JP4390555B2 - 締付確認機能付き座金および締結部品 - Google Patents

Description

この発明は、建築物や機械設備、その他各種の用途において、ボルトまたはナット等と共に用いられる締結確認機能付き座金および締結部品に関する。

従来、ボルトやナット等のねじ部材の締結力の管理は、トルクレンチで行っている。ボルト頭またはナットと被締付体との間に介在させる座金としては、平座金の他に、図１３（Ａ）〜（Ｃ）にそれぞれ示すばね座金１１、菊座金１２、皿ばね座金１３や、波形座金（図示せず）等が用いられる。

トルクレンチによる締付力の管理は、管理機能付きのレンチが必要となる。また、締め付けの完了したボルトやナットの締め付け力を確認するには、ボルト，ナットをトルクレンチで回してみて、締付力を計る必要がある。そのため、多数のボルトが用いられる建築物や機械設備では、管理作業に多大な手間を要する。例えば、軽量鉄骨やブレースを用いた住宅等の建築物では、各部材間の接合にボルトが使用されて、非常に多数のボルト本数となり、設計強度の確保のために、各ボルトは所定の締付力で締付けられている必要がある。このような多数のボルトの締付力の確認をトルクレンチで行うのでは、作業に手間がかかり過ぎ、確認忘れのボルトの発生を招く。

図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示す各座金１１〜１３等は、締付力が作用することで弾性変形するが、いずれも弾性復元力で緩み止めを行うためだけに設けられたものであって、ある程度以上の締付力が作用すると、締付力が緩い状態でも平坦に変形するようになされており、その変形状態を見ても、所定締付力で締付けられているか否かはわからない。

この発明の目的は、適切な締付がなされていることを目視で確認できる締付確認機能付き座金および締結部品を提供することである。

この発明の締付確認機能付き座金は、円周方向の１か所に切断部を有する円環状に形成され、内部に雄ねじ部材を挿通させる座金であって、所定の挟付け力で軸方向に挟み込まれることにより、前記所定挟付け力の作用前後の外径または内径の違いが、離隔的観察で目視判断可能な程度に拡径するものであり、前記挟み込みを行う部材が多角形のナットまたはボルト頭であり、前記挟付け力による拡径状態で、前記多角形のナットまたはボルト頭が各角部付近だけで座金表面に接触し、各角部間の辺に、座金の内周縁よりも内径側に位置する部分が生じる内径となるまで拡径するものとしたことを特徴とする。
この構成の座金を用いてボルトまたはナット等のねじ部材を締め付けた場合、ねじ部材の締め付けで座金に所定の挟付け力が作用すると座金が拡径する。この拡径の程度が、挟付け力の作用前後の径変化から、所定の挟付け力が作用したことを離隔的観察による目視判断が可能な程度に大きなものになる。ここで言う、離隔的観察で目視判断可能な程度とは、対比観察を必要とせずに目視判断可能なことを言う。つまり締め付け前のものと締め付け後のものとを並べて比較観察しなくても、通常の作業者であれば、場所的または時間的に離れたところで締め付け後の状態を覚えることで、座金を見れば、適正な締め付け後であるとわかる程度に拡径することである。このように目視で締付力が確認できるため、確認作業が容易であり、多数のボルト，ナットが用いられる建築物や機械設備においても、全数の締付力の確認が迅速に行える。これにより、ボルト，ナット使用の建築物，機械設備の作業性の向上、品質の向上が期待できる。

前記挟み込みを行う部材は多角形のナットまたはボルト頭であるが、前記挟付け力による拡径状態で、前記多角形のナットまたはボルト頭が各角部付近だけで座金表面に接触し、各角部間の辺に、座金の内周縁よりも内径側に位置する部分が生じる内径となるまで拡径するものとしている。
このため、座金に挟付け力が作用しない初期状態では、座金は拡径しておらず内径が小さいので、座金の内周縁はボルト頭またはナットに隠れてボルト頭またはナットの正面からは見えない。所定の挟付け力が作用すると、座金の内周縁がボルト頭またはナットに対して各角部付近だけで接触する程度に拡径し、ボルト頭またはナットの正面から、各角部間の辺に、座金の内周縁が見えるようになる。このため、単に拡径の程度だけでなく、見え隠れする部分が生じることで、所定の締め付け力が作用したことが判る。したがって、より確実に、目視による締付確認の判断ができる。

