JP4633248B2

JP4633248B2 - 締付けボルト緩み防止装置

Info

Publication number: JP4633248B2
Application number: JP2000377732A
Authority: JP
Inventors: 直人野坂
Original assignee: Toshiba Plant Systems and Services Corp
Current assignee: Toshiba Plant Systems and Services Corp
Priority date: 2000-12-12
Filing date: 2000-12-12
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2020-12-12
Also published as: JP2002181025A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、対象を締付けボルトにより固定する際の緩み防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、カップリングフランジ等を結合するボルト・ナットの緩み防止には、通常、ばね座金や折り座金を使用することにより行われている。即ち、ばね座金を挿入することにより、このばね座金がボルト又はナットを締付け方向とは逆方向に押し上げる。この結果、ボルトとナットのねじ部及び、ボルト又はナットの座面とフランジ面の摩擦力が強化され、緩み止めが行われる。
【０００３】
また、締付けボルトの緩み防止の手段として図８に示すような屈曲タイプの折り座金５１や、図１０に示すような平面タイプの折り座金５２を用いる方法が知られている。屈曲タイプの折り座金５１は、図８（ａ）のように長形金属板をコ字状に屈曲し、両側部５１ａ、５１ｂにボルト貫通孔５１ｃ、５１ｄが設けられている。両側部５１ａ、５１ｂの間には、図示しない複数の被結合部材が挿入され、この被結合部材をボルト並びにナットによって締付け結合した後、図８（ｂ）のように折り座金５１の両側部５１ａ、５１ｂの角部５１ｅ、５１ｆを折り曲げる。この角部５１ｅ、５１ｆは、締付けを完了したボルト並びにナットに接触あるいは近接して折り曲げられるため、ボルト又はナットの締付け後の緩みの原因となる回転を強制的に阻止する働きがある。ただし、この屈曲タイプの折り座金５１を利用するためには、コ字状金属板を渡すためのフランジ部が存在していることが条件となる。
【０００４】
図１０に示す平板タイプの折り座金５２は、図１０（ａ）のように円弧状の長形金属板の両端にボルト貫通孔５２ａ、５２ｂが設けられている。紙面に垂直な方向に配置された図示しない複数の被結合部材を、ボルト、ナットによって締付け結合した後、図１０（ｂ）のように、折り座金５２の角部５２ｃ、５２ｄをボルト並びにナットに接触又は近接するように折り曲げる。通常、裏面のナット部分にもこの平板タイプの折り座金５２が装着される。この結果、ボルト並びにナットの緩み回転を強制的に阻止することが可能となる。但し、この平板タイプの折り座金５２を利用するためには、座金を渡す２個のボルト間の距離があまり長くないこと、ボルト間に障害物がなくボルト間が同一平面にあること等が条件となる。
【０００５】
これらの折り座金５１、５２は、大重量の回転体を結合し絶対にはずれては困る緩み防止に有効である。図９（ａ）、図９（ｂ）は、一端にフランジ５３ａ、５３ｂを有する２個の回転軸５４ａ、５４ｂを両フランジ５３ａ、５３ｂを密着させ４組のボルト・ナット５５ａ、５５ｂ、５５ｃ、５５ｄで締付け結合する例を示したものである。この際、各ボルト・ナットとフランジ５３ａ、５３ｂ間に４個の折り座金５６ａ、５６ｂ、５６ｃ、５６ｄを挿入し、締付け完了後に各折り座金の角部５７ａ、５７ｂ、５７ｃ、５７ｄを折り曲げることにより、緩みが防止される。
【０００６】
