JP2007285406A - 固定具 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない力でより完全にボルトとナットとの緩みを防止する不可逆的な緩み止め手段を用いてネジ止めの信頼性を向上する固定具を提供すること。
【解決手段】
本発明に係る固定具は、ボルト部１と、これと螺合するナット部２よりなり、ボルト部１は、上部に旋回具に適合した頭部１０と、下部に雄ネジ部１１を有し、雄ネジ部の一部に、ボルトの長手方向にネジ山切除部１２を少なくとも２つ以上有し、ナット部２は、上部に旋回具に適合した外形であって内部に前記ボルト部１の雄ネジ部に螺合可能な雌ネジ２３を内部に有する基部２０と、下部に雌ネジ２３内周より大きな内径を有する筒体の圧潰筒部２１とを有し、ボルトナットを所定位置に螺合固定後、ボルト部１に有するネジ山切除部１２に向かって圧潰筒部２１の側面を帯状に圧力を加え、ネジ山切除部１２にナット圧潰筒部２１の側面を圧潰する。
【選択図】図２

Description

本発明は、部材同士の固定状態を維持し、緩みがない固定具に関する物で、特に屋外の道路、鉄道等の振動等が激しく、耐久性が必要とされる固定具に関する物である。

従来より種々の機械装置に部品を締結するボルトとナット、又は建築物等の鉄骨を固定する際に使用するボルトとナットは、その機械装置等の外的要因の振動によって次第に緩んでくることがある。そこで、このようなナットの緩みを防止する手段としては、種々のものが提案されている。例えば、スプリングワッシャを用いる手段がある。
このスプリングワッシャは、その一部分を切除し、相反する方向に、やや曲成したものである。このスプリングワッシャを介在させてナットを螺合させて固定させると、相反する方向へやや曲成したスプリングワッシャの弾性力で、ナットが緩むことを防止するものである。
このスプリングワッシャは、締結した直後では緩み止め効果を期待することができる。しかし、長期間使用していると、スプリングワッシャの弾性力が低下して緩み止め効果が低下する。

また、ナットにピンを貫通するという手段もある。このナットにピンを貫通する手段は、ボルトのねじ部と、ナットに共通する透孔を透設し、これらの透孔に割りピン、テーパピン等のピンを挿通し、ナットの緩みを確実に防止するものもある。
しかし、透孔の位置が不一致になりピンを挿通することができないことがある。また、ボルトへ締め付ける際に各透孔の位置が一致するように、締め付けると、却って緩く締め付けた状態になり、強固に締結することができないという問題を有していた。

さらに、従来より多様されている簡単な緩み止め手段としては、ダブルナットがある。このダブルナットは、締結用ナットに重ねて別の緩み止め用のナットをボルトに締め付け、この外側のナットのみを更に強く締め付けるものである。
この方法では、ダブルナットも１ヵ所の締め付けに際して、ナットを２回締め付ける必要があり、外側のみを更に締め付ける作業工程が加わるため大変煩雑な締結工程になるものであった。特に大量のナット締めを必要とする機械装置類又は建築物では締結工程が遅延する原因になりやすいという問題を有していた。また、緩み止め用の外側のナットが強固に締め付けてあるかどうかを個々に確認する作業も煩雑であるため、ナットの２度締めを忘れやすいという問題も併有していた。
そこで、二度と外さないことを前提として、完全にボルトとナットとの緩みを防止する手段として、特許文献１（特開２００１−２７２１７号公報）に記載の技術が提案されている。

この特許文献１に記載の技術では、締結したナットに切削されている縦溝内にストッパーピンを、ボルトの雄ネジの山を潰すように打ち込み、ボルトナットを固定する構成が提案されている。
この特許文献１に記載の技術では、ボルトナット自体の緩め止めの効果はある程度期待できるが、ピンが使用中に抜けてくる可能性がある。即ち、ピンは、ボルトよりやや硬質となっており、ピンとボルトが必ずしも一体化しているわけではない。特に、屋外の高速道路、鉄道等の振動等の外的要因により、抜ける可能性がありそのまま使用することは出来ない。
そこで、本出願人は、特許文献２に記載の技術を提案している。

