JP5873614B2 - トルク制限された留め具の製造方法 - Google Patents

Description

本発明はトルク制限された留め具、例えば剪断ナットまたは剪断ネジ、の製造方法に関する。それらは、各々、留め付け工具のための接続手段を有する第１の頭部部材と、所定の限界トルクでせん断される溶接接続部により第１の頭部部材に取り付けられた第２の頭部部材と、を有する。本製造方法は、同じ形状を有する複数の第１の頭部部材と第２の頭部部材とが提供され、それら第１の頭部部材および第２の頭部部材は、溶接接続部を形成する溶接工程において、いずれも互いに溶接される。

溶接接合によって互いに接続された、２つの頭部部材を有する剪断ナットまたは剪断ネジは知られている。これらのナットまたはネジが据え付けられる際は、第１の頭部部材に回転力を作用させるために留め付け工具が用いられる。この際、留め付け手順の初めには、回転力は溶接接合を介して第２の頭部部材に作用する。留め付け手順の最後に所定の限界トルクに達すると、第１の頭部部材は溶接接合のところで第２の頭部部材から剪断される。この剪断により第２の頭部部材に作用する最大トルクが制限される。

このような剪断ナットは、例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１によれば、これらの２つの頭部はレーザー溶接によって互いに接合される。

米国特許出願公開第２００２／０７６２９５号明細書

本発明の目的は、数多くの異なる限界トルクを有する留め具を、容易にそして安価に製作することのできる、トルク制限された留め具の製造方法を提供することである。

この目的は、独立クレームの特徴事項により達成される。効果的な改良は従属請求項に示されている。

本発明による方法は、異なる少なくとも１つの溶接パラメータを使用した、少なくとも２つの溶接工程が実施されるので、同じ形状を有するパーツについて異なる限界トルクが得られ得る、ことを特徴とする。

本発明の基本的な考えは、限界トルクを設定するのに、パーツの形状を異ならせる、特に頭部部材の形状および寸法を異ならせる、あるいは溶接個所の数を異ならせる、ことが必要ないという点にある。むしろ、本発明によれば、少なくとも１つの溶接パラメータを異ならせることで、異なる限界トルクの状態が得られる。溶接パラメータが溶接箇所の破壊特性を決定するので、対象となる少なくとも１つの溶接パラメータを変形することにより、２つの頭部部材が相互に剪断される最大トルクの目標を確定できる。従って、本発明によれば、中間部材、すなわち頭部部材の形状を変化させずに、パーツの限界トルクを所定の要求に適合させることができる。結果として、苦労して生産工具を異なる形状に適合させる必要はない。同時に、在庫として１種類の頭部部材があればよいので、在庫費用を下げることができる。

電気抵抗溶接が溶接法として使用される場合は、異なる溶接電圧を使用して少なくとも２つの溶接工程を実施できるので、特に好ましく、同じ形状を有するパーツについて異なる限界トルクが得られる。溶接電圧は、きわめて簡単な方法で変更され得る。この態様によれば、異なる少なくとも１つの溶接パラメータは溶接電圧である。しかしながら、他の溶接パラメータが異なってもよい。

溶接法として電気抵抗溶接が使用される場合は、それに代えてまたはそれに加えて、異なる溶接電流強度により少なくとも２つの溶接工程が実施できるので都合が良く、同じ形状を有するパーツについて異なる限界トルクが得られる。溶接電流強度の変更は、工程制御がきわめて良いことを意味する。この態様によれば、異なる少なくとも１つの溶接パラメータは溶接電流強度である。しかしながら、他の溶接パラメータが異なってもよい。

さらに、少なくとも２つの溶接工程が、異なる加工温度を用いて実施されると都合がよく、それにより同じ形状を有するパーツについて異なる限界トルクが得られる。この態様によれば、異なる少なくとも一つの溶接パラメータは加工温度である。しかしながら、他の溶接パラメータが異なっていてもよい。加工温度は、電気的ではない溶接法が使われるときにも、確定パラメータとして利用され得る。

別の好ましい態様は、少なくとも２つの溶接工程を、頭部部材の間に異なるプレテンションをかけて実施することにより、同じ形状を有するパーツについて異なる限界トルクが得られる。この態様によれば、異なる少なくとも１つの溶接パラメータは、溶接の際接続されることとなる頭部部材各々の間に存在するプレテンションである。しかしながら、他の溶接パラメータが異なっていてもよい。互いに溶接されることとなる頭部部材間のプレテンションを変更することにより、きわめて幅広い限界トルク範囲を呈するパーツを製作できる。

このトルク制限された留め具は、例えば剪断ナットであってよい。この場合、第１の頭部部材は外形が多角形を有し、及び／又は、第２の頭部部材はめねじを有する、と都合が良い。この留め具は例えば、剪断ネジであってもよい。この場合、第１の頭部部材は外形が多角形を有し、及び／又は、第２の頭部部材はおねじを有する軸部部材を備えている、と都合が良い。多角形の外形は、特に六角形であり得る。