図１１は、平板タイプの折り座金５８ａ、５８ｂを使用した状態を示すもので、紙面に垂直な方向に結合された円形対象物５９の表面にボルト・ナット６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄが締付けられ、円形対象物５９とボルト・ナット間に一対のボルト・ナットに渡って円弧状の折り座金５８ａ、５８ｂが装着され各角部６１ａ、６１ｂが折り曲げられ緩みが防止される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、ばね座金を使用した緩み防止手段は、大重量の回転体結合等のためには緩み防止効果が弱く、また、ばね座金材の塑性変形等により弾性反発力が劣化する懸念があり、緩みの危険が回避できない。図８、図９に示した屈曲タイプの折り座金の場合は、結合すべき被結合部材を挟み込むためのフランジ等があって、ボルト・ナット位置がこのフランジ等の端部に近接していることが条件となるため、このような条件に合致しない個所での利用ができない。図１０、図１１に示した平板タイプの折り座金の場合は、ボルト間が同一平面にあって、且つ、両者の間隔があまり大きくない状態で利用可能である。従って、このような条件に合致しない状況では利用することができない。
【０００８】
また、屈曲タイプ並びに平板タイプのいずれの折り座金に共通に言えることであるが、ボルト、ナットに隣接して、座金の角部を折り曲げるだけのスペースが必要である。このため、ボルト、ナットが狭い凹部や穴の内部に配置されたりした場合には、ボルト、ナットに隣接して部材の側壁や他の部材が存在するような個所では、折り曲げが全くできなかったり、円滑に行うことができないことがあった。
【０００９】
本発明は、これらの従来の欠点を解消することを目的とし、構造体を結合するボルト・ナットに直接的に折り座金だけで緩み止めを施すことができない構造であっても、大重量の回転体等の結合に際し、確実に緩み防止を達成できる構成を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、構造体をナットを用いて締結するか又はナットを使用せずに締結するボルトと、回転抑止板と、小ボルトとを具備する締付けボルト緩み防止装置であって、前記ボルトの先端には前記構造体から突出し、中央に前記ボルトと同軸に穿設されたねじ孔を有する嵌合突起が設けられ、前記回転抑止板は、一面に前記嵌合突起が嵌合する嵌合溝を有し、前記回転抑止板中央には、前記ねじ孔と同軸的に開口された貫通孔が設けられており、前記小ボルトは、前記回転抑止板を前記嵌合突起に前記ねじ孔並びに貫通孔を介して螺着し、前記回転抑止板が前記ナット又は前記構造体に接触した状態で前記ボルトと前記回転抑止板とが相対回転しないように固定することを特徴とする締付けボルト緩み防止装置。
【００１１】
また本発明は、前記ボルトの先端は前記構造体から突出し、突出したボルトがナットと螺着されて前記構造体が締結され、前記ボルト先端に嵌合された前記回転抑止板の一面は前記ナット表面に接触し、かつ前記ボルトと前記回転抑止板とが相対回転しないように、前記回転抑止板を前記嵌合突起の前記貫通孔を介して前記ボルトに前記小ボルトで螺着固定されることを特徴とする締付けボルト緩み防止装置。
【００１２】
また本発明は、前記ボルトの先端は前記構造体内部にあって、前記回転抑止板の一面が前記構造体表面に接触し、かつ前記ボルトと前記回転抑止板とが相対回転しないように、前記回転抑止板を前記嵌合突起の前記貫通孔を介して前記ボルトに前記小ボルトで螺着固定されることを特徴とする締付けボルト緩み防止装置。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、横軸水車発電機の概要を本発明に関連する部分を誇張し、且つ、模式的に示したものであって、水車本体１１の回転を発電機１２に伝達して発電が行われる。この場合、水車本体１１に投入される落下水の水量が若干変化しても、発電機の回転を実質的に変化させないか、あるいは、万一の故障等で水量が大幅に増加しても、回転上昇をある程度までに抑える工夫がなされている。即ち、水車軸１３の先端に大重量のフライホイール１４が水車軸受１５に支持されるようにして設けられている。フライホイール１４と発電機１２間は、発電機軸１６並びにこの先端に設けられている軸支板１７により結合されている。
【００１５】
