JP5953420B1 - Fastener and fastening method thereof - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単な構造でナットの緩みを確実に防止できる新規な締結具の提供。【解決手段】ボルト10とナット20とからなり、ボルト10のねじ部12の軸部に冷却剤を注入する長孔13を有すると共に、ねじ部12の外径を常温域においてはナット20の内径よりも大きくする。そして、ボルト10の長穴13から冷却剤を注入してねじ部12を冷却して径方向に熱収縮させてからナット20を螺合させれば、その後ねじ部12が熱膨張してナット20を押し広げるようにして食い込むようにしっかりと螺合する。これによって、ナット20が緩んだりすることがなくなる。また、構造も簡単であるため、製造コストも安価となる。【選択図】図1To provide a novel fastener capable of reliably preventing a nut from loosening with a simple structure. A bolt 10 and a nut 20 are provided, and a long hole 13 for injecting a coolant into a shaft portion of a screw portion 12 of the bolt 10 is provided, and the outer diameter of the screw portion 12 is set to an inner diameter of the nut 20 in a normal temperature range. Larger than. Then, if a coolant is injected from the elongated hole 13 of the bolt 10 to cool the screw portion 12 and thermally contract in the radial direction, and then the nut 20 is screwed, then the screw portion 12 is thermally expanded and the nut 20 Screw it tightly so that it pushes in and spreads. As a result, the nut 20 is not loosened. Further, since the structure is simple, the manufacturing cost is low. [Selection] Figure 1

Description

本発明はボルトに螺合されたナットの緩みを防止するための締結具およびその締結方法に関するものである。   The present invention relates to a fastener for preventing loosening of a nut screwed to a bolt and a fastening method thereof.

鉄骨構造物や機械設備などを構築する上で不可欠なボルトおよびナットは、長期に亘る振動などが加わることによってナットが緩んだり脱落することがある。このようなナットの緩みを防止する方法としては、例えばボルトに螺合されたナットを接着剤で接着したり、割りピンでボルトとナットを連結したり、バネ座金などを用いる方法が知られているが、その他にも様々な方法が提案されている。   Bolts and nuts that are indispensable for constructing steel structures and machinery and equipment may loosen or fall off due to long-term vibration. As a method of preventing such a nut from loosening, for example, a method of using a spring washer or the like, such as bonding a nut screwed to a bolt with an adhesive, connecting a bolt and a nut with a split pin, is known. However, various other methods have been proposed.

例えば、以下の特許文献1には上ナットと下ナットからなるダブルナットを用いることでナットの緩みを防止した緩み止めナットが提案されている。また、特許文献2には締結されたナットにキャップを被せることでナットの弛みや脱落を防止した締結体の弛み止め機構が提案されている。また、特許文献3にはねじ面に特殊な加工を施すことで緩み止め効果を発揮できるナット・ボルトが提案されている。さらに、特許文献4にはフリクショントルク発生用のフリクション片を用いることでナットの緩みを防止した緩み止めナットが提案されている。   For example, Patent Document 1 below proposes a locking nut that prevents a nut from loosening by using a double nut including an upper nut and a lower nut. Patent Document 2 proposes a fastening body loosening prevention mechanism in which a nut is covered with a cap to prevent the nut from loosening or falling off. Further, Patent Document 3 proposes a nut / bolt that can exhibit a loosening prevention effect by specially processing the thread surface. Further, Patent Document 4 proposes a locking nut that prevents the nut from loosening by using a friction piece for generating friction torque.

特開2002−195236号公報JP 2002-195236 A 特開2005−3068号公報JP 2005-3068 A 特開2013−249944号公報JP 2013-249944 A 特開2015−102207号公報JP2015-102207A

ところで、前述したような従来の方法は、いずれもボルトまたはナット自体に特殊な工夫を施しているため、構造が複雑となり、コストが高くなるといった問題がある。   By the way, all of the conventional methods as described above have a problem that the structure is complicated and the cost is high because a special device is applied to the bolt or the nut itself.

そこで、本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その目的は簡単な構造でナットの緩みを確実に防止できる新規な締結具を提供するものである。   Therefore, the present invention has been devised to solve these problems, and an object of the present invention is to provide a novel fastener capable of reliably preventing the nut from loosening with a simple structure.

