JP7393023B2 - ボルト締結体用防錆部材の加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ボルト締結体用防錆部材の加工方法に関する。更に詳しくは、鋼橋梁の添接部等で使用されている摩擦接合用トルシアボルト等に用いる、ボルト締結体用防錆部材の加工方法に関する。

鋼橋梁の添接部等において、摩擦接合用のボルト・ナット固定には、主にトルシア型ボルトが用いられている。トルシア型ボルトは、その機能上、施工現場で締め付け作業後に塗装を行う必要から、一般には防錆性能が低いとされている有機系ジンクリッチペイントにより防食下地塗装が行われている。このために、ねじ部等の角部の防食性が低く、早期に錆が発生することがある。トルシア型ボルトに限らないが、錆の発生を防止するために、露出しているボルト頭等に、電気防食法の犠牲陽極とし亜鉛製等で作られたもので、種々の構造の防食キャップ等でカバーするものが提案されている（特許文献１～４参照）。特許文献１に記載の防食キャップは、合成樹脂製のキャップ体１０の内周面に、割り溝２２等を入れた筒状の防食電流発生体２０Ｂを配置したものである（図５参照）。特許文献２に記載の防食用キャップ１は、中心に亜鉛等で作られた犠牲部材４と、その外周に筒状の絶縁材料５で作られ、犠牲部材４と絶縁材料５は充填材８で接着したもので、袋ナット状の形状をしている。

特許文献３に記載のボルトの防食用金具１は、袋ナット状の形をしており、締結後に防食用金具１はスパナでネジ込んでボルト８に固定されるものである。亜鉛等の防食用金具１に形成されためねじ３は、ボルト８のネジ部９とピッチが異なるために、ネジ部９の酸化皮膜、塗膜等を削るので、ボルト８と防食用金具１とは電気的に導通状態となり、ボルト８の腐食を防止できる。特許文献４に記載の防食用キャップ２は、ナット、又はボルトにネジ込む、又はカバーするものであり、亜鉛等で作られた袋ナット状のものである。

実開平３－１３０９０８号 特開２０００－７３１９０号 特開２００２－２４２９１７号 特開２０１１－９９１３９号

前述した特許文献１に記載の防食キャップは、合成樹脂製のキャップ体１０とその内周面の防食電流発生体２０Ｂの二層構造のものであり、樹脂と金属の２種類の素材を使用するので、生産コストが高くなり、かつ樹脂を含み環境に負荷がかかる。同様に、特許文献２に記載の防食キャップは、合成樹脂製の絶縁材料５と中心の亜鉛等の犠牲材料４と、両者を接着するエポキシ系等の充填材８の３層構造のものであり、樹脂と金属の３種類の素材を使用するもので、製造工程も複雑でありコストも高くなり、環境負荷も大きくなる。特許文献３のものは、ナット型をしているので、成形用金型、ねじ切り等の機械加工工程が必要でありコスト高となる。また、防食用金具１はスパナでネジ込んでボルト８に固定されるものであり、特殊な工具が必要なので、適正に固定するにはトルク管理も必要とし作業時間もかかる。同様に、特許文献４に記載の防食用キャップ２は、ナット状のものであるので、犠牲素材から切削、又は鋳造で作る必要があり生産性が低く、コスト高になる。

本発明は、以上のような背景技術とした発明であり、以下の目的を達成するものである。
本発明の目的は、量産性が良くコストが低い、ボルト締結体用防錆部材の加工方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、工具等を用いることなく施工性が良い、ボルト締結体用防錆部材の加工方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、環境負荷が少ない、ボルト締結体用防錆部材の加工方法を提供することにある。

本発明１のボルト締結体用防錆部材の加工方法は、
ボルト、ナットで締結するボルト締結体の防錆部材において、
前記防錆部材は、前記ボルトの雄ネジ部分をカバーし、内周面に雌ネジが形成され、軸線方向にスリットを有する板状の環状部材であり、
前記防錆部材の加工方法は、
板状材を所定寸法の板材に切断する切断工程と、
前記板材に塑性加工により、前記雄ネジ部分が嵌まる直線状の直線溝を形成して溝板を作る溝形成工程と、
前記溝板を円形に曲げて、前記環状部材とする曲げ工程とからなることを特徴とする。

