JP2011256995A

JP2011256995A - ネジ締結方法

Info

Publication number: JP2011256995A
Application number: JP2010144259A
Authority: JP
Inventors: Yoshiichi Sakamura; 芳一阪村; Hiromichi Kusafuka; 博道草深
Original assignee: NIPPON FASTENER KOGYO KK; TOYO HATSUJO KOGYO KK; Sakamura Machinery Co Ltd
Current assignee: NIPPON FASTENER KOGYO KK; TOYO HATSUJO KOGYO KK; Sakamura Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-06-08
Filing date: 2010-06-08
Publication date: 2011-12-22
Anticipated expiration: 2030-06-08
Also published as: JP5500444B2

Abstract

【課題】ネジ締結が所定軸力で確実に行え、かつ、その締付け確認が目視確認によっても行える。
【解決手段】頭部付きボルト１の頭部１２の輪郭よりも大きな多角形状平座金２と、表面側に凸部３ｂを、また裏面側に凸部３ｂと対応する凹所３ｃを備えた凸部付き座金３と、電動レンチ５を用い、座金３の凸部３ｂを、降伏点より低めの求めるべき軸力で完全に潰れて陥没完了するように設定する一方、凹所３ｃ内に視認性を有する塗料を収容する逃がし溝３ｄを設ける。締結時、電動レンチ５により平座金２の共廻りを阻止しながらボルト１を回転させ、締め付けを行う。求めるべき軸力に達すると、座金３の凸部３ｂが潰れて陥没完了すると共に、凹所３ｃ内の塗料４が逃がし溝４を介して座金３の外周部にしみ出す一方、同時に凸部陥没完了に伴うモータ電流の変化点を電気的にとらえて、電動レンチ５を停止させるようにした。
【選択図】図７

Description

本発明は、ボルトやナットにより締結する際、所定の軸力で締結完了するためのネジ締結方法に関するものである。

一般に、ネジ締付け力を管理するネジ締結方法としては、トルク法、ナット回転角法、トルクこう配法（耐点検出法）が採用されている。そして、所定通りの軸力が導入され締結完了したかどうかの最終確認としては、ボルトの弾性域締付けではトルク係数値はバラツキの大きい値であるにも拘らず、トルクレンチによる目標設定値に対するＯＫ、ＮＧの判定により行われている。

しかし、上記したようにトルクレンチによるネジ締結管理方法では、設定目標値に対するＯＫ、ＮＧの判定であり、弾性域締付けでは所定通りの軸力が導入され締結完了したかどうかの目視確認や数値確認の手段がなかった。つまり、ネジ締付け作業者は所定通りの軸力が導入され確実に締結が完了したかどうかの確認方法がなく、また締め忘れ箇所がないかの確認も出来ないままトルクレンチに頼っているのが現実である。そのため、見た目にはあたかも締結完了した様であるが、実は共廻り、滑り発生等で軸力不足状態が有り得るといった問題があった。

なお、上記以外のボルトの締付け確認の方法として、トルシアボルトのように、ネジ部の先端に破断溝を介してピンテール部を設け、所定トルクに達するとピンテール部で締付トルクの反力を受け破断溝部分が破断することにより、目視確認と軸力確認とが可能なボルトが知られているが、ネジ部の先端に破断溝を介してピンテール部を設ける特異な構造であるため、その使用場所や用途が狭い範囲に限定されることになり、殆どの高力ボルトは上記ピンテールを付けることなく使用されているのが現状である。

そこで、本発明は、特殊形状の２枚の座金と電動レンチでの制御との組合せで、ネジ締結が求めるべき軸力で確実かつ正確に行え、その上、その締付け確認が目視確認によっても行えるネジ締結方法の提供を課題とする。