前記課題を解決するために第1の発明は、ボルトとナットとからなり、前記ボルトのねじ部の軸部に冷却剤を注入する長孔を有すると共に、前記ねじ部の外径が常温域においては前記ナットの内径よりも大きくなっていることを特徴とする締結具である。このような構成によれば、ボルトの長孔に冷却剤を注入してそのねじ部を径方向に熱収縮させ、熱膨張する前にそのねじ部にナットを螺合させれば簡単に締結できる。また、その後にねじ部が常温に戻ることで熱膨張してナットを押し広げるようにしてねじ溝に食い込むようにしっかりと螺合する。これによって、ボルトに振動などが加わってもナットが緩んだりすることがなくなる。また、構造も簡単であるため、製造コストも安価となる。なお、本発明でいう「常温域」とは、屋外の構造物が通常年間を通じて晒される気温、例えば0℃〜40℃の範囲をいうものとする(以下同じ)。   In order to solve the above-mentioned problem, the first invention comprises a bolt and a nut, has a long hole for injecting a coolant into the shaft portion of the screw portion of the bolt, and has an outer diameter of the screw portion in a normal temperature range. Is a fastener that is larger than the inner diameter of the nut. According to such a configuration, the coolant can be easily fastened by injecting a coolant into the elongated hole of the bolt, thermally shrinking the screw portion in the radial direction, and screwing the nut into the screw portion before thermal expansion. . Further, after that, the threaded portion is returned to room temperature, and is thermally expanded so as to push the nut so as to bite into the thread groove. This prevents the nut from loosening even if vibration is applied to the bolt. Further, since the structure is simple, the manufacturing cost is low. The “normal temperature range” in the present invention refers to a temperature at which an outdoor structure is usually exposed throughout the year, for example, a range of 0 ° C. to 40 ° C. (hereinafter the same).

第2の発明は、第1の発明において、前記ボルトは、SUS301、SUS304、SUS304L、SUS309S、SUS310S、SUS316、SUS316L、SUS317、SUS321、SUS347のうち、いずれかからなることを特徴とする締結具である。これらのステンレススチールは、その熱膨張係数が他の金属製ねじ材料に比べて大きいため、熱膨張によりボルトのねじ部が強くナットに食い込み、より確実にナットの緩みを防止できる。   According to a second invention, in the first invention, the bolt is any one of SUS301, SUS304, SUS304L, SUS309S, SUS310S, SUS316, SUS316L, SUS317, SUS321, and SUS347. is there. Since these stainless steels have a larger coefficient of thermal expansion than other metal screw materials, the screw thread portion of the bolt strongly bites into the nut due to thermal expansion, and the nut can be prevented from loosening more reliably.

第3の発明は、第1または第2の発明において、前記ボルトの長孔に冷却剤を注入してそのねじ部を径方向に熱収縮させ、熱膨張する前に前記ねじ部に前記ナットを螺合することを特徴とする締結方法である。このような締結方法によれば、熱収縮した状態のボルトとナットとを簡単に締結できると共に、その後にボルトが熱膨張するとそのねじ部がナットに食い込むようにしっかりと螺合する。これによって、ボルトに振動などが加わってもナットが緩んだりすることがなくなる。   According to a third invention, in the first or second invention, a coolant is injected into the elongated hole of the bolt to thermally contract the screw portion in the radial direction, and the nut is attached to the screw portion before thermal expansion. It is the fastening method characterized by screwing together. According to such a fastening method, the heat-shrinked bolt and nut can be easily fastened, and when the bolt is subsequently thermally expanded, the threaded portion is firmly screwed into the nut. This prevents the nut from loosening even if vibration is applied to the bolt.

第4の発明は、ボルトとナットと挿入ピンとからなり、前記ボルトのねじ部の軸部に前記挿入ピンを挿入する長孔を形成すると共に、前記挿入ピンの外径が常温域においては前記長孔の内径よりも大きくなっていることを特徴とする締結具である。このような構成によれば、その挿入ピンを常温域以下に冷却しておき、ボルトにナットを螺合した後に、その挿入ピンをボルトの長孔に圧入すれば、やがてこの挿入ピンが常温になることで熱膨張してボルトのねじ部を拡径する。これによって、そのねじ部がナットを押し広げてねじ溝に食い込むようにしっかりと螺合するため、ボルトに振動などが加わってもナットが緩んだりすることがなくなる。   A fourth invention comprises a bolt, a nut, and an insertion pin, and a long hole for inserting the insertion pin is formed in a shaft portion of the screw portion of the bolt, and when the outer diameter of the insertion pin is at room temperature, the length is long. The fastener is characterized by being larger than the inner diameter of the hole. According to such a configuration, if the insertion pin is cooled to a room temperature or lower, and a nut is screwed into the bolt, and then the insertion pin is press-fitted into the long hole of the bolt, the insertion pin will eventually reach room temperature. As a result, it thermally expands to expand the threaded portion of the bolt. As a result, the threaded portion is screwed tightly so as to push the nut and bite into the thread groove, so that the nut does not loosen even if vibration is applied to the bolt.

第5の発明は、第4の発明において、前記挿入ピンは、SUS301、SUS304、SUS304L、SUS309S、SUS310S、SUS316、SUS316L、SUS317、SUS321、SUS347のうち、いずれかからなることを特徴とする締結具である。これらのステンレススチールは、その熱膨張係数が他の金属製ねじ材料に比べて大きいため、熱膨張によりボルトのねじ部が強くナットに食い込み、より確実にナットの緩みを防止できる。   According to a fifth invention, in the fourth invention, the insertion pin is composed of any one of SUS301, SUS304, SUS304L, SUS309S, SUS310S, SUS316, SUS316L, SUS317, SUS321, and SUS347. It is. Since these stainless steels have a larger coefficient of thermal expansion than other metal screw materials, the screw thread portion of the bolt strongly bites into the nut due to thermal expansion, and the nut can be prevented from loosening more reliably.

