JP5580087B2 - 締結具、締結方法及びおねじの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、おねじとナットとを備える締結具、締結方法及びおねじの製造方法に関するものである。

従来、右ねじを有するおねじに左ねじを形成して、右ねじナット、左ねじナットを噛み合わせ、右ねじナットの緩み止めをする緩み止め装置があった（例えば特許文献１）。
しかし、従来の緩み止め装置は、緩み止めの効果が十分ではなく、また、右ねじを有するおねじに左ねじを形成すると、おねじの径が小さくなってしまうため、おねじの強度が大幅に低下してしまう場合があった。
また、既に右ねじを有するおねじに対して、左ねじを切削加工により形成する場合、作業者による切削形状の把握が困難であり、作業性が悪かった。

特開２０００−８２４３６号公報

本発明の課題は、緩み止めの効果を向上し、また、異なるねじ部を有するおねじの製造の作業性を向上した締結具、締結方法及びおねじの製造方法を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。また、符号を付して説明した構成は、適宜改良してもよく、また、少なくとも一部を他の構成物に代替してもよい。

第１の発明は、第１リード角（θ_１）と、第１ピッチ（Ｐ_１）とを有する第１ねじ部（２１）と、前記第１ねじ部を窪ませるように形成され、前記第１リード角とは反対方向に傾斜する第２リード角（θ_２）と、前記第１ピッチよりも大きな第２ピッチ（Ｐ_２）とを有する第２ねじ部（２２）とを有するおねじ（２０）と、前記第１ねじ部に噛み合うねじ部を有する第１ナット（３１）と、前記第２ねじ部に噛み合うねじ部を有する第２ナット（３２）と、を備える締結具である。
第２の発明は、第１の発明の締結具において、前記第２ねじ部（２２）の呼び径（ｄ_Ｒ）は、前記第１ねじ部（２１）の呼び径（ｄ_Ｌ）よりも大きく、前記第２ねじ部の谷径（ｄ_１Ｌ）は、前記第１ねじ部の有効径（ｄ_２Ｒ）と同一であり、前記第２ピッチ（Ｐ_２）は、前記第１ピッチ（Ｐ_１）の２倍であり、前記第２ねじ部の軸方向（Ａ）の谷幅（Ｗ_２）は、前記第１ねじ部の有効径での軸方向の幅（Ｗ_１）と同一であること、を特徴とする締結具である。

第３の発明は、第１又第２の発明の締結具を用いた締結方法であって、前記第１ねじ部（２１）及び前記第１ナット（３１）で被締結物（２，３）を締結し、前記第２ねじ部（２２）及び前記第２ナット（３２）で前記第１ナットを締め付け、前記第１ナットのゆるみ止めをすること、を特徴とする締結方法である。

第４の発明は、第３の発明の締結具のおねじの製造方法であって、軸部材（２５）に第２ねじ部（２２）を切削加工する第２ねじ部切削工程と、前記第２ねじ部切削工程で切削した前記軸部材に、前記第１ねじ部（２１）を切削加工する第１ねじ部切削工程とを備えること、を特徴とするおねじの製造方法である。

本発明によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）本発明は、おねじが、第２リード角が第１リード角とは反対方向に傾斜し、第２ピッチが第１ピッチよりも大きいので、第１ねじ部及び第１ナットを噛み合わせた後に、第２ナット及び第２ナットをかみ合わせて第１ナットを締め付けることにより、第１ナットのゆるみ止めをできる。つまり、第１ナットと第２ナットとの間には摩擦があるので、第１ナットがゆるもうとすると、第２ナットは、第１ナットのゆるみ方向と同じ方向に回転しようとする。この場合、第１ナットのゆるみ方向は、第２ナットの締め付け方向であるので、第１ナットのゆるみ止めをできる。
また、本発明は、第２ピッチが第１ピッチよりも大きいので、第２ねじ部を設けることに応じて第１ねじ部を窪ませる部分を小さくでき、おねじの強度低下を低減できる。

