JP2964068B2 - ボルトの締付力の評価法 - Google Patents
ボルトの締付力の評価法Info
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- JP2964068B2 JP2964068B2 JP10885296A JP10885296A JP2964068B2 JP 2964068 B2 JP2964068 B2 JP 2964068B2 JP 10885296 A JP10885296 A JP 10885296A JP 10885296 A JP10885296 A JP 10885296A JP 2964068 B2 JP2964068 B2 JP 2964068B2
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- bolt
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- tightening
- tightening force
- tightened
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、機械部品や構造部
材をボルトを用いて締付ける際に、ボルトによる締付力
を評価する方法に関する。
材をボルトを用いて締付ける際に、ボルトによる締付力
を評価する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のボルトの締付力を評価する方法
は、ボルトに埋込んだひずみゲージを用いて測定してい
る。
は、ボルトに埋込んだひずみゲージを用いて測定してい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとしている課題】従来のボルトの締
付力の評価法にあっては、特殊なボルトを必要としてい
るため、価格の面で問題があった。また、ボルト一本一
本に電気配線を要し多大の労力を必要とした。
付力の評価法にあっては、特殊なボルトを必要としてい
るため、価格の面で問題があった。また、ボルト一本一
本に電気配線を要し多大の労力を必要とした。
【０００４】本発明は、ボルトの締付力を簡単に、しか
も精度よく求める方法を提供することを目的としてい
る。
も精度よく求める方法を提供することを目的としてい
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、ボルトにより
被締付材を母材に締付ける際に、ボルトに圧縮荷重をか
けながらボルトを締付け、ボルト頭が被締付材の座面に
接触していない時期に、ボルトを締付けるに要するトル
クから、ボルトのおねじと母材のめねじとの間の摩擦係
数を決定し、ボルト頭が被締付材の座面に接触した後で
あってかつボルトが被締付材を母材に締付け始める前の
時期に、ボルトを締付けるに要するトルクから、ボルト
頭と座面との摩擦係数を決定し、それら決定した両摩擦
係数を用いてボルトによる被締付材の母材への締付力を
評価することを特徴とする。
被締付材を母材に締付ける際に、ボルトに圧縮荷重をか
けながらボルトを締付け、ボルト頭が被締付材の座面に
接触していない時期に、ボルトを締付けるに要するトル
クから、ボルトのおねじと母材のめねじとの間の摩擦係
数を決定し、ボルト頭が被締付材の座面に接触した後で
あってかつボルトが被締付材を母材に締付け始める前の
時期に、ボルトを締付けるに要するトルクから、ボルト
頭と座面との摩擦係数を決定し、それら決定した両摩擦
係数を用いてボルトによる被締付材の母材への締付力を
評価することを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】ボルト（１）に圧縮荷重Ｐをかけ
ながらボルト（１）をねじ込むと、図１に示すように、
ボルト頭（１Ａ）と被締付材（２）の座面（２Ａ）が接
触するまでは（図１）、ねじ込むに要するトルクＴはボ
ルト（１）のおねじ（１Ｂ）と母材（３）のめねじ（３
Ａ）との摩擦力に基づいて決まる。
ながらボルト（１）をねじ込むと、図１に示すように、
ボルト頭（１Ａ）と被締付材（２）の座面（２Ａ）が接
触するまでは（図１）、ねじ込むに要するトルクＴはボ
ルト（１）のおねじ（１Ｂ）と母材（３）のめねじ（３
Ａ）との摩擦力に基づいて決まる。
【０００７】従って、圧縮荷重の大きさＰとねじ込みに
要するトルクＴの大きさとの関係から、ボルトのおねじ
（１Ｂ）と母材のめねじ（３Ａ）との間の摩擦係数を決
定することができる。圧縮荷重をかけながらボルト
