JP5500444B2 - Screw fastening method - Google Patents
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本発明は、ボルトやナットにより締結する際、所定の軸力で締結完了するためのネジ締結方法に関するものである。 The present invention relates to a screw fastening method for completing fastening with a predetermined axial force when fastening with bolts or nuts.
一般に、ネジ締付け力を管理するネジ締結方法としては、トルク法、ナット回転角法、トルクこう配法(耐点検出法)が採用されている。そして、所定通りの軸力が導入され締結完了したかどうかの最終確認としては、ボルトの弾性域締付けではトルク係数値はバラツキの大きい値であるにも拘らず、トルクレンチによる目標設定値に対するOK、NGの判定により行われている。 In general, a torque method, a nut rotation angle method, and a torque gradient method (point resistance detection method) are employed as a screw fastening method for managing the screw tightening force. Then, as a final confirmation of whether or not the fastening has been completed after the introduction of a predetermined axial force, the torque coefficient value in the tightening of the bolt in the elastic region is OK with respect to the target set value by the torque wrench even though the torque coefficient value has a large variation. , NG determination is performed.
しかし、上記したようにトルクレンチによるネジ締結管理方法では、設定目標値に対するOK、NGの判定であり、弾性域締付けでは所定通りの軸力が導入され締結完了したかどうかの目視確認や数値確認の手段がなかった。つまり、ネジ締付け作業者は所定通りの軸力が導入され確実に締結が完了したかどうかの確認方法がなく、また締め忘れ箇所がないかの確認も出来ないままトルクレンチに頼っているのが現実である。そのため、見た目にはあたかも締結完了した様であるが、実は共廻り、滑り発生等で軸力不足状態が有り得るといった問題があった。 However, as described above, in the screw tightening management method using the torque wrench, the determination is OK or NG with respect to the set target value. In the elastic region tightening, a visual check and numerical confirmation of whether or not the predetermined axial force is introduced and the tightening is completed. There was no means. In other words, the screw tightening operator does not have a method of confirming whether or not the tightening has been completed reliably by introducing the prescribed axial force, and relies on a torque wrench without confirming that there are no places to forget to tighten. Reality. For this reason, it seems that the fastening has been completed, but in reality, there has been a problem that there may be a shortage of axial force due to co-rotation and occurrence of slipping.
なお、上記以外のボルトの締付け確認の方法として、トルシアボルトのように、ネジ部の先端に破断溝を介してピンテール部を設け、所定トルクに達するとピンテール部で締付トルクの反力を受け破断溝部分が破断することにより、目視確認と軸力確認とが可能なボルトが知られているが、ネジ部の先端に破断溝を介してピンテール部を設ける特異な構造であるため、その使用場所や用途が狭い範囲に限定されることになり、殆どの高力ボルトは上記ピンテールを付けることなく使用されているのが現状である。 As a method for confirming tightening of bolts other than the above, a pin tail portion is provided at the tip of the screw portion via a break groove like a torcia bolt, and when a predetermined torque is reached, a reaction force of the tightening torque is received at the pin tail portion. Bolts that allow visual confirmation and axial force confirmation by breaking the fracture groove part are known, but the use of the pin tail part through the fracture groove at the tip of the screw part is used. The location and application are limited to a narrow range, and most high-strength bolts are currently used without the pin tail.
そこで、本発明は、特殊形状の2枚の座金と電動レンチでの制御との組合せで、ネジ締結が求めるべき軸力で確実かつ正確に行え、その上、その締付け確認が目視確認によっても行えるネジ締結方法の提供を課題とする。 Therefore, the present invention can be surely and accurately performed with the axial force that is required for screw fastening by a combination of two specially shaped washers and control with an electric wrench. In addition, the tightening can be confirmed by visual confirmation. It is an object to provide a screw fastening method.
