JP5404183B2 - 締結具およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば日本工業規格であるＪＩＳ Ｈ ８３００：２００５「亜鉛・アルミニウム及びそれらの合金の溶射」にて規定されている鉄鋼の防食目的で施される亜鉛・アルミニウム及びそれらの合金の溶射被膜に準ずるアルミニウム、亜鉛アルミニウム合金やアルミニウムマグネシウム合金などの防錆用溶射皮膜が形成された被締結体の締結に使用される締結具およびその製造方法に関する。

道路橋の鋼桁などの鋼構造物の腐食対策として、工場において鋼構造物の表面に高耐食性合金を溶射することにより高耐食性皮膜を形成することが行われている。そして、この種の鋼構造物はその構造上、現場接続が必要であり、現場において添接板を用いて高力ボルト（ＨＴＢ）およびナットにより接続されることが多い。ところが、この高力ボルトおよびナット自体には鋼構造物本体のような高耐食性皮膜が形成されていないので、鋼構造物本体よりも高力ボルトおよびナットの耐用年数の方が短く、高力ボルトおよびナットの耐用年数に合わせてメンテナンスを行う必要がある。

そこで、鋼構造物の表面と同様に、高力ボルトおよびナットにも高耐食性皮膜を形成することが望まれている。例えば、特許文献１には、ボルト本体のねじ部あるいは全体にモリブデン、クロム、タングステン等の金属または合金からなる１０〜１５０μｍの厚さの溶射層を設けたボルトが開示されている。また、特許文献２には、受圧ねじ面に粒径が１０μｍ以下の硬質粒子を高速火炎溶射方法で付着させたボルトが開示されている。

特開平３−４１２０７号公報 特開２００４−１７６９０１号公報

そして、高耐食性皮膜が形成された鋼構造物本体と同じ耐用年数で高力ボルトおよびナットを使用するためには、特許文献１，２に記載のように高力ボルトのねじ部だけでなく、高力ボルトおよびナットの全体に高耐食性溶射皮膜を形成する必要があると考えられる。ところが、実際に高耐食性皮膜を溶射により全体に形成した高力ボルトおよびナットを用いて鋼構造物を締め付けてみると、所定の締め付けトルクで締め付けても要求される軸力が得られないことが分かった。

本発明が解決しようとする課題は、防錆用溶射皮膜が形成された被締結体の締結において、所定の締め付けトルクで締め付けた際に要求される軸力を得ることが可能な締結具を提供することを目的とする。

本発明者らは、防錆用溶射皮膜が形成された被締結体を、防錆用溶射皮膜が形成されたボルトおよびナットにより締め付けることについて鋭意研究を重ねた結果、被締結体の防錆用溶射皮膜面とボルトおよびナットの防錆用溶射皮膜面同士を合わせて締め付けた際に、その摺動面において焼き付きにより、柔らかい防錆用溶射皮膜同士が一体化してしまい、それ以上締め付けることができなくなってしまうことを見いだし、本発明をなすに至った。

本発明の締結具は、防錆用溶射皮膜が形成された被締結体の締結に使用される締結具であって、頭部およびねじ部を含む全面に防錆用溶射皮膜が形成されたボルトと、被締結体を挟んでボルトのねじ部に締め付けられるナットであり、内ねじ部と被締結体側の接触面とを除く全面に防錆用溶射皮膜が形成されたナットとを含む締結具である。

また、本発明の締結具は、防錆用溶射皮膜が形成された被締結体の締結に、頭部およびねじ部を含む全面に防錆用溶射皮膜が形成されたボルトとともに使用される締結具であって、被締結体を挟んでボルトのねじ部に締め付けられるナットであり、内ねじ部と被締結体側の接触面とを除く全面に防錆用溶射皮膜が形成されたナットを含む締結具である。

これらの本発明の締結具では、ナットの内ねじ部および被締結体側の接触面には防錆用溶射皮膜が形成されていないので、ナットの締め付けの際のナットと被締結体との摺動面およびナットの内ねじ部とボルトのねじ部との摺動面では、一方の面にしか防錆用溶射皮膜が存在しない。そのため、ナットの締め付けの際に前述のように摺動面で防錆用溶射皮膜が一体化することがなく、所定の締め付けトルクで最後まで締め付けることができる。