本発明２のボルト締結体用防錆部材の加工方法は、本発明１のボルト締結体用防錆部材の加工方法において、前記防錆部材は、前記雄ネジ部分のねじ山と一致する螺旋状の溝が形成されていることを特徴とする。

本発明３のボルト締結体用防錆部材の加工方法は、本発明１又は２のボルト締結体用防錆部材の加工方法において、前記防錆部材は、前記雄ネジ部分の端面をカバーする端面カバーを有することを特徴とする。

本発明４のボルト締結体用防錆部材の加工方法は、本発明１又は２のボルト締結体用防錆部材の加工方法において、前記ボルトは、前記雄ネジ部分の一端に設けられ、前記雄ネジ部分にねじ込まれた前記ナットを一定トルクで締め付けると、前記雄ネジ部分から破断されるピンテールが付いたトルクボルトであり、前記防錆部材は、前記ピンテールの前記破断後に前記雄ネジ部分にねじ込まれるものであることを特徴とする。

本発明５のボルト締結体用防錆部材の加工方法は、本発明４のボルト締結体用防錆部材の加工方法において、前記溝形成工程は、上型と下型に凹凸溝を有する溝付け金型により、前記直線溝を前記板材に形成するものであり、
前記曲げ工程は、前記溝板を下型、上型の凸部及び凹部に曲げて円筒状に中心を曲げる中心曲げ工程、及び前記中心曲げ工程後の前記溝板の両端部を曲げて円環状に曲げる端部曲げ工程とからなることを特徴とする。

本発明のボルト締結体用防錆部材の加工方法は、量産性が良くコストが低く、環境負荷が少なく、工具等を用いることなく施工性が良いものとすることができた。

図１は、被締結体をボルト・ナットで固定した締結例を示した図であり、このボルトに本発明のボルト締結体用防錆部材を適用した状態を示す図である。 図２は、図１の円環状防錆部材１０を切断した断面図である。 図３は、円環状防錆部材１０の加工方法の概要を示す形状図であり、図３（ａ）～（ｄ）は、薄板状の板材から、塑性加工により円環状防錆部材１０を加工するまでの形状の図である。 図４（ａ）～（ｃ）は、図３（ａ）～（ｄ）で説明した溝付け加工、曲げ加工で用いる具体的な金型の概要図である。 図５は、他の実施の形態を示す円環状防錆部材を切断した断面図である。

以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、被締結体をボルト・ナットで固定した締結例を示した図であり、このボルトに本発明のボルト締結体用防錆部材を適用した状態を示す図である。鋼橋梁の添接部等において、２枚の板状の被締結部材１には、貫通孔２が開けられている。この貫通孔２に、摩擦接合用のトルシア型ボルト（以下、ボルトという。）３の円筒部５が挿入されている。被締結部材１は、ボルト３のボルト頭４とワッシャ６，及び六角ナット７間に挟まれて固定されている。ボルト３は、本例ではトルシア型ボルトと呼ばれているものを用いた例である。トルシア型ボルト３は、六角ボルトと比べてコンパクトでありトルク等の施工管理が簡単で、軸力が安定したボルトとして知られている。六角ナット７をボルト３のネジ部９（図２参照）にねじ込んで、専用のスパナ（図示せず）で、ナット７を設定トルクで回して締結した後、ピンテール８は根元から破断される。この後、ボルト３のねじ部９に円環状防錆部材１０がねじ込まれる。円環状防錆部材１０は、その軸線方向にスリット１１を備えた円環状の形をしており、本例では材質は亜鉛合金製である。