（１）をねじ込むと、おねじ（１Ｂ）とめねじ（３Ａ）
との間の摩擦力に基づいて、ボルト（１）にはねじ込み
方向の回転を妨げる逆方向トルクが生じる。それと同時
に、おねじ（１Ｂ）とめねじ（３Ａ）との間の斜面の効
果によって、ボルト（１）にはねじ込み方向の順方向ト
ルクも生じる。そして、逆方向トルクの方が順方向トル
クに比較して絶対値が大きいため（この条件が満たされ
なければ、ボルトは締付力を維持することができな
い）、ボルト頭（１Ａ）が被締付材（２）の座面（２
Ａ）に接触していない時期においても、ねじ込みトルク
Ｔを必要とし、このねじ込みトルクＴの大きさは、逆方
向トルクの大きさから順方向トルクの大きさを差し引い
たトルク差と等しくなる。そして、おねじ（１Ａ）とめ
ねじ（３Ａ）との諸元が決まれば、順方向トルクは計算
で求めることができ、逆方向トルクも摩擦係数の関数と
して求 めることができる。従って、ねじ込みトルクを測
定すれば、その測定結果と上記のねじ込みトルク，逆方
向トルク及び順方向トルクの関係とに基づいて、おねじ
（１Ａ）とめねじ（３Ａ）との間の摩擦係数を計算で決
定することができるのである。
要するトルクＴの大きさとの関係から、ボルトのおねじ
（１Ｂ）と母材のめねじ（３Ａ）との間の摩擦係数を決
定することができる。圧縮荷重をかけながらボルト
（１）をねじ込むと、おねじ（１Ｂ）とめねじ（３Ａ）
との間の摩擦力に基づいて、ボルト（１）にはねじ込み
方向の回転を妨げる逆方向トルクが生じる。それと同時
に、おねじ（１Ｂ）とめねじ（３Ａ）との間の斜面の効
果によって、ボルト（１）にはねじ込み方向の順方向ト
ルクも生じる。そして、逆方向トルクの方が順方向トル
クに比較して絶対値が大きいため（この条件が満たされ
なければ、ボルトは締付力を維持することができな
い）、ボルト頭（１Ａ）が被締付材（２）の座面（２
Ａ）に接触していない時期においても、ねじ込みトルク
Ｔを必要とし、このねじ込みトルクＴの大きさは、逆方
向トルクの大きさから順方向トルクの大きさを差し引い
たトルク差と等しくなる。そして、おねじ（１Ａ）とめ
ねじ（３Ａ）との諸元が決まれば、順方向トルクは計算
で求めることができ、逆方向トルクも摩擦係数の関数と
して求 めることができる。従って、ねじ込みトルクを測
定すれば、その測定結果と上記のねじ込みトルク，逆方
向トルク及び順方向トルクの関係とに基づいて、おねじ
（１Ａ）とめねじ（３Ａ）との間の摩擦係数を計算で決
定することができるのである。
【０００８】ボルト頭（１Ａ）と被締付材の座面（２
Ａ）とが接触した直後（図２）、ボルトのおねじ（１
Ｂ）と被締付材のめねじ（３Ａ）は、ネジの遊びのため
に、一瞬、非接触状態となり（図３）、ねじ込むに要す
るトルクＴはボルト頭（１Ａ）と被締付材の座面（２
Ａ）との間の摩擦力に基づいて決まることになる。
Ａ）とが接触した直後（図２）、ボルトのおねじ（１
Ｂ）と被締付材のめねじ（３Ａ）は、ネジの遊びのため
に、一瞬、非接触状態となり（図３）、ねじ込むに要す
るトルクＴはボルト頭（１Ａ）と被締付材の座面（２
Ａ）との間の摩擦力に基づいて決まることになる。
【０００９】従って、ボルト頭の寸法が決まれば、圧縮
荷重Ｐの大きさと締付に要するトルクＴの大きさとの関
係から、ボルト頭（１Ａ）と被締付材の座面（２Ａ）と
の間の摩擦係数を決定することができる。
荷重Ｐの大きさと締付に要するトルクＴの大きさとの関
係から、ボルト頭（１Ａ）と被締付材の座面（２Ａ）と
の間の摩擦係数を決定することができる。
【００１０】ボルトのおねじ（１Ｂ）と母材のめねじ
（３Ａ）との間の摩擦係数およびボルト頭（１Ａ）と被
締付材の座面（２Ａ）との間の摩擦係数が決まれば、ボ
ルトが締まり始めた後に、摩擦によって失われるトルク
の、締付に要するトルクにしめる割合を求めることがで
き、純粋にボルトの締付に使われるトルクが明かとなっ
て、ボルトの締付力が評価できる。良く知られているよ
うに、締付トルクＴの大きさは、おねじ（１Ｂ）とめね
じ（３Ａ）との間の斜面の効果に基づくトルクの大きさ
と、おねじ（１Ｂ）とめねじ（３Ａ）との間の摩擦力に
基づくトルクの大きさと、ボルト頭（１Ａ）と座面（２
Ａ）との間の摩擦力に基づくトルクの大きさとの和にな
るからである。
（３Ａ）との間の摩擦係数およびボルト頭（１Ａ）と被
締付材の座面（２Ａ）との間の摩擦係数が決まれば、ボ
ルトが締まり始めた後に、摩擦によって失われるトルク
の、締付に要するトルクにしめる割合を求めることがで
き、純粋にボルトの締付に使われるトルクが明かとなっ
て、ボルトの締付力が評価できる。良く知られているよ
うに、締付トルクＴの大きさは、おねじ（１Ｂ）とめね