また、本発明の締結具による締め付け後、ナットの防錆用溶射皮膜が形成されていない内ネジ部と被締結体側の接触面には、それぞれの対面側の防錆用溶射皮膜が密着して一体化するので、この防錆用溶射皮膜により保護される。

また、本発明の締結具は、防錆用溶射皮膜が形成された被締結体の締結に、頭部およびねじ部を含む全面に防錆用溶射皮膜が形成されたボルトとともに使用される締結具であって、被締結体を挟んでボルトのねじ部に締め付けられるナットであり、内ねじ部と被締結体側の接触面とを除く全面に防錆用溶射皮膜が形成されたナットとの間に配置されるワッシャであり、被締結体側の接触面を除く全面に防錆用溶射皮膜が形成されたワッシャを含む締結具である。

本発明の締結具では、ナットと被締結体との間に配置されるワッシャが、被締結体側の接触面を除く全面に防錆用溶射皮膜が形成されたものであり、ワッシャの被締結体側の接触面には防錆用溶射皮膜が形成されていないので、ナットの締め付けの際のワッシャと被締結体との摺動面では、一方の面にしか防錆用溶射皮膜が存在しない。また、ナットの内ねじ部および被締結体側の接触面には防錆用溶射皮膜が形成されていないので、ナットの締め付けの際のナットとワッシャとの摺動面およびナットの内ねじ部とボルトのねじ部との摺動では、一方の面にしか防錆用溶射皮膜が存在しない。そのため、ナットの締め付けの際に前述のように摺動面で防錆用溶射皮膜が一体化することがなく、所定の締め付けトルクで最後まで締め付けることができる。

また、本発明の締結具による締め付け後、ワッシャの防錆用溶射皮膜が形成されていない被締結体側の接触面、およびナットの防錆用溶射皮膜が形成されていない内ネジ部と被締結体側の接触面には、対面側の防錆用溶射皮膜が密着して一体化するので、この防錆用溶射皮膜により保護される。

ここで、ナットの防錆用溶射皮膜は、アーク溶射法により形成されたものであり、ボルトの防錆用溶射皮膜は、ガス溶射法またはプラズマ溶射法により形成されたものであることが望ましい。アーク溶射法により形成される防錆用溶射皮膜は、ガス溶射法またはプラズマ溶射法により形成される防錆用溶射皮膜と比較して、表面粗さが粗く、密着力が高いので、インパクトレンチなどにより回転させるナットに適用することで防錆用溶射皮膜の剥離を防止することができる。一方、ガス溶射法またはプラズマ溶射法により形成される防錆用溶射皮膜は、表面粗さが細かいので、ボルトに適用することでボルトのねじ部に形成される防錆用溶射皮膜の表面が滑らかとなり、ナットを締め付けやすくなる。

（１）被締結体を挟んでボルトのねじ部に締め付けられるナットであり、内ねじ部と被締結体側の接触面とを除く全面に防錆用溶射皮膜が形成されたナットを含む締結具によれば、ナットの締め付けの際に摺動面で防錆用溶射皮膜が一体化することがなく、所定の締め付けトルクで最後まで締め付けることができるので、所定の締め付けトルクで締め付けた際に要求される軸力を得ることが可能となる。

（２）被締結体側の接触面を除く全面に防錆用溶射皮膜が形成されたワッシャを含む締結具によれば、ナットの締め付けの際に摺動面で防錆用溶射皮膜が一体化することがなく、所定の締め付けトルクで最後まで締め付けることができるので、所定の締め付けトルクで締め付けた際に要求される軸力を得ることが可能となる。

（３）ナットの防錆用溶射皮膜がアーク溶射法により形成されたものであり、ボルトの防錆用溶射皮膜がガス溶射法またはプラズマ溶射法により形成されたものであることにより、インパクトレンチなどによりナットを回転させた際の防錆用溶射皮膜の剥離を防止することができるとともに、ボルトのねじ部に形成される防錆用溶射皮膜の表面が滑らかとなり、ナットを締め付けやすくなる。