この特許文献２に記載の技術は、ネジの緩み止めの不完全性の問題点に鑑みて為されたものであり、二度と外さないことを前提として、完全にボルトとナットとの緩みを防止する不可逆的な緩み止め手段を用いてネジ止めの信頼性を向上する固定具を提供した技術である。
特開２００１−２７２１７号公報 特開２００４−１３２５１８号公報

しかしながら、特許文献２に記載の技術では、通常のある程度の振動による場合には十分ネジの緩み止めを行うことが出来るが、安全性の観点から、耐振動性がより高く、１００万回以上の振動で、ゆるむことがないことが要求されるに至っており、より耐振動性の高い固定具が要求されるに至った。また、特許文献２に記載の技術では、ボルトのネジ山まで圧潰させることより、圧潰工具において、２０００ｋｇｆ以上という油圧を用いる必要があった。
そこで、本発明では、少ない力でより完全にボルトとナットとの緩みを防止する不可逆的な緩み止め手段を用いてネジ止めの信頼性を向上する固定具を提供することを課題とする。

本発明に係る固定具は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を備えている。
請求項１記載の発明は、アルミニューム、アルミニューム合金又は適宜金属からなるボルト部と、これと螺合するナット部よりなり、ボルト部は、上部に旋回具に適合した頭部と、下部に雄ネジ部を有し、雄ネジ部の一部に、ボルトの長手方向にネジ山切除部を少なくとも２つ以上有し、ナット部は、上部に旋回具に適合した外形であって内部に前記ボルト部のネジ部に螺合可能な雌ネジを内部に有する基部と、かつ下部に雌ネジ内周より大きな内径を有する筒体の圧潰筒部とを有し、上記ボルトナットを所定位置に螺合固定後、ボルト部に有するネジ山切除部に向かって圧潰筒部の側面を帯状に圧力を加え、ネジ山切除部にナット圧潰筒部の側面を圧潰することを特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、前記ネジ山切除部の位置を示すネジ山切除部指示部をボルト頭部に設けることを特徴とする。

本発明は、ボルト部の下部に有する雄ネジ部の一部に、ボルトの長手方向にネジ山切除部を少なくとも２つ以上有しており、ボルトナットを所定位置に螺合固定後、ボルト部に有するネジ山切除部に向かって圧潰筒部の側面を帯状に圧力を加え、ネジ山切除部にナット圧潰筒部の側面を圧潰する構成としている。
ネジ山切除部内に圧潰筒部の側面がネジ山切除部の形状に沿って帯状に圧壊する構成となり、ボルトナットの結合が完全となる。そして、圧壊された部分の先端がネジ山切除部面に当接し、側面部分が雄ネジの端部に食い込むように形成されることより、より完全に過度な振動等が加わっても、結合状態が完全となり、ゆるむことを防止するように作用する他、ネジ山切除部に向かって圧潰筒部を圧潰することより少ない圧力で圧潰をすることが出来る。
また、前記ネジ山切除部の位置を示すネジ山切除部指示部をボルト頭部に設けることで、確実にネジ山切除部の位置を確実に把握することが出来る。正確に圧壊位置を把握することが出来るように作用する。

本発明の固定具は、固定具を固着後にボルト部を圧潰させて、ボルトナット部が、あたかも一体化するように構成することにより、ボルトが、振動、外的回転力等ではずれることが無く、固定状態を長時間にわたって維持することが出来る。
更に、固定具のナットは、ナット部と圧潰筒部により構成されていることより、圧潰筒部の内部は、ネジ山が無く比較的薄厚となっており、ネジ山切除部に向かって圧潰筒部を圧潰することより少ない圧力で圧潰をすることが出来る。
また、発明の構成が簡易であり、安価に製作することが出来る。更に、従来のボルトナット等の固定具と同様に、作業上の取り扱いが簡便で作業効率を大幅に向上させることが出来る等優れた効果を有する。

本発明に係る固定具の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る固定具の説明図であって，（ａ）はボルト部の斜視図、（ｂ）はナット部の斜視図、図２は、本発明に係る固定具の使用状態を示す一部切り欠き斜視説明図である。
本発明にかかる固定具は、アルミニューム、又はアルミニューム合金又はステンレス等適宜金属よりからなる。
ここで、アルミニューム、又はアルミニューム合金の材質を使用した場合には、堅くなり過ぎ、圧潰するには、多大な力が必要としないことより好ましい。
また、ステンレスの鉄材料を用いるものは、本発明固定具により固定する被固定物の材料が、ステンレス材の場合には、アルミ、或いはアルミ材料で形成した場合には、材料の固有の電位差より、電気腐食が生じる可能性があるため、材料に応じた固定具を使用する必要があるからである。

