(57)【要約】【課題】ピッチ差を利用して締結するねじ締結体であって、必要締付トルクを従来より小さな力で与えることができるボルトを提供することである。【解決手段】主ねじがねじ先側に螺刻され、かつ主ねじよりも小さなピッチの副ねじが頭部側に螺刻されたボルトであって、ボルトの副ねじ部の外径が主ねじ部の外径と同一の場合、小さい場合又は大きい場合も含め、前記ボルトの副ねじ部に螺合するナットが、頭部の外径を前記ナットのねじの谷底部の直径以下の大きさに形成した前記ボルトの頭部側より螺入され、かつ前記ボルトの副ねじの主ねじ側端で主ねじ又は円筒部により係止されるボルトにすることにより実現できた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主ねじがねじ先側に螺刻され、かつ主ねじよりも小さなピッチの副ねじが頭部側に螺刻されたボルトであって、ボルトの副ねじ部の外径が主ねじ部の外径と同一の場合、小さい場合又は大きい場合も含め、前記ボルトの副ねじ部に螺合するナットが、頭部の外径を前記ナットのねじの谷底部の直径以下の大きさに形成した前記ボルトの頭部側より螺入され、かつ前記ボルトの副ねじの主ねじ側端で主ねじ又は円筒部により係止されることを特徴とするボルト。
【請求項２】
主ねじがねじ先側に螺刻され、かつ主ねじよりも小さなピッチの副ねじが頭部側に螺刻されたボルトであって、前記頭部と副ねじとの間の外周面に溝を周設して、前記溝の底部の軸を所定トルクで破断可能となるように前記溝の底部の外径部を形成し、前記ボルトの副ねじ部の外径が主ねじ部の外径と同一の場合、小さい場合又は大きい場合も含め、前記ボルトの副ねじ部に螺合するナットが、頭部の外径を前記ナットのねじの谷底部の直径以下の大きさに形成した前記ボルトの頭部側より螺入され、かつ前記ボルトの副ねじの主ねじ側端で主ねじ又は円筒部により係止されることを特徴とするボルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ねじ締結体を構成するボルトに関する。詳しくは、ピッチ差を利用して締結するねじ締結体を構成するボルトであって、締付工具を使って必要な締付力に締め付けるときに、締付工具を回す力を軽減させると共に、締付の有無の確認が容易なボルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
締付トルクに関する技術としては、例えば、締付工具が締付方向に係合する係合部と、ねじ部と、これら係合部とねじ部との間に介在すると共に、前記締付工具と前記ねじ部との間に所定の規制値よりも大きなトルクが加わると前記締付工具から前記ねじ部へのトルクの伝達を防止してそれ以上締付できないようにするトルクリミッター付ボルトにおいて、前記トルクリミッタ部を、前記締付工具と前記ねじ部との間に前記規制値よりも大きなトルクが加わったときに、前記係合部と前記締付工具との係合が外れて前記締付工具が空転するように弾性変形するものとした技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２４０６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
船舶や工場等には多くの配管が設置されており、特に船舶では配管フランジの多くはボルト締結により組み立てられている。このように多数のボルト締結作業を行うときは、ボルト締結作業で楽でしかも締付られていることの確認が容易な締結構造が求められている
【０００５】
締付トルクに関する技術として、特許文献１の技術は、締付時の回転トルクの上限を規制する技術であるが、締付工具を使って回す力を軽減させる技術ではないことから、船舶の配管工事のように比較的大きいボルトを多数締め付けていく場合には大きな労力を費やすので作業者の負担が大きいという問題があった。このように大きな労力を必要としていることは、他の業種では女性の現場進出が拡大する中で女性の進出を阻害するという問題もあった。
【０００６】
特許文献１に記載の発明は、規制値より大きいトルクをねじ部にかからないようにすることはできるが、規制値のトルクで締め付けられているかを確認するには締付後にトルクチェックをしなければならないので、ボルトを一つずつ確認することは時間がかかり確認作業が徹底できないという問題があった。
