JP2002005138A

JP2002005138A - 片締め式ボルト締結装置

Info

Publication number: JP2002005138A
Application number: JP2000190752A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Kobayashi; 努小林
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-06-26
Filing date: 2000-06-26
Publication date: 2002-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】安定的に大きな締め付け力で締め付けること
ができると共に、安価に製造することができる片締め式
ボルト締結装置を提供する。【解決手段】片締め式ボルト締結装置Ｓは、雄ねじ１
ａを有する軸部１ｂと長円形の断面形状を有する柱状の
頭部１ｃとを備えたボルト１と、頭部１ｃと同じ長円形
の断面形状を有し、軸部１ｂに外嵌される筒状のスリー
ブ２と、軸部１ｂに外嵌されて頭部１ｃと反対側のスリ
ーブ２の端面に当接されるワッシャー３と、このワッシ
ャー３の外側において軸部１ｂの雄ねじ１ａに螺合され
るナット４とを備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板状物等の被締結
部材をボルトにより締結する装置であって、一方の側の
みからの操作により締結する片締め式ボルト締結装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】板状物等を一方の側のみからの操作によ
り締結する片締め式のボルト締結装置は、通常ワンサイ
ドボルトと呼ばれ、各種用途に使用されている。例え
ば、鋼管や角形鋼管などの閉鎖型断面への部品の取り付
けやあるいは閉鎖型断面のボルト接合部などに使用され
る。

【０００３】従来、片締め式ボルト締結装置としては、
例えば、図１２及び図１３に示すものが知られている。
この片締め式ボルト締結装置１０は、雄ねじ１１ａを有
する軸部１１ｂと、これより大径の円柱状の頭部１１ｃ
とを備えたボルト１１と、頭部１１ｃと同じ外径を有
し、軸部１１ｂに外嵌される円筒状のスリーブ１２と、
軸部１１ｂに外嵌されて頭部１１ｃと反対側のスリーブ
１２の端面に当接されるワッシャー１３と、このワッシ
ャー１３の外側において軸部１１ｂの雄ねじ１１ａに螺
合されるナット１４とを備えてなるものである。なお、
軸部１１ｂの先端部には破断溝１１ｄが形成されてお
り、この破断溝１１ｄから先の部分がピンテール１１ｅ
とされている。

【０００４】この片締め式ボルト締結装置１０により被
締結部材５，５を締結するには、図１２に示すように、
被締結部材５，５のボルト孔５ａ，５ａに、ボルト１１
およびスリーブ１２を頭部１１ｃ側から挿入し、その後
ピンテール１１ｅを保持してボルト１１を固定しつつナ
ット１４を軸部１１ｂの雄ねじ１１ａにねじ込んで、頭
部１１ａ側のスリーブ１２の軟質部を鍔状に塑性変形さ
せる。その後、さらにナットを締め付けると、ボルト１
１の破断溝１１ｄが破断し、ピンテール１１ｅが切り離
される。このようにして、図１３に示すように、被締結
部材５，５が塑性変形部１２ａとナット１４との間で所
定の締め付け力で締め付けられる。

【０００５】また、他の従来例として、図１４および図
１５に示すものが知られている。この片締め式ボルト締
結装置１０Ａは、図１２および図１３に示す片締め式ボ
ルト締結装置１０に、シアー座金１５をワッシャー１３
の内側にスリーブ１２の端面に当接するように追加し
て、スリーブ１２に発生する圧縮軸力をある限界で解放
し、ボルト１１の引張り軸力を１００％締め付け力に使
用できるようにしたものである。すなわち、この片締め
式ボルト締結装置１０Ａでは、スリーブ１２の軟質部を
鍔状に塑性変形させた後、さらにナット１４をねじ込む
とシアー座金１５がせん断破壊し、図１５に示すよう
に、スリーブ１２のナット１４側の端部が押圧状態を開
放される。その結果、締め付け力を頭部１１ｂで受ける
ことになるため、締め付け軸力の全てをボルト１１が受
けることになる。