第6の発明は、第4または第5の発明において、前記挿入ピンを常温以下に冷却しておき、前記ボルトにナットを螺合した後に、前記挿入ピンを前記ボルトの長孔に圧入することを特徴とする締結方法である。このような締結方法によれば、ボルトにナットを螺合した後に、その挿入ピンをボルトの長孔に圧入すれば、やがてこの挿入ピンが常温になることで熱膨張してボルトのねじ部を拡径する。これによって、そのねじ部がナットを押し広げてねじ溝に食い込むようにしっかりと螺合するため、ボルトに振動などが加わってもナットが緩んだりすることがなくなる。   According to a sixth invention, in the fourth or fifth invention, the insertion pin is cooled to a room temperature or lower, and a nut is screwed into the bolt, and then the insertion pin is press-fitted into a long hole of the bolt. It is the fastening method characterized by these. According to such a fastening method, if the nut is screwed into the bolt and then the insertion pin is press-fitted into the elongated hole of the bolt, the insertion pin eventually reaches a normal temperature and is thermally expanded, so that the screw portion of the bolt is removed. Expand the diameter. As a result, the threaded portion is screwed tightly so as to push the nut and bite into the thread groove, so that the nut does not loosen even if vibration is applied to the bolt.

第7の発明は、ボルトとナットと圧入ピンとを有し、前記ボルトのねじ部に、前記挿入ピンを圧入するスリットを有することを特徴とする締結具である。このような構成によれば、ボルトにナットを螺合した後に、前記圧入ピンを前記ボルトのスリットに圧入すれば、そのねじ部が拡径してナットを押し広げるようにしっかりと螺合するため、ボルトに振動などが加わってもナットが緩んだりすることがなくなる。また、構造も簡単であるため、製造コストも安価となる。   A seventh invention is a fastener having a bolt, a nut, and a press-fit pin, and having a slit for press-fitting the insertion pin in a screw portion of the bolt. According to such a configuration, if the nut is screwed into the bolt and then the press-fit pin is press-fitted into the slit of the bolt, the threaded portion is screwed firmly so that the diameter of the screw expands and the nut is pushed wide. Even when vibration is applied to the bolt, the nut will not loosen. Further, since the structure is simple, the manufacturing cost is low.

本発明によれば、ボルトのねじ部が熱膨張などによって拡径してナットを押し広げるようにしてそのねじ溝に食い込むようにしっかりと螺合する。これによって、ボルトに振動などが加わっても簡単にナットが緩んだりすることがなくなる。また、構造も簡単であるため、製造コストも安価となる。   According to the present invention, the threaded portion of the bolt is firmly screwed so as to bite into the threaded groove by expanding the diameter by thermal expansion or the like and pushing the nut. As a result, the nut is not easily loosened even if vibration is applied to the bolt. Further, since the structure is simple, the manufacturing cost is low.

本発明に係る締結具100の第1の実施形態を示す斜視図である。1 is a perspective view showing a first embodiment of a fastener 100 according to the present invention. ねじ部12のねじ山の径(外径)d1と、ナット20のねじ溝の径(内径)d2との関係を示した説明図である。4 is an explanatory diagram showing the relationship between the diameter (outer diameter) d1 of the thread of the threaded portion 12 and the diameter (inner diameter) d2 of the thread groove of the nut 20. FIG. 第1の実施形態に係る締結方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the fastening method which concerns on 1st Embodiment. 本発明に係る締結具100の第2の実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows 2nd Embodiment of the fastener 100 which concerns on this invention. 挿入ピン30の径d3と、ボルト10の長穴14の径d4との関係を示した説明図である。4 is an explanatory diagram showing the relationship between the diameter d3 of the insertion pin 30 and the diameter d4 of the elongated hole 14 of the bolt 10. FIG. 第2の実施形態に係る締結方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the fastening method which concerns on 2nd Embodiment. 挿入ピン30を冷却する冷却ボックス40を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the cooling box 40 which cools the insertion pin 30. FIG. 本発明に係る締結具100の第3の実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows 3rd Embodiment of the fastener 100 which concerns on this invention. 第2の実施形態に係る締結方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the fastening method which concerns on 2nd Embodiment.