【０００７】
また、締結の有無の確認が容易な従来のトルクシャーボルトは、人力で破断させると仮定すれば、ナットを一方の工具で固定してピンテールを左（通常戻し方向）に回転して破断させねばならないので作業が極めて困難で専用電動工具を使用するのが普通であり、そのためフランジ締付用等の低締付域の人手による工具で使用するトルクシャーボルトが実用化されていなかったという問題があった。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ピッチ差を利用して締結するねじ締結体であって、必要締付トルクで被締結部材を締め付けるために、締付工具を使って回す力を従来より軽減させた力で締付作業ができ、規定値のトルクで締め付けられているかが容易に確認できるボルトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載のボルト２は、主ねじ６がねじ先側に螺刻され、かつ主ねじ６よりも小さなピッチの副ねじ７が頭部８側に螺刻されたボルト２であって、ボルト２の副ねじ７部の外径が主ねじ６部の外径と同一の場合、小さい場合又は大きい場合も含め、前記ボルト２の副ねじ７部に螺合するナットが、頭部８の外径を前記ナットのねじの谷底部の直径以下の大きさに形成した前記ボルト２の頭部８側より螺入され、かつ前記ボルト２の副ねじ７の主ねじ６側端で主ねじ６又は円筒部１１により係止されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載のボルト２の発明は、主ねじ６がねじ先側に螺刻され、かつ主ねじ６よりも小さなピッチの副ねじ７が頭部８側に螺刻されたボルト２であって、前記頭部８と副ねじ７との間の外周面に溝１０を周設して、前記溝１０の底部の軸を所定トルクで破断可能となるように前記溝１０の底部の外径部を形成し、前記ボルト２の副ねじ７部の外径が主ねじ６部の外径と同一の場合、小さい場合又は大きい場合も含め、前記ボルト２の副ねじ７部に螺合するナットが、頭部８の外径を前記ナットのねじの谷底部の直径以下の大きさに形成した前記ボルト２の頭部８側より螺入され、かつ前記ボルト２の副ねじ７の主ねじ６側端で主ねじ６又は円筒部１１により係止されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載のねじ締結体１の発明は、ボルト２の実質的なピッチ差が普通ボルト２のピッチに比して小さくなり、例えば主ねじ６がＭ１２×１．７５で、副ねじ７がピッチ１．５の場合にはピッチ差が０．２５となり、ピッチ１．７５に比して１／７となり、本締付時にはボルト２のみを回転させて被締結部材５に接しているナットを回転させない構造にしているので本締付時に被締結部材５との締付回転による摩擦が生じないことから、締付に必要な回転トルクを従来に比べて約７０％に軽減させることができる。
【００１２】
例えば、船舶の配管の締結に使用されている強度区分は４．８で、Ｍ１６×２ピッチのボルトの締付トルクは１００Ｎｍ前後であるが、本願発明のボルト２を使用すると、約０．３ピッチで７０Ｎｍ前後の回転トルクでよいので、締付に必要な回転トルクを約３０％も軽減させることができた。この回転トルクであれば女性も容易に締め付けることができ、このような作業への女性の進出を可能にすることができる。
【００１３】
また、メンテナンス時においては、ナットを主ねじ６側と頭部８側の双方に抜けられるのに加えて、頭部８側ナットからはみ出すボルト２のねじ山が１〜２山程度に限られるので、錆又はペンキ等を噛みこんで回転しなくなる可能性が著しく少なくなり、従来もっとも作業が困難で厄介なボルト２２取外しの作業能率が向上してメンテナンスのコストダウンを図ることができる。
【００１４】
