(57)【要約】【課題】  複数枚の板・シート状材を互いに重ね合わせ、またはこれらを桟等の支持物に固定する際、これらの締結対象物をその面的広さが広いため、およびまたは該対象物の裏側空間が狭いため等、表側からのみで締結操作する片側操作ボルト締結装置において、表側での美観、安全性と耐久性、価格低廉性等を兼備させ、汎用性を増進する。【解決手段】  頭付きボルト、このボルトのオネジ最先端部を除く首下部分を被い、該ボルトの先端側に軸方向に走るスリットを有し、該先端側と逆方向への移動を防止される金属製スリーブ、並びに前記オネジの先端部に螺合され、外周に共回り防止突起、および前記スリット加工長さ部分を内径側からこじあける、こじあけ拡径部をそれぞれ有するこじあけナットで構成する。【選択図】図１
2017116084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被締結物の厚み方向に貫通する穴に、その一方側から他方側へ貫通して挿入し、前記一方側から締結操作を行う片側操作ボルト締結装置であって、軸方向の中途位置から一方端面に達する複数のスリットを有し、反前記一方端面側への移動を防止される金属製スリーブ、一方端部にオネジ他方端部に頭部をそれぞれ有し、その軸部が前記スリーブに前記オネジの側が前記スリットの側となる向きに挿入されるボルト、並びに一方端を前記スリーブのスリット側端の内径に、嵌入されまたは嵌入するごとく小径とされて対峙して、前記オネジに螺合され、該一方端に続く部分の外周に、周方向の前後部分に対し急峻に隆起する突起、および前記螺合の奥まり移動により前記スリーブのスリット加工長さ部分を内径側からこじあけて該こじあけられた部分の外周の包絡円を前記貫通する穴の内径を越えて拡大させるこじあけ拡径部を、それぞれ有するこじあけナットからなることを特徴とする片側操作ボルト締結装置。
【請求項２】
スリーブは、外周に周辺の部分に対し急峻に隆起する突起、反スリット側端に  被締結物とボルトの頭部との軸方向間で挟圧される遠心方向展開部分および反スリット側端部を円錐状または段差状に拡径されその外周で被締結物の貫通穴の内周と小軸方向区間で接する部分の少くとも一種を有することを特徴とする請求項１の片側操作ボルト締結装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は板状材・シート材等の締結対象物が、その面的広がりが大きい、またはこれら締結対象物の裏側空間が狭隘で、裏側からナット等をあてがうこと、該ナットの共回り防止等の措置が困難または不可能のため、表側からの操作のみで締結操作を行う片側操作ボルト締結装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  片側操作ボルト締結は、一般に作業能率および成果が低いため極力回避されるが、やむを得ず採用される場合がある。以下にその数例の従来技術を述べる。
第１例の断面図を図４に示す。一端に軸部から隅肉部を丸みを以って鍔状に膨出する鍔状拡径部、中央部にオネジ、他端部に四角断面の回転力伝達部をそれぞれ有する特製のボルト、このボルトの鍔状拡径部の側面の隅肉丸み付け部に一端を接し、前記オネジ部の中途までを覆い、該一端面から自身の長さの中途部まで軸方向に走る四個のスリットを有し、鍔状拡径部と略同外径のスリーブ（仮称・・・以下本引用例において同様）およびオネジ部の残余部分に螺合された六角ナットとワッシャーからなるワンサイドボルトが公知である。【０００３】  以下にこのワンサイドボルトの使用法を述べる。該ボルトを鍔状拡径部側を先頭として被締結物（一点破線で示す）の貫通穴に、ワッシャー下面が接するまで挿入すると、図４の状態となる。
専用工具により六角ナットの回転を防止しつつ、四角形断面の回転力伝達部を回転駆動しボルトを表側（操作側・・・図上右側）に引き出すと、ボルトの鍔状拡径部は自転しつつその側面の隅肉丸み付け部で、先ずスリーブのスリットを施された側の端面を斜め方向（軸方向＋遠心方向）に押圧する。ボルトを継続して回転すると以下の経過をたどると考えられる。
