JP6752836B2

JP6752836B2 - 締結用ねじ及び締結用ねじの締付け管理方法

Info

Publication number: JP6752836B2
Application number: JP2018017435A
Authority: JP
Inventors: 昌弘鎌田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2018-02-02
Filing date: 2018-02-02
Publication date: 2020-09-09
Anticipated expiration: 2038-02-02
Also published as: CN110131274A; CN110131274B; US20190242423A1; JP2019132409A

Description

本発明は、締結用のねじ及びねじの締結方法に関するものである。

従来、締結用ねじの締付け管理方法として、トルク締付け法と、トルク勾配締付け法などが知られている。
トルク締付け法は、ねじの締付けトルクにより、ねじの軸力を推定するものである。例えば、トルクレンチなどにより、締付けトルクを測定することにより行われる。これは、ねじの締付けトルクが、ねじの軸力と線形関係にあることを利用したものである。
また、トルク勾配締付け法は、ねじの締付けトルクおよび締付け回転角を検出し、締付け回転角に対する締付けトルクの勾配の変化より締付けの管理を行うものである。例えば、ボルトの軸に沿って穴を開け、穴の中に歪み検出器を挿入し、ボルトに生じる延びを検出するものも知られている（特許文献１）。

２００５−９１０８６号公報

トルク締付け法においては、締付けトルクがねじと座面との間の摩擦力や、ねじ溝での摩擦力などの影響を受けることから、大径長尺のねじに用いる場合には、ねじの締付けトルクが一定であっても、ねじの軸力のバラつきが大きくなる場合がある。
大径長尺のねじは、ねじと座面との接触面積が大きく、ねじ溝での接触面積も大きくある。このため、トルク締付け法を用いた場合には、大径長尺のねじは、摩擦による影響により、軸力のバラつきが生じやすい。また、ピッチの小さい細目ねじにおいても、ねじと締結される部材との接触面積が大きくなり、摩擦の影響を受け易くなる。
このため、複数のねじに対して要求される軸力を均一にすることが難しい。また、締結後にねじの軸力が低下した場合には、締結部の異常を把握し難い。

また、トルク勾配締付け法は、特許文献１に記載されたもののように、ねじの軸力の管理が可能であるが、ねじ自体の構造が複雑となる。ねじにそれぞれ検出器が挿入され、その検出器にリード線が接続し、ねじ力の測定をする必要がある。また、各ねじに接続された検出器の値を専用の装置によって認識する必要がある。
このため、ねじの取付け作業および軸力の管理が煩雑になる。
上述した従来の欠点に鑑み、本発明の目的は、大径長尺のねじにおいても、締結時のねじに生じる軸力を把握しやすく、締結後のねじの軸力を容易に管理できる締結用ねじを提供する事である。

本発明は、頭部から円筒部内に該円筒部の延出方向に沿って設けた穴と、前記穴に挿入され、前記穴の底面に一端を固定するとともに、前記頭部より突出した第一表示部を有する棒体と、を有し、前記第一表示部は、前記棒体の他端の外周面を着色して構成し、前記穴の前記頭部側の内周面は、前記第一表示部とは異なる色彩で着色し、未締結もしくは軸力が不足の場合、外側から前記第一表示部の色彩が視認でき、適正な軸力が発生した場合、前記第一表示部の色彩が前記穴内に隠れて外側から視認できなくなり、軸力が過大な場合、前記第一表示部がさらに隠れて前記穴の内周面の、前記第一表示部とは異なる色彩が視認可能に構成されていることを特徴とする。
この構成によれば、ねじの伸びを直接的に認識でき、実際に発生している軸力を容易に認識できる。また、頭部の形状より、ねじの締結時に所定の軸力の発生を認識しやすくなる。また、トルクレンチなどの管理工具を用いることなく、所定の軸力での締結を行える。また、締結後の軸力の減少や増加を目視で確認できる。