じ（３Ａ）との間の斜面の効果に基づくトルクの大きさ
と、おねじ（１Ｂ）とめねじ（３Ａ）との間の摩擦力に
基づくトルクの大きさと、ボルト頭（１Ａ）と座面（２
Ａ）との間の摩擦力に基づくトルクの大きさとの和にな
るからである。
【００１１】
【実施例】Ｍ１２、ピッチ１.７５のメートル並目ネジ
の六角ボルトを、圧縮荷重を加えながら、３０ｒｐｍの
回転速度でねじ込んだ。ボルト、被締付材および母材の
材質はすべてステンレスとした。（１）ボルト頭と被締
付材の座面との間、およびボルトのおねじと母材のめね
じの間を無潤滑、（２）ボルト頭と被締付材の座面との
間を油潤滑、ボルトのおねじと母材のめねじの間を無潤
滑、（３）ボルト頭と被締付材の座面との間を無潤滑、
ボルトのおねじと母材のめねじの間を油潤滑、（４）ボ
ルト頭と被締付材の座面との間、およびボルトのおねじ
と母材のめねじの間を油潤滑、の４通りの実験を行っ
た。母材をロードセルに固定し、被締付材と母材が非接
触の状態で締付け、ボルトによる締付力を検定した。締
付力の実測値と本評価法を用いた予測値とは極めてよく
一致した。
の六角ボルトを、圧縮荷重を加えながら、３０ｒｐｍの
回転速度でねじ込んだ。ボルト、被締付材および母材の
材質はすべてステンレスとした。（１）ボルト頭と被締
付材の座面との間、およびボルトのおねじと母材のめね
じの間を無潤滑、（２）ボルト頭と被締付材の座面との
間を油潤滑、ボルトのおねじと母材のめねじの間を無潤
滑、（３）ボルト頭と被締付材の座面との間を無潤滑、
ボルトのおねじと母材のめねじの間を油潤滑、（４）ボ
ルト頭と被締付材の座面との間、およびボルトのおねじ
と母材のめねじの間を油潤滑、の４通りの実験を行っ
た。母材をロードセルに固定し、被締付材と母材が非接
触の状態で締付け、ボルトによる締付力を検定した。締
付力の実測値と本評価法を用いた予測値とは極めてよく
一致した。
【００１２】
【発明の効果】工場における機械の組立においては、ボ
ルト締付時に油がかかったり潤滑状態がそのときどきで
変わり、同一トルクで締付けてもボルトの締付力が大き
く異なる。圧力容器をボルトで組み上げる場合などで
は、ボルト同士の締付力の不均衡からいくつかのボルト
に設計値を越える張力が作用し破壊の恐れを生じる。ま
た、変動荷重を受けるボルトでは、設計未満の締付力が
作用している場合、金属疲労によって破壊する問題が生
じている。本発明のボルトの締付力の測定法によれば、
任意の潤滑様態におけるボルト締付力が高精度で簡単に
求めることができ、これらの問題を一挙に解決する顕著
な効果を奏す。
ルト締付時に油がかかったり潤滑状態がそのときどきで
変わり、同一トルクで締付けてもボルトの締付力が大き
く異なる。圧力容器をボルトで組み上げる場合などで
は、ボルト同士の締付力の不均衡からいくつかのボルト
に設計値を越える張力が作用し破壊の恐れを生じる。ま
た、変動荷重を受けるボルトでは、設計未満の締付力が
作用している場合、金属疲労によって破壊する問題が生
じている。本発明のボルトの締付力の測定法によれば、
任意の潤滑様態におけるボルト締付力が高精度で簡単に
求めることができ、これらの問題を一挙に解決する顕著
な効果を奏す。
【図１】本実施例のボルト頭（１Ａ）が座面（２Ａ）に
接触する前の説明図である。
接触する前の説明図である。
【図２】本実施例のボルト頭（１Ａ）が座面（２Ａ）に
接触した直後の説明図である。
接触した直後の説明図である。
【図３】本実施例のボルト頭（１Ａ）が座面（２Ａ）に
接触した直後のボルトのおねじ（１Ｂ）と母材のめねじ
（３Ａ）が非接触状態になった説明図である。
接触した直後のボルトのおねじ（１Ｂ）と母材のめねじ
（３Ａ）が非接触状態になった説明図である。
【符号の説明】 １ ボルト ２ 非締付材 ３ 母材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−19736（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−161286（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−19572（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−285726（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−56776（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−22698（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−288980（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−92782（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F16B 31/02 G01L 5/24
