(57)【要約】【課題】ボルト軸部の損傷を防止することが可能となり、ボルト頭部からボルト軸部に向かう方向に力が作用した場合であっても、ボルトが金属板から脱落するのを確実に防止することが可能となる金属板とボルトの固定構造を提供する。【解決手段】金属板とボルトとの固定構造１は、貫通孔２１が形成された金属板２と、ねじ切り部が形成されたボルト軸部３１と、ボルト軸部３１の基端部に設けられて貫通孔２２に嵌合されるボルト頭部３２と、を有するボルト３とを備える。貫通孔２１は、ボルト頭部３２からボルト軸部３１に向かう第１方向Ｘに縮径される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が形成された金属板と、
ねじ切り部が形成されたボルト軸部と、前記ボルト軸部の基端部に設けられて前記貫通孔に嵌合されるボルト頭部と、を有するボルトとを備え、
前記貫通孔は、前記ボルト頭部から前記ボルト軸部に向かう第１方向に縮径されること
を特徴とする金属板とボルトとの固定構造。
【請求項２】
前記ボルト頭部は、塑性変形させて前記貫通孔に当接されること
を特徴とする請求項１記載の金属板とボルトとの固定構造。
【請求項３】
前記貫通孔は、前記第１方向において内周面の全部が前記第１方向に対して傾斜されること
を特徴とする請求項１又は２記載の金属板とボルトとの固定構造。
【請求項４】
前記貫通孔は、前記第１方向において内周面の一部が前記第１方向に対して傾斜されること
を特徴とする請求項１又は２記載の金属板とボルトとの固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板とボルトとの固定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼材をはじめとする個別の独立した部材同士を工場や工事現場で接合する際、それぞれの部材に孔加工を施し、そこにボルトとナットとを用いて接合する方法がある。この接合方法を用いる場合、ボルトとナットとが供回りしないように２本のレンチでそれぞれを固定した上で、ボルトにナットを螺着させる必要がある。しかしながら、このような従来の接合方向では、使用する部材や使用工具が多く、工場や工事現場での作業が煩雑で時間が掛かるという問題点がある。
【０００３】
現場での作業を減少させるため、工場等での製造段階において予めスタッドボルトや寸切ボルトを金属板に溶接する方法もある。しかしながら、この方法では、金属板が溶接による熱の影響を受け、歪みや焼け等が生じる虞がある。また、熟練した職人による手作業が必要であり、時間がかかる。更には、複数のスタッドボルト等を金属板に溶接する際には、それぞれのスタッドボルト等の間に溶接器具や人の手が入る隙間を設けなければ、実際に製造することができない。
【０００４】
溶接を用いることなく金属板とボルトの固定構造に関する技術として、特許文献１〜３の開示技術が提案されている。
【０００５】
特許文献１に開示された金属板とボルトの固着構造は、ボルトの多角形状部を金属板の孔に嵌合せしめ、該頭部の肉厚と金属板の肉厚と何れか一方の厚肉の方をカシメたことを特徴する。
【０００６】
特許文献２には、金属板に複数本のネジを平行に固定する方法が開示されている。
【０００７】
特許文献３に開示された金属板とボルトの固着構造は、金属板に穿設される挿通孔の上下の各孔径を異ならしめて上側に小径孔部を下側に大径孔部を形成し、ボルト頭直下の首部の周囲に下方に向けて突起幅が狭少になる略三角形状の突起を形成し、該ボルトを前記小径孔部より挿通し、ボルト頭を加圧して首部を前記金属板の挿通孔に挿通すると同時に前記突起を挿通孔の小径孔部の周囲に食い込ませたことを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５４−１０３４７６号公報
【特許文献２】特開昭５２−１２１１５９号公報
【特許文献３】特開昭５７−３８９１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の金属板とボルトの固着構造は、頭部の肉厚と金属板の肉厚と何れか一方の厚肉の方をカシメているものの、孔の径が一定であることから、ボルトの頭部から軸部に向かう方向に力が作用した場合、ボルトが金属板から脱落する虞があった。
【００１０】
特許文献２の方法は、貫孔の径が一定であるため、段軸部から螺軸に向かう方向に力が作用した場合、貫孔に設けられた段軸部が金属板から脱落する虞があった。
【００１１】
特許文献３の金属板とボルトの固着構造は、上側に小径孔部を下側に大径孔部を形成しているため、ボルト頭部からボルト軸部に向かう方向に力が作用した場合、ボルトが金属板から脱落する虞があった。また、特許文献３の金属板とボルトの固着構造は、突起を挿通孔に食い込ませるため、局所的に大きな力が作用して首部が損傷する虞がある。このため、首部の損傷に伴って首部の先端に形成されるねじ部の変形が惹起され、ねじ部にナットを嵌め込むことができなくなる虞がある。