（２）本発明は、第２ねじ部の呼び径は、第１ねじ部の呼び径より大きいので、軸部材に対して第２ねじ部から第１ねじ部の順で加工した場合に、第２ねじ部を加工した後の状態でも、軸部材の残存する部分をより多くすることができる。これにより、軸部材に対して第２ねじ部を加工した状態でも、例えば、バイトの接触、切削位置を作業者が確認しやすいので、軸部材に対して２つのねじ部を設けても、加工時の作業性を向上できる。
また、本発明は、第２ねじ部の谷径は、第１ねじ部の有効径と同一であり、第２ピッチは、第１ピッチの２倍である（つまり、第２ねじ部の軸方向の谷幅は、第１ねじ部の有効径での軸方向の幅と同一である）ので、第１ねじ部及び第２ねじ部により形成される溝の形状を、ほぼひし形の平行四辺形にすることができ、正しく切削されているか否かを作業者が検査しやすく、加工時の作業性をより向上できる。

（３）本発明は、第１ねじ部及び第１ナットで被締結物を締結し、第２ねじ部及び第２ナットで第１ナットを締め付け、第１ナットのゆるみ止めをするので、上記（１）で説明したように、被締結物を確実に締結できる。
（４）本発明は、軸部材に対して第２おねじを切削加工する第２ねじ部切削工程と、その後、第１ねじ部を切削加工する第１ねじ部切削工程とを備えるので、上記（２）で説明したように、加工時の作業性を向上できる。

第１実施形態の締結具１の断面図である。 第１実施形態の六角ボルト１０の一部を示す外観図である。 第１実施形態のおねじ部２０を拡大して示す斜視図である。 第１実施形態のおねじ部２０の展開図、溝２３を拡大して示す図ある。 第１実施形態のおねじ部２０と左ナット３２との噛み合いを説明する断面図である。 第１実施形態のおねじ部２０の製造工程を説明する図である。 第２実施形態の締結具２０１の断面図である。

以下、図面等を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の締結具１の断面図である。
図２は、第１実施形態の六角ボルト１０の一部を示す外観図である。
なお、各図において、おねじ部２０のねじ山の数を実際よりも少なく示し、図示を簡略している。また、各図において、ピッチＰ_１，Ｐ_２等は、説明を分かりやすくするために、実際よりも大きく示す。

図１に示すように、締結具１は、六角ボルト１０と、右ナット３１（第１ナット）と、左ナット３２（第２ナット）とを備えている。
六角ボルト１０は、頭部１１と、円柱部１２と、おねじ部２０とを備えている。
頭部１１は、右ナット３１との間に、板状の被締結物２，３を挟み込んで、被締結物２，３を保持する。
円柱部１２は、頭部１１に連設された円柱状の部分である。円柱部１２の外周面は、ねじ部が設けられていない。
おねじ部２０は、円柱部１２に連設されている。おねじ部２０は、被締結物２，３の貫通孔２ａ，３ａが挿通された後に、右ナット３１、左ナット３２が順に噛み合っている。おねじ部２０は、右ねじ部２１（第１ねじ部）と、左ねじ部２２（第２ねじ部）とを有する。

図２に示すように、右ねじ部２１は、リード角θ_１（第１リード角）である。
右ねじ部２１は、ＪＩＳ又はＩＳＯ規格に基づく右ねじに基づいて作製されている。
左ねじ部２２は、左ねじであるのでそのリード角θ_２（第２リード角）は、リード角θ_１とは反対方向の傾斜を有する。

図１に示すように、右ナット３１は、右ねじ部２１に噛み合うねじ部を有している。
左ナット３２は、左ねじ部２２に噛み合うねじ部を有している。

次に、右ねじ部２１及び左ねじ部２２の形状について、詳細に説明する。
図３は、第１実施形態のおねじ部２０を拡大して示す斜視図である。
図４は、第１実施形態のおねじ部２０の展開図（図４（ａ））、溝２３（切削溝）を拡大して示す図（図４（ｂ））である。
図４（ａ）では、右ねじ部２１での有効径ｄ_２Ｒでの高さを破線２１ａ（図３参照）で示し、左ねじ部２２の谷の高さを破線２２ｂ（図３参照）で示す。このため、図４（ａ）示す溝２３の形状は、溝２３の底部の形状である。