本発明による留め具をアンカーに、特にコンクリート・アンカーに使用すると、溶接接続部が剪断されれば、正しい締付けトルクが与えられたことが明白になるので、トルク・レンチを使用することなくアンカーの正しい据付けを確認できる。剪断された後の第２の頭部部材上に残る溶接の残渣により、トルク制限された留め具が使われたことを後に特定できる。これらの残渣により、留め具またはアンカーが設置されたずっと後でも、必要なトルクが作用したかどうか検査できる。これは検査手法として有用な特徴である。

従って、留め付け工具のための接続手段を有する第１の頭部部材と、所定の限界トルクでせん断される溶接接続部によって第１の頭部部材に連結される第２の頭部部材と、を有するトルク制限された留め具であって、特にアンカー、特にコンクリート・アンカーを設置するために本発明による方法により製作された留め具を使用することも、本発明に含まれる。

本発明は、好ましい態様を基礎として、以下更に詳細に説明される。

トルク制限された留め具の、本発明による溶接工程中の実施例を示す図である。 本発明によるトルク制限された留め具を示す図である。 限界トルクに達した後の、図２の留め具を示す図である。

図１は、剪断ナットとして構成された、本発明によるトルク制限された留め具の製造方法を概略的に示す。示される剪断ナットは、第１の頭部部材１１を有し、その外形は六角形に構成される外付けのポリゴン３１であり、そこへ回転工具が接続される。さらに、剪断ナットは、めねじ３３が形成される貫通孔３２を有する第２の頭部部材１２を備える。第１の頭部部材１１も、内径が第２の頭部部材１２のめねじ３３のそれより大きい貫通孔３４を有するので、第２の頭部部材１２のめねじ３３に適合するねじ付きロッドは、第１の頭部部材１１の貫通孔３４を自由に通ることができる。第１の頭部部材１１の表面には、第１の頭部部材１１の表面から突出するフット部材３８が設けられ、それが第２の頭部部材１２との溶接接合を形成する。図１の実施例では、各々が三角柱の形状を有する３つのフット部材３８が設けられている。

図１に示されているように、整列配置された穴３２および３４を有する留め具が製作される場合、２つの頭部部材１１および１２は、第１の頭部部材１１のフット部材３８が第２の頭部部材１２の上に載った形で配置される。電気抵抗溶接のために、２つの頭部部材１１および１２は、電源４０の対向する電極に接続されて電流を流される。この工程で、２つの頭部部材１１と１２の間に溶接接続部がフット部材３８に形成される。

本発明によれば、同じ形状を有する頭部部材１１および１２が常に用いられる。にもかかわらず、溶接接続部で異なる限界トルクを有する留め具を得るために、溶接の際異なるプロセス・パラメータが選択される。このように、例えば、電圧源４０による出力である電圧及び／又は頭部部材１１および１２を通って流れる電流を、溶接の際に異ならせることができる。それに代えて又はそれに加えて、溶接部所の加工温度Ｔを異ならせることができる。他の代案として又は他に加えて、プレテンション、すなわち頭部部材１１および１２が溶接の際に互いに押圧される接触力Ｆを異ならせることもできる。

図２および図３は本発明により製作された、アンカー５０に溶接された頭部部材１１および１２からなる留め具の使用状態を示す。図２に示されるように、頭部部材１１および１２は据付け前に互いに接続されている。図３に示すように、一旦限界トルクに達すると、トルクが作用した第１の頭部部材１１は第２の頭部部材１２から剪断されるので、第２の頭部部材１２はそれ以上きつく締められない。

Claims (7)

1. トルク制限された留め具の製造方法であって、
   当該留め具は、各々留め付け工具のための接続手段を有する第１の頭部部材（１１）と、当該第１の頭部部材（１１）に、所定の限界トルクで剪断される溶接接続部により、取り付けられた第２の頭部部材（１２）とからなり、
   当該第１の頭部部材（１１）および当該第２の頭部部材（１２）とは、当該溶接接続部を形成するための溶接工程において、互いに溶接され、
   少なくとも２つの当該溶接工程が、少なくとも１つの異なる溶接パラメータにより実施され、それにより当該溶接接続部が剪断される異なる限界トルクが得られる、
   ことを特徴とするトルク制限された留め具の製造方法。
2. 前記トルク制限された留め具はコンクリート・アンカーに使用される留め具である、ことを特徴とする請求項１に記載の留め具の製造方法。
3. 前記トルク制限された留め具は、剪断ナットであり、前記第１の頭部部材（１１）は多角形（１３）の外観を有し、及び／又は前記第２の頭部部材（１２）はめねじ（３３）を有する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の留め具の製造方法。
4. 少なくとも２つの前記溶接工程は、異なる溶接電圧で実施され、当該溶接接続部が剪断される異なる前記限界トルクが得られる、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の留め具の製造方法。
5. 少なくとも２つの前記溶接工程は、異なる溶接電流強度で実施され、当該溶接接続部が剪断される異なる前記限界トルクが得られる、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の製造方法。
6. 少なくとも２つの前記溶接工程は、異なる加工温度で実施され、当該溶接接続部が剪断される異なる前記限界トルクが得られる、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の製造方法。
7. 少なくとも２つの前記溶接工程は、前記頭部部材（１１、１２）の間の異なるプレテンションを用いて実施され、当該溶接接続部が剪断される異なる前記限界トルクが得られる、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の製造方法。

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