(57)【要約】      （修正有）【課題】締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法並びにその締結部の評価方法に基づく締結手段における締結部の設計方法を提供する。【解決手段】締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法であって、ゆるみ止め機能を有する締結部を締結手段に装着して、締結手段の軸直交方向に荷重を負荷してゆるみ試験を行い、ＦＥＭ解析によりゆるみ発生有無のデータを取得する第１のステップＳ１と、所定の設計仕様および諸条件から所望の多次元の応答曲面として作成する第２のステップＳ２と、締結部の所望の設計仕様を、応答曲面上にプロットしてゆるみの発生の有無を評価する第３のステップＳ３と、を具備する。【選択図】図４
2014130097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
締結手段におけるゆるみ止め機能を有する締結部の評価方法であって、
ゆるみ止め機能を有する締結部を締結手段に装着して、該締結手段の軸直交方向に荷重を負荷してゆるみ試験を行い、ＦＥＭ解析によりゆるみ発生有無のデータを取得する第１のステップ（Ｓ１）と、
所定の設計仕様および諸条件から所望の多次元の応答曲面として作成する第２のステップ（Ｓ２）と、
前記締結部の所望の設計仕様を、前記応答曲面上にプロットしてゆるみの発生の有無を評価する第３のステップ（Ｓ３）と、
を具備することを特徴とする締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法。
【請求項２】
前記第１ステップ（Ｓ１）のゆるみ試験において、複数回、軸直交方向に繰り返しの荷重を負荷し、複数回、荷重を負荷した後の軸力低下量を算出することを特徴とする、請求項１に記載の締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法。
【請求項３】
前記第１ステップ（Ｓ１）のゆるみ試験において、軸直交方向に繰り返しの荷重を変えて複数回負荷し、複数回、荷重を負荷した後の軸力低下量を算出することを特徴とする、請求項１に記載の締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法。
【請求項４】
締結手段における締結部を設計するに当たり、
該締結手段の設計仕様を入力する第４のステップ（Ｓ４）と、
ゆるみ止め機能を有する締結部を締結手段に装着して、該締結手段の軸直交方向に荷重を負荷してゆるみ試験を行い、ＦＥＭ解析によりゆるみ発生有無のデータを取得し、所定の設計仕様および諸条件から所望の多次元の応答曲面として作成し、前記締結部の所望の設計仕様を、前記応答曲面上にプロットしてゆるみの発生の有無を評価する第５のステップ（Ｓ５）と、
前記締結手段の寸法、ゆるみ試験における負荷荷重を変更する第６のステップ（Ｓ６）と、
ゆるみ試験による所定回数、軸直交方向に荷重を負荷する第７のステップ（Ｓ７）と、
前記ゆるみ発生有無から、適切なゆるみ止め部品を選定する第８のステップ（Ｓ８）と、
再度、前記第５ステップ（Ｓ５）の締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法に基づいて評価を行う第９のステップ（Ｓ９）と、
ゆるみが見られないと評価された場合は、その入力された設計仕様の締結部で満足のいくボルト部材の耐ゆるみ設計が完了したとする第１０のステップ（Ｓ１０）と、
を具備することを特徴とする締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法に基づく締結手段における締結部の設計方法。
【請求項５】
前記第５ステップ（Ｓ５）でのゆるみ評価により、ゆるみが見られないと評価された場合は、その入力された設計仕様の締結部で満足のいくボルト部材の耐ゆるみ設計が完了したとすることを特徴とする請求項４に記載の締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法に基づく締結手段における締結部の設計方法。
【請求項６】