【０００６】また、実開平５−３６２１号公報には、Ｌ
字形ボルトを用いた片締め式ボルト締結装置が提案され
ている。これは、Ｌ字形ボルトが被締結部材のボルト孔
に挿入され、ボルトの基端部の雄ねじにナットがねじ込
まれて、ボルトの折り曲げられた先の部分とナットとの
間の締め付け力により被締結部材を締め付けるものであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１２
および図１３に示す片締め式ボルト締結装置１０にあっ
ては、スリーブ１２に発生する圧縮力がボルト１１の軸
部１１ｂの引張り力の一部を相殺してしまい、ボルト１
１の軸引張り力の全てを被締結部材５，５の締め付け力
に使用できない。このため、大きな締め付け力を長期間
保持する必要がある個所に使用するには適当でないとい
う問題がある。また、スリーブ１２に塑性変形させるた
めの軟質部を形成する必要があるため、製造コストが高
くなるという欠点がある。

【０００８】また、図１４および図１５に示す片締め式
ボルト締結装置１０Ａにあっては、上述したように、ボ
ルト１１の引張り軸力を１００％締め付け力に使用でき
るので、大きな締め付け力を長期間保持する必要がある
個所にも使用することができるように改良されている。
しかしながら、この片締め式ボルト締結装置１０Ａで
は、部品点数が多くなると共に、スリーブ１２およびシ
アー座金１５をそれぞれ塑性変形およびせん断させるた
めの材料選定や熱処理等が複雑になっているため、部品
の製造コストが高くなるという問題がある。

【０００９】また、Ｌ字形ボルトを用いた片締め式ボル
ト締結装置は、製造コストは比較的安価であるが、Ｌ字
形ボルトの折り曲げられた先の部分の耐力が小さく、ボ
ルト軸部に曲げ応力が発生してしまうため大きな締め付
け力が発揮できない。そのため、軽量な部品の取り付け
等に用途が限定され、主鉄骨構造の接合部などには使用
できないという問題がある。

【００１０】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、安定的に大きな締め付け力で締め付けることができ
ると共に、安価に製造することができる片締め式ボルト
締結装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の片締め式ボルト締結装置は、非円
形の断面形状を有する柱状の頭部と雄ねじを有する軸部
とを備えたボルトと、該ボルトの前記頭部と同形の断面
形状に形成され前記軸部に外嵌されるスリーブと、締め
付け用ナットとを含むことを特徴とする。

【００１２】請求項１の発明に係る片締め式ボルト締結
装置により被締結部材を締結するには、先ず、ボルトの
軸部にスリーブを嵌め込み、さらにワッシャーを嵌め、
ナットを雄ねじに途中までねじ込んだ状態とする。次い
で、被締結部材に穿設された断面形状がボルトの頭部と
相似形で頭部の大きさより少し大きいボルト孔に、上記
のようにスリーブ等を装着したボルトを頭部から挿入
し、ボルトの頭部を被締結部材の反対側に突出させる。
次いで、ボルトをボルト軸を中心として約９０度回転さ
せる。次いで、ボルトが回転しないように軸部を固定し
た状態で、ナットをボルトの雄ねじにねじ込む。これに
より、ボルトの頭部における被締結部材のボルト孔から
ボルト軸の半径方向外方にずれている部分と、ナットと
により被締結部材が締め付けられる。