仮締め時にはボルト２とともにナットも回転させていき、ナットを被締結部材５に当接させて仮締めを完了させるが、仮締め時には強い力でナットを回転させないので被締結部材５表面にキズがつかない。本締め時にはボルト２を回転させるがナットを回転させないので、メンテナンス時に再使用を繰り返しても被締結部材５表面の摩耗が生じずキズがつかないという効果も奏する。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１の発明と同じ効果を奏する。さらに、トルクシャータイプとするためにボルト頭部８の首下部に環状の溝１０を設け、ボルト頭部８を必要トルクである一定の締付力で破断させて分離させることにより、ボルト頭部８が存しているか存していないかということを目視確認するだけで、規定の締付トルクで締め付けられているかを確認することができる。よって、例えば配管のフランジ部は少なくとも４本以上のボルト２で締結するが、締結後、第三者がすべての締め付けたボルト２に対して目視確認しながら見て歩くだけで容易に締付結果を確認できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の円筒部を有するボルト（溝なし）の概要図である。
【図２】本発明の円筒部を有し溝を形成したボルトの概要図である。
【図３】本発明の円筒部のないボルト（溝なし）の概要図である。
【図４】図１に示すボルトであって、１２ポイントセレーションのボルト頭部の平面概要図である。
【図５】頭部に六角穴を有するボルトの概要図である。
【図６】図５に示すボルトであって、六角形状穴を有するボルト頭部の平面概要図である。
【図７】溝を有する本発明のボルトに副ねじ用ナットを係止させた状態の概要図である。
【図８】本発明のボルト（溝なし）に副ねじ用ナットを係止させた状態の概要図である。
【図９】ねじが螺刻された被締結部材を締結した状態の本発明のボルトの使用説明図である。
【図１０】ボルト貫通孔を有する被締結部材を締結した状態の本発明のボルトの使用説明図である。
【図１１】（イ）は普通ボルトナットからなるねじ締結体の場合の概念図で、（ロ）は締付状況概念図である。
【図１２】（イ）はボルトに副ねじが螺刻された場合の本発明であるボルトを使用したねじ締結体の概念図で、（ロ）はボルトに主ねじと副ねじを螺刻された本発明であるボルトを使用したねじ締結体の締結状況概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明であるボルト２について図１乃至図８で説明する。本発明であるボルト２は、主ねじ６がねじ先側に螺刻され、かつ主ねじ６よりも小さなピッチの副ねじ７が頭部８側に螺刻されたボルト２であって、ボルト２の副ねじ７部の外径が主ねじ６部の外径と同一の場合、小さい場合又は大きい場合も含め、前記ボルト２の副ねじ７部に螺合するナットが、頭部８の外径を前記ナットのねじの谷底部の直径以下の大きさに形成した前記ボルト２の頭部８側より螺入され、かつ前記ボルト２の副ねじ７の主ねじ６側端で主ねじ６又は円筒部１１により係止される形態からなる。
【００１８】
ボルト２の副ねじ７の外径と主ねじ６の外径との大きさは、ナットが副ねじ７端で係止すればよく、ボルト２の副ねじ７の外径が主ねじ６の外径に対して若干大きくても小さくても、又は同一でもよい。
【００１９】
また、ボルト２の副ねじ７の外径を主ねじ６の外径と同一の場合に、頭部８よりナットを螺入させるようにしたことにより、ボルト２の頭部８の外径部にねじ溝（図なし）が存する形態もありうるが実用上問題はない。ボルト頭部８の外径を、副ねじ用ナット４のねじ山の頂の直径以上かつ谷底の直径以下とした場合にも、ボルト頭部８にねじ溝が存する形態になるが実用上問題はない。
【００２０】
ボルト２における、螺刻される主ねじ６の部分と副ねじ７の部分の位置関係は、図３に示すように、ボルト２の主ねじ６の部分と副ねじ７の部分とを、隣接させて主ねじ６と副ねじ７のそれぞれのねじ溝を連通させて連続させてもよいし、ねじ溝を連通させず不連続とさせてもよい。又は図１、図２又は図５に示すように、離間させて主ねじ６の部分と副ねじ７の部分との間に円筒部１１などの螺刻されていない部分を設けてもよい。
【００２１】
主ねじ６と副ねじ７のピッチ差、又は螺刻されていない部分が副ねじ用ナット４の回転への抑止力となり、図７又は図８に示すように、副ねじ用ナット４の自由回転を拘束することができる。
【００２２】
図９又は図１０に示すように、ねじ締結状態において、副ねじ用ナット４又は主ねじ用ナット３を緩めれば、ボルトナットからなるねじ締結体１を取り外せるので、副ねじ７側又は主ねじ６側のナットからはみ出したボルト２のねじ山数を１〜２山にしておけば、錆やペンキ等がボルトナット部に噛み込んでもどちらか一方のナットは緩めやすい。
【００２３】