本発明にかかる固定具は、ボルト部１とこれと螺合するナット部２より構成される。
ボルト部１は、通常のボルトと同様の構成とした構成の他、ボルトを旋回し螺合させる時に使用する、例えばスパナ等の旋回具に適合した、六角等適宜形状よりなる頭部１０と、後述するナット部２を螺合する雄ネジ部１１とよりなる。
また、雄ネジ部１１には、ボルトの長手方向で、先端側から雄ネジの一部を切除するようにネジ山切除部１２を少なくとも、周方向に２つ以上設ける構成としている。例えば１０ｍｍ以下の径のボルトでは２カ所ネジ山切除部１２を設け、１２ｍｍ以上の径にあっては、例えば３カ所若しくは４カ所も設けることが出来る。このとき３カ所の場合には、図３に示すように、１２０度、４カ所の場合には９０度ごと等間隔に設けることが出来る。ここでネジ山切除部１２を等間隔に設けることは、第一に、後述するネジ山切除部１２にナット部の圧潰筒部２１を圧潰し、ネジ山切除部１２内に圧壊部２５が圧入する構成となることより、ナット２自体の残留応力を軽減し強度が弱くなることを防止するため、及び圧壊工具の製作上等間隔とすることで製作が容易であることになる。

更に、ボルト部１の頭部１０の側面には、ネジ山切除部１２の位置に対応した位置に切欠き状のネジ山切除部指示部１３を設け、ネジ山切除部１２に向かって圧潰筒部２１の側面を帯状に圧力を加え、ナット圧潰筒部２１の側面を圧潰する際の位置決めの目安として設けることが好ましい。従って、切り欠きの他、突起、凹み、矢印等の目印となるものであれば特に限定するものではない。

次に、固定具のナット部２は、柱等適宜形状よりなる基部２０と、その下部に設けている筒状の圧潰筒部２１とよりなっている。
そして、ナット部２の中央に穿設している穴２２には、前記したボルト部１の雄ネジ部１１に螺合する雌ネジ部２３を螺設している。
ここで、基部２０ボルトの形状は、旋回し螺合させる時に使用するものであるから、例えばスパナ等の旋回具に適合した、六角等の角柱を基本とした適宜形状に形成する。

筒状の圧潰筒部２１は、雌ネジ内周より大きな内径を有する筒体で形成し、前記ボルト部１をナット部２に螺入したとき雄ねじ部１１を支障無く挿通できる大きさとしている。また、圧潰筒部２１の厚みは、使用する材質により異なるが、アルミニュームで製作する場合には例えば１．０〜１．２ｍｍの厚みで形成すると共に、圧潰筒部２１の幅は、前記ネジ山切除部１２の長さに適合した長さとし、例えば６ｍｍ程度に形成する。
また、基部２０は、圧潰筒部２１を圧潰するとき、ナット部２全体の変形を防止し、固定具の固定力の低下を防止する役目を有することより、適度の長さとを有することが好ましい。

なお、基部２０には、側面にナット回転位置指示部２４が設けられ、ボルト部１を固定したとき、ボルト１の頭部１０が見えない場合も生じるため、圧壊工具の位置決めの際にネジ山切除部１２の位置の把握の際の目安として用いることができる。

図４は、ボルト筒部圧潰工具３の一例を示す説明図であり、ボルト筒部圧潰工具３は、基端側に握部３０と、握部３０に回動可能に軸３１で枢支している操作ハンドル３２が設けられている。
ボルト筒部圧潰工具３の先端側には、先端内方に圧潰ヘッド３３を有し、後部を軸３４で枢支している圧潰アーム３５が設けられている。
そして、操作ハンドル３２を握り込むと、操作ハンドル３２は軸３１を中心として回動し、プランジャー３６を下方に押し込む。この時プランジャー３６に加わる圧力を増大させる図示しない油圧回路を介し、ボルト筒部圧潰工具３の先端に設けている圧潰アーム３５を内方に移動させ、圧潰ヘッド３３で前述したナット部２の圧潰筒部２１の圧潰を行う。

