JP2020051465A - ボルト - Google Patents

Abstract

【課題】ボルトによる締結において、ボルトに所定のトルクがかかっているか否かを外観から容易に判別できるようにする。【解決手段】流体制御機器Vの締結に用いられるボルト１は、本体２と回転部材３とからなり、本体２は、ボルト孔に螺入する軸部２１と、軸部２１の一端に設けられた頭部２３と、頭部２３に設けられ、所定の回転方向において回転部材３と係合する係合部２２とを有する。回転部材３は、軸部２１がボルト孔に螺入する際の回転方向に回転して係合部２２と係合する係合部３２を有する。本体２と回転部材３には、係合部２２と係合部３２が係合して本体２と回転部材３の周方向の位相が合わせられたことを、軸部２１の軸心方向から視認可能とする合いマークが設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、所定のトルクによる締結が認識可能なボルトに関する。

現在製造されているガスユニットでは、ガスケットを押さえるボルトに所定のトルクをかけ、これによりガスケットを変形させてシールをおこなっている。
しかし、ガスユニットは流体制御機器が密集して配設されるため、締結に用いられるボルトは外観からは視認しにくい。しかも、近年は半導体製造装置の小型化の要請に応じて、幅の狭いバルブが求められ、また、ガスユニットには多くのボルトが使用される。そのため、ボルトの締め忘れが問題となっている。

この点、特許文献１では、座金を介してボルトにより被締結構造体を締結する際のボルトの締め忘れを防止するボルト締め忘れ防止部材であって、前記ボルトのネジ部が挿入される通し窓を有する中央部と、前記中央部に連なり、少なくとも先端部にカラー塗装がされている延伸部を有し、前記座金と前記被締結構造体との間に挿入され、前記ボルトにより前記被締結構造体を締結する際、前記延伸部が延伸されて、前記カラー塗装されている延伸部の先端部が、前記座金の周辺より外側に広げられるように構成されたものが提案されている。

特開２０１７−３０７０号公報

上記特許文献１記載のボルト締め忘れ防止部材では、ボルトの締結時に座金が湾曲して広がることで目視での締結の確認を可能としている。しかしながら、集積化されたガスボックスにこのボルト締め忘れ防止部材を使用しようとしても、締結時に座金が広がるための余分な空間を設けることはできないため、より省スペースでの判別方法が必要である。

そこで本発明は、ボルトによる締結において、ボルトに所定のトルクがかかっているか否かを外観から容易に判別できるようにすることを目的の一つとする。

上記目的を達成するため、本発明の一の観点に係るボルトは、所定のトルクによる締結が認識可能なボルトであって、本体と、当該本体と係合する回転部材と、からなり、前記本体は、ボルト孔に螺入する軸部と、前記軸部の一端に設けられた頭部と、前記頭部に設けられ、所定の回転方向において前記回転部材と係合する第一係合部と、を有し、前記回転部材は、前記軸部が前記ボルト孔に螺入する際の回転方向に回転して前記第一係合部と係合する第二係合部、を有し、前記本体と前記回転部材には、前記第一係合部と前記第二係合部が係合して前記本体と前記回転部材の周方向の位相が合わせられたことを、前記軸部の軸心方向から視認可能とする合いマークが設けられている。

また、前記合いマークは、前記軸部が螺入する方向に沿って前記回転部材側から前記本体を見る視点において、前記第一係合部と前記第二係合部が係合したときにのみ、前記本体が前記回転部材によって視認不能に覆われる、前記本体と前記回転部材の形状を有するものとしてもよい。

また、前記合いマークは、前記軸部が螺入する方向に沿って前記回転部材側から前記本体を見る視点において、前記第一係合部と前記第二係合部が係合したときにのみ視認可能となる前記本体の頭部に設けられた識別マークと、当該識別マークを視認可能とする前記回転部材に設けられた孔と、によって構成されるものとしてもよい。

また、前記回転部材は、前記軸部を前記ボルト孔に螺入させるためのトルクを受ける受け部、をさらに有するものとしてもよい。

また、前記回転部材の受け部には、前記軸部が螺入する方向に沿って前記回転部材側から挿し込まれ、前記軸部を前記ボルト孔に螺入させるためのトルクをかける棒スパナが嵌合する凹部、が設けられているものとしてもよい。