本発明の実施の形態における締結具を示す側面図である。 図１の締結具を分解した状態を示す側面図である。 図１の結合具の防錆用溶射皮膜形成面を示す説明図である。

図１は本発明の実施の形態における締結具を示す側面図、図２は図１の締結具を分解した状態を示す側面図、図３は図１の結合具を分解して防錆用溶射皮膜形成面を示す説明図である。

図１および図２に示すように、本発明の実施の形態における締結具は、被締結体１００としての鋼構造物１０１を添接板１０２，１０３により接続するためのものであって、鋼構造物１０１，添接板１０２，１０３を共締めするためのボルト１と、ナット２と、ワッシャ３，４とから構成される。鋼構造物１０１および添接板１０２，１０３の表面、および、ボルト１を挿入するためのそれぞれのボルト孔１０１ａ，１０２ａ，１０３ａには、図３に示すように、Ａｌ−Ｍｇ合金の防錆用溶射皮膜１０１ｂ，１０２ｂ，１０３ｂが全面に形成されている。

ボルト１は、鋼構造物１０１および添接板１０２，１０３のボルト孔１０１ａ，１０２ａ，１０３ａに挿入される六角ボルトである。ボルト１は、図３に示すように、頭部１ａ、胴部１ｂおよびねじ部１ｃを含む全面にＡｌ−Ｍｇ合金の防錆用溶射皮膜１０が形成されている。このボルト１の防錆用溶射皮膜１０は、ガス溶射法またはプラズマ溶射法により形成される。

ナット２は、鋼構造物１０１および添接板１０２，１０３を挟んでボルト１のねじ部１ｃに締め付けられる座付き六角ナットである。ナット２は、六角二面幅より小径の座面２ｂを有する。ナット２は、図３に示すように、内ねじ部２ａと鋼構造物１０１側の接触面である座面２ｂとを除く全面にＡｌ−Ｍｇ合金の防錆用溶射皮膜２０が形成されている。このナット２の防錆用溶射皮膜２０は、アーク溶射法により形成される。

ワッシャ３は、ボルト１の頭部１ａと被締結体１００との間に配置されるものであり、ワッシャ４は、ナット２と被締結体１００との間に配置されるものである。ワッシャ３は、図３に示すように、被締結体１００側の接触面３ａおよびボルト孔３ｂの内面を含む全面にＡｌ−Ｍｇ合金の防錆用溶射皮膜３０が形成されている。ワッシャ４は、ボルト孔４ｂの内面を含み、被締結体１００側の接触面４ａを除く全面にＡｌ−Ｍｇ合金の防錆用溶射皮膜４０が形成されている。ワッシャ３，４の防錆用溶射皮膜３０，４０は、アーク溶射法により形成される。

上記構成の締結具では、ナット２の内ねじ部２ａおよび被締結体１００側の接触面である座面２ｂには防錆用溶射皮膜２０が形成されていないので、ナット２の締め付けの際のナット２とワッシャ４との摺動面およびナット２の内ねじ部２ａとボルト１のねじ部１ｃとの摺動面では、防錆用溶射皮膜１０，４０が一方の面にしか存在しない。そのため、ナット２の締め付けの際に、この摺動面でナット２の防錆用溶射皮膜２０とボルト１およびワッシャ４の防錆用溶射皮膜１０，４０とが一体化することがない。

また、本実施形態における締結具では、ナット２と被締結体１００との間に配置されるワッシャ４は、ナット２の締め付けの際のワッシャ４と被締結体１００との摺動面となる被締結体１００側の接触面４ａに防錆用溶射皮膜４０が形成されておらず、この摺動面には一方の面にしか防錆用溶射皮膜１０３ｂが存在しない。そのため、ナット２の締め付けの際に、この摺動面でワッシャ４の防錆用溶射皮膜４０と被締結体１００の防錆用溶射皮膜１０３ｂが一体化することがない。