スリーブのスリットを施された長さ部分は、略四分円弧状断面を有しその先端に遠心方向の分力を受けるから、該長さ部分は先端に集中荷重を受ける片持梁とみなされ、その根本部（スリットの終端部）に最大曲げモーメントを誘起し該部を屈曲点として、互いが遠ざかるごとく疑似円錐台状に変形する。但し、これらの過程で片持梁状部分は、鍔状拡径部の軸方向移動によりその接触押圧点を根本側へ移動しつつ、間もなくその長さの中途部の外周を被締結物の貫通穴出口の内周に当接し、以後はこの当接点を屈曲点として変形を継続する。
最終的にはこの片持梁状部分は、被締結物の貫通穴出口内周と鍔状拡径部の縁部とで狭圧され、該部の四分円弧状断面形状をやや扁平化されるとともに、その狭圧部より先端側の部分を、ある円錐頂角を以って角（つの）状に突出させる。この時点で専用工具は狭圧によるトルク増大により回転を停止し締付作業は完了する。【０００４】  次に第２の従来例として掲げる特開２００５−２１４３７４号は、弾力性を持つ円筒状胴部に軸方向に走る、切り込み（本発明で言うスリット）を有するボルト型外筒、該ボルト型外筒の頭側から同軸状に挿入された内部皿ボルトおよび該内部皿ボルトの先端に螺合されたテーパナットからなり、該テーパナットを内部皿ボルトで引張ることにより、テーパナットの外周の円錐面でボルト型外筒の先端部の、前記切込により四分円弧状とされた部分を遠心方向に折り曲げ状に変形させる、ナット一体型ボルトを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】  特開２００５−２１４３７４号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】  ＫＦＣ  株式会社ケー・エフ・シーカタログ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  前述の第１例目のワンサイドボルトは、特製のボルトを要し高コスト化の要因を有する。さらに締結完了後の表側（操作側）に六角ナットやボルトの端末の四角形回転力伝達部のごつごつした角部が残存する。特に回転力伝達部は、締付作業開始時のナットの高さ及びこのナットからの自身の突出量に加えて、同作業開始時の被締結物裏側でのボルト端の突出量がほぼ加算されるから、締結完了後は大きな突出量となり、かつ、互いにてんでの角度を以って無骨に突出する。この突出部は美観を損なうのみならず、人身に触れる部位では危険である。
該公知例はボルトのオネジ部の途中にくびれ部が形成され、該くびれ部を捩切る意図と思われる例も示されている。しかし、この場合捩切り端の切り口は鋭利な形状となり易く、さらに危険性を増すから該部はグラインダー等で丸み付け加工を要する場合もある。なおこの捩切り端を六角ボルトの高さ直近部に収めるには、くびれ部の位置を、スリーブの外径、肉厚や被締結材の厚み、バカ穴の内径等に正確に反映させる必要があり、この場合これ等の作業管理の徹底を要し、これも丸み付け加工と並びさらに高コスト化を招く。したがってこの第１例目のワンサイドボルトは美観、安全性、低廉性が不十分であり汎用性に乏しい。【０００８】  次に特開２００５−２１４３７４号のボルトは、接続体（被締結物）の取り外し性を重視するあまり、ボルト型外筒を“弾力性のある”材質に限定している。ここで言う弾力性、つまり弾性は、機能上弾性限歪率が（数百％程度と推定される）通常の金属に比し非常に高いものであるから、実質的にはゴム等の樹脂類に限定されると思われる。しかしこれらの材料は金属に比し初期的な機械的強度が不十分である上に、耐候性不足等経年劣化による弾性低下、強度低下により、折り曲げ部での剪断、引張り破断等が危惧されるから、仮設的な用途や高強度を要求されない用途等に限定されると思われる。
