わる軸力をそのボルトに螺合したナットの下に座金を介して配置したリング状の弾性体を圧縮させ、その弾性体の圧縮変形量を前記座金の外周囲へのはみ出し量として目視し、そのはみ出し量と前記軸力との関係から締結力を確認している（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
更に他の従来例として、重ねた複数の皿ばねと円筒状の座金にボルトを通して、そのボルトで締結作業する際に、ボルトの軸力をその座金と皿ばねに加え、その皿ばねのばね作用方向への変形量を座金の円筒外周面に刻印した目盛から読み取って、その変形量に対応したボルトによる締結力を確認することが知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１２２１２０号公報
【特許文献２】
特開２００２−１８１０１９号公報
【特許文献３】
実開昭６１−１４５１１０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記剥離現象を目視して締結状態を確認する方法は、剥離した皮膜が散在し、その散在後の後処理が必要である上、締結力の程度を確認できない。
【０００７】
また、リング状の弾性体の圧縮状態を目視する方法は、リング状の弾性体を決められた位置に精度良く置くことが必要となっているので、ナットの形状や弾性体の形状が複雑である上、ナットの真上から座金の外周囲への弾性体のはみ出し状態を見る必要性から確認方向がナットの真上の一方向に決められている。
【０００８】
また、円筒状の座金の外周面に刻印した目盛を読み取ってボルトの締結状態や締結力を推察する方法は、目盛の読み間違いが起こり安く、且つ目盛を座金の外周側面側から見ると言う条件が要求されるので、正確な締結状態の確認に時間と手間がかかる。
【０００９】
したがって、本発明の目的は、締結後の後処理を必要とせず、締結状態の確認がし易く且つ構造が簡単な目視による締結確認の補助具、及びその補助具を用いた締結方法を提供せんとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための各手段は、発明の実施の形態の欄に説明してあるが、その中の一手段の要点を述べれば、以下のとおりである。
【００１１】
ボルトを通す穴を有する皿ばね座金の外円周端面から外方向に突き出た第１突起を備えている締結確認補助具としての皿ばね座金と、ボルトを通す穴を有する座金の外円周端面から外方向に突き出た第２突起を備えている締結確認補助具としての座金と、が用いられる。
【００１２】
その座金と皿ばね座金とにボルトを通した上で皿ばね座金の第１突起と、座金の第２突起とを互いに引掛り合うように組み合わせ、しかる後に、ボルトを締める方向に回転させることによって前記皿ばね座金をばね作用方向に変形させ、その変形によって第１突起と第２突起との引掛りを外し、ボルトを更に締める方向に回転することによって第１突起と前記第２突起との間に前記回転の方向への位相差を与え、その位相差の有無で締結したか否か、及び位相差が初期の状態から少なくなったことを目視して締結力、即ちボルトの緩みが生じ始めていることの確認ができる。また、その位相差を発生させるに必要なボルトの回転量と、そのボルトによる締結力との関係を、予め計算乃至は実測して知っておくことにより、その位相差の量を目視して締結力の程度を確認できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
第１実施例は次のとおりである。図１，図２に示すように、概略円板形状の平座金１８と皿ばね座金１６の中央部にはボルト１３の軸部分を通す穴が開けられている。その皿ばね座金１６はばねの自由状態にあっては、図２に示すように中央部が低く外円周囲が上側に上がった形状を有し、その断面は逆ハの字状の断面と成っている。その皿ばね座金１６の外円周端面には外側に突き出た第１突起１７が形成されている。また、平座金１８の外円周端面には外側に突き出た第２突起１９が形成されている。
【００１４】
ボルト１３の軸部分の一端側に外周囲が六角形に形成された頭部１４を有し、そのボルト１３の軸部分の他端部分には右ネジ方向の雄ネジが形成されたネジ部が存在する。その雄ネジと螺合できる雌ネジが形成されたナット１５がボルト１３のネジ部に螺合できるようになっている。
【００１５】
２枚の板状の被締結体１１，１２は、共にボルト１３の軸部分が通れる穴が形成されている。その２枚の板状の被締結体１１，１２を締結する締結作業は、次のようにして行われる。
【００１６】