また、前記ボルトにより、流体制御機器を基板に固定させたガスユニットとして構成してもよい。

本発明によれば、ボルトによる締結において、ボルトに所定のトルクがかかっているか否かを外観から容易に判別できる。

本発明の実施形態に係るボルトにより継手と流体制御機器を固定したガスユニットを示した外観斜視図である。 本発明の実施形態に係るボルトの締結前の状態を示した図であって、（ａ）外観斜視図、（ｂ）軸心方向に沿って回転部材側からみた平面図である。 本発明の実施形態に係るボルトの締結時の状態を示した図であって、（ａ）外観斜視図、（ｂ）軸心方向に沿って回転部材側からみた平面図、（ｃ）Ａ−Ａ断面図である。 本発明の実施形態に係るボルトを構成する本体を示した図であって、（ａ）外観斜視図、（ｂ）側面図、（ｃ）係合部側からみた平面図、（ｄ）軸部側からみた平面図である。 本発明の実施形態に係るボルトを構成する回転部材を示した図であって、（ａ）外観斜視図、（ｂ）側面図、（ｃ）係合部側からみた平面図、（ｄ）受け部側からみた平面図である。 本発明の別の実施形態に係るボルトを示した外観斜視図である。 本発明の実施形態に係るボルトの合いマークの別の例を説明する図であって、（ａ）本体の平面図、（ｂ）回転部材の平面図、（ｃ）締結前の重なり状態を示す平面図、（ｄ）締結時の重なり状態を示す平面図、である。 本発明の実施形態に係るボルトの合いマークの別の例を説明する図であって、（ａ）本体の平面図、（ｂ）回転部材の平面図、（ｃ）締結前の重なり状態を示す平面図、（ｄ）締結時の重なり状態を示す平面図、である。

以下、本発明の実施形態に係るボルトについて、図を参照して説明する。
なお、本実施形態は、ボルトを流体制御機器の締結に用いた例に係るものである。
また、以下の説明では、便宜的に図面上での方向によって部材等の方向を上下左右と指称することがあるが、これらは本発明の実施あるいは使用の際の部材等の方向を限定するものではない。

図１は、半導体を製造するためのユニット化された装置であって、バルブや流量性制御装置といった流体制御機器Ｖを複数、集積させたガスユニットＧＵを示している。本実施形態に係るボルト１は、所定のトルクによる締結が認識可能なものであり、このガスユニットＧＵにおいては、流体制御機器Ｖを基板Ｐ等に締結すると共に、所定の箇所に設けられた継手と締結することで、流体制御機器Ｖと継手との間にガスケットを挟圧させて当該箇所を確実にシールする。
なお、本実施形態に係るボルト１が用いられる流体制御機器Ｖは、ガスユニットＧＵを構成するものであれば特にその種類が限定されることはない。

●本体２
図２及び図３に示されるように、ボルト１は、互いと係合可能に構成された本体２と回転部材３からなる。
まず、本体２についてみると、図４に示されるように、本体２はガスユニットＧＵの基板Ｐ等に設けられたボルト孔に螺入する軸部２１と、回転部材３と係合する係合部２２と、軸部２１の一端に設けられた頭部２３によって構成される。

軸部２１は、ガスユニットＧＵの基板Ｐ等に設けられたボルト孔に螺入する部分であって、流体制御機器Ｖを継手と締結させ、これにより流体制御機器Ｖと継手でガスケットを挟圧することができる。
軸部２１の外周面上には、ボルト孔の内周面に設けられた雌ネジに対応する雄ネジが設けられており（図面上は雄ネジを省略している）、所定の回転方向に回転しながらボルト孔に螺入する。

係合部２２は、頭部２３を挟んで軸部２１とは反対側に設けられ、回転部材３の係合部３２と係合可能に構成されている。
本例において、この係合部２２は、頭部２３から突出すると共に放射状に配設された６つの係合片２２１によって構成されている。各係合片２２１同士の間、及び各係合片２２１の中心には隙間が設けられており、この隙間には回転部材３の係合部３２が嵌まる。