図３、図４に示すように、おねじ部２０は、右ねじ部２１のねじ山に対して、左ねじ部２２の谷形状だけ窪ませて、溝２３が形成されたような形状である。
おねじ部２０は、以下の条件で製造されている。
右ねじ部２１：
外径（呼び径）ｄ_Ｒ
ピッチＰ_１（第１ピッチ）
右ねじ有効径幅Ｗ_１（有効径ｄ_２Ｒにおける軸方向Ａの幅）＝Ｐ_１／２

左ねじ部２２：
外径（呼び径）ｄ_Ｌ＞ｄ_Ｒ
ピッチＰ_２（第２ピッチ）＝２×Ｐ_１ …式（１）
左ねじ谷幅Ｗ_２（谷径ｄ_１Ｌにおける軸方向Ａの幅）＝Ｐ_２／４
ここで、式（１）より
左ねじ谷幅Ｗ_２＝Ｐ_１／２

つまり、おねじ部２０は、左ねじ部２２のピッチＰ_２が、右ねじ部２１のピッチＰ_１の２倍であり（Ｐ_２＝２×Ｐ_１）、また左ねじ谷幅Ｗ_２が、右ねじ有効径幅Ｗ_１に等しくなるように（Ｗ_２＝Ｐ_１／２＝Ｗ_１）、左ねじ部２２を右ねじ部２１よりも一回り大きなねじを選択している（ｄ_Ｌ＞ｄ_Ｒ）。
例えば、おねじ部２０は、右ねじ部２１としてＭ２４、ピッチＰ_１＝１．５ｍｍのものを選択した場合には、左ねじ部２１としてＭ２６、ピッチＰ_２＝３ｍｍのものを選択できる。
このように、おねじ部２０は、右ねじ部２１及び左ねじ部２２の条件を設定することにより、後述するように、製造時の加工性を向上できる。

図４（ａ）に示すように、おねじ部２０は、上記設定にすることにより、１周当たりの右ねじ部２１に対して、１．５個の溝２３が設けられることになる。
仮に、右ねじ部２１のピッチＰ_１を維持したまま、左ねじ部２２のピッチＰ_２をピッチＰ_１よりも小さくしてしまうと、１周当たりの右ねじ部２１に対する溝２３の数が１．５個よりも増えることになる。この場合には、右ねじ部２１の強度が低下してしまう。
すなわち、おねじ部２０は、「Ｐ_２＝２×Ｐ_１」、つまり「Ｐ_１＜Ｐ_２」にすることにより、１周当たりの右ねじ部２１に対する溝２３の数を少なくして、右ねじ部２１の強度の低下を低減できるようになっている。

次に、図１、図５を参照して、締結具１の使用方法、締結時の機能について説明する。
被締結物２，３を締結する場合には、以下の順序で行う。
（１）図１に示すように、おねじ部２０を被締結物２，３の貫通孔２ａ，３ａに挿入する。
（２）おねじ部２０の右ねじ部２１に右ナット３１を噛み合わせ、右ナット３１を規定の締め付けトルクで締め付ける。これにより、おねじ部２０に軸力Ｆ１が働いて、被締結物２，３が六角ボルト１０の頭部１１と右ナット３１の座３１ａとの間に挟み込まれて保持される。つまり、締結具１の被締結物２，３を保持する作用は、主に右ねじ部２１によるものである。
なお、このねじ止めの際には、六角ボルト１０の頭部１１と被締結物２との接触部分２ｂに摩擦力が働き、また、右ナット３１の座３１ａと被締結物３との接触部分に摩擦力が働き、右ナット３１が締め付けトルクに達することになる。

（３）おねじ部２０の左ねじ部２２に左ナット３２を噛み合わせ、左ナット３２を規定の締め付けトルクで締め付ける。これにより、おねじ部２０に軸力Ｆ２が働いて、右ナット３１の座３１ｂと、左ナット３２の座３２ａとの接触部分に摩擦力が働き、左ナット３２が締め付けトルクに達することになる。