前記第５ステップ（Ｓ５）において、ゆるみが発生したとみられる場合、軸力、外力、ねじ径、ねじピッチ、ナット径等の変更を検討する第６ステップ（Ｓ６）を実行し、再度前記第５ステップ（Ｓ５）のゆるみ評価を行い、ゆるみが見られないと評価された場合は、その入力された設計仕様の締結部で満足のいくボルト部材の耐ゆるみ設計が完了したとすることを特徴とする請求項４に記載の締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法に基づく締結手段における締結部の設計方法。
【請求項７】
前記第６ステップ（Ｓ６）で軸力、外力、ねじ径、ねじピッチ、ナット径等の変更が検討し、次いで、ゆるみ試験による所定回数、軸直交方向に荷重を負荷する前記第７ステップ（Ｓ７）を実行し、その都度、前記第５ステップ（Ｓ５）のゆるみ評価を行い、ゆるみが見られないと評価された場合は、その入力された設計仕様の締結部で満足のいくボルト部材の耐ゆるみ設計が完了したとすることを特徴とする請求項４に記載の締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法に基づく締結手段における締結部の設計方法。
【請求項８】
前記第７ステップ（Ｓ７）で、軸直交方向に荷重を負荷する回数が所定回数を超えたところで、ゆるみ止め機能を有するナット部材をデータベースから選定する前記第８ステップ（Ｓ８）を実行し、
前記選定されたナット部材をボルト部材に装着し、応答曲面でのゆるみ評価を行う前記第９ステップ（Ｓ９）を実行し、ゆるみが発生したとみられる場合は、再度、前記第８ステップ（Ｓ８）のゆるみ止め機能を有するナット部材をデータベースから選定する手順を実行し、ゆるみが見られないと評価された場合は、その入力された設計仕様の締結部で満足のいくボルト部材の耐ゆるみ設計が完了したとすることを特徴とする請求項４に記載の締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法に基づく締結手段における締結部の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、締結手段におけるゆるみ止め機能を有する締結部の設計に当たり、締結部を選定する際の目安となる、締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法並びにその締結部の評価方法に基づく締結手段における締結部の設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば様々な機構製品、道具等におけるねじなどの締結手段の締結部に対し、使用中における振動や外力により、締結部がゆるまないようにするために、様々なゆるみ止め部品が製品化されている。
このような締結部のゆるみ止め部品、すなわちねじの回り止め部品としては、例えば（１）ナットに回り止めの加工を施したナットタイプや、（２）座金に加工を施した座金タイプ、または（３）ねじに接着剤を塗布した接着剤タイプのものが知られている。
このようなねじの回り止め部品の効果は、通常、締結面のすべり防止といった効果はないが、例えばねじ面での摩擦抵抗を増加させたり、ナット部にくさび効果を持たせたりすることで緩みを防止するという効果を有している。
【０００３】
これまでのねじの回り止め部品としては、例えば特許文献１のように、ねじ山の遊び側フランク面に、締結されるべき相手ねじ山の遊び側フランク面に向かって突出する遊び側突出部を設け、該遊び側突出部は、ねじ山の圧力側フランク面が相手ねじ山の圧力側フランク面に接触した状態で、先端部が相手ねじ山の遊び側フランク面と干渉する構成で、
ねじ締結時に遊び側突出部の先端が相手ねじ山の遊び側フランク面に押し付けられて撓み変形し、その弾性復元力によって接触面に所定の接触面圧を付与してゆるみ方向の抵抗となる構成となっている。
【０００４】
また、本出願人は以前、六角穴付きボルトのゆるみ止め具として特許文献２に示すように、平板のゆるみ止め本体に、その中央部にボルト頭部の穴に係合するストッパを突設すると共に、ストッパの周囲に固定用ボルト穴を複数開口している。
【０００５】
しかしながら、上述のねじの回り止め部品は、それぞれ対応するねじ部品が回らないように設計されたもので、新規に回り止め部品を採用するに当たり、所定の基準に基づいて参考として評価する機能のものではない。