次に、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。
〔第1の実施形態〕
図1は本発明に係る締結具100の第1の実施形態を示す斜視図である。図示するように、この締結具100は、ボルト10と、このボルト10と螺合するナット20とから構成されている。このボルト10は、六角形状のボルト頭部11とこれと一体となったねじ部12を有しており、さらにこのねじ部12の軸部にはその先端からボルト頭部11に貫通するように長孔13が形成されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a first embodiment of a fastener 100 according to the present invention. As shown in the figure, the fastener 100 includes a bolt 10 and a nut 20 that is screwed into the bolt 10. The bolt 10 has a hexagonal bolt head 11 and a screw portion 12 integrated with the hexagonal bolt head 11, and the shaft portion of the screw portion 12 penetrates the bolt head 11 from its tip. A long hole 13 is formed.

このボルト10は、その熱膨張係数が他の一般的な金属よりも大きい金属、例えばSUS301、SUS304、SUS304L、SUS309S、SUS310S、SUS316、SUS316L、SUS317、SUS321、SUS347のようなステンレス鋼から構成されている。これら各ステンレス鋼の平均熱膨張係数(10−6/℃、0〜100℃)は、SUS301が16.9、SUS304およびSUS304Lが17.3、SUS309Sが14.9、SUS310Sが14.4、SUS316およびSUS316LならびにSUS317が16.0、SUS321およびSUS347が16.7であり、他のステンレス鋼や他のねじ材料、例えば普通鋼、炭素鋼、合金鋼などに比べると約1.5倍〜2.0程度の高い熱膨張係数を有している。 The bolt 10 is made of a metal having a thermal expansion coefficient larger than that of other general metals, for example, stainless steel such as SUS301, SUS304, SUS304L, SUS309S, SUS310S, SUS316, SUS316L, SUS317, SUS321, and SUS347. Yes. The average thermal expansion coefficients (10 −6 / ° C., 0 to 100 ° C.) of these stainless steels are 16.9 for SUS301, 17.3 for SUS304 and SUS304L, 14.9 for SUS309S, 14.4 for SUS310S, and SUS316. SUS316L and SUS317 are 16.0, SUS321 and SUS347 are 16.7, and about 1.5 times to 2.times higher than other stainless steels and other screw materials such as ordinary steel, carbon steel, alloy steel and the like. It has a high thermal expansion coefficient of about zero.

そして、このボルト10のねじ部12の外径d1(ねじ山)の大きさは、図2に示すように常温時(例えば0〜40℃の温度域のとき)は、これと螺合するナット20のねじ溝の内径d2よりもやや大きく、低温時(例えば−10〜−50℃に冷却する)は熱収縮により、ナット20と螺合できるようにそのねじ溝の内径d2と同等またはそれ以下になる大きさとなっている。   Then, the outer diameter d1 (thread) of the threaded portion 12 of the bolt 10 is as shown in FIG. 2 at a normal temperature (for example, in a temperature range of 0 to 40 ° C.). It is slightly larger than the inner diameter d2 of the 20 thread groove, and is equal to or less than the inner diameter d2 of the thread groove so that it can be screwed into the nut 20 by thermal contraction at a low temperature (for example, cooled to −10 to −50 ° C.). It becomes the size that becomes.

図3は、このような構成をした本発明に係る締結具100の締結方法を示したものである。先ず、同図(A)に示すように締結前のボルト10の長孔にスプレー式の瞬間冷却剤を噴射してボルト10全体を氷点下、例えば−10〜40℃程度まで一気に冷却する。ここで使用するスプレー式の瞬間冷却剤としては特に限定されるものでなく、市販のものを用いることができる。例えば、ヘンケルジャパン株式会社製の製品(商品名「ロックタイト(登録商標) フリーズ&リリース」)などを用いれば、数秒〜十数秒噴射することでボルト10全体を−43℃まで一気に冷却することができる。   FIG. 3 shows a fastening method of the fastener 100 according to the present invention having such a configuration. First, as shown in FIG. 2A, a spray-type instantaneous coolant is injected into the elongated hole of the bolt 10 before fastening to cool the entire bolt 10 to a temperature below the freezing point, for example, about -10 to 40 ° C. The spray type instantaneous coolant used here is not particularly limited, and commercially available products can be used. For example, if a product (trade name “Loctite (registered trademark) freeze & release”) manufactured by Henkel Japan Co., Ltd. is used, the entire bolt 10 can be cooled to −43 ° C. at a stroke by spraying for several seconds to several tens of seconds. .

このようにしてボルト10を−40℃程度まで冷却すると、熱収縮によってそのねじ部12の外径d1が常温時(例えば20℃)のときよりも約10%程度小さくなることが確認されている。そして、この冷却状態を保ったまま同図(B)に示すようにそのねじ部12にナット20を螺合すれば、スムーズにその締結作業を行うことができる。その後、その状態のまま放置すると、同図(C)に示すようにボルト10の温度が常温域まで上昇していくに従って熱膨張し、そのねじ部12の外径d1も徐々に元の大きさに戻ってくる。   When the bolt 10 is cooled to about −40 ° C. in this way, it has been confirmed that the outer diameter d1 of the screw portion 12 is about 10% smaller than that at normal temperature (for example, 20 ° C.) due to thermal contraction. . Then, if the nut 20 is screwed into the screw portion 12 as shown in FIG. 4B while maintaining this cooling state, the fastening operation can be performed smoothly. Thereafter, if left in that state, the bolt 10 is thermally expanded as the temperature of the bolt 10 rises to the normal temperature range as shown in FIG. 3C, and the outer diameter d1 of the threaded portion 12 gradually becomes the original size. Come back to.