図２は、図１の円環状防錆部材１０を切断した断面図である。円環状防錆部材１０の内周面には、ボルト３のネジ部９のピッチに一致する一条の螺旋溝１２が形成されている。円環状防錆部材１０は、ボルト３のネジ部９の外径に合致しており、ねじ込むことができる。円環状防錆部材１０は、スリット１１、及び螺旋溝１２が形成されているので、ボルト３のネジ部９に案内される。又、円環状防錆部材１０は、薄板の板材で作られたものであるので、半径方向の外方に拡がることが容易であり、手動でねじ込むことができる。必須ではないが、これをねじ込むとき、脱落を抑制するため、電導性を有する導電性接着剤をネジ部９に塗布して、円環状防錆部材１０をねじ込むと良い。この後、鋼橋梁の塗装仕様を適用し、被締結部材１、ボルト３、ワッシャ６、ナット７、ピンテール破断面１３は、防食下地、下塗、中塗、上塗と外面に塗装を行う。特に、ピンテール破断面１３の防食下地塗装は必須となる。この導電性接着剤の使用、外面の塗装剤とその塗装方法等は、本発明の要旨ではなく、公知技術であり説明を省略する。

［円環状防錆部材１０の加工方法］
以下、円環状防錆部材１０の加工方法を説明する。図３（ａ）～（ｄ）は、薄板状の板材から、塑性加工により円環状防錆部材を加工するときの加工方法の概要を示す形状図である。円環状防錆部材１０の曲げ加工の前に、亜鉛合金製等の汎用板材を、所定のサイズの長方形状素材２０に裁断機等で切断する（図３（ａ）参照）。所望のサイズの長方形状に切断された長方形状素材２０は、後述する成形金型を用いて、冷間の塑性加工により直線状の直線溝２２が形成された溝板２１に加工する（図３（ｂ）参照）。直線溝２２が形成された溝板２１は、曲げ金型（後述する。）で、長辺の溝板２１の中間部に円弧部２３を形成して、約１８０度曲げる（図３（ｃ）参照）。この後、溝板２１の両端部２４を環状曲げ金型（後述する。）で、円弧に曲げて、スリット１１を有した円環状防錆部材１０は完成する（図３（ｄ）参照）。

［円環状防錆部材１０の加工金型］
以上のように、図３（ａ）～（ｄ）で説明した円環状防錆部材１０の塑性加工で用いる金型の概要を説明する。なお、亜鉛合金製の汎用の金属板材を、長方形状素材２０に切断する切断機械、切断方法は、各種タイプの加工機械が周知技術であるので、その説明は省略する。図４は、図３（ａ）～（ｄ）で説明した曲げ加工で用いる具体的な曲げ金型の概要である。図４（ａ）は、塑性加工により長方形状素材２０に直線溝２２を形成するための溝付け金型３０の概要を示すものである。即ち、溝付け金型３０は、所定のサイズに切断された長方形状素材２０から、直線溝２２が形成された溝板２１（図３（ｂ））とするもためのものである。溝付け金型３０は、下型３１、上型３４等からなるものである。下型３１の上面には、直線上の凹凸溝３２、及び上型３４の下面には、凹凸溝３２と反転した凹凸溝３６が形成されており、下型３１の凹凸溝３２及び上型３４の凹凸溝３６は、直線溝２２を形成するためのものである（図３（ｂ）参照）。

直線溝２２が形成された長方形状の溝板２１は、曲げ金型４０でその中央部が約１８０度に曲げられ、そのとき溝板２１の中央部に円孤部２３に形成される（図３（ｃ）参照）。図４（ｂ）は、曲げ金型４０の概要図である。曲げ金型４０は、下型４１には、凹部である最底部には、凹円弧４２が形成されている。上型４２の先端には、凸円弧４３が形成されている。この曲げ金型４０により、溝板２１は、下型４１の凹円弧４２と上型４２の凸円弧４３により、その中央部に円弧部２３が形成され、その両端は直線状となる（図３（ｃ）参照）。この後、別の金型である環状曲げ金型５０で、溝板２１の両端部２４が曲げられて、円環状防錆部材１０が完成する。環状曲げ金型５０は、下型５１には、凹部が形成され、その底には凹円弧５２が形成されている。上型５３は、凹部が形成されており、その上底に円弧部５４が形成されている。