すなわち、この締結具では、ナット２の締め付けの際の摺動面で、ナット２の防錆用溶射皮膜２０とボルト１およびワッシャ４の防錆用溶射皮膜１０，４０とが一体化することがなく、ワッシャ４の防錆用溶射皮膜４０と被締結体１００の防錆用溶射皮膜１０３ｂが一体化することがないため、所定の締め付けトルクで最後まで締め付けることができる。したがって、この締結具では、所定の締め付けトルクで締め付けた際に要求される軸力を得ることが可能である。

なお、本実施形態における締結具では、ボルト１の頭部１ａと被締結体１００との間に配置されるワッシャ３は、被締結体１００側の接触面３ａにも防錆用溶射皮膜３０が形成されているが、通常の被締結体１００の締め付けの際にはボルト１の頭部１ａを固定して、ナット２側を回転させて締め付けるため、この接触面３ａは摺動面とならないため、問題はない。なお、ワッシャ３は、ワッシャ４と同様、接触面３ａを除いて防錆用溶射皮膜３０を形成する構成とすることも可能である。

なお、この締結具による締め付け後、表に露出している面はすべて防錆用溶射皮膜１０，２０，３０，４０，１０１ｂ，１０２ｂ，１０３ｂにより保護されている。また、ナット２の防錆用溶射皮膜２０が形成されていない内ねじ部２ａと座面２ｂには、それぞれの対面側の防錆用溶射皮膜４０が密着して一体化するので、この防錆用溶射皮膜４０により保護される。さらに、ワッシャ４の防錆用溶射皮膜４０が形成されていない被締結体１００側の接触面４ａには、対面側の防錆用溶射皮膜１０３ｂが密着して一体化するので、これらの防錆用溶射皮膜１０３ｂにより保護される。

また、本実施形態における締結具では、ナット２に対しては、表面粗さが粗く、密着力が高い皮膜が形成されるアーク溶射法により防錆用溶射皮膜２０が形成され、ボルト１に対しては、表面粗さが細かい皮膜が形成されるガス溶射法またはプラズマ溶射法により防錆用溶射皮膜１０が形成されているため、インパクトレンチなどによりナット２を回転させても、ナット２の六角の角部の防錆用溶射皮膜２０の剥離が防止される。一方、ボルト１のねじ部１ｃにガス溶射法またはプラズマ溶射法により形成された防錆用溶射皮膜１０は表面が滑らかとなるので、ナット２が締め付けやすくなっている。

なお、本実施形態における締結具は、ボルト１、ナット２およびワッシャ３，４により構成されたものであるが、ワッシャ３，４のいずれか一方または両方を省略することも可能である。この場合も同様に、ナット２の締め付けの際のナット２と被締結体１００との摺動面およびナット２の内ねじ部２ａとボルト１のねじ部１ｃとの摺動面では、防錆用溶射皮膜１０，４０が一方の面にしか存在しない。したがって、ナット２の締め付けの際に、この摺動面でナット２の防錆用溶射皮膜２０とボルト１の防錆用溶射皮膜１０とが一体化することがなく、前述と同様に所定の締め付けトルクで最後まで締め付けることができ、所定の締め付けトルクで締め付けた際に要求される軸力を得ることが可能である。

また、本実施形態における締結具は、被締結体１００と同じＡｌ−Ｍｇ合金により防錆用溶射皮膜１０，２０，３０，４０を形成しているが、被締結体１００の防錆用溶射皮膜材料に応じて亜鉛、アルミニウムまたはこれらの合金により形成することも可能である。

本発明の締結具は、防錆用溶射皮膜が形成された被締結体の締結に使用される締結具として有用である。

１ ボルト
１ａ 頭部
１ｂ 胴部
１ｃ ねじ部
２ ナット
２ａ 内ねじ部
２ｂ 座面
３，４ ワッシャ
３ａ，４ａ 接触面
３ｂ，４ｂ ボルト孔
１０，２０，３０，４０ 防錆用溶射皮膜
１００ 被締結体
１０１ 鋼構造物
１０２，１０３ 添接板
１０１ａ，１０２ａ，１０３ａ ボルト孔
１０１ｂ，１０２ｂ，１０３ｂ 防錆用溶射皮膜