上記問題を解決するため本願の請求項１記載の発明は、トルク係数の影響を受けずに適正締め付けを可能にしたネジ締結方法であって、頭部付きボルト又はナットの締付け座面に対し相対回転可能に介在される上記頭部又はナットの輪郭よりも大きな輪郭の多角形状平座金と、この平座金と被締結部材との間に介在され、かつ表面側に複数の凸部を、また裏面側に各凸部と対応する複数の凹所を備えた凸部付き座金と、頭部付きボルトの頭部又はナットに嵌まり込む回転側のインナーレンチと多角形状平座金に嵌まり込む固定側のアウタースリーブとを有する電動レンチを用い、凸部付き座金の各凸部を、頭部付きボルト又はナットが螺合するボルトの降伏点より低めの求めるべき軸力で完全に潰れて陥没するように設定する一方、各凹所内に塗料又は樹脂等の視認性を有する流動体を収容し、かつ、各凹所から半径方向外方に延び外周面に開放する逃がし溝を設けて、ネジ締結時、先ず、電動レンチのインナーレンチを頭部付きボルトの頭部又はナットに係合すると共に、アウタースリーブを平座金に嵌め込み、次に、電動レンチを駆動してインナーレンチにより頭部付きボルト又はナットを回転させる一方、アウタースリーブで多角形状平座金の共廻りを阻止して、凸部付き座金が頭部付きボルト又はナットの回転トルクの影響を受けない状態のもとで締め付けを行い、その後、上記降伏点より低めの求めるべき軸力に達すると、凸部付き座金の各凸部が完全に潰れて陥没完了すると共に、各凹所内の流動体が逃がし溝を介して凸部付き座金の外周部にしみ出す一方、同時に凸部陥没完了に伴う電動レンチのモータ電流の変化点を電気的にとらえ、頭部付きボルト又はナットにより求めるべき軸力が導入された変化点として、電動レンチを停止させるようにしたことを特徴とする。

本発明のネシ締結方法によれば、上記した構成により、ネジ締結時には、電動レンチのアウタースリーブにより多角形状平座金の共廻りを阻止しながらインナーレンチにより頭付きボルト又はナットを回転させ、凸部付き座金が頭付きボルト又はナットの回転トルクの影響を受けない状態のもとで締め付けを行い、その後、頭付きボルト又はナットの降伏点より低めの求めるべき軸力に達すると、凸部付き座金の各凸部が完全に潰れて陥没完了すると共に、各凹所内の流動体が各逃がし溝しを介して凸部付き座金の外周部にしみ出す一方、同時に凸部陥没完了に伴う電動レンチのモータ電流の変化点を電気的にとらえ、頭部付きボルト又はナットにより求めるべき軸力が導入された変化点として、電動レンチを停止させることになる。これにより、トルク係数の影響を受けることなく凸部付き座金に軸力を作用させ、ネジ締結が求めるべき軸力で確実かつ正確に行え、その上、凸部付き座金の凸部の潰れ完了による流動体の外周部へのしみ出しを目視確認することにより、求めるべき軸力が導入されてネジ締結が完了したかどうかの締付け確認も目視によって可能となる。したがって、特殊形状の座金が２枚必要であり、コストはかかるが、締付け確認が必要な重要箇所の締付けには有効なネジ締結方法である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。

図１は、本発明に係るネジ締結方法で用いる頭部付きボルト１と、多角形状平座金２と、凸部付き座金３を示す。

頭部付きボルト１は、図１に示すように外周にネジ１１ａが形成された軸部１１と、中心部に六角穴１２ａを有する円形頭部１２とを備えている。

多角形状平座金２は、図１〜図３に示すように頭部付きボルト１の頭部１２の外径よりも大きな輪郭の六角形を呈すると共に、その中心部に頭部付きボルト１の軸部１１の挿通を許す通孔２ａが形成され、頭部付きボルト１の頭部１２における座面１２ｂに対して相対回転可能に介在される。

凸部付き座金３は、図１及び図４、５に示すように円板状でその中心部に頭部付きボルト１の軸部１１の挿通を許す通孔３ａが形成されている一方、その表面側に複数（図では３個）の凸部３ｂ…３ｂが膨出形成されていると共に、裏面側に各凸部３ｂ…３ｂと対応する凹所３ｃ…３ｃがそれぞれ備えられている。その場合、各凸部３ｂ…３ｂは、図６に示すように頭部付きボルト１の降伏点Ａにおける軸力より低めの求めるべき軸力に達すると完全に潰れて陥没完了するようにその強度が設定されている。具体的には、各凸部３ｂ…３ｂの陥没完了時点Ｂの軸力は、降伏点Ａにおける軸力×０．５〜０．８の式に基づいて設定されている。また、各凹所３ｃ…３ｃ内には塗料又は樹脂等の視認性を有する流動体（以下塗料と称す）４が収容され、かつ、各凹所３ｃ…３ｃから半径方向外方に延び外周面に開口する逃がし溝３ｄ…３ｄが設けられている。この凸部付き座金３は、図７に示すように上記多角形平座金２と後述する被締結部材７との間に介在される。

また、図７において、符号５は、頭部付きボルト１の頭部１２の六角穴１２ａに嵌まり込む回転側のインナーレンチ５１と、多角形状平座金２の外周に嵌まり込む固定側のアウタースリーブ５２とを有する電動レンチである。この電動レンチ５はモータ５３と、インナーレンチ５１を着脱可能に取り付けるモータシャフト５４と、スイッチ（図示せず）及び制御器５５を備えており、制御器５５は、凸部付き座金３における各凸部３ｂ…３ｂの陥没完了に伴う上記モータ５３のモータ電流の変化点、つまり図６から明らかなように凸部陥没完了時点で軸力（モータ電流）−時間の変化点を電気的にとらえ、頭部付きボルト１により求めるべき軸力が導入された変化点としてモータ５３をオフし、電動レンチ５を自動停止させるように設定されている。