【０００６】
一般に知られている回り止め部品のゆるみ評価としては、図９、および次式（１）に基づいてなされる。
ΣＦＭｉｎ＞Ｗｓslip／μcs＋ΣΔＦ＋（１−Φ）ＷTslip＋ΣＦloss………（１）
ここで、ΣＦＭｉｎは必要最小締付軸力、Ｗｓslip／μcsは被締結体がすべらないための摩擦力、ΣΔＦは非回転ゆるみ軸力損失、（１−Φ）ＷTslipは外力引張成分による軸力低下、ΣＦlossは初期ゆるみ（へたり等）を表している。
このゆるみ評価では、被締結体にすべりが発生しない軸力が、ゆるみが発生しない評価基準となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１１２４０３号公報
【特許文献２】実開昭６２−２０４０１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そのため、締結面にすべりは発生するが、ナットの戻り回転は発生せず、ゆるみが進行しない場合の評価ができない。例えば、回り止め部品によってねじ面の摩擦を増加させて、ナットの戻り回転を防止したり、ナットにくさび効果を持たせて戻り回転を防止したり、座金によってねじピッチが変わる効果を持たせたり、接着剤によってねじの戻り回転を防止したりした場合の評価ができない。
また、発生有無の評価のため、荷重がねじ締結体に作用した後に、ゆるみがどの程度進行するか（軸力がどこまで低下するか）を評価することができない。
本発明は、このような課題を解決するために提案されたものであって、新規にゆるみ止め機能を有する締結部を評価する際に、ゆるみ止め機能を有する締結部の戻り回転を阻止した場合の評価ができるようにした、新規の締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法並びにその締結部の評価方法に基づく締結手段における締結部の設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために請求項１にかかる本発明では、締結手段におけるゆるみ止め機能を有する締結部の評価方法であって、ゆるみ止め機能を有する締結部を締結手段に装着して、締結手段の軸直交方向に荷重を負荷してゆるみ試験を行い、ＦＥＭ解析によりゆるみ発生有無のデータを取得する第１のステップ（Ｓ１）と、所定の設計仕様および諸条件から所望の多次元の応答曲面として作成する第２のステップ（Ｓ２）と、締結部の所望の設計仕様を、応答曲面上にプロットしてゆるみの発生の有無を評価する第３のステップ（Ｓ３）と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
これにより、これまでの一般式では評価できなかった、被締結体のすべりは発生するが、締結部の戻り回転は発生せず、ゆるみが進行しない場合の評価、例えばゆるみ止め機能を有する締結部によるゆるみ対策効果の机上評価が可能となる。
【００１１】
また、請求項２にかかる本発明では、第１ステップ（Ｓ１）のゆるみ試験において、複数回、軸直交方向に繰り返しの荷重を負荷し、複数回、荷重を負荷した後の軸力低下量を算出することを特徴とする。
【００１２】
これにより、軸力低下量は、負荷荷重の回数に比例して、一定の傾きでリニアに減少することがわかる。したがって、所定回数以上の負荷荷重が作用された場合の軸力低下量は、一定の傾きから推定することができる。
かかる推定が可能なことから、負荷荷重の回数が何回作用したら、増し締めをするかの指標として供することができる。
【００１３】
また、請求項３にかかる本発明では、第１ステップ（Ｓ１）のゆるみ試験において、軸直交方向に繰り返しの荷重を変えて複数回負荷し、複数回、荷重を負荷した後の軸力低下量を算出することを特徴とする。
【００１４】
これにより、所定回数、荷重の作用後、軸直交方向の荷重がある値を越えたところで、軸力が低下する現象が発現する。このため、ゆるみ止め部品がゆるむ評価を行うことができる。
【００１５】