各係合片２２１は、頭部２３から立ち上がると共に、回転部材３が本体２と係合する際に回転する回転方向とは反対の方向に向かって延出した形状からなる。延出した部分には、頭部２３側に突出した係合突起２２１ａと、頭部２３とは逆の向きに凹んだ係合凹部２２１ｂが設けられており、本体２と回転部材３が係合するとき、係合突起２２１ａが回転部材３の係合凹部３２１ｂに嵌まると共に、係合凹部２２１ｂに回転部材３の係合突起３２１ａが嵌まる。

なお、本例において、各係合片２２１は、係合片２２１が設けられている側とは反対の側から頭部２３を見たときに、頭部２３からはみ出ることなく隠れるように設けられている。

頭部２３は、軸部２１と係合部２２の間に設けられた平板状の部分である。この頭部２３は本例において、軸部２１が螺入する軸心方向から見て六角形の形状を有している。

●回転部材３
続いて、図５に示されるように、回転部材３は、軸部２１がボルト孔に螺入する際の回転方向に回転して本体２の係合部２２と係合する係合部３２と、軸部２１をボルト孔に螺入させるためのトルクを受ける受け部３１によって構成される。

係合部３２は、受け部３１の一端側に設けられ、本体２の係合部２２と係合可能に構成されている。
本例において、この係合部３２は、本体２の係合部２２に対応して設けられており、受け部３１の中心から突出した突出部３２２と、当該突出部３２２の周りに放射状に配列された６つの係合片３２１とによって構成されている。各係合片３２１同士の間には隙間が設けられており、この隙間には本体２の係合片２２１が嵌まる。

各係合片３２１は、受け部３１から立ち上がると共に、回転部材３が本体２と係合する際に回転する回転方向に沿って延出した形状からなる。延出した部分には、受け部３１側に突出した係合突起３２１ａと、受け部３１とは逆の向きに凹んだ係合凹部３２１ｂが設けられており、本体２と回転部材３が係合するとき、係合突起３２１ａが本体２の係合凹部２２１ｂに嵌まると共に、係合凹部３２１ｂに本体２の係合突起２２１ａが嵌まる。

なお、本例において、各係合片３２１は、係合片３２１が設けられている側とは反対の側から受け部３１を見たときに、受け部３１からはみ出ることなく隠れるように設けられている。

受け部３１は、トルクを受ける部分であって、本例においては本体２と同様、軸部２１が螺入する軸心方向から見て六角形の形状を有している。
本例において、受け部３１は一定の厚みを有しており、ボックスレンチによってトルクをかけることができる。

ここで、受け部３１と頭部２３は、軸部２１が螺入する方向から見て同一の六角形状をなしている。この同一の六角形の形状は、本体２と回転部材３が係合する際、本体２と回転部材３の周方向の位相が合わせられたことを軸部２１の軸心方から視認可能とする合いマークを構成する。即ち、本体２と回転部材３の周方向の位相が一致していない状態においては、図２（ｂ）に示されるように、軸部２１の軸心方向から受け部３１を見ると、頭部２３が部分的にはみ出して見える。一方、回転部材３にトルクがかけられ、回転部材３の係合部３２が本体２の係合部２２と係合すると、本体２と回転部材３の周方向の位相が一致し、図３（ｂ）に示されるように、軸部２１の軸心方向から受け部３１を見ると、頭部２３と受け部３１は重なり合っているように見える。
これにより、ガスユニットＧＵを上から見たとき、即ち、軸部２１の軸心方向からボルト１を見たときに、ボルト１にトルクがかけられ、本体２と回転部材３が係合しているか否かを判別することができる。

なお、本例では、頭部２３と受け部３１の六角形の形状によって合いマークを構成したが、これに限らず、円形以外の形状であれば合いマークとして機能し得る。なお、合いマークは後述の通り、頭部２３と受け部３１の形状以外の構成によっても実現可能である。また、本例では、頭部２３と受け部３１を同一の形状としたが、これに限らず、軸部２１の軸心方向から受け部３１を見たときに、本体２と回転部材３の周方向の位相を確認することができれば、受け部３１よりも頭部２３のほうが大きいような場合でも、受け部３１と頭部２３の形状は合いマークを構成する。