さらに、本発明は、頭部から円筒部内に該円筒部の延出方向に沿って設けた穴に、棒体を挿入し、該棒体の一端を前記穴の底面に当接させ、前記棒体の前記頭部より突出した他端に色彩を着色して第一表示部を形成し、前記穴の前記頭部側の内周面に、前記第一表示部とは異なる色彩を着色し、未締結もしくは軸力が不足の場合、外側から前記第一表示部の色彩を視認し、適正な軸力が発生した場合、前記第一表示部の色彩が前記穴内に隠れて外側から視認できなくなり、軸力が過大な場合、前記第一表示部がさらに隠れて前記穴の内周面の、前記第一表示部とは異なる色彩を視認することにより、締結状態を判断することを特徴とする。
この構成によれば、ねじの伸びを直接的に認識でき、摩擦力などによる締付けトルク変化を無視して、実際に発生している軸力を容易に認識できる。

本発明によれば、ねじの伸びを直接的に認識し、実際に発生している軸力を容易に認識できる。また、トルクレンチなどの管理工具を用いることなく、所定の軸力での締結を行える。さらに、締結後の軸力の減少や増加を目視で確認できる。
これにより、大径長尺のねじにおいても、締結時のねじに生じる軸力を把握しやすく、締結後のねじの軸力を容易に管理できる締結用ねじを提供できる。

実施形態１のねじの構成を示す断面図である。軸力応じた表示部の状態を示す斜視図である。棒体先端の変形例を示す断面図である。

［実施形態１］
本発明の第１実施形態に係る締結用ねじ１について、図１および図２を用いて説明する。
図１は実施形態１の締結用ねじの構成を示す断面図であり、図２は軸力に応じた表示部の状態を示す斜視図である。

まず、本発明の第１実施形態に係る締結用ねじ１の全体構成について説明する。
図１において、締結用ねじ１は、頭部２、円筒部３、頭部２および円筒部３に挿入される棒体４により構成されている。なお、本実施形態において、締結用ねじ１の一例として、六角ボルトを用いる。
締結用ねじ１は雄ねじであり、円筒部３を被締結部材に挿入し、図示しない雌ねじに螺装し、円筒部３に軸力を発生させて、被締結部材を締結するものである。

締結用ねじ１の上部を構成する頭部２は、六角柱形状に構成されており、頭部２の側面にレンチ等の締付け工具が装着され、締結用ねじ１に締付けトルクを伝達する。
そして、頭部２の下部には、円柱形状の円筒部３が下方に向けて延出されている。円筒部３は、均一な外径の円柱体により構成される。
円筒部３の下端には、円筒部３の外周面にねじ溝を刻まれており、このねじ溝により、ねじ部３２が形成される。ねじ部３２は円筒部３の中途部から下端まで設けられている。

締結用ねじ１において、頭部２と円筒部３には、円筒部３の延出方向に沿って、直線状の挿入穴３３が形成されている。挿入穴３３は、頭部２の上面２１より、円筒部３内の中途部まで設けられており、挿入穴３３の底面３４は、ねじ部３２の上方内側に位置する。
挿入穴３３は、締結用ねじ１の中心部に設けられるものであり、頭部２の上面２１の中心部を通り、円筒部３内の中心部に沿って設けられる。
なお、挿入穴３３の底面３４の位置は、締結用ねじ１の円筒部３の長さと、ねじ部３２の長さとにより、適宜決定されるものであり、本実施形態に特定されるものでは無い。

挿入穴３３には棒体４が挿入されており、棒体４の下端部４１は挿入穴３３の底面３４の中央に固定されるものである。棒体４は直線的な円柱形状の棒であり、棒体４の全長は挿入穴３３の全長よりも長くなっている。
このため、棒体４の下端部４１を挿入穴３３の底面３４に固定した状態で、棒体４の上端部４２が、締結用ねじ１の頭部２の上面２１より突出するものである。
また、棒体４の外径は、挿入穴３３の内径よりも小さくなっており、棒体４と挿入穴３３の内周面との間には、隙間５が形成されるように構成されている。これにより、棒体４が挿入穴３３の内面と接触し難くなっている。