さらに請求項４にかかる本発明では、締結手段における締結部を設計するに当たり、締結手段の設計仕様を入力する第４のステップ（Ｓ４）と、ゆるみ止め機能を有する締結部を締結手段に装着して、締結手段の軸直交方向に荷重を負荷してゆるみ試験を行い、ＦＥＭ解析によりゆるみ発生有無のデータを取得し、所定の設計仕様および諸条件から所望の多次元の応答曲面として作成し、締結部の所望の設計仕様を、応答曲面上でゆるみの発生の有無を評価する第５のステップ（Ｓ５）と、締結手段の寸法、ゆるみ試験における負荷荷重を変更する第６のステップ（Ｓ６）と、ゆるみ試験による所定回数、軸直交方向に荷重を負荷する第７のステップ（Ｓ７）と、ゆるみ発生有無から、適切なゆるみ止め部品を選定する第８のステップ（Ｓ８）と、再度、第５ステップ（Ｓ５）の締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法に基づいて評価を行う第９のステップ（Ｓ９）と、ゆるみが見られないと評価された場合は、その入力された設計仕様の締結部で満足のいくボルト部材の耐ゆるみ設計が完了したとする第１０のステップ（Ｓ１０）と、を具備することを特徴とする。
【００１６】
これにより、締結手段における締結部を設計する際に、その締結手段に適合した、好適なゆるみ止め機能を有する締結部を特定することができるので、特に締結手段の耐ゆるみ設計を好適に且つ迅速に行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、これまでの一般式では評価できなかった、被締結体のすべりは発生するが、締結部の戻り回転は発生せず、ゆるみが進行しない場合の評価、例えば締結部によるゆるみ対策効果の机上評価が可能となる。
また、ゆるみが発生した場合、所定荷重回数での実験データまたはＦＥＭ解析から、締結手段に複数回荷重が作用した後の軸力低下量の評価が可能となる。
例えば、ゆるみを完全に防止できない場合に、運用後の増し締めをどのタイミングで行うかの指標として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかかる締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法を実施する際に用いられるゆるみ試験機の一例を示す、要部断面的側面図である。
【図２】本発明にかかる締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法を実施するための一実施形態に用いられるＦＥＭ解析モデルの作成例を示す模式的斜視図である。
【図３】図２に示すＦＥＭ解析モデルの断面説明図である。
【図４】本発明にかかる締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法を説明するためのフローチャートである。
【図５】一定の外力で、ゆるみ試験機によるゆるみ試験の外力負荷サイクルと軸力の推移を示したグラフである。
【図６】外力を変化させた場合の、軸力の推移を示したグラフである。
【図７】種々の条件で実験またはＦＥＭ解析を実施し、作成したゆるみ応答曲面を示す、イメージ図である。
【図８】ゆるめ止め機能を有する締結部の設計手順の一例を示したフローチャートである。
【図９】一般式でのゆるみ評価を実施する場合における模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明にかかる締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法を実施するための実施形態を、添付した図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態において、締結手段としてボルト部材を挙げ、説明する。
ボルト部材には、ナット部材を締結部として装着される構成であり、かかるナット部材が締め付けられることで締付け機能を果たすものである。
ここで、ナット部材には、緩まないようにするために、回り止め機能が付与されている。
ナット部材の回り止め機能を有するものとしては、ナット部材自体に回り止め機能部品を機構的に結合して回り止め機能を発揮するナットタイプと、ボルト部材の頭部にボルト締付時に座面などを食込ませてその摩擦力でゆるみ止め効果を発揮する座金タイプ、あるいはねじ山などにコーティングしてゆるみ止め機能を付与する接着剤タイプのものが挙げられる。