上記問題を解決するため本願の請求項1記載の発明は、トルク係数の影響を受けずに適正締め付けを可能にしたネジ締結方法であって、頭部付きボルト又はナットの締付け座面に対し相対回転可能に介在される上記頭部又はナットの輪郭よりも大きな輪郭の多角形状平座金と、この平座金と被締結部材との間に介在され、かつ表面側に複数の凸部を、また裏面側に各凸部と対応する複数の凹所を備えた凸部付き座金と、頭部付きボルトの頭部又はナットに嵌まり込む回転側のインナーレンチと多角形状平座金に嵌まり込む固定側のアウタースリーブとを有する電動レンチを用い、凸部付き座金の各凸部を、頭部付きボルト又はナットが螺合するボルトの降伏点より低めの求めるべき軸力で完全に潰れて陥没するように設定する一方、各凹所内に塗料又は樹脂等の視認性を有する流動体を収容し、かつ、各凹所から半径方向外方に延び外周面に開放する逃がし溝を設けて、ネジ締結時、先ず、電動レンチのインナーレンチを頭部付きボルトの頭部又はナットに係合すると共に、アウタースリーブを平座金に嵌め込み、次に、電動レンチを駆動してインナーレンチにより頭部付きボルト又はナットを回転させる一方、アウタースリーブで多角形状平座金の共廻りを阻止して、凸部付き座金が頭部付きボルト又はナットの回転トルクの影響を受けない状態のもとで締め付けを行い、その後、上記降伏点より低めの求めるべき軸力に達すると、凸部付き座金の各凸部が完全に潰れて陥没完了すると共に、各凹所内の流動体が逃がし溝を介して凸部付き座金の外周部にしみ出す一方、同時に凸部陥没完了に伴う電動レンチのモータ電流の変化点を電気的にとらえ、頭部付きボルト又はナットにより求めるべき軸力が導入された変化点として、電動レンチを停止させるようにしたことを特徴とする。 In order to solve the above problem, the invention according to
本発明のネシ締結方法によれば、上記した構成により、ネジ締結時には、電動レンチのアウタースリーブにより多角形状平座金の共廻りを阻止しながらインナーレンチにより頭付きボルト又はナットを回転させ、凸部付き座金が頭付きボルト又はナットの回転トルクの影響を受けない状態のもとで締め付けを行い、その後、頭付きボルト又はナットの降伏点より低めの求めるべき軸力に達すると、凸部付き座金の各凸部が完全に潰れて陥没完了すると共に、各凹所内の流動体が各逃がし溝しを介して凸部付き座金の外周部にしみ出す一方、同時に凸部陥没完了に伴う電動レンチのモータ電流の変化点を電気的にとらえ、頭部付きボルト又はナットにより求めるべき軸力が導入された変化点として、電動レンチを停止させることになる。これにより、トルク係数の影響を受けることなく凸部付き座金に軸力を作用させ、ネジ締結が求めるべき軸力で確実かつ正確に行え、その上、凸部付き座金の凸部の潰れ完了による流動体の外周部へのしみ出しを目視確認することにより、求めるべき軸力が導入されてネジ締結が完了したかどうかの締付け確認も目視によって可能となる。したがって、特殊形状の座金が2枚必要であり、コストはかかるが、締付け確認が必要な重要箇所の締付けには有効なネジ締結方法である。 According to the screw fastening method of the present invention, when the screw is fastened, the headed bolt or nut is rotated by the inner wrench while the outer sleeve of the electric wrench prevents co-rotation of the polygonal flat washer, and the convex portion is formed. When the head washer is tightened under the condition that it is not affected by the rotational torque of the headed bolt or nut, and the axial force that is lower than the yield point of the headed bolt or nut is reached, the washer with the convex portion Each convex part of the electric wrench is completely crushed and collapsed, and the fluid in each concave part oozes out to the outer periphery of the washer with the convex part through each escape groove, while at the same time The electric wrench is stopped as a changing point where an axial force to be obtained by a head-mounted bolt or nut is introduced by electrically detecting the changing point of the motor current. As a result, the axial force is applied to the washer with the convex portion without being affected by the torque coefficient, and the screw force can be reliably and accurately obtained with the axial force to be obtained, and in addition, the collapse of the convex portion of the washer with the convex portion is completed. By visually confirming the seepage of the fluid to the outer peripheral portion, it is possible to visually confirm whether the required axial force has been introduced and screw fastening has been completed. Therefore, two specially shaped washers are required and costly, but this is an effective screw fastening method for fastening important parts that require tightening confirmation.