なお、本提案のナット型一体ボルトではテーパナットが内部皿ボルトと一体になって回転する“共回り現象”が生ずる可能性がある。この現象が生ずればテーパナットによるボルト型外筒の裾部の拡径は発生せず、締結ボルトの機能が果せないことは明らかである。
なお樹脂製品は射出成形により比較的安価に多量生産し得るが、そのためには１ロット当りの数量がまとまることが必要である。この条件が満されない場合、機械加工方式とならざるを得ず、これらの弾性体を切削等でこの形状に加工することには大きな問題がある。
なお本従来例において取り外し性を断念することとして、ボルト型外筒を金属製として経年劣化、強度、１ロット当りの数量制限等の緩和を図ることは可能であろう。しかしこの場合、ボルト型外筒は、その形状からして大径の素材からの削り出し等による製造法と仮定すれば、大幅なコスト高となる可能性大である。したがってこの仮定のナット一体型ボルトも、共回りによる作業性、価格等の点から汎用性に乏しい。【０００９】  本発明は人身接触時等の安全性、外観、機能、価格、操作性等を十分にまたは少なくとも大略兼備し、よって汎用性に優れた片側操作ボルト締結装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  本発明の締結装置は、形式的には前述のナット一体型ボルトに類似している。すなわち、表面側から挿入したボルトでその先端に螺合したテーパ付きナットを引き寄せ、そのテーパ面でスリーブのスリット加工部分を拡開する点で類似である。
しかし両発明におけるボルトの頭部から被締結物への力の伝達経路は、本発明ではワッシャを介するとしても直接的であり、ナット一体型ボルトではボルト型外筒の頭部を介している。すなわち、被締結物の裏側で拡径して抜け止めの役割りを果す部品は、本発明ではスリーブ、つまり管状であって、前述のナット一体型ボルトのボルト型外筒とは形状的に大きく異なり、被締結物の表側に露出しない。またこのスリーブは市販の金属製管材から、容易かつ安価に製作可能で、強度、耐久性に優れ、さらにナットの共回りも防止されている。
すなわち本発明は、被締結物の厚み方向に貫通する穴に、その一方側から他方側へ貫通して挿入し、前記一方側から締結操作を行う片側操作ボルト締結装置であって、軸方向の中途位置から一方端面に達する複数のスリットを有し、反前記一方端面側への移動を防止される金属製スリーブ、一方端部にオネジ他方端部に頭部をそれぞれ有し、その軸部が前記スリーブに前記オネジの側が前記スリットの側となる向きに挿入されるボルト、並びに一方端を前記スリーブのスリット側端の内径に、嵌入されまたは嵌入するごとく小径とされて対峙して、前記オネジに螺合され、該一方端に続く部分の外周に、周方向の前後部分に対し急峻に隆起する突起、および前記螺合の奥まり移動により前記スリーブのスリット加工長さ部分を内径側からこじあけて該こじあけられた部分の外周の包絡円を前記貫通する穴の内径を越えて拡大させるこじあけ拡径部を、それぞれ有するこじあけナットからなることを特徴とする片側操作ボルト締結装置である。【００１１】  本発明において、第１項の「急峻に隆起する突起」の急峻とは、共回り、つまりボルトを回転したとき、該ボルトに螺合されたこじあけナットが該ボルトと共に回転する現象を、防止するためにスリーブのスリットに嵌合して引っ掛り効果を奏するのに十分な程度の急峻さを意味するものである。また第２の請求項についても共回り防止効果を奏するに十分な程度を意味する。
また「螺合の奥まり移動」とは、ボルトとこれに螺合されたこじあけナットとの螺合による相対移動のうち、ねじ込みが深まる方向の移動を意味する。
また本発明におけるボルトの頭部とは、通常（軸部と一体）の頭部のほか軸部材のオネジに螺合してロックナット等で弛み止め措置を施された六角等のナットも含む。