まず、２枚の板状の被締結体１１，１２を穴を合わせて重ねる。次にボルト１３の軸部分を皿ばね座金１６と平座金１８の穴に通して、更に被締結体１１，１２の穴に通す。この状態においては、まだナット１５がボルト１３に螺合していないので、ボルト１３には軸力が発生していない。そのため、皿ばね座金１６のばね状態は自由状態になっている。その状態では、図２のように、皿ばね座金１６が下に、平座金１８が上になって、皿ばね座金１６と平座金１８とが重ねられ、更には第１突起１７と第２突起１９とが角度を成して引掛り合っている。
【００１７】
次に、被締結体１１，１２の下方に突き出たボルト１３のネジ部に、図２のように、ナット１５を螺合させる。その後に、ナット１５を回転しないようにスパナ等で押えたままで、ボルト１３を右回転させてボルト１３を締める。ボルト１３が右回転し始めると、ボルト１３の頭部１４と被締結体１１との間隔が狭まり、ボルト１３の頭部１４下面に平座金１８の上面が、平座金１８の下面に皿ばね座金１６が、それぞれボルト１３の回転量に比例して強く押し当たる。そして、ボルト１３が右回転することに伴って、第１突起１７と第２突起１９とで引掛り合っている平座金１８と皿ばね座金１６はボルト１３と被締結体１１との間でスリップしながらも右回転する。
【００１８】
ボルト１３の右回転が継続されて行くと、ボルト１３の頭部１４下面で平座金１８が下方に押され、その平座金１８は皿ばね座金１６を下方に押す。平座金１８が下方に押されると、皿ばね座金１６が平座金１８よりも大きな外形を有する上に、皿ばね座金１６の断面が逆ハの字であるから、平座金１８の中心と皿ばね座金１６の中心が合う方向に調整される。且つ皿ばね座金１６が下方に押されると、その皿ばね座金１６は被締結体１１に下方から押えられているために、皿ばね座金１６は下方へ下がることができずに圧縮されて変形する。その皿ばね座金１６の変形方向はボルト１３の軸部の長さ方向に一致する上下方向である。その上下方向とは皿ばね座金１６のばね作用方向と一致している。したがって、その皿ばね座金１６の変形は弾性変形である。
【００１９】
このように、皿ばね座金１６が変形すると、変形に比例して発生したばね力がボルト１３に加わり、ボルト１３の軸力、即ち締結力になる。なお、皿ばね座金１６の変形量は、皿ばね座金１６のバネ定数とヤングの法則により算出が可能である。また、皿ばね座金１６の変形量に基づいてボルト１３の軸力、即ち締結力が求まる。また、バネ定数を変えた皿ばね座金１６を用いることで締結力を変更できる。
【００２０】
ボルト１３の右回転量が増えるにしたがって皿ばね座金１６の変形が進み、皿ばね座金１６が平坦に近くなると、皿ばね座金１６の下面と被締結体１１との間、及び平座金１８とボルト１３の頭部１４の下面との間で、回転方向のスリップが少なくなり始める。
【００２１】
ボルト１３の右回転に伴って、ついには皿ばね座金１６がほぼ平坦に変形する。このときの締め付け力は、予め皿ばね座金１６の変形量に基づいて算出して分かっている。
【００２２】
皿ばね座金１６がほぼ平坦に変形すると、平座金１８と皿ばね座金１６との第１突起１７と第２突起１９による接触角度が無くなるので、第１突起１７と第２突起１９との引掛り合いが解除される。その上で、更にボルト１３を右回転させて増し締めすると、平座金１８と皿ばね座金１６との接触面で右回転方向に滑りを生じてボルト１３の回転に同調して平座金１８が右回転し、一方の皿ばね座金１６は静止状態に保たれる。
【００２３】
そのために、図３，図４のように、第１突起１７から第２突起１９が右回転方向に離れて、第１突起１７と第２突起１９との間に右回転角の位相差が生じる。その位相差は実質的にボルト１３の回転量に相当するから、ボルト１３の回転量と、ボルト１３の軸力、即ち締結力との関係を、ボルト１３のネジピッチ等のボルト１３の既知の設計条件を用いて計算して予め求めておき、希望する締結力に至るには、皿ばね座金１６の変形による締結力を考慮した上で、第１突起１７と第２突起１９との間の位相差をどの程度の位相差とすべきかを認識する。その認識した位相差に成るようにボルト１３を右回転させて希望する締結力で被締結体１１，１２を締結する。
【００２４】
このように締結したものにおいては、皿ばね座金１６が平坦であること、第１突起１７と第２突起１９との間に位相差が生じていることを目視することによって、締結済みであるか否か確認でき、その位相差の量で希望する締結力となっているか否かを判定できる。
【００２５】
第１突起１７と第２突起１９との間に位相差を正確且つ確実に発生しやすいように平座金１８と皿ばね座金１６との相互の接触面に、反対側の面よりも摩擦が少なくなる処置を施すことが好ましい。その処置とは、平座金１８と皿ばね座金１６との相互の接触面の平滑化や、接触面間にポリテトラフルオロエチレン性等の摩擦低減材を挿入することや、或いは接触面にポリテトラフルオロエチレン等の摩擦低減材を被覆させておく等が考えられる。
【００２６】