締結具１の締結時の機能は、以下のとおりである。
図１に示すように、締結具１の締結状態において、右ナット３１がゆるもうとする場合には、左回転θＬに回転しようとする。右ナット３１の座３１ｂと、左ナット３２の座３２ａとの接触部分には、摩擦力が働いているので、右ナット３１が左回転θＬに回転しようとすれば、左ナット３２も左回転θＬに回転しようとする。
ここで、左ナット３２のピッチＰ_２は、右ナット３１のピッチＰ_１よりも大きいので、左回転θＬに回転する角度が同じであれば、右ナット３１がゆるみ方向Ａ２（図中下側）に移動する移動量よりも、左ナット３２が締め付け方向Ａ１（図中上側）に移動する移動量が大きい。
これによって、締結具１は、右ナット３１が左回転θＬに回転してゆるもうとすると、左ナット３２が右ナット３１を締め付けて、右ナット３１のゆるみ止めがされるわけである。

図５は、第１実施形態のおねじ部２０と左ナット３２との噛み合いを説明する図である。
図５（ａ）は、溝２３において、おねじ部２０と左ナット３２との噛み合った状態が変化する態様を示す断面図である。なお、断面形状ｂ１〜ｂ５は、図４（ｂ）の切断線ｂ１〜ｂ５に対応する。
図５（ｂ）は、メートルねじ（ＪＩＳ Ｂ ０２０５−１）の断面を参考として示す図である。
図５に示すように、左ねじ部２２及び左ナット３２は、溝２３において、断面形状ｂ１〜ｂ４において、噛み合い部分Ｂ１〜Ｂ４（図中太線で示す）で噛み合う。左ねじ部２２及び左ナット３２は、断面形状Ｂ１からＢ４に至るに従って、噛み合い部分Ｂ１〜Ｂ４が小さくなり、そして、溝２３の中心ｂ５で噛み合わなくなる。
左ねじ部２２は、谷径ｄ_１Ｌが、右ねじ部２１の有効径ｄ_２Ｒと同一であるので、この噛み合う部分は、噛み合い部分Ｂ１で最大となり、その高さが（３／８）×Ｈ_１になる。左ねじ部２２及び左ナット３２は、右ナット３１のゆるみ止めをできればよいので、通常は、最大の噛み合い高さが（３／８）×Ｈ_１であれば、左ねじ部２２及び左ナット３２の強度は、十分である。

図６は、第１実施形態のおねじ部２０の製造工程を説明する図である。
作業者は、おねじ部２０を以下の手順に従って製造する。
（１）左ねじ部切削工程（第２ねじ部切削工程）
図６（ａ）に示すように、旋盤等の工作機械を利用して、おねじ部２０の素材である軸部材２５を回転させて、バイト（切削工具）によって領域２５ａを切削し、左ねじ部２２を形成する。
（２）右ねじ部切削工程（第１ねじ部切削工程）
図６（ｂ）に示すように、左ねじ部切削工程で切削した軸部材２５から、バイトによって領域２５ｂを切削して、右ねじ部２１を形成する。
これにより、図６（ｃ）に示すように、軸部材２５に右ねじ部２１及び左ねじ部２２が形成され、おねじ部２０が製造される。

本実施形態のおねじ部２０の製造方法は、上記工程に従うことにより、以下の効果を奏する。
（１）おねじ部２０は、右ねじ部２１に対して、左ねじ部２２を形成したような形状であるので、通常であれば、右ねじ部２１を形成してから左ねじ部２２を形成する。これに対して、本実施形態では、左ねじ部２２を形成してから右ねじ部２１を形成している。これは、以下の理由による。

右ねじ部２１を左ねじ部２２よりも先に形成してしまうと、左ねじ部２２を形成する作業は、右ねじ部２１に対して小さな溝２３（図３参照）を形成するようなものになる。このため、作業者は、右ねじ部２１に対してバイトが正確に接触したか否かを確認しにくく、切削位置を確認しにくい。