仮締め段階で、主ねじ用ナット３及び副ねじ用ナット４で仮締めし、後から本締めを行う。こうすることにより、本締め段階において締付作業で回転させるのはボルト２のみであり、このときに被締結部材５に当接するナットは回転しないことから、メンテナンスでボルトナットのねじ締結体１を緩めたり締め付けたりを繰り返しても被締結部材５の表面には摩耗が生じにくいという効果がある。
【００２４】
ボルト２に頭部座面を有しないことにより、本締めするときに座面がないボルト２のみを回転させてナットは回転させないため、被締結部材５との摩擦が生じないことから、従来より約３０％減の締付力で本締めができる。これにより、多数のボルトナットを連続して締め付けていく場合に疲労しにくいし、また従来より締付ける力の弱い人も締付作業ができるようになる。
【００２５】
主ねじ６側及び副ねじ７側のナットとも市販品でよいので、ナットが特殊の場合に比べて市場への普及がしやすいという効果がある。
【００２６】
また、ボルト２には、ボルト２の頭部８と副ねじ７との間の外周面に溝１０を周設して、前記溝１０の底部の軸を所定トルクで破断可能となるように前記溝１０の底の外径部を形成している。
【００２７】
前記溝１０部の破断は一定のトルクが加わったときに生ずるようにしているため、破断するまでボルト２の締め付けを行うことにより、本発明のボルト２を使用したすべてのねじ締結体１を一定のトルクで締め付けることができる。これにより、締結トラブルの約４３％を占めるといわれる締付不良をなくすことができ、従来ボルトナットを規定の締付トルクで締め付けることができるには技能を要し、熟練者と未熟練者とでは締付トルクのバラツキに大きな差があったのが、熟練者と未熟練者との差がなくなり新人でも安心して締付作業を任されるという効果がある。
【００２８】
また、規定の締付トルクに達したときに溝１０部の破断によって、締付後のねじ締結体１のボルト頭部８は脱離してなくなっていることから、作業者自身が締付作業時にボルト２一本ごとに締付トルクが規定値に達しているかの状況が確認でき、作業者が締付作業完了した後に、工事管理者等が船内などの作業現場を巡回して歩いて目視で確認するだけで、各ねじ締結体１ごとに規定値の締付トルクで締付られているかの確認がすべて容易にできるという効果がある。
【００２９】
そして、ボルト２の頭部８の工具掛かり部の形状、例えば六角形状、又は図４に示すように１２ポイントセレーション１３、あるいは図６に示すように、六角形状穴１２等の工具が滑らない形状であればよい。
【００３０】
次に本発明のボルト２を使用したねじ締結体１について説明する。
【００３１】
ねじ締結体１の構成は、被締結部材５のボルト２挿入穴にねじが螺刻がされている場合は図９に示すように主ねじ６側のナット無の形態となり、被締結部材５のボルト挿入穴にねじが螺刻がされていない場合には図１０に示すように被締結部材５を主ねじ用ナット３と副ねじ用ナット４で挟む形態となる。
【００３２】
ここで、図９において、副ねじ７側ナットが螺入された状態のボルト２を被締結部材５に螺入させて、前記副ねじ用ナット４で仮締めしてからボルト２を本締めしていくと、前記ナットに対してボルト２が螺入方向にすすむ。
【００３３】
ボルト２の主ねじ６と副ねじ７は、ねじ部を直線的に展開すればわかるように、頭部８、主ねじ６部及び副ねじ７部を成型した軸を、頭部８形状、主ねじ６及び副ねじ７を別々に又は一体的に刻設した転造ダイスで転造すれば製造でき、特別な製造方法は要しない。このとき、前記副ねじ７部及び主ねじ６のおねじは、市販のナットに一致させた外径及びピッチを設定する。なお、特殊な用途に使用するときは市販のナットに限定されない。
【００３４】
本発明の実施の形態であるボルト２を使用したねじ締結体１の使用について、図９及び又は図１０の形態の場合において説明する。
【００３５】
本発明の実施の形態であるボルト２を使用したねじ締結体１には、主ねじ６と副ねじ７の外径を同一にする第一の形体、又は副ねじ７の外径を主ねじ６の外径よりわずかに大きく又は小さくする第二の形体、さらには第一又は第二の形体において、図１や図２に示すように主ねじ６と副ねじ７との間に円筒部１１などの非ねじ部を設ける形体、図３示すように主ねじ６と副ねじ７とを隣接させる形体などがある。いずれも副ねじ７端で係止が可能なので、被締結部材５への螺入前にボルト２に副ねじ７側ナットを係止させることができる。