常温域におけるねじ部12の外径d1は、上述したようにナット20のねじ溝の内径d2よりもやや大きくなっていることから、温度上昇に伴ってそのねじ部12はナット20のねじ溝に徐々に食い込むように膨張し、やがてナット20のねじ溝を押し広げるようにナット20ときつく密着する。これによって、ナット20がボルト10にがっちりと螺合するため、ボルト10に振動などが加わってもナット20が簡単に緩んだりすることがなくなる。   Since the outer diameter d1 of the screw portion 12 in the normal temperature region is slightly larger than the inner diameter d2 of the screw groove of the nut 20 as described above, the screw portion 12 becomes a screw groove of the nut 20 as the temperature rises. The nut 20 expands so that it gradually bites in, and eventually closes tightly so that the thread groove of the nut 20 is pushed and expanded. As a result, the nut 20 is securely screwed onto the bolt 10, so that the nut 20 is not easily loosened even when vibration is applied to the bolt 10.

そして、この状態からナット20を外す際には、同じようにそのボルト10の長孔13にスプレー式の瞬間冷却剤を数秒〜十数秒噴射すれば、これが熱収縮してそのねじ部12の外径d1が小さくなるため、簡単にナット20を外すことができる。なお、ボルト10に形成された長孔13は、貫通していなくても良く、また、ねじ部12の先端側から穿孔した構造であって良い。また、このボルト10は、前述したようなステンレス鋼に限るものでなく、炭素鋼やチタン、アルミその他の金属や樹脂であっても良い。   When the nut 20 is removed from this state, if the spray-type instantaneous coolant is sprayed into the elongated hole 13 of the bolt 10 for several seconds to several tens of seconds, the heat shrinks and the outside of the screw portion 12 is removed. Since the diameter d1 becomes small, the nut 20 can be easily removed. In addition, the long hole 13 formed in the bolt 10 may not be penetrated, and may have a structure drilled from the distal end side of the screw portion 12. The bolt 10 is not limited to stainless steel as described above, and may be carbon steel, titanium, aluminum, or other metals or resins.

〔第2の実施形態〕
次に、図4乃至図7は本発明に係る締結具100の第2の実施形態を示したものである。図示するように、この締結具100は、ボルト10と、これと螺合するナット20と、挿入ピン30とから構成されている。そして、ボルト10のねじ部12の軸部には、これを貫通するように長孔14が形成されており、この長孔14に前記挿入ピン30が挿入されるようになっている。
[Second Embodiment]
Next, FIG. 4 thru | or FIG. 7 shows 2nd Embodiment of the fastener 100 which concerns on this invention. As shown in the drawing, the fastener 100 includes a bolt 10, a nut 20 that is screwed with the bolt 10, and an insertion pin 30. And the long hole 14 is formed in the axial part of the thread part 12 of the volt | bolt 10 so that this may be penetrated, and the said insertion pin 30 is inserted in this long hole 14. As shown in FIG.

この挿入ピン30は、その先端がややテーパー状に縮径した先端部31を有すると共にその頂部には打込用の平部32が一体的に形成されており、その全体形状は略釘形状となっている。そして、ボルト10に形成された長孔14のボルト頭部11側には、段部14aが形成されており、この挿入ピン30をその先端部31側から長孔14に挿入した際に、その平部32が段部14aに嵌ってその表面が略面一になるようになっている。   The insertion pin 30 has a distal end portion 31 whose distal end has a slightly tapered diameter, and a flat portion 32 for driving is integrally formed on the top portion, and the overall shape thereof is substantially a nail shape. It has become. And the step part 14a is formed in the bolt head 11 side of the long hole 14 formed in the volt | bolt 10, When this insertion pin 30 is inserted in the long hole 14 from the front-end | tip part 31 side, The flat portion 32 is fitted into the step portion 14a so that the surface thereof is substantially flush.

この挿入ピン30は、前記第1実施の形態と同様にその熱膨張係数が他の一般的な金属よりも大きい金属、例えばSUS301、SUS304、SUS304L、SUS309S、SUS310S、SUS316、SUS316L、SUS317、SUS321、SUS347のようなステンレス鋼から構成されている。   As in the first embodiment, the insertion pin 30 has a larger coefficient of thermal expansion than other general metals, such as SUS301, SUS304, SUS304L, SUS309S, SUS310S, SUS316, SUS316L, SUS317, SUS321, It is made of stainless steel such as SUS347.