スリーブは、締付時こじあけナットから軸方向力（スラスト力）を受けるから、この方向の移動を防止する必要がある。通常はスリーブの反スリット側端面とボルトの頭またはワッシャーの下面を直接当接するのがよく、またはボルトの軸部に設けた段差と当接させる。さらにはスリーブの外周面と被締結物の貫通穴の内面との摩擦力等を利用してもよい。【００１２】  本発明においてスリーブは締付操作時、ナットまたは内部に収容するボルトの回転に連れて回転する可能性がある。例えばスリーブの全外周面が被締結物に形成された貫通穴と無圧接触状となる場合等であるが、当該事態は特に被締結物が多層のときには生じ難い。この事態を確実に防止するには、スリーブの外周面にエンボス等による突起を、または反スリット側端に繋る円錐状拡径部若しくは幅狭の段差状拡径部を形成し、これらの突起や拡径部の外周を貫通穴の内周面と接触させる、更には、スリーブの反スリット側端に、被締結物の表側面とボルトの頭の下面（ワッシャーの下面でもよい）とで狭持される鍔状もしくは舌状等の遠心方向に展開する部分を付加してもよい。
【発明の効果】
【００１３】  先に本発明とナット一体型ボルトの形式的類似性について述べたが、相違点とそれによる作用効果を以下に一部再度述べる。
ナット一体型ボルトは、前述のようにその内部皿ボルトの頭部側からの締結力を、ボルト型外筒の頭部を介して被締結物に伝達している。これに対し、本発明ではボルトの締結力は、その頭部の下面から直接またはワッシャー等の薄板状の部材・部分の表裏を通して直接的に、被締結物に伝達される。
この相違点から、スリット加工を施こされ該部をナットで拡径される部材（本発明ではスリーブ）は、本発明では拡径時の小さなスラスト力と同じく小さな共回り防止のトルクに耐えれば十分であり、このため全長に亘り薄肉の管状のままとなし得るから、先ず素材として材質、直径と肉厚の組合せが豊富かつ安価で、さらに加工もスリット加工のみ、または、前述の共回り防止策としての少々の付加加工で済む既製の管材から、要求機能等に応じて広く選択することが可能となり、低廉性を大きく増進させる。
さらに、該スリーブの反スリット端側は、表側でボルトまたはワッシャーの下面で隠蔽させ得るから、人身の接触の際の安全性や美観への影響を皆無とし得る。またボルトとして六角孔付きボルトを選択すれば、その頭部は小形状かつ丸み付けされているから、締結後の方向の不揃いも皆無となり、上記のスリーブ端部の露出防止の効果と併せて、安全性、美観への影響を防止し得る。
またスリーブのスリット加工は、こじあけナットによる拡径作用を全周的に均一化するのは勿論、本発明でのナットの共回り防止による作業・機能の確実化の役割を果す。またこのスリーブは、金属製とされることにより強度、耐久性等の機能向上を果す。
さらにボルトも、既製の廉価かつ豊富な製品の中から選定してそのままで使用できるから、本発明の廉価性に寄与する。
本発明の片側操作ボルト締結装置における被締結物は、板状・シート状材料のみならず、これ等を支持する桟・枠・支柱等も含む。この際、桟・支柱等が丸管・角管等のため被締結物全体が分厚くなる場合は、ボルトおよびスリーブが長尺化するのみであるから、それによる費用の上昇は少く、最適と言える。
また、板状・シート状材料が遮音性能等の関係で分厚くなる場合も同様である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施例の断面図。Ａはセットままの状態、Ｂは締結完了直前と直後の状態、Ｃはこじあけナット１０の突起１０ａを説明する図。
【図２】こじあけナットの他の実施例を示す図。
【図３】Ａは、スリーブとして２部品で構成する実施の他の例を示す図。Ｂ，Ｃは、スリーブの共回り防止法のうちエンボス以外の実施例を説明する図。このうちＢは、反スリット側端に鍔状部１０ｃ、舌状部１０ｄを付加する例、Ｃは互いに小間隔で並行に形成したスリット間を半径方向に膨出させる例をそれぞれ示す図。但し、図２と図３は図１に対し拡大して示す。