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明に係るネジ締結方法で用いる頭部付きボルト1と、多角形状平座金2と、凸部付き座金3を示す。 FIG. 1 shows a
頭部付きボルト1は、図1に示すように外周にネジ11aが形成された軸部11と、中心部に六角穴12aを有する円形頭部12とを備えている。 As shown in FIG. 1, the head-attached
多角形状平座金2は、図1〜図3に示すように頭部付きボルト1の頭部12の外径よりも大きな輪郭の六角形を呈すると共に、その中心部に頭部付きボルト1の軸部11の挿通を許す通孔2aが形成され、頭部付きボルト1の頭部12における座面12bに対して相対回転可能に介在される。 The polygonal
凸部付き座金3は、図1及び図4、5に示すように円板状でその中心部に頭部付きボルト1の軸部11の挿通を許す通孔3aが形成されている一方、その表面側に複数(図では3個)の凸部3b…3bが膨出形成されていると共に、裏面側に各凸部3b…3bと対応する凹所3c…3cがそれぞれ備えられている。その場合、各凸部3b…3bは、図6に示すように頭部付きボルト1の降伏点Aにおける軸力より低めの求めるべき軸力に達すると完全に潰れて陥没完了するようにその強度が設定されている。具体的には、各凸部3b…3bの陥没完了時点Bの軸力は、降伏点Aにおける軸力×0.5〜0.8の式に基づいて設定されている。また、各凹所3c…3c内には塗料又は樹脂等の視認性を有する流動体(以下塗料と称す)4が収容され、かつ、各凹所3c…3cから半径方向外方に延び外周面に開口する逃がし溝3d…3dが設けられている。この凸部付き座金3は、図7に示すように上記多角形平座金2と後述する被締結部材7との間に介在される。 As shown in FIGS. 1, 4, and 5, the
また、図7において、符号5は、頭部付きボルト1の頭部12の六角穴12aに嵌まり込む回転側のインナーレンチ51と、多角形状平座金2の外周に嵌まり込む固定側のアウタースリーブ52とを有する電動レンチである。この電動レンチ5はモータ53と、インナーレンチ51を着脱可能に取り付けるモータシャフト54と、スイッチ(図示せず)及び制御器55を備えており、制御器55は、凸部付き座金3における各凸部3b…3bの陥没完了に伴う上記モータ53のモータ電流の変化点、つまり図6から明らかなように凸部陥没完了時点で軸力(モータ電流)−時間の変化点を電気的にとらえ、頭部付きボルト1により求めるべき軸力が導入された変化点としてモータ53をオフし、電動レンチ5を自動停止させるように設定されている。 In FIG. 7,
そして、図7は、上記した頭部付きボルト1と、多角形状平座金2と、凸部付き座金3と、上記電動レンチ5を用いて、締結部材6に被締結部材7をネジ締結する場合の説明図であり、締結部材6には、頭部付きボルト1のネジ11aと螺合するネジ孔6aが形成され、被締結部材7には、頭部付きボルト1の軸部11の挿通を許す挿通孔7aが形成されている。 FIG. 7 shows a case where the fastened member 7 is screwed to the fastening
次に、本発明に係るネジ締結方法を用いて締結部材6に被締結部材7を締結する場合の作用を説明する。 Next, an effect | action at the time of fastening the to-be-fastened member 7 to the fastening
締結時には、先ず、図7に示すように電動レンチ5のインナーレンチ51を頭部付きボルト1の頭部12における六角穴12aに嵌め込むと共にアウタースリーブ52を多角平座金2の外周に嵌め込む。次に、電動レンチ5を駆動してインナーレンチ51により頭部付きボルト1を回転させる一方、アウタースリーブ52で多角形状平座金2の共廻りを阻止すると共に電動レンチ5に発生する反力を受け止める。この多角形状平座金2の共廻り阻止作用を利用して、多角形状平座金2と被締結部材7との間に位置する凸部付き座金3が回転トルクの影響を受けないように頭部付きボルト1で締め付けを行う。その後、頭部付きボルト1の回転による締付けにより該ボルト1の降伏点Aより低めの求めるべき軸力に達すると、図8に示すように凸部付き座金3の各凸部3b…3bが完全に潰れて陥没完了する。各凸部3b…3bが陥没完了すると凹所3c…3c内の塗料4が逃がし溝3d…3dを介して凸部付き座金3の外周部にしみ出す一方、同時に凸部陥没完了に伴う電動レンチのモータ電流の変化点を電気的にとらえ、頭部付きボルト1により求めるべき軸力が導入された変化点として、制御器5がモータ53をオフし電動レンチ5を自動的に停止させる。これにより、トルク係数の影響を受けることなく凸部付き座金3に軸力を作用させ、頭部付きボルト1による被締結部材7の締結部材6へのネジ締結が求めるべき軸力で確実かつ正確に行える。また、凸部付き座金3の凸部3b…3bの潰れ完了による塗料4の外周部へのしみ出しを目視確認することにより、頭部付きボルト1により求めるべき軸力が導入されてネジ締結が完了したかどうかの締付け確認が目視によっても可能となる。、 At the time of fastening, first, as shown in FIG. 7, the