環状曲げ金型５０で曲げ加工するときは、断面形状が円形の中子５５が、溝板２１の円弧２３上に載置される。即ち、溝板２１の円弧２３を凹円弧５２上に載置し、この上に中子５５を載置する。この後、上型５３を下降させて、その円弧部５４で溝板２１の両端部２４を円形に曲げて、円環状防錆部材１０を完成させる（図４（ｃ）参照）。こうして、加工された円環状防錆部材１０は、図２に示すように、ボルト３のねじ部９にねじ込まれると、そのねじ山に沿って螺旋溝１２が嵌まりねじ込まれる。電導性を確保するために、ねじ部９、又は螺旋溝１２に導電材料を塗り込むと良い。

［他の実施の形態］
上記の実施の形態では、ボルトがトルシア型ボルトであったが、本発明のボルト締結体用防錆部材は、これに限定されるものではない。一般的なボルトのねじ部にも適用できる。前述した円環状防錆部材１０のスリット１１は、ナット７に対して垂直であるが、雄ネジ部との嵌合性を高めるため、斜めにしても良い。また、円環状防錆部材は、スリット１１を有した円筒状の形状としたものであったが、ボルトのねじ部９の端部をカバーするように、端面を曲げ加工で形成したものであっても良い。図５に示す円環状防錆部材１５は、ねじ部９の端面をカバーするように端面カバー１６を有したものである。円環状防錆部材１５は、長方形状素材２０から作られるものであるので、この端面１６は絞り加工により形成するが、仮に、しわが発生して折り重なった状態に絞られたものでも防錆機能上は、問題はない。円環状防錆部材１０、１５は、亜鉛合金製であったが、マグネシウム合金、アルミニウム合金等の、ボルト３よりイオン化傾向の大きな低電位の合金であれば良いので、本発明では亜鉛合金に限定されるものではない。

［腐食試験］
第１の実施の形態の図１、２に示した被締結体（構造用トルシア形高力ボルト・六角ナット（日本構造規格協会ＪＳＳII（Ｍ２２））のねじ部９に、前述した円環状防錆部材１０を装置した状態で、「ねじ部９の部分」の防食性能を確認するために塩水を用いた促進腐食試験を行った。この腐食試験は、次の［（１）～（３）］（１サイクル）の環境を生成して、繰り返す試験機（複合サイクル試験機ＣＹＰ－９０（スガ試験機株式会社（本社：東京都）製））で行った。
塩水噴霧（２時間、３５℃、５％NaCl濃度）
乾燥（４時間、６０℃、２０～３０％ＲＨ）
湿潤（２時間、５０℃、＞９５％ＲＨ）

腐食試験は、次の４種類を行った。
（ｉ）円環状防錆部材装着（１）
非塗装のねじ部９に円環状防錆部材１０（肉厚０．５ｍｍ、高さ１０ｍｍ）を装着し、ピンテール破断面１３に有機ジンクリッチペイント（製品名：ジンクプライマーＨＢ、神東塗料株式会社（本社：日本国兵庫県）製）を１回塗布し、その上層に変性エポキシ樹脂塗料（製品名：ネオゴーゼー＃２３００ＮＴ、神東塗料株式会社製）を２回塗りした。
＜防食効果＞
７６４時間（９６サイクル）でも錆は、発生しなかった。

（ii）円環状防錆部材非装着
ねじ部９及びピンテール破断面１３に有機ジンクリッチペイント（製品名：ジンクプライマーＨＢ、神東塗料株式会社製）を１回塗布し、その上層に変性エポキシ樹脂塗料（製品名：ネオゴーゼー＃２３００ＮＴ、神東塗料株式会社製）を２回塗りした。
＜防食効果＞
３５６時間（４５サイクル）で、ねじ部９及びピンテール破断面１３に錆が発生した。

（iii）円環状防錆部材装着（２）
非塗装のねじ部９に円環状防錆部材１０を装着し、ピンテール破断面１３に有機ジンクリッチペイント（製品名：ジンクプライマーＨＢ、神東塗料株式会社製）を１回塗布し、その上層に変性エポキシ樹脂塗料（製品名：ネオゴーゼー＃２３００ＮＴ、神東塗料株式会社製）を１回塗りした。
＜防食効果＞
７６４時間（９６サイクル）でも錆は、発生しなかった。
（iv）円環状防錆部材非装着
ねじ部９及びピンテール破断面１３に変性エポキシ樹脂塗料（製品名：ネオゴーゼー＃２３００ＮＴ、神東塗料株式会社製）を１回塗りした。
＜防食効果＞
４８時間（６サイクル）で、ねじ部９及びピンテール破断面１３に錆が発生した。
なお、本腐食試験は、一種の促進耐候試験であり、本試験の６００時間が大気暴露１０年の耐候試験に相当すると言われている。