【００１３】請求項１の発明においては、ボルトの頭部
とナットとにより被締結部材が締め付けられるため、締
め付け軸力の全てをボルトが受けるので、ボルトの引張
り軸力を１００％締め付け力に使用することができる。
したがって、安定的に大きな締め付け力で締め付けるこ
とができる。このため、鉄骨の閉鎖断面部材の接合部等
にも使用することができ、また高力ボルト摩擦接合に用
いることもできる。さらに、ボルトの軸部にスリーブが
外嵌されているため、被締結部材が滑り支圧せん断の状
態になっても、ボルトおよびスリーブの双方でせん断力
を伝達できるため、締結部の終局性状が安定している。
また、本発明の片締め式ボルト締結装置を構成するボル
ト、ナット、スリーブは、全て一般的なボルト製造用の
設備で製造可能であり、またこれらに使用する材料も一
般的に使用している材料を使用することができるため、
安価に製造することができる。さらに、ボルト製造工場
でスリーブおよびナットをそれぞれ外嵌および螺合した
状態にセットし、これを施工場所に持ち込みそのままの
状態で施工に用いることができるため、施工能率が良
い。また、締め込みの際に特殊な施工用の冶具や工具を
必要としない。

【００１４】ここで、非円形の断面形状としては、例え
ば、正方形、長方形、菱形あるいは六角形等の多角形な
どがある。なお、ボルトの軸部の先端部にピンテールを
設けるようにしてもよい。この場合には、ナットをボル
トの雄ねじにねじ込むときに、このピンテールを保持し
てボルトを固定することができる。さらに、ピンテール
にナット締め付け時のトルク管理をするための破断部を
形成するようにしても良い。この場合には、破断部が破
断するまでナットを締め付けることにより、所定のトル
クで締め付けることができる。破断部は、例えば、破断
溝や切欠等により脆弱な部分として形成される。

【００１５】請求項２に記載の片締め式ボルト締結装置
は、請求項１の発明において、前記頭部は、長円形また
は楕円形の断面形状に形成されていることを特徴とす
る。請求項２の発明においては、長円形または楕円形の
頭部が長軸方向と短軸方向との寸法の差が大きいため、
ボルトをボルト軸を中心として約９０度回転させたとき
に、被締結部材のボルト孔からボルト軸の半径方向外方
にずれるボルトの頭部の部分を大きく確保することがで
きるので、大きな締め付け力で締め付けることができ
る。また、被締結部材に大きな応力が作用する場合に、
被締結部材に穿設される長円形（長孔）または楕円形の
ボルト孔を、主応力方向に長軸方向を合わせることによ
り、孔欠損による断面欠損を最小限にすることができ
る。

【００１６】請求項３に記載の片締め式ボルト締結装置
は、請求項１または請求項２の発明において、前記スリ
ーブは、前記ボルトの前記頭部側の端面に、前記頭部が
嵌合可能な凹部を有していることを特徴とする。請求項
３の発明においては、ボルトをボルト軸を中心として約
９０度回転させたときに、スリーブの凹部にボルトの頭
部が嵌合される。これにより、ナットをボルトの雄ねじ
にねじ込むときに、ボルトの軸部を固定しなくてもボル
トがナットと共に回転してしまうことがない。

【００１７】請求項４に記載の片締め式ボルト締結装置
は、請求項１乃至請求項３の何れかの発明において、前
記スリーブは、前記ナット側に半径方向外方に突出する
ストッパーを有していることを特徴とする。請求項４の
発明においては、スリーブ等を装着したボルトをボルト
孔に挿入したときに、ストッパーが被締結部材に当接す
るので、必要以上にスリーブが挿入されてしまうことが
ない。また、ナットを締め付けると、ストッパーが被締
結部材とナットとの間に挟持されるので、スリーブのが
たつきを防止することができる。なお、ストッパーを鍔
状に形成すると、このストッパーがワッシャーを兼用す
ることができる。

【００１８】請求項５に記載の片締め式ボルト締結装置
は、請求項１乃至請求項４の何れかの発明において、前
記スリーブと前記ナットとの間に介在されるワッシャー
を備えていることを特徴とする。請求項５の発明におい
ては、ナットを締め付けたときのナットおよび被締結部
材の面圧を低減することができるので、大きな締め付け
力で締め付けることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。なお、各図において同一構成要素
には同一符号を付してその説明を簡略化する。図１は、
本発明の第１の実施の形態に係る片締め式ボルト締結装
置Ｓを示す分解斜視図である。この片締め式ボルト締結
装置Ｓは、雄ねじ１ａを有する軸部１ｂと長円形の断面
形状を有する柱状の頭部１ｃとを備えたボルト１と、頭
部１ｃと同じ長円形の断面形状を有し、軸部１ｂに外嵌
される筒状のスリーブ２と、軸部１ｂに外嵌されて頭部
１ｃと反対側のスリーブ２の端面に当接されるワッシャ
ー３と、このワッシャー３の外側において軸部１ｂの雄
ねじ１ａに螺合されるナット４とを備えてなるものであ
る。