以上のように、本発明のネジ締結方法によれば、頭部付きボルト1を締結部材6のネジ孔6aに螺合して締結部材6に被締結部材7を締結する場合に、特殊形状の2枚の座金2,3と電動レンチ5での制御との組合せにより、頭部付きボルト1によるネジ締結が求めるべき軸力により確実かつ正確に行え、その上、求めるべき軸力が導入されて締結が完了したかどうかの締付け確認も目視確認によって簡単容易にかつ確実に行える。したがって、締付け確認が必要な重要箇所の締付けには有効なネジ締結方法である。 As described above, according to the screw fastening method of the present invention, when the
上記した実施の形態では、頭部付きボルト1として、円柱状頭部12に六角穴12aを有するものについて説明したが、六角穴12aのない六角頭部付きボルト1であってもよい。その場合、電動レンチ5のインナーレンチ51としては、その先端が上記六角頭部に嵌合する六角スパナタイプのものを用いればよい。 In the above-described embodiment, the headed
また、上記した実施の形態では、多角形状平座金2として六角形を呈するものを用いたけれども、何ら六角形に限定されるものではなく、例えば図9に示すように12角形などの多角形状であってもよいこと勿論である。 In the above-described embodiment, the polygonal
さらに、上述の実施の形態では、頭部付きボルト1を締結部材6のネジ孔6aに螺合して締結する場合について説明したけれども、図10に示すようにナット8を締結部材6に設けられたネジ体6bに螺合して被締結部材7を締結部材6に締結する場合においても、先の場合と同様に多角形状平座金2と凸部付き座金3との2枚の座金と、上述した電動レンチ5での制御との組合せによるネジ締結方法で、ナット8によるネジ締結が求めるべき軸力により確実かつ正確に行え、その上、求めるべき軸力が導入されて締結が完了したかどうかの締付け確認が目視確認によっても簡単容易にかつ確実に行える。ここで図10における全体構造は先の実施の形態の場合とほぼ同様であるので同じ符号を付し、その構造の詳細な説明については省略する。 Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the head-mounted
つまり、締結時には、先の実施の形態の場合と同様に、先ず、電動レンチ5のインナーレンチ51をナット8の外周に嵌め込むと共に、アウタースリーブ52を平座金2の外周に嵌め込む。次に、電動レンチ5を駆動してインナーレンチ51によりナット8を回転させる一方、アウタースリーブ52で多角形状平座金2の共廻りを阻止して、凸部付き座金3がナット8の回転トルクの影響を受けない状態のもとで締め付けを行う。その後、降伏点より低めの求めるべき軸力に達すると、凸部付き座金3の各凸部3b…3bが完全に潰れて陥没完了すると共に、このとき各凹所3c…3c内の塗料が逃がし溝3d…3dを介して凸部付き座金3の外周部にしみ出す一方、同時に凸部陥没完了に伴う電動レンチのモータ電流の変化点を電気的にとらえ、ナット8に求めるべき軸力が導入された変化点として、制御器5がモータ53をオフし電動レンチ5を自動的に停止させる。これにより、トルク係数の影響を受けることなく凸部付き座金3に軸力を作用させ、頭部付きボルト1による被締結部材7の締結部材6へのネジ締結が求めるべき軸力で確実かつ正確に行える。また、凸部付き座金3の凸部3b…3bの潰れ完了による塗料4の外周部へのしみ出しを目視確認することにより、ナット8により求めるべき軸力が導入されてネジ締結が完了したかどうかの締付け確認が目視によっても可能となる。 That is, at the time of fastening, as in the case of the previous embodiment, first, the
このように、ナット8を締結部材6に設けられたネジ体6bに螺合して締結する場合についても、ナット8によるネジ締結が求めるべき軸力により確実かつ正確に行え、その上、求めるべき軸力が導入されて締結が完了したかどうかの締付け確認も目視確認によって簡単容易にかつ確実に行える。したがって、締付け確認が必要な重要箇所の締付けには有効なネジ締結方法である。 As described above, when the
1 頭付きボルト
2 多角形状平座金
3 凸部付き座金
4 流動体
5 電動レンチ
51 インナーレンチ
52 アウターレンチ
8 ナット1 Bolt with
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