【００３６】
図１０に示す主ねじ用ナット３を使用する形態の場合について説明する。まず、ボルト２の副ねじ７に副ねじ用ナット４を完全に螺合させ、前記ナットを副ねじ７端で係止させる。
【００３７】
また、主ねじ６と副ねじ７とを離間させた場合には、その中間部位に例えば円筒部１１を設ける場合があり、この場合は円筒部１１がナットを円筒部１１端で係止させる。
【００３８】
そして、副ねじ用ナット４を螺合させたボルト２を被締結部材５の孔に挿入させながら、主ねじ６用ナット３を前記ボルト２のねじ先側から螺入させていき、前記主ねじ６用ナット３と副ねじ７用ナット４とが被締結部材５の表面に当接してさらに仮締めを行う。
【００３９】
次にボルト２を締め付けていくと本締めが始まる。ボルト頭部８に工具を掛けて締め付けていけば、主ねじ６と副ねじ７が同時進行で締まっていき、主ねじ６と副ねじ７のピッチ差で螺入しようとするので、副ねじ７と副ねじ用ナット４のねじ接触面と、主ねじ６と主ねじ用ナット３のねじ接触面とにおいて大きな摩擦抵抗が生じ、大きな圧縮力が生じてボルト２とナットと被締結部材５とは固定化される。
【００４０】
次に、本発明のボルトナットの組合せ概念図で螺入状況を説明する。まず比較のための普通ボルトナットの場合について図１１で説明する。図１１（イ）は普通ボルトナット２２、２３で締付ける概念図であり、図１１（ロ）は螺入状況の説明図である。
【００４１】
図１１（ロ）において、横方向の下線ｂは被締結部材５の被締結面を示し、上線ａはボルト２２やナット２３のピッチの大きさをリード角で示し、上下線に挟まれた楔体４０はナット２３の主ねじ２９のねじ山と座面を示している。
【００４２】
図１１（ロ）に、普通ナット２３が被締結部材５面に当接しながらボルト２２の主ねじ部に押し込まれていく形体を示している。
【００４３】
次に、本発明の場合を、図１２（イ）及び（ロ）に示しており、被締結部材５に主ねじのめねじが螺刻されており主ねじ用ナットを有さない場合である。図１２（イ）はボルト２に副ねじ７が螺刻された場合の概念図を表しており、図１２（ロ）は図１２（イ）の締結状況概念図である。
【００４４】
図１２（ロ）において、上側の溝状体２６はナット４の副ねじ３３のねじ溝を表し、下側の溝状体２７は被締結部材５の主ねじのねじ溝を表し、主ねじのピッチを溝状体２７の傾きで表し、副ねじのピッチを溝状体２６の傾きで表している。そして、略エ字状の楔体４１はボルト２を表し、楔体４１の上部は副ねじ７のねじ山を、下部は主ねじ６のねじ山を表している。
【００４５】
図１２（ロ）に示した、被締結部材５の主ねじ３５とナット４の副ねじ３３の異勾配の溝の中にボルト２である楔体４１を押し込んだ形体は、末広がりの溝状体２６と溝状体２７とにボルト２を押し込むことになる。
【００４６】
次に、使用例を挙げて本発明を説明する。
【００４７】
［使用例１］
図１に示すボルト２の場合であり、ボルト２の主ねじ６が５／８インチでピッチ約２．３ｍｍ、副ねじ７がＭ１６でピッチ２ｍｍとし、ピッチ差を約０．３ｍｍとした。この場合における、締付工具を使ったときに回す力は７０Ｎｍであった。
【００４８】
比較例として、ボルト２の主ねじ６をＭ１６でピッチ２ｍｍとした場合の、締付工具を使ったときに回す力は約１００Ｎｍであった。この結果、本発明のボルト２を使用した方が、締付工具を使ったときに回す力が約７０％でよいという効果があった。
【符号の説明】
【００４９】
１    ねじ締結体
２    ボルト
３    主ねじ用ナット
４    副ねじ用ナット
５    被締結部材
６    主ねじ
７    副ねじ
８    頭部
１０  溝
１１  円筒部
１２  六角形状穴
１３  １２ポイントセレーション
２２  ボルト（普通ボルト）
２３  ナット（普通ナット）
２６  溝状体
２７  溝状体
２９  主ねじ（ナット）
３３  副ねじ
３５  主ねじ
４０  楔体
４１  楔体
ａ    上線
ｂ    下線
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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