【図４】第１の従来技術例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】  以下本発明の実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。
【００１６】  図１は本発明の片側操作ボルト締結装置の第１の実施例を説明する図である。このうちＡは、その組立て品５を被締結物１（二点鎖線、ハッチン省略）に形成された穴に、右側から首下部まで軸方向の隙間なく挿入してセットした状態を示す図、Ｂは上記セット状態を経て締付完了直前および締付完了の両状態を示す図、（但し、Ａ、Ｂにおいてこじあけナット１０の突起は図示を省略）Ｃは本実施例のこじあけナット１０とそのテーパ面の突起１０ａを示す図である。
【００１７】  図１Ａの片側操作ボルト締結装置の組立て品５は、市販の六角孔付きボルト６に、スプリングワッシャ７、平ワッシャー８、市販の金属管から製作したスリーブ９、およびＣに示すように外周面に突起１０ａを形成された特製のこじあけナット１０をこの順に串刺し状に嵌入して軽く締付けて一体の組立品とされている。ここで、こじあけナット１０の小径側（右側）端部はスリーブ９のスリット加工側端（左）の面取りした内径にわずかに嵌入され、またスリーブ９は図示のように被締結物１へのセット状態で、スリット加工長さ部分ｍ内で被締結物１の裏面から適当量ｎだけ突出する長さと向きとされている。
スリット加工は管の断面を４等分に分割する相互角度とされ、またこじあけナット１０のテーパ部の外周面には、一対の二つ割り金型による塑性加工で形成された、小幅で軸方向に走り相互位置を軸対象の二箇所とする、Ｃの１０ａで示すような小突起が形成されており、各突起は四つのスリットのうち対称位置の二つに嵌入または当接させておくとよい。
図１−Ｃの正面図（左方）において、水平方向の中央の平行線部分は、その上下の小判形の形状内の材料が前記の加工工具により、しわ寄せ状に集積されて盛り上がった突出部分である。
【００１８】  上記セット状態でボルト６を順方向に回転すると、こじあけナット１０はその突起をスリットへの嵌入により共回りを防止されているので、右方に奥まり移動する。スリーブ９はその右端をボルト６の頭部の下面と（ワッシャー類を介して）当接して右方向移動を防止されているから、その左端をこじあけナット１０のテーパ部の潜り込みによるこじあけ力（遠心方向）を受ける。その各スリット加工長部分ｍは片持ち梁状となってスリット加工終端部をおおよその屈曲点として屈曲し、その外周面の各幅方向中央部の包絡面を略円錐台状へと拡径するごとく変形し、その長手方向の中間部を被締結物１の貫通孔出口コーナー部に当接し、その後はこの当接部を新たな屈曲点として更に拡径変形する。
こじあけナット１０の更なる右方向への奥まり移動により、前記新たな屈曲点の近傍はこじあけナット１０のテーパ面と、被締結物１の貫通穴出口コーナー部とで狭圧されて断面の湾曲をやや扁平化（Ｂ図ａ）するとともに、ついには該狭圧部より先端側は、テーパ面に対して仰角状に微小角度だけ増加し、空間に角（つの）状に突出し、締結工程を完了する（Ｂ図ｂ）。図１Ａ、Ｂにおいて、こじあけナット１０の外径テーパ面の左寄りの部分がこじあけ拡径部を構成する。
【００１９】  本発明において、被締結物の貫通穴の内径はスリーブの外径に対し通常のバカ穴と同程度の余裕のある径とし、またこじあけナットの最大径はこのバカ穴に嵌入可能な最大径とするのがよい。本実施例においてこじあけナット１０の外径はほぼ単一のテーパ値のテーパ面と円筒面として構成させたものである。
図２はこじあけナットとして、外周面のこじあけ拡径部を段差状に拡径した場合を示す。この場合スリーブのスリット加工部の狭圧部より先端側が締結完了後、円錐台の頂半角（図１Ｂのθ）が図１Ｂに比し大きくする効果がある。なおこじあけナット（図１Ｃの１０、図２の１１）の最大径部であるこじあけ拡径部以後の部分は図２のｃに示すように任意の小径部等としてもよい。