この発明において、座金が円周方向の各部で軸方向に次第にずれた形状とされ、この軸方向のずれにより、挟付け力に対してばね力を生じさせるものとしても良い。この構成の場合、挟付け力に対してばね力を生じさせることから、ばね座金としての機能を持たせることができる。このため、この座金が締付確認機能と、ばね座金としてのボルト・ナットの緩み止め機能とを併せ持つことができる。特に、拡径変化した座金の両端が、内すぼみとなってボルト頭やナットの角部に引っ掛かるように構成した場合は、座金の引っ掛かりにによってボルト頭やナットの回り止め機能が向上する。

この発明の締付確認機能付き締結部品は、この発明の上記いずれかの締付確認機能付き座金と、ナットまたはボルトとの組み合わせからなる締付確認機能付き締結部品であって、前記ナットまたはボルトの前記座金に対する接触面の外周部を、座金の拡径を案内するテーパ状面に形成したものである。
この締結部品を用いた場合、ナットまたはボルトのテーパ状面により座金の拡径変化を円滑に行わせることができる。そのため、座金に拡径不良が生じることが回避されて、信頼性の高いものとなり、また座金の製造の精度管理が容易である。

この発明における他の締付確認機能付き締結部品は、この発明の上記いずれかの締付確認機能付き座金と、ナットまたはボルトとの組み合わせからなる締付確認機能付き締結部品であって、前記ナットまたはボルトの前記座金に対する接触面の外周部を、内周部よりも段差をもって凹んだ段差面部としている。この場合に、内周部と外周部の間の外周面をテーパ面とし、前記座金は、自然状態では内径面が上記テーパ面の途中部分に当たって幅面が前記段差面に接触しないものとしても良い。
この構成の締結部品の場合、自然状態でテーパ面の途中部分に当たって前記段差面に非接触となっていた座金が、挟み付けによって拡径し、所定挟付け力になると前記段差面に当たって、それ以上の拡径が生じ難くなる。そのため、所定挟付け力になった後の外径，内径，または切断部の隙間寸法が一定となる。したがって、目視による締付確認がより一層行い易くなる。

なお、この段差面を有する締結部品の場合に、ナットまたはボルトを締め付け、座金に所定の挟付け力を与えると、座金が拡径してナットまたはボルトの段差面からナットまたはボルト頭部外径側に押し出されるものとしても良い。その場合、座金がナットまたはボルトの外側に露出しているか否かによって、目視による締付確認が行え、この場合も容易で確実な締付確認が可能になる。

この発明の締付確認機能付き座金は、円周方向の１か所に切断部を有する円環状に形成され、内部に雄ねじ部材を挿通させる座金であって、所定の挟付け力で軸方向に挟み込まれることにより、前記挟付け力の作用前後の外径または内径の違いが、離隔的観察で目視判断可能な程度に拡径するものであり、前記挟み込みを行う部材が多角形のナットまたはボルト頭であって、前記挟付け力による拡径状態で、前記多角形のナットまたはボルト頭が各角部付近だけで座金表面に接触し、各角部間の辺に、座金の内周縁よりも内径側に位置する部分が生じる内径となるまで拡径するものとしたため、適切な締付がなされていることを、目視で容易に確認することができる。

この発明の締付確認機能付き締結部品は、この発明のいずれかの締付確認機能付き座金と、ナットまたはボルトとの組み合わせからなる締付確認機能付き締結部品であって、前記ナットまたはボルトの前記座金に対する接触面の外周部を、座金の拡径を案内するテーパ状面に形成したため、適切な締付がなされていることを目視で確認でき、またテーパ面の作用により座金の拡径不良が防止され、信頼性の高い締付確認が行える。

この発明の他の締付確認機能付き締結部品は、この発明の上記いずれかの締付確認機能付き座金と、ナットまたはボルトとの組み合せからなる締付確認機能付き締結部品であって、前記ナットまたはボルトの前記座金に対する接触面の外周部を、内周部よりも段差をもって凹んだ段差面部としたため、座金の露出有無で締付確認が行え、目視による確認がより一層容易になる。

この発明の第１の実施形態を図１なしい図３と共に説明する。この締付確認機能付き座金１は、図１（Ａ）に斜視図で示すように、円周方向の１か所に切断部２を有する円環状に形成され、内部にボルト等の雄ねじ部材を挿通させるものである。この座金１は、所定の挟付け力で軸方向に挟み込まれることにより、前記所定挟付け力の作用の前後の外径または内径の違いが、離隔的観察で目視判断可能な程度に大きく拡径するように形成されている。この実施形態では、座金１が円周方向の各部で軸方向に次第にずれた螺旋形状とされて、切断部２での両端１ａ，１ｂが厚み分程度、軸方向にずれる形状とされている。座金１の任意円周箇所の断面形状は、図１（Ｂ）に示すように、その表側面、つまりナットまたはボルト頭に接触させる面が、外径側から内径側に向けて下降傾斜するテーパ状面１ｃとされている。