フライホイール１４と軸支板１７とは、複数のボルト１８ａ、１８ｂ、１８ｃ…並びにナット１９ａ、１９ｂ、１９ｃ…により締付け固定される。フライホイール１４のボルト１８ａ、１８ｂ、１８ｃ…は、水車軸１３を中心として同軸的に等間隔な位置に設けられる。そして、フライホイール１４の中央には、ボルトのみが収まる複数の凹部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…が設けられており、この各々の凹部の底面には図示しないねじ孔が設けられている。
【００１６】
このように、各ボルト１８ａ、１８ｂ、１８ｃ…がそれぞれ凹部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…の内部に埋設されるような形態で設置されるため、各ボルト１８ａ、１８ｂ、１８ｃ…の周囲には凹部２０ａ、２０ｂ、２０ｃ…の内壁が隣接しており、前述した折り座金を使用することができない。そこで、本発明においては、ナット１９ａ、１９ｂ、１９ｃ…側に緩み防止装置２１ａ、２１ｂ、２１ｃ…を設けることにより、ボルト、ナット間の締付けの緩みを防止するようにしたものである。
【００１７】
図２は、図１の要部を拡大して示したもので、図２（ａ）は一部断面側面図、図２（ｂ）は正面図である。フライホイール１４と軸支板１７はボルト１８ａ並びにナット１９ａにて螺着固定される。軸支板１７の接合面には位置決め用突起２２が設けられ、フライホイール１４の接合面には位置決め用溝２３が設けられている。これらの突起２２と溝２３を嵌合させることにより、精密な位置決めがなされる。ボルト１８ａは、前述したように、フライホイール１４の凹部２０ａ内に配置されている。
【００１８】
さて、本発明は、ボルト１８ａとナット１９ａによる締付けを完了した状態で、ボルト１８ａの先端、即ち、ナット１９ａから突出しているボルト１８ａの先端に緩み防止装置２１ａを装着する如く構成したものである。この緩み防止装置２１ａは、ボルト１８ａのねじ部２４の先端に嵌合突起２５を形成し、この嵌合突起２５並びにボルト１８ａのねじ部２４の中心には小ねじ孔２６が穿設されている。ボルト１８ａのねじ部２４の先端には、回転抑止板２７がナット１９ａ上に載置する形態で小ボルト２８により螺着される。
【００１９】
回転抑止板２７の外形は図２（ｂ）に示すように略四角形になっている。回転抑止板２７の開口部２９はナット１９ａの表面に接触している。また、回転抑止板２７の内側中央に設けられた凹部は、嵌合溝３０となり、ねじ部２４の先端に形成した嵌合突起２５と嵌合する。
【００２０】
嵌合突起２５は円形の両端を直線状に切除した略楕円形であって、この嵌合突起２５に回転抑止板２７を嵌合させることにより、この回転抑止板２７の回転を制限させることができる。回転抑止板２７は小ボルト２８によってナット１９ａの表面上に固定される。そして、小ボルト２８には折り座金３１が装着されており、小ボルト２８が回転抑止板２７上で緩むことを阻止している。
【００２１】
図３は、ボルト１８ａを示したものであって、図３（ａ）は横断面図、図３（ｂ）は右側面図である。ボルト１８ａの先端中央にボルトと一体に平板状に設けられた嵌合突起２５は、対向する位置に平行面３２ａ、３２ｂを有する概略楕円形をなしている。また、嵌合突起２５の中央にはボルト１８ａと同軸的な小ねじ孔２６が嵌合突起２５表面の中心からボルト１８ａの先端内部に向かって穿設されている。
【００２２】
図４は、図２に示した回転抑止板２７を示すもので、図４（ａ）は上面図で、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。回転抑止板２７は、概略四角の板状体であるが、各角部が切除された八角形をなしている。この回転抑止板２７の一方の面の中央には図２で示した小ボルト２８が挿入される透孔３２が設けられている。回転抑止板２７中央の透孔３２に連接して回転抑止板２７の一端から他端まで連通する如く嵌合溝３０が設けられ、この嵌合溝３０に連接して大径の開口部２９が設けられている。
【００２３】
開口部の高さは、図２に示すようにナット１９ａをボルト１８ａに螺着締付けを行った状態で、ナット１９ａ上に回転抑止板２７を載置したときにナット１９ａが突出するねじ部が収まるだけの寸法が必要である。同様にして、嵌合溝３０の高さは図３に示したボルト１８ａの嵌合突起２５が収まるだけの寸法が必要である。