Claims (8)

1. 防錆用溶射皮膜が形成された被締結体の締結に使用される締結具であって、
   頭部およびねじ部を含む全面に防錆用溶射皮膜が形成されたボルトと、
   前記被締結体を挟んで前記ボルトのねじ部に締め付けられるナットであり、内ねじ部と前記被締結体側の接触面とを除く全面に防錆用溶射皮膜が形成されたナットと
   を含み、
   前記防錆用溶射皮膜が形成されたボルトに対し前記防錆用溶射皮膜が形成されたナットを所定の締め付けトルクで締め付けることにより前記防錆用溶射皮膜が形成された被締結体を締結する締結具。
2. 防錆用溶射皮膜が形成された被締結体の締結に、頭部およびねじ部を含む全面に防錆用溶射皮膜が形成されたボルトとともに使用される締結具であって、
   前記被締結体を挟んで前記ボルトのねじ部に締め付けられるナットであり、内ねじ部と前記被締結体側の接触面とを除く全面に防錆用溶射皮膜が形成されたナットを含み、
   前記防錆用溶射皮膜が形成されたボルトに対し前記防錆用溶射皮膜が形成されたナットを所定の締め付けトルクで締め付けることにより前記防錆用溶射皮膜が形成された被締結体を締結する締結具。
3. 前記ナットと前記被締結体との間に配置されるワッシャであり、前記被締結体側の接触面を除く全面に防錆用溶射皮膜が形成されたワッシャを含む請求項１または２記載の締結具。
4. 防錆用溶射皮膜が形成された被締結体の締結に、頭部およびねじ部を含む全面に防錆用溶射皮膜が形成されたボルトとともに使用される締結具であって、
   前記被締結体を挟んで前記ボルトのねじ部に締め付けられるナットであり、内ねじ部と前記被締結体側の接触面とを除く全面に防錆用溶射皮膜が形成されたナットとの間に配置されるワッシャであり、前記被締結体側の接触面を除く全面に防錆用溶射皮膜が形成されたワッシャを含み、
   前記防錆用溶射皮膜が形成されたボルトに対し前記防錆用溶射皮膜が形成されたナットを所定の締め付けトルクで締め付けることにより前記防錆用溶射皮膜が形成された被締結体を締結する締結具。
5. 前記ナットの防錆用溶射皮膜は、アーク溶射法により形成されたものであり、
   前記ボルトの防錆用溶射皮膜は、ガス溶射法またはプラズマ溶射法により形成されたものである
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の締結具。
6. 防錆用溶射皮膜が形成された被締結体の締結に、頭部およびねじ部を含む全面に防錆用溶射皮膜が形成されたボルトとともに使用され、前記防錆用溶射皮膜が形成されたボルトに対し所定の締め付けトルクで締め付けることにより前記防錆用溶射皮膜が形成された被締結体を締結する締結具の製造方法であって、
   前記被締結体を挟んで前記ボルトのねじ部に締め付けられるナットの内ねじ部と前記被締結体側の接触面とを除く全面に防錆用溶射皮膜を形成することを特徴とする締結具の製造方法。
7. 防錆用溶射皮膜が形成された被締結体の締結に、頭部およびねじ部を含む全面に防錆用溶射皮膜が形成されたボルトとともに使用され、前記防錆用溶射皮膜が形成されたボルトに対し所定の締め付けトルクで締め付けることにより前記防錆用溶射皮膜が形成された被締結体を締結する締結具であって、
   前記被締結体を挟んで前記ボルトのねじ部に締め付けられるナットであり、内ねじ部と前記被締結体側の接触面とを除く全面に防錆用溶射皮膜が形成されたナットとの間に配置されるワッシャの前記被締結体側の接触面を除く全面に防錆用溶射皮膜を形成することを特徴とする締結具の製造方法。
8. 前記ナットの防錆用溶射皮膜は、アーク溶射法により形成し、
   前記ボルトの防錆用溶射皮膜は、ガス溶射法またはプラズマ溶射法により形成する
   ことを特徴とする請求項６または７に記載の締結具の製造方法。

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