座金１の材質としては、鋼線等のコイル材が使用される。この場合に、ばね性を有する材質が好ましい。なお、ナット座金１の材質は、所定の挟付け力で拡径した状態が、弾性限度内での変形となるものが好ましいが、拡径の程度を大きくすると、このような弾性限度内での変形とする材質は選定が難しいため、所定の挟付け力で拡径した状態が、弾性が残る程度の塑性変形状態になる材質であっても良い。また、ばね座金の機能を兼用させる必要がない場合は、座金１の材質は、弾性が残らない状態まで塑性変形するものであっても良い。

図２および図３は、前記座金１の挟み込みを行う部材が六角ナットである場合の使用状態例を示す正面図および平面図である。この例は、２枚の被締付け部材６，７をボルト３とナット４とで締結固定する例であって、両被締付け部材６，７のボルト挿通孔６ａ，７ａに通常の平座金等の座金５を介してボルト３を挿通させ、このボルト３の雄ねじ部３ｂが突出する被締付け部材７側にこの実施形態の座金１を、その内部に前記雄ねじ部３ｂが挿通するように配置する。その雄ねじ部３ｂに螺合する六角ナット４と被締付け部材７との間で前記座金１を軸方向に所定の挟付け力で挟み込むようにしている。前記座金１とこれを挟み込む部材である六角ナット４との組み合わせにより、締付確認機能付き締結部品１０が構成される。

この使用状態例の場合、図２（Ａ）のように座金１に挟付け力が作用しない初期状態では、座金１は拡径しておらず内径が小さいので、図３（Ａ）のように六角ナット４の外周の全周が座金１の内周縁よりも外径側に位置している。すなわちナット正面側から見て、座金１の内周縁が六角ナット４に隠れている。この初期状態から、図２（Ｂ）のように六角ナット４を締め込むことで座金１に挟付け力が作用すると、座金１が次第に拡径する。所定の挟付け力が作用した状態、つまりボルト３に所定の締付け力が作用した状態で、図３（Ｂ）のように六角ナット４は各角部ａの付近だけで座金１の表面に接触し、各角部ａ間の辺ｂに、座金１の内周縁よりも内径側に位置する部分が生じる内径となるまで拡径する。すなわち、座金１のナット４に隠れていた内周縁が、ナット４の辺ｂの部分で露出する。

このように、座金１が大きく拡径するため、座金１の拡径状態を見て、所定の締付け力でナット４が締め付けられたことが容易に確認できる。この場合に、拡径の程度が大きいため、対比観察を要することなく、場所的や時間的に離れた離隔的観察によっても、締付確認が目視判断で可能になる。また、座金１は、拡径状態で両端１ａ，１ｂが互いに周方向に離れ、全体として楕円形状になるため、この楕円形状に変化したことや、両端１ａ，１ｂが離れたことを見ても、締付確認が行える。特に、この実施形態では、締め付け前ではナット４に隠れていた座金１の内周縁の一部がナット４の辺ｂの部分で露出するため、目視による締付確認の判断がより一層容易に、かつ正確に行える。

この実施形態の場合、座金１は円周方向の各部が軸方向に次第にずれた螺旋形状とされていて、所定の挟付け力による拡径後も弾性が残るものとしているため、ばね座金としての機能が得られ、ボルト・ナットの緩み止め効果が得られる。また、拡径変化した座金１の両端１ａ，１ｂは、変形前の曲率がほぼ維持されることから、拡径した中間部分に対して内すぼみとなり、ナット４の角部に引っ掛かる。この引っ掛かりによっても、ナット４の緩み止め作用が得られる。

座金１の表側の面は、図１（Ｂ）のように内径側に向けて下降傾斜するテーパ状面１ａとされているので、六角ナット４の締め込みに伴う座金１の拡径変化が生じ易く、円滑に拡径が行われることになる。

なお、座金１の断面形状は図１（Ｂ）の形状に限らず、任意の断面形状としても良い。例えば、図４（Ａ）〜（Ｄ）の形状としても良い。図４（Ａ）は断面を両面が平行で内外周を円弧状とした例であり、図４（Ｂ）は断面を真円形とした例である。図４（Ｃ）は内周側が薄肉となるように両面をテーパ状面１ｃ，１ｄとした断面形状の例である。図４（Ｄ）は表側面を外径側に向けて下降傾斜するテーパ状面１ｅとした断面形状の例である。