この挿入ピン30の外径d3の大きさは、図5に示すように常温時(例えば0〜40℃の温度域のとき)は、ボルト10の長孔14の内径d4よりもやや大きく、低温時(例えば−10〜−50℃)は熱収縮により、その長孔14の内径d4と同等またはそれ以下になる大きさとなっている。   The outer diameter d3 of the insertion pin 30 is slightly larger than the inner diameter d4 of the long hole 14 of the bolt 10 at room temperature (for example, in the temperature range of 0 to 40 ° C.) as shown in FIG. At times (for example, −10 to −50 ° C.), the size becomes equal to or less than the inner diameter d4 of the long hole 14 due to thermal contraction.

図6は、このような構成をした本発明に係る締結具100の締結方法を示したものである。先ず、同図(A)に示すように、挿入前の挿入ピン30を冷却してその全体を−40℃程度まで一気に冷却する。この挿入ピン30の冷却方法としては、前記実施の形態のようなスプレー式の瞬間冷却剤を直接噴射して全体を冷却する方法であっても良いが、本数が多い場合には、例えば図7に示すような専用の冷却ボックス40を用いれば冷却剤を無駄に消費することなく効率的に冷却することができる。   FIG. 6 shows a method of fastening the fastener 100 according to the present invention having such a configuration. First, as shown in FIG. 2A, the insertion pin 30 before insertion is cooled and the whole is cooled to about −40 ° C. all at once. As a method of cooling the insertion pin 30, a method of directly spraying a spray-type instantaneous coolant as in the above-described embodiment and cooling the whole may be used. If the dedicated cooling box 40 as shown in FIG. 5 is used, the coolant can be efficiently cooled without wasting the coolant.

この冷却ボックス40は、立方体状の筐体41の上面に差込孔42を複数形成すると共にその側面に冷却剤注入穴43を形成したものである。そして、図示するようにこれらの差込孔42にそれぞれ挿入ピン30を差し込んで吊るように保持した状態で冷却剤注入穴43から前記実施の形態のようなスプレー式の瞬間冷却剤を筐体41内に数秒〜十数秒間注入すれば、各差込孔42に保持された複数本の挿入ピン30を−40℃程度まで一気に安全かつ効率的に冷却することができる。   The cooling box 40 has a plurality of insertion holes 42 formed on the upper surface of a cubic housing 41 and a coolant injection hole 43 formed on the side surface thereof. Then, as shown in the figure, the spray type instantaneous coolant as in the above-described embodiment is supplied from the coolant injection hole 43 while the insertion pins 30 are inserted into the insertion holes 42 and held so as to be hung. If it is injected into the inside for several seconds to several tens of seconds, the plurality of insertion pins 30 held in each insertion hole 42 can be cooled to about -40 ° C. at a stretch safely and efficiently.

このようにして挿入ピン30を−40℃程度まで冷却すると、熱収縮によってその径d3が常温時(例えば20℃)のときよりも約10%程度小さくなることが確認されている。そして、この冷却状態を保ったまま同図(B)に示すようにそのボルト10の長穴14にそのテーパー状の先端部31から挿入する。この作業に際しては挿入ピン30の径d3が縮径していることからスムーズに挿入することができるが、そうでない場合にはハンマーなどでその頭部32を叩いて圧入するようにしても良い。   When the insertion pin 30 is cooled to about −40 ° C. in this way, it has been confirmed that the diameter d3 is about 10% smaller than that at normal temperature (for example, 20 ° C.) due to thermal contraction. Then, while maintaining this cooling state, the taper is inserted into the elongated hole 14 of the bolt 10 from the tapered tip 31 as shown in FIG. In this operation, since the diameter d3 of the insertion pin 30 is reduced, the insertion can be smoothly performed. However, if not, the head 32 may be struck by a hammer or the like for press-fitting.

その後、その状態のまま放置すると、同図(C)に示すように挿入ピン30の温度が常温域まで上昇していくに従って熱膨張し、その外径d3も元の大きさに戻ってくる。上述したように常温域における挿入ピン30の外径d3は、ボルト10の長穴14の径d4よりもやや大きくなっていることから、温度上昇に伴ってボルト10の長穴14の表面に強く密着し、やがてその長穴14を押し広げるように拡径する。   Thereafter, if left in that state, as shown in FIG. 3C, the insertion pin 30 is thermally expanded as the temperature of the insertion pin 30 rises to the normal temperature range, and the outer diameter d3 also returns to the original size. As described above, since the outer diameter d3 of the insertion pin 30 in the normal temperature region is slightly larger than the diameter d4 of the elongated hole 14 of the bolt 10, it strongly adheres to the surface of the elongated hole 14 of the bolt 10 as the temperature rises. The diameter is increased so that the long holes 14 will be expanded.