【００２０】スリーブ２のボルト１の頭部１ｃ側の端面
の中央部には、該端面の短軸に沿って直方体状の浅い凹
部２ａが形成されている。この凹部２ａは、頭部１ｃの
軸部１ｂ側の端部の中央部が嵌合可能な寸法に設定され
ている。また、スリーブ２の長さは、締結する被締結部
材の合計の厚さよりも少し長く設定され、一方凹部２ａ
の底面からスリーブ２の他端面までの長さは、締結する
被締結部材の合計の厚さよりも少し短く設定されてい
る。また、スリーブ２の丸棒状の貫通孔２ｂは、ボルト
１の軸部１ｂの外径より少し大きく設定されている。

【００２１】次に、この片締め式ボルト締結装置Ｓを用
いて被締結部材５，５を締結する方法を図２〜図８を参
照して説明する。まず、ボルト１の軸部１ｂにスリーブ
２を嵌め込み、さらにワッシャー３を嵌め、ナット４を
雄ねじ１ａに途中までねじ込んだ状態とする（図２参
照）。この場合、予めボルト製造工場等においてこの状
態にされているものを使用することができる。次いで、
被締結部材５，５に穿設された断面形状がボルト１の頭
部１ｃと相似形で頭部１ｃの大きさより少し大きいボル
ト孔６に、スリーブ２等を装着したボルト１を頭部１ｃ
からスリーブ２に挿入し、ボルト１の頭部１ｃを被締結
部材５，５の反対側に頭部１ｃを突出させる。

【００２２】次いで、ボルト１をボルト軸を中心として
約９０度回転させ、ボルト１を少し引いてスリーブ２の
凹部１ａにボルト１の頭部１ｃの軸部１ｂ側の端部の中
央部を嵌合させる。次いで、ボルト１が回転しないよう
に軸部１ｂを固定した状態で、ナット４をボルト１の雄
ねじ１ａに少しねじ込み仮締めする。仮締め後、スパナ
あるいはレンチ等を用いて本締めする。これにより、ボ
ルト１の頭部１ｃにおける被締結部材５のボルト孔６か
らボルト軸の半径方向外方にずれている頭部１ｃの部分
と、ナット４とにより被締結部材５，５が締め付けられ
る（図３〜図８参照）。なお、ナット４の締め付けは、
電動工具等を用いて行うこともできる。

【００２３】図９は、本発明の第２の実施の形態に係る
片締め式ボルト締結装置Ｓ１を示す分解斜視図である。
この片締め式ボルト締結装置Ｓ１は、スリーブ２Ａに凹
部２ａが形成されていない点で、片締め式ボルト締結装
置Ｓと相違している。スリーブ２Ａの長さは、締結する
被締結部材の合計の厚さよりも少し短く設定されてい
る。

【００２４】図１０は、本発明の第３の実施の形態に係
る片締め式ボルト締結装置Ｓ２を示す分解斜視図であ
る。この片締め式ボルト締結装置Ｓ２は、ボルト１Ｂの
頭部１ｄおよびスリーブ２Ｂの両側面にそれぞれくびれ
が設けられている点で、片締め式ボルト締結装置Ｓと相
違している。