また、この実施形態では、使用状態例として、座金１を挟み込む部材が六角ナット４の場合を例示して説明したが、ボルト頭に接して座金１を挟み込むようにしても良い。例えば、図２において、平座金５に代えてこの実施形態の座金１を用いることにより、ボルト５の頭部３ａが座金１を挟み込む部材となるように使用しても良い。その場合、締付確認機能付き座金１とこれを挟み付ける部材であるボルト５との組み合わせが、締付確認機能付き締結部品を構成する。

図５は、この発明の他の実施形態を示す。この締付確認機能付き座金１Ａは、断面を真円形とした円環状に形成され、円周方向の１か所に切断部２を有するが、図１の場合のように螺旋形状とはされていない。
この実施形態の座金１Ａの場合、ばね座金としての機能は兼用しないが、ナットやボルト頭で挟み込みを行ったときに、所定の挟付け力の作用前後で拡径変化して、離隔的観察による目視判断で、締付確認が行える。

図６は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の締付確認機能付き座金１Ｂは、円周方向の１か所に切断部２を有する円環状に形成されたものであるが、側面視で８字状のねじりが生じるように円周方向の各部で軸方向のずれが与えられている。
この実施形態の座金１Ｂの場合に、所定挟付け力の作用前後の拡径変化で締付確認が行える他に、ばね座金としての機能を兼用し、ボルト・ナットの回り止め効果を得ることができる。

図７は、この発明のさらに他の実施形態を示す。この実施形態の締付確認機能付き座金１Ｅは、円周方向の１か所に切断部２を有するが、全体形状が皿ばね状とされている。
この実施形態の座金１Ｅの場合にも、ナットやボルト頭で挟み込みむことで、所定挟付け力の作用前後で拡径変化して、締付確認が行える。また、全体形状が皿ばね状であるため、ばね座金としての機能を得ることができる。

図８は、前記各実施形態の締付確認機能付き座金１〜１Ｆとの組み合わせで締付確認機能付き締結部品を構成するナットやボルトの他の例を示す。図８（Ａ）はナット４Ａの座金１〜１Ｆに対する接触面の外周部を、座金１〜１Ｆの拡径を案内するテーパ状面４ａに形成したものである。また、図８（Ｂ）はボルト頭部３Ａの座金１〜１Ｆに対する接触面の外周部を、座金１〜１Ｆの拡径を案内するテーパ状面３ａａに形成したものである。これらのテーパ状面４ａ，３ａａは、円錐状の面である。これらのテーパ状面４ａ，３ａａにより、座金１〜１Ｆの拡径変化を円滑に行わせることができる。

図９は、前記各実施形態の締付確認機能付き座金１〜１Ｆとの組み合わせで締付確認機能付き締結部品を構成するナットやボルトのさらに他の例を示す。図９（Ａ）はナット４Ｂの座金１〜１Ｆに対する接触面の外周部を、座金１〜１Ｆの拡径を案内する断面円弧状面４ｂに形成したものである。この円弧状面４ｂは、通常の六角ナットや六角ボルトの頭部外周に設けられる面取り状の丸め部分であっても良いが、それよりも大きな範囲を持つ面であることが好ましい。また、図９（Ｂ）はボルト頭部３Ｂの座金１〜１Ｆに対する接触面の外周部を、座金１〜１Ｆの拡径を案内する断面円弧状面３ａｂに形成したものである。これらの断面円弧状面４ｂ，３ａｂにより座金１〜１Ｆの拡径変化を円滑に行わせることができる。

図１０は、前記各実施形態の締付確認機能付き座金１〜１Ｆとの組み合わせで締付確認機能付き締結部品を構成するナットやボルトのさらに他の例を示す。図１０（Ａ）はナット４Ｃの座金１〜１Ｆに対する接触面の外周部を、内周部よりも段差をもって凹んだ段差面部４ｃとしたものである。図１０（Ｂ）はボルト頭部３Ｃの座金１〜１Ｆに対する接触面の外周部を、内周部よりも段差をもって凹んだ段差面部３ａｃとしたものである。
この場合に、ナット４Ｃおよびボルト頭部３Ｃにおける内周部と外周部の間の外周面はテーパ面４ｄ，３ｄとし、座金１〜１Ｆは、図１１のように自然状態では内径面が上記テーパ面４ｄ，３ｄの途中部分に当たって幅面が前記段差面４ｃ，３ａｃに接触しないものとしても良い。

