JP2009204081A

JP2009204081A - ボルト結合方法

Info

Publication number: JP2009204081A
Application number: JP2008047063A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Furuoka; 利裕古岡
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-02-28
Filing date: 2008-02-28
Publication date: 2009-09-10

Abstract

【課題】枠構造に使用される補強材において、必要な強度を確保しつつ、できるだけ軽量化を図ることができる補強材の構造及びそのボルト結合方法を実現することを目的とする。
【解決手段】補強材１の両端部にバーリング加工を行った２のような断面形状を有したボルト通し孔を備え、枠構造１０２側のボルト固定部１０４とともにボルト１０７及び締結用ナット１０８、座金１０９にてボルト結合を行うことにより従来の板厚でのボルト通し孔部の強度を確保しつつ、補強材の板厚をより薄いものにすることができるという効果が得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は、構造体に鋼板製部材をボルト結合する場合において、構造体の自重もしくは外的な作用によりボルト結合部に引っ張りまたは圧縮応力などが発生する構造をもつボルト結合方法に関する。

例えばビル用空調機では空調機の筐体は鋼材によって立方体の枠構造を形成し、その面にパネルを取り付けることにより箱型の形態を成している。筐体の内部には空調を行うためのコイルや送風機などの部材がとりつけられている。筐体の寸法が大きい場合もしくは筐体内の部材の質量が大きい場合は吊り上げ時や運搬、設置、運用時に筐体の変形を防止するために筐体内に補強材を追加する必要がある。この補強材の構造は曲げに対する強度を上げるために鋼板の断面形状をコの字状などに曲げ加工したものの両端にボルト通し孔を設け、その孔にて筐体の枠構造にボルト結合する方法が用いられている。

以下、その補強材の構造およびボルト結合方法について図９および図１０を参照しながら説明する。

図９および図１０に示すように、筐体１０１の枠１０２を補強するための補強材１０３は鋼板を用いて断面形状をコの字状とすることにより所定の強度を満たすようになっている。この補強材１０３を枠１０２と結合するために補強材１０３の両端にボルト通し孔１０５を設け、また枠１０２側にもボルト固定部１０４にボルト通し孔１０６を設ける。この孔にボルト１０７を通してナット１０８、座金１０９を用いて締結することにより枠１０２と補強材１０３を結合する。

あるいは、一般に、金属薄板をタッピングネジによってを結合する場合、雌ネジと結合部材との螺合する長さを確保するためにバーリング加工を施すことが行われている。
特開２００１−２１４９１１号公報

このような従来の補強材１０３に荷重が作用したとき、仮にボルトの締付力が十分でない場合はボルト通し孔近傍にせん断応力が発生する。このため、補強材１０３の板厚はボルト通し孔近傍のせん断応力が許容値以下になるものを選定する必要がある。一方で枠１０２を支えるために必要な補強材１０３の板厚は断面形状を工夫することにより、より薄いものを選定することが可能である。しかしながら実際には前述の通りボルト通し孔１０５の強度を確保するのに必要な板厚を選定せざるを得ないという課題がある。環境に対する負荷の軽減が求められている現在では必要な強度を確保しつつ、できるだけ軽量化を図ることが省資源、省エネルギーの観点から重要視されている。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、必要な強度を確保しつつ、補強材の材料使用量を極少化することができ、また、構造物全体の質量を低減することにより運搬、設置、運用時に必要なエネルギーの低減を図ることができる補強材の構造および結合方法を実現することを目的としている。

前記目的を解決するための第１の手段は、二つの鋼板材料をボルト結合する方法において、一方の鋼板材料のボルト通し孔にバーリング加工し、ボルトとナットで結合するものである。

上記手段により、薄い鋼板材料におけるボルト結合部の強度をあげることができる。

本発明によれば必要な強度を確保しつつ、補強材の材料使用量を極少化することができるボルト結合方法を実現できる。

また、構造物全体の質量を低減することにより運搬、設置、運用時に必要なエネルギーの低減を図ることができる。

本発明の請求項１記載の内容は、二つの鋼板材料をボルト結合する方法において、一方の鋼板材料のボルト通し孔にバーリング加工し、ボルトとナットで結合するものであり、薄い鋼板材料におけるボルト結合部の強度をあげることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１および図２を用いて、薄板を曲げ加工した補強材１と枠１０２との結合において本発明の第１実施の形態を説明する。図１、２に示すように、補強材１の端部には、ボルト通し孔１１が設けられている。このボルト通し孔１１は、補強材１が枠１０２と当接する面と反対側に突出するバーリング加工（バーリング加工部２）が施されている。一方、枠１０２側には、ボルト固定部１０４が設けられ、ボルト固定部１０４にボルト通し孔１０６が開けられている。補強材１と枠１０２は、ボルト通し孔１１とボルト通し孔１０６とにボルト１０７を通し、締結用のナット１０８、座金１０９にてボルト結合を行う。