Claims (1)
- 【請求項１】 ボルトにより被締付材を母材に締付ける
際の締付力を評価する方法であって、 ボルトに圧縮荷重をかけながらボルトを締付け、ボルト
頭が被締付材の座面に接触していない時期に、ボルトを
締付けるに要するトルクから、ボルトのおねじと母材の
めねじとの間の摩擦係数を決定し、ボルト頭が被締付材
の座面に接触した後であってかつボルトが被締付材を母
材に締付け始める前の時期に、ボルトを締付けるに要す
るトルクから、ボルト頭と座面との摩擦係数を決定し、
それら決定した両摩擦係数を用いてボルトによる被締付
材の母材への締付力を評価することを特徴とするボルト
の締付力の評価方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10885296A JP2964068B2 (ja) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | ボルトの締付力の評価法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10885296A JP2964068B2 (ja) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | ボルトの締付力の評価法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09291919A JPH09291919A (ja) | 1997-11-11 |
| JP2964068B2 true JP2964068B2 (ja) | 1999-10-18 |
Family
ID=14495237
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10885296A Expired - Fee Related JP2964068B2 (ja) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | ボルトの締付力の評価法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2964068B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004101246A (ja) * | 2002-09-05 | 2004-04-02 | Chuo Motor Wheel Co Ltd | ボルト・ナット締結体の締付け力検出方法 |
| CN109520922A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-03-26 | 山东中车风电有限公司 | 一种螺栓摩擦系数和扭矩系数的测试装置及测试方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113295391A (zh) * | 2020-02-24 | 2021-08-24 | 中车时代电动汽车股份有限公司 | 一种螺栓紧固试验工装及方法 |
-
1996
- 1996-04-30 JP JP10885296A patent/JP2964068B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004101246A (ja) * | 2002-09-05 | 2004-04-02 | Chuo Motor Wheel Co Ltd | ボルト・ナット締結体の締付け力検出方法 |
| CN109520922A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-03-26 | 山东中车风电有限公司 | 一种螺栓摩擦系数和扭矩系数的测试装置及测试方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09291919A (ja) | 1997-11-11 |
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