また、本体２と回転部材３が係合する構造は、本例の係合部２２、２３が備える構造に限られることはなく、ボルト１の回転方向に沿って係合する構造であればよい。

●ボルト締めの工程
続いて、本体２と回転部材３が係合する前後のボルト１の外観形状について、流体制御機器Ｖにボルト締めを行う工程に則って説明する。
ボルト締めを行う場合には、本体２をボルト孔に緩く挿入又は螺合させてから。本体２の係合部２２側に回転部材３を重ねる。ガスユニットＧＵの上面側からボックスレンチ等、回転部材３にトルクをかけるための器具を挿し込み、回転部材３を所定の回転方向に沿って回転させる。このとき、軸部２１がボルト孔内に十分深く螺入していない状態においては、本体２の係合突起２２１ａと回転部材３の係合突起３２１ａがぶつかり合うものの、軸部２１がボルト孔に螺入するのに大きなトルクを要しないため、係合部２２と係合部３２が係合することはない。この状態において、トルクは、互いにぶつかり合う本体２の係合突起２２１ａと回転部材３の係合突起３２１ａを介して受け部３１から軸部２１に伝達し、軸部２１がボルト孔へ螺入する。

ボルト１に継続的にトルクがかけられて、軸部２１がボルト孔内に深く螺入し、ガスケットが流体制御機器Ｖと継手によって十分に挟圧されるに至ると、係合突起２２１ａ、３２１ａに作用するトルクの量が大きくなり、係合突起３２１ａは係合突起２２１ａを超えて係合凹部２２１ｂに嵌まり、本体２と回転部材３が係合した状態となる。
このとき、頭部２３と受け部３１の周方向の位相が一致し、軸心方向からみたときに、頭部２３と受け部３１がちょうど重なったように見える。

なお、本体２の係合部２２と回転部材３の係合部３２について、軸部２１がボルト孔に螺入し、ガスケットが流体制御機器Ｖと継手によって必要十分に挟圧された状態に至ったときに本体２と回転部材３が係合し、ガスケットがそれ以上に挟圧されないよう、本体２の係合突起２２１ａと回転部材３の係合突起３２１ａの突出具合や形状などは適宜に設計されるべきである。

以上の本実施形態に係るボルト１によれば、流体制御機器Ｖのボルト締めにおいて、ボルト１に所定のトルクがかかっているか否かを外観から容易に判別することができる。特に、流体制御機器Ｖが密集したガスユニットＧＵにおいて、上面側から一見して判別することができる。
また、ボルト１を締結する作業を行うだけで、自動的に締結の有無が判別可能となるし、適切なトルクがかかったときに本体２と回転部材３が係合するため、合いマークを確認しながらボルト１の締結作業を行うことによって、適切なトルクによる締結が可能である。

なお、以上の本実施系他に係るボルト１においては、受け部３１はボックスレンチによってトルクをかけることができるようになっていたが、これに限らず、ガスユニットＧＵの上方からトルクをかけることができれば、他の手段によることができる。例えば、図６に示されるボルト４は、所謂キャップボルトの形状を備えており、回転部材５の受け部５１の上部にレンチ穴５１ａを設け、棒スパナによってトルクをかけられるようにしており、これによってもトルクをかけることができる。また、プラス又はマイナスのドライバによってトルクをかけられるよう、上面にプラス又はマイナスの溝を形成してもよい。

また、以上の本実施形態に係るボルト１では、本体２と頭部２３と回転部材３の受け部３１の全体形状により合いマークを構成したが、頭部２３と受け部３１が係合した際の周方向の位相を識別することができれば、合いマークは他の構成によることができる。

図７は、別の例に係る合いマークを示している。図７（ａ）に示されるように、本体６１の平面視略円形状の頭部６１１には外周面上にスリット６１１ａが設けられ、図７（ｂ）に示されるように、回転部材６２の平面視略円形状の受け部６２１にも外周面上にスリット６２１ａが設けられている。

図７（ｃ）に示されるように、本体６１と回転部材６２が係合していない状態においては、軸心方向に沿って受け部６２を見たとき、本体６１のスリット６１１ａは隠れ、頭部６１１と受け部６２１全体をみたときには円形状をなしている。一方、図７（ｄ）に示されるように、本体６１と回転部材６２が係合した状態においては、本体６１のスリット６１１ａと回転部材６２のスリット６２１ａの位置が一致し、頭部６１１と受け部６２１全体をみたときには一部が欠けた円形状をなしている。