上記構成によれば、補強材１のバーリング加工部２は、断面形状がボルト１０７の頭側に突出しており、ボルト１０７、ナット１０８は、補強材１をその板厚でなく、バーリング加工の突出部分で挟み込んでいる。そのため、ボルト通し孔近傍の補強材１の断面積はバーリング加工を行った分だけ大きくなっているので、バーリング加工を行わない場合よりもボルト通し孔近傍のせん断応力が許容値に達するまでに補強材１にかけることができる加重を大きくすることが可能となる。これによりボルト通し孔１１部の強度を上げることになる。従って、補強材１の板厚を厚くすることなく、より薄いものによって結合強度を確保することができるようになる。

このようなボルト通し孔に施すバーリング加工は、接合する２つの鋼板材料のうち、薄いものに施すとよい。

なお、枠１０２側のボルト固定部１０４のボルト通し孔１０６にもバーリング加工を施すことによりボルト固定部１０４においても強度を向上させることができる。

（実施の形態２）
図３および図４を用いて本発明の第２の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同様、補強材１の端部には、バーリング加工（バーリング加工部２）を施したボルト通し孔２１が設けられている。このバーリング加工部２には、その突出部分の外径に合わせた穴径をもつ鋼板製金具３をにはめ合わせる。

一方、枠１０２側には、ボルト固定部１０４が設けられ、ボルト固定部１０４にボルト通し孔１０６が開けられている。補強材１と枠１０２は、ボルト通し孔２１、すなわち、補強材１のバーリング加工部２とそれにはめ合わせた鋼板製金具３とボルト通し孔１０６とにボルト１０７を通し、締結用のナット１０８、座金１０９にてボルト結合を行う。

上記構成によれば、バーリング立ち上げ高さａを鋼板製金具板厚ｂよりわずかに低くすることによりボルトの締付力を鋼板製金具３で受けることができるようになり、十分な締付力を得ることができるようになる。また、荷重によりボルト通し孔近傍に発生するせん断力は、ボルト通し孔近傍の補強材１の断面だけでなく、鋼板製金具３の断面によっても受けることになるので、バーリング加工のみの場合よりもさらに大きな荷重に耐えることが出来る。

なお、鋼板製金具３は、図５、図６に示すように平座金４を用いれば、専用の鋼板を製作する必要がなくなり、より安価に目的の作用を実現することができる。

（実施の形態３）
図７および図８に示すように、補強材５両端部の一部をヘミング曲げ加工し、ヘミング曲げ部６の鋼材が重なる部分にボルト通し孔７を設ける。

枠１０２側のボルト固定部１０４にはボルト通し孔１０６があり、補強材５のボルト通し孔７とボルト１０７及び締結用のナット１０８、座金１０９にてボルト結合を行う。

上記構成において、補強材５のボルト通し孔７の構造により従来の板厚でのボルト通し孔部の強度を確保しつつ、補強材の板厚をより薄いものにすることができるようになる。

枠構造を有する構造体に鋼板を曲げ加工した補強材を結合することにより全体の強度を確保する構造体に対して、結合部の構造に本発明を用いることにより容易に補強材の省資源化、省エネルギー化を図ることができるため、枠構造を有する設備（例えばビル用空調機の筐体や、枠構造を有する水槽等）に幅広く適用できる。

本発明の実施の形態１の構成を示す構成図同ボルト結合部の断面図本発明の実施の形態２の構成を示す構成図同ボルト結合部の断面図本発明の実施の形態２の構成を示す構成図同ボルト結合部の断面図本発明の実施の形態３の構成を示す構成図同ボルト結合部の断面図従来の補強材固定部の構成図同ボルト結合部の断面図

符号の説明

１補強材
２バーリング加工部
３鋼板製金具
４平座金
５補強材
６ヘミング曲げ部
７ボルト通し孔
１１ボルト通し孔
２１ボルト通し孔
ａバーリング立ち上げ高さ
ｂ鋼板製金具板厚
ｃ平座金板厚
１０１筐体
１０２枠
１０３補強材
１０４ボルト固定部
１０５ボルト通し孔
１０６ボルト通し孔
１０７ボルト
１０８ナット
１０９座金

Claims

二つの鋼板材料をボルト結合する方法において、一方の鋼板材料のボルト通し孔にバーリング加工し、ボルトとナットで結合するボルト結合方法。
二つの鋼板材料のうち、薄い方の鋼板材料にバーリング加工を施した請求項１記載のボルト結合方法。
バーリング加工部の外径に合わせた穴径をもつ鋼板製金具をバーリング加工部にはめ合わせた上でボルトとナットで結合する請求項１記載のボルト結合方法。
前記鋼板製金具は、ボルト結合用平座金である請求項３記載のボルト結合方法。
二つの鋼板材料をボルト結合する方法において、一方の鋼板材料のボルト結合部の一部をヘミング曲げ加工し、このヘミング曲げ部の鋼材が重なる部分にボルト通し孔を設け、ボルトとナットで結合するボルト結合方法。
二つの鋼板材料のうち、薄い方の鋼板材料にヘミング曲げ加工を施した請求項５記載のボルト結合方法。