【００２４】
さて、図５は本発明に係わる緩み防止装置２１ａの装着状態を分解して示したものである。ボルト１８ａの先端ねじ部２４にはナット１９ａが螺合されており、このナット１９ａの緩みは防止されなければならない。ナット１８ａのねじ部２４先端には、嵌合突起２５が一体に設けられており、この嵌合突起２５の中央には小ねじ孔２６が穿設されている。このようにボルト１８ａの先端にナット１９ａが強固に螺合された状態において、ボルト１８ａの先端に回転抑止板２７が載置される。
【００２５】
回転抑止板２７の中央には小ボルト２８が挿入される透孔３２が設けられており、一面には円形の開口部２９が設けられている。この開口部２９は、ボルト１８ａ先端のねじ部２４より若干径大にされており、回転抑止板２７をナット１９ａ上に載置した際に、開口部２９内にボルト１８ａの先端が緩挿される。また、回転抑止板２７には、開口部２９に連続して嵌合溝３０が設けられており、この嵌合溝３０には、回転抑止板２７をナット１９ａ上に載置した際、ボルト１８ａの先端に設けられた嵌合突起２５が嵌合される。このようにして、回転抑止板２７をナット１９ａ上に載置した際には回転抑止板２７の下端は、ナット１９ａ上面に接触する状態で載置される。
【００２６】
ナット１９ａ上に回転抑止板２７を載置した状態で、回転抑止板２７上に折り座金３１を載置する。載置は折り座金３１の折曲端３１ａが、回転抑止板２７の側面に係止されるようになされ、折り座金３１の角部３１ｂは上方に折り曲げられている。また、折り座金３１の中央にはボルト貫通孔３１ｃが設けられている。
【００２７】
以上のように組み立てられた状態で、小ボルト２８を折り座金３１の貫通孔３１ｃ、回転抑止板２７の透孔３２を介して嵌合突起２５の小ねじ孔２６に螺合する。
【００２８】
前述した本発明の実施例は、図５からも明らかなようにボルト１８ａに設けられたねじ溝にナット１９ａを螺合させ、ナット１９ａから突出したボルト１８ａの先端に設けた嵌合突起２５に回転抑止板２７を嵌合並びに螺着するようにした構成である。即ち、固定すべきフライホイール１４と軸支板１７をボルト１８ａが貫通するが、フライホイール１４並びに軸支板１７にはボルト１８ａと螺合するねじ溝は設けられておらず、固定はナット１９ａによって行われている。然るに、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、他の構成によっても実現可能なものである。
【００２９】
即ち、図６に示した本発明の他の実施例においては、固定すべき第１対象物３４、第２対象物３５には、ボルト３６を挿入するねじ孔３７ａ、３７ｂが設けられている。従って、第１、第２対象物３４、３５はねじ孔３７ａ、３７ｂに挿入されたボルト３６により螺合される。図５にて説明した実施例と異なる点の一つが、固定に際しナットを使用しない点である。また、螺合に使用したボルト３６の先端は、第２対象物３５から突出することなく、内部にて終端する如く設定されている。
【００３０】
ボルト３６の先端には、前述した実施例と同様の略楕円型の嵌合突起３９が形成されており、更に、この嵌合突起３９の中央からボルト３６先端内部に至る小ねじ孔４０が穿設されている。嵌合突起３９には回転抑止板４１が嵌合され、この回転抑止板４１の中央に設けた透孔４２から折れ座金４３を介して小ボルト４４がボルト３６の先端内部に至るまで螺合され、ボルト３６と回転抑止板４１を強固に結合する。図７（ａ）、図７（ｂ）には、図６の回転抑止板４１を示してあるが、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。即ち、一面には嵌合突起３９に嵌合する嵌合溝４５が形成されている。このようにして、緩み防止装置４６が構成されている。
【００３１】
図６、図７に示した実施例にあっては、ボルト３６が緩もうとしたときは、図６の矢印の向きに移動しようとするが、その動きは小ボルト４４にてボルト３６に結合された回転抑止板４１に遮られるので、結果的にボルト３６の緩み方向への回転が阻止されている。従って、重量の大な第１、第２対象物が回転や振動を伴っていたとしても、ボルト３６の緩みを確実に防止することができる。
【００３２】