このようにして構成している固定具を、例えば屋外の道路、鉄道等の振動等が激しく、耐久性が必要とされる防音壁等の固定に使用する例を図５に示す。
被固定部材４の穴部４０に、ボルト部１を挿入する（図５（ａ）（ｂ））。
次いで、ボルト部１を螺合させ、図示しないボックスレンチ等適宜締め付け工具で締め付ける（図５（ｃ））。
締め付けを終えた固定具に、図５（ｄ）に示す如く、先端を帯状に形成しているボルト筒部圧潰工具３の先端の圧潰ヘッド３３を、前記ボルト部１のネジ山切除部１２の位置の圧潰筒部２１にあて、ボルト部１の中心に向かって圧潰させ、図６に示すようにネジ山切除部１２内に圧潰筒部２１の圧壊部２５が圧入するように圧壊する。
このように、あらかじめボルト部１にネジ山切除部１２を形成し、このネジ山切除部１２内に圧潰筒部２１の圧壊部２５が圧入するように圧壊する構成とすることで、油圧回路を用いないで手動による圧潰工具でも圧壊を行うことが出来、大がかりな圧壊工具を必要とせずに行うことが出来るほか、ステンレス等鉄製材料の固定具にも適用することが出来る。

アルミニュームの材質で、図１、図２に示す如く、ボルト部のネジ部外径１０ｍｍ、ネジ山切除部１２の幅４ｍｍ、先端からの長さ８ｍｍ形成している。また、ナット部２の圧潰筒部２１の幅を６ｍｍに形成し、被固定部材４の穴部４０に、ボルト部１を挿入後、ボルト部１を螺合させる。
このとき螺合の３．２ｋｇｆ・ｍで締め付け後、ネジ山切除部１２内に圧潰筒部２１の圧壊部２５が圧入するように圧壊を行った。
この後戻しトルクを加えて、締結状態の検査を行った。
戻しトルクが２．２ｋｇｆ・ｍ、及び２．２ｋｇｆ・ｍで動いた。
ＪＩＳＢ１０５６の戻しトルクによれば、波目Ｍ１０のボルトでは１．５ｋｇｆ・ｍ以上となっていることより、上述実施例のものは余裕を持って数値を満足している。

本発明に係る固定具の説明図であって，（ａ）はボルト部の斜視図、（ｂ）はナット部の斜視図。 本発明に係る固定具の使用状態を示す一部切り欠き斜視説明図。 本発明に係る固定具のネジ山切除部を３カ所設けた状態を示す説明図で、（ａ）はボルト部の正面図、（ｂ）はボルトの底面図。 本発明の固定具を固定するのに使用するボルト筒部圧潰工具の正面図。 本発明に係る固定具の使用状態を示す説明図。 本発明に係る固定具で固定した状態を示す拡大断面図。

符号の説明

１ ボルト部
１０ 頭部
１１ 雄ネジ部
１２ ネジ山切除部
１３ ネジ山切除部指示部
２ ナット部
２０ 基部
２１ 圧潰筒部
２２ 穴
２３ 雌ネジ部
２４ ナット回転位置指示部
２５ 圧潰部
３ ボルト筒部圧潰工具
３０ 握部
３１ 軸
３２ 操作ハンドル
３３ 圧潰ヘッド
３４ 軸
３５ 圧潰アーム
３６ プランジャー
４ 被固定具
４０ 穴部

Claims (2)

1. アルミニューム、アルミニューム合金又は適宜金属からなるボルト部と、これと螺合するナット部よりなり、
   ボルト部は、上部に旋回具に適合した頭部と、下部に雄ネジ部を有し、ネジ部の一部に、ボルトの長手方向にネジ山切除部を少なくとも２つ以上有し、
   ナット部は、上部に旋回具に適合した外形であって内部に前記ボルト部のネジ部に螺合可能な雌ネジを内部に有する基部と、かつ下部に雌ネジ内周より大きな内径を有する筒体の圧潰筒部とを有し、
   上記ボルトナットを所定位置に螺合固定後、ボルト部に有する各ネジ山切除部に向かって圧潰筒部の側面を帯状に圧力を加え、ネジ山切除部にナット圧潰筒部の側面を圧潰することを特徴とする固定具。
2. 請求項１記載のネジ山切除部の位置を示すネジ山切除部指示部を、ボルト頭部に設けることを特徴とする固定具。
   

Images