以上のナット部材の回り止め機能を有するもののうち、ここでは、新規にボルト部材を設計するに当たり、ナットタイプを実例として示す。そのナットタイプのものが、新たにボルト部材に適したナット部材であるかどうかは、ゆるみ止め評価を行い、検証する必要がある。
【００２０】
そこで、このようなゆるみ止め機能を有するナット部材について評価を行うために、ゆるみ試験機によりゆるみ試験を行い、さらに、ＦＥＭ解析を実施し、種々の設計仕様、条件を入力して作成された多次元の応答曲面を用いて、ゆるみの評価を行う。
【００２１】
ゆるみ試験機は、試験体である、ボルト部材ＢにナットＮを軸止めした状態でセットして、ボルト部材の軸直交方向から繰り返しの荷重をかける構成のもので、例えば図１に示すゆるみ試験機１がある。
かかるゆるみ試験機１について概略説明すると、基盤２上に試験台フレーム３と、水平方向に、すなわちボルト部材（後述）の軸直交方向に加振力を与える加振装置４とが固設されている。
試験台フレーム３には頂部に試験台基部５が螺着され、試験台基部５には、鉛直中心軸に沿って締付力測定用ロードセル６が保持されている。
試験台基部５上には、リニアローラｒを介して可動板７が配置され、可動板７の中心に試験体であるボルト部材Ｂ鉛直方向に装填する装填部８が設けられている。
そして、可動板７の側端面には、加振装置４が加振力測定用ロードセル９を介して機械的に接続される。
試験の際、試験体であるボルト部材Ｂを可動板７中心の装填部８に鉛直中心軸に沿って締付力測定用ロードセル６側から挿通し、ナットＮをボルト部材Ｂに締付けた状態で、加振装置４により、ボルト部材Ｂに軸直交方向に加振力を与えて行われる。
【００２２】
また、ＦＥＭ（Ｆｉｎｉｔｅ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｍｅｔｈｏｄ）解析とは、有限要素法による構造解析をいい、以下のような手順により、物体全体の挙動を予測するというものである。
先ず、
１．複雑な形状・性質を持つ物体を単純な形状・性質の小部分に分割する。
次に、
２．各要素の特性を数学的方程式で近似表現する。そして、これらの単純な方程式を組み合わせ、解を求める。
これによって、物体全体の挙動、例えば外力による変形、応力、熱、流れ等、を予測することができる。
【００２３】
ゆるみ評価対象として、図２に示す解析モデル１０を基に解析を実施する。かかる解析モデル１０では、可動板１１にボルト１２を貫通させて図中、可動板１１上面からナット部材１３を螺着して締付けた状態におかれている。ここで図３に示すように、この解析モデル１０では、ねじ山らせん形状、ねじ底丸みをモデル化しており、ボルト部材１２の軸部とナット部材１３のねじ面、座面の接触条件として、摩擦係数が０．１０として与えられ、さらに、ゆるみ試験機１により、ボルト部材１２の軸部に対し、Ｚ方向に５ｋＮの軸力を与えるものとする。
【００２４】
次に、応答曲面を作成するために、以下に、応答曲面作成用の種々の設計仕様、条件を例示する。
座面摩擦係数（μＷ＝０．１）、ねじ摩擦係数（μｓ＝０．１）、軸力（５ｋＮ）、外力（８４０Ｎ）、ねじ径（Ｍ１０）、ねじピッチ（１．５ｍｍ）、ナット径（Ｍ１０、六角ナット）、グリップ長さ（２０ｍｍ）、ボルト−ヤング率（１８９ＧＰａ）、ナット−ヤング率（１８９ＧＰａ）、被締付け物−ヤング率（２０６ＧＰａ）、ゆるみ止め機能を有するナット部材（未使用）。
かかる条件の中から、評価したい項目を選択して、それぞれを座標次元として、任意の次元の応答曲面として表示することができる。例えば、後述するが、図６のように、軸直角方向荷重と、１０サイクル後の軸力／初期軸力と、摩擦係数を選択して、応答曲面として表示することができる。
【００２５】
次に図４に示すように、上記設計仕様および諸条件にて、ＦＥＭ解析によりゆるみ発生有無のデータを取得するために、ゆるみ試験機１を用いて軸直交方向から任意回数繰り返し荷重を掛けてゆるみ試験を行う（第１ステップＳ１）。
ボルト部材の軸力を計測すると、軸力／初期軸力（Ｙ：ｋＮ）と荷重回数（サイクル数：Ｎ）は
Ｙ＝−０．０２１４Ｘ＋０．９９３８
という関係が成り立ち、図５に示す通りとなる。
すなわち、図５では、上述の条件を基に、ゆるみ試験機１を１〜１０サイクル稼働した際の軸力の推移を示している。
【００２６】