このようにして、緩み防止装置２１ａが形成されるが、ボルト１８ａに螺合されたナット１９ａが緩もうとした場合には、図２の矢印の方向にナット１９ａが移動しようとするが、その動きは小ボルト２８にてボルト１８ａに固定された回転抑止板２７に強制的に阻止される。また、ボルト１８ａ先端の嵌合突起２５が回転抑止板２７の嵌合溝３０に固定されているため、ボルト１８ａが回転しても、回転抑止板２７によりボルト１８ａとナット１９ａの位置関係が固定されているため、ボルト１８ａとナット１９ａがそれぞれ独立して回転することはなく、回転しても同時に同一方向へ回転することになる。
【００３３】
このように回転しても、ボルト１８ａとナット１９ａの座面間距離が保たれることにより、軸支板１７とフライホイール１４の結合に緩みは生じない。また、回転抑止板２７は、小ボルト２８によりボルト１８ａ先端に螺合され、且つ、この小ボルト２８の緩みは折り座金３１の機能によって防止される。このようにして、回転や振動等を伴う重量動体をボルト・ナットにて固定する場合、緩みが発生しないように強固に固定することが可能となった。
【００３４】
また、ナットを使用せず対象物に螺合する構造においても、ボルト３６の先端に嵌合突起３９を設け、この嵌合突起３９に回転抑止板４１を固定することによって、ボルト３６の緩みを防止することが可能となった。
【００３５】
【発明の効果】
本発明により、ボルトにて対象物を固定する場合、対象物他面に突出したボルト先端をナットにて螺合する構造や、対象物内部に形成されたねじ孔を利用してボルトにて螺合する構造において、ボルトの緩みを確実に防止することができるようになり、特に対象物が重量大で回転あるいは振動等の過酷な条件での動体の場合には緩みのない信頼性の高い構成を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の対象となる横軸水車発電機の概要を模式的に示す図
【図２】本発明の一実施例を示す図
【図３】図２の要部部品を示す図
【図４】図２の要部部品を示す図
【図５】図２の要部分解図
【図６】本発明の他の実施例を示す図
【図７】図６の要部部品を示す図
【図８】一般的な屈曲タイプの折り座金を示す図
【図９】図８に示す折り座金の装着状態を示す図
【図１０】一般的な平面タイプの折り座金を示す図
【図１１】図１０に示す折り座金の装着状態を示す図
【符号の説明】
１１水車本体
１２発電機
１３水車軸
１４フライホイール
１５水車軸受
１６発電機軸
１７軸支板
１８、３６ボルト
１９ナット
２０凹部
２１、４６緩み防止装置
２２位置決め用突起
２３位置決め用溝
２４ねじ部
２５、３９嵌合突起
２６、４０小ねじ孔
２７、４１回転抑止板
２８、４４小ボルト
２９開口部
３０、４５嵌合溝
３１、４３折り座金
３２、４２透孔

Claims

構造体をナットを用いて締結するか又はナットを使用せずに締結するボルトと、回転抑止板と、小ボルトとを具備する締付けボルト緩み防止装置であって、前記ボルトの先端には前記構造体から突出し、中央に前記ボルトと同軸に穿設されたねじ孔を有する嵌合突起が設けられ、前記回転抑止板は、一面に前記嵌合突起が嵌合する嵌合溝を有し、前記回転抑止板中央には、前記ねじ孔と同軸的に開口された貫通孔が設けられており、前記小ボルトは、前記回転抑止板を前記嵌合突起に前記ねじ孔並びに貫通孔を介して螺着し、前記回転抑止板が前記ナット又は前記構造体に接触した状態で前記ボルトと前記回転抑止板とが相対回転しないように固定することを特徴とする締付けボルト緩み防止装置。
前記ボルトの先端は前記構造体から突出し、突出したボルトがナットと螺着されて前記構造体が締結され、前記ボルト先端に嵌合された前記回転抑止板の一面は前記ナット表面に接触し、かつ前記ボルトと前記回転抑止板とが相対回転しないように、前記回転抑止板を前記嵌合突起の前記貫通孔を介して前記ボルトに前記小ボルトで螺着固定されることを特徴とする請求項１記載の締付けボルト緩み防止装置。
前記ボルトの先端は前記構造体内部にあって、前記回転抑止板の一面が前記構造体表面に接触し、かつ前記ボルトと前記回転抑止板とが相対回転しないように、前記回転抑止板を前記嵌合突起の前記貫通孔を介して前記ボルトに前記小ボルトで螺着固定されることを特徴とする請求項１記載の締付けボルト緩み防止装置。