すると、第1の実施形態と同様にボルト10のねじ部12がナット20のねじ溝表面にに徐々に食い込むように膨張し、やがてナット20のねじ溝を押し広げるようにナット20と密着する。これによって、ボルト10とナット20がしっかりと螺合するため、ボルト10に振動などが加わってもナット20が簡単に緩んだりすることがなくなる。   Then, similarly to the first embodiment, the threaded portion 12 of the bolt 10 expands so as to gradually bite into the surface of the thread groove of the nut 20, and eventually comes into close contact with the nut 20 so as to expand the thread groove of the nut 20. As a result, the bolt 10 and the nut 20 are firmly screwed together, so that the nut 20 is not easily loosened even if vibration is applied to the bolt 10.

そして、この状態からボルト10を外す際には、挿入ピン30の頭部31あるいはボルト10全体にスプレー式の瞬間冷却剤を噴射すれば、挿入ピン30またはボルト10全体熱収縮してそのねじ部12の外径d1が小さくなるため、簡単にナット20を外すことができる。しかも、本実施の形態の締結具100もその構造は簡単であるため、製造コストも安価となる。なお、ボルト10に形成された長孔14も貫通していなくても良く、また、ねじ部12の先端側から穿孔し、その先端側から挿入ピン30を挿入するようにしても良い。また、この挿入ピン30は、前述したようなステンレス鋼に限るものでなく、炭素鋼やチタン、アルミその他の金属や樹脂であっても良い。   When the bolt 10 is removed from this state, if the spray type instantaneous coolant is sprayed on the head 31 of the insertion pin 30 or the entire bolt 10, the insertion pin 30 or the entire bolt 10 is thermally contracted and its threaded portion. Since the outer diameter d1 of 12 becomes small, the nut 20 can be easily removed. Moreover, since the fastener 100 of the present embodiment is also simple in structure, the manufacturing cost is low. In addition, the long hole 14 formed in the bolt 10 may not be penetrated, or the screw portion 12 may be perforated from the tip side and the insertion pin 30 may be inserted from the tip side. Further, the insertion pin 30 is not limited to stainless steel as described above, and may be carbon steel, titanium, aluminum, or other metals or resins.

〔第3の実施形態〕
次に、図8および図9は本発明に係る締結具100の第3の実施形態を示したものである。図示するようにこの締結具100は、ボルト10と、このボルトに螺合するナット20と、圧入ピン50とから構成されている。そして、ボルト10のねじ部12には、スリット(切れ込み)Sが形成されており、このスリットSに圧入ピン50が圧入されるようになっている。このスリットSは、ねじ部12の先端側から略その全体に亘って形成されており、ねじ部12をその先端側から縦方向に分割可能となっている。
[Third Embodiment]
Next, FIGS. 8 and 9 show a third embodiment of the fastener 100 according to the present invention. As shown in the figure, the fastener 100 includes a bolt 10, a nut 20 that is screwed to the bolt, and a press-fit pin 50. A slit (cut) S is formed in the screw portion 12 of the bolt 10, and the press-fit pin 50 is press-fitted into the slit S. This slit S is formed over substantially the whole from the tip side of the screw portion 12, and the screw portion 12 can be divided in the vertical direction from the tip side.

一方、圧入ピン50は、その全体が先端側に向かってややテーパー状に縮径しており、その頂部には打込用の平部51が一体的に形成されており、その全体形状は略画鋲形状となっている。なお、この圧入ピン50も炭素鋼やステンレス鋼などの強度の高い材料から形成されている。   On the other hand, the entire press-fit pin 50 has a diameter that is slightly tapered toward the distal end side, and a flat portion 51 for driving is integrally formed at the top, and the overall shape is substantially the same. It has a thumbtack shape. The press-fit pin 50 is also made of a material having high strength such as carbon steel or stainless steel.

図9は、このような構成をした本発明に係る締結具100の締結方法を示したものである。先ず、同図(A)および(B)に示すように通常のボルトと同様にそのボルト10のねじ部12にナット20を螺合する。このとき、同図(B)に示すようにナット20を規定位置まで螺合したときにねじ部12の先端がナット20から所定長さ、例えば10〜20mm程度突き出るようにそのねじ部12を有するボルト10を選択しておく。   FIG. 9 shows a fastening method of the fastener 100 according to the present invention having such a configuration. First, as shown in FIGS. 4A and 4B, a nut 20 is screwed into the threaded portion 12 of the bolt 10 in the same manner as a normal bolt. At this time, as shown in FIG. 4B, when the nut 20 is screwed to a specified position, the screw portion 12 has the screw portion 12 so that the tip of the screw portion 12 protrudes from the nut 20 by a predetermined length, for example, about 10 to 20 mm. The bolt 10 is selected.