そして、棒体４の上端部４２と、頭部２の上面２１と、挿入穴３３の内面とにより、表示部６が構成される。
棒体４の上端部４２の挿入穴３３より突出した部位には、第一表示部４３が設けられている。第一表示部４３は、棒体４の上端部４２の外周面を、上面４２ａより下方に一定領域を着色することにより構成されている。
そして、挿入穴３３の頭部２の上面２１より一定の深さまでの内周面を着色することにより、第二表示部２３が設けられる。
表示部６は、第一表示部４３および第二表示部２３により構成されるものである。
なお、一例として、第一表示部４３を赤色に、第二表示部２３を黄色とすることにより、表示部６を目視にて認識しやすくしている。
また、赤色と黄色の長波長側の色彩を用いることにより、遠距離からの視認性を向上できる。

棒体４の上端部４２の上面よりの突出量Ｄ１は、締結用ねじ１に適切な軸力が発生した場合に、頭部２の上面２１と、棒体４の上面４２ａとが一致するように構成されている。
締結用ねじ１に軸力が発生すると、締結用ねじ１は軸方向に延びる。しかし、棒体４は挿入穴３３に底面３４に一端を固定するものであり、軸力の影響を受けない。このため、締結用ねじ１の伸びに関係なく一定の長さが保たれる。
そして、締結用ねじ１の頭部２に対する棒体４の上端部４２の位置により、締結用ねじ１の伸び、すなわち軸力を認識することが可能となる。

突出量Ｄ１は、円筒部３の伸び量と軸力との関係より決定されるものである。より詳しくは、円筒部３において、頭部２の下面２４から挿入穴３３の底面３４までの部分Ｌの伸び量と軸力との関係から決定される。
円筒部３が伸びることにより、棒体４が固定されている底面３４と頭部２の下面２４との距離が大きくなる。頭部２は軸力により延びないので、上面２１と下面２４との距離は一定である。
これにより、頭部２の上面２１と棒体４の上面４２ａとの位置の変化量から、部分Ｌの伸び量が解ることとなる。このため、適切な軸力を発生する部分Ｌの伸び量に合わせて、突出量Ｄ１を決定するものである。

次に、本実施形態の作用について、図２を参照して説明する。
図２において、状態Ａは、締結用ねじ１が未締結の状態、もしくは締結用ねじ１の軸力が不足している状態を示す。状態Ｂは、締結用ねじ１の締結が完了した状態であり、適正な軸力が生じている状態を示す。状態Ｃは、締結用ねじ１が過剰に締められた状態であり、過大な軸力が発生した状態を示す。

状態Ａに示す様に、締結用ねじ１が未締結の場合もしくは、軸力が不足している場合には、棒体４の上端部４２が、頭部２の上面２１より突出しており、第一表示部４３を締結用ねじ１の外側より、目視などにより認識できる。
状態Ｂに示す様に、締結用ねじ１の締結が完了して適正な軸力が発生している場合には、棒体４の第一表示部４３が埋没し、棒体４の上面４２ａの高さが頭部２の上面２１と一致する。このため、第一表示部４３が挿入穴３３内に隠れ、締結用ねじ１の外側より、目視などにより認識できなくなる。
状態Ｃに示す様に、締結用ねじ１を締め過ぎ、過大な軸力が発生している場合には、棒体４の第一表示部４３がさらに埋没し、棒体４の上面４２ａの高さが頭部２の上面２１よりも低くなる。このため、挿入穴３３内の第二表示部２３が露出し、締結用ねじ１の外側より、目視などにより認識できるようになる。
また、第一表示部４３と、第二表示部２３との色の違いにより、いずれが露出しているかを認識しやすくなる。