これにより、軸力低下量は、負荷荷重の回数に比例して、一定の傾きでリニアに減少することがわかる。したがって、所定回数以上の負荷荷重が作用された場合の軸力低下量は、一定の傾きから推定することができる。
かかる推定が可能なことから、負荷荷重の回数が何回作用したら、増し締めをするかの指標として供することができる。
【００２７】
次に、上述の条件、例えば外力を変化させた（０〜１０８０Ｎ）場合の、１０サイクル稼働した際の軸力の推移を示すと図６の通りとなる。
かかる推移によれば、外力が３６０Ｎまでは、１０サイクル稼働した際の軸力はほぼ５ｋＮでゆるみは見られず、３６０Ｎを越えて１０８０Ｎでは、軸力は初期軸力の約０．７８倍まで漸減し、ゆるみが生じていることがわかる。
【００２８】
このように所定回数、荷重の作用後、軸直交方向の荷重がある値（３６０Ｎ）を越えたところで、軸力が低下する現象が発現する。このため、ゆるみ止め部品がゆるむ評価を行うことができる。
【００２９】
次いで、締結部の設計仕様のうち、軸直角方向荷重と、１０サイクル後の軸力／初期軸力と、摩擦係数を選択して入力し、応答曲面として表示することができる。そして応答曲面上でゆるみの発生の有無を評価する第３のステップＳ３として、座面摩擦係数・軸力を変えてゆるみ評価した場合のイメージを図７に示す応答曲面上に表示することができる。
ここで、プロット点の入力データは以下のとおりである。
座面摩擦係数（μＷ＝０．１、０．３）、ねじ摩擦係数（μｓ＝０．１）、軸力（５ｋＮ）、軸直角方向荷重（３００Ｎ、８００Ｎ）
【００３０】
図７に示す応答曲面では、軸力と摩擦係数と１０サイクル後の軸力をそれぞれ３軸方向にとって示している。
例えば、当初座面摩擦係数が０．１０で軸直角方向荷重８００Ｎでゆるみが見られ、Ｘのプロットで示すように、応答値は０．８である。
一方、軸直角方向荷重を３００Ｎまで低減すると、実線で示しているように応答値は１．０となり、ゆるみは見られない。
さらに、軸直角方向荷重が８００Ｎの場合に、座面摩擦係数を０．３０まで増加させると、応答値は１．０となりゆるみは見られない。
このように、一部条件を変えることで応答値が１．０か否かで、ゆるみの有無がわかり、回り止め部品の評価が容易に行うことができる。
【００３１】
以上、締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法によれば、これまでの一般式では評価できなかった、被締結体のすべりは発生するが、締結部の戻り回転は発生せず、ゆるみが進行しない場合の評価、例えばゆるみ止め機能を有する締結部によるゆるみ対策効果の机上評価が可能となる。
【００３２】
次に、以上のような締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法に基づいて行われる、ボルト部材におけるゆるめ止め機能をするナット部材の設計手順について、図８に示すフローチャートを基に説明する。
ボルト部材におけるゆるめ止め機能をするナット部材を設計するに当たり、ボルト部材の設計仕様が入力される（第４ステップＳ４）。ボルト部材の設計仕様としては、例えば座面摩擦係数（μＷ＝０．１、０．３）、ねじ摩擦係数（μｓ＝０．１）、軸力（５ｋＮ、１５ｋＮ）、外力（８４０Ｎ）、ねじ径（Ｍ１０）、ねじピッチ（１．５ｍｍ）、ナット径（Ｍ１０、六角ナット）、グリップ長さ（２０ｍｍ）、ボルト−ヤング率（１８９ＧＰａ）、ナット−ヤング率（１８９ＧＰａ）、被締付け物−ヤング率（２０６ＧＰａ）、ゆるめ止め機能をするナット部材（未使用）。
【００３３】
次いで、かかる入力データを基に、ゆるみ評価を行う（第５ステップＳ５）。
第５ステップＳ５において、ゆるみ止め機能を有するナット部材を、ボルト部材に装着する。そしてゆるみ試験機１の可動支柱２ａ、２ｂ中間部の装填部３にボルト部材を装填して、装填されたボルト部材へ軸直交方向に荷重を負荷して、ゆるみ試験を行う。次いで、所定の設計仕様および諸条件にて、ＦＥＭ解析によりゆるみ発生有無のデータを取得し、応答曲面を作成し、ボルト部材の設計仕様を、応答曲面上にプロットしてゆるみの発生の有無の評価を行う。
ここで、図７に示す応答曲面では、軸直角方向荷重と摩擦係数と１０サイクル後の軸力／初期軸力をそれぞれ３軸方向にとって示している。
ここで、当初座面摩擦係数が０．１０で軸力が５ｋＮでゆるみがあり、応答値は０．８となる。