【００２５】図１１は、本発明の第４の実施の形態に係
る片締め式ボルト締結装置Ｓ３を示す分解斜視図であ
る。この片締め式ボルト締結装置Ｓ３は、ボルト１Ｃの
軸部１ｂの先端部にピンテール１ｅが設けられ、またス
リーブ２Ｃのナット側の端面に半径方向外方に突出する
円環状のストッパー２ｃが形成されている点で、片締め
式ボルト締結装置Ｓと相違している。この片締め式ボル
ト締結装置Ｓ３では、スリーブ２Ｃ等を装着したボルト
１Ｃを被締結部材のボルト孔に挿入したときに、ストッ
パー２ｃが被締結部材に当接し、これにより必要以上に
スリーブ２Ｃが挿入されてしまうのを防止される。ま
た、ナット４を締め付けると、ストッパー２ｃが被締結
部材とナット４との間に挟持され、これによりスリーブ
２Ｃががたつきのを防止される。なお、ストッパー２ｃ
にワッシャー３の役割を兼用させることも可能である。
また、この片締め式ボルト締結装置Ｓ３では、ナット４
をボルト１の雄ねじ１ａにねじ込むときに、ピンテール
１ｅを保持してボルト１がナット４とともに回転しない
ようにボルト１を固定することができる。

【００２６】なお、上記各実施の形態では、スリーブ
２，２Ａ、２Ｂ，２Ｃとナット４との間にワッシャー３
を介在させたが、これを省略することもできる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
安定的に大きな締め付け力で締め付けることができると
ともに安価に製造することができ、さらに施工性に優れ
た片締め式ボルト締結装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る片締め式ボル
ト締結装置を示す分解斜視図である。

【図２】図１の片締め式ボルト締結装置を用いて被締結
部材を締結する方法を説明するための図であって、被締
結部材に挿入する前の状態を示す斜視図である。

【図３】同じく、締結後の状態を示す斜視図である。

【図４】図３を裏側から見た斜視図である。

【図５】図３の断面図である。

【図６】図５のＡ矢視図である、

【図７】図５のＢ−Ｂ線に沿う矢視図である、

【図８】図５のＣ矢視図である。

【図９】本発明の第２の実施の形態に係る片締め式ボル
ト締結装置を示す分解斜視図である。

【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る片締め式ボ
ルト締結装置を示す分解斜視図である。

【図１１】本発明の第４の実施の形態に係る片締め式ボ
ルト締結装置を示す分解斜視図である。

【図１２】従来の片締め式ボルト締結装置を示す図であ
って、締め付け前の状態を示す断面図である。

【図１３】図１２の締め付け後の状態を示す断面図であ
る。

【図１４】従来の他の片締め式ボルト締結装置を示す図
であって、締め付け前の状態を示す断面図である。

【図１５】図１４の締め付け後の状態を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

Ｓ，Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３片締め式ボルト締結装置１，１Ｂ，１Ｃボルト１ａ雄ねじ１ｂ軸部１ｃ，１ｄ頭部１ｅピンテール２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃスリーブ２ａ凹部２ｂ貫通孔２ｃストッパー３ワッシャー４ナット５被締結部材６ボルト孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非円形の断面形状を有する柱状の頭部と
雄ねじを有する軸部とを備えたボルトと、該ボルトの前
記頭部と同形の断面形状に形成され前記軸部に外嵌され
るスリーブと、締め付け用ナットとを含むことを特徴と
する片締め式ボルト締結装置。
【請求項２】前記頭部は、長円形または楕円形の断面
形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載
の片締め式ボルト締結装置。
【請求項３】前記スリーブは、前記ボルトの前記頭部
側の端面に、前記頭部が嵌合可能な凹部を有しているこ
とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の片締め
式ボルト締結装置。
【請求項４】前記スリーブは、前記ナット側に半径方
向外方に突出するストッパーを有していることを特徴と
する請求項１乃至請求項３の何れかに記載の片締め式ボ
ルト締結装置。
【請求項５】前記スリーブと前記ナットとの間に介在
されるワッシャーを備えていることを特徴とする請求項
１乃至請求項４の何れかに記載の片締め式ボルト締結装
置。