これに対して、本実施形態では、左ねじ部２２を右ねじ部２１よりも先に形成することにより、図６（ｂ）に示すように、右ねじ部切削工程での切削領域２５ｂをより大きくすることができる。
つまり、左ねじ部２２を加工後の状態において、軸部材２５をより多く残存させることができる。このため、右ねじ部切削工程において、バイトの接触、切削形状（実際に切削している形状）を作業者が確認しやすく、加工時の作業性を向上できる。
また、左ねじ部２２の外径（呼び径）ｄ_Ｌは、右ねじ部２１の外径（呼び径）ｄ_Ｒより大きいので、軸部材２５の残存する領域２５ｂを、さらに多くでき、加工時の作業性をさらに向上できる。

（２）左ねじ部２２の谷径ｄ_１Ｌは、右ねじ部２１の有効径ｄ_２Ｒと同一であり、ピッチＰ_２は、ピッチＰ_１の２倍である。つまり、左ねじ部２２の左ねじ谷幅Ｗ_２は、右ねじ部２１の右ねじ有効径幅Ｗ_１と同一である。このため、右ねじ部２１及び左ねじ部２２により形成される溝２３（図４（ａ）参照）の形状は、ほぼひし形の平行四辺形になる。これより、作業者は、このほぼひし形の形状を確認することによって正しく切削されているか否かを検査しやすく、加工時の作業性を向上できる。

以上説明したように、締結具１は、ねじのゆるみを防止でき、また、右ねじ部２１及び左ねじ部２２を備えるおねじ部２０の製造時の作業性を向上できる。

（第２実施形態）
次に、本発明を適用した第２実施形態について説明する。
なお、以下の説明及び図面において、前述した第１実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号又は末尾に同一の符号を付して、重複する説明を適宜省略する。
図７は、第２実施形態の締結具２０１の断面図である。
締結具２０１は、アンカーボルト２１０と、右ナット３１（第１ナット）と、左ナット３２（第２ナット）とを備えている。

アンカーボルト２１０は、壁２０２に埋め込まれて使用するものである。
締結具２０１は、被締結物２０３を壁面２０２ａと右ナット３１との間に挟み込んで保持するようになっている。
この場合にも、第１実施形態と同様に左ナット３２を利用して、右ナット３１のゆるみ止めをすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、後述する変形形態のように種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の技術的範囲内である。また、実施形態に記載した効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、実施形態に記載したものに限定されない。なお、前述した実施形態及び後述する変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。

（変形形態）
実施形態において、おねじ部は、切削により形成した例を説明したが、これに限定されない。おねじ部は、例えば、転造により形成してもよい。

１，２０１ 締結具
２，３ 被締結物
１０ 六角ボルト
２０，２２０ おねじ部
２１，２２１ 右ねじ部
２２，２２２ 左ねじ部
３１ 右ナット
３２ 左ナット
２０２ 壁
２０２ａ 壁面
２０３ 被締結物
２１０ アンカーボルト

Claims (5)

1. 第１リード角と、第１ピッチとを有する第１ねじ部と、前記第１ねじ部を窪ませるように形成され、前記第１リード角とは反対方向に傾斜する第２リード角と、前記第１ピッチよりも大きな第２ピッチとを有する第２ねじ部とを有するおねじと、
   前記第１ねじ部に噛み合うねじ部を有する第１ナットと、
   前記第２ねじ部に噛み合うねじ部を有する第２ナットと、
   を備え、
   前記第２ねじ部の呼び径は、前記第１ねじ部の呼び径よりも大きく、
   前記第２ねじ部の谷径は、前記第１ねじ部の有効径と同一であること、
   を特徴とする締結具。
2. 請求項１に記載の締結具において、
   前記第２ねじ部の軸方向の谷幅は、前記第１ねじ部の有効径での軸方向の幅と同一であること、
   を特徴とする締結具。
3. 請求項１又は請求項２に記載の締結具において、
   前記第２ピッチは、前記第１ピッチの２倍であること、
   を特徴とする締結具。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の締結具において、
   前記第１ねじ部は、ＪＩＳ規格に基づく右ねじであること、
   を特徴とする締結具。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の締結具を用いた締結方法であって、
   前記第１ねじ部及び前記第１ナットで被締結物を締結し、
   前記第２ねじ部及び前記第２ナットで前記第１ナットを締め付け、前記第１ナットのゆるみ止めをすること、
   を特徴とする締結方法。

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