この構成の締結部品の場合、自然状態で図１１のようにテーパ面４ｄの途中部分に当たって段差面４ｃに非接触となっていた座金１〜１Ｆが、挟み付けによって拡径し、所定挟付け力になると前記段差面４ｃに当たって、それ以上の拡径が生じ難くなる。そのため、所定挟付け力になった後の外径，内径，または切断部２の隙間寸法が一定となる。したがって、目視による締付確認がより一層行い易くなる。図１１は段差面４ｃを有するナット４を用いた場合を図示したが、ボルト頭部に段差面３ａｃを設けた場合も同様な作用となる。

なお、この段差面４ｃ，３ａｃを有する締結部品の場合に、ナット４またはボルト３Ｃを締め付け、座金１〜１１けに所定の挟付け力を与えると、座金１が拡径してナット４またはボルト３Ｃの段差面４ｃ，３ａｃからナット４またはボルト頭部の外径側に押し出されるものとしても良い。その場合、座金１がナット４またはボルト頭部の外側に露出しているか否かによって、目視による締付確認が行え、この場合も容易で確実な締付確認が可能になる。

（Ａ）はこの発明の第１実施形態にかかる締付確認機能付き座金の斜視図、（Ｂ）は同座金の部分拡大断面図である。 （Ａ）は同座金を使用した締め付け前の状態を、（Ｂ）は締め付け後の状態をそれぞれ示す断面図である。 （Ａ）は同座金を使用した締め付け前の状態を、（Ｂ）は締め付け後の状態をそれぞれ示す平面図である。 同座金の各変形例の部分拡大断面図である。 この発明の他の実施形態にかかる締付確認機能付き座金の斜視図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる締付確認機能付き座金の斜視図である。 この発明のさらに他の実施形態にかかる締付確認機能付き座金の斜視図である。 （Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかかる締付確認機能付き締結部品であるナットの正面図、（Ｂ）は同締結部品であるボルトの要部正面図である。 （Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかかる締付確認機能付き締結部品であるナットの正面図、（Ｂ）は同締結部品であるボルトの要部正面図である。 （Ａ）はこの発明のさらに他の実施形態にかかる締付確認機能付き締結部品であるナットの正面図、（Ｂ）は同締結部品であるボルトの要部正面図である。 図１０の締付確認機能付き締結部品の使用状態を示す破断正面図である。 （Ａ）は同座金を使用した締め付け前の状態を、（Ｂ）は締め付け後の状態をそれぞれ示す断面図である。 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ従来の各座金を示す斜視図、（Ｃ）は他の従来の座金の断面図である。

符号の説明

１〜１Ｆ…締付確認機能付き座金
１ａ，１ｂ…座金の端部
２…切断部
３…ボルト
３ａ…ボルト頭部
３ａａ…テーパ状面
３ａｃ…段差面部
３ｂ…ボルトの雄ねじ部
４…六角ナット
４ａ…テーパ状面
４ｃ…段差面部
ａ…角部
ｂ…辺

Claims (4)

1. 円周方向の１か所に切断部を有する円環状に形成され、内部に雄ねじ部材を挿通させる座金であって、所定の挟付け力で軸方向に挟み込まれることにより、前記所定挟付け力の作用前後の外径または内径の違いが、離隔的観察で目視判断可能な程度に拡径するものであり、前記挟み込みを行う部材が多角形のナットまたはボルト頭であって、前記挟付け力による拡径状態で、前記多角形のナットまたはボルト頭が各角部付近だけで座金表面に接触し、各角部間の辺に、座金の内周縁よりも内径側に位置する部分が生じる内径となるまで拡径するものとしたことを特徴とする締付確認機能付き座金。
2. 請求項１において、座金が円周方向の各部で軸方向に次第にずれた形状とされ、この軸方向のずれにより、挟付け力に対してばね力を生じさせるものとした締付確認機能付き座金。
3. 請求項１または請求項２に記載の締付確認機能付き座金と、ナットまたはボルトとの組み合わせからなる締付確認機能付き締結部品であって、前記ナットまたはボルトの前記座金に対する接触面の外周部を、座金の拡径を案内するテーパ状面に形成した締付確認機能付き締結部品。
4. 請求項１または請求項２に記載の締付確認機能付き座金と、ナットまたはボルトとの組み合せからなる締付確認機能付き締結部品であって、前記ナットまたはボルトの前記座金に対する接触側の面の外周部を、内周部よりも段差をもって凹んだ段差面部とした締付確認機能付き締結部品。

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