また、図８はさらに別の例に係る合いマークを示している。図８（ａ）に示されるように、本体７１の頭部７１１所定の箇所には識別マーク７１１ａが設けられ、図８（ｂ）に示されるように、回転部材７２の外周面上にはスリット７２１ａが設けられている。

図８（ｃ）に示されるように、本体７１と回転部材７２が係合していない状態においては、軸心方向に沿って受け部７２を見たとき、本体７１の識別マーク７１１ａは受け部７２１によって隠されている。一方、図８（ｄ）に示されるように、本体７１と回転部材７２が係合した状態においては、受け部７２のスリット７２１ａが頭部７１１の識別マーク７１１ａの位置にきて、スリット７２１ａを介して識別マーク７１１ａを視認することができる。
これら、図７及び図８に示した合いマークの例によっても、ガスユニットＧＵの上面側から、本体６１、７１と回転部材６２、７２の周方向の位相の一致、即ち、トルクがかけられているか否かを容易に識別することができる。

なお、以上の本発明の実施形態では、本発明に係るボルト１（４）を流体制御機器ＶあるいはガスユニットＧＵにおける締結に用いたが、部材を締結する用途であれば、他の分野のものについても使用が可能である。

ＧＵ ガスユニット
Ｖ 流体制御機器
１ ボルト
２ 本体
２１ 軸部
２２ 係合部
２２１ 係合片
２２１ａ 係合突起
２２１ｂ 係合凹部
２３ 頭部
３ 回転部材
３１ 受け部
３２ 係合部
３２１ 係合片
３２１ａ 係合突起
３２１ｂ 係合凹部
３２２ 突出部
４ ボルト
５ 回転部材
５１ 受け部
５１ａ レンチ穴
５２ 係合部
６１ 本体
６１１ 頭部
６１１ａ スリット
６２ 回転部材
６２１ 受け部
６２１ａ スリット
７１ 本体
７１１ 頭部
７１１ａ 識別マーク
７２ 回転部材
７２１ 受け部
７２１ａ スリット

Claims (6)

1. 所定のトルクによる締結が認識可能なボルトであって、
   本体と、当該本体と係合する回転部材と、からなり、
   前記本体は、
   ボルト孔に螺入する軸部と、
   前記軸部の一端に設けられた頭部と、
   前記頭部に設けられ、所定の回転方向において前記回転部材と係合する第一係合部と、を有し、
   前記回転部材は、
   前記軸部が前記ボルト孔に螺入する際の回転方向に回転して前記第一係合部と係合する第二係合部、を有し、
   前記本体と前記回転部材には、前記第一係合部と前記第二係合部が係合して前記本体と前記回転部材の周方向の位相が合わせられたことを、前記軸部の軸心方向から視認可能とする合いマークが設けられている、
   請求項１記載のボルト。
2. 前記合いマークは、前記軸部が螺入する方向に沿って前記回転部材側から前記本体を見る視点において、前記第一係合部と前記第二係合部が係合したときにのみ、前記本体が前記回転部材によって視認不能に覆われる、前記本体と前記回転部材の形状を有する、
   請求項１記載のボルト。
3. 前記合いマークは、前記軸部が螺入する方向に沿って前記回転部材側から前記本体を見る視点において、前記第一係合部と前記第二係合部が係合したときにのみ視認可能となる前記本体の頭部に設けられた識別マークと、当該識別マークを視認可能とする前記回転部材に設けられた孔と、によって構成される、
   請求項１記載のボルト。
4. 前記回転部材は、前記軸部を前記ボルト孔に螺入させるためのトルクを受ける受け部、をさらに有する、
   請求項１乃至３いずれかの項に記載のボルト。
5. 前記回転部材の受け部には、前記軸部が螺入する方向に沿って前記回転部材側から挿し込まれ、前記軸部を前記ボルト孔に螺入させるためのトルクをかける棒スパナが嵌合する凹部、が設けられている、
   請求項４記載のボルト。
6. 前記請求項１乃至５いずれかの項に係るボルトにより、流体制御機器を基板に固定させた、
   ガスユニット。
   
   

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