【００１２】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、金属板とボルトとを固定する際にボルト軸部の損傷を防止することが可能となり、ボルト頭部からボルト軸部に向かう方向に力が作用した場合であっても、ボルトが金属板から脱落するのを確実に防止することが可能となる金属板とボルトの固定構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１発明に係る金属板とボルトの固定構造は、貫通孔が形成された金属板と、ねじ切り部が形成されたボルト軸部と、前記ボルト軸部の基端部に設けられて前記貫通孔に嵌合されるボルト頭部と、を有するボルトとを備え、前記貫通孔は、前記ボルト頭部から前記ボルト軸部に向かう第１方向に縮径されることを特徴とする。
【００１４】
第２発明に係る金属板とボルトの固定構造は、第１発明において、前記ボルト頭部は、塑性変形させて前記貫通孔に当接されることを特徴とする。
【００１５】
第３発明に係る金属板とボルトの固定構造は、第１発明又は第２発明において、前記貫通孔は、前記第１方向において内周面の全部が前記第１方向に対して傾斜されることを特徴とする。
【００１６】
第４発明に係る金属板とボルトの固定構造は、第１発明又は第２発明において、前記貫通孔は、前記第１方向において内周面の一部が前記第１方向に対して傾斜されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
第１発明〜第４発明によれば、第１方向に縮径された貫通孔に、ボルト頭部を係止させることができる。このため、ボルトに第１方向へ力が作用した場合であっても、ボルトが金属板から脱落するのを確実に防止することが可能となる。
【００１８】
第１発明〜第４発明によれば、後述するが、ボルトは、金属板に固定される際に、ボルト軸部が受け台の孔に設置され、ボルトの頭部が加工装置の受け台に支持された状態で、ボルト頭部に対して第１方向に圧縮力を受けることにより、、貫通孔にボルト頭部が嵌合される。これにより、ボルト軸部に力が作用することなく、ボルト軸部の損傷を防止することが可能となる。このため、ナットを介して部材が接合されるときにボルト軸部にナットを確実に螺合させることができる。
【００１９】
特に、第２発明によれば、第１方向に縮径される貫通孔の形状に合わせてボルト頭部が塑性変形されて、ボルト頭部が貫通孔に接触される面積を増大させることができる。このため、ボルトに第１方向へ力が作用した場合であっても、ボルトが金属板から脱落するのをより確実に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用した固定構造を示す斜視図である。
【図２】本発明を適用した固定構造を示す断面図である。
【図３】（ａ）は、ボルトの第１変形例を示す断面図であり、（ｂ）は、ボルトの第２変形例を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、金属板の一例を示す断面図であり、（ｂ）は、金属板の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明を適用した固定構造の製造手順を示す図である。
【図６】金属板の第２主面側に部材が接触された状態を示す図である。
【図７】本発明を適用した固定構造に部材がボルト接合された状態を示す図である。
【図８】本発明を適用した固定構造の第１変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を適用した金属板とボルトの固定構造を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明を適用した金属板とボルトの固定構造１を示す斜視図である。図２は、
本発明を適用した金属板とボルトの固定構造１の断面図である。以下、金属板とボルトの固定構造１を、単に固定構造１ともいう。
【００２３】
固定構造１は、金属板２とボルト３とを備える。図１に示す固定構造１は、１枚の金属板２に４本のボルト３が固定されている。なお、本発明においては、金属板２に固定されるボルト３の本数は１以上であればよい。固定構造１は、孔が形成された部材にボルト接合されて用いられる。
【００２４】
ボルト３は、ねじ切り部が形成されたボルト軸部３１と、ボルト軸部３１の基端部３１ａに設けられる断面角形状のボルト頭部３２と、を有する。ボルト３には、予め溶融亜鉛メッキ等のメッキ処理が施されていてもよい。ここで、ボルト頭部３２からボルト軸部３１に向かう方向を第１方向Ｘとする。複数のボルト３は、それぞれのボルト軸部３１が同一方向に延びており、金属板２の第１主面２３側に配置される。