そして、図７は、上記した頭部付きボルト１と、多角形状平座金２と、凸部付き座金３と、上記電動レンチ５を用いて、締結部材６に被締結部材７をネジ締結する場合の説明図であり、締結部材６には、頭部付きボルト１のネジ１１ａと螺合するネジ孔６ａが形成され、被締結部材７には、頭部付きボルト１の軸部１１の挿通を許す挿通孔７ａが形成されている。

次に、本発明に係るネジ締結方法を用いて締結部材６に被締結部材７を締結する場合の作用を説明する。

締結時には、先ず、図７に示すように電動レンチ５のインナーレンチ５１を頭部付きボルト１の頭部１２における六角穴１２ａに嵌め込むと共にアウタースリーブ５２を多角平座金２の外周に嵌め込む。次に、電動レンチ５を駆動してインナーレンチ５１により頭部付きボルト１を回転させる一方、アウタースリーブ５２で多角形状平座金２の共廻りを阻止すると共に電動レンチ５に発生する反力を受け止める。この多角形状平座金２の共廻り阻止作用を利用して、多角形状平座金２と被締結部材７との間に位置する凸部付き座金３が回転トルクの影響を受けないように頭部付きボルト１で締め付けを行う。その後、頭部付きボルト１の回転による締付けにより該ボルト１の降伏点Ａより低めの求めるべき軸力に達すると、図８に示すように凸部付き座金３の各凸部３ｂ…３ｂが完全に潰れて陥没完了する。各凸部３ｂ…３ｂが陥没完了すると凹所３ｃ…３ｃ内の塗料４が逃がし溝３ｄ…３ｄを介して凸部付き座金３の外周部にしみ出す一方、同時に凸部陥没完了に伴う電動レンチのモータ電流の変化点を電気的にとらえ、頭部付きボルト１により求めるべき軸力が導入された変化点として、制御器５がモータ５３をオフし電動レンチ５を自動的に停止させる。これにより、トルク係数の影響を受けることなく凸部付き座金３に軸力を作用させ、頭部付きボルト１による被締結部材７の締結部材６へのネジ締結が求めるべき軸力で確実かつ正確に行える。また、凸部付き座金３の凸部３ｂ…３ｂの潰れ完了による塗料４の外周部へのしみ出しを目視確認することにより、頭部付きボルト１により求めるべき軸力が導入されてネジ締結が完了したかどうかの締付け確認が目視によっても可能となる。、

以上のように、本発明のネジ締結方法によれば、頭部付きボルト１を締結部材６のネジ孔６ａに螺合して締結部材６に被締結部材７を締結する場合に、特殊形状の２枚の座金２，３と電動レンチ５での制御との組合せにより、頭部付きボルト１によるネジ締結が求めるべき軸力により確実かつ正確に行え、その上、求めるべき軸力が導入されて締結が完了したかどうかの締付け確認も目視確認によって簡単容易にかつ確実に行える。したがって、締付け確認が必要な重要箇所の締付けには有効なネジ締結方法である。

上記した実施の形態では、頭部付きボルト１として、円柱状頭部１２に六角穴１２ａを有するものについて説明したが、六角穴１２ａのない六角頭部付きボルト１であってもよい。その場合、電動レンチ５のインナーレンチ５１としては、その先端が上記六角頭部に嵌合する六角スパナタイプのものを用いればよい。

また、上記した実施の形態では、多角形状平座金２として六角形を呈するものを用いたけれども、何ら六角形に限定されるものではなく、例えば図９に示すように１２角形などの多角形状であってもよいこと勿論である。

さらに、上述の実施の形態では、頭部付きボルト１を締結部材６のネジ孔６ａに螺合して締結する場合について説明したけれども、図１０に示すようにナット８を締結部材６に設けられたネジ体６ｂに螺合して被締結部材７を締結部材６に締結する場合においても、先の場合と同様に多角形状平座金２と凸部付き座金３との２枚の座金と、上述した電動レンチ５での制御との組合せによるネジ締結方法で、ナット８によるネジ締結が求めるべき軸力により確実かつ正確に行え、その上、求めるべき軸力が導入されて締結が完了したかどうかの締付け確認が目視確認によっても簡単容易にかつ確実に行える。ここで図１０における全体構造は先の実施の形態の場合とほぼ同様であるので同じ符号を付し、その構造の詳細な説明については省略する。