以上の試験結果から、本実施の形態の防食性能は、ねじ部９に円環状防錆部材を装着していない実験である「（ii）円環状防錆部材非装着」、及び「（iv）円環状防錆部材非装着」は、何れも短時間で腐食が発生している。円環状防錆部材を装着したねじ部９は、無塗装であり、円環状防錆部材とねじ部９との間に隙間があるが錆は発生していない。寧ろ、ねじ部９を塗装すると電流が導電できなくなり防食性が損なわれる。また、この隙間には、軟質の亜鉛酸化物が生成されるが、隙間が狭隘であるため問題はなく、逆に亜鉛酸化物の被覆により防食性能が向上し、かつ亜鉛酸化物が生成されたことによる固定効果により円環状防錆部材の脱落防止機能を向上させる。

１…被締結部材
２…貫通孔
３…トルシア型ボルト
４…ボルト頭
５…円筒部
６…ワッシャ
７…ナット
８…ピンテール
９…ねじ部
１０，１５…円環状防錆部材
１１…スリット
１２…螺旋溝
１３…ピンテール破断面
１６…端面カバー
２０…長方形状素材
２１…溝板
２２…直線溝
２３…円弧
３０…溝付け金型
３１…下型
３２，３６…凹凸溝
３４…上型
４０…曲げ金型
４１…下型
４２…上型
５０…環状曲げ金型
５１…下型
５３…円弧
５３…上型

Claims (5)

1. ボルト、ナットで締結するボルト締結体の防錆部材において、
   前記防錆部材は、前記ボルトの雄ネジ部分をカバーし、内周面に雌ネジが形成され、軸線方向にスリットを有する板状の環状部材であり、
   前記防錆部材の加工方法は、
   板状材を所定寸法の板材に切断する切断工程と、
   前記板材に塑性加工により、前記雄ネジ部分が嵌まる直線状の直線溝を形成して溝板を作る溝形成工程と、
   前記溝板を円形に曲げて、前記環状部材とする曲げ工程と
   からなることを特徴とするボルト締結体用防錆部材の加工方法。
2. 請求項１に記載のボルト締結体用防錆部材の加工方法において、
   前記防錆部材は、前記雄ネジ部分のねじ山と一致する螺旋状の溝が形成されている
   ことを特徴とするボルト締結体用防錆部材の加工方法。
3. 請求項１又は２に記載のボルト締結体用防錆部材の加工方法において、
   前記防錆部材は、前記雄ネジ部分の端面をカバーする端面カバーを有する
   ことを特徴とするボルト締結体用防錆部材の加工方法。
4. 請求項１又は２に記載のボルト締結体用防錆部材の加工方法において、
   前記ボルトは、前記雄ネジ部分の一端に設けられ、前記雄ネジ部分にねじ込まれた前記ナットを一定トルクで締め付けると、前記雄ネジ部分から破断されるピンテールが付いたトルクボルトであり、前記防錆部材は、前記ピンテールの前記破断後に前記雄ネジ部分にねじ込まれるものである
   ことを特徴とするボルト締結体用防錆部材の加工方法。
5. 請求項４に記載のボルト締結体用防錆部材の加工方法において、
   前記溝形成工程は、上型と下型に凹凸溝を有する溝付け金型により、前記直線溝を前記板材に形成するものであり、
   前記曲げ工程は、前記溝板を下型、上型の凸部及び凹部に曲げて円筒状に中心を曲げる中心曲げ工程、及び前記中心曲げ工程後の前記溝板の両端部を曲げて円環状に曲げる端部曲げ工程と
   からなることを特徴とするボルト締結体用防錆部材の加工方法。

Images