【００２５】
ボルト頭部３２は、それぞれ平坦状に形成される第１端面３３と第２端面３４とを有する。ボルト頭部３２は、第１端面３３にボルト軸部３１が設けられる。ボルト頭部３２は、プレス機等により塑性変形されている。
【００２６】
金属板２は、ボルト頭部３２が嵌合される貫通孔２１が形成される。金属板２には、予め溶融亜鉛メッキ等のメッキ処理が施されていてもよい。
【００２７】
貫通孔２１は、ボルト頭部３２の形状に応じて形成され、例えば角形状に形成される。貫通孔２１は、第１方向Ｘに縮径され、ボルト頭部３２が嵌合される。貫通孔２１は、内周面２２に塑性変形されたボルト頭部３２の側面が当接される。
【００２８】
金属板２は、それぞれ平坦状の第１主面２３と第２主面２４とを有する。金属板２の第１主面２３と、ボルト頭部３２の第１端面３３とが略同一平面上に配置される。また、金属板２の第２主面２４と、ボルト頭部３２の第２端面３４とが略同一平面上に配置される。
【００２９】
図３（ａ）は、ボルト３の第１変形例を示す図である。金属板２の第１主面２３と、ボルト頭部３２の第１端面３３とが略同一平面上に配置される。このとき、ボルト３の第２端面３４は、金属板２の第２主面２４よりも突出されていてもよい。なお、本発明では、ボルト３の第２端面３４は、金属板２の第２主面２４よりも突出されておらず、貫通孔２１の内部に配置されていてもよい。図３（ｂ）は、ボルト３の第２変形例を示す図である。金属板２の第２主面２４と、ボルト頭部３２の第２端面３４とが略同一平面上に配置される。このとき、ボルト３の第１端面３３は、金属板２の第１主面２３よりも突出されていてもよい。なお、本発明では、ボルト３の第１端面３３は、金属板２の第１主面２３よりも突出されておらず、貫通孔２１の内部に配置されていてもよい。
【００３０】
図４（ａ）は、金属板２の一例を示す断面図である。貫通孔２１は、図４（ａ）に示すように、第１方向Ｘにおいて縮径されて、内周面２２の全部が第１方向Ｘに対して傾斜されて形成されている。
【００３１】
図４（ｂ）は、金属板２の変形例を示す断面図である。なお、貫通孔２１は、図４（ｂ）に示すように、第１方向Ｘにおいて縮径されて、かつ金属板２の第２主面２４側である内周面２２の一部が第１方向Ｘに対して傾斜されて形成されており、金属板２の第１主面２３側である内周面２２の他部が第１方向Ｘに対して平行とされていてもよい。また、貫通孔２１は、金属板２の第２主面２４側である内周面２２の他部が第１方向Ｘに対して平行とされ、第１方向Ｘにおいて縮径されて、かつ金属板２の第１主面２３側である内周面２２の一部が第１方向Ｘに対して傾斜されて形成されていてもよい。
【００３２】
次に、固定構造１を製造する方法について説明する。
【００３３】
先ず、図５（ａ）に示すように、金属板２に第１方向Ｘに縮径された貫通孔２１を形成する。そして、この貫通孔２１にボルト３のボルト頭部３２を挿入する。このとき、貫通孔２１とボルト頭部３２との間には、隙間が形成されてもよい。また、ボルト頭部３２の厚み（第１端面３３から第２端面３４までの距離）は、金属板２の厚み（第１主面２３から第２主面２４までの距離）よりも大きくなる。
【００３４】
次に、図５（ｂ）に示すように、プレス機等の加工装置７を用いて金属板２にボルト３を固定する。詳細には、加工装置７は、受け台７１にボルト軸部３２の径より僅かに大きな孔７２がボルト頭部３２からボルト軸部３１に向かう第１方向Ｘに延びて設けられており、受け台７１に金属板２が設置される。その際、金属板２は、貫通孔２１が第１方向Ｘにおいて縮径されて、かつ第１方向Ｘにおいて傾斜する向きに設置される。そして、金属板２の貫通孔２１および受け台７１の孔７２にボルト３を挿入する。その後、加工装置７の押部７３を第１方向Ｘに向けて作動させ、ボルト頭部３２の第２端面３４に対して、第１方向Ｘに圧縮力を作用させて、ボルト頭部３２と金属板２が嵌合される。これにより、貫通孔２１とボルト頭部３２との間に形成されていた隙間を埋めるようにボルト頭部３２が貫通孔２１の内周面２２に当接されて、ボルト頭部３２が嵌合されることとなる。このとき、ボルト頭部３２の厚みと金属板２の厚みとが、略等しくなることが好ましい。このようにして固定構造１の製造が完了する。
【００３５】
本発明を適用した固定構造１によれば、金属板２にボルト３を固定する際に、ボルト３はボルト軸部３２が受け台７１の孔７２に接触することなく、孔７２に設置される。また、本発明を適用した固定構造１によれば、ボルトの頭部３２の第１端面３３が受け台７１に支持された状態で、ボルト頭部３２に対して第１方向Ｘに圧縮力を受けることにより、貫通孔２１にボルト頭部３２が嵌合される。これにより、金属板２にボルト３を固定する際にボルト軸部３１に力が作用することなく、ボルト軸部３１の損傷を防止することが可能となる。このため、ナットを介して部材が接合されるときにボルト軸部３１にナットを確実に螺合させることができる。