図５に示す第２実施例は、前述の第１実施例を改良したものである。改良点は、皿ばね座金１６と被締結体１１，１２との間に２枚の皿ばね座金２０を断面が図５のように逆ハの字型になるように向きを設定して重ねてある。２枚の皿ばね座金２０にもボルト１３の通し穴が中央部に開けられていて、ボルト１３の軸部がその通し穴に通されている。第２実施例において、その他の事項は第１実施例と同じである。
【００２７】
このような第２実施例は、第１実施例と同じ作用効果を有する上に、２枚の皿ばね座金２０と１枚の第１突起１７付の皿ばね座金１６との組み合わせにより、大きな締結力が得られる。
【００２８】
第２実施例で例示されるように、皿ばね座金２０を複数枚組み合わせることによって、全体のヤング率を調整することが出来る。換言すれば、締結力を調整することが可能となる。
【００２９】
図６に示す第３実施例は、前述の第１実施例を改良したものである。改良点は、第１実施例の平座金１８の上面に、第２突起１９の突起位置を角度０度として線状の角度目盛２１を刻印してある。その他の事項は第１実施例と同じである。
【００３０】
この第３実施例によれば、第１実施例と同じ作用効果を達成する上に、第１突起１７と第２突起１９との間の位相差を角度目盛２１で正確且つ容易に視認できる。また、第１突起１７と第２突起１９との引掛り合いが解除した後のボルト１３の回転角をその角度目盛２１を見ながら正確且つ確実に第１突起１７と第２突起１９との間の所定の位相差、即ち締結力が得られるように締結作業できる。第３実施例において、その他の作用効果は第１実施例と同じである。
【００３１】
図７に示す第４実施例は、前述の第１実施例を改良したものである。改良点は、第１実施例の皿ばね座金１６と平座金１８とを上下入れ替えた配置にし、且つ皿ばね座金１６の向きを天地逆にして断面がハの字型に成るようにしたものである。その他の事項は第１実施例と同じである。
【００３２】
このような第４実施例においても、ボルト１３を右回転させてゆくと、当所は皿ばね座金１６と座金とが互いに第１突起１７と第２突起１９とが引掛り合いながら右回転するが、ボルト１３の右回転が進むにつれて皿ばね座金１６がボルト１３の頭部１４の下面で下方へ押されて徐々に平坦な状態に圧縮変形を受ける。その変形によって皿ばね座金１６が平坦になると、第１突起１７と第２突起１９とが引掛り合いが解除され、ボルト１３の頭部１４と直接接触している皿ばね座金１６の方がボルト１３と同調して右回転し、平座金１８は回転せずに静止して第１実施例と同様に第１突起１７と第２突起１９との間に位相差を生じる。第１突起１７と第２突起１９との間に位相差を正確且つ確実に発生しやすいように平座金１８と皿ばね座金１６との相互の接触面に、反対側の面よりも摩擦が少なくなる処置を施すことが好ましい。その処置とは、第１実施例と同様なことが考えられる。第４実施例において、その他の作用効果は第１実施例と同じである。
【００３３】
図８，図９に示す第５実施例は、前述の第１実施例を改良したものである。改良点は、第１実施例の平座金１８を削除し、その代りにボルト１３の頭部１４の外周端面から外方向に突き出た第２突起２３をボルト１３の頭部１４に備えている。そのボルト１３の頭部１４に備えた第２突起２３は、図８，図９のように、皿ばね座金１６のばねが自由状態にあるときには、皿ばね座金１６の第１突起１７に引掛り合っている。その他の技術的事項は第１実施例と同じである。
【００３４】
このような第５実施例においても、ボルト１３を右回転させると、当初はボルト１３の回転と同調するように回転していた皿ばね座金１６は、ボルト１３の右回転が進むにしたがってボルト１３の頭部１４の下面で下方へ押されて圧縮変形する。その圧縮変形が進んで皿ばね座金１６がほぼ平坦に変形すると、第１突起１７と第２突起２３との引掛り合いが解除される。
【００３５】
その後にボルト１３を更に右回転させて増し締めすると、皿ばね座金１６が静止している状態でボルト１３が回転することになる。そのために、第１突起１７と第２突起２３との間に位相差を生じる。第１突起１７と第２突起２３との間に位相差が円滑に得られるように、皿ばね座金１６とボルト１３の頭部１４の下面との相互の接触面に摩擦が少なくなる処置を施すことが好ましい。更には、皿ばね座金１６の被締結体１１に対向する面を、反対の面に比較して摩擦が大きくなる粗面に仕上げておくことが、ボルト１３の回転で第１突起１７と第２突起２３との間に位相差を円滑に得るのに有効である。
【００３６】
また、ボルト１３の頭に第２突起２３を付けるかわりに、ナット１５の外周端面から外方向に突き出た第２突起２３をナット１５に付けて、そのナット１５と被締結体１２との間に皿ばね座金１６をボルト１３に通して配置させ、ボルト１３を回転させずにそのナット１５を回転させて締結するようにしても良い。この場合には、皿ばね座金１６の被締結体１１に対向する面を、反対の面に比較して摩擦が大きくなる粗面に仕上げにしておくことが、ナット１５の回転で第１突起１７と第２突起２３との間に位相差を円滑に得るのに有効である。