一方、軸力を１５ｋＮまで増加すると、実線で示されるように応答値は１．０となり、ゆるみは見られない。
さらに、軸力が５ｋＮで、座面摩擦係数を０．３０まで増加させると、応答値は１．０となり、ゆるみは見られない。
このように、一部条件を変えることで応答曲面の上方か下方に表示されるので、回り止め部品の評価を容易に行うことができる。
第５ステップＳ５でのゆるみ評価により、ゆるみが見られないと評価された場合は、その入力された設計仕様の締結部（ゆるみ止め機能を有するナット部材）で満足のいくボルト部材の耐ゆるみ設計が完了したとすることができる（第１０ステップＳ１０）。
【００３４】
第５ステップＳ５において、もしゆるみが発生したとみられる場合（プロット点が応答曲面の下側にある場合）、軸力、外力、ねじ径、ねじピッチ、ナット径等の変更を検討する（第６ステップＳ６）。そして、再び第５ステップのゆるみ評価を行う。もしゆるみが見られないと評価された場合は、その入力された設計仕様の締結部（ゆるみ止め機能を有するナット部材）で満足のいくボルト部材の耐ゆるみ設計が完了したとすることができる（第１０ステップＳ１０）。
【００３５】
次に、第６のステップで軸力、外力、ねじ径、ねじピッチ、ナット径等の変更が検討され、ゆるみ試験機１により、軸直交方向に荷重を負荷する回数が例えば１００００回に達するまで繰り返され（第７ステップＳ７）、その都度、第５ステップのゆるみ評価を行う。そしてゆるみが見られないと評価された場合は、その入力された設計仕様の締結部（ゆるみ止め機能を有するナット部材）で満足のいくボルト部材の耐ゆるみ設計が完了したとすることができる（第１０ステップＳ１０）。
【００３６】
第７ステップＳ７で、軸直交方向に荷重を負荷する回数が１００００回を超えたところで、ゆるみ止め機能を有するナット部材をデータベースから選定する手順を実行する（第８ステップＳ８）。
【００３７】
選定されたナット部材をボルト部材に装着し、第５ステップ同様、応答曲面でのゆるみ評価を行う（第９ステップＳ９）。もしゆるみが発生したとみられる場合は、再度、第８ステップＳ８のゆるみ止め機能を有するナット部材をデータベースから選定する手順を実行する。
【００３８】
そしてゆるみが見られないと評価された場合は、その入力された設計仕様の締結部（ゆるみ止め機能を有するナット部材）で満足のいくボルト部材の耐ゆるみ設計が完了したとすることができる（第１０ステップＳ１０）。
【００３９】
以上のように、ボルト部材におけるゆるめ止め機能をするナット部材の設計手順を、締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法に基づいて行うことができるので、あらゆる使用状況、条件に合ったゆるめ止め機能をするナット部材を選定することができるので、確実にゆるみのない締結手段として様々な機構製品、道具等を構築することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の締結手段におけるゆるめ止め機能を有する締結部の評価方法並びにその締結部の評価方法に基づく締結手段における締結部の設計方法は、エンジン、風車、その他ボルト締結部を有する製品全般に適用可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１        ゆるみ試験機
２        基盤
３        試験台フレーム
４        加振装置
５        試験台基部
６        締付力測定用ロードセル
７        可動板
８        装填部
９        加振力測定用ロードセル
１０      解析モデル
１１      可動板
１２      ボルト
１３      ナット部材
【図１】
2014130097.tif 000003
【図２】
2014130097.tif 000004
【図３】
2014130097.tif 000005
【図４】
2014130097.tif 000006
【図５】
2014130097.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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