【００３６】
また、本発明を適用した固定構造１によれば、貫通孔２１にボルト頭部３２が嵌合される。これにより、溶接を用いることなく金属板２にボルト３を固定することができる。このため、金属板２やボルト３に歪みや焼け等が発生するのを防止することが可能となる。
【００３７】
本発明を適用した固定構造１によれば、貫通孔２１は、ボルト頭部３２からボルト軸部３１に向かう第１方向Ｘに縮径される。これにより、第１方向Ｘに縮径された貫通孔２１に、ボルト頭部３２を係止させることができる。このため、ボルト３に第１方向Ｘへ力が作用した場合であっても、ボルト３が金属板２から脱落するのを確実に防止することが可能となる。
【００３８】
本発明を適用した固定構造１によれば、ボルト頭部３２は、塑性変形させて貫通孔２１に当接される。これにより、第１方向Ｘに縮径される貫通孔２１の形状に合わせてボルト頭部３２が塑性変形されて、ボルト頭部３２が貫通孔２１に接触される面積を増大させることができる。このため、ボルト３に第１方向Ｘへ力が作用した場合であっても、ボルト３が金属板２から脱落するのをより確実に防止することが可能となる。
【００３９】
本発明を適用した固定構造１によれば、金属板２の第２主面２４と、ボルト頭部３２の第２端面３４とが略同一平面上に配置される。これにより、金属板２の第２主面２４側において、ボルト軸部３１が金属板２に対して突出されないものとなる。このため、図６に示すように、金属板２の第２主面２４側に部材９１が配置されたとき、部材９１を金属板２に面接触させることができ、部材９１がボルト頭部３２により損傷するのを防止することが可能となる。
【００４０】
本発明を適用した固定構造１によれば、金属板２の第１主面２３と、ボルト頭部３２の第１端面３３とが略同一平面上に配置される。これにより、金属板２の第１主面２３側において、ボルト軸部３１が金属板２に対して突出されないものとなる。このため、図７に示すように、ボルト軸部３１に螺合されるナット９３を介して部材９２が接合されるとき、部材９２を金属板２に面接触させることができ、部材９２がボルト頭部３２により損傷するのを防止することが可能となる。
【００４１】
図８は、本発明を適用した固定構造１の第１変形例を示す。図８に示す固定構造１は、金属板２の第１主面２３側にボルト軸部３１−１が配置されるボルト３−１と、第１主面２３とは反対側の第２主面２４側にボルト軸部３１−２が配置されるボルト３−２と、を有する。ボルト３−１は、貫通孔２１−１にボルト頭部３２−１が嵌合され、ボルト３−２は、貫通孔２１−２にボルト頭部３２−２が嵌合される。このとき、貫通孔２１−１は、ボルト頭部３２−１からボルト軸部３１−１に向かう第１方向Ｘ−１に縮径され、貫通孔２１−２は、ボルト頭部３２−２からボルト軸部３１−２に向かう第１方向Ｘ−１とは逆向きの第１方向Ｘ−２に縮径されることとなる。
【００４２】
このときであっても、本発明を適用した固定構造１によれば、貫通孔２１−１及び貫通孔２２−２はいずれも、ボルト頭部３２からボルト軸部３１に向かう第１方向Ｘに縮径される。これにより、第１方向Ｘに縮径された貫通孔２１に、ボルト頭部３２を係止させることができる。このため、ボルト３に第１方向Ｘへ力が作用した場合であっても、ボルト３が金属板２から脱落するのを確実に防止することが可能となる。
【００４３】
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【符号の説明】
【００４４】
１        ：固定構造
２        ：金属板
２１      ：貫通孔
２１−１  ：貫通孔
２１−２  ：貫通孔
２２      ：内周面
２２−２  ：貫通孔
２３      ：第１主面
２４      ：第２主面
３        ：ボルト
３−１    ：ボルト
３−２    ：ボルト
３１      ：ボルト軸部
３１−１  ：ボルト軸部
３１−２  ：ボルト軸部
３１ａ    ：基端部
３２      ：ボルト頭部
３２−１  ：ボルト頭部
３２−２  ：ボルト頭部
３３      ：第１端面
３４      ：第２端面
７        ：加工装置
７１      ：受け台
７２      ：孔
７３      ：押部
９１      ：部材
９２      ：部材
９３      ：ナット
Ｘ        ：第１方向
Ｘ−１    ：第１方向
Ｘ−２    ：第１方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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