【００３７】
このような実施例では、座金を必要としないので締結作業に用いる部品点数が低減される。第５実施例のその他の作用効果は第１実施例と同じである。
【００３８】
以上のように、本発明の各実施例によれば、第１突起１７と第２突起１９，２３との引掛かりが解放される現象により、所定の締結力が得られたことを視認することが出来、ボルト１３の回転方向における第１突起１７と第２突起１９，２３との位相差で締結力の程度を目視で確認できる。
【００３９】
また、一旦締めたボルト１３が緩む（ボルト１３が左方向へ逆回転する）と、ボルト１３の逆転と同調して一旦締めた時の第１突起と第２突起との間の位相差が変化するので、締結後の緩みをその位相差の変化を目視して確認できる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、ボルトの締結状態や締結力を視認により簡便に確認することが可能で、かつ既存の座金又はボルト又はナットに突起を付ける程度の簡単な構成である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による締結装置の締結力付与開始前（皿ばね座金のばねの自由状態）の状態をボルト頭部上面から見た上平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】第１実施例における締結装置の締結後の上平面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】本発明の第２実施例による締結装置の締結力付与開始前（皿ばね座金のばねの自由状態）の状態を見た縦断面図である。
【図６】本発明の第３実施例による締結装置の締結後の状態をボルト頭部上面から見た上平面図である。
【図７】本発明の第４実施例による締結装置の締結力付与開始前（皿ばね座金のばねの自由状態）の状態を見た縦断面図である。
【図８】本発明の第５実施例による締結装置の締結力付与開始前（皿ばね座金のばねの自由状態）の状態をボルトの頭部上面から見た上平面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ矢視断面図である。
【符号の説明】
１１，１２…被締結体、１３…ボルト、１４…頭部、１５…ナット、１６，２０…皿ばね座金、１７…第１突起、１８…平座金、１９，２３…第２突起、２１…角度目盛。

Claims

ボルトを通す穴を有する座金の外円周端面から外方向に突き出た突起を備えている締結確認補助具。
ボルトを通す穴を有する皿ばね座金の外円周端面から外方向に突き出た突起を備えている締結確認補助具。
ボルトを通す穴を有する皿ばね座金と、
前記皿ばね座金の外円周端面から外方向に突き出た第１突起と、
前記皿ばね座金と重ねられていて、前記ボルトを通す穴を有する座金と、
前記皿ばね座金のばねの自由状態において前記第１突起と引掛り合い、前記皿ばね座金がばね作用方向に圧縮変形した状態において前記引掛り合いが解除されるように前記座金の外円周端面から外方向に突き出た第２突起と、
を備えた締結確認補助具。
ボルトの頭部又はナットと重ねられていて、前記ボルトを通す穴を有する皿ばね座金と、
前記皿ばね座金の外円周端面から外方向に突き出た第１突起と、
前記皿ばね座金のばねの自由状態において前記第１突起と引掛り合い、前記皿ばね座金がばね作用方向に圧縮変形した状態において前記引掛り合いが解除されるように前記ボルトの頭部又は前記ナットの外周端面から外方向に突き出た第２突起と、
を備えた締結確認補助具。
座金と皿ばね座金とにボルトを通し、
前記皿ばね座金の外円周端面から外方向に突き出た第１突起と、前記座金の外円周端面から外方向に突き出た第２突起とを互いに引掛り合うように組み合わせ、
しかる後に、前記ボルトを締める方向に回転させることによって前記皿ばね座金をばね作用方向に変形させ、
前記変形によって前記第１突起と前記第２突起との引掛りを外し、
前記ボルトを更に締める方向に回転することによって前記第１突起と前記第２突起との間に前記回転の方向への位相差を与える締結方法。
皿ばね座金にボルトを通し、
前記皿ばね座金の外円周端面から外方向に突き出た第１突起と、前記ボルトの頭部又は前記ボルトに螺合させたナットの外周端面から外方向に突き出た第２突起とを互いに引掛り合うように組み合わせ、
しかる後に、前記ボルト又は前記ナットを締める方向に回転させて前記皿ばね座金をばね作用方向に変形させ、
前記変形によって前記第１突起と前記第２突起との引掛りを外し、
前記ボルト又は前記ナットを更に締める方向に回転することによって前記第１突起と前記第２突起との間に前記回転の方向への位相差を与える締結方法。