そして、ナット20を規定位置まで螺合したならば、同図(C)に示すようにナット20から突き出たねじ部12の先端側からそのスリットS内に圧入ピン50を圧入する。通常このボルト10は炭素鋼やステンレス鋼などの高硬度な材料からなっているため、素手で圧入するのは困難であるため、例えば圧入ピン50をスリットSの先端に指で軽く差し込んで保持した状態でハンマーなどで強く叩く。   When the nut 20 is screwed to the specified position, the press-fit pin 50 is press-fitted into the slit S from the tip end side of the screw portion 12 protruding from the nut 20 as shown in FIG. Since this bolt 10 is usually made of a high hardness material such as carbon steel or stainless steel, it is difficult to press-fit with bare hands. For example, the press-fit pin 50 is lightly inserted into the tip of the slit S with a finger and held. Striking it with a hammer in the condition.

すると、同図(C)に示すようにねじ部12先端のスリットS内に圧入ピン50が圧入されると同時に、そのスリットSが左右に別れて径方向外方に拡径するように広がる。これによって前記実施の形態と同様にねじ部12がナット20を押し広げるようにしっかりと密着するため、ボルト10に振動などが加わってもナット20が緩んだりすることがなくなる。さらに本実施の形態では、締結後にはねじ部12の外径がその先端側になるに従って大きくなっているため、仮にナット20が緩んだとしてもそれがそのままねじ部12先端から脱落してしまうようなことはない。さらに本実施の形態でも構造が簡単であるため、製造コストも安価となる。   Then, as shown in FIG. 6C, the press-fit pin 50 is press-fitted into the slit S at the tip of the screw portion 12, and at the same time, the slit S is separated into the left and right so as to expand radially outward. As a result, as in the above-described embodiment, the screw portion 12 is firmly in contact with the nut 20 so as to spread the nut 20, so that the nut 20 is not loosened even if vibration is applied to the bolt 10. Further, in the present embodiment, after the fastening, the outer diameter of the screw portion 12 becomes larger as it goes to the tip end side, so that even if the nut 20 is loosened, it will fall off from the tip end of the screw portion 12 as it is. There is nothing wrong. Further, since the structure is simple in this embodiment, the manufacturing cost is also low.

なお、このねじ部12先端にさらにスリットSと繋がる小穴Hやテーパー状の溝Mを形成し、この小穴Hや溝Mをガイドとして圧入ピン50を圧入するようにすれば、より確実かつ容易にねじ部12の拡径作業を行うことができる。また、このスリットSは複数であっても良く、そのねじ部12が3つ以上に割れるような構造であっても良い。   If a small hole H or a tapered groove M connected to the slit S is further formed at the tip of the screw portion 12, and the press-fit pin 50 is press-fitted using the small hole H or the groove M as a guide, it is more reliable and easy. The diameter-expanding work of the screw part 12 can be performed. Further, the slit S may be plural, and may have a structure in which the threaded portion 12 can be divided into three or more.

100…締結具
10…ボルト
11…頭部
12…ねじ部
13、14…長穴
20…ナット
30…挿入ピン
40…冷却ボックス
41…筐体
42…差込孔
43…注入穴
50…圧入ピン
S…スリット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Fastener 10 ... Bolt 11 ... Head 12 ... Screw part 13, 14 ... Long hole 20 ... Nut 30 ... Insertion pin 40 ... Cooling box 41 ... Housing 42 ... Insertion hole 43 ... Injection hole 50 ... Press-fit pin S …slit

Claims (3)

ボルトとナットと挿入ピンとからなり、前記ボルトのねじ部の軸部に前記挿入ピンを挿入する長孔を有すると共に、前記挿入ピンのが、常温域においては前記長孔のよりも大きく、かつ−10℃以下の低温域では熱収縮により前記長孔の径と同等またはそれよりも小さくなっていることを特徴とする締結具。It consists of a bolt, a nut, and an insertion pin, and has a long hole for inserting the insertion pin in the shaft portion of the screw portion of the bolt, and the diameter of the insertion pin is larger than the diameter of the long hole in a normal temperature range , And the fastener characterized by being equivalent to the diameter of the said long hole or smaller than that by the heat shrink in the low temperature range below -10 degreeC. 請求項に記載の締結具において、
前記挿入ピンは、SUS301、SUS304、SUS304L、SUS309S、SUS310S、SUS316、SUS316L、SUS317、SUS321、SUS347のうち、いずれかからなることを特徴とする締結具。
The fastener according to claim 1 ,
The fastener is characterized in that the insertion pin is made of any one of SUS301, SUS304, SUS304L, SUS309S, SUS310S, SUS316, SUS316L, SUS317, SUS321, and SUS347.
請求項またはに記載の締結具を用いた締結方法であって、
前記挿入ピンを、その径が前記長孔の径と同等またはそれよりも小さくなる温度に冷却しておき、前記ボルトにナットを螺合した後に、前記挿入ピンを前記ボルトの長孔に圧入することを特徴とする締結方法。
A fastening method using the fastener according to claim 1 or 2 ,
The insertion pin is cooled to a temperature whose diameter is equal to or smaller than the diameter of the elongated hole, and after inserting a nut into the bolt, the insertion pin is press-fitted into the elongated hole of the bolt. The fastening method characterized by the above-mentioned.
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