つまり、締結時には、先の実施の形態の場合と同様に、先ず、電動レンチ５のインナーレンチ５１をナット８の外周に嵌め込むと共に、アウタースリーブ５２を平座金２の外周に嵌め込む。次に、電動レンチ５を駆動してインナーレンチ５１によりナット８を回転させる一方、アウタースリーブ５２で多角形状平座金２の共廻りを阻止して、凸部付き座金３がナット８の回転トルクの影響を受けない状態のもとで締め付けを行う。その後、降伏点より低めの求めるべき軸力に達すると、凸部付き座金３の各凸部３ｂ…３ｂが完全に潰れて陥没完了すると共に、このとき各凹所３ｃ…３ｃ内の塗料が逃がし溝３ｄ…３ｄを介して凸部付き座金３の外周部にしみ出す一方、同時に凸部陥没完了に伴う電動レンチのモータ電流の変化点を電気的にとらえ、ナット８に求めるべき軸力が導入された変化点として、制御器５がモータ５３をオフし電動レンチ５を自動的に停止させる。これにより、トルク係数の影響を受けることなく凸部付き座金３に軸力を作用させ、頭部付きボルト１による被締結部材７の締結部材６へのネジ締結が求めるべき軸力で確実かつ正確に行える。また、凸部付き座金３の凸部３ｂ…３ｂの潰れ完了による塗料４の外周部へのしみ出しを目視確認することにより、ナット８により求めるべき軸力が導入されてネジ締結が完了したかどうかの締付け確認が目視によっても可能となる。

このように、ナット８を締結部材６に設けられたネジ体６ｂに螺合して締結する場合についても、ナット８によるネジ締結が求めるべき軸力により確実かつ正確に行え、その上、求めるべき軸力が導入されて締結が完了したかどうかの締付け確認も目視確認によって簡単容易にかつ確実に行える。したがって、締付け確認が必要な重要箇所の締付けには有効なネジ締結方法である。

本発明に係るネジ締結方法で用いる頭付きボルト、多角形状平座金、凸部付き座金の説明図である。多角形状平座金の平面図である。多角形状平座金の縦断面図である。凸部付き座金の底面図である。図４のＡ−Ａ線断面図である。軸力に対する頭付きボルトと凸部付き座金の形状変化を示す説明図である。ネジ締結時の説明図である。ネジ締結終了時の説明図である。多角形状平座金の別の実施の形態を示す平面図である。別の実施の形態を示すネジ締結時の説明図である。

１頭付きボルト
２多角形状平座金
３凸部付き座金
４流動体
５電動レンチ
５１インナーレンチ
５２アウターレンチ
８ナット

Claims

トルク係数の影響を受けずに適正締め付けを可能にしたネジ締結方法であって、頭部付きボルト又はナットの締付け座面に対し相対回転可能に介在される上記頭部又はナットの輪郭よりも大きな輪郭の多角形状平座金と、この平座金と被締結部材との間に介在され、かつ表面側に複数の凸部を、また裏面側に各凸部と対応する複数の凹所を備えた凸部付き座金と、頭部付きボルトの頭部又はナットに嵌まり込む回転側のインナーレンチと多角形状平座金に嵌まり込む固定側のアウタースリーブとを有する電動レンチを用い、凸部付き座金の各凸部を、頭部付きボルト又はナットが螺合するボルトの降伏点より低めの求めるべき軸力で完全に潰れて陥没するように設定する一方、各凹所内に塗料又は樹脂等の視認性を有する流動体を収容し、かつ、各凹所から半径方向外方に延び外周面に開放する逃がし溝を設けて、ネジ締結時、先ず、電動レンチのインナーレンチを頭部付きボルトの頭部又はナットに係合すると共に、アウタースリーブを平座金に嵌め込み、次に、電動レンチを駆動してインナーレンチにより頭部付きボルト又はナットを回転させる一方、アウタースリーブで多角形状平座金の共廻りを阻止して、凸部付き座金が頭部付きボルト又はナットの回転トルクの影響を受けない状態のもとで締め付けを行い、その後、上記降伏点より低めの求めるべき軸力に達すると、凸部付き座金の各凸部が完全に潰れて陥没完了すると共に、各凹所内の流動体が逃がし溝を介して凸部付き座金の外周部にしみ出す一方、同時に凸部陥没完了に伴う電動レンチのモータ電流の変化点を電気的にとらえ、頭部付きボルト又はナットにより求めるべき軸力が導入された変化点として、電動レンチを停止させるようにしたことを特徴とするネジ締結方法。