以上述べたように、本実施形態においては、締結用ねじ１において、挿入穴３３に棒体４を挿入し、棒体４の下端部４１を挿入穴３３の底面３４に固定して、棒体４の上端部４２を突出量Ｄ１だけ突出させている。これにより、締結用ねじ１の伸びを直接的に認識でき、実際に発生している軸力を容易に認識できる。
また、頭部２の上部の形状より、所定の軸力が発生しているか、どうかを認識しやすくなる。
さらに、トルクレンチなどの管理工具を用いることなく、所定の軸力での締結を行える。また、締結後の軸力の減少や増加を目視で確認できるものである。

次に、本発明における棒体４の変形例について説明する。
図３は、棒体先端の変形例を示す断面図である。
締結用ねじ１に挿入される棒体４の下端部４１には、小径部４１ａが設けられている。小径部４１ａは棒体４の延出方向に直交する断面形状が、棒体４の他の部位と比べて小径な円形となっている。小径部４１ａの外径は、例えば、棒体４の外径の三分の二としても良い。そして、棒体４の小径部４１ａは、挿入穴３３の底面３４に固定されている。

棒体４を締結用ねじ１の穴３３内に固定する手段として、抵抗溶接を用いることができる。この場合、棒体４は穴３３の底面３４に押し当てられ、棒体４と底面３４との間に適当な加圧力を加えられる。そして、棒体４と底面３４との間に電流を流し、接触抵抗に発生するジュール熱により、互いを溶融接着することとなる。

棒体４の小径部４１ａを底面３４に押し当てることにより、小径部４１ａの下面が小さいため、より小さな力で適当な加圧力が得られる。そして、電流を流す場合にも、小径部４１ａの小さな断面に電流が集中するとともに、溶融する部位の体積が少なくなる。このため、小径部４１ａが無い場合と比べて、より少ない電力で棒体４を穴３３の底面３４に固定でき、小径部４１ａ以外の部位が溶融し難くなる。
これにより、スポット溶接により棒体４を締結用ねじ１に固定しても、溶接による棒体４の長さの変動を抑え、棒体４の取り付け精度を向上できる。そして、円筒部３の伸びの測定精度を向上でき、締結用ねじ１の締結状態の判断精度を向上できる。

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の主旨を逸脱しない範囲で任意に変形及び応用が可能である。

１締結用ねじ
２頭部
３円筒部
４棒体
５隙間
２１上面
２３第二表示部
２４下面
３２ねじ部
３３挿入穴
３４底面
４１下端部
４１ａ小径部
４２上端部
４２棒体
４２ａ上面
４３第一表示部

Claims

頭部から円筒部内に該円筒部の延出方向に沿って設けた穴と、
前記穴に挿入され、前記穴の底面に一端を固定するとともに、前記頭部より突出した第一表示部を有する棒体と、を有し、
前記第一表示部は、前記棒体の他端の外周面を着色して構成し、前記穴の前記頭部側の内周面は、前記第一表示部とは異なる色彩で着色し、
未締結もしくは軸力が不足の場合、外側から前記第一表示部の色彩が視認でき、適正な軸力が発生した場合、前記第一表示部の色彩が前記穴内に隠れて外側から視認できなくなり、軸力が過大な場合、前記第一表示部がさらに隠れて前記穴の内周面の、前記第一表示部とは異なる色彩が視認可能に構成されている
ことを特徴とする締結用ねじ。
頭部から円筒部内に該円筒部の延出方向に沿って設けた穴に、
棒体を挿入し、該棒体の一端を前記穴の底面に当接させ、
前記棒体の前記頭部より突出した他端に色彩を着色して第一表示部を形成し、前記穴の前記頭部側の内周面に、前記第一表示部とは異なる色彩を着色し、
未締結もしくは軸力が不足の場合、外側から前記第一表示部の色彩を視認し、適正な軸力が発生した場合、前記第一表示部の色彩が前記穴内に隠れて外側から視認できなくなり、軸力が過大な場合、前記第一表示部がさらに隠れて前記穴の内周面の、前記第一表示部とは異なる色彩を視認することにより、
締結状態を判断することを特徴とする締結用ねじの締付け管理方法。