本発明における締結力の喪失は、実質的にボルト・ナットの引張りによる破壊、スリーブのこじあけナットによる狭圧部での剪断およびスリーブのこじあけナットによる狭圧部での屈伏と被締結物の貫通穴の内面の圧潰（または該穴の亀裂）による穴径拡大とによる素っぽ抜けの各事象のうちの最小値で決定される。すなわちボルト・ナットの引張り強度は勿論、スリーブの関与も大きいから、スリーブの材質および主に肉厚は、強度上十分に検討すべきであるが、本発明では広い管種からの選択が可能である。
【００２０】  次にスリーブの加工について述べる。所定の金属材質、サイズの長尺の素材管から定寸の単管を切り出し、これに必要な加工を施す。
スリーブのスリット加工は、ワイヤカット、内外一対の金型による剪断法、各種砥石、鋸による切断等が適当である。スリットの終端は必要により応力集中緩和のための丸み付けを行う。
必要により施すスリーブの共回り防止法としての突起の形成はエンボス加工法が適当である。また反スリット側端部の遠心方向展開部の加工は金型による塑性加工が適当である。
次に図３Ａはスリーブとして２部品を直列に接続して構成する場合の一例を示したものである。この主目的は被締結物を解体する際の便を図るものである。解体の際は先ずボルトを逆方向に適当回数回転した後ボルトを押し込むと、こじあけナットとスリーブの先端側の１品９ａは被締結物の裏側に脱落されるから、ボルトを引き抜くことができるとともに、スリーブのうち手前側の１品９ｂも引き抜き可能となる。すなわち、被締結物の裏側空間が狭隘な場合でも、こじあけナット１０または１１及びスリーブの先端側の１品（９ａ）が脱落すれば解体できる。スリーブを２部品で構成する際、この２部品は材質、寸法を互いに同一とする必要はなく、相互に自由に選定されるから、表側の９ｂ側を付加加工と併せ薄肉、安価なものとすること（第２の目的）もできる。スリーブの継目の形式は、こじあけ操作時の軸方向力と回転力を伝達可能な方式であれば足りる。２部品の同芯性はバカ穴、ボルトで容易に保持可能である。
次に図３Ｂは反スリット側端に必要による付加する鍔状（９ｃ・・・全周に亘る）および舌状（９ｄ・・・全周に１個または複数の）に突出した遠心方向展開部分を示す（該部分が表裏から狭圧されることでスリーブの回転が防止される）。
図３Ｃはスリーブの共回り防止法として、さらに他の方法を説明する図である。スリーブの軸方向の任意の位置に、互いに近接する平行なスリットを形成し、そのスリット間の部分を半径方向に膨出させて突起とするものである。
この突起は長方形断面状でその両縁は鋭い直角状のためエンボスより大きな共回り防止効果が期待できる。また膨出量が過多に設定された場合にも被締結物に設けられた貫通穴への挿入が容易であり、貫通穴径の許容誤差も大きい。
貫通穴との同心性の保持のため、側面図のように相互角度を１２０度とする３箇所に設けることが望ましい。正面図（イ），（ロ）は、スリット間の膨出部分がその両端でスリーブ本体を連結するもの、同（ハ）は片端で連結するものである。（ハ）の方式では貫通穴内での往、復運動で抵抗力に差が生ずるから、その利用の可能性もある。本体に連結されない解放端はやや内心側へ屈曲する等の引っ掛り防止措置を施してもよい。
スリットの形成方法としては内，外型による剪断加工が適当である。ステンレス鋼管（外径６ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ）に対し容易に実施可能であることが確認されている。
【符号の説明】
【００２１】  １  被締結物
５  ボルト締結装置組立て品
６  六角孔付きボルト
７  スプリングワッシャー
８  平ワッシャー
９、９ａ、９ｂ  スリーブ
１０  こじあけナット
１０ａ  突起
１１  こじあけナット
【図１】
2017116084.tif 000003
【図２】
2017116084.tif 000004
【図３】
2017116084.tif 000005
【図４】
2017116084.tif 000006